[논문]반사형 Pulse Oximeter를 통한 스마트 손목시계

이후석; 탑타른; 문찬기; 남윤영; 이진석

반사형 Pulse Oximeter를 통한 스마트 손목시계
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이후석 (원광대학교 의과대학) , 탑타른 (원광대학교 의과대학) , 문찬기 (순천향대학교 컴퓨터공학과) , 남윤영 (순천향대학교 컴퓨터공학과) , 이진석 (원광대학교 의과대학)

본 논문은 웨어러블 디바이스의 한 종류로써의 스마트와치에 적용할 수 있는 헬스케어 기술에 대한 제안이다. RED LED와 IR LED를 통해 얻어진 신호로부터 아날로그 필터 증폭을 통해 얻어진 PPG신호를 이용하여 생체신호인 심박수와 $SpO_2$를 측정하여 보았다. 이 신호를 블루투스 통신을 통해 PC에서 데이터를 받아 보았고, 추후에 스마트폰과 연동하여 실용적으로 사용 될 수 있다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

맥파 형은 피부 표면 혈관의 미세혈관 안의 혈류량의 변화상을 통해 혈관에 대한 임상 정보를 제공한다. PPG신호를 이용하면 심박 수뿐만 아니라 여러 가지를 확인 할 수 있는데, 그중 산소포화도(SpO₂)는 제5의 생체신호라 불릴 정도로 현대 의학에서 중요한 위치를 차지하고 있다 본 논문에서는 PhotoDiode를 이용한 Pulse Oximeter를 구현해 보았다.

제안 방법

하드웨어는 그림 3과 같이 구성되었다. 555Timer를 이용하여 클럭을 만들어 클럭의 상태가High일 때는는 적색광 Low일때는 적외선광을 교대로 비출 수 있도록 설계하였다. 이렇게 교대로 반사된 빛을 PhotoDiode를 통해 받아들이게 되고, PhotoDiode를 통해 나온 신호들은 전치 증폭기를 통해 증폭이 되게 된다.

대상 데이터

손목시계형 Pulse Oximeter 를 테스트하기 위하여 PhotoDiode 주변에 2012타입의 Chip LED를 이용하여 그림 5와 같이 제작하였다.
테스트를 위해 사용한 PhotoDiode는 PDB-C₁₇1SM을 이용하였다. 이 PhotoDiode는 400~1050nm의 파장의 빛을 받아들이는 특성을 가지고 있고 적외선 부분에서 가장 좋은 응답을 보이는 특성을 가지고 있다.

후속연구

보인다. 또한 시계라는 특성상 손목에 밀착될 수 있기에 동 잡음에 대한 부분이나 정확도와 같은 문제들만 해결을 할 수 있다면 충분히 좋은 결과를 보일 것으로 예상된다. 일상에서 사용됨으로써 자신의 SpO₂의 값을 측정하여 건강을 진단하여 볼 수도 있고, 간질환자나 발작을 일으킬 수 있는 환자에게 부착하여 움직임에서도 분리되지 않고 지속적으로 SpO₂ 값을 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
일상에서 사용됨으로써 자신의 SpO₂의 값을 측정하여 건강을 진단하여 볼 수도 있고, 간질환자나 발작을 일으킬 수 있는 환자에게 부착하여 움직임에서도 분리되지 않고 지속적으로 SpO₂ 값을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서 자세히 언급되지는 않았지만 스마트폰으로 데이터를 받아 PPG신호를 확인하게 할 수 있으면 더욱더 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 앞으로의 예정 사항은 현재 설계된 회로를 이용하여 최적의 PPG신호를 얻기 위한 parameter 조정과, 동잡음 제거 알고리즘 적용 및 소형화 작업을 할 계획이다.
본 논문에서 자세히 언급되지는 않았지만 스마트폰으로 데이터를 받아 PPG신호를 확인하게 할 수 있으면 더욱더 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다. 앞으로의 예정 사항은 현재 설계된 회로를 이용하여 최적의 PPG신호를 얻기 위한 parameter 조정과, 동잡음 제거 알고리즘 적용 및 소형화 작업을 할 계획이다.
또한 시계라는 특성상 손목에 밀착될 수 있기에 동 잡음에 대한 부분이나 정확도와 같은 문제들만 해결을 할 수 있다면 충분히 좋은 결과를 보일 것으로 예상된다. 일상에서 사용됨으로써 자신의 SpO₂의 값을 측정하여 건강을 진단하여 볼 수도 있고, 간질환자나 발작을 일으킬 수 있는 환자에게 부착하여 움직임에서도 분리되지 않고 지속적으로 SpO₂ 값을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문에서 자세히 언급되지는 않았지만 스마트폰으로 데이터를 받아 PPG신호를 확인하게 할 수 있으면 더욱더 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

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