유비쿼터스 헬스케어에서의 착용형(Wearable) 생체신호모니터링 시스템은 가슴 부착형, 손목시계형, 신발, 의복형 등과 같은 형태로 많은 연구들이 진행 중에 있으며, 본 논문에서는 가슴 부착형태의 인체 착용형 다중 생체신호 시스템을 설계하고, 다중 생체신호 모니터링 시스템을 위해 심전도와 3축 가속도 센서를 사용하여 심전도 신호 측정 및 신체 움직임에 따라 변화하는 값을 측정할 수 있도록 구현하였다. 구현한 시스템은 생체센서노드, 센서보드, 생체신호 수집을 위한 베이스스테이션 노드로 구성된다. 생체센서노드는 가슴 부착형으로 신체에 착용하여 사용자의 심전도와 가속도 신호를 계측하도록 설계하였으며, 서버 PC에 연결된 베이스스테이션 노드로 계측된 생체신호를 전송한다. 센서보드는 심전도와 가속도 신호를 측정하기 위한 센서로 구성되며, 생체센서노드와 일체형으로 장착이 가능하도록 설계하였다. 또한, 생체신호 수집을 위한 베이스스테이션 노드는 IEEE 802.15.4 무선통신을 통해 생체센서노드로부터 전송된 생체신호를 수집하여 그 수집된 생체신호를 실시간으로 서버 PC에 디스플레이가 가능하다. 본 논문에서 구현한 시스템을 통해 P, QRS, T파로 구성된 심전도 신호를 계측할 수 있었으며, 계측된 신호에서 심전도 신호의 파형 성분들이 나타남을 확인 할 수 있었다. 또한, 3축 가속도 센서에 의해 신체의 움직임에 따라 변화하는 x, y, z의 3축 가속도 출력 값을 얻을 수 있다.
유비쿼터스 헬스케어에서의 착용형(Wearable) 생체신호 모니터링 시스템은 가슴 부착형, 손목시계형, 신발, 의복형 등과 같은 형태로 많은 연구들이 진행 중에 있으며, 본 논문에서는 가슴 부착형태의 인체 착용형 다중 생체신호 시스템을 설계하고, 다중 생체신호 모니터링 시스템을 위해 심전도와 3축 가속도 센서를 사용하여 심전도 신호 측정 및 신체 움직임에 따라 변화하는 값을 측정할 수 있도록 구현하였다. 구현한 시스템은 생체센서노드, 센서보드, 생체신호 수집을 위한 베이스스테이션 노드로 구성된다. 생체센서노드는 가슴 부착형으로 신체에 착용하여 사용자의 심전도와 가속도 신호를 계측하도록 설계하였으며, 서버 PC에 연결된 베이스스테이션 노드로 계측된 생체신호를 전송한다. 센서보드는 심전도와 가속도 신호를 측정하기 위한 센서로 구성되며, 생체센서노드와 일체형으로 장착이 가능하도록 설계하였다. 또한, 생체신호 수집을 위한 베이스스테이션 노드는 IEEE 802.15.4 무선통신을 통해 생체센서노드로부터 전송된 생체신호를 수집하여 그 수집된 생체신호를 실시간으로 서버 PC에 디스플레이가 가능하다. 본 논문에서 구현한 시스템을 통해 P, QRS, T파로 구성된 심전도 신호를 계측할 수 있었으며, 계측된 신호에서 심전도 신호의 파형 성분들이 나타남을 확인 할 수 있었다. 또한, 3축 가속도 센서에 의해 신체의 움직임에 따라 변화하는 x, y, z의 3축 가속도 출력 값을 얻을 수 있다.
A wearable ubiquitous health care monitoring system using integrated ECG and accelerometersensors based on WSN is designed and developed. Wireless sensor network technology is applied for non intrusive healthcare in some wide area coverage with small battery support for RF transmission. We developed...
A wearable ubiquitous health care monitoring system using integrated ECG and accelerometersensors based on WSN is designed and developed. Wireless sensor network technology is applied for non intrusive healthcare in some wide area coverage with small battery support for RF transmission. We developed wearable devices which are wearable USN node, sensor board and base-station. Low power operating ECG and accelerometer sensor board was integrated to wearable USN node for user's health monitoring. The wearable ubiquitous healthcare monitoring system allows physiological data to be transmitted in wireless sensor network from on body wearable sensor devices to a base-station connected to server PC using IEEE 802.15.4. Physiological data displays and stores on server PC continuously.
A wearable ubiquitous health care monitoring system using integrated ECG and accelerometersensors based on WSN is designed and developed. Wireless sensor network technology is applied for non intrusive healthcare in some wide area coverage with small battery support for RF transmission. We developed wearable devices which are wearable USN node, sensor board and base-station. Low power operating ECG and accelerometer sensor board was integrated to wearable USN node for user's health monitoring. The wearable ubiquitous healthcare monitoring system allows physiological data to be transmitted in wireless sensor network from on body wearable sensor devices to a base-station connected to server PC using IEEE 802.15.4. Physiological data displays and stores on server PC continuously.
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제안 방법
각각의 컴포넌트들이 가지고 있는 입출력 인터페이스들을 다른 컴포넌트들과 상호 제공하고, 사용하도록 되어있다. ECG/Accelerometer 컴포넌트는 uHealth 컴 포 넌 트의 StdControl 인 터 페 이 스를 사용하고, 센서보드로부터 획득한 생체신호를 제공할 수 있도록 설계하였다. 그 생체신호는 GenericComm 컴포넌트를 통해 베이스스테이션으로 무선 전송이 가능하다.
다중 생체신호 모니터링을 위해 심전도와 가속도 신호를 측정할 수 있는 센서보드를 설계 및 구현하였고, 생체 센서노드의 확장커넥터를 통해 연결이 가능하도록 하여 심전도 신호와 일상생활 중의 자세변화 및 활동상태 모니터링이 가능하도록 하였다. 이를 위하여 심전도 신호의 차단주파수는 0.
아래층에는심전도와 가속도 센서를 갖춘 센서보드를 위치하고, 위층에는 생체센서노드를 위치하도록 하였다. 또한, 두 보드는 같은 전원(배터리)을 사용하도록하였으며, 센서의 입력과 출력부는 확장커넥터를사용하여 입출력이 가능하도록 하였다.
본 논문에서는 유비쿼터스 헬스케어 분야에서 많은 관심을 불러 일으키고 있는 인체 착용형(웨어러블) 시스템 구현을 위해 가슴 부착형태의 인체 착용형 다중 생체신호 시스템을 구현하였으며, 다중 생체신호 모니터링 시스템을 위해 심전도와 3축 가속도 센서를 사용하여 심전도 신호 측정 및 신체 움직임에 따라 변화하는 값을 측정할 수 있도록 구현하였다.
본 논문에서는 인체 착용형 다중 생체신호 실시간 모니터링 시스템을 설계하였으며, 다중 생체신호 모니터링 시스템을 위해 심전도와 3축 가속도 센서를 사용하여 심전도 신호 측정 및 신체 움직임에 따라 변화하는 값을 측정할 수 있도록 구현하였다.
서버 측으로 전송된 생체신호는 주기적인 상태관찰을 위해 실시간으로 저장되며, Labview 프로그램을 사용하여 그림 8과 같이 모니터링 화면을 구현하였다.
심전도 신호 측정은 웨 어러블 센서 벨트에 부착된 2개 전극의 전위차로서 심전도 신호를 유도하도록 측정 시스템을 구성하였으며, 가속도 신호는신체의 움직임에 따라 변화하는 3축(X, Y, Z) 출력 값을 측정하였다.
하였다. 이를 위하여 심전도 신호의 차단주파수는 0.05 - 123Hz 대역으로 설계하고, 이득은 300(24.8 dB)의 특징을 가지며, 가속도 신호 측정을 위해 3축 가속도센서(MMA7260Q, Freescale) [ 1이를 사용하여 신체의 움직임에 따른 가속도 변화를 측정할 수 있도록 하였다.
인체 착용형 생체센서노드에서 측정한 생체신호를 베이스스테이션으로 무선전송하기 위해 무선센서네트워크에 적합하게 설계된 초소형 운영체제인 TinyOS [凹를 사용하여 다중 생체 신호의샘플링, 생체신호의 무선 송 . 수신 기능을 담당할 TinyOS 컴포넌트들을 그림 4와 같이 설계하였다.
대상 데이터
블록 다이어그램을 보여주고 있다. 본 논문에서 사용된 생체센서노드는 MSP430F1611(TI/ USA) 마이크로컨트롤러 [8]와 IEEE 802.15.4를 적용한 RF트랜시버(CC2420, Chipcon AS, Norway) [9], 외부 플래시메모리 (M25P80, ST Microelectronics, USA) 로 구성하였다. MSP430F1611 은 16bit RISC로 내부에 48KB의 프로그램 메모리와 10KB의 램을 가지고 있으며, 12 비트 ADC 8채널을 가지고 있다.
4 [7] 무선통신을 통해 베이스스테이션에전송되며, 그 결과는 서버 컴퓨터상의 모니터에실시간으로 전달된 데이터를 확인 할 수 있다. 본논문에서 사용된 생체센서노드는 2.4 GHz 주파수대 역의 IEEE 802.15.4를 적용하여 직접 설계 제작한 유비쿼터스 헬스케어용 무선센서노드를 사용하였으며 , 베이스스테이션으로는 USB 인터페이스를 갖춘 센서노드를 사용하였다.
성능/효과
결과로 보여주고 있다. P, QRS, T파로 구성된 심전도 신호를 본 논문에서 구현된 시스템을 사용하여 측정할 수 있었으며, 심전도 신호의 기본적인 파형 성분들이 나타남을 확인 할 수 있었다. 또한, 가속도 신호는 신체의 움직임에 따라 3축 가속도 센서의 출력 값이 변화하는 것을 확인 할 수 있었다.
P, QRS, T파로 구성된 심전도 신호를 본 논문에서 구현된 시스템을 사용하여 측정할 수 있었으며, 심전도 신호의 기본적인 파형 성분들이 나타남을 확인 할 수 있었다. 또한, 가속도 신호는 신체의 움직임에 따라 3축 가속도 센서의 출력 값이 변화하는 것을 확인 할 수 있었다.
확인 할 수 있었다. 또한, 사용자의 생체신호를 지속적으로 측정하여 그 상태를 실시간으로 모니터링이 가능함을 확인하였다. 본 연구 결과를 기반으로 하여 보다 더.
본 논문에서 구현한 시스템을 사용한 실험 결과 심전도 신호의 측정과 기본적인 파형 성분들이 나타남을 확인 할 수 있었으며, 3축 가속도 센서의 출력 값이 신체의 움직임에 따라 변화하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 사용자의 생체신호를 지속적으로 측정하여 그 상태를 실시간으로 모니터링이 가능함을 확인하였다.
후속연구
본 연구 결과를 기반으로 하여 보다 더. 정확하고 신뢰성이 높은 생체신호 모니터링과 사용자가 시스템을 착용 시보다 더 편리한 시스템을 위한 연구가 필요하다고 판단된다.
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