2 채널 센서 펄스 옥시메터의 산소포화도 계산알고리즘에 관한 연구

A Study on the Algorithm on Computing Model of Pulse Oximetry Using 2 Channel Sensor

  • 김동철 (연세대학교 보건과학대학 의용전자공학과 , 의공학연구소) ;
  • 이윤선 (연세대학교 보건과학대학 의용전자공학과 , 의공학연구소) ;
  • 이경중 (연세대학교 보건과학대학 의용전자공학과 , 의공학연구소) ;
  • 이성호 (연세대학교 보건과학대학 의용전자공학과 , 의공학연구소)
  • 발행 : 1999.10.01

초록

본 논문은 2채널 센서를 이용한 펄스 옥시메터의 산소포화도 계산 모델의 설계 및 분석에 관한 것이었다. 또한 Beer Lambert 법칙에 의거하여 기존 알고리즘 및 새로운 알고리즘들을 이론적으로 분석하였다. 제안된 알고리즘은 손가락을 투과한 2개의 채널에서 나온 광신호를 각각 직류성분 Adc 와 맥동성문 Aasin wt. 잡음성분 Ahnoise , ALnoise 등으로 모델링한다. 모델링 되어진 광신호를 맥동성분이 적분비를 사용하여 고주파 동잡음인 AHnoise 를 제거한 후 각각 산소포화도 계산을 위한 상관계수 그래프를 구한다. 또한 2개의 채널에서 적분비를 사용하여 구해진 상관계수 그래프를 사용하여 산소농도를 추출하는 방법에 관하여 기술하였다. 맥동성분비와 관혈적인 측정에 의한 혈중 산소포화도와의 상관관계 그래프의 선형성을 확보하기 위하여 펄스 옥시메터 시뮬레이터 오차범위를 고려해 75~100%상이의 산소포화도를 중점적으로 관측하였고, 4주기로 면적계산주기를 결정하여 실험하였다. 본 연구에서 제안된 알고리즘의 성능평가는 맥동성분의 적분비를 이용한 방법과 비교하였다. 비교결과는 4주기의 면적계산 주기를 가졌을 때 기존의 방식보다 평균오차가 0.7%정도 향상되었으며, 회귀적선의 신뢰도를 보여주는 결정계수 ${\gamma}$$^2$도 0.995로 기존의 방식에서 나온 0.979보다 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 2채널을 이용한 방법이 A Lnoise 제거와 성능면에서 우수하다는 결론을 얻을 수 있었다.

키워드

참고문헌

  1. 대한의용생체공학회지 v.19 no.1 펄스 옥시메터의 산소포화도 추출 알고리즘을 위한 계산모델 설계에 관한 연구 김윤영;김동철;이윤선
  2. 대한의용생체공학회 춘계학술대회 논문집 v.19 no.1 맥동성분의 적분비를 이용한 펄스 옥시메터의 산소포화도 계산모델 설계 및 분석 김윤영;김동철;이윤선
  3. United States Patent, No. 5355882 Pulse Oximeter T.Ukawa;K.Ito;T.Nakayama
  4. United States Patent, No. 5218962 Multiple Region Pulse Oximetry Probe and Oximeter P.D.Mannheimer;D.C.Chung;C.Rltson
  5. IEEE Trans. Biomed. Eng. v.38 no.12 Simple Photon Diffusion Analysis of the Effects of Multiple Scattering on Pulse Oximetry J.M.Schmitt
  6. Design of Pulse Oximeters J.G.Webster
  7. IEEE Trans. Biomed. Eng. v.35 no.10 E CNoninvasive Pulse Oximetry Utilizing Skin Reflectance Photoplethysmography Y.Merdelson;B.D.Ochs
  8. United States Patent. No 4653498 Pulse Oximeter Monitor W.New. Jr.;J.orenman
  9. Biomed. Instrum. & Tech. The Technology of Pulse Oximetry G.R.Blackwell
  10. 보건통계학방법 이동우