KR101978552B1

KR101978552B1 - 생체신호 측정 장치

Info

Publication number: KR101978552B1
Application number: KR1020170056559A
Authority: KR
Inventors: 조성환; 장도훈; 김지환
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2037-05-02
Also published as: KR20180122526A

Abstract

본 발명의 일 양상에 따르면, 생체신호 측정 장치로, 외부로 빛을 발광하는 발광부; 상기 발광부로부터 발광된 빛이 신체의 일부에 투과 또는 반사된 빛을 수신하여 전기적 신호인 원시 신호로 변환하는 수광부; 상기 원시 신호를 신호 처리 하여 대상 신호를 획득하는 아날로그 신호 처리부; 및 제1 시간 구간 동안 획득한 상기 대상 신호에 포함된 적어도 두개의 피크 포인트에 대한 시간 간격 및 미리 설정된 발광 윈도우-이때, 상기 발광 윈도우는 상기 발광부가 1회 ON시 ON 상태를 유지하는 시간에 대한 값임-에 기초하여 발광 타이밍 정보를 획득하고, 상기 발광 타이밍 정보에 기초하여 상기 제1 시간 구간 이후인 제2 시간 구간 동안의 상기 발광부의 점등 및 점멸을 제어하는 제어부;를 포함하는 생체 신호 측정 장치가 제공될 수 있다.

Description

생체신호 측정 장치{BIO SIGNAL MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 생체신호 측정 장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 저전력 설계 가능한 생체신호 측정 장치에 관한 것이다.

종래의 생체신호 측정 장치는 주로 병원에 방문하여 진료 또는 검사 시 사용되는 장치로 건강 상태의 확인이나 병의 진단 등에 필요한 생체신호를 측정하는 장치로 사용되었다.

최근에는 웨어러블 전자기기의 개발로 인하여 생체신호 측정 장치 역시 손목형, 신체 부착형 등 다양한 형태로 개발되고 있으며, 점차 이동 가능한 소형화 디바이스로 발전해 나가고 있다.

이러한 이동 가능한 소형화 디바이스의 상용화에 있어서 가장 큰 걸림돌은 전력 문제이다. 병원에서 사용되는 인하우스용 고정형 디바이스는 콘센트를 통하여 전원을 공급받기 때문에 전력 공급에 문제가 발생하지 않으나, 이동형 디바이스의 경우에는 배터리 용량으로 인하여 전력 공급에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 전력 공급 문제의 해결을 위해서는 장치에서 소비되는 전력을 최소화하는 설계가 필요하다.

본 발명의 일 과제는 광원의 점등 및 점멸 주기를 제어하여 소비되는 전력을 줄일 수 있는 생체신호 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 과제는 기존 TIA의 DC포화 현상을 해결하는 아날로그 회로를 간소화하여 소형화할 수 있는 생체신호 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 생체신호 측정 장치로, 외부로 빛을 발광하는 발광부; 상기 발광부로부터 발광된 빛이 신체의 일부에 투과 또는 반사된 빛을 수신하여 전기적 신호인 원시 신호로 변환하는 수광부; 상기 원시 신호를 신호 처리 하여 대상 신호를 획득하는 아날로그 신호 처리부; 및 제1 시간 구간 동안 획득한 상기 대상 신호에 포함된 적어도 두 개의 피크 포인트에 대한 시간 간격 및 미리 설정된 발광 윈도우-이때, 상기 발광 윈도우는 상기 발광부가 1회 ON시 ON 상태를 유지하는 시간에 대한 값임-에 기초하여 발광 타이밍 정보를 획득하고, 상기 발광 타이밍 정보에 기초하여 상기 제1 시간 구간 이후인 제2 시간 구간 동안의 상기 발광부의 점등 및 점멸을 제어하는 제어부;를 포함하는 생체 신호 측정 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 제1 파장 대역의 빛을 발광하는 제1 발광부; 제2 파장 대역의 빛을 발광하는 제2 발광부; 상기 제1 방광부 및 상기 제2 발광부에 교차로 전원을 인가하는 발광 구동부; 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나로부터 발광 빛이 신체를 투과 또는 반사된 빛을 수신하고, 수신한 빛에 대응하는 원시 신호를 획득하는 수광부; 상기 원시 신호의 전류값 변화에 대응되는 발진 주파수로 대상 신호를 출력하는 아날로그 신호 처리부; 및 상기 대상 신호에 기초하여 산소 포화도를 산출하는 제어부;를 포함하는 생체 신호 측정 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 생체신호 측정 장치의 제어방법으로, 제1 시간 구간 동안 캘리브레이션 구간의 대상 신호를 획득하는 단계; 상기 대상 신호에 포함된 복수의 피크 포인트를 검출하는 단계; 상기 복수의 피크 포인트 간의 시간 간격을 산출하는 단계; 상기 시간 간격 및 미리 설정된 발광 윈도우에 기초하여 생체신호 측정 장치에 포함된 발광부의 점등 및 점멸에 대한 스케줄을 포함하는 발광 타이밍 정보를 획득하는 단계(S130) 및 상기 발광 타이밍 정보에 기초하여 발광 타이밍을 제어하는 단계;를 포함하는 생체신호 측정 장치 제어 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체가 제공될 수 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 광원의 점등 및 점멸 주기를 제어하여 소비되는 전력을 줄일 수 있는 생체신호 측정장치가 제공될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 기존 TIA의 DC포화 현상을 해결하는 아날로그 회로를 간소화하여 소형화할 수 있는 생체신호 측정장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어를 나타나는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어를 위한 회로의 일부에대한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 검출을 나타나는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어를 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 보정을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서부 및 아날로그 신호 처리부(1200)의 블록도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 아날로그 신호 처리부의 예시도이다.

본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.

도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어 진 것이며, 또한, 구성요소(element) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 원칙적으로 동일한 구성 요소들을 나타낸다. 또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다.

본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구분하기 위한 식별 기호에 불과하다.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 외부로 빛을 발광하는 발광부; 상기 발광부로부터 발광된 빛이 신체의 일부에 투과 또는 반사된 빛을 수신하여 전기적 신호인 원시 신호로 변환하는 수광부; 상기 원시 신호를 신호 처리 하여 대상 신호를 획득하는 아날로그 신호 처리부; 및 제1 시간 구간 동안 획득한 상기 대상 신호에 포함된 적어도 두 개의 피크 포인트에 대한 시간 간격 및 미리 설정된 발광 윈도우-이때, 상기 발광 윈도우는 상기 발광부가 1회 ON시 ON 상태를 유지하는 시간에 대한 값임-에 기초하여 발광 타이밍 정보를 획득하고, 상기 발광 타이밍 정보에 기초하여 상기 제1 시간 구간 이후인 제2 시간 구간 동안의 상기 발광부의 점등 및 점멸을 제어하는 제어부;를 포함하는 생체 신호 측정 장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 제어부는 상기 제1 시간 구간 동안 상기 대상 신호에 포함된 피크 포인트를 검출하여 검출된 피크 포인트에 대한 시간 간격을 산출하되, 상기 대상 신호에서 하나의 피크 포인트를 검출한 이후 미리 정해진 시간 이내의 범위에 포함되는 피크 포인트는 상기 시간 간격 검출에서 제외할 수 있다.

또한 상기 발광 타이밍 정보는 상기 발광 윈도우의 시간, 상기 발광부의 OFF 유지시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한 상기 제어부는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점 및 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점과의 관계에 기초하여 상기 발광 타이밍 정보를 보정할 수 있다.

또한 상기 제어부는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 앞선 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 단축하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정할 수 있다.

또한 상기 제어부는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 늦은 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 연장하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정할 수 있다.

또한 상기 아날로그 신호 처리부는 전류 미러 회로 및 3상 링 전압 제어 발진회로를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따르면 제1 파장 대역의 빛을 발광하는 제1 발광부; 제2 파장 대역의 빛을 발광하는 제2 발광부; 상기 제1 방광부 및 상기 제2 발광부에 교차로 전원을 인가하는 발광 구동부; 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나로부터 발광 빛이 신체를 투과 또는 반사된 빛을 수신하고, 수신한 빛에 대응하는 원시 신호를 획득하는 수광부; 상기 원시신호의 전류값 변화에 대응되는 발진주파수로 대상 신호를 출력하는 아날로그 신호 처리부; 및 상기 대상 신호에 기초하여 산소포화도를 산출하는 제어부;를 포함하는 생체 신호 측정 장치가 제공될 수 있다.

또한 아날로그 신호 처리부는 상기 전류 입력 형태의 상기 원시 신호를 전압 출력 형태의 상기 원시 신호로 변환하는 전류 미러 회로를 포함할 수 있다.

또한 상기 아날로그 신호 처리부는 상기 대상 신호를 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부의 점멸 주기에 기초하여 상기 1 발광부의 발광 시간 구간에 대응하는 제1 원시신호 및 상기 제2 발광부의 발광시간에 대응하는 제2 원시신호로 분할하여 상기 제1 원시신호 및 상기 제2 원시 신호를 상기 제어부로 전송하는 신호 분할부를 포함할 수 있다.

또한 상기 제어부는 제1 대상 신호 및 제2 대상 신호의 신호 비에 기초하여 상기 산소포화도를 산출할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면 생체신호 측정 장치에 포함된 발광부의 발광 타이밍을 제어하는 방법으로, 제1 시간 구간 동안 캘리브레이션 구간의 대상 신호를 획득하는 단계; 상기 대상 신호에 포함된 복수의 피크 포인트를 검출하는 단계; 상기 복수의 피크 포인트 간의 시간 간격을 산출하는 단계; 상기 시간 간격 및 미리 설정된 발광 윈도우에 기초하여 상기 발광부의 점등 및 소등에 대한 스케쥴을 포함하는 발광 타이밍 정보를 획득하는 단계; 및 상기 발광 타이밍 정보에 기초하여 상기 제1 시간 구간보다 이후인 제2 시간 구간 동안 상기 발광부의 발광 및 소등 타이밍을 제어하는 단계;를 포함하는 생체신호 측정 장치 제어 방법이 제공될 수 있다.

또한 상기 시간 간격을 산출에서 상기 복수의 피크 포인트 중 선택된 하나의 피크 포인트의 검출 시간 이후 미리 정해진 시간 이내의 범위에 포함되는 피크 포인트는 상기 시간 간격 산출에서 제외할 수 있다.

또한 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점 및 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점과의 관계에 기초하여 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 앞선 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 단축하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계일 수 있다.

또한 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 늦은 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 연장하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)의 블록도이다.

도 1을 참조하면 생체신호 측정 장치(1000)는 센서부(1100), 아날로그 신호 처리부(1200), 저장부(1300), 통신부(1400) 및 제어부(1500)를 포함할 수 있다.

생체신호 측정 장치(1000)는 신체에서 발생하는 다양한 생체신호 중 적어도 하나의 생체신호를 측정하여 데이터를 획득하는 장치일 수 있다. 예를 들어 생체신호 측정 장치(1000)는 신체에서 심장의 운동에 따른 혈관의 용적 변화에 대한 맥파 신호를 획득하는 장치일 수 있다. 또한 생체신호 측정 장치(1000)는 획득한 맥파 신호로부터 맥파의 피크, 맥박수 등 부가 정보를 획득하는 장치일 수 있다.

센서부(1100)는 맥파 측정에 대한 원시 신호를 획득할 수 있다.

맥파의 측정은 일반적으로 광을 이용한 측정 방식이 사용되고 있으며, 이러한 광을 이용한 측정 방식은 신체 내부를 향해 발광된 빛이 투과 및/또는 반사된 광을 수신하게 되며, 본 발명에서의 원시 신호는 빛이 투과 및/또는 반사된 광을 수신한 신호일 수 있다. 이러한 맥파의 측정 방식은 투과된 빛을 수신하여 원시 신호를 획득하는 지 또는 반사된 빛을 수신하여 원시 신호를 획득하는 지 여부에 따라 투과형 및 반사형을 구분할 수 있으나, 본 발명에서는 이에 대한 구분 없이 투과형 및 반사형 모두에서 사용할 수 있는 생체신호 측정 장치에 대해 설명하도록 한다.

센서부(1100)는 빛을 발광하는 발광부(1120) 및 외부 빛(예를 들어 발광부에 의해 발광된 빛이 손가락과 같은 신체 어느 부위를 투과 및/또는 반사된 빛)를 수신하여 수신한 빛에 대응하는 전기 신호를 발생하는 수광부(1120)를 포함할 수 있다.

발광부(1120)는 예를 들어 LED, OLED 등으로 구현될 수 있다. 또한 발광부(1120)가 발광하는 빛의 파장은 가시광선 파장, 적외선 파장에 포함된 파장 대역 중 적어도 일부일 수 있다.

발광부(1120)의 전원은 외부 전원(예를 들어 배터리 등) 또는 컨트롤러(예를 들어 제어부)로부터 제공받을 수 있으며, 제공받은 전원의 주기에 따라 ON 또는 OFF 될 수 있다.

발광부(1120)의 ON 또는 OFF 제어에 대해서는 이하 발광 타이밍 제어를 통하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

수광부(1120)는 포토 다이오드, 포토트랜지스터 등으로 구현될 수 있다. 바람직하게는 수광부(1120)의 수광 파장 대역은 발광부의 파장 대역을 포함하도록 제공될 수 있다.

수광부(1120)는 생성된 원시 신호를 아날로그 신호 처리부(1200)에 제공할 수 있다.

아날로그 신호 처리부(1200)는 원시 신호를 가공할 수 있다.

원시신호는 AC 성분 및 DC 성분을 포함할 수 있다.

아날로그 신호 처리부(1200)는 생체신호 측정 장치에서 분석에 필요한 맥파 신호는 AC 성분에 포함되어 있기 때문에 DC 성분을 필터링할 수 있다. 또한 아날로그 신호 처리부(1200)는 AC 성분에서 대상 신호(예를 들어 맥파 신호)를 획득하기 위하여 AC 성분 중 대상 주파수 범위를 제외한 다른 범위를 필터링할 수 있다. 또한 아날로그 신호 처리부(1200)는 사인파 형태의 신호를 구형파 형태로 변환 및/또는 피크점에 대한 신호만을 획득하기 위한 비교기를 포함할 수 있다.

예를 들어 아날로그 신호 처리부(1200)는 신호를 필터링 하기 위한 아날로그 필터 회로, 비교기 등으로 구성된 회로로 구현될 수 있다.

아날로그 신호 처리부(1200)에 포함되는 필터 회로, 비교기 등의 회로에 대한 원리 및/또는 구성은 일반적인 회로 구성 사항일 뿐만 아니라, 당업자에 의해 다양한 형태로 구현할 수 있는 사항임으로 본 발명의 핵심적인 사항을 제외한 일반적인 내용에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

저장부(1300)는 데이터를 저장할 수 있다.

예를 들어 저장부(1300)는 생체신호 측정 장치(1000)의 동작에 필요한 프로그램을 저장할 수 있다. 다른 예를 들어 저장부(1300)는 획득한 맥파 신호에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 다른 예를 들어 저장부(1300)는 맥파 신호로부터 획득한 부가 정보를 저장할 수 있다.

통신부(1400)는 외부 디바이스와 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다.

통신부(1400)는 무선 통신 방식 및 유선 통신 방식 중 적어도 하나의 통신방식으로 데이터를 송수신할 수 있다. 무선 통신 방식은 예를 들어 RF 통신, wifi, LTE, 적외선 광통신, 블루투스, Zigbee 등의 통신 방식일 수 있다. 유선 통신 방식은 직렬유선통신(시리얼통신), 병렬유선통신, LAN, WAN 등의 통신 방식일 수 있다.

통신부(1400)는 예를 들어 무선 통신 방식 및 유선 통신 방식 중 적어도 하나를 지원하는 통신 모듈로 제공될 수 있다.

제어부(1500)는 생체신호 측정 장치(1000)에 포함된 구성 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어 제어부(1500)는 발광부(1120)의 점등 주기를 제어할 수 있다. 다른 예를 들어 제어부(1500)는 맥파 신호로부터 피크점을 검출할 수 있다.

제어부(1500)는 예를 들어 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers), 마이크로 프로세서(microprocessors)등의 전자적인 유닛으로 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어를 나타나는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 발광 타이밍 제어는 수광부(1110)로부터 원시신호를 획득하고, 획득한 원시신호를 아날로그 신호 처리부(1200)를 통하여 신호 처리 할 수 있다. 또한 아날로그 신호 처리부(1200)를 통하여 신호 처리된 대상 신호는 제어부(1300)에 제공될 수 있으며, 제어부(1300)는 대상 신호에 기초하여 발광부(1120)의 발광 타이밍을 제어할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 제어부(1300)는 아날로그 신호 처리부(1200)로부터 대상 신호를 획득하게 되는데 아날로그 신호 처리부(1200)부터 제어부(1300)로 대상 신호가 제공되는 과정 중간에 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환는 하는 아날로그-디지털 변환(ADC)과정이 제공될 수 있으며, 아날로그-디지털 변환 과정을 위한 ADC 칩 및/또는 모듈이 제공될 수 있다. ADC 칩 및/또는 모듈은 별도의 소자로 제공될 수 있으며, 제어부(1300)의 일부 기능으로 포함되어 제공될 수 있다.

따라서, 제어부(1300)는 디지털화된 대상 신호에 기초하여 발광부(1120)의 발광 타이밍을 결정할 수 있다.

제어부(1300)는 발광부(1120)의 발광 타이밍을 제어하는 신호를 발신할 수 있으며, 제어부(1300)가 발광 타이밍을 제어하는 신호를 발신하여 발광부(1120)의 발광 타이밍을 제어하는 과정 중간에 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환(DAC)과정이 제공될 수 있으며, 디지털-아날로그 변환 과정을 위한 DAC 칩 및/또는 모듈이 제공될 수 있다. DAC 칩 및/또는 모듈은 별도의 소자로 제공될 수 있으며, 제어부(1300)의 일부 기능으로 포함되어 제공될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어를 위한 회로의 일부에대한 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 수광부(1100)는 아날로그 신호 처리부(1200)와 연결될 수 있다. 아날로그 신호 처리부(1200)는 신호 필터부(1210) 및 비교기(1220)을 포함할 수 있다.

수광부(1100)는 신호 필터부(1210)와 연결될 수 있으며, 신호 필터부(1210)는 비교기(1220)와 연결될 수 있다. 이에 따라 수광부(1100)로부터 획득된 원시신호는 신호 필터부(1210)와 비교기(1220)를 거치며 가공될 수 있다. 여기서 원시신호의 가공은 필터링, 파형 변환 등의 신호처리 과정을 의미할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어 방법의 순서도이다.

도 4를 참조하면, 발광 타이밍 제어 방법은 캘리브레이션 구간의 신호를 획득하는 단계(S100), 피크를 검출하는 단계(S110), 피크 간격을 산출하는 단계(S120), 발광 타이밍 정보를 획득하는 단계(S130) 및 발광 타이밍을 제어하는 단계(S140)을 포함할 수 있다.

제어부(1300)는 캘리브레이션 구간의 신호를 획득할 수 있다(S100).

제어부(1300)는 아날로그 신호 처리부(1200)로부터 캘리브레이션 구간 동안의 신호를 획득할 수 있다. 캘리브레이션 구간은 발광 타이밍 제어에 있어서, 발광 타이밍을 결정하는데 필요한 초기 자료를 획득하는 시간 구간일 수 있다. 예를 들어 캘리브레이션 구간은 검출 시작 시점으로부터 미리 정해진 시점까지의 시간 구간일 수 있다. 이러한 캘리브레이션 구간은 프로그램에 의해 미리 설정될 수 있다.

또한, 캘리브레이션 구간은 고정적인 시간 구간뿐만 아니라 검출 횟수에 따른 가변적인 시간 구간일 수 있다. 예를 들어 캘리브레이션 구간은 검출 시작 시점으로부터 미리 정해진 수(예를 들어 5개)의 피크를 검출하는 시점까지의 구간일 수 있다.

제어부(1500)는 원시신호가 아날로그 신호 처리부(1200)를 거쳐 신호처리된 대상 신호를 획득할 수 있다. 또한 제어부(1500)는 대상 신호가 ADC 과정을 거친 디지털 신호를 획득할 수 있다.

제어부(1300)는 피크를 검출할 수 있다(S110).

제어부(1300)는 캘리브레이션 구간 동안 획득한 대상 신호로부터 피크 포인트를 검출할 수 있다.

일반적으로 하나의 맥파 신호는 두가지 피크를 포함할 수 있다. 여기서 피크는 연속하는 신호의 최대치를 의미하는 것으로, 상승하던 값의 최대치인 하강 직전의 포인트일 수 있다.

피크 검출은 샘플링 주기에 따라 획득되는 대상 신호의 값들 중 제1 시점의 값과 제1 시점에 인접한 이전 시점의 제2 시점의 값을 서로 비교하는 방식이 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 제어부(1500)는 현재 시점의 값이 3.3이고, 이전 시점의 값이 3.2인 경우 파형이 상승하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(1500)는 현재 시점의 값이 3.2이고, 이전 시점의 값이 3.3인 경우 파형이 하강하고 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 제어부(1500)는 상승하던 값의 최대치인 하강 직전의 포인트를 검출할 수 있다.

도 5에 예시된 바와 같이 하나의 맥파 신호는 두 가지 피크를 포함할 수 있다.

또한 피크는 가장 높은 위치에서 피크값을 나타내는 피크 포인트(P1)와 중간 지점에서 피크값을 나타내는 서브 포인트(P2)를 포함할 수 있다.

서브 포인트(P2)는 분석 목적에 따라 사용될 수 있으나, 발광 타이밍 정보 획득을 위한 피크 포인트(P1) 간격 검출에서는 서브 포인트(P2)가 피크 포인트(P1)로 오인되어 잘못된 간격이 산출될 수 있기 때문에 제외해야 할 값일 수 있다.

제어부(1300)는 피크 포인트(P1) 간격을 산출하기 위하여 피크 포인트(P1)를 검출할 수 있다.

제어부(1300)의 피크 포인트(P1) 검출은 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 일 실시예에 따른 피크 포인트(P1) 검출을 예시적으로 설명하도록 한다.

도 5는 본 발 명의 일 실시예에 따른 피크 포인트(P1) 검출을 나타나는 예시도이다.

도 5에 도시된 각각의 예시에서의 신호 파형은 원시신호가 아날로그 신호 처리부(1200)를 거쳐 신호처리된 대상 신호일 수 있다.

도 5(a)는 타임 인터벌을 이용한 피크 포인트(P1) 검출을 나타내는 예시도이다.

타임 인터벌을 이용한 피크 포인트(P1) 검출은 피크 간의 시간 간격을 이용한 검출일 수 있다.

제어부(1500)는 도 5(a)에 도시된 바와 같이 피크 포인트(P1)를 검출한 후 미리 정해진 인터벌 시간 동안에는 피크가 검출되더라도 이를 무시할 수 있다.

따라서 제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안 획득한 대상 신호에서 피크 포인트(P1)를 검출하는 데 있어서 제1 피크 포인트(P1-1)를 검출하고, 미리 정해진 인터벌 시간(Interval time) 이후 검출된 피크 포인트(P1)를 제2 피크 포인트(P1-2)로 검출할 수 있다. 이로 인하여 인터벌 시간 이내에 발생한 서브 포인트(P2)를 피크 포인트(P1)로 오인하여 검출하는 것을 방지할 수 있다.

도 5(b)는 기준값을 이용한 피크 검출을 나타내는 예시도이다.

도 5(b)에 도시된 피크 검출 방법은 기준값을 이용하여 기준 전압 이상의 값에서 피크가 검출된 경우 피크 포인트(P1)로 판단하는 피크 검출 방법일 수 있다.

제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안 획득한 대상 신호에서 피크 포인트(P1)를 검출하는 데 있어서 피크가 검출된 경우 검출된 피크의 피크값과 미리 정해진 기준값을 비교하여 피크값이 기준값 이상인 경우 피크 포인트(P1)로 판단하고, 피크값이 기준값 미만인 경우 피크 포인트(P1)로 판단하지 않을 수 있다. 피크 검출에 사용되는 기준값은 프로그램에 미리 설정될 수 있다.

도 5(b)에 예시된 바와 같이 제어부(1500)는 제1 피크 포인트(P1-1)가 검출되고 이후 미리 정해진 기준값(Peak ref) 이상 값을 나타내는 피크를 제2 피크 포인트(P1-2)로 검출할 수 있다.

이로 인하여 제어부(1500)는 미리 정해진 기준값 이하의 값을 나타내는 서브 포인트(P2)가 피크 포인트(P1)로 검출되는 것을 방지할 수 있다.

도 5(c)는 포인트 간 차이를 이용한 피크 포인트(P1) 검출을 나타내는 예시도이다.

도 5(C)에 도시된 피크 검출 방법은 하강하던 값이 상승하는 하부 포인트(Under P)를 이용하여 피크 포인트(P1)를 판단하는 방법일 수 있다.

보다 구체인 예를 들어 제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안 획득한 대상 신호에서 하강하던 값이 상승하는 하부 포인트(Under P)를 검출할 수 있으며, 하부 포인트(Under P) 이후에 파형이 상승하여 피크가 검출된 경우 검출된 피크의 값과 하부 포인트(Under P)의 차이가 미리 정해진 값(하부 포인트와 중간 포인트의 차이값) 이상의 차이를 보이는 지 여부를 판단할 수 있으며, 판단 결과 검출된 피크의 값과 하부 포인트(Under P)의 값의 차이가 미리 정해진 값 이상의 차이를 보이는 경우 피크 포인트(P1)로 판단할 수 있다.

제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안에 적어도 두 개의 피크 포인트(P1)를 검출할 수 있다. 만약 제어부(1300)가 캘리브레이션 구간 동안에 적어도 두 개의 피크 포인트(P1)를 검출하지 못한 경우, 캘리브레이션 구간을 초기화 하여 다시 피크 포인트(P1)를 검출할 수 있다. 또는 제어부(1300)는 캘리브레이션 구간을 추가적으로 연장하여 부족한 수의 피크 포인트(P1)를 검출할 수 있다.

제어부(1500)는 피크 포인트의 간격을 획득할 수 있다(S120).

제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안에 검출한 피크 포인트(P1) 간의 시간 간격인 피크 간격 정보를 획득할 수 있다.

예를 들어 제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안에 제1 피크 포인트(P1-1) 및 제2 피크 포인트(P1-2)를 검출한 경우 제어부(1300)는 제1 피크 포인트(P1-1)와 제2 피크 포인트(P1-2) 간의 시간 간격을 피크 간격 정보로 획득할 수 있다.

예를 들어 제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안에 제1 피크 포인트(P1-1), 제2 피크 포인트(P1-2) 및 제3 피크 포인트(미도시)를 검출한 경우 제어부(1300)는 제1 피크 포인트(P1-1)와 제2 피크 포인트(P1-2) 간의 시간 간격 및 제2 피크 포인트(P1-2)와 제3 피크 포인트 간의 시간 간격을 피크 간격 정보로 획득할 수 있다.

제어부(1500)는 발광 타이밍 정보를 획득할 수 있다(S130).

제어부(1500)는 피크 간격 정보에 기초하여 발광 타이밍 정보를 획득할 수 있다.

제어부(1500)는 발광 윈도우를 더 고려하여 발광 타이밍 정보를 획득할 수 있다. 여기서 발광 윈도우는 발광부(1120)가 1회 ON될 시 ON 상태를 유지하는 시간일 수 있다. 이러한 발광 윈도우는 프로그램에 미리 설정될 수 있다.

피크의 간격은 피크가 위치한 포인트에 대한 간격으로, 실제 측정에서는 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 이에 대한 오차를 고려할 필요가 있다. 바람직하게는 피크 포인트를 중심으로 앞뒤 시간에도 발광부(1120)를 ON 시킨다면 이러한 오차를 방지할 수 있게 된다.

제어부(1500)는 피크 간격 정보 및 발광 윈도우에 기초하여 발광부(1120)의 ON 타이밍과 OFF 타이밍을 포함하는 발광 타이밍 정보를 획득할 수 있다.

예를 들어 피크 간격 정보에 포함된 피크간 간격이 1초이고, 발광 윈도우가 0.6초인 경우 제어부(1500)는 피크가 검출될 것으로 예측되는 1초로부터 0.3초 앞선 0.7초부터 발광부(1120)를 ON하는 타이밍으로 설정하고, ON 상태가 0.6초동안 유지된 후 OFF 타이밍인 1.3초부터 다음 발광 윈도우 개시 시점인 1.7초까지는 발광부(1120)이 OFF 되도록 정의된 발광 타이밍 정보를 획득할 수 있다.

이러한 타이밍 정보의 획득에 있어서 기준이 되는 시작 시점은 다양하게 설정될 수 있다. 바람직하게는 타이밍 정보를 적용한 발광 타이밍 제어가 시작되는 시점은 캘리브레이션 구간 동안 획득한 피크 포인트 중 마지막 피크 포인트에 기초하여 설정될 수 있다.

앞선 발광 타이밍 정보의 획득 예시와 연계하여 보다 구체적으로 설명하면 제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안 획득한 피크 포인트 중 마지막 피크 포인트의 검출 시점으로부터 0.7초후에 발광부(1120)가 ON되고, 이후 발광부(1120)가 0.6초 동안 ON 상태를 유지한 후 다음 발광 타이밍인 1.7초까지 OFF 상태를 유지하도록 정의된 발광 타이밍 정보를 획득할 수 있다.

제어부(1500)는 발광 타이밍을 제어할 수 있다(S140).

제어부(1500)는 발광 타이밍 정보에 기초하여 발광 타이밍을 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 제어를 나타내는 예시도이다.

도 6에 예시된 바와 같이 제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 동안은 발광부(1120)가 ON 되도록 제어할 수 있다. 또한 제어부(1500)는 캘리브레이션 구간 이후에 검출된 제1 피크 포인트의 발생 시점으로부터 이전 및 이후의 미리 정해진 시간(여기서, 미리 정해진 시간은 발광 윈도우의 1/2 일 수 있음) 동안 발광부(1120)가 ON 되도록 제어할 수 있다.

따라서, 제어부(1500)는 대상 신호에서의 피크 포인트의 주기에 따라 피크 포인트가 발생하는 시점의 이전 및 이후 일정 시간 동안에만 발광부(1120)가 ON 되도록 제어할 수 있다.

이상에서 설명된 캘리브레이션 구간을 통한 발광 타이밍 정보의 획득 및 발광 타이밍 정보를 이용한 발광부(1120)의 ON/OFF 제어는 측정 초기에 이루어지는 동작일 수 있다.

생체신호(예를 들어 맥파)는 늘 일정한 주기를 주기를 보이지 않기 때문에 오차가 발생할 가능성이 있다. 여기서 오차는 피크 포인트가 발생한 시점에 발광부(1120)과 ON 되지않는 문제의 발생일 수 있다.

따라서, 발광 타이밍 제어 중 이에 대한 보정을 수행함으로써 이러한 오차를 방지할 수 있다.

이하에서는 도 7을 참조하여 발광 타이밍 제어 중의 발광 타이밍 보정에 대해서 설명하도록 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 타이밍 보정을 나타내는 예시도이다.

발광부(1120)가 ON 되는 구간에서 제어부(1500)는 샘플링 주기에 따라 측정값을 획득할 수 있다.

예를 들어 제어부(1500)는 샘플링 주기에 따라 발광부(1120)가 ON 되는 동안 5개의 측정값을 획득할 수 있다.

제어부(1500)는 피크 포인트가 어느 측정값에 위치 하는 지 여부에 따라 발광 타이밍 정보를 보정할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 피크간 간격이 1초이고, 발광 윈도우가 0.5초, 샘플링 주기가 0.1초인 경우를 가정하여 설명하도록 한다.

도 7(a)는 피크 포인트의 위치가 발광 윈도우의 중앙 부분, 즉, 5개의 샘플링 데이터 중 3번째 데이터에서 피크 포인트가 검출된 경우에 대한 예시도이다.

도 7(a)에 도시된 상황은 피크 포인트가 발광 윈도우의 중앙 부분에 위치하기 때문에 다음 피크 포인트에서 오차가 발생할 확률이 현저히 적은 상황일 수 있다.

따라서, 도 7(a)와 같이 피크 포인트가 발광 윈도우의 중앙 부분에 위치하거나 및/또는 복수의 샘플링 데이터 중 가운데 순서의(여기서 가운데 순서는 반드시 정중앙 순서의 데이터일 필요는 없으며, 정중앙 순서의 데이터를 중심으로 미리 정해진 범위의 앞뒤 데이터를 포함할 수 있음) 데이터에서 피크 포인트가 검출된 경우 제어부(1500)는 발광 타이밍 정보의 보정 없이 기존 발광 타이밍 정보에 따라 발광 타이밍을 제어할 수 있다.

도 7(a)는 피크 포인트의 위치가 발광 윈도우의 앞선, 즉, 5개의 샘플링 데이터 중 2번째 데이터에서 피크 포인트가 검출된 경우에 대한 예시도이다.

도 7(b)에 도시된 상황은 피크 포인트가 발광 윈도우의 앞부분에 위치하기 때문에 다음 피크 포인트가 나타나 후 발광부(1120)가 ON 되는 상황이 발생할 가능성이 있다.

따라서, 도 7(b)와 같이 피크 포인트가 발광 윈도우의 앞부분에 위치하거나 및/또는 복수의 샘플링 데이터 중 중앙보다 앞선 순서의 데이터에서 피크 포인트가 검출된 경우 제어부(1500)는 발광 타이밍 정보를 보정하여 발광 타이밍을 제어할 수 있다.

예를 들어 제어부(1500)는 이후 발광부(1120)가 ON 되는 시점을 보다 빠르게 보정할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 피크 포인가 검출된 시점이 발광 윈도우의 중심보다 0.1초 앞선 시점 즉, 5개의 샘플링 데이터 중 두번째 샘플링 데이터에서 검출된 경우, 제어부(1500)는 이후 발광부(1120)가 ON 되는 시점이 0.1초 앞당겨 지도록 발광 정보를 보정할 수 있으며, 보정된 발광 정보에 기초하여 발광 타이밍을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(1500)는 발광 윈도우에 대해서는 변경하지 않을 수 있다.

도 7(c)는 피크 포인트의 위치가 발광 윈도우의 뒷선, 즉, 5개의 샘플링 데이터 중 4번째 데이터에서 피크 포인트가 검출된 경우에 대한 예시도이다.

도 7(c)에 도시된 상황은 피크 포인트가 발광 윈도우의 뒷부분에 위치하기 때문에 발광부(1120)가 OFF된 후 피크 포인트가 나타나는 상황이 발생할 가능성이 있다.

따라서, 도 7(c)와 같이 피크 포인트가 발광 윈도우의 뒷부분에 위치하거나 및/또는 복수의 샘플링 데이터 중 중앙보다 후 순서의 데이터에서 피크 포인트가 검출된 경우 제어부(1500)는 발광 타이밍 정보를 보정하여 발광 타이밍을 제어할 수 있다.

예를 들어 제어부(1500)는 이후 발광부(1120)가 ON 되는 시점이 늦어지도록 보정할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어 피크 포인가 검출된 시점이 발광 윈도우의 중심보다 0.1초 늦은 시점 즉, 5개의 샘플링 데이터 중 네번째 샘플링 데이터에서 검출된 경우, 제어부(1500)는 이후 발광부(1120)가 ON 되는 시점이 0.1초 늦춰 지도록 발광 정보를 보정할 수 있으며, 보정된 발광 정보에 기초하여 발광 타이밍을 제어할 수 있다. 이때, 제어부(1500)는 발광 윈도우에 대해서는 변경하지 않을 수 있다.

이하에서는 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)에 대해서 설명하도록 한다.

이하에서 설명되는 다른 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)에서 아날로그 신호 처리부(1200)를 종해의 신호처리 방식으로부터 개선한 것으로 일 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 설명하도록 하며, 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.

이하에서 설명되는 다른 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)는 산소 포화도 측정 장치로 구현된 경우를 예시적으로 설명하도록 한다. 산소 포화도 측정은 맥파 측정을 기반으로 서로 다른 두 개의 광원을 사용하여 서로 다른 파장의 빛을 발광한 후 혈중 헤모글로빈의 파장에 따른 흡광도의 차이에 따라 발생하는 신호 차이를 기반으로하여 혈중 산소포화도를 측정하는 방식이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서부(1100) 및 아날로그 신호 처리부(1200)의 블록도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 다른 실시예에 따른 센서부(1100)는 복수의 발광부(1120)를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 수광부(1120)를 포함할 수 있다. 또한 적어도 하나의 수광부(1120)는 아날로그 신호 처리부(1200)와 연결될 수 있다. 복수의 발광부(1120)는 도 8에 도시된 바와 같이 제1 발광부(1120a) 및 제2 발광부(1120b)를 포함할 수 있다. 도 8의 예시는 일반적인 산소포화도 측정 모듈에서 제공되는 서로 다른 파장의 두개의 발광부(1120)에 따른 예시적인 것이며, 선택에 따라 더 많거나 적은 수의 발광부(1120)가 제공될 수 있다.

발광 구동부(1130)는 복수의 발광부(1120)에 포함된 각각의 발광부(1120)의 점멸주기를 제어할 수 있다.

발광 구동부(1130)는 복수의 발광부(1120) 각각에 제공되는 전원의 세기를 제어하여 점멸주기를 제어할 수 있다.

예를 들어 발광 구동부(1130)는 제1 시간 구간 동안에는 제1 발광부(1120a)에 동작 전원을 인가할 수 있으며, 제2 시간 구간동안에는 제2 발광부(1120b)에 동작 전원을 인가할 수 있다. 여기서 동작 전원은 발광부(1120)가 발광하는데 필요한 입계값 이상의 전원을 의미할 수 있다. 따라서, 제1 발광부(1120a)에 동작 전원을 인가하는 동안에는 제2 발광부(1120b)에는 동작 전원 미만의 전원이 인가될 수 있으며, 제2 발광부(1120b)에 동작 전원을 인가하는 동안에는 제1 발광부(1120a)에는 동작 전원 미만의 전원이 인가될 수 있다. 따라서, 발광 구동부(1130)의 전원 인가에 따라 제1 발광부(1120a) 및 제2 발광부(1120b)가 교차로 점멸할 수 있다.

이러한 발광 구동부(1130)의 전원 인가는 제어부(1500)의 제어에 따라 시점이 결정될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 아날로그 신호 처리부(1200)의 예시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이 아날로그 신호 처리부(1200)는 전류 제어 발진부(1210) 및 신호 분할부(1220)를 포함할 수 있다.

전류 제어 발진부(1210)는 전류 제어 발진 회로(Current controlled oscillator)로 제공될 수 있다.

전류 제어 발진부(1210)는 수광부(1110)로부터 획득한 원시 신호에 포함된 직류 성분(DC) 전류를 제거할 수 있다. 앞서 본 발명의 일 실시예에서 설명한 바와 같이 원시신호는 원시신호는 AC 성분 및 DC 성분을 포함할 수 있으며, DC 성분의 경우에는 움직임에 따른 잡음을 포함하기 때문에 이를 제거하는 것이 바람직하다.

또한 전류 제어 발진부(1210)는 AC성분에 해당하는 전류를 전류 미러를 이용하여 증폭시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 제어 발진부(1210)의 회로를 나타내는 예시도 이다.

도 9를 참조하면, 전류 제어 발진부(1210)는 전류 미러 회로(1211) 및 발진회로부(1212)를 포함할 수 있다.

전류 미러 회로(1211)는 수광부(1110)를 전류원으로하여 수광부(1110)로부터 제공되는 전류 입력형태의 원시 신호를 전압 출력으로 변환할 수 있다.

발진 회로부(1212)는 3상 링 전압 제어 발진회로(3 stage ring vco)로 전류 미러 회로(1211)로부터 제공되는 전압 출력의 원시 신호에 따라 발진 주파수가 변경된 대상 신호로 변경하여 출력할 수 있다.

이러한 전류 미러 회로(1211) 및 발진 회로부(1212)의 결합으로 인하여 전류 제어 발진부(1210)는 수광부(1110)로부터 입력되는 전류 출력의 원시 신호의 크기에 따라 발진 주파수를 변경하여 출력하는 전류 제어 발진 회로(Current controlled oscillator)로 구현될 수 있다.

도 9에 예시된 전류 제어 발진부(1210)에 따르면 기존 TIA를 이용한 회로에서 발생하는 진동(oscillation) 문제를 효율적으로 개선할 수 있으며, 전류 제어 발진부(1210)가 전류 크기에 따라 발진 주파수를 변경하는 주파수 변조(Frequency modulation)방식을 사용하기 때문에 직류 포화(DC saturation) 문제를 개선할 수 있다. 또한 추가적인 보상 회로(compensation)가 필요하지 않아 소형화에 유리한 효과가 발생할 수 있다.

신호 분할부(1220)는 전류 제어 발진부(1210)로부터 가공된 신호를 분할할 수 있다.

신호 분할부(1220)는 분할된 신호를 제어부(1500)로 제공할 수 있다.

신호 분할부(1220)는 제1 파장 범위에서 측정된 신호와 제2 파장 범위에서 측정된 신호를 분리하여 제어부(1500)로 제공할 수 있다. 여기서 제1 파장 범위는 제1 발광부(1120a)의 파장 범위 일수 있으며, 제2 파장 범위는 제2 발광부(1120b)의 파장 범위일 수 있다.

신호 분할부(1220)는 시분할 방식(TDM, Time-Division Multiplexing)으로 제어부(1500)에 신호를 제공할 수 있다. 따라서, 신호 분할부(1220)는 DEMUX로 구현될 수 있다.

신호 분할부(1220)의 신호 분리 타이밍은 제1 발광부(1120a) 및 제2 발광부(1120b)의 발광 타이밍에 기초하여 결정될 수 있다.

일반적으로 산소포화도의 측정에서는 복수의 발광부(1120)가 교대로 점멸하게 된다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 두개의 발광부(1120a, 1120b)가 제공되는 경우, 두개의 발광부(1120a, 1120b)가 교대로 점멸하게 된다. 바람직하게는 제1 발광부(1120a)의 점멸구간과 제2 발광부(1120b)의 점멸구간을 겹치지 않도록 제공될 수 있다.

신호 분할부(1220)는 대상 신호 중 제1 발광부(1120a)의 점멸구간에 대응하는 신호구간인 제1 대상 신호는 제어부(1500)에 포함된 제1 포트로 신호를 전송할 수 있으며, 제2 발광부(1120b)의 점멸구간에 대응하는 신호구간인 제2 대상 신호는 제어부(1500)에 포함된 제2 포트로 신호를 전송할 수 있다.

도 8의 예시에서는 신호 분할부(1220)가 아날로그 신호 처리부(1200)에 포함된 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 신호 분할부(1220)는 선택에 따라 제어부(1500)의 일부로 포함되어 제공될 수 있다.

제어부(1500)는 대상 신호를 획득하여 산소포화도를 산출할 수 있다.

산소 포화도 측정은 서로 다른 발광 파장에서 혈중 헤모글로빈의 파장에 따른 흡광도의 차이에 따라 발생하는 신호 차이를 기반으로하여 산출될 수 있다.

제어부(1500)는 신호 분할부(1220)로부터 분리된 제1 대상 신호 및 제2 대상 신호에 기초하여 산소 포화도를 산출할 수 있다.

예시적으로 제어부(1500)는 제1 대상 신호 및 제2 대상 신호의 비에 기초하여 산소포화도를 산출할 수 있다.

산소 포화도의 산출 알고리즘은 일반적으로 사용되는 산소 포화도 산출 알고리즘이 선택적으로 사용될 수 있다. 이에 대한 기술은 이미 공지된 기술로 자세한 설명을 생략하도록 한다.

이상에서 설명된 전류 제어 발진부(1210)의 특징적인 회로 구성은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)에 적용될 수 있다.

보다 구체적으로는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)에 포함된 아날로그 신호 처리부(1200)가 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(1000)의 전류 제어 발진부(1210)로 구현될 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

1000 생체신호 측정 장치 1100 센서부
1110 수광부 1120 발광부
1130 발광 구동부 1200 아날로그 신호 처리부
1210 전류제어 발진부 1220 신호 분할부
1300 저장부 1400 통신부
1500 제어부

Claims

외부로 빛을 발광하는 발광부;
상기 발광부로부터 발광된 빛이 신체의 일부에 투과 또는 반사된 빛을 수신하여 전기적 신호인 원시 신호로 변환하는 수광부;
상기 원시 신호를 신호 처리 하여 대상 신호를 획득하는 아날로그 신호 처리부; 및
제1 시간 구간 동안 획득한 상기 대상 신호에 포함된 적어도 두 개의 피크 포인트에 대한 시간 간격 및 미리 설정된 발광 윈도우-이때, 상기 발광 윈도우는 상기 발광부가 1회 점등시 점등 상태를 유지하는 시간에 대한 값임-에 기초하여 발광 타이밍 정보를 획득하고, 상기 발광 타이밍 정보에 기초하여 상기 제1 시간 구간 이후인 제2 시간 구간 동안의 상기 발광부의 점등 및 점멸에 대한 타이밍을 제어하는 제어부;를 포함하는
생체 신호 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제1 시간 구간 동안 상기 대상 신호에 포함된 피크 포인트를 검출하여 검출된 피크 포인트에 대한 시간 간격을 산출하되,
상기 대상 신호에서 하나의 피크 포인트를 검출한 이후 미리 정해진 시간 이내의 범위에 포함되는 피크 포인트는 상기 시간 간격 검출에서 제외하는
생체 신호 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 발광 타이밍 정보는 상기 발광 윈도우의 시간, 상기 발광부의 OFF 유지시간 중 적어도 하나를 포함하는
생체 신호 측정 장치.
제3 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점 및 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점과의 관계에 기초하여 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는
생체 신호 측정 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 앞선 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 단축하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는
생체 신호 측정 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 늦은 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 연장하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는
생체 신호 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 아날로그 신호 처리부는 전류 미러 회로 및 3상 링 전압 제어 발진회로를 포함하는
생체 신호 측정 장치.
제1 파장 대역의 빛을 발광하는 제1 발광부;
제2 파장 대역의 빛을 발광하는 제2 발광부;
상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부에 교차로 전원을 인가하는 발광 구동부;
상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부 중 적어도 하나로부터 발광 빛이 신체를 투과 또는 반사된 빛을 수신하고, 수신한 빛에 대응하는 원시 신호를 획득하는 수광부;
상기 원시신호의 전류값 변화에 대응되는 발진주파수로 대상 신호를 출력하는 아날로그 신호 처리부; 및
상기 대상 신호에 기초하여 산소포화도를 산출하는 제어부;를 포함하되,
아날로그 신호 처리부는 전류 입력 형태의 상기 원시 신호를 전압 출력 형태의 상기 원시 신호로 변환하는 전류 미러 회로를 포함하고,
상기 아날로그 신호 처리부는 상기 대상 신호를 상기 제1 발광부 및 상기 제2 발광부의 점멸 주기에 기초하여 상기 제1 발광부의 발광 시간 구간에 대응하는 제1 원시신호 및 상기 제2 발광부의 발광시간에 대응하는 제2 원시신호로 분할하여 상기 제1 원시신호 및 상기 제2 원시 신호를 상기 제어부로 전송하는 신호 분할부를 포함하는
생체 신호 측정 장치.
삭제
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제8 항에 있어서,
상기 제어부는 제1 대상 신호 및 제2 대상 신호의 신호 비에 기초하여 상기 산소포화도를 산출하는
생체 신호 측정 장치.
생체신호 측정 장치에 포함된 발광부의 발광 타이밍을 제어하는 방법으로,
제1 시간 구간 동안 캘리브레이션 구간의 대상 신호를 획득하는 단계;
상기 대상 신호에 포함된 복수의 피크 포인트를 검출하는 단계;
상기 복수의 피크 포인트 간의 시간 간격을 산출하는 단계;
상기 시간 간격 및 미리 설정된 발광 윈도우에 기초하여 상기 발광부의 점등 및 소등에 대한 스케쥴을 포함하는 발광 타이밍 정보를 획득하는 단계; 및
상기 발광 타이밍 정보에 기초하여 상기 제1 시간 구간보다 이후인 제2 시간 구간 동안 상기 발광부의 발광 및 소등 타이밍을 제어하는 단계;를 포함하는
생체신호 측정 장치 제어 방법.
제12 항에 있어서,
상기 시간 간격을 산출에서 상기 복수의 피크 포인트 중 선택된 하나의 피크 포인트의 검출 시간 이후 미리 정해진 시간 이내의 범위에 포함되는 피크 포인트는 상기 시간 간격 산출에서 제외하는
생체신호 측정 장치 제어 방법.
제12 항에 있어서,
상기 발광 타이밍 정보는 상기 발광 윈도우의 시간, 상기 발광부의 OFF 유지시간 중 적어도 하나를 포함하는
생체신호 측정 장치 제어 방법.
제14 항에 있어서,
상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점 및 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점과의 관계에 기초하여 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계를 더 포함하는
생체신호 측정 장치 제어 방법.
제15 항에 있어서,
상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 앞선 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 단축하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계인
생체신호 측정 장치 제어 방법.
제15 항에 있어서,
상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계는 상기 제2 시간 구간에서 검출된 피크 포인트의 검출 시점이 상기 검출된 피크 포인트에 대응하는 상기 발광 윈도우의 중간 시점보다 늦은 경우 상기 발광부의 OFF 유지 시간을 연장하도록 상기 발광 타이밍 정보를 보정하는 단계인
생체신호 측정 장치 제어 방법.
제12 내지 17항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.