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CW 도플러 레이더 심장박동 비트수를 이용한 HRV 분석 기법
심재용(Sim Jae-Young),안창회(Ahn Chang-Hoi),양종렬(Yang Jong-Ryul) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
비접촉 질병 예후 진단을 위해 5.8 GHz 도플러 레이더로 수집된 심장 박동 비트 수를 이용한 심박 변이도(Heart-Rate Variability, HRV) 신호 분석 기법을 제안한다. 레이더를 이용한 HRV 분석은 기존에 사용되는 ECG 센서와 달리 주변 환경의 클러터와 호흡의 영향, 심장의 비대칭성 움직임으로 인한 비주기적 신호에 의해 낮은 상관성을 가진다. 해당 연구는 ECG로 측정한 HRV와 레이더의 상관성을 낮추는 비주기적인 신호를 보상하기 위해 일정 크기의 창 속의 비트 수를 이용한 비트 간격 기법을 사용해 HRV를 분석하였다. 측정한 결과 비트 수를 이용한 HRV 분석 기법으로 구한 SDNN은 17±5초의 창 크기에서 평균 1.41%의 오차율을 가지며, RMSSD는 9 ±3초의 창 크기에서 4.91%의 오차율을 가지는 것으로 확인되었다. 이는 SDNN 오차율 257.12%와 RMSSD 오차율 441.79%를 가지는 기존의 HRV 분석 기법보다 더 ECG 신호와 일치함을 나타낸다.
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박재현(Jae-Hyun Park),김주연(Ju-Yeon Kim),장세영(Se-Young Jang),지현준(Hyun-Jun Ji),심재용(Jae Young Sim),양종렬(Jong-Ryul Yang) 한국전자파학회 2020 한국전자파학회논문지 Vol.31 No.2
수 ㎓ 대역 연속파 신호를 이용한 원격 생체신호 검출용 근거리 레이다 센서 시스템을 제안한다. 제안하는 레이다 센서 시스템은 1 m 이하 근거리에 위치한 사람의 호흡과 심박수 변화를 모니터링하기 위해, ㎓ 협대역 주파수 신호를 연속적으로 송수신한다. 인체 레이어 모델 기반 경로 손실 계산에 근거하여, 915 ㎒와 2.45 ㎓ 동작 주파수에서 고감도 레이다 센서를 설계하였으며, 소형화 안테나와 수동소자 및 저잡음 증폭기 등을 이용하여 레이다 모듈을 제작하였다. 1 ㎐ 주변 낮은 주파수 대역에 존재하는 호흡 및 심박수 측정에 필요한 데이터 샘플링수를 줄이기 위한 Wavelet 변환 기반 신호처리 기법과 시간 영역 심박 신호에서 피크수를 정확하게 감지할 수 있는 가변 문턱전압 기반 신호처리 기법을 제안하였다. 피검자 6명의 분당 심박수 측정 결과는 제안하는 레이다 센서가 상용 ECG 센서 대비 95% 이상 정확도를 가짐을 보여준다. A short-range radar sensor was proposed and developed for remote vital signal detection using ㎓-band continuous wave (CW) signals. The proposed radar sensor system transmits and receives narrow-band CW signals for monitoring variations in respiration and heartbeat rates at a distance of less than 1 m. Based on the path loss calculation using a human layer model, each radar module, operating at 915 ㎒ and 2.45 ㎓, is implemented with miniaturized antennas, passive components, and a low-noise amplifier integrated circuit. Signal processing algorithms based on a wavelet transform and variable threshold voltages are proposed to accurately detect vital signs in the frequency band at approximately 1 ㎐ from time-domain raw data. The measurement results from six subjects demonstrate that the proposed radar sensor can detect vital signs with an accuracy exceeding 95% as compared to commercial electrocardiogram sensors.
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