CN113940641A - 用于估计生物信息的设备 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于估计生物信息的设备。用于估计生物信息的设备可包括：脉搏波传感器，被配置为：从对象测量脉搏波信号；力传感器，被配置为：测量施加在对象与脉搏波传感器之间的第一力；以及处理器，被配置为：基于对象的结构信息，将第一力转换为第二力；以及基于脉搏波信号和第二力来估计生物信息。

Description

用于估计生物信息的设备

本申请基于并要求于2020年7月15日提交到韩国知识产权局的第10-2020-0087568号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

下面的描述涉及一种用于估计生物信息的设备和方法，以及用于无袖带血压估计的技术。

背景技术

用于在不使用压力袖带的情况下提取心血管特性(诸如，血压等)的通用技术包括脉搏传导时间(PTT)方法和脉搏波分析(PWA)方法。

脉搏传导时间(PTT)方法是通过分析从身体的外围部位(例如，指尖、桡动脉等)获得的光电容积描记(PPG)信号或身体表面压力信号的形状来提取心血管特性的方法。从左心室喷射出的血液在大分支的区域(诸如，肾动脉和髂动脉)引起反射，并且反射影响在身体的外围部位测量的脉搏波或身体压力波的形状。因此，通过分析这个形状，可推断动脉僵硬度、动脉年龄、主动脉压波形等。

PWV方法是通过测量脉搏波传输时间来提取心血管特性(诸如，动脉僵硬度、血压等)的方法。在这个方法中，通过测量身体的外围部位的心电图(ECG)和PPG信号并且通过将手臂的近似长度除以脉搏传导时间(PTT)来计算来自心脏的血液到达身体的外围部位的速度，来测量ECG的R峰值(左心室收缩间隔)与手指或桡动脉的PPG信号的峰值之间的延迟(PTT)。

发明内容

另外的方面将在下面的描述中部分地阐述，部分通过该描述将是清楚的，或者可通过呈现的实施例的实践来获知。

根据示例实施例的一个方面，一种用于估计生物信息的设备可包括：脉搏波传感器，被配置为从对象测量脉搏波信号；力传感器，被配置为：测量施加在对象与脉搏波传感器之间的第一力；以及处理器，被配置为：基于对象的结构信息将第一力转换为第二力；以及基于脉搏波信号和第二力来估计生物信息。

对象的结构信息包括：血管位置、血管深度和骨骼深度中的至少一个。

处理器还被配置为：基于对象的光学图像、超声图像、磁共振成像(MRI)图像和光声图像中的至少一个以及用户输入来获得对象的结构信息。

处理器还被配置为：基于血管深度与骨骼深度之间的比率和血管深度与骨骼深度之间的差中的至少一个，将第一力转换为第二力。

处理器还被配置为：基于与脉搏波传感器接触的对象，获得脉搏波传感器相对于对象的传感器位置信息。

处理器还被配置为：通过基于与脉搏波传感器接触的对象的图像来分析对象与脉搏波传感器之间的相对位置，获得传感器位置信息。

所述设备还包括：指纹传感器，其中，处理器还被配置为：基于由指纹传感器获得的指纹图像来获得传感器位置信息。

处理器还被配置为：基于传感器位置信息将第一力转换为第三力，并且将第三力转换为反映对象的结构的第二力。

处理器还被配置为：基于对象的预定参考点与传感器位置之间的距离将第一力转换为第三力。

通过使用预定义函数，处理器还被配置为：基于参考点与传感器位置之间的距离获得第一校正值；基于参考点与参考位置之间的距离获得第二校正值；以及基于第一校正值和第二校正值将第一力转换为第三力。

脉搏波传感器具有用于在对象的多个点处测量脉搏波信号的多个通道，其中，处理器还被配置为：基于对象的血管位置和传感器位置，选择所述多个通道中的至少一个通道；以及基于对象的预定参考点与选择的通道之间的距离，将第一力转换为第三力。

处理器还被配置为：基于传感器位置信息选择位于最靠近对象的血管位置的通道。

所述设备还包括：面积传感器，被配置为：基于对象与脉搏波传感器接触并改变施加到脉搏波传感器的力，来测量对象与脉搏波传感器之间的接触面积。

处理器还被配置为：基于第二力和测量的接触面积获得接触压力；以及基于接触压力和脉搏波信号估计生物信息。

生物信息包括以下项中的一个或多个：血压、血管年龄、动脉僵硬度、主动脉压波形、血管顺应性、应力指数、疲劳水平、皮肤年龄和皮肤弹性。

根据示例实施例的一个方面，一种估计生物信息的方法可包括：从对象测量脉搏波信号；测量施加在对象与脉搏波传感器之间的第一力；基于对象的结构信息，将第一力转换为第二力；以及基于脉搏波信号和第二力来估计生物信息。

对象的结构信息包括：血管位置、血管深度和骨骼深度中的至少一个。

响应于从用户接收到用于估计生物信息的请求，所述方法包括：确定是否存在用户的对象的结构信息；以及响应于确定不存在对象的结构信息，获得对象的结构信息。

对第一力进行转换的步骤包括：基于血管深度与骨骼深度之间的比率和血管深度与骨骼深度之间的差中的至少一个，对第一力进行转换。

所述方法还包括：当对象与脉搏波传感器接触时，获得脉搏波传感器相对于对象的传感器位置信息。

将第一力转换为第二力的步骤包括：基于传感器位置信息将第一力转换为第三力；以及基于对象的结构信息将第三力转换为第二力。

将第一力转换为第三力的步骤包括：基于对象的预定参考点与传感器位置之间的距离，将第一力转换为第三力。

将第一力转换为第三力的步骤包括：通过使用预定义函数，基于参考点与传感器位置之间的距离获得第一校正值；基于参考点与参考位置之间的距离获得第二校正值；以及基于第一校正值和第二校正值，将第一力转换为第三力。

将第一力转换为第三力的步骤包括：响应于脉搏波传感器具有用于在对象的多个点处测量脉搏波信号的多个通道，基于对象的血管位置信息和传感器位置信息来选择所述多个通道中的至少一个通道；以及基于对象的预定参考点与所述多个通道中的所述至少一个通道之间的距离，将第一力转换为第三力。

所述方法还包括：基于对象与脉搏波传感器接触并改变施加到脉搏波传感器的力，来测量接触面积。

估计生物信息的步骤包括：基于第二力和接触面积获得接触压力；以及基于接触压力和脉搏波信号估计生物信息。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本公开的特定实施例的以上和其他方面、特征及优点将更清楚，其中：

图1A和1B是示出根据本公开的实施例的用于估计生物信息的设备的框图；

图2是示出图1A和图1B的处理器的配置的示例的示图；

图3A和图3B是解释对象的解剖结构与力之间的关系的示图；

图4A和图4B是解释使用示波法估计血压的示例的示图；

图5是示出根据本公开的另一实施例的用于估计生物信息的设备的框图；

图6A至图6C是解释获得对象的结构信息的示例的示图；

图7是示出根据本公开的又一实施例的用于估计生物信息的设备的框图；

图8是示出图7的处理器的配置的示例的示图；

图9A至图9C是解释通过使用对象的传感器位置信息来估计血压的示例的示图；

图10是示出根据本公开的实施例的估计生物信息的方法的流程图；

图11是示出根据本公开的另一实施例的估计生物信息的方法的流程图；

图12是示出可穿戴装置的示例的示图；以及

图13是示出智能装置的示例的示图。

具体实施方式

示例实施例的细节包括在下面的具体实施方式和附图中。从下面的参照附图详细描述的实施例，将更清楚地理解本公开的优点和特征以及实现本公开的方法。贯穿附图和具体实施方式，除非另有描述，否则相同的附图参考标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。

将理解，虽然术语“第一”、“第二”等可在此用于描述各种元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。此外，除非另有清楚地指示，否则术语的单数形式也意在包括术语的复数形式。还将理解，除非明确地相反描述，否则当元件被称为“包括”另一元件时，该元件意在不排除一个或多个其他元件，而是进一步包括一个或多个其他元件。在下面的描述中，诸如“单元”或“模块”的术语指示用于处理至少一个功能或操作并且可通过使用硬件、软件或它们的组合实现的单元。

在下文中，将参照附图详细描述用于估计生物信息的设备和方法的实施例。

图1A和图1B是示出根据本公开的实施例的用于估计生物信息的设备的框图。

根据本公开的实施例的用于估计生物信息的设备100a和100b可被安装在终端(诸如，智能电话、平板个人计算机(PC)、台式计算机、膝上型计算机可穿戴装置等)中。在这种情况下，可穿戴装置的示例可包括：腕表型可穿戴装置、镯型可穿戴装置、腕带型可穿戴装置、戒指型可穿戴装置、眼镜型可穿戴装置、头带型可穿戴装置等，但是可穿戴装置不限于此。

参照图1A，根据实施例的用于估计生物信息的设备100a包括脉搏波传感器110、力传感器120和处理器130。此外，参照图1B，除了脉搏波传感器110、力传感器120和处理器130之外，根据另一实施例的用于估计生物信息的设备100b还包括面积传感器140。

脉搏波传感器110从对象测量光电容积描记(PPG)信号(在下文中称为“脉搏波信号”)。在这种情况下，对象可以是可与脉搏波传感器110接触的身体区域，并且可以是可通过PPG容易地测量脉搏波的身体部位。例如，对象可以是血管密集位于的手指，但是对象不限于此，并且可以是与桡动脉邻近的手腕上的区域，或者是身体的静脉或毛细血管位于的外围部位(诸如，手腕的上部、脚趾等)。

脉搏波传感器110可包括用于将光发射到对象上的一个或多个光源，以及设置在距光源预定距离处并检测从对象散射或反射的光的一个或多个光接收器。光源可发射不同波长的光。例如，光源可发射红外波长、绿色波长、蓝色波长、红色波长、白色波长等的光。光源可包括发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、荧光体等，但不限于此。此外，光接收器可包括光电二极管、光电二极管阵列、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、电荷耦合器件(CCD)图像传感器等。

脉搏波传感器110可具有包括光源和光接收器的单个通道，以便在对象的特定点处测量脉搏波信号。可选地，脉搏波传感器110可具有多个通道，以在对象的多个点处测量多个脉搏波信号。脉搏波传感器110的每个通道可以以预定义的形状(诸如，圆形、椭圆形、扇形等)形成，使得脉搏波信号可在对象的多个点处被测量。脉搏波传感器110的每个通道可包括一个或多个光源和一个或多个光接收器。此外，每个通道可包括两个或更多个光源以发射多个波长的光。可选地，脉搏波传感器110可被配置为在对象的预定区域中测量多个脉搏波信号。例如，脉搏波传感器110可包括一个或多个光源以及形成为CMOS图像传感器并且设置在距一个或多个光源预定距离处的光接收器。

当用户将对象放置在脉搏波传感器110上并且增大或减小压紧力以引起脉搏波幅度的改变时，力传感器120可测量施加在脉搏波传感器110与对象之间的接触力。力传感器120可包括应变计等。

当对象与脉搏波传感器110接触并改变压力时，面积传感器140可获得接触面积。面积传感器140可被设置在脉搏波传感器110的上端或下端处。

然而，用于估计生物信息的设备100a和100b不限于此，并且可包括用于测量对象与脉搏波传感器110之间的压力的压力传感器等，代替包括力传感器120和面积传感器140。

处理器130可基于由脉搏波传感器110获得的脉搏波信号、由力传感器120获得的接触力和/或由面积传感器140获得的接触面积来估计生物信息。在这种情况下，生物信息可包括：血压、血管年龄、动脉僵硬度、主动脉压波形、血管顺应性、皮肤弹性、皮肤年龄、应力指数、疲劳水平等，但不限于此。

例如，为了提高估计生物信息的准确性，处理器130可通过考虑对象的结构信息(例如，解剖结构信息)来估计生物信息。例如，处理器130可将由力传感器120测量的接触力转换为反映结构信息的力，并且可基于脉搏波信号、转换的力和/或接触面积来估计生物信息。

图2是示出图1A和图1B的处理器130的配置的示例的示图。图3A和图3B是解释对象的解剖结构与力之间的关系的示图。图4A和图4B是解释使用示波法估计血压的示例的示图。

参照图2，处理器200包括力转换器210和估计器220。

通常，当压力在远离手指动脉的位置处被施加时，施加到实际动脉的力可由于手指的软组织而损失。也就是说，由力传感器测量的力与实际施加到动脉的力之间可存在差异，从而导致手指的接触压力的估计的误差并降低估计血压的准确性。

力转换器210可将测量的接触力或接触压力转换为反映对象的解剖结构信息的接触力或接触压力。在这种情况下，对象的解剖结构信息可包括血管位置、血管深度和骨骼深度等中的至少一个，但不限于此。力转换器210可通过使用预定义的转换模型、由面积传感器140获得的接触面积、脉搏波传感器110的面积等将接触力转换为接触压力。

为了便于解释，下面的描述将给出对接触力进行转换的示例，但是示例还可包括将接触力转换为接触压力，然后对接触压力进行转换。

图3A是解释基于对象30的解剖结构对力进行转换的示例的示图。例如，假设骨骼32a和32b位于同一深度处，(1)示出在对象30中血管31a位于相对远离骨骼32a的情况(即，血管31a位于距对象30的表面浅的深度的情况)；与(1)的情况相比，(2)示出血管31b位于靠近骨骼32b的情况(即，血管31b位于距对象30的表面相对深的深度的情况)。在(2)的情况下，与(1)的情况相比，血管31b位于相对靠近骨骼32b，使得施加到血管31b的实际力小于施加到对象30的外力。因此，假设在(1)的情况下，当力F被施加时，平均动脉压(MAP)被施加到血管31a，在(2)的情况下，需要施加相对大于力F的力αF，以将相等的MAP施加到血管31b。

通过使用转换等式(诸如，基于上面的关系定义的下面的等式1)，力转换器210可将由力传感器120测量的力转换为反映对象的结构信息的力。

[等式1]

这里，F表示由力传感器120测量的接触力，F’表示通过反映对象的结构信息而转换的力，d1表示血管距对象的表面的深度，d2表示骨骼距对象的表面的深度。

转换等式(诸如，上面的等式1)示出通过应用血管的深度与骨骼的深度之间的比率进行转换的示例，但不限于此，并且可被定义为各种组合(诸如，骨骼的深度与血管的深度之间的差(例如，d2-d1)等)的转换等式。在这种情况下，权重可根据个体特性(诸如，用户特性或对象特性)被施加到血管的深度和/或骨骼的深度中的每个，并且血管的加权深度和/或骨骼的加权深度可被组合。

一旦力转换器210将测量的力转换为反映对象的解剖特性的力，估计器220就可使用转换的力和脉搏波信号基于示波法来估计生物信息。

在图3B中，(1)示出在血管位于如图3A的(1)中所示的相对浅的深度处的情况下，从转换之前的力F的波形图33a到转换之后的力F’的波形图33b的改变；(2)示出在血管位于如图3A的(2)中所示的相对深的深度处的情况下，从转换之前的力F的波形图34a到转换之后的力F’的波形图34b的改变。在血管位于相对深的深度处的(2)的情况下，当与血管位于浅的深度处的(1)的情况相比时，波形图的移位宽度相对更大。

图4A和图4B是解释使用示波法估计血压的示例的示图。

参照图4A和图4B，估计器220可通过从在脉搏波信号的每个测量时间的波形包络in1的正(+)幅度值in2减去负(-)幅度值in3来提取脉搏波信号波形的例如峰-峰点，并且可通过绘制在每个测量时间的峰-峰幅度对比在对应时间的接触压力值(即，以在每个测量时间的峰-峰幅度为纵坐标，以在对应时间的接触压力值为横坐标)并且通过执行例如多项式曲线拟合来获得示波图(OW)。

此外，估计器220可从生成的波形图OW提取用于估计血压的特性点，并且可通过使用提取的特性点来估计血压。例如，估计器220可从波形图OW提取在脉搏波的最大点处的接触压力值MP、在对应于与最大幅度值MA具有预设比率(例如，0.5至0.7)的幅度值的点处的接触压力值DP和SP等作为特性点。估计器220可例如将接触压力值MP本身确定为MAP，并且可将接触压力值DP确定为舒张压(DBP)并将接触压力值SP确定为收缩压(SBP)。可选地，通过将提取的接触压力值MP、DP和SP中的每个应用于预定义的血压估计模型，估计器220可独立地估计MAP、DBP和SBP。在这种情况下，血压估计模型可以以各种线性或非线性组合函数(诸如，加法、减法、除法、乘法、对数值、回归方程等)的形式表示，没有具体限制。

图5是示出根据本公开的另一实施例的用于估计生物信息的设备的框图。图6A至图6C是解释获得对象的结构信息的示例的示图。

参照图5，用于估计生物信息的设备500包括脉搏波传感器510、力传感器520、处理器530、结构信息输入装置550、输出接口560和存储装置570。以上参照图1A至图2详细描述了脉搏波传感器510、力传感器520和处理器530。在图5的实施例中，用于估计生物信息的设备500还可包括图1B的面积传感器。

结构信息输入装置550可在用户登记时的时间获得对象的结构信息。此外，响应于用户的用于估计生物信息的请求，结构信息输入装置550可检查在存储装置570中是否存在用户的对象的结构信息或者是否到了校准该信息的时间；如果不存在对象的结构信息或者如果到了校准信息的时间，则结构信息输入装置550可从用户获得对象的结构信息。结构信息输入装置550的至少一些功能可与处理器530集成。

结构信息输入装置550可直接从用户接收对象的结构信息的输入，和/或可通过使用对象的光学图像、超声图像、磁共振成像(MRI)图像、光声图像等中的至少一个来获得对象的结构信息。获得对象的结构信息的以下示例仅是示例性的，并且本公开不限于此。

例如，图6A示出应用了根据实施例的用于估计生物信息的设备500的智能装置60，其中，结构信息输入装置550可通过输出接口560在显示器61上输出界面62，使得用户可通过界面62直接输入对象的结构信息。如图6A中所示，界面62可显示图形对象以供用户输入血管深度和骨骼深度。此外，按钮的形式的图形对象可被显示以供用户直接指定血管位置。

当用户在图6A中点击按钮来直接指定血管位置时，如图6B中所示，结构信息输入装置550可在显示器61上显示手指图像65。用户可通过使用输入装置(例如，手指、触摸笔等)直接在手指图像65上指定血管位置66；一旦用户指定血管位置66，则结构信息输入装置550可在手指图像65上显示指示对象的血管位置的标记。

在另一示例中，如图6A中所示，结构信息输入装置550可在显示器61上以按钮的形式显示图形对象63，以便接收由外部图像拍摄装置拍摄的对象图像。在这种情况下，对象图像可以是由外部图像拍摄装置拍摄的光学图像、超声图像、磁共振成像(MRI)图像、光声图像等，但是图像不限于此。

一旦用户点击图形对象63，则结构信息输入装置550检查是否存在被预先存储在存储装置570中的对象的结构的图像；如果不存在该图像，则结构信息输入装置550可通过安装在智能电话60中的通信模块从外部图像拍摄装置接收图像，并且可将接收的图像存储在存储装置570中。在这种情况下，通信模块可通过使用各种无线或有线通信技术(诸如，蓝牙通信、蓝牙低功耗(BLE)通信、近场通信(NFC)、无线局域网(WLAN)通信、Zigbee通信、红外数据协会(IrDA)通信、无线保真(Wi-Fi)直连(WFD)通信、超宽带(UWB)通信、Ant+通信、Wi-Fi通信、射频识别(RFID)通信、移动通信等)与外部装置通信。然而，这仅是示例性的，并不意在限制。

结构信息输入装置550可分析拍摄的对象结构的图像，可将分析结果存储在存储装置570中，并且可如图6C中所示在显示器610上视觉地显示分析结果。例如，如图6C所示，结构信息输入装置550可显示手指图像67，并且可在手指图像67上显示指示血管和骨骼的位置的标记68和69。此外，结构信息输入装置550可视觉地显示血管的深度d1和骨骼的深度d2。

在另一示例中，如图6A中所示，结构信息输入装置550可在显示器61上以按钮的形式显示图形对象64，使得用户可直接拍摄手指图像。在智能电话60具有例如超声传感器的情况下，结构信息输入装置550可控制超声传感器来获取用户的手指的超声图像。可选地，如果智能电话60不具有用于拍摄手指图像的装置，则结构信息输入装置550可通过通信模块连接到外部图像拍摄装置；一旦外部图像拍摄装置获取手指图像，则结构信息输入装置550可从外部装置接收获取的图像。结构信息输入装置550可通过分析接收的图像来获得手指结构信息，并且可将获得的手指结构信息存储在存储装置570中。

输出接口560可输出由脉搏波传感器510测量的脉搏波信号、由力传感器520测量的接触力、由面积传感器获得的接触面积、接触压力和/或处理器530的处理结果。输出接口560可使用显示器、扬声器、触觉装置等通过各种视觉/非视觉方法向用户提供信息。例如，输出接口560可以以图表的形式输出测量的脉搏波信号。此外，输出接口560可通过使用各种视觉方法(诸如，通过基于估计的血压值是落在正常范围内还是落在正常范围外来改变颜色、线粗、字体等)来视觉地显示用户的估计的生物信息值。可选地，在将估计的生物信息值与先前的估计历史进行比较时，如果确定估计的生物信息值异常，则输出接口560可提供警告消息等以及关于用户的动作的引导信息(诸如，用户应该小心的食物信息、相关医院信息等)。

存储装置570可存储用于估计生物信息的各种信息。例如，存储装置570可存储由脉搏波传感器510测量的脉搏波信号、由力传感器520测量的接触力、由面积传感器获得的接触面积、对象的处理结果、生物信息估计模型、对象结构的拍摄图像等。此外，存储装置570可存储每个用户的特性信息(诸如，用户的年龄、性别、健康状况、对象结构信息等)。然而，信息不限于此。

存储装置570可包括闪存型存储器、硬盘型存储器、多媒体卡微型存储器、卡型存储器(例如，安全数字(SD)存储器、极限数字(XD)存储器等)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁存储器、磁盘和光盘等中的至少一种存储介质，但不限于此。

图7是示出根据本公开的又一实施例的用于估计生物信息的设备的框图。图8是示出图7的处理器的配置的示例的示图。图9A至图9C是解释通过使用对象的传感器位置信息来估计血压的示例的示图。

参照图7，根据实施例的用于估计生物信息的设备700包括脉搏波传感器710、力传感器720、处理器730、结构信息输入装置750、输出接口760、存储装置770和传感器位置传感器780。上面参照图1A至图6C详细描述了脉搏波传感器710、力传感器720、处理器730、结构信息输入装置750、输出接口760和存储装置770。在这个实施例中，用于估计生物信息的设备700还可包括图1B的面积传感器。

当对象与脉搏波传感器710接触时，传感器位置传感器780可获得在对象与脉搏波传感器710接触时的对象上的脉搏波传感器710的传感器位置信息。传感器位置传感器780的至少一些功能可与处理器730集成。

例如，传感器位置传感器780可基于由外部图像拍摄装置拍摄的对象图像来获得传感器位置信息。外部图像拍摄装置可以是安装在固定位置处的相机模块或安装在移动装置(诸如，智能电话等)中的相机模块。例如，一旦外部图像拍摄装置拍摄到与脉搏波传感器710接触的手指的图像，则传感器位置传感器780可通过安装在用于估计生物信息的设备700中的通信模块来接收手指的图像。

通过基于手指的图像分析脉搏波传感器710与手指之间的相对位置，传感器位置传感器780可获得与脉搏波传感器710接触的手指的位置作为传感器位置。此外，如果具有获得传感器位置的功能的外部图像拍摄装置通过拍摄手指的图像来获得传感器位置信息，则传感器位置传感器780可通过通信模块从外部图像拍摄装置接收传感器位置信息。

在另一实例中，传感器位置传感器780可包括用于获得与脉搏波传感器710接触的对象的指纹图像的指纹传感器。指纹传感器可设置在脉搏波传感器710的上端或下端。传感器位置传感器780可通过基于对象的指纹图像分析指纹图案的改变来估计传感器位置。例如，当手指向脉搏波传感器710施加压力时，手指与脉搏波传感器710之间的接触位置比手指的其他位置被按压得更多，使得手指与脉搏波传感器710之间的接触位置处的指纹的脊部或谷部之间的距离大于其他位置。如果当与其他位置相比时，在手指的预定位置处的指纹的脊部之间的距离或谷部之间的距离大于或等于预定阈值，则传感器位置传感器780可获得该位置作为传感器位置。

一旦传感器位置传感器780获得传感器位置，则处理器730可基于传感器位置和血管位置来估计生物信息。

参照图8，根据实施例的处理器800包括通道选择器810、第一力转换器820、第二力转换器830和估计器840。

通道选择器810可基于包括在对象的结构信息中的血管位置和传感器位置信息来选择脉搏波传感器710的用于估计血压的通道。

例如，如果脉搏波传感器710具有包括光源和光接收器的单个通道，则通道选择器810可基于包括在对象的结构信息中的血管位置和传感器位置信息来在对象的接触位置上引导用户。

图9A是解释具有单个通道92的脉搏波传感器710的示例的示图。通道选择器810可通过输出接口760显示手指90的图像，并且可显示叠加在脉搏波传感器710的通道92的位置上的手指的血管位置91，使得用户可将手指的血管位置放置在通道92上。

在另一示例中，如果脉搏波传感器710具有用于在对象的多个点处测量多个脉搏波信号的多个通道，则通道选择器810可基于对象的血管位置和传感器位置来确定适当的通道。

图9B是解释具有用于在手指90的多个点处测量多个脉搏波信号的多个通道93的脉搏波传感器710的示例的示图。通道ch1、ch2和ch3中的每个可包括光源和光接收器。例如，在接收到用于估计血压的请求时，通道选择器810可通过使用手指90的血管位置91和传感器位置信息来选择多个通道93中的至少一个，并且可驱动选择的通道。例如，通道选择器810可驱动脉搏波传感器710的通道ch1、ch2和ch3之中的位于最靠近血管位置91的通道ch3。可选地，通道选择器810可通过同时或顺序地驱动脉搏波传感器710的多个通道93来从通道ch1、ch2和ch3中的每个获得脉搏波信号，并且可选择位于最靠近血管位置91的通道ch3作为用于估计血压的通道。

图9C是解释具有用于在手指90的预定区域中同时测量多个脉搏波信号的多个通道95的脉搏波传感器710的示例的示图。例如，多个通道95可包括光源，以及与光源间隔开预定距离的多个检测器阵列或CMOS图像传感器。通道选择器810可将位于最靠近血管位置91的通道ch确定为多个通道95之中的用于估计血压的通道。

第一力转换器820可基于由通道选择器810选择的脉搏波传感器710的通道的位置和对象的参考点，将由力传感器720测量的力转换为在预定义参考位置处的第一力。在这种情况下，对象的参考点可以是如图9A至图9C中所示的指甲的顶端BP。

例如，第一力转换器820可通过应用诸如下面的作为示例的等式2和3的关系等式，将测量的力转换为反映传感器位置(例如，脉搏波传感器710的通道的位置)的力。

[等式2]

在此，f表示基于在传感器位置处的脉搏波信号而获得的估计的示波血压值(例如，估计的MAP)，BP表示参考血压(例如，实际的MAP)，a1和a2表示通过预处理定义的系数，d表示如图9A至图9C中所示的手指90的参考点与传感器位置之间的距离，fr(d)表示用于通过反映对象的传感器位置来校正由力传感器720测量的力的值。

[等式3]

f′＝f×fr(d_des)/fr(d_mes)

上面的等式3表示假设在用户的测量位置(即，传感器位置)处的血压BP等于在期望的参考位置处的血压BP的关系等式。这里，d_mes表示用户的手指的参考点与传感器位置之间的距离，f表示在传感器位置处的测量的接触力，fr(d_mes)表示用于使用上面的等式2基于对象的预定参考点与传感器位置之间的距离校正在传感器位置处的力的第一校正值，d_des表示用户的手指的参考点与参考位置之间的距离，fr(d_des)表示使用上面的等式2基于对象的预定参考点与参考位置之间的距离校正在参考位置处的力的第二校正值，f’表示将在参考位置处获得的第一力。

一旦第一力转换器820获得反映传感器位置的第一力，则第二力转换器830可将第一力转换为反映对象的解剖结构的第二力。如上所述，第二力转换器830可通过使用上面的等式1将第一力转换为反映对象的结构的第二力。

估计器840可通过使用由第二力转换器830转换的力来估计血压。如上面参照图4A和图4B所述，估计器840可使用示波法来估计血压。

图10是示出根据本公开的实施例的估计生物信息的方法的流程图。图10的方法是由前述的用于估计生物信息的设备100a、100b和500执行的估计生物信息的方法的示例。上面详细描述了估计生物信息的各种实施例，因此，将在下面简要描述。

当在操作1010中从用户接收到用于估计生物信息的请求时，在操作1020中，用于估计生物信息的设备可检查是否存在对象的结构信息。

然后，在检查时，如果在存储装置中不存在对象的结构信息(操作1020–否)，则在操作1030中，用于估计生物信息的设备可获得对象的结构信息。例如，如上所述，用于估计生物信息的设备可直接从用户接收对象的结构信息的输入，或者可通过分析由外部装置获取的超声图像、MRI图像等来获得对象的结构信息。

随后，在检查时，如果存在对象的结构信息(操作1020-是)，则在操作1040中，用于估计生物信息的设备可通过脉搏波传感器获得对象的脉搏波信号，并且在操作1050中，用于估计生物信息的设备可获得由对象施加到脉搏波传感器的力/压力。

接下来，在操作1060中，用于估计生物信息的设备可基于对象的结构信息来转换在操作1050中获得的力/压力。例如，用于估计生物信息的设备可对对象的结构信息(诸如，血管深度与骨骼深度之间的比率或差)进行组合，并且可通过将组合结果应用于测量的力来对力进行转换。

然后，在操作1070中，用于估计生物信息的设备可基于在操作1040中获得的脉搏波信号和在操作1060中转换的力，来估计生物信息。

随后，在操作1080，用于估计生物信息的设备可输出生物信息估计结果。例如，用于估计生物信息的设备可通过适当地使用显示器、扬声器、触觉装置等以各种方式向用户提供信息(诸如，估计的生物信息值、警告、测量、生物信息估计历史等)。

图11是示出根据本公开的另一实施例的估计生物信息的方法的流程图。图11的方法是由前述的用于估计生物信息的设备700执行的估计生物信息的方法的示例，这在上面进行了详细描述，因此，将在下面简要描述。

当在操作1111中从用户接收到用于估计生物信息的请求时，在操作1112中，用于估计生物信息的设备可获得在对象与脉搏波传感器接触时的传感器位置信息。在这种情况下，可基于由外部图像拍摄装置获取的对象的图像或由指纹传感器获取的指纹图像来获得传感器位置信息。

然后，在操作1113中，用于估计生物信息的设备可通过脉搏波传感器获得对象的脉搏波信号，并且在操作1114中，用于估计生物信息的设备可获得由对象施加到脉搏波传感器的力/压力。在这种情况下，如果脉搏波传感器具有包括一个光源和一个光接收器的单个通道，则用于估计生物信息的设备可引导用户将对象的血管位置放置在脉搏波传感器的通道的位置上。

随后，在操作1115中，用于估计生物信息的设备可基于传感器位置信息和对象的血管位置来选择脉搏波传感器的通道。如果脉搏波传感器具有用于在对象的多个点处获得脉搏波信号的多个通道，则用于估计生物信息的设备可选择位于最靠近对象的血管位置的通道。

接下来，在操作1116中，用于估计生物信息的设备可基于选择的通道的位置和对象的参考位置来对力进行转换。例如，用于估计生物信息的设备可基于对象的参考位置与选择的通道的位置之间的距离，通过使用预定义的转换等式将力转换为反映传感器位置的力。

然后，在操作1117中，用于估计生物信息的设备可通过使用对象的结构信息将反映传感器位置的力转换为反映对象的结构特性的力。如上所述，用于估计生物信息的设备可通过应用例如血管深度或骨骼深度之间的比率或差等来对力进行转换。

随后，在操作1118中，用于估计生物信息的设备可基于在操作1113中获得的脉搏波信号和在操作1117中转换的力来估计生物信息。

接下来，在操作1119中，用于估计生物信息的设备可输出生物信息估计结果。

图12是示出可穿戴装置的示例的示图。前述的用于估计生物信息的设备100a、100b、500和700的各种实施例可被安装在可穿戴装置中。

参照图12，可穿戴装置1200包括主体1210和带1230。

连接到主体1210的两端的带1230可以是柔性的，以便围绕用户的手腕弯曲。带1230可由彼此分离的第一带和第二带组成。第一带和第二带的各自的一端连接到主体1210，并且第一带和第二带的各自的另一端部可经由连接装置彼此连接。在这种情况下，连接装置可形成为磁性连接、魔术贴(Velcro)连接、销连接等，但不限于此。此外，带630不限于此，并且可一体地形成为不可拆卸的带。

在这种情况下，空气可被注入到带1230中，或者带1230可设置有气囊，以根据施加到手腕的压力的改变而具有弹性，并且可将手腕的压力的改变发送到主体1210。

电池可嵌入在主体1210或带1230中以向可穿戴装置1200供电。

主体1210可包括安装在主体1210的一侧上的传感器部1220。传感器部1220可包括用于测量脉搏波信号的脉搏波传感器。脉搏波传感器可包括用于将光发射到手腕或手指的皮肤上的光源、检测从手腕或手指散射或反射的光的光接收器(诸如，接触式图像传感器(CIS)光学传感器、光电二极管等)。脉搏波传感器可具有用于在手腕、手指等的多个点处测量脉搏波信号的多个通道，并且每个通道可包括光源和光接收器，或者可包括用于发射不同波长的光的多个光源。此外，传感器部1220还可包括用于测量手腕或手指与传感器部1220之间的力/压力的力/压力传感器。此外，传感器部1220还可包括可堆叠在彼此的顶部的指纹传感器、超声传感器等。

处理器可安装在主体1210中。处理器可电连接到安装在可穿戴装置1200中的模块。处理器可基于由传感器部1220测量的脉搏波信号和接触力/压力生成波形图，并且可基于获得的波形图估计血压。在这种情况下，处理器可通过使用手指的解剖结构信息、传感器位置信息等来对力/压力进行转换，并且可通过使用转换的力来估计血压，从而提高估计血压的准确性。

此外，主体1210可包括存储用于估计血压并执行可穿戴装置1200的各种功能的参考信息以及由主体1210的各种模块处理的信息的存储器。

此外，主体1210可包括操纵器1240，操纵器1240设置在主体1210的一个侧表面上，并且接收用户的控制命令并将接收到的控制命令发送到处理器。操纵器1240可具有用于输入打开/关闭可穿戴装置1200的命令的电源按钮。

此外，用于向用户输出信息的显示器可被安装在主体1210的前表面上。显示器可具有用于接收触摸输入的触摸屏。显示器可接收用户的触摸输入并将触摸输入发送到处理器，并且可显示处理器的处理结果。

此外，主体1210可包括用于与外部装置通信的通信器。通信器可将血压估计结果发送到外部装置(例如，用户的智能电话)。

图13是示出智能装置的示例的示图。在这种情况下，智能装置可包括智能电话、平板PC等。智能装置可包括前述的用于估计生物信息的设备100a、100b、500和700的功能。

参照图13，智能装置1300包括主体1310和安装在主体1310的一个表面上的脉搏波传感器1330。例如，脉搏波传感器1330可包括设置在脉搏波传感器1330的预定位置处的一个或多个光源1332。一个或多个光源1332可发射不同波长的光。此外，为了在对象的多个点处测量脉搏波信号，多个光接收器1331可设置在与光源1332间隔开预定距离的位置处。然而，这仅是示例，并且脉搏波传感器1330可具有如上所述的各种形状。此外，用于测量手指的接触力/压力的力/压力传感器可在脉搏波传感器1330的下端处被安装在主体1310中。

此外，显示器可被安装在主体1310的前表面上。显示器可视觉地输出血压估计结果、健康状况评估结果等。显示器可包括触摸屏，并且可接收通过触摸屏输入的信息并将信息发送到处理器。

如图13中所示，主体1310可包括图像传感器1320。图像传感器1320可拍摄各种图像，并且可获取例如与脉搏波传感器1330接触的手指的图像。此外，当基于CIS技术的图像传感器被安装在脉搏波传感器1330的光接收器1331中时，图像传感器1320可被省略。

如上所述，处理器可基于对象的结构信息和/或在对象与脉搏波传感器接触时获得的传感器位置信息来对由力传感器测量的力进行转换，并且可使用示波法基于转换的力来估计血压。

本公开可被实现为写在非暂时性计算机可读记录介质上的计算机可读代码。非暂时性计算机可读记录介质可以是以计算机可读方式存储数据的任何类型的记录装置。

非暂时性计算机可读记录介质的示例包括ROM、RAM、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(例如，通过互联网的数据传输)。非暂时性计算机可读记录介质可分布在连接到网络的多个计算机系统上，使得计算机可读代码以分散的方式被写入非暂时性计算机可读记录介质，并从非暂时性计算机可读记录介质被执行。公开所属领域的普通技术人员的程序员可容易地推导出实现本公开所需的功能程序、代码和代码段。

在此已经针对示例实施例描述了本公开。然而，本领域技术人员将清楚的是，在不改变本公开的技术构思和必要特征的情况下，可进行各种改变和修改。因此，清楚的是，上述实施例在所有方面都是说明性的，并不意在限制本公开。

Claims (28)

1.一种用于估计生物信息的设备，所述设备包括：

脉搏波传感器，被配置为：从对象测量脉搏波信号；

力传感器，被配置为：测量施加在对象与脉搏波传感器之间的第一力；以及

处理器，被配置为：

基于对象的结构信息将第一力转换为第二力；以及

基于脉搏波信号和第二力来估计生物信息。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，对象的结构信息包括：血管位置、血管深度和骨骼深度中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于对象的光学图像、超声图像、磁共振成像图像和光声图像中的至少一个以及用户输入，来获得对象的结构信息。

4.根据权利要求2所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于血管深度与骨骼深度之间的比率和血管深度与骨骼深度之间的差中的至少一个，将第一力转换为第二力。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于与脉搏波传感器接触的对象，获得脉搏波传感器相对于对象的传感器位置信息。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，处理器还被配置为：通过基于与脉搏波传感器接触的对象的图像来分析对象与脉搏波传感器之间的相对位置，获得传感器位置信息。

7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述设备还包括：指纹传感器，其中，处理器还被配置为：基于由指纹传感器获得的指纹图像来获得传感器位置信息。

8.根据权利要求5所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于传感器位置信息将第一力转换为第三力，并且将第三力转换为反映对象的结构信息的第二力。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于对象的预定参考点与传感器位置信息中包括的传感器位置之间的距离，将第一力转换为第三力。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，处理器还被配置为：通过使用预定义函数，

基于对象的预定参考点与传感器位置之间的距离，获得第一校正值；

基于对象的预定参考点与参考位置之间的距离，获得第二校正值；以及

基于第一校正值和第二校正值，将第一力转换为第三力。

11.根据权利要求5所述的设备，其中，脉搏波传感器具有用于在对象的多个点处测量脉搏波信号的多个通道，并且

其中，处理器还被配置为：

基于对象的血管位置和传感器位置信息，选择所述多个通道中的至少一个通道；以及

基于对象的预定参考点与选择的通道之间的距离，将第一力转换为第三力。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，处理器还被配置为：基于传感器位置信息，选择位于最靠近对象的血管位置的通道。

13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括：面积传感器，被配置为：基于对象与脉搏波传感器接触并改变施加到脉搏波传感器的力，来测量对象与脉搏波传感器之间的接触面积。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，处理器还被配置为：

基于第二力和测量的接触面积获得接触压力；以及

基于接触压力和脉搏波信号估计生物信息。

15.根据权利要求1所述的设备，其中，生物信息包括以下项中的一个或多个：血压、血管年龄、动脉僵硬度、主动脉压波形、血管顺应性、应力指数、疲劳水平、皮肤年龄和皮肤弹性。

16.一种存储程序的计算机可读存储介质，其中，所述程序在被处理器执行时，使处理器执行估计生物信息的方法，所述方法包括：

从对象测量脉搏波信号；

测量施加在对象与脉搏波传感器之间的第一力；

基于对象的结构信息将第一力转换为第二力；以及

基于脉搏波信号和第二力来估计生物信息。

17.根据权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中，对象的结构信息包括：血管位置、血管深度和骨骼深度中的至少一个。

18.根据权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括：

响应于从用户接收到用于估计生物信息的请求，确定是否存在用户的对象的结构信息；以及

响应于确定不存在对象的结构信息，获得对象的结构信息。

19.根据权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中，对第一力进行转换的步骤包括：基于血管深度与骨骼深度之间的比率和血管深度与骨骼深度之间的差中的至少一个，对第一力进行转换。

20.根据权利要求16至19中的任意一项所述的计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括：当对象与脉搏波传感器接触时，获得脉搏波传感器相对于对象的传感器位置信息。

21.根据权利要求20所述的计算机可读存储介质，其中，将第一力转换为第二力的步骤包括：

基于传感器位置信息将第一力转换为第三力；以及

基于对象的结构信息将第三力转换为第二力。

22.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，将第一力转换为第三力的步骤包括：基于对象的预定参考点与传感器位置信息中包括的传感器位置之间的距离，将第一力转换为第三力。

23.根据权利要求22所述的计算机可读存储介质，其中，将第一力转换为第三力的步骤包括：

通过使用预定义函数，基于对象的预定参考点与传感器位置之间的距离，获得第一校正值；

基于对象的预定参考点与参考位置之间的距离，获得第二校正值；以及

基于第一校正值和第二校正值，将第一力转换为第三力。

24.根据权利要求21所述的计算机可读存储介质，其中，将第一力转换为第三力的步骤包括：

响应于脉搏波传感器具有用于在对象的多个点处测量脉搏波信号的多个通道，基于对象的血管位置信息和传感器位置信息来选择所述多个通道中的至少一个通道；以及

基于对象的预定参考点与选择的通道之间的距离，将第一力转换为第三力。

25.根据权利要求16所述的计算机可读存储介质，其中，所述方法还包括：

基于对象与脉搏波传感器接触并改变施加到脉搏波传感器的力，来测量接触面积。

26.根据权利要求25所述的计算机可读存储介质，其中，估计生物信息的步骤包括：

基于第二力和接触面积获得接触压力；以及

基于接触压力和脉搏波信号估计生物信息。

27.一种用于估计用户的生物信息的电子装置，所述电子装置包括：处理器，被配置为：

从所述电子装置的脉搏波传感器获得用户的脉搏波信号；

获得与施加在用户的对象与所述电子装置的脉搏波传感器之间的力对应的第一力值；

获得指示脉搏波传感器相对于用户的对象的位置的传感器位置信息；

获得指示用户的对象的血管的位置的血管位置信息；

基于第一力值、传感器位置信息和血管位置信息，来确认第二力值；以及

基于脉搏波信号和第二力值来估计生物信息。

28.根据权利要求27所述的电子装置，其中，处理器还被配置为：

获得指示对象的骨骼的位置的骨骼位置信息；以及

基于骨骼位置信息确认第二力值。

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