KR102610591B1 - 건강 관리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

대상 성분의 측정을 가이드하는 건강 관리 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면 건강 관리 장치는 대상 성분과 관련된 생리 정보를 획득하는 생리정보 획득부와, 획득된 생리 정보를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링하고, 모니터링 결과를 기초로 대상 성분의 측정을 가이드하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

건강 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR HEALTH CARE}
건강 관리 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 측정하고자 하는 대상 성분 예컨대 혈당과 관련된 생리 변화 정보를 이용하여 대상 성분의 측정 시기를 가이드하는 기술과 관련된다.
당뇨병은 다양한 합병증을 일으키며 치료가 잘 안 되는 만성질환이어서 규칙적으로 혈당을 체크해서 합병증 발생을 예방해야 한다. 또한 인슐린을 투여하는 경우에는 저혈당을 대비하고 인슐린 투여량을 조절하기 위해 혈당을 체크해야 한다. 일반적으로 혈당을 측정하기 위해 침습적인 방식이 이용되고 있다. 침습적으로 혈당을 측정하는 방식은 측정의 신뢰성이 높다고 할 수 있으나 주사를 이용하여 혈액 채취의 고통, 번거로움 및 질병 감염 위험이 존재한다. 최근에는 혈액을 직접 채취하지 않고 분광기를 이용하여 비침습적으로 혈당을 측정하는 방법이 연구되고 있다.
혈당 등의 대상 성분과 관련된 생리 변화 정보를 획득하고, 획득된 정보를 이용하여 원하는 대상 성분의 측정 시기를 가이드하는 건강 관리 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 건강 관리 장치는 대상 성분과 관련된 생리 정보를 획득하는 생리정보 획득부 및, 획득된 생리 정보를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링하고, 모니터링 결과를 기초로 대상 성분의 측정을 가이드하는 프로세서를 포함할 수 있다.
이때, 생리 정보는 심박수(heart rate), 맥박수(pulse rate), 심박변이도(heart rate variability), 맥박변이도(pulse rate variability), 혈류(blood flow), 점성(viscosity), 헤마토크리트(hematocrit), 호흡, 피부 온도 및 수분 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세서는 생리 정보를 기초로 특징값을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
프로세서는 사용자의 특성을 기초로 생리 정보로부터 하나 이상의 특징값을 추출할 수 있다.
프로세서는 생리 정보 중의 심박변이도 또는 맥박변이도의 태코그램(tachogram) 패턴 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
프로세서는 모니터링 결과 대상 성분의 측정 이벤트가 발생하면, 대상 성분 측정 장치를 통해 대상 성분을 측정하도록 사용자에게 가이드하는 정보 및, 대상 성분 측정 장치를 제어하는 제어신호 중의 적어도 하나를 생성할 수 있다.
프로세서는 대상 성분 측정 장치로부터 대상 성분 측정 결과를 수신하고, 수신된 대상 성분 측정 결과를 기초로 사용자의 건강 관리를 가이드하는 정보를 더 생성할 수 있다.
대상 성분 측정 결과 및 프로세서에 의해 생성된 정보 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
프로세서에 의해 생성된 제어신호를 대상 성분 측정 장치에 전송하고, 대상 성분 측정 장치로부터 대상 성분 측정 결과를 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
이때, 대상 성분은 혈당, 콜레스테롤, 중성 지방, 단백질 및 요산 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 건강 관리 방법은 대상 성분과 관련된 생리 정보를 획득하는 단계, 획득된 생리 정보를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링하는 단계 및 모니터링 결과를 기초로 대상 성분의 측정을 가이드하는 단계를 포함할 수 있다.
모니터링하는 단계는 생리 정보를 기초로 특징값을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
모니터링하는 단계는 사용자 특성을 기초로 생리 정보로부터 하나 이상의 특징값을 추출할 수 있다.
모니터링하는 단계는 생리 정보 중의 심박변이도 또는 맥박변이도의 태코그램(tachogram) 패턴 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
대상 성분의 측정을 가이드하는 단계는 모니터링 결과 대상 성분의 측정 이벤트가 발생하면, 대상 성분 측정 장치를 통해 대상 성분을 측정하도록 사용자에게 가이드하는 정보를 생성하는 단계 및 생성된 정보를 사용자에게 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
대상 성분의 측정을 가이드하는 단계는 대상 성분 측정 장치를 제어하는 제어신호를 생성하는 단계 및 생성된 제어신호를 대상 성분 측정 장치에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 건강 관리 방법은 대상 성분 측정 가이드에 따라, 대상 성분 측정 장치를 통해 대상 성분이 측정되면, 대상 성분 측정 장치로부터 측정 결과를 수신하는 단계, 수신된 측정 결과를 기초로 사용자의 건강 관리를 가이드하는 정보를 생성하는 단계 및, 대상 성분 측정 결과 건강 관리를 가이드하는 정보 중의 적어도 하나를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 전자 장치는 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부 및 맥파 신호를 기초로 제1 성분과 관련된 생리 정보를 획득하고, 획득된 생리 정보를 기초로 상기 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링하며, 모니터링 결과를 기초로 상기 제1 성분의 측정을 가이드하는 프로세서를 포함할 수 있다.
맥파 측정부는 피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원 및 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터를 포함할 수 있다.
프로세서는 맥파 신호를 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 제2 성분을 추정할 수 있다.
또한, 전자 장치는 피검체가 맥파 측정부에 접촉할 때, 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부를 더 포함하고, 프로세서는 맥파 신호 및 접촉 압력을 기초로 제2 성분을 추정할 수 있다.
프로세서는 맥파 신호를 기초로 맥박변이도를 추정하고, 추정된 맥박변이도를 기초로 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
프로세서는 맥박변이도 기반의 특징값을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
프로세서는 맥박변이도 기반의 태코그램을 획득하고, 기준 시점의 태코그램 대비 상기 획득된 태코그램의 패턴 변화를 기초로 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
또한, 전자 장치는 모니터링 결과 제1 성분 측정 이벤트가 발생하면, 프로세서의 제어에 따라 제1 성분 측정을 가이드하는 정보를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 전자 장치는 모니터링 결과 제1 성분 측정 이벤트가 발생하면, 프로세서의 제어에 따라 제1 성분 측정을 제어하는 제어신호를 외부 장치에 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 전자 장치는 제1 성분은 혈당, 콜레스테롤, 알코올, 중성 지방, 단백질 및 요산 중의 적어도 하나를 포함하고, 외부 장치는 침습, 미세침습 및 비침습 중의 적어도 하나의 방식으로 제1 성분을 측정하는 장치를 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 전자 장치는 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부, 피검체로부터 제1 성분 추정을 위한 스펙트럼을 측정하는 스펙트럼 측정부 및 맥파 신호를 기초로 제1 성분과 관련된 생리 정보를 획득하고, 획득된 생리 정보를 기초로 제1 성분의 추정 이벤트를 모니터링하며, 모니터링 결과 추정 이벤트가 발생하면 스펙트럼 측정부를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 맥파 신호가 측정되면, 맥파 신호를 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 제2 성분을 추정할 수 있다.
프로세서는 맥파 신호를 기초로 맥박변이도를 추정하고, 추정된 맥박변이도를 기초로 제1 성분의 추정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
프로세서는 스펙트럼 측정부에 의해 스펙트럼이 측정되면, 측정된 스펙트럼을 기초로 제1 성분을 추정할 수 있다.
스펙트럼 측정부는 근적외선 분광법, 중적외선 분광법 및 라만 분광법 중의 적어도 하나의 분광 기법을 이용하여 스펙트럼을 측정할 수 있다.
혈당 등의 대상 성분과 관련된 생리 변화 정보를 이용하여 원하는 대상 성분의 측정 시기를 가이드할 수 있다.
도 1a 및 1b는 실시예들에 따른 건강 관리 장치의 블록도이다.
도 2a 내지 도 2e는 대상 성분과 관련된 생리 정보 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 혈당 측정 가이드의 예이다.
도 4a 및 도 4b는 건강 관리 가이드의 예이다.
도 5는 일 실시예에 따른 건강 관리 방법의 흐름도이다.
도 6a는 일 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 6b는 다른 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 6c는 도 6a 및 도 6b의 전자 장치에서 대상 성분 측정을 가이드하는 일 예이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
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, 건강 관리 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 실시예들에 따른 건강 관리 장치의 블록도이다. 도 2a 내지 도 2f는 대상 성분과 관련된 생리 정보 측정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a 내지 도 3d는 혈당 측정 가이드의 예이다. 도 4a 및 도 4b는 건강 관리 가이드의 예이다.
실시예들에 따른 건강 관리 장치(100a, 100b)는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등의 전자 장치 또는 전문 의료기관의 의료기기에 탑재될 수 있다. 또는, 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 반지형, 안경형, 또는 헤어밴드형 등 피검체에 착용 가능한 웨어러블 기기와 같이 독립적인 형태로 제작될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 건강 관리 장치(100a)는 생리정보 획득부(110) 및 프로세서(120)를 포함한다. 다만, 이는 기능적인 구분으로서 생리정보 획득부(110)의 일부 기능은 프로세서(120)에 포함될 수 있다.
생리정보 획득부(110)는 건강 관리를 위해 모니터링하고자 하는 대상 성분과 관련된 생리정보를 획득할 수 있다. 이때, 대상 성분은 혈당, 콜레스테롤, 중성 지방, 단백질 및 요산 중의 적어도 하나를 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다. 이하 설명의 편의를 위해 혈당을 예로 들어 설명한다.
도 2a는 하루 동안의 혈당 변동성을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 하루 중에도 다양한 원인에 의해 저혈당(hypoglycemia), 정상 혈당 및 고혈당(hyperglycemia) 상황이 발생한다. 일반적으로 혈당 관리를 위해 주기적으로 손가락 채혈(FINGER STICK) 등을 통해 경구당부하검사, 식후 2시간 뒤 혈당, 공복 혈당 측정을 수행한다. 또는, 최근 비침습 방식의 연속 측정 장치(CGM)를 통해 혈당의 연속 측정을 하여 혈당 변동성을 모니터링한다. 하지만, 손가락 채혈 등을 통해 주기적으로 혈당을 측정하는 경우 미처 인식하지 못한 저혈당 구간(UL) 또는 고혈당 구간(UH)이 발생할 수 있다. 이에 반해 비침습 기반의 연속 혈당 측정 장치를 통해 연속적으로 혈당을 측정하는 경우 컴퓨팅 성능 및 메모리 부족 현상이 발생할 수 있다.
생리정보 획득부(110)는 대상 성분의 변화에 따라 영향을 받는 생리정보 예컨대, 심박수(heart rate), 맥박수(pulse rate), 심박변이도(heart rate variability, HRV), 맥박변이도(pulse rate variability, PRV), 혈류(blood flow), 점성(viscosity), 헤마토크리트(hematocrit), 호흡, 피부 온도 및 수분 등의 정보를 획득할 수 있다. 다만, 생리정보의 예는 특별한 제한이 없다.
생리정보 획득부(110)는 광전용적맥파(photoplethysmogram, PPG), 심전도(electrocardiography, ECG), 근전도(electromyography, EMG), 심장탄동도(ballistocardiogram, BCG), 피부 온도, 수분 및 맥압(pulse pressure) 등을 측정하는 하나 이상의 센서를 포함하고, 센서 신호를 분석하여 대상 성분과 관련된 생리정보를 획득할 수 있다. 예컨대, 생리정보 획득부(110)는 광전용적맥파 신호 또는 심전도를 분석하여 맥박변이도 또는 심박변이도를 추정할 수 있다. 생리정보 획득부(110)는 센서를 통해 일정 기간 동안 연속적으로 생리정보를 획득할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 사용자의 입력 또는 외부 기기로부터 생리 정보의 획득이 가능하다.
도 2b 및 도 2c를 참조하면, 생리정보 획득부(110)는 사용자로부터 심전도(ECG) 및/또는 다파장 맥파(PPG)를 측정하고, 심전도(ECG)의 NN 또는 RR 구간(RR1,RR2,RR3)을 기반으로 심박변이도(HRV) 또는 맥박변이도(PRV)를 추정할 수 있다. 예컨대, 도 2c와 같이 다파장(λ1234) 맥파 신호를 획득하고, 획득된 다파장 맥파의 NN 구간(T1, T2) 분석을 통해 맥박변이도(PRV)를 추정할 수 있다.
프로세서(120)는 획득된 생리정보를 이용하여 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링하고, 대상 성분의 측정 이벤트가 발생하면 사용자에게 대상 성분의 측정을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 땀흘림, 신경질, 떨림, 실신, 두근거림, 배고픔, 어지러움, 피로, 쇠약, 두통 및 혼돈 등의 상태를 나타내면 저혈당 증상이 의심될 수 있다. 이때, 인체에는 저혈당 증상을 나타내는 생리 변화가 발생하게 되고, 프로세서(120)는 이 시점에 획득된 피부 온도, 수분, 호흡, 심박변이도, 맥박변이도 등의 생리정보를 분석하여 혈당 측정이 필요한 저혈당 상태로 판단할 수 있다.
프로세서(120)는 생리정보를 분석하여 특징(feature)을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
일 예로, 프로세서(120)는 심박변이도 또는 맥박변이도를 시간 영역(Time Domain)에서의 시계열 패턴 분석을 통해 다양한 시간 영역의 특징값을 추출할 수 있다. 예컨대, 시간 영역의 특징값은 평균 심박동수(mean HRT), SDNN(Standard deviation of all NN intervals), RMSSD(square root of the mean of the sum of the square of differences between adjacent NN intervals), pNN20(no. of pairs of adjacent RR intervals differing by more than 20 ms to total no. of RR intervals), pNN50(no. of pairs of adjacent RR intervals differing by more than 50 ms to total no. of RR intervals) 등을 포함할 수 잇다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
다른 예로, 프로세서(120)는 시간 영역(Time Domain)의 심박변이도(HRV) 또는 맥박변이도(PRV)를 푸리에 변환 등을 통해 주파수 영역(Frequency Domain)으로 변환하고, 각기 다른 주파수의 스펙트럼 분석을 통해 다양한 주파수 영역의 특징값을 추출할 수 있다. 예를 들어, 주파수 영역의 특징값은 VLF(power in very low frequency range), LF(power in low frequency range), HF(power in high frequency range), LF/HF 비(ratio) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
프로세서(120)는 추출된 특징값을 기준 시점의 특징값과 비교하여, 기준 시점의 특징값 대비 변화가 미리 설정된 임계치를 벗어나면 저혈당/고혈당/당대사 이상을 의미하는 혈당 측정 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또는, 추출된 특징값이 미리 설정된 임계치를 벗어나면 혈당 측정 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 기준 시점은 혈당이 정상인 임의의 시점 또는 공복 상태일 수 있다. 미리 설정된 임계치는 정상 범위의 최고값 및/또는 최저값일 수 있으며 대상 성분의 종류에 따라 설정될 수 있다.
일 예로, 고혈당 상태의 경우 인체는 항상성 유지를 위해 부교감 신경이 활성화하여 혈당 감소를 시도한다. 이때, 예컨대 주파수 영역의 특징 HF, 시간 영역의 특징 RMSSD, pNN50은 혈당이 정상일 때 비하여 증가하게 된다. 이와 같이, RMSSD 또는 pNN50 등의 특징값이 임계치를 초과하면 고혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
다른 예로, 혈당이 저혈당 상태의 경우 항상성 유지를 위해 교감 신경을 활성화하여 혈당 증가를 시도한다. 이때, 예컨대 주파수 영역의 특징 LF, 시간 영역의 특징 SDNN은 정상일 때 비하여 증가하게 된다. 이와 같이, LF 또는 SDNN이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 저혈당 이벤트 발생으로 판단할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(120)는 LF/HF의 비율의 추세가 기준 시점 대비 급격히 변화하는 경우 당대사 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 프로세서(120)는 분석할 대상 성분이 동일하더라도 건강 상태 등의 사용자 특성에 따라 개인별로 서로 다른 생리정보 및/또는 특징값을 이용하여 대상 성분 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
일 예로, 사용자가 혈당 변화에 따라 다른 생리정보에 비해 피부 수분의 변화가 크다면 그 사용자에 대하여는 획득된 피부 수분을 이용하여 혈당 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다. 다른 예로, 사용자별로 대상 성분의 변화를 잘 반영하는 둘 이상의 생리정보에 가중치를 부여한 후 결합하고, 결합 결과와 기준 시점의 대응하는 값과 비교할 수 있다. 이때, 가중치는 각 생리정보가 대상 성분의 변화를 반영하는 정도를 기초로 미리 정의될 수 있다. 또 다른 예로, 추출될 수 있는 다양한 특징값들 중에서 사용자의 혈당 변화를 잘 반영할 수 있는 하나 또는 둘 이상의 특징값을 조합하여 해당 사용자의 혈당 측정 이벤트 모니터링에 사용할 수 있다. 이때, 둘 이상의 특징값을 사용하는 경우 각 특징값에 가중치를 부여한 후 결합할 수 있다.
도 2d 및 도 2e를 참조하면, 프로세서(120)는 맥박변이도(PRV) 또는 심박변이도(HRV)의 태코그램(tachogram) 패턴 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다. 도 2d는 기준 시점 예컨대 공복 상태의 맥박변이도의 태코그램을 나타낸다. 도 2e는 식후 혈당이 140mg/dL을 초과한 상태의 태코그램을 나타낸다. 도시된 바와 같이 식후 고혈당 상황에서 HRV가 증가하고, 이에 따라 주파수 영역의 특징인 HF 구간에서 변이가 증가하고 파장간에 차이가 발생함을 알 수 있다.
프로세서(120)는 대상 성분의 측정 이벤트가 발생하면, 대상 성분 측정 장치를 통해 대상 성분을 측정하도록 사용자에게 가이드할 수 있다. 이때, 대상 성분 측정 장치는 장치(100a) 내부에 탑재되거나 별도의 외부 장치일 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 대상 성분의 상태에 따라 사용자가 취해야 할 행동, 대상 성분의 측정 시기 및/방법 등에 대해 가이드할 수 있다.
예를 들어, 모니터링 결과 저혈당/고혈당/당대사 이상이라고 판단되면 사용자에게 혈당 측정 장치를 이용하여 혈당을 측정하도록 가이드할 수 있다. 혈당 측정 장치는 침습, 미세침습 및 비침습 기반으로 연속적 또는 비연속적으로 혈당을 측정할 수 있는 장치로서 특별히 어느 하나로 제한되지 않는다. 또한, 프로세서(120)는 혈당 측정 장치의 혈당 측정을 제어하는 제어신호를 생성하여 혈당 측정 장치에 전송할 수 있다.
도 1b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 건강 관리 장치(100b)는 도 1의 건강 관리 장치(100a)에 출력부(130), 저장부(140) 및 통신부(150)를 더 포함할 수 있다.
출력부(130)는 프로세서(120)의 처리 결과를 사용자에게 출력할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 대상 성분 측정 이벤트가 발생하면 사용자에게 대상 성분과 관련된 가이드 정보를 생성할 수 있으며, 출력부(130)는 프로세서(130)에 의해 생성된 가이드 정보를 출력할 수 있다.
일 예로, 도 3a를 참조하면 건강 관리 장치(100b)는 스마트폰(30)에 탑재될 수 있다. 다만, 앞에서도 설명한 바와 같이 건강 관리 장치의 다양한 실시예들이 스마트폰(30)에만 탑재되는 것으로 한정되지 않음은 자명하다.
프로세서(120)는 혈당 이벤트가 발생하면, 혈당 이벤트에 따라 사용자가 취해야 할 행동을 가이드할 수 있다. 예컨대 저혈당 상태로 예측되는 경우 "식사는 하셨나요?"와 같은 가이드 정보를 생성할 수 있다. 가이드 정보는 이에 한정되지 않으며 "기존 건강 관리 방법을 점검해 보세요.", "한번에 많은 식사보다는 소량의 식사를 여러번 섭취하세요." 등 고혈당/저혈당/당대사 이상 등의 다양한 혈당 이벤트 발생 상황에 따라 정의될 수 있다.
출력부(130)는 생성된 가이드 정보를 스마트폰(30)의 디스플레이(32)를 통해 시각적으로 출력할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 예컨대, 스마트폰(30)의 스피커를 통해 음성으로 출력할 수 있다. 또한, 이와 함께 스마트폰(30)의 진동 발생을 통해 사용자에게 혈당 이벤트가 발생했음을 안내할 수 있다.
다른 예로, 도 3b를 참조하면 프로세서(120)가 혈당 이벤트 발생으로 판단하면, 즉시 혈당을 측정하도록 "바로 혈당을 측정하세요"와 같은 가이드 정보를 생성하고, 출력부(130)는 생성된 가이드 정보를 스마트폰(30)의 디스플레이(32)에 출력할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 현재의 혈당 상태에 따라 향후 소정 시간(예: 1시간) 내에 혈당을 측정하도록 "1시간 이내에 혈당을 측정하세요"와 같이 가이드할 수 있다. 사용자는 가이드에 따라 대상 성분 측정 센서를 구동하여 대상 성분을 측정할 수 있다.
통신부(150)는 프로세서(120)의 제어에 따라 외부 기기(160)와 통신할 수 있다. 이때, 외부 기기(160)는 침습, 미세침습 혈압 측정 장치 또는 비침습 기반으로 혈압을 측정하는 기능을 탑재한 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 및 웨어러블 기기 등의 장치를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
통신부(150)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 등의 통신 기술을 이용하여 통신망에 접속할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
프로세서(120)는 모니터링 결과 대상 성분의 측정 이벤트가 발생한 경우 통신부(150)를 제어하여 외부 기기(160)와 연결할 수 있다. 또한, 외부 기기(160)를 제어하는 제어신호를 생성하고, 통신부(150)를 통해 외부 기기(160)에 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 외부 기기(160)를 통해 대상 성분이 측정되면, 대상 성분의 측정 결과를 통신부(150)를 통해 외부 기기(160)로부터 수신할 수 있다.
일 예로, 도 3c를 참조하면, 프로세서(120)는 통신부(150)를 통해 혈당 측정 장치(35)와 연결하고, 출력부(130)는 혈당 측정 장치(35)에서 혈당 측정이 수행되면 디스플레이(32)에 혈당 측정 장치(35)와 연결되었음을 나타내는 시각적인 정보를 출력할 수 있다. 이때, 시각적인 정보는 혈당 측정 장치를 나타내는 이미지와 같은 시각적인 객체 및/또는 혈당 측정 결과를 포함할 수 있다.
다른 예로, 도 3d를 참조하면, 프로세서(120)는 혈당 측정 이벤트가 발생한 후 사용자에게 가이드한 이후, 또는 사용자의 요청에 따라 혈당 측정 결과를 입력받는 인터페이스를 출력부(130)를 통해 스마트폰(30)의 디스플레이(32)에 출력할 수 있다. 사용자는 혈당 측정이 완료되면 혈당 측정 결과를 인터페이스를 통해 입력할 수 있다.
저장부(140)는 생리정보 획득부(110)에 의해 획득된 생리정보, 프로세서(120)의 처리 결과, 통신부(150) 또는 사용자의 입력에 의해 획득된 대상 성분 측정 결과 등을 저장할 수 있다. 또한, 사용자별로 사용할 특징값의 종류, 임계치 등의 대상 성분 측정 이벤트 모니터링을 위한 기준 정보 또는 사용자의 건강 상태, 연령, 성별 등의 사용자 특성 정보 등을 저장할 수 있다.
이때, 저장부(140)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.
또한, 프로세서(120)는 대상 성분의 측정 결과를 수신하면 수신된 측정 결과를 기초로 건강 관련된 다양한 정보를 생성하고 출력부(130)를 통해 출력할 수 있다. 예를 들어, 혈당 측정 결과가 미리 설정된 임계치(예: 70 mg/dL) 보다 작으면 저혈당증으로 진단하고, 도 3a를 통해 설명한 바와 같이 혈당 이벤트 발생시 취해야 할 행동이나 사용자가 복용하고 있는 약물 용량의 변경과 같은 건강 정보를 제공할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 저장부(140)에 저장된 소정 기간 동안의 대상 성분 측정 결과를 추적하여 다양한 건강 지표(health index)를 생성하고 출력부(130)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 일 예로, 프로세서(120)는 혈당 점수 또는 혈당 대사 상태를 나타내는 스트레스 점수를 생성할 수 있다. 예컨대, 소정 기간 동안의 저혈당/고혈당 횟수 및/또는 스트레스 횟수를 전체 데이터 갯수로 나누어 저혈당/고혈당 빈도 및/또는 스트레스 빈도를 산출할 수 있다. 또한, 소정 기간 동안의 저혈당/고혈당 시간 및/또는 스트레스 시간을 전체 데이터 시간으로 나누어 저혈당/고혈당 기간 및/또는 스트레스 기간을 산출할 수 있다. 다른 예로, 이와 함께 또는 별도로 소정 기간 동안 하루 중 최고 및 최저 혈당에 관한 분석 정보 및/또는 혈당과 생리반응 변화 정보 등을 생성할 수 있다. 이는 예시에 불과하므로 그 밖의 다양한 건강 지표를 생성할 수 있다.
출력부(130)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 프로세서(120)에 의해 생성된 건강 지표를 출력할 수 있다. 도 4a는 혈당 점수 및/또는 스트레스 점수를 디스플레이(42)의 제1 영역(43)에 출력하고, 소정 기간 동안의 하루 중 최고혈당 및 최저혈당에 관한 분석 정보를 제2 영역(44)에 출력한 것을 예시하고 있다. 도 4b는 혈당 점수 또는 스트레스 점수를 디스플레이(42)의 제1 영역(43)에 출력하고, 혈당과 생리반응 변화에 관한 정보를 제2 영역(44)에 출력한 것을 예시하고 있다. 이는 하나의 예시일 뿐이며, 디스플레이(42)의 전체 영역에 어느 하나의 정보를 출력할 수 있다. 또한, 두 개의 정보를 각 영역(43,44)에 출력한 상태에서 사용자가 어느 하나의 정보를 선택하면 선택된 정보를 확대하여 전체 영역에 출력할 수 있다.
개시된 실시예들에 따르면, 혈당과 같은 대상 성분을 연속적으로 측정할 필요없이 대상 성분의 변화에 영향을 미치는 생리 정보를 통해 대상 성분의 측정 시기를 가이드할 수 있으므로 대상 성분의 연속 측정에 따른 컴퓨팅 성능 저하 방지 및 메모리 공간의 효율적인 관리가 가능하다.
도 5는 일 실시예에 따른 건강 관리 방법의 흐름도이다. 도 5의 실시예는 도 1 및 도 2의 실시예들에 따른 건강 관리 장치(100a,100b)에 의해 수행될 수 있다. 이하 간단하게 설명한다.
먼저, 대상 성분과 관련된 생리 정보를 획득할 수 있다(510). 광전용적맥파(photoplethysmogram, PPG), 심전도(electrocardiography, ECG), 근전도(electromyography, EMG), 심장탄동도(ballistocardiogram, BCG), 맥압(pulse pressure), 수분, 피부 온도 등을 측정할 수 있는 다양한 센서를 통해 심박수(heart rate), 맥박수(pulse rate), 심박변이도(heart rate variability, HRV), 맥박변이도(pulse rate variability, PRV), 혈류(blood flow), 점성(viscosity), 헤마토크리트(hematocrit), 호흡, 피부 온도 및 수분 등의 생리정보를 획득할 수 있다.
그 다음, 획득된 생리정보를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다(520). 예를 들어, PPG 신호 또는 심전도 등의 신호를 통해 맥박변이도 또는 심박변이도를 기반으로 시간 영역(Time Domain) 및/또는 주파수 영역(Frequency Domain) 특징값을 추출하고, 추출된 특징값이 미리 설정된 임계치를 벗어나거나, 기준 시점의 특징값 대비 변화가 미리 설정된 임계치를 벗어나는 경우 혈당 측정이 필요한 혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또는, 기준 시점 대비 맥박변이도 또는 심박변이도의 태코그램 패턴의 변화를 기초로 혈당 이벤트 발생 여부를 판단할 수 있다.
그 다음, 모니터링 결과를 기초로 대상 성분의 측정을 가이드할 수 있다(530). 예를 들어, 대상 성분의 상태에 따라 사용자가 취해야 할 행동, 복약 가이드, 대상 성분 측정 시기 및 방법 등에 관한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
그 다음, 사용자가 대상 성분 측정 센서를 이용하여 대상 성분을 측정하면, 대상 성분의 측정 결과를 수신할 수 있다(540). 예를 들어, 대상 성분 측정 장치와 통신 연결된 경우 대상 성분 측정 장치로부터 직접 수신할 수 있으며, 그렇지 않다면 사용자로부터 측정 결과를 입력받을 수 있다.
그 다음, 대상 성분의 측정 결과를 기초로 건강 관리 정보, 건강 지표 등을 생성할 수 있다(550). 이때, 건강 관리 정보는 정상/저혈당/고혈당 등에 따라 사용자가 취할 행동, 건강 상식 등의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 건강 지표는 혈당 점수, 스트레스 점수, 소정 기간 동안의 최고/최저 혈당, 혈당과 생리반응 변화에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
그 다음, 생성된 건강 관리 가이드 정보를 출력할 수 있다(560). 디스플레이, 스피커, 햅틱 모듈 등을 이용하여 다양한 방식으로 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도이다. 실시예들에 따른 전자 장치(600a,600b)는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, 웨어러블 기기 등의 휴대 단말일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 실시예들에 따르면, 전자 장치(600a,600b)는 어느 하나의 성분을 추정하면서 다른 성분의 측정을 가이드할 수 있다. 예컨대, 전자 장치(600a,600b)는 연속 혈압 추정 장치일 수 있으며 사용자로부터 측정된 생체신호를 이용하여 혈압을 추정과 동시에 혈당 측정을 가이드할 수 있다.
도 6a를 참조하면, 전자 장치(600a)는 맥파 측정부(611), 프로세서(612), 출력부(613), 저장부(614) 및 통신부(615)를 포함할 수 있다. 도 6b를 참조하면, 전자 장치(600b)는 접촉 압력 측정부(616)를 더 포함할 수 있다.
맥파 측정부(611)는 피검체로부터 PPG 신호를 포함한 맥파 신호를 측정할 수 있다. 맥파 측정부(611)는 광원(611a) 및 디텍터(611b)를 포함할 수 있다. 광원(611a)은 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 또는 형광체 등으로 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 광원(611a)은 하나 또는 둘 이상의 어레이로 형성될 수 있으며, 각 광원(611a)은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 디텍터(611b)는 하나 이상의 픽셀로 형성될 수 있으며, 각 픽셀은 광원(611a)에 의해 조사되어 피검체로부터 산란 또는 반사되는 광을 수광하는 포토다이오드(photo diode), 포토트랜지스터(photo transistor, PTr) 또는 이미지 센서(예: CMOS 이미지 센서) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 또한, 각 광원(611a)은 디텍터(611b)로부터 서로 다른 거리상에 배치될 수 있다.
프로세서(612)는 측정된 맥파 신호를 기초로 제1 성분과 관련된 생리정보를획득할 수 있다. 이때, 제1 성분은 혈당, 콜레스테롤, 알코올, 중성 지방, 단백질 및 요산 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프로세서(612)는 맥파 신호가 측정되면, 맥파 신호의 NN 구간 분석을 통해 맥박변이도를 추정할 수 있다.
프로세서(612)는 맥박변이도가 추정되면 맥박변이도를 시간 영역 및/또는 주파수 영역에서 분석하여 특징을 추출하고, 추출된 특징값을 기초로 제1 성분의 측정을 가이드할 수 있다. 시간 영역 및 주파수 영역의 특징은 전술한 바와 같다. 예컨대, 추출된 특징값 또는 추출된 특징값의 기준 시점 대비 변화값을 미리 설정된 임계치와 비교하여 혈당 측정 이벤트 발생 여부를 모니터링 할 수 있다. 또한, 프로세서(612)는 기준 시점의 맥박변이도의 태코그램 패턴 대비 추정된 맥박변이도의 태코그램 패턴의 변화를 기초로 혈당 측정 이벤트 발생을 모니터링할 수 있다.
또한, 프로세서(612)는 측정된 맥파 신호를 기초로 제2 성분을 측정할 수 있다. 이때, 제2 성분은 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 성분 측정 이벤트 모니터링과 제2 성분 추정은 설정에 따라 동일한 시점에 같이 수행되거나, 제1 성분 측정 이벤트 모니터링은 제2 성분 추정시마다 수행하는 것이 아니라 일부의 시점에만 수행할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(612)는 맥파 신호 및 접촉 압력을 이용하여 오실로메트릭 기반으로 혈압을 추정할 수 있다. 맥파 신호를 측정하는 시간 동안 사용자가 피검체(예: 손가락)를 맥파 측정부(611)에 접촉한 상태에서 점차 강하게 누르거나, 반대로 피검체를 임계치 이상의 세기로 강하게 누른 상태에서 점차 접촉 압력을 감소시킬 수 있다. 사용자가 손가락을 맥파 측정부(611)에 접촉한 상태에서 점차 강하게 눌러 접촉 압력을 증가시키면 손가락의 접촉 면적 및 접촉 시간이 증가하게 되고, 접촉 면적 및 시간의 증가에 따라 디텍터(611b)의 각 픽셀에서 검출되는 광량이 증가하게 된다.
프로세서(612)는 각 픽셀에서 수광되는 광량과 접촉 압력의 상관 관계를 통해 접촉 압력을 추정할 수 있다. 또는, 도 6b를 참조하면 접촉 압력 측정부(616)는 사용자가 피검체를 맥파 측정부(611)에 접촉하여 맥파 신호를 측정하는 동안 피검체와 맥파 측정부(611) 사이의 접촉 압력을 측정할 수 있다. 이때, 접촉 압력 측정부(616)는 힘 센서 및/또는 면적 센서를 포함할 수 있다. 프로세서(612)는 맥파 신호 및 이와 같이 획득된 접촉 압력을 기초로 오실로메트릭 기반으로 혈압을 추정할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 이미 알려진 그 밖의 다양한 혈압 추정 기술을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다.
출력부(613)는 다양한 출력 수단을 이용하여 프로세서(612)에 의해 생성된 제1 성분의 측정과 관련된 가이드 정보 및 제2 성분의 추정 결과를 출력할 수 있다. 예컨대, 가이드 정보는 전술한 바와 같이 혈당 상태에 따른 사용자의 행동 등과 관련된 가이드, 혈당 측정 시기 및/또는 방법 등에 대한 가이드, 그 밖의 필요한 경우 통신 연결에 대한 가이드 등을 포함할 수 있다.
저장부(614)는 제1 성분 측정 이벤트 모니터링 및/또는 제2 성분의 추정에 필요한 다양한 기준 정보 및/또는, 맥파 측정부(611)에 의해 측정된 맥파 신호, 프로세서(612)의 처리 결과 등을 저장할 수 있다. 예컨대, 기준 정보는 제1 성분 측정 이벤트 모니터링과 관련하여 이벤트 발생 여부를 판단하는 임계치, 모니터링에 이용할 특징의 종류 및 산출 방법, 제2 성분의 연속 추정 장치인 경우 제1 성분의 측정 이벤트 판단 주기 등을 포함할 수 있다. 또한, 제2 성분 추정을 위한 추정 모델, 추정 시기 등을 포함할 수 있다. 또한, 사용자의 건강 상태 등의 사용자 특성 정보를 저장할 수 있다.
통신부(615)는 프로세서(612)의 제어에 따라 외부 기기와 통신할 수 있다. 이때, 외부 기기는 제1 성분을 측정하는 장치를 포함하며, 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC, 웨어러블 기기 등 제한되지 않는다. 이때, 제1 성분을 측정하는 장치는 침습, 미세침습 및 비침습 기반으로 연속 또는 비연속 측정이 가능한 장치일 수 있다. 통신부(615)는 제1 성분 측정을 위한 제어신호를 제1 성분을 측정하는 장치에 전송할 수 있다. 또한, 제2 성분 추정 결과를 외부 기기에 전송하거나, 외부 기기로부터 다양한 기준 정보를 수신할 수 있다.
도 6c는 도 6a 및 도 6b의 실시예들에 따른 전자 장치(600a,600b)의 일 예이다. 도 6c를 참조하면, 전자 장치(600a,600b)는 손목에 착용하는 웨어러블 기기(600)일 수 있다. 웨어러블 기기(600)는 사용자의 손목에 착용된 상태에서 연속적으로 맥파 신호를 측정하고, 이를 통해 연속 혈압 추정 및 혈당 측정 장치의 혈당 측정을 가이드할 수 있다. 또한, 혈당 측정 장치는 비침습적으로 혈당을 측정하는 기능을 탑재한 스마트폰(60)일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 도 6c의 예에 특별히 제한되는 것은 아니므로 반대의 경우도 가능하며 전술한 바와 같이 그 밖의 다양한 형태의 장치일 수도 있다.
웨어러블 기기(600)는 기기 본체(610)와 스트랩(620)을 포함하며, 스트랩(620)은 플렉시블하게 구성될 수 있다. 스트랩(620)은 사용자의 손목에 감싸는 형태로 구부려질 수 있으며, 사용자의 손목으로부터 분리되는 형태 또는 분리되지 않는 밴드 형태로 구성될 수 있다. 이때, 스트랩(620)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함할 수 있으며, 본체(610)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다.
본체(610)의 내부에는 도 6a 및 도 6b의 실시예에 따른 다양한 구성들이 탑재될 수 있다. 예를 들어, 맥파 측정부(611)는 손목 상부가 접촉할 수 있도록 적어도 일부 구성이 본체(610) 후면에 노출되는 형태로 장착될 수 있다. 또한, 맥파 신호를 기초로 혈압 추정 및 혈당 측정을 가이드하는 프로세서(612)가 본체(610)에 장착되며, 맥파 측정부(611)와 전기적으로 연결되어 맥파 신호를 수신할 수 있다. 또한, 접촉 압력 측정부(616)는 본체(610)의 내부에 맥파 측정부(611) 뒤에 배치될 수 있으며, 피검체가 맥파 측정부(611)에 접촉할 때 접촉 압력을 측정할 수 있다. 저장부(614) 및 통신부(615)가 본체(610)에 실장되며, 본체(610)의 전면에 출력부(613)가 장착될 수 있다.
또한, 본체(610) 또는 스트랩(620)의 내부에는 웨어러블 기기에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.
프로세서(612)는 맥파 신호를 기초로 혈당 측정 이벤트가 발생하면 출력부(613)를 통해 "혈당을 측정하세요"와 같은 가이드 정보를 출력할 수 있다. 사용자는 가이드에 따라 혈당 측정 기능을 탑재한 스마트폰(60)을 직접 구동하거나, 그 밖의 침습, 미세칩습 기반의 혈당 측정 센서를 직접 구동하여 혈당을 측정할 수 있다. 또는, 통신부(615)와 스마트폰(60) 사이에 블루투스 등을 통해 미리 연결이 되어 있는 경우, 프로세서(612)는 가이드 정보 출력과 함께 스마트폰(60)의 혈당 측정 기능을 제어하는 제어신호를 전송할 수 있다.
스마트폰(60)은 디스플레이(62)에 "혈당 측정을 시작합니다. 손가락을 접촉하세요"와 같은 정보를 출력하여 사용자가 혈당 측정을 시작하도록 가이드할 수 있다. 이때, 진동이나 음향 신호를 함께 출력할 수 있다. 스마트폰(60)은 혈당 측정이 완료되면 디스플레이(62)에 혈당 측정 결과를 출력할 수 있다. 또한, 혈당 측정 결과를 웨어러블 기기(600)에 전송할 수 있다.
스마트폰(60)은 라만 분광법, 근적외선/중적외선 분광법 등을 사용하여 사용자로부터 스펙트럼을 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 센서는 사용자의 피검체에 광을 조사하는 광원과 피검체로부터 반사 또는 산란된 광을 검출하는 디텍터를 포함할 수 있다. 또한, 센서는 반사 또는 산란된 광을 분광시켜 스펙트럼을 획득하는 분광 모듈을 포함할 수 있다. 스마트폰(60)은 사용자가 스펙트럼 측정 센서에 피검체를 접촉하면, 피검체로부터 스펙트럼을 획득하고 획득된 스펙트럼의 분석을 통해 혈당을 추정할 수 있다. 스펙트럼 분석을 통한 혈당 추정 방법은 이미 알려진 다양한 기술이 활용될 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다. 전자 장치(700)는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC, 웨어러블 기기 등의 휴대 단말일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 본 실시예에 따르면, 전자 장치(700)는 적어도 두 개의 성분 추정이 가능하다. 예컨대, 전자 장치(700)는 맥파 신호를 이용하여 연속적으로 혈압 추정을 하면서 혈당 추정 이벤트 발생을 모니터링하고, 혈당 추정이 필요하면 혈당 추정을 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 전자 장치(700)는 맥파 측정부(711), 프로세서(712), 출력부(713), 저장부(714) 및 스펙트럼 측정부(715)를 포함할 수 있다.
맥파 측정부(711)는 피검체로부터 PPG 신호를 포함한 맥파 신호를 측정할 수 있다. 맥파 측정부(711)는 광원과 디텍터를 포함할 수 있다. 광원은 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 또는 형광체 등으로 형성될 수 있다. 광원은 둘 이상의 어레이로 형성될 수 있으며, 각각의 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 디텍터는 하나 이상의 픽셀로 형성될 수 있으며, 각 픽셀은 광원에 의해 조사되어 피검체로부터 산란 또는 반사되는 광을 수광하는 포토다이오드, 포토트랜지스터(photo transistor, PTr) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(712)는 맥파 신호가 측정되면 맥파 신호 및/또는 접촉 압력을 기초로 혈압 등의 제2 성분을 추정할 수 있다. 전술한 바와 같이 맥파 신호 및 접촉 압력을 기초로 오실로메트릭 기반으로 제2 성분을 측정할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 그 밖에 이미 알려진 다양한 기술이 활용될 수 있다.
또한, 프로세서(712)는 맥파 신호가 측정되면 맥파 신호를 기초로 혈당과 같은 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링하기 위하여 생리정보를 획득할 수 있다. 프로세서(712)는 맥파 신호의 NN 구간 분석을 통해 맥박변이도를 추정하고, 맥박변이도의 분석을 통해 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 맥박변이도를 시간 영역 및/또는 주파수 영역에서 분석하여 시간 영역 및/또는 주파수 영역의 특징을 추출하고, 또한, 추출된 특징값을 기초로 제1 성분의 측정 이벤트 발생을 모니터링할 수 있다. 또는, 추출된 맥박변이도의 태코그램 패턴의 기준 시점 맥박변이도의 태코그램 패턴 대비 변화를 기초로 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링할 수 있다.
프로세서(712)는 제1 성분의 측정 이벤트가 발생하면, 스펙트럼 측정부(715)를 제어하여 사용자의 피검체로부터 스펙트럼을 측정할 수 있다. 스펙트럼 측정부(715)는 근적외선 분광법, 중적외선 분광법 및 라만분광법 중의 어느 하나를 이용하여 스펙트럼을 획득할 수 있다. 또한, 프로세서(712)는 이미 알려진 다양한 기술을 활용하여 스펙트럼 분석을 통해 혈당 등의 제1 성분을 추정할 수 있다.
프로세서(712)는 제1 성분 측정 이벤트가 발생하면, 스펙프럼 측정부(715) 제어와 함께 출력부(713)를 통해 사용자에게 제1 성분 측정을 위한 가이드를 할 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 측정부(715)의 접촉 위치나 접촉 압력 등을 가이드할 수 있다.
출력부(713)는 다양한 출력 수단을 이용하여 프로세서(712)에 의해 생성된 제1 성분의 측정과 관련된 다양한 가이드 정보, 제1 성분 추정 결과 및 제2 성분의 추정 결과 등을 출력할 수 있다.
저장부(614)는 제1 성분 추정 및/또는 제2 성분의 추정에 필요한 다양한 기준 정보, 맥파 측정부(611)에 의해 측정된 맥파 신호, 프로세서(612)의 처리 결과 등을 저장할 수 있다. 예컨대, 기준 정보는 제1 성분 추정 이벤트 발생 여부를 판단하는 임계치, 추출할 특징의 종류 및 산출 방법, 제1 성분의 추정 이벤트 판단 주기 등을 포함할 수 있다. 또한, 제2 성분 추정을 위한 추정 모델, 추정 시기 등을 포함할 수 있다. 또한, 사용자의 건강 상태 등의 사용자 특성 정보를 저장할 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.
100a, 100b: 건강 관리 장치 110: 생리정보 획득부
120: 프로세서 130: 출력부
140: 저장부 150: 통신부
600a,600b,800: 전자 장치 611,811: 맥파 측정부
611a: 광원 611b: 디텍터
612,812: 프로세서 613,813: 출력부
614,714: 저장부 615: 통신부
616: 접촉 압력 측정부 715: 스펙트럼 측정부

Claims (32)

  1. 대상 성분과 관련된, 심박변이도(heart rate variability, HRV) 및 맥박변이도(pulse rate variability, PRV) 중의 적어도 하나를 포함하는 생리 정보를 획득하는 생리정보 획득부; 및
    상기 획득된 생리 정보를 기초로 특징값을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링하고, 모니터링 결과를 기초로 대상 성분의 측정을 가이드하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 HRV 및 PRV 중의 적어도 하나를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하고, 저주파 영역의 세기(power in low frequency range, LF)와 고주파 영역의 세기(power in high frequency range, HF)를 상기 특징값으로 추출하며,
    상기 HF가 제1 임계치를 초과하면 고혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 LF가 제2 임계치를 초과하면 저혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하는, 건강 관리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생리 정보는
    심박수(heart rate), 맥박수(pulse rate), 혈류(blood flow), 점성(viscosity), 헤마토크리트(hematocrit), 호흡, 피부 온도 및 수분 중의 하나 이상을 더 포함하는 건강 관리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 LF와 HF 사이의 비율을 상기 특징값으로 더 추출하고,
    상기 LF와 HF 사이의 비율의 추세가 기준 시점 대비 제3 임계치 이상 변화하는 경우 당대사 이상이 발생한 것으로 판단하는, 건강 관리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    사용자의 특성을 기초로 상기 생리 정보로부터 하나 이상의 특징값을 추출하는 건강 관리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 모니터링 결과 대상 성분의 측정 이벤트가 발생하면, 대상 성분 측정 센서를 통해 대상 성분을 측정하도록 사용자에게 가이드하는 정보 및, 상기 대상 성분 측정 센서를 제어하는 제어신호 중의 적어도 하나를 생성하는 건강 관리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 대상 성분 측정 센서로부터 대상 성분 측정 결과를 수신하고, 수신된 대상 성분 측정 결과를 기초로 사용자의 건강 관리를 가이드하는 정보를 더 생성하는 건강 관리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 대상 성분 측정 결과 및 상기 프로세서에 의해 생성된 정보 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함하는 건강 관리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서에 의해 생성된 제어신호를 대상 성분 측정 장치에 전송하고, 대상 성분 측정 장치로부터 대상 성분 측정 결과를 수신하는 통신부를 더 포함하는 건강 관리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 대상 성분은 혈당, 콜레스테롤, 중성 지방, 단백질 및 요산 중의 하나 이상을 포함하는 건강 관리 장치.
  11. 대상 성분과 관련된, 심박변이도(heart rate variability, HRV) 및 맥박변이도(pulse rate variability, PRV) 중의 적어도 하나를 포함하는 생리 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득된 생리 정보를 기초로 특징값을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 대상 성분의 측정 이벤트를 모니터링하는 단계; 및
    상기 모니터링 결과를 기초로 대상 성분의 측정을 가이드하는 단계를 포함하고,
    상기 측정 이벤트를 모니터링하는 단계는
    상기 HRV 및 PRV 중의 적어도 하나를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하고, 저주파 영역의 세기(power in low frequency range, LF)와 고주파 영역의 세기(power in high frequency range, HF)를 상기 특징값으로 추출하며,
    상기 HF가 제1 임계치를 초과하면 고혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 LF가 제2 임계치를 초과하면 저혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하는, 건강 관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는
    상기 LF와 HF 사이의 비율을 상기 특징값으로 더 추출하고,
    상기 LF와 HF 사이의 비율의 추세가 기준 시점 대비 제3 임계치 이상 변화하는 경우 당대사 이상이 발생한 것으로 판단하는, 건강 관리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는
    사용자 특성을 기초로 상기 생리 정보로부터 하나 이상의 특징값을 추출하는 건강 관리 방법.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 대상 성분의 측정을 가이드하는 단계는
    상기 모니터링 결과 대상 성분의 측정 이벤트가 발생하면, 대상 성분 측정 센서를 통해 대상 성분을 측정하도록 사용자에게 가이드하는 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 정보를 사용자에게 출력하는 단계를 포함하는 건강 관리 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 대상 성분의 측정을 가이드하는 단계는
    대상 성분 측정 장치를 제어하는 제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 제어신호를 대상 성분 측정 장치에 전송하는 단계를 포함하는 건강 관리 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    대상 성분 측정 가이드에 따라, 대상 성분 측정 장치를 통해 대상 성분이 측정되면, 대상 성분 측정 센서로부터 측정 결과를 수신하는 단계;
    상기 수신된 측정 결과를 기초로 사용자의 건강 관리를 가이드하는 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 대상 성분 측정 결과 및 상기 건강 관리를 가이드하는 정보 중의 적어도 하나를 출력하는 단계를 더 포함하는 건강 관리 방법.
  18. 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부; 및
    상기 맥파 신호를 기초로 제1 성분과 관련된, 심박변이도(heart rate variability, HRV) 및 맥박변이도(pulse rate variability, PRV) 중의 적어도 하나를 포함하는 생리 정보를 획득하고, 획득된 생리 정보를 기초로 특징값을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 상기 제1 성분의 측정 이벤트를 모니터링하며, 모니터링 결과를 기초로 상기 제1 성분의 측정을 가이드하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 HRV 및 PRV 중의 적어도 하나를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하고, 저주파 영역의 세기(power in low frequency range, LF)와 고주파 영역의 세기(power in high frequency range, HF)를 상기 특징값으로 추출하며,
    상기 HF가 제1 임계치를 초과하면 고혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 LF가 제2 임계치를 초과하면 저혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하는, 전자 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 맥파 측정부는
    피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원; 및
    상기 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터를 포함하는 전자 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 맥파 신호를 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 제2 성분을 추정하는 전자 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    피검체가 상기 맥파 측정부에 접촉할 때, 피검체와 맥파 측정부 사이의 접촉 압력을 측정하는 접촉 압력 측정부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 맥파 신호 및 접촉 압력을 기초로 상기 제2 성분을 추정하는 전자 장치.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 LF와 HF 사이의 비율을 상기 특징값으로 더 추출하고,
    상기 LF와 HF 사이의 비율의 추세가 기준 시점 대비 제3 임계치 이상 변화하는 경우 당대사 이상이 발생한 것으로 판단하는, 전자 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제18항에 있어서,
    상기 모니터링 결과 제1 성분 측정 이벤트가 발생하면, 프로세서의 제어에 따라 상기 제1 성분 측정을 가이드하는 정보를 출력하는 출력부를 더 포함하는 전자 장치.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 모니터링 결과 제1 성분 측정 이벤트가 발생하면, 프로세서의 제어에 따라 상기 제1 성분 측정을 제어하는 제어신호를 외부 장치에 전송하는 통신부를 더 포함하는 전자 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 성분은 혈당, 콜레스테롤, 알코올, 중성 지방, 단백질 및 요산 중의 적어도 하나를 포함하고,
    상기 외부 장치는
    침습, 미세침습 및 비침습 중의 적어도 하나의 방식으로 제1 성분을 측정하는 장치를 포함하는 전자 장치.
  28. 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 측정부;
    피검체로부터 제1 성분 추정을 위한 스펙트럼을 측정하는 스펙트럼 측정부; 및
    상기 맥파 신호를 기초로 제1 성분과 관련된, 심박변이도(heart rate variability, HRV) 및 맥박변이도(pulse rate variability, PRV) 중의 적어도 하나를 포함하는 생리 정보를 획득하고, 획득된 생리 정보를 기초로 특징값을 추출하고, 기준 시점의 특징값 대비 추출된 특징값의 변화를 기초로 상기 제1 성분의 추정 이벤트를 모니터링하며, 모니터링 결과 추정 이벤트가 발생하면 상기 스펙트럼 측정부를 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 HRV 및 PRV 중의 적어도 하나를 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하고, 저주파 영역의 세기(power in low frequency range, LF)와 고주파 영역의 세기(power in high frequency range, HF)를 상기 특징값으로 추출하며,
    상기 HF가 제1 임계치를 초과하면 고혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 LF가 제2 임계치를 초과하면 저혈당 이벤트가 발생한 것으로 판단하는, 전자 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 맥파 신호가 측정되면, 맥파 신호를 기초로 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 제2 성분을 추정하는 전자 장치.
  30. 삭제
  31. 제28항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 스펙트럼 측정부에 의해 스펙트럼이 측정되면, 측정된 스펙트럼을 기초로 상기 제1 성분을 추정하는 전자 장치.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 스펙트럼 측정부는
    근적외선 분광법, 중적외선 분광법 및 라만 분광법 중의 적어도 하나의 분광 기법을 이용하여 스펙트럼을 측정하는 전자 장치.
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