KR20170101358A - Apparatus and system for measuring bio-signal of animals - Google Patents

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KR20170101358A
KR20170101358A KR1020160023506A KR20160023506A KR20170101358A KR 20170101358 A KR20170101358 A KR 20170101358A KR 1020160023506 A KR1020160023506 A KR 1020160023506A KR 20160023506 A KR20160023506 A KR 20160023506A KR 20170101358 A KR20170101358 A KR 20170101358A
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signal
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electrocardiogram
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KR1020160023506A
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김진아
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주식회사 쇼미미디어앤트레이딩
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    • A61B2503/40—Animals

Abstract

The objective of the present invention is to provide an apparatus and system for measuring an electrocardiogram signal of animals, which are capable of precisely measuring an electrocardiogram signal of animals and outputting a report when abnormality occurs in the electrocardiogram signal. According to the present invention, disclosed is an apparatus for measuring an electrocardiogram signal of animals. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for measuring an electrocardiogram signal of animals, comprises: a first electrode and a second electrode coupled to a first substrate and a second substrate; a signal processing unit mounted on the first substrate, and receiving and processing an electrocardiogram signal detected by the first electrode and the second electrode; a signal transmitting unit mounted on the second substrate, and receiving a signal processed by the signal processing unit and transmitting the received signal to a wearable device of animals manager; and a power supply unit supplying power to the signal processing unit and the signal transmitting unit. The signal processing unit includes: a memory unit storing preset reference electrocardiogram data according to a type and a size of animals; and a control unit comparing the electrocardiogram signal detected by at least one of the first electrode and the second electrode with the electrocardiogram data stored in the memory unit, and outputting the comparison result, wherein the first substrate and the second substrate are connected through a cable.

Description

동물의 심전도 신호 측정 장치 및 시스템{Apparatus and system for measuring bio-signal of animals}[0001] The present invention relates to an apparatus and a system for measuring an ECG signal of an animal,

본 발명은 동물에 부착되어 동물의 심전도 신호를 정밀하게 측정하여, 심전도 신호에 이상이 있는 경우에 이를 출력할 수 있는 동물의 심전도 신호 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring an electrocardiogram signal of an animal, which is attached to an animal to precisely measure an electrocardiogram signal of an animal, and can output an electrocardiogram signal in the event of an abnormality.

1인 가구, 노인 가구가 증가하면서 반려 동물을 키우는 가구수 또한 급격하게 증가하고 있으며, 이에 따라 애견 유치원, 애견 학교, 애견 호텔 등도 출현하고 있다. 뿐만 아니라, 축산 농가에서도 가장 적은 투자로 고수익을 얻기 위하여 동물의 건강에 많은 주의를 기울이고 있다. 그리고, 동물원에서도 조류 독감 등 대형 전염병이 발병시 적절히 대응하지 못하고 있다.As the number of single-person households and elderly households increases, the number of households that raise companion animals is also rapidly increasing. Accordingly, kindergartens, dog schools, and dog hotels are also emerging. In addition, livestock farmers are paying more attention to the health of animals in order to obtain high returns with the least investment. And at the zoo, large infectious diseases such as avian influenza are not responding properly.

기존에 동물의 심전도 신호 측정은 동물 병원에 가거나, 수의사를 불러야 가능하였으며, 동물은 심전도 신호 측정시 움직임이 있기 때문에 심전도 측정시 움직임을 제한할 수 있는 심전도 신호 측정 장치들이 개시되었다.Previously, it has been possible to measure the ECG signal of an animal by going to a veterinary clinic or calling a veterinarian. Since animals have movement in measuring ECG signals, electrocardiograph signal measuring devices capable of restricting movement in ECG measurement have been disclosed.

(특허문헌 1) KR10-1161975 B (Patent Document 1) KR10-1161975 B

그러나, 동물의 심장 질환 또는 여타 다른 질환에 의한 심전도 신호를 계속적으로 모니터링할 필요가 있다. However, there is a need to continuously monitor ECG signals from animal heart disease or other diseases.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 동물의 심전도 신호를 정밀하게 측정하여, 심전도 신호에 이상이 있는 경우에 이를 출력할 수 있는 동물의 심전도 신호 측정 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and system for measuring an electrocardiogram signal of an animal which can precisely measure an ECG signal of an animal and output an ECG signal when the ECG signal is abnormal.

본 발명의 실시 예에 따른 동물의 심전도 신호 측정장치는 제1 기판 및 제2 기판과 결합되는 제1 전극 및 제2 전극, 상기 제1 전극 및 제2 전극에서 검출된 심전도 신호를 수신하여 신호처리하며, 상기 제1 기판에 장착된 신호처리부, 상기 신호처리부에서 신호처리된 신호를 수신하여 동물 관리자의 웨어러블 디바이스에 전송하며, 상기 제2 기판에 장착된 신호전송부; 및 상기 신호처리부 및 신호전송부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며, 상기 신호처리부는 상기 동물의 종류와 크기에 따라 기설정된 기준 심전도 데이터를 저장하는 메모리부; 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 상기 메모리부에 저장된 심전도 데이터와 비교하여 비교 결과를 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 케이블을 통해 연결될 수 있다.An apparatus for measuring an ECG signal of an animal according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first electrode and a second electrode coupled to a first substrate and a second substrate, an electrocardiogram signal detected at the first electrode and the second electrode, A signal processing unit mounted on the first substrate, a signal transmission unit mounted on the second substrate, receiving a signal-processed signal from the signal processing unit and transmitting the received signal to a wearable device of an animal manager; And a power supply unit for supplying power to the signal processing unit and the signal transmission unit, wherein the signal processing unit includes: a memory unit storing preset reference electrocardiogram data according to the type and size of the animal; And a control unit for comparing the electrocardiogram signal detected by at least one of the first electrode and the second electrode with the electrocardiogram data stored in the memory unit and outputting a result of the comparison, wherein the first substrate and the second substrate are connected through a cable .

상기 신호처리부는 상기 전극들 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 필터링하기 위한 저역통과 필터 및 고역통과 필터를 포함하며, 상기 제어부는 상기 고역통과 필터의 출력단에 연결되어 상기 고역통과 필터의 출력 신호를 미분할 수 있다.Wherein the signal processing unit includes a low pass filter and a high pass filter for filtering the electrocardiogram signal detected by at least one of the electrodes, and the control unit is connected to the output terminal of the high pass filter, It can be differentiated.

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 변경할 수 있다.(baseline shift)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.

상기 기준 심전도 데이터는 동물의 종류, 크기, 나이, 성별에 따른 정상 심박수, 정상리듬, 정상적인 P파의 높이와 넓이, 정상적인 P파와 R파의 간격, 정상적인 Q파와 R파의 크기차이, 정상적인 QRS파의 시간, 정상적인 S파의 크기, 정상적인 Q파와 T파의 간격, 정상적인 T파의 크기 중 적어도 하나일 수 있다.The reference ECG data were obtained from normal heart rate, normal rhythm, height and width of normal P wave, interval between normal P wave and R wave, size difference of normal Q wave and R wave, normal QRS wave according to type, size, The size of a normal S wave, the interval of a normal Q wave and a T wave, and the size of a normal T wave.

상기 전원 공급부가 장착된 제3 기판을 포함하며, 상기 제3 기판은 제3 전극과 결합되고, 상기 제1전극, 제2 전극 및 제3 전극은 고리형 전극이며, 상기 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판은 플렉서블 기판이며, 상기 제어부는 상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 상기 메모리부에 저장된 심전도 데이터와 비교하여 비교 결과를 출력할 수 있다.And a third substrate on which the power supply unit is mounted, the third substrate is coupled to a third electrode, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are annular electrodes, and the first substrate, The substrate and the third substrate are flexible substrates, and the controller compares the electrocardiogram signal detected by at least one of the first electrode, the second electrode and the third electrode with the electrocardiogram data stored in the memory unit, and outputs the comparison result have.

본 발명의 실시 예에 따른 동물의 심전도 신호 측정 시스템은, 소정의 통신 가능 범위 내에 존재하는 심전도 신호 측정 장치; 및 각 심전도 신호 측정 장치와 통신 가능하며, 상기 심전도 신호 측정 장치에서 출력된 비교 결과를 수신하는 웨어러블 디바이스를 포함하며, 상기 웨어러블 디바이스는 상기 비교 결과가 비정상적인 경우에만 상기 비교 결과를 선택적으로 수신할 수 있다.An animal's electrocardiogram signal measuring system according to an embodiment of the present invention includes: an electrocardiogram signal measuring device existing within a predetermined communication range; And a wearable device capable of communicating with each electrocardiogram signal measuring device and receiving a comparison result output from the electrocardiogram signal measuring device, wherein the wearable device is capable of selectively receiving the comparison result only when the comparison result is abnormal have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동물의 심전도 신호 측정 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동물의 심전도 신호 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
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.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 동물의 심전도 신호 측정 장치의 메모리부에 저장될 심전도 데이터의 일 예를 도시한 표이다.1 is a schematic block diagram of an apparatus for measuring an ECG signal of an animal according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for measuring an electrocardiogram signal of an animal 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.
10 is a table showing an example of electrocardiogram data to be stored in a memory unit of an apparatus for measuring an electrocardiogram signal of an animal according to an embodiment of the present invention.

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 동물의 심전도 신호 측정 장치의 개략 구성도이다. 먼저 생체 신호란, 동물에서 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 apparatus for measuring an ECG signal of an animal according to an embodiment of the present invention. First, biomedical signals are all signals that can be measured from the animal 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 신호처리부(110), 신호전송부(120) 및 전원공급부(130)를 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, A signal transmission unit 120, and a power supply unit 130. The signal processing unit 110, the signal transmission unit 120,

제 1 전극(10), 제2 전극(20) 및 제3 전극(30)은 심전도 신호 측정시 피부에 부착되어 동물로부터 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 신호처리부(110), 신호전송부(120) 및 전원공급부(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 an animal attached to the skin during the measurement of the electrocardiogram signal. The first electrode 10, the second electrode 20 and the third electrode 30 may be disposable electrodes and may be coupled to and separated from the signal processing unit 110, the signal transfer unit 120, and the power supply unit 130, respectively. .

신호처리부(110)는 아날로그 신호인 심전도 신호를 검출하며, 심전도 신호로부터 변환된 디지털 신호의 심전도 신호 데이터를 생성할 수 있다. 전원공급부(130)는 신호처리부(110) 및 신호전송부(120)에 전원을 공급할 수 있다. The signal processor 110 detects the electrocardiogram signal, which is an analog signal, and can generate electrocardiogram signal data of the digital signal converted from the electrocardiogram signal. The power supply unit 130 may supply power to the signal processing unit 110 and the signal transfer unit 120.

신호처리부(110), 전원공급부(130) 및 신호전송부(120) 각각은, 해당 모듈의 동작 상태를 나타내는 표시부를 구비할 수 있으며, 동물 관리자에게 해당 모듈의 조작을 제공하는 조작부(예를 들어, 스위치, 버튼) 또한 구비할 수 있다.Each of the signal processing unit 110, the power supply unit 130 and the signal transmission unit 120 may include a display unit for indicating the operation state of the module, and may be provided with an operation unit , A switch, and a button).

케이블(50)은 신호처리부(110), 신호전송부(120) 및 전원공급부(130) 중 어느 두 개의 모듈을 서로 연결한다. 케이블(50)은 심전도 신호 데이터를 전송할 수 있는 데이터 라인 및 전원을 공급하는 전원 라인을 포함할 수 있다. 케이블(50)은 양끝단에 연결된 커넥터를 통해 신호처리부(110), 신호전송부(120), 전원공급부(130)의 연결 포트에 접속될 수 있다. 또한, 케이블(50)은 납땜을 통해 신호처리부(110), 신호전송부(120), 전원공급부(130)의 연결 포트에 고정될 수도 있다. 이러한 케이블(50)은 심전도 신호 측정시 동물의 이동이 자유롭도록 유연성(flexibility) 및 신축성(elasticity)을 가질 수 있다.The cable 50 connects any two of the signal processing unit 110, the signal transmission unit 120, and the power supply unit 130 with each other. The cable 50 may include a data line capable of transmitting electrocardiogram signal data and a power line supplying power. The cable 50 may be connected to the connection port of the signal processing unit 110, the signal transmission unit 120, and the power supply unit 130 via a connector connected to both ends. Also, the cable 50 may be fixed to the connection port of the signal processing unit 110, the signal transmission unit 120, and the power supply unit 130 through soldering. Such a cable 50 may have flexibility and elasticity so that an animal can be moved freely when an ECG signal is measured.

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 신호처리부(110), 신호전송부(120) 및 전원공급부(130)는, 구비되는 각종 집적회로들이 실장된 인쇄회로기판(PCB)으로 구성될 수 있다. 이러한 인쇄회로기판은 플렉서블 기판으로 이루어져 고리 또는 링 형태를 가지고, 동물의 목이나 심장에 가까운 몸통 부분에 끼워질 수 있다. 고리 또는 링 형태의 내측부분에는 전극이 부착되어 있어, 실제로 동물의 피부에는 전극이 접하게 된다. The signal processing unit 110, the signal transmission unit 120 and the power supply unit 130 mounted on the electrode 10 may be formed of a printed circuit board (PCB) on which various integrated circuits are mounted. Such a printed circuit board is made of a flexible substrate and has a ring or a ring shape, and can be fitted in the neck or near the heart of the animal. An electrode is attached to the inner portion of the ring or ring shape, and the electrode is actually brought into contact with the skin of the animal.

다만, 제3 기판에 결합된 제3 전극(30)은 생략가능하다. However, the third electrode 30 coupled to the third substrate may be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동물의 심전도 신호 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 2 is a block diagram showing a configuration of an apparatus for measuring an electrocardiogram signal of an animal according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 신호처리부(210)는 메모리부(212), 제어부(214), 송신부(216), 수신부(218), 검출부(미도시)를 포함할 수 있다. 2, the signal processing unit 210 may include a memory unit 212, a control unit 214, a transmission unit 216, a reception unit 218, and a detection unit (not shown).

메모리부(212)에는 동물의 종류 및 크기에 따라 기설정된 정상상태의 기준 심전도 데이터가 저장될 수 있다. 제어부(214)는 메모리부(212)에 저장된 정상상태의 기준 심전도 데이터와 비교하여 그 비교 결과를 출력할 수 있다. 즉, 정상상태의 기준 심전도 데이터와 비교하여 검출된 동물의 심전도 신호가 비정상적 범위인지를 판단하여 이러한 판단 결과를 신호전송부(220)로 송신하여 외부로 전송할 수 있다. 이러한, 기설정된 정상상태의 기준 심전도 데이터는 도 10에 도시된 것과 같다.In the memory unit 212, predetermined standard ECG data may be stored according to the type and size of the animal. The control unit 214 may compare the reference ECG data stored in the memory unit 212 with the reference ECG data and output the comparison result. That is, it is determined whether the detected electrocardiogram signal of the animal is in an abnormal range by comparing with the normal reference electrocardiogram data, and the determination result may be transmitted to the signal transmitter 220 and transmitted to the outside. This predetermined reference ECG data in the normal state is as shown in Fig.

검출부는 아날로그 신호 처리부, A/D 변환부, 디지털 신호 처리부를 포함할 수 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 검출부는 다른 종류의 심전도 신호를 검출할 수 있는 센서를 더 포함할 수 있다. 아날로그 신호 처리부는 전극들(10, 20, 30)로부터 검출되는 동물의 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. The detection unit may include an analog signal processing unit, an A / D conversion unit, and a digital signal processing unit. Further, although not shown, the detection unit may further include a sensor capable of detecting other kinds of electrocardiogram signals. The analog signal processing unit includes at least one amplifier for amplifying microscopic electric signals of the animal detected from the electrodes 10, 20 and 30, and at least one filter for eliminating 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) .

이에 더하여, 동물의 심전도 신호 측정 장치는 신호측정 조작 및 상태 표시부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 신호측정 조작 및 상태 표시부는 동물 관리자의 명령에 따라 심전도 신호 검출을 제어할 수 있으며, 신호처리부(110)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 또한, 신호측정 조작 및 상태 표시부는 검출부에서 얻어진 심전도 신호 데이터를 동물 관리자에게 표시할 수 있다. 이러한, 신호측정 조작 및 상태 표시부의 기능은 동물 관리자의 웨어러블 디바이스에 의해 이루어질 수 있다.In addition, the animal's electrocardiogram signal measuring device may further include a signal measurement operation and a status display (not shown). The signal measurement operation and status display unit can control the electrocardiogram signal detection according to an instruction of the animal manager and can display the operation state of the signal processing unit 110. [ Further, the signal measurement operation and the status display section can display the electrocardiogram signal data obtained by the detection section to the animal manager. The functions of the signal measurement operation and the status display section can be performed by the wearable device of the animal manager.

제어부(214)는 검출부, 신호측정 조작 및 상태 표시부 및 모듈 연결 포트들과 연결되어, 심전도 신호의 검출, 다른 모듈과의 데이터 통신 및 전원 연결을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(214)는 검출부에서 검출된 심전도 신호를 송신부(216)를 통해서 신호전송부(220)로 송신할 수 있다. 또한, 제어부(214)는 송신부(216) 및 수신부(218)를 통하여 신호전송부(220) 및 전원공급부(230)와 통신할 수 있다. 도시하진 않았지만, 신호전송부(220)와 전원공급부(230) 내부에도 송신부와 수신부가 구비되어, 신호처리부(210)와 통신할 수 있다. 그리고 이러한 송신부(216)와 수신부(218)는 연결 포트를 통하여 외부로 연결되며, 연결 포트에 케이블(50)이 접속되어 모듈들 간의 전기적 연결을 제공한다. 모듈 연결 포트는 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 포트를 통해 전원 및 심전도 신호 데이터가 입출력될 수 있다. 신호처리부(110)는 복수 개의 신호전송부(220) 및 전원공급부(230)와의 연결을 위해, 복수 개의 모듈 연결 포트들을 구비할 수 있다.The control unit 214 is connected to the detection unit, the signal measurement operation and the status display unit and the module connection ports so as to detect the electrocardiogram signal, to control the data communication with the other module, and the power connection. That is, the control unit 214 can transmit the electrocardiogram signal detected by the detection unit to the signal transmission unit 220 through the transmission unit 216. The control unit 214 may communicate with the signal transmission unit 220 and the power supply unit 230 through the transmission unit 216 and the reception unit 218. [ Although not shown, a transmitter and a receiver are also provided in the signal transmitter 220 and the power supplier 230 to communicate with the signal processor 210. The transmission unit 216 and the reception unit 218 are connected to each other through a connection port, and a cable 50 is connected to the connection port to provide an electrical connection between the modules. The module connection port 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. The signal processing unit 110 may include a plurality of module connection ports for connection with the plurality of signal transmission units 220 and the power supply unit 230.

전원공급부(230)는 도시하진 않았지만 배터리, 전원 조작 및 상태 표시부, 전원 공급 제어부 및 연결 포트를 포함할 수 있다. 전원공급부(230)는 예를 들어, 일회용 배터리(disposable battery) 또는 재충전이 가능한 배터리(rechargeable battery)를 구비할 수 있다. 동물 관리자는 전원 조작 및 상태 표시부를 통해 전원공급부(230)를 조작할 수 있으며, 전원 조작 및 상태 표시부에는 전원 공급 상태 및 배터리 잔량 등이 표시될 수 있다. 이러한, 전원 조작 및 상태 표시부의 기능은 동물 관리자의 웨어러블 디바이스와 연계하여 조작 및 표시 기능이 웨어러블 디바이스에서 이루어질 수 있다. 즉, 전원공급부(230)에 구비된 송신부 및 수신부를 이용하여 웨어러블 디바이스와 통신함으로써 동물 관리자의 웨어러블 디바이스에 전원공급상태, 배터리 잔량등이 표시될 수 있다. 연결 포트에는 케이블(50)이 접속되며, 케이블(50)을 통해 신호처리부(210)에 전원을 제공할 수 있다.The power supply unit 230 may include a battery, a power operation and status display unit, a power supply control unit, and a connection port although not shown. The power supply unit 230 may include, for example, a disposable battery or a rechargeable battery. The animal manager can operate the power supply unit 230 through the power operation and status display unit, and the power supply status and the battery remaining amount can be displayed on the power supply operation and status display unit. The functions of the power operation and status display unit can be performed in the wearable device in association with the wearable device of the animal manager. That is, by communicating with the wearable device using the transmitting unit and the receiving unit provided in the power supply unit 230, the power supply state, remaining battery level, and the like can be displayed on the wearable device of the animal manager. A cable 50 is connected to the connection port, and power can be supplied to the signal processing unit 210 through the cable 50.

도 2에 도시된 바와 같이 신호처리부(210)와 전원공급부(230) 그리고 신호처리부(210)와 신호전송부(220)는 끝단에 커넥터가 연결된 케이블(50)을 통해 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 커넥터는 스냅식으로서 연결 포트들에 착탈될 수 있다. 또한, 전원공급부(130)는 신호처리부(210) 또는 신호전송부(220)와의 연결을 위해, 복수 개의 연결 포트들을 구비할 수 있다.2, the signal processing unit 210, the power supply unit 230, the signal processing unit 210, and the signal transmission unit 220 may be electrically connected to each other through a cable 50 to which a connector is connected. The connector can be attached to and detached from the connection ports as a snap type. The power supply unit 130 may include a plurality of connection ports for connection with the signal processing unit 210 or the signal transmission unit 220.

본 발명의 다른 실시예에서, 신호전송부(220)는 신호처리부(210)에서 생성된 심전도 신호 데이터를 유무선으로 다른 장치에 전송한다. 예를 들어, 신호전송부(220)은 RF방식, 무선 랜(LAN), 블루투스(bluetooth) 또는 지그비(zigbee)와 같은 근거리 무선통신 소자를 구비하여 측정된 생체정보를 무선으로 외부 네트워크에 전송할 수 있다. 신호전송부(220)는 케이블(50)을 통해 신호처리부(210)로부터 심전도 신호 데이터 및 전원을 전달받을 수 있다. 한편, 신호전송부(220)는 케이블(50)을 통해 전원공급부(230)와 연결될 수 있으며, 신호처리부(210)와 전원공급부(230)에 함께 연결될 수도 있다.In another embodiment of the present invention, the signal transmission unit 220 transmits the electrocardiogram signal data generated by the signal processing unit 210 to another device as wired or wireless. For example, the signal transmitting unit 220 may include a short-range wireless communication device such as an RF method, a wireless local area network (LAN), a bluetooth or a zigbee to transmit the measured biometric information wirelessly to the external network have. The signal transmission unit 220 can receive the electrocardiogram signal data and the power from the signal processing unit 210 through the cable 50. The signal transmission unit 220 may be connected to the power supply unit 230 through the cable 50 and may be connected to the signal processing unit 210 and the power supply unit 230 together.

구체적으로, 신호전송부(220)는 도시하진 않았으나 심전도 신호 데이터 입력부, 데이터 전송 조작 및 상태 표시부, 유무선 데이터 전송부, 데이터 전송 제어부, 연결 포트 및 송수신부를 포함할 수 있다.Specifically, the signal transmission unit 220 may include an electrocardiogram signal data input unit, a data transmission operation and status display unit, a wire / wireless data transmission unit, a data transmission control unit, a connection port, and a transmission / reception unit.

심전도 신호 데이터 입력부는 신호처리부(210)에서 생성된 심전도 신호 데이터를 입력받는다. 입력받은 심전도 신호 데이터는 유무선 데이터 전송부를 통해 외부기기(예를 들어, PC, 네트워크, PDA)로 전송될 수 있다.The electrocardiogram signal data input unit receives the electrocardiogram signal data generated by the signal processing unit 210. The received electrocardiogram signal data may be transmitted to an external device (e.g., a PC, a network, or a PDA) via a wire / wireless data transmission unit.

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 표시부는 데이터 전송 상태 및 신호전송부(220)의 동작 상태를 표시할 수 있다. 연결 포트에는 케이블(50)이 접속되어 신호처리부(210) 또는 전원공급부(230) 중 적어도 하나와의 전기적 연결이 이루어진다. 연결 포트는 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, 연결 포트를 통해 신호처리부(210)로부터 전원 및 심전도 신호 데이터가 입력될 수 있다. 또한, 연결 포트는 신호전송부(220)에 복수 개가 구비될 수 있다. 연결 포트(138)를 복수 개 구비하는 경우, 신호전송부(120)는 신호처리부(110)뿐만 아니라 다른 모듈들과도 전기적으로 연결될 수 있다.The data transfer operation and status display unit can display the data transfer status and the operation status of the signal transfer unit 220. A cable 50 is connected to the connection port and is electrically connected to at least one of the signal processing unit 210 and the power supply unit 230. The connection port 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 signal processing unit 210 through the connection port. In addition, a plurality of connection ports may be provided in the signal transmission unit 220. When a plurality of connection ports 138 are provided, the signal transmission unit 120 may be electrically connected to not only the signal processing unit 110 but also other modules.

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 신호처리부(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 signal processing unit 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
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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.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 동물의 심전도 신호 측정 장치에 저장될 수 있는 기준 심전도 데이터를 도시한 표이다.10 is a table showing reference ECG data that can be stored in an apparatus for measuring ECG signals of an animal according to an embodiment of the present invention.

일 예로, 개와 고양이의 경우, 그리고 개인 경우 강아지, 소형견, 중형견, 대형견으로 나누어 정상상태일 때의 심박수, 심전도 신호의 P파, PR간격, Q파, QRS넓이, S파, S파 분절, PR간격, T파 등의 정보를 가지고 있다. 이와 같은 정보는 수의학계에서 획득할 수 있으며, 이러한 정보는 신호처리부(210)의 메모리부(212)에 저장될 수 있다. 이러한 동물의 예는 도 10에 한정되지 않으며, 동물원에 있는 모든 동물에 대한 데이터가 메모리부에 저장될 수 있다. 또한, 메모리부에 저장된 이러한 정상상태일 때의 심전도 데이터와, 심전도 신호 측정 장치가 장착된 동물의 종류 및 크기에 대한 설정 정보, 그리고 검출된 심전도 신호를 이용하여, 해당 동물의 심전도 신호에 이상이 있는지 여부를 판단할 수 있다.For example, in dogs and cats, and in dogs, small dogs, small dogs, and large dogs in individuals, the heart rate at normal state, P wave, PR interval, Q wave, QRS width, S wave, S wave segment, PR Interval, T wave, and the like. Such information can be acquired by the veterinary medical system, and this information can be stored in the memory unit 212 of the signal processing unit 210. [ An example of such an animal is not limited to Fig. 10, and data for all animals in the zoo can be stored in the memory. Further, by using the electrocardiogram data at the time of the normal state stored in the memory, the setting information about the type and size of the animal on which the ECG signal measuring apparatus is mounted, and the detected ECG signal, Or not.

더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 동물의 심전도 신호 측정 장치는, 복수의 동물들에 동시에 장착될 수 있다. 일 예로, 동물병원, 동물원 등에 있는 동물들에 모두 장착될 수 있고, 이러한 경우 메인 서버에서 모든 동물들로부터 심장 이상 여부에 대한 판단 결과를 송신받을 수 있다. 즉, 신호처리부(210)의 제어부(212)에서 메모리부(212)에 저장된 각 동물의 정상상태 심전도 데이터와 해당 동물로부터 검출된 심전도 신호를 비교하여 정상상태 심전도 데이터와 차이가 있는 경우에만 메인 서버로 이상 신호를 송신함으로써, 복수의 동물들의 심장 이상 여부를 한꺼번에 관리할 수 있다.In addition, an apparatus for measuring an ECG signal of an animal according to an embodiment of the present invention can be simultaneously mounted on a plurality of animals. For example, it may be mounted on animals in animal hospitals, zoos, etc., and in this case, the main server may be able to receive a determination result of all animals from the cardiac anomaly. That is, the control unit 212 of the signal processing unit 210 compares the normal state electrocardiogram data of each animal stored in the memory unit 212 with the electrocardiogram signal detected from the animal, and only when there is a difference from the normal state electrocardiogram data, The abnormality of the heart of a plurality of animals can be managed at once.

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 (17)

제1 기판 및 제2 기판과 결합되는 제1 전극 및 제2 전극;
상기 제1 전극 및 제2 전극에서 검출된 심전도 신호를 수신하여 신호처리하며, 상기 제1 기판에 장착된 신호처리부;
상기 신호처리부에서 신호처리된 신호를 수신하여 동물 관리자의 웨어러블 디바이스에 전송하며, 상기 제2 기판에 장착된 신호전송부; 및
상기 신호처리부 및 신호전송부에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며,
상기 신호처리부는 상기 동물의 종류와 크기에 따라 기설정된 기준 심전도 데이터를 저장하는 메모리부; 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 상기 메모리부에 저장된 심전도 데이터와 비교하여 비교 결과를 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 제1 기판 및 제2 기판은 케이블을 통해 연결된,
동물의 심전도 신호 측정 장치.A first electrode and a second electrode coupled to the first substrate and the second substrate;
A signal processing unit for receiving and processing an electrocardiogram signal detected by the first electrode and the second electrode, the signal processing unit being mounted on the first substrate;
A signal transmitting unit mounted on the second substrate for receiving the signal processed by the signal processing unit and transmitting the signal to the wearable device of the animal manager; And
And a power supply unit for supplying power to the signal processing unit and the signal transmission unit,
Wherein the signal processing unit comprises: a memory unit for storing preset reference electrocardiogram data according to the type and size of the animal; And a control unit for comparing the electrocardiogram signal detected by at least one of the first electrode and the second electrode with the electrocardiogram data stored in the memory unit and outputting the comparison result, wherein the first substrate and the second substrate are connected through a cable ,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제1항에 있어서,
상기 신호처리부는 상기 전극들 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 필터링하기 위한 저역통과 필터 및 고역통과 필터를 포함하며,
상기 제어부는 상기 고역통과 필터의 출력단에 연결되어 상기 고역통과 필터의 출력 신호를 미분하는,
동물의 심전도 신호 측정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the signal processing unit includes a low-pass filter and a high-pass filter for filtering the electrocardiogram signal detected by at least one of the electrodes,
Wherein the control unit is connected to an output terminal of the high-pass filter to differentiate the output signal of the high-
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 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,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 획득된 복수의 피크치들의 크기에 따라, 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별하는,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 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,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 미분된 신호의 최대 크기에 따라서 획득된 피크치를 QRS 파와 노이즈로 구별하는,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 바로 이전에 획득된 피크치로부터 제1 시간 내에 획득된 피크치들은 무시하는,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 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),
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 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,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 획득된 피크치가 동적으로 변경되는 QRS파 임계치보다 크다면 QRS파로 인식하는,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 획득된 피크치가 동적으로 변경되는 QRS파 임계치보다 작다면, 노이즈로 인식하는,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 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,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제10항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 QRS파 임계치는 가장 나중에 획득된 8개의 QRS파 피크치들의 크기의 중앙값(median)으로 계산되는,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제12항에 있어서,
상기 노이즈 임계치는 가장 나중에 획득된 8개의 노이즈 피크치들의 크기의 중앙값(median)으로 계산되는,
동물의 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,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제1항에 있어서,
상기 기준 심전도 데이터는 동물의 종류, 크기, 나이, 성별에 따른 정상 심박수, 정상리듬, 정상적인 P파의 높이와 넓이, 정상적인 P파와 R파의 간격, 정상적인 Q파와 R파의 크기차이, 정상적인 QRS파의 시간, 정상적인 S파의 크기, 정상적인 Q파와 T파의 간격, 정상적인 T파의 크기 중 적어도 하나인,
동물의 심전도 신호 측정 장치.The method according to claim 1,
The reference ECG data were obtained from normal heart rate, normal rhythm, height and width of normal P wave, interval between normal P wave and R wave, size difference of normal Q wave and R wave, normal QRS wave according to type, size, Which is at least one of a normal S wave size, a normal Q wave and a T wave interval, and a normal T wave amplitude,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 제1항에 있어서,
상기 전원 공급부가 장착된 제3 기판을 포함하며, 상기 제3 기판은 제3 전극과 결합되고,
상기 제1전극, 제2 전극 및 제3 전극은 고리형 전극이며, 상기 제1 기판, 제2 기판 및 제3 기판은 플렉서블 기판이며,
상기 제어부는 상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극 중 적어도 하나에서 검출된 심전도 신호를 상기 메모리부에 저장된 심전도 데이터와 비교하여 비교 결과를 출력하는,
동물의 심전도 신호 측정 장치.The method according to claim 1,
And a third substrate on which the power supply unit is mounted, the third substrate is coupled with the third electrode,
Wherein the first electrode, the second electrode, and the third electrode are annular electrodes, the first substrate, the second substrate, and the third substrate are flexible substrates,
Wherein the control unit compares the electrocardiogram signal detected by at least one of the first electrode, the second electrode and the third electrode with the electrocardiogram data stored in the memory unit,
An apparatus for measuring an ECG signal of an animal. 소정의 통신 가능 범위 내에 존재하는 복수의 제1항에 기재된 심전도 신호 측정 장치; 및
각 심전도 신호 측정 장치와 통신 가능하며, 상기 심전도 신호 측정 장치에서 출력된 비교 결과를 수신하는 웨어러블 디바이스를 포함하며,
상기 웨어러블 디바이스는 상기 비교 결과가 비정상적인 경우에만 상기 비교 결과를 선택적으로 수신하는,
동물의 심전도 심호 측정 시스템.The electrocardiogram signal measuring device according to any one of claims 1 to 4, which is present within a predetermined communication coverage range; And
And a wearable device capable of communicating with each electrocardiogram signal measuring device and receiving the comparison result output from the electrocardiogram signal measuring device,
Wherein the wearable device selectively receives the comparison result only when the comparison result is abnormal,
Animal electrocardiogram heart rate measurement system.
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