WO2018110983A1 - 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 방법 및 장치 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method and apparatus for measuring a biosignal using a radar, and more particularly, to a technique for measuring a biosignal such as a heartbeat signal using a plurality of radars.
- RF radio frequency
- UWB radar Impulse-Radio Ultra Wide Band
- 'UWB Ultra Wide Band
- 'UWB Ultra Wide Band
- a frequency band of 500 MHz or more, or a broadband frequency of 25% or more which is defined as a specific bandwidth, which is a bandwidth of a signal compared to a center frequency. It has various advantages such as strong immunity to noise and coexistence with other devices that share frequency.
- UWB radar combines this UWB technology with radar and transmits very short duration impulse signals with broadband characteristics in the frequency domain to receive signals reflected from objects and people and recognize surrounding conditions. .
- UWB radars can be used in a variety of ways, including medical devices for respiratory and heart rate measurements, portable radar devices for lifesaving at disaster sites, or people counting devices that count people within a certain area. Research is active.
- Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2014-0106795 "UWB-based contactless biosignal diagnostic device” measures a biosignal such as respiration or heart rate using a UWB radar, and remotely manages health using the measured biosignal.
- a biosignal such as respiration or heart rate using a UWB radar
- This conventional technique is a method of converting the time base signal into the frequency domain to extract the heart rate from the radar signal, and finding the heart rate in the frequency range of the conventional heart rate.
- 1 is a graph showing a result of measuring a biological signal using a conventional radar.
- the graph of FIG. 1 is a result of converting a radar signal reflected from a measurement object into a frequency domain using a Fast Fourier Transform (FFT), mainly for a respiratory signal, and a heartbeat signal is relatively weak.
- FFT Fast Fourier Transform
- breathing signals are removed from signals in this frequency domain and heart rate signals are detected in the frequency range of a typical heart rate.
- this conventional method can detect the average heart rate over a period of time through frequency detection, but does not monitor the pulses due to each heart beat on the time axis. It is difficult to observe the interval.
- the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to detect a heart rate signal in real time from the radar signal containing both breathing and heart rate, to provide a method to increase the accuracy.
- the apparatus for measuring a bio-signal using a radar is obtained from the first radar to obtain a first signal for obtaining a first signal measured the first bio-signal of the subject
- the second signal obtaining unit may acquire a second signal obtained by measuring both the second biosignal of the measurement target and the first biosignal from a second radar, and a signal synchronizer configured to synchronize the first signal and the second signal.
- a biosignal detector configured to remove the first biosignal from the second signal and detect the second biosignal by calculating a difference between the synchronized first signal and the second signal
- the first radar includes: The first biosignal is disposed at a distance set from the measurement target so that the first biosignal is measured, and the second radar measures both the first biosignal and the second biosignal from the measurement target. It characterized in that disposed so as to set the distance.
- a device for measuring a bio-signal using a radar is to obtain a first signal for obtaining a first signal measured the first bio-signal of the subject to be measured from the first radar
- the second signal obtaining unit may acquire a second signal obtained by measuring both the second biosignal of the measurement target and the first biosignal from a second radar, and a signal synchronizer configured to synchronize the first signal and the second signal.
- a biosignal detector configured to remove the first biosignal from the second signal and detect the second biosignal by calculating a difference between the synchronized first signal and the second signal
- the first radar includes: The first biosignal has a gain value set so that the first biosignal is measured from the measurement target, and the second radar includes the first biosignal and the second biosignal from the measurement target. It characterized by having a gain set to be measured.
- a method of measuring a bio-signal using a radar in the biological signal measuring apparatus (a) a first bio-signal of the subject to be measured from the first radar is measured Acquiring a signal and a second signal obtained by measuring both the second biosignal of the subject and the first biosignal from the second radar; (b) synchronizing the first signal and the second signal; c) removing the first biosignal from the second signal and detecting the second biosignal by calculating a difference between the synchronized first signal and a second signal, wherein the first radar is measured
- the first biosignal is disposed at a distance set from the subject to be measured
- the second radar is disposed at a distance set to measure both the first biosignal and the second biosignal from the subject. And that is characterized.
- the heart rate as well as the heart rate waveform can be detected in real time from the radar signal containing both breathing and heart rate.
- 1 is a graph illustrating a measurement result of a biosignal using a conventional radar.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a biosignal measuring system using a radar according to an exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a biological signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a biosignal measuring system using a radar according to another exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a flowchart illustrating a biosignal measurement process using a radar according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a flowchart illustrating a biosignal measurement process using a radar according to another exemplary embodiment of the present invention.
- Figure 8 shows the experimental results of the measurement of the bio-signal using a radar according to an embodiment of the present invention.
- Figure 9 shows the experimental results of the measurement of the bio-signal using a radar according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a biosignal measuring system using a radar according to an exemplary embodiment of the present invention.
- the biological signal measuring system using the radar according to the exemplary embodiment of the present invention may include the first radar 10, the second radar 20, and the biological signal measuring apparatus 100.
- the biosignal of the biosignal measurement subject may be various, such as respiration, heartbeat, and muscle relaxation and contraction.
- the radar signal may be transmitted to the biosignal measurement subject, and the biosignal measurement may be performed.
- the reflected signal reflected from the subject includes the breathing and heartbeat signals, an embodiment of detecting a heartbeat signal will be described.
- the radar may use an Impulse-Radio Ultra Wide Band (IR-UWB) radar as an embodiment.
- IR-UWB Impulse-Radio Ultra Wide Band
- the radar of the present invention is not limited to IR-UWB, and various radars capable of acquiring a biosignal from a biosignal measurement subject may be used according to an embodiment.
- the detection of the heartbeat signal is not easy due to the harmonic content and noise of the frequency component according to the breathing.
- harmonic components have significant magnitudes mixed with external noise, they can be an obstacle to the detection of heart rate signals.
- the present invention aims to provide a method for detecting a heartbeat signal in real time on a time axis without converting to a frequency domain and increasing its accuracy.
- the first radar (hereinafter, referred to as “far-range radar”) 10 is disposed at a distance (hereinafter referred to as “far") that is set so that the heartbeat of the biosignal measurement subject is not measured and breathing is measured.
- the two radars (hereinafter, referred to as “near-range radars”) 20 are disposed at a distance (hereinafter, referred to as “near-range”) set to measure both the breathing and the heart rate of the biological signal measurement subject.
- the 'far' and 'near' may be set differently according to embodiments such as the physical condition of the biological signal measuring subject and the biological signal measuring environment, in the embodiment of the present invention, 'far' and 'near' Note that it is not specific.
- the bio-signal measuring device 100 is a signal (hereinafter, referred to as "distant signal") measured the respiration of the long-range radar 10, the signal of measuring both the respiration and heart rate of the short-range radar 20 (hereinafter)
- the two signals can be synchronized by approximating the "near field signal", and the heartbeat signal can be detected from a short-range signal including both a breathing and a heartbeat signal by obtaining a difference between the two signals.
- the present invention can detect the heart rate signal in the time axis, not in the frequency domain, so that not only the heart rate can be measured but also the heart rate pulse can be observed in real time. There is an advantage that can monitor the biological signal in real time.
- FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a biological signal measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the biosignal measuring apparatus 100 may include a long-range radar signal acquirer 110, a short-range radar signal acquirer 120, a signal synchronizer 130, a biosignal detector 140, and a controller ( 150 and the storage 160.
- the biosignal measuring apparatus 100 may exist separately from the long range radar 10 and the short range radar 20, or the long range radar 10 and the short range radar 20 may be included in the biosignal measuring apparatus 100. have.
- the far-range radar signal acquisition unit 110 is a far-field signal (S 1 ) of the far-field radar 10 reflected from the biosignal measurement target, that is, the biosignal measurement target Respiration can be obtained by measuring the signal, represented by the equation [Equation 1] below.
- S B1 is a breathing signal and N 1 represents noise.
- the near-field radar signal acquisition unit 120 may acquire a near-field signal S 2 of the near-field radar 20 reflected from the target-body measurement object, that is, a signal in which both the respiration and the heartbeat of the target-body signal measurement target are measured. If this is represented by the equation, it is expressed as Equation 2 below.
- S B2 is the breathing signal
- S H2 is the heart rate signal
- N 2 is the noise
- the signal synchronizer 130 may synchronize the far signal S 1 with the near signal S 2 by generating a signal obtained by approximating the far signal S 1 to the near signal S 2 .
- 'synchronization' means to approximate the period and phase of the two signals in order to obtain the difference signal of the two signals.
- the signal synchronizer 130 approximates a far-field signal S 1 to a near-field signal S 2 using a LMS (Least Mean Squares) filter or a projection method. ) Can be generated, which is represented by Equation 3 below.
- LMS Least Mean Squares
- N 1 ′ represents noise
- the biosignal detection unit 140 is an approximated signal generated by the signal synchronization unit 130
- the heart rate signal can be detected by using and the near field signal S 2 .
- this difference signal (S H ) is a heartbeat signal from which the respiration signal is removed from the actual short-range signal S 2 .
- I a respiratory signal that approximates each other and is therefore calculated as zero ( 0), and the signal S H2 and the noise N due to the heartbeat remain.
- S H2 is a heartbeat signal of the near signal S 2
- N represents noise
- the controller 150 is a component of the biosignal measuring apparatus 100, for example, the remote radar signal acquisition unit 110, the near-field radar signal acquisition unit 120, the signal synchronization unit 130 and the biosignal detection unit
- the 140 may control to perform the above-described operation for measuring the bio-signals, and may also control the storage 160 to be described later.
- the storage unit 160 may store various data used or derived in an algorithm and a control process for allowing the controller 150 to control the components of the biosignal measuring apparatus 100.
- FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a biosignal measuring system using a radar according to another exemplary embodiment of the present invention.
- the biosignal measuring system using the radar may include a radar module 30 and a biosignal measuring apparatus 200.
- the 'radar distance' of two different radars is set differently based on the biological signal measurement target, so that the far-field radar 10 breathes.
- the short-range radar 20 was to measure both breathing and heart rate.
- two radars having different gains are implemented as one radar module 30.
- respiration is measured using a first radar (hereinafter referred to as 'low gain radar') 31 having a relatively low gain, and a second radar having a relatively high gain (hereinafter referred to as 'high gain radar'). 32) to measure both breathing and heart rate signals.
- a first radar hereinafter referred to as 'low gain radar'
- a second radar having a relatively high gain
- the 'low gain' means that the gain is set so that the heartbeat of the subject of the biosignal measurement is not measured and the breath is measured
- the 'high gain' means that both the breathing and the heartbeat of the subject of the biosignal measurement are measured. It means that gain is set as much as possible.
- the embodiment of the present invention does not specify the low and high degree of gain. .
- the embodiment in which the low gain radar 31 and the high gain radar 32 are implemented as one radar module 30 has been described, but as another embodiment, the low gain radar 31 and the high gain radar 32 may be present separately.
- the respiration is measured according to the gain of the radar or both the respiration and the heart rate are measured, the placement distance from the subject of the biological signal measurement will be the same.
- the biosignal measuring apparatus 200 is a signal in which the breath of the low-gain radar 31 is measured (hereinafter referred to as a 'low-gain signal'), a signal in which both the respiration and heart rate of the high-gain radar 32 are measured
- a 'low-gain signal' a signal in which both the respiration and heart rate of the high-gain radar 32 are measured
- the biosignal measuring apparatus 200 may detect a heartbeat signal in real time on a time axis other than the frequency domain, similarly to the biosignal measuring apparatus 100 of FIG. 2.
- FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
- the biosignal measuring apparatus 200 may include a low gain radar signal acquirer 210, a high gain radar signal acquirer 220, a signal synchronizer 230, a biosignal detector 240, The controller 250 and the storage unit 260 may be included.
- the biosignal measuring apparatus 200 may exist separately from the radar module 30, or the radar module 30 may be included in the biosignal measuring apparatus 200.
- the low gain radar 31 and the high gain radar 32 are not implemented as one radar module 30, but may be disposed separately.
- the low gain radar signal acquisition unit 210 may acquire a low gain signal of the low gain radar 31, that is, a signal from which a breath of the biological signal measuring subject is measured, and a high gain radar signal.
- the acquirer 220 may acquire a high gain signal of the high gain radar 32, that is, a signal in which both the breathing and the heartbeat of the subject of the biological signal measurement are measured.
- the signal synchronizer 230 may synchronize the low gain signal with the high gain signal by generating a signal approximating the low gain signal to the high gain signal, and the biosignal detector 240 may generate a signal from the signal synchronizer 230.
- the difference between the generated approximated signal and the actual high gain signal can detect a heartbeat signal that is a difference signal.
- the controller 250 may include components of the biosignal measuring apparatus 200, for example, a low gain radar signal acquirer 210, a high gain radar signal acquirer 220, a signal synchronizer 230, and a living body.
- the signal detector 240 may control each of the above-described operations to measure the biosignal, and may also control the storage 260 which will be described later.
- the storage unit 260 may store various data used or derived in an algorithm and a control process that allows the controller 250 to control the components of the biosignal measuring apparatus 200.
- the biosignal measuring apparatus 200 of FIG. 5 has a difference in using radars having different placement distances or radars having different gains. .
- the biosignal measuring apparatus 200 of FIG. 5 uses the Equations 1 to 5 to describe the biosignal measuring apparatus 100 of FIG.
- the pulsating signal can be detected in real time.
- FIG. 6 is a flowchart illustrating a biosignal measurement process using a radar according to an embodiment of the present invention.
- the far-range radar 10 may be performed by the far-range radar 10, the near-field radar 20, and the biosignal measuring apparatus 100 of FIG. 2.
- the biosignal measuring apparatus 100 obtains the far-field signal of the far-field radar 10 and the near-field signal of the near-field radar 20 (S601).
- the far-field signal is the breath of the subject measuring the biological signal
- the short-range signal is the breath and heart rate of the subject measuring the biological signal.
- the biosignal measuring apparatus 100 After S601, the biosignal measuring apparatus 100 generates a signal that approximates the far-field signal from which the respiration signal is measured to the near-field signal and synchronizes the far-field signal with the near-field signal (S602).
- the biosignal measuring apparatus 100 calculates a difference signal between the approximated signal and the actual short-range signal (S603).
- the biosignal measuring apparatus 100 detects the difference signal calculated in S603 as a heartbeat signal (S604).
- FIG. 7 is a flowchart illustrating a biosignal measurement process using a radar according to another exemplary embodiment of the present invention.
- the biosignal measuring apparatus 200 obtains a low gain signal of the low gain radar 31 and a high gain signal of the high gain radar 31 (S701).
- the low gain signal is a breath of the subject measuring the biological signal
- the high gain signal is a breath and heart rate of the subject measuring the biological signal is measured.
- the biosignal measuring apparatus 200 After S701, the biosignal measuring apparatus 200 generates a signal approximating a low gain signal from which breathing is measured to a high gain signal to synchronize the low gain signal with the high gain signal (S702).
- the biosignal measuring apparatus 200 calculates a difference signal between the approximated signal and the actual high gain signal (S703).
- the biosignal measuring apparatus 200 detects the difference signal calculated in S703 as a heartbeat signal (S704).
- Figure 8 shows the experimental results of the measurement of the bio-signal using a radar according to an embodiment of the present invention.
- (a) is a graph of the far signal of the far radar 10
- (b) is a graph of the near signal of the near radar 20.
- graphs of the low gain signal and the high gain signal of the low gain radar 31 and the high gain radar 32 will also be the same as those of FIGS. 8A and 8B.
- the biosignal measuring apparatuses 100 and 200 may synchronize the two signals by approximating the phase difference by using an LMS filter or a projection method.
- Figure 9 shows the experimental results of the measurement of the bio-signal using a radar according to another embodiment of the present invention.
- (a) is a waveform measuring the electrical signal according to the actual heart rate using an ECG (ElectroCardioGram) sensor
- (b) is measured using the biosignal measuring apparatus (100, 200) of the present invention Waveform.
- biosignal measuring apparatuses 100 and 200 of the present invention and the biosignal measuring method using the same are effective in accurately detecting a heartbeat signal in a signal including both respiration and heartbeat.
- the technical contents described above may be embodied in the form of program instructions that may be executed by various computer means and may be recorded in a computer readable medium.
- the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
- Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
- Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
- Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
- the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
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Abstract
레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 장치는 제1 레이더로부터 측정 대상자의 제1 생체 신호가 측정된 제1 신호를 획득하는 제1 신호 획득부, 제2 레이더로부터 상기 측정 대상자의 제2 생체 신호와 상기 제1 생체 신호가 모두 측정된 제2 신호를 획득하는 제2 신호 획득부, 상기 제1 신호와 제2 신호를 동기화하는 신호 동기화부 및 상기 동기화된 제1 신호와 제2 신호의 차이를 계산하여 상기 제2 신호에서 상기 제1 생체 신호를 제거하고 상기 제2 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출부를 포함하되, 상기 제1 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호가 측정되도록 설정된 거리에 배치되고, 상기 제2 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호가 모두 측정되도록 설정된 거리에 배치되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 레이더를 이용하여 심장 박동 신호와 같은 생체 신호를 측정하는 기술에 관한 것이다.
최근 비접촉 형태로 생체의 호흡과 심장 박동을 감지하기 위한 바이오 레이더에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있다.
그러나 바이오 레이더의 경우, 측정 대상이 인체이기 때문에 방사할 수 있는 RF(Radio Frequency) 송신 신호 전력이 엄격히 제한 되고 있으며, 인체로부터 반사되어 수신되는 신호 역시 대단히 미약하여 주변의 잡음 및 간섭에 매우 취약할 수밖에 없다.
이에, IR-UWB(Impulse-Radio Ultra Wide Band) 레이더(이하 ‘UWB 레이더’라 칭함)를 이용하여 생체 신호를 측정하는 기술이 제안되었다.
여기서 ‘UWB(Ultra Wide Band)’란 500MHz 이상의 주파수 대역을 사용하거나 중심 주파수 대비 신호의 대역폭인 비대역폭으로 정의되는 수치가 25% 이상인 광대역 주파수를 사용하는 라디오 기술로서 높은 거리 분해능, 투과성, 협대역 잡음에 대한 강한 면역성 및 주파수를 공유하는 타 기기와의 공존성과 같은 다양한 장점을 가지고 있다.
UWB 레이더는 이러한 UWB 기술을 레이더에 접목한 것으로서, 주파수 영역에서의 광대역 특성을 갖는 매우 짧은 지속 시간의 임펄스 신호를 송신하여 사물 및 사람으로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신해 주변 상황을 인지할 수 있다.
이러한 UWB 레이더의 장점으로 인해, 호흡 및 심장 박동 측정을 위한 의료용 장치나 재난 현장에서의 인명 구조를 위한 휴대용 레이더 장치 또는 일정 영역 내의 사람 수를 세는 피플 카운팅 장치 등 다양한 방면에서 UWB 레이더를 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
일 예로 한국공개특허공보 제10-2014-0106795호 "UWB 기반 비접촉식 생체 신호 진단기"에서는 UWB 레이더를 이용하여 호흡이나 심장 박동 수 등의 생체 신호를 측정하고, 측정된 생체 신호를 이용하여 원격 건강 관리 서비스를 제공하는 방안을 제안하였다.
이와 같은 종래의 기술은, 레이더 신호로부터 심장 박동 수를 추출하기 위해 시간 축 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 통상적인 심장 박동 수의 주파수 범위에서 심장 박동 수를 찾는 방식이다.
도 1은 종래의 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1의 그래프는 측정 대상으로부터 반사된 레이더 신호를 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform; FFT)을 이용하여 주파수 영역으로 변환한 결과로서, 주로 호흡 신호에 대한 것이며 심장 박동 신호는 비교적 미약하게 나타나고 있다.
종래에는 이러한 주파수 영역의 신호로부터 호흡 신호를 제거하고 통상적인 심장 박동 수의 주파수 범위에서 심장 박동 신호를 검출한다.
그러나, 이러한 종래의 방식은 주파수 검출을 통해 일정 시간 동안의 평균 심장 박동 수는 검출할 수 있지만, 시간 축에서 매번의 심장 박동으로 인한 펄스(pulse)를 모니터링 하지 않기 때문에 실시간으로 나타나는 심장 박동 파형의 간격을 관찰하기에는 어려움이 있다.
또한, 호흡으로 인한 움직임이 심장 박동으로 인한 움직임에 비해 훨씬 더 큰 양상을 보이기 때문에, 종래의 기술과 같은 방법으로는 호흡과 심장 박동이 모두 담겨있는 레이더 신호로부터 실시간으로 심장 박동 파형을 검출 시 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
따라서 실시간으로 심장 박동 파형의 간격이 변하는 질환인 부정맥 환자 또는 부정맥 이외의 다른 목적으로 심장 박동 파형의 실시간 주기 정보가 필요한 경우, 종래의 기술과 같은 방법으로는 심장 박동에 대한 신호의 검출이 어렵다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 호흡과 심장 박동이 모두 담겨있는 레이더 신호로부터 실시간으로 심장 박동 신호를 검출하되, 그 정확도를 높일 수 있는 방안을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 장치는 제1 레이더로부터 측정 대상자의 제1 생체 신호가 측정된 제1 신호를 획득하는 제1 신호 획득부, 제2 레이더로부터 상기 측정 대상자의 제2 생체 신호와 상기 제1 생체 신호가 모두 측정된 제2 신호를 획득하는 제2 신호 획득부, 상기 제1 신호와 제2 신호를 동기화하는 신호 동기화부 및 상기 동기화된 제1 신호와 제2 신호의 차이를 계산하여 상기 제2 신호에서 상기 제1 생체 신호를 제거하고 상기 제2 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출부를 포함하되, 상기 제1 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호가 측정되도록 설정된 거리에 배치되고, 상기 제2 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호가 모두 측정되도록 설정된 거리에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 장치는 제1 레이더로부터 측정 대상자의 제1 생체 신호가 측정된 제1 신호를 획득하는 제1 신호 획득부, 제2 레이더로부터 상기 측정 대상자의 제2 생체 신호와 상기 제1 생체 신호가 모두 측정된 제2 신호를 획득하는 제2 신호 획득부, 상기 제1 신호와 제2 신호를 동기화하는 신호 동기화부 및 상기 동기화된 제1 신호와 제2 신호의 차이를 계산하여 상기 제2 신호에서 상기 제1 생체 신호를 제거하고 상기 제2 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출부를 포함하되, 상기 제1 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호가 측정되도록 설정된 이득(gain) 값을 가지며, 상기 제2 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호가 모두 측정되도록 설정된 이득 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치가 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 방법은 (a) 제1 레이더로부터 측정 대상자의 제1 생체 신호가 측정된 제1 신호와, 제2 레이더로부터 상기 측정 대상자의 제2 생체 신호와 상기 제1 생체 신호가 모두 측정된 제2 신호를 획득하는 단계, (b) 상기 제1 신호와 제2 신호를 동기화하는 단계 및 (c) 상기 동기화된 제1 신호와 제2 신호의 차이를 계산하여 상기 제2 신호에서 상기 제1 생체 신호를 제거하고 상기 제2 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하되, 상기 제1 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호가 측정되도록 설정된 거리에 배치되고, 상기 제2 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호가 모두 측정되도록 설정된 거리에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 호흡과 심장 박동이 모두 담겨있는 레이더 신호로부터 실시간으로 심장 박동 수는 물론 심장 박동 파형을 검출할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 레이더를 이용한 생체 신호 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정의 실험 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 시스템은 제1 레이더(10), 제2 레이더(20) 및 생체 신호 측정 장치(100)를 포함할 수 있다.
참고로, 본 발명을 이용하여 측정할 수 있는 생체 신호 측정 대상자의 생체 신호는 호흡, 심장 박동 및 근육의 이완과 수축 등 다양하나, 이하에서는 생체 신호 측정 대상자로 레이더 신호를 송신하고, 생체 신호 측정 대상자부터 반사된 반사 신호에 호흡 및 심장 박동 신호가 포함된 경우, 심장 박동 신호 검출하는 실시예를 설명하도록 한다.
또한, 본 발명에서 레이더는 IR-UWB(Impulse-Radio Ultra Wide Band) 레이더를 일 실시예로서 사용할 수 있다. 물론, 본 발명의 레이더가 IR-UWB로 한정되는 것은 아니며, 실시예에 따라서 생체 신호 측정 대상자로부터 생체 신호를 획득할 수 있는 다양한 레이더가 사용될 수 있다.
일반적으로 호흡에 따른 움직임이 심장 박동에 따른 움직임보다 상대적으로 크므로, 호흡에 따른 주파수 성분의 고조파 성분 및 잡음 등에 의해 심장 박동 신호의 검출은 용이하지 않다. 특히, 고조파 성분은 외부 잡음과 섞여서 상당한 크기 값을 가지기 때문에, 심장 박동 신호의 검출에 장애물이 될 수 있다.
이에, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 레이더(10, 20)를 이용하여 생체 신호 측정 대상자의 호흡 및 심장 박동 신호가 모두 포함된 반사 신호에서 심장 박동 신호를 검출하되, 반사 신호를 주파수 영역으로 변환하지 않고 시간 축에서 실시간으로 심장 박동 신호를 검출하며, 그 정확도를 높일 수 있는 방안을 제공하고자 한다.
구체적으로, 제1 레이더(이하, ‘원거리 레이더’라 칭함)(10)는 생체 신호 측정 대상자의 심장 박동이 측정되지 않고 호흡은 측정되도록 설정된 거리(이하 ‘원거리’라 칭함)에 배치하고, 제2 레이더(이하, ‘근거리 레이더’라 칭함)(20)는 생체 신호 측정 대상자의 호흡과 심장 박동이 모두 측정되도록 설정된 거리(이하 ‘근거리’라 칭함)에 배치한다.
여기서, 상기 ‘원거리’ 및 ‘근거리’는 생체 신호 측정 대상자의 신체 조건과 생체 신호 측정 환경 등 실시예에 따라서 얼마든지 다르게 설정될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 ‘원거리’ 및 ‘근거리’를 특정하지 않았음을 밝혀둔다.
한편, 생체 신호 측정 장치(100)는 원거리 레이더(10)의 호흡이 측정된 신호(이하, ‘원거리 신호’라 칭함)를, 근거리 레이더(20)의 호흡과 심장 박동이 모두 측정된 신호(이하 ‘근거리 신호’라 칭함)에 근사화시켜 두 신호를 동기화 시키고, 두 신호의 차이를 구하여 호흡과 심장 박동 신호가 모두 포함된 근거리 신호에서 심장 박동 신호를 검출할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 주파수 도메인이 아닌 시간 축에서 심장 박동 신호를 검출할 수 있으므로 심장 박동 수의 측정뿐만 아니라, 실시간으로 심장 박동 펄스를 관측할 수 있어, 비 접촉 및 원격으로 생체 신호 측정 대상자의 생체 신호를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 3을 참조하여 생체 신호 측정 장치(100)의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 원거리 레이더 신호 획득부(110), 근거리 레이더 신호 획득부(120), 신호 동기화부(130), 생체 신호 검출부(140), 제어부(150) 및 저장부(160)를 포함할 수 있다.
참고로, 생체 신호 측정 장치(100)는 원거리 레이더(10) 및 근거리 레이더(20)와 별도로 존재할 수도 있고, 생체 신호 측정 장치(100)에 원거리 레이더(10) 및 근거리 레이더(20)가 포함될 수도 있다.
생체 신호 측정 장치(100)의 각 구성 요소를 설명하면, 원거리 레이더 신호 획득부(110)는 생체 신호 측정 대상자로부터 반사된 원거리 레이더(10)의 원거리 신호(S1), 즉, 생체 신호 측정 대상자의 호흡이 측정된 신호를 획득할 수 있으며, 이를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 1]과 같다.
여기서 SB1은 호흡 신호이고, N1은 노이즈를 나타낸다.
한편, 근거리 레이더 신호 획득부(120)는 생체 신호 측정 대상자로부터 반사된 근거리 레이더(20)의 근거리 신호(S2), 즉, 생체 신호 측정 대상자의 호흡과 심장 박동이 모두 측정된 신호를 획득할 수 있으며, 이를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 2]와 같다.
여기서 SB2는 호흡 신호, SH2는 심장 박동 신호, N2는 노이즈를 나타낸다.
한편, 신호 동기화부(130)는 원거리 신호(S1)를 근거리 신호(S2)에 근사화시킨 신호를 생성함으로써 원거리 신호(S1)와 근거리 신호(S2)를 동기화할 수 있다.
여기서 ‘동기화’는 두 신호의 차이 신호를 획득하기 위해 두 신호의 주기와 위상을 근사화하는 것을 의미한다.
이를 위해 신호 동기화부(130)는 LMS(Least Mean Squares) 필터 또는 Projection 방법 등을 이용하여 원거리 신호(S1)를 근거리 신호(S2)에 근사화시킨 신호()를 생성할 수 있으며, 이를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 3]과 같다.
즉, 실제 근거리 신호 S2에서 근사화된 신호 를 차감하면 차이 신호(SH)를 획득할 수 있는데, 이 차이 신호(SH)가 실제 근거리 신호 S2에서 호흡 신호를 제거한 심장 박동 신호이다.
이를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 4]와 같다.
이를 수학식으로 나타내면 아래의 [수학식 5]와 같다.
여기서, SH2는 근거리 신호(S2)의 심장 박동 신호이며, N은 노이즈를 나타낸다.
한편, 제어부(150)는 생체 신호 측정 장치(100)의 구성 요소들, 예를 들어 원거리 레이더 신호 획득부(110), 근거리 레이더 신호 획득부(120), 신호 동기화부(130) 및 생체 신호 검출부(140)가 생체 신호 측정을 위해 각각 전술한 동작을 수행하도록 제어할 수 있으며, 후술하는 저장부(160) 또한 제어할 수 있다.
한편, 저장부(160)는 제어부(150)가 생체 신호 측정 장치(100)의 상기 구성 요소들을 제어하도록 하는 알고리즘과 제어 과정에서 사용되거나 파생되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 시스템은 레이더 모듈(30) 및 생체 신호 측정 장치(200)를 포함할 수 있다.
참고로, 도 2의 실시예에서는 원거리 레이더(10)와 근거리 레이더(20) 등 서로 다른 두 개의 레이더의 ‘배치 거리’를 생체 신호 측정 대상자를 기준으로 다르게 설정하여 원거리 레이더(10)는 호흡을 측정하고 근거리 레이더(20)는 호흡과 심장 박동을 모두 측정하도록 하였다.
그러나 도 4의 실시예에서는 서로 다른 이득(gain)을 가지는 두 개의 레이더가 하나의 레이더 모듈(30)로 구현되었다.
즉, 두 개의 레이더 중 상대적으로 이득이 낮은 제1 레이더(이하 ‘저이득 레이더’라 칭함)(31)를 이용하여 호흡을 측정하고, 상대적으로 이득이 높은 제2 레이더(이하 ‘고이득 레이더’라 칭함)(32)를 이용하여 호흡과 심장 박동 신호를 모두 측정하는 것이다.
여기서 상기 ‘이득이 낮다’는 것은 생체 신호 측정 대상자의 심장 박동이 측정되지 않고 호흡은 측정되도록 이득이 설정된 것을 의미하며, ‘이득이 높다’는 것은 생체 신호 측정 대상자의 호흡과 심장 박동이 모두 측정되도록 이득이 설정된 것을 의미한다.
따라서 이득의 낮고 높음은 생체 신호 측정 대상자의 신체 조건과 생체 신호 측정 환경 등 실시예에 따라서 얼마든지 다르게 설정될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 이득의 낮고 높은 정도를 특정하지 않았음을 밝혀둔다.
참고로 도 4에서, 저이득 레이더(31)와 고이득 레이더(32)가 하나의 레이더 모듈(30)로 구현된 실시예를 설명하였지만, 다른 실시예로서 저이득 레이더(31)와 고이득 레이더(32)가 별도로 존재할 수도 있다. 이 경우 레이더의 이득에 따라서 호흡을 측정하거나 호흡과 심장 박동을 모두 측정하므로, 생체 신호 측정 대상자로부터의 배치 거리는 동일할 것이다.
한편, 생체 신호 측정 장치(200)는 저이득 레이더(31)의 호흡이 측정된 신호(이하 ‘저이득 신호’라 칭함)를, 고이득 레이더(32)의 호흡과 심장 박동이 모두 측정된 신호(이하 ‘고이득 신호’라 칭함)에 근사화시켜 두 신호를 동기화 시키고, 두 신호의 차이를 구하여 호흡과 심장 박동 신호가 모두 포함된 근거리 신호에서 심장 박동 신호를 검출할 수 있다.
따라서, 생체 신호 측정 장치(200)는 도 2의 생체 신호 측정 장치(100)와 동일하게, 주파수 도메인이 아닌 시간 축에서 심장 박동 신호를 실시간으로 검출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(200)는 저이득 레이더 신호 획득부(210), 고이득 레이더 신호 획득부(220), 신호 동기화부(230), 생체 신호 검출부(240), 제어부(250) 및 저장부(260)를 포함할 수 있다.
참고로, 생체 신호 측정 장치(200)는 레이더 모듈(30)과 별도로 존재할 수도 있고, 생체 신호 측정 장치(200)에 레이더 모듈(30)이 포함될 수도 있다. 물론 저이득 레이더(31)와 고이득 레이더(32)가 하나의 레이더 모듈(30)로 구현되지 않고, 별도로 각각 배치될 수도 있다.
각 구성 요소를 설명하면, 저이득 레이더 신호 획득부(210)는 저이득 레이더(31)의 저이득 신호, 즉, 생체 신호 측정 대상자의 호흡이 측정된 신호를 획득할 수 있으며, 고이득 레이더 신호 획득부(220)는 고이득 레이더(32)의 고이득 신호, 즉, 생체 신호 측정 대상자의 호흡과 심장 박동이 모두 측정된 신호를 획득할 수 있다.
한편, 신호 동기화부(230)는 저이득 신호를 고이득 신호에 근사화시킨 신호를 생성함으로써 저이득 신호와 고이득 신호를 동기화할 수 있으며, 생체 신호 검출부(240)는 신호 동기화부(230)에서 생성된 근사화된 신호와 실제 고이득 신호의 차이를 통해 차이 신호인 심장 박동 신호를 검출할 수 있다.
한편, 제어부(250)는 생체 신호 측정 장치(200)의 구성 요소들, 예를 들어 저이득 레이더 신호 획득부(210), 고이득 레이더 신호 획득부(220), 신호 동기화부(230) 및 생체 신호 검출부(240)가 생체 신호 측정을 위해 각각 전술한 동작을 수행하도록 제어할 수 있으며, 후술하는 저장부(260) 또한 제어할 수 있다.
한편, 저장부(260)는 제어부(250)가 생체 신호 측정 장치(200)의 상기 구성 요소들을 제어하도록 하는 알고리즘과 제어 과정에서 사용되거나 파생되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
도 5의 생체 신호 측정 장치(200)는 도 2의 생체 신호 측정 장치(100)와 비교했을 때, 서로 다른 배치 거리를 가지는 레이더를 사용했는지 또는 서로 다른 이득을 가지는 레이더를 사용했는지의 차이가 있다.
따라서, 도 5의 생체 신호 측정 장치(200)는 도 2의 생체 신호 측정 장치(100)를 설명하면서 기재한 [수학식 1] 내지 [수학식 5]를 이용하여 주파수 도메인이 아닌 시간 축에서 심장 박동 신호를 실시간으로 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6의 흐름도는 도 2의 원거리 레이더(10), 근거리 레이더(20) 및 생체 신호 측정 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
이하, 생체 신호 측정 장치(100)를 주체로 도 6의 흐름도를 설명하도록 한다.
생체 신호 측정 장치(100)는 원거리 레이더(10)의 원거리 신호와 근거리 레이더(20)의 근거리 신호를 각각 획득한다(S601).
여기서 원거리 신호는 생체 신호 측정 대상자의 호흡이 측정된 것이고, 근거리 신호는 생체 신호 측정 대상자의 호흡 및 심장 박동이 모두 측정된 것이다.
S601 후, 생체 신호 측정 장치(100)는 호흡 신호이 측정된 원거리 신호를 근거리 신호에 근사화시킨 신호를 생성하여 원거리 신호와 근거리 신호 동기화한다(S602).
S602 후, 생체 신호 측정 장치(100)는 근사화된 신호와 실제 근거리 신호와의 차이 신호를 계산한다(S603).
S603 후, 생체 신호 측정 장치(100)는 S603에서 계산된 차이 신호를 심장 박동 신호로 검출한다(S604).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7의 흐름도는 도 4의 레이더 모듈(30) 및 생체 신호 측정 장치(200)에 의해 수행될 수 있다.
이하, 생체 신호 측정 장치(200)를 주체로 도 7의 흐름도를 설명하도록 한다.
생체 신호 측정 장치(200)는 저이득 레이더(31)의 저이득 신호와 고이득 레이더(31)의 고이득 신호를 각각 획득한다(S701).
여기서 저이득 신호는 생체 신호 측정 대상자의 호흡이 측정된 것이고, 고이득 신호는 생체 신호 측정 대상자의 호흡 및 심장 박동이 모두 측정된 것이다.
S701 후, 생체 신호 측정 장치(200)는 호흡이 측정된 저이득 신호를 고이득 신호에 근사화시킨 신호를 생성하여 저이득 신호와 고이득 신호를 동기화한다(S702).
S702 후, 생체 신호 측정 장치(200)는 근사화된 신호와 실제 고이득 신호와의 차이 신호를 계산한다(S703).
S703 후, 생체 신호 측정 장치(200)는 S703에서 계산된 차이 신호를 심장 박동 신호로 검출한다(S704).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 8에서, (a)는 원거리 레이더(10)의 원거리 신호에 대한 그래프이고, (b)는 근거리 레이더(20)의 근거리 신호에 대한 그래프이다.
참고로, 저이득 레이더(31)와 고이득 레이더(32)의 저이득 신호 및 고이득 신호에 대한 그래프 역시 도 8의 (a) 및 (b)와 동일할 것이다.
(a)와 (b)의 그래프를 비교하면, 주기적인 특징은 유사하나 위상에는 서로 차이가 있음을 알 수 있다.
이에, 생체 신호 측정 장치(100, 200)는 LMS 필터나 Projection 방법을 이용하여 상기 위상 차이를 근사화하여 두 신호를 동기화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이더를 이용한 생체 신호 측정의 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 9에서, (a)는 ECG(ElectroCardioGram) 센서를 이용하여 실제 심장 박동에 따른 전기적 신호를 측정한 파형이고, (b)는 본 발명의 생체 신호 측정 장치(100, 200)를 이용하여 측정한 파형이다.
(a)와 (b)의 파형을 비교하면, 두 파형의 주기가 대부분 일치하는 것을 확인할 수 있다.
이는 본 발명의 생체 신호 측정 장치(100, 200) 및 그를 이용한 생체 신호 측정 방법을 통해 호흡 및 심장 박동이 모두 포함된 신호에서 심장 박동 신호를 정확히 검출하는데 효과가 있음을 보여주는 것이다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (10)
- 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 장치에 있어서,제1 레이더로부터 측정 대상자의 제1 생체 신호가 측정된 제1 신호를 획득하는 제1 신호 획득부;제2 레이더로부터 상기 측정 대상자의 제2 생체 신호와 상기 제1 생체 신호가 모두 측정된 제2 신호를 획득하는 제2 신호 획득부;상기 제1 신호와 제2 신호를 동기화하는 신호 동기화부; 및상기 동기화된 제1 신호와 제2 신호의 차이를 계산하여 상기 제2 신호에서 상기 제1 생체 신호를 제거하고 상기 제2 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출부를 포함하되,상기 제1 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호가 측정되도록 설정된 거리에 배치되고,상기 제2 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호가 모두 측정되도록 설정된 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
- 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 장치에 있어서,제1 레이더로부터 측정 대상자의 제1 생체 신호가 측정된 제1 신호를 획득하는 제1 신호 획득부;제2 레이더로부터 상기 측정 대상자의 제2 생체 신호와 상기 제1 생체 신호가 모두 측정된 제2 신호를 획득하는 제2 신호 획득부;상기 제1 신호와 제2 신호를 동기화하는 신호 동기화부; 및상기 동기화된 제1 신호와 제2 신호의 차이를 계산하여 상기 제2 신호에서 상기 제1 생체 신호를 제거하고 상기 제2 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출부를 포함하되,상기 제1 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호가 측정되도록 설정된 이득(gain) 값을 가지며,상기 제2 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호가 모두 측정되도록 설정된 이득 값을 가지는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 제1 생체 신호는 상기 측정 대상자의 호흡이고,상기 제2 생체 신호는 상기 측정 대상자의 심장 박동인 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 신호 동기화부는상기 제1 신호의 주기와 위상을 상기 제2 신호에 근사화시켜 상기 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
- 제4 항에 있어서,상기 신호 동기화부는LMS(Least Mean Squares) 필터 또는 프로젝션(Projection) 방법을 이용하여 상기 제1 신호의 주기와 위상을 상기 제2 신호에 근사화하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
- 제2 항에 있어서,상기 제1 레이더 및 제2 레이더는하나의 레이더 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
- 생체 신호 측정 장치가 레이더를 이용하여 생체 신호를 측정하는 방법에 있어서,(a) 제1 레이더로부터 측정 대상자의 제1 생체 신호가 측정된 제1 신호와, 제2 레이더로부터 상기 측정 대상자의 제2 생체 신호와 상기 제1 생체 신호가 모두 측정된 제2 신호를 획득하는 단계;(b) 상기 제1 신호와 제2 신호를 동기화하는 단계; 및(c) 상기 동기화된 제1 신호와 제2 신호의 차이를 계산하여 상기 제2 신호에서 상기 제1 생체 신호를 제거하고 상기 제2 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하되,상기 제1 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호가 측정되도록 설정된 거리에 배치되고,상기 제2 레이더는 상기 측정 대상자로부터 상기 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호가 모두 측정되도록 설정된 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 방법.
- 제7 항에 있어서,상기 제1 생체 신호는 상기 측정 대상자의 호흡이고,상기 제2 생체 신호는 상기 측정 대상자의 심장 박동인 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 방법.
- 제7 항에 있어서,상기 (b) 단계는상기 제1 신호의 주기와 위상을 상기 제2 신호에 근사화시켜 상기 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 방법.
- 제7 항 내지 제9 항 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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