KR20100062736A - Apparatus for measuring heart rate based earphone - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An earphone-based non-restriction heart rate measuring apparatus is provided to accurately measure the heart rate without restriction during exercising and general life by removing a motion artifact from the movement. CONSTITUTION: An earphone(100) comprises an acceleration sensor and an infrared sensor. The acceleration sensor senses the movement of user to the motion noise. The infrared sensor measures the blood flow. A main body(200) comprises a noise eliminator and a heart rate calculator. The noise eliminator removes the motion noise from the measure signal of the blood flow. The heart rate calculator produces the heart rate based on the blood flow signal from which the motion noise is removed. A connector transfers a signal between the earphone and the main body.

Description

이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치{Apparatus for measuring heart rate based earphone}Apparatus for measuring heart rate based earphone

본 발명은 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치에 관한 것으로, 특히, 혈류량 및 움직임을 감지하는 센서부를 이어폰에 내장하고 움직임에 대한 동잡음을 제거하여 운동이나 일상생활 중에도 무구속 상태로 정확한 심박수를 측정할 수 있는 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an earphone-based unrestrained heart rate measuring device, and more particularly, to include a sensor unit for detecting blood flow and movement in an earphone and to remove dynamic noise for movement to measure an accurate heart rate without restraint even during exercise or daily life. The present invention relates to an earphone-based unrestrained heart rate measuring apparatus.

일반적으로 심박수 측정은 가장 중요한 건강 정보이며 가장 기본이 되는 건강 정보로 여겨지고 있다. In general, heart rate measurement is considered to be the most important health information and the most basic health information.

특히, 일상생활 및 운동중의 심박수는 또한, 일상생활 및 운동 중의 심박수는 평상 시와 부하 시의 심혈관계의 정보를 얻을 수 있어 사람의 상태를 평가하는 매우 중요한 정보로 알려져 있으며, 스트레스, 체력, 심혈관계 진단 등 많은 부분에 활용이 가능하다. In particular, heart rate during daily life and exercise, and heart rate during daily life and exercise are known as very important information for evaluating a person's condition by obtaining information of the cardiovascular system at normal and under load. It can be used in many areas such as cardiovascular diagnosis.

이러한 일상생활 및 운동 중에 대한 심박수 측정 방식은 가슴에 스트랩을 착용하여 심박수를 측정하는 방식이 일반화되어 사용되어왔다. The heart rate measurement method for the daily life and exercise has been used to measure the heart rate by wearing a strap on the chest.

그러나, 이와 같은 종래의 심박수 측정 방식은 가슴을 압박하는 나쁜 착용감 과 여성의 사용 불편성 등의 단점이 있다. However, such a conventional heart rate measurement method has disadvantages such as a bad fit and a woman's inconvenience in compressing the chest.

또한, 운동시의 심박수를 측정하는 것이 보다 과학적인 운동이 될 수 있는 점을 감안하여 운동중에 심박수를 측정하는 경우에는 사용자의 움직임 등에 의해 불편함이 발생하여 무구속적인 새로운 측정 방식이 요구되고 있다. In addition, in view of the fact that measuring the heart rate during exercise can be a more scientific exercise, when measuring the heart rate during exercise, inconvenience caused by the user's movement, etc., a new unbounded measurement method is required. .

한편, 광 혈류량 측정기(Photo Plethysmo Graphy; PPG)는 소정 개수의 LED와 광 검출기를 이용하여 심장 박동과 관련되는 혈류량 신호를 검출하는 것으로 간단한 센서모듈을 신체의 일부분, 예를 들면, 손가락, 귀에 접촉하여 접촉점을 통해 혈류량 정보를 추출한다. On the other hand, Photo Plethysmo Graphy (PPG) detects blood flow signals related to heart rhythm by using a predetermined number of LEDs and light detectors. The simple sensor module contacts a part of the body, for example, a finger or an ear. Extract blood flow information through contact points.

그러나 이와 같은 종래의 광 혈류량 측정기는 약간의 움직임에도 큰 진폭의 동잡음을 야기하며, 이러한 동잡음은 혈류량 신호를 검출하는 과정에서 사용자의 몸 떨림과 작음 움직임 등에 의해 발생하는 노이즈 신호로서 정확한 측정에 큰 장애 요인이 되는 문제점이 있다. However, such a conventional optical blood flow meter causes a large amplitude of dynamic noise even with a slight movement, which is a noise signal generated by a user's body tremor and small movement in the process of detecting a blood flow signal, and is used for accurate measurement. There is a problem that becomes a big obstacle.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 사용자의 움직임에 대한 동잡음을 제거하고 착용 및 휴대의 불편함을 최소화하여 무구속 상태로 정확하게 심박수를 측정할 수 있는 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, earphone-based unrestrained heart rate that can accurately measure the heart rate in the unrestrained state by removing the dynamic noise for the user's movement and minimizing the inconvenience of wearing and carrying It is an object to provide a measuring device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사용자의 움직임을 동잡 음(motion artifact)으로서 감지하는 가속도 센서부와, 혈류량을 측정하는 적외선 센서부가 내장된 이어폰부와; 상기 측정된 혈류량의 신호에서 상기 동잡음을 제거하는 노이즈 제거부와, 상기 동잡음이 제거된 혈류량 신호를 기초로 심박수를 산출하는 심박수 산출부를 포함하는 본체부와; 상기 이어폰부와 상기 본체부 사이의 신호를 전달하는 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an earphone unit including an acceleration sensor unit for detecting a user's movement as a motion artifact, and an infrared sensor unit for measuring blood flow; A main body unit including a noise removing unit for removing the dynamic noise from the measured blood flow signal and a heart rate calculator for calculating a heart rate based on the blood flow signal from which the dynamic noise is removed; And a connection unit for transmitting a signal between the earphone unit and the main body unit.

바람직하게는 상기 적외선 센서부는 적외선신호를 방출하는 발광부와 상기 방출된 적외선신호가 사용자의 신체에 반사된 신호를 감지하는 수광부를 포함할 수 있다. Preferably, the infrared sensor unit may include a light emitting unit for emitting an infrared signal and a light receiving unit for detecting a signal reflected by the emitted infrared signal on a user's body.

바람직하게는 상기 본체부는, 상기 산출된 심박수를 표시하는 표시부와 상기 산출된 심박수를 저장하는 저장부를 추가로 포함할 수 있다.Preferably, the main body unit may further include a display unit for displaying the calculated heart rate and a storage unit for storing the calculated heart rate.

바람직하게는 상기 이어폰부는 상기 연결부와의 접촉부위에 고정용 연장부가 형성될 수 있다. Preferably, the earphone unit may be provided with a fixing extension portion in contact with the connection portion.

본 발명에 따른 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치는 가속도 센서에 의해 감지된 동잡음을 적외선 센서에 의해 측정된 혈류량 신호로부터 제거하고, 각 센서를 이어폰에 내장하여 정확하게 심박수를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 일상생활이나 운동중에도 무구속적으로 사용할 수 있고, 휴대 및 착용이 간편하여 사용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The earphone-based unbound heart rate measuring device according to the present invention removes the dynamic noise detected by the acceleration sensor from the blood flow signal measured by the infrared sensor, and embeds each sensor into the earphone to accurately measure the heart rate as well as the daily routine. It can be used without limitation during life or exercise, it is easy to carry and wear has the effect of improving the usability.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한 다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of an earphone-based unrestrained heart rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치(10)는 사용자의 귀에 착용 가능하며 움직임 및 혈류량 감지를 위한 센서가 내장된 이어폰부(100)와, 사용자의 상완이나 허리부분에 착용 가능하며 이어폰부(100)에 의한 감지신호를 기초로 움직임 잡음을 처리하여 심박수를 산출 및 표시하는 본체부(200)를 포함한다. The earphone-based unrestrained heart rate measuring apparatus 10 may be worn on a user's ear and may be worn on the earphone unit 100 having a sensor for detecting movement and blood flow, and may be worn on the user's upper arm or waist and may be worn on the earphone unit 100. It includes a main body 200 for processing and calculating the motion noise based on the detected signal by the heart rate.

본 발명은 이어폰에 가속도 센서를 내장하고 움직임에 대한 잡음, 즉, 동잡음을 직접 측정하여 이를 바탕으로 심박수 검출 신호에 혼합된 동잡음을 제거함으로써 심박수 검출의 정확성을 확보한다. The present invention secures the accuracy of the heart rate detection by embedding the acceleration sensor in the earphone and directly measuring the noise of the movement, that is, the dynamic noise, and removing the dynamic noise mixed in the heart rate detection signal based on this.

또한, 본 발명은 무구속적인 측정으로 사용자의 사용성을 높이기 위해 이어폰과 결합된 심박수 측정 방식으로 구성된다. In addition, the present invention is composed of a heart rate measurement method combined with the earphone to increase the usability of the user to the unbound measurement.

이어폰 기반 Earphone based 무구속적인Unrestrained 측정 Measure

도 2는 도 1의 이어폰부의 일 예를 나타낸 외관 사시도이며, 도 3은 도 2의 이어폰부를 사용자가 착용한 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 도 1의 이어폰부의 다른 예의 외관을 나타낸 사진(a)과 내부를 나타낸 사진(b)이다. 2 is an external perspective view illustrating an example of the earphone unit of FIG. 1, FIG. 3 is a view illustrating a state in which the user wears the earphone unit of FIG. 2, and FIG. 4 is a photograph showing an appearance of another example of the earphone unit of FIG. ) And the inside (b).

이어폰부(100)는 사용자의 움직임을 동잡음으로서 감지하는 가속도 센서부(110)와, 혈류량을 측정하는 적외선 센서부(120)와, 연결부(140)와의 접촉부위에 형성된 고정용 연장부(130)와, 본체부(200)와의 신호를 전달하는 연결부(140)를 포함한다. The earphone unit 100 includes an acceleration sensor unit 110 that detects a user's movement as a noise, an infrared sensor unit 120 measuring blood flow, and a fixing extension 130 formed at a contact portion of the connection unit 140. ) And a connection unit 140 for transmitting a signal with the main body unit 200.

이러한 이어폰부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자의 귀에 착용되어 외이(外耳)의 바깥쪽 끝부분과 접촉되는 부분에서 적외선 센서부(120)를 이용하여 혈류속도를 측정한다. As shown in FIG. 3, the earphone unit 100 is measured on the blood flow rate using the infrared sensor unit 120 at a portion worn on the user's ear and in contact with the outer end of the outer ear.

가속도 센서부(110)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 이어폰부(100)에 내장되며, 사용자의 움직임을 감지하는데, 이는 측정된 혈류량 신호로부터 동잡음을 제거하기 위하여 동잡음을 집적 측정하는 것이다. The acceleration sensor unit 110, as shown in Figure 4b, is embedded in the earphone unit 100, and detects the user's movement, which measures the integrated noise to remove the noise from the measured blood flow signal will be.

적외선 센서부(120)는 모세 혈관이 많은 곳, 특히, 귀 안쪽의 혈관에 적외선을 조사한 후 혈관에서 반사되어 오는 적외선 신호를 수신해서 혈류량을 측정하는데, 혈류 속도에 따라 적외선의 투과량이 변화하게 되므로 이러한 적외선 투과량의 변화에 근거하여 혈류량을 측정한다. The infrared sensor unit 120 measures the blood flow by receiving infrared signals reflected from the blood vessels after irradiating infrared rays to the capillaries, especially the blood vessels inside the ear, and thus the amount of infrared rays is changed according to the blood flow rate. The blood flow rate is measured based on the change in the infrared transmission amount.

적외선 센서부(120)는 적외선신호를 방출하는 발광부(120a)와, 방출된 적외선신호가 사용자의 신체에 반사된 신호를 감지하는 수광부(120b)를 포함한다. The infrared sensor unit 120 includes a light emitting unit 120a for emitting an infrared signal and a light receiving unit 120b for detecting a signal reflected by the emitted infrared signal on a user's body.

이러한 발광부(120a)와 수광부(120b)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 이어폰부(100)의 외주면에 형성된다. As illustrated in FIG. 2, the light emitting unit 120a and the light receiving unit 120b are formed on the outer circumferential surface of the earphone unit 100.

연장부(130)는 사용자의 움직임 정도에 따라 이어폰부(100)가 사용자의 귀로부터 이탈하는 것을 방지하기 위하여 연결부(140)와의 접촉부위에 연장형성되어, 사용자가 귀에 이어폰부(100)를 착용했을 경우 고정시키는 기능을 갖는다.The extension unit 130 is extended to a contact portion with the connecting unit 140 to prevent the earphone unit 100 from being separated from the user's ear according to the degree of movement of the user, so that the user wears the earphone unit 100 to the ear. If it does, it has a function of fixing.

연결부(140)는 센서 기능을 갖는 이어폰부(100)와 독립적으로 구성된 본체부(200)와의 사이에 신호를 전송할 수 있는 전선으로 이루어진다. The connection part 140 is made of a wire which can transmit a signal between the earphone part 100 having a sensor function and the main body part 200 configured independently.

이러한 구성에 의해 사용자의 운동 및 일상생활에서도 무구속적으로 사용이 가능하여 사용자의 사용성이 향상될 수 있다. By such a configuration, the user's exercise and daily life can be used without limitation, thereby improving the usability of the user.

동잡음Noise 제거 remove

본체부(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자의 움직임에 대한 동잡음을 제거하는 노이즈 제거부(210)와, 동잡음이 제거된 심박수를 산출하는 심박수 산출부(220)와, 산출된 심박수를 표시하는 표시부(230)와, 산출된 심박수를 저장하는 저장부(240)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the main body 200 includes a noise removing unit 210 for removing the dynamic noise of the user's movement, a heart rate calculator 220 for calculating the heart rate from which the noise is removed, A display unit 230 for displaying the calculated heart rate and a storage unit 240 for storing the calculated heart rate.

이러한 본체부(200)는 적외선 센서부(120)의 신호와 가속도 센서부(110)의 신호로부터 심박수 검출 및 움직임에 대한 잡음처리를 수행하며, 이어폰부(100)와 분리되어 사용자의 상완이나 허리부분에 착용 가능하도록 구성된다. The main body 200 performs noise processing for heart rate detection and movement from the signal of the infrared sensor unit 120 and the signal of the acceleration sensor unit 110, and is separated from the earphone unit 100 so as to separate the user's upper arm or waist. It is configured to be wearable on the part.

노이즈 제거부(210)는 적외선 센서부(120)로부터 측정된 혈류량의 신호와 가속도 센서부(110)로부터 감지된 동잡음 신호를 입력으로 받아 혈류량 신호에서 동잡음 신호를 제거한다. The noise removing unit 210 receives the blood flow signal measured by the infrared sensor unit 120 and the dynamic noise signal detected by the acceleration sensor unit 110 to remove the noise signal from the blood flow signal.

여기서, 적외선 센서부(120)에서 측정된 혈류량 신호에는 사용자의 움직임에 대한 동잡음이 혼합되어 있기 때문에 정확한 심박수 산출을 위해서 동잡음을 제거해야한다. Here, since the noise of the user's movement is mixed in the blood flow signal measured by the infrared sensor unit 120, the noise must be removed for accurate heart rate calculation.

즉, 노이즈 제거부(210)는 가속도 센서부(110)에서 감지된 동잡음 신호로부터 혈류량 신호에 포함된 동잡음의 정도를 산출하여 그 값을 차감한다. That is, the noise removing unit 210 calculates the degree of the dynamic noise included in the blood flow signal from the dynamic noise signal detected by the acceleration sensor unit 110 and subtracts the value.

예를 들면, 노이즈 제거부(210)는 적응형(adaptive) 필터로 구성될 수 있으며, 동잡음 신호의 게인을 이용하여 혈류량 신호의 게인을 조정함으로써 동잡음을 제거할 수 있다. For example, the noise removing unit 210 may be configured as an adaptive filter, and may remove the dynamic noise by adjusting the gain of the blood flow signal using the gain of the dynamic noise signal.

심박수 산출부(220)는 노이즈 제거부(210)로부터 동잡음이 제거된 혈류량 신호를 입력받아 심박수를 산출하는데, 예를 들면, 혈류량 신호의 피크 포인트를 검출하여 그 횟수를 카운트하고 일정시간 동안 카운트된 수치를 평균하여 심박수를 산출한다. The heart rate calculator 220 receives a blood flow signal from which the noise is removed from the noise remover 210 and calculates a heart rate. For example, the heart rate calculator 220 detects a peak point of the blood flow signal, counts the number of times, and counts for a predetermined time. The heart rate is calculated by averaging the calculated values.

표시부(230)는 산출된 심박수를 표시하는데, 심박수 산출부(220)의 설정에 따라 혈류량 신호와 함께 산출된 심박수를 표시할 수도 있다. The display unit 230 displays the calculated heart rate, and may display the calculated heart rate together with the blood flow signal according to the setting of the heart rate calculator 220.

저장부(240)는 산출된 심박수 또는 혈류량 신호가 저장되며, 예를 들면, 사용자의 설정에 따라 일자별, 사용자별 데이터를 저장한다. The storage unit 240 stores the calculated heart rate or blood flow signal, and stores, for example, data for each date and user according to a user's setting.

이러한 구성에 의해 사용자가 이어폰을 귀에 착용하고 있는 것만으로 무구속적인 상태에서 정확한 심박수를 측정할 수 있다.This configuration allows the user to measure the correct heart rate in an unrestrained state just by wearing the earphones in the ear.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 1 is a block diagram showing the configuration of an earphone-based unrestrained heart rate measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도 1의 이어폰부의 일 예를 나타낸 외관 사시도이며, 2 is an external perspective view illustrating an example of the earphone unit of FIG. 1;

도 3은 도 2의 이어폰부를 사용자가 착용한 상태를 나타낸 도면이고, 3 is a view showing a state in which the user wears the earphone unit of FIG.

도 4는 도 1의 이어폰부의 다른 예의 외관을 나타낸 사진(a)과 내부를 나타낸 사진(b)이다.4 is a photograph (a) showing the appearance of another example of the earphone unit of FIG. 1 and a photograph (b) showing the inside thereof.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치 10: earphone based unrestrained heart rate measuring device

100 : 이어폰 부 110 : 가속도 센서부100: earphone unit 110: acceleration sensor unit

120 : 적외선 센서부 120a : 발광부120: infrared sensor portion 120a: light emitting portion

120b : 수광부 130 : 연장부120b: Light receiving portion 130: Extension portion

140 : 연결부 200 : 본체부140: connecting portion 200: main body

210 : 노이즈 제거부 220 : 심박수 산출부210: noise removing unit 220: heart rate calculator

230 : 표시부 240 : 저장부230: display unit 240: storage unit

Claims (4)

사용자의 움직임을 동잡음(motion artifact)으로서 감지하는 가속도 센서부와, 혈류량을 측정하는 적외선 센서부가 내장된 이어폰부와;An earphone unit including an acceleration sensor unit detecting a user's movement as a motion artifact and an infrared sensor unit measuring blood flow; 상기 측정된 혈류량의 신호에서 상기 동잡음을 제거하는 노이즈 제거부와, 상기 동잡음이 제거된 혈류량 신호를 기초로 심박수를 산출하는 심박수 산출부를 포함하는 본체부와;A main body unit including a noise removing unit for removing the dynamic noise from the measured blood flow signal and a heart rate calculator for calculating a heart rate based on the blood flow signal from which the dynamic noise is removed; 상기 이어폰부와 상기 본체부 사이의 신호를 전달하는 연결부;를 포함하는 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치.An earphone-based heart rate measurement apparatus comprising a; connection unit for transmitting a signal between the earphone unit and the body portion. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 적외선 센서부는 적외선신호를 방출하는 발광부와 상기 방출된 적외선신호가 사용자의 신체에 반사된 신호를 감지하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치.The infrared sensor unit is an earphone-based heart rate measurement device, characterized in that it comprises a light emitting unit for emitting an infrared signal and a light receiving unit for detecting the signal reflected by the emitted infrared signal to the user's body. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 본체부는, The main body portion, 상기 산출된 심박수를 표시하는 표시부와 상기 산출된 심박수를 저장하는 저장부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치.Earphone-based unbounded heart rate measuring apparatus further comprises a display unit for displaying the calculated heart rate and a storage unit for storing the calculated heart rate. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 이어폰부는 상기 연결부와의 접촉부위에 고정용 연장부가 형성되는 것을 특징으로 하는 이어폰 기반 무구속 심박수 측정 장치.The earphone-based restraint heart rate measuring device, characterized in that the fixing extension is formed in the contact portion with the connection portion.
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