KR102218439B1 - Abnormal heart rate detection system using wearable ECG monitoring device - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 착용형으로 구성되어 일상 생활에서 심장 부정맥을 간단히 측정할 수 있고, 심박수의 변화에 따라 임계값의 범위를 가변할 수 있으므로 일상 생활에서 시시 각각 변화하는 심박수에도 이상 심박의 판별을 정확히 할 수 있으며, 이상 심박의 카운팅 횟수에 따라 경보 신호를 발생시키므로 사용자가 인지하지 못한 상황에서도 사용자에게 위험을 알릴 수 있는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an abnormal heart rate detection system using a wearable ECG monitoring device, and more particularly, it is configured as a wearable so that cardiac arrhythmia can be easily measured in daily life, and a range of a threshold value according to a change in heart rate It is possible to accurately determine the abnormal heart rate even with the heart rate that changes from time to time in daily life, and it generates an alarm signal according to the number of times the abnormal heart rate is counted, so that the user can be notified of danger even in situations that the user is not aware of. It relates to an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device.

Description

착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템{Abnormal heart rate detection system using wearable ECG monitoring device}Abnormal heart rate detection system using wearable ECG monitoring device}

본 발명은, 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 착용형으로 구성되어 일상 생활에서 심장 부정맥을 간단히 측정할 수 있고, 심박수의 변화에 따라 임계값의 범위를 가변할 수 있으므로 일상 생활에서 시시 각각 변화하는 심박수에도 이상 심박의 판별을 정확히 할 수 있으며, 이상 심박의 카운팅 횟수에 따라 경보 신호를 발생시키므로 사용자가 인지하지 못한 상황에서도 사용자에게 위험을 알릴 수 있는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an abnormal heart rate detection system using a wearable ECG monitoring device, and more particularly, it is configured as a wearable so that cardiac arrhythmia can be easily measured in daily life, and a range of a threshold value according to a change in heart rate It is possible to accurately determine the abnormal heart rate even with the heart rate that changes from time to time in daily life, and it generates an alarm signal according to the number of times the abnormal heart rate is counted, so that the user can be notified of danger even in situations that the user is not aware of. It relates to an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device.

최근 현대인들은 식생활 향상, 의료기술의 발달, 저출산 등의 다양한 요인으로 인해 고령 인구의 비율이 증가하고 있으며 만성질환 중 심장질환으로 인한 사망률이 가장 높다.Recently, the proportion of the elderly population is increasing due to various factors such as improved dietary habits, the development of medical technology, and low birth rate, and the mortality rate from heart disease is the highest among chronic diseases.

만성질환은 대부분 당뇨, 간 질환, 고혈압 등이 있으며 심장 질환을 일으키는 주요 요소이다. 심장질환은 심장의 혈관이 좁아지거나 막힘으로 혈액 순환이 원활하지 못하며, 심박의 리듬이 규칙적이지 않다. 불규칙한 심박이 지속되면 생명을 위협하는 의학적 비상상태로 심정지 등을 일으키는 위험성이 있다.Most chronic diseases include diabetes, liver disease, and high blood pressure, and are the main factors that cause heart disease. In heart disease, blood circulation is not smooth due to narrowing or blockage of blood vessels in the heart, and the rhythm of the heartbeat is not regular. If the irregular heartbeat continues, there is a risk of causing cardiac arrest and the like as a life-threatening medical emergency.

종래에는 안정된 상태에서 심전도 파형과 심박 수를 단편적인 모니터링으로 판단하는 경우가 많았다. 하지만 심박동은 운동을 하거나 커피를 마시는 등 사용자의 환경이나 활동 상태에 따라 가변적으로 변화되므로 단편적인 모니터링만으로는 정상 심박과 비정상 심박을 판단 및 분석하기에 많은 문제점들이 있었다.Conventionally, in a stable state, the ECG waveform and heart rate were often judged by fragmentary monitoring. However, since the heart rate is variably changed according to the user's environment or activity status, such as exercising or drinking coffee, there are many problems in determining and analyzing the normal heart rate and the abnormal heart rate with only a fractional monitoring.

따라서 주위 환경 및 사용자의 활동 상태에 따라 정확한 이상 심박을 판별할 수 있는 시스템의 개발이 필요로 하게 되었다.Therefore, there is a need to develop a system capable of accurately discriminating an abnormal heartbeat according to the surrounding environment and the user's activity state.

0001)KR10-2018-0101784(공개번호) 2018.09.140001)KR10-2018-0101784 (Publication number) 2018.09.14

본 발명은, 착용형으로 구성되어 일상 생활에서 심장 부정맥을 간단히 측정할 수 있는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a system for detecting abnormal heartbeat using a wearable ECG monitoring device configured as a wearable and capable of simply measuring cardiac arrhythmia in daily life.

또한, 본 발명은, 심박수의 변화에 따라 임계값의 범위를 가변할 수 있으므로, 일상 생활에서 시시 각각 변화하는 심박수에도 이상 심박의 판별을 정확히 할 수 있는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention, since the range of the threshold value can be varied according to the change of heart rate, abnormal heart rate detection system using a wearable ECG monitoring device capable of accurately discriminating an abnormal heart rate even at a heart rate that changes from time to time in daily life Its purpose is to provide.

또한, 본 발명은, 이상 심박의 카운팅 횟수에 따라 경보 신호를 발생시키므로, 사용자가 인지하지 못한 상황에서도 사용자에게 위험을 알릴 수 있는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention generates an alarm signal according to the number of counting of the abnormal heart rate, and thus provides an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device capable of notifying the user of danger even in a situation that the user is not aware of. have.

본 발명은, 사용자의 피부에 부착되어 심근세포의 탈분극과 재분극에 의해 발생되는 전기 신호를 측정하는 전극; 상기 전극으로부터 측정값을 입력받아 노이즈를 제거하고 증폭된 심전도 신호 데이터를 생성하는 제어부; 상기 제어부로부터 심전도 신호 데이터를 전송받아 사용자의 심박수의 계산 및 이상 심박의 판별을 수행하여 가시적으로 표출하는 사용자 단말;을 포함하되, 상기 사용자 단말은 상기 전극으로부터 입력된 데이터 중 R파의 최고점간 시간 간격으로서 사용자의 심박수를 계산하고, 계산된 심박수가 설정된 임계값 범위를 벗어나면 이상 심박으로 판별한다.The present invention is attached to the user's skin electrode for measuring an electrical signal generated by depolarization and repolarization of cardiomyocytes; A controller configured to receive a measured value from the electrode, remove noise, and generate amplified ECG signal data; A user terminal that receives the ECG signal data from the control unit, calculates the user's heart rate and determines an abnormal heart rate, and displays it visually; wherein the user terminal includes a time between peaks of the R wave among the data input from the electrode. The user's heart rate is calculated as an interval, and if the calculated heart rate is out of the set threshold range, it is determined as an abnormal heart rate.

또한, 본 발명의 상기 사용자 단말은, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다 높고 직전의 심박수보다 높으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 증가시키고, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다 낮고 직전의 심박수보다 낮으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 감소시킨다.In addition, the user terminal of the present invention, if the calculated heart rate is higher than the average value of the threshold value and higher than the previous heart rate, increases the maximum and minimum values of the threshold value by a set value, and the calculated heart rate is lower than the average value of the threshold value and If it is lower than the heart rate, the maximum and minimum values of the threshold are reduced by a set value.

또한, 본 발명의 상기 사용자 단말은, 계산된 심박수를 임계값 및 직전의 심박수와 비교하되, (Max+min)/2<HR 이고, Max<HR 이고, HRpre≤HR 이면, Max=Max+α, Min=Min+α, (Max+min)/2<HR 이고, Max≥HR 이고, HRpre<HR 이면, Max=Max+α, Min=Min+α, (Max+min)/2>HR 이고, Min>HR 이고, HRpre≥HR 이면, Max=Max-α, Min=Min-α, (Max+min)/2>HR 이고, Min≤HR 이고, HRpre>HR 이면, Max=Max-α, Min=Min-α, (단, Max: 임계값의 최대치, Min: 임계값의 최소치, HR: 계산된 심박수, HRpre: HR 직전의 심박수, α: 임계값의 가변량)가 되도록 임계값의 범위를 가변시킨다.In addition, the user terminal of the present invention compares the calculated heart rate with the threshold value and the previous heart rate, but if (Max+min)/2<HR, Max<HR, and HRpre≤HR, Max=Max+α , Min=Min+α, (Max+min)/2<HR, Max≥HR, and HRpre<HR, Max=Max+α, Min=Min+α, (Max+min)/2>HR , If Min>HR, and HRpre≥HR, Max=Max-α, Min=Min-α, (Max+min)/2>HR, Min≤HR, and HRpre>HR, Max=Max-α, Min=Min-α, (However, Max: maximum threshold value, Min: minimum threshold value, HR: calculated heart rate, HRpre: heart rate just before HR, α: variable amount of threshold value) Variable.

또한, 본 발명의 상기 사용자 단말은, 이상 심박으로 판별된 횟수를 카운팅하여 표출하되, 카운팅 횟수가 설정 기간 내에 설정 횟수를 초과하는 경우 경보 신호를 발생시킨다.In addition, the user terminal of the present invention counts and displays the number of times determined as an abnormal heartbeat, but generates an alarm signal when the counting number exceeds the set number within a set period.

또한, 본 발명의 상기 사용자 단말은, 심박수가 설정 시간 내에 설정 수치 이상 상승 또는 하락하는 경우 해당 시간에서의 이상 심박 판별 횟수는 카운팅 횟수에서 제외한다.In addition, the user terminal of the present invention, when the heart rate rises or falls above a set value within a set time, the number of times of determining abnormal heart rate at that time is excluded from the counting number.

본 발명은, 착용형으로 구성되어 실시간으로 심박수를 계산하고, 계산된 심박수가 임계값 범위를 벗어나는지 유무로서 이상 심박을 판별할 수 있으므로, 일상 생활에서 심장 부정맥을 간단히 측정할 수 있는 효과가 있다.The present invention is configured as a wearable, calculates the heart rate in real time, and determines the abnormal heart rate by whether or not the calculated heart rate is out of the threshold range, there is an effect that can simply measure the cardiac arrhythmia in daily life. .

또한, 본 발명은, 심박수의 변화에 따라 임계값의 범위를 가변할 수 있으므로, 일상 생활에서 시시 각각 변화하는 심박수에도 이상 심박의 판별을 정확히 할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the range of the threshold value can be varied according to the change of the heart rate, it is possible to accurately discriminate the abnormal heart rate even in the heart rate that changes from time to time in daily life.

또한, 본 발명은, 임계값 범위의 가변 조건을 세분화하여 보다 정확한 임계값 범위의 가변이 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that a more accurate threshold range can be varied by subdividing the variable condition of the threshold value range.

또한, 본 발명은, 이상 심박의 카운팅 횟수에 따라 경보 신호를 발생시키므로, 사용자가 인지하지 못한 상황에서도 사용자에게 위험을 알릴 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention generates an alarm signal according to the counting number of abnormal heartbeats, so there is an effect of notifying the user of danger even in a situation that the user is not aware of.

또한, 본 발명은, 갑작스런 움직임에 의한 심박수 급변에 따른 이상 심박을 카운팅 횟수에서 제외함으로써, 이상 심박 판별 정확도를 상승시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the abnormal heart rate due to a sudden change in heart rate due to sudden movement is excluded from the counting number, thereby increasing the accuracy of abnormal heart rate determination.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템의 구성도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템의 심전도 파형의 예시도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템의 임계값 범위 가변 과정의 순서도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템의 임계값 범위 가변 및 이상 심박 판별 결과의 예시도.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템의 활동 종류에 따른 심전도 파형 및 임계값 범위 가변의 예시도.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템의 활동 종류에 따른 심박수 변화의 예시도.
도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템의 활동 변화에 따른 임계값 범위 가변 및 이상 심박 판별 결과의 예시도.1 is a configuration diagram of an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary view of an ECG waveform of an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a process of varying a threshold range of an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is an exemplary view of a variable threshold value range and abnormal heart rate determination results of an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an exemplary view of the ECG waveform and threshold range variable according to the activity type of the abnormal heartbeat detection system using the wearable ECG monitoring device according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view of a change in heart rate according to an activity type of an abnormal heart rate detection system using a wearable ECG monitoring device according to an embodiment of the present invention.
7 is an exemplary view of a variable threshold value range and an abnormal heart rate determination result according to an activity change of an abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 7 을 참조하면, 본 발명은, 사용자의 피부에 부착되어 심근세포의 탈분극과 재분극에 의해 발생되는 전류를 측정하는 전극(110)과, 전극(110)으로부터 측정값을 입력받아 노이즈를 제거하고 증폭된 신호 데이터를 생성하는 제어부(100)와, 제어부(100)로부터 데이터를 전송받아 사용자의 심박수의 게산 및 이상 심박의 판별을 수행하여 가시적으로 표출하는 사용자 단말(200)을 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 1 to 7, the present invention provides an electrode 110 that is attached to the user's skin to measure current generated by depolarization and repolarization of cardiomyocytes, and a measurement value received from the electrode 110 and noise Including a control unit 100 that removes and generates amplified signal data, and a user terminal 200 that receives data from the control unit 100 and visually displays the calculation of the user's heart rate and the determination of abnormal heart rate. Is composed.

전극(110)은, 심근세포의 탈분극 및 재분극에 의한 전기 신호를 측정함으로써 심방 및 심실의 수축을 측정하는 역할을 한다. 이러한 전극(110)에서 측정되는 신호는 P파, QRS군, T파가 차례로 나타난다. P파는 심방의 수축시 발생하며, QRS군은 심실의 수축시 발생하며, T파는 심실의 이완시에 발생한다. R파는 QRS군 내에서 가장 높고 예리한 파형이며, 심장의 활동 주기를 판단하는 기준 신호로 활용된다. 이러한 심전도 신호에서 분석된 각각의 파형을 도 2 에 도시하였다.The electrode 110 serves to measure atrial and ventricular contractions by measuring electrical signals due to depolarization and repolarization of cardiomyocytes. In the signal measured by the electrode 110, a P wave, a QRS group, and a T wave appear in sequence. The P wave occurs when the atrium is contracted, the QRS group occurs when the ventricle is contracted, and the T wave is generated when the ventricle is relaxed. The R wave is the highest and sharpest wave in the QRS group, and is used as a reference signal to determine the heart's activity cycle. Each waveform analyzed from these ECG signals is shown in FIG. 2.

전극(110)은 사용자의 심장 부근 피부에 부착되는데, 이러한 전극(110)은 Ag/AgCl 전극이 활용될 수 있고, 또는 전도성 천을 별도의 부착용구에 내장하여 활용할 수 있다.The electrode 110 is attached to the skin near the user's heart. As for the electrode 110, an Ag/AgCl electrode may be used, or a conductive cloth may be embedded in a separate attachment tool.

전극(110)에서 측정된 전기 신호는 전극(110)과 전기적으로 연결된 제어부(100)에 전송되어 노이즈 제거 및 증폭 과정을 거치게 된다.The electrical signal measured by the electrode 110 is transmitted to the control unit 100 electrically connected to the electrode 110 to undergo noise removal and amplification processes.

제어부(100)는, 전극(110)으로부터 측정값을 입력받아 노이즈를 제거하고 증폭된 신호 데이터를 생성하는 역할을 한다. 이를 위하여 제어부(100)는 제어 칩이 내장된 인쇄회로기판의 형태로 형성되어 전극(110)과 전기적으로 연결되며, 사용자의 피부에 부착된 전극(110)에 의해 지지되어 착용 가능한 형태로 구성된다. 또는 제어부(100)는 사용자의 신체를 두르는 밴드 등에 의해 고정되도록 구성되거나, 사용자의 의복에 수납 또는 고정 가능한 형태로 구성되는 것 역시 가능하며, 전극(110)으로부터 전기 신호를 제공받을 수 있으며 사용자가 착용 가능한 형태이면 어느 것이든 가능함은 물론이다.The controller 100 serves to remove noise by receiving a measured value from the electrode 110 and generate amplified signal data. To this end, the control unit 100 is formed in the form of a printed circuit board with a built-in control chip and is electrically connected to the electrode 110, and is supported by the electrode 110 attached to the user's skin and configured to be wearable. . Alternatively, the control unit 100 may be configured to be fixed by a band surrounding the user's body, or may be configured in a form that can be accommodated or fixed on the user's clothing, and may receive an electrical signal from the electrode 110 and the user Of course, any form that can be worn is possible.

이러한 제어부(100)는, 전극(110)에서 측정된 측정값을 차동증폭기와 오른다리 구동 회로에 입력 후 하이패스필터를 거쳐 증폭한다. 그 이후 제어부(100)는 실제 데이터의 신호를 약 1000배 증폭하여 로우패스필터를 통과시켜 0.05Hz~35Hz 대역의 심전도 신호를 출력시킨다. 이렇게 생성된 심전도 신호 데이터는 사용자 단말(200)로 전송된다.The controller 100 inputs the measured value measured by the electrode 110 to the differential amplifier and the right-leg driving circuit, and amplifies it through a high-pass filter. Thereafter, the controller 100 amplifies the signal of the actual data by about 1000 times and passes the low-pass filter to output an ECG signal in the 0.05Hz to 35Hz band. The generated ECG signal data is transmitted to the user terminal 200.

이때, 제어부(100)는 사용자의 신체에 착용되어 있기 때문에 제어부(100)와 사용자 단말(200)간의 통시은 근거리 무선통신으로 수행되는 것이 바람직하며, 통상의 블루투스가 그 수단이 될 수 있으나 이를 한정하는 것은 아니다. 이를 위하여 제어부(100)에는 무선 통신 모듈이 구비된다.At this time, since the control unit 100 is worn on the user's body, communication between the control unit 100 and the user terminal 200 is preferably performed by short-range wireless communication, and conventional Bluetooth may be the means, but limiting this It is not. To this end, the control unit 100 is provided with a wireless communication module.

사용자 단말(200)은, 제어부(100)로부터 심전도 신호 데이터를 전송받아 사용자의 심박수의 계산 및 이상 심박의 판별을 수행하고 이를 가시적으로 표출하는 역할을 하며, 이를 위하여 제어부(100)와 무선으로 통신된다.The user terminal 200 receives the ECG signal data from the control unit 100, calculates the user's heart rate, determines the abnormal heart rate, and visually displays it, and for this purpose, wirelessly communicates with the control unit 100 do.

사용자 단말(200)은 연산이 가능하고, 무선 통신 모듈이 내장되어 있으며, 또한 계산 결과를 표출할 수 있는 디스플레이가 구비된 점에서 통상의 스마트폰이 그 대상이 될 수 있으나 이를 한정하는 것은 아니다.Since the user terminal 200 is capable of calculation, has a built-in wireless communication module, and has a display capable of displaying calculation results, a conventional smartphone may be the target, but is not limited thereto.

사용자 단말(200)은 전송된 심전도 신호 데이터 중 R파의 최고점간 시간 간격으로서 사용자의 심박을 계산하고, 계산된 심박이 설정된 임계값의 범위를 벗어나는 경우 이를 이상 심박으로 판별한다.The user terminal 200 calculates the user's heart rate as a time interval between the peaks of the R wave among the transmitted ECG signal data, and determines this as an abnormal heart rate when the calculated heart rate is out of the set threshold range.

그리고, 사용자 단말(200)은, 이상 심박으로 판별된 횟수를 카운팅하여 표출하되, 카운팅 횟수가 설정 기간 내에 설정 횟수를 초과하는 경우 경보 신호를 발생시킨다.Further, the user terminal 200 counts and displays the number of times determined as abnormal heartbeat, but generates an alarm signal when the counting number exceeds the set number within a set period.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 사용자 단말(200)은 설치된 애플리케이션에 내장된 System.currentTimeMillis() 함수를 사용하여 R파의 최고점이 검출된 시간을 밀리세컨드 단위로 변환한다. 이러한 시간 간격의 값을 아래 수식에 대입하여 심박수를 계산한다.To explain this in more detail, the user terminal 200 converts the time at which the peak of the R wave is detected into milliseconds using the System.currentTimeMillis() function built into the installed application. The heart rate is calculated by substituting the value of this time interval into the formula below.

Figure 112019050855748-pat00001
Figure 112019050855748-pat00001

수식을 통해 계산된 심박수는 설정된 임계값의 범위를 벗어나는 경우 이상 심박으로 판별하는데, 이때 본 발명은 착용형으로서 사용자가 평상시에 이상 심박 유무를 확인할 수 있도록 구성되어야 하므로, 사용자가 가만히 있지 않고 걷거나, 뛰거나 하는 등의 활동시에도 이상 심박의 유무를 확인할 수 있어야 한다. 따라서, 임계값의 범위는 고정적이지 않고 유동적으로 가변되어야 한다.The heart rate calculated through the formula is determined as an abnormal heart rate when it is out of the range of the set threshold. In this case, the present invention is a wearable type and must be configured so that the user can check the presence or absence of an abnormal heart rate at normal times, so that the user walks without being still, You should be able to check the presence or absence of abnormal heartbeat even during activities such as running. Therefore, the range of the threshold value is not fixed and must be flexiblely variable.

이를 위하여 본 발명은, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다 높고 직전에 계산된 심박수보다 높으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 증가시키고, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다 낮고 직전에 계산된 심박수보다 낮으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 감소시키게 된다. 즉, 사용자의 심박수가 임계값의 평균치보다 높으면서 증가할 때에는 임계값의 최대치 및 최소치를 증가시키고, 임계값의 평균치보다 낮으면서 증가할 때에는 임계값의 최대치 및 최소치를 감소시키게 되는 것이다.To this end, in the present invention, if the calculated heart rate is higher than the average value of the threshold value and is higher than the calculated heart rate, the maximum value and the minimum value of the threshold value are increased by a set value, and the calculated heart rate is lower than the average value of the threshold value and calculated immediately before If it is lower than the heart rate, the maximum and minimum values of the threshold are reduced by a set value. That is, when the user's heart rate increases while being higher than the average value of the threshold value, the maximum and minimum values of the threshold value are increased, and when the heart rate increases while being lower than the average value of the threshold value, the maximum value and the minimum value of the threshold value are decreased.

또한, 계산된 심박수가 직전에 계산된 심박수와 동일하거나 또는 근소한 차이인 경우의 임계값의 가변 구성을 생각해볼 수 있다. 이러한 경우 심박수는 임계값의 최대치 및 최소치와 비교하는 과정을 거치게 되는데, 이러한 과정을 도 3 에 도시하였다.In addition, a variable configuration of the threshold value can be considered when the calculated heart rate is the same as or slightly different from the heart rate calculated immediately before. In this case, the heart rate is compared with the maximum and minimum values of the threshold, and this process is illustrated in FIG. 3.

도 3 을 참조하면, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다 높고, 임계값의 최대치보다도 높은 경우에는 계산된 심박수가 직전에 계산된 심박수보다 크거나 같으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 증가시킨다. 즉, 심박수가 유지된다 하더라도 심박수가 임계값의 최대치보다 큰 경우에는 임계값의 범위를 상향 조정하게 되는 것이다.Referring to FIG. 3, when the calculated heart rate is higher than the average value of the threshold value and is higher than the maximum value of the threshold value, the maximum value and the minimum value of the threshold value are increased by a set value if the calculated heart rate is greater than or equal to the calculated heart rate. . That is, even if the heart rate is maintained, when the heart rate is greater than the maximum value of the threshold value, the range of the threshold value is adjusted upward.

한편, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다는 높으나, 임계값의 최대치보다는 같거나 낮은 경우에는 계산된 심박수가 직전에 계산된 심박수보다 큰 경우에만 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 증가시킨다. 즉, 계산된 심박수가 임계값의 범위 내에 있을 경우에는 심박수가 증가하고 있는 경우에만 임계값의 범위를 상향 조정하는 것이다.Meanwhile, when the calculated heart rate is higher than the average value of the threshold value, but is equal to or lower than the maximum value of the threshold value, the maximum value and the minimum value of the threshold value are increased by a set value only when the calculated heart rate is greater than the calculated heart rate immediately before. That is, when the calculated heart rate is within the range of the threshold value, the range of the threshold value is increased only when the heart rate is increasing.

반대로, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다 낮고, 임계값의 최소치보다도 낮은 경우에는 계산된 심박수가 직전에 계산된 심박수보다 작거나 같으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 감소시킨다. 즉, 심박수가 유지된다 하더라도 심박수가 임계값의 최소치보다 작은 경우에는 임계값의 범위를 하향 조정하게 되는 것이다.Conversely, when the calculated heart rate is lower than the average value of the threshold value and is lower than the minimum value of the threshold value, if the calculated heart rate is less than or equal to the previously calculated heart rate, the maximum and minimum values of the threshold value are reduced by a set value. That is, even if the heart rate is maintained, when the heart rate is less than the minimum value of the threshold value, the range of the threshold value is lowered.

그리고, 계산된 심박수가 임계값의 평균치보다는 낮으나, 임계값의 최소치보다는 같거나 높은 경우에는 계산된 심박수가 직전에 계산된 심박수보다 낮은 경우에만 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 감소시킨다. 즉, 계산된 심박수가 임계값의 범위 내에 있을 경우에는 심박수가 감소하고 있는 경우에만 임계값의 범위를 하향 조정하는 것이다.In addition, when the calculated heart rate is lower than the average value of the threshold value, but is equal to or higher than the minimum value of the threshold value, the maximum value and the minimum value of the threshold value are reduced by a set value only when the calculated heart rate is lower than the previously calculated heart rate. That is, when the calculated heart rate is within the range of the threshold value, the range of the threshold value is lowered only when the heart rate is decreasing.

이를 정리하여 표현하면 다음과 같다.This is summarized and expressed as follows.

(Max+min)/2≤HR 이고, Max<HR 이고, HRpre≤HR 이면, Max=Max+α, Min=Min+α,If (Max+min)/2≤HR, Max<HR, and HRpre≤HR, Max=Max+α, Min=Min+α,

(Max+min)/2≤HR 이고, Max≥HR 이고, HRpre<HR 이면, Max=Max+α, Min=Min+α,If (Max+min)/2≤HR, Max≥HR, and HRpre<HR, Max=Max+α, Min=Min+α,

(Max+min)/2>HR 이고, Min>HR 이고, HRpre≥HR 이면, Max=Max-α, Min=Min-α,(Max+min)/2>HR, Min>HR, and HRpre≥HR, Max=Max-α, Min=Min-α,

(Max+min)/2>HR 이고, Min≤HR 이고, HRpre>HR 이면, Max=Max-α, Min=Min-α,(Max+min)/2>HR, Min≤HR, and HRpre>HR, Max=Max-α, Min=Min-α,

(단, Max: 임계값의 최대치, Min: 임계값의 최소치, HR: 계산된 심박수, HRpre: HR 직전의 심박수, α: 임계값의 가변량)(However, Max: the maximum value of the threshold value, Min: the minimum value of the threshold value, HR: the calculated heart rate, HRpre: the heart rate just before HR, α: the variable amount of the threshold value)

상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 성능 평가를 위하여 본 발명의 시스템과 상용시스템(Physiolab社의 PSL-iECG2) 심전도 모듈을 이용하여 동시에 측정하여 두 시스템을 비교 평가하였다.In order to evaluate the performance of the present invention having the above-described configuration, the two systems were compared and evaluated by simultaneously measuring the electrocardiogram module using the system of the present invention and a commercial system (PSL-iECG2 of Physiolab).

비교 평가 실험은 3명의 대학생들을 대상으로 두 시스템을 동시에 착용한 후 1분간 심박동을 측정하였고, 측정 결과를 아래 표에 나타내었다.In the comparative evaluation experiment, the heart rate was measured for 1 minute after wearing both systems at the same time for 3 college students, and the measurement results are shown in the table below.

PSL-iECG2PSL-iECG2 본 발명The present invention 유사도[%]Similarity [%] 1One 63.7563.75 62.9862.98 98.7998.79 22 63.9763.97 63.8563.85 99.8199.81 33 68.1268.12 67.7467.74 99.4499.44 Avg.Avg. 99.3599.35

표 1을 참조하면 두 시스템간 약 99.35%의 유사성을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, it is possible to confirm the similarity of about 99.35% between the two systems.

다음으로, 이상 심박의 판별 평가를 위하여 휴식중인 성인의 심박수를 기준으로 테스트를 진행하였다. 휴식중인 성인의 정상 심박수의 범위는 보통 60 내지 100회로서, 임계값의 범위는 최대치를 100, 최소치를 60으로 설정하여 테스트를 진행하였다. 도 4 를 참조하면 측정 심박의 증가에 따라 임계값이 상향 조정되고, 측정 심박의 감소에 따라 임계값이 하향 조정되는 것을 확인할 수 있으며, 이 중 측정 심박수가 급격히 변화되어 임계값의 범위를 벗어나는 경우 이상 심박으로 카운팅된 것을 확인할 수 있다.Next, a test was conducted based on the heart rate of an adult at rest for discrimination and evaluation of abnormal heart rate. The normal heart rate of an adult at rest is usually 60 to 100 times, and the threshold value is set to a maximum value of 100 and a minimum value of 60 to perform the test. Referring to FIG. 4, it can be seen that the threshold value is adjusted upward according to the increase of the measured heart rate, and the threshold value is adjusted downward according to the decrease of the measured heart rate, of which the measured heart rate is rapidly changed and is out of the range of the threshold value. It can be seen that the abnormal heart rate was counted.

한편, 기 언급한 바와 같이 본 발명은 착용형으로서 일상 활동중에도 심박수의 측정 및 이상 심박의 판별이 가능해야 하므로, 앉음, 걷기, 달리기의 3가지 활동 상태에서 테스트를 진행하였다. 또한, 심박수는 행동을 멈추었다고 해서 곧바로 정상 상태로 돌아오는 것이 아니기 때문에 활동 상태 직후의 심박을 측정하였다. 도 5 를 참조하면, 앉음 상태의 심박수는 65~75, 걷기 상태의 심박수는 80~100, 달리는 상태의 심박수는 120~150으로 측정되었으며, 활동 상태에 따라 심전도 파형도 다르게 나타나고 심박수도 다르게 나타남을 확인하였다.On the other hand, as mentioned above, since the present invention is a wearable type and should be capable of measuring heart rate and discriminating abnormal heart rate even during daily activities, tests were conducted in three activity states of sitting, walking, and running. In addition, since the heart rate does not return to a normal state immediately after stopping the action, the heart rate immediately after the active state was measured. Referring to FIG. 5, the heart rate in the sitting state was 65 to 75, the heart rate in the walking state was 80 to 100, and the heart rate in the running state was 120 to 150. Confirmed.

이러한 데이터를 기초로 일상 생활에서의 시스템의 전반적인 성능 평가를 위하여 경사 및 걸음걸이 속도에 따른 심박수를 측정하였다. 실험 환경은 오르막(a), 평지(b), 내리막(c)이 이어지는 코스를 설정하였으며, 정확한 심박수 측정을 위하여 3분간 걷기를 진행후 30초간 휴식시간을 가져 심장 상태를 안정시켰다. 또한, 구간마다 1분간 걷기 운동을 하여 나타난 심박수를 도 6 에 도시하였다. 테스트 결과 오르막에서는 심박이 상승, 평지에서는 심박이 유지, 내리막길부터는 심박이 하강함을 확인할 수 있다.Based on these data, in order to evaluate the overall performance of the system in daily life, the heart rate according to the slope and gait speed was measured. The experiment environment was set up a course that leads uphill (a), flatland (b), and downhill (c), and for accurate heart rate measurement, walking for 3 minutes followed by a 30-second break to stabilize the heart condition. In addition, the heart rate shown by walking for 1 minute per section is shown in FIG. 6. As a result of the test, it can be seen that the heart rate rises in the uphill, the heart rate is maintained on the flat ground, and the heart rate decreases from the downhill.

한편, 보행 운동에서 앉음 상태가 되거나, 앉음 상태에서 보행 운동을 시작하였을 때, 도 7 과 같이 심박의 변화에 따라 임계값이 가변되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 심장에 문제가 없는 사용자임에도 앉음 상태에서 갑자기 보행 운동을 시작하는 경우 임계값의 가변이 심박의 증가 속도를 따라오지 못해 이상 심박이 카운팅되는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, it can be seen that the threshold value is changed according to the change of the heart rate, as shown in FIG. 7 when the walking exercise enters the sitting state or when the walking exercise starts from the sitting state. In this case, even if the user does not have a heart problem, when the walking exercise is suddenly started while sitting, the abnormal heart rate is counted because the variable of the threshold value does not follow the increase rate of the heart rate.

따라서, 사용자 단말(200)은, 심박이 설정 시간 내에 설정 수치 이상 상승 또는 하락하는 경우 해당 시간에서의 이상 심박 판별 횟수는 카운팅 횟수에서 제외함으로써 동잡음을 제거한다. 즉, 갑작스런 활동의 변화에 의해 심박이 급격히 변화하는 경우에는 이상 심박이 아닌 잡음으로 판단하는 것이다.Accordingly, when the heart rate rises or falls above a set value within a set time, the user terminal 200 removes the motion noise by excluding the number of abnormal heart rate determinations at that time from the counting number. In other words, when the heart rate changes rapidly due to a sudden change in activity, it is determined as noise, not abnormal heart rate.

이때, 실제로 갑작스런 활동의 변화가 이루어졌는지를 더욱 정확히 확인하기 위하여 신체의 움직임을 측정하는 움직임 감지 센서(미도시)가 제어부(100)에 더 구비될 수 있다.In this case, a motion detection sensor (not shown) for measuring body movement may be further provided in the controller 100 in order to more accurately check whether a sudden change in activity has actually occurred.

움직임 감지 센서는 가속도 센서, 자이로 센서 등으로 구성될 수 있으며, 움직임 감지 센서의 측정값은 제어부(100)에 의해 사용자 단말(200)로 전송된다. 사용자 단말(200)은 움직임 감지 센서의 측정값을 입력받아 움직임 감지 센서의 측정값이 설정 시간 내에 설정 수치 이상의 변화량을 갖는 경우 해당 시간에서의 이상 심박 판별 횟수는 카운팅 횟수에서 제외한다. 즉, 움직임 감지 센서에 의해 단시간에 빠르게 움직임의 변화가 일어난 것이 확인된 경우에 발생된 이상 심박은 이상 심박이 아닌 잡음으로 판단하는 것이다.The motion detection sensor may be composed of an acceleration sensor, a gyro sensor, or the like, and the measured value of the motion detection sensor is transmitted to the user terminal 200 by the controller 100. When the user terminal 200 receives the measured value of the motion detection sensor and the measured value of the motion detection sensor has a change amount greater than or equal to the set value within a set time, the number of abnormal heartbeat determination at that time is excluded from the counting number. That is, the abnormal heart rate generated when it is confirmed that a rapid change in motion has occurred in a short time by the motion detection sensor is determined as noise, not an abnormal heart rate.

상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 착용형으로 구성되어 실시간으로 심박수를 계산하고, 계산된 심박수가 임계값 범위를 벗어나는지 유무로서 이상 심박을 판별할 수 있으므로, 일상 생활에서 심장 부정맥을 간단히 측정할 수 있는 효과가 있다.The present invention consisting of the above-described configuration is configured as a wearable, calculates the heart rate in real time, and can determine the abnormal heart rate by whether or not the calculated heart rate is out of the threshold range, it is possible to simply measure cardiac arrhythmia in daily life. It can have an effect.

또한, 본 발명은, 심박수의 변화에 따라 임계값의 범위를 가변할 수 있으므로, 일상 생활에서 시시 각각 변화하는 심박수에도 이상 심박의 판별을 정확히 할 수 있는 효과가 있다.Further, according to the present invention, since the range of the threshold value can be varied according to the change of the heart rate, it is possible to accurately discriminate the abnormal heart rate even in the heart rate that changes from time to time in daily life.

또한, 본 발명은, 임계값 범위의 가변 조건을 세분화하여 보다 정확한 임계값 범위의 가변이 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that a more accurate threshold range can be varied by subdividing the variable condition of the threshold value range.

또한, 본 발명은, 이상 심박의 카운팅 횟수에 따라 경보 신호를 발생시키므로, 사용자가 인지하지 못한 상황에서도 사용자에게 위험을 알릴 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention generates an alarm signal according to the counting number of abnormal heartbeats, so there is an effect of notifying the user of danger even in a situation that the user is not aware of.

또한, 본 발명은, 갑작스런 움직임에 의한 심박수 급변에 따른 이상 심박을 카운팅 횟수에서 제외함으로써, 이상 심박 판별 정확도를 상승시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the abnormal heart rate due to a sudden change in heart rate due to sudden movement is excluded from the counting number, thereby increasing the accuracy of abnormal heart rate determination.

100 : 제어부
110 : 전극
200 : 사용자 단말100: control unit
110: electrode
200: user terminal

Claims (5)

사용자의 피부에 부착되어 심근세포의 탈분극과 재분극에 의해 발생되는 전기 신호를 측정하는 전극;
상기 전극으로부터 측정값을 입력받아 노이즈를 제거하고 증폭된 심전도 신호 데이터를 생성하는 제어부;
상기 제어부로부터 심전도 신호 데이터를 전송받아 사용자의 심박수의 계산 및 이상 심박의 판별을 수행하여 가시적으로 표출하는 사용자 단말;
을 포함하되,
상기 사용자 단말은 상기 전극으로부터 입력된 데이터 중 R파의 최고점간 시간 간격으로서 사용자의 심박수를 계산하고, 계산된 심박수가 설정된 임계값 범위를 벗어나면 이상 심박으로 판별하되, 계산된 심박수가 설정된 임계값의 최대치와 최소치의 평균치보다 높고 직전의 심박수보다 높으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 증가시키고, 계산된 심박수가 설정된 임계값의 최대치와 최소치의 평균치보다 낮고 직전의 심박수보다 낮으면 임계값의 최대치 및 최소치를 설정 수치만큼 감소시키며,
이때,
(Max+min)/2<HR 이고, Max<HR 이고, HRpre≤HR 이면, Max=Max+α, Min=Min+α,
(Max+min)/2<HR 이고, Max≥HR 이고, HRpre<HR 이면, Max=Max+α, Min=Min+α,
(Max+min)/2>HR 이고, Min>HR 이고, HRpre≥HR 이면, Max=Max-α, Min=Min-α,
(Max+min)/2>HR 이고, Min≤HR 이고, HRpre>HR 이면, Max=Max-α, Min=Min-α,
Max: 임계값의 최대치
Min: 임계값의 최소치
HR: 계산된 심박수
HRpre: HR 직전의 심박수
α: 임계값의 가변량
가 되도록 임계값의 범위를 가변시키는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템.
An electrode attached to the user's skin to measure electrical signals generated by depolarization and repolarization of cardiomyocytes;
A controller configured to receive a measured value from the electrode, remove noise, and generate amplified ECG signal data;
A user terminal that receives ECG signal data from the control unit, calculates a user's heart rate and determines an abnormal heart rate, and visually displays it;
Including,
The user terminal calculates the user's heart rate as a time interval between the peaks of the R wave among the data input from the electrode, and if the calculated heart rate is out of the set threshold range, it is determined as an abnormal heart rate, but the calculated heart rate is set threshold If it is higher than the average of the maximum and minimum values of and is higher than the previous heart rate, the maximum and minimum values of the threshold are increased by the set value. Reduces the maximum and minimum values by the set value,
At this time,
If (Max+min)/2<HR, Max<HR, and HRpre≤HR, Max=Max+α, Min=Min+α,
(Max+min)/2<HR, Max≥HR, and HRpre<HR, Max=Max+α, Min=Min+α,
(Max+min)/2>HR, Min>HR, and HRpre≥HR, Max=Max-α, Min=Min-α,
(Max+min)/2>HR, Min≤HR, and HRpre>HR, Max=Max-α, Min=Min-α,
Max: the maximum value of the threshold
Min: the minimum value of the threshold
HR: calculated heart rate
HRpre: Heart rate just before HR
α: variable amount of threshold
Abnormal heartbeat detection system using a wearable ECG monitoring device that varies the range of the threshold to be.
 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 사용자 단말은, 이상 심박으로 판별된 횟수를 카운팅하여 표출하되, 카운팅 횟수가 설정 기간 내에 설정 횟수를 초과하는 경우 경보 신호를 발생시키는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템.
The method of claim 1,
The user terminal counts and displays the number of times determined as the abnormal heart rate, but the abnormal heart rate detection system using a wearable ECG monitoring device that generates an alarm signal when the number of counting exceeds the set number within a set period.
 제 4 항에 있어서,
상기 사용자 단말은, 심박수가 설정 시간 내에 설정 수치 이상 상승 또는 하락하는 경우 해당 시간에서의 이상 심박 판별 횟수는 카운팅 횟수에서 제외하는 착용형 ECG 모니터링 장치를 이용한 이상 심박동 검출 시스템.
The method of claim 4,
The user terminal, when the heart rate rises or falls above a set value within a set time, the abnormal heart rate detection system using a wearable ECG monitoring device that excludes the number of abnormal heart rate determination at a corresponding time from the counting number.
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