KR20210101112A - 전자 장치 및 생체정보 추정 방법 - Google Patents

Abstract

일 실시예에 따른 전자 장치는 본체, 본체의 측면에 배치되는 센서부, 본체의 상면에 배치되는 디스플레이 및 생체신호를 측정하기 전에 센서부로부터 수신된 손가락의 접촉상태 정보를 기초로 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하고, 생체신호를 측정하는 동안 센서부로부터 수신된 손가락의 접촉힘 정보를 기초로 손가락의 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

전자 장치 및 생체정보 추정 방법{WEARABLE DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING BIO-INFORMATION}

전자 장치 및 그 전자 장치의 생체정보 추정 기술에 관한 것이다.

일반적으로 인체에 손상을 가하지 않고 비침습적(non-invasive)으로 혈압을 측정하는 방법으로서, 커프 기반의 압력 자체를 측정하여 혈압을 측정하는 방식과 커프 없이 맥파 측정을 통해 혈압을 추정하는 방식이 있다. 커프 기반의 혈압을 측정하는 방식으로는 상완(upper arm)에 커프(cuff)를 감고 커프 내 압력을 증가시켰다가 감소시키면서 청진기를 통해 혈관에서 발생하는 청음을 듣고 혈압을 측정하는 코로트코프 소리 방법(Korotkoff-sound method)과 자동화된 기계를 이용하는 방식으로 상완에 커프를 감고 커프 압력을 증가시킨 후 점차 커프 압력을 감소시키면서 커프 내 압력을 지속적으로 측정한 뒤 압력 신호의 변화가 큰 지점을 기준으로 혈압을 측정하는 오실로메트릭 방법(Oscillometric method)이 있다. 커프리스 혈압 측정 방법은 일반적으로 맥파전달시간(PTT, pulse transit time)을 계산하여 혈압을 추정하는 방식과 맥파의 모양을 분석하여 혈압을 추정하는 PWA(Pulse Wave Analysis) 방식이 있다.

본체 측면부에 센서부가 배치된 모바일 전자 장치 및 그 모바일 전자 장치에서 생체정보를 획득하는 장치 및 방법이 제시된다.

일 양상에 따르면, 전자 장치는 본체, 본체의 측면에 배치되는 센서부 및 생체신호를 측정하기 전에 센서부로부터 수신된 손가락의 접촉상태 정보를 기초로 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하고, 생체신호를 측정하는 동안 센서부로부터 수신된 손가락의 접촉힘 정보를 기초로 손가락의 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하는 프로세서를 포함할 수 있다.

센서부는 핑거 접촉면에 접촉한 손가락에 광을 조사하는 광원과 손가락으로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하는 수광부를 포함하는 광센서 및 손가락이 접촉하여 핑거 접촉면을 누를 때의 접촉힘을 측정하는 힘센서를 포함할 수 있다.

프로세서는 생체정보 추정 요청이 수신되면, 본체의 모습을 나타내는 제1 그래픽 객체 및, 제1 그래픽 객체의 센서부 위치에 정상적으로 접촉하는 손가락의 모습을 나타내는 제2 그래픽 객체를 표시할 수 있다.

프로세서는 제1 그래픽 객체를 표시하고, 일정 시간 후 제2 그래픽 객체를 표시 또는 소멸을 적어도 1회 이상 반복할 수 있다.

프로세서는 센서부로부터 수신된 접촉상태 정보를 기초로 손가락의 접촉상태가 정상적인지 여부를 판단할 수 있다.

프로세서는 접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부 방향으로 힘을 가하도록 유도하는 제3 그래픽 객체를 표시할 수 있다.

이때, 제3 그래픽 객체는 본체의 센서부로부터 이격된 소정 위치에서 상기 센서부 위치까지를 반복적으로 움직이는 손가락의 모습을 나타낼 수 있다.

제3 그래픽 객체는 센서부 방향으로 향하는 화살표를 포함할 수 있다.

프로세서는 접촉상태가 정상이면, 접촉상태가 정상이라는 것을 나타내는 제4 그래픽 객체를 더 표시할 수 있다.

프로세서는 접촉상태가 정상이 아니면, 접촉상태가 비정상이라는 것을 나타내는 제5 그래픽 객체, 비정상 이유를 시각적으로 표시하는 제6 그래픽 객체 및 비정상 이유를 설명하는 텍스트 중의 적어도 하나를 표시할 수 있다.

프로세서는 접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부에 가해야 하는 기준 접촉힘의 범위를 나타내는 제7 그래픽 객체를 표시할 수 있다.

프로세서는 센서부로부터 접촉힘이 수신되면, 수신된 실제 접촉힘을 나타내는 제8 그래픽 객체를 더 표시할 수 있다.

프로세서는 제7 그래픽 객체를 표시하고, 센서부로부터 실시간 수신된 실제 접촉힘에 응답하여 상기 제8 그래픽 객체가 상기 7 그래픽 객체를 따라 이동하는 게임화된 화면으로 상기 디스플레이에 표시할 수 있다.

프로세서는 수신된 실제 접촉힘이 기준 접촉힘의 범위를 벗어나는 경우 사용자에게 경고하는 경고음 또는 제9 그래픽 객체를 더 표시할 수 있다.

프로세서는 센서부에 의해 측정된 생체신호를 기초로 특징을 추출하고, 추출된 특징 및 접촉힘 중의 적어도 하나를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.

일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 본체의 측면에 배치된 센서부와 프로세서를 포함하는 전자 장치가, 센서부를 통해, 생체신호를 측정하기 전에 손가락의 접촉상태를 획득하는 단계, 프로세서를 통해, 손가락의 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하는 단계, 센서부를 통해, 생체신호를 측정하는 동안 손가락의 접촉힘을 획득하는 단계 및 프로세서를 통해, 손가락의 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 생체정보 추정 방법은 생체정보 추정 요청을 수신하는 단계 및 센서부가 포함된 본체의 모습을 나타내는 제1 그래픽 객체 및, 상기 제1 그래픽 객체의 센서부 위치에 정상적으로 접촉하는 손가락의 모습을 나타내는 제2 그래픽 객체를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는 수신된 접촉상태를 기초로 손가락의 접촉상태가 정상인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는 접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부 방향으로 힘을 가하도록 유도하는 제3 그래픽 객체를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는 접촉상태가 정상이 아니면, 접촉상태가 비정상이라는 것을 나타내는 제5 그래픽 객체, 비정상 이유를 시각적으로 표시하는 제6 그래픽 객체 및 비정상 이유를 설명하는 텍스트 중의 적어도 하나를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

접촉힘에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는 접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부에 가해야 하는 기준 접촉힘의 범위를 나타내는 제7 그래픽 객체를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

접촉힘에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는 센서부로부터 접촉힘이 수신되면, 수신된 실제 접촉힘을 나타내는 제8 그래픽 객체를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 생체정보 추정 방법은 센서부를 통해 생체신호를 획득하는 단계 및 생체신호 및 접촉힘을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 양상에 따르면, 전자 장치는 본체, 본체의 측면에 배치된 센서부 및

상기 본체 내부에 장착되고, 상기 센서부와 전기적으로 연결되어 상기 센서부를 제어하고, 상기 센서부로부터 수신된 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하고, 센서부는 본체의 측면에 일부가 노출되도록 배치된 하우징, 하우징의 노출된 면에 손가락이 접촉되도록 형성된 핑거 접촉면 및 하우징의 내부에 배치된 광센서를 포함할 수 있다.

핑거 접촉면은 손가락이 올려져 접촉될 때 손가락의 길이 방향과 나란한 방향을 따라 볼록하게 곡률진 형태로 이루어질 수 있다.

핑거 접촉면은 손가락의 길이 방향과 수직인 방향을 따라, 볼록하게 곡률진 형태로 형성되거나, 상부가 평평하고 양측으로 곡면으로 형성될 수 있다.

핑거 접촉면은 양 측에 형성된 제1 투광영역 및 제2 투광영역과, 상기 제1 투광영역과 제2 투광영역 사이에 형성된 제3 투광영역을 포함할 수 있다.

광센서는 제1 광원과 제2 광원 및, 상기 제1 광원과 제2 광원 사이에 형성된 수광부를 포함할 수 있다.

하우징은 제1 광원에서 조사된 광이 상기 제1 투광영역을 통해 손가락으로 향하도록 형성된 제1 광 경로, 제2 광원에서 조사된 광이 상기 제2 투광영역을 통해 손가락으로 향하도록 형성된 제2 광 경로 및 손가락으로부터 산란 또는 반사된 광이 상기 제3 투광영역을 통해 상기 수광부로 향하도록 형성된 제3 광 경로를 더 포함할 수 있다.

하우징은 제1 광 경로와 제2 경로 사이 및, 제2 광 경로와 제3 경로 사이에 형성된 격벽을 더 포함할 수 있다.

또한, 전자 장치는 하우징에 배치되어, 손가락이 핑거 접촉면에 가하는 접촉힘을 측정하는 힘센서를 더 포함할 수 있다.

프로세서는 센서부를 일반 모드 또는 생체정보 추정 모드로 동작하도록 제어하되, 사용자가 일반 모드에서 센서부의 조작 또는 본체에 장착된 디스플레이를 통해 생체정보 추정 요청을 입력하면 상기 센서부를 생체정보 추정 모드로 전환할 수 있다.

본체 측면부에 센서부가 배치된 모바일 전자 장치를 통해 생체신호를 용이하게 측정할 수 있다. 또한, 생체신호 측정 환경을 가이드함으로써 생체신호의 재현성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자 장치를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 5는 일 실시예에 따른 센서부 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 8 내지 도 10은 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시한 실시예들이다.
도 11a 내지 도 12b는 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 표시한 실시예들이다.
도 12c 및 도 12d는 오실로메트리 기반 혈압 측정의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "??부, "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자 장치의 블록도이다. 도 2a 내지 도 5는 일 실시예에 따른 센서부 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하여 전자 장치(100) 구조의 실시예들을 설명한다.

실시예들에 따른 전자 장치(100)는 스마트 워치 또는 스마트 밴드형 웨어러블 기기일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 스마트폰 또는 태블릿 PC와 같은 모바일 기기일 수 있다.

도 1을 참조하면, 전자 장치(100)는 본체(MB) 및 스트랩(ST)을 포함할 수 있다.

본체(MB)는 전자 장치(100)의 일반적인 기능을 수행하기 위한 모듈 및 생체정보 추정을 위한 센서부(10)가 장착될 수 있다. 본체(MB) 또는 스트랩(ST)의 내부에는 각종 모듈에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다. 스트랩(ST)은 본체(MB)에 연결될 수 있다. 스트랩(ST)은 사용자의 손목을 감싸는 형태로 구부려질 수 있도록 플렉시블(flexible)하게 형성될 수 있다. 스트랩(ST)은 서로 분리된 제1 스트랩과 제2 스트랩으로 구성될 수 있다. 제1 스트랩과 제2 스트랩의 일단부는 각각 본체(MB)의 양측에 연결되고, 제1 스트랩과 제2 스트랩의 타단부에 형성된 결합수단을 이용하여 서로 체결될 수 있다. 이때, 결합수단은 자석 결합, 벨크로(velcro) 결합, 핀 결합 등의 방식으로 형성될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 스트랩(ST)은 이에 제한되지 않으며 밴드 형태와 같이 서로 분리되지 않는 일체로 형성될 수도 있다.

본체(MB)의 상면에는 다양한 정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이(DP)가 배치될 수 있다. 디스플레이(DP)는 사용자의 터치 입력이 가능한 터치 스크린 패널을 포함할 수 있다.

센서부(10)는 본체(MB)의 측면에 버튼 형태로 배치될 수 있다. 센서부(10)는 프로세서의 제어에 따라 생체정보 추정 모드와 일반 모드로 동작할 수 있다. 생체정보 추정 모드로 동작시 센서부(10)는 피검체가 접촉할 때, 피검체에 의해 가해지는 힘 정보를 획득할 수 있다. 또한, 센서부(10)는 피검체가 접촉할 때, 피검체로부터 반사되거나 산란되는 광 정보를 획득할 수 있다. 일반 모드로 동작할 때 센서부(10)는 전자 장치(100)의 일반적인 기능 예컨대, 애플리케이션의 선택/실행, 디스플레이(DP)의 GUI 조정 등을 제어하기 위한 사용자 인터페이스 기능을 수행할 수 있다.

도 2a를 참조하면, 센서부(10)는 하우징(HS)을 포함할 수 있다. 또한, 센서부(10)는 하우징(HS)의 내부 또는 하우징(HS)의 하단에 배치되는 광센서(20) 및 힘센서(30)를 포함할 수 있다.

하우징(HS)은 일부분이 버튼 형태로 본체(MB)의 측면을 통해 외부로 노출된다. 일 예로 본체(MB) 내부에서 지지체(SP)가 하우징(HS)의 주변과 하단 중 적어도 한 곳에서 하우징(HS)을 지지할 수 있다. 도 2a의 실시예에서는 지지체(SP)가 본체(MB) 내부에서 하우징(HS)을 감싸도록 도시되어 있으나 이는 일 실시예일뿐이다. 도 2a에 도시되어 있지는 않으나, 하우징(HS)이 본체(MB) 외부로 이탈되지 않도록 하기 위한 추가 구조물이 하우징(HS) 또는 본체 내부에 더 포함될 수 있다.

하우징(HS)은 손가락이 올려져 접촉되는 핑거 접촉면(11)을 포함할 수 있다. 도 2b는 도 2a의 센서부(10)를 핑거 접촉면(11)에 수직한 방향(Z 방향)에서 바라보았을 때, 핑거 접촉면(11)의 형상(이하 '평면도'라 함)을 도시한 일 실시예이다. 핑거 접촉면(11)의 평면도는 핑거 접촉면(11)의 중심을 가로지르는 제1축이 장축, 제1축과 다른 방향으로 핑거 접촉면(11)의 중심을 가로지르는 제2축이 단축인 구조로 형성될 수 있다. 제1축과 제2축은 서로 수직할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 다른 예로 핑거 접촉면(11)의 평면도는 제1축과 제2축의 길이가 동일한 구조로 형성되는 것도 가능하다. 또한, 도 2b에서 핑거 접촉면(11)의 평면도는 모서리가 둥근 사각형 형상으로 도시되어 있으나, 핑거 접촉면(11)의 평면도는 직사각형, 정사각형, 타원형, 원형 등 다른 형상을 가질 수도 있다.

도 2c는 센서부(10)의 분해 사시도이다. 도 2d에는 핑거 접촉면(11)의 입체적 형상이 도시되어 있다.

핑거 접촉면(11)의 제1축(A-A') 단면은 본체(MB)의 바깥쪽 방향으로 볼록하게 곡률진 형태일 수 있다. 예컨대, 핑거 접촉면(11)의 제1축 단면(A-A' 단면)은 도 2d의 (1)과 같이, 핑거 접촉면(11)의 중심에서 멀어질수록 단면의 높이가 점점 낮아지는 형상일 수 있다. 일 예로, 핑거 접촉면(11)의 제1축 단면은 원형 또는 타원형의 일부분과 동일하거나 유사한 형태를 가질 수 있다.

다른 예로써, 핑거 접촉면(11)의 제1축 단면은 상부의 중심에서 일정 범위는 수평하고 그 이후부터는 중심에서 멀어질수록 단면의 높이가 점점 낮아지는 형상일 수 있다. 예컨대, 상부 중심으로부터 일정 범위 이후에서 도 2d의 (2)와 같이 곡선 형태로 점차 낮아지거나, (3)과 같이 일직선 형태로 낮아지는 형상을 가질 수 있다. 이때, 핑거 접촉면(11)의 상부에서 곡선 또는 일직선으로 점차 낮아지다 일정 부분 이후부터 하단까지 수직으로 낮아지는 형태를 갖거나, 상부에서 하단까지 계속해서 곡선 또는 일직선으로 낮아지는 형태를 가질 수 있다.

다른 예로, 핑거 접촉면(11)의 제1축 단면은 평면으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 도2d의 (4)와 같이, 핑거 접촉면(11)의 제1축 단면은 수평하고, 좌우측 끝부분이 직각인 형상을 가질 수 있다.

핑거 접촉면(11)의 제1축 단면의 형상에 대한 실시예는 제2축 단면(B-B' 단면)의 형상의 실시예로도 적용될 수 있다. 제1축 단면과 제2축 단면은 동일한 형상을 가질 수도 있고, 상이한 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제1축 단면과 제2축 단면은 모두 도 2d의 (2)와 같은 형상을 가질 수도 있고, 제1축 단면은 도 2d의 (3)과 같은 형상을, 제2축 단면은 도 2d의 (2)와 같은 형상을 가질 수도 있다. 일 예로써, 도 2c의 실시예에서 핑거 접촉면(11)의 제1축과 제2축은 각각 도 2d의 (2)와 유사한 형태를 가지며, 제1축이 제2축보다 길게 형성되어 있다.

핑거 접촉면(11)이 곡면을 이루게 되면 평면을 이루는 것보다 동일한 힘으로 손가락을 누를 때 손가락의 변형이 더 깊게 이루어질 수 있다. 따라서, 사용자는 손가락의 변형이 동일한 기준으로 더 작은 힘을 핑거 접촉면(11)에 가하는 것이 가능하다.

다시 도 2c를 참조하면, 핑거 접촉면(11)은 일부분에 형성된 제1 투광영역(12a)과, 제1 투광영역(12a)으로부터 이격되어 다른 일부분에 형성된 제2 투광영역(12b) 및, 제1 투광영역(12a) 및 제2 투광영역(12b) 사이에 형성된 제3 투광영역(12c)을 포함할 수 있다. 핑거 접촉면(11)의 나머지 영역은 불투광영역일 수 있다. 제1투광영역(12a), 제2투광영역(12b) 및 제3 투광영역(12c)은 각각 원형, 타원형 또는 다각형 등으로 형성된 홀(hole)을 포함할 수 있다. 또한, 각 홀에는 광이 투과할 수 있도록 투명 재질의 커버 예컨대 유리, 플라스틱 등으로 밀폐될 수 있다. 이때, 각 홀 별로 별개의 커버로 밀폐되거나, 일체로 형성된 하나의 커버가 3개의 홀을 모두 밀폐하도록 형성될 수 있다. 제1 투광영역(12a), 제2 투광영역(12b), 제3 투광영역(12c)은 제1 축상에 배치될 수 있다.

광센서(20)는 하우징(HS)의 내부에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 하우징(HS) 외부의 하단에 배치되는 것도 가능하다.

광센서(20)는 손가락이 핑거 접촉면(11)에 올려져 접촉할 때 손가락에 광을 조사하는 광원(21a,21b)과, 광원(21a,21b)에 의해 조사된 광이 손가락 표면 또는 손가락 내부의 조직에 의해 산란 또는 반사된 광을 검출하는 수광부(22)를 포함할 수 있다.

광원(21a,21b)은 도시된 바와 같이 광센서(20) 기판 상의 양측에 제1 광원(21a) 및 제2 광원(21b)이 배치될 수 있다. 다만, 광원의 개수는 제한되지 않는다. 이때, 광원(21a,21b)은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

제1 광원(21a) 및 제2 광원(21b)은 서로 다른 파장의 광을 조사하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(21a) 및 제2 광원(21b)는 모두 적외(IR) 파장 또는 녹색(Green) 파장 대역을 조사할 수 있다. 또는, 제1 광원(21a) 및 제2 광원(21b) 중의 하나는 적외 파장이고 다른 하나는 녹색 파장 대역을 조사할 수 있다. 또한, 각 광원(21a,21b)은 복수의 LED를 포함할 수 있으며, 복수의 LED가 모두 동일한 파장을 조사하거나 일부가 다른 파장을 조사하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 광원(21a)은 적외선 파장 대역의 IR LED와 녹색 파장 대역의 Green LED를 포함할 수 있고, 광원 21b도 IR LED와 Green LED를 포함할 수 있다.

수광부(22)는 광센서(20) 기판의 제1 광원(21a)과 제2 광원(21b) 사이에 배치될 수 있다. 수광부(22)는 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(photo transistor, PTr), 이미지 센서 예컨대, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서 또는 CCD(charge-coupled device) 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 수광부(22)는 손가락에 의해 산란 또는 반사된 광을 검출하면, 광의 세기를 전기적인 디지털 광 신호 데이터로 변환하여 프로세서(미도시)에 전달할 수 있다.

또한, 힘센서(30)는 하우징(HS)의 내부 또는 하우징(HS)의 외부 하단에 배치될 수 있다. 힘센서(30)는 광센서(20)의 하단 또는 상단에 적층될 수 있다. 힘센서(30)는 손가락이 핑거 접촉면(11)에 접촉한 상태에서 누르는 힘을 측정할 수 있다. 일 예로, 힘센서(30)는 스트레인 게이지를 포함할 수 있으며, 사용자가 센서부(10)를 누르는 힘의 크기를 측정할 수 있다.

도 3은 다른 실시예에 따른 센서부(10)의 사시도이다. 도 3에서 핑거 접촉면(11)의 제1축 단면은 도 2d의 (3)과 유사한 형상을 갖고, 제2축 단면은 도 2d의 (1)과 유사한 형상을 갖는다. 도 3의 핑거 접촉면(11)에는 제1 투광영역(12a), 제2 투광영역(12b), 제3 투광영역(12c)이 형성되어 있다.

도 4는 도 3에 도시한 센서부(10)의 단면도이다. 구체적으로는 도 3의 센서부(10)를 핑거 접촉면(11)의 제1축을 따라서 자른 단면도이다. 도 4를 참조하면, 하우징(HS)은 제1 광원(21a) 및 제2 광원(21b)에 의해 조사된 광이 각각 제1 투광영역(12a) 및 제2 투광영역(12b)을 통과하여 핑거 접촉면(11)에 접촉한 손가락 방향으로 향하도록 유도하는 제1 광 경로(13a) 및 제2 광 경로(13b)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 광원(21a) 및 제2 광원(21b)이 조사한 광이 핑거 접촉면(11)에 접촉한 손가락 표면 또는 손가락 내부 조직에 의해 산란 또는 반사되면, 제3 투광영역(12c)을 통과하여 수광부(22)로 향하도록 유도하는 제3 광 경로(13c)를 포함할 수 있다.

도 5는 센서부(10)의 단면도를 나타내는 다른 실시예이다. 도 5를 참조하면, 제3 광 경로(13c)에는 손가락으로부터 산란 또는 반사된 광을 수광부(22) 방향으로 집광시키기 위한 광학 모듈(15) 예컨대 렌즈를 더 포함할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만 제3 광 경로(13c)에는 미리 정의된 파장의 광을 통과시켜 수광부(22)로 집광시키기 위한 필터가 배치될 수 있다.

또한, 도 4 및 도 5를 참조하면 하우징(HS)의 각 광 경로(13a,13b,13c)는 격벽(14)에 의해 구획될 수 있다. 격벽(14)은 광원(21a,21b)에 의해 조사된 광이 수광부(22)로 직접 유입되는 것을 차단할 수 있다. 격벽(14)은 불투광성 재질로 이루어질 수 있다. 격벽(14)은 하우징(HS)과 일체로 제조될 수 있다.

전자 장치(100)의 본체(MB)에 프로세서(40)가 내장된다. 프로세서(40)는 센서부(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(40)는 광센서(20) 및 힘센서(30)를 제어하고, 광센서(20) 및 힘센서(30)로부터 측정된 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 처리할 수 있다.

프로세서(40)는 센서부(10)를 생체정보 추정 모드와 일반 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(40)는 일반 모드로 동작하여 사용자가 센서부(10)를 조작하여 입력하는 명령을 수신하고 수신된 명령을 처리할 수 있다. 예컨대 사용자가 일반 모드에서 센서부(10)를 조작하거나 터치 입력이 가능한 디스플레이(DP)를 통해 생체정보 추정 애플리케이션을 실행하도록 요청하면, 생체정보 추정 애플리케이션을 실행하여 디스플레이(DP)에 생체정보 추정 애플리케이션과 관련된 인터페이스를 출력할 수 있다.

프로세서(40)는 일반 모드에서 센서부(10) 조작 또는 디스플레이(DP) 조작에 따라 생체정보 추정 요청이 수신되면, 센서부(10)를 생체정보 추정 모드로 전환하고, 전기적으로 연결된 광원(21a,21b), 수광부(22) 및 힘센서(30)를 제어할 수 있다. 예컨대, 프로세서(40)는 광원(21a,21b)의 광의 세기, 광의 지속시간, 온/오프 제어 및, 힘센서(30)에 전원 공급을 제어할 수 있다.

프로세서(40)는 생체정보 추정 모드에서 수광부(22)로부터 광 신호 데이터 및 힘센서(30)로부터 접촉힘 데이터를 수신하면, 예컨대 미리 정의된 생체정보 추정 알고리즘을 수행하여 광 신호 및 접촉힘 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(40)는 광 신호 데이터 및/또는 접촉힘 데이터를 이용하여 생체신호 측정 환경을 모니터링 하여 사용자에게 정상적인 측정 환경을 유지하도록 가이드 할 수 있으며, 측정된 생체신호를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.

프로세서(40)는 데이터 처리 결과를 전자 장치(100)의 다양한 출력 모듈 예컨대 디스플레이(DP), 스피커 등을 이용하여 출력할 수 있다. 프로세서(40)는 생체신호 측정 환경을 가이드하는 다양한 그래픽 객체들을 디스플레이(DP)에 시각적으로 표시할 수 있으며, 이때 사용자가 보다 직관적으로 흥미를 유도할 수 있도록 게임화된 화면 또는 다양한 그래프 형태로 제공할 수 있다.

도 6 및 도 7은 실시예들에 따른 전자 장치의 블록도를 도시한 것이다. 도 8 내지 도 10은 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시한 실시예들이다. 도 11a 내지 도 12b는 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 표시한 실시예들이다.

도 6을 참조하면, 전자 장치(600)는 다양한 형태를 갖는 본체와, 그 본체에 배치되는 센서부(610) 및 프로세서(620)를 포함할 수 있다. 이때, 본체는 도 1을 통해 설명한 바와 같이 스마트 워치의 형태를 가질 수 있으나 이에 제한되는 것이 아니라 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 모바일 기기의 형태로 제작될 수 있다.

센서부(610)는 광센서(611) 및 힘센서(612)를 포함할 수 있다.

광센서(611)는 핑거 접촉면에 손가락이 접촉할 때 손가락에 광을 조사하는 하나 이상의 광원과, 광원에 의해 손가락에 조사된 광이 손가락의 표면 및/또는 손가락 내부 조직에 의해 산란 또는 반사되는 광을 검출하는 수광부를 포함할 수 있다. 하나 이상의 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.

힘센서(612)는 핑거 접촉면에 접촉한 손가락이 핑거 접촉면에 가하는 접촉힘을 측정할 수 있다.

프로세서(620)는 센서 제어부(621) 및 데이터 처리부(622)를 포함할 수 있다.

센서 제어부(621)는 센서부(610)를 일반 모드 또는 생체정보 추정 모드로 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(621)는 전자 장치(600)가 구동되면 센서부(610)를 일반 모드로 제어하고, 사용자가 일반 모드에서 센서부(610) 버튼을 조작하거나, 디스플레이의 터치/드래그 등의 동작을 수행하여 생체정보를 추정하도록 요청하는 경우 센서부(610)를 생체정보 추정 모드로 전환할 수 있다. 또한, 사용자가 전자 장치(100)에 장착된 카메라 모듈을 통해 미리 정의된 제스처를 입력하는 경우 또는 전자 장치(100)에 장착된 마이크로폰을 통해 음성 명령을 입력하는 경우 센서부(610)를 생체정보 추정 모드로 전환할 수 있다.

센서 제어부(621)는 생체정보 추정 요청이 수신되어 센서부(610)를 생체정보 추정 모드로 전환하면, 예컨대, 광센서(611)의 광원을 구동하고, 광원의 전류 세기, 지속 시간 등을 제어할 수 있다. 또한, 센서 제어부(621)는 힘센서(612)를 비롯한 각종 모듈에 전원을 공급할 수 있다.

데이터 처리부(622)는 센서부(610)가 생체신호를 측정할 때 측정 환경을 모니터링하여 사용자에게 생체신호를 정상적으로 측정할 수 있도록 가이드할 수 있다.

예를 들어, 데이터 처리부(622)는 전술한 바와 같이 센서 제어부(621)가 센서부(610)를 생체정보 추정 모드로 전환하면, 사용자가 손가락을 핑거 접촉면에 정상적으로 접촉할 수 있도록 유도하는 그래픽 객체를 디스플레이에 표시할 수 있다. 여기서, 그래픽 객체는 정보를 시각적으로 표시하기 위한 텍스트, 캐릭터, 아이콘, 이미지, 도형 등을 포함하는 것으로 이에 제한되는 것은 아니다.

도 8을 참고하면 데이터 처리부(622)는 본체의 모습을 나타낸 제1 그래픽 객체(811)를 디스플레이에 표시할 수 있다. 또한, 제1 그래픽 객체(811)의 센서부(SB) 위치에 손가락의 측정 부위 예컨대 손가락 끝마디를 정상적으로 접촉하도록 유도하기 위해 손가락의 모습을 나타내는 제2 그래픽 객체(812)를 디스플레이에 표시할 수 있다. 이때, 손가락을 접촉시키도록 유도하는 텍스트(813)를 표시할 수도 있다.

데이터 처리부(622)는 일 예로 제1 그래픽 객체(811)와 제2 그래픽 객체(812)를 하나의 그래픽 이미지로 생성하여 동시에 디스플레이에 표시하거나, 다른 예로 제1 그래픽 객체(811)를 표시한 상태에서 일정 시간 후 제2 그래픽 객체(812) 및/또는 텍스트(813)를 일정 시간 간격으로 1회 이상 나타났다 사라졌다를 반복할 수 있다.

또한, 사용자가 가이드에 따라 손가락을 센서부(610)의 핑거 접촉면에 접촉함에 따라 광센서(611)로부터 접촉상태 정보가 수신되면, 데이터 처리부(622)는 손가락의 접촉상태가 정상인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(622)는 광센서(611)로부터 수신된 광 신호의 세기, 이미지 데이터, 지문 데이터 등을 기초로 손가락의 접촉여부, 접촉위치, 힘센서(612)로부터 수신된 손가락의 초기 접촉힘 등의 접촉상태를 판단할 수 있다.

예를 들어, 데이터 처리부(622)는 힘센서(612)에 의해 미리 정의된 임계값 이상의 접촉힘이 측정되거나, 힘센서(612)에 의해 접촉힘이 임계시간 이상 측정되는 경우 또는, 미리 정의된 임계값 이상의 접촉힘이 임계시간 이상 측정되는 경우 등 미리 정의된 기준을 만족하는 경우 접촉상태를 정상으로 판단할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.

데이터 처리부(622)는 판단 결과 접촉상태가 정상이면 생체신호 측정을 유도하는 그래픽 객체를 디스플레이에 표시할 수 있다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이 본체의 모습을 나타내는 제1 그래픽 객체(821)와 본체에 정상적으로 접촉한 손가락의 모습을 나타내는 제2 그래픽 객체(822)를 디스플레이에 표시할 수 있다. 이때, 제1 그래픽 객체(821)의 센서부 위치를 다른 색깔을 사용하여 강조할 수 있다.

또한, 손가락이 센서부(SB) 방향으로 힘을 가하도록 유도하는 제3 그래픽 객체(823)를 표시할 수 있다. 이때, 제3 그래픽 객체(823)는 일 예로 도시된 바와 같이 제2 그래픽 객체(822) 상에 중첩된 화살표를 포함할 수 있다. 또한, 다른 예로, 도시되지 않았지만 제3 그래픽 객체(823)는 제2 그래픽 객체(822)가 검지손가락이 센서부(SB)로부터 이격된 소정 위치에서 센서부(SB) 위치까지 반복적으로 움직이도록 변형되는 것일 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이 데이터 처리부(620)는 접촉상태가 정상적임을 나타내는 제4 그래픽 객체(825) 및/또는 손가락으로 누르도록 설명하는 텍스트(824)를 표시할 수 있다.

데이터 처리부(622)는 판단 결과 접촉상태가 정상이 아니면 사용자에게 손가락을 다시 접촉하도록 유도하는 그래픽 객체를 디스플레이에 표시할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이 (a) 접촉상태가 비정상이라는 것을 나타내는 제5 그래픽 객체(910)를 표시할 수 있다. 또한, 예컨대, (b) 엄지 손가락이 정상적으로 접촉하지 않은 경우, (c) 초기 접촉힘이 정상 임계치를 벗어난 경우, (d) 검지 손가락의 정상 측정 부위(예: 검지손가락의 끝마디)가 접촉하지 않은 경우, 정상이 아닌 이유를 설명하는 텍스트(931,932,933) 및/또는 정상이 아닌 이유를 시각적으로 표시하는 제6 그래픽 객체(921,922,923)를 표시할 수 있다.

데이터 처리부(622)는 판단 결과 접촉상태가 정상이면 생체신호가 측정되는 동안 사용자가 센서부(610)에 손가락으로 적정한 힘으로 누르도록 접촉힘을 가이드할 수 있다.

예를 들어, 도 11a는 손가락으로 초기 접촉힘을 조절하는 측정 초기 상태의 화면을 나타내고, 도 11b는 초기 접촉힘이 정상 범위로 들어온 이후의 화면을 나타낸다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면 데이터 처리부(622)는 미리 정의된 기준 접촉힘을 나타내는 제7 그래픽 객체(1111,1112)와 힘센서(612)로부터 수신된 실제 접촉힘을 나타내는 제8 그래픽 객체(1120)를 디스플레이에 표시할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 제7 그래픽 객체의 상한(1111) 및 하한(1112)은 선이나 연속적인 점, 원, 타원형, 다각형 등을 포함할 수 있다. 마찬가지로 제8 그래픽 객체(1121,1122,1123)는 원, 타원형, 다각형, 십자 표시, 화살표 등을 포함할 수 있다.

도 11a를 참조하면, 데이터 처리부(622)는 측정 초기에 제7 그래픽 객체의 상한(1111) 및 하한(1112)을 수평 방향으로 디스플레이 화면에 표시할 수 있다. 또한, 힘센서(612)로부터 수신된 초기 접촉힘이 기준 접촉힘의 상한 및 하한 경계를 벗어나는 경우, 예컨대 도시된 바와 같이 초기 접촉힘이 측정되지 않거나 기준 접촉힘의 하한 미만인 경우 하한 객체(1112)의 아래에 제8 그래픽 객체(1121)를 표시할 수 있다. 또한, 사용자가 손가락으로 센서부(612)를 누르는 힘을 조절하여 실제 접촉힘이 기준 접촉힘의 정상 범위로 들어오는 경우 상한 객체(1111) 및 하한 객체(1112) 내부의 실제 접촉힘의 상응하는 위치에 제8 그래픽 객체(1122)를 표시할 수 있다. 이때, 실제 접촉힘의 변화가 나타나도록 제8 그래픽 객체가 이동하는 것처럼 표시할 수 있다. 또한, 정상 범위 밖의 제8 그래픽 객체(1121)와 정상 범위 내의 제8 그래픽 객체(1122)는 서로 다른 모양이나 색깔 등으로 서로 구분하여 사용자가 쉽게 인지할 수 있도록 할 수 있다. 예컨대 정상 범위 밖의 제8 그래픽 객체(1121)는 예컨대 빨간색으로 표시하고, 정상 범위 내의 제8 그래픽 객체(1122)는 예컨대 초록색으로 표시할 수 있다.

도 11b를 참조하면, 데이터 처리부(622)는 측정 초기에 실제 접촉힘이 정상 범위로 들어오면, 사용자가 손가락으로 누르는 힘을 시간 경과에 따라 점차 증가시킬 수 있도록 도 11a와 같이 수평으로 배열된 제7 그래픽 객체(1111,1112)를 점차 우상향으로 굽어지는 모습으로 변경시킬 수 있다. 이와 같이 제7 그래픽 객체(1111,1112)는 생체신호가 측정되는 시간 동안의 기준 접촉힘의 변화에 따라 우상향 또는 우하향으로 변경될 수 있다.

도 12a 및 도 12b를 참조하면 데이터 처리부(622)는 사용자에게 흥미를 유발하고 또한 접촉힘을 쉽고 직관적으로 확인하면서 측정 시간 동안 정상 범위 내로 유지할 수 있도록 게임 화면으로 구성하여 디스플레이에 표시할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 제7 그래픽 객체(1211,1212)는 기준 접촉힘의 상한(1211) 및 하한(1212)의 사이가 "가로수 길"의 모습을 나타내도록 "가로수" 캐릭터로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 상한 및 하한을 나타내는 캐릭터의 종류와, 게임 화면의 모습은 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 제8 그래픽 객체(1220)는 힘센서(612)로부터 실시간 수신된 실제 접촉힘에 응답하여 "가로수" 사이 길을 따라서 이동하는 "차", "새", "동물" 등의 게임 캐릭터일 수 있다. 다만, 게임 캐릭터의 종류는 특별히 제한되지 않는다.

예를 들어, 제8 그래픽 객체(1220)는 힘센서(612)로부터 수신된 실제 접촉힘이 커질수록 게임화면의 위 방향으로 움직이고, 실제 접촉힘이 작아질수록 게임화면의 아래 방향으로 움직일 수 있다. 이때, 제7 그래픽 객체는 힘센서(612)로부터 수신된 실제 접촉힘이 일정 시간 동안 정상적으로 유지되는 경우 사용자에게 게임 점수를 제공하는 등의 혜택을 제공하는 게임 아이템(1230)을 포함할 수 있다. 또한, 데이터 처리부(622)는 힘센서(612)로부터 수신된 실제 접촉힘이 기준 접촉힘의 범위를 벗어나면 도 12에 도시된 바와 같이 시각적으로 경고하는 제9 그래픽 객체(1240)를 디스플레이에 표시할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 스피커와 같은 음성 출력 모듈을 통해 경고음을 출력하는 것도 가능하다.

이상, 데이터 처리부(622)가 생체정보 추정 요청 및 측정 환경에 따라 도 8의 그래픽 객체, 도 9의 그래픽 객체 및, 도 11(또는 도 12)의 그래픽 객체를 순차적으로 디스플레이에 표시하는 예를 설명하였다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 도 8의 그래픽 객체, 도 9의 그래픽 객체, 도 10의 그래픽 객체 및, 도 11(또는 도 12)의 그래픽 객체 중의 적어도 일부는 생략이 가능하다.

예를 들어, 생체정보 추정 요청이 수신되면 도 8의 그래픽 객체를 표시하고 접촉상태가 정상인 경우 바로 도 11(또는 도 12)의 그래픽 객체를 표시할 수 있다. 또는, 도 8의 그래픽 객체를 표시하지 않고 바로 접촉상태를 판단하여 접촉상태가 정상이면 바로 도 9의 그래픽 객체를 표시한 이후 도 11(또는 도 12)의 그래픽 객체를 표시할 수 있다. 또는, 도 8 및 도 9의 그래픽 객체를 표시하지 않고 접촉상태가 정상인 경우 바로 도 11(또는 도 12)의 그래픽 객체를 표시할 수 있다. 또는, 도 8의 그래픽 객체를 표시하지 않고 접촉상태가 정상이 아니면 도 10의 그래픽 객체를 표시하고 이후 접촉상태가 정상이 되면 바로 도 11(또는 도 12)의 그래픽 객체를 표시할 수 있다.

데이터 처리부(622)는 광센서(621)로부터 생체신호를 수신하고, 생체신호를 전처리 할 수 있다. 이때, 생체신호는 PPG(photoplethysmogram), IPG(impedance plethysmogram), Pressure wave 및 VPG(video plethysmogram) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(622)는 생체신호가 수신되면, 예컨대 0.4~10 Hz의 밴드 패스 필터링(band pass filtering) 등을 수행하여 잡음을 제거할 수 있다. 또는, 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform) 기반의 생체신호 재구성을 통해 생체신호 보정을 수행할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 데이터 처리부(622)는 생체정보 추정을 위한 알고리즘을 실행하여 광센서(611) 및 힘센서(612)로부터 수신된 데이터를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체정보는 평균 혈압, 수축기 혈압, 이완기 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 데이터 처리부(622)는 생체신호로부터 최대 진폭값, 최대 진폭지점의 시간, 생체신호를 구성하는 펄스 파형 성분, 생체신호의 소정 구간의 면적 등을 포함한 특징을 추출하고, 추출된 특징을 하나 이상 조합하여 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 미리 정의된 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 생체정보 추정 모델은 덧셈, 뺄셈, 나눗셈, 곱셈, 로그값, 회귀식 등 특별히 제한됨이 없이 다양한 선형 또는 비선형 결합 함수식 형태로 정의될 수 있다.

다른 예로, 데이터 처리부(622)는 힘센서(612)로부터 수신된 접촉힘과 센서부(610)의 핑거 접촉면의 면적을 기초로 접촉압력을 획득하고, 생체신호의 최대 피크 지점 및 접촉압력을 기초로 오실로메트리 기반으로 혈압을 추정할 수 있다.

도 12c는 사용자가 대상체를 핑거 접촉면에 접촉한 상태에서 힘을 점차 증가시키면서 측정한 생체신호의 세기를 도시한 것이다. 도 12d는 생체신호의 세기와 접촉압력을 기초로 획득된 오실로메트릭 포락선을 도시한 것이다. 예컨대, 데이터 처리부(622)는 각 측정 시점에서 파형 엔벨로프(in1)의 플러스(+) 지점의 진폭값(in2)에서 마이너스(-) 지점의 진폭값(in3)을 빼서 피크-투-피크 지점을 추출하고, 각 측정 시점의 피크-투-피크 지점의 진폭을 대응하는 시점의 접촉압력을 기준으로 플롯(plot)하여 오실로메트릭 포락선(OW)을 획득할 수 있다.

데이터 처리부(622)는 획득된 오실로메트릭 포락선(OW)으로부터 혈압 추정을 위한 특징을 획득할 수 있다. 예를 들어, 오실로메트릭 포락선(OW)에서 최대 피크 지점의 진폭값(MA), 최대 피크 지점의 접촉 압력값(MP), 최대 피크 지점의 진폭값(MA) 대비 소정 비율(예: 0.5~0.7)에 해당하는 좌우 진폭 지점의 접촉 압력값(SP,DP)을 혈압 추정을 위한 특징으로 획득할 수 있다. 데이터 처리부(622)는 특징이 획득되면 미리 정의된 혈압 추정 모델을 적용하여 혈압을 추정할 수 있다.

도 7을 참조하면, 전자 장치(700)는 센서부(610), 프로세서(620), 저장부(710) 및 통신부(720)를 포함할 수 있다. 센서부(610)는 광센서(611)와 힘센서(612)를 포함하며, 프로세서(620)는 센서 제어부(621)와 데이터 처리부(622)를 포함할 수 있다. 센서부(610) 및 프로세서(620)에 대해서는 도 6을 참조하여 자세히 설명한 바 있으므로 이하 중복되지 않은 구성을 중심으로 설명한다.

데이터 처리부(622)는 전술한 바와 같이 디스플레이를 통해 접촉상태, 접촉힘 등에 관한 그래픽 객체를 표시할 수 있다. 또한, 생체정보가 추정값이 획득되면 디스플레이를 통해 생체정보 추정값을 시각적으로 표시할 수 있다. 이때, 생체정보 추정 경과가 정상 범위를 벗어나는 경우 알람/경고 정보를 시각적으로 출력할 수 있다. 또는, 음성, 햅틱 장치와 같은 비시각적인 출력 수단을 이용하여 접촉상태, 접촉힘, 생체정보 추정값에 대한 경고 정보를 출력할 수 있다.

저장부(710)는 생체정보 추정을 위한 기준 정보, 센서부(610) 및/또는 프로세서(620)의 처리 결과를 저장할 수 있다. 이때, 기준 정보는 사용자의 나이, 성별, 건강 상태 등의 사용자 정보, 손가락의 접촉위치 등과 같은 정상 접촉 상태, 광원의 구동 조건, 기준 접촉힘 또는, 생체정보 추정 모델 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.

이때, 저장부(710)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등의 저장매체를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.

통신부(720)는 프로세서(620)의 제어에 따라 외부 기기)와 통신하여 생체정보 추정에 관한 다양한 데이터를 송수신할 수 있다. 일 예로, 통신부(720)는 프로세서(620)의 처리 결과 등을 외부 기기에 전송하여, 외부 기기로 하여금 사용자를 위한 생체정보 이력 관리, 사용자의 건강 상태 모니터링, 생체정보 이력 및 건강 상태 모니터링 결과의 출력 등을 수행하도록 할 수 있다. 이때, 외부 기기는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등을 포함하며, 커프형 혈압 측정 장치를 포함한 의료 기관의 장치를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

다른 예로, 통신부(720)는 외부 기기로부터 생체정보 추정에 필요한 생체정보 추정 모델, 사용자의 특성 정보 등을 수신할 수 있다. 수신된 정보는 저장부(710)에 저장될 수 있다.

이때, 통신부(720)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 이용하여 외부 기기와 통신할 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 13은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.

도 13은 전술한 실시예들에 따른 전자 장치(100,600,700)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 일 실시예일 수 있다. 이하 중복설명을 피하기 위해 간단하게 설명한다.

먼저, 전자 장치는 손가락이 센서부에 접촉하면, 센서부를 통해 손가락의 접촉상태를 획득할 수 있다(1310). 한편, 전자 장치는 생체정보 추정 요청을 수신하면 손가락이 정상적으로 접촉할 수 있도록 가이드하는 그래픽 객체를 먼저 디스플레이에 표시할 수 있다. 이때, 그래픽 객체는 본체의 모습을 나타내는 그래픽 객체와 손가락이 정상적으로 센서부에 접촉하도록 유도하는 손가락의 모습을 나타내는 그래픽 객체를 포함할 수 있다.

그 다음, 단계(1310)에서 획득된 손가락의 접촉상태에 관한 정보를 기초로 접촉상태가 정상인지 여부를 판단할 수 있다(1320). 예컨대, 손가락의 정확한 측정 부위가 센서부에 접촉하였는지 여부, 초기 접촉힘이 미리 설정된 임계범위 이내인지, 접촉힘이 임계시간 이상 측정되는지 여부 등을 분석하여 정상 여부를 판단할 수 있다.

그 다음, 판단 결과 접촉상태가 정상이 아니면 접촉상태를 정상 상태로 유도하기 위하여 접촉상태가 비정상이라는 그래픽 객체를 표시할 수 있다(1330).

만약, 판단 결과 접촉상태가 정상이면 생체신호 측정을 위해 손가락으로 센서부에 압력을 가하도록 유도하는 그래픽 객체를 표시할 수 있다(1340). 예컨대, 사용자가 손쉽게 인지할 수 있도록 손가락이 센서부에 접촉하는 것을 강조하기 위해 손가락이 반복적으로 센서부 위치에서 깜박거리도록 하거나 화살표 등을 표시할 수 있다.

그 다음, 손가락의 접촉힘을 획득하면서(1350), 동시에 사용자가 미리 정의된 정상적인 힘으로 센서부를 누르도록 유도하기 위해 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 표시할 수 있다(1360). 예컨대, 손가락이 센서부를 눌러야 하는 기준 접촉힘에 관한 그래픽 객체와 힘센서를 통해 측정되는 실제 접촉힘을 나타내는 그래픽 객체를 표시할 수 있다. 이때, 사용자에게 흥미를 유발하면서 접촉힘을 유지할 수 있도록 게임화된 화면으로 제시할 수 있다.

또한, 사용자가 접촉힘의 가이드에 따라 손가락으로 접촉힘을 변화시키는 동안 센서부를 통해 생체신호를 획득할 수 있다(1370).

그 다음, 생체신호 및 접촉힘을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다(1380). 예를 들어, 전술한 바와 같이 생체신호로부터 최대 피크 지점의 특징을 추출하고, 추출된 특징 및 생체정보 추정 모델을 이용하여 혈압을 추정하거나, 접촉힘을 기초로 접촉압력을 획득하고 오실로메트리 기반으로 혈압을 추정할 수 있다.

그 다음, 생체정보 추정 결과를 출력할 수 있다(1390). 생체정보 추정 결과는 시각적으로 디스플레이에 표시되거나, 스피커, 햅틱 모듈 등을 이용하여 비시각적으로 표시할 수 있다.

한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.

본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 전자 장치
MB: 본체 ST: 스트랩
DP: 디스플레이 10: 센서부
HS: 하우징
11: 핑거 접촉면 12a: 제1 투광영역
12b: 제2 투광영역 12c: 제3 투광영역
13a: 제1 광 경로 13b: 제2 광 경로
13c: 제3 광 경로 15: 렌즈
20: 광센서 21a: 제1 광원
21b: 제2 광원 22: 수광부
30: 힘센서 40: 프로세서
600, 700: 전자 장치
610: 센서부 611: 광센서
612: 힘센서 620: 프로세서
621: 센서 제어부 622: 데이터 처리부
710: 저장부 720: 통신부

Claims (32)

1. 본체;
   상기 본체의 측면에 배치되는 센서부; 및
   생체신호를 측정하기 전에 센서부로부터 수신된 손가락의 접촉상태 정보를 기초로 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하고, 생체신호를 측정하는 동안 센서부로부터 수신된 손가락의 접촉힘 정보를 기초로 손가락의 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하는 프로세서를 포함하는 전자 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는
   핑거 접촉면에 접촉한 손가락에 광을 조사하는 광원과 상기 손가락으로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하는 수광부를 포함하는 광센서; 및
   상기 손가락이 접촉하여 핑거 접촉면을 누를 때의 접촉힘을 측정하는 힘센서를 포함하는 전자 장치.
3. 제1항에 있어서
   상기 프로세서는
   생체정보 추정 요청이 수신되면, 본체의 모습을 나타내는 제1 그래픽 객체 및, 상기 제1 그래픽 객체의 센서부 위치에 정상적으로 접촉하는 손가락의 모습을 나타내는 제2 그래픽 객체를 표시하는 전자 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 프로세서는
   상기 제1 그래픽 객체를 표시하고, 일정 시간 후 상기 제2 그래픽 객체를 표시 또는 소멸을 적어도 1회 이상 반복하는 전자 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는
   센서부로부터 수신된 접촉상태 정보를 기초로 손가락의 접촉상태가 정상적인지 여부를 판단하는 전자 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프로세서는
   접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부 방향으로 힘을 가하도록 유도하는 제3 그래픽 객체를 표시하는 전자 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제3 그래픽 객체는
   본체의 센서부로부터 이격된 소정 위치에서 상기 센서부 위치까지를 반복적으로 움직이는 손가락의 모습을 나타내는 전자 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제3 그래픽 객체는
   센서부 방향으로 향하는 화살표를 포함하는 전자 장치.
9. 제5항에 있어서,
   상기 프로세서는
   접촉상태가 정상이면, 접촉상태가 정상이라는 것을 나타내는 제4 그래픽 객체를 더 표시하는 전자 장치.
10. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    접촉상태가 정상이 아니면, 접촉상태가 비정상이라는 것을 나타내는 제5 그래픽 객체, 비정상 이유를 시각적으로 표시하는 제6 그래픽 객체 및 비정상 이유를 설명하는 텍스트 중의 적어도 하나를 표시하는 전자 장치.
11. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부에 가해야 하는 기준 접촉힘의 범위를 나타내는 제7 그래픽 객체를 표시하는 전자 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 센서부로부터 접촉힘이 수신되면, 수신된 실제 접촉힘을 나타내는 제8 그래픽 객체를 더 표시하는 전자 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제7 그래픽 객체를 표시하고, 상기 센서부로부터 실시간 수신된 실제 접촉힘에 응답하여 상기 제8 그래픽 객체가 상기 7 그래픽 객체를 따라 이동하는 게임화된 화면으로 상기 디스플레이에 표시하는 전자 장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 수신된 실제 접촉힘이 기준 접촉힘의 범위를 벗어나는 경우 사용자에게 경고하는 경고음 또는 제9 그래픽 객체를 더 표시하는 전자 장치.
15. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 센서부에 의해 측정된 생체신호를 기초로 특징을 추출하고, 추출된 특징 및 접촉힘 중의 적어도 하나를 기초로 생체정보를 추정하는 전자 장치.
16. 본체의 측면에 배치된 센서부와 프로세서를 포함하는 전자 장치가,
    센서부를 통해, 생체신호를 측정하기 전에 손가락의 접촉상태를 획득하는 단계;
    프로세서를 통해, 손가락의 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하는 단계;
    센서부를 통해, 생체신호를 측정하는 동안 손가락의 접촉힘을 획득하는 단계; 및
    프로세서를 통해, 손가락의 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 디스플레이에 표시하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
17. 제16항에 있어서
    생체정보 추정 요청을 수신하는 단계; 및
    센서부가 포함된 본체의 모습을 나타내는 제1 그래픽 객체 및, 상기 제1 그래픽 객체의 센서부 위치에 정상적으로 접촉하는 손가락의 모습을 나타내는 제2 그래픽 객체를 표시하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
18. 제16항에 있어서,
    상기 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는
    상기 수신된 접촉상태를 기초로 손가락의 접촉상태가 정상인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는
    접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부 방향으로 힘을 가하도록 유도하는 제3 그래픽 객체를 표시하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
20. 제18항에 있어서,
    상기 접촉상태에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는
    접촉상태가 정상이 아니면, 접촉상태가 비정상이라는 것을 나타내는 제5 그래픽 객체, 비정상 이유를 시각적으로 표시하는 제6 그래픽 객체 및 비정상 이유를 설명하는 텍스트 중의 적어도 하나를 표시하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
21. 제18항에 있어서,
    상기 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는
    접촉상태가 정상이면, 손가락이 센서부에 가해야 하는 기준 접촉힘의 범위를 나타내는 제7 그래픽 객체를 표시하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
22. 제21항에 있어서,
    상기 접촉힘에 관한 그래픽 객체를 표시하는 단계는
    상기 센서부로부터 접촉힘이 수신되면, 수신된 실제 접촉힘을 나타내는 제8 그래픽 객체를 표시하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
23. 제16항에 있어서,
    상기 센서부를 통해 생체신호를 획득하는 단계; 및
    상기 생체신호 및 상기 접촉힘을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
24. 본체;
    상기 본체의 측면에 배치된 센서부; 및
    상기 본체 내부에 장착되고, 상기 센서부와 전기적으로 연결되어 상기 센서부를 제어하고, 상기 센서부로부터 수신된 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하고,
    상기 센서부는
    상기 본체의 측면에 일부가 노출되도록 배치된 하우징;
    상기 하우징의 노출된 면에 손가락이 접촉되도록 형성된 핑거 접촉면; 및
    상기 하우징의 내부에 배치된 광센서를 포함하는 전자 장치.
25. 제24항에 있어서,
    상기 핑거 접촉면은
    손가락이 올려져 접촉될 때 손가락의 길이 방향과 나란한 방향을 따라 볼록하게 곡률진 형태로 이루어진 전자 장치.
26. 제24항에 있어서,
    상기 핑거 접촉면은
    상기 손가락의 길이 방향과 수직인 방향을 따라, 볼록하게 곡률진 형태로 형성되거나, 상부가 평평하고 양측으로 곡면으로 형성되는 전자 장치.
27. 제24항에 있어서,
    상기 핑거 접촉면은
    양 측에 형성된 제1 투광영역 및 제2 투광영역과, 상기 제1 투광영역과 제2 투광영역 사이에 형성된 제3 투광영역을 포함하는 전자 장치.
28. 제27항에 있어서,
    상기 광센서는
    제1 광원과 제2 광원 및, 상기 제1 광원과 제2 광원 사이에 형성된 수광부를 포함하는 전자 장치.
29. 제28항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 제1 광원에서 조사된 광이 상기 제1 투광영역을 통해 손가락으로 향하도록 형성된 제1 광 경로;
    상기 제2 광원에서 조사된 광이 상기 제2 투광영역을 통해 손가락으로 향하도록 형성된 제2 광 경로; 및
    손가락으로부터 산란 또는 반사된 광이 상기 제3 투광영역을 통해 상기 수광부로 향하도록 형성된 제3 광 경로를 더 포함하는 전자 장치.
30. 제29항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 제1 광 경로와 제2 경로 사이 및, 제2 광 경로와 제3 경로 사이에 형성된 격벽을 더 포함하는 전자 장치.
31. 제24항에 있어서,
    상기 하우징에 배치되어, 손가락이 핑거 접촉면에 가하는 접촉힘을 측정하는 힘센서를 더 포함하는 전자 장치.
32. 제24항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 센서부를 일반 모드 또는 생체정보 추정 모드로 동작??록 제어하되, 사용자가 상기 일반 모드에서 센서부의 조작 또는 상기 본체에 장착된 디스플레이를 통해 생체정보 추정 요청을 입력하면 상기 센서부를 생체정보 추정 모드로 전환하는 전자 장치.

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