KR20200142265A - 생체정보 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

생체정보 추정 장치의 일 실시예는 피검체로부터 소정 시간 동안의 맥파신호를 측정하는 맥파 센서 및, 소정 시간 동안 측정된 맥파신호의 DC 성분을 추출하고, 피검체에 의해 맥파 센서에 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분을 기초로 상기 추출된 DC 성분을 정규화하여, 생체정보 추정을 위한 정규화된 DC 성분을 획득하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

생체정보 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING BIO-INFORMATION}
생체정보 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 커플리스 혈압 측정과 관련된다.
일반적으로 인체에 손상을 가하지 않고 비침습적(non-invasive)으로 혈압을 측정하는 방법으로서, 커프 기반의 압력 자체를 측정하여 혈압을 측정하는 방식과 커프 없이 맥파 측정을 통해 혈압을 추정하는 방식이 있다.
커프 기반의 혈압을 측정하는 방식으로는 상완(upper arm)에 커프(cuff)를 감고 커프 내 압력을 증가시켰다가 감소시키면서 청진기를 통해 혈관에서 발생하는 청음을 듣고 혈압을 측정하는 코로트코프 소리 방법(Korotkoff-sound method)과 자동화된 기계를 이용하는 방식으로 상완에 커프를 감고 커프 압력을 증가시킨 후 점차 커프 압력을 감소시키면서 커프 내 압력을 지속적으로 측정한 뒤 압력 신호의 변화가 큰 지점을 기준으로 혈압을 측정하는 오실로메트릭 방법(Oscillometric method)이 있다.
커프리스 혈압 측정 방법은 일반적으로 맥파전달시간(PTT, pulse transit time)을 계산하여 혈압을 추정하는 방식과, 맥파의 모양을 분석하여 혈압을 추정하는 PWA(Pulse Wave Analysis) 방식이 있다.
생체정보 추정을 위한 맥파 신호의 정규화를 수행하고, 이를 통한 생체정보를 추정하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 장치는 피검체로부터 소정 시간 동안의 맥파신호를 측정하는 맥파 센서 및, 소정 시간 동안 측정된 맥파신호의 DC 성분을 추출하고, 피검체에 의해 맥파 센서에 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분을 기초로 상기 추출된 DC 성분을 정규화하여, 생체정보 추정을 위한 정규화된 DC 성분을 획득하는 프로세서를 포함할 수 있다.
맥파 센서는 피검체에 광을 조사하는 광원 및 피검체로부터 반사된 광을 검출하는 디텍터를 포함할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 소정 시간 동안 상기 피검체가 맥파센서에 가하는 힘을 측정하는 힘센서를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 맥파신호를 로우 패스 필터(Low Pass Filter)에 통과시켜 DC 성분을 추출할 수 있다.
프로세서는 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값을 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값으로 나누어, 상기 정규화된 DC 성분을 획득할 수 있다.
프로세서는 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값에서 상기 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값을 빼서, 상기 정규화된 DC 성분을 획득할 수 있다.
프로세서는 획득된 정규화된 DC 성분 및 생체정보 추정 모델을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.
생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
프로세서는 정규화된 DC 성분 중에서 적어도 하나의 DC 성분을 결정하고, 결정된 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
프로세서는 정규화된 DC 성분 중에서, 세기가 최대인 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 시점의 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 힘이 가해진 시점의 DC 성분 및, 맥파신호의 진폭이 최대인 지점의 DC 성분 중의 적어도 하나를 생체정보 추정에 이용할 DC 성분으로 결정할 수 있다.
프로세서는 맥파신호의 진폭이 최대인 시점에 상기 피검체가 맥파 센서에 가한 힘 값을 포함하는 특징을 더 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
프로세서는 피검체가 맥파센서에 접촉할 위치 및 상기 소정 시간 동안 맥파센서에 가해야 하는 힘 중의 적어도 하나를 가이드할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 프로세서의 처리 결과를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 피검체로부터 소정 시간 동안의 맥파신호를 측정하는 단계, 소정 시간 동안 측정된 맥파신호의 DC 성분을 추출하는 단계, 피검체에 의해 맥파 센서에 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분을 기초로 상기 추출된 DC 성분을 정규화하여, 생체정보 추정을 위한 정규화된 DC 성분을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 소정 시간 동안 상기 피검체가 맥파센서에 가하는 힘을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
정규화된 DC 성분을 획득하는 단계는 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값을 상기 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값으로 나누어, 상기 정규화된 DC 성분을 획득할 수 있다.
정규화된 DC 성분을 획득하는 단계는 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값에서 상기 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값을 빼서, 상기 정규화된 DC 성분을 획득할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 획득된 정규화된 DC 성분 및 생체정보 추정 모델을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
생체정보를 추정하는 단계는 정규화된 DC 성분 중에서 적어도 하나의 DC 성분을 결정하는 단계 및, 결정된 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
DC 성분을 결정하는 단계는 정규화된 DC 성분 중에서, 세기가 최대인 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 시점의 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 힘이 가해진 시점의 DC 성분 및, 맥파신호의 진폭이 최대인 지점의 DC 성분 중의 적어도 하나를 생체정보 추정에 이용할 DC 성분으로 결정할 수 있다.
생체정보를 추정하는 단계는 맥파신호의 진폭이 최대인 시점에 상기 피검체가 맥파 센서에 가한 힘 값을 포함하는 특징을 더 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
생체정보 추정을 위한 맥파 신호의 정규화 방법을 제공할 수 있으며, 이를 통한 생체정보 추정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예들에 따른 프로세서 구성의 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 맥파신호 정규화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 생체정보 추정을 위한 정규화 방법의 흐름도이다.
도 5b는 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 6은 일 실시예의 웨어러블 기기를 도시한 것이다.
도 7은 일 실시예의 스마트 기기를 도시한 것이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 생체정보 추정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 설명한다.
이하에서 설명하는 생체정보 추정 장치의 다양한 실시예들은 휴대용 웨어러블 기기나 스마트 기기 등의 다양한 기기에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 다양한 기기는 손목에 착용하는 스마트 워치, 스마트 밴드형, 헤드폰형, 헤어밴드 형 등의 다양한 형태로 제작되는 웨어러블 기기나, 스마트폰, 태블릿 PC등와 같은 모바일 기기를 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 생체정보 추정 장치(100)는 맥파 센서(110), 힘 센서(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.
맥파 센서(110)는 소정 시간 동안 피검체로부터 광용적 맥파(photoplethysmography, PPG) 신호를 포함하는 연속적인 맥파신호를 측정할 수 있다. 이때, 피검체는 인체의 피부 조직일 수 있으며, 예컨대, 모세혈이나 정맥혈이 지나는 손등, 손목, 손가락 등의 인체 부위일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 요골 동맥과 같은 동맥이 지나가는 인체 부위일 수도 있다.
맥파 센서(110)는 피검체에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의해 조사된 광이 피검체의 피부 표면이나 혈관 등의 생체조직에서 산란 또는 반사되어 나오는 광을 검출하는 디텍터를 포함할 수 있다.
광원은 맥파 센서(110)에 접촉하는 피검체에 광을 조사할 수 있다. 광원은 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 또는 형광체 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다. 광원은 하나의 LED로 형성될 수 있으며, 단일 파장의 광을 조사할 수 있다. 또는, 광원은 복수의 LED가 어레이로 형성되는 것도 가능하며, 이때, 각 LED는 서로 동일한 파장의 광을 조사하거나, 적어도 일부가 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.
디텍터는 광원에서 조사된 광이 피검체의 조직에서 흡수, 산란 또는 반사되어 방출되는 광을 검출하고, 검출된 광의 강도를 전기적인 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 디텍터는 포토다이오드(photo diode), 포토트랜지스터(photo transistor, PTr) 또는 이미지 센서(예: CMOS 이미지 센서) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 디텍터는 하나의 포토 다이오드 또는 복수의 포토 다이오드 어레이로 형성될 수 있다. 이때 각 디텍터는 광원 위치로부터 서로 다른 거리 상에 배치되어, 광원에서 조사되어 피검체의 조직에서 산란 또는 반사되어 나오는 광을 서로 다른 위치에서 검출할 수 있다.
힘 센서(120)는 맥파신호 측정을 위해 피검체가 맥파 센서(110)에 소정 시간 동안 접촉한 상태에서 힘을 가하게 되면 피검체와 맥파 센서(110) 사이의 접촉 힘을 측정할 수 있다. 힘 센서(120)는 탄성체의 변형에 의해 전기적 신호로 변환하는 압전 특성을 갖는 압전 센서를 포함할 수 있다. 예컨대, 판상의 압전 센서로서 기계적 변형에 따라 전위가 발생하는 피에조 벤더, 또는 이들의 직렬/병렬 연결로 구현될 수 있다. 이때, 압전 센서는 PZT(lead zirconate titanate)와 같은 압전 세라믹, PVDF(polyvinylidene fluoride) 등의 압전 폴리머에 기반한 것일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
프로세서(130)는 생체정보 추정을 위해 맥파 센서(110) 및 힘 센서(120)를 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 맥파 센서(110) 및 힘 센서(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(130)는 장치(100)의 입력 수단 예컨대, 기계적/전기적인 조작 모듈, 터치 스크린 등을 통해 사용자로부터 생체정보 추정 요청을 수신할 수 있다. 또는, 통신 모듈을 이용하여 외부 기기로부터 생체정보 추정 요청을 수신할 수 있다. 또는, 미리 설정된 생체정보 추정 주기가 되면 자동으로 생체정보 추정 동작을 수행할 수 있다
프로세서(130)는 맥파 센서(110)를 통해 측정된 맥파신호를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 일반적으로 피검체 예컨대, 손가락으로부터 소정 시간 동안 맥파신호를 측정하는 경우 사용자는 손가락을 맥파 센서(110)에 접촉한 상태에서 점차 누르는 힘을 증가시키게 된다. 이때, 손가락이 맥파 센서(110)를 누르는 힘이 증가할수록 측정된 맥파신호의 DC 성분이 증가하는 경향을 나타낸다. 프로세서(130)는 이와 같이 오실로메트릭 기반으로 측정된 맥파신호의 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
하지만, 측정 초기 구간에서는 사용자가 손가락으로 맥파 센서(110)를 누르는 힘을 정확하게 제어하기 어려울 수 있으며, 일정 시점 이후에는 사용자가 손가락으로 누르는 힘을 아무리 증가시키더라도 맥파신호의 DC 성분이 포화(saturation)될 수 있다. 이에 따라 측정된 맥파신호를 그대로 이용하는 경우 생체정보를 추정하는 데 있어 정확성이 감소할 수 있다.
프로세서(130)는 생체정보 추정의 정확성을 향상시키기 위해 맥파신호를 정규화할 수 있다. 예를 들어, 힘 센서(120)를 통해 측정된 접촉 힘 정보를 기초로 맥파신호를 정규화할 수 있으며, 정규화된 데이터를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 이와 관련된 자세한 설명은 도 3a 내지 도 4b를 참조하여 후술한다. 한편, 추정하고자 하는 생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치(200)는 맥파 센서(110), 힘 센서(120) 및 프로세서(130) 외에, 출력부(210), 저장부(220) 및 통신부(230)를 더 포함할 수 있다. 이하 중복되지 않은 구성을 위주로 설명한다.
프로세서(130)는 출력부(210)를 제어하여 생체정보 추정 결과를 포함한 각종 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 생체정보 추정 요청이 수신되면, 출력부(210)를 제어하여 사용자에게 생체정보 추정을 위한 가이드를 할 수 있다. 예를 들어, 피검체를 맥파 센서(110)에 정확하게 접촉할 수 있도록 접촉 위치를 가이드할 수 있다. 또한, 피검체로부터 맥파신호가 측정되는 동안 사용자가 피검체를 통해 맥파센서(110)에 가해야 하는 접촉 힘을 가이드할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 출력부(210)를 통해 맥파 센서(110)를 통해 측정된 맥파신호, 힘 센서(120)를 통해 측정된 접촉 힘, 접촉 힘을 기초로 맥파신호를 가공한 데이터, 생체정보 추정 결과 등을 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 생체정보 추정 결과를 기초로 사용자의 건강 상태를 모니터링하고 이상이 발생한 경우 경고 정보를 출력할 수 있다.
이때, 출력부(210)는 디스플레이 등의 시각적 출력 모듈, 스피커 등의 음성 출력 모듈, 진동이나 촉감 등의 정보를 제공하는 햅틱 모듈 등을 포함하고, 시각적/비시각적 출력 모듈을 적절히 활용하여 사용자에게 필요한 정보를 출력할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)에 의해 생성된 접촉 위치 및/또는 접촉 힘에 대한 가이드 정보를 그래프 형태로 디스플레이에 시각적으로 출력할 수 있다. 또한, 출력부(210)는 디스플레이를 제1 영역 및 제2 영역으로 분리하고, 제1 영역에는 생체정보 추정 결과, 생체정보 추정 이력 등을 출력하고, 제2 영역에는 생체정보 추정에 활용된 맥파신호, 접촉 힘 정보, 가공된 맥파신호 정보 등을 출력할 수 있다. 이때, 디스플레이는 터치 입력이 가능한 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 사용자가 제1 영역에서 생체정보 추정 이력 중의 특정 시점의 생체정보 추정 결과를 선택하면 해당 시점의 생체정보 추정을 위해 활용된 정보를 제2 영역에 출력할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하므로 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 출력부(210)는 이와 같이 시각적으로 출력하면서 또는, 별도로 생체정보 출력 결과나 경고 정보를 음성/진동/촉감 등으로 사용자에게 제공할 수 있다.
저장부(220)는 생체정보 추정에 필요한 각종 정보를 저장한다. 저장부(220)는 프로세서(130)의 요청에 따라 필요한 정보를 저장하거나 반대로 프로세서(130)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 저장부(220)는 생체정보 추정과 관련된 각종 정보, 예컨대, 맥파센서(110)에 의해 측정된 맥파신호, 힘 센서(120)에 의해 측정된 접촉 힘 정보, 프로세서(120)의 처리 결과를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(220)는 사용자의 나이, 성별, 건강 상태 등과 같은 사용자 특성 정보 등의 기준 정보를 저장할 수 있다.
저장부(220)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, 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 등의 저장매체를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
프로세서(130)는 통신부(230)를 제어하여 외부 기기와 각종 데이터를 송수신할 수 있다.
통신부(230)는 프로세서(130)의 제어에 따라 통신망에 접속하거나 기접속되어 있는 통신망에 연결된 외부 기기와 통신할 수 있다. 이때, 외부 기기는 커프 혈압기와 같은 의료 기기 등을 포함하나 이에 제한되지 않으며 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등의 정보 처리 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 커프 혈압기와 같은 외부 기기로부터 생체정보 추정을 위한 커프 혈압이나 혈압 추정 모델과 같은 기준 정보를 수신할 수 있다. 또는, 맥파 센서(110)에 의해 측정된 맥파신호, 힘 센서(120)에 의해 측정된 접촉 힘 정보, 프로세서(130)에 의해 처리된 맥파신호, 생체정보 추정 결과 및 각종 데이터를 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 사용자의 휴대 기기에 전송할 수도 있다.
통신부(230)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 포함하는 다양한 유무선 통신 기술을 이용하여 외부 기기(250)와 통신할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 및 도 2을 참조하여 설명한 프로세서(130) 구성의 실시예들을 도시한 블록도이다. 도 4a 및 도 4b는 맥파신호의 정규화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 일 실시예의 프로세서(310)는 DC 성분 추출부(311) 및 정규화부(312)를 포함할 수 있다.
DC 성분 추출부(311)는 맥파 센서(110)로부터 맥파신호를 수신하면, 수신된 맥파신호를 전처리할 수 있다. 예를 들어, 수신된 맥파신호의 노이즈 제거, 신호의 증폭 등의 전처리를 수행한다. 예를 들어, 맥파신호를 정규화하고 추세와 오프셋을 제거하는 디트렌딩(detrending), 신호 스무딩(smoothing) 및 로우 패스 필터(low pass filter)를 이용한 고주파 잡음의 제거와 같은 전처리 작업을 수행할 수 있다. 또한, DC 성분 추출부(311)는 맥파신호로부터 생체정보 추정에 사용하기 위한 DC 성분을 추출할 수 있다. 예를 들어, 맥파신호를 로우 패스 필터(Low Pass Filter)에 통과시켜 DC 성분을 추출할 수 있다.
도 4a는 맥파센서(110)를 통해 오실로메트리 기반으로 측정한 맥파신호의 DC 성분을 도시한 것이다. 즉, 사용자가 피검체를 맥파센서(110)에 접촉한 상태에서 점차 힘을 증가시킬 때 다채널로 형성된 맥파센서(110)를 통해 검출한 각 맥파신호의 DC 성분을 나타낸다. 도시된 바와 같이 피검체의 접촉 힘이 점차 증가할 때 맥파신호의 DC 성분 역시 점차 증가하는 것을 알 수 있다. 하지만, 각 채널마다 파장 경로가 상이하고, 측정 초기 구간(R1)에서는 사용자가 맥파센서(110)에 가하는 힘을 제어하기 어렵고 마지막의 일정 구간(R2)에서는 힘을 아무리 증가시켜도 포화(saturation)되어, 맥파신호의 DC 성분을 그대로 생체정보 추정에 사용하는 경우 정확성이 감소할 수 있다.
정규화부(312)는 이와 같이 DC 성분 추출부(311)에 의해 추출된 맥파신호의 DC 성분을 정규화하여, 생체정보 추정에 활용하기 위한 정규화된 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 정규화부(312)는 힘 센서(120)에 의해 측정된 피검체와 맥파센서(110) 사이의 접촉 힘을 기초로 맥파신호의 DC 성분을 정규화할 수 있다. 예를 들어, 정규화부(312)는 각 맥파신호의 DC 성분에 대하여 힘 센서(120)에 의해 측정된 접촉 힘을 기초로 미리 설정된 기준 힘이 가해진 시점을 확인하고, 그 시점의 DC 성분으로 전체 DC 성분을 정규화할 수 있다. 이때, 미리 설정된 힘은 복수의 사용자 또는 특정 사용자를 대상으로 복수의 실험을 통해 미리 결정된 고정 값(예: 0.5N)일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4b는 도 4a의 각 채널의 맥파신호 DC 성분을 시점 T1의 각 DC 성분 값으로 정규화한 결과를 도시한 것이다. 이때, 시점 T1은 사용자가 손가락을 맥파센서(110)에 접촉한 상태에서 힘을 가하기 시작한 시점 예컨대, 0.5N의 힘이 가해진 시점일 수 있다.
일 예로, 정규화부(312)는 도 4b에 도시된 바와 같이 맥파신호의 각 시점의 DC 성분값을 시점 T1의 DC 성분값으로 나누어 정규화할 수 있다. 이와 같은 방식으로 각 채널의 맥파신호를 정규화하면 시점 T1에서의 각 맥파신호의 DC 성분값을 1로 정규화될 수 있다. 이를 통해 도시된 바와 같이 특정 힘이 발생한 시점(T1)의 DC 값에 비해 소정 구간(R3)에서의 정규화된 DC 성분값의 상대적 크기를 알 수 있다.
다른 예로, 정규화부(312)는 각 맥파신호의 각 시점의 DC 성분값에서 소정의 기준 힘이 가해진 특정 시점의 DC 성분값을 빼서 정규화할 수 있다. 이 경우, 특정 시점의 DC 성분값은 0으로 정규화될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 다른 실시예의 프로세서(320)는 DC 성분 추출부(321), 정규화부(322) 및 추정부(323)를 포함할 수 있다. DC 성분 추출부(321) 및 정규화부(322)는 도 3a를 통해 자세히 설명한 바 있다.
본 실시예에 따르면 추정부(323)는 DC 성분 추출부(321) 및 정규화부(322)를 거쳐 정규화된 맥파신호의 DC 성분을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 추정부(323)는 정규화된 맥파신호의 DC 성분 중에서 생체정보 추정에 이용할 특정 시점의 DC 성분을 결정하고, 결정된 DC 성분값을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
일 예로, 추정부(323)는 정규화된 DC 성분의 세기가 최대인 DC 성분값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값으로 결정할 수 있다. 도 4b를 참조하면, 일부를 제외한 대부분 채널의 정규화된 DC 성분값은 마지막 구간(R3)에서 최대를 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 마지막 구간(R3)에서 가장 위에 도시된 맥파신호의 DC 성분값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값으로 결정할 수 있다.
다른 예로, 도 4b를 참조하면 미리 설정된 기준 힘이 가해진 시점(T1) 이후의 소정 시간이 경과한 시점의 DC 성분값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값으로 결정할 수 있다. 이때, 기준 힘이 가해진 이후 소정 시간이 경과한 시점은 모든 사용자들에게 동일하게 설정되거나 사용자 개인의 특성을 반영하여 사용자별로 다르게 설정되는 것도 가능하다.
다른 예로, 도 4b를 참조하면 미리 설정된 기준 힘이 가해진 시점(T1) 이후의 소정 힘이 가해진 시점 즉, 피검체로 맥파 센서(110)를 기준 힘으로 누른 이후 점차 힘을 증가하여 미리 설정된 힘에 도달한 시점의 DC 성분값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값으로 결정할 수 있다. 이때, 기준 힘이 가해진 이후 소정 힘이 가해진 시점은 모든 사용자들에게 동일하게 설정되거나 사용자 개인의 특성을 반영하여 사용자별로 다르게 설정될 수 있다.
다른 예로, 측정된 맥파신호의 진폭이 최대인 지점에 대응하는 정규화된 DC 성분값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값으로 결정할 수 있다. 추정부(323)는 맥파신호가 측정되면 맥파신호의 AC 성분을 획득하고, AC 성분에서 진폭이 최대가 되는 시점을 결정할 수 있다.
위에서 생체정보 추정을 위해 사용할 정규화된 DC 성분값을 결정하는 몇 가지 실시예들을 설명하였으나 이러한 예들에 제한되는 것은 아니다.
한편, 추정부(323)는 맥파센서(110)가 다채널로 형성되어 복수의 맥파신호가 측정되는 경우 생체정보 추정에 이용할 어느 하나의 맥파신호를 선택할 수 있다. 예를 들어, 맥파신호 진폭의 최대값, 최소값, 최대값과 최소값 사이의 차이, 기준 힘이 가해진 시점 대비 소정 시점의 정규화된 DC 성분의 상대적인 크기 등의 다양한 정보를 기초로 어느 하나의 맥파신호를 선택하고, 선택된 맥파신호의 정규화된 DC 성분을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.
또는, 추정부(323)는 각 채널의 정규화된 DC 성분들 중에서 전술한 바와 같이 결정된 시점의 각 DC 성분값들을 조합하여 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값을 결정할 수 있다. 이때, 추정부(323)는 위에서 설명한 바와 같이 다양한 정보를 기초로 일부의 맥파신호를 결정하고, 결정된 맥파신호의 정규화된 DC 성분을 조합하여 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값을 결정하는 것도 가능하다.
추정부(323)는 이와 같이 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값이 결정되면 결정된 DC 성분값을 미리 정의된 생체정보 추정 모델에 입력하고, 생체정보 추정 모델의 결과를 생체정보 추정값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 아래의 수학식 1은 생체 정보 추정 모델의 간단한 선형 함수식을 예시한 것이다. 다만, 이에 한정되지 않으며 그 밖의 선형/비선형 회귀분석(linear/nonlinear regression analysis), 신경망(neural network), 딥러닝(deep learning) 등의 다양한 방법을 통해 다양하게 정의될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, y는 생체정보 추정값을 나타내며, x는 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값을 나타낸다. a 및 b는 전처리 과정을 통해 미리 정의되며 생체정보 종류 예컨대, 수축기 혈압, 이완기 혈압에 따라 다르게 정의될 수 있다.
한편, 추정부(323)는 정규화된 DC 성분으로부터 둘 이상의 DC 성분값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값을 결정하는 다양한 기준을 하나 이상 조합하여 둘 이상의 시점을 결정하고 각 시점의 DC 성분값을 생체정보 추정에 이용할 수 있다.
일 예로, 기준 힘이 작용한 시점 이후의 소정 시점의 DC 성분 값과 맥파신호의 진폭이 최대인 시점의 DC 성분 값, 다른 예로 기준 힘이 작용한 시점 이후의 제1 힘이 작용한 시점과 제2 힘이 작용한 시점의 DC 성분들, 또 다른 예로 제1 힘이 작용한 시점의 DC 성분 값과 최대 세기의 DC 성분 값, 또 다른 예로 맥파신호의 진폭이 최대인 시점의 DC 성분 값, 최대 세기의 DC 성분 값 및 소정 힘이 작용한 시점의 DC 성분 값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분 값으로 결정할 수 있다. 또는, 전술한 다양한 기준으로 결정된 제1 맥파신호의 DC 성분 값과 제2 맥파신호의 DC 성분 값을 생체정보 추정에 이용할 복수의 DC 성분값으로 결정할 수 있다. 다만, 이러한 예시에 제한되는 것은 아니다.
이때, 추정부(323)는 이와 같이 결정된 복수의 DC 성분값들 각각에 가중치를 부여하여 예컨대 아래의 수학식 2와 같이 조합하고 조합 결과를 위 수학식 1에 입력할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, x는 생체정보 추정 모델에 입력되는 값으로서 각 DC 성분값 x1, x2, ..., xn을 조합한 결과이다. 또한, α1, α2, ..., αn은 각 DC 성분값에 대한 가중치를 나타낸다.
한편, 추정부(323)는 전술한 DC 성분값 이외에 추가적인 특징을 획득하고, 획득된 추가 특징을 더 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체정보 추정 모델은 DC 성분값 및 추가적인 특징을 입력으로 하는 함수식 형태로 미리 정의될 수 있다.
추정부(323)는 맥파신호의 파형 분석을 통해 추가적인 특징을 획득할 수 있다. 이때, 추가적인 특징의 예로 맥파신호의 진폭이 최대인 시점에 피검체가 맥파센서에 가한 힘 값을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 혈압 추정을 위해 혈압에 영향을 미치는 심박출량, 총혈관저항 등과 관련된 특징을 추출할 수 있다. 예컨대, 추정부(323)는 맥파신호로부터 심박 정보, 파형의 형태, 파형의 면적, 최대점의 시간 및 진폭, 최소점의 시간 및 진폭, 맥파신호를 구성하는 펄스 파형 성분의 진폭 및 시간 정보 중의 하나 이상을 획득하고, 획득된 정보를 적절히 조합하여 특징을 획득할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 생체정보 추정을 위해 정규화를 수행하는 절차를 도시한 것이다.
도 5a는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 생체정보 추정 장치(100,200)에 의해 수행되는 일 실시예일 수 있다.
생체정보 추정 장치(100,200)는 맥파신호를 측정할 수 있다(511). 맥파신호는 맥파센서를 통해 피검체로부터 소정 시간 동안 측정될 수 있다. 이때, 피검체는 모세혈이나 정맥혈이 지나는 손등, 손목, 손가락 등의 인체 부위일 수 있다.
생체정보 추정 장치(100,200)는 측정이 시작되기 전 및/또는 측정이 수행되는 동안, 피검체로부터 맥파신호를 정확하게 측정할 수 있도록 사용자에게 가이드 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 장치(100,200)는 맥파센서의 접촉면에 손가락이 정확하게 접촉하는 상태를 나타내는 이미지를 디스플레이를 통해 출력할 수 있다. 또한, 장치(100,200)는 측정이 시작됨을 알리는 알림(예: 비프음, 디스플레이에서의 깜박거리는 마크 표시 등)을 출력할 수 있으며, 소정 시간 동안 손가락으로 눌러야 하는 힘을 그래프 형태로 출력할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 생체정보 추정 장치(100,200)는 맥파신호 측정이 수행되는 동안 피검체가 맥파센서에 가하는 힘을 힘 센서를 통해 측정할 수 있다(512).
그 다음, 단계(511)에서 측정된 맥파신호로부터 DC 성분을 추출할 수 있다(513). 예를 들어, 장치(100,200)는 측정된 맥파신호를 로우 패스 필터에 통과시켜 DC 성분을 획득할 수 있다. 이때, 장치(100,200)는 측정된 맥파신호의 증폭, 노이즈 제거, 스무딩 처리 등의 전처리 작업을 수행할 수 있다.
그 다음, 추출된 맥파신호 DC 성분을 정규화할 수 있다(514). 예를 들어, 맥파신호의 DC 성분과, 피검체가 맥파센서를 누르는 힘 사이에는 일정한 상관 관계를 나타낸다. 하지만 측정 초기 사용자가 피검체를 통해 누르는 힘을 제어하기 어려운 문제가 있고, 어느 정도 힘이 증가한 이후에는 맥파신호 DC 성분이 포화되는 경향을 나타내므로, 측정된 맥파신호의 DC 성분을 그대로 사용하는 경우 생체정보 추정의 정확성이 감소할 수 있음은 전술한 바 있다.
이에 따라, 장치(100,200)는 맥파신호의 DC 성분을 정규화하여 정규화된 맥파신호의 DC 성분을 생체정보 추정에 활용함으로써 더욱 정확한 생체정보 추정 결과를 획득할 수 있다. 예를 들어, 장치(100,200)는 단계(512)에서 측정된 힘 정보를 기초로 미리 설정된 힘이 가해진 시점을 결정하고, 결정된 시점의 DC 성분값을 기초로 전체 DC 성분값을 정규화할 수 있다. 예컨대, 장치(100,200)는 전체 DC 성분의 각 시점의 DC 성분값을 결정된 시점의 DC 성분값으로 나누거나 빼서 정규화할 수 있다. 다만, 정규화 방법에 있어 이에 제한되는 것은 아니다. 이와 같이 DC 성분을 정규화하면 결정된 시점의 DC 성분값에 비해 소정 시점 이후의 DC 성분값의 상대적인 크기를 알 수 있다.
장치(100,200)는 이와 같이 정규화된 DC 성분을 저장부에 저장, 출력부를 통해 사용자에게 출력 또는, 통신부를 통해 외부 기기에 전송할 수 있다.
도 5b는 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 5b는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 생체정보 추정 장치(100,200)에 의해 수행되는 실시예일 수 있다.
생체정보 추정 장치(100,200)는 맥파신호를 측정하고(521), 이와 동시에 피검체가 맥파센서에 작용하는 힘을 측정한다(522).
그 다음, 단계(521)에서 측정된 맥파신호로부터 DC 성분을 추출할 수 있다(523). 전술한 바와 같이 로우 패스 필터를 이용하여 DC 성분을 추출할 수 있으며, 그 밖에 필요한 전처리 과정을 수행할 수 있다.
그 다음, 추출된 맥파신호 DC 성분을 정규화할 수 있다(524). 앞에서 설명한 바와 같이 장치(100,200)는 단계(522)에서 측정된 힘 정보를 기초로 미리 설정된 힘이 작용된 시점을 확인하고, 해당 시점의 DC 성분값을 이용하여 전체 DC 성분을 정규화할 수 있다. 이때, 일 예로, 전체 DC 성분의 각 시점의 DC 성분값을 소정 힘이 작용한 시점의 DC 성분값으로 나누어 정규화할 수 있다. 다른 예로, 전체 DC 성분의 각 시점의 DC 성분값에서 소정 힘이 작용한 시점의 DC 성분값을 빼서 정규화할 수 있다.
그 다음, 단계(524)에서 정규화된 맥파신호 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다(525).
예를 들어, 장치(100,200)는 정규화된 DC 성분의 세기가 최대인 DC 성분값, 기준 힘이 가해진 시점 이후의 소정 시간이 경과한 시점의 DC 성분값, 기준 힘이 가해진 시점 이후의 소정 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값, 맥파신호의 진폭이 최대인 지점에 대응하는 정규화된 DC 성분값 중의 어느 하나 또는 둘 이상을 조합한 값을 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값으로 결정할 수 있다. 이와 같이 생체정보 추정에 이용할 DC 성분값이 결정되면, 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보 추정값을 획득할 수 있다.
생체정보 추정 모델은 생체정보의 종류에 따라 미리 정의될 수 있으며, 선형/비선형 회귀분석(linear/nonlinear regression analysis), 신경망(neural network), 딥러닝(deep learning) 등의 다양한 방법을 통해 선형/비선형 함수식으로 정의될 수 있다.
한편, 장치(100,200)는 전술한 바와 같이 추가적인 특징을 획득할 수 있으며, 획득된 추가 특징을 정규화된 DC 값과 조합하여 생체정보를 추정하는 것도 가능하다.
그 다음, 생체정보 추정 결과를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다(526). 이때, 장치(100,200)는 장치(100,200)에 탑재되거나, 유무선으로 연결된 다른 기기의 디스플레이, 스피커, 햅틱 모듈 등을 통해 생체정보 추정 결과를 출력할 수 있다.
도 6은 손목에 착용되는 웨어러블 기기를 도시한 것이다. 전술한 생체정보 추정 장치의 다양한 실시예들은 손목에 착용하는 스마트 워치나 스마트 밴드형 웨어러블 기기에 탑재될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 웨어러블 기기(600)는 기기 본체(610)와 스트랩(630)을 포함할 수 있다.
본체(610)는 다양한 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 내부 또는 표면에 전술한 생체정보 추정 기능과 그 밖의 다양한 기능(예: 시계, 알람)을 수행하기 위한 모듈들이 장착될 수 있다. 본체(610) 또는 스트랩(630)의 내부에는 기기(600)의 각종 모듈에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.
스트랩(630)은 본체(610)에 연결될 수 있다. 스트랩(630)은 사용자의 손목을 감싸는 형태로 구부려질 수 있도록 플렉시블(flexible)하게 형성될 수 있다. 스트랩(630)은 사용자의 손목으로부터 분리되는 형태 또는 분리되지 않는 밴드 형태로 구성될 수 있다. 스트랩(630)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함할 수 있으며, 본체(610)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다.
본체(610)에는 맥파신호를 측정하는 맥파센서(620)가 장착될 수 있다. 맥파센서(620)는 본체(610)가 사용자의 손목에 착용될 때, 사용자의 손목이 접촉하는 본체(610) 일면에 장착될 수 있다. 맥파센서(620)는 손목에 광을 조사하는 광원과 피부 표면, 혈관 등의 생체내 조직에 의해 산란 또는 반사되어 방출되는 광을 검출하는 디텍터를 포함할 수 있다.
또한, 본체(610) 내부, 즉, 사용자의 손목이 접촉하는 맥파센서(620) 접촉면의 반대쪽의 소정 위치에 손목과 맥파센서(620) 접촉면 사이의 접촉 힘을 측정하는 힘 센서가 실장될 수 있다. 사용자는 손목에 본체(610)를 착용한 상태에서 손목의 두께를 변화시키거나, 본체(610)가 착용되지 않은 다른 손의 손가락, 손바닥 등을 이용하여 손목과 맥파센서(620) 사이의 접촉 힘을 변화시킬 수 있다.
또한, 본체(610) 내부에 프로세서가 실장될 수 있으며, 프로세서는 웨어러블 기기(600)의 구성들과 전기적으로 연결되어 그 구성들을 제어할 수 있다.
프로세서는 맥파센서(620)에 의해 측정된 맥파신호 및 힘센서에 의해 측정된 접촉 힘 정보를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 프로세서는 맥파센서(620)로부터 맥파신호가 측정되면, 맥파신호로부터 DC 성분을 추출하고, 추출된 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 프로세서는 힘 센서를 통해 측정된 힘 정보를 기초로 맥파신호의 DC 성분을 정규화하고, 정규화된 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
예를 들어, 맥파신호의 전체 DC 성분의 각 시점의 DC 성분값을 미리 설정된 힘이 눌러진 특정 시점의 DC 성분 값으로 나누거나, 맥파신호의 전체 DC 성분의 각 시점의 DC 성분값에서 특정 시점의 DC 성분값을 빼서 정규화할 수 있다. 프로세서는 이와 같이 정규화된 맥파신호의 DC 성분 중에서 소정 기준에 따라 하나 이상의 DC 성분값을 획득하고, 획득된 DC 성분값에 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
프로세서는 생체정보 추정 요청에 따라 생체정보 추정을 위한 가이드 정보를 표시부를 통해 사용자에게 출력할 수 있다.
표시부는 본체(610)의 전면에 장착될 수 있으며, 터치 입력이 가능한 터치 스크린을 포함하는 터치 패널일 수 있다. 표시부는 사용자의 터치 입력을 수신하여 프로세서에 전달할 수 있으며, 프로세서의 처리 결과를 출력할 수 있다. 예를 들어, 표시부는 생체정보 추정치를 표시할 수 있으며, 생체정보 추정 이력, 건강상태의 변화, 경고 등의 부가 정보를 함께 표시할 수 있다.
본체(610) 내부에는 프로세서의 처리 결과 및 각종 정보를 저장하는 저장부가 장착될 수 있다. 이때, 각종 정보는 생체정보 추정과 관련된 정보 이외에 웨어러블 기기(600)의 그 밖의 기능과 관련된 정보를 포함할 수 있다.
또한, 본체(610)에는 사용자의 명령을 수신하여 프로세서로 전달하는 조작부(640)가 장착될 수 있다. 조작부(640)는 웨어러블 기기(600)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 전원 버튼을 포함할 수 있다.
또한, 본체(610) 내부에는 외부 기기와 통신하는 통신부가 장착될 수 있다. 통신부는 생체정보 추정 결과를 외부 기기 예컨대 사용자의 휴대 단말의 출력 모듈을 통해 출력하거나 외부 기기의 저장 모듈에 저장될 수 있도록 외부 기기에 전송할 수 있다. 또한, 통신부는 그 밖의 웨어러블 기기에서 수행하는 각종 기능을 지원하기 위한 정보 등을 외부 기기로부터 수신할 수 있다.
도 7은 전술한 생체정보 추정 장치의 실시예들이 적용된 스마트 기기를 도시한 것이다. 이때, 스마트 디바이스는 스마트폰 및 태블릿 PC일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 7을 참조하면, 스마트 기기(700)는 본체(710)의 일면에 맥파센서(730)가 장착될 수 있다. 맥파센서(730)는 하나 이상의 광원(631)과 디텍터(632)를 포함할 수 있다. 맥파센서(730)는 도시된 바와 같이 본체(710)의 후면에 장착될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 전면의 지문 센서 또는 터치 패널과 결합하여 맥파센서(730)를 형성할 수도 있다.
또한, 본체(710) 내부에는 힘 센서를 탑재할 수 있으며, 사용자가 손가락 등으로 맥파센서에 접촉하여 힘을 가할 때 그 힘을 측정하여 프로세서에 전달할 수 있다.
본체(710)의 전면에 표시부가 장착될 수 있다. 표시부는 생체정보 추정 결과 등을 시각적으로 출력할 수 있다. 표시부는 터치 패널을 포함할 수 있으며, 터치 패널을 통해 입력되는 정보를 수신하여 프로세서에 전달할 수 있다.
한편, 본체(710)에는 이미지 센서(720)가 장착될 수 있다. 이미지 센서(720)는 사용자가 맥파신호를 측정하기 위해 손가락을 맥파센서(730)에 접근시키는 경우 손가락을 촬영하여 프로세서로 전달할 수 있다. 이때, 프로세서는 손가락의 이미지로부터 맥파센서(730)의 위치 대비 손가락의 상대 위치를 파악하고, 표시부를 통해 손가락의 상대 위치 정보를 사용자에게 제공함으로써 사용자가 손가락을 정확하게 맥파센서(730)에 접촉시킬수 있도록 가이드할 수 있다.
프로세서는 맥파센서(730)에 의해 측정된 맥파신호를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 전술한 바와 같이 프로세서는 힘 센서를 통해 측정된 힘 정보를 이용하여 맥파신호의 DC 성분을 정규화하고 정규화된 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 자세한 사항은 앞에서 설명한 바와 같다.
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200: 생체정보 추정 장치
110: 맥파 센서 120: 힘 센서
130, 310, 320: 프로세서 210: 출력부
220: 저장부 230: 통신부
311,321: DC 성분 추출부 312,322: 정규화부
323: 추정부

Claims (21)

  1. 피검체로부터 소정 시간 동안의 맥파신호를 측정하는 맥파 센서; 및
    상기 소정 시간 동안 측정된 맥파신호의 DC 성분을 추출하고, 피검체에 의해 맥파 센서에 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분을 기초로 상기 추출된 DC 성분을 정규화하여, 생체정보 추정을 위한 정규화된 DC 성분을 획득하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 맥파 센서는
    피검체에 광을 조사하는 광원; 및
    피검체로부터 반사된 광을 검출하는 디텍터를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소정 시간 동안 상기 피검체가 맥파센서에 가하는 힘을 측정하는 힘센서를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 맥파신호를 로우 패스 필터(Low Pass Filter)에 통과시켜 상기 DC 성분을 추출하는 생체정보 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값을 상기 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값으로 나누어, 상기 정규화된 DC 성분을 획득하는 생체정보 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값에서 상기 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값을 빼서, 상기 정규화된 DC 성분을 획득하는 생체정보 추정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 획득된 정규화된 DC 성분 및 생체정보 추정 모델을 기초로 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 생체정보는
    혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 추정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 정규화된 DC 성분 중에서 적어도 하나의 DC 성분을 결정하고, 결정된 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 정규화된 DC 성분 중에서, 세기가 최대인 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 시점의 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 힘이 가해진 시점의 DC 성분 및, 맥파신호의 진폭이 최대인 지점의 DC 성분 중의 적어도 하나를 생체정보 추정에 이용할 DC 성분으로 결정하는 생체정보 추정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 맥파신호의 진폭이 최대인 시점에 상기 피검체가 맥파 센서에 가한 힘 값을 포함하는 특징을 더 이용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 피검체가 맥파센서에 접촉할 위치 및 상기 소정 시간 동안 맥파센서에 가해야 하는 힘 중의 적어도 하나를 가이드하는 생체정보 추정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서의 처리 결과를 출력하는 출력부를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  14. 피검체로부터 소정 시간 동안의 맥파신호를 측정하는 단계;
    상기 소정 시간 동안 측정된 맥파신호의 DC 성분을 추출하는 단계;
    피검체에 의해 맥파 센서에 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분을 기초로 상기 추출된 DC 성분을 정규화하여, 생체정보 추정을 위한 정규화된 DC 성분을 획득하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소정 시간 동안 상기 피검체가 맥파센서에 가하는 힘을 측정하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 정규화된 DC 성분을 획득하는 단계는
    상기 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값을 상기 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값으로 나누어, 상기 정규화된 DC 성분을 획득하는 생체정보 추정 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 정규화된 DC 성분을 획득하는 단계는
    상기 소정 시간 동안의 각 시점의 맥파신호 DC 성분 값에서 상기 기준 힘이 가해진 시점의 DC 성분 값을 빼서, 상기 정규화된 DC 성분을 획득하는 생체정보 추정 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 획득된 정규화된 DC 성분 및 생체정보 추정 모델을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 정규화된 DC 성분 중에서 적어도 하나의 DC 성분을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 DC 성분을 이용하여 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 DC 성분을 결정하는 단계는
    상기 정규화된 DC 성분 중에서, 세기가 최대인 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 시점의 DC 성분, 상기 기준 힘이 가해진 시점 이후 소정 힘이 가해진 시점의 DC 성분 및, 맥파신호의 진폭이 최대인 지점의 DC 성분 중의 적어도 하나를 생체정보 추정에 이용할 DC 성분으로 결정하는 생체정보 추정 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 맥파신호의 진폭이 최대인 시점에 상기 피검체가 맥파 센서에 가한 힘 값을 포함하는 특징을 더 이용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 방법.
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