KR20120003662A - 생체 신호를 측정하는 장치 및 방법 - Google Patents

생체 신호를 측정하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

생체 신호를 측정하는 장치 및 방법은 피검자의 생체 신호를 측정하고, 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출하여 측정된 생체 신호의 정상적인 구간이 비정상적인 구간과 구별되도록 표시한다.

Description

생체 신호를 측정하는 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring biological signal}
피검자의 생체 신호를 측정하기 위한 장치 및 방법이 제공된다.
환자의 건강 상태를 진단하기 위한 다양한 의료 장비들이 사용 또는 개발 중에 있다. 건강 진단 과정에서의 환자의 편의, 건강 진단 결과의 신속성 등으로 인하여 환자의 전기적인 생체 신호, 예를 들어 심전도(electrocardiography, ECG), 뇌파(brain wave), 근전도(electromyogram) 등을 측정하기 위한 의료 장비들의 중요성이 부각되고 있다. 이와 같은 생체 신호는 전기적 신호라는 특성이 있기 때문에, 생체 신호는 의료 장비들의 모니터 등과 같은 표시 장치를 통하여 사용자가 모니터링할 수 있다.
피검자의 측정된 생체 신호를 표시할 때, 생체 신호에 잡음 등의 영향이 있는 구간을 구별하여 표시할 수 있는 생체 신호의 측정 장치 및 방법을 제공하는데 있다. 또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 생체 신호 측정 방법은 피검자에 부착된 적어도 하나의 인터페이스로부터 피검자의 생체 신호를 측정하는 단계; 상기 피검자에 부착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출하는 단계; 상기 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 경우, 상기 비정상적인 구간이 상기 검출된 잡음 신호에 기인한 것인지 또는 상기 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것인지를 판단하는 단계; 및 상기 비정상적인 구간에 대해 상기 생체 신호의 정상적인 구간과 구별되도록 상기 판단 결과를 반영하여 상기 측정된 생체 신호를 표시하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 생체 신호 측정 장치는 피검자에 부착되어 피검자의 생체 신호를 측정하는 인터페이스부; 상기 피검자에 부착되어 상기 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 잡음 검출부; 상기 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 경우, 상기 비정상적인 구간이 상기 검출된 잡음 신호에 기인한 것인지 또는 상기 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것인지를 판단하는 판단부; 및 상기 비정상적인 구간에 대해 상기 생체 신호의 정상적인 구간과 구별되도록 상기 판단 결과를 반영하여 상기 측정된 생체 신호를 표시하는 표시부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따라 상기 생체 신호 측정 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.
피검자의 생체 신호를 측정하여 표시할 때 잡음 등의 영향이 있는 비정상적인 구간을 구별하여 표시함으로써 피검자의 생체 신호를 보다 정확하게 모니터링할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 인터페이스부(10)에서 측정된 생체 신호를 나타낸 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 잡음 검출부(11)에서 검출된 잡음 신호를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시부(14)에서 표시되는 생체 신호를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 인터페이스들의 부착 방향이 서로 다르게 부착된 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 분석하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 도 5의 생체 신호 분석 방법의 상세 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들에서는 본 발명의 요지가 흐려지는 것을 방지하기 위하여 피검자의 생체 신호를 측정하기 위한 구성들만을 설명하기로 한다. 다만, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 피검자의 생체 신호를 측정하기 위한 구성들 외에 다른 범용적인 구성들이 부가될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 의사 등과 같은 의료 전문가가 생체 신호를 인식할 수 있도록 하기 위하여 피검자의 생체 신호를 추출하는 구성 등이 부가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(1)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(1)는 인터페이스부(10), 잡음 검출부(11), 판단부(12), 잡음 처리부(13), 표시부(14) 및 저장부(15)로 구성된다. 또한, 판단부(12)는 생체 신호 판단부(121), 비교부(122) 및 잡음 판단부(123)으로 구성된다. 여기서, 판단부(12) 및 잡음 처리부(13)는 프로세서로 구현될 수 있는데, 이 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로프로세서와 이 마이크로프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다.
도 1에 도시된 생체 신호 측정 장치(1)는 본 발명의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 1에 도시된 구성 요소들을 기초로 하여 여러 가지 변형이 가능함을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
생체 신호 측정 장치(1)는 피검자의 생체 신호를 측정하기 위한 의료용 장치 및 설비이다. 예를 들면, 생체 신호 측정 장치(1)는 뇌파계, 뇌파분석장치, 망막전위계, 맥파계, 분만감시장치, 서모그래피(thermography), 세극등현미경(slit lamp microscope), 신장계, 심음계, 심전계, 체온계, 체중계, 초음파혈류계, 혈압계, 혈당계, 폐활량계 등을 의미한다. 여기에서, 생체 신호란 뇌파분석자료, 심전도 신호, 근전도, 체온, 혈압수치, 몸무게, 비만도, 체지방량, 간 수치, 콜레스테롤 수치, 혈당량, 심장 박동수, 산소 포화도 등을 의미한다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여 본 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치(1)는 피검자의 심전도 신호(electrocardiogram: ECG)를 측정하는 것으로 설명할 것이나, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예에서의 생체 신호는 뇌파(brain wave) 신호, 근전도 신호(electromyogram) 등 피검자(20)의 신체에서 전기적으로 검출될 수 있는 다른 생체 신호를 모두 포함하며, 또한, 생체 신호를 측정하는 장치(1)는 피검자의 생체 신호를 측정하기 위한 모든 장치와 설비를 포함하고, 상기에서 열거한 복수 개의 생체 신호들을 하나의 장치로 측정할 수도 있음을 알 수 있다.
인터페이스부(10)는 피검자에 부착되어 피검자의 생체 신호를 측정한다. 인터페이스부(10)는 적어도 하나의 인터페이스를 포함한다. 여기서, 측정된 생체 신호가 앞서 설명한 바와 같이 심전도 신호를 포함하는 경우, 인터페이스부(10)의 각 인터페이스는 전극(electrode)에 해당될 수 있다.
심전도 신호란 심장근육의 운동에 따른 심장의 전기적 활동(electrical activity)을 그래프 형태로 나타낸 것을 의미한다. 즉, 피검자의 심장근육이 수축 및 이완할 때 발생하는 활동 전위는 심장으로부터 온몸으로 퍼지는 전류를 발생시키고, 이러한 전류는 신체의 위치에 따른 전위차를 가진다. 이러한 전위차는 피검자 신체의 피부에 부착 또는 근접된 인터페이스부(10)에 의하여 획득될 수 있다. 이와 같은 획득된 전위차의 변화에 따라 심장의 전기적 활동(electrical activity)을 알 수 있다.
심전도 신호는 심장으로부터의 피부 위치에 따라 서로 다른 전위가 나타난다는 특성을 이용하여 측정된다. 일반적으로, 심전도 신호는 피검자의 피부의 서로 다른 2 개의 위치에 한 쌍의 전극들과 같은 인터페이스들을 부착시키고, 이 전극들간의 전위차를 일정 시간 동안 측정함으로써 검출될 수 있다. 이와 같이 일정 시간 동안 측정된 두 전극들간의 전위차는 시간의 흐름에 따라 상승과 하강을 반복하는 파동(wave) 형태의 신호로 나타나는데, 이와 같은 파동 형태의 심전도 신호는 파동 형태의 선으로 도 1의 표시부(13)에 표시되게 된다.
피검자의 신체와 전기적으로 인터페이스하는 인터페이스부(10)는 습식(wet-type) 전극, 건식(dry-type) 전극, 절연(insulating-type) 전극, 탐침형 전극 등을 포함한다. 여기서, 절연 전극은 정전 결합을 이용하기에 피부와 접촉하지 않고, 피부와 근접한 상태에서도 피부와 전기적 인터페이스할 수 있다. 인터페이스부(10)의 외형 형태는 각기 개별적으로 분리된 형태로 구성되거나, 일부 혹은 전체가 하나의 부재 내에 포함된 형태로 구성될 수도 있다.
잡음 검출부(11)는 피검자에 부착되어 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출한다. 잡음 검출부(11)는 이와 같은 잡음 신호를 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 잡음 신호는 피검자의 움직임에 따라 발생된 모션(motion) 신호 및 외부 요인으로 인하여 인터페이스부(10)의 전기적 특성의 변동에 따라 발생된 동잡음 중 적어도 하나를 포함한다.
모션(motion) 신호는 피검자의 움직임의 방향, 크기 등을 나타내는 신호로써, 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호이다. 모션 신호는 적어도 1축의 가속도를 측정할 수 있는 가속도계 센서를 이용하여 검출된다. 예를 들어, 1축의 가속도계 센서 또는 3축의 가속도계 센서를 사용한다면, 1축의 감지축 방향을 피검자의 키 방향으로 배치시켜 모션 신호를 검출하거나, X, Y 및 Z축의 3축의 모든 감지축 방향의 모션 신호를 검출할 수 있다.
피검자에 부착된 인터페이스부(10)에서 생체 신호가 측정되는 동안 생체 신호는 피검자의 움직임에 따른 모션 신호의 영향을 받는다. 인터페이스부(10)는 앞서 설명한 바와 같이, 피부와 접촉하거나 또는 피부와 접촉하지 않고 근접한 상태에서 피부와 인터페이스하여 생체 신호를 측정한다. 따라서, 피부와 인터페이스하는 도중에 피검자가 움직인다면 근전도의 변화, 인터페이스부(10)와 피부 사이의 전하 분포의 변화 등이 일시적으로 생길 수 있으므로, 생체 신호의 전기적 특성은 이와 같은 변화들에 의해 영향을 받아 변동될 수 있다. 이처럼 생체 신호의 전기적 특성이 변동되면 피검자는 실제 생체 신호를 정확하게 모니터링할 수 없게 된다.
동잡음(motion artifact)은 피검자의 움직임에 따라 인터페이스부(10)의 인터페이스에 외부의 힘이 가해지면서 인터페이스의 임피던스의 변화, 인터페이스의 비틀림, 모양 변화 등의 변형(strain), 인터페이스의 압력의 변화, 인터페이스의 광특성의 변화 등에 의해 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호이다. 마찬가지로 동잡음에 의해 생체 신호의 전기적 특성이 변동되면 피검자는 실제 생체 신호를 정확하게 모니터링할 수 없게 된다.
잡음 검출부(11)는 이와 같은 모션 신호 및 동잡음을 가속도계 센서를 이용하여 같이 검출할 수 있다. 또는, 잡음 검출부(11)는 모션 신호를 가속도계 센서를 이용하여 검출하고, 동잡음은 스트레인 게이지, 압전 소자 등과 같은 별도의 센서들을 이용하여 검출할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라 인터페이스부(10)에서 측정된 생체 신호를 나타낸 그래프이다. 도 2a를 참고하면, 시간의 경과에 따른 심전도 신호의 변화를 나타낸다. 심전도 신호의 파형은 심장의 박동에 따라 일정한 주기를 갖는 구간들이 나타나는데, 구간 1 및 구간 2에서는 다른 구간들의 파형과는 다른 모양을 갖는 파형이 나타난다. 이와 같은 구간 1 및 구간 2에서의 파형은 심전도 신호가 비정상적이기 때문에 발생한다. 그 원인으로는 피검자의 움직임에 따른 모션 신호 또는 동잡음과 같은 잡음 신호에 기인한 것일 수 있고, 또는 피검자의 비정상적 신체 활동, 즉 부정맥 등에 기인한 것일 수도 있다. 따라서, 생체 신호를 정확하게 모니터링하기 위해서는 구간 1 및 구간 2의 비정상적인 파형을 다른 정상적인 파형들과 구별하여 모니터링할 필요가 있다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따라 잡음 검출부(11)에서 검출된 잡음 신호를 나타낸 그래프이다. 도 2b를 참고하면, 시간의 경과에 따른 각 축의 모션 신호의 변화를 나타낸다. 도 2b의 예예서는 3축의 가속도계 센서를 이용하여 X축, Y축 및 Z축의 모든 가속도를 측정하여 모션 신호를 검출한다. 잡음 검출부(11)에서 이와 같은 모션 신호를 검출하는 이유는 도 2a의 구간 1 및 구간 2와 같은 비정상적 파형이 나타나는 구간들에서 모션 신호와 같은 잡음 신호가 심전도 신호의 전기적 특성의 변화에 영향을 주었는지를 파악하기 위해서이다.
다시 도 1을 참고하면, 잡음 처리부(13)는 잡음 검출부(11)에서 검출된 잡음 신호를 이용하여 잡음 지수를 계산한다. 모션 신호를 예로 들면, 잡음 지수는 검출된 축의 가속도 벡터의 크기 값을 잡음 지수로 계산한다. 잡음 검출부(11)가 도 2b와 같이 X, Y 및 Z축의 3축의 가속도를 검출할 수 있는 3축의 가속도계 센서를 사용하는 경우, 잡음 처리부(13)는 모든 축의 가중치를 1로 두어 계산된 가속도 벡터의 크기 값을 계산한다. 또한, 잡음 처리부(13)는 피검자의 키 방향 감지축의 가중치를 다른 감지축보다 크게 두어 가속도 벡터의 크기 값을 계산한다. 잡음 처리부(13)에서 계산된 가속도 벡터의 크기 값과 같은 잡음 지수는 인터페이스부(10)에서 측정된 심전도 신호와 같은 생체 신호의 전기적 특성에 얼마나 많은 영향을 주는지 파악하기 위한 척도로 사용된다.
판단부(12)는 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 경우, 비정상적인 구간이 검출된 잡음 신호에 기인한 것인지 또는 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것인지를 판단한다. 즉, 판단부(12)는 생체 신호에 비정상적인 구간이 발생된 원인에 대해서 판단한다. 앞서 설명한 바와 같이, 판단부(12)는 생체 신호 판단부(121), 비교부(122) 및 잡음 판단부(123)으로 구성된다.
여기서, 피검자의 비정상적 신체 활동에는 부정맥 등이 포함된다. 부정맥은 심장에서 전기 자극이 잘 만들어지지 못하거나 자극의 전달이 제대로 이루어지지 않아 심장의 규칙적인 수축이 계속되지 못하여 심장 박동이 비정상적으로 빨라지거나 늦어지거나 혹은 불규칙해지는 것을 의미한다. 따라서, 피검자의 심장이 비정상적으로 활동하는 경우에는 측정된 심전도 신호에 비정상적 구간이 나타날 수 있다.
하지만, 단순히 측정된 심전도 신호를 표시하여 모니터링할 경우, 비정상적 구간이 잡음 신호에 기인한 것인지, 아니면 부정맥과 같은 비정상적 신체 활동에 기인한 것인지 정확하게 알 수 없다. 따라서, 심전도 신호를 표시할 때 판단부(12)에서 판단된 원인을 함께 나타내 준다면, 사용자는 보다 정확하게 심전도 신호를 모니터링할 수 있다.
생체 신호 판단부(121)는 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는지를 판단한다. 생체 신호 판단부(121)는 판단 결과, 생체 신호에 비정상적인 구간이 없는 경우 측정된 생체 신호는 정상인 것으로 판단되어 바로 표시부(14)로 전송되어 표시된다. 그러나, 생체 신호 판단부(121)는 판단 결과, 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 경우에는 그 원인을 판단하기 위하여 비교부(122) 및 잡음 판단부(123)를 동작시킨다.
생체 신호 판단부(121)에서 비정상적인 구간이 있는지를 판단하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있다. 그 중 하나를 예로 들면, 저장부(15)는 심전도 신호의 정상적인 파형의 모양들 및 비정상적인 파형의 모양들을 미리 저장해 놓는다. 생체 신호 판단부(121)는 측정된 심전도 신호가 인터페이스부(10)로부터 전송된 경우 저장부(15)에 저장된 정상적인 파형 및 비정상적인 파형의 모양들을 측정된 심전도 신호의 파형의 모양들과 주기를 나타내는 구간들마다 비교한다. 비교 결과, 저장된 정상적인 파형의 모양들과 일치하는 구간은 정상적인 심전도 신호의 파형으로 판단하고, 저장된 비정상적인 파형의 모양들과 일치하는 구간은 비정상적인 심전도 신호의 파형으로 판단한다. 일반적으로, 생체 신호 판단부(121)에서 비정상적인 구간이 있는지를 판단하는 방법에는 이외에도 다수가 있을 수 있으나, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다른 방법들을 이해할 수 있다.
비교부(122)는 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 것으로 판단된 경우, 검출된 잡음 신호를 이용하여 잡음 처리부(13)에서 계산된 잡음 지수를 임계값과 비교한다. 여기서, 임계값은 생체 신호 측정 장치(1)의 제작시에 미리 설정된 값이거나, 생체 신호 측정 장치(1)의 사용 환경에 따라 사용자에 의해 변경될 수 있는 값이다. 이와 같이 비교부(122)에서 잡음 지수와 임계값을 비교하는 이유는 비정상적 구간이 발생된 이유가 잡음 신호에 의한 것인지 아닌지를 파악하기 위함이다.
잡음 판단부(123)는 비교 결과에 따라, 비정상적인 구간이 어느 원인에 기인하여 발생된 것인지를 판단한다. 보다 상세하게 설명하면, 잡음 판단부(123)는 비교부(122)의 비교 결과에 기초하여 잡음 지수가 임계값을 초과하는 경우 비정상적인 구간이 검출된 잡음 신호에 기인하여 발생된 것으로 판단한다. 그러나, 잡음 판단부(123)는 잡음 지수가 임계값 미만인 경우 비정상적인 구간이 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인하여 발생된 것으로 판단한다. 이외에도 사용자는 잡음 지수가 임계값과 동일할 경우 잡음 판단부(123)가 검출된 잡음 신호 및 피검자의 비정상적 신체 활동 중 어느 원인으로 판단할 것인지에 대해 사용 환경에 맞게 설정할 수 있다.
표시부(14)는 측정된 생체 신호를 표시한다. 이때, 표시부(14)는 측정된 생체 신호의 비정상적인 구간에 대해 정상적인 구간과 구별되도록 판단부(12)의 판단 결과를 반영하여 측정된 생체 신호를 표시한다. 보다 상세하게는, 표시부(14)는 측정된 생체 신호에서 검출된 잡음 신호에 기인하여 발생된 비정상적인 구간과 비정상적 신체 활동에 기인하여 발생된 비정상적인 구간이 서로 구별되도록 표시한다. 이로써, 사용자는 심전도 신호를 모니터링할 때, 사용자는 심전도 신호의 비정상적인 구간이 발생된 원인에 대해 동시에 모니터링할 수 있다.
비정상적인 구간에 대해 구별되게 표시하는 방법으로는 비정상적인 구간의 심전도 신호를 나타내는 파형의 색, 굵기, 패턴, 배경색 등을 변경하거나 화살표 등을 이용하여 정상적인 구간과 다르게 표시할 수 있다. 또한, 비정상적인 구간들이 서로 다른 원인에 의한 것일 경우에는 서로 다른 원인들에 각각 대응되는 색, 굵기, 패턴, 배경색 등을 이용하여 구별되게 표시할 수 있다.
나아가서, 표시부(14)는 잡음 검출부(11)의 센서의 부착 방향에 대한 정보를 함께 표시할 수 있다. 인터페이스부(10)의 각각의 인터페이스가 잡음 검출부(11)의 각각의 가속도계 센서와 인접하게 제작되거나 부착된 경우, 가속도계 센서의 부착 방향을 통해서, 인터페이스부(10)의 각각의 인터페이스의 부착 방향을 알 수 있다. 가속도계 센서의 부착 방향은 가속도계 센서가 중력 방향과 이루는 각도를 이용하여 알 수 있다. 즉, 부착 방향을 나타내는 각도는 가속도계 센서의 감지축의 가속도 측정값을 중력 가속도로 나눈 값이다. 이와 같은 부착 방향을 나타내는 정보는 표시부(14)에 의해 45도 또는 90도와 같은 각도나 다른 그림 등을 이용하여 함께 표시된다.
또한, 표시부(14)는 생체 신호를 측정하는 동안 피검자 신체의 운동 강도의 변화에 대한 정보도 함께 표시할 수 있다. 즉, 표시부(14)는 생체 신호의 시간적 변화에 따른 운동 강도의 변화에 대한 정보를 함께 표시할 수 있다. 이와 같은 운동 강도의 변화는 심박수의 주기 변화, 잡음 검출부(11)의 가속도계 센서에서 측정된 모션 신호의 크기 변화 등을 이용하여 나타낼 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시부(14)에서 표시되는 생체 신호를 도시한 도면이다. 도 3을 참고하면, 인터페이스부(10)에서 측정된 심전도 신호 파형(301), 잡음 검출부(11)에서 검출된 모션 신호를 나타내는 그래프(302) 및 판단부(12)의 판단 결과가 반영된 심전도 신호 파형의 예시들(303, 304)이 도시되어 있다. 표시부(14)는 측정된 심전도 신호 파형(301), 모션 신호 그래프(302) 및 판단 결과가 반영된 심전도 신호 파형들(303, 304)을 모두 한번에 표시하거나, 판단 결과가 반영된 심전도 신호 파형들(303, 304)만을 표시할 수 있다.
인터페이스부(10)에서 측정된 심전도 신호에는 비정상적인 구간인 구간 1과 구간 2가 있다. 생체 신호 판단부(121)는 이 구간 1 및 구간 2이 비정상적인 구간이라고 판단한다. 이후에, 비교부(122)는 각각 구간 1에서의 잡음 지수를 임계값과 비교하고, 구간 2에서의 잡음 지수를 임계값과 각각 비교한다.
비교 결과 구간 1에서의 잡음 지수는 임계값 미만이므로, 잡음 판단부(123)는 구간 1이 발생된 원인을 부정맥 등과 같은 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것으로 판단한다. 그러나, 비교 결과 구간 2에서의 잡음 지수는 임계값을 초과하므로, 잡음 판단부(123)는 구간 2가 발생된 원인을 검출된 잡음 신호에 기인한 것으로 판단한다.
여기서, 구간 3에서 잡음 지수는 크게 나타나지만, 생체 신호 판단부(121)에서는 구간 3을 비정상적인 구간이라고 판단하지 않았다. 그 이유는 구간 3에서 심전도 신호에 각 축의 모션 신호들의 영향들이 서로 상쇄되어 결국 심전도 신호는 정상이기 때문이다.
판단 결과가 반영된 심전도 신호 파형의 예시(303)와 같이, 표시부(14)는 구간 1은 비정상적 신체 활동에 기인한 구간으로 판단되었으므로 구간 1을 정상적인 구간과 달리 굵은 실선으로 표시한다. 또한, 구간 2는 잡음 신호에 기인한 구간으로 판단되었으므로 구간 2를 정상적인 구간 및 구간 1과 달리 점선으로 표시한다. 또한, 판단 결과가 반영된 심전도 신호 파형의 다른 예시(304)와 같이, 표시부(14)는 구간 1은 비정상적 신체 활동에 기인한 구간으로 판단되었으므로 구간 1의 배경색을 정상적인 구간과 달리 회색으로 표시한다. 또한, 구간 2는 잡음 신호에 기인한 구간으로 판단되었으므로 구간 2의 배경색을 정상적인 구간 및 구간 1과 달리 빗금으로 표시한다.
이와 같이 구간 1, 구간 2 및 정상적인 구간을 구별하여 표시하는 방법은 앞서 설명한 바와 같이, 사용자의 사용 환경, 선호도 등에 따라 변경될 수 있음을 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
나아가서, 표시부(14)는 판단 결과가 반영된 심전도 신호 파형의 예시들(303, 304)과 같이 인터페이스부(10) 및 잡음 검출부(11)의 부착 방향을 45도 90도와 같은 각도로 나타내어 함께 표시할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 인터페이스들의 부착 방향이 서로 다르게 부착된 것을 도시한 도면이다. 피검자는 여러 방향으로 인터페이스들을 부착하여 부착 방향에 따른 심전도 신호들을 측정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 부착 방향은 가속도계 센서를 이용하여 측정할 수 있고, 표시부(14)는 부착 방향에 대한 정보를 함께 표시할 수 있다.
다시 도 1을 참고하면, 인터페이스부(10) 및 잡음 검출부(11)는 판단부(12), 잡음 처리부(13) 및 표시부(14)와 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 서로 다른 장치 내에 구비될 수 있다. 즉, 인터페이스부(10) 및 잡음 검출부(11)만 피부에 부착되고, 판단부(12), 잡음 처리부(13) 및 표시부(14)는 별도의 장치 내에 구비되어 인터페이스부(10) 및 잡음 검출부(11)와 유선 또는 무선으로 통신하여 측정된 생체 신호 및 검출된 잡음 신호를 수신할 수 있다. 그러나, 인터페이스부(10), 잡음 검출부(11), 판단부(12), 잡음 처리부(13) 및 표시부(14)는 하나의 장치에 구비되어 피부에 부착될 수도 있다.
저장부(15)는 측정된 생체 신호 및 검출된 잡음 신호를 저장한다. 이외에도 저장부(15)는 판단부(12)에서 처리된 결과 등 생체 신호 측정 장치(1)에서 처리된 데이터들, 처리할 데이터들을 저장한다.
생체 신호 측정 장치(1)는 피검자로부터 생체 신호를 측정하고 잡음 신호를 검출하면서 실시간으로 이들을 분석하여 사용자에게 표시할 수 있다. 그러나, 다른 실시예로써, 생체 신호 측정 장치(1)는 실시간으로 분석하지 않을 수 있다. 즉, 측정된 생체 신호 및 검출된 잡음 신호를 저장부(15)에 저장해 놓고, 사용자가 원하는 다른 시간에 생체 신호 측정 장치(1)는 저장부(15)에 저장된 데이터를 획득하고, 이들을 분석하여 사용자에게 표시할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 분석하는 방법의 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법은 도 1에 도시된 생체 신호 측정 장치(1)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 생체 신호 측정 장치(1)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법에도 적용된다.
501 단계에서 인터페이스부(10)는 피검자에 부착되어 피검자의 생체 신호를 측정한다. 502 단계에서 잡음 검출부(11)는 피검자에 부착되어 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출한다. 503 단계에서 판단부(12)는 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 경우, 비정상적인 구간이 검출된 잡음 신호에 기인한 것인지 또는 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것인지를 판단한다. 504 단계에서 표시부(14)는 비정상적인 구간에 대해 생체 신호의 정상적인 구간과 구별되도록 판단 결과를 반영하여 측정된 생체 신호를 표시한다.
도 6은 도 5의 생체 신호 분석 방법의 상세 흐름도이다.
601 단계에서 인터페이스부(10)는 피검자에 부착되어 피검자의 생체 신호를 측정한다. 602 단계에서 피검자에 부착되어 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출한다. 603 단계에서 생체 신호 판단부(121)는 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는지를 판단한다. 604 단계에서 비교부(122)는 검출된 잡음 신호를 이용하여 계산된 잡음 지수를 임계값과 비교한다. 605 단계에서 측정된 생체 신호를 표시한다. 606 단계에서 잡음 판단부(123)는 비교 결과, 비정상적인 구간은 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것으로 판단한다. 607 단계에서 잡음 판단부(123)는 비교 결과, 비정상적인 구간은 잡음 신호에 기인한 것으로 판단한다. 608 단계에서 표시부(14)는 판단 결과를 반영하여 측정된 생체 신호를 표시한다.
상기된 생체 신호 측정 장치(1) 및 생체 신호 측정 방법에 따라 사용자는 피검자의 생체 신호를 측정하여 표시할 때 잡음 등의 영향이 있는 구간을 구별하여 표시함으로써 피검자의 생체 신호를 보다 정확하게 모니터링할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시에에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 생체 신호 측정 장치 10: 인터페이스부
11: 잡음 검출부 12: 판단부
13: 잡음 처리부 14: 표시부
15: 저장부 121: 생체 신호 판단부
122: 비교부 123: 잡음 판단부

Claims (17)

  1. 피검자에 부착된 적어도 하나의 인터페이스로부터 피검자의 생체 신호를 측정하는 단계;
    상기 피검자에 부착된 적어도 하나의 센서를 이용하여 상기 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출하는 단계;
    상기 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 경우, 상기 비정상적인 구간이 상기 검출된 잡음 신호에 기인한 것인지 또는 상기 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것인지를 판단하는 단계; 및
    상기 비정상적인 구간에 대해 상기 생체 신호의 정상적인 구간과 구별되도록 상기 판단 결과를 반영하여 상기 측정된 생체 신호를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시된 생체 신호는 상기 검출된 잡음 신호에 기인하여 발생된 비정상적인 구간과 상기 비정상적 신체 활동에 기인하여 발생된 비정상적인 구간이 서로 구별되도록 표시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는
    상기 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는지를 판단하는 단계;
    상기 비정상적인 구간이 있는 것으로 판단된 경우, 상기 검출된 잡음 신호를 이용하여 계산된 잡음 지수를 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 따라, 상기 비정상적인 구간이 어느 원인에 기인하여 발생된 것인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출된 잡음 신호를 이용하여 잡음 지수를 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 비교하는 단계는 상기 계산된 잡음 지수와 상기 임계값을 비교하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 원인을 판단하는 단계는
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 잡음 지수가 상기 임계값을 초과하는 경우 상기 비정상적인 구간이 상기 검출된 잡음 신호에 기인하여 발생된 것으로 판단하고, 상기 잡음 지수가 상기 임계값 미만인 경우 상기 비정상적인 구간이 상기 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인하여 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서는 가속도계 센서를 포함하고,
    상기 표시하는 단계는 상기 가속도계 센서를 이용하여 획득된 상기 센서의 부착 방향에 대한 정보를 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 신호를 측정하는 동안 상기 피검자 신체의 운동 강도를 측정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 표시하는 단계는 상기 표시된 생체 신호의 시간적 변화에 따른 상기 운동 강도의 변화에 대한 정보를 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 신호는 상기 피검자의 심전도 신호이고, 상기 잡음 신호는 상기 피검자의 움직임에 따라 발생된 신호 및 외부 요인으로 인하여 상기 인터페이스의 전기적 특성의 변동에 따라 발생된 동잡음 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정된 생체 신호 및 상기 검출된 잡음 신호를 저장부에 저장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 판단하는 단계는 상기 저장부에 저장된 상기 생체 신호 및 상기 잡음 신호를 획득하여 상기 비정상적인 구간이 어느 원인에 기인하여 발생된 것인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  11. 피검자에 부착되어 피검자의 생체 신호를 측정하는 인터페이스부;
    상기 피검자에 부착되어 상기 생체 신호의 전기적 특성에 영향을 주는 잡음 신호를 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 잡음 검출부;
    상기 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는 경우, 상기 비정상적인 구간이 상기 검출된 잡음 신호에 기인한 것인지 또는 상기 피검자의 비정상적 신체 활동에 기인한 것인지를 판단하는 판단부; 및
    상기 비정상적인 구간에 대해 상기 생체 신호의 정상적인 구간과 구별되도록 상기 판단 결과를 반영하여 상기 측정된 생체 신호를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 표시된 생체 신호는 상기 검출된 잡음 신호에 기인하여 발생된 비정상적인 구간과 상기 비정상적 신체 활동에 기인하여 발생된 비정상적인 구간이 서로 구별되도록 표시되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단부는
    상기 측정된 생체 신호에 비정상적인 구간이 있는지를 판단하는 생체 신호 판단부;
    상기 비정상적인 구간이 있는 것으로 판단된 경우, 상기 검출된 잡음 신호를 이용하여 계산된 잡음 지수를 임계값과 비교하는 비교부; 및
    상기 비교 결과에 따라, 상기 비정상적인 구간이 어느 원인에 기인하여 발생된 것인지를 판단하는 잡음 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출된 잡음 신호를 이용하여 잡음 지수를 계산하는 잡음 처리부를 더 포함하고,
    상기 비교부는 상기 계산된 잡음 지수와 상기 임계값을 비교하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 센서의 부착 방향에 대한 정보 및 상기 생체 신호를 측정하는 동안 상기 피검자 신체의 운동 강도의 변화에 대한 정보 중 적어도 하나를 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 측정된 생체 신호 및 상기 검출된 잡음 신호를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 판단부는 상기 저장부에 저장된 상기 생체 신호 및 상기 잡음 신호를 획득하여 상기 비정상적인 구간이 어느 원인에 기인하여 발생된 것인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 인터페이스부 및 상기 잡음 검출부는 상기 판단부 및 상기 표시부와 유선 또는 무선 네트워크로 연결된 서로 다른 장치 내에 구비된 것을 특징으로 하는 장치.
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