• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제45권3호
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• pp.128-137
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• 2024

It is necessary to develop a pulsatile Extracorporeal Membrane Oxygenator (p-ECMO) with counter-pulsation control(CPC), which ejects blood during the diastolic phase of the heart rather than the systolic phase, due to the known issues with conventional ECMO causing fatal complications such as ventricular dilation and pulmonary edema. A promising method to simultaneously detect the pulsations of the heart and p-ECMO is to analyze blood pressure waveforms using deep neural network technology(DNN). However, the accurate detection of cardiac rhythms by DNNs is challenging due to various noises such as pulsations from p-ECMO, reflected waves in the vessels, and other dynamic noises. This study aims to evaluate the accuracy of DNNs developed for CPC in p-ECMO, using human-like blood pressure waveforms reproduced in an in-vitro experiment. Especially, an experimental setup that reproduces reflected waves commonly observed in actual patients was developed, and the impact of these waves on DNN judgments was assessed using a multiple DNN (m-DNN) that provides accurate determinations along with a separate index for heartbeat recognition ability. In the experimental setup inducing reflected waves, it was observed that the shape of the blood pressure waveform became increasingly complex, which coincided with an increase in harmonic components, as evident from the Fast Fourier Transform results of the blood pressure wave. It was observed that the recognition score (RS) of DNNs decreased in blood pressure waveforms with significant harmonic components, separate from the frequency components caused by the heart and p-ECMO. This study demonstrated that each DNN trained on blood pressure waveforms without reflected waves showed low RS when faced with waveforms containing reflected waves. However, the accuracy of the final results from the m-DNN remained high even in the presence of reflected waves.

• 방송공학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.310-339
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• 2015

UHDTV (Ultra High Definition TV)와 같은 실감의 대용량 방송과 방송망과 통신망을 결합한 융합방송 (Convergence Broadcasting)에 대한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 최근 DVB (Digital Video Broadcasting) - T2 (2nd Generation Terrestrial) 방송 전송 시스템에 채용된 Multiple-PLP (Physical layer Pipe) 다중화 및 전송 기법들과 최근 표준이 완료된 SHVC (Scalable High efficiency Video Coding) 영상 압축 기술을 채용하여, 지상파 단일 채널을 통해 4K UHD & HD 모바일 방송을 전송하는 전송시스템 개발에 관한 연구가 수행되었다. 하지만 Multiple-PLP 다중화 기법은 서로 다른 계층의 데이터를 각각 다른 채널 부호율과 변조 성상도를 적용하여 하나의 프레임을 통해서 전송할 수 있는 반면, 프레임 내의 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 심벌의 크기나 보호구간의 크기는 달리할 수가 없다. 이에 본 논문에서는 다른 계층의 데이터의 FFT & 보호구간의 크기를 달리하여 전송할 수 있는 FEF (Future Extension Frame) 다중화 기법을 이용한 지상파 고정 4K UHD & 이동 HD 융합 방송의 전송 가능성 및 성능을 검증해 보았다. 이를 위해 DVB-T2 지상파 방송 전송 시스템에 채용된 전송 기법들과 FEF 다중화 기법을 적용한 지상파 단일 채널 고정 4K UHD & 이동 HD 융합방송 전송시스템의 구조들을 제안하였다. 이후에는 예측 분석한 SHVC 압축 후의 데이터 전송 요구량을 바탕으로, 제안한 융합방송 전송 시스템을 통해 6 MHz & 8 MHz 대역폭에서 두 계층의 데이터를 전송할 수 있는 최적의 전송 파라메터를 도출하고, 이에 따른 TOV (Threshold of Visibility)를 찾기 위해 AWGN (Additive White Gaussian Noise), 정적 Brazil-D, 그리고 TU (Typical Urban)-6 채널 하에서 수신 성능을 검증해 보았다. 그리고 이를 통해 6MHz 및 8MHz 대역폭에서 4K UHD & HD 계층의 데이터를 고정 수신 그리고 수신 속도가 매우 빠른 이동 환경에서 원활히 수신할 수 있음을 보였다.

• 한국과학교육학회지
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• 제21권3호
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• pp.516-528
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• 2001

학습행동에서의 뇌파 측정은 실시간으로 두뇌 기능 상태를 연구하는데 유용한 연구 방법이며, 대뇌의 부위 중 전전두엽은 새로움에 대한 지향반응과 사고 활동에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 중학교 2학년 학생 20명에게 새로운 시청각 학습자료를 제시하고 4회의 반복학습이 이루어지는 과정에서 전전두부$(Fp_{1},\;Fp_{2})$의 뇌파를 측정하고 고속푸리에 변환(FFT)을 하여 정량적으로 분석하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1) 새로운 내용의 첫번째 시청각 학습으로 기준상태에서보다 뇌신경의 속파 리듬인 $\beta_{2}$파(20-30Hz)와 $\beta_{1}$파(13-20Hz)의 활성은 증가하였으며, 서파 리듬인 $\theta$파(4-7Hz)와 $\alpha$ 파(8-13Hz)의 활성은 감소하였다. 2) $\beta_{2}$파와 $\beta_{1}$파의 활성은 1회의 반복학습 이후에 점차로 감소하였으며, $\beta_{2}$파가 $\beta_{1}$파보다 반복학습에 따른 활성도의 변화가 크게 이루어졌다. 3) 반복적인 시청각 학습이 이루어짐에 따라 $\alpha$ 파의 활성도는 기준상태에서보다 낮은 상태에서 완만하게 감소하였으며 $\theta$파의 활성은 2회의 반복학습 후에 감소하였다. 4) $\beta$와 $\theta$파의 활성이 함께 높은 2차 시청각 학습(1회 반복학습)에서 높은 학업 성취도의 향상을 보였다. 5) 처음 시청각 학습이 이루어질 때에는 전전두엽의 우뇌$(Fp_{2})$가 좌뇌$(Fp_{1})$보다 우세한 기능을 보였지만 반복적인 시청각 학습에서는 좌 우 뇌의 우세성이 구별되지 않았다. 따라서 교과학습과 관련된 인간의 정신행동에 있어서 뇌신경 반응의 습관화 현상이 나타나며, 학습 경험에 의해 두뇌 반구의 우세성이 변화할 수도 있음을 제시한다. 또한 시청각 학습에 있어서 두뇌 기능의 효율적 활용을 통한 학업 성취도 향상을 위해서는 l회의 반복 학습이 적합하다고 할 수 있다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권8호
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• pp.253-263
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• 2013

광학측정기법 중 주파수 스캐닝 간섭계는 기존 3차원 측정기법과 비교하여 광학 하드웨어 구조가 측정과정동안 고정되어 있어, 대물렌즈나 대상물체의 수직 스캐닝 없이 단지 광원의 주파수만 특정한 주파수 밴드내에서 스캐닝 하여 대상물체에 주사되므로, 우수한 광학 측정 성능을 보인다. 광원의 주파수를 변경하여 간섭계를 통해 간섭 영상을 획득한 후, 밝기 영상 데이터를 주파수 영역 데이터로 변환하고, 고속 푸리에 변환을 통한 주파수 분석을 이용하여 대상 물체의 높이 정보를 계측한다. 하지만, 대상물체의 광학적 특성에 기인한 광학노이즈와 주파수 스캐닝동안 획득되는 영상의 수에 따라 증가하는 영상처리시간은 여전히 주파수 스캐닝 간섭계의 문제이다. 이를 위해, 1) 편광기반 주파수 스캐닝 간섭계가 광학 노이즈에 대한 강인성을 확보하기 위해 제안되어진다. 시스템은 주파수 변조 레이저, 참조 거울 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 대상 물체 앞단의 ${\lambda}/4$ 판, 편광 광분배기, 이미지 센서 앞단의 편광기, 광섬유 광원 앞단의 편광기, 편광 광분배기와 광원의 편광기 사이에 위치하는 ${\lambda}/2$ 판으로 구성된다. 제안된 시스템을 이용하여, 편광을 기반으로한 간섭이미지의 대조대비를 조절할 수 있다. 2) 신호처리 고속화 방법이 간섭계 시스템을 위해 제안되며, 이는 그래픽 처리 유닛(GPU)과 같은 병렬처리 하드웨어와 계산 통합 기기 구조(CUDA)와 같은 프로그래밍 언어로 구현된다. 제안된 방법을 통해 신호처리 시간은 실시간 처리가 가능한 작업시간을 얻을 수 있었다. 최종적으로 다양한 실험을 통해 제안된 시스템을 정확도와 신호처리 시간의 관점으로 평가하였고, 실험결과를 통해 제안한 시스템이 광학측정기법의 실적용을 위해 효율적임을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권1호
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• pp.9-16
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• 2002

국부적 근 피로는 근전도 신호의 저주파역으로의 천이, 특히 중앙주파수의 감소로 특징된다. 여러 운동각도(0$^{\circ}$, 12$^{\circ}$, 36$^{\circ}$, 72$^{\circ}$)에서 등척성 요추신전운동을 수행하는 동안 근 피로에 따른 근전도 신호의 중앙주파수와 토크의 특성을 살펴보고자 총 20명 (평균 연령 24.35$\pm$2.70세)의 건강i한 피검자를 대상으로 본 실험연구를 수행하였다. 근전도 신호로부터 FFT를 사용하여 중앙주파수를 추출하였으며 선형회귀분석을 통해서 시간에 따른 초기중앙주파수의 초기값과 기울기를 계산하였다. 중앙주파수의 기울기와 토크의 기울기에 대한 상관관계를 정량화하기 위해서 피어슨 상관계수를 적용하였다 중앙주파수의 기울기(p〈0.656)나 v-절편(p〈0.609), 피로지수(p〈0.555)에서는 요추의 각도 타이에 영향을 받지 않아 유의한 차이가 없었으며. 토크의 기울기. 피로지수 역시 유의한 차이가 없었으나, 토크의 ｙ-절편에서는 차이(p〈0.04)가 나타나서, 근육의 길이 증가와 자세변화가 토크에 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, 개인간의 중앙주파수와 토크의 기울기에는 상관관계가 낮았으나, 개인 내에서 중앙주파수와 토크의 시계열 변화에는 유의한 상관관계(0.682)가 있음을 알 수 있었다.