심전도를 이용한 바이오피드백 기능성 게임 설계
A Design of the Biofeedback Serious Game using Electrocardiography
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초록
최근 기능성 게임 개발의 연구가 활발히 진행되고 있다. 바이오피드백 기술은 인간의 신체적인 신호들로부터 나온 신호들을 통하여 신체의 신호를 제어하고 향상 시킬 수 있는 기술이다. 자율신경계의 컨트롤도 훈련을 통하여 스스로 가능하다는 사실이 입증되면서 감성 분야에서 활발한 연구가 진행 중이다. 본 연구에서는 심전도를 이용하여 스트레스를 측정하고 바이오피드백을 통하여 피험자의 스트레스 해소에 사용되도록 하였다. 피험자의 스트레스를 정략적으로 측정하기 위하여 심전도 신호로 부터 R파를 추출하고 교감 부교감 신경의 활성도를 통하여 스트레스 상태를 추출하였다. 개발된 스트레스 측정 모듈은 바이오피드백 게임에 적용하여 스트레스 해소를 위한 기능성 게임에 활용될 수 있다.
Abstract
Biofeedback is a treatment technique in which people are trained to improve their health by using signals from their own bodies. Biofeedback techniques that grew out of the early laboratory procedures are now widely used to train bio-signals. We are proposing the stress relief game and its software module to measure user's stress through biofeedback using electrocardiography and analysis of heart rate variability. The stress reduction system can recognize a user's stress status by analyzing ECG signals. The system utilizes five basic signal values to predict the emotion patterns of the user: P, Q, R, S, and T. To recognize the user's ECG signal patterns, amplitude based algorithm is applied. The approach relies on estimating the state of the autonomic nervous system from an analysis of heart rate variability. The heart rate signals are processed first using Fourier transform, and then it is applied to game module. In several experiments we have shown that after using the game software, people become less distracted by rejection, and they become less stressed at work and school.
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