Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.46
no.1
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pp.1-9
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2009
In this paper, a 2.4 GHz doppler radar system consisting of a doppler radar sensor and a baseband module were designed to detect heart beat and respiration signal without direct skin contact. The doppler radar system emits RF signal of 2.4 GHz toward human chest, and then detects phase modulation of the reflected signal so as to investigate cardiopulmonary activities. The heartbeat and respiration signals acquired from I/Q channels of the doppler radar system are applied to the pre-processing circuit, the amplification circuit, and the offset circuit of the baseband module. The designed system was tested on mouse, rabbit and mankind, which have different range of heart rates and respiration signals, to evaluate detection accuracy of the system. ECG acquisition system and respiration transducer were used to generate the reference signal. In our experiments, a performance of detection were found to be high in the case that the subject stays still. In this paper, we confirmed that non-contact heart beat and respiration detection using the doppler radar has the possibility and limitation according to distance, cardiopulmonary activities, range of heart rates and respiration.
Rei Satoh;Seigo Ariki;Takakazu Ishimatsu;Nobuoh Matsuzaka;Ung, Kang-Chul
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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2001.10a
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pp.89.5-89
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2001
In this paper we explain about systems developed to forecast the standing up of the dementia patients. Basic idea of our approach is to measure the respiration and body movements in the bed. Based on the data measured, forecasting of standing up action from the bed is possible to some extent. First system proposed uses an image processing technique. Data obtained about the respiration and movements are used to forecast the standing up of the patients. The second system uses ultrasonic sensors, which emits and receives ultrasonic signals. Two techniques f the ultrasonic sensors are considered. One technique is to emit ultrasonic burst signals and to detect the instance when ...
Kim, Joo-Han;Cho, Sung-Pil;Shin, Jae-Yeon;Lee, Jeon;Lee, Kyoung-Joung
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.47
no.5
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pp.33-42
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2010
In this study, we have proposed a simple cardiorespiratory monitoring method based on displacements of human body which occurs due to periodic heartbeat and breathing. The proposed system consists of an aircushion, pressure sensing hardware and heartbeat and respiration signals extraction algorithm. The aircushion was used for unconstrained measurement of the respiration and heartbeats without a sensor attached on the subject's skin surface. The displacements of subject sitting on the aircushion cause small pressure variations. These variations are amplified and filtered with the pressure sensing hardware. Finally, heart rate and respiration rate are extracted by signal processing algorithm based on frequency domain filter. To evaluate the performance, extracted respiration and heart rate from proposed system were compared with conventional methods. The average sensitivity of respiration and heart rate are 98.67% and 99.24%, respectively. These results show the proposed method has advantages of installing and processing simplicity so as to be used easily in unconstrained respiration and heart rate monitoring in daily life.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.18
no.5
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pp.1-8
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2019
Breath analysis using a portable device is better than the classical breath analysis system in terms of installation and operation. There is an increasing need to develop cost-effective equipment for testing gas sensors from the viewpoint of functionalities that can be applied applicable to portable devices. In the present study, an economical gas chamber for in-situ gas measurement is implemented with a single gas chamber without using expensive gas storage and control equipment; the gas response characteristics are analyzed using the above-described chamber. The main features of the implemented gas chamber are simple injection procedure, improved gas diffusion, easy measurement and cleaning, support for low-power mode measurement function for portable devices, and open source platform. Moreover, an analysis of gas response characteristics based on changes in sensor voltage show that the sensitivity and 90% response time are affected by the sensor voltage. Furthermore, the sensitivity graph has an inflection point in a specific range. The gas sensor applied in this study showed fast response speed and high sensitivity for sensor voltages of 3.0-3.5 V, regardless of the concentration of acetone gas, the target gas used in this study.
International journal of advanced smart convergence
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v.11
no.4
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pp.240-246
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2022
In order to measure the respiratory rate, one of the major vital signs, many devices have been developed and related studies have been conducted. In particular, as the number of wearers of respirators increases in the COVID-19 pandemic situation, studies have been conducted to measure the respiratory rate of the wearer by attaching an electronic sensor to the respirator, but most of them are cases in which an air flow sensor or a microphone sensor is used. In this study, we design and develop a system that measures the respiratory rate of the wearer using an air pressure sensor in a respirator. Air pressure sensors are inexpensive and consume less power than the other sensors. In addition, since the amount of data required for calculation is small and the algorithm is simple, it is suitable for small-scale and low-power processing devices such as Arduino. We developed an algorithm to measure the respiratory rate of a respirator wearer by analysing air pressure change patterns. In addition, variables that can affect air pressure changes were selected, and experimental scenarios were designed according to the variables. According to the designed scenario, we collected air pressure data while the respirator wearer was breathing. The performance of the developed system was evaluated using the collected data.
Modified atmosphere (MA) of reduced $O_2$ and elevated $CO_2$ concentrations has been used for keeping the quality of fresh produce and extending the shelf life. As a way to attain the beneficial MA package around the produce, a gas diffusion tube or perforation can be attached onto the container and controlled on real time in its opening/closing responding to $O_2$ and $CO_2$ concentrations measured by gas sensors. The timely-controlled opening of the gas diffusion tube can work in harmony with the produce respiration and help to create the desired MA. By use of the mathematical modeling, the effect of tube dimension on the controlled container atmosphere was figured out in this study. Spinach and king oyster mushroom were used as typical commodities for designing the model container system (0.35 and 0.9 kg in 13 L, respectively) because of their respiration characteristics and the optimal MA condition ($O_2$ 7~10%/$CO_2$ 5~10% for spinach; $O_2$ 2~5%/$CO_2$ 10~15% for mushroom). With a control logic for the gas composition to stay as close as possible to optimum MA window without invading injurious low $O_2$ and/or high $CO_2$ concentrations, the atmosphere of the sensor-controlled container could stay at its lower $O_2$ boundary or upper $CO_2$ limit under certain tube dimensional conditions. There were found to be the ranges of the tube diameter and length allowing the beneficial MA. The desired range of the tube dimension for spinach consisted of combinations of larger diameter and shorter length in the window of 0.3~2 cm diameter and 0.2~10 cm length. Similarly, that for king oyster mushroom was combinations of larger diameter and shorter length in the window of 0.9~2 cm diameter and 0.2~3 cm in length. Clear picture on generally affordable tube dimension range may be formulated by further study on a wide variety of commodity and pack conditions.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.3
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pp.491-498
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2022
In our daily life, quality of sleeping is closely related to happiness index. Whether or not people perceive sleep disturbance as a chronic disease, people complain of many difficulties, and in their daily life, they often experience difficulty breathing during sleep. It is very important to automatically recognize breathing-related disorders during a sleep, but it is very difficult in reality. To solve this problem, this paper proposes a mobile-based non-contact sleeping monitoring for health management at home. Respiratory signals during the sleep are collected by using the sound sensor of the smartphone, the characteristics of the signals are extracted, and the frequency, amplitude, respiration rate, and pattern of respiration are analyzed. Although mobile health does not solve all problems, it aims at early detection and continuous management of individual health conditions, and shows the possibility of monitoring physiological data such as respiration during the sleep without additional sensors with a smartphone in the bedroom of an ordinary home.
The purpose of this research was to analyze several factors that can affect the respiration rate measurement using the Creative Senz3D depth camera. Depth error and noise of the depth camera were considered as affecting factors. Ambient light was also considered. The result of this study showed that the depth error was increased with an increase of the distance between subject and depth camera. The result also showed depth asymmetry in the depth image. The depth values measured in right region of the depth image was higher than real distance and depth values measured in left of the depth image was lower than real distance. The difference error of the depth was influenced by the orientation of the depth camera. The noise created by the depth camera was increased as the distance between subject and depth camera was increased and it decreased as the window size was increased which was used to calculate noise level. Ambient light seems to have no influence on the depth value. In real environment, we measured respiration rate. Participants were asked to breathe 20 times. We could find that the respiration rate which was measured from depth camera shows excellent agreement with that of participants.
The purpose of this study is to develop a strain sensor based on a nanoweb by applying electrical conductivity to a polyurethane nanoweb through the use of Graphene. For this purpose, 1% Graphene ink was pour-coated on a polyurethane nanoweb and post-treated with PDMS (Polydimethylsiloxane) to complete a wearable strain sensor. The surface characteristics of the specimens were evaluated using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) to check whether the conductive material was well coated on the surface of the specimen. Electrical properties of the specimens were measured by using a multimeter to measure the linear resistance of the specimen and comparing how the line resistance changes when 5% and 10% of the specimens are tensioned, respectively. In order to evaluate the performance of the specimen, the gauge factor was obtained. The evaluation of the clothing was performed by attaching the completed strain sensor to the dummy and measuring the respiration signal according to the tension using MP150 (Biopac system Inc., USA) and Acqknowledge (ver. 4.2, Biopac system Inc., U.S.A.). As a result of the evaluation of the surface characteristics, it was confirmed that all the conductive nanoweb specimen were uniformly coated with the Graphen ink. As a result of measuring the resistance value according to the tensile strength, the specimen G, which was treated with just graphene had the lowest resistance value, the specimen G-H had the highest resistance value, and the change of the line resistance value of the specimen G and the specimen G-H is increased to 5% It is found that it increases steadily. Unlike the resistance value results, specimen G showed a higher gauge rate than specimen G-H. As a result of evaluation of the actual clothes, the strain sensor made using the specimen G-H measured the stable peak value and obtained a signal of good quality. Therefore, we confirmed that the polyurethane nanoweb treated with Graphene ink plays a role as a breathing sensor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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