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녹색광을 이용한 반사형 광용적맥파측정기의 주변광 간섭에 대한 효용성 검증

Other Titles
 The Verification of Reflected Photoplethysmography Using Green Light that Influenced by Ambient Light 
Authors
 장기영 
Issue Date
2014
Description
의공학과/석사
Abstract
본 논문은 녹색광을 이용한 반사형 광용적맥파측정기(reflected - photoplethysmography)의 주변광(ambient light) 간섭 시 신호 측정에 대한 효용성을 검증하는 것을 목적으로 한다. 광용적맥파의 측정을 위한 센서는 투과형과 반사형이 있으며, 최근 u-Health관련 기술을 발달과 건강관리에 대한 관심 증가로 휴대성이 높은 반사형 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 반사형 광용적맥파측정기의 경우 기존에 사용되던 적색광(610nm~660nm)과 적외광(660nm~1300nm)보다 온도특성이 좋고 동잡음에 강한 녹색광(520nm~535nm)이 적합하다는 연구결과가 있다. 하지만 녹색광의 경우 단파장 광원으로 장파장 광원보다 주변광에 의한 간섭이 크다. 본 논문에서는 반사형 광용적맥파신호의 측정을 위한 녹색광의 효용성을 검증하고자 주변광 간섭에 의한 광용적맥파신호의 변화를 계측하고 이를 해결하기 위한 방법을 제안하고자 한다. 연구방법은 측정 시스템구현과 실험환경설정으로 이루어진다. 먼저 요골동맥(Radial artery)에서 맥파를 계측하기 위한 반사형 측정센서와 측정시스템을 제작했다. 반사형 측정센서는 PE-form과 non woven fabric으로 구성된 flexiable 재질로 제작하였다. 센서 구조는 photodiode를 중심으로 좌우에 LED를 배치한 형태로 각각의 LED는 개별제어가 가능하다. 맥파신호는 계측 보드를 통해 0.78Hz의 high-pass filter와 7.25Hz의 low-pass filter를 거친 뒤 증폭단계를 거쳐 관측했다. 실험에서의 주변광원은 가시광(400nm~660nm) 영역에 해당하는 백열등과 백색 LED로 구성된다. 암실, 백열등, 백색 LED 3가지 조건에서 맥파신호를 측정하였으며, 백열등과 백색 LED는 각각 3단계의 밝기 조절을 통해 총 7가지의 주변광을 독립변수로 설정한다. 신호측정은 제작된 센서를 이용한 PPG신호, 투과형 센서를 이용한 손끝에서의 PPG신호, 그리고 ECG신호를 동시에 측정하였다. 손목에서 측정된 PPG신호와 EGC신호의 R wave를 이용한 PTT를 통해 각 변수에 따른 심박수를 비교하였다. 투과형 PPG센서를 이용해 측정된 신호는 PPG신호의 waveform 기준신호로 사용 되었으며, 제작된 센서를 이용해 측정된 PPG신호의 waveform과 비교하였다. 각 신호는 샘플링 주파수 1000Hz로 1분간 측정하였다. 적색 LED(1개)를 광원으로 사용한 경우와 녹색 LED(1개), 녹색 LED(2개)를 사용한 경우에 대해 측정 실험을 진행하였다. 제작 센서를 통해 측정된 신호는 ECG신호의 R wave와 비교하여 심박수 일치를 검사하였으며, 기준 맥파신호와의 상관관계분석을 통해 정확도를 비교 평가하고 효용성을 검증했다. 실험 결과, 녹색 LED(2개)를 사용한 센서는 적색 LED(1개), 녹색 LED(1개)를 사용한 센서보다 높은 효용성을 보였다.
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URI
https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/136728
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