The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.14
no.6
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pp.1257-1264
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2019
The traditional cuff-based method for BP(Blood Pressure) measurement is not suitable for continuous real-time BP measurement techniques. For this reason, the previous studies estimated various blood pressures by fusion with the electrocardiography (ECG) and photoplethysmogram (PPG) sensor signals. However, conventional techniques based on PPG bio-sensing measurement face many challenging issues such as noisy supply fluctuation, small pulsation, and drifting non-pulsatile. This paper proposed a novel BP estimation methods using PPG and ECG sensors, which can be derived from the relationship between PPG and ECG using PTT(Pulse Transit Time) and PWV(Pulse Wave Velocity). Unlike conventional height ratio features, which are extracted on the basis of the peaks in the PPG and ECG waveform. The proposed method can be reliably obtained even if there are missing peaks among the sensed PPG signal. The increased reliability comes from periodical estimation of the peak-to-peak interval time using ECG and PPG. After 250,000 times trials of the blood pressure measurement, the proposed estimation technique was verified with the accuracy of ±28.5% error, compared to a commercialized BP device.
Park, Jong-Uk;Lee, Jeon;Lee, Hyo-Ki;Kim, Hojoong;Lee, Kyoung-Joung
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.34
no.3
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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.
Byeon, M.K.;Kim, H.J.;Jang, J.K.;Han, S.W.;Huh, W.
Journal of IKEEE
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v.11
no.1
s.20
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pp.24-29
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2007
In this paper, we developed a Mac-Yule measurement system which consider psychological stable state of patience. The developed system consist with a hardware device that can derive a EEG, respiration and pulse wave, and a software which acquire a biological signal and signal processing The EEGs are derived with bipolar method from frontal head. The respiration signals obtain from nasal front with a transducer which consist with thermistor bridge. The pulse waves are detected from earlobe with photoplethysmograph method. A power spectrum of EEG are used as the decision parameters of psychological stable state of patience. The decision of Mac-Yule are defined as origin text method that of numbers of pulse to 1 respiration period. As the results of experiment with developed system, we could have a spectrum band discretion of EEG signal, stable respiration signal detection and automatic gain controlled pulse signal with realtime. And then, we could detect Mac-Yules from processed signals.
In this study. respiratory efforts were monitored by the change of pulse transit time (PTT) which is related with the arterial pressure PTT is the time interval between the peak of R wave in ECG and the maximal slope point of photoplethysmogram(PPG). Biosignals, ECG and finger photoplethysmogram(PPG), were converted to digital data, and PTT was evaluated in personal computer with every heart beat. Results were presented as a graph using spline interpolation. The software was implemented in C$\^$++/ as a window-based application program. PTT was periodically changed according to airflow in resting respiration. In the resting respiration, PTT was changed according to the respiratory cycle. The amplitude of PTT fluctuation was increased by deep respiration, and increased by partial airway obstruction. These results suggest that PTT is responsible to respiratory effort which could be evaluated by the pattern of PTT change. And it is expected that PTT could be applied in the monitoring of respiratory effort by noninvasive methods, and is very useful method for the evaluation of respiratory distress.
A health index was proposed that evaluates personal health state from both measured physiological variables and survey questions. Four health indices were defined such as cardiovascular index, stress index, obesity index, and management index. The total health index was calculated by summing these four health indices. Physiological variables such as blood pressure, heart rate variability(HRV), accelerated photoplethysmograph(APG), and body fat percentage were non-invasively measured and a survey questionnaire that asks personal health state, exercise intensity, and food preference was developed. The suggested health index was applied to thirty eight persons including 30 patients and 8 normal persons with an average age of 51.8. The average health index was estimated to be 75.1 out of 100 points. Young age group(below 50) and men group showed higher health indices than the aged(over 50) and women groups. The correlation coefficient between the cardiovascular index and stress index was found to be 0.513, which means stress is related to cardiovascular health state. The correlation coefficient between the measurements and survey questions was 0.385 for the cardiovascular index. It was as low as 0.182 for the stress index. More case studies may improve correlations between measurements and survey questions, and then, the current health index system may develop as an effective tool to evaluate personal health state.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.19
no.2
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pp.101-107
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2014
This study is proposed the novel PPG sensor device and the signal processing method to replace the acceleration sensor that is used to reject motion artifacts contained in photoplethysmography(PPG). The proposed method is to reject motion artifacts by an adaptive filter based on the estimated motion artifact by using a blue LED light. To evaluate the performance of the proposed method experimentally, We did design a novel sensor consisted of blue/red LEDs and photo-sensor and implemented, and then rejected the motion artifacts by using an adaptive filter and the implemented sensor. In the results of the experiments, it is shown that the proposed sensor device and signal processing can reconstruct the PPG signal despite the occurrence of motion artifacts, and also that the SNR was 4.5 times of moving average filter. According to the experimental results, the proposed method can be applied to design a low-cost device.
Kim, Woo-Chan;Chang, Jin-Wook;Kwon, Hoon;Lee, Won Joo;Kwak, Ho-Young
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.27
no.11
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pp.191-198
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2022
The most basic thing to measure the condition of a companion animal is to check the breathing and pulse. There are several methods to measure the breathing and pulse of a companion animal, and the PPG method is generally used to measure the oxygen saturation (SpO2) in a companion animal. However, since the input PPG signal is inputted with various information as well as oxygen saturation, it is necessary to separate and extract oxygen saturation information from the PPG signal in order to measure the oxygen saturation. Therefore, in this paper, a wearable measuring device for companion animals that can be measured by applying the PPG method was designed and implemented, and an algorithm for separating oxygen saturation information from the PPG signal input through the wearable measuring device was proposed.
Kim Jin-Tae;Kim Sung-Woo;Hong Hyun-Ki;Im Jae-Joong;Kim Deok-Won
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.43
no.3
s.309
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pp.60-66
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2006
The purpose of this study was to suggest a new detection method for early diagnosing diabetic neuropathic foot by obtaining a ratio of toe to finger blood flow using photoplethysmography(PPG) and Laser Doppler(LD). Nerve conduction velocity (NCV) has been routinely used for diagnosing neuropathic foot, but it applies strong electric stimulus to peripheries resulting in stress and pain. The blood flow ratio of 50 neuropathic diabetes($0.96{\pm}0.20$) was significantly higher than that of 64 normal person($0.46{\pm}0.15$)(p<0.000). It also showed that toe temperature of neuropathic diabetes($30.5{\pm}1.4^{\circ}C$) was significantly higher than that of normal group($29.3{\pm}2.0^{\circ}C$)(p<0.000). The optimal boundary value of the blood flow ratio was found to be 0.678 and the sensitivity and specificity of this proposed method resulted in 95.3% and 95.3% respectively. Lastly, there were no neuropathic diabetes whose temperature difference between finger and toe was higher than $4.5\;^{\circ}C$.
The healing effect of the aroma treated fabrics with lavender and lemon aromas was investigated by assessing the autonomic nervous responses of human body. For this cause Lemon and lavender microcapsules were coated on a cotton fabric using a water-based acrylic binder, respectively. And the study created a total of four aroma treated fabrics at a concentration of 2% and 5% respectively. Electrocardiogram(ECG), skin conductance, and Blood flow, of ten participants were measured for 30 sec at a stable condition, at a stress status (working memory task), and at a stimulation status (after rubbing aroma treated fabrics). Subjective sensibilities of the aromas were also evaluated. With regard to the responses of the autonomic nervous system, in order to understand how the values gained after the normalization process would cause different physiological signals between the stable state and the aroma-stimulated state as well as between the stress state and the aroma-stimulated state, the study conducted a non-parametric test, friedman test as well and analyzed tendencies. LF/HF turned out to be significantly different to the stress state, and according to the results of the post-hoc comparison, lemon 5% presented statistically significant differences among the lavender 2%, lavender5%, lemon2%. Lemon 5% stimuli increased stress but stimuli consisting of the lavender 2%, the lavender 5% and the lemon 2% decreased stress because of a psychological rest. And the stimuli of the lavender 2%, the lavender 5%, the lemon 2% presented a healing effect in this research.
Basic emotions such as happiness, sadness, anger, fear, and disgust have been widely used to investigate emotion-specific autonomic nervous system activity in many studies. On the contrary, surprise emotion, Suggested also as one of the basic emotions suggested by Ekman et al. (1983), has been least investigated. The purpose of this study was to provide a description of cardiovascular responses on surprise stimulus using electrocardiograph (ECG) and photoplethysmograph (PPG). ECG and PPG were recorded from 76 undergraduate students, as they were exposed to a visuo-acoustic surprise stimulus. Heart rate (HR), standard deviation of R-R interval (SD-RR), root mean square of successive R-R interval difference (RMSSD-RR), respiratory sinus arrhythmia (RSA), finger blood volume pulse amplitude (FBVPA), and finger pulse transit time (FPTT) were calculated before and after the stimulus presentation. Results show significant increase in HR, SD-RR, and RMSSD-RR, decreased FBVPA, and shortened FPTT. Evidence suggests that surprise emotion can be characterized by vasoconstriction and accelerated heart rate, sympathetic activation, and increased heart rate variability, parasympathetic activation. These results can be useful in developing an emotion theory, or profiling surprise-specific physiological responses, as well as establishing the basis for emotion recognition system in human-computer interaction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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