KR20180063053A - 생리적 파라미터들을 비침습적으로 모니터링하는 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

생리적 파라미터들을 비침습적으로 모니터링하는 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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야콥 게바
라피 헤우만
쉬리 카르미엘리
노암 라첼리
니르 게바
님로드 로스프샤
야론 첸
트주르 디-코리
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쥐 메디칼 이노베이션스 홀딩스 엘티디
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Abstract

컴퓨터화된 모바일 장치와 함께 사용되도록 구성된 생체 신호를 모니터링하는 시스템으로서, 시스템은 컴퓨터화된 이동 장치와 작동 가능하게 결합되도록 구성된 커버 센서 어셈블리를 포함하고, 커버 센서 어셈블리는 적어도 하나의 생리적 센서, 적어도 하나의 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 생리적 파라미터 측정치를 생성하도록 구성된 생체 데이터 획득 모듈 및 생리적 파라미터 측정의 유효성 상태를 제어하도록 구성된 검증 모듈을 포함한다.

Description

생리적 파라미터들을 비침습적으로 모니터링하는 장치, 시스템 및 방법
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 일반적으로 인체의 생리적 파라미터들을 모니터링하는 것, 특히 그러한 생리적 파라미터들을 비침습적으로 모니터링하는 것과 관련된다.
비교적 많은 비율의 인구가 고혈압, 심장 부정맥 및/또는 당뇨병 같은 다양한 의학적 만성 질환을 겪는다. 이러한 질환은 뇌졸중 위험의 증가 요인이지만, 그와 같은 질환으로 고통받는 많은 사람들은 자각 부족이나 진단의 어려움으로 인해 적절하게 치료되지 않고 있다. 더구나, 인구의 상당 부분이 심근 경색(심장 발작) 및 기타 유해한 사건을 야기할 수 있는 심장 허혈과 같은 건강 질환들의 증가 가능성을 나타내는 증상들을 지닌 채 살고 있다.
생리적 파라미터들에 대한 모니터링은 증상들에 대한 통찰력을 제공할 수 있으며 부정적인 건강 질환들로 발전할 수 있는 질환들을 발견할 수 있게 한다. 위 설명은 이 분야의 관련 기술에 대한 개요일 뿐, 여기에 포함된 어느 정보도 본 특허 출원에 대한 선행 기술을 구성하는 것으로 해석될 수 없다.
본 발명에 따르면, 컴퓨터화된 모바일 장치와 함께 사용되도록 구성된 생체 신호들을 모니터링하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 컴퓨터화된 이동 장치와 작동 가능하게 연결되고 그 내부에 적어도 하나의 생리적 센서를 가지는 커버 센서 어셈블리, 상기 적어도 하나의 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 생리적 파라미터 측정치를 생성하도록 구성된 생리적 데이터 획득 모듈 및 생리적 파라미터 측정의 유효성 상태를 제어하도록 구성된 검증 모듈을 포함한다.
후술되는 본 발명의 바람직한 실시예의 다른 특징에 따르면, 시스템은 적어도 하나의 검증 센서를 포함하고, 상기 검증 센서는 생리적 센서와 관련하여 사용되도록 위치되고, 생리적 파라미터 측정치의 유효성 상태를 결정하는 검증 모들에 검증 데이터를 제공하도록 설정된다.
설명된 바람직한 실시예의 또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 검증 센서는 적어도 하나의 생리적 센서가 유효한 방식으로 물리적 자극을 수신하도록 위치되는지 여부를 감지하도록 구성된다.
또 다른 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는 광전용적맥파 센서이며, 상기 적어도 하나의 검증 센서는 압력 센서, 위치 센서, 커패시턴스 센서, 컨덕턴스 센서를 포함하는 센서 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 생리적 센서는 온도 센서, 심장 박동 센서, ECG 센서, 광전용적맥파 센서, 혈압 센서 및 혈액 조성 센서를 포함하는 그룹으로부터 선택된다.
또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 검증 센서는 압력 센서, 포스 센서, 온도 센서, 임피던스 센서, 커패시턴스 센서, 토크 센서, 가속도계, 기압계, 광 센서, 근접 센서, 위치 센서, 컨덕턴스 센서 및 습도 센서를 포함할 수 있다.
또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 검증 센서가 커버 센서 어셈블리에 통합된다.
또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 검증 센서는 복수의 검증 센서를 포함하고, 복수의 검증 센서 중 적어도 하나는 커버 센서 어셈블리와 작동 가능하게 결합된 컴퓨터화된 모바일 장치에 통합된다. 대안적으로는, 복수의 검증 센서 중 적어도 하나는 커버 센서 어셈블리에 통합되고 복수의 검증 센서 중 적어도 하나는 커버 센서 어셈블리와 작동 가능하게 결합된 컴퓨터화된 모바일 장치에 통합된다.
또 다른 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는 복수의 생리적 센서를 포함하고, 상기 복수의 생리적 센서 중 적어도 하나는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치에 통합된다.
또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 생리적 센서 및/또는 적어도 하나의 검증 센서는 후면, 전면 및 측벽을 포함하는 그룹으로부터 선택된 커버 센서 어셈블리 상의 위치에 내장된다.
또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 생리적 센서는 용량성 센서를 포함한다.
또 다른 특징에 따르면, 적어도 하나의 생리적 센서는 컴퓨터화된 이동 장치의 정전용량성 터치 스크린을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 컴퓨터화된 모바일 장치와 함께 사용되도록 구성된 생리적 신호를 모니터링하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 상기 컴퓨터화된 모바일 장치와 작동 가능하게 결합되도록 구성된 커버 센서 어셈블리를 포함하며, 상기 커버 센서 어셈블리는 전도성 소자들의 어레이가 집적되고, 상기 전도성 소자들 각각은 다른 전도성 소자들과 전기적으로 절연되어, 상기 전도성 소자들의 서브-그룹이 함께 전기적으로 연결될 때 상기 서브-그룹이 제1 생리적 센서로서 동작하고, 상기 제1 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 구성된 생리적 데이터 획득 모듈을 포함한다.
또 다른 특징에 따르면, 전도성 소자들의 제2 서브 그룹은 전도성 센서들의 제2 서브 그룹이 전기적으로 함께 결합될 때 제2 생리적 센서로서 동작하고, 생리적 데이터 획득 모듈은 제1 생리적 센서 및 제2 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 더 적응된다.
또 다른 특징에 따르면, 전도성 소자들의 제3 서브 그룹은 전도성 센서들의 제3 서브 그룹이 전기적으로 함께 결합될 때 제3 생리적 센서로서 동작하고, 생리적 데이터 획득 모듈은 제1 생리적 센서, 제2 생리적 센서 및 제3 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 더 적응된다.
또 다른 특징에 따르면, 전도성 소자의 배열은 행-열(Line-Column) 배열이다. 대안적으로, 전도성 소자는 육각형의 형상을 가지며, 격자 형태의 구성에서 육각형의 전도성 소자 각각의 적어도 하나의 측면이 육각형의 전도성 소자의 다른 측면과 접하도록 배치된다.
다른 실시예에 따르면, 컴퓨터화된 모바일 장치와 함께 사용되도록 구성된 생리적 신호를 모니터링하는 시스템이 제공되며, 상기 시스템은 상기 컴퓨터화된 모바일 장치와 작동 가능하게 결합되도록 구성된 커버 센서 어셈블리를 포함하며, 상기 커버 센서 어셈블리는 내부에 전기적 커넥터 포트를 가지며, 상기 전기 커넥터 포트는 수형 단부(male-shaped end) 및 암형 단부(female-shaped end)를 가지며, 상기 수형 단부는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치의 전원 포트와 맞물리도록 되어 있고, 상기 암형 단부는 외부 전원 커플링을 삽입 가능하도록 구성되며, 상기 전기 포트는 연결 상태 및 연결 해제 상태를 가지며, 상기 연결 상태에서 상기 커버 센서는 상기 컴퓨터화된 이동 장치와 전기적으로 연결되고, 상기 연결 해제된 상태에서 상기 커버 센서 조립체는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치로부터 전기적으로 분리되며, 상기 외부 전원 커플링이 상기 전기 커넥터 포트의 암형 단부에 삽입될 때, 상기 전기 커넥터 포트는 상기 연결 상태에서 상기 연결 해제 상태로 변환된다.
또 다른 특징에 따르면, 전기 커넥터 포트는 2개의 전원 핀 및 2 개의 데이터 핀, 상기 외부 전원 커플링이 상기 전기적 커넥터 포트에 삽입될 때 상기 2개의 전원 핀이 상기 전기적 커넥터 포트 내의 상기 커버 조립체의 전원 커플링으로부터 분리되어, 컴퓨터화된 모바일 장치와 전기적으로 통신 가능하도록 구성되는 동안 상기 전기적 커넥터 포트가 상기 외부 전원 커플링으로부터 전기적으로 분리된다.
도면을 단순하고 명료하게 하기 위해, 도면들에 도시된 요소들은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 예를 들어, 일부 요소의 치수는 표현의 명료성을 위해 다른 요소에 비해 과장될 수 있다. 나아가, 참조 부호는 대응하거나 유사한 요소를 지시하기 위해 도면들 사이에서 반복될 수 있다. 도면들이 아래와 같이 리스트된다.
도 1A는 일 실시 예에 따른, 사용자의 생리적 파라미터를 모니터링하기 위한 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1b는 일 실시 예에 따른, 생리적 파라미터를 모니터링하기 위한 시스템을 형성하기 위해 컴퓨터화된 이동 장치에 설치되고 작동 가능하게 결합된 센서 어셈블리의 개략적인 후면도이다.
도 1c는 일 실시 예에 따른, 컴퓨터화된 이동 장치와 동작 가능하게 결합된 센서 어셈블리의 또 다른 개략적인 후면도이다.
도 2a는 일 실시 예에 따른, 컴퓨터화된 이동 장치와 동작 가능하게 결합된 센서 조립체의 투시 정면도이다.
도 2b는 일 실시 예에 따른, 컴퓨터화된 이동 장치와 동작 가능하게 결합된 센서 조립체의 또 다른 개략적인 투시 정면도이다.
도 3은 예시적인 센서 전극 어레이의 개략도이다.
도 4는 시스템의 일례의 개략적인 블록도이다.
도 5는 사용자의 생리적 파라미터를 측정하고 모니터링하기위한 방법의 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6c는 센서 전자 회로들을 분리하기위한 스위치/연결 해제 메카니즘을 도시한다.
도 6d 내지 도 6g는 또다른 스위치/연결 해제 메카니즘을 도시한다.
도 7은 정전용량 센서를 포함하는 커버 어셈블리의 일 실시예의 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 용량성 터치 스크린을 갖는 모바일 컴퓨팅 장치에 연결된 커버 어셈블리의 실시예들을 도시한 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 예시적인 온도 센서의 실시예를 도시한다.
사람의 생리적 파라미터를 모니터링하는 장치, 시스템 및 방법에 대한 다음의 설명은 장치, 시스템 및 방법이 이들 예들에 한정되지 않는다는 전제하에 특정 실시 예들을 참조하여 제시된다.
도 1a 내지 도 1c 및 도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 생리적 파라미터들을 모니터링하는 모니터링 시스템(1000)은 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)와 연관되어 사용될 수 있는 커버 센서 어셈블리(Assembly)(1100)를 포함할 수 있다. 모니터링 시스템(1000)은 시스템 사용자의 생리적 파라미터들을 모니터링하기 위한 모니터링 방법, 프로세스 및/또는 동작의 구현을 가능하도록 동작될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "사용자"라는 용어는 인간을 언급하는 것일 수 있다.
그러한 방법, 프로세스 및/또는 동작은 "모니터링 엔진"에 의하여 본 명세서에서 구현될 수 있으며, 도면 부호 "1500"으로 참조되는 블록으로 개략적으로 도식화될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "엔진"이란 용어는 또한 모듈 및/또는 컴퓨터화된 어플리케이션과 관련되거나 포함할 수 있다.
"엔진"이란 용어는 하나 이상의 컴퓨터 모듈을 포함할 수 있으며, 여기에서 모듈은 대형 시스템(Alan Freedman, The Computer Glossary 268, 8th ed., 1998 참조)과 인터페이스된 독립적인 하드웨어(HW) 또는 소프트웨어(SW)일 수 있다. 상기 모듈은 본 명세서에서 개시된 바와 같은 방법, 프로세스 및/또는 동작을 상기 시스템이 구현하도록 프로그램된 회로 또는 콘트롤러를 탑재할 수 있다.
모듈은 기계 및/또는 기계가 실행할 수 있는 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모듈은 커스텀 대규모 집적 회로(VLSI) 또는 게이트 어레이, 논리 게이트, 트랜지스터 또는 다른 개별 컴포넌트와 같은 기성 반도체 디바이스를 포함하는 하드웨어 회로로서 구현 될 수 있다. 모듈은 또한 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array), 프로그램 가능한 어레이 로직(Programmable Array Logic), 프로그래머블 로직 디바이스(Programmable Logic Device)나 유사한 프로그램 가능한 하드웨어 디바이스에서 구현 될 수 있다.
일 실시예에서, 모니터링 엔진(1500)은 생리적 파라미터 센서(1140)에 의해 수신된 물리적 자극을 나타내고 모니터링되는 사용자의 생리적 파라미터와 관련되어 있는 데이터("phy-data")를 생성하는 생리적 데이터 획득 모듈(1510) 및 상기 생성된 phy-data의 유효성 상태를 검증할 수 있는 검증 모듈(1520)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 모니터링 엔진(1500)은 생리적 파라미터 정보만을 사용자에게 제공 할 수 있으며, 상기 언급된 정보가 유효한지는 검증 모듈(1520)에 의해 결정된다.
일 실시 예에서, 모니터링 엔진(1500)은 모니터링 시스템(1000)이 시간 경과에 따른 복수의 생리적 파라미터의 값을 기술하는 데이터를 수집 및 분석하고, 생리적 파라미터 값의 추세를 표시하고, 선택적으로는, 생리적 파라미터의 이벤트 값이 정상 범위에서 벗어난 경우(예를 들면, 임계 값 밑이거나 위인 경우) 사용자 및/또는 제3 자에게 경고하도록 한다. 생리적 파라미터의 변화는 실질적 실시간으로 모니터링 시스템의 사용자에게 표시될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(1000)의 모니터링 엔진(1500)은 시스템으로 하여금 자동적으로 분석하여 시스템이 획득된 생리적 정보와 관련된 피드백을 제공하게 할 수 있다.
획득 모듈(1510)은 커버 센서 어셈블리(1100)(도 1b) 및 선택적으로 모바일 디바이스(1200)에 통합된 생체 센서들(1110)을 포함할 수 있다. 나아가, 검증 모듈(1520)은 커버 센서 어셈블리(1100) 및 선택적으로 모바일 장치(1200)(도 1b)에 포함된 검증 센서들(1120)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 커버 센서 어셈블리(1100)의 센서들 또는 커버센서 어셈블리(1100)에 포함되어 있는 센서들은 차폐되지 않았을 경우 커버 센서 어셈블리 센서(1100)들이 영향을 받을 수 있는 전자기 간섭을 감소시키거나 제거하기 위해 모바일 장치(1200)에 의해 방출될 수 있는 전자기파의 방사로부터 차폐될 수 있다. 따라서, 커버 센서 어셈블리(1100)의 센서들은 예를 들어 모바일 장치(1200)로 수행되는 통화 및/또는 웹 서핑을 할 때, 모바일 장치(1200)의 통신 신호 송신 및 수신 중에도 생리적 파라미터들을 측정하도록 동작될 수 있다.
"생리 학적 파라미터의 측정(measure)"이라는 표현 및 그 문법적 변형은 또한 "생리 학적 파라미터의 값의 산정(estimate)"이라는 용어의 의미를 포함할 수 있다.
컴퓨터화된 모바일 장치는 예를 들어 휴대폰, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 소형 태블릿 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistant), 휴대용 컴퓨터 및/또는 노트북 컴퓨터로 알려진 일반 사용자의 다기능 모바일 장치로 지칭될 수 있다.
커버 센서 어셈블리(1100)는 모바일 장치(1200)를 적어도 부분적으로 덮거나 감싸는데 적합한 커버(1105)를 포함할 수 있다. 커버(1105)는 모바일 장치(1200)를 덮도록 도 1b 내지 도 1c에 도식화된 후면부와 도 2a 내지 도 2b에 도식화된 정면부를 갖는다. 커버(1105)는 상기 커버의 정면부의 가장자리로부터 후면부의 가장자리까지 연장되어 있는 측벽 몸체부를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 커버의 후면부는 모바일 장치(1200)의 후면을 덮을 수 있다. 상기 전면부는 커버(1105)가 설치될 때 상기 커버를 모바일 장치와 연결하면서 모바일 장치(1200)가 커버의 후면부와 테두리에 의해 최소한 부분적으로 프레임화 되도록 모바일 장치(1200) 전면부의 최소한 충분한 부분을 두르는 가장자리 또는 프레임 형태를 가질 수 있다. 커버(1105)는 다양한 형상 및 형태를 갖는 모바일 장치(1200) 상에 설치될 수 있다. 커버는 견고하고 유연하지 않거나 탄력적으로 유연할 수 있다.
커버 센서 어셈블리(1100)는 하나 또는 복수의 생리적 파라미터들의 현재 값을 결정하기 위해 커버 전면의 하나 또는 복수의 생리적 파라미터 센서들과(예를 들어, 도 1b 및 도 1c에 도시된 센서들 (1110A-1110E)) 및 커버 후면의 하나 또는 복수의 생리적 파라미터 센서들(예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 1110FA 1110F)을 더 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 생리적 센서들 또는 인터페이스들은, 예를 들어 콜레스테롤 농도 및/또는 글루코스(Glucose) 측정을 위한 혈액 조성 센서(1110G), 커버(1105)의 측벽에 위치할 수 있다. 선택적으로는, 혈액 조성 센서(1110G)는 스트립(1111G)에 의해 샘플링된 혈액형을 결정하기 위해 동작 될 수 있다. 모니터링 시스템(1000)은 예를 들어 글루코스 레벨, 콜레스테롤 레벨 및/또는 혈액형을 포함하는 혈액 관련 정보의 전송을 제3 자에 전송하도록 동작할 수 있고, 이하 자세히 설명한다. 제3 자에 대한 상기 정보의 전송은 커버 센서 어셈블리(1100) 및/또는 모바일 장치(1200)에 의해 제공되는 버튼(1190)(또한 "비상 버튼"으로 지칭될 수 있음)을 누르거나 이용하는 것에 반응하여 동작될 수 있다.
일 실시예에서, 비상 버튼(1190)의 이용에 응답하여, 알람 메시지가 제3 자에게 전송된다. 일 실시예에서, 모니터링 엔진(1500)은 거짓 알람의 가능성을 피하거나 감소시키도록 비상 버튼의 불필요하거나 부주의한 눌림을 걸러 내도록 구성될 수 있다. 그러나, 비상 버튼은 예를 들어, 모바일 디바이스(1200)가 슬립 모드이거나, 꺼져 있거나 또는 잠겨 있는 경우에도 동작할 수 있다.
일 실시예에서, 생리적 센서들(1110) 및/또는 검증 센서들(1120)은 커버(1105)의 전면부 및 후면부의 일부분을 구성하거나 그에 포함될 수 있다. 예를 들어, 생리적 센서들(1110A-1110E)(도 1b 내지 도 1c)은 커버(1105)의 후면부의 일부분을 구성하거나 그에 포함될 수 있는 반면에, 센서들(1110FA 및 1110F)은 커버(1105)의 전면부의 일부분을 구성하거나 그 안에 포함될 수 있다. 게다가, 생리적 센서들(1110) 및/또는 검증 센서들(1120)은 예를 들어 센서(1110G)처럼 커버의 측벽부의 일부분을 구성하거나 그 안에 포함될 수 있다.
생리적 파라미터 센서는 어떤 예들에서는 "생리적 센서" 또는 "커버 생리적 센서"로 지칭될 수 있다.
커버 센서 어셈블리(1100)는 커버(1105)의 후면부, 정면부 및 측벽부에 하나 이상의 검증 센서(1120)를 더 포함할 수 있다. 검증 센서(1120)는 생리적 파라미터 측정의 유효성 상태를 제어하기 위해 생리적 파라미터 센서(1110)와 함께 사용될 수 있도록 위치한다. 예를 들어, 하나 이상의 검증 센서들(1120)의 값들은 적어도 하나의 검증 기준 또는 생리 학적 파라미터 정보를 사용자에게 디스플레이하기 위한 조건들이 충족되는지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 검증 센서들(1120)의 값들은 생리적 측정값이 신뢰성이 있다는 표시를 얻기 위해 함께 결합 될 수 있다. 예를 들어, 상기 결합은 사용자가 장치를 잘 잡고 있는지를 알려주거나(가속도계 판독 값에 대한 임계 값), 사용자가 올바른 위치에 손가락을 올려 놓았는지를 알려주거나(전도성 센서를 이용), 센서에 대한 손가락의 압력이 적정 범위에 있는지를 알려 주기 위한 용도로 복수의 센서들을 이용하여 정의될 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 검증 센서(1120)의 측정 값은 상이한 가중치를 결정하거나 생리적 센서(1110)의 측정 값을 버리기 위해 서로 비교되거나, 다른 일 실시 예에서는 동일한 생리적 파라미터를 획득하는 생리적 센서들(1110) 간에 자동으로 전환(toggle)되기 위해 서로 비교될 수 있다. 예를 들어, 모니터링 엔진(1500)은 ECG(뇌전도) 신호 측정과 임피던스 측정 간에 전환 될 수 있다.
일 실시 예에서, 사용자가 신체 일부분을 시간 경과에 따른 생리적 파라미터의 현재 값을 결정하기 위해 하나 이상의 생리적 센서(1110)에 접촉(engage)시키는 동안, 검증 센서(1120)는 사용자에게 생리적 파라미터들을 유효하게 측정하기 위한 조건이 충족되었는지를 알려주는 표시를 제공할 수 있다. 다른 실시 예에서, 검증된 정보만이 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 일 실시 예에서, 검증 센서들(1120)은 사용자에게 생리적 파라미터의 검증된 값을 획득하기 위해 생체 센서들(1110)에 접촉(engage)하는 방법에 대한 지시사항을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 커버(1105)는 생리적 파라미터 값들을 결정하고, 생리적 파라미터 또는 파라미터들을 결정하기 위한 상태들이 충족되는지를 검증하기 위해 필요한 모든 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 모니터링 엔진(1500)은 오직 모바일 장치(1200)가 검증 모듈(1520)에 의해 검증되는 생리적 정보를 사용자에게 표시하기 위해서만 동작되도록 설정될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서는, 모바일 장치(1200)는 생리적 센서들(1110) 및 검증 센서들(1120)이 포함되지 않고, 모두 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함될 수 있다. "정보 표시" 및 그 문법적 변형에 대한 표현은 예를 들어, 스피커(미도시) 및/또는 모바일 장치(1200)의 스크린을 통해 사용자에게 정보를 각각 청각적 및/또는 시각적으로 표시하는 것을 포함할 수 있다. 표시된 생리적 정보는 사용자의 생리적 파라미터와 관련되고 생리적 센서에 가해진 물리적 자극을 대한 기술하는 것(descriptive)이다.
커버 센서 어셈블리(1100)가 설치될 때, 즉 작동 가능하게 결합되면, 생리적 센서들(1110) 및/또는 검증 센서들(1120)은 예를 들어 통신 모듈(미도시)을 통해 모바일 장치와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 통신 모듈은 유선 및/또는 무선 컴포넌트(미도시)를 사용하여 데이터의 송신 및/또는 수신을 가능하게 하기 위한 I/O 장치 드라이버(미도시) 및/또는 네트워크 인터페이스 드라이버(미도시)를 포함할 수 있다. 장치 드라이버는 예를 들면 키패드를 가진 인터페이스, USB 포트 및/또는 오디오 잭일 수 있다. 네트워크 인터페이스 드라이버는 예를 들어 인터넷 또는 인트라넷, 광역 네트워크(WAN), 로컬 네트워크(LAN), 무선 랜(WLAN), 대도시 통신망(Metropolitan Area Network, MAN), 개인 영역 네트워크(Personal Area Network, PAN), extranet, 예를 들어 모바일 WIMAX나 LTE Advanced를 포함하는 2G, 3G, 3.5G, 4G, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 근거리 통신(Near Field Communication), 광통신(예를 들어, 적외선) 및/또는 현재, 미래의 통신 네트워크, 표준 및/또는 시스템을 위한 프로토콜을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 생리적 센서들(1110) 중 최소 하나는 커버(1105)의 후면부에 위치한 전극(1111)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 생리적 센서들(1110B-1110D)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 생체 임피던스 값들을 결정하기 위해 모바일 장치 커버(1105)에 통합된 전극들(1111B-1111D)을 각각 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 생리적 센서(1110B2)는 커버(1105)의 모서리부를 덮을 수 있다. 다른 예에서, 외부 검증 센서(1120)는 예를 들어 커버(1105) 후면부에 위치한 압력 센서, 역각 센서(Force sensor), 온도 센서, 임피던스 센서 및/또는 정전 용량형 센서를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 생리적 센서들(1110B-1110D)은 예를 들어 전극의 추가적인 습기가 없이도 충분히 높은 전도성을 보장하기 위한 다층 코팅을 가질 수 있다. 전극은 예를 들어 은 또는 염화 은(Silver Chloride) 코팅된 드라이 전극일 수 있다.
일부 실시 예에서, 본 명세서에서 사용되는 "전면부"라는 용어는 디스플레이를 포함하는 모바일 장치의 측면을 지칭할 수 있는 반면, "후면부"라는 용어는 모바일 장치(1200)의 디스플레이가 없는 측면을 지칭할 수 있음에 유의해야 한다. 보다 구체적으로, 커버(1105)의 후면부는 설치될 때 모바일 장치(1200)로부터 커버(1105)를 제거할 필요 없이 바깥쪽으로, 즉 사용자에 의해 결합될 수 있다.
제한되지 않는 예로서, 커버 센서 어셈블리(1100)에서 사용될 수 있는 생리적 센서들(1110)은 예를 들어 말초 모세 혈관 산소 포화도(SpO2)의 측정 및/또는 심박수를 측정하기 위한 산소 포화 센서(예를 들어 생리적 센서 (1110A)), 체 조성 결정(예를 들어 제 지방 체중 및/또는 체지방/지방 체중을 측정하기 위한 전신 수분) 및/또는 심전도(ECG), 근전도(EMG) 및 또는 뇌전도(EEG)를 얻기 위한 심장 활동을 결정하기 위한 센서 어레이(예를 들어 생리적 센서들(1110B-1110D))을 포함할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 것처럼, 체온 및/또는 피부 온도 측정을 위한 비접촉 또는 접촉 기반 온도 센서(1110F 및 1110FA)는 커버(1105)의 전면부에 위치할 수 있다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 온도 센서(1110F 및 1110FA)는 온도 검증 센서 (1120F)와 관련하여 사용될 수 있다.
비 접촉 온도 센서(1110F 및 1110FA)는 예를 들어 적외선(IR) 센서로 구현될 수 있다. 이러한 IR 기반 온도 센서는 적외선을 적외선 센서의 디텍터(미도시) 상에 IR 방사를 포커싱하기 위한 렌즈 또는 렌즈 배열(미도시)을 포함할 수 있다. 디텍터는 입사 에너지의 적어도 일부를 주변 온도 변화를 보상한 후 온도 단위로 표시할 수 있는 전기적 또는 광학적 신호로 변환한다. 전자기 스펙트럼의 측정된 IR 부분은 예를 들어 0.7 ㎛ 내지 20 ㎛ 파장 범위일 수 있다.
접촉식 온도 센서(1110F 및 1110FA)는 열전대 기반 온도 센서에 의해 구현 될 수 있다.
예를 들어 사용자의 이마 또는 목과 같이 사용자의 신체 부위의 조직에 대해 예를 들어 온도 센서(1110F 및 1110FA)를 작동 가능하게 위치시킴으로써 사용자의 피부 온도의 즉각적인 값이 결정될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 피부 온도를 나타내는 값은 IR 기반 온도 센서(1110F, 1110FA)를 디텍터가 사용자의 이마 또는 목의 피부와 마주보도록 배치하거나 접촉 기반 온도 센서를 사용자의 이마나 목의 피부에 접촉함으로써 얻을 수 있다.
몸 중심부 체온의 측정은 사용자 신체의 여러 영역에 대해 온도 센서(1110F 및 1110FA)를 슬라이딩시키고 측정된 값들에서 최대 값을 선택하여 얻을 수 있다. 최대 값은 몸 중심부 체온으로 간주될 수 있다. 또한, 일 실시 예에서, 도 1c 및 도 2b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 커버 센서 어셈블리(1100)는 예를 들어 혈중 콜레스테롤 및/또는 혈중 글루코스 및/또는 혈액형을 결정하기 위해 테스트 스트립(1111H)을 삽입 가능하도록 커버(1105)의 측벽에 인터페이스를 가질 수 있는 센서(1110G)를 더 포함할 수 있다. 모니터링 시스템(1000)은 예를 들어 동일한 인터페이스를 통해 또는 각각의 글루코스 판독 인터페이스 및 콜레스테롤 판독 인터페이스를 통해 단일 테스트 스트립으로부터 글루코스 및 콜레스테롤 레벨 모두를 결정 가능하게 작동할 수 있다.
일 실시예에서, 모니터링 엔진(1500)은 생리적 센서(1110G)(글루코스 또는 콜레스테롤 테스트 스트립)과 결합된 테스트 스트립의 종류를 결정하기 위해 동작할 수 있다.
글루코스 측정에 사용되는 센서는 포도당 농도를 전압 또는 전류 신호로 변환하는 것을 기반으로 할 수 있다. 따라서, 스트립은 전류 측정을 가능하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 글루코스 측정용 센서의 일부분은 과산화수소가 전기 분해되는 전기 회로의 일부분을 형성하는 백금 및 은 전극을 포함할 수 있다. 과산화수소는 글루코스 산화막 상에서 글루코스가 산화된 결과 생성된다. 회로를 통과하는 전류로 과산화수소의 농도를 측정할 수 있으며, 결과적으로 과산화수소 농도는 테스트 스트립의 혈액 샘플에서 글루코스 농도를 나타낸다.
일 실시 예에서, 생리적 센서(1110)는 혈장, 비 침습 혈당, 비 침습 혈압, 혈류 속도 및/또는 신체 임피던스 분석기의 레벨에 관한 값들을 얻도록 동작할 수 있다. 일 실시예에서, 혈압의 경향은 광전용적맥파(Photoplethysmograph, PPG) 및 ECG 신호로부터 얻어진 신호들을 이용하여 얻어진 맥파 전달 시간 (Pulse Transit Time, PTT)에 기초하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 커버 센서 어셈블리(1100)의 일부 생리적 및/또는 검증 센서(1110 및/또는 1120)는 하나 또는 복수의 가속도계, 커버(1105) 및/또는 모바일 장치(1200)에 가해지는 비틀림력 및/또는 굽힘력을 측정하기 위한 토크 센서들, 기압계, 근전 센서들, 고도계, 자력계, 광 센서, 터치 스크린 센서, GPS 수신기, 온도 센서, 습도 센서 및/또는 전면 및/또는 후면 카메라일 수 있다. 일 실시예에서, 낙상 검출기, 즉 모바일 장치 및/또는 커버 센서 어셈블리에 의해 충격을 식별하는 검출기를 구현하기 위해 가속도계가 사용될 수 있다.
또 다른 예에서, 모니터링 시스템(1000)은 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)에 포함될 수 있는 생리적 센서 및/또는 검증 센서를 포함할 수 있다. 모바일 장치(1200)의 생리적 센서 및/또는 검증 센서는 예를 들어 모바일 장치의 관성 센서 및/또는 비 관성 센서에 의해 구현될 수 있다. 관성 센서는 예를 들어 가속도계 및/또는 자이로 스코프 및/또는 토크 센서를 포함할 수 있다. 모바일 장치(1200)의 비 관성 센서는 예를 들어 하나 이상의 기압계, 근접 센서, 고도계, 자력계, 광 센서, 터치 스크린 센서, GPS 수신기, 온도 센서, 기압계, 모바일 장치에 인가되는 비틀림력 및/또는 굽힘력을 측정하는 토크 센서, 습도 센서 및/또는 전방 및/또는 후면 카메라위한 센서를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함되거나 모바일 장치(1200)에 포함되는 센서들로 구성된 부분은 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다. 따라서, 일 실시예에서, 특정의 유사하거나 동일한 기능을 갖는 복수의 센서 중 제1 센서는 모바일 장치(1200)에 포함될 수 있고, 반면에 특정 기능을 갖는 복수의 센서 중 제2 센서는 추가로 포함될 수 있거나 커버 센서 어셈블리(1100)의 일부분일 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에서 모바일 장치(1200)의 외부에 있는 것으로 나열되거나 지칭된 센서는 다른 실시예에서는 모바일 장치(1200)에 포함될 수 있거나 그 반대일 수도 있다. 그러나, 본 명세서에서 이미 지시된 바와 같이, 일 실시예에서, 모바일 장치(1200)는 생리적 센서들 및 검증 센서들(1110 및 1120)이 없을 수 있고 모두 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함될 수도 있다.
일 실시 예에서, 산소 포화 센서 및/또는 심장 박동수의 측정을 위해 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함된 생리적 센서(1110A)는 각각 광(예를 들어 파장 600nm 내지 1300nm 범위의 복수 파장 또는 단일 파장) 방출 및 사용자의 신체 말단(예를 들어 손가락)에 의해 반사된 광을 검출하기 위한 광-광원-광 디텍터 어셈블리를 포함하는 광전용적맥파기에 의해 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 반사 기술은 예를 들어 산소 포화도 센서 및/또는 심박수/맥박수의 측정을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 광원 및 광 디텍터는 동일한 표면, 예를 들어 커버(1105)의 후면부에 위치된다.
본 명세서에서 이미 간략하게 언급된 바와 같이, 생리적 센서(1110B-1110D)는 금속성 패드 또는 전극을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서들(1110B-1110D) 중 2개는 서로 멀리 떨어진 위치에 있는 인체의 2개의 조직 영역들 사이의 전기적 파라미터(예를 들어, 임피던스 또는 도전율)를 측정함으로써 신체 조성을 결정하는데 사용될 수 있다. 따라서, 신체 조성 결정은 생체 전기 임피던스 분석 (Bioelectrical Impedance Analysis, BIA)의 원리에 기반하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 사용자는 체지방 농도를 유도하기 위해 두 영역 사이의 인체에 의해 부과된 임피던스를 나타내는 전기적 파라미터 값을 결정하기 위해, 생리적 센서(1110B)의 제1 전극에 손가락(예를 들면, 검지 손가락)의 피부를 접촉하고, 동시에 발가락을 제2 전극에 접촉할 수 있다. 보다 구체적으로는, 신체 조성은 작은 전류(예를 들어, 0.4-0.8 mA 범위)의 교류를 조직 내로 주입함으로써 결정될 수 있다. 측정된 전압차는 임피던스로 변환된다. 따라서, 측정된 전압과 임피던스는 교류 전류의 주파수(예를 들어, 40-50 kHz) 및 임피던스가 측정되는 사람의 체중, 성별, 신장, 연령을 포함하는 많은 인자에 의존한다. 위에서 언급된 인자들은 조직 자체의 저항력과 피부막의 정전용량, 조직(tissue) 인터페이스 및 비 이온 조직으로 인해 조직 리액턴스 및 조직 자체의 저항에 영향을 준다. 측정된 저항은 근육 조직의 저항과 대략적으로 같은 것으로 간주 될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 금속 접촉부를 포함하는 생리적 센서들(1110B-1110D)는 ECG, EMG 및/또는 EEG 신호를 얻기 위해서 생체 전위(bio-potential) 측정에 기반해 전기적 신체 활동을 모니터링하는 용도로 추가적 또는 대안적으로 이용될 수 있다. 예를 들어 ECG 값을 얻으려면 생리적 센서(1110B-1110D)를 "사지 리드(Leads)"또는 "증강된 사지 리드"를 얻기 위해 사지와 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 이른바 "Eindhoven 삼각형(Triangle)" 방식의 접촉을 만들기 위해서 사용자의 두 손 중 하나의 손가락을 제1 생리적 센서(1110B)의 전극과 접촉할 수 있고, 반면에 사용자의 다른 손의 손가락은 제2 생리적 센서(1110C)의 전극에 접촉시키고, 동시에 사용자 손 중 어느 하나의 제3 손가락을 제3 생리적 센서(1110D)의 전극에 접촉시킬 수 있다. 이는, 예를 들어 심박수 측정 및/또는 심계 항진(Tachycardia), 서맥(Bradycardia), 심정지(Pause) 및/또는 심방 세동(Atrial Fibrillation, AF)을 포함하는 심장 부정맥(Cardiac Arrhythmia)의 검출을 위해 ECG 값을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 심박 변이(HRV) 파라미터가 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 임피던스 측정은 예를 들어, 사용자가 손가락과 발가락을 동시에 접촉시키는 생리적 센서들(1110) 중 서로 다른 2개의 생체 센서(1110B-1110D)를 사용하여 수행될 수 있다.
EMG 신호들은 또한 생리적 센서들(1110B-1110D)의 전극들을 통해서 얻어질 수 있다. 예를 들어, 사용자의 두 손가락 사이의 척측수근굴근(Flexor Carpi Muscle)의 EMG 신호들은 사용자가 이웃하는 해당 두 손가락을 생리적 센서들(1110B-1110D)의 두 개 전극에 위치시킨 동안에 측정될 수 있다.
도 3을 통해 다른 실시예를 설명한다. 일 실시예에서, 센서들(lllOB'-ll1OD')은 각각 센서 전극 어레이(미도시)의 일 부분으로 구현될 수 있다. 센서 전극 어레이는 예를 들어, 열 - 행 형태의 "전극 - 픽셀" 배열의 복수 개의 개별적인 도전 소자들(1112)을 포함할 수 있다. 다르게는, 도전 소자들(1112)의 어레이는 육각형의 도전 소자들(1112)의 픽셀 그리드에 따라 배치될 수 있다. 어느 경우에나 전극 - 픽셀은 각각 전기적으로(예를 들면, 갈바닉 방식) 분리될 수 있으므로, 사용자는 각각 2개 또는 3개의 상이한 신체 부분(예를 들어, 손가락들(2000A 및 2000B))을 센서 전극 어레이의 임의의 2개 또는 3개의 영역에 동시에 접촉함으로써, 픽셀 어레이가 체 조성 및/또는 전기적 활동에 관한 정보를 유도할 수 있다. 각 영역은 복수의 전도성 소자들(1112) 세트를 포함할 수 있다. 따라서, 센서 전극 어레이에 접촉하는 신체의 제1 부분 및 제2 부분은 각각의 생리적 센서들(1110B' 및 1110C')(음영 처리된 도전 소자들)을 형성하게 되고 각 센서는 센서 전극 어레이의 복수의 전극을 포함한다. 음영 처리되지 않은 소자들은 사용자의 손가락(2000A 및 2000B)에 관여되지 않는다. 도전 소자들(1112)은 연속적으로 도전을 측정하기 위해 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함된 프로세서와 동작 가능하게 결합되고, 서로 다른 생리적 센서들(1110B' 및 1110D')의 생성을 제어한다. 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함된 프로세서에 대한 특정 참조는 도 4와 관련하여 설명될 것이다.
요약하면, 커버 센서 어셈블리는 내부에 어레이 형태로 결합된 도전성 소자들을 포함하며, 각 도전성 소자들은 다른 도전성 소자들로부터 전기적으로 절연되어, 도전성 소자들의 서브 그룹이 서로 전기적으로 결합될 때 (예를 들어, 손가락 2000A) 상기 서브 그룹은 제1 생리적 센서(1110B')로서 동작한다. 생리적 데이터 획득 모듈은 상기 제1 생리적 센서가 수신한 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 설정된다.
도전성 소자들의 제2 서브 그룹은 도전성 센서들의 제2 서브 그룹이 전기적으로 연결될 때(예를 들어, 손가락(2000B)으로) 제2 생리적 센서(1110C')로서 동작하고, 생리적 데이터 획득 모듈은 제1 생리적 센서 (1110B') 및 제2 생리적 센서(1110C')에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 채택된다. 선택적으로는, 세번째 손가락(미도시)은 제3 생리적 센서(1110D')로서 동작하는 제3 서브 그룹을 형성할 수 있다.
[검증 센서]
본 명세서에서 이미 간략하게 설명된 것처럼, 커버 센서 어셈블리(1100)는 생리적 센서(1110)에 의해 실행되는 생리적 파라미터 측정의 유효성 상태를 제어하기 위한 검증 센서(1120)를 포함할 수 있다. 의료 전문가가 아닌 일상적인 사용자의 경우 가장 큰 문제 중 하나는 의료 기기의 잘못된 사용이다. 이러한 이유로, 가정용 장치는 '잘못의 확인(Idiot Proof)'을 할 수 있어야 한다. 본 시스템의 장치는 스마트폰의 커버(자켓)에 통합된 생리적 센서를 제공할 뿐만 아니라 사용자가 손가락을 정확한 위치에 놓고 정확한 압력을 가하도록 하고 손가락에 땀이 없는 것을 확인하는 추가적인 검증 센서를 포함한다. 이러한 검증 센서(1120)의 제한되지 않는 예로서 압력 센서, 포스(Force) 센서, 온도 센서, 임피던스 센서, 전전 용량형 센서, 토크 센서, 가속도계, 기압계, 광 센서 및/또는 습도 센서가 포함될 수 있다.
도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 커버 센서 어셈블리(1100)의 광전용적맥파 센서(PPG센서, 1110A)는 예를 들어 사용자 손가락의 일 영역에서 산소포화도(SpO2)를 측정하기 위해 광전용적맥파와 작동 가능하도록 연결되어 일 실시예로서 광전용적맥파 센서의 옆에 위치할 수 있는 압력센서로 구현되는 검증 센서와 결합하여 구현될 수 있다(예를 들면, 압력 센서(1120A)에 대해 센서(1110A)가 눌리게 센서 상에 손가락을 위치시킬 수 있도록 상기 손가락의 다른 영역이 압력 센서나 센서(1110A) 하부에 위치한 압력센서와 동시에 연결될 수 있다). 일 실시예에서, 압력 센서(1120A)는 광전용적맥파 센서 아래에 위치할 수 있다. 어느 하나의 실시예에서, 광전용적맥파 센서(1110A) 상의 손가락으로 가해지는 압력의 크기는 압력 센서(1120A) 상에 손가락에 의해 가해지는 압력과 실질적으로 동일할 수 있다고 가정한다.
일 실시예에서, 사용자에 의해 가해지도록 요구될 수 있는 압력은 양수(예를 들어
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> 0 mmHg)일수 있으나 사용자의 이완기 혈압(예를 들어, < 30 mmHg 또는 < 60 mmHg) 보다는 작을 수 있다. 일 실시예에서, 인가된 압력은 최적 기준(Gold Standard) 이완기 압력의 80 % 또는 그보다 낮을 수 있다.
일 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 검증 센서들(1120)을 가진 커버 센서 어셈블리(1100)는 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)와 동작 가능하도록 연결될 수 있다. 모니터링 시스템(1000)은 생리적 센서(1110)와 연결되어 관련된 신체 부위의 정확한 위치 선정을 확인하기 위한 시각적 도구를 제공함으로써, 모니터링 방법, 프로세스 및/또는 동작의 구현을 가능하도록 동작할 수 있다. 검증 센서(들)(1120)는 알림 방법으로 모바일 장치의 디스플레이에 시각적으로 표시하는 형태로 압력, 광, 온도 등과 같은 센서 데이터를 제공한다. 예를 들어, 모바일 장치의 응용 프로그램은 사용자가 정확한 압력을 가하는지 알 수 있도록, 적절한 양의 압력(예를 들면, 포인터가 녹색 영역에 있을 때) 또는 잘못된 양의 압력(예를 들면, 포인터가 적색 영역에 있을 때)을 알려주는 포인터와 함께 적색부터 녹색 스케일로 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자의 손가락에 의해 가해지는 압력이 특정 범위 내에 있음을 보장하는 것 외에도, 사용자의 손가락의 광전용적맥파에 대한 상대 위치가 서로 다른 위치로 인해 반복된 측정에서 편차가 발생하는 것을 감소시키거나 제거하기 위해서, 광용적맥파에 대한 사용자 손가락의 상대적 위치는 반복된 측정에 대해 실질적으로 동일해야 한다. 따라서, 일 실시예로 광전용적맥파 센서(1110A)는 위치 센서 배치(1120B)에 상대적으로 광전용적맥파에 접촉되는 신체 부분(예를 들어, 손가락)의 위치 및 방향을 감지하도록 설정된 위치 센서 배치(1120B)에 의해 구현된 검증 센서와 함께 사용될 수 있다. 센서 (1110A)를 위치 센서 장치 (1120B)에 대해 상대적으로 이동시킨다.
이러한 위치 센서 배치(1120B)의 작동 원리는 예를 들어 신체의 임피던스 및/또는 정전용량(Capacitance)과 같은 전기적 파라미터의 측정에 기반할 수 있다. 하나 또는 복수의 위치 센서 배치(1120B) 각각은 예를 들어 각각의 하나 또는 그 이상의 생리적 센서(1110A-1110D) 및 선택적으로는 대응되는 검증 센서를 에워싸거나 둘러싸는 복수의 임피던스 센서 소자들 또는 정전용량 센서 소자들(1120B)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 정해진 위치 센서 배치(1120B)의 복수의 센서 소자들(1120B)은 생리적 센서(1110B)를 둘러쌀 수 있다. "둘러싼(Encircling)" 센서 소자에 의한 임피던스 또는 정전용량의 측정은 해당 센서 소자와 인체 조직의 접촉을 의미할 수 있다. 반대로, 임피던스 또는 정전용량이 측정되지 않는 것은 해당 "둘러 싼" 센서 소자와 인체 조직이 접촉하지 않은 것을 의미할 수 있다. 따라서, 예를 들어 임피던스 및/또는 정전용량 값이 기초하여, 생리적 센서(1110B)에 대한 사용자의 신체 부위(예를 들어, 손가락)의 위치에 관한 정보가 구해질 수 있다.
일 실시예에서, 광전용적맥파 센서(1110A)는 예를 들어 광전용적맥파(1110A)와 연결된 조직 영역의 온도에 의해 영향을 받을 수 있는 산소 포화도 농도의 변화를 보정하기 위해 온도 센서(미도시)에 의해 구현된 검증 센서와 결합하여 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 광전용적맥파 센서(1110A)는 예를 들어 주위 광량을 감지하기 위해 광 센서(미도시)에 의해 구현된 검증 센서와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 광전용적맥파 센서(1110A)가 너무 많은 빛에 노출되면, 광 센서에 의해 감지된 것과 유사하게 광전용적맥파 센서(1110A)에서 값을 읽을 수 없다. 일부 실시 예에서, 커버 센서 어셈블리(1100)와 작동 가능하게 결합된 컴퓨터화된 모바일 장치(1200) 상에서 작동하는 응용 프로그램(Application)은 응용 프로그램을 정확하게 위치시키기 위해 알림 및/또는 지시 사항들을 디스플레이할 것이다. 예를 들어, 사용자는 광전용적맥파 센서(1110A) 위로 손가락의 위치를 재조정하도록 지시 받으며, 결과적으로 광 센서를 적절하게 덮게 되어 주변 광이 측정을 방해하지 않게 된다.
일 실시예에서, ECG, EMG 및/또는 EEG 신호를 얻기 위해 전기 신체 활동을 측정하도록 동작하는 센서들(1110B-1110D)은, 예를 들어 획득된 ECG, EMG 및/또는 EEG의 유효성을 결정하기 위해 컨덕턴스(Conductance) 센서에 의해 구체화된 검증 센서와 함께 이용될 수 있다. 이러한 컨덕턴스 센서는 피부 습도, 생물학적 조직과 전극 사이의 접촉 영역의 크기 및/또는 센서들(1110B-1110D)에 포함된 전극에 접촉된 사용자의 신체 부위(예를 들어, 손가락)에 의해 가해지는 압력의 크기를 결정할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 모니터링 엔진(1500)은 예를 들어 사용자에게 상응하는 지시를 함으로써 신체 부분의 조직에 대한 온도 센서(1110F 및 1110FA)의 정확한 위치를 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, IR-기반 온도 센서(1110F 및 1110FA)와 관련하여, 모니터링 엔진(1500)은 신뢰성 있는 온도 측정을 보장하기 위해 조직이 충분히 높은 밀도의 혈액 세포를 포함하는지 여부를 결정 가능하도록 동작할 수 있다. 온도를 측정하는 동안, 온도를 의미하는 획득 신호는 (피부 온도가 측정되는 동안) 중심 온도의 정확한 측정치를 제공하기 위해 모니터링 엔진(1500)에 의해 분석된다.
온도 센서(1110F 및 1110FA)는 IR 기반 또는 접촉 기반 온도 센서 (1110F 및 1110FA)의 위치 요구 사항과 신체 또는 피부 온도가 측정되는 조직 영역이 잘 맞는지를 보장하기 위해 온도 검증 센서(1120F 및 1110FA)와 함께 사용될 수 있다.
온도 검증 센서(1120F)는 예를 들어, IR 온도 센서와 함께 작동하는 갈바닉 피부 응답(Galvanic Skin Response, GSR) 센서에 의해 구현될 수 있으며, 이는 손가락 또는 손이 땀으로 젖지 않았는지를 확인한다. 손 또는 손가락이 땀에 젖으면 IR센서가 측정한 값이 잘못된 것일 수 있다.
온도 검증 센서(1120F)는 예를 들어 접촉 센서 및/또는 근접 센서에 의해 구현될 수 있다. 이러한 접촉 센서의 작동 원리는 예를 들어 전기 접점(미도시) 사이의 임피던스 및/또는 정전용량을 결정하는 것과 같은 전기적 파라미터에 기반할 수 있다. 또 다른 예로는, 근접 센서는 손가락(또는 다른 신체 부위)이 센서 상에 (온도 판독을 왜곡하는) 다른 각도가 아니라 평평한 각도로 놓여지도록, IR 센서와의 마찰 결합에서 손가락의 각도를 측정할 수 있다.
이제 도 9a 내지 도 9c를 간단히 참조하여 설명한다. 도 9a는 커버 센서 어셈블리(1100) 안에 결합될 수 있는 온도 센서(1110H)의 예시적인 실시예이다. 예시적인 실시예에서 온도 센서(1110H)는 전술한 것과 같이 체온을 감지하기 위한 적외선 센서(1110H)를 포함하는 하우징(H) 내에 수용된다. 하우징(H)은 IR 센서(1110H) 외에, 예를 들어 IR 센서의 각 측면에 하나씩 위치하는 2개의 근접 센서(1120C)를 더 포함한다. 근접 센서는 원하는 신체 부위(예를 들어, 손가락)가 IR 센서(1110H)에 대해 다른 각도가 아니라 동일 평면에(평평하게) 위치하도록 보장하는 검증 센서로서 작용한다.
각각의 근접 센서들(1120C)은 센서와 감지된 표면 사이의 거리를 측정한다. 도 9b를 보면, 온도 센서(1110H)의 하우징은 측정하려는 목적물의 표면과 동일 평면 상에 있는(평평한) 면과 기울어진 각도로 잘못 설정되어 있다. 만약 IR 센서가 그림에 나온 각도로 설정되어 있을 때 온도 값을 얻으면, 센서로부터 얻어진 값은 사용자의 생리적 데이터를 적절하게 반영할 수 없을 것이다. 제1 근접 센서(1120C1)가 센서와 측정하려는 표면 사이에 거리가 d1으로 측정되고 다른 제2 근접 센서(1120C2)와 측정하려는 표면 사이에 거리가 d2로 측정되며, d1이 d2보다 미리 정해진 것보다 크거나 작다면, 커버 센서 어셈블리 내의 프로세서는 IR 센서(1110H)가 원하는 만큼 측정하려는 표면에 대해 완전히 또는 충분히 평평하지 않다고 판단할 수 있다. 일 실시예에서, 해당 장치는 그러한 상황에서는 센서 값을 획득하지 않을 것이다. 다른 실시예에서는 해당 장치는 추가적으로 또는 대안적으로 장치가 정확히 위치하지 않는다는 알림을 표시한다.
도 9c는 도 9a 및 도 9b의 온도 센서(1110H)가 표면 S에 대해 수직이나, 해당 표면으로부터 떨어져 있는 것을 보여준다. 제1 근접센서(1120C1) 및 제2 근접센서(1120C2) 각각은 해당 표면과 각 근접 센서 사이의 거리에 해당하는 근접 센서의 값을 제공한다. 만약 각 센서의 값들이 서로 동일하다면, 해당 장치가 적절한 각도에 있다고 판단된다. 만약 센서의 값들이 미리 정해진 범위 내에 있으면, 센서는 원하는 값을 획득할 수 있을 정도로 측정하려는 표면 S에 충분히 가깝다. 잠재적으로는, 측정하려는 표면 S는 평평하지 않거나, 살짝 기울어져 있을 수 있다. 그런 경우, 프로세서(1130)가 제1 근접 센서(1120C1)의 값과 제2 근접 센서(1120C2)의 값을 비교할 때, 프로세서는 센서 데이터 값들 사이의 약간의 미리 정해진 정도의 차이만 허용한다.
첫 번째 사용 이전에, 온도 센서들(1110F 및 1110FA)은 인체 피부 방사(Emission) 및 인체 부위(예를 들어, 구강 온도 또는 혈액 온도)에 따라 사용자마다 보정(Calibration)될 수 있다. 모든 생리적 체온 범위를 포괄하는 체온 값을 가진 피험자들이 포함된 임상 검사 중에는 보정을 수행해야 한다.
일 실시예에서, 모니터링 시스템(1000)은 오직 검증 센서(들)에 기반해 생리적 파라미터들이 유효하다고 판단된 생리적 센서들(1110)(광전용적맥파 센서(1110A), 생체 전위 센서들(1110B-1110D))로부터 수신된 값들을 나타내는 데이터들만 처리하도록 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템(1000)은 판단된 값(들)이 유효하거나 유효하지 않은지에 대해 사용자에게 알려주는 출력을 표시한다. 선택적으로는, 해당 출력은 사용자에게 측정을 다시 해야 한다는 것을 알려줄 수도 있다. 바람직하게는, 해당 출력은 위에서 언급된 커버 어셈블리(1100)와 동작적으로 연결된 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)의 디스플레이 상에 표시된다. 대안적으로 또는 추가적으로는 커버 센서 어셈블리(1100)는 센서 값 획득이 성공/유효한지(예를 들어 녹색 LED 불을 켬) 또는 실패/유효하지 않은지((예를 들어 적색 LED 불을 켬)를 표시하는 하나 또는 복수의 LED들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 다른 파라미터들은 단일 센서 위치에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 광전용적맥파(1110A)는 심박수, 주변 산소 포화도 및/또는 이완기 혈압의 측정을 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 광전용적맥파(1110A)에서 측정된 심박수 값들은 ECG 파형으로부터 유도된 심박수 값들과 비교될 수 있다. 일 실시예에서, 결정된 유효성 정도에 따라 광전용적맥파(1110A)에서 측정된 심박수는 사용자에게 디스플레이되거나, ECG 파형에서 유도된 심박수가 사용자에게 디스플레이될 수 있다. 일 실시예에서, 결정된 유효성 정도에 따라, 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해서 ECG 신호들로부터 유도된 심박수 및 광전용적맥파(1110A)에서 유도된 심박수에 서로 다른 가중치들이 할당될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 하드웨어 컴포넌트들(Components)은 생리적 센서 및 검증 센서에 의해 공유될 수 있다. 예를 들어, 센서들(1110A 및 1110B)의 전극들은 생체 임피던스 측정들에 사용될 수 있고, 동시에 센서들과 신체 부위의 접촉이 물리적 파라미터 값들의 유효성 결정을 담보하는 요구사항을 만족시키는지 판단하기 위해서, 생리적 센서들(1110A 및 1110B)과 연결되어 있는 신체 부위들의 접촉 사이의 컨덕턴스 결정에도 사용될 수 있다.
스트레스 지표:
일 실시예에서, 시스템(1000)은 사용자에게 본 명세서에서 스트레스 지표 값(SI)으로 지칭될 수 있는 사용자의 스트레스 레벨에 대한 지표를 제공할 수 있다. SI값은 예를 들어 동일한 모니터링 시작의 타임 스탬프(Time Stamp, 예를 들어, 오전 11:00)를 갖는 모니터링된 시간 간격(예를 들어, 30초) 동안의 복수의 생리적 파라미터들에 대해 즉각적인 값들을 판단함으로써 얻어질 수 있다. 사용자의 SI 값으로부터 유도되기 위해 판단된 생리적 파라미터 값들은, 예를 들어, 생체 임피던스, 피부 온도, 심박수 및/또는 일정 시간 주기 동안에 얻어진 ECG 신호에 의해 대표되는 사용자의 심장 활동 파라미터들을 포함할 수 있다. 판단된 생리적 파라미터 값들은 상기 모니터링 시간 주기 동안에 사용자의 스트레스 레벨 지표일 수 있는 값을 얻기 위해 융합될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 것처럼, "융합(Fusion)"은 예시적으로는 2개 또는 그 이상의 측정되거나 계산된 파라미터들과 스트레스 응답 사이의 관계를 발견하기 위해 교사(Supervised) 머신러닝 알고리듬에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 생체 자기 제어(Biofeedback) 과정이 사용자의 SI 값을 결정하기 위해 수행될 수 있다. 생체 자기 제어 과정은 사용자에게 흥분시키기 위한 자극을 가하거나 그 반대로 이완시키기 위한 진정용 입력을 가하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 입력은 본 명세서에서 "생체 자기 제어 입력"으로 지칭될 수 있다. 사용자의 생체 자기 제어 입력에 대한 개별적인 응답(Individual Response)은 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 생리적 파라미터들의 값에서 변이(Variation)를 결정함으로써 판단될 수 있다. 변이는 생리적 파라미터 값의 감소 또는 증가하는 정도를 측정함으로써 결정될 수 있다. 그러한 생체 자기 제어 입력에 응답하는 생리적 값 들에서 측정된 변이에 기반하여, 사용자의 SI 값이 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 생체 자기 제어 입력에 대한 응답적인 생리적 파라미터 값의 변이는 동일한 생체 자기 제어 입력의 대상이었던 외부 사용자의 생리적 파라미터 값의 변이 및/또는 다른 테스트 상황의 동일한 사용자의 생리적 파라미터 값의 변이에 대해서 비교될 수 있다. 진정시키는 생체 자기 제어 입력은 예를 들어, 사람을 이완시키는 효과를 갖는 것으로 여겨지는 일련의 영상들, 동영상 및/또는 소리(Audio)를 포함할 수 있다. 반대로 자극적인 생체 자기 제어 입력은 사람을 흥분시키는 효과가 있는 것으로 여겨지는 일련의 영상들, 동영상 및/또는 소리를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 생체 자기 제어 입력에 대한 사용자의 응답을 기술하는 데이터는 사용자의 개인화된 스트레스-반응(Stress-Response) 프로파일을 얻거나 "습득(Learn)"하기 위해 축적될 수 있다. 상기 사용자의 스트레스-반응 프로파일은 사용자의 SI 값을 결정하기 위한 기반 또는 참고용으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 사용자는 사용자를 평온하게 하는 복수의 자극을 사용자에게 가하는 것을 포함하는 생체 자기 제어 테스트에 여러 번(예를 들어, 순차적으로) 노출될 수 있다. 그러한 차분함을 유도하는 자극은 진정 음악, 이완 운동(예를 들면, 천천히 숨쉬기)에 대한 지침을 포함할 수 있다. 게다가, 차분함을 유도하는 자극이 완료된 후, 사용자는 스트레스 레벨을 상승시키는 자극을 받을 수 있다. 그러한 스트레스-유도 자극은 사용자에게 풀 수 없는 수학 문제를 풀게 하는 것을 포함할 수 있다. 그 후, 사용자의 진정-유도 및 스트레스-유도 자극에 대한 사용자의 각각의 반응을 설명하는 두 세트의 데이터를 얻기 위해, 사용자의 생리적 반응은 상기 생체 자기 제어 테스트가 상기 사용자에게 진정 유도 자극인지 또는 스트레스 유도 자극인지에 따라 분류되거나 그룹화될 수 있다. 상기 두 세트의 데이터에 기반하여, 사용자의 자극-반응 또는 생체 자기 제어 프로파일이 유도될 수 있다. 스트레스 "지점(Spot)" 측정은 사용자의 자극-반응 또는 생체 자기 제어 프로파일을 참고한 사용자의 스트레스 레벨을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 생체 자기 제어 입력에 대한 복수의 사용자 응답의 개별 응답을 기술하는 데이터는 복수의 사용자 각각에 대한 개인화 된 스트레스-반응 프로파일을 획득 또는 "습득"하도록 축적될 수 있다. 복수의 사용자 각각의 개인화된 스트레스-반응 프로파일은 스트레스-반응 프로파일 놈(Norm)(예를 들어, 각각의 생리적 파라미터 값들의 변이에서 정규화된 가우시안(Gaussian) 분포에 의해 표현됨)을 결정하기 위한 기초로서 작용할 수 있다. 사용자의 개별적인 반응(예를 들어, 스트레스 프로파일)은 상기 사용자의 SI 값을 결정하기 위한 정규화된 스트레스-반응 프로파일에 대해 비교될 수 있다.
일 실시예에서, 진정 유도 및 스트레스 유도 자극에 대한 사용자의 반응은 커버 센서 어셈블리(1100) 및/또는 모바일 장치(1200)에 포함된 마이크(Microphone, 미도시)를 통해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 사용자의 발화는 그러한 마이크에 의해 수신되어 발화를 기술하는 전기적 또는 광학적 신호로 변환될 수 있다. 이러한 발화 관련 신호들은 발화와 관련된 값을 결정하기 위해 모니터링 엔진(1500)에 의해 처리될 수 있고, 해당 값은 사용자의 심리적 스트레스 레벨을 나타낸다.
일 실시예에서, 모니터링 시스템(1000)은 거짓말 탐지기로 기능하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 심박수, 피부 전도도, 광전용적맥파 신호의 진폭 및 그것과 유사한 측정된 생리적 파라미터에 기반하여, 모니터링 엔진(1500)은 검사중인 개인이 거짓말을 하고 있을 가능성을 나타내는 점수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 증가된 피부 전도도는 과도한 발한(發汗)을 나타낼 수 있고, 이는 결과적으로 개인이 거짓말을 하는 지표로 여겨질 수 있다. 유사하게, 비교적으로 증가된 심박수는 또한 개인이 거짓말을 하는 지표로 여겨질 수 있다. 반대로, 심박수 및/또는 피부 전도도의 비 실질적인 변화 또는 감소는 개인이 진실하다는 지표일 수 있다.
일 실시예에서, 체온과 같은 측정된 생리적 파라미터들은, 선택적으로는 심박수와 결합되어, 여성 사용자의 배란 가능성에 대한 지표를 제공할 수 있다.
충전 중의 모바일 장치와 센서들 간의 전기 절연:
이제 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 설명한다. 일 실시예에 따르면, 모니터링 시스템(1000)은 모바일 디바이스(1200)의 내부 전원 장치(미도시)가 외부 전원(미도시)에 의해 충전되는 동안, 센서 어셈블리(1100)는 상기 외부 전원 공급 장치로부터 센서 어셈블리(1100)의 전극에 우연히 또는 의도적으로 접촉할 수 있는 사용자의 감전을 피할 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 생리적 파라미터 값들을 결정할 수 있는 동작 가능한 구성에서, 즉 모니터링 시스템(1000)이 "동작 모드"에 있을 때, 모니터링 시스템(1000)의 전기 스위치(미도시)는 커버 센서 조립체(1100)의 센서들 및 모바일 장치(1200)의 내부 전원 유닛(미도시) 간에 전기적 접촉을 제공하면서 제1 위치에 있게 된다. 이러한 방식으로, 내부 전원 장치는, 예를 들어, 커버 센서 어셈블리(1100)의 컴포넌트들뿐만 아니라 모바일 장치(1200)의 컴포넌트들에도 전력을 공급할 수 있다.
그러나, 모바일 장치(1200)가 외부 전원에 전기적으로 연결될 때, 상기 스위치는, 일 실시 예에서, 전원 공급 케이블(미도시)에 의해 다른 "연결 해제" 위치로 설정될 수 있다. 따라서 스위치는 "차단기(Disconnector)" 역할을 한다. 다른 위치에서, 모바일 장치(1200)(내부 전원 장치)의 전기적 컴포넌트들은 차단될 수 있고, 따라서 커버 센서 어셈블리(1100)의 전기적 컴포넌트들로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 따라서, 외부 전원 공급 장치를 이용한 모바일 장치(1200)의 내부 전원 장치의 충전 중에는 생리적 센서(1110)는 외부 전원 공급 장치(미도시)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 연결이 끊긴 상태에서는, 상기 스위치는 예를 들어 최대 4000 볼트까지 전기적으로 절연시킬 수 있다. 일 실시예에서, 상기 스위치 또는 커넥터는 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함될 수 있다.
예시적으로, 위에서 언급된 차단 동작은 도 6a 내지 도 6c에 도시된 차단기(3000)에 의해 수행될 수 있다. 차단기(3000)는 PCB 접점 열 'A'열(3000e)과 'B'열(3000d) 사이에서 전기를 절연시킨다. 차단기가 확장된 위치(도 5b에서와 같이)에 있을 때, 접점(3000e)은 유연성(Flexible) 접점(3000a)을 통해 접점(3000d)에 전기적으로 연결된다. (예를 들어, 전력 라인의) 전기 플러그가 삽입되어 "포크(Fork)" 또는 인두(Trowel)(3000c)를 밀면 섀시(Chassis)(3000b)에 고정된 유연성 접점(3000a)이 상승되어 접점(3000d)으로부터 분리된다.
예를 들어, 인체와 물리적으로 접촉하는 모든 장치와 전원 선 사이에 4kV의 절연이 필요한 의학적 응용에서 대형 절연 컴포넌트들(예를 들면, 광 커플러(Optocouplers)) 대신 차단기(3000)를 사용할 수 있다.
일 실시예에서, 커버 센서 어셈블리(1100)의 전자 컴포넌트들을 동작 시키는데 필요한 전류는 예를 들어 30mA이거나 그 이하일 수 있다. 일 실시예에서, 커버 센서 어셈블리(1100)의 전자 컴포넌트들에 전력을 공급하기위한 전류는 커버 센서 어셈블리(1100)의 파워 모듈(1180) 및/또는 모바일 장치(1200)의 파워 모듈(1280)로부터 공급될 수 있다.
대안적인 실시예가 도 6d 내지 도 6g에 도시된다.
도시된 실시예에서, 스위치 또는 커넥터(본 명세서에서 커플러(3100)로 언급됨)는 커버 센서 어셈블리(1100)에 포함될 수 있다. 오늘날 대부분의 핸드 헬드(Handheld) 모바일 장치에서, 전력 포트는 또한 데이터 포트이다. 상기 전원 코드는 벽 소켓과 같은 전용 에너지 소스 또는 데스크탑 컴퓨터 또는 노트북 컴퓨터와 같은 복합된 에너지 및 데이터 소스에 삽입될 수 있고, 상기 핸드 헬드 장치는 상기 대형 컴퓨터 장치의 주전원 또는 배터리로부터 전원을 끌어 쓰거나 상기 장치들 사이에서 데이터 통신을 할 수 있다.
이와 같이, 이중 목적 입출력(I/O) 포트를 위한 커넥터 또는 스위치는 에너지 소스로부터 센서를 분리할 수 있어야 하고, 동시에 데이터 커넥터가 결합된 채로 있도록 해야 한다. 예시적인 일 실시예에서, 커버 어셈블리는 컴퓨터화된 모바일 장치(예를 들어, 도 8c에 도시된 모바일 장치(1200)의 I/O 포트)의 전원/데이터 포트에 연결되거나 그렇지 않으면 전기적으로 접촉하는 I/O 커플러(3100)를 포함한다. 컴퓨터화된 모바일 장치들의 일반적인 두가지 예를 들면, iPhone® 및 AndroidTM 운영 체제를 이용하는 Samsung®의 장치들과 같은 스마트폰들을 들 수 있다. 대부분의 Samsung 스마트폰들이 마이크로 USB 포트를 가지고 있는 반면에, 상기 iPhone은 독(Dock) 커넥터나 Apple Lightning® 커넥터 포트를 포함한다.
예시적인 일 실시예에서, 커버 어셈블리(1100)는 I/O 포트를 통해 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)에 커버 어셈블리(1100)를 전기적으로 결합하도록 채택된 어댑터(Adaptor)를 포함한다. 상기 어댑터(예를 들어, 커플러(3100))는 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)의 암형 포트(female port)(소켓)에 삽입되는 수형 커넥터(male connector)(플러그)일 수 있다. 커버 어셈블리(1100)는 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)의 배터리로부터 전력을 끌어 쓸 뿐만 아니라 상기 장치와 전자적 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
동일한 또는 다른 실시예에서, 상기 어댑터는 상기 커버 어셈블리(1100)의 외부에 암형 커넥터(female connector)(소켓)를 [더] 갖는다. 암형 커넥터는 일체형 모바일 장치 I/O 포트를 위한 확장 포트로서 역할을 하며, 상기 모바일 장치의 I/O 포트처럼 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)에 동일한 데이터 및 전력 기능을 제공한다. 전원/데이터 케이블은 어댑터의 상기 소켓 말단에 삽입되며, 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)에 대한 전원 및 데이터 연결을 용이하게 한다. 혁신적인 커플러(3100) 서버는 전원/데이터 케이블과 커버 어셈블리(1100) 사이에서 전원 스위치 또는 "디커플러(Decoupler)"로 기능한다.
도 6d에 도시된 것처럼, 커넥터 헤드(60)는 전력/데이터 코드(미도시)에 결합된다. 커넥터 헤드(60)는 커플러(3100)에 인접하여 도시되어 있다. 도 6e에서, 커넥터 헤드(60)는 커플러(3100)의 암 소켓 측으로 삽입되어 커넥터 핀들(1-4)과 접촉된다. 커넥터 핀들(1-4)은 단지 데이터 및 전력 커넥터들 모두를 포함하는 커넥터들의 예시적인 배치이다. 예시적으로, 커넥터 핀들(1-4)은 또한 4개의 커넥터 핀들을 가진 USB(Universal Serial Bus)커넥터와 호환 가능하다, 다양한 유형의 커넥터들 및 어댑터들이 존재하지만, 일반적으로는 모든 이중 전원 및 데이터 커넥터들은 하나의 전원 핀, 두 개 이상의 데이터 핀들 및 접지 핀을 가진다. 예시적으로, 커플러(3100)의 핀 1은 전원 핀이고, 핀 2는 접지(Ground, GND) 핀이다. 핀 3은 데이터 플러스(D+) 데이터 핀이고 핀 4는 데이터 마이너스(D-) 데이터 핀이다. 커플러(3100)는 "연결(Coupled) 상태" 및 "연결 해제(De-coupled) 상태"를 가진다. 연결 상태에서는, 커버 어셈블리(1100)는 전원 핀들 및 데이터 핀들 모두를 통해 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)와 전기적으로 통신한다. 커플러는 도 6d에 연결 상태로서 도시되어 있다. 도 6e에서, 커플러(3100)는 연결 해제 상태에 있으며, 이에 의해 전원 핀들 1 및 2는 상승된 위치에 있고, 데이터 핀들 3 및 4는 직선의 결합 위치에 있다.
전원 핀 1 및 2(라이브 및 접지)는 유연하고 움직일 수 있다. 상기 핀들은 결합 위치로 편향된(Biased) 회전 축 상에 설정되어, 상기 전원 케이블이 연결되어 있지 않을 때, 커버 어셈블리는 모바일 컴퓨팅 장치로부터 전력을 끌어 올 뿐만 아니라 상기 두 장치 사이에서 데이터 통신이 가능하다. 도 6e에서, 전원/데이터 케이블 헤드(60)는 커플러(3100)의 소켓 단부에 삽입되고, 전원 핀을 상승된(연결 해제된) 위치로 기계적으로 편향시킨다. 상승된 위치에서는, 커버 어셈블리(1100)로부터 전원 케이블을 분리하는 동안 전원 핀은 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)에 전원 케이블을 연결 시킨다. 도 6f는 컴포넌트들이 이동하는 다양한 방향을 나타내는 지시 화살표를 이용하여 커플러(3100)에 삽입된다. 케이블의 전방 가장자리(Edge)(도 6e에 도시된 바와 같이)는 핀의 전방 단부가 상승하도록 연결 핀의 후방 가장자리를 하강시킨다. 핀 3 및 4는 제자리에 납땜되어 상승하지 않는다. 도 6g는 핀 1 및 2가 납땜 패드들(3102 및 3104)에 납땜되어 있고, 핀 3 및 4가 이동 가능한 대안적인 실시예를 도시한다. 도시된 구성에서, 핀들의 후방 단부는 헤드(60)가 커플러(3100)에 삽입될 때 눌려질 수 있는 변위 가능한 험프들(Humps, 3106)을 포함한다.
단일 혈액 스트립(Strip)에 대한 다양한 유형의 분석
"혈액 조성"센서 (1110G)는 스트립(1111)에 의해 샘플링된 혈액형을 결정하도록 동작한다. 모니터링 시스템은 다른 기능들 중에서, 제3 자에게 예를 들어 글루코스 레벨, 콜레스테롤 레벨 및/또는 혈액형을 포함하는 혈액 관련 정보 전송을 가능하도록 동작한다. 혁신적인 모니터링 시스템은 동일한 인터페이스를 통해 단일 테스트 스트립에서 글루코스 및 콜레스테롤 모두의 레벨을 결정할 수 있으므로, 센서에 테스트 스트립을 한 번만 연결하면 사용자는 자신의 글루코스 레벨과 LDL 콜레스테롤 레벨 값을 모두 얻을 수 있다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 글루코스 검사는 전류 측정을 이용하여 기능하는 모든 유형의 혈액 스트립 검사의 대표적인 혈액 검사로서 사용된다. 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 콜레스테롤 혈액 스트립 테스트는 테스트 스트립 상의 혈액 샘플을 분석하기 위해 광학 구성 요소를 이용함으로써 기능하는 예시적인 혈액 스트립 테스트로서 사용된다. 따라서, 본 명세서에서 글루코스 스트립 검사를 사용하는 것은 전류 측정을 사용하는 모든 혈액 스트립 검사와 관련이 있고, 본 명세서에서 사용된 콜레스테롤 혈액 스트립 검사는 스트립 상의 혈액 샘플의 광학적 분석을 이용하는 모든 혈액 스트립 테스트와 관련이 있다.
당면의 장치는 글루코스 스트립들, 콜레스테롤 스트립들 및 글루코스와 콜레스테롤 모두를 위한 혁신적인 스트립 조합으로부터 값을 읽을 수 있다. 모니터링 엔진은 생리적 센서(글루코스, 콜레스테롤 또는 테스트 스트립 조합)와 연결된 테스트 스트립의 유형을 결정할 수 있고, 관련 출력을 제공 할 수 있다.
글루코스 측정에 사용되는 센서는 글루코스 농도를 전압 또는 전류 신호로 변환하는 것을 기반으로 할 수 있다. 따라서, 스트립들은 전류 측정을 허용하도록 작동한다. 일 실시예에서, 글루코스 측정용 센서의 한 부분은 과산화수소가 전기 분해되는 전기 회로의 부분을 형성하는 백금 및 은 전극을 포함할 수 있다. 과산화수소는 글루코스 산화막 상에서 글루코스가 산화된 결과 생성된다. 상기 회로를 통과하는 전류는 과산화수소의 농도 측정을 제공하며, 과산화수소 농도는, 결과적으로, 테스트 스트립의 혈액 샘플에서 글루코스 농도를 나타낸다.
콜레스테롤 테스트 결과들은 혈액이 스트립 위에 놓인 후에 색상이 변한 테스트 스트립에서 반사된 미터(Meter) 값을 기반으로 한다. 색상이 깊을수록 콜레스테롤 수치는 높다. 상기 미터는 이 값을 콜레스테롤 결과로 변환하여 표시한다.
개개의 글루코스 모니터 및 콜레스테롤 모니터는 당 업계에 공지되어 있다. 글루코스 및 콜레스테롤 검사 기능을 모두 포함하는 본 명세서에서 개시된 다중 검사 모니터 장치는 당 업계에 공지되어 있지 않다. 당면한 응용들은 하나의 장치에서 한 개의 스트립으로부터 첫 번째 측정(예를 들어, 글루코스 검사), 두 번째 측정(예를 들어, 콜레스테롤 검사) 또는 첫 번째 및 두 번째 측정 모두를 측정할 수 있는 다중 검사 모니터링 장치를 개시한다. 장치에 의해 수행되는 측정 유형은 모니터링 장치에 삽입된 스트립(예를 들어, 글루코스 스트립, 콜레스테롤 스트립 또는 포도당 및 콜레스테롤 스트립)의 유형에 좌우된다.
다기능 혈액 검사 스트립 모니터는 현재까지와 같이 다중 모니터의 필요성을 제거한다. 두 가지 유형의 검사가 다른 전자 컴포넌트들을 사용하기 때문에, 글루코스 모니터는 단순히 테스트 스트립의 유형을 변경하여 콜레스테롤 모니터로 사용할 수 없다. 글루코스 검사는 전류 측정을 사용하고, 콜레스테롤 검사는 광원 및 광학 소자(예를 들어, 광 검출기)를 사용한다. 장치의 커버에 통합된 혁신적인 메커니즘에는 일련의 컴포넌트들 및 서로 다른 유형의 스트립들을 구별하기 위한 전자적 또는 기계적 메커니즘 모두가 포함된다.
용량성(Capacitive) 전극 영역들
이제 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 정전 용량 센서들을 포함하는 커버 어셈블리의 일 실시예의 다이어그램이다. 일 실시예에 따르면, 모니터링 시스템(1000)은 커버(1105)의 후면에 통합된 생리적 센서들(11101-K)을 포함하는 커버 센서 어셈블리(1100A)를 포함할 수 있다. 커버 센서 어셈블리(1100A)는 무엇보다도 스트레스, 체지방, 심박수, ECG 등에 대한 전기 생리적 모니터링 기능을 제공하도록 구성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 사용자 신체와 갈바닉 접촉(도 1b 참조)된 갈바닉 피부 반응(GSR) 전극으로 알려져 있는 저항성 접촉 전극과는 대조적으로, 커버 센서 어셈블리(1100A)는 정전 용량형으로 연결된 센서들(1111-K)에 의해 구현될 수 있는 생리적 센서들(1110)을 포함한다. 당면한 혁신적인 커버 센서 어셈블리(1100A)는 사용자가 각각의 영역들 상에 손가락을 위치시키기 위한 2개, 3개 또는 4개의 분리된 센서 영역(Z1-Z4)을 포함한다. 상기 센서들은 정전 용량을 측정하고 해당 측정치로부터 다양한 생리적 파라미터들(HR, ECG 등)을 유도한다.
정전 용량 센서는 사용자의 피부와 직접 접촉할 필요가 없으므로 정전 용량 센서가 갈바닉 센서보다 바람직하다. 따라서, 피부의 높은 임피던스는 단순하게 피부와 직접 접촉할 필요가 없으므로 센서의 측정에 영향을 미치지 않는다. 또한, 정전 용량 센서들은 모니터링 영역에서 갈바닉 전극으로 측정된 신호에 불필요한 "노이즈"를 삽입하는 근육 움직임 및 신체 움직임에 덜 민감하다.
센서 네트워크는 또한 압력과 같은 다른 문제들을 극복한다. 만약 사용자가 갈바닉 센서에 너무 많은 압력을 가하면, 신호는 왜곡되고 원하지 않는 "노이즈"가 신호에 입력된다. 용량성으로 연결된 센서들에 의해 포착된 신호는 압력에 의해 왜곡되지 않는다.
갈바닉 전극들은 금속성, 생체 적합성 물질로 만들어지기 때문에 보기에 좋지 않다. 중금속은 허용되지 않으며 시간이 지남에 따라 은(Silver)은 검게 변한다. 다른 한편, 용량성 센서들은 전극들을 덮는 일반적인 플라스틱일 수 있을 정도로 보일 필요가 전혀 없다.
용량성 전극들은 ECG, HR 등과 같은 생체 신호들을 획득하기 위해 사용되어 왔다. 모바일 장치와 통신하며, 모바일 장치에 부착된 모바일 장치 커버들 내에 그러한 전극들을 사용하는 것은 알려져 있지 않다. 영역 Z1-Z4는 (갈바닉 전극들의 경우처럼) 사용자가 손가락들의 정확한 배치에 특별한 주의를 기울이지 않고도 손가락을 놓을 수 있는 넓은 영역을 제공한다. 이것은 본 제품이 '잘못의 확인(Idiot Proof)'을 하는 데 도움이 된다.
일 실시예에서, 영역 1(Z1) 및 영역 2(Z2)는 플라스틱 커버(1105)의 후면 아래에 설치된 용량성 전극들(1110I 및 1110J)을 포함한다. 일 실시예에서, 커버 센서 어셈블리(1100A)는 영역 1-3(Z1-Z3)을 포함한다. 영역들 각각은 그 아래에 용량성 전극들(1110I, 1110J 또는 1110K) 중 하나를 갖는다. 일 실시예에서, 상기 영역들은 플라스틱, 실리콘 또는 고무로 덮인 커버(1105) 상에 경계가 정해진다. 예를 들어, 도 1b 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 사용자의 두 손 중 하나의 손가락이 영역 1(Z1)과 접촉할 수 있지만, 사용자의 다른 손의 손가락은 영역 2(Z2)와 접촉할 수 있고, (3번째 영역의 실시예의 경우는) 사용자의 어느 한 손 중 제3 손가락은 예를 들어, 심박수 추출 및/또는 예를 들어 심박수 측정 및/또는 심계 항진(Tachycardia), 서맥(Bradycardia), 심정지(Pause) 및/또는 심방 세동(Atrial Fibrillation, AF)을 포함하는 심장 부정맥(Cardiac Arrhythmia)의 검출을 위한 ECG 값을 얻기 위해 소위 "아인트호벤 삼각형 (Eindhoven triangle)"과 근접한 접촉을 생성하기 위해 동시에 영역 3(Z3)과 접촉하도록 설정될 수 있다. 일부 실시예 들에서는, 심박 변이도 파라미터가 결정될 수 있다.
터치 스크린의 용량성(Capacitive) 전극 영역들
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 생리적 파라미터들을 모니터링하는 모니터링 시스템(1000)의 예시적인 실시예는 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)와 작동 가능하게 결합될 수 있는 커버 어셈블리(1100B)를 포함할 수 있다. 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)는 터치 스크린 디스플레이 및/또는 터치 스크린 영역 사용자 인터페이스(1270)를 포함한다. 바람직한 실시예에서는, 모바일 장치의 용량성 터치 스크린은 유선 접속을 통해 상기 커버 어셈블리에 연결될 수 있다.
도 8b는 커버 어셈블리의 후면 패널의 등각도(1110B)를 도시한다. 커버 어셈블리(1800)는 커버 어셈블리의 내부 표면에 내장되거나 작동 가능하게 결합된 하우징(H1) 내에 수용된 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함한다. 커버 어셈블리의 하우징(H1)은 도시된 각도로부터 보이지 않으므로 가상 선으로 도시되어 있다. 도 8c는 커버 어셈블리로 둘러싸이며 그것과 동작 가능하게 결합된 용량성 터치 스크린 사용자 인터페이스(1270)를 포함하는 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)의 등각도(1100B)를 도시한다. 커버 어셈블리(1100B)는 생리적 신호를 감지하기 위해 모바일 장치의 용량성 터치 스크린(1270)을 이용한다. 커버 어셈블리(1110B)는 프로세서(1130), 메모리(1140), 어셈블리 모니터링 엔진(1150), 통신 모듈(1160), 및 일부 실시 예에서, 전원 모듈(1180)을 포함한다. 대부분의 또는 모든 전술한 컴포넌트들은 하우징(H1)에 내재되어 있다. 모바일 디바이스(1200)의 터치 스크린(1270)은 용량성으로 연결된 전극을 제공하는데 사용된다. 예시적으로, 소프트웨어 애플리케이션은 컴퓨터화된 모바일 장치(1200) 상에 설치된다. 상기 애플리케이션은 용량성 터치 스크린 상에서 원하는 위치에 원하는 신체 부위를 배치하기 위한 사용자 가이드를 디스플레이하도록 프로세서(1230)에 지시하는 컴퓨터가 판독 가능한 명령을 위해 메모리(1240)에 저장된 코드를 포함한다.
도 8a는 생리적 파라미터들을 감지하기 위해 용량성 터치 스크린을 이용하는 시스템(1000)의 예시적인 실시예를 도시한다. 예시적으로, 터치 스크린 디스플레이(1270)는 유용한 지시 사항과 함께 화면 상에 이격된 두 개의 동일한 원과 사용자가 자신의 손가락을 원 위에 놓게 지시하는 화살표를 보여 준다. 일부 실시예(미도시)에서, 사용자는 3번째 원(미도시) 상에 3번째 손가락을 위치시키도록 지시 받는다.
다른 실시 예에서, 사용자는 커버 어셈블리(1100B)에 통합된 생리적 센서 상에 3번째 손가락을 위치시키도록 지시 받는다. 예시적으로, 3번째 센서는 커버 어셈블리(1100A)에 대해 논의된 것과 유사한 방식으로, 커버 어셈블리의 후면 패널에 통합될 수 있다. 대안적으로, 3번째 센서는 도 1c를 참조하여 전술한 센서(1110B2)와 유사한 방식으로 커버 어셈블리(1100B)의 코너에 통합되거나, 또는 커버의 측벽 몸체 부분(1105)에 통합될 수 있다.
바람직하게는, 사용자는 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 원하는 값을 수신하기 위해 원들 중 하나에 각 손의 손가락을 위치시킨다. 일부 실시예에서, 어느 한 손의 3번째 손가락 사용은 전술한 ECG 값을 얻기 위한 소위 "아인트호벤 삼각형"에 근접한 접촉을 생성하는데 사용된다.
도 4를 참조하여 추가로 설명한다. 일부 실시예에서, 커버 센서 어셈블리(1100)는 커버(1105) 이외에, 생리적 센서 및/또는 검증 센서(1110 및/또는 1120), 또한 프로세서(1130); 센서 어셈블리 메모리(1140), 센서 어셈블리 통신 모듈(1160), 센서 어셈블리 사용자 인터페이스(1170) 및 커버 어셈블리(1100)의 다양한 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 센서 어셈블리 파워 모듈(1180)을 포함할 수 있다. 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)는 프로세서(1230), 메모리(1240), 모바일 장치 통신 모듈(1260), 모바일 장치 사용자 인터페이스(1270) 및 다양한 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위한 모바일 장치 전력 모듈 1280)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 모바일 장치 전력 모듈(1280)은 커버 센서 어셈블리(1100)의 컴포넌트들에 전력을 공급할 수 있는데, 이 경우 예를 들어 커버 센서 어셈블리는 전력 모듈(1180)을 사용할 수 없다. 일부 다른 실시 예에서는, 센서 어셈블리 전력 모듈(1180)은 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)의 컴포넌트들에 전력을 공급할 수 있다.
모니터링 시스템(1000)은 서버 프로세서(1330), 서버 메모리(1340), 서버 통신 모듈(1360), 서버 사용자 인터페이스(1370) 및 모니터링 서버(1300)의 다양한 컴포넌트에 전력을 공급하기 위한 서버 전원 모듈(1380)을 더 포함할 수 있다. 모니터링 서버(1300)는 예를 들어 하나 또는 그 이상의 서버, 스토리지 시스템, 클라우드 기반 시스템 및/또는 서비스에 관련될 수 있다.
커버 센서 어셈블리(1100)의 다양한 컴포넌트들, 컴퓨터화된 모바일 장치(1200) 및 모니터링 서버(1300)는 하나 이상의 통신 버스들(미도시) 및/또는 신호 라인들(미도시)을 통해 서로 통신할 수 있다. 커버 센서 어셈블리(1100) 및 컴퓨터화된 모바일 장치(1200)는 (도 4에 개략적으로 도시된) 통신 네트워크(190)를 통해 모니터링 서버(1300)와 통신할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "프로세서"라는 용어는 추가적으로 또는 대안적으로 콘트롤러(Controller)를 지칭할 수 있다. 이러한 프로세서는 예를 들어, 통신 프로세서, 그래픽 처리 장치 (GPU) - 가속화 된 컴퓨팅, 소프트-코어 프로세서 및/또는 내장형 프로세서를 포함하는 다양한 유형의 프로세서 및/또는 프로세서 아키텍처에 관련될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 어셈블리 메모리(1140), 모바일 장치 메모리(1240) 및 서버 메모리(1340)는 하나 이상의 유형의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 어셈블리 메모리(1140), 모바일 장치 메모리(1240) 및 서버 메모리(1340)는 트랜잭션(Transactional) 메모리 및/또는 장기 저장 메모리 장치를 포함할 수 있으며, 파일 저장 장치, 문서 저장 장치, 프로그램 저장 장치 또는 작업 메모리로서 기능할 수 있다. 후자는 예를 들어 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM), 읽기 전용 메모리 (ROM), 캐시 또는 플래시 메모리의 형태일 수 있다. 작업 메모리 어셈블리 메모리(1140)로서, 모바일 장치 메모리(1240) 및/또는 서버 메모리(1340)는 예를 들어, 시간 기반의 명령어들을 처리할 수 있다. 장기 메모리로서, 어셈블리 메모리(1140), 모바일 장치 메모리(1240) 및/또는 서버 메모리(1340)는 휘발성 또는 비휘발성 컴퓨터 저장 매체, 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive), 자기 저장 매체, 플래시 메모리 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 하드웨어 메모리 장치는 예를 들어 파일, 프로그램, 애플리케이션, 소스 코드, 오브젝트 코드 등(이들에 한정되지 않음)을 포함하는 고정된 정보 세트(예를 들어, 소프트웨어 코드)를 저장할 수 있다.
어셈블리 통신 모듈(1160), 모바일 장치 통신 모듈(1260) 및 서버 통신 모듈(1360)은 예를 들어 I/O 장치 드라이버(미도시) 및 네트워크(190)를 통해 데이터를 운반하는 신호의 송신 및/또는 수신을 가능하게 하는 네트워크 인터페이스 드라이버를 포함할 수 있다. 장치 드라이버는 예를 들어, 키패드 또는 USB 포트와 인터페이스 할 수 있다. 네트워크 인터페이스 드라이버는 예를 들어 인터넷 또는 인트라넷, 광역 네트워크(WAN), 로컬 네트워크(LAN), 무선 랜(WLAN), 대도시 통신망(Metropolitan Area Network, MAN), 개인 영역 네트워크(Personal Area Network, PAN), extranet, 예를 들어 모바일 WIMAX나 LTE Advanced를 포함하는 2G, 3G, 3.5G, 4G 및/또는 현재, 미래의 통신 네트워크, 표준 및/또는 시스템을 위한 프로토콜을 수행할 수 있다.
메모리 어셈블리 메모리(1140), 모바일 장치 메모리(1240) 및/또는 서버 메모리(1340)는 예를 들어 각각의 센서 어셈블리 프로세서(1130) 및/또는 모바일 장치 프로세서(1230) 및/또는 서버 프로세서(1330)에 의해 수행될 때, 사용자의 생리적 파라미터를 모니터링하기 위한 방법, 프로세스 및/또는 동작의 실행을 야기할 수 있는 명령어들을 포함할 수 있다. 이러한 방법, 프로세스 및/또는 동작은 예를 들어 상기 본 명세서에 기재된 바와 같이 모니터링 엔진(1500)에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 모니터링 엔진(1500)의 일부 구현 및/또는 부분 및/또는 프로세스 및/또는 요소 및/또는 기능은 커버 센서 어셈블리(1100)에 의해 구현될 수 있고, 모니터링 엔진(1500) 중 일부는 모바일 디바이스(1200)에 의해 일부는 모니터링 서버(1300)에 의해 구현될 수 있다. 모니터링 엔진(1500)의 각각의 구현 및/또는 부분 및/또는 프로세스 및/또는 요소 및/또는 기능은 "어셈블리 모니터링 엔진(assembly monitoring engine)", "모바일 장치 모니터링 엔진" 및 "서버 모니터링 엔진"을 나타내는 라벨(1150, 1250 및 1350)에 의해 본 명세서에서 참조될 수 있고, 그 각각은 커버 센서 어셈블리(1100), 모바일 장치(1200) 및/또는 모니터링 서버(1300)가 본 명세서에 개시된 바와 같이 동작하게 한다.
다음의 설명을 단순화하기 위해, 본 명세서에서 개시된 방법들 및 프로세스들은 모니터링 엔진(1500)과 관련하여 본 명세서에서 개략적으로 설명될 수 있다. 모니터링 엔진(1500)은 예를 들어 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 하나 이상의 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 하이브리드 하드웨어/소프트웨어 모듈들에 의해 실현될 수 있다.
일 실시예에서, 검증된 생리적 정보는 모바일 장치(1200) 및 서버(1300)에 병렬적으로 전송될 수 있다. 모니터링 시스템(1000)은 사용자 ID를 기술하는 데이터를 보호하고 생리적 정보를 기술하는 데이터를 서버(1300)에 보안 전송하기 위한 인증 계층을 연결하기 위한 통신 계층을 포함할 수 있다.
모니터링 시스템(1000)은 커버 센서 어셈블리가 설치된 수백만 모바일 장치로부터 서버(1300)에 데이터의 업로드를 허용할 수 있다. 모니터링 시스템(1000)은 사용자가 개인 커버 센서 어셈블리에 의해 수집된 데이터를 추적할 수 있게 하는 웹 포털, 고객 및 (의사 및 건강 서비스와 같은) 서비스 제공자 인터페이스를 지원하는 CRM 시스템을 더 포함할 수 있다. 서버(1300)는 업로드된 데이터를 분석하고, 사용자의 건강과 관련된 경향을 사용자에게 제공하며, 시스템이 문제를 감지한 경우 경고할 수 있다.
도 5를 더 참조하면, 생리적 파라미터를 모니터링하는 방법은 상자(510)에 의해 표시된 바와 같이, 모니터링 시스템의 사용자에 관한 생리적 정보와 관련된 센서 자극에 생리적 센서를 적용하고 센서 자극을 기술하는 데이터("생리적 데이터")를 생성할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 시스템(1000)은 하나 또는 그 이상의 생리적 센서들(1110A-1110G)을 통해 사용자로부터 그러한 생리적 데이터를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 상자(520)에 표시된 바와 같이, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 검증 센서들(1120)을 이용하여 생리적 정보를 사용자에게 표시하기 위한 조건들이 충족되는지를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 방법은 박스(530)에 의해 표시된 바와 같이, 조건들이 충족되면 생체 정보를 모니터링 시스템의 사용자에게 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 다양한 특징 및 단계뿐만 아니라 각각의 그러한 특징 또는 단계에 대한 다른 공지된 등가물은 본 명세서에 설명된 원리에 따른 방법을 수행하기 위해 기술 분야의 당업자에 의해 혼합되고 매칭될 수 있다. 본 개시 내용이 특정 실시예 및 일례들과 관련하여 제공되었지만, 당업자는 본 개시가 특정 설명된 실시예를 넘어서 다른 대안적인 실시예 및/또는 사용 및 명백한 수정물들 및 등가물들로 확장된다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시는 본 명세서의 실시예의 특정한 개시에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 임의의 디지털 컴퓨터 엔진(본 명세서에서 모니터링 엔진(1500)으로 예시됨)은 본 명세서에 개시된 방법을 구현하도록 구성되거나 프로그래밍될 수 있으며, 특정 디지털 컴퓨터 시스템이 그러한 방법을 구현하도록 구성되는 한, 본 개시의 범위 및 사상에 포함된다. 일단 디지털 컴퓨터 시스템이 본 명세서에 개시된 방법을 구현하는 프로그램 소프트웨어로부터 컴퓨터 실행 가능 명령에 따라 특정 기능을 수행하도록 프로그램되면, 사실상 여기에 개시된 방법의 실시예에 특정된 특수 목적 컴퓨터가 된다. 이를 달성하기 위해 필요한 기술은 당업자에게 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서는 더 이상 설명하지 않는다. 본 명세서에 개시된 방법 및/또는 프로세스는, 예를 들어 비 일시적인 컴퓨터 판독 가능하거나 또는 비 일시적인 기계 판독 가능한 저장 장치 및/또는 전파된 신호에 존재하는 정보 매체에 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램과 같은 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 하나 이상의 컴퓨터를 포함하는 데이터 처리 장치에 의해 실행되거나 또는 그 동작을 제어하기 위해 구현될 수 있다. "비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 장치" 및 "비 일시적 기계 판독 가능 저장 장치"의 용어들은 본 명세서에 개시된 방법의 실시 예를 구현하는 컴퓨터 프로그램에 의한 이후 판독용으로 저장할 수 있는 배포 매체, 중간 저장 매체, 컴퓨터의 실행 메모리 및 이후 판독을 위해 저장 가능한 임의의 다른 매체 또는 장치를 포함한다. 컴퓨터 프로그램 제품은 한 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 여러 컴퓨터에서 실행되거나 여러 사이트에 분산되어 통신 네트워크로 상호 연결되도록 배포될 수 있다.
논의에서, 달리 언급되지 않는 한, 본 발명의 실시예의 특징 또는 특징의 조건 또는 관계 특성을 변경하는 "실질적으로" 및 "약"과 같은 형용사는 조건 또는 특성이 의도된 응용에 대한 실시 예의 동작에 대해 허용 가능한 허용 오차 내로 정의됨을 의미하는 것으로 이해되어야한다
"상부(Upper)", "하부(Lower)", "우측(Right)", "좌측(Left)", "바닥(bottom)", "아래(Below)", "낮아진(Lowered)", "낮은(Low)", "위(Top)", "위에(Above)", "상승된(Elevated)", "높은(High)", "수직(Vertical)" 및 "수평(Horizontal)" 뿐만 아니라 그 문법적 변형은 반드시 예를 들어 "하부(bottom)" 구성 요소가 "상부(top)" 구성 요소 아래에(below) 있다는 것을 나타내지 않거나 "하부(below)"구성 요소가 다른 구성요소의 "아래에(below)" 있다는 것을 나타내지 않으며, "위(above)"에 있는 구성 요소가 실제로 다른 구성 요소보다 "위(above)"에 있다는 것을 필수적으로 의미하지 않는다. 또한, 방향, 구성 요소 또는 둘 모두 뒤집거나(flipped), 회전하거나(rotated), 공간에서 이동하거나(moved), 대각선(diagonal) 방향 또는 위치에 배치되거나, 수평으로(horizontally) 배치될 수 있기 때문에 또는 수직으로(vertically) 또는 유사하게 변형될 수 있다. 따라서, "하부(bottom)", "하부(below)", "상부(top)" 및 "상부(above)"와 같은 용어는 단지 예시적인 목적을 위해서만 사용되며, 특정 구성 요소의 상대적인 위치 설정 또는 배치를 나타내기 위해 사용될 수 있으며, 첫 번째 및 두 번째 컴포넌트 또는 둘 모두를 지시하는 것으로 이해될 수 있다.
"연결 된(coupled with)"이란 간접적으로 또는 직접적으로 "연결 된(coupled with)"을 의미한다.
적용 가능한 경우, 상태도(state diagram), 흐름도(flow diagram) 또는 둘 모두가 실시예를 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이 기술은 이러한 다이어그램 또는 상응하는 설명에 한정되지 않는다. 예를 들어, 흐름(flow)은 각각의 예시된 박스 또는 상태를 통해 또는 도시되고 설명된 것과 정확히 동일한 순서로 이동할 필요는 없다.

Claims (21)

  1. 컴퓨터화된 모바일 장치와 연관되어 사용되도록 설정되어 생체 신호를 모니터링하기 위한 시스템으로서,
    상기 컴퓨터화된 모바일 장치와 연관되어 동작하도록 설정되고, 적어도 하나의 생리적 센서에 통합된 커버 센서 어셈블리;
    상기 적어도 하나의 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 나타내는 생리적 파라미터 측정값을 생성하도록 설정된 생리적 데이터 획득 모듈; 및
    상기 생리적 파라미터 측정값의 유효성 상태를 제어하도록 설정된 검증 모듈을 포함하는 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 생리적 센서와 연관되어 사용되도록 위치하고, 상기 생리적 파라미터 측정값의 상기 유효성 상태를 결정하는 상기 검증 모듈로 검증 데이터를 공급하도록 설정된, 적어도 하나의 검증 센서를 더 포함하는 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검증 센서는 상기 적어도 하나의 생리적 센서가 유효한 방법으로 상기 물리적 자극을 수신하도록 배치되어 있는지 여부를 감지하도록 설정된 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는 광용적맥파 센서(photoplethysmograph sensor)이고 상기 적어도 하나의 검증 센서는 압력 센서, 위치 센서, 커패시턴스 센서 및 컨덕턴스 센서를 포함하는 센서들 중에서 선택되는 시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는 온도 센서, 심박수 센서, ECG 센서, 광전용적맥파 센서, 혈압센서 및 혈액 조성 센서(blood composition sensor) 중에서 선택되는 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는 정전용량형 센서를 포함하는 시스템.
  7. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검증 센서는 상기 커버 센서 어셈블리에 통합된 시스템.
  8. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검증 센서는, 상기 커버 센서 어셈블리와 연관되어 동작하는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치에 적어도 하나가 통합된 복수의 상기 검증 센서들을 포함하는 시스템.
  9. 제3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검증 센서는 복수의 검증 센서들을 포함하되, 상기 복수의 검증 센서들 중 적어도 하나는 상기 커버 센서 어셈블리에 통합되고, 상기 복수의 검증 센서들 중 적어도 하나는 상기 커버 센서 어셈블리와 연관되어 동작하는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치에 통합된 시스템.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는, 상기 컴퓨터화된 모바일 장치에 적어도 하나가 통합된 복수의 상기 생리적 센서들을 포함하는 시스템.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치의 정전용량식 터치 스크린을 포함하는 시스템.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 생리적 센서는 뒷면, 앞면 및 측면 중에서 선택된 상기 커버 센서 어셈블리 상의 위치에 탑재된 시스템.
  13. 제7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검증 센서는 뒷면, 앞면 및 측면 중에서 선택된 상기 커버 센서 어셈블리 상의 위치에 탑재된 시스템.
  14. 컴퓨터화된 모바일 장치와 연관되어 사용되도록 설정되어, 생체 신호들을 모니터링하는 시스템으로서,
    상기 컴퓨터화된 모바일 장치와 연관되어 동작하도록 설정되고, 전도성 소자들의 배열이 내부에 통합된 커버 센서 어셈블리로서, 상기 전도성소자들 각각은 상기 전도성 소자들의 서브-그룹이 전기적으로 함께 연결되어 있을 때 상기 서브-그룹이 첫 번째 생리적 센서로서 동작하도록 상기 다른 전도성 소자들과 전기적으로 절연되어 있는 커버 센서 어셈블리; 및
    상기 첫 번째 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 설정된 생리적 데이터 획득 모듈을 포함하는 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 전도성 소자들의 두 번째 서브-그룹은, 전도성 센서들의 상기 두 번째 서브-그룹이 전기적으로 함께 연결될 때 두 번째 생리적 센서로 동작하고, 상기 생리적 데이터 획득 모듈은 상기 첫 번째 생리적 센서와 상기 두 번째 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 더 구성된 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 전도성 소자들의 세 번째 서브-그룹은, 전도성 센서들의 상기 세 번째 서브-그룹이 전기적으로 함께 연결될 때 세 번째 생리적 센서로 동작하고, 상기 생리적 데이터 획득 모듈은 상기 첫 번째 생리적 센서, 상기 두 번째 생리적 센서 및 상기 세 번째 생리적 센서에 의해 수신된 물리적 자극을 기술하는 데이터를 생성하도록 더 구성된 시스템.
  17. 제14 항에 있어서, 상기 전도성 소자들의 배열은 행-열(Line-Column) 배열인 시스템.
  18. 제14 항에 있어서, 상기 전도성 소자들은 6각형의 형상을 가지고 격자 형상으로 배열되며, 상기 6각형 전도성 소자 각각의 적어도 한 측면이 상기 격자 배열 내의 상기 6각형 전도성 소자 중 다른 하나의 측면과 인접하도록 배열되는 시스템.
  19. 컴퓨터화된 모바일 장치와 함께 사용되도록 구성되고, 생체 신호들을 모니터링할 수 있는 시스템으로서,
    컴퓨터화된 모바일 장치와 작동 가능하게 결합되도록 구성된 커버 센서 어셈블리로서, 상기 커버 센서 어셈블리는 내부에 전기적인 커넥터 포트를 가지고, 상기 전기적 커넥터 포트는 수형 단부(male-shaped end) 및 암형 단부(female-shaped end)를 가지며, 상기 수형 단부는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치의 전력 포트에 맞물리도록 구성되어 있고, 상기 암형 단부는 외부 전원 커플링을 수용하도록 구성되어 있으며, 상기 전기적 포트는 연결 상태 및 연결 해제 상태를 가지며, 상기 연결 상태에서 상기 커버 센서 어셈블리는 상기 컴퓨터화된 모바일 장치와 전기적으로 연결되고, 상기 연결 해제 상태에서 상기 커버 센서 어셈블리는 전기적으로 상기 컴퓨터화된 모바일 장치로부터 전기적으로 단절된 커버 센서 어셈블리; 및
    상기 전기적 커넥터 포트는 상기 외부 전원 커플링이 상기 전기적 커넥터 포트의 상기 암형 단부에 삽입될 때, 상기 연결 상태를 상기 연결 해제 상태로 변환하는 시스템.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 전기적 커넥터 포트는 2개의 전원 핀들과 2개의 데이터 핀들을 포함하고,
    상기 전기적 커넥터 포트가 삽입될 때, 상기 외부 전원 커플링은 상기 2개의 전원 핀들을 상기 전기적 커넥터 포트 내의 상기 커버 어셈블리의 전원 커플링으로부터 분리시켜 컴퓨터화된 모바일 장치와 전기적으로 통신하도록 구성되는 동안 상기 전기적 커넥터 포트가 전기적으로 상기 외부 전원 커플링과 단절시키는 시스템.
  21. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 검증 센서는 압력 센서, 포스 센서, 온도 센서, 임피던스 센서, 커패시턴스 센서, 토크 센서, 가속도계, 기압계, 광 센서, 근접 센서, 위치 센서, 컨덕턴스 센서 및 습도 센서를 포함하는 센서들 중에서 선택되는 시스템.
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