KR102342611B1 - Apparatus and method of measuring stress index using ecg signal according to noise - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 장치는, 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도 신호를 각각 측정하는 심전도 측정 모듈과, 측정한 피검자의 심전도 신호로부터 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 각각 구하는 연산 모듈과, 구한 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시하는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다.A stress index measuring apparatus using an electrocardiogram signal according to the influence of noise according to an embodiment of the present invention is an electrocardiogram measurement for measuring an electrocardiogram signal of a subject in a resting first state and in a second state in which noise of a predetermined level is generated, respectively A module, a calculation module for obtaining the stress index of the first state and the stress index of the second state from the measured ECG signal of the examinee, respectively, and a display module comparing the obtained stress index of the first state and the stress index of the second state may include
Description
본 출원은, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to an apparatus and method for measuring a stress index using an electrocardiogram signal according to the influence of noise.
현대인들은 시시각각 변화하는 사회에서 인간관계의 고민, 업무량. 경제적 불안과 같은 많은 스트레스 요소들을 받는 환경에서 살아가고 있다. 스트레스란 적응하기 어려운 환경에 처할 때 느끼는 심리적, 신체적 긴장 상태를 말한다. 사람이 흥분하거나 긴장을 하면 자율신경계가 활성화되어 자율신경계에 해당되는 주파수 대역의 수치가 상승한다. 반대로 편안하거나 심리적으로 안정된 상태인 경우 부교감신경계의 주파수 대역의 수치가 상승한다.Modern people are concerned about human relationships and workload in a society that is constantly changing. We live in an environment that is subject to many stressors, such as economic insecurity. Stress refers to a state of psychological and physical tension felt when in an environment that is difficult to adapt to. When a person is excited or tense, the autonomic nervous system is activated and the level of the frequency band corresponding to the autonomic nervous system rises. Conversely, in a comfortable or psychologically stable state, the frequency band of the parasympathetic nervous system rises.
현재 스트레스에 관한 측정 방법들이 많이 연구되고 있다. 자기공명영상의 소음을 이용하여 스트레스를 분석하는 방식이 있다. 그러나 소음이 인체에 미치는 영향에 관한 연구는 장시간의 자료 수집이 필요하며 소음이 인체에 미치는 영향을 직접적으로 확인하기 어렵다. 뇌파를 이용한 스트레스 분석 방법은 많은 시간이 소요되며 데이터 크기가 너무 커 정확하게 스트레스를 받는 사람과 스트레스를 받지 않는 사람을 명확히 구분하는데 어려움이 있다.Currently, many methods for measuring stress are being studied. There is a method of analyzing stress using noise from magnetic resonance imaging. However, research on the effects of noise on the human body requires long-term data collection, and it is difficult to directly confirm the effects of noise on the human body. The stress analysis method using EEG takes a lot of time and the data size is too large, so it is difficult to accurately distinguish the stressed person from the non-stressed person.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 소음의 영향에 따른 스트레스 지수를 비교적 쉽게 확인함으로써 스트레스에 시달리는 현대인의 정신 건강관리에 도움을 줄 수 있으며, 또한 주기적인 스트레스 관리가 가능하다면 우울증, 고혈압, 당뇨병과 같은 각종 질병을 예방할 수 있는 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 장치 및 방법을 제공한다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to help the mental health management of modern people suffering from stress by relatively easily checking the stress index according to the influence of noise, and if periodic stress management is possible, depression, high blood pressure, diabetes and depression Provided are an apparatus and method for measuring a stress index using an electrocardiogram signal according to the effect of noise, which can prevent various diseases such as noise.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도 신호를 각각 측정하는 심전도 측정 모듈; 측정한 피검자의 심전도 신호로부터 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 각각 구하는 연산 모듈; 및 구한 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시하는 디스플레이 모듈;을 포함하는, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 장치를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, there is provided an electrocardiogram measuring module for measuring an electrocardiogram signal of a subject in a resting first state and in a second state in which noise of a predetermined level is generated; a calculation module for obtaining the stress index of the first state and the stress index of the second state from the measured ECG signal of the subject; and a display module that compares and shows the obtained stress index of the first state and the stress index of the second state.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 심전도 측정 모듈에서, 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도 신호를 각각 측정하는 제1 단계; 연산 모듈에서, 측정한 피검자의 심전도 신호로부터 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 각각 구하는 제2 단계; 및 디스플레이 모듈에서, 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시하는 제3 단계;를 포함하는, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, in the electrocardiogram measurement module, a first step of measuring an electrocardiogram signal of a subject in a resting first state and a second state in which noise of a predetermined level is generated; a second step of obtaining, in an operation module, the stress index of the first state and the stress index of the second state from the measured ECG signal of the examinee; and a third step of comparing the stress index of the first state and the stress index of the second state in the display module;
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도 신호로부터 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 다양한 방법을 통해 구하고, 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시함으로써, 소음의 영향에 따른 스트레스 지수를 비교적 쉽게 확인함으로써 스트레스에 시달리는 현대인의 정신 건강관리에 도움을 줄 수 있으며, 또한 주기적인 스트레스 관리가 가능하다면 우울증, 고혈압, 당뇨병과 같은 각종 질병을 예방할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the stress index of the first state and the stress index of the second state are obtained through various methods from the ECG signal of the subject in the first state at rest and the second state in which noise of a predetermined level is generated, , by comparing the stress index of the first state and the stress index of the second state, it is possible to help the mental health management of modern people suffering from stress by relatively easily checking the stress index according to the influence of noise, and also periodic stress If it can be managed, various diseases such as depression, high blood pressure, and diabetes can be prevented.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 장치의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 휴식중인 제1 상태에 대하여 내재 모드 함수 및 스트레스 지수를 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 소음이 발생중인 제2 상태에 대하여 내재 모드 함수 및 및 스트레스 지수를 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 내재 모드 함수를 이용하여 구한 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 휴식중인 제1 상태 및 소음이 발생중인 제2 상태에 대한 파워 스펙트럼을 도시하고 있다.
도 5는 본 본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring a stress index using an electrocardiogram signal according to an effect of noise according to an embodiment of the present invention.
2A is a diagram for explaining a process of obtaining an intrinsic mode function and a stress index for a resting first state according to an embodiment of the present invention.
2B is a diagram for explaining a process of obtaining an intrinsic mode function and a stress index for a second state in which noise is generated according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a comparison of the stress index of the first state and the stress index of the second state obtained using the intrinsic mode function.
4 illustrates power spectra for a first state in which the user is resting and a second state in which noise is generated according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of measuring a stress index using an electrocardiogram signal according to the influence of noise according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 더욱 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited only to the embodiments described below. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for more clear explanation, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 장치(100)의 블록도이다.1 is a block diagram of an
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 장치(100)는 전처리 모듈(110), 심전도 측정 모듈(120), 연산 모듈(130) 및 디스플레이 모듈(140)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the stress
구체적으로, 심전도 측정 모듈(120)은 피검자의 심전도를 측정하기 위한 장치로, 피검자가 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도를 측정하며, 제1 상태에서 측정된 심전도 신호 및 제2 상태에서 측정된 심전도 신호는 연산 모듈(130)로 전달될 수 있다.Specifically, the
연산 모듈(130)은 측정한 피검자의 심전도 신호로부터 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 각각 구할 수 있다. 실시 형태에 따라서는, 일정 크기의 단계별 소음 상태(예를 들면, 예를 들면 10dB, 20dB, 30dB, 40dB, 50dB, 60dB, 70dB, 80dB, 90dB 등)에 대해 각각 제2 상태의 스트레스 지수를 구할 수도 있다.The
이러한 연산 모듈(130)은 내재 모드 함수를 이용하여 스트레스 지수를 구하는 제1 연산 모듈(131) 및 파워 스펙트럼을 이용하여 스트레스 지수를 구하는 제2 연산 모듈(132)을 포함할 수 있다.The
제1 연산 모듈(131)은 심전도 측정 모듈(120)에서 측정한 심전도 신호로부터 내재 모드 함수(intrinsic mode function)를 구하고, 구한 내재 모드 함수로부터 심전도 신호의 최대값과 최소값의 차이인 진폭값 및 최대값 사이의 시간 간격을 구하고, 구한 진폭값 및 시간 간격으로부터 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수를 구할 수 있다.The
도 2a는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 휴식중인 제1 상태에 대하여 내재 모드 함수 및 스트레스 지수를 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 2A is a diagram for explaining a process of obtaining an intrinsic mode function and a stress index for a resting first state according to an embodiment of the present invention.
우선 측정된 심전도 신호(도 2a의 (a) 참조)의 최대값을 연결하여 제1 포락선을 도출하고, 측정된 심전도 신호(도 2a의 (a) 참조)의 최소값을 연결하여 제2 포락선을 도출한다.First, a first envelope is derived by connecting the maximum value of the measured ECG signal (refer to (a) of FIG. 2A), and a second envelope is derived by connecting the minimum value of the measured ECG signal (refer to (a) of FIG. 2A). do.
이후, 도출된 제1 포락선과 도출된 제2 포락선의 평균 신호를 획득한다.Then, an average signal of the derived first envelope and the derived second envelope is obtained.
이후, 측정된 심전도 신호(도 2a의 (a) 참조)로부터 평균 신호를 빼 줌으로써 첫번째 내재 모드 함수(IMF2)를 구한다. 이렇게 구한 첫번째 내재 모드 함수(IMF2)가 도 2a의 (b)에 도시되어 있다.Thereafter, the first intrinsic mode function (IMF2) is obtained by subtracting the average signal from the measured ECG signal (refer to (a) of FIG. 2A). The first intrinsic mode function IMF2 obtained in this way is shown in (b) of FIG. 2A.
유사하게, 측정된 심전도 신호(도 2a의 (a) 참조)에서 위에서 구한 첫번째 내재 모드 함수(도 2a의 (b))를 뺀 중간 신호를 생성한다.Similarly, an intermediate signal is generated by subtracting the first intrinsic mode function ((b) of FIG. 2A) obtained above from the measured electrocardiogram signal (refer to (a) of FIG. 2A).
이후 생성된 중간 신호의 최대값을 연결하여 제1 포락선을 도출하고, 생성된 중간 신호의 최소값을 연결하여 제2 포락선을 도출한다.Thereafter, the first envelope is derived by connecting the maximum values of the generated intermediate signals, and the second envelope is derived by connecting the minimum values of the generated intermediate signals.
이후, 도출된 제1 포락선과 도출된 제2 포락선의 평균 신호를 획득한다.Then, an average signal of the derived first envelope and the derived second envelope is obtained.
이후, 측정된 심전도 신호(도 2a의 (a) 참조)로부터 평균 신호를 빼 줌으로써 두번째 내재 모드 함수(IMF3)를 구한다. 이렇게 구한 두번째 내재 모드 함수(IMF3)가 도 2a의 (c)에 도시되어 있다.Thereafter, the second intrinsic mode function (IMF3) is obtained by subtracting the average signal from the measured ECG signal (refer to (a) of FIG. 2A). The second intrinsic mode function IMF3 obtained in this way is shown in (c) of FIG. 2A.
이후, 제1 연산 모듈(131)은 하기 수학식 1에 따라 제1 상태의 스트레스 지수를 구할 수 있다.Thereafter, the
[수학식 1][Equation 1]
여기서, SI는 제1 상태의 스트레스 지수, R-S amplitude는 첫번째 내재 모드 함수(IMF2)로부터 구한 진폭값(201), R-R interval은 첫번째 내재 모드 함수(IMF2)로부터 구한 시간 간격(202), n은 자연수, ∑는 써메이션일 수 있다. Here, SI is the stress index of the first state, RS amplitude is the
도 2b는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 소음이 발생중인 제2 상태에 대하여 내재 모드 함수 및 및 스트레스 지수를 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 소음은 예를 들면 90dB일 수 있다.2B is a diagram for explaining a process of obtaining an intrinsic mode function and a stress index for a second state in which noise is generated according to an embodiment of the present invention. The noise may be, for example, 90 dB.
도 2a와 유사하게, 측정된 심전도 신호(도 2b의 (a) 참조)의 최대값을 연결하여 제1 포락선을 도출하고, 측정된 심전도 신호(도 2b의 (a) 참조)의 최소값을 연결하여 제2 포락선을 도출한다.Similar to FIG. 2A, the first envelope is derived by connecting the maximum value of the measured ECG signal (see (a) of FIG. 2B), and the minimum value of the measured ECG signal (see (a) of FIG. 2B) is connected by connecting the A second envelope is derived.
이후, 도출된 제1 포락선과 도출된 제2 포락선의 평균 신호를 획득한다.Then, an average signal of the derived first envelope and the derived second envelope is obtained.
이후, 측정된 심전도 신호(도 2b의 (a) 참조)로부터 평균 신호를 빼 줌으로써 첫번째 내재 모드 함수(IMF2)를 구한다. 이렇게 구한 첫번째 내재 모드 함수(IMF2)가 도 2b의 (b)에 도시되어 있다.Thereafter, the first intrinsic mode function (IMF2) is obtained by subtracting the average signal from the measured ECG signal (refer to (a) of FIG. 2B). The first intrinsic mode function IMF2 obtained in this way is shown in (b) of FIG. 2B.
유사하게, 측정된 심전도 신호(도 2b의 (a) 참조)에서 위에서 구한 첫번째 내재 모드 함수(도 2a의 (b))를 뺀 중간 신호를 생성한다.Similarly, an intermediate signal is generated by subtracting the first intrinsic mode function ((b) of FIG. 2A) obtained above from the measured electrocardiogram signal (refer to (a) of FIG. 2B).
이후 생성된 중간 신호의 최대값을 연결하여 제1 포락선을 도출하고, 생성된 중간 신호의 최소값을 연결하여 제2 포락선을 도출한다.Thereafter, the first envelope is derived by connecting the maximum values of the generated intermediate signals, and the second envelope is derived by connecting the minimum values of the generated intermediate signals.
이후, 도출된 제1 포락선과 도출된 제2 포락선의 평균 신호를 획득한다.Then, an average signal of the derived first envelope and the derived second envelope is obtained.
이후, 측정된 심전도 신호(도 2b의 (a) 참조)로부터 평균 신호를 빼 줌으로써 두번째 내재 모드 함수(IMF3)를 구한다. 이렇게 구한 두번째 내재 모드 함수(IMF3)가 도 2b의 (c)에 도시되어 있다.Thereafter, the second intrinsic mode function (IMF3) is obtained by subtracting the average signal from the measured ECG signal (refer to (a) of FIG. 2B). The second intrinsic mode function IMF3 obtained in this way is shown in (c) of FIG. 2B.
이후, 제1 연산 모듈(131)은 상술한 수학식 1에 따라 제2 상태의 스트레스 지수를 구할 수 있다.Thereafter, the
이렇게 구한 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수는 디스플레이 모듈(140)로 전달되며, 이후 도 3과 같은 형태로 비교 도시될 수 있다.The stress index of the first state and the stress index of the second state obtained in this way are transmitted to the
한편, 제2 연산 모듈(132)은 심전도 신호를 주파수 영역의 파워 스펙트럼으로 변환하고, 변환된 주파수 영역의 파워 스펙트럼의 고주파 성분과 저주파 성분의 비율로부터 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수를 구할 수 있다.On the other hand, the
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라 휴식중인 제1 상태에 대한 파워 스펙트럼 및 소음이 발생중인 제2 상태에 대한 파워 스펙트럼을 도시하고 있다. 도 4에서 도면부호 401은 제1 상태에 대한 파워 스펙트럼이며, 도면부호 402는 소음이 발생중인 제2 상태에 대한 파워 스펙트럼이다.4 is a diagram illustrating a power spectrum for a first state during rest and a power spectrum for a second state in which noise is generated according to an embodiment of the present invention. In FIG. 4 ,
이후, 제2 연산 모듈(132)은 하기 수학식 2에 따라 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수를 구할 수 있다.Thereafter, the
[수학식 2][Equation 2]
여기서, SI는 스트레스 지수, LF(ms2)은 저주파 성분, HF(ms2)은 고주파 성분일 수 있다. 여기서, 저주파 성분은 대략 0.04 내지 0.15Hz 사이의 성분이며, 고주파 성분은 대략 0.15 내지 0.4Hz 사이의 성분일 수 있다.Here, SI may be a stress index, LF(ms 2 ) may be a low frequency component, and HF(ms 2 ) may be a high frequency component. Here, the low frequency component may be a component between about 0.04 to 0.15 Hz, and the high frequency component may be a component between about 0.15 to 0.4 Hz.
마지막으로, 디스플레이 모듈(140)은 위에서 구한 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시할 수 있다.Finally, the
도 3은 내재 모드 함수를 이용하여 구한 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a comparison of the stress index of the first state and the stress index of the second state obtained using the intrinsic mode function.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 휴식 중인 제1 상태의 스트레스 지수(301)와 일정 크기(예를 들면, 90dB)의 소음이 발생 중인 제2 상태의 스트레스 지수(302)를 비교 도시할 수 있다.That is, as shown in FIG. 3, the
또한, 실시 형태에 따라서는 일정 크기의 단계별 소음 상태, 예를 들면 10dB, 20dB, 30dB, 40dB, 50dB, 60dB, 70dB, 80dB, 90dB과 같이 일정 크기의 단계별 소음 상태에 대하여 각각 구한 여러 개의 제2 상태의 스트레스 지수를 휴식 상태인 제1 상태에서 구한 스트레스 지수와 비교 도시할 수도 있음은 물론이다.In addition, depending on the embodiment, a plurality of second noise states obtained for each stage noise state of a certain size, for example, 10 dB, 20 dB, 30 dB, 40 dB, 50 dB, 60 dB, 70 dB, 80 dB, 90 dB, respectively. Of course, it is also possible to compare the stress index of the state with the stress index obtained in the first state, which is a resting state.
비록 도 3에는 내재 모드 함수를 이용하여 구한 스트레스 지수를 비교 도시하였으나, 파워 스펙트럼을 이용하여 구한 스트레스 지수도 동일하게 비교 도시될 수 있음은 물론이다.Although the stress index obtained using the intrinsic mode function is comparatively illustrated in FIG. 3 , it goes without saying that the stress index obtained using the power spectrum may also be compared and illustrated in the same way.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전처리 모듈(110)을 더 포함할 수 있으며, 전처리 모듈(110)은 심전도 측정 모듈(120)에서 측정한 심전도 신호를 전처리하기 위한 것으로, 측정된 심전도 신호로부터 잡음을 제거하기 위한 모듈일 수 있다. 전처리 모듈(110)에서 잡음이 제거된 심전도 신호는 상술한 연산 모듈(130)로 전달될 수 있다. 이러한 전처리 모듈(110)은, 예를 들면 중간값 필터 및 저역 통과 필터를 포함할 수 있다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, it may further include a
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도 신호로부터 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 다양한 방법을 통해 구하고, 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시함으로써, 소음의 영향에 따른 스트레스 지수를 비교적 쉽게 확인함으로써 스트레스에 시달리는 현대인의 정신 건강관리에 도움을 줄 수 있으며, 또한 주기적인 스트레스 관리가 가능하다면 우울증, 고혈압, 당뇨병과 같은 각종 질병을 예방할 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, the stress index of the first state and the stress index of the second state are obtained from the ECG signal of the subject in the first state during rest and the second state in which noise of a certain level is generated. It can be obtained through various methods, and by comparing and showing the stress index of the first state and the stress index of the second state, it is possible to help the mental health management of modern people suffering from stress by checking the stress index according to the influence of noise relatively easily. , and also, if periodic stress management is possible, various diseases such as depression, high blood pressure, and diabetes can be prevented.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.Meanwhile, FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for measuring a stress index using an electrocardiogram signal according to the influence of noise according to an embodiment of the present invention.
이하 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 방법을 상세하게 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 4에서 설명된 사항과 중복된 부분에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, a method for measuring a stress index using an electrocardiogram signal according to an effect of noise according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5 . However, for the sake of simplification of the invention, a description of the overlapping parts with those described in FIGS. 1 to 4 will be omitted.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 지수 측정 방법은, 심전도 측정 모듈(120)에서, 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도 신호를 각각 측정하는 단계에 의해 개시될 수 있다(S501). 제1 상태와 제2 상태에서 측정된 피검자의 심전도 신호는 연산 모듈(130)로 전달될 수 있다.In the method for measuring the stress index using an electrocardiogram signal according to the influence of noise according to an embodiment of the present invention, in the
다음, 연산 모듈(130)은 측정한 피검자의 심전도 신호로부터 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 각각 구할 수 있다(S502).Next, the
구체적으로, 연산 모듈(130) 중 제1 연산 모듈(131)은 심전도 측정 모듈(120)에서 측정한 심전도 신호로부터 내재 모드 함수(intrinsic mode function)를 구하고, 구한 내재 모드 함수로부터 심전도 신호의 최대값과 최소값의 차이인 진폭값 및 최대값 사이의 시간 간격을 구하고, 구한 진폭값 및 시간 간격으로부터 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수를 구할 수 있음은 상술한 바와 같다.Specifically, the
또한, 연산 모듈(130) 중 제2 연산 모듈(132)은 심전도 신호를 주파수 영역의 파워 스펙트럼으로 변환하고, 변환된 주파수 영역의 파워 스펙트럼의 고주파 성분과 저주파 성분의 비율로부터 제1 상태의 스트레스 지수 및 제2 상태의 스트레스 지수를 구할 수 있음은 상술한 바와 같다.In addition, the
마지막으로, 디스플레이 모듈(140)은 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시할 수 있다(S503).Finally, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 휴식 중인 제1 상태와 일정 크기의 소음이 발생 중인 제2 상태에서 피검자의 심전도 신호로부터 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 다양한 방법을 통해 구하고, 제1 상태의 스트레스 지수와 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시함으로써, 소음의 영향에 따른 스트레스 지수를 비교적 쉽게 확인함으로써 스트레스에 시달리는 현대인의 정신 건강관리에 도움을 줄 수 있으며, 또한 주기적인 스트레스 관리가 가능하다면 우울증, 고혈압, 당뇨병과 같은 각종 질병을 예방할 수 있다.As described above, according to one embodiment of the present invention, the stress index of the first state and the stress index of the second state are obtained from the ECG signal of the subject in the first state during rest and the second state in which noise of a certain level is generated. It can be obtained through various methods, and by comparing and showing the stress index of the first state and the stress index of the second state, it is possible to help the mental health management of modern people suffering from stress by checking the stress index according to the influence of noise relatively easily. , and also, if periodic stress management is possible, various diseases such as depression, high blood pressure, and diabetes can be prevented.
상술한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The stress measurement method using the electrocardiogram signal according to the influence of noise according to the embodiment of the present invention described above may be produced as a program to be executed by a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like. In addition, the computer-readable recording medium is distributed in a computer system connected to a network, so that the computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner. And a functional program, code, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, '~ 모듈'은 다양한 방식, 예를 들면 프로세서, 프로세서에 의해 수행되는 프로그램 명령들, 소프트웨어 모듈, 마이크로 코드, 컴퓨터 프로그램 생성물, 로직 회로, 애플리케이션 전용 집적 회로, 펌웨어 등에 의해 구현될 수 있다.In addition, in describing the present invention, '~ module' is used in various ways, for example, a processor, program instructions executed by the processor, software module, microcode, computer program product, logic circuit, application-specific integrated circuit, firmware and the like can be implemented.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It is intended to limit the scope of rights by the appended claims, and it is to those of ordinary skill in the art that various types of substitutions, modifications and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. it will be self-evident
100: 스트레스 측정 장치
110: 전처리 모듈
120: 연산 모듈
121: 제1 연산 모듈
122: 제2 연산 모듈
130: 디스플레이 모듈
201: 제1 상태의 진폭값
202: 제1 상태의 시간 간격
203: 제2 상태의 진폭값
204: 제2 상태의 시간 간격
301: 제1 상태의 스트레스 지수
302: 제2 상태의 스트레스 지수
401: 제1 상태의 파워 스펙트럼
402: 제2 상태의 파워 스펙트럼100: stress measuring device
110: preprocessing module
120: math module
121: first operation module
122: second operation module
130: display module
201: amplitude value of the first state
202: time interval of first state
203: amplitude value of the second state
204: time interval of the second state
301: Stress index of the first state
302: Stress index of the second state
401: first state power spectrum
402: power spectrum of the second state
Claims (8)
측정한 피검자의 심전도 신호로부터 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 각각 구하는 연산 모듈; 및
구한 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시하는 디스플레이 모듈;을 포함하며,
상기 연산 모듈은,
측정한 상기 심전도 신호로부터 내재 모드 함수를 구하고,
구한 내재 모드 함수로부터 상기 심전도 신호의 최대값과 최소값의 차이인 진폭값 및 최대값 사이의 시간 간격을 구하고,
구한 상기 진폭값 및 상기 시간 간격을 더하여 상기 제1 상태의 스트레스 지수 및 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 구하는 제1 연산 모듈을 포함하는, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 장치.
an electrocardiogram measuring module for measuring an electrocardiogram signal of a subject in a first state at rest and a second state in which noise of a predetermined level is generated;
a calculation module for obtaining the stress index of the first state and the stress index of the second state from the measured ECG signal of the subject; and
Including; a display module for comparing the obtained stress index of the first state and the stress index of the second state;
The arithmetic module is
obtaining an intrinsic mode function from the measured electrocardiogram signal,
obtaining a time interval between an amplitude value and a maximum value that is a difference between the maximum and minimum values of the ECG signal from the obtained intrinsic mode function;
and a first arithmetic module for calculating the stress index of the first state and the stress index of the second state by adding the obtained amplitude value and the time interval.
상기 연산 모듈은,
일정 크기의 단계별 소음 상태에 대해 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 구하는, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 장치.
According to claim 1,
The arithmetic module is
A stress measuring apparatus using an electrocardiogram signal according to the influence of noise, which calculates the stress index of the second state with respect to the noise state for each stage of a certain size.
상기 제1 연산 모듈은, 하기의 수학식 1:
에 따라 스트레스 지수를 구하며, SI는 스트레스 지수, R-S amplitude는 상기 내재 모드 함수로부터 구한 진폭값, R-R interval은 상기 내재 모드 함수로부터 구한 시간 간격, n은 자연수, ∑는 써메이션인, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 장치.
According to claim 1,
The first operation module, Equation 1:
The stress index is calculated according to , SI is the stress index, RS amplitude is the amplitude value obtained from the intrinsic mode function, RR interval is the time interval obtained from the intrinsic mode function, n is a natural number, and ∑ is the summation. A stress measuring device using an electrocardiogram signal.
상기 연산 모듈은,
상기 심전도 신호를 주파수 영역의 파워 스펙트럼으로 변환하고,
변환된 상기 주파수 영역의 파워 스펙트럼의 고주파 성분과 저주파 성분의 비율로부터 상기 제1 상태의 스트레스 지수 및 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 구하는 제2 연산 모듈을 포함하는, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 장치.
According to claim 1,
The arithmetic module is
converting the electrocardiogram signal into a power spectrum in the frequency domain;
An electrocardiogram signal according to the influence of noise, comprising a second calculation module for obtaining the stress index of the first state and the stress index of the second state from the ratio of the converted high-frequency component and the low-frequency component of the power spectrum of the frequency domain Stress measuring device used.
상기 제2 연산 모듈은, 하기 수학식 2:
에 따라 상기 제1 상태의 스트레스 지수 및 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 구하며, SI는 스트레스 지수, LF(ms2)은 저주파 성분, HF(ms2)은 고주파 성분인, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 장치.
6. The method of claim 5,
The second arithmetic module, the following Equation 2:
According to the seek the stress level and the stress level of the second state of the first state, SI is the stress exponent, LF (ms 2) is a low-frequency component, HF (ms 2) is an electrocardiogram according to the influence of high frequency components, noise A device for measuring stress using signals.
상기 스트레스 측정 장치는,
측정한 상기 심전도 신호를 중간값 필터 및 저역 통과 필터를 이용하여 필터링함으로써 잡음을 제거하는 전처리 모듈;
을 더 포함하는, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 장치.
According to claim 1,
The stress measuring device,
a pre-processing module for removing noise by filtering the measured electrocardiogram signal using a median filter and a low-pass filter;
Further comprising, a stress measuring device using an electrocardiogram signal according to the influence of noise.
연산 모듈에서, 측정한 피검자의 심전도 신호로부터 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 각각 구하는 제2 단계; 및
디스플레이 모듈에서, 상기 제1 상태의 스트레스 지수와 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 비교 도시하는 제3 단계;를 포함하며,
상기 제2 단계는,
측정한 상기 심전도 신호로부터 내재 모드 함수를 구하고,
구한 내재 모드 함수로부터 상기 심전도 신호의 최대값과 최소값의 차이인 진폭값 및 최대값 사이의 시간 간격을 구하고,
구한 상기 진폭값 및 상기 시간 간격을 더하여 상기 제1 상태의 스트레스 지수 및 상기 제2 상태의 스트레스 지수를 구하는, 소음의 영향에 따른 심전도 신호를 이용한 스트레스 측정 방법.A first step of measuring, in the ECG measurement module, the ECG signal of the subject in a resting first state and in a second state in which noise of a predetermined level is generated;
a second step of obtaining, in an operation module, the stress index of the first state and the stress index of the second state from the measured ECG signal of the examinee; and
In the display module, a third step of comparing the stress index of the first state and the stress index of the second state;
The second step is
obtaining an intrinsic mode function from the measured electrocardiogram signal,
obtaining a time interval between an amplitude value and a maximum value that is a difference between the maximum and minimum values of the ECG signal from the obtained intrinsic mode function;
A method of measuring stress using an electrocardiogram signal according to the influence of noise, wherein the stress index of the first state and the stress index of the second state are obtained by adding the obtained amplitude value and the time interval.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Blanco-Velasco M etc., A New ECG Enhancement Algorithm for Stress ECG Tests. Computers in Cardiology. Vol.33, pp.917~920 (2006)* |
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|---|---|
| KR20210110978A (en) | 2021-09-10 |
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