KR102595839B1 - 생체 신호를 측정하는 스마트 링 - Google Patents

생체 신호를 측정하는 스마트 링 Download PDF

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Abstract

생체 신호를 감지하는 스마트 링이 개시된다. 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 피부에 접촉되어 생체 신호를 감지하기 위한 스마트 링은, 상기 피부 안쪽으로 입사하는, 제1 내지 제3 파장의 빛을 중첩되지 않는 제1 내지 제3 시점에 각각 생성하는 제1 내지 제3 광원을 포함하는 적어도 하나의 발광 회로, 상기 적어도 하나의 발광 회로를 각각 제어하는 스위치, 각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 각각 제어하는 제1 내지 제3 구동 회로 및 상기 적어도 하나의 발광 회로에서 출력되어 상기 피부 안쪽으로부터 반사된 반사광을 획득하는 센싱 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

생체 신호를 측정하는 스마트 링{SMART RING DETECTING BIO-SIGNAL}
본 개시의 기술적 사상은 스마트 링에 관한 것으로서, 상세하게는 심전도, 혈압 등의 생체 신호를 측정하는 스마트 링에 관한 것이다.
정보통신기술과 의료서비스의 결합으로 웨어러블 헬스케어 시장이 확대되고 있다. 웨어러블 제품들은 다양한 센서들을 포함함으로써 사용자의 심박수, 운동량, 위치 정보 등을 수집하고, 이를 웨어러블 제품과 연결된 모바일 장치에 전송한다.
한 예로서, 웨어러블 제품은 PPG(photoplethysmography) 센서를 포함할 수 있다. PPG 센서는 조직 및 혈액으로부터 반사 또는 투과된 빛을 광학적으로 검출하여 혈류량의 변화를 측정할 수 있다. PPG 센서가 측정한 정보들을 기초로 심박수, 혈압, 호흡 및 혈액 산소 포화도 등을 예측할 수 있다.
PPG 센서는 일반적으로 두개의 광발광 소자(light emitting diode, LED)와 하나의 광센서로 구성된다. 구체적으로, LED로부터 나오는 빛은 피부 안쪽으로 입사되고 조직 내에서 부분적으로 흡수 및 산란이 일어나며 투과 및 반사되는 빛은 광센서에 의해 감지된다. 이때 조직 내에서 흡수되는 빛의 양은 혈류량에 의해 크게 변하기 때문에, 광센가 측정하는 빛의 양을 기반으로 혈류량을 측정할 수 있다.
한편 웨어러블 제품은 휴대가 간편하고 사용자의 신체에 장시간 착용되어 있어야 하므로 제품 크기 및 피부에 접촉하는 면적에 제한이 있을 수 있다. 따라서 웨어러블 제품에 탑재할 수 있는 센서의 크기 또는 개수에 한계가 있다.
본 개시의 기술적 사상이 해결하려는 과제는, 매트릭스 형태로 배치되는 광원들을 포함하는 생체 신호를 감지하는 스마트 링을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 피부에 접촉되어 생체 신호를 감지하기 위한 스마트 링은, 상기 피부 안쪽으로 입사하는, 제1 내지 제3 파장의 빛을 중첩되지 않는 제1 내지 제3 시점에 각각 생성하는 제1 내지 제3 광원을 포함하는 적어도 하나의 발광 회로, 상기 적어도 하나의 발광 회로를 각각 제어하는 스위치, 각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 각각 제어하는 제1 내지 제3 구동 회로 및 상기 적어도 하나의 발광 회로에서 출력되어 상기 피부 안쪽으로부터 반사된 반사광을 획득하는 센싱 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 예로서, 상기 적어도 하나의 발광 회로는 상기 스마트 링과 상기 피부가 접촉하는 내측면에 구비되는 제1 및 제2 발광 회로를 포함하고, 상기 제1 및 제2 발광 회로는 서로 인접하게 배치될 수 있다.
한 예로서, 상기 제1 발광 회로에서 상기 제1 파장의 빛을 생성하는 광원과 상기 제2 발광 회로에서 상기 제1 파장의 빛을 생성하는 광원은 서로 인접하게 배치될 수 있다.
한 예로서, 상기 적어도 하나의 발광 회로는 상기 스마트 링과 상기 피부가 접촉하는 내측면에 구비되는 제1 및 제2 발광 회로를 포함하고, 상기 제1 및 제2 발광 회로는 상기 제1 및 제2 발광 회로 사이의 거리가 상기 스마트 링의 지름이 되도록 배치될 수 있다.
한 예로서, 상기 적어도 하나의 발광 회로는 상기 스마트 링과 상기 피부가 접촉하는 내측면에 구비되는 제1 내지 제n(n은 3 이상의 자연수) 발광 회로를 포함하고, 상기 제1 내지 제n 발광 회로는 상기 내측면에 균일하게 배치될 수 있다.
한 예로서, 상기 스마트 링의 상기 피부가 접촉하는 내측면은 다각기둥으로 형성되고, 상기 각 발광 회로는 상기 다각기둥의 각 면에 구비되고, 상기 적어도 하나의 발광 회로 중 제1 발광 회로 그룹은 제1 동작 모드에서 동작하고, 상기 적어도 하나의 발광 회로 중 제2 발광 회로 그룹은 제2 동작 모드에서 동작할 수 있다.
한 예로서, 상기 제1 발광 회로 그룹은 상기 다각기둥의 인접한 면들에 각각 배치된 제1 및 제2 발광 회로를 포함하고, 상기 제2 발광 회로 그룹은 상기 다각기둥의 마주보는 면들에 각각 배치된 제3 및 제4 발광 회로를 포함할 수 있다.
한 예로서, 상기 제1 내지 제4 발광 회로의 제1 내지 제3 광원은 각각 상기 스마트 링의 높이 방향에 대응되는 제1 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.
한 예로서, 상기 제1 내지 제3 구동 회로는 상기 제1 동작 모드에서, 상기 제1 및 제2 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동하고, 상기 제2 동작 모드에서, 상기 제3 및 제4 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동할 수 있다.
한 예로서, 상기 제1 내지 제3 파장은 각각 적색 영역, 녹색 영역 및 적외선 영역을 포함할 수 있다.
한 예로서, 상기 제1 내지 제3 구동 회로는, 상기 생체 신호 및 상기 생체 신호를 기초로 생성된 제어 신호 중 적어도 하나에 따라 상기 각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 각각의 주기를 제어할 수 있다.
한 예로서, 상기 제1 내지 제3 구동 회로는, 상기 제1 및 제2 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 주기와 상기 제3 및 제4 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 주기가 서로 다르도록 제어할 수 있다.
한 예로서, 상기 스마트 링은 상기 피부의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 제1 내지 제3 구동 회로는 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 각각의 주기를 제어할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 생체 신호를 측정하는 스마트 링에 따르면, 매트릭스 형태로 배치되는 광원들을 구비함으로써 한정된 면적을 갖는 스마트 링에 탑재하는 광원들의 개수를 늘릴 수 있고, 이에 따라 빛의 세기가 증가하여 측정되는 생체 신호의 정확성이 증대될 수 있다.
또한 본 개시의 기술적 사상의 생체 신호를 측정하는 스마트 링에 따르면, 복수의 발광 회로들 중 일부의 발광 회로를 선택적으로 동작시킴으로써 하나의 스마트 링을 다양한 센싱 모드로 활용할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 블록도이다.
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 형상을 나타내는 예시도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
도 6는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 복수의 광원들에서 생성되는 파장들을 나타내는 타이밍도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 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 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, 스마트 링은 사용자의 손가락에 끼워짐으로써 착용되는 웨어러블 장치를 의미할 수 있다. 스마트 링은 사용자의 손가락에 접촉되어, 손가락 피부 안쪽으로 빛을 방출하고, 피부 안쪽에서 반사된 빛을 이용하여 사용자의 생체 신호를 측정할 수 있다. 스마트 링이 측정한 생체 신호는 외부로 전송되고, 생체 신호를 기초로 사용자의 혈압(blood pressure), 심박수(heart rate), 심박수 변동성(heart rate variability) 등 심장 혈관 운동에 관한 수치들이 측정될 수 있다.
스마트 링은 외부의 전자 장치와 통신할 수 있고, 전자 장치로 측정한 생체 신호를 전송할 수 있다. 또한 스마트 링은 전자 장치를 통해 제어될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 스마트 폰, 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치일 수 있다. 스마트 링과 전자 장치는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스 통신, 적외선 통신, 초음파 통신, 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication), 라이파이(LiFi) 등으로 통신할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 스마트 링(100)은 적어도 하나의 발광 회로(110), 복수의 구동 회로들(121, 122, 123), 스위치(130) 및 센싱 회로(140)를 포함할 수 있다. 이하에서 설명의 편의상 적어도 하나의 발광 회로(110), 복수의 구동 회로들(121, 122, 123), 스위치(130) 및 센싱 회로(140)를 생체 센서로 호칭한다.
스마트 링(100)은 적어도 하나의 발광 회로(110)를 포함할 수 있다. 각 발광 회로(110)는 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)은 각각 제1 내지 제3 파장의 빛을 발생시키는 광발광 소자(light emitting diode, LED)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 파장은 각각 적색 영역, 녹색 영역 및 적외선 영역을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)에서 생성된 빛은 스마트 링(100)에 접촉된 피부 안쪽으로 입사할 수 있다. 그리고 피부 조직 내에서 일부의 빛이 흡수 및/또는 산란되고, 일부의 빛은 투과 및/또는 반사된다. 이때 투과 및/또는 반사되는 반사광이 센싱 회로(140)에 의해 감지될 수 있다.
스위치(130)는 각 발광 회로(110)를 제어할 수 있다. 스위치(130)는 MOS 트랜지스터를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 스위치(130)가 발광 회로를 제어함으로써 발광 회로에 포함된 복수의 광원들(111, 112, 113)이 제어될 수 있다.
센싱 회로(140)는 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)에서 생성되어 피부 내 혈관 및 조직 중 적어도 하나에서 반사된 반사광을 감지할 수 있다. 센싱 회로(140)는 적어도 하나의 다이오드를 포함할 수 있다. 센싱 회로(140)는 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)으로부터 생성된 반사광을 모두 감지할 수 있다. 즉 센싱 회로(140)가 감지하는 반사광의 파장 영역은 제한되지 않는다. 도 1을 참조하면 적어도 하나의 발광 회로(110)는 센싱 회로(140)를 공유할 수 있다. 그러나 센싱 회로(140)는 각 발광 회로(110)에 구비될 수도 있다.
제1 내지 제3 구동 회로(121, 122, 123)는 각각 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)을 제어할 수 있다. 예를 들어 제1 내지 제3 구동 회로(121, 122, 123)는 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)을 순차적으로 턴-온할 수 있다. 제1 내지 제3 구동 회로(121, 122, 123)는 스마트 링(100)에서 측정된 생체 신호, 생체 신호를 기초로 외부의 전자 장치에서 생성된 제어 신호, 스마트 링(100)에 접촉된 피부의 온도 등에 기초하여 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)을 제어할 수 있다.
또한 제1 내지 제3 구동 회로(121, 122, 123)는 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)을 구비하는 발광 회로의 위치에 따라 제1 내지 제3 광원(111, 112, 113)을 제어할 수 있다.
도시되지는 않았으나, 스마트 링(100)은 스위치(130), 센싱 회로(140) 및 제1 내지 제3 구동 회로(121, 122, 123)를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있고, 스마트 링(100)에 접촉된 피부의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 또한 측정된 생체 신호 및 온도를 전자 장치로 전송하고, 제어 신호를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 형상을 나타내는 예시도이다.
도 2를 참조하면, 스마트 링(200)은 제1 및 제2 전극(210, 220), 절연 유닛(230) 및 탑 커버(240)를 포함하고, 내부에 제어부, 인쇄회로기판 및 배터리를 더 포함할 수 있다.
제1 전극(210)은 링(ring) 형상으로 제공될 수 있고, 도체로 구성될 수 있으며, 사용자 손가락에 끼워져 손가락과 접촉될 수 있다. 제2 전극(220)은 상기 제1 전극(210)의 바깥쪽에 조립되고 도체로 구성될 수 있으며 사용자의 신체에 접촉될 수 있다. 제1 전극(210)이 구비되는 면을 스마트 링(200)의 내측면이라 호칭한다.
스마트 링(200)은 복수의 절연 유닛(230)을 포함할 수 있다. 절연 유닛(230)은 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 사이에 배치되어 제1 전극(210)과 제2 전극(220) 간에 절연을 유지할 수 있다. 또한, 절연 유닛(230)은 도 1의 생체 센서를 포함할 수 있다. 생체 센서는 심전도(Electrocardiogram, ECG), 광전용적맥파(Photoplethysmography, PGG)와 같은 생체 신호를 측정할 수 있다.
예를 들어, 생체 센서는 평평한 판상 형태일 수 있으며, 돌출된 형태일 수 있다. 판상형으로 형성되는 경우, 사용자에게 우수한 착용감을 제공할 수 있고, 돌출된 형태로 형성되는 경우, 사용자의 손가락과 밀착도가 증가하여 생체 신호 센싱의 정확도가 상승할 수 있다. 한편 도 2에서 생체 센서가 구비되는 부분은 평평한 판상 형태로 도시되었으나 이에 제한되지 않고, 스마트 링(200) 외부와 마찬가지로 곡면으로 구성될 수 있다.
제어부는 제1 전극(210)과 제2 전극(220)의 사이에 배치될 수 있고, 제2 전극(220)이 손가락을 제외한 사용자의 신체에 접촉하였을 때 생체 신호를 수집할 수 있다.
한편, 제2 전극(220)은 호 형상으로 구성될 수 있고, 제2 전극(220)의 한쪽에 탑 커버(240)가 갖춰질 수 있다. 제2 전극(220)은 제1 전극(210) 또는 절연 유닛(230)의 측면에서 접근하여 조립할 수 있고, 반대쪽에는 탑 커버(240)가 조립될 수 있다. 또한, 제2 전극(220)의 내부에는 인쇄회로기판과 배터리가 갖춰질 수 있다. 제2 전극(220)이 구비되는 면을 스마트 링(200)의 외측면이라 호칭한다.
인쇄회로기판은 구부러짐이 자유로운 재질일 수 있고, 제어부 및 도 1의 구성들이 탑재될 수 있다. 한편 인쇄회로기판은 외부 전자기기와 통신을 위한 통신 모듈이 탑재될 수 있다. 배터리는 제1 및 제2 전극(210, 220)에 전류가 흐르도록 전원을 제공할 수 있고, 제어부를 비롯한 인쇄회로기판에 전원을 제공할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
본 명세서에서 스마트 링(300a)이 사용자 손가락에 접촉되는 내측면을 제1 면, 외측면을 제2 면이라 호칭한다. 도 3을 참조하면, 스마트 링(300a)의 제1 면에 생체 센서가 구비될 수 있다. 예를 들어 2개의 발광 회로(310)를 포함하는 생체 센서가 구비되며, 각 발광 회로(310)는 서로 인접할 수 있다.
도 4를 참조하면, 각 발광 회로(310)는 제1 광원(311), 제2 광원 및 제3 광원을 포함할 수 있다.
이때 제1 발광 회로(310)의 제1 광원(311)과 제2 발광 회로의 제1 광원이 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 즉 동일한 파방의 빛을 생성하는 광원들이 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 이때 각 발광 회로 내에서 제1 내지 제3 광원이 배치되는 순서는 제1 내지 제3 광원의 파장에 따라 결정될 수 있다.
한 예로서, 제1 발광 회로(310)의 제1 광원(311)과 제2 발광 회로의 제1 광원은 하나의 그룹으로 묶여 동작할 수 있다. 예를 들어 제1 광원(311)을 구동하는 제1 구동 회로는 제1 발광 회로(310)의 제1 광원(311)과 제2 발광 회로의 제1 광원을 동시에 구동할 수 있다. 한 예로서, 제1 구동 회로는 제1 발광 회로(310)의 제1 광원(311)과 제2 발광 회로의 제1 광원을 순차적으로 구동할 수 있다.
한 예로서, 제1 내지 제3 광원은 스마트 링의 높이 방향에 대응되는 제1 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.
생체 센서는 도 1의 형태와 유사하게 배치될 수 있다. 즉 복수의 광원들이 매트릭스 형태로 배열되고, 각 광원을 제어하는 구동 회로 및 스위치가 매트릭스의 가장자리에 배치될 수 있다. 이에 따라 협소한 면적을 갖는 스마트 링에 탑재하는 광원들의 개수를 늘릴 수 있으며, 빛의 세기가 증가함에 따라 측정되는 생체 신호의 정확성도 증대될 수 있다. 한편 도 3 및 도 4에서 생체 센서는 2개의 발광 회로(310)를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
도 5는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 도 3 및 도 4와 마찬가지로 생체 센서는 2개의 발광 회로(310)를 포함하고, 이때 각 발광 회로(310)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어 각 발광 회로(310)의 거리가 스마트 링의 지름이 되도록 배치될 수 있다. 이 경우 센싱 회로에 인접하는 발광 회로(310)는 사용자의 손가락으로부터 반사된 빛을 감지할 수 있고, 센싱 회로와 떨어진 발광 회로(310)는 사용자의 손가락을 투과한 빛을 감지할 수 있다. 이에 따라 스마트 링(300b)은 다양한 형태로 생체 신호를 측정함으로써 신호의 정확성을 높일 수 있다.
이때 구동부 및 스위치는 센싱 회로에 인접하는 발광 회로와 센싱 회로와 떨어진 발광 회로를 서로 다르게 구동할 수 있다. 예를 들어, 센싱 회로에 인접하는 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동하고, 이후 센싱 회로와 떨어진 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동할 수 있으나 이는 예시적인 설명에 불과하다.
도 6는 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
도 6을 참조하면, 스마트 링(300c)은 복수의 발광 회로(310)를 포함할 수 있다. 이때 각 발광 회로(310)는 제1 면에 균일하게 배치될 수 있다. 즉 각 발광 회로(310)는 균등 거리로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 따라 스마트 링(300c)에 끼워지는 손가락에 균일한 정도의 압력이 부가됨으로써 사용자의 착용감이 우수할 수 있다. 또한 발광 회로(310)가 손가락을 감싸는 형상이므로, 측정되는 신호의 정확도가 상승할 수 있다.
이때, 손가락의 밑면에 배치되는 발광 회로, 손가락의 윗면에 배치되는 발광 회로 및 손가락의 밑면에 배치되는 발광 회로는 각각 서로 다른 세기의 빛을 출력할 수 있다. 예를 들어, 혈관과 가까운 피부에 접촉되는 발광 회로는 약한 세기의 빛을 출력하고, 혈관과 먼 피부에 접촉되는 발광 회로는 강한 세기의 빛을 출력할 수 있다. 발광 회로의 출력이 결정됨에 따라 스마트 링이 착용되는 방향이 결정될 수 있다. 이에 따라 스마트 링(300c)은 알람부를 더 구비할 수 있으며, 알람부는 스마트 링(300c)이 설정된 방향으로 착용되지 않는 경우 알람을 생성할 수 있다.
도 7은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 스마트 링의 단면을 나타내는 예시도이다.
도 7을 참조하면, 스마트 링(300d)의 내측면은 다각기둥 형상을 가질 수 있다. 이에 따라 다각기둥의 각 면에 생체 센서의 각 발광 회로(311, 312, 321, 322)가 구비될 수 있다. 각 발광 회로(311, 312, 321, 322)는 제1 내지 제3 광원을 포함하고, 제1 내지 제3 광원은 도 4를 통해 설명한 바와 배치될 수 있다. 한편 도 7에서는 다각기둥의 모든 면에 발광 회로가 구비된 것이 도시되었으나, 적어도 하나의 면에 발광 회로가 구비될 수 있음은 물론이다.
복수의 발광 회로들(311, 312, 321, 322)은 제1 및 제2 그룹(310, 320)으로 구분될 수 있다. 제1 그룹(310)에 속한 발광 회로들(311, 312)은 제1 동작 모드에서 구동되고, 제2 그룹(320)에 속한 발광 회로들(321, 322)은 제2 동작 모드에서 구동될 수 있다. 즉 스마트 링(300d)이 제2 동작 모드로 설정되는 경우, 스위치는 제1 그룹(310)에 속한 발광 회로들(311, 312)을 턴-오프하고, 제2 그룹(320)에 속한 발광 회로들(321, 322)을 턴-온할 수 있다.
제1 및 제2 동작 모드는 스마트 링(300d)과 통신하는 전자 장치에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어 제1 동작 모드는 반사형 생체 센서, 제2 동작 모드는 투과형 생체 센서에 대응될 수 있다.
예를 들어 제1 및 제2 발광 회로(311, 312)가 제1 그룹(310)에 속하고, 제3 및 제4 발광 회로(321, 322)가 제2 그룹(320)에 속할 수 있다. 제1 및 제2 발광 회로(311, 312)는 다각기둥의 서로 인접한 면에 배치되고, 제3 및 제4 발광 회로(321, 322)는 다각기둥의 서로 마주보는 면에 배치될 수 있다.
각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 각각 제어하는 제1 내지 제3 구동 회로는, 제1 및 제2 발광 회로(311, 312) 각각의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 주기와 제3 및 제4 발광 회로(321, 322) 각각의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 주기가 서로 다르도록 제어할 수 있다.
즉 제1 내지 제3 구동 회로는, 동작 모드에 따라 광원을 구동하는 주기를 제어할 수 있다. 예를 들어 제1 동작 모드에서 제1 주기에 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동하고, 제2 동작 모드에서 제2 주기에 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동할 수 있다. 또한 제1 내지 제3 구동 회로는, 동작 모드에 따라 광원을 구동하는 순서를 제어할 수 있다.
도 8은 본 개시의 예시적인 실시예에 따른 복수의 광원들에서 생성되는 파장들을 나타내는 타이밍도이다.
도 8을 참조하면, 제1 내지 제3 광원은 순차적 및 주기적으로 구동될 수 있다. 예를 들어 제1 주기(T) 동안 제1 내지 제3 광원은 순차적으로 구동될 수 있다. 이때, 제1 내지 제3 광원이 스마트 링 내에 구비된 위치에 따라 주기가 달라질 수 있고, 각 광원이 구동되는 순서 역시 달라질 수 있다.
예를 들어, 스마트 링이 측정한 생체 신호, 생체 신호를 기초로 생성된 제어 신호 및 스마트 링에서 측정된 사용자 피부의 온도에 기초하여 중 적어도 하나에 기초하여 제1 내지 제3 광원이 구동되는 주기가 달라질 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 피부에 접촉되어 생체 신호를 감지하기 위한 스마트 링으로서,
    상기 피부 안쪽으로 입사하는, 제1 내지 제3 파장의 빛을 중첩되지 않는 제1 내지 제3 시점에 각각 생성하는 제1 내지 제3 광원을 포함하는 적어도 하나의 발광 회로;
    상기 적어도 하나의 발광 회로를 각각 제어하는 스위치;
    각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 각각 제어하는 제1 내지 제3 구동 회로; 및
    상기 적어도 하나의 발광 회로에서 출력되어 상기 피부 안쪽으로부터 반사된 반사광을 획득하는 센싱 회로;를 포함하고,
    상기 스마트 링의 상기 피부가 접촉하는 내측면은 다각기둥으로 형성되고,
    상기 각 발광 회로는 상기 다각기둥의 각 면에 구비되고,
    상기 적어도 하나의 발광 회로 중 제1 발광 회로 그룹은 제1 동작 모드에서 동작하고, 상기 적어도 하나의 발광 회로 중 제2 발광 회로 그룹은 제2 동작 모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 회로는 상기 스마트 링과 상기 피부가 접촉하는 내측면에 구비되는 제1 및 제2 발광 회로를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 발광 회로는 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 발광 회로에서 상기 제1 파장의 빛을 생성하는 광원과 상기 제2 발광 회로에서 상기 제1 파장의 빛을 생성하는 광원은 서로 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 회로는 상기 스마트 링과 상기 피부가 접촉하는 내측면에 구비되는 제1 및 제2 발광 회로를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 발광 회로는 상기 제1 및 제2 발광 회로 사이의 거리가 상기 스마트 링의 지름이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발광 회로는 상기 스마트 링과 상기 피부가 접촉하는 내측면에 구비되는 제1 내지 제n(n은 3 이상의 자연수) 발광 회로를 포함하고,
    상기 제1 내지 제n 발광 회로는 상기 내측면에 균일하게 배치되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광 회로 그룹은 상기 다각기둥의 인접한 면들에 각각 배치된 제1 및 제2 발광 회로를 포함하고,
    상기 제2 발광 회로 그룹은 상기 다각기둥의 마주보는 면들에 각각 배치된 제3 및 제4 발광 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 발광 회로의 제1 내지 제3 광원은 각각 상기 스마트 링의 높이 방향에 대응되는 제1 방향으로 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 구동 회로는
    상기 제1 동작 모드에서, 상기 제1 및 제2 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동하고,
    상기 제2 동작 모드에서, 상기 제3 및 제4 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 순차적으로 구동하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 파장은 각각 적색 영역, 녹색 영역 및 적외선 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 구동 회로는,
    상기 생체 신호 및 상기 생체 신호를 기초로 생성된 제어 신호 중 적어도 하나에 따라 상기 각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 각각의 주기를 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 구동 회로는,
    상기 제1 및 제2 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 주기와 상기 제3 및 제4 발광 회로 각각의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 주기가 서로 다르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스마트 링은 상기 피부의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 구동 회로는 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 각 발광 회로의 제1 내지 제3 광원을 구동하는 각각의 주기를 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
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