KR100963253B1 - 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법 및 장치와기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법 및 장치와 기록매체에 관한 것이다.

본 발명은 맥박 신호에서 잡음(Noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서, (a) 소정의 시간 동안(이하, "현재 시간구간"이라 함) 측정되는 맥박 신호의 주파수 특성을 분석하는 단계; (b) 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성과 비교하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음 성분을 보정하는 단계; 및 (c) 잡음 성분이 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 가속도 센서 없이도 맥박수를 정확하게 측정할 수 있고, 맥박 측정기의 생산 단가를 줄이고, 휴대용 맥박 센서의 제조시 부피 부담을 줄일 수 있다는 장점이 있다.

맥박, 잡음, 주파수 분석

Description

맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법 및 장치와 기록매체{Method, Apparatus and Recording Medium for Removing Noise from Pulse Signal}

본 발명은 맥박 신호에서 잡음(Noise)을 제거하기 위한 방법 및 장치와 기록매체에 관한 것이다.

심장이 박동할 때 동맥을 통해 혈액을 밀어내게 된다. 이러한 혈액의 흐름으로 인하여 동맥이 팽창과 이완을 되풀이하게 되는데 이를 맥박이라 하고, 1분 동안 동맥의 팽창과 이완이 되풀이되는 횟수를 맥박수로 정의한다.

맥박수를 측정하기 위해서 맥박 센서가 사용되는데, 맥박 센서로는 압력의 변화를 이용하는 방식, 소리를 이용하는 방식, 빛을 이용하는 방식 등 다양한 종류가 있다. 이 중 빛을 이용하는 광학식 맥박 센서를 예로 들어 설명하면, 광학식 맥박 센서는 주로 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)로 구성된 발광부와 포토다이오드(Photodiode)로 구성된 수광부로 이루어져 있다.

발광부와 수광부 사이에 손목 등을 위치시키면, 발광부에서 조사된 빛이 신체 내부의 살, 뼈, 혈관 등을 투과 또는 반사하여 수광부로 도달하게 되고, 수광부에서는 시간의 변화에 따른 빛의 변화를 신호로 출력하게 된다.

맥박을 측정할 때, 살과 뼈는 빛의 투과율의 변화에 영향을 주지 않고, 단지 혈관에 혈액이 흐를 때 그 혈류량에 따라 빛의 투과율이 변하기 때문에 시간의 변화에 따른 빛의 변화를 측정하면 맥박 신호의 측정이 가능하다. 그리고 맥박 신호의 진동수를 파악하여 맥박수를 연산할 수 있게 된다.

그러나, 피검사체가 움직이는 경우 등에는, 그 움직임으로 인해, 맥박 센서에서 측정된 맥박 신호에 잡음(Noise)이 포함된다.

따라서 이러한 잡음을 제거하지 않은 맥박 신호를 이용하여 맥박수를 연산하는 경우에는 정확한 맥박수를 측정할 수 없게 되므로, 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 기술의 필요성이 대두된다.

종래에는 맥박 신호에서 움직임 등에 따른 잡음을 제거하기 위해 가속도 센서를 이용하여 움직임을 측정하고, 맥박 신호에서 움직임에 따른 파형을 제거하여 움직임에 따른 잡음을 제거하는 방법을 사용하였다.

도 1은 종래의 맥박 신호에서 잡음을 제거하는 맥박 측정기를 간략하게 도시한 블럭도이다.

종래의 맥박 측정기는 맥박 센서(102), 가속도 센서(104), 적응 필터(Adaptive Filter)(106) 등으로 구성되어 있다.

맥박 센서(102)는 피측정체로부터 측정된 맥박 신호를 적응 필터(106)로 출력한다. 맥박 센서(102)에 의해 측정되는 맥박 신호에는 맥박 성분과 피측정체의 움직임에 따른 잡음 성분이 혼합되어 있다.

가속도 센서(104)는 피측정체의 움짐임을 감지하여 움직임 파형을 적응 필터(106) 로 출력한다.

적응 필터(106)는 맥박 센서(102)로부터 전달된 맥박 신호와 가속도 센서(104)에서 전달된 움직임 파형을 비교/분석하여 맥박 신호에서 피측정체의 움직임에 따른 잡음 성분을 제거한다.

따라서 피측정체의 움직임에 따른 잡음이 제거된 맥박 신호를 통해 정확한 맥박수를 연산할 수 있게 된다.

그러나 종래의 맥박 측정기는 가속도 센서를 별도로 구비하여야 하므로, 측정기의 생산 단가를 증가시킬 뿐만 아니라, 특히 휴대용 맥박 측정기를 구현하는 경우, 장치의 크기가 다소 커진다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 가속도 센서 없이 맥박 신호에서 잡음을 제거하는 방법과 이를 이용한 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 맥박 신호에서 잡음(Noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서, (a) 소정의 시간 동안(이하, "현재 시간구간"이라 함) 측정되는 맥박 신호의 주파수 특성을 분석하는 단계; (b) 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성과 비교하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음 성분을 보정하는 단계; 및 (c) 잡음 성분이 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법을 제공한다.

또 다른 목적을 위해 본 발명은, 맥박 센서가 장착된 맥박 측정기에 있어서, 상기 맥박 센서로부터 소정의 시간마다 측정되는 맥박 신호의(이하, 맥박 신호가 측정되는 각 시간을 "시간구간"라 하여 구분함) 주파수 특성을 분석하는 분석 모듈; 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음(Noise) 성분을 보정하는 보정 모듈; 상기 보정 모듈에서 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 산출하는 연산 모듈; 및 상기 보정 모듈에서 보정된 주파수 특성 및 상기 연산 모듈에서 산출된 맥박수를 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 맥박 측정기를 제공한다.

또 다른 목적을 위해 본 발명은, 맥박 센서로부터 소정의 시간마다 측정되는 맥박 신호에서(이하, 맥박 신호가 측정되는 시간을 "시간구간"라 하여 구분함) 잡음(Noise)을 제거하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체로서, 상기 맥박 신호의 주파수 특성을 분석하는 분석 모듈; 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음 성분을 보정하는 보정 모듈; 및 상기 보정 모듈에서 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 연산하는 연산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

또 다른 목적을 위해 본 발명은, 맥박 센서로부터 출력되는 맥박 신호에서 잡음(Noise)을 제거하기 위한 잡음 제거 장치에 있어서, 소정의 시간마다 측정되는 맥박 신호의(이하, 맥박 신호가 측정되는 각 시간을 "시간구간"라 하여 구분함) 주파수 특성을 분석하는 분석 모듈; 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음 성분을 보정하는 보정 모듈; 상기 보정 모듈에서 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 산출하는 연산 모듈; 및 상기 보정 모듈에서 보정된 주파수 특성 및 상기 연산 모듈에서 산출된 맥박수를 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 잡음 제거 장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도 면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로 맥박수는 짧은 시간 동안 급격하게 변동하지 않는다. 따라서 소정의 시간 동안(예컨대, 15초) 측정되는(이하, 소정의 측정 시간을 "시간구간"이라 함) 맥박 신호의 주파수 특성을 분석하여 이전 시간구간의 주파수 특성과 비교하면 현재 시간구간에서의 주파수 특성에서 잡음 성분을 제거할 수 있게 된다.

즉, 각 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 분석하기 위하여 파워 스펙트럼을 계산하고 이전 시간구간의 맥박 신호의 파워 스펙트럼과 비교하여 보정하게 된다. 이렇게 보정된 파워 스펙트럼 또는 주파수 특성은 다음 시간구간의 주파수 특성을 보정할 때 비교의 기준이 된다.

이하, 보다 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 아래의 실시예는 스펙트럼 변환을 통해 파워 스펙트럼을 얻고 이 스펙트럼을 이용하여 주파수 특성을 분석하는 것으로 설명되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 zero-up-crossing 방법을 이용한 주기의 추출과 band pass filter의 조합 등 주파수 특성을 분석할 수 있는 여러 방법이 사용될 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법을 도시한 순서도이다.

먼저, 맥박 센서로부터 현재 시간구간의 맥박 신호가 입력되면 입력된 맥박 신호를 스펙트럼 변환하고(S202), 현재 시간구간의 스펙트럼 특성을 분석하게 된다(S204).

그리고 현재 시간구간의 스펙트럼의 피크점(Peak Point)들 중에 이전 시간구간의 맥박 신호의 스펙트럼 특성을 기준으로 허용 범위를 벗어난 피크점이 존재하는지를 판단하게 된다(S206). 여기서 허용 범위는 맥박수의 일반적인 변동 특성을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다. 예컨대, 이전 시간구간의 맥박수를 기준으로 ±20%를 허용 범위로 설정하거나 또는 일정한 값(예컨대, ±0.3Hz(약 분당 18회))을 허용 범위로 설정할 수도 있을 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.

허용 범위를 벗어난 피크점이 존재하는 경우, 그 피크점들을 제거함으로써 현재 시간구간의 스펙트럼을 보정하여 저장하게 된다(S208). 여기서 저장된 현재 시간구간의 스펙트럼은 다음 시간구간의 맥박 신호의 스펙트럼에서 잡음 성분을 제거하기 위한 기준이 된다.

허용 범위를 벗어난 피크점들이 존재하는지를 판단하는 방법으로, 각 피크점들을 피크의 세기 순으로 이전 시간구간의 스펙트럼과 비교하는 방법이 사용될 수 있다. 또한, 더 나아가 크기 순으로 비교하는 과정에서 허용 범위 내에 존재하는 최대 피크점을 검출한 경우, 그 최대 피크점 이외의 모든 피크점들을 제거함으로써 현재 시간구간의 스펙트럼의 모든 피크점들을 비교하는 데에 소요되는 시간과 연산량을 줄일 수도 있을 것이다.

허용 범위를 벗어난 피크점들을 제거하여 현재 시간구간의 스펙트럼을 보정한 후에는, 보정된 스펙트럼을 이용하여 현재 시간구간의 맥박수를 산출한다(S210).

그리고, 사용자가 측정 종료를 선택하면 측정을 종료하고, 종료를 선택하지 않으면 다시 S202로 진행하여 다음 시간구간의 맥박수를 측정하게 된다.

도 3은 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 간단한 파형의 예를 도시한 그래프이다.

(3A)는 잡음이 없을 때의 맥박 신호의 파형을 단순화한 그래프이고, (3B)는 움직임의 의해 발생하는 파형을 시간구간별로 간단하게 도시한 그래프이며, (3C)는 맥박 센서에 출력되는 신호로서 각 시간구간별로 (3A)와 (3B)가 중첩된 파형의 스펙트럼을 도시한 그래프이고, (3D)는 각 시간구간별로 제1실시예에 따라 보정된 스펙트럼을 도시한 그래프이다.

제1시간구간의 경우, 움직임에 따른 잡음이 없기 때문에 맥박 센서로부터 출력되는 맥박 신호의 스펙트럼은 (3C)의 제1시간구간과 같이 되고, 따라서 보정된 스펙트럼(3D)도 (3C)와 동일하다. 따라서 맥박수는 분당 72회(1.2Hz)가 된다.

제2시간구간에서 피측정체가 3Hz로 움직이고, 맥박이 1.4Hz로 상승했다면, 제2시간구간의 측정된 맥박 신호의 스펙트럼은, (3C)의 제2시간구간과 같이, 1.4Hz와 3Hz에서 각각 맥박 성분에 의한 피크점과 잡음에 의한 피크점이 나타난다.

만약 허용 범위를 이전 시간구간 맥박수의 ±20%를 허용 범위로 한다면, 허용 범위는 대략 0.96Hz내지 1.44Hz가 된다. 따라서, 제1시간구간의 보정된 스펙트럼과 비교하면 제2시간구간의 최대 피크점인 3Hz는 허용 범위를 벗어나므로, 3Hz의 피크점을 제2시간구간의 스펙트럼에서 제거하게 된다.

그리고 다음 크기의 피크점인 1.4Hz를 찾아 제1시간구간의 보정된 스펙트럼과 비교 한다.

비교 결과, 1.4Hz는 허용 범위 내에 존재하므로, 제2시간구간의 보정된 스펙트럼은 (3D)와 같이 1.4Hz에서 피크점이 나타나는 형태로 보정되고, 따라서 제2시간구간의 맥박수는 대략 분당 84회로 측정된다.

제3시간구간의 경우에, 맥박이 1.3Hz로 변화하고, 피측정체가 2Hz의 움직임을 보인다면, 맥박 센서로부터 출력되는 맥박 신호의 스펙트럼은 (3C)의 제3시간구간과 같이, 1.3Hz와 2Hz에서 피크점이 나타난다. 그리고 허용 범위는 제2시간구간의 맥박수인 1.4Hz를 기준으로 산정되므로, 1.12Hz 내지 1.68Hz가 된다.

따라서 (3D)에 도시된 제2시간구간의 보정된 스펙트럼(최대 피크점의 주파수가 1.4Hz)과 비교하면, 제3시간구간의 최대 피크점인 1.3Hz는 허용 범위 내에 존재하게 된다. 따라서 다음 크기의 피크점인 2Hz는 무시되어 제3시간구간의 보정된 스펙트럼은 (3D)의 제3시간구간과 같이 1.3Hz에서 피크점이 나타나게 되고, 제3시간구간의 맥박수는 분당 78회가 된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법을 도시한 순서도이다.

맥박 센서로부터 현재 시간구간에 측정된 맥박 신호가 수신되면, 수신된 맥박 신호를 스펙트럼 변환한다(S302).

그리고, 이전 시간구간에서의 스펙트럼을 이용하여 산출된 이전 시간구간 맥박수를 기준으로 하여 각 주파수마다 이전 시간구간 맥박수와의 차이가 큰 주파수일수록 작은 가중치를 부여한다(S304).

S304에서 가중치가 부여되면, 부여된 가중치를 현재 시간구간의 스펙트럼에 적용하여 현재 시간구간의 스펙트럼을 보정하여 저장하고(S306), 보정된 현재 시간구간의 스펙트럼을 이용하여 현재 시간구간의 맥박수를 산출한다(S308).

그리고 사용자에 의해 측정이 종료되는지를 판단하여 종료되지 않으면 다시 S302단계로 진행하여(S310), 다음 시간구간의 맥박수를 측정하게 된다. 이때, S306단계에서 저장된 현재 시간구간의 보정된 스펙트럼은 다음 시간구간의 맥박 신호의 스펙트럼에 적용할 가중치를 산출하는 기준이 된다.

도 5는 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 그래프이다.

도 3에서의 제2시간구간을 예로서 설명하면, (5A)에서 보는 바와 같이 제1시간구간의 보정된 스펙트럼 (3D)를 기준으로 가중치를 부여하게 되는데, 제1시간구간의 보정된 스펙트럼에서 최대 피크점은 1.2Hz이므로 1.2Hz에 높은 가중치가 부여되고, 1.2Hz와 차이가 큰 주파수일수록 작은 가중치가 부여된다.

이렇게 부여된 가중치를, (5B)에서 보는 바와 같이 제2시간구간에서 측정된 맥박 신호의 스펙트럼에 적용하면, (5C)와 같이 1.4Hz에서 최대 피크점을 갖는 스펙트럼으로 보정된다.

이 최대 피크점을 기준으로 맥박수를 연산할 수 있고, 또는 1.4Hz의 최대 피크점과 그 다음 크기인 3Hz의 피크점을 가중평균하여 맥박수를 산출할 수도 있다.

제3시간구간의 맥박수를 측정하는 경우에는, (5C)에 도시된 제2시간구간의 보정된 스펙트럼을 기준으로 제3시간구간의 맥박 신호의 스펙트럼에 적용할 가중치를 산출하게 된다.

본 발명의 제2실시예에서, 초기 가중치는 일반인의 평균 맥박수(예컨대, 70회)를 기준으로 평균 맥박수와의 차이가 큰 주파수일수록 작은 값을 갖도록 가중치를 부여하여 놓은 후, 측정시의 맥박수가 평균 맥박수와 차이가 나는 경우 그 편차만큼 가중치를 주파수 방향으로 시프트(Shift)시키는 방법 등을 통해 얻을 수 있다.

예컨대, 측정시의 맥박수가 80회라면, 평균 맥박수와의 편차인 10만큼 가중치를 시프트시켜 80회에서 가장 큰 가중치가 부여되도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면, 별도의 가속도 센서 없이도, 맥박 신호에 포함된 잡음 성분을 용이하게 제거할 수 있다.

또한, 서로 이웃한 각 시간구간을 일정 시간 중첩시키면, 맥박수를 보다 짧은 시간 간격으로 측정할 수도 있다. 예컨대, 시간구간의 길이가 15초라고 할 때, 각 시간구간을 13초씩 중첩시키면 2초 단위로 맥박수를 측정할 수 있게 된다. 이렇게 측정간격을 줄이면 맥박수의 변동이 더 작아지므로, 보다 정확하게 맥박수를 측정할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 맥박 측정기를 도시한 블럭도이다.

본 발명의 실시예에 따른 맥박 측정기는 맥박 센서(610), 스펙트럼 분석 모듈(622)과 스펙트럼 보정 모듈(624)과 연산 모듈(626)을 포함하는 제어부(620), 메모리부(630)를 포함하여 구성되고, 통신 인터페이스부(640)를 추가로 포함할 수 있다.

맥박 센서(610)는 피측정체의 맥박 신호를 스펙트럼 분석 모듈(622)로 출력한다.

제어부(620)는 맥박 측정기의 전반적인 동작을 제어하고, 맥박 센서에서 출력되는 맥박 신호로부터 맥박수를 측정한다.

맥박수를 측정하기 위해, 제어부(620)는 맥박 신호를 스펙트럼 변환한 후 스펙트럼을 분석하는 스펙트럼 분석 모듈(622), 스펙트럼 변환된 맥박 신호에서 잡음 성분을 제거하는 스펙트럼 보정 모듈(624) 및 스펙트럼 보정 모듈(624)에 의해 보정된 스펙트럼을 이용하여 맥박수를 산출하는 연산 모듈(626)을 포함한다.

여기서, 스펙트럼 보정 모듈(624)은, 위에서 설명한 제1실시예와 같이, 현재 시간구간의 맥박 신호의 스펙트럼 특성을 분석하여 이전 시간구간의 맥박 신호의 스펙트럼 특성을 기준으로 허용 범위를 벗어난 피크점이 존재하는지를 판단하고, 허용 범위를 벗어난 피크점을 제거함으로써 현재 시간구간의 스펙트럼을 보정하도록 구현될 수 있다.

또는, 제2실시예와 같이, 이전 시간구간의 스펙트럼 특성을 이용하여 산출된 이전 시간구간 맥박수를 기준으로 이전 시간구간 맥박수와 차이가 큰 주파수일수록 작은 값을 가중치를 산출하고, 산출된 가중치를 현재 시간구간의 맥박 신호의 스펙트럼에 적용하여 현재 시간구간의 스펙트럼을 보정하도록 구현될 수도 있다.

메모리부(630)는 스펙트럼 보정 모듈에서 보정된 스펙트럼이나 연산 모듈에서 산출된 맥박수를 저장하는 수단이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 맥박 측정기는 통신 인터페이스부를 더 포함하여 측정된 맥박수를 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 일반 무선(RF: Radio Frequency) 통신 등을 이용하여 의료 진단 서비스를 제공하는 진단 서버로 전송하도록 할 수도 있다. 그리고 맥박수에 관한 데이터 전송시 전송 시간을 줄일 수 있 도록 데이터를 압축하여 전송할 수도 있다.

이상에서는 맥박 측정기에 대해서만 설명하였으나, 스펙트럼 분석 모듈과 스펙트럼 보정 모듈 및 연산 모듈을 기록한 기록매체도 본 발명의 기술사상에 포함될 것이고, 나아가 스펙트럼 분석 모듈과 스펙트럼 보정 모듈 및 연산 모듈과 메모리를 포함하는 잡음 제거 장치도 본 발명의 기술사상에 포함될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 별도의 가속도 센서 없이도 맥박 신호에서 잡음을 제거하여 정확한 맥박수를 측정할 수 있다.

또한, 맥박 측정기에 가속도 센서를 장착할 필요가 없으므로 맥박 측정기의 회로 구성을 간단히 할 수 있고 나아가 맥박 측정기의 생산 단가를 줄일 수 있다는 장점이 있으며, 하드웨어적인 구성을 줄임으로써 맥박 측정기의 전력 소모를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 가속도 센서의 장착에 따른 부피 부담을 줄일 수 있어, 휴대용 맥박 측정기를 제조할 때 효율적이라는 장점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되 는 것으로 해석되어야 할 것이다.

예컨대, 발명의 상세한 설명과 특허청구범위는 "맥박 신호"에 대한 것으로 기재되어 있으나, 맥박 신호와 같이, 진동수의 변동이 심하지 않은 생체 신호에서 잡음을 제거하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 그대로 적용될 수 있으므로, 맥박 신호와 유사한 형태의 생체 신호에 본 발명을 적용하는 것도 본 발명과 균등한 기술적 사상으로 보아야 할 것이다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예에서는 맥박 신호에서 움직임에 의해 발생한 잡음을 제거하는 것을 예로서 설명하였으나, 본 발명은 다른 원인에 의한 잡음을 제거하는 데에도 동일하게 적용될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 맥박 신호에서 잡음을 제거하는 맥박 측정기를 간략하게 도시한 블럭도,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법을 도시한 순서도,

도 3은 본 발명의 제1실시예를 설명하기 위한 그래프,

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법을 도시한 순서도,

도 5는 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 그래프,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 맥박 측정기를 도시한 블록도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

610: 맥박 센서 622: 스펙트럼 분석 모듈

624: 스펙트럼 보정 모듈 626: 연산 모듈

630: 메모리부 640: 통신 인터페이스부

Claims (13)

1. 맥박 신호에서 잡음(Noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서,

   (a) 설정된 시간 동안 측정되는 상기 맥박 신호를 복수의 시간구간으로 구분하여 각각의 주파수 특성을 분석하는 단계;

   (b) 상기 복수의 시간구간 중 현재 시간구간에 대한 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음(Noise) 성분을 보정하는 단계; 및

   (c) 잡음 성분이 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 산출하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (b) 단계는,

   (b1) 상기 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 기준으로 하여 상기 현재 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성에서 허용 범위를 벗어난 피크점(Peak Point)이 존재하는지를 판단하는 단계; 및

   (b2) 상기 허용 범위를 벗어나는 피크점들을 제거하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 보정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 (b1) 단계는 각 피크점들을 피크의 세기 순으로 상기 이전 시간구간의 주파수 특성과 비교하여 상기 각 피크점들이 상기 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 (b2) 단계는, 상기 허용 범위 내에 존재하는 최대 피크점 이외의 모든 피크점을 제거하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 (b) 단계는,

   (b3) 상기 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 산출된 이전 시간구간 맥박수를 기준으로 최대 피크점 주파수보다 작은 주파수일수록 작은 값의 가중치를 부여하는 단계; 및

   (b4) 상기 가중치를 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에 적용하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 보정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 현재 시간구간과 상기 이전 시간구간은 서로 중첩하는 시간구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 노이즈를 제거하기 위한 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 잡음 성분은 피검사체의 움직임으로 인해 발생하는 잡음인 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 노이즈를 제거하기 위한 방법.
8. 맥박 센서가 장착된 맥박 측정기에 있어서,

   상기 맥박 센서에 의해 설정된 시간 동안 측정되는 맥박 신호를 복수의 시간구간으로 구분하여 각각의 주파수 특성을 분석하는 분석 모듈;

   상기 복수의 시간구간 중 현재 시간구간에 대한 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음(Noise) 성분을 보정하는 보정 모듈;

   상기 보정 모듈에서 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 산출하는 연산 모듈; 및

   상기 보정 모듈에서 보정된 주파수 특성 및 상기 연산 모듈에서 산출된 맥박수를 저장하는 메모리부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 맥박 측정기.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 보정 모듈은,

   상기 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 기준으로 하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에서 허용 범위를 벗어난 피크점이 존재하는지를 판단하고 상기 허용 범위를 벗어난 피크점을 제거하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 맥박 측정기.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 보정 모듈은,

    상기 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 산출된 이전 시간구간 맥박수를 기준으로 최대 피크점 주파수보다 작은 주파수일수록 작은 가중치를 부여하고, 상기 가중치를 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에 적용하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 맥박 측정기.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 현재 시간구간과 상기 이전 시간구간은 서로 중첩하는 시간구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 노이즈를 제거하기 위한 맥박 측정기.
12. 맥박 센서에 의해 설정된 시간 동안 측정되는 맥박 신호에서 잡음(Noise)을 제거하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,

    상기 맥박 신호를 복수의 시간구간으로 구분하여 각각의 주파수 특성을 분석하는 분석 모듈;

    상기 복수의 시간구간 중 현재 시간구간에 대한 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음 성분을 보정하는 보정 모듈; 및

    상기 보정 모듈에서 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 연산하는 연산 모듈

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
13. 맥박 센서로부터 출력되는 맥박 신호에서 잡음(Noise)을 제거하기 위한 잡음 제거 장치에 있어서,

    상기 맥박 센서에 의해 설정된 시간 동안 측정되는 맥박 신호를 복수의 시간구간으로 구분하여 주파수 특성을 분석하는 분석 모듈;

    상기 복수의 시간구간 중 현재 시간구간에 대한 이전 시간구간의 맥박 신호의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 주파수 특성에서 잡음 성분을 보정하는 보정 모듈;

    상기 보정 모듈에서 보정된 상기 현재 시간구간의 주파수 특성을 이용하여 상기 현재 시간구간의 맥박수를 산출하는 연산 모듈; 및

    상기 보정 모듈에서 보정된 주파수 특성 및 상기 연산 모듈에서 산출된 맥박수를 저장하는 메모리부

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥박 신호에서 잡음을 제거하기 위한 잡음 제거 장치.

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