The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.3
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pp.581-586
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2017
The well-known Integral Pulse Frequency Modulation (IPFM) cardiac oscillator has been used to generate the heart beat fluctuations as a representation of the modulatory autonomic nervous activity in terms of sympathetic and parasympathetic state. The IPFM model produces heartbeats by integrating the modulated sinusoid signals and applying the threshold of unity or chaotic threshold levels. This study aims at evaluating the performance of IPFM model by analyzing the influence of the threshold level with comparatively applying preset threshold of unity and Logistic-map and Henon-map chaotic-threshold. Based on our simulated results with interpreting the spectral features of Heart Rate Variability (HRV), we can conclude that the IPFM model with preset threshold level of unity can generate the optimal heartbeat variations int the sense of clinically valid heartbeats.
Park, Sang-Eun;Kim, Jeong-Hwan;Jeung, Gyeo-Wun;Kim, Kyeong-Seop
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.64
no.5
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pp.799-804
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2015
This study aims at the new analysis of heart beat fluctuations by applying physiological Heart Rate Variability Model with representing the cardiac control system in sympathetic and parasympathetic-coupling oscillator constants, Cs and Cp. To find the effects of coupling constants on the beat-to-beat fluctuations, Integral Pulse Frequency Modulation (IPFM) model is adopted to generate the time series data of ECG R-peaks and represent them by poincaré scattergram plot in the time domain and HRV in the frequency domain, respectively. The actual poincaré plots and HRV spectrum are also analyzed by acquiring the experimental data from the subjects exposed to the emotional-stress invoking environment and the function of the coupling constants are verified in terms of antagonism in sympathetic and parasympathetic activity.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.24
no.7
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pp.605-608
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2011
In this study, OSA (the obstructive sleep apnea) periods were detected in patients with OSA during sleep because of the treatment was different according to the frequency and symptoms of obstructive sleep apnea. ANS (autonomic nervous activity) was changed by obstructive sleep apnea periods so we intended to detect the periods to care the obstructive sleep apnea patients. RR intervals, SDNN (standard deviation of normal to normal) and RMSSD (root mean square standard deviation) were calculated in time domain analysis and LF (low frequency), HF (high frequency), NHF (normalized high frequency), NLF (normalized low frequency) were calculated in frequency domain analysis of HRV (heart rate variability) with obstructive sleep apnea patients. In this paper, SDNN (standard deviation of normal to normal) of time domain analysis were decreased in the obstructive sleep apnea periods. And NLF and LF/HF ratio were increased and NHF (normalized high frequency) was decreased in the frequency domain analysis. The parameters can be used to treat obstructive sleep apnea patients by detecting the obstructive sleep apnea periods such as CPAP (continuous positive airway pressure).
Cardiac arrhythmias are associated with electrical Instability and, hence, with abnormal mechanical activity of the heart in many cases, arrhythmias can be treated with drugs or electric shock to control and/or stop them. Hence fast arrhythmia detection is very important. In this paper RR interval, QRS width, and morphology are used for diagnosis and QRS complex is detected by hardware system. hence diagnosing time is shorten. Moreover doctors or nurses who have little knowledge of computer manipulation can get the Information of Patient's ECG by showing characteristics of abnormal waveform and by mapping graphs of RR interval .vs. QRS width and RR interval .vs. morphology on screen.
Ye, Soo-Young;Baik, Seong-Wan;Kim, Hye-Jin;Kim, Tae-Kyun;Jeon, Gye-Rok
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.23
no.1
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pp.76-85
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2010
In general, anesthetic depth is evaluated by experience of anesthesiologist based on the changes of blood pressure and pulse rate. So it is difficult to guarantee the accuracy in evaluation of anesthetic depth. The efforts to develop the objective index for evaluation of anesthetic depth were continued but there was few progression in this area. Heart rate variability provides much information of autonomic activity of cardiovascular system and almost all anesthetics depress the autonomic activity. Novel monitoring system which can simply and exactly analyze the autonomic activity of cardiovascular system will provide important information for evaluation of anesthetic depth. We investigated the anesthetic depth as following 7 stages. These are pre-anesthesia, induction, skin incision, before extubation, after extubation, Post-anesthesia. In this study, temporal, frequency and chaos analysis method were used to analyze the HRV time series from electrocardiogram signal. There were NN10-NN50, mean, SDNN and RMS parameter in the temporal method. In the frequency method, there are LF and HF and LF/HF ratio, 1/f noise, alphal and alpha2 of DFA analysis parameter. In the chaos analysis, there are CD, entropy and LPE. Chaos analysis method was valuable to estimate the anesthetic depth compared with temporal and frequency method. Because human body was involved the choastic character.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.21
no.8
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pp.770-775
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2008
Autonomic nervous system of the anesthetized patients can be influenced by the many kinds of stimulations such as intubation, surgical incision and so on. The changes of the heart rates and blood pressures are surrogates of responses of the autonomic system to the external stimulations. Recently, the power spectral analysis of the heart rate variability (HRV) made it easy to know the fractions and changes of sympathetic and parasympathetic autonomic systems. In this study, the changes of pulse transit time, one of the response of vessels to stimulations, was investigated in relation to the HRV. Ten patients were examined and average age is 22.5 $\pm$ 11.04, average weight is 63 $\pm$ 14.4 kg. The patients were anesthetized only by sevoflurane inhalation. Pulse transit time is determined by calculating the difference of the time between the R peak of ECG and the characteristic point of the plethysmography. Power spectral density (PSD) of the HRV was achieved in the frequency of 0.04-0.15 (LF) and 0.15-0.4 (HF). Compared to preanesthetic period the values of LF and LF/HF ratio of HRV were decreased (p<0.05). HF and PTT was increased in anesthetic state with sevoflurane. Otherwise, after intubation, the HF was decreased and LF, LF/HF ratio and PTT were increased. PSD of the HRV is well-known for the index of the autonomic nervous activity. Not only HRV but PTT analysis also is a useful index reflecting the autonomic responses to various stimulations. And this analysis is useful in bed side monitoring because the calculating method is simple and it takes shorter processing time compared to the HRV analysis.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.19
no.2
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pp.93-101
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2021
Cardiac arrhythmias are common heart diseases and generally cause sudden cardiac death. Electrocardiogram (ECG) is an effective tool that can reveal the electrical activity of the heart and diagnose cardiac arrhythmias. We propose detection of P waves based on QRST cancellation zero-one substitution. After preprocessing, the QRST segment is determined by detecting the Q wave start point and T wave end point separately. The Q wave start point is detected by digital analyses of the QRS complex width, and the T wave end point is detected by computation of an indicator related to the area covered by the T wave curve. Then, we determine whether the sampled value of the signal is in the interval of the QRST segment and substitute zero or one for the value to cancel the QRST segment. Finally, the maximum amplitude is selected as the peak of the P wave in each RR interval of the residual signal. The average detection rate for the QT database was 97.67%.
Physiological changes in hibernating animals (Manchurian Chipmunk and Hamster) were studied during various phases of the hibernation. The results obtained are summarized as follows. 1. Rectal temperature was declined markedly during hibernation, whereas it remained constant even in exposure of the animals to 0 C environment if the animals were not prepared for hibernation. As body temperature was lowered, heart rate was also markedly reduced as well as respiration and blood pressure. 2. The electrical activity recorded from cortical structure was characterized by replacement of fast wave activity by slow wave activity as body temperature was lowered and became flat at body temperature below 20C. 3. Blood glucose level showed no clear seasonal variations. However, the glycogen contents of the liver were markedly greater during the cold seasons than during the warm seasons. 4. Blood levels of insulin showed no clear seasonal variations.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.6
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pp.1186-1193
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2009
Wearable ECG monitoring is regarded as one of the most essential part in the ubiquitous healthcare environment and subsequently day-life monitoring of a heart condition has been pursued especially for the elder people. However, there are many problems to accomplish this task such as; i) implementation of long-term monitoring device, ii) development of non-irritating electrode on skin and iii) stable signal acquisition. With these aims, we have focused on implementing a non-irritating electrode with an endurable monitoring device for day-life. To accomplish our tasks, we basically developed four different types of textile electrodes that are adapted by both shape and the composed material; flat or convex shape and Ag-conductive paste material or not. It turns out to be that a convex shape and Ag-paste textile electrode has the best performance in terms of both signal-to-noise ratio (SNR) and Impedance/Phase characteristics. Furthermore, ECG amplifier (35 ${\times}$ 35 mm) has developed to resolve the ECG signal and transfer the signal to desktop computing device or portable one by RF serial communication.
Hana, Lee;Hyun, Kim;Doyong, Kim;Minjoo, Lee;Seungkwan, Cho;Han Sung, Kim
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.44
no.1
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pp.33-40
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2023
Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation (taVNS) is known to be effective in improving symptoms of numerous diseases such as depression and epilepsy by increasing vagus nerve activity through electrical stimulation. The purpose of this study is to investigate the effect of vagus nerve stimulation on the activity of autonomic nervous system and the changes in postprandial blood glucose levels. Seven healthy adults participated in a non-invasive transcutaneous auricular vagus nerve stimulation experiment. taVNS (25 Hz, 200 ㎲, biphasic pulse) was applied to the cymba concha (taVNS group) or the earlobe (Sham-taVNS group) of the left ear. As autonomic nervous system signals, skin conductance level, skin temperature, and heart rate were recorded during the application of taVNS. Postprandial blood glucose changes due to food intake were recorded at 5 min intervals for 25 minutes after taVNS or sham-taVNS. The taVNS showed a significantly lower skin conductance level than the shamtaVNS (p < 0.05). The increase rate of postprandial blood glucose was significantly lower in the taVNS than in the sham-taVNS (p < 0.05). These results showed that taVNS reduced the activity of the sympathetic nerve system and alleviated early rise in postprandial blood glucose. Although further studies in diabetic patients are needed, this study suggest that taVNS has a potential for clinical use to improve postprandial blood glucose.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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