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차동위상 도플러 레이다를 이용한 원격 심박센서
Differential-phase Doppler radar for remote heartbeat sensor
소 속
KAIST
연구책임자
홍성철
기술분류
전기/전자
키워드
도플러 레이다, 심박 센서, 신체 움직임 제거, 잡음신호 제거
 
기술개발 단계(TRL 9단계)
기초연구단계 실험단계 시작품단계 제품화단계 사업화
1. 기초이론/실험   3. 실험실 규모의
기본성능 검증
V 5. 확정된 시작품
제작 및 성능평가
  7. 신뢰성 평가 및
수요기업 평가
  9. 사업화  
2. 실용목적의
아이디어,
특허등 개념 정립
  4. 실험실 규모의
평가
  6. 파일롯 규모
시작품 제작 및
성능 평가
  8. 시제품 인증 및
표준화
   
- 생체신호 검출을 위한 차동 위상 도플러 레이다(출원 중)
 
- 본 기술의 하드웨어는 하나의 송신기와 두 개의 수신기로 구성된 도플러 레이다로 구성된다. 두 개의 수신기에서 공통적으로 검출되는 피 측정자의 신체적 움직임을 차동 위상 방법을 이용하여 제거함으로써 움직임에 강한 원격 심박신호 센서를 구현한다. 기존의 원격 심박센서는 피 측정자의 작은 신체 움직임만으로도 정확한 측정이 어렵지만, 차동 위상 도플러 레이다를 이용하면 -3cm~3cm 정도의 신체 움직임으로 인한 잡음 신호를 제거할 수 있다. 또한, 세 개 이상의 수신기를 이용하는 경우 각각의 차동 위상 비교를 통하여 복잡하고 다양한 신체 움직임을 제거 할 수 있다. 즉, 차동 위상 방법을 이용하여 각각 수신기에서 측정된 공통의 잡음을 제거하여 높은 신호 대 잡음비를 갖는 원격 심박신호 측정 기술이다.

 
- 기존의 도플러 레이다를 이용한 원격 심박센서는 피 측정자가 완전히 정지해 있지 않고 신체 움직임을 동반하는 경우 신체 움직임으로 인한 잡음 신호에 의해 측정 오류가 발생한다. 따라서 기존의 원격 심장박동 측정 기술은 적용 범위에 한계를 갖는다. 위의 한계를 극복하기 위하여 제안된 기술에는 피 측정자 전, 후방에 두 개의 센서를 배치하는 방법, 레이다와 카메라를 함께 이용하는 방법 등이 있다. 하지만 이와 같은 기술들은 기존의 도플러 레이다를 이용한 원격 심박센서에 비하여 하드웨어 구성이 매우 복잡하여 비용이 많이 들며 양 방향 레이다 배치는 현실적으로 구현하기 힘들다는 단점이 있다.
- 본 기술은 위에서 설명된 단점을 극복하여 단 방향 레이다 배치만으로 움직임에 강하고 높은 신호 대 잡음비를 갖는 원격 심박센서를 구현할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 차동 위상 방법을 하나의 송신기와 여러 개의 수신기로 구성된 시스템에 적용하여 더욱 복잡하고 넓은 범위의 신체 움직임에 의한 잡음을 제거하는데 응용될 수 있다. 
 
- 전 세계 헬스케어 IT 시장규모는 2016년부터 꾸준히 증가하여 향후 2024년에는 382백만 달러 규모의 시장을 형성할 것이라 예측되며 연 평균 13.4%의 성장률을 가질 것으로 예상된다 (Source: Variant Market Research). 본 기술은 헬스케어 IT 기술 중 모바일 헬스케어, 홈 헬스케어, 그리고 운전자 모니터링 등에 적용 될 수 있다. 헬스케어 분야는 정보의 정확성이 중요한 만큼 발명된 신체 움직임 및 잡음 제거 기술을 통해 견고한 심장박동 센서로서 매우 다양한 헬스케어 기술에 응용 될 수 있다.

 
- 공동연구(Joint R&D), 기술이전(매각)
 
- KAIST 산학협력단 최봉근 (042-350-4793 / bkch@kaist.ac.kr)
 
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