• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권10호
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• pp.1469-1476
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• 2022

최근 심전도 (ECG) 및 광전용맥파 (PPG) 신호를 사용하여 혈압을 추정하는 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 논문에서는 1차원 합성곱 신경망을 사용하여 실시간으로 혈압을 추정하고 모니터링 할 수 있는 모바일 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안하는 신경망 알고리즘은 ECG 및 PPG 신호의 다양한 특징을 세밀하게 추출하도록 11개의 계층으로 구성하고 매개변수를 최적화하도록 설계되었다. 모의실험 결과는 학습한 신경망의 합성곱 커널의 개수가 많을수록 ECG 및 PPG 신호의 특성을 더 잘 나타내기 때문에 선형 회귀 모델보다 평균 제곱 오차가 적어져 더 좋은 성능을 나타내는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 개발된 모바일 시스템은 몸에 부착된 ECG 및 PPG 센서 장치로부터 블루투스 통신으로 전송된 측정 신호를 입력받고 실시간으로 학습된 모델로 수축기 및 이완기 혈압 수치를 추정하고 그래프로 표시하게 된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.1303-1310
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• 2016

본 논문에서는 전원전압 0.5V의 심전도 검사기(ECG)를 설계하고 칩으로 제작하여 성능을 확인하였다. ECG는 계측 증폭기, 6차 gm-C 저역 통과 필터 그리고 가변이득증폭기로 구성되어 있다. 계측증폭기는 이득이 34.8dB, 6차 gm-C 저역 통과 필터는 400Hz의 차단주파수를 가지게 설계되었다. 저역 통과 필터의 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기는 저전압 동작을 위하여 차동 바디 입력 방법을 사용하였다. 가변이득증폭기의 이득 범위는 6.1~26.4dB로 설계되었다. 설계된 심전도 검사기는 TSMC $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 이용하여 $858{\mu}m{\times}580{\mu}m$의 칩크기로 제작되었다. 측정은 입력 신호를 포화시키지 않도록 외부 연결 저항을 조절하여 이득을 낮춘 상태에서 진행한바, 중간 주파수 이득 28.7dB, 대역폭은 0.5 - 630Hz을 얻었으며, 전원전압 0.5V에서 동작함을 확인하였다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.62-69
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• 2022

의료현장에서는 최근 디지털 헬스케어의 중요성이 대두되면서, 다양한 형태의 생체신호 측정 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 생체신호 중 가장 중요한 신호로 심전도를 들 수 있으며, 특히 부정맥 환자에 있어 심전도 신호의 연속 모니터링은 매우 중요하다. 부정맥은 동결절(sinus node), 동빈맥(sinus tachycardia), 심방조기수축(atrial premature beat, APB), 심실세동 (ventricular fibrillation) 등으로 그 발병원에 따른 형태가 다양하며, 발병 이후의 예후가 좋지 않으므로 일상 중 연속 모니터링은 부정맥의 조기 진단과 치료방향 설정에서 매우 중요하다. 부정맥 환자의 심전도 신호는 매우 불안정하며, 부정맥을 자동 검출하기 위한 주요 특징점으로 작용하는 정확한 R-peak 포인트의 검출이 어렵다. 본 연구에서는 연속 측정하는 홀터 심전도 모니터링 기기와 분석용 소프트웨어를 개발하였으며, 부정맥 데이터베이스를 통해 심전도 신호의 R-peak 효용성을 확인하였다. 향후 연구에서는 다양한 발병원인으로 인한 부정맥의 형태적 구분 및 예측을 위한 알고리즘과 임상 데이터에 근거한 유효성 검증에 관한 추가 연구가 필요하다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.370-377
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• 2018

집중도는 사용자 연구에서 중요한 감성적 반응으로 고려되고 있다. 객관적인 측정 방법으로 심장반응을 이용하여 데이터화 한다면 집중도를 감시할 수 있다. 본 연구의 목적은 상호작용을 하는 상황에서 유발되는 집중도의 차이에 따른 심장 반응의 패턴 분석을 통해 객관적이고 정량적으로 집중도를 인식하는 방법을 개발하는 것이다. 대학생 피험자 60명이 집중도 실험에 참여하였고 실험하는 동안 피실험자들의 심전도를 측정하였다. 실험은 화살로 타겟을 맞추는 게임으로 쉬운 난이도와 어려운 난이도로 구성하였다. 심전도로 부터 시간 영역 인디케이터와 주파수 영역 인디케이터를 추출하였다. 독립 표본 t검정 결과, 심전도로부터 추출한 시간 영역 인디케이터인 RRI와 SDNN, rMSSD, pNN50에서 집중도 차이에 따라 통계적으로 차이가 유의미하였다. 주파수 영역 인디케이터에서는 LF와 HF, lnLF, lnHF가 집중도 차이에 따라 통계적으로 차이가 유의미하였다. 이 중 집중도의 차이에 따라 패턴의 차이가 큰 RRI와 rMSSD, lnHF를 선정하여 통합 인디케이터를 생성하였다. 통합 인디케이터를 통해 도출한 룰베이스를 낮은 집중과 높은 집중 60개의 데이터 샘플을 통해 검증한 결과, 95%로 높은 인식 정확도를 보였다. 본 연구에서 제안한 집중도 인식 방법을 콘텐츠를 비롯한 다양한 분야에 적용하여 집중도를 높일 수 있는 컨텐츠적 요소들을 개발한다면 효율 및 흥미를 증진시킬 것이라 기대된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권1호
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• pp.33-38
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• 2002

심실보조장치(ventricular assist device, VAD)는 그 특성상 손상된 자연심장의 기능을 보조하기 위해서 사용된다. 따라서, 심실보조장치의 제어 알고리즘을 고려할 때에는 가능한 한 자연심장에 걸리는 부하를 최소한으로 줄여주는 것이 중요하다. 이처럼 자연심장에 걸리는 부하를 줄여주기 위해 가장 일반적으로 사용되는 제어 방식이 바로 자연심장과 심실보조장치 상호간의 동시 박출을 방지하는 counterpulsation 제어 방식이다. 실제로 Nanas[1][2] 등은 동물실험을 통해 좌심실이 손상된 상황에서 counterpulsation 장cl가 혈류역학적으로 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다 본 연구에서는, 현재 서울대학교 인공심장연구실과 (주)바이오메드랩에서 공동으로 개발 중인 이동작동기형 심실보조장치 (AnyHeart/ sup TM/)에 사용할 수 있는 counterpulsation 제어 알고리즘을 개발하고. 개발된 알고리즘을 실제 동물 실험에 적용하기에 앞서 모의순환장치를 이용하여 개발된 알고리즘의 효용성을 검증하여 보았다. 자연심장의 박출 상태를 실시간으로 파악하기 위해 심전도(electrocardiogram, ECG) 신호를 입력으로 받아들여 제어를 수행하는 방식을 채택하였으며, 모의순환장치에서의 실험 결과 심실보조장치와 자연심장 간의 동시 박출 방지 효과가 정상적으로 일어남을 확인할 수 있었다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.624-630
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• 2010

심전도 신호는 일반적으로 200Hz 이상의 주파수로 표본화 되므로 효율적인 저장 및 전송을 위해서는 진단에 중요한 정보를 손실 없이 압축하는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 곡률을 이용하여 진단에 중요한 정보인 특징점에 기반한 심전도 신호 압축 방법을 제안한다. 제안한 방식은 심전도 신호의 중요 구성요소인 P, Q, R, S, T파의 특징점이 다른 정점에 비해 곡률 값이 크므로 곡률의 국부적 극값을 이용하여 정점을 추출하였다. 또한 신호의 복원 오차를 최소화하기 위하여 순환적정점 선택 방법에 따른 정점을 특징점으로 추가한다. MIT-BIH 부정맥 데이터베이스에 있는 심전도 신호에 대한 실험을 통하여 선택한 정점들이 심전도 신호의 특징점을 모두 포함하고 있으며, 압축의 효율성도 AZTEC 방식 보다 높다는 것을 확인하였다.

• 대한약리학회지
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• 제22권2호
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• pp.105-114
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• 1986

본 실험실에서는 민간요법으로 말라리아와 성병등의 치료제로 사용되어온 회양목(Buxus microphylla var. koreana Nakai)에서 steroid성 alkaloid인 cyclobuxine D와 nonalkaloid인 buxuletin을 분리하였다. Buxuletin의 가토에 있어서 이뇨작용에 대해서는 본 실험실에서 보고한바 있으며 cyclobuxine D의 약리작용에 대한 보고는 지금까지 전무한 상태이다. 본 실험에서는 새로운 항부정맥 약물의 밭견의 일환으로 cyclobuxine D의 적출 개구리 심장에 대한 작용과 마취시킨 흰쥐의 ECG와 심박동수에 대한 작용을 관찰하였다. Cyclobuxine D는 적출 개구리 심장에 대해 용량의존적 심근 수축력 감소를 나타냈으며 흰쥐에 있어서 현저한 심박동수 감소를 나타냈다. Cyclobuxine D는 흰쥐의 ECG에 있어서 PR interval과 P ${\alpha}T$ interval을 연장시키며, QRS complex와 PR interval의 심박동수에 대한 보상치인 PRc에 대해서는 고용량에서는 연장시키나 그 작용이 현저하지 않다. 이 결과로 보아 cyclobuxine D는 흰쥐의 ECG에서 A-V conduction과 ventricular depolarization에 주로 관여하는 것으로 사료 되며 이는 기존의 antiarrhythmic drugs과 비교해 볼 때 quinidine sulfate와 유사성이 있다고 추정된다.

• 한국정보기술학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.157-164
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• 2017

모바일 심전도(ECG) 신호 측정은 수 mV의 작은 소 신호를 측정하는 기술로서 동적 잡음을 제거하기 위한 많은 연구가 진행 되어 왔다. 특히 심전도 전극 케이블의 흔들림이나 피부의 움직임으로 인하여 유발 되는 등 전위선 잡음의 제거는 심전도 측정을 위한 핵심 연구 내용 중 하나이다. 본 연구에서는 심전도 신호의 등전위선 동적 잡음을 제거하기 위해 정규화 최소 자승법(NLMS)와 지연 최소 자승법(DLMS) 방식을 결합한 적응 필터의 스텝 사이즈를 결정하여 적용하는 기법을 제안 하였다. 제안한 기법은 필터의 초기 스텝 사이즈를 조정하여 기본 노이즈를 차감 한 후, 해당 과정에서 발생할 수 있는 심전도 신호 특성의 왜곡을 줄이는 방법이다. 본 논문에서의 제안한 기법에서, 필터 계수의 값은 필터 순서 사이즈 및 왜곡 최소화 인자에 의해 직접적으로 스케일링 설정 된다. 그리고 제안된 필터는 실시간 필터링에 필수적인 계산의 복잡성을 줄이도록 하여, 연산시간을 줄일 수 있을 것으로 기대되므로 소형 프로세서 및 저전력 소비가 요구되는 모바일 심전도 측정기기에 적합한 장점을 가진다. 또한 종래의 NLMS 적응 필터와 신호대잡음비(SNR)를 비교하여 우수함을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 춘계종합학술대회 A
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• pp.505-508
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• 2008

Electrocardiogram (ECG) and blood pressure (BP) are main vital signs which are the standards in most medical settings in assessing the most basic body functions. Multi parameters are desired in providing more information for health professionals in order to detect or monitor medical problems of patients more precisely. This study urges us to develop a robust wireless healthcare monitoring system which has multiple physiological signs measurements on real time that applicable to various environments which integrates wireless sensor network technology and code division multiple access (CDMA) network with extended feature of locally standalone diagnosis algorithms that implemented in tell phone. ECG signal and BP parameter of the patients are routinely be monitored, processed and analyzed in details at cell phone locally to produce useful medical information to ease patients for tracking and future reference purposes. Any suspected or unknown patterns of signals will be immediately forwarded to hospital server using cell phone for doctors' evaluation. This feature enables the patients always recognize the importance of self-health checking so that the preventive actions can be taken earlier through this analytic information provided by this monitoring system because "Prevention is better than Cure".

• Industrial Engineering and Management Systems
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• 제12권4호
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• pp.380-388
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• 2013

Large variation in electrocardiogram (ECG) waveforms continues to present challenges in defining R-wave locations in ECG signals. This research presents a procedure to extract the R-wave locations by forward-backward (FB) algorithm and classify the arrhythmic beat conditions by using RR intervals. The FB algorithm shows forward and backward searching rules from QRS onset and eliminates lower-amplitude signals near the baseline using a statistical process control concept. The proposed algorithm was trained the optimal parameters by using MIT-BIH arrhythmia database (MITDB), and it was verified by actual Holter ECG signals from a local hospital. The signals are classified into normal (N) and three arrhythmia beat types including premature ventricular contraction (PVC), ventricular flutter/fibrillation (VF), and second-degree heart block (BII) beat. This work produces 98.54% accuracy in the detection of R-wave location; 98.68% for N beats; 91.17% for PVC beats; and 87.2% for VF beats in the collected Holter ECG signals, and the results are better than what are reported in literature.