DSP based on a 8 bit microprocessor was studied for ECG and PPG signals. Digital filtering has an advantage of reducing hardware components in system-on-chip design. However, low resolution such as in 8 bit data has much difficulties in DSP. We demonstrated a comparable performance of DSP filtering compared with analog filters.
본 논문에서는 장시간 동안 모바일 기기를 통하여 건강관리를 할 수 있는 웨어러블 심전도 측정 시스템의 구현에 대하여 기술한다. 웨어러블 심전도 측정 시스템은 1-/6-채널의 심전도를 측정하여 블루 투스 통신으로 모바일 기기로 전송하기 위한 심전도 측정기와 모바일 기기에서 측정된 신호를 실시간으로 보여주는 앱으로 구성된다. 구현한 웨어러블 시스템을 이용하여 일상생활 및 수면동안의 심전도와 맥박 및 스트레스의 변화를 관측할 수 있고, 특히 심장의 이상으로 인한 부정맥 신호를 실시간으로 관찰하는 데 구현한 시스템이 매우 유용한 것으로 파악되었다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제9권2호
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pp.235-243
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2011
With the recent trends and the adaptation of further advancement in personal healthcare system leads to develop some application which can work independent and user can operate that application without much interference of physician or any specialist user. To meet these needs, this paper proposes and implements a progressive architecture for the personal healthcare information system. This new architecture will not only play the role of middleware but also provide a analysis tool to process that different sensor data which is collected from different sensors implemented on patient body and environment. After collecting that data, with the help of various developed applications this data can be convert into useful information which will be stored in application server for further use and research. These features can be enabled by simple and effortless interactions of normal users and act autonomously to support their activities. This proposed personal healthcare architecture will also provide analysis report to the doctors and patient or various users for further instructions. The analysis report consists of healthcare data analysis results and history of patients. We are considering healthcare data like ECG, which is an important aspect for basic healthcare need.
유비쿼터스 기술의 발달과 인구의 고령화 및 생활양식의 변화로 건강에 관한 관심이 높아지고 있으며, 특히 의료 분야에서 U-헬스케어에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이러한 U-헬스케어서비스를 제공하기 위해서는 생체 정보 수집 센서에 관한 기술, 게이트웨이 기술 및 실시간 모니터링 기술이 필요하다. 본 연구에서는 이러한 U-헬스케어 서비스를 제공하기 위해 다음과 같은 시스템을 연구한다. 먼저 환자의 생체 정보를 수집하는 센서에 Bluetooth 기술을 적용하여 환자의 이동성을 보장한다. 또한 개방형 환경을 지향하는 Google Android System을 적용한 ARM11 Platform 기반의 게이트웨이를 구현 한다.
본 논문에서는 비접촉식 도플러 바이오 레이더의 신호처리 시스템을 임베디드 하드웨어를 구현하였다. 실시간 처리를 빠르고 정확하게 수행할 수 있도록 DSP에 적합한 고속 알고리즘을 사용하여 구현하고 그 성능을 PC에서와 비교하였다. 영점에서 발생하는 데이터 손실 문제를 피하기 위하여 quardrature combining을 적용하였으며, 여러 가지 quardrature combining 방법 중에 DSP 실시간 연산에 적합한 알고리즘으로 arctangent combining을 선정하였다. IQ 신호의 원하는 DC 성분을 획득하면서 ADC에 다이나믹 레인지를 넘지 않도록 DC offset compensation 기법을 제안하였다. Texas Instrument 사의 C6711 DSP와 외장 12bit ADC를 사용하였고 최적화된 elliptic 필터를 설계하였으며 다양한 형태의 수신파형에서 심박수의 검출을 위하여 rate finding 블록에는 자기상관을 적용하는 알고리즘을 적용하였다. ECG와 측정값을 비교함으로 전체 시스템의 성능을 검증 하였고, 이를 통해 상용 가능한 휴대기기로 제작할 수 있도록 측정 거리의 변화에 상관없이 신뢰할 수 있는 시스템을 구축하였다.
연구의 목적은 가정에서 안정 시 인체의 생리적 활력 정보를 센서와 ICT 정보 기술을 통해 연속적으로 수집하는 시스템과 수집된 정보를 이용하여 당뇨병증 유무를 예측하는 인공신경망 기계학습 방법과 필수적인 기본 변수 값을 제시하였다. 연구 방법은 정상인(DM-) 20명과 당뇨병(DM+) 15명을 대상으로 BCG와 ECG 센서의 심박수 측정값의 상관 관계를 분석하였으며 상관 계수는 R2=0.959이다. Artificial Neural Network(ANN) 기계학습 프로그램을 이용하여 당뇨병증 예측 가능성을 확인하였고 입력 변수는 심박변이도의 시계열정보와 심박수, 심박변이도, 호흡율, 박동량 정보, 최저혈압, 최고혈압, 년령, 성별이며 ANN 기계학습 예측 정확도는 99.53%이다. 그리고 향후 ANN 기계학습 방법을 활용하여 BMI 정보를 이용한 당뇨예측 모델, 심장 기능 장애 예측 모델, 수면장애 분석 모델 등의 계속적인 연구가 필요하다.
수면 중에 부정기적으로 발생하는 인체 이상유형을 모니터링하기 위한 블랙박스 프로그램을 구현하였다. 인체 블랙박스 시스템은 생체 신호를 계측하는 센서와 알람, 전등, 네트워크 카메라와 같은 보조 장치 및 신호를 모니터링 하는 컴퓨터로 구성되어 있다. 신체 이상 증상의 원인을 정확하게 규명하기 위하여 PPG, EOG, EEG, 호흡센서, 온도센서, G-센서 및 마이크로폰과 같은 다양한 센서를 이용하였다. 이상 증상이 발생하면 시스템은 치료에 활용할 수 있는 정보를 제공하기 위해서 환자의 상태를 기록한다. 신체 이상유형을 감지하게 위하여 적절한 센서 위치를 선정한다. 측정 데이터의 유형별 정상 범위에 근거하여, 신체 이상유형을 구별하기 위한 신호 수준을 선정하였다. 이상 신호가 계측되면 전등 및 알람, 네트워크 카메라가 동시에 작동하고, 센서 신호 및 비디오 데이터가 저장된다.
We have developed a prototype patient monitoring system including module-based bedside units, interbed network, and central stations. A bedside unit consists of a color monitor and a main CPU unit with peripherals including a module controller. It can also include up to 3 module cases and 21 different modules. In addition to the 3-channel recorder module, six different physiological parameters of ECG, respiration, invasive blood pressure, noninvasive blood pressure, body temperature, and arterial pulse oximetry with plethysmogaph are provided as parameter modules. Modules and a module controller communicate with up to 1Mbps data rate through an intrabed network based on RS-485 and HDLC protocol. Bedside units can display up to 12 channels of waveforms with any related numeric informations simultaneously. At the same time, it communicates with other bedside units and central stations through interbed network based on 10Mbps Ethernet and TCP/IP protocol. Software far bedside units and central stations fully utilizes gaphical user interface techniques and all functions are controlled by a rotate/push button on bedside unit and a mouse on central station. The entire system satisfies the requirements of AAMI and ANSI standards in terms of electrical safety and performances. In order to accommodate more advanced data management capabilities such as 24-hour full disclosure, we are developing a relational database server dedicated to the patient monitoring system. We are also developing a clinical workstation with which physicians can review and examine the data from patients through various kinds of computer networks far diagnosis and report generation. Portable bedside units with LCD display and wired or wireless data communication capability will be developed in the near future. New parameter modules including cardiac output, capnograph, and other gas analysis functions will be added.
Intelligent homes consist of ubiquitous sensors, home networks, and a context-aware computing system. These homes are expected to offer many services such as intelligent air-conditioning, lighting control, health monitoring, and home security. In order to realize these services, many researchers have worked on various research topics including smart sensors with low power consumption, home network protocols, resident and location detection, context-awareness, and scenario and service control. This paper presents the real-time metabolic rate estimation method that is based on measured heart rate for human adaptive appliance (air-conditioner, lighting etc.). This estimation results can provide valuable information to control smart appliances so that they can adjust themselves according to the status of residents. The heart rate based method has been experimentally compared with the location-based method on a test bed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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