KR20170111855A - Biological signal measuring system including antiarrhythmic using Smart Scale - Google Patents

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KR20170111855A
KR20170111855A KR20160038053A KR20160038053A KR20170111855A KR 20170111855 A KR20170111855 A KR 20170111855A KR 20160038053 A KR20160038053 A KR 20160038053A KR 20160038053 A KR20160038053 A KR 20160038053A KR 20170111855 A KR20170111855 A KR 20170111855A
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KR
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scale
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smart
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KR20160038053A
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남윤영
한태양
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순천향대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 발바닥을 촬영하는 카메라와 금속전극을 이용하여 체중계 위에 올라선 사용자의 PPG, ECG 및 부정맥 등의 생체정보를 측정할 수 있는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale which can use a camera and the metal electrode for recording the sole of the foot to measure the biological information of the user such as a line of the PPG, and ECG arrhythmia up on the scale.
본 발명에 따른 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템는, 상부에 발바닥이 발이 놓이는 발판(11)이 형성된 체중계(10)와; Measuring living body signals framework including arrhythmia using a smart scale according to the invention, with the sole of the foot to the upper foot is placed footrest 11 is formed scale (10); 체중계(10)와 통신하면서 체중계(10)에서 측정된 체중정보를 제공받는 단말기(20)로 이루어지며, 체중계(10)는, 체중계(10)의 발판(11)에 놓인 발바닥을 촬영하는 카메라(12)와; Composed of a scale 10 and the terminal 20 receives the weight information measured by the scale 10 is in communication, the scale 10 includes a camera taking a foot placed on the foot plate (11) of the scale (10) ( 12); 체중계(10)의 발판(11)의 하부에서 발바닥이 위치하는 상부를 향해서 광원하는 광원(13)과; Light source 13 to the light source toward the upper to the sole of the foot position in the lower portion of the foot plate (11) of the scale (10) and; 체중계(10)의 발판(11)에 위치하며 발바닥에 전극신호를 측정하는 금속전극(14)과; A metal electrode 14 which is located in the foot plate (11) of the scale (10) measures the signal electrode and the sole; 단말기(20)로부터 촬영조작부의 제어신호를 제공받고 체중계(10)에서 계측된 중량정보, 카메라(12)에서 촬영된 영상정보, 금속전극(14)을 통해 측정된 생체정보를 단말기(20)로 제공하는 통신부(16);를 포함하고, 단말기(20)는, 체중계(10)의 작동부(15)로 On/Off 제어신호를 제공하는 체중계 제어부(21)와; From the terminal (20) being provided for the control signal of the photographing operating unit a weight information measured by the scale 10, the biological information measured by the image information, the metal electrode 14 with the camera 12 to the terminal 20 providing the communication unit (16) for; including, and the terminal 20, the scale controller 21 to provide an on / Off control signal to the operating unit 15 in the scale 10 and the; 체중계(10)의 카메라(12)에서 촬영된 발바닥 영상을 실시간으로 제공받는 영상 관리부(22)와; Image management section 22 that receives the sole of the foot image taken by the camera 12 of the scale 10 in real time, and; 카메라(12)에서 촬영된 발바닥 영상을 실시간으로 분석하여 PPG(광용적맥파:photolethysmoraphy) 신호를 확인하는 PPG 신호 확인부(23)와; Analyzing the camera image taken in the sole of the foot (12) in real time by PPG (PPG wave light: photolethysmoraphy) PPG signal confirmation section 23 to confirm the signal; PPG 신호 확인부(23)를 통해서 확인된 발바닥의 PPG 신호로부터 피크와 피크 사이의 시간을 의미하는 PPI를 산출하는 PPI 산출부(24)와; PPI calculator 24 for calculating the PPI, which means the time between the peak and the peak from the PPG signal of the sole of the foot through the confirmation OK PPG signal portion 23 and; 체중계의 금속전극(14)으로부터 측정된 ECG를 확인하는 ECG 확인부(25)와; ECG confirmation unit 25 to confirm the ECG measured from the metal electrode 14 of the scale, and; PPI 산출부(24)의 PPI신호와 ECG 확인부(25)에서 확인된 ECG를 이용하여 부정맥 분류를 위한 특징점들을 추출하는 특징점 추출부(26)와; PPI calculating section feature point extraction unit 26 for extracting a feature point for the arrhythmia classification, using the confirmation signal and the ECG in the PPI ECG confirmation unit 25 of the portion 24 and; 특징점 추출부(26)에서 추출된 특징점을 이용하여 부정맥을 판단하는 부정맥 확인부(27)와; OK arrhythmias by using the feature points extracted from the feature point extraction section 26 determines the arrhythmia portion 27 and; 체중계에서 측정된 PPI, ECG, 부정맥에 대한 확인정보를 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(28)를 포함하는 것을 특징으로 한다. Characterized in that it comprises a display unit 28 for displaying identifying information for the PPI, ECG, arrhythmias measured on the scale for your review.

Description

스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정 시스템{Biological signal measuring system including antiarrhythmic using Smart Scale} Bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale {Biological signal measuring system including antiarrhythmic using Smart Scale}

본 발명은 발바닥을 촬영하는 카메라와 금속전극을 이용하여 체중계 위에 올라선 사용자의 PPG, ECG 및 부정맥 등의 생체정보를 측정할 수 있는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale which can use a camera and the metal electrode for recording the sole of the foot to measure the biological information of the user such as a line of the PPG, and ECG arrhythmia up on the scale.

최근 헬스케어에 관한 관심이 높아지면서 생체 신호를 측정하여 건강 상태를 확인하는 기술들이 많이 연구되고 있다. As recent high interest in healthcare has been studied a lot of techniques to measure vital signs check the health status. 여러 생체 신호들 중 광용적맥파(photoplethysmography, PPG)는 간단히 생체신호를 모니터링할 수 있는 신호로써 심장박동에 따라 혈관 내의 혈액량의 변화를 빛의 흡수, 반사, 산란을 이용하여 측정하는 신호이다. PPG wave light (photoplethysmography, PPG) of a number of bio-signal is simply a signal measured by an absorption of light, the change in blood volume, reflection and scattering in the blood vessel in accordance with the heart rate as a signal to monitor bio-signals. 의용계측 분야에서는 PPG 신호를 분석하여 안정상태의 혈중 산소포화도를 측정할 때 이용되고 있다. In the medical instrumentation field it is used when analyzing the PPG signal to measure the blood oxygen saturation in steady state. PPG는 동맥혈의 산소포화도를 측정하는데 사용되며 PPG 신호의 분당 피크 수를 측정하면 맥박을 계산할 수 있다. PPG is used to measure the oxygen saturation of arterial blood, measuring the number of peaks of the PPG signal per minute, you can calculate the pulse rate.

지금까지 반사형 PPG 센서를 이용하여 심장박동 및 호흡 신호의 무구속적 검출에 대한 연구들이 여러 연구자들에 의해 제안되었다. Non-binding detection research on heart rate and respiration signal by using a reflective PPG sensor so far have been proposed by various researchers. PPG를 이용한 호흡수 측정에 있어서 동잡음을 이용한 정확도 향상에서는 수면 중 불편함을 주지 않고 지속적으로 생체 신호를 모니터링 하기 위해서 에어 베개에 누운 피검자의 목 뒷부분에 PPG 센서를 부착하여 호흡 및 심장박동 신호를 추출하였다. In the respiratory rate measured by the PPG the accuracy improved by the motion artifact, without the discomfort of the surface of the water continues to the respiratory and heart rate signals by attaching a PPG sensor on the back of the lying subject to the air pillow neck to monitor vital signs and extracted.

PPG 신호를 측정하는 데는 일반적으로 투과형 PPG 센서를 사용하여 혈관이 많은 손가락이나 발가락에서 측정한다. There measuring the PPG signal, typically using a transmission-type PPG sensor is measured in number of the blood vessels fingers or toes. 이러한 센서들은 손가락이나 발가락으로부터 신호를 측정해야 하기 때문에 손가락이나 발가락을 움직일 경우, 정확한 신호를 측정하기 어렵다. These sensors when moving a finger or toe to measure because the signal from the finger or toe, it is difficult to measure the correct signal.

본 발명의 목적은 발바닥을 촬영하는 카메라와 금속전극을 이용하여 체중계 위에 올라선 사용자의 PPG, ECG 및 부정맥 등의 생체정보를 측정할 수 있는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale which can use a camera and the metal electrode for recording the sole of the foot to measure the living body information such as line user of PPG, ECG and arrhythmia up on the scale there used.

본 발명의 다른 목적은 카메라에서 촬영된 사용자의 발바닥 영상에서 PPG 신호하고, 금속전극으로 ECG를 측정하며, 이를 이용하여 부정맥을 진단할 수 있는 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention measures the ECG, the metal electrode and the PPG signal from the user of the foot image taken by the camera, to provide a bio-signal measurement system including arrhythmias using this scale to diagnose the arrhythmia using have.

본 발명에 따른 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템는, 상부에 발바닥이 발이 놓이는 발판(11)이 형성된 체중계(10)와; Measuring living body signals framework including arrhythmia using a smart scale according to the invention, with the sole of the foot to the upper foot is placed footrest 11 is formed scale (10); 체중계(10)와 통신하면서 체중계(10)에서 측정된 체중정보를 제공받는 단말기(20)로 이루어지며, Composed of a scale 10 and the terminal 20 receives the information of weight measured at the scale (10) in communication,

체중계(10)는, 체중계(10)의 발판(11)에 놓인 발바닥을 촬영하는 카메라(12)와; Scale 10, a camera 12 for photographing the sole of the foot placed on the foot plate (11) of the scale (10) and; 체중계(10)의 발판(11)의 하부에서 발바닥이 위치하는 상부를 향해서 광원하는 광원(13)과; Light source 13 to the light source toward the upper to the sole of the foot position in the lower portion of the foot plate (11) of the scale (10) and; 체중계(10)의 발판(11)에 위치하며 발바닥에 전극신호를 측정하는 금속전극(14)과; A metal electrode 14 which is located in the foot plate (11) of the scale (10) measures the signal electrode and the sole; 단말기(20)로부터 촬영조작부의 제어신호를 제공받고 체중계(10)에서 계측된 중량정보, 카메라(12)에서 촬영된 영상정보, 금속전극(14)을 통해 측정된 생체정보를 단말기(20)로 제공하는 통신부(16);를 포함하고, From the terminal (20) being provided for the control signal of the photographing operating unit a weight information measured by the scale 10, the biological information measured by the image information, the metal electrode 14 with the camera 12 to the terminal 20 providing the communication unit (16) for; including and

단말기(20)는, 체중계(10)의 작동부(15)로 On/Off 제어신호를 제공하는 체중계 제어부(21)와; Terminal 20, the scale controller 21 to provide an On / Off control signal to the operating unit 15 in the scale 10 and the; 체중계(10)의 카메라(12)에서 촬영된 발바닥 영상을 실시간으로 제공받는 영상 관리부(22)와; Image management section 22 that receives the sole of the foot image taken by the camera 12 of the scale 10 in real time, and; 카메라(12)에서 촬영된 발바닥 영상을 실시간으로 분석하여 PPG(광용적맥파:photolethysmoraphy) 신호를 확인하는 PPG 신호 확인부(23)와; Analyzing the camera image taken in the sole of the foot (12) in real time by PPG (PPG wave light: photolethysmoraphy) PPG signal confirmation section 23 to confirm the signal; PPG 신호 확인부(23)를 통해서 확인된 발바닥의 PPG 신호로부터 R피크간의 시간간격을 의미하는 RRI를 산출하는 RRI 산출부(24)와; RRI calculator 24 for calculating the RRI, which means a time interval between the R peak from the PPG signal of the sole of the foot through the confirmation OK PPG signal portion 23 and; 체중계의 금속전극(14)으로부터 측정된 ECG를 확인하는 ECG 확인부(25)와; ECG confirmation unit 25 to confirm the ECG measured from the metal electrode 14 of the scale, and; RRI 산출부(24)의 RRI신호와 ECG 확인부(25)에서 확인된 ECG를 이용하여 부정맥 분류를 위한 특징점들을 추출하는 특징점 추출부(26)와; A feature point extraction unit 26 which, using the ECG signal and determine from the RRI ECG confirmation unit 25 of the RRI calculator 24 extracts a feature point for the arrhythmia classification; 특징점 추출부(26)에서 추출된 특징점을 이용하여 부정맥을 판단하는 부정맥 확인부(27)와; OK arrhythmias by using the feature points extracted from the feature point extraction section 26 determines the arrhythmia portion 27 and; 체중계에서 측정된 RRI, ECG, 부정맥에 대한 확인정보를 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(28)를 포함하는 것을 특징으로 한다. It characterized in that it comprises a display unit 28 for displaying identifying information for the RRI, ECG, arrhythmias measured on the scale for your review.

바람직하게, 체중계(10)는 카메라(12), 광원(13), 금속전극(14)의 On/Off를 제어하는 작동부(15);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the scale 10 includes a camera 12, light source 13, a metal electrode functioning section 15 for controlling the On / Off of 14; characterized by further comprising: a.

바람직하게, 금속전극(14)은 왼발(LL; Left Leg,+), 오른발(LL; Right Leg,+)의 발꿈치 부분에 위치하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the metal electrode 14 is left foot is characterized in that the position of the heel;; (Right Leg, + LL) (LL Left Leg, +), the right foot.

바람직하게, PPG 신호 확인부(23)는 엄지발가락의 아랫부분에서 볼록한 부위인 17부위, 검지발가락에서 새끼발가락의 아랫부분에서 볼록한 부위인 20부위 또는 17부위의 아랫부분에서 오목한 부위인 27부위의 영상 중의 어느 하나의 영상에서 PPG 신호를 확인하는 것을 특징으로 한다. Preferably, PPG signal confirmation section 23 of convex portion of 17 parts, a concave portion is 27 in detecting the bottom of the convex portion of 20 parts or 17 parts on the bottom of the little toe on the toe portion in the bottom of the big toe in any of the images in the image it is characterized in that to determine the PPG signal.

바람직하게, ECG 확인부(25)는 금속전극(14)으로부터 제공받은 신호를 고역통과필터를 통과시킨 후, 신호 버퍼를 거쳐 심전도 측정 IC로 입력하여 ECG를 확인하고, 고역통과필터로 원신호에서 노이즈 성분은 제거하고 피크성분을 추출하는 것을 특징으로 한다. Preferably, ECG confirmation unit 25 from the original signal to determine the ECG type as ECG IC, via the signal buffer after passing through a pass filters high frequency signals received from the metal electrode 14, a high pass filter noise component is characterized in that removal and extracting the peak component.

본 발명의 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템은 카메라에서 촬영된 사용자의 발바닥 영상에서 PPG 신호를 확인하고, 금속전극으로 ECG를 확인하며, 이를 이용하여 부정맥 등의 생체정보를 진단할 수 있는 효과가 있다. Bio-electrical signal measurement including arrhythmia using a smart scale system of the present invention determine the PPG signal from the foot image of the user shot by the camera, view the ECG of a metal electrode, and by using this, to diagnose the living body information such as cardiac arrhythmias that there is an effect.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템의 개략도. Figure 1 is a schematic diagram of a bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 체중계의 블록도. Figure 2 is a block diagram of a scale according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 단말기의 블록도. 3 is a block diagram of a terminal according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 발바닥의 각 부위별 인덱스 예시도. 4 is an exemplary index of each region of the sole according to the invention.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 손가락 끝과 발바닥 각 부위별 Bland-Altman Plot. Figures 5a through 5d are each part Bland-Altman Plot fingertip and the sole according to the invention.
도 6은 금속전극을 사용한 체중계에서 측정된 ECG 신호의 그래프. Figure 6 is a graph of the ECG signal measured in the scale with the metal electrode.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템에 대하여 자세히 살펴본다. With reference to the accompanying drawings, in examine in detail with respect to the bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. Methods of accomplishing the advantages and features of the present invention and reference to the embodiments that are described later in detail in conjunction with the accompanying drawings will be apparent. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. However, the invention is not limited to the embodiments set forth herein may be embodied in many different forms, but the present embodiments are to complete the disclosure of the present invention, ordinary skill in the art will to those provided to indicate that the full scope of the invention, the present invention will only be defined by the appended claims. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. Like reference numerals throughout the specification refer to like elements.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템은 상부에 발바닥이 발이 놓이는 발판(11)이 형성되어 사용자의 체중을 측정하는 체중계(10)와; The bio-signal measurement system, a platform 11, sole feet placed on the top is formed in the scale 10, which measures the user's weight, including arrhythmia using a smart scale according to an embodiment of the present invention as shown in Figure 1 and .; 체중계(10)와 통신하면서 체중계(10)에서 측정된 체중정보를 제공받는 단말기(20)로 이루어진다. In communication with the scale (10) it comprises a terminal 20 receives the information of weight measured at the scale (10). 이때, 체중계(10)의 발판(11)은 유리 등의 투명재질인 것이 바람직하다. In this case, the footrest 11 of the scale 10 is preferably a transparent material such as glass. 또는 단말기(20)는 체중계(10)와 일체로 형성되거나 또는 스마트폰 등의 무선단말기인 것이 바람직하다. Or the terminal 20 is preferably a wireless terminal, such as integrally formed with the scale (10) or smart phone. 여기에서 체중계(10)의 체중을 측정은 로드셀 등을 사용하는 일반적인 체중계(10)와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다. Weight measurement of scale 10. Here it is the same as for a normal scale 10 using the load cell, etc. and the description thereof will be omitted.

도 2에 도시된 바와 같이 체중계(10)는 카메라(12), 광원(13), 금속전극(14), 작동부(15), 통신부(16)를 포함한다. The scale 10 as shown in Figure 2 includes the camera 12, light source 13, a metal electrode 14, the operation unit 15, communication unit 16.

발바닥 촬영부(12)는 카메라를 이용하여 체중계(10)의 발판(11)에 놓인 사용자의 발바닥을 일정시간 동안 촬영한다. Foot-up unit 12 to the user's foot placed on the foot plate (11) of the scale 10 using the camera shot for a certain period of time. 이러한 카메라(12)는 발판(11)의 하부에 위치하는 것이 바람직하다. The camera 12 is preferably located in the lower portion of the foot plate (11). 카메라는 초당 30프레임으로 촬영하는 것이 바람직하다. The camera is preferably shot at 30 frames per second. 카메라(12)의 일측에는 발바닥을 선명하게 촬영할 수 있도록 광원하는 광원(13)이 위치한다. One side of the camera 12, and the light source 13 to the light source to capture a sharp foot position. 이때, 광원(13)은 적외선을 사용하는 것이 바람직하며, 체중계(10)의 발판(11)의 하부에서 발바닥이 위치하는 상부를 향해서 광원하는 것이 바람직하다. At this time, the light source 13 is preferable to use an infrared ray, and it is preferable that the light source toward the upper to the sole of the foot position in the lower portion of the foot plate (11) of the scale (10).

금속전극(14)은 체중계(10)의 발판(11)에 위치하며 발바닥에 전극신호를 측정한다. Metal electrodes 14 are located in the footboard 11 of the scale 10 and measures the signal electrode to the sole of the foot. 이때, 금속전극(14)은 왼발(LL; Left Leg,+), 오른발(LL; Right Leg,+)의 발꿈치 부분에 위치하는 것이 바람직하다. At this time, the metal electrode 14 is left foot preferably located in the heel portion of the;; (Right Leg, + LL) (LL Left Leg, +), the right foot.

작동부(15)는 카메라(12), 광원(13), 금속전극(14)의 On/Off를 제어한다. Operating unit (15) controls the On / Off of the camera 12, light source 13, the metal electrode 14. 이때, 작동부(15)는 카메라(12), 광원(13), 금속전극(14)과 무선통신하면서 작동을 제어하는 것이 바람직하다. At this time, the operation portion 15 is preferred to control the operation while the radio communication with the camera 12, light source 13, the metal electrode 14.

통신부(16)는 단말기(20)로부터 촬영조작부의 제어신호를 제공받고 체중계(10)에서 계측된 중량정보, 카메라(12)에서 촬영된 영상정보, 금속전극(14)을 통해 측정된 생체정보 등을 제공한다. Communication unit 16 includes a weight information measured by the scale (10) being provided for the control signal of recording the operation from the terminal 20, the image information shot by the camera 12, the metal electrode 14, such as the biological information measured by the It provides. 이때, 통신부(16)는 단말기(20)와 유선으로 통신하거나 또는 NFC 등과 같이 무선으로 통신하게 된다. In this case, the communication unit 16 are to communicate wirelessly, such as NFC communication, or the terminal 20 and the wire.

도 3에 도시된 바와 같이, 단말기(20)는 체중계 제어부(21), 영상 관리부(22), PPG 신호 확인부(23), PPI 산출부(24), ECG 확인부(25), 특징점 추출부(26), 부정맥 확인부(27) 및 디스플레이부(28)를 포함한다. 3, the terminal 20 is the scale the control unit 21, an image management unit (22), PPG signal identification unit (23), PPI calculation unit (24), ECG check unit 25, a feature point extraction unit 26, it includes an arrhythmia confirmation unit 27 and the display unit 28.

체중계 제어부(21)는 체중계(10)의 작동부(15)로 On/Off 제어신호를 제공한다. Scale, the control unit 21 provides On / Off control signal to the operating unit 15 in the scale 10. 이러한 단말기(20)의 체중계 제어부(21)에 의해서 원격으로 체중계(10)의 카메라(12), 광원(13), 금속전극(14)의 작동을 제어할 수 있게 된다. By the scale the control unit 21 of this terminal 20 can control the operation of the camera 12, light source 13, a metal electrode 14 of the scale 10 in the remote.

영상 관리부(22)는 체중계(10)의 카메라(12)에서 촬영된 영상을 실시간으로 제공받는다. Image management section 22 is provided with an image taken by the camera 12 of the scale 10 in real time. 이때, 영상 관리부(22)는 제공받은 영상을 저장하는 것이 바람직하다. At this time, the video management unit 22, it is preferable to store the received image.

PPG 신호 확인부(23)는 카메라(12)에서 촬영된 발바닥 영상을 실시간으로 분석하여 PPG(광용적맥파:photolethysmoraphy) 신호를 확인한다. PPG signal confirmation section 23 PPG analyzes the foot image taken by the camera 12 in real time: confirms the (optical PPG wave photolethysmoraphy) signal. PPG 신호는 심장박동에 따라 혈관 내의 혈액량의 변화를 확인하는 것으로 카메라에서 촬영된 영상의 RED밴드와 Green 밴드의 세기 값이 주기적으로 변화되는 것으로 확인할 수 있고, PPG 신호의 분당 피크 수를 측정하면 맥박을 계산할 수 있게 된다. PPG signal by confirming the change in blood volume in the blood vessel in accordance with the heart rate is the intensity value of the RED band and Green band of the video shot by the camera can be checked to be periodically changed, by measuring the number of minute peaks of the PPG signal pulse to be able to evaluate. 이때 PPG 신호를 확인하기 위한 영상은 발바닥 영상 중에서 도 4와 같이 혈관이 많은 엄지발가락의 아랫부분에서 볼록한 부위인 17부위, 검지발가락에서 새끼발가락의 아랫부분에서 볼록한 부위인 20부위 또는 17부위의 아랫부분에서 오목한 부위인 27부위인 것이 바람직하며, 특히 17부위인 것이 바람직하다. At this time, the image to determine the PPG signal is a bottom of the convex portion of 20 parts or 17 parts on the bottom of the little toe on the convex portion of 17 parts, detecting the toe at the bottom of the big toe many blood vessels, such as 4 degrees from the foot image that the concave portion of portion 27 preferably in the area, and particularly preferably 17 parts.

PPI 산출부(24)는 PPG 신호 확인부(23)를 통해서 확인된 발바닥의 PPG 신호로부터 피크와 피크 사이의 시간을 의미하는 PPI(Peak to Peak Interval)를 산출한다. PPI and calculator 24 calculates the PPI (Peak to Peak Interval), which means the time between the peak and the peak from the PPG signal of the sole of the foot through the confirmation OK PPG signal section 23. 이에 따라 심장박동수가 증가하면 PPI가 줄어들게 되고, 이완되면 심장박동수가 감소하므로 PPI가 늘어나게 된다. Accordingly, when the heart rate increases and decreases the PPI, when relaxed, so heart rate reduction will increase the PPI.

ECG 확인부(25)는 체중계의 금속전극(14)으로부터 측정된 ECG를 확인하고, R파를 검출한다. ECG confirmation section 25 confirms the ECG measured from the metal electrode 14 of the scale, to detect the R wave. ECG 확인부(25)는 금속전극(14)으로부터 제공받은 신호를 고역통과필터를 통과시킨 후, 신호 버퍼를 거쳐 심전도 측정 IC로 입력하여 ECG를 확인할 수 있게 된다. ECG confirmation unit 25 can confirm the input with the ECG electrocardiogram measuring IC, via the signal buffer after passing through a high-pass filter a signal received from the metal electrode 14. 이때, 고역통과필터로는 원신호에서 노이즈 성분은 제거하고 피크성분을 복원하는 savitzky-golay filter를 이용하는 것이 바람직하다. At this time, it is a high-pass filter is preferred to use a savitzky-golay filter to the noise component from the original signal is removed and restores the peak component.

본 발명의 ECG 확인부(25)는 호흡잡음과 전원잡음을 제거하기 위하여 브릿지형의 AC-Coupling 회로와 필터를 이용하고, 동상신호를 이용하여 SNR을 높이고 savitzky-golay filter를 적용하여 동잡음 노이즈를 제거하여 ECG신호를 검출하는 것이 바람직하다. ECG confirmation unit 25 of the present invention is to increase SNR by using the AC-Coupling circuit and the filter of the bridge type, and using the phase signal in order to remove respiratory noise and power supply noise by applying savitzky-golay filter motion artifact noise by removing it is desirable to detect the ECG signal. 그리고, 신호처리를 과정 및 동상모드 LMS 적용기법을 통해 보다 안정된 신호를 얻을 수 있다. And, it is possible to signal processing to obtain a more stable signal through the process and the common mode LMS application techniques. 이때, AC-Coupling 회로의 전달함수 Gdd 는 차동 출력 Vod 와 차동 입력 Vid 의 라플라스 변환으로 수학식 2와 같다. In this case, the transfer function of the AC-Gdd Coupling circuit is equal to the expression (2) to the Laplace transform of the differential output and differential input Vod Vid.

Gdd=sR2C/(1+sR2C) (2) Gdd = sR2C / (1 + sR2C ) (2)

특징점 추출부(26)는 PPI 산출부(24)와 ECG 확인부(25)에서 검출된 R파를 이용하여 부정맥 분류를 위한 특징점들을 추출한다. A feature point extraction unit 26 extracts a feature point for the arrhythmia classification, using the R wave detected by the PPI calculator 24 and the ECG check unit (25). 예를 들면, RR 간격, R파의 진폭, R파의 진폭 변화량을 추출하여 PVC와 PAC를 분류하고, RR 간격의 연속성을 추출하여 VT를 분류하며, QRS 폭을 추출하여 Normal(정상 신호), BBB, Paced beat를 분류할 수 있다. For example, the RR interval, the amplitude of the R wave, to extract the amplitude variation of the R-wave classifying PVC and PAC by and, to classify the VT extracts the continuity of the RR intervals, to extract the QRS width Normal (normal signal), can classify BBB, Paced beat.

부정맥 확인부(27)는 특징점 추출부(26)에서 추출된 특징점을 이용하여 PVC, PAC, Normal, BBB, Paced beat 등과 같은 부정맥을 분류한다. Arrhythmia confirmation unit 27 classifies the arrhythmia, such as PVC, PAC, Normal, BBB, Paced beat by using the feature points extracted from the feature point extraction unit (26). 이에 따라 부정맥 분류부는 ECG 신호에 특정 부정맥 패턴이 포함되는 것으로 판단할 수 있다. Accordingly arrhythmia classification unit may be determined that the ECG signal containing a specific vein pattern.

디스플레이부(28)는 체중계에서 측정된 PPI, ECG, 부정맥에 대한 확인정보를 사용자가 확인할 수 있도록 표시한다. Display section 28 displays the confirmation information for the PPI, ECG, arrhythmias measured on the scale for your review. 이때, 이러한 정보는 문자로 표시되거나 또는 그래프로 표시되는 것이 바람직하다. At this time, this information is preferably represented by the represented by the character or graph.

<체중계의 카메라에서 촬영된 영상으로부터 PPG 신호의 확인> <Check of the PPG signal from the image photographed in the camera body scale>

발바닥의 부위에서 측정된 PPG가 손가락 끝에서 측정한 PPG 신호가 일치되는 것을 확인하기 위하여 5명의 실험자에 대한 발바닥과 검지 손가락 끝의 PPG 신호를 측정하였다. A PPG signal of the sole and the index finger end for the five experimenter was measured to confirm that the measured PPG in the region of the sole which is a PPG signal measured at the fingertip match.

먼저, 발판이 유리판으로 제작된 체중계 내부에 위치하는 카메라에서 발바닥 영상을 촬영하였고, 또한 검지오른손에 스마트폰 카메라를 영상을 촬영하였으며, 도 4와 같이 발바닥의 17, 20, 27, 51의 5개 부위들의 PPG 신호의 세기의 변화값을 손가락 끝과 함께 측정하여 표 1에 나타내었다. First, was taken plantar image from the camera which scaffold is positioned in the scales inside made of a glass plate, and was a smart phone camera for detecting right-hand shot images, and 5 in Figure 17 of the sole, such as 4, 20, 27, 51 measured with the change of the value of the PPG signal and the intensity of the portion the fingertip shown in Table 1 below. 이때, PPG 신호는 카메라에서 촬영된 영상의 RED밴드와 Green 밴드의 세기 값이 주기적으로 변화되는 것으로 확인하였다. At this time, PPG signal was confirmed that the intensity value of the RED band and Green band of an image taken by the camera to be periodically changed. 표 1은 0~255 범위의 녹색광의 intensity값의 변화 차이값을 나타낸다. Table 1 shows the change in difference value between the intensity value of the green light in the range 0 to 255.

실험자1 Experimenter 1 실험자2 Experimenter 2 실험자3 Experimenter 3 실험자4 Experimenter 4 실험자5 Experimenters 5 평균 Average
검지 Detection -0.01 -0.01 0.086 .086 0.667 .667 0.257 .257 0.146 .146 0.229 .229
17부위 17 sites 0.005 .005 0.037 .037 -0.315 -0.315 0.174 .174 0.113 .113 0.014 .014
20부위 20 sites 0.015 .015 0.031 .031 0.297 .297 0.162 .162 0.284 .284 0.157 .157
27부위 27 sites 0.038 .038 0.283 .283 0.625 .625 0.335 .335 0.313 .313 0.318 .318
51부위 51 sites 0.278 .278 0.081 .081 0.415 .415 0.377 .377 0.253 .253 0.280 .280

표 1에 도시된 바와 같이, 발바닥의 부위 중 17부위, 20부위, 27부위로부터 얻은 PPG신호가 검지손가락 끝의 PPG 신호와 가장 유사하였다. As shown in Table 1, it was similar to the index finger tip the PPG signal obtained from the region 17, region 20, region 27 of the portion of the sole and the PPG signal. 특히 17부위, 20부위의 평균 PPG 신호가 검지손가락 끝의 평균 PPG 신호와 유사함을 확인할 수 있었다. In particular the average of the PPG signal 17 parts, 20 parts and confirmed that similar to the average PPG signal of the index finger tip.

한편, 검지손가락 끝과 발바닥의 각 부위로부터 얻은 PPG 신호의 PPI를 Bland-Altman Plot을 사용하여 비교 분석하여 도 5a 내지 도 5d에 나타내었으며, 검지손가락 끝과 발바닥의 각 부위의 PPI는 유의한 범위 이내에 분포하는 것을 확인할 수 있었다. On the other hand, the parts of the PPI index finger tip and the PPI of the PPG signal obtained from the parts of the sole of the foot showed in Figures 5a through 5d compared to analysis using a Bland-Altman Plot, index finger tip and the sole of the foot is a significant range within it was confirmed that distribution.

<체중계의 금속전극으로부터 ECG 신호의 확인> <Check of the ECG signal from the metal electrode of the scale>

왼발과 오른발을 기준으로 생체 전위차를 측정하였고, 기준신호는 손가락에서 biopack 심전도 모듈을 사용하여 측정하였다. We measured the biological potential difference based on the left foot and the right foot, the reference signal is measured using the ECG module biopack the finger.

도 6에 도시된 바와 같이, 측정결과 금속전극을 사용한 체중계에서 측정된 ECG 신호는 손가락에서 측정한 심전도 모듈의 ECG 신호와 유사함을 확인할 수 있었다. As shown in Figure 6, the ECG signals measured in the scale with the measurement results and confirmed that the metal electrode is similar to the ECG signal of the ECG module measured in the finger.

본 발명은 상술한 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. The present invention is limited only to the preferred embodiment described above, but will capable of performing addition, modification, replacement or in addition to a number of within a range not departing from the gist of the present invention are those of ordinary skill in the art If it will readily understand. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 청구범의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 간주한다. If belonging to these improvements, modifications, substitutions, or additional embodiment the appended claims the following categories according to beomui is also considered to belong to the technical spirit of this invention.

10 : 체중계 11 : 발판 10: 11 Scale: Scaffolding
12 : 카메라 13 : 광원 12: camera, 13: light source
14 : 금속전극 15 : 작동부 14: metallic electrode 15: working section
16 : 통신부 16: communication unit
20 : 단말기 21 : 체중계 제어부 20: terminal 21: the scale control
22 : 영상 관리부 23 : PPG 신호 확인부 22: video management unit 23: PPG signal identification unit
24 : PPI 산출부 25 : ECG 확인부 24: PPI calculating section 25: ECG check unit
26 : 특징점 추출부 27 : 부정맥 확인부 26: a feature point extraction unit 27: arrhythmia confirmation unit
28 : 디스플레이부 28: display unit

Claims (9)

  1. 상부에 발바닥이 발이 놓이는 발판(11)이 형성된 체중계(10)와; Scale 10 foot is formed with a foot plate (11) placed at the top and the foot; 체중계(10)와 통신하면서 체중계(10)에서 측정된 체중정보를 제공받는 단말기(20)로 이루어지며, Composed of a scale 10 and the terminal 20 receives the information of weight measured at the scale (10) in communication,
    체중계(10)는, Scale 10,
    체중계(10)의 발판(11)에 놓인 발바닥을 촬영하는 카메라(12)와; Camera 12 for photographing the sole of the foot placed on the foot plate (11) of the scale (10) and;
    체중계(10)의 발판(11)의 하부에서 발바닥이 위치하는 상부를 향해서 광원하는 광원(13)과; Light source 13 to the light source toward the upper to the sole of the foot position in the lower portion of the foot plate (11) of the scale (10) and;
    체중계(10)의 발판(11)에 위치하며 발바닥에 전극신호를 측정하는 금속전극(14)과; A metal electrode 14 which is located in the foot plate (11) of the scale (10) measures the signal electrode and the sole;
    단말기(20)로부터 촬영조작부의 제어신호를 제공받고 체중계(10)에서 계측된 중량정보, 카메라(12)에서 촬영된 영상정보, 금속전극(14)을 통해 측정된 생체정보를 단말기(20)로 제공하는 통신부(16);를 포함하고, From the terminal (20) being provided for the control signal of the photographing operating unit a weight information measured by the scale 10, the biological information measured by the image information, the metal electrode 14 with the camera 12 to the terminal 20 providing the communication unit (16) for; including and
    단말기(20)는, Terminal 20,
    체중계(10)의 작동부(15)로 On/Off 제어신호를 제공하는 체중계 제어부(21)와; Scale, the control unit 21 to provide an On / Off control signal to the operating unit 15 in the scale 10 and the;
    체중계(10)의 카메라(12)에서 촬영된 발바닥 영상을 실시간으로 제공받는 영상 관리부(22)와; Image management section 22 that receives the sole of the foot image taken by the camera 12 of the scale 10 in real time, and;
    카메라(12)에서 촬영된 발바닥 영상을 실시간으로 분석하여 PPG(광용적맥파:photolethysmoraphy) 신호를 확인하는 PPG 신호 확인부(23)와; Analyzing the camera image taken in the sole of the foot (12) in real time by PPG (PPG wave light: photolethysmoraphy) PPG signal confirmation section 23 to confirm the signal;
    PPG 신호 확인부(23)를 통해서 확인된 발바닥의 PPG 신호로부터 피크와 피크 사이의 시간을 의미하는 PPI를 산출하는 PPI 산출부(24)와; PPI calculator 24 for calculating the PPI, which means the time between the peak and the peak from the PPG signal of the sole of the foot through the confirmation OK PPG signal portion 23 and;
    체중계의 금속전극(14)으로부터 측정된 ECG를 확인하는 ECG 확인부(25)와; ECG confirmation unit 25 to confirm the ECG measured from the metal electrode 14 of the scale, and;
    PPI 산출부(24)의 PPI신호와 ECG 확인부(25)에서 확인된 ECG를 이용하여 부정맥 분류를 위한 특징점들을 추출하는 특징점 추출부(26)와; PPI calculating section feature point extraction unit 26 for extracting a feature point for the arrhythmia classification, using the confirmation signal and the ECG in the PPI ECG confirmation unit 25 of the portion 24 and;
    특징점 추출부(26)에서 추출된 특징점을 이용하여 부정맥을 판단하는 부정맥 확인부(27)와; OK arrhythmias by using the feature points extracted from the feature point extraction section 26 determines the arrhythmia portion 27 and;
    체중계에서 측정된 PPI, ECG, 부정맥에 대한 확인정보를 사용자가 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. Bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale which is characterized in that it comprises a display unit 28 for displaying identifying information for the PPI, ECG, arrhythmias measured on the scale for your review.
  2. 청구항 1에 있어서, 체중계(10)는 카메라(12), 광원(13), 금속전극(14)의 On/Off를 제어하는 작동부(15);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 1, the scale 10 includes a camera 12, a light source 13, a metal electrode functioning section 15 for controlling the On / Off of 14; using a smart scale which is characterized in that it further comprises a bio-signal measurement system including arrhythmia.
  3. 청구항 1에 있어서, 금속전극(14)은 왼발(LL; Left Leg,+), 오른발(LL; Right Leg,+)의 발꿈치 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 1, the metal electrode 14 is left leg (LL; Left Leg, +), the right foot; measuring biological signals, including arrhythmia using a smart scale, characterized in that positioned in the heel portion of the (LL Right Leg, +) system.
  4. 청구항 1에 있어서, 체중계(10)의 통신부(16)는 단말기(20)와 유선 또는 무선으로 통신하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 1, the scale 10 of the communication unit 16 is bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale which is characterized in that the communication terminal 20 and the wired or wireless.
  5. 청구항 1에 있어서, 단말기(20)의 영상 관리부(22)는 제공받은 영상을 저장하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 1, the terminal 20 the image management section 22 biological signal measuring system, including arrhythmia using a smart scale, characterized in that for storing the received image.
  6. 청구항 1에 있어서, PPG 신호 확인부(23)는 엄지발가락의 아랫부분에서 볼록한 부위인 17부위, 검지발가락에서 새끼발가락의 아랫부분에서 볼록한 부위인 20부위 또는 17부위의 아랫부분에서 오목한 부위인 27부위의 영상 중의 어느 하나의 영상에서 PPG 신호를 확인하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 1, PPG signal identification unit 23 is the 27 convex portions of 17 parts, a concave portion at the bottom of the convex portion of 20 parts or 17 parts on the bottom of the little toe on the index toe in the bottom of the big toe bio-signal measurement system including arrhythmia using a smart scale, characterized in that to determine the PPG signal in which one image in the image area.
  7. 청구항 6에 있어서, PPG 신호 확인부(23)는 17부위의 영상에서 PPG 신호를 확인하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 6, PPG signal confirmation section 23 biological signal measuring system, including arrhythmia using a smart scale, characterized in that to determine the PPG signal from the image 17 of the region.
  8. 청구항 1에 있어서, ECG 확인부(25)는 금속전극(14)으로부터 제공받은 신호를 고역통과필터를 통과시킨 후, 신호 버퍼를 거쳐 심전도 측정 IC로 입력하여 ECG를 확인하고, 고역통과필터로 원신호에서 노이즈 성분은 제거하고 피크성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 1, ECG check unit 25 and input to the ECG IC, via the signal buffer after passing through a pass filters high frequency signals received from the metal electrode 14, determine the ECG, and the source to the high-pass filter noise component in the signal is removed and the physiological signal measuring system, including arrhythmia using a smart scale, characterized in that for extracting the peak component.
  9. 청구항 1에 있어서, 디스플레이부(28)는 문자로 표시되거나 또는 그래프로 표시하는 것을 특징으로 하는 스마트 체중계를 이용한 부정맥을 포함한 생체신호 측정시스템. The method according to claim 1, the display section 28 biological signal measuring system, including arrhythmia using a smart scale which is characterized in that display to display a character or a graph.
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