생체신호 보정장치 및 방법
APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING BIO-SIGNALS
특허 요약
본 발명에 따르면, 생체신호 보정에 있어서, 임의의 측정장치를 통해 사람의 심박수 등과 같은 생체신호가 입력되는 경우 생체신호를 증폭하는 증폭단에서 입력되는 생체신호의 크기에 대응되게 서로 다른 증폭율이 실시간으로 조정되어 적용되도록 함으로써 생체신호 측정장치의 문제로 인해 입력되는 생체신호의 크기가 일정하지 않게 되더라도 일정한 수준의 크기를 가지는 생체신호가 안정적으로 출력될 수 있도록 한다.
청구항
번호청구항
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생체정보 측정장치로부터 입력된 생체신호의 크기를 검출하고 상기 생체신호의 크기에 따라 상기 생체신호의 증폭율을 실시간으로 조정하는 진폭 조정부와,상기 조정에 따른 증폭율로 상기 생체신호를 증폭시키는 증폭부를 포함하며,상기 진폭 조정부는,상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 전치 증폭부와,상기 전치 증폭된 생체신호를 정류하여 정류된 생체신호를 생성하는 정류부와,기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스라인 신호를 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 정류된 생체신호의 피크 파형을 인식하고, 상기 피크 파형의 크기가 기준 전압 범위내 값이 되도록 상기 증폭부의 증폭율을 조정하는 증폭율 조정부를 포함하는 생체신호 보정장치.

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제 1 항에 있어서,상기 증폭율은 제1 증폭율 및 제2 증폭율을 포함하고,상기 증폭부는,상기 제1 증폭율에 따라 상기 생체신호를 1차로 증폭시키는 제1 증폭부와,상기 제1 증폭부에 직렬로 연결되며, 상기 제1 증폭부로부터 증폭된 상기 생체신호를 상기 제2 증폭율에 따라 2차로 증폭시키는 제2 증폭부 를 포함하는 생체신호 보정장치.

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삭제

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제 2 항에 있어서,상기 증폭율 조정부는,상기 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 베이스라인 신호 보다 전압 크기가 큰 피크 파형이 존재하는 상기 정류된 생체신호의 구간 내부에서 상기 피크 파형을 인식하고, 상기 구간에서 상기 피크 파형의 피크 전압의 크기를 디지털 비트로 변환하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 출력이 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 진폭 조정신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 SAR-ADC부와,상기 제2 증폭부로부터 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 상기 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 상기 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 제어부를 포함하는 생체신호 보정장치.

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제 4 항에 있어서,상기 제어부는, 상기 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하고, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위내 포함되지 않는 경우, 상기 SAR-ADC부로부터 출력되는 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 상기 제1 증폭율을 조절하며,상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위내 포함되는 경우에는 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조절하는 생체신호 보정장치.

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제 4 항에 있어서,상기 보정장치는,상기 정류부의 출력단에 상기 생체신호의 평활을 위한 커패시터 어레이를 더 포함하고,상기 SAR-ADC부는,상기 평활된 생체신호의 크기가 감소할 때 상기 피크 파형의 값을 인식한 뒤, 상기 피크 파형의 인식 동작을 멈추어 전력 소모를 최소화하는 생체신호 보정장치.

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제 2 항에 있어서,상기 진폭 조정부는,상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 전치 증폭부와,기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스 라인 신호를 기반으로 각 생체신호의 주기에서 상기 베이스라인 신호 보다 전압 크기가 큰 피크 파형을 검출하고, 검출된 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 복수의 디지털 비트로 변환하는 SAR-ADC부와,상기 SAR-ADC부로부터 인가되는 상기 복수의 디지털 비트 중 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하고 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 출력이 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 진폭 조정 신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 피크 투 피크 검출부와,상기 제2 증폭부로부터 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 제어부를 포함하는 생체신호 보정장치.

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제 7 항에 있어서,상기 피크 투 피크 검출부에 연결되며, 상기 생체신호의 제1 주기에 대응되는 제2 주기를 가지도록 설정된 리셋 신호를 발생하여 상기 피크 투 피크 검출부의 동작을 제어하고, 상기 리셋 신호가 인가되는 시점에 상기 진폭 조정 신호가 상기 제1 증폭부로 인가되도록 제어하는 리셋 발생부를 더 포함하는 생체신호 보정장치.

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제 8 항에 있어서,상기 피크 투 피크 검출부는,상기 리셋 발생부로부터 인가되는 상기 리셋 신호의 포지티브 에지(positive edge)를 검출하여 상기 진폭 조정 신호를 상기 제1 증폭부로 인가하는 생체신호 보정장치.

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진폭 조정부와 증폭부를 포함하는 생체신호 보정장치에 의해 수행되는 생체신호 보정방법으로서,상기 진폭 조정부에서 생체정보 측정장치로부터 측정된 생체신호를 입력 받는 단계와,상기 진폭 조정부에서 상기 생체신호의 크기를 검출하고, 상기 생체신호의 크기에 따라 상기 생체신호의 증폭율을 실시간으로 조정하는 단계와,상기 증폭부에서 상기 조정에 따른 증폭율로 상기 생체신호를 증폭시키는 단계를 포함하며,상기 조정하는 단계는,상기 진폭 조정부에서 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 단계와,상기 진폭 조정부에서 상기 전치 증폭된 생체신호를 정류하여 정류된 생체신호를 생성하는 단계와,상기 진폭 조정부에서 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 정류된 생체신호의 피크 파형을 인식하고, 상기 피크 파형의 크기가 기준 전압 범위내 값이 되도록 제어하는 단계를 포함하는 생체신호 보정방법.

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제 10 항에 있어서,상기 증폭율은 제1 증폭율 및 제2 증폭율을 포함하고,상기 증폭시키는 단계는,상기 증폭부내 제1 증폭부에서 상기 제1 증폭율에 따라 상기 생체신호를 1차로 증폭시키는 단계와,상기 증폭부내 상기 제1 증폭부와 직렬로 연결되는 제2 증폭부에서 상기 1차로 증폭된 상기 생체신호를 상기 제2 증폭율에 따라 2차로 증폭시키는 단계를 포함하는 생체신호 보정방법.

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삭제

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제 11 항에 있어서,상기 제어하는 단계는,상기 진폭 조정부에서 상기 베이스라인 신호와 상기 정류된 생체신호를 비교하여 상기 베이스라인 신호 보다 전압 크기가 큰 피크 파형이 존재하는 상기 정류된 생체신호의 구간내에서 상기 피크 파형을 인식하는 단계와,상기 진폭 조정부가 상기 피크 파형의 크기를 디지털 비트로 변환하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭율을 조정하는 진폭 조정 신호를 생성하는 단계와,상기 진폭 조정부에서 상기 진폭 조정 신호를 이용하여 상기 제1 증폭율로 증폭된 상기 피크 파형의 크기가 소정 범위내 값이 되도록 제어하는 단계를 포함하는 생체신호 보정방법.

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제 13 항에 있어서,상기 방법은, 상기 진폭 조정부에서 상기 제2 증폭율를 통해 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 생체신호 보정방법.

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제 14 항에 있어서,상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계는,상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하는 단계와,상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되지 않는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조절하는 단계와,상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭율을 조절하는 단계를 포함하는 생체신호 보정방법.

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제 11 항에 있어서,상기 조정하는 단계는,상기 진폭 조정부에서 상기 입력된 생체신호를 기설정된 사전 증폭율로 전치 증폭시키는 단계와,상기 진폭 조정부에서 기설정된 DC 전압 레벨을 가지는 베이스 라인 신호를 기반으로 각 생체신호의 주기에서 상기 베이스라인 신호 보다 전압 크기가 큰 피크 파형을 검출하고, 검출된 피크 파형에 대한 피크 전압의 크기를 복수의 디지털 비트로 변환하는 단계와,상기 진폭 조정부에서 상기 복수의 디지털 비트 중 최대값에서 최소값을 뺀 디지털 비트를 생성하고, 상기 디지털 비트를 기반으로 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조정하는 진폭 조정 신호를 생성하는 단계와,상기 진폭 조정부에서 상기 진폭 조정 신호를 이용하여 상기 제1 증폭율로 증폭된 상기 피크 파형의 크기가 소정범위내 값이 되도록 제어시키는 단계를 포함하는 생체신호 보정방법.

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제 16 항에 있어서,상기 방법은, 상기 진폭 조정부에서 상기 제2 증폭율를 통해 출력되는 최종 생체신호의 크기가 기설정된 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율 또는 상기 제2 증폭부의 제2 증폭율을 조정하여 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 생체신호 보정방법.

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제 17 항에 있어서,상기 기준 전압 범위내 포함되도록 제어하는 단계는,상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위를 벗어나는 경우, 상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정 범위에 포함되는지 여부를 검사하는 단계와,상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되지 않는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 디지털 비트의 값을 조정하여 상기 제1 증폭부의 제1 증폭율을 조절하는 단계와,상기 제1 증폭부의 출력이 상기 소정범위에 포함되는 경우, 상기 진폭 조정부에서 상기 최종 생체신호의 크기가 상기 기준 전압 범위내 포함되도록 상기 제2 증폭율을 조절하는 단계를 포함하는 생체신호 보정방법.

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제 16 항에 있어서,상기 진폭 조정 신호를 생성하는 단계는,상기 진폭 조정부에서 상기 생체신호의 제1 주기에 대응되는 제2 주기를 가지도록 설정된 리셋 신호를 발생시키는 단계와,상기 진폭 조정부에서 상기 리셋 신호가 인가되는 시점에 상기 진폭 조정 신호를 생성하는 단계를 포함하는 생체신호 보정방법.