KR20210081998A - 생체 신호를 처리하기 위한 방법, 이를 위한 착탈식 웨어러블 전자 장치 및 저장 매체 - Google Patents

생체 신호를 처리하기 위한 방법, 이를 위한 착탈식 웨어러블 전자 장치 및 저장 매체 Download PDF

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Abstract

웨어러블 전자 장치는, 복수의 전극들을 포함하는 적어도 하나의 센서, 상기 적어도 하나의 센서와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결된 메모리를 포함하며, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합이 감지되면, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하도록 구성된 인스트럭션들을 저장할 수 있다. 다른 실시 예가 가능하다.

Description

생체 신호를 처리하기 위한 방법, 이를 위한 착탈식 웨어러블 전자 장치 및 저장 매체{METHOD FOR PROCESSING BIOMETRIC SIGNAL, DETACHABLE WEARABLE ELECTRONIC DEVICE AND STORAGE MEDIUM THEREFOR}
다양한 실시 예는 생체 신호를 처리하기 위한 방법, 이를 위한 착탈식 웨어러블 전자 장치 및 저장 매체에 관한 것이다.
최근 스마트 폰, 태블릿 PC, 웨어러블 전자 장치와 같은 휴대가 용이한 전자 장치의 사용이 증가하고 있으며, 전자 기술의 발전에 따라 생체 신호를 측정하는 기술 또한 발전하고 있다. 특히, 웨어러블 전자 장치와 같이 일상적으로 사용자가 착용하는 전자 장치를 통해 사용자의 생체 신호를 연속적으로 측정하는 기술이 개발되고 있다. 상기와 같은 전자 장치는 사용자의 생체 신호를 센싱할 수 있는 다양한 센서들을 포함할 수 있으며, 다양한 센서들을 통해 건강 관리를 위한 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호의 종류에는 대표적으로, 심전도(ECG: electrocardiography), 근전도(EMG: electromyogram)와 같은 전기적 신호로 이루어진 신호가 있고, 물리적 신호로 이루어진 혈압, 체온, 광용적맥파(PPG: photoplethysmogram)가 있으며, 조성물 관련 신호로 이루어진 혈당량, 산소포화도, 체성분이 있으며, 이와 같이 생체 신호는 다양한 형태의 신호로 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같은 생체 신호 중 심전도와 같은 전기적 신호로 나타나는 신호는 신체의 표면에 접촉된 전극을 통하여 검출되는 신호이기 때문에 심전도를 정확하게 주기적으로 측정하기 위해서는 신체에 접촉되는 전극을 정확하게 배치하고 부착하는 것이 중요할 수 있다. 이러한 심전도 측정 수단 중의 하나인 홀터 심전계는 24시간 내지 72시간 정도를 착용하면서 모든 심전도 신호를 모니터링할 수 있다.
반면, 현재 웨어러블 전자 장치의 경우에는 양팔에 의해 형성되는 제1 리드(lead Ⅰ)만 측정할 수 있기 때문에, 이러한 제1 리드의 심전도 신호만으로는 빈맥과 서맥, 부정맥에서도 심방세동 정도만 검출이 가능한 한계가 있는 실정이다. 또한, 특정 증상들이 일시적으로 나타나는 경우가 있음에도 불구하고 현재 웨어러블 전자 장치의 경우에는 짧은 시간 동안 한 번씩 측정이 이루어지기 때문에 불규칙한 심방 활동과 같은 특정 증상에 대한 검출을 놓칠 수도 있다.
또한 웨어러블 전자 장치의 경우에는 예컨대, 사용자의 손목에 착용된 상태로만 생체 신호를 측정할 수 있으며, 접촉되는 전극의 접촉 상태에 따라 생체 신호의 획득에 있어 불안정할 수 있으며, 이로 인해 지속적인 심전도 관리에 정확도와 신뢰도가 떨어질 수 있다. 따라서 신체 부위에 정밀하게 밀착되지 않아 발생하는 오류를 방지하면서도 측정 정확도를 높일 필요성이 있다.
웨어러블 전자 장치는, 복수의 전극들을 포함하는 적어도 하나의 센서, 상기 적어도 하나의 센서와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결된 메모리를 포함하며, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합이 감지되면, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하도록 구성된 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
웨어러블 전자 장치에서 생체 신호를 처리하기 위한 방법은, 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작 및 상기 결합 감지에 대응하여, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하는 동작을 포함할 수 있다.
명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작 및 상기 결합 감지에 대응하여, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치가 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 착탈 가능하게 구성됨으로써 결합 상태를 안정적으로 유지할 수 있어, 생체 신호 측정의 정확도를 높일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 착탈식 측정 모듈 및 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리와 웨어러블 전자 장치가 통신 연결됨으로써, 양팔에 의해 형성되는 제1 리드(lead Ⅰ) 이외에 제2, 3 리드와 같이 더 많은 데이터를 모니터링할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치는 외부 액세서리를 활용하여 생체 신호 측정의 정확도와 신뢰도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 다양한 센서들을 이용하여 혈압, 수면 무호흡과 같이 특성이 다양한 생체 신호를 측정할 수 있어, 별도의 의료용 기기 구매에 대한 비용을 절감할 수도 있다.
도 1a는 다양한 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블럭도이다.
도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 전면 사시도이다.
도 1c는 도 1b의 전자 장치의 후면 사시도이다.
도 1d는 도 1b의 전자 장치의 분리 사시도이다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 사용자 신체에 배치된 전극에 따라 얻어지는 신호들을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다양한 실시 예에 따른 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리와 착탈식 웨어러블 전자 장치에 대한 분리 사시도이다.
도 4a는 다양한 실시 예에 따른 착탈식 측정 모듈 및 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 웨어러블 전자 장치가 결합되는 사시도이다.
도 4b는 다양한 실시 예에 따른 착탈식 측정 모듈 및 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 대한 분리 사시도이다.
도 4c는 다양한 실시 예에 따른 착탈식 측정 모듈 및 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 대한 결합 사시도이다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 내부 블록 구성도이다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 외부 액세서리의 내부 블록 구성도이다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 생체 신호를 처리하기 위한 웨어러블 전자 장치에서의 동작 흐름도이다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치가 외부 액세서리에 결합된 상태에서의 전극 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치가 외부 액세서리와 통신 연결된 상태에서의 전극 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치와 외부 액세서리 간에 송수신되는 신호에 대응하는 동작 흐름도이다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른 전극 조합 선택에 따른 데이터 획득 과정을 보여주는 도면이다.
도 12는 다양한 실시 예에 따른 PPG 신호 측정을 위한 구조도이다.
도 13은 다양한 실시 예에 따른 ECG 신호 및 PPG 신호를 이용한 PTT 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 다양한 실시 예에 따른 생체 신호 측정을 위한 웨어러블 전자 장치와 외부 액세서리를 포함하는 전체 시스템의 구성을 상세히 도시한 도면이다.
도 15는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치에서의 예시적인 사용자 인터페이스를 나타낸 도면이다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미를 가지는 것으로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1a는, 다양한 실시 예에 따른, 네트워크 환경(100a) 내의 전자 장치(101)의 블럭도이다. 도 1a를 참조하면, 네트워크 환경(100a)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 장치(150), 음향 출력 장치(155), 표시 장치(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(160) 또는 카메라 모듈(180))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성 요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(176)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(160)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 로드하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(123)은 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 프로세서(120) 또는 센서모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 장치(150)는, 전자 장치(101)의 구성 요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(150)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(155)는 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(155)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 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(160)는 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(160)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 표시 장치(160)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(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 장치(150)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102)(예: 스피커 또는 헤드폰))를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)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 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)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(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)은, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)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 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association) 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(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(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(197)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 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 전자 장치(102, 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(102, 104, or 108) 중 하나 이상의 외부 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)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(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)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.
도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 전자 장치의 전면의 사시도(100b)이고, 도 1c는 도 1b의 전자 장치의 후면의 사시도(100c)이다.
도 1b 및 도 1c를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(101b, 예: 도 1a의 전자 장치(101))는, 제1 면(또는 전면)(110A), 제2 면(또는 후면)(110B), 및 제1 면(110A) 및 제2 면(110B) 사이의 공간을 둘러싸는 측면(110C)을 포함하는 하우징(110a)과, 상기 하우징(110a)의 적어도 일부에 연결되고 상기 전자 장치(101b)를 사용자의 신체 일부(예: 손목, 발목 등)에 탈착 가능하게 결착하도록 구성된 착용 부재(150a, 160a)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예(미도시)에서는, 하우징은, 도 1b 및 도 1c의 제1 면(110A), 제2 면(110B) 및 측면(110C)들 중 일부를 형성하는 구조를 지칭할 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 면(110A)은 적어도 일부분이 실질적으로 투명한 전면 플레이트(112a)(예: 다양한 코팅 레이어들을 포함하는 글라스 플레이트, 또는 폴리머 플레이트)에 의하여 형성될 수 있다. 제2 면(110B)은 실질적으로 불투명한 후면 플레이트(107a)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시 예에서, 전자 장치(101b)가 제2 면(110B)에 배치된 센서 모듈(165)을 포함할 때, 후면 플레이트(107a)는 적어도 부분적으로 투명한 영역을 포함할 수 있다. 상기 후면 플레이트(107a)는, 예를 들어, 코팅 또는 착색된 유리, 세라믹, 폴리머, 금속(예: 알루미늄, 스테인레스 스틸(STS), 또는 마그네슘), 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 형성될 수 있다. 상기 측면(110C)은, 전면 플레이트(112a) 및 후면 플레이트(107a)와 결합하며, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 측면 베젤 구조(또는 "측면 부재")(106a)에 의하여 형성될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 후면 플레이트(107a) 및 측면 베젤 구조(106a)는 일체로 형성되고 동일한 물질(예: 알루미늄과 같은 금속 물질)을 포함할 수 있다. 상기 착용 부재(150a, 160a)는 다양한 재질 및 형태로 형성될 수 있다. 직조물, 가죽, 러버, 우레탄, 금속, 세라믹, 또는 상기 물질들 중 적어도 둘의 조합에 의하여 일체형 및 복수의 단위 링크가 서로 유동 가능하도록 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101b)는, 디스플레이(120a), 오디오 모듈(105a, 108a), 센서 모듈(165), 키 입력 장치(102a, 103a, 104a) 및 커넥터 홀(109a) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101b)는, 구성요소들 중 적어도 하나(예: 키 입력 장치(102a, 103a, 104a), 커넥터 홀(109a), 또는 센서 모듈(165))를 생략하거나 다른 구성요소를 추가적으로 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101b)는 생체 신호 측정을 위한 복수의 전극들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 전극들 중 적어도 하나의 전극은 키 입력 장치(102a, 103a 또는 104a)의 위치, 베젤(106a)의 위치, 디스플레이(120a) 또는 하우징(110a)의 위치 중 적어도 하나의 위치에 배치될 수 있다. 상기 키 입력 장치 중 휠 키(102a)는 로터리 베젤을 포함할 수 있다. 디스플레이(120a)는, 예를 들어, 전면 플레이트(112a)의 상당 부분을 통하여 노출될 수 있다. 디스플레이(120a)의 형태는, 상기 전면 플레이트(112a)의 형태에 대응하는 형태일 수 있으며, 원형, 타원형, 또는 다각형과 같은 다양한 형태일 수 있다. 디스플레이(120a)는, 터치 감지 회로, 터치의 세기(압력)를 측정할 수 있는 압력 센서, 및/또는 지문 센서와 결합되거나 인접하여 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 디스플레이(120a)는 생체 신호 측정을 위한 복수의 전극들 중 생체 신호 측정을 위한 적어도 하나의 투명 전극을 포함할 수 있다.
오디오 모듈(105a, 108a)은, 마이크 홀(105a) 및 스피커 홀(108a)을 포함할 수 있다. 마이크 홀(105a)은 외부의 소리를 획득하기 위한 마이크가 내부에 배치될 수 있고, 어떤 실시예에서는 소리의 방향을 감지할 수 있도록 복수개의 마이크가 배치될 수 있다. 스피커 홀(108a)은, 외부 스피커 및 통화용 리시버로 사용할 수 있다. 어떤 실시예에서는 스피커 홀 없이 스피커가 포함될 수 있다(예: 피에조 스피커).
센서 모듈(165)은, 전자 장치(101b)의 내부의 작동 상태, 또는 외부의 환경 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 센서 모듈(165)은, 예를 들어, 상기 하우징(110a)의 제2 면(110B)에 배치된 생체 센서 모듈(165)(예: HRM 센서)은 심전도 측정을 위해 적어도 두 개의 전극들(a1, a2)을 포함하는 ECG센서(165a) 및 심박수 측정을 위한 PPG 센서(165b)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101b)는, 도시되지 않은 센서 모듈, 예를 들어, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
키 입력 장치(102a, 103a, 104a)는, 하우징(110a)의 제1 면(110A)에 배치되고 적어도 하나의 방향으로 회전 가능한 휠 키(102a), 및/또는 하우징(110a)의 측면(110C)에 배치된 사이드 키 버튼(103a, 104a)을 포함할 수 있다. 휠 키(102a)는 전면 플레이트(112a)의 형태에 대응하는 형태일 수 있다. 다른 실시예에서는, 전자 장치(101b)는 상기 언급된 키 입력 장치(102a, 103a, 104a)들 중 일부 또는 전부를 포함하지 않을 수 있고 포함되지 않은 키 입력 장치(102a, 103a, 104a)는 디스플레이(120a) 상에 소프트 키와 같은 다른 형태로 구현될 수 있다. 커넥터 홀(109a)은, 외부 전자 장치와 전력 및/또는 데이터를 송수신하기 위한 커넥터(예를 들어, USB 커넥터)를 수용할 수 있고, 외부 전자 장치와 오디오 신호를 송수신하기 위한 커넥터를 수용할 수 있는 다른 커넥터 홀(미도시))을 포함할 수 있다. 전자 장치(101b)는, 예를 들면, 커넥터 홀(109a)의 적어도 일부를 덮고, 커넥터 홀에 대한 외부 이물질의 유입을 차단하는 커넥터 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다.
착용 부재(150a, 160a)는 락킹 부재(151a, 161a)를 이용하여 하우징(110a)의 적어도 일부 영역에 탈착 가능하도록 결착될 수 있다. 락킹 부재(151a, 161a)는 예를 들면, 포고 핀(pogo pin)과 같은 결속용 부품을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라 착용 부재(150a, 160a)에 형성된 돌기 또는 홈(protrusion(s) or recess(es))으로 대체될 수 있다. 예를 들어, 착용 부재(150a, 160a)는 하우징(110a)에 형성된 홈 또는 돌기에 맞물리는 방식으로 결합할 수 있다. 착용 부재(150a, 160a)는 고정 부재(152a), 고정 부재 체결 홀(153a), 밴드 가이드 부재(154a), 밴드 고정 고리(155a) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
고정 부재(152a)는 하우징(110a)과 착용 부재(150a, 160a)를 사용자의 신체 일부(예: 손목, 발목 등)에 고정시키도록 구성될 수 있다. 고정 부재 체결 홀(153a)은 고정 부재(152a)에 대응하여 하우징(110a)과 착용 부재(150a, 160a)를 사용자의 신체 일부에 고정시킬 수 있다. 밴드 가이드 부재(154a)는 고정 부재(152a)가 고정 부재 체결 홀(153a)과 체결 시 고정 부재(152a)의 움직임 범위를 제한하도록 구성됨으로써, 착용 부재(150a, 160a)가 사용자의 신체 일부에 밀착하여 결착되도록 할 수 있다. 밴드 고정 고리(155a)는 고정 부재(152a)와 고정 부재 체결 홀(153a)이 체결된 상태에서, 착용 부재(150a, 160a)의 움직임 범위를 제한할 수 있다.
도 1d는 도 1b의 전자 장치(101b)를 나타내는 분리 사시도(100c)이다.
도 1d를 참조하면, 전자 장치(101b, 예: 도 1a의 전자 장치(101))는, 측면 베젤 구조(210a), 휠 키(220a), 전면 플레이트(112a), 디스플레이(120a), 제1 안테나(250a), 제2 안테나(255a), 지지 부재(260a)(예: 브라켓), 배터리(270a), 인쇄 회로 기판(280a), 실링 부재(290a), 후면 플레이트(293a), 및 착용 부재(295a, 297a)를 포함할 수 있다. 전자 장치(101b)의 구성요소들 중 적어도 하나는, 도 1b, 또는 도 1c의 전자 장치(101b)의 구성요소들 중 적어도 하나와 동일, 또는 유사할 수 있으며, 중복되는 설명은 이하 생략한다. 지지 부재(260a)는, 전자 장치(101b) 내부에 배치되어 측면 베젤 구조(210a)와 연결될 수 있거나, 상기 측면 베젤 구조(210a)와 일체로 형성될 수 있다. 지지 부재(260a)는, 예를 들어, 금속 재질 및/또는 비금속 (예: 폴리머) 재질로 형성될 수 있다. 지지 부재(260a)는, 일면에 디스플레이(120a)가 결합되고 타면에 인쇄 회로 기판(280a)이 결합될 수 있다. 인쇄 회로 기판(280a)에는, 프로세서, 메모리, 및/또는 인터페이스가 장착될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, GPU(graphic processing unit), 어플리케이션 프로세서 센서 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
메모리는, 예를 들어, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 인터페이스는, 예를 들어, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스), SD카드 인터페이스, 및/또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다. 인터페이스는, 예를 들어, 전자 장치(101b)를 외부 전자 장치와 전기적 또는 물리적으로 연결시킬 수 있으며, USB 커넥터, SD 카드/MMC 커넥터, 또는 오디오 커넥터를 포함할 수 있다.
배터리(270a)는, 전자 장치(101b)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 배터리(270a)의 적어도 일부는, 예를 들어, 인쇄 회로 기판(280a)과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 배터리(270a)는 전자 장치(101b) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(101b)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.
제1 안테나(250a)는 디스플레이(120a)와 지지 부재(260a) 사이에 배치될 수 있다. 제1 안테나(250a)는, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 제1 안테나(250a)는, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신 할 수 있고, 근거리 통신 신호 또는 결제 데이터를 포함하는 자기-기반 신호를 송출할 수 있다. 다른 실시예에서는, 측면 베젤 구조(210a) 및/또는 상기 지지 부재(260a)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다.
제2 회로 기판(255a)은 회로 기판(280a)과 후면 플레이트(293a) 사이에 배치될 수 있다. 제2 회로 기판(255a)은 안테나, 예를 들어, NFC(near field communication) 안테나, 무선 충전 안테나, 및/또는 MST(magnetic secure transmission) 안테나를 포함할 수 있다. 제2 회로 기판(255a)은, 예를 들어, 외부 장치와 근거리 통신을 하거나, 충전에 필요한 전력을 무선으로 송수신 할 수 있고, 근거리 통신 신호 또는 결제 데이터를 포함하는 자기-기반 신호를 송출할 수 있다. 다른 실시예에서는, 측면 베젤 구조(210a) 및/또는 상기 후면 플레이트(293a)의 일부 또는 그 조합에 의하여 안테나 구조가 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치(101b)(예: 도 1b 및 도 1c의 전자 장치(101b))가 센서 모듈(예: 도 1b의 센서 모듈(165))을 포함할 때, 제2 회로 기판(255a)에 배치된 센서 회로 또는 제2 회로 기판(255a)과는 별도의 센서 소자(예: 광전 변환 소자(photoelectric conversion element)나 전극 패드)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(165)로서 제공되는 전자 부품이 회로 기판(280a)과 후면 플레이트(293a) 사이에 배치될 수 있다.
실링 부재(290a)는 측면 베젤 구조(210a)와 후면 플레이트(293a) 사이에 위치할 수 있다. 실링 부재(290a)는, 외부로부터 측면 베젤 구조(210a)와 후면 플레이트(293a)에 의해 둘러싸인 공간으로 유입되는 습기와 이물질을 차단하도록 구성될 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예에 따른 사용자 신체에 배치된 전극에 따라 얻어지는 신호들을 설명하기 위한 도면(200)이다.
도 2를 참조하면, 통상적으로 심전도 측정을 위한 전자 장치는 제1 리드(LeadⅠ)(205), 제2 리드(Lead Ⅱ)(210), 제3 리드(Lead Ⅲ)(215), aVF(argument voltage foot)(220), aVL(argument voltage left)(225), aVR(argument voltage right)(230)의 기록을 획득하기 위해 양쪽 팔과 양쪽 다리에 부착하는 4개의 전극을 포함하며, 리드 V1-V6의 기록을 얻기 위해 흉곽에 부착하는 6개의 전극을 포함할 수 있다.
리드는 두 전극 사이의 전압 차이가 심전도(ECG) 신호로 나타나는 것을 말하는데, 측정하는 전극 위치에 따라 제1 리드(LeadⅠ)(205), 제2 리드(Lead Ⅱ)(210), 제3 리드(Lead Ⅲ)(215)로 구분되고 심전도 신호의 모양도 다를 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 리드(205)는 심장을 기준으로 흉부의 우좌방향 또는 좌우 방향으로 얻어지는 신호이며, 제2 리드(210)는 흉부의 우측상단-하복부의 좌측 방향으로 얻어지는 신호이며, 제3 리드(215)는 흉부의 좌측 상단-하복부의 좌측 방향으로 얻어지는 신호일 수 있다.
예를 들어, 손목형 타입(예: 밴드, 워치)의 웨어러블 전자 장치의 경우에는 사용자 손목에 부착된 채로 측정이 이루어지기 때문에, 제1 리드의 심전도 신호를 얻을 수 있다. 하지만, 정확한 심전도 측정 결과를 얻기 위해서는 제1 리드 이외에 다른 리드의 심전도 신호를 얻을 필요가 있으며, 이는 지속적인 심전도 관리에 정확도를 높일 수 있는 방안일 수 있다. 이를 위해 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치는 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 착탈 가능하게 구성될 수 있다. 이에 따라 웨어러블 전자 장치는 상기 외부 액세서리와의 결합 시 상기 외부 액세서리와의 연결 단자들을 통해 전극 신호들을 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치는 상기 외부 액세서리가 부착 패드 이외에 통신 가능한 착탈식 측정 모듈을 포함하는 경우, 웨어러블 전자 장치는 상기 착탈식 측정 모듈과 결합 가능한 구조를 가질 수 있다. 상기 착탈식 측정 모듈과 결합된 상태에서 웨어러블 전자 장치는 상기 착탈식 측정 모듈과의 연결 단자를 통해서 전극 신호들을 획득할 수 있다. 이때, 웨어러블 전자 장치는 상기 외부 액세서리와 통신 연결될 수 있다. 이에 따라 웨어러블 전자 장치는 상기 착탈식 측정 모듈과의 통신 연결을 통해서 전극 조합에 따른 전극 신호들을 획득하기 위한 제어 신호를 전달할 수 있으며, 상기 제어 신호에 대응하여 상기 착탈식 측정 모듈의 연결 단자들을 통해서 상기 전극 조합에 따른 전극 신호들을 획득할 수 있다.
상기한 바와 같은 외부 액세서리는 웨어러블 전자 장치와 결합되는 장치 또는 외부 액세서리에 포함된 착탈식 측정 모듈을 통해 웨어러블 전자 장치와 결합되는 장치일 수 있다. 여기서, 외부 액세서리는 웨어러블 전자 장치로 전극 신호들을 제공할 수 있는 외부 장치를 의미할 수 있으며, 외부 장치, 외부 전자 장치, 생체 신호 측정 장치라고 칭할 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예에 따른 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리와 착탈식 웨어러블 전자 장치에 대한 분리 사시도(300)이다.
도 3을 참조하면, 웨어러블 전자 장치(301)(예: 도 1a의 전자 장치(101))는, 외부 액세서리(310)에 착탈 가능한 구조를 가질 수 있다. 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 착용 부재(예: 도 1b의 착용 부재(150a, 160a))와의 결합이 해제된 후 외부 액세서리(310)와 결합될 수 있도록 하는 측면 베젤 구조를 가질 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 외부 액세서리(310)는 부착 패드(302)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 부착 패드(302)는 상기 웨어러블 전자 장치(301)를 사용자의 신체에 부착할 수 있는 수단을 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 부착 패드(302)는, 부착력이나 오염, 감염과 같은 위생 문제를 고려하여, 사용자 신체에 부착되는 횟수가 제한될 수 있으며, 진료 기관에서는 1회 사용을 원칙으로 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 결합 구조에 의해 상기 외부 액세서리(310)와 결합할 수 있지만, 예를 들어, 자기력(magnetic force)에 의해서도 결합할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 웨어러블 전자 장치(301)와의 결합 시 웨어러블 전자 장치(301)의 화면에 표시되는 사용자 인터페이스를 통해 사용자 선택을 수신함으로써 외부 액세서리(310)와 연결됨에 따라 외부 액세서리(310)와의 결합이 감지될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 상기 웨어러블 전자 장치(301)에 포함된 각 전극들이 상기 외부 액세서리(310)의 연결 단자와 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기와 같이 연결된 단자에 의한 신호 검출을 통해 결합을 감지할 수 있다. 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 상기 외부 액세서리(310)에 결합됨을 감지하는 구성은 상기한 바에 한정되지 않을 수 있다. 또한, 부착 횟수의 제한으로 상기 부착 패드(302)가 교체되더라도 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 새 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리(310)에 결합하여 사용될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 부착 패드(302)는 대체로, 유연한 시트로 제작된 패드 몸체(321)와, 상기 패드 몸체(321)의 일면에 제공된 결합 부재(323)를 포함할 수 있다. 상기 결합 부재(323)는 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 일부, 예를 들면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 저면을 감싸게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 결합 부재(323)는 대체로 상기 패드 몸체(321)의 일면에서 돌출된 원형의 울타리 형태를 가짐으로써, 상기 웨어러블 전자 장치(301)와의 결합을 안내하면서 일정 정도의 고정력을 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 정렬 키 구조를 포함함으로써, 상기 부착 패드(302)에 상기 웨어러블 전자 장치(301)이 결합하는 방향을 설정할 수 있다. 예컨대, 상기 부착 패드(302)에 대하여 일정 방향으로 정렬된 상태에서 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 상기 부착 패드(302), 예를 들면, 상기 결합 부재(323)와 안정적으로 결합할 수 있다. 일 실시 예에서, 이러한 정렬 키 구조는 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 저면에서 돌출된 제1 정렬 키(first aligning key)와, 상기 결합 부재(323) 내에서 함몰된 형상의 제2 정렬 키의 조합으로 이루어질 수 있다. 상기와 같은 정렬 키 구조는 그 형상과 위치가 다양하게 설계될 수 있으며, 설계된 방향으로 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 상기 외부 액세서리(310)와 결합하도록 안내할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 패드 몸체(321)의 다른 면, 예를 들어, 상기 결합 부재(323)가 배치된 면의 반대 면에는 점착제가 도포될 수 있다. 예컨대, 상기 패드 몸체(321)의 다른 면, 예를 들면, 도 3에서는 가려져 보이지 않는 상기 패드 몸체(321)의 저면이 사용자의 신체에 부착될 수 있다. 사용자 신체에 부착됨에 있어, 상기 패드 몸체(321)는 유연한 시트로 제작됨과 아울러 신체 굴곡에 부합하도록 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 패드 몸체(321)는 그 재질이나 형상이 사용자 신체에 부착되기 용이하게 제작될 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 패드 몸체(321)에서 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 결합되는 영역, 예를 들어, 상기 결합 부재(323)는 일정 정도의 강성을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 패드 몸체(321)는 대체로 신체 굴곡에 대응하도록 유연하게 변형되면서, 상기 웨어러블 전자 장치(301)와의 결합 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 평면도로 볼 때, 상기 웨어러블 전자 장치(301) 또는 적어도 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 저면은 원 형상을 가질 수 있으나, 이외에 다각형과 같이 그 형상은 이에 한정되지 않을 수 있다. 상기와 같은 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 형상은 제한된 면적(예: 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 저면의 면적)에서 더 많은 수의 전극들(예: 생체신호 검출 또는 전기 신호 전달을 위한 전극)을 배치할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 생체 신호 검출에 있어, 전극이 신체에 닿는 면적이 넓을수록 측정의 정확도가 높아질 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극이 사용자의 신체에 접촉하고 있다면, 해당 전극들을 통해 생체 신호를 검출할 수 있다. 일 실시 예에서, 복수의 전극들이 각각 사용자 신체에 접촉하고 있다면, 임의로 선택된 2개의 전극을 리드로 설정할 수 있다. 예컨대, 3개의 전극이 생체 신호 측정에 이용된다면, 3쌍의 전극 조합(예: 제1 리드, 제2 리드, 제3 리드)이 가능하며, 각각의 전극 조합을 통해 생체 신호를 검출함으로써 검출된 생체 정보를 다양화하거나 또는 검출된 생체 정보의 정확도가 향상될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)에 배치된 전극들은 실질적으로 검출된 생체신호에 대응하는 전압 또는 전류 신호를 전달하는 경로를 제공할 수 있으며, 사용자 신체와 접촉하는 측정 전극(들)(311a, 312a, 313a)은 상기 부착 패드(예: 상기 패드 몸체(321)의 다른 면)에 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 측정 전극들(311a, 312a, 313a)은 상기 패드 몸체(321) 또는 상기 결합 부재(323)의 내부로 제공된 배선들을 통해 상기 웨어러블 전자 장치(301)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 패드 몸체(321)는 신체 굴곡에 대응하여 유연하게 변형될 수 있으므로, 측정 전극들(311a, 312a, 313a) 사이의 간격을 충분히 확보할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
상기와 같은 측정 전극들의 배치와, 상기 웨어러블 전자 장치(301)로의 전기적 연결 구조를 살펴보기 위해 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 전면(310A)과 후면(310B)을 살펴보기로 한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 후면(310B)에 생체 신호 측정을 위한 제1 전극(311)을 배치하고, 상기 제1 전극(311)과 동일한 면에 제1 전극(311)과 제3 전극(313)(예: 도 1b의 키 입력 장치(103a, 104a))에 전압을 인가하는 제2 전극(312)을 배치할 수 있다. 그리고, 웨어러블 전자 장치(301)가 착용된 손과 반대되는 손이 접촉될 수 있는 웨어러블 전자 장치(301)의 측면에 생체 신호 측정을 위한 상기 제3 전극(313)을 배치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 전극(313)은 웨어러블 전자 장치(301)의 측면에 돌출 형태로 배치될 수 있다. 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 상기 결합 부재(323)와 결합 시 제3 전극(313)은 상기 결합 부재(323)의 연결 단자(313b)와 접촉되어, 상기 연결 단자(313b)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 손가락을 갖다 댈 수 있도록 웨어러블 전자 장치(301)의 우측 측면에 제3 전극(313)이 배치될 수 있으며, 제3 전극(313)은 도 1b의 키 입력 장치(103a, 104a)에 매핑되도록 배치될 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 전극(313)은 웨어러블 전자 장치(301)의 디스플레이(예: 도 1b 및 도 1d의 디스플레이(120a))에 투명 전극으로 포함되어, 사용자의 생체의 제2 부위(예: 손가락)가 접촉될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 전극(313)은 웨어러블 전자 장치(301)의 베젤(예: 도 1b의 106a)에 배치되어 사용자의 생체의 제2 부위(예: 손가락)가 접촉될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 전극(313)은 웨어러블 전자 장치(301)에 베젤이 없는 경우 웨어러블 전자 장치(301)의 하우징(예: 도 1b의 하우징(110a))에 배치되어 사용자의 생체의 제2 부위(예: 손가락)가 접촉될 수 있다.
상기한 바와 같이 사용자의 손목에 웨어러블 전자 장치(301)가 착용되어 제1 전극(311)과 제2 전극(312)에 사용자의 생체의 제1부위(예: 손목)가 접촉된 상태에서, 사용자의 생체의 제2부위(예: 손가락)가 접촉될 수 있는 제3 전극(313)은 다양한 위치에 배치될 수 있다. 이에 따라 상기와 같은 제3 전극(313)과 연결 단자(313b)의 결합 구조는 그 형상과 위치가 다양하게 설계될 수 있다.
도 3에서는 상기 제1 전극(311)과 동일한 면(예: 후면)에 제2 전극(312)이 배치되며, 웨어러블 전자 장치(301)의 일 측면에 제3 전극(313)이 배치되는 경우를 예시하고 있으나, 배치 위치는 이에 한정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(301)의 전면과 후면 사이의 일 측면 즉, 웨어러블 전자 장치(301)의 하우징의 일부분(예: 테두리) 또는 테두리 전체가 동일한 재질(예: 금속 재질)로 이루어질 수 있는데, 동일한 재질로 이루어진 테두리의 일부분, 테두리 전체 중 어느 하나를 제3 전극(313)용으로 사용할 수도 있다. 또한 웨어러블 전자 장치(301)의 후면(310B)에 심박수 측정을 위한 PPG(photoplethysmography) 센서(315)가 장착될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 수용되는 공간 상에는 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 후면에 장착된 PPG 센서(315)와 상응하는 위치에 개구(325)가 형성될 수 있다. 상기 개구(325)는 홀이라고 지칭할 수 있으며, 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 PPG 센서(315)의 적어도 하나의 수광부와 적어도 하나의 발광부의 위치에 따라 격벽으로 분할된 구조를 가질 수 있으며, 이러한 격벽 구조는 PPG 신호를 측정하기 위한 통로로 이용될 수 있으며, 이러한 구조는 도 12에서 후술하기로 한다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 상기 외부 액세서리(310)의 상기 결합 부재(323)에 결합되었을 때, 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 제1 전극 내지 제3 전극(311, 312, 313)들은 상기 패드 몸체(321) 또는 상기 결합 부재(323)의 내부로 제공된 배선들 또는 연결 단자(311b, 312b, 313b)를 통해 부착 패드(302)에 포함된 전극들(311a, 312a, 313a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 상기 외부 액세서리(310)에 결합 시 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 제3 전극(313)과 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 결합 부재(323)의 내측면에 일정 부분만큼 배선 또는 연결 단자(313b)가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기와 같은 측정 전극들(311a, 312a, 313a)과 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 제1 전극 내지 제3 전극(311, 312, 313)들 간의 연결은 스위칭을 통해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1 리드(LeadⅠ), 제2 리드(Lead Ⅱ) 또는 제3 리드(Lead Ⅲ)의 생체 신호를 획득하기 위해 측정 전극들(311a, 312a, 313a) 중 적어도 2개의 조합과 상기 제1 전극 내지 제3 전극(311, 312, 313)들 중 적어도 2개의 조합이 연결될 수 있다. 상기와 같은 측정 전극들(311a, 312a, 313a)과 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 제1 전극 내지 제3 전극(311, 312, 313)들 간의 전기적 연결 구조 예컨대, MUX를 통한 연결 구조에 관해서는 후술하기로 한다.
도 4a는 다양한 실시 예에 따른 착탈식 측정 모듈 및 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 웨어러블 전자 장치가 결합되는 사시도(400a)이며, 도 4b는 다양한 실시 예에 따른 착탈식 측정 모듈 및 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 대한 분리 사시도(400b)이며, 도 4c는 다양한 실시 예에 따른 착탈식 측정 모듈 및 부착 패드를 포함하는 외부 액세서리에 대한 결합 사시도(400c)이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 외부 액세서리(410)는 착탈 가능하게 이루어진 하우징(예: 착탈식 측정 모듈(402))과 부착 패드(302)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(301)는 외부 액세서리(410)와의 결합 여부를 다양한 방식을 통해 식별할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부 액세서리(410)와의 결합 시 웨어러블 전자 장치(301) 화면 상에 상기 결합 여부가 표시될 수 있으며, 장착 방향을 가이드하는 내용이 표시될 수도 있다. 이에 따라 사용자는 상기 화면을 통해 전극들이 제대로 연결되었는지를 확인할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부 액세서리(410)의 전극들을 통한 웨어러블 전자 장치(301)에서의 신호 감지는, 외부 액세서리(410)가 사용자 신체에 안정적으로 부착되어 전기적으로 연결되었으며, 상기 외부 액세서리(410)와 결합되었음을 의미할 수 있다. 다르게는 웨어러블 전자 장치(301)는 예컨대, 후크, 결합 구조, 홈, 홀 센서와 같은 하드웨어적인 방식을 이용하여 상기 외부 액세서리(410)에 장착되도록 유도할 수 있다. 이와 같이 웨어러블 전자 장치(301)가 상기 외부 액세서리(410)와 정상적으로 결합되었는지 확인할 수 있는 방법은 소프트웨어적인 방법과 하드웨어적인 방법이 있을 수 있으며, 그 방법들은 상기한 바에 한정되지 않을 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 저면(bottom face), 예를 들어, 상기 부착 패드(302)와 마주보는 면이 대체로 평면을 이루고 있으며, 상면은 웨어러블 전자 장치(301)가 결합 가능한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 상면은 웨어러블 전자 장치(301)의 저면을 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 상면은 웨어러블 전자 장치(301)가 끼워지는 형태로 부착 패드(302)의 결합 부재(323)에서와 마찬가지로 웨어러블 전자 장치(301)의 저면을 둘러싸는 울타리 형태를 가지도록 형성될 수 있다.
다르게는 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 상면은 평면을 이룰 수도 있으며, 도 4b 및 도 4c에서와 같이 돔 형상(dome shape)으로도 형성될 수 있다. 예컨대, 착탈식 측정 모듈(402)은 내부 공간을 형성함으로써 프로세서, 통신 회로와 같은 구성부들을 수용할 수 있다. 이와 같이 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 상면 형태는 웨어러블 전자 장치(301) 이외에 다른 밴드 형태를 고려하여 다양하게 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 전원부의 스위치 장치를 조작하기 위한 조작부(420a)와, 빛이나 이미지 또는 음향을 외부로 출력하는 출력부(420b)를 포함할 수 있다. 상기 조작부(420a)와 상기 출력부(420b)는 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 상면에 배치됨으로써, 상기 착탈식 측정 모듈(402)이 상기 부착 패드(302)와 결합한 상태에서도 외부로 노출될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 상기 외부 액세서리(310)의 상기 결합 부재(323)에 결합되었을 때, 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 부착 패드(302)에 포함된 전극들(311a, 312a, 313a)와 전기적으로 연결될 수 있는 연결 단자들(411a, 412b, 413a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 상기 결합 부재(323)의 내부로 제공된 연결 단자(313b)에 상응하는 위치에 연결 단자(413a)를 포함할 수 있으며, 마찬가지로 상기 패드 몸체(321) 또는 상기 결합 부재(323)의 내부로 제공된 배선들 또는 연결 단자(311b, 312b)에 대응하는 위치에 연결 단자들(411a, 412b)을 더 포함할 수 있다. 또한, 착탈식 측정 모듈(402)의 연결 단자들(411a, 412b, 413a) 각각은 웨어러블 전자 장치(301)의 외부로 노출되도록 배치된 전극들(예: 도 3의 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313)) 각각과 전기적으로 접촉 또는 연결될 수 있다. 이러한 각각 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 연결 단자들(411a, 412b, 413a)을 통해 웨어러블 전자 장치(301)와 상기 착탈식 측정 모듈(402)과의 결합을 식별할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 상기 부착 패드(302)에 포함된 사용자 신체와 접촉하는 측정 전극(들)(311a, 312a, 313a)로부터 실질적으로 검출된 생체 신호에 대응하는 전압 또는 전류 신호를 상기 웨어러블 전자 장치(301)로 전달하는 역할을 할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 복수의 전극들(311a, 312a, 313a)이 사용자 신체에 접촉하고 있다면, 적어도 2개의 전극을 리드로 선택할 수 있다. 이러한 측정 전극들의 조합은 순차적으로 선택될 수 있으며, 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 통신 회로를 통해 웨어러블 전자 장치(301)로 상기 측정 전극들을 이용하여 검출되는 신호를 전송할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 내부에 있는 배터리로 동작하거나 웨어러블 전자 장치(301)로부터 전력을 전달받아 동작할 수도 있다.
도 5는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 개략적인 블록도(500)이다.
도 5를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(501)는 센서 모듈(576), 생체 신호 처리부(510), 프로세서(520), 메모리(530), 디스플레이(560) 및 통신 회로(590)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 센서 모듈(576)은 복수의 센서들(511 내지 515)을 포함하며, 상기 생체 신호 처리부(510)는 복수의 센서들(511 내지 515)로부터 서로 다른 생체 신호를 획득하기 위한 처리를 수행할 수 있다. 후술하는 다양한 실시 예들에서, 측정 가능한 생체 신호의 예는 심전도(ECG: electrocardiography), 뇌파(EEG: electroencephalography), 근전도(EMG: electromyogram)와 같은 전기적 신호, 혈압, 체온, 광용적맥파(PPG: photoplethysmogram)와 같은 물리적 신호 및/또는 혈당량, 산소포화도, 체성분과 같은 조성물 관련 신호를 포함할 수 있다. 하지만 특정 가능한 생체 신호가 위의 예들로 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 센서들은, 심전도 센서(이하, ECG 센서), 광용적맥파 센서(이하, PPG 센서), 심박수 측정 센서, 체온 측정 센서와 같은 생체 센서뿐만 아니라 가속도 센서와 같이 필요한 생체 신호를 측정하기 위한 다른 센서도 필요에 따라 선택적으로 포함될 수 있으며, 그 종류는 이에 한정되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 센서들을 이용한다면, ECG 신호가 측정될 때, 가속도, PPG, 경피적산소포화도(SpO2)(saturation of percutaneous oxygen)도 함께 측정할 수 있다. ECG 및 PPG 신호로는 혈압을 측정할 수 있으며, 가속도와 SpO2 신호로는 수면 무호흡 증상을 측정할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서로부터의 측정값으로는 호흡 시 흉부의 높낮이 변화 및 사용자의 뒤척임을 측정할 수 있으며, 특히 SpO2 측정값은 혈중 산소 농도를 측정한 값으로 SpO2 측정값이 감소되는지를 판단함으로써 수면 무호흡 상태를 검출할 수 있다.
상기한 바 이외에 프로세서(520)는 다양한 센서를 이용하여 검출된 사용자의 운동량이나 온도, 습도에 관한 측정 정보를 생성하여 메모리(530)에 저장할 수 있으며, 이는 사용자의 운동량이나 생체 신호 측정 당시의 환경을 검출하는데 이용될 수 있다. 이와 같이 다양한 센서를 이용한 측정 정보는 사용자의 체력 또는 건강 상태를 분석할 수 있는 기초 자료로 활용될 수 있다. 상기한 바와 같이 다양한 센서들을 함께 이용한다면 단순한 심장 측정 기능 이외에 혈압, 수면 무호흡과 같은 다양한 증상들을 함께 측정할 수 있어, 복합적인 건강 관리 기능을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 센서(511)가 ECG 센서일 경우, 심전도 측정을 위한 복수의 전극들을 포함할 수 있다. 생체 신호 처리부(510)는 제1 센서(511)의 복수의 전극들을 통해 전달되는 신호를 기반으로 생체 신호를 획득하기 위한 처리를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 생체 신호 처리부(510)는 차동 증폭, 필터링 및 AD(analog-digital) 변환과 같은 다양한 신호 처리를 수행할 수 있으며, 이를 위한 차동 증폭기, 필터링부, AD 컨버터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(501)가 외부 액세서리(예: 도 3의 외부 액세서리(310))에 결합된 경우, 웨어러블 전자 장치(501)의 심전도 측정을 위한 복수의 전극들(예: 도 3의 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313))은 외부 액세서리의 부착 패드에 포함된 측정 전극들(311a, 312a, 313a)과 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 배선 또는 단자를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라 제1 센서(511)의 복수의 전극들을 통해 전달되는 신호는 부착 패드의 측정 전극들과의 연결을 통해 전달되는 신호일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(501)가 외부 액세서리(예: 도 4a의 외부 액세서리(410))에 통신 연결된 경우, 통신 회로(590)를 통해 상기 외부 액세서리의 부착 패드에 포함된 측정 전극들(311a, 312a, 313a)을 이용하여 측정된 신호를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 센서(512)가 광학 센서 예컨대, PPG 센서일 경우, 적어도 하나의 수광부와 적어도 하나의 발광부를 포함할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 발광부는 복수의 LED(light emitting diode)들을 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 수광부는 광센서를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 발광부에서 출력된 빛 중 사용자의 혈관 및 피부 중 적어도 하나로부터 반사되는 빛을 수신할 수 있다. 적어도 하나의 수광부는 포토 다이오드(photo diode)일 수 있다. 제2 센서(512)는 이러한 빛을 변환한 전기적인 신호를 이용하여 적어도 하나의 생체 정보를 생성할 수 있는데, 이는 PPG 신호일 수 있다. 생체 신호 처리부(510)는 측정된 PPG 신호에 상응하는 전류를 제2 센서(512)로부터 수신할 수 있으며, 측정된 PPG 신호를 디지털 신호로 변환하여 프로세서(520)로 전달할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 생체 신호 처리부(510)는 이러한 PPG 신호를 처리하기 위한 전류-전압 변환, 증폭, 필터링 및 AD 변환을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 생체 신호 처리부(510)는 복수의 센서들(511 내지 515)로부터 출력된 신호를 처리하기 위한 AFE(analog front end)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 처리부(510)의 AFE는 복수의 센서들(511 내지 515)로부터 출력된 아날로그 전압 신호를 디지털화하여 프로세서(520)로 전달할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(520)는 생체 신호 처리부(510)로부터의 생체 신호를 기반으로 사용자의 심전도 상태를 검출하거나 예측 또는 분석할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(520)는 생체 신호 처리부(510)로부터 복수의 전극들 중 적어도 2개의 전극 사이의 측정된 전압 차이를 기반으로 한 생체 신호를 획득할 수 있으며, 이러한 생체 신호를 분석할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(520)는 심전도 신호를 이용하여 심실세동, 심실 빈맥과 같은 심장 부정맥을 검출, 예측 또는 분석할 수 있다. 이와 같이 프로세서(520)는 복수의 센서들(511 내지 515)을 이용하여 측정한 신호를 분석하여 적어도 하나의 생체 정보를 제공할 수 있다. 적어도 하나의 생체 정보는 심박수, 심장 부정맥, 혈압, 수면 무호흡과 같은 정보일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(520)는 디스플레이(560)를 이용하여 적어도 하나의 생체 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호를 이용하여 지정된 조건을 만족하면(예: 지정된 범위 이상 또는 이하) 알림(예: 경고)을 제공할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 메모리(530)는 웨어러블 전자 장치(501)의 데이터(예: 생체 정보)를 저장할 수 있다. 상기 메모리(530)는 도 1a에서 설명한 메모리(130)와 실질적으로 동일하거나 유사하게 구현될 수 있다. 상기 메모리(530)는 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 디스플레이(560)는, 도 1a에서 설명한 표시 장치(160)와 실질적으로 동일하거나 유사하게 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이(560)는 프로세서(520)로부터 적어도 하나의 생체 정보를 전달받아 시각적으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 생체 정보를 시간 영역의 그래프 또는 주파수 영역의 그래프로 표시할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 통신 회로(590)는, 도 1a에서 설명한 통신 모듈(190)과 실질적으로 동일하거나 유사하게 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(520)는 통신 회로(590)를 이용하여 주변의 외부 액세서리(예: 도 4a의 외부 액세서리(410))를 발견(discovery)할 수 있으며, 상기 외부 액세서리와 통신 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(520)는 통신 회로(590)를 통해 상기 외부 액세서리를 제어하기 위한 제어 신호를 전달할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 외부 액세서리는 사용자의 신체에 부착된 상태일 수 있으며, 사용자의 생체 정보를 측정하도록 상기 외부 액세서리를 통신 회로(590)를 이용하여 제어할 수 있다. 이에 따라 통신 회로(590)는 외부 액세서리로부터 측정된 생체 정보를 수신할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(예: 도 3 내지 도 4c의 301, 도 5의 501)는, 복수의 전극들(예: 도 3의 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313))을 포함하는 적어도 하나의 센서(576), 상기 적어도 하나의 센서와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서(520) 및 상기 적어도 하나의 프로세서(520)와 작동적으로 연결된 메모리(530)를 포함하며, 상기 메모리(530)는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서(520)가, 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리(예: 도 3의 310, 도 4a 내지 도 4c의 410)와의 결합이 감지되면, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들(예: 도 3의 측정 전극들(311a, 312a, 313a)) 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하도록 구성된 인스트럭션들을 저장할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 외부 액세서리는, 상기 웨어러블 전자 장치의 하우징의 일면에 착탈 가능하게 제공된 상기 복수의 측정 전극들을 포함하는 부착 패드(예: 도 3의 302)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 웨어러블 전자 장치의 외부로 노출되도록 배치된 상기 복수의 전극들이, 상기 부착 패드의 상기 복수의 전극들과 각각 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 제1 연결 단자(예: 도 3의 311b, 312b, 313b)를 통해 연결됨에 따라 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 적어도 하나의 센서에 포함된 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 하는 스위칭을 순차적으로 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 적어도 하나의 센서에 포함된 상기 복수의 전극들 중 어느 하나가 기준 전극일 경우 상기 기준 전극을 제외한 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 하는 스위칭을 순차적으로 제어하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,, 상기 스위칭에 대응하여, 상기 제1 연결 단자를 통해 상기 적어도 하나의 센서에 포함된 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극과 상기 부착 패드의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극이 연결됨에 따라 상기 수신된 전압을 기반으로 한 상기 생체 신호를 측정하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 외부 액세서리에 통신 회로를 포함하는 착탈식 측정 모듈(예: 도 4a의 402)이 결합되어 있는 경우, 상기 착탈식 측정 모듈과의 통신을 통해 상기 스위칭을 순차적으로 제어하기 위한 신호를 상기 착탈식 측정 모듈로 전송하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 착탈식 측정 모듈은, 상기 부착 패드에 포함된 상기 복수의 측정 전극들과 상기 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들이 각각 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 제2 연결 단자(예: 도 4a의 411a, 412b, 413a)를 포함하며, 상기 웨어러블 전자 장치가 결합 가능한 결합 구조를 가질 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 외부 액세서리와의 결합이 감지되면, 상기 생체 신호를 측정하기 위한 측정 모드로 진입하도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 측정 모드로 진입 시, 상기 생체 신호의 측정과 관련된 기능을 제외한 나머지 기능들을 비활성화시키도록 설정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 적어도 하나의 센서가 광학 센서를 포함하는 경우, 상기 광학 센서에 포함된 적어도 하나의 수광부와 적어도 하나의 발광부를 이용하여 상기 사용자에 대한 추가 생체 신호를 측정하고, 상기 측정된 추가 생체 신호를 이용하여 혈압을 측정하도록 설정될 수 있다.
도 6은 다양한 실시 예에 따른 외부 액세서리의 내부 블록 구성도(600)이다.
다양한 실시 예에 따르면, 외부 액세서리는 크게 부착 패드만을 포함하는 경우와 부착 패드에 착탈식 측정 모듈이 결합된 경우 두 가지 경우를 모두 지칭하는 용어일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(예: 도 3의 웨어러블 전자 장치(301))가 외부 액세서리(예: 도 3의 외부 액세서리(310))에 결합되는 구조의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 외부 액세서리(610a)는 상기 웨어러블 전자 장치의 하우징의 일면에 착탈 가능하게 제공된 부착 패드(302)만을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 부착 패드(302)는 사용자 또는 환자의 신체에 부착할 수 있는 수단을 제공할 수 있으며, 사용자 신체에 직접 접촉되는 전극들(예: 전극 A-C)(311a, 312a, 313a)을 포함할 수 있다. 상기 전극들(예: 전극 A-C)(311a, 312a, 313a)은 부착 패드(302)의 결합 부재(예: 도 3의 결합 부재(323)) 내에 있는 접점들(예: 도 3의 연결 단자(311b, 312b, 313b))을 통해 웨어러블 전자 장치의 전극들에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 웨어러블 전자 장치(예: 도 4a의 웨어러블 전자 장치(301))가 외부 액세서리(예: 도 4a의 외부 액세서리(410))와 통신하는 구조의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 외부 액세서리(610b)는 부착 패드(302)에 결합되는 착탈식 측정 모듈(402)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 프로세서(620)와 통신 회로(690)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(620)와 통신 회로(690)은 하나의 하우징(예: 도 4a의 착탈식 측정 모듈(402)) 내에 내장될 수 있으며, 실시 예에 따라 MUX(multiplexer), 표시부, 전원의 온/오프 또는 측정 시작/종료를 위한 스위치 장치(예: 도 4a의 조작부(420a))를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(620)는 AFE(analog front end)를 포함할 수 있다. 다르게는 상기 AFE 는 상기 착탈식 측정 모듈(402) 내의 프로세서(620)가 아닌 웨어러블 전자 장치 내(예: 도 5의 생체 신호 처리부(510) 또는 프로세서(520))에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(620)가 AFE를 포함하는 경우, 측정 전극들을 통해 검출된 신호, 예를 들어, 아날로그 전압 신호를 디지털화하여 통신 회로(690)를 통해 웨어러블 전자 장치로 전송할 수 있다. 다르게는 상기 프로세서(620)가 AFE를 포함하지 않는 경우에는 측정 전극들을 통해 검출된 신호를 변환 처리 없이 통신 회로(690)를 통해 웨어러블 전자 장치로 전송할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(620)에 의해 생성된 정보는 상기 통신 회로(690)를 통해 네트워크(예: 도 1a의 제2 네트워크(199))를 경유하여 또 다른 전자 장치(예: 도 1a의 전자 장치(104)) 또는 서버(예: 도 1a의 서버(108))로 전송될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 외부 액세서리(610b)는 착탈식 측정 모듈(402)이 부착 패드(302)에 결합된 상태에서 상기 통신 회로(690)를 이용하여 웨어러블 전자 장치(예: 도 4a의 웨어러블 전자 장치(301))와 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(690)는 웨어러블 전자 장치와 외부 액세서리 간의 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 회로(690)는 블루투스, 와이파이, NFC와 같은 통신 방식으로 복수의 전극 A-C(311a, 312a, 313a) 중 적어도 2개의 전극 조합을 제어하기 위한 신호를 웨어러블 전자 장치로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치는 외부 액세서리(610b)와 결합된 상태에서 외부 액세서리(610b)와 물리적으로 연결된 전극들을 통해 신호를 전달받기 때문에 통신 회로(690)를 통해서는 외부 액세서리(610b)로 전극들을 제어하는 신호를 전송할 수 있다.
예를 들어, 생체 신호 측정이 시작되면, 상기 착탈식 측정 모듈(402)의 통신 회로(690)를 통해서는 지정된 시간 마다 스위칭을 제어하기 위한 제어 신호를 웨어러블 전자 장치로부터 수신할 수 있다. 상기 제어 신호에 대응하여 복수의 전극 A-C(311a, 312a, 313a) 중 적어도 2개의 전극들과 웨어러블 전자 장치의 전극들(예: 도 3의 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313)) 중 적어도 2개의 전극들이 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
도 7은 다양한 실시 예에 따른 생체 신호를 처리하기 위한 웨어러블 전자 장치에서의 동작 흐름도(700)이다.
도 7을 참조하면, 동작 방법은 705 동작 내지 715동작들을 포함할 수 있다. 도 7의 동작 방법의 각 단계/동작은, 웨어러블 전자 장치(예: 도 1a의 전자 장치(101), 도 5의 웨어러블 전자 장치(501)), 웨어러블 전자 장치의 적어도 하나의 프로세서(예: 도 1a의 프로세서(120) 및 도 5의 프로세서(520)) 중 적어도 하나에 의해 수행될 수 있다. 한 실시 예에서, 705 동작 내지 715 동작들 중 적어도 하나가 생략되거나, 일부 동작들의 순서가 바뀌거나, 다른 동작이 추가될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 705 동작에서 웨어러블 전자 장치는 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합을 감지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치는 상기 외부 액세서리에 장착된 상태에서 사용자 신체에 부착될 수 있다. 다르게는 사용자 신체에 외부 액세서리가 부착된 상태에서 상기 웨어러블 전자 장치가 상기 외부 액세서리에 결합될 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치가 상기 외부 액세서리에 결합됨(또는 장착)을 감지할 경우 상기 결합 감지의 신호는 '측정에 관한 입력 또는 요청'으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 외부 액세서리와의 결합은 웨어러블 전자 장치가 외부 액세서리의 부착 패드에 결합됨에 따라 발생된 신호를 기반으로 감지될 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 전자 장치는 외부 액세서리의 통신 회로 또는 복수 개의 전극 중 일부를 통신용으로 변경하여 정보를 읽음으로써 결합을 감지할 수 있다. 또한, 다른 예로, 자기력에 의해 부착 패드에 결합됨으로써 발생하는 신호뿐만 아니라 상기 웨어러블 전자 장치와의 결합 시 웨어러블 전자 장치의 화면에 표시되는 사용자 인터페이스를 통해 사용자 선택을 수신함으로써 연결을 감지할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 착탈식 측정 모듈이 결합된 외부 액세서리에 웨어러블 전자 장치가 결합되는 경우에는 외부 액세서리와의 통신을 통해 결합 여부를 감지할 수 있다. 상기 웨어러블 전자 장치가 상기 외부 액세서리에 결합 또는 연결됨을 감지하는 구성은 상기한 바에 한정되지 않을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부 액세서리가 사용자 또는 환자의 신체에 부착되었을 때, 외부 액세서리에 포함된 측정 전극들(예: 도 6의 전극 A, B, C(311a, 312a, 313a))을 통해 입력되는 신호가 최초로 수신되면, 상기 웨어러블 전자 장치는 상기 외부 액세서리가 사용자 신체에 안정적으로 부착되었음을 식별할 수 있으며, 이러한 최초의 신호를 '측정에 관한 입력 또는 요청'으로 판단할 수 있다. 상기한 바와 같이 상기 측정 전극들을 통한 신호 수신은 사용자 신체에 접촉된 상태임을 나타내는 신호이며, 이러한 신호는 웨어러블 전자 장치가 상기 외부 액세서리에 결합될 때 수신할 수 있다. 따라서 외부 액세서리가 사용자 신체에 부착된 상태에서 웨어러블 전자 장치가 상기 외부 액세서리에 결합되는 경우와, 상기 외부 액세서리와 결합된 상태에서 사용자 신체에 부착되는 경우와 같이 결합의 순서에 상관없이 상기 측정 전극들을 통한 신호 수신을 기반으로 사용자 신체에 부착 여부를 확인할 수 있다.
710 동작에서 웨어러블 전자 장치는 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 외부 액세서리와의 결합(또는 연결)이 감지되면, 웨어러블 전자 장치는 자동으로 생체 신호 측정을 위한 모드로 전환할 수 있다. 상기 생체 신호 측정을 위한 모드를 패치(patch) 모드라고 칭할 수 있다. 상기 패치 모드는 생체 측정과 관련한 기능 및 메뉴만 제공하는 모드로 웨어러블 전자 장치에서 블루투스 설정 오프, 흑백 디스플레이 설정과 같이 생체 측정과 관련이 없는 기능을 오프하거나 제한하는 모드일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치에서의 상기 생체 신호의 측정은 상기 웨어러블 전자 장치와 연동된 전자 장치(예: 스마트폰) 또는 상기 웨어러블 전자 장치에서 사용자의 선택에 따라 수동으로 측정 시작과 종료를 조작할 수 있으며, 다르게는 리드 온/오프 기능을 이용하여 자동으로 측정이 시작되도록 할 수도 있다.
715 동작에서 웨어러블 전자 장치는 상기 외부 액세서리와의 연결이 해제되는지를 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부 액세서리의 부착 패드와의 결합이 해제됨에 따라 발생된 신호를 기반으로 연결 해제가 감지될 수 있으며, 다르게는 상기 외부 액세서리와의 통신 연결이 종료됨에 따라 해제될 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 측정이 완료된 후, 사용자가 웨어러블 전자 장치를 외부 액세서리로부터 탈착시키면 상기 웨어러블 전자 장치와 외부 액세서리 간의 연결이 끊어지면서 자동으로 와치 모드로 변경될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치를 외부 액세서리로부터 탈착시키면 상기 웨어러블 전자 장치와 외부 액세서리 간의 접촉점을 통한 연결 즉, 전극을 통한 연결 라인이 끊어짐에 따라 자동으로 측정 모드에서 일반 모드로 변경될 수 있다. 여기서, 일반 모드란 스마트 와치(smart watch)에서의 동작을 수행하는 모드를 나타내는 것으로, 와치 모드라고도 칭할 수 있다. 예를 들면, 와치 모드는 시계 화면 표시, 어플리케이션 실행, 알림 확인과 같은 기능을 포함할 수 있다.일 실시 예에 따르면, 측정이 완료된 후, 사용자가 웨어러블 전자 장치의 화면을 통해 통신 연결의 해제를 선택하면, 통신 연결이 종료되면서 상기 웨어러블 전자 장치는 자동으로 와치 모드로 변경될 수 있다.
상기한 바와 같이 상기 웨어러블 전자 장치가 상기 외부 액세서리와 연결이 해제됨을 감지하는 구성은 상기한 바에 한정되지 않을 수 있다. 상기 외부 액세서리와의 연결이 해제됨이 감지되면, 웨어러블 전자 장치는 상기 패치 모드를 종료한 후 와치 모드로 전환될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치는 생체 측정과 관련이 없어 오프하거나 제한했던 기능들을 다시 활성화시킬 수 있으며, 반면 생체 측정과 관련된 기능을 오프하거나 제한할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(예: 도 3 내지 도 4c의 301, 도 5의 501)에서 생체 신호를 처리하기 위한 방법은, 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리(예: 도 3의 310, 도 4a 내지 도 4c의 410)와의 결합을 감지하는 동작 및 상기 결합 감지에 대응하여, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들(예: 도 3의 측정 전극들(311a, 312a, 313a)) 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작은, 상기 웨어러블 전자 장치의 하우징의 일면에 착탈 가능하게 제공된 상기 외부 액세서리의 부착 패드(예: 도 3의 302)의 결합 구조에 의해 감지되는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작은, 상기 웨어러블 전자 장치의 외부로 노출되도록 배치된 복수의 전극들이, 상기 부착 패드에 배치된 상기 복수의 전극들과 각각 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 제1 연결 단자(예: 도 3의 311a, 312b, 313b)를 통해 연결됨에 따라 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 상기 생체 신호를 측정하는 동작은, 상기 웨어러블 전자 장치의 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 일정 시간 단위로 순차적으로 스위칭을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 생체 신호를 측정하는 동작은, 상기 웨어러블 전자 장치의 상기 복수의 전극들 중 어느 하나가 기준 전극일 경우 상기 기준 전극을 제외한 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 하는 스위칭을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작은, 상기 외부 액세서리에 통신 회로를 포함하는 착탈식 측정 모듈(예: 도 4a의 402)이 결합되어 있는 경우, 상기 착탈식 측정 모듈과의 통신을 통해 상기 순차적으로 스위칭을 제어하기 위한 신호를 상기 착탈식 측정 모듈로 전송하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 외부 액세서리와의 결합 감지에 대응하여, 상기 생체 신호를 측정하기 위한 측정 모드로 진입하는 동작을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 웨어러블 전자 장치가 광학 센서를 포함하는 경우, 상기 광학 센서에 포함된 적어도 하나의 수광부와 적어도 하나의 발광부를 이용하여 상기 사용자에 대한 추가 생체 신호를 측정하는 동작 및 상기 측정된 추가 생체 신호를 이용하여 혈압을 측정하는 동작을 더 포함할 수 있다.
도 8은 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치가 외부 액세서리에 결합된 상태에서의 전극 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면(800)이다.
도 8을 참조하면, 웨어러블 전자 장치(301)가 부착 패드(302)를 포함하는 외부 액세서리에 결합 부재(323)에 의해 결합되는 경우, 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들(예: 전극 A, B, C)와 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들(예: 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313)) 간의 연결을 MUX(810)를 통해 스위칭할 수 있다. 이러한 결합 구조의 경우 스위칭을 위한 MUX(810)는 웨어러블 전자 장치(301)에 포함될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 크게 3개의 전극들 중 하나를 기준 전극으로 사용하는 경우와, 기준 전극 없이 3개의 전극들을 모두 사용하는 경우에 따라 스위칭을 위한 전극 조합이 달라질 수 있다.
예를 들어, 기준 전극 없이 3개의 전극들을 모두 사용하는 경우의 스위칭을 위해 MUX(810)를 이용한다면, 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들(예: 전극 A, B, C) 중 적어도 2개의 전극과, 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들(예: 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313)) 중 적어도 2개의 전극 간 연결이 스위칭될 수 있다. 이와 같이 기준 전극 없이 3개의 전극들을 모두 사용하는 경우에는 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들 모두가 스위칭을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들 중 전극 한 쌍과, 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들 중 전극 한 쌍의 조합이 서로 연결되도록 스위칭이 이루어질 수 있다.
반면, 3개의 전극들 중 하나를 기준 전극으로 사용하는 경우의 스위칭을 위해서는 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들(예: 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313)) 중 어느 하나가 기준 전압을 인가하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(301)에서 2개의 전극만 사용할 수 있는 경우에는 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들 중 기준 전극을 제외한 나머지 2개의 전극만 사용 가능하므로 나머지 2개의 전극과 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들(예: 전극 A, B, C)이 서로 전기적으로 접촉 또는 연결되는 연결 구조를 가질 수 있다. 이러한 경우에는 웨어러블 전자 장치(301)의 기준 전극을 제외한 나머지 전극들((예: 제1 전극(311), 제3 전극(313))과 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들(예: 전극 A, B, C) 중 적어도 2개의 전극의 조합이 순차적으로 선택되면서 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(311) 및 제3 전극(313)의 조합과, MUX(810)통해 전극 A, B의 조합, 전극 B, C의 조합, 전극 A, C의 조합이 순차적으로 연결될 수 있으며, 일정 주기마다 스위칭될 수 있다. 이에 따라 복수 개의 전극 조합으로부터 이루어지는 측정 신호를 획득함으로써 제1 리드 이외에 제2, 제3 리드를 이루는 생체 신호를 획득할 수 있어, 정확하고 반복적인 생체 정보를 획득할 수 있다.
도 9는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치가 외부 액세서리와 통신 연결된 상태에서의 전극 조합을 선택하는 방법을 설명하기 위한 도면(900)이다.
도 9를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(301)가 착탈식 측정 모듈(402)과 부착 패드(302)를 포함하는 외부 액세서리에 통신 연결되는 경우, 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들(예: 전극 A, B, C)과 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들(예: 제1 전극(311), 제2 전극(312), 제3 전극(313)) 간의 연결을 착탈식 측정 모듈(402) 내의 MUX(910)를 통해 스위칭할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 스위칭에 따른 조합은 도 8에서와 동일하나, MUX(910)를 통한 스위칭 제어는 착탈식 측정 모듈(402) 내의 프로세서가 아닌 웨어러블 전자 장치(301)의 제어 신호에 의해 이루어질 수 있다.
도 10은 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치와 외부 액세서리 간에 송수신되는 신호에 대응하는 동작 흐름도(1000)이다.
도 10을 참조하면, 웨어러블 전자 장치(301)는 외부 액세서리(310, 410)와 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 웨어러블 전자 장치(301)는 결합 구조에 의해 연결되거나 도 4a에 도시된 바와 같이 통신 연결을 통해 외부 액세서리(310, 410)와 연결될 수 있다.
웨어러블 전자 장치(301)는 외부 액세서리(310, 410)와 연결되면, 1010 동작에서 패치 모드를 실행할 수 있으며, 1020 동작에서 ECG 측정을 시작할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(301)는 패치 모드가 실행되면 생체 신호 측정과 관련 없는 적어도 하나의 기능을 비활성화시킬 수 있으며, 반면, 외부 액세서리(310, 410)는 웨어러블 전자 장치(301)와 연결되면, 1015 동작에서 전원 온 되어, 1025 동작에서 ECG 측정을 시작할 수 있다. 이때, 외부 액세서리(310, 410)는 생체 신호 측정을 위해 사용자 신체에 부착된 상태일 수 있다.
한편, ECG 측정 시 웨어러블 전자 장치(301)는 1030 동작에서 MUX의 스위칭을 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생할 수 있다. 이러한 스위칭 신호에 대응하여 제어 신호가 외부 액세서리(310, 410)로 전달될 수 있으며, 외부 액세서리(310, 410)는 1035 동작에서 상기 스위칭 신호에 기반하여 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들 중 적어도 2개의 전극(예: 전극 1, 2)과 외부 액세서리(310, 410)의 복수의 측정 전극들 중 적어도 2개의 전극(예: 전극 A, B)을 연결하여 제1 리드를 형성할 수 있다.
이어, 지정된 시간이 도래하면 예컨대, 제2 리드를 측정하기 위한 측정 주기가 도래하면 1040 동작에서 웨어러블 전자 장치(301)는 MUX의 스위칭을 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생할 수 있다. 1045 동작에서 외부 액세서리(310, 410)는 상기 스위칭 신호에 기반하여 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들 중 적어도 2개의 전극(예: 전극 1, 2)과 외부 액세서리(310, 410)의 복수의 측정 전극들 중 적어도 2개의 전극(예: 전극 A, C)을 연결하여 제2 리드를 형성할 수 있다.
또한 다음 측정 주기가 도래하면 1050 동작에서 웨어러블 전자 장치(301)는 MUX의 스위칭을 제어하기 위한 스위칭 신호를 발생할 수 있다. 1055 동작에서 외부 액세서리(310, 410)는 상기 스위칭 신호에 기반하여 웨어러블 전자 장치(301)의 복수의 전극들 중 적어도 2개의 전극(예: 전극 1, 2)과 외부 액세서리(310, 410)의 복수의 측정 전극들 중 적어도 2개의 전극(예: 전극 B, C)을 연결하여 제3 리드를 형성할 수 있다. 이와 같이 외부 액세서리(310, 410)와 웨어러블 전자 장치(301)의 전극들 중 적어도 2개의 전극으로 이루어진 전극 조합 또는 형성된 리드를 통해 감지된 신호(또는 감지된 전압차)에 기반한 생체 신호가 측정될 수 있다.
1060 동작에서 웨어러블 전자 장치(301)는 ECG 측정이 종료되는지를 판단하여, ECG 측정이 종료되지 않는 한 전술한 1030 동작 내지 1050 동작을 측정 시간 동안에 일정 시간 단위로 반복 수행하여 연속된 측정 신호를 얻을 수 있다. 한편, 외부 액세서리(310, 410)는 1065 동작에서 웨어러블 전자 장치(301)로부터의 ECG 측정 종료에 따른 제어 신호를 수신하기 전까지는 상기 웨어러블 전자 장치(301)로부터의 상기 스위칭 신호에 대응하여 전술한 1025 동작 내지 1045 동작을 반복 수행할 수 있다.
이후, ECG 측정이 종료되면, 웨어러블 전자 장치(301)는 상기 ECG 측정 종료에 따른 제어 신호를 외부 액세서리(310, 410)로 전송함으로써, 외부 액세서리(310, 410)와의 연결을 해제한 후, 1075 동작에서 와치 모드를 실행할 수 있다. 여기서, 와치 모드란 스마트 와치에서의 동작을 수행하는 일반 모드를 나타내는 것으로, 예를 들어, 와치 모드로 전환 시에는 패치 모드 실행 시에 비활성화 시켰던 생체 신호 측정과 관련 없는 적어도 하나의 기능을 다시 활성화시킬 수 있다. 한편, 상기 ECG 측정 종료에 따른 제어 신호에 대응하여, 외부 액세서리(310, 410)는 웨어러블 전자 장치(301)와의 연결이 해제되면 1080 동작에서 전원 오프될 수 있다.
도 11은 다양한 실시 예에 따른 전극 조합 선택에 따른 데이터 획득 과정을 보여주는 도면(1100)이다. 다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치의 스위칭 제어 동작에 따라 복수의 전극들 중 적어도 2개의 조합에 의해 획득되는 ECG 데이터 플로우(1110)는 도 11에 도시된 바와 같다.
다양한 실시 예에 따르면, 생체 신호 검출에 있어, 더 많은 수의 전극이 배치될수록 측정의 정확도가 높아질 수 있다. 예를 들어, 피부에 닿는 전극의 면적이 넓을수록 정확도가 높아질 수 있는데, 전극의 수가 늘어날수록 피부에 닿는 전극들의 총 면적도 증가하게 되어 정확도도 높아질 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에서, 복수의 전극들이 각각 사용자 신체에 접촉하고 있다면, 임의로 선택된 2개의 전극을 리드로 설정할 수 있으며, 해당 전극들을 통해 생체 신호를 검출할 수 있다. 예컨대, 3개의 전극이 생체 신호 측정에 이용된다면, 3쌍의 전극 조합(예: 제1 리드, 제2 리드, 제3 리드)이 가능하며, 각각의 전극 조합을 통해 생체 신호를 검출함으로써 검출된 생체 정보를 다양화하거나 또는 검출된 생체 정보의 정확도가 향상될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 이러한 전극 조합의 선택을 위해 MUX가 이용될 수 있다. MUX를 이용한다면 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들 중 적어도 2개의 측정 전극과 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들 중 적어도 2개의 전극이 연결됨으로써 선택된 전극 조합에 따른 리드가 결정될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 생체 신호의 측정이 시작되면, 웨어러블 전자 장치는 스위칭을 제어하여 일정 시간 단위로 MUX를 이용하여 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들 중 적어도 2개의 조합과 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들 중 적어도 2개의 조합을 연결하는 제어를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치는 MUX를 통해 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들(예: 전극 1, 2, 3) 중 적어도 2개의 전극과, 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들(예: 전극 A, B, C) 중 적어도 2개의 측정 전극을 연결시키는 스위칭을 수행할 수 있다. 상기 웨어러블 전자 장치는 연속적으로 생체 신호의 측정을 수행하는데, 정확하고 반복 가능한 기록을 구하기 위해서는 사용자 신체에 부착된 외부 액세서리의 측정 전극들 중 적어도 2개의 측정 전극과 웨어러블 전자 장치의 전극들 중 적어도 2개의 전극을 연결하는 조합을 변경함으로써 리드를 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 순서에 따라 MUX를 통해 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들(예: 전극 1, 2, 3) 중 적어도 2개의 전극(예: 전극 1, 2)과, 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들(예: 전극 A, B, C) 중 적어도 2개의 측정 전극(예: 전극 A, B)을 연결하면 제1 리드(LeadⅠ)가 설정되며, 적어도 2개의 전극(예: 전극 1, 2)과 적어도 2개의 측정 전극(예: 전극 A, C)을 연결하면 제2 리드(Lead Ⅱ)가 설정되며, 적어도 2개의 전극(예: 전극 1, 2)과 적어도 2개의 측정 전극(예: 전극 B, C)을 연결하면 제3 리드(Lead Ⅲ)가 설정될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 연속적으로 측정되는 생체 신호는 MUX 스위칭에 대응하여 전극 조합이 다르게 연결됨으로써 제1 리드(LeadⅠ), 제2 리드(Lead Ⅱ), 제3 리드(Lead Ⅲ)의 순으로 순차적으로 얻어지는 ECG 데이터일 수 있다. 이와 같은 ECG 데이터는 기록을 위한 컨트롤 타이밍에 맞추어 제1 리드(LeadⅠ)(1120), 제2 리드(Lead Ⅱ)(1130), 제3 리드(Lead Ⅲ)(1140)으로 구분되어 메모리(예: 도 5의 530)에 저장될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치는 측정된 제1 리드(LeadⅠ)(1120), 제2 리드(Lead Ⅱ)(1130), 제3 리드(Lead Ⅲ)(1140) 데이터의 조합을 기반으로, aVF(argument voltage foot), aVL(argument voltage left), aVR(argument voltage right) 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 웨어러블 전자 장치는 하기 수학식 1에 기반하여 aVF, aVL aVR 신호를 구할 수 있다.
Figure pat00001
상기 수학식 1을 참조하면, 상기 aVL은 심장의 중심부와 좌측 팔목(LA) 사이의 전위차를 측정한 것을 나타내며, 상기 aVR은 심장의 중심부와 우측 팔목(RA) 사이의 전위차를 측정한 것을 나타내며, 상기 aVF는 심장의 중심부와 좌측 발목(LF) 사이의 전위차를 측정한 것을 나타낼 수 있다.
도 12는 다양한 실시 예에 따른 PPG 신호 측정을 위한 구조도(1200)이다.
도 12를 참조하면, 웨어러블 전자 장치는 복수의 센서를 포함하고 있으며, 그 중 하나인 광학 센서인 PPG 센서를 이용하여 PPG 신호(또는 데이터)를 측정할 수 있다. 도 12에서는, 웨어러블 전자 장치(301)의 후면 및 웨어러블 전자 장치(301), 착탈식 측정 모듈(402), 부착 패드(302) 각각의 절단면을 예시하고 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 수용되는 공간 상에는 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 후면에 장착된 PPG 센서(예: 도 3의 PPG 센서(315))와 상응하는 위치에 착탈식 측정 모듈(402), 부착 패드(302) 각각에서 개구가 형성될 수 있으며, 상기 부착 패드(302)의 절단면은 상기 개구를 절단한 면에 해당할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, ECG 신호 측정과 동시에 상기 적어도 하나의 발광부(LED)(1210), 적어도 하나의 수광부(PD)(1215) 위치에 상응하여 상기 착탈식 측정 모듈(402), 부착 패드(302) 각각의 개구 내의 격벽으로 분할되어 있는 가운데 홀을 통해 PPG 신호를 수집할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)가 상기 부착 패드(302)에 결합되는 경우에는 상기 착탈식 측정 모듈(402)은 생략될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)의 후면에는 적어도 하나의 전극(1205), 적어도 하나의 발광부(LED)(1210) 및 적어도 하나의 수광부(PD)(1215)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 수광부는 측부를 둘러싸는 불투명 광학 차폐(1220)를 가질 수 있다. 이러한 불투명 광학 차폐를 격벽이라고 칭할 수 있으며, 이러한 격벽 구조는 반사된 광을 수신하기 위한 통로일 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 측정이 시작되면, 적어도 하나의 발광부(LED)(1210)로부터의 광이 사용자의 피부를 향해 지향(1240)되고, 반사된 광이 피부(1230) 아래의 혈류에 의해 변조될 수 있다. 상기 반사된 광은 격벽 구조에 의해 형성된 통로를 통해 적어도 하나의 수광부(PD)(1215)가 수신(1250)할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 측정이 시작되면, 상기 웨어러블 전자 장치(301)는 부착 패드(302)의 연결 단자 또는 착탈식 측정 모듈(402)의 연결 단자와 적어도 하나의 전극(1205)이 전기적으로 연결됨에 따라, 사용자 신체에 접촉된 부착 패드의 측정 전극들로부터의 신호들을 기반으로 한 심전도 신호를 획득할 수 있다. 또한, 심전도 신호 측정 중에는 광학 센서인 PPG 센서에 포함된 적어도 하나의 수광부(1215)와 적어도 하나의 발광부(1210)를 이용하여 사용자에 대한 추가 생체 신호를 측정할 수 있다. 이와 같이 측정된 추가 생체 신호는 혈압을 측정하는데 이용될 수 있으며, 이를 구체적으로 설명하기 위해 도 13을 참조할 수 있다.
도 13은 다양한 실시 예에 따른 ECG 신호 및 PPG 신호를 이용한 PTT 측정 방법을 설명하기 위한 도면(1300)이다.
다양한 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치에 포함된 ECG 센서뿐만 아니라 PPG 센서를 이용하여 ECG 신호(1305)와 PPG 신호(1310)를 각각 측정할 수 있다. 이러한 두 신호들로부터 특징점들을 추출하고, 두 신호들 간의 위치 차이(또는 시간차)를 이용한다면 위상차(phase delay)(1315)를 측정할 수 있다. 예를 들어, PPG 센서에 의하여 수집된 PPG 신호(1310) 즉, 맥파 패턴의 피크(peak)와, ECG 센서에 의하여 수집된 ECG 신호의 패턴의 피크(peak)의 시간차를 이용하여 위상차를 측정할 수 있다. 이러한 위상차가 측정되면 맥파 전달 속도(PWV)와 혈압 사이의 관계에 기초하여 PWV(pulse wave velocity)기반 혈압을 추정하는 것이 가능하며, 이러한 전체 과정을 통해 혈압을 측정한다고 표현할 수 있다.
예를 들어, PWV 는 심장의 좌심실의 수축에 의해 동맥을 따라 혈액의 속도 펄스 또는 압력 펄스의 전파 속도를 나타내는 것으로, 동맥 경로 상의 거리를 알고 있는 두 지점의 맥파 발생 시간(PTT :pulse transit time) 차이를 측정함으로써 획득될 수 있다. 상기 PTT는 맥동성 압력파가 대동맥 판막으로부터 말초 부위까지 전달되는 시간으로 정의하며 상기 PWV는 상기 PTT와 반비례하는 관계를 가질 수 있다. 따라서 상기 PTT의 증가 또는 감소는 상기 PWV의 감소 또는 증가를 반영하고 있으며. 심장에서 말초 동맥에 이르는 전 구간의 특성을 나타낸다고 할 수 있다. 따라서 상기 PWV는 혈관에 의존한 특성을 나타내므로, 지정된 관계식에 의하여 혈압 측정값을 제공할 수 있다. 예를 들어, 지정된 관계식(PWV= D/ Dt; ㎝/sec) 즉, D 심장에서 말초까지 또는 말초에서 심장까지의 두 지점 간의 거리(D)를 소요 시간(Dt)로 나누어 상기 PWV를 계산할 수 있다.
상기한 바 이외에 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치는 PPG 센서와 동일한 광학 방식으로 경피적산소포화도(SpO2)(saturation of percutaneous oxygen)를 측정할 수도 있다. 이와 같이 웨어러블 전자 장치에 포함된 복수의 센서를 이용한다면 심전도, 혈압과 같은 현재 건강 상태뿐만 아니라 복합 생체 정보에 기반한 건강 정보의 제공이 가능할 수 있다.
도 14는 다양한 실시 예에 따른 생체 신호 측정을 위한 웨어러블 전자 장치와 외부 액세서리를 포함하는 전체 시스템의 구성을 상세히 도시한 도면(1400)이다.
다양한 실시 예에 따르면, 생체 신호 측정을 위한 전체 시스템은 크게 사용자 신체에 부착되는 외부 액세서리(1405)(예: 도 3의 외부 액세서리(310))와 상기 외부 액세서리(1405)와의 연결을 통해 생체 신호를 획득하기 위한 웨어러블 전자 장치(1410)(예: 도 3의 웨어러블 전자 장치(301))로 구성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(1410)는 착탈식 측정 모듈과 통신 회로를 통해 예를 들어, NFC 통신 방식을 통해 연결될 수 있으며, 스위칭 제어를 위한 신호를 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(1410)가 부착 패드와 결합되는 경우에는 부착 패드의 복수의 전극들은 웨어러블 전자 장치의 전극들에 각각 대응할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(1410)가 착탈식 측정 모듈을 통해 통신 연결된 경우에는 착탈식 측정 모듈의 연결 단자들을 통해 웨어러블 전자 장치의 전극들이 연결(1420, 1430, 1440)될 수 있다.
예를 들어, 부착 패드의 전극 A, B, C는 착탈식 측정 모듈을 통해 또는 착탈식 측정 모듈 없이 웨어러블 전자 장치(1410)의 각 전극들(예: 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극)에 각각 대응되어 연결될 수 있다. 이에 따라 웨어러블 전자 장치(1410)의 각 전극들(예: 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극)로부터의 경로들(1450, 1460, 1470) 중 적어도 2개의 조합으로 이루어지는 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들과 연결되는 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들(예: 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극) 중 적어도 2개가 선택될 수 있으며, 이러한 경우 3쌍의 조합이 가능할 수 있다. 이러한 경우, 예를 들어, 제1 전극 조합(1450, 1460), 제2 전극 조합(1450, 1470), 제3 전극 조합(1460, 1470)이 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 외부 액세서리의 복수의 전극들과 연결되는 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들(예: 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극) 중 적어도 2개가 선택될 수 있으며, 복수의 전극들(예: 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극) 중 어느 하나가 기준 전극으로 사용되는 경우 상기 기준 전극을 제외한 전극 조합이 순차적으로 선택될 수 있다. 이러한 경우, 예를 들어, 제3 전극 조합(1460, 1470)을 기준 전극으로 할 경우, 제1 전극 조합(1450, 1460), 제2 전극 조합(1450, 1470)이 가능할 수 있다.
상기한 바와 같이 웨어러블 전자 장치는 외부 액세서리의 복수의 측정 전극들 중 적어도 2개의 전극들 사이의 전압차에 기반한 ECG 신호에 의한 생체 정보(1480) 또는 PPG 센서에 기반하여 PPG 신호에 의한 생체 정보(1490)를 획득할 수 있다.
도 15는 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치에서의 예시적인 사용자 인터페이스를 나타낸 도면이다. 도 15에서는 웨어러블 전자 장치에서의 모드 변화에 따라 달라지는 사용자 인터페이스를 예시하고 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 화면(1510)에서와 같이 웨어러블 전자 장치(예: 도 3의 웨어러블 전자 장치(301))는 측정 모드를 시작하기 전에 디스플레이 상에 측정 관련한 메뉴를 표시할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치는 혈당, 혈압, 심박, 심전도와 같은 메뉴들을 디스플레이 상에 표시할 수 있다. 상기한 바와 같이 사용자로부터 측정할 생체 정보에 대한 선택을 입력받기 위한 메뉴를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 화면(1520)에서와 같이 웨어러블 전자 장치는 측정 모드로 전환된 이후에는 측정 중임을 알리는 화면을 디스플레이 상에 표시할 수 있다. 측정 모드의 경우에는 생체 정보 측정과는 관련 없는 기능들은 제한될 수 있다. 예를 들어, 통신 기능의 비활성화, 흑백 화면으로의 전환, 화면 밝기 낮춤과 같이 일부 기능이 제한될 수 있다. 또한 측정 도중에 잘못된 조작을 방지하기 위해 키입력이 제한될 수 있다. 예를 들어, 측정 도중에 오작동 방지를 위해 화면을 통한 터치 입력을 제한하여 물리적인 키만 동작 가능하게 하거나, 디스플레이 상의 일부 영역만 터치 가능하게 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 측정 시작과 동시에 웨어러블 전자 장치의 화면이 오프되도록 설정될 수 있다. 이후, 측정 도중에 예컨대, 물리적인 버튼을 누르는 방식과 같이 사용자가 측정 중인지를 확인하고자 하는 입력이 수신되는 경우에 한해 제2 화면(1520)에서와 같이 측정 중임을 알리는 화면을 표시할 수 있다. 또한 측정 중에는 직전에 측정한 정보에 기반한 정보를 표시할 수도 있다. 또한 측정이 완료되면 웨어러블 전자 장치는 측정된 생체 정보를 표시하는 문자(예: 숫자 또는 상태) 및/또는 그래픽 요소(예: 그래프)를 포함하는 측정 결과를 표시하는 화면을 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 화면(1530)에서와 같이 웨어러블 전자 장치는 측정 모드가 종료되면, 원래 화면 예컨대, 와치 화면을 디스플레이 상에 표시할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치는 생체 측정과 관련이 없어 오프하거나 제한했던 기능들을 다시 활성화시킬 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시 예에 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 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 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 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 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 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 회로와 같은 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, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시 예는 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))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.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예에 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 두 개의 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 실시 예에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 전술한 해당 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 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예에 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.
명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은, 사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작 및 상기 결합 감지에 대응하여, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하는 동작을 포함할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 발명된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 실시 예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시 예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시 예의 범위는 여기에 발명된 실시 예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시 예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101: 전자 장치, 120: 프로세서, 130: 메모리, 150: 입력 장치, 160: 표시 장치, 190: 통신 모듈

Claims (20)

  1. 웨어러블 전자 장치에 있어서,
    복수의 전극들을 포함하는 적어도 하나의 센서;
    상기 적어도 하나의 센서와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결된 메모리를 포함하며,
    상기 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합이 감지되면, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하도록 구성된 인스트럭션들을 저장하는 웨어러블 전자 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부 액세서리는,
    상기 웨어러블 전자 장치의 하우징의 일면에 착탈 가능하게 제공된 상기 복수의 측정 전극들을 포함하는 부착 패드를 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 웨어러블 전자 장치의 외부로 노출되도록 배치된 상기 복수의 전극들이, 상기 부착 패드의 상기 복수의 측정 전극들과 각각 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 제1 연결 단자를 통해 연결됨에 따라 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 적어도 하나의 센서에 포함된 상기 복수의 전극들 중 어느 하나가 기준 전극일 경우 상기 기준 전극을 제외한 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 하는 스위칭을 순차적으로 제어하도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 스위칭에 대응하여, 상기 제1 연결 단자를 통해 상기 적어도 하나의 센서에 포함된 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극과 상기 부착 패드의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극이 연결됨에 따라 상기 수신된 전압을 기반으로 한 상기 생체 신호를 측정하도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 외부 액세서리에 통신 회로를 포함하는 착탈식 측정 모듈이 결합되어 있는 경우, 상기 착탈식 측정 모듈과의 통신을 통해 상기 스위칭을 순차적으로 제어하기 위한 신호를 상기 착탈식 측정 모듈로 전송하도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 착탈식 측정 모듈은,
    상기 부착 패드에 포함된 상기 복수의 측정 전극들과 상기 웨어러블 전자 장치의 복수의 전극들이 각각 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 제2 연결 단자를 포함하며,
    상기 웨어러블 전자 장치가 결합 가능한 결합 구조를 가지는, 웨어러블 전자 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 적어도 하나의 센서에 포함된 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 하는 스위칭을 순차적으로 제어하도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 외부 액세서리와의 결합이 감지되면, 상기 생체 신호를 측정하기 위한 측정 모드로 진입하도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 측정 모드로 진입 시, 상기 생체 신호의 측정과 관련된 기능을 제외한 나머지 기능들을 비활성화시키도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 인스트럭션들은, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 적어도 하나의 센서가 광학 센서를 포함하는 경우, 상기 광학 센서에 포함된 적어도 하나의 수광부와 적어도 하나의 발광부를 이용하여 상기 사용자에 대한 추가 생체 신호를 측정하고, 상기 측정된 추가 생체 신호를 이용하여 혈압을 측정하도록 설정된, 웨어러블 전자 장치.
  12. 웨어러블 전자 장치에서 생체 신호를 처리하기 위한 방법에 있어서,
    사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작; 및
    상기 결합 감지에 대응하여, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하는 동작을 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작은,
    상기 웨어러블 전자 장치의 하우징의 일면에 착탈 가능하게 제공된 상기 외부 액세서리의 부착 패드의 결합 구조에 의해 감지하는 동작을 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작은,
    상기 웨어러블 전자 장치의 외부로 노출되도록 배치된 복수의 전극들이, 상기 부착 패드에 배치된 상기 복수의 측정 전극들과 각각 전기적으로 접촉 또는 연결 가능한 제1 연결 단자를 통해 연결됨에 따라 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작을 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 생체 신호를 측정하는 동작은,
    상기 웨어러블 전자 장치의 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 일정 시간 단위로 순차적으로 스위칭을 제어하는 동작을 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 생체 신호를 측정하는 동작은,
    상기 웨어러블 전자 장치의 상기 복수의 전극들 중 어느 하나가 기준 전극일 경우 상기 기준 전극을 제외한 적어도 두 개의 전극과, 상기 외부 액세서리의 상기 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극의 조합이 연결되도록 일정 시간 단위로 순차적으로 스위칭을 제어하는 동작을 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작은,
    상기 외부 액세서리에 통신 회로를 포함하는 착탈식 측정 모듈이 결합되어 있는 경우, 상기 착탈식 측정 모듈과의 통신을 통해 상기 순차적으로 스위칭을 제어하기 위한 신호를 상기 착탈식 측정 모듈로 전송하는 동작을 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 외부 액세서리와의 결합 감지에 대응하여, 상기 생체 신호를 측정하기 위한 측정 모드로 진입하는 동작을 더 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 웨어러블 전자 장치가 광학 센서를 포함하는 경우, 상기 광학 센서에 포함된 적어도 하나의 수광부와 적어도 하나의 발광부를 이용하여 상기 사용자에 대한 추가 생체 신호를 측정하는 동작; 및
    상기 측정된 추가 생체 신호를 이용하여 혈압을 측정하는 동작을 더 포함하는, 생체 신호 처리를 위한 방법.
  20. 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은,
    사용자의 신체에 접촉되는 외부 액세서리와의 결합을 감지하는 동작; 및
    상기 결합 감지에 대응하여, 상기 외부 액세서리에 포함된 복수의 측정 전극들 중 적어도 두 개의 측정 전극을 통해 수신된 전압을 기반으로 생체 신호를 측정하는 동작을 포함하는, 저장 매체.
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