(57)【要約】【課題】  ノイズの除去された生体信号を測定する装置、単位測定器及び方法を提供する。【解決手段】  被検者の皮膚に配列された単位測定器のそれぞれから、単位測定器それぞれの電極間の電気的特性の差である生体信号と電気的特性の共通成分であるノイズ信号とを受信し、単位測定器のうち第２単位測定器の第２電極間の第２ノイズ信号を利用して、単位測定器のうち第１単位測定器の第１電極間の第１生体信号からノイズを除去する、生体信号を測定する装置及び方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の皮膚に配列された単位測定器それぞれから、前記各単位測定器の電極間の電気的特性の差である生体信号と、前記電気的特性の共通成分であるノイズ信号とを受信する受信部と、
前記単位測定器のうち第２単位測定器の第２電極間の第２ノイズ信号を利用して、前記単位測定器のうち第１単位測定器の第１電極間の第１生体信号からノイズを除去するノイズ除去部と、
を備えることを特徴とする生体信号測定装置。
【請求項２】
前記ノイズ除去部は、前記第１生体信号から第２ノイズ信号を減算することで前記第１生体信号のノイズを除去することを特徴とする請求項１に記載の生体信号測定装置。
【請求項３】
前記ノイズ除去部は、
第１単位測定器の第１電極間の第１ノイズ信号と前記第２ノイズ信号とを比較する比較部と、
前記比較結果によって前記第２ノイズ信号を利用して、前記第１生体信号からノイズを除去する干渉ノイズ除去部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の生体信号測定装置。
【請求項４】
前記干渉ノイズ除去部は、
前記比較結果によって、前記第１ノイズ信号と前記第２ノイズ信号との差が臨界値以下ならば、前記第２ノイズ信号を利用して前記第１生体信号からノイズを除去することを特徴とする請求項３に記載の生体信号測定装置。
【請求項５】
前記第２ノイズ信号は、前記第１電極間のインピーダンスと前記第２電極間のインピーダンスとの差に基づいて前記第１ノイズ信号と差を持つことを特徴とする請求項３に記載の生体信号測定装置。
【請求項６】
前記電気的特性の差は電位差であり、前記電気的特性の共通成分は共通電圧であることを特徴とする請求項１に記載の生体信号測定装置。
【請求項７】
前記電気的特性の差と前記共通成分とは、前記電極のうち測定電極から検出され、前記共通成分は前記電極のうち接地電極にフィードバックされることを特徴とする請求項１に記載の生体信号測定装置。
【請求項８】
前記ノイズ除去部は、
第１単位測定器の第１電極間の第１ノイズ信号を利用して、第２単位測定器の第２電極間の第２生体信号からノイズを除去することを特徴とする請求項１に記載の生体信号測定装置。
【請求項９】
被検者の皮膚に接触している電極間の電気的特性の差から生体信号を検出する検出部と、
前記電極間の電気的特性の共通成分からノイズ信号を検出し、検出されたノイズ信号を増幅するノイズ検出部と、
前記生体信号及び前記増幅されたノイズ信号を生体信号測定装置に送信する通信部と、
を備えることを特徴とする単位測定器。
【請求項１０】
前記増幅されたノイズ信号は、前記被検者の皮膚に配列された複数の単位測定器のうち、前記単位測定器とは異なる単位測定器の生体信号のノイズを除去するところに利用されることを特徴とする請求項９に記載の単位測定器。
【請求項１１】
被検者の皮膚に接触している第１電極間の電気的特性の差から第１生体信号を検出する検出部と、
前記被検者の皮膚に配列された単位測定器から、前記単位測定器の第２電極間の電気的特性の共通成分である第２ノイズ信号を受信する受信部と、
前記第２ノイズ信号を利用して前記第１生体信号からノイズを除去するノイズ除去部と、
を備えることを特徴とする生体信号測定装置。
【請求項１２】
被検者の皮膚に配列された単位測定器それぞれから、前記各単位測定器の電極間の電気的特性の差である生体信号を受信する段階と、
前記単位測定器それぞれから、前記各単位測定器の電極間の電気的特性の共通成分であるノイズ信号を受信する段階と、
前記単位測定器のうち第２単位測定器の第２電極間の第２ノイズ信号を利用して、前記単位測定器のうち第１単位測定器の第１電極間の第１生体信号からノイズを除去する段階と、
を含むことを特徴とする生体信号測定方法。
【請求項１３】
第１生体信号からノイズを除去する前記段階は、
前記第１生体信号から第２ノイズ信号を減算することで前記第１生体信号のノイズを除去することを特徴とする請求項１２に記載の生体信号測定方法。
【請求項１４】
第１生体信号からノイズを除去する前記段階は、
第１単位測定器の第１電極間の第１ノイズ信号と前記第２ノイズ信号とを比較し、前記比較結果によって、前記第２ノイズ信号を利用して前記第１生体信号からノイズを除去することを特徴とする請求項１２に記載の生体信号測定方法。
【請求項１５】
第１生体信号からノイズを除去する前記段階は、
前記比較結果によって、前記第１ノイズ信号と前記第２ノイズ信号との差が臨界値以下ならば、前記第２ノイズ信号を利用して前記第１生体信号からノイズを除去することを特徴とする請求項１４に記載の生体信号測定方法。
【請求項１６】
前記第２ノイズ信号は、前記第１電極間のインピーダンスと前記第２電極間のインピーダンスとの差に基づいて前記第１ノイズ信号と差を持つことを特徴とする請求項１４に記載の生体信号測定方法。
【請求項１７】
前記電気的特性の差は電位差であり、前記電気的特性の共通成分は共通電圧であることを特徴とする請求項１２に記載の生体信号測定方法。
【請求項１８】
前記電気的特性の差と前記共通成分とは、前記電極のうち測定電極から検出され、前記共通成分は、前記電極のうち接地電極にフィードバックされる請求項１２に記載の生体信号測定方法。
【請求項１９】
第１生体信号からノイズを除去する前記段階は、
第１単位測定器の第１電極間の第１ノイズ信号を利用して、第２単位測定器の第２電極間の第２生体信号からノイズを除去することを特徴とする請求項１２に記載の生体信号測定方法。
【請求項２０】
請求項１２ないし１９のうちいずれか１項に記載の方法をコンピュータで行わせるためのプログラムを記録し、コンピュータで読み取り可能であることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の生体信号を測定するための装置と方法、及びそのための単位測定器に係り、特に、被検者の生体信号からノイズを除去することで、被検者の生体信号を正確に測定するための装置と方法、及びそのための単位測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の健康状態を診断するための多様な医療装備が使用されているか、または開発中にある。健康診断過程における患者の便宜を図り、健康診断結果を迅速に得るためには、患者の電気的な生体信号、例えば、心電図、脳波、筋電図を測定するための医療装備の重要性が浮び上がっている。これらの生体信号は電気的信号であるという特性上、ノイズなしに正確に測定することが非常に大切である。
生体信号の一例である心電図信号からノイズを除去する技術は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国登録特許公報ＵＳ７，０９２，７５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、複数の単位測定器を利用した生体信号の測定時に、単位測定器同士の干渉によるノイズを除去することで、さらに正確に被検者の生体信号を測定できる装置と方法、及びそのための単位測定器を提供することである。
【０００５】
本発明の他の課題は、単位測定器同士の共通電圧の差に対する補償を行うことで、小型の単位測定器を利用して正確な生体信号を測定できる装置、単位測定器及び方法を提供することである。
本発明のさらに他の課題は、前記方法をコンピュータで行わせるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することである。
本発明の一実施形態が解決しようとする技術的課題は、前記の技術的課題に限定されず、さらに他の技術的課題が存在しうる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面による生体信号測定装置は、被検者の皮膚に配列された単位測定器それぞれから、前記各単位測定器の２つの測定電極における電気的特性の差である生体信号と、前記電気的特性の共通成分であるノイズ信号とを受信する受信部と、前記単位測定器のうち第２単位測定器の２つの第２測定電極における電気的特性の共通成分である第２ノイズ信号を利用して、前記単位測定器のうち第１単位測定器の２つの第１測定電極における電気的特性の差である第１生体信号からノイズを除去するノイズ除去部と、を備える。
【０００７】
本発明の他の側面による単位測定器は、被検者の皮膚に接触している２つの測定電極における電気的特性の差から生体信号を検出する検出部と、前記２つの測定電極における電気的特性の共通成分からノイズ信号を検出し、検出されたノイズ信号を増幅するノイズ検出部と、前記生体信号及び前記増幅されたノイズ信号を生体信号測定装置に送信する通信部と、を備える。
【０００８】
本発明の他の側面による生体信号測定装置は、被検者の皮膚に接触している２つの第１測定電極における電気的特性の差から第１生体信号を検出する検出部と、前記被検者の皮膚に配列された単位測定器から、前記単位測定器の２つの第２測定電極における電気的特性の共通成分である第２ノイズ信号を受信する受信部と、前記第２ノイズ信号を利用して前記第１生体信号からノイズを除去するノイズ除去部と、を備える。
【０００９】
本発明のさらに他の側面による生体信号測定方法は、被検者の皮膚に配列された単位測定器それぞれから、前記各単位測定器の２つの測定電極における電気的特性の差である生体信号を受信する段階と、前記単位測定器それぞれから、前記各単位測定器の２つの測定電極における電気的特性の共通成分であるノイズ信号を受信する段階と、前記単位測定器のうち第２単位測定器の２つの第２測定電極における電気的特性の共通成分である第２ノイズ信号を利用して、前記単位測定器のうち第１単位測定器の２つの第１測定電極における電気的特性の差である第１生体信号からノイズを除去する段階と、を含む。
【００１０】
本発明のさらに他の側面によって、前記生体信号測定方法をコンピュータで行わせるためのプログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の単位測定器により測定された生体信号の比較または合成を通じて、単位測定器相互間の干渉によるノイズを除去することによって、携帯の容易性、使用の便利性、及び測定の効率性を確保しながら、より正確に被検者の生体信号を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による生体信号測定装置１０の構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による単位測定器２０の構成図である。
【図３】本発明の一実施形態による検出部２２及びノイズ検出部２３の構成図である。
【図４】本発明の一実施形態による増幅器２２１及び増幅器２３１を示す図面である。
【図５】本発明の一実施形態による受信部１１、ノイズ除去部１２を示す図面である。
【図６】本発明の一実施形態によるノイズ除去部１２の構成図である。
【図７】本発明の一実施形態による生体信号測定装置１０の構成図である。
【図８】本発明の一実施形態による生体信号測定装置８０の構成図である。
【図９】本発明の一実施形態による生体信号測定方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態による生体信号測定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態では本発明の趣旨が不明瞭になることを回避するために、被検者の生体信号を測定するための構成のみを説明する。ただし、当業者ならば、被検者の生体信号を測定するための構成以外に他の汎用的な構成が付加できるということを理解できるであろう。例えば、医者などの医療専門家が生体信号を認識可能にするために、被検者の生体信号を測定する構成に対して、被検者の生体信号をスクリーンまたは紙上にディスプレイする構成などが付加される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態による生体信号測定装置１０の構成図である。図１を参照すれば、本発明の一実施形態による生体信号測定装置１０は、受信部１１及びノイズ除去部１２を備える。ただし、図１に示した生体信号測定装置は、本発明の一具現例に過ぎず、図１に示した構成要素に基づいて色々な変形が可能であるということを、当業者ならば理解できるであろう。
【００１５】
受信部１１は、被検者３０の皮膚に配列された単位測定器それぞれから生体信号を受信する。これらの生体信号は、単位測定器それぞれの電極における電気的特性の差から検出される。具体的に、電極と被検者３０の皮膚との間に発生する電気的インターフェイシングに基づいて電極間には電気的特性の差が発生し、単位測定器は、これらの電極間の電気的特性の差を検出する。一般的に、このような電気的特性は電位であり、電気的特性の差は電位差である。
【００１６】
生体信号には、心電図（ＥＣＧ、Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ）信号が含まれる。一般的に、心電図信号は、被検者３０の心臓の筋収縮及び弛緩時に発生する活動電流の和が、外部の特定の２つの位置で電位差として測定されたグラフ形態の信号である。ただし、本発明の実施形態によれば、生体信号は、心電図信号だけでなく脳波信号、筋電図信号などの被検者３０の身体から電気的に検出される他の生体信号でもありうる。
【００１７】
受信部１１は、被検者３０の皮膚に配列された単位測定器それぞれからノイズ信号を受信する。これらのノイズ信号は、単位測定器それぞれの電極における電気的特性の共通成分から検出される。一般的に、電気的特性は、電極と被検者３０の皮膚との間の電気的インターフェイシングによってそれぞれの電極で発生し、このような電気的特性の共通成分は、それぞれの電極における電気的特性に含まれた同一ないし類似した形態の信号成分を意味する。このような共通的な成分の代表的な一例には、共通的な電圧波形成分が含まれる。これについては、以下でさらに説明する。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による単位測定器２０の構成図である。図２を参照すれば、本発明の一実施形態による単位測定器２０は、検出部２２、ノイズ検出部２３及び通信部２４を備える。ただし、図２に示した単位測定器は、本発明の一具現例に過ぎず、図２に示した構成要素に基づいて色々な変形が可能であるということを、当業者ならば理解できるであろう。
【００１９】
検出部２２は、被検者の皮膚に接触している電極における電気的特性の差から生体信号を検出する。一般的に電極のうち測定電極２１１、２１２は、被検者３０の皮膚表面に位置して被検者３０の皮膚と電気的インターフェイシングを行い、検出部２２は、このような電気的インターフェイシングに基づいて測定電極２１１、２１２に発生する電気的特性の差を検出する。この時、電気的特性の差は電位差でありうる。また、検出部２２は、かかる電位差に基づいて経時的に上昇及び下降を繰り返すグラフ形態の生体信号を生成する。
【００２０】
図３は、本発明の一実施形態による検出部２２及びノイズ検出部２３の構成図である。図３を参照すれば、本発明の一実施形態による検出部２２は、増幅器２２１及び信号処理部２２２を備える。ただし、図３に示した検出部は本発明の一具現例に過ぎず、図３に示した構成要素に基づいて色々な変形が可能であるということを、当業者ならば理解できるであろう。
【００２１】
増幅器２２１は、測定電極２１１、２１２における電気的特性の差を増幅する。例えば、増幅器２２１は、測定電極２１１、２１２から増幅器２２１の入力端子に入力された電位の差を増幅する。このような増幅器２２１の一例には、測定電極２１１、２１２間の電位差を測定できる差動増幅器または計測増幅器が含まれる。ただし、本発明の一実施形態によれば、増幅器２２１は、差動増幅器または計測増幅器以外に、測定電極２１１、２１２における電位の差を測定するために受動及び能動素子で構成された回路で代替できる。
【００２２】
図４は、本発明の一実施形態による増幅器２２１及び増幅器２３１を示す図面である。図４を参照すれば、本発明の一実施形態による増幅器２２１は、測定電極２１１における電気的特性と測定電極２１２における電気的特性との差を検出する計測増幅器である。この時、検出された電気的特性の差を数式的に表現すれば、下記の数式１の通りである。次の数式１でＶｏｕｔは、電気的特性の差、すなわち、電位差を意味し、Ｖ１は、測定電極２１１における電気的特性、すなわち、電位を意味し、Ｖ２は、測定電極２１２における電気的特性、すなわち、電位を意味し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲｇａｉｎは、増幅器２２１を構成する抵抗を意味する。
【数１】
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【００２３】
信号処理部２２２は、検出された電気的特性の差を入力されて生体信号を出力する。具体的に、信号処理部２２２は、少なくとも一つの信号プロセシングに基づいて検出された電気的特性の差から生体信号を生成できる。一般的に、信号プロセシングは、信号から所望の情報を抽出、伝達、保存するか、またはシステムを管理、制御できるように信号に何らかの加工を行うことを意味する。したがって、信号処理部２２２は、経時的に電気的特性の差をグラフ形態の信号として検出し、検出された信号からノイズを除去し、増幅し、増幅されたアナログ形態の信号をデジタル形態の信号に変換し、デジタル信号に対する演算を行って生体信号を生成する。これに、本発明の一実施形態によれば、信号処理部２２２には、信号プロセシングのための増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、演算器、ノイズフィルタなどが含まれる。
【００２４】
ノイズ検出部２３は、電極２１１、２１２における電気的特性の共通成分からノイズ信号を検出し、検出されたノイズ信号を増幅する。一般的に電極２１１、２１２における電気的特性の共通成分は、それぞれの電極における電気的特性に含まれた、同一ないし類似した形態の信号成分を意味する。例えば、この共通成分は、すべての電位に含まれた電位成分、すなわち、電極２１１における電気的特性と電極２１２における電気的特性の双方に含まれた電位成分、を意味する。また、この共通成分は、測定電極２１１と接地電極２１３間の電圧と、電極２１２と接地電極２１３間の電圧の双方に含まれた共通的な電圧成分を意味することもある。
【００２５】
一般的に、電気的特性の共通成分は、被検者３０の周囲のノイズ源によって被検者３０に入力された共通モードノイズにより発生する。例えば、被検者３０の周囲の電力線は、被検者に「有機電流」（ｏｒｇａｎｉｃ＿ｃｕｒｒｅｎｔ）という共通モードノイズを発生させ、測定電極２１１から検出された電気的特性と、測定電極２１２から検出された電気的特性とには、共通的にこのような有機電流による共通成分が含まれる。ただし、このような共通成分は生体信号に対するノイズとして作用するので、除去されねばならない。
【００２６】
ノイズ検出部２３は、測定電極２１１、２１２における電気的特性の共通成分を効果的に除去するために、「右脚駆動回路」（Ｄｒｉｖｅｎ−Ｒｉｇｈｔ  Ｌｅｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ、ＤＲＬ）を含む。一般的に右脚駆動回路は、測定電極２１１、２１２の電気的特性の共通成分を接地電極２１３にフィードバックするための回路である。図３を参照してさらに具体的に説明すれば、ノイズ検出部２３は、右脚駆動回路と信号処理部２３２とを備える。この時、右脚駆動回路は、測定電極２１１、２１２における電気的特性の共通成分を検出するために、同じ値の２つの平均化抵抗Ｒと増幅器２３１とで構成される。また、増幅器２３１は、２つの平均化抵抗Ｒから検出された共通成分を反転及び増幅して出力する反転増幅器である。一方、増幅器２３１の出力は接地電極２１３にフィードバックされる。
【００２７】
信号処理部２３２は、増幅器２３１の出力を接地電極２１３にフィードバックする。このように、信号処理部２３２は、増幅器２３１の出力からノイズ信号を生成する。具体的に、信号処理部２３２は、少なくとも一つの信号プロセシングに基づいて増幅器２３１の出力からノイズ信号を生成する。一般的に、信号プロセシングは、信号から所望の情報を抽出、伝達、保存するか、またはシステムを管理、制御できるように信号に何らかの加工を施すことを意味する。したがって、信号処理部２３２は、増幅器２３１の出力の経時的な差をグラフ形態の信号として検出し、検出された信号からノイズを除去し、増幅し、増幅されたアナログ形態の信号をデジタル形態の信号に変換し、デジタル信号に対する演算を行って生体信号を生成する。したがって、本発明の一実施形態によれば、信号処理部２３２には、信号プロセシングのための増幅器、Ａ／Ｄコンバータ、演算器、ノイズフィルタなどが含まれる。
また、信号処理部２３２はノイズ信号を増幅する。増幅されたノイズ信号は、前記被検者３０の皮膚に配列された複数の単位測定器のうち、単位測定器２０とは異なる単位測定器の生体信号のノイズを除去するのに利用される。
【００２８】
通信部２４は、生体信号と増幅されたノイズ信号とを生体信号測定装置１０に送信する。一般的に、通信部２４は、多様な有線または無線通信チャンネルを通じて生体信号と増幅されたノイズ信号とを生体信号測定装置１０に伝送する。したがって、通信部２４には、有線または無線通信のためのモジュールが含まれる。
【００２９】
単位測定器２０の測定電極２１１、２１２、及び接地電極２１３は互いに一定の距離で近接して位置する。具体的に、測定電極２１１、２１２は、互いに一定の距離で近接して位置し、測定電極２１１と接地電極２１３または測定電極２１２と接地電極２１３も、互いに一定の距離で近接して位置する。また、互いに一定の距離で近接して位置した測定電極２１１、２１２、及び接地電極２１３は、単位測定器２０の小型化を可能にする。例えば、測定電極２１１、２１２、及び接地電極２１３が互いに一定の距離で近接して単位測定器２０の一側面に付着されることで、単位測定器２０は、携帯が容易で使用の簡単な小型心電図測定装置を具現できる。一定の距離の一例には２ｃｍが含まれる。
【００３０】
図５は、本発明の一実施形態による受信部１１及びノイズ除去部１２を示す図面である。ノイズ除去部１２は、単位測定器のうち第２単位測定器の第２電極間の第２ノイズ信号を利用して、単位測定器のうち第１単位測定器の第１電極間の第１生体信号からノイズを除去する。一般的に、ノイズ除去部１２は、第１生体信号から第２ノイズ信号を減算することで第１生体信号のノイズを除去する。以下、図５を参照してさらに具体的に説明する。
【００３１】
受信部１１は、単位測定器のうち第１単位測定器５１から受信された第１生体信号５１４と、第２単位測定器から受信された第２ノイズ信号５２５とをノイズ除去部１２に伝達し、ノイズ除去部１２は、第１生体信号５１４から第２ノイズ信号５２５が除去された第１生体信号５１６を生成する。これと同様に、受信部１１は、単位測定器のうち第２単位測定器５２から受信された第２生体信号５２４と、第１単位測定器から受信された第１ノイズ信号５１５とをノイズ除去部１２に伝達し、ノイズ除去部１２は、第２生体信号５２４から第１ノイズ信号５１５が除去された信号５２６を生成する。
【００３２】
第１単位測定器５１は、第１測定電極５１１、５１２における電気的特性の共通成分を第１接地電極５１３にフィードバックすることで、すなわち、右脚駆動回路を通じて、第１測定電極５１１、５１２における電気的特性の共通成分によるノイズが除去された第１生体信号５１４を生成する。これと同様に、第２単位測定器５２は、第２測定電極５２１、５２２間の電気的特性の共通成分を第２接地電極５２３にフィードバックすることで、すなわち、右脚駆動回路を通じて、第２測定電極５２１、５２２間の共通成分によるノイズが除去された第２生体信号５２４を生成する。このように、第１生体信号５１４は、第１測定電極５１１、５１２における電気的特性の共通成分によるノイズが除去された信号であり、第２生体信号５２４は、第２測定電極５２１、５２２における電気的特性の共通成分によるノイズが除去された信号である。
【００３３】
それにも拘わらず、第１生体信号５１４には、第２接地電極にフィードバックされる第２測定電極５２１、５２２における電気的特性の共通成分によるノイズが含まれる。これと同様に、第２生体信号５２４には、第１接地電極にフィードバックされる第１測定電極５１１、５１２における電気的特性の共通成分によるノイズが含まれる。すなわち、複数の単位測定器のうちいずれか一つにより検出される生体信号には、単位測定器のうち少なくとも一つ以上の他の単位測定器からフィードバックされる共通成分によるノイズが含まれうる。また、他の単位測定器の共通成分によるノイズは、複数の単位測定器の共通成分に差がある場合にさらに明らかに表れる。例えば、第１接地電極５１３にフィードバックされる共通成分と、第２接地電極５２３にフィードバックされる共通成分との間に差がある場合、第１生体信号５１４には、第２接地電極５２３にフィードバックされる共通成分によるノイズが含まれうる。
【００３４】
一般的に、第１単位測定器の共通成分と第２単位測定器の共通成分との差は、第１電極５１１、５１２と第２電極５２１、５２２との間の測定環境パラメータの差から由来する。例えば、第１生体信号５１４と第２生体信号とが同時に検出される場合、第１電極５１１、５１２における被検者の呼吸の程度、生体信号測定装置１０の電源による誘導電流及びインピーダンスなどの測定環境パラメータと、第２電極５２１、５２２におけるそれとの差は、第１単位測定器の共通成分と第２単位測定器の共通成分との差を引き起こす。これと同様に、第２ノイズ信号５２５と第１ノイズ信号５１５も差がある。
【００３５】
一般的に、第１単位測定器の共通成分と第２単位測定器の共通成分との差は、生体信号測定時に被検者３０が安定状態にある場合より、被検者３０が歩行、走行などの動的状態にある場合にさらに大きい。さらに、前述したように、共通成分は反転増幅器で増幅することで、大きいノイズとして作用する。
【００３６】
ノイズ除去部１２は、第１生体信号５１４から第２ノイズ信号５２５を減算することで、第１生体信号５１４に含まれた第２単位測定器の共通成分によるノイズを除去する。これと同様に、ノイズ除去部１２は、第２生体信号５２４から第１ノイズ信号５１５を減算することで、第２生体信号５２４に含まれた第１単位測定器の共通成分によるノイズを除去する。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態によるノイズ除去部１２の構成図である。図６に示したように、ノイズ除去部１２は、比較部１２１及び干渉ノイズ除去部１２２を備える。ただし、図６に示したノイズ除去部１２は本発明の一具現例に過ぎず、図６に示した構成要素に基づいて色々な変形が可能であるということを、当業者ならば理解できるであろう。
【００３８】
比較部１２１は、第１単位測定器５１の第１電極５１１、５１２、５１３のうちの第１測定電極５１１、５１２間の第１ノイズ信号５１５と、第２ノイズ信号５２５とを比較する。比較部１２１は、第１ノイズ信号５１５の値と第２ノイズ信号５２５の値との差を計算し、計算された差値を臨界値と比較して、計算された差値が臨界値以上であるかどうかを判断する。この時、第１ノイズ信号５１５と第２ノイズ信号５２５とは、経時的に上昇及び下降を繰り返すグラフ形態である。したがって、比較部１２１は、第１ノイズ信号５１５と第２ノイズ信号５２５とを所定の時点を基準として同期化して、経時的に第１ノイズ信号５１５の値と第２ノイズ信号５２５の値との差を計算し、計算された差値を臨界値と比較して、計算された差値が臨界値以上であるかどうかを判断できる。このような差は、時間または周波数領域で行われる多様な演算のうち少なくとも一つ以上による。このような臨界値は、ユーザの入力によって定められる。例えば、０に近く設定された臨界値は、干渉信号によるノイズ除去効果を高めることができる。
【００３９】
干渉ノイズ除去部１２２は、比較結果によって第１生体信号５１４から第２ノイズ信号５２５を除去する。一般的に、干渉ノイズ除去部１２２は、比較部１２１における比較結果、計算された差値が臨界値以上である場合、第１生体信号５１４から第２ノイズ信号５２５を減算する。第１生体信号５１４と第２ノイズ信号５２５とは、経時的に上昇及び下降を繰り返すグラフ形態である。したがって、干渉ノイズ除去部１２２は、第１生体信号５１４と第２ノイズ信号５２５とを所定の時点を基準として同期化することで、第１生体信号５１４から第２ノイズ信号５２５を減算できる。このような差は、時間または周波数領域で行われる多様な演算のうち少なくとも一つ以上による。
【００４０】
本発明の一実施形態によれば、比較部１２１は、第２単位測定器５２の第２電極５２１、５２２、５２３のうちの、第２測定電極５２１、５２２間の第２ノイズ信号５２５と、第１ノイズ信号５１５とを比較し、干渉ノイズ除去部１２２は、比較結果によって第２生体信号５２４から第１ノイズ信号５１５を除去する。一般的に、比較部１２１は、第２ノイズ信号５２５の値と第１ノイズ信号５１５の値との差を計算し、計算された差値を臨界値と比較して、計算された差値が臨界値以上であるかどうかを判断し、干渉ノイズ除去部１２２は、比較部１２１での比較結果、計算された差値が臨界値以上である場合、第２生体信号５２４から第１ノイズ信号５１５を減算する。
【００４１】
図７は、本発明の一実施形態による生体信号測定装置１０の構成図である。図７に示したように、本発明の一実施形態によれば、生体信号測定装置１０は、合成部１３をさらに備える。合成部１３は、第１生体信号５１４から第２ノイズ信号５２５が除去された信号５１６と、第２生体信号５２４から第１ノイズ信号５１５が除去された信号５２６とを合成して生体信号を生成する。一般的に、第２ノイズ信号が除去された第１生体信号５１６及び第１ノイズ信号が除去された第２生体信号５２６は経時的にグラフ形態で検出される。したがって、合成部１３は、第２ノイズ信号が除去された第１生体信号５１６のグラフの時間軸上の点のうち少なくとも一つを基準として、第２ノイズ信号が除去された第１生体信号５１６と第１ノイズ信号が除去された第２生体信号５２６との和に基づいて生体信号を生成できる。また、本発明の一実施形態によれば、合成部１３は、第１生体信号５１４と第２生体信号５２４とを合成して生体信号を生成し、ノイズ除去部１２は、このような生体信号から第１ノイズ信号５１５、第２ノイズ信号５２５のうち少なくとも一つを除去する。
【００４２】
第１測定電極５１１、５１２、及び第１接地電極５１３、第２測定電極５２１、５２２、及び第２接地電極５２３は、それぞれ一対をなす３つの電極である。この時、第１電極５１１、５１２、５１３には第１測定電極５１１、５１２と第１接地電極５１３とが含まれ、第２電極５２１、５２２、５２３には第２測定電極５２１、５２２と第２接地電極５２３とが含まれる。ただし、本発明の別の実施形態によれば、第１電極と第２電極とはそれぞれ測定電極のみで構成され、第１接地電極と第２接地電極とは同一に構成されてもよい。第１電極５１１、５１２、５１３、第２電極５２１、５２２、５２３は、ウェットタイプ電極、またはドライタイプ電極で具現される。ウェットタイプ電極は、固体形態の伝導性物質である電極に電解質成分のゲルが塗布されており、該当ゲルが被検者３０の皮膚に接触する形態であり、ドライタイプ電極は、固体形態の伝導性物質である電極が被検者３０の皮膚に直接接触する形態である。
【００４３】
第１測定電極５１１、５１２は、互いに一定の間隔で近接して配列される。一般的に、第１測定電極５１１、５１２は、標準１２リードの電極相互間の距離より小さな距離で近接して接触する。例えば、第１測定電極５１１、５１２は、互いに２ｃｍの間隔で近接して配列される。また、第１測定電極５１１、５１２それぞれと第１接地電極５１３とは、互いに一定の間隔で近接して配列される。例えば、第１測定電極５１１、５１２それぞれは、第１接地電極５１３と２ｃｍの間隔で近接して配列される。これと同様に、第２測定電極５２１、５２２は、互いに一定の間隔で近接して配列され、第２測定電極５２１、５２２それぞれと第２接地電極５２３とは、互いに一定の間隔で近接して配列される。
【００４４】
少なくとも第１単位測定器５１と第２単位測定器５２とを含む複数の単位測定器が、電極の接触部位の特性に基づいて被検者３０の皮膚に配列される。一般的に、このような接触部位の特性は、第１測定電極５１１、５１２における電気的特性の差と、第２測定電極５２１、５２２における電気的特性の差との類似性に基づいて定められる。この時、電気的特性差の代表的な一例には電位差が含まれる。
【００４５】
第１単位測定器５１と第２単位測定器５２とを含む単位測定器は、パッドに含まれる。例えば、このようなパッドは、被検者３０の皮膚との接触を容易にするために、パッチ型パッドである。一般的に、パッドは第１パッドと第２パッドとでそれぞれ構成され、第１単位測定器５１は第１パッドに含まれ、第２単位測定器５２は第２パッドに含まれるように構成される。この場合、第２パッドは、第１パッドと臨界距離以下に近接して位置する。この時、臨界距離の一例には１０ｃｍが含まれる。本発明の一実施形態によれば、第１単位測定器５１と第２単位測定器５２いずれも一つのパッドに構成されてもよい。また、このようなパッドは、一般的に電極と被検者３０の皮膚との電気的インターフェイシングに影響を与えないように不導体で構成される。不導体の一例には、ゴム、繊維、プラスチックなどの多様な素材が含まれる。また、第１単位測定器５１と第２単位測定器５２とは、パッドに含まれるように柔軟な回路基板で構成される。また、第１単位測定器５１と第２単位測定器５２とは、パッドから着脱自在に構成される。
【００４６】
電極は配列される。一般的に、第１電極５１１、５１２、５１３は、第１単位測定器５１が含まれたパッドに配列され、第２電極５２１、５２２、５２３は、第２単位測定器５２が含まれたパッドに配列される。例えば、パッドは第１パッドと第２パッドとでそれぞれ構成され、第１電極５１１、５１２、５１３は第１パッドに配列され、第２電極５２１、５２２、５２３は第２パッドに配列される。ただし、第１電極５１１、５１２、５１３と第２電極５２１、５２２、５２３いずれも一つのパッドに配列されてもよい。また、電極はパッドから着脱自在に構成される。例えば、電極は、パッドからの着脱のためにスナップボタンと共に構成される。
【００４７】
本発明の一実施形態による生体信号測定装置１０は、信号５１６、信号５２６及び合成部１３から出力される生体信号を提示するためのディスプレイを備えるか、またはディスプレイと連結される。また、生体信号測定装置１０は、携帯電話、ＰＤＡ、コンピュータなどの多様な形態の携帯用端末で具現されてもよい。
【００４８】
図８は、本発明の一実施形態による生体信号測定装置８０の構成図である。図７を参照すれば、本発明の一実施形態による生体信号測定装置８０は、検出部８１、受信部８２及びノイズ除去部８３を備える。ただし、図７に示した生体信号測定装置は本発明の一具現例に過ぎず、図７に示した構成要素に基づいて色々な変形が可能であるということを、当業者ならば理解できるであろう。
【００４９】
検出部８１は、被検者の皮膚に接触している第１電極間の電気的特性の差から第１生体信号を検出する。一般的に電極のうち測定電極は、被検者３０の皮膚と電気的インターフェイシングを行い、検出部８１は、このような電気的インターフェイシングに基づいて測定電極間に発生する電気的特性の差を検出する。また、検出部８１は、このような電位差に基づいて経時的に上昇及び下降を繰り返すグラフ形態の第１生体信号を生成する。
【００５０】
検出部８１は、第１測定電極における電気的特性の共通成分から第１ノイズ信号を検出する。一般的に測定電極における電気的特性の共通成分は、測定電極における電気的特性に共通的に含まれた値を意味する。このような共通成分は第１生体信号に対するノイズとして作用するので、除去されなければならない。したがって、検出部８１は、測定電極にける電気的特性の共通成分を効果的に除去するために右脚駆動回路を備える。一般的に右脚駆動回路は、測定電極における電気的特性の共通成分を接地電極にフィードバックするための回路である。
【００５１】
この外の、検出部８１について説明されていない事項は、前記の図２ないし図６を通じて検出部２２及びノイズ検出部２３と関連して説明された内容と同一であるか、またはかかる内容から当業者により容易に想到できるので、これ以上の説明を省略する。
【００５２】
受信部８２は、被検者の皮膚に配列された単位測定器９０から、単位測定器の第２測定電極における電気的特性の共通成分である第２ノイズ信号を受信する。この外の、受信部８２について説明されていない事項は、前記の図１ないし図６を通じて第２単位測定器から第２ノイズ信号を受信する受信部１１に関連して説明された内容と同一であるか、またはかかる内容から当業者により容易に想到できるので、これ以上の説明を省略する。
【００５３】
ノイズ除去部８３は、第１生体信号から第２ノイズ信号を除去する。この外の、ノイズ除去部８３について説明されていない事項は、前記の図１ないし図６を通じて第１生体信号から第２ノイズ信号を除去するノイズ除去部１２に関連して説明された内容と同一であるか、またはかかる内容から当業者により容易に想到できるので、これ以上の説明を省略する。
【００５４】
図９は、本発明の一実施形態による生体信号測定方法を示すフローチャートである。図９に示した実施形態による生体信号測定方法は、図１に示した生体信号測定装置１０で時系列的に処理される各段階から構成される。したがって、以下の説明で省略された内容があるとしても、生体信号測定装置１０に関して以上で記述された内容、または、かかる内容から当業者により容易に想到できる内容は、図９に示した実施形態による生体信号測定方法にも適用される。
【００５５】
段階９０１で受信部１１は、被検者の皮膚に配列された単位測定器それぞれから、単位測定器それぞれの測定電極における電気的特性の差である生体信号を受信する。段階９０２で受信部１１は、単位測定器それぞれから、単位測定器それぞれの測定電極における電気的特性の共通成分であるノイズ信号を受信する。段階９０３でノイズ除去部１２は、第２単位測定器から受信された第２ノイズ信号を利用して、第１単位測定器から受信された第１生体信号からノイズを除去する。
【００５６】
図１０は、本発明の一実施形態による生体信号測定方法を示すフローチャートである。図１０に示した実施形態による生体信号測定方法は、図１に示した生体信号測定装置１０で時系列的に処理される各段階から構成される。したがって、以下の説明で省略された内容があるとしても、生体信号測定装置１０に関して以上で記述された内容、または、かかる内容から当業者により容易に想到できる内容は、図１０に示した実施形態による生体信号測定方法にも適用される。
【００５７】
段階１００１で受信部１１は、被検者の皮膚に配列された単位測定器それぞれから、単位測定器それぞれの測定電極における電気的特性の差である生体信号を受信する。段階１００２で受信部１１は、単位測定器それぞれから、単位測定器それぞれの測定電極における電気的特性の共通成分であるノイズ信号を受信する。段階１００３で比較部１２１は、第１単位測定器の第１測定電極における第１ノイズ信号と前記第２ノイズ信号とを比較する。段階１００４で比較部１２１は、第１ノイズ信号と第２ノイズ信号との差が臨界値以下であるかどうかを決定する。段階１００５で、干渉ノイズ除去部１２２は、比較結果によって、第１ノイズ信号と第２ノイズ信号との差が臨界値以下ならば、第２ノイズ信号を利用して第１生体信号からノイズを除去する。
【００５８】
図９及び図１０に示したそれぞれの実施形態による生体信号測定方法は、コンピュータで行われるプログラムで作成でき、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用して前記プログラムを動作させる汎用ディジタルコンピュータで具現できる。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的判読媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）などの記録媒体を含む。
【００５９】
以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心として説明したが、当業者ならば、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現できるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるあらゆる差異点は本発明に含まれていると解釈されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、生体信号測定装置、単位測定器関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００６１】
１０、８０    生体信号測定装置
１１、８２    受信部
１２、８３    ノイズ除去部
１３    合成部
２０、９０    単位測定器
２２、８１    検出部
２３    ノイズ検出部
２４    通信部
３０    被検者
５１    第１単位測定器
５２    第２単位測定器
１２１    比較部
１２２    干渉ノイズ除去部
２１１、２１２    測定電極
２１３    接地電極
２２１、２３１    増幅器
２２２、２３２    信号処理部
５１１、５１２    第１測定電極、第１電極
５１３    第１接地電極、第１電極
５１４    第１生体信号
５１５    第１ノイズ信号
５１６    第２ノイズ信号が除去された第１生体信号
５２１、５２２    第２測定電極、第２電極
５２３    第２接地電極、第２電極
５２４    第２生体信号
５２５    第２ノイズ信号
５２６    第１ノイズ信号が除去された第２生体信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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