WO2014107017A1 - 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치 및 방법에 관한 것으로, 피검자의 심전도 및 움직임 모니터링장치를 168시간(7일) 이상의 연속 실시간으로 측정 및 기록하고, 움직임에 의한 스트레스 신호를 제거한 순수한 정신적 스트레스 상태만을 획득하도록 하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 목적은 피검자의 피부에 접촉하는 심전도센서와, 상기 심전도센서로부터 감지된 심전도신호를 실시간으로 연속 저장하는 신호처리장치, 상기 신호처리장치로부터 전송된 심전도신호로부터 피검자의 정신적 스트레스를 분석하는 스트레스분석장치로 구성된 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치에 있어서, 신호처리장치는 심전도센서로부터 감지된 심전도신호를 필터링 및 아날로그 증폭하는 필터링 및 증폭부; 피검자의 움직임에 따른 3축 가속도데이터를 감지하는 가속도센서; 필터링 및 증폭부에서 아날로그 증폭된 심전도신호를 접속단자를 통해 입력받아 디지털신호로 변환하고, 심전도신호로부터 심전도데이터를 획득 및 저장하고, 가속도센서를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 입력받아 상기 심전도신호에 실시간 동기시켜 저장하고, 스트레스분석장치로 전송하는 마이크로콘트롤러; 및 마이크로콘트롤러의 제어에 의해 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 시간영역으로 동기시켜 저장하는 메모리부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치 및 방법

본 발명은 무구속 무자각 상태에서의 장시간 스트레스 모니터링 시스템(Long Term Stress Monitoring System)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 신체 부착형 장시간 스트레스 모니터링장치를 통해 측정된 심전도신호와 사용자의 움직임 및 자세를 측정하여, 움직임에 의한 스트레스 신호를 제거한 순수한 정신적 스트레스 신호만을 획득하도록 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 정신적 스트레스는 혈중 스트레스 호르몬을 증가시키거나, 교감신경을 항진시킴으로써 다양한 증상과 결과를 초래하고, 스트레스 및 불안, 우울, 적대감 등 스트레스와 관련된 감정상태는 체내의 호르몬에 영향을 주는데, 특히 아드레날린과 같은 호르몬을 분비시켜서 만성질환을 악화시킬 뿐 아니라, 심장질환의 발병율도 증가시킬 있다. 즉, 정신적 스트레스는 당뇨병을 비롯한 고혈압, 고지혈증, 심혈관질환, 우울증과 같은 다양한 만성질환의 원인으로 보고 있다.

피검자로부터 획득된 심전도, 근전도, 맥박, 피부온도, 피부전기저항, 호흡수 등 다양한 생체정보는 피검자의 정신적 스트레스와 건강상태를 분석하는데 중요한 파라미터로 활용되고 있다.

여기서, 심전도는 심장에서 흥분도가 발생되고 소실될 때 생기는 전위의 변화를 체표면에서기록하는 것으로 P-QRS-T와 같은 고유의 파형정보를 가지고 있으며, ECG 또는 EKG이라고 한다.

또한, 맥파는 광용적맥파측정법(photoplethysmograph, PPG)를 이용하여 획득되며, 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써, 심박활동 상태를 추정하는 신호로 사용된다.

이와 같이, 획득된 심전도 또는 맥파로부터 심박동과 박동 사이의 간격(RRI: R-R interbals)를 추출하고, 상기 RRI로부터 심박변이도(HRV : Heart Rate Variability)을 산출하게 된다.

상기 HRV는 건강유지와 질병 예방에 필요한 생체신호 정보 분석기술로서 활발하게 연구되고 있으며, 특히 상기 심박수변화량을 분석하여 신체의 자율신경계(교감신경과 부교감신경)의 작용 정도를 판단할 수 있으며, 이를 파라미터로 피검자의 정신적 스트레스를 정량화하게 된다.

최근 심전도측정장치는 병원 등의 심전도 검사실에 비치되어 피검자가 침대에 누운상태에서 측정하는 고정식이 있으며, 소형화하여 환자가 휴대가 간편하도록 하여, 언제 어디서나 심전도를 측정할 수 있는 휴대용으로 간편하게 측정할 수 있는 휴대형이 있으며, 가슴에 파스형태로 부착하여 원격으로 측정된 심전도신호를 휴대폰 또는 컴퓨터로 무선신호로 전송가능하도록 하는 부착형이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 심전도측정을 이용한 스트레스 모니터링 장치의 블록 구성도로서, 국내 특허등록 제10-1006534호에 개시되어 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 스트레스 모니터링 장치(10)는 전극(11)을 포함하여 구성되며, 전극(11)은 사용자의 인체에 부착된다.

또한, 스트레스 모니터링 장치(10)는 휴대가 용이한 사이즈로 제작되며, 전극(11)을 통해 수집된 심전도 데이터를 실시간으로 기록하여 심박동 변이(HRV) 신호를 분석하고, 스트레스 지수를 계산하여 스트레스 지수를 디스플레이 창을 통하여 출력한다.

상기 스트레스 지수는 사용자의 이동통신 단말기(20), 즉 휴대폰으로 전송되고, 휴대폰은 수신한 스트레스 지수를 다시 무선으로 병원 내에 구축된 서버로 전송한다.

이와 같이 구성된 종래기술에 따른 심전도 측정을 이용한 스트레스 모니터링 장치 및 방법은 기존의 스트레스 분석방법을 응용한 고유의 스트레스 지수를 추출함으로써 좀더 정확하게 스트레스 정도를 정량화할 수 있는 효과가 있으며, 또한, 기존에는 어려웠던 스트레스를 객관적으로 실시간 측정하고 이를 병원 진료시스템과 공유함으로써 스트레스와 관련된 다양한 질환, 예를 들면 당뇨병, 심근경색, 소화기능장애, 우울증 등에 응용하여 스트레스 정도를 파악하고 이로 인한 질병악화를 예방하는데 기여할 수 있는 효과가 있다.

그러나, 이러한 종래기술에 따른 무구속 무자각상태의 심전도 획득을 위하여 피검자의 신체에 부착하여 측정할 때, 휴대폰과의 통신등에 소요되는 전력소비로인해 발생된 구동전원의 한계로 인하여 단시간의 심전도만을 획득할 수 있을 뿐, 일주일 이상의 장시간 지속 심전도는 획득하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 스트레스 모니터링 장치(10)와 전극(11)을 연결하기 위한 전선들로 인해 이를 착용하고 일상생활을 하기에는 매우 불편함이 있어, 피검자의 일상생활에서의 심전도를 측정하는데 한계가 있었다.

뿐만 아니라, 피검자가 신체일부에 부착 또는 착용하여 측정할 경우 피검자가 움직임 또는 자세변화로 인한 발생된 스트레스 신호와 순수한 정신적 스트레스를 분별하지 못해 정신적 스트레스만을 산출하는데 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명은 심전도 및 움직임 모니터링장치를 168시간(7일) 이상의 연속 측정 및 기록이 가능하도록 하고, 신체일부에 패치형태로 부착하여 무구속, 무자각 상태에서 피검자가 착용감을 최소화하도록 초소형, 초경량화한 자율신경계(ANS : Autonomic Nervous System) 분석기법을 이용한 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 패치 형태의 장시간 심전도획득장치에 가속도센서(Accelerometer)를 구비하여 심전도와 시간영역으로 동기된 사용자의 움직임 또는 자세변화를 측정하여, 움직임에 의한 스트레스 신호를 제거한 순수한 정신적 스트레스 상태만을 획득하도록 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치는 피검자의 피부에 접촉하는 심전도센서와, 상기 심전도센서로부터 검지된 심전도신호를 실시간으로 연속 저장하는 신호처리장치와, 상기 신호처리장치로부터 전송된 심전도신호로부터 피검자의 정신적 스트레스를 분석하는 스트레스분석장치로 구성된 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치에 있어서, 상기 신호처리장치는 상기 심전도센서로부터 검지된 심전도신호를 필터링 및 아날로그 증폭하는 필터링 및 증폭부; 상기 피검자의 움직임에 따른 3축 가속도데이터를 검지하는 가속도센서; 상기 필터링 및 증폭부에서 아날로그 증폭된 심전도신호를 접속단자를 통해 입력받아 디지털신호로 변환하고, 상기 심전도신호로부터 심전도데이터를 획득 및 저장하고, 상기 가속도센서를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 입력받아 상기 심전도신호에 실시간 동기시켜 저장하고, 상기 스트레스분석장치로 전송하는 마이크로콘트롤러; 및 상기 마이크로콘트롤러의 제어에 의해 상기 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 시간영역으로 동기시켜 저장하는 메모리부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 심전도센서는 상기 신호처리장치와 결합되어 피검자의 신체에 부착하는 패치형태로 구성되며, 상기 피검자의 피부에 접촉하여 미세전류신호를 검지하는 3점 심전도전극; 및 상기 3점 심전도전극에 신호라인으로 연결되고, 상기 신호라인의 다른 끝단을 상기 신호처리장치와 전기적으로 접속함과 아울러 상기 패치형태의 심전도센서에 고정하기 위한 도전체의 고정부재;를 포함하되, 상기 고정부재는 상기 심전도센서와 신호처리장치가 착탈가능하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 스트레스분석장치는 상기 신호처리장치로부터 전송된 피검자의 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 분석하여 동잡음 스트레스를 제거한 정신적 스트레스만을 추출하는 프로그램이 탑재된 스마트폰 또는 개인용컴퓨터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 마이크로콘트롤러는 상기 필터링 및 증폭부로부터 입력된 아날로그 심전도신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털변환부; 상기 가속도센서를 구동 및 3축 가속도데이터를 입력받는 직렬통신부; 상기 아날로그/디지털변환부를 통해 심전도신호에서 심전도데이터를 획득 및 저장하고, 상기 가속도센서를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 입력받아 상기 심전도신호에 시간영역으로 동기시켜 저장하는 중앙처리장치; 상기 중앙처리장치에 실시간 클럭을 제공하는 RTC; 및 상기 메모리부에 저장된 상기 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치로 전송하기 위한 외부통신부; 상기 중앙처리장치의 제어에 의해 상기 접속된 메모리부에 데이터를 저장 또는 엑세스하는 메모리콘트롤러; 상기 신호처리장치의 온/오프 동작 선택을 감지하고, 동작 및 전원상태 표시제어신호를 통신하는 외부입출력부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석과정은 일정기간 동안 지속 심전도신호를 피검자로부터 획득하고, 심전도신호로부터 산출된 RRI와, 상기 RRI에 시간영역으로 동기된 피검자의 3축 가속도 데이터를 신호처리장치에 저장하고, 상기 신호처리장치에 저장된 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치에서 전송받아 피검자의 정신적 스트레스를 분석하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석방법에 있어서, 상기 신호처리장치에 저장된 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치로 전송하는 제1과정; 상기 스트레스분석장치는 상기 제1과정에서 전송받은 심전도데이터로부터 시간영역별 스트레스지수를 산출하는 제2과정; 상기 제2과정을 통해 산출된 스트레스지수에서 피검자의 스트레스 정도를 판단하는 제3과정; 상기 제1과정에서 전송된 3축 가속도데이터로부터 시간영역별 피검자의 움직임 및 자세를 분석하는 제4과정; 상기 제4과정을 통해 분석된 피검자의 자세별로 움직임이 없는 시간영역을 측정하는 제5과정; 및 상기 제5과정에서의 산출된 피검자의 움직임이 없는 자세별 시간영역과 상기 제3과정의 시간영역별 스트레스지수를 비교하여, 피검자의 움직임이 없는 자세별 정신적 스트레스상태를 판단하는 제6과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치 및 방법은 신호처리장치를 패치형태의 전극을 이용하여 신체에 부착하도록 초소형, 초경량화하고, 전력소비를 초저전력화하여 무구속, 무자각 상태에서 168시간(7일)이상의 RRI를 획득할 수 있는 효과가 있으며, 신호처리장치 내부에 가속도센서를 구비하여 심전도와 시간영역으로 동기된 사용자의 움직임 및 자세를 측정하여 움직임에 의한 스트레스신호를 측정할 수 있으며, 움직임에 의한 스트레스를 제외한 고정된 자세에서의 스트레스를 분석하여 순수한 정신적 스트레스만을 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 심전도측정을 이용한 스트레스 모니터링 장치의 블록 구성도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치를 착용한 실시예를 보인도이고,

도 3은 본 발명의 실시예 따른 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치의 전체 개략 구성도이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호처리장치의 블록 구성도이고,

도 5는 도 4에서 마이크로콘트롤러의 블록 구성도이고,

도 6은 도 5에서 아날로그/디지털변환부의 동작 흐름도이고,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 신호처리장치의 동작 흐름도이고,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 장시간 스트레스 분석과정의 흐름도이고,

도 9는 스트레스분석장치에서 스트레스지수를 산출하기 위한 과정을 표시한 그래프이고,

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가속도센서가 내장된 신호처리장치의 위치에 따른 3축 설정값을 표시한 도이고,

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 가속도센서로부터 산출된 3축 가속도데이터를 분석하여 피검자의 움직임 및 자세를 분석 판단한 그래프 표시도이고,

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 x축 가속도 그래프 및 스트레스지수 그래프 표시도 이다.

본 발명의 실시예에 따른 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치 및 방법의 구성 및 작용에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치의 전체 구성도로서, 피검자의 신체에 부착하는 패치형태의 심전도센서(100)와, 상기 심전도센서(100)에 결합고정되고, 전기적으로 접속되어 심전도센서(100)에서 감지된 전기신호를 증폭 및 필터링하여 심전도(ECG)를 획득하고, 상기 심전도로부터 RRI를 산출하여 저장하며, 내장된 가속도센서로부터 3축 가속도데이터를 획득하여 저장하는 신호처리장치(200)와, 상기 신호처리장치(200)로부터 RRI 및 3축 가속도데이터를 전송받아 피검자의 전체 스트레스를 분석하고, 피검자의 움직임으로 인한 스트레스를 제거하여 순수한 정신적인 스트레스만을 획득하도록 하는 스트레스분석장치(300)로 구성된다.

여기서, 심전도센서(100)는 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 신호처리장치(200)와 전기적으로 결합 및 고정되어, 상기 신호처리장치를 감싸안은 상태로 피검자의 신체에 부착하도록 패치형태로 구성되며, 상기 피검자의 피부에 접촉하여 미세전류신호를 감지하는 3점 심전도전극(101~103)과, 상기 3점 심전도전극(101~103)에 신호라인(104)으로 연결되고, 상기 신호라인(104)의 다른 끝단을 상기 신호처리장치(200)와 전기적으로 접속함과 아울러 상기 패치형태의 심전도센서에 고정하기 위한 도전체의 고정부재(105)로 구성하되, 상기 고정부재(105)는 바람직하게는 상기 심전도센서(100)와 신호처리장치(200)가 착탈이 용이하도록 스냅단추로 구성된다.

상기 신호처리장치(200)의 외부는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 패치형태의 심전도센서(100)의 각 고정부재(105)와 전기적 도전 및 고정하기 위한 3점 연결단자(201)가 구비되고, 전원상태 및 전원 온/오프 상태를 표시하기 위한 각 표시부(225)가 구비되고, 상기 신호처리장치와 상기 스트레스분석장치를 유선으로 연결하기 위한 커넥터(202)로 구성된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 신호처리장치의 상세 블록 구성도로서, 상기 심전도센서(100)로부터 감지된 심전도를 설정된 대역으로 필터링 및 설정 레벨로 증폭하는 필터링 및 증폭부(210)와, 상기 신호처리장치(200)에 내장되어 피검자의 움직임에 따른 3축 가속도신호를 측정하는 가속도센서(221)와, 상기 필터링 및 증폭부(210)에서 아날로그 증폭된 심전도신호를 접속단자를 통해 입력받아 디지털신호로 변환하고, 상기 심전도신호로부터 심전도데이터를 획득 및 저장하고, 상기 가속도센서(221)를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 입력받아 상기 심전도신호에 실시간 동기시켜 저장하고, 상기 스트레스분석장치(300)로 전송하는 마이크로콘트롤러(230)와, 상기 마이크로콘트롤러(230)의 제어에 의해 상기 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 시간영역으로 동기시켜 저장하는 메모리부(223)와, 사용자에 의해 상기 신호처리장치(200)의 온/오프 제어를 위한 버튼부(224)와, 상기 신호처리장치(200)의 동작상태 및 배터리충전상태를 표시하는 표시부(225)와, 상기 신호처리장치(200)의 각 부에 구동전원을 공급하는 배터리부(222)로 구성된다.

상기 필터링 및 증폭부(210)는 상기 심전도센서(100)로부터 입력된 심전도신호를 검지하는 패치커텍터(211)와, 상기 패치커넥터(211)를 통해 입력된 심전도신호를 설정된 이득으로 1차증폭하는 정밀계측증폭기(212)와, 상기 정밀계측증폭기(212)에서 1차증폭 후 설정된 대역으로 필터링 및 2차 증폭하는 제1대역필터 및 증폭기(213)와, 상기 2차증폭 및 대역필터링 후 교류전원 노이즈를 제거하는 노치필터(214)와, 상기 노치필터(214)를 통과한 심전도신호를 설정된 대역으로 필터링 및 3차 증폭한 후 상기 신호처리장치(200)로 전송하는 제2대역필터 및 증폭기(215)로 구성된다.

상기 메모리부(223)는 플래시메모리를 내장하거나, 외부 착탈 가능한 마이크로 SD메모리카드 형태로 구성이 가능하며 바람직하게는 플래시메모리로 상기 신호처리장치(200)내부에 내장되도록 한다.

상기 메모리부(223)는 심전도 또는 RRI 데이터를 저장하되, 바람직하게는 상기 중앙처리장치(250)에서 상기 심전도에서 RRI만을 획득하여 저장하도록 하므로 메모리 용량을 줄이도록 한다.

상기 배터리부(222)는 상기 신호처리장치(200) 내에 내장하거나, 외장형 페이퍼 배터리 형태로 상기 패치형 심전도센서(100)에 부착가능하도록 하며, 외장형 페이퍼의 경우 배터리를 내장할때 보다 신호처리장치(200)의 크기를 줄일 수 있다.

도 5는 상기 마이크로콘트롤러(230)의 상세 블록 구성도로서, 상기 필터링 및 증폭부(210)로부터 입력된 아날로그 심전도 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그/디지털변환부(ADC)(231)와, 상기 가속도센서(221)를 구동 및 3축 가속도데이터를 입력받는 직렬통신부(240)와, 상기 아날로그/디지털변환부(231)를 통해 입력된 심전도에서 RRI 데이터를 산출 및 저장하고, 상기 가속도센서(221)를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 입력받아 상기 심전도신호에 시간영역으로 동기시켜 저장하는 중앙처리장치(250)와, 상기 중앙처리장치(250)에 실시간 클럭을 발생하여 제공하는 RTC(Real Time Clock)(233)와, 상기 메모리부(223)에 저장된 상기 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치(300)로 전송하기 위한 외부통신부(234)와, 상기 중앙처리장치(250)의 제어에 의해 상기 접속된 메모리부(223)에 데이터를 저장 또는 엑세스하는 메모리콘트롤러(235)와, 상기 신호처리장치(230)의 온/오프 동작 선택을 감지하고, 동작 및 전원상태 표시제어신호를 통신하는 외부입출력부(238)와, 상기 신호처리장치(200)의 운영프로그램, 통신프로그램, 심전도에서 RRI를 획득하는 프로그램 등이 탑재된 ROM(236) 및 RRI획득을 위한 각종 데이터를 일시저장하도록 하는 RAM(237)으로 구성된다.

상기 신호처리장치(200)에 저장된 심전도데이터 및 3축 가속도데이터는 USB, UART, RF, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), NFC(Near Field Communication) 등의 유,무선 통신방식으로 상기 스트레스분석장치(300)로 전송 가능하며, 바람직하게는 USB통신방식으로 전송되도록 구성한다.

상기 스트레스분석장치(300)는 상기 신호처리장치(200)로부터 심전도데이터 와 동기된 3축 가속도데이터를 전송받아 피검자의 시간별 전체 스트레스상태를 분석하고, 상기 3축 가속도데이터에 의해 판단된 피검자의 움직임에 의해 발생된 스트레스를 상기 전체 스트레스 상태에서 제거하여 정신적 스트레스만을 획득하되, 상기 심전도데이터는 심전도신호를 디지털로 변환한 심전도 및 RRI(R-R Interval) 또는 HRV(Heart Rate Variability)이며, 바람직하게는 상기 중앙처리장치(250)에서 RRI 데이터를 획득저장하고, 상기 스트레스분석장치(300)로 전송하도록 한다.

한편, 상기 스트레스분석장치(300)는 상기 신호처리장치(200)로부터 전송받은 RRI로부터 스트레스 분석을 위한 파라미터(HR, SDNN, LF, HF, LF/HF)를 산출 및 피검자의 시간영역별 스트레스 분석하고, 3축 가속도데이터로부터 실시간 움직임 및 자세 데이터를 산출하여 움직임이 없는 상태의 상기 스트레스만을 획득하는 알고리즘이 탑재된, 스마트폰, 스마트패드, 개인용컴퓨터 등으로의 구성이 가능하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 첨부된 도 2 내지 도 12를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 상기 패치형 심전도전극(100)의 고정부재(105)와 상기 신호처리장치(200)의 연결단자(201)를 체결하고, 상기 신호처리장치(200)의 측면에 버튼부를 온(ON)시킨 후, 피검자의 신체에 부착하면, 신호처리장치(200)가 정상적으로 동작하게 되어 심전도신호를 획득하는 한편, 내장된 상기 가속도센서(221)를 통해 3축 가속도데이터를 획득하게 된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치의 동작 흐름도로서, 상기 신호처리장치(200)가 온(ON)된 상태에서 상기 스트레스분석장치(300)가 접속되어 있으면, 상기 중앙처리장치(250)는 상기 외부통신부(234)를 통해 접속을 감지하고, 상기 메모리콘트롤러(235)를 제어하여 상기 메모리부(223)에 저장된 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치(300)로 전송한다.

여기서, 상기 외부통신부(234)가 USB통신 모듈일 경우 상기 스트레스분석장치(300)로 USB통신방식으로 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 전송하며, 상기 외부통신부(234)가 블루투스, 지그비 또는 NFC방식의 무선통신모듈일 경우에는 해당 무선통신방식으로 상기 스트레스분석장치(300)로 데이터를 전송한다.

또한, 상기 중앙처리장치(250)는 상기 전원관리부(239)를 통해 현재 배터리부(222)의 충전 상태를 체크한 후, 방전상태이면 전원을 오프시키고 종료한다.

상기 배터리부(222)의 충전상태가 정상이면, 상기 중앙처리장치(250)는 상기 아날로그/디지털변환부(231)을 통해 심전도신호를 획득하기 시작한다.

즉, 상기 심전도센서(100)로부터 감지된 전기신호는 필터링 및 증폭부(210)에서 입력받아 일정 레벨로 증폭함과 아울러 동잡음 등의 외부노이즈를 필터링하여 안정된 심전도신호를 획득한다.

이를 위하여 먼저, 패치 커넥터(211)를 통해 입력된 심전도신호는 정밀계측증폭기(212)를 통해 설정된 이득(Gain = 10)으로 증폭한 후 상기 제1대역필터/증폭기(213)에서 설정된 대역(DC Gain = 2 ~ 68)으로 AGC 아날로그 증폭을 수행하고, 설정된 대역(0.36~48Hz)으로 필터링을 수행한다.

상기 제1대역필터/증폭기(214)를 통과한 심전도신호를 노치필터(214)를 통해 60Hz 전원 노이즈를 추출한다.

상기 노치필터(214)를 통해 전원 노이즈를 제거한 후 제2대역필터/증폭기(215)를 통해 설정된 이득(DC Gain = 22)로 3차 증폭하고, 설정된 대역(5.9 ~ 48Hz)으로 2차 필터링을 수행한다.

이와 같이 제2대역필터/증폭기(215)에 의한 2차 대역필터링을 통해 신호입력단에서 외부 노이즈를 제거하고 베이스라인(Base Line)이 흔들리지 않도록 하여 안정된 신호를 획득할 수 있게 되어, 상기 마이크로콘트롤러(230)에서 왜곡되지 않은 RRI를 검출할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로콘트롤러의 상세 블록 구성도로서, 상기 필터링 및 증폭부(210)에서 출력된 심전도신호는 상기 마이크로콘트롤러(230)의 아날로그/디지털변환부(231)를 통해 심플링한 후 알고리즘을 통해 유효한 R-peak 및 RRI를 획득하는 한편, 가속도센서(221)를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 상기 심전도와 시간영역에 동기되어 저장하게 된다.

상기 아날로그/디지털변환부(231)는 도 7에 도시된 바와 같이 스킵단계(Skip)(231a)를 통해 유효한 심전도데이터를 획득하기 위해 선형회귀분석(Linear Regression)을 사용하여 기울기를 연산하고 일정 수준으로 평평해 지지 않으면 스킵(Skip)하고, 평평해지면 유효한 심전도로 결정한다.

이득조절단계(Gain Control)(231b)를 통해 2초간 심전도블록을 처리하며, 최대값(MAX)이 Y좌표(-2,048 ~ 2,2048)에서 1,000정도에 위치하도록 하며, 이득을 상향 또는 하향 조정하여, 규격화된 신호가 획득된다.

다음 노멀과정(Normal)(231c)을 통해 R-peak를 획득하는데, 이를 위해 무빙윈도우(Moving Window)를 통해 최대(Max)와 최소(Min)값을 산출한다. 여기서 윈도우의 크기는 실험적으로 산출되며, 상기 최대/최소값과 기울기를 가지고 R-peak를 결정하게 된다.

신호와 노이즈 구분은 현재 값과 이전 값(일정 개수 값 저장)을 참고하며, 중간값(Median)을 사용하여 R-peak 기준값의 ±30% 이내일 경우 R-peak로 판단한다.

한편, R-peak값은 산출될 시간을 예측하고, 그 이후 구간에서 ±50%까지 R-peak로 간주한다. 여기서, R-peak 비율 ±30% 및 ±50%은 많은 실험을 통해 변경이 가능하다.

상기 중앙처리장치(250)는 250Hz로 샘플링된 심전도데이터를 심전도버퍼로 버퍼링하여, 상기 R-peak를 결정하고, 상기 결정된 R-peak들로부터 RRI값을 산출하여 메모리부(223)에 상기 RTC(233)로부터 공급받은 시간영역에 맞추어 저장한다.

한편, 중앙처리장치(250)는 상기 직렬통신부(240)을 통해 상기 가속도센서(221)로부터 피검자의 움직임과 자세에 따른 3축 가속도데이터를 0.5Hz단위로 획득하여 상기 메모리콘트롤러(235)를 통해 상기 메모리부(223)에 저장하되, 상기 RTC(233)로부터 제공된 시간영역에 맞추어 저장하게 된다.

즉, 상기 메모리부(223)는 상기 피검자로부터 획득된 RRI값과 3축 가속도데이터가 시간영역에 동기되어 실시간으로 저장하게 된다.

만약, 중앙처리장치(250)에서 상기 전원관리부(239)를 통해 상기 배터리부(222)의 충전상태가 방전상태(Low)일 경우 또는 상기 버튼부(244)를 통해 전원 오프가 감지될 경우 신호처리장치(200)의 동작을 정지한다.

상기 중앙처리장치(250)는 상기 외부통신부(234)를 통해 상기 스트레스분석장치(300)가 커넥터(202)에 접속된 것이 감지되면 되면, 상기 과정을 통해 메모리부(223)에 저장된 RRI 및 3축 가속도 데이터를 상기 커넥터(202)를 통해 전송하게 된다.

예를 들어, 상기 신호처리장치(200)의 외부 커넥터(202)에 컴퓨터(301)가 USB통신방식에 의해 접속되면, 상기 중앙처리장치(250)는 상기 메모리콘트롤러(235)를 통해 상기 메모리부(223)에 저장된 데이터를 엑세스하여 상기 외부통신부(234)를 통해 상기 컴퓨터(301)로 전송된다.

상기 컴퓨터(301)는 내장된 스트레스분석 알고리즘에 의해 정신적 스트레스만을 획득하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 장시간 스트레스 분석과정의 흐름도로서, 상기 컴퓨터(301)는 상기 신호처리장치(200)로부터 RRI, 3축 가속도데이터를 전송완료하면, RRI로부터 스트레스분석을 위한 파라미터(HR, SDNN, LF, HF)를 시계열분석 및 주파수분석 과정을 통해 산출하게 된다.

상기 산출된 LF, HF로부터 스트레스지수(LF/HF)를 산출하여 시간영역의 스트레스 정도를 분석/판단하게 된다.

도 9는 스트레스분석장치에서 스트레스지수를 산출하기 위한 과정을 표시한 그래프로서, (a)는 신호처리장치(200)로부터 수신된 RRI에서 분당평균심박수(HR)값을 산출한 그래프이고, (b)는 RRI를 시간영역분석하여 산출된 SDNN 값을 표시한 그래프이고, (c)는 RRI를 주파수분석(FFT, PSD)과정을 통해 산출된 교감활성도(LF: Low Frequency), 부교감활성도(HF: High Frequency)를 표시한 그래프이고, (d)는 상기 교감활성도(LF) 및 부교감활성도(HF)로부터 산출된 스트레스지수(LF/HF)를 표시한 그래프이다.

이와 같이 피검자의 시간영역의 전체 스트레스지수(LF/HF)를 산출하게 된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 가속도센서(221)가 내장된 신호처리장치(200)의 위치에 따른 3축(x,y,z) 설정값으로, 피검자가 상기 신호처리장치(200)를 착용했을 때 (a)는 x = +1, y = 0, z = 0 으로 피검자가 거꾸로 서있는 상태이고, (b)는 x = -1, y = 0, z = 0 으로 피검자가 서있거나, 앉아있는 상태이고, (c)는 x = 0, y = -1, z = 0 으로 피검자가 좌측으로 누워있는 상태이고, (d)는 x = 0, y = +1, z = 0 으로 피검자가 우측으로 누워있는 상태이고, (e)는 x = 0, y = 0, z = -1 이며 피검자가 바로 누워있는 상태이고, (f)는 x = 0, y = 0, z = +1로 피검자가 엎드려있는 상태로 설정된다.

이와 같이 설정된 신호처리장치(200)를 피검자가 착용하고 일상생활을 할 때, 상기 각 3축 가속도값의 변화에 따라 피검자의 자세 및 움직임 상태를 판단할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 가속도센서로부터 산출된 3축 가속도데이터를 분석하여 피검자의 움직임 및 자세를 분석 판단한 그래프 표시도로서, (a),(b),(c)는 각 x, y, z축 가속도데이터를 그래프로 표시한 도이다.

상기 각 그래프(a~b)에서 x,y,z값을 참조하여 피검자가 누워있는지, 앉아있는지, 걷는지, 아니면 누워있는지 등의 피검자의 움직임 및 자세를 판단하게 된다.

즉, x = 0, y = 0, z = -1인 상태는 피검자가 누워있는 상태이고, x = -1, y = 0, z = 0 이며, 각 축의 값이 진동이 있으면 피검자가 걷고 있는 것으로 판단한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 스트레스 지수(a)와 x축 가속도데이터(b)를 시간영역으로 동기화시킨 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이, 그래프 (a)의 구간 1에서 x축 값이 대부분 '0'이므로, 피검자가 누워있다고 판단되며, 시간상으로 수면중임을 알 수 있다.

상기 구간 1의 마스킹된 스트레스지수 그래프(b)를 보면, 피검자의 수면중 스트레스 상태를 파악할 수 있다.

상기 스트레스지수 그래프(b)에서 피검자의 스트레스 상태 판단은 스트레스 지수의 최소값(min)과 최대값(C)의 평균값(B)을 기준으로 피검자의 스트레스 상태여부를 판단한다. 즉, 평균값(B)보다 높은 스트레스지수는 피검자가 스트레스를 받고 있다고 판단되는 스트레스 상태이다.

즉, 수면중에 스트레스지수가 높게 나타난 부분들이 있는데, 이때 스트레스 지수는 "수면 중 정신적 스트레스 구간"임을 판단하게 된다.

상기 스트레스상태의 판단을 위한 기준값 설정의 다른 실시예로 스트레스 지수에 영향을 줄 수 있는 연령, 남녀, 체지방, 건강상태 등으로 분류된 다수의 피험자들의 스트레스 지수를 임상을 통해 산출 및 평균표준분포로 데이터베이스화함으로 피검자의 조건에 따라 기준값을 제공한다.

상기 x축 가속도그래프(a)의 구간 1이 외의 구간에서는 'x = -1'에서 일정 진폭(A) 이상으로 변화하고 있는데, 이 시간대(0시~오전11시20분)에 피검자는 서서 움직이고 있는 것으로 판단되는 구간이다.

또한, 구간 2 및 구간 3를 살펴보면, x축 가속도그래프(a)는 일정진폭(A)이내의 변화량으로 피검자가 앉아있거나 서서 움직이지 않고 있는 상태로 판단된다.

이때의 스트레스지수 그래프(b)의 동일 시간대를 마스킹하여 보면, 구간 2에서는 스트레스지수가 스트레스 기준값(B)보다 작은 것으로 보아, 정신적 스트레스를 받고 있지않다고 판단된다.

그러나, 구간 3을 살펴보면, 피검자가 앉아있거나 서서 움직이지 않고 있는 상태인데, 스트레스 지수가 설정된 기준 스트레스지수(B)보다 높게 나타나 피검자가 스트레스를 받고 있다고 판단된다.

한편, 구간 4는 x축 가속도그래프(a)를 살펴보면 일전진폭(A) 이상의 변화량큰 상태로 피검자가 걷거나 뛰는 등의 상태로 판단되며, 이때 스트레스 지수 그래프(b)도 스트레스 지수가 설정된 기준 스트레스지수(B)보다 높게 나타나나, 피검자의 정신적 스트레스 상태가 아닌, 운동에 따른 스트레스 지수로 판단된다.

구간 5는 x축 가속도그래프(a)를 살펴보면 '0'에서 '-1'로 변화되고, 다시 '0'으로 변화된 것으로 보아 피검자가 수면에서 일어나 활동한 후 다시 누워 수면을 취한 것으로 판단된다.

결론적으로 x축 가속도그래프(a)에서 도시된 바와 같이 움직임 없는 누워있는 구간 1(구간 5 제외) 및 앉거나 서있는 구간 2, 구간 3을 동일 시간영역인 스트레스지수 그래프(b)에 마스킹해 보면 피검자의 순수한 정신적 스트레스 상태를 판단할 수 있다.

즉, 구간 1(구간 5 제외) 및 구간 3에서 기준값 이상의 스트레스 지수가 획득된 시간영역에서 피검자는 정신적 스트레스를 받고 있는 것으로 판단된다.

도 12에 도시된 x축 가속도 그래프 및 스트레스지수 그래프(a)(b)는 0시부터 23시까지 도시되어 있으나, 바람직하게는 168시간(7일) 지속된 x축 가속도 및 스트레스지수 획득이 가능하며, y,z축 가속도데이터 획득으로 인한 다양한 자세 또는 움직임을 판단할 수 있으며, 그에 따른 스트레스 상태도 판단할 수 있다.

여기서, 상기 도 9, 11, 12에 도시된 각 그래프는 상기 스트레스분석장치의 화면에 표시하여 확인할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 인쇄 출력하여 확인 가능하도록 하며, 각 시간영역에 대한 피검자의 상태 및 스트레스 정도를 문자 또는 수치로 자동 변환하여 출력이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석과정을 통해 피검자의 스트레스상태를 168시간 이상의 장시간 획득가능하며, 피검자의 활동에서 나타나는 육체적인 스트레스뿐만 아니라, 움직임이 없는 상태에서 나타나는 정신적 스트레스도 측정이 가능하고, 따로 분리해 낼 수도 있게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 3축 가속도 데이터를 획득하기 위한 가속도센서 뿐만 아니라, 자이로센서 등 다양한 센서가 가능하며, 스트레스 지수를 획득하기 위하여 심전도센서뿐만 아니라, 맥파센서를 이용하는 등 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 심전도센서 101 ~ 103 : 심전도전극

104 : 신호라인 105 : 고정부재

200 : 신호처리장치 201 : 연결단자

202 : 컨넥터 210 : 필터링/증폭부

211 : 패치커넥터 212 : 정밀계측증폭기

213,215 : 제1, 제2대역필터/증폭기 214 : 노치필터

221 : 악셀러로미티 222 : 배터리부

223 : 메모리부 224 : 버튼부

225 : 표시부 230 : 마이크로콘트롤러

231 : 아날로그/디지털변환부

233 : RTC 234 : 외부통신부

235 : 메모리콘트롤러 236 : ROM

237 : RAM 238 : 외부입출력부

239 : 전원관리부 240 : 직렬통신부

250 : 중앙처리장치

Claims (21)

1. 피검자의 피부에 접촉하는 패치형태의 심전도센서와, 상기 심전도센서로부터 감지된 심전도신호를 실시간으로 연속 저장하는 신호처리장치와, 상기 신호처리장치로부터 전송된 심전도신호로부터 피검자의 정신적 스트레스를 분석하는 스트레스분석장치로 구성된 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치에 있어서,

   상기 신호처리장치는,

   상기 심전도센서로부터 감지된 심전도신호를 필터링 및 아날로그 증폭하는 필터링 및 증폭부;

   상기 피검자의 움직임에 따른 3축 가속도신호를 감지하는 가속도센서;

   상기 필터링 및 증폭부에서 아날로그 증폭된 심전도를 접속단자를 통해 입력받아 디지털 심전도데이터로 변환하고, 상기 심전도데이터를 획득 및 저장하고, 상기 가속도센서를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 입력받아 상기 심전도신호에 실시간 동기시켜 저장하고, 상기 스트레스분석장치로 전송하는 마이크로콘트롤러; 및

   상기 마이크로콘트롤러의 제어에 의해 상기 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 시간영역으로 동기시켜 저장하는 메모리부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 심전도센서는 상기 신호처리장치와 결합되어 피검자의 신체에 부착하는 패치형태로 구성되며,

   상기 피검자의 피부에 접촉하여 미세전류신호를 감지하는 3점 심전도전극;

   상기 3점 심전도전극에 신호라인으로 연결되고, 상기 신호라인의 다른 끝단을 상기 신호처리장치와 전기적으로 접속함과 아울러 상기 패치형태의 심전도센서에 고정하기 위한 도전체의 고정부재;를 포함하되,

   상기 고정부재는 상기 심전도센서와 신호처리장치가 착탈가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스트레스분석장치는 상기 신호처리장치로부터 전송된 피검자의 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 분석하여 동잡음 스트레스를 제거한 정신적 스트레스만을 추출하는 프로그램이 탑재된 스마트폰 또는 개인용컴퓨터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 스트레스분석장치는 상기 신호처리장치로부터 심전도데이터와 동기된 3축 가속도데이터를 전송받아 피검자의 시간별 전체 스트레스상태를 분석하고, 상기 3축 가속도데이터에 의해 판단된 피검자의 움직임에 의해 발생된 스트레스를 상기 전체 스트레스 상태에서 제거한 정신적 스트레스만을 획득하되,

   상기 심전도데이터는 상기 심전도를 디지털로 변환한 심전도, RRI(R-R Interval) 또는 HRV(Heart Rate Variability)인 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석장치.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 외부통신부는 상기 신호처리장치에서 상기 스트레스분석장치로 데이터를 전송하는 USB(Universal Serial Bus), UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)를 포함한 유선통신방식 또는 RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 NFC(Near Field Communication)를 포함한 무선통신 방식인 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 신호처리장치의 외부는 상기 패치형태의 심전도센서와 전기적 도전 및 고정하기 위한 3점 연결단자가 구비되고, 전원상태 및 전원 온/오프 상태를 표시하기 위한 각 표시부가 구비되고, 상기 신호처리장치와 상기 스트레스분석장치를 유선으로 연결하기 위한 커넥터가 형성된 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 필터링 및 증폭부는 심전도센서로부터 입력된 심전도신호를 감지하는 패치커텍터;

   상기 패치커넥터를 통해 입력된 심전도신호를 설정된 이득으로 1차증폭하는 정밀계측 증폭기;

   상기 1차증폭 후 설정된 대역으로 필터링 및 2차 증폭하는 제1대역필터 및 증폭기;

   상기 2차증폭 및 대역필터링 후 교류전원 노이즈를 제거하는 노치필터;

   상기 노치필터를 통과한 심전도신호를 설정된 대역으로 필터링 및 3차 증폭한 후 상기 신호처리장치로 전송하는 제2대역필터 및 증폭기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이크로콘트롤러는 상기 필터링 및 증폭부로부터 입력된 아날로그 심전도신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털변환부;

   상기 가속도센서를 구동 및 3축 가속도데이터를 입력받는 직렬통신부;

   상기 아날로그/디지털변환부를 통해 심전도신호에서 심전도데이터를 획득 및 저장하고, 상기 가속도센서를 통해 입력된 3축 가속도데이터를 입력받아 상기 심전도신호에 시간영역으로 동기시켜 저장하는 중앙처리장치;

   상기 중앙처리장치에 실시간 클럭을 제공하는 RTC;

   상기 메모리부에 저장된 상기 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치로 전송하기 위한 외부통신부;

   상기 중앙처리장치의 제어에 의해 상기 접속된 메모리부에 데이터를 저장 또는 엑세스하는 메모리콘트롤러; 및

   상기 신호처리장치의 온/오프 동작 선택을 감지하고, 동작 및 전원상태 표시제어신호를 통신하는 외부입출력부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 중앙처리장치는 입력된 심전도신호를 일정주기로 샘플링하여 심전도버퍼에 저장하고, 심전도버퍼가 채워지면 R-peak 및 RRI를 산출하고, 상기 RRI 및 상기 가속도센서로부터의 3축 가속도데이터를 시간영역으로 동기시켜 상기 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 신호처리장치의 구동전원은 배터리를 내장하거나, 외부 페이퍼타입 배터리를 부가하여 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 메모리부는 내장된 플래시메모리 또는 외부 착탈 가능한 마이크로 SD메모리카드인 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석장치.
12. 일정기간 동안 지속 심전도신호를 피검자로부터 획득하고, 심전도신호로부터 산출된 RRI와, 상기 RRI에 시간영역으로 동기된 피검자의 3축 가속도 데이터를 신호처리장치에 저장하고, 상기 신호처리장치에 저장된 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치에서 전송받아 피검자의 정신적 스트레스를 분석하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석방법에 있어서,

    상기 신호처리장치에 저장된 심전도데이터 및 3축 가속도데이터를 상기 스트레스분석장치로 전송하는 제1과정;

    상기 스트레스분석장치는 상기 제1과정에서 전송받은 심전도데이터로부터 시간영역별 스트레스지수를 산출하는 제2과정;

    상기 제2과정을 통해 산출된 스트레스지수에서 피검자의 스트레스 정도를 판단하는 제3과정;

    상기 제1과정에서 전송된 3축 가속도데이터로부터 시간영역별 피검자의 움직임 및 자세를 분석하는 제4과정;

    상기 제4과정을 통해 분석된 피검자의 자세별로 움직임이 없는 시간영역을 측정하는 제5과정; 및

    상기 제5과정에서의 산출된 피검자의 움직임이 없는 자세별 시간영역과 상기 제3과정의 시간영역별 스트레스지수를 비교하여, 피검자의 움직임이 없는 자세별 정신적 스트레스상태를 판단하는 제6과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스 분석방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 제1과정에서 상기 신호처리장치에 저장된 심전도데이터는 심전도 로데이터(ECG raw data), R-peak 또는 RRI 데이터 중 하나인 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 제1과정에서 상기 신호처리장치에서 스트레스분석장치로의 데이터 전송방식은 USB, UART를 포함한 유선통신방식 또는 RF, 블루투스, 지그비, NFC를 포함한 무선통신 방식인 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 제2과정은 상기 신호처리장치에서 상기 스트레스분석장치로 RRI 및 3축가속도 데이터가 전송되면, 상기 RRI로부터 HR, SDNN, LF, HF 및 스트레스지수(LF/HF) 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
16. 제 12 항에 있어서,

    상기 제3과정은 산출된 스트레스지수의 전체 또는 설정된 시간영역에서의 피크 값, 최소값 및 평균값을 산출하며, 평균값을 기준으로 평균값보다 크게 스트레스지수가 획득된 시간영역에서는 피검자가 스트레스 상태임을 판단하는 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 제3과정은 산출된 스트레스지수와 기저장된 스트레스 평균표준분포에 의한 스트레스지수를 비교하여, 스트레스지수가 스트레스 평균표준분포 내에 있으면 피검자가 스트레스 상태임을 판단하되,

    상기 스트레스 평균표준분포는 연령, 성별, 인종, 키, 몸무게 및 체지방 별로 많은 사람들의 심전도로부터 RRI를 산출하고, 산출된 RRI로부터 스트레스의 평균표준분포를 산출하여 기준 스트레스지수를 설정하는 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
18. 제 12 항에 있어서,

    상기 제4과정은 피검자가 부착하고 있는 신호처리장치에 내장된 가속도센서의 3축 방향(x,y,z)의 상태값과 가속도데이터로부터 피검자의 자세 및 움직임을 측정하되,

    상기 피검자의 자세는 누워있는 자세, 앉아있는 자세, 서있는 자세, 엎드린 자세이고, 상기 피검자의 움직임 상태는, x,y,z 상태값이 일정 진폭으로 진동하는 상태인 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
19. 제 12 항에 있어서,

    상기 제5과정의 피검자가 움직임이 없는 시간영역 측정은 상기 3축 가속도데이터로부터 획득된 피검자의 자세변화 및 걷거나 달리는 상태로 판단되는 일정 진폭의 진동이 산출된 상태의 시간영역을 제외한 시간영역인 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
20. 제 12 항에 있어서,

    상기 제6과정은 상기 제5과정에서 산출된 피검자의 움직임이 없는 시간영역에서의 스트레스를 판단하되,

    상기 제4과정에서 분석된 피검자의 움직임이 없는 눕기, 앉기 또는 서기 자세, 엎드린 자세에서 획득된 각 스트레스 상태를 순수한 정신적 스트레스로 판단하는 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.
21. 제 12 항에 있어서,

    상기 스트레스분석장치는 상기 제2 내지 제6과정의 각 데이터를 표시부를 통해 그래프로 표시하는 것을 특징으로 하는 장시간 심전도획득 및 스트레스분석방법.

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