• 제목/요약/키워드: EEG Sensor

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뇌파를 이용하여 다수의 집중이 집중도에 미치는 영향 분석

  • 김변곤;김명수;권오신
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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    • pp.825-826
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    • 2016
  • 최근 뇌파에 대한 연구가 아주 활발하게 진행되고 있다. 이러한 뇌파를 분석하기 위해서는 뇌파센서를 이용하여 뇌파를 수집하고 뇌파의 주파수 분석 등을 이용하여 뇌파를 분석할 수 있다. 이러한 분석을 위하여 본 논문에서는 NeuroSky 사의 mindwave mobile 뇌파 센서를 이용하여 뇌파를 수집하여 집중도를 분석하였다. 사람 사이에 교류하고 소통하는 과정에서 뇌파의 공명 현상 같은 현상이 발생한다고 한다. 또한 보통의 경우 어떤 일을 할 때, 많은 사람의 응원을 받으면 응원을 받지 않는 경우보다 잘 할 수 있는 경우가 많다. 여러 사람의 응원이 한 사람의 집중도에도 영향을 미치는 지 실험을 통하여 분석하였다. 실험결과 한사람이 집중할 경우보다 여러 사람이 같이 집중할 때 집중도가 향상되는 것을 알 수 있었다.

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Physiological and Psychological Effects of Vibroacoustic Stimulation to Scapular and Sacrum of Supine Position

  • Lim, Seung Yeop;Heo, Hyun;Kim, Sang Ho;Won, Byeong Hee
    • 대한인간공학회지
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    • 제32권4호
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    • pp.345-353
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    • 2013
  • Objective: This research measured physiological and psychological effects of Vibroacoustic stimulation(VA) to scapular and sacrum of supine position on the mattress. Background: When vibroacoustic stimulation applies to human body, it has a positive influence on physiological and psychological effects by stimulating the organs, tissues and cells of whole body. Method: This experiment was conducted to 10 normal males in two conditions: no stimulation and vibroacoustic stimulation. No stimulation experiment was executed as a supine position for 30 minutes without any vibrational stimulus, while vibroacoustic stimulation was transmitted by the vibrational speaker, which uses 40Hz frequency. Subjects had a laser Doppler flowmeter probe in scapular, sacrum, and also had 8 channel electroencephalogram(EEG) measurement sensor in the scalp. Blood pressure and skin temperature were measured in two conditions with an underlying posture for 30 minutes. Additionally, blood flow rate and EEG were measured before and after for two minutes on two conditions. Results: According to the vibroacoustic stimulation, blood flow rate and skin temperature were increased, while blood pressure was decreased. When using vibroacoustic stimulation compared to no stimulation, blood flow rate went approximately two times higher, and skin temperature also higher 3~4 times. Furthermore, the relative alpha power of brain wave was significantly increased when we applied to vibroacoustic stimulation. Conclusion: This experiment tested the VAT embedded in mattress in two conditions. According to this experiment, VAT decreases blood pressure, improves not only a physiological effect on blood flow rate as well as skin temperature, but also psychological functions by increasing relative alpha power. Application: The results of the publishing trend analysis might help physiological and psychological effects of vibroacoustic stimulation.

Comparison of Cognitive Loads between Koreans and Foreigners in the Reading Process

  • Im, Jung Nam;Min, Seung Nam;Cho, Sung Moon
    • 대한인간공학회지
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    • 제35권4호
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    • pp.293-305
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    • 2016
  • Objective: This study aims to measure cognitive load levels by analyzing the EEG of Koreans and foreigners, when they read a Korean text with care selected by level from the grammar and vocabulary aspects, and compare the cognitive load levels through quantitative values. The study results can be utilized as basic data for more scientific approach, when Korean texts or books are developed, and an evaluation method is built, when the foreigners encounter them for learning or an assignment. Background: Based on 2014, the number of the foreign students studying in Korea was 84,801, and they increase annually. Most of them are from Asian region, and they come to Korea to enter a university or a graduate school in Korea. Because those foreign students aim to learn within Universities in Korea, they receive Korean education from their preparation for study in Korea. To enter a university in Korea, they must acquire grade 4 or higher level in the Test of Proficiency in Korean (TOPIK), or they need to complete a certain educational program at each university's affiliated language institution. In such a program, the learners of the Korean language receive Korean education based on texts, except speaking domain, and the comprehension of texts can determine their academic achievements in studying after they enter their desired schools (Jeon, 2004). However, many foreigners, who finish a language course for the short-term, and need to start university study, cannot properly catch up with university classes requiring expertise with the vocabulary and grammar levels learned during the language course. Therefore, reading education, centered on a strategy to understand university textbooks regarded as top level reading texts to the foreigners, is necessary (Kim and Shin, 2015). This study carried out an experiment from a perspective that quantitative data on the readers of the main player of reading education and teaching materials need to be secured to back up the need for reading education for university study learners, and scientifically approach educational design. Namely, this study grasped the difficulty level of reading through the measurement of cognitive loads indicated in the reading activity of each text by dividing the difficulty of a teaching material (book) into eight levels, and the main player of reading into Koreans and foreigners. Method: To identify cognitive loads indicated upon reading Korean texts with care by Koreans and foreigners, this study recruited 16 participants (eight Koreans and eight foreigners). The foreigners were limited to the language course students studying the intermediate level Korean course at university-affiliated language institutions within Seoul Metropolitan Area. To identify cognitive load, as they read a text by level selected from the Korean books (difficulty: eight levels) published by King Sejong Institute (Sejonghakdang.org), the EEG sensor was attached to the frontal love (Fz) and occipital lobe (Oz). After the experiment, this study carried out a questionnaire survey to measure subjective evaluation, and identified the comprehension and difficulty on grammar and words. To find out the effects on schema that may affect text comprehension, this study controlled the Korean texts, and measured EEG and subjective satisfaction. Results: To identify brain's cognitive load, beta band was extracted. As a result, interactions (Fz: p =0.48; Oz: p =0.00) were revealed according to Koreans and foreigners, and difficulty of the text. The cognitive loads of Koreans, the readers whose mother tongue is Korean, were lower in reading Korean texts than those of the foreigners, and the foreigners' cognitive loads became higher gradually according to the difficulty of the texts. From the text four, which is intermediate level in difficulty, remarkable differences started to appear in comparison of the Koreans and foreigners in the beginner's level text. In the subjective evaluation, interactions were revealed according to the Koreans and foreigners and text difficulty (p =0.00), and satisfaction was lower, as the difficulty of the text became higher. Conclusion: When there was background knowledge in reading, namely schema was formed, the comprehension and satisfaction of the texts were higher, although higher levels of vocabulary and grammar were included in the texts than those of the readers. In the case of a text in which the difficulty of grammar was felt high in the subjective evaluation, foreigners' cognitive loads were also high, which shows the result of the loads' going up higher in proportion to the increase of difficulty. This means that the grammar factor functions as a stress factor to the foreigners' reading comprehension. Application: This study quantitatively evaluated the cognitive loads of Koreans and foreigners through EEG, based on readers and the text difficulty, when they read Korean texts. The results of this study can be used for making Korean teaching materials or Korean education content and topic selection for foreigners. If research scope is expanded to reading process using an eye-tracker, the reading education program and evaluation method for foreigners can be developed on the basis of quantitative values.

가속도 센서 데이터 기반 수면단계 예측 및 수면주기의 추정 (Prediction of Sleep Stages and Estimation of Sleep Cycle Using Accelerometer Sensor Data)

  • 강경우;김태선
    • 전기전자학회논문지
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    • 제23권4호
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    • pp.1273-1279
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    • 2019
  • 수면 질환에 사용되는 수면다원검사는 그 비용 및 시간적 제약으로 새로운 대안을 찾을 필요가 절실하다. 최근 웨어러블 헬스기기가 대중화 되면서 기존의 액티그래피를 이용한 수면분석을 대신하려는 다양한 연구가 되고 있으나 이들 기기의 데이터 및 알고리즘은 접근성 및 성능에 있어 매우 제한적인 상황이다 본 논문에서는 자체 제작된 가속도계 센서모듈을 이용한 수면 중 움직임 정보를 이용하여 AASM표준 방식 기준으로 분류된 수면 단계를 예측하고, 센서의 움직임 정보와 뇌파의 δ파와 θ파의 파워스펙트럼 비교를 통해 수면의 주기를 추정할 수 있는 방법을 제시했다. 31명의 공개된 PSG 분석결과를 이용한 수면 단계 예측 결과 85.26%의 정확도를 보였다. 움직임 신호의 특성과 δ파와 θ파의 파워 변화를 비교한 결과 REM수면과 NREM수면의 반복 주기를 제시한 알고리즘으로 찾을 수 있는 가능성이 있음을 보였다.

지그비 기반의 휴대형 심전도 모니터링 시스템 설계 (Design of Zigbee based Portable ECG monitoring system)

  • 홍주현;김남진;차은종;이태수
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2006년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
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    • pp.51-53
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    • 2006
  • This paper proposes a portable ECG monitoring system, which integrates uptodate PDA and RF communication technology. The aim of the study is to acquire the subject's biomedical signal without any constraint. It has two types of transmission mode, which are total signal transmission mode and HR(heart rate)/SC(step count) transmission mode. In audition, wireless communication technology uses Zigbee Wireless PAN and can work in low-power mode, which is one of the advantages of ZiBbee communication technology. The developed system is composed of a transmitter and a receiver. The transmitter has three-axial acceleration sensor. ECG amplifier and Zigbee communication controller. In total signal transmission mode, it can send data 50 packets per second whose transmission speed corresponds to 300 ECG samples and 60 acceleration samples. In HR/SG transmission mode, it can calculate heart rate from EEG data with 216 samples per second and step count from acceleration data and send a packet every cardiac cycle. The receiver forwards the received data to PDA, where the data can be stored and displayed. Therefore, the developed device enables to continuous monitoring for Activities of Daily Living(ADL). Also, this method will reduce medical costs in the aged society.

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Driving Performance Evaluation Using Bio-signals from the Prefrontal Lobe in the Driving Simulator

  • Kim, Young-Hyun;Kim, Yong-Chul
    • 대한인간공학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.319-325
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    • 2012
  • Objective: The aim of this study was to develop the assistive device for accelerator and brake pedals using bio-signals from the prefrontal lobe in the driving simulator and evaluate its performance. Background: There is lack of assistive devices for the driving in peoples with disabilities in Korea. However, if bio-signals and/or brain waves are used at driving a car, the people with serious physical limitations can improve their community mobility. Method: 15 subjects with driver's license participated in this study for experiment of driving performance evaluation in the simulator. Each subject drove the simulator the same course 10 times in three separated groups which use different interface controllers to accelerate and brake: (1) conventional pedal group, (2) joystick group and (3) bio-signal group(horizontal quick glance of the eyes and clench teeth). All experiments were recorded and the driving performances were evaluated by three inspectors. Results: Average score of bio-signal group for the driving in the simulator was increased 3% compared with the pedal group and was increased 9% compared with the joystick group(p<0.01). The subjects using bio-signals was decreased 44% in number of deduction compared with others because the device had the built-in modified cruise control. Conclusion: The assistive device for accelerator and brake pedals using bio-signals showed significantly better performance than using general pedal and a joystick interface(p<0.01). Application: This study can be used to design adaptive vehicle for driving in people with disabilities.

DNA (Data, Network, AI) 기반 지능형 정보 기술 (DNA (Data, Network, AI) Based Intelligent Information Technology)

  • 윤주상;한연희
    • 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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    • 제9권11호
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    • pp.247-249
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    • 2020
  • 4차 산업혁명 시대에 다양한 분야에서 ICT 기술 간 융합에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 마쳐 데이터, 네트워크, 인공지능 기술이 결합한 새로운 용어인 DNA(Data, Network, AI)가 사용 중이다. DNA는 지능형 응용 및 서비스 개발에 있어 잠재적 기술력을 가지고 있다. 이에 본 논문에서는 DNA 기술 기반의 논리적 포그 네트워크 기반의 서비스 이미지 배치 기술, 산업용 무선 센서 네트워크에서의 기계학습 기반 이동성 기술, 뇌신호 주파수 특성을 이용한 CNN 기반 BCI 성능 예측 기술, 소스코드 주제를 이용한 인공신경망 기반 경고 분류 방법 기술, 챗봇 환경에서 데이터 시각화 인터랙션을 위한 자연어처리 기술에 대한 심사 완료된 논문들을 소개한다.

다공질 장석으로 제조한 축열층의 열전도 특성 (Thermal Conductivity Effect of Heat Storage Layer using Porous Feldspar Powder)

  • 김성욱;고대홍;최은경;김성환;김태형;이규환;조진우
    • 자원환경지질
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    • 제50권2호
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    • pp.159-170
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    • 2017
  • 다공성 구조의 장석과 주택 시방기준으로 제작된 바닥 축열층 모르타르의 열적 특성과 소비전력을 비교하였다. 실험을 위해 온수관이 설치된 2개의 실대형 모형을 제작하였다. 자외선 열화상 온도와 온도센서를 이용하여 가열과 냉각과정에서 축열층의 온도변화를 모니터링하였다. 시험동의 축열층은 $20-30^{\circ}C$ 구간의 온도 범위의 가열조건에서 $2-3.5^{\circ}C$ 높은 온도를 보였고 목표 온도에 도달하는 시간이 단축되었다. 온수관에서 멀어질수록 $4-4.8^{\circ}C$ 이상의 차이를 보였고 이는 장석 기반의 모르타르 축열층이 열적 평형에 빨리 도달하는 것을 지시한다. 가열 온도 $30^{\circ}C$를 기준으로 산정한 소비전력은 2.2배 차이를 보였고 단계별 온도 상승에서 소비전력은 66% 절감되었다. 냉각에서 시험동의 표면온도는 지속해서 $2^{\circ}C$ 이상 높았고 축열로 인해 보일러의 재가동 시간이 연장되는 것을 고려하면 에너지 효율은 더 증가할 것이다.

국내 노천 석회석 광산먼지 확산 모니터링 방안 (A Monitoring Strategy on Dispersion of Particulate Matter emitted from Domestic Limestone Open Pit Mines)

  • 윤진호;이상훈;서의영;백승한
    • 자원환경지질
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    • 제54권4호
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    • pp.475-482
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    • 2021
  • 본 연구에서는 국내 석회석 노천 광산시설이나 현장에서 배출되는 광산 미세먼지의 특징과 이를 효과적으로 모니터링 할 수 있는 방안에 대해 관련 문헌 검토 및 전략을 제시하였다. 광산에서는 채굴된 광석의 파쇄와 운송 등의 공정에서 많은 양의 광산 먼지들이 발생한다. 광석에서 인위적으로 광산먼지를 생성시키는 실험를 통해 제시된 배출계수 및 관련 경험식으로 광산 시설 또는 운송 과정에서의 PM 배출량을 추정할 수 있다. 광산 PM 분산의 효과적인 모니터링을 위해 본 연구는 광산 현장의 주요 PM 배출원 주변에 여러 개의 저가 센서를 갖춘 모니터링 네트워크를 적용하였다. 따라서 본 연구에서는 시범적으로 국내 2곳의 석회석 광산 현장을 선정하여 저가의 PM 센서와 LTE(Long-Term Evolution) 데이터 통신을 통한 모니터링 네트워크를 설치하였다. 모니터링 예비 운전 결과 모니터링 기간에 따 PM 데이터는 통상적인 PM 분산 패턴을 보여주었다. 먼지 입도를 감안한 확산모델링을 PM 분산 패턴을 대략적으로 정량화할 수 있다. 또한 먼지 확산 추정을 위해서는 현장의 기상 및 지형 조건 이외에도 먼지 입도에 따른 거동을 반영한 확산 모델식을 이용하여야 한다.

지렁이 움직임 감지 시스템을 이용한 중금속 오염 토양의 생태독성 발현 메커니즘에 대한 연구 (Study on the Mechanism of Manifestation of Ecological Toxicity in Heavy Metal Contaminated Soil Using the Sensing System of Earthworm Movement)

  • 이우춘;이상훈;전지훈;이상우;김순오
    • 자원환경지질
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    • 제54권3호
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    • pp.399-408
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    • 2021
  • 배경토양에 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn) 등의 중금속 오염물질을 인위적으로 오염시킨 후 진동센서 등으로 구성된 시스템(ViSSET)을 이용하여 지렁이 움직임 특성을 실시간으로 모니터링하였다. 이로부터 얻어진 지렁이 움직임의 누적 횟수와 전통적인 지렁이 행태지표(실험 전후의 체중 변화, 생체축적농도) 등을 이용하여 중금속 오염물질의 토양 내 생태독성 발현 기작을 규명하였다. 중금속별 농도 증가에 따른 지렁이 움직임을 살펴보면, Cd는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 감소하다가 증가하는 경향을 보였고, Pb는 농도 증가에 따라 지렁이 움직임이 급증하였으며, Zn의 경우는 농도가 증가함에 따라 지렁이 움직임은 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 지렁이의 체중은 Zn 오염 토양에서 가장 크게 감소하였으며, Cd와 Pb에서는 지렁이 체중 변화가 유사한 것으로 조사되었다. 생물축적농도는 Cd, Zn, Pb의 순으로 높게 조사되었고, 특히 Pb의 경우에는 토양 내 농도에 따른 생체축적농도의 변화가 뚜렷하게 나타나지 않았다. Cd는 metallothionein-bound 형태로 결합되어 지렁이 생체 내에 장기간 축적되며, 특히 고농도에서는 임계효과(critical effect)에 의해 지렁이 움직임에 악영향을 주는 것으로 판단된다. Pb는 섭취에 의하여 생태독성이 발현되는 것이 아니고 피부를 자극시키거나 감각기관을 손상시킴으로서 독성을 발현시키는 것으로 생각된다. Zn은 소화기관의 세포막을 손상시키거나 물질대사를 과도하게 증가시킴으로써 지렁이 움직임과 체중이 감소하는 것과 같은 생태독성을 발현시킨다. 지렁이 움직임에 대한 실시간 모니터링 결과를 분석하여 도출한 Pb의 50% 최대 영향농도(half maximal effective concentration, EC50)는 751.2 mg/kg로 기존 연구와 유사한 것으로 나타났다. 본 연구를 통하여 기존에 이용되어온 지렁이 행태 지표와 새롭게 제시한 지렁이의 움직임을 실시간으로 모니터링하여 얻어진 결과를 통합적으로 해석함으로써 중금속 오염물질의 생태독성 발현 기작을 규명하는 것이 효과적임을 확인할 수 있었다.