• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1421-1422
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• 2015

본 연구는 스트립 힘센서에 기반한 무구속 호흡측정에서 스트립센서 최적 위치를 고찰하는 것을 주목적으로 한다. 이를 위해 압전센서를 사용하여 스트립 힘센서를 제작하였으며, 머리, 흉부, 복부 아래에 위치시켜 호흡성분을 검출하였다. 호흡성분 측정 정확성은 온도센서를 사용하여 코에서 동시에 측정된 기준 호흡과, 각 위치에서 측정된 결과의 비교를 통해 분석하였다. 결과적으로, 12명의 피험자를 대상으로 실험을 수행한 결과, 스트립센서를 사용하여 측정된 호흡간격은 기준센서 대비 $1.3669{\pm}0.5639$ 초 (머리), $0.9844{\pm}0.6336$ 초 (흉부), $0.7133{\pm}0.5185$ 초 (복부)의 평균절대오차를 보였다. 이는 복부에서 검출된 호흡성분이 기준호흡과 가장 유사함을 보여준다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 학술대회 논문집 정보 및 제어부문
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• pp.482-483
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• 2008

본 연구는 수면 중 무구속적 방식으로 에어 베개에 부착한 PPG 센서에서 호흡 및 심박을 검출하는 방법을 제안하였다. 본 연구에서 사용된 반사형 PPG 센서는 광원이 피부로 투과되어 혈관의 이완 및 수축 정도를 측정할 수 있다. 반사형 PPG 센서로부터 하드웨어 모듈을 통과한 생체 신호는 AD 변환되어 PC로 전송된다 PPG에서 검출된 분당 심박 수는 전송된 신호의 밸리점간의 시간 간격을 이용하여 추출하며 호흡 신호는 밸리점의 크기를 연결하여 추출하였다. 검출된 호흡 신호와 기준 호흡 신호간의 상관성을 확인하기 위해 기준신호로 호흡과 심박을 동시에 측정하여 그 결과를 분석하였다. PPG 센서로부터 획득한 심박 및 호흡 신호는 기준신호들과 높은 상관성을 가지며 호흡시 발생하는 움직임과 호흡 속도에 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 감성과학
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• 제21권1호
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• pp.35-44
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• 2018

본 연구에서는 센서의 표면적 변화에 따른 입체적 호흡수 센서의 센싱 방식을 제안하고, 직물 기반의 입체적 호흡수 센서의 성능 평가 및 의복에 적용할 수 있는 디자인 방향성을 탐색하고자 한다. 이를 위해 입체적 구조의 차이에 따라 2가지 유형의 입체적 호흡수 센서를 제작하고 더미와 인체 대상으로 연구를 실시하였다. 연구I은 더미 대상 실험으로 센서의 유형 및 호흡 속도의 연구변인에 의해 입체적 호흡수 센서의 측정 가능성을 탐색하였다. 연구II는 7명의 20대 남성을 대상 실험으로 연구I의 연구변인 이외에 3개의 측정 위치별 적합한 유형의 센서를 제안하였다. 입체적 호흡수 센서의 정확도, 재현성, 신뢰도를 평가하기 위해, 의료기기 분야의 대표적 웨어러블 호흡수 센서인 BIOPAC을 사용하여 입체적 호흡수 센서와 동시에 호흡수를 측정하였다. 이상의 연구 결과를 통해 더미 대상으로 입체적 호흡수 센서의 측정 가능성을 탐색하였으며, 인체 대상으로 호흡수를 측정하여 측정 위치별 적합한 유형의 센서를 제안하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.33-41
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• 2014

본 논문에서는 일상생활에 편리한 무구속 센서를 활용하여 호흡을 측정하는 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 Piezoelectric 센서를 내장한 센서 패드, 센서 패드로부터 출력된 호흡 신호를 증폭 필터링한 후 디지털로 변환하는 호흡 측정 기기, 센서 데이터 시각화 및 호흡 측정 알고리즘을 구현한 뷰어로 구성된다. 제안된 알고리즘은 센서 데이터의 임계값을 통해 추출된 최고점을 기준으로 한 호흡 주기에 기반하고 있다. 3명의 피실험자에 대하여 이동 평균 개수와 임계값을 변경해 가면서 호흡 측정 실험이 수행되었으며, 실험 결과에 의하면, 제안 시스템은 이동 평균 개수 50~60을 중심으로 임계값 800~1300 범위에서 약 5% 이내의 오류율이라는 양호한 성능을 나타내었다. 향후 본 시스템은 영 유아나 독거노인의 수면 중 질식사를 예방하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 감성과학
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• 제24권4호
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• pp.69-78
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• 2021

요즘은 건강을 위한 스마트 헬스 케어 웨어러블의 개발이 가속화되는 시대이다. 그 중 활발한 연구 분야 중 하나인 EMS 전기자극을 활용한 웨어러블 제품이 많이 출시되었다. 하지만 연구되거나 출시되어있는 EMS 웨어러블은 근육의 세분화에 집중하지 못한 포괄적인 전신 슈트나 복부 전체를 덮는 벨트 형식으로 출시되어있다. 이에 본 연구에서는 특정 근육을 세분화시킨 EMS 패턴을 적용하고 복압 벨트에 호흡을 측정할 수 있는 스트레치 센서를 부착하여 두 가지 호흡법을 활용해 연구를 진행하고자 한다. 측정방법은 들숨과 날숨으로 실험을 진행하며 대상자는 건강한 신체의 20대 남성 10명을 대상으로 진행했다. 본 연구의 결과 흉식호흡과 복식호흡 모두 센서의 민감도는 5mm, 3mm, 기본 센서 순으로 센서별 순위 결과를 확인할 수 있었고 EMS 복압 벨트를 통해 전기자극을 적용 전, 후로 나누었을 때 전기자극을 적용한 후 호흡의 활성화가 향상되었음을 알 수 있었다. 연구의 결론은 2가지 호흡법을 신체 기능적 근거로 제작한 2가지 패턴으로 인해 호흡법에 적합한 전기자극을 적용 시 적용하지 않았을 때 보다 3가지 센서로 호흡 활성화 효과와 센서 간 민감도 차이를 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 EMS 패턴과 스트레치 센서가 통합된 의복형 웨어러블 제품에 실시간 모니터링이 가능한 호흡 스마트 의류를 개발하고자 한다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.425-431
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• 2015

응급상황에서 중환자에게 시행되는 인공호흡 과정 중 호흡기류를 측정할 수 있도록 개발된 센서의 계측 정확도를 평가하였다. 호흡기류 센서의 압력-기류 특성식을 산출하였으며, 인공호흡시에 인가되는 호흡기류신호와 유사한 6가지 파형을 표준기류생성시스템으로 생성하여 호흡기류 센서에 가하면서 기류신호를 측정하였다. 이 기류신호로부터 일회호흡용적과 최대기류값을 산출하였으며, 이를 표준기류생성시스템에 부착되어 있고 물리적으로 오차가 없는 선형변위센서로부터 측정한 용적신호에서 산출한 표준값과 비교하였다. 일회호흡용적의 상대오차는 3% 이내이었으며, 최대기류값은 약 5% 정도로서 충분히 정확한 기류 계측이 가능함을 확인하였다. 따라서 실제 응급상황에서 호흡기류 센서로 적용하여 응급 중환자의 호흡신호와 호흡주기별 진단변수들을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템에 활용 가능할 것으로 사료된다.

• 감성과학
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• 제21권1호
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• pp.83-90
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• 2018

본 연구의 목적은 정신적, 신체적 힐링을 위한 명상용 스마트 의류 개발을 위한 기초연구로서 명상 시 복식호흡 수를 측정함으로써, 의복을 통해 명상의 진입상태를 모니터링 하기 위한 방법을 연구하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 Single Wall Carbon Nano-Tube (SWCNT)를 기반으로 한 스트레인 게이지 타입의 직물센서를 구현하고, 1차 실험으로 0.1 Hz의 주기로 복부형태의 더미를 5 cm 길이로 2분간 개폐를 반복하여 명상호흡을 시뮬레이션 한 결과 참조전극인 BIOPAC과 직물호흡센서의 신호가 매우 높은 일치도를 나타냈다(p<0.001). 같은 조건으로 2차 본 실험에서 피험자 4명에게 명상호흡을 수행하도록 하였고, 배꼽점, 횡경막 부근 중심과 측면 총 4군데 위치에서 출력된 전압 값을 비교한 결과 배꼽점 중심 위치와 횡경막 측면에서 신호의 일치도가 높고, 크고 안정된 신호형태를 보여 명상호흡을 측정하기에 적합한 위치로 선정되었다. 따라서 본 연구에서는 긴 호흡주기의 명상호흡을 측정하기 위한 직물센서를 구현하고, 이 센서의 명상 호흡수 측정을 위한 신뢰성과 타당성을 검토하며, 인체 상 측정위치에 따른 호흡 수 측정효율을 비교, 고찰하는 것을 목표로 하였다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제12권2호
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• pp.45-51
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• 2013

본 논문에서 호흡 기반의 운전자 졸음 감지 센서 시스템에 대해 언급하였다. 센서 시스템은 운전자의 복부 부분 안전벨트에 장착된 PZT 압력센서와 개인용 컴퓨터로 구성됐다. PZT 압력센서는 호흡 시 운전자 복부의 움직임에 의해 압력센서에 가해지는 압력의 변화를 측정하기 위해 사용되었고 운전자의 졸음을 감지하기 위한 신호처리는 Labview를 사용하여 개발됐다. 30세 남자 운전자를 상대로 운전자 졸음 감지 관련 실험들이 수행되어 졌다. 운전자가 각성상태일때 호흡의 크기는 졸음상태일 때보다 컸으며 반대로 호흡 주파수는 낮았다. 이런 실험을 바탕으로 제작된 졸음 감지 센서 시스템은 운전자의 졸음을 성공적으로 실시간 감지할 수 있었다.

• 감성과학
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• 제22권1호
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• pp.89-100
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• 2019

본 연구에서는 수면무호흡증이 다양한 합병증을 유발하는 질병으로서, 이를 위한 표준화된 수면다원검사가 고가이며 측정이 불편함을 고려하여, 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있도록 스트레치 섬유센서를 이용한 무구속 상태의 웨어러블 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다. 성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠 형태로 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여, 수면무호흡 진단 지표 중 섬유형 센서를 기반으로 측정하는 호흡수(breathing rate)측정용 섬유센서, 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)를 실시간 측정하였다. 최적의 조합비 샘플 4가지를 통한 gauge factor를 측정한 결과, gauge factor 20.3을 확인하였고, 3회 숨을 크게 내쉴 때 호흡유량이 최대 2048ml였다. 산소포화도 69.45%로 최소 측정 가능 산소포화도 70% 정도의 결과를 나타내었다. 세탁 후 인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor 18 수준의 값으로, 세탁에 대한 내구성이 입증되었다. 본 연구를 통하여 수면무호흡증 환자의 수면효율이 떨어지고 여러 합병증을 동반하는 문제에 대해, 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여 호흡수, 호흡유량, 산소포화도의 3가지 지표를 측정 가능함을 확인하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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• pp.1423-1424
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• 2015

본 연구는 IoT 환경에서 수면 중 비정상호흡 모니터링을 위한 모듈개발 사전연구로, 베개 안에 삽입할 수 있는 가속도, 진동 측정 모듈을 제작하고, 측정된 신호를 기반으로 수면 중 발생하는 호흡활동을 관찰하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 압전센서 및 3축 가속도 센서를 내장한 진동, 가속도 측정 모듈 프로토타입을 설계 및 제작하였으며, 파일럿 실험을 통하여 개발된 모듈의 동작을 확인하였다. 실험 결과 가속도 및 압전센서에서 획득된 신호에서 호흡성분이 검출되는 것을 확인하였으나, 샘플링율, 센서 민감도 설정에 따라 코골이 성분은 검출되지 않았다.