WO2018070615A1 - Biosignal compensation apparatus and method - Google Patents

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WO2018070615A1
WO2018070615A1 PCT/KR2016/015210 KR2016015210W WO2018070615A1 WO 2018070615 A1 WO2018070615 A1 WO 2018070615A1 KR 2016015210 W KR2016015210 W KR 2016015210W WO 2018070615 A1 WO2018070615 A1 WO 2018070615A1
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WO
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biosignal
unit
amplification
amplitude
signal
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/015210
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김재준
이광묵
Original Assignee
울산과학기술원
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons

Definitions

  • the present invention relates to a device for collecting a bio-signal, and in particular, when a bio-signal, such as a human heart rate, is input through an arbitrary measuring device, different amplification corresponding to the magnitude of the bio-signal input from the amplification stage for amplifying the bio-signal.
  • a biosignal is a signal representing a human body state and is mainly information necessary for diagnosing a disease or a health state.
  • Such a biosignal includes an electrocardiogram, an electroencephalogram, an electrocardiogram, etc., which are electrical signals, and a blood pressure, a body temperature, a pulse wave, etc., which are physical signals, and various types of signals including blood sugar, oxygen saturation, body composition, etc. It may be made of.
  • electrocardiogram, electroencephalogram, electromyography, etc. which are represented as electrical signals among the above-mentioned biosignals, are generally attached to a biosignal measuring device such as a sensor made of an attachable patch on the skin, and then a signal having a high potential difference is collected. Remove and use to amplify to the extent possible (for example, Korean Patent No. 10-1483620 (registered date January 12, 2015)).
  • the electrode impedance fluctuation may be severe depending on the contact state between the skin and the adhesive patch, and as a result, the biosignal is input in an inconsistent state and thus the reliability of the biosignal is degraded. there was.
  • a biological signal such as a human heart rate
  • different amplification rates are adjusted and applied in real time to correspond to the magnitude of the biological signal input from the amplifying stage for amplifying the biological signal. It is an object of the present invention to provide a biosignal correction apparatus and method for stably outputting a biosignal having a predetermined level even if the magnitude of the biosignal is not constant due to a problem of a biosignal measurement environment.
  • the present invention described above is a biosignal correction device, comprising: an amplitude adjustment unit for detecting the magnitude of a biosignal input from a biometric information measuring device and adjusting the amplification ratio of the biosignal in real time according to the magnitude of the biosignal; Amplifying unit for amplifying the bio-signal at amplification rate according to.
  • the amplification ratio may include a first amplification ratio and a second amplification ratio
  • the amplification unit may include a first amplifying unit configured to primarily amplify the biosignal according to the first amplification ratio, and the first amplifying unit. It is connected in series, characterized in that it comprises a second amplification unit for amplifying the biological signal amplified from the first amplification unit in accordance with the second amplification rate.
  • the amplitude adjusting unit may further include a preamplifier configured to preamplify the input biosignal at a preset preamplification rate, a rectifier configured to rectify the preamplified biosignal to generate a rectified biosignal, and a preset DC voltage.
  • the amplification factor adjusting unit may compare the baseline signal with the rectified biosignal to recognize the peak waveform within a section of the rectified biosignal in which a peak waveform having a voltage magnitude greater than that of the baseline signal exists. And converting a magnitude of a peak voltage of the peak waveform into a digital bit in the section, and applying an amplitude adjustment signal to the first amplifying part to control the output of the first amplifying part to be within a predetermined range based on the digital bit.
  • the first amplifying rate of the first amplifying unit or the second amplifying rate of the second amplifying unit And a controller for controlling the size of the final biosignal to be included in the reference voltage range.
  • the controller may determine whether an output of the first amplifier is included in the predetermined range when the magnitude of the final biosignal is out of a predetermined reference voltage range, and the output of the first amplifier is included in the predetermined range. If not included, the first amplification ratio of the first amplification unit is adjusted by adjusting the value of the digital bit output from the SAR-ADC unit, and the output of the first amplification unit is included in the predetermined range The second amplification unit of the second amplification unit is adjusted so that the magnitude of the final biosignal is within the reference voltage range.
  • the correction apparatus may further include a capacitor array for smoothing the biosignal at an output of the rectifier, and the SAR-ADC unit recognizes the peak waveform value when the smoothed biosignal is reduced in magnitude. After that, the recognition operation of the peak waveform is stopped to minimize power consumption.
  • the amplitude adjuster may include a preamplifier configured to preamplify the input biosignal at a preset preamplification rate, and a baseline signal in a period of each biosignal based on a baseline signal having a preset DC voltage level.
  • a SAR-ADC unit for detecting a peak waveform having a larger voltage magnitude and converting the magnitude of the peak voltage with respect to the detected peak waveform into a plurality of digital bits, and a maximum value of the plurality of digital bits applied from the SAR-ADC unit.
  • a peak-to-peak detector for generating a digital bit subtracted from the minimum value and applying an amplitude adjustment signal to the first amplifier to control the output of the first amplifier to be within a predetermined range based on the digital bit; When the magnitude of the final biosignal output from the amplifier is outside the preset reference voltage range, first amplification of the first amplifier And a controller configured to adjust the rate or the second amplification rate of the second amplification unit to control the size of the biosignal to fall within the reference voltage range.
  • the reset signal is connected to the peak-to-peak detector, and generates a reset signal set to have a second period corresponding to the first period of the biosignal to control the operation of the peak-to-peak detector, and wherein the reset signal is applied.
  • a reset generator for controlling the amplitude adjustment signal to be applied to the first amplifier at a point in time.
  • the peak-to-peak detector may detect the positive edge of the reset signal applied from the reset generator and apply the amplitude adjustment signal to the first amplifier.
  • the present invention also provides a biosignal correction method performed by a biosignal correcting apparatus including an amplitude adjusting unit and an amplifying unit, wherein the amplitude adjusting unit receives a biosignal measured from a biometric information measuring device, and wherein the amplitude adjusting unit Detecting the magnitude of the biosignal, adjusting the amplification rate of the biosignal in real time according to the magnitude of the biosignal, and amplifying the biosignal at the amplification rate according to the adjustment by the amplification unit; .
  • the amplification rate may include a first amplification rate and a second amplification rate
  • the amplifying step may include: amplifying the biosignal first according to the first amplification rate in a first amplifying unit in the amplifying unit; And amplifying the biosignal amplified primarily by the second amplification unit in a second amplification unit connected in series with the first amplifying unit in accordance with the second amplification rate.
  • the adjusting may include preamplifying the input biosignal at a predetermined preamplification rate by the amplitude adjustment unit, and generating a rectified biosignal by rectifying the preamplified biosignal at the amplitude adjustment unit. And comparing the rectified biosignal with a baseline signal having a predetermined DC voltage level in the amplitude adjusting unit to recognize a peak waveform of the rectified biosignal, and the magnitude of the peak waveform is within a reference voltage range. Characterized in that it comprises the step of controlling to.
  • the controlling may include: comparing the baseline signal with the rectified biosignal in the amplitude adjusting unit, and determining the peak within the section of the rectified biosignal in which a peak waveform having a voltage magnitude greater than that of the baseline signal exists. Recognizing a waveform, the amplitude adjusting unit converting the magnitude of the peak waveform into digital bits, and generating an amplitude adjusting signal for adjusting the first amplification ratio based on the digital bits; And controlling the amplitude of the peak waveform amplified at the first amplification rate to be within a predetermined range using an amplitude adjustment signal.
  • the method may further include: when the magnitude of the final biosignal output from the amplitude adjusting unit through the second amplification ratio is out of a predetermined reference voltage range, the first amplification ratio of the first amplification unit or the second amplification unit of the second amplification unit. And adjusting the amplification rate so that the magnitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
  • the controlling of the control unit to be included in the reference voltage range may include checking whether the output of the first amplifier is included in the predetermined range when the amplitude of the final biosignal is out of the reference voltage range. And adjusting the first amplification ratio of the first amplifier by adjusting the value of the digital bit in the amplitude adjusting unit when the output of the first amplifier is not included in the predetermined range. And when the negative output is included in the predetermined range, adjusting the second amplification rate so that the amplitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
  • the adjusting may include pre-amplifying the input biosignal at a predetermined preamplification rate by the amplitude adjusting unit and each biosignal based on a baseline signal having a predetermined DC voltage level at the amplitude adjusting unit. Detecting a peak waveform having a larger voltage magnitude than the baseline signal in a period of, and converting a magnitude of the peak voltage with respect to the detected peak waveform into a plurality of digital bits, and in the amplitude adjusting unit, a maximum value of the plurality of digital bits Generating a digital bit subtracted from the minimum value, and generating an amplitude adjustment signal for adjusting the first amplification ratio of the first amplifier based on the digital bit, and using the amplitude adjustment signal in the amplitude adjustment unit using the amplitude adjustment signal. Controlling the amplitude of the peak waveform amplified at one amplification rate to be within a predetermined range. Characterized in that it also.
  • the method may further include: when the magnitude of the final biosignal output from the amplitude adjusting unit through the second amplification ratio is out of a predetermined reference voltage range, the first amplification ratio of the first amplification unit or the second amplification unit of the second amplification unit. And adjusting the amplification rate so that the magnitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
  • the controlling of the control unit to be included in the reference voltage range may include checking whether the output of the first amplifier is included in the predetermined range when the amplitude of the final biosignal is out of the reference voltage range. And adjusting the first amplification ratio of the first amplifier by adjusting the value of the digital bit in the amplitude adjusting unit when the output of the first amplifier is not included in the predetermined range. And when the negative output is included in the predetermined range, adjusting the second amplification rate so that the amplitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
  • the generating of the amplitude adjustment signal may include generating a reset signal set to have a second period corresponding to the first period of the biosignal by the amplitude adjustment unit, and applying the reset signal to the amplitude adjustment unit. Generating the amplitude adjustment signal at a point in time.
  • the biosignal correction when a biosignal such as a human heart rate or the like is input through an arbitrary measuring device, different amplification rates are made in real time to correspond to the magnitude of the biosignal input from the amplifying stage that amplifies the biosignal.
  • a biosignal such as a human heart rate or the like
  • different amplification rates are made in real time to correspond to the magnitude of the biosignal input from the amplifying stage that amplifies the biosignal.
  • the first amplifier is designed to adjust the amplitude of the biosignal roughly, and in the second amplifier connected to the first amplifier, the amplitude of the biosignal is finely adjusted.
  • Designing to be adjustable has the advantage that the amplitude of the biological signal can be corrected with high accuracy using a relatively simple structure.
  • the amplitude of the biosignal can be corrected by itself in a circuit, and if an error of an amplitude adjustment signal for correcting the amplitude in the circuit occurs seriously, through the MCU
  • By adjusting the amplitude adjustment signal to adjust the amplitude of the biosignal there is an advantage of increasing the stability of the biosignal correction.
  • FIG. 1 is a detailed circuit diagram of a biosignal correcting apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a biosignal and a baseline signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exemplary diagram illustrating a biosignal in which the slope of a peak voltage is adjusted and a SAR-ADC operation control signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary view illustrating an operation of adjusting a first amplification factor in a control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary view illustrating an operation of adjusting a second amplification factor in a control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a detailed circuit diagram of a biosignal correcting apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a detailed block diagram of the peak-to-peak detection unit shown in the second embodiment of the present invention.
  • 8A and 8B illustrate an operation of removing a DC offset from an input biosignal according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 illustrates a detailed circuit configuration of a biosignal correction apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • a differential chopping amplifier (NCA) 110 amplifies a biological signal input from a person to be measured at a constant amplitude.
  • the bio-signals are input as differential signals such as Vin + and Vin-, and the differential amplifier 110 may amplify and output the difference between the two differential signals.
  • a biosignal may be input from, for example, a patch-shaped ECG sensor attached to a human skin, but is not limited thereto.
  • the biosignal may be a human electrocardiogram signal, but is not limited thereto.
  • the amplifying unit 152 amplifies the input bio signal according to the amplification rate adjusted in real time by the amplitude adjusting unit 120.
  • the amplifying unit 152 is connected in series to the first amplifying unit 140 and the first amplifying unit 140 to amplify the biosignal first according to the amplification rate, the amplified body from the first amplifying unit 140 It may include a second amplifier 150 to amplify the signal in accordance with the second amplification ratio.
  • the first amplifier 140 may be connected to the rear end of the differential amplifier 110, and amplifies the biosignal amplified by the differential amplifier 110 once again according to a preset first amplification rate.
  • the first amplification ratio of the first amplifier 140 may be determined according to the amplitude adjustment signal generated by the amplitude adjuster 120.
  • the first amplification rate is changed and adjusted in real time by the amplitude adjusting unit 120 to correspond to the size of the input biosignal, and the magnitude of the final output biosignal is adjusted according to the amplification rate adjustment of the amplitude adjusting unit 120.
  • the signal may be amplified to a magnitude within a preset reference voltage range.
  • the first amplification ratio in the first amplification unit 140 is preferably adjusted in eight steps, such as four times, six times, eight times, and the like of the input biosignal, but is not limited thereto.
  • the second amplification unit 150 may be connected to the rear end of the first amplification unit 140, and the first amplification unit 140 may apply the first amplification rate adjusted according to the size of the input signal to amplify the biological signal. Amplify once more according to the second preset amplification rate.
  • the second amplification ratio of the second amplification unit 150 is determined according to the amplitude adjustment signal generated by the amplitude adjustment unit 120, and a relatively low amplification ratio is determined in comparison with the first amplification rate, so that the first amplification is performed.
  • the amplitude of the biological signal amplified by the unit 140 is finely adjusted, and this amplification rate is preferably adjusted in eight steps, for example, 1.1 times, 1.3 times, ..., 2.5 times, etc. It is not limited to this.
  • the analog-digital converter (ADC) 160 converts the biosignal amplified by the first amplifier 140 and the second amplifier 150 into a digital signal and outputs the digital signal.
  • the ADC 160 may be implemented to output, for example, a biosignal as a digital bit value of 12 bits, but is not limited thereto.
  • the amplitude adjusting unit 120 receives the biosignal amplified by the differential amplifier 110, detects the magnitude of the input biosignal, and inputs the biosignal to the first amplifier 140 and the second amplifier 150.
  • the first and second amplification rates of the first and second amplification unit 140 and 150 are adjusted in real time so that the magnitude of the final biosignal amplified by the reference signal is included within a preset reference voltage range. .
  • the amplitude adjuster 120 may include a pre-amplifier 122, a rectifier 124, a baseline amplifier 126, and an amplification factor adjuster 132.
  • the amplification factor adjusting unit 132 may further include a SAR-ADC unit 128 and a controller 130.
  • SAR-ADC unit 128 the operation of each component of the amplitude adjusting unit 120 will be described in more detail.
  • the preamplifier 122 preamplifies the biosignal amplified by the differential amplifier 110 at a preset preamplification rate. In this case, the reason why the amplified bio signal amplified by the differential amplifier 110 is once again amplified by the preamplifier 122 located at the input terminal of the amplitude adjuster 120 is large. This is to prevent the amplitude adjustment unit 120 from measuring the size of the biosignal in a case where it is too small.
  • the baseline amplifier 126 receives the pre-amplified biosignal and filters it through a low pass filter to generate a baseline signal from which a high frequency signal of the biosignal is removed. do. That is, for example, assuming that an ECG signal of a human is input as a biosignal as shown in FIG. 2, a peak waveform 200 of the biosignal is removed through a low pass filter of the baseline amplifier 126. As shown at 202, only a horizontal voltage V_ ⁇ baseline ⁇ of constant voltage can be generated.
  • the baseline amplifier 126 adds a DC voltage of a predetermined level to the biosignal from which the peak waveform is removed as described above, and has a baseline signal V_ ⁇ baseline ⁇ + DC voltage having a DC voltage of a predetermined level. ) 204 can be generated.
  • the DC voltage may be provided from the controller 130, but is not limited thereto.
  • a plurality of waveforms having a relatively small size may be mixed with noise except for a peak waveform, as shown in FIG. 2.
  • the DC signal is generated to have a constant level of DC voltage with respect to the line signal 204. Accordingly, by comparing the baseline signal 204 with the biosignal, it is possible to more accurately detect the peak waveform in the input biosignal.
  • the rectifier 124 rectifies the biosignal amplified from the preamplifier 122.
  • an adjustable capacitor array 125 may be connected to an output terminal of the rectifier 124 to adjust a slope of a voltage that decreases from a point where a peak waveform of the biosignal occurs. That is, for example, a biosignal such as an electrocardiogram signal decreases the voltage value of the peak waveform so quickly that it is difficult for the SAR-ADC unit 128 to detect the correct peak waveform voltage (hereinafter referred to as peak voltage). You may not. Therefore, in the present invention, the slope of the peak voltage that decreases from the point where the peak waveform is generated through the capacitor array 125 for the biosignal rectified by the rectifier 124 is adjusted.
  • the biosignal whose tilt is adjusted may be displayed as in reference numeral 302 of FIG.
  • the amplification rate adjusting unit 132 compares the baseline signal and the rectified biosignal to recognize the peak waveform of the rectified biosignal, and adjusts the amplification ratio of the amplifying unit 152 so that the magnitude of the peak waveform is controlled to a predetermined level. I can adjust it.
  • the amplification rate adjusting unit 132 may include a SAR-ADC unit 128, a controller 130, and the like.
  • the SAR-ADC unit 128 receives the baseline signal 204 and the rectified biosignal from the baseline amplifier 126 and the rectifier 124, and then compares the two signals to have a voltage larger than that of the baseline signal.
  • the peak waveform presence section of the biosignal that is enlarged is detected, and the magnitude of the peak voltage of the peak waveform present in the detected section is converted into digital bits.
  • the SAR-ADC unit 128 may apply an amplitude adjustment signal to the first amplifier 140 to control the output of the first amplifier 140 to a predetermined level based on the digital bits.
  • the digital bit is a value representing the magnitude of the peak voltage with respect to the peak waveform of the input biosignal.
  • the digital bit is applied to the first amplifier 140 as an amplitude adjustment signal to amplify the biosignal by the first amplifier 140. It can be used as an element to determine. That is, the first amplification unit 140 may be implemented such that the amplification ratios of the biosignals are set differently according to the magnitudes of the peak voltages of the input biosignals.
  • the first amplifier 140 When the magnitude value of the peak voltage of the biosignal currently input from the SAR-ADC unit 128 is converted into a digital bit, and then an amplitude adjustment signal based on the digital bit is input, the first amplifier 140 The biosignal is amplified at a first amplification rate prestored corresponding to the input amplitude adjustment signal.
  • the biosignal is amplified at a relatively high amplification rate.
  • the biosignal is amplified at a relatively low amplification rate. Even if an unstable biosignal is input through the first biometric signal, a biosignal having a certain level (amplitude) is output through the first amplifier 140 to obtain a stable biosignal.
  • the SAR-ADC unit 128 as described above is a device for measuring peak voltage by detecting peak waveforms from an input biosignal.
  • the SAR-ADC unit 128 may make an enable signal to reduce power consumption and operate only when necessary. have.
  • the peak waveform 200 of the biosignal is generated only in a portion of the waveform of the entire biosignal, and the peak voltage of the peak waveform is larger than the voltage of the baseline signal 204. Therefore, by detecting the time at which the biosignal becomes larger than the baseline signal, the enable signal for operating the SAR-ADC unit 128 is changed from the digital bit value "0" to "1", and the SAR-ADC unit 128 The enable signal may be implemented to change from "1” to "0” at the moment when the magnitude of the peak voltage of the biosignal currently input from the digital signal is converted into a digital bit.
  • FIG 3 illustrates the waveform of the enable signal of the SAR-ADC unit 128 as described above, and the SAR-ADC unit 128 operates when the waveform of the enable signal is high. By converting the peak voltage into a digital bit, the SAR-ADC unit 128 can be implemented to stop the operation when the low (low).
  • the SAR-ADC unit 128 may be implemented to stop operation when the size of the smoothed biosignal is reduced when the biosignal is smoothed through the capacitor array 125 connected to the output terminal of the rectifier 124. have. This may minimize power consumption by operating the SAR-ADC unit 128 only for a minimum time, but is not limited thereto.
  • the SAR-ADC unit 128 is designed with 6 bits to reduce the power consumption, it is preferable to implement to minimize the power consumption by minimizing the number of resistors and increasing the respective resistance value using the R-2R structure, It is not limited to this.
  • the controller 130 checks whether the magnitudes of the bio signals output through the first amplifier 140 and the second amplifier 150 are out of a predetermined reference voltage range, and when the controller 130 is out of the reference voltage range, the first amplifier. By adjusting the amplification rate of the 140 or the second amplification unit 150, the size of the biosignal may be adjusted to be included in the reference voltage range.
  • the controller 130 does not accurately convert the digital bits output through the SAR-ADC unit 128 to correspond to the size of the biosignal, so that the amplification ratio of the first amplification unit 140 is converted into these digital bits. If it is determined that the amplification factor is too large or too small and the output of the first amplifier 140 is not determined to be in the normal range, the digital bit value output from the SAR-ADC unit 128 is once again. By correcting the first amplification rate, the biosignal having a normal range may be output through the first amplification unit 140.
  • the magnitudes of the biosignals output from the differential amplifier 110 are 15 mV, 25 mV, If it is 35mV, the digital bits of the amplitude adjustment signal for adjusting the amplitude of the first amplifier 140 output from the SAR-ADC unit 128 when the amplitude adjustment unit 120 is operating properly, in each case 001, 010 , 011 should be printed. However, due to the DC offset or the offset due to the internal structure of the SAR-ADC unit 128, 010, 011, 100 may be output in each case.
  • the target amplification rate may be increased as a whole corresponding to the size of the input biosignal, which may cause a change in the desired amplification rate.
  • the controller 130 receives a digital bit, which is an output of the SAR-ADC unit 128, as an input, and performs a calculation to subtract 001 entirely, and then removes the digital bit from which 001 is subtracted.
  • the first amplification ratio can be adjusted by using the first amplification unit 140 as an amplitude adjustment signal for adjusting the first amplification ratio.
  • the controller 130 recognizes the magnitude of the biosignal finally output through the first amplifier 140 and the second amplifier 150 using the digital bits obtained through the ADC 160 in the final output terminal.
  • the second amplification rate may be adjusted so that the final biosignal is adjusted within the reference voltage range.
  • the size of the approximate live signal is adjusted in the first amplifier 140 so that the size of the biosignal output from the first amplifier 140 is in the range of 340 mV to 480 mV. If so, the second amplifier 150 amplifies the bio-signal according to the amplitude adjustment signal from the controller 130 to adjust more accurately.
  • the second amplification unit 150 may be formed at the biosignal output corresponding to the 12-bit digital bit output through the ADC 160 by the biosignal output from the second amplifying unit 150.
  • a value obtained by dividing by an amplification factor of 2) is calculated to find a value of 340 mV which is the magnitude of the biosignal output from the first amplifier 140.
  • the amplitude adjustment signal of the second amplifying unit 150 is determined as, for example, a digital bit value 000 to finally obtain a constant signal size of 800 mV.
  • the second amplification ratio of the second amplifier 150 is adjusted.
  • control unit 130 may need to adjust more precisely than the first amplification rate. Accordingly, it is necessary to design the second amplification ratio of the second amplification unit 150 in a relatively detailed manner compared to the first amplification ratio, and the ADC 160 is also relatively smaller than the SAR-ADC unit 128. It is necessary to design to enable the measurement of fine signal magnitude, but is not limited thereto.
  • controller 130 may provide the baseline amplifying unit 126 with a DC voltage having a predetermined level so that the baseline signal is generated as a signal having a predetermined DC voltage level, but is not limited thereto.
  • FIG. 6 illustrates a detailed circuit configuration of the biosignal correcting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the baseline amplifier 126 is removed from the configuration of the amplitude adjusting unit 120 illustrated in the first exemplary embodiment, and the peak-to-peak connected to the SAR-ADC unit 128 is removed.
  • a peak to peak detector 600 and a reset generator 602 may be further provided.
  • the amplitude of the biosignal is measured by generating the amplitude adjustment signal by measuring the amplitude of the biosignal with an absolute value of the magnitude of the input biosignal. This may occur due to an error in the adjustment signal.
  • the second embodiment only the inherent amplitude value of the input biosignal from which the DC offset is removed by finding the maximum value and the minimum value in the digital bit output from the SAR-ADC unit 128 through the peak-to-peak detection unit 600 is obtained. It is possible to generate a digital bit converted to a digital value, the first amplification to amplify the input bio-signal in the first amplifier 140 by providing the digital bit is provided as an amplitude adjustment signal of the first amplifier 140 The rate can be set more accurately to correspond to the magnitude of the input biosignal.
  • the capacitor array 125 connected to the output terminal of the rectifying unit 124 is removed, and the period of each biosignal is based on the baseline signal in the SAR-ADC unit 128.
  • all peak waveforms having a larger magnitude than the baseline signal are detected, and the peak voltages of the detected peak waveforms are converted into a plurality of digital bits and output.
  • the peak-to-peak detector 600 generates a digital bit obtained by subtracting a minimum value from a maximum value among the plurality of digital bits applied from the SAR-ADC unit 128 and based on the generated digital bits, the first amplification is performed.
  • the amplitude adjustment signal for controlling the output of the unit 140 to a predetermined level is to be generated.
  • the peak-to-peak detector 600 receives a plurality of digital bits converted to correspond to the magnitude of the peak voltage of the biosignal from the SAR-ADC unit 128 and subtracts the minimum value from the maximum value of the plurality of digital bits.
  • the digital bit generated as described above represents a value obtained by digitally converting the amplitude of the biosignal from which the DC offset is removed.
  • the digital bits generated from the peak-to-peak detector 600 are provided to the first amplifier 140 and the first amplification unit 140 sets the first amplification rate corresponding to the digital bits. The signal is amplified at the first amplification rate.
  • the first amplification unit 140 may set a more accurate first amplification ratio corresponding to the size of the input biosignal. do.
  • the peak-to-peak detector 600 includes a digital maximum value detector 700, a digital minimum value detector 702, and a subtractor 704 as shown in FIG. 7. And the like.
  • the maximum value detector 700 detects the maximum value among the plurality of digital bits input from the SAR-ADC unit 128, and the minimum value detector 702 detects the SAR-ADC unit 128. The minimum value of the plurality of digital bits input from the digital signal is detected.
  • the maximum and minimum values detected by the maximum value detector 700 and the minimum value detector 702 are transferred to the subtractor 704 which receives the maximum and minimum values as inputs, and the subtractor 704 receives the maximum value and the minimum value.
  • the digital bit value of the peak voltage of the biosignal from which the DC offset is subtracted may be output.
  • the peak waveform of the pure input biosignal from which the DC offset value is removed as shown in FIG. 8B is compared with the amplitude value 800 of the peak waveform of the input biosignal including the conventional DC offset shown in FIG. 8A.
  • the amplitude value 802 may be converted into digital bits.
  • the digital bit converted as described above is provided to the first amplifier 140 and more accurate first amplification corresponding to the size of the input biosignal based on the digital bit from which the DC offset is removed from the first amplifier 140.
  • the rate can be set.
  • the reset generator 602 generates an operation control signal for operating the peak-to-peak detector 600 to adjust an operation period of the peak-to-peak detector 600 to adjust the first amplification ratio of the first amplifier. Adjust the period to generate the amplitude adjustment signal.
  • the reset generator 602 is connected to the peak-to-peak detector 600, for example, generates a reset signal set to have a second cycle corresponding to the first cycle of the biosignal, thereby generating the peak-to-peak detector 600.
  • the peak-to-peak detector 600 may be implemented to detect a positive edge of the reset signal applied from the reset generator 602 and apply the amplitude adjustment signal to the first amplifier 140.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the amplification stage for amplifying the biosignal corresponds to each other to correspond to the magnitude of the biosignal.
  • Combinations of the steps of each flowchart attached to the present invention may be performed by computer program instructions.
  • These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment such that the instructions performed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment are described in each step of the flowchart. It will create a means to perform them.
  • These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored therein to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each step of the flowchart.
  • Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for executing the functions described in each step of the flowchart.
  • each step may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • logical function e.g., a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s).
  • the functions noted in the steps may occur out of order.
  • the two steps shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously or the steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the function in question.

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Abstract

According to the present invention, in order to compensate for a biosignal when a biosignal such as a human heart rate is inputted through any measurement device, different amplification rates can be adjusted and applied on a real-time basis so as to correspond to the magnitudes of biosignals inputted from an amplification stage amplifying the biosignal, such that even when the magnitude of an inputted biosignal is not constant because of a problem of the biosignal measurement device, a biosignal having a magnitude of a constant level can be stably outputted.

Description

생체신호 보정장치 및 방법Biological signal correction device and method
본 발명은 생체신호를 수집하는 장치에 관한 것으로, 특히 임의의 측정장치를 통해 사람의 심박수 등과 같은 생체신호가 입력되는 경우 생체신호를 증폭하는 증폭단에서 입력되는 생체신호의 크기에 대응되게 서로 다른 증폭율이 실시간으로 조정되어 적용되도록 함으로써 생체신호 측정환경의 문제로 인해 입력되는 생체신호의 크기가 일정하지 않게 되더라도 일정한 수준의 크기를 가지는 생체신호가 안정적으로 출력될 수 있도록 하는 생체신호 보정장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for collecting a bio-signal, and in particular, when a bio-signal, such as a human heart rate, is input through an arbitrary measuring device, different amplification corresponding to the magnitude of the bio-signal input from the amplification stage for amplifying the bio-signal. The biosignal correction apparatus and method for stably outputting a biosignal having a constant level even though the rate of the biosignal is not constant due to a problem in the biosignal measurement environment. It is about.
일반적으로, 생체신호는 인간의 신체 상태를 나타내는 신호로서 주로 질병이나 건강상태를 진단하기 위해 필요한 정보이다.In general, a biosignal is a signal representing a human body state and is mainly information necessary for diagnosing a disease or a health state.
이러한, 생체신호는 전기적 신호로 이루어진 심전도, 뇌파, 근전도 등이 있고, 물리적 신호로 이루어진 혈압, 체온, 맥파 등이 있으며, 조성물 관련 신호로 이루어진 혈당량, 산소포화도, 체성분 등으로 구성되는 다양한 형태의 신호로 이루어질 수 있다.Such a biosignal includes an electrocardiogram, an electroencephalogram, an electrocardiogram, etc., which are electrical signals, and a blood pressure, a body temperature, a pulse wave, etc., which are physical signals, and various types of signals including blood sugar, oxygen saturation, body composition, etc. It may be made of.
한편, 위와 같은 생체신호 중 전기적 신호로 나타나는 심전도, 뇌파, 근전도 등은 일반적으로 부착형 패치 등으로 이루어지는 센서 등의 생체신호 측정장치를 피부에 부착한 후 전위차의 고저로 이루어진 신호를 수집한 후 노이즈를 제거하고 활용 가능한 정도로 증폭하여 사용한다 (예를 들어, 대한민국 등록특허번호 10-1483620호(등록일자 2015년 01월 12일)).On the other hand, electrocardiogram, electroencephalogram, electromyography, etc., which are represented as electrical signals among the above-mentioned biosignals, are generally attached to a biosignal measuring device such as a sensor made of an attachable patch on the skin, and then a signal having a high potential difference is collected. Remove and use to amplify to the extent possible (for example, Korean Patent No. 10-1483620 (registered date January 12, 2015)).
그러나, 피부와 부착형 패치와의 접촉 상태에 따라 전극 임피던스(electrode impedance) 변동이 심하게 될 수 있고, 그 결과 생체신호가 일정하지 않은 상태로 입력되어 생체신호를 분석함에 있어서 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.However, the electrode impedance fluctuation may be severe depending on the contact state between the skin and the adhesive patch, and as a result, the biosignal is input in an inconsistent state and thus the reliability of the biosignal is degraded. there was.
따라서, 본 발명에서는 임의의 측정장치를 통해 사람의 심박수 등과 같은 생체신호가 입력되는 경우 생체신호를 증폭하는 증폭단에서 입력되는 생체신호의 크기에 대응되게 서로 다른 증폭율이 실시간으로 조정되어 적용되도록 함으로써 생체신호 측정환경의 문제로 인해 입력되는 생체신호의 크기가 일정하지 않게 되더라도 일정한 수준의 크기를 가지는 생체신호가 안정적으로 출력될 수 있도록 하는 생체신호 보정장치 및 방법을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, when a biological signal such as a human heart rate is input through an arbitrary measuring device, different amplification rates are adjusted and applied in real time to correspond to the magnitude of the biological signal input from the amplifying stage for amplifying the biological signal. It is an object of the present invention to provide a biosignal correction apparatus and method for stably outputting a biosignal having a predetermined level even if the magnitude of the biosignal is not constant due to a problem of a biosignal measurement environment.
상술한 본 발명은 생체신호 보정장치로서, 생체정보 측정장치로부터 입력된 생체신호의 크기를 검출하고 상기 생체신호의 크기에 따라 상기 생체신호의 증폭율을 실시간으로 조정하는 진폭 조정부와, 상기 조정에 따른 증폭율로 상기 생체신호를 증폭시키는 증폭부를 포함한다.The present invention described above is a biosignal correction device, comprising: an amplitude adjustment unit for detecting the magnitude of a biosignal input from a biometric information measuring device and adjusting the amplification ratio of the biosignal in real time according to the magnitude of the biosignal; Amplifying unit for amplifying the bio-signal at amplification rate according to.
또한, 상기 증폭율은 제1 증폭율 및 제2 증폭율을 포함하고, 상기 증폭부는, 상기 제1 증폭율에 따라 상기 생체신호를 1차로 증폭시키는 제1 증폭부와, 상기 제1 증폭부에 직렬로 연결되며, 상기 제1 증폭부로부터 증폭된 상기 생체신호를 상기 제2 증폭율에 따라 2차로 증폭시키는 제2 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The amplification ratio may include a first amplification ratio and a second amplification ratio, and the amplification unit may include a first amplifying unit configured to primarily amplify the biosignal according to the first amplification ratio, and the first amplifying unit. It is connected in series, characterized in that it comprises a second amplification unit for amplifying the biological signal amplified from the first amplification unit in accordance with the second amplification rate.
또한, 상기 진폭 조정부는, 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 전치 증폭부와, 상기 전치 증폭된 생체신호를 정류하여 정류된 생체신호를 생성하는 정류부와, 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 정류된 생체신호의 피크 파형을 인식하고, 상기 피크 파형의 크기가 기준 전압 범위내 값이 되도록 상기 증폭부의 증폭율을 조정하는 증폭율 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The amplitude adjusting unit may further include a preamplifier configured to preamplify the input biosignal at a preset preamplification rate, a rectifier configured to rectify the preamplified biosignal to generate a rectified biosignal, and a preset DC voltage. An amplification factor for comparing the baseline signal having a level with the rectified biosignal to recognize a peak waveform of the rectified biosignal and adjusting the amplification ratio of the amplification unit so that the magnitude of the peak waveform is within a reference voltage range It characterized in that it comprises an adjustment unit.
또한, 상기 증폭율 조정부는, 상기 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형이 존재하는 상기 정류된 생체신호의 구간 내부에서 상기 피크 파형을 인식하고, 상기 구간에서 상기 피크 파형의 피크 전압의 크기를 디지털 비트로 변환하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 출력이 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 진폭 조정신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 SAR-ADC부와, 상기 제2 증폭부로부터 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 상기 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 상기 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The amplification factor adjusting unit may compare the baseline signal with the rectified biosignal to recognize the peak waveform within a section of the rectified biosignal in which a peak waveform having a voltage magnitude greater than that of the baseline signal exists. And converting a magnitude of a peak voltage of the peak waveform into a digital bit in the section, and applying an amplitude adjustment signal to the first amplifying part to control the output of the first amplifying part to be within a predetermined range based on the digital bit. When the magnitude of the final bio-signal output from the SAR-ADC unit and the second amplifying unit is out of a predetermined reference voltage range, the first amplifying rate of the first amplifying unit or the second amplifying rate of the second amplifying unit And a controller for controlling the size of the final biosignal to be included in the reference voltage range. All.
또한, 상기 제어부는, 상기 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하고, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위내 포함되지 않는 경우, 상기 SAR-ADC부로부터 출력되는 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 상기 제1 증폭율을 조절하며, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위내 포함되는 경우에는 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조절하는 것을 특징으로 한다.The controller may determine whether an output of the first amplifier is included in the predetermined range when the magnitude of the final biosignal is out of a predetermined reference voltage range, and the output of the first amplifier is included in the predetermined range. If not included, the first amplification ratio of the first amplification unit is adjusted by adjusting the value of the digital bit output from the SAR-ADC unit, and the output of the first amplification unit is included in the predetermined range The second amplification unit of the second amplification unit is adjusted so that the magnitude of the final biosignal is within the reference voltage range.
또한, 상기 보정장치는, 상기 정류부의 출력단에 상기 생체신호의 평활을 위한 커패시터 어레이를 더 포함하고, 상기 SAR-ADC부는, 상기 평활된 생체신호의 크기가 감소할 때 상기 피크 파형의 값을 인식한 뒤, 상기 피크 파형의 인식 동작을 멈추어 전력 소모를 최소화하는 것을 특징으로 한다.The correction apparatus may further include a capacitor array for smoothing the biosignal at an output of the rectifier, and the SAR-ADC unit recognizes the peak waveform value when the smoothed biosignal is reduced in magnitude. After that, the recognition operation of the peak waveform is stopped to minimize power consumption.
또한, 상기 진폭 조정부는, 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 전치 증폭부와, 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스 라인 신호를 기반으로 각 생체신호의 주기에서 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형을 검출하고, 검출된 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 복수의 디지털 비트로 변환하는 SAR-ADC부와, 상기 SAR-ADC부로부터 인가되는 상기 복수의 디지털 비트 중 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하고 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 출력이 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 진폭 조정 신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 피크 투 피크 검출부와, 상기 제2 증폭부로부터 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The amplitude adjuster may include a preamplifier configured to preamplify the input biosignal at a preset preamplification rate, and a baseline signal in a period of each biosignal based on a baseline signal having a preset DC voltage level. A SAR-ADC unit for detecting a peak waveform having a larger voltage magnitude and converting the magnitude of the peak voltage with respect to the detected peak waveform into a plurality of digital bits, and a maximum value of the plurality of digital bits applied from the SAR-ADC unit. A peak-to-peak detector for generating a digital bit subtracted from the minimum value and applying an amplitude adjustment signal to the first amplifier to control the output of the first amplifier to be within a predetermined range based on the digital bit; When the magnitude of the final biosignal output from the amplifier is outside the preset reference voltage range, first amplification of the first amplifier And a controller configured to adjust the rate or the second amplification rate of the second amplification unit to control the size of the biosignal to fall within the reference voltage range.
또한, 상기 피크 투 피크 검출부에 연결되며, 상기 생체신호의 제1 주기에 대응되는 제2 주기를 가지도록 설정된 리셋 신호를 발생하여 상기 피크 투 피크 검출부의 동작을 제어하고, 상기 리셋 신호가 인가되는 시점에 상기 진폭 조정 신호가 상기 제1 증폭부로 인가되도록 제어하는 리셋 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the reset signal is connected to the peak-to-peak detector, and generates a reset signal set to have a second period corresponding to the first period of the biosignal to control the operation of the peak-to-peak detector, and wherein the reset signal is applied. And a reset generator for controlling the amplitude adjustment signal to be applied to the first amplifier at a point in time.
또한, 상기 피크 투 피크 검출부는, 상기 리셋 발생부로부터 인가되는 상기 리셋 신호의 포지티브 에지(positive edge)를 검출하여 상기 진폭 조정 신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 것을 특징으로 한다.The peak-to-peak detector may detect the positive edge of the reset signal applied from the reset generator and apply the amplitude adjustment signal to the first amplifier.
또한, 본 발명은 진폭 조정부와 증폭부를 포함하는 생체신호 보정장치에 의해 수행되는 생체신호 보정방법으로서, 상기 진폭 조정부에서 생체정보 측정장치로부터 측정된 생체신호를 입력받는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 상기 생체신호의 크기를 검출하고, 상기 생체신호의 크기에 따라 상기 생체신호의 증폭율을 실시간으로 조정하는 단계와, 상기 증폭부에서 상기 조정에 따른 증폭율로 상기 생체신호를 증폭시키는 단계를 포함한다.The present invention also provides a biosignal correction method performed by a biosignal correcting apparatus including an amplitude adjusting unit and an amplifying unit, wherein the amplitude adjusting unit receives a biosignal measured from a biometric information measuring device, and wherein the amplitude adjusting unit Detecting the magnitude of the biosignal, adjusting the amplification rate of the biosignal in real time according to the magnitude of the biosignal, and amplifying the biosignal at the amplification rate according to the adjustment by the amplification unit; .
또한, 상기 증폭율은 제1 증폭율 및 제2 증폭율을 포함하고, 상기 증폭시키는 단계는, 상기 증폭부내 제1 증폭부에서 상기 제1 증폭율에 따라 상기 생체신호를 1차로 증폭시키는 단계와, 상기 증폭부내 상기 제1 증폭부와 직렬로 연결되는 제2 증폭부에서 상기 1차로 증폭된 상기 생체신호를 상기 제2 증폭율에 따라 2차로 증폭시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The amplification rate may include a first amplification rate and a second amplification rate, and the amplifying step may include: amplifying the biosignal first according to the first amplification rate in a first amplifying unit in the amplifying unit; And amplifying the biosignal amplified primarily by the second amplification unit in a second amplification unit connected in series with the first amplifying unit in accordance with the second amplification rate.
또한, 상기 조정하는 단계는, 상기 진폭 조정부에서 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 상기 전치 증폭된 생체신호를 정류하여 정류된 생체신호를 생성하는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 정류된 생체신호의 피크 파형을 인식하고, 상기 피크 파형의 크기가 기준 전압 범위내 값이 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The adjusting may include preamplifying the input biosignal at a predetermined preamplification rate by the amplitude adjustment unit, and generating a rectified biosignal by rectifying the preamplified biosignal at the amplitude adjustment unit. And comparing the rectified biosignal with a baseline signal having a predetermined DC voltage level in the amplitude adjusting unit to recognize a peak waveform of the rectified biosignal, and the magnitude of the peak waveform is within a reference voltage range. Characterized in that it comprises the step of controlling to.
또한, 상기 제어하는 단계는, 상기 진폭 조정부에서 상기 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형이 존재하는 상기 정류된 생체신호의 구간내에서 상기 피크 파형을 인식하는 단계와, 상기 진폭 조정부가 상기 피크 파형의 크기를 디지털 비트로 변환하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭율을 조정하는 진폭 조정 신호를 생성하는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 상기 진폭 조정 신호를 이용하여 상기 제1 증폭율로 증폭된 상기 피크 파형의 크기가 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The controlling may include: comparing the baseline signal with the rectified biosignal in the amplitude adjusting unit, and determining the peak within the section of the rectified biosignal in which a peak waveform having a voltage magnitude greater than that of the baseline signal exists. Recognizing a waveform, the amplitude adjusting unit converting the magnitude of the peak waveform into digital bits, and generating an amplitude adjusting signal for adjusting the first amplification ratio based on the digital bits; And controlling the amplitude of the peak waveform amplified at the first amplification rate to be within a predetermined range using an amplitude adjustment signal.
또한, 상기 방법은, 상기 진폭 조정부에서 상기 제2 증폭율를 통해 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include: when the magnitude of the final biosignal output from the amplitude adjusting unit through the second amplification ratio is out of a predetermined reference voltage range, the first amplification ratio of the first amplification unit or the second amplification unit of the second amplification unit. And adjusting the amplification rate so that the magnitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
또한, 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계는, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하는 단계와, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되지 않는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조절하는 단계와, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭율을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The controlling of the control unit to be included in the reference voltage range may include checking whether the output of the first amplifier is included in the predetermined range when the amplitude of the final biosignal is out of the reference voltage range. And adjusting the first amplification ratio of the first amplifier by adjusting the value of the digital bit in the amplitude adjusting unit when the output of the first amplifier is not included in the predetermined range. And when the negative output is included in the predetermined range, adjusting the second amplification rate so that the amplitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
또한, 상기 조정하는 단계는, 상기 진폭 조정부에서 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스 라인 신호를 기반으로 각 생체신호의 주기에서 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형을 검출하고, 검출된 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 복수의 디지털 비트로 변환하는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 상기 복수의 디지털 비트 중 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조정하는 진폭 조정 신호를 생성하는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 상기 진폭 조정 신호를 이용하여 상기 제1 증폭율로 증폭된 상기 피크 파형의 크기가 소정범위내 값이 되도록 제어시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The adjusting may include pre-amplifying the input biosignal at a predetermined preamplification rate by the amplitude adjusting unit and each biosignal based on a baseline signal having a predetermined DC voltage level at the amplitude adjusting unit. Detecting a peak waveform having a larger voltage magnitude than the baseline signal in a period of, and converting a magnitude of the peak voltage with respect to the detected peak waveform into a plurality of digital bits, and in the amplitude adjusting unit, a maximum value of the plurality of digital bits Generating a digital bit subtracted from the minimum value, and generating an amplitude adjustment signal for adjusting the first amplification ratio of the first amplifier based on the digital bit, and using the amplitude adjustment signal in the amplitude adjustment unit using the amplitude adjustment signal. Controlling the amplitude of the peak waveform amplified at one amplification rate to be within a predetermined range. Characterized in that it also.
또한, 상기 방법은, 상기 진폭 조정부에서 상기 제2 증폭율를 통해 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include: when the magnitude of the final biosignal output from the amplitude adjusting unit through the second amplification ratio is out of a predetermined reference voltage range, the first amplification ratio of the first amplification unit or the second amplification unit of the second amplification unit. And adjusting the amplification rate so that the magnitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
또한, 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계는, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하는 단계와, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되지 않는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조절하는 단계와, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭율을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The controlling of the control unit to be included in the reference voltage range may include checking whether the output of the first amplifier is included in the predetermined range when the amplitude of the final biosignal is out of the reference voltage range. And adjusting the first amplification ratio of the first amplifier by adjusting the value of the digital bit in the amplitude adjusting unit when the output of the first amplifier is not included in the predetermined range. And when the negative output is included in the predetermined range, adjusting the second amplification rate so that the amplitude of the final biosignal is included in the reference voltage range.
또한, 상기 진폭 조정 신호를 생성하는 단계는, 상기 진폭 조정부에서 상기 생체신호의 제1 주기에 대응되는 제2 주기를 가지도록 설정된 리셋 신호를 발생시키는 단계와, 상기 진폭 조정부에서 상기 리셋 신호가 인가되는 시점에 상기 진폭 조정 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The generating of the amplitude adjustment signal may include generating a reset signal set to have a second period corresponding to the first period of the biosignal by the amplitude adjustment unit, and applying the reset signal to the amplitude adjustment unit. Generating the amplitude adjustment signal at a point in time.
본 발명에 따르면, 생체신호 보정에 있어서, 임의의 측정장치를 통해 사람의 심박수 등과 같은 생체신호가 입력되는 경우 생체신호를 증폭하는 증폭단에서 입력되는 생체신호의 크기에 대응되게 서로 다른 증폭율이 실시간으로 조정되어 적용되도록 함으로써 생체신호 측정장치의 문제로 인해 입력되는 생체신호의 크기가 일정하지 않게 되더라도 일정한 수준의 크기를 가지는 생체신호가 안정적으로 출력될 수 있도록 하는 이점이 있다.According to the present invention, in the biosignal correction, when a biosignal such as a human heart rate or the like is input through an arbitrary measuring device, different amplification rates are made in real time to correspond to the magnitude of the biosignal input from the amplifying stage that amplifies the biosignal. By adjusting to be applied, there is an advantage that the bio-signal having a certain level of size can be stably output even if the size of the input bio-signal is not constant due to the problem of the bio-signal measuring apparatus.
또한, 본 발명에 따른 생체신호 보정에 있어서, 제1 증폭부에서는 생체신호의 진폭을 대략적으로 조정하도록 설계하고, 제1 증폭부에 연결되는 후단의 제2 증폭부에서는 생체신호의 진폭을 미세하게 조정 가능하도록 설계함으로써 상대적으로 간단한 구조를 이용하여 생체신호의 진폭을 높은 정확도로 보정할 수 있는 이점이 있다.Further, in the biosignal correction according to the present invention, the first amplifier is designed to adjust the amplitude of the biosignal roughly, and in the second amplifier connected to the first amplifier, the amplitude of the biosignal is finely adjusted. Designing to be adjustable has the advantage that the amplitude of the biological signal can be corrected with high accuracy using a relatively simple structure.
또한, 본 발명에 따른 생체신호 보정에 있어서, 회로 내부에서 생체신호의 진폭을 자체적으로 보정할 수 있도록 하고, 회로 내부에서 진폭을 보정하기 위한 진폭 조정 신호의 오차가 심각하게 발생하는 경우 MCU를 통해 진폭 조정 신호를 보정하여 생체신호의 진폭을 조정할 수 있도록 함으로써 생체신호 보정의 안정성을 높일 수 있는 이점이 있다.In addition, in the biosignal correction according to the present invention, the amplitude of the biosignal can be corrected by itself in a circuit, and if an error of an amplitude adjustment signal for correcting the amplitude in the circuit occurs seriously, through the MCU By adjusting the amplitude adjustment signal to adjust the amplitude of the biosignal, there is an advantage of increasing the stability of the biosignal correction.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생체신호 보정장치의 상세 회로 구성도이다.1 is a detailed circuit diagram of a biosignal correcting apparatus according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 생체신호와 베이스라인 신호 예시도이다.2 is a diagram illustrating a biosignal and a baseline signal according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피크 전압의 기울기가 조정된 생체신호와 SAR-ADC 동작 제어 신호 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a biosignal in which the slope of a peak voltage is adjusted and a SAR-ADC operation control signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제어부에서 제1 증폭율을 조정하는 동작 예시도이다.4 is an exemplary view illustrating an operation of adjusting a first amplification factor in a control unit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제어부에서 제2 증폭율을 조정하는 동작 예시도이다.5 is an exemplary view illustrating an operation of adjusting a second amplification factor in a control unit according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 생체신호 보정장치의 상세 회로 구성도이다.6 is a detailed circuit diagram of a biosignal correcting apparatus according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 도시된 피크 투 피크 검출부의 상세 블록 구성도이다.7 is a detailed block diagram of the peak-to-peak detection unit shown in the second embodiment of the present invention.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제2 실시예에 따라 입력 생체신호에서 DC 오프셋을 제거하는 동작 예시도이다.8A and 8B illustrate an operation of removing a DC offset from an input biosignal according to a second embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the present invention. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 생체신호 보정장치의 상세 회로 구성을 도시한 것이다.1 illustrates a detailed circuit configuration of a biosignal correction apparatus according to a first embodiment of the present invention.
이하, 도 1을 참조하여 생체신호 보정장치(100)의 각 구성요소에서의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation of each component of the biosignal compensator 100 will be described in more detail with reference to FIG. 1.
먼저, 차동 증폭부(NCA : nested chopping amplifier)(110)는 측정 대상이 되는 사람으로부터 입력되는 생체신호를 일정한 진폭으로 증폭시킨다. 이때, 이러한 생체신호는 Vin+, Vin- 등의 디퍼런셜(differential) 신호로 입력되고, 차동 증폭부(110)는 2개의 디퍼런셜 신호의 차이를 증폭하여 출력할 수 있다. 또한, 이러한 생체신호는 예를 들어 사람의 피부에 부착되는 패치 형태의 ECG 센서로부터 입력될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이러한 생체신호는 사람의 심전도 신호 등이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. First, a differential chopping amplifier (NCA) 110 amplifies a biological signal input from a person to be measured at a constant amplitude. At this time, the bio-signals are input as differential signals such as Vin + and Vin-, and the differential amplifier 110 may amplify and output the difference between the two differential signals. In addition, such a biosignal may be input from, for example, a patch-shaped ECG sensor attached to a human skin, but is not limited thereto. In addition, the biosignal may be a human electrocardiogram signal, but is not limited thereto.
증폭부(152)는 진폭 조정부(120)에 의해 실시간으로 조정되는 증폭율에 따라 상기 입력된 생체신호를 증폭시킨다. 이러한 증폭부(152)는 증폭율에 따라 생체신호를 1차로 증폭시키는 제1 증폭부(140)와 제1 증폭부(140)에 직렬로 연결되며, 제1 증폭부(140)로부터 증폭된 생체신호를 증폭율에 따라 2차로 증폭시키는 제2 증폭부(150)를 포함할 수 있다. The amplifying unit 152 amplifies the input bio signal according to the amplification rate adjusted in real time by the amplitude adjusting unit 120. The amplifying unit 152 is connected in series to the first amplifying unit 140 and the first amplifying unit 140 to amplify the biosignal first according to the amplification rate, the amplified body from the first amplifying unit 140 It may include a second amplifier 150 to amplify the signal in accordance with the second amplification ratio.
제1 증폭부(140)는 차동증폭부(110)의 후단에 연결될 수 있으며, 차동증폭부(110)에서 증폭된 생체신호를 기설정된 제1 증폭율에 따라 한번 더 증폭시킨다. 이때, 이러한 제1 증폭부(140)의 제1 증폭율은 진폭 조정부(120)에서 발생된 진폭 조정 신호에 따라 결정될 수 있다. 또한, 이러한 제1 증폭율은 입력되는 생체신호의 크기에 대응되게 진폭 조정부(120)에 의해 실시간으로 변경 조정되며, 이러한 진폭 조정부(120)의 증폭율 조정에 따라 최종 출력되는 생체신호의 크기가 입력 생체신호의 크기에 관계없이 기설정된 기준 전압 범위내에 포함되는 크기로 증폭될 수 있다. 또한, 제1 증폭부(140)에서의 제1 증폭율은 예를 들어 입력 생체신호의 4배, 6배, 8배, 등의 총 8단계로 조정되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.The first amplifier 140 may be connected to the rear end of the differential amplifier 110, and amplifies the biosignal amplified by the differential amplifier 110 once again according to a preset first amplification rate. In this case, the first amplification ratio of the first amplifier 140 may be determined according to the amplitude adjustment signal generated by the amplitude adjuster 120. In addition, the first amplification rate is changed and adjusted in real time by the amplitude adjusting unit 120 to correspond to the size of the input biosignal, and the magnitude of the final output biosignal is adjusted according to the amplification rate adjustment of the amplitude adjusting unit 120. Regardless of the magnitude of the input biosignal, the signal may be amplified to a magnitude within a preset reference voltage range. In addition, the first amplification ratio in the first amplification unit 140 is preferably adjusted in eight steps, such as four times, six times, eight times, and the like of the input biosignal, but is not limited thereto.
제2 증폭부(150)는 제1 증폭부(140)의 후단에 연결될 수 있으며, 제1 증폭(140)부에서 입력신호의 크기에 따라 조정된 제1 증폭율이 적용되어 증폭된 생체신호를 기설정된 제2 증폭율에 따라 한번 더 증폭시킨다. 이때, 이러한 제2 증폭부(150)의 제2 증폭율은 진폭 조정부(120)에서 발생된 진폭 조정 신호에 따라 결정되며, 제1 증폭율과 비교하여 상대적으로 낮은 증폭율이 결정되어 제1 증폭부(140)에서 증폭된 생체신호에 대해 미세하게 진폭을 조정하게 되며, 이러한 증폭율은 예를 들어 1.1배, 1.3배, ... , 2.5배, 등의 총 8단계로 조정되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.The second amplification unit 150 may be connected to the rear end of the first amplification unit 140, and the first amplification unit 140 may apply the first amplification rate adjusted according to the size of the input signal to amplify the biological signal. Amplify once more according to the second preset amplification rate. In this case, the second amplification ratio of the second amplification unit 150 is determined according to the amplitude adjustment signal generated by the amplitude adjustment unit 120, and a relatively low amplification ratio is determined in comparison with the first amplification rate, so that the first amplification is performed. The amplitude of the biological signal amplified by the unit 140 is finely adjusted, and this amplification rate is preferably adjusted in eight steps, for example, 1.1 times, 1.3 times, ..., 2.5 times, etc. It is not limited to this.
ADC(Analog-Digital-Converter)(160)는 제1 증폭부(140)와 제2 증폭부(150)를 통해 증폭된 생체신호를 디지털 신호로 변환하여 출력시킨다. 이때, ADC(160)는 예를 들어 생체신호를 12비트(bit)의 디지털 비트값으로 출력시키도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The analog-digital converter (ADC) 160 converts the biosignal amplified by the first amplifier 140 and the second amplifier 150 into a digital signal and outputs the digital signal. In this case, the ADC 160 may be implemented to output, for example, a biosignal as a digital bit value of 12 bits, but is not limited thereto.
진폭 조정부(120)는 차동 증폭부(110)에서 증폭된 생체신호를 입력받고, 입력된 생체신호의 크기를 검출하며, 입력된 생체신호가 제1 증폭부(140)와 제2 증폭부(150)를 통해 증폭된 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위내 포함될 수 있도록 제1 증폭부(140)와 제2 증폭부(150)의 제1 증폭율과 제2 증폭율을 실시간으로 조정시킨다.The amplitude adjusting unit 120 receives the biosignal amplified by the differential amplifier 110, detects the magnitude of the input biosignal, and inputs the biosignal to the first amplifier 140 and the second amplifier 150. The first and second amplification rates of the first and second amplification unit 140 and 150 are adjusted in real time so that the magnitude of the final biosignal amplified by the reference signal is included within a preset reference voltage range. .
이러한 진폭 조정부(120)는 전치 증폭부(Pre-amplifier)(122), 정류부(Rectifier)(124), 베이스라인 증폭부(baseline amplifier)(126), 증폭율 조정부(132)를 포함할 수 있고, 증폭율 조정부(132)는 다시 SAR-ADC부(128), 제어부(130) 등을 포함할 수 있다. 이하에서는 진폭 조정부(120)의 각 구성요소에서의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.The amplitude adjuster 120 may include a pre-amplifier 122, a rectifier 124, a baseline amplifier 126, and an amplification factor adjuster 132. The amplification factor adjusting unit 132 may further include a SAR-ADC unit 128 and a controller 130. Hereinafter, the operation of each component of the amplitude adjusting unit 120 will be described in more detail.
먼저, 전치 증폭부(122)는 차동 증폭부(110)에서 증폭된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 사전 증폭시킨다. 이때, 차동 증폭부(110)에서 증폭된 생체신호를 진폭 조정부(120)의 입력단에 위치한 전치 증폭부(122)에서 다시 한번 증폭시키는 이유는, 차동 증폭부(122)에서 증폭된 생체신호가 크기가 너무 작게 되는 경우를 대비하여 진폭 조정부(120)에서 생체신호의 크기 측정이 용이하지 않게 되는 것을 방지하기 위함이다. First, the preamplifier 122 preamplifies the biosignal amplified by the differential amplifier 110 at a preset preamplification rate. In this case, the reason why the amplified bio signal amplified by the differential amplifier 110 is once again amplified by the preamplifier 122 located at the input terminal of the amplitude adjuster 120 is large. This is to prevent the amplitude adjustment unit 120 from measuring the size of the biosignal in a case where it is too small.
베이스라인 증폭부(126)는 전치 증폭된 생체신호를 입력받아 저역통과필터(low pass filter)를 통해 필터링(filtering)하여 생체신호 중 주파수가 높은 신호가 제거된 베이스라인 신호(baseline signal)를 생성한다. 즉, 예를 들어 생체신호로서 사람의 심전도 신호가 도 2에서와 같이 입력된다고 가정하면, 베이스라인 증폭부(126)의 저역통과필터를 통해 생체신호 중 피크(peak) 파형(200)은 제거되고 참조 번호 (202)에서 보여지는 바와 같이 일정한 전압의 수평 파형(V_{baseline} )만이 생성될 수 있다. The baseline amplifier 126 receives the pre-amplified biosignal and filters it through a low pass filter to generate a baseline signal from which a high frequency signal of the biosignal is removed. do. That is, for example, assuming that an ECG signal of a human is input as a biosignal as shown in FIG. 2, a peak waveform 200 of the biosignal is removed through a low pass filter of the baseline amplifier 126. As shown at 202, only a horizontal voltage V_ {baseline} of constant voltage can be generated.
이어, 베이스라인 증폭부(126)는 위와 같이 피크 파형이 제거된 생체신호에 대해, 기설정된 레벨의 DC 전압을 가산하여 기설정된 레벨의 DC 전압을 가지는 베이스라인 신호(V_{baseline} +DC 전압)(204)를 생성할 수 있다. 이때, 이러한 DC 전압은 제어부(130) 등으로부터 제공받을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Subsequently, the baseline amplifier 126 adds a DC voltage of a predetermined level to the biosignal from which the peak waveform is removed as described above, and has a baseline signal V_ {baseline} + DC voltage having a DC voltage of a predetermined level. ) 204 can be generated. In this case, the DC voltage may be provided from the controller 130, but is not limited thereto.
이때, 입력되는 생체신호에는 도 2에서 보여지는 바와 같이 피크 파형을 제외하고 상대적으로 매우 작은 크기의 복수의 파형이 노이즈(noise)로 섞여 있을 수 있는데, 이러한 노이즈 성분을 피크 파형으로 인식하지 않도록 베이스라인 신호(204)에 대해 일정 레벨의 DC 전압을 가지도록 생성하는 것이다. 이에 따라, 이러한 베이스라인 신호(204)를 생체신호와 비교함으로써 입력되는 생체신호에서 피크 파형을 보다 정확히 검출하도록 할 수 있다. In this case, as shown in FIG. 2, a plurality of waveforms having a relatively small size may be mixed with noise except for a peak waveform, as shown in FIG. 2. The DC signal is generated to have a constant level of DC voltage with respect to the line signal 204. Accordingly, by comparing the baseline signal 204 with the biosignal, it is possible to more accurately detect the peak waveform in the input biosignal.
정류부(124)는 전치 증폭부(122)로부터 증폭된 생체신호를 정류시킨다. 이때, 정류부(124)의 출력단에는 조정 가능한 커패시터 어레이(capacitor array)(125)를 연결하여 생체신호의 피크 파형이 발생하는 지점에서부터 감소하는 전압의 기울기를 조정할 수 있다. 즉, 예를 들어 심전도 신호 등의 생체신호는 피크 파형의 전압값이 너무 빨리 감소하게 되어 SAR-ADC부(128)에서 정확한 피크 파형의 전압(이후, 피크 전압이라 칭함)을 검출하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 정류부(124)에서 정류된 생체신호에 대해 커패시터 어레이(capacitor array)(125)를 통해 피크 파형이 발생하는 지점에서부터 감소하는 피크 전압의 기울기를 조정하도록 하였으며, 이와 같이 피크 전압의 기울기가 조정된 생체신호는 도 3의 참조번호(302)에서와 같이 표시될 수 있다.The rectifier 124 rectifies the biosignal amplified from the preamplifier 122. In this case, an adjustable capacitor array 125 may be connected to an output terminal of the rectifier 124 to adjust a slope of a voltage that decreases from a point where a peak waveform of the biosignal occurs. That is, for example, a biosignal such as an electrocardiogram signal decreases the voltage value of the peak waveform so quickly that it is difficult for the SAR-ADC unit 128 to detect the correct peak waveform voltage (hereinafter referred to as peak voltage). You may not. Therefore, in the present invention, the slope of the peak voltage that decreases from the point where the peak waveform is generated through the capacitor array 125 for the biosignal rectified by the rectifier 124 is adjusted. The biosignal whose tilt is adjusted may be displayed as in reference numeral 302 of FIG.
증폭율 조정부(132)는 베이스라인 신호와 정류된 생체신호를 비교하여 정류된 생체신호의 피크 파형을 인식하고, 피크 파형의 크기가 일정한 수준의 크기로 제어되도록 증폭부(152)의 증폭율을 조정할 수 있다. 또한, 이러한 증폭율 조정부(132)는 SAR-ADC부(128)와 제어부(130) 등을 포함할 수 있다.The amplification rate adjusting unit 132 compares the baseline signal and the rectified biosignal to recognize the peak waveform of the rectified biosignal, and adjusts the amplification ratio of the amplifying unit 152 so that the magnitude of the peak waveform is controlled to a predetermined level. I can adjust it. In addition, the amplification rate adjusting unit 132 may include a SAR-ADC unit 128, a controller 130, and the like.
SAR-ADC부(128)는 베이스라인 증폭부(126)와 정류부(124)로부터 베이스라인 신호(204)와 정류된 생체신호를 입력받은 후, 두 개의 신호를 비교하여 베이스라인 신호보다 전압 크기가 크게 되는 생체신호의 피크 파형 존재 구간을 검출하고, 이와 같이 검출된 구간에 존재하는 피크 파형의 피크 전압의 크기를 디지털 비트로 변환한다. 또한, SAR-ADC부(128)는 이러한 디지털 비트를 기반으로 제1 증폭부(140)의 출력을 일정한 수준의 크기로 제어하는 진폭 조정 신호를 제1 증폭부(140)로 인가할 수 있다.The SAR-ADC unit 128 receives the baseline signal 204 and the rectified biosignal from the baseline amplifier 126 and the rectifier 124, and then compares the two signals to have a voltage larger than that of the baseline signal. The peak waveform presence section of the biosignal that is enlarged is detected, and the magnitude of the peak voltage of the peak waveform present in the detected section is converted into digital bits. Also, the SAR-ADC unit 128 may apply an amplitude adjustment signal to the first amplifier 140 to control the output of the first amplifier 140 to a predetermined level based on the digital bits.
이러한 디지털 비트는 입력 생체신호의 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 나타내는 값으로, 제1 증폭부(140)에 진폭 조정 신호로 인가되어 제1 증폭부(140)에서 생체신호를 증폭하는 증폭율을 결정하는 요소로 사용될 수 있다. 즉, 제1 증폭부(140)에는 입력되는 생체신호의 피크 전압의 크기에 따라 생체신호의 증폭율이 서로 다르게 설정되도록 구현될 수 있다. 따라서, SAR-ADC부(128)로부터 현재 입력되는 생체신호의 피크 전압의 크기값이 디지털 비트로 변환된 후, 디지털 비트를 기반으로 하는 진폭 조정 신호가 입력되는 경우, 제1 증폭부(140)에서는 입력된 진폭 조정 신호에 대응되게 미리 저장되어 있는 제1 증폭율로 생체신호를 증폭하게 된다.The digital bit is a value representing the magnitude of the peak voltage with respect to the peak waveform of the input biosignal. The digital bit is applied to the first amplifier 140 as an amplitude adjustment signal to amplify the biosignal by the first amplifier 140. It can be used as an element to determine. That is, the first amplification unit 140 may be implemented such that the amplification ratios of the biosignals are set differently according to the magnitudes of the peak voltages of the input biosignals. Therefore, when the magnitude value of the peak voltage of the biosignal currently input from the SAR-ADC unit 128 is converted into a digital bit, and then an amplitude adjustment signal based on the digital bit is input, the first amplifier 140 The biosignal is amplified at a first amplification rate prestored corresponding to the input amplitude adjustment signal.
이때, 입력 생체신호의 피크 전압의 크기가 상대적으로 작은 경우 상대적으로 높은 증폭율로 생체신호를 증폭하도록 하고, 생체신호의 피크 전압의 크기가 상대적으로 큰 경우 상대적으로 낮은 증폭율로 생체신호를 증폭하도록 하는 것을 통해 불안정한 생체신호가 입력되더라도, 제1 증폭부(140)를 통해 일정한 수준의 크기(진폭)를 가지는 생체신호가 출력되어 안정적인 생체신호를 얻을 수 있게 된다.At this time, when the magnitude of the peak voltage of the input biosignal is relatively small, the biosignal is amplified at a relatively high amplification rate. When the magnitude of the peak voltage of the biosignal is relatively large, the biosignal is amplified at a relatively low amplification rate. Even if an unstable biosignal is input through the first biometric signal, a biosignal having a certain level (amplitude) is output through the first amplifier 140 to obtain a stable biosignal.
한편, 위와 같은 SAR-ADC부(128)는 입력되는 생체신호에서 피크 파형을 검출하여 피크 전압을 측정하는 장치로써, 전력 소모를 줄이기 위해서 인에이블(enable) 신호를 만들어서 필요 시에만 동작하도록 할 수 있다.Meanwhile, the SAR-ADC unit 128 as described above is a device for measuring peak voltage by detecting peak waveforms from an input biosignal. The SAR-ADC unit 128 may make an enable signal to reduce power consumption and operate only when necessary. have.
즉, 생체신호의 피크 파형(200)은 도 2에서 보여지는 바와 같이 전체 생체신호의 파형 중 일부 구간에서만 발생하고, 이러한 피크 파형의 피크 전압은 베이스라인 신호(204)의 전압보다 그 크기가 크게 되므로, 생체신호가 베이스라인 신호보다 커지는 시점을 검출하여 SAR-ADC부(128)를 동작시키는 인에이블 신호가 디지털 비트값 "0"에서 "1"로 바뀌도록 하고, SAR-ADC부(128)로부터 현재 입력되는 생체신호의 피크 전압의 크기가 디지털 비트로 변환된 값이 감소하는 순간 인에이블 신호가 "1"에서 "0"으로 바뀌도록 구현할 수 있다. 도 3의 참조번호 (300)에는 위와 같이 SAR-ADC부(128)의 인에이블 신호의 파형을 도시한 것으로, 인에이블 신호의 파형이 하이(high)일 때 SAR-ADC부(128)가 동작하여 피크 전압을 디지털 비트로 변환하며, 로우(low)일 때 SAR-ADC부(128)가 동작을 멈추도록 구현할 수 있다.That is, as shown in FIG. 2, the peak waveform 200 of the biosignal is generated only in a portion of the waveform of the entire biosignal, and the peak voltage of the peak waveform is larger than the voltage of the baseline signal 204. Therefore, by detecting the time at which the biosignal becomes larger than the baseline signal, the enable signal for operating the SAR-ADC unit 128 is changed from the digital bit value "0" to "1", and the SAR-ADC unit 128 The enable signal may be implemented to change from "1" to "0" at the moment when the magnitude of the peak voltage of the biosignal currently input from the digital signal is converted into a digital bit. The reference numeral 300 of FIG. 3 illustrates the waveform of the enable signal of the SAR-ADC unit 128 as described above, and the SAR-ADC unit 128 operates when the waveform of the enable signal is high. By converting the peak voltage into a digital bit, the SAR-ADC unit 128 can be implemented to stop the operation when the low (low).
즉, SAR-ADC부(128)는 정류부(124)의 출력단에 연결된 커패시터 어레이(125)를 통해 생체신호가 평활 처리되는 경우, 평활된 생체신호의 크기가 감소할 때 동작을 멈추도록 구현될 수 있다. 이를 통해 최소한의 시간 동안만 SAR-ADC부(128)를 동작시킴으로써 전력소모를 최소화할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.That is, the SAR-ADC unit 128 may be implemented to stop operation when the size of the smoothed biosignal is reduced when the biosignal is smoothed through the capacitor array 125 connected to the output terminal of the rectifier 124. have. This may minimize power consumption by operating the SAR-ADC unit 128 only for a minimum time, but is not limited thereto.
또한, SAR-ADC부(128)는 전력 소모를 줄이기 위해 6비트로 설계하며, R-2R 구조를 이용하여 저항 개수를 최소화하고 각각의 저항값을 크게 하여 전력 소모를 최소화하도록 구현하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the SAR-ADC unit 128 is designed with 6 bits to reduce the power consumption, it is preferable to implement to minimize the power consumption by minimizing the number of resistors and increasing the respective resistance value using the R-2R structure, It is not limited to this.
제어부(130)는 제1 증폭부(140)와 제2 증폭부(150)를 통해 출력되는 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는지를 검사하고, 기준 전압 범위를 벗어나는 경우 제1 증폭부(140) 또는 제2 증폭부(150)의 증폭율을 보정하여 생체신호의 크기가 기준 전압 범위내 포함되도록 조절할 수 있다.The controller 130 checks whether the magnitudes of the bio signals output through the first amplifier 140 and the second amplifier 150 are out of a predetermined reference voltage range, and when the controller 130 is out of the reference voltage range, the first amplifier. By adjusting the amplification rate of the 140 or the second amplification unit 150, the size of the biosignal may be adjusted to be included in the reference voltage range.
즉, 제어부(130)는 예를 들어 SAR-ADC부(128)를 통해 출력된 디지털 비트가 생체신호의 크기에 대응되게 정확하게 변환되지 않아, 이러한 디지털 비트로 제1 증폭부(140)의 증폭율을 조정하는 경우 그 증폭율이 너무 크거나 또는 작아서 제1증폭부(140)의 출력이 정상적인 범위의 값이 아닌 것으로 판단되는 경우, SAR-ADC부(128)에서 출력된 디지털 비트의 값을 한번 더 보정하여 제1 증폭율이 조정되도록 함으로써 제1 증폭부(140)를 통해 정상적인 범위의 값을 가지는 생체신호가 출력되도록 할 수 있다.That is, the controller 130 does not accurately convert the digital bits output through the SAR-ADC unit 128 to correspond to the size of the biosignal, so that the amplification ratio of the first amplification unit 140 is converted into these digital bits. If it is determined that the amplification factor is too large or too small and the output of the first amplifier 140 is not determined to be in the normal range, the digital bit value output from the SAR-ADC unit 128 is once again. By correcting the first amplification rate, the biosignal having a normal range may be output through the first amplification unit 140.
즉, 예를 들어 도 4에서 보여지는 바와 같이, 차동 증폭부(110)에서 출력된 생체신호의 기준이 40mV 이라고 가정할 때 차동 증폭부(110)에서 출력된 생체신호의 크기가 15mV, 25mV, 35mV이라면, 진폭 조정부(120)가 제대로 동작하는 경우 SAR-ADC부(128)에서 출력되는 제1 증폭부(140)의 진폭을 조정하기 위한 진폭 조정 신호의 디지털 비트로는 각각의 경우에 001, 010, 011 가 출력되어야 한다. 하지만 DC 오프셋(offset) 이나 SAR-ADC부(128)의 내부의 구조로 인한 오프셋(offset) 으로 인해 각각의 경우에 010, 011, 100 가 출력되는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 입력된 생체신호 크기에 대응하여 목표로 했던 증폭율이 전체적으로 커질 수 있어 원했던 증폭율에서 변동이 생기게 되므로 문제가 발생할 수 있다. 이와 같은 문제가 발생할 경우, 제어부(130)에서는 예를 들어 SAR-ADC부(128)의 출력인 디지털 비트를 입력으로 받아서 전체적으로 001을 빼도록 하는 연산을 진행한 다음 001이 감산된 디지털 비트를 제1 증폭부(140)의 제1 증폭율을 조정하기 위한 진폭 조정 신호로 사용하도록 함으로써 원했던 제1 증폭율을 맞출 수 있도록 하는 것이다.That is, for example, as shown in FIG. 4, when the reference of the biosignal output from the differential amplifier 110 is 40 mV, the magnitudes of the biosignals output from the differential amplifier 110 are 15 mV, 25 mV, If it is 35mV, the digital bits of the amplitude adjustment signal for adjusting the amplitude of the first amplifier 140 output from the SAR-ADC unit 128 when the amplitude adjustment unit 120 is operating properly, in each case 001, 010 , 011 should be printed. However, due to the DC offset or the offset due to the internal structure of the SAR- ADC unit 128, 010, 011, 100 may be output in each case. In this case, the target amplification rate may be increased as a whole corresponding to the size of the input biosignal, which may cause a change in the desired amplification rate. When such a problem occurs, the controller 130 receives a digital bit, which is an output of the SAR-ADC unit 128, as an input, and performs a calculation to subtract 001 entirely, and then removes the digital bit from which 001 is subtracted. The first amplification ratio can be adjusted by using the first amplification unit 140 as an amplitude adjustment signal for adjusting the first amplification ratio.
또한, 제어부(130)는 최종 출력단에 있는 ADC(160)를 통해 얻은 디지털 비트를 이용하여 제1 증폭부(140)와 제2 증폭부(150)를 통해 최종 출력된 생체신호의 크기를 인식하고, 최종 생체신호가 기준 전압 범위를 벗어나는 것으로 판단하는 경우 최종 생체신호가 기준 전압 범위내로 조정되도록 제2 증폭율을 조정할 수도 있다. In addition, the controller 130 recognizes the magnitude of the biosignal finally output through the first amplifier 140 and the second amplifier 150 using the digital bits obtained through the ADC 160 in the final output terminal. In response to determining that the final biosignal is out of the reference voltage range, the second amplification rate may be adjusted so that the final biosignal is adjusted within the reference voltage range.
즉, 예를 들어 도 5에서 보여지는 바와 같이, 제1 증폭부(140)에서 대략적인 생세신호의 크기가 조정이 되어서 제1 증폭부(140)에서 출력된 생체신호 크기가 340mV ~ 480mV 범위에 있다고 가정하면, 제2 증폭부(150)에서는 제어부(130)로부터의 진폭 조정신호에 따라 이러한 생체신호를 증폭하여 좀 더 정확하게 조정하게 된다. That is, for example, as shown in FIG. 5, the size of the approximate live signal is adjusted in the first amplifier 140 so that the size of the biosignal output from the first amplifier 140 is in the range of 340 mV to 480 mV. If so, the second amplifier 150 amplifies the bio-signal according to the amplitude adjustment signal from the controller 130 to adjust more accurately.
예를 들어, 초기 상태의 제2 증폭부(150)의 진폭 조정 신호가 디지털 비트값011(제2 증폭부(150)의 증폭율=2배) 이고, 제1 증폭부(140)에서 출력된 생체신호 크기가 340mV 일때, 제2 증폭부(150)에서 출력된 생체신호가 ADC(160)를 거쳐서 출력된 12비트(bit)의 디지털 비트에 대응되는 생체신호의 크기에서 제2 증폭부(150)의 증폭율인 2만큼 나눈 값을 연산하여 제1 증폭부(140)에서 출력된 생체신호 크기인 340mV 값을 알아낸다. 그리고 나서 제1 증폭부(140)에서 출력된 생체신호 크기에 따라서 제2 증폭부(150)의 진폭 조정 신호를 예를 들어 디지털 비트값 000으로 결정하여 최종적으로 800mV의 일정한 신호 크기를 얻는 방식으로 제2 증폭부(150)의 제2 증폭율을 조정하는 것이다.For example, the amplitude adjustment signal of the second amplifier 150 in the initial state is the digital bit value 011 (amplification ratio of the second amplifier 150 = 2 times), and is output from the first amplifier 140. When the biosignal size is 340 mV, the second amplification unit 150 may be formed at the biosignal output corresponding to the 12-bit digital bit output through the ADC 160 by the biosignal output from the second amplifying unit 150. A value obtained by dividing by an amplification factor of 2) is calculated to find a value of 340 mV which is the magnitude of the biosignal output from the first amplifier 140. Then, according to the amplitude of the biological signal output from the first amplifying unit 140, the amplitude adjustment signal of the second amplifying unit 150 is determined as, for example, a digital bit value 000 to finally obtain a constant signal size of 800 mV. The second amplification ratio of the second amplifier 150 is adjusted.
또한, 제어부(130)는 제2 증폭율을 조정함에 있어서는 제1 증폭율 보다 세밀하게 조정하는 것이 필요할 수 있다. 이에 따라, 제2 증폭부(150)의 제2 증폭율의 단계를 제1 증폭율과 비교하여 상대적으로 세밀하게 설계하는 것이 필요하며, ADC(160) 또한 SAR-ADC부(128)보다 상대적으로 세밀한 신호 크기의 측정이 가능하도록 설계하는 것이 필요하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, when adjusting the second amplification rate, the control unit 130 may need to adjust more precisely than the first amplification rate. Accordingly, it is necessary to design the second amplification ratio of the second amplification unit 150 in a relatively detailed manner compared to the first amplification ratio, and the ADC 160 is also relatively smaller than the SAR-ADC unit 128. It is necessary to design to enable the measurement of fine signal magnitude, but is not limited thereto.
또한, 제어부(130)는 베이스라인 증폭부(126)로 기설정된 레벨의 DC 전압을 제공하여, 베이스라인 신호가 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 신호로 생성되도록 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the controller 130 may provide the baseline amplifying unit 126 with a DC voltage having a predetermined level so that the baseline signal is generated as a signal having a predetermined DC voltage level, but is not limited thereto.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 생체신호 보정장치의 상세 회로 구성을 도시한 것이다.6 illustrates a detailed circuit configuration of the biosignal correcting apparatus according to the second embodiment of the present invention.
이하, 도 6을 참조하여 생체신호 보정장치의 각 구성요소에서의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation of each component of the biosignal compensator will be described in more detail with reference to FIG. 6.
먼저, 제2 실시예에 따른 생체신호 보정장치에서는 제1 실시예에서 도시된 진폭 조정부(120)의 구성에 베이스라인 증폭부(126) 제거하고, SAR-ADC부(128)에 연결되는 피크 투 피크 검출부(peak to peak detector)(600)와 리셋 발생부(reset generator)(602)를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.First, in the biosignal correcting apparatus according to the second exemplary embodiment, the baseline amplifier 126 is removed from the configuration of the amplitude adjusting unit 120 illustrated in the first exemplary embodiment, and the peak-to-peak connected to the SAR-ADC unit 128 is removed. A peak to peak detector 600 and a reset generator 602 may be further provided.
앞서서 도 1을 참조하여 설명하였던 제1 실시예의 생체신호 보정장치에서는 입력 생체신호 크기의 절대적인 값을 가지고 생체신호의 진폭을 측정하여 진폭 조정 신호를 발생시키기 때문에 입력 신호에 DC 오프셋이 발생할 경우 곧바로 진폭 조정 신호의 오차로 발생할 수 있다. In the biosignal correcting apparatus of the first embodiment described above with reference to FIG. 1, the amplitude of the biosignal is measured by generating the amplitude adjustment signal by measuring the amplitude of the biosignal with an absolute value of the magnitude of the input biosignal. This may occur due to an error in the adjustment signal.
이에 따라, 제2 실시예에서는 피크 투 피크 검출부(600)를 통해 SAR-ADC부(128)에서 출력되는 디지털 비트에서 최대값 및 최소값을 찾아서 DC 오프셋이 제거된 입력 생체신호의 고유의 진폭 값만을 디지털 값으로 변환한 디지털 비트를 생성할 수 있게 되며, 이러한 디지털 비트가 제1 증폭부(140)의 진폭 조정 신호로 제공되도록 함으로써 제1 증폭부(140)에서 입력 생체신호를 증폭시키는 제1 증폭율이 입력 생체신호의 크기에 대응되게 보다 정확하게 설정될 수 있도록 한다. Accordingly, in the second embodiment, only the inherent amplitude value of the input biosignal from which the DC offset is removed by finding the maximum value and the minimum value in the digital bit output from the SAR-ADC unit 128 through the peak-to-peak detection unit 600 is obtained. It is possible to generate a digital bit converted to a digital value, the first amplification to amplify the input bio-signal in the first amplifier 140 by providing the digital bit is provided as an amplitude adjustment signal of the first amplifier 140 The rate can be set more accurately to correspond to the magnitude of the input biosignal.
이때, 위 도 6에 도시된 제2 실시예에서는 정류부(124)의 출력단에 연결되는 커패시터 어레이(125)를 제거시켜, SAR-ADC부(128)에서 베이스 라인 신호를 기반으로 각 생체신호의 주기에서 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형을 모두 검출하게 되며, 검출된 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 복수의 디지털 비트로 변환하여 출력하게 된다. 이에 따라, 피크 투 피크 검출부(600)는 SAR-ADC부(128)로부터 인가되는 복수의 디지털 비트 중 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하고, 이와 같이 생성된 디지털 비트를 기반으로 제1 증폭부(140)의 출력을 일정한 수준의 크기로 제어하는 진폭 조정 신호를 생성하게 되는 것이다.At this time, in the second embodiment shown in FIG. 6, the capacitor array 125 connected to the output terminal of the rectifying unit 124 is removed, and the period of each biosignal is based on the baseline signal in the SAR-ADC unit 128. In the present invention, all peak waveforms having a larger magnitude than the baseline signal are detected, and the peak voltages of the detected peak waveforms are converted into a plurality of digital bits and output. Accordingly, the peak-to-peak detector 600 generates a digital bit obtained by subtracting a minimum value from a maximum value among the plurality of digital bits applied from the SAR-ADC unit 128 and based on the generated digital bits, the first amplification is performed. The amplitude adjustment signal for controlling the output of the unit 140 to a predetermined level is to be generated.
이하에서는 피크 투 피크 검출부(600)와 리셋 발생부(602)의 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, operations of the peak-to-peak detector 600 and the reset generator 602 will be described in more detail.
먼저, 피크 투 피크 검출부(600)는 생체신호의 피크 전압의 크기에 대응되게 변환된 복수의 디지털 비트를 SAR-ADC부(128)로부터 입력받아 복수의 디지털 비트의 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하며, 이와 같이 생성된 디지털 비트는 DC 오프셋이 제거된 생체신호의 진폭을 디지털로 변환한 값을 의미하게 된다. 또한, 이와 같이 피크 투 피크 검출부(600)로부터 생성된 디지털 비트는 제1 증폭부(140)로 제공되고 제1 증폭부(140)에서 디지털 비트에 대응되는 제1 증폭율이 설정되어 입력된 생체신호를 제1 증폭율로 증폭시키게 된다.First, the peak-to-peak detector 600 receives a plurality of digital bits converted to correspond to the magnitude of the peak voltage of the biosignal from the SAR-ADC unit 128 and subtracts the minimum value from the maximum value of the plurality of digital bits. The digital bit generated as described above represents a value obtained by digitally converting the amplitude of the biosignal from which the DC offset is removed. In addition, the digital bits generated from the peak-to-peak detector 600 are provided to the first amplifier 140 and the first amplification unit 140 sets the first amplification rate corresponding to the digital bits. The signal is amplified at the first amplification rate.
이때, 이러한 제1 증폭율은 DC 오프셋이 제거된 생체신호의 크기를 바탕으로 설정됨에 따라 제1 증폭부(140)에서 입력 생체신호의 크기에 대응되는 보다 정확한 제1 증폭율이 설정될 수 있게 된다.In this case, as the first amplification ratio is set based on the magnitude of the biosignal from which the DC offset is removed, the first amplification unit 140 may set a more accurate first amplification ratio corresponding to the size of the input biosignal. do.
이때, 피크 투 피크 검출부(600)는 도 7에서 보여지는 바와 같이 최대값 검출부(digital maximum value detector)(700)와 최소값 검출부(digital minimum value detector)(702), 감산부(subtractor)(704) 등으로 구성될 수 있다. 각 구성요소에서의 동작을 살펴보면, 최대값 검출부(700)에서는 SAR-ADC부(128)로부터 입력된 복수의 디지털 비트 중에서 최대값을 검출하고, 최소값 검출부(702)에서는 SAR-ADC부(128)로부터 입력된 복수의 디지털 비트 중 최소값을 검출한다.In this case, the peak-to-peak detector 600 includes a digital maximum value detector 700, a digital minimum value detector 702, and a subtractor 704 as shown in FIG. 7. And the like. Referring to the operation of each component, the maximum value detector 700 detects the maximum value among the plurality of digital bits input from the SAR-ADC unit 128, and the minimum value detector 702 detects the SAR-ADC unit 128. The minimum value of the plurality of digital bits input from the digital signal is detected.
위와 같이 최대값 검출부(700)와 최소값 검출부(702)에서 검출된 최대값과 최소값은 최대값과 최소값을 입력으로 수신하는 감산부(704)로 전달되며, 감산부(704)에서는 최대값에서 최소값이 감산되어 DC 오프셋이 제거된 생체신호의 피크 전압의 디지털 비트 값이 출력될 수 있다.As described above, the maximum and minimum values detected by the maximum value detector 700 and the minimum value detector 702 are transferred to the subtractor 704 which receives the maximum and minimum values as inputs, and the subtractor 704 receives the maximum value and the minimum value. The digital bit value of the peak voltage of the biosignal from which the DC offset is subtracted may be output.
이에 따라, 도 8a에 도시된 종래 DC 오프셋이 포함된 입력 생체신호의 피크 파형의 진폭 값(800)과 비교하여 도 8b에서 도시된 바와 같이 DC 오프셋값이 제거된 순수한 입력 생체신호의 피크 파형에 대한 진폭 값(802)이 디지털 비트로 변환될 수 있다.Accordingly, the peak waveform of the pure input biosignal from which the DC offset value is removed as shown in FIG. 8B is compared with the amplitude value 800 of the peak waveform of the input biosignal including the conventional DC offset shown in FIG. 8A. The amplitude value 802 may be converted into digital bits.
또한, 위와 같이 변환된 디지털 비트는 제1 증폭부(140)로 제공되어 제1 증폭부(140)에서 DC 오프셋이 제거된 디지털 비트를 기반으로 입력 생체신호의 크기에 대응되는 보다 정확한 제1 증폭율이 설정될 수 있다.In addition, the digital bit converted as described above is provided to the first amplifier 140 and more accurate first amplification corresponding to the size of the input biosignal based on the digital bit from which the DC offset is removed from the first amplifier 140. The rate can be set.
리셋 발생부(602)는 피크 투 피크 검출부(600)가 동작하도록 하는 동작 제어 신호를 발생하여 피크 투 피크 검출부(600)의 동작 주기를 조절함으로써, 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조정하기 위한 진폭 조정 신호를 발생하는 주기를 조절한다. The reset generator 602 generates an operation control signal for operating the peak-to-peak detector 600 to adjust an operation period of the peak-to-peak detector 600 to adjust the first amplification ratio of the first amplifier. Adjust the period to generate the amplitude adjustment signal.
즉, 리셋 발생부(602)는 피크 투 피크 검출부(600)에 연결되며, 예를 들어 생체신호의 제1 주기에 대응되는 제2 주기를 가지도록 설정된 리셋 신호를 발생하여 피크 투 피크 검출부(600)의 동작을 제어하고, 리셋 신호가 인가되는 시점에 피크 투 피크 검출부(600)로부터 발생된 진폭 조정 신호가 제1 증폭부(140)로 인가되도록 제어할 수 있다.That is, the reset generator 602 is connected to the peak-to-peak detector 600, for example, generates a reset signal set to have a second cycle corresponding to the first cycle of the biosignal, thereby generating the peak-to-peak detector 600. ) May be controlled, and the amplitude adjustment signal generated from the peak-to-peak detector 600 may be applied to the first amplifier 140 when the reset signal is applied.
또한, 이때 피크 투 피크 검출부(600)는, 리셋 발생부(602)로부터 인가되는 리셋 신호의 포지티브 에지(positive edge)를 검출하여 진폭 조정 신호를 제1 증폭부(140)로 인가하도록 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, the peak-to-peak detector 600 may be implemented to detect a positive edge of the reset signal applied from the reset generator 602 and apply the amplitude adjustment signal to the first amplifier 140. However, the present invention is not limited thereto.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 생체신호 보정에 있어서, 임의의 측정장치를 통해 사람의 심박수 등과 같은 생체신호가 입력되는 경우 생체신호를 증폭하는 증폭단에서 입력되는 생체신호의 크기에 대응되게 서로 다른 증폭율이 실시간으로 조정되어 적용되도록 함으로써 생체신호 측정장치의 문제로 인해 입력되는 생체신호의 크기가 일정하지 않게 되더라도 일정한 수준의 크기를 가지는 생체신호가 안정적으로 출력될 수 있도록 한다.As described above, according to the present invention, in the biosignal correction, when a biosignal such as a human heart rate or the like is input through an arbitrary measuring device, the amplification stage for amplifying the biosignal corresponds to each other to correspond to the magnitude of the biosignal. By adjusting and applying different amplification rates in real time, even if the size of the input biosignal is not constant due to a problem of the biosignal measuring apparatus, the biosignal having a certain level can be stably output.
본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션(instruction)들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. Combinations of the steps of each flowchart attached to the present invention may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment such that the instructions performed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment are described in each step of the flowchart. It will create a means to perform them. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored therein to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each step of the flowchart. Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for executing the functions described in each step of the flowchart.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each step may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the steps may occur out of order. For example, the two steps shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously or the steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the function in question.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.

Claims (19)

  1. 생체정보 측정장치로부터 입력된 생체신호의 크기를 검출하고 상기 생체신호의 크기에 따라 상기 생체신호의 증폭율을 실시간으로 조정하는 진폭 조정부와,An amplitude adjustment unit for detecting the magnitude of the biosignal input from the biometric information measuring device and adjusting the amplification ratio of the biosignal in real time according to the magnitude of the biosignal;
    상기 조정에 따른 증폭율로 상기 생체신호를 증폭시키는 증폭부 An amplifier for amplifying the bio-signal at an amplification rate according to the adjustment
    를 포함하는 생체신호 보정장치.Biological signal correction apparatus comprising a.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 증폭율은 제1 증폭율 및 제2 증폭율을 포함하고,The amplification rate includes a first amplification rate and a second amplification rate,
    상기 증폭부는,The amplification unit,
    상기 제1 증폭율에 따라 상기 생체신호를 1차로 증폭시키는 제1 증폭부와,A first amplifying unit configured to amplify the biosignal primarily according to the first amplification rate;
    상기 제1 증폭부에 직렬로 연결되며, 상기 제1 증폭부로부터 증폭된 상기 생체신호를 상기 제2 증폭율에 따라 2차로 증폭시키는 제2 증폭부 A second amplification unit connected in series with the first amplifying unit and configured to amplify the biosignal amplified from the first amplifying unit secondly according to the second amplification rate;
    를 포함하는 생체신호 보정장치.Biological signal correction apparatus comprising a.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 진폭 조정부는,The amplitude adjustment unit,
    상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 전치 증폭부와,A preamplifier for preamplifying the input biosignal at a preset preamplification rate;
    상기 전치 증폭된 생체신호를 정류하여 정류된 생체신호를 생성하는 정류부와,A rectifier for rectifying the preamplified biosignal to generate a rectified biosignal;
    기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스라인 신호를 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 정류된 생체신호의 피크 파형을 인식하고, 상기 피크 파형의 크기가 기준 전압 범위내 값이 되도록 상기 증폭부의 증폭율을 조정하는 증폭율 조정부Comparing the rectified biosignal with a baseline signal having a predetermined DC voltage level, the peak waveform of the rectified biosignal is recognized, and the amplification ratio of the amplification unit is adjusted so that the magnitude of the peak waveform is within a reference voltage range. Amplification factor adjusting unit to adjust
    를 포함하는 생체신호 보정장치.Biological signal correction apparatus comprising a.
  4. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 증폭율 조정부는,The amplification rate adjusting unit,
    상기 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형이 존재하는 상기 정류된 생체신호의 구간 내부에서 상기 피크 파형을 인식하고, 상기 구간에서 상기 피크 파형의 피크 전압의 크기를 디지털 비트로 변환하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 출력이 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 진폭 조정신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 SAR-ADC부와,By comparing the baseline signal and the rectified biosignal, the peak waveform is recognized within a section of the rectified biosignal in which a peak waveform having a voltage magnitude greater than that of the baseline signal is present. A SAR-ADC unit for converting a magnitude of a peak voltage into a digital bit and applying an amplitude adjustment signal to the first amplifying unit for controlling the output of the first amplifying unit to be within a predetermined range based on the digital bit;
    상기 제2 증폭부로부터 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 상기 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 상기 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 제어부When the magnitude of the final biosignal output from the second amplification unit is out of a predetermined reference voltage range, the final amplification rate may be adjusted by adjusting the first amplification ratio of the first amplification unit or the second amplification ratio of the second amplification unit. Control unit for controlling the signal to be included in the reference voltage range
    를 포함하는 생체신호 보정장치.Biological signal correction apparatus comprising a.
  5. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 제어부는, The control unit,
    상기 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하고, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위내 포함되지 않는 경우, 상기 SAR-ADC부로부터 출력되는 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 상기 제1 증폭율을 조절하며,When the magnitude of the final biosignal is out of a predetermined reference voltage range, it is determined whether the output of the first amplifier is included in the predetermined range, and when the output of the first amplifier is not included within the predetermined range, Adjusting the first amplification ratio of the first amplifier by adjusting a value of the digital bit output from the SAR-ADC unit,
    상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위내 포함되는 경우에는 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조절하는 생체신호 보정장치.And adjusting the second amplification ratio of the second amplifying unit so that the magnitude of the final bio signal is included in the reference voltage range when the output of the first amplifying unit is included in the predetermined range.
  6. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 보정장치는,The correction device,
    상기 정류부의 출력단에 상기 생체신호의 평활을 위한 커패시터 어레이를 더 포함하고,A capacitor array for smoothing the bio-signal at an output terminal of the rectifier;
    상기 SAR-ADC부는,The SAR-ADC unit,
    상기 평활된 생체신호의 크기가 감소할 때 상기 피크 파형의 피크 값을 인식한 뒤, 상기 피크 파형의 인식 동작을 멈추어 전력 소모를 최소화하는 생체신호 보정장치.And recognizing the peak value of the peak waveform when the magnitude of the smoothed biosignal is reduced, and then stopping the recognition operation of the peak waveform to minimize power consumption.
  7. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 진폭 조정부는,The amplitude adjustment unit,
    상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 전치 증폭부와,A preamplifier for preamplifying the input biosignal at a preset preamplification rate;
    기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스 라인 신호를 기반으로 각 생체신호의 주기에서 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형을 검출하고, 검출된 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 복수의 디지털 비트로 변환하는 SAR-ADC부와,Based on a baseline signal having a predetermined DC voltage level, a peak waveform having a larger voltage magnitude than the baseline signal is detected in a period of each biosignal, and a peak voltage of the detected peak waveform is converted into a plurality of digital bits. With SAR-ADC department to say,
    상기 SAR-ADC부로부터 인가되는 상기 복수의 디지털 비트 중 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하고 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 출력이 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 진폭 조정 신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 피크 투 피크 검출부와,An amplitude adjustment signal for generating a digital bit obtained by subtracting a minimum value from a maximum value among the plurality of digital bits applied from the SAR-ADC unit and controlling the output of the first amplifier to be within a predetermined range based on the digital bit; A peak-to-peak detector applied to the first amplifier,
    상기 제2 증폭부로부터 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 제어부When the magnitude of the final biosignal output from the second amplifier is out of a predetermined reference voltage range, the first amplification ratio of the first amplifier or the second amplification ratio of the second amplifier is adjusted to adjust the magnitude of the biosignal. A control unit for controlling a to be included in the reference voltage range
    를 포함하는 생체신호 보정장치.Biological signal correction apparatus comprising a.
  8. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein
    상기 피크 투 피크 검출부에 연결되며, 상기 생체신호의 제1 주기에 대응되는 제2 주기를 가지도록 설정된 리셋 신호를 발생하여 상기 피크 투 피크 검출부의 동작을 제어하고, 상기 리셋 신호가 인가되는 시점에 상기 진폭 조정 신호가 상기 제1 증폭부로 인가되도록 제어하는 리셋 발생부를 더 포함하는 생체신호 보정장치.A reset signal connected to the peak-to-peak detection unit and generating a reset signal set to have a second period corresponding to the first period of the bio-signal to control the operation of the peak-to-peak detection unit, and when the reset signal is applied And a reset generator configured to control the amplitude adjustment signal to be applied to the first amplifier.
  9. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 피크 투 피크 검출부는,The peak-to-peak detection unit,
    상기 리셋 발생부로부터 인가되는 상기 리셋 신호의 포지티브 에지(positive edge)를 검출하여 상기 진폭 조정 신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 생체신호 보정장치.And a positive edge of the reset signal applied from the reset generator to apply the amplitude adjustment signal to the first amplifier.
  10. 진폭 조정부와 증폭부를 포함하는 생체신호 보정장치에 의해 수행되는 생체신호 보정방법으로서,A biosignal correction method performed by a biosignal correction apparatus including an amplitude adjusting unit and an amplifying unit,
    상기 진폭 조정부에서 생체정보 측정장치로부터 측정된 생체신호를 입력받는 단계와,Receiving the biological signal measured from the biometric information measuring device by the amplitude adjusting unit;
    상기 진폭 조정부에서 상기 생체신호의 크기를 검출하고, 상기 생체신호의 크기에 따라 상기 생체신호의 증폭율을 실시간으로 조정하는 단계와,Detecting the magnitude of the biosignal by the amplitude adjustment unit and adjusting the amplification rate of the biosignal in real time according to the magnitude of the biosignal;
    상기 증폭부에서 상기 조정에 따른 증폭율로 상기 생체신호를 증폭시키는 단계Amplifying the biological signal at the amplification unit according to the amplification rate according to the adjustment;
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
  11. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 증폭율은 제1 증폭율 및 제2 증폭율을 포함하고,The amplification rate includes a first amplification rate and a second amplification rate,
    상기 증폭시키는 단계는,The amplifying step,
    상기 증폭부내 제1 증폭부에서 상기 제1 증폭율에 따라 상기 생체신호를 1차로 증폭시키는 단계와,Amplifying the biosignal first by the first amplifier in the amplifier according to the first amplification ratio;
    상기 증폭부내 상기 제1 증폭부와 직렬로 연결되는 제2 증폭부에서 상기 1차로 증폭된 상기 생체신호를 상기 제2 증폭율에 따라 2차로 증폭시키는 단계Amplifying the biosignal amplified first by the second amplification unit in the second amplifying unit connected in series with the first amplifying unit in accordance with the second amplification ratio;
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
  12. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 조정하는 단계는,The adjusting step,
    상기 진폭 조정부에서 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 단계와,Preamplifying the input biosignal by a preset preamplification rate in the amplitude adjusting unit;
    상기 진폭 조정부에서 상기 전치 증폭된 생체신호를 정류하여 정류된 생체신호를 생성하는 단계와,Generating a rectified biosignal by rectifying the preamplified biosignal by the amplitude adjusting unit;
    상기 진폭 조정부에서 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 정류된 생체신호의 피크 파형을 인식하고, 상기 피크 파형의 크기가 기준 전압 범위내 값이 되도록 제어하는 단계The amplitude adjustment unit compares the baseline signal having a predetermined DC voltage level with the rectified biosignal to recognize the peak waveform of the rectified biosignal and controls the peak waveform to have a value within a reference voltage range. step
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
  13. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 제어하는 단계는,The controlling step,
    상기 진폭 조정부에서 상기 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형이 존재하는 상기 정류된 생체신호의 구간내에서 상기 피크 파형을 인식하는 단계와,Comparing the baseline signal with the rectified biosignal by the amplitude adjustment unit and recognizing the peak waveform within a section of the rectified biosignal in which a peak waveform having a voltage magnitude greater than that of the baseline signal exists;
    상기 진폭 조정부가 상기 피크 파형의 크기를 디지털 비트로 변환하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭율을 조정하는 진폭 조정 신호를 생성하는 단계와,Generating, by the amplitude adjustment unit, an amplitude adjustment signal that converts the magnitude of the peak waveform into digital bits and adjusts the first amplification factor based on the digital bits;
    상기 진폭 조정부에서 상기 진폭 조정 신호를 이용하여 상기 제1 증폭율로 증폭된 상기 피크 파형의 크기가 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 단계Controlling the amplitude of the peak waveform amplified by the first amplification factor to be within a predetermined range by using the amplitude adjustment signal in the amplitude adjustment unit;
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
  14. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13,
    상기 방법은, The method,
    상기 진폭 조정부에서 상기 제2 증폭율를 통해 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 생체신호 보정방법.When the amplitude of the final biosignal output through the second amplification ratio is out of a preset reference voltage range, the first amplification ratio of the first amplification unit or the second amplification ratio of the second amplification unit may be adjusted. And controlling the magnitude of a final biosignal to fall within the reference voltage range.
  15. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14,
    상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계는,Controlling to fall within the reference voltage range,
    상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하는 단계와,Checking whether the output of the first amplifier is included in the predetermined range when the amplitude of the final biosignal is out of the reference voltage range by the amplitude adjusting unit;
    상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되지 않는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조절하는 단계와,If the output of the first amplifier is not within the predetermined range, adjusting the value of the digital bit by the amplitude adjusting unit to adjust a first amplification ratio of the first amplifier;
    상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭율을 조절하는 단계If the output of the first amplifier is included in the predetermined range, adjusting the second amplification rate so that the amplitude of the final biosignal is included in the reference voltage range by the amplitude adjusting unit;
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
  16. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 조정하는 단계는,The adjusting step,
    상기 진폭 조정부에서 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 단계와,Preamplifying the input biosignal by a preset preamplification rate in the amplitude adjusting unit;
    상기 진폭 조정부에서 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스 라인 신호를 기반으로 각 생체신호의 주기에서 상기 베이스라인 신호보다 전압 크기가 큰 피크 파형을 검출하고, 검출된 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 복수의 디지털 비트로 변환하는 단계와,The amplitude adjuster detects a peak waveform having a larger voltage magnitude than the baseline signal in a period of each biosignal based on a baseline signal having a predetermined DC voltage level, and multiplies the magnitude of the peak voltage with respect to the detected peak waveform. Converting to digital bits
    상기 진폭 조정부에서 상기 복수의 디지털 비트 중 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조정하는 진폭 조정 신호를 생성하는 단계와,Generating, by the amplitude adjusting unit, a digital bit obtained by subtracting a minimum value from a maximum value among the plurality of digital bits, and generating an amplitude adjusting signal for adjusting a first amplification ratio of the first amplifier based on the digital bits;
    상기 진폭 조정부에서 상기 진폭 조정 신호를 이용하여 상기 제1 증폭율로 증폭된 상기 피크 파형의 크기가 소정범위내 값이 되도록 제어시키는 단계Controlling the amplitude of the peak waveform amplified by the first amplification factor to be within a predetermined range by using the amplitude adjustment signal in the amplitude adjustment unit;
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
  17. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 방법은, The method,
    상기 진폭 조정부에서 상기 제2 증폭율를 통해 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 생체신호 보정방법.When the amplitude of the final biosignal output through the second amplification ratio is out of a preset reference voltage range, the first amplification ratio of the first amplification unit or the second amplification ratio of the second amplification unit may be adjusted. And controlling the magnitude of a final biosignal to fall within the reference voltage range.
  18. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계는,Controlling to fall within the reference voltage range,
    상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하는 단계와,Checking whether the output of the first amplifier is included in the predetermined range when the amplitude of the final biosignal is out of the reference voltage range by the amplitude adjusting unit;
    상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되지 않는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조절하는 단계와,If the output of the first amplifier is not within the predetermined range, adjusting the value of the digital bit by the amplitude adjusting unit to adjust a first amplification ratio of the first amplifier;
    상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭율을 조절하는 단계If the output of the first amplifier is included in the predetermined range, adjusting the second amplification rate so that the amplitude of the final biosignal is included in the reference voltage range by the amplitude adjusting unit;
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
  19. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 진폭 조정 신호를 생성하는 단계는,Generating the amplitude adjustment signal,
    상기 진폭 조정부에서 상기 생체신호의 제1 주기에 대응되는 제2 주기를 가지도록 설정된 리셋 신호를 발생시키는 단계와,Generating a reset signal set to have a second period corresponding to the first period of the biosignal by the amplitude adjusting unit;
    상기 진폭 조정부에서 상기 리셋 신호가 인가되는 시점에 상기 진폭 조정 신호를 생성하는 단계Generating the amplitude adjustment signal at a time point when the reset signal is applied by the amplitude adjustment unit;
    를 포함하는 생체신호 보정방법.Biological signal correction method comprising a.
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