KR20170074039A - 복수의 생체 신호들 각각을 측정할 수 있는 바이오-프로세서와 이를 포함하는 웨어러블 장치 - Google Patents

복수의 생체 신호들 각각을 측정할 수 있는 바이오-프로세서와 이를 포함하는 웨어러블 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 장치는 케이스와, 상기 케이스에 내장된 바이오-프로세서와, 상기 바이오-프로세서에 연결된 복수의 전극들을 포함하고, 상기 바이오-프로세서는 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여 상기 복수의 전극들 중에서 어떤 전극들을 생체 신호를 감지하는 감지 전극들로 사용할지를 결정하고, 상기 바이오-프로세서는 상기 선택 신호에 기초하여 상기 복수의 전극들 중에서 어떤 전극들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 전극들로 사용할지를 결정한다.

Description

복수의 생체 신호들 각각을 측정할 수 있는 바이오-프로세서와 이를 포함하는 웨어러블 장치{BIO-PROCESSOR FOR MEASURING EACH OF BIOLOGICAL SIGNALS AND WEARABLE DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 바이오-프로세서에 관한 것으로, 특히 멀티전극들 중에서 측정될 생체 신호의 종류에 따라 결정된 감지 전극들을 이용하여 복수의 생체 신호들 각각을 측정할 수 있는 바이오-프로세서와 이를 포함하는 웨어러블 장치에 관한 것이다.
심전도(electrocardiogram(ECG)) 신호는 인체의 건강 상태를 확인하기 위해 다양한 측정 방법들로 측정되고 있다. 일반적으로, ECG 신호는 의료용 목적으로 고정밀 측정 장치와 10개 이상의 전극들을 이용하여 측정되고, 측정된 ECG 신호는 의사에 의해 분석된다.
ECG 신호를 측정하기 위해, 10개 이상의 전극들이 지정된 순서에 따라 인체에 부착되고, 측정된 ECG 신호는 의사에 의해 직접 분석된다.
최근에는 웨어러블 기기를 이용하여 생체 신호를 측정하고, 측정 결과에 따라 사람의 건강 상태를 모니터하는 기술이 증가하고 있다. 웨어러블 기기는 인체의 임의의 위치에서 ECG 신호를 검출하고, 검출된 ECG 신호를 디지털 신호 프로세서와 같은 하드웨어를 이용하여 분석한다. ECG 신호를 검출하는 위치가 사용자에 의해 랜덤하게 결정되면 상기 디지털 신호 프로세서는 ECG 신호를 적절하게 처리하지 못할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여, 복수의 전극들 중에서 생체 신호를 감지하는데 사용되는 전극들의 개수를 결정하고, 결정된 전극들을 이용하여 상기 생체 신호를 감지할 수 있는 웨어러블 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 장치는 케이스와, 상기 케이스에 내장된 바이오-프로세서와, 상기 바이오-프로세서에 연결된 복수의 전극들을 포함하고, 상기 바이오-프로세서는 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여 상기 복수의 전극들 중에서 어떤 전극들을 생체 신호를 감지하는 감지 전극들로 사용할지를 결정하고, 상기 바이오-프로세서는 상기 선택 신호에 기초하여 상기 복수의 전극들 중에서 어떤 전극들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 전극들로 사용할지를 결정한다.
상기 바이오-프로세서는 복수의 전류원들과, 상기 선택 신호에 응답하여 상기 복수의 전류원들 중에서 어느 하나를 인에이블시키는 컨트롤러와, 인에이블된 상기 어느 하나에 의해 생성된 상기 소스 전류를 상기 소싱 전극들로 전송하는 전류원 스위치를 포함하다.
상기 웨어러블 장치는 외부 무선 통신 장치로부터 수신된 상기 선택 신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 무선 통신 모듈을 더 포함한다.
상기 생체 신호는 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호, 심전도(electrocardiogram(ECG)) 신호, 및 갈바닉 피부 반응 (galvanic skin response(GSR)) 신호 중에서 어느 하나이다.
실시 예들에 따라, 상기 생체 신호가 상기 GSR 신호일 때, 상기 감지 전극들과 상기 소싱 전극들은 서로 동일한 전극들일 수 있다.
실시 예들에 따라, 상기 감지 전극들은 상기 케이스의 하부에서 상기 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 한 손의 손목에 접촉될 수 있는 위치에 배치된다.
실시 예들에 따라, 상기 생체 신호가 상기 BIA 신호일 때, 상기 감지 전극들 중에서 2개는 상기 케이스에서 상기 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 한 손의 손목에 접촉될 수 있는 위치에 배치되고, 상기 소싱 전극들 중에서 2개는 상기 케이스에서 상기 사용자의 다른 손의 2개의 손가락들에 의해 접촉될 수 있는 위치에 배치된다.
상기 바이오-프로세서는 상기 선택 신호에 응답하여 스위치 제어 신호를 생성하는 컨트롤러와, 상기 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 전극들 중에서 상기 감지 전극들에 의해 감지된 상기 생체 신호만을 수신하여 처리하는 전극 제어 회로를 포함하고, 상기 생체 신호는 심전도(electrocardiogram(ECG)) 신호이다.
실시 예들에 따라, 상기 감지 전극들 중에서 어느 하나는 상기 케이스의 하부에서 상기 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 한 손의 손목에 접촉될 수 있는 위치에 배치되고, 상기 감지 전극들 중에서 다른 하나는 상기 케이스의 상부에서 상기 사용자의 다른 손의 하나의 손가락에 의해 접촉될 수 있는 위치에 배치된다.
본 발명의 실시 예에 따른 프로세서는 각각이 복수의 전극들 중에서 대응되는 하나의 전극에 접속될 수 있는 복수의 패드들과, 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호를 수신하는 컨트롤러와, 상기 선택 신호에 기초하여 동작하는 상기 컨트롤러의 제어에 따라, 상기 복수의 패드들 중에서 어떤 패드들을 생체 신호를 감지하는 감지 패드들로 사용할지를 결정하고, 상기 컨트롤러에 따라 상기 복수의 패드들 중에서 어떤 패드들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 패드들로 사용할지를 결정하는 전극 제어 회로를 포함한다.
상기 생체 신호는 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호, 심전도(electrocardiogram(ECG)) 신호, 및 갈바닉 피부 반응 (galvanic skin response(GSR)) 신호 중에서 어느 하나이다.
실시 예들에 따라, 상기 전극 제어 회로는 복수의 전류원들과, 상기 복수의 전류원들에 연결된 전류원 스위치를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 선택 신호에 응답하여 상기 복수의 전류원들 중에서 하나의 전류원을 인에이블시키고, 상기 전류원 스위치는, 상기 컨트롤러의 제어에 따라, 인에이블된 상기 하나의 전류원에 의해 생성된 전류를 상기 소싱 전류로서 상기 소싱 패드들로 전송한다.
실시 예들에 따라, 상기 전극 제어 회로는 복수의 전류원들과, 상기 복수의 전류원들과 상기 복수의 패드들에 연결된 전류원 스위치과, 상기 복수의 패드들에 연결된 전압 측정 스위치와, 상기 전압 측정 스위치의 출력 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 아날로그 프론트 엔드를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 선택 신호에 응답하여 상기 복수의 전류원들 각각의 인에이블을 제어하고, 상기 전류원 스위치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 소싱 패드들로 상기 소싱 전류를 공급할지를 결정하고, 상기 전압 측정 스위치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 감지 패드들과 상기 아날로그 프론트 엔드를 접속한다.
실시 예들에 따라, 상기 생체 신호가 상기 ECG 신호일 때, 상기 전류원 스위치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 소싱 패드들과 상기 복수의 전류원들을 분리한다.
실시 예들에 따라, 상기 생체 신호가 상기 GSR 신호일 때, 상기 감지 패드들과 상기 소싱 패드들은 서로 동일한 패드들이고, 상기 생체 신호가 상기 BIA 신호일 때, 상기 감지 패드들과 상기 소싱 패드들은 서로 다른 패드들이다.
본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 장치는 케이스와, 상기 케이스에 내장된 바이오-프로세서와, 상기 바이오-프로세서에 연결된 복수의 전극들을 포함하고, 상기 바이오-프로세서는, 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여, 상기 복수의 전극들 중에서 생체 신호를 감지하는데 사용되는 전극들의 개수를 결정하고, 결정된 전극들을 이용하여 상기 생체 신호를 감지한다.
상기 생체 신호가 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호일 때에 선택된 전극들의 개수는 상기 생체 신호가 심전도 (electrocardiogram(ECG)) 신호일 때에 선택된 전극들의 개수보다 많고, 상기 생체 신호가 ECG 신호일 때에 상기 선택된 전극들의 상기 개수는 상기 생체 신호가 갈바닉 피부 반응(galvanic skin response(GSR)) 신호일 때에 선택된 전극들의 개수와 같거나 크다.
상기 결정된 전극들은 상기 생체 신호를 감지하는 감지 전극들과 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 전극들을 포함하고, 상기 생체 신호가 갈바닉 피부 반응(galvanic skin response(GSR)) 신호 일 때 상기 감지 전극들과 상기 소싱 전극들은 서로 동일한 전극들이고, 상기 생체 신호가 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호일 때 상기 감지 전극들과 상기 소싱 전극들은 서로 다른 전극들이다.
본 발명의 실시 예에 따른 프로세서는 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여 복수의 패드들 중에서 생체 신호를 감지하는데 사용되는 패드들의 개수를 결정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 멀티 전극들을 포함하는 웨어러블 장치는 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여 상기 멀티 전극들 중에서 생체 신호를 감지하는데 사용되는 전극들의 개수를 결정하고, 결정된 전극들을 이용하여 상기 생체 신호를 감지할 수 있는 효과가 있다.
상기 멀티 전극들을 포함하는 상기 웨어러블 장치는, 상기 선택 신호에 기초하여, 측정할 생체 신호 별로 사용될 전극들의 개수를 적응적으로 조절할 수 있으므로 한정된 전극들을 이용하여 다양한 생체 신호들 각각을 측정할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 상기 웨어러블 장치의 사용자는 다양한 생체 신호들 각각을 언제 어디서나 편리하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
상기 멀티 전극들을 포함하는 상기 웨어러블 장치는 종래의 생체 신호를 측정하는 장치에 비해 소형화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 장치와 스마트폰을 포함하는 데이터 처리 시스템을 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 이용하여 생체 임피던스 분석 (bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호 검출을 위한 전극들의 연결을 설명하는 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 이용하여 심전도 (electrocardiogram(ECG)) 신호 검출을 위한 전극들의 연결을 설명하는 개념도이다.
도 4는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 이용하여 갈바닉 피부 반응 (galvanic skin response(GSR )) 신호 검출을 위한 전극들의 연결을 설명하는 개념도이다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 도 1에 도시된 바이오-프로세서의 블록도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 바이오-프로세서를 포함하고 본 발명의 실시 예들에 따른 웨어러블 장치의 블록도이다.
도 7은 도 5에 도시된 바이오-프로세서를 포함하고 본 발명의 실시 예들에 따른 웨어러블 장치의 블록도이다.
도 8은 도 5에 도시된 바이오-프로세서를 포함하고 본 발명의 실시 예들에 따른 웨어러블 장치의 블록도이다.
도 9는 도 5에 도시된 바이오-프로세서의 동작 모드를 선택하는 애플리케이션에 의해 제공되는 그래픽 사용자 인터페이스를 나타낸다.
도 10은 도 1에 도시된 웨어러블 장치에 의해 제공되는 ECG 파형과 분석 대상들을 나타낸다.
도 11은 도 1에 도시된 웨어러블 장치에 의해 제공되는 GSR 파형과 분석 대상들을 나타낸다.
도 12는 도 1에 도시된 웨어러블 장치에 의해 제공되는 BIA 파형과 분석 대상들을 나타낸다.
도 13은 도 1에 도시된 데이터 처리 시스템의 동작을 설명하는 데이터 흐름을 나타낸다.
도 14는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 데이터 처리 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 15는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 데이터 처리 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 16은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 헬스 케어 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 17은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 헬스 케어 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 18은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 헬스 케어 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 19는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 보안/인증 시스템의 블록도를 나타낸다.
도 20은 도 19에 도시된 보안/인증 시스템의 동작을 설명하는 플로우 차트이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 웨어러블 장치와 스마트폰을 포함하는 데이터 처리 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 데이터 처리 시스템(100)은 무선 통신망을 통해 통신할 수 있는 웨어러블 장치(200)와 스마트폰(300)을 포함할 수 있다.
웨어러블 장치(200)와 스마트폰(300) 각각은 사물 인터넷(internet of things(IoT)) 장치를 의미할 수 있다. 여기서 IoT 장치는 접근 가능한 인터페이스 (예컨대, 유선 인터페이스 또는 무선 인터페이스)를 포함할 수 있다. 상기 IoT 장치는 상기 접근 가능한 인터페이스를 통해 적어도 하나의 전자 장치(또는 IoT 장치)와 데이터(유선 데이터 또는 무선 데이터)를 송수신할 수 있는 장치를 의미할 수 있다.
여기서 접근 가능한 인터페이스는 유선 근거리 통신망(local area network(LAN); Wi-Fi(wireless fidelity)와 같은 무선 근거리 통신망(wireless local area network(WLAN)); 블루투스(bluetooth)와 같은 무선 개인 통신망(wireless personal area network(WPAN)); 무선 USB(wireless universal serial bus); 지그비(Zigbee); NFC(near field communication)); RFID(radio-frequency identification); 또는 이동 통신망(mobile cellular network)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 이동 통신망은 3G(3rd generation) 이동 통신망, 4G(4th generation) 이동 통신망, LTETM(long term evolution) 이동 통신망 또는 LTE-Advanced(LTE-A) 이동 통신망을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
웨어러블 장치(200)는 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214)를 포함할 수 있다. 비록, 도 1에서는 2개의 전극들(211과 212)이 웨어러블 장치(200)의 케이스 (201)의 상부에 배치되고 2개의 전극들(213과 214)이 웨어러블 장치(200)의 케이스 (201)의 하부에 배치되었으나 전극들(211, 212, 213, 및 214)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 따라, 웨어러블 장치(200)는 디스플레이 (270)를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다.
웨어러블 장치(200)에 내장되는 바이오-프로세서(230)는 도 5를 참조하여 설명될 것이고, 실시 예들에 따라 웨어러블 장치(200)에 내장되는 구성 요소들은 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 바이오-프로세서(230)는 센서들(예컨대, 전극들(211, 212, 213, 및 214))을 이용하여 건강에 관련된 신호(예컨대, 생체 신호(biological signal))를 감지 또는 측정할 수 있다. 본 명세서에서 상기 건강에 관련된 신호는 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호, 심전도(electrocardiogram(ECG )) 신호, 또는 갈바닉 피부 반응(galvanic skin response(GSR)) 신호를 의미할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 이용하여 생체 임피던스 분석 (bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호 검출을 위한 전극들의 연결을 설명하는 개념도이다. BIA 방법은 신체 구성(body composition), 특히 신체 지방(body fat)을 측정하는 방법으로 널리 알려져 있다. BIA를 위해 또는 BIA 신호를 측정하기 위해서는 4개의 전극들이 필요하다고 가정한다. BIA 신호를 측정하기 위해서는 50kHz 내지 1MHz의 주파수를 갖는 전류원이 필요하고, 상기 BIA 신호의 대역폭은 50kHz 내지 1MHz 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1과 도 2를 참조하면, 사용자가 웨어러블 장치(200)를 자신의 왼손 (10)의 손목에 착용하고, 자신의 오른손(20)의 엄지(22)와 검지(24)를 케이스(201)의 상부에 배치된 전극들(211과 211)에 접촉하고 누르면 케이스(201)의 하부에 배치된 전극들(213과 214)은 왼손(10)의 피부에 접촉된다. 예컨대, 각 전극 (211과 213)으로부터 출력된 전류가 신체로 공급되면, 상기 신체의 저항(Rbody)에 의해 전압 차이가 발생하고, 전극들(212와 214)은 상기 전압 차이를 검출하는데 사용될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 이용하여 심전도 (electrocardiogram(ECG)) 신호 검출을 위한 전극들의 연결을 설명하는 개념도이다. ECG 신호를 측정하기 위해 2개 또는 3개의 전극들이 필요하다고 가정한다. ECG 신호를 측정하기 위해서는 전류원은 필요없고, 상기 ECG 신호의 대역폭은 0.5Hz 내지 250Hz 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
전극들(212, 213, 및 214) 중에서 어느 하나(예컨대, 212)는 양(+)의 전극으로 사용되고, 전극들(212, 213, 및 214) 중에서 다른 하나(예컨대, 213)는 음(-)의 전극으로 사용되고, 전극들(212, 213, 및 214) 중에서 나머지 하나(예컨대, 214)는 기준 전극으로 사용된다고 가정한다. 예컨대, 상기 기준 전극은 전지에 접속될 수 있다.
도 1과 도 3을 참조하면, 사용자가 웨어러블 장치(200)를 자신의 왼손 (10)의 손목에 착용하고, 자신의 오른손(20)의 검지(24)를 전극(212)에 접촉하고 누르면 전극들(213과 214)은 왼손(10)의 피부에 접촉된다. 예컨대, 전극들(212와 213)은 각 심장박동 동안 심근 탈분극(heart muscle depolarizing)으로부터 유발된 피부의 미소한 전기적 차이를 검출하는데 사용될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 이용하여 갈바닉 피부 반응 (galvanic skin response(GSR )) 심호 검출을 위한 전극들의 연결을 설명하는 개념도이다. GSR 신호를 측정하기 위해 2개의 전극들이 필요하다고 가정한다.
GSR 신호를 측정하기 위해서는 DC 전류원이 필요하고, 상기 GSR 신호의 대역폭은 0Hz 내지 4Hz 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1과 도 4를 참조하면, 사용자가 웨어러블 장치(200)를 자신의 왼손 (10)의 손목에 착용하고, 자신의 오른손을 이용하여 웨어러블 장치(200)를 누르면 전극들(213과 214)은 왼손(10)의 피부에 접촉될 수 있다. 예컨대, 피부에 접촉된 전극들(213과 214)은 전극들(213과 214) 사이의 전기 저항(또는 전기 전도도)을 감지 또는 측정하는데 사용될 수 있다. 전극들(213과 214) 중에서 어느 하나로 전류가 공급되면, 상기 피부의 반응에 따라 전기 저항이 변하고, 이에 따라 전압이 발생할 수 있다. 따라서, 전극들(213과 214)은 전기 저항에 해당하는 전압을 감지 또는 검출하는데 사용될 수 있다.
도 2부터 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 웨어러블 장치(200)가 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214)을 포함할 때, 사용자는 웨어러블 장치 (200)를 이용하여 서로 다른 생체 신호(예컨대, BIA 신호, ECG 신호, 또는 GSR 신호)를 얻기 위해 해당하는 전극들(예컨대, 4개, 3개, 또는 2개)을 사용할 수 있다. 즉, 웨어러블 장치(200)의 바이오-프로세서(230)는 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 생체 신호를 감지하는데 사용되는 전극들의 개수를 결정할 수 있다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 도 1에 도시된 바이오-프로세서의 블록도를 나타낸다. 도 1부터 도 5를 참조하면, 바이오-프로세서(biological processor, 간단히 bio-processor 또는 bioprocessor; 230)는 전극 제어 회로(231)와 디지털 신호 프로세서(digital signal processor(DSP); 232)를 포함할 수 있다.
전극 제어 회로(231)는 DSP(232)의 제어에 따라 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 어떤 전극들을 생체 신호를 감지하는 감지 전극들로 사용할지를 결정할 수 있다. 또한, 전극 제어 회로(231)는 DSP(232)의 제어에 따라 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 어떤 전극들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스(source) 전류를 공급하는 소싱(sourcing) 전극들로 사용할지를 결정할 수 있다.
복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 각각은 바이오-프로세서(230)에 형성된 복수의 패드들(또는 복수의 핀들) 각각에 연결될 수 있다. 따라서 전극 제어 회로(231)는 DSP (232)의 제어에 따라 복수의 패드들 중에서 어떤 패드들을 생체 신호를 감지하는 감지 패드들로 사용할지를 결정할 수 있다. 또한, 전극 제어 회로(231)는 DSP(232)의 제어에 따라 복수의 패드들 중에서 어떤 패드들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 패드들로 사용할지를 결정할 수 있다.
전극 제어 회로(231)는 제1신호 생성기(233), 제2신호 생성기(235), 전류 소스 스위치(237), 전압 측정 스위치(239), 감지 아날로그 프론트 엔드(sensing analog-front end(AFE); 241), 및 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter (ADC); 243)를 포함할 수 있다.
바이오-프로세서(230)는 집적 회로(IC), 또는 시스템-인 패키지(system-in package(SiP))로 구현될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
DSP(232)는 ADC(243)로부터 출력된 디지털 신호를 수신하여 처리하고, 처리된 디지털 신호(예컨대, 생체 데이터(BDATA))를 도 6, 도 7, 또는 도 8에 도시된 무선 통신 모듈(260)로 전송할 수 있다. DSP(232)는 무선 통신 모듈 (260)로부터 전송된 선택 신호(MSS)에 응답하여 각 구성 요소(233, 235, 237, 및 239)의 동작을 제어할 수 있다. DSP(232)는 컨트롤러의 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, DSP(232)는 선택 신호(MSS)에 응답하여 제1인에이블 신호(EN1), 제2인에이블 신호(EN1), 및 스위치 인에이블 신호(SCMD)를 생성할 수 있다.
제1신호 생성기(233)는, 제1인에이블 신호(EN1)에 응답하여, 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 예컨대, 제1신호 생성기(233)는 BIA 신호를 감지하기 위한 제1신호(SIG1)를 생성할 수 있다. 제1신호(SIG1)는 전류 신호로서 사인파 신호(sinusoidal wave signal)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제1신호 생성기(233)는 제1전류원(current source)의 기능을 수행할 수 있다.
제2신호 생성기(235)는, 제2인에이블 신호(EN2)에 응답하여, 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다. 예컨대, 제2신호 생성기(235)는 GSR 신호를 측정하기 위한 제2신호(SIG2)를 생성할 수 있다. 제2신호(SIG2)는 전류 신호로서 펄스(pulse) 신호일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제2신호 생성기(235)는 제2전류원의 기능을 수행할 수 있다. 신호 생성기들(233과 235) 중에서 어느 하나가 인에이블되거나 모두 디스에이블될 수 있다.
전류 소스 스위치(237)와 전압 측정 스위치(239) 각각은, 스위치 인에이블 신호(SCMD)에 응답하여, 인에이블 또는 디스에이블될 수 있다.
인에이블된 전류 소스 스위치(237)는 제1신호(SIG1) 또는 제2신호(SIG2)를 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 소싱 전극들로 전송할 수 있다. 전류 소스 스위치(237)는 스위치 인에이블 신호(SCMD)에 응답하여 복수의 전극들 (211, 212, 213, 및 214) 중에서 소싱 전극들을 선택(또는 결정)할 수 있다.
예컨대, 선택 신호(MSS)가 BIA 신호의 감지를 지시할 때, DSP(232)는 활성화된 제1인에이블 신호(EN1)를 생성하고 비활성화된 제2인에이블 신호(EN2)를 생성하고, 제1값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)를 생성할 수 있다. 따라서, 제1신호 생성기(233)는 활성화된 제1인에이블 신호(EN1)에 응답하여 제1신호 (SIG)를 생성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전류 소스 스위치(237)는 제1값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)에 응답하여 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 소싱 전극들 (211과 213)을 선택(또는 결정)하고, 제1신호(SIG1)를 소스 전류로서 소싱 전극들 (211과 213)로 전송할 수 있다.
전압 측정 스위치(239)는 상기 제1값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)에 응답하여 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 감지 전극들(212와 214)을 선택(또는 결정)하고, 상기 소스 전류에 의해 유발된 생체 신호(즉, BIA 신호)를 감지 전극들(212와 214)을 통해 감지할 수 있다. 감지 AFE(241)는 감지 전극들 (212와 214)로부터 출력된 전압들(예컨대, BIA 신호들)의 차이를 증폭하고, 증폭된 신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 노이즈 제거된 아날로그 신호를 ADC(243)로 전송할 수 있다.
예컨대, 선택 신호(MSS)가 ECG 신호의 감지를 지시할 때, DSP(232)는 비활성화된 제1인에이블 신호(EN1)와 비활성화된 제2인에이블 신호(EN2)를 생성하고, 제2값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)를 생성할 수 있다. 따라서 각 신호 생성기(233과 235)는 비활성화된다. 전류 소스 스위치(237)는 제2값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)에 응답하여 디스에이블된다. 즉, 각 신호 생성기(233과 235)와 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214)의 연결은 차단될 수 있다.
도 3을 참조하면, 전압 측정 스위치(239)는 상기 제2값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)에 응답하여 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 감지 전극들(212와 213)을 선택(또는 결정)하고, 상기 소스 전류에 의해 유발된 생체 신호(즉, ECG 신호)를 감지 전극들(212와 213)을 통해 감지할 수 있다. 따라서, 감지 AFE(241)는 전극들 (212와 213)로부터 출력된 전압들(예컨대, ECG 신호들)의 차이를 증폭하고, 증폭된 신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 노이즈 제거된 아날로그 신호를 ADC(243)로 전송할 수 있다.
예컨대, 선택 신호(MSS)가 GSR 신호의 감지를 지시할 때, DSP(232)는 비활성화된 제1인에이블 신호(EN1)를 생성하고 활성화된 제2인에이블 신호(EN2)를 생성하고, 제3값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)를 생성할 수 있다. 따라서, 제2신호 생성기(235)는 활성화된 제2인에이블 신호(EN2)에 응답하여 제2신호 (SIG2)를 생성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전류 소스 스위치(237)는 제3값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)에 응답하여 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 소싱 전극들(213과 214)을 선택(또는 결정)하고, 제2신호(SIG2)를 소스 전류로서 소싱 전극들(213과 214)로 전송할 수 있다.
전압 측정 스위치(239)는 상기 제3값을 갖는 스위치 제어 신호(SCMD)에 응답하여 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 감지 전극들(213와 214)을 선택(또는 결정)하고, 상기 소스 전류에 의해 유발된 생체 신호(즉, GSR 신호)를 감지 전극들(213와 214)을 통해 감지할 수 있다. 따라서, 감지 AFE(241)는 전극들 (213과 214)로부터 출력된 전압들(예컨대, GSR 신호들)의 차이를 증폭하고, 증폭된 신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 노이즈 제거된 아날로그 신호를 ADC(243)로 전송할 수 있다.
ADC(243)는 감지 AFE(241)에 의해 처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 DSP(231)로 전송할 수 있다. 상기 디지털 신호는 BIA에 관련된 데이터, ECG에 관련된 데이터, 또는 GSR에 관련된 데이터일 수 있다.
감지 AFE(241)와 ADC(243)는 AFE를 구성할 수 있다. 상기 AFE는 전압 측정 스위치(239)의 출력 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 DSP(232)로 전송할 수 있다.
DSP(232)는 상기 디지털 신호를 처리하고, 처리 결과에 해당하는 생체 데이터(BDATA)를 도 6, 도 7, 또는 도 8에 도시된 무선 통신 모듈(260)로 전송할 수 있다. 생체 데이터(BDATA)는 DSP(232)에 내장된 암호화 모듈(231-1)에 의해 암호화된 생체 데이터를 의미할 수 있다.
상술한 바와 같이 바이오-프로세서(230)는, 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호(MSS)에 기초하여, 복수의 전극들(211, 212, 231, 및 214) 중에서 어떤 전극들을 감지 전극들로 사용할지 복수의 전극들(211, 212, 231, 및 214) 중에서 어떤 전극들을 소싱 전극들로 사용할지를 결정할 수 있다.
감지될 생체 신호가 GSR 신호일 때, 전극 제어 회로(231)는 DSP(232)의 제어에 따라 감지 전극들과 소싱 전극들을 동일한 전극들(도 4의 213과 214)로 결정할 수 있다.
감지될 생체 신호가 BIA 신호일 때, 전극 제어 회로(231)는 DSP(232)의 제어에 따라 감지 전극들(도 2의 212과 214)과 소싱 전극들(도 2의 211과 213)을 서로 다른 전극들로 결정할 수 있다.
감지될 생체 신호가 ECG 신호일 때, 전극 제어 회로(231)는 DSP(232)의 제어에 따라 감지 전극들(도 3의 212과 213)만을 결정할 수 있다. 실시 예에 따라, 전극(214)은 상기 감지 전극들에 포함될 수 있다.
감지될 생체 신호가 GSR 신호 또는 BIA 신호일 때, 전극 제어 회로(231)는 DSP(232)의 제어에 따라 복수의 전류원들(233과 235) 중에서 어느 하나만을 인에이블시킬 수 있다. 즉, 전극 제어 회로(231)는 감지될 생체 신호의 종류에 따라 전류원을 변경할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 바이오-프로세서를 포함하고 본 발명의 실시 예들에 따른 웨어러블 장치의 블록도이다. 도 1부터 도 6을 참조하면, 웨어러블 장치 (200A)는 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214)에 연결된 바이오-프로세서 (230), 배터리(250), 메모리(255), 및 무선 통신 모듈(260)을 포함할 수 있다.
배터리(250)는 바이오-프로세서(230), 메모리(255), 및 무선 통신 모듈 (260) 각각으로 동작 전압을 공급할 수 있다. 바이오-프로세서(230)는 DSP (232)에서 생성된 생체 데이터(BDATA) 또는 암호화된 생체 데이터(BDATA)를 메모리 (255)에 저장하거나 무선 통신 모듈(260)을 통해 스마트폰(300)으로 전송할 수 있다. 메모리(255)는 휘발성 메모리 또는 불휘발성 메모리로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(260)은 Wi-Fi와 같은 WLAN, 블루투스와 같은 WPAN, 무선 USB, 지그비, NFC, RFID, 또는 이동 통신망을 통해 스마트폰(300)과 통신할 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 바이오-프로세서를 포함하고 본 발명의 실시 예들에 따른 웨어러블 장치의 블록도이다. 도 1부터 도 7을 참조하면, 웨어러블 장치(200B)는 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214)에 연결된 바이오-프로세서 (230), 배터리(250), 메모리(255), 무선 통신 모듈(260), 디스플레이 드라이버 IC(265), 및 디스플레이(270)를 포함할 수 있다.
배터리(250)는 각 구성 요소(230, 255, 260, 265, 및 270)로 각 동작 전압을 공급할 수 있다. 바이오-프로세서(230)는 생체 데이터(BDATA)를 디스플레이 드라이버 IC(265)로 전송할 수 있다. 디스플레이 드라이버 IC(265)는 생체 데이터 (BDATA)를 디스플레이(270)에서 디스플레이할 수 있다. 디스플레이(270)에서 디스플레이 되는 생체 데이터(BDATA)는 도 10, 도 11, 및 도 12에 예시적으로 도시된 바와 같다.
도 8은 도 5에 도시된 바이오-프로세서를 포함하고 본 발명의 실시 예들에 따른 웨어러블 장치의 블록도이다. 도 1부터 도 8을 참조하면, 웨어러블 장치 (200C)는 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214)에 연결된 바이오-프로세서(230), 배터리(250), 메모리(255), 무선 통신 모듈(260), 디스플레이 드라이버 IC(265), 디스플레이(270), 및 애플리케이션 프로세서(275)를 포함할 수 있다.
배터리(250)는 각 구성 요소(230, 255, 260, 265, 270, 및 275)로 각 동작 전압을 공급할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(275)는 각 구성 요소(230, 250, 255, 260, 265, 및 270)의 동작을 제어할 수 있다.
바이오-프로세서(230)는 생체 데이터(BDATA)를 애플리케이션 프로세서 (275)로 전송할 수 있다. 애플리케이션 프로세서(275)는 생체 데이터(BDATA)를 디스플레이 드라이버 IC(265)로 전송할 수 있다. 디스플레이 드라이버 IC(265)는 생체 데이터(BDATA)를 디스플레이(270)에서 디스플레이할 수 있다. 디스플레이 (270)에서 디스플레이 되는 생체 데이터(BDATA)는 도 10, 도 11, 및 도 12에 예시적으로 도시된 바와 같다.
실시 예들에 따라, 생체 데이터(BDATA)는 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)의 제어에 따라 스마트폰(300)으로 전송될 수 있다. 도 1의 웨어러블 장치(200)는 각 웨어러블 장치(200A, 200B, 또는 200C)를 의미할 수 있다.
도 9는 도 5에 도시된 바이오-프로세서의 동작 모드를 선택하는 애플리케이션에 의해 제공되는 그래픽 사용자 인터페이스를 나타낸다. 도 1, 및 도 6부터 도 9를 참조하면, 스마트 폰(300)에서 실행되는 애플리케이션 프로그램(또는 소프트웨어)는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI; 310)를 사용자에게 제공할 수 있다. 사용자는 GUI(310)를 통해 감지될 생체 신호의 종류를 선택할 수 있다. 사용자는 BIA 신호를 감지하기 위한 제1GUI(311), ECG 신호를 감지하기 위한 제1GUI(312), 또는 GSR 신호를 감지하기 위한 제3GUI(313)을 선택할 수 있다. 스마트 폰 (300)에서 실행되는 애플리케이션 프로그램은 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호(MSS)를 생성하고, 선택 신호(MSS)를 웨어러블 장치(200A, 200B, 또는 200C, 집합적으로 200)의 무선 통신 모듈(260)로 전송할 수 있다. 무선 통신 모듈(260)은 선택 신호(MSS)를 바이오-프로세서(230)로 전송할 수 있다.
비록, 도 9에서는 스마트 폰(300)에서 실행되는 애플리케이션 프로그램이 도시되어 있으나, 도 7의 웨어러블 장치(200B)의 바이오-프로세서(230)의 CPU에서 실행되는 애플리케이션 프로그램은 도 9에 동일 또는 유사한 GUI(310)를 디스플레이(270)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 도 8의 웨어러블 장치 (200C)의 애플리케이션 프로세서(275)의 CPU에서 실행되는 애플리케이션 프로그램은 도 9에 동일 또는 유사한 GUI(310)를 디스플레이(270)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 이때, 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)의 CPU는 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호(MSS)를 생성하고, 선택 신호(MSS)를 DSP(232)로 전송할 수 있다.
도 10은 도 1에 도시된 웨어러블 장치에 의해 제공되는 ECG 파형과 분석 대상들을 나타낸다. 도 1, 도 3, 및 도 10을 참조하면, 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 감지 전극들(212와 213)을 통해 감지된 ECG 신호는 디스플레이(270) 또는 스마트폰(300)의 디스플레이를 통해 디스플레이될 수 있다.
바이오-프로세서(230)의 CPU, 애플리케이션 프로세서(275)의 CPU, 또는 스마트 폰(300)의 CPU에서 실행되는 생체 신호 분석 애플리케이션 프로그램은 바이오-프로세서(230)에 의해 처리된 ECG 신호를 이용하여 심박동수(heart rate), 심박 변이(heart rate variability), 및 부정맥(arrhythmia)을 검출하고, 검출 결과를 디스플레이(270) 또는 스마트폰(300)의 디스플레이를 통해 디스플레이할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 웨어러블 장치에 의해 제공되는 GSR 파형과 분석 대상들을 나타낸다. 도 1, 도 4, 및 도 11을 참조하면, 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 감지 전극들(213과 214)을 통해 감지된 GSR 신호는 디스플레이(270) 또는 스마트폰(300)의 디스플레이를 통해 디스플레이될 수 있다.
바이오-프로세서(230)의 CPU, 애플리케이션 프로세서(275)의 CPU, 또는 스마트 폰(300)의 CPU에서 실행되는 생체 신호 분석 애플리케이션 프로그램은 바이오-프로세서(230)에 의해 처리된 GSR 신호를 이용하여 사용자가 웨어러블 장치 (200)를 손목에 탈착했는지, 상기 사용자의 취침을 모너터링하거나, 상기 사용자의 감정을 판단하고, 파단 결과를 디스플레이(270) 또는 스마트폰(300)의 디스플레이를 통해 디스플레이할 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 웨어러블 장치에 의해 제공되는 BIA 파형과 분석 대상들을 나타낸다. 도 1, 도 2, 및 도 12을 참조하면, 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 감지 전극들(212와 214)을 통해 감지된 BIA 신호는 디스플레이(270) 또는 스마트폰(300)의 디스플레이를 통해 디스플레이될 수 있다.
바이오-프로세서(230)의 CPU, 애플리케이션 프로세서(275)의 CPU, 또는 스마트 폰(300)의 CPU에서 실행되는 생체 신호 분석 애플리케이션 프로그램은 바이오-프로세서(230)에 의해 처리된 BIA 신호를 이용하여 체지방률(body fat ratio)과 체성분(body composition)을 판단하고, 파단 결과를 디스플레이(270) 또는 스마트폰(300)의 디스플레이를 통해 디스플레이할 수 있다.
도 13은 도 1에 도시된 데이터 처리 시스템의 동작을 설명하는 데이터 흐름을 나타낸다. 도 1부터 도 13을 참조하면, 사용자가 도 9에 도시된 GUI(310)를 이용하여 감지될 생체 신호의 종류(또는 모드 선택)을 선택하면, 스마트폰 (300)에서 실행되는 애플리케이션 프로그램은 웨어러블 장치(200)의 무선 통신 모듈(260)과 통신할 수 있는 무선 통신 모듈(미도시)을 통해 감지될 생체 신호의 종류(또는 모드 선택)을 지시하는 선택 신호(MSS)를 무선 통신 모듈(260)로 전송할 수 있다(S110).
바이오-프로세서(230)는, 선택 신호(MSS)에 응답하여 동작하는 DSP(232)의 제어에 따라, 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 어떤 전극들을 생체 신호를 감지하는 감지 전극들로 사용할지 및/또는 복수의 전극들(211, 212, 213, 및 214) 중에서 어떤 전극들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 전극들로 사용할지를 결정할 수 있다(S115).
바이오-프로세서(230)는, 바이오-프로세서(230)에 의해 선택된 감지 전극들을 이용하여, 생체 신호를 측정하고(S120), 측정 결과를 처리(예컨대, 증폭, 노이즈 제거, 및 아날로그-디지털 변환)하고, 처리 결과에 해당하는 생체 데이터(BDATA)를 생성하고, 생체 데이터(BDATA)를 메모리(255)에 저장할 수 있다 (S125). 실시 예들에 따라 생체 데이터(BDATA)는 메모리(255)에 저장될 수도 있고 저장되지 않을 수도 있다.
바이오-프로세서(230)에 의해 생성된 생체 데이터(BDATA)는 무선 통신 모듈(260)을 통해 스마트폰(300)으로 전송될 수 있다(S130). 스마트폰(300)에서 실행되는 애플리케이션 프로그램은 도 11, 도 12, 또는 13을 참조하여 설명된 생체 데이터(예컨대, BIA 데이터, ECG 데이터, 또는 GSR 데이터)를 스마트폰(300)의 디스플레이에서 디스플레이할 수 있다(S135).
실시 예들에 따라, 스마트폰(300)에서 실행되는 애플리케이션 프로그램은 생체 데이터(예컨대, BIA 데이터, ECG 데이터, 또는 GSR 데이터)를 서버, 예컨대 헬스 센서(350)의 서버로 전송할 수 있다(S350). 헬스 센서(350)의 상기 서버는 생체 데이터(예컨대, BIA 데이터, ECG 데이터, 또는 GSR 데이터)를 분석하고, 분석 결과를 스마트폰(300)으로 전송할 수 있다.
도 14는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 데이터 처리 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 1부터 도 14를 참조하면, 데이터 처리 시스템(100A)은 웨어러블 장치(200)와, 제1스마트 장치(300), 제2스마트 장치(400), 및 응급 의료 시스템(430)을 포함할 수 있다.
제1스마트 장치(300)의 무선 통신 모듈이 무선 통신을 통해 웨어러블 장치 (200)로 생체 데이터 전송 요청을 전송하면, 웨어러블 장치(200)의 무선 통신 모듈(260)은 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)으로 상기 데이터 전송 요청을 전송할 수 있다.
바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)는 상기 데이터 전송 요청에 응답하여 메모리(255)로부터 생체 데이터를 리드하고, 리드된 생체 데이터를 무선 통신 모듈(260)를 통해 제1스마트 장치(300)의 무선 통신 모듈로 전송할 수 있다. 제1스마트 장치(300)의 CPU에 의해 실행되는 제1애플리케이션은 상기 생체 데이터에 기초하여 웨어러블 장치(200)를 착용한 사용자의 정보(325), 심박동수(330), 및 ECG 신호(335) 중에서 적어도 하나를 디스플레이(320)에 디스플레이할 수 있다. 비록, 도 14에서는 ECG 신호(335)가 예시적으로 도시되어 있으나 실시 예들에 따라, 상기 제1애플리케이션은 BIA 신호, ECG 신호, 및 GSR 신호 중에서 적어도 하나를 디스플레이(320)에 디스플레이할 수 있다.
제1스마트 장치(300)의 무선 통신 모듈은, 제1스마트 장치(300)의 CPU에 의해 실행되는 제1애플리케이션의 제어에 따라, 네트워크(401)를 통해 주의 데이터 (warning data)를 제2스마트 장치(400)로 전송할 수 있다.
예컨대, 상기 제1애플리케이션은 웨어러블 장치(200)로부터 전송된 생체 데이터를 분석할 수 있다. 분석의 결과에 따라 웨어러블 장치(200)의 사용자의 심장에서 이상 징후가 검출될 때, 제1스마트 장치(300)의 무선 통신 모듈은 상기 제1애플리케이션의 제어에 따라 주의 데이터를 생성하고 상기 주의 데이터를 제2스마트 장치(410)로 전송할 수 있다.
예컨대, 상기 제1애플리케이션은 웨어러블 장치(200)의 GPS 수신기로부터 출력된 상기 사용자의 위치 정보 또는 제1스마트 장치(300)에 구현된 GPS 수신기로부터 출력된 제1스마트 장치(300)의 위치 정보를 상기 주의 데이터와 함께 제1스마트 장치(300)의 무선 통신 모듈로 전송할 수 있다. 따라서, 제1스마트 장치(300)의 상기 무선 통신 모듈은 상기 주의 데이터와 상기 위치 정보를 제2스마트 장치(400)로 전송할 수 있다.
제2스마트 장치(400)의 CPU에 의해 실행되는 제2애플리케이션은 지도 정보를 포함하는 주의 메시지(415)를 제2스마트 장치(400)의 디스플레이(410)에 디스플레이할 수 있다. 상기 지도 정보는 상기 사용자의 위치를 나타내는 맵 (420)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 맵(420)은 제2애플리케이션에 의해 생성될 수 있고, 상기 위치 데이터와 함께 또는 상기 주의 데이터와 함께 제1스마트 장치(300)로부터 수신될 수 있다.
제1스마트 장치(300)의 무선 통신 모듈은 제1스마트 장치(300)의 CPU에 의해 실행되는 제1애플리케이션의 제어에 따라 네트워크(403)를 통해 구조 신호를 응급 의료 시스템(430)으로 전송할 수 있다.
웨어러블 장치(200)의 무선 통신 모듈(260)은 생체 데이터 또는 상기 생체 데이터의 분석 결과를 제1스마트 장치(300)로 전송할 수 있다. 제1스마트 장치 (300)는, 상기 생체 데이터 또는 상기 분석 결과에 기초하여, 주의 데이터를 네트워크(401)를 통해 제2스마트 장치(400)로 전송하거나 구조 신호를 네트워크 (403)를 통해 응급 의료 시스템(430)으로 전송할 수 있다. 응급 의료 시스템 (430)은 응급 센터, 소방서, 또는 병원을 의미할 수 있다.
도 15는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 데이터 처리 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 1부터 도 12, 및 도 15를 참조하면, 스마트 장치(500)의 사용자는 스마트 장치(500)에 설치된 애플리케이션(APP)을 실행시킬 수 있다(S210).
스마트 장치(500)의 무선 통신 모듈은, 스마트 장치(500)의 CPU에서 실행되는 애플리케이션(APP)의 제어에 따라, 정보 요청을 웨어러블 장치(200A, 200B, 또는 200C; 집합적으로 200)로 전송할 수 있다(S220).
웨어러블 장치(200)의 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서 (275)는 무선 통신 모듈(260)를 통해 입력된 상기 정보 요청에 대한 인증을 수행할 수 있다(S230).
상기 정보 요청에 대한 인증이 완료된 후, 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)는 메모리(255)로부터 사용자 정보와 생체 데이터를 리드리고, 상기 사용자 정보와 상기 생체 데이터를 암호화 모듈을 통해 암호화하고, 암호화된 사용자 정보와 암호화된 생체 데이터를 무선 통신 모듈(260)로 전송할 수 있다. 무선 통신 모듈(260)는 암호화된 사용자 정보와 암호화된 생체 데이터를 스마트 장치(500)로 전송할 수 있다(S240).
스마트 장치(500)에서 실행되는 애플리케이션(APP)은 암호화된 사용자 정보와 암호화된 생체 데이터 각각은 복호화하고, 복호화된 사용자 정보(520)와 복호화된 생체 데이터(530)를 스마트 장치(500)의 디스플레이(510)를 통해 디스플레이할 수 있다(S250). 예컨대, 복호화된 사용자 정보(520)는 나이(521), 혈액형(522), 주치의(523), 및 병력(524)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 복호화된 생채 데이터(530)는 심박동수(531)와 ECG 신호(532)을 포함할 수 있다. 비록, 도 15에서는 생체 데이터(530)의 실시 예로서 ECG 신호(532)가 도시되어 있으나 실시 예들에 따라 생체 데이터는 BIA 신호 또는 GSR 신호를 포함할 수 있다.
스마트 장치(500)에서 실행되는 애플리케이션(APP)은 ECG 신호를 웨어러블 장치(200)를 착용한 사용자의 심정지(sudden cardiac arrest(SCA))를 검출하거나, 예측하거나, 분석할 수 있다. 예컨대, 애플리케이션(APP)은 상기 ECG 신호를 이용하여 상기 사용자의 심실 세동(ventricular fibrillation) 및/또는 상기 사용자의 심실 빈맥(ventricular Tachycardia)을 이용하여 상기 사용자의 심장 부정맥을 검출, 예측, 또는 분석할 수 있다.
스마트 장치(500)의 사용자(예컨대, 의료진 또는 응급 구조 대원)는 사용자 정보(520)와 생체 데이터(530)를 이용하여 웨어러블 장치(200)를 착용한 사용자의 건강 상태를 판단하고, 판단 결과에 따라 웨어러블 장치(200)를 착용한 상기 사용자에게 적절한 의료 행위(medical treatment) 또는 응급 조치(emergency measure)를 수행할 수 있다.
도 16은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 헬스 케어 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 1부터 도 12, 및 도 16을 참조하면, 데이터 처리 시스템 (600A)은 원격 진료(telemedicine service)를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 데이터 처리 시스템(600A)은 웨어러블 장치(200), 무선 네트워크(610), 및 무선 네트워크(610)를 통해 웨어러블 장치(200)와 통신할 수 있는 제1의료 서버(620)를 포함할 수 있다.
실시 예들에 따라, 데이터 처리 시스템(600A)은 무선 네트워크(610)를 통해 웨어러블 장치(200) 및/또는 제1의료 서버(620)와 통신할 수 있는 제2의료 서버(650)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 건강 보험 공단(health insurance corporation) 및/또는 보험 회사(insurance company)는 제2의료 서버(650)와 데이터베이스(655)를 관리할 수 있다.
웨어러블 장치(200)의 무선 통신 모듈(260)은, 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)에서 실행되는 애플리케이션의 제어에 따라, 생체 데이터(예컨대, BIA 신호에 관련된 데이터, ECG 신호에 관련된 데이터, 및/또는 GSR 신호에 관련된 데이터)에 상응하는 데이터(HDATA)를 네트워크(610)를 통해 제1의료 서버(620)로 전송하거나(S601) 제2의료 서버(650)로 전송할 수 있다(S621).
상기 애플리케이션은 제1의료 서버(620)의 URL(uniform resource locator) 및/또는 제2의료 서버(650)의 URL을 저장하고 있다고 가정한다. 따라서, 웨어러블 장치(200)의 무선 통신 모듈(260)는, 상기 애플리케이션의 제어에 따라, 데이터 (HDATA)를 각 URL에 해당하는 각 서버(620과 650)로 전송할 수 있다.
데이터(HDATA)는 생체 데이터, 상기 생체 데이터에 기초하여 생성된 데이터, 및 웨어러블 장치(200)의 사용자 정보를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 생체 데이터에 기초하여 생성된 데이터는 심실 세동에 대한 데이터, 심실 빈맥에 대한 데이터, 심박동수, 또는 부정맥을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
무선 네트워크(610)는 데이터(HDATA)를 제1의료 서버(620) 및/또는 제2의료 서버(650)로 전송할 수 있다(S603 및/또는 S621). 제1의료 서버(620)는 데이터(HDATA)를 데이터베이스(621)에 저장하고(S604), 데이터(HDATA)를 네트워크 (630)를 통해 의사의 컴퓨팅 장치(445)로 전송할 수 있다(S605). 예컨대, 의사의 컴퓨팅 장치(645)는 PC 또는 태블릿 PC일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 의사는 의료 기관(medical institution), 보건소(public health care center), 의원(clinic), 병원(hospital) 또는 구조 본부(rescue center)에서 근무하는 할 수 있다.
의사는 컴퓨팅 장치(645)를 통해 디스플레이되는 데이터(HDATA)를 이용하여 웨어러블 장치(200)의 사용자의 상태를 진단하고, 진단 데이터를 컴퓨팅 장치(645)에 입력할 수 있다(S607). 컴퓨팅 장치(645)는 진단 데이터(DDATA)를 네트워크(630)를 통해 제1의료 서버(620)로 전송하고(S609), 제1의료 서버(620)는 진단 데이터(DDATA)를 데이터베이스(621)에 저장하고(S604), 진단 데이터(DDATA)를 네트워크(610)로 전송할 수 있다(S611). 네트워크(610)는 진단 데이터(DDATA)를 웨어러블 장치(200)로 전송하거나(S613), 제2의료 서버(650)로 전송할 수 있다 (S621). 웨어러블 장치(200)는 진단 데이터(DDATA)를 메모리(255)에 저장하거나 디스플레이 장치(270)를 통해 출력할 수 있다. 제2의료 서버(650)는 진단 데이터 (DDATA)를 데이터베이스(655)에 저장할 수 있다(S623).
각 서버(620과 650)는 각 데이터(HDATA와 DDATA)를 각 데이터베이스(621와 655)에 저장하거나 분석할 수 있다. 또한, 각 서버(620과 650)는 분석 결과를 각 네트워크(610과 630)로 전송할 수 있다.
도 17은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 헬스 케어 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 1부터 도 12, 및 도 17을 참조하면, 데이터 처리 시스템 (600B)은 웨어러블 장치(200), IoT 장치(601), 및 무선 네트워크(610)를 통해 IoT 장치(601)와 통신할 수 있는 제1의료 서버(620)를 포함할 수 있다.
웨어러블 장치 (200)가 IoT 장치(601)를 통해 무선 네트워크(610)와 데이터를 주고받는 것을 제외하면, 도 16의 데이터 처리 시스템(600A)의 구조와 작동은 도 17의 데이터 처리 시스템(600B)의 구조와 작동과 실질적으로 동일 또는 유사하다. 예컨대, IoT 장치(601)는 도 1의 스마트폰(300)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
웨어러블 장치(200)는 웨어러블 장치(200)에 의해 생성된 데이터(HDATA)를 IoT 장치(601)로 전송할 수 있다(S600). 예컨대, 웨어러블 장치(200)는, IoT 장치 (601)의 요청에 따라 또는 웨어러블 장치(200)의 사용자의 심장에서 이상 징후가 검출될 때 자동으로, 데이터(HDATA)를 IoT 장치(601)로 전송할 수 있다(S600).
IoT 장치(601)는 데이터(HDATA)를 네트워크(610)로 전송하고(S601), 네트워크(610)로부터 출력된 진단 데이터(DDATA)를 수신할 수 있다(S613). IoT 장치(601)는 진단 데이터(DDATA)를 IoT 장치(601)의 디스플레이를 통해 디스플레이할 수 있다. 따라서, IoT 장치(601)의 사용자는 진단 데이터(DDATA)를 이용하여 웨어러블 장치(200)의 사용자에게 적절한 의료 행위 또는 응급 조치를 수행할 수 있다.
도 18은 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 헬스 케어 시스템의 블록도를 나타낸다. 도 1부터 도 12, 및 도 18을 참조하며, 데이터 처리 시스템 (700)은 원격 진료를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 데이터 처리 시스템(700)은 웨어러블 장치(200)와, 네트워크(705)를 통해 웨어러블 장치(200)와 통신할 수 있는 모바일 컴퓨팅 장치(710)를 포함할 수 있다. 데이터 처리 시스템(700)은 네트워크(712)를 통해 모바일 컴퓨팅 장치(710)와 통신할 수 있는 의료 서버 (715)를 더 포함할 수 있다.
웨어러블 장치(200)의 무선 통신 모듈(260)는, 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)의 제어에 따라, 생체 데이터(예컨대, ECG 데이터)에 상응하는 데이터(HDATA)를 네트워크(705)를 통해 모바일 컴퓨팅 장치(710)로 전송할 수 있다(S701).
예컨대, 모바일 컴퓨팅 장치(710)는 스마트폰, 태블릿 PC, MID(mobile internet device), IoT 장치, 또는 IoE(internet of everything) 장치를 의미할 수 있으나 이에 한정되는 것을 아니다. 도 18을 참조하여 설명될 애플리케이션을 실행할 수 있는 모바일 컴퓨팅 장치(710)의 사용자는 의료팀(medical team), 보호자, 또는 행인일 수 있다. 상기 행인은 응급 처치 교육을 수료한 행인일 수 있다.
모바일 컴퓨팅 장치(710)의 CPU에서 실행되는 애플리케이션을 데이터 (HDATA)를 디스플레이 장치에서 디스플레이할 수 있다. 모바일 컴퓨팅 장치(710)는, 애플리케이션의 제어에 따라, 데이터(HDATA)를 네트워크(712)를 통해 의료 서버 (715)로 전송할 수 있다(S703과 S705). 모바일 컴퓨팅 장치(710)는 의료 서버 (720)의 URL을 저장하고 있으므로, 애플리케이션의 제어에 따라 데이터(HDATA)를 URL에 해당하는 의료 서버(715)로 전송할 수 있다(S703과 S705).
의료 서버(715)는 데이터(HDATA)를 데이터베이스(717)에 저장하고(S706), 데이터(HDATA)를 네트워크(714)를 통해 의료 기관(720)에 근무하는 의사의 컴퓨팅 장치(725)로 전송할 수 있다.
의사는 컴퓨팅 장치(725)를 통해 디스플레이되는 데이터(HDATA)를 이용하여 웨어러블 장치(200)의 사용자의 상태를 진단하고, 진단 데이터를 컴퓨팅 장치(725)에 입력할 수 있다(S707). 컴퓨팅 장치(725)는 진단 데이터(DDATA)를 네트워크(714)를 통해 의료 서버(715)로 전송하고, 의료 서버(715)는 진단 데이터 (DDATA)를 데이터베이스(717)에 저장하고(S706), 진단 데이터(DDATA)를 네트워크 (712)를 통해 모바일 컴퓨팅 장치(710)로 전송할 수 있다(S709와 S711). 모바일 컴퓨팅 장치(710)는 의사의 진단 데이터(DDATA)를 모바일 컴퓨팅 장치(710)의 디스플레이를 통해 디스플레이할 수 있다. 따라서, 모바일 컴퓨팅 장치(710)의 사용자는 진단 데이터(DDATA)를 이용하여 웨어러블 장치(200)의 사용자에게 적절한 의료 행위 또는 응급 조치를 수행할 수 있다.
도 19는 도 1에 도시된 웨어러블 장치를 포함하는 보안/인증 시스템의 블록도를 나타내고, 도 20은 도 19에 도시된 보안/인증 시스템의 동작을 설명하는 플로우 차트이다. 생체 신호들(예컨대, ECG 신호, BIA 신호, 및 GSR 신호) 중에서 ECG 신호는 사람마다 다르므로 모바일 결제, 보안, 또는 인증에 사용될 수 있다.
도 1부터 도 12, 도 19, 및 도 20을 참조하면, 웨어러블 장치(200)는 모바일 결제를 위한 장치, 건강 솔루션을 위한 장치, 보안 솔루션을 위한 장치, 또는 인증 솔루션을 위한 장치로서 사용될 수 있다.
웨어러블 장치(200)는 무선 통신 모듈(260)을 이용하여 자동차(810), 디지털 도어락(835), 결제 단말기(850), 스마트 폰(860), 또는 IoT 장치(870)와 무선 신호를 주고받을 수 있다.
실시 예들에 따라, 웨어러블 장치(200)의 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)는 모바일 결제 애플리케이션 프로그램(또는 소프트웨어)을 실행할 수 있다. 모바일 결제를 위한 사용자 결제 정보는, 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)의 제어에 따라, 메모리(255)의 보안 영역에 안전하게 저장될 수 있다. 이때, 상기 사용자 결제 정보는 암호화되어 메모리(255)의 상기 보안 영역에 저장될 수 있다.
상기 모바일 결제 애플리케이션 프로그램은 메모리(255)의 상기 보안 영역에 저장된 상기 사용자 결제 정보를 이용하여 결제 단말기(850)와 모바일 결제 (mobile payment)를 수행할 수 있다. 예컨대, 사용자 결제 정보는 웨어러블 장치 (200)의 진정한 사용자를 식별할 수 있는 식별 정보(예컨대, 신용카드정보, 비밀 번호, 및 ECG 정보)를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 식별 정보는 웨어러블 장치 (200)의 진정한 사용자가 모바일 결제 애플리케이션 프로그램을 통해 메모리 (255)의 상기 보안 영역에 등록할 수 있다.
바이오-프로세서(230)는 도 3 또는 도 10에 도시된 감지 전극들(212와 213)을 이용하여 상기 진정한 사용자의 ECG 신호를 측정하고, 측정된 ECG 신호에 해당하는 ECG 데이터를 메모리(255)의 보안 영역에 저장할 수 있다(S310). 즉, 상기 모바일 결제 애플리케이션 프로그램은 측정된 ECG 데이터를 메모리(255)의 보안 영역에 저장할 수 있다(S310).
사용자가 모바일 결제를 위해 사용자 인증을 원할 때, 바이오-프로세서 (230)는 도 3 또는 도 10에 도시된 감지 전극들(212와 213)을 이용하여 생체 신호, 예컨대 ECG 신호를 측정하고, 상기 ECG 신호에 해당하는 생체 데이터(BDATA), 예컨대, ECG 데이터를 생성할 수 있다(S320).
바이오-프로세서(230)에서 실행되는 모바일 결제 애플리케이션 프로그램 또는 DSP(232)는 메모리(255)의 보안 영역에 저장(또는 등록)된 ECG 데이터와 DSP (232)에서 생성된 ECG 데이터를 서로 비교할 수 있다(S320). 일치하는 경우(S330의 YES), 바이오-프로세서(230)에서 실행되는 모바일 결제 애플리케이션 프로그램 또는 DSP(232)는 일치를 나타내는 인증 신호를 생성할 수 있다. 실시 예에 따라, 애플리케이션 프로세서(275)에 실행되는 모바일 결제 애플리케이션 프로그램은 메모리(255)의 보안 영역에 저장(또는 등록)된 ECG 데이터와 DSP (232)에서 생성된 ECG 데이터를 서로 비교하고, 인증 신호를 생성할 수 있다(S330).
바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)로부터 출력된 상기 인증 신호는 무선 통신 모듈(260)을 통해 장치, 예컨대, 결제 단말기(850)로 전송될 수 있다(S340). 결제 단말기(850)는 모바일 결제 서비스를 웨어러블 장치 (200)의 사용자에게 제공할 수 있다(S350).
실시 예들에 따라, 웨어러블 장치(200)는 사용자를 인증하는 장치로서 사용될 수 있다. 예컨대, 사용자를 인증하는 인증 정보(예컨대, ECG 데이터)는 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)에 의해 메모리(255)의 보안 영역에 등록될 수 있다(S310).
상술한 바와 같이, 바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서 (275)는 S310 단계에서 메모리(255)의 보안 영역에 저장(또는 등록)된 ECG 데이터와 S320 단계에서 바이오-프로세서(230)의 DSP (232)에서 생성된 ECG 데이터를 비교하고(S330), 비교 결과에 따라 인증 신호를 생성할 수 있다.
바이오-프로세서(230) 또는 애플리케이션 프로세서(275)로부터 출력된 상기 인증 신호는 무선 통신 모듈(260)을 통해 해당 장치(예컨대, 810, 835, 860, 또는 870)로 전송될 수 있다(S340).
자동차(810)의 도어 키 제어 장치는 상기 인증 신호에 응답하여 자동차 (810)의 도어의 락(lock)을 해제할 수 있다. 도어(830)에 설치된 디지털 도어락 (835)은 상기 인증 신호에 응답하여 락을 해제할 수 있다.
인증 또는 보안을 요구하는 스마트 폰(860) 또는 IoT 장치(870)는 상기 인증 신호에 응답하여 서비스를 제공할 수 있다. 예컨대, 스마트 폰(860)은 상기 인증 신호에 응답하여 유료 웹사이트에 접속하거나 결제를 수행할 수 있다. 예컨대, IoT 장치(870)가 무선 액세스 포인트일 때, 상기 무선 액세스 포인트는 상기 인증 신호에 응답하여 웨어러블 장치(200)를 인터넷에 연결할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 데이터 처리 시스템
200: 웨어러블 장치
211, 212, 213, 및 214: 복수의 전극들
230: 바이오-프로세서
231: 전극 제어 회로
232: DSP 또는 컨트롤러
233: 제1신호 생성기
235: 제2신호 생성기
237: 전류 소스 스위치
238: 전압 측정 스위치
241: 감지 아날로그 프론트 엔드
243: 아날로그-디지털 변환기
300: 스마트 폰

Claims (18)

  1. 케이스;
    상기 케이스에 내장된 바이오-프로세서; 및
    상기 바이오-프로세서에 연결된 복수의 전극들을 포함하고,
    상기 바이오-프로세서는, 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여, 상기 복수의 전극들 중에서 어떤 전극들을 생체 신호를 감지하는 감지 전극들로 사용할지를 결정하고,
    상기 바이오-프로세서는, 상기 선택 신호에 기초하여, 상기 복수의 전극들 중에서 어떤 전극들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 전극들로 사용할지를 결정하는 웨어러블 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 바이오-프로세서는,
    복수의 전류원들;
    상기 선택 신호에 응답하여 상기 복수의 전류원들 중에서 어느 하나를 인에이블시키는 컨트롤러; 및
    인에이블된 상기 어느 하나에 의해 생성된 상기 소스 전류를 상기 소싱 전극들로 전송하는 전류원 스위치를 포함하는 웨어러블 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 웨어러블 장치는,
    외부 무선 통신 장치로부터 수신된 상기 선택 신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 무선 통신 모듈을 더 포함하는 웨어러블 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호는 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호, 심전도(electrocardiogram(ECG)) 신호, 및 갈바닉 피부 반응 (galvanic skin response(GSR)) 신호 중에서 어느 하나인 웨어러블 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 생체 신호가 상기 GSR 신호일 때,
    상기 감지 전극들과 상기 소싱 전극들은 서로 동일한 전극들인 웨어러블 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 감지 전극들은 상기 케이스의 하부에서 상기 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 한 손의 손목에 접촉될 수 있는 위치에 배치되는 웨어러블 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 생체 신호가 상기 BIA 신호일 때,
    상기 감지 전극들 중에서 2개는 상기 케이스에서 상기 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 한 손의 손목에 접촉될 수 있는 위치에 배치되고,
    상기 소싱 전극들 중에서 2개는 상기 케이스에서 상기 사용자의 다른 손의 2개의 손가락들에 의해 접촉될 수 있는 위치에 배치되는 웨어러블 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 바이오-프로세서는,
    상기 선택 신호에 응답하여 스위치 제어 신호를 생성하는 컨트롤러; 및
    상기 스위치 제어 신호에 응답하여, 상기 복수의 전극들 중에서 상기 감지 전극들에 의해 감지된 상기 생체 신호만을 수신하여 처리하는 전극 제어 회로를 포함하고,
    상기 생체 신호는 심전도(electrocardiogram(ECG)) 신호인 웨어러블 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감지 전극들 중에서 어느 하나는 상기 케이스의 하부에서 상기 웨어러블 장치를 착용한 사용자의 한 손의 손목에 접촉될 수 있는 위치에 배치되고,
    상기 감지 전극들 중에서 다른 하나는 상기 케이스의 상부에서 상기 사용자의 다른 손의 하나의 손가락에 의해 접촉될 수 있는 위치에 배치되는 웨어러블 장치.
  10. 각각이 복수의 전극들 중에서 대응되는 하나의 전극에 접속될 수 있는 복수의 패드들;
    감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호를 수신하는 컨트롤러; 및
    상기 선택 신호에 기초하여 동작하는 상기 컨트롤러의 제어에 따라, 상기 복수의 패드들 중에서 어떤 패드들을 생체 신호를 감지하는 감지 패드들로 사용할지를 결정하고, 상기 컨트롤러에 따라 상기 복수의 패드들 중에서 어떤 패드들을 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 패드들로 사용할지를 결정하는 전극 제어 회로를 포함하는 프로세서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 생체 신호는 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호, 심전도(electrocardiogram(ECG)) 신호, 및 갈바닉 피부 반응 (galvanic skin response(GSR)) 신호 중에서 어느 하나인 프로세서.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전극 제어 회로는,
    복수의 전류원들; 및
    상기 복수의 전류원들에 연결된 전류원 스위치를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 선택 신호에 응답하여 상기 복수의 전류원들 중에서 하나의 전류원을 인에이블시키고,
    상기 전류원 스위치는, 상기 컨트롤러의 제어에 따라, 인에이블된 상기 하나의 전류원에 의해 생성된 전류를 상기 소싱 전류로서 상기 소싱 패드들로 전송하는 프로세서.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전극 제어 회로는,
    복수의 전류원들;
    상기 복수의 전류원들과 상기 복수의 패드들에 연결된 전류원 스위치;
    상기 복수의 패드들에 연결된 전압 측정 스위치; 및
    상기 전압 측정 스위치의 출력 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 상기 컨트롤러로 전송하는 아날로그 프론트 엔드를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 선택 신호에 응답하여 상기 복수의 전류원들 각각의 인에이블을 제어하고,
    상기 전류원 스위치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 소싱 패드들로 상기 소싱 전류를 공급할지를 결정하고,
    상기 전압 측정 스위치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 감지 패드들과 상기 아날로그 프론트 엔드를 접속하는 프로세서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 생체 신호가 상기 ECG 신호일 때,
    상기 전류원 스위치는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 상기 소싱 패드들과 상기 복수의 전류원들을 분리하는 프로세서.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 생체 신호가 상기 GSR 신호일 때, 상기 감지 패드들과 상기 소싱 패드들은 서로 동일한 패드들이고,
    상기 생체 신호가 상기 BIA 신호일 때, 상기 감지 패드들과 상기 소싱 패드들은 서로 다른 패드들인 프로세서.
  16. 케이스;
    상기 케이스에 내장된 바이오-프로세서; 및
    상기 바이오-프로세서에 연결된 복수의 전극들을 포함하고,
    상기 바이오-프로세서는, 감지될 생체 신호의 종류를 지시하는 선택 신호에 기초하여, 상기 복수의 전극들 중에서 생체 신호를 감지하는데 사용되는 전극들의 개수를 결정하고, 결정된 전극들을 이용하여 상기 생체 신호를 감지하는 웨어러블 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 생체 신호가 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호일 때에 선택된 전극들의 개수는 상기 생체 신호가 심전도 (electrocardiogram(ECG)) 신호일 때에 선택된 전극들의 개수보다 많고,
    상기 생체 신호가 ECG 신호일 때에 상기 선택된 전극들의 상기 개수는 상기 생체 신호가 갈바닉 피부 반응(galvanic skin response(GSR)) 신호일 때에 선택된 전극들의 개수와 같거나 큰 웨어러블 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 결정된 전극들은 상기 생체 신호를 감지하는 감지 전극들과 상기 생체 신호를 유발하는 소스 전류를 공급하는 소싱 전극들을 포함하고,
    상기 생체 신호가 갈바닉 피부 반응(galvanic skin response(GSR)) 신호 일 때 상기 감지 전극들과 상기 소싱 전극들은 서로 동일한 전극들이고,
    상기 생체 신호가 생체 임피던스 분석(bioelectrical impedance analysis(BIA)) 신호일 때 상기 감지 전극들과 상기 소싱 전극들은 서로 다른 전극들인 웨어러블 장치.


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