• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.101-107
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• 2014

본 연구에서는 PPG 신호에 포함되어 있는 동잡음을 제거하기위해 사용되는 가속도 센서를 대체하기 위한 새로운 PPG 센서와 그 신호처리 기법을 제안하며, 제안된 방법은 청색광으로부터 추정된 동잡음을 기반으로 하여 광용적 맥파의 동잡음을 제거하는 것이다. 제안된 방법의 성능을 평가하기위해 청색광 LED와 적색광 LED, 포토센서를 이용하여 센서 프로브 설계하고 제작하였고, 제작된 센서 프로브와 적응필터를 이용하여 동잡음 제거 처리를 하였다. 실험의 결과에서는 제안된 센서와 신호처리 방법이 동잡음이 발생하더라도 신호 복원이 잘되었으며, 신호 대잡음비도 기존의 이동평균필터 보다 4.5배 이상 향상되었다. 이 실험의 결과로부터 제안된 방법이 저가의 헬스케어 단말기 설계에 적용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.992-999
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• 2009

심전도와 맥파를 측정함으로써 구해질 수 있는 맥파전달시간은 심혈관계의 상태를 진단하기 위한 의미 있는 지표가 된다. 그러나 맥파를 측정하는 동안 움직이거나, 측정 시에 가해지는 압력이 부정확할 경우, 잘못된 측정 결과를 얻을 수 있다. 이를 해결하기 위하여 본 논문에서는 심전도, 압력맥파 및 광전용적맥파를 동시에 측정할 수 있는 일체형 센서 시스템과 심전도를 지속적으로 측정할 수 있는 금속 전극을 개발하였으며, 실험을 통해 일체형 센서시스템 및 금속 전극의 유용성을 입증하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.197-202
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• 2016

본 논문에서는 영아 돌연사를 방지하기 위해 영아의 생체신호를 분석하여 위험상황이 발생했을 때 보호자에게 위험신호를 알려주는 영아 돌연사 모니터링 시스템을 제안한다. 영아 돌연사(SID)는 생후 한 달에서 일년 사이의 건강한 아기가 원인불명으로 사망하는 것을 말한다. 제안한 영아 돌연사 모니터링 시스템은 생체신호를 센싱하는 부분과 생체 신호를 처리하는 프로세서부와 모니터링 및 알람부분으로 구성된다. PPG 센서를 사용하여 생체신호를 센싱하고 프로세서부에서는 센서를 통해 획득한 신호를 동잡음을 제거하여 부모에게 알람 및 모니터링 할 수 있게 하였다. 제안한 시스템은 영아의 심박동을 분석하여 위험상황인 경우 보호자에게 모니터링 및 경고 알람을 보내게 된다. 시스템의 실제 구현을 통해 모니터링 시스템의 성능을 평가하였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권6호
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• pp.485-489
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• 2002

본 연구는 동맥의 압력에 따라 변하는 맥파전달시간(pulse transit time, PTT)을 이용하여 호흡노력을 검출하기 위하여 호흡에 따른 PTT 변화를 관찰하였다. PTT는 심전도의 R파 피크로부터 말초에서 나타나는 광전용적맥(photoplethysmograph, PPG)의 최대기울기점까지 시간이다. 생체 신호를 아날로그-디지탈 변환하여 PC에서 매번 심장주기마다 PTT를 측정하였으며 이산적인 결과를 스플라인 보간법을 사용하여 그래프로 제시하였다. 소프트웨어는 $C^{++}$을 사용하여 windows 환경에서 운용하였다. 안정상태 호흡 시에는 호흡의 주기와 일치하는 주기적인 PTT의 변화가 있었다. 호흡 심도를 증가시킴에 따라 PTT의 진폭이 증가하였으며, 기도저항을 증가시킨 경우에도 PTT의 진폭이 증가하는 양상을 보였다. 이러한 결과는 PTT가 호흡노력에 따라 반응하는 것을 시사한다. 아울러 PTT를 이용한 호흡노력 모니터링은 비침습적 방법으로써 호흡장애를 감시하는데 유용하게 사용될 수 있음을 시사한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제43권3호
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• pp.60-66
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• 2006

본 논문은 photoplethysmography(PPG)와 Laser doppler(LD)를 이용하여 당뇨병 환자의 신경병증을 조기 진단하기 위한 시스템을 구성하여 손가락과 발가락의 혈류량을 측정하고 그 비율을 이용하는 방법을 제안하였다. 당뇨병 환자의 신경병증 진단을 위해 임상에서는 신경전도검사(NCV)가 사용되고 있으나 이 검사는 피부에 전기자극을 가하므로 환자에게 스트레스와 고통을 준다. 이에 본 논문에서는 고통이 전혀 없으며, 비관혈적이고 측정방법이 간단한 PPG와 LD를 이용하여 신경병증 진단법을 제안하였다. PPG가 LD에 비해 손가락 및 발가락의 혈류량 및 온도와의 상관관계, 민감도 및 특이도에서 더 우수하였다. 분석결과 50명의 신경병성 당뇨환자의 혈류비($0.96{\pm}0.20$)가 64명의 정상인의 혈류비($0.46{\pm}0.15$)에 비해 유의하게 높았다(p<0.000). 또한 신경병성 당뇨환자의 발가락 온도($30.5{\pm}1.4^{\circ}C$)가 정상인의 발가락 온도($29.3{\pm}2.0^{\circ}C$)에 비해 유의하게 높았다(p<0.000). 본 연구로부터 도출된 최적 혈류비(0.678)에 대한 측정 방법의 높은 민감도(95.3%)와 특이도(95.3%)를 확인하였다. 마지막으로 신경병성 당뇨환자 그룹의 경우 모두 손가락과 발가락의 온도차가 $4.5^{\circ}C$ 미만이었다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2011년도 제44차 하계학술발표논문집 19권2호
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• pp.273-276
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• 2011

우리는 감성 공학에 기반하여 일상 생활 속에서 비침습적이면서 사용하기 간편한 광전용적맥파신호를 계측하고 분석하는 이어폰형 생체 신호 측정 시스템에 관하여 연구하였다. 생체 신호 측정 시스템에서는 광전용적맥파(photoplethysmograph, PPG)와 3축 가속도로 생체 신호와 운동 신호를 활용하였다. 수신된 생체 신호인 광전용적맥파 신호는 Peak 검출 및 전처리 알고리즘을 통하여 심박동변동성(heart rate Variablity,HRV)에 대한 시계열 정보로 변환하고 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transfirm, FFT)과 전력 스펙트럼 밀도 분석(Power Spectrum Density, PSD)방법으로 교감과 부교감 신경 활성도 변화를 관측하였고, 운동 센서로 움직임을 관측하였다. 수신부 시스템은 안드로이드 기반의 자바 어플리케이션으로 스마트 폰에서 구현하였고, 송신부인 이어폰 생체정보 측정모듈로 맥파를 측정하여 상황에 따라 변화하는 자율 신경계의 활성도비율을 확인하였다.

• 감성과학
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• 제14권1호
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• pp.147-156
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• 2011

여러 연구자들이 정서특정적 자율신경계 활동을 밝히기 위하여 행복, 슬픔, 분노, 공포 및 혐오를 포함한 기본 정서들을 사용하여왔지만, Ekman 등(1983)의 기본정서들 중 놀람 정서에 대한 연구는 많지 않다. 본 연구의 목적은 ECG와 PPG를 이용하여 놀람 자극에 대한 심혈관 반응을 밝히는 것이다. 76명의 대학생에게 놀람자극을 제시하기 전과 후에 ECG와 PPG를 기록하였으며, ECG와 PPG 신호로부터 심박률(HR), R-R 간격의 표준편차(SD-RR), 연속된 R-R 간격 차이의 제곱평균제곱근(RMSSD-RR), 호흡성 부정맥(RSA), 손가락 혈류량 파형의 진폭(FBVPA), 손가락 맥파 전달시간(FPTT)을 산출하였다. HR과 SD-RR, RMSSD-RR은 놀람자극 제시 전에 비하여 놀람자극이 제시된 후에 유의하게 증가하였으며, FBVPA는 유의하게 감소하였고, FPTT는 유의하게 짧아졌다. 놀람 자극은 말초혈관을 수축시키고, 심박률을 증가시키는 교감신경계 반응특성을 가지는 것으로 볼 수 있으며, 심박률 변산성을 증가시키는 부교감신경계도 동시에 활성화될 가능성이 있는 것으로 나타났다. 이러한 연구 결과는 정서이론의 발전과, 인간정서를 탐지하는 컴퓨터 시스템의 기초를 확립하는데 기여하는 바가 있을 것이다.

• 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.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제27권6호
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• pp.370-375
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• 2006

The purpose of this work is to predict the systolic blood pressure (BP) during exercise from pulse transit time (PTT) for warning of possible danger. PTT was calculated as the time between R-peak of ECG and the peak of differential photoplethysmograph (PPG). For the PTT-BP model, we used regress equations from previous studies and 3 kinds of new models combining linear and nonlinear regress equation. The model parameters were estimated with the data measured under low to middle intensity exercise, and then was tested with the data measured under high intensity exercise. Predicted BP values after high intensity exercise were compared with those measured by cuff-type sphygmomanometer. The results showed that the error between measured and predicted values were acceptable for the monitoring BP. We tested PTT-BP models 1 month after the identification without further calibration. Models could predict the BP and the errors between measured and predicted BP were about 5mmHg. The suggested system is expected to be helpful in recognizing any danger during exercise.

• Fibers and Polymers
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• 제6권1호
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• pp.89-94
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• 2005

The purpose of this study is to offer acoustical database of warp knitted fabrics by investigating frictional sound properties and physiological responses according to structural parameters such as construction, lap form, and direction of mutual guide bar movement. Fabric sounds of seven warp knitted fabrics are recorded, and Zwicker's psychoacoustic param­eters - loudness(Z), sharpness(Z), roughness(Z), and fluctuation strength(Z) - are calculated. Also, physiological responses evoked by frictional sounds of warp knitted fabrics are measured such as electroencephalogram (EEG), the ratio of high fre­quency to low frequency (HF/LF), respiration rate (RESP), skin conductance level (SCL), and photoplethysmograph (PPG). In case of constructions, frictional sound of sharkskin having higher loudness(Z) and fluctuation strength(Z) increases RESP. By lap form, open lap has louder and larger fluctuating sound than closed lap, but there aren't significant difference of physi­ological responses between open lap and closed lap. In direction of mutual guide bar movement, parallel direction evokes bigger changes of beta wave than counter direction because of its loud, rough, and fluctuating sound. Fluctuation strength(Z) and roughness(Z) are defined as important factors for predicting physiological responses in construction and mutual guide bar movement, respectively.