KR101850803B1 - Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof - Google Patents

Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101850803B1
KR101850803B1 KR1020160183338A KR20160183338A KR101850803B1 KR 101850803 B1 KR101850803 B1 KR 101850803B1 KR 1020160183338 A KR1020160183338 A KR 1020160183338A KR 20160183338 A KR20160183338 A KR 20160183338A KR 101850803 B1 KR101850803 B1 KR 101850803B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
value
heart rate
measurement
maximum
measurement time
Prior art date
Application number
KR1020160183338A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
홍종필
최강운
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
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 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020160183338A priority Critical patent/KR101850803B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101850803B1 publication Critical patent/KR101850803B1/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
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis

Abstract

A low-power heart rate measuring method using a PPG signal of the present invention comprises the steps of: multiplying a value obtained by subtracting a first threshold value from a currently measured data measurement value (n) by a value obtained by subtracting the first threshold value from a subsequently measured data measurement value (n+1), and determining whether a result of the multiplication is a negative value, which is a value smaller than 0; when the result is a negative value, determining a currently measured time n and a subsequently measured time n+1 as a measurement range, and obtaining a maximum value (n) within the measurement range; when the maximum value (n) is greater than a second threshold value, recognizing the same as a maximum value, and when the maximum value (n) is smaller than the second threshold value, not recognizing the same as a maximum value; performing the maximum value recognizing process for a predetermined measurement time, and after the measurement time, calculating time values, which are measurement time intervals between the recognized maximum values; calculating an average value obtained by averaging the time values; and calculating a heart rate by using the average value. According to the present invention, a heart rate can be measured more accurately and quickly in a blood flow rate measuring apparatus using an LED and a photodiode.

Description

PPG 신호를 이용한 저전력 심박수 측정 방법 및 이를 기록한 기록매체 {Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of measuring a low power heart rate using a PPG signal,

본 발명은 심박수 측정과정에서 측정되는 혈류량 신호의 알고리즘 처리에 관한 것으로서, 더 상세하게는 신체부위에 따른 광 혈류량을 PPG (PhotoPlethysmoGraphy) 신호로 변환하여 심박수로 나타내는 알고리즘에 관한 것이다.The present invention relates to an algorithm for processing a blood flow signal measured in a heart rate measurement process, and more particularly, to an algorithm for converting an optical blood flow rate according to a body part into a PPG (PhotoPlethysmoGraphy) signal to indicate the heart rate.

심박수는 인체 건강정보 중 가장 기본이 되는 정보로서, 최근의 건강에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있는 상황에서 심박수 모니터링을 통해, 신체 변화를 모니터링할 수 있다. 또한, 사물 인터넷 시대의 도래로 인하여, 심박수 측정 장치를 소형화하면서 저전력으로 구현하여, 평상시에도 쉽게 심박수를 모니터링하는 것이 가능하다.Heart rate is the most basic information of human health information. It can monitor body change through heart rate monitoring in a situation where interest in recent health is continuously increasing. In addition, due to the arrival of the Internet of Things, the heart rate measuring device can be miniaturized and implemented with low power, and it is possible to easily monitor the heart rate even in normal times.

최근에는 사물 인터넷 센서의 발달로 LED와 포토다이오드 광 검출기를 이용하여 혈류량을 측정하는 방식으로, 손가락, 귀, 팔목 등의 신체 일부분에 접촉하여 간단하게 심박수를 알 수 있다. 그러나, 이러한 사물 인터넷을 이용한 웨어러블 센서는 착용 및 휴대가 번거롭고, 측정하는 과정의 알고리즘이 부정확하고, 측정시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.In recent years, with the development of the object Internet sensor, the blood flow is measured by using the LED and the photodiode photodetector, and the heart rate can be easily detected by touching part of the body such as the finger, ear, and cuff. However, such a wearable sensor using the Internet is cumbersome to wear and carry, the algorithm of the measurement process is inaccurate, and the measurement time is long.

도 1은 종래 광 혈류량을 PPG 신호로 나타내는 동작원리를 나타낸 도면이다. 즉, 도 1은 종래의 PPG(PhotoPlethysmoGraphy) 신호 측정의 예를 나타낸다. FIG. 1 is a view showing an operation principle in which a conventional optical blood flow rate is indicated by a PPG signal. That is, FIG. 1 shows an example of a conventional PPG (PhotoPlethysmoGraphy) signal measurement.

도 1을 참조하면, LED 광원으로부터 빛을 받은 신체 조직은 정맥을 지나 동맥의 혈류에 빛이 흡수되고, 맥박이 뛸 때마다 혈류량이 변하게 되는데, 이때 빛의 흡수율이 달라지게 되면서, 반사되어 신체 조직 밖으로 나오는 빛의 양도 변하게 된다. 이러한 빛의 변화를 포토 다이오드로 검출하여 전압변화로 나타낼 수 있는데, 전압 그래프로 나타낼 수 있고, 이를 통해서 분당 심박수(Beats Per Minute, BPM)를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 1, in the body tissue that receives light from the LED light source, light is absorbed into the bloodstream of the artery through the vein, and the blood flow is changed every time the pulse is run. At this time, The amount of light coming out also changes. This light change can be detected by a photodiode and represented by a voltage change. It can be expressed as a voltage graph, and the beats per minute (BPM) can be measured.

도 2는 종래 기울기 방식으로 PPG 신호를 측정한 데이터를 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이고, 도 3은 종래 최댓값을 이용한 방식으로 PPG 신호를 측정한 데이터를 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a view showing a principle of measuring a heart rate using data obtained by measuring a PPG signal using a conventional gradient method. FIG. 3 shows a principle of measuring a heart rate using data obtained by measuring a PPG signal using a conventional maximum value Fig.

도 2와 도 3은 각각 종래의 PPG 방식으로 측정한 데이터를 처리하는 알고리즘을 그래프로 간략하게 도시한 도면이다. FIG. 2 and FIG. 3 are diagrams schematically showing, in a graph, an algorithm for processing data measured by the conventional PPG method.

PPG 방식으로 측정된 데이터는 굴곡을 가지는 그래프로 나오게 되는데, 도 2는 그래프의 볼록한 부분의 기울기를 구하고, 기울기의 시간 간격을 평균하여 분당 심박수를 구하는 방식이다. 도 3의 방식에서는 도 2와 비교하여 볼록한 부분의 최댓값(Peak Value)을 구하여 각각의 최댓값의 시간 간격을 평균하여 분당 심박수를 구하는 방식이다. The data measured by the PPG method comes out as a curve having a curvature. FIG. 2 is a method of obtaining the slope of the convex portion of the graph and averaging the time intervals of the gradient to obtain the heart rate per minute. In the method of FIG. 3, the peak value of the convex portion is obtained and the time interval of each maximum value is averaged to obtain the heart rate per minute.

도 2에서 노이즈나 PPG 측정시의 신체 움직임이나 떨림에 의하여 그래프에서 여러 개의 볼록한 점이 나타날 수 있다. 이러한 경우, 분당 심박수(BPM) 측정 시, 오류값이 커져서 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다. In Fig. 2, a plurality of convex points may appear in the graph due to the movement of the body or trembling during the measurement of noise or PPG. In such a case, there is a disadvantage that the error value becomes large and the reliability becomes poor when the heart rate per minute (BPM) is measured.

또한, 도 3도 마찬가지로 노이즈에 의하여 볼록한 점이 일정하게 형성되지 않고, 여러 점이 나타날 경우, 분당 심박수(BPM) 측정 시, 오류값이 커져서 신뢰성이 떨어지는 단점이 발생한다. Also, FIG. 3 similarly shows that a convex point is not formed uniformly by noise, and when a plurality of points appear, the error value becomes large when the heart rate per minute (BPM) is measured and the reliability becomes poor.

대한민국 등록특허 10-0859981Korea Patent No. 10-0859981

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 LED와 포토 다이오드를 이용한 혈류량 측정 장치에서 보다 정확하고 신속하게 심박수를 측정할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for accurately and quickly measuring heart rate in a blood flow measuring apparatus using an LED and a photodiode.

또한, 본 발명의 다른 목적은 측정 신호의 노이즈 영향을 최소화하고, 측정 범위를 넓혀서 보다 광범위하게 심박수를 측정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method for minimizing the influence of noise on a measurement signal and widening a measurement range to more widely measure the heart rate.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 1차 알고리즘에 따른 LED(Light Emitting Diode)와 포토 다이오드를 이용하여 혈류량을 측정하는 심박수 측정 장치에서의 심박수 측정 방법에서, 상기 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n)에 제1 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제1 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단하는 단계, 음수값이면, 현재 측정되는 시간 n과 다음 측정되는 시간 n+1 이 측정 범위로 정해지고, 이 측정 범위 내의 최댓값(n)을 구하는 단계, 상기 최댓값(n)이 제2 임계값보다 크면 최댓값으로 인식하고, 제2 임계값보다 작으면 최댓값으로 인식하지 않는 단계, 미리 정해진 측정시간 동안 상기 최댓값 인식 과정을 수행하고, 측정시간 후, 인식된 최댓값들 사이의 측정 시간 간격인 시간값을 산출하는 단계, 상기 시간값을 평균한 평균값을 산출하는 단계 및 상기 평균값을 이용하여 심박수를 계산하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, there is provided a heart rate measuring method for measuring blood flow using an LED (Light Emitting Diode) and a photodiode according to a first order algorithm of the present invention, Multiplying a value obtained by subtracting the first threshold value from the measured value n and a value obtained by subtracting the next measured data measurement value n + 1 from the first threshold value, and determining whether the value is a negative value that is a value less than 0; (N) within the measurement range is determined as the measurement range, and the maximum value (n) is recognized as the maximum value when the maximum value (n) is larger than the second threshold value The maximum value recognition process is performed for a predetermined measurement time, and after the measurement time, the measurement time interval between the recognized maximum values By using a step of calculating the median, the method comprising: calculating an average value by averaging the time value and the average value includes the step of calculating the heart rate.

상기 심박수를 계산하는 단계에서, 60을 상기 평균값으로 나누는 방식으로 분당 심박수(BPM)를 계산할 수 있다. In calculating the heart rate, the heart rate per minute (BPM) can be calculated by dividing 60 by the average value.

본 발명의 2차 알고리즘에 따른 LED(Light Emitting Diode)와 포토 다이오드를 이용하여 혈류량을 측정하는 심박수 측정 장치에서의 심박수 측정 방법에서, 상기 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n)에 제1 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제1 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단하는 단계, 음수값이면, 현재 측정되는 시간 n과 다음 측정되는 시간 n+1 이 측정 범위로 정해지고, 이 측정 범위 내의 최댓값(n)을 구하는 단계, 상기 최댓값(n)이 제2 임계값보다 크면 최댓값으로 인식하고, 제2 임계값보다 작으면 최댓값으로 인식하지 않는 단계, 상기 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제3 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+2)에 제3 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단하는 단계, 음수값이면, 현재 측정되는 시간 n+1과 다음 측정되는 시간 n+2 이 측정범위로 정해지고, 이 측정범위 내의 최솟값(n)을 구하는 단계, 상기 최솟값(n)이 제4 임계값보다 작으면 최솟값으로 인식하고, 제4 임계값보다 크면 최솟값으로 인식하지 않는 단계, 미리 정해진 측정시간 동안 상기 최댓값 인식 과정 및 최솟값 인식 과정을 수행하고, 측정시간 후, 인식된 최댓값들 사이의 측정 시간 간격과 최솟값들 사이의 측정 시간 간격을 산출하는 단계, 상기 최댓값들 사이의 측정 시간 간격과 최솟값들 사이의 측정 시간 간격을 평균한 평균값을 산출하는 단계 및 상기 평균값을 이용하여 심박수를 계산하는 단계를 포함한다. In a method of measuring a heart rate in a heart rate measuring apparatus for measuring a blood flow volume using an LED (Light Emitting Diode) and a photodiode according to a second-order algorithm of the present invention, the data measured value n currently measured in the heart rate measuring apparatus Multiplying a value obtained by subtracting the first threshold value from a value obtained by subtracting the next measured data measurement value n + 1 from the first threshold value and determining whether the value is a negative value that is a value less than 0; (N) within the measurement range is determined as the measurement range, and if the maximum value (n) is larger than the second threshold value, it is recognized as the maximum value, and if the maximum value (n) is smaller than the second threshold value (N + 1) minus the third threshold value and the next measured data measurement value (n + 2) to the third measured value (n + 2) Multiply the subtracted value by 0 Determining whether a current time n + 1 and a next time n + 2 are determined as a measurement range and obtaining a minimum value n within the measurement range, if the current value is a negative value; Recognizing the minimum value as a minimum value when the minimum value n is less than the fourth threshold value and not recognizing the minimum value as a minimum value when the minimum value is larger than the fourth threshold value; performing the maximum value recognition process and the minimum value recognition process for a predetermined measurement time, Calculating a measurement time interval between measurement time intervals and minimum values between recognized maximum values, calculating an average value obtained by averaging measurement time intervals between the measurement time intervals and the minimum values between the maximum values, And calculating the heart rate using the average value.

상기 심박수를 계산하는 단계에서, 60을 상기 평균값으로 나누는 방식으로 분당 심박수(BPM)를 계산할 수 있다. In calculating the heart rate, the heart rate per minute (BPM) can be calculated by dividing 60 by the average value.

본 발명에 의하면, 본 발명은 LED와 포토 다이오드를 이용한 혈류량 측정 장치에서, 보다 정확하고 신속하게 심박수를 측정할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, in the blood flow measuring apparatus using the LED and the photodiode, the heart rate can be more accurately and quickly measured.

또한, 본 발명에 의하면, 측정 신호의 노이즈 영향을 최소화하고, 측정 범위를 넓혀서 보다 광범위하게 심박수를 측정할 수 있는 효과가 있다. Further, according to the present invention, it is possible to minimize the influence of noise on the measurement signal and widen the measurement range, so that the heart rate can be measured more widely.

더 나아가서, 본 발명은 웨어러블(wearable) 장치 및 IoT(Internet of Things) 장치에서, PPG 센서에 적용되는 알고리즘을 보다 쉽게 적용할 수 있고, 보다 빠른 시간 내에 더욱 정확하게 분당 심박수 값을 측정할 수 있을 것으로 기대된다. Further, the present invention can more easily apply the algorithm applied to the PPG sensor in a wearable apparatus and an Internet of Things (IoT) apparatus, and can more accurately measure the heart rate value per minute in a shorter time It is expected.

도 1은 종래 광 혈류량을 PPG 신호로 나타내는 동작원리를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기울기 방식으로 PPG 신호를 측정한 데이터를 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래 최댓값을 이용한 방식으로 PPG 신호를 측정한 데이터를 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 1차 알고리즘에서 범위 내의 최댓값을 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에서 제안하는 1차 알고리즘을 간략하게 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 1차 알고리즘을 도 3의 기존 방식과 비교하여 100개의 측정값을 비교한 가우시안 분포의 평균과 표준 편차이다.
도 7은 본 발명의 2차 알고리즘에서 범위 내의 최댓값 및 최솟값을 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에서 제안하는 2차 알고리즘을 간략하게 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 1차 알고리즘과 2차 알고리즘을 비교하여 100개의 측정값을 비교한 가우시안 분포의 평균과 표준 편차이다.
도 10은 본 발명의 1차 알고리즘 및 2차 알고리즘을 이용하여 광 혈류량을 목 부분에서 측정한 예시도이다.
FIG. 1 is a view showing an operation principle in which a conventional optical blood flow rate is indicated by a PPG signal.
2 is a diagram illustrating a principle of measuring heart rate using data obtained by measuring a PPG signal using a conventional slanting method.
FIG. 3 is a diagram illustrating a principle of measuring a heart rate using data obtained by measuring a PPG signal using a conventional maximum value.
FIG. 4 is a diagram illustrating a principle of measuring a heart rate using a maximum value in a range in a first-order algorithm proposed in the present invention.
5 is a flowchart briefly showing a primary algorithm proposed in the present invention.
FIG. 6 shows the mean and standard deviation of the Gaussian distributions obtained by comparing the first order algorithm of the present invention with the conventional method of FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a principle of measuring a heart rate using a maximum value and a minimum value within a range in the second algorithm of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a flowchart briefly showing a second-order algorithm proposed by the present invention.
9 is an average and standard deviation of a Gaussian distribution comparing 100 measured values by comparing the first and second algorithms of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an optical blood flow measured at the neck using a first-order algorithm and a second-order algorithm of the present invention. FIG.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless expressly defined in the present application Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명은 LED(Light Emitting Diode)와 포토 다이오드를 이용하여 혈류량을 측정하는 심박수 측정 장치에서의 심박수 측정 방법에 대한 것이다. The present invention relates to a method of measuring heart rate in a heart rate measuring apparatus for measuring a blood flow volume using an LED (Light Emitting Diode) and a photodiode.

본 발명의 심박수 측정 방법은 일종의 알고리즘으로 구성되며, 이러한 알고리즘은 컴퓨터의 제어부 또는 중앙처리장치(CPU)에서 실행될 수 있다.The heart rate measuring method of the present invention is composed of a kind of algorithm, which can be executed in a control unit of a computer or a central processing unit (CPU).

도 4는 본 발명에서 제안하는 1차 알고리즘에서 범위 내의 최댓값을 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에서 제안하는 1차 알고리즘을 간략하게 나타낸 흐름도이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a principle of measuring a heart rate using a maximum value in a range in a first-order algorithm proposed in the present invention, and FIG. 5 is a flowchart briefly showing a first-order algorithm proposed in the present invention.

도 4에서 본 발명이 종래 방식과 다른 점은 사용자가 정한 임계값에 의한 범위를 지정한다는 것이다. 이렇게 범위를 지정하게 되면, 최댓값을 보다 정확하게 구할 수 있고, 최댓값이 임계값보다 낮은 값을 측정하지 않기 때문에, 분당 심박수(BPM) 측정 값의 오류를 줄일 수 있다. In FIG. 4, the present invention is different from the conventional method in that the range is determined by a user-defined threshold value. By specifying this range, the maximum value can be obtained more accurately and the error of the BPM measurement value can be reduced because the maximum value does not measure a value lower than the threshold value.

도 5를 참조하면, 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n)에 제1 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제1 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단한다(S501). 즉, 음수값이 나오는 점이 제1 임계값을 지나가는 지점이 되기 때문이다. 5, a value obtained by subtracting a first threshold value from a data measurement value n currently measured in a heart rate measuring apparatus and a value obtained by subtracting a first threshold value from a next measured data measurement value n + 1, It is determined whether the value is a negative value that is a smaller value (S501). That is, a point at which a negative value appears is a point passing through the first threshold value.

음수값이면, 현재 측정되는 시간 n과 다음 측정되는 시간 n+1 이 범위로 정해지고, 이 범위 내의 최댓값(n)을 구한다(S503). If it is a negative value, the current measured time n and the next measured time n + 1 are set in the range, and the maximum value n in this range is obtained (S503).

그리고, 최댓값(n)이 제2 임계값보다 크면 최댓값으로 인식하고(S505, S507), 제2 임계값보다 작으면 노이즈로 인한 파형 왜곡으로 보고, 최댓값으로 인식하지 않는다(S505, S509). If the maximum value n is larger than the second threshold value, it is recognized as the maximum value (S505 and S507). If the maximum value n is smaller than the second threshold value, the waveform distortion is regarded as noise and is not recognized as the maximum value (S505 and S509).

그리고, 미리 정해진 측정시간 동안 최댓값 인식 과정을 수행하고(S511), 측정 시간 후에 인식된 최댓값들 사이의 측정 시간 간격인 시간값을 산출한다(S513). 예를 들어, 60초 동안 측정을 하는 측정시간을 설정할 수 있으며, 실시예에 따라 임의로 측정시간을 설정할 수 있다. Then, the maximum value recognition process is performed for a predetermined measurement time (S511), and a time value, which is a measurement time interval between the maximum values recognized after the measurement time, is calculated (S513). For example, it is possible to set the measurement time for measurement for 60 seconds, and the measurement time can be arbitrarily set according to the embodiment.

그리고, 시간값을 평균한 평균값을 산출한다(S515). Then, an average value obtained by averaging the time values is calculated (S515).

그리고, 평균값을 이용하여 심박수를 계산한다(S517). 분당 심박수의 경우, 60을 평균값으로 나누는 방식으로 구한다. Then, the heart rate is calculated using the average value (S517). In the case of heart rate per minute, it is obtained by dividing 60 by the average value.

도 6은 본 발명의 1차 알고리즘을 도 3의 기존 방식과 비교하여 100개의 측정값을 비교한 가우시안 분포의 평균과 표준 편차이다.FIG. 6 shows the mean and standard deviation of the Gaussian distributions obtained by comparing the first order algorithm of the present invention with the conventional method of FIG.

도 6에서, 좌측 그래프는 녹색광을 이용한 경우에 2개의 알고리즘을 비교하여 심박수 값을 정규분포 값으로 나타낸 그래프이고, 우측 그래프는 적외선을 이용한 경우에 2개의 알고리즘 값을 비교하여 심박수 값을 정규분포 값으로 나타낸 그래프이다. In FIG. 6, the left graph is a graph in which two algorithms are compared and a heart rate value is a normal distribution value when green light is used. In the right graph, two algorithm values are compared when using infrared rays, .

도 6에서 도시된 표에서 보는 바와 같이, 각각 100번씩 측정 하였을 때, 나타나는 심박수의 평균값과 표준편차 값을 나타낼 수 있고, 적외선 사용시에는 표준편차가 29.96에서 11.54로 61.4% 향상됨을 확인할 수 있다. 또한, 녹색광을 사용하였을 때에는 75.67에서 31.34로 58.5% 향상 됨을 확인 할 수 있다. 이러한 표준편차의 감소는 정확도 측면에서 측정하고자 하는 값에 더욱더 근접하게 측정 됨을 의미하므로, 본 발명에서 제안한 1차 알고리즘이 도 3의 기존 측정 알고리즘 보다 더욱 더 정확하게 심박수를 측정할 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from the table shown in FIG. 6, it can be seen that the average value and the standard deviation value of the heart rate can be represented by 100 times, respectively, and the standard deviation is improved by 61.4% from 29.96 to 11.54 when using infrared rays. Also, when green light is used, it can be confirmed that it is improved by 58.5% from 75.67 to 31.34. The reduction of the standard deviation means that the first algorithm proposed in the present invention can more accurately measure the heart rate than the conventional measurement algorithm of FIG. 3, since it means that the standard deviation is measured more closely to the value to be measured in terms of accuracy .

PPG 방식은 측정 시간에 따라, 분당 심박수 측정 값의 변화가 많으며, 한편 PPG 관련 장치의 IoT 센서화를 위한 소형화와, 전력소모를 최소화하기 위해서, 전력을 공급하는 배터리 용량 및 장치 크기에 제한이 있다. 이를 맞추기 위해서는, 측정 시간을 최대한 짧게 측정해야 하는데, 측정 시간을 너무 짧게 하면 측정되는 최댓값의 샘플양이 너무 작아서 부정확한 분당심박수 값을 측정하게 된다. 이러한 점을 보완하고, 데이터 샘플을 두 배로 늘리기 위해서, 본 발명에서는 도 7 및 도 8과 같은 2차 알고리즘을 제안한다.The PPG method has a lot of changes in heart rate per minute according to the measurement time. On the other hand, in order to miniaturize the IoT sensor of the PPG related device and to minimize the power consumption, there is a limitation on the battery capacity and the device size to supply power . In order to achieve this, the measurement time should be measured as short as possible. If the measurement time is too short, the maximum amount of sample to be measured is too small to measure incorrect heart rate per minute. In order to compensate for this and to double the data samples, the present invention proposes a second order algorithm as shown in FIGS. 7 and 8.

도 7은 본 발명의 2차 알고리즘에서 범위 내의 최댓값 및 최솟값을 이용하여 심박수를 측정하는 원리를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에서 제안하는 2차 알고리즘을 간략하게 나타낸 흐름도이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a principle of measuring a heart rate using a maximum value and a minimum value within a range in the second-order algorithm of the present invention, and FIG. 8 is a flowchart briefly showing a second-order algorithm proposed in the present invention.

도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 2차 알고리즘은 1차 알고리즘 방식에 비해 임계값보다 작은 최솟값도 측정함으로써, 결과적으로 샘플을 두 배로 늘리는 방식이다. As shown in FIG. 7, the second-order algorithm proposed in the present invention measures the minimum value smaller than the threshold value in comparison with the first-order algorithm, thereby doubling the sample.

도 8은 본 발명에서 제안하는 2차 알고리즘을 간략하게 나타낸 흐름도이다. FIG. 8 is a flowchart briefly showing a second-order algorithm proposed by the present invention.

도 8을 참조하면, 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n)에 제1 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제1 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단한다(S801). 즉, 음수값이 나오는 점이 제1 임계값을 지나가는 지점이 되기 때문이다. 8, a value obtained by subtracting a first threshold value from a data measurement value n currently measured by a heart rate measuring apparatus and a value obtained by subtracting a first threshold value from a next measured data measurement value n + 1, It is determined whether the value is a negative value which is a smaller value (S801). That is, a point at which a negative value appears is a point passing through the first threshold value.

음수값이면, 현재 측정되는 시간 n과 다음 측정되는 시간 n+1 이 범위로 정해지고, 이 범위 내의 최댓값(n)을 구한다(S803). If it is a negative value, the current measured time n and the next measured time n + 1 are set in the range, and the maximum value n in this range is obtained (S803).

그리고, 최댓값(n)이 제2 임계값보다 크면 최댓값으로 인식하고(S805, S807), 제2 임계값보다 작으면 노이즈로 인한 파형 왜곡으로 보고, 최댓값으로 인식하지 않는다(S805, S809). If the maximum value n is greater than the second threshold value, it is recognized as the maximum value (S805 and S807). If the maximum value n is smaller than the second threshold value, the waveform distortion is reported as noise and is not recognized as the maximum value (S805 and S809).

다음, 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제3 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+2)에 제3 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단한다(S811). 즉, 음수값이 나오는 점이 제3 임계값을 지나가는 지점이 되기 때문이다. Next, a value obtained by subtracting the third threshold value from the data measurement value (n + 1) currently measured by the heart rate measuring device and a value obtained by subtracting the third threshold value from the next measured data measurement value (n + 2) Is a negative value (S811). That is, the point at which the negative value comes out is the point passing the third threshold value.

음수값이면, 현재 측정되는 시간 n+1과 다음 측정되는 시간 n+2 이 범위로 정해지고, 이 범위 내의 최솟값(n)을 구한다(S813). If it is a negative value, the currently measured time n + 1 and the next measured time n + 2 are set in the range, and the minimum value n in this range is obtained (S813).

그리고, 최솟값(n)이 제4 임계값보다 작으면 최솟값으로 인식하고(S815, S817), 제4 임계값보다 크면 노이즈로 인한 파형 왜곡으로 보고, 최솟값으로 인식하지 않는다(S815, S819). If the minimum value is smaller than the fourth threshold value, it is recognized as the minimum value (S815, S817). If the minimum value is larger than the fourth threshold value, the waveform distortion is regarded as noise and is not recognized as the minimum value (S815 and S819).

이런 방식으로, 미리 정해진 측정시간 동안 최댓값 인식 과정 및 최솟값 인식 과정을 수행하고(S821), 측정 시간 후에 인식된 최댓값들 사이의 측정 시간 간격과, 최솟값들 사이의 측정시간 간격을 산출한다(S823). 예를 들어, 60초 동안 측정을 하는 측정시간을 설정할 수 있으며, 실시예에 따라 임의로 측정시간을 설정할 수 있다. In this manner, the maximum value recognition process and the minimum value recognition process are performed for a predetermined measurement time (S821), and the measurement time interval between the maximum values recognized after the measurement time and the measurement time interval between the minimum values are calculated (S823) . For example, it is possible to set the measurement time for measurement for 60 seconds, and the measurement time can be arbitrarily set according to the embodiment.

그리고, 최댓값들 사이의 측정 시간 간격과, 최솟값들 사이의 측정시간 간격을 평균한 평균값을 산출한다(S825). Then, an average value obtained by averaging the measurement time intervals between the maximum values and the measurement time intervals between the minimum values is calculated (S825).

그리고, 평균값을 이용하여 심박수를 계산한다(S827). 분당 심박수의 경우, 60을 평균값으로 나누는 방식으로 구한다.Then, the heart rate is calculated using the average value (S827). In the case of heart rate per minute, it is obtained by dividing 60 by the average value.

이처럼, 본 발명의 2차 알고리즘에서는 1차 알고리즘 방식과 동일하게 처음에는 범위를 나눠서 최댓값을 구하고, 다음엔 정해진 범위의 최솟값을 구하고, 그 다음엔 다음 볼록한 점의 최댓값을 구하고, 그 다음엔 최솟값을 구하는 방식으로 진행한다. 이러한 방법을 통하여 최댓값의 시간 간격과 최솟값의 시간 간격을 각각 구할 수 있고, 이를 평균하여 그 평균값을 60에 나누면 분당 심박수(BPM)값을 구할 수 있다. 이러한 2차 알고리즘 방식은 같은 시간 동안 측정한다고 가정할 때, 기존 방식 대비 두 배의 샘플 값을 얻을 수 있어서, 더욱 정확한 분당 심박수(BPM)값을 얻을 수 있고, 같은 데이터 샘플로 비교한다면 측정 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.As described above, in the second-order algorithm of the present invention, as in the first-order algorithm, first, the range is divided to obtain the maximum value, the next is the minimum value of the predetermined range, then the maximum value of the next convex point, Go ahead. In this way, we can obtain the time interval of the maximum value and the minimum value of the minimum value, and by dividing the mean value by 60, the heart rate per minute (BPM) can be obtained. Assuming that this second-order algorithm measures the same time, it can obtain twice the sample value compared with the conventional method, so that it can obtain more accurate BPM value per minute, and when compared with the same data sample, There is an advantage that it can be reduced.

도 9는 본 발명의 1차 알고리즘과 2차 알고리즘을 비교하여 100개의 측정값을 비교한 가우시안 분포의 평균과 표준 편차를 나타낸 그래프와 도표이다.9 is a graph and a graph showing an average and a standard deviation of a Gaussian distribution comparing 100 measured values by comparing the first and second algorithms of the present invention.

도 9를 참조하면, 적외선만을 이용하여 두 개의 알고리즘을 통한 심박수를 비교해 보았을 때, 심박수 평균은 각각 105.54와 104.8로 비슷하게 나오는 반면, 표준편차는 11.54에서 10.11로 12.3% 감소된 값이 나온다. 따라서, 본 발명의 2차 알고리즘을 통해 산출된 심박수 값들이 평균과 더 근접하게 측정됨을 알 수 있다. 이는 2차 알고리즘의 샘플값이 1차 알고리즘의 샘플값의 2배이기 때문에, 조금 더 정확하고 빠르게 측정 가능한 것임을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, when comparing the heart rates using two algorithms using only infrared rays, the heart rate averages are 105.54 and 104.8, respectively, while the standard deviation is 12.3% reduced from 11.54 to 10.11. Thus, it can be seen that the heart rate values calculated through the secondary algorithm of the present invention are measured closer to the average. It can be seen that the sample value of the second-order algorithm is twice as accurate as the sample value of the first-order algorithm, so that it can be measured more accurately and quickly.

도 10은 본 발명의 1차 알고리즘 및 2차 알고리즘을 이용하여 광 혈류량을 목 부분에서 측정한 예시도이다. FIG. 10 is a diagram illustrating an optical blood flow measured at the neck using a first-order algorithm and a second-order algorithm of the present invention. FIG.

도 10에서 하단의 그래프는 본 발명에서 제안한 알고리즘을 적용 하였을 때 분당 심박수(BPM)의 정확도와 광범위한 측정이 가능함을 비교한 그래프이다.10 is a graph comparing the accuracy of the heart rate per minute (BPM) and the ability to perform extensive measurements when the algorithm proposed in the present invention is applied.

도 10의 실시예에서, 목 부분에 적외선을 이용하여 측정을 하였고, A, B, C, D, E부위에서 모두 측정이 가능함을 알 수 있다. In the embodiment of FIG. 10, measurements were made using infrared rays on the neck, and measurements were made on all the A, B, C, D, and E sites.

또한, 좌측 그래프는 기존의 알고리즘을 통해 각 부위에서 측정한 분당 심박수의 평균값과 표준편차를 나타낸 그래프이고, 우측 그래프는 1차 알고리즘과 2차 알고리즘을 적용하여 각 부위를 측정한 그래프이다. The left graph is a graph showing the average value and the standard deviation of the heart rate per minute measured by the conventional algorithm, and the graph on the right side is a graph of each area measured by applying the first algorithm and the second algorithm.

좌측 그래프에 비해서 우측 그래프의 y축(표준편차) 값이 30 이하이고, 좌측 그래프에 비해 우측 그래프에서 평균 심박수 범위가 더 모여 있음을 알 수 있다. 이는 본 발명에서 제안된 알고리즘을 적용하여 분당 심박수를 측정하였을 때, 더 높은 신뢰성을 가지고, 더 나아가서 A부분의 범위까지 확장해서 측정할 수 있음을 의미한다. 따라서, 측정 범위에 있어서, 본 발명에서 제안된 알고리즘이 기존의 알고리즘을 적용하였을 때 보다 훨씬 더 넓힐 수 있음을 알 수 있다.The y-axis (standard deviation) value of the right graph is 30 or less as compared to the left graph, and the average heart rate range is further collected in the right graph as compared with the left graph. This means that when the heart rate per minute is measured by applying the algorithm proposed in the present invention, it can be measured with higher reliability and further extended to the range of the A portion. Therefore, it can be seen that in the measurement range, the algorithm proposed in the present invention can be expanded much more than when the conventional algorithm is applied.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명을 통하여 웨어러블 장치 및 IoT 장치에서 PPG 센서에 적용되는 알고리즘을 쉽게 적용 할 수 있고, 본 발명에서 제안하는 1차 알고리즘 및 2차 알고리즘 처리 방식을 이용하면, 짧은 시간에 더욱 정확하게 분당 심박수(BPM) 값을 측정 할 수 있다. 또한, 측정부위에 있어서, 본 발명에서 제안한 알고리즘을 이용하면 기존 알고리즘을 이용한 것보다 더욱 더 넓혀서 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 2차 알고리즘은 전력소모 및 크기가 제한된 환경의 초소형 센서에서도 빠르게 심박수를 측정할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to easily apply the algorithm applied to the PPG sensor in the wearable device and the IoT device, and by using the first-order algorithm and the second-order algorithm processing method proposed by the present invention, More accurate heart rate (BPM) values can be measured. In addition, when the algorithm proposed in the present invention is used for a measurement site, the measurement can be made wider than that using the existing algorithm. In addition, the second algorithm of the present invention is advantageous in that the heart rate can be measured rapidly even in a very small sensor having a limited power consumption and size.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 심박수 측정 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.Meanwhile, the heart rate measuring method according to the embodiment of the present invention can be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.

예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 포함된다.For example, the computer-readable recording medium includes a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, a removable storage device, a nonvolatile memory, , Optical data storage devices, and the like.

또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.In addition, the computer readable recording medium may be distributed and executed in a computer system connected to a computer communication network, and may be stored and executed as a code readable in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit of the invention and the scope of the appended claims.

Claims (5)

LED(Light Emitting Diode)와 포토 다이오드를 이용하여 혈류량을 측정하는 심박수 측정 장치에서의 심박수 측정 방법에서,
상기 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n)에 제1 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제1 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단하는 단계;
음수값이면, 현재 측정되는 시간 n과 다음 측정되는 시간 n+1 이 측정 범위로 정해지고, 이 측정 범위 내의 최댓값(n)을 구하는 단계;
상기 최댓값(n)이 제2 임계값보다 크면 최댓값으로 인식하고, 제2 임계값보다 작으면 최댓값으로 인식하지 않는 단계;
미리 정해진 측정시간 동안 상기 최댓값 인식 과정을 수행하고, 측정시간 후, 인식된 최댓값들 사이의 측정 시간 간격인 시간값을 산출하는 단계;
상기 시간값을 평균한 평균값을 산출하는 단계; 및
상기 평균값을 이용하여 심박수를 계산하는 단계를 포함하는 심박수 측정 방법.
In a method of measuring a heart rate in a heart rate measuring apparatus for measuring a blood flow volume using an LED (Light Emitting Diode) and a photodiode,
Multiplying a value obtained by subtracting a first threshold value from a data measurement value n currently measured in the heart rate measuring apparatus and a value obtained by subtracting a first threshold value from a next measured data measurement value n + 1, Judging whether or not it is in a first state;
If the value n is a negative value, the present measurement time n and the next measurement time n + 1 are defined as the measurement range, and the maximum value (n) within the measurement range is obtained;
Recognizing the maximum value n as a maximum value if the maximum value n is greater than a second threshold value and not recognizing the maximum value as a maximum value if the maximum value n is less than the second threshold value;
Performing the maximum value recognition process for a predetermined measurement time and calculating a time value that is a measurement time interval between the recognized maximum values after the measurement time;
Calculating an average value obtained by averaging the time values; And
And calculating a heart rate using the average value.
청구항 1에 있어서,
상기 심박수를 계산하는 단계에서,
60을 상기 평균값으로 나누는 방식으로 분당 심박수(BPM)를 계산하는 것을 특징으로 하는 심박수 측정 방법.
The method according to claim 1,
In the step of calculating the heart rate,
And calculating a heart rate per minute (BPM) by dividing the heart rate (60) by the average value.
LED(Light Emitting Diode)와 포토 다이오드를 이용하여 혈류량을 측정하는 심박수 측정 장치에서의 심박수 측정 방법에서,
상기 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n)에 제1 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제1 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단하는 단계;
음수값이면, 현재 측정되는 시간 n과 다음 측정되는 시간 n+1 이 측정 범위로 정해지고, 이 측정 범위 내의 최댓값(n)을 구하는 단계;
상기 최댓값(n)이 제2 임계값보다 크면 최댓값으로 인식하고, 제2 임계값보다 작으면 최댓값으로 인식하지 않는 단계;
상기 심박수 측정 장치에서 현재 측정되는 데이터 측정값(n+1)에 제3 임계값을 뺀 값과 다음 측정되는 데이터 측정값(n+2)에 제3 임계값을 뺀 값을 곱해서 0보다 작은 값인 음수값인지 여부를 판단하는 단계;
음수값이면, 현재 측정되는 시간 n+1과 다음 측정되는 시간 n+2 이 측정범위로 정해지고, 이 측정범위 내의 최솟값(n)을 구하는 단계;
상기 최솟값(n)이 제4 임계값보다 작으면 최솟값으로 인식하고, 제4 임계값보다 크면 최솟값으로 인식하지 않는 단계;
미리 정해진 측정시간 동안 상기 최댓값 인식 과정 및 최솟값 인식 과정을 수행하고, 측정시간 후, 인식된 최댓값들 사이의 측정 시간 간격과 최솟값들 사이의 측정 시간 간격을 산출하는 단계;
상기 최댓값들 사이의 측정 시간 간격과 최솟값들 사이의 측정 시간 간격을 평균한 평균값을 산출하는 단계; 및
상기 평균값을 이용하여 심박수를 계산하는 단계를 포함하는 심박수 측정 방법.
In a method of measuring a heart rate in a heart rate measuring apparatus for measuring a blood flow volume using an LED (Light Emitting Diode) and a photodiode,
Multiplying a value obtained by subtracting a first threshold value from a data measurement value n currently measured in the heart rate measuring apparatus and a value obtained by subtracting a first threshold value from a next measured data measurement value n + 1, Judging whether or not it is in a first state;
If the value n is a negative value, the present measurement time n and the next measurement time n + 1 are defined as the measurement range, and the maximum value (n) within the measurement range is obtained;
Recognizing the maximum value n as a maximum value if the maximum value n is greater than a second threshold value and not recognizing the maximum value as a maximum value if the maximum value n is less than the second threshold value;
(N + 1) obtained by subtracting the third threshold value from the next data measured value (n + 2) by multiplying a value obtained by subtracting the third threshold value from the data measured value Determining whether the value is a negative value;
If the value is a negative value, the current measurement time n + 1 and the next measurement time n + 2 are defined as the measurement range, and the minimum value (n) within the measurement range is obtained;
Recognizing the minimum value as a minimum value if the minimum value n is smaller than the fourth threshold value and not recognizing the minimum value as a minimum value if the minimum value is larger than the fourth threshold value;
Performing the maximum value recognition process and the minimum value recognition process for a predetermined measurement time and calculating a measurement time interval between the measurement time interval and the minimum value between the recognized maximum values after the measurement time;
Calculating a mean value of a measurement time interval between the maximum values and a measurement time interval between the minimum values; And
And calculating a heart rate using the average value.
청구항 3에 있어서,
상기 심박수를 계산하는 단계에서,
60을 상기 평균값으로 나누는 방식으로 분당 심박수(BPM)를 계산하는 것을 특징으로 하는 심박수 측정 방법.
The method of claim 3,
In the step of calculating the heart rate,
And calculating a heart rate per minute (BPM) by dividing the heart rate (60) by the average value.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항의 방법을 컴퓨터로 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program capable of executing a method according to any one of claims 1 to 4 by a computer.
KR1020160183338A 2016-12-30 2016-12-30 Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof KR101850803B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160183338A KR101850803B1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160183338A KR101850803B1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101850803B1 true KR101850803B1 (en) 2018-04-20

Family

ID=62088142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160183338A KR101850803B1 (en) 2016-12-30 2016-12-30 Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101850803B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200080756A (en) 2018-12-27 2020-07-07 원광대학교산학협력단 Method and apparatus for accurately and consistently estimating a heart rate based on a finite state machine
KR20200080755A (en) 2018-12-27 2020-07-07 원광대학교산학협력단 Biometric wave based heart rate measurement apparatus using movement sensor and method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200080756A (en) 2018-12-27 2020-07-07 원광대학교산학협력단 Method and apparatus for accurately and consistently estimating a heart rate based on a finite state machine
KR20200080755A (en) 2018-12-27 2020-07-07 원광대학교산학협력단 Biometric wave based heart rate measurement apparatus using movement sensor and method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11234647B2 (en) Bio-information measuring apparatus and bio-information measuring method
US11141073B2 (en) Bio-information measuring apparatus and bio-information measuring method
US10667757B2 (en) Feature extraction apparatus and method for biometric information detection, biometric information detection apparatus, and wearable device
US20230218183A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR101850803B1 (en) Method for measuring low power heart rate using PPG signal, and recording medium thereof
US20220031175A1 (en) Bio-information estimating apparatus and bio-information estimating method
US11844631B2 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
US20230255503A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR20200058908A (en) Motion Analysis Method for Fitness Posture Correction
US11744526B2 (en) Apparatus and method for estimating blood pressure
JP2009232897A (en) Pulse wave measuring apparatus and method of measuring pulse wave
US20210085259A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
US20220039666A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR20220047932A (en) Autonomous full spectrum biometric monitoring
US20220104714A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR102364842B1 (en) Apparatus and method for measuring pulse wave
US11813039B2 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
WO2019198704A1 (en) Exercise intensity estimation method, exercise intensity estimation device, and program
EP3834715A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
JP2020025733A (en) Blood circulation detection apparatus and blood circulation detection method

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant