KR20210029873A - 전자 장치 및 그를 이용한 바이탈 사인 획득 방법 - Google Patents

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Abstract

전자 장치 및 그를 이용한 바이탈 사인 획득 방법이 개시된다.
전자 장치는 메모리, 및 메모리와 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 메모리는, 실행 시에, 프로세서가, 센서로부터 센싱 신호를 수신하고, 센싱 신호에 기반하여, 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴과 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하고, 두 패턴들 간의 비교에 기반하여 산소 전달 시간을 결정하도록 하는 명령어들을 저장할 수 있다.
다양한 다른 실시예들이 가능할 수 있다.

Description

전자 장치 및 그를 이용한 바이탈 사인 획득 방법{ELECTRONIC DEVICE AND MEHTOD FOR OBTAINING VITAL SIGN}
본 문서의 다양한 실시예들은 전자 장치 및 그를 이용한 바이탈 사인 획득 방법에 관한 것이다.
최근 대중적인 전자 장치(예: 스마트폰, 웨어러블 장치)에 의해 헬스케어 서비스(모니터링, 진단, 관리 등)를 이용하는 추세가 확산되고 있다.
그러나, 아직까지는 전자 장치에 의해 측정 가능한 헬스케어 서비스 관련 데이터가 제한적이고, 측정의 정밀도가 높지 않으며, 측정 데이터를 이용한 헬스케어 서비스의 정확도나 사용자 만족도가 충분하지 않은 수준이다. 이에, 새로운 바이탈 사인 파라미터를 수반하여 헬스케어 서비스의 정확도나 사용자 만족도를 개선하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
헬스케어 서비스를 위한 바이탈 사인 파라미터 중 하나로서 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 고려하는 관점이 있을 수 있다. 산소 전달 시간은 혈류 속도(blood flow velocity)와 직결되며, 다양한 심혈관 시스템 파라미터들(예: 혈압, 혈액 점도 등)의 추정을 위해 필요한 주요 파라미터로서, 각종 심혈관 질환을 포함해 사용자의 건강 상태를 모니터링, 진단 또는 관리하기 위해 이용될 수 있다.
산소 전달 시간과 같은 바이탈 사인 파라미터를 측정하는 솔루션은 전문적인 의료 기기(예: 도플러 초음파(doppler ultrasound) 장비, 자기공명영상(MRI: magnetic resonance imaging) 장비)에 의해서만 제공 가능할 뿐, 대중적인 전자 장치 상에서는 구현이 어려울 수 있다.
또한, 전자 장치 상에 산소 전달 시간을 측정하는 솔루션을 구현한다 하더라도 측정 데이터의 정밀도가 떨어질 수 있다.
다양한 실시예는, 전문적인 의료 기기 없이도 전자 장치를 이용해 헬스케어 서비스를 위한 바이탈 사인 파라미터를 간편하고 친근한 방식으로 획득할 수 있도록 하는, 전자 장치 및 그를 이용한 바이탈 사인 획득 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예는, 전자 장치를 이용해 바이탈 사인 파라미터를 획득함에 있어 정밀도를 높일 수 있도록 하는, 전자 장치 및 그를 이용한 바이탈 사인 획득 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예는, 전자 장치를 이용해 획득된 바이탈 사인 파라미터를 이용해 헬스케어 서비스의 정확도 및 사용자 만족도를 향상시킬 수 있도록 하는, 전자 장치 및 그를 이용한 바이탈 사인 획득 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 메모리, 및 상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 프로세서가, 센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하고, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정하도록 하는 명령어들(instructions)을 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 방법은, 전자 장치에 의한 바이탈 사인 획득 방법에 있어서, 상기 전자 장치와 연결된 센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하는 동작, 상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하는 동작, 및 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 저장 매체는, 명령어들(instructions)을 저장하는 비일시적(non-transient) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은, 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때, 상기 전자 장치가, 센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하고, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전문적인 의료 기기 없이도 전자 장치를 이용해 헬스케어 서비스를 위한 바이탈 사인 파라미터를 간편하고 친근한 방식으로 획득할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치를 이용해 바이탈 사인 파라미터를 획득함에 있어 정밀도를 높일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치를 이용해 획득된 바이탈 사인 파라미터를 이용해 헬스케어 서비스의 정확도 및 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 다양한 실시예들에 적용 가능한 바이탈 사인 획득 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 사용 상태를 예시한 도면이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예에 따른 바이탈 사인 획득 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 8은 실시예에 따른 바이탈 사인 획득 알고리즘을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 9, 도 10, 도 11a, 도 11b, 도 12 및 도 13은 다양한 실시예에 따라 획득된 바이탈 사인 파라미터의 이용 방식을 예시한 도면들이다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치를 나타낸 블록도이다.
헬스케어 서비스에 필요한 여러 바이탈 사인 파라미터들 중, 센서를 이용한 단순 측정이 어려운 파라미터가 있을 수 있다. 이러한 파라미터를 측정하기 위해서는 전문적인 의료 기기가 필요할 수 있다.
본 문서에서는 전문적인 의료 기기 없이도 전자 장치(예: 스마트폰, 웨어러블 장치(예: 스마트와치, 스마트링, 핑거 클립), 헤드셋(혹은 이어 클립) 등)를 이용해 헬스케어 서비스에 필요한 바이탈 사인 파라미터를 간편하고 친근한 방식으로, 동시에 정밀하게 측정할 수 있도록 하기 위한 실시예들을 개시한다.
다양한 실시예에서, 측정 대상이 되는 바이탈 사인 파라미터는 산소 전달 시간일 수 있다. 측정 대상이 되는 바이탈 사인 파라미터는 산소 전달 시간과 관련되는 심혈관 시스템 파라미터(예: 혈압 등)일 수 있다. 상기 심혈관 시스템 파라미터는 산소 전달 시간을 기반으로 측정될 수 있다.
다양한 실시예에서, 싱글 센서가 산소 전달 시간의 측정에 이용될 수 있다. 둘 이상의 파장들을 갖는 적어도 하나의 센서(예: 멀티-파장 PPG(photoplethysmogram) 센서)가 산소 전달 시간의 측정에 이용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 산소 전달 시간의 측정을 위한 기초 데이터로서, 하나의 센서로부터 복수(예: 2개 이상)의 패턴들이 획득될 수 있다. 상기 패턴들은, 센서의 센싱 신호로부터 획득 가능하고, 산소 전달 시간을 측정하기 위해 필요한 파라미터들과 관련된 상이한 타입의 패턴들일 수 있다. 예를 들어, 상기 파라미터들은 혈중 산소 포화도(SpO2: saturation of peripheral oxygen) 및 호흡(respiration)을 포함할 수 있다. 상기 패턴들은 호흡 패턴을 나타내는 제1 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴을 나타내는 제2 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서로부터의 센싱 신호에 기반하여 제1 패턴 및 제2 패턴이 획득될 수 있다. 상기 제1 패턴은 센싱 신호에 기반하여 생성되는 혈중 산소 포화도의 시간-크기 신호(시간에 따른 혈중 산소 포화도 값들의 변화를 나타내는 신호)일 수 있다. 상기 제2 패턴은 센싱 신호에 기반하여 생성되는 호흡 시간-크기 신호(시간에 따른 호흡 값들의 변화를 나타내는 신호)일 수 있다. 예를 들어, 각 패턴은 센서의 출력, 센서의 출력으로부터 획득(예: 추출, 생성, 신호 처리 또는 가공)된 신호, 정보, 또는 데이터일 수 있다.
다양한 실시예에서, 하나의 센서가 산소 전달 시간의 측정에 필요한 센싱 신호를 제공하는 싱글 소스로서 이용될 수 있다. 상기 센서는 멀티-파장 PPG 센서일 수 있다. 전자 장치는 상기 센서로부터 획득된, 제1 패턴과 제2 패턴 간의 비교(예: 패턴 매칭)에 기반하여 산소 전달 시간을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에서, 산소 전달 시간을 결정하는데 필요한 복수 개(예: 2개 이상)의 패턴들(예: 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴)은 싱글 소스인 하나의 센서(또는 그의 센싱 신호)로부터 획득되는 패턴들일 수 있다. 상기 패턴들은 센서에 대한 한 번의 사용자 입력에 대한 응답으로서 획득될 수 있다. 상기 패턴들은 동기화된 패턴들일 수 있다. 상기 패턴들이 싱글 소스로부터 획득됨에 따라, 별도의 동기화 수단이 불필요할 수 있다. 싱글 소스의 사용으로 인해 산소 전달 시간의 측정을 위해 필요한 복수 패턴들(예: 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴)이 동일 시점에 등록(저장)되거나, 상기 복수 패턴들에 동일 타임스탬프들이 적용되어, 상기 복수 패턴들이 동기화될 수 있다.
다양한 실시예들은 동일 센서로부터의 출력에 기반하여 산소 전달 시간을 측정함으로써, 산소 전달 시간의 측정에 필요한 패턴들의 자동 동기화가 가능할 수 있다. 이로 인해, 산소 전달 시간의 측정 원리를 단순화할 수 있고, 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
다양한 실시예들은 한 시점의 신호 값을 단편적으로 이용하는 대신, 시간에 따른 신호 값들의 변화를 반영한 패턴들을 획득하고, 상기 패턴들 간 비교(예: 패턴 매칭)에 기반하여 산소 전달 시간을 결정할 수 있다. 그럼으로써, 사용자의 건강 상태를 정확히 파악하여 헬스케어 서비스의 제공에 이용할 수 있고, 사용자 만족도를 향상시킬 수 있다.
이하, 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조로 설명된다.
도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 다양한 실시예들에 적용 가능한 바이탈 사인 획득 방식을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1은 헬스케어 서비스를 위해 필요한 바이탈 사인 파라미터들 중, 혈류와 산소 전달 시간의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
＂혈류(blood flow)＂는 도 1에 나타난 수학식(101)에 의해 측정될 수 있다. 도 1의 수학식에 따르면, 혈류는 압력(혈압)의 차이, 혈관의 반지름, 혈액의 점도 및 혈관의 길이에 기반하여 결정될 수 있다.
＂산소 전달 시간＂은 혈류에 의해 폐(lungs)(110)로부터 조직(tissue, 예: 손가락)(120)까지 산소가 보급(propagation)되는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다.
혈류 및 산소 전달 시간은 다양한 심혈관 시스템 파라미터들(예: 혈압, 혈액 점도, 혈관 상태)의 추정을 위한 주요 파라미터로서 이용될 수 있다.
산소 전달은 ＂박스카들을 갖는 기차(100)(train with boxcars)＂로 지칭될 수 있다. 여기서, 전체 산소 함유량(혹은 동맥혈 산소 함유량)은 헤모글로빈 ＂박스카들＂ 상으로 운반되는 산소를 나타낼 수 있다. ＂기차 엔진＂은 심박출량을 나타낼 수 있다. 산소 전달 시간은 ＂기차(100)＂ 속도의 인버스 값일 수 있다.
글로벌 산소 전달(global oxygen delivery)은 폐(110)로부터 몸 전체로 전달되는 산소의 양을 의미할 수 있다. 이는 전체 산소 함유량(혹은 동맥혈 산소 함유량) 및 심박출량에 의해 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 사용자의 호흡과 관련된 자연적인 산소 소비 지표(혹은 산소 소비량 감지 지표, 예: 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴)를 감지하여, 산소 전달 시간(예: 동일 산소가 폐에서 조직까지 전달되는데 걸리는 시간)의 측정을 위해 이용할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 자연적인 산소 감지 지표에 기반하여 헬스케어 서비스를 위한 바이탈 사인 파라미터로서 이용되는 산소 전달 시간을 간편하면서도 정확하게 파악할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 호흡 측정을 위한 추가 센서 없이 싱글 센서를 이용해, 둘 이상의 호흡 관련 패턴들(사용자의 호흡 동작과 관련된 패턴들, 예: 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴)을 식별할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전자 장치의 센서에 대한 간편한 사용자 입력에 대한 응답으로, 혹은 싱글 센서의 출력으로부터, 복수(예: 둘 이상)의 호흡 관련 패턴들이 생성됨에 따라, 이미 동기화된 상태의 호흡 관련 패턴들이 획득될 수 있다. 이로 인해, 산소 전달 시간의 측정에 필요한 복수의 패턴들에 대한 별도의 동기화 동작을 생략할 수 있다. 또한, 복수의 호흡 관련 패턴들을 이용한 산소 전달 시간의 측정 원리를 단순화할 수 있고, 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 사용자의 호흡과 관련된 패턴들로서, 호흡 패턴(210) 및 혈중 산소 포화도 패턴(220)를 각각 예시한 그래프이다.
사용자의 호흡(breathing)과 관련된 파라미터로서, 호흡(respiration) 및 혈중 산소 포화도(SpO2)가 고려될 수 있다.
혈중 산소 포화도(SpO2)는 말초 모세혈관 산소 포화도 또는 혈액의 산소량을 나타낼 수 있다. 혈중 산소 포화도는 산소화 헤모글로빈(산소 함유 헤모글로빈)과 혈액 헤모글로빈(산소화 및 비산소화 헤모글로빈)의 비율에 대응할 수 있다. 혈중 산소 포화도는 혈중 산소화 헤모글로빈의 양을 나타내는 동맥혈 산소 포화도의 추정치일 수 있다.
다양한 실시예에서, 혈중 산소 포화도(SpO2) 및 호흡(respiration)과 관련된 패턴들이 산소 전달 시간의 측정을 위한 산소 감지 지표로서 이용될 수 있다. 상기 패턴들은 둘 다 독특한(unique) 진폭과 위상 패턴을 가진 동일한 생리적 호흡 프로시저(사용자의 호흡)에서 시작된다.
호흡 패턴(210)은 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 패턴일 수 있다. 호흡 패턴(210)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 시간에 따른 호흡 값들의 변화를 나타내는 호흡 시간-크기 신호로 나타낼 수 있다. X축은 시간, Y축은 호흡 신호의 크기(magnitude)일 수 있다. Y축의 신호 크기(진폭(amplitude))는 호흡 깊이(breathing depth)에 의해 정의될 수 있다. X축의 구간들(예: 211, 213)은 호흡 주기성(breathing periodicity)에 의해 정의될 수 있다. 센서의 출력(예: PPG 신호)으로부터 도 2a와 같은 호흡 패턴(210)이 추출될 수 있다.
혈중 산소 포화도 패턴(220)은 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 패턴일 수 있다. 혈중 산소 포화도 패턴(220)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 시간에 따른 혈중 산소 포화도 값들의 변화를 나타내는 산소 포화도 시간-크기 신호로 나타낼 수 있다. Y축의 신호 크기는 혈중 산소 포화도(SpO2)의 변화율(%)일 수 있다. 센서의 출력(예: PPG 신호)으로부터 이러한 혈중 산소 포화도 패턴(220)이 생성될 수 있다. 들숨과 날숨 사이의 호흡 구간(예: 223) 또는 호흡이 중단된 무호흡 구간(예: 221) 동안의, 혈중 산소 포화도 변화가 검사될 수 있다.
도 2c는 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴 간의 비교(예: 패턴 매칭)를 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예에서, 산소 전달 시간은 산소 포화도 패턴(예: 산소 포화도 시간-크기 신호)(240) 및 호흡 패턴(예: 호흡 시간-크기 신호)(230) 간의 시차(time difference)에 의해 측정될 수 있다. 상기 시차는 시간 지연(time delay) 또는 시간 시프트(time shift)로 지칭될 수도 있다.
호흡 패턴(230) 및 산소 포화도 패턴(240)은 동일한 산소 전달 포인트(예: 사용자의 손가락) 상에서 측정될 수 있다. 두 패턴들(230, 240)은 싱글 센서(예: 멀티-파장 PPG 센서)에 대한 한 번의 사용자 입력(예: 사용자가 센서(301) 측에 손가락을 갖다 대는 동작)에 대한 응답으로서 동일 주기(또는 구간)(예: 50초) 동안 생성될 수 있다.
산소 전달 시간은 동일한 산소 전달 포인트(예: 사용자의 손가락) 상에서 측정되는 호흡 패턴(230) 및 혈중 산소 포화도 패턴(240) 간의 비교에 기반하여 결정될 수 있다. 두 패턴들(230, 240)의 비교를 통해 두 패턴들(230, 240) 간의 시차가 식별되고, 상기 시차에 대응하여 산소 전달 시간이 결정될 수 있다.
두 패턴들(230, 240) 간의 패턴 매칭이 수행되어 서로 대응되는 구간(예: 동일(또는 유사)한 패턴을 가지는 구간)이 식별될 수 있다. 일 예로, 호흡 패턴(230)의 제1 구간(231)과 산소 포화도 패턴(240)의 제2 구간(241)이 식별될 수 있다. 패턴 매칭되는 제1 구간(231) 및 제2 구간(241)은 동일한 생리적 호흡 프로시저(사용자의 호흡)에 의해 생성될 수 있다. 패턴 매칭되는 제1 구간(231) 및 제2 구간(241)은 사용자의 동일한 호흡 동작에 대한 응답(결과)으로서 생성될 수 있다.
호흡 패턴(230) 및 산소 포화도 패턴(240) 중 서로 대응되는 두 구간들 간의 시차에 기반하여 산소 전달 시간(ODT)이 식별될 수 있다. 도 2c의 예시에서, 산소 전달 시간(250)은 ＂제2 시점(t2) - 제1 시점(t1)＂으로 결정될 수 있다. 제1 시점(t1)은 폐에서의 산소 소비 시점을 나타내는 지표(time mark of oxygen consumption in lungs)일 수 있다. 제2 시점(t2)은 동일한 산소가 조직(예: 손가락)으로 전달된 시점(time when the same oxygen is delivered to tissue)일 수 있다.
두 패턴들 간의 패턴 매칭을 위해 알려진 다양한 알고리즘들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 두 신호들 간의 상관 관계 계산을 위한 패턴 인식 알고리즘, 동적 타임 와핑(Dynamic time warping)과 같은 형태-기반 유사도(Shape-Based Similarity) 인식 알고리즘, 탄력 매칭(Elastic matching) 알고리즘, 두 대응 신호들의 피크들 간 시차(Time difference between two peaks in two corresponding signals) 인식 알고리즘이 이용될 수 있다. 상기 알고리즘들은 설명을 위한 예시일 뿐 한정을 위한 것이 아니며, 패턴 매칭을 위해 다양한 방식으로 적용, 응용 또는 변형될 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다.
다양한 실시예에서, 전자 장치(310)는 프로세서(311) 및 메모리(313)를 포함할 수 있다. 전자 장치(310)는 센서(301), 디스플레이(315) 또는 트랜시버(317) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 프로세서(311), 메모리(313), 센서(301), 디스플레이(315) 및 트랜시버(317)는 전기적으로 또는 작동적으로 서로 연결되어 상호 간에 신호(예: 명령 또는 데이터)를 교환할 수 있다.
센서(301)는 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호(예: PPG 신호)를 생성하여 출력할 수 있다. 상기 센싱 신호는 사용자 입력(예: 사용자가 센서(301) 측에 손가락을 갖다 대는 동작)에 대한 응답으로 생성될 수 있다.
센서(301)의 센싱 동작은 센서(301)에 대한 사용자 입력에 의해 트리거될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 제2 신체 부위(예: 손가락)가 센서(301)에 접촉되거나 또는 센서(301) 근처에 위치함에 따라, 센서(301)로부터 센싱 신호가 출력되어 프로세서(311)로 전달될 수 있다. 상기 제2 신체 부위는 산소 전달 포인트(예: 손가락과 같은 조직)일 수 있다.
프로세서(311)는 센서(301)로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신할 수 있다.
프로세서(311)는 센서(301)로부터 수신된 센싱 신호에 기반하여 제1 패턴 및 제2 패턴을 획득활 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 패턴은 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 패턴일 수 있다. 상기 제2 패턴은 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 패턴일 수 있다.
프로세서(311)는 센서(301)로부터 출력되는 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호에 기반하여, 제1 패턴(예: 호흡 패턴)을 획득할 수 있다. 일 예로, 센서(301)가 멀티-파장 PPG 타입인 경우, 센서(301)에서 출력되는 PPG 신호로부터 사용자의 호흡 패턴이 식별될 수 있다.
프로세서(311)는 센서(301)로부터 출력되는 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호에 기반하여, 제2 패턴(예: 혈중 산소 포화도 패턴)을 획득할 수 있다. 일 예로, 센서(301)가 멀티-파장 PPG 타입인 경우, 센서(301)에서 출력되는 서로 다른 파장의 PPG 신호들로부터 사용자의 혈중 산소 포화도 패턴이 식별될 수 있다.
프로세서(311)는 제1 패턴(예: 호흡 패턴) 및 제2 패턴(예: 혈중 산소 포화도 패턴) 간 비교(예: 패턴 매칭)에 기반하여, 산소 전달 시간을 결정할 수 있다.
산소 전달 시간은 혈액을 통해 사용자의 제1 신체 부위(예: 폐)로부터 상기 사용자의 제2 신체 부위(산소 전달 포인트, 예: 손가락)까지 산소가 전달되는데 걸리는 시간을 나타낼 수 있다.
산소 전달 시간은 제1 패턴(예: 호흡 패턴) 및 제2 패턴(예: 혈중 산소 포화도 패턴) 간의 시차에 의해 결정(측정)될 수 있다. 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 하나의 산소 전달 포인트(예: 손가락) 상에서 측정될 수 있다. 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 하나의 산소 전달 포인트에 위치해 있는 싱글 센서(301)에 의해 획득될 수 있다.
다양한 실시예에서, 프로세서(311)는 사용자의 호흡과 관련된 제1 패턴 및 제2 패턴을 비교하여 패턴 매칭되는 제1 패턴의 제1 구간과 제2 패턴의 제2 구간을 식별할 수 있다. 프로세서(311)는 상기 제1 구간의 시작 시점과 상기 제2 구간의 시작 시점 간의 차이에 따른 시간 지연 값을 식별할 수 있다. 프로세서(311)는 상기 식별된 시간 지연 값에 대응하는 산소 전달 시간을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에서, 프로세서(311)는 산소 전달 시간을 기반으로 심혈관 시스템 파라미터와 관련된 정보(예: 혈압 정보)를 결정하여 디스플레이(315)의 화면을 통해 표시할 수 있다. 디스플레이(315)는 프로세서(311)의 제어에 따라, 산소 전달 시간에 관련된 정보 또는 그로부터 계산되는 심혈관 시스템 파라미터와 관련된 정보(예: 혈압 정보)의 적어도 일부를 표시할 수 있다.
메모리(313)는 프로세서(311)의 동작을 위한 명령어들(instructions)을 저장하여, 상기 명령어들의 실행 시에 프로세서(311)로 하여금 센싱 신호의 수신 동작, 패턴들의 획득 동작 및 산소 전달 시간의 결정 동작을 수행하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에서, 센서(301)를 싱글 소스로 하여 사용자의 호흡과 관련된 복수의 패턴들(예: 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴)이 획득됨에 따라, 동기화된 패턴들이 획득될 수 있다. 동일 센서(301)로부터의 센싱 신호에 기반하여 획득되는 상기 복수의 패턴들은 동일한 타임스탬프들을 가질 수 있다. 동일 센싱 신호에 기반하여 획득되는 복수의 패턴들은 동일한 타임스탬프와 함께 등록(저장)될 수 있다.
전자 장치(310)는 센서(301)를 통해 측정한 산소 전달 시간을 이용해 헬스케어 서비스를 제공할 수 있다. 전자 장치(310)는 헬스케어 서비스를 위해 트랜시버(317)를 통해 외부 서버(예: 도 14의 서버(1408))와 연동할 수 있다. 일 예로, 전자 장치(310)는 센서(301)를 이용해 사용자의 산소 전달 시간을 측정하여 상기 산소 전달 시간에 대한 정보를, 트랜시버(317)를 통해 서버(예: 도 14의 서버(1408))로 제공할 수 있다. 서버(예: 도 14의 서버(1408))는 수신된 산소 전달 시간에 대한 정보에 기반하여 사용자의 심혈관 시스템 파라미터(예: 혈압, 혈액 점도, 혈관 상태)를 추정하고, 상기 심혈관 시스템 파라미터를 이용해 상기 사용자의 건강 상태를 진단, 모니터링 및 관리할 수 있다. 서버(예: 도 14의 서버(1408))는 상기 사용자의 건강 상태에 대한 정보(예: 상기 사용자의 혈압 변화, 진단 결과, 모니터링 결과)를 트랜시버(317)를 통해 전자 장치(310)로 제공할 수 있다.
트랜시버(317)는 프로세서(311)의 제어에 따라 사용자의 산소 전달 시간에 대한 정보를 서버(예: 도 14의 서버(1408))로 전송하거나, 서버(예: 도 14의 서버(1408))로부터 상기 사용자의 건강 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다.
다양한 실시예에서, 전자 장치(310)는 후술하는 도 14에 도시된 전자 장치(310)의 일부 또는 전체를 포함할 수 있다. 일 예로, 전자 장치(310)의 프로세서(311), 메모리(313), 센서(301), 디스플레이(315) 및 트랜시버(317)는 각각, 도 14에 나타난 전자 장치(1401)의 프로세서(1420), 메모리(1430), 센서 모듈(1476), 표시 장치(1460) 및 통신 모듈(1490)에 대응할 수 있다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 사용 상태를 예시한 도면이다.
다양한 실시예에서, 전자 장치(310)는 센서(301)로부터 출력되는 센싱 신호에 기반하여 사용자의 호흡과 관련된 복수의 패턴들, 일 예로, 혈액 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴을 획득할 수 있다.
혈중 산소 포화도는 외과적 접근 또는 비외과적 접근에 의해 측정될 수 있다. 외과적으로 접근할 경우, 외과적이고 괴로운 측정 동작을 거쳐야 하고, 접근성이 낮은 전문적인 의료 기기가 필요하며, 삽입되는 지표(marker) 물질이 사용되는 등의 사용자 불편 및 번거로움이 있을 수 있다.
비외과적으로 접근할 경우에는, 간편하고 친근한 측정 방식이 적용될 수 있다. 다만, 이 경우, 사용자의 호흡을 측정하기 위한 별도의 추가 센서(예: PPG 센서 외의 추가적인 기류(airflow) 센서 또는 호흡 센서)가 필요할 수 있다. 또한, 상기 추가 센서를 이용하기 위해 사용자의 행동을 포함하는 추가적인 호흡 측정 프로시저가 요구될 수 있다.
다양한 실시예는 사용자 불편 및 번거로움을 유발하는 외과적 접근 대신, 간편하고 친근한 방식으로 측정이 가능한 비외과적인 접근을 제공할 수 있다.
다양한 실시예는 비외과적 접근을 제공하되, 추가 센서(예: 기류 센서 또는 호흡 센서)의 이용 없이, 센서(301)(예: 멀티-파장 PPG 센서)에 대한 간편한 사용자 입력에 의해(예: 사용자가 전자 장치(310)에 포함된 센서(301) 측에 손가락을 갖다 대는 방식), 산소 전달 시간의 결정을 위해 필요한 복수의 패턴들(예: 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴)을 한 번에 획득하도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 센서(301)에 대한 사용자 입력에 대한 응답으로서 센싱 동작이 트리거되어 센싱 신호가 생성될 수 있다. 사용자의 제2 신체 부위(예: 손가락(420))가 센서(301)에 접촉되거나 센서(301) 근처에 위치함에 따라, 센서(301)의 센싱 동작이 트리거되어 센싱 신호가 생성될 수 있다.
센서(301)는 전자 장치(310)에 포함되거나 전자 장치(310)와 연결되어 사용될 수 있다. 일 예로, 센서(301)는 도시된 바와 같이 전자 장치(310)에 임베디드 될 수 있다. 다른 예로, 센서(301)는 전자 장치(310)에 착탈 가능하도록 구성될 수 있다(예: 커넥터에 의해 연결되는 형태 또는 삽입식 모듈 형태).
다양한 실시예에서, 센서(301)는 멀티-파장 PPG 센서일 수 있다. 센서(301)로부터 출력되는 센싱 신호는 서로 다른 파장의 PPG 신호들(예: 레드 PPG 신호 및 적외선 PPG 신호)를 포함할 수 있다.
일 예로, 센서(301)는 멀티 파장(예: 둘 이상의 파장들)의 빛을 방사하는 조명 모듈(411)과, 센서(301)에 대한 사용자의 입력(예: 접촉 또는 접근)에 따라 센싱 신호를 출력하는 포토다이오드(413)를 포함할 수 있다.
산소 전달 시간의 측정에 필요한 패턴들을 획득하기 위해, 센서(301)는 멀티 파장의 빛(예: 적외선 광 및 레드 광)을 방사할 수 있다. 전자 장치(310)는 멀티-파장의 빛이 방사되는 상태에서, 센싱 신호 및 상기 센싱 신호에 기반한 패턴들을 획득할 수 있다.
조명 모듈(411)을 통해 멀티 파장의 빛이 방사되는 상태에서 사용자의 손가락(420)이 센서(301) 또는 센서(301)가 구성된 전자 장치(310)의 일부에 접촉되거나 또는 센서(301) 근처에 위치하는 경우, 센서(301)를 통해 센싱 신호가 생성되어 출력될 수 있다.
일 예로, 조명 모듈(411)은 적외선 광원 및 레드 광원을 포함할 수 있다.
센서(301)를 통해 사용자 손가락(420) 상의 센싱 신호가 측정될 수 있다. 상기 센싱 신호는 제1 파장의 PPG 신호(예: 레드 PPG 신호) 및 제2 파장의 PPG 신호(예: 적외선 PPG 신호)을 포함할 수 있다.
전자 장치(310)는 사용자 손가락(420) 상의 센싱 신호(예: PPG 신호)를 수신하고, 상기 센싱 신호를 기반으로 사용자의 호흡과 관련된 복수의 패턴들, 일 예로, 사용자의 호흡 패턴 및 상기 사용자의 혈중 산소 포화도 패턴을 획득할 수 있다.
PPG 신호로부터 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴의 획득 방식을 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
전자 장치(310)는 PPG 신호(예: 레드 PPG 신호 또는 적외선 PPG 신호)로부터 사용자의 호흡 패턴을 획득할 수 있다. 예를 들어, PPG 신호 레벨에 매핑되는 호흡 값들이 룩업 테이블 형태로 미리 저장될 수 있다. 전자 장치(310)는 센서(301)로부터 출력되는 PPG 신호를 획득한 후, 룩업 테이블로부터 상기 획득된 PPG 신호 레벨에 대응되는 호흡 값을 추출할 수 있다. 전자 장치(310)는 추출된 개별적인(discrete) 호흡 값들을 수집하고, 상기 호흡 값들의 시간에 따른 크기 변화를 나타내는 호흡 패턴을 획득하여, 상기 호흡 패턴을 산소 전달 시간을 결정하기 위해 이용할 수 있다.
전자 장치(310)는 PPG 신호로부터 사용자의 혈중 산소 포화도 패턴을 획득할 수 있다.
혈중 산소 포화도는 산소화 헤모글로빈(산소 함유 헤모글로빈)과 혈액 헤모글로빈(산소화 및 비산소화 헤모글로빈)의 비율을 의미할 수 있다. 혈중 산소 포화도 패턴의 획득을 위해, 센서(301)는 조명 모듈(411)을 통해, 산소화 헤모글로빈 및 비산소화 헤모글로빈에 대해 서로 다른 광 투과율을 가지는 제1 파장의 빛과 제2 파장의 빛(예: 적외선 광 및 레드 광)을 방사할 수 있다. 센서(301)는 멀티-파장의 빛이 방사되는 상태에서, 사용자 입력에 대한 응답으로서, 포토다이오드(413)를 통해 PPG 신호를 출력할 수 있다.
＂멀티-파장＂(예: 2개 이상의 LED(light emitting diode) 파장들)은 혈중 산소 포화도 패턴의 획득을 위해 필요할 수 있다. 예를 들어, 적외선 광(단 파장) 및 레드 광(장 파장)의 한 쌍이 사용될 수 있다. 혹은, 임의의 다른 한 쌍의 광(파장의 길이가 서로 다른 한 쌍의 광)이 사용될 수도 있다.
일 예로, 산소화 헤모글로빈은 적외선(더 짧은 파장) 광을 더 많이 흡수하여 레드 광이 더 많이 통과되도록 할 수 있다. 비산소화 헤모글로빈은 적외선(더 짧은 파장) 광을 더 많이 통과시켜 더 많은 레드(더 긴 파장) 광이 흡수되도록 할 수 있다. 흡수되지 않는 빛의 양이 측정되고, 각 파장에 대해 분리된 평균화된 신호들(separate normalized signals)이 생성될 수 있다. 조직(예: 손가락(420)) 상에 존재하는 동맥혈의 양은 각 심박과 함께 증가(literally pulses)하기 때문에, 각 파장에 대한 상기 신호들은 시간에 따라 변동을 거듭할 수 있다(fluctuate).
각 파장의 투과광으로부터 최소 투과광을 감산함으로써 다른 조직의 영향을 보정하여 박동성 동맥혈에 대한 연속 신호를 생성할 수 있다. 상기 연속 신호는 PPG 신호일 수 있다. 상기 PPG 신호로부터 적외선(더 짧은 파장) 광량 측정 값에 대한 레드(더 긴 파장) 광량 측정 값의 비율이 계산될 수 있다. 상기 측정 값은 비산소화 헤모글로빈에 대한 산소화 헤모글로빈의 비율을 나타내는 것으로, 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, R은 비율, HbO2는 산소화 헤모글로빈, Hb는 비산소화 헤모글로빈으로 정의될 수 있다.
전자 장치(310)는 수학식 1에 의해 계산되는 비율에 기반하여 혈중 산소 포화도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 비율은 비어-람베르트 법칙(Beer-Lambert rule, 흡수된 빛의 분율은 물질의 농도에 비례한다는 법칙)에 기반한 룩업 테이블을 이용해, 혈중 산소 포화도 값으로 변환될 수 있다.
비산소화 헤모글로빈에 대한 산소화 헤모글로빈의 비율 - 혈중 산소 포화도의 매핑 관계를 나타내는 룩업 테이블이 미리 저장될 수 있다. 전자 장치(310)는 PPG 신호로부터 비산소화 헤모글로빈에 대한 산소화 헤모글로빈의 비율을 획득한 후, 룩업 테이블로부터 상기 비율에 대응되는 혈중 산소 포화도 값을 추출할 수 있다. 전자 장치(310)는 추출된 개별적인(discrete) 혈중 산소 포화도 값들을 수집하고, 상기 혈중 산소 포화도 값들의 시간에 따른 변화를 나타내는 혈중 산소 포화도 패턴을 획득하여, 상기 혈중 산소 포화도 패턴을 산소 전달 시간을 결정하기 위해 이용할 수 있다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 동작을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 5a는 센서(301)에서 출력되는 센싱 신호를 예시한 것이다. 상기 센싱 신호는 제1 파장의 PPG 신호(예: 레드 PPG 신호)(510) 및 제2 파장의 PPG 신호(예: 적외선 PPG 신호)(520)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 파장의 PPG 신호(510) 및 제2 파장의 PPG 신호(520)는 도 4의 센서(301)에 포함된 포토다이오드(413)의 출력 전류 또는 그에 대응하는 신호일 수 있다.
도 5b는 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화를 나타내는 혈중 산소 포화도 패턴(530)과, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡 변화를 나타내는 호흡 패턴(540)을 예시한 그래프이다.
전자 장치(310)는 센싱 신호를 이용해 혈중 산소 포화도 패턴(530) 및 호흡 패턴(540)을 측정할 수 있다. 일 예로, 손가락 상에서 감지되는 제1 파장 PPG 신호(도 5a의 510) 또는 제2 파장의 PPG 신호(도 5a의 520)의 PPI(peak to peak interval)에 따른 호흡 패턴(540)이 측정될 수 있다. 일 예로, 손가락 상에서 감지되는 제1 파장의 PPG 신호(510) 및 제2 파장의 PPG 신호(520)에 의해 혈중 산소 포화도 패턴(530)이 측정될 수 있다.
도 5c는 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴 간 상호 상관 관계(cross correlation)를 예시한 그래프이다.
호흡 패턴(예: 도 5b의 540) 및 혈중 산소 포화도 패턴(예: 도 5b의 530)은 상호 비교를 위해 신호 처리(예: 정규화 및 추세 제거(normalized and detrended))될 수 있다.
도면부호 550 및 555는 정규화 및 추세 제거된, 혈중 산소 포화도 패턴 신호 및 호흡 패턴 신호를 각각 나타낸 것이다. 도면부호 560은 혈중 산소 포화도 패턴 신호(550) 및 호흡 패턴 신호(555) 간의 상호 상관 관계를 나타낸 그래프이다. 두 패턴 신호들(550, 555) 간의 상관도를 나타내는 신호(560)의 피크는 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴 간 최대 상관도를 갖는 지점을 정의할 수 있다.
도 5c에 예시된 바와 같이, 산소 전달 시간(565)은 두 패턴 신호들(550, 555) 간의 상관도를 나타내는 신호(560)의 피크에 대응할 수 있다. 상기 피크에 기반하여 산소 전달 시간(565)이 결정(측정)될 수 있다. 산소 전달 시간(565)은 기준 시점(원점)으로부터 혈중 산소 포화도 패턴 및 호흡 패턴 간의 상관도가 가장 높은 시점까지의 구간에 대응하는 값으로 결정될 수 있다. 도 5c의 예시에서, 산소 전달 시간(565)은 3초로 결정될 수 있다.
도 5d는 두 패턴들 간 상호 상관 관계의 다른 예를 나타낸 그래프이다.
도면부호 570 및 575는 정규화 및 추세 제거된, 혈중 산소 포화도 패턴 신호 및 호흡 패턴 신호를 각각 나타낸 것이다. 도면부호 580은 혈중 산소 포화도 패턴 신호(570) 및 호흡 패턴 신호(575) 간의 상호 상관 관계를 나타낸 것이다. 도면부호 580의 피크는 산소 전달 시간(585)에 대응할 수 있으며, 상기 피크에 기반하여 산소 전달 시간(585)이 결정될 수 있다. 도 5d의 예시에서, 산소 전달 시간(585)은 5초로 결정(측정)될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 다양한 실시예에 따른 바이탈 사인 획득 동작을 나타낸 흐름도이다. 일 예로, 도 6a 및 도 6b에 나타난 바이탈 사인 획득 동작 중 적어도 일부는 전자 장치(310) 또는 적어도 하나의 프로세서(311)에 의해 수행될 수 있다. 편의상, 이하에서는 상기 동작이 전자 장치(310)에 의해 수행되는 것으로 가정하여 설명한다.
동작 610에서, 전자 장치(310)는 전자 장치(310)와 연결된 센서(301)로부터 센싱 신호를 수신할 수 있다. 전자 장치(310)는 사용자의 제2 신체 부위(산소 전달 지점, 예: 손가락)가 센서(301)에 접촉되거나 또는 센서(301) 근처에 위치함에 따라, 센싱 신호를 수신할 수 있다.
센서(301)에 대한 사용자 입력에 대한 응답으로 센싱 동작이 트리거되어 센싱 신호가 생성될 수 있다. 일 예로, 센서(301) 상에 손가락을 갖다 대는 사용자 입력에 대한 응답으로서 센싱 동작이 트리거될 수 있다.
일 예로, 전자 장치(310)는 특정 애플리케이션(예: 헬스케어 애플리케이션)을 실행하고, 상기 애플리케이션을 통해 센싱 동작을 위한 사용자 입력을 요청하는 화면을 표시할 수 있다. 상기 화면이 표시됨에 따라 센서(301)의 상태가 전환될 수 있다(예: 슬립 상태로부터 사용자 입력을 대기하는 스탠바이 상태로 전환). 상기 화면의 표시됨에 따라, 센서(301)에 대한 사용자 입력을 요청하는 인디케이션(예: 알림 메시지, 소리, 센서(301)의 발광 등)이 함께 출력될 수 있다.
동작 620에서, 전자 장치(310)는 센싱 신호에 기반하여, 호흡 신호에 관련된 제1 패턴과 혈중 산소 포화도 신호에 관련된 제2 패턴을 획득할 수 있다. 일 예로, 사용자의 손가락 상에서 일정 시간(예: 2초) 동안 센싱되는 센싱 신호로부터 상기 사용자의 호흡과 관련된 제1 패턴 및 제2 패턴이 생성될 수 있다.
동작 630에서, 전자 장치(310)는 제1 패턴 및 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간을 결정할 수 있다. 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 간의 시차에 기반하여 상기 산소 전달 시간이 결정될 수 있다.
산소 전달 시간은 혈액을 통해 사용자의 제1 신체 부위로부터 사용자의 제2 신체 부위까지 산소가 전달되는데 걸리는 시간을 나타낼 수 있다. 일 예로, 제1 신체 부위는 폐에 대응하고, 제2 신체 부위는 손가락에 대응할 수 있다.
다양한 실시예에서, 동작 630은 도 6b의 동작 631, 동작 633 및 동작 635를 포함할 수 있다.
동작 631에서, 전자 장치(310)는 제1 패턴과 제2 패턴을 비교하여 패턴 매칭되는 제1 패턴의 제1 구간과 제2 패턴의 제2 구간(예: 도 2c의 231 및 241)을 식별할 수 있다. 동작 633에서, 전자 장치(310)는 식별된 제1 구간의 시작 시점과 제2 구간의 시작 시점 간의 차이에 따른 시간 지연 값을 식별할 수 있다. 동작 635에서, 전자 장치(310)는 식별된 시간 지연 값에 대응하는 산소 전달 시간을 결정할 수 있다.
전자 장치(310)는 산소 전달 시간의 측정, 상기 산소 전달 시간을 이용한 헬스케어 서비스를 위해 외부 서버(예: 도 14의 서버(1408))와 연동할 수 있다. 일 예로, 전자 장치(310)는 특정 애플리케이션(예: 헬스케어 애플리케이션)과 관련된 서비스를 제공하는 외부 서버(예: 도 14의 서버(1408))와 연동할 수 있다.
전자 장치(310)는 외부 서버(예: 도 14의 서버(1408))에 산소 전달 시간에 대한 정보를 전송하고, 상기 산소 전달 시간에 기반한 심혈관 시스템 파라미터에 대한 정보를 수신하여 화면으로 표시할 수 있다.
전자 장치(310)는 산소 전달 시간 또는 상기 산소 전달 시간의 결정을 위해 사용된 패턴들을 타임 스탬프와 함께 외부 서버(예: 도 14의 서버(1408))로 전송하여 등록(저장)할 수 있다. 산소 전달 시간은 전자 장치(310)의 사용자의 건강 상태에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스에 포함되어 상기 사용자에 대한 헬스케어 서비스(예: 사용자의 건강 상태를 모니터링, 진단, 관리)를 제공하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(310)로부터 제공된 사용자의 산소 전달 시간에 대한 정보는 일정 기간(예: 날짜별, 월별) 누적되어 사용자에 대한 헬스케어 서비스를 제공하는데 이용될 수 있다.
도 7a, 도 7b 및 도 8은 실시예에 따른 바이탈 사인 획득 알고리즘을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 7a는 알려져 있는 호흡 값의 측정 동작, 도 7b는 알려져 있는 혈중 산소 포화도 값의 측정 동작을 예시한 것이다. 도 8은 다양한 실시예에 따른 산소 전달 시간의 결정 동작을 예시한 것이다.
도 7a는 알려진 호흡률 측정 방식을 설명하기 위한 것으로, PPG 신호에 기반한 호흡률(respiration rate, bpm) 감지 기법을 예시하고 있다.
도 7a를 참조하면, 호흡률은 PPG 신호의 입력(711), PPG 신호의 피크들의 감지(713), 피크-투-피크 간격(PPI: peak-to-peak interval) 추출(715), 심장 박동률(HR: instant heart rate, bpm) 값들의 수집(717) 및 푸리에 분석(최대 성분의 감지)(719)의 동작을 거쳐 측정될 수 있다.
동작 717을 통해 수집되는 각 심장 박동률 값은 호흡률(호흡 값)을 의미할 수 있다. 동작 717을 참조하면, 호흡률 측정을 위해 PPI 값들의 크기 시퀀스만이 요구됨을 알 수 있다. 이러한 측면을 고려하여, 다양한 실시예에서는, 호흡의 시간-크기(time-amplitude) 변화를 나타내는 호흡 패턴을 획득하여 상기 호흡 패턴을 산소 전달 시간의 측정에 이용할 수 있다. 일 예로, 상기 호흡 패턴은 동작 717을 통해 얻어진 PPI 값들의 크기 시퀀스에 대응할 수 있다.
도 7b는 알려진 한 시점의 혈중 산소 포화도 측정 방식을 설명하기 위한 것으로, 레드 PPG 신호 및 적외선 PPG 신호에 기반한 혈중 산소 포화도(SpO2, %) 측정 기법을 예시하고 있다.
도 7b를 참조하면, 혈중 산소 포화도는 레드 PPG 신호 및 적외선 PPG 신호의 입력(751), PPG 피크들의 감지(753), 두 피크들의 쌍에 대한 대안적이고 고정적인 성분의 추출(755), 한 시점(one time point)에 대한 적외선 PPG 신호 및 레드 PPG 신호 간의 상관도 계수 r를 계산(757), 계수 r의 평균화(759) 및 혈중 산소 포화도 값의 계산(761)의 동작을 거쳐 측정될 수 있다.
동작 755를 참조하면, 알려진 혈중 산소 포화도 측정 방식은 평균 혈중 산소 포화도 레벨을 측정하는 것을 목표로 함을 알 수 있다. 동작 759를 참조하면, 알려진 해당 방식에서의 평균화는 모든 시간-종속성을 무시함을 알 수 있다. 다양한 실시예에서는, 시간-종속성이 반영된 혈중 산소 포화도 패턴, 예를 들어 혈중 산소 포화도의 시간-크기(time-amplitude) 변화를 나타내는 패턴을 획득하여, 산소 전달 시간의 측정에 이용할 수 있다. 일 예로, 상기 혈중 산소 포화도 패턴은 동작 753을 통해 얻어진, 시간-종속성이 제거되기 전의 PPG 피크 값들에 기반하여 생성될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 적용 가능한 산소 전달 시간을 측정하는 알고리즘을 설명하기 위한 것이다. 다양한 실시예에서, 도 7a와 같은 한 시점의 혈중 산소 포화도 값의 측정 기법은 패턴 모니터링으로 확장되어 혈중 산소 포화도 패턴의 측정에 이용될 수 있다. 도 7b와 같은 호흡률 측정 기법은 패턴 모니터링으로 확장되어 호흡 패턴의 측정에 이용될 수 있다.
동일한 산소 전달 포인트(예: 사용자의 손가락) 상에서 호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴이 감지될 수 있다.
다양한 실시예에서, 산소 전달 시간의 결정 동작은 811 내지 830의 동작들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
호흡 패턴 감지를 위해 PPI 신호의 전체적인 크기-위상 시간 종속성 평가가 필요할 수 있다. 동작 811에서, 심장 박동률 값들의 시간 종속성이 수집될 수 있다. 이를 위해, 도 7a의 동작 717을 통해 얻어진 심박 박동률 값들이 제공될 수 있다. 동작 813에서, 연속적인 신호를 얻기 위한 보간(interpolating)이 수행될 수 있다. 동작 815에서, π에 의해 심장 박동률 신호의 위상 보상이 수행될 수 있다.
심장 박동률 신호의 위상을 보상하는 동작 815를 통해 호흡 패턴이 획득될 수 있다. 동작 815와 관련해, 폐의 높은 산소 레벨에서 심장 박동률이 낮기 때문에, 즉각적인 심박동 조절(instant heart rate modulation)은 호흡 신호와 역상(anti-phase)으로 이루어질 수 있다. 이러한 위상 관계는 그 반대의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
혈중 산소 포화도 패턴 감지를 위해서는, 레드 PPG 신호 및 적외선 PPG 신호의 AC(alternating current) 및 DC(direct current) 성분들의 전체적인 크기-위상 시간 종속성 평가가 필요할 수 있다. 동작 821에서, 레드 PPG 신호 및 적외선 PPG 신호의 피크들의 시간 종속성이 수집될 수 있다. 이를 위해, 도 7b의 동작 753을 통해 얻어진 PPG 피크 값들이 제공될 수 있다.
동작 823에서, 레드 및 적외선 PPG 신호들의 연속적인 엔벨로프(envelopes, Max and Min)에 대한 보간이 수행될 수 있다. 동작 825에서, 시간 종속적인 계수 r의 연속 신호가 생성될 수 있다. 각 시점의 r은 비산소화 헤모글로빈에 대한 산소화 헤모글로빈의 비율을 나타내는 값일 수 있다. 상기 연속 신호로부터 혈중 산소 포화도 패턴이 획득될 수 있다.
동작 830에서, 두 패턴들(호흡 패턴 및 혈중 산소 포화도 패턴) 간의 시차 감지를 위해 두 패턴들 간의 상관 관계가 측정될 수 있다. 상관 관계의 측정을 위해, 동작 815를 통해 얻어진 호흡 패턴과 동작 825를 통해 얻어진 혈중 산소 포화도 패턴이 이용될 수 있다. 상기 두 패턴들 간 상관 관계로부터 감지되는 시차를 이용해 산소 전달 시간이 결정될 수 있다.
도 9, 도 10, 도 11a, 도 11b, 도 12 및 도 13은 다양한 실시예에 따라 획득된 바이탈 사인 파라미터의 이용 방식을 예시한 도면들이다. 예를 들어, 상기 도면들을 통해 설명하는 동작들 또는 화면들의 적어도 일부는 전자 장치(310) 상에서 실행되는 애플리케이션(예: 헬스케어 애플리케이션)에 의해 제공될 수 있다. 이를 위해, 상기 애플리케이션은 외부 서버(예: 도 14의 서버(1408))와 연동할 수 있다.
산소 전달 시간을 이용해 도 9 내지 도 13에서 예시하는 다양한 심혈관 시스템 파라미터(예: 혈압, 혈액 점도, 혈관 상태)에 대한 정밀한 측정이 가능할 수 있다. 이에 따라, 헬스케어 서비스의 정확도나 사용자 만족도가 향상될 수 있다.
도 9는 바이탈 사인인 산소 전달 시간을 이용해 혈액 점도를 추정하는 경우의 예시이다.
도면부호 910은 산소 전달 시간을 측정하는 전자 장치(310)의 화면을 예시한 것이다. 도면부호 920은 도면부호 910의 화면을 통해 측정된 산소 전달 시간을 이용해 혈압을 측정하는 전자 장치(310)의 화면을 예시한 것이다.
도면부호 930은 도면부호 920의 화면을 통해 측정된 혈압을 이용해 혈액 점도 추세를 측정하는 전자 장치(310)의 화면을 예시한 것이다. 혈액 점도는 ＂Blood Viscosity = k·BP·ODT＂의 수학식에 의해 측정될 수 있다. 여기서, Blood Viscosity는 혈액 점도, k는 인덱스, BP는 심장 박동률, ODT는 산소 전달 시간으로 정의될 수 있다.
인덱스 k는 예비 교정에 의해 개인화될 수 있다(후술하는 도 10의 설명 참조). 교정이 수행될 경우 산소 전달 시간은 혈액 점도의 실제 값을 더 정확히 보여줄 수 있다. 교정이 없을 경우에는, 혈액 점도 추세를 식별할 수 있다.
혈액 점도는 예를 들어, 심혈관 이벤트 리스크, 인지 기능 저하, 당뇨 합병증 등을 감지하는 헬스케어 서비스를 위해 사용될 수 있다.
도 10은 바이탈 사인인 산소 전달 시간을 이용해 혈액 점도를 추정하는 경우의 예시이다.
도면부호 1000은 인덱스 k의 교정 동작에 관한 것이다. 도면부호 930의 화면은 혈액 점도 추세 측정에 관한 것이다.
인덱스 k는 각 사용자에 대해 개인적일 수 있다. 인덱스 k는 예비 교정에 의해 개인화될 수 있다. 교정이 수행될 경우, 산소 전달 시간은 혈액 점도의 실제 값을 더 정확히 보여줄 수 있다. 교정이 없을 경우에는, 혈액 점도 변화의 추세를 식별할 수 있다.
일 예로, 인덱스 k를 교정하는 동작(1000)은, 의료 클리닉에서의 외과적 수단에 의한 혈액 점도의 측정하는 동작(1010), 혈압을 측정하는 동작(1020), 산소 전달 시간을 측정하는 동작(1030) 및 인덱스 k를 재 측정하는 동작(1040)을 포함할 수 있다.
이와 같이 측정된 인덱스 k를 적용하여 혈액 점도 추세 측정이 수행되어 도면부호 930과 같이 화면 상에 표시될 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 바이탈 사인인 산소 전달 시간을 이용해 개선된 혈압 추정을 수행하는 경우의 예시이다.
도 11a는 PPG 형태의 특징들에 대한 제1 특징 셋(features set)(1120)만을 고려하여 혈압이 측정되는 경우를 예시한다.
도면부호 1110과 같이 전자 장치 상에 센서(예: PPG 센서)에 대한 사용자 입력을 요청하는 화면이 표시되고, 사용자 입력에 따라 제1 특징 셋(1120)(예: 심박 박동률, 혈중 산소 포화도)이 식별될 수 있다. 제1 특징 셋(1120)에 기반하여 혈압이 측정되어 측정된 혈압 정보가 화면으로 제공될 수 있다.
도 11b는 PPG 형태의 특징들에 대한 제1 특징 셋(1120) 및 산소 전달 시간(1130)을 함께 고려하여 혈압이 측정되는 경우를 예시한다. 도면부호 1140과 같이 전자 장치(310) 상에 센서(301)에 대한 사용자 입력을 요청하는 화면이 표시될 수 있다. 센서(301)에 대한 사용자 입력에 따라 제1 특징 셋(1120)(예: 심박 박동률, 혈중 산소 포화도) 및 산소 전달 시간(1130)이 둘 다 식별될 수 있다. 제1 특징 셋(1120) 및 산소 전달 시간(1130)에 기반하여 혈압이 측정되어, 측정된 혈압 정보가 화면으로 제공될 수 있다.
제1 특징 셋(1120)만을 고려하여 혈압을 측정하는 도 11a의 경우와 비교하여, 도 11b와 같이 제1 특징 셋(1120) 및 산소 전달 시간(1130)을 함께 고려하여 혈압을 측정할 경우, 혈압 추정의 정밀도를 높일 수 있다. 산소 전달 시간(1130)을 이용할 경우, 산소 전달 시간에 반대되는 혈류 속도를 알 수 있으며, 이로 인해 혈압 추정의 정밀도를 높일 수 있다.
도 12는 바이탈 사인인 산소 전달 시간을 이용해 심박출량/피트니스 레벨 추정을 수행하는 경우의 예시이다.
도면부호 1210은 신체 혈액량(body blood volume) 입력받기 위한 전자 장치(310)의 화면을 예시한 것이다. 사용자의 건강 상태에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스로부터의 개인적인 파라미터들(예: 나이, 성별, 몸무게, 키)에 기반하여 신체 혈액량이 입력될 수 있다.
도면부호 1220은 산소 전달 시간을 측정하기 위한 전자 장치(310)의 화면을 예시한 것이다. 도면부호 1230은 심박출량/인덱스를 측정하기 위한 전자 장치(310)의 화면을 예시한 것이다. 도면부호 1240은 피트니스 레벨 추세를 추정하기 위한 전자 장치(310)의 화면을 예시한 것이다.
도 13은 바이탈 사인인 산소 전달 시간을 이용해 심박출량/피트니스 레벨 추정을 수행하는 경우의 예시이다.
도면부호 1300은 인덱스 b의 교정 동작에 관한 것이다. 도면부호 1350은 심박출량 측정에 관한 것이다.
인덱스 b는 각 사용자에 대해 개인적일 수 있다. 인덱스 b는 예비 교정에 의해 개인화될 수 있다. 교정이 수행될 경우, 산소 전달 시간은 심박출량의 실제 값을 정확히 보여줄 수 있다. 교정이 없을 경우에는, 심박출량 변화의 추세를 식별할 수 있다.
일 예로, 인덱스 b를 교정하는 동작(1300)은 혈액의 순환 시간을 측정하는 동작(1310), 산소 전달 시간을 측정하는 동작(1320) 및 인덱스 b를 재 측정하는 동작(1330)를 포함할 수 있다.
이와 같이 측정된 인덱스 b를 적용하여 심박출량이 측정된 후 도면부호 1350과 같은 전자 장치(310)의 화면으로 제공될 수 있다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치를 나타낸 블록도이다.
도 14를 참조하면, 네트워크 환경(1400)에서 전자 장치(1401)는 제 1 네트워크(1498)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1402)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(1499)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1404) 또는 서버(1408)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(1401)는 서버(1408)를 통하여 전자 장치(1404)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(1401)는 프로세서(1420), 메모리(1430), 입력 장치(1450), 음향 출력 장치(1455), 표시 장치(1460), 오디오 모듈(1470), 센서 모듈(1476), 인터페이스(1477), 햅틱 모듈(1479), 카메라 모듈(1480), 전력 관리 모듈(1488), 배터리(1489), 통신 모듈(1490), 가입자 식별 모듈(1496), 또는 안테나 모듈(1497)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(1401)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(1460) 또는 카메라 모듈(1480))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(1476)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(1460)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(1420)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(1440))를 실행하여 프로세서(1420)에 연결된 전자 장치(1401)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1420)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(1476) 또는 통신 모듈(1490))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(1432)에 로드하고, 휘발성 메모리(1432)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(1434)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(1420)는 메인 프로세서(1421)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(1423)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(1423)은 메인 프로세서(1421)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(1423)는 메인 프로세서(1421)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(1423)는, 예를 들면, 메인 프로세서(1421)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1421)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(1421)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1421)와 함께, 전자 장치(1401)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(1460), 센서 모듈(1476), 또는 통신 모듈(1490))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(1423)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(1480) 또는 통신 모듈(1490))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(1430)는, 전자 장치(1401)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1420) 또는 센서모듈(1476))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(1440)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1430)는, 휘발성 메모리(1432) 또는 비휘발성 메모리(1434)를 포함할 수 있다.
프로그램(1440)은 메모리(1430)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(1442), 미들 웨어(1444) 또는 어플리케이션(1446)을 포함할 수 있다.
입력 장치(1450)는, 전자 장치(1401)의 구성요소(예: 프로세서(1420))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(1401)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(1450)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(1455)는 음향 신호를 전자 장치(1401)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(1455)는, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(1460)는 전자 장치(1401)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(1460)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 대응 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 장치(1460)는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(touch circuitry), 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(예: 압력 센서)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(1470)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(1470)은, 입력 장치(1450)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(1455), 또는 전자 장치(1401)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402)) (예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(1476)은 전자 장치(1401)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(1476)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(1477)는 전자 장치(1401)이 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(1477)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(1478)는, 그를 통해서 전자 장치(1401)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(1478)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(1479)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(1479)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1480)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(1480)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(1488)은 전자 장치(1401)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(388)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(1489)는 전자 장치(1401)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(1489)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(1490)은 전자 장치(1401)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1402), 전자 장치(1404), 또는 서버(1408))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1490)은 프로세서(1420)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(1490)은 무선 통신 모듈(1492)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(1494)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 대응하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(1498)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(1499)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성 요소(예: 단일 칩)으로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성 요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(1492)은 가입자 식별 모듈(1496)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(1498) 또는 제 2 네트워크(1499)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1401)를 식별 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(1497)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(1497)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(1498) 또는 제 2 네트워크(1499)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(1490)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(1490)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(1497)의 일부로 형성될 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))를 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(1499)에 연결된 서버(1408)를 통해서 전자 장치(1401)와 외부의 전자 장치(1404)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(1402, 1204) 각각은 전자 장치(1401)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(1401)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(1402, 1204, or 1208) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1401)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1401)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(1401)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1401)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치 (예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 대응 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A/B", "A 및/또는 B", "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나" 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 대응하는 문구에 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 대응 구성요소를 다른 대응 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 대응 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로" 라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드" 라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(1401))에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(1436) 또는 외장 메모리(1438))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(1401))의 프로세서(예: 프로세서(1420))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 대응 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 대응 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 3의 310, 도 14의 1401)는 메모리(예: 도 3의 313, 도 14의 1430), 및 상기 메모리와 연결된 프로세서(예: 도 3의 311, 도 14의 1420)를 포함할 수 있다. 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 프로세서가, 센서(예: 도 3의 301, 도 14의 1476)로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득(혹은 식별)하고, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정(혹은 식별)하도록 하는 명령어들(instructions)을 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 간의 시차에 기반하여 상기 산소 전달 시간이 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 사용자의 제2 신체 부위가 상기 센서에 접촉되거나 또는 상기 센서 근처에 위치함에 따라, 상기 센싱 신호가 수신될 수 있다. 상기 산소 전달 시간은 혈액을 통해 상기 사용자의 제1 신체 부위로부터 상기 사용자의 제2 신체 부위까지 산소가 전달되는데 걸리는 시간을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 명령어들은, 상기 프로세서가 추가로, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 비교하여 패턴 매칭되는 상기 제1 패턴의 제1 구간과 상기 제2 패턴의 제2 구간을 식별하고, 상기 제1 구간의 시작 시점과 상기 제2 구간의 시작 시점 간의 차이에 따른 시간 지연 값을 식별하고, 상기 식별된 시간 지연 값에 대응하는 산소 전달 시간을 결정하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 센서는 멀티-파장 PPG(photoplethysmogram) 센서일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 명령어들은, 상기 프로세서가 추가로, 상기 산소 전달 시간에 기반한 혈압 정보를 결정하여 화면으로 표시하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 신체 부위는 폐에 대응하고, 상기 제2 신체 부위는 손가락에 대응할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 센서는 상기 전자 장치에 임베디드 될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 센서는 상기 전자 장치에 착탈 가능하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 센싱 신호에 기반하여 획득되는 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 동일한 타임스탬프들을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 명령어들은, 상기 프로세서가 추가로, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴에 대한 정보를 상기 센싱 신호와 관련된 타임 스탬프 정보와 함께 서버로 전송되도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 방법은, 전자 장치에 의한 바이탈 사인 획득 방법에 있어서, 상기 전자 장치와 연결된 센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하는 동작, 상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득(혹은 식별)하는 동작, 및 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정(혹은 식별)하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 간의 시차에 기반하여 상기 산소 전달 시간이 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 사용자의 제2 신체 부위가 상기 센서에 접촉되거나 또는 상기 센서 근처에 위치함에 따라, 상기 센싱 신호가 수신될 수 있다. 상기 산소 전달 시간은 혈액을 통해 상기 사용자의 제1 신체 부위로부터 상기 사용자의 제2 신체 부위까지 산소가 전달되는데 걸리는 시간을 나타낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간을 결정하는 동작은, 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 비교하여 패턴 매칭되는 상기 제1 패턴의 제1 구간과 상기 제2 패턴의 제2 구간을 식별하는 동작, 상기 제1 구간의 시작 시점과 상기 제2 구간의 시작 시점 간의 차이에 따른 시간 지연 값을 식별하는 동작, 및 상기 식별된 시간 지연 값에 대응하는 산소 전달 시간을 결정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 센서는 멀티-파장 PPG(photoplethysmogram) 센서일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 산소 전달 시간에 기반한 혈압 정보를 결정하여 화면으로 표시하는 동작이 더 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 신체 부위는 폐에 대응하고, 상기 제2 신체 부위는 손가락에 대응할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 저장 매체는, 명령어들(instructions)을 저장하는 비일시적(non-transient) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은, 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때, 상기 전자 장치가, 센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하고, 상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하고, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정하도록 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 간의 시차에 기반하여 상기 산소 전달 시간이 결정될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    메모리; 및
    상기 메모리와 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 메모리는, 실행 시에, 상기 프로세서가,
    센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하고,
    상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하고,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정하도록 하는 명령어들(instructions)을 저장하는 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 제2 패턴 간의 시차에 기반하여 상기 산소 전달 시간이 결정되는 전자 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 제2 신체 부위가 상기 센서에 접촉되거나 또는 상기 센서 근처에 위치함에 따라, 상기 센싱 신호가 수신되고,
    상기 산소 전달 시간은 혈액을 통해 상기 사용자의 제1 신체 부위로부터 상기 사용자의 제2 신체 부위까지 산소가 전달되는데 걸리는 시간을 나타내는 전자 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 명령어들은, 상기 프로세서가 추가로,
    상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 비교하여 패턴 매칭되는 상기 제1 패턴의 제1 구간과 상기 제2 패턴의 제2 구간을 식별하고,
    상기 제1 구간의 시작 시점과 상기 제2 구간의 시작 시점 간의 차이에 따른 시간 지연 값을 식별하고,
    상기 식별된 시간 지연 값에 대응하는 산소 전달 시간을 결정하도록 하는 전자 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 멀티-파장 PPG(photoplethysmogram) 센서인 전자 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 명령어들은, 상기 프로세서가 추가로,
    상기 산소 전달 시간에 기반한 혈압 정보를 결정하여 화면으로 표시하도록 하는 전자 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 신체 부위는 폐에 대응하고, 상기 제2 신체 부위는 손가락에 대응하는 전자 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 전자 장치에 임베디드 되는 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 전자 장치에 착탈 가능하도록 구성되는 전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 신호에 기반하여 획득되는 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴은 동일한 타임스탬프들을 가지는 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 명령어들은, 상기 프로세서가 추가로,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴에 대한 정보를 상기 센싱 신호와 관련된 타임 스탬프 정보와 함께 서버로 전송되도록 하는 전자 장치.
  12. 전자 장치에 의한 바이탈 사인 획득 방법에 있어서,
    상기 전자 장치와 연결된 센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하는 동작;
    상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하는 동작; 및
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정하는 동작을 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 제2 패턴 간의 시차에 기반하여 상기 산소 전달 시간이 결정되는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 사용자의 제2 신체 부위가 상기 센서에 접촉되거나 또는 상기 센서 근처에 위치함에 따라, 상기 센싱 신호가 수신되고,
    상기 산소 전달 시간은 혈액을 통해 상기 사용자의 제1 신체 부위로부터 상기 사용자의 제2 신체 부위까지 산소가 전달되는데 걸리는 시간을 나타내는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간을 결정하는 동작은,
    상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴을 비교하여 패턴 매칭되는 상기 제1 패턴의 제1 구간과 상기 제2 패턴의 제2 구간을 식별하는 동작;
    상기 제1 구간의 시작 시점과 상기 제2 구간의 시작 시점 간의 차이에 따른 시간 지연 값을 식별하는 동작; 및
    상기 식별된 시간 지연 값에 대응하는 산소 전달 시간을 결정하는 동작을 포함하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 센서는 멀티-파장 PPG(photoplethysmogram) 센서인 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 산소 전달 시간에 기반한 혈압 정보를 결정하여 화면으로 표시하는 동작을 더 포함하는 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 신체 부위는 폐에 대응하고, 상기 제2 신체 부위는 손가락에 대응하는 방법.
  19. 명령어들(instructions)을 저장하는 비일시적(non-transient) 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은, 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때, 상기 전자 장치가,
    센서로부터 사용자의 호흡과 관련된 센싱 신호를 수신하고,
    상기 센싱 신호에 기반하여, 상기 사용자의 시간에 따른 호흡의 변화에 관련된 제1 패턴 및 상기 사용자의 시간에 따른 혈중 산소 포화도 변화에 관련된 제2 패턴을 획득하고,
    상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴 간 비교에 기반하여 산소 전달 시간(ODT: oxygen delivery time)을 결정하도록 하는 저장 매체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 패턴 및 제2 패턴 간의 시차에 기반하여 상기 산소 전달 시간이 결정되는 저장 매체.
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