KR20140060737A

KR20140060737A - 생체 신호 전송기, 생체 신호 수신기, 및 생체 신호 송수신 방법

Info

Publication number: KR20140060737A
Application number: KR1020120127417A
Authority: KR
Inventors: 강재민; 박건국
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-11-12
Filing date: 2012-11-12
Publication date: 2014-05-21
Also published as: CN103800001A; US10172519B2; CN103800001B; EP2730216A1; US20160331234A1; US9427157B2; KR102023991B1; EP2730216B1; US20140135636A1

Abstract

생체 신호와 관련된 패턴과 생체 신호에 포함된 특징점에 기초하여 생체 신호를 송수신하는 기술이 개시된다. 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기는 복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호를 획득하는 생체 신호 획득부; 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호를 추출하기 위하여 생체 신호를 파싱하는 파싱부; 제1 단위 신호에 기초하여 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 패턴 획득부; 및 제1 단위 신호와 패턴에 기초하여 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 전송하는 전송부를 포함한다.

Description

생체 신호 전송기, 생체 신호 수신기, 및 생체 신호 송수신 방법{DEVICE OF TRANSMITTING A BIO SIGNAL, DEVICE OF RECEIVING THE BIO SIGNAL, AND METHOD THEREOF}

아래 실시예들은 생체 신호 전송기, 생체 신호 수신기, 및 생체 신호 송수신 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 실시예들은 생체 신호와 관련된 패턴과 생체 신호에 포함된 특징점에 기초하여 생체 신호를 송수신하는 기술에 관한 것이다.

유헬스(U-health)에 대한 관심이 높아지면서, 일상생활에서도 건강신호(Vital Sign)를 모니터링하고 이를 분석하려는 새로운 기술들이 시도되고 있다. 섬유형 전극을 이용한 심전도의 측정, 손목형 밴드 또는 반지형 심박 검출 모듈, 가슴 밴드형 혹은 장갑형 심박 검출기 등 다양한 응용기술들이 시도되고 있다.

이러한 장비들은 착용 가능한(wearable) 형태를 가지며, 사용자 편의성을 위해 초경량, 초소형의 특성이 요구된다. 한정된 배터리 성능에서 초경량, 초소형의 특성을 만족시키기 위해서는 궁극적으로 시스템의 저전력화가 요구된다.

일 측에 따른 생체 신호 전송기는 복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호를 획득하는 생체 신호 획득부; 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호를 추출하기 위하여 상기 생체 신호를 파싱(parsing)하는 파싱부; 상기 제1 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 패턴 획득부; 및 상기 제1 단위 신호와 상기 패턴에 기초하여 상기 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 전송하는 전송부를 포함한다.

이 때, 상기 파싱부는 상기 복수의 단위 신호들 각각의 피크를 검출하고, 상기 피크의 위치에 기초하여 상기 생체 신호를 파싱함으로써 상기 제1 단위 신호를 추출할 수 있다.

또한, 상기 패턴 획득부는 상기 제1 단위 신호에 기초하여 상기 패턴이 이미 생성되었는지 여부를 판단하는 판단부; 상기 패턴이 이미 생성되었다는 판단에 따라 상기 패턴을 획득하는 획득부; 및 상기 패턴이 생성되지 아니하다는 판단에 따라 상기 패턴을 생성하는 생성부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 판단부는 미리 구비된 저장공간에 저장된 제1 패턴을 획득하고, 상기 제1 패턴이 상기 제1 단위 신호의 파형에 대응되는지 여부를 판단하며, 상기 제1 패턴이 상기 제1 단위 신호의 파형에 대응된다는 판단에 따라 상기 패턴이 이미 생성되었다고 판단하고, 상기 획득부는 상기 패턴으로서 상기 제1 패턴을 획득할 수 있다.

또한, 상기 생성부는 상기 파싱부로부터 미리 정해진 수의 단위 신호들을 수신하고, 상기 패턴을 생성하기 위하여 상기 미리 정해진 수의 단위 신호들의 평균을 계산할 수 있다.

또한, 상기 전송부는 상기 제1 단위 신호와 상기 패턴 사이의 코릴레이션(correlation)을 산출하고, 상기 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값 이상인 경우 상기 특징점을 추출하며, 상기 특징점과 관련된 정보를 전송할 수 있다.

또한, 상기 전송부는 상기 코릴레이션이 상기 미리 정해진 문턱값 미만인 경우 상기 제1 단위 신호를 전송할 수 있다.

또한, 상기 전송부는 상기 패턴 획득부에 의해 상기 패턴이 새로 생성된 경우 상기 패턴을 전송할 수 있다.

또한, 상기 특징점과 관련된 정보는 상기 제1 단위 신호에 포함된 피크의 위치와 진폭을 포함할 수 있다.

또한, 상기 생체 신호는 주기성을 가지고, 상기 복수의 단위 신호들은 제1 단위 신호와 제2 단위 신호를 포함하며, 상기 제1 단위 신호의 파형과 상기 제2 단위 신호의 파형은 동일한 패턴으로 분류될 수 있다.

또한, 상기 생체 신호는 심전도를 포함하고, 상기 패턴은 상기 심전도를 측정하기 위한 전극의 위치에 의존할 수 있다.

다른 일 측에 따른 생체 신호 수신기는 복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호와 관련된 수신 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신 신호의 유형을 판단하는 판단부; 상기 수신 신호의 유형이 제1 유형-상기 제1 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 포함함-이라는 판단에 따라 미리 구비된 저장 공간으로부터 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 패턴 획득부; 및 상기 패턴 및 상기 특징점과 관련된 정보에 기초하여 상기 제1 단위 신호를 재구성하는 단위 신호 재구성부를 포함한다.

이 때, 상기 생체 신호 수신기는 상기 수신 신호의 유형이 제2 유형-상기 제2 유형의 수신 신호는 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 포함함-이라는 판단에 따라 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 상기 미리 구비된 저장 공간에 저장하는 패턴 저장부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 생체 신호 수신기는 상기 수신 신호의 유형이 제3 유형-상기 제3 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제2 단위 신호를 포함함-이라는 판단에 따라 상기 제2 단위 신호를 획득하는 단위 신호 획득부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 생체 신호 수신기는 상기 제1 단위 신호와 상기 제2 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호를 재구성하는 생체 신호 재구성부를 더 포함할 수 있다.

또 다른 일 측에 따른 복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호와 관련된 전송 신호를 전송하는 생체 신호 전송 방법은 상기 생체 신호를 획득하는 단계; 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호를 추출하기 위하여 상기 생체 신호를 파싱(parsing)하는 단계; 상기 제1 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 단계; 및 상기 제1 단위 신호와 상기 패턴에 기초하여 상기 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 패턴을 획득하는 단계는 상기 패턴이 이미 생성되었는지 여부를 판단하는 단계; 상기 패턴이 이미 생성되었다는 판단에 따라 상기 패턴을 획득하는 단계; 및 상기 패턴이 생성되지 아니하다는 판단에 따라 상기 패턴을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전송하는 단계는 상기 제1 단위 신호와 상기 패턴 사이의 코릴레이션(correlation)을 산출하는 단계; 및 상기 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값 이상인 경우 상기 특징점을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전송하는 단계는 상기 코릴레이션이 상기 미리 정해진 문턱값 미만인 경우 상기 제1 단위 신호를 전송하는 단계; 및 상기 패턴 획득부에 의해 상기 패턴이 새로 생성된 경우 상기 패턴을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

또 다른 일 측에 따른 복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호와 관련된 수신 신호를 수신하는 생체 신호 수신 방법은 상기 수신 순호를 수신하는 단계; 상기 수신 신호의 유형을 판단하는 단계; 상기 수신 신호의 유형이 제1 유형-상기 제1 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 포함함-이라는 판단에 따라 미리 구비된 저장 공간으로부터 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 단계; 및 상기 패턴 및 상기 특징점과 관련된 정보에 기초하여 상기 제1 단위 신호를 재구성하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 생체 신호 수신 방법은 상기 수신 신호의 유형이 제2 유형-상기 제2 유형의 수신 신호는 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 포함함-이라는 판단에 따라 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 상기 미리 구비된 저장 공간에 저장하는 단계; 및 상기 수신 신호의 유형이 제3 유형-상기 제3 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제2 단위 신호를 포함함-이라는 판단에 따라 상기 제2 단위 신호를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 생체 신호 수신 방법은 상기 제1 단위 신호와 상기 제2 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호를 재구성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기를 나타낸 블록도.
도 2a 내지 도 2b는 일 실시예에 따른 파싱부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따른 패턴 획득부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 전송부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 생체 신호 수신기를 나타낸 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 생체 신호 수신기의 동작을 설명하기 위한 도면.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기(100)는 생체 신호 획득부(110), 파싱부(120), 패턴 획득부(130), 및 전송부(140)를 포함한다.

생체 신호 획득부(110)는 복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호를 획득할 수 있다. 여기서, 생체 신호는 주기성을 가지는 신호로서, 예를 들어 심전도 등을 포함할 수 있다. 즉, 생체 신호는 주기적으로 특정 패턴이 반복되는 신호를 포함할 수 있다. 예를 들면, 생체 신호는 제1 단위 신호와 제2 단위 신호를 포함할 수 있고, 제1 단위 신호의 파형과 제2 단위 신호의 파형은 동일한 패턴으로 분류될 수 있다.

이 때, 생체 신호 획득부(110)는 다양한 방식을 이용하여 생체 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 획득부(110)는 생체 신호 전송기(100)에 포함된 센서를 이용하여 생체 신호를 측정할 수 있다. 또는, 생체 신호 획득부(110)는 원격에 위치하는 센서에 의해 측정된 센싱 결과를 유선 또는 무선으로 수신함으로써 생체 신호를 획득할 수 있다.

또한, 파싱부(120)는 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호를 추출하기 위하여 생체 신호를 파싱할 수 있다. 보다 구체적으로, 파싱부(120)는 생체 신호의 주기에 기초하여 생체 신호를 파싱함으로써, 복수의 단위 신호들 각각을 추출할 수 있다. 이 경우, 파싱부(120)는 복수의 단위 신호들 각각에 포함된 피크에 기초하여 생체 신호의 주기와 관련된 정보를 계산할 수 있다. 파싱부(120)의 동작과 관련된 보다 상세한 사항들은 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 후술한다.

또한, 패턴 획득부(130)는 파싱부(120)에 의해 추출된 제1 단위 신호에 기초하여 생체 신호와 관련된 패턴(이하, "생체 신호 패턴"이라고 함)을 획득할 수 있다.

이 때, 패턴 획득부(130)는 제1 단위 신호의 파형에 대응되는 패턴이 이미 생성되었는지 여부를 판단할 수 있다. 패턴 획득부(130)는 제1 단위 신호의 파형에 대응되는 패턴이 이미 생성되었다는 판단에 따라 미리 구비된 저장 공간으로부터 해당 패턴을 불러올 수 있다.

패턴 획득부(130)는 제1 단위 신호의 파형에 대응되는 패턴이 아직 생성되지 않았다는 판단에 따라 제1 단위 신호의 파형에 대응되는 패턴을 새로이 생성할 수 있다. 이 경우, 패턴 획득부(130)는 제1 단위 신호뿐 아니라 미리 정해진 수(예를 들면, 8개)의 단위 신호들에 기초하여 제1 단위 신호의 파형에 대응되는 패턴을 생성할 수 있다.

즉, 패턴 획득부(130)는 파싱부(120)에 의해 추출된 제1 단위 신호의 파형에 대응되는 패턴을 획득할 수 있다. 패턴 획득부(130)의 동작과 관련된 보다 상세한 사항들은 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 후술한다.

또한, 전송부(140)는 제1 단위 신호와 패턴에 기초하여 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 전송할 수 있다.

보다 구체적으로, 전송부(140)는 제1 단위 신호 전체를 전송하는 대신, 제1 단위 신호의 특징점만을 추출하여 전송할 수 있다. 예를 들어, 전송부(140)는 제1 단위 신호에 포함된 피크를 검출하고, 검출된 피크의 위치(예를 들어, 시간상 위치) 및 검출된 피크의 진폭(amplitude)을 전송할 수 있다. 즉, 생체 신호 전송기(100)는 생체 신호의 준 주기적(quasi periodic)이고 결정론적(deterministic)인 특성에 기초하여 생체 신호 전송에 필요한 데이터 비트 수를 감소시키는 기술을 제공할 수 있다.

이로 인하여 생체 신호 전송기(100)는 생체 신호를 전송하는 데 소모되는 전력을 감소시킬 수 있다. 전송부(140)의 동작과 관련된 보다 상세한 사항들은 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 후술한다.

생체 신호의 패턴은 사람마다 상이할 수 있고, 생체 신호를 측정하기 위한 전극의 위치에 따라 상이할 수 있다. 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기는 개인화된(personalized) 생체 신호 패턴을 생성하고, 생성된 생체 신호 패턴을 이용하여 생체 신호의 특징점만을 전송하는 기술을 제공할 수 있다. 생체 신호 수신기는 생체 신호 패턴과 특징점을 이용하여 생체 신호를 재구성할 수 있다. 생체 신호 수신기와 관련된 보다 상세한 사항들은 도 5 내지 도 6을 참조하여 후술한다.

도 2a 내지 도 2b는 일 실시예에 따른 파싱부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 파싱부는 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호를 추출하기 위하여 생체 신호를 파싱할 수 있다.

보다 구체적으로, 파싱부는 복수의 단위 신호들 각각의 피크를 검출하고, 검출된 피크의 위치에 기초하여 생체 신호를 파싱함으로써 제1 단위 신호를 추출할 수 있다.

예를 들어, 생체 신호가 심전도 파형(205)인 경우를 가정하자. 심전도 파형(205)은 주기적인 PQRST 파형의 패턴이 반복적으로 발생하는 준 주기적인(quasi periodic) 신호이다.

파싱부는 심전도 파형(205)에 포함된 복수의 단위 신호들 각각의 R피크(215)를 검출할 수 있다(210). 이 때, 파싱부는 다양한 전처리 과정을 통하여 R피크(215)를 검출할 수 있다. 즉, 파싱부는 로우 패스 필터(LPF). 하이 패스 필터(HPF), 빗형 필터(comb filter), 미분, 제곱 등의 전처리 과정을 이용할 수 있다.

이어서, 파싱부는 인접한 R피크들 사이의 거리(RRI)를 계산할 수 있다(220). 이 때, 파싱부는 검출된 R피크(215)의 위치와 진폭을 추출할 수 있다. 여기서, R피크(215)의 위치는 R피크(215)의 시간상 위치로, 도 2b의 그래프들에서 x축 상 위치를 포함할 수 있다. 파싱부는 R피크(215)와 직전 R피크 사이의 x축 상 위치 차이를 계산함으로써 RRI를 계산할 수 있다.

파싱부는 계산된 RRI에 기초하여 심전도 파형을 파싱함으로써 제1 단위 신호(235)를 추출할 수 있다(230). 이 때, 파싱부는 R피크(215)를 기준으로 -RRI/2 ~ +RRI/2 영역으로 비트 파싱함으로써 제1 단위 신호(235)를 추출할 수 있다.

도 3a 내지 도 3b는 일 실시예에 따른 패턴 획득부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a를 참조하면, 일 실시예에 따른 패턴 획득부는 제1 단위 신호에 기초하여 생체 신호 패턴을 획득할 수 있다.

보다 구체적으로, 패턴 획득부는 제1 단위 신호에 기초하여 생체 신호 패턴이 이미 생성되었는지 여부를 판단할 수 있다(310). 예를 들어, 패턴 획득부는 미리 구비된 저장 공간에 저장된 제1 패턴을 획득하고, 제1 패턴이 제1 단위 신호의 파형에 대응되는지 여부를 판단할 수 있다.

이 경우, 패턴 획득부는 제1 패턴이 제1 단위 신호의 파형에 대응된다는 판단에 따라 생체 신호 패턴이 이미 생성되었다고 판단할 수 있다. 패턴 획득부는 코릴레이션 매칭(correlation matching) 등의 파형 비교 기법을 이용하여 현재 입력되는 제1 단위 신호의 파형이 기존에 저장된 제1 패턴과 유사한지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 패턴 획득부는 제1 단위 신호와 제1 패턴 사이의 코릴레이션(correlation)이 미리 정해진 코릴레이션 문턱값 이상인 경우, 제1 패턴이 제1 단위 신호의 파형에 대응된다고 판단하고 생체 신호 패턴이 이미 생성되었다고 판단할 수 있다.

패턴 획득부는 생체 신호 패턴이 이미 생성되었다는 판단에 따라 기 생성된 생체 신호 패턴을 획득할 수 있다. 즉, 패턴 획득부는 생체 신호 패턴이 이미 생성되었다는 판단에 따라 생체 신호 패턴으로서 미리 구비된 저장 공간에 저장된 제1 패턴(315)을 획득할 수 있다.

한편, 제1 패턴이 제1 단위 신호의 파형에 대응되지 않는 경우 패턴 획득부는 생체 신호 패턴이 생성되지 아니하다고 판단할 수 있다. 패턴 획득부는 제1 단위 신호와 제1 패턴 사이의 코릴레이션이 미리 정해진 코릴레이션 문턱값 미만인 경우, 제1 패턴이 제1 단위 신호의 파형에 대응되지 않는다고 판단하고 생체 신호 패턴이 생성되지 아니하다고 판단할 수 있다.

제1 패턴이 제1 단위 신호의 파형에 대응되지 않는 경우는 제1 패턴을 이용하여 제1 단위 신호를 재구성할 수 없는 경우를 포함한다. 예를 들어, 생체 신호 전송기를 사용하는 사용자가 변경되거나, 생체 신호를 측정하는 측정 부위가 변경되는 경우 기존에 저장된 제1 패턴이 입력되는 제1 단위 신호의 파형에 대응되지 않을 수 있다.

또한, 미리 구비된 저장 공간에 저장된 제1 패턴이 없는 경우, 패턴 획득부는 생체 신호 패턴이 생성되지 아니하다고 판단할 수 있다. 생체 신호 전송기를 처음 사용하는 경우 기존에 저장된 제1 패턴이 존재하지 않을 수 있다.

패턴 획득부는 생체 신호 패턴이 생성되지 아니하다는 판단에 따라 생체 신호 패턴을 생성할 수 있다(320). 도 3b를 참조하면, 패턴 획득부는 파싱부로부터 미리 정해진 수(예를 들면, 8개)의 단위 신호들을 수신하고, 수신된 단위 신호들의 평균을 계산함으로써 생체 신호 패턴(325)을 생성할 수 있다.

이 때, 미리 정해진 수(예를 들면, 8개)의 단위 신호들 각각의 파형은 노멀 비트 패턴(normal beat pattern)일 수 있다. 즉, 패턴 획득부는 미리 정해진 수(예를 들면, 8개)의 단위 신호들을 코릴레이션 매칭하고, 단위 신호들 각각이 유사 파형으로 판정되는 경우 단위 신호들의 평균을 계산할 수 있다.

다른 실시예에 따른 패턴 획득부는 입력 신호가 안정화되는 것을 감지할 수 있다. 패턴 획득부는 입력 신호가 안정화되었음을 감지하는 경우 전술한 동작들을 수행할 수 있다. 이로 인하여 패턴 획득부는 입력 신호가 불안정함에 따라 생체 신호 패턴을 연달아 생성되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 전송기의 전원이 온(on) 되었으나, 생체 신호를 측정하기 위한 전극이 제대로 부착되지 않은 경우 매 주기마다 입력되는 생체 신호의 패턴이 계속 변경될 수 있다. 패턴 획득부는 입력 신호가 안정화된 이후에 이미 생성된 패턴이 있는지 여부를 확인하는 등의 동작을 수행함으로써 불필요한 생체 신호 패턴의 생성을 방지할 수 있다.

또 다른 실시예에 따른 패턴 획득부는 입력 신호가 안정화되는 것을 감지함에 따라 정상 패턴이 아닌 이상 패턴의 입력에 반응하지 않을 수 있다. 즉, 패턴 획득부는 사용자가 변경되거나 생체 신호 측정 위치가 변경됨으로 인하여 입력되는 생체 신호의 패턴이 변경되는 경우와 이상 패턴의 발생으로 인하여 생체 신호의 패턴이 변경되는 경우를 구별할 수 있다. 패턴 획득부는 사용자가 변경되거나 생체 신호 측정 위치가 변경됨으로 인하여 입력되는 생체 신호의 패턴이 변경되는 경우, 새로운 생체 신호 패턴을 생성할 수 있다. 반면, 패턴 획득부는 이상 패턴의 발생으로 인하여 생체 신호의 패턴이 변경되는 경우 새로운 생체 신호 패턴을 생성하지 않을 수 있다.

도 4a 내지 도 4b는 일 실시예에 따른 전송부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4a를 참조하면, 일 실시예에 따른 전송부는 패턴 획득부에 의해 생체 신호 패턴이 새로 생성되었는지 여부를 판단할 수 있다(410). 전송부는 패턴 획득부에 의해 생체 신호 패턴이 새로 생성되었다는 판단에 따라 새로 생성된 생체 신호 패턴(415)을 전송할 수 있다.

또한, 전송부는 파싱부에 의해 추출된 제1 단위 신호와 패턴 획득부에 의해 획득된 생체 신호 패턴 사이의 코릴레이션(correlation)을 산출하고, 산출된 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값(예를 들면, 0.9) 이상인지 여부를 판단할 수 있다(420).

전송부는 제1 단위 신호와 생체 신호 패턴 사이의 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값(예를 들면, 0.9) 미만이라는 판단에 따라 제1 단위 신호(425) 자체를 전송할 수 있다. 예를 들면, 전송부는 정상 패턴이 아닌 이상 패턴을 감지하는 경우 이상 패턴을 그대로 전송할 수 있다. 심질환자의 경우 심질환 이상 패턴(예를 들면, 부정맥)이 발생될 수 있으며, 전송부는 이러한 심질환 이상 패턴 발생 시 심질환 이상 패턴 자체를 전송할 수 있다. 즉, 전송부는 이상 패턴을 감지하는 경우 특징점을 추출하지 아니하고 이상 패턴 자체를 전송함으로써 측정된 생체 신호의 정확도를 향상시킬 수 있다.

한편, 전송부는 제1 단위 신호와 생체 신호 패턴 사이의 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값(예를 들면, 0.9) 이상인 경우, 제1 단위 신호의 특징점을 추출할 수 있다(430). 전송부는 추출된 특징점과 관련된 정보(435)를 전송할 수 있다. 이 때, 제1 단위 신호와 생체 신호 패턴 사이의 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값(예를 들면, 0.9) 이상인 경우는 생체 신호 패턴과 특징점을 이용하여 제1 단위 신호를 재구성할 수 있는 경우를 포함한다.

여기서, 특징점과 관련된 정보(435)는 제1 단위 신호에 포함된 피크의 위치와 진폭을 포함할 수 있다. 즉, 전송부는 특징점으로서 제1 단위 신호의 피크를 추출하고, 특징점과 관련된 정보로서 추출된 피크의 위치와 진폭을 추출할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호가 심전도 파형인 경우 전송부는 제1 단위 신호의 R피크를 추출하고, 추출된 R피크의 위치와 진폭을 전송할 수 있다. 이로 인하여, 전송부는 정상 패턴을 감지하는 경우 특징점과 관련된 정보만을 전송함으로써 생체 신호 전송에 필요한 비트 수를 감소시키고, 나아가 생체 신호 전송에 요구되는 전력 소모량을 감소시킬 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 생체 신호 수신기를 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 생체 신호 수신기(500)는 수신부(510), 판단부(520), 패턴 획득부(530), 및 단위 신호 재구성부(540)를 포함한다.

수신부(510)는 복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호와 관련된 수신 신호를 수신할 수 있다. 판단부(520)는 수신된 수신 신호의 유형을 판단할 수 있다.

여기서, 수신된 수신 신호의 유형은 제1 유형, 제2 유형, 또는 제3 유형 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 유형의 수신 신호는 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 포함할 수 있고, 제2 유형의 수신 신호는 생체 신호 패턴을 포함할 수 있으며, 제3 유형의 수신 신호는 복수의 단위 신호들에 포함된 제2 단위 신호를 포함할 수 있다.

즉, 생체 신호 전송기에 의하여 특징점이 추출되는 경우 제1 유형의 신호가 전송되고, 생체 신호 전송기에 의하여 생체 신호 패턴이 새로 생성되는 경우 제2 유형의 신호가 전송되며, 생체 신호 전송기에 의하여 이상 패턴이 감지되는 경우 제3 유형의 신호가 전송된다.

이 때, 패턴 획득부(530)는 수신 신호의 유형이 제1 유형이라는 판단에 따라 미리 구비된 저장 공간(560)으로부터 생체 신호 패턴을 획득할 수 있다. 이 경우, 단위 신호 재구성부(540)는 생체 신호 패턴과 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보에 기초하여 제1 단위 신호를 재구성할 수 있다.

예를 들어, 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보는 제1 단위 신호에 포함된 R피크의 위치와 진폭을 포함할 수 있다. 단위 신호 재구성부(540)는 R피크의 위치에 생체 신호 패턴의 R피크를 정합시키고, R피크의 진폭에 따라 생체 신호 패턴의 진폭을 조절함으로써 제1 단위 신호를 재구성할 수 있다.

또한, 생체 신호 수신기(500)는 패턴 저장부(550)를 더 포함할 수 있다. 패턴 저장부(550)는 수신 신호의 유형이 제2 유형이라는 판단에 따라 생체 신호 패턴을 미리 구비된 저장 공간(560)에 저장할 수 있다.

또한, 생체 신호 수신기(500)는 단위 신호 획득부(570)를 더 포함할 수 있다. 단위 신호 획득부(570)는 수신 신호의 유형이 제3 유형이라는 판단에 따라 제2 단위 신호를 획득할 수 있다. 여기서, 제2 단위 신호는 생체 신호 전송기에 의하여 감지된 이상 패턴을 포함할 수 있다.

나아가, 생체 신호 수신기(500)는 생체 신호 재구성부(580)를 더 포함할 수 있다. 생체 신호 재구성부(580)는 단위 신호 재구성부(540)에 의해 재구성된 제1 단위 신호와 단위 신호 획득부(570)에 의해 획득된 제2 단위 신호에 기초하여 생체 신호를 재구성할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 생체 신호 수신기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기는 생체 신호(610)에 기초하여 제1 유형의 신호(620), 제2 유형의 신호(625), 및 제3 유형의 신호(630)를 전송할 수 있다.

이 때, 생체 신호 수신기는 수신 신호의 유형에 따라 생체 신호를 재구성하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 생체 신호 수신기는 수신 신호가 생체 신호 패턴을 포함하는 제2 유형의 신호(625)라는 판단에 따라 생체 신호 패턴을 미리 구비된 저장 공간에 저장할 수 있다.

또한, 생체 신호 수신기는 수신 신호가 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 포함하는 제1 유형의 신호(620)라는 판단에 따라 특징점과 관련된 정보와 미리 구비된 저장 공간에 저장된 생체 신호 패턴을 이용하여 제1 단위 신호를 재구성할 수 있다. 이 때, 제1 유형의 신호(620)는 제1 단위 신호에 포함된 R피크의 위치와 진폭을 포함할 수 있다. 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이, 생체 신호 수신기는 R피크의 위치와 진폭을 이용하여 생체 신호 패턴의 위치와 진폭을 조절함으로써 제1 단위 신호를 재구성할 수 있다.

또한, 생체 신호 수신기는 수신 신호가 제2 단위 신호를 포함하는 제3 유형의 신호(630)라는 판단에 따라 제2 단위 신호를 획득할 수 있다. 생체 신호 수신기는 제1 단위 신호와 제2 단위 신호를 이용하여 생체 신호(640)를 재구성할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 수신기는 제1 단위 신호와 제2 단위 신호 각각의 위치에 기초하여 제1 단위 신호와 제2 단위 신호를 연결함으로써 생체 신호(640)를 재구성할 수 있다.

표 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기는 생체 신호 전송에 필요한 데이터 비트 수를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 여기서, 전송되는 생체 신호는 심전도 파형이고, 심전도 파형의 샘플링 레이트는 250Hz이며, 하나의 샘플당 2bytes로 표시되는 경우를 가정한다.

생체 신호 패턴의 크기는 분당 심장박동 수에 따라 변경될 수 있으나, 분당 심장박동 수를 60beats/min라 가정하면 생체 신호 패턴의 크기는 500bytes가 된다. 분당 심장박동 수가 60beats/min인 경우 1초에 한 번씩 심장이 박동하고, 250Hz의 샘플링 레이트로 인하여 생체 신호 전송기는 한 번의 심장박동에 대하여 250번의 데이터 샘플링을 수행한다. 하나의 샘플당 2bytes이므로 생체 신호 패턴의 크기는 500bytes가 된다.

또한, 특징점과 관련된 정보인 R피크의 위치와 진폭은 3bytes로 표현될 수 있다고 가정하자.

표 1의 좌측 세 개의 열은 이상 패턴이 감지되지 아니하여 특징점과 관련된 정보만을 전송하는 경우의 원 신호 대비 전송량을 나타낸다. 전송 시간이 지속될수록 원 신호 대비 전송량이 1% 이하로 감소되는 것을 확인할 수 있다.

나아가, 표 1의 우측 세 개의 열은 10% 확률로 이상 패턴이 감지되는 경우의 원 신호 대비 전송량을 나타낸다. 전송 시간이 지속될수록 원 신호 대비 전송량이 이상 패턴이 감지되는 확률인 10%로 수렴되는 것을 확인할 수 있다.

일 실시예에 따른 생체 신호 전송기 및 생체 신호 수신기는 유헬스 서비스에 적용될 수 있다. 이하, 심장기능 신호 중 대표적인 심전도 파형을 전송하는 것을 가정한다. 다만, 맥파와 PPG 신호 등에도 동일한 기법이 적용될 수 있음은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

유헬스 서비스의 사용자는 착용 가능한(wearable) 단말기를 착용함으로써 각종 건강 정보를 계측할 수 있다. 착용 가능한 단말기는 계측된 건강 정보를 가정 내 게이트웨이 단말 또는 핸드폰 등 무선 게이트웨이 단말을 통해 서버에 전송할 수 있다. 서버는 수신된 건강 정보를 저장하고, 사용자에게 실시간이나 오프라인으로 조회 및 분석이 가능하도록 건강 정보 서비스를 제공할 수 있다.

이 경우, 일 실시예에 따른 생체 신호 전송기는 착용 가능한(wearable) 형태를 가지며, 사용자 편의성을 위해 초경량, 초소형의 특성을 가질 수 있다. 즉, 생체 신호 전송기는 주기적으로 반복되는 심전도 파형을 개인별로 패턴화 하고, 이렇게 생성된 패턴과 개인별 심전도 신호의 비트 특징점 만을 전송함으로써 심전도 파형의 전송에 요구되는 전력 소모량을 감소시킬 수 있다. 이로 인하여, 생체 신호 전송기는 한정된 배터리 성능에서 초경량, 초소형의 특성을 만족시키는 기술을 제공할 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

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.

Claims

복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호를 획득하는 생체 신호 획득부;
상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호를 추출하기 위하여 상기 생체 신호를 파싱(parsing)하는 파싱부;
상기 제1 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 패턴 획득부; 및
상기 제1 단위 신호와 상기 패턴에 기초하여 상기 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 전송하는 전송부
를 포함하는 생체 신호 전송기.
제1항에 있어서,
상기 파싱부는 상기 복수의 단위 신호들 각각의 피크를 검출하고, 상기 피크의 위치에 기초하여 상기 생체 신호를 파싱함으로써 상기 제1 단위 신호를 추출하는 생체 신호 전송기.
제1항에 있어서,
상기 패턴 획득부는
상기 제1 단위 신호에 기초하여 상기 패턴이 이미 생성되었는지 여부를 판단하는 판단부;
상기 패턴이 이미 생성되었다는 판단에 따라 상기 패턴을 획득하는 획득부; 및
상기 패턴이 생성되지 아니하다는 판단에 따라 상기 패턴을 생성하는 생성부
를 포함하는 생체 신호 전송기.
제3항에 있어서,
상기 판단부는 미리 구비된 저장공간에 저장된 제1 패턴을 획득하고, 상기 제1 패턴이 상기 제1 단위 신호의 파형에 대응되는지 여부를 판단하며, 상기 제1 패턴이 상기 제1 단위 신호의 파형에 대응된다는 판단에 따라 상기 패턴이 이미 생성되었다고 판단하고,
상기 획득부는 상기 패턴으로서 상기 제1 패턴을 획득하는 생체 신호 전송기.
제3항에 있어서,
상기 생성부는 상기 파싱부로부터 미리 정해진 수의 단위 신호들을 수신하고, 상기 패턴을 생성하기 위하여 상기 미리 정해진 수의 단위 신호들의 평균을 계산하는 생체 신호 전송기.
제1항에 있어서,
상기 전송부는
상기 제1 단위 신호와 상기 패턴 사이의 코릴레이션(correlation)을 산출하고, 상기 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값 이상인 경우 상기 특징점을 추출하며, 상기 특징점과 관련된 정보를 전송하는 생체 신호 전송기.
제6항에 있어서,
상기 전송부는
상기 코릴레이션이 상기 미리 정해진 문턱값 미만인 경우 상기 제1 단위 신호를 전송하는 생체 신호 전송기.
제1항에 있어서,
상기 전송부는
상기 패턴 획득부에 의해 상기 패턴이 새로 생성된 경우 상기 패턴을 전송하는 생체 신호 전송기.
제1항에 있어서,
상기 특징점과 관련된 정보는 상기 제1 단위 신호에 포함된 피크의 위치와 진폭을 포함하는 생체 신호 전송기.
제1항에 있어서,
상기 생체 신호는 주기성을 가지고, 상기 복수의 단위 신호들은 제1 단위 신호와 제2 단위 신호를 포함하며, 상기 제1 단위 신호의 파형과 상기 제2 단위 신호의 파형은 동일한 패턴으로 분류되는 생체 신호 전송기.
제1항에 있어서,
상기 생체 신호는 심전도를 포함하고, 상기 패턴은 상기 심전도를 측정하기 위한 전극의 위치에 의존하는 생체 신호 전송기.
복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호와 관련된 수신 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신 신호의 유형을 판단하는 판단부;
상기 수신 신호의 유형이 제1 유형-상기 제1 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 포함함-이라는 판단에 따라 미리 구비된 저장 공간으로부터 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 패턴 획득부; 및
상기 패턴 및 상기 특징점과 관련된 정보에 기초하여 상기 제1 단위 신호를 재구성하는 단위 신호 재구성부
를 포함하는 생체 신호 수신기.
제12항에 있어서,
상기 수신 신호의 유형이 제2 유형-상기 제2 유형의 수신 신호는 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 포함함-이라는 판단에 따라 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 상기 미리 구비된 저장 공간에 저장하는 패턴 저장부
를 더 포함하는 생체 신호 수신기.
제12항에 있어서,
상기 수신 신호의 유형이 제3 유형-상기 제3 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제2 단위 신호를 포함함-이라는 판단에 따라 상기 제2 단위 신호를 획득하는 단위 신호 획득부
를 더 포함하는 생체 신호 수신기.
제14항에 있어서,
상기 제1 단위 신호와 상기 제2 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호를 재구성하는 생체 신호 재구성부
를 더 포함하는 생체 신호 수신기.
복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호와 관련된 전송 신호를 전송하는 생체 신호 전송 방법에 있어서,
상기 생체 신호를 획득하는 단계;
상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호를 추출하기 위하여 상기 생체 신호를 파싱(parsing)하는 단계;
상기 제1 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 단계; 및
상기 제1 단위 신호와 상기 패턴에 기초하여 상기 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 전송하는 단계
를 포함하는 생체 신호 전송 방법.
제16항에 있어서,
상기 패턴을 획득하는 단계는
상기 패턴이 이미 생성되었는지 여부를 판단하는 단계;
상기 패턴이 이미 생성되었다는 판단에 따라 상기 패턴을 획득하는 단계; 및
상기 패턴이 생성되지 아니하다는 판단에 따라 상기 패턴을 생성하는 단계
를 포함하는 생체 신호 전송 방법.
제16항에 있어서,
상기 전송하는 단계는
상기 제1 단위 신호와 상기 패턴 사이의 코릴레이션(correlation)을 산출하는 단계; 및
상기 코릴레이션이 미리 정해진 문턱값 이상인 경우 상기 특징점을 추출하는 단계
를 포함하는 생체 신호 전송 방법.
제16항에 있어서,
상기 전송하는 단계는
상기 코릴레이션이 상기 미리 정해진 문턱값 미만인 경우 상기 제1 단위 신호를 전송하는 단계; 및
상기 패턴 획득부에 의해 상기 패턴이 새로 생성된 경우 상기 패턴을 전송하는 단계
를 포함하는 생체 신호 전송 방법.
복수의 단위 신호들을 포함하는 생체 신호와 관련된 수신 신호를 수신하는 생체 신호 수신 방법에 있어서,
상기 수신 순호를 수신하는 단계;
상기 수신 신호의 유형을 판단하는 단계;
상기 수신 신호의 유형이 제1 유형-상기 제1 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제1 단위 신호의 특징점과 관련된 정보를 포함함-이라는 판단에 따라 미리 구비된 저장 공간으로부터 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 획득하는 단계; 및
상기 패턴 및 상기 특징점과 관련된 정보에 기초하여 상기 제1 단위 신호를 재구성하는 단계
를 포함하는 생체 신호 수신 방법.
제20항에 있어서,
상기 수신 신호의 유형이 제2 유형-상기 제2 유형의 수신 신호는 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 포함함-이라는 판단에 따라 상기 생체 신호와 관련된 패턴을 상기 미리 구비된 저장 공간에 저장하는 단계; 및
상기 수신 신호의 유형이 제3 유형-상기 제3 유형의 수신 신호는 상기 복수의 단위 신호들에 포함된 제2 단위 신호를 포함함-이라는 판단에 따라 상기 제2 단위 신호를 획득하는 단계
를 더 포함하는 생체 신호 수신 방법.
제21항에 있어서,
상기 제1 단위 신호와 상기 제2 단위 신호에 기초하여 상기 생체 신호를 재구성하는 단계
를 더 포함하는 생체 신호 수신 방법.
제16항 내지 제22항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.