KR20210104410A

KR20210104410A - 생체정보 추정 장치 및 방법과, 초음파 장치 및 모바일 장치

Info

Publication number: KR20210104410A
Application number: KR1020200019097A
Authority: KR
Inventors: 이소영; 송종근; 고병훈; 문현석; 배상곤; 신의석; 황정은
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2021-08-25
Also published as: US20210251508A1; EP3865073A1; US11684339B2; JP2021126498A; CN113261990A

Abstract

혈관 직경의 변화를 기반으로 생체정보를 추정하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 생체정보 추정 장치는 피검체의 초음파 영상을 획득하는 초음파 장치, 피검체에 압력을 가하여 혈관을 폐색하는 가압 장치 및 초음파 장치에 의해 획득된 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 이용하여 혈관 직경의 변화를 추정하고, 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

생체정보 추정 장치 및 방법과, 초음파 장치 및 모바일 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING BIO-INFORMATION, ULTRASONIC DEVICE AND MOBILE DEVICE}

초음파 기반의 혈관의 직경 변화를 측정하여 생체정보를 추정하는 기술과 관련된다.

고혈압, 고지혈증, 당뇨, 심장병, 비만 환자에게 죽상경화증이 일어나는 원인으로 혈관내피세포의 기능이 저하되어 내피세포의존성 혈관확장반응에 장애가 있음이 알려져 있다. 일반적으로 혈관 내피 세포 기능 장애를 진단하는 방법으로 침습적 진단법과 비침습적 진단법이 있다. 침습적 진단법은 비교적 정확한 검사 결과를 얻을 수 있다고 하나, 검사 과정이 복잡하고 침습적이어서 일반적으로 내피검사를 위한 스크리닝 방법으로 이용되기 어려운 문제점이 있다. 일반적인 비침습적 진단법으로 혈류 매개 혈관 확장 반응(FMD, flow mediated dilation) 검사 방법이 있다. FMD는 검사시에 계속 초음파로 같은 위치의 혈관을 찾아 내경과 혈류속도를 측정해야 하는 등 검사자의 숙련된 측정기술이 요구되며 여러 검사자의 검사결과가 일치하기 어려운 등 검사방법에 한계가 있다.

혈관의 직경 변화를 통해 생체정보를 추정하는 장치 및 방법과, 초음파 장치 및 모바일 장치가 제시된다.

일 양상에 따르면, 생체정보 추정 장치는 피검체의 초음파 영상을 획득하는 초음파 측정부, 피검체에 압력을 가하여 혈관을 폐색하는 가압부 및 초음파 측정부에 의해 획득된 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 이용하여 혈관 직경의 변화를 추정하고, 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

초음파 측정부는 피검체에 초음파를 송신하여 피검체로부터 반사되는 반사파를 수신하고, 상기 수신된 반사파를 기초로 초음파 영상을 생성할 수 있다.

가압부는 커프를 포함할 수 있다.

프로세서는 생체정보 추정 요청이 수신되면 초음파 측정부를 제어하고, 제1 시간 경과 후 피검체를 가압하도록 하고 제2 시간 경과 후 가압을 해제하도록 가압부를 제어할 수 있다.

프로세서는 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 중의 적어도 하나의 특징을 획득하고, 획득된 특징을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.

프로세서는 추정된 혈관 직경의 변화 그래프를 생성하고, 생성된 혈관 직경의 변화 그래프를 기초로 특징을 획득할 수 있다.

프로세서는 가압 전의 혈관 직경과 축소 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 상기 혈관 수축도를 획득할 수 있다.

프로세서는 가압 전의 혈관 직경과 확장 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 상기 혈관 확대도를 획득할 수 있다.

프로세서는 확장 혈관 직경과, 확장 혈관 직경이 발생한 시점으로부터 소정 시간 후의 혈관 직경 사이의 기울기를 기초로 혈관 회복도를 획득할 수 있다.

프로세서는 특징이 획득되면, 특징과 생체정보 간의 상관관계를 정의한 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보를 추정할 수 있다.

생체정보는 혈당, 당 섭취량, 칼로리, 중성지방, 단백질, 콜레스테롤, 카로테노이드, 젖산, 체내 수분, 체외 수분, 체수분 및 요산 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

초음파 영상, 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.

일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 초음파 측정부를 통해 피검체의 초음파 영상을 획득하는 단계, 가압부를 통해 상기 피검체를 가압하여 혈관을 폐색하는 단계, 프로세서가 초음파 측정부에 의해 획득된 혈관 폐색 전 후의 초음파 영상을 이용하여 혈관 직경의 변화를 추정하는 단계 및 프로세서가 상기 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

생체정보를 추정하는 단계는 혈관 직경의 변화를 기초로 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 중의 적어도 하나의 특징을 획득하는 단계 및 획득된 특징을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

특징을 획득하는 단계는 가압 전의 혈관 직경과 축소 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 혈관 수축도를 획득할 수 있다.

특징을 획득하는 단계는 가압 전의 혈관 직경과 확장 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 상기 혈관 확대도를 획득할 수 있다.

특징을 획득하는 단계는 확장 혈관 직경과, 확장 혈관 직경이 발생한 시점으로부터 소정 시간 후의 혈관 직경 사이의 기울기를 기초로 혈관 회복도를 획득할 수 있다.

특징을 기초로 생체정보를 추정하는 단계는 특징과 생체정보 간의 상관관계를 정의한 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보를 추정할 수 있다.

또한, 생체정보 추정 방법은 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 양상에 따르면 초음파 장치는 피검체에 초음파를 송신하고, 피검체로부터 반사된 반사파를 수신하여 초음파 영상을 획득하는 초음파 측정부 및 가압 장치를 제어하여 피검체의 혈관을 폐색하고, 초음파 측정부에 의해 획득된 혈관 폐색 전후 초음파 영상을 기초로 혈관 직경의 변화를 추정하며, 추정된 혈관 변화 직경을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

또한, 초음파 장치는 프로세서에 의해 생성된 제어신호를 가압 장치에 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

통신부는 초음파 영상, 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 모바일 장치에 전송할 수 있다.

프로세서는 혈관 직경의 변화를 기초로 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 중의 적어도 하나의 특징을 획득하고, 획득된 특징을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.

또한, 초음파 장치는 초음파 영상, 혈관 직경 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.

또한, 초음파 장치는 초음파 측정부 및 프로세서가 실장되는 본체 및 본체에 연결되어 사용자의 손목을 감싸도록 형성된 스트랩을 더 포함할 수 있다.

일 양상에 따르면, 모바일 장치는 제어신호를 초음파 장치 및 가압 장치에 전송하고, 상기 초음파 장치로부터 피검체의 초음파 영상을 수신하는 통신부 및 제어신호를 생성하고, 초음파 장치로부터 수신된 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 기초로 혈관 직경의 변화를 추정하며, 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

프로세서는 생체정보 추정 요청이 수신되면 초음파 영상을 획득하도록 초음파 장치를 제어하는 제1 제어신호를 생성하고, 제1 시간 경과 후 피검체를 가압하도록 가압 장치를 제어하는 제2 제어신호를 생성하며, 제2 시간 경과 후 가압을 해제하도록 가압 장치를 제어하는 제3 제어신호를 생성할 수 있다.

또한, 모바일 장치는 초음파 영상, 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.

혈관의 직경 변화를 측정하여 생체정보와의 관계를 명확히 함으로써 생체정보 추정의 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 3은 혈관 폐색 전후의 혈관 직경의 변화 그래프를 도시한 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 초음파 장치의 블록도이다.
도 5a 내지 도 5c는 웨어러블 기기 형태의 초음파 장치의 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 일 실시예에 따른 모바일 장치의 블록도이다.
도 7a 및 도 7b는 모바일 장치의 혈당 추정 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 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 생체정보 추정 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 생체정보 추정 장치(100)는 초음파 측정부(110), 가압부(120) 및 프로세서(130)를 포함한다. 초음파 측정부(110), 가압부(120) 및 프로세서(130)는 하나의 하드웨어 장치에 일체로 형성되거나 둘 이상의 하드웨어 장치에 분리 형성될 수 있다.

초음파 측정부(110)는 프로세서(130)의 제어에 따라 피검체에 초음파를 송신하고, 피검체로부터 반사되는 반사파를 수신하여 피검체의 초음파 영상을 획득할 수 있다. 초음파 측정부(110)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환시키거나 초음파 신호를 전기적 신호로 변환시키는 초음파 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 초음파 트랜스듀서는 초음파 소자들이 선형 1차원 또는 2차원 어레이로 배열되어 초음파 영상을 획득할 수 있다. 초음파 소자들은 압전 소자(piezoelectric element)들로 이루어질 수 있다.

예를 들어, 어레이 피치(ptich)는 1차원의 경우 2cm의 애퍼처(aperture)를 확보하기 위해 70채널 이상일 수 있으며, 2차원의 경우 측면(leteral) 방향 2cm, 높이(elevation) 방향 1cm 애퍼처를 확보하기 위해 2100 채널 이상으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 1.5 차원 또는 1.75 차원으로 형성되는 것도 가능하다. 중심 주파수는 5MHz 이상 15MHz 이하로 형성되고, 전력 소모량은 구동하는 동안 2W 이하로 형성되는 것이 가능하다.

가압부(120)는 피검체에 압력을 가하여 피검체 내의 혈관을 폐색하거나 폐색 상태를 해제하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 가압부(120)는 커프(cuff)를 포함할 수 있다.

프로세서(130)는 유선 또는 무선 통신을 이용하여 초음파 측정부(110) 및 가압부(120)를 제어하고, 초음파 측정부(110)가 획득한 피검체의 초음파 영상을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 피검체는 사용자의 인체의 부위로서 예컨대, 요골 동맥에 인접한 손목 피부 영역, 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 인체 피부 영역을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 기타 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있다.

프로세서(130)는 생체정보 추정 요청이 수신되면 초음파 측정부(110)를 제어하여 소정 시간 동안 초음파 영상을 획득하도록 하며, 미리 정의된 제1 시간 경과 후 가압부(120)를 제어하여 피검체를 점차 가압하도록 하여 혈관을 폐색할 수 있다. 또한, 가압에 따라 피검체의 혈관이 폐색된 후 미리 정의된 제2 시간 경과하면 가압을 해제하도록 가압부(120)를 제어할 수 있다.

프로세서(130)는 초음파 측정부(110)에 의해 획득된 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 분석하여 혈관 직경의 변화를 추정할 수 있다. 또한, 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체정보는 혈당, 당 섭취량, 칼로리, 중성지방, 단백질, 콜레스테롤, 카로테노이드, 젖산, 체내 수분, 체외 수분, 체수분 및 요산 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

프로세서(130)는 혈관 폐색 전후의 혈관 직경의 변화를 기초로 특징을 추출하고, 추출된 특징을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 특징은 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 등의 정보를 포함할 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.

도 3은 공복 상태(93mg/dL)와 음식 섭취 후 혈당이 증가한 상태(125mg/dL)에서의 혈관 폐색 전후의 혈관 직경의 변화 그래프를 도시한 것이다.

프로세서(130)는 소정 시간 동안의 혈관 직경의 변화를 나타내는 그래프를 생성할 수 있다. 혈관 직경의 변화 그래프의 X축은 초음파 측정 시간을 나타내고, Y축은 가압부(120)가 피검체를 가압하기 전의 혈관 직경을 '1'로 정규화한 혈관 직경을 나타낸다. 도 3을 참조하면 혈당이 증가하여 고혈당이 되면 세포가 스트레스를 받아 활성 산소가 생성되고, 이로 인해 혈관 확장 인자 NO(Nitric Oxide)의 활성을 저하시켜서 혈관 폐색 전후의 혈관 확장 반응이 감소하는 것을 알 수 있다.

도 3을 참조하면, 프로세서(130)는 가압에 따라 혈관이 폐색되어 혈관 직경이 축소된 축소 혈관 직경과 가압 전의 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 혈관 수축도(FMC)를 획득할 수 있다. 예컨대 가압 전 혈관 직경에서 축소 혈관 직경을 뺀 값을 가압 전의 혈관 직경으로 나누어 혈관 수축도(FMC)를 획득할 수 있다. 이때, 축소 혈관 직경은 가압에 따라 혈관 직경이 최소가 된 상태의 최소값 또는 가압 이후 특정 구간의 평균값일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 프로세서(130)는 가압 전의 혈관 직경과 가압을 해제함에 따라 혈관이 회복되어 혈관 직경이 확장된 확장 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 혈관 확장도(FMD)를 획득할 수 있다. 예컨대 확장 혈관 직경에서 가압 전 혈관 직경을 뺀 값을 가압 전의 혈관 직경으로 나누어 혈관 확장도(FMD)를 획득할 수 있다. 이때, 확장 혈관 직경은 가압이 해제됨에 따라 혈관 직경이 최대가 된 상태의 최대값 또는 가압 해제 이후 특정 구간의 평균값일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 프로세서(130)는 가압을 해제함에 따라 확장 혈관 직경이 발생한 지점으로부터 소정 시간 후의 혈관 직경 사이의 기울기를 기초로 혈관이 회복되는 정도를 나타내는 혈관 회복도(RES)를 획득할 수 있다. 예컨대, 획득된 기울기 값 또는 기울기 값에 미리 정의된 함수식을 적용하여 산출한 값을 혈관 회복도(RES)로 결정할 수 있다.

또한, 프로세서(130)는 소정 기간 동안의 생체정보 추정 이력 정보를 기초로 소정 기간 동안 혈관 직경의 변화 추세 예컨대 혈관 확장도, 혈관 수축도, 혈관 회복도의 기울기가 변화하는 추세를 분석할 수 있다.

프로세서(130)는 혈관 폐색 전후의 혈관 직경의 변화를 기초로 추출된 특징 중의 하나 또는 둘 이상을 조합하고, 특징과 생체정보 간의 상관 관계를 정의한 생체정보 추정 모델을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체정보 추정 모델은 선형 함수식 형태일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 선형/비선형 회귀분석(linear/nonlinear regression analysis), 신경망(neural network), 딥러닝(deep learning) 등의 다양한 방법을 통해 정의될 수 있다.

예를 들어, 아래의 수학식 1은 혈관 확장도 기반의 생체정보 추정 모델의 일 예이다.

여기서, FMD1은 공복 상태에서 측정한 혈관 확장도, FMD2는 혈당이 상승하였을 때의 혈관 확장도를 나타낸다. b는 캘리브레이션 계수를 의미하는 것으로 개인별로 정의된 값일 수 있다. Y는 혈당 변화량을 나타낸 것이다.

프로세서(130)는 혈당 변화량이 획득되면 공복 상태의 혈당 값을 더하여 혈당 추정값을 획득할 수 있다

도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.

도 2를 참조하면, 생체정보 추정 장치(200)의 다른 실시예는 초음파 측정부(110), 가압부(120), 프로세서(130), 출력부(210) 및 저장부(220)를 포함할 수 있다. 초음파 측정부(110), 가압부(120) 및 프로세서(130)는 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 생략한다.

출력부(210)는 초음파 측정부(110)에 의해 획득된 초음파 영상, 프로세서(200)의 처리 결과를 사용자에게 제공할 수 있다. 일 예로, 출력부(210)는 디스플레이 등의 시각적 출력 모듈을 통해 시각적으로 출력할 수 있다.

예컨대, 출력부(210)는 디스플레이를 둘 이상의 영역으로 분리하고, 제1 영역에 생체정보 추정에 이용된 기본 정보 예컨대, 혈관 직경의 변화 그래프, 생체정보 추정에 이용한 혈관 확장도, 혈관 수축도, 혈관 회복도 등의 정보를 출력할 수 있다. 또한, 제2 영역에는 생체정보 추정값, 경고 정보, 조치 사항 등에 정보를 출력할 수 있다. 이때, 생체정보 추정값이 정상 범위를 벗어나는 경우, 빨간 색 등을 사용하여 강조하거나 정상 범위를 함께 표시할 수 있다.

다른 예로, 출력부(210)는 시각적 표시와 함께 또는 단독으로, 스피커 등의 음성 출력 모듈이나 햅틱 모듈을 이용하여 음성, 진동, 촉감 등의 비시각적인 방식으로 사용자에게 생체정보 추정 결과를 제공할 수 있다.

저장부(220)는 생체정보 추정을 위한 기준 정보, 혈관 직경 변화, 추출된 특징 등을 저장할 수 있다. 이때, 기준 정보는 사용자의 나이, 성별, 건강상태 등과 같은 사용자 특성 정보, 생체정보 추정 모델 등의 정보를 포함할 수 있다.

저장부(220)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.

도 4는 일 실시예에 따른 초음파 장치의 블록도이다. 도 5a 내지 도 5c는 웨어러블 기기 형태의 초음파 장치의 실시예를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 초음파 장치는 초음파 측정부(410), 프로세서(420), 출력부(430) 및 통신부(440)를 포함할 수 있다.

초음파 측정부(410)는 프로세서(420)의 제어에 따라 피검체에 초음파를 송신하고, 피검체로부터 반사된 반사파를 수신하여 초음파 영상을 획득할 수 있다. 초음파 측정부(410)는 앞에서 상세히 설명하였으므로 자세한 설명은 생략한다.

프로세서(420)는 초음파 측정부(410)와 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(420)는 생체정보 추정 요청이 수신되면 초음파 측정부(410)를 제어하여 초음파 영상을 획득하도록 할 수 있다.

또한, 프로세서(420)는 초음파 영상이 획득되는 동안 가압 장치(500)를 제어하여 피검체를 가압하도록 하고, 소정 시간 경과 후 가압을 해제하도록 제어할 수 있다. 이때, 가압 장치(500)는 외부 별도의 하드웨어 장치일 수 있다.

프로세서(420)는 무선 통신을 통해 가압 장치(500)와 연결하고, 가압 장치(500)를 제어하는 제어신호를 생성하여 통신부(440)를 통해 가압 장치(500)에 전송할 수 있다.

프로세서(420)는 가압 장치(500)의 가압 및 가압 해제에 따른 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 기초로 혈관 직경 변화를 추정할 수 있다. 이때, 프로세서(420)는 초음파 영상을 분석하여 혈관 직경을 산출하는 알고리즘을 실행할 수 있다. 또한, 프로세서(420)는 생체정보 추정 알고리즘을 실행하여, 혈관 직경의 변화로부터 혈관 확장도, 혈관 수축도, 혈관 회복도 등의 특징을 추출하고, 생체정보 추정 모델을 적용하여 특징을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.

출력부(430)는 초음파 측정부(410)에 의해 획득된 초음파 영상, 혈관 직경 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력할 수 있다.

통신부(440)는 통신 기술을 이용하여 가압 장치(500) 및 외부 기기와 통신할 수 있다. 통신부(440)는 모바일 기기로부터 초음파 영상 획득 및 가압 장치(500)의 제어신호를 수신하여 프로세서(420)에 전달할 수 있다. 통신부(440)는 초음파 측정부(410)에 의해 측정된 초음파 영상, 프로세서(420)에 의해 추정된 혈관 직경의 변화, 추출된 특징 및 생체정보 추정 결과 등을 모바일 기기에 전송할 수 있다.

이때, 통신 기술은 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 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5a는 스마트 워치 또는 스마트 밴드형 웨어러블 기기로 제작된 초음파 장치(400)의 일 실시예를 예시한 것이다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 팔찌와 같은 액서서리 형태로 제작될 수 있다.

도시된 바와 같이 스마트워치 형태의 초음파 장치(400)는 본체(MB)와 스트랩(ST)을 포함할 수 있다.

본체(MB)는 다양한 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 본체(MB)에 전술한 생체정보 추정과 관련된 초음파 측정부(410), 프로세서(420), 출력부(430) 및 통신부(440)와 그 밖의 기능을 수행하는 모듈들이 장착될 수 있다. 본체(MB) 또는 스트랩(ST)의 내부에는 초음파 장치(400)의 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 도시된 바와 같이 분리/체결되는 형태 또는 일체형 밴드 형태로 형성될 수 있다.

디스플레이(DP)는 본체(MB)의 상단에 배치될 수 있다. 출력부(430)는 프로세서(420)에 의해 추정된 생체정보 추정 결과를 디스플레이(DP)에 표시할 수 있다. 디스플레이(DP)는 터치 입력이 가능한 터치 패널로 형성될 수 있다. 출력부(430)는 디스플레이(DP)를 통해 사용자의 터치 입력이 수신되면 프로세서(420)에 전달할 수 있다.

또한, 본체(MB) 내부에는 프로세서의 처리 결과 및 각종 정보를 저장하는 저장부가 장착될 수 있다.

또한, 사용자의 제어 명령을 수신하여 프로세서로 전달하는 조작부가 본체(MB)의 측면에 장착될 수 있다. 조작부는 초음파 장치(400)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 전원 버튼을 포함할 수 있다.

도 5b 및 도 5c를 참조하면, 초음파 장치(400)는 피검체의 손목 부분에 착용되고, 가압 장치(500)는 별개의 하드웨어 장치로 형성되어 초음파 장치(400)와 이격된 위치에 착용될 수 있다. 초음파 장치(400)와 가압 장치(500)는 케이블(TC)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이 초음파 장치(400)와 가압 장치(500)는 서로 밀착하여 배치되는 경우 서로 일체감을 갖도록 하나의 세트로 형성될 수 있다.

가압 장치(500)는 초음파 장치(400)가 사용자의 손목의 혈관 부위에서 초음파 영상을 획득할 때, 전기적인 케이블(TC)을 통해 초음파 장치(400)의 프로세서(420)의 제어를 통해 사용자의 팔을 가압하여 혈관을 폐색할 수 있다. 또는, 가압 장치(500)는 내부에 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 무선 통신을 통해 초음파 장치(400) 또는 모바일 기기로부터 제어신호를 수신할 수 있다.

한편, 가압 장치(500)는 초음파 장치(400)의 스트랩(ST)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 스트랩(ST)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 모바일 장치의 블록도이다. 도 7a 및 도 7b는 모바일 장치의 혈당 추정 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면 모바일 장치(600)는 프로세서(610), 저장부(620), 출력부(630) 및 통신부(640)를 포함할 수 있다.

프로세서(610)는 생체정보 추정 요청을 수신하면, 저장부(620)를 참조하여 외부 초음파 장치(710) 및 가압 장치(720)를 제어하는 제어신호를 생성하고, 통신부(640)를 통해 초음파 장치(710) 및 가압 장치(720)에 전송할 수 있다. 한편, 가압 장치(720)를 제어하는 제어신호는 가압 장치(720)에 직접 전송하는 대신 초음파 장치(710)에 전송하고 초음파 장치(710)가 수신된 제어신호를 전기적으로 연결된 가압 장치(720)에 전송할 수 있다.

또한, 프로세서(610)는 초음파 장치(710)로부터 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 수신하면, 혈관 직경 산출 알고리즘을 실행하여 혈관 직경의 변화를 추정할 수 있다. 또한, 혈관 직경의 변화로부터 특징을 추출하고, 생체정보 추정 모델을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.

저장부(620)는 초음파 장치(710), 가압 장치(720)를 제어하는 제어 기준에 관한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 초음파 주파수, 초음파 송신 주기, 초음파 측정 시간, 가압 시작 시점, 가압 해제 시점, 가압의 세기 등에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 초음파 영상을 분석하여 혈관 직경을 산출하는 알고리즘, 생체정보 추정 모델 등의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 사용자의 개인별 특성에 관한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(620)는 초음파 장치(710)로부터 수신된 초음파 영상, 프로세서(610)의 처리 결과를 저장할 수 있다.

출력부(630)는 초음파 장치(710)로부터 수신된 초음파 영상, 프로세서(610)의 처리 결과를 출력할 수 있다. 도 7a를 참조하면 출력부(630)는 디스플레이(DP)에 혈당 추정 결과를 표시할 수 있다. 또한, 도 7b를 참조하면 출력부(630)는 디스플레이(DP)를 제1 영역(DA1) 및 제2 영역(DA2)으로 분할하고, 제1 영역(DA1)에 혈관 직경 변화 그래프(GR)를 출력하고, 제2 영역(DA2)에 혈당 추정 결과, 전당뇨 위험 및/또는 고혈당 위험에 관한 경고 정보를 출력할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다. 도 8은 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 생체정보 추정 장치(100,200)에 의해 수행되는 실시예이다. 앞에서 상세히 기술하였으므로 이하 중복 설명을 피하기 위해 간단하게 설명한다.

먼저, 초음파 측정부를 통해 초음파 영상을 획득할 수 있다(810). 초음파 측정부는 피검체에 초음파를 송신하고, 피검체로부터 반사되는 반사파를 기초로 초음파 영상을 획득할 수 있다.

그 다음, 초음파 영상을 시작한 이후 소정 시간이 경과하면 가압부를 통해 피검체에 압력을 가하여 혈관을 폐색하고 소정 시간 경과 후 가압을 해제할 수 있다(820).

그 다음, 초음파 영상을 분석하여 혈관 직경 변화를 추정할 수 있다(830).

그 다음, 혈관 직경 변화를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다(840). 예를 들어, 혈관 직경 변화 그래프로부터 혈관 확장도, 혈관 수축도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 정보 등의 특징을 획득하고, 획득된 특징을 하나 이상 조합하여 생체정보를 추정할 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.

100: 생체정보 추정 장치 110: 초음파 측정부
120: 가압부 130: 프로세서
210: 출력부 220: 저장부
400: 초음파 장치 410: 초음파 측정부
420: 프로세서 430: 출력부
440: 통신부 600: 모바일 장치
610: 프로세서 620: 저장부
630: 출력부 640: 통신부

Claims

피검체의 초음파 영상을 획득하는 초음파 측정부;
상기 피검체에 압력을 가하여 혈관을 폐색하는 가압부; 및
상기 초음파 측정부에 의해 획득된 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 이용하여 혈관 직경의 변화를 추정하고, 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 초음파 측정부는
피검체에 초음파를 송신하여 피검체로부터 반사되는 반사파를 수신하고, 상기 수신된 반사파를 기초로 초음파 영상을 생성하는 생체정보 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 가압부는 커프를 포함하는 생체정보 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
생체정보 추정 요청이 수신되면 초음파 측정부를 제어하고, 제1 시간 경과 후 피검체를 가압하도록 하고 제2 시간 경과 후 가압을 해제하도록 가압부를 제어하는 생체정보 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 중의 적어도 하나의 특징을 획득하고, 획득된 특징을 기초로 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
제5항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 추정된 혈관 직경의 변화 그래프를 생성하고, 생성된 혈관 직경의 변화 그래프를 기초로 상기 특징을 획득하는 생체정보 추정 장치.
제5항에 있어서,
상기 프로세서는
가압 전의 혈관 직경과 축소 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 상기 혈관 수축도를 획득하는 생체정보 추정 장치.
제5항에 있어서,
상기 프로세서는
가압 전의 혈관 직경과 확장 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 상기 혈관 확대도를 획득하는 생체정보 추정 장치.
제5항에 있어서,
상기 프로세서는
확장 혈관 직경과, 확장 혈관 직경이 발생한 시점으로부터 소정 시간 후의 혈관 직경 사이의 기울기를 기초로 상기 혈관 회복도를 획득하는 생체정보 추정 장치.
제5항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 특징이 획득되면, 상기 특징과 생체정보 간의 상관관계를 정의한 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 생체정보는
혈당, 당 섭취량, 칼로리, 중성지방, 단백질, 콜레스테롤, 카로테노이드, 젖산, 체내 수분, 체외 수분, 체수분 및 요산 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 초음파 영상, 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
초음파 측정부를 통해 피검체의 초음파 영상을 획득하는 단계;
가압부를 통해 상기 피검체를 가압하여 혈관을 폐색하는 단계;
프로세서가 상기 초음파 측정부에 의해 획득된 혈관 폐색 전 후의 초음파 영상을 이용하여 혈관 직경의 변화를 추정하는 단계; 및
상기 프로세서가 상기 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
제13항에 있어서,
상기 생체정보를 추정하는 단계는
상기 혈관 직경의 변화를 기초로 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 중의 적어도 하나의 특징을 획득하는 단계; 및
상기 획득된 특징을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
제14항에 있어서,
상기 특징을 획득하는 단계는
가압 전의 혈관 직경과 축소 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 상기 혈관 수축도를 획득하는 생체정보 추정 방법.
제14항에 있어서,
상기 특징을 획득하는 단계는
가압 전의 혈관 직경과 확장 혈관 직경 사이의 차이를 기초로 상기 혈관 확대도를 획득하는 생체정보 추정 방법.
제14항에 있어서,
상기 특징을 획득하는 단계는
확장 혈관 직경과, 확장 혈관 직경이 발생한 시점으로부터 소정 시간 후의 혈관 직경 사이의 기울기를 기초로 상기 혈관 회복도를 획득하는 생체정보 추정 방법.
제4항에 있어서,
상기 특징을 기초로 생체정보를 추정하는 단계는
상기 특징과 생체정보 간의 상관관계를 정의한 생체정보 추정 모델을 적용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 방법.
제13항에 있어서,
상기 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
피검체에 초음파를 송신하고, 피검체로부터 반사된 반사파를 수신하여 초음파 영상을 획득하는 초음파 측정부; 및
가압 장치를 제어하여 피검체의 혈관을 폐색하고, 상기 초음파 측정부에 의해 획득된 혈관 폐색 전후 초음파 영상을 기초로 혈관 직경의 변화를 추정하며, 추정된 혈관 변화 직경을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하는 초음파 장치.
제20항에 있어서,
상기 프로세서에 의해 생성된 제어신호를 가압 장치에 전송하는 통신부를 더 포함하는 초음파 장치.
제21항에 있어서,
상기 통신부는
상기 초음파 영상, 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 모바일 장치에 전송하는 초음파 장치.
제20항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 혈관 직경의 변화를 기초로 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 중의 적어도 하나의 특징을 획득하고, 획득된 특징을 이용하여 생체정보를 추정하는 초음파 장치.
제20항에 있어서,
상기 초음파 영상, 혈관 직경 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함하는 초음파 장치.
제20항에 있어서,
상기 초음파 측정부 및 프로세서가 실장되는 본체; 및
상기 본체에 연결되어 사용자의 손목을 감싸도록 형성된 스트랩을 더 포함하는 초음파 장치.
제어신호를 초음파 장치 및 가압 장치에 전송하고, 상기 초음파 장치로부터 피검체의 초음파 영상을 수신하는 통신부; 및
상기 제어신호를 생성하고, 상기 초음파 장치로부터 수신된 혈관 폐색 전후의 초음파 영상을 기초로 혈관 직경의 변화를 추정하며, 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하는 모바일 장치.
제26항에 있어서,
상기 프로세서는
생체정보 추정 요청이 수신되면 초음파 영상을 획득하도록 초음파 장치를 제어하는 제1 제어신호를 생성하고, 제1 시간 경과 후 피검체를 가압하도록 가압 장치를 제어하는 제2 제어신호를 생성하며, 제2 시간 경과 후 가압을 해제하도록 가압 장치를 제어하는 제3 제어신호를 생성하는 모바일 장치.
제26항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 추정된 혈관 직경의 변화를 기초로 혈관 수축도, 혈관 확장도, 혈관 회복도 및 혈관 직경 변화 추세 중의 적어도 하나의 특징을 획득하고, 획득된 특징을 기초로 생체정보를 추정하는 모바일 장치.
제26항에 있어서,
상기 초음파 영상, 혈관 직경의 변화 및 생체정보 추정 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함하는 모바일 장치.