KR20060066708A - 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고이를 이용한 스트레스 검사 장치 - Google Patents
동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고이를 이용한 스트레스 검사 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20060066708A KR20060066708A KR1020060048984A KR20060048984A KR20060066708A KR 20060066708 A KR20060066708 A KR 20060066708A KR 1020060048984 A KR1020060048984 A KR 1020060048984A KR 20060048984 A KR20060048984 A KR 20060048984A KR 20060066708 A KR20060066708 A KR 20060066708A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- blood flow
- noise
- flow signal
- correlation coefficient
- peak point
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title abstract description 40
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title abstract description 8
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims abstract description 146
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009662 stress testing Methods 0.000 description 9
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 5
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001734 parasympathetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013186 photoplethysmography Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 1
- 230000002889 sympathetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
- A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
- A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/026—Measuring blood flow
- A61B5/0261—Measuring blood flow using optical means, e.g. infrared light
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Hematology (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
Abstract
본 발명은 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 스트레스 검사 장치에 관한 것으로서, 광 혈류량 측정기로부터 검출되는 혈류량 신호에서 동잡음을 제거시킴으로써 혈류량 신호에 대한 데이터 신뢰도를 높일 수 있도록 하는 것을 주 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치는 소정의 혈류량 감지수단을 통해 검사자의 신체로부터 감지된 혈류량 신호에서 피크 포인트를 결정하고, 소정의 베이스 패턴을 이용하여 각 피크 포인트에서의 상관계수를 산출하는 베이스 패턴 상관계수 산출부, 및 산출된 상관계수를 이용하여 동잡음을 판단하고 상기 혈류량 신호에서 동잡음을 제거하는 동잡음 처리부를 포함하는 것으로서, 혈류량 감지 장치를 통해 검출되는 혈류량 신호에서 검사자의 움직임에 의한 동잡음을 효률적으로 제거시켜 혈류량 신호에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 효과를 제공한다.
혈류량 신호, 동잡음 제거
Description
도 1은 종래의 동잡음 판단을 위해 유도된 신호파형을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 검출 장치를 이용한 스트레스 검사 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거부의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 심박정보 산출부의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스 패턴의 추출 및 임계값 산출 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레스 검사 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 PDA 단말기를 이용한 스트레스 검사 과 정을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피크 포인트가 결정된 혈류량 신호를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈류량 신호(a)에 대한 임계값 분석 결과(b)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 동잡음 판단 결과와 기존의 동잡음 판단 결과를 나타낸 것이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 혈류량 검사 장치 110 : 혈류량 검출부
120 : 필터링부 130 : 송신부
300 : 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치
310 : 동잡음 제거부 311 : 신호 처리부
312 : 상관계수 산출부 313 : 동잡음 처리부
320 : 심박정보 산출부
321 : 심박수 산출부 322 : 심박 변이도 생성부
330 : 스트레스 검사부 340 : 표시부
350 : 저장부
500 : PDA 단말기 700 : 손가락 프로브
본 발명은 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 스트레스 검사 장치에 관한 것으로서, 특히 소정의 베이스 패턴을 이용하여 광 혈류량 측정기로 검출되는 혈류량 신호에서 검사자의 움직임에 의한 동잡음을 제거시킴으로써 정확한 혈류량 신호 검출 및 이를 통해 산출되는 심박 정보를 이용한 정확한 스트레스 측정이 가능하도록 하는 것이다.
일반적으로, 광 혈류량 측정기(Photo-PlethysmoGraphy: 이하, PPG라고 함)는 소정 개수의 LED와 광검출기를 이용하여 심장 박동과 관련되는 혈류량 신호를 검출하는 것으로, 간단한 센서모듈을 신체의 일부분(일 예로, 손가락, 귀)에 접촉하여 접촉점을 통해 혈류량 정보를 추출하는 것이다.
이러한 PPG는 2개 이상의 전극을 부착해야만 하는 심전도(electrodiogram or ECG)를 이용한 심박 검출 방법에 비해 검사자가 용이하게 실시할 수 있기 때문에, 의료적 또는 비의료적 목적으로 검사자의 상태 파악을 위한 검사 기기에서 널리 이용되고 있다.
즉, PPG를 통해 얻어지는 혈류량 신호를 이용하여 심박 수(Heart Rate:이하, HR라 칭함) 및 심박 변이도(Heart Rate Variability:이하, HRV라 칭함)를 산출하고, HR 및 HRV를 분석하여 얻어지는 검사자의 정신적 및/또는 물리적인 상태에 정보로 스트레스 정도를 측정하는 스트레스 검사 기기가 그 대표적인 예이다.
반면, 이러한 PPG는 약간의 움직임에도 큰 진폭의 동잡음을 야기시킨다는 단점을 갖는데, 동잡음은 혈류량 신호를 검출하는 과정에서 검사자의 몸 떨림과 작음 움직임 등에 의해 발생되는 노이즈 신호로서 정확한 HR 및 HRV 검출에 큰 장애 요인이 되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 앞서 제안된 바 있는 미국 특허등록 제 5,662,106호(발명의 명칭:OXIMETER WITH MOTION DETECTION FOR ALARM MODIFICATION)는 동잡음이 유도된 신호 파형을 통해 얻어지는 소정의 임계값을 설정하여 동잡음이 확인되면 검사자에게 경계시키는 것이다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 동잡음이 유도된 신호파형(DERIVATIVE SIGNAL)에서 대부분 양의 신호값대 음의 신호값 비율(A/B)이 1~1.4보다 크므로, 1~1.4를 임계값으로 설정하여 1~1.4보다 작은값은 동잡음으로 판단하는 것이다.
이와 같은 방법은 소정의 시간동안 타이머를 작동시켜 검사자의 신체 일부분을 통해 혈류량 신호를 검출하는 중에 동잡음 신호가 판단되면, 타이머를 리셋시키고 다시 혈류량 신호를 검출해야만 하기 때문에 전체 측정 시간이 늘어나 혈류량 검출에 대한 부담감을 야기시키는 문제점이 있었다.
또한, 검사자에게 동잡음을 경계시키는 과정에서 검사자의 멈칫거림 또는 떨림 동작을 유발시킬 수 있기 때문에, 동잡음이 제거된 보다 정확한 혈류량 신호 검출을 위한 효율적인 방법이 되지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 검사자에게 부담을 주지 않고 신속하게 보다 정확한 혈류량 신호를 검출하여 정확한 심박 정보 및 스트레스 정보를 제공하는 것이 가능한 효율적인 혈류량 검출 방법이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, PPG로부터 검출되는 혈류량 신호에서 동잡음을 제거시킴으로써 혈류량 신호에 대한 데이터 신뢰도를 높일 수 있도록 하는 것을 주 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 동잡음이 제거된 혈류량 신호를 이용하여 정확한 HR 및 HRV를 산출하며, 산출된 HR 및 HRV를 이용하여 검사자의 스트레스 정도를 검사함으로써 검사자에게 정확한 검사 결과를 제공하는 것이다.
본 발명은 동잡음이 배제된 순수 혈류량 신호를 통해 얻어진 소정의 베이스 패턴을 이용하는 것으로, 베이스 패턴을 이용한 상관(Correlation) 분석으로 산출되는 혈류량 신호의 각 피크 포인트에서의 상관계수(Ci)를 소정의 임계값과 비교하고, 비교 결과를 통해 동잡음을 판단하여 혈류량 신호에서 동잡음을 제거하는 것이다.
본 발명에 있어서, 베이스 패턴은 동잡음이 배제된 실험 환경에서 측정된 순수 혈류량 신호 가운데 가장 좋은 신호로 판단되는 소정의 신호 영역을 추출한 것이다.
또한, 본 발명에 있어서, 소정의 임계값은 상관계수를 통해 동잡음 여부를 판단하기 위해 설정되는 값으로, 0.7에서 0.9 사이에서 실험을 통해 최적이라고 판단되는 값(0.8)으로 설정된다.
이하, 본 발명에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 스트레스 검사 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치는 혈류량 감지수단을 통해 검사자의 신체로부터 감지된 혈류량 신호에서 피크 포인트를 결정하고, 소정의 베이스 패턴을 이용하여 각 피크 포인트에서의 상관계수를 산출하는 베이스 패턴 상관계수 산출부, 및 산출된 상관계수를 이용하여 동잡음을 판단하고 상기 혈류량 신호에서 동잡음을 제거하는 동잡음 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법은 혈류량 감지수단을 통해 검사자의 신체로부터 감지되는 혈류량 신호를 검출하는 단계; 검출된 혈류량 신호에서 피크 포인트를 결정하고, 각 피크 포인트에서의 상관계수를 산출하는 단계; 및 산출된 상관계수를 이용하여 동잡음을 판단하여 상기 혈류량 신호에서 상기 판단된 동잡음을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법을 이용한 스트레스 검사 장치는 소정의 혈류량 감지 수단을 통해 감지되는 검사자의 신체로부터 검출된 혈류량 신호에서 검사자의 움직임에 의한 동잡음을 제거하는 동잡음 제거부, 동잡음 제거부를 통해 동잡음이 제거된 혈류량 신호를 이용하여 심박 정보를 산출하는 심박정보 산출부, 및 심박정보 산출부를 통해 산출되는 심박 정보를 이용하여 스트레스 지수를 산출하여 상기 검사자의 신체 상태를 파악하는 스트레스 검사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스트레스 검사 장치는 스트레스 검사부를 통해 얻어지는 상기 검사자의 신체 상태에 대한 정보를 GUI 화면을 통해 제공하는 표시부, 및 검사자의 신체 상태에 대한 정보 및 신체 상태에 따라 적합한 처방 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 스트레스 검사 장치에 대하여 설명함에 있어서, 혈류량 검출 방법의 대표적인 예에 해당되는 PPG를 이용한 혈류량 신호 검출 방법을 통해 구현되는 것으로 설명하고 있으나, 이 또한 예시적인 것에 불과하며, PPG를 이용한 혈류량 신호 검출 방법뿐만 아니라 신체 일부분과의 접촉점을 통해 혈류량 신호를 검출하는 매커니즘의 혈류량 검출 방법으로 검출된 혈류량 신호에서 동잡음을 제거하는 방법으로의 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 검출 장치를 이용한 스트레스 검사 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 혈류량 감지 장치(100)와 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)로 이루어지며, 혈류량 감지 장치 (100)과 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)간의 신호 송/수신을 위한 소정의 인터페이스 규격(일예로, RA232C 인터페이스)을 갖는 통신 케이블을 더 포함한다.
먼저, 혈류량 감지 장치(100)는 신체의 일부분에 접촉시킨 접촉점을 통해 감지되는 혈류량 신호를 검출하는 혈류량 검출부(110), 혈류량 검출부(110)로 검출되 는 혈류량 신호에서 특정 주파수 대역 사이의 파형만을 통과시키는 필터링부(120), 필터링된 혈류량 신호를 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)로 전송하기 적합하도록 처리한 후 전송하는 송신부(130)로 구성된다.
동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)는 혈류량 감지 장치(100)로부터 검출되는 혈류량 신호에서 동잡음 신호를 제거하는 동잡음 제거부(310), 동잡음 신호가 제거된 혈류량 신호를 이용하여 심박 정보를 산출하는 심박정보 산출부(320), 심박정보 산출부(320)를 통해 산출되는 심박 정보를 이용하여 신체 상태를 판단하는 스트레스 검사부(330), 심박 산출부(320) 및 스트레스 검사부(330)를 통해 얻어지는 신체 상태에 대한 정보를 GUI(Graphic User Interface)화면으로 제공하는 표시부(340), 검사자의 선택에 따라 신체 상태에 대한 정보를 저장하는 저장부(350)로 구성된다.
또한, 저장부(350)에는 각각의 신체 상태에 따라 내려지는 처방 정보가 저장되며, 스트레스 검사부(330)에서는 검사 결과에 따라 저장부(350)로부터 검사자에게 적합한 처방 정보를 표시부(340)로 검사 결과와 함께 제공한다.
일 예로, 스트레스 검사부(330)에서는 심박 산출부(320)를 통해 산출된 심박 정보를 이용하여 스트레스 분석하고, 스트레스 분석 결과 얻어지는 정신적 또는/및 물리적 스트레스 지수에 따른 신체 상태에 적합한 운동 및 식이 요법이나 생활 정보를 저장부(350)에서 검출하여 표시부(340)로 제공한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거부의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 동잡음 제거부(310)는 신호 처리부(311), 상관계수 산출부(312), 동잡음 처리부(313)로 구성된다.
신호 처리부(311)는 동잡음 제거를 위해 혈류량 감지 장치(100)를 통해 검출되는 혈류량 신호를 전처리(preprocessing)하는 것으로, 정규화(Normalization) 과정, 제로-클리핑(Zero-Clipping) 과정, 매끄럽게 만드는(Smoothing) 과정으로 이루어진다.
정규화 과정은 검출되는 각 혈류량 신호 값에서 전체 평균값을 마이너스하여 의미없는 불필요한 정보인 DC성분을 제거시켜 혈류량 신호를 최적의 상태로 표현하는 것이다.
제로-클리핑은 동잡음 제거를 위해 음(negative) 영역에서의 정확한 피크 포인트를 얻기 위해 정규화된 혈류량 신호를 반전시켜 양(positive) 영역에서 0보다 작은 값을 잘라낸다.
매끄럽게 만드는 과정은 정규화 과정 및 제로-클리핑 과정을 통해 윤곽선이 거칠어진 혈류량 신호의 파형을 매끄럽게 하는 것이다.
상관계수 산출부(312)는 신호처리부(311)를 통해 처리된 혈류량 신호에서 피크 포인트를 결정하고, 아래의 수학식 1과 같은 공식을 이용하여 피크 포인트에서의 상관계수(Ci)를 산출하는 것이다.
- peak(n) : n번째 피크 포인트
- p(t) : 베이스 패턴(0,T)
- Xn(t) : 혈류량 신호(peak(n), peak(n+1))
수학식 1은 특정 피크 포인트에서 소정의 베이스 패턴과의 상관(Correlation) 정도를 분석하는 것으로, 베이스 패턴은 동잡음이 배제된 실험 환경에서 측정된 순수 혈류량 신호 가운데 가장 좋은 신호로 판단되는 소정의 신호 영역을 추출한 것이다.
동잡음 처리부(313)는 상관계수 산출부(312)를 통해 산출된 상관계수(Ci)와 소정의 임계값을 비교하여, 비교 결과를 통해 동잡음을 판단하여 혈류량 신호에서 동잡음을 제거하는 것이다.
소정의 임계값은 0.7에서 0.9 사이에서 실험을 통해 최적이라고 판단되는 값(0.8)으로 하는데, 예를 들어, 임계값이 0.8을 중심으로 조금 낮게 설정되면 동잡음은 덜 걸러지더라도 고유의 혈류량 신호가 제거되는 것을 막을 수 있고, 조금 높게 설정하면 그 반대가 되는 것이다.
이러한 임계값을 통해, 동잡음 처리부(313)에서는 상관계수 산출부(312)를 통해 산출되는 상관계수(Ci)가 임계값보다 작으면 동잡음으로 판단하여 제거하고, 임계값보다 크면 혈류량 신호로 판단하는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 심박정보 산출부의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 심박정보 산출부(320)는 심박수 산출부(321), 심박 변이도 생성부(322)로 구성된다.
심박수 산출부(321)는 동잡음 제거부(310)의 동잡음 처리부(313)를 통해 혈류량 신호로 판단된 피크 포인트에서의 피크 포인트 간격(△RR)을 산출하여 피크 포인트 간격(△RR)이 HR 기준인 ±40% 범주에 속하는지 여부를 판단한다.
판단 결과에 따라 △RR이 ±40% 범위에 속하면, △RR를 60으로 나누어 HR을 산출하고, △RR이 ±40% 범위에 속하지 않으면, 현재의 피크 포인트를 동잡음으로 판단하여 배제시킨다.
또한, 심박수 산출부(321)에서는 산출된 HR이 인체의 HR 범위인 40에서 150 사이의 값인지 여부를 판단하여, 판단 결과에 따라 인체의 HR 범위에 속하면 현재 피크 포인트를 혈류량 신호로 결정하거나 동잡음으로 판단하여 배제시킨다.
심박 변이도 생성부(322)는 동잡음 제거부(310) 및 심박수 산출부(321)를 통한 동잡음 제거 과정을 혈류량 감지 장치(100)로부터 검출되는 혈류량 신호의 전체 피크 포인트에 대해 수행되도록 하고, 혈류량 신호로 판단되는 각 피크 포인트를 수집하여 심박 변이도를 생성한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이스 패턴의 추출 및 임계값 산출 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 동잡음이 전혀 발생되지 않도록 하는 실험 환경을 구축한 후 동잡음이 배제된 순수 혈류량 신호(a)를 검출한다.
그 다음, 이와 같이 검출된 혈류량 신호 가운데 혈류량 상태를 가장 좋은 신호로 판단되는 신호 영역을 추출하여 동잡음 판단을 위한 베이스 패턴(b)으로 결정한다.
참고로, 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 이를 이용한 스트레스 검사 장치는 모두 하드웨어로 구성되거나, 일부 모듈이 소프트웨어로 구성되거나, 또는 전체 모듈이 소프트웨어로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 이를 이용한 스트레스 검사 장치가 하드웨어 또는 소프트웨어로 구성되는 것은 본 발명의 사상을 벗어나지 않으며, 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구성됨에 따른 수정과 변경이 부가될 수 있음은 자명하다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치를 이용하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법 및 이를 이용한 스트레스 검사 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)의 동잡음 제거부(310)에서는 검사자가 스트레스 검사를 위해 혈류량 감지 장치(100) 를 신체의 일부분에 장착시키면, 혈류량 감지 장치(100)를 통해 검출되는 혈류량 신호를 수신한다(S11).
혈류량 신호가 수신되면, 동잡음 제거부(310)에서는 검출되는 혈류량 신호를 동잡음 제거를 위해 신호처리하고(S12), 피크 포인트를 결정한다.
피크 포인트 결정 과정에서 혈류량 신호의 피크 포인트가 n개로 결정되면(Peak(n)), 첫번째 포인트부터 차례로 피크 포인트 R(i)를 선택하고 R(i) 및 R(i+1)의 피크 포인트 값을 추출한다(S13).
그 다음, 동잡음 제거부(310)에서는 수학식 1을 이용하여 선택된 R(i)-R(i+1) 구간에서의 상관 계수(Ci)를 산출하고(S14), 산출된 상관 계수(Ci)가 소정의 임계값을 초과하는지 여부를 판별한다(S15).
판별결과 산출된 상관 계수(Ci)가 소정의 임계값을 초과하면, 혈류량 신호로 판단되어 심박정보 산출부(320)에서 R(i) 및 R(i+1)의 피크 포인트간의 간격(△RR)을 산출한다(S16).
그 다음, 심박정보 산출부(320)에서는 산출된 △RR를 이용하여 △RR가 심박기준의 범위(±40%)에 존재하는지 여부를 판별한다(S17).
판별결과 산출된 △RR가 심박기준의 범위(±40%)에 존재하면, HR을 산출하고(S18), 산출된 HR이 인체의 HR 범위인 40에서 150사이에 존재하는지 여부를 판별한다(S19).
판별결과 산출된 HR이 40과 150 사이에 존재하면, 현재 선택된 R(i) 피크 포인트를 혈류량 신호로 결정한다(S20).
이와 같이, 현재 선택된 R(i)-R(i+1) 구간을 혈류량 신호로 결정하거나, 상관계수(Ci), △RR, HR을 이용한 동잡음 판단 과정에서 동잡음 신호로 판단하여 배제되면, 심박정보 산출부(320)에서는 현재의 피크 포인트가 혈류량 신호의 n번째 피크 포인트인지 여부를 판별한다(S21).
판단 결과 현재의 피크 포인트(R(i))가 혈류량 신호의 n번째 피크 포인트가 아니면, 다음 피크 포인트(R(i+1))를 선택한 후 동잡음 제거 및 심박 정보 산출 루틴으로 리턴하고, 현재의 피크 포인트가 혈류량 신호의 n번째 피크 포인트면 동잡음 제거 및 심박 정보 산출 루틴을 종료하고 혈류량 신호로 결정된 구간 정보를 수집하여 HRV를 생성한다(S22).
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스트레스 검사 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)의 스트레스 검사부(330)에서는 동잡음 제거부(310) 및 심박정보 산출부(320)에서의 처리 과정을 통해 생성된 HR 및 HRV와 같은 심박 정보가 수신되면(S30), HRV를 주파수 영역 및 시간 영역으로 분석한다.
먼저, HRV의 주파수 영역에서 고주파 신호(HF), 저주파 신호(LF) 및 고주파/저주파 신호비(HF/LF)를 추출하여 신호 값을 산출하고(S31), 산출되는 HF, LF, HF/LF를 통해 얻어지는 부교감 신경 및 교감 신경 지수로 검사자의 정신적 스트레스 지수를 산출한다(S32).
그 다음, HRV를 푸리에 변환시켜 시간 영역에서 Standard deviation of the average normal RR-Interval(이하, SDNN이라 칭함), Root mean square of successive differences(이하, RMS-SD라 칭함)를 산출하고(S33), 산출되는 SDNN, RMS-SD 지수로 검사자의 육체적 스트레스 지수를 산출한다(S34).
이와 같이 정신적/육체적 스트레스 지수가 산출되면, 스트레스 검사부(330)에서는 산출된 정신적/육체적 스트레스 지수에 따른 검사자의 현재 상태를 파악하고 표시부(340)를 통해 스트레스 검사 결과로 제공한다(S35).
그 다음, 스트레스 검사부(330)에서는 표시부(340)를 통해 제공되는 검사 결과에 대한 검사자의 선택에 따라 저장하는지 여부를 판별한다(S36).
판별결과 저장하는 경우에는 미리 등록된 검사자의 검사자 정보와 함께 스트레스 검사 결과를 저장부(350)에 저장하고(S37), 판별결과 저장하지 않는 경우에는 검사 결과 저장을 생략한다.
그 다음, 스트레스 검사부(330)에서는 검사자의 선택에 따라 검사자의 현재 상태에 적합한 처방 정보가 요구되는지 여부를 판별한다(S38).
판별결과 처방 정보가 요구되면, 저장부(350)에 저장된 처방 정보 가운데 검사자의 현재 상태에 적합한 처방 정보를 검색하여 표시부(340)를 통해 제공한 후 검사자의 종료 키 선택에 따라 스트레스 검사를 종료하고(S39), 판별결과 처방 정보가 요구되지 않으면, 검사자의 종료 키 선택에 따라 스트레스 검사를 종료한다.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법 및 이를 이용한 스트레스 검사 방법을 첨부된 도면을 참조하여 일 실시 예를 통해 상세히 설명한다.
만일, 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)가 구비된 PDA 단말기(500)를 이용하는 검사자가 자신의 현재 상태를 파악하고자 한다면, 검사자는 도 8에 도시한 바와 같이, PDA 단말기(500)에 연결되는 소정의 혈류량 감지 장치인 손가락 프로브(700)를 손가락에 장착하고 스트레스 검사 시작 버튼을 선택한다.
검사자의 스트레스 검사 선택에 따라 스트레스 검사가 시작되면, PDA 단말기(500)내에 구비된 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)에서는 손가락 프로브(700)를 통해 검출되는 검사자의 혈류량 신호를 입력받는다.
동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)의 동잡음 제거부(310)에서는 도 9에 도시한 바와 같이, 입력되는 혈류량 신호를 동잡음 제거를 위해 처리한 후 피크 포인트를 결정한다.
일 예로, 결정된 피크 포인트의 수가 693개라면(Peak(693)), 동잡음 제거부(310)에서는 첫번째 피크 포인트(R0)를 선택하고, R(0) 및 R(1) 피크 포인트 값을 추출한다.
그 다음, 동잡음 제거부(310)에서는 수학식 1을 이용하여 선택된 R(0) 피크 포인트에서의 상관 계수(C0)를 산출하고 산출된 C0가 임계값 0.8을 초과하는지 여부를 판별하여 동잡음을 혈류량 신호에서 배제시킨다.
그 다음, 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)의 심박정보 산출부(320)를 통해 R(0)와 R(1)간의 △RR 및 △RR를 이용하여 산출되는 HR을 이용한 동잡음 제거를 추가적으로 수행하며 HR을 산출하고, R(0)가 혈류량 신호인지 여부를 결정한다.
이러한 과정을 혈류량 신호의 피크 포인트 (Peak(693))에서 모두 수행하여 혈류량 신호로만 이루어진 HRV를 생성한다.
즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 혈류량 신호(a)에서 각 피크 포인트에서의 임계값(Ci)을 산출하면 임계값 분석 결과(b)가 만들어지고, 이를 통해 임계값(0.8)과 비교하여 동잡음 인지 여부를 판단할 수 있게 되는 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 동잡음 판단 결과와 기존의 동잡음 판단 결과를 나타낸 것이다.
도 11에서 판단결과 각 피크 포인트에 표시되는 붉은 색은 동잡음을 나타낸 것이고, 녹 색은 혈류량 신호를 나타낸 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 기존의 방법에서는 혈류량 신호를 동잡음으로 판단하거나 동잡음을 혈류량 신호로 잘못 판단하는 경우가 빈번하게 발생되는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 동잡음 제거된 혈류량 검출 방법을 통해서는 기존의 방법에 비해 혈류량 신호 및 동잡음 신호가 정확하게 판단되며, 이 때문에 혈류량 신호를 통해 산출되는 HR에 대한 신뢰도가 높아지는 것을 알 수 있다.
즉, 총 693회의 동잡음 판별에서 기존의 방법에 비해 아래의 표 1과 같이 기존의 방법에 의한 동잡음 판단 에러가 72개에서 10개로 효과를 얻을 수 있다.
| 동잡음 판단 에러 | 기존방법 | 본 발명의 방법 |
| 혈류량 신호를 동잡음으로 인식 | 47 | 9 |
| 동잡음을 혈류량 신호로 인식 | 25 | 1 |
| 합계 | 72 | 10 |
| 에러율 | 10.4% | 1.4% |
동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)의 스트레스 검사부(330)에서는 이러한 과정을 통해 얻어지는 정확한 HRV를 통해 검사자의 현재 상태를 정확하게 판단할 수 있게 되는 것이다.
이러한 스트레스 검사 과정에서 동잡음 제거 및 스트레스 검사 장치(300)의 스트레스 검사부(330)는 검사자가 스트레스 검사를 지루하게 여기지 않도록, 표시부(340)를 통해 스트레스 검사와 관련된 설문 조사를 하거나 애니메이션 효과 등을 제공한다.
본 명에 따르면, 혈류량 감지 장치를 통해 검출되는 혈류량 신호에서 검사자의 움직임에 의한 동잡음을 효률적으로 제거시켜 혈류량 신호에 대한 신뢰도를 높일 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 동잡음이 제고된 혈류량 신호를 통해 산출되는 HR을 검사자의 스트레스 상태 검사에 이용하도록 함으로써 보다 정확한 검사자의 상태 파악이 가능하도록 하는 효과를 제공한다.
Claims (11)
- 혈류량 감지수단을 통해 검사자의 신체로부터 감지된 혈류량 신호에서 피크 포인트를 결정하고, 동잡음이 배제된 실험 환경에서 측정된 혈류량 신호로부터 추출되어 설정된 베이스 패턴을 이용하여 상기 결정된 각 피크 포인트에서의 상관계수를 산출하는 베이스 패턴 상관계수 산출부와 상기 산출된 상관계수를 이용하여 동잡음을 판단하고 상기 혈류량 신호에서 동잡음을 제거하는 동잡음 처리부를 포함하는 동잡음 제거부; 및상기 동잡음 제거부에 의해 동잡음이 제거된 혈류량 신호의 피크 포인트에서의 피크 포인트 간격이 기설정된 범위에 속하지 않는 경우 해당 피크 포인트를 동잡음으로 판단하여 배제하는 심박수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 상관계수는
에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장 치. - 제 1 항에 있어서,상기 산출된 상관계수를 이용한 동잡음의 판단은상기 산출된 상관계수와 소정의 임계값을 비교하여 상기 상관계수가 상기 임계값 이하인지 여부를 통해 판단하는 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 임계값은 0.7내지 0.9인 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 임계값은 0.8인 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치.
- 혈류량 감지수단을 통해 검사자의 신체로부터 감지되는 혈류량 신호를 검출하는 단계;상기 검출된 혈류량 신호에서 피크 포인트를 결정하고, 기설정된 베이스 패턴을 이용하여 상기 결정된 각 피크 포인트에서의 상관계수를 산출하는 단계; 및상기 산출된 상관계수를 이용하여 동잡음을 판단하여 상기 혈류량 신호에서 상기 판단된 동잡음을 제거하는 단계; 및상기 동잡음이 제거된 혈류량 신호의 피크 포인트에서의 피크 포인트 간격이 기설정된 범위에 속하지 않는 경우 해당 피크 포인트를 동잡음으로 판단하여 배제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 베이스 패턴은동잡음이 배제된 실험 환경에서 측정된 혈류량 신호로부터 추출된 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 상관계수는
에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법. - 제 6 항에 있어서,상기 산출된 상관계수를 이용한 동잡음의 판단은상기 산출된 상관계수와 소정의 임계값을 비교하여 상기 상관계수가 상기 임계값 이하인지 여부를 통해 판단하는 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 임계값은 0.7내지 0.9인 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 임계값은 0.8인 것을 특징으로 하는 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060048984A KR100871565B1 (ko) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060048984A KR100871565B1 (ko) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030055537A Division KR100763233B1 (ko) | 2003-08-11 | 2003-08-11 | 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고이를 이용한 스트레스 검사 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20060066708A true KR20060066708A (ko) | 2006-06-16 |
| KR100871565B1 KR100871565B1 (ko) | 2008-12-02 |
Family
ID=37161438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060048984A KR100871565B1 (ko) | 2006-05-30 | 2006-05-30 | 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100871565B1 (ko) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101019764B1 (ko) * | 2008-09-22 | 2011-03-04 | 건양대학교산학협력단 | 진동 및 잡음이 포함된 피피지 신호에서 정확한 심박을 측정하기 위한 피피지 기반의 심박 검출 방법 |
| US9622707B2 (en) | 2012-12-04 | 2017-04-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for processing signal |
| WO2017124044A1 (en) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | The Regents Of The University Of California | Machine-learning-based denoising of doppler ultrasound blood flow and intracranial pressure signal |
| WO2017217599A1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Improving performance of biological measurements in the presence of noise |
| US10231673B2 (en) | 2015-07-16 | 2019-03-19 | Samsung Electronics Company, Ltd. | Stress detection based on sympathovagal balance |
| EP3439537A4 (en) * | 2016-06-15 | 2019-05-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | DETERMINING REFERENCE BASE CONTEXTS AND ABILITY TO FACE STRESS |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105877729B (zh) * | 2014-12-05 | 2018-09-18 | 富港电子(昆山)有限公司 | 生物讯号量测系统、方法及耳机 |
| CN109640789A (zh) * | 2017-07-21 | 2019-04-16 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | 生物信号的干扰分析方法及装置、穿戴设备 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6491639B1 (en) | 1999-11-10 | 2002-12-10 | Pacesetter, Inc. | Extravascular hemodynamic sensor |
-
2006
- 2006-05-30 KR KR1020060048984A patent/KR100871565B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101019764B1 (ko) * | 2008-09-22 | 2011-03-04 | 건양대학교산학협력단 | 진동 및 잡음이 포함된 피피지 신호에서 정확한 심박을 측정하기 위한 피피지 기반의 심박 검출 방법 |
| US9622707B2 (en) | 2012-12-04 | 2017-04-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for processing signal |
| US10231673B2 (en) | 2015-07-16 | 2019-03-19 | Samsung Electronics Company, Ltd. | Stress detection based on sympathovagal balance |
| US10390764B2 (en) | 2015-07-16 | 2019-08-27 | Samsung Electronics Company, Ltd. | Continuous stress measurement with built-in alarm fatigue reduction features |
| US10456088B2 (en) | 2015-07-16 | 2019-10-29 | Samsung Electronics Company, Ltd. | Performance of biological measurements in the presence of noise |
| US10478131B2 (en) | 2015-07-16 | 2019-11-19 | Samsung Electronics Company, Ltd. | Determining baseline contexts and stress coping capacity |
| WO2017124044A1 (en) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | The Regents Of The University Of California | Machine-learning-based denoising of doppler ultrasound blood flow and intracranial pressure signal |
| WO2017217599A1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Improving performance of biological measurements in the presence of noise |
| EP3439537A4 (en) * | 2016-06-15 | 2019-05-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | DETERMINING REFERENCE BASE CONTEXTS AND ABILITY TO FACE STRESS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100871565B1 (ko) | 2008-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100763233B1 (ko) | 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법, 그리고이를 이용한 스트레스 검사 장치 | |
| KR100871565B1 (ko) | 동잡음 제거된 혈류량 신호 검출 장치 및 방법 | |
| Li et al. | The obf database: A large face video database for remote physiological signal measurement and atrial fibrillation detection | |
| Lee et al. | Time-varying coherence function for atrial fibrillation detection | |
| US7283870B2 (en) | Apparatus and method for obtaining cardiac data | |
| US6161037A (en) | Methods and apparatus for R-wave detection | |
| US20060178588A1 (en) | System and method for isolating effects of basal autonomic nervous system activity on heart rate variability | |
| US9936882B2 (en) | Blood pressure monitor coordinated with a cardiovascular health condition monitoring module | |
| CN101522099A (zh) | 利用高频qrs电位分析识别心肌缺血的装置和方法 | |
| US10004473B2 (en) | Heart rate detection method and device using heart sound acquired from auscultation positions | |
| US9820667B2 (en) | Method and system for detecting heartbeat irregularities | |
| CN108992053B (zh) | 一种实时的无束缚检测心率和心跳间隔的方法 | |
| Ferro et al. | Automated detection of the onset and systolic peak in the pulse wave using Hilbert transform | |
| Lagido et al. | Using the smartphone camera to monitor heart rate and rhythm in heart failure patients | |
| CN111904376A (zh) | 影像式酒驾评判系统及相关方法 | |
| CN111839494A (zh) | 一种心率监测方法及系统 | |
| US20140330148A1 (en) | Cycle length iteration for the detection of atrial activations from electrogram recordings of atrial fibrillation | |
| JP2019129954A (ja) | 心房細動検出システム | |
| US10285613B2 (en) | Apparatus and method for determining the occurrence of a QRS complex in ECG data | |
| CN109394206B (zh) | 基于穿戴式心电信号中早搏信号的实时监测方法及其装置 | |
| KR101060268B1 (ko) | 인접한 심장박동 주기 차이를 이용한 졸음상태 판정 시스템 및 방법 | |
| US20080214943A1 (en) | Detection of Blood Flow Using Emitted Light Absorption | |
| KR101033035B1 (ko) | 맥파 분석장치의 건강 진단 제어방법 | |
| CN105943003A (zh) | 一种具有房颤检测功能的电子血压计 | |
| Matsui et al. | Analysis of variability of RR intervals for the diagnosis of atrial fibrillation: A new algorithm |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |