[논문]유헬스를 위한 생체신호 모니터링 시스템의 구현

김경호; 박지호; 박영식; 황유민; 김진영

유헬스를 위한 생체신호 모니터링 시스템의 구현
Implementation of Biosignal Mornitoring System for u-Health 원문보기

통신위성우주산업연구회논문지 = The Journal of Korea Society of Communication and Sapce Technology, v.9 no.2, 2014년, pp.80 - 84

김경호 (광운대학교 전자융합공학과 유비쿼터스 통신 연구실) , 박지호 (광운대학교 전자융합공학과 유비쿼터스 통신 연구실) , 박영식 (광운대학교 전자융합공학과 유비쿼터스 통신 연구실) , 황유민 (광운대학교 전자융합공학과 유비쿼터스 통신 연구실) , 김진영 (광운대학교 전자융합공학과 유비쿼터스 통신 연구실)

초록
AI-Helper

유헬스는 정보통신기술과 생체의료기술을 융합하여 사용자에게 시간 및 공간적 제약이 없이 건강관리 및 의료 서비스를 제공하는 기술이다. 의사가 사용자의 건강상태를 원격으로 진단하기 위해서는 유헬스 기기의 생체신호 측정 기술과 측정된 생체 신호를 전송하는 통신 기술이 중요하다. 본 논문에서는 심전도측정센서, 영상모듈, GPS모듈, 통신모듈 및 MCU(Micro Controller Unit)를 이용하여 사람의 생체신호 중 심전도신호를 측정하여 영상 및 사용자의 위치정보를 무선으로 전송하는 생체신호 모니터링 시스템을 구현하는 과정을 소개한다.

Abstract ▼ AI-Helper

As an integrated technology with IT and biomedical sciences, U-health offers various healthcare services without time and space limit. In order to make a proper diagnosis, doctors need two key technologies: biosignal measurement and high reliability communication technologies. In this paper, we introduce an implementation process of a bio signal system with using an electrocardiography(ECG) sensor, video, global positioning system(GPS), communication module and micro controller unit(MCU).

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 사람의 생체신호 중 심전도 신호를 모니터링하는 시스템을 구현했다. 제안한 시스템은 단순히 생체신호를 측정하는 기능뿐만 아니라, 사용자의 실시간 상태를 확인할 수 있는 영상정보, 사용자에게 응급상황이 발생했을 때, 긴급 처치 및 구조를 위한 위치정보를 무선으로 전송하는 기능을 추가하여 유헬스 서비스에 응용이 가능하다.
본 논문에서는 심전도측정센서, 영상모듈, GPS모듈, 통신 모듈 및 MCU(Micro Controller Unit)를 이용하여 사람의 생체신호 중 심전도신호를 측정하여 영상 및 사용자의 위치정보를 무선으로 전송하는 생체신호 모니터링 시스템을 구현하는 과정을 소개한다. Ⅱ장에서는 생체신호 모니터링 시스템 구현과 관련된 이론, Ⅲ장에서는 본 논문에서 제안하는 생체신호 모니터링 시스템의 구조도, Ⅳ장에서는 생체신호 모니터링 시스템의 구현 결과, 마지막으로 Ⅴ장에서는 결론을 내리며 끝을 맺는다.

제안 방법

그림 3은 Pan-Tompkins 알고리즘을 이용해 R-peak를 검출하는 방법을 나타낸 것이다. 대역 통과필터를 통해 심전도신호의 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 심전도신호의 QRS파의 경사정보를 측정하고, 모든 경사정보를 제곱하여 고주파 성분을 강조하고, 파형의 성분정보를 추출하고, 이를 통해 임계값을 설정하고 임계값을 통해 심전도신호의 QRS파의 신호성분을 검출한다[5].
이번 장에서는 본 논문에서 제안한 생체신호 모니터링 시스템의 구현에 대한 내용에 대해 다룬다. 생체신호 중에 심전도를 모니터링 하는 시스템이며, MCU는 Arduino Mega 2560을 사용했고, 통신모듈은 Wi-Fi 방식의 모듈을 사용했으며, PC에서는 MFC를 이용하여 제작된 MCU로부터 수신 받은 데이터를 처리하는 소프트웨어를 이용하여 구현했다. 그림 6은 본 논문에서 구현한 시스템의 전체 동작도이다.

이론/모형

11 표준 기반의 무선 근거리 통신망(Wireless Local Area Network, WLAN) 방식은 안정적이고 고속의 점대-점(point-to-point) 및 점-대-다중점(point-to-multipoint) 통신을 제공한다. 다수의 사용자가 동일한 주파수 대역을 사용하여 통신을 할 때, 사용자 간의 간섭을 최소화하기 위해, IEEE 802.11 표준에서는 확산 스펙트럼(spread spectrum) 기술을 채택했다. IEEE 802.

후속연구

제안한 시스템은 단순히 생체신호를 측정하는 기능뿐만 아니라, 사용자의 실시간 상태를 확인할 수 있는 영상정보, 사용자에게 응급상황이 발생했을 때, 긴급 처치 및 구조를 위한 위치정보를 무선으로 전송하는 기능을 추가하여 유헬스 서비스에 응용이 가능하다. 본 논문에서는 생체신호 모니터링 단말기와 PC간의 무선통신을 통해 생체신호 모니터링 시스템을 구현했고, 추가적으로 다양한 스마트기기나 웨어러블기기 등과 연동하여 유헬스 서비스를 제공하는데 응용도 가능하다. 본 논문에서는 심전도신호만을 이용하여 생체신호 모니터링 시스템을 구현했지만, 좀 더 발전된 유헬스를 위한 생체신호 모니터링 시스템을 구현하기 위해서는 한 종류의 생체신호 뿐만 아니라 다양한 생체신호를 측정하는 기술 및 처리기술, 데이터 전송의 신뢰성 확보, 유헬스 서비스 응용 등에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
본 논문에서는 생체신호 모니터링 단말기와 PC간의 무선통신을 통해 생체신호 모니터링 시스템을 구현했고, 추가적으로 다양한 스마트기기나 웨어러블기기 등과 연동하여 유헬스 서비스를 제공하는데 응용도 가능하다. 본 논문에서는 심전도신호만을 이용하여 생체신호 모니터링 시스템을 구현했지만, 좀 더 발전된 유헬스를 위한 생체신호 모니터링 시스템을 구현하기 위해서는 한 종류의 생체신호 뿐만 아니라 다양한 생체신호를 측정하는 기술 및 처리기술, 데이터 전송의 신뢰성 확보, 유헬스 서비스 응용 등에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
본 논문에서는 사람의 생체신호 중 심전도 신호를 모니터링하는 시스템을 구현했다. 제안한 시스템은 단순히 생체신호를 측정하는 기능뿐만 아니라, 사용자의 실시간 상태를 확인할 수 있는 영상정보, 사용자에게 응급상황이 발생했을 때, 긴급 처치 및 구조를 위한 위치정보를 무선으로 전송하는 기능을 추가하여 유헬스 서비스에 응용이 가능하다. 본 논문에서는 생체신호 모니터링 단말기와 PC간의 무선통신을 통해 생체신호 모니터링 시스템을 구현했고, 추가적으로 다양한 스마트기기나 웨어러블기기 등과 연동하여 유헬스 서비스를 제공하는데 응용도 가능하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Global Navigation Satellite System에는 무엇이 속하는가?	Global Navigation Satellite System(GNSS)는 전세계 위성항법시스템을 뜻한다. 미국의 Global Positioning System(GPS), 유럽의 GALILEO, 러시아의 GLONASS, 일본의 QZSS, 중국의 IRNSS, 중국의 Beidou가 이에 속한다. GPS는 초기에 미국 국방부에 의해 군사용으로 개발되어 사용되 었으며, 2000년대 이후부터는 민간용으로도 사용되고 있다.
	유헬스란 무엇인가?	유헬스는 정보통신기술과 생체의료기술을 융합하여 사용자에게 시간 및 공간적 제약이 없이 건강관리 및 의료 서비스를 제공하는 기술이다. 의사가 사용자의 건강상태를 원격으로 진단하기 위해서는 유헬스 기기의 생체신호 측정 기술과 측정된 생체 신호를 전송하는 통신 기술이 중요하다.
	유헬스는 무엇의 합성어인가?	유헬스(u-Health)는 ‘언제, 어디서나 존재한다’ 라는 뜻의 라틴어 유비쿼터스(Ubiquitous)와 건강 또는 의료라는 뜻의 영어 헬스(Health)가 합쳐진 합성어로 정보통신기술과 생체 의료기술을 융합하여 사용자에게 시간 및 공간적 제약이 없이 건강관리 및 의료서비스를 제공하는 기술이며, 건강 및 의료정보의 네트워킹이라 할 수 있다. 유헬스를 구현하기 필요한 기술로는 생체정보를 측정하는 감지기술(심전도, 혈압, 체온, 체중, 체성분, 호흡 등)과 측정된 정보를 분석하는 생체 정보 분석기술(식이정보, 약복용정보, 수면모니터, 일상생활 모니터 등), 게이트웨이 플랫폼, 서비스 가이드라인, 용어, 시험/인증, 정보보호 등의 기술이 있다.

참고문헌 (7)

D. Yoo, "ICT expert interview: u-Health,"TTA Journal, vol. 145, no. 1, pp. 28-33, Jan. 2013.
2012년 사망원인통계, 통계청, pp.6-9, Sep. 2013.
C. Ye, B. V. K. V. Kumar, and M. T. Coimbra, "Heartbeat classification using morphological and dynamic features of ECG signals,"IEEE Transaction on Biomedical Engineering, vol. 59, no. 10, pp. 2930-2941, Oct. 2012.

상세보기
J. Pan and W. J. Tompkins, "A real-time QRS detection algorithm,"IEEE Transaction on Biomedical Engineering, vol. BME-32, no. 3, pp. 230-236, Mar. 1985.

상세보기
P. S. Hamilton and W. J. Tompkins, "Quantitative investigation of QRS detection rules using the MIT/BIH arrhythmia database,"IEEE Transaction on Biomedical Engineering, vol. BME-33, no. 12, pp. 1157-1165, Dec. 1986.

상세보기
P. P. Parikh, M. G. Kanabar, and T. S. Sidhu, "Opportunities and challenges of wireless communication technologies for smart grid applications,"in proceeding of IEEE Power and Energy Society General Meeting, pp. 1-7, Minneapolis, USA, July 2010.
B. H. Wellenhof, H. Lichtenegger, and J. Collins, Global Positioning System: Theory and Practice, Springer-Verlag, Feb. 2001.

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