KR20200110116A - 생체 정보 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치는, 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하고, 상기 수광부와 상기 적어도 한 쌍의 발광부를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서와, 상기 피검체와 상기 맥파 센서 사이의 접촉힘을 측정하는 힘 센서와, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하고, 상기 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
Description
생체 정보를 측정하는 장치 및 방법과 관련된다.
일반적인 혈압 측정 방식으로 가압식 커프(cuff) 방식이 사용되고 있다. 가압식 커프 방식은 커프를 이용하여 최대 혈압 부근까지 혈관을 조였다가 푸는 방법으로 측정하는 비연속적인 측정 방식이다. 그런데, 가압식 커프 방식은 가압 펌프 등의 구성으로 인해 휴대 기기에 적용하기가 용이하지 않다.
최근에는, 커프를 이용하지 않고 혈압을 측정하는 무가압식 커프리스 방식의 혈압 측정 장치가 연구되고 있다. 예컨대, 맥파 전파 시간(Pulse Transit Time, PTT) 방식의 혈압 측정 장치와 맥파형 분석(Pulse Wave Analysis, PWA) 방식의 혈압 측정 장치가 있다. 그런데, PTT 방식은 정확한 측정을 위해 개인마다 보정을 해 주어야 하는 불편이 있으며, 맥파의 속도를 측정하기 위해서는 2개 이상의 위치에서 생체 신호를 측정해야 하기 때문에, 콤팩트한 장치로 구성하기 어렵다. PWA 방식은 맥파 파형 분석만을 통해 혈압을 추정하기 때문에, 잡음에 취약하여 정확한 혈압 계측에 한계가 있다.
생체 정보 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 생체 정보 측정 장치는, 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하고, 상기 수광부와 상기 적어도 한 쌍의 발광부를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서와, 상기 피검체와 상기 맥파 센서 사이의 접촉힘을 측정하는 힘 센서와, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하고, 상기 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 맥파 센서는 상기 피검체와 접촉되는 접촉면이 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 수광부는 상기 곡면의 중심에 배치될 수 있다.
상기 적어도 한 쌍의 발광부는 상기 맥파 센서의 길이 방향 또는 상기 곡면의 접선 방향으로 배치될 수 있다.
상기 적어도 한 쌍의 발광부 각각은 동일 또는 서로 다른 파장의 광을 조사하는 하나 이상의 발광부를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 접촉힘의 중심을 판단하고, 상기 판단된 접촉힘의 중심에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 접촉힘의 중심에 가까운 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 상기 접촉힘의 중심에 먼 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다.
상기 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호일 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호가 측정되는 동안 상기 측정된 접촉힘의 크기를 기초로 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공할 수 있다.
상기 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 양상에 따른 생체 정보 측정 장치는, 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하고, 상기 수광부와 상기 적어도 한 쌍의 발광부를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서와, 상기 피검체와 상기 맥파 센서 사이의 접촉힘의 분포를 측정하는 힘 분포 센서와, 상기 접촉힘의 분포를 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하고, 상기 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 맥파 센서는 상기 피검체와 접촉되는 접촉면이 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 수광부는 상기 곡면의 중심에 배치될 수 있다.
상기 적어도 한 쌍의 발광부는 상기 맥파 센서의 길이 방향 또는 상기 곡면의 접선 방향으로 배치될 수 있다.
상기 적어도 한 쌍의 발광부 각각은 동일 또는 서로 다른 파장의 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 접촉힘의 분포에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
상기 프로세서는 접촉힘이 큰 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 접촉힘이 작은 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다.
상기 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호일 수 있다.
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호가 측정되는 동안 상기 측정된 접촉힘의 크기를 기초로 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공할 수 있다.
상기 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 양상에 따른 생체 정보 측정 방법은, 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하는 맥파 센서를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 단계와, 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 접촉힘을 측정하는 단계와, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하는 단계와, 상기 생성된 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는, 접촉힘의 중심을 판단하는 단계와, 상기 판단된 접촉힘의 중심에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 맥파 신호를 통합하는 단계는, 상기 접촉힘의 중심에 가까운 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 상기 접촉힘의 중심에 먼 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 맥파 신호를 통합하는 단계는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
상기 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호일 수 있다.
상기 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 양상에 따른 생체 정보 측정 방법은, 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하는 맥파 센서를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 단계와, 상기 피검체와 상기 맥파 센서 사이의 접촉힘의 분포를 측정하는 단계와, 상기 접촉힘의 분포를 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하는 단계와, 상기 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는 접촉힘의 분포에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는 접촉힘이 큰 쪽에 위치하는 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 접촉힘이 작은 쪽에 위치하는 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
맥파 센서의 접촉면을 곡면으로 형성하고, 접촉힘의 분포에 따라 맥파 신호를 보정함으로써 생체 정보 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 생체 정보 측정 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 맥파 센서의 구조의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 맥파 센서의 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 맥파 센서의 구조의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 생체 정보 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 생체 정보 측정 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 생체 정보 측정 장치가 적용된 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 생체 정보 측정 장치가 적용된 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 생체 정보 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 15는 생체 정보 측정 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 2는 맥파 센서의 구조의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 맥파 센서의 구조의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 맥파 센서의 구조의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 생체 정보 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 생체 정보 측정 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 생체 정보 측정 장치가 적용된 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 생체 정보 측정 장치가 적용된 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 생체 정보 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 15는 생체 정보 측정 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 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.
또한, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주 기능별로 구분한 것에 불과하다. 즉, 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있다. 각 구성부는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 생체 정보 측정 장치의 일 실시예를 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 4는 맥파 센서의 구조의 예시도이다. 도 1의 생체 정보 측정 장치(100)는 전자 장치, 전자 장치의 액세서리(예컨대, 전자 장치의 보호 케이스 등), 스타일러스 펜, 조이스틱 등에 탑재될 수 있다. 이때 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 장치, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 손목 밴드형, 반지형, 벨트형, 목걸이형, 발목 밴드형, 허벅지 밴드형, 팔뚝 밴드형 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 웨어러블 디바이스 역시 상술한 예에 제한되지 않는다.
도 1을 참조하면, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 센서(110), 힘 센서(120) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다.
맥파 센서(110)는 맥파 센서(110)에 접촉한 피검체로부터 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다. 여기서, 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호일 수 있다. 피검체는 맥파 센서(110)와 접촉할 수 있는 생체 영역으로 맥파 신호 측정이 용이한 인체의 부위일 수 있다. 예를 들어, 피검체는 손가락, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있고, 요골 동맥과 인접한 손목 표면의 영역으로 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 손목 상부 영역일 수도 있다. 이하 설명의 편의를 위해 피검체는 손가락인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
맥파 센서(110)는 손가락의 탄성력과 해부학적 구조를 고려하여 손가락과 접촉되는 접촉면이 손가락 접촉면 쪽으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 맥파 센서(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 반원통형, 도 3에 도시된 바와 같이 반타원체형, 또는 도 4에 도시된 바와 같이 반구형으로 형성될 수 있다. 이때, 맥파 센서(110)는 손가락과 맥파 센서(110)가 접촉하는 접촉면적이 일정할 수 있도록 손가락의 크기보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 예컨대, 맥파 센서(110)는 제1 곡률 반경이 2mm 이상 10mm 이하이고, 제2 곡률 반경(R2)이 0.5*R1 이상 4*R1 이하가 되도록 형성될 수 있다. 맥파 센서(110)가 반원통형 및/또는 반타원체형으로 형성되는 경우, 맥파 센서(110)의 길이(L)는 손가락의 너비를 고려하여 16mm 이하로 형성될 수 있다.
이러한 맥파 센서(110)의 구조를 통해 평면 구조와 대비하여 적은 힘으로 손가락 내부에 압력을 잘 전달하는 것이 가능하다. 또한, 생체 정보를 정확하게 취득하기 위해서는 생체 정보 측정 장치를 생체 정보 취득 대상(예컨대, 혈관 등)에 정확하고 밀접하게 위치시킬 필요가 있고, 상술한 맥파 센서(110)의 구조를 통해 생체 정보 측정 장치(100)는 손가락 내부(예컨대, 손가락 속 혈관 및 혈액 등)의 정보를 용이하게 취득하는 것이 가능하다.
맥파 센서(110)는 발광부(111a, 111b) 및 수광부(112)를 포함할 수 있다.
발광부(111a, 111b)는 소정 파장의 광을 손가락에 조사할 수 있다. 이때, 소정 파장의 광은 가시광선 및 적외선(예컨대, 400nm ~ 900nm 파장 대역 광) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 측정 목적에 따라 발광부(111a, 111b)에서 조사되는 광의 파장은 달라질 수 있다. 그리고, 발광부(111a, 111b)는 반드시 단일의 광원으로 구성될 필요가 없으며 다수의 광원의 집합으로 구성될 수 있다. 발광부(111a, 111b)가 다수의 광원의 집합으로 구성되는 경우 다수의 광원은 모두 동일한 파장의 광을 조사하거나, 모두 서로 다른 파장의 광을 조사하거나, 일부는 동일한 파장의 광을 조사하고 일부는 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 발광부(111a, 111b)는 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode), 또는 형광체 등으로 형성될 수 있다.
수광부(112)는 발광부(111a)에서 조사되어 피검체로부터 되돌아오는 광을 수신하여 제1 맥파 신호를 측정하고, 발광부(111b)에서 조사되어 피검체로부터 되돌아오는 광을 수신하여 제2 맥파 신호를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면 수광부(112)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor) 또는 이미지 센서(CCD(Charge-Coupled Device), CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등을 포함함) 등으로 형성될 수 있다. 수광부는 반드시 하나의 소자로 구성될 필요는 없으며, 다수의 소자들이 모여 어레이 형태로 구성될 수도 있다.
수광부(112)는 접촉면인 곡면의 중심에 배치되고, 발광부(111a, 111b)는 수광부(112)를 중심으로 맥파 센서(110)의 길이 방향 또는 곡면의 접선 방향으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 이때, 발광부(111a, 111b)는 압력 또는 힘에 대한 에지(edge)의 영향을 줄이기 위해 맥파 센서(110)의 에지 부분보다는 안쪽(예컨대, 0.1L~0.9L (L은 맥파 센서의 길이))에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 맥파 센서(110)가 반원통형으로 형성되는 경우, 수광부(112)는 곡면의 중심 즉, 곡면의 접선의 중앙에 배치되고, 발광부(111a, 111b)는 맥파 센서(110)의 길이 방향 또는 곡면의 접선 방향으로 수광부(112)를 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 다른 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 맥파 센서(110)가 반타원체형으로 형성되는 경우, 수광부(112)는 곡면의 중심에 배치되고, 발광부(111a, 111b)는 맥파 센서(110)의 길이 방향으로 수광부(112)를 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 또 다른 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 맥파 센서(110)가 반구형으로 형성되는 경우, 수광부(112)는 곡면의 중심에 배치되고, 발광부(111a, 111b)는 수광부(112)를 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 그러나 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1 내지 도 4는 하나의 수광부와 한 쌍의 발광부를 포함하는 것으로 도시하나 이는 설명의 편의를 위함일 뿐 이에 한정되지 않는다. 즉, 맥파 센서(110)는 하나의 수광부와 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 두 쌍 이상의 발광부를 포함할 수도 있으며, 하나의 수광부와 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 한 쌍 이상의 발광부로 구성된 복수 개의 광 센서를 포함할 수도 있다.
힘 센서(120)는 피검체와 맥파 센서(110) 사이의 접촉힘을 측정할 수 있다. 이를 위해 힘 센서(120)는 가속도 센서, 압전 필름, 로드셀, 레이다, 스트레인 게이지 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 힘 센서(120)는 맥파 센서(110)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 힘 센서(120)가 맥파 센서(110)의 상부에 배치되는 경우, 힘 센서(120)는 광이 투과될 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 사용자가 한 손가락으로 맥파 센서(110)와 힘 센서(120)를 동시에 누를 수 있도록, 힘 센서(120)는 맥파 센서(110)의 인접한 위치에 배치될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 힘 센서(120)는 맥파 센서(110)의 곡면에서 발광부(111a, 111b) 또는 수광부(112)에 인접한 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 발광부(111a, 111b), 수광부(112) 및 힘 센서(120)는 사용자가 한 손가락으로 동시에 누를 수 있도록 인접하여 배치될 수 있다.
프로세서(130)는 생체 정보 측정 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 하나 이상의 프로세서, 메모리 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
프로세서(130)는 생체 정보 측정에 필요한 복수의 맥파 신호를 측정하기 위해 맥파 센서(110)를 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 사용자로부터 생체 정보 측정 요청이 수신되면 맥파 센서 제어 신호를 생성하여 맥파 센서(110)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 맥파 센서(110)는 각 발광부(111a, 111b)의 구동 조건에 따라 각 발광부(111a, 111b)를 동시에 구동하거나 순차적으로 구동하여 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다. 이때 각 발광부(111a, 111b)의 구동 조건은 각 발광부의 방출 시간, 구동 순서, 전류의 세기(current intensity) 및 펄스 지속 시간(pulse duration) 등을 포함할 수 있으며 프로세서(130)의 내부 또는 외부 저장 장치에 미리 저장될 수 있다.
프로세서(130)는 맥파 신호가 측정되는 동안 사용자가 맥파 센서(110)에 가감해야 하는 힘을 안내하는 접촉힘 안내 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 프로세서(130)는 접촉힘 안내 정보를 시각적으로 표시하거나, 음성, 진동 등의 비시각적인 방법으로 제공할 수 있다.
접촉힘 안내 정보는 맥파 센서(110)가 맥파 신호 측정을 시작하는 시점의 전후 또는 동시에 제공될 수 있다. 접촉힘 안내 정보는 맥파 센서(110)에 의해 피검체로부터 맥파 신호가 측정되는 동안 지속적으로 제공될 수 있다. 접촉힘 안내 정보는 사용자의 나이, 성별, 건강 상태, 피검체의 접촉 부위 등의 사용자 특성을 기초로 사용자별로 미리 설정될 수 있다. 접촉힘 안내 정보는 사용자가 맥파 센서(110)에 가감해야 하는 힘 값 자체일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 피검체에 의해 맥파 센서(110)에 가해지는 힘의 변화를 유도하는 사용자의 동작 정보 등을 포함할 수 있다.
프로세서(130)는 생체 정보 측정 요청이 수신되면 힘 센서(120)가 피검체와 맥파 센서(110) 사이의 접촉힘을 측정하도록 제어 신호를 생성하여 힘 센서(120)를 제어할 수 있다.
프로세서(130)는 힘 센서(120)로부터 지속적으로 접촉힘 측정값을 수신하고 수신된 접촉힘 측정값을 기초로 접촉힘 안내 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 특정 시점에서 측정된 접촉힘 측정값과 특정 시점에서 사용자가 맥파 센서(110)에 가해야 할 접촉힘 값의 차이를 기초로 접촉압력 안내 정보를 제공할 수 있다.
프로세서(130)는 측정된 접촉힘을 기반으로 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(130)는 측정된 접촉힘의 힘의 중심(Center of force, Cof)를 판단하고, 판단된 힘의 중심에 따라 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단하고, 판단된 가중치를 각 맥파 신호에 적용하여 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
예컨대, 프로세서(130)는 수학식 1를 이용하여 접촉힘의 힘의 중심을 판단할 수 있다.
여기서, 
및 
는 각각 힘의 중심의 x축 방향 성분 및 y축 방향 성분을 나타내며, 
, 
및 
는 각각 접촉힘의 x축 방향 크기, y축 방향 크기 및 z 축 방향 크기를 각각 나타내며, 
및 
는 각각 x축 방향 토크 및 축 방향 토크를 각각 나타내며, 
은 맥파 센서의 길이를 나타낼 수 있다.
프로세서(130)는 힘의 중심에서 가까운 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 힘의 중심에서 먼 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용할 수 있다. 예컨대, 프로세서(130)는 수학식 2를 이용하여 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단할 수 있다.
여기서, 
는 힘의 중심에서 가까운 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 적용될 가중치를 나타내며, 
는 힘의 중심에서 먼 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 적용될 가중치를 나타낼 수 있다.
프로세서(130)는 각 맥파 신호에 가중치를 적용하여 합산함으로써 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 프로세서(130)는 수학식 3을 이용하여 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 
는 힘의 중심에서 가까운 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호를 나타내며, 
는 힘의 중심에서 먼 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호를 나타낼 수 있다.
프로세서(130)는 측정된 접촉힘과, 손가락과 맥파 센서(110) 사이의 접촉면적을 기반으로 손가락과 맥파 센서(110) 사이의 접촉압력을 판단할 수 있다. 맥파 센서(110)는 손가락과 맥파 센서(110)가 접촉하는 접촉면적이 일정할 수 있도록 손가락의 크기보다 작은 크기로 형성되므로, 손가락과 맥파 센서(110) 사이의 접촉면적은 맥파 센서(110)의 곡면 면적과 동일할 수 있다. 따라서, 프로세서(130)는 접촉힘을 곡면 면적으로 나누어 접촉압력을 판단할 수 있다.
프로세서(130)는 접촉압력과 통합 맥파 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 혈압을 예로 들어 설명하기로 한다.
혈압은 이완기 혈압(Diastolic Blood Pressure, DBP), 수축기 혈압(Systolic Blood Pressure, SBP) 및 평균 혈압(Mean Arterial Pressure, MAP)을 포함할 수 있고, 손가락에 가해지는 접촉압력은 혈관에 작용하는 외부 압력으로서 작용할 수 있다. 접촉압력이 평균 혈압(MAP)보다 작아지면, 조직의 탄성 복원력이 혈관을 압축시키는 방향으로 작용하게 되므로 맥파 신호의 진폭은 작아지게 되고, 접촉압력이 평균 혈압(MAP)과 동일하면, 조직의 탄성 복원력은 영(zero)이 되어 혈관에 작용하지 않게 되므로 맥파 신호의 진폭은 최대가 된다. 또한, 접촉압력이 평균 혈압(MAP)보다 커지면, 조직의 탄성 복원력이 혈관을 팽창시키는 방향으로 작용하게 되므로 맥파 신호의 진폭은 작아지게 된다. 따라서, 프로세서(130)는 접촉압력에 따른 통합 맥파 신호의 변화를 분석하여 통합 맥파 신호의 진폭이 최대일 때의 접촉압력을 이용하여 평균 혈압(Mean Arterial Pressure, MAP)으로 추정할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 최대 진폭 대비 제1 비율(예컨대, 0.6)의 진폭을 가지는 지점의 접촉압력을 이용하여 수축기 혈압(Systolic Blood Pressure, SBP)으로 추정하고, 최대 진폭 대비 제2 비율(예컨대, 0.7)의 진폭을 가지는 지점의 접촉압력을 이용하여 이완기 혈압(Diastolic Blood Pressure, DBP)으로 추정할 수 있다.
도 5는 생체 정보 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 5의 생체 정보 측정 장치(500)는 전자 장치, 전자 장치의 액세서리(예컨대, 전자 장치의 보호 케이스 등), 스타일러스 펜, 조이스틱 등에 탑재될 수 있다. 이때 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 장치, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 손목 밴드형, 반지형, 벨트형, 목걸이형, 발목 밴드형, 허벅지 밴드형, 팔뚝 밴드형 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 웨어러블 디바이스 역시 상술한 예에 제한되지 않는다.
도 5를 참조하면, 생체 정보 측정 장치(500)는 맥파 센서(110), 힘 센서(120), 프로세서(130), 입력부(510), 저장부(520), 통신부(530) 및 출력부(540)를 포함할 수 있다. 여기서 맥파 센서(110), 힘 센서(120) 및 프로세서(130)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
입력부(510)는 사용자로부터 다양한 조작신호를 입력 받을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입력부(510)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(520)는 생체 정보 측정 장치(500)의 동작을 위한 프로그램 또는 명령들을 저장할 수 있고, 생체 정보 측정 장치(500)에 입력되는 데이터 및 생체 정보 측정 장치(500)로부터 출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(520)는 생체 정보 측정 장치(500)에서 처리된 데이터, 및 생체 정보 측정 장치(500)의 데이터 처리에 필요한 데이터를 저장할 수 있다.
저장부(520)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(500)는 인터넷 상에서 저장부(520)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 등 외부 저장 매체를 운영할 수도 있다.
통신부(530)는 외부 장치와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 통신부(530)는 생체 정보 측정 장치(500)에서 취급하는 데이터 또는 생체 정보 측정 장치(500)의 처리 결과 데이터 등을 외부 장치로 전송하거나, 외부 장치로부터 맥파 신호 및 접촉압력 측정 및/또는 생체 정보 추정에 필요하거나 도움이 되는 다양한 데이터를 수신할 수 있다.
이때, 외부 장치는 생체 정보 측정 장치(500)에서 취급하는 데이터 또는 생체 정보 측정 장치(500)의 처리 결과 데이터 등을 사용하는 의료 장비, 결과물을 출력하기 위한 프린트 또는 디스플레이 장치일 수 있다. 이외에도 외부 장치는 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 휴대폰, 스마트폰, 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(530)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(540)는 생체 정보 측정 장치(500)에서 취급하는 데이터 또는 생체 정보 측정 장치(500)의 처리 결과 데이터 등을 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 출력부(540)는 생체 정보 측정 장치(500)에서 취급하는 데이터 또는 생체 정보 측정 장치(500)의 처리 결과 데이터 등을 청각적 방법, 시각적 방법 및 촉각적 방법 중 적어도 하나의 방법으로 출력할 수 있다. 이를 위해 출력부(540)는 디스플레이, 스피커, 진동기 등을 포함할 수 있다.
도 6은 생체 정보 측정 장치의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 6의 생체 정보 측정 장치(600)는 전자 장치, 전자 장치의 액세서리(예컨대, 전자 장치의 보호 케이스 등), 스타일러스 펜, 조이스틱 등에 탑재될 수 있다. 이때 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 타블렛, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 장치, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 손목 밴드형, 반지형, 벨트형, 목걸이형, 발목 밴드형, 허벅지 밴드형, 팔뚝 밴드형 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 웨어러블 디바이스 역시 상술한 예에 제한되지 않는다.
도 6을 참조하면, 생체 정보 측정 장치(600)는 맥파 센서(610), 힘 분포 센서(620) 및 프로세서(630)를 포함할 수 있다. 여기서 맥파 센서(610) 및 프로세서(630)는 도 1 내지 도 5를 참조하여 전술한 맥파 센서(110) 및 프로세서(130)과 동일 또는 유사하므로 중복되는 범위에서 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
힘 분포 센서(620)는 피검체와 맥파 센서(110) 사이의 접촉힘의 분포를 측정할 수 있다. 이를 위해 힘 분포 센서(620)는 힘 센서, 광 센서 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 직간접적으로 힘 분포를 측정할 수 있는 다양한 센서를 포함할 수 있다. 힘 센서는 가속도 센서, 압전 필름, 로드셀, 레이다, 스트레인 게이지 등을 포함할 수 있다. 광 센서는 흡광도의 차이를 기반으로 힘 분포를 측정할 수 있다. 예컨대, 힘이 증가할수록 해당 위치의 반사체(예, 혈액)의 양이 줄어들어 흡광도가 커지기 때문에 흡광도가 큰 위치가 흡광도가 작은 위치보다 힘이 더 크다고 할 수 있다. 광 센서는 이러한 원리를 이용하여 피검체와 맥파 센서(110) 사이의 접촉힘의 분포를 측정할 수 있다.
프로세서(630)는 측정된 접촉힘의 분포를 기반으로 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(630)는 측정된 접촉힘의 분포에 따라 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단하고, 판단된 가중치를 각 맥파 신호에 적용하여 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(630)는 접촉힘이 큰 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 접촉힘이 작은 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용할 수 있다. 예컨대, 프로세서(630)는 수학식 4를 이용하여 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단할 수 있다.
여기서, 
및 
는 각각 발광부(611a)를 이용하여 측정된 제1 맥파 신호에 적용될 가중치 및 발광부(611b)를 이용하여 측정된 제2 맥파 신호에 적용될 가중치를 나타내며, 
및 
는 각각 발광부(611a) 영역에 가해진 힘 분포 및 발광부(611b) 영역에 가해진 힘 분포를 나타낼 수 있다.
프로세서(630)는 각 맥파 신호에 가중치를 적용하여 합산함으로써 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 프로세서(630)는 수학식 5를 이용하여 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 
는 발광부(611a)를 이용하여 측정된 제1 맥파 신호를 나타내며, 
는 발광부(611b)를 이용하여 측정된 제2 맥파 신호를 나타낼 수 있다.
한편, 수학식 4 및 수학식 5는 2개의 발광부를 이용하여 측정한 2개의 맥파 신호를 이용하는 예에 적용될 수 있다. n개의 발광부를 이용하여 측정한 n개의 맥파 신호를 이용하는 경우 수학식 4 및 수학식 5는 각각 수학식 6 및 수학식 7로 표현될 수 있다.
여기서, i은 발광부 또는 맥파 신호의 인덱스를 나타낼 수 있다.
프로세서(630)는 측정된 접촉힘의 분포와, 손가락과 맥파 센서(610) 사이의 접촉면적을 기반으로 손가락과 맥파 센서(610) 사이의 접촉압력을 판단할 수 있다. 예컨대, 프로세서(630)는 접촉힘의 최대값 또는 평균값을 판단하고, 접촉힘의 최대값 또는 평균값을 곡면 면적으로 나누어 접촉압력을 판단할 수 있다.
프로세서(130)는 접촉압력과 통합 맥파 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있다.
도 7 내지 도 13은 생체 정보 측정 장치가 구현된 예를 도시한 도면이다.
생체 정보 측정 장치(100, 500, 600)는 스마트 폰의 엣지(도 7 참조), 스마트 폰의 옆면 버튼(도 8 참조), 스마트 폰의 홈 버튼(도 9 참조), 스타일러스 펜의 버튼 또는 프레임(도 10 참조), 스마트 폰의 보호 케이스의 엣지(도 11 참조), 조이스틱의 버튼 또는 엣지(도 12) 및 시계형 웨어러블 디바이스의 엣지(도 13 참조)에 적용될 수 있다.
한편, 도 7 내지 도 13은 일 실시예에 불과할 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 생체 정보 측정 장치(100, 500, 600)는 전자 장치, 전자 장치의 액세서리(예컨대, 전자 장치의 보호 케이스 등), 스타일러스 펜, 조이스틱 등에서 곡면으로 형성되는 곳 또는 버튼이라면 제한없이 적용이 가능하다.
도 14는 생체 정보 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다. 도 14의 생체 신호 측정 방법은 도 1 및 도 5의 생체 정보 측정 장치(100, 500)에 의해 수행될 수 있다.
도 14를 참조하면, 생체 정보 측정 장치는 곡면으로 형성된 맥파 센서의 접촉면에 접촉한 손가락으로부터 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다(1410). 여기서, 맥파 신호는 PPG 신호일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 곡면으로 형성된 접촉면에 접촉된 손가락에 광을 조사하고 손가락으로부터 되돌아오는 광을 수신하여 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 생체 정보 측정 장치는 손가락과 맥파 센서 간의 접촉힘을 측정할 수 있다(1420).
생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘을 기반으로 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다(1430). 일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘의 힘의 중심(Center of force, Cof)를 판단하고, 판단된 힘의 중심에 따라 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단하고, 판단된 가중치를 각 맥파 신호에 적용하여 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다. 예컨대 생체 정보 측정 장치는 수학식 1을 이용하여 접촉힘의 힘의 중심을 판단하고, 수학식 2를 이용하여 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단할 수 있다. 또한, 생체 정보 측정 장치는 수학식 3을 이용하여 각 맥파 신호에 가중치를 적용하여 합산함으로써 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘과 통합 맥파 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다(1440). 예컨대, 생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘과, 손가락과 맥파 센서 사이의 접촉면적을 기반으로 손가락과 맥파 센서 사이의 접촉압력을 판단하고, 접촉압력과 통합 맥파 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있다.
도 15는 생체 정보 측정 방법의 다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 도 15의 생체 신호 측정 방법은 도 6의 생체 정보 측정 장치(600)에 의해 수행될 수 있다.
도 15를 참조하면, 생체 정보 측정 장치는 곡면으로 형성된 맥파 센서의 접촉면에 접촉한 손가락으로부터 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다(1510). 여기서, 맥파 신호는 PPG 신호일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 곡면으로 형성된 접촉면에 접촉된 손가락에 광을 조사하고 손가락으로부터 되돌아오는 광을 수신하여 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 생체 정보 측정 장치는 손가락과 맥파 센서 간의 접촉힘의 분포를 측정할 수 있다(1520).
생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘의 분포를 기반으로 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다(1530). 일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘의 분포에 따라 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단하고, 판단된 가중치를 각 맥파 신호에 적용하여 복수의 맥파 신호를 통합할 수 있다. 예컨대, 생체 정보 측정 장치는 수학식 4 또는 수학식 6을 이용하여 각 맥파 신호에 적용될 가중치를 판단하고, 수학식 5 또는 수학식 7을 이용하여 각 맥파 신호에 가중치를 적용하여 합산함으로써 통합 맥파 신호를 생성할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘의 분포와 통합 맥파 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다(1540). 예컨대, 생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘의 분포와, 손가락과 맥파 센서 사이의 접촉면적을 기반으로 손가락과 맥파 센서 사이의 접촉압력을 판단하고, 접촉압력과 통합 맥파 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있다.
이상의 기술적 내용은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 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.
100: 생체 정보 측정 장치
110: 맥파 센서
111a, 111b: 발광부
112: 수광부
120: 힘 센서
130: 프로세서
110: 맥파 센서
111a, 111b: 발광부
112: 수광부
120: 힘 센서
130: 프로세서
Claims (32)
- 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하고, 상기 수광부와 상기 적어도 한 쌍의 발광부를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서;
상기 피검체와 상기 맥파 센서 사이의 접촉힘을 측정하는 힘 센서; 및
상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하고, 상기 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 프로세서; 를 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 맥파 센서는 상기 피검체와 접촉되는 접촉면이 곡면으로 형성되는,
생체 정보 측정 장치. - 제2항에 있어서,
상기 수광부는 상기 곡면의 중심에 배치되는,
생체 정보 측정 장치. - 제3항에 있어서,
상기 적어도 한 쌍의 발광부는 상기 맥파 센서의 길이 방향 또는 상기 곡면의 접선 방향으로 배치되는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 한 쌍의 발광부 각각은 동일 또는 서로 다른 파장의 광을 조사하는 하나 이상의 발광부를 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는 접촉힘의 중심을 판단하고, 상기 판단된 접촉힘의 중심에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는,
생체 정보 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 접촉힘의 중심에 가까운 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 상기 접촉힘의 중심에 먼 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용하는,
생체 정보 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 통합 맥파 신호를 생성하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호인,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호가 측정되는 동안 상기 측정된 접촉힘의 크기를 기초로 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 중 적어도 하나를 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하고, 상기 수광부와 상기 적어도 한 쌍의 발광부를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서;
상기 피검체와 상기 맥파 센서 사이의 접촉힘의 분포를 측정하는 힘 분포 센서; 및
상기 접촉힘의 분포를 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하고, 상기 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 프로세서; 를 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 제12항에 있어서,
상기 맥파 센서는 상기 피검체와 접촉되는 접촉면이 곡면으로 형성되는,
생체 정보 측정 장치. - 제13항에 있어서,
상기 수광부는 상기 곡면의 중심에 배치되는,
생체 정보 측정 장치. - 제13항에 있어서,
상기 적어도 한 쌍의 발광부는 상기 맥파 센서의 길이 방향 또는 상기 곡면의 접선 방향으로 배치되는,
생체 정보 측정 장치. - 제12항에 있어서,
상기 적어도 한 쌍의 발광부 각각은 동일 또는 서로 다른 파장의 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 제12항에 있어서,
상기 프로세서는 접촉힘의 분포에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는,
생체 정보 측정 장치. - 제17항에 있어서,
상기 프로세서는 접촉힘이 큰 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 접촉힘이 작은 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용하는,
생체 정보 측정 장치. - 제17항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 통합 맥파 신호를 생성하는,
생체 정보 측정 장치. - 제12항에 있어서,
상기 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호인,
생체 정보 측정 장치. - 제12항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 복수의 맥파 신호가 측정되는 동안 상기 측정된 접촉힘의 크기를 기초로 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공하는,
생체 정보 측정 장치. - 제12항에 있어서,
상기 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 중 적어도 하나를 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하는 맥파 센서를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 단계;
상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 접촉힘을 측정하는 단계;
상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제23항에 있어서,
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는,
접촉힘의 중심을 판단하는 단계; 및
상기 판단된 접촉힘의 중심에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제24항에 있어서,
상기 복수의 맥파 신호를 통합하는 단계는,
상기 접촉힘의 중심에 가까운 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 상기 접촉힘의 중심에 먼 쪽의 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제24항에 있어서,
상기 복수의 맥파 신호를 통합하는 단계는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는,
생체 정보 측정 방법. - 제23항에 있어서,
상기 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호인,
생체 정보 측정 방법. - 제23항에 있어서,
상기 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 혈중 중성지방, 심박출량, 총말초혈관저항, 스트레스 지수 및 피로도 중 적어도 하나를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 수광부와 상기 수광부를 중심으로 대칭적으로 배치된 적어도 한 쌍의 발광부를 포함하는 맥파 센서를 이용하여 피검체에 대한 복수의 맥파 신호를 측정하는 단계;
상기 피검체와 상기 맥파 센서 사이의 접촉힘의 분포를 측정하는 단계;
상기 접촉힘의 분포를 기반으로 상기 복수의 맥파 신호를 통합하여 통합 맥파 신호를 생성하는 단계; 및
상기 통합 맥파 신호를 분석하여 상기 피검체의 생체 정보를 추정하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제29항에 있어서,
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는 접촉힘의 분포에 따라 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는,
생체 정보 측정 방법. - 제30항에 있어서,
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는 접촉힘이 큰 쪽에 위치하는 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호에 접촉힘이 작은 쪽에 위치하는 발광부를 이용하여 측정된 맥파 신호보다 더 큰 가중치를 적용하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는,
생체 정보 측정 방법. - 제30항에 있어서,
상기 통합 맥파 신호를 생성하는 단계는 상기 복수의 맥파 신호 각각에 가중치를 적용하고 가중치가 적용된 복수의 맥파 신호를 합하여 상기 복수의 맥파 신호를 통합하는,
생체 정보 측정 방법.
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-
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|---|---|---|---|---|
| US11540737B2 (en) | 2019-08-05 | 2023-01-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for measuring bio-information |
| US11813083B2 (en) | 2020-04-21 | 2023-11-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Assembly for measuring bio-information |
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