본 연구에서는 무구속, 무자각, 무침습적인 패치형 심장활동 모니터링 시스템(HAMS)을 개발하였다. 이 심전도 모듈은 무선 통신을 사용하여 신호를 컴퓨터로 전송 받아 실시간으로 피검자의 심장 활동 상태를 언제 어디서나 장시간 동안 손쉽게 모니터링 측정할 수 있는 이동성을 갖추고 있다. 가슴에 부착이 가능한 패치 타입의 소형 전극을 자체 제작하였고, 측정된 심전도 신호에 대한 신뢰성 검증이 이루어졌다. HRV에 대한 스트레스의 영향을 평가하기 위하여 HAMS을 이용하여 동일한 피험자를 대상으로 HRV 파라미터와 불안, 스트레스 항목에 대한 설문지 평가, 스트레스 호르몬(코티졸)양을 측정하였다. 일상 상태와 스트레스 상황에서의 값들을 비교한 결과, 많은 파라미터에서 유의미한 차이가 나타났다. 또한 피어슨 상관계수로부터 스트레스와 상관성이 높은 파라미터를 검토하였다. 이는 HAMS를 이용하여 자율신경계 기능 평가가 충분히 가능하다는 것을 보여주는 것이다. 이러한 결과로부터 HAMS를 통하여 일상생활에서 심장 이상을 예측할 수 있으며, 건강 모니터링 시스템으로 활용도가 높을 것으로 기대된다.
본 연구의 목적은 기존의 심전도 측정 방법과 새로 발명된 일체형 심전도의 효과에 대한 비교분석을 시행하여 실행효과를 확인하기 위함이다. 이를 위해 46세의 건강한 남성모델을 대상으로 연구에 대한 정보가 없는 심전도 측정 유경험자를 대상으로 진행하였다. 기간은 2018년 6월 1일에서 6월 15일까지 한 기관에 연구와 회의로 내방한 인원 중에서 참여자를 선발하였고 이들에게 12리드형 기존 심전도(C)와 새로 개발된 심전도 방법인 SIM-Tree(SIM)를 간단한 교육 후 시행하여 참가자의 특성, 시행만족도, 각 단계별 시간, 그리고 연구에 대한 정보가 없는 순환기내과 교수의 일치도를 측정 비교하였다. 연구결과, 전체 참여자는 104명이었으며, 전체 시행시간은 SIM이 평균 65.39초로 C의 평균 94.38초에 비해서 통계적으로 빨랐다(p<0.05). 참가자의 만족도 조사에서 SIM이 평균 97.69로 C의 평균 68.5초에 비해서 높게 나타났다(p<0.05). 순환기 내과 교수를 통한 일치도 분석에서 급내상관계수(Intra-class correlation coefficient, ICC)점수가 0.959점으로 충분히 높게 나타났다(p<0.05). 결론적으로 새로 개발 된 SIM-Tree는 시술시간과 만족도에서 기존방법에 비해 효과적으로 나타났고 측정결과에서 기존방법과 높은 일치도를 보였다.
심전도의 잡음 성분은 일정한 주파수대역에 분포하지 않고 측정자의 신체 및 환경조건에 따라서 다양한 형태의 신호로 나타난다. 특히 기저선 변동 잡음은 전극을 부착한 부위의 근육수축과 호흡의 리듬에 따라 0 ~ 2[Hz] 범위의 주파수 성분이 원 신호에 섞여 발생하기 때문에 신호를 분석하는 데 많은 어려움이 있다. 기저선 변동을 제거하기 위한 여러 방법들이 제안되어 왔으나 기존의 방법들은 많은 연산량으로 인한 처리시간이 길어지고 원 신호 성분을 왜곡시키는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 원신호의 변형을 줄이고 계산량의 복잡도를 최소화하는 효과적인 기저선 변동 제거 방법을 제안한다. 이는 신호의 기울기를 분석하여 기저선 변동 구간 및 굴곡점을 검출하고, 검출된 구간의 최소값에서 최대값까지를 근사화하여 원 신호에서 이를 감산함으로써 기저선 변동 곡선을 제거하는 방법이다. 제안된 알고리즘의 성능 평가를 위해 MIT-BIH 데이터베이스 101번, 111번, 113번, 234번 레코드 중 기저선이 변동된 신호를 대상으로 0~2[Hz]와 2~40[Hz]의 주파수 대역에서의 평균자승오차를 각각 비교하였다. 실험결과 제안된 방법은 원신호의 왜곡과 계산량의 복잡도를 최소화하여 효과적으로 기저선 변동을 제거하였다.
Exercise physiology of fish was studied by means of Electro-cardio-gram(ECG) technique with wired electrode system. Effects of swimming activity on the heart rate change for carp Cyprinus carpio was observed and analysed under swimming speeds among 1~3 Body Length/s and swimming durations of 10 and 60 minutes in the flume tank. The heart rate increase during swimming activity was observed in higher speed and longer duration conditions. The exercise effect on the heart rate continued even after fish stopped swimming. The time for recovery after exercise was tended to be elongated with the higher exercise condition.
In the rehabilitation robotic arm systems for the disabled with spinal code injury, EMG signals are used in the control of the robotic arm. EMG signals are corrupted by many kinds of noises such as ECG signal, power noise and contact noise of electrode. Noise rejection improves the performance of the EMG pattern classification. In this paper, a variable bandwidth filter (VBF) and wavelet transform are used for the noise rejection of EMG signals and the comparison of SNR is given. Also, some statistical characteristics of features are investigated.
Many kinds of electrodes have been developed in various forms and shapes for measurement of bio potential signal. Textile electrode has benefit of collect long tenn data monitoring because of it is non-consciousness, convenient and do not occur skin irritation. However, It is very difficult to acquire available data due to high impedance of electrode and unstable skin-electrode contact which generate motion artifact. Also snap button which usually used as mediator between textile and measurement device cause change of electrical characteristics. In this paper, we inflated textile electrode to stabilize contact and add conductive silver paste between textile and snap button to improve conductance. To compare the performance of two methods, flat or inflated and add conductive paste or not, four types of electrodes are tested on each impedance and SNR by ECG measurement. In result, the first type electrode which flat and non-conductive paste showed the worst performance and the last type electrode which is inflated shape and contain conductive paste show the best performance.
심장 질환에 의한 사망률의 점차적으로 증가하므로 heart PET 검사가 많이 활용되고 있다. 하지만 static mode의 경우 심장 움직임으로 인해 흐림이 많이 발생하므로 심전도와 동기화 검사를 통해 보다 공간 분해능을 향상 시킬 수 있을 겁니다. 5명의 내원 환자에 대해 10 mCi의 $^{13}N-ammonia$를 주입하면서 ECG와 gate 한 list mode 획득하고, non-gate영상과 gated 영상을 재구성 후, 비교 평가하였다. 반치폭은 23.34% 증가하였고, 두 영상간의 감쇠 영상은 많은 차이가 남을 알 수 있었으며, 눈가림 실험에서도 8명 모두가 gated PET 영상이 우수함을 말해 주었다. 심전도와 동기화를 통해 심장 PET 영상의 공간 분해능이 우수해졌으며, EF value, wall motion, QPS, QGS와 같이 다양한 정량적 평가에 시행할 수 있어서, 보다 많은 정보를 환자에 제공해줌을 알 수 있었다.
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.
본 연구의 목적은 스마트 헬스케어를 위해 접촉식 직물전극의 구조가 심장활동 신호 획득에 미치는 영향을 연구하는 것이다. 본 연구에서는 심장활동 신호 측정을 위하여 전극의 크기와 구성방식을 조작한 6종의 접촉식 직물전극을 컴퓨터 자수 방식으로 구현하였고, 이를 가슴밴드에 부착하여 응용형 리드 II(modified Lead II) 방식으로 심장활동 신호를 검출하였다. 건강한 신체의 남성 4명을 대상으로 서서 정지한 자세에서 각 직물전극을 사용하여 심장활동 신호를 검출하였으며, 모든 유형의 전극에 걸쳐 4회씩 반복측정 하였다. 심장활동 신호의 수집을 위해 BIOPAC ECG100 장비를 사용하여 1 kHz로 샘플링하였으며, 검출된 원 신호를 대역통과 필터를 사용하여 필터링하였다. 직물전극의 구조에 따른 심장활동 신호 획득의 성능을 비교하기 위하여 신호의 파형과 크기를 파라미터로 하여 정성적 분석을 실시하였고, 각 전극을 통하여 획득된 심장활동 신호의 SPR(signal power ratio)을 산출함으로써 정량적 분석을 실시하였다. 산출된 SPR 값을 대상으로 하여 비모수 통계분석 방식의 차이검정과 사후검정을 실시함으로써 6개 전극의 구조에 따른 심장활동 신호 획득의 성능 차이를 구체적으로 분석하였다. 연구 결과 접촉식 직물전극의 구조에 따라 심장활동 신호의 품질에는 정성적, 정량적 측면에 걸쳐 모두 주요한 차이가 있는 것이 고찰되었다. 접촉식 직물전극의 구성 측면에 있어서는 입체전극이 평면전극에 비해 더 우수한 품질의 신호가 검출되는 것으로 나타났다. 한편 3가지 전극 크기에 따른 심장활동 신호 획득의 유의한 성능 차이는 발견되지 않았다. 이러한 결과는 심장활동 신호 획득을 위한 접촉식 직물전극 구조의 두 가지 요건 중 구성방식(평면/입체)이 웨어러블 헬스케어를 위한 심장활동 신호 획득의 성능에 주요한 영향을 미치는 것을 시사한다. 본 연구 결과를 기반으로 후속 연구에서는 직물전극이 일체형으로 통합된 의복형 플랫폼을 구현하고 성능 고도화 방안을 연구함으로써, 시공간의 제약 없이 고품질의 심장활동 모니터링이 가능한 스마트 의류 기술을 개발하고자 한다.
의료기기의 발전과 IT융합기술의 접목으로 때와 장소에 관계없이 생체신호의 측정이 가능하게 되었으며, 다양한 형태의 u-헬스케어 기기가 개발되어 일상생활과 가정에서 불편함이 없이 건강변수 측정이 가능하게 되었다. 또한 사용자를 고려해 의복처럼 착용하고 생활하며 생체 신호를 측정할 수 있는 스마트 의류에 전도성 섬유의 활용이 이루어지고 있다. 하지만 이러한 u-헬스케어 기기에 대한 연구 및 개발이 우선되고 있는 반면 성능평가 기준 마련은 미흡한 실정이다. 이에 시판전의 시험검사나 시판후의 수거 검사 시에 성능평가를 위한 표준시험방법 개발 등에 따른 가이드라인 마련에 힘을 쓰고 있는 실정이다. 본 논문에서는 섬유적 특성 시험을 통해 전도성 섬유의 착용형 u-헬스케어 기기에 전극으로 접목 가능성 여부를 연구하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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