• 전자공학회논문지SC
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• 제44권4호통권316호
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• pp.15-20
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• 2007

현재, 우리나라 당뇨병의 유병률은 빠른 속도로 증가하고 있으며 당뇨병의 유병기간이 길수록 각종 합병증이 발생하여 더욱 심각한 증상을 나타내는데, 그 중 비만 및 고혈당, 당대사장애로 인한 당뇨병성 혈관합병증과 말초 혈관 경화증이 많이 발병하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 광혈류량 측정법(Photoplethysmography)으로 손가락 및 발가락에서 얻어진 맥파의 2차 미분분석을 통해 연령이 비슷한 정상인 50명과 당뇨병으로 확진된 50명의 말초 혈관 탄성도를 객관적으로 비교하고자 하였다. PPG 파형의 2차 미분 분석에 사용되는 평가 인자는 a, b, c, d, e 이고, b/a는 혈관의 탄성도를 의미하며 탄성도가 떨어질수록 b/a의 절대 값은 감소하게 된다. 정상인 50명의 PPG 2차 미분 b/a값은 $-1.09{\pm}0.14$, 당뇨병 환자 50명의 PPG 2차 미분 b/a값은 $-0.81{\pm}0.09$로 정상인에 비해 당뇨병 환장의 말초혈관 탄성도가 감소하였으며, Independent t-test 검정 결과 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 본 연구에서는 PPG 파형의 2차 미분 분석을 통하여 정상인과 혈관합병증 발병율이 높은 당뇨병 환자의 말초혈관 탄성도를 비교하였으며, 향후 비침습적이고 간단한 방법으로 당뇨병 환자의 말초혈관 탄성도와 혈관 경화정도를 객관적으로 평가하고 진단함으로써 당뇨병 환자들의 심혈관계질환 사전예방과 치료효과 판정에 도움을 줄 것으로 기대한다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제34권3호
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• pp.105-110
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• 2013

Respiratory signal is one of the important physiological information indicating the status and function of the body. Recent studies have provided the possibility of being able to estimate the respiratory signal by using a change of PWV(pulse width variability), PRV(pulse rate variability) and PAV(pulse amplitude variability) in the PPG (photoplethysmography) signal during daily life. But, it is not clear whether the respiratory monitoring is possible even during sleep. Therefore, in this paper, we estimated the respiration from PWV, PRV and PAV of PPG signals during sleep. In addition, respiration rates of the estimated respiration signal were calculated through a time-frequency analysis, and errors between respiration rates calculated from each parameter and from reference signal were evaluated in terms of 1 sec, 10 sec and 1 min. As a result, it showed the errors in PWV(1s: $36.38{\pm}37.69$ mHz, 10s: $36.53{\pm}38.16$ mHz, 60s: $30.35{\pm}38.72$ mHz), in PRV(1s: $1.45{\pm}1.38$ mHz, 10s: $1.44{\pm}1.37$ mHz, 60s: $0.45{\pm}0.56$ mHz), and in PAV(1s: $1.05{\pm}0.81$ mHz, 10s: $1.05{\pm}0.79$ mHz, 60s: $0.56{\pm}0.93$ mHz). The errors in PRV and PAV are lower than that of PWV. Finally, we concluded that PRV and PAV are more effective than PWV in monitoring the respiration in daily life as well as during sleep.

• 한국융합학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.35-40
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• 2020

최근 초소형 생체신호를 측정할 수 있는 스마트 워치 등의 장비들이 출시됨에 따라, 체성분, 혈압, 심박동수, 산소포화도 등 다양한 정보를 쉽게 얻을 수 있다. 그러나 사용자에게 신뢰를 얻지 못하는 부분이 바로 정확성이다. 이러한 생체신호는 외부 환경에 대해 민감하며, 대상자 신체 내부의 조건에 따라 변동값이 크다. 특히 혈압 측정은 아직 신체 내부의 조건들의 처리에 따라 결과값이 다르다. 따라서 실험에서는 PPG 알고리즘에서 혈관 상태를 정의하는 인자를 특정값으로 처리하고 PPG를 분석하였으며, PTT 측정에 있어서 최고점 80%, 100%의 두 지점 PTT 측정값이 SBP와 DBP에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 정확도를 높이기 위한 방안 중 하나를 제시하고자 하였다. 연구결과 PPG 최고점 80%에서 측정값 PTT값이 100%에서 측정한 값보다 SBP, DBP 혈압추정에 효과적이며, 변화율 혈압추정의 회귀분석에서 SBP(80%)의 결정계수가 0.6946, DBP(100%)는 0.547로 나타났다. 결론적으로 ECG와 PPG를 통해 PTT를 측정할 경우 PPG 80% 지점의 측정값이 혈압추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.406-412
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• 2023

본 논문에서는 주변광으로 인한 잡음이 적외선을 사용한 반사형 PPG 측정 장치에 미치는 영향을 고찰하였다. 주변광으로 인한 잡음은 일반적인 상황과 특수한 상황으로 나누어 고찰하였으며, 일반적인 상황은 시간과 주변 광원의 변화로 인한 잡음을 무작위로 관찰하였고, 특수한 상황은 할로겐램프를 사용하여 측정 장치와 광원과의 거리에 따른 잡음 변화를 관찰하였다. 실험은 각각의 상황에 따라 PPG 신호를 실시간으로 측정하고 데이터를 획득하였으며, 측정된 데이터는 시간 영역과 주파수 영역에서 분석하였다. 먼저 일반적인 상황 실험을 통해 주변광의 밝기에 따라 잡음이 커짐을 육안으로 확인하였고, 주파수 분석을 통해 백색잡음, 전력선 잡음, 회로 내부 잡음이 발생함을 확인하였다. 또한 할로겐램프를 사용하여 주변광과의 거리 변화에 따른 잡음의 변화를 실험하고 SNR을 계산하였다, 실험 결과, 278.3W/m²의 복사조도를 갖는 50cm 거리에서는 3.2dB의 SNR을 나타내었고 그 이하의 SNR에서는 정상적인 측정이 어려움을 확인하였으며, 27.7W/m²의 복사조도를 갖는 2m의 거리에서 18.2dB 값을 나타내었고 그 이상 값에서 필터를 통해 정상적인 PPG 측정이 가능함을 확인하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제32권2호
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• pp.109-117
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• 2011

Assuming that photons absorbed by a vessel do not have acute variations, DC component reflect the basal blood volume (or diameter) before blood pulsation. Vascular stiffness and reflection is influenced by changes in basal blood volume (or diameter). This paper describes analysis of the characteristic variations of vascular stiffness, according to relative variations in DC components of the PPG signal (25-75%). For quantitative analysis, we have used parameters that were proposed previously, reflection and stiffness index, and the second derivative of PPG waveform, b/a and d/a. Significantly, the vascular stiffness and reflections were increased according to increase in DC component of the PPG signal for more than about 3% of baseline values. The systolic blood pressure were increased from $113.1{\times}13.18$ to $116.2{\times}13.319$ mmHg, about 2.76% (r = 0.991, P < 0.001) and the AC component of the PPG signal were decreased from $2.073{\times}2.287$ to $1.973{\times}2.2038$ arbitrary unit, about 5.09% (r = -0.993, P < 0.001). It is separated by DC median and correlation analysis was performed for analyzing vascular characteristics according to instantaneous DC variations. There are significant differences between two correlation coefficients in separated data.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.917-924
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• 2015

본 연구에서는 스마트폰을 이용하여 손가락 끝의 혈류의 흐름을 촬영하여 사용자의 맥파 (PPG : Photoplethysmography) 신호를 측정할 때, 카메라 영상 속성에 따른 신호 품질에 대해 연구하였다. 영상 속성은 비트 레이트(Bitrate), 해상도(Resolution), 플래시(Flash)의 조건을 선정하였다. 각 조건에 따라서 변화하는 영상 이미지의 적색(Red)값의 변화를 측정하고 PPG 신호의 추출을 위해 PPI (Pulse to Pulse Interval)를 계산하였다. 실험은 총 20명의 대학생을 대상으로, 세 가지 영상 속성 조건을 조합하여 18가지 태스크로 분류하여 진행되었다. 오른손의 중지에는 PPG 센서를 착용하고 검지에는 스마트폰을 접촉한 상태로, 동시에 2분간 맥박을 측정하여 두 신호의 상관성 분석을 진행하였다. 실험 결과, 영상의 해상도가 $640{\times}480$, 비트레이트 5000kbps, 플래시가 On일 때 가장 높은 상관성(83%, p=0.01)을 나타내는 것을 확인하였다. 본 연구 결과가 앞으로 스마트폰의 카메라를 이용한 맥파 신호 측정 시스템에서 생체신호 품질을 개선하기 위한 유용한 가이드가 될 것으로 기대된다.

• 센서학회지
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• 제25권2호
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• pp.131-137
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• 2016

In this study, a multilevel visible light communication (VLC) system based on resistor ladder circuit is designed to transmit medical data. VLC technology is being considered as an alternative wireless communication due to various advantages such as ubiquity, license free operation, low energy consumption, and no radio frequency (RF) radiation characteristics. With VLC even in places where traditional RF communication (e.g., Wi-Fi) is forbidden, significant bio-medical signal including the electrocardiography (ECG) and photoplethysmography (PPG) data can be transmitted. More lives could be saved anywhere by this potential advantage of VLC with a fast emergency response time. A multilevel transmission scheme is adopted to improve the data capacity with keeping simplicity, where data transmission rate can increase by log2m times (m is the number of voltage levels) than that of conventional VLC transmission based on on/off keying. In order to generate multi-amplitudes, resistor ladder circuit, which is a basic principle of digital to analog convertor, is employed, and information is transferred through LED (Light-Emitting Diode) with different voltage level. In the receiver side, multilevel signal is detected by optical receiver including a photo diode. Then, the collected data are analyzed to serve the necessary medical care to the concerned patient.

• 방송공학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.543-549
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• 2013

자율신경계 및 중추신경계 반응 신호는 취득 시 피험자의 움직임이 있는 경우 노이즈가 첨가되어 의도한 분석이 불가능하게 될 수 있다. 본 논문에서는 생리신호 취득시 피험자의 영상을 동시에 촬영 및 분석하고 움직임을 감지하여, 생리신호의 노이즈 구간을 정의하는 방법을 제안한다. 움직임 감지를 위해 시계열에서 영상 프레임간 1차 미분하고 임계치 이상 움직임이 발생했을 때를 해당 신호의 노이즈 발생 구간으로 정의하였다. 또한, 영상을 사용하지 않는 방법으로써, 수집된 신호를 주기 단위로 분석하여 길이와 높이를 특징으로 한 정상 신호를 2차원 가우시안 확률밀도함수로 모델화하여, 신호의 훼손 구간을 정의하는 방법을 제안한다. 두 방법으로 정의된 훼손 구간은 가우시안 함수를 기반으로 보간하였다. 광혈류량 신호에 적용한 결과, 심전도 신호에서 추출된 평균 심박간격에 가까운 수치로 복원됨을 확인하였다. 또한, 영상기반 방법은 정상구간을 훼손구간으로, 신호기반 방법은 훼손구간을 정상구간으로 잘못 인식하는 경우가 나타남을 확인하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2005년도 추계종합학술대회
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• pp.489-492
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• 2005

Even though the blood pressure is one of the most widely used index for the healthcare monitoring of hypertensive and normotensive persons, there is no non-intrusive measurement method which is commercialized until now. Pulse Arrival Time (PAT) is known that it has close relation with the systolic blood pressure (SBP) and arterial stiffness. In this study, SBP estimation methods by non-intrusive measurement of PAT are suggested. For the unconstrained measurement of PAT, the first method used the electrically non contact electrocardiogram (ENC-ECG) technique and the reflective type of Photoplethysmography (PPG) sensor on the computer mouse. In the second method, ENC-ECG and the air pressure sensor in the seat cushion on a chair were measured. The third method used ECG electrodes and PPG sensors on the toilet seat cover. The validation and regression analysis of the relationship of PAT and SBP are summarized. These methods have considerable errors to be used for all people. But these can be applied for each subject after the parameter customization within acceptable error. So, it is feasible for suggested methods to be used for monitoring of SBP in daily life in non-intrusive way when there is personal identification system of each subject.

• 한국감성과학회:학술대회논문집
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• 한국감성과학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.96-103
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• 2001

그동안 정서의 실험적 유도의 어려움과 많은 제약으로 인해 성인 위주로만 이루어져 오던 정서연구가 최근 수 년 간의 정서연구에 대한 방법론의 발달로 아동에게까지 그 범위가 확대되고 있다. 본 연구에서는 아동의 다섯 가지 정서 (기쁨, 분노, 슬픔, 스트레스, 놀람)에 의해 유발되는 아동의 자율신경계 패턴을 확인하고자 한다. 놀람 정서를 추가한 "아동용 정서유발 프로토콜 (양경혜 등, 2000)"을 사용하여 아동에게 정서를 유발시키고, 정서가 유발되는 도안의 자율신경계 반응(KST, ECG, EDA, PPG)을 측정하였다. 초등학교 1, 2 학년인 34명(남: 18, 여:16)의 아동이 실험에 참여하였다. 실험 결과 다섯 가지 정서가 아동들에게 적절하고 효과적으로 유발되었으며, 정서에 따른 생리반응 변화가 관찰되었다. 분석에 사용된 12개 생리반응 변수 중 8개 변수에서 정서에 따른 차이가 발견되었으며, 정서에 따라 다른 자율신경계 반응 패턴을 얻을 수 있었다. 또한, 동일한 방법으로 수행한 본 연구실의 선행 연구와도 일치하는 결과를 보였다. 이는 아동용 정서유발 프로토콜이 표준화된 아동정서 유발자극으로 사용될 수 있으며, 생리반응 주형(template)을 이용하여 아동정서를 구분할 수 있음을 제시한다.