KR101030887B1 - Portable device for measuring biological signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 심전도, 광용적맥파(Photo-Plethysmography, 이하 PPG라고 한다), 체온, 활동도를 운동 중에도 측정가능한 생체신호 계측 휴대용 단말부를 구비하여 운동량의 조절을 가능하게 하는 생체신호 계측시스템에 있어서, 추가적으로 상완 심전도 센서와 이어폰 심전도 센서의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 심전도 검출부를 더 구비하여, 보다 정확한 생체신호를 검출가능하며 이로써 보다 효율적인 운동량조절을 가능하게 하는 생체신호 계측 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a biosignal measurement system that enables control of exercise amount by providing a biosignal measurement portable terminal unit that can measure electrocardiogram, photo-plethysmography (PPG), body temperature, and activity during exercise, In addition, the present invention relates to a biosignal measurement system further including an electrocardiogram detector for detecting electrocardiogram by detecting a potential difference between the upper arm electrocardiogram sensor and the earphone electrocardiogram sensor, thereby detecting more accurate biosignals and thereby enabling more efficient exercise control. .
본 발명의 생체신호 계측 시스템은 좌우 중의 일측의 귀에 위치되도록 이어폰에 장착된 심전도 전극을 구비하는 이어폰 심전도 센서부를 포함하는 이어폰 생체신호 검출부, 다른 일측의 상완에 접촉하도록 위치된 심전도 전극을 구비하는 상완 심전도 센서부를 포함하는 생체신호 계측 단말부를 적어도 구비하여, 상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부 함께 페어(pair)를 이루어, 상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 것을 특징으로 한다.The biosignal measuring system of the present invention includes an earphone biosignal detection unit including an earphone electrocardiogram sensor unit having an electrocardiogram electrode mounted on the earphone so as to be located at one of the left and right ears, and an upper arm having an electrocardiogram electrode positioned to contact the upper arm of the other side. At least a biosignal measuring terminal including an electrocardiogram sensor, and pairing the upper arm electrocardiogram sensor with the earphone electrocardiogram sensor to detect a potential difference between the upper arm electrocardiogram sensor and the earphone electrocardiogram sensor; It is characterized by measuring the electrocardiogram.
또한 본 발명은 넥밴드의 양측에 귀에 장착되는 이어폰이 구비되며, 그 이어폰 위에는 귀에 꼽아 장착하기 위한 귀 클립을 구비하는 넥밴드형 헤드셋을 이용하는 생체신호 계측 시스템에 있어서, 상기 귀 클립이 심전도 전극으로 이루어진 이어폰 심전도 센서부; 상기 이어폰에서 귓볼이 닿는 부분에 위치되며 집게형 PPG 센서로 이루어진 PPG 센서부;로 이루어진 이어폰 생체신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is provided with earphones that are mounted to the ears on both sides of the neckband, in the biological signal measurement system using a neckband type headset having an ear clip for attaching to the ear, the ear clip is an electrocardiogram electrode Earphone ECG sensor unit made; It is characterized in that it comprises an earphone bio-signal detection unit consisting of;
생체신호, 광용적맥파(Photo-Plethysmography), 체온, 활동도, 이어폰, 상완(上腕) Vital signs, photo-Plethysmography, body temperature, activity, earphones, upper arm
Description
본 발명은 심전도, 광용적맥파(Photo-Plethysmography, 이하 PPG라고 한다), 체온, 활동도를 운동 중에도 측정가능한 생체신호 계측 휴대용 단말부를 구비하여 운동량의 조절을 가능하게 하는 생체신호 계측시스템에 있어서, 추가적으로 상완 심전도 센서와 이어폰 심전도 센서의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 심전도 검출부를 더 구비하여, 보다 정확한 생체신호를 검출가능하며 이로써 보다 효율적인 운동량조절을 가능하게 하는 생체신호 계측 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a biosignal measurement system that enables control of exercise amount by providing a biosignal measurement portable terminal unit that can measure electrocardiogram, photo-plethysmography (PPG), body temperature, and activity during exercise, In addition, the present invention relates to a biosignal measurement system further including an electrocardiogram detector for detecting electrocardiogram by detecting a potential difference between the upper arm electrocardiogram sensor and the earphone electrocardiogram sensor, thereby detecting more accurate biosignals and thereby enabling more efficient exercise control. .
의료기술의 발전과 생활환경의 증진에 의해 인간의 수명은 늘어나고 있다. 이와 더불어 건강에 대한 관심과 중요성이 커지고 있으며, 운동을 통한 건강 관리의 중요성도 커지고 있다. 운동을 하는데 있어, 보다 효율적으로 바른 운동을 하기 위해선 자신의 몸 상태와 이에 맞는 운동을 하는 것이 중요하다. 자신에게 알맞는 양의 운동을 하는지는 생체신호 측정하는 생체신호측정 단말기를 통해 알 수 있다.Human lifespan is increasing due to the development of medical technology and the improvement of living environment. In addition, the interest and importance of health is increasing, and the importance of health management through exercise is also increasing. In exercising, it is important to exercise according to your physical condition in order to do the right exercise more efficiently. Whether the amount of exercise appropriate to oneself can be known through a biosignal measuring terminal measuring the biosignal.
일반적으로 생체신호를 측정하는 단말기는 심박수를 측정하여 단편적으로 그 수치를 제시하는 것에 불과한 경우가 많다. 그러나 의학적 지식이 없는 일반인이 생체신호의 수치만으로 자신의 몸 상태를 판단하기 쉽지 않으며, 운동중에 이를 측정한다 해도 자신에게 맞는 운동을 하고 있는지 알 수 없는 경우가 많다.In general, the terminal for measuring the bio-signal is often just to measure the heart rate and present the value in pieces. However, it is not easy for ordinary people without medical knowledge to judge their physical condition only by the bio signal level, and even if they measure it during exercise, they may not know whether they are exercising properly.
따라서, 운동 중에도 필요한 생체정보를 얻을 수 있으며, 운동에 필요한 정보를 저장하고, 운동 중 사용자의 위험상황이 감지된 경우 경보를 통해 알려줄 수 있는 생체신호 계측 휴대용 단말기가 요망된다.Accordingly, there is a need for a biosignal measurement portable terminal capable of obtaining biometric information required during exercise, storing information necessary for exercise, and informing a user through an alarm when a dangerous situation of the user is detected during the exercise.
그러므로, 본 발명은 사용자의 심전도, PPG, 체온, 활동도 등을 측정하여 사용자에게 운동에 필요한 정보를 저장하고, 사용자의 위험상황을 경보를 통해 알려주며, 운동 후 저장된 데이터를 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 USB를 이용한 유무선 통신을 이용하여 개인용 컴퓨터와 통신할 수 있는 생체신호 계측 휴대용 단말기를 제공한다.Therefore, the present invention measures the user's electrocardiogram, PPG, body temperature, activity and the like to store the information necessary for the user to exercise, alert the user of the dangerous situation through the exercise, the data stored after the Bluetooth (Bluetooth), Zigbee (Zigbee) or provides a bio-signal measurement portable terminal that can communicate with a personal computer using wired or wireless communication using USB.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 심전도, PPG, 체온, 활동도를 운동 중에도 측정가능한 생체신호 계측 휴대용 단말부를 구비하여 운동량의 조절을 가능하게 하는 생체신호 계측시스템에 있어서, 추가적으로 상완 심전도 센서와 이어폰 심전도 센서의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 심전도 검출부를 더 구비하여, 보다 정확한 생체신호를 검출가능하며 이로써 보다 효율적인 운동량조절을 가능하게 하는 생체신호 계측 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention, in the biosignal measurement system that enables the adjustment of the amount of exercise equipped with a biosignal measurement portable terminal that can measure the electrocardiogram, PPG, body temperature, activity even during exercise, the upper arm ECG sensor And an electrocardiogram detector for detecting an electrocardiogram by detecting a potential difference between the earphone and the electrocardiogram sensor, thereby providing a biosignal measurement system capable of detecting a more accurate biosignal, thereby enabling more efficient exercise control.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사용자가 운동 시 심전도, PPG, 체온, 활동도 등의 생체신호를 측정하여 사용자가 운동 시에 필요한 정보를 저장하는 생체신호 계측 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a biosignal measuring portable terminal for storing a user's necessary information during exercise by measuring the bio-signals, such as electrocardiogram, PPG, body temperature, activity during exercise.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사용자가 운동시 위험상황이 발생 하였을 경우 이를 생체신호로 부터 획득하여 경보를 통해 알리는 생체신호 계측 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a bio-signal measuring portable terminal for informing the user via an alarm when a dangerous situation occurs when a user exercises.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 이어폰을 통한 센서장치와 더불어 가슴 부착형 심전도 센서장치를 포함하여 심전도, PPG를 측정하는 생체신호 계측 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a biosignal measuring portable terminal for measuring electrocardiogram, PPG, including a chest-attached ECG sensor device together with a sensor device through earphones.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사용자가 운동 후 저장된 생체신호 데이터를 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 USB 통신을 이용하여 개인용 컴퓨터와 통신이 가능한 생체신호 계측 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a biosignal measuring portable terminal capable of communicating with a personal computer by using a Bluetooth, Zigbee or USB communication of the biosignal data stored by the user after exercise. .
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 생체신호 계측 시스템은, 좌우 중의 일측의 귀에 위치되도록 이어폰에 장착된 심전도 전극을 구비하는 이어폰 심전도 센서부를 포함하는 이어폰 생체신호 검출부;다른 일측의 상완에 접촉하도록 위치된 심전도 전극을 구비하는 상완 심전도 센서부를 포함하는 생체신호 계측 단말부;를 적어도 구비하여,상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부 함께 페어(pair)를 이루어, 상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the biosignal measuring system includes: an earphone biosignal detection unit including an earphone electrocardiogram sensor unit having an electrocardiogram electrode mounted on the earphone so as to be located at one of the left and right ears; A biosignal measuring terminal unit including an upper electrocardiogram sensor unit having an electrocardiogram electrode positioned to contact the upper arm of one side; including at least a pair of the upper arm electrocardiogram sensor unit and the earphone electrocardiogram sensor unit Electrocardiogram is measured by detecting a potential difference between the upper arm ECG sensor unit and the earphone ECG sensor unit.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 생체신호 계측 시스템은, 넥밴드의 양측에 귀에 장착되는 이어폰이 구비되며, 그 이어폰 위에는 귀에 꼽아 장착하기 위한 귀 클립을 구비하는 넥밴드형 헤드셋을 이용하는 생체신호 계측 시스템에 있어서,상기 귀 클립이 심전도 전극으로 이루어진 이어폰 심전도 센서부; 상기 이어폰에서 귓볼이 닿는 부분에 위치되며 집게형 PPG 센서로 이루어진 PPG 센서부;로 이루어진 이어폰 생체신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention for achieving the above object, the bio-signal measuring system is provided with earphones mounted on the ears on both sides of the neckband, and the ear clip for attaching to the ears on the earphones A biosignal measuring system using a neckband type headset, the ear clip comprising an earphone ECG sensor unit including an ECG electrode; It is characterized in that it comprises an earphone bio-signal detection unit consisting of;
상기 집게형 PPG 센서는 제1날개와 제2날개의 2개의 집게 날개를 구비하며,상기 제1날개는 헤드셋의 일측의 이어폰으로서, 상기 이어폰의 내측의 피부와 닿는 부분에는 상기 집게형 PPG 센서의 수광부를 구비하며,상기 제2날개는 상기 제1날개와 힌지로 연결된 집게 여닫이 날개로서, 상기 집게 여닫이 날개에서 피부와 닿는 부분에 상기 집게형 PPG 센서의 발광부를 구비하는 것을 특징으로 한다.The forceps-type PPG sensor includes two forceps wings of a first wing and a second wing, and the first wing is an earphone on one side of a headset, and a part of the forceps-type PPG sensor is in contact with the skin inside the earphone. And a light receiving unit, wherein the second wing is a tong hinge wing connected to the first wing by a hinge, and a light emitting unit of the tong type PPG sensor is provided at a part of the tong wing wing that comes into contact with the skin.
상기 생체신호 계측 시스템은 상기 이어폰 생체신호 검출부로부터 검출된 심전도 신호와 PPG신호를 수신하고 연산처리하는 생체신호 계측 단말부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The biosignal measurement system may further include a biosignal measurement terminal unit configured to receive and compute an ECG signal and a PPG signal detected from the earphone biosignal detection unit.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 생체신호 계측 시스템은, 암밴드를 구비하여 상완에 장착되도록 이루어진 생체신호 계측 단말부를 포함하는 생체신호 계측 시스템에 있어서,상기 생체신호 계측 단말부의 후면에 위치되어 피부와 접촉되어 체온신호를 검출하도록 이루어진 체온센서부;상기 생체신호 계측 단말부의 후면에 위치되어 피부와 접촉되어 심전도신호를 검출하도록 이루어진 상완 심전도 센서부;상기 생체신호 계측 단말부에 구비되며, 3축 가속도 센서로 이루져 가속도 신호를 검출하는 가속도 센서부;검출된 상기 체온신호, 상기 심전도 신호 및 상기 가속도 신호를 연산처리하여 운동평가에 필요한 생체 파라미터를 추출하는 데이터제어부;상기 데이터 제어부의 출력을 저장하는 데이터 저장부를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention for achieving the above object, a biosignal measurement system comprising a biosignal measurement terminal unit having an armband and mounted on the upper arm, wherein the biosignal measurement system A body temperature sensor unit positioned at a rear surface of the measurement terminal unit and configured to contact the skin to detect a body temperature signal; a upper arm ECG sensor unit positioned at the rear surface of the biological signal measurement terminal unit and configured to detect an ECG signal; An acceleration sensor unit provided in the terminal unit and configured to detect an acceleration signal by a three-axis acceleration sensor; a data control unit configured to extract the biometric parameters required for exercise evaluation by calculating and processing the detected body temperature signal, the electrocardiogram signal, and the acceleration signal; A data storage for storing the output of the data controller And it characterized in that.
상기 상완 심전도 센서부와 페어(pair)를 이루어, 상기 상완 심전도 센서부와의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 이어폰 심전도 센서부를 구비하는 이어폰 생체신호 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And an earphone biosignal detection unit including a earphone ECG sensor unit configured to pair with the upper arm ECG sensor unit and detect an electric potential difference between the upper arm ECG sensor unit and measure an electrocardiogram.
데이터 저장부는 SD(Secure Digital) 카드로 이루어진 것을 특징으로 한다.The data storage unit is characterized by consisting of a SD (Secure Digital) card.
상기 이어폰 생체신호 검출부는 PPG 신호를 검출하는 PPG 센서부(150)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The earphone bio-signal detection unit further comprises a
생체신호 계측 단말부는 MP3 플레이부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The biosignal measuring terminal further includes an MP3 play unit.
상기 생체신호 계측 단말부는 상기 이어폰 심전도 센서부와 페어(pair)를 이루어, 상기 이어폰 심전도 센서부와의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 상완 심전도 센서부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The biosignal measuring terminal unit may be paired with the earphone electrocardiogram sensor unit to further detect a potential difference between the earphone electrocardiogram sensor unit and the upper arm ECG sensor unit to measure an electrocardiogram.
상기 생체신호 계측 시스템은, 2개의 심전도 측정 전극을 구비하며, 상기 2개의 심전도 측정 전극을 가슴 부분에 장착하여 심전도를 검출하는 가슴부착형 심전도 센서부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The biosignal measuring system includes two electrocardiogram measuring electrodes, and further includes a chest-attached electrocardiogram sensor unit configured to detect the electrocardiogram by attaching the two electrocardiogram measuring electrodes to a chest portion.
상기 생체신호 계측 단말부는 체온센서부와 가속도 센서부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The biosignal measuring terminal further includes a body temperature sensor and an acceleration sensor.
상기 생체신호 계측 단말부는 심전도신호 또는 PPG신호를 포함하는 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거하는 생체신호 전처리기;상기 생체신호 전처리기의 출력을 디지탈신호로 변환하는 A/D변환부;상기 A/D변환부로 부터 수신된 생체신호를 연산처리하며 그 결과를 데이터 저장부에 저장하는 데이터제어부를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The biosignal measuring terminal may include: a biosignal preprocessor for amplifying a biosignal including an electrocardiogram signal or a PPG signal and removing noise; an A / D converter converting an output of the biosignal preprocessor into a digital signal; The apparatus may further include a data controller configured to process the biosignal received from the D converter and to store the result in the data storage.
상기 데이터 제어부는 생체신호를 연산처리하여 운동정도평가를 행하며,상기 운동정도평가에 따라 경보 또는 표시를 행하게 하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.The data control unit calculates the exercise degree by calculating and processing the biosignal, and outputs a control signal for causing an alarm or a display according to the exercise degree evaluation.
생체신호 계측 단말부로부터 데이터를 수신하여 저장하는 컴퓨터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.And a computer for receiving and storing data from the biosignal measurement terminal unit.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면,생체신호계측방법은, 심전도 신호, PPG신호, 체온신호, 가속도신호를 수신하는 생체신 호 수신단계;상기 생체신호 수신단계에서 수신된 생체신호를 처리기준 최소문턱치와 비교하여 작은지 여부를 판단하는 생체신호 크기 비교단계;상기 생체신호 크기 비교단계에서 수신된 생체신호가 상기 처리기준 최소문턱치보다 작다면 검출되는 생체신호의 증폭률을 높이게 하고, 다시 상기 생체신호 크기 비교단계로 되돌아 가는 증폭률 높임단계;상기 생체신호 크기 비교단계에서 수신된 생체신호가 상기 처리기준 최소문턱치보다 같거나 크다면, 수신된 생체신호들 중 심전도 신호 또는 PPG 신호로부터 심박수를 포함하는 생체 파라미터들을 검출하는 심박수 측정단계;상기 심박수 측정단계에서 검출한 심박수를 포함하는 생체 파라미터들로 부터 연산처리하여 운동정도 평가 파라미터를 구하는 운동정도 평가단계;상기 운동정도 평가단계에서 얻어진 운동정도 평가 파라미터가 기 저장되어 있는 운동 기준치를 벗어나는지 여부를 판단하며, 여기서 운동 기준치를 벗어났다면, 알람부 또는 상태표시부로 위험상황 정도에 따라 경보 제어신호 또는 표시 제어신호를 전송하는 운동정도 정상여부 판단단계;상기 운동정도 정상여부 판단단계에서 운동정도 평가 파라미터가 운동 기준치를 벗어나지 않았다면, 측정데이터를 컴퓨터에 저장하도록 설정되어 있는지 여부를 판단하고, 측정데이터를 컴퓨터에 저장하도록 설정되어 있지 않다면, 데이터 저장부(440)에 측정 데이터를 저장하는 데이터저장방식 선택단계;데이터저장방식 선택단계에서 측정데이터를 컴퓨터에 저장하도록 설정되어 있다면, 컴퓨터에 측정데이터를 저장하는 컴퓨터에 데이터 저장단계;를 포함한다.According to another embodiment of the present invention for achieving the above object, the biosignal measuring method includes a biosignal receiving step of receiving an electrocardiogram signal, a PPG signal, a body temperature signal, an acceleration signal; in the biosignal receiving step A biosignal size comparison step of determining whether the received biosignal is small by comparing the received biosignal with a processing reference minimum threshold; amplification rate of the biosignal detected if the biosignal received in the biosignal size comparison step is smaller than the processing reference minimum threshold Increasing an amplification rate, and returning to the biosignal size comparison step; if the biosignal received in the biosignal size comparison step is equal to or greater than the minimum threshold value, an ECG signal among the received biosignals; A heart rate measurement step of detecting biometric parameters including a heart rate from the PPG signal; An exercise degree evaluation step of calculating an exercise degree evaluation parameter by arithmetic processing from biometric parameters including a heart rate detected in the step; determining whether the exercise degree evaluation parameter obtained in the exercise degree evaluation step deviates from a previously stored exercise reference value And, if the exercise standard value is out of the exercise level, determining whether the exercise level is normal or not, by sending an alarm control signal or a display control signal to the alarm unit or the status display unit according to the degree of danger; If is not within the exercise reference value, it is determined whether or not the measurement data is set to save to the computer, if not set to save the measurement data to the computer, select the data storage method for storing the measurement data in the
본 발명의 생체신호 계측 휴대용 단말기는 심전도, PPG, 체온, 활동도를 측 정하여 사용자가 운동 시에 필요한 정보를 저장하여 운동 후 저장된 생체 신호데이터를 통하여 사용자의 운동시 상태를 점검하고, 알맞는 운동량과 방법을 제시할 수 있도록 하여 효율적으로 운동할 수 있도록 해준다.The biosignal measuring portable terminal of the present invention measures electrocardiogram, PPG, body temperature, and activity to store information necessary for the user's exercise, and checks the state of the user's exercise state through the biosignal data stored after the exercise, and the appropriate amount of exercise It allows you to suggest ways and how to exercise effectively.
또한 본 발명의 생체신호 계측 휴대용 단말기는 운동 중 생체신호가 위험한 상태 범위에 이르게 되면 경보를 통해 사용자가 인식할 수 있게 하여, 운동을 중단하거나 운동의 정도를 줄일 수 있도록 도와준다. 이에 심한 운동으로 인한 심장마비 등을 방지 할 수 있도록 한다.In addition, the biosignal measuring portable terminal of the present invention enables the user to recognize the alarm when the biosignal reaches a dangerous state range during exercise, thereby helping to stop the exercise or reduce the degree of exercise. This will help prevent heart attacks from severe exercise.
본 발명의 생체신호 계측 휴대용 단말기는 이어폰을 통해 심전도와 PPG 측정이 가능함과 동시에 MP3 플레이어를 통한 음악 감상이 가능하게 하며, 왼쪽 팔뚝 부분에 암밴드 형식으로 고정되어 운동 시 휴대가 간편하다.The biosignal measuring portable terminal of the present invention enables ECG and PPG measurement through earphones and at the same time enables music listening through an MP3 player.
이하 본 발명의 일 실시예에 의한 생체신호 계측 단말기의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of a biosignal measuring terminal according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 생체신호 계측 시스템의 개략적인 구성을 설명하기 위한 블럭도로서, 생체신호 계측 시스템은 가슴부착형 심전도 센서부(120), 이어폰 생체신호 검출부(125), 생체신호 계측 단말부(200), 컴퓨터(500)를 포함한다.1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a biosignal measurement system according to an exemplary embodiment of the present invention. The biosignal measurement system includes a chest-attached
가슴부착형 심전도 센서부(120), 이어폰 생체신호 검출부(125), 생체신호 계측 단말부(200)의 암밴드 생체신호 검출부(135)는 센서장치부(100)를 이룬다. 즉, 센서장치부(100)는 심전도 센서부, PPG 센서부, 체온 센서부, 가속도 센서부 등을 구비하여, 심전도, PPG, 체온, 활동도를 검출하는 수단이다. The chest-attached
가슴부착형 심전도 센서부(120)는 일반적인 심전도 검출방법으로써 심전도를 검출하는 수단으로, 가슴 부분에 2개의 심전도 측정 전극을 장착하여 심전도를 검출하게 하는 심전도 검출 수단이다. 경우에 따라서 가슴부착형 심전도 센서부(120)를 생략할 수 있다.The chest-attached
이어폰 생체신호 검출부(125)는 PPG 센서부(150)와 이어폰 심전도 센서부(130)를 구비하고 있어, PPG 신호와 심전도 신호를 검출한다. The earphone
이어폰 심전도 센서부(130)는 암밴드 생체신호 검출부(135)의 상완 심전도 센서부(140)와 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출한다. 이어폰 심전도 센서부(130)는 일측 귀 부분에 장착되어 질 수 있으며, 상완 심전도 센서부(140)는 다른 측의 상완에 장착되어질 수 있도록 이루어질 수 있다.The
PPG 센서부(150)는 발광부와 수광부를 구비하여 이루어진다. PPG 센서부(150)는 집게형으로 귓볼에 착용되도록 이루어질 수 있다. The
생체신호 계측 단말부(200)는 암밴드 생체신호 검출부(135), 생체신호 전처리부(300), A/D변환부(390), 데이터제어부(400), 바이오 피드백부(410), 데이터 저장부(440), MP3 플레이부(450)를 구비한다.The biosignal
암밴드 생체신호 검출부(135)는 체온센서부(160), 상완 심전도 센서부(140), 가속도 센서부(170)를 구비하여, 체온신호, 심전도 신호, 가속도 신호를 검출한다.The armband
상완 심전도 센서부(140)는 이어폰 생체신호 검출부(125)의 이어폰 심전도 센서부(130)와 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출한다.The upper
체온센서부(160)는 생체신호 계측 단말부(200)에 피부와 접촉가능한 부분에 위치하여 체온을 검출한다.The body
가속도 센서부(170)는 3축 가속도 센서로 이루어져 있으며, 이는 생체신호 계측 단말부(200)에 내장되어 있다. 가속도 센서부(170)는 움직임에 따른 3축 가속도 신호를 검출하여 활동도를 측정할 수 있다.The
생체신호 전처리부(300)는 가슴부착형 심전도 센서부(120), 이어폰 생체신호 검출부(125), 암밴드 생체신호 검출부(135)로부터 검출된 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거한다.The
A/D변환부(390)는 생체신호 전처리부(300)로부터 수신된 신호를 디지탈신호로 변환하여 데이터 제어부(400)로 전송한다. The A /
데이터제어부(400)는 A/D변환부(390)로 부터 수신된 신호를 연산처리하며 그 결과를 데이터 저장부(440)에 저장함과 함께, 바이오 피드백부(410)로 전송하여 사용자가 생체신호에 대한 정보를 보거나 신체 위험상황에 대한 경보를 들을 수 있게 한다. 또한, 데이터제어부(400)는 키입력부(미도시)로부터 수신한 신호에 따라 MP3 제어신호를 생성하여 MP3 플레이어부(450)로 전송한다.The
바이오 피드백부(410)는 상태표시부(430), 알람부(420)를 구비하며, 데이터제어부(400)로 부터 수신된 신호를 디스플레이하거나 경보음을 출력한다. 그럼에 의해 사용자가 생체신호에 대한 정보를 보거나 신체상황의 위험정도에 대한 경보를 들을 수 있다. 여기서 상태표시부(430)는 디스플레이 화면 또는 표시등으로 이루어져, 문자, 파형, 그림 등을 통해 디스플레이 하거나, 표시등의 LED의 빛을 통해 인 체상태를 나타낸다. The
데이터 저장부(440)는 데이터 제어부(400)로 부터 수신된 심전도 신호, PPG신호, 체온 데이터, 가속도센서 데이터를 저장한다. 데이터 저장부(440)는 SD(Secure Digital)카드로 이루어질 수 있으며, 운동 중 저장된 데이터는 SD 카드에 저장이 된다.The
MP3 플레이어부(450)는 키입력부(미도시)를 통한 사용자의 설정에 따라 데이터 제어부(400)로 부터 생성된 MP3 제어신호를 수신받아 음악파일을 재생하는 수단으로, 사용자는 운동과 동시에 생체신호 계측 단말부(200)와 연결된 이어폰을 통해 음악을 감상할 수 있다.The
컴퓨터(500)는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 USB 통신을 이용하여 생체신호 계측 단말부(200)와 통신을 통해 생체신호 계측 단말부(200)에 저장된 데이터를 수신하여 저장하여 이를 임상적 데이터로 활용하게 한다. 즉, 사용자가 운동중에 심전도센서, PPG센서, 체온센서, 가속도 센서들을 통해 검출된 생체데이터가 생체신호 계측 단말부(200)의 데이터 저장부(440)에 저장되고, 이는 운동후에 유무선 통신을 통해 컴퓨터(500)로 전송되어 저장된다.The
여기서 심전도의 검출방법은, 가슴부착형 심전도 센서부(120)의 2개의 심전도 전극을 이용하여 가슴 부분에 RA와 LA를 측정하여 심전도를 검출하는 고전적인 방식으로 심전도를 검출할 수 있으며, 또 다른 심전도 검출방법으로 이어폰 생체신호 검출부(125)의 이어폰 심전도 센서부(130)와 암밴드 생체신호 검출부(135)의 상완 심전도 센서부(140)를 이용하여 검출할 수 있다. 예를들어, 오른쪽 귀 부분에 위치되는 이어폰 심전도 센서부(130)의 심전도 전극과 왼쪽 팔뚝에 위치되는 상완 심전도 센서부(140)의 심전도 측정 전극의 전위차를 측정하여 심전도를 검출할 수 있다.Here, the electrocardiogram detection method, by using the two electrocardiogram electrodes of the chest-attached
도 2는 도 1의 센서장치부 및 생체신호 계측 단말부를 통해 생체신호 검출과정을 설명하기 위한 블럭도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a biosignal detection process through the sensor device unit and the biosignal measurement terminal unit of FIG. 1.
센서장치부(100)는 심전도, PPG, 체온, 활동도를 센싱하는 수단으로서, 제1심전도 검출부(131), 제2심전도 검출부(141), PPG센서부(150), 체온센서부(160), 가속도 센서부(170)를 포함한다.The
제1심전도 검출부(131)는 가슴부착형 심전도 센서부(120)로 이루어져, 가슴에 장착된 심전도 전극으로부터 심전도를 검출하여, 생체신호 전처리부(300)의 제1심전도 신호전처리부(320)로 전송된다. 제1심전도 검출부(131)는 가슴 부분에 부착된 2개의 심전도로 RA와 LA를 측정하며, 이를 통해 리드I(Lead I)을 구할 수 있다.The
제2심전도 검출부(141)는 이어폰 심전도 센서부(130)와 상완 심전도 센서부(140)로 이루어져 두 센서 사이의 전위차를 검출하여 생체신호 전처리부(300)의 제2심전도 신호전처리부(325)로 전송된다. The
이어폰 심전도 센서부(130)는 일측 귀 부분에 장착되어 지며, 상완 심전도 센서부(140)는 다른 측(즉,이어폰 심전도 센서부(130)가 장착된 측과 반대측)의 상완에 장착되어질 수 있다. 예를들어, 이어폰 심전도 센서부(130)가 이어폰의 오른쪽 귀 부분에 장착되어 있다면 상완 심전도 센서부(140)는 왼쪽 상완에 장착되어질 수 있다. 이렇게 함에 의해 왼쪽 상완 심전도 센서부(140)의 전극과 오른쪽 귀에 부착되어 있는 이어폰 심전도 센서부(130)의 전극이 한쌍이 되어서 리드II(Lead II)를 형성하게 되어 심전도 신호를 검출한다.
이어폰 심전도 센서부(130)를 이루는 심전도 전극은 직물성 전극 또는 크롬도금 된 전극일 수 있다.The ECG electrode forming the
상완 심전도 센서부(140)는 생체신호 계측 단말부(200)에 구비되어 있으며, 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부(200)를 장착함에 의해 상완 심전도 센서부(140)가 상완의 피부에 접촉하게 되어 심전도 신호를 검출한다.The upper arm
PPG 센서부(150)는 이어폰에 구비되되 집게형으로 일측의 귓볼에 장착되게 이루어지며, 수광부와 발광부를 구비하여 PPG 신호를 검출하여 생체신호 전처리부(300)의 PPG신호 전처리부(330)으로 전송한다. PPG 센서부(150)는 귓불의 일 측면에 발광부가 장착되고, 귓불의 다른 측면에 수광부가 장착된다. 예를들어 귓불의 안쪽은 적외선(IR) 센서가 접촉되는 발광부가 장착되고, 귓불 바깥쪽은 발광부에서의 광이 인체내를 통과하면서 반사되거나 투과된 광을 검출하는 수광부가 장착되도록 이루어질 수 있으며, 전체적으로 투과형 타입의 센서 구조를 이룬다.The
체온 센서부(160)는 생체신호 계측 단말부(200)에 구비되어 있으며, 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부(200)를 장착함에 의해 체온 센서부(160)가 상완의 피부에 접촉하게 되어 체온신호를 검출하며, 이렇게 검출된 체온신호는 생체신호 전처리부(300)의 체온신호 전처리부(340)로 전송된다. 체온 센서부(160)는 상완 심전도 센서부(140)와 함께 생체신호 계측 단말부(200)의 후면에 장착되어 진다.The body
가속도 센서부(170)는 활동도를 측정하기위한 수단으로, 3축 가속도 센서를 이용하여 3축인 x축, y축, z축의 변화되는 전압값을 검출한다. 가속도 센서부(170)에서 센싱된 3축의 출력값은, 후술되는 데이터 제어부(400)에서 민감도 즉 활동도를 결정하는데 사용된다.The
생체신호 전처리부(300)는 센서장치부(100)로 부터 수신된 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 데이터 제어부(400)에서 처리가능한 신호로 만들어 출력하는 수단으로서, 생체신호 전처리부(300)는 제1심전도 신호전처리부(320), 제2심전도 신호전처리부(325), PPG신호 전처리부(330), 체온신호 전처리부(340), 가속도신호 전처리부(345)를 구비한다.The
제1심전도 신호전처리부(320)는 제1심전도 검출부(131)의 가슴부착형 심전도 센서부(120)로 부터 검출된 심전도 심호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거한다.The first electrocardiogram
제2심전도 신호전처리부(325)는 제2심전도 검출부(141)의 이어폰 심전도 센서부(130)와 상완 심전도 센서부(140)로부터 검출된 심전도 심호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거한다.The second
PPG신호 전처리부(330)는 PPG 센서부(150)로부터 수신된 PPG신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The
체온신호 전처리부(340)는 체온 센서부(160)로부터 수신된 체온신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The body
가속도신호 전처리부(345)는 가속도 센서부(170)에서 수신된 신호로부터 잡음을 제거하는 등 전처리를 행하고 이를 A/D변환부(390)로 전송한다. 가속도신호 전처리부(345)는 경우에 따라 생략 가능하며, 이 경우에는 가속도 센서부(170)에서 검출된 신호가 바로 A/D변환부(390)로 전송된다.The acceleration
A/D변환부(390)는 생체신호 전처리부(300)로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 제어부(400)로 전송한다.The A /
데이터 제어부(400)는 A/D변환부(390)로부터 수신된 심전도신호, PPG신호, 체온신호, 가속도 신호를 수신하여 연산처리하며 그 결과를 데이터 저장부(330)애 저장함과 함께, 바이오피드백 제어신호를 생성하여 바이오 피드백부(410)으로 전송한다.The
특히, 데이터 제어부(400)는 각 생체신호를 연산처리하여 생체 파라미터들을 추출하며, 이 추출된 생체 파라미터들을 데이터 저장부(440)에 저장한다. 경우에 따라서 A/D변환부(390)로부터 수신된 각 생체신호들도 데이터 저장부(440)에 저장되어 질 수 있다. 또한 데이터 제어부(400)는 추출된 생체 파라미터들로부터 위험상황여부를 판단하여 위험상황 정도에 따른 바이오피드백 제어신호를 생성하여 바이오피드백부(410)로 전송한다.In particular, the
예를들어, 사용자가 무리한 운동 등으로 인해 생체 파라미터가 정상 범위에서 벗어났을 경우 바이오피드백 신호부(410)로 알람과 표시 등을 통해 위험상황임을 알리는 신호를 송신한다. 스포츠센터 등과 같은 실내에서 운동 시에는 데이터 제어부(400)의 연산처리된 신호가 컴퓨터(500)로 바로 전송된다.For example, when the user's biomechanical parameters deviate from the normal range due to excessive exercise or the like, the
바이오피드백 신호부(410)는 데이터 제어부(400)로 수신된 제어신호에 따라 표시하거나 알람을 울리도록 이루어지며, 바이오피드백 신호부(410)는 알람 부(420), 상태표시부(430)를 구비한다.The
알람부(420)는 데이터 제어부(400)로 부터의 알람에 대한 바이오피드백 제어신호에 의해 구동된다. 알람부(420)의 알람의 음향을 위험상황정도에 따라 달리할 수 있다. 이를 통해 사용자가 무리한 운동을 하는 것을 방지하거나, 제어할 수 있다.The alarm unit 420 is driven by the biofeedback control signal for the alarm from the
상태표시부(430)는 데이터 제어부(400)로 부터의 표시에 대한 바이오피드백 제어신호에 의해 구동된다. 상태표시부(430)는 표시등 또는 디스플레이 창을 구비하여, 문자, 칼라, 빛 등을 통해 시각적으로 사용자에게 위험상황을 알린다. 상태표시부(430)의 표시등은 위험상황정도에 따라 빤짝임 등을 달리할 수 있으며, 경우에 따라서는 다른 색의 표시등(또는 LED)을 발광하게 할 수 있다.The status display unit 430 is driven by the biofeedback control signal for the display from the
상태표시부(430)의 디스플레이 창은 위험상황을 문자로 나타내거나 경우에 따라서는 위험상황정도에 따라 특정한 색을 가진 그림 등의 시각정보로 나타낼 수 있다.The display window of the status display unit 430 may represent a dangerous situation in text or, in some cases, visual information such as a picture having a specific color according to the degree of dangerous situation.
데이터 저장부(440)는 A/D변환부(390)로부터 수신된 각 생체신호들을 데이터 제어부(400)를 통해 수신하여 저장하거나, 데이터 제어부(400)에서 연산처리하여 추출된 생체 파라미터들 저장할 수 있다. 데이터 저장부(440)는 각 사용자에 따른 식별데이터를 구비할 수 있으며, 데이터 저장부(440)로서 SD카드를 사용할 수 있다.The
도 3은 도 1의 이어폰 생체신호 검출부의 일예이다.3 is an example of the earphone biosignal detection unit of FIG. 1.
도 3에서는 넥밴드(neck band)를 가진 헤드셋에 장착된 이어폰 생체신호 검 출부의 일예로 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 설명상 이해를 돕기위한 것으로, 이어폰 생체신호 검출부는 다양한 헤드셋, 헤드폰, 이어폰, 헤어밴드 등에 장착될 수 있음을 사전에 밝혀둔다. In FIG. 3, an example of an earphone biosignal detection unit mounted on a headset having a neck band is not intended to limit the present invention. For convenience of explanation, the earphone biosignal detection unit may include various headsets and headphones. Note that it can be installed in earphones, hair bands, etc. in advance.
도 3의 넥밴드형 헤드셋은 넥밴드의 양측에 귀에 장착되는 이어폰(139)이 구비되며, 그 이어폰 위에는 귀에 꼽아 장착하기 위한 귀 클립(138)을 구비한다.The neckband type headset of FIG. 3 includes
이어폰 심전도 센서부(130)는 심전도 전극으로 이루어진 귀 클립(138)이다.The earphone
PPG 센서부(150)는 이어폰에서 귓볼이 닿는 부분에 위치되며 집게형 PPG 센서로 이루어진다. 상기 집게형 PPG 센서는 2개의 집게 날개를 벌리거나 오므려지도록 이루어지는 데, 그 중 한 날개가 이어폰(제1 날개)이 되며, 다른 한 날개가 집게 여닫이 날개(제2 날개)로 상기 이어폰과 끝에 힌지로 연결되어 있다.
다. 상기 집게형 PPG 센서의 집게 여닫이 날개에서 피부와 닿는 부분에 PPG 센서의 발광부(151), 즉 적외선 센서(또는 광용적 맥파 IR 센서)를 위치하며, 집게형 PPG 센서의 다른 한 날개인 이어폰에서 피부와 닿는 부분에서 발광부(151)로부터 출사된 광이 인체를 통해 수광되는 위치에 PPG 센서의 수광부가 위치한다. 즉, PPG 센서부(150)를 장착한 귀는 귀의 일측면에는 발광부로터 인체를 향해 광이 출사되며, 귀의 반대 측면에는 인체를 통해 출사되는 광을 수광하기 위한 수광부가 위치된다.All. The
이어폰 심전도 센서부(130)와 PPG 센서부(150)는 서로 다른 측면에 장착되어 질 수 있다. 예를들어 이어폰 심전도 센서부(130)가 오른쪽에 장착되면, PPG 센서부(150)는 왼쪽에 장착될 수 있다.The earphone
도 4a 내지 도 4g는 생체신호 계측 단말부(200)의 다양한 실시예를 설명하기 위한 것이다.4A to 4G illustrate various embodiments of the
도 4a 내지 도 4g는 생체신호 계측 단말부(200)를 이로써 한정하기위한 것이 아니며, 생체신호 계측 단말부(200)가 보다 많은 형태로 이루어질 수 있음을 사전에 밝혀둔다. 또한, 도 4a 내지 도 4g에서 같은 구성을 나타내는 도면부호는 같은 부호로 나타낸다.4A to 4G are not intended to limit the
<생체신호 계측 단말부의 실시예1><Embodiment 1 of the biosignal measurement terminal unit>
도 4a에서의 생체신호 계측 단말부(600)는 전원스위치(610), 단말기 제어버튼(620), 상완 심전도 센서부(630), 체온센서부(640), 가슴부착형 심전도센서 연결부(670), 이어폰 센서 연결부(680)를 포함한다.The biological signal measuring terminal 600 in FIG. 4A includes a
전원스위치(610)는 생체신호 계측 단말기의 전원을 온/오프(On/Off) 하는 스위치로, 생체신호 계측 단말부(600)의 측면의 일측에 위치한다.The
단말기 제어버튼(620)은 심전도 측정시 제1심전도 검출부(131)를 이용할 것인지, 제2심전도 검출부(141)를 이용할 것인지를 선택하는 선택버튼을 포함하는 단말기 제어버튼으로, 생체신호 계측 단말부(600)의 측면의 일측에 위치한다. 즉, 단말기 제어버튼(620)은 심전도 측정 부위를 오른쪽 귀와 왼쪽 팔뚝에서의 전위차를 이용하여 측정할지 아니면 가슴 부착형 심전도 센서에서 측정할지를 선택할 수 있으며, PPG 측정여부, 체온 측정여부, 위험상황 알람의 크기 및 음향선택, 표시수단 선택을 할 수 있는 제어 버튼이다.The
상완 심전도 센서부(630)는 생체신호 계측 단말기 후면에 위치하여 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부가 상완에 고정될때, 상완의 피부와 접촉하도록 이루어진다.The upper
체온센서부(640)는 생체신호 계측 단말기 후면에 위치하여 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부가 상완에 고정될때, 상완 부분의 피부와 접촉하도록 이루어진다.The body
가슴부착형 심전도센서 연결부(670)는 생체신호 계측 단말부(600)가 가슴부착형 심전도 센서부(120)로 부터 신호를 수신할 수 있도록 가슴부착형 심전도 센서부(120)와 연결하기 위한 포트로서, 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있다.The chest-attached
이어폰센서 연결부(680)는 생체신호 계측 단말부(600)가 이어폰 생체신호 검출부(125)로 부터 신호를 수신할 수 있도록 이어폰 생체신호 검출부(125)와 연결하기 위한 포트로서, 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있다.The earphone
도 4a에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다. HDMI 단자부(미도시)는 HDMI(High Definition Multimedia Interface)를 이용하여 생체신호 측정값이 정상 범위에서 벗어났을 경우 소리를 통해 외부로 알리는 역할을 하며, MP3의 음악을 감상할 수 있도록 한다. Although not shown in FIG. 4A, the terminal may further include an HDMI terminal unit. The HDMI terminal unit (not shown) uses a high definition multimedia interface (HDMI) to inform the outside through sound when the biological signal measurement value is out of the normal range, and allows the user to listen to music of the MP3.
<생체신호 계측 단말부의 실시예2><Embodiment 2 of the biological signal measuring terminal unit>
도 4b에서의 생체신호 계측 단말부(600)는 전원스위치(610), 상완 심전도 센 서부(630), MP3 제어버튼(650), 홀드(Hold) 버튼(660), 가슴부착형 심전도센서 연결부(670), 이어폰 센서 연결부(680), 상태표시부(700)를 포함한다.In FIG. 4B, the biological
전원스위치(610)는 생체신호 계측 단말부(600)의 정면의 일측에 위치한다.The
상완 심전도 센서부(630)는 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하여 이루어질 수 있다.The upper
도 4b에서는 체온센서부(640)를 도시하지 않았지만, 체온센서부(640)는 경우에 따라 생략가능하며, 경우에 따라서는 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에 위치될 수 있다.Although the
MP3 제어버튼(650)은 MP3의 재생, 정지, 곡선택, 볼륨조절, MP3온/오프 등을 할 수 있는 제어버튼으로서, 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있다.The
홀드(Hold) 버튼(660)은 홀드 버튼을 온(on) 했을 경우 여러 버튼이 눌려져도 현재의 상태에 영향을 미치지 않게 하여 현상태를 계속 유지하게 하는 버튼으로서, 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있다.The
가슴부착형 심전도센서 연결부(670)와 이어폰센서 연결부(680)는 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있다.The chest-attached
상태표시부(700)는 생체신호 측정값을 화면등을 통해 눈으로 확인 할 수 있도록 표시해 주는 수단으로서, 생체신호 측정값을 수치, 그림, 그래프 등으로 나타낼 수 있고, 위험상황 시 각 위험단계마다 다른 색의 LED를 점등할 수 있고, MP3 플레이어의 재생목록, 플레이 상태 등을 표시해 주는데, 상태표시부(700)는 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어질 수 있다.The
도 4b에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 4B, the terminal may further include an HDMI terminal unit.
<생체신호 계측 단말부의 실시예3><Embodiment 3 of the biosignal measurement terminal unit>
도 4c에서의 생체신호 계측 단말부(600)는 전원스위치(610), 상완 심전도 센서부(630), MP3 제어버튼(650), 가슴부착형 심전도센서 연결부(670), 이어폰 센서 연결부(680), 암밴드 연결부(690), 상태표시부(700)를 포함한다.The
생체신호 계측 단말부(600)의 양측면에는 암밴드가 연결되기 위한 암밴드 연결부(690)를 구비하며, 생체신호 계측 단말부(600)의 측면의 암밴드 연결부(690)보다 상측으로 MP3 제어버튼(650)이 위치된다.Both side surfaces of the
상완 심전도 센서부(630)는 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하며, 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에는 경우에 따라서 더 체온센서부(640)를 구비할 수 있다. The upper arm
가슴부착형 심전도센서 연결부(670)와 이어폰센서 연결부(680)는 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 아래쪽의 측면에 위치될 수 있다.The chest-attached
상태표시부(700)와 전원스위치(610)는 생체신호 계측 단말부(600)의 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어질 수 있다.The
도 4c에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 4C, the terminal may further include an HDMI terminal unit.
<생체신호 계측 단말부의 실시예4><Embodiment 4 of the biosignal measurement terminal unit>
도 4d에서의 생체신호 계측 단말부(600)는 전원스위치(610), 단말기 제어버튼(620), 상완 심전도 센서부(630), MP3 제어버튼(650), 홀드(Hold) 버튼(660), 가슴부착형 심전도센서 연결부(670), 이어폰 센서 연결부(680), 암밴드 연결부(690), 상태표시부(700)를 포함한다.The
상태표시부(700), 전원스위치(610), MP3 제어버튼(650)은 생체신호 계측 단말부(600)의 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어지며, 생체신호 계측 단말부(600)의 양측면에는 암밴드가 연결되기 위한 암밴드 연결부(690)를 구비한다.The
단말기 제어버튼(620)은 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 상측의 측면에 위치될 수 있다.The
가슴부착형 심전도센서 연결부(670)와 이어폰센서 연결부(680)는 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 하측의 측면에 위치될 수 있다.The chest-attached
상완 심전도 센서부(630)는 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하며, 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에는 경우에 따라서 더 체온센서부(640)를 구비할 수 있다. The upper arm
도 4d에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 4D, the terminal may further include an HDMI terminal unit.
<생체신호 계측 단말부의 실시예5><Embodiment 5 of the biosignal measurement terminal unit>
도 4e에서의 생체신호 계측 단말부(600)는 전원스위치(610), 단말기 제어버 튼(620), 상완 심전도 센서부(630), MP3 제어버튼(650), 가슴부착형 심전도센서 연결부(670), 이어폰 센서 연결부(680), 암밴드 연결부(690), 상태표시부(700)를 포함한다.In FIG. 4E, the
상태표시부(700), 전원스위치(610), 단말기 제어버튼(620)은 생체신호 계측 단말부(600)의 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어지며, 생체신호 계측 단말부(600)의 양측면에는 암밴드가 삽입되어 연결되기 위한 암밴드 연결부(690)를 구비한다.The
상완 심전도 센서부(630)는 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하며, 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에는 경우에 따라서 더 체온센서부(640)를 구비할 수 있다. The upper arm
MP3 제어버튼(650)은 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 상측의 측면에 위치될 수 있다.The
가슴부착형 심전도센서 연결부(670)와 이어폰센서 연결부(680)는 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 하측의 측면에 위치될 수 있다.The chest-attached
도 4e에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 4E, the terminal may further include an HDMI terminal unit.
<생체신호 계측 단말부의 실시예6><Embodiment 6 of the biological signal measuring terminal unit>
도 4f에서의 생체신호 계측 단말부(600)는 전원스위치(610), 단말기 제어버튼(620), 상완 심전도 센서부(630), MP3 제어버튼(650), 가슴부착형 심전도센서 연 결부(670), 이어폰 센서 연결부(680), 암밴드 연결부(690), 상태표시부(700)를 포함한다.In FIG. 4F, the biological
상태표시부(700), 전원스위치(610), MP3 제어버튼(650)은 생체신호 계측 단말부(600)의 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어지며, 생체신호 계측 단말부(600)의 양측면에는 암밴드가 연결되기 위한 암밴드 연결부(690)를 구비한다.The
상완 심전도 센서부(630)는 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하며, 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에는 경우에 따라서 더 체온센서부(640)를 구비할 수 있다. The upper arm
단말기 제어버튼(620)은 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 상측의 측면에 위치될 수 있다.The
가슴부착형 심전도센서 연결부(670)와 이어폰센서 연결부(680)는 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 하측의 측면에 위치될 수 있다.The chest-attached
도 4f에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 4F, the terminal may further include an HDMI terminal unit.
<생체신호 계측 단말부의 실시예6><Embodiment 6 of the biological signal measuring terminal unit>
도 4g에서의 생체신호 계측 단말부(600)는 상완 심전도 센서부(630), MP3 제어버튼(650), 가슴부착형 심전도센서 연결부(670), 이어폰 센서 연결부(680), 암밴드 연결부(690), 상태표시부(700)를 포함한다.The
상태표시부(700), MP3 제어버튼(650)은 생체신호 계측 단말부(600)의 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어지며, 생체신호 계측 단말부(600)의 양측면에는 암밴드가 연결되기 위한 암밴드 연결부(690)를 구비한다. 특히, MP3 제어버튼(650)은 음악을 선곡하기위한 버튼, 볼륨업 버튼, 볼륨다운 버튼, 음악을 플레이하거나 정지시키기위한 버튼 등을 구비한다.The
상완 심전도 센서부(630)는 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하며, 생체신호 계측 단말부(600)의 후면에는 경우에 따라서 더 체온센서부(640)를 더 구비할 수 있다. The upper arm
가슴부착형 심전도센서 연결부(670)와 이어폰센서 연결부(680)는 생체신호 계측 단말부(600)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 하측의 측면에 위치될 수 있다.The chest-attached
도 4f에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 4F, the terminal may further include an HDMI terminal unit.
도 5는 도 1의 데이터 제어부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.5 is a schematic flowchart illustrating an operation of a data controller of FIG. 1.
생체신호 수신단계로, A/D변환부(390)으로부터 심전도 신호, PPG신호, 체온신호, 가속도신호를 수신하여, 버퍼에 저장한다(S810).In the biosignal receiving step, an ECG signal, a PPG signal, a body temperature signal, and an acceleration signal are received from the A /
생체신호 크기 비교단계로, 여기서는 생체신호가 데이터 제어부(400)에서 연산처리 할 수 있는 크기인지를 여부를 판단하는 것으로, 수신된 생체신호를 처리기준 최소문턱치와 비교하여 작은지 여부를 판단하며(S820), 처리기준 최소문턱치보다 작다면 검출되는 생체신호의 증폭률을 높이게 하고(S830), 다시 생체신호 크기 비교단계(S820)로 되돌아 간다. 여기서 생체신호의 증폭률을 높이는 것은 생체신호 전처리부(300)나 A/D변환부(390)에서 증폭률을 높이도록 하거나 또는 생체신호 수신단계에서 보다 높여진 증폭률을 가지고 생체신호 데이터를 수신하게 한다.In the biosignal size comparison step, it is determined whether the biosignal is a size that can be arithmetic processed by the
심박수 측정단계로, 생체신호 크기 비교단계(S820)에서 수신된 생체신호를 처리기준 최소문턱치보다 크거나 같다면, 수신된 생체신호들 중 심전도 신호 또는 PPG 신호로부터 연산처리하여 심박수를 포함하는 생체 파라미터들을 검출한다(S840).In the heart rate measurement step, if the biosignal received in the biosignal size comparison step (S820) is greater than or equal to the processing threshold minimum threshold, a biometric parameter including a heart rate is calculated by processing an ECG signal or a PPG signal among the received biosignals. Are detected (S840).
운동정도 평가단계로, 심박수 측정단계(S840)에서 검출한 심박수를 포함하는 생체 파라미터들로 부터 연산처리하여 운동정도 평가 파라미터를 구한다(S845). 운동정도 평가단계에서는 심박수, 활동도 등의 파라미터를 이용하여 운동정도 평가 파라미터를 검출할 수 있다.As the exercise degree evaluation step, the exercise degree evaluation parameter is obtained by performing arithmetic processing from biometric parameters including the heart rate detected in the heart rate measurement step S840 (S845). In the exercise evaluation step, the exercise evaluation parameter may be detected using parameters such as heart rate and activity.
운동정도 정상여부 판단단계로, 운동정도 평가단계에서 얻어진 운동정도 평가 파라미터가 기 저장되어 있는 운동 기준치를 벗어나는지 여부를 판단하며(S850), 운동정도 정상여부 판단단계(S850)에서 운동 기준치를 벗어났다면, 바이오피드백부(410)의 알람부(420) 또는 상태표시부(430)로 위험상황 정도에 따라 경보 제어신호 또는 표시 제어신호를 전송한다(S860).In the determination of whether the exercise degree is normal, it is determined whether or not the exercise degree evaluation parameter obtained in the exercise degree evaluation step is out of the previously stored exercise standard value (S850), and in the exercise degree determination whether the exercise level is normal (S850). If so, the alarm control signal or the display control signal is transmitted to the alarm unit 420 or the status display unit 430 of the
데이터저장방식 선택단계로, 측정데이터를 컴퓨터에 저장하도록 설정되어 있는지 여부를 판단하고(S860), 측정데이터를 컴퓨터에 저장하도록 설정되어 있지 않다면, 데이터 저장부(440)에 측정 데이터를 저장한다(S870).In the data storage method selection step, it is determined whether the measurement data is set to be stored in the computer (S860). If the measurement data is not set to be stored in the computer, the measurement data is stored in the data storage unit 440 ( S870).
컴퓨터에 데이터 저장단계로, 데이터저장방식 선택단계(S870)에서 측정데이터를 컴퓨터에 저장하도록 설정되어 있다면, 유무선 통신을 이용하여 컴퓨터에 측 정데이터를 저장한다(S880).As a data storage step in the computer, if it is set to store the measurement data in the computer in the data storage method selection step (S870), the measurement data is stored in the computer using wired or wireless communication (S880).
측정완료여부 판단단계로, 사용자가 측정완료 버튼을 설정함에 의해(경우에 따라서는 사용자의 운동기구 동작이 완료됨에 따라) 데이터 제어부의 측정완료 플레그는 세트되며, 이 측정완료 플레그가 세트되었다면, 운동을 종료하고, 그렇지 않다면, 생체신호 수신단계(S810)로 되돌아 간다.In the step of determining whether the measurement is completed, the measurement completion flag of the data control unit is set by the user setting the measurement completion button (in some cases, as the user's exercise device operation is completed), and if the measurement completion flag is set, If not, otherwise, return to the biosignal receiving step (S810).
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.The present invention is not limited to the above described and illustrated in the drawings, and of course, more modifications and variations are possible to those skilled in the art within the scope of the following claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 생체신호 계측 시스템의 개략적1 is a schematic diagram of a biosignal measuring system according to an exemplary embodiment of the present invention.
인 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.It is a block diagram for demonstrating phosphorus structure.
도 2는 도 1의 센서장치부 및 생체신호 계측 단말부를 통해 생체신호 검출과FIG. 2 illustrates biosignal detection and detection using the sensor device and the biosignal measurement terminal of FIG. 1.
정을 설명하기 위한 블럭도이다.This is a block diagram for explaining the information.
도 3은 도 1의 이어폰 생체신호 검출부의 일예이다.3 is an example of the earphone biosignal detection unit of FIG. 1.
도 4a 내지 도 4g는 도 1의 생체신호 계측 단말부의 다양한 실시예를 설명하기 위한 설명도이다.4A to 4G are explanatory diagrams for describing various embodiments of the biosignal measurement terminal unit of FIG. 1.
도 5는 도 1의 데이터 제어부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.5 is a schematic flowchart illustrating an operation of a data controller of FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 센서장치부 120: 가슴부착형 심전도 센서부 100: sensor unit 120: chest attached ECG sensor
125: 이어폰 생체신호 검출부 130: 이어폰 심전도 센서부125: earphone biosignal detection unit 130: earphone ECG sensor unit
131: 제1심전도 검출부 135: 암밴드 생체신호 검출부131: first ECG detector 135: armband biosignal detector
138: 귀 클립 139: 이어폰138: ear clip 139: earphone
140: 상완 심전도 센서부 141: 제2심전도 검출부140: upper arm ECG sensor unit 141: second ECG detection unit
150: PPG 센서부 151: 발광부150: PPG sensor unit 151: light emitting unit
152: 수광부 160: 체온 센서부 152: light receiving unit 160: body temperature sensor
170: 가속도 센서부 200: 생체신호 계측 단말부170: acceleration sensor unit 200: biological signal measurement terminal unit
300: 생체신호 전처리부 320: 제1심전도 신호전처리부300: biosignal preprocessor 320: first ECG signal preprocessor
325: 제2심전도 신호전처리부 330: PPG신호 전처리부325: second ECG signal preprocessor 330: PPG signal preprocessor
340: 체온신호 전처리부 345: 가속도신호 전처리부340: the body temperature signal preprocessor 345: the acceleration signal preprocessor
390: A/D변환부 400: 데이터 제어부390: A / D conversion unit 400: data control unit
410: 바이오 피드백부 420: 알람부410: biofeedback unit 420: alarm unit
430: 상태표시부 440: 데이터 저장부430: status display unit 440: data storage unit
450: MP3 플레이어부 500: 컴퓨터450: MP3 player unit 500: computer
600: 생체신호 계측 단말부 610: 전원스위치600: biological signal measurement terminal 610: power switch
620: 단말기 제어버튼 630: 상완 심전도 센서부620: terminal control button 630: upper arm ECG sensor
640: 체온센서부 650: MP3 제어버튼640: body temperature sensor 650: MP3 control button
660: 홀드버튼 670: 가슴 부착형 심전도센서 연결부660: Hold button 670: Chest attached ECG sensor connection
680: 이어폰센서 연결부 690: 암밴드 연결부680: earphone sensor connection 690: armband connection
700: 상태표시부700: status display
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