KR20150106683A - 병렬 생체 신호 프로세서 및 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
병렬 생체 신호 프로세서 및 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성으로 증폭하는 복수의 증폭기, 상기 복수의 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 복수의 변환기, 상기 복수의 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 복수의 전처리기, 상기 복수의 전처리기의 출력 신호로부터 하나 이상의 생체 정보를 추출하는 복수의 특징 추출기, 상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기 사이에 연결된 복수의 스위칭 패브릭 및 상기 복수의 스위칭 패브릭을 제어하여, 상기 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 증폭기, 상기 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 상기 대상 증폭기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 상기 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅하는 스위칭 컨트롤러를 포함한다.
Description
아래의 실시 예들은 병렬 생체 신호 프로세서 및 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 방법에 관한 것이다.
환자의 건강 상태를 진단하기 위한 다양한 의료 장비들이 개발되고 있다. 유헬스(U-health)에 대한 관심이 높아지면서, 일상생활에서도 건강신호(Vital Sign)를 모니터링하고 이를 분석하려는 새로운 기술들이 시도되고 있다. 일 예로, 사용자의 생물학적 상태와 반응을 지속적으로 모니터링 하기 위한 생체 신호 프로세서에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이러한 생체 신호 프로세서는 사용자 편의성을 위해 초경량, 초소형의 특성이 요구된다. 한정된 배터리 성능에서 초경량, 초소형의 특성을 만족시키기 위해서는 궁극적으로 시스템의 저전력화가 요구된다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 적어도 하나의 생체 신호(biometric signal)를 하나 이상의 증폭 속성(attribute)으로 증폭하는 복수의 증폭기; 상기 복수의 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 복수의 변환기; 상기 복수의 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 복수의 전처리기; 상기 복수의 전처리기의 출력 신호로부터 하나 이상의 생체 정보(biometric information)를 추출하는 복수의 특징 추출기; 및 상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기 사이에 연결된 복수의 스위칭 패브릭(fabric)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 복수의 스위칭 패브릭을 제어하여, 상기 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상(target) 증폭기, 상기 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 상기 대상 증폭기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 상기 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅(routing)하는 스위칭 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭 컨트롤러는, 상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 리라우팅(rerouting)할 수 있다.
상기 스위칭 컨트롤러는, 동작 모드에 따라 상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다.
상기 동작 모드는, 저전력 동작 모드 및 고정밀 동작 모드를 포함할 수 있다.
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기는 각각 병렬로 연결될 수 있다.
상기 복수의 증폭기는 서로 다른 증폭 속성을 갖고, 상기 복수의 변환기는 서로 다른 변환 속성을 갖고, 상기 복수의 전처리기는 서로 다른 전처리 속성을 갖고, 상기 복수의 특징 추출기는 서로 다른 생체 정보를 추출할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 적어도 하나의 생체 신호를 센싱하는 적어도 하나의 센서와 연결된 복수의 포트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 복수의 포트와 상기 복수의 증폭기 사이에 연결된 스위칭 패브릭을 더 포함할 수 있다.
상기 스위칭 컨트롤러는, 상기 복수의 포트와 상기 복수의 증폭기 사이에 연결된 스위칭 패브릭을 제어하여 상기 대상 증폭기에 상기 적어도 하나의 생체 신호를 제공할 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서는, 전극(electrode) 센서, 광화학 센서 및 광전(photo electric) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 증폭 속성은, 입력 임피던스(input impedance), 대역폭(bandwidth) 및 증폭 이득(amplification gain) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 증폭기는, 상기 하나 이상의 증폭 속성을 조절할 수 있다.
상기 복수의 증폭기는, 인스트루먼트 증폭기(Instrument Amplifier; IA), 프로그래머블 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier; PGA), 대역 통과 필터(Band Pass Filter; BPF) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 변환기는, 상기 하나 이상의 변환 속성에 따라, 상기 복수의 변환기의 증폭 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
상기 하나 이상의 변환 속성은, 입력 다이내믹 레인지(input dynamic range) 및 출력 비트 레졸루션(bit resolution) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 전처리 속성은, 상기 복수의 변환기의 변환 신호의 불요(unnecessary) 주파수 대역을 필터링하는 속성 및 상기 복수의 변환기의 변환 신호에 대한 하나 이상의 전처리 정보를 추출하는 속성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 전처리 정보는, 상기 복수의 변환기의 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보 및 상기 복수의 변환기의 변환 신호의 주파수 특성에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기에 공급되는 전력을 제어하는 전력 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기의 세부 속성을 제어하는 레지스터 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 생체 정보를 외부 기기로 전송하는 전송부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 외부 기기와 유선으로 접속하는 유선 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
상기 전송부는, 상기 유선 인터페이스를 이용하여 상기 생체 정보를 상기 외부 기기에 전송할 수 있다.
상기 유선 인터페이스는, 범용 비동기 송수신기(Universal Asynchronous Receiver Transmitter: UART), 직렬 주변장치 인터페이스(Serial Peripheral Interface: SPI) 및 아이 스퀘어 씨(Inter-Integrated Circuit:I2C) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서는, 외부 기기를 무선으로 연결하는 무선 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
상기 전송부는, 상기 무선 인터페이스를 이용하여 상기 생체 정보를 상기 외부 기기에 전송할 수 있다.
상기 무선 인터페이스는, 신체 영역 네트워크(Body Area Network: BAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee) 및 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 어플리케이션 프로세서는, 복수의 명령어들 및 데이터를 처리하는 프로세서 코어; 및 적어도 하나의 생체 신호로부터 하나 이상의 생체 정보를 추출하는 병렬 생체 신호 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 병렬 생체 신호 프로세서는, 상기 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성으로 증폭하는 복수의 증폭기; 상기 복수의 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 복수의 변환기; 상기 복수의 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 복수의 전처리기; 상기 복수의 전처리기의 출력 신호로부터 상기 하나 이상의 생체 정보를 추출하는 복수의 특징 추출기; 및 상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기 사이에 연결된 복수의 스위칭 패브릭을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법은, 복수의 증폭기, 복수의 변환기, 복수의 전처리기 및 복수의 특징 추출기로부터, 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 증폭기, 상기 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 상기 대상 변환기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 상기 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅하는 단계; 및 상기 라우팅된 상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 이용하여 상기 적어도 하나의 생체 신호로부터 적어도 하나의 생체 정보를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 생체 정보를 추출하는 단계는, 상기 대상 증폭기를 이용하여 상기 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성으로 증폭하는 단계; 상기 대상 변환기를 이용하여 상기 대상 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 단계; 상기 대상 전처리기를 이용하여 상기 대상 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 단계; 및 상기 대상 추출기를 이용하여 상기 대상 전처리기의 출력 신호로부터 상기 적어도 하나의 생체 정보를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 증폭기는 병렬로 연결되며 서로 다른 증폭 속성을 갖고, 상기 복수의 변환기는 병렬로 연결되며 서로 다른 변환 속성을 갖고, 상기 복수의 전처리기는 병렬로 연결되며 서로 다른 전처리 속성을 갖고, 상기 복수의 특징 추출기는 병렬로 연결되며 서로 다른 종류의 생체 정보를 추출할 수 있다.
상기 라우팅하는 단계는, 상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 리라우팅하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법은, 상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기의 세부 속성을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법은, 상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기에 공급되는 전력을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 통합 생체 신호 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 어플리케이션 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 통합 생체 신호 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 어플리케이션 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서(100)는 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130), 복수의 특징 추출기(140), 및 스위칭 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 병렬 생체 신호 프로세서(100)는 도 2 등을 참조하여 후술하는 레지스터 컨트롤러 및 전력 컨트롤러, 복수의 스위칭 패브릭, 복수의 포트 및 전송부를 더 포함할 수 있다.
병렬 생체 신호 프로세서(100)는 시스템 온 칩(System on Chip: SoC)으로 구현될 수 있다.
복수의 증폭기(110)은 병렬로 배열되어, 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성(amplifying attribute)에 따라 증폭할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 증폭기(110)에 의해 증폭되는 신호는 아날로그 신호일 수 있다. 복수의 증폭기(110)가 병렬로 배열됨에 따라, 복수의 증폭기(110) 각각은 다른 증폭기의 영향을 받지 않고, 미리 정해진 증폭 속성에 따라 생체 신호를 증폭할 수 있다. 여기서, 증폭 속성은 입력 임피던스(input impedance), 대역폭(bandwidth) 및 증폭 이득(amplification gain) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 증폭기(110)는 서로 다른 증폭 속성을 가질 수도 있고, 복수의 증폭기(110)가 증폭 속성을 적응적으로(adaptively) 조절할 수도 있다. 다른 일 실시예에서, 후술할 레지스터 제어부(미도시)에 의해 증폭 속성이 조절될 수 있다. 또한, 복수의 증폭기(110)는 인스트루먼트 증폭기(Instrument Amplifier: IA), 프로그래머블 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier: PGA) 및 대역 통과 필터(Band Pass Filter: BPF) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
복수의 변환기(120)는 병렬로 배열되어, 복수의 증폭기(110)의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성(transforming attribute)에 따라 변환할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 변환기(120)는 변환 속성에 따라, 복수의 변환기의 증폭 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 복수의 변환기(120)는 서로 다른 변환 속성을 가질 수 있다. 복수의 변환기(120)가 병렬로 배열됨에 따라, 복수의 변환기(120) 각각은 다른 변환기의 영향을 받지 않고, 미리 정해진 변환 속성에 따라 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 여기서, 변환 속성은 입력 다이내믹 레인지(input dynamic range) 및 출력 비트 레졸루션(bit resolution) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
복수의 전처리기(130)는 병렬로 배열되어, 복수의 변환기(120)의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리할 수 있다. 여기서 전처리 속성은, 복수의 특징 추출기(140)가 생체 정보를 추출할 수 있도록 미리 수행되어야 하는 신호 가공 과정을 의미할 수 있다. 복수의 전처리기(130)는 서로 다른 전처리 속성을 가질 수 있다. 복수의 전처리기(130)가 병렬로 배열됨에 따라, 복수의 전처리기(130) 각각은 다른 전처리기의 영향을 받지 않고, 미리 정해진 전처리 속성에 따라 변환 신호를 전처리할 수 있다. 여기서, 전처리 속성은 변환 신호의 불요(unnecessary) 주파수 대역을 필터링하는 속성 및 변환 신호에 대한 하나 이상의 전처리 정보를 추출하는 속성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 전처리 정보는 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보 및 변환 신호의 주파수 특성에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 전처리기(130)는 고정된 하드웨어 블록으로 구현될 수도 있고, MCU(Micro Controller Unit)상에서 소프트웨어 라이브러리(library)로 구현될 수도 있다.
복수의 특징 추출기(140)는 병렬로 배열되어, 복수의 전처리기(130)의 출력 신호로부터 하나 이상의 생체 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 생체 정보는 혈당, 혈압, 체중, 심전도 등과 같이 신체로부터 측정된 정보, 걸음의 수 등과 같이 사용자의 행위에 의해 발생되는 정보 및 부정맥, 협심증, 심근경색과 같은 의료 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 특징 추출기(140)는 전처리된 심전도(ElectroCardioGraphy: ECG) 신호로부터 R-피크(peak) 정보를 찾아 심장 박동수 정보를 추출할 수 있으며, 전처리된 광전용적맥파도(PhotoPlethysmoGraphy: PPG) 신호로부터 피크 정보를 찾아 심장 박동수 정보를 추출할 수 있다. 다른 예로서, 복수의 특징 추출기(140)는 전처리된 심전도 신호 및 전처리된 광전용적맥파도 신호의 피크 차이를 이용하여 혈압 정보를 추출할 수 있고, 전처리된 근전도(ElectroMyoGraphy: EMG) 신호로부터 근육의 움직임 정보를 추출할 수 있으며, 뇌파 (ElectroEncephaloGraphy: EEG) 신호로부터 두뇌활동 정보를 추출할 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 특징 추출기(140)는 고정된 하드웨어 블록으로 구현될 수도 있고, MCU상에서 소프트웨어 라이브러리로 구현될 수도 있다.
복수의 포트(미도시)는 적어도 하나의 생체 신호를 센싱하는 적어도 하나의 센서(미도시)와 연결될 수 있다. 복수의 포트(미도시)는 적어도 하나의 센서(미도시)로부터 적어도 하나의 생체 신호를 수신하고, 수신한 적어도 하나의 생체 신호를 복수의 증폭기(110)에 전달할 수 있다. 여기서, 센서는 인체 부위의 전위차를 측정하는 전극(electrode) 센서, ISFET(Ion Sensitive FET)과 같은 광화학 센서. 빛의 발광, 흡광, 형광, 반사 등을 측정하는 광전 센서(photo electric sensor)(예를 들어, 광 다이오드 센서)를 포함할 수 있다.
복수의 스위칭 패브릭(미도시)은 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130) 및 복수의 특징 추출기(140)를 상호 연결할 수 있다. 또한, 스위칭 패브릭은 복수의 포트와 복수의 증폭기(110) 사이에 연결될 수 있다. 예를 들어, 복수의 포트(미도시)와 복수의 증폭기(110) 사이에는 제1 스위칭 패브릭이 배치될 수 있고, 복수의 증폭기(110)와 복수의 변환기(120) 사이에는 제2 스위칭 패브릭이 배치될 수 있으며, 복수의 변환기(120)와 복수의 전처리기(130) 사이에는 제3 스위칭 패브릭이 배치될 수 있고, 복수의 전처리기(130)와 복수의 특징 추출기(140) 사이에는 제4 스위칭 패브릭이 배치될 수 있다.
스위칭 컨트롤러(150)는 복수의 스위칭 패브릭(미도시)을 제어하여, 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상(target) 증폭기, 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 대상 증폭기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅(routing)할 수 있다. 여기서, 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기는 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130) 및 복수의 대상 특징 추출기(140) 중에서 해당 생체 정보의 추출을 위해 이용되는 증폭기, 변환기, 전처리기 및 특징 추출기를 의미할 수 있다.
스위칭 컨트롤러(150)는 추출하려는 생체 정보에 적합한 증폭기, 변환기, 전처리기 및 특징 추출기를 선택할 수 있다. 이에 따라, 추출되는 생체 정보의 정확성이 향상될 수 있고, 병렬 생체 신호 프로세서(100)의 자유도가 향상될 수 있으며, 병렬 생체 신호 프로세서(100)의 효율성이 증가되고, 별도의 알고리즘없이 병렬 생체 신호 프로세서(100)에 내장된 알고리즘 만으로도 원하는 생체 정보가 추출될 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 컨트롤러(150)는 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기뿐만 아니라, 센서로부터 수신한 생체 신호를 대상 증폭기에 전달하는 대상 포트를 라우팅할 수 있다. 여기서, 대상 포트는 복수의 포트(미도시) 중에서 해당 생체 정보의 추출을 위해 이용되는 포트를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 컨트롤러(150)는 적어도 하나의 생체 신호로부터 원하는 정보를 추출하기 위하여, 필요한 사양의 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기를 연결할 수 있다. 예를 들어, 심전도 신호로부터 심장 박동수 정보를 추출하는 경우, 스위칭 컨트롤러(150)는 복수의 증폭기(110) 중 증폭 이득이 100인 대상 증폭기, 복수의 변환기(120) 중 12 비트 레졸루션의 변환 속성을 갖는 대상 변환기, 복수의 전처리기(130) 중 DC 오프셋(offset)을 제거하는 전처리 속성을 갖는 대상 전처리기 및 복수의 특징 추출기(140) 중 심장 박동수를 추출하는 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(150)의 라우팅에 따라, 대상 증폭기는 주파수 대역이 0.5Hz 내지 40Hz인 심전도 신호를 100배 증폭할 수 있고, 대상 변환기는 12 비트 레졸루션으로 증폭 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있고, 대상 전처리기는 변환 신호의 DC 오프셋을 제거할 수 있으며, 대상 특징 추출기는 전처리된 심전도 신호에서 R 피크를 찾아 심장 박동수 정보를 추출할 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 컨트롤러(150)는 복수의 라우팅 경로에 따라, 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다. 예를 들어, 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130) 및 복수의 특징 추출기(140)의 개수가 각각 3개일 때, 심전도 신호로부터 심장 박동수 정보를 추출하기 위한 제1 라우팅 경로는 제1 증폭기, 제1 변환기, 제3 전처리기 및 제3 특징 추출기일 수 있고, 근전도 신호로부터 근육 움직임 정보를 추출하기 위한 제2 라우팅 경로는 제2 증폭기, 제2 변환기, 제1 전처리기 및 제2 특징 추출기일 수 있다. 이 경우, 스위칭 컨트롤러(150)는 제1 라우팅 경로 및 제2 라우팅 경로에 따라, 2개의 대상 증폭기, 2개의 대상 변환기, 2개의 대상 전처리기 및 2개의 대상 특징 추출기를 동시에 라우팅하여, 심전도 신호 및 근전도 신호를 동시에 처리할 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 컨트롤러(150)는 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기를 리라우팅(rerouting)할 수 있다. 예를 들어, 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130) 및 복수의 특징 추출기(140)의 개수가 각각 4개일 때, 생체 신호로부터 혈압 정보를 추출하는 경우, 스위칭 컨트롤러(150)는 제1 증폭기, 제3 증폭기, 제3 전처리기 및 제4 특징 추출기를 각각 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기로 선택할 수 있다. 생체 신호로부터 근육의 움직임 정보를 추출하는 경우, 스위칭 컨트롤러(150)는 제2 증폭기, 제1 증폭기, 제2 전처리기 및 제3 특징 추출기를 각각 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기로 선택할 수 있다.
일 실시예에서, 스위칭 컨트롤러(150)는 동작 모드에 따라 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다. 여기서, 동작 모드는 저전력 동작 모드 및 고정밀 동작 모드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130) 및 복수의 특징 추출기(140)의 개수가 각각 2개일 때, 제1 증폭기, 제1 변환기 및 제1 전처리기는 제2 증폭기, 제2 변환기 및 제2 전처리기보다 성능이 낮고, 소비 전력이 적을 수 있다. 또한, 제1 특징 추출기는 부정맥 정보를 추출할 수 있고, 제2 특징 추출기는 두뇌활동 정보를 추출할 수 있다. 이 때, 동작 모드가 저전력 동작 모드일 경우, 스위칭 컨트롤러(150)는 제1 증폭기, 제1 변환기, 제1 전처리기 및 제1 특징 추출기 각각을 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기로 선택할 수 있다. 또한, 동작 모드가 고정밀 동작 모드일 경우, 스위칭 컨트롤러(150)는 제2 증폭기, 제2 변환기, 제2 전처리기 및 제1 특징 추출기 각각을 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기로 선택할 수 있다.
레지스터 컨트롤러(미도시)는 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130) 및 복수의 특징 추출기(140)의 세부 속성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 레지스터 컨트롤러(미도시)는 스위칭 컨트롤러(150) 또는 외부로부터의 제어 신호에 따라, 복수의 증폭기(110)의 입력 임피던스, 대역폭, 증폭 이득을 조절할 수 있고, 복수의 변환기(120)의 입력 다이내믹 레인지, 출력 비트 레졸루션을 조절할 수 있으며, 복수의 전처리기(130), 복수의 특징 추출기(140)의 대역폭, 샘플링 레이트(sampling rate)를 조절할 수 있다.
전력 컨트롤러(미도시)는 복수의 증폭기(110), 복수의 변환기(120), 복수의 전처리기(130), 복수의 특징 추출기(140) 및 복수의 포트(미도시)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 전력 컨트롤러(미도시)는 스위칭 컨트롤러(150)에 의하여 라우팅된 대상 포트, 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기에 전력을 공급할 수 있고, 나머지 포트, 나머지 증폭기, 나머지 변환기, 나머지 전처리기 및 나머지 대상 특징 추출기에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 이에 따라, 병렬 생체 신호 프로세서(100)의 소모 전력은 감소될 수 있다.
전송부(미도시)는 대상 특징 추출부로부터 추출된 생체 정보를 외부 기기로 전송할 수 있다. 전송부(미도시)는 외부 기기와 유선으로 접속하는 유선 인터페이스 및 외부 기기를 무선으로 연결하는 무선 인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 전송부(미도시)는 유선 인터페이스 또는 무선 인터페이스를 이용하여 생체 정보를 외부 기기에 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 유선 인터페이스는 범용 비동기 송수신기(Universal Asynchronous Receiver Transmitter: UART), 직렬 주변장치 인터페이스(Serial Peripheral Interface: SPI) 및 아이 스퀘어 씨(Inter-Integrated Circuit:I2C) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 무선 인터페이스는 신체 영역 네트워크(Body Area Network: BAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee) 및 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 병렬 생체 신호 프로세서(200)는 k개의 포트들(201 내지 203), 아날로그 프론트 엔드부(Analog Front End unit: AFE unit)(220), 아날로그 디지털 변환부(Analog Digital Conversion unit: ADC unit) (230), 디지털 전처리부(Digital pre-processing unit)(240), 특징 추출부(Feature extraction unit)(250), 스위칭 컨트롤러(switching controller)(260), 레지스터 컨트롤러(register controller)(270) 및 전력 컨트롤러(power controller)(280)를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 생체 신호 프로세서(200)는 k개의 포트들(201 내지 203)과 아날로그 프론트 엔드부(220)를 연결하는 포트 스위칭 패브릭(211), 아날로그 프론트 엔드부(220)와 아날로그 디지털 변환부(230)를 연결하는 AFE 스위칭 패브릭(212), 아날로그 디지털 변환부(230)와 디지털 전처리부(240)를 연결하는 ADC 스위칭 패브릭(213), 디지털 전처리부(240)와 특징 추출부(250)를 연결하는 DSP 스위칭 패브릭(214)을 포함할 수 있다. 아날로그 프론트 엔드부(220)는 m개의 증폭기(221 내지 224)를 포함할 수 있고, 아날로그 디지털 변환부(230)는 n개의 변환기(231 내지 234)를 포함할 수 있고, 디지털 전처리부(240)는 p개의 전처리기(241 내지 244)를 포함할 수 있으며, 특징 추출부(250)는 q개의 특징 추출기(251 내지 254)를 포함할 수 있다.
k개의 포트들(201 내지 203)은 인체 부위의 전위차를 측정하는 전극 센서, ISFET과 같은 광화학 센서. 빛의 발광, 흡광, 형광, 반사 등을 측정하는 광전 센서등의 센서와 연결될 수 있다. 일 실시예에서, k개의 포트들(201 내지 203)은 전극 센서, 광화학 센서, 광전 센서 외에 다른 모든 센서와 연결될 수 있다. 스위칭 컨트롤러(260)는 k개의 포트들(201 내지 203) 중 추출하려는 생체 정보에 적합한 생체 신호를 전달하는 적어도 하나의 대상 포트를 선택할 수 있고, 대상 포트는 자신과 연결된 센서로부터 생체 정보를 수신하여 m개의 증폭기(221 내지 224) 중 적어도 하나의 증폭기에 전송할 수 있다.
m개의 증폭기(221 내지 224)는 병렬로 배열되어, k개의 포트들(201 내지 203) 중 적어도 하나로부터 입력된 생체 신호를 증폭 속성에 따라 증폭할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(260)는 m개의 증폭기(221 내지 224) 중 추출하려는 생체 정보에 적합한 적어도 하나의 증폭기를 대상 증폭기로 선택할 수 있고, 대상 증폭기는 자신의 증폭 속성에 따라 생체 신호를 증폭할 수 있다. 일 실시예에서, m개의 증폭기(221 내지 224)는 서로 다른 증폭 속성을 가질 수 있다. 다른 일 실시예에서, m개의 증폭기(221 내지 224)는 입력 임피던스, 대역폭, 증폭 이득과 같은 증폭 속성을 조절할 수 있는 프로그래머블 증폭기일 수 있다. 또한, m개의 증폭기(221 내지 224)는 인스트루먼트 증폭기, 프로그래머블 이득 증폭기, 대역 통과 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, m개의 증폭기(221 내지 224) 사이에는 스위칭 패브릭에 배열될 수 있고, 스위칭 컨트롤러(260)는 m개의 증폭기(221 내지 224) 사이에 배열된 스위칭 패브릭을 제어할 수 있다.
n개의 변환기(231 내지 234)는 병렬로 배열되어, m개의 증폭기(221 내지 224) 중 적어도 하나로부터의 증폭 신호를 변환 속성에 따라 디지털 신호로 변환할 수 있다. 여기서, 변환 속성은 입력 다이내믹 레인지 및 출력 비트 레졸루션 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, n개의 변환기(231 내지 234)는 서로 다른 입력 다이내믹 레인지 및 출력 비트 레졸루션을 포함할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(260)는 n개의 변환기(231 내지 234) 중 추출하려는 생체 정보에 적합한 변환기를 대상 변환기로 선택할 수 있고, 대상 변환기는 자신의 변환 속성에 따라 증폭 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
p개의 전처리기(241 내지 244)는 병렬로 배열되어, n개의 변환기(231 내지 234) 중 적어도 하나로부터의 변환 신호를 전처리 속성에 따라 전처리할 수 있다. 여기서, 전처리 속성은 변환 신호의 불요 주파수 대역을 필터링하는 속성 및 변환 신호에 대한 하나 이상의 전처리 정보를 추출하는 속성 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 전처리 정보는 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보 및 변환 신호의 주파수 특성에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 전처리기(241)의 전처리 속성은 변환 신호의 불요 주파수 대역을 필터링하는 속성일 수 있다. 이 경우, 제1 전처리기(241)는 고역 통과 필터, 대역 통과 필터 또는 저역 통과 필터를 포함할 수 있고, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터 또는 저역 통과 필터는 FIR(Finite Impulse Response), IIR(Infinite Impulse Response)로 구현될 수 있다. 다른 예로서, 제2 전처리기(242)의 전처리 속성은 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보를 추출하는 속성일 수 있다. 이 경우, 제2 전처리기(241)는 변환 신호의 샘플을 취득한 시점의 로컬 RTC(local Real Time Clock)값을 변환 신호와 함께 저장할 수 있다. 또 다른 예로서, 제3 전처리기(243)의 전처리 속성은 변환 신호의 주파수 특성에 대한 정보를 추출하는 속성일 수 있다. 이 경우, 제3 전처리기(243)는 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Trasnform: FFT)을 이용하여 변환 신호의 주파수 특성에 대한 정보를 추출할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(260)는 p개의 전처리기(241 내지 244) 중 추출하려는 생체 정보에 적합한 적어도 하나의 전처리기를 대상 전처리기로 선택할 수 있고, 대상 전처리기는 자신의 전처리 속성에 따라 변환 신호를 전처리할 수 있다.
q개의 특징 추출기(251 내지 254)는 병렬로 연결되어, p개의 전처리기(241 내지 244) 중 적어도 하나의 출력 신호로부터 하나 이상의 생체 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 제1 특징 추출기(251)은 심장 박동수 정보를 추출할 수 있고, 제2 특징 추출기(252)는 혈압 정보를 추출할 수 있으며, 제3 특징 추출기(253)는 근육 사용량 정보를 추출할 수 있고, 제4 특징 추출기(254)는 두뇌활동 정보를 추출할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(260)는 q개의 특징 추출기(251 내지 254) 중 추출하려는 생체 정보를 추출 가능한 적어도 하나의 특징 추출기를 대상 특징 추출기로 선택할 수 있고, 대상 특징 추출기는 대상 전처리기의 출력 신호로부터 생체 정보를 추출할 수 있다.
스위칭 컨트롤러(260)는 포트 스위칭 패브릭(211), AFE 스위칭 패브릭(212), ADC 스위칭 패브릭(213), DSP 스위칭 패브릭(214)을 제어하여, 추출하려는 생체 정보에 적합한 생체 신호를 전달하는 대상 포트, 대상 포트로부터 생체 신호를 수신하는 대상 증폭기, 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 대상 변환기, 대상 증폭기의 변환 신호가 입력되는 대상 전처리기 및 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다.
예를 들어, 근육 사용량 정보를 추출하기 위하여, 인체에 전극 센서가 붙여질 수 있고, 심장 박동수 정보를 추출하기 위하여, 인체에 광 다이오드 센서 및 압력 센서가 붙여질 수 있다. 이 경우, 전극 센서는 근전도 신호를 센싱할 수 있고, 광 다이오드 센서는 광전용적맥파도 신호를 센싱할 수 있으며, 압력 센서는 압력 신호를 센싱할 수 있다. 근육 사용량 정보 및 심장 박동수 정보를 동시에 제공하기 위하여, 병렬 생체 신호 프로세서(200)는 근전도 신호, 광전용적맥파도 신호 및 압력 신호를 동시에 처리할 수 있다. 이를 위해, 스위칭 컨트롤러(260)는 근전도 신호를 처리하기 위한 제1 포트(201), 제1 증폭기(221), 제2 변환기(232), 제1 전처리기(241) 및 제3 특징 추출기(253)을 라우팅할 수 있고, 광전용적맥파도 신호를 처리하기 위한 제2 포트(202), 제2 증폭기(222), 제3 변환기(233), 제2 전처리기(242), 제1 특징 추출기(251) 및 압력 신호를 처리하기 위한 제3 포트(203), 제3 증폭기(223), 제1 변환기(231), 제3 전처리기(243), 제1 특징 추출기(251)를 라우팅할 수 있다. 제3 특징 추출기(253)는 전처리된 근전도 신호로부터 근육 사용량 정보를 추출할 수 있고, 제1 특징 추출기(251)는 전처리된 광전용적맥파도 신호 및 전처리된 압력 신호로부터 심장 박동수 정보를 추출할 수 있다. 이와 같이, 병렬 생체 신호 프로세서(200)는 하나의 칩으로 다수의 생체 신호 처리를 수행할 수 있다. 이에 따라, 병렬 생체 신호 프로세서(200)가 센서에 이용될 경우, 저전력 소형 센서가 구형될 수 있다. 또한, 병렬 생체 신호 프로세서(200)는 추가적인 생체 신호 처리 알고리즘의 필요없이, 다수의 생체 신호 처리를 수행할 수 있다.
레지스터 컨트롤러(270)는 m개의 증폭기(221 내지 224), n개의 변환기(231 내지 234), p개의 전처리기(241 내지 244) 및 q개의 특징 추출기(251 내지 254)의 세부 속성을 제어할 수 있다.
전력 컨트롤러(280)는 m개의 증폭기(221 내지 224), n개의 변환기(231 내지 234), p개의 전처리기(241 내지 244) 및 q개의 특징 추출기(251 내지 254)에 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 컨트롤러(260)가 제1 증폭기(221), 제1 변환기(231), 제1 전처리기(241) 및 제1 특징 추출기(251)를 라우팅하는 경우, 전력 컨트롤러(280)는 제1 증폭기(221), 제1 변환기(231), 제1 전처리기(241) 및 제1 특징 추출기(251)에 전력을 공급하고, 나머지 증폭기, 나머지 변환기 및 나머지 대상 특징 추출기에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 저전력 동작 모드에서 부정맥 검출 정보를 추출하는 경우의 병렬 생체 신호 프로세서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 병렬 생체 신호 프로세서(300)는 4개의 포트(301 내지 304), 아날로그 프론트 엔드부(320), 아날로그 디지털 변환부(330), 디지털 전처리부(340), 특징 추출부(350), 스위칭 컨트롤러(360), 레지스터 컨트롤러(370) 및 전력 컨트롤러(380)를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 생체 신호 프로세서(300)는 4개의 포트(301 내지 304)와 아날로그 프론트 엔드부(320)를 연결하는 포트 스위칭 패브릭(311), 아날로그 프론트 엔드부(320)와 아날로그 디지털 변환부(330)를 연결하는 AFE 스위칭 패브릭(312), 아날로그 디지털 변환부(330)와 디지털 전처리부(340)를 연결하는 ADC 스위칭 패브릭(313), 디지털 전처리부(340)와 특징 추출부(350)를 연결하는 DSP 스위칭 패브릭(314)을 포함할 수 있다. 제1 포트(301)는 제1 전극 센서와 연결되고, 제2 포트(302)는 제2 전극 센서와 연결되며, 제3 포트(303)는 제1 광 다이오드 센서와 연결되고, 제4 포트(304)는 제2 광 다이오드 센서와 연결될 수 있다.
아날로그 프론트 엔드부(320)는 3개의 증폭기(321 내지 323)를 포함할 수 있다. 제1 증폭기(321)는 6dB의 증폭 이득을 갖고 -115dB의 CMRR(Common Mode Rejection Ratio) 특성을 갖는 고성능 증폭기일 수 있고, 제2 증폭기(322) 및 제3 증폭기(323)는 1dB의 증폭 이득을 갖고 -100dB의 CMRR 특성을 갖는 저전력 증폭기일 수 있다. 아날로그 디지털 변환부(330)는 2개의 변환기(331 및 332)를 포함할 수 있다. 제1 변환기(331)는 24 비트 레졸루션을 갖는 델타-시그마 변환기(delta-sigma ADC)일 수 있고, 제2 변환기(332)는 12 비트 레졸루션을 갖는 SAR 변환기(Successive Approximation Register ADC)일 수 있다. 디지털 전처리부(340)는 4개의 전처리기(341 내지 344)를 포함할 수 있다. 제1 전처리기(341) 및 제3 전처리기(343)는 변환 신호의 불요 주파수 대역을 필터링할 수 있고, 제2 전처리기(342) 및 제4 전처리기(344)는 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보를 추출할 수 있다. 특징 추출부(350)는 3개의 특징 추출기(351 내지 354)를 포함할 수 있다. 제1 특징 추출기(351)는 전처리된 생체 신호로부터 심장 박동수 정보를 추출할 수 있고, 제2 특징 추출기(352)는 전처리된 생체 신호로부터 부정맥 검출 정보를 추출할 수 있고, 제3 특징 추출기(353)는 전처리된 생체 신호로부터 혈압 정보를 추출할 수 있다.
부정맥을 검출하기 위하여, 스위칭 컨트롤러(360)는 대상 포트, 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(360)는 제1 전극 센서 및 제2 전극 센서 중 센싱하는 심전도 신호의 품질이 좋은 제1 전극 센서와 연결된 제1 포트(301)를 대상 포트로 선택할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(360)는 전력 소모가 적은 제2 증폭기(322) 및 제2 변환기(332)를 대상 증폭기 및 대상 변환기로 선택할 수 있다. 또한, 스위칭 컨트롤러(360)는 40Hz를 초과하는 주파수 대역을 제거하기 위하여, 제1 전처리기(341)를 대상 전처리기로 선택하고, 부정맥 검출 정보를 추출하는 제2 특징 추출기(352)를 대상 특징 추출기로 선택할 수 있다. 점선으로 표시된 바와 같이, 스위칭 컨트롤러(360)는 포트 스위칭 패브릭(311), AFE 스위칭 패브릭(312), ADC 스위칭 패브릭(313) 및 DSP 스위칭 패브릭(314)를 제어하여 제1 포트(301), 제2 증폭기(322), 제2 변환기(332), 제1 전처리기(341) 및 제2 특징 추출기(352)를 라우팅할 수 있다. 이에 따라, 제1 포트(301)는 제1 전극 센서로부터 심선도 신호를 수신하여 제2 증폭기(322)에 전송하고, 제2 증폭기(322)는 수신한 심전도 신호를 1dB의 증폭 이득 및 -100dB의 CMRR 특성에 따라 증폭할 수 있다. 12 비트 레졸루션을 갖는 제2 변환기(332)는 증폭 신호를 256Hz로 샘플링할 수 있다. 심전도 신호는 0 내지 40Hz 주파수 대역에서 유의미한 정보를 포함할 수 있으므로, 제1 전처리기(341)는 디지털 필터의 탭(tap) 수와 계수를 변경하여, 변환된 심전도 신호의 40Hz를 초과하는 주파수 대역을 필터링할 수 있다. 제2 특징 추출기(352)는 필터링된 심전도 신호로부터 실시간으로 부정맥을 검출할 수 있다.
도 4는 고정밀 동작 모드에서 부정맥 검출 정보를 추출하는 경우의 병렬 생체 신호 프로세서의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 병렬 생체 신호 프로세서(400)는 4개의 포트(401 내지 404), 아날로그 프론트 엔드부(420), 아날로그 디지털 변환부(430), 디지털 전처리부(440), 특징 추출부(450), 스위칭 컨트롤러(460), 레지스터 컨트롤러(470), 전력 컨트롤러(480) 및 4개의 스위치 패브릭(411 내지 414)을 포함할 수 있다. 제1 증폭기(421) 내지 제3 증폭기(423), 제1 변환기(431), 제2 변환기(432), 제1 전처리기(441) 내지 제4 전처리기(444), 제1 특징 추출기(451) 내지 제3 특징 추출기(453)은 도 3의 제1 증폭기(321) 내지 제3 증폭기(323), 제1 변환기(331), 제2 변환기(332), 제1 전처리기(341) 내지 제4 전처리기(344), 제1 특징 추출기(351) 내지 제3 특징 추출기(353)와 동일할 수 있다.
부정맥 검출 정보와 함께, 혈압 정보와 심장 박동수 정보가 같이 제공된다면, 의료 진단의 정확성이 높아질 수 있다. 또한, 심장 박동수 정보 및 부정맥 검출 정보는 심전도 신호로부터 추출될 수 있고, 혈압 정보는 심전도 정보 및 광전용적맥파도 신호로부터 추출될 수 있다. 이에 따라, 병렬 생체 신호 프로세서(400)는 제1 라우팅 경로를 이용하여 심전도 신호를 처리하고, 제2 라우팅 경로를 이용하여 광전용적맥파도 신호를 처리할 수 있다. 일 실시예에서, 부정맥 검출 정보, 혈압 정보 및 심장 박동수 정보를 동시에 추출하기 위하여, 병렬 생체 신호 프로세서(400)는 제1 라우팅 경로 및 제2 라우팅 경로를 동시에 처리할 수 있다.
제1 라우팅 경로에 따라 심전도 신호를 처리하기 위하여, 스위칭 컨트롤러(460)는 포트 스위칭 패브릭(411), AFE 스위칭 패브릭(412), ADC 스위칭 패브릭(413) 및 DSP 스위칭 패브릭(414)를 제어하여 대상 포트, 대상 증폭기, 대상 변환기, 제1 대상 전처리기, 제2 대상 전처리기, 제1 대상 특징 추출기 내지 제3 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(460)는 제1 전극 센서 및 제2 전극 센서 중 센싱하는 심전도 신호의 품질이 좋은 제1 전극 센서와 연결된 제1 포트(401)를 대상 포트로 선택할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(460)는 증폭률이 높고, 노이즈 억제력이 좋은 제1 증폭기(421)를 대상 증폭기로 선택할 수 있고, 증폭 신호를 보다 정밀하게 변환하는 제1 변환기(431)를 대상 변환기로 선택할 수 있다. 또한, 스위칭 컨트롤러(460)는 40Hz를 초과하는 주파수 대역을 제거하기 위하여, 제1 전처리기(441)를 제1 대상 전처리기로 선택하고, 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보를 추출하기 위하여, 제2 전처리기(442)를 제2 대상 전처리기로 선택할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(460)는 심장 박동수 정보를 추출하는 제1 특징 추출기(451), 부정맥 검출 정보를 추출하는 제2 특징 추출기(452) 및 혈압 정보를 검출하는 제3 특징 추출기(453)을 각각 제1 대상 특징 추출기, 제2 대상 특징 추출기, 제3 대상 특징 추출기로 선택할 수 있다. 점선으로 표시된 바와 같이, 제1 라우팅 경로에 따라, 제1 포트(401)는 제1 전극 센서로부터 심선도 신호를 수신하여 제1 증폭기(421)에 전송하고, 제1 증폭기(421)는 수신한 심전도 신호를 6dB의 증폭 이득 및 -115dB의 CMRR 특성에 따라 증폭할 수 있다. 24 비트 레졸루션을 갖는 제1 변환기(431)는 증폭 신호를 1024Hz 또는 2048Hz로 샘플링할 수 있다. 심전도 신호는 0 내지 40Hz 주파수 대역에서 유의미한 정보를 포함할 수 있으므로, 제1 전처리기(441)는 디지털 필터의 탭(tap) 수와 계수를 변경하여, 샘플링된 심전도 신호의 40Hz를 초과하는 주파수 대역을 필터링할 수 있다. 제2 전처리기(442)는 제1 변환기(431)의 변환 신호의 샘플을 취득한 시점의 로컬 RTC 값을 추출할 수 있다. 제1 특징 추출기(451)는 전처리된 심전도 신호로부터 심장 박동수 정보를 추출할 수 있고, 제2 특징 추출기(452)는 전처리된 심전도 신호로부터 부정맥을 검출할 수 있다. 제3 특징 추출기(453)는 전처리된 심전도 신호, 심전도 신호의 로컬 RTC값 및 제2 라우팅 경로를 통하여 획득하는 전처리된 광전용적맥파도 신호, 광전용적맥파도 신호의 로컬 RTC값을 이용하여 혈압 정보를 추출할 수 있다.
제2 라우팅 경로에 따라 광전용적맥파도 신호를 처리하기 위하여, 스위칭 컨트롤러(460)는 포트 스위칭 패브릭(411), AFE 스위칭 패브릭(412), ADC 스위칭 패브릭(413) 및 DSP 스위칭 패브릭(414)를 제어하여 대상 포트, 대상 증폭기, 대상 변환기, 제1 대상 전처리기, 제2 대상 전처리기, 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(460)는 제1 광 다이오드 센서 및 제2 광 다이오드 센서 중 센싱하는 광전용적맥파도 신호의 품질이 좋은 제2 광 다이오드 센서와 연결된 제4 포트(404)를 대상 포트로 선택할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(460)는 전력 소모가 적은 제3 증폭기(423) 및 제2 변환기(432)를 대상 증폭기 및 대상 변환기로 선택할 수 있다. 또한, 스위칭 컨트롤러(460)는 5Hz를 초과하는 주파수 대역을 제거하기 위하여 제3 전처리기(443)를 제1 대상 전처리기로 선택하고, 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보를 추출하기 위하여 제4 전처리기(444)를 제2 대상 전처리기로 선택할 수 있다. 스위칭 컨트롤러(460)는 혈압 정보를 검출하는 제3 특징 추출기(453)을 대상 특징 추출기로 선택할 수 있다.
도 4에서 굵은선으로 표시된 바와 같이, 제2 라우팅 경로에 따라, 제4 포트(404)는 제2 광 다이오드 센서로부터 광전용적맥파도 신호를 수신하여 제3 증폭기(423)에 전송하고, 제3 증폭기(423)는 수신한 심전도 신호를 1dB의 증폭 이득 및 -100dB의 CMRR 특성에 따라 증폭할 수 있다. 12 비트 레졸루션을 갖는 제2 변환기(432)는 증폭 신호를 256Hz로 샘플링할 수 있다. 제3 전처리기(443)는 디지털 필터의 탭(tap) 수와 계수를 변경하여, 샘플링된 광전용적맥파도 신호의 40Hz를 초과하는 주파수 대역을 필터링할 수 있다. 제4 전처리기(444)는 제2 변환기(432)의 변환 신호의 샘플을 취득한 시점의 로컬 RTC 값을 추출할 수 있다. 제3 특징 추출기(453)는 제1 라우팅 경로를 통하여 획득하는 전처리된 심전도 신호, 심전도 신호의 로컬 RTC 값 및 전처리된 광전용적맥파도 신호, 광전용적맥파도 신호의 로컬 RTC 값을 이용하여 혈압 정보를 추출할 수 있다.
병렬 생체 신호 프로세서(400)는 제1 라우팅 경로 및 제2 라우팅 경로를 동시에 처리할 수 있고, 제1 라우팅 경로 및 제2 라우팅 경로를 이용하여 추출한 심장 박동수 정보, 부정맥 검출 정보 및 혈압 정보를 외부에 전송할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 제3 특징 추출기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 제3 특징 추출기(453)는 제1 라우팅 경로를 통하여 심전도 신호(510) 및 심전도 신호(510)의 로컬 RTC값을 획득할 수 있고, 제2 라우팅 경로를 통하여 광전용적맥파도 신호(520) 및 광전용적맥파도 신호(520)의 로컬 RTC 값을 획득할 수 있다. 도 4의 제3 특징 추출기(453)는 심전도 신호(510)에서 가장 높은 수치를 갖는 R 피크값(511)를 추출할 수 있고, 광전용적맥파도 신호(520)에서 가장 높은 수치를 갖는 피크값(521)를 추출할 수 있으며, R 피크값(511) 및 피크값(521) 간의 시간 차(time difference)를 나타내는 맥파 전달 시간(Pulse Transit Time: PTT)를 계산할 수 있다. 도 4의 제3 특징 추출기(453)는 계산한 맥파 전달 시간을 이용하여 커프리스 혈압(cuff-less blood pressure) 정보를 추출할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 통합 생체 신호 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 통합 생체 신호 프로세서(600)는 병렬 생체 신호 프로세서(610), 전송부(620), 유선 인터페이스(630) 및 무선 인터페이스(640)를 포함할 수 있다.
병렬 생체 신호 프로세서(610)는 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성으로 증폭하는 복수의 증폭기, 복수의 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 복수의 변환기, 복수의 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 복수의 전처리기, 복수의 전처리기의 출력 신호로부터 하나 이상의 생체 정보를 추출하는 복수의 특징 추출기 및 복수의 증폭기, 복수의 변환기, 복수의 전처리기 및 복수의 특징 추출기 사이에 연결된 복수의 스위칭 패브릭을 포함할 수 있다. 또한, 병렬 생체 신호 프로세서(610)는 복수의 스위칭 패브릭을 제어하여, 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 증폭기, 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 대상 증폭기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅하는 스위칭 컨트롤러를 포함할 수 있다. 스위칭 컨트롤러의 라우팅을 통하여, 병렬 생체 신호 프로세서(610)는 생체 신호로부터 생체 정보를 추출할 수 있다.
전송부(620)는 병렬 생체 신호 프로세서(610)로부터 추출된 생체 정보를 유선 인터페이스(630) 또는 무선 인터페이스(640)를 통하여 외부에 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 병렬 생체 신호 프로세서(610)로부터 추출된 생체 정보를 패킷화하여 외부에 전송할 수 있다. 유선 인터페이스(630)는 범용 비동기 송수신기(UART), 직렬 주변장치 인터페이스(SPI) 및 아이 스퀘어 씨(I2C) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 무선 인터페이스(640)는 신체 영역 네트워크(BAN), 블루투스, 지그비 및 근거리 무선통신(NFC) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 병렬 생체 신호 프로세서(610)에는 도 1 내지 도 5를 통해 설명된 병렬 생체 신호 프로세서에 관한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 일 실시예에 따른 어플리케이션 프로세서를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 어플리케이션 프로세서(700)는 프로세서 코어(710) 및 병렬 생체 신호 프로세서(720)를 포함할 수 있다.
프로세서 코어(710)는 복수의 명령어들 및 데이터를 처리할 수 있다.
병렬 생체 신호 프로세서(720)는 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성으로 증폭하는 복수의 증폭기, 복수의 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 복수의 변환기, 복수의 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 복수의 전처리기, 복수의 전처리기의 출력 신호로부터 하나 이상의 생체 정보를 추출하는 복수의 특징 추출기 및 복수의 증폭기, 복수의 변환기, 복수의 전처리기 및 복수의 특징 추출기 사이에 연결된 복수의 스위칭 패브릭을 포함할 수 있다. 또한, 병렬 생체 신호 프로세서(710)는 복수의 스위칭 패브릭을 제어하여, 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 증폭기, 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 대상 증폭기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅하는 스위칭 컨트롤러를 포함할 수 있다. 스위칭 컨트롤러는 프로세서 코어(710)의 제어에 따라 대상 변환기, 대상 증폭기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다.
도 7에 도시된 병렬 생체 신호 프로세서(720)에는 도 1 내지 도 5를 통해 설명된 병렬 생체 신호 프로세서에 관한 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 장치는 병렬 생체 신호 프로세서에 포함된 복수의 증폭기, 복수의 변환기, 복수의 전처리기 및 복수의 특징 추출기로부터, 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 증폭기, 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 대상 변환기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅할 수 있다(810).
또한, 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 장치는 라우팅된 대상 증폭기, 대상 변환기, 대상 전처리기 및 대상 특징 추출기를 이용하여 적어도 하나의 생체 신호로부터 적어도 하나의 생체 정보를 추출할 수 있다(820).
도 8에 도시된 일 실시예에 따른 병렬 생체 신호 프로세서의 제어 방법에는 도 1 내지 도 7를 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (31)
- 적어도 하나의 생체 신호(biometric signal)를 하나 이상의 증폭 속성(attribute)으로 증폭하는 복수의 증폭기;
상기 복수의 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 복수의 변환기;
상기 복수의 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 복수의 전처리기;
상기 복수의 전처리기의 출력 신호로부터 하나 이상의 생체 정보(biometric information)를 추출하는 복수의 특징 추출기; 및
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기 사이에 연결된 복수의 스위칭 패브릭(fabric)
을 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 스위칭 패브릭을 제어하여, 상기 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상(target) 증폭기, 상기 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 상기 대상 증폭기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 상기 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅(routing)하는 스위칭 컨트롤러
를 더 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제2항에 있어서,
상기 스위칭 컨트롤러는,
상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 리라우팅(rerouting)하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제2항에 있어서,
상기 스위칭 컨트롤러는,
동작 모드에 따라 상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 라우팅하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제4항에 있어서,
상기 동작 모드는,
저전력 동작 모드 및 고정밀 동작 모드를 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기는 각각 병렬로 연결된,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 증폭기는 서로 다른 증폭 속성을 갖고,
상기 복수의 변환기는 서로 다른 변환 속성을 갖고,
상기 복수의 전처리기는 서로 다른 전처리 속성을 갖고,
상기 복수의 특징 추출기는 서로 다른 생체 정보를 추출하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 생체 신호를 센싱하는 적어도 하나의 센서와 연결된 복수의 포트
를 더 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 포트와 상기 복수의 증폭기 사이에 연결된 스위칭 패브릭
을 더 포함하고
상기 스위칭 컨트롤러는,
상기 복수의 포트와 상기 복수의 증폭기 사이에 연결된 스위칭 패브릭을 제어하여 상기 대상 증폭기에 상기 적어도 하나의 생체 신호를 제공하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 센서는,
전극(electrode) 센서, 광화학 센서 및 광전(photo electric) 센서 중 적어도 하나를 포함하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 증폭 속성은,
입력 임피던스(input impedance), 대역폭(bandwidth) 및 증폭 이득(amplification gain) 중 적어도 하나를 포함하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 증폭기는,
상기 하나 이상의 증폭 속성을 조절하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 증폭기는,
인스트루먼트 증폭기(Instrument Amplifier; IA), 프로그래머블 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier; PGA), 대역 통과 필터(Band Pass Filter; BPF) 중 적어도 하나를 포함하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 변환기는
상기 하나 이상의 변환 속성에 따라, 상기 복수의 변환기의 증폭 신호를 디지털 신호로 변환하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 변환 속성은,
입력 다이내믹 레인지(input dynamic range) 및 출력 비트 레졸루션(bit resolution) 중 적어도 하나를 포함하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 전처리 속성은,
상기 복수의 변환기의 변환 신호의 불요(unnecessary) 주파수 대역을 필터링하는 속성 및 상기 복수의 변환기의 변환 신호에 대한 하나 이상의 전처리 정보를 추출하는 속성 중 적어도 하나를 포함하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제16항에 있어서,
상기 하나 이상의 전처리 정보는,
상기 복수의 변환기의 변환 신호를 취득한 시간에 대한 정보 및 상기 복수의 변환기의 변환 신호의 주파수 특성에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기에 공급되는 전력을 제어하는 전력 컨트롤러
를 더 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기의 세부 속성을 제어하는 레지스터 컨트롤러
를 더 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제1항에 있어서,
상기 생체 정보를 외부 기기로 전송하는 전송부
를 더 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제20항에 있어서,
상기 외부 기기와 유선으로 접속하는 유선 인터페이스
를 더 포함하고,
상기 전송부는,
상기 유선 인터페이스를 이용하여 상기 생체 정보를 상기 외부 기기에 전송하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제21항에 있어서,
상기 유선 인터페이스는,
범용 비동기 송수신기(Universal Asynchronous Receiver Transmitter: UART), 직렬 주변장치 인터페이스(Serial Peripheral Interface: SPI) 및 아이 스퀘어 씨(Inter-Integrated Circuit:I2C) 중 적어도 하나를 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 제20항에 있어서,
외부 기기를 무선으로 연결하는 무선 인터페이스
를 더 포함하고,
상기 전송부는,
상기 무선 인터페이스를 이용하여 상기 생체 정보를 상기 외부 기기에 전송하는,
병렬 생체 신호 프로세서. - 제23항에 있어서,
상기 무선 인터페이스는,
신체 영역 네트워크(Body Area Network: BAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee) 및 근거리 무선통신(Near Field Communication: NFC) 중 적어도 하나를 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서. - 복수의 명령어들 및 데이터를 처리하는 프로세서 코어; 및
적어도 하나의 생체 신호로부터 하나 이상의 생체 정보를 추출하는 병렬 생체 신호 프로세서
를 포함하고,
상기 병렬 생체 신호 프로세서는
상기 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성으로 증폭하는 복수의 증폭기;
상기 복수의 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 복수의 변환기;
상기 복수의 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 복수의 전처리기;
상기 복수의 전처리기의 출력 신호로부터 상기 하나 이상의 생체 정보를 추출하는 복수의 특징 추출기; 및
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기 사이에 연결된 복수의 스위칭 패브릭
을 포함하는 어플리케이션 프로세서. - 복수의 증폭기, 복수의 변환기, 복수의 전처리기 및 복수의 특징 추출기로부터, 적어도 하나의 생체 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 증폭기, 상기 대상 증폭기의 증폭 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 변환기, 상기 대상 변환기의 변환 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 전처리기 및 상기 대상 전처리기의 출력 신호가 입력되는 적어도 하나의 대상 특징 추출기를 라우팅하는 단계; 및
상기 라우팅된 상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 이용하여 상기 적어도 하나의 생체 신호로부터 적어도 하나의 생체 정보를 추출하는 단계
를 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법. - 제26항에 있어서,
상기 적어도 하나의 생체 정보를 추출하는 단계는
상기 대상 증폭기를 이용하여 상기 적어도 하나의 생체 신호를 하나 이상의 증폭 속성으로 증폭하는 단계;
상기 대상 변환기를 이용하여 상기 대상 증폭기의 증폭 신호를 하나 이상의 변환 속성으로 변환하는 단계;
상기 대상 전처리기를 이용하여 상기 대상 변환기의 변환 신호를 하나 이상의 전처리 속성에 따라 전처리하는 단계; 및
상기 대상 추출기를 이용하여 상기 대상 전처리기의 출력 신호로부터 상기 적어도 하나의 생체 정보를 추출하는 단계
를 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법. - 제26항에 있어서,
상기 복수의 증폭기는 병렬로 연결되며 서로 다른 증폭 속성을 갖고,
상기 복수의 변환기는 병렬로 연결되며 서로 다른 변환 속성을 갖고,
상기 복수의 전처리기는 병렬로 연결되며 서로 다른 전처리 속성을 갖고,
상기 복수의 특징 추출기는 병렬로 연결되며 서로 다른 종류의 생체 정보를 추출하는 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법. - 제26항에 있어서,
상기 라우팅하는 단계는,
상기 대상 증폭기, 상기 대상 변환기, 상기 대상 전처리기 및 상기 대상 특징 추출기를 리라우팅하는 단계
를 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법. - 제26항에 있어서,
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기의 세부 속성을 제어하는 단계
를 더 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법. - 제26항에 있어서,
상기 복수의 증폭기, 상기 복수의 변환기, 상기 복수의 전처리기 및 상기 복수의 특징 추출기에 공급되는 전력을 제어하는 단계
를 더 포함하는 병렬 생체 신호 프로세서를 제어하는 방법.
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