KR20230029339A - Apparatus for monitoring bio-signal and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생체신호 모니터링 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용환경에 따라 변화하는 생체신호의 측정 결과를 안정화하는 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to a bio-signal monitoring device and an operating method thereof, and more particularly, to a technical concept of stabilizing a measurement result of a bio-signal that changes according to a use environment.
최근 급속한 IT기술과 의료정보기술의 발전과 함께, 사용자의 건강관리에 매우 유용한 유비쿼터스 헬스케어(ubiquitous healthcare) 분야가 급속히 발전하고 있다.Recently, along with the rapid development of IT technology and medical information technology, the field of ubiquitous healthcare, which is very useful for health management of users, is rapidly developing.
이러한 유비쿼터스 헬스케어 서비스는 생활주변의 다양한 디바이스를 활용하므로, 병원에서의 단발성 또는 치료에 국한되는 것이 아니라, 가정이나 학교 등 시, 공간의 제한 없이 실생활 중 언제, 어디서나 원격으로 사용자의 모니터링이 가능하게 되었으며, 이에 따라 생체 신호를 모니터링하는 다양한 방법이 제시되고 있다. Since this ubiquitous healthcare service utilizes various devices around life, it is not limited to single-shot or treatment in hospitals, but enables remote monitoring of users anytime, anywhere in real life without restrictions in time and space, such as at home or school. Accordingly, various methods of monitoring bio-signals have been proposed.
구체적으로, 한국공개특허 제10-2020-0079691호는 카메라에 기반한 비접촉 방식으로 사용자의 생체신호를 측정하는 기술을 개시하고, 한국등록특허 제10-1659798호는 의자형 생체신호 모니터링 장치의 가속도 센서를 이용하여 비접촉 방식으로 사용자의 생체신호를 측정하는 기술을 개시한다. Specifically, Korean Patent Publication No. 10-2020-0079691 discloses a technology for measuring a user's biosignal in a non-contact method based on a camera, and Korean Patent Registration No. 10-1659798 discloses an acceleration sensor of a chair-type biosignal monitoring device. Disclosed is a technique for measuring a user's bio-signal in a non-contact manner using.
즉, 상술한 방법들은 다양한 생체신호 감지센서를 이용하여 사용자의 생체 신호를 측정하고 있으나, 실제 측정되는 생체 신호는 다양한 환경 하에서 다양한 조건을 가진 상태로 측정이 되어야 한다. That is, although the above-described methods measure the user's bio-signals using various bio-signal sensors, the actually measured bio-signals must be measured under various conditions under various environments.
예를 들면, 수면 상태에 있는 사용자의 생체신호를 측정하기 위해 가속도 센서나 압전센서를 이용하는 경우에는, 사용자의 수면 자세나 수면 환경에 따라 출력되는 신호(생체신호의 측정 결과)의 크기가 다르게 측정이 되는 문제가 발생될 수 있다.For example, when an acceleration sensor or a piezoelectric sensor is used to measure a user's bio-signal in a sleeping state, the size of the output signal (measurement result of the bio-signal) is measured differently depending on the user's sleeping posture or sleeping environment. This problem may arise.
본 발명은 사용환경에 따라 변화하는 생체신호의 측정 결과로 출력되는 신호를 안정화하여 생체신호 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 생체신호 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a bio-signal monitoring device and method capable of improving the accuracy of bio-signal measurement by stabilizing a signal output as a measurement result of a bio-signal that changes according to a use environment.
또한, 본 발명은 사용환경의 변화에 대응하여 증폭기의 이득을 제어함으로써, 생체신호의 측정 결과로 출력되는 신호를 안정화시킬 수 있는 생체신호 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is intended to provide a bio-signal monitoring device and method capable of stabilizing a signal output as a measurement result of a bio-signal by controlling the gain of an amplifier in response to changes in the use environment.
본 발명의 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치는 사용자의 생체신호를 수집하는 생체신호 수집부와, 적어도 하나의 저항, 적어도 하나의 캐패시터 및 저항 및 캐패시터와 각각 연결되는 스위칭 소자를 포함하고, 수집된 생체신호를 증폭하는 아날로그 증폭부와, 증폭된 생체신호를 디지털화하는 아날로그-디지털 변환부 및 디지털화된 생체신호에 기초하여 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 감지된 사용환경의 변화에 대응되는 피드백 신호를 생성하며, 생성된 피드백 신호에 기초하여 아날로그 증폭부의 증폭율(gain)을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. A bio-signal monitoring device according to an embodiment of the present invention includes a bio-signal collection unit for collecting bio-signals of a user, at least one resistor, at least one capacitor, and a switching element connected to the resistor and the capacitor, respectively. An analog amplifying unit that amplifies the bio-signal, an analog-to-digital conversion unit that digitizes the amplified bio-signal, and detects a change in the user's use environment based on the digitized bio-signal, and responds to the detected change in the use environment. It may include a control unit that generates a feedback signal and controls an amplification rate (gain) of the analog amplification unit based on the generated feedback signal.
일측에 따르면, 아날로그 증폭부는 입력단과 출력단 사이에 서로 병렬로 연결되는 저항 및 캐패시터를 포함할 수 있다. According to one side, the analog amplification unit may include a resistor and a capacitor connected in parallel to each other between an input terminal and an output terminal.
일측에 따르면, 제어부는 생성된 피드백 신호에 기초한 스위칭 소자의 제어를 통해 아날로그 증폭부의 증폭율을 제어할 수 있다. According to one side, the control unit may control the amplification rate of the analog amplification unit through control of the switching element based on the generated feedback signal.
일측에 따르면, 제어부는 기저장된 룩업 테이블(lookup table)에 기초하여 피드백 신호를 생성할 수 있다. According to one side, the control unit may generate a feedback signal based on a pre-stored lookup table (lookup table).
일측에 따르면, 제어부는 디지털화된 생체신호의 진폭(amplitude)을 모니터링하고, 모니터링된 진폭이 기설정된 감지 시간동안 기설정된 임계값 이상으로 변화하면, 사용환경이 변화된 것으로 판단하여 피드백 신호를 생성할 수 있다.According to one side, the control unit may monitor the amplitude of the digitized bio-signal and generate a feedback signal by determining that the use environment has changed when the monitored amplitude changes by more than a preset threshold during a preset detection time. there is.
일측에 따르면, 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치는 제어부에서 사용환경이 변화되지 않은 것으로 판단하면, 변환된 디지털 신호에 대응되는 생체신호 측정 결과를 출력하는 결과 산출부를 더 포함할 수 있다. According to one side, the bio-signal monitoring device according to an embodiment may further include a result calculation unit that outputs a bio-signal measurement result corresponding to the converted digital signal when the control unit determines that the usage environment has not changed.
일측에 따르면, 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치는 침대 및 침대의 매트리스 중 적어도 하나에 내장될 수 있다. According to one side, the bio-signal monitoring device according to an embodiment may be built into at least one of a bed and a mattress of the bed.
본 발명의 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 생체신호 수집부에서 사용자의 생체신호를 수집하는 단계와, 아날로그 증폭부에서 수집된 생체신호를 증폭하는 단계와, 아날로그-디지털 변환부에서 증폭된 생체신호를 디지털화하는 단계 및 제어부에서 디지털화된 생체신호에 기초하여 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 감지된 사용환경의 변화에 대응되는 피드백 신호를 생성하며, 생성된 피드백 신호에 기초하여 아날로그 증폭부의 증폭율(gain)을 제어하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 아날로그 증폭부는 적어도 하나의 저항, 적어도 하나의 캐패시터 및 저항 및 캐패시터와 각각 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다.An operating method of a bio-signal monitoring device according to an embodiment of the present invention includes the steps of collecting a bio-signal of a user in a bio-signal collection unit, amplifying the bio-signal collected by an analog amplification unit, and an analog-to-digital conversion unit. Digitizing the biosignal amplified in the step of detecting a change in the use environment of the user based on the digitized biosignal in the control unit, generating a feedback signal corresponding to the detected change in the use environment, and based on the generated feedback signal and controlling a gain of the analog amplification unit, wherein the analog amplification unit may include at least one resistor, at least one capacitor, and a switching element connected to the resistor and the capacitor, respectively.
일측에 따르면, 증폭율을 제어하는 단계는 제어부에서 생성된 피드백 신호에 기초한 스위칭 소자의 제어를 통해 아날로그 증폭부의 증폭율을 제어할 수 있다. According to one side, the step of controlling the amplification rate may control the amplification rate of the analog amplification unit through control of the switching element based on the feedback signal generated by the control unit.
일측에 따르면, 증폭율을 제어하는 단계는 제어부에서 기저장된 룩업 테이블(lookup table)에 기초하여 피드백 신호를 생성할 수 있다. According to one side, in the step of controlling the amplification factor, the control unit may generate a feedback signal based on a pre-stored lookup table.
일측에 따르면, 증폭율을 제어하는 단계는 제어부에서, 변환된 디지털 신호의 진폭(amplitude)을 모니터링하여 모니터링된 진폭이 기설정된 감지 시간동안 기설정된 임계값 이상으로 변화하면, 사용환경이 변화된 것으로 판단하여 피드백 신호를 생성할 수 있다.According to one side, in the step of controlling the amplification rate, the control unit monitors the amplitude of the converted digital signal, and when the monitored amplitude changes by more than a preset threshold during a preset detection time, it is determined that the use environment has changed. to generate a feedback signal.
일실시예에 따르면, 본 발명은 사용환경에 따라 변화하는 생체신호의 측정 결과로 출력되는 신호를 안정화하여 생체신호 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다. According to an embodiment, the present invention can improve the accuracy of bio-signal measurement by stabilizing a signal output as a measurement result of a bio-signal that changes according to a use environment.
일실시예에 따르면, 본 발명은 사용환경의 변화에 대응하여 증폭기의 이득을 제어함으로써, 생체신호의 측정 결과로 출력되는 신호를 안정화시킬 수 있다.According to an embodiment, the present invention can stabilize a signal output as a result of measuring a biosignal by controlling the gain of an amplifier in response to a change in a use environment.
도 1a 내지 도 1c는 사용환경에 따른 생체신호의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치에 구비된 아날로그 증폭부에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면이다.1A to 1C are diagrams for explaining changes in biosignals according to use environments.
2 is a diagram for explaining a bio-signal monitoring device according to an embodiment.
3 is a diagram for explaining an example of an analog amplifying unit included in a bio-signal monitoring device according to an embodiment.
4 is a diagram for explaining a bio-signal monitoring device according to another embodiment.
5 is a diagram for explaining a bio-signal monitoring device according to another embodiment in more detail.
6 is a diagram for explaining an operating method of a bio-signal monitoring device according to an embodiment.
7 is a diagram for explaining an operating method of a bio-signal monitoring device according to another embodiment.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of this document will be described with reference to the accompanying drawings.
실시 예 및 이에 이용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutes of the embodiments.
하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of various embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the invention, the detailed description will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 이용이자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in various embodiments, and may vary according to usage, intention or custom of an operator, and the like. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 이용될 수 있다.In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, expressions such as "A or B" or "at least one of A and/or B" may include all possible combinations of the items listed together.
"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 이용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," may modify the corresponding components regardless of order or importance, and are used to distinguish one component from another. It is used, but does not limit the corresponding components.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.When a (e.g., first) component is referred to as being "(functionally or communicatively) connected" or "connected" to another (e.g., second) component, a component refers to said other component. It may be directly connected to the element or connected through another component (eg, a third component).
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 이용될 수 있다.In this specification, "configured to (or configured to)" means "suitable for," "having the ability to," "changed to" depending on the situation, for example, hardware or software ," can be used interchangeably with "made to," "capable of," or "designed to."
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.In some contexts, the expression "device configured to" can mean that the device is "capable of" in conjunction with other devices or components.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.For example, the phrase "a processor configured (or configured) to perform A, B, and C" may include a dedicated processor (eg, embedded processor) to perform the operation, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may mean a general-purpose processor (eg, CPU or application processor) capable of performing corresponding operations.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.Also, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'.
즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.That is, unless otherwise stated or clear from the context, the expression 'x employs a or b' means any one of the natural inclusive permutations.
상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.In the above-described specific embodiments, components included in the invention are expressed in singular or plural numbers according to the specific embodiments presented.
그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.However, singular or plural expressions are selected appropriately for the presented situation for convenience of explanation, and the above-described embodiments are not limited to singular or plural components, and even components expressed in plural are composed of a singular number or , Even components expressed in the singular can be composed of plural.
한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.Meanwhile, in the description of the invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the technical idea contained in the various embodiments.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, but should be defined by not only the claims to be described later, but also those equivalent to these claims.
도 1a 내지 도 1c는 사용환경에 따른 생체신호의 변화를 설명하기 위한 도면이다.1A to 1C are diagrams for explaining changes in biosignals according to use environments.
도 1a 내지 도 1c을 참조하면, 참조부호 110 내지 130은 서로 다른 사용환경에서 측정된 동일 사용자의 생체신호를 도시하며, 여기서 x축(0 내지 1000)은 시간, Y축(-600 내지 600)은 측정된 생체신호의 크기를 나타낸다. Referring to FIGS. 1A to 1C ,
구체적으로, 참조부호 110 내지 130은 침대 매트리스에 위치한 사용자의 생체신호를 측정하는 침대형 생체신호 모니터링 장치를 통해 측정된 사용자의 생체신호를 나타내며, 여기서 서로 다른 사용환경은 침대 매트리스 재질 및 매트리스 상에서 생체신호 감지센서의 위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Specifically,
참조부호 110 내지 130에 따르면, 동일한 사용자더라도 사용환경에 따라 생체신호가 다르게 측정되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 생체신호 측정의 신뢰성을 높이기 위해서는, 이러한 신호 차이가 발생되는 환경조건 하에서 생체신호를 안정적인 크기로 전달할 수 있는 기술이 필요하다. According to
도 2는 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining a bio-signal monitoring device according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치(200)는 사용환경에 따라 변화하는 생체신호의 측정 결과로 출력되는 신호를 안정화하여 생체신호 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
또한, 생체신호 모니터링 장치(200)는 사용환경의 변화에 대응하여 증폭기의 이득을 제어함으로써, 생체신호의 측정 결과로 출력되는 신호를 안정화시킬 수 있다.In addition, the
이를 위해, 생체신호 모니터링 장치(200)는 생체신호 수집부(210), 아날로그 증폭부(220), 아날로그-디지털 변환부(230), 제어부(240) 및 결과 산출부(250)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 생체신호 모니터링 장치(200)는 침대 또는 침대의 매트리스에 내장될 수 있다.To this end, the
다시 말해, 생체신호 모니터링 장치(200)는 스마트 침대(또는 스마트 매트리스)의 프레임 및 매트리스(M) 중 적어도 하나에 대응되는 위치에 구비될 수 있다.In other words, the biological
일실시예에 따른 생체신호 수집부(220)는 사용자의 생체신호를 수집할 수 있다. The
예를 들면, 생체신호 수집부(220)는 기설정된 측정시간 동안 가속도 센서 및 압전 센서 중 적어도 하나의 생체신호 감지센서를 이용하여 사용자의 생체신호를 수집할 수 있으나, 일실시예에 따른 생체신호 수집부(220)는 이에 한정되지 않고 기공지된 다양한 생체신호 감지센서를 이용하여 다양한 종류의 생체신호를 수집할 수 있다. For example, the
일실시예에 따른 아날로그 증폭부(220)는 적어도 하나의 저항, 적어도 하나의 캐패시터와, 저항 및 캐패시터와 각각 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, 생체신호 수집부(210)를 통해 수집된 생체신호를 증폭할 수 있다. The
다시 말해, 아날로그 증폭부(220)는 생체신호 수집부(210)로부터 수집된 생체신호를 수신하여, 수신된 생체신호에 대응되는 아날로그 신호를 출력할 수 있다. In other words, the
예를 들면, 스위칭 소자는 아날로그 스위치 및 MOS 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, the switching element may include at least one of an analog switch and a MOS transistor.
일실시예에 따른 아날로그-디지털 변환부(230)는 증폭된 생체신호를 디지털화할 수 있다. 다시 말해, 아날로그-디지털 변환부(230)는 아날로그 중폭부(220)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. The analog-to-
일측에 따르면, 아날로그-디지털 변환부(230)은 MOS 스위치, 샘플링 캐패시터 및 연산 증폭기를 포함하는 제1 샘플링 모듈과 제2 샘플링 모듈을 구비하고, 제1 샘플링 모듈과 제2 샘플링 모듈이 서로 교번하여 동작하는 이중 샘플링 동작을 통해 증폭된 생체신호의 샘플링을 수행할 수 있다. According to one side, the analog-to-
보다 구체적으로, 아날로그-디지털 변환부(230)은 증폭된 생체신호의 반주기(half period)에는 제1 샘플링 모듈이 동작되어 생체신호를 샘플링하는 동안 제2 샘플링 모듈은 홀드 상태를 유지하고, 나머지 반주기 동안에는 제1 샘플링 모듈은 홀드된 상태에서 제2 샘플링 모듈은 샘플링 동작을 수행하도록 제어함으로써 증폭된 생체신호에 대한 샘플링을 미세하게 조절할 수 있으며, 이를 통해 동적범위에 대한 비트 분해능(bit resolution)을 향상시킬 수 있다. More specifically, in the analog-to-
일실시예에 따른 제어부(240)는 디지털화된 생체신호에 기초하여 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 감지된 사용환경의 변화에 대응되는 피드백 신호를 생성하며, 생성된 피드백 신호에 기초하여 아날로그 증폭부(220)의 증폭율(gain)을 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(240)는 사용환경(즉, 외부 조건)에 따른 생체신호의 크기를 보상하여 자동으로 조절할 수 있다. The
예를 들면, 사용환경의 변화는 사용자의 자세 변화 및 사용자의 생체신호 측정 부위(즉, 생체신호 감지센서의 위치)의 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 생체신호 모니터링 장치(200)가 침대형 생체신호 모니터링 장치인 경우에 사용환경의 변화는 침대 매트리스 재질의 변화 및 매트리스 상에서 생체신호 감지센서의 위치의 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, the change in the use environment may include at least one of a change in the user's posture and a change in the user's bio-signal measurement site (ie, the position of the bio-signal detection sensor). In addition, when the
또한, 제어부(240)는 사용환경에 따라 생체신호의 크기를 보상하기 위한 소프트웨어를 내장한 MCU(micro controller unit) 또는 AP(application processor)를 포함하는 디지털 회로로 구현될 수 있다. In addition, the
구체적으로, 제어부(240)는 아날로그 증폭부(220)의 증폭율(gain)을 크게 하면서 원하는 주파수 영역만을 통과하도록 제어할 수 있다. 따라서, 제어부(240)는 사용환경에 따라 생체신호의 증폭율을 조정하면서도 주파수 통과대역을 동일하게 가져갈 수 있고, 역으로 주파수에 대한 영역을 변동시키면서 증폭율을 동일하게 가져갈 수 있다. Specifically, the
보다 구체적으로, 제어부(240)는 디지털화된 생체신호의 진폭(amplitude)을 모니터링하고, 모니터링된 진폭이 기설정된 감지 시간동안 기설정된 임계값 이상으로 변화하면, 사용환경이 변화된 것으로 판단하여 피드백 신호를 생성할 수 있다.More specifically, the
예를 들면, 제어부(240)는 기설정된 제1 감지시간(일례로, 1초) 동안 디지털화된 생체신호의 크기가 기설정된 임계값(즉, 제1 임계범위)를 이상으로 변화한 경우, 사용환경의 변화 가능성이 있는 것으로 판단하여 제2 감지시간(일례로, 10초) 동안 디지털화된 생체신호에 대한 모니터링을 수행하며, 모니터링 과정에서 디지털화된 생체신호의 크기가 제2 임계범위 이내로 유지되면, 사용환경이 변화된 것으로 판단하여, 변화에 대응되는 피드백 신호를 생성할 수 있다. For example, the
일측에 따르면, 제어부(240)는 생성된 피드백 신호에 기초한 스위칭 소자의 제어를 통해 아날로그 증폭부(220)의 증폭율을 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(240)를 통해 생성된 피드백 신호는 아날로그 증폭부(220)에 구비된 스위칭 소자 각각의 온/오프(on/off)를 제어하는 스위칭 제어신호일 수 있다. According to one side, the
또한, 제어부(240)는 기저장된 룩업 테이블(lookup table)에 기초하여 피드백 신호를 생성할 수 있다. Also, the
구체적으로, 제어부(240)는 사용자의 서로 다른 자세별 특성 및 생체신호 감지센서의 위치별 특성에 대응되는 스위칭 제어값을 사전에 룩업 테이블 형태로 저장할 수 있으며, 아날로그-디지털 변환부(230)로부터 수신한 디지털화된 생체신호를 룩업 테이블에 매칭하여 대응되는 어느 하나의 스위칭 제어값을 추출하고, 추출된 스위칭 제어값에 대응하여 아날로그 증폭부(220)에 구비된 스위칭 소자 각각의 온/오프를 제어할 수 있다. Specifically, the
한편, 결과 산출부(250)는 제어부(240)에서 사용환경이 변화되지 않은 것으로 판단하면, 변환된 디지털 신호에 대응되는 생체신호 측정 결과를 출력할 수 있다. On the other hand, if the
일측에 따르면, 결과 산출부(250)는 제어부(240)를 통해 증폭율이 제어된 아날로그 증폭부로부터 출력되는 증폭율이 제어된 생체신호에 대응되는 측정 결과를 출력할 수 있다. According to one side, the
도 3은 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치에 구비된 아날로그 증폭부에 대한 예시를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining an example of an analog amplifying unit included in a bio-signal monitoring device according to an embodiment.
도 3을 참조하면, 아날로그 증폭부(300)는 생체신호 모니터링 장치에 구비되는 생체신호 수집부로부터 수집된 생체신호를 증폭할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the
이를 위해, 아날로그 증폭부(300)는 입력단과 출력단 사이에 서로 병렬로 연결되는 복수의 저항 및 복수의 캐패시터(310)와, 복수의 저항 및 복수의 캐패시터(310)에 각각 연결되는 스위칭 소자(320)를 포함할 수 있다. To this end, the
한편, 아날로그 증폭부(300)는 생체신호 모니터링 장치에 구비되는 제어부로부터 수신된 피드백 신호에 기초하여 스위칭 소자(320) 각각의 온/오프(on/off) 동작이 제어됨으로써, 아날로그 증폭부(300)의 증폭율(gain)이 조절될 수 있다. On the other hand, the
도 4는 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a bio-signal monitoring device according to another embodiment.
다시 말해, 도 4를 통해 설명하는 생체신호 모니터링 장치는 도 2 내지 도 3을 통해 설명한 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면으로, 이하에서 설명하는 내용 중 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, the bio-signal monitoring device described with reference to FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the bio-signal monitoring device according to the embodiment described with reference to FIGS. Descriptions overlapping those described through the bio-signal monitoring device according to the example will be omitted.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치(400)는 사용자의 분당 심박수와 호흡수를 보다 정확하게 산출할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
또한, 생체신호 모니터링 장치(400)는 사용환경의 변화에 대응하여 생체신호를 보상함으로써, 생체신호 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, the
이를 위해, 생체신호 모니터링 장치(400)는 생체신호 수집부(410), 신호 처리부(420) 및 결과 산출부(430)를 포함할 수 있으며, 생체신호 모니터링 장치(400)는 스마트 침대(또는 스마트 매트리스)의 프레임 및 매트리스(M) 중 적어도 하나에 대응되는 위치에 구비될 수 있다.To this end, the
다른 실시예에 따른 생체신호 수집부(410)는 침대에 구비된 생체신호 감지센서를 이용하여, 사용자의 심탄도(ballistocardiogram, BCG) 신호를 수집할 수 있다. The
다른 실시예에 따른 신호 처리부(420)는 수집된 심탄도 신호에 기초하여 증폭된 심탄도 신호를 생성하고, 증폭된 심탄도 신호를 디지털화할 수 있다. The
다른 실시예에 따른 결과 산출부(430)는 신호 처리부(420)를 통해 디지털화된 심탄도 신호에 기초하여 사용자의 분당 심박수 및 호흡수 중 적어도 하나의 생체신호 측정 결과를 산출할 수 있다. According to another embodiment, the
다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치(400)에 대한 보다 구체적인 설명은 이후 실시예 도 5를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. A more detailed description of the
도 5는 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining a bio-signal monitoring device according to another embodiment in more detail.
도 5를 참조하면, 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치(500)는 생체신호 수집부(510), 잡음 제거부(520), 신호 처리부(530), 제어부(540), 웨이블릿 변환부(550), 결과 산출부(560) 및 알람부(570)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5 , a
또한, 신호 처리부(530)는 아날로그 증폭부(531) 및 아날로그-디지털 변환부(532)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
한편, 이하에서 설명하는 생체신호 수집부(510), 아날로그 증폭부(531), 아날로그-디지털 변환부(532), 제어부(540) 및 결과 산출부(560)는 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치에 구비된 생체신호 수집부, 아날로그 증폭부, 아날로그-디지털 변환부, 제어부 및 결과 산출부일 수 있다. Meanwhile, the
다른 실시예에 따른 생체신호 수집부(510)는 침대에 구비된 생체신호 감지센서를 이용하여, 사용자의 심탄도 신호를 수집할 수 있다.The
일측에 따르면, 생체신호 수집부(510)는 압전 필름(piezoelectric film) 및 압전 센서(piezoelectric sensor) 중 적어도 하나의 생체신호 감지센서를 이용하여 심탄도 신호 및 사용자의 호흡 신호(respiratory, RR)를 수집할 수 있다. 예를 들면, 압전 필름은 압전 PVDF 폴리머 기반의 필름일 수 있다. According to one side, the
다른 실시예에 따른 잡음 제어부(520)는 주파수 대역 필터(band pass filter, BPS) 및 주파수 차단 필터(notch filter) 중 적어도 하나의 필터를 이용하여, 생체신호 수집부(510)를 통해 수집된 심탄도 신호로부터 잡음 성분을 제거할 수 있다. The
다른 실시예에 따른 신호 처리부(530)는 잡음 성분이 제거된 심탄도 신호에 기초하여 증폭된 심탄도 신호를 생성하고, 증폭된 심탄도 신호를 디지털화할 수 있다. The
구체적으로, 신호 처리부(530)의 아날로그 증폭부(531)는 잡음 성분이 제거된 심탄도 신호를 증폭할 수 있으며, 아날로그-디지털 변환부(532)는 증폭된 심탄도 신호를 디지털화할 수 있다. Specifically, the
다른 실시예에 따른 제어부(540)는 디지털화된 심탄도 신호에 기초하여 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 감지된 사용환경의 변화에 기초하여 디지털화된 심탄도 신호를 보상하며, 보상된 심탄도 신호를 웨이블릿 변환부(550)로 전달할 수 있다. The
예를 들면, 사용환경의 변화는 침대 매트리스의 재질의 변화 및 매트리스 상에서 생체신호 감지센서의 위치 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, the change in the use environment may include at least one of a change in the material of a bed mattress and a change in the position of a biosignal sensor on the mattress.
구체적으로, 제어부(540)는 사용환경이 변화된 것으로 판단되면, 아날로그 증폭부(531)의 증폭율(gain)을 제어하기 위한 피드백 신호를 생성하고, 생성된 피드백 신호를 아날로그 증폭부(531)에 제공할 수 있다. Specifically, when it is determined that the use environment has changed, the
다시 말해, 제어부(540)는 아날로그 증폭부(531)로부터 출력되는 증폭율이 제어된 피드백 신호에 대응되는 보상된 심탄도 신호를 출력할 수 있다. In other words, the
일측에 따르면, 제어부(540)는 기저장된 룩업 테이블에 기초하여 피드백 신호를 생성할 수 있다. According to one side, the
예를 들면, 제어부(540)는 침대 매트리스의 재질별 특성 및 매트리스 상에서 생체신호 감지센서의 위치별 특성에 대응되는 스위칭 제어값을 사전에 룩업 테이블 형태로 저장할 수 있으며, 아날로그-디지털 변환부(532)로부터 수신한 디지털화된 심탄도 신호를 룩업 테이블에 매칭하여 대응되는 어느 하나의 스위칭 제어값을 추출하고, 추출된 스위칭 제어값에 대응하여 아날로그-디지털 변환부(532)의 증폭율을 제어할 수 있다.For example, the
일측에 따르면, 제어부(540)는 사용환경이 변화되지 않은 것으로 판단되면, 디지털화된 심탄도 신호를 웨이블릿 변환부(550)로 전달할 수도 있다. According to one side, the
다른 실시예에 따른 웨이블릿 변환부(550)는 제어부(540)로부터 수신되는 보상된 심탄도 신호 또는 디지털화된 심탄도 신호를 웨이블릿 변환하여 가변적 시간-주파수 영역에 따른 신호로 변환할 수 있다. The
다른 실시예에 따른 결과 산출부(560)는 웨이블릿 변환부(550)를 통해 웨이블릿 변환된 심탄도 신호에 기초하여 사용자의 분당 심박수 및 호흡수 중 적어도 하나의 생체신호 측정 결과를 산출할 수 있다. According to another embodiment, the
일측에 따르면, 결과 산출부(560)는 웨이블릿 변환된 심탄도 신호의 첨두치(peak) 및 형상에 기초하여 적어도 하나의 생체신호 측정 결과를 산출할 수 있다.According to one side, the
예를 들면, 결과 산출부(560)는 웨이블릿 변환된 심탄도 신호에서 검출시간 동안 최대값으로 유지되는 첨두치를 심박 첨두치로 검출하고, 검출된 심박 첨두치에 기초하여 사용자의 분당 심박수를 산출할 수 있다.For example, the
또한, 결과 산출부(560)는 생체신호 수집부(510)로부터 수집된 호흡 신호를 모니터링하여 분당 호흡수를 산출할 수도 있다.In addition, the
다른 실시예에 따른 알람부(570)는 결과 산출부(560)를 통해 산출된 생체 신호 측정 결과가 기설정된 임계범위를 초과하면 알람신호를 출력할 수 있다. 다시 말해, 알람부(570)는 사용자의 심박 또는 호흡에 이상이 있는 것으로 판단되면, 알람을 통한 경보를 제공할 수 있다. The
일측에 따르면, 알람부(570)는 생체신호 모니터링 장치(500)와는 별도로 구분되는 외부장치에 구비될 수도 있으며, 이 경우에 알람부(570)는 블루투스(bluetooth), 와이파이(wifi) 및 USB 중 적어도 하나의 통신 수단을 통해 생체신호 측정 결과를 수신할 수 있다. According to one side, the
또한, 알람부(570)는 기설정된 사용자 단말 및 관리자 단말 중 적어도 하나의 단말로 알람을 제공할 수 있으며, 여기서 단말은 PC 및 스마트 기기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In addition, the
도 6은 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining an operating method of a bio-signal monitoring device according to an embodiment.
다시 말해, 도 6은 도 2 내지 도 3을 통해 설명한 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면으로, 이하에서 설명하는 내용 중 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In other words, FIG. 6 is a diagram for explaining an operating method of the bio-signal monitoring device according to the embodiment described above with reference to FIGS. 2 and 3 . A description overlapping with the description will be omitted.
도 6을 참조하면, 610 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 생체신호 수집부에서 사용자의 생체신호를 수집할 수 있다. Referring to FIG. 6 , in
다음으로, 620 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 아날로그 증폭부에서 수집된 생체신호를 증폭할 수 있다.Next, in
일실시예에 따른 아날로그 증폭부는 적어도 하나의 저항, 적어도 하나의 캐패시터 및 저항 및 캐패시터와 각각 연결되는 스위칭 소자를 포함할 수 있다. The analog amplifier according to an embodiment may include at least one resistor, at least one capacitor, and a switching element connected to the resistor and the capacitor, respectively.
다음으로, 630 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 아날로그-디지털 변환부에서 증폭된 생체신호를 디지털화할 수 있다.Next, in
다음으로, 640 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 디지털화된 생체신호에 기초하여 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 감지된 사용환경의 변화에 대응되는 피드백 신호를 생성하며, 생성된 피드백 신호에 기초하여 아날로그 증폭부의 증폭율(gain)을 제어할 수 있다. Next, in
예를 들면, 사용환경의 변화는 사용자의 자세 변화 및 사용자의 생체신호 측정 부위(즉, 생체신호 감지센서의 위치)의 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the change in the use environment may include at least one of a change in the user's posture and a change in the user's bio-signal measurement site (ie, the position of the bio-signal detection sensor).
일측에 따르면, 640 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 제어부에서 생성된 피드백 신호에 기초한 스위칭 소자의 제어를 통해 아날로그 증폭부의 증폭율을 제어할 수 있다. According to one side, in
또한, 640 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 제어부에서 기저장된 룩업 테이블(lookup table)에 기초하여 피드백 신호를 생성할 수 있다. In addition, in
일측에 따르면, 640 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 제어부에서 변환된 디지털 신호의 진폭(amplitude)을 모니터링하여 모니터링된 진폭이 기설정된 감지 시간동안 기설정된 임계값 이상으로 변화하면, 사용환경이 변화된 것으로 판단하여 피드백 신호를 생성할 수 있다. According to one side, in
한편, 640 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 제어부에서 사용환경이 변화되지 않은 것으로 판단하면, 결과 산출부에서 변환된 디지털 신호에 대응되는 생체신호 측정 결과를 출력할 수 있다.Meanwhile, in
일측에 따르면, 640 단계에서 일실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 결과 산출부에서 제어부를 통해 증폭율이 제어된 아날로그 증폭부로부터 출력되는 증폭율이 제어된 생체신호에 대응되는 측정 결과를 출력할 수 있다. According to one side, in
도 7은 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram for explaining an operating method of a bio-signal monitoring device according to another embodiment.
다시 말해, 도 7은 도 4 내지 도 5를 통해 설명한 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면으로, 이하에서 설명하는 내용 중 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In other words, FIG. 7 is a diagram for explaining an operating method of the bio-signal monitoring device according to another embodiment described above with reference to FIGS. 4 and 5 . A description overlapping with the description will be omitted.
도 7을 참조하면, 710 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 생체신호 수집부에서 침대에 구비된 생체신호 감지센서를 이용하여, 사용자의 심탄도(ballistocardiogram, BCG) 신호를 수집할 수 있다. Referring to FIG. 7 , in the operating method of the bio-signal monitoring device according to another embodiment in
다음으로, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 신호 처리부에서 수집된 심탄도 신호에 기초하여 증폭된 심탄도 신호를 생성하고, 증폭된 심탄도 신호를 디지털화할 수 있다. Next, in
일측에 따르면, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 잡음 제어부에서, 주파수 대역 필터(band pass filter, BPS) 및 주파수 차단 필터(notch filter) 중 적어도 하나의 필터를 이용하여 수집된 심탄도 신호로부터 잡음 성분을 제거하고, 잡음 성분이 제거된 심탄도 신호를 신호 처리부로 제공할 수 있다. According to one side, in
일측에 따르면, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 신호 처리부에서 잡음 성분이 제거된 심탄도 신호에 기초하여 증폭된 심탄도 신호를 생성하고, 증폭된 심탄도 신호를 디지털화할 수 있다. According to one side, in
또한, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 웨이블릿 변환부에서 디지털화된 심탄도 신호를 웨이블릿 변환(wavelet transform)하여, 가변적 시간-주파수 영역에 따른 신호로 변환할 수 있다.In addition, in
구체적으로, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 신호 처리부에 구비된 아날로그 증폭부에서 잡음 성분이 제거된 심탄도 신호를 증폭할 수 있으며, 이후 신호 처리부에 구비된 아날로그-디지털 변환부에서 증폭된 심탄도 신호를 디지털화할 수 있다. Specifically, in
또한, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 제어부에서 디지털화된 심탄도 신호에 기초하여 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 감지된 사용환경의 변화에 기초하여 디지털화된 심탄도 신호를 보상하며, 보상된 심탄도 신호를 웨이블릿 변환부로 전달할 수 있다. In addition, in
또한, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 웨이블릿 변환부에서 보상된 심탄도 신호를 웨이블릿 변환할 수 있다.In addition, in
예를 들면, 사용환경의 변화는 침대 매트리스의 재질의 변화 및 매트리스 상에서 생체신호 감지센서의 위치 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the change in the use environment may include at least one of a change in the material of a bed mattress and a change in the position of a biosignal sensor on the mattress.
보다 구체적으로, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 제어부에서 사용환경이 변화된 것으로 판단되면, 아날로그 증폭부의 증폭율(gain)을 제어하기 위한 피드백 신호를 생성하고, 생성된 피드백 신호를 아날로그 증폭부에 제공함으로써, 이후 아날로그 증폭부로부터 출력되는 증폭율이 제어된 피드백 신호에 대응되는 보상된 심탄도 신호를 출력할 수 있다.More specifically, in the operating method of the bio-signal monitoring device according to another embodiment in
일측에 따르면, 720 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 제어부에서 기저장된 룩업 테이블에 기초하여 피드백 신호를 생성할 수 있다. According to one side, in
다음으로, 730 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 결과 산출부에서 디지털화된 심탄도 신호에 기초하여 사용자의 분당 심박수 및 호흡수 중 적어도 하나의 생체신호 측정 결과를 산출할 수 있다. Next, in
일측에 따르면, 730 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 결과 산출부에서 웨이블릿 변환된 심탄도 신호의 첨두치(peak) 및 형상에 기초하여 적어도 하나의 생체신호 측정 결과를 산출할 수 있다. According to one side, in
일측에 따르면, 730 단계에서 다른 실시예에 따른 생체신호 모니터링 장치의 동작방법은 알람부에서 산출된 생체 신호 측정 결과가 기설정된 임계범위를 초과하면 알람신호를 출력할 수 있다. According to one side, in
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 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.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.
200: 생체신호 모니터링 장치
210: 생체신호 수집부
220: 아날로그 증폭부
230: 아날로그-디지털 변환부
240: 제어부
250: 결과 산출부200: bio-signal monitoring device 210: bio-signal collection unit
220: analog amplification unit 230: analog-to-digital conversion unit
240: control unit 250: result calculation unit
Claims (11)
적어도 하나의 저항, 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 저항 및 상기 캐패시터와 각각 연결되는 스위칭 소자를 포함하고, 상기 수집된 생체신호를 증폭하는 아날로그 증폭부;
상기 증폭된 생체신호를 디지털화하는 아날로그-디지털 변환부 및
상기 디지털화된 생체신호에 기초하여 상기 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 상기 감지된 사용환경의 변화에 대응되는 피드백 신호를 생성하며, 상기 생성된 피드백 신호에 기초하여 상기 아날로그 증폭부의 증폭율(gain)을 제어하는 제어부
를 포함하는 생체신호 모니터링 장치.a bio-signal collecting unit that collects a user's bio-signal;
an analog amplifier including at least one resistor, at least one capacitor, and a switching element connected to the resistor and the capacitor, respectively, and amplifying the collected biosignal;
An analog-to-digital conversion unit for digitizing the amplified bio-signal; and
Based on the digitized biosignal, a change in the user's use environment is detected, a feedback signal corresponding to the sensed change in the use environment is generated, and an amplification rate of the analog amplification unit based on the generated feedback signal ( control unit that controls the gain
Bio-signal monitoring device comprising a.
상기 아날로그 증폭부는,
입력단과 출력단 사이에 서로 병렬로 연결되는 상기 저항 및 상기 캐패시터를 포함하는
생체신호 모니터링 장치.According to claim 1,
The analog amplification unit,
Including the resistor and the capacitor connected in parallel to each other between an input terminal and an output terminal
Vital signal monitoring device.
상기 제어부는,
상기 생성된 피드백 신호에 기초한 상기 스위칭 소자의 제어를 통해 상기 아날로그 증폭부의 증폭율을 제어하는
생체신호 모니터링 장치.According to claim 1,
The control unit,
Controlling the amplification rate of the analog amplifier through control of the switching element based on the generated feedback signal
Vital signal monitoring device.
상기 제어부는,
기저장된 룩업 테이블(lookup table)에 기초하여 상기 피드백 신호를 생성하는
생체신호 모니터링 장치.According to claim 1,
The control unit,
Generating the feedback signal based on a pre-stored lookup table
Vital signal monitoring device.
상기 제어부는,
상기 디지털화된 생체신호의 진폭(amplitude)을 모니터링하고, 상기 모니터링된 진폭이 기설정된 감지 시간동안 기설정된 임계값 이상으로 변화하면, 상기 사용환경이 변화된 것으로 판단하여 상기 피드백 신호를 생성하는
생체신호 모니터링 장치.According to claim 1,
The control unit,
Monitoring the amplitude of the digitized biosignal, and determining that the use environment has changed when the monitored amplitude changes by more than a predetermined threshold value during a predetermined detection time and generating the feedback signal
Vital signal monitoring device.
상기 제어부에서 상기 사용환경이 변화되지 않은 것으로 판단하면, 상기 변환된 디지털 신호에 대응되는 생체신호 측정 결과를 출력하는 결과 산출부를 더 포함하는
생체신호 모니터링 장치.According to claim 5,
Further comprising a result calculation unit for outputting a biosignal measurement result corresponding to the converted digital signal when the control unit determines that the use environment has not changed.
Vital signal monitoring device.
침대 및 상기 침대의 매트리스 중 적어도 하나에 내장되는
생체신호 모니터링 장치.According to claim 1,
Embedded in at least one of a bed and a mattress of the bed
Vital signal monitoring device.
아날로그 증폭부에서, 상기 수집된 생체신호를 증폭하는 단계;
아날로그-디지털 변환부에서, 상기 증폭된 생체신호를 디지털화하는 단계 및
제어부에서, 상기 디지털화된 생체신호에 기초하여 상기 사용자의 사용환경의 변화를 감지하고, 상기 감지된 사용환경의 변화에 대응되는 피드백 신호를 생성하며, 상기 생성된 피드백 신호에 기초하여 상기 아날로그 증폭부의 증폭율(gain)을 제어하는 단계
를 포함하고,
상기 아날로그 증폭부는,
적어도 하나의 저항, 적어도 하나의 캐패시터 및 상기 저항 및 상기 캐패시터와 각각 연결되는 스위칭 소자를 포함하는
생체신호 모니터링 장치의 동작방법.Collecting the user's bio-signals in a bio-signal collection unit;
amplifying the collected bio-signals in an analog amplifier;
Digitalizing the amplified biosignal in an analog-to-digital conversion unit; and
A control unit detects a change in the user environment based on the digitized biosignal, generates a feedback signal corresponding to the sensed change in the use environment, and based on the generated feedback signal, the analog amplifying unit Controlling the gain
including,
The analog amplification unit,
At least one resistor, at least one capacitor, and a switching element connected to the resistor and the capacitor, respectively
Operating method of bio-signal monitoring device.
상기 증폭율을 제어하는 단계는,
상기 제어부에서, 상기 생성된 피드백 신호에 기초한 상기 스위칭 소자의 제어를 통해 상기 아날로그 증폭부의 증폭율을 제어하는
생체신호 모니터링 장치의 동작방법.According to claim 8,
In the step of controlling the amplification rate,
In the control unit, controlling the amplification rate of the analog amplification unit through control of the switching element based on the generated feedback signal
Operating method of bio-signal monitoring device.
상기 증폭율을 제어하는 단계는,
상기 제어부에서, 기저장된 룩업 테이블(lookup table)에 기초하여 상기 피드백 신호를 생성하는
생체신호 모니터링 장치의 동작방법.According to claim 8,
In the step of controlling the amplification rate,
In the controller, generating the feedback signal based on a pre-stored lookup table
Operating method of bio-signal monitoring device.
상기 증폭율을 제어하는 단계는,
상기 제어부에서, 상기 변환된 디지털 신호의 진폭(amplitude)을 모니터링하여 상기 모니터링된 진폭이 기설정된 감지 시간동안 기설정된 임계값 이상으로 변화하면, 상기 사용환경이 변화된 것으로 판단하여 상기 피드백 신호를 생성하는
생체신호 모니터링 장치의 동작방법.According to claim 8,
In the step of controlling the amplification rate,
The control unit monitors the amplitude of the converted digital signal, determines that the use environment has changed, and generates the feedback signal when the monitored amplitude changes by more than a predetermined threshold value during a predetermined detection time.
Operating method of bio-signal monitoring device.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1014889A (en) * | 1996-07-04 | 1998-01-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Vital signal sensing device |
JP2006167211A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | Measuring apparatus for sleep apnea syndrome |
KR20130024600A (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-08 | 아주대학교산학협력단 | Method for controlling electroencephalography analyzer and electroencephalography analyzing system |
KR101659798B1 (en) | 2014-08-29 | 2016-09-27 | 연세대학교 원주산학협력단 | Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method |
KR20170009034A (en) * | 2015-07-15 | 2017-01-25 | 클레어픽셀 주식회사 | Amplifying device for detecting bio-signal with improving CMRR |
KR20200079691A (en) | 2018-12-26 | 2020-07-06 | 한국전자통신연구원 | Camera-based contactless bio-signal measurement apparatus and operating method thereof |
-
2021
- 2021-08-24 KR KR1020210111707A patent/KR102637445B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1014889A (en) * | 1996-07-04 | 1998-01-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Vital signal sensing device |
JP2006167211A (en) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Hitachi Engineering & Services Co Ltd | Measuring apparatus for sleep apnea syndrome |
KR20130024600A (en) * | 2011-08-31 | 2013-03-08 | 아주대학교산학협력단 | Method for controlling electroencephalography analyzer and electroencephalography analyzing system |
KR101659798B1 (en) | 2014-08-29 | 2016-09-27 | 연세대학교 원주산학협력단 | Noncontact heart rate monitoring system based on accelerometer attached on a chair and thereof method |
KR20170009034A (en) * | 2015-07-15 | 2017-01-25 | 클레어픽셀 주식회사 | Amplifying device for detecting bio-signal with improving CMRR |
KR20200079691A (en) | 2018-12-26 | 2020-07-06 | 한국전자통신연구원 | Camera-based contactless bio-signal measurement apparatus and operating method thereof |
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