KR20230083756A - 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템은 제1 및 제2 레이더 센서로 구성되고 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 피검체의 생체 신호를 감지하는 멀티 센서부, 및 상기 제1 및 제2 레이더 센서 중 어느 하나의 레이더 센서를 선택하고 상기 선택된 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하는 신호 분석부를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 생체 신호 측정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수개의 레이더 센서를 이용한 멀티 레이더 센서에 기반하여 측정 대상(피검체)의 생체 신호를 측정할 수 있는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 근무시간 단축이나 인구 고령화 등의 사회적 변화에 따른 여가의 증가로 중장년 이상 연령대의 등산 등 야외 레저 활동이 증가하고 있다. 고령화와 생활 습관 요인 등으로 인해 만성 질환이 지속적으로 증가하여, 중장년 및 노령 인구의 상당수가 여가를 활용하여 등산 등의 레저 활동을 통해 건강을 관리하고 있다.
이렇게 건강을 유지하거나 증진하기 위해 산이나 야외에서 등산 등의 레저 활동을 하는 중에 갑작스러운 신체의 변화로 인해 위험에 처하거나, 추락 및 낙오, 조난 등으로 인해 위험에 처하거나 사고를 당하는 경우도 급속히 증가하고 있다. 또한 경제적으로 독립된 고령자가 증가하면서, 실버 관광이 활성화되어 노령층을 중심으로 구성된 관광 상품의 비중이 갈수록 높아지고 있으며, 외국의 환자나 노령 인구가 국내에 입국하여 치료나 요양, 관광을 함께 즐기는 의료 관광 분야 또한 급속히 성장하고 있다.
이처럼 고령자나 만성 질환자, 신체 허약자 등이 야외에서 레저를 즐기거나 관광, 여행을 목적으로 활동할 때 신체상의 급격한 변화로 인한 사고의 위험은 항상 존재한다고 볼 수 있다. 뿐만 아니라, 교도소나 구치소 등의 교정시설에 수용된 수용자들이나, 일상생활 중에도 주위로부터 도움을 받을 수 없는 장소나 홀로 사는 만성 질환자 및 노령자에게 갑작스러운 신체 이상이 발생하였을 경우, 신속히 조치를 받지 못하여 사망에 이르거나, 조기에 발견하여 조치하지 못해 합병증으로 악화되는 사례가 빈번하다.
따라서, 각종 질병을 진단 및 관리하기 위해서는 생체 신호를 측정 및 분석하는 과정이 요구된다. 하지만, 일반적인 생체 신호 측정 장치는 병원과 같은 의료 전문 시설에 구비되는 것으로, 질병 진단을 위해서는 병원을 방문하여야 하는 번거로움이 있다. 또한, 이러한 경우 생체 신호를 지속적으로 모니터링 하기 어려운 단점이 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0109603호(발명의 명칭: 생체신호 측정기기, 이를 이용한 안전 모니터링 시스템 및 안전 모니터링과 건강관리 서비스 방법, 공개일자: 2011.10.06.)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 복수개의 레이더 센서를 설치하고 상황에 따라서 택일하여 사용하는 멀티 센싱 기술을 기반으로 피검체의 생체 신호를 보다 효율적으로 측정할 수 있는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템은 제1 및 제2 레이더 센서로 구성되고, 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 피검체의 생체 신호를 감지하는 멀티 센서부; 및 상기 멀티 센서부의 출력 신호에 기초하여 상기 제1 및 제2 레이더 센서 중 어느 하나의 레이더 센서를 선택하고, 상기 선택된 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하는 신호 분석부를 포함한다.
상기 신호 분석부는 상기 제1 레이더 센서를 메인 센서로 상기 제2 레이더 센서를 서브 센서로 설정하여 우선적으로 상기 제1 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석할 수 있다.
상기 신호 분석부는 우선적으로 상기 제1 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하되, 상기 제1 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호의 신뢰도가 상기 제2 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호의 신뢰도보다 낮은 경우, 메인 센서인 상기 제1 레이더 센서 대신에 서브 센서인 상기 제2 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석할 수 있다.
상기 제1 레이더 센서와 상기 제2 레이더 센서는 서로 다른 종류의 레이더 센서이고, 상기 제1 레이더 센서는 정확성이 높은 반면 노이즈에 취약한 임펄스 레이더 센서를 포함하고, 상기 제2 레이더 센서는 노이즈 제거에 유리한 FMCW 레이더 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템은 상기 멀티 센서부에서 상기 생체 신호와 노이즈를 구분하기 위한 상기 기준을 설정하는 센서 설정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템은 상기 생체 신호의 분석 결과를 토대로 상기 신호 분석부에 의해 생성된, 상기 생체 신호의 변화 추이 정보를 이용하여 모니터링 단말기에 상기 피검체의 건강 상태와 관련한 위험성을 알람으로 경보하는 알람 경보부를 더 포함할 수 있다.
상기 멀티 센서부는 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 상기 피검체의 심박수, 호흡수, 움직임 및 혈압 중 적어도 하나를 상기 생체 신호로서 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템은 상기 멀티 센서부의 출력 신호로부터 시간 영역(time-domain)의 파형 데이터를 추출하고, 푸리에 변환을 통해 상기 추출된 시간 영역의 파형 데이터를 주파수 영역(frequency-domain)의 파형 데이터로 변환하며, 상기 주파수 영역의 파형 데이터로부터 특징 벡터를 추출하여 상기 생체 신호를 생성하는 신호 변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 멀티 센서부는 상기 피검체의 체온을 측정하기 위한 열화상 센서를 더 포함하고, 상기 열화상 센서에 의해 측정된, 상기 피검체의 체온 변화를 통해 상기 피검체의 존재 여부를 인식하고, 상기 피검체가 존재하는 것으로 인식된 경우에만 상기 생체 신호를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 방법은 제1 및 제2 레이더 센서로 구성되는 멀티 센서부, 및 신호 분석부를 포함하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템을 이용한 생체 신호 측정 방법에 있어서, 상기 멀티 센서부가 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 피검체의 생체 신호를 감지하는 단계; 상기 신호 분석부가 상기 제1 및 제2 레이더 센서 중 어느 하나의 레이더 센서를 선택하는 단계; 및 상기 신호 분석부가 상기 선택된 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수개의 레이더 센서를 설치하고 상황에 따라서 택일하여 사용하는 멀티 센싱 기술을 기반으로 피검체의 생체 신호를 보다 효율적으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 멀티 센서부의 일 실시예에 따른 상세 구성 및 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 멀티 센서부의 다른 실시예에 따른 상세 구성 및 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 멀티 센서부의 일 실시예에 따른 상세 구성 및 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 멀티 센서부의 다른 실시예에 따른 상세 구성 및 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템(100)은 멀티 센서부(110), 센서 설정부(120), 신호 변환부(130), 신호 분석부(140), 알람 경보부(150), 및 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 멀티 센서부(110)는 적어도 둘 이상의 레이더 센서로 구성될 수 있는데, 본 실시예에서는 제1 레이더 센서 및 제2 레이더 센서, 즉 2개의 레이더 센서로 구성된다. 이때, 상기 제1 레이더 센서 및 제2 레이더 센서는 서로 다른 종류의 레이더 센서로 구성되는 것이 더 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 동일한 종류의 레이더 센서로 구성될 수도 있다. 다만, 본 실시예에서는 서로 다른 종류의 레이더 센서로 구성된 것으로 설명하기로 한다.
예를 들면, 상기 제1 레이더 센서는 정확성이 높은 반면 노이즈에 취약한 임펄스 레이더 센서를 포함할 수 있고, 상기 제2 레이더 센서는 노이즈 제거에 유리한 FMCW 레이더 센서를 포함할 수 있다. 다만, 상기 제1 및 제2 레이더 센서는 상기의 센서들에 한정되지 않고 그 밖에 현존하는 다양한 다른 센서들로 구성될 수도 있다.
상기 멀티 센서부(110)는 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 피검체의 생체 신호를 감지할 수 있다. 예컨대, 상기 멀티 센서부(110)는 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 상기 피검체의 심박수, 호흡수, 움직임 및 혈압 중 적어도 하나를 상기 생체 신호로서 감지할 수 있다.
이를 위해, 상기 멀티 센서부(110)는 상기 생체 신호의 감지를 통해 상기 피검체의 건강 상태를 파악할 수 있도록 다양한 장소에 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 멀티 센서부(110)는 침대 또는 잠자리 등에 설치되어 사람의 수면 상태(생체 신호의 변화)를 측정할 수 있다.
다른 예로, 상기 멀티 센서부(110)는 보호시설 내에 설치되어 동물을 접촉하지 않은 상태에서 생체 신호를 측정하여 동물의 건강 상태를 파악할 수도 있으며, 또 달리 교정시설이나 노인 보호시설 등의 생활공간 내 구획된 다수의 방에 각각 설치되어 생활공간 내에 있는 사람들 각각의 생체 신호를 측정할 수도 있다.
상기 멀티 센서부(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피검체(401)의 체온을 측정하기 위한 열화상 센서(230)를 더 포함할 수 있다. 상기 멀티 센서부(110)는 상기 열화상 센서(230)에 의해 측정된, 상기 피검체(401)의 체온 변화를 통해 상기 피검체(401)의 존재 여부를 인식할 수 있다.
이때, 상기 멀티 센서부(110)는 상기 피검체(401)가 존재하는 것으로 인식된 경우(410의 "예" 방향)에는 상기 피검체(401)의 생체 신호를 감지할 수 있다. 반면, 상기 피검체(401)가 존재하지 않는 것으로 인식된 경우(410의 "아니오" 방향)에는 본 실시예를 종료한다.
다시 말해, 상기 멀티 센서부(110)는 상기 피검체(401)가 존재하는 것으로 인식한 경우(410의 "예" 방향)에는 상기 제1 및 제2 레이더 센서의 일 실시예인 임펄스 레이더 센서(210) 및 FMCW 레이더 센서(220)에 각각 동작 신호를 전달하여 상기 피검체(401)의 생체 신호를 감지할 수 있다.
상기 센서 설정부(120)는 상기 멀티 센서부(110)에서 상기 생체 신호와 노이즈를 구분하기 위한 기준(nFactor)을 설정할 수 있다. 상기 멀티 센서부(110)에 포함된 상기 제1 및 제2 레이더 센서(210, 220)는 그 방식에 있어서 측정하려는 대상(피검체) 이외에 허상(ghost)을 감지할 수 있다.
이는 상기 피검체의 생체 신호를 감지하기 위한 공간(빈 공간)에 사람(피검체)이 없을 때도 있는 것처럼 나타나기도 하고, 사람이 있을 때에도 없는 것처럼 미감지되는 현상을 유발시킨다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 미감지 현상을 보완하기 위하여 상기 센서 설정부(120)를 통해 알고리즘이 추가된 레이더 센서(210, 220)를 제공할 수 있다.
이를 위해, 상기 센서 설정부(120)는 먼저 상기 피검체의 생체 신호를 감지하기 위한 공간(빈 공간)에 대한 기초 데이터를 구한다. 그런 다음, 상기 센서 설정부(120)는 상기 기초 데이터에 대하여 평균값을 구한다. 그리고, 상기 센서 설정부(120)는 상기 기초 데이터의 개수에 대한 하프(Half)값을 구한다. 이후, 상기 센서 설정부(120)는 상기 기초 데이터의 최소값을 구한다.
상기 센서 설정부(120)는 상기와 같은 과정을 통해 산출된 상기 평균값, 상기 하프값 및 상기 최소값을 이용하여 상기 nFactor를 설정할 수 있다. 구체적으로, 상기 센서 설정부(120)는 하기 수학식 1에 상기 평균값, 상기 하프값 및 상기 최소값을 적용하여 산출된 값으로 상기 nFactor를 설정할 수 있다.
[수학식 1]
nFactor = Max(평균값,Half값) + Min(평균값,Half값) - 최소값
여기서, 상기 하프(Half)값은 입력된 신호의 개수가 50:50으로 구분될 수 있는 값을 나타내며, 상기 평균값은 입력된 모든 신호의 평균값을 나타낸다. 상기 수학식 1은 앞서 언급한 바와 같이 상기 레이더 센서(210, 220) 설치 후 자동 튜닝(알고리즘 추가)을 위해 사용될 수 있다.
상기 신호 변환부(130)는 상기 멀티 센서부(110)에 의해 감지된 상기 생체 신호를 주파수 검출 방식으로 변환할 수 있다. 이는 파형 검출 방식으로 생체 신호를 측정하는 것보다 주파수 검출 방식으로 생체 신호를 측정하는 것이 더욱 용이하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 주파수 검출 방식으로 상기 피검체의 생체 신호를 측정할 수 있도록, 상기 신호 변환부(130)를 이용하여 상기 파형 검출 방식의 생체 신호를 상기 주파수 검출 방식의 생체 신호로 변환할 수 있다.
즉, 상기 신호 변환부(130)는 상기 멀티 센서부(110)의 출력 신호로부터 시간 영역(time-domain)의 파형 데이터를 추출하고, 푸리에 변환을 통해 상기 추출된 시간 영역의 파형 데이터를 주파수 영역(frequency-domain)의 파형 데이터로 변환할 수 있다.
상기 신호 변환부(130)는 상기 주파수 영역의 파형 데이터로부터 특징 벡터를 추출할 수 있다. 이를 위해, 상기 신호 변환부(130)는 고역 통과 필터(HPF: High Pass Filter)를 통해 저주파 대역의 신호는 제거하고 고주파 대역의 신호만을 통과시켜 상기 특징 벡터를 추출할 수 있다. 그리고, 상기 신호 변환부(130)는 상기 추출된 특징 벡터를 이용하여 상기 주파수 검출 방식의 생체 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 노인 보호시설 내 특정 방에 있는 어떤 사람의 심박수를 측정하는 경우에 있어서 해당 측정 대상(피검체)의 생체 신호를 상기 주파수 검출 방식으로 변환하는 방법에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 멀티 센서부(110)를 통해 피검체의 심박 파형을 추출한다. 이어서, 상기 추출한 파형 데이터는 시간 축(time-domain)의 파형으로 이를 주파수 축(frequency-domain) 파형으로 변환한다. 이때 필요에 따라 필터링을 할 수도 있다. 이론적으로 푸리에 변환(Fourier Transform)을 통해 변환한다.
상기 주파수 축 파형으로 변환하는 이유는 frequency-domain에서 파형의 크기가 time-domain에서 파형의 크기보다 크기 때문에 노이즈와 신호를 구분하기 더욱 용이하기 때문이다. 참고로, 상기 레이더 센서의 특성상, 측정 대상의 크기에 따라 심박 파형의 크기가 비례한다.
다음으로, frequency-domain에서 심박 파형으로 주파수를 추출한다. 그런 다음에는 이렇게 얻어진 주파수를 파형의 주기로 환산한 후 심박수를 계산한다.
상기 신호 분석부(140)는 상기 멀티 센서부(110)의 출력 신호에 기초하여 상기 제1 및 제2 레이더 센서 중 어느 하나의 레이더 센서를 선택하고, 상기 선택된 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석할 수 있다.
본 실시예에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 레이더 센서는 임펄스 레이더 센서(IR)(210)로 구성될 수 있고, 상기 제2 레이더 센서는 FMCW 레이더 센서(220)로 구성될 수 있다. 다만, 상기 임펄스 레이더 센서(IR)(210)와 상기 FMCW 레이더 센서(220)는 상황에 따라서 각각 메인 센서와 서브 센서로 동작할 수 있다.
즉, 상기 신호 분석부(140)는 상기 임펄스 레이더 센서(210)를 메인 센서로 상기 FMCW 레이더 센서(220)를 서브 센서로 설정하여 우선적으로 상기 임펄스 레이더 센서(210)에 의해 감지된 생체 신호(임펄스 데이터)를 수신하여 분석할 수 있다.
여기서, 상기 신호 분석부(140)는 우선적으로 상기 임펄스 레이더 센서(210)에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하되, 상기 임펄스 레이더 센서(210)에 의해 감지된 생체 신호의 신뢰도가 상기 FMCW 레이더 센서(220)에 의해 감지된 생체 신호보다 낮은 경우, 메인 센서인 상기 임펄스 레이더 센서(210) 대신에 서브 센서인 상기 FMCW 레이더 센서(220)에 의해 감지된 생체 신호(FMCW 데이터)를 수신하여 분석할 수 있다. 즉, 상기 신호 분석부(140)는 제1 레이더 센서인 임펄스 레이더 센서(210)와 제2 레이더 센서인 FMCW 레이더 센서(220) 중에서 상대적으로 신뢰도가 높은 생체 신호를 제공하는 레이더 센서를 선택하고 선택된 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 분석할 수 있다. 참고로, 생체 신호의 '신뢰도'란 노이즈 등의 요소 고려하여 보다 정확하고 신속한 분석이 가능한 데이터의 품질을 의미한다고 볼 수 있다.
예컨대, 상기 신호 분석부(140)는 우선적으로 상기 임펄스 레이더 센서(210)에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하되, 상기 임펄스 레이더 센서(210)에 의해 감지된 생체 신호에 포함된 노이즈가 미리 설정된 기준을 초과하는 경우 메인 센서인 상기 임펄스 레이더 센서(210) 대신에 서브 센서인 상기 FMCW 레이더 센서(220)에 의해 감지된 생체 신호(FMCW 데이터)를 수신하여 분석할 수 있다.
이때, 상기 신호 분석부(140)는 상기 FMCW 레이더 센서(220)로부터 직접 상기 FMCW 데이터를 수신할 수 있으며, 또 달리 상기 임펄스 레이더 센서(210) 및 상기 FMCW 레이더 센서(220) 모두로부터 각각 상기 임펄스 데이터 및 상기 FMCW 데이터를 수신할 수 있다.
상기 신호 분석부(140)는 상기 멀티 센서부(110)에 의해 감지된 상기 생체 신호를 분석하여 상기 생체 신호의 변화 추이 정보를 생성할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 신호 분석부(140)는 상기 신호 변환부(130)에 의해 생성된 상기 주파수 검출 방식의 생체 신호를 분석하여 상기 생체 신호의 변화 추이 정보를 생성할 수 있다.
예컨대, 상기 신호 분석부(140)는 상기 멀티 센서부(110)를 통해 상기 피검체의 심박수와 호흡수가 측정되면 이를 분석하여 상기 피검체의 심박수와 호흡수 각각의 변화값을 산출하고, 상기 산출된 변화값에 기초하여 상기 피검체의 심박수와 호흡수 각각의 변화 추이 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 신호 분석부(140)는 상기 멀티 센서부(110)를 통해 상기 피검체의 움직임(모션)이 측정되면 이를 분석하여 상기 피검체의 모션 변화값을 산출하고, 상기 산출된 모션 변화값에 기초하여 상기 피검체의 모션에 관한 변화 추이 정보를 생성할 수 있다.
상기 알람 경보부(150)는 상기 신호 분석부(140)에 의해 생성된 상기 변화 추이 정보를 이용하여 모니터링 단말기(미도시)에 상기 피검체의 건강 상태와 관련한 위험성을 알람으로 경보할 수 있다.
이를 위해, 상기 알람 경보부(150)는 상기 신호 분석부(140)에 의해 생성된 상기 변화 추이 정보를 이용하여 상기 피검체의 건강 상태와 관련한 위험성 지수를 산출하고, 상기 산출된 위험성 지수를 미리 설정된 기준과 비교할 수 있다. 상기 비교 결과, 상기 산출된 위험성 지수가 상기 미리 설정된 기준보다 크면, 상기 알람 경보부(150)는 상기 모니터링 단말기(관리자의 모바일 단말기)에 상기 피검체의 건강 상태와 관련한 위험성을 알람으로 경보할 수 있다.
상기 알람 경보부(150)는 상기 피검체의 건강 상태와 관련한 위험성을 알람으로 경보할 때, 필요에 따라서 상기 멀티 센서부(110)에 구비된 카메라(미도시)에 의해 촬영된 실시간 영상을 함께 상기 모니터링 단말기에 전송할 수 있다.
한편, 상기 알람 경보부(150)는 상기 수학식 1에서 상기 평균값과 상기 하프값의 차이가 미리 설정된 값보다 크면, 상기 노이즈에 해당하는 허상(ghost)의 발생 확률이 높은 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라, 상기 알람 경보부(150)는 상기 nFactor의 설정을 다시 수행하도록 알리기 위한 알림을 발생시킬 수 있으며, 상기 발생된 알림을 상기 모니터링 단말기에 전송할 수 있다.
상기 제어부(160)는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템(100), 즉 상기 멀티 센서부(110), 상기 센서 설정부(120), 상기 신호 변환부(130), 상기 신호 분석부(140), 상기 알람 경보부(150) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable 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 컨트롤러를 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 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 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.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
여기서 설명하는 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 아래와 같이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 상기 센서 설정부(120)는 상기 멀티 센서부(110)에서 상기 생체 신호와 노이즈를 구분하기 위한 기준(nFactor)을 설정할 수 있다.
이에 대해 도 6을 더 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 단계(610)에서 상기 센서 설정부(120)는 상기 피검체의 생체 신호를 감지하기 위한 공간(빈 공간)에 대한 기초 데이터를 구한다.
이후, 단계(620)에서 상기 센서 설정부(120)는 상기 기초 데이터에 대하여 평균값을 구한다.
이후, 단계(630)에서 상기 센서 설정부(120)는 상기 기초 데이터의 개수에 대한 하프(Half)값을 구한다.
이후, 단계(640)에서 상기 센서 설정부(120)는 상기 기초 데이터의 최소값을 구한다.
이후, 단계(650)에서 상기 센서 설정부(120)는 상기 평균값, 상기 하프값 및 상기 최소값을 이용하여 상기 nFactor를 설정할 수 있다.
다시 도 1 및 도 5를 참조하면, 단계(520)에서 상기 멀티 센서부(110)는 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 상기 피검체의 생체 신호를 감지할 수 있다. 이때, 상기 멀티 센서부(110)는 상기 센서 설정부(120)에 의해 자동 튜닝됨으로써 미감지 및 허상(ghost)의 오류를 개선할 수 있다.
다음으로, 단계(530)에서 상기 신호 변환부(130)는 상기 멀티 센서부(110)의 출력 신호를 주파수 검출 방식으로 변환할 수 있다.
이에 대해 도 7을 더 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저 단계(710)에서 상기 신호 변환부(130)는 상기 멀티 센서부(110)의 출력 신호로부터 시간 영역(time-domain)의 파형 데이터를 추출할 수 있다.
이후, 단계(720)에서 상기 신호 변환부(130)는 푸리에 변환을 통해 상기 추출된 시간 영역의 파형 데이터를 주파수 영역(frequency-domain)의 파형 데이터로 변환할 수 있다.
이후, 단계(730)에서 상기 신호 변환부(130)는 상기 주파수 영역의 파형 데이터로부터 특징 벡터를 추출하여 상기 생체 신호를 생성할 수 있다.
다시 도 1 및 도 5를 참조하면, 단계(540)에서 상기 신호 분석부(140)는 상기 제1 및 제2 레이더 센서 중 어느 하나의 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석할 수 있다.
다음으로, 단계(550)에서 상기 신호 분석부(140)는 상기 생체 신호의 분석 결과를 토대로 하여 상기 생체 신호의 변화 추이 정보를 생성할 수 있다. 이때, 상기 신호 분석부(140)는 상기 신호 변환부(130)에 의해 상기 주파수 검출 방식으로 변환된 생체 신호를 분석하여 상기 생체 신호의 변화 추이 정보를 생성할 수 있다.
다음으로, 단계(560)에서 상기 알람 경보부(150)는 상기 신호 분석부(140)에 의해 생성된 상기 변화 추이 정보를 이용하여, 상기 모니터링 단말기에 상기 피검체의 건강 상태와 관련한 위험성을 알람으로 경보할 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), CDROM, 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. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
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 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
110: 멀티 센서부
120: 센서 설정부
210: 제1 레이더 센서(IR)
220: 제2 레이더 센서(FMCW)
230: 열화상 센서
130: 신호 변환부
140: 신호 분석부
150: 알람 경보부
160: 제어부
120: 센서 설정부
210: 제1 레이더 센서(IR)
220: 제2 레이더 센서(FMCW)
230: 열화상 센서
130: 신호 변환부
140: 신호 분석부
150: 알람 경보부
160: 제어부
Claims (10)
- 제1 및 제2 레이더 센서로 구성되고, 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 피검체의 생체 신호를 감지하는 멀티 센서부; 및
상기 제1 및 제2 레이더 센서 중 어느 하나의 레이더 센서를 선택하고, 상기 선택된 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하는 신호 분석부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 신호 분석부는
상기 제1 레이더 센서를 메인 센서로 상기 제2 레이더 센서를 서브 센서로 설정하여 우선적으로 상기 제1 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 신호 분석부는
우선적으로 상기 제1 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하되, 상기 제1 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호의 신뢰도가 상기 제2 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호의 신뢰도보다 낮은 경우, 메인 센서인 상기 제1 레이더 센서 대신에 서브 센서인 상기 제2 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 제1 레이더 센서와 상기 제2 레이더 센서는 서로 다른 종류의 레이더 센서이고,
상기 제1 레이더 센서는 정확성이 높은 반면 노이즈에 취약한 임펄스 레이더 센서를 포함하고,
상기 제2 레이더 센서는 노이즈 제거에 유리한 FMCW 레이더 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 멀티 센서부에서 상기 생체 신호와 노이즈를 구분하기 위한 상기 기준을 설정하는 센서 설정부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 생체 신호의 분석 결과를 토대로 상기 신호 분석부에 의해 생성된, 상기 생체 신호의 변화 추이 정보를 이용하여 모니터링 단말기에 상기 피검체의 건강 상태와 관련한 위험성을 알람으로 경보하는 알람 경보부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 멀티 센서부는
상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 상기 피검체의 심박수, 호흡수, 움직임 및 혈압 중 적어도 하나를 상기 생체 신호로서 감지하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 멀티 센서부의 출력 신호로부터 시간 영역(time-domain)의 파형 데이터를 추출하고, 푸리에 변환을 통해 상기 추출된 시간 영역의 파형 데이터를 주파수 영역(frequency-domain)의 파형 데이터로 변환하며, 상기 주파수 영역의 파형 데이터로부터 특징 벡터를 추출하여 상기 생체 신호를 생성하는 신호 변환부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 멀티 센서부는
상기 피검체의 체온을 측정하기 위한 열화상 센서를 더 포함하고, 상기 열화상 센서에 의해 측정된, 상기 피검체의 체온 변화를 통해 상기 피검체의 존재 여부를 인식하고, 상기 피검체가 존재하는 것으로 인식된 경우에만 상기 생체 신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템.
- 제1 및 제2 레이더 센서로 구성되는 멀티 센서부, 및 신호 분석부를 포함하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템을 이용한 생체 신호 측정 방법에 있어서,
상기 멀티 센서부가 상기 제1 및 제2 레이더 센서를 이용하여 피검체의 생체 신호를 감지하는 단계;
상기 신호 분석부가 상기 제1 및 제2 레이더 센서 중 어느 하나의 레이더 센서를 선택하는 단계; 및
상기 신호 분석부가 상기 선택된 레이더 센서에 의해 감지된 생체 신호를 수신하여 분석하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 방법.
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| KR1020210172055A KR102641249B1 (ko) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템 |
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| KR1020210172055A KR102641249B1 (ko) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 멀티 레이더 센서 기반 생체 신호 측정 시스템 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101838704B1 (ko) * | 2016-12-14 | 2018-03-20 | (주)더블유알티랩 | 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 방법 및 장치 |
| KR20180032980A (ko) * | 2016-09-23 | 2018-04-02 | 엘지이노텍 주식회사 | 생체신호 측정 장치 및 이를 이용한 생체신호 측정방법 |
| KR20210034724A (ko) * | 2019-09-20 | 2021-03-31 | 삼성전자주식회사 | 생체 신호를 추정하는 전자 장치 및 그 방법 |
-
2021
- 2021-12-03 KR KR1020210172055A patent/KR102641249B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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