KR101659798B1 - Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method - Google Patents

Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method Download PDF

Info

Publication number
KR101659798B1
KR101659798B1 KR1020140114389A KR20140114389A KR101659798B1 KR 101659798 B1 KR101659798 B1 KR 101659798B1 KR 1020140114389 A KR1020140114389 A KR 1020140114389A KR 20140114389 A KR20140114389 A KR 20140114389A KR 101659798 B1 KR101659798 B1 KR 101659798B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
peak
heart rate
trough
chair
detected
Prior art date
Application number
KR1020140114389A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160027463A (en
Inventor
임은호
에르덴바야르
명현석
이효기
이경중
Original Assignee
연세대학교 원주산학협력단
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 연세대학교 원주산학협력단 filed Critical 연세대학교 원주산학협력단
Priority to KR1020140114389A priority Critical patent/KR101659798B1/en
Publication of KR20160027463A publication Critical patent/KR20160027463A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101659798B1 publication Critical patent/KR101659798B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02405Determining heart rate variability
    • 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
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A61B5/02427Details of sensor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02438Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate with portable devices, e.g. worn by the patient
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/06Devices, other than using radiation, for detecting or locating foreign bodies ; determining position of probes within or on the body of the patient
    • A61B5/065Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe
    • A61B5/067Determining position of the probe employing exclusively positioning means located on or in the probe, e.g. using position sensors arranged on the probe using accelerometers or gyroscopes
    • 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

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 가속도센서를 장착하여 가속도신호를 검출하고, 검출된 가속도신호로부터 심박을 검출하고, 검출된 심박신호로부터 심박수를 계산하도록 이루어진, 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 장착되어 가속도 신호를 검출하는 가속도센서부를 구비하는 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법에 있어서, A/D변환부를 통해 수신된 가속도신호를, 연산처리부는, 디지털 저역통과필터를 거친 후, 피크와 트로프를 검출하는, 피크와 트로프 검출단계; 피크와 트로프 검출단계에서 수신된, 피크와 트로프의 진폭차를 검출하는, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계; 피크와 트로프의 진폭차 계산단계에서 검출된 피크와 트로프의 진폭차가, 문턱치보다 큰 피크를 이용하여 심박수를 계산하는 심박수 계산단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
The present invention is configured to detect an acceleration signal by mounting an acceleration sensor on a surface of a backrest or a hip rest of a chair that is not in contact with a human body, detect a heartbeat from the detected acceleration signal, and calculate a heart rate from the detected heartbeat signal , And a device and a method for measuring a heart rate for a chair of a non-restraint non-contact type.
The present invention relates to a method of driving a chair's heart rate measuring apparatus including an acceleration sensor unit mounted on a backrest portion of a chair or a hip rest portion of a chair that is not in contact with a human body and detects an acceleration signal, And the arithmetic processing unit includes: a peak and trough detection step of detecting peaks and troughs after passing through the digital low-pass filter; A step of calculating an amplitude difference between a peak and a trough, the amplitude difference of the peak and the trough being detected in the peak and trough detection step; And a heart rate calculation step of calculating a heart rate using a peak whose amplitude difference between a peak and a trough detected in the amplitude difference calculation step of the peak and trough is larger than a threshold value.

Description

가속도센서를 이용한 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치 및 그 방법{Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a non-contact, non-contact type heart rate measuring apparatus and method,

본 발명은 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 가속도센서를 장착하여 가속도신호를 검출하고, 검출된 가속도신호로부터 심박을 검출하고, 검출된 심박신호로부터 심박수를 계산하도록 이루어진, 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention is configured to detect an acceleration signal by mounting an acceleration sensor on a surface of a backrest or a hip rest of a chair that is not in contact with a human body, detect a heartbeat from the detected acceleration signal, and calculate a heart rate from the detected heartbeat signal , And a device and a method for measuring a heart rate for a chair of a non-restraint non-contact type.

직장인이나 청소년들이 사무실이나 학교의 의자에 앉아 생활하는 시간은 하루의 1/3 이상을 차지하며, 앉아 있는 시간이 길어질수록 심혈관질환 발병률이 높아질 수 있다. Workers and teens spend more than one-third of the day sitting in office or school chairs, and the longer they sit, the higher the incidence of cardiovascular disease.

따라서 의자에 앉아 있는 동안 심박(HR, Heart Rate)을 자동으로 모니터링 하는 것은 매우 중요하다. HR을 모니터링하면 자율신경계의 활성도를 평가할 수 있기 때문에 심혈관질환 정도의 예측, 스트레스 지수의 평가, 신부전 질환의 예측이 가능하다.Therefore, it is very important to monitor heart rate (HR) automatically while sitting in a chair. HR monitoring can assess the activity of the autonomic nervous system, so it is possible to predict the degree of cardiovascular disease, evaluate the stress index, and predict the renal failure.

특히, 직장인이나 청소년들이 사무실이나 학교에서 무구속, 비접촉식으로 HR 측정이 요망된다.In particular, it is desirable that employees or young people measure HR in the office or school in a non-binding, non-contact manner.

무구속, 비접촉식 HR 측정방법으로서, 도플러 레이더(Doppler radar)를 이용한 HR 추출방법은 주변의 움직임과 전자파의 영향을 많이 받아, 정확성이 떨어진다. As a non-constrained, non-contact type HR measurement method, the HR extraction method using a Doppler radar is affected by the motion of the surroundings and electromagnetic waves, and the accuracy is low.

광학적 진동심전도(optical vibrocardiography)를 이용한 HR 추출방법은, 장비의 가격이 비싸고 복잡한 광 인터페이스(optical interface)를 사용해야 한다.Optical Vibration The HR extraction method using optical vibrocardiography requires the use of expensive and complex optical interfaces.

반면에 가속도센서는 저가이면서 미세한 몸의 떨림을 측정하기에 충분히 민감하기 때문에, 일상 생활에서 HR을 모니터링 하기에 용이하다.On the other hand, the acceleration sensor is sensitive enough to measure low-cost, minute body shakes, making it easy to monitor HR in everyday life.

선행기술로, 국내 공개특허 제10-2013-0137327호는 의자를 이용한 생체정보 획득장치에 관한 것으로, 팔걸이, 등판, 좌판에 접촉식 심전도 센서를 설치하고, 어느 한 곳에서 접촉불량 등의 오류가 발생할지라도 보상이 가능하여 지속적인 생체정보 획득이 가능하도록 이루어진다.In the prior art, Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0137327 relates to a biometric information acquiring device using a chair, in which a contact electrocardiogram sensor is installed on an armrest, a back plate, and a seat, Even if it happens, compensation is possible, so that continuous bio-information can be acquired.

국내 공개특허 제10-2013-0137327호는 의자에 다수개의 심전도 센서를 설치해야 하며, 팔걸이, 등판, 좌판에 장착된 심전도 센서 중 적어도 한군데에 장착된 심전도 센서가 사용자의 인체와 접촉하고 있어야 한다. 또한, 접촉불량 등의 오류가 발생할때 보상하도록 하는 복잡한 프로그램을 구비해야 한다. 따라서, 국내 공개특허 제10-2013-0137327호의 경우, 상대적으로, 구조가 복잡하고, 가격도 비싸고, 신호검출도 용이하지 않고, 복잡한 프로그램도 필요하다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0137327 requires a plurality of electrocardiogram sensors to be installed in a chair, and an electrocardiogram sensor mounted on at least one of the armrests, the back plate, and the electrocardiogram sensors mounted on the seat should be in contact with the user's body. Further, it is necessary to provide a complicated program for compensating when an error such as contact failure occurs. Therefore, in the case of Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0137327, a relatively complicated structure is required because the structure is complicated, the price is high, the signal detection is not easy, and the like.

따라서, 가속도센서를 구비하여 HR을 모니터링하는 의자가 요망된다.Therefore, there is a demand for a chair that has an acceleration sensor to monitor HR.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 가속도센서를 장착하여 가속도신호를 검출하고, 검출된 가속도신호로부터 심박을 검출하고, 검출된 심박신호로부터 심박수를 계산하도록 이루어진, 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of detecting an acceleration signal by mounting an acceleration sensor on a surface of a backrest or a hip rest of a chair which is not in contact with a human body, detecting a heartbeat from the detected acceleration signal, A non-restraint non-contact type heart rate measuring device and method for calculating a heart rate from a signal.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 디지털 저역통과필터를 거친 가속도 신호의 모든 피크(peak)와 트로프(trough)점을 검출하고, 검출된 피크와 트로프점을 이용하여 문턱치(threshold)를 결정하며, 피크와 트로프 간 크기차이가 문턱치를 넘어서는 피크를 심박수(HR) 계산을 위한 점으로 선택하는 과정을 반복하여 최종적으로 검출된 피크들을 이용하여 심박수(HR)를 계산하도록 이루어진, 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to detect all peak and trough points of an acceleration signal through a digital low-pass filter and determine a threshold using the detected peak and trough points. And calculating a heart rate (HR) using the finally detected peaks by repeating the process of selecting a peak at which the difference between the peaks and the troughs exceeds a threshold value as a point for HR calculation, And a method for measuring the heart rate of a chair.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 의자용 심박수 측정 장치는, 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 장착되어 가속도 신호를 검출하는 가속도센서부; 가속도센서부로부터 수신된 가속도신호를 증폭하며 노이즈를 제거하는 아날로그 신호처리부;아날로그 신호처리부로 수신된 가속도 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부;A/D 변환부로부터 수신된 가속도신호로부터 피크(peak)와 트로프(trough)를 검출하고, 피크와 트로프를 이용하여 심박수를 검출하는 연산처리부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, an apparatus for measuring a heart rate for a chair according to the present invention comprises: an acceleration sensor unit mounted on a surface of a backrest or a hip rest of a chair which is not in contact with a human body and detecting an acceleration signal; An A / D converter for converting the acceleration signal received by the analog signal processor into a digital signal; an A / D converter for converting the acceleration signal received from the A / D converter to a digital signal; And an arithmetic processing unit for detecting a peak and a trough and for detecting a heart rate using peaks and troughs.

연산처리부는, A/D 변환부로부터 수신된 가속도 신호를 디지털 저역통과필터를 통과시키며, 디지털 저역통과필터를 통과한 가속도 신호에서 트로프(trough)와 피크(peak)를 검출하고, 피크와 트로프의 진폭차가 기설정된 문턱치를 초과하는 피크를 심박검출용 피크로 선택하며, 심박검출용 피크를 이용하여 심박수를 계산한다.The operation processing unit passes the acceleration signal received from the A / D conversion unit through a digital low-pass filter, detects a trough and a peak in an acceleration signal passed through the digital low-pass filter, and detects a peak and a trough A peak whose amplitude difference exceeds a predetermined threshold is selected as a heartbeat detection peak, and a heartbeat is calculated by using a peak for heartbeat detection.

또는, 연산처리부는, A/D 변환부로부터 수신된 가속도 신호를 디지털 저역통과필터를 통과시키며, 디지털 저역통과필터를 통과한 가속도 신호에서 피크(peak)와 트로프(trough)를 검출하고, 검출된 피크와 트로프의 진폭차가 기설정된 문턱치를 초과하는 피크를 심박검출용 피크로 선택하며, 현재의 심박검출용 피크와 연이은 전의 심박검출용 피크와, 현재의 심박검출용 피크의 시간간격을, 심박 간격으로 구하고, 심박 간격을 이용하여 심박수를 계산한다.Alternatively, the operation processing unit may pass the acceleration signal received from the A / D conversion unit through the digital low-pass filter, detect peaks and troughs in the acceleration signal passed through the digital low-pass filter, A peak for a heartbeat detection and a peak for a heartbeat detection preceding a peak for a current heartbeat detection and a peak for a current heartbeat detection are set as a peak for a heartbeat detection, And the heart rate is calculated using the heart rate interval.

또는, 연산처리부는, A/D 변환부로부터 수신된 가속도 신호를 디지털 저역통과필터를 통과시키며, 디지털 저역통과필터를 통과한 가속도 신호에서 피크(peak)와 트로프(trough)를 검출하고, 검출된 피크와 트로프의 진폭차가 기설정된 문턱치를 초과하는 피크를 심박검출용 피크로 선택하며, 현재의 심박검출용 피크와 연이은 전의 심박검출용 피크와, 현재의 심박검출용 피크의 시간간격이, 0.45초보다 큰 경우의, 현재의 심박검출용 피크와 연이은 전의 심박검출용 피크와, 현재의 심박검출용 피크의 시간간격을, 심박 간격으로 구하고, 심박 간격을 이용하여 심박수를 계산한다.Alternatively, the operation processing unit may pass the acceleration signal received from the A / D conversion unit through the digital low-pass filter, detect peaks and troughs in the acceleration signal passed through the digital low-pass filter, A peak for the heartbeat detection is selected as the peak for the heartbeat detection and a time interval between the peak for the heartbeat detection preceding the peak for the current heartbeat detection and the peak for the current heartbeat detection is 0.45 seconds , The time interval between the current heartbeat detection peak and the current heartbeat detection peak is obtained as the heartbeat interval and the heartbeat is calculated using the heartbeat interval.

피크와 트로프의 진폭차는, 트로프의 진폭과, 상기 트로프의 다음에 검출된 피크의 진폭의 차의 절대치로 검출된다.The amplitude difference between the peak and the trough is detected as the absolute value of the difference between the amplitude of the trough and the amplitude of the peak detected next to the trough.

문턱치는,The threshold,

Figure 112014082908275-pat00001
Figure 112014082908275-pat00001

(단, TH는 문턱치를 나타내며, PK는 피크를 나타내고, TR은 트로프를 나타내고, M은 3초 동안 발생한 피크의 총 개수 또는 트로프의 총 개수를 나타냄)(Where TH represents a threshold value, PK represents a peak, TR represents a trough, and M represents a total number of peaks or troughs occurring for 3 seconds)

에 의해 구하여 진다..

아날로그 신호처리부는, 고역 통과 필터, 증폭기, 저역 통과 필터를 포함하되, 고역 통과 필터와 저역 통과 필터에 의해, 0.5 Hz 내지 23.4 Hz의 대역폭을 갖도록 이루어진다. The analog signal processing section includes a high-pass filter, an amplifier, and a low-pass filter, and is configured to have a bandwidth of 0.5 Hz to 23.4 Hz by a high-pass filter and a low-pass filter.

디지털 저역통과필터는 차단주파수가 8Hz인 2차 버터워즈 필터이다.The digital low-pass filter is a second-order Butterworth filter with a cut-off frequency of 8 Hz.

심박수는 심박수=60/심박간격 에 의해 계산된다.Heart rate is calculated by heart rate = 60 / heart rate interval.

본 발명은, 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 장착되어 가속도 신호를 검출하는 가속도센서부, 가속도 센서부로부터 수신된 가속도 신호를 이용하여 심박수를 검출하는 연산처리부를 포함하는 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법에 있어서, A/D변환부를 통해 수신된 가속도신호를, 연산처리부는, 디지털 저역통과필터를 거친 후, 피크와 트로프를 검출하는, 피크와 트로프 검출단계; 연산처리부는 피크와 트로프 검출단계에서 검출된, 피크와 트로프의 진폭차를 검출하는, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계; 연산처리부는 피크와 트로프의 진폭차 계산단계에서 검출된 피크와 트로프의 진폭차가, 문턱치보다 큰 피크를 이용하여 심박수를 계산하는 심박수 계산단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention includes an acceleration sensor unit mounted on a surface of a backrest or hip rest of a chair that is not in contact with a human body and detecting an acceleration signal, and an arithmetic processing unit for detecting a heart rate using an acceleration signal received from the acceleration sensor unit Wherein the arithmetic processing unit comprises: a peak and trough detecting step of detecting a peak and a trough after passing through a digital low-pass filter; The arithmetic processing unit includes: an amplitude difference calculating step of detecting a difference between the peak and trough amplitude of the peak and the trough detected at the peak and trough detecting step; The arithmetic processing unit includes a heart rate calculation step of calculating a heart rate using a peak having a difference between an amplitude of a peak and a trough detected in an amplitude difference calculation step of a peak and a trough greater than a threshold value.

심박수 계산단계는, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계에서 검출된 피크와 트로프의 진폭차가, 문턱치보다 크다면, 현재의 피크와, 전의 심박검출용 피크와의 시간간격을 검출하는, 피크와 트로프의 진폭차와 문턱치비교단계; 현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격이 0.45초 보다 큰지를 판단하여, 크다면, 현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격을, 심박 간격으로 하는 심박 간격 계산단계; 심박 간격 계산단계에서 구한 심박 간격으로 심박수를 추정하는, 심박수 추정단계;를 포함하여 이루어진다.The step of calculating the heart rate is a step of calculating the peak value of the peak and the trough when the difference in amplitude between the peak and the trough detected in the step of calculating the amplitude difference between the peak and the trough is larger than the threshold, Comparing the amplitude difference and the threshold value; A heartbeat interval calculating step of determining whether a time interval between a current peak and a previous heartbeat detection peak is greater than 0.45 seconds and a time interval between a current peak and a previous heartbeat detection peak as a heartbeat interval; And a heart rate estimation step of estimating a heart rate at a heart rate interval calculated in the heart rate interval calculation step.

문턱치는, 3초 동안의 가속도 신호를 A/D변환부를 통해 수신하고, 수신된 가속도 신호를 디지털 저역통과필터를 통과시키며, 디지털 저역통과필터를 통과한 가속도 신호에서 피크(peak)와 트로프(trough)를 모두 검출하고, 모든 피크와 모든 트로프에서, 피크와 트로프의 진폭차이를 계산하고, 계산된 피크와 트로프의 진폭차이 중, 최대값을 검출하고, 상기 최대값의 0.6배를 한 값을 문턱치로 설정한다.The threshold is obtained by receiving an acceleration signal for 3 seconds through the A / D converter, passing the received acceleration signal through a digital low-pass filter, and generating a peak and trough in the acceleration signal passed through the digital low- ), And calculates the difference between the amplitudes of the peaks and the troughs in all peaks and all troughs, detects the maximum value among the differences in amplitude of the calculated peaks and troughs, and subtracts the value obtained by multiplying the maximum value by 0.6 times the threshold value .

본 발명의 의자용 심박수 측정 장치 및 방법에 따르면, 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 가속도센서를 장착하여 가속도신호를 검출하고, 검출된 가속도신호로부터 심박을 검출하고, 검출된 심박신호로부터 심박수를 계산하도록 이루어져, 무구속적이며 비접촉적으로 심박수를 모니터링하는 것이 가능하며, 상대적으로, 구조가 간단하고, 가격도 저가이다. According to the apparatus and method for measuring a heart rate for a chair of the present invention, an acceleration sensor is mounted on a surface of a backrest or a hip rest of a chair that is not in contact with a human body to detect an acceleration signal, a heartbeat is detected from the detected acceleration signal, And the heart rate is calculated from the detected heart rate signal. Thus, it is possible to monitor the heart rate non-restraintively and non-contactly, and relatively simple structure and low price.

또한, 본 발명은 디지털 저역통과필터를 거친 가속도 신호의 모든 피크(peak)와 트로프(trough)점을 검출하고, 검출된 피크와 트로프점을 이용하여 문턱치(threshold)를 결정하며, 피크와 트로프 간 크기차이가 문턱치를 넘어서는 피크를 심박수(HR) 계산을 위한 점(즉, 펄스, 박동)으로 선택하는 과정을 반복하여 이렇게 검출된 피크들을 이용하여 심박수(HR)를 계산하도록 이루어진다. 즉, 본 발명은 심박수를 검출하기 위해, 가속도 센서를 사용하지만, 상대적으로 간단한 프로그램에 심박수를 검출한다.In addition, the present invention detects all peak and trough points of an acceleration signal through a digital low-pass filter, determines a threshold using the detected peak and trough points, The process of selecting the peak whose size difference exceeds the threshold value as a point for calculating the heart rate HR (i.e., pulse, beat) is repeated to calculate the heart rate HR using the detected peaks. That is, the present invention uses an acceleration sensor to detect a heart rate, but detects a heart rate in a relatively simple program.

본 발명에서는 일상생활에서 사용되는 의자(task chair)에 저가의 가속도 센서를 부착하여 심박을 검출할 수 있기 때문에, 사무실이나 학교에서 무구속 및 비접촉 방식의 심박수(HR) 모니터링이 가능하다.According to the present invention, since a low-speed acceleration sensor can be attached to a task chair used in everyday life to detect a heartbeat, it is possible to monitor a heart rate (HR) in a non-restrained state and a non-contact state in an office or a school.

본 발명에 의한 방법은 의자에 부착된 가속도 센서(가속도계)로부터 비접촉, 무구속적 방법으로 심박추출이 가능하기 때문에, 사무실이나 학교에서 생활하는 사람들의 자율신경계 평가에 유용하며, 이를 토대로 일상의 스트레스 정도를 측정할 수 있으며, 더 나아가, 본 발명은 유비쿼터스 헬스케어를 위한 심폐기능 모니터링 시스템 개발에도 적용 가능하다.The method according to the present invention is useful for evaluating the autonomic nervous system of a person living in an office or a school since the heartbeat can be extracted from an acceleration sensor (accelerometer) attached to a chair in a non-contact, non-binding manner. Further, the present invention can be applied to the development of a cardiopulmonary function monitoring system for ubiquitous health care.

도 1은 본 발명의 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치의 개략적인 구성을 설명하는 블럭도이다.
도 2은 도 1의 아날로그 신호처리부의 구성도이다.
도 3은 도 1의 가속도 센서부(100)로부터 신호검출 과정을 설명하는 설명도이다.
도 4는 의자용 심박수 측정 장치의 연산처리부의 구동의 일예를 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 문턱치 결정단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에서 가속도 센서부가 의자의 등받이부에 장착된 경우이다.
도 7은 본 발명에서 가속도 센서부가 의자의 엉덩이 받침부에 장착된 경우이다.
도 8은 본 발명의 가속도 센서에 의한 심박과, 이와 동시에 검출된, 일반 심전도 장치에 의한 심전도의 예이다.
도 9는 본 발명의 가속도 센서에 의한 심박수와, 이와 동시에 검출된, 일반 심전도 장치에 의한 심전도를 상관분석한 결과의 예이다.
도 10은 본 발명의 가속도 센서에 의한 순간 심박수와, 이와 동시에 검출된, 일반 심전도 장치에 의한 심전도의 순간 심박수에 대한 블랜드 알트만 플롯을 나타낸다.
Fig. 1 is a block diagram for explaining a schematic configuration of a heart rate measuring apparatus for a chair according to the present invention; Fig.
2 is a block diagram of the analog signal processing unit of FIG.
3 is an explanatory diagram for explaining a signal detection process from the acceleration sensor unit 100 of FIG.
Fig. 4 is a flowchart for explaining an example of driving of the arithmetic processing unit of the chair heart rate measuring apparatus.
5 is a flowchart for explaining the threshold determination step of FIG.
Fig. 6 shows the case where the acceleration sensor unit is mounted on the backrest of the chair in the present invention.
FIG. 7 shows a case where the acceleration sensor unit is mounted on the hip support portion of the chair in the present invention.
8 is an example of electrocardiogram by a heartbeat detected by the acceleration sensor of the present invention and a conventional electrocardiogram device detected at the same time.
9 is an example of a result of correlation analysis between the heart rate by the acceleration sensor of the present invention and the electrocardiogram detected by the conventional ECG apparatus at the same time.
FIG. 10 shows a plot of the instantaneous heart rate by the acceleration sensor of the present invention and the blind Altman plot of the instantaneous heart rate of the electrocardiogram detected by the conventional ECG apparatus.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 가속도센서를 이용한 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치 및 그 방법에 대해서 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which an apparatus for measuring a heart rate for a non-restricting non-contact chair using an acceleration sensor of the present invention and a method thereof will be described in detail.

도 1은 본 발명의 무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치의 개략적인 구성을 설명하는 블럭도이고, 도 2은 도 1의 아날로그 신호처리부의 구성도이고, 도 3은 도 1의 가속도 센서부(100)로부터 신호검출 과정을 설명하는 설명도이다.Fig. 1 is a block diagram for explaining a schematic configuration of a non-restricting non-contact chair heart rate measuring apparatus of the present invention, Fig. 2 is a configuration diagram of the analog signal processing unit of Fig. 1, FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a signal detection process from the signal processing unit 100 of FIG.

무구속 비접촉 방식의 의자용 심박수 측정 장치(10)는 가속도 센서부(100), 아날로그 신호처리부(130), 디지탈 신호 처리부(200)를 포함하여 이루어진다.The chairless heart rate measuring apparatus 10 includes an acceleration sensor unit 100, an analog signal processing unit 130, and a digital signal processing unit 200.

가속도 센서부(100)는 도 3에서와 같이, 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 장착되어, 심박신호를 포함하는 가속도신호를 검출한다. 가속도 센서부(100)는 3축 가속도 센서로 이루어질 수 있다.3, the acceleration sensor unit 100 is mounted on a surface of the backrest or the hip rest of the chair which is not in contact with the human body, and detects an acceleration signal including a heartbeat signal. The acceleration sensor unit 100 may be a three-axis acceleration sensor.

아날로그 신호처리부(130)는 가속도 센서부(100)로부터 수신된 심박신호를 포함하는 가속도 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The analog signal processing unit 130 amplifies an acceleration signal including a heartbeat signal received from the acceleration sensor unit 100 and removes noise.

아날로그 신호처리부(130)는, 도 2에서와 같이, 버퍼(150), 고역통과필터(HPF)(160), 증폭기(170), 저역통과필터(LPF)(180), 오프셋 보정부(190)를 포함하여 이루어진다. 2, the analog signal processing unit 130 includes a buffer 150, a high pass filter (HPF) 160, an amplifier 170, a low pass filter (LPF) 180, an offset correction unit 190, .

버퍼(150)는 가속도 센서부(100)의 출력단에 장착되어, 가속도 센서부(100)와 아날로그 신호처리부(130)의 사이에 임피던스 매칭을 하여 양단 간 신호의 전기적인 흐름이 원활하도록 하는 입출력 결합 회로로, 이득이 1인 증폭기를 사용할 수 있다.The buffer 150 is mounted on the output terminal of the acceleration sensor unit 100 and performs impedance matching between the acceleration sensor unit 100 and the analog signal processing unit 130 to perform an input / As a circuit, an amplifier with gain of 1 can be used.

고역통과필터(HPF)(160)는 피검자의 움지임 등에 의한 모션 아티팩트 등의 잡음을 제거하기 위해 0.5Hz 이상의 주파수를 가진 신호를 통과시킨다. 즉, 고역통과필터(160)는 가속도 센서부(100)로부터 버퍼(150)를 통해 수신된 심박신호를 포함하는 가속도 신호에서 0.5Hz 이상의 주파수를 가진 신호를 통과시킨다.A high-pass filter (HPF) 160 passes a signal having a frequency of 0.5 Hz or more to remove noise such as motion artifacts caused by the user's motion. That is, the high pass filter 160 passes a signal having a frequency of 0.5 Hz or more in the acceleration signal including the heartbeat signal received from the acceleration sensor unit 100 through the buffer 150.

증폭기(170)는 고역통과필터(HPF)(160)에서 출력된 심박신호를 포함하는 가속도 신호를 증폭한다. 증폭기(170)의 이득은 940일 수 있다.The amplifier 170 amplifies the acceleration signal including the heartbeat signal output from the high pass filter (HPF) The gain of the amplifier 170 may be 940.

저역통과필터(LPF)(180)는 증폭기(170)에서 출력된 심박신호를 포함하는 가속도 신호에서 심박신호를 검출하기 위해 23.4 Hz의 이하의 주파수를 가진 신호를 통과시킨다. A low pass filter (LPF) 180 passes a signal having a frequency of 23.4 Hz or less to detect a heartbeat signal in an acceleration signal including a heartbeat signal output from the amplifier 170.

오프셋 보정부(190)는 저역통과필터(LPF)(180)에서 출력된 심박신호를 포함하는 가속도 신호를, A/D 변환부(210)를 통해 디지탈신호로 변환하기 위해, A/D 변환부(210)의 사양에 따라 오프셋 보정을 행한다.The offset correcting unit 190 receives the acceleration signal including the heartbeat signal output from the low pass filter (LPF) 180, and converts the acceleration signal into a digital signal through the A / D converter 210. The A / The offset correction is performed in accordance with the specifications of the optical system 210.

즉, 아날로그 신호처리부(130)는 가속도 센서부(100)로부터 심박신호를 정확히 추출하기 위해 0.5~23.4 Hz의 대역폭을 갖는 고역 통과 필터(160) 및 저역 통과 필터(180)와 940배의 증폭기(170)를 포함하여 이루어진다. 아날로그 처리부(130)는 의자의 어느 위치에든 장착될 수 있다.That is, in order to accurately extract the heartbeat signal from the acceleration sensor unit 100, the analog signal processing unit 130 includes a high-pass filter 160 and a low-pass filter 180 having a bandwidth of 0.5 to 23.4 Hz, a 940- 170). The analog processing unit 130 may be mounted at any position of the chair.

디지탈 신호 처리부(200)는 A/D변환부(210), 연산처리부(220), 메모리부(230)를 포함하여 이루어지며, 경우에 따라서는 A/D변환부를 구비한 1개의 마이크로프로세서, 또는 A/D변환부를 구비한 1개의 마이크로컨트롤러, 또는 데이터 취득 장치로 이루어질 수 있다.The digital signal processing unit 200 includes an A / D conversion unit 210, an operation processing unit 220, and a memory unit 230. In some cases, the digital signal processing unit 200 may include one microprocessor having an A / A microcontroller having an A / D converter, or a data acquisition device.

A/D변환부(210)는 아날로그 신호처리부(130)로부터 수신된, 심박신호를 포함하는 가속도 신호를 디지탈신호로 변환한다.The A / D converter 210 converts the acceleration signal including the heartbeat signal received from the analog signal processor 130 into a digital signal.

연산처리부(220)는 A/D변환부(210)로부터 수신된 심박신호를 포함하는 가속도 신호를 디지털 저역통과필터를 거친 후 피크(peak)와 트로프(trough)점을 검출하고, 피크와 트로프 간 크기차이가 문턱치를 넘어서는 피크를 심박수(HR) 계산을 위한 점, 즉, 심박검출용 피크(심전도의 R포인트에 대응됨)로 선택하고, 선택된 심박검출용 피크를 이용하여 심박간격을 검출하고, 심박간격을 이용하여 심박수(HR)를 추정하며, 추정된 심박수(HR)를 외부 컴퓨터(400)으로 전송한다. 여기서 문턱치는 초기 3초 동안의 가속도신호로부터 검출된 피크와 트로프점을 이용하여 후술되는 수학식 1을 이용하여 문턱치(threshold)를 결정한다.The operation processing unit 220 detects a peak and a trough point after passing an acceleration signal including a heartbeat signal received from the A / D converter 210 through a digital low-pass filter, The peak at which the size difference exceeds the threshold value is selected as the point for calculating the heart rate HR, that is, the peak for heartbeat detection (corresponding to the R point of the electrocardiogram), the heartbeat interval is detected using the selected peak for heartbeat detection, Estimates the heart rate HR using the heartbeat interval, and transmits the estimated heart rate HR to the external computer 400. Here, the threshold value is determined using Equation (1), which will be described later, using the peak and trough points detected from the acceleration signal for the initial 3 seconds.

메모리부(230)는 A/D변환부(210)로부터 수신된 가속도 신호, 문턱치 등을 저장한다.The memory unit 230 stores the acceleration signal, the threshold value, and the like received from the A / D converter 210.

키입력부(미도시)는 개시/종료스위치, 검출시간설정키 등을 포함할 수 있다.The key input unit (not shown) may include a start / end switch, a detection time setting key, and the like.

외부 컴퓨터(400)는 전송된 심박수(HR)를 디스플레이하며, 저장한다.The external computer 400 displays and stores the transmitted heart rate HR.

도 4는 의자용 심박수 측정 장치(10)의 연산처리부(220)의 구동의 일예를 설명하는 흐름도이고, 도 5는 도 4의 문턱치 결정단계를 설명하기 위한 흐름도이다.Fig. 4 is a flowchart for explaining an example of driving the operation processing unit 220 of the chair-use heart rate measuring apparatus 10, and Fig. 5 is a flowchart for explaining the threshold value determining step of Fig.

문턱치 결정단계(S100)로, 도 5에서와 같이, 3초 동안의 가속도 신호를 A/D변환부(210)를 통해 수신하고(S110), 수신된 가속도 신호를 디지털 저역통과필터(cutoff frequency of 8Hz, 2nd-order Butterworth filter)를 통과시키며, 이렇게 디지털 저역통과필터를 통과한 3초 동안의 가속도 신호에서 모든 피크(peak)와 모든 트로프(trough)를 검출하고(S120), 모든 피크와 모든 트로프에서, 피크와 트로프의 진폭차이, 다시말해, 피크와 그 피크 전에 위치하는 트로프의 진폭의 차이를 계산하고(S130), 계산된 피크와 트로프의 진폭차이 중 최대값을 검출하고(S140), 그 최대값의 0.6배를 계산하여(S150), 이를 문턱치(threshold)로 결정한다(S100).5, the acceleration signal for 3 seconds is received through the A / D converter 210 (S110), and the received acceleration signal is converted to a digital low-pass filter 8Hz, 2nd-order Butterworth filter), and all the peaks and troughs in the acceleration signal for 3 seconds passed through the digital low-pass filter are detected (S120) and all peaks and all troughs The difference between the peak and the amplitude of the trough, that is, the difference between the peak and the amplitude of the trough located before the peak is calculated (S130), and the maximum value among the calculated amplitude differences of the peak and trough is detected (S140) 0.6 times the maximum value is calculated (S150), and the threshold value is determined (S100).

문턱치를 구하는 수식은 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The formula for obtaining the threshold value can be expressed as a mathematical expression.

Figure 112014082908275-pat00002
Figure 112014082908275-pat00002

단, TH는 문턱치를 나타내며, PK는 피크를 나타내고, TR은 트로프를 나타내고, M은 3초 동안 발생한 피크의 총 개수 또는 트로프의 총 개수를 나타낸다. Where TH represents a threshold value, PK represents a peak, TR represents a trough, and M represents the total number of peaks or the total number of troughs generated for 3 seconds.

여기서, 피크(peak)는, 산마루와 같이, 볼록한 파형 신호 중 최대점을 말하며, 트로프(trough)는, 골짜기와 같이, 오목한 파형 신호 중 최소점을 말한다. 본 발명에서는 트로프(TR[m])이후에 피크(PK[m])가 발생한다고 가정하였다.Here, the peak refers to the maximum point of the convex waveform signal like a ridge, and the trough refers to the minimum point of the concave waveform signal as in the valley. In the present invention, it is assumed that a peak (PK [m]) occurs after a trough (TR [m]).

가속도신호 수신단계로, 가속도 신호를 A/D변환부(210)를 통해 수신한다(S210). 기 설정된 검출시간(윈도우) 동안에 가속도 신호를 검출한다. 즉, 검출시간(윈도우)는 공장출하시 설정된 값일 수 있고, 경우에 따라서는 키입력부(미도시)로 검출시간단위를 설정할 수 있다.In the acceleration signal receiving step, the acceleration signal is received through the A / D converter 210 (S210). And detects an acceleration signal during a predetermined detection time (window). That is, the detection time (window) may be a value set at the time of factory shipment, and in some cases, the detection time unit may be set by a key input unit (not shown).

피크와 트로프 검출단계로, 가속도신호 수신단계에서 수신한 가속도신호를 디지털 저역통과필터를 거친 후 피크와 트로프를 검출하되, 검출시간 동안의 가속도 신호에서 모든 피크와 모든 트로프를 검출한다(S220). 본 발명에서 트로프를 검출하고, 트로프 다음에 연이어서 피크를 검출하며, 이렇게 검출된 트로프와 피크는 하나의 세트, 즉 한 쌍을 이룬다.In the peak and trough detection step, the acceleration signal received in the acceleration signal receiving step is passed through a digital low-pass filter, and then peaks and troughs are detected, and all peaks and all troughs are detected in the acceleration signal during the detection time (S220). In the present invention, trops are detected, trops are detected in succession to trops, and thus detected trops and peaks form one set, that is, a pair.

여기서, 디지털 저역통과필터는 차단주파수가 8Hz인 2차 버터워즈 필터로, 심장 박동과 관련된 주파수 대역을 분리하기 위해 사용되었다.Here, the digital low-pass filter is a second-order Butterworth filter with a cut-off frequency of 8 Hz and is used to separate the frequency bands associated with the heartbeat.

피크와 트로프의 진폭차 계산단계로, 피크와 트로프의 진폭차, 즉, 트로피와, 그 트로프에 연이은 피크의 진폭차이를 계산한다(S230). 즉, 피크와 트로프의 진폭차는 트로프의 진폭과, 상기 트로프의 다음에 검출된 피크의 진폭의 차의 절대치라 할 수 있다.In the amplitude difference calculating step of the peak and trough, the amplitude difference between the peak and the trough, that is, the difference between the trophy and the amplitude of the peak following the trough is calculated (S230). That is, the amplitude difference between the peak and the trough can be regarded as the absolute value of the difference between the amplitude of the trough and the amplitude of the peak detected next to the trough.

피크와 트로프의 진폭차와 문턱치의 비교단계로, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계에서 검출된 피크와 트로프의 진폭차가 문턱치보다 큰지를 판단하여(S240), 문턱치보다 작거나 같다면, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계(S230)로 되돌아가서 다음 피크와 트로프의 진폭차를 계산한다.It is determined whether the amplitude difference between the peak and the trough detected in the amplitude difference calculation step of the peak and trough is greater than the threshold value in step S240. If the amplitude difference is smaller than or equal to the threshold value, The process returns to the amplitude difference calculation step S230 of calculating the amplitude difference between the next peak and the trough.

현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격 검출단계로, 피크와 트로프의 진폭차와 문턱치의 비교단계에서 피크와 트로프의 진폭차 계산단계에서 검출된 피크와 트로프의 진폭차가 문턱치보다 크다면, 현재의 피크를 잠정 심박검출용 피크로 하여, 이전의 심박검출용 피크와 현재의 피크의 시간간격을 검출한다(S245).If the amplitude difference between the peak and the trough detected in the step of calculating the amplitude difference between the peak and the trough in the step of comparing the amplitude difference and the threshold value of the peak and trough is larger than the threshold value in the step of detecting the time interval between the current peak and the heartbeat detection peak, The current peak is used as a provisional heartbeat detection peak, and the time interval between the previous peak for heartbeat detection and the current peak is detected (S245).

현재 피크와 전 심박검출용 피크의 시간간격과 0.45초 비교단계로, 현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격이 0.45초 보다 큰지를 판단하여(S250), 작거나 같다면, 현재의 피크는 심박검출용 피크로는 적정하지 않는 피크로, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계(S230)로 되돌아가서 다음의 피크로 현재의 트로프와 진폭차를 계산한다.It is determined whether the time interval between the current peak and the previous heartbeat detection peak is greater than 0.45 seconds (S250). If it is smaller than or equal to the current peak, Returns to the amplitude difference calculation step (S230) of the peak and trough at a peak that is not appropriate for the heartbeat detection peak, and calculates the current trough and amplitude difference to the next peak.

심박검출용 피크 결정단계로, 현재 피크와 전 심박검출용 피크의 시간간격과 0.45초 비교단계(S250)에서 현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격이 0.45초보다 크다면, 현재의 피크는 현재의 심박검출용 피크로 결정한다(S260). 여기서, 심박검출용 피크는 심전도의 R 포인트(R-peak)에 해당(대응)한다.If the time interval between the current peak and the full heartbeat detection peak and the time interval between the current peak and the previous heartbeat detection peak in the 0.45 second comparison step (S250) is greater than 0.45 seconds, the current peak Is determined as the current peak for heartbeat detection (S260). Here, the peak for heartbeat detection corresponds to (corresponds to) the R-point (R-peak) of the electrocardiogram.

즉, 피크(PK)와 트로프(TR) 간 진폭(크기)차이가 문턱치(TH)를 넘어서는 피크(PK)를 심박수(HR) 계산을 위한 점, 즉 심박 검출용 피크로 선택한다. 만약 90샘플(0.45초) 이내에 피크(PK)점이 2개 발생한 경우에는 가장 큰 크기를 갖는 피크(PK)를 심박 검출용 피크(PK)로 선택하였다. That is, the peak PK at which the difference in amplitude (magnitude) between the peak PK and the trough TR exceeds the threshold value TH is selected as the point for calculating the heart rate HR, that is, the peak for heartbeat detection. If two peak points (PK) occurred within 90 samples (0.45 seconds), the peak (PK) having the largest size was selected as the heartbeat detection peak (PK).

심박 간격 계산단계로, 현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격 검출단계(S245)에서, 검출한 이전의 심박검출용 피크와 현재의 피크(즉, 현재의 심박검출용 피크)의 시간간격을 심박 간격으로 한다(S270).In the step of calculating the heartbeat interval, the time interval between the detected peak for the heartbeat detection and the peak for the current heartbeat (i.e., the current heartbeat detection peak) in the time interval detection step (S245) As a heartbeat interval (S270).

심박수(HR) 추정단계로, 심박 간격 계산단계(S270)에서 구한 심박 간격으로 심박수를 추정한다(S280). 즉, 심박수는 분당 심장의 박동수로, 다음 수식에 의해 구할 수 있다.In the HR estimation step, the heart rate is estimated based on the heart rate interval calculated in the HR interval calculation step (S270) (S280). That is, the heart rate is the heart rate of the heart per minute and can be obtained by the following equation.

심박수=60/심박간격 Heart rate = 60 / heart rate interval

종료여부판단단계로, 기 설정된 검출시간 내의 모든 데이터를 처리하였는지, 다시말해, 기 설정된 검출시간(윈도우) 내의 모든 피크와 트로프의 쌍으로 피크와 트로프의 진폭차를 구하여 문턱치와 비교하여 졌는지를 판단하고(S290), 아직 처리해야할 피크와 트로프의 쌍이 있다면, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계(S230)로 되돌아가서 다음의 피크와 트로프의 진폭차를 계산한다.Whether or not all data within a predetermined detection time has been processed, that is, a difference between the peaks and troughs in the pair of all peaks and troughs within a predetermined detection time (window), is determined and whether or not the data is compared with the threshold value (S290). If there is a pair of peaks and troughs to be processed yet, the process returns to step S230 of calculating the amplitude difference between the peak and the trough to calculate the amplitude difference between the next peak and trough.

종료여부판단단계에서 기 설정된 검출시간 내의 모든 데이터를 처리하였다면, 다시말해, 더이상 처리해야할 피크와 트로프의 쌍이 없다면 종료한다.If all the data within the predetermined detection time have been processed in the end determination step, that is, if there is no pair of peaks and troughs to be processed any more, the process ends.

도 3에서 가속도센서가 의자의 등받이부에 장착된 경우를 설명하고 있으나, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 가속도 센서는 의자의 어느 위치든 HR을 잘 반영할 수 있는 위치에 붙이면 된다. 가속도센서는 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부 등에 부착될 수 있다.3 illustrates the case where the acceleration sensor is mounted on the backrest of the chair. However, the present invention is not limited to this, and the acceleration sensor can be attached to a position where HR can be reflected at any position of the chair. The acceleration sensor may be attached to the backrest portion of the chair or the hip rest portion or the like.

또한, 본 발명에 적용되는 의자는 어느 의자나 상관없으며, 바람직하게는, 반 동기화된 틸팅 메카니즘(semi-synchronized tilting mechanism)이 적용된 사무용 의자에 적용할 수 있다.The chair applied to the present invention is not limited to any chair, and is preferably applicable to an office chair to which a semi-synchronized tilting mechanism is applied.

도 6은 본 발명에서 가속도 센서부가 의자의 등받이부에 장착된 경우이다.Fig. 6 shows the case where the acceleration sensor unit is mounted on the backrest of the chair in the present invention.

도 6의 (a)는 등받이부에 가속도 센서부가 장착된 의자의 배면도이고, 도 6의 (b)는 등받이부에 가속도 센서부가 장착된 의자의 측면도이다.6 (a) is a rear view of a chair having an acceleration sensor attached to a backrest, and Fig. 6 (b) is a side view of a chair having an acceleration sensor attached to a backrest.

도 7은 본 발명에서 가속도 센서부가 의자의 엉덩이 받침부에 장착된 경우이다.FIG. 7 shows a case where the acceleration sensor unit is mounted on the hip support portion of the chair in the present invention.

도 6의 (a)는 엉덩이 받침부에 가속도 센서부가 장착된 의자의 측면도이고, 도 6의 (b)는 등받이부에 가속도 센서부가 장착된 의자의 저면도이다.6 (a) is a side view of a chair equipped with an acceleration sensor unit in a hip rest portion, and FIG. 6 (b) is a bottom view of a chair having an acceleration sensor attached to a backrest.

도 6 및 도 7에서와 같이, 의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서, 인체와 접촉하지 않는 면에 가속도센서를 장착한다.
As shown in Figs. 6 and 7, an acceleration sensor is mounted on a surface of the backrest or the hip rest of the chair that is not in contact with the human body.

본 발명의 의자용 심박수 측정 장치 및 방법을 평가하기 위해, 본 발명의 의자용 심박수 측정 장치 및 방법에 의해 심박 신호를 검출하며, 동시에 일반 심전도 검출장치를 이용하여 심전도를 검출하여, 본 발명에 의한 결과를, 심전도 검출장치에 의한 결과에 동기화하여 평가하였으며, 이를 통해, 가속도 센서의 부착위치, 3축 가속도 신호 중 어떤 축의 신호가 HR을 잘 반영하는지 등을 평가하였다. 이 실험에서 피험자가 움직임이 없는 상태로 2분 30초 동안 데이터를 획득하였으며, 획득한 데이터의 안정화를 위해서 데이터의 시작과 끝 부분의 각 15초를 제외한 2분 동안심전도와 비교 분석하였다. In order to evaluate the apparatus and method for measuring a heart rate for a chair according to the present invention, a heart rate signal is detected by a device and a method for measuring a heart rate for a chair of the present invention, and an electrocardiogram is detected using a conventional electrocardiogram detection device. The results were evaluated in synchronization with the results of ECG detection. Through this, the evaluation of the attachment position of the acceleration sensor and the signal of any axis among the three axis acceleration signals reflects HR. In this experiment, the subjects acquired the data for 2 minutes and 30 seconds with no motion, and compared with the electrocardiogram for 2 minutes except for 15 seconds at the beginning and the end of the data to stabilize the acquired data.

그 결과, 전후방향(도 3의 z축)이 HR을 가장 잘 반영함을 알 수 있었으며, 의자의 등받이 뒷부분에서 가속도 센서가 위치될 경우, 그 가속도 센서로부터 획득한 가속도 신호가 심장의 움직임을 가장 잘 반영하였고, 피검자의 등을 등받이에 완전히 기대지 않고 약간 떨어진 상태에서 측정된 가속도 신호가, 심장의 움직임을 가장 잘 반영하였다. As a result, it was found that the anteroposterior direction (z axis in FIG. 3) best reflects HR, and when the acceleration sensor is positioned at the back of the chair, the acceleration signal obtained from the acceleration sensor And the acceleration signal measured at a slight distance from the subject's back without fully resting on the back of the subject best reflected the movement of the heart.

도 8은 본 발명의 가속도 센서에 의한 심박과, 이와 동시에 검출된, 일반 심전도 장치에 의한 심전도의 예이다.8 is an example of electrocardiogram by a heartbeat detected by the acceleration sensor of the present invention and a conventional electrocardiogram device detected at the same time.

도 8은 본 발명에서, 가속도 센서에 의해 심박의 검출 과정을, 심전도에 동기하여 평가한다. 도 8에서 3축 가속도 신호 중에서, 심장의 움직임을 가장 잘 반영하는 전후방향의 신호를 사용한다.Fig. 8 is a graph showing the heartbeat detection process performed by the acceleration sensor in the present invention in synchronization with the electrocardiogram. In Fig. 8, a signal in the front-rear direction that best reflects the movement of the heart is used among the three-axis acceleration signals.

도 8의 (a)는 A/D변환부(210)를 통해 수신한 가속도 신호로, 아무런 신호 처리를 하지 않은 생(raw) 데이터이다. 즉, 의자에 부착한 가속도 센서로부터 획득한 신호이다.8A is an acceleration signal received through the A / D converter 210, and is raw data without any signal processing. That is, it is a signal obtained from an acceleration sensor attached to a chair.

도 8의 (b)는 피크와 트로프 검출단계(S220)의 출력으로, A/D변환부(210)를 통해 수신한 가속도 신호를 디지털 저역통과 필터를 통과시킨 후, 피크와 트로프를 검출한 예이다. 즉, 도 8의 (a)의 가속도 신호가 피크와 트로프 검출단계(S220)를 거친 후의 결과이다. 도 8의 (b)에서, 피크 포인트들은 핑크색 별로 나타내며, 트로프 포인트는 초록색 원으로 나타낸다.8B shows an example in which the acceleration signal received through the A / D converter 210 is passed through the digital low-pass filter and the peak and trough are detected in the output of the peak and trough detection step S220 to be. That is, the acceleration signal of FIG. 8 (a) is the result after the peak and trough detection step (S220). In Fig. 8 (b), the peak points are shown for each pink color, and the trough points are indicated by green circles.

도 8의 (c)는 피크와 트로프의 진폭차와 문턱치의 비교단계(S240)을 나타낸 것으로, 피크와 트로프 간의 진폭차를 막대 그래프로 나타내고, 검은 색 점선은 문턱치(즉, 심박 검출용 피크를 결정하기 위한 문턱치)를 나타낸다. 8C shows a step S240 of comparing the difference between the amplitudes of the peaks and the troughs and the threshold value. The amplitude difference between the peaks and the troughs is represented by a bar graph, and the black dotted line represents the threshold value Quot;).

도 8의 (d)는 심박검출용 피크 결정단계(S260)에서 심박검출용 피크를 검출한 것을 나타낸다. 도 8의 (d)는 디지털 저역통과 필터링된 가속도 신호에 심박검출용 피크를 빨간색 원으로 나타낸다.FIG. 8 (d) shows that the heartbeat detection peak is detected in the heartbeat detection peak determination step (S260). 8 (d) shows the peak for heartbeat detection in the digital low-pass filtered acceleration signal as a red circle.

도 8의 (e)는 일반 심전도 장치에 의해 심전도를 검출한 것으로, 본 발명의 가속도 센서 의해 가속도신호를 검출함과 동시에 동일 피검자에게서 검출한 심전도 신호이다. 도 8의 (e)의 심전도 신호에서 R 포인트(R-peak)를 하늘색 사각형으로 나타냈다. FIG. 8 (e) shows an electrocardiogram detected by a general electrocardiogram device, which is an ECG signal detected by an acceleration sensor of the present invention and detected by the same subject. The R point (R-peak) in the electrocardiogram signal of FIG. 8 (e) is shown as a light blue square.

도 8의 (d)의 심박검출용 피크(빨간색 원)는 도 8의 (e)의 R 포인트(하늘색 사각형)에 대응되는 것을 점선으로 나타냈다.The heartbeat detection peak (red circle) in FIG. 8 (d) corresponds to the R point (light blue square) in FIG. 8 (e) by a dotted line.

의자에 부착된 가속도센서로부터 심박수(heart rate)를 추출하는 본 발명의 방법의 성능을 평가하기 위하여 검출된 심박검출용 피크(PK’)에 대한 민감도(Sensitivity)와 양성 예측도(Positive predictivity value)을 계산하였다. 가속도 신호로부터 추출된 심박검출용 피크(PK’) 점은 심전도의 R 포인트(R-peak)보다 지연되어 발생하기 때문에 일반적으로 정확한 평가가 어렵다. 따라서 본 발명에서는 첫 번째 심박검출용 피크(PK’) 점과 R 포인트(R-peak)의 샘플시간 차이를 계산하였고, R 포인트(R-peak) 발생 후 이 샘플시간차이 후에 30샘플(0.15초) 크기의 윈도우를 취하여 민감도(sensitivity, Sen)와 양성 예측도(positive predictive value, PPV)를 수학식 2에 의해 계산하였다. Sensitivity and positive predictivity value for detected heartbeat detection peak PK 'to evaluate the performance of the method of the present invention for extracting the heart rate from an acceleration sensor attached to a chair, Respectively. Since the peak for heartbeat detection (PK ') extracted from the acceleration signal occurs later than the R-point of the electrocardiogram (R-peak), it is generally difficult to evaluate accurately. Therefore, in the present invention, the sample time difference between the first heartbeat detection peak (PK ') and the R point (R-peak) is calculated. After the R point (R-peak) ) Window was taken and the sensitivity (Sen) and positive predictive value (PPV) were calculated by Equation (2).

Figure 112014082908275-pat00003
Figure 112014082908275-pat00003

여기서, TP는 true positive로 심박검출용 피크(PK’)가 윈도우 내에서 검출된 경우를, FN은 false negative로 심박검출용 피크(PK’)가 윈도우 내에서 검출되지 않은 경우를, FP는 false positive로 심박검출용 피크(PK’)가 윈도우 밖에서 검출된 경우를 의미한다. 또한, 가속도 신호로부터 추출된 순간 분당 심박수(beats per minute, BPM)와 심전도 신호에 의한 순간 BPM 간의 상관성을 분석하기 위해 상관 분석(correlation analysis)를 수행하였고, 차이 정도를 쉽게 나타내기 위해 블랜드 알트만 분석(Bland-Altman analysis)을 수행하였다. Here, TP is a true positive when a peak for heartbeat detection (PK ') is detected in a window, FN is a false negative, and a heartbeat detection peak (PK') is not detected within a window. FP is false positive " means that the heartbeat detection peak PK 'is detected outside the window. In addition, correlation analysis was performed to analyze the correlation between beats per minute (BPM) and instantaneous BPM due to ECG signals extracted from the acceleration signal. In order to easily show the degree of difference, (Bland-Altman analysis).

표 1은 가속도 신호로부터 검출된 심박검출용 피크(PK’)와 심전도의 R 포인트(R-peak) 간의 민감도와 양성예측도의 결과이다.Table 1 shows the results of the sensitivity and the positive predictive value between the heartbeat detection peak (PK ') and the R-point (R-peak) of the electrocardiogram detected from the acceleration signal.

Figure 112014082908275-pat00004
Figure 112014082908275-pat00004

표 1에서, 평균 민감도는 97.81%, 평균 양성 예측도는 98.49%이다. 표 1을 통해, 본 발명의 가속도센서를 이용한 심박 모니터링 시스템의 심박 검출 성능이 우수함을 확인할 수 있다. In Table 1, the average sensitivity is 97.81% and the average positive predictive value is 98.49%. Table 1 shows that the heartbeat detection performance of the heart rate monitoring system using the acceleration sensor of the present invention is excellent.

도 9는 본 발명의 가속도 센서에 의한 심박수와, 이와 동시에 검출된, 일반 심전도 장치에 의한 심전도(ref. heart rate)를 상관분석한 결과의 예이다.9 is an example of a result of correlation analysis between the heart rate by the acceleration sensor of the present invention and the electrocardiogram (ref. Heart rate) detected by the conventional ECG apparatus at the same time.

도 9에서, 가속도신호와 심전도의 순간 심박수(BPM)에 대한 scatter plot과 상관계수(Pearson‘s correlation coefficient)를 나타낸 것이다. 4회 반복한 4명의 전체 데이터에 대한 상관 계수(correlation coefficient)는 0.98(p≪0.0001)로 통계적으로 유의한 상관성이 있음을 확인하였다.FIG. 9 shows a scatter plot and a correlation coefficient (Pearson's correlation coefficient) of an instantaneous heart rate (BPM) of an acceleration signal and an electrocardiogram. The correlation coefficients for the four data sets were 0.98 (p << 0.0001), which was statistically significant.

도 10은 본 발명의 가속도 센서에 의한 순간 심박수와, 이와 동시에 검출된, 일반 심전도 장치에 의한 심전도의 순간 심박수에 대한 블랜드 알트만 플롯(Bland-Altman plot)을 나타낸다FIG. 10 shows a Bland-Altman plot of the instantaneous heart rate by the acceleration sensor of the present invention and the instantaneous heart rate of the electrocardiogram detected by the conventional ECG apparatus at the same time

도 10에서 *는 심박검출용 피크(PK’)점과 R 포인트(R-peak)가 검출될 때마다의 순간 심박수(BPM) 차이를 나타내며, 이를 평균값(m = 0.01) 및 95% limits of agreement (LOA, -2.40 to 2.42)와 함께 나타내었다. 차이에 대한 평균이 0.01로 가속도 센서로부터 유도된 심박수(HR)가 심전도에 의한 심박수(HR)와 거의 같음을 확인할 수 있고, 차이에 대한 값들이 가속도센서와 심전도의 심박수(HR) 평균 값에 고르게 분포되어 있음을 확인할 수 있다.In FIG. 10, * indicates the difference between the instantaneous heart rate (BPM) and the mean value (m = 0.01) and 95% limits of agreement (LOA, -2.40 to 2.42). It can be confirmed that the heart rate (HR) derived from the acceleration sensor is almost equal to the heart rate (HR) by the electrocardiogram, and the difference values are evenly distributed to the acceleration sensor and the HR average value of the electrocardiogram It can be confirmed that it is distributed.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the present invention is not limited by what has been described above and illustrated in the drawings, and those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible within the scope of the following claims.

10: 의자용 심박수 측정 장치 100: 가속도 센서
130: 아날로그 신호처리부 200: 디지탈 신호 처리부
130: 아날로그 신호처리부 150: 버퍼
160: 고역통과필터 170: 증폭기
180: 저역통과필터 190: 오프셋 보정부
10: chair heart rate measuring device 100: acceleration sensor
130: analog signal processing unit 200: digital signal processing unit
130: analog signal processor 150: buffer
160: High pass filter 170: Amplifier
180: Low pass filter 190: Offset correction section

Claims (15)

의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 장착되어 가속도 신호를 검출하는 가속도센서부;
가속도센서부로부터 수신된 가속도신호를 증폭하며 노이즈를 제거하는 아날로그 신호처리부;
아날로그 신호처리부로 수신된 가속도 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부;
A/D 변환부로부터 수신된 가속도신호로부터 피크(peak)와 트로프(trough)를 검출하고, 피크와 트로프를 이용하여 심박수를 검출하는 연산처리부;
를 포함하여 이루어진 의자용 심박수 측정 장치에 있어서,
연산처리부는,
A/D 변환부로부터 수신된 가속도 신호를 디지털 저역통과필터를 통과시키며, 디지털 저역통과필터를 통과한 가속도 신호에서 트로프(trough)와 피크(peak)를 검출하고, 검출된 피크와 트로프의 진폭차가 기설정된 문턱치를 초과하는 피크를 심박검출용 피크로 선택하며,
심박검출용 피크를 이용하여 심박수를 계산하는 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치.
An acceleration sensor unit mounted on a surface of the backrest or hip rest of the chair that is not in contact with the human body and detecting an acceleration signal;
An analog signal processing unit for amplifying the acceleration signal received from the acceleration sensor unit and removing noise;
An A / D converter for converting the acceleration signal received by the analog signal processor into a digital signal;
An arithmetic processing unit for detecting a peak and a trough from the acceleration signal received from the A / D converter, and detecting a heart rate using a peak and a trough;
The apparatus for measuring a heart rate of a chair comprising:
The arithmetic processing unit,
The acceleration signal received from the A / D converter is passed through a digital low-pass filter, troughs and peaks are detected in an acceleration signal passed through the digital low-pass filter, and the amplitude difference between the detected peak and trough A peak exceeding a preset threshold value is selected as a peak for heartbeat detection,
Wherein a heart rate is calculated using a peak for heartbeat detection.
삭제delete 제1항에 있어서, 연산처리부는,
심박검출용 피크를 이용하여 심박수의 계산 시,
현재의 심박검출용 피크와 연이은 전의 심박검출용 피크와, 현재의 심박검출용 피크의 시간간격을, 심박 간격으로 구하고,
심박 간격을 이용하여 심박수를 계산하는 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치.
The apparatus according to claim 1,
When calculating the heart rate using the peak for heartbeat detection,
The time interval between the current heartbeat detection peak and the current heartbeat detection peak is obtained as the heartbeat interval,
Wherein the heart rate is calculated using a heart rate interval.
제1항에 있어서, 연산처리부는,
심박검출용 피크를 이용하여 심박수의 계산 시,
현재의 심박검출용 피크와 연이은 전의 심박검출용 피크와, 현재의 심박검출용 피크의 시간간격이, 0.45초보다 큰 경우의, 현재의 심박검출용 피크와 연이은 전의 심박검출용 피크와, 현재의 심박검출용 피크의 시간간격을, 심박 간격으로 구하고,
심박 간격을 이용하여 심박수를 계산하는 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치.
The apparatus according to claim 1,
When calculating the heart rate using the peak for heartbeat detection,
The heartbeat detection peak preceding the current heartbeat detection peak and the current heartbeat detection peak when the time interval between the current heartbeat detection peak and the current heartbeat detection peak is greater than 0.45 second, The time interval of the peak for heartbeat detection is obtained as the heartbeat interval,
Wherein the heart rate is calculated using a heart rate interval.
제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 피크와 트로프의 진폭차는,
트로프의 진폭과, 상기 트로프의 다음에 검출된 피크의 진폭의 차의 절대치로 검출되는 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치.
The method as claimed in any one of claims 1 to 5,
And the absolute value of the difference between the amplitude of the trough and the amplitude of the peak detected next to the trough is detected.
제1항에 있어서, 문턱치는,
Figure 112014082908275-pat00005

(단, TH는 문턱치를 나타내며, PK는 피크를 나타내고, TR은 트로프를 나타내고, M은 3초 동안 발생한 피크의 총 개수 또는 트로프의 총 개수를 나타냄)
에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치.
2. The apparatus of claim 1,
Figure 112014082908275-pat00005

(Where TH represents a threshold value, PK represents a peak, TR represents a trough, and M represents a total number of peaks or troughs occurring for 3 seconds)
Wherein the heart-rate measuring device measures the heart rate of the chair.
제1항에 있어서, 아날로그 신호처리부는,
고역 통과 필터, 증폭기, 저역 통과 필터를 포함하되, 고역 통과 필터와 저역 통과 필터에 의해, 0.5 Hz 내지 23.4 Hz의 대역폭을 갖도록 이루어진 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치.
The apparatus according to claim 1,
A high-pass filter, an amplifier, and a low-pass filter, and has a bandwidth of 0.5 Hz to 23.4 Hz by a high-pass filter and a low-pass filter.
제5항에 있어서,
디지털 저역통과필터는 차단주파수가 8Hz인 2차 버터워즈 필터인 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the digital low-pass filter is a second-order butterfly filter having a cut-off frequency of 8 Hz.
제4항에 있어서,
심박수는 심박수=60/심박간격 에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는, 의자용 심박수 측정 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the heart rate is calculated by a heart rate = 60 / heart rate interval.
의자의 등받이부 또는 엉덩이 받침부에서 인체와 접촉하지 않는 면에 장착되어 가속도 신호를 검출하는 가속도센서부, 가속도 센서부로부터 수신된 가속도 신호를 이용하여 심박수를 검출하는 연산처리부를 포함하는 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법에 있어서,
A/D변환부를 통해 수신된 가속도신호를, 연산처리부는, 디지털 저역통과필터를 거친 후, 피크와 트로프를 검출하는, 피크와 트로프 검출단계;
연산처리부는 피크와 트로프 검출단계에서 검출된, 피크와 트로프의 진폭차를 검출하는, 피크와 트로프의 진폭차 계산단계;
연산처리부는 피크와 트로프의 진폭차 계산단계에서 검출된 피크와 트로프의 진폭차가, 문턱치보다 큰 피크를 이용하여 심박수를 계산하는 심박수 계산단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법.
An acceleration sensor unit mounted on a backrest portion of the chair or a hip rest portion of the chair to detect an acceleration signal, and an arithmetic processing unit for detecting a heart rate using an acceleration signal received from the acceleration sensor unit, A method of driving a measuring apparatus,
A peak and trough detection step of detecting an acceleration signal received through the A / D conversion unit and a peak and a trough after passing through a digital low-pass filter;
The arithmetic processing unit includes: an amplitude difference calculating step of detecting a difference between the peak and trough amplitude of the peak and the trough detected at the peak and trough detection step;
A calculation unit for calculating a heart rate using a peak having a peak difference larger than a threshold value and a difference between amplitudes of a peak and a trough detected in the amplitude difference calculation step of the peak and trough;
And a controller for controlling the operation of the chair.
제10항에 있어서, 심박수 계산단계는,
피크와 트로프의 진폭차 계산단계에서 검출된 피크와 트로프의 진폭차가, 문턱치보다 크다면, 현재의 피크와, 전의 심박검출용 피크와의 시간간격을 검출하는, 피크와 트로프의 진폭차와 문턱치비교단계;
현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격이 0.45초 보다 큰지를 판단하여, 크다면, 현재의 피크와 전의 심박검출용 피크의 시간간격을, 심박 간격으로 하는 심박 간격 계산단계;
심박 간격 계산단계에서 구한 심박 간격으로 심박수를 추정하는, 심박수 추정단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법.
11. The method according to claim 10,
When the amplitude difference between the peak and the trough detected in the amplitude difference calculation step of the peak and trough is larger than the threshold value, the amplitude difference and the threshold value comparison between the peak and trough, which detect the time interval between the current peak and the previous heartbeat detection peak step;
A heartbeat interval calculating step of determining whether a time interval between a current peak and a previous heartbeat detection peak is greater than 0.45 seconds and a time interval between a current peak and a previous heartbeat detection peak as a heartbeat interval;
A heart rate estimation step of estimating a heart rate by a heart rate interval calculated in the heart rate interval calculation step;
And a controller for controlling the operation of the chair.
제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 문턱치는,
3초 동안의 가속도 신호를 A/D변환부를 통해 수신하고, 수신된 가속도 신호를 디지털 저역통과필터를 통과시키며, 디지털 저역통과필터를 통과한 가속도 신호에서 피크(peak)와 트로프(trough)를 모두 검출하고, 모든 피크와 모든 트로프에서, 피크와 트로프의 진폭차이를 계산하고, 계산된 피크와 트로프의 진폭차이 중, 최대값을 검출하고, 상기 최대값의 0.6배를 한 값을 문턱치로 설정하는 것을 특징으로 하는, 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법.
12. The method according to any one of claims 10 to 11,
The acceleration signal for 3 seconds is received through the A / D converter, the received acceleration signal is passed through the digital low-pass filter, and the peak and trough in the acceleration signal passed through the digital low- The amplitude difference between the peaks and the troughs is calculated for all peaks and all troughs. The maximum value among the calculated amplitude differences of peaks and troughs is detected, and a value obtained by multiplying the maximum value by 0.6 times is set as a threshold value Wherein the heart-rate measuring device is configured to measure the heart rate of the chair.
제12항에 있어서,
디지털 저역통과필터는 차단주파수가 8Hz인 2차 버터워즈 필터(2nd-order Butterworth filter)인 것을 특징으로 하는, 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the digital low-pass filter is a 2nd-order Butterworth filter having a cut-off frequency of 8 Hz.
제11항에 있어서,
심박수는 심박수=60/심박간격 에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는, 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the heart rate is calculated by a heart rate = 60 / heart rate interval.
제10항에 있어서, 피크와 트로프의 진폭차는,
트로프의 진폭과, 상기 트로프의 다음에 검출된 피크의 진폭의 차의 절대치인 것을 특징으로 하는 의자용 심박수 측정 장치의 구동방법.
11. The method of claim 10, wherein the amplitude difference of the peak and trough is &
Wherein the absolute value of the difference between the amplitude of the trough and the amplitude of the peak detected next to the trough is an absolute value.
KR1020140114389A 2014-08-29 2014-08-29 Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method KR101659798B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140114389A KR101659798B1 (en) 2014-08-29 2014-08-29 Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140114389A KR101659798B1 (en) 2014-08-29 2014-08-29 Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160027463A KR20160027463A (en) 2016-03-10
KR101659798B1 true KR101659798B1 (en) 2016-09-27

Family

ID=55538832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140114389A KR101659798B1 (en) 2014-08-29 2014-08-29 Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101659798B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190001359U (en) 2017-11-30 2019-06-10 루씨엠(주) lean chair having medical measuring device
US10849531B2 (en) 2018-04-17 2020-12-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Systematic apparatus for motion sensor and optical sensor based cardiac arrhythmia triage
KR20230029339A (en) 2021-08-24 2023-03-03 (주)허니냅스 Apparatus for monitoring bio-signal and operating method thereof
KR20230029340A (en) 2021-08-24 2023-03-03 (주)허니냅스 Smart bed for monitoring bio-signal and operating method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107928658B (en) * 2017-11-22 2024-06-18 芯海科技(深圳)股份有限公司 Human body scale for heart rate measurement and heart rate measurement method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011229767A (en) 2010-04-28 2011-11-17 Nintendo Co Ltd Biological information processing program, biological information processor, biological information processing method, and biological information processing system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101295236B1 (en) * 2006-10-11 2013-08-09 (주)대경산업 Massage chair and massage process having fuzzy pattern

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011229767A (en) 2010-04-28 2011-11-17 Nintendo Co Ltd Biological information processing program, biological information processor, biological information processing method, and biological information processing system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190001359U (en) 2017-11-30 2019-06-10 루씨엠(주) lean chair having medical measuring device
US10849531B2 (en) 2018-04-17 2020-12-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Systematic apparatus for motion sensor and optical sensor based cardiac arrhythmia triage
KR20230029339A (en) 2021-08-24 2023-03-03 (주)허니냅스 Apparatus for monitoring bio-signal and operating method thereof
KR20230029340A (en) 2021-08-24 2023-03-03 (주)허니냅스 Smart bed for monitoring bio-signal and operating method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160027463A (en) 2016-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3334337B1 (en) Monitoring of sleep phenomena
KR101659798B1 (en) Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method
EP3174458B1 (en) Method and system for monitoring stress
US9778095B2 (en) Multipurpose weighing device
KR101041033B1 (en) Scale-shaped apparatus for diagonizing health status and method thereof
US9934668B2 (en) Method and apparatus for identifying transitions between sitting and standing postures
JP5521906B2 (en) Blood pressure estimation device
KR20130065714A (en) Pulse period computation device and bio-sensor provided with same
KR101402134B1 (en) Bioinstrumentation to evaluate blood vessel and cardio pulmonary function
KR101706197B1 (en) A Novel Method and apparatus for obstructive sleep apnea screening using a piezoelectric sensor
Deepu et al. A smart cushion for real-time heart rate monitoring
JP6060563B2 (en) Atrial fibrillation determination device, atrial fibrillation determination method and program
US10980485B2 (en) Measuring apparatus, measuring method and non-transitory computer readable medium
EP3094244A1 (en) Method and device for the detection of the degree of entropy of medical data
US20230172461A1 (en) Single-arm two-electrode blood pressure measuring device and measuring method thereof
JP6644167B2 (en) Sleep signal adjusting device and method
KR102276614B1 (en) Method and apparatus for measuring biosignal in a non-contact manner and clothes using the same
CN112932424B (en) Data acquisition method and system
KR101992763B1 (en) Device and method of abnormal electrocardiographic signals information output
US20210361951A1 (en) Pulse discrimination device and electrocardiogram analyzer
US20230320599A1 (en) Blood pressure determination over a period of time
JPWO2018167854A1 (en) Analysis device, analysis program
JP2015205187A (en) Atrial fibrillation determination apparatus, and method and program for determination of atrial fibrillation
KR101587989B1 (en) Method of evaluating a value for heart regularity by bioacoustic and electronic stethoscope
CN116458848A (en) Vital sign monitoring method based on electret flexible sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant