KR20210068327A - 광체적변동파형 회로, 생물학적 특성 검출 장치 및 생물학적 특성 검출 방법 - Google Patents

광체적변동파형 회로, 생물학적 특성 검출 장치 및 생물학적 특성 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 PPG 회로(103), 생물학적 특성 검출 장치, 및 생물학적 특성 검출 방법을 개시한다. PPG 회로는 광원 및 N개의 광전 변환기들을 피검체(101)의 생물학적 특성을 감지하도록 제어하도록 구성되고; PPG 회로는: 송신 채널(102); N개의 광전 변환기들은 K개의 광전 변환기 세트들로 분할되고, K개의 수신 채널들을 각각 K개의 광전 변환기 세트들과 각각 대응하는 K개의 수신 채널들(104_1 내지 104_K); 및 PPG 회로가 부분 샘플링 단계 또는 전체 샘플링 단계에서 작동하도록 제어하도록 구성되어, 각 펄스 반복주기 동안 J개 또는 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)를 생성하는 제어기(106)를 포함한다.

Description

광체적변동파형 회로, 생물학적 특성 검출 장치 및 생물학적 특성 검출 방법
본 출원은 광체적변동파형(photoplethysmogram, PPG) 회로에 관한 것이다; 보다 상세하게, 전력 소비를 줄이고 정확도를 향상시키기 위해 복수의 수신 채널들을 사용할 수 있는 PPG 회로, 생물학적 특성 검출 장치, 및 생물학적 특성 검출 방법에 관한 것이다.
생물학적 특성 검출 장치는 인간의 혈압, 혈류, 혈류 산소, 대뇌 산소, 근육 산소, 혈당, 미세 순환 말초 혈관 맥박수, 호흡 수, 및 호흡량과 같은 생물학적 특성을 검출하는데 유망한 응용 프로그램을 포함한다. PPG 프런트-엔드(front-end) 처리 모듈은 이러한 웨어러블 비-침습적 검출 장치의 중요한 구성 요소이다. 생체 특성 검출 장치를 이용한 생체 특성 검출의 정확도는 생체 특성 검출 장치의 광 변환기가 측정 동안 혈관의 정확한 위치에 위치하지 않을 수 있거나 생체 특성 검출 장치가 테스트 중 신체에 대하여 벗어날 수 있다는 사실에 영향을 받는다. 따라서, 전술한 문제를 해결할 필요가 있다.
본 출원의 목적 중 하나는 전술한 문제점을 해결하기 위한 PPG 회로, 생물학적 특성 검출 장치 및 생물학적 특성 검출 방법을 개시하는 것이다.
본 출원의 일 실시예는, 피검체의 생물학적 특성을 감지하도록 광원 및 N 개(여기서, N은 1 이상의 정수)의 광전 변환기를 제어하도록 구성되는 광체적변동파형(photoplethysmogram: PPG) 회로를 개시한다. 상기 PPG 회로는: 펄스 반복주기 동안 발광 동작을 수행하기 위해 광원을 제어하도록 구성된 송신 채널; K개의 광전 변환기 세트들로 분할되는 상기 N개의 상기 광전 변환기들에서, 상기 K개의 광전 변환기 세트들에 각각 대응되는 K 개(여기서, K는 1 이상의 정수)의 수신 채널들; 및 부분 샘플링 단계 또는 전체 샘플링 단계에서 작동하기 위하여 상기 PPG 회로를 제어하도록 구성되는 제어기를 포함한다. 상기 제어기가 상기 PPG 회로가 상기 부분 샘플링 단계에서 작동하도록 제어할 때, 상기 샘플링 작동을 수행하기 위하여 수신된 광을 감지하기 위하여, 상기 제어기는 상기 K개의 수신 채널 중에서 J개의 수신 채널들을 전류 수신 채널들로서 활성화하고 상기 J개의 수신 채널들에 대응하는 상기 K개의 광전 변환기 세트들의 J개의 세트들을 활성화하여, 상기 각 펄스 반복주기 동안 J개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하며, 여기에서, J는 K보다 작으며, 상기 제어기가 상기 PPG 회로가 상기 전체 샘플링 단계에서 작동하도록 제어할 때, 제어기는 상기 샘플링 동작을 수행하기 위하여 수신된 광을 감지하기 위하여, 상기 K개의 수신 채널들의 모든 수신 채널들을 활성화하고 상기 K개의 광전 변환기 세트들 모두를 활성화하여, 상기 각 펄스 반복 주기 동안 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하며, 상기 K개의 수신 채널들로부터, 상기 전체 샘플링 단계의 각 펄스 반복주기 동안 생성된 상기 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 다음 부분 샘플링 단계 동안 활성화될 현재 수신 채널들로서 J개의 수신 채널들을 재선택한다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 PPG 회로; 상기 광전 변환기, 및 상기 광원을 포함하는 생물학적 특성 검출 장치를 개시한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 광원 및 N개(여기서, N은 1이상의 정수)의 광전 변환기들이 피검체의 생물학적 특성을 감지하도록 제어되도록 구성되고, 상기 N개의 광전 변환기들은 광전 변환기 세트들의 K개의 세트들로 분할하는 생물학적 특성 검출 방법을 개시힌다. 상기 생물학적 특성 검출 방법은, 각 펄스 반복주기 동안 상기 광원이 발광 동작만 수행하도록 제어하고; 부분 샘플링 단계 동안, 상기 샘플링 동작을 수행하기 위해 수신된 광을 동시에 감지하기 위하여 상기 K개의 광전 변환기 세트들 중에서 J개의 광전 변환기 세트들을 활성화하며, 상기 각 펄스 반복주기 동안 상기 활성화된 J개의 광전 변환기 세트들을 통해 J개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하되, 여기에서 J는 K보다 작으며; 전체 샘플링 단계 동안, 상기 샘플링 동작을 수행하기 위해 수신된 광을 동시에 감지하기 위하여 상기 K개의 광전 변환기 세트들 모두를 활성화하여, 각 상기 펄스 반복주기 동안 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하고, 상기 K개의 수신 채널들로부터, 상기 전체 샘플링 단계의 각 펄스 반복주기 동안 생성된 상기 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 다음 부분 샘플링 단계 동안 활성화될 현재 수신 채널들로서 J개의 수신 채널들을 재선택하는 것을 포함한다.
본 출원의 PPG 회로, 생물학적 특성 검출 장치 및 생물학적 특성 검출 방법은 복수의 수신 채널을 사용하여, 전력 소비를 줄이고 정확도를 향상시킨다.
도 1은 본 출원의 실시예들에 따른 생물학적 특성 검출 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 출원의 실시예들에 따른 생물학적 특성 검출 장치의 동작 절차를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 출원의 실시예들에 따른 전자 장치에 적용된 생체 특성 검출 장치를 포함하는 칩을 나타내는 개략도이다.
광체적변동파형(photoplethysmogram, PPG) 기법을 사용하여 맥박 주기 또는 심장 혈액 산소화를 측정할 때, 피부에 빛을 조사하여 진피 및 피하 조직에 대한 혈액 관류량의 변화를 감지한다. 관류된 혈액의 양이 변함에 따라 흡수되는 빛의 양도 변하고, 피하 혈액 맥파(subcutaneous blood plethysmogram)을 측정된 반사광의 강도로부터 획득하여, 심장 박동수와 심장 산소 상태를 반영할 수 있다. 일반적으로, 생물학적 특성 검출 장치는 여러 위치에 대응하는 여러 개의 광 변환기들을 사용하고, 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 차례로 여러 개의 광 변환기들을 사용하여 샘플링하거나, 병렬로 연결된 모든 광 변환기들을 동시에 사용하여 샘플링함으로써, 각 펄스 반복주기(TPF)동안 한 번에 여러 위치의 피하 혈액 맥파를 수집한다.
광전 변환기들이 차례로 샘플링에 사용되는 방법에 대하여, 광전 변환기들이 샘플링 프로세스를 수행할 때마다, 광전 변환기들 중 하나는 광을 방출하도록 광원을 구동해야 한다; 즉, 각 펄스 반복주기 동안, 광원을 여러 번 구동하여 여러 광전 변환기들을 차례로 샘플링해야 하므로 전력 소비가 크게 증가한다. 복수의 광전 변환기들을 병렬로 연결하는 방법에 있어서, 복수의 광전 변환기들 중 하나 또는 소수만 유효한 정보를 포함한다면, 이러한 접근 방식은 수신 채널의 요구 사항을 동적 범위 사양으로 크게 증가시켜, 생물학적 특성 검출 장치의 수신 채널의 전력 소비를 증가시킨다. 더욱이, 여러 개의 광전 변환기들을 병렬로 연결하면 기생 정전 용량의 영향이 크게 증가하여, 생물학적 특성 검출 장치의 수신 채널의 전류-전압 변환기의 안정성 설계에 더 많은 어려움이 발생하고 그의 노이즈 증폭 효과가 증가한다. 그리고, 전류-전압 변환기의 전력 소비는 단일 광전 변환기의 노이즈 수준과 회로 안정성을 달성하려는 경우 크게 증가할 것이다.
본 출원은 생물학적 특성 검출 장치에서 복수의 수신 채널을 사용하여 전력 소비를 줄이고 그 장치의 정확도를 증가시킨다.
도 1은 본 출원의 실시예들에 따른 생물학적 특성 검출 장치의 기능 블록도이다. 생물학적 특성 검출 장치(100)는 PPG 회로(103), 광원(108), 및 N개의 광전 변환기들을 포함하고, N개의 광전 변환기들은 K개의 광전 변환기 세트들(110_1 내지 110_K)로 분할되며, 여기서 N 및 K는 1보다 큰 정수이고; 본 실시예에서, 광전 변환기 세트들(110_1 내지 110_K)의 각 세트는 병렬로 연결된 N/K개의 광전 변환기들을 포함하고, N/K는 0보다 큰 정수이고; 그러나, 본 출원은 이에 제한되지 않으며, 일부 실시예에서, 광전 변환기 세트들(110_1 내지 110_K)의 각 세트는 서로 다른 개수의 광전 변환기들을 포함할 수 있다. PPG 회로(103)는 피검체(101)의 생물학적 특성(예컨대, 생체의 혈압, 혈류, 혈중 산소, 대뇌 산소, 근육 산소, 혈당, 미세 순환 말초 혈관 맥박수, 호흡 수, 호흡량 등)을 감지하기 위해 광원(108) 및 N개의 광전 변환기들을 제어하도록 구성되고, 펄스 반복주기(TPF)에 따른 생물학적 특성 샘플링 결과(DR)를 주기적으로 생성한다. 일부 실시예에서, N개의 광전 변환기들은 포토다이오드들이고, 광원(108)은 발광 다이오드(LED)이고; 그러나, 본 출원은 이에 제한되지 않는다.
PPG 회로(103)는 송신 채널(102), 수신 채널들(104_1 내지 104_K)의 K개의 세트들, 및 제어기(106)를 포함하며, 여기서 송신 채널(102)은 발광 동작(EP)을 수행하도록 구성되고; 수신 채널들(104_1 내지 104_K)의 K개의 세트들은 샘플링 동작(SP)을 수행하도록 구성된다. 송신 채널(102)이 발광 동작(EP)을 수행할 때, 송신 채널(102)은 광원(108)을 제어하여 피검체(101)에 입사광(EL)을 발생시켜, 생물학적 특성 정보를 전달하는 반사광(RL)을 생성한다. 수신 채널들(104_1 내지 104_K)의 K개의 세트들은 K개의 광전 변환기 세트들(104_1 내지 104_K)에 대응하고, 수신 채널들(104_1 내지 104_K)의 K개의 세트들의 어느 하나의 수신 채널이 샘플링 동작(SP)을 수행하면, 수신된 광을 감지하기 위해, 그것은 K개의 광전 변환기 세트들(104_1 내지 104_K) 중 어느 하나의 대응하는 광전 변환기 세트를 제어하여, 어느 하나의 수신 채널로 전류를 생성한다. 수신된 광은 생물학적 특성 정보를 갖는 반사광(RL)을 포함한다; 그러나, 생물학적 특성 검출 장치(100)와 피검체(101) 사이에 갭이 있으면, 빛샘이 발생할 것이고, 따라서 주변 광(AL)을 추가로 포함하는 수신광을 야기시킨다.
제어기(106)는 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 발광 동작(EP)을 일 회 수행하도록 광원(108)을 제어하도록 구성되며, 구체적으로, 각 펄스 반복주기(TPF) 동안, 샘플링 동작(SP)을 수행하기 위해 제어기(106)는 K개의 광전 변환기들(104_1 내지 104_K)의 일부(즉, 부분 샘플링 단계 동안; 예를 들면, J개의 세트들, J는 1이다) 또는 전체(즉, 전체 샘플링 단계 동안)를 제어한다. 송신 채널(102)은 광원(108)을 구동하도록 구성된 광원 드라이버(112)를 포함한다; 예를 들어, 광원(108)이 LED 이면, 광원 드라이버(112)는 LED 드라이버이다. 수신 채널들(104_1 내지 104_K)은 전류-전압 변환기들(114_1 내지 114_K)을 포함하고 광전 변환기 세트들(104_1 내지 104_K)에 의해 출력된 전류를 전압으로 변환하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제어기(106)는 디지털 회로를 사용하여 구현되고, 송신 채널(102)은 광원 드라이버(112)와 제어기(106) 사이에 결합된 디지털-아날로그 변환기(116)를 더 포함할 수 있다; 수신 채널들(104_1 내지 104_K)은 전류-전압 변환기들(114_1 내지 114_K)와 제어기(106) 사이에 결합된 아날로그-디지털 변환기(118_1 내지 118_K)를 더 포함할 수 있다.
청력 또는 심장/혈액 산소 측정과 관련하여, 피검체는 일반적으로 손가락 또는 손목이며, 생물학적 특성 검출 장치는 일반적으로 여러 위치에 대응하는 여러 개의 광전 변환기들을 사용하며, 여기서 그 하나 또는 두 개의 위치만이 유효한 생물학적 특성 샘플링 결과를 제공할 수 있다. 본 출원에 따른 생체 특성 검출 장치(100)의 제어기(106)는 미리 설정된 업데이트 간격(T)마다 부분 샘플링 단계로부터 전체 샘플링 단계로 진입하여, K개의 광전 변환기 세트들(104_1 내지 104_K)에 대응하는 K개의 수신 채널들(104_1 내지 104_K)로부터 전류 수신 채널들(RXS)로서 생물학적 특징을 샘플링하기에 가장 효과적인 수신 채널 J 개(예컨대, 하나)를 다시 선택한다. 전류 수신 채널들(RXS)은 동시 샘플링 동작(SP)을 위해 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 사용되어, 생물학적 특성 샘플링 결과(DR)를 주기적으로 생성한다. 전체 샘플링 단계는 모든 수신 채널들(104_1 내지 104_K)에서 샘플링된 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)을 비교하기 위해 미리 설정된 업데이트 간격(T)마다 한 번씩 수행되므로, 현재 사용중인 현재 수신 채널들(RXS)보다 더 나은 다른 후보가 있다면, 이러한 더 나은 수신 채널(들)은 현재 수신 채널들(RXS)로 설정될 것이다. 본 출원에서, 각각의 펄스 반복주기(TPF) 동안, 광원(108)은 단 한 번만 구동된다; 본 실시예에서, 미리 설정된 업데이트 간격(T)은 1초보다 크며, 예컨대, 30초이며, 펄스 반복주기(TPF)의 간격은 밀리 초(millisecond) 레벨, 예를 들어, 수 밀리 초이다; 따라서, 미리 설정된 업데이트 간격(T)는 펄스 반복주기(TPF)보다 훨씬 크다.
도 2는 본 출원의 실시예들에 따른 생물학적 특성 검출 장치의 동작 절차를 나타내는 흐름도이다. 단계 202에서, 부분 샘플링 단계에서, 제어기(106)는 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 샘플링 작업(SP)을 동시에 수행하기 위해, K개의 수신 채널들(104_1 내지 104_K)의 J개의 전류 수신 채널들(RXS)을 제어하여, 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 J개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)을 생성한다. 이 단계에서, 현재 수신 채널들(RXS) 이외의 K-J개의 수신 채널들은 샘플링 작업(SP)을 수행하지 않을 것이다; 즉, 각 펄스 반복주기(TPF) 동안, 동시 샘플링 작업(SP)은 한 번만 수행될 것이다; 다시 말해, 각 펄스 반복주기(TPF) 동안, 광원(108)은 단 한 번만 조사될 것이다.
본 실시예에서, 단계 202의 지속 시간이 미리 설정된 업데이트 간격(T) 동안 지속되면, 생물학적 특성 검출 장치(100)는 전체 샘플링 단계, 즉 단계 204에 진입하여, 제어기(106)가 모든 K개의 수신 채널들(104_1 내지 104_K)이 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 샘플링 작업을 동시에 수행하도록 제어하여, K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)을 생성한다. 전체 샘플링 단계는 M번의 펄스 반복주기(TPF) 동안 지속될 것이며, 여기서 M은 1보다 큰 정수이다. 따라서, M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)에 따라 K개의 수신 채널들로부터 어떤 J개의 수신 채널들을 전류 수신 채널들(RXS)로서 선택될지를 결정하기 위한 단계 206에서 사용될 수 있는 충분한 생물학적 특성 샘플링 결과들이 수집되고, 그리고 나서 단계 202로 돌아간다. 전체 샘플링 단계의 M번의 펄스 반복주기(TPF) 동안 그리고 전류 수신 채널들(RXS)이 결정되고 업데이트되기 전에, 제어기(106)는 여전히 이전의 현재 수신 채널들(RXS)의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)를 사용한다는 점을 주의해야 한다.
구체적으로, 206 단계에서, 제어기(106)는 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)에 따라 K개의 수신 채널들(104_1 내지 104_K)에 대응하는 K개의 품질 인자들(FOM)을 생성할 수 있고, K개의 품질 인자들(FOM)에 따라 현재 수신 채널들(RXS)을 결정할 수 있다. 본 출원에서, 품질 인자(FOM)는 임의의 자체 정의 인자일 수 있다; 일 실시예에서, 제어기(106)는 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)의 AC 성분에 대한 DC 성분의 비율에 따라, K개의 품질 인자들(FOM)을 생성한다. 추가 실시예에서, 제어기(106)는 특정 주파수 대역에서 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)의 신호 강도에 따라, K개의 품질 인자들(FOM)을 생성한다. 또 다른 실시예에서, 제어기(106)는 중력 감지 신호(G)를 추가로 수신하고 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR) 및 중력 감지 신호(G)에 따라 K개의 품질 인자들(FOM)을 생성한다.
각 펄스 반복주기(TPF) 동안 복수의 광전 변환기들을 교대로 샘플링하여, 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 광원을 여러 번 구동하는 기존의 접근법과 비교하면, 본 출원에 따른 광학 특성 검출 장치(100)는 각 펄스 반복주기(TPF) 동안 한 번 구동 된다; 따라서, 본 출원의 실시예는 더 많은 전력을 절약할 수 있다. 또한, 모든 광전 변환기들이 병렬로 연결되고 함께 샘플링되는 기존의 다른 접근 방식과 비교하면, 본 출원에 따른 생물학적 특성 검출 장치(100)는 모든 광전 변환기를 복수의 세트들로 분할하고 광전 변환기들의 복수의 세트들에 대응하는 수신 채널의 수량을 증가시킨다; 이러한 방식에서, 모든 광전 변환기들을 병렬로 연결하는 대신 광전 변환기들을 동일한 세트로 분할하며, 그래서 동적 범위 사양에 미치는 영향이 적고 기생 커패시턴스 영향이 적다. 또한, 전체 샘플링 단계의 M번의 펄스 반복주기들(TPF) 동안에도, 전류 수신 채널들(RXS)이 결정되고 업데이트되기 전에, 제어기(106)는 여전히 이전의 전류 수신 채널들(RXS)로부터의 생물학적 특성 샘플링 결과들(DR)을 사용하고, 따라서, 측정 생체 특성 검출 장치(100)에 의해 수행되는 심박수 및 심장/혈액 산소 레벨의 측정이 중단되지 않는다.
본 출원에 따른 PPG 회로(103)는 칩(32)을 이용하여 구현될 수 있으며, 칩(32)은 다양한 공정을 사용하여 구현된 반도체 칩일 수 있으며, N개의 광전 변환기들 및 광원(108)이 PPG 회로가 있는 칩(32)의 외부에 배치된다. 그러나, 본 출원은 이에 제한되지 않는다; 일부 실시예에서, N개의 광전 변환기들 및/또는 광원(108)은 PPG 회로가 있는 칩(32)에 또한 배치될 수 있다.
도 3은 본 출원의 실시예들에 따른 전자 장치(30)에 적용된 생체 특성 검출 장치(100)를 포함하는 칩(32)을 나타내는 개략도이다. 도 3을 참조하면, 전자 장치(30)는 칩(32)을 포함한다. 전자 장치(30)는 예를 들어, 시계, 목걸이, 또는 임의의 다른 스마트 웨어러블 장치와 같은 웨어러블 전자 장치일 수 있다. 전자 장치(30)는 또한, 스마트폰, 디지털 개인용 어시스턴트, 휴대용 컴퓨팅 시스템, 또는 태블릿 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자 장치일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 출원에 따른 생체 특성 검출 장치(100)와 관련 칩(32), 및 전자 장치(30)는 복수의 수신 채널들을 사용하여 전체 전력 소비를 약간 증가시킬 뿐 동시에 생물학적 특성을 감지할 때 복수의 광전 변환기들을 사용하여 생물학적 특성 감지 장치의 정확도를 크게 향상시킨다.
전술한 내용은 본 출원의 일부 바람직한 실시예를 개시할 뿐이며 본 출원의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 본 출원은 당업자에 의해 다양한 변경 및 변형이 행해질 수 있다. 본 개시의 사상 및 원리 내에서 이루어진 임의의 수정, 동등한 대체, 개선 등은 본 출원의 범위 내에 포함되어야 한다.
100: 생물학적 특성 검출 장치 101: 피검체
102: 송신 채널 103: PPG 회로
104_1 내지 104_K: 수신 채널들 106: 제어기
108: 광원 110_1 내지 110_K: 광전 변환기 세트들
112: 광원 드라이버 114_1: 전류-전압 변환기
116: 디지털-아날로그 변환기 118_1: 아날로그-디지털 변환기
30: 전자 장치 32: 칩

Claims (21)

  1. 피검체의 생물학적 특성을 감지하기 위해, 광원 및 N 개(여기서, N은 1 이상의 정수)의 광전 변환기들을 제어하도록 구성되는 광체적변동파형(photoplethysmogram: PPG) 회로에 있어서,
    펄스 반복주기 동안 발광 동작을 수행하기 위하여 광원을 제어하도록 구성된 송신 채널;
    K개의 광전 변환기 세트들로 분할되는 상기 N개의 상기 광전 변환기들에서, 상기 K개의 광전 변환기 세트들에 각각 대응되는 K개(여기서 K는 1이상의 정수)의 수신 채널들; 및
    상기 PPG 회로가 부분 샘플링 단계 또는 전체 샘플링 단계에서 작동하기 하도록 제어하도록 구성되는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기가 상기 PPG 회로가 상기 부분 샘플링 단계에서 작동하도록 제어할 때, 상기 제어기는 상기 샘플링 동작을 수행하기 위하여 수신된 광을 감지하기 위해, 상기 K개의 수신 채널들 중에서 J개의 수신 채널들을 전류 수신 채널들로서 활성화하고, 상기 J개의 수신 채널들에 대응하는 상기 K개의 광전 변환기 세트들 중에서 J개의 광전 변환기 세트들을 활성화하여, 상기 각 펄스 반복 주기 동안 J개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하되, 여기에서, J는 K보다 작으며; 그리고 상기 제어기가 상기 PPG 회로가 상기 전체샘플링 단계에서 작동하도록 제어할 때, 상기 제어기는 상기 샘플링 동작을 수행하기 위하여 수신된 광을 감지하기 위하여, 상기 K개의 수신 채널들의 모든 수신 채널들을 활성화하고 상기 K개의 광전 변환기 세트들 모두를 활성화하여, 상기 각 펄스 반복 주기 동안 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하며, 상기 K개의 수신 채널들로부터, 상기 전체 샘플링 단계의 각 펄스 반복주기 동안 생성된 상기 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 다음 부분 샘플링 단계 동안 활성화될 현재 수신 채널들로서 J개의 수신 채널들을 재선택하는 PPG 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 채널들 각각은 N/K개의 광전 변환기들에 대응하고, 상기 N/K개의 광전 변환기들은 병렬로 연결되는 PPG 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 PPG 회로를 미리 설정된 업데이트 간격마다 상기 전체 샘플링 단계에서 동작하도록 제어하고, 상기 미리 설정된 업데이트 간격은 상기 펄스 반복주기 보다 큰 PPG 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, J는 1 인 PPG 회로.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전체 샘플링 단계의 기간은 M 번의 펄스 반복주기를 포함하고, 여기서 M은 1이상의 정수인 PPG 회로.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 상기 전류 수신 채널들을 결정하는 PPG 회로.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 상기 K개의 수신 채널들에 대응하는 K개의 품질 인자들을 생성하고, 상기 K개의 품질 인자들에 따라 상기 현재 수신 채널들을 결정하는 PPG 회로.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들의 AC 성분에 대한 DC 성분의 비율에 따라 상기 K개의 품질 인자들을 생성하거나; 또는 상기 제어기가 특정 주파수 대역에서 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들의 신호 강도에 따라 상기 K개의 품질 인자들을 생성하거나; 또는 상기 제어기는 중력 감지 신호를 더 수신하고 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들 및 상기 중력 감지 신호에 따라 상기 K개의 품질 인자들을 생성하는 PPG 회로.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전체 샘플링 단계 이외의 주기들에서, 상기 K개의 수신 채널의 상기 현재 수신 채널 이외의 상기 K-J개의 수신 채널들은 상기 샘플링 동작을 수행하지 않는 PPG 회로.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 송신 채널은:
    상기 광원을 구동하도록 구성된 광원 드라이버; 및
    상기 광원 드라이버 및 상기 제어기 사이에 결합된 디지털-아날로그 변환기를 포함하는 PPG 회로.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 수신 채널은:
    전류를 전압으로 변환하도록 구성된 전류-전압 변환기; 및
    상기 전류-전압 변환기 및 상기 제어기 사이에 결합된 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 PPG 회로.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 PPG 회로; 및
    K개의 수신 채널들에 각각 결합된 K개의 광전 변환기 세트들을 포함하는 생물학적 특성 검출 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    전송 채널과 연결되는 광원을 더 포함하는 생물학적 특성 검출 장치.
  14. 피검체의 생물학적 특성을 감지하기 위해 광원 및 N개(여기서, N은 1 이상의 정수) 광전 변환기들을 제어하도록 구성되고, 상기 N개의 광전 변환기들을 광전 변환기 세트들을 K개 세트들로 분할하는 생물학적 특성 검출 방법에 있어서,
    각 펄스 반복주기 동안 상기 광원이 발광 동작만 수행하도록 제어하고;
    부분 샘플링 단계 동안, 동시에 샘플링 동작을 수행하기 위해 수신된 광을 감지하기 위해, 상기 K개의 광전 변환기 세트들 중에서 J개의 광전 변환기 세트들을 활성화하고, 상기 각 펄스 반복주기 동안 상기 활성화된 J개의 광전 변환기 세트들을 통해 J개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하되, 여기에서 J는 K보다 작으며; 및
    전체 샘플링 단계 동안, 상기 샘플링 동작을 수행하기 위해 수신된 광을 동시에 감지하기 위하여 상기 K개의 광전 변환기 세트들 모두를 활성화하여, 각 상기 펄스 반복주기 동안 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들을 생성하고, 상기 K 수신 채널들로부터, 상기 전체 샘플링 단계의 각 펄스 반복주기 동안 생성된 상기 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 다음 부분 샘플링 단계 동안 활성화될 현재 수신 채널들로서 J개의 수신 채널들을 재선택하는 것을 포함하는 생물학적 특성 검출 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 K개의 광전 변환기들 세트들 각각은 N/K개의 광전 변환기들에 대응하고, 상기 N/K개의 광전 변환기들은 병렬로 연결되는 생물학적 특성 검출 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    미리 설정된 업데이트 간격마다 상기 전체 샘플링 단계에 진입하는 것을 더 포함하되, 상기 미리 설정된 업데이트 간격은 상기 펄스 반복주기보다 큰 생물학적 특성 검출 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, J가 1 인 생물학적 특성 검출 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 전체 샘플링 단계의 기간은 M 번의 펄스 반복주기들을 포함하고, 여기서 M은 1이상의 정수인 생물학적 특성 검출 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 M*K개의 생체 특성 샘플링 결과들에 따라 상기 현재 수신 채널들을 결정하는 생체 특성 검출 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 K개의 광전 변환기 세트들로부터, 상기 전체 샘플링 단계의 각 펄스 반복주기 동안 생성된 상기 K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 상기 다음 부분 샘플링 단계 동안 활성화될 상기 현재 수신 채널들로서 J개의 수신 채널들을 재선택하는 것은,
    상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 K개의 품질 인자들을 생성하고, 상기 K개의 광전 변환기 세트들로부터, 상기 K개의 품질 인자들에 따라 상기 다음 부분 샘플링 단계 동안 활성화될 상기 J개의 광전 변환기 세트들을 재선택하는 것을 포함하는 생체 특성 검출 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들에 따라 상기 K개의 품질 인자들을 생성하는 단계는,
    상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들의 AC 성분에 대한 DC 성분의 비율에 따라 상기 K개의 품질 인자들을 생성하고; 또는 특정 주파수 대역에서 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들의 신호 강도에 따라 상기 K개의 품질 인자들을 생성하고; 또는 상기 M*K개의 생물학적 특성 샘플링 결과들 및 중력 감지 신호에 따라 상기 K개의 품질 인자들을 생성하는 것을 포함하는 생체 특성 검출 방법.
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