KR102544669B1 - 생체정보 측정 장치 및 방법 - Google Patents

생체정보 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102544669B1
KR102544669B1 KR1020180042837A KR20180042837A KR102544669B1 KR 102544669 B1 KR102544669 B1 KR 102544669B1 KR 1020180042837 A KR1020180042837 A KR 1020180042837A KR 20180042837 A KR20180042837 A KR 20180042837A KR 102544669 B1 KR102544669 B1 KR 102544669B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
biometric information
measuring
pulse wave
envelope
envelopes
Prior art date
Application number
KR1020180042837A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190119414A (ko
Inventor
강재민
권용주
박상윤
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020180042837A priority Critical patent/KR102544669B1/ko
Priority to US16/130,574 priority patent/US11419562B2/en
Priority to CN201811207158.0A priority patent/CN110367957A/zh
Priority to EP19165370.8A priority patent/EP3552539A1/en
Publication of KR20190119414A publication Critical patent/KR20190119414A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102544669B1 publication Critical patent/KR102544669B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7278—Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6843—Monitoring or controlling sensor contact pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02007—Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A61B5/02116—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics of pulse wave amplitude
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A61B5/02125—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics of pulse wave propagation time
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A61B5/02427—Details of sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A61B5/02427—Details of sensor
    • A61B5/02433—Details of sensor for infrared radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02438—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate with portable devices, e.g. worn by the patient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1495—Calibrating or testing of in-vivo probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/165—Evaluating the state of mind, e.g. depression, anxiety
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/681—Wristwatch-type devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275—Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/7405—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using sound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/7455—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means characterised by tactile indication, e.g. vibration or electrical stimulation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/746—Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0261—Strain gauges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6898—Portable consumer electronic devices, e.g. music players, telephones, tablet computers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems

Abstract

생체정보 측정 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 장치는 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부, 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부 및, 접촉 압력 및 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득하고, 획득된 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득하며, 획득된 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

생체정보 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING BIO-INFORMATION}
생체정보 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 커프없이 혈압을 측정하는 기술과 관련된다.
일반적으로 인체에 손상을 가하지 않고 비침습적(non-invasive)으로 혈압을 측정하는 방법으로서, 커프 기반의 압력 자체를 측정하여 혈압을 측정하는 방식과 커프 없이 맥파 측정을 통해 혈압을 추정하는 방식이 있다.
커프 기반의 혈압을 측정하는 방식으로는 상완(upper arm)에 커프(cuff)를 감고 커프 내 압력을 증가시켰다가 감소시키면서 청진기를 통해 혈관에서 발생하는 청음을 듣고 혈압을 측정하는 코로트코프 소리 방법(Korotkoff-sound method)과 자동화된 기계를 이용하는 방식으로 상완에 커프를 감고 커프 압력을 증가시킨 후 점차 커프 압력을 감소시키면서 커프 내 압력을 지속적으로 측정한 뒤 압력 신호의 변화가 큰 지점을 기준으로 혈압을 측정하는 오실로메트릭 방법(Oscillometric method)이 있다.
커프리스 혈압 측정 방법은 일반적으로 맥파전달시간(PTT, pulse transit time)을 계산하여 혈압을 추정하는 방식과, 맥파의 모양을 분석하여 혈압을 추정하는 PWA(Pulse Wave Analysis) 방식이 있다.
국제공개공보 WO2017/152098(2017.09.08.)
피검체로부터 획득된 다파장 다채널 PPG(Photoplethysmography) 신호를 통합하여 오실로메트리 기반으로 혈압 등의 생체정보를 측정하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 생체정보 측정 장치는 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부, 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부 및 접촉 압력 및 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득하고, 획득된 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득하며, 획득된 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
맥파 측정부는 피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는 복수의 발광부 및 피검체로부터 반사되는 광을 수광하는 하나 이상의 수광부를 포함할 수 있다.
복수의 발광부는 수광부로부터 서로 다른 거리 상에 배치될 수 있다.
복수의 발광부는 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.
접촉 압력 측정부는 면적 센서(area sensor), 힘 센서(force sensor), 압력 센서(pressure sensor) 및 스트레인 게이지(strain guage) 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세서는 복수의 제1 포락선을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락선을 획득하는 포락선 통합부를 포함할 수 있다.
포락선 통합부는 복수의 제1 포락션 중 미리 정의된 기준에 따라 둘 이상의 제1 포락션을 선택하고, 선택된 둘 이상의 제1 포락션을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락션을 획득할 수 있다.
포락선 통합부는 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 선형 함수식의 계수를 산출할 수 있다.
포락선 통합부는 복수의 제1 포락선 각각의 최대 진폭값의 역수를 제1 포락선 각각에 대응하는 계수로 산출할 수 있다.
또한, 생체정보 측정 장치는 제2 포락선으로부터 특징(feature)을 추출하는 특징 추출부 및 추출된 특징(feature)을 기초로 생체정보를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
이때, 특징은 제2 포락션의 최대 피크(peak) 지점의 접촉 압력값, 진폭값, 상기 최대 피크 지점을 기준으로 소정 범위 내의 임의 지점의 접촉 압력값 및 진폭값 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 생체정보 측정 장치는 생체정보 측정 요청이 수신되면, 맥파 측정부가 접촉할 피검체의 위치, 맥파 신호가 측정되는 동안의 기준 접촉 압력 및 맥파 신호가 측정되는 동안 실제 측정된 접촉 압력 중의 하나 이상을 포함하는 가이드 정보를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
출력부는 생체정보가 측정되면, 측정 결과를 더 출력할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 측정 방법은 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하는 단계, 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 단계, 접촉 압력 및 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득하는 단계, 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득하는 단계 및 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 복수의 맥파 신호는 피검체 상의 복수의 위치로부터 측정된 다파장의 맥파 신호일 수 있다.
제2 포락선을 획득하는 단계는 복수의 제1 포락선을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락선을 획득할 수 있다.
제2 포락선을 획득하는 단계는 복수의 제1 포락션 중 미리 정의된 기준에 따라 둘 이상의 제1 포락션을 선택하는 단계를 포함하고, 선택된 둘 이상의 제1 포락션을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락션을 획득할 수 있다.
제2 포락선을 획득하는 단계는 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 선형 함수식의 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
생체정보를 측정하는 단계는 제2 포락선으로부터 특징(feature)을 추출하는 단계를 포함하고, 추출된 특징(feature)을 기초로 생체정보를 측정할 수 있다.
또한, 생체정보 측정 방법은 생체정보 측정 요청이 수신되면, 가이드 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 생체정보 측정 방법은 생체정보가 측정되면, 측정 결과를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 측정 장치는 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부, 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부 및, 접촉 압력 및 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 포락선을 획득하고, 복수의 포락선으로부터 추출된 복수의 제1 특징을 통합하여 제2 특징을 획득하고, 획득된 제2 특징을 기초로 생체정보를 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
맥파 측정부는 피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는 복수의 발광부 및 피검체로부터 반사되는 광을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다.
복수의 발광부는 수광부로부터 서로 다른 거리 상에 배치되며, 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.
프로세서는 복수의 포락선 각각으로부터 최대 피크(peak) 지점의 접촉 압력값을 포함하는 복수의 제1 특징을 추출하는 특징 추출부 및 복수의 제1 특징을 선형 함수식에 대입하여 평균 혈압을 포함하는 제2 특징을 획득하는 특징 통합부를 포함할 수 있다.
프로세서는 평균 혈압을 기초로 이완기 혈압 및 수축기 혈압을 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 측정 장치는 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부, 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부, 접촉 압력 및 상기 복수의 맥파 신호를 기초로 획득된 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득하며, 획득된 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하는 프로세서 및, 외부 기기에 프로세서의 처리 결과를 전송하거나, 외부 기기로부터 기준 정보를 수신하는 통신부를 포함할 수 있다.
기준 정보는 복수의 제1 포락선을 하나의 제2 포락선으로 통합하기 위한 선형 함수식, 선형 함수식의 캘리브레이션을 위한 정보 및 측정 가이드 정보 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 생체정보 측정 장치는 프로세서의 처리 결과 및 기준 정보 중의 하나 이상을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 생체정보 측정 이력, 사용자의 건강 상태, 피검체의 위치, 피검체의 상태, 광원의 세기 및 캘리브레이션을 위한 정보 중의 하나 이상을 기초로 선형 함수식의 캘리브레이션 여부를 결정할 수 있다.
피검체의 넓은 영역에서 측정된 다파장 다채널의 PPG 신호를 조합하여 생체정보 측정에 활용함으로써 보다 강건하고 정확한 생체정보를 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 프로세서 구성의 일 실시예이다.
도 3은 도 1의 프로세서 구성의 다른 실시예이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 장치의 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 맥파 센서를 도시한 것이다.
도 6a 내지 도 6f는 복수의 맥파 신호를 이용하여 혈압 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다.
도 9는 도 7 및 도 8의 제2 포락선 획득 단계의 일 실시예이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다.
도 11는 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다.
도 12은 생체정보 측정 장치가 적용된 웨어러블 기기를 도시한 것이다.
도 13a 및 도 13b는 생체정보 측정 장치가 적용된 스마트 기기를 도시한 것이다.
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 측정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 측정 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 생체정보 측정 장치는 맥파 측정부(110), 접촉 압력 측정부(120) 및 프로세서를 포함한다(130).
맥파 측정부(110)는 피검체로부터 광용적 맥파(photoplethysmography, PPG) 신호(이하, '맥파 신호'라 함)를 측정할 수 있다. 이때, 피검체는 손목 상부, 손가락의 모세혈이나 정맥혈이 지나는 위치일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 손목 하부의 요골동맥이 지나가는 위치일 수도 있다.
맥파 측정부(110)는 피검체에 광을 조사하는 발광부와, 발광부에 조사된 광이 피검체에서 산란 또는 반사되어 돌아오는 광을 검출하여 맥파 신호를 획득하는 수광부를 포함할 수 있다.
발광부는 피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하며, 광원은 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 또는 형광체 등으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 발광부에 복수의 광원이 포함되는 경우 각 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사하도록 형성될 수 있다. 또한, 발광부는 복수 개로 형성될 수 있으며, 각 발광부는 수광부로부터 서로 다른 거리상에 배치될 수 있다. 한편, 각 발광부는 서로 다른 파장의 광을 갖도록 형성되는 것도 가능하다.
수광부는 하나 이상 형성될 수 있으며, 예를 들어, 포토다이오드(photo diode), 포토트랜지스터(photo transistor, PTr) 또는 이미지 센서(예: CMOS 이미지 센서) 등으로 형성될 수 있다. 수광부가 복수개 형성되는 경우 각 수광부에서 획득된 맥파 신호는 발광부별, 광원별로 통합될 수 있다.
접촉 압력 측정부(120)는 맥파 측정부(110)가 피검체로부터 맥파를 측정하는 동안 맥파 측정부(110)와 피검체 사이의 접촉 압력을 측정할 수 있다. 접촉 압력 측정부(120)는 면적 센서(area sensor), 힘 센서(force sensor), 공기 주머니 기반의 압력 센서, 또는 각 픽셀별 힘을 측정할 수 있는 포스 매트릭스 센서(Force Matrix Sensor) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
프로세서(130)는 사용자 또는 연결된 외부 기기로부터 생체정보 측정 요청을 수신할 수 있다. 프로세서(130)는 생체정보 측정 요청이 수신되면 제어 신호를 생성하고, 맥파 측정부(110) 및 접촉 압력 측정부(120)를 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 맥파 측정부(110) 및 접촉 압력 측정부(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.
프로세서(130)는 맥파 측정부(110) 및 접촉 압력 측정부(120)로부터 각각 맥파 신호 및 접촉 압력 신호를 수신하고, 수신된 맥파 신호 및 접촉 압력 신호를 기초로 생체정보를 측정할 수 있다. 이때, 생체정보는 평균 혈압, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 프로세서(130)는 피검체의 넓은 영역으로부터 측정된 다파장의 복수의 맥파 신호가 수신되면, 수신된 복수의 맥파 신호와 접촉 압력 신호를 기초로 복수의 포락선(envelope)을 획득하고, 획득된 복수의 포락선을 이용하여 생체정보를 측정할 수 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 프로세서(130)의 다양한 실시예들을 설명한다. 도 2 및 도 3은 프로세서(130)의 일 실시예들에 불과한 것으로, 이에 한정되지 않으며 그 밖에 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 2는 도 1의 프로세서(130) 구성의 일 실시예이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 프로세서(200)는 포락선 획득부(210), 포락선 통합부(220), 특징 추출부(230) 및 측정부(240)를 포함할 수 있다.
포락선 획득부(210)는 소정 시간 동안 맥파 측정부(110)가 측정한 맥파 신호 및 및 접촉 압력 측정부(120)가 측정한 접촉 압력 신호를 기초로 포락선을 획득할 수 있다. 포락선 획득부(210)는 맥파 측정부(110)로부터 복수의 맥파 신호를 수신하면, 접촉 압력 신호를 기초로 복수의 맥파 신호 각각에 대한 제1 포락선을 획득할 수 있다.
예를 들어, 포락선 획득부(210)는 각각의 맥파 신호를 2차 미분하고, 2차 미분신호를 이용하여 각각의 제1 포락선을 획득할 수 있다. 일 예로, 각각의 2차 미분 신호의 피크-투-피크(peak-to-peak) 지점의 진폭을 동일한 시점의 접촉 압력을 기준으로 플롯(plot)함으로써, 접촉 압력 대 맥파 신호의 오실로메트릭 파형을 나타내는 제1 포락선을 획득할 수 있다. 이때, 피크-투-피크 지점은 2차 미분 신호에서 각 측정 시점에서의 파형의 플러스 쪽에서 마이너스 쪽의 진폭 값을 빼서 피크-투-피크 지점을 추출할 수 있다.
한편, 포락선 획득부(210)는 복수의 제1 포락선이 획득되면 각각의 제1 포락선을 정규화할 수 있다. 예컨대, 각각의 제1 포락선의 최대 피크 지점의 진폭값을 기준으로 1이 되도록 정규화할 수 있다.
포락선 통합부(220)는 포락선 획득부(210)에 의해 복수의 맥파 신호 각각에 대한 복수의 제1 포락선이 획득되면, 복수의 제1 포락선을 통합하여 하나의 제2 포락선을 획득할 수 있다.
예를 들어, 포락선 통합부(220)는 아래의 수학식 1과 같이 정의된 선형 함수식에 각각의 제1 포락선을 대입하여 하나의 제2 포락선을 획득할 수 있다.
Figure 112018036657493-pat00001
여기서, f1, f2 및 f3는 각각의 제1 포락선을 의미하고, c1, c2 및 c3는 각 포락선에 대한 계수를 의미한다. ftotal은 통합된 제2 포락선을 의미한다.
한편, 제1 포락선에 대한 각각의 계수 c1, c2 및 c3는 일 예로 생체정보 측정 장치(100) 또는 외부 기기에 의해 미리 산출되어 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 계수는 적용될 장치의 종류, 피검 위치, 장치의 크기, 각 발광부의 광의 세기, 파장대, 사용자의 건강 상태 등을 기초로 전처리 과정을 통해 미리 산출될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
다른 예로, 포락선 통합부(220)는 각각의 제1 포락선에 대한 계수를 동적으로 산출할 수 있다. 포락선 통합부(220)는 각각의 맥파 신호에 대한 제1 포락선이 획득되면, 각각의 제1 포락선으로부터 계수 산출을 위한 특징(feature)을 추출하고, 추출된 특징을 이용하여 계수를 산출할 수 있다. 이때, 계수 산출을 위한 특징은 각각의 제1 포락선의 최대 피크 지점의 진폭 값을 포함할 수 있으며, 각각의 계수는 아래와 수학식 2와 같이 추출된 진폭값의 역수로 정의될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 전술한 다양한 조건을 고려하여 계수 산출을 위한 특징 및 수학식은 달리 정의될 수 있다.
Figure 112018036657493-pat00002
여기서, ci 는 i번째 제1 포락선 fi 에 대한 계수를 의미하고, max(fi)는 i 번째 제1 포락선 fi의 최대 피크 지점의 진폭 즉, 최대 진폭 값을 의미한다. i는 1 이상의 정수를 의미한다.
한편, 포락선 통합부(220)는 포락선 획득부(210)에 의해 획득된 복수의 제1 포락선 중에서 미리 정의된 기준에 따라 일부의 제1 포락선을 선택하고, 선택된 제1 포락선을 통합하여 하나의 제2 포락선을 획득할 수도 있다. 이때, 미리 정의된 기준은 복수의 제1 포락선의 피크 지점의 진폭 값의 크기, 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 광원과 수광부 사이의 거리, 최대 피크 지점의 진폭이 소정 접촉 압력 범위 내에 존재하는지 여부 등 여기에 국한되지 않는 그 밖의 다양한 기준을 포함할 수 있다.
특징 추출부(230)는 포락선 통합부에(220)에 의해 하나의 통합된 제2 포락선이 획득되면, 획득된 제2 포락선에서 생체정보 측정을 위한 특징(feature)을 추출할 수 있다. 이때, 생체정보 측정을 위한 특징은 최대 피크 지점의 접촉 압력값, 최대 피크 지점의 진폭값, 최대 피크 지점을 기준으로 소정 범위(예: 좌우 0.5~0.7 비율) 내의 임의 지점의 접촉 압력값 또는 진폭값 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
측정부(240)는 특징 추출부(230)에 의해 추출된 특징을 기초로 생체정보 예컨대, 혈압을 측정할 수 있다. 맥파 신호를 측정하는 동안 접촉 압력이 변화하는 경우 체표면의 맥파 신호의 진폭값이 증가 또는 감소하는 패턴을 보이고 이러한 증가 감소 패턴의 값을 기초로 혈압과 같은 생체정보를 측정할 수 있다.
일 예로, 측정부(240)는 제2 포락선의 최대 피크 지점에서 추출된 접촉 압력값을 평균 혈압(MAP)으로 산출할 수 있다. 또한, 측정부(240)는 최대 피크 지점을 기준으로 0.5~0.7 범위 내의 미리 설정된 비율 피크를 갖는 좌우측 지점의 접촉 압력값을 이완기 혈압(DBP) 및 수축기 혈압(SBP)으로 산출할 수 있다.
다른 예로, 측정부(240)는 아래의 수학식 3과 같이 미리 정의된 측정 모델을 이용하여 생체정보를 측정할 수 있다.
Figure 112018036657493-pat00003
여기서, y는 구하고자 하는 생체정보, 예컨대 이완기 혈압, 수축기 혈압 및 평균 혈압 등을 의미하며, x는 추출된 특징 값을 의미한다. 또한, a와 b는 전처리 과정을 통해 미리 산출되는 값이며, 생체정보의 종류, 예컨대, 이완기 혈압, 수축기 혈압 및 평균 혈압 등에 따라 다르게 정의될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며 특징 값 대비 혈압값을 매핑한 테이블 형식으로 미리 구축될 수 있다.
도 3은 도 1의 프로세서(130) 구성의 다른 실시예이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 프로세서(300)는 포락선 획득부(310), 특징 추출부(330), 특징 통합부(330) 및 측정부(340)를 포함할 수 있다.
포락선 획득부(310)는 소정 시간 동안 측정된 복수의 맥파 신호 및 접촉 압력 신호를 기초로 각 맥파 신호에 대한 포락선을 획득할 수 있다. 전술한 바와 같이, 복수의 맥파 신호는 피검체의 넓은 영역에서 측정된 신호로서 다파장의 맥파 신호일 수 있다. 예를 들어, 포락선 획득부(310)는 각 측정 시점에서 접촉 압력을 X축으로, 맥파의 진폭 값을 Y축으로 플롯(plot)하여, 접촉 압력값 대비 맥파의 진폭값의 파형인 포락선을 획득할 수 있다.
특징 추출부(330)는 예컨대 다파장의 복수의 맥파 신호 각각에 대하여 포락선이 획득되면, 획득된 각각의 포락선으로부터 제1 특징을 추출할 수 있다. 예를 들어, 제1 특징은 각 포락선의 최대 피크 지점의 최대 피크 지점의 접촉 압력값, 최대 피크 지점의 진폭값, 최대 피크 지점을 기준으로 소정 범위 내의 임의 지점의 접촉 압력값 또는 진폭값 등을 포함할 수 있는 것으로 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
특징 통합부(330)는 특징 추출부(330)에 의해 추출된 복수의 제1 특징을 통합하여 하나의 제2 특징을 획득할 수 있다. 예를 들어, 아래의 수학식 4와 같이 제1 특징을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 특징을 획득할 수 있다.
Figure 112018036657493-pat00004
여기서, P1, P2 및 P3는 각각의 포락선으로부터 추출된 제1 특징을 의미한다. 이때, 특별히 개수에 제한이 있는 것은 아니다. Ptotal은 통합된 제2 특징을 의미한다. α1, α2, α3는 미리 정의된 상수이다.
한편, 특징 통합부(330)는 복수의 제1 특징 중에서 미리 정의된 기준을 기초로 일부의 제1 특징을 선택하고, 선택된 제1 특징을 통합하여 하나의 제2 특징을 획득할 수 있다.
한편, 특징 통합부(330)는 제1 특징이 복수 개 추출되면 위 수학식 4 선형 함수식의 계수를 동적으로 산출하는 것도 가능하다. 예를 들어, 특징 추출부(320)에 의해 추출된 제1 특징은 전술한 바와 같이 각 포락선의 최대 피크 지점에 해당하는 최대 진폭값을 포함할 수 있으며, 최대 진폭값의 역수를 각각의 계수로 산출할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 외부 기기에 의해 전처리 과정을 통해 미리 산출되어 장치에 미리 설정된 값일 수 있으며, 주기적으로 갱신될 수도 가능하다.
측정부(340)는 이와 같이 획득된 하나의 제2 특징을 이용하여 생체정보를 측정할 수 있다. 예를 들어, 특징 추출부(320)가 각 포락선의 최대 피크 지점에 해당하는 각각의 접촉 압력을 제1 특징인 평균 혈압(MAP)으로 추출하고, 특징 통합부(330)가 각각의 평균 혈압을 통합하여 제2 특징인 통합 평균 혈압을 획득하면, 측정부(340)는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 통합 평균 혈압을 기초로 평균 혈압, 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 측정할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 생체정보 측정 장치(400)는 맥파 측정부(410), 접촉 압력 측정부(420), 프로세서(430), 출력부(440), 저장부(450) 및 통신부(460)를 포함할 수 있다. 본 실시예의 생체정보 측정 장치(400)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 앞서 설명한 생체정보 측정 장치(100)의 실시예들을 기반으로 한다. 따라서, 중복되지 않는 구성을 위주로 설명한다.
프로세서(430)는 장치(400)의 각종 구성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(430)는 생체정보를 수신하면 제어 신호를 생성하여 맥파 측정부(410) 및 접촉 압력 측정부(420)를 제어할 수 있다.
또한, 프로세서(430)는 생체정보가 측정되면 출력부(440)를 제어하여 생체정보 측정 결과를 포함한 각종 정보를 출력하도록 할 수 있다. 프로세서(430)는 생체정보가 측정되면, 측정 결과를 기초로 사용자의 건강 상태를 분석할 수 있으며, 분석 결과를 기초로 사용자의 건강에 대한 알람/경고 정보를 생성하여 출력부(440)를 통해 출력하도록 할 수 있다.
또한, 프로세서(430)는 생체정보를 수신하면, 출력부(440)를 제어하여 측정 시간 동안 사용자가 가하거나 감해야 하는 접촉 압력을 안내할 수 있다. 또한, 프로세서(430)는 필요에 따라 통신부(460)를 제어하여 외부 기기(470)와 각종 정보를 송수신할 수 있다.
한편, 프로세서(430)는 생체정보 측정 이력, 사용자의 건강 상태, 피검체의 위치, 피검체의 상태, 광원의 세기 및 캘리브레이션을 위한 정보 등을 기초로 선형 함수식의 보정 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(430)는 주기적으로 선형 함수식의 보정 여부를 판단할 수 있다. 또는, 생체정보가 측정되면, 기존의 생체정보 측정 이력을 기초로 현재 측정 결과의 이상 여부를 판단하고, 이상이 있는 것으로 판단되면 선형 함수식을 보정하는 것으로 판단할 수 있다. 또는, 사용자의 건강 상태에 변경되거나, 피검체의 위치가 변경되는 경우 선형 함수식을 다시 보정하는 것으로 판단할 수 있다. 다만, 이러한 예시에 제한되지 않는다.
프로세서(430)는 선형 함수식을 보정하는 것으로 판단하면, 외부 기기(470)로부터 보정에 필요한 기준 정보를 수신하여 선형 함수식의 보정 절차를 수행할 수 있다. 또는 외부 기기(470)로부터 보정된 선형 함수식을 직접 수신하여 기 저장되어 있는 선형 함수식을 갱신할 수 있다.
출력부(440)는 프로세서(430)의 제어에 따라 생체정보 측정 결과, 알람/경고 정보를 시각적으로 출력하거나, 음성, 햅틱 등과 같은 비시각적으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 측정된 혈압이 사용자의 평소 혈압을 벗어나는 경우 빨간색으로 혈압값을 표시하거나, 햅틱 모듈을 통해 진동으로 경고할 수 있다. 또는 음성으로 이상 상황이 발생하였음을 통지하고 사용자가 취해야 할 행동을 안내할 수 있다.
또한, 출력부(440)는 프로세서(430)의 제어에 따라 사용자에게 접촉 압력에 대한 안내 정보를 출력할 수 있다. 이때, 접촉 압력에 대한 안내 정보는 맥파 측정부가 접촉할 피검체의 위치, 맥파 신호가 측정되는 동안의 기준 접촉 압력 및 맥파 신호가 측정되는 동안 실제 측정된 접촉 압력 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 출력부(440)는 생체정보 측정 요청이 수신되면, 측정 시간 동안 사용자가 취해야 할 기준 접촉 압력에 대한 정보를 시각적으로 표시할 수 있다. 또한, 맥파 신호가 측정되는 동안 접촉 압력 측정부(420)에 의해 실제로 측정되는 실제 접촉 압력 정보를 출력할 수 있다. 또한, 측정 시간 동안 기준 접촉 압력과 실제 접촉 압력의 차이에 관한 정보를 출력할 수 있다.
저장부(450)는 각종 기준 정보나 맥파 측정부(410), 접촉 압력 추출부(420) 또는 프로세서(430) 등의 처리 결과를 저장할 수 있다. 이때, 각종 기준 정보는 사용자의 나이, 성별, 건강 상태 등의 사용자 정보, 접촉 압력에 관한 안내 정보 또는, 생체정보 측정에 필요한 선형 함수식, 계수 산출에 관한 기준식, 선형 함수식 보정을 위한 정보 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
이때, 저장부(450)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 등의 저장매체를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
통신부(460)는 프로세서(430)의 제어에 따라 외부 기기(470)와 통신하여 생체정보 측정과 관련된 다양한 동작을 협업할 수 있다. 일 예로, 통신부(460)는 맥파 측정 결과, 접촉 압력 측정 결과 또는 프로세서(430)의 처리 결과 등을 외부 기기(470)에 전송하여, 외부 기기(470)로 하여금 사용자를 위한 생체정보 이력 관리, 사용자의 건강 상태 모니터링, 생체정보 이력 및 건강 상태 모니터링 결과의 출력 등을 수행하도록 할 수 있다.
다른 예로, 통신부(460)는 외부 기기(470)로부터 생체정보 측정에 필요한 선형 함수식에 관한 정보, 선형 함수식의 캘리브레이션을 위한 기준 정보 등을 수신할 수 있다. 수신된 정보는 저장부(450)에 저장될 수 있다.
이때, 외부 기기(470)는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등을 포함하며, 커프형 혈압 측정 장치를 포함한 의료 기관의 장치를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
이때, 통신부(460)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 이용하여 외부 기기와 통신할 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 맥파 센서를 도시한 것이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 맥파 센서(50)는 도 1 및 도 4의 생체정보 측정 장치(100,400)의 맥파 측정부(110,410)의 일 실시예이다. 한편, 맥파 센서(50)는 도시된 사각형 모양으로 국한되지 않으며, 원형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
도시된 바에 따르면, 맥파 센서(50)는 손가락(OBJ)의 넓은 영역에서 맥파 신호의 측정이 가능하도록 복수의 발광부 예컨대, 복수의 채널(ch1,ch2,ch3,ch4,ch5)로 형성될 수 있다. 복수의 채널은 수광부(PD)로부터 서로 다른 거리상에 배치될 수 있다. 이때, 수광부(PD)는 둘 이상 형성되는 것도 가능하다. 또한, 각 채널(ch1,ch2,ch3,ch4,ch5)은 하나 이상의 파장 예컨대, 적외 파장(IR), 녹색 파장(G), 청색 파장(B)의 광을 조사하는 복수의 광원을 포함할 수도 있으며, 필요에 따라 각 채널(ch1,ch2,ch3,ch4,ch5)이 서로 다른 파장을 조사하도록 각 채널의 광원이 구성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6f는 복수의 맥파 신호를 이용하여 혈압 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 도 6b는 도 5a에 도시된 맥파 센서(50)의 복수의 채널(ch1,ch2,ch3,ch4,ch5) 중에서 네 개의 채널(ch2,ch3,ch4,ch5)을 통해 측정한 적외 파장(IR)의 맥파 신호를 예시한 것이다.
도 6c는 도 6a 및 도 6b에 도시된 맥파 신호에 대하여 접촉 압력을 기초로 획득한 오실로메트리 포락선 그래프를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 각 파장별/채널별로 포락선의 최대 피크 지점이 서로 다른 위치에서 발생하는 것을 보여준다. 도 6d는 각 포락선의 최대 피크 지점의 최대 진폭값이 상이하므로, 최대 진폭값을 1로 정규화한(normalize) 포락선을 도시한 것이다.
도 6e는 각 채널에 대하여 획득한 개별 포락선(f1,f2,f3)을 통합한 통합 포락선(ft)을 도시한 것이다. 예를 들어, 생체정보 측정 장치(100,400)의 프로세서(130,430)는 통합 포락선(ft)을 이용하여 혈압을 측정할 수 있다. 여기서, 혈압은 편의상 하나의 예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(130,430)는 통합 포락선(ft)으로부터 최대 피크 지점(M)을 탐색하고, 혈압 측정을 위한 특징(feature)을 추출할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 최대 피크 지점(M)의 접촉 압력값(xM) 또는 진폭값(yM)을 특징으로 추출할 수 있다.
프로세서(130,430)는 이와 같이 생체정보 측정을 위한 특징이 추출되면 이를 기초로 혈압을 측정할 수 있다. 예컨대, 최대 피크 지점(M)의 접촉 압력값(xM)을 평균 혈압(MAP)으로 결정하고, 평균 혈압(MAP) 대비 좌우 일정 지점(α,β)을 각각 이완기 혈압(DBP), 수축기 혈압(SBP)으로 결정할 수 있다.
도 6f는 각 채널에 대하여 획득한 개별 포락선(f1,f2,f3)으로부터 특징을 추출하여 혈압을 측정하는 것을 예시한 것이다. 예를 들어, 프로세서(130,430)는 각각의 개별 포락선(f1,f2,f3)으로부터 각각 최대 피크 지점(M1,M2,M3)을 탐색하고, 혈압 측정을 위한 특징으로서 최대 피크 지점(M1,M2,M3)의 접촉 압력(P1,P2,P3)을 추출할 수 있다. 프로세서(130,430)는 추출된 개별 접촉 압력(P1,P2,P3)을 전술한 바와 같이 선형 함수식에 대입하여 평균 혈압을 산출할 수 있다. 또한, 산출된 평균 혈압 대비 좌우 일정 지점을 각각 이완기 혈압, 수축기 혈압으로 결정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다.
도 7은 도 1의 실시예에 따른 생체정보 측정 장치(100)에 의해 수행되는 생체정보 측정 방법의 일 실시예이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 설명한다.
먼저, 생체정보 측정 장치(100)는 생체정보 측정 요청을 수신할 수 있다(710). 생체정보 측정 요청은 사용자로부터 입력될 수 있다. 또는 통신 연결된 외부 기기로부터 수신될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 미리 설정된 주기가 되면 자동으로 생체정보 측정 요청이 수신된 것으로 판단할 수 있다. 한편, 생체정보 측정 요청이 수신되면, 접촉 압력을 안내하는 안내 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
그 다음, 피검체로부터 소정 시간 동안 맥파 센서를 통해 복수의 맥파 신호를 측정하고(720), 동시에 맥파 센서와 피검체 사이의 접촉 압력을 측정할 수 있다(730). 맥파 신호가 측정되는 동안 맥파 센서와 피검체 사이의 접촉 압력이 변화하면 맥파 신호에 변화가 발생하게 된다. 이때, 복수의 맥파 신호는 피검체의 넓은 영역에서 획득된 파장일 수 있으며, 서로 다른 파장일 수 있다.
그 다음, 측정된 접촉 압력을 이용하여 복수의 맥파 신호에 대하여 각각의 제1 포락선을 획득할 수 있다(740). 예를 들어, 전술한 바와 같이 맥파 신호 각각에 대하여 피크-투-피크(peak-to-peak) 지점을 구하고, 피크-투-피크 지점의 진폭값과 동일한 측정 시간의 접촉 압력을 플롯하여 접촉 압력 대 맥파 신호의 파형을 오실로메트리 포락선으로 획득할 수 있다. 이때, 피크-투-피크 지점은 측정 시점 맥파 신호, 예컨대 2차 미분 신호의 플러스(+)에서 마이너스(-) 값을 빼서 구할 수 있다.
그 다음, 복수의 제1 포락선이 획득되면, 획득된 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득할 수 있다(750). 예를 들어, 생체정보 측정 장치(100)는 복수의 제1 포락선을 미리 정의된 선형 함수식에 대입하여 통합된 하나의 제2 포락선을 획득할 수 있다.
그 다음, 획득된 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정할 수 있다(760). 예를 들어, 획득된 하나의 제2 포락선으로부터 생체정보 측정에 필요한 특징을 추출하고, 추출된 특징을 이용하여 생체정보를 측정할 수 있다.
그 다음, 생체정보가 측정되면, 생체정보 측정 결과를 출력할 수 있다(770). 예를 들어, 측정된 생체정보, 측정된 복수의 맥파 신호, 측정된 접촉 압력 값 등을 출력 모듈을 제어하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이때, 출력 모듈은 디스플레이 모듈이거나 스피커, 햅틱 장치 등을 포함할 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다. 도 8은 도 1의 생체정보 측정 장치(100)가 수행하는 생체정보 측정 방법의 다른 실시예일 수 있다.
도 8을 참조하면, 먼저 생체정보 측정 장치(100)는 생체정보 측정 요청을 수신할 수 있다(811). 생체정보 측정 요청은 전술한 바와 같이 사용자, 외부 기기 등으로부터 입력될 수 있다.
그 다음, 생체정보 측정 장치(100)는 사용자에게 접촉 압력을 안내하는 안내 정보를 제공할 수 있다(812). 예를 들어, 접촉 압력 안내 정보는 맥파 센서가 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 동안, 사용자가 피검체 또는 맥파 센서 자체에 가하거나 감해야 하는 기준 접촉 압력 값일 수 있다. 또는, 측정 시간 동안 사용자가 접촉 압력의 변화를 유도하기 위한 사용자의 동작 정보 등을 포함할 수 있다. 그 밖의 맥파 센서가 맥파 신호를 측정하는 시간 동안 적절한 접촉 압력을 안내하기 위한 다양한 정보들이 포함될 수 있으며, 시각적 또는 비시각적인 다양한 방법으로 제공될 수 있다.
그 다음, 맥파 센서를 통해 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하고(813), 동시에 피검체와 맥파 센서 사이의 접촉 압력을 측정할 수 있다(814). 맥파 신호는 다파장의 맥파 신호일 수 있다.
한편, 접촉 압력을 안내하는 단계(812)는 맥파 신호를 측정하는 단계(813) 및 접촉 압력을 측정하는 단계(814)가 수행되는 동안 지속적으로 수행될 수 있다.
그 다음, 단계(813) 및 단계(814)에서 획득된 복수의 맥파 신호 및 접촉 압력 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득할 수 있다(815).
그 다음, 획득된 복수의 제1 포락선 중에서 생체정보 측정에 활용할 일부의 포락선의 선택 여부를 판단할 수 있다(816). 이때, 복수의 제1 포락선 중에서 일부의 포락선을 선택할 지 여부가 생체정보 측정 장치(100)에 미리 설정될 수 있다.
그 다음, 단계(816)에서 일부의 포락선을 선택하는 것으로 판단되면, 미리 설정된 기준에 따라 복수의 제1 포락선 중에서 적어도 일부의 제1 포락선을 선택할 수 있다(817). 이때, 미리 설정된 기준은 피검 위치, 측정된 접촉 압력값의 크기, 피크 지점의 진폭 값의 크기, 제1 포락선 각각에 대응하는 광원과 수광부 사이의 거리, 최대 피크 지점의 진폭이 소정 접촉 압력 범위 내에 존재하는지 여부 등 여기에 국한되지 않는다.
그 다음, 단계(816)에서 일부의 포락선을 선택하지 않는 것으로 판단되면 단계(815)에서 획득한 전체의 제1 포락선 또는 단계(817)에서 선택된 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득할 수 있다(818). 예를 들어, 복수의 제1 포락선을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락선을 획득할 수 있다.
그 다음, 획득된 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하고(819), 측정된 생체정보 측정 결과를 출력할 수 있다(820).
도 10은 도 8 및 도 9의 제2 포락선 획득 단계의 일 실시예이다.
도 10을 참조하면, 도 8 및 도 9의 제2 포락선 획득 단계(750,818)는 먼저, 복수의 제1 포락선을 통합하기 위한 선형 함수식의 계수를 산출할 지 여부를 판단할 수 있다(911). 이때, 선형 함수식의 계수 산출 여부는 미리 설정될 수 있다.
그 다음, 단계(911)에서 계수를 산출하는 것으로 판단하면 복수의 제1 포락선 각각에서 특징을 추출할 수 있다(912). 예를 들어, 각각의 제1 포락선에서 추출된 특징은 최대 피크 지점의 최대 진폭값을 포함할 수 있다.
그 다음, 추출된 특징을 기초로 적용할 선형 함수식의 계수를 산출할 수 있다(913). 예를 들어, 각 포락선에서 추출된 각각의 최대 진폭값을 기초로 각 포락선에 대응하는 계수를 산출할 수 있다.
그 다음, 단계(913)에서 산출된 계수 또는 단계(911)에서 계수를 산출하지 않는 것으로 결정한 경우 미리 정의된 계수를 적용한 선형 함수식에 각각의 제1 포락선을 대입하여 제2 포락선을 획득할 수 있다(914).
도 10은 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다.
도 10은 도 1의 생체정보 측정 장치가 수행하는 생체정보 측정 방법의 다른 실시예일 수 있다. 이하 중복을 피하기 위해 간단하게 설명한다.
도 10을 참조하면, 먼저, 생체정보 측정 장치(100)는 생체정보 측정 요청을 수신하면(1011), 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하고(1012), 동시에 접촉 압력 센서를 통해 피검체와 맥파 센서 사이의 접촉 압력을 측정할 수 있다(1013).
그 다음, 접촉 압력 및 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득할 수 있다(1014).
그 다음, 획득된 복수의 제1 포락선 각각으로부터 특징을 추출할 수 있다(1015). 예를 들어, 특징은 각 포락선의 최대 피크 지점의 최대 피크 지점의 접촉 압력값일 수 있으며, 전술한 바와 같이 이에 제한되는 것은 아니다.
그 다음, 추출된 복수의 특징을 통합하여 하나의 통합된 특징을 획득할 수 있다(1016). 이때, 전술한 수학식 4와 같은 선형 함수식을 이용하여 하나의 특징으로 통합할 수 있다. 이때, 단계(1014)에서 획득된 복수의 특징들 중에서 미리 정의된 기준을 기초로 일부의 특징을 선택하고, 선택된 특징을 하나로 통합할 수 있다.
그 다음, 통합 결과를 이용하여 생체정보를 측정하고(1017), 측정 결과를 사용자에게 출력할 수 있다. 예를 들어, 생체정보 측정 장치(100)는 통합된 하나의 특징을 평균 혈압으로 결정할 수 있으며, 이 평균 혈압을 기초로 수축기 혈압 및 이완기 혈압을 측정할 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 생체정보 측정 방법의 흐름도이다.
도 11은 도 4의 생체정보 측정 장치(400)에 의해 수행되는 생체정보 측정 방법의 일 실시예일 수 있다.
도 11을 참조하면, 생체정보 측정 장치(400)는 생체정보 측정 요청을 수신하면(1111), 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정하고(1112), 동시에 접촉 압력 센서를 통해 피검체와 맥파 센서 사이의 접촉 압력을 측정할 수 있다(1113).
그 다음, 접촉 압력 및 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득할 수 있다(1114).
그 다음, 획득된 복수의 제1 포락선을 통합하여 하나의 제2 포락선을 획득할 수 있다(1115). 이때, 복수의 제1 포락선을 미리 정의된 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락선을 획득할 수 있다.
그 다음, 획득된 하나의 제2 포락선을 이용하여 생체정보를 측정할 수 있다(1116).
그 다음, 생체정보의 측정 결과를 기초로 선형 함수식의 보정 여부를 판단할 수 있다(1117). 예를 들어, 생체정보 측정 이력을 기초로 생체정보 측정 결과에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이 이에 한정되지 않는다. 한편, 보정 여부를 판단하는 단계(1117)는 반드시 생체정보 측정 단계(1116) 이후에만 수행되는 것으로 제한되는 것은 아니며 어느 단계에서도 가능하다.
그 다음, 단계(1117)에서 선형 함수식 자체 또는 선형 함수식의 계수를 보정하는 것으로 판단하면, 외부 기기와 통신 연결하여 선형 함수식 보정에 필요한 기준 정보를 수신할 수 있다(1118). 이때, 기준 정보는 외부 기기에 의 해 도출된 선형 함수식 자체이거나 계수에 관한 정보일 수 있다. 또는, 커프 혈압 측정 장치가 측정한 커프 혈압에 관한 정보를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
그 다음, 수신된 기준 정보를 기초로 선형 함수식을 보정하고, 복수의 맥파 신호 측정 단계(1112) 및 접촉 압력 측정 단계(113) 이하를 다시 수행할 수 있다(1119).
그 다음, 단계(1117)에서 보정이 필요 없는 것으로 판단하면 측정 결과를 사용자에게 출력할 수 있다.
도 12는 생체정보 측정 장치가 적용된 웨어러블 기기를 도시한 것이다. 전술한 생체정보 측정 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 12를 참조하면, 웨어러블 기기(1200)는 기기 본체(1210)와, 스트랩(1230)을 포함한다.
스트랩(1230)은 플렉시블하게 구성될 수 있으며, 본체(1210)의 양단에 연결되어 사용자의 손목에 감싸는 형태로 구부려지거나 사용자의 손목으로부터 분리되는 형태로 구부려질 수 있다. 또는, 스트랩(1230)은 분리되지 않는 밴드 형태로 구성될 수 있다. 이때, 스트랩(1230)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함하도록 형성될 수도 있으며, 본체(1210)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다.
본체(1210) 또는 스트랩(1230)의 내부에는 웨어러블 기기(1200)에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.
또한, 웨어러블 기기(1200)에는 피검체로부터 맥파 신호 및 접촉 압력 신호를 측정하는 센서부(1220)와, 센서부(1220)에 의해 측정된 맥파 신호 및 접촉 압력 신호를 이용하여 사용자의 생체정보를 측정하는 프로세서가 내장된다.
센서부(1220)는 본체(1210)의 하부 즉, 피검체(예: 사용자의 손목)에 접촉되는 부위에 노출되도록 장착되어 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서 및, 본체(1210)의 내부에 장착되어 맥파 센서와 피검체 사이의 접촉 압력 신호를 측정하는 접촉 압력 센서를 포함할 수 있다.
맥파 센서는 피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는 다채널의 발광부와 피검체로부터 방출되는 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터로 구성된 수광부를 포함하며, 피검체로부터 복수의 서로 다른 파장의 맥파 신호를 측정할 수 있다.
접촉 압력 센서는 손목을 감싼 형태로 본체(1210)를 피검체에 고정시키는 스트랩(1230)을 통해 본체(1210)로 전달되는 피검체의 접촉 압력을 측정할 수 있다.
프로세서는 사용자의 생체정보 측정 요청에 따라 제어신호를 생성하여 센서부(1220)를 제어하며, 센서부(1220)로부터 측정된 맥파 신호 및/또는 접촉 압력 신호를 이용하여 혈압과 같은 생체정보를 측정할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 전술한 바 있으므로 생략한다.
한편, 프로세서는 사용자로부터 생체정보 측정 요청이 수신되면, 사용자가 본체(1210)에 압력을 가하여 맥파 센서와 피검체 사이의 접촉 압력을 변화시킬 수 있도록 도시되지 않은 표시부를 통해 접촉 압력을 안내할 수 있다.
표시부는 본체(1210)의 전면에 장착될 수 있으며, 시각적으로 접촉 압력의 안내 정보 및/또는 생체정보 측정 결과를 출력할 수 있다.
사용자는 표시부에 표시된 접촉 압력의 안내에 따라 예컨대, 손의 주먹을 쥐거나 펴는 동작, 손가락을 하나씩 펴는 동작 등의 다양한 손의 동작을 수행함으로써 본체(1210)가 착용된 손목의 굵기 변화를 일으킬 수 있다. 이때, 손목의 굵기 변화는 손목을 감싸고 있는 스트랩의 장력의 변화를 발생시키고 이로 인해 손목 상부와 맥파 센서 사이의 접촉 압력은 변화하게 된다. 또는, 사용자는 접촉 압력의 안내에 따라 본체(1210)가 착용되지 않은 손의 손가락으로 본체(1210)의 전면을 터치한 상태로 압력을 가함으로써 손목 상부와 맥파 센서 사이의 접촉 압력에 변화를 줄 수 있다.
프로세서는 생체정보 측정 결과 예컨대, 측정 혈압, 혈압 이력 정보 및 각 혈압을 측정하기 위해 활용된 맥파 신호, 접촉 압력 신호 및 추출된 특징 등의 각종 정보를 저장장치에 관리할 수 있다. 또한, 측정된 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(1200)는 사용자의 제어 명령을 수신하여 프로세서로 전달하는 조작부(1240)를 포함할 수 있다. 조작부(1240)는 본체(1210)의 측면에 장착될 수 있으며, 웨어러블 기기(1200)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 기능을 포함할 수 있다.
그 밖에 웨어러블 기기(1200)에는 외부 기기와 각종 데이터를 송수신하는 통신부 및 그 밖의 웨어러블 기기(1200)에서 제공하는 부가 기능을 수행하기 위한 각종 모듈들이 탑재될 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 생체정보 측정 장치가 적용된 스마트 디바이스를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 전술한 생체정보 측정 장치의 다양한 실시예들은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기에 적용될 수 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 스마트 기기(1300)는 본체(1310)의 후면에 맥파 센서(1330)가 외부로 노출된 형태로 장착될 수 있다. 이때, 맥파 센서(1330)는 다채널로 형성된 발광부(1331) 및 수광부(1332)를 포함할 수 있다. 발광부(1331)의 각 채널은 하나 이상의 광원을 포함하며, 각 광원은 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 등으로 형성될 수 있으며, 광원들의 적어도 일부는 서로 다른 파장의 광을 발광하도록 형성될 수 있다. 수광부(1332)는 포토 다이오드, 포토 트랜지스터 등으로 형성될 수 있다.
또한, 본체(1310)의 내부에는 맥파 센서와 피검체(OBJ), 예컨대 손가락 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 센서가 내장될 수 있다.
한편, 본체(1310)의 전면에 표시부(1340)가 장착될 수 있다. 표시부(1340)는 도시된 바와 같이 본체에 내장된 프로세서의 제어에 따라 소정 위치에 접촉 압력을 안내하기 위한 영역(GA)을 출력할 수 있다. 또한, 표시부(1340)는 맥파 센서(1330)가 사용자의 손가락으로부터 맥파 신호를 측정하는 동안 사용자가 맥파 센서(1330)에 가하거나 감해야 하는 기준 접촉 압력의 변화(SP) 정보 및/또는, 맥파 신호 측정 시간 동안 접촉 압력 센서에 의해 측정되는 실제 접촉 압력의 변화(AP) 정보를 그 영역(GA)에 시각적으로 표시할 수 있다.
한편, 본체(1310)에는 이미지 센서(1320)가 장착될 수 있다. 이미지 센서(1320)는 사용자가 맥파 신호를 측정하기 위해 맥파 센서(1330)에 손가락을 접근하는 경우, 손가락을 촬영하여 프로세서로 전달할 수 있다. 이때, 프로세서는 손가락의 이미지로부터 맥파 센서의 실제 위치 대비 손가락의 상대 위치를 파악하고, 표시부(1340)를 통해 손가락의 상대 위치 정보를 사용자에게 제공하는 것도 가능하다.
그 밖의 전술한 생체정보 측정 장치의 다양한 기능들을 수행하기 위한 각종 모듈이 스마트 기기(1300)에 탑재될 수 있으며 자세한 설명은 생략한다.
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.
100,400: 생체정보 측정 장치
110,410: 맥파 측정부 120,420: 접촉 압력 측정부
130,200,300,430: 프로세서 210,310: 포락선 획득부
220: 포락선 통합부 230,320: 특징 추출부
240,340: 측정부 330: 특징 통합부
440: 출력부 450: 저장부
460: 통신부 1200: 웨어러블 기기
1210: 본체 1220: 센서부
1230: 스트랩 1240: 조작부
1300: 스마트 기기 1310: 본체
1320: 이미지 센서 1330: 맥파 센서
1331: 발광부 1332: 수광부
1340: 표시부

Claims (31)

  1. 피검체로부터 복수의 서로 다른 파장의 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부;
    상기 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부; 및
    상기 접촉 압력 및 상기 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득하고, 획득된 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득하며, 획득된 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 계수를 상기 복수의 제1 포락선 각각에 적용하고, 적용 결과를 서로 더하여 하나의 제2 포락선을 획득하는 포락선 통합부를 포함하는 생체정보 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 맥파 측정부는
    피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는 복수의 발광부; 및
    상기 피검체로부터 반사되는 광을 수광하는 하나 이상의 수광부를 포함하는 생체정보 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는
    상기 수광부로부터 서로 다른 거리 상에 배치되는 생체정보 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는
    서로 다른 파장의 광을 조사하는 생체정보 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접촉 압력 측정부는
    면적 센서(area sensor), 힘 센서(force sensor), 압력 센서(pressure sensor) 및 스트레인 게이지(strain guage) 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 측정 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 포락선 통합부는
    상기 복수의 제1 포락션 중 미리 정의된 기준에 따라 둘 이상의 제1 포락션을 선택하고, 선택된 둘 이상의 제1 포락션을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락션을 획득하는 생체정보 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포락선 통합부는
    상기 복수의 제1 포락선 각각으로부터 특징을 추출하고, 추출된 특징을 기초로 상기 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 계수를 산출하는 생체정보 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포락선 통합부는
    상기 복수의 제1 포락선 각각으로부터 최대 피크 지점의 최대 진폭값을 상기 특징으로 추출하고, 추출된 최대 진폭값의 역수를 상기 제1 포락선 각각에 대응하는 계수로 산출하는 생체정보 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 포락선으로부터 특징(feature)을 추출하는 특징 추출부; 및
    상기 추출된 특징(feature)을 기초로 생체정보를 측정하는 측정부를 포함하는 생체정보 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 특징은
    상기 제2 포락션의 최대 피크(peak) 지점의 접촉 압력값, 진폭값, 상기 최대 피크 지점을 기준으로 소정 범위 내의 임의 지점의 접촉 압력값 및 진폭값 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    생체정보 측정 요청이 수신되면, 상기 맥파 측정부가 접촉할 피검체의 위치, 맥파 신호가 측정되는 동안의 기준 접촉 압력 및 맥파 신호가 측정되는 동안 실제 측정된 접촉 압력 중의 하나 이상을 포함하는 가이드 정보를 출력하는 출력부를 더 포함하는 생체정보 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 출력부는
    생체정보가 측정되면, 측정 결과를 더 출력하는 생체정보 측정 장치.
  15. 생체정보 측정 장치가,
    피검체로부터 복수의 서로 다른 파장의 맥파 신호를 측정하는 단계;
    상기 피검체와 맥파 센서 사이의 접촉 압력을 측정하는 단계;
    상기 접촉 압력 및 상기 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 제1 포락선을 획득하는 단계;
    상기 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득하는 단계; 및
    상기 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 포락선을 획득하는 단계는
    상기 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 계수를 상기 복수의 제1 포락선 각각에 적용하고, 적용 결과를 서로 더하여 하나의 제2 포락선을 획득하는 생체정보 측정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 맥파 신호는 피검체 상의 복수의 위치로부터 측정된 다파장의 맥파 신호인 생체정보 측정 방법.
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2 포락선을 획득하는 단계는
    상기 복수의 제1 포락션 중 미리 정의된 기준에 따라 둘 이상의 제1 포락션을 선택하는 단계를 포함하고,
    상기 선택된 둘 이상의 제1 포락션을 선형 함수식에 대입하여 하나의 제2 포락션을 획득하는 생체정보 측정 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제2 포락선을 획득하는 단계는
    상기 복수의 제1 포락선 각각으로부터 특징을 추출하고, 추출된 특징을 기초로 상기 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 계수를 산출하는 단계를 포함하는 생체정보 측정 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 생체정보를 측정하는 단계는
    상기 제2 포락선으로부터 특징(feature)을 추출하는 단계를 포함하고,
    상기 추출된 특징(feature)을 기초로 생체정보를 측정하는 생체정보 측정 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    생체정보 측정 요청이 수신되면, 가이드 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 생체정보 측정 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    생체정보가 측정되면, 측정 결과를 출력하는 단계를 더 포함하는 생체정보 측정 방법.
  23. 피검체로부터 복수의 서로 다른 파장의 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부;
    상기 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부; 및
    상기 접촉 압력 및 상기 복수의 맥파 신호를 기초로 복수의 포락선을 획득하고, 복수의 포락선으로부터 추출된 복수의 제1 특징을 통합하여 제2 특징을 획득하고, 획득된 제2 특징을 기초로 생체정보를 측정하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 복수의 포락선 각각으로부터 최대 피크(peak) 지점의 접촉 압력값을 포함하는 복수의 제1 특징을 추출하는 특징 추출부; 및
    상기 복수의 제1 특징에 대응하는 계수를 상기 복수의 제1 특징 각각에 적용하고, 적용 결과를 서로 더하여 상기 제2 특징을 획득하는 특징 통합부를 포함하는 생체정보 측정 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 맥파 측정부는
    피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는 복수의 발광부; 및
    상기 피검체로부터 반사되는 광을 수광하는 수광부를 포함하는 생체정보 측정 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는
    수광부로부터 서로 다른 거리 상에 배치되며, 서로 다른 파장의 광을 조사하는 생체정보 측정 장치.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 제2 특징은 평균 혈압을 포함하는 생체정보 측정 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 평균 혈압을 기초로 이완기 혈압 및 수축기 혈압을 측정하는 측정부를 더 포함하는 생체정보 측정 장치.
  28. 피검체로부터 복수의 서로 다른 파장의 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부;
    상기 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부;
    상기 접촉 압력 및 상기 복수의 맥파 신호를 기초로 획득된 복수의 제1 포락선을 통합하여 제2 포락선을 획득하며, 획득된 제2 포락선을 기초로 생체정보를 측정하는 프로세서; 및
    외부 기기에 상기 프로세서의 처리 결과를 전송하거나, 외부 기기로부터 기준 정보를 수신하는 통신부를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 복수의 제1 포락선 각각에 대응하는 계수를 상기 복수의 제1 포락선 각각에 적용하고, 적용 결과를 서로 더하여 하나의 제2 포락선을 획득하는 생체정보 측정 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 기준 정보는
    상기 복수의 제1 포락선을 하나의 제2 포락선으로 통합하기 위한 선형 함수식, 상기 선형 함수식의 캘리브레이션을 위한 정보 및 측정 가이드 정보 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 측정 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 프로세서의 처리 결과 및 상기 기준 정보 중의 하나 이상을 저장하는 저장부를 더 포함하는 생체정보 측정 장치.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 프로세서는
    생체정보 측정 이력, 사용자의 건강 상태, 피검체의 위치, 피검체의 상태, 광원의 세기 및 상기 캘리브레이션을 위한 정보 중의 하나 이상을 기초로 상기 선형 함수식의 캘리브레이션 여부를 결정하는 캘리브레이션부를 포함하는 생체정보 측정 장치.
KR1020180042837A 2018-04-12 2018-04-12 생체정보 측정 장치 및 방법 KR102544669B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180042837A KR102544669B1 (ko) 2018-04-12 2018-04-12 생체정보 측정 장치 및 방법
US16/130,574 US11419562B2 (en) 2018-04-12 2018-09-13 Bio-information measuring apparatus and bio-information measuring method
CN201811207158.0A CN110367957A (zh) 2018-04-12 2018-10-17 生物信息测量设备和生物信息测量方法
EP19165370.8A EP3552539A1 (en) 2018-04-12 2019-03-27 Bio-information measuring apparatus and bio-information measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180042837A KR102544669B1 (ko) 2018-04-12 2018-04-12 생체정보 측정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190119414A KR20190119414A (ko) 2019-10-22
KR102544669B1 true KR102544669B1 (ko) 2023-06-16

Family

ID=65991695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180042837A KR102544669B1 (ko) 2018-04-12 2018-04-12 생체정보 측정 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11419562B2 (ko)
EP (1) EP3552539A1 (ko)
KR (1) KR102544669B1 (ko)
CN (1) CN110367957A (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102640331B1 (ko) 2018-10-19 2024-02-26 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법과, 생체정보 추정 지원 장치
US11701009B2 (en) 2019-03-15 2023-07-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for measuring bio-information
US11538846B2 (en) 2019-07-30 2022-12-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Display, electronic device having the display, and method of estimating bio-information using the electronic device
KR20210061595A (ko) * 2019-11-20 2021-05-28 삼성전자주식회사 오실로메트리 포락선의 특징점 검출 장치 및 방법과, 생체정보 추정 장치
KR102431521B1 (ko) * 2019-12-24 2022-08-10 전남대학교산학협력단 압력 및 맥파에 기반한 평균동맥압 추정 방법 및 장치
KR20210124609A (ko) 2020-04-06 2021-10-15 삼성디스플레이 주식회사 생체 센서를 포함하는 표시 장치 및 그것의 동작 방법
KR20220012581A (ko) 2020-07-23 2022-02-04 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법
CN111887894B (zh) * 2020-07-24 2021-07-13 辰浩医疗科技(广东)有限公司 一种胎心仪多普勒信号的归一化软件处理方法及系统
KR102553032B1 (ko) 2020-10-22 2023-07-07 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치, 다중신호 측정센서
US20220125321A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for estimating biological-information and sensor for measuring multi-signal
KR102569988B1 (ko) 2021-03-19 2023-08-23 삼성전자주식회사 혈압 추정 장치 및 방법
KR102564546B1 (ko) * 2021-03-19 2023-08-07 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법
CN114271802B (zh) * 2021-12-31 2023-11-07 深圳市汇顶科技股份有限公司 生物信息测量设备
CN114098684B (zh) * 2021-12-31 2024-01-30 深圳市汇顶科技股份有限公司 生物信息测量设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009219623A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Omron Healthcare Co Ltd 血圧測定装置、血圧導出プログラムおよび血圧導出方法
WO2017152098A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Board Of Trustees Of Michigan State University Method and apparatus for cuff-less blood pressure measurement

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0779801B2 (ja) * 1986-01-23 1995-08-30 オムロン株式会社 電子血圧計
US5704362A (en) * 1993-08-13 1998-01-06 Johnson & Johnson Medical, Inc. Method for oscillometric blood pressure determination employing curve fitting
JP3940150B2 (ja) 2005-03-03 2007-07-04 シチズンホールディングス株式会社 カフレス電子血圧計
JP4726085B2 (ja) 2006-10-12 2011-07-20 日本電信電話株式会社 血圧測定装置及び血圧測定装置制御方法
JP2008212258A (ja) 2007-03-01 2008-09-18 Fuji Xerox Co Ltd 光学検出装置、光学式血流計および光学検出方法
KR100871230B1 (ko) 2007-03-12 2008-11-28 삼성전자주식회사 통신 장치와 연동되는 비가압적이고 비침습적인 손목형혈압 측정 방법 및 장치
KR100997444B1 (ko) 2009-11-17 2010-11-30 (주)에이치쓰리시스템 광용적맥파 측정기
JP6194105B2 (ja) * 2013-10-01 2017-09-06 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 遠隔フォトプレチスモグラフィ波形を取得するための改良された信号選択
JP5894344B2 (ja) 2014-02-27 2016-03-30 京セラ株式会社 センサ，センサ装置およびセンサ装置の駆動方法
CN204515353U (zh) * 2015-03-31 2015-07-29 深圳市长桑技术有限公司 一种智能手表
CN107249444B (zh) 2015-01-08 2020-10-23 Cn体系药物技术股份公司 可穿戴血液动力传感器
CN106413534B (zh) * 2015-08-08 2020-06-30 深圳先进技术研究院 连续血压测量装置、测量模型建立方法和系统
KR102487982B1 (ko) 2015-10-02 2023-01-11 삼성전자주식회사 혈압 측정 장치, 및 광원 선택 프로세스를 포함하는 혈압 측정 장치
WO2017136772A1 (en) * 2016-02-03 2017-08-10 Angilytics Inc. Non-invasive and non-occlusive blood pressure monitoring devices and methods
US10398324B2 (en) * 2016-03-03 2019-09-03 Board Of Trustees Of Michigan State University Method and apparatus for cuff-less blood pressure measurement in a mobile device
US20170319146A1 (en) 2016-05-03 2017-11-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for extracting cardiovascular characteristic

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009219623A (ja) * 2008-03-14 2009-10-01 Omron Healthcare Co Ltd 血圧測定装置、血圧導出プログラムおよび血圧導出方法
WO2017152098A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Board Of Trustees Of Michigan State University Method and apparatus for cuff-less blood pressure measurement

Also Published As

Publication number Publication date
EP3552539A1 (en) 2019-10-16
US20190313979A1 (en) 2019-10-17
CN110367957A (zh) 2019-10-25
KR20190119414A (ko) 2019-10-22
US11419562B2 (en) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102544669B1 (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
KR102631707B1 (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
US11064947B2 (en) Apparatus and method for measuring biometric information
KR102441333B1 (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법, 생체정보 측정 장치 케이스
KR20190040527A (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
KR20210012421A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20200097143A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
US11690520B2 (en) Apparatus and method for measuring bio-information
US20220031175A1 (en) Bio-information estimating apparatus and bio-information estimating method
KR20210014305A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20190030152A (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
KR20210137648A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법과, 생체신호 측정 센서
KR20210004376A (ko) 생체정보 추정 모델의 캘리브레이션 장치 및 방법과, 생체정보 추정 장치
KR20190143340A (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
KR20220012582A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR102649910B1 (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
US20220409072A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR102655675B1 (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR102655674B1 (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20220052048A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20230034577A (ko) 혈압 추정 장치 및 방법
KR20220009181A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20200034422A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant