KR20150082038A - 전자 장치 및 광혈류 측정 방법 - Google Patents

전자 장치 및 광혈류 측정 방법 Download PDF

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KR20150082038A
KR20150082038A KR1020140036648A KR20140036648A KR20150082038A KR 20150082038 A KR20150082038 A KR 20150082038A KR 1020140036648 A KR1020140036648 A KR 1020140036648A KR 20140036648 A KR20140036648 A KR 20140036648A KR 20150082038 A KR20150082038 A KR 20150082038A
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삼성전자주식회사
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Abstract

광혈류 측정 방법은, PPG(Photoplethysmography)신호 측정 또는 주변 환경 정보 센싱 중 적어도 하나를 수행하는 동작 및 상기 측정된 PPG 신호 또는 상기 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여, PPG 신호 측정을 위한 광원의 특성을 결정하는 동작을 포함한다. 다만, 상기 실시예에 한정되지 않으며 다른 실시예가 가능하다.

Description

전자 장치 및 광혈류 측정 방법{ELECTRONIC DEVICE AND PHOTOPLETHYSMOGRAPHY METHOD}
본 발명의 다양한 실시예들은 복수의 광원을 이용한 광혈류 측정 방법 및 이를 구현하는 전자 장치에 관한 것이다.
최근 통신 기술 등의 발달로 다양한 기능의 어플리케이션이 전자 장치, 예컨대 스마트 폰과 같은 휴대 단말기에 다운로드되어 사용되고 있다. 휴대 단말기는 기존의 전화, 메시지 기능뿐만 아니라 사용자의 생활에 전반적으로 유용하게 이용될 수 있는 다양한 기능을 제공하는 방향으로 발전되고 있다.
한편, 광혈류 측정, 즉 PPG(Photoplethysmograph)는 광을 이용하여 손끝 등 동맥이 지나는 신체 부위에서 심박수나 산소포화도 등을 측정하는 기술이다. 상기 PPG 기술을 이용하여 심박수나 산소포화도와 같은 다양한 심혈관계 관련 건강 정보를 연산한다.
근래에는 휴대 단말기가 광혈류 측정 기능을 제공하도록 하여, 사용자가 편리하게 자신의 건강 정보를 획득할 수 있도록 하는 기술이 개발되고 있다.
전자 장치를 이용한 광혈류 측정 시 다양한 요인이 PPG 신호 생성에 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 사용자의 움직임에 의한 동잡음이나, 사용자의 피부색, 주변 온도, 주변 빛 등이 PPG 신호 생성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 사람 개개인 마다 가지고 있는 특성에 의하여 다양한 범위로 PPG 신호가 검출될 수 있다. 그리고, PPG 신호를 이용하여 얻고자 하는 정보의 종류, 즉 PPG 목적에 따라서 측정에 영향을 끼치는 요인을 고려할 수 있을 것이다.
이에, 후술할 실시예는 상기와 같은 다양한 영향들을 고려하여, 사용자가 원하는 생체 수치 정보를 획득하기에 보다 정확한 PPG 신호를 생성할 수 있도록 하는 전자 장치 및 광혈류 측정 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광혈류 측정 방법은, PPG(Photoplethysmography)신호 측정 또는 주변 환경 정보 센싱 중 적어도 하나를 수행하는 동작; 및 상기 측정된 PPG 신호 또는 상기 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여, PPG 신호 측정을 위한 광원의 특성을 결정하는 동작을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 서로 다른 파장 특성을 갖는 복수의 광원; 상기 복수의 광원 중 적어도 하나로부터 조사되고, 사용자의 조직에서 투과되거나 반사되는 광을 감지하는 PPG(Photoplethysmography) 신호 감지부; 및 상기 PPG 신호 감지부의 출력 신호로부터 PPG 신호를 검출하고, 상기 검출된 PPG 신호에 기초하여 상기 복수의 광원 중 적어도 하나를 선택하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, PPG(Photoplethysmography)신호 측정 또는 주변 환경 정보 센싱 중 적어도 하나를 수행하는 동작 및 상기 측정된 PPG 신호 또는 상기 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여, PPG 신호 측정을 위한 광원의 특성을 결정하는 동작을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.
본 발명의 실시예에 따른 광혈류 측정 방법은, PPG 신호 생성에 영향을 미치는 다양한 요인을 고려하여 PPG 신호 측정을 위한 광원의 특성을 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 전자 장치에 의하면, 가장 적절한 광원을 선택하여 광혈류를 측정할 수 있기 때문에 심혈관계 관련 정보 측정의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치를 포함하는 네트워크 환경을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PPG 신호의 파형을 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치의 PPG 측정 모듈을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광혈류 측정 방법을 개략적으로 나타내는 순서도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광혈류 측정 방법 중 측정 모드 및 측정된 PPG 신호를 고려하는 실시예에 대한 순서도 예시를 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광혈류 측정 방법 중 주변 환경 정보를 고려하는 실시예에 대한 순서도 예시를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 발명의 다양한 실시예 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예 가운데 "제 1, " "제2, " "첫째, "또는 "둘째, "등의 표현들이 본 발명의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smartwatch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 각종 의료기기(예: MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, GPS 수신기(global positioning system receiver), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치 및 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛, 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller? machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 본 개세에 따른 전자 장치는 플렉서블 장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예에서 이용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른, 전자 장치(101)를 포함하는 네트워크 환경(100)를 도시한다. 도 1을 참조하면, 상기 전자 장치(101)는 버스(110), 프로세서(120), 메모리(130), 입출력 인터페이스(140), 디스플레이(150), 통신 인터페이스(160) 및 어플리케이션 제어 모듈(170)을 포함할 수 있다.
상기 버스(110)는 전술한 구성요소들을 서로 연결하고, 전술한 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지)을 전달하는 회로일 수 있다.
상기 프로세서(120)는, 예를 들면, 상기 버스(110)를 통해 전술한 다른 구성요소들(예: 상기 메모리(130), 상기 입출력 인터페이스(140), 상기 디스플레이(150), 상기 통신 인터페이스(160), 또는 상기 어플리케이션 제어 모듈(170) 등)로부터 명령을 수신하여, 수신된 명령을 해독하고, 해독된 명령에 따른 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
상기 메모리(130)는, 상기 프로세서(120) 또는 다른 구성요소들(예: 상기 입출력 인터페이스(140), 상기 디스플레이(150), 상기 통신 인터페이스(160), 또는 상기 어플리케이션 제어 모듈(170) 등)로부터 수신되거나 상기 프로세서(120) 또는 다른 구성요소들에 의해 생성된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 상기 메모리(130)는, 예를 들면, 커널(131), 미들웨어(132), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface) (133) 또는 어플리케이션 (134) 등의 프로그래밍 모듈들을 포함할 수 있다. 전술한 각각의 프로그래밍 모듈들은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
상기 커널(131)은 나머지 다른 프로그래밍 모듈들, 예를 들면, 상기 미들웨어(132), 상기 API(133) 또는 상기 어플리케이션(134)에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 상기 버스(110), 상기 프로세서(120) 또는 상기 메모리(130) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 상기 커널(131)은 상기 미들웨어(132), 상기 API(133) 또는 상기 어플리케이션(134)에서 상기 전자 장치(101)의 개별 구성요소에 접근하여 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
상기 미들웨어(132)는 상기 API(133) 또는 상기 어플리케이션(134)이 상기 커널(131)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 미들웨어(132)는 상기 어플리케이션(134)로부터 수신된 작업 요청들과 관련하여, 예를 들면, 상기 어플리케이션(134) 중 적어도 하나의 어플리케이션에 상기 전자 장치(101)의 시스템 리소스(예: 상기 버스(110), 상기 프로세서(120) 또는 상기 메모리(130) 등)를 사용할 수 있는 우선 순위를 배정하는 등의 방법을 이용하여 작업 요청에 대한 제어(예: 스케쥴링 또는 로드 밸런싱)을 수행할 수 있다.
상기 API(133)는 상기 어플리케이션(134)이 상기 커널(131) 또는 상기 미들웨어(132)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 화상 처리 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션(134)는 SMS/MMS 어플리케이션, 이메일 어플리케이션, 달력 어플리케이션, 알람 어플리케이션, 건강 관리(health care) 어플리케이션(예: 운동량 또는 혈당 등을 측정하는 어플리케이션) 또는 환경 정보 어플리케이션(예: 기압, 습도 또는 온도 정보 등을 제공하는 어플리케이션) 등을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 어플리케이션(134)은 상기 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치 104) 사이의 정보 교환과 관련된 어플리케이션일 수 있다. 상기 정보 교환과 관련된 어플리케이션은, 예를 들어, 상기 외부 전자 장치에 특정 정보를 전달하기 위한 알림 전달(notification relay) 어플리케이션, 또는 상기 외부 전자 장치를 관리하기 위한 장치 관리(device management) 어플리케이션을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 알림 전달 어플리케이션은 상기 전자 장치(101) 의 다른 어플리케이션(예: SMS/MMS 어플리케이션, 이메일 어플리케이션, 건강 관리 어플리케이션 또는 환경 정보 어플리케이션 등)에서 발생한 알림 정보를 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104))로 전달하는 기능을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 알림 전달 어플리케이션은, 예를 들면, 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104))로부터 알림 정보를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다. 상기 장치 관리 어플리케이션은, 예를 들면, 상기 전자 장치(101)와 통신하는 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104))의 적어도 일부에 대한 기능(예: 외부 전자 장치 자체(또는, 일부 구성 부품)의 턴온/턴오프 또는 디스플레이의 밝기(또는, 해상도) 조절), 상기 외부 전자 장치에서 동작하는 어플리케이션 또는 상기 외부 전자 장치에서 제공되는 서비스(예: 통화 서비스 또는 메시지 서비스)를 관리(예: 설치, 삭제 또는 업데이트)할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션(134)은 상기 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104))의 속성(예: 전자 장치의 종류)에 따라 지정된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 전자 장치가 MP3 플레이어인 경우, 상기 어플리케이션(134)은 음악 재생과 관련된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 유사하게, 외부 전자 장치가 모바일 의료기기인 경우, 상기 어플리케이션(134)은 건강 관리와 관련된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션(134)은 전자 장치(101)에 지정된 어플리케이션 또는 외부 전자 장치(예: 서버(106) 또는 전자 장치(104))로부터 수신된 어플리케이션 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 입출력 인터페이스(140)은, 입출력 장치(예: 센서, 키보드 또는 터치 스크린)를 통하여 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를, 예를 들면, 상기 버스(110)를 통해 상기 프로세서(120), 상기 메모리(130), 상기 통신 인터페이스(160), 또는 상기 어플리케이션 제어 모듈(170)에 전달할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스(140)은 터치 스크린을 통하여 입력된 사용자의 터치에 대한 데이터를 상기 프로세서(120)로 제공할 수 있다. 또한, 상기 입출력 인터페이스(140)은, 예를 들면, 상기 버스(110)을 통해 상기 프로세서(120), 상기 메모리(130), 상기 통신 인터페이스(160), 또는 상기 어플리케이션 제어 모듈(170)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 상기 입출력 장치(예: 스피커 또는 디스플레이)를 통하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스(140)은 상기 프로세서(120)를 통하여 처리된 음성 데이터를 스피커를 통하여 사용자에게 출력할 수 있다.
상기 디스플레이(150)는 사용자에게 각종 정보(예: 멀티미디어 데이터 또는 텍스트 데이터 등)을 표시할 수 있다.
상기 통신 인터페이스(160)은 상기 전자 장치(101)와 외부 장치(예: 전자 장치 104 또는 서버 106) 간의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 인터페이스(160)은 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(162)에 연결되어 상기 외부 장치와 통신할 수 있다. 상기 무선 통신은, 예를 들어, Wifi(wireless fidelity), BT(Bluetooth), NFC(near field communication), GPS(global positioning system) 또는 cellular 통신(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유선 통신은, 예를 들어, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard 232) 또는 POTS(plain old telephone service) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 네트워크(162)는 통신 네트워크(telecommunications network)일 수 있다. 상기 통신 네트워크 는 컴퓨터 네트워크(computer network), 인터넷(internet), 사물 인터넷(internet of things) 또는 전화망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(101)와 외부 장치 간의 통신을 위한 프로토콜(예: transport layer protocol, data link layer protocol 또는 physical layer protocol))은 어플리케이션(134), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(133), 상기 미들웨어(132), 커널(131) 또는 통신 인터페이스(160) 중 적어도 하나에서 지원될 수 있다.
어플리케이션 제어 모듈(170)은, 다른 구성요소들(예: 상기 프로세서(120), 상기 메모리(130), 상기 입출력 인터페이스(140), 또는 상기 통신 인터페이스(160) 등)로부터 획득된 정보 중 적어도 일부를 처리하고, 이를 다양한 방법으로 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 어플리케이션 제어 모듈(170)은, 상기 전자 장치(101)에 구비된 접속 부품의 정보를 인식하고, 접속 부품의 정보를 상기 메모리(130)에 저장하고, 접속 부품의 정보에 기반하여, 어플리케이션(134)를 실행시킬 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(200)의 블록도를 도시한다. 상기 전자 장치(200)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치(101)의 전체 또는 일부를 구성할 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 전자 장치(200)는 하나 이상의 어플리케이션 프로세서(AP: application processor)(210), 통신 모듈(220), SIM(subscriber identification module) 카드(224), 메모리(230), 센서 모듈(240), 입력 장치(250), 디스플레이 모듈(260), 인터페이스(270), 오디오 모듈(280), 카메라 모듈(291), 전력관리 모듈(295), 배터리(296), 인디케이터 (297) 및 모터 (298) 를 포함할 수 있다.
상기 AP(210)는 운영체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP(210)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 멀티미디어 데이터를 포함한 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 상기 AP(210)는, 예를 들면, SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 AP(210)는 GPU(graphic processing unit, 미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 통신 모듈(220)(예: 상기 통신 인터페이스(160))은 상기 전자 장치(200)(예: 상기 전자 장치(101))와 네트워크를 통해 연결된 다른 전자 장치들(예: 전자 장치(104) 또는 서버(106)) 간의 통신에서 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 통신 모듈(220)은 셀룰러 모듈(221), Wifi 모듈(223), BT 모듈(225), GPS 모듈(227), NFC 모듈(228) 및 RF(radio frequency) 모듈(229)를 포함할 수 있다.
상기 셀룰러 모듈(221)은 통신망(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등)을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 또한, 상기 셀룰러 모듈(221)은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드 224)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(221)은 상기 AP(210)가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 셀룰러 모듈(221)은 멀티 미디어 제어 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈(221)은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 셀룰러 모듈(221)은, 예를 들면, SoC로 구현될 수 있다. 셀룰러 모듈(221)(예: 커뮤니케이션 프로세서), 상기 메모리(230) 또는 상기 전력관리 모듈(295) 등의 구성요소들이 상기 AP(210)와 별개의 구성요소로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 상기 AP(210)가 전술한 구성요소들의 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(221))를 포함하도록 구현될 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 AP(210) 또는 상기 셀룰러 모듈(221)(예: 커뮤니케이션 프로세서)은 각각에 연결된 비휘발성 메모리 또는 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신한 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리할 수 있다. 또한, 상기 AP(210) 또는 상기 셀룰러 모듈(221)은 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신하거나 다른 구성요소 중 적어도 하나에 의해 생성된 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.
상기 Wifi 모듈(223), 상기 BT 모듈(225), 상기 GPS 모듈(227) 또는 상기 NFC 모듈(228) 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 셀룰러 모듈(221), Wifi 모듈(223), BT 모듈(225), GPS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228)이 각각 별개의 블록으로 도시되었으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), Wifi 모듈(223), BT 모듈 (225), GPS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228) 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 셀룰러 모듈(221), Wifi 모듈(223), BT 모듈(225), GPS 모듈(227) 또는 NFC 모듈 (228) 각각에 대응하는 프로세서들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈(221)에 대응하는 커뮤니케이션 프로세서 및 Wifi 모듈(223)에 대응하는 Wifi 프로세서)는 하나의 SoC로 구현될 수 있다.
상기 RF 모듈(229)는 데이터의 송수신, 예를 들면, RF 신호의 송수신을 할 수 있다. 상기 RF 모듈(229)는, 도시되지는 않았으나, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter) 또는 LNA(low noise amplifier) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 RF 모듈(229)는 무선 통신에서 자유 공간상의 전자파를 송수신하기 위한 부품, 예를 들면, 도체 또는 도선 등을 더 포함할 수 있다. 셀룰러 모듈(221), Wifi 모듈 (223), BT 모듈(225), GPS 모듈(227) 및 NFC 모듈(228)이 하나의 RF 모듈(229)을 서로 공유하는 것으로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈(221), Wifi 모듈(223), BT 모듈(225), GPS 모듈(227) 또는 NFC 모듈(228) 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호의 송수신을 수행할 수 있다.
상기 SIM 카드 224_1~N는 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드일 수 있으며, 전자 장치의 특정 위치에 형성된 슬롯 225_1~N에 삽입될 수 있다. 상기 SIM 카드 224_1~N는 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.
상기 메모리(230)(예: 상기 메모리(130))는 내장 메모리(232) 또는 외장 메모리(234)를 포함할 수 있다. 상기 내장 메모리(232)는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예를 들면, DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등) 또는 비휘발성 메모리(non-volatile Memory, 예를 들면, OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, NAND flash memory, NOR flash memory 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 내장 메모리(232)는 Solid State Drive (SSD)일 수 있다. 상기 외장 메모리(234)는 flash drive, 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital) 또는 Memory Stick 등을 더 포함할 수 있다. 상기 외장 메모리(234)는 다양한 인터페이스를 통하여 상기 전자 장치(200)과 기능적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(200)는 하드 드라이브와 같은 저장 장치(또는 저장 매체)를 더 포함할 수 있다.
상기 센서 모듈(240)은 물리량을 계측하거나 전자 장치(200)의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 제스처 센서(240A), 자이로 센서(240B), 기압 센서(240C), 마그네틱 센서(240D), 가속도 센서(240E), 그립 센서(240F), 근접 센서(240G), color 센서(240H)(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서 (240I), 온/습도 센서(240J), 조도 센서(240K) 또는 UV(ultra violet) 센서(240M) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 센서 모듈(240)은, 예를 들면, 후각 센서(E-nose sensor, 미도시), EMG 센서(electromyography sensor, 미도시), EEG 센서(electroencephalogram sensor, 미도시), ECG 센서(electrocardiogram sensor, 미도시), IR(infra red) 센서(미도시), 홍채 센서(미도시) 또는 지문 센서(미도시) 등을 포함할 수 있다. 상기 센서 모듈(240)은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 입력 장치(250)은 터치 패널(touch panel) (252), (디지털) 펜 센서(pen sensor)(254), 키(key)(256) 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치(258)를 포함할 수 있다. 상기 터치 패널(252)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 전자기유도 방식 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식으로 터치 입력을 인식할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널(252)은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 정전식 또는 전자기 유도 방식의 경우, 물리적 접촉 입력 또는 근접 입력이 가능하다. 상기 터치 패널(252)은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 터치 패널 (252)은 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.
상기 (디지털) 펜 센서(254)는, 예를 들면, 사용자의 터치 입력을 받는 것과 동일 또는 유사한 방법 또는 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 키(256)는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키 또는 키패드를 포함할 수 있다. 상기 초음파(ultrasonic) 입력 장치(258)는 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치(200)에서 마이크(예: 마이크(288))로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있는 장치로서, 무선 인식이 가능하다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치(200)는 상기 통신 모듈(220)를 이용하여 이와 연결된 외부 장치(예: 컴퓨터 또는 서버)로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다.
상기 디스플레이 모듈(260)(예: 상기 디스플레이(150))는 패널(262), 홀로그램 장치(264) 또는 프로젝터(266)을 포함할 수 있다. 상기 패널(262)은, 예를 들면, LCD(liquid-crystal display) 또는 AM-OLED(active-matrix organic light-emitting diode) 등일 수 있다. 상기 패널(262)은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent) 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 상기 패널(262)은 상기 터치 패널 (252)과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 상기 홀로그램 장치(264)은 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 상기 프로젝터(266)는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 상기 스크린은, 예를 들면, 상기 전자 장치(200)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 모듈(260)는 상기 패널(262), 상기 홀로그램 장치(264), 또는 프로젝터(266)를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.
상기 인터페이스(270)는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface)(272), USB(universal serial bus)(274), 광 인터페이스(optical interface)(276) 또는 D-sub(D-subminiature)(278)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(270)는, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 인터페이스(160)에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 인터페이스(270)는, 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure Digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
상기 오디오 모듈(280)은 소리(sound)와 전기신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 상기 오디오 모듈(280)의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1 에 도시된 입출력 인터페이스(140)에 포함될 수 있다. 상기 오디오 모듈(280)은, 예를 들면, 스피커(282), 리시버(284), 이어폰(286) 또는 마이크(288) 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
상기 카메라 모듈(291)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있는 장치로서, 한 실시예에 따르면, 하나 이상의 이미지 센서(예: 전면 센서 또는 후면 센서), 렌즈(미도시), ISP(image signal processor, 미도시) 또는 플래쉬 (flash, 미도시)(예: LED 또는 xenon lamp)를 포함할 수 있다.
상기 전력 관리 모듈(295)은 상기 전자 장치(200)의 전력을 관리할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 전력 관리 모듈(295)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC(charger integrated circuit) 또는 배터리 또는 연료 게이지(battery or fuel gauge)를 포함할 수 있다.
상기 PMIC는, 예를 들면, 집적회로 또는 SoC 반도체 내에 탑재될 수 있다. 충전 방식은 유선과 무선으로 구분될 수 있다. 상기 충전 IC는 배터리를 충전시킬 수 있으며, 충전기로부터의 과전압 또는 과전류 유입을 방지할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 충전 IC는 유선 충전 방식 또는 무선 충전 방식 중 적어도 하나를 위한 충전 IC를 포함할 수 있다. 무선 충전 방식으로는, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등이 있으며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로 또는 정류기 등의 회로가 추가될 수 있다.
상기 배터리 게이지는, 예를 들면, 상기 배터리(296)의 잔량, 충전 중 전압, 전류 또는 온도를 측정할 수 있다. 상기 배터리(296)는 전기를 저장 또는 생성할 수 있고, 그 저장 또는 생성된 전기를 이용하여 상기 전자 장치(200)에 전원을 공급할 수 있다. 상기 배터리(296)는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.
상기 인디케이터(297)는 상기 전자 장치(200) 혹은 그 일부(예: 상기 AP(210))의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 상기 모터(298)는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 전자 장치(200)는 모바일 TV 지원을 위한 처리 장치(예: GPU)를 포함할 수 있다. 상기 모바일 TV지원을 위한 처리 장치는, 예를 들면, DMB(digital multimedia broadcasting), DVB(digital video broadcasting) 또는 미디어 플로우(media flow) 등의 규격에 따른 미디어 데이터를 처리할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 전술한 구성요소들 각각은 하나 또는 그 이상의 부품(component)으로 구성될 수 있으며, 해당 구성 요소의 명칭은 전자 장치의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 일부 구성요소가 생략되거나 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체(entity)로 구성됨으로써, 결합되기 이전의 해당 구성 요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component) 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 광혈류 측정(PPG: Photoplethysmography)은 심장이 수축 이완을 반복하면서 말초혈관의 혈류량이 변화하게 되고 혈관의 부피가 변하게 되는데 이것을 광센서를 이용하여 빛의 투과량을 측정하여 심장의 박동을 파형(PPG 신호)으로 보여 주는 기술이다. 상기 PPG 신호를 통해 얻은 정보를 연산하여 심박수나 산소포화도를 측정할 수 있다.
전자장치(200)에서 광혈류 측정을 하기 위해서 피측정자의 손가락을 센서 부위에 밀착시키고 측정을 하는데, 광원(미도시)에서 나간 빛이 손가락의 여러 매질을 지나 확산, 분산되면서 넓게 퍼지게 되고, 그 중의 일부를 광 센서(미도시), 예컨대 포토다이오드를 통해 검출할 수가 있다. 한편, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광혈류 측정은 피측정자의 손가락, 발가락, 손목, 귀볼(ear lobe), 이마 등에서 측정 가능하나, 손가락이 다른 부위보다 자율신경계 반응에 더 민감하므로 주로는 손가락에서 상기 신호들을 측정할 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, PPG 신호는 심박수에 따라 수축기에는 손가락에 혈액이 많아져 약간 어둡게 되고 이완기에는 혈액이 빠지면서 손가락이 밝아 지는 변화를 이용하여 측정할 수 있다. 수축기일 때는 포토다이오드에 들어가는 빛이 적어지지만, 이완기일 때에는 포토다이오드에 들어가는 빛이 많아 지게 된다. PPG 신호는, AC 성분과 DC 성분으로 나뉘어 질 수 있다. AC 성분은 맥동 성분으로서, 심장박동과 동기되어 변화하는 혈관의 맥동형태(pulsatile morphology)를 표현한다. 그리고, DC 성분은 비맥동성분으로서 동맥혈관의 부피변화에 의한 신호를 제외하고, 뼈, 피부색소, 인체조직 등의 부피가 일정한 부분들에 의해 반사되어 측정되는 신호이다. 도 3을 참조하면, PPG 신호는 수축기와 이완기가 주기(P)를 가지고 반복되는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라 측정된 PPG 신호는 예컨대 심박수 측정에 사용될 수 있다. 일 실시예로서 심박수 측정은, PPG 신호의 최소 밝기점을 찾아 변화량을 분석하고, 특정 문턱치 이상에서의 변화만을 측정하여 주파수 변환을 통해 빈도수를 측정할 수 있다. 그 결과 초당 몇 번의 펄스가 발생하는 지를 알 수 있고, 이것을 이용해 심박수를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른면 전자장치(200)가 도 4에 도시된 바와 같이PPG 측정 모듈(400)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 PPG 측정 모듈(400)은 다른 파장 특성을 갖는 복수의 광원들을 구비할 수 있다. 예를들면 PPG 측정모듈(400)은 green, red, infrared 등 다른 파장대를 갖는 여러 개의 광원을 포함할 수 있다. PPG 측정 모듈(400)에 의하면 측정 목적이나 측정 환경에 맞는 광원을 선택하여 PPG 신호를 측정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PPG 측정 모듈(400)은, 측정 모드 선택부(410), PPG 신호 감지부(420), 주변 환경 센싱부(430), 제어부(440) 및 광원부(450)를 포함할 수 있다.
측정 모드 선택부(410)는 PPG 신호를 측정하는 목적에 따라 측정 모드를 선택하여 선택된 측정 모드를 제어부(440)에 전달할 수 있다. 측정 모드의 선택은 초기 설정에 의하여 이루어질 수도 있고, 사용자 입력에 의하여 이루어질 수도 있다. 이외에도 다양한 방식으로 측정 모드가 결정될 수 있다. 측정 모드는 예컨대, 심박수(heart rate) 측정 모드, 산소 포화도 측정 모드 등을 포함할 수 있다.
PPG 신호 감지부(420)는 광원부(450)에 포함된 어느 하나의 광원으로부터 조사되고, 피측정자의 조직에서 투과되거나 반사되는 광을 감지할 수 있다. 감지된 결과는 제어부(440)로 전달할 수 있다. 예컨대, PPG 신호 감지부(420)는 광을 감지하는 광센서를 포함할 수 있다.
주변 환경 센싱부(430)는 다양한 센서들을 이용하여 광혈류 측정이 이루어지는 주변 환경 정보를 수집하여 제어부(440)에 전달할 수 있다. 예컨대, 온도 센서를 이용하여 주변 온도 또는 피측정자의 체온을 센싱할 수 있고, 별도의 광 센서를 이용하여 주변 환경의 빛 정보를 센싱할 수 있으며, 모션 센서를 이용하여 전자 장치(200)의 움직임 또는 피측정자의 움직임을 센싱할 수 있다. 또한, 이미지 센서를 이용하여 피측정자의 피부색을 센싱할 수도 있다. 주변 환경 센싱부(430)는 도 2의 센서 모듈(240)을 포함할 수 있다.
제어부(440)는 측정 모드 선택부(410), PPG 신호 감지부(420) 및 주변 환경 센싱부(430)의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 광원의 특성을 결정할 수 있다. 광원의 예시로써LED를 들 수 있고, 제어부(440)가 복수의 LED들 중 어느 하나의 LED를 선택하는 것으로 광원의 특성을 결정할 수 있다.다만, 이에 한정되는 것은 아니고 제어부(440)는 다양한 방식으로 광원의 특성을 결정할 수 있다. 그리고 제어부(440)는 PPG 신호 감지부(420)의 출력에 기초하여 PPG 신호를 검출하고, 검출된 PPG 신호를 연산하여 피측정자의 건강 정보와 관련된 생체 수치, 예컨대 심박수나 산소포화도 등을 측정할 수 있다.
예컨대, 제어부(440)는 신호 처리부(441) 및 광원 구동부(442)를 포함할 수 있다.
신호 처리부(441)는 측정 모드 선택부(410), PPG 신호 감지부(420) 및 주변 환경 센싱부(430)의 출력을 수신하여 신호를 처리하는 역할을 할 수 있다.
예컨대 신호 처리부(441)는 PPG 신호 감지부(420)의 출력 신호로부터 PPG 신호를 검출할 수 있다. 그리고, 검출된 PPG 신호를 연산하여 측정 목적에 부합하는 생체 수치를 도출할 수 있다. 도출된 생체 수치는 사용자가 확인 가능하도록 표시부를 통하여 시각적 또는 청각적으로 출력될 수 있다.
또한, 신호 처리부(441)는 측정 모드 선택부(410)의 출력 신호로부터 현재 설정된 측정 모드 정보를 도출할 수 있다. 예컨대, 현재 설정된 측정 모드가 심박수 측정 모드인지 산소포화도 측정 모드인지에 대한 정보를 도출할 수 있다.
그리고, 신호 처리부(441)는 주변 환경 센싱부(430)의 출력 신호로부터 주변 환경 정보를 도출할 수 있다. 예컨대, 현재 주변 온도 정보, 피측정자의 체온 정보, 주변 환경의 빛 정보, 전자 장치(200)의 움직임 또는 피측정자의 움직임 정보 또는 피측정자의 피부색 정보 중 적어도 하나의 정보를 도출할 수 있다.
광원 구동부(442)는 검출된 PPG 신호, 측정 모드 정보 및 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여 다른 파장 특성을 갖는 광원 중 어느 하나를 선택하여 구동시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 검출된 PPG 신호, 측정 모드 정보 및 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여 선택된 광원의 광량 특성을 조절할 수 있다.
아래는 광원 구동부(442)가 광원의 특성을 선택하는 다양한 실시예를 나타낸다.
예컨대, 측정 모드 정보가 산소포화도 측정 모드인 경우, 산소포화도 측정을 위하여 red 및 infrared 파장 특성을 갖는 광원이 선택될 수 있다. 일반적으로, 적색광이 옥시헤모글로빈을 통과할 때 흡수율은 디옥시헤모글로빈 보다 낮고, 적외광이 통과할 때 흡수율은 디옥시헤모글로빈 보다 크다. 이 차이는 산소포화도 계산을 위한 기본 원리로 사용될 수 있다. 따라서, 산소포화도 측정을 위해서는 광원부(450)의 red와 infrared 파장 특성을 갖는 두 개의 광원을 선택할 수 있다.
반면, 심박수 측정 모드인 경우에는 PPG 신호의 맥동 성분을 분석하는 것이기 때문에, 별도의 파장 특성 선택을 하지 않을 수 있다.
주변 환경 정보가 주변 온도 또는 피측정자의 체온 정보를 포함하고 있고, 해당 온도가 기준치보다 낮게 감지되는 경우에는 파장이 비교적 긴 특성을 갖는 광원, 예컨대 infrared 특성의 광원을 선택할 수 있다. 파장이 긴 특성을 갖는 광을 이용하는 것이 추위에 유리하기 때문이다. 일 실시예에 따르면, 측정된 온도 정보에 기초하여 그 레벨에 상응하는 파장 특성을 갖는 광원이 선택될 수 있다.
주변 환경 정보가 주변 환경의 빛 정보를 포함하고 있는 경우에는, 상기 주위 환경의 빛이 PPG 신호 측정 시 노이즈로 작용할 수 있으므로, 상기 주변 환경 빛의 파장 대를 확인하여 해당 파장 대 이외의 파장 대를 갖는 광원을 선택할 수 있다.
또한, 주변 환경 정보가 전자 장치(200)의 움직임 또는 피측정자의 움직임에 대한 정보를 포함하고 있고, 해당 정보에 의하여 움직임이 기준치 이상으로 발생하고 있다고 감지되는 경우에는 파장이 비교적 짧은 특성을 갖는 광원, 예컨대 green 특성의 광원을 선택할 수 있다. 파장이 짧은 특성을 갖는 광을 이용하는 것이 움직임에 유리하기 때문이다. 일 실시예에 따르면, 측정된 움직임 정보에 기초하여 그 레벨에 상응하는 파장 특성을 갖는 광원이 선택될 수 있다.
그리고, 주변 환경 정보가 피측정자의 피부색 정보를 포함하고 있고, 피부색이 기준치보다 어두운 계열로 감지되는 경우에는 파장이 짧은 특성을 갖는 광원, 예컨대 green 특성의 광원 선택은 지양할 수 있다. Green 특성의 광은 밝기에 영향을 많이 받기 때문이다. 따라서 피부색이 비교적 밝은 계열로 감지되는 경우에는 파장이 짧은 특성을 갖는 광원을 선택할 수 있고, 피부색이 비교적 어두운 계열로 감지되는 경우에는 파장이 비교적 긴 특성을 갖는 광원을 선택할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 측정된 피부색 정보에 기초하여 그 레벨에 상응하는 파장 특성을 갖는 광원이 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 온도 정보, 움직임 정보 및 피부색 정보 각각을 고려할 뿐만 아니라 이들의 조합을 고려하여 광원의 파장 특성이 결정될 수 있다.
검출된 PPG 신호는 피측정자마다 다른 특성을 가질 수 있다. 광혈류 측정에 영향을 미치는 요소가 사람마다 각각 다른 특성을 가질 수 있기 때문이다. 따라서, 사람마다 바람직한 PPG 신호를 생성할 수 있는 광원의 파장 특성이 다를 수 있다. 일 실시예에 따른 광원 구동부(442)는 검출된 PPG 신호를 감지하여, 검출된 PPG 신호가 분석에 용이하지 않게 왜곡되어 있다고 판단되는 경우에는 다른 파장 특성을 갖는 광원을 선택하도록 할 수 있다. 바람직한 PPG 신호를 획득할 때까지 계속하여 다른 파장 특성을 갖는 광원을 선택하도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 광원 구동부(442)는 검출된 PPG 신호에 기초하여 선택된 광원의 광량을 조절할 수 있다.
검출된 PPG 신호가 측정이 용이한 적정 구간에 포함되지 않는 경우, 예컨대 PPG 신호의 크기가 너무 작아 노이즈와의 비율 즉 SNR이 매우 낮은 구간으로 검출되거나, 크기가 너무 커서 신호 포화(saturation) 영역으로 검출되는 경우에는 PPG 신호가 적정 구간에서 신호를 생성할 수 있도록 광원의 광량을 조절할 수 있다.
PPG 신호가 SNR이 매우 낮은 구간으로 감지되는 경우, 즉 PPG 신호의 크기가 기준치보다 낮다고 감지되는 경우에는 선택된 광원의 광량을 증가시킬 수 있다. 반면, PPG 신호가 포화 상태인 경우, 선택된 광원의 광량을 감소시킬 수 있다.
광원부(450)는 다양한 파장대를 갖는 복수의 광원에 대한 예시로서, 일 실시예에 따르면 다양한 파장 특성을 갖는 광원들(광원1~광원n)을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자 장치(200)의 광혈류 측정 방법의 개략적인 순서도이다.
우선, 전자 장치(200)는 510 동작에서, 광혈류 측정 목적에 따라 측정 모드를 선택할 수 있다. 그리고, 520 동작에서, 초기 설정에 따라 PPG 신호를 측정할 수 있다. 이때 PPG 신호 측정의 초기 설정은 디폴트로되어 있을 수도 있고, 510 동작에서 설정된 측정 모드에 따라서 설정이 이루어질 수도 있다. 전자 장치(200)는 530 동작에서, 주변 환경 정보를 센싱할 수 있다. 센싱된 주변 환경 정보는 앞에서 설명한 바와 같이, 온도, 움직임 및 피부색 정보 등을 포함할 수 있다. 전자 장치(200)는 540 동작에서, 선택된 측정 모드, 측정된 PPG 신호 및 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나를 이용하여 광원 특성을 결정할 수 있다. 광원 특성의 결정은, 예컨대 다양한 파장 특성을 갖는 복수의 광원 중에서 일부를 선택하는 것과 선택된 광원의 광량 특성을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(200)의 광혈류 측정 방법 중 측정 모드 및 측정된 PPG 신호를 고려하는 실시예에 대한 순서도이다.
우선, 전자 장치(200)는 610 동작에서, 광혈류 측정 목적에 따라 측정 모드를 선택할 수 있다. 그리고, 620 동작에서, 선택된 측정 모드에 따라 특정 파장 특성을 갖는 광원, 예컨대 광원을 선택할 수 있다. 이후 630 동작에서, 선택된 광원을 기초로 PPG 신호를 측정할 수 있다.
전자 장치(200)는 640 동작에서, 측정된 PPG 신호의 왜곡 여부를 판단할 수 있다. 왜곡 여부는 측정된 PPG 신호의 분석에 용이한지 여부를 판단될 수 있다. 즉, 해당 파장 특성에서 임계치를 벗어난 왜곡된 PPG 신호가 검출되는 경우에는, 650 동작에서 다른 파장 특성을 갖는 광원을 선택하여 다시 해당 광원을 기초로 PPG 신호를 측정할 수 있다. 해당 파장 특성에서 임계치를 기준으로 정상 범위 내의 PPG 신호가 검출되는 경우에는, 660 동작에서 PPG 신호 세기의 적정 여부를 판단할 수 있다. PPG 신호 세기의 적정 여부는 PPG 신호에 SNR이 낮은지 여부 및 PPG 신호가 포화 상태인지 여부를 검출하는 방식으로 판단될 수 있다.
만약, PPG 신호 세기가 비적정한 것으로 판단되는 경우에는, 670 동작에서 선택된 광원의 광량 특성을 조절할 수 있다. 만약, PPG 신호의 SNR이 낮게 판단되는 경우에는 선택된 광원의 광량을 증가시킬 수 있고, PPG 신호가 포화 상태로 판단되는 경우에는 광원의 광량을 감소시킬 수 있다.
PPG 신호의 세기가 적정 범위 내로 판단되는 경우에는, 680 동작에서 해당 PPG 신호를 최종 PPG 신호로 결정할 수 있다. 전자 장치(200)는 결정된 최종 PPG 신호를 이용하여 측정 목적에 부합하는 생체 수치를 연산하여 도출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치(200)의 광혈류 측정 방법 중 주변 환경 정보를 고려하는 실시예에 대한 순서도이다.
전자 장치(200)는 710 동작에서, 온도, 주변 빛, 움직임 및 피부색 등과 같은 다양한 주변 환경 정보 중 적어도 하나의 정보를 센싱할 수 있다. 그리고, 720 동작에서 센싱된 적어도 하나의 주변 환경 정보에 기초하여 그에 적합한 파장 특성을 갖는 광원, 즉 광원을 선택할 수 있다. 주변 환경 정보에 적합한 파장 특성은 앞서 도 4에서 설명된 바와 같다. 전자 장치(200)는 730 동작에서 선택된 광원을 기초로 PPG 신호를 측정할 수 있다.
이후 전자 장치(200)는 740 동작에서, 측정된 PPG 신호 세기의 적정 여부를 판단할 수 있다. 만약, PPG 신호 세기가 비적정한 것으로 판단되는 경우에는, 750 동작에서 선택된 광원의 광량 특성을 조절할 수 있다. 만약, PPG 신호의 SNR이 낮게 판단되는 경우에는 선택된 광원의 광량을 증가시킬 수 있고, PPG 신호가 포화 상태로 판단되는 경우에는 광원의 광량을 감소시킬 수 있다.
PPG 신호의 세기가 적정 범위 내로 판단되는 경우에는, 760 동작에서 해당 PPG 신호를 최종 PPG 신호로 결정할 수 있다. 전자 장치(200)는 결정된 최종 PPG 신호를 이용하여 측정 목적에 부합하는 생체 수치를 연산하여 도출할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 도 6 및 도 7의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 측정 모드, PPG 신호 및 주변 환경 정보를 다양하게 고려하여 광원의 특성을 결정하는 모든 실시예를 포함하는 것임을 당업자라면 잘 알 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그래밍 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 하나 이상의 프로세서 (예: 상기 프로세서 (120))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리 (130)가 될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는, 예를 들면, 상기 프로세서(120)에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트 (sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 마그네틱 매체(Magnetic Media)와, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광기록 매체(Optical Media)와, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media)와, 그리고 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령(예: 프로그래밍 모듈)을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그래밍 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그래밍 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. PPG(Photoplethysmography)신호 측정 또는 주변 환경 정보 센싱 중 적어도 하나를 수행하는 동작; 및
    상기 측정된 PPG 신호 또는 상기 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여, PPG 신호 측정을 위한 광원의 특성을 결정하는 동작을 포함하는 광혈류 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주변 환경 정보 센싱은, 사용자의 피부 온도, 주변 환경의 온도, 주변 환경의 빛, 사용자의 움직임 또는 사용자의 피부색 중 적어도 하나를 센싱하는 것을 포함하는 광혈류 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 PPG 신호 측정은, 초기 설정, 측정 모드 또는 상기 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 응답하여 선택된 광원의 특성에 기초하여 수행되는 광혈류 측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 측정 모드로서 심박수(heart rate) 측정 모드 또는 산소 포화도 측정 모드 중 하나를 선택하는 동작을 더 포함하는 광혈류 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원의 특성을 결정하는 동작은,
    상기 광원의 파장 특성 및 광량 특성 중 적어도 하나를 결정하는 것을 포함하는 광혈류 측정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원의 특성을 결정하는 동작은,
    상기 측정된 PPG 신호의 왜곡 여부를 판단하는 동작; 및
    상기 측정된 PPG 신호가 왜곡된 것으로 판단되면, 상기 광원의 파장 특성을 조정하는 동작을 포함하는 광혈류 측정 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 광원의 특성을 결정하는 동작은,
    상기 측정된 PPG 신호의 세기의 적정 여부를 판단하는 동작; 및
    상기 측정된 PPG 신호의 세기가 적정하지 않은 경우, 상기 광원의 광량 특성을 조정하는 동작을 포함하는 광혈류 측정 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정된 PPG 신호의 왜곡 여부를 판단하는 동작;
    상기 측정된 PPG 신호가 왜곡된 것으로 판단되면, 상기 광원의 파장 특성을 조정하는 동작;
    상기 측정된 PPG 신호가 정상 범위 내인 것으로 판단되면, 상기 측정된 PPG 신호의 세기의 적정 여부를 판단하는 동작; 및
    상기 측정된 PPG 신호의 세기가 적정하지 않은 경우, 상기 광원의 광량 특성을 조정하는 동작을 포함하는 광혈류 측정 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 결정된 광원의 파장 특성에 따라 대응하는 광원을 선택하는 동작을 더 포함하는 광혈류 측정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결정된 광원의 광량 특성에 따라 상기 선택된 광원의 광량을 조절하는 동작을 더 포함하는 광혈류 측정 방법.
  11. 서로 다른 파장 특성을 갖는 복수의 광원;
    상기 복수의 광원 중 적어도 하나로부터 조사되고, 사용자의 조직에서 투과되거나 반사되는 광을 감지하는 PPG(Photoplethysmography) 신호 감지부; 및
    상기 PPG 신호 감지부의 출력 신호로부터 PPG 신호를 검출하고, 상기 검출된 PPG 신호에 기초하여 상기 복수의 광원 중 적어도 하나를 선택하는 제어부를 포함하는 전자 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    심박수(heart rate) 측정 모드 또는 산소 포화도 측정 모드 중 어느 하나를 선택하는 측정 모드 선택부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 PPG 신호 또는 상기 측정 모드 선택부에서 선택된 측정 모드 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 광원 중 적어도 하나를 선택하는 전자 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    사용자의 피부 온도, 주변 환경의 온도, 주변 환경의 빛, 사용자의 움직임 또는 사용자의 피부색 중 적어도 하나를 센싱하는 주변 환경 센싱부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 PPG 신호, 측정 모드 또는 상기 주변 환경 센싱부에서 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 복수의 광원 중 어느 하나를 선택하는 전자 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 PPG 신호의 왜곡 여부를 판단하고, 상기 검출된 PPG 신호가 왜곡된 것으로 판단되면 다른 파장 특성을 갖는 광원을 선택하는 전자 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 검출된 PPG 신호의 세기의 적정 여부를 판단하고, 상기 검출된 PPG 신호의 세기가 적정하지 않은 경우 상기 선택된 광원의 광량을 조정하는 전자 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 PPG 신호의 왜곡 여부를 판단하고, 상기 검출된 PPG 신호가 왜곡된 것으로 판단되면 다른 파장 특성을 갖는 광원을 선택하며, 상기 검출된 PPG 신호가 정상 범위 내인 것으로 판단되면 상기 검출된 PPG 신호의 세기의 적정 여부를 판단하고, 상기 측정된 PPG 신호의 세기가 적정하지 않은 경우 상기 선택된 광원의 광량을 조정하는 전자 장치.
  17. PPG(Photoplethysmography)신호 측정 또는 주변 환경 정보 센싱 중 적어도 하나를 수행하는 동작 및 상기 측정된 PPG 신호 또는 상기 센싱된 주변 환경 정보 중 적어도 하나에 기초하여, PPG 신호 측정을 위한 광원의 특성을 결정하는 동작을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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