Among the various physiological information that could be obtained from human body, heartbeat rate is a commonly used vital sign in the clinical milieu. Photoplethysography (PPG) sensor is incorporated into many wearable healthcare devices because of its advantages such as simplicity of hardware structure and low-cost. However, healthcare device employing PPG sensor has been issued in susceptibility of light and motion artifact. In this paper, to develop the real-time heart rate measurement device that is less sensitive to the external noises, we have fabricated an ultra-small wireless LC resonant pressure sensor by MEMS process. After performance evaluation in linearity and repeatability of the MEMS pressure sensor, heartbeat waveform and rate on radial artery were obtained by using resonant frequency-pressure conversion method. The measured data using the proposed heartbeat rate measurement system was validated by comparing it with the data of an commercialized heart rate measurement device. Result of the proposed device was agreed well to that of the commercialized device. The obtained real time heartbeat wave and rate were displayed on personal mobile system by bluetooth communication.
The aim of this paper is to develop and verify the system which can detect heart rate during exercise by using conductive fabric electrode and transportable measurement module. The experiment was performed under 4 conditions(resting, walking, jogging, running) and 18 subjects data are used. By using the ECG measurement system used in cardiac stress testing as reference value in order to verify the accuracy of the developed system, the relative error and correlation coefficient was calculated for each subject at every 3 seconds. The results have shown that the high correlation between the developed system and the reference system for detecting heart rate during exercise. Relative error and correlation coefficient are 2.27% and 0.9877, respectively. 7 subjects data are omitted in these calculations because of severe noises. Therefore, it is expected that this system could be used as a health monitoring system in ubiquitous environment in the future.
본 연구의 목적은 심박 측정용 기기 및 의류에 있어 배터리 충전 및 기기의 부피감으로 인한 불편함을 개선하고, 사용자 편의성을 고려하여 목적에 따른 심박 측정을 가능케 하는 심박 측정용 스마트 의류 시스템을 개발하고자 하였다. 심박 측정 기기는 2가지 타입으로 모듈화되어 개발되었으며, 탈부착을 통해 목적형 및 지속적 심박 측정이 가능하도록 구성하였다. 목적형 심박측정 기기는 NFC(Near Field Communication), 심박 센서를 내장하고 필요시에 스마트 폰 태깅을 통해 심박 측정이 가능하게 하는 의류에 부착된 타입으로 개발되었으며, 지속형 심박 측정 기기는 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 및 배터리를 내장하여 목적형 기기와 결합을 통해 통신 및 전원을 지원, 지속적으로 심박 측정이 가능한 시스템으로 구성되었다. 심박 측정을 위한 섬유 전극은 은사 기반의 편물 전극으로, 심박 측정에 용이하도록 대흉근 아래에 위치하도록 디자인되었으며, 목적형 심박측정 기기가 전극과 연결되도록 구성되었다. 연동되는 어플리케이션은 사용자 경험요소, 주요기능 및 사용편의성 등을 고려하여 개발되었으며, 사용성 향상을 위하여 스마트 폰 태깅을 통해 자동 동기화가 되도록 개발되었다. 본 연구에서 개발된 심박측정 스마트 의류 시스템의 심박측정 정확도를 평가하기 위하여, 10명의 20대 남성 피험자를 대상으로 2단계의 실험을 설계하고 진행하였으며, POLAR RS800을 통해 측정되는 신호를 기준 심박으로 비교·분석하였다. 그 결과, 목적형 스마트 의류 시스템의 평균 심박수는 85.37, 기준 기기 심박수는 87.03으로 96.73%의 정확도를 갖는 것으로 분석되었으며, T 값 -1.892 (p=.091)로 두 신호간의 유의한 차이는 없는 것으로 분석되었다. 지속형 스마트 의류 시스템의 평균 심박수는 86.00, 기준 기기 심박수는 86.97로 97.16%의 정확도를 보였으며, T 값 -1.089(p=0.304)로 두 시스템 간의 측정 차이는 없는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 사용자의 목적에 따라 심박측정이 가능한 모듈형 스마트 의류 시스템을 개발하고 검증한 것에 의의가 있다. 또한, 모듈화 된 심박측정 의류 시스템 개발로 불필요한 기능으로 인한 가격 상승을 줄임으로써 이원화된 상품 기획의 가능성을 제시하였다.
본 논문은 심박수 측정을 위한 안면 얼굴 영상 데이터 수집 시스템을 설계한다. 본 논문의 설계 내용은 웹 카메라를 이용하여 사용자 얼굴 영상 정보들을 수집하고, 수집된 사용자 얼굴 영상 정보들을 이용하여 심박수를 측정하는 기능이다. 웹 카메라를 이용한 비접촉식 심박수 측정으로 인하여 오차가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 논문에서는 심박수 측정시 얼굴 영상 데이터 분류를 통해서 오차가 발생한 경우와 정상적인 경우를 구별하여 심박수 프로그램 오차 수정에 이용할 수 있도록 하고자 한다. 오차가 발생된 경우의 자료를 이용하여 오차를 줄이기 위한 목적으로 사용할 수 있도록 한다. 본 논문에서 제안하고 설계한 내용에 대해서 실험을 수행하였다. 실험 결과 본 논문에서 설계한 내용이 정상적으로 동작됨을 확인할 수 있었다.
To study the effects of hormones and neurotransmitters, zebrafish (Danio rerio) are a great substitute for water fleas (Daphnia). The zebrafish is an ideal vertebrate model because it has a transparent embryonic stage. It is easy to get consistent heart rate measurements in embryonic zebrafish when treating them with hormones and neurotransmitters. To observe the heart rate, two to three embryonic zebrafish are anesthetized with MS-222 and then transferred to a glass slide specifically designed for heart observation and easy application of various chemicals. After the heartbeats are counted for 2 minutes, apply either 100 µM epinephrine or 100 µM acetylcholine to the zebrafish. Wait 5, 10, and 20 minutes and count the heartbeats at each time point. All procedures are repeated three times. The final results are averaged and analyzed by using statistical methods. The above method which we have developed is practical enough for high school students to measure the heart rate in zebrafish under various conditions and to analyze the data set.
Objectives : The purpose of this study is to review on current status of use and measurement condition of heart rate variability(HRV) by reviewing clinical studies published in journal of Korean medicine registered Korea citraion index(KCI). Methods : One hundred twenty articles were found by searching the representative Korean databases. At first analysis was performed by current status of use(journal, academic field of corresponing author, purpose of study, disease of subject, HRV measurement devices, intervention methods and tests compared to HRV). At second analysis was performed by measurement condition(uncontrolled study, relaxation before measurement, measurement position, measurement place, measurement time period and restriction of smoking, alcohol, caffeine, meal). Results : The analysis showed that department of acupuncture & moxibustion, department of oriental neuropsychiatry are major part in journal & academic field. The purpose of study were classified under studies to verify therapeutic effect on normal subject(39%), to verify therapeutic effect on the patients(8%), to investigate characteristics of the patients(34%) and to be compared with other test(19%). Disease of subject & measurement devices in article were so various. Major intervention methods were acupuncture(61.4%), mind-body intervention(19.2%). Studies that measurement condition were not controlled were relax time(24%), measurement position(19%), measurement place(26%), measurement time period(91%) and restriction of smoking, alcohol, caffeine, meal(49%). Conclusions : This study showed that current status of use of HRV is widespread in Korean medicine but more controlled measurement conditon are needed to get more reliable result from clinical studies and to improve diagnosis and treatment of Korean medicine.
Heart related diseases mainly caused by heavy work load and increasing stress in human daily life. Therefore, researches on mobile healthcare monitoring for daily life has been carried out. Notably, wearable healthcare monitoring system which has least restriction has been tried to provide an emergency alert of abnormal heart rate. In this study, we developed chair type unconstrained BCG measurement system which able to perform continuous heart status monitoring at the office and daily life in the unconstrained way. Furthermore, adaptive threshold is used to detect the heart rate from BCG signals. The HRV(heart rate variability) is calculated from heart rate interval. ECG signal measured using conventional method and BCG signal measured using unconstraint system are carried out simultaneously for the purpose of performance evaluation. From the comparison result, BCG signal shows a similar heart beat characteristic as ECG signal. This proves the possibility of practical implementation of unconstraint healthcare monitoring system. In addition, medical examination like valsalva maneuver is performed to observe the changes in HRV due to stress. By performing valsalva maneuver, heart is said to be placed under an artificial physical stress condition. Under this artificial physical stress condition, the time and frequency domain of HRV parameters are evaluated.
PAPS(학생건강체력평가시스템, Physical Activity Promotion System)를 위한 반사형 맥박수 측정 장치를 개발 하고 성능평가를 수행하였다. 본 연구를 위해 제작된 센서 모듈은 저전력 구동을 위해 chip LED 및 photo TR.를 이용하여 맥파를 측정하였다. 측정된 맥파신호는 HPF, LPF와 OP Amp.를 이용하여 신호를 전처리하였으며, 전처리한 맥파신호는 LabVIEW로 디스플레이하였다. 또 LabVIEW는 원신호를 받아들여 유효신호를 추출하고, 맥박을 계산하기 위한 알고리즘을 포함한다. 이러한 시스템과 알고리즘을 이용하여 운동상태의 피실험자를 대상으로 높은 정확도와 반복성을 갖는 측정 기구로의 적용이 가능함을 확인하였다.
Telemetry techniques of rats have been used for assessing safety pharmacology of drugs and chemicals. Biological signals including blood pressure and heart rate measured under anesthesia were significantly different from those obtained under normal conditions. The stress of restraint in awake animals can also affect the accuracy of physiological evaluation. This paper details the surgery required to allow key cardiovascular parameters to be determined. The telemetric measurement of cardiovascular parameters such as blood pressure, heart rate, electrocardiograph(ECG) established. We carried out the continuous monitoring of cardiovascular parameters using the telemetry system in F344 rats. During the measurement, no significant changes were observed in the heart rate and blood pressure. ECG signals and body temperature were also constant during the measurement of biological signals. With the results of this study, we conclude that this telemetry system can be applied usefully for the assesment of biological parameters in the rats.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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