KR102218414B1 - Vital signal verification apparatus, vital signal measurement apparatus and vital signal verification method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측정 위치 및 각도에 따라 측정 파워가 크게 차이가 나는 비접촉식으로 측정된 생체 신호에서 심박 신호가 정확하게 측정되었는지 판별할 수 있으며, 부정맥 등의 심질환 환자에 대해 측정된 생체 신호에서도 심박 신호가 포함되었는지 용이하게 확인할 수 있도록 하여 실시간으로 부정맥을 탐지할 수 있도록 하여 원격 의료 서비스나 자기 진단에 기초하는 홈 헬스 케어 서비스 등의 서비스 품질을 개선할 수 있는 생체 신호 검증 장치, 생체 신호 측정 장치 및 이의 생체 신호 검증 방법을 제공할 수 있다.In the present invention, it is possible to determine whether the heart rate signal is accurately measured from a non-contact-measured biological signal whose measurement power varies greatly depending on the measurement position and angle, and the heart rate signal is included in the biological signal measured for heart disease patients such as arrhythmia. A bio-signal verification device, a bio-signal measuring device, and a living body thereof that can improve the quality of services such as remote medical services or home healthcare services based on self-diagnosis by making it easy to check whether or not there is an arrhythmia in real time. A signal verification method can be provided.
Description
본 발명은 생체 신호 검증 장치, 생체 신호 측정 장치 및 이의 생체 신호 검증 방법에 관한 것으로, 비접촉식으로 측정된 심박 신호를 검증할 수 있는 생체 신호 검증 장치, 생체 신호 측정 장치 및 이의 생체 신호 검증 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bio-signal verification device, a bio-signal measuring device, and a bio-signal verification method thereof, and to a bio-signal verification device capable of verifying a heartbeat signal measured in a non-contact manner, a bio-signal measuring device, and a bio-signal verification method thereof. will be.
종래에는 생체 신호, 특히 심박 신호를 측정하기 위해서는 일정 시간 동안 피부에 전극을 부착하여 얻은 심장 박동 파형을 분석하는 심전도 검사가 주로 수행되었다. 심전도 검사에서는 환자가 병원에 내원하고, 의사와 같은 전문가가 직접 심장 박동 파형을 확인하여 부정맥 여부 등을 판단하기 때문에, 시간이나 비용 측면에서 환자에게 부담이 될 수 있다. 또한 전극을 피부에 부착하기 때문에, 신생아나 화상 환자 등 피부가 예민한 환자에게 사용하기 어려우며, 일상 생활 중에 검사를 수행하기가 쉽지 않다.Conventionally, in order to measure a vital signal, particularly a heart rate signal, an electrocardiogram test has been mainly performed to analyze a heartbeat waveform obtained by attaching an electrode to the skin for a certain period of time. In an electrocardiogram, since a patient visits a hospital and an expert such as a doctor directly checks the heartbeat waveform to determine whether or not there is an arrhythmia, it may be a burden on the patient in terms of time and cost. In addition, since the electrode is attached to the skin, it is difficult to use it for patients with sensitive skin, such as newborns and burn patients, and it is not easy to perform tests during daily life.
따라서, 일상 생활 동안 간편하게 피검자의 부정맥을 진단할 수 있는, 비접촉식 심박 신호 측정 방법에 대한 요구가 있다.Therefore, there is a need for a method of measuring a non-contact heart rate signal that can easily diagnose a subject's arrhythmia during daily life.
이에 비접촉식 심박 측정에 관한 많은 연구가 진행되어 왔다. 비접촉식 심박 측정은 심박이 일정한 사람들의 경우 주파수 영역에서나 시간 영역에서 신호의 분석이 간단하여 심박 신호의 유무 판단이 쉽게 이루어지지만, 부정맥이 있는 사람들의 경우 심박이 불규칙적으로 뛰어 심박 신호의 유무 판단이 어렵다는 한계가 있다.Accordingly, many studies have been conducted on non-contact heart rate measurement. In the case of non-contact heart rate measurement, it is easy to determine the presence or absence of a heart rate signal because it is easy to analyze the signal in the frequency domain or in the time domain in the case of people with a constant heart rate, but in the case of people with arrhythmia, the heart rate is irregular and it is difficult to determine the presence or absence of a heart rate signal. There is a limit.
본 발명의 목적은 비접촉식으로 측정된 심박 신호가 정확하게 측정되었는지 판별할 수 있는 생체 신호 검증 장치, 생체 신호 측정 장치 및 이의 생체 신호 검증 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a bio-signal verification device, a bio-signal measuring device, and a bio-signal verification method thereof capable of determining whether a heartbeat signal measured in a non-contact manner is accurately measured.
본 발명의 다른 목적은 부정맥 등의 심질환 환자에 대해 측정된 생체 신호에서 심박 신호가 정확하게 측정되었는지 판별할 수 있는 생체 신호 검증 장치, 생체 신호 측정 장치 및 이의 생체 신호 검증 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a bio-signal verification device, a bio-signal measuring device, and a bio-signal verification method thereof capable of determining whether a heart rate signal is accurately measured from a bio-signal measured for a patient with heart disease such as arrhythmia.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 검증 장치는 레이더 기반 생체 신호 측정 장치에서 획득된 시간 영역에서의 수신 신호가 주파수 영역으로 변환된 주파수 생체 신호를 인가받고, 상기 주파수 생체 신호를 기지정된 주파수 구간에 따라 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분하는 주파수 구간 구분부; 상기 호흡 영역에서의 피크 신호인 호흡 피크 신호와 상기 심박 영역에서의 피크 신호인 심박 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 미만이면 비정상 측정된 것으로 판별하는 피크 비교부; 상기 피크 신호의 파워 비가 상기 제1 문턱값 이상이면, 상기 심박 영역에서의 평균 파워와 상기 노이즈 영역에서의 평균 파워의 비를 기지정된 제2 문턱값과 비교하여, 상기 제2 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 파워 비교부; 및 상기 평균 파워의 비가 기지정된 제2 문턱값 미만이면, 심박 신호의 하모닉 성분의 파워의 합과 나머지 신호의 파워의 비를 기지정된 제3 문턱값과 비교하여, 상기 제3 문턱값 미만이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 하모닉 분석부; 를 포함한다.In order to achieve the above object, the biosignal verification apparatus according to an embodiment of the present invention receives a frequency biosignal in which a received signal in a time domain obtained by a radar-based biosignal measurement device is converted into a frequency domain, and receives the frequency biosignal. A frequency section dividing unit that divides the signal into a breathing region, a heartbeat region, and a noise region according to a predetermined frequency section; A peak comparison unit configured to determine abnormal measurement when the power ratio of the respiration peak signal as a peak signal in the breathing region and the heart rate peak signal as the peak signal in the heart rate region is less than a predetermined first threshold value; When the power ratio of the peak signal is greater than or equal to the first threshold value, a ratio of the average power in the heartbeat region and the average power in the noise region is compared with a predetermined second threshold value, and if the power ratio is greater than or equal to the second threshold value, A power comparison unit that determines that it has been measured normally; And if the ratio of the average power is less than the predetermined second threshold, comparing the sum of the powers of the harmonic components of the heartbeat signal and the powers of the remaining signals with a predetermined third threshold, and if it is less than the third threshold, A harmonic analysis unit that determines that it has been measured normally; Includes.
상기 생체 신호 검증 장치는 상기 제3 문턱값 미만이면, 심박 주파수를 중심으로 기지정된 주파수 범위의 평균 신호 파워와 노이즈 영역의 전체 신호 파워의 비로 계산되는 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상인지 판별하여, 상기 제4 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 SNR 분석부; 를 더 포함할 수 있다.If the bio-signal verification device is less than the third threshold, it is determined whether the signal-to-noise ratio calculated as a ratio of the average signal power in the frequency range determined around the heartbeat frequency and the total signal power in the noise region is greater than or equal to the fourth threshold value. Thus, if the fourth threshold value or more, the SNR analysis unit to determine that the normal measurement; It may further include.
상기 생체 신호 검증 장치는 상기 생체 신호 검증 장치는 상기 레이더 기반 생체 신호 측정 장치로부터 주기적으로 방사된 임펄스 신호에 대한 수신 신호의 자기 상관 신호를 인가받고, 상기 자기 상관 신호의 주기 패턴을 기반으로 피검자의 움직임 여부를 판별하여, 피검자가 움직인 것으로 판별되면, 비정상 측정된 것으로 판별하는 움직임 판별부; 를 더 포함할 수 있다.The bio-signal verification device receives an autocorrelation signal of a received signal for an impulse signal periodically radiated from the radar-based bio-signal measurement device, and based on the periodic pattern of the autocorrelation signal, the A motion determination unit that determines whether or not the subject has moved, and determines that the subject has been abnormally measured; It may further include.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 기지정된 파형의 신호를 생성하는 신호 발생부; 상기 신호 발생부에서 생성된 신호를 방사하는 송신 안테나; 상기 송신 안테나에서 방사된 신호가 반사된 수신 신호를 수신하는 수신 안테나; 시간 영역에서의 상기 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 주파수 생체 신호를 획득하는 신호 처리부; 및 상기 주파수 생체 신호를 기지정된 주파수 구간에 따라 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분하고, 구분된 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역의 신호를 비교하여 생체 신호의 정상 측정 여부를 판별하는 생체 신호 검증부; 를 포함한다.A biological signal measuring apparatus according to another embodiment of the present invention for achieving the above object comprises: a signal generator for generating a signal of a predetermined waveform; A transmission antenna for radiating a signal generated by the signal generator; A reception antenna for receiving a reception signal from which the signal radiated from the transmission antenna is reflected; A signal processor for converting the received signal in a time domain into a signal in a frequency domain to obtain a frequency biosignal; And a biological signal for determining whether the biological signal is normally measured by dividing the frequency biological signal into a breathing region, a heart rate region, and a noise region according to a predetermined frequency section, and comparing the signals in the separated breathing region, the heart rate region, and the noise region. Verification unit; Includes.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체 신호 검증 방법은 레이더 기반 생체 신호 측정 장치에서 획득된 시간 영역에서의 수신 신호가 주파수 영역으로 변환된 주파수 생체 신호를 인가받는 단계; 상기 주파수 생체 신호를 기지정된 주파수 구간에 따라 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분하는 단계; 상기 호흡 영역에서의 피크 신호인 호흡 피크 신호와 상기 심박 영역에서의 피크 신호인 심박 피크 신호의 파워 비를 기지정된 제1 문턱값과 비교하여, 파워 비가 상기 제1 문턱값 미만이면 비정상 측정된 것으로 판별하는 단계; 상기 피크 신호의 파워 비가 상기 제1 문턱값 이상이면, 상기 심박 영역에서의 평균 파워와 상기 노이즈 영역에서의 평균 파워의 비를 기지정된 제2 문턱값과 비교하여, 상기 제2 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 단계; 및 상기 평균 파워의 비가 기지정된 제2 문턱값 미만이면, 심박 신호의 하모닉 성분의 파워의 합과 나머지 신호의 파워의 비를 기지정된 제3 문턱값과 비교하여, 상기 제3 문턱값 미만이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 단계; 를 포함한다.In order to achieve the above object, a biosignal verification method according to another embodiment of the present invention includes the steps of: receiving a frequency biosignal in which a received signal in a time domain obtained by a radar-based biosignal measuring device is converted into a frequency domain; Dividing the frequency biological signal into a breathing region, a heartbeat region, and a noise region according to a predetermined frequency section; The power ratio of the peak signal, which is the peak signal in the breathing region, and the peak signal, which is the peak signal, in the heart rate region, is compared with a predetermined first threshold value, and if the power ratio is less than the first threshold value, the measurement is abnormal. Determining; When the power ratio of the peak signal is greater than or equal to the first threshold value, a ratio of the average power in the heartbeat region and the average power in the noise region is compared with a predetermined second threshold value, and if the power ratio is greater than or equal to the second threshold value, Determining that it has been measured normally; And if the ratio of the average power is less than the predetermined second threshold, comparing the sum of the powers of the harmonic components of the heartbeat signal and the powers of the remaining signals with a predetermined third threshold, and if it is less than the third threshold, Determining that it has been measured normally; Includes.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 검증 장치, 생체 신호 측정 장치 및 이의 생체 신호 검증 방법은 측정 위치 및 각도에 따라 측정 파워가 크게 차이가 나는 비접촉식으로 측정된 생체 신호에서 심박 신호가 정확하게 측정되었는지 판별할 수 있도록 한다. 특히 부정맥 등의 심질환 환자에 대해 측정된 생체 신호에서도 심박 신호가 포함되었는지 용이하게 확인할 수 있도록 하여 실시간으로 부정맥을 탐지할 수 있도록 한다. 그러므로 원격 의료 서비스나 자기 진단에 기초하는 홈 헬스 케어 서비스 등의 서비스 품질을 개선할 수 있도록 한다.Therefore, in the biosignal verification device, the biosignal measurement device, and the biosignal verification method according to an embodiment of the present invention, the heart rate signal is accurately measured from the non-contact-measured biosignal in which the measurement power varies greatly depending on the measurement position and angle. Make it possible to determine whether or not. In particular, it is possible to easily check whether a heart rate signal is included in a vital signal measured for a patient with heart disease such as arrhythmia, so that arrhythmia can be detected in real time. Therefore, it is possible to improve service quality such as telemedicine service or home health care service based on self-diagnosis.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 검증 장치를 포함하는 생체 신호 측정 장치의 개략적 구조를 나타낸다.
도 2는 도 1의 생체 신호 검증부의 상세 구조의 일예를 나타낸다.
도 3 내지 도 5는 각각 시간 영역 및 주파수 영역에서의 생체 신호의 일예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 검증 방법을 나타낸다.1 shows a schematic structure of a physiological signal measuring apparatus including a physiological signal verification apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows an example of a detailed structure of the biosignal verification unit of FIG. 1.
3 to 5 show examples of biosignals in the time domain and the frequency domain, respectively.
6 shows a biosignal verification method according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean units that process at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. And software.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 검증 장치를 포함하는 생체 신호 측정 장치의 개략적 구조를 나타내고, 도 2는 도 1의 생체 신호 검증부의 상세 구조의 일예를 나타내며, 도 3 내지 도 5는 각각 시간 영역 및 주파수 영역에서의 생체 신호의 일예를 나타낸다.1 shows a schematic structure of a biosignal measuring apparatus including a biosignal verification apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example of a detailed structure of a biosignal verification unit of FIG. 1, and FIGS. 3 to 5 Represents an example of a biosignal in the time domain and the frequency domain, respectively.
생체 신호 검증 장치는 생체 신호 측정 장치에서 측정된 생체 신호를 검증하기 위해 구성되므로, 생체 신호 측정 장치와 별도로 구성될 수 있으나, 통상적으로 생체 신호 측정 장치 내에 포함되어 구성되며, 이에 도 1에서도 생체 신호 검증 장치(100)가 생체 신호 측정 장치 내에 포함되어 구성된 경우를 도시하였다.Since the biosignal verification device is configured to verify the biosignal measured by the biosignal measurement device, it may be configured separately from the biosignal measurement device, but is usually included in the biosignal measurement device, and thus also in FIG. A case in which the
즉 도 1은 생체 신호 검증 장치가 포함된 비접촉식 생체 신호 측정 장치(100)의 일예를 나타내며, 비접촉식 생체 신호 측정 장치에서도 일예로 레이더 기반 생체 신호 측정 장치(100)의 개략적 구조를 도시하였다. 특히 여기서는 비접촉식 생체 신호 측정 장치(100)가 IR-UWB(Impulse Radio Ultra Wide-Band) 레이더 기반 생체 신호 측정 장치인 것으로 가정한다.That is, FIG. 1 shows an example of a non-contact
IR-UWB 레이더는 수십 나노/피코 단위 너비의 짧은 임펄스 신호를 빛의 속도로 송신하여 물체에 반사되어 수신되는 신호와 송신 신호의 시간적 차이를 활용하여 물체의 존재와 거리를 판단하는 방식으로 동작한다. 그리고 송신 파워가 매우 작기 때문에 저전력, 저가격 소형으로 구현이 가능하며, 광대역을 사용하여 협대역 간섭에 강하며 신호의 스펙트럼이 유사 잡음 형태를 보이므로 보안성 또한 향상된다.The IR-UWB radar operates by transmitting a short impulse signal with a width of tens of nano/pico units at the speed of light to determine the existence and distance of an object by using the temporal difference between the received signal and the transmitted signal reflected by the object. . And because the transmission power is very small, it can be implemented with low power, low cost, and small size, and it is strong against narrow-band interference by using a broadband, and because the spectrum of the signal shows a similar noise form, security is also improved.
IR-UWB 레이더 기반 생체 신호 측정 장치(100)는 IR-UWB 레이더를 이용하여 임펄스 신호를 피측정자에게 방사하여 피측정자의 위치를 탐지한 후, 호흡 및 심박으로 인한 신체의 미세한 움직임을 측정할 수 있다.The IR-UWB radar-based
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 레이더 기반 생체 신호 측정 장치(100)는 제어부(110), 신호 발생부(120), 송신 안테나(130), 수신 안테나(140), 신호 처리부(150) 및 생체 신호 검증부(160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the radar-based
제어부(110)는 사용자 명령에 응답하여 신호 발생부(120)를 제어하여 방사하고자 하는 신호를 발생시키고, 생체 신호 검증부(160)에서 검증된 생체 측성 신호의 결과를 인가받아 분석하여 측정되고 검증된 생체 신호를 기반으로 피검자의 상태에 대한 정보를 획득한다. 일예로 제어부(110)는 피검자의 호흡 및 심박수 등에 대한 정보를 획득할 수 있으며, 피검자의 부정맥 여부에 대한 정보 등도 획득할 수 있다.The
신호 발생부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 기지정된 파형의 신호를 생성하여 송신 안테나(130)로 전달한다. 레이더 기반 생체 신호 측정 장치가 IR-UWB를 이용하는 경우, 신호 발생부(120)는 일예로 임펄스 신호를 발생할 수 있다. IR-UWB 레이더에서 펄스의 주기가 짧을수록 많은 정보를 포함할 수 있는데, FCC의 정의에 따르면 펄스 폭이 수ns에 불과한 펄스 신호를 발생시켜 그 대역폭이 500MHz를 넘거나 중심 주파수 대비 대역폭이 20%를 넘는 경우 UWB 레이더에 포함되도록 하며, 신호 발생부(120)는 이러한 정의에 맞는 임펄스 신호를 발생시킬 수 있다.The
송신 안테나(130)는 신호 발생부(120)에 의해 발생된 임펄스 신호를 외부에 방사할 수 있으며, 이때 미리 설정된 영역으로 임펄스 신호가 방사될 수 있다. 여기서는 일예로 송신 안테나(130)가 피검자의 경동맥 부근으로 임펄스 신호를 방사하는 것으로 가정한다.The transmitting
신호 발생부(120)와 송신 안테나(130)는 레이더 기반 생체 신호 측정 장치(100)의 송신부로 볼 수 있다.The
수신 안테나(140)는 송신 안테나(130)에서 방사된 신호가 피검자에 반사된 반사 신호를 수신 신호로서 수신할 수 있으며, 고지향성을 가지는 초광대역 안테나가 사용될 수 있다.The
도 1에서는 설명의 편의를 위하여 송신 안테나(130)와 수신 안테나(140)를 별도로 구분하였으나, 경우에 따라서는 송신 안테나(130)와 수신 안테나(140)는 송수신 안테나로 통합될 수 있다.In FIG. 1, for convenience of explanation, the
신호 처리부(150)는 수신 안테나(140)에 의해 수신된 수신 신호를 인가받아 기지정된 방식으로 신호 처리하여 생체 신호를 획득한다. IR-UWB 레이더 기반 생체 신호 측정 장치(100)에서 신호 처리부(150)는 일예로 수신 안테나(140)를 통해 주기적으로 방사된 다수의 임펄스 신호 각각에 대응하여 수신 안테나(140)를 통해 수신된 수신 신호들을 수신 시간 구간 별로 구분하고, 구분된 시간 구간별 수신 신호들을 주파수 영역의 신호로 변환할 수 있다.The
송신 안테나(130)에서 임펄스 신호가 방사되면, 방사된 신호는 여러 위치에서 반사되어, 반사된 거리에 따라 서로 다른 시간에 수신 신호로 입사된다. 이에 신호 처리부(150)는 송신 안테나(130)에서 주기적으로 방사되는 다수의 임펄스 신호들의 시간 간격 사이에서 획득되는 수신 신호를 구분함으로써, 각 임펄스 신호에 대한 수신 신호를 구별한다.When the impulse signal is radiated from the transmitting
경우에 따라서 신호 처리부(150)가 임펄스 신호의 방사 시점을 판별하지 못하도록 구성된 경우, 신호 처리부(150)는 수신 신호에 대한 자기 상관(auto-correlation) 신호를 획득하여, 수신 신호의 주기성을 판별함으로써, 각 임펄스 신호에 대한 수신 신호들을 구분할 수 있다. 또한 피검자의 움직임을 판별하기 위해서 자기 상관 신호를 획득할 수도 있다.In some cases, when the
여기서 각 임펄스 신호에 구분된 수신 신호를 패스트 타임 신호라 하며, 다수의 임펄스에 대해 획득되는 다수의 패스트 타임 신호 각각에서 지정된 동일 시간 구간에 대한 신호를 추출하여 획득된 신호를 슬로우 타임 생체 신호라 한다. 즉 슬로우 타임 생체 신호는 다수의 패스트 타임 신호 각각에서 지정된 동일 시간 구간에 대한 신호를 추출하므로, 다수의 임펄스 신호에 대한 수신 신호 중 지정된 일정 거리 구간에서 반사되어 수신된 수신 신호의 집합으로 볼 수 있다.Here, the received signal divided into each impulse signal is referred to as a fast time signal, and a signal obtained by extracting a signal for the same specified time interval from each of a plurality of fast time signals acquired for a plurality of impulses is referred to as a slow time biosignal. . That is, since the slow-time bio-signal extracts a signal for the same specified time interval from each of a plurality of fast-time signals, it can be viewed as a set of received signals reflected from a predetermined distance interval among the received signals for a plurality of impulse signals. .
그리고 신호 처리부(150)는 슬로우 타임 생체 신호를 주파수 영역의 생체 신호로 변환한다. 신호 처리부(150)는 일예로 슬로우 타임 생체 신호에 대해 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 수행하여 주파수 영역의 생체 신호를 획득할 수 있다.In addition, the
도 3 내지 도 5에서 (a)는 슬로우 타임 생체 신호를 나타내고, (b)는 주파수 영역의 생체 신호를 나타낸다.In FIGS. 3 to 5, (a) represents a slow time biosignal, and (b) represents a biosignal in a frequency domain.
여기서 수신 안테나(140)와 신호 처리부(150)는 레이더 기반 생체 신호 측정 장치(100)의 수신부로 볼 수 있다.Here, the receiving
생체 신호 검증부(160)는 본 실시예에 따른 생체 신호 검증 장치로서, 신호 처리부(150)에서 획득된 주파수 영역의 생체 신호를 분석하여, 생체 신호에서 심박 신호가 정상적으로 측정되었는지 여부를 검증한다.The
일반적으로 IR-UWB와 같은 레이더 신호를 피검자에게 방사하고, 수신 신호로부터 생체 신호를 측정하는 경우, 호흡이 가장 크게 측정되고, 심박은 측정이 용이하지 않다. 그러나 상기한 바와 같이 피검자의 경동맥 부근에서 측정을 수행하는 경우, 호흡에 비해 심박이 더욱 크게 측정되므로, 심박 측정에 용이하다는 장점이 있다. 다만, 경동맥 부근에서 측정을 수행하는 경우, 측정 각도에 따라 심박 신호의 측정 파워가 크게 변화하게 되며, 사람마다 심박 신호가 크게 측정되는 각도에 차이가 있다.In general, when a radar signal such as IR-UWB is radiated to a subject and a biological signal is measured from a received signal, respiration is the largest and the heart rate is not easy to measure. However, as described above, when the measurement is performed near the carotid artery of the subject, since the heart rate is measured to be larger than that of respiration, there is an advantage in that it is easy to measure the heart rate. However, when measurement is performed near the carotid artery, the measurement power of the heart rate signal varies greatly according to the measurement angle, and there is a difference in the angle at which the heart rate signal is largely measured for each person.
이에 생체 신호 검증부(160)가 측정된 생체 신호에 심박 신호가 정상적으로 나타나는지 여부를 판별할 필요가 있다. 또한 생체 신호 검증부(160)는 부정맥 등으로 인하여 심박 신호가 불규칙하게 나타나는 환자에 대해서도 심박 신호가 측정되었는지 여부를 확인할 수 있어야 한다.Accordingly, it is necessary for the
도 2를 참조하면, 생체 신호 검증부(160)는 움직임 판별부(161), 주파수 구간 구분부(162), 피크 비교부(163), 파워 비교부(164), 하모닉 분석부(165), SNR 분석부(166) 및 검증 결과 판정부(167)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
움직임 판별부(161)는 우선 피검자의 움직임이 있는지 여부를 판별한다. IR-UWB 레이더 기반 생체 신호 측정 장치(100)는 호흡과 심박 등의 생체 신호를 측정할 수 있다는 장점이 있으나, 미세한 움직임에도 취약하기 때문에, 피검자의 움직임으로 인해 생체 신호를 측정할 수 없을 정도로 신호의 왜곡이 일어날 수 있다. 이에 움직임 판별부(161)는 피검자의 움직임 여부를 우선 판별하여 생체 신호의 정상 여부를 검증한다. 여기서 움직임 판별부(161)는 일예로 수신 신호의 자기 상관 신호에 대한 주기성을 분석하여 피검자의 움직임 여부를 판별할 수 있다.The
경우에 따라서 피검자의 움직임 여부를 판별하는 움직임 판별부(161)의 기능은 다른 수단을 통해 수행될 수 있으며, 이 경우 움직임 판별부(161)는 생체 신호 검증부(160)에서 제외될 수 있다. 일예로 제어부(110)가 다른 수단을 통해 피검자의 움직임을 판별할 수도 있다.In some cases, the function of the
그리고 판별 결과 피검자의 움직임이 없는 것으로 판단되면, 주파수 구간 구분부(162)가 슬로우 타임 생체 신호가 주파수 영역으로 변환된 생체 신호에서 기지정된 구간별로 주파수 구간을 구분한다.And if it is determined that there is no movement of the subject as a result of the determination, the frequency
슬로우 타임 생체 신호에는 호흡에 의한 성분과 심박에 의한 성분 이외에 다양한 노이즈에 의한 성분이 포함되어 있으며, 호흡과 심박 성분은 주파수 영역에서 용이하게 구분될 수 있다. 일예로 주파수 구간 구분부(162)는 10 ~ 30 bpm(beats per minute)의 저주파수를 호흡 영역으로 구분하고, 45 ~ 110 bpm는 심박 영역으로 구분할 수 있다. 그리고 110 bpm 이상의 고주파수 영역은 노이즈 영역으로 구분할 수 있다.The slow-time bio-signal contains components due to various noises in addition to components by respiration and components by heart rate, and respiration and heart rate components can be easily distinguished in the frequency domain. For example, the frequency
즉 주파수 구간 구분부(162)는 주파수 영역의 생체 신호를 기지정된 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분하여, 생체 신호에서 호흡 신호와 심박 신호 및 노이즈 신호를 개략적으로 구분할 수 있도록 한다.That is, the frequency
이에 도 3 내지 도 5에서 (b)의 주파수 영역의 생체 신호에서는 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역이 구분되어 표시되었다. 여기서 도 3은 피검자가 정상인 경우에 측정된 생체 신호를 나타내고, 도 4는 피검자가 부정맥 환자인 경우에 측정된 생체 신호를 나타내며, 도 5는 피검자가 정상이지만 노이즈가 크게 포함된 경우의 생체 신호를 나타낸다.Accordingly, in the biological signals in the frequency domain of (b) in FIGS. 3 to 5, the breathing area, the heart rate area, and the noise area are separated and displayed. Here, FIG. 3 shows the bio-signals measured when the subject is normal, and FIG. 4 shows the bio-signals measured when the subject is an arrhythmia patient, and FIG. 5 shows the bio-signals when the subject is normal but contains a large amount of noise. Show.
피크 비교부(163)는 주파수 구간 구분부(162) 구분된 호흡 영역과 심박 영역 각각에서 피크 신호를 추출하고, 호흡 영역에서 추출된 호흡 피크 신호와 심박 영역에서 추출된 심박 피크 신호의 파워 비를 계산하고, 계산된 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 이상인지 판별한다. 판별 결과, 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 미만이면, 생체 신호 검증부(160)는 측정된 생체 신호에서 심박 신호가 정상적으로 측정되지 않은 것으로 판별할 수 있다.The
상기한 바와 같이 경동맥 부근을 측정하는 경우, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 호흡보다 심박에 의한 성분이 더 크게 나타나므로, 제1 문턱값은 일예로 1 이상의 값으로 설정될 수 있다. 그러나 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 심박이 불규칙하게 나타나는 부정맥 환자 또한 고려하여야 하므로, 제1 문턱값은 1 이하의 값으로 설정될 수 있으며, 여러 실험 결과를 기초로 미리 설정될 수 있다.In the case of measuring the vicinity of the carotid artery as described above, as shown in FIG. 3(b), the component due to the heartbeat appears larger than that of respiration, so the first threshold may be set to a value of 1 or more as an example. . However, as shown in (b) of FIG. 4, since arrhythmia patients with irregular heartbeat should also be considered, the first threshold may be set to a value of 1 or less, and may be preset based on the results of various experiments. have.
한편 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 이상이면, 파워 비교부(164)가 심박 영역에서의 평균 파워(average power)와 노이즈 영역에서의 평균 파워의 비를 계산하고, 계산된 평균 파워 비가 기지정된 제2 문턱값 이상인지 판별한다. 즉 심박 성분이 노이즈 성분보다 크게 나타나는지를 판별한다.On the other hand, if the power ratio of the peak signal is greater than or equal to the predetermined first threshold, the
만일 평균 파워 비가 제2 문턱값 이상이면, 생체 신호에 심박 신호가 정상적으로 측정된 것으로 판별할 수 있다. 그러나 평균 파워 비가 제2 문턱값 미만이면, 하모닉 분석부(165)가 심박 신호의 하모닉(Harmonic) 성분을 분석한다.If the average power ratio is greater than or equal to the second threshold, it may be determined that the heartbeat signal is normally measured in the biosignal. However, if the average power ratio is less than the second threshold value, the
시간 영역에서 심박 신호가 정상적으로 측정된 경우, 주파수 영역으로 변환된 생체 신호에는 심박 신호와 함께 하모닉 성분이 나타나게 되는 반면, 노이즈 신호에서는 하모닉 성분이 나타나지 않는다. 따라서 심박 신호가 정상적으로 측정된 경우, 심박 영역에서의 피크 주파수인 심박 주파수의 정수배에 해당하는 주파수에서는 하모닉 성분이 함께 나타나게 된다.When the heartbeat signal is normally measured in the time domain, a harmonic component appears together with the heartbeat signal in the biosignal converted to the frequency domain, whereas the harmonic component does not appear in the noise signal. Therefore, when the heart rate signal is normally measured, a harmonic component appears together at a frequency corresponding to an integer multiple of the heart rate frequency, which is the peak frequency in the heart rate region.
이에 하모닉 분석부(165)는 심박 주파수와 심박 주파수의 정수배에 해당하는 신호의 파워를 분석하여 하모닉 성분이 존재하는지 여부를 판별할 수 있으며, 일예로 심박 주파수와 심박 주파수의 정수배에 해당하는 신호의 파워의 합과 나머지 신호의 파워의 비를 기지정된 제3 문턱값과 비교하여 하모닉 성분의 존재 여부를 판별할 수 있다.Accordingly, the
만일 하모닉 성분이 존재하는 것으로 판별되면, 심박 신호가 정상적으로 측정된 것으로 판별한다. 그러나 하모닉 성분이 존재하지 않는 것으로 판단되면, SNR 분석부(166)가 심박 영역에서의 피크 주파수인 심박 주파수를 중심으로 기지정된 주파수 범위의 평균 신호 파워 대비 노이즈 영역의 전체 신호 파워를 비교하여, 신호대 잡음비를 계산하고, 계산된 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상인지 판별한다.If it is determined that the harmonic component is present, it is determined that the heartbeat signal has been measured normally. However, if it is determined that the harmonic component does not exist, the
만일 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상이면, 심박 신호가 정상적으로 측정된 것으로 판별하고, 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 미만이면, 심박 신호가 정상적으로 측정되지 않은 것으로 판별한다.If the signal-to-noise ratio is greater than or equal to the predetermined fourth threshold, it is determined that the heartbeat signal is normally measured, and if the signal-to-noise ratio is less than the predetermined fourth threshold, it is determined that the heartbeat signal is not normally measured.
검증 결과 판정부(167)는 움직임 판별부(161), 피크 비교부(163), 파워 비교부(164), 하모닉 분석부(165), SNR 분석부(166)에서의 판별 결과에 따라 심박 신호가 정상적으로 측정되었는지 여부를 판정하고, 판정 결과를 제어부(110)로 전달한다.The verification
제어부(110)는 검증 결과 판정부(167)의 판정 결과에 따라 다시 생체 신호 측정을 수행하기 위해, 신호 발생부(120)를 제어하거나, 호흡, 심박 및 부정맥 여부에 대한 정보를 분석할 수 있다.The
상기에서는 생체 신호 검증부(160)를 별도로 도시하였으나, 생체 신호 검증부(160)는 제어부(110)에 포함되어 구성될 수 있다. 경우에 따라서는 신호 처리부(150) 또한 제어부(110)에 포함되어 구성될 수 있다.Although the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 검증 방법을 나타낸다.6 shows a biosignal verification method according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하여, 도 6 의 생체 신호 검증 방법을 설명하면, 생체 신호 검증 장치(160)는 우선 생체 신호를 획득한다(S11). 여기서 생체 신호 검증 장치(160)는 주파수 영역으로 변환된 주파수 생체 신호를 획득할 수 있으며, 경우에 따라서는 시간 영역에서의 슬로우 타임 생체 신호를 함께 획득할 수도 있으며, 수신 신호에 대한 자기 상관 신호를 획득할 수도 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, when the biosignal verification method of FIG. 6 is described, the
그리고 생체 신호 검증 장치(160)는 피검자의 움직임이 발생하였는지 여부를 판별한다(S12). 만일 피검자의 움직임이 발생된 것으로 판별되면, 생체 신호가 비정상 측정된 것으로 판별한다(S18).In addition, the
생체 신호 검증 장치(160)는 자기 상관 신호가 획득되면, 획득된 자기 상관 신호로부터 피검자의 움직임 발생 여부를 판별할 수 있다. 그러나 생체 신호 측정 장치(100)에서 피검자의 움직임 발생 여부가 자기 상관 신호가 아닌 다른 수단을 통해 판별되도록 구성된 경우, 생체 신호 검증 장치(160)는 피검자의 움직임이 발생하였는지 여부를 판별하는 단계를 생략할 수 있다.When the autocorrelation signal is obtained, the
한편, 생체 신호 검증 장치(160)는 피검자의 움직임이 발생되지 않은 것으로 판별되면, 주파수 생체 신호를 기지정된 주파수 구간에 따라 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분한다(S13).On the other hand, when it is determined that the movement of the subject has not occurred, the
그리고 구분된 호흡 영역에서의 피크 신호인 호흡 피크 신호와 심박 영역에서의 피크 신호인 심박 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 이상인지 판별한다(S14). 만일 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 미만이면, 생체 신호, 특히 심박 신호가 비정상 측정된 것으로 판별한다(S18). 그러나 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 이상이면, 심박 영역에서의 평균 파워와 노이즈 영역에서의 평균 파워의 비를 계산하고, 계산된 평균 파워 비가 기지정된 제2 문턱값 이상인지 판별한다(S15).Then, it is determined whether the power ratio of the peak signal, which is the peak signal in the divided breathing region, and the heartbeat peak signal, which is the peak signal, in the heartbeat region, is greater than or equal to a predetermined first threshold (S14). If the power ratio of the peak signal is less than the predetermined first threshold, it is determined that the biological signal, especially the heart rate signal, has been abnormally measured (S18). However, if the power ratio of the peak signal is greater than or equal to the predetermined first threshold, the ratio of the average power in the heartbeat region and the average power in the noise region is calculated, and it is determined whether the calculated average power ratio is greater than or equal to a predetermined second threshold ( S15).
만일 평균 파워 비가 기지정된 제2 문턱값 이상이면, 생체 신호가 정상 측정된 것으로 판별한다(S19). 그러나 평균 파워 비가 기지정된 제2 문턱값 미만이면, 심박 신호의 하모닉 성분의 파워의 합과 나머지 신호의 파워의 비를 기지정된 제3 문턱값과 비교한다.If the average power ratio is greater than or equal to the predetermined second threshold, it is determined that the biosignal has been measured normally (S19). However, if the average power ratio is less than the predetermined second threshold, the sum of the powers of the harmonic components of the heartbeat signal and the powers of the remaining signals is compared with the predetermined third threshold.
하모닉 성분의 파워 비가 제3 문턱값 이상이면, 생체 신호가 정상 측정된 것으로 판별하고(S19), 하모닉 성분의 파워 비가 제3 문턱값 미만이면, 심박 주파수를 중심으로 기지정된 주파수 범위의 평균 신호 파워와 노이즈 영역의 전체 신호 파워의 비로 신호대 잡음비를 계산하고, 계산된 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상인지 판별한다(S17).If the power ratio of the harmonic component is greater than or equal to the third threshold, it is determined that the biological signal has been measured normally (S19), and if the power ratio of the harmonic component is less than the third threshold, the average signal power of the frequency range determined around the heartbeat frequency The signal-to-noise ratio is calculated as the ratio of the total signal power of the noise region and it is determined whether the calculated signal-to-noise ratio is greater than or equal to a predetermined fourth threshold (S17).
신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상이면, 생체 신호가 정상 측정된 것으로 판별하고(S19), 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 미만이면, 생체 신호가 정상 측정된 것으로 판별한다(S18).If the signal-to-noise ratio is greater than or equal to the predetermined fourth threshold, it is determined that the biological signal has been measured normally (S19), and if the signal-to-noise ratio is less than the predetermined fourth threshold, it is determined that the biological signal has been measured normally (S18).
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention may be implemented as a computer program stored in a medium for execution on a computer. Here, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may also include all computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and ROM (Read Dedicated memory), RAM (random access memory), CD (compact disk)-ROM, DVD (digital video disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
110: 제어부 120: 신호 발생부
130: 송신 안테나 140: 수신 안테나
150: 신호 처리부 160: 생체 측정 신호 검증부
161: 움직임 판별부 162: 주파수 구간 구분부
163: 피크 비교부 164: 파워 비교부
165: 하모닉 분석부 166: SNR 분석부
167: 검증 결과 판정부110: control unit 120: signal generation unit
130: transmit antenna 140: receive antenna
150: signal processing unit 160: biometric signal verification unit
161: motion discrimination unit 162: frequency section discrimination unit
163: peak comparison unit 164: power comparison unit
165: harmonic analysis unit 166: SNR analysis unit
167: verification result determination unit
Claims (10)
상기 호흡 영역에서의 피크 신호인 호흡 피크 신호와 상기 심박 영역에서의 피크 신호인 심박 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 미만이면 비정상 측정된 것으로 판별하는 피크 비교부;
상기 피크 신호의 파워 비가 상기 제1 문턱값 이상이면, 상기 심박 영역에서의 평균 파워와 상기 노이즈 영역에서의 평균 파워의 비를 기지정된 제2 문턱값과 비교하여, 상기 제2 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 파워 비교부; 및
상기 평균 파워의 비가 기지정된 제2 문턱값 미만이면, 심박 신호의 하모닉 성분의 파워의 합과 나머지 신호의 파워의 비를 기지정된 제3 문턱값과 비교하여, 상기 제3 문턱값 미만이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 하모닉 분석부; 를 포함하는 생체 신호 검증 장치.The received signal in the time domain obtained by the radar-based bio-signal measuring device is applied with a frequency bio-signal converted into a frequency domain, and the frequency bio-signal is divided into a breathing area, a heart rate area, and a noise area according to a predetermined frequency section. Frequency section division unit;
A peak comparison unit configured to determine abnormal measurement when the power ratio of the respiration peak signal as a peak signal in the breathing region and the heart rate peak signal as the peak signal in the heart rate region is less than a predetermined first threshold value;
When the power ratio of the peak signal is greater than or equal to the first threshold value, a ratio of the average power in the heartbeat region and the average power in the noise region is compared with a predetermined second threshold value, and if the power ratio is greater than or equal to the second threshold value, A power comparison unit that determines that it has been measured normally; And
If the ratio of the average power is less than the second threshold value, the sum of the power of the harmonic component of the heart rate signal and the power of the remaining signals are compared with the third threshold value, and if it is less than the third threshold value, normal A harmonic analysis unit that determines the measured value; Bio-signal verification device comprising a.
상기 제3 문턱값 미만이면, 심박 주파수를 중심으로 기지정된 주파수 범위의 평균 신호 파워와 노이즈 영역의 전체 신호 파워의 비로 계산되는 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상인지 판별하여, 상기 제4 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 SNR 분석부; 를 더 포함하는 생체 신호 검증 장치.The method of claim 1, wherein the biosignal verification device
If it is less than the third threshold, it is determined whether the signal-to-noise ratio calculated as a ratio of the average signal power in the frequency range determined around the heartbeat frequency and the total signal power in the noise region is greater than or equal to the fourth threshold value, and the fourth threshold If the value is more than the SNR analysis unit to determine that the normal measurement; Bio-signal verification device further comprising a.
상기 레이더 기반 생체 신호 측정 장치로부터 주기적으로 방사된 임펄스 신호에 대한 수신 신호의 자기 상관 신호를 인가받고, 상기 자기 상관 신호의 주기 패턴을 기반으로 피검자의 움직임 여부를 판별하여, 피검자가 움직인 것으로 판별되면, 비정상 측정된 것으로 판별하는 움직임 판별부; 를 더 포함하는 생체 신호 검증 장치.The method of claim 1, wherein the biosignal verification device
Receives an autocorrelation signal of a received signal for an impulse signal periodically radiated from the radar-based biosignal measuring device, and determines whether the subject has moved or not based on the periodic pattern of the autocorrelation signal to determine that the subject has moved If so, the motion determination unit to determine that the abnormal measurement; Bio-signal verification device further comprising a.
상기 신호 발생부에서 생성된 신호를 방사하는 송신 안테나;
상기 송신 안테나에서 방사된 신호가 반사된 수신 신호를 수신하는 수신 안테나;
시간 영역에서의 상기 수신 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하여 주파수 생체 신호를 획득하는 신호 처리부; 및
상기 주파수 생체 신호를 기지정된 주파수 구간에 따라 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분하고, 구분된 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역의 신호를 비교하여 생체 신호의 정상 측정 여부를 판별하는 생체 신호 검증부; 를 포함하는 생체 신호 측정 장치.A signal generator for generating a signal of a predetermined waveform;
A transmission antenna for radiating a signal generated by the signal generator;
A reception antenna for receiving a reception signal from which the signal radiated from the transmission antenna is reflected;
A signal processor for converting the received signal in a time domain into a signal in a frequency domain to obtain a frequency biosignal; And
Biosignal verification that divides the frequency biosignal into a breathing area, a heartbeat area, and a noise area according to a predetermined frequency section, and compares the signals in the separated breathing area, heart rate area, and noise area to determine whether or not the biosignal is normally measured. part; Bio-signal measuring device comprising a.
상기 주파수 생체 신호를 기지정된 주파수 구간에 따라 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분하는 주파수 구간 구분부;
상기 호흡 영역에서의 피크 신호인 호흡 피크 신호와 상기 심박 영역에서의 피크 신호인 심박 피크 신호의 파워 비가 기지정된 제1 문턱값 미만이면 비정상 측정된 것으로 판별하는 피크 비교부; 및
상기 피크 신호의 파워 비가 상기 제1 문턱값 이상이면, 상기 심박 영역에서의 평균 파워와 상기 노이즈 영역에서의 평균 파워의 비를 기지정된 제2 문턱값과 비교하여, 상기 제2 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 파워 비교부; 및
상기 평균 파워의 비가 기지정된 제2 문턱값 미만이면, 심박 신호의 하모닉 성분의 파워의 합과 나머지 신호의 파워의 비를 기지정된 제3 문턱값과 비교하여, 상기 제3 문턱값 미만이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 하모닉 분석부; 를 포함하는 생체 신호 측정 장치.The method of claim 4, wherein the biosignal verification unit
A frequency section dividing unit that divides the frequency biological signal into a breathing area, a heartbeat area, and a noise area according to a predetermined frequency section;
A peak comparison unit configured to determine abnormal measurement when the power ratio of the respiration peak signal as a peak signal in the breathing region and the heart rate peak signal as the peak signal in the heart rate region is less than a predetermined first threshold value; And
When the power ratio of the peak signal is greater than or equal to the first threshold value, a ratio of the average power in the heartbeat region and the average power in the noise region is compared with a predetermined second threshold value, and if the power ratio is greater than or equal to the second threshold value, A power comparison unit that determines that it has been measured normally; And
If the ratio of the average power is less than the second threshold value, the sum of the power of the harmonic component of the heart rate signal and the power of the remaining signals are compared with the third threshold value, and if it is less than the third threshold value, normal A harmonic analysis unit that determines the measured value; Bio-signal measuring device comprising a.
상기 제3 문턱값 미만이면, 심박 주파수를 중심으로 기지정된 주파수 범위의 평균 신호 파워와 노이즈 영역의 전체 신호 파워의 비로 계산되는 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상인지 판별하여, 상기 제4 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 SNR 분석부; 를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.The method of claim 5, wherein the biosignal verification unit
If it is less than the third threshold, it is determined whether the signal-to-noise ratio calculated as a ratio of the average signal power in the frequency range determined around the heartbeat frequency and the total signal power in the noise region is greater than or equal to the fourth threshold value, and the fourth threshold If the value is more than the SNR analysis unit to determine that the normal measurement; Bio-signal measurement device further comprising a.
상기 수신 신호의 자기 상관 신호를 획득하여, 상기 수신 신호의 주기성을 판별하여 상기 수신 신호를 주기별로 구분하고,
상기 생체 신호 검증부는
구분된 상기 수신 신호의 주기에 따라 피검자의 움직임 여부를 판별하여, 피검자가 움직인 것으로 판별되면, 비정상 측정된 것으로 판별하는 움직임 판별부; 를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.The method of claim 5, wherein the signal processing unit
Acquiring an autocorrelation signal of the received signal, determining the periodicity of the received signal, classifying the received signal by period,
The biosignal verification unit
A motion determination unit that determines whether or not the examinee has moved according to the divided period of the received signal and, if it is determined that the examinee has moved, determines that the measurement is abnormal; Bio-signal measurement device further comprising a.
상기 주파수 생체 신호를 기지정된 주파수 구간에 따라 호흡 영역과 심박 영역 및 노이즈 영역으로 구분하는 단계;
상기 호흡 영역에서의 피크 신호인 호흡 피크 신호와 상기 심박 영역에서의 피크 신호인 심박 피크 신호의 파워 비를 기지정된 제1 문턱값과 비교하여, 파워 비가 상기 제1 문턱값 미만이면 비정상 측정된 것으로 판별하는 단계;
상기 피크 신호의 파워 비가 상기 제1 문턱값 이상이면, 상기 심박 영역에서의 평균 파워와 상기 노이즈 영역에서의 평균 파워의 비를 기지정된 제2 문턱값과 비교하여, 상기 제2 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 단계; 및
상기 평균 파워의 비가 기지정된 제2 문턱값 미만이면, 심박 신호의 하모닉 성분의 파워의 합과 나머지 신호의 파워의 비를 기지정된 제3 문턱값과 비교하여, 상기 제3 문턱값 미만이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 단계; 를 포함하는 생체 신호 검증 방법.Receiving a frequency biosignal obtained by a radar-based biosignal measuring apparatus in which a received signal in a time domain is converted into a frequency domain;
Dividing the frequency biological signal into a breathing region, a heartbeat region, and a noise region according to a predetermined frequency section;
The power ratio of the peak signal, which is the peak signal in the breathing region, and the peak signal, which is the peak signal, in the heart rate region, is compared with a predetermined first threshold value, and if the power ratio is less than the first threshold value, the measurement is abnormal. Determining;
When the power ratio of the peak signal is greater than or equal to the first threshold value, a ratio of the average power in the heartbeat region and the average power in the noise region is compared with a predetermined second threshold value, and if the power ratio is greater than or equal to the second threshold value, Determining that it has been measured normally; And
If the ratio of the average power is less than the second threshold value, the sum of the power of the harmonic component of the heart rate signal and the power of the remaining signals are compared with the third threshold value, and if it is less than the third threshold value, normal Determining that it has been measured; Biosignal verification method comprising a.
상기 제3 문턱값 미만이면, 심박 주파수를 중심으로 기지정된 주파수 범위의 평균 신호 파워와 노이즈 영역의 전체 신호 파워의 비로 계산되는 신호대 잡음비가 기지정된 제4 문턱값 이상인지 판별하여, 상기 제4 문턱값 이상이면, 정상 측정된 것으로 판별하는 단계; 를 더 포함하는 생체 신호 검증 방법The method of claim 8, wherein the biosignal verification method
If it is less than the third threshold, it is determined whether the signal-to-noise ratio calculated as a ratio of the average signal power in the frequency range determined around the heartbeat frequency and the total signal power in the noise region is greater than or equal to the fourth threshold value, and the fourth threshold Determining that it has been measured normally; Bio-signal verification method further comprising
레이더 기반 생체 신호 측정 장치로부터 주기적으로 방사된 임펄스 신호에 대한 수신 신호의 자기 상관 신호를 인가는 단계;
상기 자기 상관 신호의 주기 패턴을 기반으로 피검자의 움직임 여부를 판별하여, 피검자가 움직인 것으로 판별되면, 비정상 측정된 것으로 판별하는 단계; 를 더 포함하는 생체 신호 검증 방법.The method of claim 8, wherein the biosignal verification method
Applying an autocorrelation signal of the received signal to the impulse signal periodically radiated from the radar-based bio-signal measuring apparatus;
Determining whether the subject has moved based on the periodic pattern of the autocorrelation signal, and if it is determined that the subject has moved, determining that the subject has been abnormally measured; Bio-signal verification method further comprising a.
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