KR20210117230A - Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode - Google Patents

Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode Download PDF

Info

Publication number
KR20210117230A
KR20210117230A KR1020210121017A KR20210121017A KR20210117230A KR 20210117230 A KR20210117230 A KR 20210117230A KR 1020210121017 A KR1020210121017 A KR 1020210121017A KR 20210121017 A KR20210121017 A KR 20210121017A KR 20210117230 A KR20210117230 A KR 20210117230A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sleep state
data
sleep
rri
determining
Prior art date
Application number
KR1020210121017A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102413424B1 (en
Inventor
김정환
최민준
박광석
최상호
Original Assignee
주식회사 라이프사이언스테크놀로지
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 주식회사 라이프사이언스테크놀로지 filed Critical 주식회사 라이프사이언스테크놀로지
Priority to KR1020210121017A priority Critical patent/KR102413424B1/en
Publication of KR20210117230A publication Critical patent/KR20210117230A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102413424B1 publication Critical patent/KR102413424B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4806Sleep evaluation
    • 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
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/251Means for maintaining electrode contact with the body
    • A61B5/257Means for maintaining electrode contact with the body using adhesive means, e.g. adhesive pads or tapes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/346Analysis of electrocardiograms
    • A61B5/349Detecting specific parameters of the electrocardiograph cycle
    • A61B5/352Detecting R peaks, e.g. for synchronising diagnostic apparatus; Estimating R-R interval
    • 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
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • 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
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/72Mobile telephones; Cordless telephones, i.e. devices for establishing wireless links to base stations without route selection
    • H04M1/724User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0219Inertial sensors, e.g. accelerometers, gyroscopes, tilt switches
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/16Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors
    • A61B2562/164Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors the sensor is mounted in or on a conformable substrate or carrier
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/22Arrangements of medical sensors with cables or leads; Connectors or couplings specifically adapted for medical sensors
    • A61B2562/225Connectors or couplings

Abstract

The present invention relates to a method for determining a sleep state using a biosignal measuring device, wherein an objective of the present invention is to provide the method for determining the sleep state using the biosignal measuring device that measures, by the biosignal measuring device, the biometric information in a state stably attached to the skin of the human body, and distinguishes a sleep state of the subject using the measured biometric information. The method for determining the sleep state comprises: a first process; a second process; a third process; a fourth process; and a sixth process.

Description

패치형전극을 이용한 수면상태 판단장치{Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode}Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode

본 발명은 생체신호측정장치를 이용한 수면상태 판단방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체신호 측정장치가 인체의 피부에 안정적으로 부착된 상태에서 생체정보를 측정하고, 측정된 생체정보를 이용하여 피검자의 수면상태를 판별하도록 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining a sleep state using a biosignal measuring device, and more particularly, measuring biometric information in a state in which the biosignal measuring device is stably attached to the skin of a human body, and using the measured biometric information to obtain a subject It relates to a sleep state determination method using a biosignal measuring device to determine the sleep state of

일반적으로 수면은 인간의 사람의 삶의 3분의1을 차지하는 매우 중요한 요소이다. 전날 아정적인 수면을 취했을 경우 그 다음 날 생활의 질이 달라지며, 반대의 경우는 하루 생활이 매우 무기력해지고 졸림으로 인해 집중력이 떨어지고, 생활의 활력이 떨어지는 등 삶의 만족도가 급격히 저하된다.In general, sleep is a very important factor that accounts for one-third of human life. If you slept soundly the night before, your quality of life will change the next day, and in the opposite case, your life satisfaction will drop sharply, such as being very lethargic, losing concentration due to drowsiness, and losing vitality in life.

따라서, 수면의 질을 분석하는 주요 방법으로 뇌전도를 측정하여 이를 분석한 결과를 이용하는 방법이 있으나, 다량의 전극을 머리에 부착 후 수면을 취하여 수면의 상태 및 질을 판별하는 방법이 일반적이며, 이는 다양한 분석이 가능하나 전극 부착에 다소 시간이 소요되며 제대로 붙였다고 하더라도, 장시간 이용시 부착에 이용한 접착성분이 손상되어 센서 전극의 접촉불량 등으로 인해 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있었다. Therefore, there is a method of measuring the electroencephalogram and using the analysis result as the main method for analyzing the quality of sleep, but the method of determining the state and quality of sleep by attaching a large number of electrodes to the head and then sleeping is common, which Various analyzes are possible, but it takes some time to attach the electrode, and even if it is properly attached, the adhesive component used for attachment is damaged when used for a long time, and there is a problem that an error may occur due to poor contact of the sensor electrode.

또한, 피검자의 상태를 정확하게 파악하여 효과적인 치료를 하거나, 일반인의 건강의 이상여부를 판단하여 적절한 예방조치 등을 하기 위하여 인체에서 감지되는 각종 생체정보를 정확하고 효율적으로 측정하기 위한 기술이 개발되고 있다.In addition, technology is being developed to accurately and efficiently measure various biometric information sensed in the human body in order to accurately identify the condition of the subject and provide effective treatment, or to determine whether there is an abnormality in the health of the general public and take appropriate preventive measures. .

대표적인 생체 정보 중의 하나인 심전도(ElectroCardioGram : ECG)는 심장의 박동에 의해 심장근육이 수축 확장되면서 발생되는 활동전류를 기록한 것으로, 신체의 피부에 전극을 부착시켜 심장 근육의 수축에 따른 활동 전류를 측정한 후 측정된 전류데이터를 그래프로 묘사하는 것이다.ElectrocardioGram (ECG), one of representative biometric information, records the action current generated as the heart muscle contracts and expands due to the beating of the heart. After that, the measured current data is described as a graph.

구체적으로, 심장 박동에 의해 심장 근육이 수축 이완할 때 발생되는 활동 전위는 심장으로부터 온몸으로 전달되는 전류를 일으키며, 이 전류는 몸의 위치에 따라 전위차를 발생시키는데 이 전위차는 인체의 피부에 부착된 표면 전극을 통해 검출하여 기록할 수 있다.Specifically, the action potential generated when the heart muscle contracts and relaxes by the beating of the heart causes a current transmitted from the heart to the whole body, and this current generates a potential difference depending on the location of the body. It can be detected and recorded through the surface electrode.

이와 같은 심전도는 심장의 이상 유무 확인하는데 이용되고 있으며, 협심증, 심근경색 및 부정맥 등 심장계 질환의 진단에 기본적인 측정방법으로 이용되고 있다.Such an electrocardiogram is used to confirm the presence or absence of abnormalities in the heart, and is used as a basic measurement method for diagnosing cardiac diseases such as angina pectoris, myocardial infarction, and arrhythmia.

일반적으로 심장의 전기적 이상을 측정하기 위하여 임상에서 사용하는 전극 유도법은 심장의 동방결절에서 발생한 전기적 자극이 좌우 심실과 좌우 심방으로 전도되면서 발생하는 생체 전위를 측정하는 것으로 2개 이상의 전극을 인체 표면에 부착하여 측정한다.In general, the electrode induction method used in clinical practice to measure the electrical abnormality of the heart is to measure the biopotential generated when the electrical stimulation generated in the sinus node of the heart is conducted to the left and right ventricles and left and right atria. Attach and measure.

이처럼 전극을 이용한 측정법으로는 사지 전극 유도법과 2전극 측정법이 주로 이용되고 있다.As a measurement method using electrodes, the extremity electrode induction method and the two-electrode measurement method are mainly used.

사지 전극 유도법은 전자기학적으로 선적분의 경로가 길면 길수록 큰 전위를 측정할 수 있다는 점을 이용하여 신체의 양쪽팔과 다리에 전극을 부착하고 이를 케이블로 심장 전기 활동 측정 장치에 연결하여 심장의 전기적 활동을 측정토록 하는 방법이다. 이러한 사지 전극 유도법의 경우 선적분의 경로가 길면 길수록 큰 전위를 측정할 수 있는 특성을 가지기 때문에 소형화가 어렵다는 문제점과 잡음에 민감하다는 단점이 있다.The limb electrode induction method uses the fact that the longer the path of the line integral is electromagnetically, the larger the potential can be measured. Then, electrodes are attached to both arms and legs of the body and connected to a cardiac electrical activity measuring device with a cable to connect the electrical activity of the heart. a way to measure In the case of the extremity electrode induction method, the longer the path of the line integral, the greater the potential can be measured.

그리고 2전극 측정법은 신축성을 가지는 밴드를 이용하여 가슴 부위에 전극을 부착하여 심장의 전기적 활동을 측정하는 방법이다. 이러한 2전극 측정법의 경우 신축성을 가지는 밴드를 가슴 부위에 착용시 가슴 압박감 때문에 장시간 착용하기가 어렵다는 문제점이 있다.And the two-electrode measurement method is a method of measuring the electrical activity of the heart by attaching electrodes to the chest area using an elastic band. In the case of the two-electrode measurement method, there is a problem in that it is difficult to wear the elastic band on the chest for a long time due to the feeling of pressure on the chest.

또한, 최초 부착시 사용자의 실수로 인해 느슨하게 부착되거나 장시간 사용으로 인해 전극의 습도가 저감될 경우 측정되는 심장박동 신호의 품질이 떨어진다는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the quality of the measured heartbeat signal is deteriorated when the electrode is loosely attached due to a user's mistake during the initial attachment or when the humidity of the electrode is reduced due to long-term use.

이와 같은 종래의 심장박동 신호를 측정하는 장치에서 발생되는 문제점들을 해결할 수 있는 심장박동 신호 측정장치들이 개발되었다.Heartbeat signal measuring devices that can solve the problems that occur in the conventional device for measuring a heartbeat signal have been developed.

한편, 대한민국 등록특허공보 제10-0731676호(2007년06월18일 등록)에 "이동 환경에서의 심장 전기 활동 측정을 위한 전극 패치"가 개시되어 있다.On the other hand, Korean Patent Publication No. 10-0731676 (registered on June 18, 2007) discloses "an electrode patch for measuring electrical activity of the heart in a mobile environment".

이는 생체 전위 신호를 감지하는 원형 동심 전극부와, 전도성 금속으로 구성되며, 전극 각각을 지지하고 생체전위 신호를 전달하는 전극 지지부와, 전극 지지부를 통해 전달되는 생체 전위 신호를 입력받아 증폭한 후 무선으로 외부로 전송하는 신호 처리 및 전송부와, 심장 전기 활동 측정을 위한 전극 패치를 인체에 접착하는 접착부와, 인체 착용시 착용감을 증진하기 위해서 완충 기능을 제공하는 완충 격리부, 및 신호 처리 및 전송부에서 생성되는 증폭된 생체 전위 신호를 외부로 전송하는 커버를 포함하는 이동 환경에서의 심장 전기 활동 측정을 위한 전극 패치에 관한 것이다.It consists of a circular concentric electrode unit that detects a biopotential signal, a conductive metal, an electrode support unit that supports each electrode and transmits a biopotential signal, and an electrode support unit that receives and amplifies the biopotential signal transmitted through the electrode support unit. A signal processing and transmission unit that transmits to the outside, an adhesive unit that attaches an electrode patch for measuring cardiac electrical activity to the human body, a buffer isolation unit that provides a cushioning function to improve wearing comfort when worn on the human body, and signal processing and transmission It relates to an electrode patch for measuring electrical activity of the heart in a moving environment, which includes a cover that transmits an amplified biopotential signal generated by the unit to the outside.

이 기술의 경우 종래의 사지 전극 유도법에 비해 소형화된 무선 전극 패치를 이용한 심장 전기 활동 신호를 지속적으로 모니터링 할 수 있다는 이점이 있다. 하지만 무선 전극 패치를 이용함으로써, 신호 처리 및 전송부로 부터 생성되어 증폭된 생체 전위 신호를 무선으로 전송받을 수 있는 심전도 측정 기기에만 적용이 가능하게 되는 문제점이 있었다.In the case of this technique, there is an advantage in that the cardiac electrical activity signal can be continuously monitored using a miniaturized wireless electrode patch compared to the conventional extremity electrode induction method. However, by using the wireless electrode patch, there is a problem in that it can be applied only to an electrocardiogram measuring device that can wirelessly receive the biopotential signal generated and amplified by the signal processing and transmission unit.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 생체신호 측정장치가 인체의 피부에 안정적으로 부착된 상태에서 생체정보를 측정하고, 측정된 생체정보를 이용하여 피검자의 수면상태를 판별하도록 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to improve the problems in the prior art, and the biosignal measuring device measures biometric information while stably attached to the skin of the human body, and uses the measured biometric information to determine the sleep state of the subject. An object of the present invention is to provide a sleep state determination method using a biosignal measuring device to determine

피검자가 수면시 신체일부에서 ECG신호 및 IMU신호를 측정하고, 측정된 신호를 분석하여 생체데이터, 동작 및 자세데이터를 생체신호 측정장치에서 획득하고 이를 모바일기기로 전송하여 수면상태를 판단하도록 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법에 있어서, 상기 생체신호 측정장치는 패치형 전극부을 통해 측정된 ECG신호와 IMU센서를 통해 측정된 피검자의 움직임에 대한 가속도와 각속도 신호를 획득하는 제1과정; 상기 ECG신호에서 증폭 및 필터링을 통해 RRI(R-R peak Interval)를 산출하고, 상기 RRI를 이용하여 호흡수, 심박수 및 자율신경계 영향분석 결과 데이터를 산출하는 제2과정; 상기 제1과정에서 획득한 가속도와 각속도 정보를 이용하여 수면시 움직임 여부 및 수면자세를 판단하는 제3과정; 상기 제2,제3과정을 통해 산출된 호흡수, 심박수, 자율신경계 영향분석결과, 움직임여부 및 수면자세 판단 데이터를 지정된 모바일기기로 무선 전송하는 제4과정; 및 상기 모바일기기는 상기 제4과정에서 수신된 각 데이터를 이용하여 수면 중 움직임 변화와 자세데이터와 심박수 상태를 분석하고 수면상태 여부를 판단하는 제6과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.A living body that measures the ECG signal and IMU signal from a part of the body when the subject sleeps, analyzes the measured signal, acquires biometric data, motion and posture data from a biosignal measuring device, and transmits it to a mobile device to determine the sleep state A method for determining sleep state using a signal measuring device, the biosignal measuring device comprising: a first step of acquiring an ECG signal measured through a patch-type electrode unit and an acceleration and angular velocity signal for a movement of a subject measured through an IMU sensor; a second process of calculating RRI (R-R peak interval) from the ECG signal through amplification and filtering, and calculating respiration rate, heart rate, and autonomic nervous system effect analysis result data using the RRI; a third process of determining whether to move during sleep and a sleeping posture by using the acceleration and angular velocity information obtained in the first process; a fourth process of wirelessly transmitting the respiration rate, heart rate, autonomic nervous system effect analysis result, movement status, and sleep posture determination data calculated through the second and third processes to a designated mobile device; and a sixth process in which the mobile device analyzes movement changes, posture data, and heart rate state during sleep using each data received in the fourth process, and determines whether a sleep state is present.

여기서, 상기 제2과정에서 호흡수는 상기 산출된 RRI데이터를 이용하여 1차 미분을 진행한 후 베이스라인(Baseline) 안정화 시키기 위하여 0.1~0.5Hz의 대역필터를 적용해 정확한 흡기와 호기에 따른 ECG신호의 변화를 추출하고, 상기 ECG신호의 변화로 호흡신호의 기울기가 음(-)에서 양(+)으로 전환되는 구간을 카운트하여 호흡수를 산출하고,Here, in the second process, the respiratory rate is calculated using the RRI data to perform the first differentiation, and then a 0.1 to 0.5 Hz band filter is applied to stabilize the baseline, and ECG according to accurate intake and expiration. Extract the change in the signal, and calculate the respiration rate by counting the section in which the slope of the respiration signal is converted from negative (-) to positive (+) due to the change in the ECG signal,

상기 제2과정에서 상기 심박수는 상기 RRI데이터를 시간영역으로 분석하여 분당 RRI개수를 카운트하여 산출하며, 상기 자율신경계 영향분석 데이터는 상기 RRI 데이터를 시간 축 상의 동일한 간격으로 샘플링하는 주파수영역 분석을 통해 심박변이도를 추출하여 그 결과에 따라 자율신경계 영향분석 데이터를 산출하되, 상기 주파수영역은 VLF(Very Low Frequency) 영역, LF(Low Frequency)영역, 및 HF(High Frequency)영역으로 설정하는 것을 특징으로 한다.In the second process, the heart rate is calculated by counting the number of RRIs per minute by analyzing the RRI data in the time domain. The heart rate variability is extracted and the autonomic nervous system effect analysis data is calculated according to the result, wherein the frequency domain is set to a VLF (Very Low Frequency) region, LF (Low Frequency) region, and HF (High Frequency) region. do.

또한, 상기 제5과정은 설정된 초기 설정시간 동안에 모바일기기에 수신된 상기 움직임여부 및 수면자세 판단 데이터가 설정된 시간동안 변화가 없으면 수면상태로 판단하는 21단계; 상기 움직임여부 및 수면자세 판단 데이터가 설정된 초기 설정시간 동안 변화가 있고, 상기 심박수가 평균 심박수에 비해 설정된 값 이하이면 비수면 상태로 판단하고, 설정된 값 이상으로 감소하면 수면상태로 판단하는 22단계; 상기 21단계 또는 22단계에서 수면상태로 판단된 경우, 호흡수가 설정된 값보다 낮고 규칙적이면 NREM(Non-Rapid Eye Movement)수면상태로 판단하는 23단계; 상기 상기 21단계 또는 22단계에서 수면상태로 판단된 경우, 호흡수가 설정된 값보다 높고 불규칙적이며, 상기 산출된 주파수영역을 비교하여 심박변이도의 VLF 비율이 HF 비율보다 클 경우 REM(Rapid Eye Movement)수면상태로 판단하는 24단계; 및 상기 23단계에서 호흡수가 일정시간 없을 경우 수면 무호흡상태로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the fifth process may include: 21 step of determining the sleep state if there is no change in the movement status and sleep posture determination data received from the mobile device for a set initial set time period; 22 step of determining whether the movement and sleep posture determination data is in a non-sleep state if there is a change during a preset initial set time and the heart rate is less than a set value compared to an average heart rate, and determining a sleep state if it decreases by more than a set value; If it is determined that the sleep state in step 21 or 22, the respiration rate is lower than the set value and is regular, step 23 of determining the state of NREM (Non-Rapid Eye Movement) sleep; When the sleep state is determined in step 21 or 22, if the respiration rate is higher than the set value and irregular, and the VLF ratio of the heart rate variability is greater than the HF ratio by comparing the calculated frequency region, REM (Rapid Eye Movement) sleep 24 step of determining the state; and determining the sleep apnea state when the respiration rate is absent for a predetermined time in step 23.

이러한 본 발명의 생체신호측정장치를 이용한 수면상태 판단방법은 생체신호 측정장치가 인체의 피부에 안정적으로 부착된 상태에서 IMU센서를 통해 피검자의 움직임 및 자세 판단데이터를 산출하고, ECG센서를 통해 측정된 ECG신호를 분석하여 피검자의 호흡수, 심박수 및 자율신경계 영향분석결과 데이터를 포함한 생체정보를 측정하고, 측정된 생체정보를 이용하여 피검자의 수면상태를 판단할 수 있는효과가 있다. The sleep state determination method using the biosignal measuring device of the present invention calculates the movement and posture determination data of the subject through the IMU sensor while the biosignal measuring device is stably attached to the skin of the human body, and measures it through the ECG sensor The ECG signal is analyzed to measure the subject's respiration rate, heart rate, and biometric information including the autonomic nervous system effect analysis result data, and has the effect of judging the subject's sleep state using the measured biometric information.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 패치형 전극을 이용한 수면상태판단장치를 피검자의 가슴에 부착한 실시예를 보인 도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수면상태 판단장치의 상세 블록구성도이고,
도 3은 본 발명 실시예에 따른 패치형 전극을 이용한 수면상태판단장치의 단면 구조도이고,
도 4는 본 발명 패치부의 저면 구조도이고.
도 5는 본 발명 패치부의 평면 구조도이고,
도 6은 본 발명의 패치부의 유연성을 설명하기 위한 도이고,
도 7은 도 2에서 ECG신호처리부의 동작 흐름도이고,
도 8은 도 도 2에서 각 측정된 생체신호를 이용한 생체정보 획득을 위한 동작과정의 흐름도이고,
도 9는 본 발명에서의 실시예에 따른 수면상태판단장치에서 획득된 생체정보를 이용하여 피검자의 수면상태를 판단하는 과정의 흐름도이다.
1 is a view showing an embodiment in which a sleep state determination device using a patch-type electrode according to an embodiment of the present invention is attached to the chest of a subject;
2 is a detailed block diagram of an apparatus for determining a sleep state according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional structural view of a sleep state determination device using a patch-type electrode according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a bottom structural view of the present invention patch part.
5 is a plan view of the patch part of the present invention,
6 is a view for explaining the flexibility of the patch part of the present invention,
7 is an operation flowchart of the ECG signal processing unit in FIG. 2;
8 is a flowchart of an operation process for obtaining biometric information using each measured biosignal in FIG. 2;
9 is a flowchart of a process of determining the sleep state of a subject using biometric information obtained by the apparatus for determining a sleep state according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 패치형 전극을 이용한 수면상태판단장치는 도 1 및 도 2를 참조하면, 피검자의 신체일부에서 수집된 ECG 신호 및 IMU신호를 분석하여 생체데이터, 동작 및 자세데이터를 획득하는 생체신호측정장치(100)와, 상기 생체신호측정장치(100)를 신체일부에 부착이 용이하도록 형성된 패치부(110)와, 상기 생체신호측정장치(100)로부터 측정된 피검자의 생체 데이터, 동작 및 자세데이터를 이용하여 피검자의 수면상태를 판단하는 모바일기기(131)와, 상기 모바일기기(131)로부터 전송된 피검자의 수면상태 데이터를 저장하여 데이터베이화 하는 서버(132)로 구성된다.First, referring to FIGS. 1 and 2 , the apparatus for determining sleep state using a patch-type electrode according to an embodiment of the present invention analyzes ECG signals and IMU signals collected from a body part of a subject to analyze biometric data, motion and posture data A bio-signal measuring device 100 for obtaining Consists of a mobile device 131 that determines the sleep state of the examinee using data, motion and posture data, and a server 132 that stores the sleep state data of the examinee transmitted from the mobile device 131 and converts it into a database do.

도 3을 참조하면, 상기 생체신호측정장치(100)는 상기 패치부(110)로부터 측정된 ECG신호를 필터링 및 분석하여 생체데이터를 획득하는 ECG신호처리부(101)와, 상기 피검자의 가속도 및 각속도를 측정하는 IMU센서(103)와, 상기 IMU센서(103)를 통해 수신된 가속도 및 각속도 정보를 이용하여 수면시 움직임 여부 및 수면자세를 판단하는 IMU신호처리부(103)와, 상기 ECG신호처리부(101)로부터 각각 수신된 생체데이터로부터 호흡수, 심박수, 자율신경계 영향분석결과를 산출하고, 상기 IMU신호처리부(103)로부터의 수면시 움직임 여부 및 수면자세 데이터를 수신하는 MCU(104)와, 상기 MCU(104)의 호흡수, 심박수, 자율신경계 영향분석결과, 움직임여부 및 자세판단 데이터를 상기 모바일기기(131)로 무선통신으로 전송하는 무선통신부(105)와, 상기 생체신호측정장치(100)의 구동전원을 공급하는 전원부(106)로 구성된다.Referring to FIG. 3 , the biosignal measuring apparatus 100 includes an ECG signal processing unit 101 that obtains biometric data by filtering and analyzing the ECG signal measured from the patch unit 110 , and acceleration and angular velocity of the subject. An IMU sensor 103 that measures The MCU 104 for calculating the respiration rate, heart rate, and autonomic nervous system effect analysis results from the bio data received from 101) and receiving movement status and sleeping posture data from the IMU signal processing unit 103 during sleep; A wireless communication unit 105 that transmits the respiration rate, heart rate, autonomic nervous system effect analysis result, movement status, and posture determination data of the MCU 104 through wireless communication to the mobile device 131, and the biosignal measuring device 100 It is composed of a power supply unit 106 for supplying driving power.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기 패치부(110)는 일정 형상을 이루는 연성재질의 유연전극부(111)와, 상기 유연전극부(111) 및 상기 생체신호측정장치(100)를 결합고정 상태를 유지하도록 외부를 감싸 보호하는 부착포층(112)으로 구성된다.2 to 5, the patch part 110 is a flexible electrode part 111 of a flexible material forming a predetermined shape, the flexible electrode part 111 and the biosignal measuring device 100 is fixed by coupling. It is composed of an adhesive cloth layer 112 that surrounds and protects the outside to maintain the state.

상 유연전극부(111)는 유연성 재질의 지지필름(111d)과, 상기 지지필름(111d)의 하단에 피검자의 피부로부터 전기신호를 측정하기 3점의 전극(111a~111c)과, 상기 지지필름의 상부 표면에 상기 각 전극과 상기 생체신호측정장치(100)의 전기적 연결을 위한 각 전극연결부(113a~113c)로 구성된다.The upper flexible electrode unit 111 includes a support film 111d made of a flexible material, three electrodes 111a to 111c for measuring electrical signals from the subject's skin at the lower end of the support film 111d, and the support film and each electrode connection part 113a to 113c for electrical connection between the respective electrodes and the biosignal measuring device 100 on the upper surface of the .

상기 전극연결부(113a~113c)는 스냅단추 형태로, 상기 생체신호측정장치(100)와 전기적으로 결합되고, 착탈가능 하도록 금속재질의 착탈홈이 형성된다.The electrode connection parts 113a to 113c are in the form of snap buttons, are electrically coupled to the biosignal measuring device 100, and are formed with metal detachable grooves to be detachable.

또한, 상기 지지필름(111d)은 인체에 무해하며, 유연성 재질의 폴리이미드 필름으로 형성함이 바람직하며, 일회용으로 구성하여 오염 및 부착력이 떨어지면 쉽게 교체 가능하도록 구성한다.In addition, the support film 111d is harmless to the human body, preferably formed of a polyimide film made of a flexible material, and is configured to be disposable so that it can be easily replaced when contamination and adhesion are low.

이와 같이 구성된 패치형 전극을 이용한 생체신호측정장치의 구성 및 작용을 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The configuration and operation of the biosignal measuring device using the patch-type electrode configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying FIGS. 1 to 7 as follows.

먼저, 본 발명에 따른 생체신호측정장치(100)는 패치부(110)에 결합되어 피검자의 좌측 흉부 아래에 부착한다. (도 1 참조)First, the biosignal measuring apparatus 100 according to the present invention is coupled to the patch unit 110 and attached to the lower left chest of the subject. (See Fig. 1)

상기 피검자의 좌측 흉부 아래는 피검자의 손의 움직임에 영향을 최소화할 뿐만 아니라, ECG신호를 다른 부위에 비교하여 보다 용이하게 측정이 가능하다.The lower left chest of the subject not only minimizes the influence on the movement of the subject's hand, but also allows easier measurement by comparing the ECG signal to other regions.

한편, 인체와 부착이 용이하도록 하단에 실리콘 테이프와 생체신호측정장치(100)와 상기 지지필름(111)을 덮을 수 있는 부착포부(112)를 이용하며, 상기 부착포(112)는 유연스판소재로 구성되어 몸의 움직임에도 밀착력을 상승시켜, ECG측정시 동잡음 요소를 최소화하게 된다. (도 5 참조)On the other hand, a silicone tape, a biosignal measuring device 100 and an attachment cloth 112 that can cover the support film 111 are used at the bottom for easy attachment to the human body, and the attachment cloth 112 is a flexible span material. It is composed of , which increases the adhesion to body movement, and minimizes the motion noise factor during ECG measurement. (See Fig. 5)

또한, 상기 지지필름(111)은 인체의 불규칙적인 외형에도 용이한 형태로 휘어질 수 있도록 전극부(111a~111c) 사이의 폭을 3.5mm 얇은 구조로 구성한다.In addition, the support film 111 has a thin structure with a width of 3.5 mm between the electrode parts 111a to 111c so that it can be easily bent even in an irregular shape of the human body.

상기 전극부(111a~111c)는 ECG신호 측정이 용이하도록 전해질 젤(gel)을 포포하여 사용할 수 있다.The electrode parts 111a to 111c may be encapsulated with an electrolyte gel to facilitate ECG signal measurement.

도 6 및 도 7을 참조하여 상기 생체신호측정장치(100)의 생체신호 획득에 대한 구체적인 동작을 설명하면 다음과 같다.A detailed operation for obtaining a biosignal of the biosignal measuring apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 6 and 7 .

먼저, 피검자의 신체일부에 패치부(110)을 이용하여 부착된 생체신호측정장치(100)는 상기 전극부(111a~111c)로부터 ECG신호를 측정하기 시작하며 동시에 IMU센서(102)로부터 피검자의 움직임(가속도/각속도) 신호를 측정한다.First, the biosignal measuring device 100 attached to the body part of the subject using the patch unit 110 starts to measure the ECG signal from the electrode units 111a to 111c, and at the same time, the IMU sensor 102 Measure the motion (acceleration/angular velocity) signal.

상기 전극부(111a~111c)를 통해 측정된 신호는 상기 ECG신호처리부(101)에서 증폭 필터링을 수행한다. 신호 필터링은 ECG 로 데이터(raw data)는 고역(0.5Hz) 및 저역필터링(40Hz)을 통해 RRI(R-R peak Interval)를 검출한다.The signal measured through the electrode units 111a to 111c is amplified and filtered by the ECG signal processing unit 101 . Signal filtering is ECG data (raw data), RRI (R-R peak interval) is detected through high pass (0.5 Hz) and low pass filtering (40 Hz).

이와 같이 상기 RRI데이터는 평균 기준(0.4~1.3s) 안에 들어오도록 보간섭을 이용하여 RRI 데이터를 추정하여 최종 RRI데이터를 산출한다.As such, the final RRI data is calculated by estimating the RRI data using interpolation so that the RRI data falls within the average standard (0.4 to 1.3 s).

상기 산출된 RRI데이터를 이용하여 1차 미분을 진행한 후 베이스라인(Baseline) 안정화 시키기 위하여 0.1~0.5Hz의 대역필터를 적용해 정확한 흡기와 호기에 따른 ECG신호의 변화를 추출하고, 호흡수는 호흡신호의 기울기가 음(-)에서 양(+)으로 전환되는 구간을 카운트하여 호흡수를 산출하게 된다. (도 8 참조)After performing the first differentiation using the calculated RRI data, a 0.1~0.5Hz band filter is applied to stabilize the baseline to extract changes in the ECG signal according to accurate inspiration and expiration, and the respiratory rate is The respiration rate is calculated by counting the section in which the slope of the respiration signal changes from negative (-) to positive (+). (See Fig. 8)

또한, 상기 RRI데이터를 시간영역으로 분석하여 분당 RRI개수를 카운트하여 심박수를 산출하게 된다.In addition, the heart rate is calculated by counting the number of RRIs per minute by analyzing the RRI data in a time domain.

상기 RRI 데이터는 시간 축 상의 동일한 간격으로 샘플링하는 주파수영역 분석을 통해 심박변이도를 추출하는데, 이때 0.04Hz 이하는 VLF 영역, 0,04~0.14Hz는 LF영역, 0.15~0.4Hz는 HF영역으로 설정한다. The RRI data is extracted through frequency domain analysis of sampling at the same interval on the time axis. At this time, 0.04 Hz or less is set as VLF region, 0,04 to 0.14 Hz is LF region, and 0.15 to 0.4 Hz is set to HF region. do.

한편, 상기 IMU센서(102)를 통해 입력된 IMU데이터는 상기 IMU 신호처리부(103)에 입력되어 가속도와 각속도 정보를 이용하여 수면시 뒤척임 여부 및 수면자세를 판단한다.On the other hand, the IMU data input through the IMU sensor 102 is input to the IMU signal processing unit 103 to determine whether to turn over and sleep posture during sleep by using the acceleration and angular velocity information.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수면상태 판별과정의 흐름도로서, 도 7 및 도 8의 상세한 설명을 통해 산출된 호흡수, 심박수, 자율신경계 영향분석결과, 및 움직임여부, 자세판단 데이터를 상기 모바일기기(131)로 무선 전송되고, 상기 모바일기기(131)는 설치된 수면상태 판단 어플리케이션을 통해 피검자의 수면상태를 판단하게 된다. 9 is a flowchart of a sleep state determination process according to an embodiment of the present invention. The respiration rate, heart rate, autonomic nervous system effect analysis result, and movement status and posture determination data calculated through the detailed description of FIGS. 7 and 8 are shown above. It is transmitted wirelessly to the mobile device 131, and the mobile device 131 determines the sleep state of the examinee through the installed sleep state determination application.

즉, 피검자가 생체신호측정장치(100)를 신체 일부에 부착하고, 구동을 시작하면 상기 생체신호측정장치(100)는 각 전극부(111a~111c)에서 수집된 ECG 신호를 신호처리과정을 통해 호흡수, 심박수, 자율신경계 영향분석결과 데이터를 산출하고, 이를 상기 모바일기기(131)로 전송한다.That is, when the subject attaches the biosignal measuring device 100 to a part of the body and starts driving, the biosignal measuring device 100 processes the ECG signals collected from the respective electrode units 111a to 111c through a signal processing process. Respiratory rate, heart rate, autonomic nervous system effect analysis result data is calculated, and it is transmitted to the mobile device 131 .

동시에 IMU센서(102)로부터 측정된 가속도/각속도 데이터는 IMU신호처리부 및 MCU(104)를 통해 피검자의 움직임 및 자세 데이터를 산출하여 상기 모바일기기(131)로 전송한다.At the same time, the acceleration/angular velocity data measured from the IMU sensor 102 is transmitted to the mobile device 131 by calculating the movement and posture data of the subject through the IMU signal processing unit and the MCU 104 .

상기 모바일기기(131)는 상기 전송된 초기 설정된 시간(약 15분)간 상기 움직임데이터(3축 가속도 데이터의 변화) 및 자세데이터를 확인하고, 만약 누워있는 상태에서 움직임 변화가 없을 경우 수면상태로 판단하고, 움직임 변화가 있더라도 상기 전송된 심박수 상태를 확인하여 만약, 일상생활 중의 심박수 보다 10%이상 감소하면 수면상태로 판단한다.The mobile device 131 checks the movement data (changes in 3-axis acceleration data) and posture data for the transmitted initially set time (about 15 minutes), and if there is no movement change in the lying state, it returns to the sleeping state. It is determined, and even if there is a change in movement, the transmitted heart rate state is checked.

이때, 상기 모바일기기(130)는 설정된 초기 설정시간(약 15분) 이후에도 비수면 상태로 판단될 경우 수면에 도움을 주는 설정된 음악을 재생하고, 비수면상태에서 수면상태로 전환으로 판단되면, 재생중인 음악의 음량을 일정 속도로 감소시킨 후 종료되도록 한다.At this time, if the mobile device 130 is determined to be in a non-sleep state even after a set initial setting time (about 15 minutes), it plays the set music to help sleep, and when it is determined that the transition from the non-sleep state to the sleep state is performed, playback Decrease the volume of the music being played at a certain rate and then end it.

상기 수면상태 이후, 호흡수를 지속적으로 확인하고, 호흡수가 낮고 규칙적일 경우에는 NREM(Non-Rapid Eye Movement) 수면상태로 판단하고, 호흡수가 불규칙적이고 심박변이도의 VLF 비율이 HF비율보다 클 경우 REM(Rapid Eye Movement) 수면상태로 판단한다.After the above sleep state, the respiration rate is continuously checked, and if the respiration rate is low and regular, it is judged as NREM (Non-Rapid Eye Movement) sleep state. (Rapid Eye Movement) It is judged by the state of sleep.

만약 호흡수가 설정된 시간(10초) 이상 검출되지 않을 경우 수면 무호흡 상태로 판단하고, 만약 전송된 무호흡상태신호가 5회 이상 반복 될 경우에는 수면 무호흡증 초기로 판단하여 상기 모바일기기(130)를 통해 경보음을 출력하여, 잠을 깨우도록 유도한다.If the respiration rate is not detected for more than a set time (10 seconds), it is determined as sleep apnea, and if the transmitted apnea signal is repeated 5 times or more, it is determined as an initial sleep apnea and alerts through the mobile device 130 It outputs a sound to induce waking from sleep.

수면상태에서 비 수면상태로 변하기 전까지 수면상태 판단을 반복적으로 진행하여 데이터를 수집한다.Data is collected by repeatedly performing sleep state determination until it changes from a sleep state to a non-sleep state.

또한, 수면상태에서 비 수면상태로 변할 때는 피검자의 수면상태를 관리하는 서버(132)로 데이터를 전송하여 데이터베이스화 한다.In addition, when changing from a sleep state to a non-sleep state, data is transmitted to the server 132 that manages the sleep state of the examinee and converted into a database.

또한, 상기 IMU데이터를 이용한 가속도 및 각속도 데이터를 이용하여 수면자세 및 뒤척임 여부 등을 판별하고, 이를 ECG 데이터와 함께 수면상태를 평가하는 지표로 이용한다.In addition, by using the acceleration and angular velocity data using the IMU data, it is determined whether the sleeping posture and tossing and turning, etc. are used, and this is used as an index for evaluating the sleep state together with the ECG data.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법은 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.And, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it is obvious that the sleep state determination method using the biosignal measuring device of the present invention can be variously modified and implemented by those skilled in the art.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.However, such modified embodiments should not be individually understood from the spirit or scope of the present invention, and such modified embodiments should be included within the appended claims of the present invention.

100 : 생체신호측정장치 101 : ECG 신호처리부
102 : IMU센서 103 : IMU신호처리부
104 : MCU 105 : 무선통신부
106 : 전원부 110 : 패치부
111 : 유연전극부 111a~111c : 전극부
111d : 지지필름 113a~113c : 전극연결부
131 : 모바일기기 132 : 서버
100: bio-signal measuring device 101: ECG signal processing unit
102: IMU sensor 103: IMU signal processing unit
104: MCU 105: wireless communication unit
106: power unit 110: patch unit
111: flexible electrode part 111a~111c: electrode part
111d: support film 113a~113c: electrode connection part
131: mobile device 132: server

Claims (6)

피검자가 수면시 신체일부에서 ECG신호 및 IMU신호를 측정하고, 측정된 신호를 분석하여 생체데이터, 동작 및 자세데이터를 생체신호 측정장치에서 획득하고 이를 모바일기기로 전송하여 수면상태를 판단하도록 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법에 있어서,
상기 생체신호 측정장치는 패치형 전극부을 통해 측정된 ECG신호와 IMU센서를 통해 측정된 피검자의 움직임에 대한 가속도와 각속도 신호를 획득하는 제1과정;
상기 ECG신호에서 증폭 및 필터링을 통해 RRI(R-R peak Interval)를 산출하고, 상기 RRI를 이용하여 호흡수, 심박수 및 자율신경계 영향분석 결과 데이터를 산출하는 제2과정;
상기 제1과정에서 획득한 가속도와 각속도 정보를 이용하여 수면시 움직임 여부 및 수면자세를 판단하는 제3과정;
상기 제2,제3과정을 통해 산출된 호흡수, 심박수, 자율신경계 영향분석결과, 움직임여부 및 수면자세 판단 데이터를 지정된 모바일기기로 무선 전송하는 제4과정; 및
상기 모바일기기는 상기 제4과정에서 수신된 각 데이터를 이용하여 수면 중 움직임 변화와 자세데이터와 심박수 상태를 분석하고 수면상태 여부를 판단하는 제6과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법.
A living body that measures the ECG signal and IMU signal from a part of the body when the subject sleeps, analyzes the measured signal, acquires biometric data, motion and posture data from the biosignal measuring device, and transmits it to a mobile device to determine the sleep state In the sleep state determination method using a signal measuring device,
The biosignal measuring apparatus includes: a first process of obtaining an ECG signal measured through the patch-type electrode unit and an acceleration and angular velocity signal for the movement of the subject measured through an IMU sensor;
a second process of calculating RR peak interval (RRI) from the ECG signal through amplification and filtering, and calculating respiration rate, heart rate, and autonomic nervous system effect analysis result data using the RRI;
a third process of determining whether to move during sleep and a sleeping posture by using the acceleration and angular velocity information obtained in the first process;
a fourth process of wirelessly transmitting the respiration rate, heart rate, autonomic nervous system effect analysis result, movement status, and sleep posture determination data calculated through the second and third processes to a designated mobile device; and
and a sixth process of the mobile device analyzing movement changes, posture data, and heart rate state during sleep using each data received in the fourth process, and determining whether the mobile device is in a sleep state; A method for determining sleep state using a device.
제1항에 있어서,
상기 제2과정에서 RRI데이터 산출은 상기 ECG신호의 로 데이터(raw data)를 고역 및 저역필터링을 통해 RRI(R-R peak Interval)를 검출하는 11단계; 및
상기 RRI가 평균기준 안에 들어오도록 보간섭을 이용하여 RRI 데이터를 추정하여 최종 RRI데이터를 산출하는 12단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법.
According to claim 1,
RRI data calculation in the second process includes: 11 steps of detecting RRI (RR peak interval) through high-pass and low-pass filtering of raw data of the ECG signal; and
and 12 steps of calculating the final RRI data by estimating the RRI data using interpolation so that the RRI falls within the average standard.
제2항에 있어서,
상기 제2과정에서 호흡수는 상기 산출된 RRI데이터를 이용하여 1차 미분을 진행한 후 베이스라인(Baseline) 안정화 시키기 위하여 0.1~0.5Hz의 대역필터를 적용해 정확한 흡기와 호기에 따른 ECG신호의 변화를 추출하고,
상기 ECG신호의 변화로 호흡신호의 기울기가 음(-)에서 양(+)으로 전환되는 구간을 카운트하여 호흡수를 산출하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법.
3. The method of claim 2,
In the second process, the respiration rate is calculated using the RRI data to perform the first differentiation, and then a 0.1 to 0.5 Hz band filter is applied to stabilize the baseline. extract change,
A sleep state determination method using a biosignal measuring device, characterized in that the respiration rate is calculated by counting the section in which the slope of the respiration signal is converted from negative (-) to positive (+) due to the change in the ECG signal.
제1항에 있어서,
상기 제2과정에서 상기 심박수는 상기 RRI데이터를 시간영역으로 분석하여 분당 RRI개수를 카운트하여 산출하며,
상기 자율신경계 영향분석 데이터는 상기 RRI 데이터를 시간 축 상의 동일한 간격으로 샘플링하는 주파수영역 분석을 통해 심박변이도를 추출하여 그 결과에 따라 자율신경계 영향분석 데이터를 산출하되,
상기 주파수영역은 VLF(Very Low Frequency) 영역, LF(Low Frequency)영역, 및 HF(High Frequency)영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법.
According to claim 1,
In the second process, the heart rate is calculated by analyzing the RRI data in a time domain and counting the number of RRIs per minute,
The autonomic nervous system effect analysis data extracts the heart rate variability through frequency domain analysis of sampling the RRI data at the same interval on the time axis, and calculates the autonomic nervous system effect analysis data according to the result,
The sleep state determination method using a biosignal measuring device, characterized in that the frequency domain is set to a very low frequency (VLF) area, a low frequency (LF) area, and a high frequency (HF) area.
제4항에 있어서,
상기 제5과정은 설정된 초기 설정시간 동안에 모바일기기에 수신된 상기 움직임여부 및 수면자세 판단 데이터가 설정된 시간동안 변화가 없으면 수면상태로 판단하는 21단계;
상기 움직임여부 및 수면자세 판단 데이터가 설정된 초기 설정시간 동안 변화가 있고, 상기 심박수가 평균 심박수에 비해 설정된 값 이하이면 비수면 상태로 판단하고, 설정된 값 이상으로 감소하면 수면상태로 판단하는 22단계;
상기 21단계 또는 22단계에서 수면상태로 판단된 경우, 호흡수가 설정된 값보다 낮고 규칙적이면 NREM(Non-Rapid Eye Movement)수면상태로 판단하는 23단계;
상기 상기 21단계 또는 22단계에서 수면상태로 판단된 경우, 호흡수가 설정된 값보다 높고 불규칙적이며, 상기 산출된 주파수영역을 비교하여 심박변이도의 VLF 비율이 HF 비율보다 클 경우 REM(Rapid Eye Movement)수면상태로 판단하는 24단계; 및
상기 23단계에서 호흡수가 일정시간 없을 경우 수면 무호흡상태로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법.
5. The method of claim 4,
The fifth process is a 21 step of determining the sleep state if there is no change in the movement status and sleep posture determination data received from the mobile device for a set initial set time period;
22 step of determining whether the movement and sleep posture determination data is in a non-sleep state if there is a change during a preset initial set time and the heart rate is less than a set value compared to an average heart rate, and determining a sleep state if it decreases by more than a set value;
If it is determined that the sleep state in step 21 or 22, the respiration rate is lower than a set value and is regular, step 23 of determining a non-rapid eye movement (NREM) sleep state;
When the sleep state is determined in step 21 or 22, if the respiration rate is higher than the set value and irregular, and the VLF ratio of the heart rate variability is greater than the HF ratio by comparing the calculated frequency region, REM (Rapid Eye Movement) sleep 24 step of determining the state; and
In step 23, when the respiration rate is absent for a certain period of time, determining the sleep apnea state.
제5항에 있어서,
상기 21단계 또는 22단계에서 상기 초기 설정시간 동안 비수면 상태로 판단될 경우 수면에 도움을 주는 설정된 음악을 재생하고, 비수면 상태에서 수면상태로 전환되면, 재생중인 음악의 음량을 일정속도로 감소시킨 후 종료하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치를 이용한 수면상태 판단방법.
6. The method of claim 5,
When it is determined in step 21 or 22 that the non-sleep state is determined for the initial set time, the set music to help sleep is played, and when the non-sleep state is converted to the sleep state, the volume of the music being played is reduced at a constant rate A sleep state determination method using a biosignal measuring device, characterized in that it further comprises the step of terminating the sleep state.
KR1020210121017A 2017-06-12 2021-09-10 Method for Inference of sleeping status using Patch type Electrode KR102413424B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210121017A KR102413424B1 (en) 2017-06-12 2021-09-10 Method for Inference of sleeping status using Patch type Electrode

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170073050A KR20180135505A (en) 2017-06-12 2017-06-12 Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode
KR1020210121017A KR102413424B1 (en) 2017-06-12 2021-09-10 Method for Inference of sleeping status using Patch type Electrode

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170073050A Division KR20180135505A (en) 2017-06-12 2017-06-12 Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210117230A true KR20210117230A (en) 2021-09-28
KR102413424B1 KR102413424B1 (en) 2022-06-29

Family

ID=64959894

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170073050A KR20180135505A (en) 2017-06-12 2017-06-12 Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode
KR1020210121017A KR102413424B1 (en) 2017-06-12 2021-09-10 Method for Inference of sleeping status using Patch type Electrode

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170073050A KR20180135505A (en) 2017-06-12 2017-06-12 Apparatus for Inference of sleeping status using Patch type Electrode

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20180135505A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102488621B1 (en) * 2022-08-02 2023-01-18 주식회사 에이티센스 Biosignal measuring device and its use method
KR102661201B1 (en) * 2023-09-08 2024-04-29 럭스나인 주식회사 Electrocardiogram

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102255570B1 (en) * 2019-08-26 2021-05-25 가톨릭관동대학교산학협력단 Polysomnography test system using rabbit model
CN113229821A (en) * 2020-01-22 2021-08-10 民扬生医科技股份有限公司 Clothes, method and system for detecting electrocardiogram signals and posture changes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089267A (en) * 2002-08-29 2004-03-25 Ritsumeikan Sleeping depth estimation device and bedding equipped with the same
KR20070086293A (en) * 2004-11-16 2007-08-27 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. System for and method of controlling playback of audio signals
KR20150099430A (en) * 2014-02-21 2015-08-31 삼성전자주식회사 Electronic device
KR20160021713A (en) * 2014-08-18 2016-02-26 삼성전자주식회사 Biometric information measurement device
JP2016123594A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 富士通株式会社 Device and method of estimating autonomic nerve activity

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004089267A (en) * 2002-08-29 2004-03-25 Ritsumeikan Sleeping depth estimation device and bedding equipped with the same
KR20070086293A (en) * 2004-11-16 2007-08-27 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. System for and method of controlling playback of audio signals
KR20150099430A (en) * 2014-02-21 2015-08-31 삼성전자주식회사 Electronic device
KR20160021713A (en) * 2014-08-18 2016-02-26 삼성전자주식회사 Biometric information measurement device
JP2016123594A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 富士通株式会社 Device and method of estimating autonomic nerve activity

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102488621B1 (en) * 2022-08-02 2023-01-18 주식회사 에이티센스 Biosignal measuring device and its use method
KR102661201B1 (en) * 2023-09-08 2024-04-29 럭스나인 주식회사 Electrocardiogram

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180135505A (en) 2018-12-21
KR102413424B1 (en) 2022-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220192513A1 (en) Remote Physiological Monitor
KR102413424B1 (en) Method for Inference of sleeping status using Patch type Electrode
CN108697390B (en) Sleep state measuring device, phase coherence calculating device, and pressure state measuring device
KR101656611B1 (en) Method for obtaining oxygen desaturation index using unconstrained measurement of bio-signals
ES2699970T3 (en) Patient monitoring method and monitoring device
JP5587524B2 (en) Biological signal measuring device and biological signal measuring method
US20090024044A1 (en) Data recording for patient status analysis
US20050131288A1 (en) Flexible, patient-worn, integrated, self-contained sensor systems for the acquisition and monitoring of physiologic data
US11666229B2 (en) Monitoring device for monitoring of vital signs
US20200352510A1 (en) Patch-based physiological sensor
CN109414204A (en) Method and apparatus for determining the respiration information for object
EP3593707B1 (en) System for diagnosing sleep
KR101410989B1 (en) Methode for ECG and Stress Detection
JP2008284364A (en) Necklace type of detector for electrocardiographic and body temperature information
US20220313098A1 (en) Wearable biometric waveform analysis systems and methods
US11154204B2 (en) Simultaneous monitoring of ECG and bioimpedance via shared electrodes
Goverdovsky et al. Co-located multimodal sensing: A next generation solution for wearable health
Schneider et al. A novel wearable sensor device for continuous monitoring of cardiac activity during sleep
WO2014147939A1 (en) Biosignal measurement system, device, method and program therefor
Estrada et al. Evaluating respiratory muscle activity using a wireless sensor platform
CN211560089U (en) Wrist strap type biological signal acquisition equipment
Peltokangas et al. Unobtrusive night-time EKG and HRV monitoring system
Armanfard et al. Development of a Smart Home-Based Package for Unobtrusive Physiological Monitoring
US20230263409A1 (en) Monitoring device for monitoring of vital signs
Vehkaoja et al. Combining unobtrusive electrocardiography and ballistography for more accurate monitoring of sleep

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant