KR20210064909A

KR20210064909A - 웨이크 업 장치를 포함하는 임플란트 시스템 및 그 동작 방법

Info

Publication number: KR20210064909A
Application number: KR1020190153647A
Authority: KR
Inventors: 서준엽; 김상준; 이한규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-06-03
Also published as: US20230201611A1; US20210154482A1; US11623101B2

Abstract

일 실시예에 따른 임플란트 시스템은 사용자의 생체 정보를 기초로, 동작 모드에 따라 전원 관리부를 통해 사용자를 위한 자극 신호를 생성하는 임플란트 장치, 및 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 및 타이머의 카운트 결과 중 적어도 하나에 기초하여, 동작 모드를 전환시키는 웨이크 업 장치를 포함한다.

Description

웨이크 업 장치를 포함하는 임플란트 시스템 및 그 동작 방법{IMPLANT SYSTEM INCLUDING WAKE-UP DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}

아래의 실시예들은 웨이크 업 장치를 포함하는 임플란트 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

사용자의 신체에 삽입되는 임플란트 장치(Implant device)는 일반적으로 매우 제한된 부피(예를 들어, 1cc~30cc)에 치료를 위한 자극 및 일부 센싱 기능을 포함하며, 간단한 제어를 위해 외부 기기와의 무선 통신 기능을 지원한다. 임플란트 장치는 신체에 삽입되면, 사용 편의성을 위해 상당 기간(예를 들어, 수 개월~ 수 년) 동안 동작을 보장해야 하기 때문에, 전력 소모를 줄이기 위한 다양한 방법들이 고려되고 있다.

일 측에 따르면, 임플란트 시스템은 사용자의 생체 정보를 기초로, 동작 모드에 따라 전원 관리부(Power Management unit)를 통해 상기 사용자를 위한 자극 신호를 생성하는 임플란트 장치(implant device); 및 상기 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 및 타이머의 카운트 결과 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 동작 모드를 전환시키는 웨이크 업 장치(wake-up device)를 포함한다.

상기 웨이크 업 장치는 상기 임플란트 장치의 배터리(battery)와 직접 연결되고, 절전 모드와 활성 모드 간의 동작 모드 전환을 위한 상기 타이머(timer) 를 카운트하는 RTC(Real Time Clock); 및 상기 배터리와 무관한 상기 외부 에너지 공급원에 의한 에너지 공급 여부에 기초하여 상기 동작 모드를 전환시키는 무선 전력 수신부(Wireless Power Transfer Unit )를 포함할 수 있다.

상기 동작 모드는 상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 절전 모드, 및 상기 임플란트 장치가 동작 상태에 있는 활성 모드를 포함하고, 상기 절전 모드는 상기 전원 관리부를 포함하는 상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 딥 슬립 모드(deep sleep mode); 및 상기 전원 관리부를 제외한 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 슬립 모드(sleep mode)를 포함할 수 있다.

상기 임플란트 장치는 상기 임플란트 장치의 휴지 길이에 따른 소모 전력을 기초로, 상기 동작 모드를 상기 딥 슬립 모드 또는 상기 슬립 모드로 결정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 전원 관리부의 부팅(booting)을 위한 소모 전력 및 상기 딥 슬립 모드에서 상기 휴지 길이에 따른 소모 전력을 합한 제1 소모 전력과 상기 슬립 모드에서 상기 휴지 길이에 따른 제2 소모 전력 간의 비교 결과에 기초하여, 상기 동작 모드를 상기 딥 슬립 모드 또는 상기 슬립 모드로 결정할 수 있다.

상기 프로세서는 상기 동작 모드가 상기 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 상기 휴지 길이에 기초한 타이머 값에 의해 상기 카운트를 시작함과 동시에, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프시킬 수 있다.

상기 프로세서는 상기 동작 모드가 상기 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 상기 임플란트 시스템의 응용 분야 별로 요구되는 생체 정보를 저장할 수 있다.

상기 웨이크 업 장치는 상기 타이머의 카운트 값의 종료 여부에 기초하여 상기 임플란트 장치가 상기 활성 모드로 동작하도록 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다.

상기 웨이크 업 장치는 상기 외부 에너지 공급원을 통한 무선 에너지 공급에 응답하여, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다.

상기 웨이크 업 장치는 상기 무선 에너지 공급에 따른 에너지 수신 정도에 기초하여 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다.

일 측에 따르면, 임플란트 장치를 위한 웨이크 업 장치는 전원 관리부를 포함하는 임플란트 장치의 배터리에 직접 연결되고, 상기 임플란트 장치의 동작 모드를 절전 모드 또는 활성 모드로 전환하기 위한 타이머를 카운트하는 RTC; 및 상기 배터리와 무관한 외부 에너지 공급원에 의한 에너지 공급에 기초하여 상기 동작 모드를 전환시키는 무선 전력 수신부를 포함한다.

상기 RTC는 상기 타이머의 카운트 값의 종료 여부에 기초하여 상기 임플란트 장치가 상기 활성 모드로 동작하도록 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다.

상기 무선 전력 수신부는 상기 타이머의 카운트 값의 종료 여부와 무관하게 상기 외부 에너지 공급원을 통한 무선 에너지 공급 여부에 응답하여, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다.

상기 무선 전력 수신부는 상기 무선 에너지 공급에 따른 에너지 수신 정도에 기초하여 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다.

일 측에 따르면, 임플란트 시스템의 동작 방법은 사용자의 생체 정보를 감지하는 단계; 상기 생체 신호를 기초로, 동작 모드에 따라 전원 관리부를 통해 상기 사용자를 위한 자극 신호를 생성하는 단계; 및 상기 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 및 타이머의 카운트 값 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 동작 모드를 전환하는 단계를 포함한다.

상기 동작 모드를 전환하는 단계는 절전 모드와 활성 모드 간의 동작 모드 전환을 위해 상기 타이머를 카운트하는 단계; 상기 타이머의 종료 여부, 및 상기 외부 에너지 공급원에 의한 에너지 공급 여부 중 적어도 하나를 감지하는 단계; 및 상기 타이머의 종료 여부, 또는 상기 타이머의 종료 이전에 상기 에너지 공급이 감지되는 경우, 상기 동작 모드를 절전 모드에서 활성 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 동작 모드는 상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 상기 절전 모드, 및 상기 임플란트 장치가 동작 상태에 있는 상기 활성 모드를 포함하고, 상기 절전 모드는 상기 전원 관리부를 포함하는 상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 딥 슬립 모드; 및 상기 전원 관리부를 제외한 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 슬립 모드를 포함할 수 있다.

상기 동작 모드를 전환하는 단계는 상기 전원 관리부의 부팅을 위한 소모 전력 및 상기 임플란트 장치의 휴지 길이에 따른 절전 모드 별 소모 전력을 산출하는 단계; 상기 산출된 소모 전력들을 기초로, 상기 동작 모드를 상기 딥 슬립 모드 또는 상기 슬립 모드 중 어느 하나의 모드로 결정하는 단계; 및 상기 동작 모드를 상기 결정된 어느 하나의 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 동작 모드가 상기 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 상기 휴지 길이에 기초하여 상기 타이머의 카운트를 시작함과 동시에, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프시키는 단계; 및 상기 임플란트 시스템의 응용 분야 별로 요구되는 생체 정보를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 측에 따르면, 웨이크 업 장치의 동작 방법은 임플란트 장치의 휴지 길이를 기초로, 배터리와 직접 연결되어 클럭을 제공하는 RTC의 타이머 값을 설정하는 단계; 상기 RTC가 상기 타이머 값에 따른 카운트를 시작함에 따라, 전원 관리부를 포함하는 상기 임플란트 장치가 절전 모드로 동작하도록 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프 시키는 단계; 및 상기 타이머 값의 종료 여부 또는 상기 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 여부에 따라 상기 임플란트 장치를 활성화하기 위해 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는 단계를 포함한다.

도 1은 일 실시예에 따른 임플란트 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 프로세서의 동작 구성도.
도 3은 일 실시예에 따른 임플란트 장치가 동작 모드를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 일 실시예에 따른 임플란트 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 일 실시예에 따른 웨이크 업 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 일 실시예에 따른 슬립 모드 및 딥 슬립 모드에서의 전력 소모를 비교한 결과를 도시한 도면.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 임플란트 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따름 임플란트 시스템(100)은 임플란트 장치(implant device)(110) 및 웨이크 업 장치(wake-up device)(130)를 포함한다.

임플란트 장치(110)는 사용자의 신체(105)에서 감지된 생체 정보를 기초로, 동작 모드에 따라 전원 관리부(Power Management unit)(113)를 통해 사용자를 위한 자극 신호를 생성한다. 임플란트 장치(110)는 예를 들어, Bio I/F(Interface)(119)를 통해 사용자의 신체(105)로부터 다양한 생체 정보를 감지할 수 있다. 생체 정보는 예를 들어, 심박수, 체온, 혈당량, 혈압 등을 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 생체 정보는 임플란트 시스템의 응용 분야 별로 다양하게 변경될 수 있다.

임플란트 장치(110)는 사용자의 생체 정보를 기초로, 프로세서(115)에 의해 결정된 동작 모드에 따라 전원 관리부(113)를 통해 Bio I/F(119)에 전원을 공급함으로써 사용자를 위한 자극 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(115)는 예를 들어, 임플란트 장치(110)의 휴지 길이에 따른 소모 전력을 기초로, 동작 모드를 딥 슬립 모드 또는 슬립 모드로 결정할 수 있다. 여기서, 휴지 길이는 임플란트 장치(110)가 슬립 상태를 유지하는 슬립 타임의 길이에 해당할 수 있다. 임플란트 시스템(100)의 동작 모드를 결정하기 위한 프로세서(115)의 구성은 아래의 도 2를 참조하여 설명하고, 프로세서(115)가 동작 모드를 결정하는 방법은 아래의 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

예를 들어, 동작 모드가 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 프로세서(115)는 휴지 길이에 기초한 타이머 값에 의해 카운트를 시작함과 동시에, 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 오프(off) 시킬 수 있다. 또한, 동작 모드가 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 프로세서(115)는 임플란트 시스템(100)의 응용 분야 별로 요구되는 생체 정보를 메모리(117)에 저장할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(115)가 무선 충전부(136)를 통한 무선 충전에 의해 긴급하게 깨어난 경우, 프로세서(115)는 RTC(133)의 최종 설정 값을 읽어볼 수 있으므로 RTC(133)에 대한 정보는 별도로 저장하지 않아도 된다. 이 경우, 프로세서(115)는 환자의 상태를 파악할 수 있는 정보 또는 생체 정보를 메모리에 저장하면 된다.

일 실시예에 따른 임플란트 장치(110)는 예를 들어, 만성치료용 전자약 공급을 위한 인체 삽입형 장치 또는 심장 기능의 정지 시에 인공적으로 자극 펄스를 주기 위한 페이스 메이커(pace-maker) 등일 수 있다.

웨이크 업 장치(130)는 RTC(Real Time Clock)(133) 및 무선 충전부(Wireless Charging)부(136)를 포함할 수 있다. 무선 충전부(136)는 '무선 전력 수신부(Wireless Power Transfer Unit)'라고 부를 수도 있다. 이하, 무선 충전부와 무선 전력 수신부는 동일한 의미로 사용될 수 있다.

웨이크 업 장치(130)는 전원 관리부(113)와 구별되는 외부 에너지 공급원(170)을 통한 에너지 공급 및 타이머의 카운트 결과 중 적어도 하나에 기초하여, 동작 모드를 전환시킨다. 웨이크 업 장치(130)는 예를 들어, RTC(133)의 타이머의 카운트 값의 종료 여부에 기초하여 임플란트 장치(110)가 활성 모드로 동작하도록 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온(on) 시킬 수 있다. 또한, 웨이크 업 장치(130)는 외부 에너지 공급원(170)을 통한 무선 에너지 공급에 응답하여, 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다. 이때, 웨이크 업 장치(130)는 RTC(133)의 타이머의 카운트 값의 종료 여부와 무관하게 무선 충전부(136)에 대한 무선 에너지 공급에 응답하여, 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다. 웨이크 업 장치(130)는 무선 에너지 공급에 따른 에너지 수신 정도에 기초하여 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다. 예를 들어, RTC(133)의 타이머가 종료되기 전에 무선 충전부(136)의 외부 코일을 통해 무선 에너지가 공급된 경우, 공급된 에너지가 일정 전력 이상이 되면, 무선 충전부(136)에서는 충전이 시작될 수 있다. 이때, 무선 충전부(136)의 충전에 따라 발생한 아날로그 신호는 디지털 신호, 다시 말해 전원 관리부(113)의 인에이블 신호로 변환되어 전원 관리부(113)로 전달될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 외부에서 긴급하게 활성 모드로의 모드 변환을 지시하기 위해 무선 충전부(136)에 대한 무선 충전을 통해 전원 관리부(113)에 대한 동작 개시 명령을 전달함으로써 임플란트 시스템(110)의 소모 전력을 현저하게 감소시킬 수 있다. 무선 충전을 통해 전원 관리부(113)에 대한 동작 개시 명령이 전달되면, 프로세서(115)는 절전 모드에 활성 모드로 전환될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사용자의 심박 정지 등으로 인해 임플란트 장치(110)를 긴급하게 구동시켜야 하는 긴급 상황 발생 시에 RTC(133)의 카운트에 의한 웨이크 업(wake up)을 기다리지 않고 무선 충전부(136)에 대한 무선 충전을 통해 임플란트 장치(110)에 대한 웨이크 업을 수행할 수 있다.

RTC(133)는 임플란트 장치의 배터리(battery)(150)와 직접 연결되고, 절전 모드와 활성 모드 간의 동작 모드 전환을 위한 타이머(timer)를 카운트할 수 있다. RTC(133)는 임플란트 장치의 동작 모드를 예를 들어, 딥 슬립 모드(deep sleep mode)에서 액티브 모드(active mode)로 전환하기 위한 타이머를 카운트할 수 있다.

예를 들어, 절전 모드에서 활성 모드로의 모드 전환 이벤트가 발생하는 경우, RTC(133) 또는 무선 전력 수신부(136)는 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온 시킴으로써 임플란트 장치(110)의 전원을 켤 수 있다. RTC(133)는 예를 들어, 타이머의 카운트 값의 종료 여부에 기초하여 임플란트 장치가 활성 모드로 동작하도록 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다. 또한, 무선 전력 수신부(136)는 배터리(150)와 무관한 외부 에너지 공급원(170)에 의한 에너지 공급 여부에 기초하여 임플란트 장치(110)의 동작 모드를 전환시킬 수 있다. 무선 전력 수신부(136)는 타이머의 카운트 값의 종료 여부와 무관하게 외부 에너지 공급원(170)을 통한 무선 에너지 공급 여부에 응답하여, 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다. 무선 전력 수신부(136)는 무선 에너지 공급에 따른 에너지 수신 정도에 기초하여 전원 관리부(113)의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다.

일 실시예에 따른 동작 모드는 예를 들어, 임플란트 장치(110)가 슬립 상태에 있는 절전 모드, 및 임플란트 장치(110)가 동작 상태에 있는 활성 모드를 포함할 수 있다. 활성 모드에서 임플란트 장치(110)는 자극 신호를 생성하고, Bio I/F(119)를 통해 감지된 생체 정보를 Connectivity 및 안테나(190)를 거쳐 외부로 전달할 수 있다. 이와 달리, 절전 모드에서 임플란트 장치(110)는 어떠한 동작도 수행하지 않는 휴지 상태로 유지될 수 있다.

또한, 절전 모드는 전원 관리부(113)를 포함하는 임플란트 장치(110)가 슬립 상태에 있는 딥 슬립 모드(deep sleep mode), 및 전원 관리부(113)를 제외한 임플란트 장치(110)가 슬립 상태에 있는 슬립 모드(sleep mode)로 구분될 수 있다.

일 실시예에 따른 임플란트 시스템(100)은 딥 슬립 모드에서 임플란트 장치(110)에 대한 전력 공급을 차단하여 전원 관리부(113) 및 프로세서(115)을 완전히 오프 시킬 수 있다. 이에 따라, 전원 관리부(113)를 통해 전원을 공급받는 임플란트 장치(110)의 모든 구성 요소들에 대한 전력 공급 또한 차단될 수 있다. 동작 모드가 딥 슬립 모드에서 활성 모드로 전환되는 경우, 전원 관리부(113)가 재동작하기까지 소요되는 시간('부팅 시간')은 길어질 수 있지만, 전원 관리부(113)의 전력 소모량은 줄일 수 있다. 동작 모드가 딥 슬립 모드에서 활성 모드로 전환되는 경우, 프로세서(115)는 최초의 파워 온(Power on) 상태로 돌아갈 수 있다.

일 실시예에 따른 임플란트 시스템(100)은 슬립 모드에서 전원 관리부(113)를 온 상태로 유지하고, 임플란트 장치(110)의 나머지 구성 요소들을 오프 상태로 유지할 수 있다. 예를 들어, 슬립 모드에서 활성 모드로의 모드 전환에 따른 재동작 시에 프로세서(115)가 재동작하기까지 소요되는 시간은 딥 슬립 모드에 비해 상대적으로 짧지만, 데이터 유지(retention)를 위한 전력 소모량은 클 수 있다.

일 실시예에 따르면, 절전 모드(또는 딥 슬립 모드)에서 활성 모드로 전환되는 모드 전환 이벤트의 발생 소스를 전원 관리부(113)의 외부에 위치시킴으로써 임플란트 장치(110)의 개별 구성 블록들 각각에서 발생할 수 있는 누설(leakage) 전력을 제거하는 한편, 임플란트 장치(110)의 전체 누설 전력은 전원 관리부(113)에서 소비하는 누설 전력 하나로 최소화 할 수 있다. 모드 전환 이벤트의 발생 소스는 예를 들어, 타이머(Timer)에 해당하는 RTC(133) 및/또는 외부 에너지 공급원(170)에 의한 외부 충전 이벤트를 수용하기 위한 무선 전력 수신부(136)일 수 있다.

RTC(133)는 전원 관리부(113)가 아닌 에너지 공급원(예를 들어, 배터리(150))에 직접 연결되어 동작할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 딥 슬립 모드에서 RTC(133)를 전원 관리부(113)와 독립시킴으로써 임플란트 시스템(100)의 전에 에너지 소모량을 감소시킬 수 있다.

또한, 무선 전력 수신부(136)는 에너지 공급원과 상관없이 외부에서 무선으로 에너지가 들어올 때 동작할 수 있다.

예를 들어, 웨이크 업 장치(130)가 전원 관리부(113)로부터 전력을 공급받는 경우, 딥 슬립 모드에서도 전원 관리부(113)의 동작은 계속되고, 이로 인해 전원 관리부(113)에 연결된 웨이크 업 장치(130)의 개별 구성 블록들은 자체적으로 전력을 차단할 수 있다. 이 경우, 개별 구성 블록들에서의 전력 차단 시에 발생하는 누설 전력을 제어하기 어려울 뿐만 아니라, RTC(133) 동작을 위해 전원 관리부(113)가 동작해야 하므로 전압 변환 효율 또한 감소될 수 있다.

일 실시예에 따른 웨이크 업 장치(130)는 전원 관리부(113)로부터 전력을 공급받지 않으므로 딥 슬립 모드에서 전원 관리부(113)의 동작을 오프할 수 있고, 이에 따라 전압 변환에 사용되는 전력 및 웨이크 업 장치(130)의 개별 구성 블록들의 누수 전력의 발생 또한 제거할 수 있다.

일 실시예에 따른 웨이크 업 장치(130)는 임플란트 장치(110) 이외에도 예를 들어, 웨어러블 디바이스(Wearable device), 표피 패치 시스템(Epidermal patch system), 환경 센싱용 스마트 더스트(Smart dust), 및 가정 감시(Home surveillance) 시스템 등과 같이 전력 소모를 최소화하고자 하는 다양한 소형 시스템들에 활용될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따른 프로세서의 동작 구성도이다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 프로세서(115)는 Sleep/Deep Sleep 소모 에너지 산출부(210) 및 모드 변환부(220)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 프로세서(115)는 임플란트 장치에 휴지(Sleep)가 필요한지 또는 활성화(Activation)가 필요한 지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 임플란트 장치에 휴지(Sleep)가 필요하다고 판단되는 경우, 프로세서(115)는 필요한 휴지 길이를 기초로 딥 슬립 모드 또는 슬립 모드로 천이할 수 있다. 프로세서(115)는 예를 들어, 다음 동작을 위해 일정 대기 시간 이상을 대기해야 할 상황, 다시 말해 휴지가 필요한 상황에서 슬립 모드로 전환할 수 있다. 이때, 일정 대기 시간은 프로세서 별, 어플리케이션 별로 달라질 수 있다. 또한, 일정 대기 시간은 예를 들어, 액티브 모드, 슬립 모드, 및 딥 슬립 모드와 같이 각 모드에 따른 상황에서의 소모 전력에 따라 결정될 수 있다. 일정 대기 시간이 지나면, 프로세서(115)는 슬립 모드로 전환될 수 있다.

프로세서(115)는 임플란트 장치에 휴지가 필요하다고 판단되면, 예를 들어, 아래의 도 3의 단계(310)에 기재된 것과 같은 식에 의해 딥 슬립 모드 및 슬립 모드 중 소모 전력이 적은 어느 하나의 모드를 선택하고, 선택한 모드로 진입할 수 있다.

이때, 휴지 길이에 따라, 딥 슬립 모드 및 슬립 모드 각각에서의 소모 전력이 달라질 수 있으므로, Sleep/Deep Sleep 소모 에너지 산출부(210)에서는 각 모드 별로 예상되는 소모 전력 산출을 위한 정확한 계산이 요구될 수 있다.

Sleep/Deep Sleep 소모 에너지 산출부(210)는 휴지 길이에 따른 각 모드 별 소모 전력을 산출할 수 있다.

모드 변환부(220)는 각 모드 별 소모 전력을 기초로, 임플란트 시스템의 동작 모드를 변환할 수 있다.

예를 들어, 아래의 도 6에 도시된 표(600)에서 볼 수 있듯이, 슬립 모드의 경우, 임플란트 시스템은 데이터를 유지하기 때문에 부트-업(boot up)을 위한 전력 소모는 없지만, 데이터 유지를 위한 전력 소모가 발생할 수 있다.

이와 달리, 딥 슬립 모드의 경우, 임플란트 시스템에서 전원 관리부의 누수 전력은 발생하지 않지만, 부트-업을 위한 전력 소모가 추가로 발생할 수 있다.

Sleep/Deep Sleep 소모 에너지 산출부(210)는 휴지 길이에 따른 모드 별 소모 전력을 정확하게 계산하고, 모드 변환부(220)는 모드 별 소모 전력을 기초로 임플란트 시스템의 동작 모드, 보다 구체적으로는 절전 모드를 최적화하여 변환함으로써 임플란트 시스템의 에너지 소모량을 감소시킬 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 임플란트 장치가 동작 모드를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 임플란트 장치의 프로세서는 휴지 길이를 기초로, 임플란트 시스템이 딥 슬립 모드로 동작 시에 소모되는 제1 소모 전력과 임플란트 시스템이 슬립 모드로 동작 시에 소모되는 제2 소모 전력 간의 비교 결과에 기초하여 동작 모드를 딥 슬립 모드 또는 슬립 모드로 결정할 수 있다.

프로세서는 임플란트 시스템이 딥 슬립 모드로 동작 시에 소모되는 제1 소모 전력이 슬립 모드로 동작 시에 소모되는 제2 소모 전력보다 작은지를 비교할 수 있다(310). 이때, 제1 소모 전력은 예를 들어, 전원 관리부의 부팅(booting)을 위한 소모 전력(P) 및 딥 슬립 모드에서 휴지 길이(t)에 따른 소모 전력(D * t)을 합한 값일 수 있다. 또한, 제2 소모 전력은 예를 들어, 슬립 모드에서 휴지 길이(t)에 따른 소모 전력(S * t)일 수 있다.

단계(310)의 비교 결과, 제1 소모 전력이 제2 소모 전력보다 작다고 판단된 경우, 프로세서는 동작 모드를 슬립 모드로 결정할 수 있다(320).

또한, 단계(310)의 비교 결과, 제1 소모 전력이 제2 소모 전력보다 작다고 판단된 경우, 프로세서는 동작 모드를 딥 슬립 모드로 결정할 수 있다(330).

도 4는 일 실시예에 따른 임플란트 시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 임플란트 시스템은 사용자의 생체 정보를 감지한다(410).

임플란트 시스템은 단계(410)에서 감지한 생체 신호를 기초로, 동작 모드에 따라 전원 관리부를 통해 사용자를 위한 자극 신호를 생성한다(420).

임플란트 시스템은 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 및 타이머의 카운트 값 중 적어도 하나에 기초하여, 동작 모드를 전환한다(430). 단계(430)에서, 임플란트 시스템은 예를 들어. 절전 모드와 활성 모드 간의 동작 모드 전환을 위해 타이머를 카운트할 수 있다. 임플란트 시스템은 타이머의 종료 여부, 및 외부 에너지 공급원에 의한 에너지 공급 여부 중 적어도 하나를 감지할 수 있다. 임플란트 시스템은 타이머의 종료 여부가 감지되거나, 또는 타이머의 종료 이전에 에너지 공급이 감지되는 경우, 동작 모드를 절전 모드에서 활성 모드로 전환할 수 있다.

또한, 단계(430)에서, 임플란트 시스템은 전원 관리부의 부팅을 위한 소모 전력 및 임플란트 장치의 휴지 길이에 따른 절전 모드 별 소모 전력을 산출할 수 있다. 임플란트 시스템은 산출된 소모 전력들을 기초로, 동작 모드를 딥 슬립 모드 또는 슬립 모드 중 어느 하나의 모드로 결정할 수 있다. 임플란트 시스템은 동작 모드를 앞서 결정된 어느 하나의 모드로 전환할 수 있다. 예를 들어, 동작 모드가 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 임플란트 시스템은 휴지 길이에 기초하여 타이머의 카운트를 시작함과 동시에, 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프시킬 수 있다. 이와 함께, 임플란트 시스템은 임플란트 시스템의 응용 분야 별로 요구되는 생체 정보를 메모리에 저장할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 웨이크 업 장치의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 웨이크 업 장치는 임플란트 장치의 휴지 길이를 기초로, 배터리와 직접 연결되어 클럭을 제공하는 RTC의 타이머 값을 설정한다(510). 이후 웨이크 업 장치는 RTC의 카운트를 시작할 수 있다.

RTC가 타이머 값에 따른 카운트를 시작(520)함에 따라, 웨이크 업 장치는 전원 관리부를 포함하는 임플란트 장치가 절전 모드로 동작하도록 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프시킨다(530). 전원 관리부의 인에이블 신호가 오프됨에 따라 임플란트 장치는 딥 슬립 모드로 동작하게 된다. 이때, RTC는 전원 관리부가 아닌 배터리 전력으로 구동된다.

웨이크 업 장치는 타이머 값의 종료 여부를 판단할 수 있다(540). 단계(540)에서 타이머 값이 종료되었다고 판단된 경우, 웨이크 업 장치는 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다(560).

단계(540)에서 타이머 값이 종료되지 않았다고 판단된 경우, 웨이크 업 장치는 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 여부를 판단할 수 있다(550). 단계(550)에서 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급이 없다고 판단된 경우, 웨이크 업 장치는 타이머 값의 종료 여부를 판단할 수 있다(540). 단계(540)에서 타이머 값이 종료되었다고 판단된 경우, 웨이크 업 장치는 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다(560).

단계(550)에서 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급이 있다고 판단된 경우, 웨이크 업 장치는 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시킬 수 있다(560).

도 6은 일 실시예에 따른 슬립 모드 및 딥 슬립 모드에서의 전력 소모를 비교한 결과를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 슬립 모드와 딥 슬립 모드에서의 각 항목(item) 별 비교 결과를 나타낸 표(600)가 도시된다.

일 실시예에 따른 슬립 모드에서는 데이터 보유('Retention')를 위한 전력 소모, 임플란트 장치의 개별 블럭의 누수 전력('개별 Block leakage'), 전원 관리부의 전압 변환에 따른 전력 소모('PM 변환 에너지') 및 전원 관리부의 누수 전력('PM leakage')가 발생할 수 있다. 또한, 슬립 모드에서는 RTC의 구동을 위한 배터리 전력 소모는 발생하지만, 프로세서 및/또는 전원 관리부의 부팅을 위한 전력 소모('Boot up')는 발생하지 않는다.

이와 달리, 딥 슬립 모드에서는 데이터 보유('Retention')를 위한 전력 소모, 임플란트 장치의 개별 블럭의 누수 전력('개별 Block leakage'), 전원 관리부의 전압 변환에 따른 전력 소모('PM 변환 에너지') 및 전원 관리부의 누수 전력('PM leakage')가 발생하지 않는다. 또한, 딥 슬립 모드에서는 RTC의 구동을 위한 배터리 전력 소모 및 프로세서 및/또는 전원 관리부의 부팅을 위한 전력 소모('Boot up')가 발생할 수 있다.

일 실시예에 따른 임플란트 시스템은 휴지 길이를 기초로 절전 모드 별로 예상되는 소모 전력을 정확하게 계산하고, 휴지 길에 따라 절전 모드를 딥 슬립 모드 또는 슬립 모드로 선택적으로 운영함으로써 임플란트 시스템의 에너지 소모량을 감소시킬 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims

사용자의 생체 정보를 기초로, 동작 모드에 따라 전원 관리부(Power Management unit)를 통해 상기 사용자를 위한 자극 신호를 생성하는 임플란트 장치(implant device); 및
상기 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 및 타이머의 카운트 결과 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 동작 모드를 전환시키는 웨이크 업 장치(wake-up device)
를 포함하는, 임플란트 시스템(implant system).
제1항에 있어서,
상기 웨이크 업 장치는
상기 임플란트 장치의 배터리(battery)와 직접 연결되고, 절전 모드와 활성 모드 간의 동작 모드 전환을 위한 상기 타이머(timer)를 카운트하는 RTC(Real Time Clock); 및
상기 배터리와 무관한 상기 외부 에너지 공급원에 의한 에너지 공급 여부에 기초하여 상기 동작 모드를 전환시키는 무선 전력 수신부(Wireless Power Transfer Unit)
를 포함하는, 임플란트 시스템.
제1항에 있어서,
상기 동작 모드는
상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 절전 모드, 및 상기 임플란트 장치가 동작 상태에 있는 활성 모드를 포함하고,
상기 절전 모드는
상기 전원 관리부를 포함하는 상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 딥 슬립 모드(deep sleep mode); 및
상기 전원 관리부를 제외한 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 슬립 모드(sleep mode)
를 포함하는, 임플란트 시스템.
제3항에 있어서,
상기 임플란트 장치는
상기 임플란트 장치의 휴지 길이에 따른 소모 전력을 기초로, 상기 동작 모드를 상기 딥 슬립 모드 또는 상기 슬립 모드로 결정하는 프로세서
를 포함하는, 임플란트 시스템.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 전원 관리부의 부팅(booting)을 위한 소모 전력 및 상기 딥 슬립 모드에서 상기 휴지 길이에 따른 소모 전력을 합한 제1 소모 전력과 상기 슬립 모드에서 상기 휴지 길이에 따른 제2 소모 전력 간의 비교 결과에 기초하여, 상기 동작 모드를 상기 딥 슬립 모드 또는 상기 슬립 모드로 결정하는, 임플란트 시스템.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 동작 모드가 상기 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 상기 휴지 길이에 기초한 타이머 값에 의해 상기 카운트를 시작함과 동시에, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프시키는, 임플란트 시스템.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 동작 모드가 상기 딥 슬립 모드로 결정된 경우, 상기 임플란트 시스템의 응용 분야 별로 요구되는 생체 정보를 저장하는, 임플란트 시스템.
제1항에 있어서,
상기 웨이크 업 장치는
상기 타이머의 카운트 값의 종료 여부에 기초하여 상기 임플란트 장치가 상기 활성 모드로 동작하도록 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는, 임플란트 시스템.
제1항에 있어서,
상기 웨이크 업 장치는
상기 외부 에너지 공급원을 통한 무선 에너지 공급에 응답하여, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는, 임플란트 시스템.
제9항에 있어서,
상기 웨이크 업 장치는
상기 무선 에너지 공급에 따른 에너지 수신 정도에 기초하여 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는, 임플란트 시스템.
전원 관리부를 포함하는 임플란트 장치의 배터리에 직접 연결되고, 상기 임플란트 장치의 동작 모드를 절전 모드 또는 활성 모드로 전환하기 위한 타이머를 카운트하는 RTC; 및
상기 배터리와 무관한 외부 에너지 공급원에 의한 에너지 공급에 기초하여 상기 동작 모드를 전환시키는 무선 전력 수신부
를 포함하는, 임플란트 장치를 위한 웨이크 업 장치.
제11항에 있어서,
상기 RTC는
상기 타이머의 카운트 값의 종료 여부에 기초하여 상기 임플란트 장치가 상기 활성 모드로 동작하도록 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는, 임플란트 장치를 위한 웨이크 업 장치.
제11항에 있어서,
상기 무선 전력 수신부는
상기 타이머의 카운트 값의 종료 여부와 무관하게 상기 외부 에너지 공급원을 통한 무선 에너지 공급 여부에 응답하여, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는, 임플란트 장치를 위한 웨이크 업 장치.
제13항에 있어서,
상기 무선 전력 수신부는
상기 무선 에너지 공급에 따른 에너지 수신 정도에 기초하여 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는, 임플란트 장치를 위한 웨이크 업 장치.
사용자의 생체 정보를 감지하는 단계;
상기 생체 신호를 기초로, 동작 모드에 따라 전원 관리부를 통해 상기 사용자를 위한 자극 신호를 생성하는 단계; 및
상기 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 및 타이머의 카운트 값 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 동작 모드를 전환하는 단계
를 포함하는, 임플란트 시스템의 동작 방법.
제15항에 있어서,
상기 동작 모드를 전환하는 단계는
절전 모드와 활성 모드 간의 동작 모드 전환을 위해 상기 타이머를 카운트하는 단계;
상기 타이머의 종료 여부, 및 상기 외부 에너지 공급원에 의한 에너지 공급 여부 중 적어도 하나를 감지하는 단계; 및
상기 타이머의 종료 여부, 또는 상기 타이머의 종료 이전에 상기 에너지 공급이 감지되는 경우, 상기 동작 모드를 절전 모드에서 활성 모드로 전환하는 단계
를 포함하는, 임플란트 시스템의 동작 방법.
제16항에 있어서,
상기 동작 모드는
상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 상기 절전 모드, 및 상기 임플란트 장치가 동작 상태에 있는 상기 활성 모드를 포함하고,
상기 절전 모드는
상기 전원 관리부를 포함하는 상기 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 딥 슬립 모드; 및
상기 전원 관리부를 제외한 임플란트 장치가 슬립 상태에 있는 슬립 모드
를 포함하는, 임플란트 시스템의 동작 방법.
제17항에 있어서,
상기 동작 모드를 전환하는 단계는
상기 전원 관리부의 부팅을 위한 소모 전력 및 상기 임플란트 장치의 휴지 길이에 따른 절전 모드 별 소모 전력을 산출하는 단계;
상기 산출된 소모 전력들을 기초로, 상기 동작 모드를 상기 딥 슬립 모드 또는 상기 슬립 모드 중 어느 하나의 모드로 결정하는 단계; 및
상기 동작 모드를 상기 결정된 어느 하나의 모드로 전환하는 단계
를 포함하는, 임플란트 시스템의 동작 방법.
제18항에 있어서,
상기 동작 모드가 상기 딥 슬립 모드로 결정된 경우,
상기 휴지 길이에 기초하여 상기 타이머의 카운트를 시작함과 동시에, 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프시키는 단계; 및
상기 임플란트 시스템의 응용 분야 별로 요구되는 생체 정보를 저장하는 단계
를 더 포함하는, 임플란트 시스템의 동작 방법.
임플란트 장치의 휴지 길이를 기초로, 배터리와 직접 연결되어 클럭을 제공하는 RTC의 타이머 값을 설정하는 단계;
상기 RTC가 상기 타이머 값에 따른 카운트를 시작함에 따라, 전원 관리부를 포함하는 상기 임플란트 장치가 절전 모드로 동작하도록 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 오프시키는 단계; 및
상기 타이머 값의 종료 여부 또는 상기 전원 관리부와 구별되는 외부 에너지 공급원을 통한 에너지 공급 여부에 따라 상기 임플란트 장치를 활성화하기 위해 상기 전원 관리부의 인에이블 신호를 온 시키는 단계
를 포함하는, 웨이크 업 장치의 동작 방법.
하드웨어와 결합되어 제16항 내지 제20항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.