KR20140054542A

KR20140054542A - 생체 신호를 측정하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140054542A
Application number: KR1020120120151A
Authority: KR
Inventors: 김종팔
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-05-09
Also published as: US20190110752A1; US11116453B2; US20140121565A1; EP2724666A1; KR101947676B1; US10194869B2; CN103784134B; EP2724666B1; CN103784134A

Abstract

모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하고, 제어 신호에 따라 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 생체 신호를 측정하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Description

생체 신호를 측정하는 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING BIO SIGNAL}

아래의 실시예들은 생체 신호를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

환자의 건강 상태를 진단하기 위한 다양한 의료 장비들이 사용되고 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. 생체 신호는 전기적 신호라는 특성상, 잡음 없이 정확하게 측정되는 것이 중요하다.

일 실시예에 따르면, 생체 신호를 측정하는 장치는 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 측정 모듈; 상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 획득 모듈; 상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 제어 모듈; 및 상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다.

상기 획득 모듈은 상기 생체 신호를 측정하는 전극들 간의 임피던스 변화량 측정 또는 하프 셀 포텐셜(half cell potential) 측정을 이용하여 상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득할 수 있다.

상기 제어 모듈은 상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 제어 모듈은 상기 모사 신호에 기초하여 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 지표화부; 상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 신호 처리 모듈의 구동을 위한 제어 신호를 생성하는 생성부를 포함할 수 있다.

상기 지표화부는 미리 설정된 시간 동안의 상기 모사 신호의 평균 크기, 상기 모사 신호의 rms(root mean square), 혹은 상기 모사 신호의 분산을 상기 동잡음의 잡음 정보로 지표화할 수 있다.

상기 신호 처리 모듈은 상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 저감시키기 위한 필터링을 수행할 수 있다.

상기 신호 처리 모듈은 상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 허용하는 경우, 상기 모사 신호를 이용하여 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 제거하기 위한 신호 처리를 수행하고, 상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 불허하는 경우, 상기 동잡음을 제거하기 위한 신호 처리를 수행하지 않을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 생체 신호를 측정하는 장치는 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 측정 모듈; 관성 센서를 이용하여 상기 피검자의 움직임을 감지하는 감지 모듈; 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 제어 모듈; 및 상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다.

상기 제어 모듈은 상기 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 제1 생성부를 포함할 수 있다.

상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 획득 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은 상기 판단 결과에 따라 상기 획득 모듈의 구동을 위한 제어 신호를 생성하는 제2 생성부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어 모듈은 상기 피검자의 움직임에 기초한 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 지표화부를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단할 수 있다.

상기 지표화부는 상기 피검자의 움직임에 따른 미리 설정된 시간 동안의 평균 가속도의 크기 혹은 상기 평균 가속도의 rms(root mean square) 크기에 의해 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 생체 신호를 측정하는 방법은 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 단계; 상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 단계; 상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 모사 신호를 획득하는 단계는 상기 생체 신호를 측정하는 전극들 간의 임피던스 변화량 측정 또는 하프 셀 포텐셜(half cell potential) 측정을 이용하여 상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득할 수 있다.

상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 모사 신호에 기초하여 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 단계; 상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 단계는 미리 설정된 시간 동안의 상기 모사 신호의 평균 크기, 상기 모사 신호의 rms(root mean square), 혹은 상기 모사 신호의 분산을 상기 동잡음의 잡음 정보로 지표화할 수 있다.

상기 동잡음을 처리하는 단계는 상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 저감시키기 위한 필터링을 수행할 수 있다.

상기 동잡음을 처리하는 단계는 상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 허용하는 경우, 상기 모사 신호를 이용하여 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 필터링하여 처리하고, 상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 불허하는 경우, 상기 동잡음을 필터링하기 위한 신호 처리를 수행하지 않을 수 있다.

일 실시예에 따르면, 생체 신호를 측정하는 방법은 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 단계; 관성 센서를 이용하여 상기 피검자의 움직임을 감지하는 단계; 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음에 유사한 모사 신호의 획득을 위한 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 피검자의 움직임에 기초한 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 단계를 더 포함하고, 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계는 상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 지표화하는 단계는 상기 피검자의 움직임에 따른 미리 설정된 시간 동안의 평균 가속도의 크기 혹은 상기 평균 가속도의 rms(root mean square) 크기에 의해 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 생체 신호를 측정하는 장치의 제어 모듈의 블록도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치의 블록도이다.
도 4는 도 3의 생체 신호를 측정하는 장치의 제어 모듈의 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법에서 제어 신호를 생성하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

이하에서 사용되는 용어 '동잡음(Motion Artifact)'은 인체 등의 피검자로부터 생체 신호를 측정하고자 할 때, 피검자의 소정 움직임(motion)에 의해 피검자와 측정용 전극 간의 임피던스 및 하프 셀 포텐셜(half cell potential)이 변화하여 발생하는 노이즈의 일종으로 이해될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치(이하, '측정 장치')(100)는 측정 모듈(110), 획득 모듈(130), 제어 모듈(150) 및 신호 처리 모듈(170)을 포함할 수 있다.

측정 모듈(110)은 예를 들어, 심전도(Electrocardiography; ECG), 뇌파(brain wave), 근전도(electromyogram) 등과 같은 피검자의 생체 신호를 측정할 수 있다.

피검자의 생체 신호는 한 쌍의 인터페이스(예를 들어, 측정용 전극)들 간의 전위차, 즉 전압에 의해 측정될 수 있다. 다만, 피검자의 생체 신호는 하나의 인터페이스를 사용하여 피검자의 피부의 어느 한 지점에서의 전위에 의해 측정될 수도 있고, 다양한 개수의 인터페이스들에 의해 검출된 값들의 조합에 의해 측정될 수도 있다.

이때, 측정된 피검자의 생체 신호에는 생체 신호의 측정 시에 인터페이스 등에서 발생하는 동잡음(Motion Artifact)이 포함될 수 있다.

피검자의 생체 신호를 측정하기 위해 측정 모듈(110)은 피검자의 표면에 물리적으로 접촉시키는 인터페이스를 포함할 수 있다.

이때, 움직임(motion)이 지속되는 피검자의 특성상, 또는 측정용 전극이 설정된 측정 지점에서 벗어나는 문제 등으로 인해 피검자와 측정용 전극 사이에는 필연적으로 임피던스의 변화가 발생할 수 있다. 이러한 임피던스의 변화는 측정 모듈(110)에서 수집하는 생체 신호에 대한 노이즈(즉, 동잡음)으로 작용할 수 있으며, 측정 결과에 대한 파형 왜곡이나 측정 방해를 일으키는 요인이 될 수 있다.

측정 모듈(110)은 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 신호 처리 모듈(170)로 제공할 수 있다.

획득 모듈(130)은 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득할 수 있다. 획득 모듈(130)은 예를 들어, 생체 신호를 측정하는 전극들 간의 임피던스 변화량 측정 방법 또는 하프 셀 포텐셜(half cell potential) 측정 방법을 이용하여 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득할 수 있다.

일 예로서 획득 모듈(130)이 임피던스 변화량 측정 방법을 이용하여 동잡음에 유사한 무사 신호를 획득하는 방법은 다음과 같다. 일반적으로 알려진 방법과 같이 주파수 대역 ~ 0.5 Hz 부터 ~ 250 Hz까지의 신호 성분을 가지는 심장 전기 신호를 제1 전극 및 제2 전극을 이용하여 차동 측정할 수 있다. 한편으로 제1 전극 및 제2 전극을 통해 2 kHz의 sine파 전류를 흘려주고, 제1 전극 및 제2 전극에 형성된 전압을 차동 측정하여 다시 2kHz의 신호로 복조를 시켜 주어 얻게 되는 신호를 통해 제1 전극 및 제2 전극 간 임피던스 차이의 변화 정보를 얻을 수 있다. 이는 심전도 신호에 포함된 동잡음 신호를 모사하게 된다. 또 다른 일 예로서 획득 모듈(130)이 하프 셀 포텐셜(half cell potential) 변화량 측정 방법을 이용하여 동잡음에 유사한 무사 신호를 획득하는 방법은 다음과 같다.

획득 모듈(130)은 피검자의 피부에 접촉한 인터페이스(예를 들어, 측정용 전극) A, B(혹은 측정 모듈(110))로부터 피검자의 생체 신호를 수신하고, 인터페이스 A, B와는 다른 전기적 특성을 갖는 더미(dummy) 인터페이스 Ad, Bd로부터 더미 신호를 검출할 수 있다. 획득 모듈(130)은 피검자의 생체 신호와 더미 신호로부터 인터페이스 A, B의 전기적 특성 변동으로 인한 잡음에 비례하는 신호를 추출할 수 있다. 이때, 추출한 잡음에 비례하는 신호가 동잡음에 유사한 모사 신호가 될 수 있다.

단, 이때, 피검자의 생체 신호의 동잡음을 제거하기 위해서는 더미 인터페이스 Ad, Bd에 의해 검출된 더미 신호를 이용하여 피검자의 생체 신호의 동잡음이 추적될 수 있어야 한다. 즉, 피검자의 움직임 등으로 인하여 인터페이스 A, B의 전기적 특성이 변동할 때에 더미 인터페이스 Ad, Bd에 의해 검출된 더미 신호들의 변화 형태가 인터페이스 A, B에 의해 검출되는 신호들의 변화 형태와 유사하도록 해야 한다.

이를 위해, 일 실시예에서는 외부의 잡음 변동 요인이 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad에 거의 동일하게 입력되도록 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad를 임계 거리 이하로 근접하여 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 임계 거리는 1 cm 혹은 1 mm가 될 수 있다.

또한, 인터페이스 B와 더미 인터페이스 Bd에 대해서도 마찬가지 이유로 근접하여 위치시킬 수 있다. 한편, 인터페이스 A와 인터페이스 B는 피검자의 생체 신호, 즉 인터페이스 A와 인터페이스 B 간의 전압을 검출하기에 충분한 거리만큼 떨어져 위치할 수 있다.

피검자의 피부에 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad를 근접하여 부착할 경우, 피검자의 움직임에 따른 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad의 전극들의 움직임은 거의 동일하다. 이에 따라, 피검자의 움직임 등과 같은 외부 요인으로 인한 인터페이스 A의 전기적 특성 변동과 더미 인터페이스 Ad의 전기적 특성 변동은 서로 유사한 양상을 가질 수 있다.

획득 모듈(130)은 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad의 근접에 따른 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad 간의 전기적 특성 변동의 유사성과 인터페이스 B와 더미 인터페이스 Bd의 근접에 따른 인터페이스 B와 더미 인터페이스 Bd 간의 전기적 특성 변동의 유사성을 이용할 수 있다. 이에 따라, 획득 모듈(130)은 인터페이스 A, B와 더미 인터페이스 Ad, Bd에 의해 검출된 신호들로부터 피검자의 생체 신호의 동잡음에 비례하는 잡음 신호를 추출할 수 있다.

예를 들어, 획득 모듈(130)은 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad의 근접에 따른 인터페이스 A와 더미 인터페이스 Ad 각각의 등가 회로에서의 전압원들 간의 전압 변동의 유사성과 인터페이스 B와 더미 인터페이스 Bd의 근접에 따른 인터페이스 B와 더미 인터페이스 Bd 각각의 등가 회로에서의 전압원들 간의 전압 변동의 유사성을 이용하여 인터페이스 A ,B와 더미 인터페이스 Ad, Bd 에 의해 검출된 신호들로부터 피검자의 생체 신호의 동잡음에 비례하는 잡음 신호(즉, 모사 신호)를 추출할 수 있다.

획득 모듈(130)이 획득한 동잡음에 유사한 모사 신호는 제어 모듈(150) 및 신호 처리 모듈(170)로 제공될 수 있다.

제어 모듈(150)은 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 모듈(150)은 획득 모듈(130)로부터 제공받은 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

즉, 제어 모듈(150)은 획득 모듈(130)로부터 수신한 모사 신호를 기초로 동잡음 신호를 잡음 정도(degree)로 지표화할 수 있다. 그리고, 제어 모듈(150)은 지표화된 동잡음 신호가 미리 설정된 임계치를 넘을 정도로 상당하다고 판단될 때에는 신호 처리 모듈(170)로 하여금 동잡음에 대한 신호 처리를 수행하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.

또한, 제어 모듈(150)은 지표화된 동잡음 신호가 미리 설정된 임계치를 넘지 않아 동잡음이 없거나 잡음 정도가 미미하다고 판단될 때에는 신호 처리 모듈(170) 내에서 동잡음 제거를 위한 신호 처리 작업이 수행되지 않도록 할 수 있다. 제어 모듈(150)의 구체적인 구성 및 동작은 도 2를 참조하여 설명한다.

신호 처리 모듈(170)은 제어 모듈(150)에서 생성된 제어 신호에 따라 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리할 수 있다. 신호 처리 모듈(170)은 제어 신호에 따라 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 저감시키기 위한 필터링을 수행할 수 있다.

신호 처리 모듈(170)은 예를 들어, 적응형 필터(adaptive filter)에 의해 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 저감시킬 수 있다. 적응형 필터는 필터에 피드백(feedback)된 값에 따라 필터 계수들(filter coefficients)을 조정할 수 있는 디지털 필터이다. 즉, 신호 처리 모듈(170)은 획득 모듈(130)에 의해 획득된 모사 신호에 따라 필터 계수들을 조절하고, 조절된 필터 계수들을 이용하여 인터페이스 A, B 간의 전압 파형에 해당하는 생체 신호를 필터링 함으로써 생체 신호로부터 동잡음을 제거할 수 있다.

신호 처리 모듈(170)은 제어 신호가 동잡음의 처리를 허용하는 경우, 획득 모듈(130)에서 획득한 모사 신호를 이용하여 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 제거하기 위한 신호 처리(예를 들어, 필터링)를 수행하여 출력할 수 있다. 반면에, 제어 신호가 동잡음의 처리를 불허하는 경우, 신호 처리 모듈(170)은 피검자의 생체 신호로부터 동잡음을 제거하기 위한 신호 처리 작업을 생략할 수 있다.

측정 장치(100)는 동잡음이 발생하지 않은 상황에서는 동잡음 제거를 위한 신호 처리를 수행하지 않고, 동잡음이 발생하는 상황에서만 신호 처리 모듈(170)이 적응형 필터에 의한 필터링 등과 같은 추가적인 신호 처리(signal processing)를 수행하도록 하여 전력 부담을 줄일 수 있다.

예를 들어, 신호 처리 모듈(170)에서 적응형 필터가 동작을 수행하는 경우와 그렇지 않은 경우의 소비 전력의 차이를 100 uA라고 하자. 그리고, 측정 장치의 일 예인 ECG 센서(sensor)의 착용 중 신호 처리 모듈(170)의 정지 상태와 동작 상태의 시간비가 9:1 정도라고 하자. 그러면, 신호 처리 모듈(170)에서 적응형 필터의 동작에 소요되는 평균 소비 전류는 100 uA 에서 10 uA 로 감소할 수 있다.

이와 같이, 일 실시예에서는 측정 모듈(110)에서 측정된 신호에 동잡음이 섞여 있어 이를 저감시킬 필요가 있을 때에만 신호 처리 모듈(170)을 구동시킴으로써 신호 처리에 따른 전력 부담을 줄일 수 있다.

도 2는 도 1의 생체 신호를 측정하는 장치의 제어 모듈의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치의 제어 모듈(200)은 지표화부(210), 판단부(230) 및 생성부(250)를 포함할 수 있다.

지표화부(210)는 획득 모듈(130)로부터 제공받은 모사 신호에 기초하여 생체 신호에 포함된 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다. 이때, 지표화부(210)는 미리 설정된 시간(예를 들어, 1초간) 동안의 모사 신호의 평균 크기, 모사 신호의 rms(root mean square) 크기, 혹은 모사 신호의 분산을 동잡음의 잡음 정도로 지표화할 수 있다.

판단부(230)는 지표화부(210)에서 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 동잡음에 대한 처리 여부를 판단할 수 있다. 즉, 판단부(230)는 지표화한 값이 미리 설정된 임계치를 넘는다면 동잡음 제거를 위한 필터링이 필요하다고 판단할 수 있다. 그리고, 판단부(230)는 지표화된 값이 임계치를 넘지 않아 제거할 동잡음이 없다고 판단되면, 필터링을 수행하지 않기로 판단할 수 있다. 일 실시예에서는 이와 같이 제거할 동잡음이 없다고 판단되면, 필터링을 수행하지 않도록 하여 전력 소모를 줄일 수 있다.

생성부(250)는 판단부(230)의 판단 결과에 따라, 신호 처리 모듈(170)의 구동을 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

도 3은 다른 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치(이하, '측정 장치')(300)는 측정 모듈(310), 감지 모듈(330), 제어 모듈(350), 신호 처리 모듈(370) 및 획득 모듈(390)을 포함할 수 있다.

측정 모듈(310)은 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정할 수 있다.

감지 모듈(330)은 가속도계나 자이로 등과 같은 관성 센서를 이용하여 피검자의 움직임을 감지할 수 있다. 예를 들어, 가속도계를 이용하여 잡음 정도를 판단할 경우, 감지 모듈(330)은 모든 축의 가속도 크기를 이용할 수도 있고, 사용자의 키 방향의 정보만을 추출하여 이용할 수도 있다. 감지 모듈(330)은 감지된 피검자의 움직임에 대한 정보를 제어 모듈(350)로 제공할 수 있다.

제어 모듈(350)은 감지 모듈(330)로부터 수신한 피검자의 움직임에 대한 정보에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음의 처리를 위한 제어 신호(즉, 제1 제어 신호)를 생성할 수 있다. 제어 모듈(350)의 구체적인 구성 및 동작에 대하여는 도 4를 참조하여 설명한다.

신호 처리 모듈(370)은 제어 모듈(350)에서 생성된 제어 신호(제1 제어 신호)에 따라 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리할 수 있다. 이때, 신호 처리 모듈(370)은 획득 모듈(390)이 획득한 동잡음에 유사한 모사 신호를 이용하여 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리할 수 있다. 신호 처리 모듈(370)이 모사 신호를 이용하여 동잡음을 처리하는 방법은 도 1의 설명을 참조할 수 있다.

획득 모듈(390)은 제어 모듈(350)이 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 생성하는 제어 신호(제2 제어 신호)에 따라 구동될 수 있다. 이는 획득 모듈(390)이 모사 신호를 획득하는 데에 드는 소비 전력을 줄이기 위한 것으로서, 측정 장치(300)는 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도가 높은 경우에만 획득 모듈(390)을 구동하도록 할 수 있다.

도 4는 도 3의 생체 신호를 측정하는 장치의 제어 모듈의 블록도이다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 장치의 제어 모듈(400)은 지표화부(410), 판단부(430), 제1 생성부(450) 및 제2 생성부(470)를 포함할 수 있다.

지표화부(410)는 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다. 지표화부(410)는 피검자의 움직임에 따른 미리 설정된 시간 동안(예를 들어, 1초)의 평균 가속도의 크기 혹은 평균 가속도의 rms 크기에 의해 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다.

판단부(430)는 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음에 대한 처리 여부를 판단할 수 있다. 판단부(430)는 지표화부(410)에서 지표화한 값(즉, 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도)과 미리 설정된 임계치를 비교하여 동잡음에 대한 처리 여부를 판단할 수 있다.

제1 생성부(450)는 판단부(430)의 판단 결과에 따라 동잡음의 처리를 위한 신호 처리 모듈(370)에 대한 제어 신호(제1 제어 신호)를 생성할 수 있다.

또한, 제2 생성부(470)는 판단부(430)의 판단 결과에 따라 획득 모듈(390)의 구동을 위한 제어 신호(제2 제어 신호)를 생성할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 측정 장치는 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정할 수 있다(510). 측정 장치는 예를 들어, 생체 신호를 측정하는 전극들 간의 임피던스 변화량 측정 또는 하프 셀 포텐셜(half cell potential) 측정을 이용하여 상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득할 수 있다.

측정 장치는 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득할 수 있다(520).

측정 장치는 520에서 획득한 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

측정 장치는 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음에 대한 처리 여부를 판단할 수 있다(530).

측정 장치는 530의 판단 결과에 따라 제어 신호를 생성할 수 있다(540).

측정 장치는 제어 신호에 따라 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리할 수 있다. 이때, 측정 장치는 540에서 생성된 제어 신호에 따라 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 저감시키기 위한 필터링을 수행할 수 있다.

측정 장치는 제어 신호가 동잡음의 처리를 허용하는지 여부를 판단할 수 있다(550). 550에서 제어 신호가 동잡음의 처리를 허용하는 것으로 판단되면, 측정 장치는 모사 신호를 이용하여 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 필터링하여 출력할 수 있다(560).

반면에, 550에서 제어 신호가 동잡음의 처리를 허용하지 않는 것으로 판단되면, 측정 장치는 피검자의 생체 신호로부터 동잡음을 제거하기 위한 신호 처리를 생략할 수 있다(570).

도 6은 일 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법에서 제어 신호를 생성하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 측정 장치의 제어 모듈은 모사 신호에 기초하여 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다(610).

제어 모듈은 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교할 수 있다.

제어 모듈은 지표화한 동잡음의 잡음 정도가 미리 설정된 임계치 보다 큰 지 여부를 판단할 수 있다(620).

620에서 지표화한 동잡음의 잡음 정도가 미리 설정된 임계치 보다 크다고 판단되면, 제어 모듈은 동잡음을 처리하기로 판단할 수 있다(630). 이후, 제어 모듈은 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다(640).

반면에, 620에서 지표화한 동잡음의 잡음 정도가 미리 설정된 임계치 보다 같거나 작다고 판단되면, 제어 모듈은 동잡음을 처리하지 않기로 판단할 수 있다(650).

이후, 제어 모듈은 동잡음 처리를 수행하지 않도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다(660).

도 5 내지 도 6의 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법은 도 1 내지 도 2에 도시된 생체 신호 측정 장치에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 2에서 기술된 내용은 도 5 내지 도 6에 도시된 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법에도 적용될 수 있다.

도 7은 다른 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.

도 7을 참조하면, 다른 실시예에 따른 측정 장치는 생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정할 수 있다. 또한, 측정 장치는 가속도계 및 자이로 등과 같은 관성 센서를 이용하여 피검자의 움직임을 감지할 수 있다(710). 710에서 피검자의 생체 신호 측정과 피검자의 움지임 감지는 동시에 수행될 수도 있고, 실시예에 따라 선후를 가지고 수행될 수도 있다.

측정 장치는 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

측정 장치는 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 동잡음에 대한 처리 여부를 판단할 수 있다(720).

측정 장치는 720의 판단 결과에 따라 동잡음의 처리를 위한 제어 신호(제1 제어 신호)를 생성할 수 있다(730).

측정 장치가 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 방법은 다음과 같다.

측정 장치는 우선 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다. 이때, 측정 장치는 피검자의 움직임에 따른 미리 설정된 시간 동안의 평균 가속도의 크기에 의해 동잡음의 잡음 정도를 지표화할 수 있다.

그리고, 측정 장치는 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 동잡음에 대한 처리 여부를 판단할 수 있다. 즉, 지표화된 값이 미리 설정된 임계치보다 크다면, 측정 장치는 동잡음을 제거하기 위한 필터링을 수행하기로 판단할 수 있다.

측정 장치는 동잡음에 대한 처리 여부의 판단 결과에 따라 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.

또한, 측정 장치는 720의 판단 결과에 따라 동잡음에 유사한 모사 신호의 획득을 위한 제어 신호(제2 제어 신호)를 생성할 수 있다(740).

측정 장치는 740에서 생성한 제2 제어 신호에 따라 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득할 수 있다(750).

이후, 측정 장치는 730에서 생성된 제어 신호에 따라 동잡음에 유사한 모사 신호를 이용하여 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리할 수 있다(760).

도 7의 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법은 도 3 내지 도 4에 도시된 생체 신호 측정 장치에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 3 내지 도 4에서 기술된 내용은 도 7에 도시된 실시예에 따른 생체 신호를 측정하는 방법에도 적용될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 생체 신호를 측정하는 장치('측정 장치')
110: 측정 모듈
130: 획득 모듈
150: 제어 모듈
170: 신호 처리 모듈

Claims

생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 측정 모듈;
상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 획득 모듈;
상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 제어 모듈; 및
상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 신호 처리 모듈
을 포함하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 획득 모듈은
상기 생체 신호를 측정하는 전극들 간의 임피던스 변화량 측정 또는 하프 셀 포텐셜(half cell potential) 측정을 이용하여 상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제1항에 있어서.
상기 제어 모듈은
상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어 모듈은
상기 모사 신호에 기초하여 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 지표화부;
상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 신호 처리 모듈의 구동을 위한 제어 신호를 생성하는 생성부
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제4항에 있어서,
상기 지표화부는
미리 설정된 시간 동안의 상기 모사 신호의 평균 크기, 상기 모사 신호의 rms(root mean square), 혹은 상기 모사 신호의 분산을 상기 동잡음의 잡음 정보로 지표화하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호 처리 모듈은
상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 저감시키기 위한 필터링을 수행하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제6항에 있어서,
상기 신호 처리 모듈은
상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 허용하는 경우, 상기 모사 신호를 이용하여 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 제거하기 위한 신호 처리를 수행하고,
상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 불허하는 경우, 상기 동잡음을 제거하기 위한 신호 처리를 수행하지 않는 생체 신호를 측정하는 장치.
생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 측정 모듈;
관성 센서를 이용하여 상기 피검자의 움직임을 감지하는 감지 모듈;
피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 제어 모듈; 및
상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 신호 처리 모듈
을 포함하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어 모듈은
상기 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 제1 생성부
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제9항에 있어서,
상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 획득 모듈
를 더 포함하고,
상기 제어 모듈은
상기 판단 결과에 따라 상기 획득 모듈의 구동을 위한 제어 신호를 생성하는 제2 생성부
를 더 포함하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어 모듈은
상기 피검자의 움직임에 기초한 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 지표화부
를 더 포함하고,
상기 판단부는
상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한처리 여부를 판단하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 지표화부는
상기 피검자의 움직임에 따른 미리 설정된 시간 동안의 평균 가속도의 크기 혹은 상기 평균 가속도의 rms(root mean square) 크기에 의해 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 생체 신호를 측정하는 장치.
생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 단계;
상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 단계;
상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및
상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 단계
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 모사 신호를 획득하는 단계는
상기 생체 신호를 측정하는 전극들 간의 임피던스 변화량 측정 또는 하프 셀 포텐셜(half cell potential) 측정을 이용하여 상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 모사 신호에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 모사 신호에 기초하여 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 단계;
상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 단계는
미리 설정된 시간 동안의 상기 모사 신호의 평균 크기, 상기 모사 신호의 rms(root mean square), 혹은 상기 모사 신호의 분산을 상기 동잡음의 잡음 정보로 지표화하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 동잡음을 처리하는 단계는
상기 제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 저감시키기 위한 필터링을 수행하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제18항에 있어서,
상기 동잡음을 처리하는 단계는
상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 허용하는 경우, 상기 모사 신호를 이용하여 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 필터링하여 처리하고,
상기 제어 신호가 상기 동잡음의 처리를 불허하는 경우, 상기 동잡음을 필터링하기 위한 신호 처리를 수행하지 않는 생체 신호를 측정하는 방법.
생체 신호의 측정 시에 인터페이스에서 발생하는 동잡음이 포함된 피검자의 생체 신호를 측정하는 단계;
관성 센서를 이용하여 상기 피검자의 움직임을 감지하는 단계;
피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및
제어 신호에 따라 상기 피검자의 생체 신호에 포함된 동잡음을 처리하는 단계
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제20항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 피검자의 움직임에 기초한 동잡음의 잡음 정도에 따라 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음의 처리를 위한 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제21항에 있어서,
상기 동잡음에 유사한 모사 신호를 획득하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 판단 결과에 따라 상기 동잡음에 유사한 모사 신호의 획득을 위한 제어 신호를 생성하는 단계
를 더 포함하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제21항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는
상기 피검자의 움직임에 기초한 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 단계
를 더 포함하고,
상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계는
상기 지표화한 값과 미리 설정된 임계치를 비교하여 상기 동잡음에 대한 처리 여부를 판단하는 단계
를 포함하는 생체 신호를 측정하는 장치.
제23항에 있어서,
상기 지표화하는 단계는
상기 피검자의 움직임에 따른 미리 설정된 시간 동안의 평균 가속도의 크기 혹은 상기 평균 가속도의 rms 크기에 의해 상기 동잡음의 잡음 정도를 지표화하는 생체 신호를 측정하는 방법.
제13항 내지 제24항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.