KR20180089118A - 가속도와 자이로 센서를 이용한 심탄도 모니터링 장치 및 그 방법 - Google Patents

가속도와 자이로 센서를 이용한 심탄도 모니터링 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 심탄도 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 심탄도 모니터링 장치는 가속도 센서 및 자이로 센서를 부착한 사용자로부터 일정 시간 동안 측정된 각각의 3축 신호를 기 설정된 시간 간격마다 수집하는 수집부, 노이즈 필터를 통해 상기 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호로부터 노이즈를 제거하는 동잡음 제거부, 상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호를 각각 통합하고, 통합된 가속도 신호와 자이로 신호를 정규화한 뒤, 정규화된 가속도 신호와 자이로 신호를 이용하여 평균 신호를 생성하는 제어부, 그리고 상기 평균 신호에서 심탄도 주파수 대역에 해당되는 신호를 추출하는 필터부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 클립형의 웨어러블 기기의 형태로 사용자의 피부에 직접적으로 접촉하지 않아도 심탄도를 측정함으로써 기존의 접촉식 측정 장치를 이용할 때 느끼는 이질감이나 불편함을 줄일 수 있다.
또한, 가속도 센서와 자이로 센서의 측정값을 이용하여 사용자의 심탄도를 추정함으로써, 측정되는 심탄도 값의 정확도가 향상되는 효과가 있다.

Description

가속도와 자이로 센서를 이용한 심탄도 모니터링 장치 및 그 방법 {APPARATUS FOR MONITORING OF SEISMOCARDIOGRAPHY(SCG) USING ACCELEROMETER SENSOR AND GYROSCOPE SENSOR AND METHOD THEREOF}
본 발명은 가속도와 자이로 센서를 이용한 심탄도 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 피부에 접촉하여 측정하지 않아도 사용자의 심탄도를 측정할 수 있는 가속도와 자이로 센서를 이용한 심탄도 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일상에서 심혈관 질병의 진단을 위해 연속적인 심장 모니터링은 필수적이다. 특히 심장 질환으로 인한 응급 상황은 웨어러블 디바이스를 통한 심장 모니터링에 의해 예방될 수 있다.
일반적으로 심장 모니터링에 많이 사용되는 심박수 측정은 심박 센서(Photoplethysmography: PPG)와 같은 피부 접촉 센서를 통해 측정된다. 심박 센서인 PPG 센서는 피부에 조명을 비춰 광 흡수의 변화를 측정하는 맥박 산소 측정기를 사용하여 혈액량의 변화를 감지하여 심박수를 추정할 수 있는 센서로, 웨어러블 디바이스 형태로 제공된다. 하지만, 반드시 피부 접촉을 필요로 하기 때문에 웨어러블 디바이스 형태를 제한하고 사람들로 하여금 움직임이나 착용감에 이질감을 느끼도록 하는 단점이 있다.
그러므로, 최근에는 피부와 접촉이 필요없는 모션 센서를 이용하여 심장을 모니터링하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 그 중에서도 심근의 수축과 심실에서 혈관으로의 혈액 배출에 의해 발생하는 흉부의 움직임을 측정하여 심장의 활동을 평가하는 기술인 심탄도 측정 기술(Seismocardiography: SCG)이 각광받고 있다.
이와 같이 심탄도 측정 기술(SCG)은 웨어러블 디바이스에 내장된 가속도 센서(Accelerometer)에 의해 흉부에서 비침습적이고 비접촉적으로 측정되도록 연구되고 있다.
즉, 과거에는 가속도 센서(Accelerometer)의 z축(복-배측) 신호만을 이용해 심탄도를 측정했었지만, 센서와 신호처리 기술이 진보함에 따라 x축(머리-발 방향)과 y축(좌-우 방향) 신호 또한 추가적인 심장 정보를 분석하기 위해 함께 고려되고 있다
또한, 최근 연구 결과에 따르면 자이로 센서로부터 측정되는 신호가 확산텐서영상(color-code Doppler Tissue Imaging: DTI)과 비교하여 심장 활동을 반영할 수 있으므로, 가속도 센서와 자이로 센서를 모두 고려하여 비접촉식의 웨어러블 형태로 심탄도를 측정하는 기술이 요구되다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 국내공개특허 제 10-2016-0028351호(2016.03.11 공개)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사용자의 피부에 접촉하여 측정하지 않아도 사용자의 심탄도를 측정할 수 있는 가속도와 자이로 센서를 이용한 심탄도 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 심탄도 모니터링 장치는 가속도 센서 및 자이로 센서를 부착한 사용자로부터 일정 시간 동안 측정된 각각의 3축 신호를 기 설정된 시간 간격마다 수집하는 수집부, 노이즈 필터를 통해 상기 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호로부터 노이즈를 제거하는 동잡음 제거부, 상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호를 각각 통합하고, 통합된 가속도 신호와 자이로 신호를 정규화한 뒤, 정규화된 가속도 신호와 자이로 신호를 이용하여 평균 신호를 생성하는 제어부, 그리고 상기 평균 신호에서 심탄도 주파수 대역에 해당되는 신호를 추출하는 필터부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호(xaccel, yaccel, zaccel)와 자이로 센서의 3축 신호(xgyro, ygyro, zgyro)를 아래의 수학식을 이용하여 각각 통합하고 정규화할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, accel은 통합된 가속도 신호, gyro는 통합된 자이로 신호, Normalizedaccel와 Normalizedgyro는 각 정규화된 가속도 신호 값과 정규화된 자이로 신호 값을 나타내며, Meanaccel, Meangyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 평균값과 자이로 신호의 평균 값을 나타내고, SDaccel, SDgyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 표준 편차 값과 자이로 신호의 표준 편차 값을 나타낸다.
상기 제어부는, 동일한 시점에 측정되어 각각 정규화된 가속도 신호와 정규화된 자이로 신호의 평균 값을 연산할 수 있다.
상기 노이즈 필터는 Savitzky-Golay 필터를 포함하며, 상기 필터부는, 45bpm과 150 bpm 사이의 주파수 대역을 가지는 버터워스 대역 통과 필터를 이용하여 상기 추출된 평균 신호에서 심탄도를 나타내는 신호를 추출할 수 있다.
상기 가속도 센서 및 자이로 센서는 클립 형태로 사용자의 의복 또는 가방에 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 심탄도 모니터링 장치를 이용한 심탄도 모니터링 방법에 있어서, 가속도 센서 및 자이로 센서를 부착한 사용자로부터 일정 시간 동안 측정된 각각의 3축 신호를 기 설정된 시간 간격마다 수집하는 단계, 노이즈 필터를 통해 상기 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계, 상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호를 각각 통합하고, 통합된 가속도 신호와 자이로 신호를 정규화한 뒤, 정규화된 가속도 신호와 자이로 신호를 이용하여 평균 신호를 생성하는 단계, 그리고 상기 평균 신호에서 심탄도 주파수 대역에 해당되는 신호를 추출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 클립형의 웨어러블 기기의 형태로 사용자의 피부에 직접적으로 접촉하지 않아도 심탄도를 측정함으로써 기존의 접촉식 측정 장치를 이용할 때 느끼는 이질감이나 불편함을 줄일 수 있다.
또한, 가속도 센서와 자이로 센서의 측정값을 이용하여 사용자의 심탄도를 추정함으로써, 측정되는 심탄도 값의 정확도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클립형 심탄도 모니터링 장치를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 클립형 심탄도 모니터링 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클립형 심탄도 모니터링 장치의 심탄도 모니터링 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 심탄도 모니터링 방법을 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하에서는 도 1을 이용하여 클립형 웨어러블 기기로 나타낸 심탄도 모니터링 장치에 대해서 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클립형 심탄도 모니터링 장치를 나타낸 예시도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 심탄도 모니터링 장치(100)는 가속도 센서(200)와 자이로 센서(300)를 포함하며, 전원을 공급해주는 배터리(미도시함)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 심탄도 모니터링 장치(100)는 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)를 내장하고, 내장된 센서를 통해 각각의 3축 신호를 수집할 수 있다.
하지만 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)가 별도의 장치로 사용자의 흉부에 부착되는 경우, 심탄도 모니터링 장치(100)는 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)와 무선 또는 유선 네트워크로 연결되어 각 센서에서 측정된 3축 신호를 수집할 수 있다.
여기서 무선 네트워크는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), NFC(Near Field Communication), 와이브리(Wibree)를 포함하는 근거리 무선 통신 네트워크를 이용할 수 있으며, 특정 방식에 국한되지 않는다.
이와 같은 심탄도 모니터링 장치(100)에 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)의 포함 여부 및 통신 연결 여부는 추후에 사용자에 의해 용이하게 변경 및 설계가 가능하다.
도 1에서 나타난 바와 같이, 심탄도 모니터링 장치(100)는 클립형 웨어러블 기기로 사용자의 흉부 쪽에 위치하는 의복 또는 가방에 부착될 수 있으며, 스마트 의류 또는 스마트 기기에 내장되어 사용자의 흉부 쪽에 장착될 수 있다.
예를 들어, 심탄도 모니터링 장치(100)가 사용자의 흉부쪽 스마트 의류에 장착되거나 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)가 사용자의 흉부쪽 스마트 의류에 장착되고 사용자가 소지하는 스마트 단말에 심탄도 모니터링 장치(100)가 내장될 수 있다.
즉, 심탄도 모니터링 장치(100)는 사용자의 흉부의 움직임을 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)로 측정이 가능하고, 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)로부터 측정된 신호를 실시간으로 수집이 가능한 모든 형태로 구현이 가능하므로, 특정 형태 및 방식에 국한되지 않는다.
이하에서는 도 2을 이용하여 심탄도 모니터링 장치에 대해서 살펴본다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 심탄도 모니터링 장치의 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 심탄도 모니터링 장치(100)는 수집부(110), 동잡음 제거부(120), 제어부(130) 및 필터부(140)를 포함한다.
먼저, 수집부(110)는 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)를 부착한 사용자로부터 일정 시간 동안 측정된 각각의 3축 신호를 기 설정된 시간 간격마다 수집한다.
가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)가 측정하는 3축 신호란, x축, y축, z축으로 이루어져 있으며, x축은 인체를 좌우로 나누는 시상면을 꿰뚫는 축으로 내외축(ML axis/medial-lateral axis, 머리-발 방향)라고도 한다. y축은 인체를 상하로 나누는 면을 꿰뚫는 축으로 수직축(vertical axis, 좌-우 방향)이라고 하며, z축은 인체를 앞뒤로 나누는 관상면을 꿰뚫는 측으로 전후축(AP axis/ anterior-posterior axis, 복- 배 방향)라고도 한다.
다음으로 동잡음 제거부(120)는 노이즈 필터를 통해 가속도 센서(200)의 3축 신호와 자이로 센서(300)의 3축 신호로부터 노이즈를 제거한다.
동잡음 제거부(120)는 윈도우 사이즈가 30샘플인 Savitzky-Golay 필터를 이용하여 움직임 관련 노이즈를 추정한 후 각 센서별로 측정된 3축 신호에 대해 추정된 노이즈를 제거한다.
다음으로 제어부(130)는 노이즈가 제거된 가속도 센서(200)의 3축 신호와 자이로 센서(300)의 3축 신호를 각각 통합하고, 통합된 가속도 신호와 자이로 신호를 정규화한 뒤, 정규화된 가속도 신호와 자이로 신호를 이용하여 평균 신호를 생성한다.
제어부(130)는 가속도 센서(200)의 3축 신호를 하나의 신호로 통합하고, 자이로 센서(300)의 3축 신호를 하나의 신호로 통합하기 위해 제곱의 합의 제곱근을 연산한다. 그리고 제어부(130)는 통합된 가속도 신호와 통합된 자이로 신호를 0과 1 사이로 정규화한 후 평균을 계산하여 평균 신호를 생성한다.
다음으로 필터부(140)는 평균 신호에서 심탄도 주파수 대역에 해당되는 신호를 추출한다.
즉, 필터부(140)는 45bpm에서 150bpm의 주파수 대역을 가진 버터워스 대역 통과 필터를 이용하여 실제 일반 사람의 심박 주파수 대역에 해당하는 신호를 추출한다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 심탄도 모니터링 장치가 모션 센서를 통해 측정된 신호를 이용하여 사용자의 심탄도를 추정하는 과정에 대해서 설명한다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 심탄도 모니터링 장치의 심탄도 모니터링 방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 심탄도 모니터링 방법을 통해 측정된 결과를 나타낸 그래프이다.
먼저, 수집부(110)는 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)를 부착한 사용자로부터 일정 시간 동안 측정된 각각의 3축 신호를 기 설정된 시간 간격마다 수집한다(S310).
수집부(110)는 1분 동안 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)로부터 측정된 각각의 3축 신호(x축: 머리-발 방향, y축: 좌-우 방향, z축: 목-배 방향)를 수집하고, 큐빅 스플라인 보간법(Cubic Spline Interpolation)을 통해 256Hz의 샘플링 레이트(Sampling Rate)로 보간할 수 있다.
여기서, 샘플링 레이트는 샘플링의 정교함에 대한 주파수를 의미하며, 256Hz의 샘플링 레이트는 1초 동안 256번으로 세분하여 샘플링했다는 것을 의미한다.
즉, 수집부(110)는 각 1초에 256번의 샘플을 60초 동안 누적한 가속도 센서(200)의 3축 신호와 자이로 센서(300)의 3축 신호를 수집할 수 있다.
다음으로 동잡음 제거부(120)는 노이즈 필터를 통해 가속도 센서(200)의 3축 신호와 자이로 센서(300)의 3축 신호로부터 노이즈를 제거한다(S320).
즉, 동잡음 제거부(120)는 노이즈 필터를 이용하여 사용자의 움직임 관련 노이즈를 추정하고 각 6축 신호에서 추정된 노이즈를 제거한다. 여기서, 노이즈 필터는 Savitzky-Golay 필터를 포함하지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
이때, 노이즈 필터를 이용한 움직임 관련 노이즈를 추정하고 제거하는 구성은 기 공지된 기술로 통상의 기술자가 용이하게 도출할 수 있기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
다음으로 제어부(130)는 노이즈가 제거된 가속도 센서(200)의 3축 신호와 자이로 센서(300)의 3축 신호를 각각 통합하고, 정규화하여 평균 신호를 생성한다(S330).
제어부(130)는 센서별로 측정된 3축 신호를 각각 통합하기 위해 노이즈가 제거된 가속도 센서(200)의 3축 신호(xaccel, yaccel, zaccel)를 제곱하고 합한 값의 제곱근을 연산하며, 자이로 센서(300)의 3축 신호(xgyro, ygyro, zgyro)도 같은 방법으로 연산한다.
즉, 제어부(130)는 아래 수학식 1을 이용하여 가속도 센서(200)의 3축 신호와 자이로 센서(300)의 3축 신호를 각각 통합하고 정규화할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, accel은 통합된 가속도 신호, gyro는 통합된 자이로 신호, Normalizedaccel와 Normalizedgyro는 각 정규화된 가속도 신호 값과 정규화된 자이로 신호 값을 나타내며, Meanaccel, Meangyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 평균값과 자이로 신호의 평균 값을 나타내고, SDaccel, SDgyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 표준 편차 값과 자이로 신호의 표준 편차 값을 나타낸다.
예를 들어, 제어부(130)는 1초에 256개의 샘플을 60초동안 누적하였던 신호에 대해서 수학식 1에 적용하여 각 센서의 3축 신호를 통합하면, 통합된 가속도 신호의 개수는 256*60개가 되고, 통합된 자이로 신호의 개수는 256*60개가 된다.
그리고 제어부(130)는 통합된 가속도 신호와 통합된 자이로 신호를 이용하여 각각 정규화하면, 정규화된 가속도 신호 값의 개수와 정규화된 자이로 신호 값의 개수가 각 256*60개가 된다.
그러므로 제어부(130)는 동일한 시점에 측정된 각 정규화된 가속도 신호 값과 자이로 신호 값의 평균값을 연산하여 평균 신호를 생성하면, 평균 신호의 개수는 256*60개가 된다.
다음으로, 필터부(140)는 평균 신호에서 심탄도 주파수 대역에 해당되는 신호를 추출한다(S340).
필터부(140)는 45bpm과 150 bpm 사이의 주파수 대역을 가지는 버터워스 대역 통과 필터를 이용하여 추출된 평균 신호에서 심탄도를 나타내는 신호를 추출하지만, 반드시 버터워스 대역 통과 필터로 한정하는 것은 아니다.
한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 심탄도 모니터링 방법의 단계의 결과를 알 수 있다.
도 4는 총 60초 간의 누적된 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)의 신호에 대해서 5초간의 신호를 발췌한 것을 각 단계의 결과를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 4의 (a)는 수집부(110)가 가속도 센서(200) 및 자이로 센서(300)로부터 수집하고 1초 당 256번의 샘플을 5초 동안 누적한 신호를 나타낸 S310 단계의 결과인 그래프이고, (b)는 도 4의 (a)에서 동잡음을 제거한 S320 단계의 결과인 그래프이다.
그리고 도 4의 (c)는 S330 단계의 결과를 나타낸 그래프로, 동잡음을 제거한 가속도 신호와 자이로 신호를 각각 통합하고 정규화 과정을 거친 후, 추출한 평균 신호를 도시한 그래프이며, 도 4의 (d)는 본 발명의 실시예에 따라 최종적으로 추출된 S340 단계의 결과인 심탄도 그래프와 기존의 접촉식 장치를 이용하여 측정된 심탄도 그래프를 비교한 결과이다.
도 4의 (d)에서 보면, 본 발명의 실시예에 따른 심탄도 모니터링 장치를 이용하여 추정된 심탄도 그래프(실선: SCG)와 기존의 접촉식 장치를 이용하여 추정된 심탄도 그래프(점선: ECG)가 유사한 형태를 가지고 있음을 알 수 있다.
즉, 도 4의 (d)를 통해 사용자의 피부에 직접 접촉하지 않아도 신뢰성이 높은 사용자의 심탄도를 추정할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 클립형의 웨어러블 기기의 형태로 사용자의 피부에 직접적으로 접촉하지 않아도 심탄도를 측정함으로써 기존의 접촉식 측정 장치를 이용할 때 느끼는 이질감이나 불편함을 줄일 수 있다.
또한, 가속도 센서와 자이로 센서의 측정값을 이용하여 사용자의 심탄도를 추정함으로써, 측정되는 심탄도 값의 정확도가 향상되는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 심탄도 모니터링 장치 110: 수집부
120: 동잡음 제거부 130: 제어부
140: 필터부 200: 가속도 센서
300: 자이로 센서

Claims (10)

  1. 가속도 센서 및 자이로 센서를 부착한 사용자로부터 일정 시간 동안 측정된 각각의 3축 신호를 기 설정된 시간 간격마다 수집하는 수집부,
    노이즈 필터를 통해 상기 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호로부터 노이즈를 제거하는 동잡음 제거부,
    상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호를 각각 통합하고, 통합된 가속도 신호와 자이로 신호를 정규화한 뒤, 정규화된 가속도 신호와 자이로 신호를 이용하여 평균 신호를 생성하는 제어부, 그리고
    상기 평균 신호에서 심탄도 주파수 대역에 해당되는 신호를 추출하는 필터부를 포함하는 심탄도 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호(xaccel, yaccel, zaccel)와 자이로 센서의 3축 신호(xgyro, ygyro, zgyro)를 아래의 수학식을 이용하여 각각 통합하고 정규화하는 심탄도 모니터링 장치:
    Figure pat00003

    여기서, accel은 통합된 가속도 신호, gyro는 통합된 자이로 신호, Normalizedaccel와 Normalizedgyro는 각 정규화된 가속도 신호 값과 정규화된 자이로 신호 값을 나타내며, Meanaccel, Meangyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 평균값과 자이로 신호의 평균 값을 나타내고, SDaccel, SDgyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 표준 편차 값과 자이로 신호의 표준 편차 값을 나타낸다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    동일한 시점에 측정되어 각각 정규화된 가속도 신호와 정규화된 자이로 신호의 평균 값을 연산하는 심탄도 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 Savitzky-Golay 필터를 포함하며,
    상기 필터부는,
    45bpm과 150 bpm 사이의 주파수 대역을 가지는 버터워스 대역 통과 필터를 이용하여 상기 추출된 평균 신호에서 심탄도를 나타내는 신호를 추출하는 심탄도 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가속도 센서 및 자이로 센서는 클립 형태로 사용자의 의복 또는 가방에 부착되는 심탄도 모니터링 장치.
  6. 심탄도 모니터링 장치를 이용한 심탄도 모니터링 방법에 있어서,
    가속도 센서 및 자이로 센서를 부착한 사용자로부터 일정 시간 동안 측정된 각각의 3축 신호를 기 설정된 시간 간격마다 수집하는 단계,
    노이즈 필터를 통해 상기 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계,
    상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호와 자이로 센서의 3축 신호를 각각 통합하고, 통합된 가속도 신호와 자이로 신호를 정규화한 뒤, 정규화된 가속도 신호와 자이로 신호를 이용하여 평균 신호를 생성하는 단계, 그리고
    상기 평균 신호에서 심탄도 주파수 대역에 해당되는 신호를 추출하는 단계를 포함하는 심탄도 모니터링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 평균 신호를 생성하는 단계는,
    상기 노이즈가 제거된 가속도 센서의 3축 신호(xaccel, yaccel, zaccel)와 자이로 센서의 3축 신호(xgyro, ygyro, zgyro)를 아래의 수학식을 이용하여 각각 통합하고 정규화하는 심탄도 모니터링 방법:
    Figure pat00004

    여기서, accel은 통합된 가속도 신호, gyro는 통합된 자이로 신호, Normalizedaccel와 Normalizedgyro는 각 정규화된 가속도 신호 값과 정규화된 자이로 신호 값을 나타내며, Meanaccel, Meangyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 평균값과 자이로 신호의 평균 값을 나타내고, SDaccel, SDgyro는 각각 일정 시간동안 측정된 가속도 신호의 표준 편차 값과 자이로 신호의 표준 편차 값을 나타낸다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 평균 신호를 생성하는 단계는,
    동일한 시점에 측정되어 각각 정규화된 가속도 신호와 정규화된 자이로 신호의 평균 값을 연산하는 심탄도 모니터링 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노이즈 필터는 Savitzky-Golay 필터를 포함하며,
    상기 신호를 추출하는 단계는,
    45bpm과 150 bpm 사이의 주파수 대역을 가지는 버터워스 대역 통과 필터를 이용하여 상기 추출된 평균 신호에서 심탄도를 나타내는 신호를 추출하는 심탄도 모니터링 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 가속도 센서 및 자이로 센서는 클립 형태로 사용자의 의복 또는 가방에 부착되는 심탄도 모니터링 방법.
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