KR20120057813A - Heart rate measurement method using optical pulse wave - Google Patents

Heart rate measurement method using optical pulse wave Download PDF

Info

Publication number
KR20120057813A
KR20120057813A KR1020100119324A KR20100119324A KR20120057813A KR 20120057813 A KR20120057813 A KR 20120057813A KR 1020100119324 A KR1020100119324 A KR 1020100119324A KR 20100119324 A KR20100119324 A KR 20100119324A KR 20120057813 A KR20120057813 A KR 20120057813A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pulse wave
volume pulse
heart rate
optical
light
Prior art date
Application number
KR1020100119324A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박우진
하연태
Original Assignee
(주)이랜서
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)이랜서 filed Critical (주)이랜서
Priority to KR1020100119324A priority Critical patent/KR20120057813A/en
Publication of KR20120057813A publication Critical patent/KR20120057813A/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802Sensor mounted on worn items
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A61B5/7207Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method for measuring a heartbeat is provided to minimize distortion of heartbeat measurement data by reducing dynamic noise generated during exercise and to minimize the inconvenience of a patient. CONSTITUTION: An exercise type is selected in a mobile apparatus which is connected with a heartbeat measuring system(100). Information in regard to the selected exercise type is transmitted to a controller. The controller uses a light source which is optimum to the selected exercise type among light sources of a signal input unit(200). The signal input unit receives photo-plethysmograph and transmits the photo-plethysmograph to a comparison unit. The comparison unit eliminates dynamic noise signal from the photo-plethysmograph and changes the photo-plethysmograph into an identifiable photo-plethysmograph signal. The comparison unit receives the identifiable photo-plethysmograph signal and stores it in a storing and transmitting unit(115).

Description

광용적맥파를 이용한 심박측정 방법{omitted}Heart rate measurement method using optical pulse wave {omitted}

최근 고단백, 고지방 식품 섭취로 인한 혈관의 노폐물 축적으로 동맥경화, 고혈압등에 의한 수면중 무호흡, 뇌졸중에 의한 돌연사는 과거에 비해 매우 빈번히 현대인에게 일어나는 추세이다. 이에 일상 생활 중 건강 상태를 지속적으로 감시하는 장치의 필요성이 증대되고, 이에 발맞춰 전자의료기기 산업의 발달에 따라, 일상 생활에서 건강을 감시하는 장치들이 속속 등장하고 있는 추세이다.Recently, apnea during sleep due to atherosclerosis, hypertension, and sudden death due to stroke due to high protein and high fat food intake accumulate more frequently than in the past. Accordingly, the necessity of a device for continuously monitoring the health condition in daily life is increasing, and according to the development of the electronic medical device industry, devices for monitoring the health in daily life are continuously appearing one after another.

순환계의 이상 유무를 진단하는 생체 신호의 측정 기술은 침습적(Invasive) 방법과 비침습적(Non-Invasive)방법으로 구분할 수 있다. 침습적 방법은 측정하고자 하는 신호의 계측을 위해 피부를 뚫거나, 식도, 기도, 요도, 혈관등 측정 센서 및 탐침을 삽입하는 방법이다. 이러한 방법들은 피검자의 인체에 여러 검침자를 삽입함으로 인해 피검자에게 불편함을 주게 된다. 이에 반해 비침습적 방법은 환자의 불편함과 고통을 최소화 시킬수 있는 방법으로 전극, 센서, 초음파 등 인체에 검침자를 대신하는 센서를 사용하여 측정하는 방법이다. 비침습적 방법의 발전을 통해 생체 신호의 측정 기술, 신호 처리 기술, 유무선 통신 및 멀티미디어 기술의 발전과 더불어 병원이라는 한정된 지역에서만 가능한 건강 관련 생체 신호를 의사, 간호사등 전문 의료 인력이 없는 지역 및 개인 주거 공간에서도 측정, 전송 및 저장을 통해 상시 의료 계측이 가능하게 하기위한 여러 가지 방법이 도입되고 있다.Biosignal measurement techniques for diagnosing abnormalities in the circulatory system can be classified into invasive and non-invasive methods. Invasive methods are to penetrate the skin, or insert measurement sensors and probes such as the esophagus, airways, urethra, and blood vessels to measure signals to be measured. These methods are inconvenient to the subject by inserting several probes into the human body of the subject. On the other hand, non-invasive method is a method that can minimize the discomfort and pain of the patient to measure by using a sensor instead of the probe to the human body such as electrodes, sensors, ultrasound. Through the development of non-invasive methods, the development of measurement technology, signal processing technology, wired / wireless communication, and multimedia technology, as well as the development of health-related bio signals only in a limited area, such as a hospital, are available in areas where there are no medical personnel such as doctors and nurses. Several methods are being introduced to enable continuous medical instrumentation through measurement, transmission and storage in space.

심장박동에 의해 발생하는 일반적인 광용적 맥파의 파형은 피부, 뼈, 조직, 정맥혈 및 비맥동 동맥혈에 의한 DC 성분과 동맥혈의 맥동에 의해 변화하는 AC 성분으로 나뉘어 지며, 여기에서 조직에서 일어나는 혈관의 혈류와 용적 변화는 심장박동변화와 동일하므로 동맥혈의 맥동에 의한 AC 신호를 추출하여 심장 박동을 검출할 수 있다. 상기 동맥혈의 맥동에 의한 AC 신호를 추출하여 심장 박동을 검출하는 비침습적 방법으로는 광학적 검출 방법, 전기적 검출 방법, 기계적 검출 방식이 있다.The waveform of the general light volume pulse wave generated by the heartbeat is divided into the DC component caused by skin, bone, tissue, venous blood and non-pulsated arterial blood, and the AC component changed by the pulsation of arterial blood, where the blood flow of blood vessels in the tissue Since the volume change is the same as the heart rate change, the heartbeat can be detected by extracting the AC signal caused by the pulsation of arterial blood. Non-invasive methods for detecting heart rhythm by extracting AC signals caused by pulsation of arterial blood include optical detection methods, electrical detection methods, and mechanical detection methods.

전기적 검출 방법은 피부 위에 전극을 부착하여 조직의 전기적 임피던스나 어드미턴스의 변화를 측정하는 방법으로 심장 박동을 측정 한다 전기적 검출 방법을 이용한 심장 박동 측정은 부정맥, 협심증, 심근경색 등의 허혈성 심장질환, 심방과 심실의 비대, 확장 등의 진단이 가능하나, 장치의 특성상 개인의 심박을 상시 측정하기에는 불편함이 많다.The electrical detection method is to measure the heart rate by attaching an electrode on the skin to measure the change in tissue electrical impedance or admittance. The heart rate measurement using the electrical detection method is performed for ischemic heart disease such as arrhythmias, angina pectoris, myocardial infarction, and atrium. Diagnosis of hypertrophy and enlargement of the ventricles is possible, but due to the nature of the device, it is inconvenient to constantly measure the heartbeat of an individual.

기계적 변환방법으로 피부를 통해 전달되는 맥동을 압전소자, 롯셀염 응용 센서, 반도체 압력 센서등 압력 변환 센서를 통해 심장박동을 검출하는 방식으로 변환기의 피부접촉의 밀착 정도에 따른 오차가 크게 발생되며, 장착 위치가 신체의 특정부위(손목, 가슴 등)로 제한되어 다양한 활용이 어려운 단점이 있다. 또한 활동량이 많은 운동시 지속적인 센서 위치를 보정해야하는 단점이 있다.The mechanical pulsation method detects heart pulsation through pressure transducers such as piezoelectric elements, rossel salt application sensors, and semiconductor pressure sensors. Since the mounting position is limited to a specific part of the body (wrist, chest, etc.), there are disadvantages in that it is difficult to use variously. In addition, there is a disadvantage in that a constant sensor position must be corrected during an active exercise.

이에 반해 광학적 검출 방식은 혈액의 헤모글로빈과 상관이 좋은 광을 피부에 가까운 동맥혈에 조사하여 검출하는 방법으로 구조적으로 간단하며 편리하게 측정이 가능하나 운동 또는 움직임 중에 발생되는 동적노이즈와의 구분이 어려운 문제점이 있다.On the other hand, the optical detection method is a method that detects light having good correlation with hemoglobin in blood by irradiating arterial blood close to the skin, which is simple and convenient in structure but difficult to distinguish from dynamic noise generated during exercise or movement. There is this.

심박 측정을 위한 비침습적(Non-Invasiv)방법 중 광용적맥파를 이용한 심박 측정 방법은 혈관 벽의 신전성의 단일 요소로 혈압을 추정하여 발생할 수 있는 오류를 제한하기 위해, 온도, 압력 및 광용적맥파 신호에 따른 혈압을 연산식으로 정의하여 보다 정확한 혈압을 측정할 수 있으며, 심전도 신호의 획득 없이, 반사파 도달 시간(ΔTDVP)을 이용하여 단지 용적 맥파(volume pulse)만을 이용한 혈압 추정법에 관한 연구들이 현재 진행되고 있다.One of the non-invasiv methods for measuring heart rate is the method of measuring heart rate using optical volume pulse waves to limit the errors that can occur by estimating blood pressure as a single component of the extension of the vessel wall. It is possible to measure blood pressure more precisely by defining the blood pressure according to the signal, and studies on blood pressure estimation using only volume pulse using the reflected wave arrival time (ΔTDVP) without acquiring an ECG signal It's going on.

본 발명은 광용적맥파를 활용한 구조적으로 간단하며 편리하게 심박 측정이 가능한 심박측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heart rate measurement device that is simple in structure and simple and convenient heart rate measurement using light volume pulse wave.

또한 본 발명은 일상생활 중 또는 운동 중 상시 착용이 가능한 광용적맥파를 활용한 심박측정 장치에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a heart rate measuring apparatus utilizing light volume pulse wave that can be worn at all times during daily life or exercise.

또한 본 발명은 광학적 검출 방식의 단점인 운동 중 발생되는 동잡음(동적 노이즈)에 의한 심박 측정 데이터 왜곡(distortion)을 최소화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention also relates to a method and apparatus for minimizing heart rate measurement data distortion due to dynamic noise (dynamic noise) generated during movement, which is a disadvantage of the optical detection method.

또한 본 발명은 일상생활 중 또는 운동 중 상시 착용이 가능한 광용적맥파를 활용한 센서에 관한 것이다.The present invention also relates to a sensor utilizing a light volume pulse wave that can be worn at all times during daily life or exercise.

본 발명은 병원이라는 한정된 지역에서만 가능한 건강 관련 생체 신호를 의사, 간호사등 전문 의료 인력이 없는 지역 및 개인 주거 공간에서도 측정, 전송 및 저장을 통해 상시 의료 계측이 가능하게 하기위한 생체 신호 측정, 전송 및 저장을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention is a bio-signal measurement, transmission and storage for enabling the measurement of health-related bio-signal available only in a limited area such as a hospital, doctors, nurses, etc. A method and apparatus for storage.

본 발명은 초소형 크기의 신호 입력부(센서)와 동잡음 제거를 위한 비교부 및 동잡음DB와 상기 신호입력부의 광원을 선택적으로 활성화 시키며, 측정된 심박 데이터를 기 연동된 모바일 기기로 송신하는 제어부로 구성되는 휴대용 광용적맥파를 활용한 심박측정 장치에 관한 것이다.The present invention is a control unit for selectively activating the signal input unit (sensor) and the comparison unit for removing the noise and the dynamic noise DB and the light source of the signal input unit and transmits the measured heart rate data to the interlocked mobile device The present invention relates to a heart rate measuring apparatus using a portable light volume pulse wave configured.

본 발명은 초소형 크기의 광원(Laser Diode)과 수광부(Photo Diode)의 조합으로 다양한 신체 부위에 착용 가능하며, 또한 일상생활뿐만 아니라 운동 중에도 사용 가능하도록 동잡음을 최소화 시키는 휴대용 광용적맥파를 활용한 심박측정 장치에 관한 것이다.The present invention can be worn on a variety of body parts by a combination of a small sized light source (Laser Diode) and a light-receiving portion (Photo Diode), and also utilizes a portable light volume pulse wave that minimizes the noise to be used during exercise as well as daily life. It relates to a heart rate measuring device.

또한 본 발명은 운동 중에도 사용 가능하도록 동잡음을 최소화시키기 위해 운동유형별 발생되는 동잡음을 기 설정 및 저장하여 운동 중 측정되는 광용적맥파와 동잡음을 구분하여 광용적맥파를 축출하기 위한 동잡음DB를 기 설정하여 활용하는 휴대용 광용적맥파를 활용한 심박측정 장치에 관한 것이다.In addition, the present invention by setting and storing the dynamic noise generated by each exercise type to minimize the dynamic noise so that it can be used during exercise by separating the optical volume pulse wave and the dynamic noise measured during exercise to extract the optical volume pulse wave dynamic noise DB The present invention relates to a heart rate measurement device using a portable light volume pulse wave.

또한 본 발명은 운동유형별 광용적맥파 측정주기(기 연동된 모바일 기기에 전송하기 전 측정할 광용적맥파의 개수) 및 전송 주기를 기 설정하고 광용적맥파와 동잡음이 혼합된 혼합 신호를 기 설정된 주기에 기 설정된 수량만큼 측정하면서 각각 BPF를 수행하고 상기 BPF를 수행한 혼합 신호에서 광용적맥파를 축출할 수 없으면 상기 BPF를 수행한 혼합 신호는 삭제하고 BPF를 수행한 혼합 신호에서 광용적맥파를 축출할 수 있으면 축출된 광용적맥파를 저장한 후 기 설정된 주기 및 수량만큼 상기 과정을 수행한 후 평균하여 기 연동된 모바일 기기로 전송하는 것을 특징으로 하는 광용적맥파를 이용한 심박측정 장치에 관한 것이다.In addition, the present invention is to set the optical volumetric pulse wave measurement cycle (number of optical volumetric pulse waves to be measured before transmitting to the mobile device interlocked) and transmission period for each exercise type, and set the mixed signal mixed with the optical volume pulse wave and the dynamic noise If each BPF is performed while measuring a predetermined number of cycles, and the optical volume pulse wave cannot be extracted from the mixed signal on which the BPF is performed, the mixed signal on which the BPF is performed is deleted and the optical volume pulse wave is removed from the mixed signal on which the BPF is performed. The apparatus relates to a heart rate measuring apparatus using optical volume pulse wave, characterized in that after storing the extracted optical volume pulse wave, if it can be evicted, performing the above process by a predetermined period and quantity, and transmitting the averaged amount to the linked mobile device. .

일상생활 중 또는 운동 중 상시 착용이 가능한 비침습적(Non-Invasiv)방법인 광용적맥파를 활용한 심박측정 장치를 활용하여 사용자가 불편함이나 고통 없이 실시간 원격진료 또는 u-Health 분야에 사용이 가능하다.It is possible to use in real-time telemedicine or u-Health field without the inconvenience or pain by utilizing the heart rate measuring device using optical volume pulse wave, a non-invasiv method that can be worn at all times during daily life or exercise. Do.

또한 본 발명은 비침습적(Non-Invasiv)방법인 광용적맥파를 활용한 심박측정방식을 사용함으로써 적은 비용으로 구현 가능하므로 모든 사람들이 사용할 수 있는 대중적인 실시간 건강관리 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can be implemented at low cost by using a heart rate measurement method using a non-invasiv method of light volume pulse wave can provide a popular real-time health care system that can be used by everyone.

또한 상기 심박측정 장치를 개인 휴대 모바일 기기와 연동시킴으로써 실시간 심박측정 데이터를 원하는 곳으로 전송 가능하여 운동과 같은 개인 휘트니스 분야 뿐만 아니라 원격진료 분야에도 병행 사용이 가능하다.In addition, it is possible to transmit the real-time heart rate measurement data to the desired place by interlocking the heart rate measurement device with a personal mobile device, so that it can be used in parallel with not only the personal fitness field such as exercise but also the remote medical field.

[도 1] 광용적맥파(PPG (photo-plethysmograph))를 이용한 심박측정 장치에 대한 블록도
[도 2] 광용적맥파(PPG (photo-plethysmograph))를 이용한 심박측정 장치의 신호 입력부의 일예에 대한 블록도
[도 3] 광용적맥파(PPG (photo-plethysmograph))를 이용한 심박측정 장치 기능에 대한 순서도
[도 4] 동잡은 DB를 사용하지 않는 심박측정 장치 기능에 대한 순서도
1 is a block diagram of a heart rate measuring apparatus using a photo-plethysmograph (PPG)
2 is a block diagram of an example of a signal input unit of a heart rate measuring apparatus using a photo-plethysmograph (PPG)
Figure 3 is a flow chart for the function of the heart rate measurement device using a photo-plethysmograph (PPG)
[Figure 4] Flow chart for the heart rate measuring device function without using the DB

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and description will be described in detail the operating principle of the preferred embodiment of the present invention. However, the drawings and the following description shown below are for the preferred method among various methods for effectively explaining the features of the present invention, the present invention is not limited only to the drawings and description below.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.In addition, preferred embodiments of the present invention to be carried out below are provided in each system functional configuration to efficiently describe the technical components constituting the present invention, or system functions that are commonly provided in the technical field to which the present invention belongs. The configuration will be omitted, and described mainly on the functional configuration to be additionally provided for the present invention.

도 1은 광용적맥파(PPG (photo-plethysmograph))를 이용한 심박측정 장치(100)에 대한 블록도이다1 is a block diagram of an apparatus 100 for measuring heart rate using a photo-plethysmograph (PPG).

제어부(105)는 운동유형(걷기, 조깅, 바이킹, 스키 등)에 대한 정보를 기 저장하고 있으며 사용자가 심박측정 장치(100)에 기 저장된 운동유형를 선택하고 사용할 수 있도록 한다. 사용자가 상기 심박측정 장치(100)와 연동되는 모바일 기기(125)에서 기 저장된 운동유형를 선택하여 상기 제어부(105)로 전송하면 상기 제어부(105)는 상기 사용자가 선택한 운동유형에 따라 신호입력부(200)의 광원들(210, 215, 220)중 상기 운동유형에 최적인 광원(광원1 또는 광원2 또는 광원3 또는 광원 1?3의 조합)을 사용하도록 하여 상기 사용자가 선택한 운동유형에 따라 최소 전력으로 동잡음의 영향을 최소화 하도록 한다. 또한 상기 제어부(105)는 사용자가 선택한 운동유형에 따라 동잡음DB(120)에 기 저장되어 있는 운동유형별 동잡음 데이터를 미리 검색하여 사용할 준비를 한다.The controller 105 stores information about an exercise type (walking, jogging, biking, skiing, etc.) in advance and allows a user to select and use an exercise type previously stored in the heart rate measuring apparatus 100. When the user selects a pre-stored exercise type from the mobile device 125 linked with the heart rate measuring apparatus 100 and transmits the pre-stored exercise type to the control unit 105, the control unit 105 uses the signal input unit 200 according to the exercise type selected by the user. Of the light sources 210, 215, and 220 of the light source 210, 215, and 220, which are optimal for the motion type, such as a light source 1 or a light source 2 or a light source 3, or a combination of light sources 1 to 3 that are used. Minimize the effects of copper noise. In addition, the control unit 105 prepares for use by searching in advance for the movement noise data for each exercise type previously stored in the movement noise DB 120 according to the exercise type selected by the user.

신호입력부(200)는 광용적맥파를 입력 받아 비교부(110)로 전송하며, 상기 신호입력부(105)로부터 광용적맥파를 입력받은 비교부(110)는 상기 광용적맥파를 Band Pass Filtering(이하 BPF)한 후 상기 광용적맥파가 동잡음이 없는 일반 심박신호인지 동잡음이 포함되어 있지만 인식 가능한 신호인지와 동잡음이 포함되어 인식이 어려운 혼합 신호인지를 판단한 후 상기 광용적맥파가 동잡음이 없는 일반 심박신호이거나 동잡음이 포함되어 있지만 인식 가능한 신호이면 상기 광용적맥파를 제어부(105)로 전송한다. 만약 상기 광용적맥파가 동잡음이 포함되어 인식이 어려운 혼합 신호이면 동잡음 DB(120)에서 상기 운동유형별로 기 저장된 동잡음 샘플과 비교하여 상기 인식이 어려운 혼합 신호에서 동잡음 신호를 제거하여 인식이 가능한 광용적맥파 신호로 변환하여 제어부(105)로 전송한다. 상기 비교부(110)에서 광용적맥파 신호를 전송 받은 제어부(105)는 상기 전송받은 광용적맥파 신호를 저장 및 전송부(115)에 저장하거나 유.무선 통신 방식을 사용하여 기 연동된 모바일 기기(125))로 전송하는 기능을 수행한다. 또한 제어부(105)는 상기 기 연동된 모바일 기기(125)에서 상기 동잡음 DB(120)의 내용을 갱신 하기위해 전송하는 데이터를 상기 저장 및 전송부(115)로부터 전송 받아 상기 동잡음 DB(120)를 갱신하는 기능을 수행한다.The signal input unit 200 receives the optical volume pulse wave and transmits the optical volume pulse wave to the comparator 110, and the comparator 110 receiving the optical volume pulse wave from the signal input part 105 performs band pass filtering on the optical volume pulse wave. BPF) and then determine whether the optical volume pulse wave is a general heartbeat signal with no noise or whether it contains dynamic noise but whether it is a recognizable signal and whether it is a mixed signal that includes dynamic noise. The optical volume pulse wave is transmitted to the control unit 105 when there is no general heartbeat signal or dynamic noise included but recognizable signal. If the optical volume pulse wave is a mixed signal that is difficult to recognize because it contains a dynamic noise, the dynamic noise DB 120 recognizes by removing the dynamic noise signal from the mixed signal that is difficult to recognize in comparison with the previously stored dynamic noise samples for each motion type. This possible volumetric pulse wave signal is converted and transmitted to the control unit 105. The control unit 105 that receives the optical volume pulse wave signal from the comparator 110 stores the received optical volume pulse wave signal in the storage and transmission unit 115 or uses a wired / wireless communication method. (125)). In addition, the control unit 105 receives the data transmitted from the storage and transmission unit 115 in order to update the content of the dynamic noise DB 120 in the interlocked mobile device 125, the dynamic noise DB 120 ) Function.

도 2는 광용적맥파(PPG (photo-plethysmograph))를 이용한 심박측정 장치(100)의 신호 입력부(200)의 일예에 대한 블록도이며, 상기 광용적맥파(PPG)를 이용한 심박측정 장치(100)의 사용 용도에 따라 광원(210, 215, 220)의 수량 및 위치와 수광부(225)의 수량 및 위치가 다양할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 자명할 것이다.FIG. 2 is a block diagram of an example of the signal input unit 200 of the heart rate measuring apparatus 100 using the photo-plethysmograph (PPG), and the heart rate measuring apparatus 100 using the optical volume pulse wave (PPG). It will be apparent to those of ordinary skill in the art that the quantity and location of the light sources 210, 215, and 220 and the quantity and location of the light receiver 225 may vary according to the intended use of .

걷기와 같은 운동유형은 조깅이나 스키와 같이 움직임이 많은 운동유형에 비해 상기 광용적맥파에 동잡음이 많이 포함되어 있지 않다. 또한 상기 심박측정 장치(100)를 귀 또는 이마 부분에 착용하는 것은 손목이나 발목에 착용하는 것보다 동잡음 영향을 크게 덜 받게 된다. 상기와 같이 움직임이 많지 않은 운동유형이나 심박측정기 착용위치가 움직임이 많지 않은 신체 부위이면 제어부(105)에서 상기 광원들(210, 215, 220)의 수량을 최소 수량으로 사용하도록 하고 상기의 움직임이 많은 운동유형이나 상기 심박측정기 착용 위치가 동잡음의 영향을 많이 받는 위치인 경우에는 상기 광원(210, 215, 220)을 더 사용하도록 기 설정된 운동유형 및 심박측정기(100) 착용위치별로 상기 광원들(210, 215, 220)의 사용 유무를 제어부(105)에서 제어하게 된다. 수광부(225)는 광원에서 피부에 가까운 동맥혈에 조사한 적색광 또는 근적외광의 반사 신호(광용적맥파)를 입력 받아 비교부(110)로 전송하는 기능을 수행한다.An exercise type such as walking does not include much noise in the light volume pulse wave compared to an exercise type having a lot of movement such as jogging or skiing. In addition, wearing the heart rate measuring device 100 on the ear or forehead portion is significantly less affected by the noise than wearing on the wrist or ankle. If the movement type or the heart rate monitor wearing position is not much movement as described above, the controller 105 uses the quantity of the light sources 210, 215, 220 as the minimum quantity and the movement is performed. In the case where many types of exercise or the position of wearing the heart rate monitor are affected by a lot of dynamic noise, the light sources are set by the type of exercise type and the wearing position of the heart rate monitor 100 which are preset to use the light sources 210, 215, and 220. The use of 210, 215, and 220 is controlled by the controller 105. The light receiving unit 225 receives a reflection signal (light volume pulse wave) of red light or near infrared light irradiated to arterial blood near the skin from a light source and transmits it to the comparator 110.

도 3은 광용적맥파(PPG (photo-plethysmograph))를 이용한 심박측정 장치 기능에 대한 순서도이다.Figure 3 is a flow chart of the function of the heart rate measurement device using a photo-plethysmograph (PPG).

사용자가 상기 심박측정 장치와 기 연동된 모바일 기기에서 운동유형을 선택하면(300) 상기 모바일 기기에서 상기 사용자가 선택한 운동유형에 대한 정보를 상기 심박측정 장치 제어부로 전송하고 상기 운동유형에 대한 정보를 전송 받은 제어부는 신호입력부의 광원들 중 사용할 광원들에 대한 전원을 공급함으로써 운동 준비를 완료한다.(305) 상기 심박측정 장치는 광용적맥파를 기 설정된 주기마다 측정하여(310) 상기 측정된 광용적맥파가 동잡음이 없는 일반 심박신호인지 또는 동잡음이 포함되어 있지만 인식 가능한 신호인지와 동잡음이 포함되어 인식이 어려운 혼합 신호인지를 판단하여(315) 상기 측정된 광용적맥파가 동잡음이 없는 일반 심박신호이거나 또는 동잡음이 포함되어 있지만 인식 가능한 신호이면 상기 측정된 광용적맥파를 저장 및 전송부에 저장하거나 기 연동된 모바일 기기로 기 설정된 주기로 전송한다.(325) 만일 상기 측정된 광용적맥파가 동잡음이 포함되어 인식이 어려운 혼합 신호이면 동잡음 DB에서 상기 운동유형별로 기 저장된 동잡음 샘플과 비교하여(355) 상기 인식이 어려운 혼합 신호에서 동잡음 신호를 제거하여 인식이 가능한 광용적맥파 신호로 변환한 후(360) 제어부에 저장하거나 기 연동된 모바일 기기로 기 설정된 주기로 전송한다.(325) 상기 심박측정 장치와 기 연동된 모바일 기기에서 운동종료 명령이 있는지 확인하여(330) 운동종료 명령이 수신되었으면(335) 상기 심박측정 장치의 동작을 종료하며(345) 만일 운동종료 명령 수신이 없으면(340) 다시 광용적맥파 측정 과정을 기 설정된 시간 주기마다 반복적으로 수행한다.(310)When the user selects an exercise type in a mobile device that is linked with the heart rate measuring device (300), the mobile device transmits information about the exercise type selected by the user to the heart rate measuring device controller and transmits the information about the exercise type. The received control unit completes the exercise preparation by supplying power to the light sources to be used among the light sources of the signal input unit (305). The heart rate measuring device measures the optical volume pulse wave at a predetermined period (310). It is determined whether the volumetric pulse wave is a general heartbeat signal without dynamic noise or a mixed signal containing dynamic noise but recognizable signal and whether the volumetric pulse wave includes dynamic noise (315). If the normal heartbeat signal is missing or if the noise is included but the signal is recognizable, the measured optical volume pulse wave is stored and (325) If the measured optical volume pulse wave is a mixed signal that is difficult to recognize due to dynamic noise, the pre-stored dynamic noise in the dynamic noise DB is stored. In comparison with the sample (355), the dynamic noise signal is removed from the mixed signal that is difficult to recognize, and converted into a recognizable optical pulse wave signal (360), and then stored in the control unit or transmitted to a pre-set mobile device. (325) Check whether there is an exercise end command in the mobile device linked with the heart rate measuring device (330) If the exercise end command is received (335) and ends the operation of the heart rate measuring device (345) If the exercise end command received If there is no (340), the optical volume pulse wave measurement process is repeatedly performed at each preset time period (310).

도 4는 동잡은 DB를 사용하지 않는 심박측정 장치 기능에 대한 순서도이다.4 is a flow chart of a heart rate measurement device function without using a congested DB.

사용자가 심박측정 장치와 기 연동된 모바일 기기에서 운동유형을 선택하면(400) 상기 모바일 기기에서 상기 사용자가 선택한 운동유형에 대한 정보를 상기 심박측정 장치 제어부로 전송하고 상기 운동유형에 대한 정보를 전송 받은 제어부는 신호입력부의 광원들 중 사용할 광원들을 선택하며(405), 또한 상기 운동유형별 상기 광용적맥파 측정주기(기 연동된 모바일 기기에 전송하기 전 측정할 광용적맥파의 개수) 및 전송 주기를 설정한다.(410) 상기 심박측정 장치는 광용적맥파와 동잡음이 혼합된 혼합 신호를 기 설정된 주기에 기 설정된 수량만큼 측정하면서 각각 BPF를 수행하고(415) 상기 BPF를 수행한 혼합 신호에서 광용적맥파를 축출할 수 없으면 상기 BPF를 수행한 혼합 신호는 버린다. 만일 상기 BPF를 수행한 혼합 신호에서 광용적맥파를 축출할 수 있으면 축출된 광용적맥파를 저장한 후 최종 주기 및 수량만큼 상기 과정을 수행한 후 평균하여 기 연동된 모바일 기기로 전송한다.When the user selects an exercise type in the mobile device that is linked with the heart rate measuring device (400), the mobile device transmits information on the exercise type selected by the user to the heart rate control unit and transmits the information about the exercise type. The received control unit selects light sources to be used among the light sources of the signal input unit (405), and also calculates the optical volume pulse wave measurement period (the number of optical volume pulse waves to be measured before transmitting to the linked mobile device) and transmission period by motion type. (410) The heart rate measuring apparatus performs BPF while measuring the mixed signal of the optical volume pulse wave and the dynamic noise by a predetermined amount in a predetermined period (415), and the optical signal from the mixed signal that performs the BPF If the volumetric pulse wave cannot be evicted, the mixed signal on which the BPF is performed is discarded. If the optical volume pulse wave can be extracted from the mixed signal on which the BPF has been performed, the extracted optical volume pulse wave is stored, and the above-described procedure is performed by the final period and quantity, and averaged and transmitted to the interlocked mobile device.

Claims (5)

피부에 가까운 동맥혈에 적색광 또는 근적외광을 조사하여 광용적맥파와 동잡음이 포함된 혼합 신호를 취득하고 상기 취득된 혼합 신호로부터 광용적맥파를 축출하여 심박을 측정하기 위한 방법은
심박측정 장치와 기 연동된 모바일 기기에서 운동유형을 선택하여 심박측정장치로 전송하는 단계; 및
상기 모바일 기기에서 전송 받은 운동유형을 기준으로 심박측정 장치에서 광용적맥파를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 광용적맥파(심박 데이터)를 기 연동된 모바일 기기로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광용적맥파를 활용한 심박측정 방법.
The method for measuring heart rate by irradiating red or near-infrared light to arterial blood close to the skin to obtain a mixed signal including light volume pulse wave and dynamic noise and extracting the light volume pulse wave from the obtained mixed signal
Selecting an exercise type from a mobile device linked with the heart rate measuring device and transmitting the exercise type to the heart rate measuring device; And
Measuring an optical volume pulse wave at a heart rate measuring apparatus based on the exercise type received from the mobile device; And
And transmitting the measured optical volume pulse wave (heart rate data) to a pre-connected mobile device.
제 1항에 있어서
신호 입력부에서 측정된 혼합 신호로부터 동잡음을 제거하여 광용적맥파를 추출하여 제어부로 전송하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광용적맥파를 활용한 심박측정 방법.
The method of claim 1
And removing the optical noise from the mixed signal measured by the signal input unit, extracting the optical volume pulse wave, and transmitting the optical volume pulse wave to the controller.
제 1항에 있어서
사용자가 선택한 운동유형에 따라 제어부에서 신호 입력부의 광원들 중 상기 사용자가 선택한 운동유형에 최적인 광원(광원1 또는 광원2 또는 광원3 또는 광원1?3의 조합)을 선택적으로 사용하도록 하는 단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광용적맥파를 활용한 심박측정 방법.
The method of claim 1
Selectively controlling a light source (a combination of light source 1 or light source 2 or light source 3 or light source 1 to 3) selected from the light sources of the signal input unit by the control unit according to the motion type selected by the user; Heart rate measurement method using a light volume pulse wave, characterized in that further comprises a.
제 1항에 있어서,
운동유형별 발생되는 동잡음에 대한 데이터를 저장 관리하며 또한 상기 동잡음 데이터를 비교부로 전송하여 신호 입력부에서 측정한 혼합 신호에서 동잡음 신호를 제거한 광용적맥파를 추출하도록 하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광용적맥파를 활용한 심박측정 방법.
The method of claim 1,
Storing and managing data on the dynamic noise generated by the exercise type and transmitting the dynamic noise data to the comparator to extract the optical volume pulse wave from which the dynamic noise signal is removed from the mixed signal measured by the signal input unit. Heart rate measurement method using the optical pulse wave.
제 1항에 있어서
동잡은 DB를 사용하지 않고 다양한 운동유형별 심박측정을 구현하기 위해서 운동유형별 광용적맥파 측정주기(기 연동된 모바일 기기에 전송하기 전 측정할 광용적맥파의 개수) 및 전송 주기를 기 설정하는 단계; 및
상기 측정주기 동안 광용적맥파와 동잡음이 포함된 혼합 신호에서 광용적맥파의 추출이 가능한지를 판단하여 상기 광용적맥파의 추출이 불가능하면 상기 측정된 혼합 신호를 제거하고 상기 광용적맥파의 추출이 가능하면 상기 측정된 혼합 신호에서 광용적맥파를 추출하는 단계; 및
상기 기 설정된 주기 및 수량만큼 광용적맥파 측정 과정을 수행한 후, 측정된 광용적맥파를 저장 또는 기 연동된 모바일 기기로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광용적맥파를 활용한 심박측정 방법.
The method of claim 1
Setting a light volume pulse wave measurement cycle for each exercise type (the number of light volume pulse waves to be measured before transmitting to a linked mobile device) and a transmission cycle in order to implement heart rate measurement for each exercise type without using the DB; And
During the measurement period, it is determined whether the optical volume pulse wave can be extracted from the mixed signal including the optical volume pulse wave and the dynamic noise, and if it is impossible to extract the optical volume pulse wave, the measured mixed signal is removed and the extraction of the optical volume pulse wave is performed. If possible, extracting a light volume pulse wave from the measured mixed signal; And
After performing the optical volume pulse wave measurement process by the predetermined period and quantity, heart rate measurement using optical volume pulse wave, characterized in that it comprises the step of transmitting the measured optical volume pulse wave to a mobile device linked or stored Way.
KR1020100119324A 2010-11-29 2010-11-29 Heart rate measurement method using optical pulse wave KR20120057813A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100119324A KR20120057813A (en) 2010-11-29 2010-11-29 Heart rate measurement method using optical pulse wave

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100119324A KR20120057813A (en) 2010-11-29 2010-11-29 Heart rate measurement method using optical pulse wave

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100119300A Division KR20120057797A (en) 2010-11-29 2010-11-29 Heart rate measurement device using optical pulse wave

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120057813A true KR20120057813A (en) 2012-06-07

Family

ID=46609543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100119324A KR20120057813A (en) 2010-11-29 2010-11-29 Heart rate measurement method using optical pulse wave

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120057813A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2547736A (en) * 2016-07-01 2017-08-30 Polar Electro Oy Photoplethysmographic sensor configuration
US10349847B2 (en) 2015-01-15 2019-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for detecting bio-information
US10357165B2 (en) 2015-09-01 2019-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for acquiring bioinformation and apparatus for testing bioinformation
US10405806B2 (en) 2015-03-06 2019-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for and method of measuring blood pressure
US10568527B2 (en) 2014-09-03 2020-02-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for and method of monitoring blood pressure and wearable device having function of monitoring blood pressure
US10820858B2 (en) 2016-10-12 2020-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for estimating biometric information
WO2021107727A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-03 정태화 Smart band for performing cardiac arrest determination via motion noise and cardiac arrest management system using same
KR20230114085A (en) 2022-01-24 2023-08-01 경희대학교 산학협력단 Method for measuring non-contact heart rate and computing device for executing the method
KR20240049420A (en) 2022-10-08 2024-04-16 정수인 a safe dryer

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10568527B2 (en) 2014-09-03 2020-02-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for and method of monitoring blood pressure and wearable device having function of monitoring blood pressure
US10349847B2 (en) 2015-01-15 2019-07-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for detecting bio-information
US10405806B2 (en) 2015-03-06 2019-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for and method of measuring blood pressure
US10357165B2 (en) 2015-09-01 2019-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for acquiring bioinformation and apparatus for testing bioinformation
US10602937B2 (en) 2016-07-01 2020-03-31 Polar Electro Oy Photoplethysmographic sensor configuration
GB2547736B (en) * 2016-07-01 2018-06-20 Polar Electro Oy Photoplethysmographic sensor configuration
GB2547736A (en) * 2016-07-01 2017-08-30 Polar Electro Oy Photoplethysmographic sensor configuration
US10820858B2 (en) 2016-10-12 2020-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for estimating biometric information
US11666277B2 (en) 2016-10-12 2023-06-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for estimating biometric information
WO2021107727A1 (en) * 2019-11-29 2021-06-03 정태화 Smart band for performing cardiac arrest determination via motion noise and cardiac arrest management system using same
KR20210067655A (en) * 2019-11-29 2021-06-08 정태화 Smart band to perform cardiac arrest judgment through dynamic noise and cardiac arrest management system using the same
KR20230114085A (en) 2022-01-24 2023-08-01 경희대학교 산학협력단 Method for measuring non-contact heart rate and computing device for executing the method
KR20240049420A (en) 2022-10-08 2024-04-16 정수인 a safe dryer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210030372A1 (en) Methods to estimate the blood pressure and the arterial stiffness based on photoplethysmographic (ppg) signals
KR20120057813A (en) Heart rate measurement method using optical pulse wave
JP2022176978A (en) Physiological monitor for monitoring patients undergoing hemodialysis
US20160270668A1 (en) Systems and apparatuses for monitoring blood pressure in real time
US20090024044A1 (en) Data recording for patient status analysis
US20190142286A1 (en) Photoplethysmographic wearable blood pressure monitoring system and methods
US20080312542A1 (en) Multi-sensor array for measuring blood pressure
US10368772B2 (en) Handheld physiological sensor
CN104640498A (en) Mobile cardiac health monitoring
CA2912358A1 (en) Mobile device system for measurement of cardiovascular health
KR100877207B1 (en) Apparatus for noninvasive, continuous, and simultaneous measurement of blood pressure and arterial stiffness
US10092227B2 (en) Handheld physiological sensor
KR100855043B1 (en) Method for noninvasive, continuous, and simultaneous measurement of blood pressure and arterial stiffness
WO2021154936A1 (en) Simultaneous monitoring of ecg & bioimpedance via shared electrodes
KR20080044223A (en) Apparatus for noninvasive, continuous, and simultaneous measurement of blood pressure and arterial stiffness
CN210408412U (en) Portable dynamic cardiovascular parameter acquisition equipment
US10736523B2 (en) Handheld physiological sensor
US20170188859A1 (en) Handheld physiological sensor
US20220249055A1 (en) Non-invasive, real-time, beat-to-beat, ambulatory blood pressure monitoring
KR100877212B1 (en) Apparatus for noninvasive, continuous, and simultaneous measurement of blood pressure and arterial stiffness
CN209733969U (en) Pulse wave propagation time measuring equipment
KR20120057797A (en) Heart rate measurement device using optical pulse wave
US20200297225A1 (en) Vital sign measurement device
CN211187185U (en) Combined type physiological detection device
CN210408404U (en) Dynamic sphygmomanometer

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
WITN Withdrawal due to no request for examination