Implementation of the ECG Monitoring System for Home Health Care Using Wiener Filtering Method

Wiener Filtering 기법을 적용한 홈헬스케어용 심전도 신호 모니터링 시스템 구현

The ECG is biomedical electrical signal occurring on the surface of the body due to the contraction and relaxation of the heart. This signal represents an extremely important measure for health monitoring, as it provides vital information about a patient's cardiac condition and general health. ECG signals are contaminated with high frequency noise such as power line interference, muscle artifact and low frequency nose such as motion artifact. But it is difficult to filter nose from ECG signal, and errors resulting from filtering can distort a ECG signal. The present study implemented a small-size and low-power ECG measurement system that can remove motion artifact for convenient health monitoring during daily life. The implemented ECG monitoring system consists of ECG amplifier, a low power microprocessor, bluetooth module and monitoring program. Amplifier was designed and implemented using low power instrumentation amplifier, and microprocessor was interfaced to the ECG amplifier to collect the data, process, store and feed to a transmitter. And bluetooth module used to wirelessly transmit and receive the vital sign data from the microprocessor to an PC at the receiving site. In order to evaluate the performance of the implemented system, we assessed motion artifact rejection performance in each situation with artificially set condition using adaptive filter.

심전도(electrocardiogram, ECG)는 심장의 수축과 이완에 따라 체표면에서 측정 가능한 생체전기신호이며, 환자의 심장 상태와 일반적인 건강 정보를 제공하므로 건강모니터링을 위한 중요한 지표로서 인식된다. 심전도신호에는 전원잡음, 근잡음 등과 같은 고주파잡음과 동잡음과 같은 저주파 잡음이 포함되는 경우가 많다. 하지만 심전도로부터 잡음을 제거하는 것은 쉽지 않으며, 필터링 결과는 심전도신호의 외곡을 초래할 수도 있다. 본 연구에서는 일상생활 중 건강모니터링용으로 사용하기 위해 동잡음에 강인한 소형의 저전력 심전도측정 시스템을 구현하였다. 심전도 모니터링 시스템은 심전도 증폭기, 마이크로프로세서, 블루투스모듈, 모니터링 프로그램등으로 구성하였다. 심전도증폭기는 저전력 계측용 증폭기를 이용하여 설계 및 구현하였으며, 증폭기로부터 데이터를 수집하여 신호처리하고 무선전송하기 위해 마이크로프로세서를 사용하였다. 그리고 마이크로프로세서로부터 PC로 데이터를 전송하기 위해 블루투스 모듈을 사용하였다. 구현된 시스템의 성능 평가를 위하여 적응필터 성능평가 시뮬레이션을 수행하였으며, 실제 동잡음 환경에서 신호측정 및 잡음제거 실험을 수행하여 잡음제거 특성을 평가하였다.