KR20090022085A - Apparatus for detecting breth and heart beat signal using lc oscillator and method there processing signal - Google Patents

Apparatus for detecting breth and heart beat signal using lc oscillator and method there processing signal Download PDF

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Abstract

An apparatus for measuring respiratory signal and heart beating signal of non-contact mode using LC oscillation circuit, and a signal processing method for the same are provided to guarantee a safety of a subject by preventing a direct incidence of an electric wave or an infrared ray. An apparatus for measuring respiratory signal and heart beating signal includes a sensor unit(100). The sensor unit comprises an oscillator(110), a differentiator(120), and an envelope detector(130). The oscillator includes a pair of electrodes(112b) and a LC oscillation circuit(111). A pair of electrodes is adjacent to a detection object. The LC oscillation circuit is contacted in a pair of electrodes. The oscillator generates a composite oscillation signal(V1) according to variation of capacitance of the detection object based on an oscillation signal. The differentiator generates a differential signal(V2) from the composite oscillation signal. The envelope detector generates a detection signal(Vsensor) from the differential signal according to a waveform condition of respiration and heart beating.

Description

ＬＣ 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치 및 이를 위한 신호 처리 방법{Apparatus for detecting breth and heart beat signal using LC oscillator and method there processing signal}Apparatus for detecting breth and heart beat signal using LC oscillator and method there processing signal}

본 발명은 LC 발진회로를 이용하여, 특히 사람의 피부에 접촉하지 않고, 신체의 호흡과 심장박동에 의한 신체의 정전용량 변화를 감지하여 호흡신호 및 심장박동신호를 측정하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for measuring respiratory signals and heartbeat signals by detecting changes in the body's capacitance due to respiration and heartbeat of the body, without using the LC oscillation circuit, in particular in contact with human skin.

종래 호흡신호 및 심장박동신호 측정에 관련한 기술은, 대한민국 공개특허 제2004-0045364호 이외에 다수 출원 및 등록된 상태이다.Techniques related to the conventional respiratory signal and heart rate signal measurement, in addition to the Republic of Korea Patent Publication No. 2004-0045364 has a number of applications and registered status.

도 1은 종래 호흡신호 및 심장박동신호 측정 장치에 대한 구성을 도시하는 블럭도이다. 상기 측정 장치는 인체에 의해 압박되는 센서(2)와, 상기 센서(2)의 출력으로부터 심박 및/또는 호흡을 측정하는 측정 회로를 포함하고, 상기 센서(2)는 인체의 압박에 의한 압박력을 받을 때 탄성 복귀 가능하게 변형하는 코일 부재를 포함하고, 상기 측정 회로는, 상기 코일 부재의 인덕턴스 성분 및 커패시턴스 성분을 각각 발진용 코일(L) 및 커패시터(C)로서 사용하는 LC 발진회로(3)와, 상기 LC 발진회로(3)의 발진 주파수의 변화를 검출하여 상기 변화에 포함되는 심박 및 / 또는 호흡의 주파수 성분을 기초로 심박 및/또는 호흡에 따른 생리량 데이터를 산출하는 연산 처리 회로(4)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional respiratory signal and heart rate signal measuring apparatus. The measuring device includes a sensor 2 that is pressed by the human body and a measuring circuit that measures heart rate and / or respiration from the output of the sensor 2, wherein the sensor 2 is adapted to press pressure by the pressure of the human body. A coil member that deforms elastically so as to be resilient when received, and the measurement circuit includes an LC oscillation circuit 3 that uses inductance components and capacitance components of the coil members as oscillation coils L and capacitors C, respectively. And an arithmetic processing circuit (4) for detecting a change in the oscillation frequency of the LC oscillation circuit (3) and calculating physiological data according to heart rate and / or respiration based on the frequency component of heart rate and / or respiration included in the change (4). It characterized by including).

이외에도 심장박동신호를 측정하기 위한 방법으로는 은/염화은 전극과 같은 고정전극을 피험자의 손목이나 발목에 직접 접착시켜, 심장박동에 의한 체표면의 전압 변화를 측정하는 심전도 측정, 청진기나 마이크로폰을 이용하여 심장 박동음을 측정하는 심음 측정, 손가락이나 귓불에 산소가 흡수하는 적외선 파장을 입사시키고 반사된 빛의 세기를 측정하여 혈액의 산소량 변화를 감지하는 혈액내 산소량 측정, 및 손목이나 가슴 부위를 압박하여 심장박동에 의한 물리적인 움직임을 측정하는 맥진 방법 등이 있다. In addition, as a method for measuring a heartbeat signal, a fixed electrode such as a silver / silver chloride electrode is directly attached to a subject's wrist or ankle, and an electrocardiogram measurement, a stethoscope or a microphone, which measures the voltage change of the body surface due to the heartbeat is performed. Heart rate measurement to measure heart rate, incidence of infrared rays absorbed by oxygen to finger or earlobe, and measurement of the reflected light intensity to measure the amount of oxygen in the blood to detect changes in the amount of oxygen in the blood, and to press the wrist or chest There is a pulse method that measures the physical movement caused by the heartbeat.

그러나, 상기 호흡신호 및 심장박동신호 측정 장치는 측정을 위해 신체를 압박해야 하고, 그외에 상술한 심전도 측정을 위해서는 피부에 직접 전극을 부착하여야 하며, 청진기와 마이크로폰을 이용한 심음 측정은 주변 소음의 영향이 크게 작용한다. 또한, 혈액내 산소량 변화를 측정하는 방법은 노출된 피부에 직접 적외선을 입사시켜야 하고, 맥진 방법은 신체 일부를 압박하여야 하는 문제점이 있었다.However, the respiratory signal and heart rate signal measuring device must compress the body for the measurement, and in addition to the above-mentioned electrocardiogram measurement, the electrode should be attached directly to the skin, the heart sound measurement using a stethoscope and a microphone is affected by the ambient noise This works greatly. In addition, the method of measuring the change in the amount of oxygen in the blood should be directly irradiated with infrared light on the exposed skin, the pulsation method has a problem that must press a part of the body.

상기한 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명은 고성능의 계장용 증폭기, 또는 마이크로폰과 같은 트랜스튜서를 사용하지 않고, 피부에 직접적인 접촉을 하지 않으면서도 호흡신호와 심장박동신호를 측정할 수 있는 LC 발진회로를 이용한 비접 촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치 및 신호 처리 방법을 제공함에 있다.In order to solve the above problems, the present invention provides an LC oscillation circuit that can measure a respiratory signal and a heartbeat signal without directly contacting the skin without using a high performance instrumentation amplifier or a transducer such as a microphone. The present invention provides a non-contact respiratory heart rate measuring device and a signal processing method.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치에 관한 것으로서, 검출 대상에 근접 배치되는 전극(112a, 112b) 및 상기 전극에 접속되는 LC 발진회로(111)를 통해 발진신호를 바탕으로 상기 검출 대상의 정전용량 변화가 반영된 합성 발진신호를 생성하는 발진기(110)와, 상기 합성 발진신호로부터 미분신호를 생성하는 미분기(120), 및 상기 미분신호로부터 상기 검출 대상의 호흡과 심장박동 파형 조건에 따라 검파신호를 생성하는 포락선 검파기(130)로 구성된 센서부(100); 를 포함한다.The present invention for achieving the above object relates to a non-contact breathing and heart rate signal measuring apparatus using an LC oscillation circuit, the electrode (112a, 112b) disposed close to the detection target and the LC oscillation circuit 111 connected to the electrode Oscillator 110 for generating a synthesized oscillation signal reflecting the change in capacitance of the detection target based on the oscillation signal, a differentiator 120 for generating a differential signal from the synthesized oscillation signal, and the differential signal A sensor unit 100 configured of an envelope detector 130 for generating a detection signal according to respiration and heartbeat waveform conditions of a detection target; It includes.

바람직하게 상기 검파신호를 증폭하는 증폭기(210)와, 상기 증폭기의 신호로부터 심장박동신호를 추출하는 제1 대역통과필터(220), 및 상기 증폭기의 신호로부터 호흡신호를 추출하는 제2 대역통과필터(230)로 구성된 신호 처리부(200); 를 더 포함한다.Preferably, an amplifier 210 for amplifying the detected signal, a first band pass filter 220 for extracting a heartbeat signal from the signal of the amplifier, and a second band pass filter for extracting a respiration signal from the signal of the amplifier. A signal processor 200 comprised of 230; It further includes.

또한, 바람직하게 상기 LC 발진회로는, 1㎑~500㎒ 대역의 발진신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the LC oscillator circuit generates an oscillation signal in a band of 1 kHz to 500 MHz.

또한, 바람직하게 상기 제1 대역통과필터(220)는, 1㎐~30㎐ 대역의 심장박동신호를 추출하는 것을 특징으로 한다.In addition, preferably the first band pass filter 220, characterized in that for extracting the heart rate signal of 1 ~ 30 ~ band.

그리고 바람직하게 상기 제2 대역통과필터(230)는, 0.01㎐~0.99㎐의 대역의 호흡신호를 추출하는 것을 특징으로 한다.And preferably, the second band pass filter 230 is characterized in that to extract the respiratory signal of the band of 0.01 ~ 0.99 Hz.

한편 본 발명은 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치의 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 검출 대상에 근접 배치되는 전극(112a, 112b) 및 상기 전극에 접속되는 LC 발진회로(111)를 통해 발진신호를 바탕으로 상기 검출 대상의 정전용량 변화가 반영된 합성 발진신호를 생성하는 제1 과정; 상기 합성 발진신호로부터 미분신호를 생성하고, 상기 미분신호로부터 검출 대상의 호흡과 심장박동 파형 조건에 따른 검파신호를 생성하는 제2 과정; 상기 검파신호로부터 제1 대역통과필터(220)를 통해 심장박동신호를 추출하는 제3 과정; 및 상기 검파신호로부터 제2 대역통과필터(230)를 통해 호흡신호를 추출하는 제4 과정; 을 포함한다.On the other hand, the present invention relates to a signal processing method of a non-contact breathing and heartbeat signal measuring apparatus using an LC oscillating circuit, the electrode (112a, 112b) disposed close to the detection object and the LC oscillating circuit 111 connected to the electrode A first step of generating a synthesized oscillation signal reflecting the change in capacitance of the detection target based on the oscillation signal; Generating a differential signal from the synthesized oscillation signal and generating a detection signal according to the respiration and heartbeat waveform conditions of the detection target from the differential signal; A third process of extracting a heartbeat signal from the detected signal through a first band pass filter 220; And a fourth step of extracting a respiration signal through the second band pass filter 230 from the detected signal. It includes.

그리고 바람직하게 상기 제2 과정 이후에, 상기 검파신호를 증폭하는 과정; 을 더 포함한다.And preferably after the second step, amplifying the detected signal; It includes more.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 전파 또는 적외선이 신체에 직접 입사되지 않아 피험자의 안전을 보장할 수 있으며, 측정 센서가 외부 소리에 반응하지 않아 주변의 소음에 영향이 없으며, 신체에 전극의 직접적인 부착을 피할 수 있으므로 장시간의 호흡신호 및 심장박동신호를 측정할 수 있다.According to the present invention as described above, the radio wave or infrared ray is not directly incident on the body to ensure the safety of the subject, the measurement sensor does not respond to the external sound does not affect the ambient noise, the direct attachment of the electrode to the body Since it can avoid the long-term breathing signal and heart rate signal can be measured.

본 발명의 일실시예에 따른 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동 신호 측정 장치(이하, 측정 장치)의 전체적인 구성을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The overall configuration of a non-contact breathing and heartbeat signal measuring apparatus (hereinafter, measuring apparatus) using an LC oscillation circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치의 전체적인 구성도이다. 2 is an overall configuration diagram of a measuring device according to an embodiment of the present invention.

상기 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치는 센서부(100) 및 신호처리부(200)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the measuring device according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit 100 and a signal processing unit 200.

상기 센서부(100)는 LC 발진회로의 공진 주파수를 가지는 신호를 발진하고, 외부의 정전용량 변화를 감지하여 합성 발진신호를 생성하며, 측정된 정전용량의 신호를 미분하여 미분신호를 생성하고, 신체의 호흡과 심장박동 파형 조건에 따라 검파신호를 생성하는 기능을 수행하는 바, 발진기(110), 미분기(120) 및 포락선 검파기(130)를 포함한다. The sensor unit 100 oscillates a signal having a resonant frequency of the LC oscillation circuit, generates a synthesized oscillation signal by sensing an external capacitance change, generates a differential signal by differentiating the measured capacitance signal, The bar performs a function of generating a detection signal according to the respiratory and heartbeat waveform conditions of the body, and includes an oscillator 110, a differentiator 120, and an envelope detector 130.

구체적으로, 발진기(110)는 LC 발진회로(111)와 이 LC 발진회로(111)에 접속되는 상호 소정거리 이격된 한 쌍의 도전성 전극(112a, 112b)을 구성한다. LC 발진회로(111)는 도면에 도시된 바와 같이 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)에 의한 발진 주파수

Figure 112007063014511-PAT00001
를 갖는 발진신호 Vosc를 생성한다. 이때의 발진 주파수 및 발진신호는 다음의 [수학식 1]로 표현될 수 있다. 참고적으로 상기 발진신호는 1㎑~500㎒ 대역의 신호이다.Specifically, the oscillator 110 constitutes the LC oscillation circuit 111 and a pair of conductive electrodes 112a and 112b spaced apart from each other by a predetermined distance connected to the LC oscillation circuit 111. The LC oscillation circuit 111 has an oscillation frequency due to inductance L and capacitance C as shown in the figure.
Figure 112007063014511-PAT00001
Generate an oscillation signal V osc with At this time, the oscillation frequency and the oscillation signal may be represented by the following [Equation 1]. For reference, the oscillation signal is a signal of 1 kHz to 500 MHz band.

[수학식 1] [ Equation 1 ]

Figure 112007063014511-PAT00002
Figure 112007063014511-PAT00002

Figure 112007063014511-PAT00003
Figure 112007063014511-PAT00003

상기 [수학식 1]에 있어서, A는 LC 발진회로의 출력 진폭이며,

Figure 112007063014511-PAT00004
는 발진신호의 위상이다. In [Equation 1], A is the output amplitude of the LC oscillator circuit,
Figure 112007063014511-PAT00004
Is the phase of the oscillation signal.

앞서 설명한 바와 같은 한 쌍의 전극(112a, 112b)은 간에는 정전용량 Cpatch가 존재한다. 이 Cpatch는 다음의 [수학식 2]에서 보는 바와 같이, 외부의 영향을 받지 아니할 경우, 즉 검출 대상이 전극 가까이 있지 않을 경우의 초기 정전용량 Cpatch0와 검출 대상이 가까이 있을 경우의 정전용량 Cbody를 포함하는 합성된 정전용량이다.As described above, the pair of electrodes 112a and 112b has a capacitance C patch in the liver. As shown in Equation 2 below, this C patch is the initial capacitance C patch0 when it is not affected by the outside, that is, when the detection target is not near the electrode, and the capacitance C when the detection target is close. The synthesized capacitance, including body .

[수학식 2] [ Equation 2 ]

Figure 112007063014511-PAT00005
Figure 112007063014511-PAT00005

상기 합성된 정전용량 Cpatch는 전극 간의 거리나 주변 물질의 정전용량에 영향을 받는다는 것을 의미한다. 여기서, 상기 전극이 LC 발진회로(111)에 병렬로 접속되면, LC 발진회로(111)의 정전용량 C(앞서 언급한 커패시턴스)는 Cpatch만큼 증가하게 된다. 일반적으로 Cbody는 Cpatch와 C 보다 매우 작은 값을 가지므로 이때 발진 주파수

Figure 112007063014511-PAT00006
와 LC 발진회로(111)의 합성 발진신호 V1은 다음의 [수학식 3]에 의하여 계산될 수 있다.The synthesized capacitance C patch is influenced by the distance between the electrodes or the capacitance of the surrounding material. Here, when the electrode is connected in parallel to the LC oscillation circuit 111, the capacitance C (capacitance mentioned above) of the LC oscillation circuit 111 is increased by C patch . Generally, C body has much smaller value than C patch and C, so oscillation frequency
Figure 112007063014511-PAT00006
And the synthesized oscillation signal V1 of the LC oscillation circuit 111 may be calculated by Equation 3 below.

[수학식 3] [ Equation 3 ]

Figure 112007063014511-PAT00007
Figure 112007063014511-PAT00007

Figure 112007063014511-PAT00008
Figure 112007063014511-PAT00008

Figure 112007063014511-PAT00009
Figure 112007063014511-PAT00009

Figure 112007063014511-PAT00010
Figure 112007063014511-PAT00010

한편, 미분기(120)는 상기 발진기(110)의 합성 발진신호를 미분하여 미분신호를 생성하며, 포락선 검파기(130)는 이 미분신호를 인가받아 검출 대상(즉, 신체)의 호흡과 심장박동 파형 조건에 따라 검파신호를 생성한다.Meanwhile, the differentiator 120 differentiates the synthesized oscillation signal of the oscillator 110 to generate a differential signal, and the envelope detector 130 receives the differential signal to receive the detection target (ie, the body) and the heartbeat waveform. Generates a detection signal according to the condition.

상기한 미분기(120)와 포락선 검파기(130)의 동작을 수학적으로 고찰해보면 다음과 같다. 아래의 [수학식 4]에서 V2는 미분신호를 의미하며, 미분신호 V2는 포락선 검파기 (130)을 통해 [수학식 5]와 같이 V2의 진폭신호만을 검출해내므로, 검파신호 Vsensor 는 [수학식 6]과 같이 나타낼수 있다.The mathematical operations of the differentiator 120 and the envelope detector 130 are as follows. In Equation 4 below, V2 denotes a differential signal, and the differential signal V2 detects only an amplitude signal of V2 as shown in [Equation 5] through the envelope detector 130, so that the detection signal V sensor Equation 6]

[수학식 4] [ Equation 4 ]

Figure 112007063014511-PAT00011
Figure 112007063014511-PAT00011

[수학식 5] [ Equation 5 ]

Figure 112007063014511-PAT00012
Figure 112007063014511-PAT00012

Figure 112007063014511-PAT00013
Figure 112007063014511-PAT00013

[수학식 6] [ Equation 6 ]

Figure 112007063014511-PAT00014
Figure 112007063014511-PAT00014

검파신호 Vsensor 는 [수학식 6]와 같이 발진주파수에 비례하는 관계를 가지게 되며, 발진 주파수는 [수학식 3]에서 나타낸바와 같이 검출대상의 정전용량 Cbody와 비례관계를 가지게 된다The detection signal V sensor has a relation proportional to the oscillation frequency as shown in [Equation 6], and the oscillation frequency has a proportional relation with the capacitance C body of the detection target as shown in [Equation 3].

이와 같이 포락선 검파기(130)로부터 출력되는 검파신호는 신호 처리부(200)를 거쳐 호흡신호와 심장박동신호로 분리된다. 이를 위해 신호 처리부(200)는 상기 검파신호를 증폭하는 증폭기(210)와 증폭된 신호로부터 심장박동신호(1㎐~30㎐ 대역)를 추출하는 제1 대역통과필터(220), 그리고 증폭된 신호로부터 호흡신호(0.01㎐~1㎐ 대역)를 추출하는 제2 대역통과필터(230)를 구성한다.As described above, the detection signal output from the envelope detector 130 is separated into a respiration signal and a heartbeat signal through the signal processing unit 200. To this end, the signal processor 200 may include an amplifier 210 for amplifying the detected signal, a first band pass filter 220 for extracting a heartbeat signal (1 Hz to 30 Hz band) from the amplified signal, and an amplified signal. A second band pass filter 230 for extracting the respiratory signal (0.01 Hz ~ 1 Hz band) from the configuration.

이하, 첨부도면 도 3을 참조하여 상술한 측정 장치를 이용한 주요 신호 처리 방법을 설명한다. Hereinafter, a main signal processing method using the above-described measuring device will be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치의 신호 처리 방법 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a signal processing method of a measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 먼저, 앞서 언급한 바와 같이 발진기(110)는 발진 주파수

Figure 112007063014511-PAT00015
를 갖는 발진신호 Vosc를 생성하여, 한 쌍의 전극(112a, 112b)을 통해 합성 발진신호 V1을 생성한다(S2, S4). 여기서, 합성 발진신호는 상기 [수학식 2]에서 살펴본 바와 같이 전극 사이의 초기 정전용량 Cpatch0과 검출 대상에 의한 정전용량 Cbody를 포함한다.Referring to the drawings, first, as mentioned above, the oscillator 110 has an oscillation frequency.
Figure 112007063014511-PAT00015
By generating an oscillation signal V osc having a, the synthesized oscillation signal V1 is generated through the pair of electrodes 112a and 112b (S2 and S4). Here, the synthesized oscillation signal includes the initial capacitance C patch0 between the electrodes and the capacitance C body by the detection target as described in [Equation 2].

다음으로, 미분기(120)는 상기 합성 발진신호로부터 미분신호 V1을 생성한다(S6). 이 미분신호는 포락선 검파기(130)에 의해 검파신호로 변환된다(S8). Next, the differentiator 120 generates a differential signal V1 from the synthesized oscillation signal (S6). This differential signal is converted into a detection signal by the envelope detector 130 (S8).

이와 같이 변환된 검파신호는 증폭된 후, 제1 대역통과필터(220) 및 제2 대역통과필터(230)를 통해 각기 심장박동신호와 호흡신호로 분리·추출된다(S10, S12). The detected detection signal is amplified and separated and extracted into a heartbeat signal and a respiratory signal through the first bandpass filter 220 and the second bandpass filter 230, respectively (S10 and S12).

이하, 본 발명의 측정 장치에 대한 회로적 응용예와 이를 통한 측정결과를 살펴본다. 도 4는 본 발명의 응용예를 보인 회로도이고, 도 5는 도 4의 응용예를 통한 측정결과 그래프이다.Hereinafter, a circuit application example and a measurement result through the measurement apparatus of the present invention will be described. 4 is a circuit diagram showing an application example of the present invention, Figure 5 is a graph of the measurement results through the application example of FIG.

구체적으로 도 4를 참조하면, 본 발명의 발진기(110)는 콜피츠(Colpitts) 발진회로를 기반으로 하고 있으며, 그 발진 주파수는 L, C1, C2에 의해 결정된다. 본 응용예에서 상기 발진 주파수는 760㎑로 설정한다.Specifically, referring to FIG. 4, the oscillator 110 of the present invention is based on a Colpitts oscillation circuit, and its oscillation frequency is determined by L, C1, and C2. In this application example, the oscillation frequency is set to 760 kHz.

한편, 상기 콜피츠 발진회로의 C1의 양단에 접속되는 한 쌍의 전극(112a, 112b)은 0.5㎜ 두께 그리고 'FR4' 재질의 PCB 기판에 마련되며, 각 전극은 한 변의 길이가 3㎝인 정방형 패턴으로 형성되고, 이들 전극은 6㎝ 간격을 유지한다.Meanwhile, a pair of electrodes 112a and 112b connected to both ends of C1 of the Colpitts oscillation circuit are provided on a PCB substrate of 0.5 mm thickness and 'FR4' material, and each electrode has a square having a length of 3 cm on one side. It is formed in a pattern, and these electrodes are spaced 6 cm apart.

미분기(120)는 기본적인 RC회로로, 그리고 포락선 검파기(130)는 다이오드에 기반한 회로로 구성되어 있다. 여기서, 미분기(120)와 포락선 검파기(130) 사이에는 증폭회로(P)가 구성될 수 있으며, 이는 생략해도 무방하다.The differentiator 120 is composed of a basic RC circuit, and the envelope detector 130 is composed of a circuit based on a diode. Here, an amplifier circuit P may be configured between the differentiator 120 and the envelope detector 130, which may be omitted.

상술한 응용예를 바탕으로, 검출 대상(신체)의 호흡신호와 심장박동신호 측정을 위해, 검출 대상의 가슴(chest) 근처에 전극(112a, 112b)을 위치시켰다. 이때 검출 대상은 옷을 입은 상태이다. 첨부도면 도 5에서 미설명 부호 G1은 검파 신호의 파형이며, 상기 검파신호(G1)를 0.1㎐~1㎐의 대역폭을 가지는 대역통과 필터(제2 대역통과필터)와 10㎐~15㎐의 대역폭을 가지는 대역 통과필터(제1 대역통과필터)에 통과시켜 상기 검파신호(G1) 중에서 호흡신호(G2)와 심장박동신호(G3)를 분리해 내었다. Based on the above-described application example, the electrodes 112a and 112b were positioned near the chest of the detection target to measure the respiration signal and the heartbeat signal of the detection target (body). At this time, the object to be detected is dressed. In FIG. 5, reference numeral G1 denotes a waveform of a detection signal, and a bandpass filter (second bandpass filter) having a bandwidth of 0.1 Hz to 1 Hz and a bandwidth of 10 Hz to 15 Hz. The respiratory signal (G2) and the heartbeat signal (G3) were separated from the detection signal (G1) by passing through a band pass filter (first bandpass filter) having a.

상기 분리된 심장박동신호(G3)와 종래 접촉식 측정 장치에 의한 심장박동신호(G4)를 비교해보면, 본 응용예의 심장박동신호 G3은 심장박동신호 G4와 동일한 주기를 가지는 신호임을 확인할 수 있다.Comparing the separated heartbeat signal G3 and the heartbeat signal G4 by the conventional touch measuring device, it can be seen that the heartbeat signal G3 of the present application has the same period as the heartbeat signal G4.

이상에서 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. It belongs.

도 1은 종래 심박/호흡 측정 장치의 구성을 도시하는 블럭도.1 is a block diagram showing the configuration of a conventional heart rate / breathing measuring device.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치의 전체적인 구성도.2 is an overall configuration diagram of a measuring device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치의 신호 처리 방법 흐름도.3 is a flowchart illustrating a signal processing method of a measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 응용예를 보인 회로도.4 is a circuit diagram showing an application of the present invention.

도 5는 도 4의 응용예를 통한 측정결과 그래프.5 is a graph of the measurement result through the application of FIG.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** ** Description of symbols for the main parts of the drawing **

100 : 센서부 110 : LC 발진기100: sensor unit 110: LC oscillator

111 :　LC 발진회로 112(112a, 112b) : 전극111: LC oscillation circuit 112 (112a, 112b): electrode

120 : 미분기 130 : 포락선 검파기 120: differentiator 130: envelope detector

200 : 신호 처리부 210 : 신호 증폭기200: signal processor 210: signal amplifier

220 : 제 1대역 통과 필터 230 : 제 2대역 통과 필터220: first band pass filter 230: second band pass filter

V1 : 합성 발진 신호 V2 : 미분 신호V1: Synthetic Oscillation Signal V2: Differential Signal

Vsensor : 검파 신호 G1 : 검파 신호 그래프V sensor : Detection signal G1: Detection signal graph

G2 : 호흡 신호 그래프 G3 : 심장박동신호 그래프G2: Breathing signal graph G3: Heart rate signal graph

G4 : 접촉식 심장박동 신호 그래프G4: contact heart rate signal graph

Claims (7)

비접촉식 호흡신호 및 심장박동신호를 측정하는 장치에 있어서,In the device for measuring the non-contact breathing signal and heart rate signal, 검출 대상에 근접 배치되는 전극(112a, 112b) 및 상기 전극에 접속되는 LC 발진회로(111)를 통해 발진신호를 바탕으로 상기 검출 대상의 정전용량 변화가 반영된 합성 발진신호를 생성하는 발진기(110)와, 상기 합성 발진신호로부터 미분신호를 생성하는 미분기(120), 및 상기 미분신호로부터 상기 검출 대상의 호흡과 심장박동 파형 조건에 따라 검파신호를 생성하는 포락선 검파기(130)로 구성된 센서부(100); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치.Oscillator 110 for generating a synthesized oscillation signal reflecting the capacitance change of the detection target based on the oscillation signal through the electrodes (112a, 112b) disposed close to the detection target and the LC oscillation circuit 111 connected to the electrode And a sensor unit 100 configured to generate a differential signal from the synthesized oscillation signal, and an envelope detector 130 to generate a detection signal according to the respiration and heartbeat waveform conditions of the detection target from the differential signal. ); Non-contact breathing, heart rate signal measuring device using an LC oscillation circuit comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 검파신호를 증폭하는 증폭기(210)와, 상기 증폭기의 신호로부터 심장박동신호를 추출하는 제1 대역통과필터(220), 및 상기 증폭기의 신호로부터 호흡신호를 추출하는 제2 대역통과필터(230)로 구성된 신호 처리부(200); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치.An amplifier 210 for amplifying the detected signal, a first band pass filter 220 for extracting a heartbeat signal from the signal of the amplifier, and a second band pass filter 230 for extracting a respiration signal from the signal of the amplifier A signal processing unit (200) consisting of; Non-contact breathing, heart rate signal measuring device using an LC oscillation circuit further comprising a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 LC 발진회로는 1㎑~500㎒ 대역의 발진신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치.The LC oscillation circuit is a non-contact breathing and heart rate signal measuring apparatus using an LC oscillation circuit, characterized in that for generating an oscillation signal of 1 ~ 500MHz band. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제1 대역통과필터(220)는,The first band pass filter 220, 1㎐~30㎐ 대역의 심장박동신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치.Non-contact breathing and heart rate signal measuring device using the LC oscillation circuit, characterized in that the extraction of the heart rate signal of 1 ~ 30 ㎐ band. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제2 대역통과필터(230)는,The second band pass filter 230, 0.01㎐~0.99 ㎐의 대역의 호흡신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치.Non-contact breathing and heart rate signal measuring device using the LC oscillation circuit, characterized in that for extracting the respiratory signal of the band 0.01 kHz ~ 0.99 kHz. LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치의 신호 처리 방법에 있어서,In the signal processing method of the non-contact breathing and heart rate signal measuring apparatus using the LC oscillation circuit, 검출 대상에 근접 배치되는 전극(112a, 112b) 및 상기 전극에 접속되는 LC 발진회로(111)를 통해 발진신호를 바탕으로 상기 검출 대상의 정전용량 변화가 반영된 합성 발진신호를 생성하는 제1 과정;Generating a synthesized oscillation signal reflecting the capacitance change of the detection object based on the oscillation signal through the electrodes 112a and 112b disposed close to the detection object and the LC oscillation circuit 111 connected to the electrode; 상기 합성 발진신호로부터 미분신호를 생성하고, 상기 미분신호로부터 검출 대상의 호흡과 심장박동 파형 조건에 따른 검파신호를 생성하는 제2 과정;Generating a differential signal from the synthesized oscillation signal and generating a detection signal according to the respiration and heartbeat waveform conditions of the detection target from the differential signal; 상기 검파신호로부터 제1 대역통과필터(220)를 통해 심장박동신호를 추출하 는 제3 과정; 및A third step of extracting a heartbeat signal from the detected signal through a first band pass filter 220; And 상기 검파신호로부터 제2 대역통과필터(230)를 통해 호흡신호를 추출하는 제4 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치의 신호 처리 방법.A fourth step of extracting a respiration signal from the detected signal through a second band pass filter 230; Signal processing method of a non-contact breathing and heart rate signal measuring apparatus using an LC oscillation circuit comprising a. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6, 상기 제2 과정 이후에,After the second process, 상기 검파신호를 증폭하는 과정; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LC 발진회로를 이용한 비접촉식 호흡·심장박동신호 측정 장치의 신호 처리 방법.Amplifying the detected signal; Signal processing method of a non-contact breathing and heart rate signal measuring apparatus using an LC oscillation circuit further comprising a.
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