초록 ▼

□ 연구개요
연구의 중요성: 인류의 삶의 4분의 1 이상을 차지하는 수면은 매우 중요함. 수면의 질을 감소시키는 대표적 수면 장애 중 하나인 폐쇄무호흡증(Obstructive Sleep Apnea, OSA)은 잠자는 동안 숨이 약 10초 이상 끊어지는 현상이 한 시간에 수 번 이상 발생하는 장애임. 이 OSA 정확한 진단을 위해 motion artifact를 경감시키는 ppg 신호 센서가 필요함.

연구 가설: Motion artifact 신호는 ppg 신호 센서와 피부 사이의 거리가 변함으로써 생기는, ppg 신호

□ 연구개요
연구의 중요성: 인류의 삶의 4분의 1 이상을 차지하는 수면은 매우 중요함. 수면의 질을 감소시키는 대표적 수면 장애 중 하나인 폐쇄무호흡증(Obstructive Sleep Apnea, OSA)은 잠자는 동안 숨이 약 10초 이상 끊어지는 현상이 한 시간에 수 번 이상 발생하는 장애임. 이 OSA 정확한 진단을 위해 motion artifact를 경감시키는 ppg 신호 센서가 필요함.

연구 가설: Motion artifact 신호는 ppg 신호 센서와 피부 사이의 거리가 변함으로써 생기는, ppg 신호와 비독립적 관계를 맺은 신호이며 이를 복원시키기 위해서는 센서의 거리가 변함에 따라 빛을 받아들이는 이득량의 변화를 보상해줌으로써 해결이 가능할 것.

□ 연구 목표대비 연구결과
연구 목표: 수면 중의 움직임에 대하여 ppg 신호 신호에 motion artifact가 발생했을 시 이득량 변화 보상 기법을 통해 motion artifact가 경감된 ppg 신호로 복원할 수 있도록 DC recovery 없이 신호를 받아들이고 센서 거리에 의한 잡음 뿐만 아니라 주변 광, 회로 잡음을 배제할 회로를 구현하는 것.

연구결과:
ppg 신호 AC 성분의 이득량 변화 확인 실험의 경우 ppg AC 성분의 크기가 손가락의 움직임, 즉 센서와 피부 사이의 거리에 영향받는 것을 확인함. ppg 신호 DC 성분의 이득량 변화 확인 실험의 경우 마찬가지로 센서와 피부 사이의 거리에 영향받는 것을 확인함과 동시에 Motion-corrupted ppg 신호 신호의 주도적인 영향을 끼치는 것을 확인함.

이를 토대로 이득변화량 모델링에 기반을 둔 ppg 신호 신호를 복원하는 알고리즘을 구현함. 이득변화량을 정확하게 측정하기 위한 주변 광과 회로 잡음을 없앨 LED Chopping과 필터링을 구현 및 시뮬레이션을 통해 정상제거됨을 확인함.

□ 연구개발결과의 중요성
- 대부분의 motion-corrupted ppg 신호 신호를 복원하려는 논문의 경우 복잡한 알고리즘을 써서 해결하려는 경향이 있고 어느 정도 보완은 되나 motion artifact의 근본적인 원인을 알고 대처하지 않는 한 한계가 있음.

- 연구에서 확인한 범위는 수면 중의 ppg 신호 주기보다 느린 움직임에 대하여 ppg 신호를 보상하는 단계였으나 향후 ppg 신호 주기보다 짧은 연속적인 이득변화량을 감지하는 회로를 설계할 경우 별도의 복잡한 알고리즘 없이도 격렬한 움직임 속에서도 ppg 신호 신호를 정상적으로 보상 가능할 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구의 중요성 및 목표 변경의 필요성 ... 4
• 1-2. 기존의 ppg 신호의 motion artifact 처리 연구내용 ... 5
• 1-3. 연구 가설, 최종 목표 및 연구 범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 2-1. 센서 움직임(motion artifact) 하에서의 ppg 신호 모델링 ... 8
• 2-2. 센서 움직임에 의한 ppg AC와 DC 성분의 이득량 변화 확인 실험 ... 9
• 2-3. 이득변화량 모델링에 기반을 둔 Motion-corrupted ppg 신호 신호를 복원하는 아이디어 ... 11
• 2-4. Chopping과 이득변화량 모델링에 기반을 둔 Motion-corrupted ppg 신호 복원 회로 ... 11
• 2-5. PCB 회로 구현 및 시뮬레이션 결과 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고 문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 대표적 연구실적 ... 16
• 끝페이지 ... 20