KR100848118B1 - 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어방법 - Google Patents

광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치는, 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자 및 상기 사용자 피부로부터 광을 검출하는 포토 디텍터(photo detector)를 포함하는 광센서; 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 조절하는 광량 조절 부재(member); 및 상기 포토 디텍터가 검출하는 광량을 감지하고, 상기 광량에 따라 상기 광량 조절 부재를 제어하여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적을 조절하는 광량 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070042976
광 센서, 생체 신호, 포토 디텍터, PDLC, LCD, 조리개

Description

광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법{BIOSIGNAL-MEASURING INSTRUMENT USING PHOTO SENSOR AND METHOD FOR CONTROLLING THE PHOTO SENSOR BY THE INSTRUMENT}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 조리개 수단으로 구현되는 광량 조절 부재의 평면도를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단으로 구현되는 광량 조절 부재의 측면도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 LCD(Liquid Crystal Display) 수단으로 구현되는 광량 조절 부재의 측면도를 도시한 도면.
도 5는 PPG 측정 시, 포토 디텍터를 통해 사용자 피부로부터 검출하는 광량의 DC 레벨의 시간 흐름에 따른 변화를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치의 광 센서 제어 방법의 흐름을 도시한 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 발광 소자 120: 광량 조절 부재
130: 포토 디텍터 140: 광량 제어부
150: 생체 신호 정보 생성부 160: 발광 제어부
101: 바디(body)
본 발명은 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광 센서의 포토 디텍터(photo detecter)가 검출하는 광의 세기에 따라 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 적절하게 조절함으로써, 외란광 등 외부 환경에 의한 노이즈를 최소화할 수 있는 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법에 관한 것이다.
유비쿼터스(Ubiquitous)란 사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보 통신 환경을 의미한다. 유비쿼터스가 상용화되면 집안이나 자동차에서는 물론 심지어 산 꼭대기에서도 누구나 자유롭게 정보기술을 활용할 수 있다. 또한, 유비쿼터스의 상용화는 네트워크에 연결되는 컴퓨터 사용자의 수를 증가시켜 정보 기술 산업 또한 그에 상응하는 규모와 범위로 확대시킬 수 있다. 이처럼 휴대성과 편의성뿐만 아니라 시간과 장소에 구애 받지 않고도 네트워크에 접속할 수 있는 장점들로 인해, 현재 전세계 각국에서 유비쿼터스 관련 기술에 대한 개발 경쟁의 붐이 일고 있다.
이러한 유비쿼터스 관련 기술은 인간 생활의 모든 분야에 적용될 수 있는데, 특히 근래에는 웰빙(Well-Being) 현상으로 인해 유비쿼터스 헬스 케어(U-HealthCare)가 주목할 만한 기술 분야로 각광 받고 있다. 유비쿼터스 헬스 케어란 인간의 생활 공간 곳곳에 의료 서비스와 관련관 칩이나 센서를 설치함으로써, 모든 사람이 언제 어디서나 자연스럽게 의료 서비스를 제공 받을 수 있도록 하는 유비쿼터스 기술을 의미한다. 이러한 유비쿼터스 헬스 케어에 따르면, 각종 건강 진단이나 질병 관리, 응급 관리, 의사와의 만남 등 병원에서만 이루어지던 의료 행위들을 병원에 가지 않고도 처리할 수 있게 된다.
예를 들어, 당뇨 환자의 경우 혈당 관리 프로그램이 탑재된 혈당 관리용 허리띠를 착용할 수 있다. 상기 허리띠에 부착된 혈당 센서는 수시로 상기 당뇨 환자의 혈당을 체크하고 그에 적합한 인슐린 양을 산출할 수 있다. 만일 상기 당뇨 환자의 혈당이 급격하게 낮아지거나 높아질 경우, 그 혈당 정보를 주치의에게 무선 통신망을 통해 제공할 수 있고, 상기 혈당 정보를 제공 받은 주치의는 상기 응급 상황에 따른 최적의 처방이나 조치를 취할 수 있다.
이러한 유비쿼터스 헬스 케어에 대한 일례로 광센서를 통해 사용자의 생체 신호를 측정하는 휴대형 생체 신호 측정 장치가 상용화되어 널리 사용되고 있다. 이러한 휴대형 생체 신호 측정 장치는 사용자가 항상 휴대하고 다니며 각종 생체 신호를 측정하여 응급 상황에 사전 대비할 수 있어 유비쿼터스 헬스 케어의 장점을 가장 부각시킬 수 있는 기기라 할 수 있다.
상기 휴대형 생체 신호 측정 장치의 한 종류로 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 장치가 있다. 광용적맥파에는 말초 혈관의 수축 정도 와 심박 출량의 증감에 대한 정보가 반영되므로, 동맥 혈관과 관련된 생리 상태를 파악할 수도 있고, 특정 질환을 대상으로 하는 진단 보조 수단으로 주로 사용될 수도 있다.
일반적으로 PPG 신호는 사용자의 손가락이나 귓볼 등으로부터 측정할 수 있다. 즉, 광원으로부터 상기 손가락이나 귓볼 등으로 투과된 빛을 상기 검출기가 검출함으로써 상기 사용자의 PPG 신호를 검출할 수 있다. 그러나, 귓볼 등과 같이 PPG 신호의 크기가 미약한 경우 움직임이나 외란광의 간섭 노이즈로 인해 정상적인 PPG 신호의 검출을 보장하기 힘들다.
즉, 귓볼 등과 같이 신호원이 매우 미약한 신체 부위로부터 PPG를 측정하는 경우, 상기 측정되는 PPG 신호의 레벨은 측정 장치의 자체 노이즈, 움직임이나 외란광의 간섭 노이즈보다 작을 수 있어, 상기 미약한 PPG 신호를 증폭한다 하더라도 상기 시스템 노이즈 또한 함께 증폭되므로 필터링을 하더라도 원하는 PPG 신호를 정확하게 검출하기 어렵다.
이와 같이, 광을 이용한 PPG 신호의 측정에 있어 신호 대 잡음비(S/N)를 결정하는 중요한 요소 중 하나로 입사 광량이 있다. 종래의 PPG 측정 장치는 측정 초기에 광량을 조절함으로써, 즉, 관찰하고자 하는 범위 내에 PPG 신호가 발생하도록 광량을 자동으로 선택하여 고정하는 방법을 사용하고 있다.
그러나, 외란광이 존재하는 경우 발광 소자의 광량을 아무리 조절하여도 상기 외란광의 영향으로 인해 관찰하고자 하는 범위 내의 PPG 신호를 획득하기 어려울 수 있다. 특히, 외부에서 운동을 하면서 PPG를 측정하는 경우, 시시각각 변하 는 외부의 조명, 햇빛, 그늘 등의 각종 외란광의 영향에 따라 정확한 PPG측정은 더더욱 기대하기가 어려워진다는 문제점이 있다.
이러한 종래기술의 문제점에 따라, 광 센서를 이용한 생체 신호 측정 시, 외란광의 영향을 최소화하여 보다 정확하게 생체 신호를 측정할 수 있도록 하는 광 센서 생체 신호 측정 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 광 센서의 포토 디텍터에 조리개(diaphragm) 수단을 설치하고, 상기 조리개 수단을 통해 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 적절히 조절하여 외란광의 영향을 최소화함으로써, 언제 어디서나 보다 정확한 생체 신호의 측정을 보장하는 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광 센서의 포토 디텍터에 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단을 설치하고, 상기 PDLC 수단을 통해 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 적절히 조절하여 외란광의 영향을 최소화함으로써, 언제 어디서나 보다 정확한 생체 신호의 측정을 보장하는 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광 센서의 포토 디텍터에 LCD(Liquid Crystal Display) 수단을 설치하고, 상기 LCD 수단을 통해 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 적절히 조절하여 외란광의 영향을 최소화함으로써, 언제 어디서나 보다 정확한 생체 신호의 측정을 보장하는 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방 법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치는, 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자 및 상기 사용자 피부로부터 광을 검출하는 포토 디텍터(photo detector)를 포함하는 광센서; 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 조절하는 광량 조절 부재(member); 및 상기 포토 디텍터가 검출하는 광량을 감지하고, 상기 광량에 따라 상기 광량 조절 부재를 제어하여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적을 조절하는 광량 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치의 광 센서 제어 방법은, 광량 조절 부재(member)를 포함하는 포토 디텍터(photo detector)를 통해 사용자 피부로부터 광을 검출하는 단계; 상기 검출한 광량의 DC 레벨을 검출하는 단계; 상기 광량의 DC 레벨을 선정된(predetermined) 시간 동안 임계값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 상기 광량의 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 이상인 경우, 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적이 작아지도록 상기 광량 조절 부재를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치는 이동통신 단말기, PDA (Personal Digital Assistant), 휴대형 게임기, MP3 플레이어, PMP (Personal Multimedia Player), DMB (Digital Multimedia Broadcasting) 단말기 등으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상술한 휴대용 기기에 설 치되지 아니하고, 독립적인(stand-alone) 구성을 갖도록 설계될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치는 발광 소자 및 포토 디텍터(photo detector)로 구성되는 광 센서를 이용하여 사용자의 PPG 신호 또는 산소 포화도 등 각종 생체 신호를 측정할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치는 발광 소자(110), 광량 조절 부재(120), 포토 디텍터(130), 광량 제어부(140), 생체 신호 정보 생성부(150), 및 발광 제어부(160)를 포함한다. 상술한 구성 중, 생체 신호 정보 생성부(150) 및 발광 제어부(160)은 본 발명의 광 센서 생체 신호 측정 장치의 부가적인 구성으로 구현될 수 있을 뿐, 필수 구성 요소는 아니다.
발광 소자(110)는 사용자 피부(101)로 광을 방출한다. 발광 소자(110)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 또한, 발광 소자(110)는 상기 LED 뿐만 아니라 생체 신호의 측정을 위하여 사용자 피부로 광을 방출하는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 소자를 모두 포함하도록 구현될 수 있다. 다만, 본 명세서에는 설명의 편의를 위하여 상기 발광 소자자 LED로 구현되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
포토 디텍터(130)는 사용자 피부(101)로부터 상기 광을 검출한다. 즉, 포토 디텍터(130)는 발광 소자(101)로부터 사용자 피부(101)로 방출되어 산란 또는 반사 되는 광을 검출한다.
광량 조절 부재(120)는 포토 디텍터(130)의 광 투과 면적을 조절한다. 즉, 광량 조절 부재(120)는 포토 디텍터(130)가 사용자 피부(101)로부터 광을 검출하는 포토 디텍터(130)의 광 투과 면적을 조절하도록 구현될 수 있다. 이를 위하여, 광량 조절 부재(120)는 조리개(diaphragm) 수단, 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단, 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 수단으로 구현될 수 있다. 이는 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 조리개 수단으로 구현되는 광량 조절 부재의 평면도를 도시한 도면이다.
상술한 바와 같이, 광량 조절 부재(120)는 조리개 수단(220)으로 구현될 수 있다. 조리개 수단(220)은 포토 디텍터(210)의 일면, 즉, 사용자 피부와 접촉되어 상기 사용자 피부로부터 광을 검출하는 포토 디텍터(210)의 일면에 설치될 수 있다.
통상적으로 카메라 등에 설치되는 조리개의 개념과 같이, 조리개 수단(220)은 개폐 동작을 통해 포토 디텍터(210)의 광 투과 면적을 조절할 수 있다. 예를 들어, 조리개 수단(220)이 제1 면적(221)으로 개방된 경우, 포토 디텍터(210)의 광 투과 면적은 제1 면적(221)이 될 수 있다. 또한, 조리개 수단(220)이 제2 면적(222)으로 개방된 경우, 포토 디텍터(210)의 광 투과 면적은 제2 면적(222)이 될 수 있다. 또한, 조리개 수단(220)이 제3 면적(223)으로 개방된 경우, 포토 디텍터(210)의 광 투과 면적은 제3 면적(223)이 될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 광량 조절 부재(120)는 조리개 수단(220)으로 구현되어 포토 디텍터(210)의 광 투과 면적을 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단으로 구현되는 광량 조절 부재의 측면도를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광량 조절 부재(120)는 제1 PDLC 수단(320), 제2 PDLC 수단(330), 및 제3 PDLC 수단(340)을 포함하도록 구현될 수 있다.
당업계에 널리 알려진 바와 같이, PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)는 고분자 분산형 액정으로, 액정 표시 장치(LCD)에 사용되는 액정 셀의 일종이다.　 PDLC는 가해지는 전류에 따라 광 투과도의 특성이 변할 수 있다. 즉, PDLC는 전류가 가해지지 않는 경우 액정 분자가 불규칙한 방향이 되어 광 투과도가 감소되어 광이 투과되지 못하는 특성을 갖는다. 또한, PDLC는 전류가 가해지는 경우 액정의 방향이 가지런하게 되고 양자의 굴절률이 일치하여 광 투과 상태가 되는 특성을 갖는다
이러한 PDLC의 특성을 이용하여 포토 디텍터(310)의 광 투과 면적을 조절할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 PDLC 수단(320)은 유리 등과 같은 광 투과 수단에 제1 면적(321)만큼의 PDLC가 포함되도록 구현될 수 있다. 또한, 제2 PDLC 수단(330)은 유리 등과 같은 광 투과 수단에 제2 면적(331)만큼의 PDLC가 포함되도록 구현될 수 있다. 또한, 제3 PDLC 수단(340)은 유리 등과 같은 광 투과 수단에 제3 면적(341)만큼의 PDLC가 포함되도록 구현될 수 있다.
이러한 경우, 제1 PDLC 수단(320), 제2 PDLC 수단(330), 및 제3 PDLC 수단(340)에 각각 인가되는 전류를 제어함으로써 포토 디텍터(310)의 광 투과 면적을 조절할 수 있다.
예를 들어, 전류원(350)이 제1 PDLC 수단(320)에 전류를 인가하지 않는 경우, 포토 디텍터(310)의 광 투과 면적은 제1 면적(321)을 제외한 나머지 면적이 될 수 있다. 또한, 전류원(350)이 제1 PDLC 수단(320)에 전류를 인가하고 제2 PDLC 수단(330)에 전류를 인가하지 않는 경우, 포토 디텍터(310)의 광 투과 면적은 제2 면적(331)을 제외한 나머지 면적이 될 수 있다. 또한, 전류원(350)이 제1 PDLC 수단(320) 및 제2 PDLC 수단(330)에 전류를 인가하고 제3 PDLC 수단(340)에 전류를 인가하지 않는 경우, 포토 디텍터(310)의 광 투과 면적은 제3 면적(341)을 제외한 나머지 면적이 될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광량 조절 부재(120)는 하나 이상의 PDLC 수단을 통해 포토 디텍터(130)의 광 투과 면적을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따라 LCD(Liquid Crystal Display) 수단으로 구현되는 광량 조절 부재의 측면도를 도시한 도면이다.
본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 광량 조절 부재(120)는 LCD 수단으로 구현될 수 있다. 당업계에 널리 알려진 바와 같이, LCD는 수백 가지의 컬러 변화뿐만 아니라, 세밀한 광 투과도의 조절 또한 가능하다. 따라서, 포토 디텍터(410)가 사용자 피부로부터 광을 검출하는 포토 디텍터(410)의 일면에 LCD 수단(420)을 설치하여 포토 디텍터(410)의 광 투과 면적 또는 광 투과도를 조절할 수 있다.
다시 도 1에서, 광량 제어부(140)는 포토 디텍터(130)가 검출하는 광량을 감지하고, 상기 광량에 따라 광량 조절 부재(120)를 제어하여 포토 디텍터(130)의 광 투과 면적을 조절할 수 있다.
이를 위하여, 광량 제어부(140)는 포토 디텍터(130)가 검출하는 광량의 DC 레벨을 검출한다. 광량 제어부(140)는 상기 광량의 DC 레벨을 선정된 시간 동안 임계값과 비교한다.
상기 비교 결과, 상기 광량의 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 이상인 경우, 광량 제어부(140)는 포토 디텍터(130)의 광 투과 면적이 작아지도록 광량 조절 부재(120)를 제어한다. 또한, 상기 비교 결과, 상기 광량의 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 미만인 경우, 광량 제어부(140)는 상기 임계값을 초과한 상기 광량의 DC 레벨을 제거하여 사용자의 생체 신호 정보를 생성하도록 생체 신호 정보 생성부(150)를 제어한다. 이는 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 PPG 측정 시, 포토 디텍터를 통해 사용자 피부로부터 검출하는 광량의 DC 레벨의 시간 흐름에 따른 변화를 도시한 그래프이다.
본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치를 통해 사용자의 PPG 신호를 측정하는 경우, 포토 디텍터를 통해 검출하는 시간의 흐름에 따른 광량의 DC 레벨 변화는 도 5의 그래프와 같이 나타날 수 있다.
도 5의 그래프에서, 제1 임계값 및 제2 임계값은 PPG 신호가 측정 가능한 광량의 DC 레벨을 의미한다. 즉, 상기 광량의 DC 레벨이 제1 임계값 이하 제2 임계 값 이상일 경우에만 정상적인 PPG 신호의 측정이 가능한 것으로 설정될 수 있다.
이러한 경우, A 구간 및 C 구간에서는 정상적인 사용자의 PPG 신호 측정이 가능하다. 그러나, B 구간 및 D 구간에서와 같이 외란광 등의 영향으로 인해 포토 디텍터(130)로 투과되는 광량의 세기가 급격하게 증가하여 상기 광량의 DC 레벨이 제1 임계값을 초과하는 경우, 정상적인 PPG 신호의 측정은 기대하기 어렵다.
이에, 광량 제어부(140)는 포토 디텍터(130)가 검출하는 광량의 DC 레벨이 선정된 시간 동안 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단한다. 상기 선정된 시간, 상기 제1 임계값, 및 상기 제2 임계값은 당업자의 판단에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다.
D 구간에서와 같이, 포토 디텍터(130)가 검출하는 광량의 DC 레벨이 상기 선정된 시간 이상 동안 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 광량 제어부(140)는 외란광의 영향이 지속적으로 발생하고 있는 것으로 판단하여 광량 조절 부재(120)를 통해 포토 디텍터(130)의 광 투과 면적이 작아지도록 제어할 수 있다.
또한, B 구간에서와 같이, 포토 디텍터(130)가 검출하는 광량의 DC 레벨이 상기 선정된 시간 미만 동안 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 광량 제어부(140)는 외란광의 영향이 순간적으로 발생한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 광량 제어부(140)는 생체 신호 정보 생성부(150)가 B 구간에서와 같이 순간적으로 상기 제1 임계값을 초과한 광량의 DC 레벨의 피크치를 제거한 후 생체 신호 정보를 생성하도록 제어할 수 있다.
또한, 광량 제어부(140)는 상기 광량 DC 레벨이 제2 임계값 미만으로 검출되 는 경우, 사용자 피부(101)로 방출되는 광이 부족한 것으로 판단하고, 발광 제어부(160)를 통해 발광 소자(110)를 제어하여 사용자 피부(101)로 방출되는 광의 세기를 증가시킬 수도 있다.
도 5를 통해 설명한 바와 같이, 광량 제어부(140)는 포토 디텍터(130)가 사용자 피부(101)로부터 검출하는 광량의 DC 레벨을 실시간으로 검출하여 적절한 광량이 검출되고 있는지 여부를 판단한 후, 그 판단 결과에 따라 광량 조절 부재(120)를 제어하여 포토 디텍터(130)의 광 투과 면적 또는 광 투과도를 조절할 수 있다. 또한, 외란광의 영향이 순간적인 것으로 판단되는 경우, 상기 순간적인 외란광의 영향을 배제하여 사용자의 생체 신호 정보를 생성하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치의 광 센서 제어 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치는 광 센서의 발광 소자를 통해 사용자 피부로 광을 방출한다(단계(611)). 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 광 센서의 포토 디텍터를 통해 상기 사용자 피부로부터 광을 검출한다(단계(612)). 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 검출한 광의 광량 DC 레벨을 검출한다(단계(613)).
상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 검출한 광량 DC 레벨을 선정된 임계값과 비교한다(단계(614)). 단계(614)에서, 상기 광량 DC 레벨이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 포토 디텍터를 통해 검출하는 광을 이용하여 상기 사용자의 생체 신호 정보를 생성한다(단계(615)).
단계(614)에서, 상기 광량 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 광량 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 선정된 시간을 이상인지 여부를 판단한다(단계(616)).
단계(616)에서, 상기 광량 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 미만인 경우, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 외란광의 영향이 순간적인 것으로 판단하여 상기 임계값을 초고한 상기 광량의 DC 레벨을 제거하여(단계(617) 상기 사용자의 생체 신호 정보를 생성한다(단계(615)).
단계(616)에서, 상기 광량 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 이상인 경우, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 외란광의 영향이 지속적으로 유지되고 있는 것으로 판단하여 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적이 감소되도록 광량 조절 부재를 제어한다(단계(618)).
단계(618)에서, 상기 광량 조절 부재가 조리개(diaphragm) 수단인 경우, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 조리개 수단의 개폐 면적을 감소시켜 상기 광 투과 면적이 작아지도록 제어할 수 있다.
단계(618)에서, 상기 광량 조절 부재가 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단인 경우, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 하나 이상의 PDLC 수단에 대한 전류 인가를 제어하여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적이 작아지도록 제어할 수 있다.
단계(618)에서, 상기 광량 조절 부재가 LCD(Liquid Crystal Display) 수단인 경우, 상기 광 센서 생체 신호 측정 장치는 상기 LCD 수단의 투과도를 감소시켜 상 기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적이 작아지도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 광 센서 생체 신호 측정 장치의 광 센서 제어 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 본 발명을 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. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법에 따르면, 광 센서의 포토 디텍터에 조리개(diaphragm) 수단을 설치하고, 상기 조리개 수단을 통해 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 적절히 조절하여 외란광의 영향을 최소화함으로써, 언제 어디서나 보다 정확한 생체 신호의 측정을 보장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법에 따르면, 광 센서의 포토 디텍터에 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단을 설치하고, 상기 PDLC 수단을 통해 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 적절히 조절하여 외란광의 영향을 최소화함으로써, 언제 어디서나 보다 정확한 생체 신호의 측정을 보장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 광 센서 생체 신호 측정 장치 및 상기 장치의 광 센서 제어 방법에 따르면, 광 센서의 포토 디텍터에 LCD(Liquid Crystal Display) 수단을 설치하고, 상기 LCD 수단을 통해 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 적절히 조절하여 외란광의 영향을 최소화함으로써, 언제 어디서나 보다 정확한 생체 신호의 측정을 보장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자 및 상기 사용자 피부로부터 광을 검출하는 포토 디텍터(photo detector)를 포함하는 광센서;
    상기 포토 디텍터의 광 투과 면적을 조절하는 광량 조절 부재(member); 및
    상기 포토 디텍터가 검출하는 광량을 감지하고, 상기 광량에 따라 상기 광량 조절 부재를 제어하여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적을 조절하는 광량 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광량 조절 부재는 조리개(diaphragm) 수단이고,
    상기 광량 제어부는 상기 조리개 수단의 개폐 면적을 제어하여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광량 조절 부재는 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단이고,
    상기 광량 제어부는 상기 하나 이상의 PDLC 수단에 대한 전류 인가를 제어하 여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광량 조절 부재는 LCD(Liquid Crystal Display) 수단이고,
    상기 광량 제어부는 상기 LCD 수단의 투과도를 제어하여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적을 조절하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광량 제어부는 상기 포토 디텍터가 검출하는 광량의 DC 레벨을 검출하고, 상기 광량의 DC 레벨을 선정된(predetermined) 시간 동안 임계값과 비교하여, 상기 비교 결과 상기 광량의 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 이상인 경우, 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적이 작아지도록 상기 광량 조절 부재를 제어하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 포토 디텍터가 검출한 광을 이용하여 상기 사용자의 생체 신호 정보를 생성하는 생체 신호 정보 생성부
    를 더 포함하고,
    상기 광량 제어부는 상기 비교 결과 상기 광량의 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 미만인 경우, 상기 임계값을 초과한 상기 광량의 DC 레벨을 제거하여 상기 사용자의 생체 신호 정보를 생성하도록 상기 생체 신호 정보 생성부를 제어하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치.
  7. 광량 조절 부재(member)를 포함하는 포토 디텍터(photo detector)를 통해 사용자 피부로부터 광을 검출하는 단계;
    상기 검출한 광량의 DC 레벨을 검출하는 단계;
    상기 광량의 DC 레벨을 선정된(predetermined) 시간 동안 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과 상기 광량의 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 이상인 경우, 상기 포토 디텍터의 광 투과 면적이 작아지도록 상기 광량 조절 부재를 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치의 광센서 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비교 결과 상기 광량의 DC 레벨이 상기 임계값을 초과하는 시간이 상기 선정된 시간 미만인 경우, 상기 임계값을 초과한 상기 광량의 DC 레벨을 제거하여 상기 사용자의 생체 신호 정보를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치의 광센서 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 포토 디텍터의 광 투과 면적이 작아지도록 상기 광량 조절 부재를 제어하는 단계는, 상기 광량 조절 부재가 조리개(diaphragm) 수단인 경우, 상기 조리개 수단의 개폐 면적을 감소시켜 상기 광 투과 면적이 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치의 광센서 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 포토 디텍터의 광 투과 면적이 작아지도록 상기 광량 조절 부재를 제어하는 단계는, 상기 광량 조절 부재가 하나 이상의 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 수단인 경우, 상기 하나 이상의 PDLC 수단에 대한 전류 인가를 제어하여 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적이 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치의 광센서 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 포토 디텍터의 광 투과 면적이 작아지도록 상기 광량 조절 부재를 제어하는 단계는, 상기 광량 조절 부재가 LCD(Liquid Crystal Display) 수단인 경우, 상기 LCD 수단의 투과도를 감소시켜 상기 포토 디텍터의 상기 광 투과 면적이 작아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광센서 생체 신호 측정 장치의 광센서 제어 방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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