최근 건강에 대한 관심과 욕구가 크게 증가하고 있으며, 이에 따라 스마트 헬스케어 산업이 크게 주목받고 있다. 이로 인해 일상생활 중 자신의 건강 상태를 지속적으로 확인하기 위한 원격의료시스템뿐만 아니라, 최근에는 국내외 기업에서 언제 어디서나 신체의 활동 정보를 계측 할 수 있는 웨어러블 디바이스들을 지속적으로 연구개발 및 시장에 선보이고 있다. 특히, 맥파와 심전도는 일상생활 중 자신의 건강상태를 지속적으로 모니터링하기 위한 생체신호로 가장 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 마이크 센서를 활용한 심장의 소리 즉, 심음의 계측을 통해 심장 활동 상태 모니터링이 가능한 시스템을 구현하고자 하며, 상용 전자 청진기과 비교평가를 통해 일상생활 중 지속적인 모니터링이 가능함을 확인 하였다.
최근 건강에 대한 관심과 욕구가 크게 증가하고 있으며, 이에 따라 스마트 헬스케어 산업이 크게 주목받고 있다. 이로 인해 일상생활 중 자신의 건강 상태를 지속적으로 확인하기 위한 원격의료시스템뿐만 아니라, 최근에는 국내외 기업에서 언제 어디서나 신체의 활동 정보를 계측 할 수 있는 웨어러블 디바이스들을 지속적으로 연구개발 및 시장에 선보이고 있다. 특히, 맥파와 심전도는 일상생활 중 자신의 건강상태를 지속적으로 모니터링하기 위한 생체신호로 가장 많이 활용되고 있다. 본 연구에서는 마이크 센서를 활용한 심장의 소리 즉, 심음의 계측을 통해 심장 활동 상태 모니터링이 가능한 시스템을 구현하고자 하며, 상용 전자 청진기과 비교평가를 통해 일상생활 중 지속적인 모니터링이 가능함을 확인 하였다.
Recently, the smart health care industry has been rising rapidly and interest and efforts for public health have been greatly increased. As a result, the public does not visit medical specialists and medical facilities, but the desire to check their health condition in everyday life is increased. Th...
Recently, the smart health care industry has been rising rapidly and interest and efforts for public health have been greatly increased. As a result, the public does not visit medical specialists and medical facilities, but the desire to check their health condition in everyday life is increased. Therefore, many domestic and foreign companies continuously research and develop wearable devices that can measure body activity information anytime and anywhere And the market. Especially, it is used for heart activity measurement device using pulse wave sensor and electrocardiogram sensor. However, in this study, a monitoring system that can detect cardiac activity using cardiac sounds, heart sound measurement rather than pulse wave measurement and electrocardiogram measurement, was performed and its performance was evaluated. Experimental results confirmed the predictability of cardiac heart rate and heart valve disease during daily living.
Recently, the smart health care industry has been rising rapidly and interest and efforts for public health have been greatly increased. As a result, the public does not visit medical specialists and medical facilities, but the desire to check their health condition in everyday life is increased. Therefore, many domestic and foreign companies continuously research and develop wearable devices that can measure body activity information anytime and anywhere And the market. Especially, it is used for heart activity measurement device using pulse wave sensor and electrocardiogram sensor. However, in this study, a monitoring system that can detect cardiac activity using cardiac sounds, heart sound measurement rather than pulse wave measurement and electrocardiogram measurement, was performed and its performance was evaluated. Experimental results confirmed the predictability of cardiac heart rate and heart valve disease during daily living.
이를 위하여 마이크 센서와 아두이노를 활용한 심음 측정부를 구현하였으며, 심음 데이터를 모니터링하기 위한 어플리케이션을 구현하였다. 구현된 시스템의 성능 평가를 위하여 심전도 및 맥파 신호와 동시 계측을 통해 심장활동상태 모니터링이 가능함을 확인하고자 하였으며, 상용 전자 청진기 모듈과 동시계측을 통해 구현된 시스템의 유용성을 확인하고자 하였다.
본 논문에서는 일상생활 중 심음의 측정을 통한 실시간 심장활동상태 모니터링이 가능한 심음 모니터링시스템을 구현하고자 하였다. 이를 위하여 마이크 센서와 아두이노를 활용한 심음 측정부를 구현하였으며, 심음 데이터를 모니터링하기 위한 어플리케이션을 구현하였다.
제안 방법
본 논문에서는 일상생활 중 심음의 측정을 통한 실시간 심장활동상태 모니터링이 가능한 심음 모니터링시스템을 구현하고자 하였다. 이를 위하여 마이크 센서와 아두이노를 활용한 심음 측정부를 구현하였으며, 심음 데이터를 모니터링하기 위한 어플리케이션을 구현하였다. 구현된 시스템의 성능 평가를 위하여 심전도 및 맥파 신호와 동시 계측을 통해 심장활동상태 모니터링이 가능함을 확인하고자 하였으며, 상용 전자 청진기 모듈과 동시계측을 통해 구현된 시스템의 유용성을 확인하고자 하였다.
대상 데이터
구현된 시스템의 유용성을 판단하기 위하여 먼저, 그림 11과 같이 실제 실험자 1의 심전도 계측과 심음 계측을 동시에 실시하였다. 실험간 최대한 주변 잡음을 최소화하고 실험자 또한 평온한 상태에서 측정하였다.
맥파 계측 또한 실험자 1을 대상으로 심음 계측과 동시 계측을 실시하였다. 그 결과 그림 12와 같이 맥파의 특징적인 파형이 발생할 때 심음의 S1, S2 또한 동시에 발생하였으며 심박수 또한 동일하게 측정되었다.
데이터처리
본 연구에서는 구현된 시스템의 성능평가를 위하여 상용 전자 청진기 모듈과 비교평가를 실시하였다. 피실험자 1을 대상으로 심음을 동시 계측하였으며, 100~200Hz의 구간으로 Band Pass Filter를 각각 적용하였다.
이론/모형
본 연구에서는 구현된 시스템의 성능평가를 위하여 상용 전자 청진기 모듈과 비교평가를 실시하였다. 피실험자 1을 대상으로 심음을 동시 계측하였으며, 100~200Hz의 구간으로 Band Pass Filter를 각각 적용하였다. 실험 결과를 그림 13에 나타내었으며, 동시에 계측된 두 신호가 시각적으로 유사함을 확인할 수 있다.
성능/효과
심음의 분석은 기존의 생체신호 계측에 주로 활용되는 심전도 및 맥파와 비교하여 측정의 불편함을 해소할 수 있는 장점을 가지고 있다. 구현된 시스템의 성능평가를 실시한 결과 심음의 측정이 가능함을 확인하였으며, 심장 기능의 이상 모니터링이 가능함을 확인하였다. 현재 개발 수준에선 완벽하게 생활 간 잡음 제거가 어려움이 있어 야외에서 사용은 어렵지만 지속적인 연구로 소형화 및 외부 잡음 제거가 이루어진다면 심전도, 맥파 계측의 한계점을 극복한 편리하고 불편함 없는 일상 생활간의 계측이 가능할 것으로 예상된다.
후속연구
현재 개발 수준에선 완벽하게 생활 간 잡음 제거가 어려움이 있어 야외에서 사용은 어렵지만 지속적인 연구로 소형화 및 외부 잡음 제거가 이루어진다면 심전도, 맥파 계측의 한계점을 극복한 편리하고 불편함 없는 일상 생활간의 계측이 가능할 것으로 예상된다. 따라서 향후 연구에서는 초소형의 전자 청진 시스템 구현에 대한 연구와 더불어 최적의 외부 잡음 제거에 관한 연구를 시행하여 의복 및 심장 부근 부착 디자인으로 새로운 심장 계측 모듈의 디자인을 제안하고 다양한 응용분야로 연구를 확대하고자 한다.
구현된 시스템의 성능평가를 실시한 결과 심음의 측정이 가능함을 확인하였으며, 심장 기능의 이상 모니터링이 가능함을 확인하였다. 현재 개발 수준에선 완벽하게 생활 간 잡음 제거가 어려움이 있어 야외에서 사용은 어렵지만 지속적인 연구로 소형화 및 외부 잡음 제거가 이루어진다면 심전도, 맥파 계측의 한계점을 극복한 편리하고 불편함 없는 일상 생활간의 계측이 가능할 것으로 예상된다. 따라서 향후 연구에서는 초소형의 전자 청진 시스템 구현에 대한 연구와 더불어 최적의 외부 잡음 제거에 관한 연구를 시행하여 의복 및 심장 부근 부착 디자인으로 새로운 심장 계측 모듈의 디자인을 제안하고 다양한 응용분야로 연구를 확대하고자 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
심음이란?
심장의 소리 즉, 심음이란 심장 박동에 따라 심장의 수축과 이완 운동으로 인한 방실판막, 반달판막이 닫히면서 내는 소리이다[2]. 정상적인 심장은 그림 1의 S1(제 1심음)과 S2(제 2심음)만 발생하며 S1과 S2가 합쳐진 것이 한 번의 심장 박동을 의미한다.
심전도와 맥파 센서의 단점은?
하지만 심전도와 맥파 센서는 제한적인 계측 부위와 계측 부위에 따른 한정된 디자인, 별도의 전극을 부착해야 한다는 단점을 가지고 있다.
전자 청진기 모듈의 특징 및 기능은 무엇인가?
본 연구에서는 구현된 시스템의 성능평가를 위하여 실시간으로 신체 부위에 접촉면을 통해 신체 내부의 소리를 녹음 및 청취할 수 있는 전자 청진기 모듈을 활용하였다. 계측된 신호는 실시간으로 Bell(50~250Hz), Diaphragm(100~250Hz), Wide(50 ~750Hz)의 단계로 필터를 변경 가능하며 측정 부위에 계측이 용이하게 필터를 다르게 적용 시킬 수 있으며, 계측된 데이터는 전송 동글을 통해 무선 전송이 가능하다.
참고문헌 (3)
"u-Healthcare Industry and Company Analysis- Medical Device and Telemedicine Centered"-KMDPD Medical device Policy Researcher, p4, 2011.07.
S. H. Eum. (2015). A Study of Classification of Heart Murmurs using Shannon Entropy and Neural Network. Journal of the institute of signal processing and systems, 16(4), 136
G. H. Lee, Y. J. Lee, M. N. Kim. (2012). Heart Valve Stenosis Region Detection Algorithm on Heart Sounds. Journal of Korea Multimedia Society, 15(11), 1330-1340.
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