KR102516354B1 - 검출 시점 간 시간 차 측정 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

검출 시점 간 시간 차 측정 방법 및 이를 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

검출 시점 간 시간 차 측정 방법 및 이를 수행하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 검출 시점의 시간 차 측정 방법은 제1 센서로부터 제1 생체 신호의 제1 검출 시점에 연관된 제1 정보를 수신하는 단계와, 제2 센서로부터 제2 생체 신호의 제2 검출 시점에 연관된 제2 정보를 수신하는 단계와, 상기 제1 정보와 상기 제2 정보에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 측정하는 단계를 포함한다.

Description

검출 시점 간 시간 차 측정 방법 및 이를 수행하는 장치{METHOD OF MEASURING TIME DIFFERENCE BETWEEN DETECTION TIME, AND A DEVICE OPERATING THE SAME}
아래 실시예들은 검출 시점 간 시간 차 측정 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것이다.
맥파 전달 시간(Pulse Transit Time(PTT))을 구하기 위해, 신체 다른 부위에 위치한 생체신호 감지 장치들은 유선으로 연결되고, 상기 생체신호 감지 장치들 각각으로부터 PPG(Photo-plethysmogram) 신호 파형이 계속적으로 수집된다. PTT는 수집된 신호 파형들을 비교함으로써 계산된다.
관련 선행기술로, 미국 공개특허공보 제2005-0137827호(발명의 명칭: System and method for managing arrangement position and shape of device)가 있다.
실시예들은 실시간 생체 신호 파형이 아닌 검출 시점과 연관된 정보를 하여 전송 대역폭 및 전송 전력을 감소하는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 검출 시점의 시간 차 측정 방법은 제1 센서로부터 제1 생체 신호의 제1 검출 시점에 연관된 제1 정보를 수신하는 단계와, 제2 센서로부터 제2 생체 신호의 제2 검출 시점에 연관된 제2 정보를 수신하는 단계와, 상기 제1 정보와 상기 제2 정보에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 절대 시간 정보에 동기화된 시간 정보일 수 있다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 상대 시간 정보에 동기화된 시간 정보일 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 제1 정보, 상기 제2 정보, 및 비컨 신호의 수신 시점에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 제1 센서로부터 전송된 제1 비컨 신호를 수신하는 단계와, 상기 제2 센서로부터 전송된 제2 비컨 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 측정하는 단계는 상기 제1 정보, 상기 제2 정보, 및 상기 제1 비컨 신호와 상기 제2 비컨 신호의 수신 시점에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 측정하는 단계는 상기 제1 정보의 제1 수신 시점을 측정하는 단계와, 상기 제2 정보의 제2 수신 시점을 측정하는 단계와, 상기 제1 수신 시점 및 상기 제2 수신 시점에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 상기 비컨 신호의 수신 시점을 기준으로 동기화된 시간 정보일 수 있다.
상기 제1 시점 정보는 상기 제1 비컨 신호에 기초하여 동기화된 시간 정보이고, 상기 제2 시점 정보는 상기 제2 비컨 신호에 기초하여 동기화된 시간 정보일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는 제1 센서로부터 제1 생체 신호의 제1 검출 시점에 연관된 제1 정보를 수신하고, 제2 센서로부터 제2 생체 신호의 제2 검출 시점에 연관된 제2 정보를 수신하는 인터페이스와, 상기 제2 정보와 상기 제2 정보에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 측정하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 절대 시간 정보에 동기화된 시간 정보일 수 있다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 상대 시간 정보에 동기화된 시간 정보일 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 제1 정보, 상기 제2 정보, 및 비컨 신호의 수신 시점에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 계산할 수 있다.
상기 인터페이스는 상기 제1 센서로부터 전송된 제1 비컨 신호를 수신하고, 상기 제2 센서로부터 전송된 제2 비컨 신호를 수신하고, 상기 컨트롤러는 상기 제1 정보, 상기 제2 정보, 및 상기 제1 비컨 신호와 상기 제2 비컨 신호의 수신 시점에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 계산할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 제1 정보의 제1 수신 시점을 측정하고, 상기 제2 정보의 제2 수신 시점을 측정하고, 상기 제1 수신 시점 및 상기 제2 수신 시점에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점간의 시간 차를 계산할 수 있다.
상기 제1 정보와 상기 제2 정보는 상기 비컨 신호의 수신 시점을 기준으로 동기화된 시간 정보일 수 있다.
상기 제1 시점 정보는 상기 제1 비컨 신호에 기초하여 동기화된 시간 정보이고, 상기 제2 시점 정보는 상기 제2 비컨 신호에 기초하여 동기화된 시간 정보일 수 있다.
상기 컨트롤러는 자기장에 의해 상호 결합된 코일을 이용하여 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보 중에서 적어도 하나를 수신할 수 있다.
상기 컨트롤러는 공진기의 충전 및 방전에 따른 코일간 상호 자기장 유도 현상을 이용하여 상기 적어도 하나를 수신할 수 있다.
상기 컨트롤러는 발진기의 온/오프 따른 코일간 상호 자기장 유도 현상을 이용하여 상기 적어도 하나를 수신할 수 있다.
상기 컨트롤러는 상기 자기장에 의해 상호 결합된 코일을 이용하여 상호간에 전력을 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 시스템은 상기 전자 장치와, 상기 제1 센서와, 상기 제2 센서를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서와 상기 제2 센서 중에서 적어도 하나는 상기 전자 장치 내에 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 전자 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 전자 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 전자 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 수행하기 위한 컨트롤러의 일 실시예에 따른 개략적인 블록도이다.
도 11은 도 10에 도시된 컨트롤러의 측정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 도 9에 도시된 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 수행하기 위한 컨트롤러의 다른 실시예에 따른 개략적인 블록도이다.
도 13은 도 12에 도시된 컨트롤러의 측정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 도 5에 도시된 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전자 시스템(10)은 전자 장치(100), 제1 센서(first sensor; 200), 및 제2 센서(second sensor; 300)를 포함할 수 있다.
제1 센서(200)와 제2 센서(300)는 사용자 신체의 다른 위치 상에 착용되어 생체 신호를 검출할 수 있다. 생체 신호는 연속적인(continual), 간헐적인(intermittent), 또는 한 번(one time)의 방식으로 생물학적 존재(biological being)로부터 측정되거나, 모니터되거나, 검출되거나, 또는 감지되는 모든 타입의 신호를 의미하고, 생물학적 존재마다 유니크(unique)한 신호일 수 있다. 예를 들어, 생체 신호는 ECG(electrocardiography) 신호, PPG(photoplethysmogram) 신호, EMG(electromyography) 신호, 음성(voice), 및 신체에서 발생하는 임피던스(impedance) 신호 등을 포함할 수 있다.
제1 센서(200)는 제1 센서(200)를 착용한 사용자로부터 제1 생체 신호를 검출(또는 감지)할 수 있다. 제1 센서(200)는 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점에 연관된 제1 정보를 생성할 수 있다. 제1 센서(200)는 제1 정보를 전자 장치(100)로 전송할 수 있다.
제2 센서(300)는 제2 센서(300)를 착용한 사용자로부터 제2 생체 신호를 검출(또는 감지)할 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점에 연관된 제2 정보를 생성할 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 정보를 전자 장치(100)로 전송할 수 있다.
제1 센서(200)와 제2 센서(300)는 전자 장치(100)와 무선으로 서로 통신할 수 있다.
전자 장치(100)는 제1 센서(200)로부터 전송된 제1 정보를 수신하고, 제2 센서(300)로부터 전송된 제2 정보를 수신할 수 있다. 전자 장치(100)는 제1 정보와 제2 정보에 기초하여 제1 센서(200)가 검출하는 제1 생체 신호의 제1 검출 시점과 제2 센서(300)가 검출하는 제2 생체 신호의 제2 검출 시점간의 시간 차를 측정할 수 있다. 예를 들어, 시간 차는 맥파 전달 시간(Pulse Transit Time(PTT))일 수 있다.
각 센서(200, 300)가 실시간 생체 신호 파형이 아닌 검출 시점과 연관된 정보를 전송함으로써, 전송 대역폭 및 전송 전력이 감소될 수 있다. 또한, 전자 장치(100)의 처리 속도가 향상되고, 전력 소모도 감소될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 전자 시스템의 다른 실시예를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 센서(300)는 전자 장치(100) 내에 구현될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 센서(200)는 전자 장치(100) 내에 구현될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 센서들(200, 300)은 전자 장치(100) 내에 구현될 수 있다. 즉, 제1 센서(200)와 제2 센서(300) 중에서 적어도 하나는 전자 장치(100) 내에 구현될 수 있다. 이에, 제1 센서(200)와 제2 센서(300) 중에서 적어도 하나는 전자 장치(100)와 유선으로 연결될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 전자 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 전자 장치(100)는 인터페이스(interface; 110) 및 컨트롤러(controller; 130)를 포함할 수 있다.
전자 장치(100)는 PC(personal computer), 데이터 서버, 또는 휴대용 장치로 구현될 수 있다.
휴대용 장치는 랩탑(laptop) 컴퓨터, 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 모바일 인터넷 디바이스(mobile internet device(MID)), PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PND(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), e-북(e-book), 또는 스마트 디바이스(smart device)로 구현될 수 있다.
스마트 디바이스는 스마트 와치(smart watch) 또는 스마트 밴드(smart band)로 구현될 수 있다.
즉, 전자 장치(100)는 사용자가 착용할 수 있는 또는 착용하기에 적합한 웨어러블 장치일 수 있다.
인터페이스(110)는 제1 센서(200)로부터 전송된 제1 정보를 수신할 수 있다. 인터페이스(110)는 제2 센서(300)로부터 전송된 제2 정보를 수신할 수 있다.
컨트롤러(130)는 전자 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(130)는 인터페이스(110)를 통해 제1 정보와 제2 정보를 수신할 수 있다.
컨트롤러(130)는 제1 정보와 제2 정보에 기초하여 제1 센서(200)가 검출하는 제1 생체 신호의 제1 검출 시점과 제2 센서(300)가 검출하는 제2 생체 신호의 제2 검출 시점간의 시간 차를 측정할 수 있다.
도 5에서는 인터페이스(110)를 컨트롤러(130)와 별개의 구성으로 구현된 것으로 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라 인터페이스(110)는 컨트롤러(130)의 내부에 구현될 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 9를 참조하여 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법에 대해서 상세히 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 시간 장치(400)는 절대 시간 정보를 제1 센서(200)와 제2 센서(300)로 전송할 수 있다. 제1 센서(200)와 제2 센서(300)는 시간 장치(400)로부터 전송된 절대 시간 정보에 기초하여 내부 시간이 동기화될 수 있다. 즉, 제1 센서(200)와 제2 센서(300)는 내부 클럭이 일치할 수 있다. 예를 들어, 시간 장치(400)는 GPS 위성 서버, 원자 시계 장치 등 절대 시간 정보를 제공할 수 있는 장치를 의미할 수 있다.
제1 센서(200)의 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)은 절대 시간 정보에 동기화될 수 있다. 제1 센서(200)는 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)에 대한 제1 정보(TI1)를 생성할 수 있다. 제1 센서(200)는 절대 시간 정보에 동기화된 제1 정보(TI1)를 생성할 수 있다.
제2 센서(300)의 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)은 절대 시간 정보에 동기화될 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)에 대한 제2 정보(TI2)를 생성할 수 있다. 제2 센서(300)는 절대 시간 정보에 동기화된 제2 정보(TI2)를 생성할 수 있다.
즉, 제1 센서(200)로부터 전송된 제1 정보(TI1)와 제2 센서(300)로부터 전송된 제2 정보(TI2)는 절대 시간 정보에 동기화된 시간 정보일 수 있다. 따라서, 제1 정보(TI1)와 제 제2 정보(TI2)는 절대 시간 정보일 수 있다.
시간 장치(400)는 절대 시간 정보를 전자 장치(100)로도 전송할 수 있다. 다만, 전자 장치(100)는 제1 센서(200)와 제2 센서(300)와 같이 시간이 동기화될 필요가 없다.
컨트롤러(130)는 제1 정보(TI1)와 제2 정보(TI2)에 기초하여 제1 센서(200)가 검출하는 제1 생체 신호의 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 센서(300)가 검출하는 제2 생체 신호의 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는 수학식 1를 통해 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00001
도 7은 다른 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 비컨 장치(500)는 상대 시간 정보, 예를 들어 비컨 신호를 생성하고, 비컨 신호를 제1 센서(200), 제2 센서(300), 및 전자 장치(100)로 전송할 수 있다. 제1 센서(200)와 제2 센서(300)는 비컨 신호에 기초하여 동기화될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(200)와 제2 센서(300)는 비컨 신호의 수신 시점(Tb)을 기준으로 동기화될 수 있다.
제1 센서(200)의 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)은 비컨 신호의 수신 시점(Tb)을 기준으로 동기화될 수 있다. 제1 센서(200)는 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)에 대한 제1 정보(TI1)를 생성할 수 있다. 제1 센서(200)는 비컨 신호의 수신 시점(Tb)을 기준으로 동기화된 제1 정보(TI1)를 생성할 수 있다.
제2 센서(300)의 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)은 비컨 신호의 수신 시점(Tb)을 기준으로 동기화될 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)에 대한 제2 정보(TI2)를 생성할 수 있다. 제2 센서(300)는 비컨 신호의 수신 시점(Tb)을 기준으로 동기화된 제2 시간 정보(TI2)를 생성할 수 있다.
제1 정보(TI1)는 수학식 2와 같이 표현된 상대 시간 정보를 포함할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00002
제2 정보(TI2)는 수학식 3과 같이 표현된 상대 시간 정보를 포함할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00003
즉, 제1 센서(200)로부터 전송된 제1 정보(TI1)와 제2 센서(300)로부터 전송된 제2 정보(TI2)는 상대 시간 정보에 동기화된 시간 정보일 수 있다. 따라서, 제1 정보(TI1)와 제2 정보(TI2)는 상대 시간 정보일 수 있다.
컨트롤러(130)는 제1 정보(TI1), 제2 정보(TI2), 비컨 신호의 수신 시점(Tb)에 기초하여 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는 수학식 4를 통해 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00004
도 8은 또 다른 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제1 센서(200)와 제2 센서(300)는 자신의 비컨 신호를 생성하여 전자 장치(100)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(200)는 제1 비컨 신호를 생성하고, 제1 비컨 신호를 전자 장치(100)에 전송할 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 비컨 신호를 생성하고, 제2 비컨 신호를 전자 장치(100)에 전송할 수 있다.
제1 센서(200)는 제1 비컨 신호에 기초하여 동기화되고, 제2 센서(300)는 제2 비컨 신호에 기초하여 동기화될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(200)는 제1 비컨 신호의 송신 시점(Tb1)을 기준으로 동기화되고, 제2 센서(300)는 제2 비컨 신호의 송신 시점(Tb2)을 기준으로 동기화될 수 있다.
제1 센서(200)의 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)은 제1 비컨 신호의 송신 시점(Tb1)을 기준으로 동기화될 수 있다. 제1 센서(200)는 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)에 대한 제1 정보(TI1)를 생성할 수 있다. 제1 센서(200)는 제1 비컨 신호의 송신 시점(Tb1)을 기준으로 동기화된 제1 정보(TI1)를 생성할 수 있다.
제2 센서(300)의 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)은 제2 비컨 신호의 송신 시점(Tb2)을 기준으로 동기화될 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)에 대한 제2 정보(TI2)를 생성할 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 비컨 신호의 송신 시점(Tb2)을 기준으로 동기화된 제2 정보(TI2)를 생성할 수 있다.
제1 정보(TI1)는 수학식 5와 같이 표현된 상대 시간 정보를 포함할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00005
제2 정보(TI2)는 수학식 6과 같이 표현된 상대 시간 정보를 포함할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00006
즉, 제1 센서(200)로부터 전송된 제1 정보(TI1)와 제2 센서(300)로부터 전송된 제2 정보(TI2)는 상대 시간 정보에 동기화된 시간 정보일 수 있다. 따라서, 제1 정보(TI1)와 제 제2 정보(TI2)는 상대 시간 정보일 수 있다.
컨트롤러(130)는 제1 정보(TI1), 제2 정보(TI2), 제1 비컨 신호의 수신 시점(T'b1), 및 제2 비컨 신호의 수신 시점(T'b1)에 기초하여 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는 수학식 7를 통해 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00007
이때, 제1 비컨 신호의 송신 시점(Tb1)과 수신 시점(T'b1) 사이의 지연 시간(Td1)이 고려되고, 제2 비컨 신호의 송신 시점(Tb2)과 수신 시점(T'b2) 사이의 지연 시간(Td2)이 고려될 수 있다. 지연 시간(Td1, Td2)은 시뮬레이션 또는 실험을 통해 계산될 수 있고, 컨트롤러(130)에 미리 설정될 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1 센서(200)는 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)에 제1 정보(TI1)를 전자 장치(100)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 정보(TI1)는 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)에 연관된 특정 정보이고, 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)에서의 제1 생체 신호의 파형, 피크 값, 피크 위치, 전압 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제2 센서(200)는 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)에 제2 정보(TI2)를 전자 장치(100)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제2 정보(TI2)는 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)에 연관된 특정 정보이고, 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)에서의 제2 생체 신호의 파형, 피크 값, 피크 위치, 전압 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
컨트롤러(130)는 제1 정보(TI1)의 수신 시점(T'1 ,1~T'1,k)을 측정하고, 제2 정보(TI2)의 수신 시점(T'2 ,1~T'2,k)을 측정할 수 있다. 컨트롤러(130)는 제1 정보(TI1)의 수신 시점(T'1 ,1~T'1,k) 및 제2 정보(TI2)의 수신 시점(T'2 ,1~T'2,k)에 기초하여 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(130)는 수학식 8을 통해 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)간의 시간 차(ΔTn)를 계산할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00008
이때, 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점(T1,1~T1,k)과 제1 정보(TI1)의 수신 시점(T'1 ,1~T'1,k) 사이의 지연 시간(Td1)이 고려되고, 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점(T2,1~T2,k)과 제2 정보(TI2)의 수신 시점(T'2 ,1~T'2,k) 사이의 지연 시간(Td2)이 고려될 수 있다. 지연 시간(Td1, Td2)은 시뮬레이션 또는 실험을 통해 계산될 수 있고, 컨트롤러(130)에 미리 설정될 수 있다.
예를 들어, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 센서(200)와 제2 센서(300) 중에서 적어도 하나가 전자 장치(100) 내에 구현된 경우, 적어도 하나로부터 전자 장치(100)로 전송되는 정보의 수신 시점은 적어도 하나가 검출하는 생체 신호의 검출 시점과 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 적어도 하나로부터 전자 장치(100)로 전송되는 정보의 지연은 무시할 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 수행하기 위한 컨트롤러의 일 실시예에 따른 개략적인 블록도이고, 도 11은 도 10에 도시된 컨트롤러의 측정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10에서는 설명의 편의를 위해 인터페이스(110)를 생략하였고, 제1 센서(200)가 전자 장치(100) 내에 구현된 경우, 즉 제1 센서(200)와 전자 장치(100)가 유선으로 연결된 경우로 가정하여 설명한다. 도 10에서는 제2 센서(300)가 반지형 장치로 구현되고, 전자 장치(100)가 손목형 웨어러블 장치로 구현된 것으로 도시하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 제2 센서(300)와 전자 장치(100)는 신체의 어느 부위에 착용될 수 있도록 구현될 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 센서(200)는 제1 생체 신호를 검출하는 제1 검출 시점에 제1 정보(TI1)를 컨트롤러(130)로 전송할 수 있다. 제2 센서(300)는 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점에 제2 정보(TI2)를 컨트롤러(130)로 전송할 수 있다.
제2 센서(300)는 센서 모듈(senor module; 310) 및 통신 회로(communication circuit; 330)를 포함할 수 있다.
센서 모듈(310)은 제2 생체 신호를 검출하는 제2 검출 시점에 제2 정보(TI2)를 생성할 수 있다.
통신 회로(330)는 제2 정보(TI2)를 컨트롤러(130)로 전송할 수 있다. 통신 회로(330)는 피크 검출기(peak detector; 330-1), 제어 회로(control circuit; 330-2), 및 공진기(resonator; 330-3)를 포함할 수 있다.
피크 검출기(330-1)는 제2 정보(TI2)로부터 제2 생체 신호의 피크를 검출할 수 있다.
제어 회로(330-2)는 피크 검출기(330-1)의 검출 결과에 응답하여 공진기(330-3)에 포함된 스위치(SW1)의 온 또는 오프 동작을 제어하기 위한 제어 신호(CTRL)를 생성할 수 있다.
스위치(SW1)는 제어 신호(CTRL)에 응답하여 온 또는 오프 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 스위치(SW1)는 활성화된 제어 신호(CTRL)에 응답하여 스위치 온되고, 비활성화된 제어 신호(CTRL)에 응답하여 스위치 오프될 수 있다. 또한, 스위치(SW1)는 제어 신호(CTRL)에 응답하여 공진기(330-3)로의 전원(Vdc)의 공급을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위치(SW1)가 활성화된 제어 신호(CTRL)에 응답하여 턴-온 될 때, 전원(Vdc)이 공진기(330-3)에 공급된다. 스위치(SW1)가 비활성화된 제어 신호(CTRL)에 응답하여 턴-오프 될 때, 전원(Vdc)이 공진기(330-3)에 공급되지 않을 수 있다.
공진기(330-3)는 충전(charging)과 방전(discharging)을 통해 제1 공진 신호(V1)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 스위치(SW1)가 활성화된 제어 신호(CTRL)에 응답하여 턴-온 될 때, 전원(Vdc)이 공진기(330-3)로 공급되고, 공진기(330-3)는 충전될 수 있다. 스위치(SW1)가 비활성화된 제어 신호(CTRL)에 응답하여 턴-오프 될 때, 전원(Vdc)이 공진기(330-3)로 공급되지 않고, 공진기(330-3)는 방전을 시작할 수 있다. 즉, 공진기(330-3)는 방전되면서 제1 공진 신호(V1)를 생성할 수 있다.
도 10에서는 통신 회로(330)가 제2 센서(300) 내부에 구현된 것으로 도시되어 있지만, 실시예에 따라 제2 센서(300)의 외부에 구현되어 제2 센서(300)와 함께 반지형 장치로 구현될 수 있다.
컨트롤러(130)는 측정 회로(measurement circuit; 133) 및 계산 회로(calculation circuit; 135)를 포함할 수 있다.
측정 회로(133)는 제1 정보(TI1)의 수신 시점을 측정하고, 제2 정보(TI2)의 수신 시점을 측정할 수 있다. 측정 회로(133)는 공진기(resonator; 133-1), 증폭기(amplifier; 133-2), 포락선 검출기(envelope detector; 133-3), 펄스 검출기(pulse detector; 133-4), 및 피크 검출기(peak detector; 133-5)를 포함할 수 있다. 측정 회로(133)는 도 5의 인터페이스(110)일 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정 회로(133)는 컨트롤러(130)의 외부에 구현되어 인터페이스(110)와 같은 실질적으로 동일한 동작을 수행할 수 있다.
공진기(133-1)는 제2 센서(300)의 공진기(330-3)와의 공진을 통하여 제2 공진 신호(V2)를 생성할 수 있다. 즉, 제2 공진 신호(V2)는 공진기(133-1)와 공진기(330-3)의 상호 공진을 통하여 유도될 수 있다.
증폭기(133-2)는 제2 공진 신호(V2)의 크기를 증폭할 수 있다. 포락선 검출기(133-3)는 증폭된 제2 공진 신호(V2)의 포락선(VDET)을 검출할 수 있다. 펄스 검출기(133-4)는 검출된 포락선(VDET)으로부터 에너지를 검출함으로써 제2 정보(TI2)의 수신 시점을 측정할 수 있다.
피크 검출기(133-5)는 제1 정보(TI1)로부터 제1 생체 신호의 피크를 검출함으로써 제1 정보(TI1)의 수신 시점을 측정할 수 있다. 이때, 제1 센서(200)가 전자 장치(100) 내에 구현되어서, 제1 정보(TI1)의 수신 시점은 제1 생체 신호의 감지 시점일 수 있다.
계산 회로(135)는 제1 정보(TI1)의 수신 시점 및 제2 정보(TI2)의 수신 시점에 기초하여 제1 검출 시점과 제2 검출 시점간의 시간 차, 즉 PTT를 계산할 수 있다.
계산 회로(135)는 수학식 9를 통해 제1 검출 시점과 제2 검출 시점간의 시간 차, 즉 PTT를 계산할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00009
여기서, ΔT는 제1 정보(TI1)의 수신 시점, 즉 제1 생체 신호의 감지 시점 및 제2 정보(TI2)의 수신 시점의 차이를 의미하고, ΔT1b와 ΔT2b는 피크 검출에 필요한 지연 시간을 의미하고, ΔTSWon는 스위치(SW1)의 온 시간을 의미하고, ΔTDET는 펄스 검출에 필요한 지연 시간을 의미할 수 있다.
본 명세서에서의 모듈(module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다.
다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
도 12는 도 9에 도시된 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 방법을 수행하기 위한 컨트롤러의 다른 실시예에 따른 개략적인 블록도이고, 도 13은 도 12에 도시된 컨트롤러의 측정 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 도 12의 측정 회로(133)의 제1 공진기(133-3)를 제외한 컨트롤러(130)의 구성 및 동작은 도 10의 컨트롤러(130)의 구성 및 동작과 실질적으로 동일하다.
도 10의 제2 센서(300)의 공진기(330-3)의 스위치(SW1)와 전원(Vdc)은 도 12의 공진기(330-3)의 발진기(Osc)로 대체될 수 있다.
이때, 발진기(Osc)는 활성화된 제어 신호(CTRL)의 시작과 함께 동작하여, 공진기(330-3)는 제1 공진 신호(V1)를 생성할 수 있다. 따라서, 수학식 9에서와 같이, 스위치(SW1)의 온 시간을 의미하는 ΔTSWon이 고려되지 않을 수 있다.
계산 회로(135)는 수학식 9를 수정한 수학식 10을 통해 제1 검출 시점과 제2 검출 시점간의 시간 차, 즉 PTT를 계산할 수 있다.
Figure 112015089481055-pat00010
도 10 내지 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 센서(300)는 손가락 둘레로, 전자 장치(100)는 손목 둘레로 원형의 코일이 내장되어 자기장으로 결합된 회로(330 및 133)를 포함하여 자기장 통신 방식으로 전송이 이루어질 수 있다.
즉, 컨트롤러(130)는 자기장에 의해 상호 결합된 코일을 통해 제2 센서(300)로부터 제2 정보(TI2)를 수신할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(130)는 공진기의 충전 및 방전에 따른 코일간 상호 자기장 유도 현상을 이용하여 제2 정보(TI2)를 수신할 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(130)는 발진기의 온/오프에 따른 코일간 상호 자기장 유도 현상을 이용하여 제2 정보(TI2)를 수신할 수 있다.
또한, 제2 센서(300)와 전자 장치(100)간에 무선으로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(130)는 자기장에 의해 상호 결합된 코일을 통해 상호 간(예를 들어, 제2 센서(300))에 전력을 전송할 수 있다.
도 10 내지 도 13에서는 제2 센서(300)만이 반지형 장치로 구현되어, 전자 장치(100)의 외부에 구현된 것으로 도시하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않으며, 컨트롤러(130)는 자기장에 의해 상호 결합된 코일을 통해 제1 센서(200) 및 제2 센서(300) 중에서 적어도 하나와 자기장 통신 방식으로 통신할 수 있다.
자기장 통신 방식은 인체에서 손실이 적어서 블루투스와 같은 통신기술에 비해 유리하며 외부로 방사가 적어 정보 유출의 가능성이 적을 수 있다.
도 14는 도 5에 도시된 전자 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 14를 참조하면, 인터페이스(110)는 제1 센서(200)로부터 제1 생체 신호의 제1 검출 시점에 연관된 제1 정보를 수신할 수 있다(1410).
인터페이스(110)는 제2 센서(300)로부터 제2 생체 신호의 제2 검출 시점에 연관된 제2 정보를 수신할 수 있다(1430).
컨트롤러(130)는 제1 정보와 제2 정보에 기초하여 제1 검출 시점과 제2 검출 시점간의 시간 차를 측정할 수 있다(1450).
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 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. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (22)

  1. 제1 센서로부터 제1 생체 신호의 피크 값을 검출하는 제1 검출 시점에 연관된 제1 정보를 수신하는 단계;
    제2 센서로부터 제2 생체 신호의 피크 값을 검출하는 제2 검출 시점에 연관된 제2 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 정보와 상기 제2 정보에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는,
    상기 제1 센서가 송신한 제1 비컨 신호의 송신 시점 및 상기 제2 센서가 송신한 제2 비컨 신호의 송신 시점에 각각 동기화된 것이고,
    상기 측정하는 단계는,
    상기 제1 정보, 상기 제2 정보, 상기 제1 비컨 신호의 수신 시점, 상기 제2 비컨 신호의 수신 시점, 상기 제1 비컨 신호의 송신 시점과 수신 시점 사이의 지연 시간, 및 상기 제2 비컨 신호의 송신 시점과 수신 시점 사이의 지연 시간에 기초하여, 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 단계
    를 포함하는, 검출 시점의 시간 차 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1 센서로부터 제1 생체 신호의 피크 값을 검출하는 제1 검출 시점에 연관된 제1 정보를 수신하고, 제2 센서로부터 제2 생체 신호의 피크 값을 검출하는 제2 검출 시점에 연관된 제2 정보를 수신하는 인터페이스; 및
    상기 제2 정보와 상기 제2 정보에 기초하여 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 제1 정보 및 상기 제2 정보는,
    상기 제1 센서가 송신한 제1 비컨 신호의 송신 시점 및 상기 제2 센서가 송신한 제2 비컨 신호의 송신 시점에 각각 동기화된 것이고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 정보, 상기 제2 정보, 상기 제1 비컨 신호의 수신 시점, 상기 제2 비컨 신호의 수신 시점, 상기 제1 비컨 신호의 송신 시점과 수신 시점 사이의 지연 시간, 및 상기 제2 비컨 신호의 송신 시점과 수신 시점 사이의 지연 시간에 기초하여, 상기 제1 검출 시점과 상기 제2 검출 시점 간의 시간 차를 측정하는,
    전자 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제9항의 전자 장치;
    상기 제1 센서; 및
    상기 제2 센서
    를 포함하는 전자 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 센서와 상기 제2 센서 중에서 적어도 하나는 상기 전자 장치 내에 구현되는 전자 시스템.
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