KR102480197B1 - 생체정보 추정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
비침습적으로 생체정보를 추정하는 장치에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면 생체정보 추정 장치는 생체신호를 획득하는 생체신호 획득부와, 생체신호로부터 추출된 복수의 특징점(characteristic point) 중의 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하고, 산출된 내분점을 기초로 생체정보 추정을 위한 특징(feature)을 추출하는 프로세서를 포함할 수 있다.
Description
비침습적으로 생체정보를 추정하는 장치 및 방법과 관련된다.
최근 고령화된 인구구조와 급증하는 의료비 및 전문 의료서비스인력의 부족 등으로 인해 IT 기술과 의료기술이 접목된 IT-의료 융합기술에 대한 연구가 수행되고 있다. 특히 인체의 건강상태에 대한 모니터링은 병원과 같은 고정된 장소에서만 수행되는 것으로 국한되지 않고, 가정과 사무실 등 일상생활 속에서 언제 어디서나 사용자의 건강 상태를 모니터링해 주는 모바일 헬스케어(mobile healthcare) 분야로 확대되고 있다. 개인의 건강상태를 나타내 주는 생체신호의 종류에는 대표적으로 ECG(심전도, Electrocardiography), PPG(광전용적맥파, Photoplethysmogram), EMG(근전도, Electromyography) 신호 등이 있으며, 일상생활에서 이를 측정하기 위해서 다양한 생체신호 센서가 개발되고 있다. 특히 PPG 센서의 경우는 심혈관계 상태 등을 반영하는 맥파 형태를 분석하여 인체의 혈압 추정이 가능하다.
PPG 생체신호 관련 연구결과에 의하면 전체 PPG 신호는 심장에서 출발하여 신체 말단부로 향하는 진행파(propagation wave)와 말단부에서 다시 되돌아오는 반사파(reflection wave)들로 중첩되어 구성된다. 그리고 진행파 혹은 반사파들과 관련된 다양한 특징(feature)들을 추출하면 혈압을 추정할 수 있는 정보를 얻을 수 있음이 알려져 있다.
생체신호로부터 추출된 복수의 특징점 및 둘 이상의 특징점들의 내분점을 이용하여 생체정보를 추출하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 장치는 생체신호를 획득하는 생체신호 획득부 및 생체신호로부터 추출된 복수의 특징점(characteristic point) 중의 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하고, 산출된 내분점을 기초로 생체정보 추정을 위한 특징(feature)을 추출하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 각각의 시간 값을 기초로 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하는 내분점 산출부를 포함할 수 있다.
내분점 산출부는 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 부여된 각 가중치의 합을 더 기초로 하여 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출할 수 있다.
내분점 산출부는 둘 이상의 특징점 각각의 진폭(amplitude) 값을 기초로 각각의 시간 값에 가중치를 부여할 수 있다.
내분점 산출부는 생체신호의 미분신호에서, 둘 이상의 특징점에 대응하는 각 지점의 크기와 소정 지점의 크기 간의 차이를 기초로 각각의 시간 값에 가중치를 부여할 수 있다.
프로세서는 획득된 특징을 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보를 추정하는 생체정보 추정부를 포함할 수 있다.
프로세서는 생체신호를 구성하는 구성펄스와 연관된 지점, 생체신호의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점 및 생체신호의 면적 중의 하나 이상을 특징점으로 추출하는 특징점 추출부를 포함할 수 있다.
특징점 추출부는 생체신호의 2차 미분신호에서 로컬 최소 지점(local minimum point)을 구성펄스와 연관된 지점으로 결정할 수 있다.
프로세서는 생체신호의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 진폭 값 대비 생체신호의 면적의 비 및, 생체신호의 수축기 및 이완기 구간에서 각각 획득된 내분점들 간의 시간 값의 차이 중의 하나 이상을 기초로 특징을 추출하는 특징 추출부를 포함할 수 있다.
생체신호 획득부는 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 반사 또는 산란되는 광을 검출하여 광전용적 맥파 생체신호를 획득하는 PPG 센서를 포함할 수 있다.
외부 기기로부터 광전용적 맥파 생체신호를 수신하여 생체신호 획득부에 전달하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 생체신호를 획득하는 단계, 생체신호로부터 추출된 복수의 특징점(characteristic point) 중의 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하는 단계 및 산출된 내분점을 기초로 생체정보 추정을 위한 특징(feature)을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
내분점을 산출하는 단계는 둘 이상의 특징점 각각의 시간(time) 값에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 각각의 시간(time) 값을 기초로 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출할 수 있다.
내분점을 산출하는 단계는 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 부여된 각 가중치의 합을 더 기초로 하여 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출할 수 있다.
내분점을 산출하는 단계는 둘 이상의 특징점 각각의 진폭(amplitude) 값을 기초로 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 가중치를 부여할 수 있다.
내분점을 산출하는 단계는 생체신호의 미분신호에서, 둘 이상의 특징점에 대응하는 각 지점의 크기와 소정 지점의 크기 간의 차이를 기초로 각각의 시간 값에 가중치를 부여할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 획득된 특징을 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 생체신호를 구성하는 구성펄스와 연관된 지점, 생체신호의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점 및 생체신호의 면적 중의 하나 이상을 특징점으로 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
특징점을 추출하는 단계는 생체신호의 2차 미분신호에서 로컬 최소 지점(local minimum point)을 구성펄스와 연관된 지점으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
특징을 추출하는 단계는 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 진폭 값 대비 생체신호의 면적의 비 및, 생체신호의 수축기 및 이완기 구간에서 각각 획득된 내분점들 간의 시간 값의 차이 중의 하나 이상을 기초로 특징을 추출할 수 있다.
일 양상에 따르면, 웨어러블 기기는 피검체에 착용되는 본체, 본체에 장착되며, 피검체로부터 생체신호를 측정하는 측정부 및 본체에 장착되며, 측정된 생체신호로부터 추출된 복수의 특징점(characteristic point) 중의 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하고, 산출된 내분점을 기초로 특징(feature)을 추출하며, 추출된 특징을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 웨어러블 기기는 본체의 양단에 연결되며, 피검체를 감싼 상태로 본체를 피검체에 고정하는 스트랩을 더 포함할 수 있다.
측정부는 피검체에 광을 조사하는 광원 및 광원에 의해 조사된 광이 피검체로부터 산란 또는 반사되어 돌아오는 광을 검출하는 디텍터를 포함할 수 있다.
광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서는 둘 이상의 특징점 각각의 시간(time) 값에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 각각의 시간(time) 값 및 각각의 시간 값에 부여된 가중치의 합 중의 하나 이상을 기초로 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출할 수 있다.
프로세서는 생체정보가 추정되면, 추정된 생체정보를 기초로 경고 정보, 건강 상태 안내 정보 및 사용자의 향후 조치 정보 중의 하나 이상을 포함하는 추가 정보를 생성할 수 있다.
웨어러블 기기는 본체에 장착되며, 상기 생체정보 추정 결과 및 상기 추가 정보 중의 하나 이상을 출력하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 웨어러블 기기는 프로세서의 처리 결과를 외부 기기에 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
생체신호로부터 추출된 복수의 특징점 및 둘 이상의 특징점들의 내분점을 이용하여 생체정보 추정을 위한 특징을 추출함으로써 정확한 생체정보를 추출할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 프로세서의 블록도이다.
도 4a 내지 도 4b는 생체신호로부터 특징점을 추출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 생체신호의 특징점을 이용하여 내분점을 산출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 프로세서의 블록도이다.
도 4a 내지 도 4b는 생체신호로부터 특징점을 추출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 생체신호의 특징점을 이용하여 내분점을 산출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 설명하기 위한 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 생체정보 추정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다. 본 실시예의 생체정보 추정 장치(100)는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등의 단말 등에 탑재되거나 독립적인 하드웨어 기기로 제작될 수 있다. 이때, 독립적인 하드웨어 기기로 제작되는 경우 사용자가 휴대하면서 용이하게 생체정보를 측정할 수 있도록 피검체(OBJ)에 착용될 수 있는 웨어러블 기기의 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 반지형, 안경형, 또는 헤어밴드형으로 구현되는 것이 가능하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 의료기관에서 생체정보를 측정 및 분석에 활용하기 위한 고정형으로 제작되는 등 다양한 목적에 따라 변형 실시될 수 있다.
도 1을 참조하면, 생체정보 추정 장치(100)는 생체신호 획득부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.
생체신호 획득부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 피검체(OBJ)로부터 생체신호를 획득하고, 획득된 생체신호를 프로세서(120)에 전달할 수 있다. 이때, 생체신호는 광전용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호(이하, "맥파 신호"라 함)일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 심전도(Electorcardiography, ECG), 광전용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 및 근전도(Electormygraphy, EMG) 신호 등 복수 개의 파형 성분들의 합으로 모델링이 가능한 각종 생체신호를 포함할 수 있다.
예를 들어, 생체신호 획득부(110)는 광전용적맥파 신호를 측정하는 PPG 센서를 포함할 수 있다. PPG 센서는 피검체(OBJ)에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의해 피검체에 조사된 광이 피검체(OBJ)의 생체조직에 의해 산란되거나 반사되어 방출되는 광을 검출하여 광전용적맥파 신호를 측정하는 디텍터를 포함할 수 있다. 이때, 광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 디텍터는 포토다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다.
생체신호 획득부(110)는 프로세서(120)로부터 제어신호를 수신하면 PPG 센서를 구동하여 피검체(OBJ)로부터 맥파 신호를 획득할 수 있다. 이때, 피검체(OBJ)는 PPG 센서와 접촉 또는 인접할 수 있는 생체 영역으로, PPG(photoplethysmography)를 통한 맥파 측정이 용이한 인체의 부위일 수 있다. 예를 들어, 요골 동맥과 인접한 손목 표면의 영역으로, 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 손목 상부 영역을 포함할 수 있다. 요골 동맥이 지나가는 손목의 피부 표면에서 맥파가 측정될 경우, 손목 내부의 피부 조직의 두께 등과 같은 측정의 오차를 발생시키는 외부적 요인들의 영향을 비교적 적게 받을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 기타 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있다.
생체신호 획득부(110)는 생체신호가 획득되면 노이즈를 제거하기 위한 필터링이나, 생체신호의 증폭, 디지털 신호로 변환하는 등의 전처리를 할 수 있다.
프로세서(120)는 사용자로부터 생체정보 추정 요청이 수신되면, 생체신호 획득부(110)를 제어하는 제어신호를 생성하여 생체신호 획득부(110)에 전송할 수 있다. 또한, 생체신호 획득부(110)로부터 생체신호를 수신하고, 수신된 생체신호를 분석하여 생체정보를 획득할 수 있다. 이때, 생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.
프로세서(120)는 생체신호 획득부(110)로부터 생체신호가 수신되면, 수신된 생체신호의 파형을 분석하여 생체정보 추정에 필요한 특징(feature)을 추출할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(120)는 수신된 생체신호로부터 복수의 특징점(characteristic point)을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 특징을 추출할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 수신된 전체 생체신호의 파형을 구성하는 복수의 구성 펄스와 연관된 지점을 특징점으로 추출할 수 있다. 또한, 둘 이상의 특징점들 간의 내분점을 추출하고, 생체신호로부터 추출된 특징점과 내분점을 그대로 이용하거나 둘 이상을 조합하여 생체정보 추정에 필요한 특징을 추출할 수 있다. 이와 같이, 생체신호로부터 최초 추출된 특징점으로부터 내분점을 추가로 산출하여, 산출된 내분점을 특징점과 함께 생체정보 추정에 필요한 특징 추출에 활용함으로써, 동잡음, 수면 등의 비이상적 환경에 의해 생체신호에 불안정한 파형이 발생하여 최초 특징점들이 잘못된 위치에서 추출되더라도 보다 정확한 특징 추출이 가능해진다.
도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 생체정보 추정 장치(200)는 생체신호 획득부(110), 프로세서(120), 통신부(210), 출력부(220) 및 저장부(230)를 포함할 수 있다.
생체신호 획득부(110)는 피검체의 생체신호를 외부 기기(250)로부터 획득할 수 있다. 예를 들어, 생체신호 획득부(110)는 PPG 센서와 같이 생체신호 측정 센서를 탑재하지 않고, 통신부(210)를 통해 외부 기기(250)로부터 생체신호를 획득할 수 있다. 또는, 생체신호 획득부(110)가 PPG 센서와 같은 생체신호 측정 센서를 탑재한 경우, 프로세서(120)의 제어에 따라 외부 기기(250)로부터 생체신호를 획득하거나, 생체신호 측정 센서를 직접 구동하여 생체신호를 획득하는 방법을 필요에 따라 선택적으로 활용할 수 있다.
생체신호 획득부(110)는 필요한 경우 외부 기기(250)로부터 수신된 생체신호를 노이즈 제거 및 디지털 신호로 변환하는 전처리 작업을 한 후 프로세서(120)에 전달할 수 있다.
프로세서(120)는 생체신호 획득을 위하여 생체신호 획득부(110)를 제어하는 제어신호를 생성할 수 있다. 또한, 외부 기기(250)로부터 생체신호를 획득하는 것으로 결정하는 경우 통신부(210)를 제어하여 외부 기기(250)와 연결하도록 할 수 있다.
통신부(210)는 프로세서(120)로부터 외부 기기(250)의 접속 정보를 포함하는 제어신호가 수신되면, 통신 기술을 통해 통신망에 접속하여 외부 기기(250)와 연결할 수 있다. 통신부(210)는 외부 기기(250)와 연결이 되면 생체신호를 수신하여 생체신호 획득부(250)에 전송할 수 있다. 이때, 외부 기기(250)는 생체신호 측정 센서를 탑재하고 피검체로부터 생체신호를 직접 측정하는 장치일 수 있으나, 그러한 생체신호를 측정하는 장치로부터 생체신호를 수신하여 저장하고 있는 장치일 수 있다.
이때, 통신 기술은 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra wideband) 통신, Ant+ 통신 WIFI 통신 및 이동통신 방식을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(120)는 생체신호 획득부(110)로부터 생체신호가 수신되면, 생체신호를 분석하여 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 생체정보 추정에 필요한 특징을 추출할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 생체신호 파형이 이상적이지 않고 불안정한 형태를 나타내는 경우 추출된 특징점들을 이용하여 내분점을 산출하고, 산출된 내분점을 특징점과 함께 특징 추출에 활용할 수 있다.
프로세서(120)는 특징이 추출되면, 추출된 특징을 활용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 미리 구축된 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 생체정보 추정 모델은 생체정보 추정 함수식 형태일 수 있다.
출력부(220)는 획득된 생체신호 정보, 프로세서(120)의 각종 처리 결과를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(220)는 장치에 탑재된 디스플레이 모듈, 스피커 및 햅틱 장치 등을 이용하여 다양한 시각적/비시각적인 방법으로 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 출력부(220)는 사용자의 혈압이 추정되면, 추정된 혈압이 정상 범위에 있는지 또는 정상 범위를 벗어났는지 여부를 기준으로 색상, 선의 굵기, 글씨체 등의 시각적인 방법을 다양하게 하여 사용자에게 출력할 수 있다. 또는 추정된 혈압을 음성으로 출력하거나, 진동 또는 촉감 등을 혈압의 이상 여부에 따라 다르게 하여 비시각적인 방법으로 출력할 수도 있다. 또는, 측정된 혈압이 이전 측정 이력에 비교하여 이상이 있다고 판단하는 경우 경고하거나 주의할 음식 정보나 예약할 병원 정보 등 사용자가 취해야 할 조치를 안내를 할 수 있다.
저장부(230)는 생체정보 추정에 필요한 각종 기준정보, 획득된 생체신호, 추출된 특징점과 내분점, 추출된 특징 및 생체정보 추정 결과 등을 저장할 수 있다. 이때, 생체정보 추정에 필요한 각종 기준정보는 사용자의 나이, 성별, 직업, 현재 건강상태 등의 사용자 정보와, 생체정보 추정모델 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다. 이때, 저장부(230)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
한편, 프로세서(220)는 통신부(210)를 통해 연결된 외부 기기(250)의 요청이 있는 경우, 생체신호로부터 추출된 특징점(characteristic point), 내분점 및 추출된 특징(feature)에 관한 정보 중의 하나 이상을 외부 기기(250)에 전송하여 생체정보를 추정하도록 요청할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 외부 기기(250)가 상대적으로 컴퓨팅 성능이 우수한 기기로서 생체정보를 추정하는 기능을 탑재하고 있는 경우 특징점 및 내분점이나 특징 정보를 전송하여 생체정보 측정을 요청할 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 프로세서의 블록도이다. 도 4a 내지 도 4b는 생체신호로부터 특징점을 추출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a 내지 도 5e는 생체신호의 특징점을 이용하여 내분점을 산출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5e를 참조하여, 생체신호로부터 특징점 추출, 내분점 산출 및 산출된 내분점을 이용하여 생체정보 추정을 위한 특징(feature)을 추출하는 실시예를 설명한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 획득된 생체신호는 맥파 신호이며, 추정하고자 하는 생체정보는 혈압인 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프로세서(300)는 특징점 추출부(310), 내분점 산출부(320), 특징 추출부(330) 및 생체정보 추정부(340)를 포함할 수 있다.
특징점 추출부(310)는 피검체로부터 획득된 생체신호를 이용하여 특징점을 추출할 수 있다. 일 예로, 특징점 추출부(310)는 생체신호를 구성하는 구성펄스와 연관된 지점을 특징점으로 추출할 수 있다.
일반적으로 피검체로부터 획득된 맥파 신호는 심장에서 출발하여 신체 말단부로 향하는 진행파(propagation wave)와 말단부에서 다시 되돌아오는 반사파(refelection wave)의 중첩으로 구성될 수 있다. 도 4a는 맥파 신호(40)의 파형이 5개의 구성 펄스들(41,42,43,44,45)의 중첩으로 이루어진 것을 예시한 것이다. 이러한 맥파 신호(40)의 각 구성 펄스(41,42,43,44,45)들과 연관된 지점의 정보 예컨대, 시간(time) 및 진폭(amplitude) 정보 등을 특징점으로 추출하고, 추출된 특징점을 적절히 조합하면 혈압과 상관도가 높은 특징을 추출할 수 있다. 일반적으로 혈압을 추정하기 위해 세 번째까지의 구성펄스들이 주로 사용된다. 그 이후의 펄스들은 사람에 따라 관측되지 않는 경우도 있고, 노이즈(noise) 때문에 찾아내기 어렵거나 혈압 추정과의 상관도도 낮은 경우가 보통이다.
도 4b는 생체신호의 2차 미분신호를 이용하여 맥파 신호로부터 구성 펄스와 연관된 지점을 특징점으로 추출하는 예를 도시한 것이다. 도 4b를 참조하면, 특징점 추출부(310)는 도시된 바와 같이 (1) 생체신호가 획득되면, (2) 획득된 생체 신호를 미분하여 2차 미분신호를 도출하고, (3) 도출된 2차 미분 신호에서 로컬 최소 지점(local minimum point)을 탐색하여 로컬 최소 지점에 해당하는 시간(T1,T2,T3)을 특징점(characteristic point)을 추출할 수 있다. (4) 또한, 전체 생체신호에서 2차 미분신호로부터 추출된 시간(T1,T2,T3)에 대응하는 진폭(P1,P2,P3)을 특징점(characteristic point)으로 추출할 수 있다. 여기서 로컬 최소 지점은 2차 미분신호의 일부 구간을 관찰했을 때 신호가 감소하다가 특정 지점을 중심으로 다시 증가하는 형태, 즉, 아래로 볼록한 형태를 가지는 지점을 의미한다.
다른 예로, 특징점 추출부(310)는 도 4c에 도시된 바와 같이, 생체신호(40)의 소정 구간에서 진폭이 최대인 지점을 추가적인 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 생체신호(40)의 소정 구간은 혈압의 수축기 구간으로서 생체신호(40)의 처음부터 중복절흔(dicrotic notch, DN) 지점까지를 의미한다. 다시 말해, 특징점 추출부(310)는 생체신호(40)가 획득되면, 먼저 생체신호(40)를 구성하는 3개의 구성펄스(41,42,43)로부터 각각 시간(T1,T2,T3) 및 진폭(P1,P2,P3)을 특징점으로 추출하고, 혈압의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 시간(Tmax) 및 진폭(Pmax)을 추가 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이 특징점 추출부(310)는 생체신호(40)의 2차 미분신호를 도출하고, 2차 미분신호의 로컬 최소 지점을 탐색하여 특징점을 추출할 수 있다.
또 다른 예로, 특징점 추출부(310)는 생체신호 파형의 면적(Sarea), 예컨대 전체 면적 또는 부분 면적을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 부분 면적은 생체신호 파형의 시간 축을 기준으로 처음부터 소정 비율(예: 70%)가지의 시간 구간에 해당하는 생체신호 파형의 면적을 의미할 수 있다.
다만, 생체신호의 특징점 추출의 예들은 전술한 바에 제한되는 것은 아니며 그 밖의 다양한 방법으로 특징점들을 추출할 수 있다.
특징 추출부(330)는 이와 같이 생체신호로부터 특징점들이 추출되면, 추출된 특징점들을 조합하여 생체정보 추정을 위한 특징(feature)을 추출할 수 있다. 다만, 이와 같이 구성펄스들과 연관된 지점들만을 특징점으로 추출하게 되면, 생체신호 파형에 잡음이 포함되거나 움직이는 환경에서 불안정한 파형이 발생하는 경우 안정적인 특징점(characteristic point) 및 특징(feature)의 추출이 어려울 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 내분점 산출부(320)는 특징점 추출부(310)에 의해 추출된 특징점들을 이용하여 내분점을 산출하고, 산출된 내분점들을 추출된 특징점과 함께 특징 추출에 활용되도록 할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 내분점 산출부(320)가 획득된 맥파 신호(51)의 처음부터 중복절흔(DN)이 나타나는 지점까지의 구간인 수축기 구간에서 내분점을 산출하는 예를 도시한 것이다.
도 5a를 참조하면, 내분점 산출부(320)는 특징점 추출부(310)가 수축기 구간에서 추출한 구성 펄스와 연관된 두 개의 특징점 (T1,P1)과 (T2,P2)을 이용하여 두 특징점 (T1,P1)과 (T2,P2) 사이의 내분점 (Tsys,Psys)를 산출할 수 있다. 예를 들어, 내분점 산출부(320)는 두 개의 특징점 (T1,P1)과 (T2,P2)의 각 시간 값 T1 및 T2에 가중치 a 및 b를 부여하고, 가중치가 부여된 각각의 시간 값 aT1, bT2를 이용하여 내분점 Tsys를 산출할 수 있다. 예컨대, 내분점 산출부(320)는 가중치가 부여된 각각의 시간 값 aT1와 bT2를 합한 후, 가중치의 합으로 나누어 내분점 Tsys를 구할 수 있다. 이때, 각각의 가중치 a 및 b는 각 특징점의 진폭 P1과 P2를 기초로 결정될 수 있다. 다만, 예시된 바에 제한되는 것은 아니며 각각의 시간에 부여되는 가중치는 전처리 과정을 통해 미리 정의되는 임의의 상수가 될 수 있다. 이와 같이, 내분점의 시간 Tsys가 결정되면, 생체신호에서 Tsys에 해당하는 지점의 진폭 Psys를 추출할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 내분점 산출부(320)는 생체신호(51)의 수축기 구간에서 추출된 두 개의 특징점 (T1,P1)과 (Tmax,Pmax)을 이용하여 두 특징점 (T1,P1)과 (Tmax,Pmax) 사이의 내분점 (Tsys,Psys)를 산출할 수 있다. 마찬가지로, 내분점 산출부(320)는 두 개의 특징점 (T1,P1)과 (Tmax,Pmax)의 각 시간 값 T1 및 Tmax에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 각각의 시간 값을 이용하여 내분점 Tsys를 산출할 수 있다.
도 5b의 실시예는 생체신호(51)의 파형이 이상적이지 않고 불안정한 형태를 보일 때 유용하다. 예컨대, 비이상적인 파형의 경우 두 번째 특징점인 (T2,P2)에 해당하는 파형 성분이 정확하게 관측되지 않을 수 있다. 이러한 경우 특징점 (T2,P2) 대신에 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 특징점 (Tmax,Pmax)을 이용함으로써 비이상적인 파형에도 강인한 내분점 (Tsys,Psys)을 얻을 수 있다. 또한, 생체신호의 파형이 불안정한 경우 연속적으로 측정되는 환경에서 첫 번째 특징점의 P1 값이 갑자기 매우 작은 값으로 관측되는 경우가 존재할 수 있다. 이 경우에도, 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 진폭 값 Pmax 값이 일정하게 유지되면 진폭 값 P1 및 Pmax를 기초로 가중치를 부여함으로써 특징점 (T1,P1)의 불안정성에도 불구하고 강인한 내분점 (Tsys,Psys)을 얻을 수 있다.
도 5c 내지 도 5e는 생체신호의 중복절흔 지점(DN) 이후의 구간인 이완기 구간에서 내분점을 산출하는 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5c를 참조하면, 특징점 추출부(310)는 맥파 신호(52)의 이완기 구간에서 대표 특징점으로서 세 번째 구성펄스와 연관된 지점인 (T3, P3)을 추출할 수 있다. 이 특징점은 다양한 잡음 발생으로 인해 수축기 구간에서 추출하는 특징점 대비 불안정성이 증가한다. 이를 위해 본 실시예에 따르면 내분점 산출부(320)는 이완기 구간 내의 다른 구성펄스의 특징점을 활용하여 내분점을 산출할 수 있다.
예를 들어, 도 5c에 도시된 바와 같이 일반적으로 생체신호의 이완기 구간에서, 특징점 (T3,P3)와 관련된 세 번째 구성펄스가 진폭이 가장 큰 파형 성분이라 가정할 때, 특정 생체신호 파형의 경우 이완기 구간에서 진폭 P3보다 큰 진폭의 파형성분 예컨대, 네 번째 구성펄스의 파형 성분과 관련된 특징점 (T4,P4)가 추출될 수 있다. 이 경우 생리학적으로 세 번째 구성펄스와 관련된 특징점 (T3,P3)에 큰 의미를 부여하지 못할 수 있다. 이때, 내분점 산출부(320)는 이완기 구간에서 추출된 특징점 (T3,P3)와 (T4,P4)의 내분점 (Tdia,Pdia)을 산출할 수 있다. 내분점 산출부((320)는 전술한 바와 같이 각각의 진폭 P3 및 P4를 기초로 각 시간 T3 및 T4에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 시간값을 기초로 이완기 구간에서 내분점 (Tdia,Pdia)를 산출할 수 있다.
한편, 내분점 산출부(320)는 이완기 구간에서 내분점 산출 조건 만족 여부를 판단하고, 판단 결과 조건을 만족하는 경우 내분점을 산출할 수 있다. 이때, 이완기 구간에서 내분점 산출 조건은 P3 값이 P4보다 작은 경우일 수 있다. 판단 결과 P3 값이 P4보다 큰 경우 세번째 구성펄스로부터 추출된 특징점 (T3,P3)을 그대로 사용할 수 있다. 다만, 내분점 산출 조건은 여기에 제한되는 것은 아니며, P3와 P4의 차이가 임의의 수보다 크지 않은 경우 또는 T3와 T4의 차이가 임의의 수보다 큰 경우 등을 포함할 수 있다.
다른 예로, 내분점 산출부(320)는 이완기 구간에서 생체신호의 n차 미분신호를 기초로 내분점을 산출할 수 있다. 특징점 추출부(310)는 전술한 바와 같이 생체신호를 2차 미분한 2차 미분신호의 로컬 최소 지점을 탐색하여 구성펄스와 연관된 특징점을 추출할 수 있다. 이때, 비이상적인 환경에서 생체신호가 획득되어, 생체신호의 파형이 불안정하다면 2차 미분신호 또한 불안정하게 흔들릴 수 있다. 예컨대, 생리학적으로 정확한 위치에서 이완기 구간의 대표 특징점 (T3,P3)에 해당하는 2차 미분신호의 로컬 최소 지점이 나타나지 않고, 해당 위치 근처에서 2차 미분신호의 로컬 최소 지점이 앞뒤로 불안정하게 흔들릴 수 있다.
이때, 내분점 산출부(320)는 2차 미분신호의 불안정성을 완화하기 위해 2차 미분신호의 두 개의 로컬 최소 지점에서 추출된 특징점의 내분점을 산출할 수 있다. 내분점 산출부(320)는 2차 미분신호의 각 로컬 최소 지점의 크기와 2차 미분신호의 소정 지점의 크기 간의 차이를 기초로 각 특징점의 시간 값에 가중치를 부여하고, 전술한 바와 같이 가중치가 부여된 각각의 시간 값을 이용하여 내분점을 산출할 수 있다.
예를 들어, 도 5d를 참조하면, 생체신호의 2차 미분신호(54)에서 이완기 구간의 로컬 최소 지점인 T3의 크기와, T4 지점의 바로 앞에 나타나는 로컬 최대 지점 L4의 크기 간의 차이 W1을 이완기 구간의 특징점의 시간 값 T3에 부여할 가중치로 결정할 수 있다. 또한, 로컬 최소 지점인 T4의 크기와, 로컬 최대 지점 L4의 크기 간의 차이 W2를 이완기 구간의 특징점의 시간 값 T4의 가중치로 결정할 수 있다. 도 5e는 2차 미분신호에서 T3 지점 및 T4 지점의 크기와 L3 지점 간의 차이를 이완기 구간의 특징점의 시간 값 T3 및 T4에 부여할 가중치 W1과 W2로 결정하는 예이다.
한편, 내분점 산출부(320)는 2차 미분신호를 기초로 구한 가중치 W1 및 W2 중의 적어도 하나를 기초로 내분점 산출 조건을 만족하는지 판단하고, 내분점 산출 조건을 만족하는 경우에 내분점을 산출할 수 있다. 예를 들어, 이완기 구간에서 첫 번째 특징점 (T3,P3)에 부여할 가중치 W1이 미리 설정된 임계치보다 작은 경우에만 내분점을 산출할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 내분점 산출 조건은 이완기 구간에서 두 번째 특징점 (T4,P4)에 부여할 가중치 W2 가 미리 설정된 임계치보다 큰 경우와 같이 다양한 조건을 포함할 수 있다.
특징 추출부(330)는 이와 같이 특징점 및 내분점들이 획득되면, 획득된 특징점 및 내분점들 중에서 특징 추출에 사용할 정보를 결정하고, 결정된 정보들을 조합하여 생체정보를 추정하기 위한 특징을 추출할 수 있다.
예를 들어, 특징점 추출부(310)에 의해 (T1,P1), (T3,P3), (T4,P4), (Tmax, Pmax) 및 Sarea가 추출되었다고 가정한다. 또한, 내분점 산출부(320)에 의해 특징점 (T1,P1) 및 (Tmax, Pmax) 사이의 내분점 (Tsys,Psys)가 산출되고, 특징점 (T3,P3) 및 (T4,P4) 사이에 내분점 (Tdia, Pdia)가 산출되었다고 가정한다. 이때, 특징 추출부(330)는 생체신호 파형, 2차 미분신호 파형 및 구성펄스 분석 등을 통해 산출된 내분점 (Tsys,Psys) 및 (Tdia, Pdia)와 특징점 (Tmax, Pmax) 및 Sarea를 특징 추출에 사용할 정보로 결정할 수 있다. 또한, 특징 추출부(330)는 이 정보들을 조합하여 아래의 수학식 1과 같이 2개의 특징 f1 및 f2을 획득할 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과하므로 이에 제한되지 않는다.
생체정보 추정부(340)는 특징 추출부(320)에 의해 특징이 추출되면, 추출된 특징을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 위 수학식 1에 의해 추출된 특징을 아래의 수학식 2와 같은 혈압 추정식에 적용하여 혈압을 추정할 수 있다.
여기서, BP는 추정 혈압을 의미하고, A, w 및 B는 미리 정의된 임의의 계수에 해당한다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 6의 실시예는 도 1의 실시예에 따른 생체정보 추정 장치(100)가 수행하는 생체정보 추정 방법의 일 실시예로서, 도 1 내지 도 5e를 참조하여 자세히 설명하였으므로 이하 중복되는 설명을 피하기 위해 간단하게 설명하기로 한다.
먼저, 생체정보 추정 장치(100)는 생체정보 추정 요청을 수신할 수 있다(610). 생체정보 추정 장치(100)는 사용자와 각종 인터랙션을 수행하는 인터페이스를 제공할 수 있다. 사용자는 생체정보 추정 장치(100)에 의해 제공된 인터페이스를 통해 생체정보 추정을 요청할 수 있다.
또는, 외부 기기로부터 생체정보 추정 요청을 수신할 수 있다. 이때, 외부 기기로부터 수신되는 생체정보 추정 요청에는 생체정보 추정 결과의 제공 요청을 포함할 수 있다. 외부 기기가 생체정보 추정 알고리즘을 탑재하고 있는 경우 생체정보 추정 요청에는 특징점(characteristic point)이나 특징(feature) 정보의 제공 요청을 포함할 수도 있다. 외부 기기는 사용자가 휴대하는 스마트폰이나 태블릿 PC 등을 포함할 수 있으며, 사용자는 생체정보 추정 장치(100) 보다 인터페이스 성능 및 컴퓨팅 성능이 우수한 휴대용 기기를 통해 생체정보 추정 장치(100)를 제어할 수 있다.
그 다음, 생체정보 추정 장치(100)는 생체정보 추정을 위한 생체신호를 획득한다(620). 일 예로, 생체정보 추정 장치(100)는 내장된 생체신호 측정 센서, 예컨대 맥파 신호를 측정하는 PPG 센서를 제어하여, 피검체로부터 맥파 신호를 획득할 수 있다. 다른 예로, 생체정보 추정 장치(100)가 생체신호 측정 센서를 내장하고 있지 않는 경우 외부 생체신호 측정 기기로부터 생체신호를 수신하는 것도 가능하다.
그 다음, 획득된 생체신호로부터 복수의 특징점을 추출할 수 있다(630). 전술한 바와 같이, 생체정보 추정 장치(100)는 획득된 생체신호를 구성하는 구성펄스와 연관된 지점을 특징점으로 추출할 수 있다. 예컨대, 생체정보 추정 장치(100)는 혈압을 추정하기 위해 획득된 맥파 신호의 2차 미분신호를 획득하고, 2차 미분신호의 로컬 최소 지점의 시간 및 진폭 정보를 구성펄스와 연관된 지점의 특징점으로 추출할 수 있다. 또한, 생체정보 추정 장치(100)는 잡음, 움직임 등으로 인해 맥파 신호가 불안정한 경우를 보완하기 위해 혈압의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 시간 및 진폭 정보를 추가 특징점으로 추출할 수 있다. 또한, 맥파 신호의 전체 면적이나 부분 면적을 추가 특징점으로 추출할 수도 있다.
그 다음, 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출할 수 있다(640). 예를 들어, 생체정보 추정 장치(100)는 맥파 신호의 수축기 구간 및 이완기 구간에서 각각 내분점을 산출할 수 있다. 맥파 신호에서 추출된 두 개의 특징점의 시간 값에 각각 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 시간 값을 이용하여 내분점을 산출할 수 있다. 이때, 가중치는 두 개의 특징점의 진폭 값을 기초로 결정될 수 있다. 예컨대, 가중치가 부여된 시간 값의 합을 가중치의 합으로 나눈 시간 지점을 내분점으로 산출할 수 있다. 한편, 생체정보 추정 장치(100)는 복수의 특징점이 추출되면, 미리 설정된 다양한 내분점 산출 조건을 확인하여, 내분점 산출조건을 만족하지 않는 경우 추출된 특징점을 그대로 사용할 수 있다.
그 다음, 생체정보 추정 장치(100)는 추출된 특징점 및 내분점을 활용하여 생체정보 추정에 필요한 특징(feature)을 추출할 수 있다(650). 이때, 생체정보 추정에 필요한 특징은 수학식 1과 같이 둘 이상의 특징점이나 내분점을 조합하여 추출될 수 있다.
그 다음, 생체정보 추정 장치(100)는 추출된 특징(feature)을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다(660). 이때, 생체정보 추정 모델이 미리 구축될 수 있다. 생체정보 추정 모델은 수학식 2와 같이 수학식 형태일 수 있다. 생체정보 추정 장치(100)는 특징(feature)이 추출되면 추출된 특징(feature) 정보를 생체정보 추정 모델에 대입하여 생체정보를 추정할 수 있다.
그 다음, 생체정보 추정 장치(100)는 생체정보 추정 결과를 사용자에게 제공할 수 있다(670). 이때, 생체정보 추정 장치(100)는 추정된 생체정보를 다양한 시각적/비시각적인 방법을 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 추정된 생체정보를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 사용자에게 경고나 대응 조치를 안내할 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 설명하기 위한 도면들이다. 전술한 생체정보 추정 장치의 다양한 실시예들은 도시된 바와 같이 손목에 착용하는 스마트 워치나 스마트 밴드형 웨어러블 기기에 탑재될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시에 불과한 것일 뿐이므로, 본 실시예들이 스마트 워치나, 스마트 밴드형 웨어러블 기기에만 적용되는 것으로 한정 해석되어서는 아니된다.
도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 웨어러블 기기(700)는 기기 본체(710)와, 스트랩(720)을 포함할 수 있다.
스트랩(720)은 플렉시블하게 구성될 수 있으며, 사용자의 손목에 감싸는 형태로 구부려지거나 사용자의 손목으로부터 분리되는 형태로 구부려질 수 있다. 또는, 스트랩(720)은 분리되지 않는 밴드 형태로 구성될 수 있다. 이때, 스트랩(720)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함할 수 있으며, 본체(710)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다.
본체(710) 또는 스트랩(720)의 내부에는 웨어러블 기기에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.
또한, 웨어러블 기기(700)는 본체(710)의 내부에 피검체(OBJ)에 광을 조사하고 피검체(OBJ)로부터 산란되어 돌아오는 광을 검출하여 생체신호를 측정하는 측정부(711)와, 측정부(710)에 의해 측정된 생체신호를 이용하여 사용자의 생체정보를 검출하는 프로세서(712)를 내장할 수 있다.
측정부(711)는 본체(710)의 하부 즉, 피검체(OBJ) 예컨대, 사용자의 손목에 접촉되는 부위에 장착될 수 있으며, 프로세서(712)의 제어 신호에 따라 피검체(OBJ)에 광을 조사하는 광원(711a) 및 피검체(OBJ)로부터 방출되는 광을 검출하는 디텍터(711b)를 포함할 수 있다.
또한, 측정부(711)는 피검체(OBJ)의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 센서를 더 포함할 수 있다. 접촉 압력 센서는 손목을 감싼 형태로 본체를 피검체(OBJ)에 고정시키는 스트랩(720)을 통해 본체(710)로 전달되는 피검체(OBJ)의 접촉 압력을 측정할 수 있다.
프로세서(712)는 사용자의 요청에 따라 제어신호를 생성하여 측정부(711)를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(712)는 측정부(711)로부터 측정된 생체신호 데이터를 수신하고, 생체신호 데이터를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(712)는 전술한 바와 같이 생체신호로부터 복수의 특징점(characteristic point)을 추출할 수 있다. 이때, 복수의 특징점은 생체신호의 구성 펄스와 연관된 지점으로부터 추출될 수 있다. 또한, 생체신호의 소정 구간에서 진폭이 최대인 지점이나 생체신호의 면적을 특징점으로 추출할 수 있다.
프로세서(712)는 생체신호로부터 복수의 특징점이 추출되면, 둘 이상의 특징점들 간의 내분점을 산출하고, 산출된 내분점 및 특징점들을 활용하여 특징을 추출할 수 있다. 프로세서(712)는 미리 설정된 내분점 산출 기준에 따라 내분점을 산출할 특징점들을 결정하고, 결정된 둘 이상의 특징점의 시간 값에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 시간 값을 기초로 내분점을 산출할 수 있다. 이때, 각 시간 값에 부여되는 가중치는 결정된 둘 이상의 특징점 각각의 진폭값을 기초로 결정될 수 있다.
프로세서(712)는 측정부(711)에 접촉 압력 센서가 내장되어 피검체의 접촉 압력 신호가 측정되는 경우, 측정된 접촉 압력 신호를 기초로 사용자로 하여금 손목에 가감되는 접촉 압력의 변화를 안내할 수도 있다.
프로세서(712)는 추정된 생체정보 예컨대, 혈압 이력 정보 및 각 혈압을 측정하기 위해 활용된 생체정보 및 생체정보로부터 분해된 각 구성펄스를 저장장치에 관리할 수 있다. 또한, 추정된 생체정보와 관련된 알람이나 경고 정보, 건강 상태 변화 추이 등 사용자의 헬스 케어를 위해 필요한 추가 정보를 생성하여 저장장치에 관리할 수 있다.
또한, 웨어러블 기기(700)는 본체(710)에 장착되는 조작부(715)와 표시부(714)를 더 포함할 수 있다.
조작부(715)는 사용자의 제어 명령을 수신하여 프로세서(712)로 전달할 수 있으며, 웨어러블 기기(700)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 전원 버튼을 포함할 수 있다.
표시부(714)는 프로세서(712)의 제어에 따라 검출된 생체정보와 관련된 다양한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예컨대, 표시부(714)는 검출된 혈압, 알람, 경고 등의 추가 정보를 다양한 시각적/비시각적 방식으로 사용자에게 표시할 수 있다.
예를 들어, 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 사용자의 요청에 따라 혈압이 추정되면 표시부(714)는 도 7b와 같이 추정된 혈압 정보를 표시할 수 있다. 또한, 사용자가 조작부(715)를 조작하거나 표시부(714)를 터치하여 상세정보를 요청하는 경우, 표시부(714)는 도 7c와 같이 상세정보를 표시할 수 있다. 예컨대, 도 7c에 도시된 바와 같이, 표시부(714)는 제1 영역(714b)과 제2 영역(714a)을 포함할 수 있다. 제1 영역(714b)에는 도 7b에 예시한 바와 같이 추정된 혈압 정보를 표시할 수 있다. 또는 도 7c에 예시한 바와 같이 혈압의 변화 추이를 그래프 형태로 표시할 수 있다.
표시부(714)는 제1 영역(714b)에는 현재 선택된 혈압 정보(I)를 지시하는 마크(M)를 표시할 수 있다. 이때, 마크(M)는 수직선으로 도시되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 원, 사각형 등의 다각형, 그 위치를 가리키는 화살표 등 다양한 형태로 표시될 수 있다. 사용자는 제1 영역(714b)에 혈압의 변화 추이가 표시되면 원하는 혈압 정보를 터치하여 선택하거나, 그래프를 좌우로 이동하여 원하는 혈압 정보를 마크(M)에 일치시킴으로써 선택할 수 있다. 사용자가 제1 영역(714b)에서 원하는 혈압 정보를 선택하면 선택된 혈압 정보 근처에 혈압 정보, 추출된 특징 정보 등을 표시할 수 있다.
또한, 사용자가 제1 영역(714b)에서 어느 하나의 혈압 정보를 선택하면, 표시부(714)는 사용자의 선택에 응답하여 선택된 혈압 정보(I)를 추정하기 위해 사용된 생체신호와 그 생체신호를 구성하는 구성펄스를 제2 영역(714a)에 표시할 수 있다. 또한, 제2 영역(714a)에 표시된 생체신호에 추출된 특징점을 표시할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 혈압의 변화 추이를 용이하게 파악할 수 있으며, 혈압의 변화 추이에 따른 생체신호 및 생체신호로부터 추출된 다양한 정보들을 직관적으로 이해할 수 있다.
또한, 본체(710)는 내부 공간에 사용자의 휴대 단말과 같은 외부 기기와 통신하기 위한 통신부(713)를 더 포함할 수 있다.
통신부(713)는 프로세서(712)의 제어에 따라 상대적으로 컴퓨팅 성능이 뛰어난 사용자의 외부 기기와 통신하여, 필요한 정보들을 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(713)는 사용자의 휴대 단말로부터 생체정보 추정 요청을 수신할 수 있다. 또한, 추출된 특징점이나 특징 정보를 외부 기기에 전송하여 생체정보를 추정하도록 요청할 수도 있다. 또한, 생체정보 추정 결과를 외부 기기에 전송하여 사용자에게 표시하거나 생체정보 이력 관리, 질병 연구 등 다양한 목적으로 활용되도록 할 수 있다.
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200: 생체정보 추정 장치 110: 생체신호 획득부
120, 300: 프로세서 210: 통신부
220: 출력부 230: 저장부
310: 특징점 추출부 320: 내분점 산출부
330: 특징 추출부 340: 생체정보 추정부
700: 웨어러블 기기 710: 본체
711: 측정부 711a: 광원
711b: 디텍터 712: 프로세서
713: 통신부 714: 표시부
720: 스트랩 715: 조작부
120, 300: 프로세서 210: 통신부
220: 출력부 230: 저장부
310: 특징점 추출부 320: 내분점 산출부
330: 특징 추출부 340: 생체정보 추정부
700: 웨어러블 기기 710: 본체
711: 측정부 711a: 광원
711b: 디텍터 712: 프로세서
713: 통신부 714: 표시부
720: 스트랩 715: 조작부
Claims (28)
- 생체신호를 획득하는 생체신호 획득부; 및
상기 생체신호로부터 추출된 복수의 특징점(characteristic point) 중의 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하고, 산출된 내분점을 기초로 생체정보 추정을 위한 특징(feature)을 추출하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는
상기 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 각각의 시간 값을 기초로 상기 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하는 내분점 산출부를 포함하고,
상기 내분점 산출부는
상기 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 부여된 각 가중치의 합을 더 기초로 하여 상기 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하는 생체정보 추정 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 내분점 산출부는
상기 둘 이상의 특징점 각각의 진폭(amplitude) 값을 기초로 상기 각각의 시간 값에 가중치를 부여하는 생체정보 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 내분점 산출부는
상기 생체신호의 미분신호에서, 상기 둘 이상의 특징점에 대응하는 각 지점의 크기와 소정 지점의 크기 간의 차이를 기초로 상기 각각의 시간 값에 가중치를 부여하는 생체정보 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 획득된 특징을 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보를 추정하는 생체정보 추정부를 포함하는 생체정보 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 생체신호를 구성하는 구성펄스와 연관된 지점, 상기 생체신호의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점 및 상기 생체신호의 면적 중의 하나 이상을 특징점으로 추출하는 특징점 추출부를 포함하는 생체정보 추정장치. - 제7항에 있어서,
상기 특징점 추출부는
상기 생체신호의 2차 미분신호에서 로컬 최소 지점(local minimum point)을 상기 구성펄스와 연관된 지점으로 결정하는 생체정보 추정장치. - 제7항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 생체신호의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 진폭 값 대비 상기 생체신호의 면적의 비 및, 상기 생체신호의 수축기 및 이완기 구간에서 각각 획득된 내분점들 간의 시간 값의 차이 중의 하나 이상을 기초로 상기 특징을 추출하는 특징 추출부를 포함하는 생체정보 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체신호 획득부는
피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 반사 또는 산란되는 광을 검출하여 광전용적 맥파 생체신호를 획득하는 PPG 센서를 포함하는 생체정보 추정 장치. - 제1항에 있어서,
외부 기기로부터 광전용적 맥파 생체신호를 수신하여 상기 생체신호 획득부에 전달하는 통신부를 더 포함하는 생체정보 추정 장치. - 생체정보 추정 장치가,
생체신호를 획득하는 단계;
상기 생체신호로부터 추출된 복수의 특징점(characteristic point) 중의 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 내분점을 기초로 생체정보 추정을 위한 특징(feature)을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 내분점을 산출하는 단계는
상기 둘 이상의 특징점 각각의 시간(time) 값에 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 각각의 시간(time) 값을 기초로 상기 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하고,
상기 내분점을 산출하는 단계는
상기 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 부여된 각 가중치의 합을 더 기초로 하여 상기 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하는 생체정보 추정 방법. - 삭제
- 삭제
- 제12항에 있어서,
상기 내분점을 산출하는 단계는
상기 둘 이상의 특징점 각각의 진폭(amplitude) 값을 기초로 상기 둘 이상의 특징점 각각의 시간 값에 가중치를 부여하는 생체정보 추정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 내분점을 산출하는 단계는
상기 생체신호의 미분신호에서, 상기 둘 이상의 특징점에 대응하는 각 지점의 크기와 소정 지점의 크기 간의 차이를 기초로 상기 각각의 시간 값에 가중치를 부여하는 생체정보 추정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 획득된 특징을 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 생체신호를 구성하는 구성펄스와 연관된 지점, 상기 생체신호의 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점 및 상기 생체신호의 면적 중의 하나 이상을 특징점으로 추출하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법. - 제18항에 있어서,
상기 특징점을 추출하는 단계는
상기 생체신호의 2차 미분신호에서 로컬 최소 지점(local minimum point)을 상기 구성펄스와 연관된 지점으로 결정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법. - 제18항에 있어서,
상기 특징을 추출하는 단계는
상기 수축기 구간에서 진폭이 최대인 지점의 진폭 값 대비 상기 생체신호의 면적의 비 및, 상기 생체신호의 수축기 및 이완기 구간에서 각각 획득된 내분점들 간의 시간 값의 차이 중의 하나 이상을 기초로 상기 특징을 추출하는 생체정보 추정 방법. - 피검체에 착용되는 본체;
상기 본체에 장착되며, 피검체로부터 생체신호를 측정하는 측정부; 및
상기 본체에 장착되며, 상기 측정된 생체신호로부터 추출된 복수의 특징점(characteristic point) 중의 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하고, 산출된 내분점을 기초로 특징(feature)을 추출하며, 추출된 특징을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는
상기 둘 이상의 특징점 각각의 시간(time) 값에 가중치를 부여하고, 가중치가 부여된 각각의 시간(time) 값 및 상기 각각의 시간 값에 부여된 가중치의 합 중의 하나 이상을 기초로 상기 둘 이상의 특징점 간의 내분점을 산출하는 웨어러블 기기. - 제21항에 있어서,
상기 본체의 양단에 연결되며, 피검체를 감싼 상태로 본체를 피검체에 고정하는 스트랩을 더 포함하는 웨어러블 기기. - 제21항에 있어서,
상기 측정부는
피검체에 광을 조사하는 광원; 및
상기 광원에 의해 조사된 광이 피검체로부터 산란 또는 반사되어 돌아오는 광을 검출하는 디텍터를 포함하는 웨어러블 기기. - 제23항에 있어서,
상기 광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 중의 적어도 하나를 포함하는 웨어러블 기기. - 삭제
- 제21항에 있어서,
상기 프로세서는
생체정보가 추정되면, 추정된 생체정보를 기초로 경고 정보, 건강 상태 안내 정보 및 사용자의 향후 조치 정보 중의 하나 이상을 포함하는 추가 정보를 생성하는 웨어러블 기기. - 제26항에 있어서,
상기 본체에 장착되며, 상기 생체정보 추정 결과 및 상기 추가 정보 중의 하나 이상을 출력하는 표시부를 더 포함하는 웨어러블 기기. - 제21항에 있어서,
상기 프로세서의 처리 결과를 외부 기기에 전송하는 통신부를 더 포함하는 웨어러블 기기.
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| US16/128,060 US11382572B2 (en) | 2017-09-13 | 2018-09-11 | Apparatus and method for estimating bio-information |
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| US17/564,434 US20220117563A1 (en) | 2017-09-13 | 2021-12-29 | Apparatus and method for estimating bio-information |
| US17/828,786 US20220287655A1 (en) | 2017-09-13 | 2022-05-31 | Apparatus and method for estimating bio-information |
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| KR102347534B1 (ko) * | 2021-10-20 | 2022-01-05 | 유정선 | 웨어러블디바이스를 기반으로 하는 생체데이터 필터링 방법, 장치 및 시스템 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20150257653A1 (en) * | 2014-03-14 | 2015-09-17 | Elwha Llc | Device, system, and method for determining blood pressure in a mammalian subject |
| US20170132384A1 (en) * | 2015-11-09 | 2017-05-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Signal feature extracting method and apparatus |
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|---|---|---|---|---|
| JP4865981B2 (ja) * | 2000-09-08 | 2012-02-01 | ウォーターズ・テクノロジーズ・コーポレーション | 検出器応答プロフィールの境界を決定し、かつプロセスを制御するための方法および装置 |
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