KR20160107390A - Apparatus for measuring bio-signal - Google Patents

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KR20160107390A
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김진아
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Abstract

Disclosed is an apparatus for measuring an electrocardiogram signal capable of increasing detection accuracy of a QRS area of an electrocardiogram signal. The apparatus for measuring an electrocardiogram signal according to an embodiment of the present invention comprises: an electrocardiogram signal detection module coupled to a first electrode to process an electrocardiogram signal detected from the first electrode; a power supply module coupled to a second electrode and supplying power to the electrocardiogram signal detection module; and an electrocardiogram signal transmission module coupled to a third electrode and transmitting the electrocardiogram signal generated in the electrocardiogram signal detection module to the outside. The electrocardiogram signal detection module filters an electrocardiogram signal detected from at least one of a first electrode, a second electrode, and a third electrode, differentiates the filtered signal, and separates the QRS wave from the detected electrocardiogram signal by performing a range-average on the absolute value of the differentiated signal within a predetermined time window.

Description

심전도 신호 측정장치{Apparatus for measuring bio-signal}[0001] Apparatus for measuring bio-signal [

본 발명은 심전도 신호 중 QRS 영역의 검출 정확성을 높일 수 있는 심전도 신호 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrocardiogram signal measuring apparatus capable of improving the detection accuracy of a QRS region in an electrocardiogram signal.

최근 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라, 의료기술과 IT 기술이 융합된 유비쿼터스 헬스케어(ubiquitous healthcare)가 많은 관심을 끌고 있다. 유비쿼터스 헬스케어는 장소에 관계없이 건강과 관련된 생체신호(physiological signals)를 실시간으로 수집하고 건강관리 서비스 센터에 전송하여 건강 이상 발생 여부를 확인하고, 적절한 조치를 취하여 지속적인 건강관리 및 질병관리 서비스를 제공한다.As interest in health has increased recently, ubiquitous healthcare, which is a combination of medical technology and IT technology, attracts much attention. Ubiquitous healthcare collects physiological signals related to health regardless of place in real time and transmits them to healthcare service center to check for health problems and take appropriate measures to provide continuous health and disease management services do.

유비쿼터스 헬스케어는 혈압, 혈당, 체중, 심전도, 운동량, 호흡, 온도 등 건강에 관련된 여러가지 생체신호를 장소에 관계없이 손쉽게 측정할 수 있는 생체신호 측정 장치와, 측정된 생체 신호를 다양한 유무선 통신 기술을 이용하여 전송하는 네트워크, 전송된 정보를 수집하고 운영하는 정보수집 및 운영시스템, 그리고 수집된 정보를 분석하여 다양한 형태의 서비스를 제공하는 응용서비스로 구성될 수 있다.Ubiquitous healthcare is a bio-signal measuring device that can easily measure various health signals related to health such as blood pressure, blood glucose, weight, electrocardiogram, exercise amount, respiration, temperature, and the like, An information collecting and operating system for collecting and operating the transmitted information, and an application service for analyzing the collected information and providing various types of services.

유비쿼터스 헬스케어에서 생체 신호를 측정하기 위한 장치는, 피부에 부착하여 생체 전위(bio-potential)를 측정하는 전극, 전원 공급부 및 전극을 통해 측정된 생체 신호를 해석 및 처리하는 제어부를 포함한다.An apparatus for measuring a bio-signal in a ubiquitous healthcare system includes an electrode for measuring a bio-potential attached to the skin, a power supply unit, and a controller for analyzing and processing the bio-signal measured through the electrode.

일반적인 인체 부착형 생체신호 측정 장치의 경우, 모든 구성요소들이 하나의 패키지 내에 배치된다. 이에 따라 인체 일부분에 가해지는 기기의 부피와 무게의 증가에 따른 이물감이 심하게 되고, 사용하는데 거추장스러운 문제점이 있다. 또한, 장치의 무게를 지탱하기 위하여 더 강력한 접착력을 가진 전극을 사용하여야 하므로, 피부 트러블이 유발될 수도 있다. 이에 따라 생체 신호 측정 장치가 기능별로 복수의 모듈로 분산된 발명이 개시되어 있다. In the case of a general human body attachment type bio-signal measuring apparatus, all the components are disposed in one package. As a result, the foreign body sensation due to the increase in the volume and weight of the device applied to a part of the human body becomes severe, which is a cumbersome use. In addition, since an electrode having a stronger adhesive force must be used to support the weight of the device, skin troubles may be caused. Thus, the invention is disclosed in which the bio-signal measuring apparatus is divided into a plurality of modules for each function.

한편, 일 예로 전극에 의해 검출된 심전도 신호는 아날로그 형태의 신호이므로, 신호 처리를 위해서는 디지털 형태로 변환하여야 한다. 또한, 전극에 의해 검출된 아날로그 형태의 심전도 신호에는 다양한 노이즈가 포함되어 있으므로 다양한 필터들을 통하여 필터링하여야 한다.On the other hand, for example, since the electrocardiogram signal detected by the electrode is an analog signal, it must be converted into a digital signal for signal processing. In addition, since the electrocardiogram signal of the analog type detected by the electrode includes various noise, it must be filtered through various filters.

이렇듯 일반적으로 심전도 신호의 해석은 인체로부터의 심전도 신호 획득, 잡음 제거, QRS 파형의 검출 및 진단의 단계를 포함하며, 심전도 신호의 분석을 토대로 심장의 이상 유무와 여러가지 심장 질환의 진단에 많이 활용되고 있다. 이러한 심전도 신호의 해석은 기준점인 QRS 영역의 검출이 선행되어야 한다. QRS 영역은 심실의 탈분극을 표현하는 곡선으로서 심전도 신호 내의 여러가지 특성 파형들 중 가장 강조된 모습을 보이며, P파, T파, ST 세그먼트 등과 함께 임상적 진단의 기준이 되고 있다.
In general, the analysis of electrocardiogram signals includes the steps of acquiring ECG signals from the human body, removing noise, and detecting and diagnosing QRS waveforms. Based on analysis of electrocardiographic signals, it is widely used for diagnosing heart diseases and various heart diseases have. The analysis of the electrocardiogram signal should precede the detection of the reference point QRS region. The QRS region is a curved line that represents the depolarization of the ventricles. The QRS region is the most emphasized waveform among the various characteristic waveforms in ECG signals and is a standard for clinical diagnosis together with P wave, T wave, and ST segment.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 심전도 신호 중 QRS 영역의 검출 정확성을 높일 수 있는 심전도 신호 측정 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an electrocardiogram signal measuring apparatus capable of improving the accuracy of detection of a QRS region in an electrocardiogram signal.

본 발명의 실시 예에 따른 심전도 신호 측정 장치는, 제1 전극에 결합되어, 상기 제1 전극에서 검출한 심전도 신호를 신호처리하는 심전도 신호 검출 모듈; 제2 전극에 결합되고, 상기 심전도 신호 검출 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급 모듈; 및 제3 전극에 결합되고, 상기 심전도 신호 검출 모듈에서 생성된 심전도 신호를 외부로 전송하는 심전도 신호 전송 모듈을 포함하며, 상기 심전도 신호 검출 모듈은, 상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 필터링하고, 필터링된 신호를 미분하며, 미분된 신호의 절대값을 기설정된 시간 윈도우 내에서 구간 평균하여 검출된 심전도 신호 중 QRS 파를 구별하는 것을 특징으로 할 수 있다.An apparatus for measuring an electrocardiogram signal according to an exemplary embodiment of the present invention includes an electrocardiogram signal detection module coupled to a first electrode and performing signal processing on an electrocardiogram signal detected by the first electrode; A power supply module coupled to the second electrode and supplying power to the electrocardiogram signal detection module; And an electrocardiogram signal transmission module coupled to the third electrode and for transmitting the electrocardiogram signal generated by the electrocardiogram signal detection module to the outside, wherein the electrocardiogram signal detection module includes a first electrode, a second electrode, , The filtered signal is differentiated, and the absolute value of the non-divided signal is averaged over a predetermined time window to discriminate the QRS waves among the detected electrocardiogram signals have.

상기 심전도 신호 검출 모듈은, 상기 전극들 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 필터링하기 위한 저역통과 필터 및 고역통과 필터를 포함하며, 상기 고역통과 필터의 출력단에 연결되어 상기 고역통과 필터의 출력 신호를 미분하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The electrocardiogram signal detection module includes a low pass filter and a high pass filter for filtering an electrocardiogram signal detected by at least one of the electrodes and is connected to an output terminal of the high pass filter, And may further include a differentiating control unit.

상기 제어부는, 상기 미분된 신호에 대하여 80ms의 윈도우를 설정하여 설정된 윈도우 내의 구간에 있는 미분된 신호의 절대값을 평균하여 피크치를 기설정된 주기 또는 시간에 반복적으로 획득할 수 있다.The controller may set a window of 80 ms with respect to the non-divided signal to average the absolute values of the non-divided signals in the set window to repeatedly acquire the peak value at a predetermined period or time.

상기 제어부는, 상기 획득된 복수의 피크치들의 크기에 따라, 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별할 수 있다.The control unit may distinguish the obtained peak value from the QRS wave and noise according to the size of the obtained plurality of peak values.

상기 제어부는, 바로 이전에 획득된 피크치가 QRS 파인 경우, 획득된 피크치와 바로 이전에 획득된 피크치와의 상대적인 위치에 따라 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별할 수 있다.The controller may distinguish the peak value obtained according to the relative position between the obtained peak value and the immediately obtained peak value from the QRS wave and noise when the previously obtained peak value is the QRS wave.

상기 제어부는, 미분된 신호의 최대 크기에 따라서 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별할 수 있다.The controller may distinguish the peak value obtained according to the maximum size of the differentiated signal from the QRS wave and the noise.

상기 제어부는, 바로 이전에 획득된 피크치로부터 제1 시간 내에 획득된 피크치들은 무시할 수 있다.The control section can ignore the peak values obtained within the first time from the immediately previous obtained peak value.

상기 제어부는, 피크치가 획득되면 상기 전극들로부터 검출된 심전도 신호에서 양의 피크치 혹은 음의 피크치가 있는지 여부를 확인하여, 상기 전극들로부터 검출된 심전도 신호에서 양의 피크치 혹은 음의 피크치가 없는 경우 기저선을 변경(baseline shift)할 수 있다.Wherein the control unit checks whether a positive or negative peak value is present in the electrocardiogram signal detected from the electrodes when the peak value is obtained and if there is no positive peak value or negative peak value in the electrocardiogram signal detected from the electrodes You can change the baseline (baseline shift).

상기 제어부는, 획득된 피크치가 바로 이전에 획득된 피크치로부터 제2 시간 내에 획득된 것이면, 최대 기울기(slope)가 바로 이전에 획득된 피크치의 최대 기울기의 절반보다 큰 지 여부를 판단하여, 상기 최대 기울기(slope)가 바로 이전에 획득된 피크치의 최대 기울기의 절반보다 크지 않다면, T파로 인식할 수 있다.Wherein the control unit determines whether the maximum slope is greater than half of the maximum slope of the immediately preceding peak if the obtained peak value is obtained within a second time from the immediately previous obtained peak value, If the slope is not greater than half the maximum slope of the previously obtained peak value, it can be recognized as a T wave.

상기 제어부는, 획득된 피크치가 동적으로 변경되는 QRS파 임계치보다 크다면 QRS파로 인식할 수 있다.The control unit can recognize the QRS wave if the obtained peak value is larger than the QRS wave threshold value for dynamically changing.

상기 제어부는, 획득된 피크치가 동적으로 변경되는 QRS파 임계치보다 작다면, 노이즈로 인식할 수 있다.If the obtained peak value is smaller than the QRS wave threshold value for dynamically changing, the control unit can recognize the noise as noise.

상기 제어부는, RR 간격의 1.5배에서 피크치가 획득되지 않으면, 동적으로 변경되는 노이즈 임계치의 절반보다 큰 피크치가 이전에 피크치가 획득된 이후 제2 시간 이상 경과하여 획득된 것이라면 QRS파라고 인식할 수 있다.If the peak value is not obtained at 1.5 times the RR interval, the control unit can recognize the peak value larger than half of the dynamically changed noise threshold as a QRS wave if the peak value is acquired over a second time period since the peak value was previously acquired have.

상기 QRS파 임계치는 가장 나중에 획득된 8개의 QRS파 피크치들의 크기의 중앙값(median)으로 계산될 수 있다.The QRS wave threshold may be calculated as the median of the magnitude of the last eight QRS wave peaks obtained.

상기 노이즈 임계치는 가장 나중에 획득된 8개의 노이즈 피크치들의 크기의 중앙값(median)으로 계산될 수 있다.
The noise threshold may be calculated as the median of the magnitude of the eight noise peaks obtained most recently.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 측정 장치의 분산된 모듈들 각각의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 심전도 신호에서 비트를 검출하는 방법을 도식적으로 표현한 블록도이다.
도 4는 원시(raw) 심전도 신호와 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 분석 방법 중 필터링 단계를 수행한 이후의 심전도 신호를 도시한 그래프이다.
도 5는 도 4의 필터링 단계를 수행한 이후의 심전도 신호와 본 발명의 일 실시예에 따른 미분 단계를 수행한 이후의 심전도 신호를 도시한 그래프이다.
도 6은 도 5의 미분 단계를 수행한 이후의 심전도 신호와 본 발명의 일 실시예에 따른 구간 평균화 단계를 수행한 이후의 심전도 신호를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 피크 신호 중 노이즈 피크 신호와 QRS 파를 구분하기 위한 임계값을 결정하는 방법을 설명한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 방법에 따라 변화되는 임계값을 도시한 그래프이다.
도 9는 임계치의 러닝 레이트에 따른 민감도와 예보율의 변화를 도시한 그래프이다.1 is a schematic block diagram of an electrocardiogram signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a schematic configuration of each of distributed modules of an electrocardiogram signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically illustrating a method of detecting a bit in an electrocardiogram signal.
FIG. 4 is a graph showing a raw ECG signal and electrocardiogram signals after the filtering step of the ECG signal analysis method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an electrocardiogram signal after performing the filtering step of FIG. 4 and an electrocardiogram signal after performing the differentiation step according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing an electrocardiogram signal after performing the differentiation step of FIG. 5 and an electrocardiogram signal after performing the section averaging step according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a method of determining a threshold value for distinguishing a noise peak signal from a QRS wave in a peak signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the threshold value changed according to the method shown in FIG.
FIG. 9 is a graph showing changes in sensitivity and prediction rate according to the running rate of the threshold.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. Specific structural and functional descriptions of the embodiments of the present invention disclosed herein are for illustrative purposes only and are not to be construed as limitations of the scope of the present invention. And should not be construed as limited to the embodiments set forth herein or in the application.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The embodiments according to the present invention are susceptible to various changes and may take various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first and / or second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined herein .

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 측정 장치의 개략 구성도이다. 먼저 생체 신호란, 인체에서 발생이 되어 기계를 통해 측정될 수 있는 모든 신호를 말한다. 그 중 심장에서 얻을 수 있는 생체 신호는 심전도 신호(Electrocardiogram; ECG)이다. 1 is a schematic block diagram of an electrocardiogram signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. First, biomedical signals are all signals that can be measured from the human body through the machine. Among them, the vital signal that can be obtained from the heart is an electrocardiogram (ECG).

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 측정 장치는 제 1 전극(10), 제2 전극(20) 및 제3 전극(30)과, 각각의 전극들(10, 20, 30)에 장착되는 심전도 신호 검출 모듈(110), 전원 공급 모듈(120) 및 심전도 신호 전송 모듈(130)을 포함할 수 있다.1, an apparatus for measuring an electrocardiogram signal according to an embodiment of the present invention includes a first electrode 10, a second electrode 20 and a third electrode 30, and electrodes 10, 20, The electrocardiogram signal detection module 110, the power supply module 120, and the electrocardiogram signal transmission module 130,

제 1 전극(10), 제2 전극(20) 및 제3 전극(30)은 심전도 신호 측정시 피부에 부착되어 인체로부터 발생되는 심전도 신호, 즉, 심전도 전위를 검출할 수 있다. 제 1 전극(10), 제2 전극(20) 및 제3 전극(30)은 일회용 전극일 수 있으며, 각각 심전도 신호 검출 모듈(110), 전원 공급 모듈(120) 및 심전도 신호 전송 모듈(130)에 결합 및 분리될 수 있다.The first electrode 10, the second electrode 20, and the third electrode 30 can detect an electrocardiogram signal, that is, an electrocardiographic potential, generated from a human body attached to the skin during an electrocardiogram signal measurement. The electrocardiogram signal detection module 110, the power supply module 120, and the electrocardiogram signal transmission module 130 are connected to the first electrode 10, the second electrode 20 and the third electrode 30, As shown in FIG.

심전도 신호 검출 모듈(110)은 아날로그 신호인 심전도 신호를 검출하며, 심전도 신호로부터 변환된 디지털 신호의 심전도 신호 데이터를 생성할 수 있다. 전원 공급 모듈(120)은 심전도 신호 검출 모듈(110) 및 심전도 신호 전송 모듈(130)에 전원을 공급할 수 있다. 또한 가속도 센서(미도시)를 포함하여, 사람의 활동을 모니터링할 수 있다. The electrocardiogram signal detection module 110 detects an electrocardiogram signal, which is an analog signal, and can generate electrocardiogram signal data of a digital signal converted from an electrocardiogram signal. The power supply module 120 may supply power to the electrocardiogram signal detection module 110 and the electrocardiogram signal transmission module 130. It is also possible to monitor the activity of a person, including an acceleration sensor (not shown).

심전도 신호 검출 모듈(110), 전원 공급 모듈(120) 및 심전도 신호 전송 모듈(130) 각각은, 해당 모듈의 동작 상태를 나타내는 표시부를 구비할 수 있으며, 사용자에게 해당 모듈의 조작을 제공하는 조작부(예를 들어, 스위치, 버튼) 또한 구비할 수 있다.Each of the electrocardiogram signal detection module 110, the power supply module 120 and the electrocardiogram signal transmission module 130 may include a display unit for indicating an operation state of the corresponding module, and may be provided with an operation unit For example, a switch, a button).

연결선(200)은 심전도 신호 검출 모듈(110), 전원 공급 모듈(120) 및 심전도 신호 전송 모듈(130) 중 어느 두 개의 모듈을 서로 연결한다. 연결선(200)은 심전도 신호 데이터를 전송할 수 있는 데이터 라인 및 전원을 공급하는 전원 라인을 포함할 수 있다. 연결선(200)은 양끝단에 연결된 커넥터를 통해 모듈들(110, 120, 130)의 모듈 연결 포트에 접속될 수 있다. 또한, 연결선(200)은 납땜을 통해 모듈들(110, 120, 130)에 고정될 수도 있다. 이러한 연결선(200)은 심전도 신호 측정시 사용자가 자유롭게 활동할 수 있도록 유연성(flexibility) 및 신축성(elasticity)을 가질 수 있다.The connection line 200 connects any two of the electrocardiogram signal detection module 110, the power supply module 120, and the electrocardiogram signal transmission module 130 to each other. The connection line 200 may include a data line capable of transmitting electrocardiogram signal data and a power line supplying power. The connection line 200 may be connected to the module connection ports of the modules 110, 120 and 130 via connectors connected at both ends. Also, the connection line 200 may be fixed to the modules 110, 120, and 130 through soldering. The connection line 200 may have flexibility and elasticity so that the user can freely operate the electrocardiogram signal measurement.

전극들(10, 20, 30)은, 예를 들어, 티타늄(Ti), 금, 백금, 또는 Ag/AgCl과 같은 물질로 이루어질 수 있다.The electrodes 10, 20 and 30 may be made of a material such as, for example, titanium (Ti), gold, platinum, or Ag / AgCl.

전극(10)에 장착되는 심전도 신호 검출 모듈(110)은, 심전도 신호 검출 모듈(110)에 구비되는 각종 집적회로들이 실장된 인쇄회로기판(PCB)으로 구성될 수 있다. 심전도 신호 측정시 굴곡을 갖는 피부 표면에 보다 안정적으로 접착되고, 사용자의 불편함을 줄이기 위해, 집적 회로들은 플렉시블(flexible) 인쇄회로기판 상에 실장될 수 있다. The electrocardiogram signal detecting module 110 mounted on the electrode 10 may be constituted by a printed circuit board (PCB) on which various integrated circuits provided in the electrocardiogram signal detecting module 110 are mounted. The integrated circuits can be mounted on a flexible printed circuit board in order to stably adhere to the surface of the skin having the curvature in ECG signal measurement and to reduce the inconvenience of the user.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 측정 장치의 분산된 모듈들 각각의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing a schematic configuration of each of distributed modules of an electrocardiogram signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 심전도 신호 검출 모듈(110)은 심전도 신호 검출부(112), 신호측정 조작 및 상태 표시부(114), 주 제어부(116) 및 모듈 연결 포트(118)를 포함할 수 있다. 2, the electrocardiogram signal detection module 110 may include an electrocardiogram signal detection unit 112, a signal measurement operation and status display unit 114, a main control unit 116, and a module connection port 118.

심전도 신호 검출부(112)는 아날로그 신호 처리부, A/D 변환부, 디지털 신호 처리부를 포함할 수 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 심전도 신호 검출부(112)는 다른 종류의 심전도 신호를 검출할 수 있는 센서를 더 포함할 수 있다. 아날로그 신호 처리부는 전극들(10, 20, 30)로부터 검출되는 인체의 미세한 전기 신호를 증폭하는 적어도 하나의 증폭기(amplifier) 및 심전도 신호 측정시 발생된 노이즈를 제거하기 위한 적어도 하나의 필터(filter) 등을 포함할 수 있다. A/D 변환부는 아날로그 신호 처리부로부터 전달된 아날로그 형태의 심전도 신호를 디지털 형태의 심전도 신호 데이터로 변환할 수 있다. 디지털 신호 처리부는 A/D 변환부로부터 전달받은 심전도 신호 데이터를 소정의 디지털 연산 과정들(예를 들어, FFT(Fast Fourier Transform) 연산, 미분연산, 평균연산)을 통해 신호 처리를 수행할 수 있다. 신호측정 조작 및 상태 표시부(114)는 사용자의 명령에 따라 심전도 신호 검출을 제어할 수 있으며, 심전도 신호 검출 모듈(110)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 또한, 신호측정 조작 및 상태 표시부(114)는 심전도 신호 검출부(112)에서 얻어진 심전도 신호 데이터를 사용자에게 표시할 수 있다.The electrocardiogram signal detecting unit 112 may include an analog signal processing unit, an A / D converting unit, and a digital signal processing unit. In addition, although not shown, the electrocardiogram signal detecting unit 112 may further include a sensor capable of detecting other types of electrocardiogram signals. The analog signal processing unit includes at least one amplifier for amplifying a minute electrical signal of the human body detected from the electrodes 10, 20 and 30, and at least one filter for removing noise generated in the measurement of the electrocardiogram signal. And the like. The A / D conversion unit can convert the analog type electrocardiogram signal transmitted from the analog signal processing unit into digital electrocardiogram signal data. The digital signal processing unit may perform signal processing on the electrocardiogram signal data received from the A / D conversion unit through predetermined digital calculation processes (for example, FFT (Fast Fourier Transform) calculation, differential calculation, and average calculation) . The signal measurement operation and status display unit 114 can control the electrocardiogram signal detection according to a user's command and can display the operation state of the electrocardiogram signal detection module 110. [ The signal measurement operation and status display unit 114 can display the electrocardiogram signal data obtained by the electrocardiogram signal detection unit 112 to the user.

주제어부(116)는 심전도 신호 검출부(112), 신호측정 조작 및 상태 표시부(114) 및 모듈 연결 포트(118)들과 연결되어, 심전도 신호의 검출, 다른 모듈과의 데이터 통신 및 전원 연결을 제어할 수 있다. 모듈 연결 포트(118)는 연결선(200)이 접속되어 모듈들 간의 전기적 연결을 제공한다. 모듈 연결 포트(118)는 심전도 신호 데이터의 시리얼 통신을 위한 데이터 입출력 포트(예를 들어, RS 232 포트, USB 포트) 및/또는 전원 포트등을 포함할 수 있다. 그리고, 모듈 연결 포트(118)를 통해 전원 및 심전도 신호 데이터가 입출력될 수 있다.The main control unit 116 is connected to the electrocardiogram signal detection unit 112, the signal measurement operation and status display unit 114 and the module connection ports 118 to detect the electrocardiogram signal, control data communication with the other modules, can do. The module connection port 118 is connected to the connection line 200 to provide an electrical connection between the modules. The module connection port 118 may include a data input / output port (for example, an RS 232 port, a USB port) and / or a power port for serial communication of electrocardiogram signal data. Power and electrocardiogram signal data can be input / output through the module connection port 118.

또한, 심전도 신호 검출 모듈(110)은 복수 개의 다른 모듈들과의 연결을 위해, 복수 개의 모듈 연결 포트(118)들을 구비할 수 있다.In addition, the electrocardiogram signal detection module 110 may include a plurality of module connection ports 118 for connection with a plurality of other modules.

전원 공급 모듈(120)은 배터리(122), 전원 조작 및 상태 표시부(124), 전원 공급 제어부(126) 및 모듈 연결 포트(128)를 포함한다. 전원 공급 모듈(120)은 예를 들어, 일회용 배터리(disposable battery) 또는 재충전이 가능한 배터리(rechargeable battery)를 구비할 수 있다. 사용자는 전원 조작부(124)를 통해 전원 공급 모듈(120)을 조작할 수 있으며, 상태 표시부(124)에는 전원 공급 상태 및 배터리 잔량 등이 표시될 수 있다. 모듈 연결 포트(128)에는 연결선(200)이 접속되며, 연결선(200)을 통해 심전도 신호 검출 모듈(110)에 전원을 제공할 수 있다.The power supply module 120 includes a battery 122, a power operation and status indicator 124, a power supply controller 126, and a module connection port 128. The power supply module 120 may comprise, for example, a disposable battery or a rechargeable battery. The user can operate the power supply module 120 through the power control unit 124 and the status display unit 124 may display the power supply status and the remaining battery level. The connection line 200 is connected to the module connection port 128 and can supply power to the electrocardiogram signal detection module 110 through the connection line 200.

도 2에 도시된 바와 같이 심전도 신호 검출 모듈(110)과 전원 공급 모듈(120) 그리고 심전도 신호 검출 모듈(110)과 심전도 신호 전송 모듈(130)은 끝단에 커넥터가 연결된 연결선(200)을 통해 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터는 스냅식으로서 모듈 연결 포트들(118, 128, 138)에 착탈될 수 있다. 또한, 전원 공급 모듈(120)은 복수 개의 다른 모듈들과의 연결을 위해, 복수 개의 모듈 연결 포트(128)들을 구비할 수 있다.2, the electrocardiogram signal detection module 110, the power supply module 120, the electrocardiogram signal detection module 110 and the electrocardiogram signal transmission module 130 are connected to each other through a connection line 200, And can be electrically connected. The connector can be attached to and detached from the module connection ports 118, 128, 138 as a snap type. In addition, the power supply module 120 may include a plurality of module connection ports 128 for connection with a plurality of other modules.

본 발명의 다른 실시예에서, 심전도 신호 전송 모듈(130)은 심전도 신호 검출 모듈(110)에서 생성된 심전도 신호 데이터를 유무선으로 다른 장치에 전송한다. 예를 들어, 심전도 신호 전송 모듈(130)은 RF방식, 무선 랜(LAN), 블루투스(bluetooth) 또는 지그비(zigbee)와 같은 근거리 무선통신 소자를 구비하여 측정된 생체정보를 무선으로 외부 네트워크에 전송할 수 있다. 심전도 신호 전송 모듈(130)은 연결선(200)을 통해 심전도 신호 검출 모듈(110)로부터 심전도 신호 데이터 및 전원을 전달받을 수 있다. 한편, 심전도 신호 전송 모듈(130)은 연결선(200)을 통해 전원 공급 모듈(120)과 연결될 수 있으며, 심전도 신호 검출 모듈(110)과 전원 공급 모듈(120)에 함께 연결될 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the electrocardiogram signal transmission module 130 transmits the electrocardiogram signal data generated by the electrocardiogram signal detection module 110 to other devices as wired or wireless. For example, the electrocardiogram signal transmission module 130 includes a short-range wireless communication device such as an RF method, a wireless local area network (LAN), a bluetooth or a zigbee, and transmits the measured biometric information wirelessly to an external network . The electrocardiogram signal transmission module 130 can receive electrocardiogram signal data and power from the electrocardiogram signal detection module 110 through the connection line 200. [ The electrocardiogram signal transmission module 130 may be connected to the power supply module 120 through the connection line 200 and may be connected to the electrocardiogram signal detection module 110 and the power supply module 120 together.

구체적으로, 심전도 신호 전송 모듈(130)은 심전도 신호 데이터 입력부(131), 데이터 전송 조작 및 상태 표시부(133), 유무선 데이터 전송부(135), 데이터 전송 제어부(137) 및 모듈 연결 포트(138)를 포함할 수 있다.Specifically, the electrocardiogram signal transmission module 130 includes an electrocardiogram signal data input unit 131, a data transmission operation and status display unit 133, a wired / wireless data transmission unit 135, a data transmission control unit 137, and a module connection port 138. [ . ≪ / RTI >

심전도 신호 데이터 입력부(131)는 심전도 신호 검출 모듈(110)에서 생성된 심전도 신호 데이터를 입력받는다. 입력받은 심전도 신호 데이터는 유무선 데이터 전송부(135)를 통해 외부기기(예를 들어, PC, 네트워크, PDA)로 전송될 수 있다.The electrocardiogram signal data input unit 131 receives the electrocardiogram signal data generated by the electrocardiogram signal detection module 110. The received electrocardiogram signal data can be transmitted to an external device (for example, a PC, a network, or a PDA) through the wired / wireless data transmission unit 135.

출력을 확장해주는 안테나 혹은 증폭기를 이용하면 데이터를 전송할 수 있는 거리가 증가되며, 주파수도약방식(FHSS)의 스펙트럼 확산 기술을 이용하면 동 대역이 많은 복잡한 지역에서도 성능을 유지할 수 있다.An antenna or amplifier that extends the output increases the distance over which the data can be transmitted, and the spread spectrum technique of frequency hopping (FHSS) can maintain performance even in areas with high bandwidth.

데이터 전송 조작 및 상태 표시부(133)는 데이터 전송 상태 및 심전도 신호 전송 모듈(130)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 모듈 연결 포트(138)에는 연결선(200)이 접속되어 모듈들 간의 전기적 연결을 제공한다. 모듈 연결 포트(138)는 심전도 신호 데이터의 시리얼 통신을 위한 데이터 입출력 포트(예를 들어, RS 232 포트, USB 포트) 및/또는 전원 포트 등을 포함할 수 있다. 그리고, 모듈 연결 포트(138)를 통해 심전도 신호 검출 모듈(110)로부터 전원 및 심전도 신호 데이터가 입력될 수 있다. 또한, 모듈 연결 포트(138)는 심전도 신호 전송 모듈(130)에 복수 개가 구비될 수 있다. 모듈 연결 포트(138)를 복수 개 구비하는 경우, 심전도 신호 전송 모듈(130)은 심전도 신호 검출 모듈(110)뿐만 아니라 다른 모듈들과도 전기적으로 연결될 수 있다.The data transfer operation and status display unit 133 may display the data transfer status and the operation status of the electrocardiogram signal transmission module 130. [ A connection line 200 is connected to the module connection port 138 to provide an electrical connection between the modules. The module connection port 138 may include a data input / output port (for example, an RS 232 port, a USB port) and / or a power port for serial communication of electrocardiogram signal data. Power and electrocardiogram signal data may be input from the electrocardiogram signal detection module 110 through the module connection port 138. In addition, a plurality of module connection ports 138 may be provided in the electrocardiogram signal transmission module 130. When a plurality of module connection ports 138 are provided, the electrocardiogram signal transmission module 130 may be electrically connected to other modules as well as the electrocardiogram signal detection module 110.

도 3은 생체 신호의 일 예인 심전도 신호에서 비트를 검출하는 방법을 도식적으로 표현한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 심전도 신호에서 비트를 검출하는 알고리즘은 크게 필터링과 검출 부분으로 나뉘어질 수 있다. 3 is a block diagram schematically illustrating a method of detecting a bit in an electrocardiogram signal, which is an example of a living body signal. Referring to FIG. 3, an algorithm for detecting a bit in an electrocardiogram signal can be roughly divided into a filtering section and a detection section.

필터링 부분에서는 저역통과필터(Land pass filter; LPF)를 이용하여 ECG 신호의 관심 주파수 범위 외의 잡음을 제거하며, 고역통과필터(High pass filter; HPF)를 이용하여 ECG 신호의 기저선 변동을 감소시킨다. 이는 ECG 신호의 경우 그 주파수 범위가 매우 낮아 외부 신호 또는 노이즈 등과 혼합되면 측정이 어렵기 때문이다. The filtering section removes noise outside the frequency range of interest of the ECG signal using a low pass filter (LPF), and reduces the baseline fluctuation of the ECG signal using a high pass filter (HPF). This is because the frequency range of the ECG signal is very low, which is difficult to measure if mixed with external signals or noise.

도면에 도시하진 않았으나, 일반적으로 심전도 신호와 같은 심전도 신호는 그 진폭이 매우 작아 실제로 관찰이 어려우므로, 이러한 심전도 신호를 육안으로 볼 수 있도록 하기 위하여 기기 증폭기가 이용될 수 있다. 기기 증폭기는 버퍼와 차동 증폭기의 조합에 의하여 단일 차동 증폭기의 상기와 같은 단점을 제거할 수 있는 효과를 갖는다. Although not shown in the drawings, since an electrocardiogram signal such as an electrocardiogram signal is very small in amplitude, it is difficult to actually observe the electrocardiogram signal. Therefore, a device amplifier can be used to visually observe the electrocardiogram signal. The device amplifier has the effect of eliminating the above disadvantages of the single differential amplifier by the combination of the buffer and the differential amplifier.

도 4는 원시(raw) 심전도 신호와 본 발명의 일 실시예에 따른 심전도 신호 분석 방법 중 필터링 단계를 수행한 이후의 심전도 신호를 도시한 그래프이고, 도 5는 도 4의 필터링 단계를 수행한 이후의 심전도 신호와 본 발명의 일 실시예에 따른 미분 단계를 수행한 이후의 심전도 신호를 도시한 그래프이다. 도 6은 도 5의 미분 단계를 수행한 이후의 심전도 신호와 본 발명의 일 실시예에 따른 구간 평균화 단계를 수행한 이후의 심전도 신호를 도시한 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 피크 신호 중 노이즈 피크 신호와 QRS 파를 구분하기 위한 임계값을 결정하는 방법을 설명한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 방법에 따라 변화되는 임계값을 도시한 그래프이다. 이와 같은 단계들은 심전도 신호 검출 모듈(110)에서 수행될 수 있다.4 is a graph showing a raw ECG signal and an electrocardiogram signal after the filtering step of the ECG signal analysis method according to an embodiment of the present invention. And the electrocardiogram signal after performing the differentiation step according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing an electrocardiogram signal after performing the differentiation step of FIG. 5 and an electrocardiogram signal after performing the interval averaging step according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 8 is a graph showing a threshold value changed according to the method shown in FIG. 7. FIG. 8 is a graph illustrating a method of determining a threshold value for distinguishing a noise peak signal and a QRS wave among peak signals. These steps may be performed in the electrocardiogram signal detection module 110.

심전도 신호의 필터링은 QRS 주파수 대역의 파워를 검출하기 위함으로, 다음과 같은 순서를 거친다. In order to detect the power of the QRS frequency band, the filtering of the ECG signal is performed in the following order.

1) 저역통과 필터링, 2) 대역통과 필터링, 3) 미분, 4) 절대값, 5) 윈도우를 이용한 구간 평균1) Low-pass filtering, 2) Bandpass filtering, 3) Differential, 4) Absolute value, 5)

각각의 필터링 과정에서의 필터들은 다음과 같이 구현될 수 있다.The filters in each filtering process can be implemented as follows.

먼저, 저역통과 필터링에 이용되는 필터의 입출력 관계는 다음과 같은 식에 의한다.First, the input / output relationship of the filter used for low-pass filtering is given by the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, n은 데이터 인덱스이며, y는 필터의 출력값이고, x는 필터의 입력값이다. 샘플링 레이트에 따라 변화되는 계수를 표현하기 위하여 n과 ms 단위를 혼용하였는데, 샘플링 레이트가 200Hz일 때 [t-25ms]는 [n-5]로, [t-50ms]는 [n-10]이다.Where n is the data index, y is the output value of the filter, and x is the input value of the filter. [T-25ms] is [n-5] and [t-50ms] is [n-10] when the sampling rate is 200Hz .

두 번째로 고역통과 필터링에 이용되는 필터의 출력이 z[n]이라고 하면, z[n]은 x[t-60ms] - y[n]으로 표현될 수 있고, 여기서 y[n]은 y[n-1] + x[n] - x[t-120ms]일 수 있다. y[n]은 저역통과 필터의 출력이며, x[t-60ms]는 전역통과 필터일 수 있다. 즉, 고역통과 필터는 전역통과 필터에서 저역통과 필터의 출력을 뺌으로써 구현될 수 있다.Second, let z [n] be the output of the filter used for high pass filtering, and z [n] can be expressed as x [t-60ms] n-1] + x [n] - x [t-120ms]. y [n] is the output of the low-pass filter, and x [t-60ms] can be the global pass filter. That is, the high-pass filter can be implemented by subtracting the output of the low-pass filter from the all-pass filter.

원시 심전도 신호가 저역통과 필터와 고역통과 필터를 거친 후 고역통과 필터의 출력 신호를 미분할 수 있다. 미분된 신호는 도 5에 도시되어 있다.After the raw ECG signal passes through the low-pass filter and the high-pass filter, the output signal of the high-pass filter can be differentiated. The differentiated signal is shown in Fig.

이후, 미분된 신호의 절대값을 취한 뒤, 일 예로 80ms 윈도우를 이용하여 80ms 윈도우 내의 절대값 신호의 평균값을 구하면, 도 6과 같이 QRS 파에서 큰 값을 갖는 신호를 얻을 수 있다. 즉, QRS 파가 나타날 때마다 상대적으로 큰 값을 갖는 출력 신호를 얻을 수 있다.After taking the absolute value of the differentiated signal, an average value of the absolute value signal in the 80 ms window is obtained by using an 80 ms window as an example, and a signal having a large value in the QRS wave can be obtained as shown in FIG. That is, an output signal having a relatively large value can be obtained every time a QRS wave appears.

저역통과 필터링, 고역통과 필터링, 미분 및 평균을 취하여 획득한 신호는 QRS에서 피크치를 갖는 신호로 변형된다. 그러나, 모든 피크치가 QRS 파를 나타내는 것은 아니므로, 각각의 피크치가 QRS 파인지 혹은 노이즈 신호인지 여부를 판단하여야 한다. The signal obtained by taking the low-pass filtering, the high-pass filtering, the derivative and the average is transformed into a signal having a peak value in the QRS. However, since not all peak values represent QRS waves, it is necessary to judge whether each of the peak values is a QRS wave or a noise signal.

이를 위하여 각각의 피크치의 크기, 지난 QRS 파 이후로부터의 상대적인 위치, 미분 신호의 최대 크기를 이용하여 그 피크치가 QRS 파인지 혹은 노이즈 신호인지 여부를 판단할 수 있다.For this purpose, it is possible to determine whether the peak value is a QRS wave or a noise signal using the size of each peak value, the relative position from the past QRS wave, and the maximum size of the differential signal.

먼저 이전 피크치 이후 제1 시간 내의 피크치들은 무시한다. 제1 시간은 일 예로 200ms 일 수 있다. 그리고, 피크치가 나타난 경우, 원시 심전도 신호에서 양의 피크치 및 음의 피크치가 있는지 여부를 확인하여 양의 피크치 및 음의 피크치가 없다면 기저선을 변동한다.First, the peak values within the first time after the previous peak are ignored. The first time may be 200 ms, for example. If a peak value is found, it is checked whether there is a positive peak value and a negative peak value in the raw ECG signal, and if there is no positive peak value and negative peak value, the baseline changes.

또한, 피크치가 360ms 이내의 이전 신호로부터 나타났을 경우 최대 기울기가 이전 것의 절반보다 큰지 여부를 검사하여 크지 않다면 T 파로 판단한다.Also, when the peak value appears from a previous signal within 360 ms, it is checked whether the maximum slope is greater than half of the previous one, and if not, it is determined as T wave.

QRS파 검출 임계치보다 크다면 QRS 파로 판단하고, QRS파 검출 임계치보다 작다면 노이즈 신호로 판단한다.If it is larger than the QRS detection threshold, it is determined to be a QRS wave. If it is smaller than the QRS detection threshold, it is determined to be a noise signal.

R-R 간격의 1.5배 이내에서 피크치가 나타나지 않으면 노이즈 신호의 검출 임계치의 절반보다 큰 피크치가 있는지 확인하여 360ms 이후에 나타난 피크치라면 QRS 파로 판단한다.If the peak value does not appear within 1.5 times of the R-R interval, it is checked whether there is a peak value that is larger than half of the detection signal threshold value. If it is the peak value after 360 ms, it is determined as a QRS wave.

여기서 QRS파의 검출 임계치와 노이즈 신호의 검출 임계치는 각각 QRS 파와 노이즈 신호의 피크치의 크기를 이용하여 동적으로 변경될 수 있다. 즉, 최근 8개의 피크치의 크기와 노이즈 신호의 피크치 크기를 저장하여, 각각의 중앙값(median)으로부터 검출 임계치가 결정될 수 있다.Here, the detection threshold of the QRS wave and the detection threshold of the noise signal can be changed dynamically using the magnitude of the peak value of the QRS wave and the noise signal, respectively. That is, the size of the last eight peak values and the peak value magnitude of the noise signal are stored, and the detection threshold value can be determined from each median.

테스트 초기에는 8초간 데이터로부터 매초에서 가장 큰 피크치를 QRS 파의 피크치로, 그리고 노이즈 신호의 피크치는 0으로 가정하여 검출 임계치를 결정하고, 8초 이후부터 검출 임계치를 위와 같이 결정한다.In the initial stage of the test, the detection threshold value is determined assuming that the largest peak value per second is the peak value of the QRS wave and the peak value of the noise signal is 0 second from the data for 8 seconds, and the detection threshold value is determined as described above after 8 seconds.

도 9는 임계치의 러닝 레이트에 따른 민감도와 예보율의 변화를 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing changes in sensitivity and prediction rate according to the running rate of the threshold.

이러한 임계치들을 업데이트하는 비율인 러닝 레이트를 0.3 내지 0.4까지 0.0001 단위로 바꿔가며 MIT/BIH 데이터베이스에 적용한 경우(도면 상에는 300 내지 400), 러닝 레이트가 0.3470일 때(도면 상에는 347), 총 91072개의 비트에 대한 민감도와 예보성은 각각 99.745%와 99.849%로 측정되었다.When the learning rate is 0.3470 (347 in the drawing), the total of 91072 bits (0.357) is applied to the MIT / BIH database (300 to 400 in the figure) Were 99.745% and 99.849%, respectively.

성능 측정은 Association for the Advancement of Medical Instrumentation(AAMI)에서 만든 심박계의 성능을 측정하는 표준인 ANSI/AAMI EC13을 적용한 것으로써, 200Hz 데이터로 샘플링하였다. 데이터를 뽑아내는 과정, 리샘플링 및 결과 비교는 physionet에서 제공하는 WFDB 툴키트를 이용하였다.Performance measurements were made using ANSI / AAMI EC13, a standard for measuring the performance of a heart rate monitor made by the Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI). The process of extracting data, resampling and comparison of results were made using the WFDB toolkit provided by physionet.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (14)

제1 전극에 결합되어, 상기 제1 전극에서 검출한 심전도 신호를 신호처리하는 심전도 신호 검출 모듈;
제2 전극에 결합되고, 상기 심전도 신호 검출 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급 모듈; 및
제3 전극에 결합되고, 상기 심전도 신호 검출 모듈에서 생성된 심전도 신호를 외부로 전송하는 심전도 신호 전송 모듈을 포함하며,
상기 심전도 신호 검출 모듈은, 상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 필터링하고, 필터링된 신호를 미분하며, 미분된 신호의 절대값을 기설정된 시간 윈도우 내에서 구간 평균하여 검출된 심전도 신호 중 QRS 파를 구별하는 것을 특징으로 하는,
심전도 신호 측정 장치.An electrocardiogram signal detecting module coupled to the first electrode for signal processing the electrocardiogram signal detected by the first electrode;
A power supply module coupled to the second electrode and supplying power to the electrocardiogram signal detection module; And
And an electrocardiogram signal transmission module coupled to the third electrode and externally transmitting the electrocardiogram signal generated by the electrocardiogram signal detection module,
The electrocardiogram signal detection module filters the electrocardiogram signal detected by at least one of the first electrode, the second electrode, and the third electrode, differentiates the filtered signal, and outputs the absolute value of the non-divided signal in a predetermined time window Wherein the electrocardiogram signal is divided into QRS waves,
Electrocardiogram signal measuring device. 제1항에 있어서,
상기 심전도 신호 검출 모듈은, 상기 전극들 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 필터링하기 위한 저역통과 필터 및 고역통과 필터를 포함하며,
상기 고역통과 필터의 출력단에 연결되어 상기 고역통과 필터의 출력 신호를 미분하는 제어부를 더 포함하는,
심전도 신호 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the electrocardiogram signal detection module includes a low pass filter and a high pass filter for filtering an electrocardiogram signal detected by at least one of the electrodes,
And a controller connected to an output terminal of the high-pass filter for differentiating an output signal of the high-pass filter,
Electrocardiogram signal measuring device. 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 미분된 신호에 대하여 80ms의 윈도우를 설정하여 설정된 윈도우 내의 구간에 있는 미분된 신호의 절대값을 평균하여 피크치를 기설정된 주기 또는 시간에 반복적으로 획득하는,
심전도 신호 측정 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the control unit repeatedly obtains a peak value at a predetermined period or time by averaging the absolute values of the differentiated signals in the set window by setting a window of 80 ms for the differentiated signal,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 획득된 복수의 피크치들의 크기에 따라, 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별하는,
심전도 신호 측정 장치.The method of claim 3,
Wherein the controller divides the obtained peak value into QRS waves and noise according to the size of the obtained plurality of peak values,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 바로 이전에 획득된 피크치가 QRS 파인 경우, 획득된 피크치와 바로 이전에 획득된 피크치와의 상대적인 위치에 따라 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별하는,
심전도 신호 측정 장치.The method of claim 3,
Wherein the controller distinguishes the peak value obtained according to the relative position of the obtained peak value and the immediately obtained peak value with the QRS wave and noise when the immediately obtained peak value is the QRS wave,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 미분된 신호의 최대 크기에 따라서 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별하는,
심전도 신호 측정 장치.The method of claim 3,
Wherein the control unit distinguishes the peak value obtained according to the maximum size of the differentiated signal by the QRS wave and noise,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 바로 이전에 획득된 피크치로부터 제1 시간 내에 획득된 피크치들은 무시하는,
심전도 신호 측정 장치.The method of claim 3,
Wherein the control unit ignores the peaks obtained within the first time period from the immediately previous obtained peak value,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 피크치가 획득되면 상기 전극들로부터 검출된 심전도 신호에서 양의 피크치 혹은 음의 피크치가 있는지 여부를 확인하여, 상기 전극들로부터 검출된 심전도 신호에서 양의 피크치 혹은 음의 피크치가 없는 경우 기저선을 변경하는(baseline shift),
심전도 신호 측정 장치.The method of claim 3,
Wherein the control unit checks whether a positive or negative peak value is present in the electrocardiogram signal detected from the electrodes when the peak value is obtained and if there is no positive peak value or negative peak value in the electrocardiogram signal detected from the electrodes Baseline shift,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 획득된 피크치가 바로 이전에 획득된 피크치로부터 제2 시간 내에 획득된 것이면, 최대 기울기(slope)가 바로 이전에 획득된 피크치의 최대 기울기의 절반보다 큰 지 여부를 판단하여, 상기 최대 기울기(slope)가 바로 이전에 획득된 피크치의 최대 기울기의 절반보다 크지 않다면, T파로 인식하는,
심전도 신호 측정 장치.The method of claim 3,
Wherein the control unit determines whether the maximum slope is greater than half of the maximum slope of the immediately preceding peak if the obtained peak value is obtained within a second time from the immediately previous obtained peak value, If the slope is not greater than half the maximum slope of the previously obtained peak value,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 획득된 피크치가 동적으로 변경되는 QRS파 임계치보다 크다면 QRS파로 인식하는,
심전도 신호 측정 장치. The method of claim 3,
Wherein the control unit recognizes the obtained peak value as a QRS wave if the peak value is larger than the QRS wave threshold value to be dynamically changed,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 획득된 피크치가 동적으로 변경되는 QRS파 임계치보다 작다면, 노이즈로 인식하는,
심전도 신호 측정 장치.The method of claim 3,
If the obtained peak value is smaller than the QRS wave threshold value at which the obtained peak value is dynamically changed,
Electrocardiogram signal measuring device. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, RR 간격의 1.5배에서 피크치가 획득되지 않으면, 동적으로 변경되는 노이즈 임계치의 절반보다 큰 피크치가 이전에 피크치가 획득된 이후 제2 시간 이상 경과하여 획득된 것이라면 QRS파라고 인식하는,
심전도 신호 측정 장치. The method of claim 3,
Wherein the control unit recognizes that a peak value larger than half of the dynamically changing noise threshold is obtained as a QRS wave if the peak value is obtained at a lapse of a second time or more since the peak was previously acquired,
Electrocardiogram signal measuring device. 제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 QRS파 임계치는 가장 나중에 획득된 8개의 QRS파 피크치들의 크기의 중앙값(median)으로 계산되는,
심전도 신호 측정 장치.12. The method according to any one of claims 10 to 11,
The QRS wave threshold value is calculated as a median of the magnitude of the last eight acquired QRS wave peaks,
Electrocardiogram signal measuring device. 제12항에 있어서,
상기 노이즈 임계치는 가장 나중에 획득된 8개의 노이즈 피크치들의 크기의 중앙값(median)으로 계산되는,
심전도 신호 측정 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the noise threshold is calculated as a median of the magnitude of the earliest eight noise peaks,
Electrocardiogram signal measuring device.
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