KR100766475B1 - Apparatus for remote vital signal detection and its applications - Google Patents

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KR100766475B1
KR100766475B1 KR20060019267A KR20060019267A KR100766475B1 KR 100766475 B1 KR100766475 B1 KR 100766475B1 KR 20060019267 A KR20060019267 A KR 20060019267A KR 20060019267 A KR20060019267 A KR 20060019267A KR 100766475 B1 KR100766475 B1 KR 100766475B1
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KR
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signal
remote
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biological information
detection apparatus
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KR20060019267A
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Inventor
엄준호
홍성철
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 피부표면에서 반사되는 신호와 체내장기에서 반사되는 신호를 서로 합한 후 제곱하는 셀프 믹싱(self mixing) 방법을 이용하여 신체가 임의로 움직이는 경우에도 체내장기의 움직임에 대한 정보를 얻을 수 있는 원격 생체정보 감지장치에 관한 것으로서, 송신 주파수 신호를 증폭시키는 송신증폭단과, 상기 송신증폭단에 의해 증폭된 신호를 신체에 전송하는 송신안테나와, 상기 송신안테나에 의해 신체에 입사된 후 반사되어 오는 피부반사파와 장기반사파를 수신하는 수신안테나와, 상기 수신안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 수신증폭단과, 상기 수신증폭단에서 증폭된 피부반사파와 장기반사파를 서로 합한 후 제곱하는 곱하는 주파수 혼합기와, 상기 주파수 혼합기를 통과한 신호를 필터링하는 대역통과필터와, 상기 대역통과필터를 통 Remote in this invention for obtaining information about, even if the body is optionally a moving body organ by using a self-mixing (self mixing) method of the square The combined to each other a signal that is reflected by the signal with the body organ that is reflected from the skin surface movements as a transmission amplifier stage and, with the transmitting antenna that transmits the signal amplified by the transmitting amplifier stage to the body, and then by the transmitting antenna incident on the body coming reflecting skin reflections that amplifies the transmission frequency signal of the living body information detection apparatus and the receiving antenna, and a frequency mixer for multiplying a received amplifier stage and a square then combined with each other to the skin, the reflected wave and long-reflected wave amplified by the reception amplifier stage for amplifying the signal received by the receiving antenna for receiving a long-reflected wave, the frequency mixer bandpass filtering the signals passing through the filter, through the band-pass filter 한 신호를 통하여 체내장기의 움직임을 알아내는 신호처리부와, 상기 신호처리부에서 얻어지는 체내장기의 움직임을 통해서 생체정보를 얻는 생체정보인식부;를 구비하는 것을 특징으로 한다. Characterized in that it comprises a; and the signal processing unit to find out the movement of the body organ through a signal, the biometric information verifying unit for obtaining biometric information through the movement of the body organ is obtained by the signal processing unit.
셀프믹싱, 피부, 장기, 도플러, 주파수 혼합기 Self-mixing, skin, organs, Doppler frequency mixer

Description

원격 생체정보 감지장치 및 그 응용장치{Apparatus for remote vital signal detection and its applications} A remote biological information detection device and the application device {Apparatus for remote vital signal detection and its applications}

도 1은 종래의 원격 생체정보 감지장치(100)를 설명하기 위한 도면; 1 is a view for explaining a conventional remote biological information detection apparatus 100;

도 2는 본 발명에 바람직한 주파수 대역을 설명하기 위한 그래프; Figure 2 is a graph for explaining the preferred frequency band with the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치(400)를 설명하기 위한 신체모델; Figure 3 is a physical model for describing a remote biological information detection apparatus 400 according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치를 설명하기 위한 도면; Figure 4 is a view for explaining a remote biological information detection apparatus according to the present invention;

도 5는 도 4의 송수신안테나(403)을 통해 송신된 전파가 피부(121)와 체내장기(122)에서 반사되어 다시 송수신안테나(403)로 수신되는 과정을 설명하기 위한 도면; Figure 5 is a view for explaining a process of receiving a transmit and receive antenna is a transmission radio wave through 403 reflected from the skin 121 and the body organ 122 again transmit and receive antenna 403 of Figure 4;

도 6은 도 4의 송수신안테나(403)가 송신용과 수신용으로 분리된 송수신 분리형 원격 생체정보 감지장치를 설명하기 위한 도면; Figure 6 is a view for explaining the transmitting and receiving antenna 403, a transmission and a separate transmission and reception by the receiving remote removable bio-information detecting apparatus of Figure 4;

도 7은 도 6이 적용된 원격 환자상태 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면; Figure 7 is a view for explaining a remote patient health monitoring device 6 is applied;

도 8은 도 4가 적용된 원격 음성획득장치를 설명하기 위한 도면; View for explaining a remote sound pickup device 8 is applied is 4;

도 9는 도 4가 적용된 보안장치를 설명하기 위한 도면; 9 is a diagram for explaining the security device 4 is applied;

도 10은 도 4가 적용된 재난구조용 생명체 감지장치를 설명하기 위한 도면; 10 is a view for explaining a disaster relief life detecting device 4 is applied;

<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명> <Description of reference numerals of the Related Art>

100, 400: 원격 생체정보 감지장치 100, 400: a remote biological information detection apparatus

102, 401: 발진기 103, 403a: 송신안테나 102, 401: the oscillator 103, 403a: transmitting antenna

104, 403b: 수신안테나 105: 주파수 혼합기 104, 403b: reception antenna 105: Mixer

106: 저대역통과필터 107, 411: 디지탈 신호처리부 106: low-pass filter 107, 411: a digital signal processor

109, 402: 전력증폭기 110, 406: 증폭기 109, 402: power amplifier 110, 406: amplifier

121: 피부 122: 체내장기 121: 122 Skin: the body organs

125: 신체 403: 송수신안테나 125: body 403: transmit and receive antenna

404: 송수신변환기 405: 저잡음증폭기 404: transmitting and receiving transducer 405: low noise amplifier

407: 로그증폭기 431: 피부반사파 407: log amplifier 431: Skin echoes

432: 장기반사파 601: 송신부 432: 601 Long-term reflections: transmitting

602: 수신부 701: 환자 602: reception unit 701: Patients

702: 사람 703: 동물 702: 703 From: Animals

800: 벽 900: 매몰지역 800: 900 Wall: Regional investment

본 발명은 원격 생체정보 감지장치에 관한 것으로서, 사람의 무작위적인 움직임에 의해 발생되는 원치않는 신호가 있는 경우에도 체내장기의 미세한 움직임을 포착할 수 있는 원격 생체정보 감지장치에 관한 것이다. The present invention relates to a remote biological information detection relates to a device, even if an unwanted signal generated by the random motion of the person can capture the fine movement of the body organ remote biological information detection apparatus.

음파, 전파, 광파와 같은 파(wave)를 움직이는 물체에 입사시켰을때, 움직이는 물체에서 반사되는 파의 주파수와 위상은 물체의 움직임에 따라 변하게 되며, 이는 도플러 효과(doppler effect)로 알려져 있다. When sikyeoteul the incident wave (wave), such as sound waves, radio waves, light waves on a moving object, frequency and phase of the wave reflected by the moving object is changed in accordance with the object motion, which is known as the Doppler effect (doppler effect).

일정한 속도 v로 움직이는 물체에 주파수가 fo인 파를 입사 시킨 경우, 물체에서 반사된 파는 주파수가 The case where the frequency fo of the incident wave to the object moving at a constant speed v, the frequency waves reflected by the object

Figure 112006014624940-pat00001
로 변하게 된다. Changes to. 여기서 속도 v의 방향은 물체가 실험자와 점점 가까워지는 방향이다. The direction of the velocity v is the direction the object is being increasingly close to the experimenter. 따라서 도플러 효과를 이용하면 물체의 움직임 여부를 알수 있으며, 호흡 혹은 심박에 의한 미세한 피부의 움직임이나, 혈류와 같은 체내장기의 움직임 역시 도플러 효과를 이용하여 측정할 수 있다. Therefore, by using the Doppler effect when the can know whether or not the motion of the object can be measured using the Doppler effect it is also moving in the body organ, such as the movement or flow of the fine skin caused by breathing or heart rate.

도 1은 도플러 효과를 이용하여 사람의 호흡이나 심박을 측정하는 종래의 원격 생체정보 감지장치(100)를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a conventional remote biological information detection apparatus 100 for measuring heart rate or respiration of the person using the Doppler effect.

도 1을 참조하면, 원격 생체정보 감지장치(100)는 발진기(102)에서 출력되는 일정한 주파수신호를 전력증폭기(109)로 증폭하여 송신안테나(103)를 통해 신체(125)에 입사시킨다. 1, a remote biological information detection apparatus 100 is to amplify the predetermined frequency signal output from the oscillator 102 to the power amplifier 109 is then incident to the body 125 via a transmitting antenna 103. 신체(125)에 입사된 전파의 대부분은 피부(121)에서 반사가 일어나며, 일부는 피부 속까지 침투한 후 체내장기(122)에서 반사되어 나온다. Most of the radio wave incident on the body 125 takes place are reflected by the skin 121, some of which emerges is reflected by the body organ 122 and then penetrates the skin. 신체(125)에서 반사되어 나오는 신호는 다시 수신안테나(104)를 통해 수신되어 증폭기(110)를 통해 증폭된 후 주파수 혼합기(105)에 의해 발진기(102)의 신호와 곱해지게 된다. Signal reflected from the body (125) is received via the re-reception antenna 104 becomes the multiplied signal from the oscillator 102 by the mixer 105 is then amplified through the amplifier 110. 주파수 혼합기(105)의 출력신호는 저대역통과필터(106)와 디지탈 신호 처리부(107)를 통해 처리된다. The output signal of mixer 105 is processed through a low-pass filter 106 and the digital signal processor 107. The

호흡이나 심장박동 등 체내장기(122)의 움직임(123)은 피부(121)까지 전달 되며, 따라서 피부(121)의 미세한 움직임(124)을 도플러 편이가 일어난 수신신호의 주파수를 통하여 알아냄으로써 체내장기(122)에 대한 움직임(123)에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다. Finding out the movement 123 of the body organ 122, such as respiration and heart rate, through a frequency of the received signal is a Doppler shift caused by slight movements 124 of, and transmitted to the skin 121, and therefore the skin 121, the body organ it is possible to obtain information on the movement 123 to 122. 즉 종래에는 피부(121)의 움직임(124)에 대한 정보를 통하여 호흡 및 심장박동 등 생체정보를 얻었다. That is conventionally through the information on the movement 124 of the skin 121 to obtain biological information such as respiration and heart beat.

시간에 따른 피부(121)와 안테나(103, 104)와의 거리를 d(t)라 하면, d(t)는 수학식 1로 쓸 수 있다. When the distance between the skin 121 and the antennas 103 and 104, with time la d (t), d (t) can be written as equation (1).

Figure 112006014624940-pat00002

여기서, λ는 전파의 파장이며 n(t)는 d(t)를 λ 의 길이로 나눌수 있는 최대 정수(integer)이고, small(t)는 d(t)를 λ의 길이로 나누었을때의 나머지 길이로 λ보다 작은 길이를 가진다. Here, λ is the rest of the time divided to a maximum whole number (integer), which is the wavelength of the radio wave n (t) is divided for d (t) to a length of λ, small (t) is d (t) to a length of λ in length and has a length less than λ.

안테나를 통해 송신된 전파와 수신된 전파를 각각 A radio wave and the received wave sent from the antenna respectively

Figure 112006014624940-pat00003
Wow
Figure 112006014624940-pat00004
라 하면 If LA
Figure 112006014624940-pat00005
Wow
Figure 112006014624940-pat00006
수학식 2로 표현할 수 있다. Can be expressed by equation (2).

Figure 112006014624940-pat00007

수신된 전파 The radio receiver

Figure 112006014624940-pat00008
를 주파수 혼합기(105)와 저대역통과필터(106)를 통해 저주파로 주파수 하향시키면 수학식 3과 같은 도플러 신호 Doppler(t)를 얻게 된다. When the through mixer 105 and low pass filter 106, frequency down to low frequencies is obtained for Doppler Doppler signal (t) such as equation (3).

Figure 112006014624940-pat00009

만약 사람의 움직임이 λ보다 작다면, n(t)는 일정한 상수값을 가지므로 수학식 3에 의해 doppler(t)는 small(t)의 정보만을 가지고 있게 된다. If so, if the movement of people is less than λ, n (t) is of a predetermined constant value doppler (t) by the equation (3) is possible only with the information of the small (t). 하지만 만약 사람의 움직임이 λ 보다 큰 경우, But if the movement of people is greater than λ,

Figure 112006014624940-pat00010
항은 알지 못하는 임의의 값이 되므로 doppler(t)를 통해 small(t)의 정보를 얻을 수 없게 된다. Characterized in that a random value unknown, so it is impossible to obtain information of a small (t) through the doppler (t).

작은 위치 변위인 small(t)에는 호흡 및 심박등에 의한 피부(121)의 움직임 (124)에 대한 정보가 담겨져 있다. A small (t) has a small position displacement contained information on the movement 124 of the skin 121 due to respiration and heart rate. 따라서 사람의 움직임이 λ 보다 작은 경우에 doppler(t)를 디지탈 신호처리부(107)를 통해 처리하면 체내장기(122)의 움직임(123)에 대한 정보를 얻을 수 있다. Therefore, the movement of people can be treated when the doppler (t) to be smaller than λ through the digital signal processing unit 107 to obtain information about the movement 123 of the body organ 122.

상술한 바와 같이 종래의 원격 생체정보 감지장치는, 신체(125)가 전파의 파장보다 크게 움직이는 상황에서는 체내장기(122)의 움직임(123)에 대한 정보를 얻지 못하고, 단지 신체(125)가 정지해 있거나 전파의 파장보다 작은 움직임을 가지는 상황에서만 체내장기(122)의 움직임(123)에 대한 정보를 얻을 수 있었다. Conventional remote biological information detection apparatus as described above, in the situation where the body 125 is largely moving than the propagation wavelength of not getting the information on the movement 123 of the body organ (122), only the body 125 is stopped year, or it could only obtain information about the movement 123 of the body organ 122 situations with small movement is less than the wavelength of the radio wave.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 피부표면에서 반사되는 신호와 체내장기에서 반사되는 신호를 서로 합한 후 제곱하는 셀프 믹싱(self mixing) 방법을 이용하여 신체가 임의로 움직이는 경우에도 체내장기의 움직임에 대한 정보를 얻을 수 있는 원격 생체정보 감지장치를 제공하는 데 있다. Therefore, object of the present invention, using a self-mixing (self mixing) method of the square after the signal and the signal reflected by the body organ that is reflected from the skin surface, combined with each other, even if the body is optionally a moving body organ moves for the provision of a remote biometric information detection devices to obtain information.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치는, A remote biological information detection apparatus according to the present invention for achieving the above-mentioned technical task,

송신 주파수 신호를 증폭시키는 송신증폭단과, And transmitting amplifier stage for amplifying the transmit frequency signal,

상기 송신증폭단에 의해 증폭된 신호를 신체에 전송하는 송신안테나와, And a transmitting antenna for transmitting the signal amplified by the transmitting amplifier stage to the body,

상기 송신안테나에 의해 신체에 입사된 후 반사되어 오는 피부반사파[S R1 (t)]와 장기반사파[S R2 (t)]를 수신하는 수신안테나와, And a receiving antenna for receiving a reflected wave coming after the skin is reflected [S R1 (t)] and the long term echo [R2 S (t)] enters the body by the transmitting antenna,

상기 수신안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 수신증폭단과, It received for amplifying the signal received by the receiving antenna and the amplifier stage,

상기 수신증폭단에서 증폭된 피부반사파[S R1 (t)]와 장기반사파[S R2 (t)]가 더해진 신호[S R (t)]을 제곱하여 출력하는 주파수 혼합기와, And the frequency mixer and outputs the square to the skin, the reflected wave amplified by the reception amplifier stage [S R1 (t)] and the long term echo [R2 S (t)] is added signal [S R (t)],

상기 주파수 혼합기를 통과한 신호를 필터링하는 대역통과필터와, And a band pass filter for filtering the signal having passed through the frequency mixer,

상기 대역통과필터를 통과한 신호를 통하여 체내장기의 움직임을 알아내는 신호처리부와, And a signal processing unit to find out the movement of the body organ through the signal passed through the bandpass filter,

상기 신호처리부에서 얻어지는 체내장기의 움직임을 통해서 생체정보를 얻는 생체정보인식부;를 구비하는 것을 특징으로 한다. It characterized in that it comprises a; the biometric information verifying unit for obtaining biometric information through the movement of the body organ is obtained by the signal processing unit.

상기 수신증폭단은, 상기 수신안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 저잡음 증폭기와, 상기 저잡음 증폭기를 통과한 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. The receiving amplifier stage, it is preferably comprising a low-noise amplifier and an amplifier for amplifying a signal passing through the low noise amplifier for amplifying the signal received by the receiving antenna. 이 때, 상기 수신증폭단의 증폭기를 통과한 신호를 증폭하는 로그 증폭기를 더 포함하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable to further includes a log amplifier for amplifying the signal passed through the amplifier of the receiving amplifier stage.

상기 대역통과필터로는 저대역통과필터를 사용하는 것이 바람직하다. To the band-pass filter, it is preferable to use a low-pass filter.

상기 송신안테나에서 전송하는 신호는 100MHz~40GHz의 주파수 범위 내에서 특정주파수 또는 일정패턴으로 가변되는 가변주파수를 가지는 것이 바람직하다. Signal transmitted from the transmission antenna preferably has a variable frequency that varies in a certain frequency or a certain pattern within a frequency range of 100MHz ~ 40GHz.

상기 송신안테나와 수신안테나는 일체형으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 송수신변환기를 통하여 그 기능이 절환되는 것이 바람직하다. The transmit and receive antennas may be formed integrally, in which case it is preferred that the function is switched via the transmission and reception transducer.

상기 신호처리부는 장기와 피부의 시간에 따른 변위차를 알아냄으로써 체내장기의 움직임을 파악하는 것이 바람직하다. The signal processing is preferably by finding out the displacement difference with time of the organ and the skin determine the in vivo long-term movement.

상기 생체정보인식부가 얻는 생체정보는 심박수, 호흡수, 또는 음성신호 등이며, 이 때 상기 음성신호는 기도, 폐, 또는 흉부의 움직임을 감지하여 얻을 수 있다. Biometric information adding said biometric information obtaining recognition is the heart rate, and respiration, or an audio signal, this time, the voice signal may be obtained by detecting the airway, the lung, or of the chest movement.

본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치를 사용하여 환자의 호흡과 맥박을 실시간으로 측정함으로써 환자의 생명을 감지하는 원격 환자상태 모니터링 장치를 구현할 수 있다. Using a remote biological information detection apparatus according to the present invention can implement a remote patient health monitoring system to detect a life of a patient by measuring the breathing and heart rate of the patient in real time.

본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치를 사용하여 출입하는 생명체의 심박수를 측정함으로써 사람과 다른 동물을 구분하는 보안장치를 구현할 수 있다. By using a remote biological information detection apparatus according to the present invention measures the heart rate of the organism and out may implement a security device that separates the different animals and man.

본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치를 사용하여 매몰지역등 사람의 눈으로 생명체를 감지할 수 없는 상황에서 생명체를 감지하는 재난 구조용 생명체 감지장치를 구현할 수 있다. Using a remote biological information detection apparatus according to the present invention can implement a disaster relief life detecting device for detecting an organism in a situation unable to detect the organism to the human eye, such as the buried region.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. In the following, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. The following embodiments will be many variations within the spirit of the present invention Those of ordinary skill in the art only be given to understand the context of the present invention. 따라서, 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. Therefore, it should not be construed that the scope of the present invention is not limited to this embodiment.

도 2는 본 발명에 바람직한 주파수 대역을 설명하기 위한 그래프로서, 주파수에 따른 피부, 근육, 심장, 체액에 대한 전파의 투과도를 나타낸 것이다. 2 is a graph for explaining the preferred frequency band with the present invention, illustrating a transmission of radio waves to the skin, the muscles, the heart, the body fluid with respect to the frequency. 도 2를 참조하면, 본 발명에서 바람직한 100MHz~40GHz의 주파수 영역에서는 수십 mm에서 수백 um의 투과도를 가짐을 알수 있으며, 사용 주파수 대역에서의 전파의 파장은 3m~8mm 정도로 체내 장기의 움직임보다 작다. Referring to Figure 2, in the frequency domain of the preferred 100MHz ~ 40GHz in the present invention can know the having a transmission of hundreds of um tens mm, a wavelength of the radio wave in the frequency band used is less than that of the body organ moves about 3m ~ 8mm.

도 3은 본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치를 설명하기 위한 신체모델을 나타낸 도면으로서, 피부(121)와 체내장기(122)를 원통으로 가정하고 이의 단면을 나타낸 것이다. Figure 3 shows a diagram showing a physical model for describing a remote biological information detection apparatus according to the present invention, assuming the skin 121 and the body organ (122) and a cylindrical cross-section thereof.

도 3을 참조하면, 체내장기(122)가 수축과 팽창의 움직임을 가지게 될 때 피부(121)도 수축 및 팽창을 하게 되는데, 체내장기(122)의 반경을 R1이라고 하고, 피부(121)의 반경을 R2라고 하면, R1이 △R1만큼 변하는 경우, 피부(121)의 반경의 변위 △R2 는 수학식 4로 나타낼 수 있다. 3, the in vivo long-term (122) is retracted and the skin 121 when it had the behavior of the dilatation there is the contraction and expansion, the body organ 122, the radius of that, and the skin 121 R1 of Speaking of the radius R2, if R1 is varied by △ R1, R2 △ displacement of the radius of the skin 121 may be expressed by equation (4).

Figure 112006014624940-pat00011

따라서, 체내장기(122)의 변위 △R1과 피부(121)의 변위 △R2의 차이인 △R1-△R2는 수학식 5로 나타낼 수 있다. Accordingly, the displacement △ △ R1- R2, which is a difference △ △ R1 and R2 in the displacement skin 121 of the body organ 122 may be expressed by Equation (5).

Figure 112006014624940-pat00012

여기서, △R1-△R2의 값은 사람이 공간적인 이동을 하여도 변하지 않는 값이다. Here, the value of △ △ R1- R2 is a value that does not change even a person to a spatial movement. 또한 △R1-△R2 의 값은 △R1, 즉 장기의 움직임에 비례하는 값이므로 체내장기(122)의 움직임에 대한 정보를 가지고 있다. Since the value of R1- also △ △ △ R2 is R1, i.e., the value that is proportional to the movement of the long-term contains information about the movement of the body organ 122. 따라서 △R1-△R2의 시간적 변화를 획득하면 시간에 따른 체내장기(122)의 움직임에 대한 정보를 얻을 수 있다. Thus, △ when obtaining the temporal change of △ R1- R2 can obtain information about the movement of the body organ 122 according to time.

도 4는 본 발명에 따른 원격 생체정보 감지장치(400)를 설명하기 위한 도면이다. Figure 4 is a view for explaining a remote biological information detection apparatus 400 according to the present invention. 도 4를 참조하면, 발진기(401)에서 발생된 100MHz~40GHz의 고주파 신호는 전력증폭기(402)에 의해 증폭되어 송수신안테나(403)를 통해 신체(125)에 입사되고, 입사된 전파중 일부는 피부(121)에서 반사되어 피부반사파(431)를 이루고, 또 일부는 체내장기(122)에서 반사되어 장기반사파(432)를 이룬다. 4, the high-frequency signal of 100MHz ~ 40GHz generated by the oscillator 401 is amplified by a power amplifier (402) being joined to the body 125 via a transmitting and receiving antenna 403, a portion of the incident radio wave is is reflected by the skin 121, the skin forms a reflected wave 431, and some is reflected by the body organ (122) forms a long reflected wave 432.

반사파(431, 432)는 다시 송수신안테나(403)를 통해 수신된다. The reflected wave 431 and 432 is received via the re-transmission antenna (403). 송수신안테나(403)는 송수신변환기(404)에 연결되며 송수신변환기(404)를 통하여 그 기능이 절환된다. Transmitting and receiving antenna 403 is connected to the transmitting and receiving transducer 404 and its function is switched via the transmitting and receiving transducer 404. The 수신된 신호는 저잡음증폭기(LNA, 405), 증폭기(AMP, 406), 로그증폭기(log AMP, 407)을 통해 증폭되게 된다. The received signal is to be amplified through a low noise amplifier (LNA, 405), an amplifier (AMP, 406), a log amplifier (log AMP, 407).

로그증폭기(407)는 입력(Vin)과 출력(Vout) 관계가 수학식 6과 같은 로그관계를 가지고 있는 증폭기로서, 신호레벨이 작은 신호의 증폭률이 신호레벨이 큰 신호보다 큰 증폭기이다. Log amplifier 407 is an input (Vin) and output (Vout) relationship is greater than the amplification factor is large and the signal level of the signal is a small signal, the signal level as an amplifier with the same log relationship and equation (6) amplifiers. 따라서 로그증폭기(407)는 신체에 투과되어 반사된 작은 신호에 대해 큰 이득으로 증폭을 할 수 있다. Therefore, the log amplifier 407 may amplify a larger gain for small signal reflection is transmitted through the body.

Figure 112006014624940-pat00013

도 5는 송수신안테나(403)을 통해 송신된 전파가 피부(121)와 체내장기(122)에서 반사되어 다시 송수신안테나(403)로 수신되는 상태를 나타내는 도면이다. 5 is a view showing a state in which the transmitted radio waves through the transmitting and receiving antenna 403 is reflected from the skin 121 and the body organ 122 is received back into the transceiver antenna 403. The 도 5를 참조하면, 시간에 따른 송수신안테나(403)와 피부(121)까지의 거리 D 1 (t)과 시 간에 따른 송수신안테나(403)와 체내장기(122)까지의 거리 D 2 (t)의 차 D 1 (t) - D 2 (t)는 수학식 7로 나타낼 수 있다. 5, the transmission and reception by time the antenna 403 and the skin transceiver according between the distance D 1 (t) and the time of up to 121, the antenna distance D 2 (t) of up to 403 and the body organ 122 the difference D 1 (t) - D 2 (t) may be represented by equation (7).

Figure 112006014624940-pat00014

여기서, n(t)는 송수신안테나(403)와 피부(121)까지의 거리를 λ의 길이로 나눌 수 있는 최대 정수이고, s(t)는 λ의 길이로 떨어지지 않는 λ보다 작은 길이를 나타낸다. Here, n (t) is the maximum integer of dividing the distance from the transmitting and receiving antenna 403 and a skin 121 with a length of λ, s (t) denotes a length less than λ does not fall to a length of λ. 그리고, 상수 d는 피부(1021)와 체내장기(122) 사이의 거리이고, △ R1(t)과 △R2(t)는 피부(121)와 체내장기(122)의 시간에 따른 변위이다. Then, the constant d is a displacement with time of the skin 1021 and the distance between the body organ (122), △ R1 (t) and △ R2 (t) is the skin 121 and the body organ 122.

송수신안테나(403)에서 송신되는 신호를 The signal transmitted from the transmitting and receiving antenna 403,

Figure 112006014624940-pat00015

라 하면, 피부(121)에서 반사되는 전파 S R1 (t)과, 체내장기(122)서 반사되는 전파 S R2 (t)는 수학식 8로 나타낼 수 있다. Assuming that radio wave S R2 (t) which is reflected standing electric wave S R1 (t) and the body organ 122 which is reflected from the skin 121 may be expressed by Equation (8).

Figure 112006014624940-pat00016

여기서, A' 과 A"는 피부(121)와 체내장기(122)에서 반사되는 전파의 진폭을 각각 나타낸다. Here, A 'and A "represents the amplitude of the radio wave which is reflected from the skin 121 and the body organ (122), respectively.

다시 도 4를 참조하면, 송수신안테나(403)에 수신되는 신호 S R (t)과, 주파수 혼합기(409)를 통과한 신호 S mixerout (t)와, 저대역통과필터(410)를 통과한 신호 S RAW (t)는 수학식 9로 나타낼 수 있다. Referring again to Figure 4, the transmitting and receiving antenna 403, the signal S R (t) and a frequency mixer 409, a signal S mixerout (t) passing through the received on and a signal passing through the low-pass filter 410 RAW S (t) can be represented by equation (9).

Figure 112006014624940-pat00017

시간에 따른 장기와 피부의 변위차 vital(t)은 수학식 10으로 나타낼 수 있다. The displacement difference between the long term and the skin over time vital (t) is given by equation (10).

Figure 112006014624940-pat00018

수학식 9에 나타낸 S RAW (t)는 수학식 11에서와 같이 vital(t)에 대한 정보을 가진 신호가 된다. RAW S (t) shown in Equation (9) is a signal with jeongboeul for vital (t) as in Equation (11).

Figure 112006014624940-pat00019

따라서, 디지털 신호처리부(411)에서 S RAW (t)를 통해서 vital(t)에 대한 정보를 얻어낼수 있게 된다. Thus, in the digital signal processing unit 411, it is possible to still get information on the vital (t) through the RAW S (t). vital(t)는 수학식 5에 나타낸 바와 같은 체내장기(122)의 움직임에 대한 정보를 가지므로 신체의 움직임과는 상관없이 체내장기(122)의 움직임에 대한 정보를 얻어낼 수 있다. vital (t) can be obtained information about the movement of the body organ 122 because of the information regardless of the movement of the body on the motion of the body organ (122) as shown in equation (5).

도 6은 도 4의 송수신안테나(403)가 송신용과 수신용으로 분리된 송수신 분리형 원격 생체정보 감지장치를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for the transmitting and receiving antenna 403 of Figure 4 illustrating a remote transmitting and receiving a removable bio-information detecting device separated for transmission and for reception. 본 발명은 송신신호의 주파수와 수신신호의 주파수를 동기화시킬 필요가 없기 때문에 도 6에 도시된 바와 같이 신체에 전파를 송신하는 송신부(601)와 신체에서 반사되는 신호를 수신하는 수신부(602)로 분리할 수 있다. The present invention is a receiving unit 602 for receiving a signal reflected from the body sending unit 601 and the body for transmitting a radio wave in as shown in Figure 6 it is not necessary to synchronize the frequency of the received signal of the transmission signal It can be separated. 이 경우 안테나는 송신안테나(403a)와 수신안테나(403b)로 분리될 것이며, 그로 인해 송수신변환기(404)가 필요없게 된다. In this case, the antenna will be separated by a transmit antenna (403a) and receiving antenna (403b), thereby transmitting and receiving transducer 404 is not required.

도 7은 도 6이 적용된 원격 환자상태 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining a remote patient health monitoring device 6 is applied. 본 발명에 따른 원격 환자상태 모니터링 장치는 송신부(601)를 통해서 5W 이상의 고출력 고주파 신호를 환자(701) 개개인에게 송출하고, 복수개의 수신부(602)를 통하여 환자(701) 개개인의 생체신호를 감지함으로써, 실시간으로 각 환자(701)의 체내 장기의 움직임을 상술한 실시예를 통해 모니터링함으로써 환자의 상태를 감지한다. Remote patient health monitoring device according to the present invention, by transmitting a high-power high-frequency signal more than 5W to the patient 701 individuals, and patients 701 detects the individual biological signal via the plurality of receiver 602 via the transmission 601 , by monitoring and sensing the condition of the patient by way of example, real-time as described above for the body organ of the patient 701 moves.

도 8은 도 4가 적용된 원격 음성획득장치를 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining a remote sound acquisition apparatus 4 is applied. 본 발명에 따른 원격 음성획득장치는 높은 이득을 가지고 있는 송수신안테나(403)를 이용하여 원거리에 있는 사람(702)에게 전파를 입사시켜 반사된 신호를 원격 생체정보 감지장치(400)로 수신하여, 말을 할때 발생되는 기도, 폐, 또는 흉부 등의 진동을 감지함으로써 원거리에 있는 사람의 음성을 청취한다. Remote voice pickup apparatus according to the present invention receives the signal reflected by the incident radio waves to the individual (702) at a distance using the transmission and reception antenna 403, which has a high gain to a remote biological information detection apparatus 400, pray that occur when you say, by the lungs, or detect vibrations, such as the chest and listen to the voice of the people in the distance. 사람의 가청주파수는 20~20kHz이므로, 디지털 신호처리부(411)에서 가청주파수에 해당하는 신호만을 얻으면 원격으로 사람의 음성신호를 획득할수 있다. Since the audio frequency of the person is 20 ~ 20kHz, in the digital signal processing unit 411 obtains only the signal corresponding to the audible frequency it can be obtained a voice signal of a person remotely.

도 9는 도 4가 적용된 보안장치를 설명하기 위한 도면이다. 9 is a diagram for explaining the security device is applied to Fig. 일반적으로 몸집이 작은 동물일수록 맥박수가 빠르다. Generally, the smaller the animal the more petite is fast heart rate. 예를들어 사람 성인의 분당 맥박수는 60~80 이며, 강아지의 경우 70~120으로 성인보다 빠르다. For example, the pulse rate per minute in the adult human is 60 to 80, in the case of dogs is faster than in adults 70 to 120. 따라서, 원격 생체정보 감지장치(400)로 건물내 침입한 생명체의 심박수를 측정하여 성인(702)인지 동물(703)인지를 구분할 수 있다. Thus, a remote biological information detection apparatus 400 measures the heart rate of the intrusion within the building organisms can distinguish whether an adult (702) that the animal (703).

도 10은 도 4가 적용된 재난구조용 생명체 감지장치를 설명하기 위한 도면이다. 10 is a view for explaining a disaster relief life detecting device is applied to Fig. 전파는 마른 재질의 벽과 같은 물체를 통과할 수 있으므로 사람의 유무를 눈으로 확인 할 수 없는 벽(800)의 뒤나 혹은 매몰지역(900)에 갇혀있는 사람(702)의 존재를 감지할 수 있다. Propagation can detect the presence of people (702) which can be passed through an object such as a wall of dry material trapped in the presence of a person behind or or buried region (900) of the wall (800) can not be confirmed by eyes .

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 신체가 움직이는 경우에도 체내장기의 움직임에 대한 정보를 원격에서 얻을 수 있기 때문에, 사람의 몸에 센서를 부착할 수 없는 화상환자의 심장박동수 측정, 원격음성획득, 보안 시스템, 및 재난시 생존자의 존재확인 등에 매우 유용하다. According to the present invention, as described above, since the body to obtain information about the body organ moves on the remote, if moving, heart rate measurement of burn patients which can not be attached to the sensor in the body of a person, a remote voice pickup, it is very useful, for example, security systems, and confirmed the presence of the disaster survivors.

Claims (13)

  1. 송신 주파수 신호를 증폭시키는 송신증폭단; Transmission amplifier stage for amplifying the transmit frequency signal;
    상기 송신증폭단에 의해 증폭된 신호를 신체에 전송하는 송신안테나; Transmission antennas for transmitting the signal amplified by the transmitting amplifier stage to the body;
    상기 송신안테나에 의해 신체에 입사된 후 반사되어 오는 피부반사파[S R1 (t)]와 장기반사파[S R2 (t)]를 수신하는 수신안테나; After the transmission by the antenna incident on the body is reflected by the skin reflected wave coming [S R1 (t)] and a receiving antenna for receiving a reflected wave organs [R2 S (t)];
    상기 수신안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 수신증폭단; It received for amplifying the signal received by the receiving antenna amplifier stage;
    상기 수신증폭단에서 증폭된 피부반사파[S R1 (t)]와 장기반사파[S R2 (t)]가 합쳐진 신호[S R (t)]를 제곱하여 출력하는 주파수 혼합기; The skin reflected wave amplified by the reception amplifier stage [S R1 (t)] and the long term echo [R2 S (t)] is the square of the frequency mixer and outputs a sum signal [S R (t)];
    상기 주파수 혼합기를 통과한 신호를 필터링하는 대역통과필터; A band pass filter for filtering the signal having passed through the frequency mixer;
    상기 대역통과필터를 통과한 신호를 통하여 체내장기의 움직임을 알아내는 신호처리부; Signal processing to find out the movement of the body organ through the signal passed through the bandpass filter;
    상기 신호처리부에서 얻어지는 체내장기의 움직임을 통해서 생체정보를 얻는 생체정보인식부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. A remote biological information detection apparatus comprising a; the biometric information verifying unit for obtaining biometric information through the movement of the body organ is obtained by the signal processing unit.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신증폭단이, The method of claim 1, wherein the receiving amplifier stage,
    상기 수신안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 저잡음 증폭기와, And a low noise amplifier for amplifying the signal received by the receiving antenna,
    상기 저잡음 증폭기를 통과한 신호를 증폭하는 증폭기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. A remote biological information detection apparatus comprising the amplifier for amplifying the signal having passed through the low-noise amplifier.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수신증폭단의 증폭기를 통과한 신호를 증폭하는 로그 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. 3. The method of claim 2, a remote biological information detection apparatus further comprising a log amplifier for amplifying the signal passed through the amplifier of the receiving amplifier stage.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대역통과필터가 저대역통과필터인 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. The method of claim 1, wherein the remote biological information detection apparatus which is characterized in that the band-pass filter is a low-pass filter.
  5. 제1항에 있어서, 상기 송신안테나에서 전송하는 신호의 주파수가 100MHz~40GHz 인 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. The method of claim 1, wherein the remote biological information detection apparatus, characterized in that the frequency of the signal transmitted from the transmission antenna of 100MHz ~ 40GHz.
  6. 제1항에 있어서, 상기 송신안테나에서 전송하는 신호는 100MHz~40GHz의 주파수 범위 내에서 특정주파수 또는 일정패턴으로 가변되는 가변주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. The method of claim 1, wherein the remote biological information detection apparatus as signals having a variable frequency characteristic that is varied in a certain frequency or a certain pattern within a frequency range of 100MHz ~ 40GHz transmitting from the transmit antennas.
  7. 제1항에 있어서, 상기 송신안테나와 수신안테나는 일체형으로 이루어지며, 송수신변환기를 통하여 그 기능이 절환되는 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. According to claim 1, composed of the transmitting antenna and the receiving antenna is a one-piece, a remote biological information, it characterized in that the function is switched via the transmission and reception transducer sensors.
  8. 제1항에 있어서, 상기 신호처리부는 장기와 피부의 시간에 따른 변위차를 알아냄으로써 체내장기의 움직임을 파악하는 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. The method of claim 1, wherein the signal processing unit of a remote biological information detection apparatus, characterized in that to determine the movement of the body organ by finding out the displacement difference with time of the organ and the skin.
  9. 제1항에 있어서, 상기 생체정보인식부가 얻는 생체정보는 심박수, 호흡수, 또는 음성신호인 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. The method of claim 1, wherein the remote biological information detection apparatus of the biometric information is added to obtain the biometric information recognition is characterized in that heart rate, respiratory rate, or the audio signal.
  10. 제9항에 있어서, 상기 음성신호는 기도, 폐, 또는 흉부의 움직임을 감지하여 얻는 것을 특징으로 하는 원격 생체정보 감지장치. 10. The method of claim 9, wherein the speech signal is airway, lung, or a remote biological information, characterized in that obtained by sensing the movement of the chest detection unit.
  11. 제1항의 원격 생체정보 감지장치를 사용하여 환자의 호흡과 맥박을 실시간으로 측정함으로써 환자의 생명을 감지하는 원격 환자상태 모니터링 장치. Paragraph (1) remote biological information detection apparatus remote patient health monitoring system to detect a life of a patient by measuring the breathing and heart rate of the patient in real time using.
  12. 제1항의 원격 생체정보 감지장치를 사용하여 출입하는 생명체의 심박수를 측정함으로써 성인의 사람과 강아지를 구분하는 보안장치. The security device to separate adult men and dogs by measuring the heart rate of a life in and out using the remote biometric information sensing device of claim 1.
  13. 제1항의 원격 생체정보 감지장치를 사용하여 매몰지역등 사람의 눈으로 생명체를 감지할 수 없는 상황에서 생명체를 감지하는 재난 구조용 생명체 감지장치. Paragraph 1 of the remote sensing device uses biometric information to a disaster relief organism to detect the organism in situations that can not be detected by the human eye, such as a living burial area sensor.
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