KR20160046963A - 심장박동정보를 검출하는 전자장치 및 이를 위한 방법 - Google Patents

심장박동정보를 검출하는 전자장치 및 이를 위한 방법 Download PDF

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안정호
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Abstract

본 발명의 실시예들은 심장박동정보를 검출하는 전자장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 심장박동정보를 검출하는 전자장치에 있어서, 서로 다른 제1 광원 및 제2 광원을 각각 포함하는 발광부; 상기 발광부에 전원을 공급하여 발광하도록 제어하는 전원 제어부; 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원이 대상으로부터 반사되는 각각의 반사광을 수광하는 수광부; 및 상기 반사광을 사용해, 상기 대상이 사람인지 여부를 판단 또는 상기 심장박동정보를 검출하는 프로세서를 포함한다.

Description

심장박동정보를 검출하는 전자장치 및 이를 위한 방법{An electronic apparatus for detecting heart pulse information, and a method therefor}
다양한 실시예는 Wearable 기기 등에 장착되는 HRM(Heart Rate Monitor) 센서의 심장박동정보에 대한 검출 정확도를 개선하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 심장박동을 검출하는 방법으로 HRM(Heart Rate Monitor) 센서를 사용한다. HRM(Heart Rate Monitor) 센서는 발광부와 수광부를 포함하고 있으며, 내부 발광부에서 인체 혈관에 빛을 투과시켜 반사된 광학 신호를 수광부에서 수광한 후에, 수광된 신호를 전류로 감지 및 신호 처리하여 HR(Heart Rate) 값을 검출한다. 실시간 Pulse파를 통해서 측정하면 동일 환경에서 심장 수축 및 이완에 따른 혈류량 차이를 볼 수 있기 때문에 수광부 AC 성분을 통해 심박수를 검출할 수 있다. 즉, HRM(Heart Rate Monitor) 센서는 수광부에서 수광된 신호의 값(예컨대, 변환 SNR 값 등)을 이용하여 일정 시간 동안 임계 값 이상의 신호가 지속 될 경우 HR값으로 판단할 수 있다. 수광부에서 수광된 신호의 값을 이용하여 일정 시간 동안 임계값 이상의 신호가 지속되지 않을 경우, 측정 오류로 판단할 수 있다.
HRM 센서의 발광부에서 발광된 신호는 일부가 피부에 흡수가 되고, 일부는 반사가 되어 수광부에 수광된다. 피부에 흡수되는 정도는 피부의 타입(예를 들어 피부의 색, 피부의 표면 상태, 피부 표면의 특성, 피부의 두께 등)에 따라 다르다. 예를 들어 피부의 색은 인종 또는 주변의 환경에 따라서 사람에 따라 밝거나 어두울 수 있다. 피부의 색이 어두울수록 피부에 흡수되는 정도인 흡수율이 증가한다. 흡수율이 증가할수록 수광부에 수광되는 신호는 약해지기 때문에, 어두운 피부를 가진 사람이 착용할 경우 임계 값 이하의 값으로 측정될 수 있다. 또한, 사용자의 심박이 약한 경우에도 임계 값 이하의 값으로 측정될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 Wearable 기기에 사용되는 심박측정(HRM) 센서의 Dark Skin 인식률 개선 및 사물 오인식 측정을 방지하여 사용자에게 정확한 심박수를 제공하기 위한 기술을 제공한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따르면, 심장박동정보를 검출하는 전자장치에 있어서, 서로 다른 제1 광원 및 제2 광원을 각각 포함하는 발광부; 상기 발광부에 전원을 공급하여 발광하도록 제어하는 전원 제어부; 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원이 상기 대상으로부터 반사되는 반사광을 수광하는 수광부; 및 상기 반사광을 사용해, 상기 대상이 사람인지 여부를 판단 또는 상기 심장박동정보를 검출하는 프로세서를 포함한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따르면, 심장박동정보를 검출하는 방법에 있어서, 제1 광원을 발광하는 과정; 상기 제1 광원의 반사에 따른 제1 반사광을 사용해, 상기 반사의 대상이 사람인지 여부를 판단하는 과정; 및 상기 반사의 대상이 사람에 해당한다면, 상기 반사의 대상에 대한 상기 심장박동정보를 검출하는 과정을 포함한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 또 다른 실시예에 따르면, 심장박동정보를 검출하는 방법에 있어서, 서로 다른 제1 광원 및 제2 광원을 각각 번갈아서 발광하는 과정; 상기 제1 광원의 반사에 따른 제1 반사광 및 상기 제2 광원의 반사에 따른 제2 반사광을 사용해, 상기 반사의 대상이 사람인지 여부를 판단하는 과정; 및 상기 반사의 대상이 사람에 해당한다면, 상기 반사의 대상에 대한 상기 심장박동정보를 검출하는 과정을 포함한다.
본 발명에 따르면, 광원에 따른 인체 반사율 또는 흡수율의 차이를 이용하여 사람 및 사물을 정확하게 구분할 수 있도록 한다. 또한 사람으로 판단될 경우, 발광부의 광원의 세기를 조정하거나, SNR 임계값의 조정을 통해, 작은 SNR 신호도 검출 가능함으로써, 피부색에 상관 없이 정확한 심장박동정보를 검출할 수 있다.
본 발명 및 그의 효과에 대한 보다 완벽한 이해를 위해, 첨부되는 도면들을 참조하여 하기의 설명들이 이루어질 것이고, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심장박동정보를 검출하는 전자장치를 도시한 일 실시예의 블록도이다.
도 2는 발광부와 수광부의 사람 피부에 대한 발광 및 수광 상황을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3은 전원 제어부와 발광부의 연결 관계를 도시한 일 실시예의 회로도이다.
도 4 는 전원 제어부의 제어에 따라, 제1 광원과 제2 광원의 발광을 설명하기 위한 일 예의 참조도이다.
도 5는 전원 제어부의 제어에 따라, 발광 주기가 변경된 제2 광원의 발광을 설명하기 위한 일 예의 참조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심장박동정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 7은 사람에 대한 심장박동정보를 검출 및 출력하는 과정을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심장박동정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
본 특허 명세서에서 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 사용되는 도 1 내지 도 8은 단지 예시를 위한 것인 바, 발명의 범위를 제한하는 어떠한 것으로도 해석되서는 아니된다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 원리들이 적절하게 배치된 임의의 무선 통신시스템에서도 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심장박동정보를 검출하는 전자장치를 도시한 블록도이다. 이러한, 전자장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 웨어러블 전자장치(wearable device), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smart watch)) 등의 휴대용 단말기에 탑재될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자장치는 심장박동정보를 검출하기 위해, 발광부(100), 전원 제어부(110), 수광부(120), 프로세서(130) 및 정보 출력부(140)를 포함한다.
발광부(100)는 혈액 흡수율이 상대적으로 낮은 제1 광원과 혈액 흡수율이 상대적으로 높은 제2 광원을 각각 포함하고 있다.
여기서, 제1 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 높은 레드(red) 광원 또는 인프라 레드(infra-red) 광원 등을 포함한다. 레드(red) 광원 또는 인프라 레드(infra-red) 광원은 산소 포화도(SPO2)의 측정이 가능한 광원에 해당하는 것으로, 혈액에 대한 투과율이 높고 흡수율이 낮은 특징이 있다.
제2 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 낮은 그린(green) 광원을 적어도 하나를 포함한다. 그린(green) 광원은 혈액에 대한 흡수율이 높고, 투과/반사율이 상대적으로 낮은 특징이 있다. 제2 광원은 이러한 그린 광원을 2개 이상 포함함으로써, 세기가 증가된 광을 발광할 수 있다.
도 2는 발광부와 수광부의 사람 피부에 대한 발광 및 수광 상황을 설명하기 위한 참조도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 발광부(200)에 해당하는 제1 광원(202) 또는 제2 광원(204)이 사람 피부(220)로 발광된다. 그러면, 수광부(210)는 피부(220)에서 반사된 제1 광원에 대한 반사신호 또는 제2 광원에 대한 반사신호를 수광할 수 있다. 수광부(210)는 포토 다이오드(212)와 같은 소자가 사용될 수 있다.
전원 제어부(110)는 발광부(100)의 제1 광원 또는 제2 광원이 발광하는데 필요한 전원을 공급하거나 전원을 제어할 수 있다.
도 3은 전원 제어부와 발광부의 연결 관계를 도시한 일 실시예의 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(300)는 발광부(310)에 포함된 제1 광원(312) 및 제2 광원(314)과 각각 연결되어 있다. 제1 광원(312)는 레드(Red) 광원 및 인프라 레드(Infra-Red) 광원을 포함할 수 있다. 또한, 제2 광원(314)는 적어도 하나 이상의 그린(Green) 광원을 포함할 수 있다.
도 4 는 전원 제어부의 제어에 따라, 제1 광원과 제2 광원의 발광을 설명하기 위한 일 예의 참조도이다.
도 4 (a)에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(300)는 제1 광원(312) 예를 들어, 레드(Red) 광원 및/또는 인프라-레드 광원의 발광을 위해, 충분한 전원(예를 들어, 3 또는 4.3 [V]의 전원)을 제1 광원(312)에 주기적으로 공급하도록 제어하며, 이에 따라, 전원이 공급된 제1 광원(312)이 발광하게 된다. 도 3에서 아라비아 숫자 1에 해당하는 것은 전원 제어부(300)에 의해 충분한 전원(예를 들어, 3 또는 4.3 [V]의 전원)이 레드(Red) 광원으로 공급되는 것을 예시한 것이다.
또한, 도 4 (b)에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(300)는 제2 광원(314) 예를 들어, 적어도 하나 이상의 그린(Green) 광원의 발광을 위해, 충분한 전원(예를 들어, 5 [V]의 전원)을 제2 광원(314)로 주기적으로 공급하도록 제어하며, 이에 따라, 전원이 공급된 제2 광원(314)이 발광하게 된다. 도 3에서 아라비아 숫자 2에 해당하는 것은 전원 제어부(300)에 의해 충분한 전원(예를 들어, 5 [V]의 전원)이 그린(Green) 광원으로 공급되는 것을 예시한 것이다.
이때, 전원 제어부(300)는 제1 광원(312) 및 제2 광원(314)이 번갈아서 발광하도록 발광부(310)에 대한 전원 공급을 제어할 수 있다. 즉, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(300)는 제1 광원이 발광하는데 충분한 전원(예를 들어, 3 또는 4.3 [V]의 전원)이 제1 광원에 해당하는 레드 광원 및/또는 인프라-레드 광원에 주기적으로 공급되도록 제어한다. 이때, 제1 광원에 전원이 공급되지 않는 주기 동안에는, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(300)는 제2 광원이 발광하는데 충분한 전원(예를 들어, 5[V]의 전원)을 제2 광원에 해당하는 그린 광원에 공급되도록 제어한다. 제1 광원에 전원이 공급되는 주기 동안에는 제2 광원에는 전원이 공급되지 않으며, 제2 광원에 전원이 공급되는 동안에는 제1 광원에 전원 공급되지 않도록 동작할 수 있다. 따라서, 제1 광원과 제2 광원은 서로 번갈아서 발광할 수 있다.
한편, 도 5는 전원 제어부의 제어에 따라, 발광 주기가 변경된 제2 광원의 발광을 설명하기 위한 일 예의 참조도이다. 도 4에서 제1 광원 및 제2 광원에 의해 검출 대상이 사람이라고 판단되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(300)는제2 광원(314)의 발광 주기를 변경하여 발광하도록 전원을 공급할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 전원 제어부(300)는 제2 광원(314)이 동작하는데 충분한 전원(예를 들어, 5[V]의 전원)이 제2 광원(314)에 해당하는 그린 광원에 주기적으로 공급되도록 제어한다.
이때, 제2 광원에 공급되는 전원의 공급 주기는 도 4에서 제2 광원에 공급되던 전원의 주기와는 다르게 구성할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 제1 광원과 제2 광원이 번갈아서 발광되기 때문에, 제2 광원에 공급되는 전원 주기가 도 5에 비해서 상대적으로 길게 설정될 수 있다. 도 5에서는 제2 광원에만 전원을 공급하므로 도 4에 비해서 제2 광원의 전원 공급 주기가 짧아질 수 있다.
수광부(120)는 제1 광원 및 제2 광원이 검출 대상으로부터 반사되는 각각의 반사광을 수광한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 수광부(210)는 반사광을 수광하기 위해 포토 다이오드(212)를 사용할 수 있다. 수광부(120)는 반사광에 대한 수광신호를 프로세서(130)로 전달한다.
프로세서(130)는 수광부(120)에서 수광되는 수광신호를 사용해, 검출 대상이 사람인지 여부를 검출할 수 있다. 프로세서(130)는 수광부(120)에서 수광되는 제1 광원에 대한 제1 수광신호를 제1 임계값과 비교하여, 제1 수광신호가 제1 임계값 이상이라면 검출 대상이 사람이라고 판단할 수 있다. 여기서, 제1 임계값은 혈액에 대한 산소 포화도를 판단하기 위한 기준값을 의미한다. 따라서, 산소 포화도의 측정이 가능한 제1 광원(예를 들어, 레드 광원 및/또는 인프라-레드 광원 등)에 대한 제1 수광신호가 제1 임계값 미만인 경우에는, 프로세서(130)는 검출 대상이 사람이 아니라고 판단한다. 한편, 반대로, 제1 수광신호가 제1 임계값 이상인 경우에는, 프로세서(130)는 검출 대상이 사람이라고 판단한다.
또한, 프로세서(130)는 수광부(120)에서 수광되는 제1 광원에 대한 제1 수광신호와 제2 광원에 대한 제2 수광신호에 대한 정보를 통해 산출된 값을 제2 임계값과 비교하여, 검출 대상이 사람인지 사물인지를 판단할 수 있다. 여기서, 제2 임계값은 검출 대상이 사람이라고 판단할 수 있는 기준 값이다. 예를 들어, 파장이 같지 않은 광원이 검출 대상에 대해 흡수율이 다른 점을 이용한 방법을 사용할 수 있다.
혈액 속의 헤모글로빈 수치에 따라서 제1 광원과 제2 광원의 흡수율(또는 반사율, 투과율 등)은 차이가 클 것이다. 이에 비해, 검출 대상이 사물인 경우에는 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이가 크지 않을 것이다. 따라서, 프로세서(130)는 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이값이 제2 임계값 이상이라면 검출 대상이 사람이라고 판단하며, 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이값이 제2 임계값 미만이라면 사물이라고 판단할 수 있다.
프로세서(130)는 발광되는 제2 광원에 대한 제2 수광신호를 사용해, 상기 심장박동정보를 검출한다. 프로세서(130)는 제2 수광신호의 펄스 신호를 심장박동정보로서 검출한다. 심장박동정보의 일 예로서, 분당 심박수 및 심장박동 그래프 정보 등을 검출할 수 있다.
프로세서(130)는 상기 심장박동정보를 검출한 후에, 상기 심장박동정보를 제3 임계값과 비교하여 상기 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단한다. 여기서, 제3 임계값은 검출된 정보가 심장박동정보로서 신뢰할 수 있는 값에 해당하는지 여부를 판단하기 위한 기준값이다. 상기 검출된 심장박동정보가 제3 임계값 이상이라면, 검출된 심장박동정보가 신뢰할 수 있는 값이라고 판단한다. 그러나, 검출된 심장박동정보가 제3 임계값 미만이라면, 심장박동정보가 유효하지 않은 것으로 판단한다.
프로세서(130)는 심장박동정보가 신뢰할 수 있다고 판단되면, 심장박동정보를 출력하도록 정보 출력부(140)를 제어한다.
정보 출력부(140)는 검출된 심장박동정보를 출력한다. 심장박동정보의 출력을 위해, 정보 출력부(140)는 디스플레이 모듈(미도시) 및 오디오 출력 모듈(미도시) 등을 포함할 수 있다. 정보 출력부(140)는 디스플레이 모듈을 통해 심장박동정보를 표시하며, 오디오 출력 모듈을 통해 심장박동정보의 오디오 정보를 출력한다.
프로세서(130)는 심장박동정보가 신뢰할 수 없다고 판단되면, 상기 심장박동정보에 대해 재검출할 것인가를 결정할 수 있다. 프로세서(130)는 심장박동정보에 대한 재검출 여부는 사람의 피부색에 대한 블랙 톤 레벨과 이에 대응하는 검출 회사를 근거로 하여 결정할 수 있다. 상기의 블랙 톤 레벨은 예를 들어, 사람의 피부색의 어두운 정도에 따라 복수의 레벨로 구분한 것으로, 가장 밝은 백인의 피부색에서 가장 어두운 흑인의 피부색까지 적어도 2개 이상의 레벨로 구분할 수 있다. 예를 들어, 가장 밝은 피부를 가진 사람의 피부(예를 들어, 백인)를 1 단계로 하고, 어두운 정도에 따라 그 단계를 6단계의 레벨로 구분할 수 있다.
이하의 표 1은 블랙 톤 레벨에 대응하는 검출 회차에 대한 일 예의 테이블 정보이다. 프로세서(130)는 표 1과 같은 테이블 정보를 사용할 수 있다.
검출 회차 블랙톤 레벨 제2광원 공급전원 크기 제3 임계값
1회차 제1레벨 5 4
2회차 제2레벨 6 3.5
3회차 제3레벨 7 3
4회차 제4레벨 8 2.5
5회차 제5레벨 9 2
6회차 제6레벨 10 1.5
1회차에서 검출 대상에 대한 심장박동정보를 검출했다고 했을 때, 2회차 내지 6회차에 걸쳐서 신뢰할 수 있는 심장박동정보가 검출될 때까지 반복할 수 있다. 즉, 프로세서(130)는 현재의 검출 회차가 몇 회차인지를 확인함으로써, 심장박동정보에 대한 재검출여부를 결정할 수 있다. 따라서, 현재의 회차가 6회차에 해당하고, 6회차에서 검출된 심장박동정보가 신뢰할 수 없다면, 프로세서(130)는 더 이상 심장박동정보를 검출할 수 없음을 결정할 수 있다.
프로세서(130)는 사람의 피부색에 대한 블랙 톤 레벨을 근거로 하여 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기를 조정하도록 전원 제어부(110)를 제어하거나, 제2 임계값의 크기를 조정할 수 있다.
프로세서(130)는 블랙 톤 레벨이 블랙에 가까울수록 제2 광원에 공급하는 전원 크기를 증가시킬 수 있다. 검출 대상의 피부색이 블랙에 가깝다는 것은 광에 대한 반사율이 낮다는 것을 의미한다. 따라서, 블랙 계열의 피부색으로부터 반사되는 광이 작음으로 인해, 해당 검출 대상에 대한 적절한 수광신호를 수신하지 못할 수 있다. 이에 따라, 블랙 계열의 검출 대상으로 발광하는 제2 광원에 대한 조도를 높이기 위해, 프로세서(130)는 제2 광원으로 제공되는 전원의 크기를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 전술한 표 1에 기재된 바와 같이, 프로세서(130)는 심장박동정보에 대한 재검출 회차가 증가할수록 제2 광원에 공급되는 전원의 크기를 증가시킬 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 블랙 톤 레벨이 블랙에 가까울수록 제3 임계값의 크기를 감소시킬 수 있다. 검출된 심장박동정보가 실제적으로는 신뢰할 수 있는 정보임에도 불구하고, 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단하기 위한 기준값 즉, 제3 임계값의 크기가 상대적으로 높을 경우에는 검출된 심장박동정보에 대해 신뢰할 수 없다고 판단할 우려가 있다. 따라서, 검출된 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단하기 위한 제3 임계값의 크기를 감소시킴으로써, 블랙에 가까운 피부색을 갖는 사람에 대한 유효한 심장박동정보를 검출할 수 있도록 한다. 예를 들어, 전술한 표 1에 기재된 바와 같이, 프로세서(130)는 심장박동정보에 대한 재검출 회차가 증가할수록 제3 임계값의 크기를 감소시킬 수 있다.
검출 대상에 대한 심장박동정보가 신뢰할 수 있다고 판단되면, 프로세서(130)는 심장박동정보를 출력하도록 정보 출력부(140)를 제어하며, 정보 출력부(140)는 검출된 심장박동정보를 출력한다.
프로세서(130)는 검출 대상이 사람이 아니라고 판단되면, 에러 메시지를 출력하도록 정보 출력부(140)를 제어한다. 이에 따라, 정보 출력부(140)는 심장 박동정보를 검출할 수 없음을 의미하는 에러 메시지를 출력한다.
프로세서(130)는 검출 대상이 사람인지 여부 또는 심장박동정보 등을 검출하는데 필요한 정보(예를 들어, 상기의 제1 임계값, 제2 임계값, 제3 임계값, 검출 대상의 블랙 톤 레벨의 판단에 필요한 정보 등)를 저장할 수 있는 메모리(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 이러한 메모리는 별도의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심장박동정보를 검출하는 방법을 도시한 플로차트이다.
혈액 흡수율이 상대적으로 낮은 제1 광원을 검출 대상을 향해 발광한다(S600). 제1 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 높은 레드(red) 광원 또는 인프라 레드(infra-red) 광원 등을 포함한다. 레드(red) 광원 또는 인프라 레드(infra-red) 광원은 산소 포화도(SPO2)의 측정이 가능한 광원에 해당하는 것으로, 혈액에 대한 투과율이 높고 흡수율이 낮다.
S600 단계 후에, 상기 발광되는 제1 광원의 반사에 따른 제1 수광신호를 검출한다(S602). 도 1에 도시된 수광부(120)에서 수광된 제1 광원의 반사 광에 대응하는 제1 수광신호를 검출한다.
S602 단계 후에, 상기 검출된 제1 수광신호가 제1 임계값 이상인가를 판단한다(S604). 검출된 제1 수광신호를 제1 임계값과 비교하여, 제1 수광신호가 제1 임계값 이상이라면 검출 대상이 사람이라고 판단한다. 제1 임계값은 혈액에 대한 산소 포화도를 판단하기 위한 기준값을 의미한다. 따라서, 산소 포화도의 측정이 가능한 제1 광원(즉, 레드 광원 및/또는 이프라-레드 광원 등)에 대한 제1 수광신호가 제1 임계값 이상인 경우에는, 검출 대상이 사람이라고 판단한다. 한편, 반대로, 제1 수광신호가 제1 임계값 미만인 경우에는, 검출 대상이 사람이 아니라고 판단하고 전술한 과정을 종료한다.
S604 단계에서, 제1 수광신호가 제1 임계값 이상이라면, 검출 대상에 해당하는 사람에 대한 심장박동정보를 검출 및 출력한다(S606).
도 7은 사람에 대한 심장박동정보를 검출 및 출력하는 과정을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
혈액 흡수율이 상대적으로 높은 제2 광원을 검출 대상을 향해 발광한다(S700). 제2 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 낮은 그린(green) 광원을 적어도 하나를 포함한다. 그린(green) 광원은 혈액에 대한 흡수율이 높고, 투과/반사율이 상대적으로 낮다. 제2 광원은 이러한 그린 광원을 2개 이상 포함함으로써, 광원 세기가 증가된다.
S700 단계 후에, 발광되는 제2 광원에 대한 제2 수광신호를 사용해, 심장박동정보를 검출한다(S702). 제2 수광신호의 펄스 신호를 심장박동정보로서 검출한다. 심장박동정보의 일 예로서, 분당 심박수 및 심장박동 그래프 정보 등을 검출한다.
S702 단계 후에, 상기 심장박동정보를 제3 임계값과 비교하여 상기 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단한다(S704). 제3 임계값은 검출된 정보가 심장박동정보로서 신뢰할 수 있는 값에 해당하는지 여부를 판단하기 위한 기준값이다. 상기 검출된 심장박동정보가 제3 임계값 이상이라면, 검출된 심장박동정보가 신뢰할 수 있는 값이라고 판단한다. 그러나, 검출된 심장박동정보가 제3 임계값 미만이라면, 심장박동정보가 유효하지 않은 것으로 판단한다.
S704 단계에서, 상기 심장박동정보가 제3 임계값 이상이라면, 상기 심장박동정보를 출력하다(S706). 심장박동정보는 디스플레이 모듈(미도시) 또는 오디오 출력 모듈(미도시) 등을 통해 출력된다.
그러나, S704 단계에서, 상기 심장박동정보가 제3 임계값 미만이라면, 상기 심장박동정보에 대해 재검출할 것인가를 결정한다(S708). 심장박동정보에 대한 재검출 여부는 사람의 피부색에 대한 블랙 톤 레벨과 이에 대응하는 검출 회사를 근거로 하여 결정한다. 블랙 톤 레벨은 사람의 피부색을 블랙 색상을 기준으로 복수의 레벨로 구분한 것으로, 가장 밝은 백인의 피부색로부터 가장 어두운 흑인의 피부색을 복수 레벨로 구분할 수 있다. 전술한 표 1에 기재된 바와 같이, 1회차에서 검출 대상에 대한 심장박동정보를 검출했다고 했을 때, 2회차 내지 6회차에 걸쳐서 신뢰할 수 있는 심장박동정보가 검출될 때까지 반복할 수 있다. 즉, 현재의 검출 회차가 몇 회차인지를 확인함으로써, 심장박동정보에 대한 재검출여부를 결정할 수 있다. 따라서, 현재의 회차가 6회차에 해당하고, 6회차에서 검출된 심장박동정보가 신뢰할 수 없다면, 더 이상 심장박동정보를 검출할 수 있는 기회는 주어지지 않는다.
S708 단계에서, 상기 심장박동정보에 대해 재검출하는 것으로 결정되면, 블랙 톤 레벨을 근거로 하여 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기 및 상기 제3 임계값의 크기 중 적어도 어느 하나의 크기를 조정하고(S710), S700 단계 내지 S704 단계를 반복한다.
블랙 톤 레벨이 블랙에 가까울수록 제2 광원에 공급하는 전원 크기를 증가시킨다. 검출 대상의 피부색이 블랙에 가깝다는 것은 광에 대한 반사율이 낮다는 것을 의미한다. 따라서, 블랙 계열의 피부색으로부터 반사되는 광이 작음으로 인해, 해당 검출 대상에 대한 적절한 수광신호를 수신하지 못할 수 있다. 이에 따라, 블랙 계열의 검출 대상으로 발광하는 제2 광원에 대한 조도를 높이기 위해, 제2 광원으로 제공되는 전원의 크기를 증가시킨다. 예를 들어, 전술한 표 1에 기재된 바와 같이, 심장박동정보에 대한 재검출 회차가 증가할수록 제2 광원에 공급되는 전원의 크기가 증가한다.
또한, 블랙 톤 레벨이 블랙에 가까울수록 제3 임계값의 크기를 감소시킬 수도 있다. 검출된 심장박동정보가 실제적으로는 신뢰할 수 있는 정보임에도 불구하고, 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단하기 위한 기준값 즉, 제3 임계값의 크기가 상대적으로 높을 경우에는 검출된 심장박동정보에 대해 신뢰할 수 없다고 판단할 우려가 있다. 따라서, 검출된 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단하기 위한 제3 임계값의 크기를 감소시킴으로써, 블랙에 가까운 피부색을 갖는 사람에 대한 유효한 심장박동정보를 검출할 수 있도록 한다. 예를 들어, 전술한 표 1에 기재된 바와 같이, 심장박동정보에 대한 재검출 회차가 증가할수록 제3 임계값의 크기가 감소한다.
한편, S708 단계에서 심장박동정보의 재검출 회차가 남아있지 않다면, 심장 박동정보를 검출할 수 없음을 의미하는 에러 메시지를 출력한다(S712).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심장박동정보를 검출하는 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
혈액 흡수율이 상대적으로 낮은 제1 광원을 검출 대상을 향해 발광한다(S800). 제1 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 높은 레드(red) 광원 또는 인프라 레드(infra-red) 광원 등을 포함한다.
S800 단계 후에, 상기 발광되는 제1 광원의 반사에 따른 제1 수광신호를 검출한다(S802). 도 1에 도시된 수광부(120)에서 수광된 제1 광원의 반사 광에 대응하는 제1 수광신호를 검출한다.
S802 단계 후에, 혈액 흡수율이 상대적으로 높은 제2 광원을 검출 대상을 향해 발광한다(S804). 제2 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 낮은 그린(green) 광원을 적어도 하나를 포함한다. 그린(green) 광원은 혈액에 대한 흡수율이 높고, 투과/반사율이 상대적으로 낮은 특징이 있다. 제2 광원은 이러한 그린 광원을 2개 이상 포함함으로써, 세기가 증가된 광을 발광할 수 있다.
S804 단계 후에, 상기 발광되는 제2 광원의 반사에 따른 제2 수광신호를 검출한다(S806). 도 1에 도시된 수광부(120)에서 수광된 제2 광원의 반사 광에 대응하는 제2 수광신호를 검출한다.
전술한, 도 4 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 광원(312) 즉, 레드(Red) 광원 및/또는 인프라-레드 광원이 주기적으로 발광하게 된다. 또한, 도 4 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 광원(312) 즉, 2개의 그린(Green) 광원이 주기적으로 발광하게 된다. 이때, 제1 광원(312) 및 제2 광원(314)이 번갈아서 발광한다. 3[V] 또는 4.3[V]의 전원이 제1 광원에 해당하는 레드 광원 및/또는 인프라-레드 광원에 주기적으로 공급되며, 제1 광원에 전원이 공급되지 않는 주기 동안에는, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 5[V]의 전원이 제2 광원에 해당하는 그린 광원에 공급된다. 따라서, 제1 광원에 전원이 공급되는 주기 동안에는 제2 광원에는 전원이 공급되지 않으며, 제2 광원에 전원이 공급되는 동안에는 제1 광원에 전원 공급되지 않으므로, 제1 광원과 제2 광원은 서로 번갈아서 발광된다.
S806 단계 후에, 상기 검출된 제1 수광신호과 상기 제2 수광신호의 차이값을 산출한다(S808).
S808 단계 후에, 산출된 차이값이 제2 임계값 이상인가를 판단한다(S810). 여기서, 제2 임계값은 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이에 따라 검출 대상이 사람인지 여부를 판단하기 위한 기준값에 해당한다. 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이값이 제2 임계값 이상이어야 사람이라고 판단할 수 있다. 이것은 혈액 속의 헤모글로빈 수치에 따라 제1 광원과 제2 광원 사이의 흡수율이 차이가 크기 때문이다. 이에 비해, 검출 대상이 사물인 경우에는 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이가 크지 않다. 따라서, 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이값이 제2 임계값 이상이라면 검출 대상이 사람이라고 판단하며, 제1 수광신호와 제2 수광신호의 차이값이 제2 임계값 미만이라면 사물이라고 판단한다.
S810 단계에서, 산출된 차이값이 제2 임계값 이상이라면, 검출 대상에 해당하는 사람에 대한 심장박동정보를 검출 및 출력한다(S812). S810 단계에 대한 구체적인 내용은 전술한 도 7의 플로차트의 내용과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합의 형태로 구현될(implemented) 수 있다. 소프트웨어로 구현하는 경우, 하나 이상의 프로그램(소프트웨어 모듈)을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되는 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치(device) 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능하도록 구성된다(configured for execution). 하나 이상의 프로그램은, 전자 장치로 하여금, 본 발명의 청구항 및/또는 명세서에 기재된 실시 예들에 따른 방법들을 실행하게 하는 명령어(instructions)를 포함한다.
이러한 프로그램(소프트웨어 모듈, 소프트웨어)은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory), 플래시(flash) 메모리를 포함하는 불휘발성(non-volatile) 메모리, 롬(ROM, Read Only Memory), 전기적 삭제가능 프로그램가능 롬(EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), 자기 디스크 저장 장치(magnetic disc storage device), 컴팩트 디스크 롬(CD-ROM, Compact Disc-ROM), 디지털 다목적 디스크(DVDs, Digital Versatile Discs) 또는 다른 형태의 광학 저장 장치, 마그네틱 카세트(magnetic cassette)에 저장될 수 있다. 또는, 이들의 일부 또는 전부의 조합으로 구성된 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 각각의 구성 메모리는 다수 개 포함될 수도 있다.
또한, 전자 장치에 인터넷(Internet), 인트라넷(Intranet), LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), 또는 SAN(Storage Area Network)과 같은 통신 네트워크, 또는 이들의 조합으로 구성된 통신 네트워크를 통하여 접근(access)할 수 있는 부착 가능한(attachable) 저장 장치(storage device)에 저장될 수 있다. 이러한 저장 장치는 외부 포트를 통하여 전자 장치에 접속할 수 있다. 또한, 통신 네트워크상의 별도의 저장장치가 휴대용 전자 장치에 접속할 수도 있다.
100: 발광부
110: 전원 제어부
120: 수광부
130: 프로세서
140: 정보 출력부

Claims (36)

  1. 심장박동정보를 검출하는 전자장치에 있어서,
    제1 광원 및 제2 광원을 포함하는 발광부;
    상기 발광부에 전원을 공급하여 발광하도록 제어하는 전원 제어부;
    상기 제1 광원 또는 상기 제2 광원이 대상으로부터 반사되는 반사광을 수광하는 수광부; 및
    상기 반사광을 사용해, 상기 대상이 사람인지 여부를 판단 또는 상기 대상의 심장박동정보를 검출하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광원은 혈액 흡수율이 상대적으로 낮은 것을 특징으로 하는 전자장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 높은 레드(red) 광원 및 인프라 레드(infra-red) 광원 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광원은 혈액 흡수율이 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 전자장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광원은 혈액 투과율이 상대적으로 낮은 그린(green) 광원을 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수광부는 포토 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원이 번갈아서 발광하도록 상기 발광부에 대한 전원 공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 광원에 대한 제1 반사광을 제1 임계값과 비교하여, 상기 제1 반사광이 상기 제1 임계값 이상이라면 상기 대상이 사람이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 광원에 대한 제1 반사광과 상기 제2 광원에 대한 제2 반사광의 차이값을 제2 임계값과 비교하여, 상기 차이값이 상기 제2 임계값 이상이라면 상기 대상이 사람이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제2 광원에 대한 상기 제2 반사광을 사용해, 상기 심장박동정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 검출된 심장박동정보를 출력하는 정보 출력부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 심장박동정보를 검출한 후에, 상기 심장박동정보를 제3 임계값과 비교하여 상기 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단하고, 상기 심장박동정보를 신뢰할 수 있다고 판단되면, 상기 심장박동정보를 상기 정보 출력부를 통해 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 심장박동정보를 신뢰할 수 없다고 판단되면, 상기 프로세서는 사람의 피부색에 대한 블랙 톤 레벨을 근거로 하여 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기를 조정하도록 상기 전원 제어부에 지시하거나, 상기 제3 임계값의 크기를 조정하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 블랙 톤 레벨이 블랙에 가까울수록 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기를 증가시키도록 지시하거나, 상기 제3 임계값의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 대상이 사람이 아니라고 판단되면, 에러 메시지를 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전자장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 웨어러블 전자장치(wearable device), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smart watch)) 중 적어도 하나를 포함하는 휴대용 단말기에 탑재되는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  16. 심장박동정보를 검출하는 방법에 있어서,
    제1 광원을 발광하는 과정;
    상기 제1 광원의 반사에 따른 제1 반사광을 사용해, 상기 반사의 대상이 사람인지 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 반사의 대상이 사람에 해당한다면, 상기 반사의 대상에 대한 상기 심장박동정보를 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 광원을 발광하는 과정은
    혈액 흡수율이 상대적으로 낮은 광원을 발광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 광원을 발광하는 과정은
    혈액 투과율이 상대적으로 높은 레드(red) 광원 및 인프라 레드(infra-red) 광원 중 적어도 어느 하나 이상을 발광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 반사의 대상이 사람인지 여부를 판단하는 과정은
    상기 제1 반사광을 제1 임계값과 비교하여, 상기 제1 반사광이 상기 제1 임계값 이상이라면 상기 반사의 대상이 사람이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 반사의 대상에 대한 상기 심장박동정보를 검출하는 과정은
    상기 반사의 대상이 사람에 해당한다면, 제2 광원을 발광하는 과정; 및
    상기 제2 광원의 반사에 따른 제2 반사광을 사용해, 상기 심장박동정보를 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 광원을 발광하는 과정은
    혈액 흡수율이 상대적으로 높은 광원을 발광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 심장박동정보를 검출한 후에, 상기 심장박동정보를 제3 임계값과 비교하여 상기 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 심장박동정보를 신뢰할 수 있다고 판단되면, 상기 심장박동정보를 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 심장박동정보를 신뢰할 수 없다고 판단되면, 상기 심장박동정보에 대해 재검출할 것인가를 결정하는 과정;
    상기 심장박동정보에 대해 재검출하는 것으로 결정되면, 사람의 피부색에 대한 블랙 톤 레벨을 근거로 하여 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기 및 상기 제3 임계값의 크기 중 적어도 어느 하나의 크기를 조정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 블랙 톤 레벨이 블랙에 가까울수록 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기를 증가시키거나, 상기 제3 임계값의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 반사의 대상이 사람이 아니라고 판단되면, 에러 메시지를 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 심장박동정보를 검출하는 방법에 있어서,
    서로 다른 제1 광원 및 제2 광원을 각각 번갈아서 발광하는 과정;
    상기 제1 광원의 반사에 따른 제1 반사광 및 상기 제2 광원의 반사에 따른 제2 반사광을 사용해, 상기 반사의 대상이 사람인지 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 반사의 대상이 사람에 해당한다면, 상기 반사의 대상에 대한 상기 심장박동정보를 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1 광원을 발광하는 과정은
    혈액 흡수율이 상대적으로 낮은 광원을 발광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 제1 광원을 발광하는 과정은
    혈액 투과율이 상대적으로 높은 레드(red) 광원 및 인프라 레드(infra-red) 광원 중 적어도 어느 하나 이상을 발광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 제2 광원을 발광하는 과정은
    혈액 흡수율이 상대적으로 높은 광원을 발광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 제2 광원을 발광하는 과정은
    혈액 투과율이 상대적으로 낮은 그린(green) 광원을 적어도 하나 이상 발광하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제26항에 있어서, 상기 대상이 사람인지 여부를 판단하는 과정은
    상기 제1 반사광과 상기 제2 반사광의 차이값을 제2 임계값과 비교하여,
    상기 차이값이 상기 제2 임계값 이상이라면 상기 대상이 사람이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제26항에 있어서, 상기 대상에 대한 상기 심장박동정보를 검출하는 과정은
    상기 대상이 사람에 해당한다면, 상기 제2 광원을 발광하는 과정; 및
    상기 제2 광원에 대한 상기 제2 반사광을 사용해, 상기 심장박동정보를 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제26항에 있어서,
    상기 심장박동정보를 검출한 후에, 상기 심장박동정보를 제3 임계값과 비교하여 상기 심장박동정보의 신뢰 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 심장박동정보를 신뢰할 수 있다고 판단되면, 상기 심장박동정보를 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 심장박동정보를 신뢰할 수 없다고 판단되면, 상기 심장박동정보를 신뢰할 수 없다고 판단되면, 상기 심장박동정보에 대해 재검출할 것인가를 결정하는 과정;
    상기 심장박동정보에 대해 재검출하는 것으로 결정되면, 사람의 피부색에 대한 블랙 톤 레벨을 근거로 하여 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기 및 상기 제3 임계값의 크기 중 적어도 어느 하나의 크기를 조정하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 블랙 톤 레벨이 블랙에 가까울수록 상기 제2 광원에 공급하는 전원 크기를 증가시키거나, 상기 제3 임계값의 크기를 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제26항에 있어서,
    상기 반사의 대상이 사람이 아니라고 판단되면, 에러 메시지를 출력하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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WO2019182245A1 (ko) * 2018-03-19 2019-09-26 주식회사 인트로메딕 캡슐 내시경 장치 및 상기 장치의 동작 방법
KR20190109866A (ko) * 2018-03-19 2019-09-27 주식회사 인트로메딕 캡슐 내시경 장치 및 상기 장치의 동작 방법

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