KR20150083000A - 전자장치의 심박수 측정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

전자장치의 심박수 처리 방법이, PPG신호를 감지하는 동작과, 상기 측정된 PPG신호로부터 제1심박수를 생성하는 동작과, 상기 측정된 PPG신호로부터 제2심박수를 생성하는 동작과, 상기 제1심박수와 제2심박수를 분석하여 출력 심박수를 결정하는 동작과, 상기 출력 심박수를 표시하는 동작을 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예가 가능하다.

Description

전자장치의 심박수 측정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING A HEART RATE USING PHOTOPLETHYSMOGRAPHY IN A ELECTRONIC DEVICE}

본 개시의 다양한 실시예는 전자 장치에서 광혈류량을 측정하여 심박수를 계산 및 표시할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

전자장치는 다양한 기능들이 탑재하고 있다. 예를들면 전자장치는 광혈류량 (PPG: Photoplethysmography)을 측정하여 심박수를 계산할 수 있다. 심장이 수축/이완을 반복하면서 말초혈관의 혈류량이 변화하게 되고 혈관의 부피가 변하게 된다. 상기 광혈류량 검사(이하 PPG라 칭한다)는 혈관의 변화에 따른 빛의 투과량을 측정하여 심장의 박동을 파형으로 보여 주는 기술로서, 혈관내 혈액양의 변화나 산소포화도를 측정하는데 사용할 수 있다.

상기 PPG를 이용한 심박수 계산을 하기 위해서는 포토다이오드에서 받아 들이는 빛의 양을 측정하여, ADC로 변환한 다음 심박수(heart rate: 이하 HR이라 칭한다) 값을 계산할 수 있다. 그러나 심박수의 측정을 시작할 때 장치가 안정화되는데에는 일정 시간이 필요할 수 있다. 예를들면 상기 HR 값을 계산하기 위해서는 센서에서 감지되는 PPG신호에 섞여 있는 주변 광의 유입에 의한 잡음, 장치의 움직임(Motion)에 의한 영향들을 제거할 수 있는 시간이 필요할 수 있다. 따라서 전자장치가 심박수 측정을 시작하는 시점에서는 안정된 측정 결과값을 처리할 수 있는 시간 동안 잘못 측정된 HR 결과값을 출력할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은 PPG 신호를 분석하여 적절한 HR 출력 데이터를 제공하는 방법을 제안한다.

본 개시의 다양한 실시예들에 따른 전자장치의 심박수 처리방법은 PPG신호를 감지하는 동작과, 상기 측정된 PPG신호로부터 제1심박수를 생성하는 동작과, 상기 측정된 PPG신호로부터 제2심박수를 생성하는 동작과, 상기 제1심박수와 제2심박수를 분석하여 출력 심박수를 결정하는 동작과, 상기 출력 심박수를 표시하는 동작을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전자장치의 심박수 처리 방법이, 심박수 측정 시작시 PPG신호로부터 제1심박수를 생성하여 출력하는 동작과, 상기 장치의 움직임을 감지하고, 감지된 움직임에 따라 상기 PPG신호를 보정한 후, 상기 보정된 PPG신호로부터 제2심박수를 생성하는 동작과, 상기 제1심박수와 제2심박수를 분석하며, 상기 제2심박수가 안정된 출력을 하면 상기 제2심박수를 출력심박수로 결정하는 동작과, 상기 출력 심박수를 표시하는 동작을 포함할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전자장치가, PPG신호를 감지하는 광센서와, 장치 상태를 감지하는 센서부와, 상기 측정된 PPG신호로부터 제1심박수, 제2심박수를 생성하고, 상기 제1심박수 및 제2심박수를 분석하여 출력 심박수를 결정하는 제어부와, 상기 결정된 심박수를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방법 및 장치는 PPG를 이용한 HR 측정 방법을 제공할 수 있다. HR 표시 방법에 있어서, 안정된 HR 값들을 취득하기 전까지 센서로부터 측정되는 PPG신호를 출력 HR로 표시하며, 안정된 HR 값을 취득하게 되었을 때, 해당 값을 출력으로 제공하는 방법을 제시하여, 사용자가 자신의 HR 값이 표시될 때까지 실제값과 차이가 많이나는 오정보를 표시하는 동작을 최소화할 수 있다.

도 1은 다양한 실시예에 따른, 전자 장치 101을 포함하는 네트워크 환경 100를 도시한다.
도 2는 heart rate 측정모듈을 포함하는 전자장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3A는 LED와 포토 다이오드를 이용하여 PPG를 측정하는 일예를 도시하는 도면이다.
도 3B는 광센서에서 출력되는 PPG신호와 PPI 계산을 예시하는 도면이다.
도 3C는 전자장치에서 심박수를 측정할 때 실제 심박수와 측정된 심박수의 관계를 설명하기 위한 도면이다
도 4는 전자장치에서 심박수를 측정하는 제어부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5A 및 도 5B는 제1HR생성부에서 초기 심박수 HR1을생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시하는 도면이다.
도 7은 전자장치에서 heart rate를 측정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 전자장치에서 PPG신호를 이용하여 심박수를 계산하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 전자장치에서 PPG신호 및 센서를 이용하여 심박수를 계산하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 10은 전자장치에서 HR 측정 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 전자장치에서 HR 측정 절차의 다른 예를 도시하는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시예의 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 실시예에서 사용될 수 있는“포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "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 실시예에서 사용된 “제 1,”“제2,”“첫째,”또는“둘째,”등의 표현들은 다양한 실시예들의 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 구분하기 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 다양한 실시예의 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, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 발명의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예를 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 발명의 다양한 실시예가 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 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, heart rate 측정 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 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(smart watch))중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 heart rate 측정 기능을 갖춘 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’s machine) 또는 상점의 POS(point of sales) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 heart rate 측정 기능을 포함한 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 발명의 다양한 실시예에 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 101을 포함하는 네트워크 환경 100를 도시한다. 도 1을 참조하면, 상기 전자 장치 101는 버스 110, 프로세서 120, 메모리 130, 입출력 인터페이스 140, 디스플레이 150, 통신 인터페이스 160 및 heart rate 측정 모듈170을 포함할 수 있다.

상기 버스 110는 전술한 구성요소들을 서로 연결하고, 전술한 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지)을 전달하는 회로일 수 있다.

상기 프로세서 120는, 예를 들면, 상기 버스 110를 통해 전술한 다른 구성요소들(예: 상기 메모리 130, 상기 입출력 인터페이스 140, 상기 디스플레이 150, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 heart rate 측정 모듈170 등)로부터 명령을 수신하여, 수신된 명령을 해독하고, 해독된 명령에 따른 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.

상기 메모리 130는, 상기 프로세서 120 또는 다른 구성요소들(예: 상기 입출력 인터페이스 140, 상기 디스플레이 150, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 heart rate 측정 모듈170 등 )로부터 수신되거나 상기 프로세서 120 또는 다른 구성요소들에 의해 생성된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 상기 메모리 130는, 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 131은 나머지 다른 프로그래밍 모듈들, 예를 들면, 상기 미들웨어 132, 상기 API 133 또는 상기 어플리케이션 134에 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 131은 상기 미들웨어 132, 상기 API 133 또는 상기 어플리케이션 134에서 상기 전자 장치 101의 개별 구성요소에 접근하여 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.

상기 미들웨어 132는 상기 API 133 또는 상기 어플리케이션 134이 상기 커널 131과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 미들웨어 132는 상기 어플리케이션 134로부터 수신된 작업 요청들과 관련하여, 예를 들면, 상기 어플리케이션 134 중 적어도 하나의 어플리케이션에 상기 전자 장치 101의 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 133는 상기 어플리케이션 134이 상기 커널 131 또는 상기 미들웨어 132에서 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 134는 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 134은 상기 전자 장치 101와 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 101와 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 134은 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 134은 음악 재생과 관련된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 유사하게, 외부 전자 장치가 모바일 의료기기인 경우, 상기 어플리케이션 134은 건강 관리와 관련된 어플리케이션을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 어플리케이션 134은 전자 장치 101에 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 140은, 입출력 장치(예: 센서, 키보드 또는 터치 스크린)를 통하여 사용자로부터 입력된 명령 또는 데이터를, 예를 들면, 상기 버스 110를 통해 상기 프로세서 120, 상기 메모리 130, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 상기 heart rate 측정 모듈170에 전달할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스 140은 터치 스크린을 통하여 입력된 사용자의 터치에 대한 데이터를 상기 프로세서 120로 제공할 수 있다. 또한, 상기 입출력 인터페이스 140은, 예를 들면, 상기 버스 110을 통해 상기 프로세서 120, 상기 메모리 130, 상기 통신 인터페이스 160, 또는 상기 heart rate 측정 모듈170로부터 수신된 명령 또는 데이터를 상기 입출력 장치(예: 스피커 또는 디스플레이)를 통하여 출력할 수 있다. 예를 들면, 상기 입출력 인터페이스 140은 상기 프로세서 120를 통하여 처리된 음성 데이터를 스피커를 통하여 사용자에게 출력할 수 있다.

상기 디스플레이 150은 사용자에게 각종 정보(예: 멀티미디어 데이터 또는 텍스트 데이터 등)을 표시할 수 있다.

상기 통신 인터페이스 160은 상기 전자 장치 101와 외부 장치(예: 전자 장치 104 또는 서버 106) 간의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 인터페이스 160은 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크 162에 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.

한 실시예에 따르면, 상기 네트워크 162는 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 101와 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.

도 2는 heart rate 측정모듈을 포함하는 전자장치의 구성을 도시하는 도면이다. 상기 전자장치는 제어부200, 저장부210, 광센서220, 센서부230, 표시부240 및 입력부250을 포함할 수 있다.

상기 도 2를 참조하면, 광센서220은 광혈류량을 측정하기 위한 광을 발생하는 발광부와, 혈관의 이완 및 수축에 따라 변화되는 광을 수신하는 수광부를 포함하며, 피부의 혈관 이완 및 수축에 따른 광변화에 따라 광혈류량을 감지할 수 있다. 센서부230은 장치의 움직임을 감지하는 센서, 장치 주변의 밝기를 감지하는 센서들을 구비할 수 있다. 여기서 상기 장치의 움직임을 감지하는 센서는 3축 가속도센서가 될 수 있다. 그리고 상기 전자장치가 착용이 가능한 전자장치(wearable electronic device)(예를들면 watch type의 장치)인 경우 착용 여부를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다. 이하의 설명에서 상기 광센서220은 PPG센서와 동일한 의미로 사용될 것이다.

제어부200은 상기 광센서220에서 측정된 광혈류량으로부터 제1심박수를 생성하고, 상기 센서부230에서 감지되는 장치의 움직임에 따라 상기 광센서220에서 출력되는 광혈류량을 보정한 후 상기 보정된 광혈류량으로부터 제2심박수를 생성할 수 있다. 그리고 상기 제어부200은 상기 제1심박수와 제2심박수 분석하여 심박수를 결정하며, 상기 결정된 심박수를 표시하도록 제어할 수 있다.

저장부210은 전자장치의 동작을 제어하기 위한 프로그램 및 데이터들을 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부210은 광혈류량에 대응되는 심박수 값들을 저장할 수 있다.

표시부240은 상기 제어부200의 제어하에 심박수를 표시할 수 있다. 입력부250은 상기 휴대단말기의 동작 명령 및 통신을 위한 키 데이터 등을 발생할 수 있다. 여기서 상기 표시부240 및 입력부250은 일체화된 터치 스크린으로 구현할 수 있다.

도 3A는 LED와 포토 다이오드를 이용하여 PPG를 측정하는 일예를 도시하는 도면이다.상기 도 3A를 상기 혈류량 검사(PPG: Photoplethysmography)는 광을 이용하여 손끝 등 동맥이 지나는 신체 부위에서 혈관 내 혈액양의 변화나 산소포화도를 측정하는 기술이 될 수 있다. 예를들면 심장이 수축 이완을 반복하면서 변화되는 말초혈관의 부피가 변화될 수 있으며, 상기 광센서220은 상기 혈관의 부피 변화에 따른 빛의 투과량을 감지하여 PPG신호를 발생할 수 있다. 상기 광센서220은 광을 발생하는 발광부310과 광을 수광하는 수광부315로 구성될 수 있다. 예들들면 상기 발광부310은 발광 다이오드가 될 수 있으며, 상기 수광부315는 포토다이오드가 될 수 있다. 광센서220의 손가락을 위치시키면, 상기 도 3A에 도시된 바와 같이 뼈325를 감싸고 있는 피부320이 광센서220에 접촉될 수 있다. 이때 상기 광센서220의 발광다이오드310에서 발광되는 빛은 피부320을 통해 포토다이오드315에 인가될 수 있으며, 포토다이오드315는 빛의 투과량 변화를 감지할 수 있다. 예를들면 손가락을 광센서220의 부위에 밀착시키면, 발광다이오드310발광되는 빛이 손가락의 여러 매질을 지나 확산 및 분산되면서 넓게 퍼지게 되고, 그 중의 일부를 포토다이오드315를 통해 검출할 수 있다. 상기 광센서220은 발광다이오드310에서 발광되는 빛이 측정하고자 하는 신체 부위320을 투과한 후 반대측 포토다이오드315에서 신호를 검출하는 투과형 방법, 또는 발광다이오드310에서 발광되는 빛을 측정하고자 하는 신체 부위에 입사시킨 후 반사되어 나오는 신호를 검출하는 반사형 방법 중에 한가지 방법을 사용할 수 있다. 상기 PPG 측정을 위한 발광다이오드310의 광원으로는 green, red또는 infrared를 사용할 수 있다.

도 3B는 광센서에서 출력되는 PPG신호와 PPI(peak to peak interval) 계산을 예시하는 도면이다.

상기 도 3B를 참조하면, 상기 광센서220은 심박수에 따라 수축기에는 손가락에 혈액이 많아져 약간 어둡게 되고, 이완기에는 혈액이 빠지면서 손가락이 밝아지는 변화를 감지할 수 있다. 수축기일 때는 포토다이오드315에서 검출되는 광량은 345와 같이 적어지며, 이완기일 때에는 포토다이오드315에서 검출되는 광량이 340과 같이 많아지는 PPG신호를 출력할 수 있다. 상기 제어부200은 상기 검출되는 광량의 변화량을 분석하여 PPG 신호를 출력하고, 상기 PPG 신호를 분석하여 상기 PPG 신호의 검출된 peak의 PPI를 검출하여 심박수를 결정할 수 있다. 예를들면 상기 제어부200은 340과 같은 PPG신호의 PPI 350 또는 345와 같이 최소값을 가지는 간격(예를들면 펄스의 주기)을 측정하고, 그 결과 초당 몇 번의 펄스가 발생하는지를 계산하여 심박수를 결정할 수 있다.

도 3C는 전자장치에서 심박수를 측정할 때 실제 심박수와 측정된 심박수의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

상기 도 3C를 참조하면, 심박수를 측정할 때 광센서220에서 출력되는 PPG신호에 포함되는 주변 광의 유입에 따른 잡음 및 장치의 움직임에 따른 영향 등을 제거하여야 정확한 심박수를 측정할 수 있다. 따라서 심박수를 측정할 때 이런 외부 요인을 제거하면서 안정된 PPG신호를 측정할 수 있는 시간을 필요로 할 수 있다. 예를들면, 도 3C에 도시된 바와 같이 초기 심박수 측정 구간에서는 신호처리에 의한 HR값이 심박수를 측정할 때, 초기 구동 시점에서는 시 370과 같이 신호처리에 의해 측정되는 HR 값은 참조번호 370과 같은 실제 HR값과 380과 같은 차이값을 가질 수 있다. 따라서 심박수를 측정할 때, 초기 구동시간에서는 광센서220에서 출력되는 PPG신호를 이용하여 심박수를 결정 및 표시하고, 일정 시간이 경과된 후 전자장치가 안정화되는 시간에서 장치의 움직임 및 외부 잡음 요인을 제거한 PPG신호를 이용하여 심박수를 출력하는 방법이 효과적일 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에서는 HR 측정 방법에서, 안정된 HR 값을 취득하기 위하여, 외부 환경을 분석처리 혹은 적응필터(Adaptive filter) 처리가 포함될 수 있다. 상기 프로세서 수가 증가에 따라 안정된 HR 출력 생성 지연이 발생될 수 있다. 상기 안정된 HR 값을 취득하기 전까지 프로세스 수가 적은 방법에 의하여 HR을 출력할 수 있다. 도 4는 전자장치에서 심박수를 측정하는 제어부의 구성을 도시하는 도면이다. 제어부200은 변환부410, 제1HR생성부420, 제2HR생성부430 및 HR처리부400을 포함할 수 있다.

상기 도 4를 참조하면, 변환부410은 상기 광센서220에서 출력되는 PPG신호를 증폭 및 디지털신호로 처리할 수 있다. 상기 변환부410은 상기 제어부200와 광센서220의 사이에 위치될 수 있다. 제1 HR생성부420은 상기 변환부410에서 출력되는 PPG신호를 PPI를 계산하여 HR1 신호를 발생할 수 있다. 그리고 상기 제2 HR생성부430은 센서부230에서 출력되는 장치의 움직임(motion) 성분을 적응필터(adaptive filter)을 이용하여 필터링하며, 상기 적응필터의 출력을 상기 변환부410에서 출력되는 PPG신호에 인가하여 장치의 움직임을 보상하는 PPG신호를 이용하여 HR2를 생성할 수 있다. 예를들면 상기 센서부230은 가속도센서가 될 수 있다.

HR처리부400은 상기 생성된 HR1 및 HR2를 분석하여 최종적인 HR을 출력할 수 있다. 상기 HR처리부400은 초기 구동시 HR1 및 HR2의 차이값을 분석하여 출력되는 HR을 결정할 수 있다. Heart rate 측정 모듈을 구비하는 전자장치는 상기 광센서220은 PPG신호를 생성할 수 있다. 예를들면 상기 광센서220은 LED에서 빛을 발생하고, LED에서 나온 빛이 사용자의 피부 속으로 전달된 뒤, 포토다이오드에서 빛의 일부를 검출하여 PPG신호를 발생할 수 있다. 그리고 상기 PPG신호는 변환부410에서 증폭되고, ADC 변환을 통해 디지털 데이터로 변환될 수 있다. 상기 PPG 데이터는 전자장치의 Motion에 의한 영향을 보상하는 알고리즘을 통해 보상된 PPG 데이터로 변환될 수 있으며, 보상된 PPG 데이터를 이용하여 HR신호를 생성 및 출력할 수 있다.

본 개시의 다양할 실시예에 따른 전자장치는 상기 HR을 생성 및 출력할 때, HR1을 생성하는 구성과 안정적인 HR값인 HR2를 생성하는 구성을 포함할 수 있다. 상기 HR1과 HR2의 값 차이가 많이 난다는 것은 초기상태에 안정적인 HR 값이 계산되지 않는 것이라고 할 수 있다. 따라서 HR1과 HR2 값을 비교하여 최종적인 HR을 결정한다. 예를들면 상기 HR1 및 HR2의 차이값이 미리 정해 놓은 문턱치(threshold 또는 기준값) 이상의 값을 가지면 HR1을 출력 값으로 표시하고, 상기 차이값이 미리 정해 놓은 문턱치 내의 값을 가지면안정된 값이 계산되고 있다는 것을 의미하므로 HR2 값을 출력 값으로 표시할 수 있다.상기 HR2 값을 출력으로 표시하기 시작한 다음, 상기 HR처리부는 연속해서 계산되는 HR2 값을 출력으로 표시해 주고, 경우에 따라서는 안정된 상태에 들어 간 다음 어떤 순간의 값을 출력으로 계속 표시할 수 있다.

도 5A 및 도 5B는 제1HR생성부에서 HR1을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5A를 참조하면, 상기 HR처리부400은 신호처리에 의하여 상기 광센서220에서 출력되는 PPG신호(HR raw 데이터)의 peak 검출을 통해 HR1을 계산 및 생성하는 제1HR생성부420의 출력을 선택할 수 있다. 상기 제1HR생성부420은 피크검출기(peak detector)를 포함할 수 있으며, 상기 PPG 데이터의 peak 값을 검출한 후, 검출된 피크값들의 간격 PPI를 계산하여 HR1을 생성할 수 있다. 상기 PPI 간격은 시간 도메인 상태의 간격이 되며, 주파수로 변경된 경우는 별도의 간격을 측정하지 않고 주요 주파수 대역을 확인하여 출력할 수 있다. 상기 피크검출기는 negative peak 또는 positive peak 검출기를 구성할 수 있다. 이때 도 5A의 510과 같이 피크값이 빠르게 검출되면 심박수는 높은 값으로 생성될 수 있으며, 도 5A의 520과 같이 피크값이 느리게 검출되면 심박수는 상대적으로 낮은 값으로 생성될 수 있다. 도 5B를 참조하면, 상기 HR처리부400은 신호처리에 의하여 PPG 데이터(HR raw 데이터)의 기울기(slope)를 측정하여 HR 주기를 HR1으로 생성하는 제1HR생성기420의 출력을 선택할 수 있다. 이를 위하여 상기 저장부210은 상기 기울기에 대응되는 HR값들을 저장할 수 있으며, 상기 제1HR생성기420은 기울기 검출기(slope detector)를 포함할 수 있다. 상기 제1HR생성기420의 기울기검출기는 555 또는 565와 같이 PPG 데이터의 기울기를 검출한 후, 상기 검출된 기울기에 해당하는 HR 값을 상기 저장부210에서 억세스하여 HR1으로 출력할 수 있다. . 상기 도 5B의 550은 가파른 기울기의 경우에 HR값이 큰 경향을 이용하는 예를 도시하고 있으며, 상기 도 5B의 560은 완만한 기울기의 경우에 HR 값이 작은 경향을 이용하는 예를 도시하고 있다.

상기 제2HR생성부430은 상기 변환부410에서 출력되는 PPG 데이터 및 센서부230의 출력을 입력하며, 상기 장치의 움직임 및 외부 요인에 의해서 상기 PPG 데이터에 유입될 수 있는 잡음을 제거할 수 있다. 그리고 상기 제2HR생성부430의 잡음이 제거된 PPG 데이터를 계산하여 HR2를 생성할 수 있다. 여기서 상기 센서는 3축 가속도센서가 될 수 있으며, 상기 외부요인에 의해 잡음은 조명의 주파수(예를들면 60Hz)가 될 수 있다.

상기 제2HR생성부420은 가속도계를 이용한 적응형 필터를 이용하여 HR2를 생성할 수 있다. 상기 PPG를 측정할 때 외부 요인(예를들면 장치의 움직임 및/또는 주변의 조명 환경 등)에 PPG 신호가 왜곡될 수 있다. 예를들면 측정자(Examinee)가 이동할 때, 광센서220의 의 LED 및 PD(photo diode, photo detector)도 이동되며, 이로인해 상기 광센서220의 PD는 반사되거나 역반사된(back scattered) 빛을 정확하게 검출하지 못할 수 있다. 즉, 장치가 불안정한 상태에 놓이면 상기 광센서220에서 감지되는 PPG 신호가 왜곡될 수 있다. 따라서 상기 제HR생성부420은 적응형 노이즈 제거(Adaptive Noise Cancellation) 방식을 사용하여 유용한 신호들로부터 백그라운드 노이즈를 제거할 수 있다.

상기 제2HR생성부430은 상기 센서부230(예를들면 가속도센서)의 출력에서 장치의 상태(예를들면 움직임 성분)를 검출하는 움직임검출부와, 상기 움직임검출부의 출력을 적용한 적응형 필터(adative filter)와, 상기 광센서230에서 출력되는 PPG신호에서 적응형 필터의 출력을 이용(예를들면 차감)하여 보상된 PPG신호를 발생하는 보상기(예를들면 감산기)와, 보상된 PPG 데이터를 계산하여 HR2를 계산하는 HR계산기 등을 포함할 수 있다.

상기 광센서220에서 PPG 신호가 측정되는 상태에서 전자장치의 움직임이 발생될 때, 상기 광센서220은 트루 신호(true signal, 순수 PPG신호)와 모션 노이즈(장치의 움직임 및 외부 조명 등에 의해 발생될 수 있는 왜곡)가 포함된 혼합신호(mixture signal)을 검출할 수 있다. 그리고 센서부230(예를들면 3축 이상의 가속도센서) 장치의 움직임(motion)을 검출할 수 있다. 그러면 상기 적응형 필터는 측정된 가속도에 대한 응답으로, 왜곡 프로세스의 다이나믹스를 추정하고, 왜곡 신호의 추정치를 계산할 수 있다. 그리고 추정된 왜곡은 보상기에서 보상할 수 있다. 상기 보상기는 광센서220에서 출력에서 상기 추정된 왜곡을 차감하여 보상된 PPG신호를 생성할 수 있다. 상기 적응형 필터는 왜곡된 신호 요소가 가속도에 대한 응답으로 어떻게 생성되는지를 예측하는 다이나믹 모델을 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 상기 HR 초기 측정시 상기 HR처리부400은 상기 제2HR생성부430의 안정된 HR2를 생성할 때까지 상기 제1HR생성부220에서 출력되는 HR1을 최종 HR로 결정하여 출력할 수 있다. 그리고 상기 제2HR생성부430이 안정된 HR2를 생성하면, 상기 HR처리부400은 상기 HR2를 최종 HR로 출력하는 동작을 유지한다.

HR을 초기 구동할 때, 구동할 때 HR처리부400은 상기 HR1 및 HR2 비교하여 차이값을 출력하는 비교부450과, 상기 차이값을 설정된 기준값과 비교하여 상기 기준값보다 크면 상기 HR1을 출력하고, 상기 기준값보다 작으면 상기 HR2를 출력하는 판정부450을 포함할 수 있다. 상기 HR처리부400은 HR 측정을 시작하는 시간에서 상기 제2 HR생성부430이 안정된 HR2신호를 생성할 때 까지 상기 HR1을 선택하여 출력하고, 상기 제2 HR생성부430의 동작이 안정되면(예를들면 상기 HR1 및 HR2의 차이값이 설정된 기준값 이내의 값을 가지면) 상기 HR2를 선택하여 출력한다. 그리고 상기 제2 HR생성부430가 안정된 HR2를 출력하면, 상기 HR처리부400은 HR2의 출력을 유지한다.

그리고 HR처리부400은 급격한 조건의 변화가 감지되면, 상기 제2HR생성부430의 안정된 HR2를 생성할 때까지 상기 제1HR생성부220에서 출력되는 HR1을 최종 HR로 결정하여 출력할 수 있다. 예를들면 상기 전자장치가 손목 등에 착용할 수 있는 워치(watch) 또는 밴드 타입의 전자장치인 경우, 전자장치를 벗었다가 다시 착용하면 상기 HR2생성부430의 동작이 안정될 때까지 수렴하는 시간의 많이 걸릴 수 있다. 이런 경우, 상기 HR처리부400은 초기 HR 측정시와 동일한 조건으로 HR을 출력할 수 있다. 이때 상기 급격한 조건의 변화를 감지하는 방법은 PPG신호를 이용하거나 또는 별도의 센서를 이용할 수 있다. 예를들면 워치 또는 밴드 타입의 전자장치인 경우, 착용하고 있는 상태에서는 DC 레벨이 착용하지 않은 상태에서보다 상대적으로 높게 감지된다. 따라서 상기 HR처리부400은 상기 PPG신호의 DC 레벨을 측정한 후, 측정된 DC 레벨이 급격하게 변화되면(예를들면 전자장치를 착용한 상태에서 벗거나 또는 벗은 상태에서 착용하는 경우), 초기 HR 측정시와 동일한 방법으로 HR을 결정하여 출력할 수 있다.

상기한 바와 같이 다양한 실시예에 따라 HR을 측정할 수 있는 전자장치는 빛을 발생하는 LED와 포토다이오드로 구성된 광센서220, 광학부에서 센싱된 신호를 처리하는 변환부410, 움직임에 대한 정보를 제공하는 가속도 센서부230과, 변환부410의 출력과 가속도 센서 출력을 받아 디지털 연산하는 제어부를 포함할 수 있다.

그리고 상기 광센서220은 Photo Detector와 IR, Red LED를 포함할 수 있다. 또한 상기 광센서220은 Photo Detector와 Green LED를 포함할 수 있다. 또한 상기 광센서220은 Green과 IR, Red LED를 함께 포함할 수 있다.

상기 변환부410은 증폭기와 ADC를 포함할 수 있다. 상기 센서부230은 3축이상의 가속도 센서를 사용할 수 있다. 상기 제어부200은 제1HR생성부420, 모션제거 알고리즘 및HR계산 알고리즘 포함할 수 있는 제2HR생성부430 및 HR1 및 HR2를 판정하여 최종 HR을 결정 및 출력하는 HR처리부400 등을 포함할 수 있다.

도 6은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한다. 상기 전자 장치는, 예를 들면, 도 1에 도시된 전자 장치 101의 전체 또는 일부를 구성할 수 있다. 도 6을 참조하면, 상기 전자 장치는 하나 이상의 어플리케이션 프로세서(AP: application processor) 610, 통신 모듈 620, SIM(subscriber identification module) 카드 624, 메모리 630, 센서 모듈 640, 입력 장치 650, 디스플레이 660, 인터페이스 670, 오디오 모듈 680, 카메라 모듈 691, 전력관리 모듈 695, 배터리 696, 인디케이터 697 및 모터 698 를 포함할 수 있다.

상기 AP 610은 운영체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 상기 AP 610에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 멀티미디어 데이터를 포함한 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 상기 AP 610은, 예를 들면, SoC(system on chip) 로 구현될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 AP 610은 GPU(graphic processing unit, 미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 통신 모듈 620(예: 상기 통신 인터페이스 160)은 상기 전자 장치 (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 620은 셀룰러 모듈 621, Wifi 모듈 623, BT 모듈 625, GPS 모듈 627, NFC 모듈 628 및 RF(radio frequency) 모듈 629를 포함할 수 있다.

상기 셀룰러 모듈 621은 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 621은, 예를 들면, 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드 624)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈 621은 상기 AP 610이 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 셀룰러 모듈 621은 멀티 미디어 제어 기능의 적어도 일부를 수행할 수 있다.

한 실시예에 따르면, 상기 셀룰러 모듈 621은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 셀룰러 모듈 621은, 예를 들면, SoC로 구현될 수 있다. 도 6에서는 상기 셀룰러 모듈 621(예: 커뮤니케이션 프로세서), 상기 메모리 630 또는 상기 전력관리 모듈 695 등의 구성요소들이 상기 AP 610과 별개의 구성요소로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 상기 AP 과610이 전술한 구성요소들의 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈 621)를 포함하도록 구현될 수 있다.

한 실시예에 따르면, 상기 AP 610 또는 상기 셀룰러 모듈 621(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 610 또는 상기 셀룰러 모듈 621은 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신하거나 다른 구성요소 중 적어도 하나에 의해 생성된 데이터를 비휘발성 메모리에 저장(store)할 수 있다.

상기 Wifi 모듈 623, 상기 BT 모듈 625, 상기 GPS 모듈 627 또는 상기 NFC 모듈 628 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 도 6에서는 셀룰러 모듈 621, Wifi 모듈 623, BT 모듈 625, GPS 모듈 627 또는 NFC 모듈 628이 각각 별개의 블록으로 도시되었으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈 621, Wifi 모듈 623, BT 모듈 625, GPS 모듈 627 또는 NFC 모듈 628 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다. 예를 들면, 셀룰러 모듈 621, Wifi 모듈 623, BT 모듈 625, GPS 모듈 627 또는 NFC 모듈 628 각각에 대응하는 프로세서들 중 적어도 일부(예: 셀룰러 모듈 621에 대응하는 커뮤니케이션 프로세서 및 Wifi 모듈 623에 대응하는 Wifi 프로세서)는 하나의 SoC로 구현될 수 있다.

상기 RF 모듈 629는 데이터의 송수신, 예를 들면, RF 신호의 송수신을 할 수 있다. 상기 RF 모듈 629는, 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 629는 무선 통신에서 자유 공간상의 전자파를 송수신하기 위한 부품, 예를 들면, 도체 또는 도선 등을 더 포함할 수 있다. 도 6에서는 셀룰러 모듈 621, Wifi 모듈 623, BT 모듈 625, GPS 모듈 627 및 NFC 모듈 628이 하나의 RF 모듈 629을 서로 공유하는 것으로 도시되어 있으나, 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈 621, Wifi 모듈 623, BT 모듈 625, GPS 모듈 627 또는 NFC 모듈 628 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호의 송수신을 수행할 수 있다.

상기 SIM 카드 624는 가입자 식별 모듈을 포함하는 카드일 수 있으며, 전자 장치의 특정 위치에 형성된 슬롯에 삽입될 수 있다. 상기 SIM 카드 624는 고유한 식별 정보(예: ICCID(integrated circuit card identifier)) 또는 가입자 정보(예: IMSI(international mobile subscriber identity))를 포함할 수 있다.

상기 메모리 630(예: 상기 메모리 130)는 내장 메모리 632 또는 외장 메모리 634를 포함할 수 있다. 상기 내장 메모리 632는, 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 632는 Solid State Drive (SSD)일 수 있다. 상기 외장 메모리 634는 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 634는 다양한 인터페이스를 통하여 상기 전자 장치와 기능적으로 연결될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치 101는 하드 드라이브와 같은 저장 장치(또는 저장 매체)를 더 포함할 수 있다.

상기 센서 모듈 640은 물리량을 계측하거나 전자 장치 101의 작동 상태를 감지하여, 계측 또는 감지된 정보를 전기 신호로 변환할 수 있다. 상기 센서 모듈 640은, 예를 들면, 제스처 센서 640A, 자이로 센서 640B, 기압 센서 640C, 마그네틱 센서 640D, 가속도 센서 640E, 그립 센서 640F, 근접 센서 640G, color 센서 640H(예: RGB(red, green, blue) 센서), 생체 센서 640I, 온/습도 센서 640J, 조도 센서 640K 또는 UV(ultra violet) 센서 640M 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

여기서 상기 생체센서640I는 heart rate 측정 센서가 될 수 있다. 상기 heart rate 센서는 LED 및 포토다이오드를 구비할 수 있다. 상기 LED에서는 빛을 발생하는 일을 할 수 있다. LED에서 나온 빛이 사용자의 피부 속으로 전달된 뒤, 포토다이오드에서 빛의 일부를 검출하는 일을 할 수 있다. 검출된 빛은 증폭기를 통해 증폭되고, ADC 변환을 통해 디지털 값이 프로세서로 전달될 수 있다. 또한 가속도센서840E는 별도로 가속도 센서의 정보를 프로세서에서 전달할 수 있다.

그러면 상기 AP 810은가속도 센서를 통해 측정한 Motion에 의한 영향을 보상하는 알고리즘을 수행하고, 디지털 변환된 입력신호를 가지고 HR을 계산해 주는 처리를 할 수 있다. 상기 AP810은 HR값을 측정하여 출력할 때, HR1값을 계산하고, HR2값을 계산한 후, 상기 HR1값과 HR2값을 비교하여 출력 HR값을 결정하며, 상기 결정된 HR값을 출력할 수 있다.

추가적으로 또는 대체적으로, 상기 센서 모듈 640은, 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 640은 그 안에 속한 적어도 하나 이상의 센서들을 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.

상기 입력 장치 650은 터치 패널(touch panel) 652, (디지털) 펜 센서(pen sensor) 654, 키(key) 656 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치 658를 포함할 수 있다. 상기 터치 패널 652은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식으로 터치 입력을 인식할 수 있다. 또한, 상기 터치 패널 652은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 정전식의 경우, 물리적 접촉 또는 근접 인식이 가능하다. 상기 터치 패널 652은 택타일 레이어(tactile layer)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 터치 패널 652은 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.

상기 (디지털) 펜 센서 654는, 예를 들면, 사용자의 터치 입력을 받는 것과 동일 또는 유사한 방법 또는 별도의 인식용 쉬트(sheet)를 이용하여 구현될 수 있다. 상기 키 656은, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키 또는 키패드를 포함할 수 있다. 상기 초음파(ultrasonic) 입력 장치 658은 초음파 신호를 발생하는 입력 도구를 통해, 전자 장치 101에서 마이크(예: 마이크 688)로 음파를 감지하여 데이터를 확인할 수 있는 장치로서, 무선 인식이 가능하다. 한 실시예에 따르면, 상기 전자 장치 801는 상기 통신 모듈 620를 이용하여 이와 연결된 외부 장치(예: 컴퓨터 또는 서버)로부터 사용자 입력을 수신할 수도 있다.

상기 디스플레이 660(예: 상기 디스플레이 150)은 패널 662, 홀로그램 장치 664 또는 프로젝터 666을 포함할 수 있다. 상기 패널 662은, 예를 들면, LCD(liquid-crystal display) 또는 AM-OLED(active-matrix organic light-emitting diode) 등일 수 있다. 상기 패널 662은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent) 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 상기 패널 662은 상기 터치 패널 652과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 상기 홀로그램 장치 664은 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 상기 프로젝터 666는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 상기 스크린은, 예를 들면, 상기 전자 장치 101의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 상기 디스플레이 660은 상기 패널 662, 상기 홀로그램 장치 664, 또는 프로젝터 666를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.

상기 인터페이스 670는, 예를 들면, HDMI(high-definition multimedia interface) 672, USB(universal serial bus) 674, 광 인터페이스(optical interface) 676 또는 D-sub(D-subminiature) 678를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스 670은, 예를 들면, 도 1에 도시된 통신 인터페이스 160에 포함될 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 상기 인터페이스 670은, 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 680은 소리(sound)와 전기신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 상기 오디오 모듈 680의 적어도 일부 구성요소는, 예를 들면, 도 1 에 도시된 입출력 인터페이스 140에 포함될 수 있다. 상기 오디오 모듈 680은, 예를 들면, 스피커 682, 리시버 684, 이어폰 686 또는 마이크 688 등을 통해 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.

상기 카메라 모듈 691은 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 695은 상기 전자 장치101의 전력을 관리할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 상기 전력 관리 모듈 695은, 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 696의 잔량, 충전 중 전압, 전류 또는 온도를 측정할 수 있다. 상기 배터리 696는 전기를 저장 또는 생성할 수 있고, 그 저장 또는 생성된 전기를 이용하여 상기 전자 장치 101에 전원을 공급할 수 있다. 상기 배터리 696는, 예를 들면, 충전식 전지(rechargeable battery) 또는 태양 전지(solar battery)를 포함할 수 있다.

상기 인디케이터 697는 상기 전자 장치 101혹은 그 일부(예: 상기 AP 610)의 특정 상태, 예를 들면, 부팅 상태, 메시지 상태 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 상기 모터 698는 전기적 신호를 기계적 진동으로 변환할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 전자 장치101는 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 미디어플로우(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.

다양한 실시에에 따른 전자장치는 PPG신호를 감지하는 광센서와, 장치 상태를 감지하는 센서부와, 상기 측정된 PPG신호로부터 제1심박수, 제2심박수를 생성하고, 상기 제1심박수 및 제2심박수를 분석하여 출력 심박수를 결정하는 제어부와, 상기 결정된 심박수를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 PPG 신호를 이용하여 제1심박수를 생성하는 제1심박수생성기와, 제2심박수생성기와, 상기 제1심박수 및 제 2심박수를 비교 분석하는 심박수 처리부를 포함할 수 있다.

상기 심박수처리부는 상기 제1심박수 및 제2심박수 차이의 절대값(예컨대, 분석 처리값)을 설정된 기준값과 비교하는 비교부와, 상기 차이의 절대값(분석 처리값)이 상기 기준값보다 크면 상기 제1심박수를 출력하고, 상기 기준값보다 작으면 상기 제2심박수를 출력하는 판정부를 포함할 수 있다.

상기 광센서는 PPG신호를 측정하기 위한 광을 발생하는 발광부와, 혈관의 이완 및 수축에 따라 변화되는 광을 수신하는 수광부를 포함할 수 있다.

상기 제1심박수생성기는 상기 PPG신호의 피크값을 검출하여 PPI를 구하고, 기준시간에서 상기 PPI를 계산하여 상기 제1심박수를 생성할 수 있다.

상기 제1심박수생성기는 상기 PPG신호의 기울기에 대응되는 심박수 값들을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1심박수 생성기는 상기 PPG신호의 기울기를 검출하고, 상기 메모리에서 상기 측정된 기울기에 대응되는 심박수 값을 결정할 수 있다.

상기 기 제2심박수생성기는 상기 센서부의 출력에서 장치의 상태를 검출하는 상태 검출부와, 상기 검출부에서 상기 장치의 상태 정보를 반영하는 적응(Adaptive) 필터와, 상기 PPG 신호를 적응 필터를 이용하여 보상된 PPG를 생성하는 보상기와, 상기 보상된 PPG신호를 분석하여 제2심박수를 계산하는 제2심박수계산기를 포함할 수 있다.

상기 상태검출부는 가속도 센서 또는 온도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 출력 심박수를 상기 제2심박수로 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 유지하며, 상기 PPG신호의 레벨 변화가 설정된 기준값을 초과하면 상기 제1심박수를 출력 심박수로 결정할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제2심박수를 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 계속 유지할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제2심박수를 유지하는 동안에 상기 PPG신호를 분석하며, 상기 PPG신호의 변화가 기준값을 초과하면 상기 제1심박수를 출력 심박수로 결정할 수 있다.

도 7은 전자장치에서 heart rate를 측정하는 방법을 도시하는 흐름도이다.

상기 도 7을 참조하면, 상기 제어부200은 711동작에서 광센서220에서 출력되는 PPG신호를 계산하여 HR1을 생성하며, 713동작에서 상기 광센서220에서 출력되는 PPG신호와 센서부230의 출력을 이용하여 HR2신호를 생성한다. 그리고 상기 제어부200은 715동작에서 장치가 안정화된 상태인가 검사한다. 이때 상기 제어부200은 심박수 측정이 시작되는 초기 구동 시점이면 상기 HR1과 HR2의 차이값을 계산한 후 상기 차이값을 설정된 기준값과 비교하며, 상기 차이값이 상기 기준값보다 크면 장치가 불안정한 상태로 판정하고 상기 차이값이 상기 기준값 범위 내의 값을 가지면 장치가 안정한 상태로 판정할 수 있다. 또한 상기 초기 구동시 상기 HR2신호를 생성하는 제2HR생성부430이 안정된 출력을 발생하는 시간을 측정하고, 상기 제어부200은 상기 측정된 시간이 경과하면 상기 장치가 안정된 상태로 판정할 수도 있다. 상기 제어부200은 715동작에서 장치가 불안정한 상태로 판단되면 717동작에서 상기 HR1을 출력하고, 장치가 안정된 상태로 판단되면 719동작에서 HR2를 출력할 수 있다.

또한 상기 장치가 안정된 상태에서 급격한 움직임이 발생되면, 장치가 불안정한 상태가 될 수 있다. 예를들면 착용형 전자장치에서 전자장치를 착용하거나 또는 벗는 경우 상기 광센서220에서 발생되는 PPG신호에 왜곡이 크게 발생할 수 있으며, 상기 제2HR생성부430에서 움직임 성분의 왜곡을 완전하게 보상하지 못할 수 있다. 예를들면 상기 장치가 혈관에 접촉된 상태에서 접촉이 해제되거나 또는 해제된 상태에서 접촉되는 경우, 또는 장치가 혈관에 근접한 상태에서 움직임이 발생되는 경우, 상기 장치는 불안정한 상태가 될 수 있다. 상기 제어부200은 상기 장치의 움직임에 따라(예를들면 장치가 혈관에 접촉,근접 접촉 또는 일정거리 이격 등)에 상기 광센서220에서 감지되는 PPG신호의 DC 레벨이 변경될 수 있다. 따라서 상기 제어부100은 상기 PPG신호의 DC레벨이 크게 변경되면 상기 715동작에서 장치가 불안정한 상태로 판정할 수 있다. 그리고 상기 715동작에서 장치가 불안정한 상태로 판단되면, 상기 제어부200은 717동작에서 HR1을 출력할 수 있다.

도 8은 전자장치에서 PPG신호를 이용하여 심박수를 계산하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 상기 도 8은 PPG신호의 피크치를 검출하여 HR을 생성하는 방법을 설명하고 있다.

상기 도 8을 참조하면, 전자장치는 811동작에서 광센서220에서 출력되는 PPG신호를 수신하며, 813동작에서 상기 PPG신호를 증폭 및 디지털 데이터로 변환한다. 여기서 상기 811동작 및 813동작은 제어부200과 광센서220 사이에 위치될 수 있는 신호처리부(예를들면 아날로그신호 처리부)에서 처리할 수 있다. 이후 상기 제어부200은 815동작에서 상기 PPG 데이터의 피크치를 검출하고, 817동작에서 피크치 간격(PPI)을 계산하여 HR1을 생성한다. 그리고 제어부200은 819동작에서 장치가 안정화되기 전이면 상기 HR1을 출력한다.

상기 제어부200이 HR1을 계산하는 방법은 도 8의 815동작과 같이 PPG 데이터의 피크값을 검출하여 HR1을 계산하는 방법과 PPG 데이터의 기울기를 검출하여 HR1을 계산하는 방법을 사용할 수 있다. 먼저 전자의 방법은 상기 PPG 데이터의 peak 값을 검출한 후, 검출된 피크값들의 간격 PPI(예를들면 주파수)를 계산하여 HR1을 생성할 수 있다. 상기 피크검출 방법은 negative peak 또는 positive peak 검출 방법을 사용할 수 있다. 이때 피크값이 빠르게 검출되면 심박수는 높은 값으로 생성될 수 있으며, 피크값이 느리게 검출되면 심박수는 상대적으로 낮은 값으로 생성될 수 있다. 또한 상기 제어부200은 PPG 데이터(HR raw 데이터)의 기울기(slope)를 측정하여 HR 주기를 결정하고, 결정된 HR을 HR1으로 생성할 수 있다. 예를들면 상기 제어부200은 PPG 데이터의 기울기를 검출한 후, 상기 검출된 기울기에 해당하는 HR 값을 상기 저장부210에서 억세스하여 HR1으로 출력할 수 있다. 이때 상기 PPG 데이터가 가파른 기울기를 가지면 HR1값이 큰 값으로 추정될 수 있으며, 완만한 기울기를 가지면 HR1 값이 작은 값으로 추정할 수 있다.

도 9는 전자장치에서 PPG신호 및 센서를 이용하여 심박수를 계산하는 방법을 도시하는 흐름도이다.

상기 도 9를 참조하면, 전자장치는 911동작에서 광센서220에서 출력되는 PPG신호를 수신하며, 913동작에서 상기 PPG신호를 증폭 및 디지털 데이터로 변환한다. 여기서 상기 911동작 및 913동작은 제어부200과 광센서220 사이에 위치될 수 있는 신호처리부(예를들면 아날로그신호 처리부)에서 처리할 수 있다. 이때 상기 광센서220에서 출력되는 PPG신호는 순수 PPG신호에 모션 노이즈가 포함된 혼합신호(mixture signal가 될 수 있다. 이를 제거하기 위하여, 상기 제어부200은 917동작에서 센서부230(예를들면 3축 이상의 가속도센서)의 출력을 수신하여 장치의 움직임(motion)을 검출하고, 919동작에서 측정된 가속도에 대한 응답으로, 왜곡 프로세스의 다이나믹스를 추정하고, 왜곡 신호의 추정치를 계산할 수 있다. 이후 상기 제어부200은 915동작에서 상기 PPG 데이터에서 왜곡신호의 추정치를 차감하여 보상된 PPG 데이터를 생성하고, 상기 보상된 PPG 데이터를 계산하여 HR2를 생성한다. 이후 상기 제어부200은 장치가 안정된 상태이면 921동작에서 상기 HR2를 출력한다.

도 10은 전자장치에서 HR 측정 절차를 도시하는 흐름도이다.

상기 도 10을 참조하면, HR 측정이 요구되면 상기 제어부200은 1011동작에서 이를 감지하고, 1013동작 및 1015동작을 수행하면서 HR1 및 HR2를 계산한다. 여기서 상기 HR1은 상기 광센서220에서 출력되는 PPG신호를 이용하여 계산된 HR이 될 수 있으며, 상기 HR2는 장치의 움직임 성분에 발생되는 왜곡을 보상한 PPG신호를 이용하여 계산된 HR이 될 수 있다. 그리고 상기 제어부200은 1017동작에서 상기 HR1 및 HR2의 차이값을 계산한 후, 상기 차이값을 설정된 기준값과 비교하여 장치의 상태를 검사한다. 이때 상기 차이값이 상기 기준값보다 큰 값을 가지면, 상기 제어부200은 1017동작에서 불안정한 상태로 판단하고 1017동작에서 HR1을 선택하여 출력한다. 상기와 같이 장치가 불안정한 상태에서 상기 제어부200은 상기 HR1을 출력한다. 이후 상기 HR2는 안정된 값을 출력하게되며, 이런 경우 상기 차이값은 상기 기준값 보다 작아지는 값을 가지게 된다. 그러면 상기 제어부200은 1017동작에서 이를 감지하고, 1021동작에서 상기 HR2를 출력한다. 그리고 상기 장치가 안정된 상태가 되면, 상기 제어부200은 1017동작에서 이를 알 수 있으며, 따라서 상기 제어부200은 1021동작에서 HR2의 출력을 유지할 수 있다. 상기 제어부200은 HR 측정이 요청되면 HR1과 HR2를 계산한다. 그리고 초기 구동과 같이 장치의 상태를 안정되지 않은 상태에서 계산되는 HR2는 안정된 신호를 발생할 수 없을 수 있다. 여기서 상기 장치의 상태는 장치의 움직임, 주변온도, 주위 광량, PPG센서의 급격한 변화 등을 고려할 수 있다. 따라서 상기 제어부200은 장치의 상태를 고려하여 HR 측정이 안정되지 않은 초기 상태에서는 PPG신호를 이용한 HR1을 표시하며, 이후 장치가 안정된 상태가 되면 장치의 상태를 고려하여 계산되는 HR2를 표시할 수 있다.

도 11은 전자장치에서 HR 측정 절차의 다른 예를 도시하는 흐름도이다.

상기 도 11을 참조하면, 1111동작에서 1019 동작은 상기 도 10의 1011 동작에서 1019동작과 동일한 방법으로 수행될 수 있다. 그리고 상기 장치가 안정되면, 상기 제어부200은 1117동작에서 이를 감지하고 1131동작에서 상기 HR2를 출력할 수 있다. 예를들면 상기 제어부200은 1117단계에서 HR1과 HR2의 차이를 계산하고, 계산된 차이값의 절대값이 설정된 기준값 Th와 비교한다(Diff(abs(HR1-HR2))>Th?). 그리고 비교 결과 기준값보다 크면 상기 제어부200은 장치가 불안정한 상태로 상태로 판단하여 1119단계에서 HR1 값을 출력 및 표시할 수 있다. 그리고 비교 결과 기준값보다 작으면 상기 제어부200은 장치가 안정한 상태로 상태로 판단하여 1131단계에서 HR1 값을 출력 및 표시할 수 있다.

그리고 장치가 안정된 상태에서 상기 제어부200은 HR2의 출력을 유지하며, 상기 HR2의 출력이 유지되는 상태에서 상기 제어부200은 1133동작 및 1135동작에서 상기 HR1 및 HR2를 생성 할 수 있다.

그리고 상기 제어부200은 1137동작에서 장치의 상태를 검사한다. 이는 HR2를 출력하는 상태에서 장치가 불안정한 상태로 변화되면, 상기 HR2가 안정되게 생성할 때까지 HR1을 출력하도록 하기 위함이다. 상기 장치의 상태를 판단하는 조건은 장치의 움직임 또는 주변의 온도 또는 광량 또는 PPG센서 출력의 변화 등이 될 수 있다. 예를들면 상기 전자장치가 손목 등에 착용할 수 있는 워치 타입(watch type)의 전자장치인 경우, 전자장치를 벗었다가 다시 착용하면 장치가 안정될 때까지 수렴하는 시간의 많이 걸릴 수 있다. 제어부200은 가속도센서를 통해 장치의 급격한 움직임을 감지하면, 1137단계에서 이를 감지하고 초기 HR 측정시와 동일한 조건으로 HR을 출력할 수 있다. 이때 상기 급격한 조건의 변화를 감지하는 방법은 PPG신호를 이용하거나 또는 별도의 센서를 이용할 수 있다. 예를들면 워치 타입의 전자장치인 경우, 착용하고 있는 상태에서는 DC 레벨이 착용하지 않은 상태에서보다 상대적으로 높게 감지된다. 따라서 상기 제어부200은 상기 PPG신호의 DC 레벨을 측정한 후, 측정된 DC 레벨이 급격하게 변화되면(예를들면 전자장치를 착용한 상태에서 벗거나 또는 벗은 상태에서 착용하는 경우), 장치가 불안정한 상태로 판정할 수 있다. 따라서 상기 장치가 불안정한 상태로 천이되면 상기 제어부200은 1137동작에서 이를 감지하고 상기 1113동작으로 되돌아간다. 따라서 전자장치는 초기 HR 측정시와 동일한 방법으로 HR을 결정하여 출력할 수 있다. 그러나 상기 장치가 안정한 상태를 유지하면, 상기 제어부200은 1137동작에서 이를 감지하고 1141동작에서 HR2의 출력 상태를 유지할 수 있다. 또한 전자장치는 주변의 온도를 감지하는 온도센서를 더 구비할 수 있다. 그리고 상기 제어부200은 상기 온도센서의 출력이 급격한 변화를 가지면(예를들면 장치가 추운 곳에서 더운 곳으로 이동되면(겨울에 실외에서 실내로 들어오면)) 상기 제어부200은 1137단계에서 이를 감지하고 상기와 같은 동작을 수행할 수 있다. 또한 전자장치는 주변의 광량을 감지하는 조도센서를 더 구비할 수 있다. 주위 광량이 급격한 변화를 존재하면 상기 제어부(200)은 1137단계에서 이를 감지 하고 상기와 같은 동작을 수행할 수 있다. 또한 상기 전자장치는 상기 PPG 센서의 출력이 크게 변동되는 경우에도 장치의 비안정상태로 판정할 수 있다.상기와 같은 동작은 HR 측정 동작이 종료될 때까지 수행할 수 있으며, 상기 HR 측정의 종료가 요구되면 상기 제어부200은 1139동작에서 이를 감지하고 상기 HR 측정을 종료할 수 있다.

상기한 바와 같이 전자장치는 광센서(PPG센서 또는 heart rate 측정을 위한 sensor)를 구비하여 PPG를 이용한 HR을 측정할 수 있다. 본 개시에 따른 전자장치의 다양한 실시예의 HR 방법은 안정된 HR 값들을 취득하기 전까지 HR1 값을 출력으로 제공하다가, 안정된 HR2 값을 취득하게 되면 HR2를출력할 수 있다.따라서 HR 측정 장치는 장치가 불안정한 상태에서 실제의 HR 값이 표시될 때까지 실제값하고 차이가 많이 나는 잘못된 정보가 제공되는 것을 최소화 할 수 있게 할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전자장치의 심박수 처리 방법이, PPG신호를 감지하는 동작과, 상기 측정된 PPG신호로부터 제1심박수를 생성하는 동작과, 상기 측정된 PPG신호로부터 제2심박수를 생성하는 동작과, 상기 제1심박수와 제2심박수를 분석하여 출력 심박수를 결정하는 동작과, 상기 출력 심박수를 표시하는 동작을 포함할 수 있다.

상기 출력 심박수를 결정하는 동작은 상기 제1심박수와 제2심박수 차이의 절대값과 설정된 기준값을 비교하는 동작과, 상기 차이의 절대값이 상기 기준값보다 크면 상기 제1심박수를 결정하는 동작과, 상기 차이의 절대값이 상기 기준값보다 작으면 상기 제2심박수를 결정하는 동작을 포함할 수 있다.

상기 출력 심박수를 결정하는 동작은 상기 제2심박수를 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 계속 유지하는 동작을 더 포함할 수 있다.

상기 출력심박수를 결정하는 동작은 상기 제2심박수를 유지하는 동안에 상기 PPG신호를 분석하는 동작과, 상기 PPG신호의 변화가 기준값을 초과하면 상기 제1심박수를 출력 심박수로 결정하는 동작을 더 포함할 수 있다.

상기 제1심박수를 생성하는 동작은 상기 PPG신호의 변화를 주파수로 변환하는 동작과, 기준시간에서 상기 주파수를 분석하여 제1심박수를 생성하는 동작을 포함할 수 있다

상기 제1심박수를 생성하는 동작은 상기 PPG신호의 피크값을 검출하여 피크값의 간격(PPI, peak-to-peak interval)을 동작을 통하여 제1심박수로 생성하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 피크값의 간격을 검출하는 동작은 상기 PPG신호의 포지티브 피크 또는 네가티브 피크 값의 간격을 검출할 수 있다.

상기 제1심박수를 생성하는 동작은 상기 PPG신호의 기울기를 측정하는 동작과, 기울기에 대응되는 심박수 값들을 저장하고 있으며, 상기 측정된 기울기에 대응되는 심박수 값을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.

상기 제2심박수를 생성하는 동작은 상기 장치의 상태를 감지하고, 상기 장치의 상태에 따라 상기 PPG 신호를 보정하여 보정된 PPG 신호로부터 제 2심박수를 얻는 동작을 포함할 수 있다.

상기 제2심박수를 생성하는 동작은 상기 장치의 상태를 측정하는 동작과, 상기 상태에 따라 적응(Adaptive) 필터를 생성하는 동작과, 상기 PPG 신호를 적응필터를 이용하여 보상된 PPG를 생성하는 동작과, 상기 보상된 PPG를 통하여 제2 심박수를 생성하는 동작을 포함할 수 있다.

상기 제2심박수를 생성하는 동작은 가속도센서 출력 혹은 온도센서의 출력 중 적어도 하나를 이용하여 측정할 수 있다.

다양한 실시예에 따른 전자장치의 심박수 처리 방법은 심박수 측정 시작시 PPG신호로부터 제1심박수를 생성하여 출력하는 동작과, 상기 장치의 움직임을 감지하고, 감지된 움직임에 따라 상기 PPG신호를 보정한 후, 상기 보정된 PPG신호로부터 제2심박수를 생성하는 동작과, 상기 제1심박수와 제2심박수를 분석하며, 상기 제2심박수가 안정된 출력을 하면 상기 제2심박수를 출력심박수로 결정하는 동작과, 상기 출력 심박수를 표시하는 동작을 포함할 수 있다.

상기 출력 심박수를 결정하는 동작은 상기 제2심박수를 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 계속 유지하는 동작을 더 포함할 수 있다.

상기 출력심박수를 결정하는 동작은 상기 제2심박수를 유지하는 동안에 상기 PPG신호를 분석하는 동작과, 상기 PPG신호의 변화가 기준값을 초과하면 상기 제1심박수를 출력 심박수로 결정하는 동작을 더 포함할 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.

다양한 실시예에 따르면, 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 210)에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리 220가 될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는, 예를 들면, 상기 프로세서210에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈 의 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 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101, 104: 전자장치
200: 제어부 210: 저장부
220: 광센서 230: 센서부
240: 표시부 250: 입력부

Claims (24)

1. 전자장치의 심박수 처리 방법에 있어서,
   PPG신호를 감지하는 동작과,
   상기 측정된 PPG신호로부터 제1심박수를 생성하는 동작과,
   상기 측정된 PPG신호로부터 제2심박수를 생성하는 동작과,
   상기 제1심박수와 제2심박수를 분석하여 출력 심박수를 결정하는 동작과,
   상기 출력 심박수를 표시하는 동작을 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 출력 심박수를 결정하는 동작은
   상기 제1심박수와 제2심박수 의 분석 처리 값과 설정된 기준값을 비교하는 동작과,
   상기 분석 처리 값이 상기 기준값보다 크면 상기 제1심박수를 결정하는 동작과,
   상기 분석 처리 값이 상기 기준값보다 작으면 상기 제2심박수를 결정하는 동작을 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 출력 심박수를 결정하는 동작은 상기 제2심박수를 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 계속 유지하는 동작을 더 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 출력 심박수를 결정하는 동작은
   상기 제2심박수를 유지하는 동안에 상기 PPG신호를 분석하는 동작과,
   상기 PPG신호의 변화가 기준값을 초과하면 상기 제1심박수를 출력 심박수로 결정하는 동작을 더 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1심박수를 생성하는 동작은
   상기 PPG신호의 변화를 주파수로 변환하는 동작과,
   기준시간에서 상기 주파수를 분석하여 제1심박수를 생성하는 동작을 포함하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1심박수를 생성하는 동작은
   상기 PPG신호의 피크값을 검출하여 피크값의 간격(PPI, peak-to-peak interval)을 동작을 통하여 제1심박수로 생성하는 동작을 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 피크값의 간격을 검출하는 동작은 상기 PPG신호의 포지티브 피크 또는 네가티브 피크 값의 간격을 검출하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1심박수를 생성하는 동작은
   상기 PPG신호의 기울기를 측정하는 동작과,
   기울기에 대응되는 심박수 값들을 저장하고 있으며, 상기 측정된 기울기에 대응되는 심박수 값을 결정하는 동작을 포함하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 제2심박수를 생성하는 동작은
   상기 장치의 상태를 감지하고, 상기 장치의 상태에 따라 상기 PPG 신호를 보정하여 보정된 PPG 신호로부터 제 2심박수를 얻는 동작을 포함하는 방법
10. 제9항에 있어서, 상기 제2심박수를 생성하는 동작은
    상기 장치의 상태를 측정하는 동작과,
    상기 상태에 따라 적응(Adaptive)필터를 생성하는 동작과,
    상기 PPG 신호를 적응필터를 이용하여 보상된 PPG를 생성하는 동작과,
    상기 보상된 PPG를 통하여 제2 심박수를 생성하는 동작을 포함하는 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제2심박수를 생성하는 동작은
    가속도센서 출력 혹은 온도센서의 출력 혹은 조도센서 중 적어도 하나를 이용하여 측정하는 방법.
12. 전자장치에 있어서
    PPG신호를 감지하는 광센서와,
    장치 상태를 감지하는 센서부와,
    상기 측정된 PPG신호로부터 제1심박수, 제2심박수를 생성하고, 상기 제1심박수 및 제2심박수를 분석하여 출력 심박수를 결정하는 제어부와,
    상기 결정된 심박수를 표시하는 표시부를 포함하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 PPG 신호를 이용하여 제1심박수를 생성하는 제1심박수생성기와, 제2심박수생성기와,
    상기 제1심박수 및 제 2심박수를 비교 분석하는 심박수 처리부를 포함하는 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 심박수 처리부는
    상기 제1심박수 및 제2심박수 의 분석 처리값을 설정된 기준값과 비교하는 비교부와,
    상기 분석 처리값이 상기 기준값보다 크면 상기 제1심박수를 출력하고, 상기 기준값보다 작으면 상기 제2심박수를 출력하는 판정부를 포함하는 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 광센서는
    PPG신호를 측정하기 위한 광을 발생하는 발광부와,
    혈관의 이완 및 수축에 따라 변화되는 광을 수신하는 수광부를 포함하는 장치.
16. 제13항에 있어서,
    상기 제1심박수생성기는 상기 PPG신호의 피크값을 검출하여 PPI를 구하고, 기준시간에서 상기 PPI를 계산하여 상기 제1심박수를 생성하는 장치.
17. 제13항에 있어서,
    상기 제1심박수생성기는 상기 PPG신호의 기울기에 대응되는 심박수 값들을 저장하는 메모리를 더 포함하며,
    상기 제1심박수 생성기는 상기 PPG신호의 기울기를 검출하고, 상기 메모리에서 상기 측정된 기울기에 대응되는 심박수 값을 결정하는 장치.
18. 제13항에 있어서, 상기 기 제2심박수생성기는
    상기 센서부의 출력에서 장치의 상태를 검출하는 상태 검출부와,
    상기 장치의 상태 정보를 반영하는 적응(Adaptive) 필터와,
    상기 PPG 신호를 적응 필터를 이용하여 보상된 PPG를 생성하는 보상기와,
    상기 보상된 PPG신호를 분석하여 제2심박수를 계산하는 제2심박수계산기를 포함하는 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 상태 검출부는 가속도 센서 또는 온도센서 또는 조도센서 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
20. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 출력 심박수를 상기 제2심박수로 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 유지하며, 상기 PPG신호의 레벨 변화가 설정된 기준값을 초과하면 상기 제1심박수를 출력 심박수로 결정하는 장치.
21. 제12항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제2심박수를 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 계속 유지하는 장치.
22. 전자장치의 심박수 처리 방법에 있어서,
    심박수 측정 시작시 PPG신호로부터 제1심박수를 생성하여 출력하는 동작과,
    상기 장치의 상태를 감지하고, 감지된 상태에 따라 상기 PPG신호를 보정한 후, 상기 보정된 PPG신호로부터 제2심박수를 생성하는 동작과,
    상기 제1심박수와 제2심박수를 분석하며, 상기 제2심박수가 안정된 출력을 하면 상기 제2심박수를 출력심박수로 결정하는 동작과,
    상기 출력 심박수를 표시하는 동작을 포함하는 방법.
23. 제22항에 있어서,
    상기 출력 심박수를 결정하는 동작은 상기 제2심박수를 결정한 후 상기 제2심박수의 출력을 계속 유지하는 동작을 더 포함하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 출력심박수를 결정하는 동작은
    상기 제2심박수를 유지하는 동안에 상기 PPG신호를 분석하는 동작과,
    상기 PPG신호의 변화가 기준값을 초과하면 상기 제1심박수를 출력 심박수로 결정하는 동작을 더 포함하는 방법.

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