KR20170089446A

KR20170089446A - 디지털 생체전기신호 센서 시스템

Info

Publication number: KR20170089446A
Application number: KR1020160009252A
Authority: KR
Inventors: 김기련; 김광년; 이두석
Original assignee: (주)피지오랩
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-04
Anticipated expiration: 2036-01-26
Also published as: KR101904431B1

Abstract

본 발명은 디지털 생체전기신호 센서 시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 채널과 연결되는 단위센서로 입력된 생체전기신호를 상기 단위센서에서 디지털 신호로 변환한 이후 단말기의 측정타입설정모듈을 통하여 설정된 분석 대상 신호 채널, 센서타입, 차단주파수 및 증폭도의 설정값에 따라 디지털 필터부 및 증폭부에 의하여 필터링 및 증폭시켜 제 1 출력값을 출력시키고, 상기 측정타입설정모듈을 통하여 설정된 디지털 신호 처리에 따라 상기 제 1 출력값을 응용 프로세싱하여 제 2 출력값을 출력시키며, 상기 제 1 및 제 2 출력값에 대한 데이터를 단말기로 송신하여 상기 단말기의 디스플레이부에 상기 출력값에 대한 정보를 표시할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템에 관한 것이다. 또한, 상기 단위센서 외부에 센서타입 설정 스위치로 구성된 출력값설정부 및/또는 리드 케이블에 설정된 저항값에 의하여 상기 센서에서 직접 센서타입을 결정하고 각 센서 타입별 설정된 설정값에 따라 디지털 신호를 분석할 수 있도록 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템에 관한 것이다.

Description

디지털 생체전기신호 센서 시스템{DIGITAL BIOPOTENTIAL SENSOR SYSTEM}

일반적으로, 심전도, 뇌전도, 안구전도 등의 다양한 생체전기신호를 측정하기 위해서는 각각의 신호를 측정할 수 있는 측정센서가 필요하다.

도 1은 종래의 생체전기신호 측정/분석부의 개략도이고, 도 2는 종래의 생체전기신호 측정 측정/분석부에 대한 블럭 흐름도이다.

각 생체전기신호의 종류마다 그 신호 크기 및 주파수가 상이하다. 구체적으로 살펴보면 심전도(ECG)의 신호 크기는 0.1~10(mVpp)이고, 주파수는 0.1~150(Hz)이며, 근전도(EMG)의 신호 크기는 0.01~1(mVpp)이고, 주파수는 10~1000(Hz)이며, 뇌전도(EEG)의 신호 크기는 0.02~0.1(mVpp)이고, 주파수는 0.1~100(Hz)이며, 안구전도(EOG)의 신호 크기는 0.1~1(mVpp)이고, 주파수는 0.1~20(Hz)이다. 따라서, 도 1과같이 측정하고자 하는 생체전기신호의 타입 별로 별도의 아날로그 센서가 구비되어야 하였다(예를 들어 근전도 신호 측정, 심전도 신호 측정, 뇌전도 신호 측정 아날로그 센서).

구체적으로, 도 2를 참조하여 상기 센서를 살펴보면, 종래에는 아날로그 센서에 노치필터(notch filter), 고역통과필터(high pass filter), 증폭기(amplifier) 및 저역통과필터(low pass filter)로 이루어지는 아날로그 회로를 포함하여 상기 회로 고유의 특성과 소자의 오차 등에 의해 최종 출력에 일정 수준 이상의 오차가 발생할 수밖에 없었다. 즉, 각각의 센서마다 오차의 범위가 상이하여 서로 다른 특성을 가지는 문제가 있었다. 또한, 상기 아날로그 회로 등에 의하여 센서의 부피가 상대적으로 커질 수밖에 없었으며, 특정 환경에서는 각 필터의 차단주파수와 증폭기의 증폭도를 일반적인 신호처리와 다르게 설정할 필요가 있으나, 고정값을 갖는 아날로그 회로의 특정상 이에 대응하기 어려운 측면이 있었다. 또한, 아날로그 센서의 정밀도가 높다 하더라도 상기 센서와 연결되는 데이터획득장치의 성능에 따라 신호 품질이 저하되는 문제 역시 발생하였다.

한국 공개특허 제10-2013-0082878호는 생체전기신호 송신 장치, 이를 이용하는 생체전기신호 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 생체전기신호를 측정 및 분석하고 분석된 생체전기신호를 송신하는 생체전기신호 송신 장치, 적어도 하나의 수신기를 포함하고, 각각의 수신기는 생체전기신호 송신 장치로부터 수신된 정보를 송신하는 수신 장치 및 각각의 수신기로부터 수신된 정보를 분석하여 사용자의 상태를 판단하는 모니터링 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다만, 상기 공개특허 역시 필터(3132)를 아날로그 신호 처리부(3130)에 포함하고, 상기 필터의 주파수 등을 변경하는 구성에 대한 개시가 없으므로 여전히 전술한 문제가 발생할 수밖에 없다.

따라서, 하나의 센서에서 다양한 타입의 생체전기신호의 측정이 가능하고, 아날로그 회로의 최소화로 전체 제품의 소형화 및 그로 인한 비용 절감을 도모하고, 특정 환경에서 상기 신호처리의 설정값을 변경하여 유연한 활용을 도모함과 동시에 데이터획득 장치와 무관하게 양질의 신호를 측정할 수 있는 생체전기신호 센서 시스템이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 전극에서 측정된 생체전기신호를 수신하고 디지털 신호로 변환한 이후 출력값을 출력하는 단위 센서에 복수의 채널이 동시에 연결될 수 있어 다양한 생체전기신호를 동시에 측정 가능하여 활용의 유연성, 센서 부피의 소형화 및 그에 따른 비용 절감을 도모할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전극에서 측정된 생체전기신호를 수신하고 디지털 신호로 변환한 이후 출력값을 출력하는 단위 센서에 복수의 채널이 동시에 연결될 수 있어 다양한 생체전기신호를 측정 가능하여 측정되는 생체전기신호 타입에 따라 별도의 단위 센서를 구비하는 것이 아닌, 하나의 단위 센서로 다양한 종류의 생체전기신호를 측정할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 디지털 신호의 잡음 제거 및 증폭 전 신호의 안정화를 도모하기 위해 디지털 필터로 이루어지는 필터부와, 상기 필터부에 의해 필터링된 디지털 신호를 증폭시켜 상기 필터부와 함께 제 1 출력값을 출력하는 증폭부를 포함하는 디지털 신호 처리부를 단위 센서에 포함하여 아날로그부의 간소화에 따른 단위 센서 부피의 최소화와 그에 따른 비용 절감 및 아날로그 회로에 의한 출력값 오차의 최소화를 도모할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 차단주파수 및 증폭도가 가변적인 필터부 및 증폭부에 의하여 상황에 따라 변경 설정 가능하여 그 활용의 유연성을 도모함과 동시에 양질의 신호를 측정할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 단말기를 통해 설정된 특정 디지털 신호 처리에 대한 데이터를 수신하여 제 1 출력값의 응용 프로세싱을 통해 제 2 출력값을 출력하는 응용 프로세싱부를 단위 센서에 포함하여, 응용예로 심전도의 경우 제 1 출력값의 피크 검출 및/또는 심박변이 등 특정 디지털 신호 처리를 할 수 있도록 하고, 근전도, 뇌전도 등의 각 센서 타입에 따른 응용 신호 처리를 할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 채널 중 분석할 신호가 입력되는 특정 채널을 선택하고 상기 디지털 신호를 분석하는 센서의 타입 설정 및/ 또는 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 및 제 2 출력값을 출력하기 위한 각 디지털 필터의 차단주파수 및/또는 증폭부의 증폭도 및/또는 디지털 신호 처리를 설정하는 측정타입설정모듈을 단말기에 포함하여 손쉽게 설정값을 변경할 수 있으며 활용의 유연성을 도모하고 하나의 단위 센서로 다양한 종류의 생체전기신호를 측정할 수 있고, 그에 따른 비용 절감 등을 도모할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 단위센서와 연결되어 상기 각각의 단위센서와 연결될 수 있는 채널의 수를 확장하는 단위센서연결부를 포함하여 상기 채널의 수 확장을 통한 다채널의 측정을 통해 생리적 현상을 동시에 모니터링할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 채널을 통해 입력되는 생체전기신호 타입에 따라 각 신호 타입 별로 상이하게 설정된 값의 저항을 배치한 리드 케이블을 교체함으로써 단위센서 내에서 상기 저항의 값을 읽어내어 상기 케이블을 통해 입력되는 생체전기신호의 타입을 직접 판단하는 저항값리더부를 통하여 하드웨어적인 구성에 의해 단위센서의 타입을 결정할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 센서타입 설정 스위치로 구성되어 상기 케이블을 통해 입력되는 생체전기신호의 타입을 직접 판단하는 출력값설정부를 통하여 하드웨어적인 구성에 의해 단위센서의 타입을 결정할 수 있는 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 아날로그 센서와 연결되는 종래의 데이터획득 장치의 성능에 따라 신호 품질이 저하되는 것을 방지하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템은 사용자에 부착된 전극을 통해 측정된 생체전기신호를 증폭시키며 디지털 신호로 변환한 이후 상기 변환 신호를 분석하여 출력값을 출력하고 단말기에 디스플레이될 수 있도록 전송하는 단위 센서를 포함하며, 상기 단위 센서는 한 개 이상의 채널과 연결되어 다양한 생체전기신호를 동시에 측정 가능하여 활용의 유연성, 센서 부피 축소 및 비용 절감을 도모할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 단위 센서는 출력값을 출력하기 위해 단말기에 입력된 설정값에 대한 데이터를 제 1 통신부로부터 전달받아 디지털 필터를 통해 상기 디지털 신호의 잡음을 제거하고 신호 안정화를 도모하며 상기 디지털 신호를 증폭시킨 이후 제 1 통신부로 전달하는 디지털 신호 처리부와, 상기 디지털 신호 처리부로부터 전달받은 출력값을 단말기로 송신하는 제 1 통신부를 포함하고, 상기 디지털 신호 처리부는 상기 디지털 신호의 잡음 제거 및 증폭 전 신호의 안정화를 도모하기 위해 디지털 필터로 이루어지는 필터부와, 상기 필터부에 의해 처리된 디지털 신호를 증폭시키며 상기 필터부와 함께 제 1 출력값을 출력하여 상기 제 1 통신부로 전달하는 증폭부를 포함하여 아날로그 부의 간소화에 따른 단위 센서 부피의 최소화와 그에 따른 비용 절감 및 출력값 오차의 최소화를 도모할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 단말기는 상기 디지털 신호 처리부의 신호 분석을 위한 설정값을 입력설정하는 측정타입설정모듈을 포함하고, 상기 측정타입설정모듈은 상기 단위센서를 통해 분석할 생체전기신호가 입력되는 채널을 선택하여 상기 선택된 채널을 통해 입력되는 신호를 디지털 변환 후 분석을 수행하여 제 1 출력값이 출력될 수 있도록 하는 채널선택모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 단말기는 상기 디지털 신호 처리부의 신호 분석을 위한 설정값을 입력설정하는 측정타입설정모듈을 포함하고, 상기 측정타입설정모듈은 디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하고, 상기 제 1 출력값 설정모듈은 상기 필터부에 포함되어 있는 하나 이상의 디지털 필터의 차단주파수를 설정하는 차단주파수설정모듈과, 상기 증폭부의 디지털 신호 증폭도를 설정하는 증폭도설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 단말기는 디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하는 측정타입설정모듈을 포함하고, 상기 제 1 출력값 설정모듈은 상기 단위 센서에 입력되는 생체전기신호의 타입을 설정하는 센서타입설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 단말기는 디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하는 측정타입설정모듈을 포함하고, 상기 측정타입설정모듈은 상기 단위센서를 통해 분석할 생체전기신호가 입력되는 채널을 선택하여 상기 선택된 채널을 통해 입력되는 신호를 디지털 변환 후 분석을 수행하여 제 1 출력값이 출력될 수 있도록 하는 채널선택모듈과, 디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하고, 상기 제 1 출력값 설정모듈은 상기 필터부에 포함되어 있는 하나 이상의 디지털 필터의 차단주파수를 설정하는 차단주파수설정모듈과, 상기 증폭부의 디지털 신호 증폭도를 설정하는 증폭도설정모듈과, 상기 단위 센서에 입력되는 생체전기신호의 타입을 설정하는 센서타입설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 디지털 신호 처리부는 상기 단말기를 통해 설정된 특정 디지털 신호 처리에 대한 설정 정보에 따라 상기 제 1 출력값을 응용 프로세싱하여 제 2 출력값을 출력하는 응용 프로세싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 측정타입설정모듈은 상기 제 1 출력값의 디지털 신호 처리를 위하여 센서타입에 따라 상기 제 1 출력값의 응용프로세싱 처리를 설정하는 제 2 출력값 설정모듈을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템은 복수의 단위센서를 연결하여 상기 각각의 단위센서와 유무선으로 연결되어 생체전기신호가 입력되는 채널의 수를 확장하는 단위센서연결부를 포함하여 다채널의 측정을 통해 생리적 현상을 동시에 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 상기 단위 센서는 센서타입 설정 스위치로 구성되어 상기 센서의 타입을 수동으로 설정하는 출력값설정부 및/또는 상기 리드 케이블 일측의 생체전기신호의 타입별로 서로 다른 크기를 가지는 저항의 값을 읽어내어 상기 단위센서의 타입을 결정할 수 있는 저항값리더부를 포함하여 상기 디지털신호처리부에서 센서 타입별 설정된 차단주파수와 증폭도에 따라 제 1 출력값을 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에서 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 전극에서 측정된 생체전기신호를 수신하고 디지털 신호로 변환한 이후 출력값을 출력하는 단위 센서에 복수의 채널이 동시에 연결될 수 있어 다양한 생체전기신호를 동시에 측정 가능하여 활용의 유연성, 센서 부피의 소형화 및 그에 따른 비용 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전극에서 측정된 생체전기신호를 수신하고 디지털 신호로 변환한 이후 출력값을 출력하는 단위 센서에 복수의 채널이 동시에 연결될 수 있어 다양한 생체전기신호를 측정 가능하여 측정되는 생체전기신호 타입에 따라 별도의 단위 센서를 구비하는 것이 아닌, 하나의 단위 센서로 다양한 종류의 생체전기신호를 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 디지털 신호의 잡음 제거 및 증폭 전 신호의 안정화를 도모하기 위해 디지털 필터로 이루어지는 필터부와, 상기 필터부에 의해 필터링된 디지털 신호를 증폭시켜 상기 필터부와 함께 제 1 출력값을 출력하는 증폭부를 포함하는 디지털 신호 처리부를 단위 센서에 포함하여 아날로그부의 간소화에 따른 단위 센서 부피의 최소화와 그에 따른 비용 절감 및 아날로그 회로에 의한 출력값 오차의 최소화를 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 차단주파수 및 증폭도가 가변적인 필터부 및 증폭부에 의하여 상황에 따라 변경 설정 가능하여 그 활용의 유연성을 도모함과 동시에 양질의 신호를 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 단말기를 통해 설정된 특정 디지털 신호 처리에 대한 데이터를 수신하여 제 1 출력값의 응용 프로세싱을 통해 제 2 출력값을 출력하는 응용 프로세싱부를 단위 센서에 포함하여, 응용예로 심전도의 경우 제 1 출력값의 피크 검출 및/또는 심박변이 등 특정 디지털 신호 처리를 할 수 있도록 하고, 근전도, 뇌전도 등의 각 센서 타입에 따른 응용 신호 처리를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복수의 채널 중 분석할 신호가 입력되는 특정 채널을 선택하고 상기 디지털 신호를 분석하는 센서의 타입 설정 및/ 또는 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 및 제 2 출력값을 출력하기 위한 각 디지털 필터의 차단주파수 및/또는 증폭부의 증폭도 및/또는 디지털 신호 처리를 설정하는 측정타입설정모듈을 단말기에 포함하여 손쉽게 설정값을 변경할 수 있으며 활용의 유연성을 도모하고 하나의 단위 센서로 다양한 종류의 생체전기신호를 측정할 수 있고, 그에 따른 비용 절감 등을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복수의 단위센서와 연결되어 상기 각각의 단위센서와 연결될 수 있는 채널의 수를 확장하는 단위센서연결부를 포함하여 상기 채널의 수 확장을 통한 다채널의 측정을 통해 생리적 현상을 동시에 모니터링할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 채널을 통해 입력되는 생체전기신호 타입에 따라 각 신호 타입 별로 상이하게 설정된 값의 저항을 배치한 리드 케이블을 교체함으로써 단위센서 내에서 상기 저항의 값을 읽어내어 상기 케이블을 통해 입력되는 생체전기신호의 타입을 직접 판단하는 저항값리더부를 통하여 하드웨어적인 구성에 의해 단위센서의 타입을 결정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 센서타입 설정 스위치로 구성되어 상기 케이블을 통해 입력되는 생체전기신호의 타입을 직접 판단하는 출력값설정부를 통하여 하드웨어적인 구성에 의해 단위센서의 타입을 결정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 아날로그 센서와 연결되는 종래의 데이터획득 장치의 성능에 따라 신호 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 생체전기신호 측정 측정/분석부의 개략도
도 2는 종래의 생체전기신호 측정/분석부에 대한 블럭 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 개략도
도 4는 도 3에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 블럭도
도 5는 도 4에 따른 단위 센서의 블럭도
도 6은 도 5에 따른 제 1 신호분석부의 블럭도
도 7은 도 6에 따른 디지털 신호처리부의 블럭도
도 8은 도 7에 따른 디지털 신호처리부의 작용을 보여주는 블럭도
도 9는 도 4에 따른 단위센서연결부의 블럭도
도 10은 도 9에 따른 단위센서연결부의 작용을 보여주는 블럭도
도 11은 도 4에 따른 단말기의 블럭도
도 12는 도 11에 따른 측정타입설정모듈의 블럭도
도 13은 도 12에 따른 제 1 출력값설정모듈의 블럭도
도 14는 도 11에 따른 측정타입설정모듈이 구동된 화면을 보여주는 개략도
도 15는 도 11에 따른 단말기 화면을 보여주는 개략도
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 개략도
도 17은 도 16에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 블럭도
도 18은 도 17에 따른 말단에 저항이 설정된 리드케이블에 대한 개략도 및 단위센서의 블럭도
도 19는 도 18에 따른 제 2 신호분석부의 블럭도
도 20은 도 19에 따른 디지털 신호 분석부의 블럭도
도 21은 도 17에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 개략도
도 22는 출력값설정부를 통한 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 개략도

이하에서는 본 발명에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 개략도이고, 도 4는 도 3에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 블럭도이고, 도 5는 도 4에 따른 단위 센서의 블럭도이고, 도 6은 도 5에 따른 제 1 신호분석부의 블럭도이고, 도 7은 도 6에 따른 디지털 신호처리부의 블럭도이고, 도 8은 도 7에 따른 디지털 신호처리부의 작용을 보여주는 블럭도이고, 도 9는 도 4에 따른 단위센서연결부의 블럭도이고, 도 10은 도 9에 따른 단위센서연결부의 작용을 보여주는 블럭도이고, 도 11은 도 4에 따른 단말기의 블럭도이고, 도 12는 도 11에 따른 측정타입설정모듈의 블럭도이고, 도 13은 도 12에 따른 제 1 출력값설정모듈의 블럭도이고, 도 14는 도 11에 따른 측정타입설정모듈이 구동된 화면을 보여주는 개략도이고, 도 15는 도 11에 따른 단말기 화면을 보여주는 개략도이다.

도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 살펴보면, 상기 시스템은 사용자에 부착된 각각의 전극(1)에 의하여 측정된 생체전기신호가 리드 케이블(3)을 통해 단위센서(5)로 입력된 이후, 상기 단위센서(5)에서 상기 생체전기신호를 증폭시키고 디지털 신호로 변환하며 상기 디지털 신호를 단말기(9)의 측정타입설정모듈(91)의 입력 설정값에 따라 처리 및 분석하여 상기 단말기(9)의 디스플레이부에 출력값(제 1 및 제 2 출력값)을 표시할 수 있는 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 전극(1), 리드 케이블(3), 단위센서(5), 단위센서 연결부(7)와, 단말기(9)를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 전극(1)은 후술할 리드 케이블(3)을 통해 단위센서(5)와 연결되며 측정하고자 하는 신호타입에 따라 사용자에게 부착되어 생체전기신호를 측정하는 구성으로, 심전도(ECG), 뇌전도(EEG), 근전도(EMG) 등 측정하고자 하는 생체전기신호 타입에 따라 각각 2개의 활성전극 및 신호접지전극으로 총 3개의 전극(1)을 사용할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 사용되는 전극(1)의 개수는 임의적이며 이에 한정되지 않는다. 이하, 본 실시예에서는 측정하고자 하는 생체전기신호에 따라 각각 2개의 활성전극 및 신호접지전극으로 총 3개의 전극을 사용한 것을 기준을 설명한다.

상기 리드 케이블(3)은 상기 전극(1)과 연결되어 측정된 생체전기신호를 후술할 단위 센서(5)로 입력하는 구성이다. 또한, 활성전극 및 신호접지전극과 연결된 리드 케이블(3)은 하나의 채널을 형성하여 후술할 단위센서(5)에 연결된다. 상기 한 개의 단위 센서(5)에 연결되는 채널의 수는 제한이 없으며, 하나만 형성되어 있을 수 있고, 두 개 이상의 다채널로 형성되어 다양한 생체전기신호를 하나의 단위 센서(5)로 동시에 측정 가능하여 활용의 유연성을 도모할 수도 있다.

도 5를 참조하면, 상기 단위 센서(5)는 상기 전극(1)으로부터 측정된 생체전기신호를 수신하고, 수신한 아날로그 신호의 동상신호를 제거하며 활성전극(1) 간 신호 차이를 증폭시킨 이후 디지털 신호로 변환하고 후술할 단말기(9)의 측정타입설정모듈(91)에 의하여 입력된 설정값에 따라 분석 및 처리하여 출력된 출력값을 단말기(9)로 송신하는 구성으로, 이를 위하여 아날로그부(51), 제 1 신호분석부(53)와, 제 1 통신부(55)를 포함할 수 있다.

상기 아날로그부(51)는 복수의 계측용 증폭기로, 차동증폭기(differential amplifier)로 구성되어 상기 리드 케이블(3)을 통해 입력된 생체전기신호의 동상의 신호를 제거하면서 상기 신호를 증폭시키는 구성이다. 통상적으로 상기 생체전기신호는 일반적으로 매우 작은 값을 가지기 때문에 상기 신호를 계측용 증폭기를 통해 증폭시키는 과정이 요구된다. 예를 들어, 신호 크기가 가장 작은 뇌전도 측정에서 계측용 증폭기의 증폭율을 x21, 후술할 아날로그 신호 변환부(analog-digital converter, ADC)를 21bit로 설계하면, 1bit 당 1.57μV 이므로, 20μV의 뇌전도 생체전기 신호는 증폭에 의해 420μV가 되며 이를 다시 bit 당 전압으로 나누면 267 계단으로 나눌 수 있으므로 신호 크기가 가장 작은 생체신호를 측정할 수 있는 샘플링이 가능하다. 또한, 추가적으로 약간의 증폭이 이루어지는 고역통과필터를 배치하는 경우 베이스라인 잡음도 제거하면서 증폭이 더 이루어질 수 있어 전체적인 시스템 마진이 커지는 설계가 가능하다.

상기 아날로그부(51)에 포함되어 있는 계측용 증폭기의 개수는 후술할 단위 센서(5)와 연결되는 채널의 수와 동일하다. 즉, 각 채널마다 증폭기가 할당되어 있다. 또한, 종래의 아날로그 센서(A)는 노치필터(notch filter), 고역통과필터(high pass filter), 저역통과필터(low pass filter)와, 증폭기(amplifier)의 별도의 아날로그 회로로 이루어져, 상기 생체신호를 측정하기 위한 센서의 부피가 상대적으로 클 수밖에 없었으며 그에 따른 비용 증가 발생과, 아날로그 회로가 가지는 오차, 온도 특성 등에 의해 미세한 크기의 생체전기신호를 통한 최종 출력값에 오차가 발생할 수밖에 없었다. 따라서, 본 발명은 종래의 아날로그 센서(A)의 아날로그 필터부와 증폭기를 생략하고 후술할 디지털 회로로 구성하여 단위 센서(5)의 부피 최소화 및 그에 따른 비용 절감과, 출력값의 오차 최소화를 도모하는 것을 특징으로 한다.

도 6을 참조하면, 상기 제 1 신호분석부(53)는 상기 아날로그부(51)로부터 입력된 신호를 디지털 신호로 변환한 이후 후술할 측정타입설정모듈(91)의 설정값에 따라 분석 및 처리하여 상기 단말기(9)로 분석 신호를 송신할 수 있도록 후술할 제 1 통신부(57)로 전달하는 구성으로, 이를 위하여 아날로그 신호 변환부(531)와 디지털 신호 처리부(533)를 포함할 수 있다.

상기 아날로그 신호 변환부(531)는 입력된 아날로그 신호를 아날로그 디지털 변환기(analog-digital converter, ADC)를 통해 디지털 신호로 변환하는 구성이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 디지털 신호 처리부(533)는 후술할 측정타입설정모듈(91)의 설정값에 따라 디지털 필터(digital filter)를 통해 디지털 신호의 잡음제거 및 신호 안정화를 도모하고, 상기 신호를 증폭시킨 이후 응용 프로세싱 처리하여 후술할 제 1 통신부(57)로 전달하는 구성으로, 이를 위하여 필터부(533a), 증폭부(533b)와, 응용 프로세싱부(533c)를 포함할 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 필터부(533a)는 상기 디지털 신호의 잡음제거 및 증폭 전 신호의 안정화를 도모하기 위한 구성으로, 아날로그 필터가 아닌 디지털 필터로 이루어진다. 전술한 바와 같이, 종래의 생체신호를 측정하기 위한 센서에 포함된 아날로그 신호 처리부(A)는 각각의 아날로그 필터(analog filter)를 포함하여 상기 센서(S) 부피의 대형화 및 그에 따른 비용 증가와, 아날로그 회로의 오차 등에 따른 출력값의 오차가 발생할 수밖에 없었다. 그에 반하여, 본 발명은 아날로그부(51)에서 필터부를 생략하고 상기 디지털 신호 처리부(533)의 필터부(533a)에서 디지털 필터를 구성하여 단위 센서(5)의 부피 최소화 및 그에 따른 비용 절감과, 출력값 오차 최소화를 도모할 수 있는 이점이 있다.

상기 필터부(533a)는 그 구성에 제한이 없으나, 바람직하게 노치 필터(notch filter), 고역통과필터(high pass filter)와, 저역통과필터(low pass filter)를 포함하는 구성이다. 상기 노치 필터는 특정 주파수 대역의 신호만을 제거하고, 송신기에서 발사되는 간섭파나 고조파와 같은 신호를 없앨 때 사용하는 필터이다. 따라서, 상기 노치 필터를 통해 전원의 잡음을 제거한다. 상기 고역통과필터는 특정 주파수보다 높은 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 필터로, 상기 고역통과필터를 통해 증폭부(533b)에 의한 증폭 전 신호의 안정화를 도모한다. 상기 저역통과필터는 특정 주파수보다 낮은 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 필터로, 상기 저역통과필터를 통해 증폭된 신호의 잡음을 제거한다. 상기 필터부(533a)의 구성은 예시적인 것으로, 본 발명의 필터부(533a)의 구성은 상기 예시에 제한되지 않는다.

구체적으로 상기 필터부(533a)는 측정타입설정모듈(91)에 의해 선택된 특정 채널을 통해 입력되는 신호를 후술할 측정타입설정모듈(91)에 의해 설정된 각 필터의 차단주파수(cutoff frequency)에 대한 입력설정값에 따라 디지털 신호를 분석 및 처리하여 제 1 출력값(output)을 출력한다. 그 후, 상기 제 1 출력값에 대한 정보는 제 1 통신부(55)를 통해 단말기(9)로 전송된다. 상기 제 1 출력값은 상기 필터부(533a)와 후술할 증폭부(533b)를 통해 디지털 신호의 잡음을 제거하고 상기 신호를 증폭시킨 출력값이다.

상기 증폭부(533b)는 필터부(533a)에 의해 처리된 디지털 신호를 증폭시키는 구성이다. 상기 증폭부(533b)는 후술할 측정타입설정모듈(91)을 통해 설정된 증폭도에 따라 상기 노치 필터 및 고역통과필터를 통해 필터링된 신호를 증폭시킨다. 그 후, 상기 증폭부(533b)를 통해 증폭된 신호는 저역통과필터를 통해 필터링 되어 신호의 잡음이 제거된다. 따라서, 상기 필터부(533a) 및 증폭부(533b)를 통해 디지털 신호의 제 1 출력값이 출력된다. 그 후, 후술할 바와 같이 상기 제 1 출력값은 제 1 통신부(55)를 통해 단말기(9)로 전송되고, 상기 단말기(9)의 디스플레이부에 표시된다. 다만, 상기 디지털 신호가 노치 필터 및 고역통과필터를 거친 후 증폭부(533b)에 의해 증폭되고 다시 저역통과필터를 거치는 시계열적인 구성은 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명은 상기 예시에 제한되는 것은 아니다.

상기 응용 프로세싱부(533c)는 후술할 측정타입설정모듈(91)을 통해 설정된 특정 디지털 신호 처리(digital signal processing)에 따라 제 1 출력값을 응용 프로세싱한 제 2 출력값을 출력하고 상기 제 1 통신부(55)로 전달하는 구성이다. 예를 들어, 먼저 상기 단위 센서(5)가 심전도 측정 센서 타입으로 결정되고 상기 측정타입설정모듈(91)을 통해 피크 검출(peak detection) 및/또는 심박수(heart rate) 및/또는 심박변이(heart rate variable) 등의 디지털 신호 처리를 설정하면, 상기 응용 프로세싱부(533c)에서 상기 제 1 출력값을 응용 프로세싱한 제 2 출력값을 출력하여 상기 제 1 통신부(55)로 전달한다. 다만, 이는 예시적인 것일 뿐이며 본 발명이 상기 예시에 의하여 제한되는 것은 아니다. 그 후, 상기 단말기(9)가 제 1 통신부(55)로부터 제 2 출력값에 대한 정보를 수신하여 디스플레이부에 표시한다. 상기 제 2 출력값은 상기 측정타입설정모듈(91)을 통해 설정한 특정 디지털 신호 처리에 따라 제 1 출력값을 응용 프로세싱한 출력값이다.

상기 제 1 통신부(55)는 후술할 단말기(9)의 측정타입설정모듈(91)과 데이터를 송수신하여 상호 통신을 하는 구성이고, 후술할 단위센서연결부(7)가 추가로 포함되는 경우 상기 단위센서연결부(7)의 제 2 통신부(71)와 정보를 송수신하여 상호 통신을 할 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 상기 단위센서연결부(7)는 각각의 단위센서(5)와 유무선으로 연결되고 단말기(9) 및 단위센서(5)들과 데이터를 송수신하여 복수의 단위센서(5)를 활용함으로서 채널 수(단위센서(5) 당 할당된 채널의 수 * 단위센서연결부와 연결된 단위센서(5)의 개수)를 확장할 수 있도록 하는 구성이다. 상기 단위센서(5)의 채널의 수는 ADC 채널의 수 및 샘플링율, 디지털 신호처리를 위한 MCU의 속도와, 채널 별 리드케이블(3)을 연결하기 위한 커넥터(51)의 공간에 따라 제한된다. 따라서, 상기 단위센서연결부(7)를 통해 복수의 단위센서(5)를 연결하여 활용 가능한 채널의 수를 확장할 수 있다. 예를 들어, 각 단위 센서(5) 별로 3개의 채널을 가지고 있으면, 상기 단위센서연결부(7)와 n개의 단위센서(5)를 연결하여 총 3 x n개의 채널을 활용할 수 있다. 상기 채널의 수의 확장을 통한 다채널을 활용한 생체전기신호의 측정은 다양한 생리적 현상을 동시에 모니터링 할 수 있는 이점이 있다. 이를 위하여, 상기 단위센서연결부(7)는 제 2 통신부(71)와 제어부(73)를 포함할 수 있다. 다만, 상기 단위센서연결부(7)는 임의적 및 선택적인 구성이다.

상기 제 2 통신부(71)는 각각의 단위센서(5)의 제 1 통신부(55) 및 단말기(9)의 측정타입설정모듈(91)과 정보를 송수신하여 상호 통신을 가능하게 하는 구성이다. 즉, 상기 측정타입설정모듈(91)로부터 수신한 단위 센서(5) 및 각각의 단위 센서(5) 채널 별 입력정보를 수신하여 각각의 단위 센서에 송신하고, 각 단위 센서(5)로부터 수신한 제 1 및 제 2 출력값에 대한 정보를 측정타입설정모듈(91)로 송신한다.

상기 제어부(73)는 상기 복수의 단위 센서(5)를 포함하는 생체전기신호측정시스템을 제어하기 위한 구성으로, 그 제한이 없으나 바람직하게 MCU(micro controller unit)으로 이루어질 수 있다.

도 3, 도 4 및 도 11을 참조하면, 상기 단말기(9)는 제 1 통신부(55)에 상기 디지털 신호 처리부(533)에서 제 1 및 제 2 출력값을 출력하기 위한 기준이 되는 설정값에 대한 정보를 송신하고 상기 제 1 및 제 2 출력값에 대한 데이터를 수신하여 디스플레이부에 표시하는 구성으로, 이를 위하여 측정타입설정모듈(91)을 포함할 수 있다. 여기에서 단말기(9)는 상기 센서(5)와 유무선으로 연결되어 데이터를 입력하거나 처리결과를 출력하는 장치로, 스마트폰, PDA, 개인용 PC 등 공지의 다양한 구성을 의미하며 이에 대한 제한은 없다. 상기 제 1 및 제 2 출력값을 출력하는 기준이 되는 데이터를 송신하는 단말기와, 상기 출력값에 대한 데이터를 수신하여 디스플레이부에 표시하는 단말기는 상호 별개의 구성일 수도 있고 동일한 구성일 수도 있으며, 이에 대한 제한은 없다. 전술한 실시예 및 이하에서 설명하는 실시예에서는 각 단말기가 동일한 구성인 것으로 전제하고 설명한다.

도 12를 참조하면, 상기 측정타입설정모듈(91)은 분석할 신호가 입력되는 채널을 선택하며 또는 디지털 신호를 분석하는 센서(5)의 타입을 설정하고 또는 상기 필터부(533a)에 포함되어 있는 각 필터의 차단주파수 및 증폭부(533b)에 의해 증폭되는 신호의 증폭도와 또는 디지털 신호 처리에 대한 설정값에 대한 데이터를 상기 제 1 통신부(55)에 송신하고, 제 1 및 제 2 출력값에 대한 데이터를 수신하여 디스플레이부에 표시하는 구성으로, 이를 위하여 채널선택모듈(911), 제 1 출력값 설정모듈(913), 제 2 출력값 설정모듈(915)과, 커뮤니케이션부(917)을 포함할 수 있다.

상기 채널선택모듈(911)은 상기 센서(5)에서 분석할 생체전기신호가 입력되는 채널을 선택하는 구성이다. 구체적으로, 상기 단위센서(5)에 복수의 채널이 형성되어 있는 경우, 상기 채널선택모듈(911)을 통해 선택된 채널을 통해 입력되는 신호만이 분석 및 처리되어 제 1 및 제 2 출력값이 출력될 수 있다. 예를 들어, 상기 단위 센서(5)에 5개의 채널(Ch-1, Ch-2, Ch-3, Ch-4, Ch-5)이 연결되어 있는 경우, 상기 채널선택모듈(911)을 통해 Ch-1 채널을 선택하면, 상기 제 1 신호분석부(53)에서 상기 Ch-1 채널을 통해 입력되는 생체전기신호만을 분석 및 처리할 수 있다(도 14 참조).

도 13을 참조하면, 상기 제 1 출력값 설정모듈(913)은 각 단위 센서(5)의 타입 설정 및/또는 필터의 차단주파수와 증폭도를 설정하는 모듈로, 상기 설정값에 의해 상기 디지털 신호 처리부(533)가 디지털 신호를 분석 및 처리하여 제 1 출력값을 출력할 수 있다. 이를 위하여, 상기 제 1 출력값 설정모듈(913)은 센서타입설정모듈(913a), 차단주파수설정모듈(913b)와, 증폭도설정모듈(913c)를 포함할 수 있다.

상기 센서타입설정모듈(913a)은 상기 채널선택모듈(911)에 의하여 선택된 채널을 통해 입력되는 생체전기신호가 심전도(ECG), 근전도(EMG), 뇌전도(EEG), 안구전도(EOG) 등의 신호 중 어떠한 타입의 신호인지 여부를 결정할 수 있도록 상기 단위 센서(5)의 타입을 설정하는 모듈이다. 예를 들어, 상기 센서타입설정모듈(913a)에 의하여 분석될 신호가 심전도 신호로 설정된 경우, 상기 단말기(9)는 제 1 및 제 2 출력값에 대한 데이터를 수신한 이후, 상기 디스플레이부에 제 1 및 제 2 출력값(심전도파 등)을 표시한다. 이 경우, 상기 단위센서(5)는 심전도 센서의 역할을 한다(도 14 참조).

상기 차단주파수설정모듈(913b)은 상기 필터부(533a)에 포함되어 있는 하나 이상의 필터의 차단주파수를 설정하는 모듈이다. 예를 들어, 노치 필터의 차단주파수를 60Hz, 고역통과필터의 차단주파수를 0.3Hz, 저역통과필터의 차단주파수를 80Hz로 설정하는 경우, 상기 제 1 통신부(55)가 차단주파수설정모듈(913b)에 의해 설정된 차단주파수에 대한 데이터를 수신하고 그에 따라 상기 디지털 신호 처리부(533)가 제 1 출력값을 출력한다(도 14 참조).

상기 증폭도설정모듈(913c)는 상기 증폭부(533b)의 디지털 신호 증폭도를 설정하는 모듈이다. 예를 들어, 상기 증폭도를 x300으로 설정하고 상기 아날로부(51)에 따른 증폭도가 10배인 경우, 상기 디지털 신호 처리부(533)가 증폭부(533b)를 통해 신호를 30배 증폭시킨다(도 14 참조).

도 12 및 도 14를 참조하면, 상기 제 2 출력값 설정모듈(915)은 상기 응용 프로세싱부(533c)에서 제 1 출력값을 응용 프로세싱하기 위하여 상기 제 1 출력값의 디지털 신호 처리를 설정하는 모듈이다. 그 후, 상기 제 1 통신부(55)가 제 2 출력값 설정모듈(915)에 의해 설정된 데이터를 수신하여 상기 디지털 신호 처리부(533)가 응용 프로세싱부(533c)를 통해 상기 제 1 출력값을 응용 프로세싱하여 제 2 출력값을 출력할 수 있도록 한다.

도 12 및 도 15를 참조하면, 상기 커뮤니케이션부(917)는 상기 채널선택모듈(911), 제 1 출력값 설정모듈(913)과, 제 2 출력값 설정모듈(915)를 통해 설정된 데이터를 상기 제 1 통신부(55)로 송신하고, 제 1 및 제 2 출력값에 대한 데이터를 상기 제 1 통신부(55)로부터 수신하는 구성이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 개략도이고, 도 17은 도 16에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 블럭도이고, 도 18은 도 17에 따른 저항이 설정된 리드케이블에 대한 개략도 및 단위센서의 블럭도이고, 도 19는 도 18에 따른 제 2 신호분석부의 블럭도이고, 도 20은 도 19에 따른 디지털 신호 처리부의 블럭도이고, 도 21은 도 17에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템의 개략도이다.

도 16 및 도 17을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 디지털 생체전기신호 센서 시스템을 살펴보면, 상기 시스템은 사용자에 부착된 각각의 전극(1')을 통해 측정된 생체전기신호가 리드 케이블(3')을 통해 단위센서(5')로 연결되어 상기 단위센서(5')에서 아날로그 신호를 증폭하여 디지털 신호로 변환한 이후 상기 디지털 신호를 출력값설정부(57')에 따라 처리 및 분석하여 상기 단말기(9')의 디스플레이부에 출력값(제 1 및/또는 제 2 출력값)에 대한 정보를 표시하는 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 전극(1'), 리드 케이블(3'), 단위센서(5')와, 단말기(7')를 포함할 수 있다. 본 실시예에 대한 구성 중 제 1 실시예에 대한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 18을 참조하면, 상기 리드 케이블(3')은 제 1 실시예의 리드 케이블(3)과 유사한 기능을 하는 구성이나, 본 실시예에 따른 리드 케이블(3')은 일측에 저항을 배치한다. 예를 들어, 상기 커넥터 내 상기 리드 케이블(3')의 말단에 5개의 연결 핀을 연결하며, 구체적으로 (+) 리드, (-) 리드 및 그라운드 레퍼런스와 함께, 나머지 2개의 핀에 저항을 배치한다. 따라서, 측정하고자 하는 생체전기신호에 따라 상기 핀에 적절한 저항값이 설정된 리드 케이블(3')로 교체한다. 예를 들어 심전도를 측정하기 위한 리드 케이블(3')의 연결 핀에 100옴의 저항을 설정하여 상기 리드 케이블(3')을 단위 센서(5')에 연결하는 경우 후술할 저항값 리더부(51')가 상기 리드 케이블(3')의 저항값을 읽어 내어 상기 케이블(3')이 측정하는 생체전기신호 타입을 알 수 있다. 따라서, 제 1 실시예에서와 같이 센서타입결정모듈(913a)을 통해 센서의 타입을 직접 설정할 필요가 없다. 다만 본 발명은 상기 예시에 의해 제한되지 않으며, 상기 예시는 설명을 위한 것일 뿐이다.

즉, 상기 채널을 통해 입력되는 생체전기신호의 종류에 따라 그와 상응하는 저항값을 가지는 리드 케이블(3')을 상기 단위 센서(5')에 연결하면 후술할 제 2 저항값 리더부(55')에서 저항값을 읽어 내어 상기 케이블(3')을 통해 입력되는 생체 전기신호의 타입을 알 수 있고, 그에 따라 상기 센서(5')의 타입을 결정할 수 있으며, 상기 디지털신호처리부(535')에서 센서타입별 설정된 설정값(차단주파수, 증폭도)에 따라 상기 디지털 신호를 처리 및 분석하여 제 1 출력값을 출력한다(도 21 참조).

도 18을 참조하면, 상기 단위센서(5')는 제 1 실시예에 따른 단위센서(5)에 대한 구성에서 저항값리더부(55') 및 출력값설정부(57')가 추가된 구성이다. 즉, 상기 단위센서(5')는 아날로그부(51')와, 제 2 신호분석부(53')와, 저항값리더부(55') 및/또는 출력값설정부(57')와, 제 3 통신부(59')를 포함하는 구성이다. 상기 아날로그부(51'), 제 2 신호분석부(53')는 제 1 실시예에 따른 아날로그부(51) 및 제 1 신호분석부(53)와 동일한 구성이다. 즉 상기 제 2 신호분석부(53')는 아날로그 신호 변환부(531')와 디지털 신호 처리부(533')를 포함하고(도 19 참조), 상기 디지털 신호 처리부(533')는 필터부(533a'), 증폭부(533b')와 응용 프로세싱부(533c')를 포함한다(도 20 참조). 상기 디지털 신호 처리부(533')는 제 1 실시예와 달리 단말기(7')로부터 출력값의 출력을 위한 설정 데이터를 전달받는 것이 아니고 후술할 저항값리더부(55') 및/또는 출력값설정부(57')에 결정되는 센서타입별 설정된 출력값(제 1 출력값)의 설정기준에 따라 신호를 출력한다.

상기 저항값리더부(55')는 상기 리드 케이블(3')의 일측에 배치된 저항값을 읽어내어 상기 케이블을 통해 입력되는 생체전기신호의 타입을 결정하는 것으로, 전술한 바와 같이 제 1 실시예와 달리 생체전기신호의 타입을 사용자가 모듈을 통하여 직접 입력하는 것이 아닌, 상기 리드 케이블(3')의 종류에 따라 상기 단위 센서(5')가 직접 판단하는 구성이다(도 21 참조). 전술한 바와 같이, 상기 저항값리더부(55')를 통해 센서 타입이 결정되면, 상기 디지털신호처리부(533')에서 센서타입별 설정된 설정값(차단주파수, 증폭도)에 따라 상기 디지털 신호를 분석하여 상기 제 1 출력값을 출력한다.

도 22를 참조하면, 상기 출력값설정부(57')는 센서타입 설정 스위치로, 직접 각각의 센서(5') 타입을 수동으로 설정할 수 있도록 하는 구성이다. 따라서, 사용자가 상기 출력값설정부(57')에 의해 센서(5') 타입을 설정한 경우, 상기 디지털신호처리부(533')에서 센서타입별 설정된 설정값(차단주파수, 증폭도)에 따라 상기 디지털 신호를 분석하여 상기 제 1 출력값을 출력한다 상기 출력값설정부(57')는 단위센서(5')의 일측에 부착되어 있을 수도 있고, 별도의 독립적인 구성으로 이루어질 수 있으며 이에 대한 제한은 없다.

상기 제 3 통신부(59')는 상기 제 1 및/또는 제 2 출력값을 단말기로 송신하는 구성이다.

상기 단말기(7')는 제 1 실시예에 따른 단말기(9)와 달리 측정타입을 설정하는 모듈을 포함하고 있지 아니하며, 단지 제 3 통신부(59')를 통해 수신한 출력값에 대한 정보를 디스플레이부에 표시하는 구성이다.

앞서 살펴본 바와 같이, 디지털 생체전기신호 센서 시스템에 따른 생체전기신호의 종류, 증폭도 및 차단주파수 등의 설정은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기(9)의 측정타입설정모듈(91)을 통한 사용자 입력으로 가능할 수도 있고, 상기 저항값리더부(55') 및/또는 출력값설정부(57')에 의해 센서타입이 설정된 이후 센서타입별 설정된 설정값(차단주파수, 증폭도)에 따라 상기 디지털 신호를 분석할 수도 있다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 전극
3 : 리드케이블
5 : 단위 센서
51 : 아날로그부 53 : 제 1 신호분석부
531 : 아날로그 신호 변환부
533 : 디지털 신호 처리부
533a : 필터부 533b : 증폭부 533c : 응용 프로세싱부
55 : 제 1 통신부
7 : 단위센서 연결부
71 : 제 2 통신부 73 : 제어부
9 : 단말기
91 : 측정타입설정모듈
911 : 채널선택모듈 913 : 제 1 출력값 설정모듈
913a : 센서타입 설정모듈 913b : 차단주파수 설정모듈
913c : 증폭도 설정모듈
915 : 제 2 출력값 설정모듈 917 : 커뮤니케이션부
1' : 전극
3' : 리드케이블
5' : 단위센서
51' : 아날로그부 53' : 제 2 신호분석부
531' : 아날로그 신호 변환부
533' : 디지털 신호 처리부
533a' : 필터부 533b' : 증폭부 533c' : 응용 프로세싱부
55' : 저항값 리더부
57' : 출력값설정부 59' : 제 3 통신부
7' : 단말기

Claims

사용자에 부착된 전극을 통해 측정된 생체전기신호를 증폭시키며 디지털 신호로 변환한 이후 상기 변환 신호를 분석하여 출력값을 출력하고 단말기에 디스플레이될 수 있도록 전송하는 단위 센서를 포함하며,
상기 단위 센서는 한 개 이상의 채널과 연결되어 다양한 생체전기신호를 동시에 측정 가능하여 활용의 유연성, 센서 부피 축소 및 비용 절감을 도모할 수 있는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 단위 센서는 출력값을 출력하기 위해 단말기에 입력된 설정값에 대한 데이터를 제 1 통신부로부터 전달받아 디지털 필터를 통해 상기 디지털 신호의 잡음을 제거하고 신호 안정화를 도모하며 상기 디지털 신호를 증폭시킨 이후 제 1 통신부로 전달하는 디지털 신호 처리부와,
상기 디지털 신호 처리부로부터 전달받은 출력값을 단말기로 송신하는 제 1 통신부를 포함하고,
상기 디지털 신호 처리부는 상기 디지털 신호의 잡음 제거 및 증폭 전 신호의 안정화를 도모하기 위해 디지털 필터로 이루어지는 필터부와,
상기 필터부에 의해 처리된 디지털 신호를 증폭시키며 상기 필터부와 함께 제 1 출력값을 출력하여 상기 제 1 통신부로 전달하는 증폭부를 포함하여 아날로그 부의 간소화에 따른 단위 센서 부피의 최소화와 그에 따른 비용 절감 및 출력값 오차의 최소화를 도모할 수 있는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제2항에 있어서,
상기 단말기는 상기 디지털 신호 처리부의 신호 분석을 위한 설정값을 입력설정하는 측정타입설정모듈을 포함하고,
상기 측정타입설정모듈은 상기 단위센서를 통해 분석할 생체전기신호가 입력되는 채널을 선택하여 상기 선택된 채널을 통해 입력되는 신호를 디지털 변환 후 분석을 수행하여 제 1 출력값이 출력될 수 있도록 하는 채널선택모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제2항에 있어서,
상기 단말기는 상기 디지털 신호 처리부의 신호 분석을 위한 설정값을 입력설정하는 측정타입설정모듈을 포함하고,
상기 측정타입설정모듈은 디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하고,
상기 제 1 출력값 설정모듈은 상기 필터부에 포함되어 있는 하나 이상의 디지털 필터의 차단주파수를 설정하는 차단주파수설정모듈과,
상기 증폭부의 디지털 신호 증폭도를 설정하는 증폭도설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제2항에 있어서,
상기 단말기는 디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하는 측정타입설정모듈을 포함하고,
상기 제 1 출력값 설정모듈은 상기 단위 센서에 입력되는 생체전기신호의 타입을 설정하는 센서타입설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제2항에 있어서,
상기 단말기는 디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하는 측정타입설정모듈을 포함하고,
상기 측정타입설정모듈은 상기 단위센서를 통해 분석할 생체전기신호가 입력되는 채널을 선택하여 상기 선택된 채널을 통해 입력되는 신호를 디지털 변환 후 분석을 수행하여 제 1 출력값이 출력될 수 있도록 하는 채널선택모듈과,
디지털 신호 분석을 위한 설정값을 입력하여 상기 디지털 신호 처리부가 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값을 출력할 수 있도록 하는 제 1 출력값 설정모듈을 포함하고,
상기 제 1 출력값 설정모듈은 상기 필터부에 포함되어 있는 하나 이상의 디지털 필터의 차단주파수를 설정하는 차단주파수설정모듈과,
상기 증폭부의 디지털 신호 증폭도를 설정하는 증폭도설정모듈과,
상기 단위 센서에 입력되는 생체전기신호의 타입을 설정하는 센서타입설정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리부는 상기 단말기를 통해 설정된 특정 디지털 신호 처리에 대한 설정 정보에 따라 상기 제 1 출력값을 응용 프로세싱하여 제 2 출력값을 출력하는 응용 프로세싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제7항에 있어서,
상기 측정타입설정모듈은 상기 제 1 출력값의 디지털 신호 처리를 위하여 센서타입에 따라 상기 제 1 출력값의 응용프로세싱 처리를 설정하는 제 2 출력값 설정모듈을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제8항에 있어서,
상기 디지털 생체전기신호 센서 시스템은 복수의 단위센서를 연결하여 상기 각각의 단위센서와 유무선으로 연결되어 생체전기신호가 입력되는 채널의 수를 확장하는 단위센서연결부를 포함하여 다채널의 측정을 통해 생리적 현상을 동시에 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.
제2항에 있어서,
상기 단위 센서는 센서타입 설정 스위치로 구성되어 상기 센서의 타입을 수동으로 설정하는 출력값설정부 및/또는 상기 리드 케이블 일측의 생체전기신호의 타입별로 서로 다른 크기를 가지는 저항의 값을 읽어내어 상기 단위센서의 타입을 결정할 수 있는 저항값리더부를 포함하여 상기 디지털신호처리부에서 센서 타입별 설정된 차단주파수와 증폭도에 따라 제 1 출력값을 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 생체전기신호 센서 시스템.