KR20220080420A - 심박수 추정을 위한 데이터 수집 및 심박 추정 알고리즘 및 이를 위한 장치 - Google Patents

심박수 추정을 위한 데이터 수집 및 심박 추정 알고리즘 및 이를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 심박수 추정을 위한 데이터 수집 및 심박 추정 알고리즘 및 이를 위한 장치가 개시된다. 심박 추정 방법은, 심박 센서 모듈로부터 측정되는 광용적맥파를 수집하는 단계; 상기 수집된 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행함에 따라 분류된 AC 성분으로부터 심박의 피크 지점(peak point)을 판단하는 단계; 상기 판단된 심박의 피크 지점에 기초하여 피크 지점 사이의 간격에 따른 박동 간격을 판단하는 단계; 및 상기 판단된 박동 간격과 기 설정된 광용적맥파 측정 주기를 이용하여 심박수를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

심박수 추정을 위한 데이터 수집 및 심박 추정 알고리즘 및 이를 위한 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DATA COLLECTION AND HEART RATE ESTIMATION ALGORITHM FOR HEART RATE ESTIMATION}
아래의 설명은 광용적맥파를 이용한 심박수 추정 기술에 관한 것이다.
심장박동에 발생하는 광용적맥파는 피부, 근조직, 정맥혈과 같은 DC 성분과 동맥혈의 혈류량 변화에 의해 발생하는 AC 성분으로 이루어지며, 해당 AC 성분의 변화는 심박 박동 변화와 동일하므로 AC 성분의 변화주기를 이용하여 심박수 추정이 가능하다. 동맥혈의 변화를 이용하여 심박수를 추정하는 방법에는 광학적 검출방법, 전기적 검출 방법 등이 있다.
전기적 검출 방법은 심장이 박동하면 발생하는 심장의 활동 전류를 그래프로 묘사하는 방법이다. 전기적 검출 방법은 심방세동과 같은 부정맥, 심실 비대증의 판단이 가능하지만 심박 측정을 위해 장치를 탈부착해야 한다는 불편한 점이 있다.
한편, 한국공개특허 제10-2012-0057813에 광용적맥파를 이용한 심박측정 방법이 개시된 바 있다.
일상 생활 중 상시 장착이 가능하고 비 침습적인 방법으로 사용자가 고통이나 불편함을 느끼지 않고 심박수를 측정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
심박 추정 기기를 사용자의 휴대 단말과 연동하여 사용자의 심박수를 실시간으로 모니터링하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
심박 추정 방법은, 심박 센서 모듈로부터 측정되는 광용적맥파를 수집하는 단계; 상기 수집된 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행함에 따라 분류된 AC 성분으로부터 심박의 피크 지점(peak point)을 판단하는 단계; 상기 판단된 심박의 피크 지점에 기초하여 피크 지점 사이의 간격에 따른 박동 간격을 판단하는 단계; 및 상기 판단된 박동 간격과 기 설정된 광용적맥파 측정 주기를 이용하여 심박수를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 심박의 피크 지점을 판단하는 단계는, 상기 수집된 광용적맥파를 저역통과필터에 통과시키고, 상기 저역통과필터를 통과한 광용적맥파를 AC 성분과 DC 성분으로 분류하고, 상기 분류된 DC 성분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 심박의 피크 지점을 판단하는 단계는, 상기 분류된 AC 성분에 기반한 신호 파형에서 상승 구간에서 하강 구간으로 바뀌는 지점을 심박의 피크 지점으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 심박수를 측정하는 단계는, 상기 판단된 박동 간격에 대한 상기 심박 센서 모듈로부터 광용적맥파를 측정하는 측정 주기에 기초하여 분당 심박수를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 심박수를 측정하는 단계는, 슬라이딩 윈도우(sliding-window) 기법을 이용하여 기 설정된 시간동안 수집된 광용적맥파를 이용하여 심박수를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 심박수를 측정하는 단계는, 일정한 기간의 데이터 크기를 윈도우 사이즈로 지정하고, 상기 지정된 윈도우 사이즈에 기초하여 기 설정된 시간동안에 해당하는 광용적맥파를 이용하여 심박수를 추정하고, 새로 수집되는 시간 동안의 데이터만큼 윈도우를 이동시키면서 상기 지정된 윈도우 사이즈에 해당하는 광용적맥파를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
심박 추정 장치는 컴퓨터에서 판독 가능한 명령을 실행하도록 구현되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 심박 센서 모듈로부터 측정되는 광용적맥파를 수집하고, 상기 수집된 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행함에 따라 분류된 AC 성분으로부터 심박의 피크 지점(peak point)을 판단하고, 상기 판단된 심박의 피크 지점에 기초하여 피크 지점 사이의 간격에 따른 박동 간격을 판단하고, 상기 판단된 박동 간격과 기 설정된 광용적맥파 측정 주기를 이용하여 심박수를 측정할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 수집된 광용적맥파를 저역통과필터에 통과시키고, 상기 저역통과필터를 통과한 광용적맥파를 AC 성분과 DC 성분으로 분류하고, 상기 분류된 DC 성분을 제거할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 분류된 AC 성분에 기반한 신호 파형에서 상승 구간에서 하강 구간으로 바뀌는 지점을 심박의 피크 지점으로 판단할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 판단된 박동 간격에 대한 상기 심박 센서 모듈로부터 광용적맥파를 측정하는 측정 주기에 기초하여 분당 심박수를 계산할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 슬라이딩 윈도우(sliding-window) 기법을 이용하여 심박수를 추정할 수 있다.
상기 적어도 하나의 프로세서는, 일정한 기간의 데이터 크기를 윈도우 사이즈로 지정하고, 상기 지정된 윈도우 사이즈에 기초하여 기 설정된 시간동안에 해당하는 광용적맥파를 이용하여 심박수를 추정하고, 새로 수집되는 시간 동안의 데이터만큼 윈도우를 이동시키면서 상기 지정된 윈도우 사이즈에 해당하는 광용적맥파를 갱신할 수 있다.
심박 센서 모듈로부터 수집한 광용적맥파에 포함되어 있는 잡음 성분의 영향을 초소화하여 심박수를 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파 값의 AC 성분과 수축기 첨두치를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 저역통과필터를 통과시킨 광용적맥파 값과 DC 값을 제거한 신호 파형을 나타낸 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 심박 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 윈도우를 이동하며 데이터를 프로세싱 하는 동작을 설명하기 위한 예이다.
도 8은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파를 이용한 슬라이딩 윈도우(sliding-window) 기법의 심박수 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
심박 추정 장치(100)는 전원 공급 모듈(110), 심박 센서 모듈(120), 신호 처리 모듈(130), 무선 통신 모듈(140)을 포함할 수 있다. 전원 공급 모듈(110)에서 센서와 각 모듈에 전력을 공급하고, 심박 센서 모듈에서 측정한 광용적맥파를 신호 처리 모듈(130)에서 가공하여 무선 통신 모듈(140)을 통해 사용자 단말로 데이터를 전송할 수 있다.
이때, 심박 추정 장치(100) 및 사용자 단말은 컴퓨터 시스템으로 구현되는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 예를 들면, 스마트폰(smart phone), 휴대폰, 내비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC, 게임 콘솔(game console), 웨어러블 디바이스(wearable device), IoT(internet of things) 디바이스, VR(virtual reality) 디바이스, AR(augmented reality) 디바이스 등이 있다.
심박 추정 장치(110)는 무선 통신 모듈(140)을 통하여 데이터를 사용자 단말로 전송할 수 있다. 심박 추정 장치(110)와 사용자 단말은 유선 또는 무선 통신을 통하여 연동될 수 있다. 심박 추정 장치(110)가 웨어러블 디바이스이고, 사용자 단말이 스마트 폰이라고 가정할 경우, 웨어러블 디바이스에서 측정된 심박수가 스마트 폰으로 전달될 수 있다. 스마트 폰에서는 웨어러블 디바이스로부터 전달받은 심박수에 기초하여 분석 및 모니터링이 수행될 수 있다. 예를 들면, 스마트 폰은 전달받은 심박수를 실시간으로 확인할 수 있고, 전달받은 심박수를 저장 및 관리할 수 있다. 더 나아가, 심박수 정보를 그래프, 표 등으로 정리하여 분석 결과로 제공할 수 있다. 사용자는 스마트 폰을 이용하여 측정된 심박수 정보에 대한 기록을 확인할 수 있다.
심박 센서 모듈(110)은 LED와 광다이오드를 탑재하여 광용적맥파(PPG) 값을 측정할 수 있다. 심장 박동의 수축기, 이완기에 따라 혈관 속 혈액의 양은 순간적으로 변화하는 맥동을 띠게 되며, 혈액은 혈관을 따라 신체 말단까지 퍼진다. 광용적맥파(PPG)는 맥동성분의 변화를 그래프로 표현한 것이다. 광용적맥파는 심박 센서를 이용하여 빛 반사(또는 빛 흡수)의 상대적 차이를 측정할 수 있다. LED를 피부에 접촉시키고 혈관에 반사된 빛을 광다이오드에 흡수시키는 과정을 통해 광용적맥파 값이 수집될 수 있다. 이때, 심박 센서 모듈(110)은 중앙처리장치와 유선 통신 또는 무선 통신을 통하여 데이터를 송수신할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파 값의 AC 성분과 수축기 첨두치를 나타낸 도면이다.
심박 추정 장치는 심박 수의 정확도를 향상시키기 위해 심박 센서 모듈로부터 수집한 광용적맥파를 저역통과필터에 통과시켜 사용자의 심박수에서 나타날 수 없는 높은 주파수 성분의 신호들을 제거할 수 있다. 저역통과필터를 통과한 데이터는 DC 신호 제거기를 통해 AC 성분과 DC 성분으로 나뉘고, DC 성분을 제거하여 데이터의 정규화가 이루어질 수 있다. 심박 추정 장치는 정규화된 데이터를 이용하여 데이터 첨투치 값인 피크 지점을 탐색할 수 있다. 심박 추정 장치는 피크 지점들의 간격을 광용적맥파 샘플율에 의한 박동 간격으로 지정하고 심박수를 측정하는데 사용할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파를 측정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
심박 추정 장치는 심박수 측정을 위하여 LED와 빛을 흡수하는 광다이오드를 사용한 심박 센서 모듈을 이용할 수 있다. 이때, 심박 센서 모듈은 적어도 하나 이상의 심박 센서를 포함할 수 있으며, 심박 센서 이외에도 심박수 측정을 위한 다양한 센서가 포함될 수 있다. 심박 센서 모듈에서 LED의 빛은 피부에 조사되고 반사된 빛을 흡광부에서 흡수하여 광용적맥파 신호를 수집할 수 있다. 예를 들면, LED 녹색광은 피부에 전달되어 피부에 의해 일부 흡수되고 반사되어 포토다이오드가 반사된 빛을 검출할 수 있다. 포토다이오드에 의해 검출된 신호는 전기적 신호로 변환될 수 있다. 이때, 검출된 신호는 인종, 피부색 등에 따라 신호의 크기와 변화가 다를 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
심박 추정 장치는 심박 센서 모듈을 통해 측정한 신호들을 입력 데이터로 받을 수 있다. 심박 추정 장치는 심박 센서 모듈로부터 수집한 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행할 수 있다. 심박 추정 장치는 심박 센서 모듈로부터 수집한 광용적맥파를 잡음을 제거하는 필터를 통과시킨 후, DC 성분을 제거하는 과정을 통해 심박수 추정을 위한 데이터의 전처리를 수행할 수 있다.
심박 추정 장치는 심박 센서 모듈로부터 수집된 광용적맥파 값에는 비 맥동, 맥동 혈류 성분뿐만 아니라 외부 잡음과 필요 없는 고주파 성분 등이 포함되어 있으므로, 저역통과필터(low-pass filter)를 통해 잡음 성분을 제거할 수 있다.
도 4를 참고하면, 심박 센서 모듈로부터 수집한 광용적맥파 값과 저역통과필터를 거친 광용적맥 신호를 나타내며, 저역통과필터를 통과한 이후, 고주파 성분이 제거된 것을 확인할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 저역통과필터를 통과시킨 광용적맥파 값과 DC 값을 제거한 신호 파형을 나타낸 그래프이다.
심박 추정 장치는 저역통과필터를 통과한 이후, 광용적맥파 신호에서 비 맥동 혈류로 인한 DC 성분의 영향을 최소화하기 위해 DC 성분을 제거할 수 있다. 도 5를 참고하면, 심박 센서 모듈로부터 측정된 데이터를 저역통과필터를 거친 후, DC 성분을 제거한 결과(H)를 나타낸 것이다.
DC 성분이 제거된 광용적맥파 신호의 그래프 개형에서, 그래프 상승 구간에서 하강 구간으로 바뀌는 지점을 심박의 피크 지점으로 판단할 수 있다. DC 성분이 제거된 광용적맥파 신호에서 피크 지점을 구하고, 피크-피크 사이의 간격을 박동 간격으로 판단할 수 있다. 박동 간격을 Ppeakduration으로 지정하였을 때, 수학식 1에 의해 심박수 추정이 가능하다. 이와 같이, 수학식 1을 통해 분당 심박수(예를 들면, 1분당 70회)가 추정될 수 있다. 샘플 레이트(sample rate)는 심박 센서 모듈을 이용하여 인체의 광용적맥파 신호를 측정하는 측정 주기를 의미한다.
수학식 1:
Figure pat00001
도 6은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 심박 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(610)에서 심박 추정 장치는 심박 센서 모듈로부터 측정되는 광용적맥파를 수집할 수 있다.
단계(620)에서 심박 추정 장치는 수집된 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행함에 따라 분류된 AC 성분으로부터 심박의 피크 지점(peak point)을 판단할 수 있다. 심박 추정 장치는 수집된 광용적맥파를 저역통과필터에 통과시키고, 저역통과필터를 통과한 광용적맥파를 AC 성분과 DC 성분으로 분류하고, 분류된 DC 성분을 제거할 수 있다. 심박 추정 장치는 분류된 AC 성분에 기반한 신호 파형에서 상승 구간에서 하강 구간으로 바뀌는 지점을 심박의 피크 지점으로 판단할 수 있다.
단계(630)에서 심박 추정 장치는 판단된 심박의 피크 지점에 기초하여 피크 지점 사이의 간격에 따른 박동 간격을 판단할 수 있다.
단계(640)에서 심박 추정 장치는 판단된 박동 간격과 기 설정된 광용적맥파 측정 주기를 이용하여 심박수를 측정할 수 있다. 심박 추정 장치는 판단된 박동 간격에 대한 심박 센서 모듈로부터 광용적맥파를 측정하는 측정 주기에 기초하여 초당 심박수를 계산할 수 있다. 또는, 심박 추정 장치는 슬라이딩 윈도우(sliding-window) 기법을 이용하여 심박수를 추정할 수 있다. 심박 추정 장치는 일정한 기간의 데이터 크기를 윈도우 사이즈로 지정하고, 지정된 윈도우 사이즈에 기초하여 기 설정된 시간동안에 해당하는 광용적맥파를 이용하여 심박수를 추정하고, 새로 수집되는 시간 동안의 데이터만큼 윈도우를 이동시키면서 지정된 윈도우 사이즈에 해당하는 광용적맥파를 갱신할 수 있다. 슬라이딩 윈도우 기법을 이용하여 심박수를 추정하는 동작을 도 7 내지 도 8에서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 윈도우를 이동하며 데이터를 프로세싱 하는 동작을 설명하기 위한 예이다.
심박 추정 장치는 심박 센서 모듈로부터 측정되는 순시 심박수의 급격한 변화를 예방하고 심박수의 변화를 이전 상태와 연관지어 추정하기 위해서, 슬라이딩 윈도우 기법을 이용한 심박수 추정 기법을 적용할 수 있다.
슬라이딩 윈도우 기법이란 '윈도우(window)'라고 말하는 메모리 버퍼의 일정 영역을 옮겨가면서 데이터를 송수신하는 기법을 의미한다. 심박 추정 장치는 일정한 기간의 데이터 크기를 윈도우 사이즈로 정하고, 초기 설정 시간동안에 해당하는 광용적맥파 값을 이용하여 심박수를 추정할 수 있다. 이후, 새로 수집되는 수 초간의 데이터만큼 윈도우를 이동시키면서, 윈도우 사이즈의 광용적맥파 신호 데이터를 갱신할 수 있다.
도 7을 참고하면, 윈도우를 이동하면서 데이터를 프로세싱하는 것을 나타낸 그래프이다. 도 7의 예시에서, 초기 설정 시간동안 [0, t]까지 t초 길이에 해당하는 Window0의 데이터가 전처리 과정을 거쳐, n개의 피크, n-1개의 피크 간격, n-1개의 심박수 값이 추정되어 최종 심박수 값을 결정할 수 있다. 이후, 심박 추정 장치는 윈도우의 시작을 a(단, a<t)초 만큼 이동하여 [a, a+t]까지 t초간의 데이터를 Window1의 데이터로 갱신하고 전처리 과정을 거쳐 심박수를 추정하는 과정을 수행할 수 있다. 상기 과정을 반복하여 심박수 측정을 계속해서 수행할 수 있다. 여기서, 윈도우의 시작 위치를 결정하는 a의 값은 윈도우들이 서로 겹치지 않도록 혹은 일부 구간이 겹치도록 설정될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 심박 추정 장치에서 광용적맥파를 이용한 슬라이딩 윈도우(sliding-window) 기법의 심박수 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
심박 추정 장치는 광용적맥파 데이터를 수집할 수 있다(801). 심박 추정 장치는 수집된 광용적맥파를 저역통과필터에 통과시킬 수 있다(802). 심박 추정 장치는 저역통과필터에 통과시킨 광용적맥파의 DC 성분을 제거할 수 있다(803). 심박 추정 장치는 802 및 803이 처리된 데이터를 수집(804)할 수 있고, 수집된 데이터를 이용하여 슬라이딩 윈도우 기법에 기반한 심박수 측정 동작을 수행할 수 있다.
심박 추정 장치는 심박수의 정확도를 향상시키기 위해 수초 간의 데이터 수집 사이즈를 지정하고, 일정 길이의 윈도우만큼 평균을 취하여 심박수를 계산하는 이동 평균 방법을 사용할 수 있다. 심박수의 변화 상태를 이전 상태와 연관지어 측정하는 것이 가능하다.
여기서 P_k는 각 윈도우 내에서 n번째 광용적맥파 값을 나타내며, 아래 조건 1을 만족할 경우, 광용적맥파의 피크로 판단될 수 있다(806, 807).
조건 1:
(Pn-2 < Pn-1 < Pn) AND (Pn > Pn+1 > Pn+2)
상기 조건 1을 만족할 경우, Pn을 피크로 간주하고, 피크값을 지정할 수 있다(peak_n). 상기 예시뿐만 아니라 다양한 방법을 통하여 피크를 검출할 수 있다.
이때, 심박 추정 장치는 심박에 해당하는 큰 피크들 사이에 작은 피크 값이 발생할 수 있으므로 검출된 피크가 유요한 피크인지 판정하는 유효성 검사를 추가로 수행할 수도 있다(도 8에는 도시되지 않음). 유효성 검사는 기 설정된 시점을 기준으로 이전에 검출된 피크값들을 통해 피크값 그래프의 기울기를 추정하고, 이전 피크 값 대비 변화율이 추정된 기울기에 비해 일정 이상의 차이를 나타낼 경우, 유효하지 않은 피크 값으로 판단한다.
심박 추정 장치는 유효성 검사 과정을 T개의 광용적맥파 값들에 대하여 수행할 수 있다. 심박 추정 장치는 T개의 샘플들에 대해 피크를 모두 검출한 후, 심박수를 추정할 수 있다. 심박 추정 장치는 인접한 피크값의 간격을 계산하여 순간적인 심박수를 추정할 수 있으므로, N개의 피크값들에 대해서 N-1개의 순시(instantaneous) 심박수를 추정할 수 있다. 심박 추정 장치는 순시 심박수를 평균하여 심박수를 추정할 수 있다(808). 수학식 2를 통하여 심박수가 추정될 수 있다.
수학식 2:
Figure pat00002
이때, 평균을 취하는 방법으로 단순한 산술 평균을 수행할 수 있다. 도 8에서는 산술 평균을 예를 들어 설명하기로 한다. 또 다른 방법으로 최대 순시 심박수/최소 순시 심박수를 제외한 값들 만을 평균할 수 있다. 또는, 순시 심박수를 크기 순으로 나열하고, 가운데 값을 선택할 수 있다. 이외에도 다양한 방법을 통하여 순시 심박수로부터 평균 심박수를 추정할 수 있다.
이후, 윈도우의 시작 위치를 변경하여, K개의 광용적맥파 샘플을 측정하고, 802 내지 807에서 설명한 동일한 과정을 수행하여 심박수를 추정할 수 있다(809~815). 이때, 도 8에서는 2개의 윈도우를 처리하는 과정을 나타낸 바, 2번의 동작을 수행하는 것을 흐름도로 나타냈다. 다시 말해서, 윈도우의 개수에 따라 심박수를 측정하는 동작이 반복되는 횟수가 달라지게 된다. 심박 추정 장치는 K개의 샘플들에 대해 피크를 모두 검출한 후, 심박수를 추정할 수 있다(808).
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 심박 추정 방법에 있어서,
    심박 센서 모듈로부터 측정되는 광용적맥파를 수집하는 단계;
    상기 수집된 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행함에 따라 분류된 AC 성분으로부터 심박의 피크 지점(peak point)을 판단하는 단계;
    상기 판단된 심박의 피크 지점에 기초하여 피크 지점 사이의 간격에 따른 박동 간격을 판단하는 단계; 및
    상기 판단된 박동 간격과 기 설정된 광용적맥파 측정 주기를 이용하여 심박수를 측정하는 단계
    를 포함하는 심박 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심박의 피크 지점을 판단하는 단계는,
    상기 수집된 광용적맥파를 저역통과필터에 통과시키고, 상기 저역통과필터를 통과한 광용적맥파를 AC 성분과 DC 성분으로 분류하고, 상기 분류된 DC 성분을 제거하는 단계
    를 포함하는 심박 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 심박의 피크 지점을 판단하는 단계는,
    상기 분류된 AC 성분에 기반한 신호 파형에서 상승 구간에서 하강 구간으로 바뀌는 지점을 심박의 피크 지점으로 판단하는 단계
    를 포함하는 심박 추정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 심박수를 측정하는 단계는,
    상기 판단된 박동 간격에 대한 상기 심박 센서 모듈로부터 광용적맥파를 측정하는 측정 주기에 기초하여 분당 심박수를 계산하는 단계
    를 포함하는 심박 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 심박수를 측정하는 단계는,
    슬라이딩 윈도우(sliding-window) 기법을 이용하여 심박수를 추정하는 단계
    를 포함하는 심박 추정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 심박수를 측정하는 단계는,
    일정한 기간의 데이터 크기를 윈도우 사이즈로 지정하고, 상기 지정된 윈도우 사이즈에 기초하여 기 설정된 시간동안에 해당하는 광용적맥파를 이용하여 심박수를 추정하고, 새로 수집되는 시간 동안의 데이터만큼 윈도우를 이동시키면서 상기 지정된 윈도우 사이즈에 해당하는 광용적맥파를 갱신하는 단계
    를 포함하는 심박 추정 방법.
  7. 심박 추정 장치에 있어서,
    컴퓨터에서 판독 가능한 명령을 실행하도록 구현되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    심박 센서 모듈로부터 측정되는 광용적맥파를 수집하고,
    상기 수집된 광용적맥파에 대한 전처리 과정을 수행함에 따라 분류된 AC 성분으로부터 심박의 피크 지점(peak point)을 판단하고,
    상기 판단된 심박의 피크 지점에 기초하여 피크 지점 사이의 간격에 따른 박동 간격을 판단하고,
    상기 판단된 박동 간격과 기 설정된 광용적맥파 측정 주기를 이용하여 심박수를 측정하는
    것을 특징으로 하는 심박 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 수집된 광용적맥파를 저역통과필터에 통과시키고, 상기 저역통과필터를 통과한 광용적맥파를 AC 성분과 DC 성분으로 분류하고, 상기 분류된 DC 성분을 제거하는
    것을 특징으로 하는 심박 추정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 분류된 AC 성분에 기반한 신호 파형에서 상승 구간에서 하강 구간으로 바뀌는 지점을 심박의 피크 지점으로 판단하는
    것을 특징으로 하는 심박 추정 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 판단된 박동 간격에 대한 상기 심박 센서 모듈로부터 광용적맥파를 측정하는 측정 주기에 기초하여 분당 심박수를 계산하는
    것을 특징으로 하는 심박 추정 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    슬라이딩 윈도우(sliding-window) 기법을 이용하여 심박수를 추정하는
    것을 특징으로 하는 심박 추정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    일정한 기간의 데이터 크기를 윈도우 사이즈로 지정하고, 상기 지정된 윈도우 사이즈에 기초하여 기 설정된 시간동안에 해당하는 광용적맥파를 이용하여 심박수를 추정하고, 새로 수집되는 시간 동안의 데이터만큼 윈도우를 이동시키면서 상기 지정된 윈도우 사이즈에 해당하는 광용적맥파를 갱신하는
    것을 특징으로 하는 심박 추정 장치.
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KR20100033875A (ko) * 2008-09-22 2010-03-31 (주)대경산업 진동 및 잡음이 포함된 피피지 신호에서 정확한 심박을 측정하기 위한 피피지 기반의 심박 검출 방법
KR20120040429A (ko) * 2010-10-19 2012-04-27 주식회사 라이프사이언스테크놀로지 사용자의 생체정보 분석을 통한 감정상태 분석장치 및 방법
KR20190138261A (ko) * 2018-06-04 2019-12-12 주식회사 휴이노 생체 신호를 측정하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

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