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PPG 신호를 이용한 동잡음 제거 장치 및 그 방법

  • 기술번호 : KST2019025252
  • 담당센터 : 서울서부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-6124-6930
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 PPG 신호를 이용한 동잡음 제거 장치 및 그 방법에 관한 것으로 본 발명에 따른 동잡음 제거 장치를 이용한 동잡음 제거 방법에 있어서, 피측정자로부터 측정된 PPG 신호와 3축(X축,Y축,Z축) 가속도 신호를 수신하는 단계, 상기 PPG 신호와 3축 가속도 신호를 일정 시간 단위의 구간으로 추출하고, 기 설정된 대역폭으로 필터링하는 단계, 상기 추출된 구간에 해당하는 PPG 신호 및 3축 가속도 신호를 푸리에 변환하여 주파수 도메인으로 변환하는 단계, 상기 3축 가속도에 대한 주파수 도메인 각각의 평균 파워를 연산하여 평균 파워 스펙트럼이 작은 값부터 큰 값을 가지도록 X축, Y축, Z축에 대한 파워 스펙트럼을 배열하는 단계, 그리고 상기 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 X축, Y축, Z축 가속도에 대한 파워 스펙트럼을 상기 배열한 순서대로 순차적으로 제거하여 상기 PPG 신호에 대한 최종 파워 스펙트럼을 추출하는 단계를 포함한다.본 발명에 따르면, PPG 신호에서 3축 가속도 값을 작은 평균 값을 가지는 축부터 점진적으로 제거함으로써, 안정적이고 효율적으로 동잡음을 제거할 수 있다. 또한, 기존의 동잡음 제거 알고리즘에 비해 보다 계산량이 간소해지는 장점이 있다.
Int. CL A61B 5/00 (2006.01.01) A61B 5/026 (2006.01.01)
CPC A61B 5/721(2013.01) A61B 5/721(2013.01) A61B 5/721(2013.01) A61B 5/721(2013.01) A61B 5/721(2013.01)
출원번호/일자 1020160114398 (2016.09.06)
출원인 숭실대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1831064-0000 (2018.02.13)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20180222) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2016.09.06)
심사청구항수 10

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 숭실대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 동작구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 신현출 대한민국 서울특별시 동작구
2 안지훈 대한민국 서울특별시 양천구
3 송희망 대한민국 전라남도 순천시 장승길 **,

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 특허법인태백 대한민국 서울 금천구 가산디지털*로 *** 이노플렉스 *차 ***호

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 숭실대학교산학협력단 대한민국 서울특별시 동작구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2016.09.06 수리 (Accepted) 1-1-2016-0868406-03
2 선행기술조사의뢰서
Request for Prior Art Search
2017.06.12 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
3 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2017.07.19 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-6-2017-0123089-53
4 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2017.08.18 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0576608-84
5 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2017.10.18 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2017-1027159-30
6 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2017.10.18 수리 (Accepted) 1-1-2017-1027158-95
7 등록결정서
Decision to grant
2018.02.12 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0104795-45
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번호 청구항
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동잡음 제거 장치를 이용한 동잡음 제거 방법에 있어서, 피측정자로부터 측정된 PPG 신호와 3축(X축, Y축, Z축) 가속도 신호를 수신하는 단계, 상기 PPG 신호와 3축 가속도 신호를 일정 시간 단위의 구간으로 추출하고, 기 설정된 대역폭으로 필터링하는 단계, 상기 추출된 구간에 해당하는 PPG 신호 및 3축 가속도 신호를 푸리에 변환하여 주파수 도메인으로 변환하는 단계, 최소 제곱법을 이용하여 상기 3축 가속도에 대한 주파수 도메인 각각의 평균 파워를 연산하여 평균 파워 스펙트럼이 작은 값부터 큰 값을 가지도록 X축, Y축, Z축에 대한 파워 스펙트럼을 배열하는 단계, 그리고상기 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 X축, Y축, Z축 가속도에 대한 파워 스펙트럼을 배열한 순서대로 순차적으로 제거하여 상기 PPG 신호에 대한 최종 파워 스펙트럼을 추출하는 단계를 포함하고,상기 PPG 신호에 대한 최종 파워 스펙트럼을 추출하는 단계는,상기 X축, Y축, Z축 중에서 파워 스펙트럼이 가장 작은 제1축에 대응하는 파워 스펙트럼에 대한 제1 계수 값을 설정하는 단계,상기 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 제1축에 대한 스펙트럼에 상기 제1 계수값을 곱하여 차감하는 단계,상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼을 이용하여 X축, Y축, Z축 중에서 파워 스펙트럼이 두번째로 작은 제2축에 대하여 제2 계수 값을 설정하는 단계,상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 제2축에 대한 스펙트럼에 상기 제2 계수값을 곱하여 차감하는 단계, 상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼을 이용하여 X축, Y축, Z축 중에서 파워 스펙트럼이 가장 큰 제3축에 대하여 제3 계수 값을 설정하는 단계, 그리고상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 제3축에 대한 스펙트럼에 상기 제3 계수값을 곱하여 차감하여 파워 스펙트럼()를 추출하는 단계를 포함하는 동잡음 제거 방법
2 2
제1항에 있어서, 상기 구간은 이전 구간과 기 설정된 시간만큼 오버랩되도록 추출되며, 상기 X축, Y축, Z축에 대한 파워 스펙트럼을 배열하는 단계는,최소 제곱법을 이용하여 상기 X축, Y축, Z축 각각의 파워 스펙트럼에 대한 평균 값을 연산하는 단계
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삭제
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제2항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 계수 값(ck(i))은 다음의 조건을 만족하도록 설정되는 동잡음 제거 방법:여기서, Pik(f)는 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼을 나타내며, c는 계수, Aik(f)는 3축 가속도에 대한 파워 스펙트럼을 나타내며, k는 배열된 순서에 대응하는 제1 내지 제3축의 인덱스를 나타내며, 는 이전 구간에서 추정한 심박수를 이용한 가드 밴드를 이전 구간에서 추정한 심박수를 이용한 가드 밴드를 나타낸다
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제4항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 계수 값은, 다음의 수학식과 같이 상기 연산된 계수(ck(i))와 이전 구간의 계수()를 이용하여 보정되는 동잡음 제거 방법:여기서, 는 보정된 제1 내지 제3 계수 값이고, 는 자기회귀모델에 사용되는 파라미터이며, 초기값으로 을 설정한다
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제2항에 있어서, 상기 PPG 신호에 대한 최종 파워 스펙트럼을 추출하는 단계는, 다음의 수학식과 같이 이전 구간에서 추출된 최종 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼()와 상기 제3축에 대한 스펙트럼와 상기 제3 계수값의 곱한 값이 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼()를 이용하여 최종 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼()을 추출하는 단계를 더 포함하는 동잡음 제거 방법: 여기서, 은 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 계수값이 곱해진 축에 대한 파워 스펙트럼이 차감된 파워 스펙트럼을 나타내며, 는 가중치 합을 조절하는 파라미터이며, 이전 구간의 초기값은 로 설정한다
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피측정자로부터 측정된 PPG 신호와 3축(X축,Y축,Z축) 가속도 신호를 수신하는 수신부, 상기 PPG 신호와 3축 가속도 신호를 일정 시간 단위의 구간으로 추출하고, 기 설정된 대역폭으로 필터링하는 필터링부, 상기 추출된 구간에 해당하는 PPG 신호 및 3축 가속도 신호를 푸리에 변환하여 주파수 도메인으로 변환하는 변환부, 최소 제곱법을 이용하여 상기 3축 가속도에 대한 주파수 도메인 각각의 평균 파워를 연산하여 평균 파워 스펙트럼이 작은 값부터 큰 값을 가지도록 X축, Y축, Z축에 대한 파워 스펙트럼을 배열하는 배열부, 그리고상기 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 X축, Y축, Z축 가속도에 대한 파워 스펙트럼을 배열한 순서대로 순차적으로 제거하여 상기 PPG 신호에 대한 최종 파워 스펙트럼을 추출하는 추출부를 포함하고,상기 추출부는,상기 X축, Y축, Z축 중에서 파워 스펙트럼이 가장 작은 제1축에 대응하는 파워 스펙트럼에 대한 제1 계수 값을 설정하여, 상기 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 제1축에 대한 스펙트럼에 상기 제1 계수값을 곱하여 차감하고,,상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼을 이용하여 X축, Y축, Z축 중에서 파워 스펙트럼이 두번째로 작은 제2축에 대하여 제2 계수 값을 설정하여, 상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 제2축에 대한 스펙트럼에 상기 제2 계수값을 곱하여 차감하고, 상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼을 이용하여 X축, Y축, Z축 중에서 파워 스펙트럼이 가장 큰 제3축에 대하여 제3 계수 값을 설정하여 상기 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 상기 제3축에 대한 스펙트럼에 상기 제3 계수값을 곱하여 차감하여 파워 스펙트럼()를 추출하는 동잡음 제거 장치
8 8
제7항에 있어서, 상기 구간은 이전 구간과 기 설정된 시간만큼 오버랩되도록 추출되며, 상기 배열부는,최소 제곱법을 이용하여 상기 X축, Y축, Z축 각각의 파워 스펙트럼에 대한 평균 값을 연산하고 상기 평균 값의 크기가 작은 스펙트럼부터 큰 순서대로 상기 X축, Y축, Z축에 대한 파워 스펙트럼을 배열하는 동잡음 제거 장치
9 9
삭제
10 10
제8항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 계수 값(ck(i))은 다음의 조건을 만족하도록 설정되는 동잡음 제거 장치:여기서, Pik(f)는 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼을 나타내며, c는 계수, Aik(f)는 3축 가속도에 대한 파워 스펙트럼을 나타내며, k는 배열된 순서에 대응하는 제1 내지 제3축의 인덱스를 나타내며, 는 이전 구간에서 추정한 심박수를 이용한 가드 밴드를 나타낸다
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제10항에 있어서, 상기 제1 내지 제3 계수 값은, 다음의 수학식과 같이 상기 연산된 계수(ck(i))와 이전 구간의 계수()를 이용하여 보정되는 동잡음 제거 장치:여기서, 는 보정된 제1 내지 제3 계수 값이고, 는 자기회귀모델에 사용되는 파라미터이며, 초기값으로 을 설정한다
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제10항에 있어서, 상기 추출부는, 다음의 수학식과 같이 이전 구간에서 추출된 최종 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼()와 상기 제3축에 대한 스펙트럼와 상기 제3 계수값의 곱한 값이 차감된 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼()를 이용하여 최종 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼()을 추출하는 단계를 더 포함하는 동잡음 제거 장치: 여기서, 은 PPG 신호에 대한 파워 스펙트럼에서 계수값이 곱해진 축에 대한 파워 스펙트럼이 차감된 파워 스펙트럼을 나타내며,는 가중치 합을 조절하는 파라미터이며, 이전 구간의 초기값은 로 설정한다
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1 산업통상자원부 숭실대학교 산학협력단 로봇산업융합핵심기술개발사업 고령화 세대에게 개인별 특화된 복지 서비스를 제공하기위한 빅데이터 기반의 서비스 로봇 개발