KR101674997B1 - 웨어러블 생체신호측정 기기, 서버, 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨어러블 생체신호측정 기기, 서버, 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 심혈관 변수를 추출하는 웨어러블 생체신호측정 기기에 있어서, 적어도 하나의 센서를 이용하여 생체 신호를 측정하는 감지부와 상기 생체 신호를 저장하는 저장부
를 포함하고, 상기 감지부는 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어, 심탄도, 심진도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 따르면, 사용자가 편리하게 휴대할 수 있고, 인체에 침습 없이 간편하게 여러 생체신호를 측정하여 그로부터 심혈관 변수를 추출하여 자가건강관리가 가능하다.
를 포함하고, 상기 감지부는 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어, 심탄도, 심진도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 따르면, 사용자가 편리하게 휴대할 수 있고, 인체에 침습 없이 간편하게 여러 생체신호를 측정하여 그로부터 심혈관 변수를 추출하여 자가건강관리가 가능하다.
Description
본 발명은 웨어러블 생체신호측정 기기, 서버, 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 병원 이외의 어느 장소에서도 신체의 침습에 대한 부담 없이 생체신호를 측정할 수 있고, 여러가지 형태로 신체에 착용하여 편리하게 심혈관 변수를 계산할 수 있게 하는 웨어러블 생체신호 측정 기기, 서버, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
심장 질환과 뇌혈관질환은 우리나라 성인 사망원인 1위이다. 심장마비는 평소 건강하던 사람에게서도 빈번히 발생되는 급성 질환으로, 즉각적인 치료가 동반되지 않는 경우 심각한 장애를 남기거나 뇌사에 이를 수 있으며 심한 경우 사망에 이르게 되는 위험한 질환이다. 심장의 이상활동은 일상활동 및 식습관과도 밀접하게 연관되어있어 갑자기 운동을 무리하게 한다거나, 과흡연, 콜레스테롤 과다 시 허혈이 발생할 수 있다. 또한 혈관이 수축함에 따라 혈압이 급격히 상승하고 이를 통해 심장에 부담을 줌으로써 심장마비로 인한 돌연사의 위험이 높아진다. 또한 심혈관 질환은 고혈압, 당뇨, 비만, 동맥경화, 심장병, 이상지혈증 등의 만성질환을 유발할 수 있으며 심해지면 중풍, 암 및 그 외 여러 가지 난치병의 근원이 되기도 한다.
심장질환 유병률은 산업화 사회로 발전해 나가는 과정에서 일어나는 육체활동의 감소 및 식생활의 변화에 따라 증가하는 추세이며, 급격한 고령화 사회로의 진입 에 따라 더욱 가속화 되고 있다. 이러한 심장질환은 모든 다른 질환을 일으키는 시초가 되는 중요한 질환으로 분류되고 있다. 이에 대한 중요한 진단 방법 중의 하나는 심전도의 측정으로, 측정된 심전도 분석을 통해 심장의 비정상적인 활동을 파악할 수 있게 된다.
심전도는 심장의 전기적 활동을 체표면에서 기록한 것으로, 심장 상태를 일차 스크리닝 하는데 사용된다. 심전도는 심장의 전기전도가 올바르게 발생되는지 알려주어 심장심경 생리학적 문제를 예측할 수 있는 단초를 제공한다. 일반적으로 심장이상이 의심되는 경우 24시간 동안 심전도를 연속 측정하여 분석한다. 이 때, 24시간 심전도를 연속측정하기 위하여 홀터 등의 기기가 사용된다. 홀터는 일반적으로 상체 중 양팔, 한쪽 다리 부분에 3개의 전극을 부착하고 측정 모듈을 허리에 부착하거나 목에 거는 형태로 착용한 상태에서 24시간 동안의 심전도를 기록한다.
홀터 측정은 심전도를 통한 이상진단에 기여하는 바가 매우 큼에도 지속적으로 착용 및 휴대의 불편함 등의 문제가 제기되어왔다. 이러한 관점에서 근래에 개발된 패치형태의 심전도 측정 기술은 홀터를 대체할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 최근의 패치형 심전도 측정기기들은 손가락 정도의 크기로 제작되며 심장 부근 체표에 부착되어 심전도를 측정하고 저장한다. 특정 기기는 실시간으로 심전도를 전송하는 기능도 갖추고 있으며, 가속도 센서 등의 다양한 센서기술을 내장하여 움직임 감지, 운동량 계산 등의 부가기능을 제공하기도 한다. 이러한 최신 심전도 측정 기술은 심전도 측정의 편의성을 크게 향상 시켰다고 할 수 있으나, 새로운 분석 방법이나 다양한 심장 기능 평가기능에 대한 시도는 크게 이루어지지 못하고 있다.
심장의 정밀한 진단을 위해서는 심장의 전기적 활동 외의 기계적 활동, 혈역학적 활동에 대한 평가도 매우 중요하다. 심장의 기능 평가는 기존 치료의 적절성 여부 판단과 향후 치료 방침 설정에 기초가 된다. 최근에 눈부시게 발전된 영상기술들을 이용하여 실제에 더 근접된 심장 기능 평가 방법이 많이 연구, 개발되어 왔으나 개개가 가지는 장단점과 영상이 가지는 취약점에 대한 상호보완이 아직도 필요하다.
기존에 많이 사용된 방법 중에서 혈관조영술을 이용한 구혈률의 측정이 가장 정확한 것으로 알려져 있으나 이 방법은 시술의 침습성에 따른 위험성이 있고 특히 소아에게 간편하게 적용하기에는 임상적 응용에 제한이 따른다. 근래에 급격하게 진보된 심초음파에 의한 구혈률은 좌심실 기능의 좋은 지표이고 수축기와 이완기에 각각 심실의 크기와 용적변화에 의해 산출되는데, 이는 심실이 대칭적인 모양을 하고 있다는 가정에 기초하므로 주로 좌심실에 국한되고 우심실에서는 극히 제한된 측정이 이루어진다. 우심실은 좌심실과 달리 그 형태가 비대칭형으로 단순한 하나의 기하학적 형태로 표현하기 어려워 우심실의 크기나 용적의 정확한 정량적 계측을 위한 여러 방법이 고안되고 있으나, 동위원소, 자기공명영상 등 어떠한 영상검사기법을 사용하여도 정확한 계측이 매우 어렵다. 뿐만 아니라 선천성 심장질환의 경우 심실의 모양은 각 심장 분획에서 받는 압력과 용적의 과부하에 따라 불규칙한 경우가 많아 심실기능의 평가가 더 어려울 수 있다.
이에 따라 심초음파 기기를 이용하되 적용이 용이하면서도 간편하고 상호보완적인 기능평가를 위해 여러 방법들이 고안되었고, 도플러(Doppler) 시간간격 측정을 이용한 방법이 개발되었다. 그러나 도플러 측정법은 장비의 문제로 인하여 병원 이외의 장소에서는 측정이 어렵고 숙련된 전문가의 측정이 필요하기 때문에 개인의 자가건강관리에는 적합하지 못하다는 한계점을 가진다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고 기존 기술의 일부 활용을 통해 새로운 가치를 제안하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 사용자가 병원 이외의 장소에서도 스스로 자가건강관리를 할 수 있도록 하여 보다 효율적인 건강체크 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 생체신호측정 기기를 휴대하기 편리하게 하여, 심장질환을 앓고 있는 환자가 장거리 이동을 해야 할 경우, 스스로 휴대하여 자신의 상황을 체크하여 알맞은 약을 복용하게 함으로써 효과적인 휴대성을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 신체에 침습 없이 여러가지 생체신호를 동시에 측정할 수 있게 하여, 침습의 측정 방식이 어려운 소아에게도 효과적인 진단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 심탄도, 심전도, 심진도, 용적맥파 등의 여러가지 생체신호를 동시에 측정함으로써 도플러 기기 등의 거치형 기기를 사용하지 않고 PEP, LVET, MPI, LVET ratio, STR 등의 심혈관 변수를 추출하여 개인의 손쉬운 건강 관리뿐만 아니라 일상적인 상시, 수시 측정을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. 특히 기존의 웨어러블 생체신호측정 기기가 심전도를 측정하는 동시에 내장된 가속도 센서를 모션 및 운동량 등의 비교적 큰 모션인식 에 사용하였던 것과 비교하여 본 발명은 웨어러블 기기에 탑재된 가속도 센서를 활용하여 심진도 및 심탄도를 추가적으로 측정하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자가 돌연 심장마비가 찾아왔을 때 주위에 아무도 없는 경우, 생체신호측정 기기가 스스로 심장마비를 자가 진단하여, 구조대에 자동으로 신고와 함께 사용자의 위치를 알림으로써, 심장마비로 인한 돌연사를 방지하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 웨어러블 생체신호 측정기기는, 사용자의 심혈관 변수를 추출하는 웨어러블 생체신호측정 기기에 있어서, 적어도 하나의 센서를 이용하여 생체 신호를 측정하는 감지부 및 상기 생체 신호를 저장하는 저장부를 포함하고, 상기 감지부는 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어 심전도, 심탄도, 심진도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 상기 저장부에 저장된 신호를 토대로 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하는 제어부 및 상기 심혈관 변수를 출력하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 상기 제어부가 상기 생체 신호의 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출하고, 상기 생체 신호가 심탄도의 경우 H, I, J, K, L, M, N 지점, 심전도인 경우 P, Q, R, S, T 지점, 심진도인 경우 MC, AO, IC, AC, RE, MO 지점을 특징점으로 추출한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 상기 제어부가 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도 신호, 또는 심탄도 및 심진도 미분신호의 에너지(면적)을 계산할 수 있고, 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 데이터베이스화 하여 저장하고 저장한 측정 이력을 제공할 수 있다. 더하여 상기 제어부는 측정한 심혈관 변수 범위에 따라 사용자가 주의해야 할 정보를 다르게 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 상기 제어부가 추출한 특징점의 위치, 간격, 진폭, 주파수로부터, ICT, IRT, LVET, PEP, MPI 중 적어도 어느 하나의 심혈관 변수를 도출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 상기 제어부가 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도, 또는 심탄도 및 심진도의 미분신호의 에너지를 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 사용자의 위치정보를 파악하는 위치정보부를 더 포함하고, 이 때 상기 감지부가 기 설정된 주기에 따라 생체신호를 측정하여 이상을 감지한 경우, 상기 제어부는 구조대에 자동으로 신고하고 상기 위치정보를 구조대에 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 상기 감지부가 심탄도, 심전도, 심진도, 맥파의 생체 신호를 동시에 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기는, 저장된 신호를 웨어러블 생체신호측정 서버로 송신하고, 상기 웨어러블 생체신호측정 서버로부터 심혈관 변수 결과값을 수신하는 통신부, 사용자의 위치정보를 파악하는 위치정보부를 더 포함하고, 상기 감지부가 기 설정된 주기에 따라 생체신호를 측정하여 이상을 감지한 경우, 상기 제어부는 상기 웨어러블 생체신호측정 서버에 상기 사용자의 위치정보 및 위급신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 서버는, 웨어러블 생체신호측정 기기로부터 측정된 신호를 수신하고 심혈관 변수 결과값을 송신하는 통신부, 상기 수신한 신호를 토대로 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 서버는, 상기 제어부가 상기 생체 신호의 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출하고, 상기 생체 신호가 심탄도의 경우 H, I, J, K, L, M, N 지점, 심전도인 경우 P, Q, R, S, T 지점, 심진도인 경우 MC, AO, IC, AC, RE, MO 지점을 특징점으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 서버는, 상기 제어부가 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도 신호, 심탄도 및 심진도 미분신호의 에너지(면적)을 계산할 수 있고, 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 데이터베이스화 하여 저장하고 웨어러블 생체신호측정 기기에 저장한 측정 이력을 제공할 수 있다. 이 때, 통신부는, 상기 저장한 측정 이력을 사용자의 단말에서 확인 가능하도록 제공할 수 있다.
더하여, 상기 제어부는 PHR 서버 또는 EMR 서버에서 사용자의 의료 정보를 제공받아 사용자의 건강상태를 분류하고, 상기 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 상기 사용자의 건강상태와 비교하여 기 설정된 피드백을 상기 웨어러블 생체신호 측정 기기에 제공할 수 있고, 측정한 심혈관 변수 범위에 따라 상기 웨어러블 생체신호측정 기기에 사용자가 주의해야 할 정보를 다르게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 서버는, 상기 제어부가 추출한 특징점의 위치, 간격, 진폭, 주파수로부터, ICT, IRT, LVET, PEP, MPI 중 적어도 어느 하나의 심혈관 변수를 도출하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 서버는, 상기 제어부가 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도, 또는 심탄도 및 심진도의 미분신호의 에너지를 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 서버는, 상기 제어부가 상기 통신부가 사용자의 웨어러블 생체신호측정 기기로부터 사용자의 위치정보 및 위급신호를 수신한 경우, 구조대에 자동으로 신고하고 상기 위치정보를 송신하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 심혈관 변수를 추출하는 웨어러블 생체신호측정 시스템에 있어서, 적어도 하나의 센서를 이용하여 생체 신호를 측정하여 저장하고, 저장된 신호를 웨어러블 생체신호측정 서버로 송신하고, 상기 웨어러블 생체신호측정 서버로부터 심혈관 변수 결과값을 수신하는 웨어러블 생체신호측정 기기 및 상기 웨어러블 생체신호측정 기기로부터 측정된 신호를 수신하여 상기 측정된 신호로부터 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 계산한 심혈관 변수 결과값을 상기 웨어러블 생체신호측정 기기로 송신하는 웨어러블 생체신호측정 서버를 포함하고, 상기 웨어러블 생체신호측정 기기는 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어 심전도, 심탄도, 심진도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기가 심혈관 변수를 추출하는 웨어러블 생체신호측정 방법에 있어서 (a) 적어도 하나의 센서가 생체 신호를 측정하고 저장하는 단계, (b) 측정된 신호를 토대로 특징점을 추출하는 단계, (c) 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하는 단계; 및 (d) 계산한 심혈관 변수를 출력하는 단계를 포함하고, 상기 (a)단계는 상기 센서가 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어 심전도, 심탄도, 심진도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 사용자가 병원 이외의 장소에서도 스스로 자가건강관리를 할 수 있도록 하여 심탄도, 심전도, 심진도, 용적맥파 등의 여러가지 생체신호를 동시에 측정함으로써 심장의 상태를 점검하는 여러가지 심혈관 변수를 추출하여 개인의 손쉬운 건강 관리뿐만 아니라 일상적인 상시, 수시 측정을 가능하게 한다.
또한, 사용자가 스스로 자신의 생체신호를 측정할 수 있도록 웨어러블 생체신호 기기에 관성센서, 심전도계, 광학적, 임피던스 방식의 맥파측정 기능을 내장하여 생체신호측정을 위해 필요한 센서들이 구비된 통합형 기기로서, 사용자가 보다 쉽고 편리하게 자신의 생체신호를 측정할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
특히 기존 웨어러블 생체신호측정 기기에서 측정하지 않았던 심진도 및 심탄도 또한 쉽게 측정이 가능하도록 함으로써, 사용자 자신의 보다 많은 생체 정보를 스스로 얻을 수 있도록 할 수 있다.
더하여, 신체에 침습이 없이 간단한 패드 부착형태만으로 여러 생체신호를 측정할 수 있어, 사용자에게 부담이 없고 남녀노소 간편하게 자가 진단을 가능하게 한다.
한편, 휴대하기 편리하게 하여 심장질환을 앓고 있는 환자가 장거리 이동을 해야 할 경우, 스스로 휴대하여 자신의 상황을 체크하여 알맞은 약을 복용하게 함으로써 효과적인 휴대성을 제공할 수 있다.
마지막으로 사용자가 돌연 심장마비가 찾아왔을 때 주위에 아무도 없는 경우, 생체신호측정 기기가 스스로 심장마비를 자가 진단하여, 구조대에 자동으로 신고와 함께 사용자의 위치를 알림으로써, 심장마비로 인한 돌연사를 최대한 빨리 막을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 기기의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 서버의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 시스템의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명이 심탄도를 측정할 시 파형의 개략적인 모습 및 특징점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명이 심전도를 측정할 시 파형의 개략적인 모습 및 특징점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명이 심진도를 측정할 시 파형의 개략적인 모습 및 특징점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명이 심혈관 변수를 계산하기 위해 사용하는 생체 신호의 변수를 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 손목형 기기가 인체에 착용되어 생체신호를 측정하는 모습을 개략적으로 나타낸 참고도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가슴 패치형 기기가 인체에 착용되어 생체신호를 측정하는 모습을 개략적으로 나타낸 참고도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 서버의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 시스템의 기능 블럭을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명이 심탄도를 측정할 시 파형의 개략적인 모습 및 특징점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명이 심전도를 측정할 시 파형의 개략적인 모습 및 특징점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7은 본 발명이 심진도를 측정할 시 파형의 개략적인 모습 및 특징점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 8은 본 발명이 심혈관 변수를 계산하기 위해 사용하는 생체 신호의 변수를 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 손목형 기기가 인체에 착용되어 생체신호를 측정하는 모습을 개략적으로 나타낸 참고도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가슴 패치형 기기가 인체에 착용되어 생체신호를 측정하는 모습을 개략적으로 나타낸 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 기기(100)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 웨어러블 생체신호측정 기기(100)는 감지부(110), 저장부(120), 제어부(130), 디스플레이부(140), 통신부(150) 및 위치정보부(160)를 포함한다.
상기 감지부(110)는 전극, 관성센서(가속도센서, 각속도센서, 기울기센서, 회전센서 등의 움직임과 관련된 센서를 일컫는다), 심전도계, 광학적, 임피던스 방식의 맥파측정 등을 이용하여 생체신호를 측정할 수 있고, 모든 센서들을 이용하여 여러 생체신호를 동시에 측정할 수 있다. 여기서 생체신호란 심탄도, 심전도, 심진도, 맥파 등을 일컫는다.
심탄도(BCG: Balistocardiogram)는 심장 수축에 의해 혈액이 대동맥으로 박출될 때 혈류의 상승(머리쪽으로) 및 하강(몸 쪽으로)에 의하여 발생되는 심장 박동에 따라 발생하는 혈류로부터 심장활동을 유추할 수 있도록 해준다. 심탄도의 주요 특징점(도 5 참고)으로는 H, I, J, K, L, M, N이 있으며, H는 전-구출(pre-ejection period), IJK는 구출(ejection), LMN은 이완(diastolic)을 의미한다.
심전도(ECG: Electrocardiogram)는 심장의 전기적 활동을 그래프로 표현한 것으로 심방 및 심실에서 발생되고 전파되는 전기적 활동을 나타낸다. 심전도의 주요 특징점(도 6 참고)으로는 P, Q, R, S, T가 있으며 P는 심방 수축, QRS는 심실 수축을 유발하는 전기활동으로 알려져있고, T는 심실이 탈분극한 뒤 재분극할때의 파형을 의미한다. 심전도는 심장을 기준으로 양측 또는 심장위에서 측정되며, 은-염화은 전극 외의 금속전극, 전도성 섬유전극, 정전용량 측정 방식 등 다양한 형태의 전극 및 측정방식을 통해 측정될 수 있다.
심진도(SCG: Seismocardiogram)는 가속도 센서 등에 의해 측정된 심장활동으로 심장의 전기적 활동이 아닌 수축/이완, 혈류/혈압 등에 따른 심혈관계의 물리적 활동을 반영하는 지표이다. 심진도의 특징점(도 7 참고)은 수축기, 이완기에서 각각 나타나는 것으로 알려져 있으며 각각 MC(mitral-valve closure), AO(aortic-valve opening), IM(isovolumic moment) 또는 IC(isovolumic contraction), AC(aortic-valve closure), RE(rapid Ejection), MO(mitral valve open)등으로 세분화 된다.
용적맥파(PG: Plethysmography)는 혈액의 양을 측정하여 표현한 것으로 광학적 방법에 의한 광용적맥과(PPG: Photo-PG)나 전기적 임피던스 측정법에 의한 임피던스용적맥파(IPG: Impedance-PG)가 있다. 일반적으로는 용적맥파는 손가락 끝, 발가락 끝, 귓불 등의 신체 말단에서 측정한다.
<감지부(110)의 위치에 따른 실시예>
1) 패치형 기기를 통한 심전도-심진도, 심탄도 동시 측정
가슴에 부착된 기기의 전극에서 심전도를 측정하고 시스템에 내장된 관성센서에서 움직임을 측정할 수 있다.
2) 가슴벨트형 기기를 통한 심전도-심진도, 심탄도 동시 측정
가슴을 둘러 부착된 벨트형 기기의 전극에서 심전도를 측정하고 내장된 관성센서에서 움직임을 측정할 수 있다.
3) 손목형 기기를 통한 맥파-심진도, 심탄도 동시 측정
손목을 심장위에 얹은 상태에서 손목형 기기를 통해 맥파를 측정하는 동시에 심진도, 심탄도를 측정할 수 있다.
4) 휴대형 기기를 통한 심전도, 맥파-심진도, 심탄도 동시 측정
별도의 외부기기를 가슴위에 얹거나 등 뒤에 댄 상태에서 심전도-심진도, 심탄도, 맥파-심진도, 심탄도, 심전도-맥파-심진도-심탄도를 동시 측정할 수 있다.
5) 패드형 기기를 통한 심전도-심진도 동시 측정
침대나 의자와 같이 등 뒤에 위치시킬 수 있는 형태의 패드형 기기를 사용하여 심전도-심진도를 동시 측정 할 수 있다.
6) 고글형 기기를 통한 심전도-심탄도 동시 측정
고글형 기기를 통해 far-field 심전도를 측정하고, 머리의 움직임에 의해 심탄도를 동시 측정하고, 관자놀이 등 두부에 위치한 동맥에서 맥파를 측정하고 머리움직임에 따라 심탄도를 동시 측정할 수 있다.
7) 체중계형 기기를 통한 심전도-심진도 동시 측정
양발의 전극을 통해 심전도를 측정하고, 압력에 따라 발생하는 심탄도를 동시 측정할 수 있다.
8) 휴대기기 액세서리 형태 기기를 통한 심전도, 맥파-심진도, 심탄도 동시 측정
휴대기기에 유무선으로 연결되는 기기를 통해 심전도-심진도, 심탄도 또는 맥파-심진도, 심탄도 또는 심전도-맥파-심진도-심탄도를 동시 측정할 수 있다.
9) 좌식기기(의자 등)를 통한 심전도-심진도,심탄도 동시 측정
의자, 자동차 시트 등에 내장된 기기를 통하여 정전용량 방식 등의 비접촉 방식으로 심전도를 측정하고 내장된 센서로 심진도를 측정할 수 있다.
상기 감지부(110)는 상기 언급된 센서 중 적어도 하나를 이용하여 신체에 침습 없이 생체 신호를 측정할 수 있고, 여러 센서가 일체형으로 내장되어 여러 생체 신호를 동시에 측정할 수 있다. 또한 기 설정한 주기에 따라 사용자의 상태를 측정할 수 있다.
또한 상기 감지부(110)는 심탄도, 심전도, 심진도, 맥파의 생체 신호를 동시에 측정할 수 있다. 예를 들면, 가슴 패치형 기기(도 10 참조)로 심전도, 심진도, 심탄도를 측정할 수 있고, 손목형 기기(도 9 참조)로 맥파를 상시 측정하면서 손목을 가슴위에 위치시킴으로 심전도, 심진도, 심탄도까지 동시에 측정이 가능하다. 다만 위 방법에 한정되지는 않으며 생체 신호를 측정할 수 있다면 다른 착용 형식도 적용 가능하다.
상기 저장부(120)는 감지부(110)에서 측정한 생체신호를 저장하는 역할을 한다. 저장부(120)의 구성은 HDD, SSD 등의 하드디스크 형이 되거나, 플래시메모리를 사용할 수도 있다. 저장부(120)는 제어부(130)가 계산을 위해 값을 임시로 저장하거나, 웨어러블 생체신호측정 서버(200)로 송신하기 위해 신호값을 저장하는 역할을 한다.
상기 제어부(130)는 저장부(120)에 저장된 신호를 토대로 특징점을 추출한다. 특징점이란 생체신호로부터 공통된 특징을 가지는 지점이며, 이를 이용하여 심혈관 변수를 계산할 수 있다.
심탄도의 주요 특징점(도 5 참고)으로는 H, I, J, K, L, M, N이 있으며, H는 전-구출(pre-ejection period), IJK는 구출(ejection), LMN은 이완(diastolic)을 의미한다.
심전도의 주요 특징점(도 6 참고)으로는 P, Q, R, S, T가 있으며 P는 심방 수축, QRS는 심실 수축을 유발하는 전기활동으로 알려져있고, T는 심실이 탈분극한 뒤 재분극할때의 파형을 의미한다.
심진도의 특징점(도 7 참고)은 수축기, 이완기에서 각각 나타나는 것으로 알려져 있으며 각각 MC(mitral-valve closure), AO(aortic-valve opening), IM(isovolumic moment) 또는 IC(isovolumic contraction), AC(aortic-valve closure), RE(rapid Ejection), MO(mitral valve open)등으로 세분화 된다.
상기 제어부(130)는 감지부(110)에서 추출한 신호를 필터링 및 스케일링하여 디지털화 하고, 생체신호의 반복되는 형태를 파악하여 파형의 주기를 인식한 후 미분신호를 계산하여, 주기 내의 파형에서 최대값을 기점으로 미분값이 0인 지점, 즉 변곡점 또는 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출할 수 있다. 또한, 상기 제어부(130)는 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도 신호, 심탄도 및 심진도 미분신호의 에너지(면적)을 계산할 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)는 추출한 특징점을 이용하여 특징점 및 미분특징점 간의 위치 비교, 간격 비교, 진폭 비교, 주파수 특징 비교 등을 통하여 심혈관 변수 ICT, IRT, LVET, PEP, MPI 등을 계산한다.
구체적으로, 심근수행지수(MPI)는 등용수축시간(ICT: isovolumic contraction time)과 등용이완시간(IRT: isovolumic relaxation time)의 합에 대한 심실 구출시간(LVET: Left Ventricular Ejection Time)의 비로써 정의된다(도 8 참고). LVET는 좌심실에서 혈액이 박출되는데 소요되는 시간으로 좌심실 수축에 의해 대동맥판이 열리고 닫히기까지의 시간을 의미한다. 즉 MPI=(ICT+IRT)/LVET 으로 정의할 수 있다. 또한, 등용수축시간과 등용이완시간과의 합(ICT+IRT)은 방실판막을 통해 유입되는 혈류가 끝나는 시점부터 다음 혈류가 시작될 때까지의 시간(a)에서 심실 구출시간(b)을 뺌으로써 얻을 수 있다. (MPI=(a-b)/b)
일반적으로 등용이완시간은 심전도의 R파로부터 방실판으로 유입되는 혈류의 시작까지인 c로부터 심전도의 R파부터 심실구출시간의 끝까지인 d를 빼서 계산하고 (IRT=c-d), 등용수축시간(ICT)은 a에서 등용이완시간과 심실구출 시간을 빼서 계산한다. (ICT=a-b-IRT)
또한, 심실구혈전기(PEP:Pre-Ejection Period)는 QRS파의 시작부터 심실구출의 시작까지를 측정한다. 이 외의 심실구혈전기는 심전도의 전기적 수축이 시작되는 QRS complex의 시작부터 도플러 심전도에서 반월판이 열릴 때까지의 시간간격으로 정의되며, 전기 기계적 활동의 비율을 나타내는 수축기율(STR: Systolic Time Ratio)도 PEP/LVET로 정의할 수 있다.
그리고 PEP/LVET ratio는 좌심실 수축기능을 나타내는 중요한 marker이며, 대부분의 심근병중에서 PEP의 증가와 LVET로 인한, PEP/LVET ratio의 증가를 관찰할 수 있다.
더하여, 심부전증에서는 등장수축기와 등장 이완기가 길어지고 구혈기간은 단축되며, 심주기에서 에너지를 많이 사용하는 시기는 등장수축기(isovolumic contraction)와 등장이완기(isovolumic relaxation) 이다. 그러므로 이 기간을 측정하여 수축기와 이완기의 전체적인 기능을 평가할 수 있다.
한편, 상기 제어부(130)는 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 데이터베이스화 하여 저장하고, 저장한 측정 이력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 측정된 심전도, 심진도, 심탄도 파형, 특징점 정보 등을 사용자 및 측정 환경(일시 등)과 함께 저장할 수 있다. 이 때, 저장된 정보를 바탕으로 사용자 측정, 분석 결과 이력을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)는 측정한 심혈관 변수 범위에 따라 사용자가 주의해야 할 정보를 다르게 제공할 수 있다. 저장부(120)에는 사용자의 심혈관 변수 범위에 따라 주의해야 할 정보(주의 해야할 음식, 행동, 추천 운동 등)을 다르게 저장할 수 있어, 사용자의 측정결과의 범위에 따라 기 설정된 주의 정보를 다르게 출력할 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)는 감지부(110)가 기 설정된 주기에 따라 생체신호를 측정하여 이상을 감지한 경우, 구조대에 자동으로 신고하면서 위치정보부(160)에서 확인한 사용자의 위치정보를 구조대에 송신하거나, 웨어러블 생체신호측정 서버(200)에 사용자의 위치정보 및 위급신호를 송신할 수 있다.
예를 들어, 심장 질환이 있는 사용자가 본 발명의 웨어러블 생체신호측정 기기(100)를 사용할 경우, 기 설정된 주기(ex: 5분)에 따라 사용자의 생체신호가 측정되고, 사용자가 심장발작을 일으킬 경우 상기 제어부(130)가 생체신호의 이상을 감지하고, 제어부(130)가 구조대에 자동으로 신고를 접수하면서 위치정보를 송신하게 되어, 구조대가 즉시 출동하여 사용자를 구조할 수 있다.
상기 디스플레이부(140)는 제어부(130)에서 계산한 심혈관 변수 값을 출력하고, 결과값의 범위가 정상, 비정상, 위험 정도에 따라 알람 램프의 색을 다르게 하는 방식으로 출력을 다르게 할 수도 있다. 또한, 디스플레이부(140)는 심혈관 변수가 정상, 비정상인지 만을 나타내는 간단한 램프 형태로도 단순하게 만들어질 수 있다.
상기 통신부(150)는 저장부(120)에 저장된 신호를 통신망을 통해 웨어러블 생체신호측정 서버(200)로 송신하고, 상기 웨어러블 생체신호측정 서버(200)로부터 심혈관 변수 결과값을 수신한다. 여기서 통신망은 유, 무선 통신이 모두 포함되며, 통신망을 통해 웨어러블 생체신호측정 기기(100)와 웨어러블 생체신호측정 서버(200)가 상호 연결된다.
상기 위치정보부(160)는 GPS 모듈이 탑재되어, 사용자의 위치정보를 수집한다. 센서부가 생체신호를 감지할 때마다 위치정보를 확인하도록 설정할 수 있고, 기 설정된 주기에 따라 위치정보를 확인하도록 설정 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 서버(200)를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 웨어러블 생체신호측정 서버(200)는 통신부(210) 및 제어부(220)를 포함한다.
상기 통신부(210)는 통신망을 통해 웨어러블 생체신호측정 기기(100)로부터 측정된 신호를 수신하고 심혈관 변수 결과값을 송신할 수 있다. 여기서 통신망은 유, 무선 통신이 모두 포함되며, 통신망을 통해 웨어러블 생체신호측정 기기(100)와 웨어러블 생체신호측정 서버(200)가 상호 연결된다.
또한 상기 통신부(210)는 후술할 제어부(220)가 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 측정 이력을 제어부(220)가 저장한 측정 이력을 사용자의 단말에서 확인 가능하도록 제공할 수 있다. 게 된다. 여기서, 사용자 단말은 스마트폰, PDA, PC, 스마트 TV 등과 같이 이동 통신망을 통해 통신을 수행하는 이동단말, 유선 통신망을 통해 통신을 수행하는 유선단말, 근거리 무선 통신망을 통해 통신을 수행하는 단말, PAN(personal area network)을 통해 통신을 수행하는 단말 등을 포함한다.
상기 제어부(220)는 통신부(210)에서 수신한 신호를 토대로 특징점을 추출한다. 특징점이란 생체신호로부터 공통된 특징을 가지는 지점이며, 이를 이용하여 심혈관 변수를 계산할 수 있다.
심탄도의 주요 특징점(도 5 참고)으로는 H, I, J, K, L, M, N이 있으며, H는 전-구출(pre-ejection period), IJK는 구출(ejection), LMN은 이완(diastolic)을 의미한다.
심전도의 주요 특징점(도 6 참고)으로는 P, Q, R, S, T가 있으며 P는 심방 수축, QRS는 심실 수축을 유발하는 전기활동으로 알려져있고, T는 심실이 탈분극한 뒤 재분극할때의 파형을 의미한다.
심진도의 특징점(도 7 참고)은 수축기, 이완기에서 각각 나타나는 것으로 알려져 있으며 각각 MC(mitral-valve closure), AO(aortic-valve opening), IM(isovolumic moment) 또는 IC(isovolumic contraction), AC(aortic-valve closure), RE(rapid Ejection), MO(mitral valve open)등으로 세분화 된다.
또한, 상기 제어부(220)는 감지부(110)에서 추출한 신호를 필터링 및 스케일링하여 디지털화 하고, 생체신호의 반복되는 형태를 파악하여 파형의 주기를 인식한 후 미분 신호를 계산하여, 주기 내의 파형에서 최대값을 기점으로 미분값이 0인 지점, 즉 변곡점 또는 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출할 수 있다. 또한, 상기 제어부(220)는 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도 신호, 심탄도 및 심진도 미분신호의 에너지(면적)을 계산할 수 있다.
더하여, 상기 제어부(220)는 추출한 특징점을 이용하여 특징점 및 미분특징점 간의 위치 비교, 간격 비교, 진폭 비교, 주파수 특징 비교 등을 통하여 심혈관 변수 ICT, IRT, LVET, PEP, MPI 등을 계산한다.
구체적으로, 심근수행지수(MPI)는 등용수축시간(ICT: isovolumic contraction time)과 등용이완시간(IRT: isovolumic relaxation time)의 합에 대한 심실 구출시간(LVET: Left Ventricular Ejection Time)의 비로써 정의된다(도 8 참고). LVET는 좌심실에서 혈액이 박출되는데 소요되는 시간으로 좌심실 수축에 의해 대동맥판이 열리고 닫히기까지의 시간을 의미한다. 즉 MPI=(ICT+IRT)/LVET 으로 정의할 수 있다. 또한, 등용수축시간과 등용이완시간과의 합(ICT+IRT)은 방실판막을 통해 유입되는 혈류가 끝나는 시점부터 다음 혈류가 시작될 때까지의 시간(a)에서 심실 구출시간(b)을 뺌으로써 얻을 수 있다. (MPI=(a-b)/b)
일반적으로 등용이완시간은 심전도의 R파로부터 방실판으로 유입되는 혈류의 시작까지인 c로부터 심전도의 R파부터 심실구출시간의 끝까지인 d를 빼서 계산하고 (IRT=c-d), 등용수축시간(ICT)은 a에서 등용이완시간과 심실구출 시간을 빼서 계산한다. (ICT=a-b-IRT)
또한, 심실구혈전기(PEP:Pre-Ejection Period)는 QRS파의 시작부터 심실구출의 시작까지를 측정한다. 이 외의 심실구혈전기는 심전도의 전기적 수축이 시작되는 QRS complex의 시작부터 도플러 심전도에서 반월판이 열릴 때까지의 시간간격으로 정의되며, 전기 기계적 활동의 비율을 나타내는 수축기율(STR: Systolic Time Ratio)도 PEP/LVET로 정의할 수 있다.
그리고 PEP/LVET ratio는 좌심실 수축기능을 나타내는 중요한 marker이며, 대부분의 심근병중에서 PEP의 증가와 LVET로 인한, PEP/LVET ratio의 증가를 관찰할 수 있다.
더하여, 심부전증에서는 등장수축기와 등장 이완기가 길어지고 구혈기간은 단축되며, 심주기에서 에너지를 많이 사용하는 시기는 등장수축기(isovolumic contraction)와 등장이완기(isovolumic relaxation) 이다. 그러므로 이 기간을 측정하여 수축기와 이완기의 전체적인 기능을 평가할 수 있다.
한편, 상기 제어부(220)는 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 데이터베이스화 하여 저장하고, 저장한 측정 이력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 측정된 심전도, 심진도, 심탄도 파형, 특징점 정보 등을 사용자 및 측정 환경(일시 등)과 함께 저장할 수 있다. 이 때, 저장된 정보를 바탕으로 사용자 측정, 분석 결과 이력을 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부(220)는 측정한 심혈관 변수 범위에 따라 웨어러블 생체신호측정 기기(100)에 사용자가 주의해야 할 정보를 다르게 제공할 수 있다. 웨어러블 생체신호측정 서버(200)는 사용자의 심혈관 변수 범위에 따라 주의해야 할 정보(주의 해야할 음식, 행동, 추천 운동 등)을 다르게 저장할 수 있어, 사용자의 측정결과의 범위에 따라 기 설정된 주의 정보를 다르게 송신할 수 있다. 이 때, 사용자의 상태 진단 및 피드백 결정은 서버에 내장된 테이블을 사용할 수 있고, 외부에 연결된 별도의 빅데이터 서버를 통해 결과를 제공 받을 수 있다. 또한 의료전문가에 의해 수동으로 진단, 피드백을 제공할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예를 서술하기에 앞서, PHR(Personal Health Record) 서버란 다양한 의료기관으로부터 필요한 정보를 전달받아서 분산된 다수의 서버 혹은 하나의 서버에 통합하여 저장하는 형태이다. 특정 의료기관에 종속되지 않기 때문에 개인이 본인 건강기록에 대해 완벽한 관리 권한을 가질 수 있으며, 진료 정보 교류도 자연스럽게 이루어질 수 있고, 개인의 완전한 기록을 바탕으로 하여 개인화된 서비스도 쉽게 개발할 수 있는 장점이 있다.
또한 EMR(Electronic Medical Record) 서버란 의사가 직접 컴퓨터에 환자의 임상진료에 관한 모든 정보를 입력하면 이 자료를 모두 데이터베이스로 처리, 새로운 정보의 생성도 가능한 의료정보시스템으로 HIS(Hospital Information System, 병원정보시스템)의 일부분이다. 이 시스템은 소프트웨어와 진료실PC-접수실PC-프린터-서버-허브-검사실PC 등 하드웨어로 구성돼 있으며 이를 통해 일일이 수작업으로 종이에 환자기록을 정리 하는 방식보다 의료기관의 업무를 대폭 줄일 수 있다. 특히 환자의 진료기록을 찾아서 진료실에 전달하고 다시 처방전을 받아 조제하는 일련의 과정이 컴퓨터 네트워크를 이용해 처리함으로써 환자 대기시간이 줄어들고 별도의 진료 기록실이 불필요하다. 전자의무기록시스템을 구축함으로써 원격지 환자 또는 협력 병원간에 원격진료 서비스의 기본 토대를 갖출 수 있다.
이에 상기 제어부(220)는 PHR 서버 또는 EMR 서버에서 사용자의 의료 정보 (진료기록 및 투약정보, 생체 파라미터 정보, 약물반응성, 전문의 소견 등을 포함한다)를 제공받아 사용자의 건강상태를 분류하고, 상기 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 상기 사용자의 건강상태와 비교하여 기 설정된 피드백을 상기 웨어러블 생체신호 측정 기기에 제공할 수 있다. 따라서 상기 서버와 PHR, EMR 서버간의 토폴로지 구성은 일 예로 PHR, EMR DB - PHR, EMR 서버 ? 클라우드 ? 웨어러블 생체신호측정 서버(200) ? 웨어러블 생체신호측정 기기(100) 와 같이 구성될 수 있다. 다만 이는 일 예일뿐 PHR, EMR 서버와 웨어러블 생체신호측정 서버(200)가 연동될 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
예를 들면, 생체신호측정 서버(200)가 PHR, EMR서버로부터 사용자의 의료 정보에 대해 수신하여 사용자의 건강상태를 기 설정된 테이블에 따라 수술이력, 나이, 병력 등에 따라 군을 나누어 저장하고, 웨어러블 생체신호측정 기기(100)에서 측정한 생체신호를 수신하여 분석 후 계산한 심혈관 변수와 함께 상기 사용자의 분류된 건강상태와 비교하여 결과에 따라 기 설정된 피드백(ex: 아침 운동을 주의하세요, 약 처방이 필요합니다 등)을 웨어러블 생체신호측정 기기(100)에 제공할 수 있다.
또한, 상기 제어부(220)는 사용자의 웨어러블 생체신호측정 기기(100)로부터 사용자의 위치정보 및 위급신호를 수신한 경우, 구조대에 자동으로 신고하고 상기 위치정보를 송신할 수 있다
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 웨어러블 생체신호측정 시스템은 웨어러블 생체신호측정 기기(100) 및 웨어러블 생체신호측정 서버(200)를 포함한다.
상기 생체신호측정 기기(100)는 적어도 하나의 센서를 이용하여 신체에 침습 없이 생체 신호를 측정하여 저장하고, 저장된 신호를 웨어러블 생체신호측정 서버(200)로 송신하여, 상기 웨어러블 생체신호측정 서버(200)로부터 심혈관 변수 결과값을 수신할 수 있다. 또한, 생체신호측정 기기는 사용자의 위치정보를 파악할 수 있어, 기 설정된 주기에 따라 생체신호를 측정하여 이상이 감지된 경우, 웨어러블 생체신호측정 서버(200)에 사용자의 위치정보 및 위급신호를 송신할 수 있다.
상기 웨어러블 생체신호측정 서버(200)는 상기 웨어러블 생체신호측정 기기(100)로부터 측정된 신호를 수신하여 상기 측정된 신호로부터 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 계산한 심혈관 변수 결과값을 상기 웨어러블 생체신호측정 기기(100)로 송신한다. 또한, 웨어러블 생체신호측정 기기(100)로부터 사용자의 위치정보 및 위급신호를 수신한 경우, 구조대에 자동으로 신고하고 위치정보를 송신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 생체신호측정 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 웨어러블 생체신호측정 기기(100)는 적어도 하나의 센서가 신체에 침습 없이 생체신호를 측정 및 저장하고(S410), 측정된 신호를 토대로 특징점을 추출하여(S420), 특징점을 이용해 심혈관 변수 계산 후(S430), 계산된 심혈관 변수를 출력한다(S440).
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 웨어러블 생체신호측정 기기
110: 감지부
120: 저장부
130: 제어부
140: 디스플레이부
150: 통신부
160: 위치정보부
200: 웨어러블 생체신호측정 서버
210: 통신부
220: 제어부
110: 감지부
120: 저장부
130: 제어부
140: 디스플레이부
150: 통신부
160: 위치정보부
200: 웨어러블 생체신호측정 서버
210: 통신부
220: 제어부
Claims (25)
- 심혈관 변수를 추출하는 웨어러블 생체신호측정 기기에 있어서,
적어도 하나의 센서를 이용하여 생체 신호를 측정하는 감지부; 및
상기 생체 신호를 저장하는 저장부;
를 포함하고,
상기 감지부는 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어, 심전도, 심탄도, 심진도를 동시에측정할 수 있는 것을 특징으로 하되,
상기 저장부에 저장된 신호를 토대로 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하는 제어부; 및
상기 심혈관 변수를 출력하는 디스플레이부;
를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 생체 신호의 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출하고,
상기 제어부는,
적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도, 또는 심탄도 및 심진도의 미분신호의 에너지를 계산하는 것을 특징으로 하
는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 생체 신호가 심탄도의 경우 H, I, J, K, L, M, N 지점, 심전도인 경우 P, Q, R, S, T 지점, 심진도인 경우 MC, AO, IC, AC, RE, MO 지점을 특징점으로 추출하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 제 4항에 있어서,
상기 제어부는,
추출한 특징점의 위치, 간격, 진폭, 주파수로부터, ICT, IRT, LVET, PEP, MPI 중 적어도 어느 하나의 심혈관 변수를 도출하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 데이터베이스화 하여 저장하고, 저장한 측정 이력을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
측정한 심혈관 변수 범위에 따라 사용자가 주의해야 할 정보를 다르게 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 제 1항에 있어서,
사용자의 위치정보를 파악하는 위치정보부;
를 더 포함하고,
상기 감지부가 기 설정된 주기에 따라 생체신호를 측정하여 이상을 감지한 경우, 상기 제어부는 구조대에 자동으로 신고하고 상기 위치정보를 구조대에 송신하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 제 1항에 있어서,
상기 감지부는,
심탄도, 심전도, 심진도, 맥파의 생체 신호를 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 제 1항에 있어서,
상기 감지부는,
인간 신체의 손목에 착용되어 손목을 심장위에 얹은 상태에서 생체신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 제 1항에 있어서,
상기 저장된 신호를 웨어러블 생체신호측정 서버로 송신하고, 상기 웨어러블 생체신호측정 서버로부터 심혈관 변수 결과값을 수신하는 통신부;
를 포함하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 제 1항에 있어서,
사용자의 위치정보를 파악하는 위치정보부;
를 더 포함하고,
상기 감지부가 기 설정된 주기에 따라 생체신호를 측정하여 이상을 감지한 경우, 상기 제어부는 상기 웨어러블 생체신호측정 서버에 상기 사용자의 위치정보 및 위급신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 기기.
- 웨어러블 생체신호측정 기기로부터 측정된 신호를 수신하고 심혈관 변수 결과값을 송신하는 통신부; 및
상기 수신한 신호를 토대로 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하는 제어부;
를 포함하되
상기 제어부는,
상기 생체 신호의 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출하고,
상기 제어부는,
적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도, 또는 심탄도 및 심진도의 미분신호의 에너지를 계산하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 삭제
- 제 14항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 생체 신호가 심탄도의 경우 H, I, J, K, L, M, N 지점, 심전도인 경우 P, Q, R, S, T 지점, 심진도인 경우 MC, AO, IC, AC, RE, MO 지점을 특징점으로 추출하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 제 16항에 있어서,
상기 제어부는,
추출한 특징점의 위치, 간격, 진폭, 주파수로부터, ICT, IRT, LVET, PEP, MPI 중 적어도 어느 하나의 심혈관 변수를 도출하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 삭제
- 제 14항에 있어서,
상기 제어부는,
측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 데이터베이스화 하여 저장하고, 저장한 측정 이력을 웨어러블 생체신호측정 기기에 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 제 19항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 저장한 측정 이력을 사용자의 단말에 제공하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 제 19항에 있어서,
상기 제어부는,
PHR 서버 또는 EMR 서버에서 사용자의 의료 정보를 제공받아 사용자의 건강상태를 분류하고, 상기 측정한 생체신호 및 심혈관 변수 결과를 상기 사용자의 건강상태와 비교하여 기 설정된 피드백을 상기 웨어러블 생체신호 측정 기기에 제공하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 제 14항에 있어서,
상기 제어부는,
측정한 심혈관 변수 범위에 따라 상기 웨어러블 생체신호측정 기기에 사용자가 주의해야 할 정보를 다르게 제공하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 제 14항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 통신부가 사용자의 웨어러블 생체신호측정 기기로부터 사용자의 위치정보 및 위급신호를 수신한 경우, 구조대에 자동으로 신고하고 상기 위치정보를 송신하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 생체신호측정 서버.
- 심혈관 변수를 추출하는 웨어러블 생체신호측정 시스템에 있어서,
적어도 하나의 센서를 이용하여 생체 신호를 측정하여 저장하고, 저장된 신호를 웨어러블 생체신호측정 서버로 송신하여, 상기 웨어러블 생체신호측정 서버로부터 심혈관 변수 결과값을 수신하는 웨어러블 생체신호측정 기기; 및
상기 웨어러블 생체신호측정 기기로부터 측정된 신호를 수신하여 상기 측정된 신호로부터 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 계산한 심혈관 변수 결과값을 상기 웨어러블 생체신호측정 기기로 송신하는 웨어러블 생체신호측정 서버;
를 포함하고,
상기 웨어러블 생체신호측정 기기는 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어, 심전도, 심탄도, 심진도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하고, 저장부에 저장된 신호를 토대로 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하되, 생체 신호의 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출하고, 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도, 또는 심탄도 및 심진도의 미분신호의 에너지를 계산하는 웨어러블 생체신호측정 시스템.
- 심혈관 변수를 추출하는 웨어러블 생체신호측정 방법에 있어서,
(a) 적어도 하나의 생체 신호를 측정하고 저장하는 단계;
(b) 측정된 신호를 토대로 특징점을 추출하는 단계;
(c) 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하는 단계; 및
(d) 계산한 심혈관 변수를 출력하는 단계;
를 포함하고,
상기 (a)단계는 상기 센서가 신체에 침습 없이 피부 위쪽에 부착되어, 심전도, 심탄도, 심진도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하되,
저장된 신호를 토대로 특징점을 추출하고, 상기 특징점을 이용하여 심혈관 변수를 계산하되, 생체 신호의 기울기가 0인 지점을 특징점으로 추출하고, 적분 또는 누산을 통해 심탄도 및 심진도, 또는 심탄도 및 심진도의 미분신호의 에너지를 계산하는 웨어러블 생체신호측정 방법.
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