KR20180045735A - 웨어러블 장치 및 헬스 모니터링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피검체의 건강 상태를 모니터링하는 분야와 관련되고, 특히 피검체의 손에서 피검체의 생체 정보를 추출하는 장치 및 헬스 모니터링 방법과 관련된다. 일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 웨어러블 장치를 피검체에 착용시키는 몸체부, 복수의 발광 다이오드를 포함하고 피검체에 광을 조사하는 광원부, 피검체에서 되돌아 오는 광을 기반으로 전기 신호를 생성하는 복수의 포토다이오드를 포함하되 복수의 포토다이오드는 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분되어 몸체부에 병렬 배치되는 감지부, 및 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
피검체의 건강 상태를 모니터링하는 분야와 관련되고, 특히 피검체의 손에서 피검체의 생체 정보를 추출하는 장치 및 헬스 모니터링 방법과 관련된다.
개인의 건강 관리 서비스는 과거에는 주로 병원이나 의료기관에서 이루어지는 질병 치료에만 국한되는 헬스케어(healthcare) 중심으로 이루어지다가, 생활 수준의 향상과 함께 삶의 질 및 웰빙(well-being)에 대한 관심이 증가하면서 건강한 사람을 대상으로 하는 건강 상태 측정을 통한 질병의 사전 예방적인 건강 관리 서비스에 대한 관심이 높아지고 있다.
이를 위하여 사용자의 신체에 착용함으로써 장소에 상관 없이 사용자의 건강 상태 측정을 할 수 있는 웨어러블(wearable) 장치에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
복수의 광학 센서를 이용하여 건강 상태를 모니터링하는 웨어러블 장치 및 헬스 모니터링 방법을 제안한다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 웨어러블 장치를 피검체에 착용시키는 몸체부, 복수의 발광 다이오드를 포함하고 피검체에 광을 조사하는 광원부, 피검체에서 되돌아오는 광을 기반으로 전기 신호를 생성하는 복수의 포토다이오드를 포함하되 복수의 포토다이오드는 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분되어 몸체부에 병렬 배치되는 감지부, 및 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 제어부를 포함할 수 있다.
몸체부는 서로 이격되어 나란히 배치되는 제1 몸체 및 제2 몸체를 포함할 수 있다.
복수의 포토다이오드는 각각 일단이 제1 몸체에 연결되고, 타단이 제2 몸체에 연결될 수 있다.
제1 PD 그룹의 포토다이오드 및 제2 PD 그룹의 포토다이오드는 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다.
몸체부는 제1 몸체 또는 제2 몸체에 이격되어 나란히 배치되는 제3 몸체를 더 포함할 수 있다.
복수의 발광 다이오드는 제3 몸체에 장착될 수 있다.
몸체부는 서로 이격되어 나란히 배치되는 제1 전선 및 제2 전선을 포함할 수 있다.
복수의 포토다이오드는 각각 일단이 제1 전선에 연결되고, 타단이 제2 전선에 연결되며, 제1 PD 그룹의 포토다이오드 및 제2 PD 그룹의 포토다이오드는 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다.
복수의 발광 다이오드는 제1 광원 그룹 또는 제2 광원 그룹으로 구분되고, 제1 광원 그룹은 제1 PD 그룹에 대응되도록 배치되고, 제2 광원 그룹은 제2 PD 그룹에 대응되도록 배치될 수 있다.
제어부는 소정의 기준에 따라 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹 내의 발광 다이오드를 전체 또는 부분적으로 온/오프를 제어할 수 있다.
제어부는 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹을 분리하여 제어하는 경우, 제1 광원 그룹이 동작하는 경우에 제1 PD 그룹에서 생성되는 전기 신호와 제2 광원이 동작하는 경우에 제2 PD 그룹에서 생성되는 전기 신호를 검출하고, 검출된 전기 신호 사이의 차이를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다.
소정의 기준은 웨어러블 장치의 배터리 상태, 측정 목적, 및 측정 정확도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제1 PD 그룹은 피검체의 손등에 대응되는 몸체부의 일측면에 배치되고, 제2 그룹은 피검체의 손바닥에 대응되는 몸체부의 일측면에 배치될 수 있다.
제어부는 감지부에서 생성된 전기 신호를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성하고, 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피부 온도, 피부 색상, 피부 수화도 중 적어도 하나를 포함하는 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다.
제어부는 추출된 피검체의 생체 정보를 기반으로 피검체의 병변 발생 유무를 판단할 수 있다.
웨어러블 장치는 피검체의 병변 발생 유무에 기반하여, 광 신호, 진동 신호, 소리 신호 중 하나 이상을 포함하는 알람 신호를 생성하는 알람부를 더 포함할 수 있다.
웨어러블 장치는 피검체의 생체 정보 및 피검체의 병변 발생 유무 중 하나 이상을 표시하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
감지부는 피검체의 둘 이상의 지점에서 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
몸체부는 적어도 둘 이상의 몸체를 포함하고, 어느 하나의 몸체에 온도 센서를 장착할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 헬스 모니터링 방법은, 웨어러블 장치에 장착된 복수의 발광 다이오드의 적어도 일부를 제어하여 피검체에 광을 조사하는 단계, 웨어러블 장치에 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분되어 병렬로 배치된 복수의 포토다이오드를 이용하여 피검체로부터 되돌아오는 광을 수광하는 단계, 수광된 광을 기반으로 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 검출하는 단계, 및 검출된 전기 신호를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
조사하는 단계는, 웨어러블 장치의 배터리 상태, 측정 목적 및 측정 정확도 중의 하나 이상을 포함하는 소정의 기준에 따라, 복수의 발광 다이오드를 전체 또는 부분적으로 온/오프를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추출하는 단계는, 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성하는 단계, 및 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피부 온도, 피부 색상, 피부 수화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 피검체의 생체 정보를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
헬스모니터링 방법은, 웨어러블 장치에 장착된 복수의 온도 센서를 제어하여 피검체의 둘 이상의 지점에서 온도를 측정하는 단계, 및 측정된 온도를 더 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
몸체부에 병렬 배치되는 포토다이오드를 이용하여 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다. 특히, 서로 반대 방향으로 병렬 배치되는 포토다이오드를 이용하여 피검체의 손등과 손바닥 사이의 생체 정보의 차이를 간단하게 추출할 수 있다.
도 1은 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2는 웨어러블 장치를 회로 측면에서 설명하기 위한예시도이다.
도 3은 몸체부, 광원부, 및 감지부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 몸체부, 광원부, 및 감지부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 웨어러블 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 6은 둘 이상의 온도 센서를 포함하는 포함하는 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 7은 통신부를 포함하는 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 8은 헬스 모니터링 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 9는 헬스 모니터링 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 10은 헬스 모니터링 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 2는 웨어러블 장치를 회로 측면에서 설명하기 위한예시도이다.
도 3은 몸체부, 광원부, 및 감지부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 몸체부, 광원부, 및 감지부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 웨어러블 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 6은 둘 이상의 온도 센서를 포함하는 포함하는 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 7은 통신부를 포함하는 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 8은 헬스 모니터링 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 9는 헬스 모니터링 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 10은 헬스 모니터링 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱 할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
도 1은 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 1은 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 몸체부(110) 및 제어부(140)를 포함한다. 몸체부(110)에는 광원부(120) 및 감지부(130) 가 장착된다.
몸체부(110)는 웨어러블 장치(100)를 피검체에 착용시킬 수 있다. 예컨대, 몸체부(110)는 웨어러블 장치(100)를 피검체에 착용시키기 위한 밴드 형태이거나, 몸체부(110)에 연결된 밴드를 포함할 수 있고, 여기서 밴드는 피검체를 감싸 착용할 수 있는 형태일 수 있다. 일 예로, 몸체부(110)는 반지(예: 스마트 반지), 시계(예: 스마트 워치), 장갑(예: 센서 내장형 장갑)일 수 있다.
광원부(120)는 복수의 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 여기서 발광 다이오드는 RGB, RGBW, 적외선, 근적외선 등의 광을 구현하는 발광 소자일 수 있다. 또한, 웨어러블 장치(100)는 광원부(120)에 포함되어 있는 발광 다이오드를 이용하여 피검체에 광을 조사할 수 있다. 예컨대, 광원부(120)는 일정한 각도로 피검체에 광을 조사할 수 있도록 발광 다이오드를 고정시키는 고정 수단을 구비하거나, 제어부(140)의 제어 신호에 의해 발광 다이오드가 피검체에 광을 조사하는 각도를 조절하는 각도 조절 수단을 구비할 수 있다.
감지부(130)는 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 복수의 포토다이오드(photodiode)를 포함할 수 있다. 예컨대, 광원부(120)에서 조사된 광이 피검체에서 반사되거나 산란되면, 감지부(130)의 포토다이오드는 피검체로부터 되돌아오는 광을 수광하고 수광된 광의 강도에 비례하는 전기 신호를 생성할 수 있다.
감지부(130)의 포토다이오드는 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분되어 몸체부(110)에 병렬 배치될 수 있다. 예컨대, 몸체부(110)는 두 개의 전선이 나란히 배치된 회로를 포함할 수 있고, 감지부(130)의 포토다이오드는 몸체부(110)의 배치된 두 개의 전선 사이에서 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 광원부(120)의 발광 다이오드는 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹으로 구분될 수 있고, 제1 광원 그룹의 발광 다이오드들은 각각 제1 PD 그룹의 포토다이오드에 대응되도록 배치되고, 제2 광원 그룹의 발광 다이오드들은 각각 제2 PD 그룹의 포토다이오드에 대응되도록 배치될 수 있다.
또한, 감지부(130)는 광원부(120)에 포함되어 있는 발광 다이오드의 개수와 동일한 개수만큼의 포토다이오드를 구비할 수 있고, 각각의 발광 다이오드는 포토다이오드 각각에 일대일로 매칭되도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 발광 다이오드의 개수 대비 포토다이오드의 개수의 비율은 3:1, 2:1, 1:2, 1:3과 같이 다양할 수 있다.
제1 PD 그룹의 포토다이오드들은 피검체의 손등에 대응되는 몸체부(110)의 일측면에 배치되고, 제2 PD 그룹의 포토다이오드들은 피검체의 손바닥에 대응되는 몸체부(110)의 일측면에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 PD 그룹의 포토다이오드들은 손등으로부터 되돌아오는 광을 수광할 수 있는 위치에 배치되고, 제2 PD 그룹의 포토다이오드들은 손바닥으로부터 되돌아오는 광을 수광할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
제어부(140)는 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 검출하고, 검출된 전기 신호의 강도를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다. 한편, 도 1에서는 제어부(140)가 몸체부(110)에 포함되어 있지 않은 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 제어부(140)는 몸체부(110)에 내장되거나, 몸체부(110)의 외주면에 착탈이 가능할 수 있다. 제어부(140)는 하드웨어적으로 프로세서와 실행 메모리를 포함하고, 소정의 메모리 소자로부터 단말 장치 특유의 기능을 제공하기 위한 소정의 프로그램 루틴(Routine) 및/또는 프로그램 데이터를 입출력하는 버스(BUS) 및 이를 위하여 구비되는 소정의 전자회로(또는 집적회로)를 포함할 수 있다. 그리고, 제어부(140)는 소프트웨어적으로 소정의 메모리 소자 및/또는 칩셋으로부터 메모리로 로딩되어 특유의 기능을 수행하기 위하여 프로세서를 통해 연산 처리되는 프로그램 루틴 및/또는 프로그램 데이터의 총칭으로서, 웨어러블 장치(100)에 구현하고자 하는 다양한 기능들이 실현되며, 또한 후술한 기능들을 실현하기 위해 웨어러블 장치(100)의 전반적인 동작을 제어 및 관리할 수 있다.
제어부(140)는 감지부(130)의 포토다이오드에서 생성된 전기 신호에 기반하여 생체 스펙트럼을 생성하고, 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 광원부(120)가 피검체에 녹색광, 적색광, 황색광, 청색광을 순차적으로 조사하면, 감지부(130)는 피검체로부터 되돌아오는 광을 기반으로 전기 신호를 순차적으로 생성하고, 제어부(140)는 감지부(130)의 출력 단자에서 측정되는 전기 신호의 강도(예: 출력 단자의 전압 값)를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성할 수 있다. 제1 PD 그룹의 포토다이오드와 제2 PD 그룹의 포토다이오드는 서로 상이한 방향으로 병렬 연결되어 있으므로, 광원부(120)의 발광 다이오드가 모두 온(ON)되었을 경우에 감지부(130)에서 생성되는 전기 신호는 제1 PD 그룹의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호와 제2 PD 그룹의 포토다이오드에서 반대 방향으로 생성되는 전기 신호의 차이에 기반하는 것이다.
또한, 제어부(140)는 감지부(130)에서 생성된 생체 스펙트럼에 생체 스펙트럼 재건 알고리즘을 적용함으로써 피검체의 피부 온도, 피부 색상, 피부 수화도 등의 생체 정보를 추출할 수 있다. 한편, 제어부(140)는 광원부(120)의 발광 다이오드가 모두 온(ON)되었을 경우에 생성된 생체 스펙트럼에 기반하여 피부 온도의 차이, 피부 색상의 차이, 피부 수화도의 차이를 추출할 수 있다.
제어부(140)는 추출된 피검체의 생체 정보를 기반으로 피검체의 병변 발생 유무를 판단할 수 있다. 일 예로, 제어부(140)는 피검체의 피부 온도가 높고 피부색이 소정의 기준보다 붉다는 정보를 기반으로 피검체가 음주 상태에 있다고 판단할 수 있다. 다른 예로, 제어부(140)는 피검체의 피부 색상이 하얗고 피부 온도가 기준치보다 낮다는 정보를 기반으로 피검체의 말초 혈관이 수축되었다고 판단하거나, 피검체의 피부 색상이 붉고 피부 온도가 기준치보다 높다는 정보를 기반으로는 피검체의 말초 혈관이 확장되었다고 판단할 수 있다. 또 다른 예로, 제어부(140)는 피검체의 손등과 손바닥의 피부 온도 차이, 피부 색상의 차이, 또는 피부 수화도의 차이가 기준치보다 높은 경우에는 피검체의 건강에 이상 가능성(예: 다한증, 체온 불균형 등)이 있다고 판단할 수 있다. 이와 같이, 웨어러블 장치(100)는 피검체의 손에서 추출할 수 있는 생체 정보를 기반으로 피검체의 전반적인 건강 상태를 판단함으로써, 사용자에게 건강 상태 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 제어부(140)는 소정의 기준에 따라 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹의 발광 다이오드를 전체 또는 부분적으로 온/오프(ON/OFF)를 제어할 수 있다. 여기서 소정의 기준은 웨어러블 장치(100)의 배터리 상태, 측정 목적, 및 측정 정확도 등에 기반하는 기준일 수 있다. 일 예로, 배터리 상태가 충분하거나, 사용자의 건강 상태에 따라 정확한 측정이 요구되는 경우, 제어부(140)는 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹의 발광 다이오드 전체가 온(ON)되도록 제어할 수 있다. 이 경우 다양한 발광 파장을 갖는 복수의 발광 다이오드를 이용하여 다양한 피크 파장을 획득할 수 있으므로 고해상도의 스펙트럼 재건이 가능하다.
다른 예로, 제어부(140)는 웨어러블 장치(100)의 배터리 전력 잔량이 기준치보다 낮은 경우 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹의 발광 다이오드 중 일부만 온(ON)되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 발광 다이오드가 온(ON)되는 비중은 배터리 전력 잔량에 비례할 수 있다. 또 다른 예로, 제어부(140)가 적외선에 기반하는 피검체의 생체 정보 추출 결과를 얻고자 하는 경우 광원부(120)에 포함되어 있는 발광 다이오드 중에서 적외선 발광다이오드만 온(ON)되도록 제어할 수 있다. 또 다른 예로, 제어부(140)는 피검체의 손바닥에 이상 증상이 발생하였는지 여부를 확인하기 위하여, 피검체의 손바닥에 대응되는 위치에 배치된 제2 광원 그룹의 발광 다이오드 및 제2 PD 그룹의 포토다이오드만 온(ON)되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 피검체의 손바닥이 소정의 기준보다 노란 것으로 추출되면, 제어부(140)는 피검체의 간이나 장에 이상 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 피검체의 손바닥의 피부 수화도와 피부 온도가 기준치보다 높다는 정보를 기반으로 피검체의 갑상선에 이상 가능성이 있다고 판단할 수 있다.
또는, 제어부(140)는 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹을 분리하여 순차적으로 제어할 수 있다. 제어부(140)는 제1 광원 그룹이 동작하는 경우에 제1 PD 그룹에서 생성되는 전기 신호와 제2 광원이 동작하는 경우에 제2 PD 그룹에서 생성되는 전기 신호를 검출할 수 있다. 또한, 각각 검출된 전기 신호 사이의 차이를 산출함으로써 생체 스펙트럼을 생성하고, 생성된 생체 스펙트럼에 생체 스펙트럼 재건 알고리즘을 적용함으로써 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다. 여기서, 생체 스펙트럼 재건 알고리즘은 생체 스펙트럼을 이용하여 온도, 색상, 습도 등의 생체 정보를 추출할 수 있는 알고리즘이다.
이와 같이, 제어부(140)는 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹 내의 발광 다이오드를 동시에 온(ON)하였을 때 감지부(130)에서 생성되는 전기 신호를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성하는 방법과, 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹 내의 발광 다이오드를 각각 온(ON)하였을 때 감지부(130)에서 생성되는 전기 신호를 각각 검출하고 검출된 전기 신호의 차이를 계산함으로써 생체 스펙트럼을 생성하는 생성하는 방법을 통하여, 피검체의 생체 정보를 추출하기 위한 생체 스펙트럼을 생성할 수 있다.
한편, 웨어러블 장치(100)는 제어부(140)가 추출한 온도, 색상, 습도 등의 생체 정보와 피검체의 다른 추가 정보들을 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 데이터베이스는 피검체의 생체 정보를 추출할 당시의 피검체의 긴장 상태, 알코올 섭취 여부, 혈액 순환 정보 등의 추가 정보를 저장할 수 있고, 피검체의 생체 정보와 추가 정보를 매칭시켜 저장할 수 있다. 또한, 데이터베이스는 피검체의 개인 정보, 피검체의 병력 및 치료 이력, 운동 실적, 종합 분석 정보 등을 더 저장할 수 있다. 한편, 제어부(140)는 데이터베이스에 저장된 피검체의 생체 정보 및 추가 정보를 이용하여, 생체 스펙트럼 재건 알고리즘을 학습시킴으로써, 피검체의 생체 정보 추출 및 피검체의 병변 발생 여부 판단의 정확성 및 효율성을 높일 수 있다.
도 2는 웨어러블 장치를 회로 측면에서 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 웨어러블 장치(200)는 복수의 발광 다이오드(210), 복수의 포토다이오드(220), 저항(230), 연산 증폭기(240), 및 출력 단자(250)를 포함할 수 있다. 도 2에서는 웨어러블 장치(200)가 8개의 발광 다이오드(LED1 내지 LED8)와 8개의 포토다이오드(221 내지 228)만을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위하여 발광 다이오드와 포토다이오드를 각각 8개씩만 도시한 것에 불과하고, 웨어러블 장치(200)가 포함할 수 있는 발광 다이오드(210) 및 포토다이오드(220)의 개수는 이에 한정되지 않는다.
포토다이오드(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 포토다이오드(220)에서 생성된 전기 신호에 의한 전류가 흐르는 방향은 포토다이오드(220)의 애노드(anode), 캐소드(cathode)의 방향에 기반하여 결정될 수 있다. 일 예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 애노드의 방향이 오른쪽인 포토다이오드(221, 223, 225, 227)는 전류가 오른쪽으로 흐르도록 전기 신호를 생성하고, 애노드의 방향이 왼쪽인 포토다이오드(222, 224, 226, 228)는 전류가 왼쪽으로 흐르도록 전기 신호를 생성할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 포토다이오드(220)는 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분될 수 있다. 예컨대, 도 2의 경우, 애노드의 방향이 오른쪽인 포토다이오드(221, 223, 225, 227)는 제1 PD 그룹으로 구분되고, 애노드의 방향이 왼쪽인 포토다이오드(222, 224, 226, 228)는 제2 PD 그룹으로 구분될 수 있다.
발광 다이오드(210)는 제1 광원 그룹(LED1, LED3, LED5, LED7) 및 제2 광원 그룹(LED2, LED4, LED6, LED8)으로 구분될 수 있으며, 제1 광원 그룹의 발광 다이오드(LED1, LED3, LED5, LED7)는 제1 PD 그룹의 포토다이오드(221, 223, 225, 227)에 대응되는 위치에 배치되고, 제2 광원 그룹의 발광 다이오드(LED2, LED4, LED6, LED8)는 제2 PD 그룹의 포토다이오드(222, 224, 226, 228)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 여기서, LED1 및 LED2는 녹색 발광 다이오드, LED3 및 LED4는 적색 발광 다이오드, LED5 및 LED6은 황색 다이오드, LED7 및 LED8은 청색 다이오드일 수 있다.
한편, 도 2 에서는 각각의 발광 다이오드(210)가 각각의 포토다이오드(220)에 일대일 대응되도록 배치되는 구성을 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 발광 다이오드(210)의 개수 대비 포토다이오드(220)의 개수의 비율은 3:1, 2:1, 1:2, 1:3과 같이 다양할 수 있다.
저항(230) 및 연산 증폭기(240)는 포토다이오드(220)에 의해 생성된 전기 신호를 증폭시킬 수 있고, 증폭된 전기 신호는 출력 단자(250)를 통하여 출력될 수 있다. 아래의 수학식 1과 같이, 포토다이오드(220)에서 발생한 전류의 합(itot)에 저항(230)의 크기(RF)를 곱한 값에 해당되는 전압 값(Vout)이 출력 단자(250)에 출력될 수 있다. 여기서, 출력 전압은 피검체의 생체 정보를 추출하는데 이용될 수 있다.
한편, 발광 다이오드(210)를 모두 온(ON)하였을 경우 출력 단자(250)에서 출력되는 전압 값은, 아래의 수학식 2로부터 구할 수 있다.
수학식 2에서 i2, i4, i6, i8의 앞에 마이너스가 붙은 것은 애노드의 방향이 왼쪽인 포토다이오드(222, 224, 226, 228)에서 생성된 전기 신호에 의한 전류는 왼쪽으로 흐르므로, 실제로 흐르는 전류의 방향이 i2, i4, i6, i8의 방향과 역방향이기 때문이다.
도 3은 몸체부, 광원부, 및 감지부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 몸체부(310)는 손가락에 끼워질 수 있는 반지의 형상일 수 있다. 예컨대, 몸체부(310)는 손가락 굵기와 상관 없이 모든 굵기의 손가락에 끼워질 수 있도록 탄성 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 몸체부(310)의 일부분만이 탄성 재질로 이루어질 수 있다.
몸체부(310)는 서로 이격되어 나란히 배치되는 제1 몸체(311) 및 제2 몸체(312)를 포함할 수 있다. 일 예로, 몸체부(310)는 도 3에 도시된 바와 같이 고리 형태의 제1 몸체(311) 및 제2 몸체(312)를 포함할 수 있고, 제1 몸체(311) 및 제2 몸체(312)는 서로 고정되어 있거나 또는 착탈이 가능할 수 있다.
복수의 포토다이오드(331, 332)는 각각 일단이 제1 몸체(311)에 연결되고, 타단이 제2 몸체(312)에 연결될 수 있다. 포토다이오드(331, 332)는 각각 일단이 제1 몸체(311)에 연결되고 타단이 제2 몸체(312)에 연결됨으로써, 복수의 포토다이오드(331, 332)가 병렬 연결되는 회로를 구현할 수 있다. 또한, 포토다이오드(331, 332)는 제1 몸체(311) 및 제2 몸체(312)에 고정되어 있거나 또는 착탈이 가능할 수 있다.
감지부의 제1 PD 그룹의 포토다이오드(331) 및 제2 PD 그룹의 포토다이오드(332)는 몸체부(310)에서 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 PD 그룹의 포토다이오드(331)의 캐소드(cathode)가 제1 몸체(311)에 연결되고 애노드(anode)가 제2 몸체(312)에 연결된다면, 제2 PD 그룹의 포토다이오드(332)의 캐소드는 제2 몸체(312)에 연결되고 애노드는 제1 몸체(311)에 연결될 수 있다. 다른 예로, 제1 PD 그룹의 포토다이오드(331)의 캐소드가 제2 몸체(312)에 연결되고 애노드가 제1 몸체(311)에 연결된다면, 제2 PD 그룹의 포토다이오드(332)의 캐소드는 제1 몸체(311)에 연결되고 애노드는 제2 몸체(312)에 연결될 수 있다.
몸체부(310)는 제1 몸체(311) 또는 제2 몸체(312)에 이격되어 나란히 배치되는 제3 몸체(313)를 더 포함할 수 있다. 이때, 감지부의 발광 다이오드(321, 322)는 제3 몸체(313)에 장착될 수 있다. 일 예로, 제3 몸체(313)는 제1 몸체(311) 및 제2 몸체(312)와 고정되어 있거나 또는 착탈이 가능할 수 있다. 또한, 제3 몸체(313)는, 제1 광원 그룹의 발광 다이오드(321)가 제1 PD 그룹의 포토다이오드(331)에 대응되도록 배치되고, 제2 광원 그룹의 발광 다이오드(322)가 제2 PD 그룹의 포토다이오드(332)에 대응되도록 배치되도록 제1 몸체(311) 또는 제2 몸체(312)와 맞물리는 경우에만, 제1 몸체(311) 또는 제2 몸체(312)와 결합되는 결합 수단을 포함할 수 있다.
한편, 포토다이오드(331, 332) 및 발광 다이오드(321, 322)는 몸체부(310)의 내측면에 구비됨으로써 피검체로부터 되돌아오는 광을 직접 수광할 수 있다. 일 예로, 몸체부(310)는 피검체가 몸체부(310)를 장착하였을 때 발광 다이오드(321, 322) 이외의 광원으로부터 조사된 광을 차단하는 광 차단 수단을 포함함으로써, 발광 다이오드(321, 322)) 이외의 광원으로부터 조사된 광에 의해 피검체의 생체 정보 추출 시 발생할 수 있는 오차를 줄일 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 제어부(140)는 출력 단자(250)에서 출력되는 전압 값을 기반으로 생체 스펙트럼을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제어부(140)는 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹의 발광 다이오드(321, 322)를 전체 또는 부분적으로 온/오프(ON/OFF)를 제어할 수 있다. 예컨대, 발광 다이오드(331, 332)가 도 3의 경우와 같이 배치되어 있는 경우, 제어부(140)는 LED1 및 LED 2를 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서의 전압 값(Vo1)을 검출하고, LED 3 및 LED 4를 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서의 전압 값(Vo2)을 검출하고, LED 5 및 LED 6를 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서의 전압 값(Vo3)을 검출하고, LED 7 및 LED 8를 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서의 전압 값(Vo4)을 검출할 수 있고, 전술한 전압 값들은 아래의 수학식 3 내지 6에 의해 산출될 수 있다.
제어부(140)는 전술한 바와 같이 산출된 출력 단자(250)에서의 전압 값(Vo1 내지 Vo4)들을 기반으로 생체 스펙트럼을 생성할 수 있고, 생성된 생체 스펙트럼을 이용하여 피검체의 생체 정보를 추출함으로써, 피검체의 병변 발생 여부를 판단할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 LED 1 내지 LED 8을 각각 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서 출력되는 전압 값을 각각 검출하고, 검출된 전압 값을 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다.
일 예로, 제어부(140)는 피검체의 손등에 대응되는 위치에 배치된 LED 1, LED 3, LED 5, LED 7을 각각 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서 출력되는 각각의 전압 값을 기반으로 생체 생체 스펙트럼을 생성하고, 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피검체의 손등의 관한 생체 정보를 추출할 수 있고, 피검체의 손바닥에 대응되는 위치에 배치된 LED 2, LED 4, LED 6, LED 8을 각각 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서 출력되는 각각의 전압 값을 기반으로 생체 생체 스펙트럼을 생성하고, 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피검체의 손바닥의 관한 생체 정보를 추출할 수 있다.
다른 예로, 제어부(140)는 피검체의 손등에 대응되는 위치에 배치된 LED 1, LED 3, LED 5, LED 7을 각각 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서 출력되는 각각의 전압 값을 기반으로 생체 생체 스펙트럼을 생성하고, 피검체의 손바닥에 대응되는 위치에 배치된 LED 2, LED 4, LED 6, LED 8을 각각 온(ON)하였을 때의 출력 단자(250)에서 출력되는 각각의 전압 값을 기반으로 생체 스펙트럼을 생성하고, 생성된 두 생체 스펙트럼 사이의 차이를 산출함으로써 피검체의 손등과 손바닥 사이의 피부 온도 차이, 피부 색상 차이, 피부 수화도 차이 등을 추출할 수 있다.
도 4는 몸체부, 광원부, 및 감지부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면 몸체부(410)는 손가락에 끼워질 수 있는 반지의 형상일 수 있다. 이때, 몸체부(410)는 적어도 두 개의 몸체(420, 430)를 포함할 수 있다. 어느 하나의 몸체(420) 는 서로 이격되어 나란히 배치되는 제1 전선(421) 및 제2 전선(431)을 포함할 수 있다.
감지부의 포토다이오드(451, 452)는 각각 일단이 제1 전선(421)에 연결되고, 타단이 제2 전선(431)에 연결될 수 있다. 또한, 복수의 포토다이오드(451, 452)는 각각 일단이 제1 전선(421)에 연결되고 타단이 제2 전선(431)에 연결됨으로써, 복수의 포토다이오드(451, 452)가 병렬 연결되는 회로를 구현할 수 있다.
감지부의 제1 PD 그룹의 포토다이오드(451) 및 제2 PD 그룹의 포토다이오드(452)는 서로 반대 방향으로 병렬 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 PD 그룹의 포토다이오드(451)의 캐소드가 제1 전선(421)에 연결되고 애노드가 제2 전선(431)에 연결된다면, 제2 PD 그룹의 포토다이오드(452)의 캐소드는 제2 전선(431)에 연결되고 애노드는 제1 전선(421)에 연결될 수 있다. 다른 예로, 제1 PD 그룹의 포토다이오드(451)의 캐소드가 제2 전선(431)에 연결되고 애노드가 제1 전선(421)에 연결된다면, 제2 PD 그룹의 포토다이오드(452)의 캐소드는 제1 전선(421)에 연결되고 애노드는 제2 전선(431)에 연결될 수 있다.
또한, 다른 몸체(430)는 몸체(420)에 이격되어 나란히 배치될 수 있으며, 감지부의 발광 다이오드(441, 442)는 다른 몸체(430)에 장착될 수 있다. 일 예로, 다른 몸체(430)는 몸체(420)와 고정되어 있거나 또는 착탈이 가능할 수 있다.
도 5는 웨어러블 장치의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 웨어러블 장치(500)는 광원부(510), 감지부(520), 제어부(530), 알람부(540), 통신부(550), 디스플레이(560)를 포함할 수 있고, 감지부(520)는 온도 센서(521)를 포함한다. 광원부(510), 감지부(520), 제어부(530)는 도 1을 참조하여 설명하였으므로, 이하 자세한 설명은 생략한다.
감지부(520)는 둘 이상의 지점에서 온도를 측정하는 복수의 온도 센서(521)를 포함할 수 있다. 여기서, 둘 이상의 지점은 피검체의 손등 및 손바닥일 수 있다.
알람부(540)는 피검체의 병변 발생 유무에 기반하여, 알람 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 알람 신호는 광 신호, 진동 신호, 소리 신호 등을 포함할 수 있다. 또한, 알람부(540)는 피검체의 병변 정도에 따라 상이한 알람 신호를 생성할 수 있다. 일 예로, 알람부(540)는 피검체의 병변의 정도가 심할수록 적색을 띄고, 병변의 정도가 약할수록 녹색을 띄는 광 신호를 생성할 수 있다. 다른 예로, 알람부(540)는 피검체의 건강 상태에 이상이 있다는 내용을 포함하는 미리 녹음된 사람의 음성 또는 문자를 읽어주는 소프트웨어에서 생성된 음성을 알람 신호로서 생성할 수도 있고, 경고음, 비상벨 또는 짧은 길이의 음악과 같은 효과음을 생성할 수 있다.
일 예로, 알람부(540)는 광 신호를 시각화하는 경고등, 진동을 발생시키는 진동 장치, 소리 신호를 제공할 수 있는 스피커 등을 더 포함할 수 있다. 다른 예로, 알람부(540)를 통하여 생성된 알람 신호는 통신부(550)를 통하여 몸체부와 일정 거리가 있는 장치로부터 알람 신호를 사용자에게 제공할 수 있다.
디스플레이(560)는 피검체의 생체 정보, 피검체의 병변 발생 유무 등의 피검체와 건강과 관련된 정보를 표시할 수 있다. 일 예로, 디스플레이(560)는 몸체부에 부착될 수 있을 정도의 크기를 갖는 표시 장치이거나, 시계(예: 스마트 워치)의 형상을 갖는 단말 장치에 부착되는 표시 장치일 수 있다. 또한, 디스플레이(560)는 알람부(540)에서 생성된 알람 신호를 시각적으로 제공할 수 있다.
통신부(550)는 외부 전자기기와 무선 통신이 수행할 수 있다. 예컨대, 통신부(550)는 통신 기능을 구현하기 위하여 유선 인터넷, 무선 인터넷, 적외선 통신, 블루투스, WCDMA, Wibro, WiFi, LTE, LTE-A, 유무선 전화망 등의 각종 네트워크 수단을 포함할 수 있다.
감지부(520)는 피검체의 둘 이상의 지점에서 온도를 측정하는 온도 센서(521)를 더 포함할 수 있다.
몸체부는 적어도 둘 이상의 몸체를 포함하고, 그 중 어느 하나의 몸체에 온도 센서(521)를 장착할 수 있다. 예컨대, 온도 센서(521)를 포함하고 있는 몸체는 다른 몸체에 고정되거나 착탈이 가능할 수 있다.
제어부(530)는 온도 센서(521)를 통하여 측정된 피검체의 둘 이상 지점에서의 온도 사이의 차이를 산출하고, 산출된 온도 차이를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하거나 또는 피검체의 병변 발생 유무를 판단할 수 있다. 또한, 제어부(530)는 광원부(510)의 발광 다이오드 및 감지부(520)의 포토다이오드를 이용하여 생성된 생체 스펙트럼과, 온도 센서(521)를 이용하여 산출된 온도 차이를 함께 고려하여 피검체의 생체 정보를 추출하거나 또는 피검체의 병변 발생 유무를 판단할 수 있다.
도 6은 둘 이상의 온도 센서를 포함하는 포함하는 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 온도 센서(620)는 피검체의 둘 이상의 지점에서 온도를 측정하기 위하여 복수 개가 구비될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 온도 센서(620)는 몸체(610)에 장착될 수 있다. 또한, 온도 센서(620) 중 일부는 피검체의 손등에 대응되는 위치에 배치되고, 온도 센서(620) 중 다른 일부는 피검체의 손바닥에 대응되는 위치에 배치됨으로써, 피검체의 손등과 손바닥의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 온도 센서(620)를 포함하는 몸체(610)는 도 6의 오른쪽에 도시된 바와 같이 몸체부(630)의 다른 몸체와 직/간접적으로 연결될 수 있다. 일 예로, 몸체부(630)의 몸체와 온도 센서(620)가 장착되는 몸체(610)는 서로 물리적으로 직접 연결될 수 있고, 다른 예로, 몸체부(630)와 온도 센서가 장착되는 몸체(610)가 피검체의 동일한 손가락 또는 다른 손가락에 착용되어 RFID, 적외선 통신 등의 근거리 통신을 이용하여 정보를 주고 받을 수 있도록 연결될 수 있다.
도 7은 통신부를 포함하는 웨어러블 장치의 일 실시예를 도시한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 웨어러블 장치(700)는 몸체부(710)와 외부 전자기기(730)를 포함할 수 있다. 예컨대, 몸체부(710)는 외부 전자기기(730)와 무선 통신을 수행하는 통신부(720)를 구비할 수 있고, 외부 전자기기(730)는 피검체의 생체 정보, 피검체의 병변 발생 유무 등을 표시하는 디스플레이(740)를 구비할 수 있다.
이와 같이, 웨어러블 장치(700)는 몸체부(710)에서 추출된 피검체의 생체 정보, 피검체의 병변 발생 유무 등을 통신부(720)를 통하여 외부 전자기기(730)에 구비된 디스플레이(740)에 표시할 수 있다.
한편, 외부 전자기기(730)는 도 7에 도시된 바와 같이 피검체의 손목에 착용할 수 있는 스마트 워치이거나, 또는 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트폰, PDA, 휴대전화, 게임기 등 데이터를 수집, 판독, 처리, 가공, 저장, 표시할 수 있는 소정의 단말 장치일 수 있다.
도 8은 헬스 모니터링 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 복수의 발광 다이오드를 이용하여 피검체에 광을 조사할 수 있다(810).
웨어러블 장치(100)는 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분되어 몸체부에 병렬 배치되는 복수의 포토다이오드를 이용하여 피검체로부터 되돌아오는 광을 수광할 수 있다(820). 여기서, 포토다이오드는 빛에너지를 전기에너지로 전환할 수 있다. 또한, 웨어러블 장치(100)는 웨어러블 장치(100)의 배터리 상태, 측정 목적, 측정 정확도 등을 포함하는 소정의 기준에 따라, 발광 다이오드를 전체 또는 부분적으로 온/오프를 제어할 수 있다. 한편, 제1 PD 그룹의 포토다이오드 및 제2 PD 그룹의 포토다이오드는 몸체부에서 서로 반대 방향으로 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 PD 그룹의 포토다이오드의 캐소드(cathode)가 몸체부의 제1 몸체에 연결되고 애노드(anode)가 몸체부의 제2 몸체에 연결된다면, 제2 PD 그룹의 포토다이오드의 캐소드는 제2 몸체에 연결되고 애노드는 제1 몸체에 연결될 수 있다. 다른 예로, 제1 PD 그룹의 포토다이오드의 캐소드가 제2 몸체에 연결되고 애노드가 제1 몸체에 연결된다면, 제2 PD 그룹의 포토다이오드의 캐소드는 제1 몸체에 연결되고 애노드는 제2 몸체에 연결될 수 있다. 또 다른 예로, 제1 PD 그룹의 포토다이오드의 캐소드가 몸체부의 제1 전선에 연결되고 애노드가 몸체부의 제2 전선에 연결된다면, 제2 PD 그룹의 포토다이오드의 캐소드는 제2 전선에 연결되고 애노드는 제1 전선에 연결될 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 수광된 광을 기반으로 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 검출할 수 있다(830). 예컨대, 피검체에 조사된 광이 피검체로부터 되돌아오면, 포토다이오드는 피검체로부터 되돌아오는 광을 수광하고, 수광된 광의 강도에 비례하는 전기 신호를 생성할 수 있다.
웨어러블 장치(100)는 검출된 전기 신호를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다(840). 여기서, 피검체의 생체 정보는 피부 온도, 피부 색상, 피부 수화도 등을 포함할 수 있다.
도 9는 헬스 모니터링 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 웨어러블 장치(100)는 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성할 수 있고(910), 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다(920). 구체적으로, 피검체에 녹색광, 적색광, 황색광, 청색광을 순차적으로 조사하면, 웨어러블 장치(100)는 피검체로부터 되돌아오는 광을 기반으로 전기 신호를 순차적으로 생성하고, 순차적으로 생성된 전기 신호의 강도를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성할 수 있다. 한편, 웨어러블 장치(100)의 제1 PD 그룹의 포토다이오드와 제2 PD 그룹의 포토다이오드는 서로 상이한 방향으로 병렬 연결되어 있으므로, 웨어러블 장치(100)에서 생성되는 전기 신호는 제1 PD 그룹의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호와 제2 PD 그룹의 포토다이오드에서 반대 방향으로 생성되는 전기 신호의 차이에 기반하는 것이다.
웨어러블 장치(100)는 추출된 피검체의 생체 정보를 기반으로 피검체의 병변 발생 유무를 판단할 수 있다(930). 일 예로, 웨어러블 장치(100)는 피검체의 피부 수화도가 높고 피부 온도가 높다는 정보를 기반으로 피검체가 다한증이 있다고 판단하거나, 피검체의 피부 온도가 높고 피부색이 소정의 기준보다 붉다는 정보를 기반으로 피검체가 음주 상태에 있다고 판단할 수 있다. 다른 예로, 웨어러블 장치(100)는 피검체의 피부 색상이 하얗고 피부 온도가 기준치보다 낮다는 정보를 기반으로 피검체의 말초 혈관이 수축되었다고 판단하거나, 피검체의 피부 색상이 붉고 피부 온도가 기준치보다 높다는 정보를 기반으로는 피검체의 말초 혈관이 확장되었다고 판단할 수 있다. 이와 같이, 웨어러블 장치(100)는 피검체의 손에서 추출할 수 있는 생체 정보를 기반으로 피검체의 전반적인 건강 상태를 판단함으로써, 사용자에게 건강 상태 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
도 10은 헬스 모니터링 방법의 또 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 웨어러블 장치(500)는 복수의 온도 센서를 이용하여 피검체의 둘 이상의 지점에서 온도를 측정할 수 있다(1010).
웨어러블 장치(500)는 측정된 온도를 더 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출할 수 있다(1020). 웨어러블 장치(500)는 온도 센서를 통하여 측정된 피검체의 둘 이상 지점에서의 온도 사이의 차이를 산출하고, 산출된 온도 차이를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하거나 또는 피검체의 병변 발생 유무를 판단할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 장치(500)는 피검체의 손등과 손바닥에서 온도를 측정하고, 측정된 온도 사이의 차이를 산출하고, 산출된 차이가 기준치보다 높아지는 경우 피검체의 건강 이상 가능성을 판단할 수 있다. 또한, 웨어러블 장치(500)는 발광 다이오드 및 포토다이오드를 이용하여 생성된 생체 스펙트럼과, 온도 센서를 이용하여 산출된 온도 차이를 함께 고려하여 피검체의 생체 정보를 추출하거나 또는 피검체의 병변 발생 유무를 판단할 수 있다.
한편, 한편, 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 500, 700: 웨어러블 장치
110: 몸체부 120: 광원부
130: 감지부 140: 제어부
210: 발광 다이오드 220: 포토다이오드
221, 223, 225, 227: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
222, 224, 226, 228: 제2 PD 그룹의 포토다이오드
230: 저항 240: 연산 증폭기
250: 출력 단자
310: 몸체부 311: 제1 몸체
312: 제2 몸체 313: 제3 몸체
321: 제1 광원 그룹의 발광 다이오드
322: 제2 광원 그룹의 발광 다이오드
331: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
332: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
410: 몸체부 420, 430: 몸체
421: 제1 전선 431: 제2 전선
441, 442: 발광 다이오드
451: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
452: 제2 PD 그룹의 포토다이오드
510: 광원부 520: 감지부
521: 온도 센서 530: 제어부
540: 알람부 550: 통신부
560: 디스플레이
610: 몸체 620: 온도 센서
630: 몸체부 710: 몸체부
720: 통신부 730: 외부 전자기기
740: 디스플레이
110: 몸체부 120: 광원부
130: 감지부 140: 제어부
210: 발광 다이오드 220: 포토다이오드
221, 223, 225, 227: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
222, 224, 226, 228: 제2 PD 그룹의 포토다이오드
230: 저항 240: 연산 증폭기
250: 출력 단자
310: 몸체부 311: 제1 몸체
312: 제2 몸체 313: 제3 몸체
321: 제1 광원 그룹의 발광 다이오드
322: 제2 광원 그룹의 발광 다이오드
331: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
332: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
410: 몸체부 420, 430: 몸체
421: 제1 전선 431: 제2 전선
441, 442: 발광 다이오드
451: 제1 PD 그룹의 포토다이오드
452: 제2 PD 그룹의 포토다이오드
510: 광원부 520: 감지부
521: 온도 센서 530: 제어부
540: 알람부 550: 통신부
560: 디스플레이
610: 몸체 620: 온도 센서
630: 몸체부 710: 몸체부
720: 통신부 730: 외부 전자기기
740: 디스플레이
Claims (20)
- 웨어러블 장치를 피검체에 착용시키는 몸체부;
복수의 발광 다이오드를 포함하고, 피검체에 광을 조사하는 광원부;
피검체에서 되돌아오는 광을 기반으로 전기 신호를 생성하는 복수의 포토다이오드를 포함하되, 상기 복수의 포토다이오드는 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분되어 상기 몸체부에 병렬 배치되는 감지부; 및
상기 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 제어부; 를 포함하는 웨어러블 장치. - 제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
서로 이격되어 나란히 배치되는 제1 몸체 및 제2 몸체를 포함하고,
상기 복수의 포토다이오드는,
각각 일단이 상기 제1 몸체에 연결되고, 타단이 상기 제2 몸체에 연결되는 웨어러블 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 PD 그룹의 포토다이오드 및 상기 제2 PD 그룹의 포토다이오드는 서로 반대 방향으로 배치되는 웨어러블 장치. - 제2항에 있어서,
상기 몸체부는,
상기 제1 몸체 또는 제2 몸체에 이격되어 나란히 배치되는 제3 몸체를 더 포함하고,
상기 복수의 발광 다이오드는, 상기 제3 몸체에 장착되는 웨어러블 장치. - 제1항에 있어서,
상기 몸체부는,
서로 이격되어 나란히 배치되는 제1 전선 및 제2 전선을 포함하고,
상기 복수의 포토다이오드는,
각각 일단이 상기 제1 전선에 연결되고, 타단이 상기 제2 전선에 연결되며, 상기 제1 PD 그룹의 포토다이오드 및 상기 제2 PD 그룹의 포토다이오드는 서로 반대 방향으로 배치되는 웨어러블 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광 다이오드는,
제1 광원 그룹 또는 제2 광원 그룹으로 구분되고, 상기 제1 광원 그룹은 상기 제1 PD 그룹에 대응되도록 배치되고, 상기 제2 광원 그룹은 상기 제2 PD 그룹에 대응되도록 배치되는 웨어러블 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제어부는,
소정의 기준에 따라 상기 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹 내의 발광 다이오드를 전체 또는 부분적으로 온/오프를 제어하는 웨어러블 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 광원 그룹 및 제2 광원 그룹을 분리하여 제어하는 경우, 상기 제1 광원 그룹이 동작하는 경우에 제1 PD 그룹에서 생성되는 전기 신호와 상기 제2 광원이 동작하는 경우에 제2 PD 그룹에서 생성되는 전기 신호를 검출하고, 검출된 전기 신호 사이의 차이를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 웨어러블 장치. - 제7항에 있어서,
상기 소정의 기준은 상기 웨어러블 장치의 배터리 상태, 측정 목적 및 측정 정확도 중 하나 이상을 포함하는 웨어러블 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 PD 그룹은 피검체의 손등에 대응되는 상기 몸체부의 일측면에 배치되고, 상기 제2 그룹은 피검체의 손바닥에 대응되는 상기 몸체부의 일측면에 배치되는 웨어러블 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 감지부에서 생성된 전기 신호를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성하고, 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피부 온도, 피부 색상, 피부 수화도 중 적어도 하나를 포함하는 피검체의 생체 정보를 추출하는 웨어러블 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 추출된 피검체의 생체 정보를 기반으로 피검체의 병변 발생 유무를 판단하는 웨어러블 장치. - 제12항에 있어서,
상기 피검체의 병변 발생 유무에 기반하여, 광 신호, 진동 신호, 소리 신호 중 하나 이상을 포함하는 알람 신호를 생성하는 알람부; 를 더 포함하는웨어러블 장치. - 제12항에 있어서,
상기 피검체의 생체 정보 및 상기 피검체의 병변 발생 유무 중 하나 이상을 표시하는 디스플레이; 를 더 포함하는 웨어러블 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 감지부는,
피검체의 둘 이상의 지점에서 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하는 웨어러블 장치. - 제15항에 있어서,
상기 몸체부는,
적어도 둘 이상의 몸체를 포함하고, 어느 하나의 몸체에 상기 온도 센서를 장착하는 웨어러블 장치. - 웨어러블 장치를 이용하는 헬스 모니터링 방법에 있어서,
상기 웨어러블 장치에 장착된 복수의 발광 다이오드의 적어도 일부를 제어하여 피검체에 광을 조사하는 단계;
상기 웨어러블 장치에 제1 PD 그룹 및 제2 PD 그룹으로 구분되어 병렬로 배치된 복수의 포토다이오드를 이용하여 피검체로부터 되돌아오는 광을 수광하는 단계;
상기 수광된 광을 기반으로 상기 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 검출하는 단계; 및
상기 검출된 전기 신호를 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 단계; 를 포함하는 헬스 모니터링 방법. - 제17항에 있어서,
상기 조사하는 단계는,
상기 웨어러블 장치의 배터리 상태, 측정 목적 및 측정 정확도 중의 하나 이상을 포함하는 소정의 기준에 따라, 상기 복수의 발광 다이오드를 전체 또는 부분적으로 온/오프를 제어하는 단계; 를 포함하는 헬스 모니터링 방법. - 제17항에 있어서,
상기 추출하는 단계는,
상기 복수의 포토다이오드에서 생성되는 전기 신호를 기반으로 생체 스펙트럼을 생성하는 단계; 및
상기 생성된 생체 스펙트럼을 기반으로 피부 온도, 피부 색상, 피부 수화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 피검체의 생체 정보를 추출하는 단계; 를 포함하는 헬스 모니터링 방법. - 제17항에 있어서,
상기 웨어러블 장치에 장착된 온도 센서를 제어하여 피검체의 둘 이상의 지점에서 온도를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 온도를 더 기반으로 피검체의 생체 정보를 추출하는 단계; 를 더 포함하는 헬스 모니터링 방법.
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|---|---|---|---|
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| KR20220025378A (ko) | 2020-08-24 | 2022-03-03 | 삼성전자주식회사 | 대상 신호 스펙트럼 획득 장치 및 방법 |
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