KR101524248B1 - 필름형 생체신호 측정장치를 이용한 심폐지구력 측정시스템 및 측정방법 - Google Patents
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Abstract
Description
도 3 내지 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 필름형 생체신호 측정장치를 나타내는 도면으로서, 도 3은 측정장치의 개략적인 단면도이고, 도 4는 압전소자의 부착면을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 5는 압전소자의 반대면을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 6은 기판의 형성면을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1회로부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 제2회로부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 필름형 생체신호 측정장치의 일 예를 나타내는 사진으로서, 도 9는 압전소자의 부착면이 위로 향하는 상태를 나타내는 사진이고, 도 10은 압전소자의 반대면 또는 기판을 더 포함하여 이루어지는 경우에는 기판의 형성면이 위로 향하는 상태를 나타내는 사진이다.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 심폐지구력 측정시스템를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 12는 연속적으로 동시에 측정된 심전도 신호와 진동 신호로부터 1분마다 산출되어 저장된 심박수와 운동량을 나타내는 도표이고, 도 13은 심박수가 증가하는 구간에서의 심박수와 운동량 데이터만을 추출하여 단순회귀식을 도출하는 것을 나타내는 도표이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 심폐지구력 측정시스템를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 15는 압전소자의 진동 신호을 이용하는 것 없이 가속도센서만을 이용하여 인체움직임 신호를 측정하는 심폐지구력 측정시스템의 일실시 예를 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 16은 압전소자의 진동 신호을 이용하는 것 외에 추가적으로 가속도센서가 더 구비되는 심폐지구력 측정시스템의 일실시 예를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
21,23,25 : 제1금속박막전극들 31 : 제2금속박막전극
32 : 제1회로부 33 : 제2회로부
34 : 제3금속박막전극 50 : 기판
200,250,270,290 : 심폐지구력 측정시스템
210 : 심폐지구력 지표 추정부
Claims (15)
- 필름형태의 압전소자, 상기 압전소자에 형성되는 다수의 금속박막전극, 상기 다수의 금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 금속박막전극으로부터 심전도 신호를 측정하는 제1회로부 및 상기 다수의 금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 금속박막전극으로부터 진동 신호를 측정하는 제2회로부를 포함하는 필름형 생체신호 측정장치; 및
상기 제1회로부에서 측정된 심전도 신호와 상기 제2회로부에서 측정된 진동 신호를 이용하여 심폐지구력 지표를 추정하는 심폐지구력 지표 추정부;를 포함하는 심폐지구력 측정시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 금속박막전극은 상기 압전소자의 부착면에 서로 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 적어도 2개 이상의 제1금속박막전극과, 상기 압전소자의 반대면에 형성되는 제2금속박막전극을 포함하고,
상기 제1회로부는 상기 제1금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 제1금속박막전극과 전기적으로 연결되도록 상기 압전소자의 반대면에 형성되고,
상기 제2회로부는 상기 제1금속박막전극 중 적어도 어느 하나의 제1금속박막전극과 상기 제2금속박막전극에 전기적으로 연결되도록 상기 압전소자의 반대면에 형성되는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 금속박막전극은 상기 압전소자의 부착면에 서로 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 적어도 2개 이상의 제1금속박막전극과, 상기 압전소자의 반대면에 형성되는 제2금속박막전극을 포함하고,
상기 필름형 생체신호 측정장치는 접착면이 상기 압전소자의 반대면에 접착결합되는 필름형 기판을 더 포함하고,
상기 필름형 기판의 형성면에는 상기 제1금속박막전극들 중 적어도 어느 하나의 제1금속박막전극과 전기적으로 연결되는 제3금속박막전극이 형성되고,
상기 제1회로부는 상기 제1금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 제1금속박막전극과 전기적으로 연결되도록 상기 필름형 기판의 형성면에 형성되고,
상기 제2회로부는 상기 제2금속박막전극과 상기 제3금속박막전극에 전기적으로 연결되도록 상기 필름형 기판의 형성면에 형성되는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 금속박막전극은 상기 압전소자의 부착면에 서로 전기적으로 연결되지 않도록 형성되는 적어도 3개 이상의 제1금속박막전극과, 상기 압전소자의 반대면에 형성되는 제2금속박막전극을 포함하고,
상기 필름형 생체신호 측정장치는 접착면이 상기 압전소자의 반대면에 접착결합되는 필름형 기판을 더 포함하고,
상기 필름형 기판의 형성면에는 상기 제1금속박막전극 중 어느 하나의 제1금속박막전극과 전기적으로 연결되는 제3금속박막전극이 형성되고,
상기 제1회로부는 상기 어느 하나의 제1금속박막전극을 제외한 나머지 제1금속박막전극과 전기적으로 연결되도록 상기 필름형 기판의 형성면에 형성되고,
상기 제2회로부는 상기 제2금속박막전극과 상기 제3금속박막전극에 전기적으로 연결되도록 상기 필름형 기판의 형성면에 형성되는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템. - 제 4 항에 있어서, 상기 제1회로부는 상기 제3금속박막전극과 전기적으로 연결되어 상기 어느 하나의 제1금속박막전극을 기준전극으로 하여 상기 나머지 제1금속박막전극 사이의 전위차를 측정하여 상기 심전도 신호를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 심폐지구력 지표 추정부는, 상기 측정된 심전도 신호로부터 단위시간마다 심박수를 산출하고, 상기 측정된 진동 신호로부터 단위시간마다 운동량을 산출하고, 상기 산출된 심박수와 운동량 데이터 중 상기 심박수가 증가하는 구간에서의 심박수와 운동량 데이터를 추출하고, 상기 추출된 심박수와 운동량 데이터를 이용하여 상기 심박수가 증가하는 구간에서의 심박수와 운동량 사이의 단순회귀식을 검출하고, 상기 검출된 단순회귀식을 이용하여 최대활동에너지 소모량을 산출하고, 상기 산출된 최대활동에너지 소모량과 기 저장된 최대산소 섭취량 추정 회귀식을 이용하여 최대산소 섭취량(VO2max)을 계산하는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 심폐지구력 지표 추정부는, 상기 측정된 심전도 신호로부터 단위시간마다 심박수를 산출하고, 상기 측정된 진동 신호로부터 단위시간마다 운동량을 산출하고, 상기 산출된 심박수와 운동량 데이터 중 상기 심박수가 감소하는 구간에서의 심박수와 운동량 데이터를 추출하고, 상기 추출된 심박수와 운동량 데이터를 이용하여 상기 심박수가 감소하는 구간에서의 심박수와 운동량 사이의 단순회귀식을 검출하고, 상기 검출된 단순회귀식을 이용하여 항상성 유지 능력을 추정하는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 심폐지구력 측정시스템는 가속도센서를 더 포함하고,
상기 심폐지구력 지표 추정부는 상기 제2회로부에서 측정된 진동신호와 함께 상기 가속도센서에서 측정된 신호를 이용하여 운동량을 산출하는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 필름형 생체신호 측정장치는 상기 제1회로부와 상기 제2회로부 각각에서 측정된 심전도 신호와 진동 신호를 상기 심폐지구력 지표 추정부로 전송하는 전송부를 더 포함하고,
상기 심폐지구력 지표 추정부는 상기 전송부에서 전송된 심전도 신호와 진동 신호를 이용하여 심폐지구력 지표를 추정하는 것을 특징으로 하는 심폐지구력 측정시스템. - 필름형태의 압전소자(Piezoelectric material), 상기 압전소자에 형성되는 다수의 금속박막전극, 상기 다수의 금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 금속박막전극으로부터 심전도(ECG, electrocardiogram) 신호를 측정하는 제1회로부 및 상기 다수의 금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 금속박막전극으로부터 진동(vibration) 신호를 측정하는 제2회로부를 포함하는 필름형 생체신호 측정장치;
가속도센서; 및
상기 제1회로부에서 측정된 심전도 신호, 상기 제2회로부에서 측정된 진동 신호 및 상기 가속도센서에서 측정된 신호를 이용하여 심폐지구력 지표를 추정하는 심폐지구력 지표 추정부;를 포함하는 심폐지구력 측정시스템. - 필름형태의 압전소자를 이용하여 심전도 신호와 진동 신호를 동시에 측정하는 필름형 생체신호 측정장치; 및
상기 필름형 생체신호 측정장치에서 동시에 측정된 심전도 신호와 진동 신호를 이용하여 심폐지구력 지표를 추정하는 심폐지구력 지표 추정부;를 포함하는 심폐지구력 측정시스템. - 필름형태의 기판, 상기 기판의 부착면에 서로 전기적으로 연결되지 않도록 형성된 적어도 2개 이상의 금속박막전극, 상기 기판의 반대면에 형성되어 상기 적어도 2개 이상의 금속박막전극으로부터 심전도 신호를 측정하는 제1회로부를 포함하는 생체신호 측정장치;
가속도센서; 및
상기 제1회로부에서 측정된 심전도 신호와 상기 가속도센서로부터 측정된 신호를 이용하여 심폐지구력 지표를 추정하는 심폐지구력 지표 추정부;를 포함하는 심폐지구력 측정시스템. - 필름형태의 압전소자, 상기 압전소자에 형성되는 다수의 금속박막전극, 상기 다수의 금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 금속박막전극으로부터 심전도 신호를 측정하고 상기 측정된 심전도 신호로부터 단위시간당 심박수를 산출하는 제1회로부 및 상기 다수의 금속박막전극 중 적어도 2개 이상의 금속박막전극으로부터 진동 신호를 측정하고 상기 측정된 진동 신호로부터 단위시간당 운동량을 산출하는 제2회로부를 포함하는 필름형 생체신호 측정장치; 및
상기 제1회로부에서 산출된 단위시간당 심박수와 상기 제2회로부에서 산출된 단위시간당 운동량을 이용하여 심폐지구력 지표를 추정하는 심폐지구력 지표 추정부;를 포함하는 심폐지구력 측정시스템. - 동시에 연속적으로 측정되는 심전도 신호와 인체움직임 신호를 이용하여 심폐지구력을 측정하는 심폐지구력 측정방법에 있어서,
동시에 연속적으로 측정되는 심전도 신호와 인체움직임 신호 각각으로부터 단위시간마다 심박수와 운동량을 산출하여 저장하는 단계;
상기 저장된 심박수와 운동량 데이터 중 상기 심박수가 증가하는 구간에서의 심박수와 운동량 데이터를 추출하는 단계;
상기 추출된 심박수와 운동량 데이터를 이용하여 상기 심박수가 증가하는 구간에서의 심박수와 운동량 사이의 회귀식을 검출하는 단계;
상기 검출된 회귀식을 이용하여 최대활동에너지 소모량을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 최대활동에너지 소모량과 기 저장된 최대산소 섭취량 추정 회귀식을 이용하여 최대산소 섭취량(VO2max)을 계산하는 단계;를 포함하는 심폐지구력 측정방법. - 동시에 연속적으로 측정되는 심전도 신호와 인체움직임 신호를 이용하여 심폐지구력을 측정하는 심폐지구력 측정방법에 있어서,
동시에 연속적으로 측정되는 심전도 신호와 인체움직임 신호 각각으로부터 단위시간마다 심박수와 운동량을 산출하여 저장하는 단계;
상기 저장된 심박수와 운동량 데이터 중 상기 심박수가 감소하는 구간에서의 심박수와 운동량 데이터를 추출하는 단계;
상기 추출된 심박수와 운동량 데이터를 이용하여 상기 심박수가 감소하는 구간에서의 심박수와 운동량 사이의 회귀식을 검출하는 단계; 및
상기 검출된 회귀식을 이용하여 항상성 유지 능력을 추정하는 단계;를 포함하는 심폐지구력 측정방법.
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