• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권6호
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• pp.1257-1264
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• 2019

기존의 Cuff 기반의 혈압(Blood Pressure)측정 방법은 연속적인 실시간 혈압측정에는 한계를 갖는다. 이러한 이유로 ECG와 PPG 센서 신호를 상호융합한 다양한 혈압추정이 이루어졌다. 그러나 PPG 중심에 측정기법은 AC 노이즈, 작은 맥동, 비박동 등의 많은 문제를 지니고 있다. 본 논문은 ECG와 PPG 관계에 발생하는 맥파전달시간(PTT)과 맥파속도(PWV)를 이용하여 혈압을 추론기법이다. 신호 피크를 이용하는 HRF(Height Ratio Features)에 비해, 본 제안방식은 ECG, PPG의 최고점 혹은 최저점을 사용한 시차를 이용해 추정하기 때문에 PPG 센싱 시그널의 오류에도 안정적인 추출이 가능한 장점이 있다. 본 논문에서 제안 방법을 이용하여 25만 회의 혈압측정의 결과 ±28.5%의 정확도를 갖는 혈압 추정기법을 제시할 수 있었다.

• 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.

• 전기전자학회논문지
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• 제11권1호통권20호
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• pp.24-29
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• 2007

본 연구에서 심리적으로 안정된 상태에서 맥율을 측정할 수 있는 장치를 개발하였다. 개발된 시스템은 뇌파, 호흡파, 맥동파를 검출하는 하드웨어장치와 이들 신호를 획득하고 처리하는 소프트웨어로 구성하였다. 뇌파는 전두부에서 쌍극형으로 유도하였고, 호흡은 서미스터 브리지를 이용하여 구성된 변환기를 사용하여 비강 전부에서 유도하였으며 맥동파는 귀볼에서 유도한 용적맥파를 사용하였다. 피검자의 심리적 안정된 상태의 판정은 뇌파의 스펙트럼을 이용하였다. 맥율의 결정은 원전에 따라 1호흡 당 맥동수를 사용하였다. 개발된 장치를 사용하여 맥율검출 실험을 한 결과, 뇌파의 주파수 대역별 구분, 안정된 호흡신호의 검출과 이득 조절이 되는 용적맥파의 검출이 실시간으로 가능하였다. 그리고 검출된 신호로부터 맥율을 검출할 수 있었다.

• 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.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제29권5호
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• pp.400-407
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• 2008

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.

• 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.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제27권11호
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• pp.191-198
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• 2022

반려동물의 상태 측정에서 가장 기본적인 사항은 호흡과 맥박의 체크이다. 반려동물의 호흡과 맥박을 측정하는 방법은 여러 가지가 있는데, 반려동물에게서 산소포화도(SpO₂)를 측정하기 위해서는 일반적으로 PPG 방식을 많이 사용한다. 그러나 입력되는 PPG 신호는 산소포화도뿐만 아니라 여러 정보가 섞여서 입력되기 때문에 산소포화도를 측정하기 위해서는 PPG 신호로부터 산소포화도 정보를 분리하여 추출해야만 한다. 따라서 본 논문에서는 PPG 방식을 적용하여 측정할 수 있는 반려동물용 웨어러블 측정 장치를 설계하고 구현하였으며, 이 웨어러블 측정 장치를 통해 입력되는 PPG 신호에서 산소포화도 정보를 분리하는 알고리즘을 제안하였다.

• 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.

• 감성과학
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• 제18권2호
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• pp.19-30
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• 2015

본 연구는 라벤더 향과 레몬 향을 포함하는 방향성 의류소재에 힐링효과가 있는지 알아보고자 신체 반응인 자율신경계 반응을 평가하였다. 이를 위해 라벤더와 레몬향의 마이크로캡슐과 수성 아크릴 바인더를 사용하여 면직물에 코팅처리 하여 각각 2%, 5%의 농도로 처리 된 라벤더와 레몬향의 방향성 의류소재 총 4종을 만들었다. 심전도, 피부전도수준, 혈류량의 실험 참여자는 10명 이었으며, 안정 상태에서 30초, 스트레스 상태 (working memory task) 30초, 향 자극 상태(방향성 섬유를 비벼 향을 나게 한 후) 30초를 측정하였다. 그리고 주관적 감성 평가도 함께 실시하였다. 데이터를 분석하기 위해 표준화를 해주었으며, 표준화 값에 대하여 안정 상태와 자극 상태의 생리신호 차이와, 스트레스 상태와 자극 상태의 생리신호 차이를 알아보기 위해 비모수검정 Friedman 검증을 통해 그 경향을 분석 하였다. 자율신경 발란스 지수(LF/HF)는 스트레스 유발 후 향 자극 상태와 유의한 차이가 있어 사후검증 하였다. 그 결과 레몬 5%의 향 자극은 라벤더 2%, 라벤더 5%, 레몬 2%의 향 자극과 유의한 차이가 있었다. 스트레스 유발 후 레몬 5%의 향 자극은 스트레스를 증가 시켰으나 라벤더 2%, 라벤더 5%, 레몬 2%의 향 자극은 심리적 안정을 유발하여 스트레스를 감소시켰으며 본 논문에서 힐링효과를 나타냈다.

• 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.