KR102504784B1 - Oxygen saturation measuring method based on independent componet analysis technique and apparatus therefore - Google Patents

Oxygen saturation measuring method based on independent componet analysis technique and apparatus therefore Download PDF

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Abstract

독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 산소포화도 측정 방법은 산소포화도를 측정하기 위한 방법에 있어서, 사용자의 신체를 통과한 적외선 신호와 적색 신호를 포함하는 수신 신호를 획득하는 단계; 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리하는 단계; 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈를 제거하는 단계; 및 상기 노이즈가 제거된 적외선 신호와 적색 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 분리하는 단계는 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis)을 이용하여 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리할 수 있다.A method and apparatus for measuring oxygen saturation based on independent component analysis are disclosed. An oxygen saturation measurement method according to an embodiment of the present invention is a method for measuring oxygen saturation, comprising: obtaining a received signal including an infrared signal and a red signal that have passed through a user's body; Separating an infrared signal and a red signal independent of the obtained received signal; removing noise commonly applied to the separated infrared and red signals; and calculating the oxygen saturation value of the user using the noise-removed infrared signal and the red signal, wherein the separating step uses the independent component analysis (ICA) to obtain the oxygen saturation value. Independent infrared and red signals can be separated from the received signal.

Description

독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 방법 및 그 장치 {OXYGEN SATURATION MEASURING METHOD BASED ON INDEPENDENT COMPONET ANALYSIS TECHNIQUE AND APPARATUS THEREFORE}Oxygen saturation measurement method and device based on independent component analysis technique

본 발명은 독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis) 기반으로 산소포화도를 측정할 수 있는 독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technology for measuring oxygen saturation based on an independent component analysis technique, and more particularly, a method for measuring oxygen saturation based on an independent component analysis technique capable of measuring oxygen saturation based on an independent component analysis technique (ICA), and It's about the device.

개인화 및 고령화가 진행될수록 개인은 스스로 건강에 관심을 가지고 정기적인 건강검진을 하고 있다. 그러나 건강검진을 하기 위해서는 별도의 시간을 내야하는 불편함이 따르기 때문에 대부분은 건강에 이상이 생긴 경우에 병원을 찾고 있다. 그런데 거동이 불편하거나 지병이 있는 노인이나 장애인의 경우는 병원을 다니기에 불편하고 또한 수시적으로 몸의 상태(즉, 생체 상태)를 파악하여야 위험 상황에 대한 대처가 가능하다.As individualization and aging progresses, individuals are interested in their own health and are conducting regular health checkups. However, since it is inconvenient to take extra time to do a health checkup, most of them go to the hospital when there is something wrong with their health. However, in the case of the elderly or handicapped with inconvenient movement or chronic disease, it is inconvenient to go to the hospital, and it is possible to cope with dangerous situations only by periodically checking the state of the body (ie, the living body state).

개인 건강에 대한 측정 대상으로 산소포화도 측정이 많이 이용되고 있다. 산소포화도 측정은 동맥혈의 맥동성분에 의한 파장별 광 흡수도를 측정하여 비침습적(non-invasive)으로 혈중 산소포화도(SpO2)를 산출하고 있다.Oxygen saturation measurement is widely used as a measurement target for personal health. Oxygen saturation measurement is non-invasively calculating blood oxygen saturation (SpO 2 ) by measuring light absorbance for each wavelength by pulsating components of arterial blood.

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한국공개특허 제10-2005-0005661호(2005.01.14, 공개)Korean Patent Publication No. 10-2005-0005661 (2005.01.14, published)

본 발명의 실시예들은, 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis) 기반으로 산소포화도를 측정할 수 있는 독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 방법 및 그 장치를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a method for measuring oxygen saturation based on independent component analysis (ICA) and an apparatus for measuring oxygen saturation based on independent component analysis (ICA).

본 발명의 일 실시예에 따른 산소포화도 측정 방법은 산소포화도를 측정하기 위한 방법에 있어서, 사용자의 신체를 통과한 적외선 신호와 적색 신호를 포함하는 수신 신호를 획득하는 단계; 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리하는 단계; 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈를 제거하는 단계; 및 상기 노이즈가 제거된 적외선 신호와 적색 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 단계를 포함한다.An oxygen saturation measurement method according to an embodiment of the present invention is a method for measuring oxygen saturation, comprising: obtaining a received signal including an infrared signal and a red signal that have passed through a user's body; Separating an infrared signal and a red signal independent of the obtained received signal; removing noise commonly applied to the separated infrared and red signals; and calculating the oxygen saturation value of the user using the noise-removed infrared signal and the red signal.

상기 분리하는 단계는 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis)을 이용하여 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리할 수 있다.In the separating, the independent infrared signal and the red signal may be separated from the obtained received signal using an independent component analysis (ICA).

상기 노이즈를 제거하는 단계는 독립 성분 분석 기법을 이용하여 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 분리한 후 어댑티브 필터(adaptive filter)를 이용하여 상기 분리된 노이즈 신호를 제거할 수 있다.The removing of the noise may include separating the separated noise signal commonly applied to the infrared signal and the red signal using an independent component analysis technique and then removing the separated noise signal using an adaptive filter. can

상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 단계는 상기 노이즈를 제거하여 광혈류측정(PPG : photoplethysmography) 신호를 획득하고, 상기 획득된 광혈류측정 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산할 수 있다.In the calculating of the user's oxygen saturation value, a photoplethysmography (PPG) signal may be obtained by removing the noise, and the user's oxygen saturation value may be calculated using the obtained photoplethysmography signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 산소포화도 측정 장치는 산소포화도를 측정하기 위한 장치에 있어서, 사용자의 신체를 통과한 적외선 신호와 적색 신호를 포함하는 수신 신호를 획득하는 획득부; 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리하는 분리부; 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈를 제거하는 제거부; 및 상기 노이즈가 제거된 적외선 신호와 적색 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 연산부를 포함한다.An apparatus for measuring oxygen saturation according to an embodiment of the present invention includes: an acquisition unit that obtains a received signal including an infrared signal and a red signal that have passed through a user's body; a separation unit separating an infrared signal and a red signal independent of the obtained received signal; a removal unit removing noise commonly applied to the separated infrared signal and the red signal; and a calculator configured to calculate an oxygen saturation value of the user by using the noise-removed infrared signal and the red signal.

상기 분리부는 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis)을 이용하여 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리할 수 있다.The separating unit may separate the infrared signal and the red signal independent from the acquired received signal using an independent component analysis (ICA).

상기 제거부는 독립 성분 분석 기법을 이용하여 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 분리한 후 어댑티브 필터(adaptive filter)를 이용하여 상기 분리된 노이즈 신호를 제거할 수 있다.The remover may separate the separated noise signal commonly applied to the infrared signal and the red signal using an independent component analysis technique, and then remove the separated noise signal using an adaptive filter.

상기 연산부는 상기 노이즈를 제거하여 광혈류측정(PPG : photoplethysmography) 신호를 획득하고, 상기 획득된 광혈류측정 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산할 수 있다.The operation unit may obtain a photoplethysmography (PPG) signal by removing the noise, and may calculate an oxygen saturation value of the user using the obtained photoplethysmography signal.

본 발명의 실시예들에 따르면, 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis) 기반으로 산소포화도를 측정할 수 있다.According to embodiments of the present invention, oxygen saturation may be measured based on Independent Component Analysis (ICA).

본 발명의 실시예들에 따르면, 독립 성분 분석 기법을 이용하여 산소포화도 값을 측정함으로써, 산소포화도 측정 값에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, by measuring the oxygen saturation value using an independent component analysis technique, it is possible to improve the accuracy of the oxygen saturation measurement value.

도 1은 반지 형태의 산소포화도 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 송광부와 수광부에 적용되는 반볼록 렌즈를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 도 1의 장치를 사용자의 손가락에 착용한 상태의 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5는 도 4의 방법을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
1 shows the configuration of a ring-shaped oxygen saturation measuring device.
2 shows an exemplary view for explaining a semi-convex lens applied to a light transmitter and a light receiver.
FIG. 3 shows a picture of a state in which the device of FIG. 1 is worn on a user's finger.
4 is an operational flowchart for a method for measuring oxygen saturation based on an independent component analysis technique according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows an exemplary diagram for explaining the method of FIG. 4 .
6 illustrates a configuration of a device for measuring oxygen saturation based on an independent component analysis technique according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various forms different from each other, only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the person who has the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terms used in this specification are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, "comprises" and/or "comprising" means that a stated component, step, operation, and/or element is present in the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements. or do not rule out additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and redundant descriptions of the same components are omitted.

본 발명의 실시예들은, 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis) 기반으로 산소포화도를 측정할 수 있는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 그 요지로 한다. An object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of measuring oxygen saturation based on Independent Component Analysis (ICA).

이 때, 본 발명에 적용되는 장치는 착용한 상태에서 일상생활 중 산소포화도를 측정할 수 있으며, 손가락 두께와 무관하게 사용자의 손가락 접촉 피부면에 송광부와 수광부를 밀착시킴으로써, 안정적으로 신호를 검출하여 산소포화도의 측정 정확도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 적용되는 장치는 송광부와 수광부에 반볼록 렌즈를 적용하여 다이오드 즉, 송광부와 수광부의 구동 전류를 50% 가량 절감시킬 수 있으며, 손가락 두께와 무관하게 손가락 접촉 피부면에 밀착시킬 수 있도록 밀착력을 조절할 수 있는 굴곡진 형태의 탄성력을 조절할 수 있는 조절 수단 예를 들어, 접촉부를 구비할 수 있다.At this time, the device applied to the present invention can measure oxygen saturation during daily life in a worn state, and stably detects signals by closely adhering the light transmitter and light receiver to the skin surface touched by the user's finger regardless of the thickness of the finger. Thus, the measurement accuracy of oxygen saturation can be improved. For example, the device applied to the present invention can reduce the driving current of the diode, that is, the light transmitter and the light receiver by about 50% by applying a semi-convex lens to the light transmitter and the light receiver, regardless of the thickness of the finger. A control unit capable of adjusting the elastic force of a curved shape capable of adjusting the contact force so as to be in close contact with the contact unit may be provided.

이러한 본 발명에 대하여 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 as follows.

도 1은 반지 형태의 산소포화도 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 1a는 반지 형태의 산소포화도 측정 장치에 대한 정면도를 나타낸 것이고, 도 1b는 반지 형태의 산소포화도 측정 장치에 대한 사시도를 나타낸 것이다.1 shows the configuration of a ring-shaped oxygen saturation measuring device, FIG. 1a is a front view of the ring-shaped oxygen saturation measuring device, and FIG. 1b is a perspective view of the ring-shaped oxygen saturation measuring device. .

도 1을 참조하면, 반지 형태의 산소포화도 측정 장치(100)는 본체(110), 제1 바디부(120), 제2 바디부(130), 접촉부(140), 송광부(150)와 수광부(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a ring-shaped oxygen saturation measuring device 100 includes a main body 110, a first body 120, a second body 130, a contact unit 140, a light transmitter 150, and a light receiver. (160).

본체(110)는 송광부(150)와 수광부(160)를 제어하고, 송광부(150)에 의해 송출된 광을 수신하는 수광부(160)의 출력 신호에 기초하여 사용자의 산소포화도를 측정하는 측정 모듈을 포함한다.The body 110 controls the light transmitter 150 and the light receiver 160, and measures the oxygen saturation of the user based on the output signal of the light receiver 160 that receives the light transmitted by the light transmitter 150. contains the module

이 때, 본체(110)는 본체의 내장된 배터리를 외부 충전 수단을 이용하여 충전시키기 위한 충전 단자(111)와 측정 모듈에 의해 측정되는 사용자의 산소포화도를 디스플레이하는 디스플레이 수단(미도시)을 더 구비할 수 있다. 여기서, 충전 단자는 충전 수단과의 케이블 형태에 대응하는 단자 형태로 구성될 수 있다.At this time, the main body 110 further includes a charging terminal 111 for charging the built-in battery of the main body using an external charging means and a display means (not shown) for displaying the user's oxygen saturation measured by the measurement module. can be provided Here, the charging terminal may be configured in a terminal form corresponding to a cable form with the charging means.

이러한 본체(110)는 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130)의 내면에 배치되는 송광부(150) 및 수광부(160)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 전기적인 연결은 본 발명의 기술을 제공하는 사업자 또는 개인에 의해 결정될 수 있고, 해당 부분은 본 발명의 기술적인 요지를 흩트릴 수 있기에 그 상세한 설명은 생략한다.The body 110 may be electrically connected to the light transmitting unit 150 and the light receiving unit 160 disposed on the inner surfaces of the first body 120 and the second body 130, and the electrical connection of the present invention It may be determined by a business operator or an individual who provides technology, and since the relevant part may distract from the technical gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

제1 바디부(120)는 장치(100)에 삽입되는 사용자의 손가락의 적어도 일부 피부면에 접촉되도록 형성된다. 예를 들어, 제1 바디부는 본체와 물리적으로 연결되며 좌측에 탄성물질로 형성되며, 제1 바디부(130)의 내면에 송광부(150)와 수광부(160) 중 어느 하나가 형성되거나 배치될 수 있다.The first body portion 120 is formed to contact at least a portion of the skin surface of a user's finger inserted into the device 100 . For example, the first body is physically connected to the main body and is formed of an elastic material on the left side, and either the light transmitter 150 or the light receiver 160 is formed or disposed on the inner surface of the first body 130. can

제2 바디부(130)는 장치(100)에 삽입되는 사용자의 손가락의 적어도 다른 일부 피부면에 접촉되도록 형성된다. 예를 들어, 제2 바디부(130)는 본체(110)와 물리적으로 연결되며 우측에 탄성물질로 형성되며, 제2 바디부(130)의 내면에 송광부(150)와 수광부(160) 중 다른 어느 하나가 형성되거나 배치될 수 있다.The second body 130 is formed to contact at least another part of the skin surface of the user's finger inserted into the device 100 . For example, the second body part 130 is physically connected to the main body 110 and is formed of an elastic material on the right side, and among the light transmitter 150 and the light receiver 160 on the inner surface of the second body part 130 Any other may be formed or disposed.

접촉부(140)는 제1 바디부(120)의 종단과 제2 바디부(130)의 종단에 연결되어 형성되며, 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130)의 간격을 탄성적으로 조절하여 사용자의 손가락 두께와 무관하게 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130)를 사용자의 손가락 접촉 피부면에 밀착시킨다.The contact part 140 is formed by being connected to the end of the first body part 120 and the end of the second body part 130, and the distance between the first body part 120 and the second body part 130 is elastically formed. , so that the first body part 120 and the second body part 130 come into close contact with the user's finger contact skin surface regardless of the thickness of the user's finger.

이 때, 접촉부(140)는 제1 바디부(120)의 종단과 제2 바디부(130)의 종단에 연결되어 'U'자 형상의 굴곡진 형태로 형성되며, 탄성물질에 의해 형성될 수 있다. 물론, 접촉부는 'U'자 형상의 굴곡진 형태로 한정되지 않으며, 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130)를 사용자의 손가락 두께와 무관하게 사용자의 손가락 접촉 피부면에 밀착시킬 수 있는 모든 종류의 형상으로 형성될 수 있다.At this time, the contact part 140 is connected to the end of the first body part 120 and the end of the second body part 130 and is formed in a 'U'-shaped curved shape, and may be formed of an elastic material. there is. Of course, the contact part is not limited to a curved shape of a 'U' shape, and the first body part 120 and the second body part 130 can be brought into close contact with the user's finger contact skin surface regardless of the thickness of the user's finger. It can be formed into all kinds of possible shapes.

비록, 제1 바디부(120), 제2 바디부(130)와 접촉부(140)가 독립적인 구성으로 설명하였지만, 제1 바디부(120), 제2 바디부(130)와 접촉부(140)가 독립적으로 구성되는 것으로 제한되거나 한정되지 않으며, 제1 바디부(120), 제2 바디부(130)와 접촉부(140)가 탄성물질 예를 들어, 실리콘 재질로 일체형으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 바디부(120), 제2 바디부(130)와 접촉부(140)가 링 형태의 일체형으로 형성될 수 있다.Although the first body portion 120, the second body portion 130, and the contact portion 140 have been described as independent configurations, the first body portion 120, the second body portion 130, and the contact portion 140 Is not limited or limited to being configured independently, the first body portion 120, the second body portion 130 and the contact portion 140 may be integrally formed of an elastic material, for example, a silicon material. That is, the first body part 120, the second body part 130, and the contact part 140 may be integrally formed in a ring shape.

송광부(150)는 광을 송출하는 수단으로, 적외선과 특정 색상 예를 들어, Red 광을 송출하는 다이오드(예를 들어, 발광다이오드)를 포함하고, 다이오드 상부에 도 2에 도시된 바와 같이 반볼록 렌즈가 형성된다.The light transmitter 150 is a means for transmitting light, and includes a diode (eg, light emitting diode) that emits infrared light and a specific color, for example, red light, and as shown in FIG. A convex lens is formed.

여기서, 송광부(150)는 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130) 중 어느 하나의 내면에 배치 형성될 수 있으며, 반볼록 렌즈를 통해 송출되는 적외선과 Red 광이 손가락을 투과하여 수광부로 전달될 수 있다.Here, the light transmitter 150 may be disposed on an inner surface of any one of the first body part 120 and the second body part 130, and infrared rays and red light emitted through the semi-convex lens transmit through the finger. and can be transmitted to the light receiver.

이 때, 반볼록 렌즈는 도 2에 도시된 바와 같이, 다이오드를 기준으로 오목면으로 형성되는 1차 굴절면(151)과 외측으로 볼록한 볼록면으로 형성되는 2차 굴절면(152)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송광부(150)에 의해 송출된 광은 반볼록 렌즈의 1차 굴절면(151)을 통해 사방으로 퍼지는 되고, 이렇게 퍼진 광은 외측 방향으로 볼록하게 형성된 2차 굴절면(152)을 통과하게 되면서 한번 더 확산하게 된다. 즉, 1차 굴절면(151)을 통과하면서 확산되는 방향으로 굴절된 빛은 2차 굴절면(152)을 통과하면서 또 한번 더 확산되는 방향으로 굴절되므로, 결과적으로 이중으로 확산굴곡되어 사용자의 손가락으로 조사하게 된다.At this time, as shown in FIG. 2, the semi-convex lens may include a primary refracting surface 151 formed as a concave surface based on the diode and a secondary refracting surface 152 formed as a convex surface convex outward. . For example, the light emitted by the light transmitter 150 spreads in all directions through the primary refracting surface 151 of the semi-convex lens, and the light spread in this way passes through the secondary refracting surface 152 formed to be convex outward. By doing so, it spreads once more. That is, the light refracted in the direction of diffusion while passing through the primary refracting surface 151 is refracted once more in the direction of diffusion while passing through the secondary refracting surface 152, and as a result, it is diffused and bent twice and irradiated with the user's finger. will do

여기서, 반볼록 렌즈의 1차 굴절면(151)의 곡률반경은 2차 굴절면(152)의 곡률반경보다 크게 형성될 수 있다.Here, the radius of curvature of the primary refracting surface 151 of the semi-convex lens may be larger than the radius of curvature of the secondary refracting surface 152 .

수광부(160)는 광을 수신하는 수단으로, 송광부(150)에서 송출한 적외선과 특정 색상 예를 들어, Red 광이 사용자의 손가락을 투과하고, 이렇게 투과한 광을 수신한다.The light receiving unit 160 is a means for receiving light, and infrared rays emitted from the light transmitting unit 150 and a specific color, for example, red light transmit through the user's finger and receive the transmitted light.

이 때, 수광부(160)는 포토다이오드와 도 2에 도시된 반볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 즉, 수광부(160)는 포토다이오 상부에 반볼록 렌즈가 형성된다.In this case, the light receiving unit 160 may include a photodiode and the semi-convex lens shown in FIG. 2 . That is, in the light receiving unit 160, a semi-convex lens is formed on the photodiode.

여기서, 수광부(160)는 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130) 중 다른 하나의 내면에 배치 형성될 수 있으며, 반볼록 렌즈를 통해 수신되는 적외선과 Red 광이 포토다이오드로 수신될 수 있다.Here, the light receiver 160 may be disposed on the inner surface of the other of the first body 120 and the second body 130, and infrared and red light received through the semi-convex lens are received by the photodiode. It can be.

이 때, 수광부(160)는 반볼록 렌즈의 2차 굴절면을 통해 손가락을 통과한 광을 수집한 후 다시 1차 굴절면을 통해 한번 더 집속 시키게 된다. 즉, 2차 굴절면을 통과하면서 집속되는 광이 1차 굴절면을 통과하면서 또 한번 더 집속되므로, 결과적으로 이중으로 집속 굴곡되어 포토다이오드로 수신된다. 마찬가지로, 수광부(160)에 적용되는 반볼록 렌즈의 1차 굴절면의 곡률반경은 2차 굴절면의 곡률반경보다 크게 형성될 수 있다.At this time, the light receiving unit 160 collects the light passing through the finger through the secondary refracting surface of the semi-convex lens and then focuses it once more through the primary refracting surface. That is, light that is focused while passing through the secondary refracting surface is focused once more while passing through the primary refracting surface, and as a result, is double focused and bent and received by the photodiode. Similarly, the radius of curvature of the primary refracting surface of the semi-convex lens applied to the light receiving unit 160 may be greater than the radius of curvature of the secondary refracting surface.

이러한 반지 형태의 산소포화도 측정 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자의 손가락에 작용될 때 접촉부에 의한 탄성력 조절에 의해 사용자의 손가락 두께와 무관하게 착용되는 사용자의 손가락 접촉 피부면에 밀착시킴으로써, 송광부(150)에 의해 송출된 광이 손가락을 통과하여 수광부(160)로 수신되고, 따라서 측정 모듈에서 수광부(160)로 수신되는 광 신호를 이용하여 사용자의 산소포화도를 측정할 수 있다.As shown in FIG. 3, the ring-shaped oxygen saturation measuring device 100 is applied to the user's finger skin surface to be worn regardless of the thickness of the user's finger by adjusting the elastic force by the contact unit when applied to the user's finger. By close contact, the light transmitted by the light transmitter 150 passes through the finger and is received by the light receiver 160, and thus the user's oxygen saturation can be measured using the light signal received by the light receiver 160 in the measurement module. there is.

즉, 반지 형태의 산소포화도 측정 장치는 접촉부(140)에 의해 장치가 끼워지는 사용자의 손가락 두께에 맞춰서 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130)를 탄성적으로 잡아줌으로써, 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130)의 내면을 사용자의 손가락 두께와 무관하게 착용되는 사용자의 손가락 접촉 피부면에 밀착시키고, 따라서 송광부와 수광부가 손가락 접촉 피부면에 밀착되어 신호 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.That is, the ring-shaped oxygen saturation measuring device elastically holds the first body part 120 and the second body part 130 according to the thickness of the user's finger into which the device is fitted by the contact part 140, The inner surface of the body part 120 and the second body part 130 are brought into close contact with the user's finger contact skin surface regardless of the thickness of the user's finger, and thus the light transmitter and light receiver adhere closely to the finger contact skin surface to measure signals. Accuracy can be improved.

또한, 반지 형태의 산소포화도 측정 장치는 송광부와 수광부에 도 2에 도시된 반볼록 렌즈를 적용함으로써, 다이오드의 구동 전류를 50% 정도 절감시켜 저전력으로 장치를 구동시킬 수 있으며, 소형화로 구현하여 별도의 케이블없이 착용한 상태에서 일생생활이 가능할 수 있다.In addition, the ring-shaped oxygen saturation measurement device applies the semi-convex lens shown in FIG. 2 to the light transmitter and the light receiver, thereby reducing the driving current of the diode by about 50% and driving the device with low power. It may be possible to live a lifetime while wearing it without a separate cable.

또한, 반지 형태의 산소포화도 측정 장치의 제1 바디부(120)와 제2 바디부(130)는 본체(110)와 물리적으로 연결되기 때문에 본체를 지지하는 기능을 수행할 수도 있다.In addition, since the first body part 120 and the second body part 130 of the ring-shaped oxygen saturation measurement device are physically connected to the main body 110, they may perform a function of supporting the main body.

본 발명은 이러한 장치를 착용한 사용자의 산소포화도를 측정하는 기술로, 상술한 반지 형태의 산소포화도 측정 장치로 한정되거나 제한되지 않으며, 자외선 신호와 적색 신호를 포함하는 송광 신호가 사용자의 신체 예를 들어, 손가락을 통과하여 수신되는 수신 신호 즉, 사용자의 신체를 통과한 적외선 신호와 적색 신호를 포함하는 수신 신호를 획득한 후 이러한 수신 신호를 통해 사용자의 산소포화도 값을 측정할 수 있는 모든 종류의 장치에 적용될 수 있다.The present invention is a technology for measuring oxygen saturation of a user wearing such a device, and is not limited to or limited to the above-described ring-shaped oxygen saturation measuring device, and transmits a light signal including an ultraviolet signal and a red signal to the user's body, for example. For example, after obtaining a received signal that is received through the finger, that is, a received signal including an infrared signal and a red signal that has passed through the user's body, the user's oxygen saturation value can be measured through these received signals. Applicable to devices.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.4 is an operational flowchart for a method for measuring oxygen saturation based on an independent component analysis technique according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산소포화도 측정 방법은 사용자 신체를 통과한 적외선 신호(IR 신호)와 적색 신호(RD 신호)를 포함하는 수신 신호를 획득한다(S410).Referring to FIG. 4 , in the oxygen saturation measurement method according to an embodiment of the present invention, a received signal including an infrared signal (IR signal) and a red signal (RD signal) passing through the user's body is obtained (S410).

여기서, 단계 S410은 도 1에 도시된 수광부를 통해 수신 신호를 획득할 수 있다.Here, in step S410, a received signal may be obtained through the light receiving unit shown in FIG. 1 .

단계 S410에서 IR 신호와 RD 신호를 포함하는 수신 신호가 획득되면, 획득된 수신 신호로부터 사용자의 신체를 통과한 IR 신호와 RD 신호를 분리한다(S420).When the received signal including the IR signal and the RD signal is obtained in step S410, the IR signal and the RD signal passing through the user's body are separated from the obtained received signal (S420).

이 때, 단계 S420은 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis)을 이용하여 수신 신호에 포함된 IR 신호와 RD 신호를 분리할 수 있는데, 분리된 IR 신호와 RD 신호는 노이즈 신호를 포함하고 있다.At this time, step S420 may separate the IR signal and the RD signal included in the received signal using Independent Component Analysis (ICA), and the separated IR and RD signals include a noise signal. .

예컨대, 단계 S420은 ICA를 이용하여 수신 신호를 도 5a에 도시된 바와 같이, 노이즈를 포함하고 있는 IR 신호와 RD 신호로 분리할 수 있다.For example, in step S420, the received signal may be separated into an IR signal and an RD signal including noise as shown in FIG. 5A using ICA.

단계 S420에 의해 노이즈를 포함하는 IR 신호와 노이즈를 포함하는 RD 신호로 분리되면, 분리된 IR 신호와 RD 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈를 제거한다(S430).When the IR signal including noise and the RD signal including noise are separated by step S420, the noise commonly applied to the separated IR signal and the RD signal is removed (S430).

여기서, 단계 S430은 ICA를 이용하여 분리된 IR 신호와 RD 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 분리할 수 있으며, 이렇게 분리된 노이즈 신호를 필터 예를 들어, 어댑티브 필터(adpative filter)를 이용하여 제거할 수 있다.Here, step S430 may separate the noise signal commonly applied to the separated IR signal and the RD signal using ICA, and remove the separated noise signal using a filter, for example, an adaptive filter can do.

예컨대, 단계 S430은 도 5b에 도시된 바와 같이 분리된 IR 신호와 RD 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호가 분리되면, 이러한 노이즈 신호를 어댑티브 필터를 이용하여 제거할 수 있다.For example, in step S430, when a noise signal commonly applied to the separated IR signal and RD signal is separated as shown in FIG. 5B, the noise signal may be removed using an adaptive filter.

단계 S430에 의해 IR 신호와 RD 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호가 제거되면 노이즈가 제거된 IR 신호와 RD 신호를 이용하여 사용자의 산소포화도 값을 계산한다(S440).When the noise signal commonly applied to the IR signal and the RD signal is removed in step S430, the oxygen saturation value of the user is calculated using the noise-removed IR signal and the RD signal (S440).

이 때, 단계 S440은 도 5c에 도시된 바와 같이 단계 S430에 의해 노이즈가 제거된 광혈류측정(PPG : photoplethysmography) 신호를 획득할 수 있으며, 노이즈가 제거된 PPG 신호를 이용하여 사용자의 산소포화도 값을 계산할 수 있다.At this time, in step S440, a photoplethysmography (PPG) signal from which noise has been removed by step S430 may be obtained as shown in FIG. can be calculated.

여기서, 단계 S440은 노이즈가 제거된 IR 신호와 RD 신호의 비율에 기초하여 사용자의 산소포화도 값을 계산할 수 있으며, 노이즈가 제거된 IR 신호와 RD 신호의 비율에 기초하여 계산하기 때문에 어댑티브 필터의 이득(gain)에 의한 영향을 받지 않는다.Here, step S440 may calculate the user's oxygen saturation value based on the ratio of the noise-removed IR signal and the RD signal, and since it is calculated based on the ratio of the noise-removed IR signal and the RD signal, the gain of the adaptive filter (gain) is not affected.

즉, 본 발명은 ICA 기반으로 수신 신호에 포함된 IR 신호와 RD 신호를 분리하고, 각각 분리된 IR 신호와 RD 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 분리한 후 어댑티브 필터를 이용하여 이러한 노이즈 신호를 제거함으로써, 수신 신호에 포함된 노이즈 신호를 제거하고, 이에 따라 노이즈가 제거된 PPG 신호를 획득하여 사용자의 산소포화도 값을 정확하게 측정할 수 있다.That is, the present invention separates the IR signal and the RD signal included in the received signal based on ICA, separates the noise signal commonly applied to the separated IR signal and the RD signal, and then removes these noise signals using an adaptive filter. By removing, the noise signal included in the received signal is removed, and the PPG signal from which the noise has been removed is obtained, thereby accurately measuring the oxygen saturation value of the user.

이러한 본 발명의 방법은 투과형 산소포화도 측정 장치에 적용될 수 있지만, 이에 제한되거나 한정되지 않으며 상황에 따라 반사형 산소포화도 측정 장치에도 적용될 수도 있다. 물론, 본 발명의 방법이 도 1 내지 도 3에서 설명한 반지 형태의 산소포화도 장치에 적용될 수 있으며, 반지 형태가 아닌 다른 형태의 산소포화도 장치에도 적용될 수 있다.The method of the present invention may be applied to a transmission type oxygen saturation measurement device, but is not limited or limited thereto, and may also be applied to a reflection type oxygen saturation measurement device depending on circumstances. Of course, the method of the present invention can be applied to the ring-shaped oxygen saturation device described in FIGS. 1 to 3, and can also be applied to other types of oxygen saturation devices other than the ring-shaped one.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis) 기반으로 산소포화도를 측정함으로써, 산소포화도 측정 값에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.As such, the method according to the embodiment of the present invention can improve the accuracy of the measured oxygen saturation value by measuring the oxygen saturation based on Independent Component Analysis (ICA).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립 성분 분석 기법 기반 산소포화도 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 4와 도 5의 방법을 수행하는 장치에 대한 개념적인 구성을 나타낸 것이다. 여기서, 도 6은 도 1 내지 도 3에서 설명한 장치에서 본체에 포함된 구성일 수 있다.6 shows a configuration of an independent component analysis method-based oxygen saturation measuring device according to an embodiment of the present invention, and shows a conceptual configuration of a device performing the methods of FIGS. 4 and 5 . Here, FIG. 6 may be a configuration included in the body of the device described in FIGS. 1 to 3 .

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산소포화도 측정 장치(600)는 획득부(610), 분리부(620), 제거부(630)와 연산부(640)를 포함한다.Referring to FIG. 6 , the oxygen saturation measuring device 600 according to an embodiment of the present invention includes an acquisition unit 610, a separation unit 620, a removal unit 630, and a calculation unit 640.

획득부(610)는 사용자 신체를 통과한 IR 신호와 RD 신호를 포함하는 수신 신호를 획득한다.The acquisition unit 610 acquires a received signal including an IR signal and an RD signal that have passed through the user's body.

분리부(620)는 획득부(610)에 의해 획득된 수신 신호로부터 사용자의 신체를 통과한 IR 신호와 RD 신호를 분리한다.The separation unit 620 separates the IR signal and the RD signal that have passed through the user's body from the received signal obtained by the acquisition unit 610 .

이 때, 분리부(620)는 독립 성분 분석 기법(ICA)을 이용하여 수신 신호에 포함된 IR 신호와 RD 신호를 분리할 수 있는데, 분리된 IR 신호와 RD 신호는 노이즈 신호를 포함하고 있다.At this time, the separation unit 620 may separate the IR signal and the RD signal included in the received signal using an independent component analysis (ICA), and the separated IR and RD signals include a noise signal.

즉, 분리부(620)는 ICA를 이용하여 공통된 노이즈 신호를 포함하고 있는 IR 신호와 RD 신호를 분리할 수 있다.That is, the separation unit 620 may separate the IR signal and the RD signal including a common noise signal using ICA.

제거부(630)는 분리된 IR 신호와 RD 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈를 제거한다.The removal unit 630 removes noise commonly applied to the separated IR and RD signals.

이 때, 제거부(630)는 ICA를 이용하여 이용하여 분리된 IR 신호와 RD 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 분리한 후 어댑티브 필터(adaptive filter)를 이용하여 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 제거할 수 있다.At this time, the removal unit 630 separates the noise signal commonly applied to the separated IR signal and the RD signal using ICA, and then removes the commonly applied noise signal using an adaptive filter can do.

연산부(640)는 노이즈가 제거된 IR 신호와 RD 신호를 이용하여 사용자의 산소포화도 값을 계산한다.The calculation unit 640 calculates the user's oxygen saturation value by using the noise-removed IR and RD signals.

이 때, 연산부(640)는 노이즈를 제거하여 광혈류측정(PPG) 신호를 획득하고, 획득된 광혈류측정 신호를 이용하여 사용자의 산소포화도 값을 계산할 수 있다.At this time, the calculation unit 640 may obtain a photoplethysmography (PPG) signal by removing noise, and calculate the user's oxygen saturation value using the obtained photoplethysmography signal.

비록, 도 6의 장치에서 그 설명이 생략되었더라도, 도 6을 구성하는 각 구성은 도 1 내지 도 5에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있으며, 이는 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.Although the description of the device of FIG. 6 is omitted, each component constituting FIG. 6 may include all of the contents described in FIGS. 1 to 5, which is apparent to those skilled in the art.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.  또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.  이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.  예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.  또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The devices described above may be implemented as hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For convenience of understanding, there are cases in which one processing device is used, but those skilled in the art will understand that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it can include. For example, a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.  소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.  소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device. can be embodied in Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.  상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.  상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.  컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.  프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.  The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.  예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.

Claims (8)

산소포화도를 측정하기 위한 장치에 의해 각 단계가 수행되는 산소포화도를 측정하기 위한 방법에 있어서,
상기 산소포화도를 측정하기 위한 장치의 획득부에 의해, 사용자의 신체를 통과한 적외선 신호와 적색 신호를 포함하는 수신 신호를 획득하는 단계;
상기 산소포화도를 측정하기 위한 장치의 분리부에 의해, 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리하는 단계;
상기 산소포화도를 측정하기 위한 장치의 제거부에 의해, 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈를 제거하는 단계; 및
상기 산소포화도를 측정하기 위한 장치의 연산부에 의해, 상기 노이즈가 제거된 적외선 신호와 적색 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 단계를 포함하되,
상기 획득하는 단계는
상기 산소포화도를 측정하기 위한 장치의 송광부에 의해 송출된 광을 수신하는 수광부의 출력 신호에 기초하여 상기 수신 신호를 획득하며,
상기 분리하는 단계는
독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis)을 이용하여 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리하고,
상기 노이즈를 제거하는 단계는
상기 독립 성분 분석 기법을 이용하여 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 분리한 후 어댑티브 필터(adaptive filter)를 이용하여 상기 분리된 노이즈 신호를 제거하며,
상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 단계는
상기 노이즈를 제거하여 광혈류측정(PPG: photoplethysmography) 신호를 획득하고, 상기 획득된 광혈류측정 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 것을 특징으로 하고,
상기 송광부와 상기 수광부는
포토다이오드를 기준으로 오목면으로 형성되는 1차 굴절면과 외측으로 볼록한 볼록면으로 형성되는 2차 굴절면을 포함하는 반볼록 렌즈를 통해 광을 송출하는 수신하며,
상기 송광부에 의해 송출된 광은 상기 1차 굴절면을 통해 확산되는 방향으로 굴절되며, 굴절된 빛은 2차 굴절면을 통과하면서 추가적으로 확산되는 방향으로 굴절되므로, 이중 확산 굴곡되어 상기 사용자의 손가락으로 조사되고,
상기 수광부에 의해 수신된 광은 상기 2차 굴절면을 통과하면서 집속되는 광이 상기 1차 굴절면을 통과하면서 추가적으로 집속되므로, 이중으로 집속 굴곡되어 상기 포토다이오드로 수신되며,
상기 1차 굴절면의 곡률반경이 상기 2차 굴절면의 곡률반경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는, 산소포화도 측정 방법.
In the method for measuring oxygen saturation in which each step is performed by a device for measuring oxygen saturation,
obtaining a received signal including an infrared signal and a red signal that have passed through the user's body by an acquisition unit of the apparatus for measuring oxygen saturation;
Separating an infrared signal and a red signal independent of the obtained received signal by a separation unit of the apparatus for measuring oxygen saturation;
removing noise commonly applied to the separated infrared signal and the red signal by a removal unit of the apparatus for measuring oxygen saturation; and
Calculating, by a calculator of the device for measuring oxygen saturation, a value of oxygen saturation of the user using the noise-removed infrared signal and the red signal,
The step of obtaining
Obtaining the received signal based on an output signal of a light receiving unit receiving light transmitted by the light transmitting unit of the apparatus for measuring oxygen saturation;
The separation step
Separating independent infrared and red signals from the obtained received signal using Independent Component Analysis (ICA);
The step of removing the noise is
After separating a noise signal commonly applied to the separated infrared signal and red signal using the independent component analysis technique, removing the separated noise signal using an adaptive filter;
The step of calculating the oxygen saturation value of the user
characterized in that a photoplethysmography (PPG) signal is obtained by removing the noise, and an oxygen saturation value of the user is calculated using the obtained photoplethysmography signal;
The light transmitter and the light receiver
Transmitting and receiving light through a semi-convex lens including a primary refracting surface formed as a concave surface and a secondary refracting surface formed as an outwardly convex convex surface based on the photodiode,
The light emitted by the light transmitter is refracted in the direction of diffusion through the primary refracting surface, and the refracted light passes through the secondary refracting surface and is further refracted in the direction of diffusion. become,
The light received by the light receiving unit is double-focused and bent to be received by the photodiode because light focused while passing through the secondary refracting surface is additionally focused while passing through the primary refracting surface.
Characterized in that the radius of curvature of the primary refracting surface is formed larger than the radius of curvature of the secondary refracting surface, oxygen saturation measuring method.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 산소포화도를 측정하기 위한 장치에 있어서,
사용자의 신체를 통과한 적외선 신호와 적색 신호를 포함하는 수신 신호를 획득하는 획득부;
상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리하는 분리부;
상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈를 제거하는 제거부; 및
상기 노이즈가 제거된 적외선 신호와 적색 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 연산부를 포함하되,
상기 획득부는
상기 산소포화도를 측정하기 위한 장치의 송광부에 의해 송출된 광을 수신하는 수광부의 출력 신호에 기초하여 상기 수신 신호를 획득하며,
상기 분리부는
독립 성분 분석 기법(ICA; Independent Component Analysis)을 이용하여 상기 획득된 수신 신호로부터 독립된 적외선 신호와 적색 신호를 분리하고,
상기 제거부는
독립 성분 분석 기법을 이용하여 상기 분리된 적외선 신호와 적색 신호에 공통적으로 적용되는 노이즈 신호를 분리한 후 어댑티브 필터(adaptive filter)를 이용하여 상기 분리된 노이즈 신호를 제거하며,
상기 연산부는
상기 노이즈를 제거하여 광혈류측정(PPG: photoplethysmography) 신호를 획득하고, 상기 획득된 광혈류측정 신호를 이용하여 상기 사용자의 산소포화도 값을 계산하는 것을 특징으로 하고,
상기 송광부와 상기 수광부는
포토다이오드를 기준으로 오목면으로 형성되는 1차 굴절면과 외측으로 볼록한 볼록면으로 형성되는 2차 굴절면을 포함하는 반볼록 렌즈를 통해 광을 송출하는 수신하며,
상기 송광부에 의해 송출된 광은 상기 1차 굴절면을 통해 확산되는 방향으로 굴절되며, 굴절된 빛은 2차 굴절면을 통과하면서 추가적으로 확산되는 방향으로 굴절되므로, 이중 확산 굴곡되어 상기 사용자의 손가락으로 조사되고,
상기 수광부에 의해 수신된 광은 상기 2차 굴절면을 통과하면서 집속되는 광이 상기 1차 굴절면을 통과하면서 추가적으로 집속되므로, 이중으로 집속 굴곡되어 상기 포토다이오드로 수신되며,
상기 1차 굴절면의 곡률반경이 상기 2차 굴절면의 곡률반경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는, 산소포화도 측정 장치.
In the device for measuring oxygen saturation,
an acquisition unit that obtains a received signal including an infrared signal and a red signal that have passed through a user's body;
a separation unit separating an infrared signal and a red signal independent of the obtained received signal;
a removal unit removing noise commonly applied to the separated infrared signal and the red signal; and
A calculation unit for calculating the oxygen saturation value of the user using the noise-removed infrared signal and the red signal,
the acquisition unit
Obtaining the received signal based on an output signal of a light receiving unit receiving light transmitted by the light transmitting unit of the apparatus for measuring oxygen saturation;
the separating part
Separating independent infrared and red signals from the obtained received signal using Independent Component Analysis (ICA);
the removal part
Separating a noise signal commonly applied to the separated infrared signal and red signal using an independent component analysis technique and then removing the separated noise signal using an adaptive filter;
the calculation unit
characterized in that a photoplethysmography (PPG) signal is obtained by removing the noise, and an oxygen saturation value of the user is calculated using the obtained photoplethysmography signal;
The light transmitter and the light receiver
Transmitting and receiving light through a semi-convex lens including a primary refracting surface formed as a concave surface and a secondary refracting surface formed as an outwardly convex convex surface based on the photodiode,
The light emitted by the light transmitter is refracted in the direction of diffusion through the primary refracting surface, and the refracted light passes through the secondary refracting surface and is further refracted in the direction of diffusion. become,
The light received by the light receiving unit is double-focused and bent to be received by the photodiode because light focused while passing through the secondary refracting surface is additionally focused while passing through the primary refracting surface.
Characterized in that the radius of curvature of the primary refracting surface is formed larger than the radius of curvature of the secondary refracting surface, oxygen saturation measuring device.
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