KR20210018280A - 생물학적 파라미터 측정에 사용하기 위한 변위 센서 - Google Patents

생물학적 파라미터 측정에 사용하기 위한 변위 센서 Download PDF

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엘닷 쉬메쉬
이고르 쿠우퍼맨
보리스 스펙터
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카디악센스 엘티디.
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Abstract

본 발명은 사용자의 적어도 하나의 생물학적 파라미터를 측정하는 동안 사용자의 피부에 의해 표면에 가해지는 압력으로 발생하는 적어도 중심 축을 따라 접촉면의 변위를 측정하기 위한 센서 어셈블리에 관한 것이다.

Description

생물학적 파라미터 측정에 사용하기 위한 변위 센서
본 발명은 사용자의 피부에서 생물학적 파라미터를 감지하고 측정하기 위한 센서 어셈블리(Sensor Assembly)를 지칭한다.
본원과 관련된 종류의 센서 어셈블리는 US 2018/0035943에 개시되며, 상기 센서 어셈블리는, 센서 어셈블리의 외부를 향하는 접촉면, 광원 및 접촉면을 마주하지 않고 광원으로부터 나오는 빛을 수신하고 이를 다시 검출기로 방향을 돌리도록 구성된 검출기를 포함한다. 이 장치는, 접촉면에 가해지는 압력이 반사기에 대해 검출기와 함께 광원의 변위를 유발하여, 반응기로부터 검출기에 도달하는 빛의 양을 바꾸고 변위를 나타내도록 한다. US 2018/0035943에서, 센서 어셈블리는 측정 장치 내에 아티팩트 센서(Artifact Sensor)를 구성하고, 이는 센서 어셈블리에 추가로, 센서 어셈블리의 접촉면에 고정적으로 결합되고 접촉면에 의해 접촉하는 피부를 통해 사용자의 맥박의 하나 이상의 파라미터를 선택적으로 검출하도록 구성된 하나 이상의 생물학적 센서를 포함한다.
본 발명은 적어도 하나의 사용자의 생물학적 파라미터를 측정하는 동안 사용자의 피부에 의해 표면 상에 적용되는 압력에 의해 유발되는 어셈블리의 중심 축을 따라 적어도 접촉면의 변위를 측정하기 위한 센서 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
광(光) 기반 변위 센서에 관한 양태에서, 센서 어셈블리는 검출기에 의해 검출되고 검출기를 직접 향해 광원으로부터 방출되는 빛의 양이 가해지는 압력에 의해 유발되는 접촉면의 변위에 따라 달라지도록 작동한다. 광원 및 검출기는 서로에 대해 배치되어 검출기에 도달하는 빛이 주로 또는 빛만 광원으로부터 직접 나오고, 이는 즉, 최소한의 빛의 양이, 적어도 광원 이외의 센서 어셈블리의 임의의 요소로부터 검출기에 도달한다는 의미다. 광원으로부터 나온 빛은 임의의 종류의 빛 가이드에 의해서가 아니라 빛 사이의 매질(예: 공기 또는 진공) 내의 검출기를 향해 자유롭게 전파된다. 광원 및 검출기는 어셈블리의 센싱 유닛을 구성하고, 이는 센서 어셈블리의 내부에 배치되지만 접촉면은 그 외부를 향한다.
여기 개시된 센서 어셈블리는 검출기를 향해 광원으로부터 방출되는 빛의 적어도 일부를 막도록 작동하는 광 차단 부재를 더 포함하고, 이로써 광 검출기에 의해 수신되는 광원으로부터 나오는 빛은 접촉면의 변위를 나타내며, 이는 즉, 차단 부재에 의해 차단되고 광 수신기에 의해 수신되지 않는 빛의 양이 접촉면의 변위에 의존한다는 말이다.
제1 양태에 있어서, 센서 어셈블리는 광원 및 차단 부재의 양면 상의 센싱 유닛의 검출기를 장착하기 위한 장착 설비를 더 포함하며, 이로써 센싱 유닛 및 광 차단 부재 중 하나는 접촉면에 고정적으로 결합되되, 센싱 유닛 및 광 차단 부재 중 나머지 하나에 대해 상대적으로 이동 가능하지만, 센싱 유닛 및 광 차단 부재 중 다른 하나는, 접촉면에 고정된 결합이 없다.
상기 설비에 의해, 접촉면에 가해지는 압력은 접촉면 및 그에 고정적으로 결합된 부재 모두로 하여금, 상기 접촉면과 결합되지 않은 부재에 상대적으로 배치되도록 하여, 광 차단 부재가 검출기를 향해 광원으로부터 방출되는 빛의 적어도 일부를 차단함으로써, 광 검출기에 의해 수신되는 광원으로부터 빛이 접촉면의 변위를 나타내도록 한다.
선택적으로, 장착 설비는 부재와 결합된 접촉면을 적어도 간접적으로 보유하는 가요성 부재(예: 가요성 멤브레인)를 더 포함할 수 있고, 이로써 센서 어셈블리의 외부로부터 접촉면으로 가해지는 압력은 가요성 부재로 하여금 어셈블리의 내부를 향해 구부러지도록 해 접촉면 및 이에 결합된 부재를 변위시킨다.
더 선택적으로, 센서 어셈블리는 움직임 차단 설비를 더 포함할 수 있으며, 이는 가요성 부재가 휘는 것을 막도록 구성되고, 최소한 변위가 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 또는 심지어 150 마이크로미터를 초과하게 한다.
장착 설비는 말단부 상에 접촉면을 가지고 다른 말단부에 장착된 고정된 결합 부재를 가지는 접촉면 보유 부재를 포함할 수 있으며, 상기 접촉면 보유 부재는 이동 가능하다. 센싱 유닛이 접촉면의 반대편 말단에 있는 접촉면 보유 부재에 고정적으로 장착되어, 광 차단 부재에 대해 상대적으로 이동 가능한 경우, 차단 부재는 정적 지지 구조에 고정될 수 있으며, 그 반대도 가능하다.
광 차단 부재는 센싱 유닛에 대해 상대적으로 배치될 수 있으며, 상기 센싱 유닛의 서로에 대한 상태는 최소 차단 상태(광 차단 부재가 광원에 의해 검출기를 향해 방출되는 빛의 최소 양을 차단시킴), 및 최대 차단 상태(광 차단 부재가 광원에 의해 검출기를 향해 방출되는 빛의 최대 양을 차단시킴) 사이에서 변화 가능하다.
일부 실시예에서, 센싱 유닛에 대해 상대적인 광 차단 부재의 움직임 범위는 광 차단 부재로 하여금 접촉면 보유 부재 또는 지지 구조로 움직이도록 함으로써 증가될 수 있다.
최소한의 빛의 양이 광원 외의 센서 어셈블리의 요소로부터 나온 광 검출기에 꼭 도달하게 하기 위해, 검출기에는 센싱 유닛의 광축(Optical Axis)을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 시야(Field of View) 2개 중 적어도 적어도 하나를 줄이도록 구성된 시야 감소 요소가 있을 수 있다. 판 중 하나가 센싱 유닛이 장착된 판에 평행일 때, 시야 감소 요소는 판 내의 검출기의 시야를 줄이면서, 이에 수직인 판 내의 원래 발산각은 유지하도록 구성될 수 있으며, 이 반대도 가능하다. 센싱 유닛이 장착된 판은 어셈블리의 중심 축에 수직이다.
광원으로부터 나온 빛이 검출기를 향해 직접 방출되고 검출기를 향해 반사될 수 있는 최소한의 빛의 양이 검출기 외의 요소에 도달하도록 하기 위해, 광원에는 센싱 유닛의 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판 중 하나에서 광원의 발산각을 감소시키도록 구성된 발산각 감소 요소가 위치한다. 두 개의 판 중 하나가 센싱 유닛이 장착된 판에 평행일 때, 발산각 감소 요소는 판 내의 발산각을 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 판 내의 원래 발산각은 유지하도록 구성될 수 있으며, 그 반대도 가능하다.
본 발명의 제2 양태에 있어서, 센싱 유닛의 광축이 접촉면의 이동 축에 수직인 판 내에 놓이고, 광원은 빛을 광축을 따라 광원을 향해 광 검출기 쪽으로 방출하도록 구성되고, 광 차단 기계는 사용자의 피부에 의해 가해지는 압력으로 일어나는 접촉면의 변위로 말미암아 광원으로부터 검출기에 직접 도달하는 빛의 양을 변화시키도록 작동한다.
이 양태에 따르면, 빛은, 차단되지 않으면, 광축에 따라 광원으로부터 검출기로 직접 전파되고, 광원과 검출기 사이의 거리에 의해 정의되는 길이를 가지며, 이 길이는 센서 어셈블리가 작동하는 동안 변하지 않는다.
본 발명의 제1 양태에 따른 센서 어셈블리의 특징은 제2 양태의 특징에도 사용될 수 있고, 그 반대도 가능하며, 다음의 추가 특징 중 하나 이상이 둘 다에 사용될 수 있다:
- 광원이 하나 이상의 광원 요소를 포함할 수 있다.
- 광원이 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
- 광원이 적어도 하나의 PD(Photodiode)를 포함할 수 있다.
상기 양태의 각각의 센서 어셈블리는, 적어도 하나의 생물학적 파라미터를 측정하는 동안 사용자의 피부에 의해 접촉면에 가해지는 압력에 의해 발생하는 접촉면의 아주 작은 변위도 감지하도록 한다. 예를 들어, 측정된 변위는 0.1-100 마이크로미터의 범위 내에 있을 수 있고, 압력은 0-40 mm Hg의 범위 내에 있을 수 있다.
본 발명의 추가 양태는, 사용자의 피부에서 적어도 하나의 생물학적 파라미터를 측정하는 생물학적 센서, 및 생물학적 파라미터의 측정 중 아티팩트(Artifact)를 식별하기 위한 상기 설명된 종류의 센서 어셈블리를 포함하는 측정 장치에 관한 것이다. 측정 장치는, 생물학적 센서 및 접촉면이 동일한 방향을 향하고 측정되는 사용자의 피부에 동시에 접촉하거나 일부 실시예에서 생물학적 센서는 적어도 그 근처가 되도록 만들기 위해 배치되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 생물학적 센서는 압력/변위 센서 어셈블리의 접촉면 내에 수용 또는 내장될 수 있다.
생물학적 센서는 LED와 같은 적어도 하나의 광원 및 PD와 같은 적어도 하나의 광 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생물학적 파라미터는 심박동수 및/또는 심박 변화일 수 있다. 일부 실시예에서, 생물학적 센서는 PPG 센서일 수 있다. 특정 실시예에서, PPG 센서는 ECG 전극을 포함하거나 결합될 수 있다.
측정 장치는 변위 센서 어셈블리의 센싱 유닛과 데이터 통신하는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 제어 유닛은 센싱 유닛의 검출기로부터 수신된 데이터를 분석하고 측정 표면의 움직임에 의해 야기되는 아티팩트를 식별하도록 구성된 분석기를 포함할 수 있다.
측정 장치는 접촉면이 사용자의 손목과 접촉하도록 손목 시계 형태일 수 있으며, 손목 시계로 착용할 수 있다. 손목 시계는 제어 유닛의 분석기에 의해 식별된 아티팩트를 처리 유닛 또는 통신 센터로 통신하도록 구성된 출력 모듈을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 생물학적 센서는 EEG(Electroencephalogram), ECG(Electrocardiography), PPG(Photoplethysmograph), 및 GSR(Galvanic Skin Response) 중 하나로 출력될 수 있는 측정을 수행하도록 구성된다.
객체의 피부에 의해 압력이 가해질 때 접촉면의 변위를 감지하는 것은, 여기 개시된 센서 어셈블리에서와 마찬가지로, 객체 내의 생물학적 파라미터를 측정하는 방법에서 사용될 수 있다.
그러므로 본 발명의 다른 양태에 따라, 객체의 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 객체의 피부 표면과 변위 센서의 접촉면이 접촉하는 단계, 및 접촉면의 이동을 나타내는 데이터(상기 데이터는 변위 센서 상의 피부에 의해 가해지는 압력과 결합됨)를 수집하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 광축을 따라 광 검출기의 방향으로 광원으로부터 광을 방출하는 단계, 및 광 차단 부재로 하여금 접촉면의 변위에 비례하는 방식으로 광원에 의해 방출되는 빛을 차단하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 빛 센서에 의해 검출된 광도(Light Intensity)를 나타내는 데이터를 획득하는 단계, 및 이를 기반으로 접촉면의 변위를 결정하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 피부의 이동 및 이로 인해 변위 센서에 가해지는 압력은 혈관의 수축과 팽창으로 인해 일어난다. 다른 말로, 혈액이 심장으로부터 혈관에 다다를 때 혈관이 팽창하고 혈액이 다시 심장으로 갈 때 혈관이 수축한다. 혈관의 팽창과 수축은 변위 센서에 대해 피부 표면의 움직임을 유발하고, 변위 센서에 가해지는 압력이 검출된다. 피부 표면의 움직임을 나타내는 데이터가 수집된다. 수집된 데이터는 이후 그로부터 하나 이상의 생물학적 파라미터를 제공하도록 처리될 수 있다.
생물학적 파라미터는 혈관의 팽창 또는 수축과 직접적 또는 간접적으로 결합된 임의의 파라미터일 수 있다.
일부 실시예에서, 생물학적 파라미터는 혈압을 포함한다.
일부 실시예에서, 생물학적 파라미터는 심장 박동을 포함한다.
일부 실시예에서, 생물학적 파라미터는 호흡률을 포함한다.
일부 실시예에서, 생물학적 파라미터는 산소 포화도를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 피부 표면이 변위 센서의 접촉면과 접촉하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 변위 센서의 접촉면과 피부 표면 사이가 고정적으로 접촉하도록 피부에 변위 센서를 상기 방법은 고정적으로 장착하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 동맥에 접촉면이 장착되도록 변위 센서가 고정된다. 동맥에 접촉면이 고정되면, 측정의 정확도가 상승할 수 있다.
일부 실시예에서, 변위 센서는 요측 측부 동맥에 배치된다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 변위 센서 내에서 검출기를 향해 빛을 방출하는 단계, 및 검출기에 의해 수신된 빛의 양을 나타내는 신호(상기 신호는 피부 표면의 움직임에 대한 접촉면의 변위를 나타냄)를 수집하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 연속적인 검출을 포함할 수 있고, 일부 실시예에서 검출은 주기적으로, 즉, 기설정된 시간 윈도우(Window) 동안 진행된다. 시간 윈도우는 수 초(즉, 5, 10 또는 20초 및 60, 90 또는 120초까지)일 수 있다.
이후 신호 데이터가 처리된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 검출기에 의해 수신된 빛의 양에 관해 수집된 신호 데이터를 처리하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 수집된 신호 데이터는 맥압(Pulse Pressure) 분석 모델로 처리된다. 일부 실시예에서, 맥압 분석은 PDA(Pulse Decomposition Analysis)를 포함한다.
일부 실시예에서, 수집된 신호 데이터는 파동 분석 모델로 처리된다.
일부 실시예에서, 신호 데이터는 분석 기술의 조합을 통해 처리된다.
변위 센서에 의해 획득된 신호는 2개의 성분인 AC 성분 및 DC 성분을 가질 수 있다. 신호의 AC 성분은 많은 주파수를 포함할 수 있고, 각각은 생물학적 파라미터를 나타내거나 표시할 수 있다. 신호의 DC 성분은 다른 것 중 객체의 호흡률을 나타낼 수 있다. 그러므로 신호의 DC 성분의 값을 추출함으로써, 객체의 호흡률이 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, AC 신호의 값(예: 진폭)은 DC 성분 값과 함께 추출되고 처리되어 객체의 호흡률을 획득한다. 2개 성분의 사용은 생물학적 파라미터(예: 호흡률)의 측정의 정확도를 높일 수 있다.
일부 실시예에서, 변위 센서는 여기 개시된 센서 어셈블리에 사용된 종류 중 하나이다. 이 실시예에 따라, 상기 방법은 객체의 피부 표면에 여기 개시된 센서 어셈블리를 고정적으로 장착하는 단계를 포함한다.
또한, 객체의 생물학적 파라미터를 결정하기 위한 시스템이 여기 개시된다. 상기 시스템은: (a) 객체의 피부 표면의 움직임을 나타내는 데이터를 생성하기 위한 변위 센서, 및 (b) 수집된 데이터를 수신하기 위한 변위 센서와 데이터 통신하고 수집된 데이터로부터 생물학적 파라미터를 추출하는 제어 유닛를 포함한다.
변위 센서는 접촉면, 센싱 유닛 및 광 차단 부재를 포함한다.
센싱 유닛은 광 검출기 및 광원을 포함하고, 이들 사이에 정의되는 광축을 가지며, 광원은 빛을 검출하도록 구성된 센서를 향해 직접적으로 빛을 방출하도록 구성된다.
센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재를 포함하고, 접촉면의 변위가, 접촉면의 변위에 비례하는 방식으로, 차단 부재가 축을 따라 전파되는 빛을 차단하고 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 획득하도록 유도한다.
일부 실시예에서, 변위 센서는 여기 설명된 종류의 하나로, (i) 객체의 피부와 접촉하도록 구성되는 접촉면, (ii) 적어도 하나의 검출기 및 검출기를 직접적으로 향해 빛을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원을 포함하는 센싱 유닛 및 (iii) 센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재를 포함한다.
광원으로부터 방출되고 광 검출기에 의해 수신되는 빛은 피부 표면의 움직임에 대한 접촉면의 변위를 나타낸다.
일부 실시예에서, 제어 유닛은 수집된 데이터로부터 생물학적 파라미터를 추출하기 위한 추출 모듈을 포함한다. 상기에 설명된 바와 같이, 생물학적 파라미터는 혈압, 심박동수, 또는 호흡률 중 임의의 하나 또는 조합일 수 있고, 각각은 본 발명의 개별 실시예를 구성한다.
추출 모듈은 (i) 맥압 분석 모델을 적용, (ii) 수집된 데이터의 DC 성분을 식별, 및 (iii) 신호 필터를 적용하는 것 중 하나 또는 그 조합에 의해 생물학적 파라미터를 추출하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 측정되는 장소에 대한 제어가 더 잘 이루어지도록 해당 위치에서 변위 센서를 유지하기 위한 고정 요소를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 변위 센서는 손복 밴드에 의해 피부 표면에 고정되거나 손목 밴드에 의해 착용되는 클립일 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 서로 다른 신호를 서로 검출하고 그로부터 하나 이상의 생물학적 파라미터를 추출하는 하나 이상의 변위 센서를 포함한다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 변위 센서는 하나 이상이 사용될 때 PPG 센서와 같은 공통 센싱 표면을 갖는 광학 생물학적 센서와 데이터 통신한다. 이 같은 변위 센서는 공통 센싱 표면의 움직임을 나타내는 광학적 센싱된 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다. 이 같은 방식으로, 피부 표면의 움직임과 관련된 데이터를 제공함으로써, 생물학적 센서의 측정 정확도를 증가시킬 수 있다. 이 같은 데이터는 생물학적 센서에 의해 감지될 수 있는 아티팩트 신호를 포함할 수 있고, 이로써 생물학적 센서에 의해 감지되는 최종 파라미터는 아티팩트 신호를 고려하는 동안 결정될 수 있다.
다른 변위 센서는 다른 생물학적 파라미터를 나타내는 데이터를 수집하거나, 측정의 정확도를 증가시키기 위한 동일한 생물학적 파라미터의 이중 측정하기 위해 다른 위치에 고정될 수 있다. 예를 들어, 하나의 변위 센서가 손목 시계의 본체 내에 배치되면, 다른 변위 센서는 손목 시계에 연결된 밴드 내에 위치할 수 있다.
상기 설명된 시스템은 측정 장치 내에 포함될 수 있다.
일부 실시예에서, 측정 장치가 2개의 변위 센서를 포함하고, 제1 센서는 측정 장치의 본체 내에 포함되고, 제2 센서는 측정 장치에 연결된 밴드 내에 포함된다.
일부 실시예에서, 측정 장치는 본체에 형성된 전기 기반의 생물학적 센서를 포함한다.
일부 실시예에서, 측정 장치는 손목 시계로서 구성된다.
일부 실시예에서, 측정 장치는 객체의 손가락에 착용할 수 있도록 구성된 반지 모양 요소로 형성된다.
본 발명의 또 다른 양태는 피부 접촉면의 움직임을 판단하는 홀(Hall) 효과 기반의 변위 센서를 제공한다. 변위 센서는 피부 접촉면에 의해 스팬된(Spanned) 판에 수직인 중심 축을 따라 하우징에 대해 변위 가능한 피부 접촉면 및 변위 센서는 하우징(Housing) 구조를 포함한다. 그러므로 하우징과 그에 고정으로 부착된 성분이 정적인 상태를 유지하는 반면, 접촉면은 중심 축을 따라 적어도 변위하도록 구성된다. 변위 가능 센서는 하나 이상의 센싱 유닛을 더 포함하고, 각각은 홀 효과 센서 페이(Pair)를 포함한다. 각각의 홀 효과 센서 페어는 변위 가능 부재(접촉면과 함께 변위 가능함)를 포함하고, 이의 정적 부재는 하우징에 관한 고정 위치에 있다. 홀 효과 센서 페어는 피부 접촉면의 움직임을 나타내는 홀 효과 측정 데이터를 획득하도록 구성된다.
변위 센서는 두 개 이상의 센싱 유닛을 포함할 수 있고, 이로써 각각의 센싱 유닛의 홀 효과 측정 데이터는 피부 접촉면의 다른 부분의 움직임을 나타낸다. 이 같은 방식으로, 변위 센서는 압력이 가해지지 않는 정상 상태에 대한 접촉면의 경사를 감지할 수 있다. 예를 들어, 접촉면 상에 가해지는 압력이 접촉면의 서로 다른 부분에 따라 달라질 때, 각각의 부분은 가해지는 압력에 따라 변위되고, 각각의 홀 효과 센서 페어는 각각의 부분의 변위를 독립적으로 감지하도록 구성된다. 상기에 따라, 2개 이상의 센싱 유닛으로부터 획득된 홀 효과 측정 데이터는 피부 접촉면의 롤(Roll) 또는 틸트(Tilt)를 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 변위 가능 센서는 접촉면을 하우징에 연결해 변위가 생기게 하는 가요성 부재를 포함한다. 일부 실시예에서, 가요성 부재는 변위 가능 판을 하우징에 연결한다. 가요성 부재는 접촉면으로 하여금 적어도 하나의 축에 대해 회전 및 틸트하도록 하며, 이는 즉, 3차원 움직임을 가능케 한다는 의미다.
일부 실시예에서, 홀 효과 센서 페어의 변위 가능 부재는 영구 자석이고, 정적 부재는 홀 효과 센서이다. 하지만 일부 실시예에서, 변위 가능 부재는 홀 효과 센서이고 정적 부재는 영구 자석이다. 각각의 홀 효과 센서 페어에 의해 생성된 홀 효과 측정 데이터는 전압 측정 데이터를 포함할 수 있고, 전압 값은 접촉면의 변위를 나타낸다.
본 발명의 다른 양태는 홀 효과 기반의 변위 센서를 포함하는 측정 장치를 제공한다.
측정 장치의 일부 실시예에서, 피부 접촉면은 객체의 동맥 근처의 피부 표면과 접촉하도록 구성되고, 홀 효과 측정 데이터는 객체의 혈압을 나타낸다.
일부 실시예에서, 측정 장치는 제어 유닛 및 적어도 하나의 생물학적 센서(혈액의 광학 측정 또는 심장 활동의 전기 측정과 같은 생물학적 센싱 데이터를 제공하도록 구성됨)를 더 포함한다. 제어 유닛은 홀 효과 측정 데이터 및 생물학적 센싱 데이터를 수신하고, 이를 처리하며, 홀 효과 측정 데이터 및 생물학적 센싱 데이터 사이의 관계를 기초로 생물학적 파라미터를 추출하도록 구성된다.
측정 장치의 일부 실시예에서, 적어도 하나의 생물학적 센서는 변위 가능 부재 및 피부 접촉면 사이에 배치되고, 변위 가능 부재 및 접촉면과 함께 변위 가능하다. 일부 실시예에서, 생물학적 센서는 생물학적 센싱 데이터를 접촉면을 통해 획득하도록 더 구성된다. 예를 들어, 생물학적 센서는 피부 접촉면 및 객체의 피부를 통해 혈액 반응을 광학적으로 측정하는 광학 센서일 수 있다. 일부 실시예에서, 생물학적 센서는 전기 센서일 수 있다.
측정 장치의 일부 실시예에서, 광학 센서는 PPG 센서이고, 전기 센서는 ECG 센서이다.
변위 센서는 손가락의 움직임으로 야기된 피부의 움직임과 같은 객체의 피부 표면 상에 또는 객체의 피부 표면을 통해 생물학적 파라미터의 측정 중 노이즈로 간주되는 아티팩트 효과를 결정하도록 구성될 수 있다. 그러므로 홀 효과 측정 데이터는 이 같은 아티팩트 효과를 나타내는 아티팩트 데이터를 포함할 수 있다. 제어 유닛은 아티팩트 데이터를 식별하고, 아티팩트 데이터를 고려함으로써 생물학적 센싱 데이터로부터 생물학적 파라미터를 추출하도록 구성된다.
측정 장치의 일부 실시예에서, 홀 효과 센서 페어의 하나의 부재는 측정 장치의 PCB, 즉, 장치의 마더보드(Motherboard)로 통합된다. 이를 통해 변위 센서에 필요한 공간을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 객체의 생물학적 파라미터를 측정하는 방법을 제공한다. 상기 방법은: (a) 객체의 피부 표면과 변위 센서의 접촉면을 접촉시키는 단계, (b) 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 획득하는 단계 및 (c) 데이터를 처리해, 생물학적 파라미터를 제공하는 단계를 포함한다. 접촉면의 변위를 나타내는 데이터는, (i) 홀 효과 센서 상에 자기장(상기 자기장의 규모는 접촉면의 변위에 비례함)을 인가시키고 (ii) 홀 효과 센서 내에서 검출된 전압을 나타내는 홀 효과 측정 데이터를 획득하고 이를 기초로 접촉면의 변위를 결정함으로써, 획득된다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 하우징, 피부 접촉면 및 적어도 하나의 홀 효과 센서 페어를 가지는 센싱 유닛을 포함하는 변위 센서를 사용하는 단계를 더 포함한다. 홀 효과 센서 페어는, 접촉면 및 하우징과 관련된 고정된 위치에 있는 정적 부재와 함께 변위 가능한 변위 가능 부재를 포함한다. 홀 효과 센서에 의해 획득되는 홀 효과 측정 데이터는 피부 접촉면의 움직임을 나타낸다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 변위 센서는 홀 효과 기반 변위 센서의 상기 설명된 실시예 중 임의의 것이다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 생물학적 파라미터는 혈압, 심박동수, 산소 포화도 또는 호흡률을 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 접촉하는 단계는 동맥에 근접하는 변위 센서를 지지하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 접촉하는 단계는 동맥에 걸쳐 변위 센서를 지지하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 데이터를 처리해 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 맥압 분석 모델 및 파동 분석 모델 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 맥압 분석은 PDA를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 데이터를 처리해 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 데이터로부터 DC 성분을 추출하는 단계 또는 신호 필터를 적용하는 단계를 포함한다.
다음은 본 발명의 상이한 양태의 다양한 실시예이다:
실시예
1. 사용자의 피부에서 생물학적 파라미터 측정에 사용하기 위한 변위 센서 어셈블리(Displacement Sensor Assembly)에 있어서, 상기 어셈블리는:
상기 어셈블리의 외부를 향하고 상기 사용자의 상기 피부와 적어도 간접적으로 접촉하도록 구성되는 접촉면 - 상기 접촉면은 상기 어셈블리의 외부로부터 압력이 가해질 때 상기 어셈블리의 중심 축을 따라 이동 가능함 - ;
광축(Optical Axis)을 가지고, 적어도 하나의 검출기 및 상기 검출기를 직접적으로 향하는 상기 광축을 따라 빛을 방출하도록(즉, 빛이 공기 또는 진공과 같은 공간을 통해 전파됨) 구성되는 적어도 하나의 광원을 포함하는, 센싱 유닛;
상기 센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재; 및
이러한 광 차단 부재가 상기 어셈블리의 내부에 장착되어, 상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재의 중 하나가 상기 접촉면에 고정적으로 결합되어 이동 가능하고, 상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재의 중 다른 하나는 상기 접촉면에 고정된 결합이 없도록 하는 장착 설비 - 상기 장착 설비는, 상기 접촉면과 결합되지 않는 부재에 대해 상대적으로, 상기 접촉면에 결합된 부재가 이동하는 것에 의해, 상기 광 차단 부재로 하여금 상기 광원에 의해 상기 검출기를 향해 방출되는 빛을 적어도 부분적으로 차단하도록 구성되고, 상기 검출기에 의해 수신되는 상기 광원으로부터의 빛으로 하여금 상기 접촉면의 상기 변위를 나타내도록 함 -
를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
2. 제1 실시예에 있어서,
상기 장착 설비는 적어도 하나의 가요성 부재를 포함하여, 이에 상기 접촉면 및 그와 고정적으로 결합된 상기 부재가 적어도 간접적으로 연결되고, 상기 부재는 상기 접촉면에 압력이 가해질 때 휘도록 구성됨으로써, 상기 접촉면 및 이에 고정적으로 결합된 상기 부재가, 상기 접촉면과 결합되지 않은 부재에 대해 상대적으로 움직이도록 하는, 변위 센서 어셈블리.
3. 제1 실시예 또는 제2 실시예에 있어서,
상기 장착 설비는 원위 단부에 상기 접촉면을 갖고 근위 단부에 베이스(Base) 표면을 갖는 접촉면 지지 부재를 포함하며, 이에 상기 접촉면에 연결된 상기 부재가 고정적으로 장착되는, 변위 센서 어셈블리.
4. 제2 실시예에 종속된 제3 실시예에 있어서,
상기 접촉면 지지 부재가 상기 가용성 부재에 장착되어, 상기 어셈블리의 상기 외부로부터 압력이 상기 접촉면에 가해질 때 이동되는, 변위 센서 어셈블리.
5. 제3 실시예 또는 제4 실시예에 있어서,
상기 어셈블리의 상기 중심 축은, 상기 접촉면 지지 부재 및 상기 가용성 부재의 대칭인 축을 이루는, 변위 센서 어셈블리.
6. 제3 실시예, 제4 실시예 또는 제5 실시예 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센싱 유닛의 상기 광축이 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 판 내에 놓이는, 변위 센서 어셈블리.
7. 제3 실시예 내지 제6 실시예 중 어느 한 항에 있어서,
상기 베이스 표면은 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인, 변위 센서 어셈블리.
8. 제1 실시예 내지 제7 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 광원은 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 발산각을 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
상기 광원에는 상기 광원의 상기 발산각 중 적어도 하나를 줄이도록 구성된 발산각 감소 요소가 위치하는, 변위 센서 어셈블리.
9. 제8 실시예에 있어서,
상기 발산각 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 광원의 상기 발산각을 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
10. 제1 실시예 내지 제9 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 검출기는 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 시야(Field of View)를 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
상기 검출기에는 상기 검출기의 상기 시야 중 적어도 하나를 줄이도록 구성된 시야 감소 요소가 위치하고, 선택적으로, 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판에서 이에 의해 수신된 빛의 적어도 대부분은 상기 광원으로부터 상기 검출기를 향해 방출되는 상기 빛인, 변위 센서 어셈블리.
11. 제10 실시예에 있어서,
상기 시야 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 검출기의 상기 시야를 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
12. 제1 실시예 내지 제11 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 압력의 범위는 0-40 mm Hg인, 변위 센서 어셈블리.
13. 적어도 제2 실시예 및 적어도 제2 실시예에 종속된 제3 실시예 내지 제 1 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 가요성 부재가 휘는 것을 막도록 구성된 이동 차단 설비를 더 포함하며, 이는 막히지 않으면, 상기 접촉면과 결합된 상기 부재의 1 mm를 초과하는 상기 변위를 초래할 수 있는, 변위 센서 어셈블리.
14. 제1 실시예 내지 제13 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 광원은 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode)를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
15. 제1 실시예 내지 제14 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 광 검출기는 적어도 하나의 감광(Photosensitive) 요소, 선택적으로, PD(Photodiode)를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
16. 제1 실시예 내지 제15 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 접촉면에 고정된 결합이 없는 상기 부재는, 상기 접촉면 및 이에 결합된 부재가 이동하는 동안에는 적어도 정적(Static) 상태를 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
17. 제1 실시예 내지 제16 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 접촉면에 고정으로 결합된 부재를 갖는 상기 접촉면이 이동하는 동안, 상기 센싱 및 광 차단 부재는, 최소 차단 상태 - 상기 광 차단 부재가 상기 광원에 의해 상기 검출기를 향해 방출되는 빛의 최소 양을 차단시킴 -, 및 최대 차단 상태 - 상기 광 차단 부재가 상기 광원에 의해 상기 검출기를 향해 방출되는 빛의 최대 양을 차단시킴 - 사이의 서로에 대한 상태를 변화시키는, 변위 센서 어셈블리.
18. 제17 실시예에 있어서,
상기 광 차단 부재는 에지(Edge)를 가지며, 이는 상기 광 차단 부재의 나머지 보다 상기 접촉면에 가깝고, 상기 접촉면에 고정으로 결합된 부재를 갖는 상기 접촉면이 이동하는 동안, 상기 최소 차단 상태에서 최대로 이격된 위치와 상기 최대 차단 상태에서 최소로 이격된 위치 사이의 상기 접촉면에 관한 복수의 위치를 취하게 구성되는, 변위 센서 어셈블리.
19. 적어도 제3 실시예 및 적어도 제3 실시예에 종속된 제4 실시예 내지 제18 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 접촉면 지지 부재는, 상기 센서 어셈블리의 상기 최대 및 최소 차단 상태의 적어도 하나 중 상기 광 차단 부재의 적어도 일부를 상기 베이스 표면을 통해 수신하도록 구성된 변위 센서 어셈블리.
20. 제18 실시예에 종속된 제19 실시예에 있어서,
상기 광 차단 부재의 상기 부분은 상기 에지를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
21. 사용자의 피부에서 생물학적 파라미터 측정에 사용하기 위한 변위 센서 어셈블리(Displacement Sensor Assembly)에 있어서, 상기 어셈블리는:
상기 어셈블리의 외부를 향하고 사용자의 상기 피부와 적어도 간접적으로 접촉하도록 구성되는 접촉면 - 상기 접촉면은 사용자의 상기 피부에 의해 압력이 가해질 때 상기 어셈블리의 중심 축을 따라 이동 가능함 - ;
상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 판 내에 놓인 광축(Optical Axis)을 가지고, 상기 어셈블리의 내부에 배치되는, 센싱 유닛 - 상기 센싱 유닛은 상기 광축을 따라 빛을 방출하도록 구성된 광원, 및 상기 광원을 향하고 상기 광원에 의해 검출기를 직접 향해 방출되는 빛을 검출하도록(즉, 빛이 공기 또는 진공과 같은 공간을 통해 전파됨) 구성되는 광 검출기를 포함함 - ; 및
상기 사용자의 상기 피부에 의해 가해지는 압력으로 일어나는 상기 접촉면의 변위로 말미암아 상기 광원으로부터 상기 검출기에 직접 도달하는 빛의 양을 변화시키도록 작동하는 광 차단 부재
를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
22. 제21 실시예에 있어서,
상기 접촉면에 수직인 중심 축을 갖는 접촉면 지지 부재 - 상기 접촉면 지지 부재는 상기 어셈블리의 상기 외부로부터 압력이 가해질 때 상기 어셈블리의 중심 축을 따라 이동 가능함 - 을 더 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
23. 제22 실시예에 있어서,
상기 접촉면 지지 부재는, 원위 단부에 상기 접촉면을 갖고 상기 중심 축을 따라 상기 원위 단부로부터 이격된 근위 단부에 베이스(Base) 표면을 갖는 접촉 표면 지지 부재를 포함하며, 상기 어셈블리가 정적(Static) 지지 구조를 더 포함하고,
상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재 중 하나는 상기 베이스 표면에 고정되어 결합됨으로써, 상기 접촉면 지지 부재와 함께 움직일 수 있고, 상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재 중 다른 하나는 상기 정적 지지 구조에 고정되어 결합되는, 변위 센서 어셈블리.
24. 제23 실시예에 있어서,
상기 베이스 표면은 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이고, 상기 센싱 유닛은 이에 고정되어 장착되는, 변위 센서 어셈블리.
25. 제21 실시예 내지 제24 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 광원은 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 발산각을 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
상기 광원에는 상기 광원의 상기 발산각 중 적어도 하나를 줄이도록 구성된 발산각 감소 요소가 위치하는, 변위 센서 어셈블리.
26. 제25 실시예에 있어서,
상기 발산각 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 광원의 상기 발산각을 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
27. 제21 실시예 내지 제26 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 검출기는 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 시야(Field of View)를 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
상기 검출기에는 상기 검출기의 상기 시야 중 하나를 줄이도록 구성된 시야 감소 요소가 위치하고, 선택적으로, 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판에서 이에 의해 수신된 빛의 적어도 대부분은 상기 광원으로부터 상기 검출기를 향해 방출되는 상기 빛인, 변위 센서 어셈블리.
28. 제27 실시예에 있어서,
상기 시야 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 검출기의 상기 시야를 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
29. 제1 실시예 내지 제28 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
적어도 하나의 생물학적 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 생물학적 센서를 이에 추가로 포함하는, 측정 장치 내의 아티팩트 센서 어셈블리(Artifact Sensor Assembly)를 이루는, 변위 센서 어셈블리.
30. 적어도 하나의 생물학적 센서를 포함하고 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 센서 어셈블리를 더 포함하는 측정 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 생물학적 센서 - 상기 생물학적 센서는 선택적으로 사용자의 적어도 하나의 생물학적 파라미터를, 선택적으로 심박동수 및 심박 변화 중 적어도 하나를 측정하도록 구성됨 - 의 작동의 정확도를 상승시키도록 구성되는, 측정 장치.
31. 제30 실시예에 있어서,
손목 시계 형태인, 측정 장치.
32. 제29 실시예 또는 제30 실시예에 있어서,
상기 생물학적 센서가 상기 접촉면과 동일한 방향으로 대면하는, 측정 장치.
33. 제32 실시예에 있어서,
상기 생물학적 센서가 상기 접촉면에 고정되는, 측정 장치.
34. 제32 실시예에 있어서,
상기 접촉면이 상기 적어도 하나의 생물학적 센서를 지지하는 구조의 일부를 이루는, 측정 장치.
35. 제30 실시예 내지 제34 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 센서 어셈블리의 상기 검출기와 데이터 통신하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은
상기 검출기로부터 수신된 상기 데이터를 분석하고 상기 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 분석기; 및
상기 데이터를 통신하기 위한 출력 모듈
을 포함하는, 측정 장치.
36. 제30 실시예 내지 제35 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 생물학적 센서는 EEG(Electroencephalogram), ECG(Electrocardiography), PPG(Photoplethysmograph), 및 GSR(Galvanic Skin Response) 중 하나인, 측정 장치.
37. 객체의 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
상기 객체의 피부 표면과 변위 센서의 접촉면을 접촉시키는 단계;
상기 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 데이터를 처리해, 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계;를 포함하되,
상기 방법은
광축(Optical Axis)을 따라 광 검출기의 방향으로 광원으로부터 광을 방출하는 단계;
광 차단 부재로 하여금 상기 접촉면의 상기 변위에 비례하는 방식으로 상기 광원에 의해 방출되는 빛을 차단하는 단계; 및
상기 빛 센서에 의해 검출된 광도(Light Intensity)를 나타내는 데이터를 획득하고, 이를 기반으로 상기 접촉면의 변위를 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
38. 제37 실시예에 있어서,
변위 센서를 사용하는 단계를 포함하되, 상기 변위 센서는:
- 접촉면;
- 적어도 하나의 검출기 및 적어도 하나의 광원 - 상기 광원은 빛을 검출하도록 구성된 상기 센서를 향해 상기 빛을 방출하도록 구성됨 - 을 포함하고, 이들 사이에 광축을 갖는 센싱 유닛; 및
- 상기 센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재 - 상기 접촉면의 변위는, 상기 접촉면의 상기 변위에 비례하는 방식으로, 상기 차단 부재가 상기 축을 따라 전파되는 빛을 차단하도록 유도함 -
을 포함하는, 방법.
39. 제38 실시예에 있어서,
상기 변위 센서는 제1 실시예 내지 제29 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 것인, 방법.
40. 제38 실시예 또는 제39 실시예에 있어서,
상기 생물학적 파라미터는 혈압, 심박동수, 산소 포화도 또는 호흡률을 포함하는, 방법.
41. 제38 실시예 내지 제40 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 접촉하는 단계는 동맥에 근접하는 상기 변위 센서를 지지하는 단계를 포함하는, 방법.
42. 제41 실시예에 있어서,
상기 접촉하는 단계는 동맥에 걸쳐 상기 변위 센서를 지지하는 단계를 포함하는, 방법.
43. 제38 실시예 내지 제42 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 데이터를 처리해 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 맥압(Pulse Pressure) 분석 모델 및 파동 분석 모델 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
44. 제43 실시예에 있어서,
상기 맥압 분석은 PDA(Pulse Decomposition Analysis)를 포함하는, 방법.
45. 제37 실시예 내지 제44 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 데이터를 처리해 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 상기 데이터로부터 DC 성분을 추출하는 단계 또는 신호 필터를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
46. 객체의 생물학적 파라미터를 결정하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
(i) 변위 센서; 및
(ii) 제어 유닛을 포함하되,
상기 변위 센서는:
상기 객체의 피부 표면과 접촉하도록 구성된 접촉면;
적어도 하나의 광 검출기 및 적어도 하나의 광원 - 상기 광원은 빛을 검출하도록 구성된 상기 센서를 향해 직접적으로 상기 빛을 방출하도록 구성됨 - 을 포함하고, 이들 사이에 정의되는 광축을 갖는 센싱 유닛; 및
상기 센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재 - 상기 접촉면의 변위는, 상기 접촉면의 상기 변위에 비례하는 방식으로, 상기 차단 부재가 상기 축을 따라 전파되는 빛을 차단하고 상기 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 획득하도록 유도함 - 를 포함하고,
상기 제어 유닛은 상기 접촉면의 상기 이동을 나타내는 데이터를 수신하기 위한 상기 변위 센서와 데이터 통신하고, 상기 제어 유닛은 상기 피부 표면의 이동을 나타내는 상기 데이터로부터 상기 생물학적 파라미터를 추출하기 위한 추출기 모듈을 포함하는,
시스템.
47. 제46 실시예에 있어서,
상기 변위 센서는 제1 실시예 내지 제29 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 것인, 시스템.
48. 제46 실시예 또는 제47 실시예에 있어서,
상기 피부 표면에 접촉하는 상기 변위 센서를 지지하기 위한 고정 요소를 더 포함하는, 시스템.
49. 제46 실시예 내지 제48 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 생물학적 파라미터는 혈압, 심박동수, 산소 포화도 또는 호흡률을 포함하는, 시스템.
50. 제46 실시예 내지 제49 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 추출기는, (i) 적어도 하나의 맥압 분석 모델을 적용하고 (ii) 상기 데이터의 상기 DC 성분을 식별하고, (iii) 신호 필터를 적용하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성되고 작동되는, 시스템.
51. 제46 실시예 내지 제50 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 변위 센서를 갖는 공통 접촉면을 갖는 광학 생물학적 센서를 포함하는, 시스템.
52. 제46 실시예 내지 제51 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 변위 센서의 상기 접촉면을 연속적으로 둘러싸는 센싱 표면을 포함하는, 전기-기반 생물학적 센서를 포함하는, 시스템.
53. 제46 실시예 내지 제52 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
제1 변위 센서 및 제2 변위 센서를 포함하되,
상기 제1 및 제2 변위 센서 중 적어도 하나는, 광학 생물학적 센서와 데이터 통신하고, 공통 접촉면을 가지며, 상기 공통 접촉면의 상기 이동을 나타내는 상기 광학 생물학적 센서 데이터를 제공하도록 구성된, 시스템.
54. 제46 실시예 내지 제53 실시예의 시스템을 포함하는 측정 장치.
55. 제54 실시예의 시스템을 포함하는 측정 장치에 있어서,
상기 제1 센서는 상기 측정 장치의 본체 내에 포함되고, 상기 제2 센서는 상기 측정 장치에 연결된 밴드(Band) 내에 포함되는, 측정 장치.
56. 제54 실시예 또는 제55 실시예에 있어서,
상기 측정 장치의 본체에 형성된 전기-기반 생물학적 센서를 포함하는, 측정 장치.
57. 제54 실시예 내지 제56 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 측정 장치가 손목 시계로 구성되는, 측정 장치.
58. 제54 실시예 내지 제56 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 측정 장치가 객체의 손가락에 착용되도록 구성된 반지 모양 요소의 형태인, 측정 장치.
59. 피부 접촉면의 움직임을 판단하기 위한 변위 센서에 있어서, 상기 변위 센서는:
하우징;
상기 표면에 수직인 중심 축을 따라 하우징에 대해 변위 가능한 피부 접촉면;
홀 효과 센서 페어를 각각 포함하는 하나 이상의 센싱 유닛을 포함하되,
상기 페어의 변위 가능 부재는 상기 접촉면과 함께 변위 가능하고,
상기 페어의 정적 부재는 상기 하우징에 관해 고정된 위치에 있고,
상기 홀 효과 센서의 홀 효과 측정 데이터는 상기 피부 접촉면의 움직임을 나타내는,
변위 센서.
60. 제 59 실시예에 있어서,
2개 이상의 센싱 유닛을 포함하고,
각각의 센싱 유닛의 홀 효과 측정 데이터는 상기 피부 접촉면의 다른 부분의 움직임을 나타내는, 변위 센서.
61. 제59 실시예 또는 제60 실시예에 있어서,
상기 피부 접촉면과 변위 가능한 변위 가능 판을 포함하고,
상기 변위 가능 판은 하나 이상의 센싱 유닛의 상기 변위 가능 부재를 포함하는, 변위 센서.
62. 제60 실시예 또는 제61 실시예에 있어서,
상기 2개 이상의 센싱 유닛의 홀 효과 측정 데이터는 비(非)변위 상태에 관한 상기 피부 접촉면의 틸트 및 롤 중 적어도 하나를 나타내는, 변위 센서.
63. 제59 실시예 내지 제62 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 접촉면은 상기 중심 축 외에 적어도 하나 이상의 축에 대해 움직이도록 구성된, 변위 센서.
64. 제59 실시예 내지 제63 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 홀 효과 센서 페어 중 하나는 영구 자석으로 구성된, 변위 센서.
65. 제59 실시예 내지 제64 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 홀 효과 측정 데?域? 전압 측정 데이터를 포함하고, 상기 전압의 값은 상기 접촉면의 상기 변위를 나타내는, 변위 센서.
66. 제59 실시예 내지 제65 실시예 중 어느 한 실시예의 상기 변위 센서를 포함하는 측정 장치.
67. 제66 실시예에 있어서,
상기 피부 접촉면은 객체의 동맥 근처의 피부 표면과 접촉하도록 구성되고, 상기 홀 효과 측정 데이터는 상기 객체의 혈압을 나타내는, 측정 장치.
68. 제67 실시예에 있어서,
생물학적 센싱 데이터를 제공하도록 구성된 적어도 하나의 생물학적 센서;
상기 홀 효과 측정 데이터 및 상기 생물학적 센싱 데이터를 수신하고, 및
상기 홀 효과 측정 데이터 및 상기 생물학적 센싱 데이터 사이의 관계를 기초로 생물학적 파라미터를 추출하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는, 측정 장치.
69. 제68 실시예에 있어서,
상기 적어도 하나의 생물학적 센서는 상기 변위 가능 부재 및 상기 피부 접촉면 사이에 배치되고, 상기 변위 가능 부재와 함께 이동하도록 구성되는, 측정 장치.
70. 제69 실시예에 있어서,
상기 생물학적 센서는 광학 센서 및 전기 센서로부터 선택되는, 측정 장치.
71. 제70 실시예에 있어서,
상기 광학 센서는 PPG 센서이고, 상기 전기 센서는 ECG 센서인, 측정 장치.
72. 제68 실시예 내지 제71 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 홀 효과 측정 데이터는 아티팩트 효과를 나타내는 아티팩트 데이터를 포함하는, 측정 장치.
73. 제72 실시예에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 아티팩트 데이터를 식별하고, 상기 생물학적 센싱 데이터로부터 상기 아티팩트 데이터를 감소시킴으로써 상기 생물학적 파라미터를 추출하도록 구성된, 측정 장치.
74. 제66 실시예 내지 제73 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 홀 효과 센서 페어 중 하나는 상기 측정 장치의 PCB로 통합되는, 측정 장치.
75. 객체의 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
상기 객체의 피부 표면과 변위 센서의 피부 접촉면을 접촉시키는 단계;
상기 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 데이터를 처리해, 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계;를 포함하되,
상기 방법은
홀 효과 센서 상에 자기장(상기 자기장의 규모는 접촉면의 변위에 비례함)을 인가하는 단계, 및
홀 효과 센서 내에서 검출된 전압을 나타내는 홀 효과 측정 데이터를 획득하고 이를 기초로 접촉면의 변위를 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
76. 제 75 실시예에 있어서,
- 하우징;
- 피부 접촉면;
- 적어도 하나의 홀 효과 센서 페어를 가지는 센싱 유닛을 포함하되,
상기 페어의 변위 가능 부재는 상기 접촉면과 함께 변위 가능하고,
상기 페어의 정적 부재는 상기 하우징에 관해 고정된 위치에 있고,
상기 홀 효과 센서의 홀 효과 측정 데이터는 상기 피부 접촉면의 움직임을 나타내는, 방법.
77. 제 76 실시예에 있어서,
상기 변위 센서는 제59 실시예 내지 제65 실시예 중 어느 하나인, 방법.
78. 제75 실시예 내지 제77 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 생물학적 파라미터는 혈압, 심박동수, 산소 포화도 또는 호흡률을 포함하는, 방법.
79. 제75 실시예 내지 제78 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 접촉하는 단계는 동맥에 근접하는 상기 변위 센서를 지지하는 단계를 포함하는, 방법.
80. 제79 실시예에 있어서,
상기 접촉하는 단계는 동맥에 걸쳐 상기 변위 센서를 지지하는 단계를 포함하는, 방법.
81. 제75 실시예 내지 제80 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 데이터를 처리해 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 맥압 분석 모델 및 파동 분석 모델 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
82. 제81 실시예에 있어서,
상기 맥압 분석은 PDA를 포함하는, 방법.
83. 제75 실시예 내지 제82 실시예 중 어느 한 실시예에 있어서,
상기 데이터를 처리해 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 상기 데이터로부터 DC 성분을 추출하는 단계 또는 신호 필터를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
여기 개시된 내용을 더 잘 이해하고 실제로 어떻게 수행되는지 예시를 보여주기 위해, 다음과 같이 첨부된 도면을 참조해 비제한적 예시만으로 실시예가 설명된다:
도 1a는 본 발명의 하나의 양태의 예시에 따른 센서 어셈블리의 이성체 측면도를 도시한다.
도 1b는 도 1a에 도시된 센서 어셈블리의 평면도를 개략적으로 도시한다.
도 1c는 도 1a 및 도 1b에 도시된 센서 어셈블리의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 예시에 따른 센서 어셈블리의 접촉면 보유 부재에 관한 차단 부재의 상대적인 움직임을 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 예시에 따른 센서 어셈블리의 기판에 관한 차단 부재의 상대적인 움직임을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 예시에 따른 측정 장치의 저면도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시에 따른 측정 장치의 사시 저면도를 개략적으로 도시한다.
도 6는 도 4 및 도 5에 도시된 종류의 측정 장치의 작동 요소를 나타내는 블록도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 변위 센서를 포함하는 측정 시스템의 작동 요소를 나타내는 블록도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b는 손목 시계로 통합되는 본 발명의 시스템의 예시의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 변위 센서를 포함하는 클립의 형태인 고정 요소의 예시의 측면도를 개략적으로 도시한다. 도 9a는 클립을 전체로 도시하고, 도 9b는 클립의 내부 요소를 도시한다.
도 10은 본 발명의 변위 센서의 반지 모양 요소에 고정된 예시를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 객체의 생물학적 파라미터를 측정하는 방법의 흐름을 예를 보여주는 블록도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 변위 센서 및 PPG 센서 사이의 객체의 피부로부터 획득된 신호의 비교 결과의 예시를 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 측정 장치 및 변위 센서의 실시예의 비제한적 예시의 블록도를 도시한다.
도 14는 본 발명에 따른 홀 효과 기반의 변위 센서의 실시예의 비제한적 예시의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 1a 및 도 1c는 적어도 하나의 생물학적 파라미터를 측정하는 동안 사용자의 피부에 의해 어셈블리(Assembly)의 중심 축(Z)을 따라 접촉면의 변위(가해지는 외부 압력에 의해 유발됨)를 측정하도록 구성된 센서 어셈블리의 하나의 예시를 도시한다.
센서 어셈블리(100)는, 센서 어셈블리의 내부(INT)에 장착되고 센서 어셈블리의 외부로부터 접촉면(102)에 가해지는 압력에 의해 유발되는 부재(101)의 변위를 측정하도록, 구성된 검출 유닛(109)을 더 포함한다.
부재(101)는 가요성 멤브레인(Flexible Membrane, 110)에 의해 지지되어, 접촉면(102)과 결합되는 부재(101)의 원위부(103)가 멤브레인(110)의 한쪽 면에 배치되고, 근위 단부(104)와 결합된 부재(101)의 근위부(105)는 다른 쪽, 멤브레인(110)의 반대쪽에 위치하게 된다. 접촉면과 가요성 멤브레인이 일반적으로 수평인 상태에서 도 1a에 배치된 바와 같이 센서 어셈블리(101)가 사용되면, 접촉면(102)을 가지는 부재(101)의 원위부(103)는 그자체로 멤브레인(110)의 아래에 위치하고, 근위부(105)는 멤브레인(110)의 위에 위치한다. "아래에" 및 "위에"라는 용어는 편의를 위해서만 사용될 뿐, 어떤 방식으로 제한하기 위한 것은 아님을 주목해야 한다.
가요성 멤브레인(110)은 부재(101)가 지지되는 중심 영역(121), 및 중심 영역이 어셈블리의 중심 축(Z)을 따라 휘도록 정적(Static) 지지 구조(114)에 고정으로 장착된 주변 영역(111)을 가지며, 이는 본 예시에서 부재(101) 및 가요성 멤브레인(110)의 대칭 축을 구성한다. 원래 상태의 멤브레인에 의해 규정되는 판(X-Y)은 중심 축(Z)에 수직이다. 임의의 적합한 고정 수단이 가요성 멤브레인(110)의 원주형 주변부(111)을 지지 구조(114)에 고정시키는데 사용되며, 예를 들면, 접착제, 복수의 고정 나사 또는 볼트 등이 있다.
부재(101)는 일원적 본체의 형태일 수 있거나, 통합적 본체로 기능하는 다수의 요소로부터 통합적으로 조립될 수 있다. 게다가, 부재(101)는 가요성 멤브레인(110)과 함께 통합 어셈블리로서 형성될 수 있다. 대안적으로, 멤브레인(110)은 원위부와 근위부(미도시) 사이에 배치된 접촉면 보유 부재의 대응하는 홈(Groove) 내에 수신되는 림(Rim)이 있는 개구부를 가질 수 있다. 부재(101)는 중공(Hollow) 구조를 가질 수 있고, 내부 공간은 전기 또는 광학 요소나 하나 이상의 생물학적 센서(예: PPG 및/또는 ECG 센서)를 수용하도록 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 생물학적 센서는 ECG 전극에 둘러싸인 PPG 센서이다. ECG 전극은 일반적으로 스테인레스 강으로 만들어지고 염화은 또는 은/염화은(Ag/AgCl) 코팅으로 덮일 수 있다.
부재(101)의 근위부(105)는 베이스(Base)를 구성하고 근위 단부(104)는 베이스 표면을 구성하며, 이에 검출 유닛(109)의 일부가 고정으로 장착되어, 지지 구조(114)에 고정되게 장착된 검출 유닛(109)의 다른 일부에 비해 상대적으로 부재(101)와 함께 이동하게 된다. 본 예시에서, 베이스 표면(105)는 적어도 일부 중심 축(Z)에 수직인 판 내에 놓인다.
검출 유닛(109)은, 광원(106); 및 센서 어셈블리(100)의 센싱 유닛(107)와 광 차단 부재(112)로 구성된 검출기(108);를 포함한다. 광원(106) 및 검출기(108)는 도 1b에 도시된 바와 같이 센싱 유닛(107)의 광축(O)을 따라 서로 마주봄으로써, 광원(106)으로부터 방출되는 빛이 차단되지 않으면 검출기(108)에 의해 직접 수신될 수 있다. 즉, 광원(106)으로부터 방출되는 빛은 임의의 특정 반사 없이 검출기(108)를 향해 자유롭게 전파된다.
본 예시에서, 센싱 유닛(107)은 접촉면 유지 부재(101)의 베이스 표면(104)에 고정되게 장착된 검출 유닛(109)의 일부분을 구성하고, 광 차단 부재(112)는 지지 구조에 장착된 검출 유닛(109)의 일부분을 구성한다. 센싱 유닛(107) 및 광 차단 부재(112)의 상호 배치는 광원 및 검출기가 적어도 차단 작업 중 광 차단 부재(112)의 양쪽에 위치하도록 한다. 특히 더, 상기 상호 배치로 인해, 센싱 유닛(107)이 광 차단 부재(112) 및 지지 구조(114)에 대해 상대적으로 접촉면 보유 부재(101)와 함께 움직일 때, 센싱 유닛(107)의 광축(O)에 수직인 방향의 광 차단 부재(112)의 위치가, 최소 차단 상태(광원(106)으로부터 검출기(108)로 전파되는 빛의 최소 양이 검출기에 도달함) 및 최대 차단 상태(광원(106)로부터 검출기(108)로 전파되는 빛의 최대 양이 차단됨) 사이에서 변화한다. 이로써, 광 검출기에 의해 수신되는 빛은 접촉면(102)의 변위를 나타내게 된다.
광원(106)은 연속적 또는 펄스화되게(Pulsed) 빛을 방출할 수 있는 모든 타입(예: LED 또는 레이저 광원)일 수 있고, 검출기(108)는 특정 광원에 의해 방출되는 빛의 적어도 일부를 검출하도록 구성되는 모든 타입일 수 있다. 광원(106)은 가령, 스펙트럼의 가시 및 비가시 부분으로부터 나오는 임의의 기설정된 파장 대역을 포함하는 빛을 방출하도록 구성될 수 있고, 검출기는 이 같은 파장 대역의 빛을 검출하도록 구성되어야 한다. 그러므로 검출기는 적어도 하나의 포토다이오드(Photodiode) 또는 포토트랜지스터(Phototransistor)를 포함할 수 있다.
센싱 유닛(107)은 검출기(108)에 도달하는 빛이 광원(106)으로부터 직접 오게만 만들도록 구성될 수 있다. 이는 다음 중 하나를 통해 이루어질 수 있다:
- 광축(O)을 포함하는 적어도 하나의 판 내의 광원의 발산각을 줄이도록 구성된 발산각 감소 요소가 있는 광원을 제공
- 광축(O)을 포함하는 적어도 하나의 판 내의 검출기의 시야(Field of View)를 줄이도록 구성된 시야 감소 요소가 있는 검출기를 제공
예를 들어, 광원(106)은 중심 축(Z)에 수직인 제1 판 내에서 140도의 원래 발산각 및 제1 판에 수직인 제2 판 내에서 140도의 발산각을 가질 수 있으며, 여기에 이 같은 각도 중 적어도 하나를 60도까지 줄이는 발산각 감소 요소가 있을 수 있다. 본 예시에서, 개방 애퍼쳐(Open Aperture, 123)을 가지는 발산각 감소 요소(122)는 제1 판 내의 광원의 발산각을 줄이는데 사용되는 반면, 제2 판 내의 원래 발산각은 유지된다. 다른 말로, 본 예시에서, 광원의 수평 발산각은 수직 발산각이 유지되는 동안 감소한다.
검출기(108)는, 중심 축(Z)에 수직인 제1 판 내에서 원래 시야가 160도이고, 제1 판에 수직인 제2 판 내에서 시야가 160일 수 있다. 그리고 여기에 이 같은 각도 중 적어도 하나를 60도까지 줄이는 시야 감소 요소가 있을 수 있다. 본 예시에서, 개방 애퍼쳐(124)를 가지는 시야 감소 요소(120)는 제1 판 내에서 검출기의 시야를 감소시키는데 사용되는 반면, 제2 판 내의 원래 시야는 유지된다. 다른 말로, 본 예시에서, 광원의 수평 발산각이 요소(120)에 의해 감소하는 반면, 원래 수직 발산각은 유지되고, 검출기의 수평 시야가 요소(120)에 의해 감소하는 반면, 원래 수직 시야는 유지된다.
발산각 감소 요소(122)는 광원의 전송 영역 근처에 배치되고, 광원(106)으로부터 나온 빛이 어셈블리의 임의의 요소에 도달하는 것을 막는다. 상기 어셈블리는 광원의 방향에서 보이는 바와 같이 광축(O)으로부터 왼쪽 또는 오른쪽으로 배치될 수 있다. 시야 감소 요소(120)는 검출기의 검출 영역 근처에 배치되고, 광원으로부터 직접 수신되는 빛 외의 빛이 검출기(108)에 도달하는 것을 막는다.
광 차단 부재(112)는 광축에 수직인 판 내의 이 같은 수치를 가지며, 발산각 감소 요소(122)의 애퍼쳐(123) 또는 시야 감소 요소(124)의 애퍼쳐(124) 중 원하는 범위까지 차단할 수 있게 한다. 본 예시에서, 차단 부재(112)는 광 검출기(108) 근처에 배치되고, 센서 어셈블리가 작동하는 동안 축(Z)를 따라 센싱 유닛(107)과 함께 접촉면 보유 부재(101)의 위치에 따른 영역에 대해 빛이 검출기로 들어가는 것을 막도록 구성된다.
특히 더, 광 차단 부재(112)는 차단 부재 에지(113)를 가지며, 이는 접촉면(102)에 압력이 가해지지 않고 가요성 멤브레인이 보통의 비가요 위치에 있을 때 접촉면(102)로부터 최대 멀리 떨어진 곳에 배치되도록 구성된다. 이 위치에서, 광 차단 부재(112)는 검출기(108) 상의 광원에 입사하는 빛을 차단하지 않거나 최소한만 차단하도록 구성되며, 그러므로 검출기(108)에 의해 검출되는 빛의 양은 최대이다. 광 차단 부재의 이 같은 위치는 '최소 차단 상태'로 더 지칭될 것이다.
작동 중 방향(Z)으로 EXT로부터 접촉면(102)에 압력이 가해질 때, 가요성 멤브레인(110)의 중심 영역(121)은 동일한 방향으로 휘어서, 이 방향으로 접촉면 보유 부재(101)가 움직임으로써, 접촉면(102) 및 광 차단 부재 에지(113) 사이의 거리가 점진적으로 감소한다. 이로써, 접촉면 상의 압력이 증가함에 따라 광 차단 부재(112)는 검출기에 들어가는 빛을 점진적으로 더 많이 차단한다. 그러므로 광 차단 부재(112)는 '최대 차단 상태'에 도달하도록 구성되고, 여기서 적어도 접촉면 상의 압력이 기설정된 최대 수준에 도달할 때, 최소한의 빛의 양이 검출기(108)에 도달한다. 이 상태에서, 차단 부재(113)의 에지(113)는 접촉면 보유 부재(101)의 접촉면(102)으로부터 최소한 떨어지게 된다.
광 차단 부재(112)에 대해 상대적으로 센싱 유닛(107)의 가능한 움직임 범위를 늘려, 축(Z)을 따라 센서 어셈블리(100)의 대응하는 치수를 증가시키지 않고, 검출기(108)에 의해 수신되는 빛의 최대 또는 완전 차단에 도달하도록 하기 위해, 접촉면 보유 부재(101)는, 에지(113)를 가지는 광 차단 부재(112)의 일부로 하여금, 대응하는 홈, 슬릿(Slit) 또는 접촉면 보유 부재(101) 내에서 확장되는 다른 모든 수신 공간에서 수신되게 하도록 구성될 수 있다. 도 2a 내지 도 3b는 접촉면 보유 부재의 이 같은 디자인의 2개의 예시를 개략적으로 도시한다. 출원 명세서 전체에 걸쳐 도면에서, 다른 도면의 유사한 요소에는 도면의 번호에 대응하는 백 단위 수치로 이동한 유사한 참조 번호가 부여되었다. 예를 들어, 도 2a 내지 도 2b에서 요소(204)는 도 1a 내지 도 1d에서의 요소(104)와 동일한 역할을 한다.
그러므로 도 2a 내지 도 2b 및 도 3a 내지 도 3b에서, 근위 단부(205, 305)가 있는 접촉면 보유 부재(201, 301)의 근위부(205, 305)는 수용 공간이 있는 것으로 도시되며, 이는 접촉면 보유 부재(201, 301)의 근위 단부(204, 304)로부터 내부로 확장되는 슬릿(217) 및 오목부(Depression, 317)의 형태이고, 에지(213)를 가지는 광 차단 부재(212, 312) 및 에지(313)를 가지는 광 차단 부재(312)를 각각 수용하도록 구성된다. 도 2a 및 도 3a는 광 차단 부재(212, 312)의 최소 차단 상태를 도시하고, 여기서 차단 부재 에지(213, 313) 및 접촉면(202, 302) 사이의 거리(D)는 최대이고, 도 2b 및 도 3b는 광 차단 부재(212, 312)의 최대 차단 상태를 도시하고, 여기서 차단 부재 에지(213) 및 접촉면(202, 302) 사이의 거리(D)는 최소이다.
상기 설명된 센서 어셈블리는 본원에 개시된 내용에 따른 다른 임의의 센서 어셈블리와 마찬가지로, 환자의 피부 표면에 접촉함으로써 환자의 적어도 하나의 생물학적 파라미터를 측정하도록 구성된 측정 장치에 사용될 수 있다. 그러므로 측정 장치는 PPG(Photoplethysmograph) 센서와 같은 생물학적 파라미터 측정 센서를 포함할 수 있으며, 이는 생물학적 파라미터를 측정하기 위해 환자의 피부 표면과 접촉하도록 구성된다. 이 같은 생물학적 파라미터는 예를 들어 박동수 및/또는 심박 변화일 수 있다. 생물학적 파라미터 측정 센서에 의해 수행되는 측정은 피부 표면에 의해 측정 장치에 때때로 가해지는 압력에 영향을 받을 수 있기 때문에, 본 발명에 개시된 내용에 따른 센서 어셈블리는 생물학적 파라미터 측정 센서의 변위를 연속적으로 측정하고 모니터링하는데 사용될 수 있으므로, 식별된 아티팩트로 하여금 생물학적 파라미터의 측정 정확도가 유의미하게 증가하기 때문에, 측정된 생물학적 파라미터의 분석에 고려되도록 할 수 있다.
그러므로 본 발명에 개시된 내용에 따라, 도 1a 내지 도 3b를 참조로 상기 설명된 종류의 변위 센서 어셈블리 및 생물학적 파라미터 측정 센서를 포함하는 상기 종류의 측정 장치가 제공되며, 이와 차이점이 있는, 측정 장치의 변위 센서 어셈블리의 접촉면은 생물학적 파라미터 측정 센서를 포함하도록 구성된다. 후자의 센서는 US 2017/0020399에 설명된 종류의 PPG 센서일 수 있으며, 이에 대한 설명은 여기 참조로 포함된다.
도 4 및 도 5는, PPG 센서(430, 530); 및 각각 PPG 센서를 포함하고 접촉면(402, 502)을 가지는 변위 센서 어셈블리(400, 500);를 각각 포함하는 이 같은 측정 장치(M', M'')의 예시를 도시한다. 도 4에서 잘 볼 수 있듯이, 이 예시에서 PPG 센서는 2개의 LED 광원(432, 434) 및 이 둘 사이의 포토다이오드 검출기(436)를 포함하고, 모두는 접촉면(402)에 장착되고 측정 장치(M')의 변위 센서 어셈블리의 일부분으로서 기능하기 위해 그의 통합된 일부를 구성한다. 도 5에서, 측정 장치(M'')은 손목 시계의 형태로, 여기에 생물학적 센서(530)가 장착되고 접촉면(502)의 일부를 형성한다.
도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 각각의 상기 측정 장치(M', M'')는 생물학적 파라미터 측정 센서 및 변위 센서 어셈블리에 더해, 생물학적 파라미터 측정 센서 및 센서 어셈블리에 의해 감지되는 데이터(SD)를 분석해 그 안의 아티팩트를 식별하고 이를 나타내는 분석된 데이터(AD)를 생성하도록 구성된 분석기(662)를 포함하는, 제어 유닛(660)을 포함한다. 도 6에 도시된 측정 장치는 분석된 데이터(AD)를 데이터 저장 장치 또는 추가 처리 작업을 위한 프로세서로 통신하도록 구성된 출력 모듈(664)를 더 포함한다. 측정 장치가 손목 시계의 형태일 때, 분석된 데이터(AD)를 손목 시계와 통신하고 이에 추가 처리 작업이 진행할 수 있다. 분석된 데이터(AD)는 원치 않게 감지된 아티팩트를 보완하기 위한 보상 데이터(Compensation Data)를 포함할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
이제 도 7a 및 도 7b를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예에 따른 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 측정 시스템의 블록도를 제시한다. 측정 시스템(MS)은 센싱 유닛(707)을 포함하는 변위 센서(700)를 포함하고, 피부의 움직임(DIM)을 나타내는 데이터를 수집하도록 구성된다. DIM은 제어 유닛(760)과 통신되며, 이는 DIM으로부터 생물학적 파라미터를 추출하고 분석하는 추출 모듈을 포함한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 변위 센서(700)는 객체의 피부 표면을 접촉면(702)을 통해 접촉하여 객체 피부의 DIM을 획득하도록 구성된다. 본 실시예에 따라, 변위 센서(700)는 광원(706) 및 광 검출기(708)을 포함하는 센싱 유닛(707)를 포함하고, 광원은 광 검출기(708)를 향해 빛이 직접 방출되도록 구성된다.
또한, 변위 센서(700)는 차단 부재(712)를 포함하고, 이는 접촉면(702)의 움직임 또는 가해지는 압력에 따라 광 검출기(708)를 향해 광원(706)으로부터 방출된 빛의 일부를 차단하도록 구성된다. 이 같은 방식으로, 광 검출기(708)에 의해 검출되는 빛은 피부 표면의 움직임에 대한 접촉면(702)의 변위를 나타낸다. 변위 센서(700)는 피부의 DIM을 수집하고, 통신 모듈(772)는 무선 또는 유선 연결 중 하나에 의해 DIM를 제어 유닛(760)로 통신한다. 제어 유닛은 손목 시계 처리 유닛 또는 원격 컴퓨팅 유닛(예: 모바일 폰 또는 클라우드 기반 컴퓨팅 유닛)의 일부일 수 있다.
제어 유닛(760)은 DIM를 분석하고 하나 이상의 생물학적 파라미터를 추출하도록 구성된 추출 모듈(770)을 포함한다.
BP는 생물학적 파라미터(예: 스피커 및/또는 출력물을 통해 나오는 모니터 상의 시각적 요소, 청각적 요소)를 출력하는 출력 유닛(774)으로 통신될 수 있다.
여기 개시된 종류의 변위 센서의 사용을 위해 도시된 바와 같이, 도 12는 요측 측부 동맥으로부터 측정된 PPG 센서(상부 신호) 및 변위 센서(하부 신호)에 의해 수신된 신호 비교를 제공한다. 이 같은 데이터를 기반으로, 호흡 주기(RC)는 DC 신호를 분석하고 기설정된 신호 필터에 의해 AC 신호를 추출함으로써 추출될 수 있다. 마찬가지로, 다른 생물학적 파라미터는 이 같은 심박동수 및/또는 혈압으로 추출될 수 있다.
이제 도 13a 및 도 13b를 참조하며, 이는 본 발명에 따른 측정 장치 및 변위 센서의 실시예의 비제한적 예시의 블록도를 도시한다. 도 13a는 홀(Hall) 효과 센서의 측정을 기반으로 하는 변위 센서(1300)를 도시한다. 변위 센서(1300)는 변위 가능 센서(1300)의 요소를 포함하는 용량을 규정하는 하우징(1390)을 포함한다. 피부 접촉면(1302)은 객체의 피부와 접촉하도록 구성되고, 적어도 하나의 축을 따라 하우징(1390)에 대해 변위 가능하다. 일반적으로, 접촉면(1302)의 변위는 접촉면(1302)에 의해 스팬된(Spanned) 판에 수직인 세로 축을 따른다. 일부 실시예에서, 접촉면(1302)은 판에 대해 더 많은 자유도를 가져, 판에 대해 틸트(Tilt) 및 롤(Roll)이 허용된다. 접촉면(1302)는 피부 표면 근처의 혈관의 수축과 팽창에 의해 가해지는 압력 등의 힘 프로파일(Force Profile)의 적용에 반응하여, 가해지는 힘의 양에 비례하는 변위를 수행한다. (i가 센싱 유닛의 수일 때) 하나 이상의 센싱 유닛(1307i)은 접촉면의 변위를 감지하고 그에 대한 데이터를 제공하도록 구성된다. 각각의 센싱 유닛(1307i)은 홀 효과 센싱 페어(Pair)를 포함하고, 이 중 하나는 영구 자석이고 다른 하나는 홀 효과 센서이다. 센싱 페어는 센싱 페어의 부재들 사이의 갭(Gap)에 대응하는 홀 효과 측정 데이터를 제공한다. 홀 효과 측정 데이터는 일반적으로 센싱 페어의 부재들 사이의 갭/거리를 나타내는 전압 데이터를 포함한다. 부재 중 하나는 피부 접촉면(1302)와 함께 변위 가능한 변위 가능 부재(1392)이고, 다른 하나는 하우징(1390)에 관해 정적인 정적 부재(1394)로서 압력이 접촉면(1302)에 가해질 때 움직이지 않는다. 2개의 부재는, 접촉면(1302)에 압력이 가해지지 않을 때(즉, 변위 센서(1300)의 기준, 정상 상태임)의 갭, 즉 2개의 부재 사이의 비편향적(Non-biased) 갭을 규정한다. 접촉면(1302)에 압력이 가해질 때, 접촉면 및 변위 부재는 함께 변위되며, 센싱 페어 사이의 갭은 변화한다(예: 감소한다). 이후 센싱 유닛(1307i)에 의해 제공되는 홀 효과 측정 데이터는 접촉면(1302)의 변위를 나타낸다.
도 13b는 변위 센서(1300)를 포함하는 측정 장치(MD)의 실시예를 도시한다. 측정 장치(MD)는, 생물학적 센서(1330); 및 센싱 유닛(1307i)과 데이터 통신하고 그로부터 홀 효과 측정 데이터(HEMD)를 수신하도록 구성된 제어 유닛(1360);을 더 포함한다. 생물학적 센서(1330)는 광학 센서(예: PPG) 또는 전기 센서(예: ECG)를 포함할 수 있다. 생물학적 센서(1330)는 객체의 생물학적 파라미터를 나타내는 파라미터를 감지하고 그를 기초로 생물학적 센싱 데이터(BSD)를 생성하도록 구성된다. 생물학적 센서는 객체의 생물학적 파라미터(BP)를 처리하고 추출하기 위해 생물학적 센싱 데이터(BSD)를 제어 유닛(1360)으로 전달한다. 제어 유닛(1360)의 아티팩트 식별 모듈(1371)은 홀 효과 측정 데이터(HEMD)를 수신하고, 그를 기반으로 변위 센서(1300)에 의해 감지되는 피부 표면의 아티팩트 움직임을 나타내는 아티팩트 데이터(AD)를 생성한다. 아티팩트 식별 모듈(1371)은, 아티팩트 데이터(AD) 및 생물학적 센싱 데이터(BSD)를 기반으로, 생물학적 파라미터(BP)를 추출하는 추출 모듈(1370)로 아티팩트 데이터(AD)를 전송한다. 선택적으로 생물학적 파라미터는 출력 유닛(1374)로 통신된다.
도 13a 및 도 13b로부터 나온 시스템 요소는 그들 사이에서 결합되어 본 발명의 측정 장치 또는 변위 센서를 제공할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
도 14는 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 측정 장치로 통합되는 홀 효과 기반의 변위 센서의 실시예의 비제한적 예시의 단면도를 개략적으로 도시한다. 측정 장치(MD)는 피부 접촉면(1402)와 통합되는 하우징(1490)을 포함하는 변위 센서(1400)를 포함한다. 접촉면(1402)은 변위 가능 판(1498)과 함께 변위 가능하고, 홀 효과 센싱 페어의 변위 가능 부재(1492', 1492'')가 형성된다. 정적 부재(1494', 1494'')는 측정 장치(MD)의 마더보드(Motherboard)의 PCB와 같은 정적 판(1496) 상에 형성된다. 각각의 변위 가능 부재(1492', 1492'') 및 이의 각각의 정적 부재(1494', 1494'')는 홀 효과 센싱 페어를 구성한다. 각각의 홀 효과 센싱 페어의 변위 가능 부재(1492', 1492'') 및 정적 부재(1494', 1494'') 사이에 스팬된 갭(1497', 1497'')은 변위 가능 판(1498) 및 접촉면(1402)의 변위에 따라 달라진다. 각각의 센싱 페어에 의해 생성되는 홀 효과 측정 데이터는, 객체의 피부 움직임으로 인해 발생하는 접촉면(1402)의 변위를 나타낸다. 예시적 실시예에서, 변위 가능 부재(1492', 1492'')는 영구 자석으로 구성될 수 있고, 정적 부재(1494', 1494'')는 홀 효과 센서로 구성될 수 있다.
접촉면(1402)은 가요성 부재(1410)에 의해 하우징(1490)에 부착되며, 이는 접촉면(1402)에 의해 스팬된 판에 일반적으로 수직인 축(Z)을 적어도 따라 접촉면(1402)이 움직이도록 한다. 일부 실시예에서, 가요성 부재(1410)는 접촉면으로 하여금 정상 상태에서 접촉면(1410)에 의해 스팬된 판에 대해 틸트 또는 롤하도록 구성된다. 즉, 접촉면 상에 압력이 고르지 않게 가해지는 경우, 그 일부분은 판의 한 쪽에 편향되고 다른 부분은 판의 다른 쪽으로 편향된다.
PPG 센서와 같은 광학 센서(1410)는 변위 가능 판(1498)에 부착되어, 변위 가능하다. 광학 센서(1410)는 접촉면(1402)을 통해 객체의 생리적 파라미터(예: 심박동수, 혈압 또는 호흡률)을 나타내는 광학 측정값을 얻도록 구성된다. ECG 센서와 같은 전기 센서(1433)는 하우징(1490) 상에 형성되고, 객체의 생리적 파라미터를 나타내는 전기 기반의 측정값을 제공하도록 구성된다.
이제 도 8a 및 도 8b를 참조해, 손목 시계(882)로 통합되는 여기 개시된 바와 같은 임의의 실시예의 측정 시스템(880)의 사시도를 개략적으로 도시한다. 이 같은 실시예에 따라, 도 9a 및 도 9b 내의 요소로 최선으로 도시되는 바와 같이, 변위 센서(800)는 이 예시적 실시예에서 클립으로 도시된 고정 요소(886)에 의해 손목밴드(884)에 클리핑된다.
센서 어셈블리(800)는, 객체의 손목에 착용했을 때 근처에 또는 정확히 요측 측부 동맥에 고정되도록 손목밴드(884)를 따라 배치된 접촉면(802)을 포함한다.
변위 센서(800)는 이 같은 실시예에서 일반적으로 반구형인 곡선의 접촉면(802)을 가진다. 이론에 얽매이지 않고, 이 같은 곡선의 윤곽은 접촉면(802)로 하여금 객체의 요측 측부 동맥 근처의 신체 오목부에 딱 맞게 만들어, 민감도를 높임으로써 센서의 정확도를 높인다.
추출된 생물학적 파라미터는 이후 디스플레이 유닛(888) 상에 표시될 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 유닛(888)는 시계로 통합될 수 있다.
손목 시계(882)는 도 8b에 요소(800')로 도시된 추가 변위 센서를 포함할 수 있으며, 이는 착용했을 때 객체의 손목을 마주보는 접촉면을 가지는 시계(889)의 본체의 디스플레이 유닛(888)의 반대에 있는 바닥면에 배치된다. 접촉면(802')은 손목 시계(882)에 내장된 광학 생물학적 센서(예: PPG 센서) 및 변위 센서(800')의 접합면이다. 이 같은 예시적 실시예에서, 접촉면(802')은 이후 투명 또는 반투명 물질로 형성되어 광학 생물학적 센서로부터 조명되고 수신된 빛을 전송하도록 할 수 있다.
일부 실시예에서, 추가 변위 센서(800')는 센서 세트(891)에 포함될 수 있고, 일부는 공유 센싱 표면을 가지며, 일부는 기능적으로 독립 센싱 표면을 가질 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 센서 세트(891)는 2개의 원형 접촉면(802', 802'')를 포함하며, 그 중 하나는 다른 접촉면(802'')보다 지름이 작은 원형 디스크 모양이고, 후자는 디스크형 표면을 연속적으로 둘러싸고 감싸는 반지 모양으로, 2개는 동심원이다. 센서 세트(891)는 광학 생물학적 센서(PPG 센서), 변위 센서, 광학 센서 및 공유 센싱 표면을 가지는 변위 센서, 및 공유 센싱 표면을 둘러싸는 독립 센싱 표면을 가지는 전기 기반의 생물학적 센서(예: ECG 센서)를 포함할 수 있다.
도 8a에 최상으로 도시된 바와 같이, 제2 ECG 전극은 본체(889) 주변에 형성되어, 본체(889)의 바닥에 배치되는 제1 ECG 센서(802'')와 함께 ECG 측정이 가능해진다. 제1 ECG 센서(802'')는 객체의 제1 손의 손목과 접촉하도록 구성되고, 제2 전극(890)은 객체의 제2 손의 손가락과 접촉해 ECG 측정값을 획득하도록 구성된다.
전기 커넥터(Connector)는 도면에서 디스플레이 유닛(888)의 제어 유닛의 소프트웨어 어플리케이션을 업데이트 하기 위해서나 이를 충전하기 위해 포고 핀(Pogo Pin)의 형태로 도 8b에 더 도시된다.
이제 도 9a 및 도 9b를 참조하며, 이는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 변위 센서를 밴드에 부착하기 위한 클립(986)의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 9a는 도 9b와 다르며, 후자는 클립의 내부 요소를 도시한다. 이 같은 비제한적 예시에서, 클립으로 통합되는 변위 센서는 광 기반의 실시예지만, 홀 효과 기반의 변위 센서도 마찬가지로 이 같은 클립으로 통합될 수 있다.
가요성 멤브레인(910)는 한 쪽에서 접촉면에 고정으로 부착되고 다른 쪽에서 베이스 표면(904)에 고정으로 부착되며, 여기에 센싱 유닛(907)이 장착된다. 가요성 멤브레인은 접촉면(902) 및 센싱 유닛(907)으로 하여금 적어도 축(Z)을 따라 움직이도록 하고, 차단 부재(912)가 정적 상태를 유지하도록 한다. 변위 센서(900)는 클립(986) 내에 포함되고, 클립 설비(983)는 손목 시계의 손목밴드를 따라 원하는 위치에 변위 센서(900)를 고정시키도록 구성된다. 클립 설비(983)는 제1 및 제2 클립 부재(993, 995)를 각각 가진다. 제1 클립 부재(993)는 변위 센서(900)를 포함하고, 그 일부는 부재(993), 센싱 유닛(907) 및 차단 부재(912) 내부에 하우징되며, 접촉면은 그로부터 돌출된다.
동맥에 대한 여기 개시된 유형의 변위 센서의 다른 예시는 도 10에 도시된다. 변위 센서(1000)는 객체의 손가락에 착용하도록 구성된 반지 모양 요소(1084)의 내부 면에 고정되고, 이로써 객체의 피부 표면 및 접촉면 사이가 접촉하게 된다. 반지 모양 요소(1084)의 치수는 상수일 수 있고, 이는 다양한 반지 크기에 맞춰 조정될 수 있다. 손가락 동맥이 그 면에 위치하기 때문에, 변위 센서(1000)의 접촉면(1002)이 손가락 면에 위치하는 것이 바람직하다. 도 8a 및 도 8b에 관해 설명된 바와 같이, 반지 모양 요소(1084)는 PPG 및 ECG 센서를 포함하는 센서 세트(1091)를 포함할 수 있다. 반지 모양 요소(1084)의 외부 면은, 반지를 착용하지 않는 제2 손의 손가락과 접촉하도록 구성된 제2 ECG 전극을 포함할 수 있다. 이로써, 맥파 전달 시간(Pulse Transit Time)와 같은 다른 파라미터 및 혈압을 측정할 수 있게 된다.
다시 도 11로 돌아가면, 이는 여기 개시된 실시예 중 어느 하나에서 변위 센서 및/또는 시스템을 사용하여 하나 이상의 생물학적 파라미터를 결정하는 방법을 나타내는 블록도를 제공한다.
구체적으로, 처음에는 변위 센서가 동맥 근처 또는 전체에 위치하는 객체의 피부와 접촉(A)하게 된다. 일단 자리를 잡으면, 피부 표면의 움직임이 검출된다(B). 그로부터 하나 이상의 생물학적 파라미터를 더 추출(D)하는 제어 유닛으로 측정된 데이터는 전송(C)된다. 추출된 생물학적 파라미터는 가령, 음성 수단 또는 출력 수단을 통해 디스플레이 유닛 상에 최종적으로 출력(E)될 수 있다.

Claims (58)

  1. 사용자의 피부에서 생물학적 파라미터 측정에 사용하기 위한 변위 센서 어셈블리(Displacement Sensor Assembly)에 있어서, 상기 어셈블리는:
    상기 어셈블리의 외부를 향하고 상기 사용자의 상기 피부와 접촉하도록 구성되는 접촉면 - 상기 접촉면은 상기 어셈블리의 외부로부터 압력이 가해질 때 상기 어셈블리의 중심 축을 따라 이동 가능함 - ;
    광축(Optical Axis)을 가지고, 적어도 하나의 검출기 및 상기 검출기를 직접적으로 향하는 상기 광축을 따라 빛을 방출하도록 구성되는 적어도 하나의 광원을 포함하는, 센싱 유닛;
    상기 센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재; 및
    상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재가 상기 어셈블리의 내부에 장착되어, 상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재의 중 하나가 상기 접촉면에 고정적으로 결합되어 이동 가능하고, 상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재의 중 다른 하나는 상기 접촉면에 고정된 결합이 없도록 하는 장착 설비 - 상기 장착 설비는, 상기 접촉면과 결합되지 않는 부재에 대해 상대적으로, 상기 접촉면에 결합된 부재가 이동하는 것에 의해, 상기 광 차단 부재로 하여금 상기 광원에 의해 상기 검출기를 향해 방출되는 빛을 적어도 부분적으로 차단하도록 구성되고, 상기 검출기에 의해 수신되는 상기 광원으로부터의 빛으로 하여금 상기 접촉면의 상기 변위를 나타내도록 함 -
    를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장착 설비는 적어도 하나의 가요성 부재를 포함하여, 이에 상기 접촉면 및 그와 고정적으로 결합된 상기 부재가 적어도 간접적으로 연결되고, 상기 부재는 상기 접촉면에 압력이 가해질 때 휘도록 구성됨으로써, 상기 접촉면 및 이에 고정적으로 결합된 상기 부재가, 상기 접촉면과 결합되지 않은 부재에 대해 상대적으로 움직이도록 하는,
    변위 센서 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 장착 설비는 원위 단부에 상기 접촉면을 갖고 근위 단부에 베이스(Base) 표면을 갖는 접촉면 지지 부재를 포함하며, 이에 상기 접촉면에 연결된 상기 부재가 고정적으로 장착되는, 변위 센서 어셈블리.
  4. 제2항에 종속된 제3항에 있어서,
    상기 접촉면 지지 부재가 상기 가용성 부재에 장착되어, 상기 어셈블리의 상기 외부로부터 압력이 상기 접촉면에 가해질 때 이동되는, 변위 센서 어셈블리.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 어셈블리의 상기 중심 축은, 상기 접촉면 지지 부재 및 상기 가용성 부재의 대칭인 축을 이루는, 변위 센서 어셈블리.
  6. 제3항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센싱 유닛의 상기 광축이 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 판 내에 놓이는, 변위 센서 어셈블리.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 표면은 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인, 변위 센서 어셈블리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 발산각을 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
    상기 광원에는 상기 광원의 상기 발산각 중 적어도 하나를 줄이도록 구성된 발산각 감소 요소가 위치하는, 변위 센서 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발산각 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 광원의 상기 발산각을 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 시야(Field of View)를 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
    상기 검출기에는 상기 검출기의 상기 시야 중 적어도 하나를 줄이도록 구성된 시야 감소 요소가 위치하고, 선택적으로, 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판에서 이에 의해 수신된 빛의 적어도 대부분은 상기 광원으로부터 상기 검출기를 향해 방출되는 상기 빛인, 변위 센서 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 시야 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 검출기의 상기 시야를 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력의 범위는 0-40 mm Hg인, 변위 센서 어셈블리.
  13. 적어도 제2항 및 적어도 제2항에 종속된 제3항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가요성 부재가 휘는 것을 막도록 구성된 이동 차단 설비를 더 포함하며, 이는 막히지 않으면, 상기 접촉면과 결합된 상기 부재의 1 mm를 초과하는 상기 변위를 초래할 수 있는, 변위 센서 어셈블리.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 적어도 하나의 LED(Light Emitting Diode)를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 검출기는 적어도 하나의 감광(Photosensitive) 요소, 선택적으로, PD(Photodiode)를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉면에 고정된 결합이 없는 상기 부재는, 상기 접촉면 및 이에 결합된 부재가 이동하는 동안에는 적어도 정적(Static) 상태를 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉면에 고정으로 결합된 부재를 갖는 상기 접촉면이 이동하는 동안, 상기 센싱 및 광 차단 부재는, 최소 차단 상태 - 상기 광 차단 부재가 상기 광원에 의해 상기 검출기를 향해 방출되는 빛의 최소 양을 차단시킴 -, 및 최대 차단 상태 - 상기 광 차단 부재가 상기 광원에 의해 상기 검출기를 향해 방출되는 빛의 최대 양을 차단시킴 - 사이의 서로에 대한 상태를 변화시키는, 변위 센서 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 광 차단 부재는 에지(Edge)를 가지며, 이는 상기 광 차단 부재의 나머지 보다 상기 접촉면에 가깝고, 상기 접촉면에 고정으로 결합된 부재를 갖는 상기 접촉면이 이동하는 동안, 상기 최소 차단 상태에서 최대로 이격된 위치와 상기 최대 차단 상태에서 최소로 이격된 위치 사이의 상기 접촉면에 관한 복수의 위치를 취하게 구성되는, 변위 센서 어셈블리.
  19. 적어도 제3항 및 적어도 제3항에 종속된 제4항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉면 지지 부재는, 상기 센서 어셈블리의 상기 최대 및 최소 차단 상태의 적어도 하나 중 상기 광 차단 부재의 적어도 일부를 상기 베이스 표면을 통해 수신하도록 구성된 변위 센서 어셈블리.
  20. 제18항에 종속된 제19항에 있어서,
    상기 광 차단 부재의 상기 부분은 상기 에지를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
  21. 사용자의 피부에서 생물학적 파라미터 측정에 사용하기 위한 변위 센서 어셈블리(Displacement Sensor Assembly)에 있어서, 상기 어셈블리는:
    상기 어셈블리의 외부를 향하고 사용자의 상기 피부와 접촉하도록 구성되는 접촉면 - 상기 접촉면은 사용자의 상기 피부에 의해 압력이 가해질 때 상기 어셈블리의 중심 축을 따라 이동 가능함 - ;
    상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 판 내에 놓인 광축(Optical Axis)을 가지고, 상기 어셈블리의 내부에 배치되는, 센싱 유닛 - 상기 센싱 유닛은 상기 광축을 따라 빛을 방출하도록 구성된 광원, 및 상기 광원을 향하고 상기 광원에 의해 검출기를 직접 향해 방출되는 빛을 검출하도록 구성되는 광 검출기를 포함함 - ; 및
    상기 사용자의 상기 피부에 의해 가해지는 압력으로 일어나는 상기 접촉면의 변위로 말미암아 상기 광원으로부터 상기 검출기에 직접 도달하는 빛의 양을 변화시키도록 작동하는 광 차단 부재
    를 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 접촉면에 수직인 중심 축을 갖는 접촉면 지지 부재 - 상기 접촉면 지지 부재는 상기 어셈블리의 상기 외부로부터 압력이 가해질 때 상기 어셈블리의 중심 축을 따라 이동 가능함 - 을 더 포함하는, 변위 센서 어셈블리.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 접촉면 지지 부재는, 원위 단부에 상기 접촉면을 갖고 상기 중심 축을 따라 상기 원위 단부로부터 이격된 근위 단부에 베이스(Base) 표면을 갖는 접촉 표면 지지 부재를 포함하며, 상기 어셈블리가 정적(Static) 지지 구조를 더 포함하고,
    상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재 중 하나는 상기 베이스 표면에 고정되어 결합됨으로써, 상기 접촉면 지지 부재와 함께 움직일 수 있고, 상기 센싱 유닛 및 상기 광 차단 부재 중 다른 하나는 상기 정적 지지 구조에 고정되어 결합되는, 변위 센서 어셈블리.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 베이스 표면은 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이고, 상기 센싱 유닛은 이에 고정되어 장착되는, 변위 센서 어셈블리.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 발산각을 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
    상기 광원에는 상기 광원의 상기 발산각 중 적어도 하나를 줄이도록 구성된 발산각 감소 요소가 위치하는, 변위 센서 어셈블리.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 발산각 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 광원의 상기 발산각을 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 광축을 포함하는 서로 수직인 2개의 판에서 원래의 시야(Field of View)를 가지며, 상기 판 중 하나는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직이되,
    상기 검출기에는 상기 검출기의 상기 시야 중 하나를 줄이도록 구성된 시야 감소 요소가 위치하고, 선택적으로, 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판에서 이에 의해 수신된 빛의 적어도 대부분은 상기 광원으로부터 상기 검출기를 향해 방출되는 상기 빛인, 변위 센서 어셈블리.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 시야 감소 요소는 상기 어셈블리의 상기 중심 축에 수직인 상기 판 내의 상기 검출기의 상기 시야를 줄이도록 구성되면서, 이에 수직인 상기 판 내의 원래 발산각은 유지하는, 변위 센서 어셈블리.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 생물학적 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 생물학적 센서를 이에 추가로 포함하는, 측정 장치 내의 아티팩트 센서 어셈블리(Artifact Sensor Assembly)를 이루는, 변위 센서 어셈블리.
  30. 적어도 하나의 생물학적 센서를 포함하고 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 센서 어셈블리를 더 포함하는 측정 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 생물학적 센서 - 상기 생물학적 센서는 선택적으로 사용자의 적어도 하나의 생물학적 파라미터를, 선택적으로 심박동수 및 심박 변화 중 적어도 하나를 측정하도록 구성됨 - 의 작동의 정확도를 상승시키도록 구성되는, 측정 장치.
  31. 제30항에 있어서,
    손목 시계 형태인, 측정 장치.
  32. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 생물학적 센서가 상기 접촉면과 동일한 방향으로 대면하는, 측정 장치.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 생물학적 센서가 상기 접촉면에 고정되는, 측정 장치.
  34. 제32항에 있어서,
    상기 접촉면이 상기 적어도 하나의 생물학적 센서를 지지하는 구조의 일부를 이루는, 측정 장치.
  35. 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리의 상기 검출기와 데이터 통신하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 제어 유닛은
    상기 검출기로부터 수신된 상기 데이터를 분석하고 상기 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 생성하도록 구성된 분석기; 및
    상기 데이터를 통신하기 위한 출력 모듈
    을 포함하는, 측정 장치.
  36. 제30항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생물학적 센서는 EEG(Electroencephalogram), ECG(Electrocardiography), PPG(Photoplethysmograph), 및 GSR(Galvanic Skin Response) 중 하나인, 측정 장치.
  37. 객체의 생물학적 파라미터를 측정하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    상기 객체의 피부 표면과 변위 센서의 접촉면을 접촉시키는 단계;
    상기 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 데이터를 처리해, 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계;를 포함하되,
    상기 방법은
    광축(Optical Axis)을 따라 광 검출기의 방향으로 광원으로부터 광을 방출하는 단계;
    광 차단 부재로 하여금 상기 접촉면의 상기 변위에 비례하는 방식으로 상기 광원에 의해 방출되는 빛을 차단하는 단계; 및
    상기 빛 센서에 의해 검출된 광도(Light Intensity)를 나타내는 데이터를 획득하고, 이를 기반으로 상기 접촉면의 변위를 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    변위 센서를 사용하는 단계를 포함하되, 상기 변위 센서는:
    - 접촉면;
    - 적어도 하나의 검출기 및 적어도 하나의 광원 - 상기 광원은 빛을 검출하도록 구성된 상기 센서를 향해 상기 빛을 방출하도록 구성됨 - 을 포함하고, 이들 사이에 광축을 갖는 센싱 유닛; 및
    - 상기 센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재 - 상기 접촉면의 변위는, 상기 접촉면의 상기 변위에 비례하는 방식으로, 상기 차단 부재가 상기 축을 따라 전파되는 빛을 차단하도록 유도함 -
    을 포함하는, 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 변위 센서는 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 것인, 방법.
  40. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    상기 생물학적 파라미터는 혈압, 심박동수, 산소 포화도 또는 호흡률을 포함하는, 방법.
  41. 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉하는 단계는 동맥에 근접하는 상기 변위 센서를 지지하는 단계를 포함하는, 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 접촉하는 단계는 동맥에 걸쳐 상기 변위 센서를 지지하는 단계를 포함하는, 방법.
  43. 제38항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터를 처리해 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 맥압(Pulse Pressure) 분석 모델 및 파동 분석 모델 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 맥압 분석은 PDA(Pulse Decomposition Analysis)를 포함하는, 방법.
  45. 제37항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터를 처리해 상기 생물학적 파라미터를 제공하는 단계는, 상기 데이터로부터 DC 성분을 추출하는 단계 또는 신호 필터를 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
  46. 객체의 생물학적 파라미터를 결정하기 위한 시스템에 있어서, 상기 시스템은:
    (i) 변위 센서; 및
    (ii) 제어 유닛을 포함하되,
    상기 변위 센서는:
    상기 객체의 피부 표면과 접촉하도록 구성된 접촉면;
    적어도 하나의 광 검출기 및 적어도 하나의 광원 - 상기 광원은 빛을 검출하도록 구성된 상기 센서를 향해 직접적으로 상기 빛을 방출하도록 구성됨 - 을 포함하고, 이들 사이에 정의되는 광축을 갖는 센싱 유닛; 및
    상기 센싱 유닛과 결합되는 광 차단 부재 - 상기 접촉면의 변위는, 상기 접촉면의 상기 변위에 비례하는 방식으로, 상기 차단 부재가 상기 축을 따라 전파되는 빛을 차단하고 상기 접촉면의 변위를 나타내는 데이터를 획득하도록 유도함 - 를 포함하고,
    상기 제어 유닛은 상기 접촉면의 상기 이동을 나타내는 데이터를 수신하기 위한 상기 변위 센서와 데이터 통신하고, 상기 제어 유닛은 상기 피부 표면의 이동을 나타내는 상기 데이터로부터 상기 생물학적 파라미터를 추출하기 위한 추출기 모듈을 포함하는,
    시스템.
  47. 제46항에 있어서,
    상기 변위 센서는 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 것인, 시스템.
  48. 제46항 또는 제47항에 있어서,
    상기 피부 표면에 접촉하는 상기 변위 센서를 지지하기 위한 고정 요소를 더 포함하는, 시스템.
  49. 제46항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생물학적 파라미터는 혈압, 심박동수, 산소 포화도 또는 호흡률을 포함하는, 시스템.
  50. 제46항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출기는, (i) 적어도 하나의 맥압 분석 모델을 적용하고 (ii) 상기 데이터의 상기 DC 성분을 식별하고, (iii) 신호 필터를 적용하는 것 중 적어도 하나를 위해 구성되고 작동되는, 시스템.
  51. 제46항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위 센서를 갖는 공통 접촉면을 갖는 광학 생물학적 센서를 포함하는, 시스템.
  52. 제46항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변위 센서의 상기 접촉면을 연속적으로 둘러싸는 센싱 표면을 포함하는, 전기-기반 생물학적 센서를 포함하는, 시스템.
  53. 제46항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 변위 센서 및 제2 변위 센서를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 변위 센서 중 적어도 하나는, 광학 생물학적 센서와 데이터 통신하고, 공통 접촉면을 가지며, 상기 공통 접촉면의 상기 이동을 나타내는 상기 광학 생물학적 센서 데이터를 제공하도록 구성된, 시스템.
  54. 제46항 내지 제53항의 시스템을 포함하는 측정 장치.
  55. 제54항의 시스템을 포함하는 측정 장치에 있어서,
    상기 제1 센서는 상기 측정 장치의 본체 내에 포함되고, 상기 제2 센서는 상기 측정 장치에 연결된 밴드(Band) 내에 포함되는, 측정 장치.
  56. 제54항 또는 제55항에 있어서,
    상기 측정 장치의 본체에 형성된 전기-기반 생물학적 센서를 포함하는, 측정 장치.
  57. 제54항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치가 손목 시계로 구성되는, 측정 장치.
  58. 제54항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치가 객체의 손가락에 착용되도록 구성된 반지 모양 요소의 형태인, 측정 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230026883A (ko) 2021-08-18 2023-02-27 젠트리 주식회사 심폐 기능 측정 장치 및 시스템

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10736570B2 (en) 2016-03-24 2020-08-11 CardiacSense Ltd. Methods circuits assemblies devices systems facets and associated machine executable code for detecting vital signs
WO2022013858A1 (en) * 2020-07-12 2022-01-20 CardiacSense Ltd. Optical-based device and system for determining a physiological parameter of a subject
IL276279B (en) 2020-07-26 2022-01-01 Cardiacsense Ltd A device for measuring physiological parameters through a surface in contact with the skin
IL277086A (en) * 2020-09-01 2022-03-01 Cardiacsense Ltd Optical sensor unit
IL287216B1 (en) 2021-10-12 2024-02-01 Cardiacsense Ltd Medical watch for measuring physiological indicators

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7558622B2 (en) 2006-05-24 2009-07-07 Bao Tran Mesh network stroke monitoring appliance
US20080071180A1 (en) 2006-05-24 2008-03-20 Tarilian Laser Technologies, Limited Vital Sign Detection Method and Measurement Device
US7822299B2 (en) 2007-01-31 2010-10-26 Tarilian Laser Technologies, Limited Optical power modulation vital sign detection method and measurement device
US8175689B2 (en) 2007-03-19 2012-05-08 Nicholas Hunter-Jones Skin elasticity measurement
US8346328B2 (en) * 2007-12-21 2013-01-01 Covidien Lp Medical sensor and technique for using the same
US8096186B2 (en) 2010-03-24 2012-01-17 Carefusion 303, Inc. Systems and methods for measuring fluid pressure within a disposable IV set connected to a fluid supply pump
AU2012211300A1 (en) 2011-01-27 2013-05-09 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Systems and methods for monitoring the circulatory system
US20170135633A1 (en) 2013-05-23 2017-05-18 Medibotics Llc Integrated System for Managing Cardiac Rhythm Including Wearable and Implanted Devices
US8948832B2 (en) 2012-06-22 2015-02-03 Fitbit, Inc. Wearable heart rate monitor
US9044149B2 (en) 2012-06-22 2015-06-02 Fitbit, Inc. Heart rate data collection
US9044171B2 (en) 2012-06-22 2015-06-02 Fitbit, Inc. GPS power conservation using environmental data
US20140257049A1 (en) 2013-02-25 2014-09-11 Texas Instruments Incorporated Wearable heart monitoring apparatus
KR20150106229A (ko) 2014-03-11 2015-09-21 삼성전자주식회사 사용자를 인증하는 장치 및 방법
US20150265214A1 (en) * 2014-03-24 2015-09-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Adjustable sensor support structure for optimizing skin contact
US10165954B2 (en) 2014-07-31 2019-01-01 Salutron Inc. Integrated sensor modules
JP2016047092A (ja) * 2014-08-27 2016-04-07 セイコーエプソン株式会社 生体情報検出装置
KR102302871B1 (ko) 2014-09-05 2021-09-16 삼성전자주식회사 사용자의 생체신호를 모니터링 및 분석하는 장치 및 방법
JP6885868B2 (ja) 2015-03-23 2021-06-16 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 光学的バイタルサインセンサ
US9629574B2 (en) 2015-04-29 2017-04-25 Salutron Inc. Multi-position, multi-parameter user-wearable sensor systems and methods for use therewith
US10849513B2 (en) 2015-06-02 2020-12-01 CardiacSense Ltd. Sensing at least one biological parameter, e.g., heart rate or heart rate variability of a subject
US20170020399A1 (en) 2015-06-02 2017-01-26 Sportracker Ltd. Methods Circuits Assemblies Devices Systems and Associated Machine Executable Code for Biological Sensing
EP3918979A3 (en) 2015-08-12 2022-05-04 Valencell, Inc. Methods and apparatus for detecting blood flow via optomechanics
US10736570B2 (en) 2016-03-24 2020-08-11 CardiacSense Ltd. Methods circuits assemblies devices systems facets and associated machine executable code for detecting vital signs
CN109496137B (zh) 2016-07-25 2023-03-21 皇家飞利浦有限公司 光学生命体征传感器
WO2018025199A1 (en) 2016-08-02 2018-02-08 CardiacSense Ltd. Methods circuits assemblies devices systems facets and associated machine executable code for detecting vital signs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230026883A (ko) 2021-08-18 2023-02-27 젠트리 주식회사 심폐 기능 측정 장치 및 시스템

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