KR20190081650A - 생체 정보 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
일 양상에 따른 생체 정보 측정 장치는 맥파 신호를 획득하는 맥파 획득부 및 획득된 맥파 신호의 크기 변화량을 기초로 맥파 신호의 특징(feature)을 보정하고, 보정된 특징(feature)을 기초로 생체 정보를 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
Description
비침습 방식으로 생체 정보를 측정하는 기술과 관련되며, 구체적으로 생체 정보 측정 장치 및 방법에 관련된다.
피검체에 광을 조사하여 신체 특정 부위에 고인 혈액의 양을 파악함으로써 광용적맥파(PPG, Photo Plethysmography)를 획득할 수 있다. PPG 신호는 비침습적 방식으로서, 간단하고 경제적으로 심혈관계 정보를 획득할 수 있는 장점이 있어 모바일 단말 등에는 PPG 신호를 획득할 수 있는 PPG 센서가 포함되어 맥파 신호를 획득하도록 구현된다.
PPG 신호는 일정한 파형이 심박동에 동기되어 나타나는 형태로 보이는데, 일반적으로 하나의 심박에 해당하는 PPG 파형은 다수의 중첩파 및 반사파가 중첩된 형태로 관찰된다.
따라서, PPG 신호의 모양을 분석을 통해 다양한 혈류역학적(Hemodynamic) 정보를 추정하고, 이를 기초로 생체 정보를 측정할 수 있다.
혈류역학적 정보는 유체역학 방정식의 지배 아래 있으므로, 피검체의 자세 변화 또는 움직임에 따라 신호의 왜곡이 발생할 수 있다.
이에 따라, 최근에는 피검체의 움직임이나 PPG 신호의 왜곡이 발생한 경우에도 정확하게 생체 정보를 측정하기 위한 연구가 진행되고 있다.
맥파 신호의 모양을 분석하여 생체 정보를 측정할 때, 맥파 신호의 크기 변화를 기초로 맥파 분석의 정확도를 향상 시키는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 생체 정보 측정 장치는 맥파 신호를 획득하는 맥파 획득부 및 획득된 맥파 신호의 크기 변화량을 기초로 맥파 신호의 특징(feature)을 보정하고, 보정된 특징(feature)을 기초로 생체 정보를 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
여기서, 맥파 신호의 크기 변화량은 맥파 신호의 직류 성분 또는 교류 성분의 크기 변화량을 의미할 수 있다.
프로세서는 획득된 맥파 신호로부터 하나 이상의 특징을 추출하고, 맥파 신호의 크기 변화에 대한 추출된 특징들의 의존도에 따라 추출된 특징을 보정할 수 있다.
또한, 프로세서는 맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하면, 맥파 신호의 특징의 보정에 적용할 가중 값을 조절하여 특징을 보정할 수 있다.
또한, 프로세서는 맥파 신호의 크기 변화량과 특징의 변화량 사이의 상관 관계를 기초로, 맥파 신호의 특징에 적용되는 가중 값을 조절할 수 있다.
한편, 프로세서는획득된 맥파 신호 중에서 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 맥파 신호를 예외 처리할 수 있다.
또한, 프로세서는 맥파 신호를 예외 처리하고 나면, 맥파 획득부를 제어하여 맥파 신호를 재획득할 수 있다.
이후 프로세서는 보정된 특징의 종류 및 보정 정도를 기초로, 맥파 신호의 특징으로부터 추정된 생체 정보의 신뢰도를 산출할 수 있다.
또한, 프로세서는 맥파 신호의 크기 변화가 임계값을 초과하는 빈도를 산출하고, 산출된 빈도에 기초하여 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성할 수 있다.
추가적인 양상에 따른 생체 정보 측정 장치는 맥파 신호, 추출된 특징, 맥파 신호의 크기 변화에 따른 알람, 가이드 정보, 사용자 특성 정보 및 생체 정보의 신뢰도 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
이때, 생체 정보는 혈압, 심박출량(cardiac output), 체혈관 저항(systemic vascular resistance), 혈관 건강도 및 마취심도 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 양상에 따른 생체 정보 측정 방법은 맥파 신호를 획득하는 단계, 획득된 맥파 신호의 크기 변화량을 측정하는 단계, 측정된 맥파 신호의 크기 변화량을 기초로 맥파 신호의 특징(feature)을 보정하는 단계 및 보정된 특징(feature)을 기초로 생체 정보를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 맥파 신호의 크기 변화량은 맥파 신호의 직류 성분 또는 교류 성분의 크기 변화량을 의미할 수 있다.
특징(feature)을 보정하는 단계는 획득된 맥파 신호로부터 하나 이상의 특징을 추출하는 단계 및 맥파 신호의 크기 변화에 대한 추출된 특징들의 의존도에 따라 추출된 특징을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 생체 정보 측정 방법은 맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 특징(feature)을 보정하는 단계는, 판단 결과 맥파 신호의 크기 변화량이 임계 값을 초과하면, 맥파 신호의 특징의 보정에 적용할 가중 값을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 가중 값을 조절하는 단계는 맥파 신호의 크기 변화량과 특징의 변화량 사이의 상관 관계를 기초로, 맥파 신호의 특징에 적용되는 가중 값을 조절할 수 있다.
또한, 판단 결과, 맥파 신호의 크기 변화량이 임계 값을 초과하면, 획득된 맥파 신호 중에서 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 맥파 신호를 예외 처리하는 단계 및 맥파 신호를 예외 처리하고 나면, 맥파 획득부를 제어하여 맥파 신호를 재획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 생체 정보 측정 방법은 보정된 특징 값의 종류 및 보정 정도를 기초로, 맥파 신호의 특징으로부터 추정된 생체 정보의 신뢰도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 생체 정보 측정 방법은 맥파 신호의 크기 변화가 임계값을 초과하는 빈도를 산출하는 단계 및 산출된 빈도에 기초하여 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 방법의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적인 양상에 따른 생체 정보 측정 방법은 맥파 신호, 추출된 특징, 맥파 신호의 크기 변화에 따른 알람, 가이드 정보, 사용자 특성 정보 및 생체 정보의 신뢰도 중의 적어도 하나를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
맥파 신호의 크기 변화량을 모니터링하여, 맥파 신호의 모양을 분석하여 생체 정보를 측정하는 방식을 적응적으로 조절함으로써 생체 정보를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1 은 생체 정보 측정 장치의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 2는 맥파 신호로부터 특징을 추출하는 일 예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3a는 맥파 신호의 크기 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3b는 도 3a의 맥파 신호로부터 생체 정보를 측정한 일 예를 도시한다.
도 3c는 도 3a의 맥파 신호의 교류 성분의 크기 변화량을 기초로 특징을 보정하여 생체 정보를 측정한 일 예를 도시한다.
도 4는 생체 정보 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 5는 생체 정보 측정 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 2는 맥파 신호로부터 특징을 추출하는 일 예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3a는 맥파 신호의 크기 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3b는 도 3a의 맥파 신호로부터 생체 정보를 측정한 일 예를 도시한다.
도 3c는 도 3a의 맥파 신호의 교류 성분의 크기 변화량을 기초로 특징을 보정하여 생체 정보를 측정한 일 예를 도시한다.
도 4는 생체 정보 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 5는 생체 정보 측정 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
한편, 각 단계들에 있어, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 수행될 수 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 생체 정보 측정 장치 및 방법의 실시 예들을 도면들을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1 은 생체 정보 측정 장치의 일 예를 도시한 블록도이다.
생체 정보 측정 장치(100)는 피검체로부터 맥파(pulse wave) 신호를 획득하여, 획득된 맥파 신호의 형상(shape) 변화를 분석함으로써 생체 정보를 측정할 수 있다. 이때, 피검체는 생체 정보 측정 장치(100)를 사용하는 사용자를 의미할 수 있다.
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 획득된 맥파 신호로부터 하나 이상의 반사파 및/또는 중첩파에 해당하는 파형을 추출하고, 추출된 파형을 적절히 조합함으로써 생체 정보 측정을 위한 특징(feature)을 추출할 수 있다.
맥파 신호의 측정 중에 사용자의 움직임이 발생하게 되면, 정수압의 변화에 따라 맥파 신호의 크기 변화가 발생할 수 있으며, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 변화를 모니터링함으로써, 맥파 신호로부터 추출된 특징을 보정할 수 있다.
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 획득된 맥파 신호의 직류 및/또는 교류 성분의 크기 변화를 기초로 추출된 특징을 보정하고, 보정된 특징을 사용하여 생체 정보를 측정할 수 있다.
일 예로, 생체 정보 측정 장치(100)는 수학식 1과 같은 생체 정보 측정용 모델을 사용하여 생체 정보로서 혈압을 측정할 수 있다.
여기서, BPest은 추정된 혈압, a0는 사용자의 안정 상태로부터 획득된 혈압의 오프셋 값, f1- 및 f2는 맥파 신호로부터 추출된 특징, a1 및 a2는 추출된 특징에 적용되는 기본 가중 값을 의미한다.
생체 정보 측정 장치(100)는 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 반사 또는 산란되는 광을 검출함으로써 광용적맥파(PPG, photo plethysmography)신호(이하, 'PPG 신호'라 함)를 맥파 신호로 획득할 수 있다.
생체 신호 측정 장치(100)가 PPG 신호로부터 혈압을 측정하는 경우, 반사파와 중첩파의 중첩으로 구성된 PPG 신호로부터 심장이 1분 동안 박출하는 혈액량에 해당하는 심박출량(CO, Cardiac Output)과 상관도가 높은 특징 및 총말초혈관저항(TPR, Total peripheral resistant)과 상관도가 높은 특징을 추출하고, 각 특징에 가중 값을 적용한 후에, 안정 상태의 혈압 값과 같은 오프셋 값을 더하여, 혈압을 측정할 수 있다.
일 예로, 생체 정보 측정 장치(100)는 웨어러블 디바이스(예: 스마트 워치 등)에 장착되어, 사람의 요골 동맥과 인접한 손목 표면으로부터 PPG 신호를 획득할 수 있으며, 스마트 디바이스에 장착되어 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 등 인체의 말초 부위로부터 PPG 신호를 획득할 수 있다.
PPG 신호가 획득되면, 생체 정보 측정 장치(100)는 PPG 신호의 크기 변화, 예컨대 PPG 신호의 교류 및/또는 직류 성분의 크기 변화량을 모니터링 하고, PPG 신호의 교류 및/또는 직류 성분의 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 경우 해당 PPG 신호 자체를 예외처리 하거나, PPG 신호로부터 추출되는 특징에 적용되는 가중 값을 조절함으로써 생체 정보 측정에 사용되는 특징을 보정할 수 있다.
이와 같이, 생체 정보 측정 장치(100)는 사용자로부터 획득된 맥파 신호의 직류 및/또는 교류 성분의 크기 변화량을 산출하여, 맥파 신호의 크기 변화량에 대한 특징(f1-, f2) 변화의 의존도에 따라 기본 가중 값(a1, a2)을 조절함으로써 생체 정보 측정에 적용되는 특징을 보정하거나, 맥파 신호의 크기 변화량에 따라 획득된 맥파 신호를 예외처리 함으로써 생체 정보 측정의 신뢰성을 보장할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호로부터 혈압, 혈관 나이, 동맥 경화도, 심박출량(cardiac output), 체혈관 저항(systemic vascular resistance), 혈관 건강도, 스트레스 지수, 피로도 및 마취심도를 포함하는 생체 정보를 측정할 수 있다.
다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 생체 정보 측정 장치(100)가 혈압을 측정하는 일 예를 중심으로 설명하지만, 생체 정보 측정 장치(100)가 측정하는 생체 정보가 여기에 제한되는 것은 아니라고 할 것이다.
한편, 생체 정보 측정 장치(100)는 소프트웨어 모듈로 구현되거나 하드웨어 칩 형태로 제작되어 전자 장치에 탑재될 수 있다. 이때, 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 타블렛, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 다양한 디바이스를 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 획득부(110) 및 프로세서(120)를 포함할 수 있다.
맥파 획득부(110)는 피검체로부터 맥파 신호를 획득할 수 있다.
예를 들어, 맥파 획득부(110)는 맥파 센서를 포함할 수 있으며, 피검체와 인터페이스된 맥파 센서로부터 맥파 신호를 획득할 수 있다. 이때, 맥파 센서는 피검체에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의해 조사된 광이 피검체의 표면이나 혈관 등의 생체조직에서 산란 또는 반사되어 나오는 광을 검출하는 검출기를 포함할 수 있다.
광원은 하나 이상의 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 또는 형광체 등을 포함할 수 있다. 이때, 광원이 하나 이상으로 구성된 경우 각 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.
검출기는 하나 이상의 포토다이오드(photo diode), 포토트랜지스터(photo transistor, PTr) 또는 이미지 센서(예: CMOS 이미지 센서) 등을 포함할 수 있으며, 검출기가 하나 이상으로 구성된 경우 광원은 각 검출기와 서로 다른 거리 상에 배치될 수 있다. 또한, 여기서 맥파 신호는 PPG 신호를 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 맥파 획득부(110)는 외부 장치와 통신을 수행하여 외부 장치로부터 사용자의 맥파 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 맥파 획득부(110)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 등을 통하여 외부 장치로부터 사용자의 맥파에 관한 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 외부 장치는 휴대폰, 스마트폰, 타블렛, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있다. 그러나 외부 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 사용자의 맥파 데이터를 저장하거나 측정할 수 있는 다양한 디바이스를 포함할 수 있다.
도 2는 맥파 신호로부터 특징을 추출하는 일 예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 프로세서(120)는 맥파 신호로부터 하나 이상의 특징을 추출할 수 있다.
도 2를 참조하면 맥파 획득부(110)로부터 획득된 맥파 신호(예: PPG 신호)는 다수의 반사파와 중첩파의 중첩으로 구성될 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 획득된 맥파 신호의 형상(shape)을 분석함으로써 맥파 신호로부터 하나 이상의 반사파 또는 중첩파(P1, P2, P3 ... Pn)를 추출할 수 있고, 추출된 하나 이상의 반사파 또는 중첩파의 특징 값(예: 최대 값, 최소 값, 주기, 주파수 등)들의 조합으로부터 생체 정보와 상관도가 높은 특징들을 추출할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 획득된 맥파의 크기 변화량을 산출할 수 있다.
예를 들어, 맥파 신호의 크기 변화는 사용자로부터 맥파 신호를 획득할 때, 측정 자세의 변화 또는 사용자의 움직임에 의해 기준 지점에 대한 피검 지점의 상대적인 위치 변화에 의해 발생할 수 있다.
일 예로, 기준 지점이 사용자의 심장 위치이고 피검 지점이 사용자의 손가락인 경우를 가정 한다. 이때, 맥파 신호 검출 중 사용자의 움직임에 의해 중력 방향에 대한 기준 지점과 피검 지점 사이의 거리의 변화가 발생하는 경우 이에 따른 정수압 효과에 의해 맥파 신호의 크기 변화가 발생할 수 있다.
예를 들어, 기준 지점보다 피검 지점이 높은 경우 맥파 신호의 교류 성분 크기는 증가하는 경향을 보이고, 또한 피검 지점의 혈류량 감소에 따라 맥파 신호의 직류 성분 크기가 증가하는 경향을 보인다.
다른 예로, 기준 지점보다 피검 지점이 낮은 경우 맥파 신호의 교류 성분 크기가 감소하는 경향을 보이고, 또한 피검 지점의 혈류량 증가에 따라 맥파 신호의 직류 성분 크기가 감소하는 경향을 보인다.
이와 같이, 맥파 신호를 획득할 때, 사용자의 자세변화 또는 움직임, 특히 피검 지점의 중력 방향에 대한 위치 변화는 정수압 효과에 의해 맥파 신호의 크기 변화를 발생시키고 이러한 사용자의 자세변화 또는 움직임에 의한 맥파 신호의 크기 변화는 생체 정보 측정의 신뢰도를 하락시키는 요인이 될 수 있다.
이에 따라, 프로세서(120)는 맥파 신호의 모양(shape)을 분석하여 움직임에 의해 발생하는 맥파 신호의 크기 변화를 산출할 수 있다.
도 3a는 맥파 신호의 크기 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3a는 사용자가 움직이지 않는 안정 상태의 맥파 신호의 교류 성분 및 심박수와, 시간 t1~t2 사이에 사용자의 움직임에 따라 PPG 신호의 교류 성분의 크기 변화가 발생한 경우를 도시한다.
도 3a의 시각 t1~t2 사이에 발생한 PPG 신호의 교류 성분의 크기 변화는 PPG 신호의 연속적인 측정 중에, 사용자의 움직임에 의해 피검 지점의 높이가 기준 지점인 심장의 위치보다 낮게 움직인 경우로서 PPG 신호의 교류 성분의 크기가 급격하게 감소하는 것을 도시한다. 이와 같이, 맥파 측정 중 사용자의 움직임 또는 자세 변화는 맥파 신호의 교류 성분의 급격한 변화를 동반하며, 프로세서(120)는 맥파 신호의 교류 성분의 크기 변화를 검출하고, 그 변화량을 산출할 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해 맥파 신호 측정 중 사용자의 움직임 또는 자세 변화는 맥파 신호의 교류 성분의 변화를 기초로 맥파 신호로부터 추출되는 특징을 보정하는 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 맥파 신호의 직류 성분의 변화를 기초로 맥파 신호로부터 추출되는 특징을 보정하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화량을 기초로 생체 정보 측정을 위한 특징(feature)을 보정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화량과 미리 정해진 임계 값을 비교할 수 있다. 비교 결과 맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하면, 프로세서(120)는 맥파 신호의 특징의 보정에 적용할 가중 값을 조절하여 생체 정보 측정을 위한 특징을 보정할 수 있다.
일 예로, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화에 대한 특징의 의존도에 따라 특징을 보정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화에 대한 특징의 의존도를 기초로, 맥파 신호의 크기 변화에 민감하게 변하는 특징에 적용되는 기본 가중 값을 보다 낮게 조절하고, 맥파 신호의 크기 변화에 둔감하게 변하는 특징에 대하여는 그 특징에 적용되는 기본 가중 값을 보다 높게 조절할 수 있다.
즉, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화에 따른 특징의 변화 정도에 따라 추출된 특징의 보정에 적용할 가중 값을 조절함으로써 생체 정보 측정을 위한 특징을 보정할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 맥파 신호의 특징의 보정에 적용할 가중 값을 결정할 때, 맥파 신호의 크기 변화량과 특징의 변화량 사이의 상관관계를 기초로 미리 생성된 상관 모델을 사용하여 맥파 신호의 특징에 적용되는 가중 값을 조절할 수 있다.
이때, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화량과 특징의 변화량 사이의 상관관계를 기초로 기계학습(machine learning)을 통해 미리 생성된 상관 모델을 사용할 수 있으며, 상관 모델을 외부의 장치로부터 수신할 수 있다.
이와 같이, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화에 따라 특징에 적용되는 가중 값을 조절함으로써, 사용자의 자세 변화에 의해 발생하는 맥파 신호의 크기 변화에도 생체 정보를 정확하게 측정할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화량과 미리 정해진 임계 값을 비교하여, 비교 결과 맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 경우 획득된 맥파 신호를 신뢰할 수 없는 것으로 판단하여 그 맥파 신호를 예외처리 할 수 있다.
일 예로, 생체 정보 측정을 위해 복수의 맥파 신호가 획득된 경우, 프로세서(120)는 획득된 맥파 신호들 중에서 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 맥파 신호는 예외처리하고, 맥파 신호의 크기 변화량이 임계값을 초과하지 않는 맥파 신호만을 기반으로 특징을 추출하는데 사용할 수 있다.
이와 같이, 프로세서(120)는 복수의 맥파 신호들 중에서 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 맥파 신호를 예외처리하고, 맥파 신호의 크기 변화량이 임계 값 이내인 맥파 신호들만을 대상으로 특징을 추출함으로써, 측정되는 생체 신호의 신뢰도를 보장할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 맥파 신호를 예외 처리하고 나면, 맥파 획득부(110)를 제어하여 맥파를 재획득할 수 있다.
예를 들어, 생체 정보를 측정하기 위해 복수개의 맥파 신호가 요구되는 경우, 프로세서(120) 맥파 획득부(110)를 제어하여 예외 처리된 맥파 신호 개수만큼 새로운 맥파 신호를 획득할 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않으며, 연속적으로 획득된 맥파 신호를 사용하여 생체 정보를 연속적으로 측정하는 경우, 프로세서(120)는 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 맥파 신호를 예외처리하고, 경고 정보를 생성한 후에, 맥파 획득부(110)를 제어하여 맥파 신호를 새롭게 획득할 수 있다. 이때, 경고 정보는 맥파 신호의 예외 처리 및 생체 정보의 연속 측정이 중단됨을 알리는 알람일 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 맥파 획득부(110)를 통해 제어하여 맥파 신호를 직접 획득할 수 있으며, 이에 제한되지 않고 외부의 맥파 신호 측정 장치로부터 유무선 통신을 사용하여 맥파 신호를 획득할 수 있다.
도 3b는 도 3a의 맥파 신호로부터 생체 정보를 측정한 일 예를 도시하고, 도 3c는 도 3a의 맥파 신호의 교류 성분의 크기 변화량을 기초로 특징을 보정하여 생체 정보를 측정한 일 예를 도시한다.
도 3b 및 3c를 참조하면, 실제 수축기압(31), 추정 수축기압(31'), 실제 이완기압(32), 추정 이완기압(32'), 실제 심박수(33) 및 추정 심박수(33')와, 수축기압 및 이완기압의 실제 값과 추정 값 사이의 상관 계수가 도시된다.
다시, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 시각 t1 및 t2 사이에 사용자의 움직임이 발생한 경우, 시각 t1 및 t2에서 특징 1은 특징 2에 비해 민감하게 변화함을 알 수 있다. 또한, 시간 t1~t2에서 획득된 특징을 기초로 추정된 혈압은 4회차 추정 혈압으로써, 실제 수축기압(31) 및 실제 이완기압(32)에 비해 혈압이 과소 추정된 것을 알 수 있다.
다시, 도 3a 를 참조하면, 심박수 상승에 의한 혈압의 상승은 PPG 신호의 모양의 분석을 통해 추정될 수 있으나, 사용자의 움직임에 의해 맥파 신호의 교류 성분 크기가 급격하게 변하는 시간 t1~t2에서 심박수는 민감하지 않게 변화하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 3b를 참조하면, 맥파 신호의 교류 성분 크기가 급격하게 변하여 특징 1이 민감하게 변화하는 경우에도, 실제 심박수(33)와 추정 심박수(33')는 높은 상관 관계를 보여, 사용자의 움직임에 의한 혈압의 과소 추정은 심박의 변화에만 의존하는 것이 아님을 알 수 있다.
이에 따라, 프로세서(120)는 움직임에 의한 특징 변화의 보정을 위해 기본 가중 값을 조절함으로써 특징을 보정할 수 있다.
도 3b 및 3c를 참조하면, 프로세서(120)는 맥파 신호의 교류 성분의 크기 변화에 민감한 특징 1의 기본 가중 값을 감소 조절하고, 맥파 신호의 교류 성분의 크기 변화에 둔감한 특징 2의 기본 가중 값을 증가 조절하여 보정된 특징 1'및 특징 2'를 산출할 수 있다.
도 3c는 특징 1 및 특징 2로부터 보정된 특징 1' 및 특징 2'을 기초로 혈압을 추정한 결과를 도시한다.
도 3c의 추정 결과를 참조하면, 맥파 신호의 크기 변화를 기초로 특징 1 및 특징 2를 보정한 특징 1' 및 특징 2'으로 추정된 혈압은, 특징의 보정 전에 비해 수축기압(SBP)의 상관 계수가 0.24에서 0.83으로, 이완기압(DBP)의 상관 계수가 0.80에서 0.92로 증가하여 맥파 신호로부터 보다 정확하게 혈압이 추정됨을 알 수 있다.
이와 같이, 프로세서(120)는 맥파 신호의 크기 변화에 따라 추출된 특징에 적용되는 기본 가중 값을 적응적(adaptive)으로 조절함으로써, 특징을 보정하고, 보정된 특징으로 생체 정보를 측정함으로써 사용자의 움직임에도 정확한 생체 정보를 측정할 수 있다.
프로세서(120)는 보정된 특징의 종류 및 보정 정도를 기초로, 맥파의 특징으로부터 추정된 생체 정보의 신뢰도를 산출할 수 있다.
예를 들어, 맥파 신호로부터 추출된 특징1 및 특징 2 중에서 측정하고자 하는 생체 정보에 대해 특징 1이 더 높은 상관 관계를 가지는 경우를 가정한다.
이때, 맥파 신호의 크기 변화에 따라 특징 1이 특징 2에 비해 더 민감하게 변화하는 경우, 프로세서(120)는 특징 1 및 특징 2에 적용되는 가중 값을 조절하여 특징 1 및 특징 2를 보정하되, 맥파 신호로부터 측정된 생체 정보의 정확도가 낮을 수 있음을 고려하여, 측정된 생체 정보의 신뢰도를 낮게 산출할 수 있다.
다른 예로, 맥파 신호의 크기 변화에 따라 특징 1 및 특징 2가 둔감하게 변화하는 경우, 프로세서(120)는 측정된 생체 정보의 신뢰도를 높게 산출할 수 있다.
즉, 프로세서(120)는 맥파 신호로부터 생체 정보를 측정할 때, 맥파 신호로부터 추출된 특징들 중에서 측정하고자 하는 생체 정보에 대하여 더 높은 상관관계를 가지는 특징의 변화량에 따라 측정된 생체 정보의 신뢰도를 산출할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(120)는 특징 보정을 위한 가중 값의 조정 정도에 따라 신뢰도를 산출할 수 있다. 일 예로, 프로세서(120)는 특징 보정을 위한 가중 값의 조절 정도가, 기본 가중 값의 10% 이내이면 측정된 생체 정보의 신뢰도를 높게 산출하고, 20%를 초과하는 경우 측정된 생체 정보의 신뢰도를 낮게 산출할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 측정되는 생체 정보의 종류 및/또는 사용 목적에 따라 신뢰도의 산출 기준을 조정할 수 있다.
예를 들어, 측정된 생체 정보의 종류가 혈압이고, 사용 목적이 의료용 또는 건강 진단용인 경우, 프로세서(120)는 신뢰도의 산출 기준을 높게 조정할 수 있다. 일 예로, 생체 정보에 대해 높은 상관 관계의 가중값을 조절하여 특징을 보정한 경우, 보정된 특징으로부터 측정된 생체 정보의 신뢰도를 매우 낮게 산출하거나, 특징 보정을 위한 가중 값의 조절 정도가 5%를 초과하는 경우 생체 정보의 신뢰도를 낮게 산출하여, 측정의 정확도를 보장할 수 있다.
프로세서(120)는 보정된 특징을 사용하여 생체 정보를 측정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 보정된 특징과 측정하고자 하는 생체 정보 사이의 상관 관계를 기초로 생성된 생체 정보 추정 모델을 사용하여 생체 정보를 측정할 수 있다.
이때, 생체 정보 추정 모델은 프로세서(120)가 맥파로부터 추출된 특징 및 측정하고자 하는 생체 정보의 상관 관계를 기초로 기계 학습(machine learning)을 통해 생성할 수 있으며, 유무선 통신을 통해 외부의 장치로부터 미리 생성된 생체 정보 추정 모델을 수신하여 사용할 수 있다.
프로세서(120)는 맥파의 크기 변화가 임계값을 초과하는 빈도를 산출하고, 산출된 빈도에 기초하여 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 빈도를 산출하여, 그 빈도가 미리 정해진 기준 빈도보다 큰 경우, 또는 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 맥파 신호가 획득된 맥파 신호의 개수 대비 소정 비율을 초과하는 경우, 프로세서(120)는 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 생체 정보 측정 장치(100)의 사용자에 대한 상대적인 위치를 검출하는 하나 이상의 센서(예: 가속도계, 자이로 센서, 근접 센서, 카메라 등)를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 센서로부터 획득된 생체 정보 측정 장치(100)의 사용자에 대한 상대적 위치를 기초로 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성할 수 있다.
일 예로, 프로세서(120)는 센서로부터 획득된 생체 정보 측정 장치(100)의 사용자에 대한 상대적 위치를 피검 지점의 위치로 결정할 수 있다.
예를 들어, 피검 지점이 기준 지점과 중력 방향에 대해 서로 다른 높이에 위치한 경우 정수압 효과에 의해 추정된 혈압의 정수압 조건을 추정할 수 있다.
정수압 조건은 기준 지점보다 피검 지점이 높으면 정수압이 감소하고, 반대로, 기준 지점보다 피검 지점이 낮으면 정수압이 증가하는 양상을 보이므로, 프로세서(120)는 예컨대 기준 지점과 피검 지점의 위치가 동일한 위치에 위치하는 측정 자세로 유도하는 가이드 정보를 생성할 수 있다.
도 4는 생체 정보 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 생체 정보 측정 장치(400)는 맥파 획득부(410), 프로세서(420), 입력부(430), 저장부(440), 통신부(450) 및 출력부(460)를 포함할 수 있다. 여기서, 맥파 획득부(410) 및 프로세서(420)는 도 1을 참조하여 전술한 맥파 획득부(110) 및 프로세서(120)와 일반적으로 동일한 기능을 수행하므로, 이하 중복되지 않는 구성을 중심으로 설명한다.
입력부(430)는 사용자로부터 다양한 조작신호를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 입력부(430)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(touch pad)(정압/정전), 조그 휠(Jog wheel), 조그 스위치(Jog switch), H/W 버튼 등을 포함할 수 있다. 특히, 터치 패드가 디스플레이와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치 스크린이라 부를 수 있다.
저장부(440)는 생체 정보 측정 장치(400)의 동작을 위한 프로그램 또는 명령들을 저장할 수 있고, 생체 정보 측정 장치(400)에 입/출력되는 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(440)는 맥파 획득부(410)에서 측정된 맥파 데이터, 프로세서(420)에서 측정된 생체 정보 등을 저장할 수 있다.
저장부(440)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드 디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예컨대, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 생체 정보 측정 장치(400)는 인터넷 상에서 저장부(440)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 등 외부 저장 매체를 운영할 수도 있다.
통신부(450)는 외부 장치와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 통신부(450)는 입력부(430)를 통해 사용자로부터 입력된 데이터, 맥파 획득부(110)를 통해 획득한 사용자의 맥파 신호 및 프로세서(420)에서 측정된 생체 정보, 생체 정보 측정 장치(400)의 위치 정보, 맥파 신호로부터 추출된 특징 및 보정된 특징 등을 외부 장치로 전송하거나, 외부 장치로부터 특징 보정을 위한 특징과 가중 값 사이의 상관 모델 등 다양한 데이터를 수신할 수 있다.
이때, 외부 장치는 측정된 생체 정보를 사용하는 의료 장비, 결과물을 출력하기 위한 프린트, 또는 측정된 생체 정보, 추출된 특징 및/또는 보정된 특징 등을 디스플레이하는 디스플레이 장치일 수 있다. 이외에도 외부 장치는 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
통신부(450)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 이용하여 외부 장치와 통신할 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
출력부(460)는 맥파 신호, 추출된 특징, 보정된 특징, 측정된 생체 정보, 경고 및 가이드 정보 중의 적어도 하나를 표시할 수 있다.
예를 들어, 출력부(460)는 맥파 신호, 추출된 특징, 보정된 특징, 측정된 생체 정보, 경고 및 가이드 정보 중의 적어도 하나를 청각적 방법, 시각적 방법 및 촉각적 방법 중 적어도 하나의 방법으로 출력할 수 있다. 이를 위해 출력부(460)는 디스플레이, 스피커, 진동기 등을 포함할 수 있다.
도 5는 생체 정보 측정 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다. 도 5에 도시된 생체 정보 측정 방법은 도 1 및 도 4에 도시된 생체 정보 측정 장치(100, 400)에 의해 수행될 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호를 획득할 수 있다(510).
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 센서를 포함할 수 있으며, 피검체와 인터페이스된 맥파 센서로부터 맥파 신호를 획득할 수 있다. 이때, 맥파 센서는 피검체에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의해 조사된 광이 피검체의 표면이나 혈관 등의 생체조직에서 산란 또는 반사되어 나오는 광을 검출하는 검출기를 포함할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사되어 나오는 광을 검출함으로써 맥파 신호를 검출할 수 있고, 이에 제한되지 않으며, 외부의 장치와 통신을 수행하여 외부 장치로부터 사용자의 맥파 신호를 수신할 수 있다.
맥파 신호가 획득되면, 생체 정보 측정 장치(100)는 획득된 맥파 신호에서 특징을 추출할 수 있다(520). 예를 들어, 획득된 맥파 신호는 다수의 반사파와 중첩파의 중첩으로 구성될 수 있다.
이때, 생체 정보 측정 장치(100)는 획득된 맥파 신호의 형상(shape)을 분석함으로써 맥파 신호로부터 하나 이상의 반사파 또는 중첩파(P1, P2, P3 ... Pn)를 추출할 수 있고, 추출된 하나 이상의 반사파 또는 중첩파의 특징 값들의 조합으로부터 생체 정보와 상관도가 높은 특징들을 추출할 수 있다.
그 다음, 생체 정보 측정 장치(100)는 획득된 맥파 신호의 크기 변화를 산출할 수 있다(530).
예를 들어, 맥파 신호의 크기 변화는 사용자로부터 맥파 신호를 획득할 때, 기준 지점에 대한 피검 지점의 상대적인 위치 변화에 의해 발생할 수 있다.
일 예로, 기준 지점보다 피검 지점이 높은 경우 PPG 파형의 교류 성분 크기는 증가하는 경향을 보이고, 또한 피검 지점의 혈류량 감소에 따라 PPG 파형의 직류 성분 크기가 증가하는 경향을 보이는 반면, 기준 지점보다 피검 지점이 낮은 경우 PPG 파형의 교류 성분 크기가 감소하는 경향을 보이고, 또한 피검 지점의 혈류량 증가에 따라 PPG 파형의 직류 성분 크기가 감소하는 경향을 보인다.
이에 따라, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 모양(shape)을 분석하여 움직임에 의해 발생하는 맥파 신호의 크기 변화를 산출할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 맥파의 크기 변화량을 미리 정해진 임계 값과 비교할 수 있다(540).
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파의 모양을 분석하여 움직임에 의해 발생하는 맥파 신호의 크기 변화를 산출하고, 산출된 맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 크기 변화량과 임계값 사이의 비교 결과를 기초로 추출된 특징을 보정하거나, 생체 정보를 측정할 수 있다.
일 예로, 맥파 신호의 크기 변화량과 임계값의 비교 결과 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 경우, 생체 정보 측정 장치(100)는 추출된 특징에 적용할 가중 값을 조절할 수 있다(550).
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 크기 변화에 대한 특징의 의존도에 따라 특징을 보정할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 크기 변화에 대한 특징의 의존도를 기초로, 맥파 신호의 크기 변화에 민감하게 변하는 특징에 적용되는 기본 가중 값을 보다 낮게 조절하고, 맥파 신호의 크기 변화에 둔감하게 변하는 특징에 대하여는 그 특징에 적용되는 기본 가중 값을 보다 높게 조절할 수 있다.
즉, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 크기 변화에 따른 특징의 변화 정도에 따라 추출된 특징의 보정에 적용할 가중 값을 조절함으로써 생체 정보 측정을 위한 특징을 보정할 수 있다.
또한, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 특징의 보정에 적용할 가중 값을 결정할 때, 맥파 신호의 크기 변화량과 특징의 변화량 사이의 상관관계를 기초로 미리 생성된 상관 모델을 사용하여 맥파 신호의 특징에 적용되는 가중 값을 조절할 수 있다.
다른 예로, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 크기 변화량과 미리 정해진 임계 값을 비교하여, 비교 결과 맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 경우 획득된 맥파 신호를 신뢰할 수 없는 것으로 판단하여 그 맥파 신호를 예외처리 할 수 있다.
일 예로, 생체 정보 측정을 위해 복수의 맥파 신호가 획득된 경우, 생체 정보 측정 장치(100)는 획득된 맥파 신호들 중에서 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 맥파 신호는 예외처리하고, 맥파 신호의 크기 변화량이 임계값을 초과하지 않는 맥파 신호만을 기반으로 특징을 추출하는데 사용할 수 있다.
이와 같이, 생체 정보 측정 장치(100)는 복수의 맥파 신호들 중에서 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 맥파 신호를 예외처리하고, 맥파 신호의 크기 변화량이 임계 값 이내인 맥파 신호들만을 대상으로 특징을 추출함으로써, 측정되는 생체 신호의 신뢰도를 보장할 수 있다.
또한, 생체 정보 측정 장치(100)는 보정된 특징의 종류 및 보정 정도를 기초로, 맥파의 특징으로부터 추정된 생체 정보의 신뢰도를 산출할 수 있다.
예를 들어, 맥파 신호로부터 추출된 특징1 및 특징 2 중에서 측정하고자 하는 생체 정보에 대해 특징 1이 더 높은 상관 관계를 가지는 경우를 가정한다.
이때, 맥파 신호의 크기 변화에 따라 특징 1이 특징 2에 비해 더 민감하게 변화하는 경우, 생체 정보 측정 장치(100)는 특징 1 및 특징 2에 적용되는 가중 값을 조절하여 특징 1 및 특징 2를 보정하되, 맥파 신호로부터 측정된 생체 정보의 정확도가 낮을 수 있음을 고려하여, 측정된 생체 정보의 신뢰도를 낮게 산출할 수 있다.
다른 예로, 맥파 신호의 크기 변화에 따라 특징 1 및 특징 2가 둔감하게 변화하는 경우, 프로세서는 측정된 생체 정보의 신뢰도를 높게 산출할 수 있다.
즉, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호로부터 생체 정보를 측정할 때, 맥파 신호로부터 추출된 특징들 중에서 측정하고자 하는 생체 정보에 대하여 더 높은 상관관계를 가지는 특징의 변화량에 따라 측정된 생체 정보의 신뢰도를 산출할 수 있다.
또 다른 예로, 생체 정보 측정 장치(100)는 특징 보정을 위한 가중 값의 조정 정도에 따라 신뢰도를 산출할 수 있다. 일 예로, 생체 정보 측정 장치(100)는 특징 보정을 위한 가중 값의 조절 정도가, 기본 가중 값의 10% 이내이면 측정된 생체 정보의 신뢰도를 높게 산출하고, 20%를 초과하는 경우 측정된 생체 정보의 신뢰도를 낮게 산출할 수 있다.
또한, 생체 정보 측정 장치(100)는 측정되는 생체 정보의 종류 및/또는 사용 목적에 따라 신뢰도의 산출 기준을 조정할 수 있다.
예를 들어, 측정된 생체 정보의 종류가 혈압이고, 사용 목적이 의료용 또는 건강 진단용인 경우, 생체 정보 측정 장치(100)는 신뢰도의 산출 기준을 높게 조정할 수 있다. 일 예로, 생체 정보에 대해 높은 상관 관계의 가중값을 조절하여 특징을 보정한 경우, 보정된 특징으로부터 측정된 생체 정보의 신뢰도를 매우 낮게 산출하거나, 특징 보정을 위한 가중 값의 조절 정도가 5%를 초과하는 경우 생체 정보의 신뢰도를 낮게 산출하여, 측정의 정확도를 보장할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 맥파의 크기 변화가 임계값을 초과하는 빈도를 산출하고, 산출된 빈도에 기초하여 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 빈도를 산출하여, 그 빈도가 미리 정해진 기준 빈도보다 큰 경우, 또는 맥파의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 맥파 신호가 획득된 맥파 신호의 개수 대비 소정 비율을 초과하는 경우, 생체 정보 측정 장치(100)는 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성할 수 있다.
예컨대, 생체 정보 측정 장치(100)는 정수압 조건을 고려하여 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성할 수 있다. 일 예로, 기준 지점보다 피검 지점이 높으면 정수압이 감소하고, 반대로, 기준 지점보다 피검 지점이 낮으면 정수압이 증가하는 양상을 보이므로, 생체 정보 측정 장치(100)는 예컨대 기준 지점과 피검 지점의 위치가 동일한 위치에 위치하는 측정 자세로 유도하는 가이드 정보를 생성할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호로부터 추출된 특징을 기초로 생체 정보를 측정할 수 있다(560).
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 신호의 크기 변화량이 임계 값을 초과하는 경우, 보정된 특징을 기초로 생체 정보를 측정할 수 있으며, 맥파 신호의 크기 변화량이 임계 값을 초과하지 않는 경우, 맥파 신호로부터 추출된 특징을 기초로 생체 정보를 측정할 수 있다.
이때, 생체 정보 측정 장치(100)는 추출된 특징과 측정하고자 하는 생체 정보 사이의 상관 관계를 기초로 생성된 생체 정보 추정 모델을 사용하여 생체 정보를 측정할 수 있다.
생체 정보 추정 모델은 생체 정보 측정 장치(100)가 맥파로부터 추출된 특징 및 측정하고자 하는 생체 정보의 상관 관계를 기초로 기계 학습(machine learning)을 통해 생성할 수 있으며, 유무선 통신을 통해 외부의 장치로부터 미리 생성된 생체 정보 추정 모델을 수신하여 사용할 수 있다.
생체 정보가 측정되면, 생체 정보 측정 장치(100)는 획득된 맥파 신호, 추출된 특징, 보정된 특징, 측정된 생체 정보, 경고 및 가이드 정보 중의 적어도 하나를 표시할 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 작성되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
100: 생체 정보 측정 장치
110: 맥파 획득부
120: 프로세서
400: 생체 정보 측정 장치
410: 맥파 획득부
420: 프로세서
430: 입력부
440: 저장부
450: 통신부
460: 출력부
110: 맥파 획득부
120: 프로세서
400: 생체 정보 측정 장치
410: 맥파 획득부
420: 프로세서
430: 입력부
440: 저장부
450: 통신부
460: 출력부
Claims (20)
- 맥파 신호를 획득하는 맥파 획득부; 및
상기 획득된 맥파 신호의 크기 변화량을 기초로 상기 맥파 신호의 특징(feature)을 보정하고, 보정된 특징(feature)을 기초로 생체 정보를 측정하는 프로세서;를 포함하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 맥파 신호의 크기 변화량은,
상기 맥파 신호의 직류 성분 또는 교류 성분의 크기 변화량인 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 획득된 맥파 신호로부터 하나 이상의 특징을 추출하고, 상기 맥파 신호의 크기 변화에 대한 상기 추출된 특징들의 의존도에 따라 상기 추출된 특징을 보정하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하면, 상기 맥파 신호의 특징의 보정에 적용할 가중 값을 조절하여 상기 특징을 보정하는 생체 정보 측정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 맥파 신호의 크기 변화량과 상기 특징의 변화량 사이의 상관 관계를 기초로, 상기 맥파 신호의 특징에 적용되는 가중 값을 조절하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
획득된 맥파 신호 중에서 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 맥파 신호를 예외 처리하는 생체 정보 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
맥파 신호를 예외 처리하고 나면, 상기 맥파 획득부를 제어하여 맥파 신호를 재획득하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 보정된 특징의 종류 및 보정 정도를 기초로, 상기 맥파 신호의 특징으로부터 추정된 생체 정보의 신뢰도를 산출하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 맥파 신호의 크기 변화가 임계값을 초과하는 빈도를 산출하고, 산출된 빈도에 기초하여 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 장치의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성하는 생체 정보 처리 장치. - 제1항에 있어서,
맥파 신호, 추출된 특징, 맥파 신호의 크기 변화에 따른 알람, 가이드 정보, 사용자 특성 정보 및 생체 정보의 신뢰도 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부;를 더 포함하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 정보는,
혈압, 심박출량(cardiac output), 체혈관 저항(systemic vascular resistance), 혈관 건강도 및 마취심도 중의 적어도 하나를 포함하는 생체 정보 측정 장치. - 맥파 신호를 획득하는 단계;
상기 획득된 맥파 신호의 크기 변화량을 측정하는 단계;
측정된 상기 맥파 신호의 크기 변화량을 기초로 맥파 신호의 특징(feature)을 보정하는 단계; 및
보정된 상기 특징(feature)을 기초로 생체 정보를 측정하는 단계;를 포함하는 생체 정보 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 맥파 신호의 크기 변화량은,
상기 맥파 신호의 직류 성분 또는 교류 성분의 크기 변화량인 생체 정보 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 특징(feature)을 보정하는 단계는,
상기 획득된 맥파 신호로부터 하나 이상의 특징을 추출하는 단계; 및
상기 맥파 신호의 크기 변화에 대한 상기 추출된 특징들의 의존도에 따라 상기 추출된 특징을 보정하는 단계;를 포함하는 생체 정보 측정 방법. - 제12항에 있어서,
맥파 신호의 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
상기 특징(feature)을 보정하는 단계는,
상기 판단 결과 상기 맥파 신호의 크기 변화량이 상기 임계 값을 초과하면, 상기 맥파 신호의 특징의 보정에 적용할 가중 값을 조절하는 단계;를 포함하는 생체 정보 측정 방법. - 제15항에 있어서,
상기 가중 값을 조절하는 단계는,
상기 맥파 신호의 크기 변화량과 상기 특징의 변화량 사이의 상관 관계를 기초로, 상기 맥파 신호의 특징에 적용되는 가중 값을 조절하는 생체 정보 측정 방법. - 제15항에 있어서,
상기 판단 결과, 상기 맥파 신호의 크기 변화량이 상기 임계 값을 초과하면,
획득된 맥파 신호 중에서 크기 변화량이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 맥파 신호를 예외 처리하는 단계; 및
맥파 신호를 예외 처리하고 나면, 상기 맥파 획득부를 제어하여 맥파 신호를 재획득하는 단계;를 포함하는 생체 정보 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 보정된 특징 값의 종류 및 보정 정도를 기초로, 상기 맥파 신호의 특징으로부터 추정된 생체 정보의 신뢰도를 산출하는 단계를 더 포함하는 생체 정보 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 맥파 신호의 크기 변화가 임계값을 초과하는 빈도를 산출하는 단계; 및
산출된 빈도에 기초하여 생체 정보 측정 자세 또는 생체 정보 측정 방법의 위치 변경을 위한 가이드 정보를 생성하는 단계;를 더 포함하는 생체 정보 처리 방법. - 제12항에 있어서,
맥파 신호, 추출된 특징, 맥파 신호의 크기 변화에 따른 알람, 가이드 정보, 사용자 특성 정보 및 생체 정보의 신뢰도 중의 적어도 하나를 출력하는 단계;를 더 포함하는 생체 정보 측정 방법.
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