KR20130059775A - Method for emotion analysis of a driver - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자전거 운전자의 생체정보를 획득하는 방법에 관한 것으로, 특히 자전거의 핸들 및 워치타입 생체계측기에 장착된 생체신호센서들을 통해 운전자의 다양한 생체정보를 획득하고, 생체정보 획득에 오류가 발생할 경우 다른 위치에서 획득한 생체정보로 선택 획득하도록 하며, 측정된 생체정보를 분석 및 모니터링하여 설정된 기준값 범위를 벗어날 경우 이를 운전자에게 경보하는 자전거 운전자의 생체정보 획득 및 모니터링방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for acquiring biometric information of a cyclist, in particular, when biometric information of a driver is acquired through biosignal sensors mounted on a handle of a bicycle and a watch type biometer, and an error occurs in obtaining biometric information. The present invention relates to a method of acquiring and monitoring biometric information of a bicycle driver, which selects and acquires biometric information obtained from another location, and analyzes and monitors the measured biometric information and alerts the driver when it is out of a set reference value range.
최근 자전거는 이동수단뿐만 아니라, 건강을 위한 운동수단으로 더 많이 활용되고 있다. 특히, 자동차 사용대수 증가에 따른 공해와 교통문제 해결을 위한 한 방편으로 자전거 이용 활성화를 높이기 위해 각 분야별로 적극적인 관심과 지원이 이루어지고 있다. Recently, bicycles are being used not only as a means of transportation but also as a means of exercise for health. In particular, in order to solve pollution and traffic problems caused by the increase in the number of automobiles used, active interest and support are being made in each field to increase the use of bicycles.
즉, 자전거는 이동수단과 운동수단으로서의 가치뿐만 아니라, 자전거는 남녀노소를 불문한 다양한 계층의 사용자들과, 가족단위, 동호회 단위의 각종 단체를 형성하여 여행 등의 레저에 활용됨에 따라 사회적, 문화적으로 우리 생활에 매우 중요한 역할을 하고 있다.In other words, bicycles are not only valuable as a means of transportation and exercise, but bicycles are also used for leisure activities such as travel by forming various groups of users of all ages, families, and groups. Play a very important role in our lives.
그에 따라 자전거를 중심으로 자전거 주차시설, 자전거 도로 등의 기반시설 뿐만 아니라, 자전거의 분실방지, 위치식별 또는 운전자의 운동 및 건강 상태를 모니터링하기 위한 헬스케어시스템 등의 첨단시스템들이 자전거의 주변기술로 적용되고 있다.Accordingly, not only infrastructure such as bicycle parking facilities and bicycle roads, but also advanced systems such as bicycles' prevention of loss, location identification, and health care system for monitoring driver's exercise and health status, Is being applied.
특히, 자전거는 IT와 보건의료 서비스가 결합하여 언제, 어디서나 이용 가능한 건강관리 및 의료 서비스를 위한 유비쿼터스(Ubiquitous) 기반의 u-헬스케어(u-Healthcare) 시스템이 장착되어, 운전자의 질병의 원격관리, 건강 유지 및 향상을 서비스하며, 특히, 자전거 운전자가 운전중 무구속상태로 생체신호를 획득하여 운전자의 건강정보를 분석하여 운전자에게 피드백하거나, 운전자의 건강관리 시스템으로 전송하도록 한 것이다.In particular, bicycles are equipped with a Ubiquitous-based u-Healthcare system for health care and medical services that can be used anytime, anywhere by combining IT and health care services, and remotely manage driver's diseases. In particular, the driver maintains health and improves health, and in particular, the bicycle driver acquires a biosignal in an unrestrained state while driving and analyzes the driver's health information and feeds it back to the driver, or transmits it to the driver's health care system.
종래기술에 따른 u-헬스케어를 위한 자전거는 국내특허공개 제10-2009-0022907(건강관리용 자전거)에 개시되어 있다.
Bicycle for u-healthcare according to the prior art is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2009-0022907 (health care bicycle).
도 1은 종래기술에 따른 건강관리용 자전거의 개략적인 블록 구성도로서, 종래기술에 따른 건강관리용 자전거(10)는 고정식 헬스 자전거로, 자전거 본체 프레임에 사용자가 파지 가능한 손잡이가 마련되어 있으며, 손잡이에는 감지유닛(10), 메모리부(20), 출력유닛(30) 및 제어부(40)가 포함하여 구성된다.1 is a schematic block diagram of a health care bicycle according to the prior art, the
여기서, 감지유닛(10)은 사용자의 맥박을 감지하도록 상기 손잡이에 도전판이 설치되어 양(+)전하, 음(-)전하 등을 입력 받는다Here, the
상기 제어부(40)는 A/D 변환부(41)와 비교/판단부(42)를 포함하며, 상기 감지유닛(10)을 통해 실시간으로 측정된 맥박 정보를 상기 메모리부(20)에 저장된 소정 시간(Δt) 이전 맥박 정보와 비교하여, 현재 운동중인 사용자의 건강상태에 문제가 발생하였는지의 여부를 판단한다.The
상기 비교/판단부(42)는 상기 A/D 변환부(41)를 통해 변환된 디지털 맥박 신호를 입력받아, 상기 메모리부(20)에 저장된 일정 시간(Δt) 전에 상기 메모리부(20)에 저장된 맥박 신호의 차이를 미분하여 변화율을 계산한다. 상기 시간(Δt)은 사용자의 설정에 의해 1 내지 5초 사이에서, 적절히 변경할 수 있는데, 바람직하게는 3초로 설정하는 것이 좋다.The comparison /
이처럼 미분을 통해 맥박 변화의 증감에 따른 변화율을 측정하면, 운동중인 사용자의 맥박이 건강에 위협을 줄수 있을 정도로 급격하게 증가 또는 감소하였는지의 여부를 확인할 수 있다.By measuring the change rate according to the change in the pulse change through the derivative, it is possible to determine whether the pulse of the exercise user is rapidly increased or decreased so as to threaten the health.
이와 같이 구성된 종래기술에 따른 건강관리용 자전거는 고혈압 또는 심장병 등이 있는 사용자가 건강관리용 자전거를 이용하여 운동을 하면서, 자신의 심박동의 변화를 실시간으로 확인할 수 있어, 심장에 무리가 오는 것과 같은 건강 이상상태가 발생하였을 경우, 즉시 운동을 멈출 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.The health care bicycle according to the prior art configured as described above can check the change in his heart rate in real time while the user with high blood pressure or heart disease is exercising using the health care bicycle. When an abnormal condition occurs, there is an effect that can be stopped immediately to exercise.
종래기술에 따른 건강관리용 자전거는 운동 중 사용자가 손잡이에 부착된 감지유닛의 접촉점에서 손을 뗄 때, 센서 미접촉(lead fail)으로 인한 노이즈가 발생됨에 따라 노이즈를 포함한 측정된 생체신호를 제거한 후 처음부터 생체신호를 다시 측정하거나, 해당 발생된 노이즈 시간만큼 생체신호를 제거한 후 이후 측정된 생체신호를 이어서 측정할 경우에는 노이즈가 발생된 시간만큼 측정시간이 길어지고, 정확도가 떨어질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
The health care bicycle according to the prior art removes the measured bio-signal including the noise as the noise occurs due to the sensor's lead fail when the user lifts his hand from the contact point of the sensing unit attached to the handle during exercise. If the bio signal is measured again from the beginning, or the bio signal is removed after the corresponding noise time, then the measured bio signal is subsequently measured as long as the noise is generated and the accuracy is inevitably deteriorated. There was this.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여, 자전거 운전자의의 생체정보 획득을 위하여 자전거 핸들바와 운전자 손목에 생체정보획득장치를 구비하여 운전자가 핸들바에 장착된 바이오센서들로부터 생체신호 획득 중 바이오센서들과의 미접촉(lead fail)으로 인해 발생된 생체감지신호 끊어짐 발생시 손목의 생체정보획득장치로부터 생체신호로 대체 획득함으로 운전자의 생체신호 측정 중 움직임 또는 접촉불량 등으로 발생된 노이즈 구간에도 생체감지신호가 끊어짐 없이 연속성을 유지하도록 하는 자전거 운전자의 생채정보 획득 및 모니터링방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in order to improve the problems of the related art, the present invention includes a biometric information acquisition device on a bicycle handlebar and a driver's wrist to acquire biometric information of a bicycle driver, while the driver acquires biosignals from biosensors mounted on the handlebar. When a biometric signal is lost due to a lead failure with biosensors, the biosignal is replaced with a biosignal from a wrist biometric information acquisition device. It is an object of the present invention to provide a method for obtaining and monitoring biomedical information of a cyclist to maintain continuity without disconnection of a detection signal.
본 발명의 다른 목적은 자전거 핸들바와 운전자의 손목에서 획득된 심전도/맥파신호를 모니터링하며, 산출된 현재 맥박수가 설정된 위험수준으로 판단될 경우 위험정도에 따라 운전자로 하여금 운동중지 경보 또는 자가 호흡 유도를 위한 안내음성을 출력하여 운전자로 하여금 위험상태를 인지하도록 하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to monitor the electrocardiogram / pulse wave signal obtained from the handlebar and the wrist of the driver, and if the calculated current pulse rate is determined to be the set risk level, the driver may stop the exercise alert or induce self-breathing according to the degree of danger. The purpose is to output the guide voice for the driver to recognize the dangerous state.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 자전거 운전자의 생체정보 획득 및 모니터링과정은 자전거 핸들바에 접촉된 운전자의 손바닥으로부터 생체정보 획득을 위한 심전도센서가 포함된 핸들바센서부와, 자전거 운전자의 손목으로부터 생체정보 획득을 위한 맥파센서가 포함된 손목센서부로부터 각각 심전도 및 맥파신호(ECG)(PPG)를 입력받은 생체신호모니터링장치에 의해 신호처리 및 분석과정을 통해 AD(Analog/Digital)값, R-피크(R-peak), RRI(R-R peak Interval) 및 맥박수(HR)를 포함한 각 파라미터값을 산출하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법에 있어서, 상기 핸들바센서부의 심전도센서 및 손목센서부의 맥파센서로부터 자전거 운전자의 동기된 심전도신호 및 맥파신호(ECG)(PPG)를 생체신호모니터링장치에서 각각 획득하는 생체신호획득과정; 상기 생체신호모니터링장치는 심전도 및 맥파센서로부터 획득된 각 심전도 및 맥파신호(ECG)(PPG)를 분석하여 AD값, R-피크, RRI 및 맥박수를 포함한 각 파라미터값들을 산출하는 생체신호분석과정; 상기 심전도센서로부터 산출된 각 AD값, R피크 임계값, RRI 및 맥박수가 설정된 정상적인 심전도신호 범위에서 벗어난 경우, 상기 심전도센서의 운전자 신체 미접촉 오류로 판단하여 상기 심전도신호(ECG)와 동기된 맥파신호(PPG)로부터 AD값, R-피크, RRI 및 맥박수로 대체하여 획득하는 생체신호대체과정; 및 상기 생체신호대체과정에서 맥파신호(PPG)로부터 획득된 AD값, R-피크, RRI 및 맥박수가 설정된 정상적인 심전도신호에서 벗어난 경우, 맥파센서의 운전자 미접촉 오류로 판단하여 상기 생체신호획득과정으로 리턴하는 리턴과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Biological information acquisition and monitoring process of the bicycle driver to achieve the object of the present invention is a handlebar sensor unit including an electrocardiogram sensor for obtaining biometric information from the palm of the driver in contact with the bicycle handlebar, and obtains biometric information from the wrist of the bicycle driver EC (Analog / Digital) value and R-peak (B) through the signal processing and analysis process by the biosignal monitoring device which received ECG and pulse wave signal (ECG) (PPG) respectively from the wrist sensor part including pulse wave sensor for In the method of obtaining biometric information of a bicycle driver for calculating each parameter value including R-peak, RRI (RR peak Interval) and pulse rate (HR), the bicycle driver from the electrocardiogram sensor of the handlebar sensor unit and the pulse wave sensor of the wrist sensor unit A biosignal acquisition process of acquiring the synchronized electrocardiogram signal and pulse wave signal (ECG) (PPG) of the biosignal monitoring apparatus, respectively; The biosignal monitoring apparatus includes a biosignal analysis process of analyzing respective electrocardiograms and pulse wave signals (ECGs) (PPGs) obtained from an electrocardiogram and a pulse wave sensor and calculating respective parameter values including an AD value, an R-peak, an RRI, and a pulse rate; When the AD value, the R peak threshold value, the RRI, and the pulse rate calculated by the ECG sensor deviate from the set normal ECG signal range, the pulse wave signal synchronized with the ECG signal is determined by determining that the driver's body is not in contact with the ECG sensor. Biosignal replacement process obtained by substituting AD value, R-peak, RRI and pulse rate from (PPG); And when the AD value, the R-peak, the RRI, and the pulse rate obtained from the pulse wave signal (PPG) are deviated from the normal ECG signal set in the biosignal replacement process, it is determined that the driver's non-contact error of the pulse wave sensor is returned to the biosignal acquisition process. The return process; characterized in that made, including.
여기서, 상기 생체신호분석과정은 각 심전도 및 맥파센서로부터 획득된 심전도/맥파신호로부터 디지털값(AD), R피크 임계값, RRI 및 맥박수를 순차적으로 각각 산출하고, 상기 생체신호대체과정에서 심전도센서로부터 산출된 각 파라미터 값이 설정된 범위에서 벗어날 경우 해당 파라미터값 이후의 파라미터값들은 맥파센서로부터 산출된 파라미터값을 선택 획득하는 것을 특징으로 한다. Here, the biosignal analysis process sequentially calculates a digital value (AD), an R peak threshold value, an RRI, and a pulse rate from an electrocardiogram / pulse wave signal obtained from each electrocardiogram and pulse wave sensor. When each parameter value calculated from the parameter is out of the set range, the parameter values after the parameter value may be obtained by selectively obtaining the parameter value calculated from the pulse wave sensor.
또한, 상기 생체신호대체과정 및 리턴과정에서 상기 심전도신호 및 PPG신호(ECG)(PPG)로부터 산출된 각 파라미터를 통해 획득된 심전도/맥파신호가 정상범위 인지를 판단하되, 상기 AD값은 정상적인 심전도/맥파신호로 판단하기 위해 설정된 최소, 최대 전압레벨 이내인지를 판단하며, 상기 R-피크는 정상적인 심전도/맥파신호로 판단하기 위한 설정된 임계값 이상인지를 판단하며, 상기 RRI는 하나의 RRI의 디지털 변환된 샘플링 개수가 정상적인 심전도/맥파신호로 판단하기 위해 설정된 최소, 최대 개수 이내인지를 판단하며, 상기 HR값은 현재까지 측정된 맥박수의 평균값(Averaged HR)과 현재 맥박수의 차이(Averaged HR - HR)가 설정된 기준값이내 일 경우에는 유효한 맥박수로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is determined whether the electrocardiogram / pulse wave signal obtained through each parameter calculated from the ECG signal and the PPG signal (ECG) (PPG) in the biosignal replacement process and the return process is within a normal range, and the AD value is a normal ECG. It is determined whether or not within the minimum, maximum voltage level set to determine the pulse wave signal, the R-peak determines whether or not the set threshold value to determine the normal electrocardiogram / pulse wave signal, the RRI is a digital of one RRI It is determined whether the converted sampling number is within the minimum and maximum number set to determine the normal electrocardiogram / pulse signal, and the HR value is a difference between the average value (Averaged HR) and the current pulse rate of the pulse rate measured so far (Averaged HR-HR ) Is within the set reference value, it is determined as a valid pulse rate.
또한, 상기 각 과정을 통해 산출된 맥박수의 변화율를 연산하여 설정된 값 이상의 급격한 상승으로 판단될 경우에는 운동을 멈추도록 표시창 및 음성출력부를 통해 운전자에게 경보하는 한편, 상기 각 과정을 통해 산출된 맥박수의 변화율를 연산하여 설정된 위험 맥박수까지 완만히 상승한 것으로 판단될 경우에는 이를 상기 표시창을 통해 표시하고, 음성출력부를 통해 운전자에게 심박 안정화를 위해 자가 호흡유도 안내음성을 출력하는 것을 특징으로 한다.In addition, if it is determined that the rate of change of the pulse rate calculated through each process is a sudden rise above the set value, the driver is alerted through the display window and the voice output unit to stop the exercise, and the rate of change of the pulse rate calculated through each process is determined. When it is determined that the operation is gradually increased to the set dangerous pulse rate, it is displayed through the display window, and the voice output unit outputs a self-breathing guide voice to stabilize the heartbeat.
본 발명에 따른 자전거 운전자의 생체정보 획득방법은 심전도센서를 핸들바와 손목센서부에 장착하여 운전자가 생체정보측정 중 움직임으로 인해 핸들바에 장착된 심전도센서로부터 미접촉이 발생된다 할지라도 손목센서부에 장착된 맥파센서를 통해 획득된 PPG 데이터 및 이를 통해 산출된 파라미터를 이용하므로, 심전도 데이터로부터 파라미터 산출을 위해 심전도 데이터 획득을 처음부터 다시 시작할 필요없이 연속해서 필요한 파라미터들을 획득할 수 있는 효과가 있다. Biometric information acquisition method of the bicycle driver according to the present invention is equipped with an ECG sensor handle bar and wrist sensor unit even if the driver is not contacted from the ECG sensor mounted on the handle bar due to the movement during the measurement of the biometric information mounted on the wrist sensor unit Since the PPG data acquired through the acquired pulse wave sensor and the parameters calculated therefrom are used, there is an effect that the necessary parameters can be continuously obtained without having to restart the ECG data acquisition for the parameter calculation from the ECG data.
또한, 본 발명은 상기 획득된 심전도/맥파센서로부터 획득된 ECG/PPG신호로부터 맥박수를 산출하고, 산출된 맥박수가 위험 수준일 경우 이를 경보하되, 맥박수가 짧은 시간 급격히 상승한 경우에는 운동중지 경보를 하고, 서서히 증가한 경우에는 자가 호흡유도 안내 음성을 출력하여 운전자로 하여금 심박 안정화를 유지하도록 하는 효과가 있다. In addition, the present invention calculates the pulse rate from the ECG / PPG signal obtained from the obtained ECG / pulse wave sensor, and if the calculated pulse rate is a dangerous level, but if the pulse rate rises rapidly in a short time stops the exercise alarm In the case of a slow increase, the self-breathing guidance voice is output to the driver to maintain heart rate stabilization.
도 1은 종래기술에 따른 건강관리용 자전거의 개략적인 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명을 구현하기 위한 자전거 운전자의 생체정보 획득시스템의 구성도이고,
도 3은 본 발명을 구현하기 위한 자전거 운전자의 생체정보 획득장치의 상세 블록 구성도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자전거 운전자의 생체정보 획득과정의 흐름도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자전거의 핸들바 및 손목센서부에 장착된 각 심전도/맥파센서로부터의 심전도/맥파 파형 및 노이즈보상 표시도 이고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자전거 운전자의 위험 맥박수 감지에 따른 경보과정의 흐름도이다.1 is a schematic block diagram of a health care bicycle according to the prior art,
2 is a block diagram of a system for obtaining biometric information of a bicycle driver for implementing the present invention;
3 is a detailed block diagram of an apparatus for obtaining biometric information of a bicycle driver for implementing the present invention;
4 is a flowchart of a process of obtaining biometric information of a bicycle driver according to an embodiment of the present invention;
5 is an electrocardiogram / pulse wave waveform and noise compensation display diagram of each electrocardiogram / pulse wave sensor mounted on a handlebar and a wrist sensor unit of a bicycle according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart of an alarming process according to dangerous pulse rate detection of a bicycle driver according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 자전거 운전자의 생체정보 획득방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, the method for obtaining biometric information of a bicycle driver according to an embodiment of the present invention will be described in detail as follows.
도 2는 본 발명을 구현하기 위한 자전거 운전자의 생체정보를 획득하기 위한 생체정보회득 시스템의 구성도로서, 자전거(100) 운전 중 운전자의 손바닥으로부터 다양한 생체정보 획득을 위한 바이오센서들(110)을 탑재한 핸들바(101)와, 자전거 운전자의 손목에 착용하여 운전자의 다양한 생체정보를 획득하기 위한 손목센서(120)들을 탑재한 손목시계(watch)형상의 워치타입 생체계측기(102)와, 상기 핸들바(101)에 탑재된 바이오센서들(110)과 상기 워치타입 생체계측기(102)로부터 측정된 심박수, 체지망, 피부전기저항 등의 생체신호를 수집 및 분석하여 표시창에 표시하며, 수집 및 분석된 심박수가 위험수준에 이를 경우 이를 음성 또는 표시창을 통해 경보하는 생체신호 모니터링장치(200)로 구성된다.2 is a configuration diagram of a biometric information acquisition system for acquiring biometric information of a bicycle driver for implementing the present invention, and shows
여기서, 상기 핸들바(110)는 상기 자전거의 핸들에 착탈 가능하며, 탑재된 핸들바센서부(110)는 상기 생체신호 모니터링장치(200)와 유선 또는 무선으로 데이터를 전송하도록 구성한다.Here, the
상기 워치타입 생체계측기(102)는 상기 생체신호 모니터링장치(200)와 RF 또는 지그비, 블루투스 등의 무선 데이터 전송방식으로 연결 구성되어 있다.The
도 3은 도 2의 생체정보 획득장치의 상세 블록구성도로서, 상기 핸들바(101)에 장착된 핸들바센서부(110)는 운전자의 손바닥과 접촉된 심전도센서(111), 제1피부전기저항센서(112), 피부온도센서(113) 및 체지방센서(114)로 구성된다.3 is a detailed block diagram of the biometric information acquisition device of FIG. 2, wherein the
상기 워치타입 생체계측기(102)에 탑재된 손목센서부(120)는 손목과 접촉된 맥파센서(121), 제2피부전기저항센서(122) 및 상기 측정된 생체신호를 상기 생체신호 모니터링장치(200)로 전송하기 위한 무선송신부(123)로 구성된다.The
상기 생체신호 모니터링장치(200)는 상기 핸들센서부(110)의 각 센서(111~114)로부터 수신된 센서신호들(ECG1, GSR1, SKT, BMI)을 입력받아 디지털신호로 변환하는 A/D변환부(201)와, 상기 손목센서부(120)로부터 전송된 무선 생체신호를 입력하는 무선수신부(202)와, 상기 A/D변환부(201)와 무선수신부(202)를 통해 입력된 생체신호 중 정확한 생체신호를 선택 획득하고, 획득된 운전자의 현재 건강상태 등을 판단하기 위한 파라미터를 산출 및 분석하는 마이크로콘트롤러(203)와, 상기 마이크로콘트롤러(203)의 제어에 의하여 운전자 상태정보 및 생체정보를 저장하는 메모리부(204)와, 상기 마이크로콘트롤러(203)에서 산출된 운전자의 건강상태 정보 및 생체정보를 표시하는 표시부(LCD)(206)와, 상기 마이크로콘트롤러(203)의 제어에 의하여 운전자의 맥박수 변동에 따른 위험경보 및 자가호흡 유도 안내음성을 출력하는 음성출력부(206)와, 상기 마이크로콘트롤러(203)로부터의 신호를 외부로 전송하기 위한 통신부(207)로 구성된다.The
여기서, 핸들바(101)에 장착된 심전도센서(111)는 핸들바(101)의 좌,우측에 한 개씩의 접점으로 이루어져 운전자가 양 손바닥으로 핸들을 잡았을 경우 각 접점으로부터 운전자의 양 손바닥을 통해 운전자의 신체에 흐르는 전류로부터 심전도신호(ECG)를 획득하게 되며, 상기 워치타입 생체계측기(102)에 장착된 맥파센서(121)는 운전자의 손목과 접촉되는 위치에 부착된 맥파센서로 구성되어 있다.Here, the
한편, 상기 워치타입 생체계측기(102)는 탑재된 맥파센서(121)를 통해 운전자의 손목으로부터 맥파신호(PPG)를 획득하고, 제2피부전기저항센서(112)를 통해 운전자의 제2피부전기저항신호(GSR2)를 감지하여 상기 무선송신부(123)를 통해 상기 생체신호모니터링장치(200)로 전송한다.On the other hand, the
또한, 상기 생체신호모니터링장치(200)는 핸들바센서부(110)의 심전도센서(111)에서 운전자로부터 획득된 심전도신호(ECG), 제1피부전기저항센서(112)으로부터 획득된 운전자의 피부전기저항값(GSR1), 피부온도센서(113)를 통해 획득된 운전자의 손바닥의 피부온도(ST: Skin Temperature) 및 체지방센서(114)에서 측정된 체지방값(BMI)을 각각 상기 A/D변환부(201)를 통해 마이크로콘트롤러(203)로 입력받아 생체신호를 분석하여 운전자의 건강상태를 판단한다.
In addition, the
여기서 본 발명은 마이크로콘트롤러(203)에서 핸들바(101)에 장착된 심전도센서(111)와 워치타입 생체계측기(102)에 장착된 맥파센서(121)로부터 획득된 각 심전도/맥파신호(ECG)(PPG)를 입력받아, 심전도센서(111)로부터의 심전도신호(ECG)가 노이즈로 판단될 경우, 이를 맥파센서(121)로부터의 맥파신호(PPG)로 대체하여 필요한 파라미터를 산출하도록 하므로, 운전자의 손이 핸들바(101)에 장착된 심전도센서(111)과의 미접촉(lead fail)으로 인한 노이즈가 발생할 경우에도 심전도신호의 연속성을 유지하도록 한 것이다.
In the present invention, the electrocardiogram / pulse wave signal (ECG) obtained from the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자전거 운전자의 생체정보 획득과정의 흐름도로서, 자전거 운전자가 자동 또는 수동으로 선택한 생체정보측정 모드가 실행되면, 상기 핸들바(102)에 장착된 심전도센서(111) 및 워치타입 생체계측기(102)에 장착된 맥파센서(121)가 구동되어, 동기된 심전도/맥파신호(ECG)(PPG)를 각각 측정하기 시작한다.(S101)3 is a flowchart illustrating a process of acquiring biometric information of a bicycle driver according to an exemplary embodiment of the present invention. When the biometric information measurement mode selected by the bicycle driver is automatically or manually executed, an
상기 마이크로콘트롤러(203)는 상기 심전도 및 맥파센서(111)(121)로부터 획득된 각 심전도/맥파신호(ECG)(PPG)는 R-피크값, RRI 및 HR값 산출하고 저장하는 과정을 각각 수행한다.(S111~S127)(S131~S147)The
상기 각 과정에 대하여 도 3을 참고하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Each process will be described in detail with reference to FIG. 3 as follows.
먼저, 마이크로콘트롤러(203)는 핸들바(101)에 장착된 심전도센서(111)로부터의 획득된 심전도신호(ECG)가 A/D변환부(201)을 통해 디지털값(AD)으로 변환되어 입력받는다.(S111)First, the
상기 변환 입력된 디지털값(AD)들이 정상적인 심전도 신호인지를 판단하게 된다. 즉, 입력된 디지털값(AD)의 레벨이 일반적인 사람의 정상기준 범위를 설정하여 설정된 정상범위 인지를 판단한다. It is determined whether the converted input digital values AD are normal ECG signals. That is, it is determined whether the level of the input digital value AD is a set normal range by setting a normal reference range of a general person.
예를 들어, A/D변환부(201)가 10bit로 구동되는 회로일 경우, 전압레벨이 1024 레벨까지 측정 가능하며, 이때 정상 범위의 레벨을 최소 45, 최대 300으로 설정하고, 그 범위 이내일 경우에만 정상적인 심전도신호로 판단하고, 설정된 범위를 벗어나면 운전자의 센서 미접촉(lead fail)등의 오류로 판단하게 된다. 여기서, 디지털값의 최소/최대값은 임의 설정이 가능하다.For example, when the A /
만약, 사용자의 센서 미접촉(lead fail)으로 판단된(S113) 디지털값(AD)의 개수가 일정 시간동안 지속되면(약 20개 초과) 노이즈로 판단하여 보상과정(S133~S147)을 수행한다.If the number of digital values AD determined as the lead fail of the user (S113) is maintained for a predetermined time (more than about 20), it is determined as noise and the compensation process (S133 to S147) is performed.
여기서, 운전자의 핸들바(101) 좌,우측에 각 접점을 통해 심전도신호를 측정하는 심전도센서(111)의 미접촉(lead fail) 오류는 핸들바(101)의 좌,우측에 장착된 각 센서접점에 처음부터 운전자의 양손이 모두 미접촉 되는 경우 또는, 양손 중 어느 한 손만 미접촉 된 경우 또는 처음에는 양손이 모두 정상적으로 접촉되었으나, 상기 각 파라미터(R-피크, RRI, HR값)값을 모두 획득하기 전에 양손 모두 또는 어느 한 손이 미접촉될 경우에도 정확한 심전도신호를 획득할 수 없어, 보상과정을 수행하게 된다.Here, the lead fail error of the
상기 보상과정(S133~S147)은 상기 심전도신호(ECG)와 동기된 상기 손목센서부(120)의 맥파센서(121)로부터의 맥파신호(PPG)에서 디지털값(AD)을 획득하고, R-피크값, RRI 및 HR값을 산출 저장하는 것이다.(S133~S147)
The compensation processes S133 to S147 obtain a digital value AD from the pulse wave signal PPG from the
만약, 상기 마이크로콘트롤러(203)에 입력된 상기 심전도신호(ECG)의 디지털변환값(AD)이 설정된 기준 범위(45≤AD≤300)일 경우에는 정상적인 심전도신호로 판단하여 저역 및 고역통과필터를 통해 고역 및 저역대의 주파수 성분을 갖는 노이즈를 제거한 후, 1차 미분 및 제곱근 연산과정을 수행하고, 포락선검출 알고리즘을 통해 R-피크를 추출하게 된다.(S115)(S117)If the digital conversion value AD of the ECG signal ECG input to the
이때, 포락선 검출 알고리즘을 통해 검출된 R-피크값이 설정된 포락선의 임계값(threshold) 이하 일 경우에는 사용자의 심전도센서(111) 미접촉 오류로 판단하고(S119), 상기 손목센서부(120)의 맥파센서(121)에서 산출된 맥파신호(PPG)의 R-피크값이 설정된 포락선의 임계값 이상인지를 판단하고(S139), 임계값 이상이면 상기 맥파신호(PPG)의 RRI 및 HR값을 산출과정을 수행한다.(S141~S147)At this time, when the R-peak value detected through the envelope detection algorithm is less than or equal to the threshold of the set envelope, it is determined that the user's
그러나, 만약 상기 맥파센서(121)에서 산출된 맥파신호(PPG)의 R-피크값이 설정된 포락선의 임계값 이하일 경우에는 상기 최초 생체정보 측정단계(S101)로 리턴하여 상기 심전도 및 맥파센서(111)(121)로부터 해당 심전도/맥파신호(ECG)(PPG) 획득 및 각 파라미터(AD, R-피크, RRI, HR) 산출을 다시 시작한다.(S101~S127)(S131~S147)However, if the R-peak value of the pulse wave signal PPG calculated by the
상기 포락선 검출 알고리즘을 통해 검출된 심전도신호(ECG)의 R-피크값이 설정된 포락선의 임계값(threshold) 이상일 경우에는 RRI를 획득하기 시작한다.(S121)If the R-peak value of the ECG signal detected by the envelope detection algorithm is equal to or larger than a set threshold of the envelope, RRI is started.
상기 획득된 심전도신호(ECG)에서 하나의 RRI의 샘플링 개수를 설정된 정상 범위인지를 판단한다. 예를 들어, 샘플링 개수를 최소(70), 최대(300)로 설정했다면 설정된 정상 범위에 있으면, 정상적인 RRI로 판단하여 현재 맥박수(HR)를 산출한다.(S123)(S125) 여기서, RRI의 정상적인 최소, 최대 샘플링 수는 사용자 임의 설정이 가능하다.In the acquired ECG signal, it is determined whether the sampling number of one RRI is within a set normal range. For example, if the number of samplings is set to the minimum 70 and the maximum 300, if it is within the set normal range, it is determined as a normal RRI to calculate the current pulse rate HR (S123) (S125). The minimum and maximum number of samplings can be set by the user.
만약, 심전도신호(ECG)의 획득된 RRI의 샘플링 수가 설정된 정상 범위를 벗어난 경우(RRI≤70, 300≤RRI)에는 상기 맥파신호(PPG)로부터의 RRI 샘플링 수가 설정된 정상범위 이내 인지를 판단한다.(S143) 한편, 설정된 샘플링 수 이내일 경우에는 정상적인 RRI로 판단하고, 상기 맥파신호(PPG)의 해당 RRI로부터 현재 맥박수(HR)를 획득 및 저장하게 된다.(S145)(S147)If the number of samples of the acquired RRI of the ECG signal is outside the set normal range (RRI≤70, 300≤RRI), it is determined whether the number of RRI sampling from the pulse wave signal PPG is within the set normal range. On the other hand, if it is within the set number of sampling, it is determined as a normal RRI, and the current pulse rate HR is acquired and stored from the corresponding RRI of the pulse wave signal PPG (S145) (S147).
그러나, 상기 맥파신호(PPG)의 RRI 샘플링 수가 설정된 기준범위를 벗어난 경우(RRI≤70, 300≤RRI)에는 맥파센서(121)의 맥파신호(PPG) 획득 실패로 판단하여 상기 최초 생체신호 측정단계(S101)로 리턴하여 상기 심전도센서(111)로부터 해당 심전도신호(ECG) 획득 및 각 파라미터(AD, R-피크, RRI, HR) 산출을 다시 시작한다.(S101)However, when the RRI sampling number of the pulse wave signal PPG is out of the set reference range (RRI ≤ 70, 300 ≤ RRI), the pulse wave signal PPG acquisition failure of the
상기 심전도신호(ECG)의 RRI의 샘플링 수가 정상적인 범위 이내(70<RRI<300)일 경우에는 맥박수(HR)를 산출하기 위한 정상적인 RRI로 판단하고, 현재까지 측정된 맥박수의 평균값(Averaged HR)과 현재 맥박수의 차이(Averaged HR - HR)가 설정된 기준값(+15, -15)이내 일 경우에는 정상적인 맥박수로 판단하여 해당 맥박수(HR)을 저장하며, 다시 최초 생체신호 측정단계(S101)로 리턴한다.(S127)If the sampling rate of the RRI of the ECG signal is within the normal range (70 <RRI <300), it is determined as a normal RRI for calculating the pulse rate (HR), and the average value (Averaged HR) of the pulse rate measured so far If the current pulse rate difference (Averaged HR-HR) is within a set reference value (+15, -15), it is determined as a normal pulse rate and stores the corresponding pulse rate (HR), and returns to the initial biosignal measurement step (S101). (S127)
한편, 상기 심전도신호(ECG)의 산출된 현재 맥박수(HR)와 현재까지의 평균 맥박수(Average)와의 차이값(Averaged HR - HR)이 설정된 범위(+15, -15)에서 벗어날 경우(S125)에는, 상기 맥파신호(PPG)의 현재 측정된 맥박수와 평균 맥박수 차이값(Averaged HR - HR)이 설정된 범위(+15, -15) 이내인지를 판단한다.(S145) 만약, 설정된 범위(+15,-15) 이내 일 경우에는 맥파신호(PPG)의 현재 산출된 맥박수(HR)를 저장 한 후 상기 최초 생체신호 측정단계(S101)로 리턴한다.(S145)(S147)
Meanwhile, when the difference value (Averaged HR-HR) between the calculated current pulse rate HR and the average pulse rate Average of the ECG signal ECG is out of the set range (+15, -15) (S125). Next, it is determined whether the current measured pulse rate and average pulse rate difference value (Averaged HR-HR) of the pulse wave signal PPG are within a set range (+15, -15). If it is within -15, it stores the current pulse rate HR of the pulse wave signal PPG and returns to the initial biosignal measurement step S101 (S145) (S147).
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자의 심전도센서(111) 미접촉 오류 발생시 심전도신호(ECG)의 해당 영역에서 노이즈로 판단하고, 맥파센서로부터의 맥파신호(PPG)로 보상하는 과정을 설명하기 위한 심전도 파형도이다.4 is a view illustrating a process of determining noise in a corresponding region of an electrocardiogram signal (ECG) and compensating for a pulse wave signal (PPG) from a pulse wave sensor when a non-contact error occurs in a user's
즉, 심전도센서(111)에서 획득된 심전도신호(ECG)로부터 디지털변환값, R-피크검출, RRI 및 HR값을 획득하는 과정(S111~S127)을 수행하게 되는데, RRI 획득 중에 운전자의 심전도센서(111) 미접촉으로 인해 상기 노이즈 영역(Noise)이 발생되어 연속적인 RRI를 획득하지 못하는 오류가 발생하게 된다. That is, the digital conversion value, the R-peak detection, the RRI and the HR value are acquired from the ECG signal acquired by the ECG sensor 111 (S111 to S127). Due to the non-contact, the noise region is generated, and an error of failing to obtain a continuous RRI occurs.
이때, 상기 심전도센서(111)와 함께 측정중인 맥파센서(121)로부터의 맥파신호(PPG)에서 획득된 RRI로 보상하여 연속적인 RRI를 산출하게 되며, 그에 따라 정상적인 HR값을 산출할 수 있게 된다.
At this time, the RRI obtained from the pulse wave signal PPG from the
상기 과정으로 산출된 파라미터들(R-피크, RRI, HR값)을 이용하여 심박변이도(HRV)를 산출하고, 이는 스트레스, 감성, 자율신경계의 활성유무를 정량화 할 수 있는 분석지표인 SDNN, HRV-index, LF/HF 등의 파라미터를 산출하는데 이용하게 된다.Heart rate variability (HRV) is calculated using the parameters (R-Peak, RRI, HR value) calculated by the above process, which is SDNN, HRV which is an analytical index that can quantify stress, sensitivity and autonomic nervous system activity. It is used to calculate parameters such as -index and LF / HF.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 모니터링 중 맥박수 위험상태 경보과정의 흐름도로서, 생체정보획득과정을 통해 산출된 HR값의 모니터링 과정을 통해 위험 맥박수로 판단되면 이를 운전자에게 경보하도록 한다.(S151~S161)FIG. 5 is a flowchart of a pulse rate risk state warning process of monitoring a biosignal according to an exemplary embodiment of the present invention, and when it is determined that the risk pulse rate is determined through a monitoring process of an HR value calculated through the biometric information acquisition process, the driver is alerted. (S151-S161)
보다 상세하게는, 상기 생체정보획득과정을 통해 산출된 현재 HR값은 상기 메모리부(204)에 기 저장된 위험상태 HR값과 비교한다.(S151)More specifically, the current HR value calculated through the biometric information acquisition process is compared with the dangerous state HR value previously stored in the
상기 현재 HR값과 위험상태 HR값의 비교결과 위험상태 수치로 판단될 경우, 시간당 변화율을 산출한다.(S153)(S155) 만약, 설정된 변화율보다 짧은시간의 급격한 변화로 판단될 경우, 상기 표시부(205) 및 음성출력부(206)를 통해 운전자에게 경보한다.(S157)When it is determined that the risk value is determined as a result of the comparison between the current HR value and the risk state HR value, the rate of change per hour is calculated. (S153) (S155) If it is determined that a sudden change of time is shorter than the set change rate, the display unit ( 205 and the
즉, 상기 표시부(205)를 통한 운동중지 경보화면과, 상기 음성출력부(206)를 통해 운동정지 경보 음성을 출력하여 운전자로 하여금 위험상태를 자각하도록 한다.(S159)That is, the exercise stop alarm screen through the
상기 현재 위험상태로 판단된 HR값의 변화율이 점진적인 변화로 판단될 경우 상기 표시부(205)를 통해 이를 경보하고, 음성출력부(206)를 통해 심박안정을 위한 자가호흡 유도 안내음성을 출력하므로, 운전자는 자신의 현재 심박수 위험상태를 인지할 뿐만 아니라, 안내 음성에 따라 호흡수를 조절하도록 하므로 정상 심박수로 낮추도록 한다.(S161)
When the rate of change of the HR value determined as the current dangerous state is determined to be a gradual change, the alarm is alerted through the
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 자전거 운전자의 생체정보 획득및 모니터링방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 맥파센서(121)로부터 획득된 맥파신호(PPG)를 기준으로 하여 상기 각 파라미터(AD, R-피크, RRI, HR값)를 획득하거나, 심전도/맥파신호(ECG)(PPG)가 미접촉 오류가 발생했는지를 판단하기 위한 디지털 변환값의 설정범위, R-피크값의 임계값 범위, RRI의 정상 검출 횟수범위 또는 HR과 평균 HR과의 정상 범위 등은 사용자 임의로 설정 가능하다.
Biological information acquisition and monitoring method of the bicycle driver according to an embodiment of the present invention described above is not limited to the above-described embodiment, the respective parameters (based on the pulse wave signal PPG obtained from the pulse wave sensor 121) Setting range of digital conversion value and threshold range of R-peak value for acquiring AD, R-peak, RRI, HR value) or to determine whether non-contact error has occurred in ECG / pulse wave signal (ECG) (PPG) , RRI normal detection frequency range or normal range of HR and average HR can be set arbitrarily.
이와 같이, 본 발명은 구성 또는 정상범위 기준값 변경 등에 따라 다양하게 변경가능하며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다. As described above, the present invention can be variously changed according to a configuration or a normal range reference value change, and any person having ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. The technical spirit is to the extent that various changes can be made.
100 : 자전거 101 : 핸들바
102 : 워치타입 생체계측기 110 : 핸들바센서부
111,121 : 심전도 및 맥파센서 112,122 : 제1, 제2피부전기저항
113 : 피부온도센서 114 : 체지방센서
131 : 압력센서 120 : 손목센서부
123 : 무선송신부 200 : 생체신호 모니터링장치
201 : A/D변환부 203 : 마이크로콘트롤러
204 : 메모리부 205 : 표시부
206 : 음성출력부 207 : 통신부100: bicycle 101: handlebar
102: watch type biometer 110: handle bar sensor unit
111,121: ECG and pulse wave sensor 112,122: first and second skin electrical resistance
113: skin temperature sensor 114: body fat sensor
131: pressure sensor 120: wrist sensor
123: wireless transmitter 200: biological signal monitoring device
201: A / D converter 203: microcontroller
204: memory unit 205: display unit
206: voice output unit 207: communication unit
Claims (9)
상기 핸들바센서부(110)의 심전도센서(111) 및 손목센서부(120)의 맥파센서(121)로부터 자전거 운전자의 동기된 심전도신호 및 맥파신호(ECG)(PPG)를 생체신호모니터링장치에서 각각 획득하는 생체신호획득과정;
상기 생체신호모니터링장치(200)는 심전도 및 맥파센서(111)(121)로부터 획득된 각 심전도 및 맥파신호(ECG)(PPG)를 분석하여 AD값, R-피크, RRI 및 맥박수를 포함한 각 파라미터값들을 산출하는 생체신호분석과정;
상기 심전도센서(111)로부터 산출된 각 AD값, R피크 임계값, RRI 및 맥박수가 설정된 정상적인 심전도신호 범위에서 벗어난 경우, 상기 심전도신호(ECG)와 동기된 맥파신호(PPG)로부터 AD값, R-피크, RRI 및 맥박수로 대체하여 획득하는 생체신호대체과정; 및
상기 생체신호대체과정에서 맥파신호(PPG)로부터 획득된 AD값, R-피크, RRI 및 맥박수가 설정된 정상적인 심전도신호에서 벗어난 경우, 맥파센서(121)의 운전자 미접촉 오류로 판단하여 상기 생체신호획득과정으로 리턴하는 리턴과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법. Wrist sensor including a handlebar sensor unit 110 including an electrocardiogram sensor 111 for obtaining biometric information from the palm of the driver who is in contact with the handlebar of the bicycle, and a pulse wave sensor 121 for obtaining biometric information from the wrist of the bike driver Through the signal processing and analysis process by the biosignal monitoring device 200 which receives the ECG and the pulse wave signal (ECG) (PPG), respectively, from the unit 120, the AD (Analog / Digital) value and the R-peak (R-peak) In the bicyclist information acquisition method for calculating each parameter value, including RRI (RR peak Interval) and pulse rate (HR),
From the electrocardiogram sensor 111 of the handlebar sensor unit 110 and the pulse wave sensor 121 of the wrist sensor unit 120, the synchronized electrocardiogram signal and pulse wave signal (ECG) (PPG) of the bicycle driver are respectively measured in the biosignal monitoring apparatus. Obtaining a biological signal;
The biosignal monitoring apparatus 200 analyzes each electrocardiogram and pulse wave signal (ECG) (PPG) obtained from the electrocardiogram and pulse wave sensors 111 and 121, and includes each parameter including an AD value, an R-peak, an RRI, and a pulse rate. A biosignal analysis process of calculating values;
When the AD value, the R peak threshold value, the RRI, and the pulse rate calculated by the ECG sensor 111 are out of the set normal ECG signal range, the AD value, R from the pulse wave signal PPG synchronized with the ECG signal ECG -Biosignal replacement process obtained by replacing peak, RRI and pulse rate; And
When the AD value, R-peak, RRI, and pulse rate obtained from the pulse wave signal PPG deviate from the normal ECG signal set in the biosignal replacement process, it is determined that the driver's non-contact error of the pulse wave sensor 121 causes the biosignal acquisition process. Biometric information acquisition method of a bicycle driver, characterized in that comprises a; return process to return to.
상기 생체신호분석과정, 생체신호대체과정 및 리턴과정에서 상기 심전도 및 맥파신호(ECG)(PPG)로부터 산출된 각 파라미터를 통해 획득된 심전도 및 맥파신호가 정상범위 인지를 판단하되,
상기 AD값은 정상적인 심전도 및 맥파신호로 판단하기 위해 설정된 최소, 최대 전압레벨 이내인지를 판단하며,
상기 R-피크는 정상적인 심전도 및 맥파신호로 판단하기 위한 설정된 임계값 이상인지를 판단하며,
상기 RRI는 하나의 RRI의 디지털 변환된 샘플링 개수가 정상적인 심전도 및 맥파신호로 판단하기 위해 설정된 최소, 최대 개수 이내인지를 판단하며,
상기 HR값은 현재까지 측정된 맥박수의 평균값(Averaged HR)과 현재 맥박수의 차이(Averaged HR - HR)가 설정된 기준값이내 일 경우에는 유효한 맥박수로 판단하는 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법. The method of claim 1,
In the biosignal analysis process, the biosignal replacement process, and the return process, it is determined whether the electrocardiogram and the pulse wave signal obtained through each parameter calculated from the electrocardiogram and pulse wave signal (ECG) (PPG) are within a normal range.
The AD value determines whether it is within the minimum and maximum voltage levels set to determine normal ECG and pulse wave signals.
The R-peak determines whether or not the set threshold value for determining the normal electrocardiogram and pulse wave signal,
The RRI determines whether the number of digitally converted samplings of one RRI is within a minimum and maximum number set to determine normal ECG and pulse wave signals.
The HR value is determined as a valid pulse rate when the average value of the pulse rate measured so far (Averaged HR) and the current pulse rate (Averaged HR-HR) is within a set reference value.
상기 생체신호분석과정은 상기 심전도 및 맥파신호(ECG)(PPG)로부터 AD값, R-피크 임계값, RRI 및 맥박수를 순차적으로 각각 산출하고,
상기 생체신호대체과정은 상기 심전도신호(ECG)로부터 산출된 각 파라미터 값이 설정된 범위에서 벗어날 경우 설정범위에서 벗어난 파라미터값 이후의 파라미터값들은 맥파신호(PPG)로부터 산출된 파라미터값을 선택 획득하는 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법. 3. The method according to claim 1 or 2,
The biosignal analysis process sequentially calculates an AD value, an R-peak threshold value, an RRI, and a pulse rate from the electrocardiogram and pulse wave signal (ECG) (PPG), respectively.
In the biosignal replacement process, when each parameter value calculated from the electrocardiogram signal (ECG) is out of the set range, the parameter values after the parameter value out of the set range are selected and acquired from the pulse wave signal (PPG). Biological information acquisition method of a cyclist characterized in that.
상기 생체신호대체과정은 획득된 심전도신호(ECG)의 디지털값(AD)이 설정된 범위를 벗어난 경우 상기 맥파신호(PPG)의 디지털값의 설정범위를 확인하는 1단계;
상기 맥파신호(PPG)의 디지털값이 설정된 범위 이내 일 경우 상기 맥파신호(PPG)로부터 R-피크 검출, RRI획득, 및 맥박수를 각각 순차적으로 산출하는 2단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The biosignal replacement process may include: checking a setting range of a digital value of the pulse wave signal PPG when the digital value AD of the acquired ECG signal is out of a set range;
And when the digital value of the pulse wave signal (PPG) is within a set range, sequentially calculating R-peak detection, RRI acquisition, and pulse rate from the pulse wave signal (PPG), respectively. Driver biometric information acquisition method.
상기 생체신호대체과정은 상기 심전도신호(ECG)의 디지털값(AD)이 설정된 범위 이내일 경우 산출된 R-피크값이 설정된 임계값 이하일 경우 상기 심전도신호(ECG)로부터 산출된 R-피크값이 설정된 임계값 이상인지를 확인하는 1단계;
상기 맥파신호(PPG)의 R-피크값이 설정된 임계값 이상일 경우, 맥파신호(PPG)로부터의 RRI 및 맥박수를 순차적으로 산출하는 2단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법.3. The method according to claim 1 or 2,
In the biosignal replacement process, the R-peak value calculated from the ECG signal ECG when the R-peak value calculated when the digital value AD of the ECG signal is within the set range is less than or equal to the set threshold value. Step 1 to check whether or not the set threshold value;
If the R-peak value of the pulse wave signal (PPG) is greater than or equal to the set threshold value, two steps of sequentially calculating the RRI and pulse rate from the pulse wave signal (PPG); Way.
상기 생체신호대체과정은 심전도신호(ECG)의 디지털값(AD), R-피크값이 설정된 범위 이내이고, 상기 산출된 RRI가 설정된 범위에서 벗어난 경우 상기 맥파신호(PPG)의 RRI가 설정된 범위 이내인지를 확인하는 1단계; 및
상기 맥파신호(PPG)의 RRI가 설정된 범위 이내일 경우, 맥파신호(PPG)로부터의 맥박수를 산출하는 2단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법.3. The method according to claim 1 or 2,
The biosignal replacement process is within a range within which the digital value (AD) and the R-peak value of the electrocardiogram signal (ECG) are set, and when the calculated RRI is out of the set range, the RRI of the pulse wave signal (PPG) is within a set range. Step 1 to confirm the recognition; And
And calculating a pulse rate from the pulse wave signal PPG when the RRI of the pulse wave signal PPG is within a set range.
상기 생체신호대체과정은 심전도센서(111)로부터 획득된 심전도신호(ECG)의 디지털값(AD), R-피크값, RRI가 설정된 범위 이내이고, 상기 산출된 맥박수가 설정된 범위에서 벗어난 경우 상기 맥파신호(PPG)의 맥박수가 설정된 범위 이내인지를 확인하는 단계;
상기 맥파신호(PPG)의 맥박수가 설정된 범위 이내일 경우, 맥파신호(PPG)의 맥박수를 저장하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득방법.The method of claim 1,
The biosignal replacement process is performed when the digital value AD, the R-peak value, and the RRI of the ECG signal ECG obtained from the ECG sensor 111 are within a set range, and the calculated pulse rate is out of the set range. Checking whether a pulse rate of the signal PPG is within a set range;
And storing the pulse rate of the pulse wave signal PPG when the pulse rate of the pulse wave signal PPG is within a set range.
상기 각 과정을 통해 산출된 맥박수가 기 설정된 위험 맥박수로 판단될 경우 시간당 맥박수 변화율를 연산하여 설정된 위험 변화율 이상의 급격한 상승으로 판단되면 운동을 멈추도록 표시창 및 음성출력부를 통해 운전자에게 경보하는 맥박수 모니터링과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득 및 모니터링방법. 3. The method according to claim 1 or 2,
If the pulse rate calculated by the above process is determined to be the preset risk pulse rate, the pulse rate change rate per hour is calculated to determine the sudden rise above the set risk change rate. Biological information acquisition and monitoring method of a bicycle driver comprising a.
상기 각 과정을 통해 산출된 맥박수가 기 설정된 위험 맥박수로 판단될 경우 시간당 맥박수 변화율를 연산하여 기 설정된 위험변화율 이하로 판단되면, 이를 상기 표시창을 통해 표시하고, 음성출력부를 통해 운전자에게 심박 안정화를 위해 기 저장된 자가호흡 유도 안내음성을 출력하는 맥박수 모니터링과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거 운전자의 생체정보 획득 및 모니터링방법.3. The method according to claim 1 or 2,
If it is determined that the pulse rate calculated through each process is a preset risk pulse rate, the pulse rate change rate per hour is calculated to be less than or equal to the preset risk change rate, and it is displayed on the display window and the driver is output to stabilize the heart rate to the driver through the voice output unit. Biological information acquisition and monitoring method of the bicycle driver further comprising a pulse rate monitoring process for outputting the stored self-breathing guidance voice.
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