KR20140082314A - Apparatus and Method for Analyzing Examinee's Status using ECG Signal dectected on Bed - Google Patents

Apparatus and Method for Analyzing Examinee's Status using ECG Signal dectected on Bed Download PDF

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KR20140082314A
KR20140082314A KR1020120152121A KR20120152121A KR20140082314A KR 20140082314 A KR20140082314 A KR 20140082314A KR 1020120152121 A KR1020120152121 A KR 1020120152121A KR 20120152121 A KR20120152121 A KR 20120152121A KR 20140082314 A KR20140082314 A KR 20140082314A
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최민준
최기영
양동인
전재우
정진화
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주식회사 라이프사이언스테크놀로지
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Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for analyzing the status of a subject based on an electrocardiogram signal acquired from a bed. An R-peak interval (RRI) and heart rate variability (HRV) of a subject lying in bed are calculated by acquiring an electrocardiogram signal of the subject. The stress status, the emotional status, the heart state, and the falling status from the bed are determined by analyzing the RRI and the HRV so that the subject or a protector of the subject is warned about the determination result.

Description

침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치 및 방법 {Apparatus and Method for Analyzing Examinee's Status using ECG Signal dectected on Bed} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for analyzing a state of an examinee using an ECG signal obtained in a bed,

본 발명은 침대에 누워있는 피험자의 심전도신호(ECG)를 획득하여 피험자의 스트레스, 감성을 분석하고, 심장 이상 및 침대 낙상을 검지하여 이를 검지하여 경보하도록 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrocardiogram (ECG) signal obtained by acquiring an electrocardiogram signal (ECG) of a subject lying on a bed, analyzing the stress and emotion of the subject, detecting a heart abnormality and a bed fall, And more particularly, to an analysis apparatus and method.

최근 급속한 IT기술과 의료정보기술의 발전으로 인해 의료기구 및 시스템 분야에 활용 되어짐으로, 인간의 건강관리에 매우 유용한 유비쿼터스 헬스케어(Ubiquitous Healthcare) 분야가 급속히 발전하고 있다.Recently, Ubiquitous Healthcare has been developed rapidly, which is very useful for human healthcare because it is applied to medical equipment and system field due to rapid IT technology and development of medical information technology.

이러한 유비쿼터스 헬스케어 서비스는 생활주변의 다양한 디바이스를 활용하므로, 병원에서의 단발성 또는 치료에 국한되는 것이 아니라, 가정이나 학교 등 시,공간의 제한 없이 실생활 중 언제, 어디서나 원격으로 피험자의 모니터링이 가능하게 되었다.This ubiquitous healthcare service utilizes various devices around the living room, so it can be monitored remotely at any time and anywhere in the real life without restriction of space such as home or school, .

즉, 손목, 의자, 침대, 차량의 핸들에 생체신호측정장치를 장착하여 피험자의 생체신호를 무구속 무자각 상태에서 측정한 후 이를 무선으로 진단컴퓨터로 전송하여, 진단컴퓨터에서 전송된 생체신호를 분석하도록 하므로, 피험자의 건강상태를 분석 판단할 수 있게 되었다.That is, a living body signal measuring device is mounted on a handle of a wrist, a chair, a bed, and a vehicle to measure the subject's living body signal in a non-restrained state at rest and then wirelessly transmits the living body signal to the diagnosis computer. Analysis of the subject's health condition.

도 1은 종래기술에 따른 침대에서의 심전도 및 호흡 무자각적 동시 계측장치의 구성도로서, 이는 국내특허등록 제10-0473852호(심전도 및 호흡 무자각적 동시 계측방법 및 그 장치)에 개시되어 있다.FIG. 1 is a block diagram of an electrocardiogram and respiratory synchronous simultaneous measurement apparatus in a bed according to the prior art, which is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0473852 (a method and apparatus for simultaneous measurement of electrocardiogram and breathing).

심전도 측정 수단은 전도성 섬유 전극(1)과 앰프(2)를 포함한다. 전도성 섬유 전극(1)은 도시된 바와 같이 침대 시트에 부착된 3개의 전도성 섬유 패치로 이루어진다.The electrocardiogram measuring means includes the conductive fiber electrode 1 and the amplifier 2. [ The conductive fiber electrode 1 consists of three conductive fiber patches attached to a bed sheet as shown.

상기 전도성 섬유는 폴리에스테르 필라멘트에 구리와 니켈이 코팅된 것으로 전기가 통하도록 되어 있다. 피검자가 어깨가 드러나는 속옷 상의 및 반바지를 입은 상태에서 침대에 등을 대고 누우면 피검자의 등의 일부, 양쪽 어깨 및 양 발이 저절로 전도성 섬유 전극(1)에 닿게 된다. 심전도는 Lead I, II, III의 3가지 타입으로 심전도 앰프(2)를 통해 측정된다. The conductive fibers are made of polyester filaments coated with copper and nickel so that electricity can pass through them. When the subject puts his or her back on the bed in a state of wearing an undergarment top and shorts in which a shoulder is exposed, part of the back of the subject, both shoulders and both feet spontaneously touch the conductive fiber electrode 1. Electrocardiograms are measured in three types of lead I, II, and III through an electrocardiogram amplifier (2).

이때 심전도가 측정되는 원리는 심전도를 무자각적 무구속적으로 측정하는 장치에 대하여는 이씨지마의 논문에 게재된 바 있으나(Masa Ishijima, "Monitoring of Electrocardiograms in Bed Without Utilizing Body Surface Electrodes", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol.40, No.6, June 1993, p593-594)에 개시되어 있다.The principle of measuring electrocardiogram (ECG) at this time has been described in a paper by Ishijima, "Monitoring of Electrocardiograms in Bed Without Utilizing Body Surface Electrodes", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 40, No. 6, June 1993, p593-594).

이와 같이 종래기술에 따른 심전도 및 호흡 무자각적 동시계측방법 및 그 장치는 침대에서 피험자의 심전도신호 및 호흡신호만을 획득할 뿐, 피험자의 스트레스 또는 건강상태, 낙상상태를 확인할 수 없을 뿐만 아니라, 피험자의 심전도를 측정하기 위해 침대 위에 있는지를 자동으로 판단하지 못하는 문제점이 있었다.As described above, the conventional electrocardiogram and respiratory synchronous measurement method and apparatus according to the related art only obtains electrocardiogram signal and respiration signal of a subject in a bed and not only can not confirm the subject's stress, health condition, and fall status, There was a problem in that it was not automatically judged whether or not it was on the bed to measure the electrocardiogram.

따라서, 본 발명은 침대에 누워있는 피험자의 심전도신호를 획득하여, RRI 및 심박변이도를 산출하고, 이를 분석하여 피험자의 스트레스상태 및 감정상태, 심장이상상태 및 침대에서 낙상상태를 판단하여 이를 피험자 또는 보호자에게 경보하도록 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention obtains an electrocardiogram signal of a subject lying on a bed, calculates RRI and heart beat variability, analyzes the stress, emotional state, heart abnormal state, and falling state in a bed to analyze the subject's subject, And to provide an apparatus and method for analyzing a subject's condition by an electrocardiogram signal obtained in a bed for alerting a guardian.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치는 침대에 구비된 심전도센서부에 의해 피험자로부터 심전도신호를 측정하여 심전도 분석을 위한 상태분석장치로 전송하는 침대에서의 피험자 상태분석 장치에 있어서, 상기 침대에 피검자의 누운 상태를 검지하는 압력센서부; 상기 심전도센서를 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭하는 제1증폭부; 상기 압력센서부를 통해 검지된 신호를 증폭하는 제2증폭부; 상기 제1, 제2증폭부를 통해 입력된 심전도신호에서 R피크시간간격(RRI) 및 심박변이도(HRV)를 산출하여 무선데이터로 전송하는 마이크로컨트롤러; 및 상기 마이크로컨트롤러에서 전송된 R피크시간간격 및 심박변이도를 무선으로 전송받아 피험자의 스트레스, 감성, 건강상태 및 낙상상태를 분석하여 피험자 또는 보호자에게 경보하는 분석단말기;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the object of the present invention, there is provided an apparatus for analyzing a subject condition by an electrocardiogram signal obtained in a bed, comprising: an electrocardiogram sensor unit provided in a bed for measuring an electrocardiogram signal from a subject and transmitting the signal to a condition analyzer for electrocardiogram analysis; A subject state analyzing apparatus comprising: a pressure sensor unit for detecting a lying state of a subject on the bed; A first amplifying unit for amplifying an electrocardiogram signal of the subject acquired through the electrocardiographic sensor; A second amplifying unit for amplifying a signal detected through the pressure sensor unit; A microcontroller for calculating an R peak time interval (RRI) and a heart rate variability (HRV) from the electrocardiogram signal input through the first and second amplification units and transmitting the calculated R peak time interval (HRV) as wireless data; And an analysis terminal for analyzing the stress, emotion, health condition, and falling state of the subject by wirelessly receiving the R peak time interval and the heart beat variance transmitted from the microcontroller, and alerting the subject or the guardian to the subject or the caregiver .

본 발명의 목적을 달성하기 위한 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치는 침대에 구비된 전극(Negative, Positive, Ground)으로 형성된 심전도센서부에 의해 피험자로부터 심전도신호를 측정하여 피험자의 상태를 분석하는 침대에서의 피험자 상태분석 장치에 있어서, 상기 심전도센서부의 각 전극을 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭하는 제1증폭부; 상기 제1증폭부에서 증폭된 심전도신호를 분석하여 각 전극의 접촉여부를 판단하고, 각 전극의 접촉여부 및 접촉오류가 발생된 시간차를 분석하여 피험자의 낙상여부를 판단하는 마이크로컨트롤러; 상기 마이크로컨트롤러에 의해 판단된 피험자의 낙상상태를 지정된 경보단말기로 전송하는 무선통신부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the object of the present invention, an apparatus for analyzing a subject's condition based on an electrocardiogram signal obtained from a bed comprises an electrocardiogram sensor unit formed of an electrode (negative, positive, ground) The apparatus comprising: a first amplifying unit for amplifying an electrocardiogram signal of a subject acquired through each electrode of the electrocardiograph sensor unit; A microcontroller for analyzing the electrocardiogram signal amplified by the first amplifying unit to judge whether or not each electrode is in contact with each other, and determining whether the subject has fallen by analyzing a contact time of each electrode and a contact error; And a wireless communication unit for transmitting the fall status of the subject determined by the microcontroller to the designated alert terminal.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석 과정은 침대에 구비된 전극(Negative, Positive, Ground)으로 형성된 심전도센서부로부터 피험자의 심전도신호를 입력받은 후 피험자의 상태를 분석하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석 방법에 있어서, 상기 심전도센서부의 각 전극을 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭기를 통해 증폭하는 제1과정; 상기 증폭된 심전도신호를 상태를 분석하는 제2과정; 상기 심전도신호를 분석하여 어깨부 또는 둔부의 전극의 접촉오류상태를 판단하는 제3과정; 상기 어깨부 및 둔부의 각 전극이 접촉오류가 발생할 경우, 각 접촉오류발생 시간을 산출하는 제4과정; 및 상기 제4과정에서 산출된 접촉오류발생 시간 차를 산출하여 기 설정된 기준시간차보다 짧을 경우 침대에서 피험자가 낙상한 것으로 판단하여 경보데이터를 발생하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the object of the present invention, the analysis of the subject condition by the electrocardiogram signal obtained in the bed is performed by inputting the subject's electrocardiogram signal from the electrocardiogram sensor unit formed of the electrodes (negative, positive, ground) The method comprising the steps of: amplifying an electrocardiogram signal of an examinee obtained through each electrode of the electrocardiograph sensor unit through an amplifier; A second step of analyzing the amplified electrocardiogram signal; A third step of analyzing the electrocardiogram signal to determine a contact error state of an electrode of a shoulder portion or a buttock portion; A fourth step of calculating an occurrence time of each contact error when a contact error occurs in each of the electrodes of the shoulder portion and the buttock portion; And a fifth step of calculating the difference in contact occurrence time calculated in the fourth step and generating alert data by determining that the subject has fallen in bed when the difference is shorter than a predetermined reference time difference.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 과정은 침대에 구비된 전극(Negative, Positive, Ground)으로 형성된 심전도센서부로부터 피험자의 심전도신호를 입력받은 후 피험자의 상태를 분석하는 침대에서의 피험자 상태분석 방법에 있어서, 상기 심전도센서부의 각 전극을 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭기를 통해 증폭하는 제1과정; 상기 증폭된 심전도신호를 상태를 분석하는 제2과정; 상기 심전도신호를 분석하여 어깨부, 둔부, 다리부 전극의 접촉오류상태를 판단하는 제3과정; 상기 접촉오류 발생시 접촉오류 순서를 판단하는 제4과정; 상기 제4과정에서의 접촉오류 순서판단 결과 다리부 또는 어깨보다 둔부에 배치된 전극이 먼저 접촉오류가 발생된 것으로 판단되면, 피험자가 침대에서 낙상한 것으로 판단하여 경보데이터를 발생하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Another process for attaining the object of the present invention is a method for analyzing the state of a subject in a bed for analyzing a state of a subject after receiving an electrocardiogram signal of a subject from an electrocardiogram sensor unit formed of electrodes (Negative, Positive, Ground) A first step of amplifying an electrocardiogram signal of an examinee acquired through each electrode of the electrocardiogram sensor unit through an amplifier; A second step of analyzing the amplified electrocardiogram signal; A third step of analyzing the ECG signal to determine a contact error state of shoulder, hip and leg electrodes; A fourth step of determining a contact error order when the contact error occurs; A fifth step of generating alarm data by determining that the subject has fallen in the bed if it is determined that a contact error has occurred first in an electrode disposed at a hip than the leg or shoulder as a result of the contact error sequence determination in the fourth step; And a control unit.

본 발명에 따른 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치 및 방법은 침대에 누워있는 피험자의 심박변이도 측정를 획득하고, 이를 분석하여 피험자의 스트레스 상태 및 감정상태, 심장이상상태를 분석하여 피험자 또는 보호자의 단말기로 경보하여, 피험자를 보호할 수 있는 효과가 있으며, 침대에 피험자가 있는지 여부 또는 낙상여부를 판단하기 위해 별도의 압력센서 등을 없어도, 침대에 배치된 각 심전도전극으로부터 입력된 심전도신호 만으로도, 피험자가 침대에 있는지 또는 낙상했는지를 판단하고, 낙상 판단시 이를 보호자 단말기로 경보하도록 하여 신속히 조치를 취하도록 하는 효과가 있다.An apparatus and method for analyzing a subject's condition based on electrocardiogram signals obtained from a bed according to the present invention is a method for analyzing a subject's stress, emotional state, and cardiac anomaly by analyzing a heart rate variation measurement of a subject lying on a bed, The electrocardiogram signal inputted from each electrocardiogram electrode disposed in the bed can be used to detect the presence or absence of a subject in the bed, It is possible to judge whether the subject is in the bed or fallen and to alert the guardian terminal when the fall is judged so as to promptly take action.

도 1은 종래 기술에 따른 침대에서의 심전도 및 호흡 무자각적 동시 계측장치의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치의 블록 구성도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피험자의 상태분석을 위한 심전도센서의 전극이 배치된 침대의 구성도이고,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 각 심전도 전극으로부터 획득된 심전도신호의 로우데이터의 일 실시예를 보인 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for simultaneous measurement of ECG and breathing in a bed according to the prior art,
FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for analyzing a subject condition by electrocardiogram signals obtained in a bed according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a block diagram of a bed in which electrodes of an electrocardiogram sensor for analyzing a state of a subject according to an embodiment of the present invention are disposed,
4A to 4D are diagrams showing one embodiment of row data of an electrocardiogram signal obtained from each electrocardiogram electrode according to the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치 및 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An apparatus and method for analyzing a subject state by electrocardiogram signals obtained in a bed according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치의 구성도이고, 도 3은 심전도센서부의 각 전극 배치의 일 실시예를 보인 도로서, 상기 심전도센서부(102)는 침대(100)의 어깨부, 둔부, 다리 부위에 각 전극(Negative, positive, Ground)이 설치되며, 침대 커버 하단 또는 침대 커버상부에 cECG를 측정하는 면전극을 사용한다.FIG. 2 is a block diagram of an apparatus for analyzing a subject state by an electrocardiogram signal obtained in a bed according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of each electrode arrangement of the electrocardiograph sensor unit, 102 are provided with respective electrodes (Negative, Positive, Ground) at the shoulders, hips and legs of the bed 100 and face electrodes for measuring cECG at the bottom of the bed cover or the bed cover.

상기 심전도센서부(102)의 각 전극(102a~102c)으로부터 입력된 감지신호는 증폭 및 실시간 동기시켜 피험자의 상태를 분석하는 메인제어장치(120)와, 상기 메인제어장치(120)로부터 전송된 피험자의 상태가 위급상황일 때 이를 경보하는 경보용 단말기(130)로 구성된다. A main controller 120 for analyzing the state of the subject by amplifying and real-time synchronizing the sensed signals inputted from the electrodes 102a to 102c of the electrocardiogram sensor unit 102, And an alarm terminal 130 for alerting the subject when the state of the subject is an emergency.

여기서, 상기 심전도센서부(102)의 각 전극(102a~102C)은 어깨부, 둔부 및 다리부에 각각 배치되며, 상기 메인제어장치(120)과 경보용 단말기(130)는 RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluethooth), 지그비(Zigbee), 와이파이(Wifi) 등의 무선통신방식으로 데이터를 전송하며, 상기 경보용 단말기(130)는 경보음 발생 또는 이미지/문자로 표시 가능한 스마트폰, 스마트패드, 피험자 상태감시 단말기를 포함한다. The main control unit 120 and the alarm terminal 130 are connected to an RF (Radio Frequency) unit, The wireless terminal 130 transmits data through a wireless communication method such as Bluetooth, Bluethooth, Zigbee and WiFi. The alarm terminal 130 is a smart phone, smart pad, And a subject status monitoring terminal.

상기 메인제어장치(120)는 메인보드로 침대 일측에 구비되며, 상기 심전도센서부(102)의 각 전극(102a)(102b)(102c)에서 감지된 전기신호를 증폭하는 증폭부(122)를 통해 입력받아 디지털신호로 변환(ADC)한 후, 피험자의 스트레스상태 및 감정상태, 건강상태를 분석하고, 각 전극의 접촉오류상태 발생시 접촉오류발생 시간차를 산출하고, 산출된 접촉오류발생 시간차가 기준 시간보다 짧을 경우 피험자가 낙상한 것으로 판단하는 상기 마이크로컨트롤러(124)과, 상기 마이크로컨트롤러(124)에서 분석 및 산출된 피험자의 상태 데이터를 지정된 경보단말기 및 분석단말기(130)으로 전송하는 무선통신부(125)와, 상기 메인제어장치(120) 각 부에 구동전원을 공급하는 전원부(126)로 구성된다.The main control unit 120 includes an amplifying unit 122 provided at one side of the bed as a main board and amplifying an electric signal sensed by each of the electrodes 102a, 102b and 102c of the electrocardiograph sensor unit 102 (ADC), the stress state, the emotional state, and the health state of the subject are analyzed, the contact error occurrence time difference is calculated when the contact error state of each electrode is generated, and the calculated contact error occurrence time difference is calculated based on the standard The microcontroller 124 judges that the subject has fallen when the time is shorter than the predetermined time and a wireless communication unit 130 that transmits the state data of the subject analyzed and calculated by the microcontroller 124 to the designated alert terminal and the analysis terminal 130 And a power supply 126 for supplying driving power to the main control unit 120.

여기서, 상기 마이크로컨트롤러(124)는 입력된 심전도신호(cECG)에서 RRI(R-peak Interval) 또는 심박변이도(HRV)를 산출하고, 이로부터 피험자의 스트레스, 감성상태, 건강상태를 분석하여 피험자의 상태데이터를 산출하거나, 다른 실시예로 마이크로컨트롤러(124)에서 산출한 상기 심박변이도(HRV) 데이터를 상기 경보단말기(140) 또는 분석단말기(130)로 전송하여, 해당 단말기(130)(140)에서 피험자의 스트레스, 감성, 건강상태를 분석 및 산출하게 된다.
Herein, the microcontroller 124 calculates the RRI (R-peak interval) or HRV from the inputted electrocardiogram signal cECG, and analyzes the stress, emotional state, and health state of the subject, Or HRV data calculated by the microcontroller 124 to the alarm terminal 140 or the analysis terminal 130 to calculate the heart rate variability HRV of the corresponding terminal 130 (140) The stress, emotion, and health status of the subjects are analyzed and calculated.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치 및 과정의 구체적인 작용을 첨부된 도 2 내지 도 4c를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Detailed operation of the apparatus and method for analyzing the subject condition by the electrocardiogram signal obtained in the bed according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4C.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 침대 시트 밑면에 부착된 전극의 배치도이다.FIG. 2 is a configuration diagram of an apparatus for analyzing a subject by electrocardiogram signals obtained in a bed according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a layout diagram of electrodes attached to the bottom of a bed sheet according to an embodiment of the present invention.

상기 메인제어장치(120)는 침대(100)에 배치된 각 전극(102a~102c)에서 입력된 전기신호를 입력받아 증폭기(122)를 통해 증폭한 후 상기 마이크로컨트롤러(124)에 입력되어 디지털신호로 변환된다.The main controller 120 receives an electric signal input from each of the electrodes 102a to 102c disposed in the bed 100 and amplifies the electric signal through the amplifier 122. The main controller 120 then inputs the electric signal to the microcontroller 124, .

상기 마이크로컨트롤러(124)는 입력된 심전도신호(cECG)에서 연산과정을 통해 RRI 및 심변변이도(HRV)를 산출하여 상기 무선통신부(125)로 출력하고, 상기 무선통신부(125)는 설정된 무선통신방식으로 상기 경보단말기(140) 또는 분석단말기(130)로 전송한다. The microcontroller 124 calculates an RRI and a psycho-cardiogram HRV using an input ECG signal cECG and outputs the calculated HRV to the wireless communication unit 125, To the alert terminal (140) or the analysis terminal (130) in a communication manner.

상기 경보단말기(140) 또는 분석단말기(130)는 전송된 상기 RRI 또는 심박변이도(HRV)를 이용하여 피험자의 스트레스, 감성, 건강상태 등을 분석하게 된다.The alert terminal 140 or the analysis terminal 130 analyzes the stress, emotional state, and health state of the subject using the transmitted RRI or heart rate variability (HRV).

상기 스트레스, 감성분석 방법에 대한 구체적인 설명은 등록특허공보 제10-0745972호(2007.07.28) 및 논문"Fingertip photoplethysmography and migraine"(저널명: Journal of the Neurological Sciences, Volume 216, Issue 1, Pages 17-21, 발표일 : 15 December 2003)에 개시되어 있어, 상세한 설명은 생략한다.A detailed description of the stress and emotional analysis method is disclosed in Patent Document 10-0745972 (2007.07.28) and Fingertip photoplethysmography and migraine (Journal of the Neurological Sciences, Volume 216, Issue 1, Pages 17- 21, Published on December 15, 2003), and a detailed description thereof will be omitted.

상기 건강상태는 현재 산출된 피험자의 RRI 또는 심박변이도가 설정된 기준값 범위에서 벗어날 경우 피험자의 건강상태 즉, 심장박동에 이상이 발생한 것으로 판단하여 이를 경보하게 된다.If the RRI or heart rate variability of the subject is out of the predetermined range, the health state is determined to be a health condition of the subject, that is, an abnormality has occurred in the heartbeat, and the patient is alerted.

한편, 상기 마이크로컨트롤러(124)는 상기 각 전극(Negative, Positive, Ground)으로부터 입력된 신호를 분석하여 접촉오류 상태를 판단하게 된다.Meanwhile, the microcontroller 124 analyzes a signal inputted from each of the electrodes (Negative, Positive, Ground) to determine a contact error state.

즉, 피험자의 어깨부위, 둔부 및 다리부에 배치된 각 전극 Negative(102a), Positive(102b), Ground(102c)으로부터의 입력된 신호를 측정한다. That is, the input signals from each of the electrodes Negative 102a, Positive 102b, and Ground 102c disposed on the shoulder portion, the hip portion, and the leg portion of the subject are measured.

상기 각 전극으로부터 입력된 신호가 정상이라면 도 4a와 같이 심전도신호의 R 피크값이 명확하여, R피크, RRI, HRV를 추출할 수 있다.If the signal input from each electrode is normal, the R peak value of the electrocardiogram signal is clear as shown in FIG. 4A, and the R peak, RRI, HRV can be extracted.

도 4b 내지 도 4d는 각 전극에 접촉오류가 발생할 경우에 획득된 심전도신호로서, 도 4b는 피험자의 다리부에 배치된 Ground전극(102c)에 접촉 오류가 발생할 경우에 획득된 심전도신호이다.4B to 4D are electrocardiogram signals obtained when a contact error occurs in each electrode, and FIG. 4B is an electrocardiogram signal obtained when a contact error occurs in the ground electrode 102c disposed at the leg portion of the subject.

도 4c는 피험자의 어깨부에 배치된 Negative전극(102a)에 접촉오류가 발생할 경우에 획득된 심전도신호이다.4C is an electrocardiogram signal obtained when a contact error occurs in the negative electrode 102a disposed on the shoulder portion of the subject.

도 4d는 피험자의 둔부에 배치된 Positive전극(102b)에 접촉오류가 발생할 경우에 획득된 심전도신호이다. 4D is an electrocardiogram signal obtained when a contact error occurs in the positive electrode 102b disposed in the buttocks of the subject.

이와 같이 침대(100)의 각 부위의 접촉오류가 발생할 때, 각 심전도신호 파형이 서로 다르게 입력되는데, 각 심전도신호 파형에 따라 접촉오류가 발생된 전극을 판단하게 된다. When a contact error occurs in each part of the bed 100, the electrocardiogram signal waveforms are input differently, and the electrode on which the contact error has occurred is determined according to each electrocardiogram signal waveform.

만약, 침대(100)의 어깨부 및 둔부에 배치된 Negative전극(102a)와 Positive전극(102b)에 접촉오류가 발생할 때, 각 전극의 접촉오류로 인해 서로 다른 파형의 신호가 입력되는데, 상기 마이크로컨트롤러(124)는 이를 분석하여 접촉오류가 발생된 전극(102a)(102b)과, 접촉오류가 발생된 시간을 추출하고, 접촉오류 발생 시간차를 산출하여, 시간차가 설정된 기준시간보다 짧을 경우 피험자가 침대에서 낙상한 것으로 판단한다.When a contact error occurs in the negative electrode 102a and the positive electrode 102b disposed on the shoulder portion and the buttock portion of the bed 100, signals of different waveforms are input due to a contact error of each electrode, The controller 124 analyzes the time and the time at which the contact error has occurred and the electrode 102a and 102b where the contact error has occurred. The contact error time difference is calculated. When the time difference is shorter than the reference time, We judge that we have fallen in bed.

피험자의 낙상으로 판단하는 다른 실시예로, 피험자가 침대에서 일어날 경우의 정상적인 접촉오류는 어깨부, 다리부, 둔부 순서로 접촉이 떨어져야 하는데, 어깨부보다 다리부 및 둔부의 접촉이 먼저 떨어지거나, 떨어지는 시간이 매우 짧을 경우에는 피험자가 침대에서 비정상적으로 낙상한 것으로 판단하게 된다. Another example of a subject's fall determination is that a normal contact error when a subject is raised in a bed should be in contact with the shoulders, legs, and buttocks in order, such that the contact of the legs and buttocks first falls over the shoulder, If the falling time is very short, the subject is judged to be abnormally hurt in the bed.

즉, 피험자가 침대에서 어느 부위가 먼저 떨어지느냐에 따라 낙상으로 판단하게 되는 기준이 된다.In other words, it becomes a criterion for judging the fall according to which part of the patient falls first in the bed.

이와 같이 상기 마이크로컨트롤러(124)는 피험자가 낙상한 것으로 판단되면, 상기 경보데이터를 상기 분석단말기(130) 또는 경보단말기(140)로 전송하여 스피커를 통해 경보음을 출력하거나, 표시창을 통해 낙상경보 문자 또는 이미지로 경보메시지를 출력하므로, 보호자는 신속히 조치를 취하게 된다.If the microcontroller 124 determines that the subject has fallen, the microcontroller 124 transmits the alarm data to the analysis terminal 130 or the alarm terminal 140 to output a warning sound through the speaker, By outputting an alarm message with a character or an image, the guardian will take prompt action.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 침대에서의 피험자 상태분석 장치 및 방법은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 침대에서의 낙상판단 방법에 따라 다양하게 변경가능하며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다. The apparatus and method for analyzing the subject state in the bed according to the present invention are not limited to the embodiments described above and can be variously changed according to the fall determination method in the bed. There is a technical spirit to the extent that the present invention can be variously modified and carried out by anyone having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention.

100 : 침대 102 : 심전도센서부
102a,102b,102c : Negative, Positive, Ground 전극
120 : 메인제어장치 122 : 증폭부
124 : 마이크로컨트롤러 125 : 무선통신부
126 : 전원부 130 : 분석단말기
140 : 경보단말기100: bed 102: electrocardiogram sensor unit
102a, 102b, 102c: negative, positive, ground electrode
120: main control unit 122: amplification unit
124: Microcontroller 125: Wireless communication unit
126: power supply unit 130: analysis terminal
140: Alarm terminal

Claims (10)

침대에 구비된 심전도센서부에 의해 피험자로부터 심전도신호를 측정하여 심전도 분석을 위한 상태분석장치로 전송하는 침대에서의 피험자 상태분석 장치에 있어서,
상기 심전도센서를 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭하는 제1증폭부;
상기 제1, 제2증폭부를 통해 입력된 심전도신호에서 R피크시간간격(RRI) 및 심박변이도(HRV)를 산출하여 무선데이터로 전송하는 마이크로컨트롤러;
상기 마이크로컨트롤러에서 전송된 R피크시간간격 및 심박변이도를 무선으로 전송받아 피험자의 스트레스, 감성, 건강상태 및 낙상상태를 분석하여 피험자 또는 보호자에게 경보하는 분석단말기;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치. An apparatus for analyzing a subject in a bed for measuring an electrocardiogram signal from a subject by an electrocardiogram sensor unit provided in a bed and transmitting the electrocardiogram signal to a state analyzer for electrocardiogram analysis,
A first amplifying unit for amplifying an electrocardiogram signal of the subject acquired through the electrocardiographic sensor;
A microcontroller for calculating an R peak time interval (RRI) and a heart rate variability (HRV) from the electrocardiogram signal input through the first and second amplification units and transmitting the calculated R peak time interval (HRV) as wireless data;
And an analysis terminal for analyzing the stress, emotion, health condition, and falling state of the subject by wirelessly receiving the R peak time interval and the heart beat variance transmitted from the microcontroller and alerting the subject or the guardian to the subject. Wherein the electrocardiogram signal is obtained from the subject. 제 1 항에 있어서,
상기 심전도센서부는 침대 매트의 피검자의 어깨부, 둔부 및 다리 접촉부에 각 전극(Negative, Positive, Ground)이 배치되며,
상기 각 전극은 커패시터 전극(capacitive ECG)으로 침대 커버의 상면 또는 하면에 구비된 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치. The method according to claim 1,
The electrocardiogram sensor unit has electrodes (Negative, Positive, Ground) arranged on the shoulder part, the buttocks and the leg contacting part of the subject of the bed mat,
Wherein each of the electrodes is provided on a top surface or a bottom surface of the bed cover as a capacitor electrode (capacitive ECG). 제 1 항에 있어서,
상기 분석단말기는 입력된 심전도센서부의 각 전극(Negative, Positive, Ground)의 입력신호를 분석하여, 피험자가 침대에서 낙상여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치. The method according to claim 1,
Wherein the analysis terminal analyzes an input signal of each electrode (negative, positive, ground) of the input electrocardiograph sensor unit to determine whether the subject falls in a bed. The analysis terminal analyzes the electrocardiogram signal, . 침대에 구비된 전극(Negative, Positive, Ground)으로 형성된 심전도센서부에 의해 피험자로부터 심전도신호를 측정하여 피험자의 상태를 분석하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치에 있어서,
상기 심전도센서부의 각 전극을 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭하는 증폭부;
상기 증폭부에서 증폭된 심전도신호를 분석하여 각 전극의 접촉여부를 판단하고, 각 전극의 접촉여부 및 접촉오류가 발생된 시간차를 분석하여 피험자의 낙상여부를 판단하는 마이크로컨트롤러;
상기 마이크로컨트롤러에 의해 판단된 피험자의 낙상상태를 지정된 경보단말기로 전송하는 무선통신부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치.1. An apparatus for analyzing a subject by an electrocardiogram signal obtained in a bed for analyzing a condition of a subject by measuring an electrocardiogram signal from a subject by means of an electrocardiogram sensor unit formed of electrodes (Negative, Positive, Ground)
An amplifying unit for amplifying an electrocardiogram signal of the subject acquired through each electrode of the electrocardiograph sensor unit;
A microcontroller for analyzing the electrocardiogram signal amplified by the amplifying unit to determine whether or not each electrode is in contact, determining whether the electrode is in contact with the electrode,
And a wireless communication unit for transmitting the falling state of the subject determined by the microcontroller to the designated alarm terminal. The apparatus for analyzing a subject according to an electrocardiogram signal obtained in a bed. 제 4 항에 있어서
상기 심전도센서부는 침대매트의 피험자의 어깨부, 둔부 및 다리 접촉부에 각 전극(Negative, positive, Ground)이 배치되며,
상기 마이크로컨트롤러는 각 전극으로부터 입력된 심전도신호의 상태를 분석하여 어깨부와 둔부에 배치된 각 전극의 접촉오류 발생 시간차를 산출하여, 상기 접촉오류 발생 시간차가 기준 시간차보다 짧을 경우 낙상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치.The method of claim 4, wherein
The electrocardiogram sensor unit has electrodes (Negative, Positive, Ground) disposed on the shoulder portion, hip portion, and leg contacting portion of the subject of the bed mat,
The microcontroller analyzes the state of the electrocardiogram signal input from each electrode to calculate a contact error occurrence time difference between each of the electrodes disposed on the shoulder portion and the buttock portion and determines that the fall is occurred when the contact error occurrence time difference is shorter than the reference time difference A device for analyzing a subject's condition by electrocardiogram signals obtained from a bed. 제 4 항에 있어서,
상기 경보단말기는 보호자 또는 피험자의 스마트폰 또는 스파트 패드를 포함한 스마트기기로 이루어지되,
상기 무선통신부는 블루투스, 와이파이, RF를 포함하는 것은 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석장치.5. The method of claim 4,
The alert terminal may be a smart device including a smartphone or a spat pad of a guardian or a subject,
Wherein the wireless communication unit includes Bluetooth, Wi-Fi, RF, and the electrocardiogram signal obtained in the bed. 침대에 구비된 전극(Negative, Positive, Ground)으로 형성된 심전도센서부로부터 피험자의 심전도신호를 입력받은 후 피험자의 상태를 분석하는 침대에서의 피험자 상태분석 방법에 있어서,
상기 심전도센서부의 각 전극을 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭기를 통해 증폭하는 제1과정;
상기 증폭된 심전도신호를 상태를 분석하는 제2과정;
상기 심전도신호를 분석하여 어깨부 또는 둔부의 전극의 접촉오류상태를 판단하는 제3과정;
상기 어깨부 및 둔부의 각 전극이 접촉오류가 발생할 경우, 각 접촉오류발생 시간을 산출하는 제4과정;
상기 제4과정에서 산출된 접촉오류발생 시간 차를 산출하여 기 설정된 기준시간차보다 짧을 경우 침대에서 피험자가 낙상한 것으로 판단하여 경보데이터를 발생하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석 방법.A method for analyzing a state of a subject in a bed for analyzing a state of a subject after receiving an electrocardiogram signal of a subject from an electrocardiogram sensor unit formed of electrodes (Negative, Positive, Ground) provided in a bed,
A first step of amplifying an electrocardiogram signal of an examinee obtained through each electrode of the electrocardiogram sensor unit through an amplifier;
A second step of analyzing the amplified electrocardiogram signal;
A third step of analyzing the electrocardiogram signal to determine a contact error state of an electrode of a shoulder portion or a buttock portion;
A fourth step of calculating an occurrence time of each contact error when a contact error occurs in each of the electrodes of the shoulder portion and the buttock portion;
Calculating a difference in contact occurrence time difference calculated in the fourth step and generating alarm data by determining that the subject has fallen in the bed when the contact time difference is shorter than a preset reference time difference; Method of analyzing subject condition by acquired ECG signal. 제 7 항에 있어서,
상기 제2 내지 제5과정은 심전도센서부로부터 심전도신호를 디지털신호로 변환하여 기 저장된 낙상여부 판단 알고리즘에 의해 분석하는 마이크로컨트롤러에서 수행하는 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석방법. 8. The method of claim 7,
Wherein the second to fifth processes are performed in a microcontroller for converting an electrocardiogram signal from the electrocardiogram sensor unit into a digital signal and analyzing the electrocardiogram signal by a pre-stored fall determination algorithm. Way. 제 7 항에 있어서,
상기 심전도전극은 어깨부에 'Negative', 둔부에 'Positive', 다리부에 'Ground'를 배치하거나,
어깨부에 'Positive', 둔부에 'Negative', 다리부에 'Ground'를 배치하는 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석 방법.8. The method of claim 7,
The electrocardiogram electrode may be arranged such that a "Negative" is placed on the shoulder, a "Positive" is placed on the hip, and a "Ground"
A method of analyzing a subject's condition by an electrocardiogram signal obtained in a bed characterized by placing a "Positive" on the shoulder, a "Negative" on the hips, and a "Ground" on the legs. 침대에 구비된 전극(Negative, Positive, Ground)으로 형성된 심전도센서부로부터 피험자의 심전도신호를 입력받은 후 피험자의 상태를 분석하는 침대에서의 피험자 상태분석 방법에 있어서,
상기 심전도센서부의 각 전극을 통해 획득된 피검자의 심전도신호를 증폭기를 통해 증폭하는 제1과정;
상기 증폭된 심전도신호를 상태를 분석하는 제2과정;
상기 심전도신호를 분석하여 어깨부, 둔부, 다리부 전극의 접촉오류상태를 판단하는 제3과정;
상기 접촉오류 발생시 접촉오류 순서를 판단하는 제4과정;
상기 제4과정에서의 접촉오류 순서판단 결과 어깨부보다 둔부 또는 다리부에 배치된 전극이 먼저 접촉오류가 발생된 것으로 판단되면, 피험자가 침대에서 낙상한 것으로 판단하여 경보데이터를 발생하는 제5과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 침대에서 획득된 심전도신호에 의한 피험자 상태분석 방법.A method for analyzing a state of a subject in a bed for analyzing a state of a subject after receiving an electrocardiogram signal of a subject from an electrocardiogram sensor unit formed of electrodes (Negative, Positive, Ground) provided in a bed,
A first step of amplifying an electrocardiogram signal of an examinee obtained through each electrode of the electrocardiogram sensor unit through an amplifier;
A second step of analyzing the amplified electrocardiogram signal;
A third step of analyzing the ECG signal to determine a contact error state of shoulder, hip and leg electrodes;
A fourth step of determining a contact error order when the contact error occurs;
A fifth step of generating alarm data by determining that the subject has fallen in the bed if it is determined that a contact error has occurred first in the electrodes placed on the hip or leg than the shoulder part in the fourth step, And analyzing the electrocardiogram signal obtained from the bed.
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