KR20200080755A - Biometric wave based heart rate measurement apparatus using movement sensor and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 심전도, 맥파 등(이하 상기 심전도 및 맥파 둘 모두를 포함하는 용어로"생체파"라는 용어를 사용함)을 이용한 심박수 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가속도(Accelerometer)센서 및 압력센서 중 어느 하나 이상에 의해 동작잡음을 측정하고, 가속도센서 및 압력센서에 의해 측정되는 동작잡음을 이용해 상기 생체파에 포함된 동작잡음을 제거하여 순수 생체파만을 추출하고, 순수 생체파에 의해 심박수를 측정하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring a heart rate using an electrocardiogram, pulse wave, or the like (hereinafter, the term "biowave" is used as a term including both the electrocardiogram and pulse wave), and more specifically, an accelerometer sensor and The motion noise is measured by any one or more of the pressure sensors, and the motion noise included in the biowave is removed using the motion noise measured by the acceleration sensor and the pressure sensor, and only pure biowave is extracted. The present invention relates to an apparatus and method for measuring a heart rate based on a biowave using a motion sensor for measuring a heart rate.
심박수(Heart Rate: HR)는 인체 건강정보 중 가장 기본이 되는 정보로서, 최근의 건강에 대한 관심이 지속적으로 증가하고 있는 상황에서 신체 변화를 모니터링할 수 있는 중요한 정보이다.Heart rate (HR) is the most basic information of human health information, and is an important information that can monitor body changes in a situation where interest in health is continuously increasing.
심박수란 심장의 박동 수를 말하는 것으로 보통 요골동맥에서 느끼는 맥박수와 일치한다.Heart rate refers to the number of heart beats and is consistent with the pulse rate normally felt by the radial artery.
따라서 심박수를 측정하기 위한 방식으로는 심장의 박동에 따라 심근에서 발생하는 활동전류에 따른 심전도(Electrocardiogram: ECG)를 이용하는 심전도 이용 측정 방식 및 요골동맥에서 흐르는 혈류에 의한 혈관 내의 압력에 따른 PPG(Photoplethysmogram: 광용적맥파, 이하 "맥파"라 함)를 이용하는 맥파 이용 측정 방식 등이 있다. Therefore, as a method for measuring the heart rate, an electrocardiogram measurement method using an electrocardiogram (ECG) according to the active current generated in the myocardium according to the heartbeat and a PPG (Photoplethysmogram) according to the pressure in the blood vessel caused by blood flow from the radial artery : Light volume pulse wave, hereinafter referred to as "pulse wave").
최근, 이러한 심전도 이용 방식 및 맥파 이용 측정 방식이 적용된 심박수 측정 장치들이 개발되어 상용화되고 있다. 심박수 측정장치는 밴드형, 시계형 등과 같이 사용자의 신체에 접촉할 수 있도록 다양한 형태로 구성된다.Recently, heart rate measuring devices to which such an electrocardiogram using method and a pulse wave using measuring method are applied have been developed and commercialized. The heart rate measuring device is configured in various forms such as a band type or a clock type so as to contact the user's body.
이와 같이 심박수 측정장치는 사용자의 신체에 접촉되도록 구성되고, 사용자가 움직이고 있는 상황에서 심전도 및 맥파 중 어느 하나를 측정하여야 하므로 심전도 및 맥파에 움직임에 따른 잡음이 발생하여 심박수 측정 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.As described above, the heart rate measuring device is configured to contact the user's body, and it is necessary to measure either the electrocardiogram or the pulse wave in a situation where the user is moving. There was.
즉, 정확성을 위해서는 사용자가 움직이지 않는 상태에서 심전도 및 맥파가 측정될 수 있도록 하여야 하나, 이는 최근 휴대용 및 운동용으로 지속적인 사용자의 심박수 측정을 요구하는 사용자 요구를 만족시킬 수 없는 문제점이 있었다.In other words, for accuracy, the ECG and pulse wave must be measured while the user is not moving, but this has a problem that cannot meet the user's demand for continuously measuring the heart rate of the user for portable and exercise use.
따라서 본 발명의 목적은 가속도(Accelerometer)센서 및 압력센서 중 어느 하나 이상에 의해 동작잡음을 측정하고, 가속도센서 및 압력센서에 의해 측정되는 동작잡음을 이용해 상기 생체파에 포함된 동작잡음을 제거하여 순수 생체파만을 추출하고, 순수 생체파에 의해 심박수를 측정하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to measure motion noise by any one or more of an accelerometer sensor and a pressure sensor, and remove motion noise included in the biowave by using motion noise measured by an acceleration sensor and a pressure sensor. Disclosed is a biowave-based heart rate measuring apparatus and method using a motion sensor that extracts only pure biowave and measures heart rate by pure biowave.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치는: 사용자 신체에 부착되어 사용자로부터 발생하는 생체신호에 대한 생체파를 측정하여 출력하는 생체파 측정부; 상기 사용자의 움직임에 따른 동작잡음을 검출하여 출력하는 동작잡음 검출부; 및 상기 생체파 및 동작잡음을 입력받고, 상기 생체파를 상기 동작잡음으로 필터링하여 상기 생체파에 포함된 동작잡음을 제거한 후 상기 동작잡음이 제거된 생체파에 의해 심박수를 계산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Bio-wave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor according to the present invention for achieving the above object is attached to the user's body, a bio-wave measurement unit for measuring and outputting bio-waves for bio-signals generated from the user; A motion noise detector for detecting and outputting motion noise according to the user's movement; And a controller configured to receive the bio-wave and motion noise, filter the bio-wave into the motion noise, remove motion noise included in the bio-wave, and calculate a heart rate by the bio-wave from which the motion noise is removed. It is characterized by.
상기 생체파 측정부는, 상기 생체파로 사용자의 심전도를 측정한 심전도 파형을 출력하는 심전도 측정부; 및 상기 생체파로 사용자의 맥파 파형을 출력하는 맥파 측정부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The biowave measurement unit may include an electrocardiogram measurement unit configured to output an electrocardiogram waveform measuring a user's electrocardiogram with the biowave; And it characterized in that it comprises at least one of a pulse wave measuring unit for outputting the user's pulse wave waveform as the bio-wave.
상기 제어부는, 상기 생체파 측정부를 통해 생체파를 획득하여 출력하는 생체파 획득부; 상기 동작잡음 측정부를 통해 동작잡음을 획득하여 출력하는 동작잡음 획득부; 상기 동작잡음 획득부에서 출력되는 동작잡음으로 상기 생체파 획득부로부터 출력되는 생체파에 포함된 동작잡음을 제거하여 출력하는 필터링부; 및 상기 동작잡음이 제거된 생체파에 의해 심박수를 계산하는 심박수 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The control unit may include a bio-wave acquisition unit for obtaining and outputting bio-waves through the bio-wave measurement unit; A motion noise acquiring unit for acquiring and outputting motion noise through the motion noise measuring unit; A filtering unit that removes and outputs motion noise included in the biowave output from the biowave acquisition unit as the motion noise output from the motion noise acquisition unit; And it characterized in that it comprises a heart rate calculation unit for calculating the heart rate by the living wave from which the motion noise is removed.
상기 동작잡음 검출부는, 사용자의 움직임에 따른 움직임정보인 가속도를 측정하여 출력하는 가속도센서를 포함하는 가속도 측정부; 및 사용자의 미세 움직임에 따른 움직임정보인 압력을 측정하여 출력하는 압력센서를 포함하는 압력 측정부를 포함하고, 상기 제어부의 동작잡음 획득부는, 상기 가속도 및 압력 중 적어도 어느 하나 이상을 획득하여 상기 필터링부로 출력하며, 상기 필터링부는 입력되는 가속도 및 압력 중 어느 하나 이상에 의해 입력되는 생체파에서 동작잡음을 제거하여 출력하는 것을 특징으로 한다.The motion noise detection unit includes: an acceleration measurement unit including an acceleration sensor that measures and outputs acceleration, which is motion information according to a user's movement; And a pressure measuring unit including a pressure sensor that measures and outputs pressure, which is motion information according to a user's fine movement, and the operation noise acquisition unit of the control unit acquires at least one or more of the acceleration and pressure to the filtering unit. Outputting, the filtering unit is characterized in that it outputs by removing the operating noise from the bio-wave input by any one or more of the input acceleration and pressure.
상기 압력센서는, 피에조 센서인 것을 특징으로 한다.The pressure sensor is characterized in that the piezo sensor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 방법은: 제어부가 생체파 측정부를 통해 사용자의 생체파를 획득하는 생체파 획득 과정; 상기 제어부가 상기 사용자의 움직임에 따른 동작잡음을 검출하는 동작잡음 검출 과정; 상기 제어부가 상기 동작잡음으로 상기 생체파를 필터링하여 상기 생체파에 포함된 동작잡음을 제거하는 동작잡음 제거 과정; 및 상기 제어부가 상기 동작잡음이 제거된 생체파에 의해 심박수를 측정하는 심박수 측정 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve the above object, a method for measuring heart rate based on a biowave using a motion sensor according to the present invention includes: a biowave acquisition process in which a control unit acquires a biowave of a user through the biowave measurement unit; A motion noise detection process in which the controller detects motion noise according to the user's movement; A motion noise removing process in which the controller filters the biowaves by the motion noise to remove motion noise included in the biowave; And a heart rate measurement process in which the control unit measures the heart rate by the living wave from which the motion noise is removed.
상기 생체파 획득 과정은, 상기 생체파로 상기 사용자의 심전도를 측정한 심전도 파형을 획득하는 심전도 파형 획득 단계; 및 상기 생체파로 상기 사용자의 맥파를 획득하는 맥파 획득 단계 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.The bio-wave acquisition process includes: an electrocardiogram waveform acquisition step of acquiring an electrocardiogram waveform obtained by measuring the user's electrocardiogram with the bio-wave; And a pulse wave acquiring step of acquiring the pulse wave of the user with the biowave.
상기 동작잡음 검출 과정은, 상기 제어부가 가속도 측정부를 통해 사용자의 큰 동작에 따른 동작잡음으로 가속도를 검출하는 가속도 검출 단계; 및 상기 제어부가 압력 측정부의 피에조 센서를 통해 사용자의 미세 동작에 따른 압력을 동작잡음으로 검출하는 압력 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The operation noise detection process includes: an acceleration detection step in which the control unit detects acceleration with operation noise according to a user's large operation through an acceleration measurement unit; And a pressure detection step in which the control unit detects a pressure according to a user's fine motion as a motion noise through a piezo sensor of the pressure measurement unit.
상기 필터링 과정은, 상기 가속도 검출 단계 및 압력 검출 단계 중 어느 하나 이상을 통해 가속도 및 압력 중 어느 하나 이상이 검출되는지를 판단하는 동작잡음 종류 판단 단계; 및 검출된 가속도 및 압력 중 어느 하나 이상의 동작잡음으로 상기 생체파를 필터링하는 필터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The filtering process may include determining an operation noise type to determine which one or more of acceleration and pressure is detected through at least one of the acceleration detection step and the pressure detection step; And a filtering step of filtering the bio-waves with one or more motion noises of the detected acceleration and pressure.
본 발명은 움직임센서에 의한 심박수를 측정하는 사용자의 움직임에 따라 발생하는 동작잡음을 생체파로부터 제거할 수 있으므로 보다 정확한 심박수를 측정할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of measuring a more accurate heart rate because the motion noise generated by the movement of the user measuring the heart rate by the motion sensor can be removed from the living wave.
특히, 본 발명은 가속도센서뿐만 아니라 압력센서를 사용하므로 사용자의 보다 미세한 동작에 의해 발생하는 미세 동작잡음까지 제거할 수 있으므로 보다 정확한 심박수를 측정할 수 있는 효과를 갖는다.In particular, the present invention uses an pressure sensor as well as an accelerometer, so it can remove even minute motion noise caused by a user's finer motion, and thus has an effect of measuring a more accurate heart rate.
도 1은 본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 손 움직임에 따른 동작잡음을 포함하는 생체파 및 동작잡음 제거에 따른 주파수 영역의 생체파 파형을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 손가락 움직임에 따른 미세 동작잡음을 포함하는 생체파 및 동작잡음 제거에 따른 주파수 영역의 생체파 파형을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a bio-wave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for measuring a heart rate based on a biowave using a motion sensor according to the present invention.
3 is a view showing a biowave waveform in a frequency domain according to the removal of motion noise and motion noise including motion noise according to a user's hand movement according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a biowave waveform in a frequency domain according to the removal of motion noise and motion noise including fine motion noise according to a user's finger movement according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치의 구성 및 동작을 상세히 설명하고, 상기 장치에서 심박수 측정 방법을 설명한다.Hereinafter, a configuration and operation of a biowave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and a method for measuring heart rate in the device will be described.
도 1은 본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of a bio-wave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor according to the present invention.
본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치는 저장부(10), 디스플레이부(20), 입력부(30), 생체파 측정부(40), 동작잡음 검출부(50) 및 제어부(60)를 포함한다.The biowave-based heart rate measuring apparatus using the motion sensor according to the present invention includes a
저장부(10)는 본 발명에 따른 심박수 측정 장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램영역, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시영역, 상기 제어프로그램 수행에 필요한 데이터 및 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 반영구적으로 저장하는 데이터영역을 포함한다. 상기 임시영역은 생체파, 가속도 및 압력 등을 각각 버퍼링할 수 있는 영역을 포함할 수 있을 것이다. 또한, 상기 생체파, 가속도 및 압력은 데이터영역에 저장될 수도 있을 것이다.The
디스플레이부(20)는 제어부(60)의 제어를 받아 다양한 정보를 텍스트, 아이콘을 포함하는 그래픽, 정지영상 및 동영상 중 어느 하나 이상으로 표시한다. 본 발명에 따라 상기 디스플레이부(20)는 필터링된 생체파가 표시될 수 있으며, 측정되는 심박수가 표시될 수도 있을 것이다.The
입력부(30)는 본 발명에 따른 기능 및 동작을 제어하기 위한 복수의 버튼을 포함하는 버튼입력장치 및 상기 디스플레이부(20)의 화면에 일체로 구성되어 터치되는 위치에 대응하는 위치신호를 출력하는 터치패드, 회전 가능하도록 구성되어 회전방향 및 회전 각도에 따른 제어신호를 출력하는 회전입력장치 등을 포함할 수 있을 것이다.The
생체파 측정부(40)는 사용자의 손목, 목, 심장 등과 같은 신체에 접촉되어 사용자의 심전도를 측정하여 심전도에 따른 심전도 파형을 출력하는 심전도 측정부(41) 및 사용자의 손목, 목 등에 접촉되어 사용자의 맥을 측정하여 맥파를 출력하는 맥파 측정부(42) 중 어느 하나 이상을 포함한다.The
동작잡음 검출부(50)는 가속도 측정부(51) 및 압력 측정부(52)를 포함한다. 동작잡음 검출부(50)는 가속도 측정부(51) 및 압력 측정부(52) 중 어느 하나로만 구성될 수도 있을 것이다. 이 경우 근육 움직임 등과 같은 좀 더 미세한 움직임을 검출할 수 있는 압력 측정부(52)가 구성되는 것이 바람직할 것이다.The motion
가속도 측정부(51)는 가속도센서(Accelerometer Sensor)를 포함하여, 사용자의 신체 움직임에 의한 가속도를 측정하여 동작잡음으로 출력한다.The
압력 측정부(52)는 압력센서(Pressure Sensor)를 포함하여 사용자의 신체 근육의 움직임에 따른 압력을 감지하여 동작잡음으로 출력한다. 상기 압력센서는 피에조(Piezo)센서 등이 적용될 수 있을 것이다.The
제어부(60)는 생체파 획득부(61), 동작잡음 획득부(62), 필터링부(63) 및 심박수 계산부(66)를 포함하여, 본 발명에 따른 생체파 기반 심박수 측정 장치의 전반적인 동작을 제어한다.The
구체적으로 설명하면, 생체파 획득부(61)는 생체파 측정부(40)를 통한 심전도 파형 및 맥파 파형 중 어느 하나를 획득하여 필터링부(63)로 출력한다.Specifically, the
동작잡음 획득부(62)는 동작잡음 검출부(50)의 가속도 측정부(51) 및 압력측정부(52) 중 적어도 어느 하나 이상을 통해 동작잡음인 가속도 및 압력 중 어느 하나 이상을 획득하여 필터링부(63)로 출력한다.The motion
필터링부(63)는 동작잡음 검출부(50)의 구성 여부에 따라 가속도 동작잡음 필터링부(64) 및 압력 동작잡음 필터링부(65) 중 적어도 하나 이상을 포함한다.The
상기 가속도 동작잡음 필터링부(64)는 상기 생체파 및 가속도인 동작잡음을 입력받아 가속도에 대한 동작잡음으로 생체파를 필터링하여 출력한다.The acceleration motion
압력 동작잡음 필터링부(65)는 상기 생체파 획득부(61)로부터 생체파를 입력받고 상기 동작잡음 획득부(62)로부터 압력인 동작잡음인 압력 동작잡음을 입력받고, 상기 압력 동작잡음으로 상기 생체파를 필터링하여 심박수 계산부(66)로 출력하거나, 상기 가속도 동작잡음 필터링부(64)에서 1차 필터링된 생체파를 상기 압력 동작잡음으로 2차 필터링하여 심박수 계산부(66)로 출력한다.The pressure operation
심박수 계산부(66)는 상기 필터링부(63)로부터 입력되는 생체파에 근거하여 심박수를 계측한다.The heart
도 2는 본 발명에 따른 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for measuring a heart rate based on a biowave using a motion sensor according to the present invention.
도 2를 참조하면, 우선 제어부(60)는 생체파 측정 개시 이벤트가 발생되는지를 검사한다(S111). 상기 생체파 측정 개시 이벤트는 입력부(30)에 의해 발생될 수도 있고, 미리 설정된 정보에 따라 주기적으로 발생될 수도 있을 것이다.Referring to FIG. 2, first, the
생체파 측정 개시 이벤트가 발생되면 제어부(60)는 생체파 측정부(40) 및 동작잡음 검출부(50)를 구동한다(S113, S115).When the biowave measurement start event occurs, the
생체파 측정부(40) 및 동자잡음 검출부(50)가 구동되면, 제어부(60)는 생체파 측정부(40)로부터 생체파가 입력되는지를 검사하고(S117), 생체파가 입력되면 버퍼링한다(S119).When the
상기 생체파가 버퍼링되면 제어부(60)는 동작잡음 검출부(50)를 통해 제1동작잡음 및 제2동작잡음 중 어느 하나 이상이 검출되는지를 모니터링한다(S121, S123, S125). 상기 제1동작잡음은 가속도 동작잡음이고, 제2동작잡음은 압력 동작잡음이다.When the living wave is buffered, the
가속도 동작잡음만 검출되면 제어부(60)는 가속도 동작잡음으로만 생체파를 필터링하여 출력한다(S127). 그러나 실질적으로 가속도 동작잡음만 검출되는 경우는 발생되지 않을 것이다.If only the acceleration motion noise is detected, the
압력 동작잡음만 검출되면 제어부(60)는 압력 동작잡음만으로 생체파를 필터링한다(S129).When only the pressure operation noise is detected, the
가속도 동작잡음 및 압력 동작잡음 둘 모두 검출되면 제어부(60)는 가속도 동작잡음으로 1차 필터링을 수행한(S131) 후 압력 동작잡음으로 2차 필터링을 수행한다(S133).When both the acceleration motion noise and the pressure motion noise are detected, the
그리고 가속도 동작잡음 및 압력 동작잡음 둘 모두 검출되지 않았으면 제어부(60)는 생체파를 필터링하지 않는다(S135).In addition, if both the acceleration motion noise and the pressure motion noise are not detected, the
상술한 바와 같이 필터링 과정이 종료되면 제어부(60)는 필터링된 생체파 또는 동작잡음이 없는 생체파에 근거하여 심박수를 계산한다(S137).As described above, when the filtering process is finished, the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 손 움직임에 따른 동작잡음을 포함하는 생체파 및 동작잡음 제거에 따른 주파수 영역의 생체파 파형을 나타낸 도면으로, 손을 쥐었다 폈다 하는 반복 동작에 의한 동작잡음과 관련된 파형들을 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a view showing a biowave waveform in a frequency domain according to the removal of motion noise and motion noise including motion noise according to a user's hand motion according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing waveforms related to motion noise caused by.
도 3을 참조하면, 301은 사용자가 손을 쥐었다 폈다 하는 반복동작에 의한 움직임 시의 생체파인 맥파의 주기도, 즉 파형도로서 60BPM에서 사용자의 움직임에 따른 동작잡음(311)과 심박수를 계산하기 위한 맥파(312)가 100BPM에 혼합되어 있음을 나타내고 있다.Referring to FIG. 3, 301 is a periodic diagram of a pulse wave, which is a biological wave when a user moves by repetitive motions of holding and releasing hands, that is, a waveform diagram, to calculate the motion noise 311 and heart rate according to the user's movement at 60 BPM It shows that the
302는 가속도 측정부(51)의 가속도센서에 의해 측정되는 주기도를 나타낸 것으로 60BPM에서 손을 쥐었다 폈다 하는 동작잡음(311)이 검출되지 않고 있다. 따라서 제어부(60)는 맥파 파형도(301)에서 302의 가속도센서 파형을 적용하여 동작잡음(311)을 제거할 수 없다.302 shows the periodicity measured by the acceleration sensor of the
이에 반해, 303은 압력측정부(52)의 압력센서에 의해 측정되는 주기도, 즉 파형도를 나타낸 것으로 301의 동작잡음(311)의 60BPM에 대응하는 영역에서 동작잡음(311)이 검출되고 있다. 따라서 제어부(60)는 303의 동작잡음(311)으로 301의 동작잡음(311)을 제거할 수 있다.On the other hand, 303 indicates a periodic diagram, that is, a waveform diagram, measured by the pressure sensor of the
도 3의 304는 302로 필터링을 수행한 결과 맥파 파형으로, 사용자의 움직임에 따른 동작잡음(311)을 심박수를 측정하여야 할 맥파로 인식하므로 오류가 발생함을 나타내고 있다.3, 304 is a pulse wave waveform as a result of filtering by 302, and indicates that an error occurs because the motion noise 311 according to a user's movement is recognized as a pulse wave to measure the heart rate.
이에 반해, 도 3의 305는 301을 303으로 필터링하므로 동작잡음(311)을 확실하게 제거하여 정확한 맥파인 100BMP의 신호를 심박수를 측정하기 위한 맥파로 정확하게 인식함을 나타내고 있다.On the other hand, 305 of FIG. 3
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자의 손가락 움직임에 따른 미세 동작잡음을 포함하는 생체파 및 동작잡음 제거에 따른 주파수 영역의 생체파 파형을 나타낸 도면으로, 손가락을 치는 움직임을 하는 경우의 가속도센서에 의한 동작작음 제거 및 압력센서에 의한 동작잡음 절차를 주기도로 나타낸 것이다. FIG. 4 is a diagram showing a biowave waveform in a frequency domain according to the removal of motion noise and a motion wave including fine motion noise according to a user's finger motion according to an embodiment of the present invention. It shows the removal of motion noise by the acceleration sensor and the motion noise process by the pressure sensor as a periodic diagram.
구체적으로 도 4의 401은 생체파 측정부(40)를 통해 측정되는 생체파를 나타낸 것으로, 주파수영역 100BPM에 맥파(412)가 존재하고, 60BPM에 사용자의 손가락 치는 움직임에 의한 동작잡음(411)이 존재함을 나타내고 있다.Specifically, 401 of FIG. 4 shows a biowave measured through the
이때, 가속도 측정부(51)는 402와 같은 가속도 주기도를 출력하고, 압력 측정부(52)는 403과 같은 압력 주기도를 출력한다.At this time, the
상기 402에서 보이는 바와 같이 가속도 주기도에서 보이는 바와 같이 60BMP 영역에서 동작잡음(411)이 검출되지 않고 있다.As shown in 402, the
이에 반해, 403은 60BMP에서 동작잡음(411)이 검출되고 있음을 나타내고 있다.On the other hand, 403 indicates that the
404는 402를 적용하여 401의 맥파 파형을 필터링한 경우를 나타낸 것으로, 60BPM의 동작잡음(411)을 심박수를 측정하여야 할 맥파로 인식함을 나타내고 있다. 따라서 이 경우 오류가 발생할 것이다.404 shows a case where the pulse wave waveform of 401 is filtered by applying 402, and indicates that the
그러나 405는 403을 적용하여 필터링을 수행한 경우 60BPM의 동작잡음(411)을 정확하게 제거하여 100BPM의 맥파(312)를 심박수를 측정할 맥파(322)로 정확하게 인식함을 나타내고 있다.However, 405 indicates that when filtering is performed by applying 403, the
상기 도 3 및 도 4에서는 미세 움직임에 따른 동작잡음들을 나타낸 것으로 압력 파형에 의해서만 동작잡음이 제거되는 경우를 나타낸 것이다.3 and 4 show motion noises caused by fine movements and show cases where motion noises are removed only by a pressure waveform.
도 3 및 도 4와 같이 파형도로 나타내지는 않았으나, 큰 움직임에서는 가속도 파형에 의해서도 동작잡음을 제거할 수 있을 것이다.Although not shown in a waveform diagram as in FIGS. 3 and 4, it is possible to remove motion noise even by an acceleration waveform in a large movement.
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다. On the other hand, the present invention is not limited to only the typical preferred embodiments described above, but can be carried out by improving, changing, replacing or adding in various ways without departing from the gist of the present invention. Anyone who has a will easily understand. If the implementation by such improvement, modification, replacement, or addition falls within the scope of the appended claims, the technical idea should also be regarded as belonging to the present invention.
10: 저장부
20: 디스플레이부
30: 입력부
40: 생체파 측정부
41: 심전도 측정부
42: 맥파 측정부
50: 동작잡음 검출부
51: 가속도 측정부
52: 압력 측정부
60: 제어부
61: 생체파 획득부
62: 동작잡음 획득부
63: 필터링부
64: 가속도 동작잡음 필터링부
65: 압력 동작잡음 필터링부
66: 심박수 계산부10: storage unit 20: display unit
30: input unit 40: bio-wave measurement unit
41: electrocardiogram measurement unit 42: pulse wave measurement unit
50: motion noise detection unit 51: acceleration measurement unit
52: pressure measuring unit 60: control unit
61: bio-wave acquisition unit 62: motion noise acquisition unit
63: filtering unit 64: acceleration motion noise filtering unit
65: pressure operation noise filtering unit 66: heart rate calculation unit
Claims (9)
상기 사용자의 움직임에 따른 동작잡음을 검출하여 출력하는 동작잡음 검출부; 및
상기 생체파 및 동작잡음을 입력받고, 상기 생체파를 상기 동작잡음으로 필터링하여 상기 생체파에 포함된 동작잡음을 제거한 후 상기 동작잡음이 제거된 생체파에 의해 심박수를 계산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치.
A bio-wave measurement unit attached to the user's body and measuring and outputting bio-waves for the bio-signals generated from the user;
A motion noise detector for detecting and outputting motion noise according to the user's movement; And
And a controller configured to receive the bio-wave and motion noise, filter the bio-wave into the motion noise, remove motion noise included in the bio-wave, and calculate a heart rate by the bio-wave from which the motion noise is removed. Biowave-based heart rate measuring device using a motion sensor characterized by.
상기 생체파 측정부는,
상기 생체파로 사용자의 심전도를 측정한 심전도 파형을 출력하는 심전도 측정부; 및
상기 생체파로 사용자의 맥파 파형을 출력하는 맥파 측정부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치.
According to claim 1,
The bio-wave measurement unit,
An electrocardiogram measurement unit for outputting an electrocardiogram waveform measuring the user's electrocardiogram with the biowave; And
Biowave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor, characterized in that it comprises at least one of a pulse wave measurement unit for outputting the user's pulse wave waveform as the bio-wave.
상기 제어부는,
상기 생체파 측정부를 통해 생체파를 획득하여 출력하는 생체파 획득부;
상기 동작잡음 측정부를 통해 동작잡음을 획득하여 출력하는 동작잡음 획득부;
상기 동작잡음 획득부에서 출력되는 동작잡음으로 상기 생체파 획득부로부터 출력되는 생체파에 포함된 동작잡음을 제거하여 출력하는 필터링부; 및
상기 동작잡음이 제거된 생체파에 의해 심박수를 계산하는 심박수 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치.
According to claim 1,
The control unit,
A biowave acquisition unit for obtaining and outputting biowaves through the biowave measurement unit;
A motion noise acquiring unit for acquiring and outputting motion noise through the motion noise measuring unit;
A filtering unit which removes and outputs motion noise included in the biowave output from the biowave acquisition unit as the motion noise output from the motion noise acquisition unit; And
Bio-wave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor, characterized in that it comprises a heart rate calculator for calculating the heart rate by the living wave is the motion noise is removed.
상기 동작잡음 검출부는,
사용자의 움직임에 따른 움직임정보인 가속도를 측정하여 출력하는 가속도센서를 포함하는 가속도 측정부; 및
사용자의 미세 움직임에 따른 움직임정보인 압력을 측정하여 출력하는 압력센서를 포함하는 압력 측정부를 포함하고,
상기 제어부의 동작잡음 획득부는,
상기 가속도 및 압력 중 적어도 어느 하나 이상을 획득하여 상기 필터링부로 출력하며,
상기 필터링부는
입력되는 가속도 및 압력 중 어느 하나 이상에 의해 입력되는 생체파에서 동작잡음을 제거하여 출력하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치.
According to claim 3,
The motion noise detection unit,
An acceleration measurement unit including an acceleration sensor that measures and outputs acceleration, which is motion information according to a user's movement; And
It includes a pressure measuring unit including a pressure sensor for measuring and outputting the motion information according to the user's fine movement,
The operation noise acquisition unit of the control unit,
Acquiring at least one or more of the acceleration and pressure to output to the filtering unit,
The filtering unit
A biowave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor, characterized in that motion noise is removed and output from the biowave inputted by any one or more of the input acceleration and pressure.
상기 압력센서는,
피에조 센서인 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 장치.
According to claim 4,
The pressure sensor,
Bio-wave-based heart rate measuring apparatus using a motion sensor, characterized in that the piezo sensor.
상기 제어부가 상기 사용자의 움직임에 따른 동작잡음을 검출하는 동작잡음 검출 과정;
상기 제어부가 상기 동작잡음으로 상기 생체파를 필터링하여 상기 생체파에 포함된 동작잡음을 제거하는 동작잡음 제거 과정; 및
상기 제어부가 상기 동작잡음이 제거된 생체파에 의해 심박수를 측정하는 심박수 측정 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 방법.
A bio-wave acquisition process in which the control unit acquires the bio-wave of the user through the bio-wave measurement unit;
A motion noise detection process in which the controller detects motion noise according to the user's movement;
A motion noise removing process in which the controller filters the biowaves by the motion noise to remove motion noise included in the biowave; And
A method for measuring a heart rate based on a living wave using a motion sensor, characterized in that the controller includes a heart rate measurement process for measuring a heart rate by the living body wave from which the motion noise is removed.
상기 생체파 획득 과정은,
상기 생체파로 상기 사용자의 심전도를 측정한 심전도 파형을 획득하는 심전도 파형 획득 단계; 및
상기 생체파로 상기 사용자의 맥파를 획득하는 맥파 획득 단계 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 방법.
The method of claim 6,
The bio-wave acquisition process,
An electrocardiogram waveform acquiring step of acquiring an electrocardiogram waveform measuring the electrocardiogram of the user with the biowave; And
Biowave-based heart rate measurement method using a motion sensor, characterized in that it comprises any one of the pulse wave acquisition step of acquiring the pulse wave of the user with the biowave.
상기 동작잡음 검출 과정은,
상기 제어부가 가속도 측정부를 통해 사용자의 큰 동작에 따른 동작잡음으로 가속도를 검출하는 가속도 검출 단계; 및
상기 제어부가 압력 측정부의 피에조 센서를 통해 사용자의 미세 동작에 따른 압력을 동작잡음으로 검출하는 압력 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 방법.
The method of claim 6,
The motion noise detection process,
An acceleration detection step in which the control unit detects the acceleration with the motion noise according to the user's large movement through the acceleration measurement unit; And
The control unit comprises a pressure detection step of detecting a pressure according to the user's micro-motion through the piezo sensor of the pressure measuring unit as a motion noise, characterized in that the biowave-based heart rate measurement method using a motion sensor.
상기 필터링 과정은,
상기 가속도 검출 단계 및 압력 검출 단계 중 어느 하나 이상을 통해 가속도 및 압력 중 어느 하나 이상이 검출되는지를 판단하는 동작잡음 종류 판단 단계; 및
검출된 가속도 및 압력 중 어느 하나 이상의 동작잡음으로 상기 생체파를 필터링하는 필터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임센서를 이용한 생체파 기반 심박수 측정 방법.The method of claim 8,
The filtering process,
An operation noise type determining step of determining which one or more of acceleration and pressure is detected through one or more of the acceleration detection step and the pressure detection step; And
And a filtering step of filtering the living wave with one or more motion noises of the detected acceleration and pressure.
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