KR20220007999A - 초음파 장치를 포함하는 전자 장치 및 그의 ppg 신호 획득 방법 - Google Patents

초음파 장치를 포함하는 전자 장치 및 그의 ppg 신호 획득 방법 Download PDF

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Abstract

광원 및 광 감지기를 포함하는 PPG(Photoplethysmography) 센서, 초음파 장치, 상기 PGG 센서, 및 상기 초음파 장치와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서, 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결된 메모리를 포함하는 전자 장치가 개시된다. 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 광 감지기에 의해 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득하고, 상기 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값에 기반하여 상기 초음파 장치의 동작을 제어하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 저장할 수 있다. 이 외에도 명세서를 통해 파악되는 다양한 실시 예가 가능하다.

Description

초음파 장치를 포함하는 전자 장치 및 그의 PPG 신호 획득 방법{ELECTRONIC DEVICE INCLUDING ULTRASONIC DEVICE AND METHOD FOR OBTAINING PPG SIGNAL THEREOF}
본 문서에서 개시되는 실시 예들은, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치 및 그의 PPG 신호 획득 방법에 관한 것이다.
광용적맥파(photoplethysmography, PPG) 측정법은 광학적인 방식으로 신체의 부피 변화를 측정하는 방법으로, 광원에서 나온 빛을 피부에 조사하여 피부 속 혈관의 부피 변화에 따른 빛의 흡수 정도의 차이를 반사 혹은 투과되어 나온 빛의 세기 형태로 감지하는 방법이다. PPG(photoplethysmography) 신호는 주로 심박(heart rate, HR), 호흡, 스트레스 수치, 혈압(blood pressure, BP), 혈류량, 및 순환계의 상태를 모니터링하는데 사용되고 있다. 현재, PPG 신호 측정 장비 중 산소포화도 측정기(pulse oximetry)가 가장 많이 사용되고 있으나, 손목형 웨어러블(wearable) 장치뿐만 아니라, 스마트폰과 같은 모바일 장치를 이용하여서도 PPG 신호의 측정이 가능하다. 기존의 PPG 센서는 하나 이상의 발광부와 하나 이상의 수광부를 포함할 수 있다. PPG 신호의 피크(peak)와 밸리(valley) 성분을 감지하여 심박(heart rate, HR) 정보나, 스트레스(heart rate variability, HRV) 정보를 추출할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 온도가 낮은 환경에서 PPG 신호를 측정하거나 심장 박동이 약한 노인, 여성, 어린이를 대상으로 PPG 신호를 측정할 때, 또는 장치의 구성에 의해 PPG 센서의 수광부의 감도가 약한 경우에도 양호한 품질의 PPG 신호를 획득할 수 있는 전자 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 전자 장치는, 광원 및 광 감지기를 포함하는 PPG(Photoplethysmography) 센서, 초음파 장치, 상기 PGG 센서, 및 상기 초음파 장치와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서, 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 광 감지기에 의해 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득하고, 상기 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값에 기반하여 상기 초음파 장치의 동작을 제어하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 저장할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법은, 객체를 감지함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하는 동작, 상기 객체를 감지함에 따라 상기 전자 장치에 포함된 광원이 광을 조사하는 동작, 상기 전자 장치에 포함된 광 감지기가 상기 객체로부터 반사된 광을 감지하는 동작, 상기 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득하는 동작, 상기 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값을 계산하는 동작, 및 상기 지표 값에 기반하여 상기 초음파 장치의 동작을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 초음파 장치를 이용하여 초음파를 방출함과 동시에, 또는 그 이후에 PPG(photoplethysmography) 신호를 측정함으로써, 신호 성분의 세기(크기)가 감소하는 환경에서도 양호한 품질의 PPG 신호를 획득할 수 있다.
또한, 본 문서에 개시되는 다양한 실시 예들에 따르면, 2차원 어레이 영상 센서(2D array imaging sensor)를 PPG 센서로 이용하는 경우에도 획득한 PPG 신호로부터 HRV(heart rate variability)와 같은 고속 데이터 처리를 요하는 정보를 추가적으로 획득할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른, PPG 신호를 획득하는 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치가 초음파를 방출하여 객체의 혈관을 확장시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하지 않는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하지 않는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 다른 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른, 원형 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 11은 다른 실시 예에 따른, 원형 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 15는 다른 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하기 위해 제공하는 사용자 인터페이스를 나타낸 도면이다.
도 17은 다른 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하기 위해 제공하는 사용자 인터페이스를 나타낸 도면이다.
도 18은 다양한 실시 예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른, PPG 신호를 획득하는 전자 장치의 블록도(100)이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 초음파 장치(110), 프로세서(120), 메모리(130), 및 PPG 센서(140)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, PPG 센서(140)는 적어도 하나의 광원(141), 및 적어도 하나의 광 감지기(143)를 포함할 수 있다. PPG 센서(140)는 객체에 광을 조사하여 객체로부터 반사 또는 투과된 광을 감지할 수 있다. PPG 센서(140)에 의해 감지된 광은 빛의 세기 형태로 표현되며, 이를 PPG 신호라 한다.
일 실시 예에 따르면, PPG 센서(140)는 전자 장치(100)에 독립적으로 존재할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)에 PPG 신호를 측정하기 위한 별도의 광원 및 광 감지기가 없더라도 전자 장치(100)에 포함된 다른 광원 및 광 감지기를 대신 이용하여 PPG 신호를 측정할 수 있으며, PPG 신호를 측정하기 위해 사용되는 전자 장치(100)의 광원(141) 및 광 감지기(143)를 PPG 센서(140)로 통칭할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 광원(141)은 디스플레이 패널(예: 도 2의 디스플레이 패널(230))의 광원일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 광 감지기(143)는 전자 장치(100)에 포함된 적어도 하나의 영상 센서(예: 도 4의 카메라(440)의 광 센서)일 수 있다. PPG 센서(140)는 PPG 신호를 측정하는데 사용되는 광원(141) 및 광 감지기(143)를 포함하는 모듈을 의미할 수 있다.
또한 PPG 신호는 AC 성분 및 DC 성분을 포함하고, AC 성분은 심박, 호흡, 스트레스 수치, 혈압, 혈류량, 및/또는 순환계의 상태를 모니터링하는 데에 사용될 수 있다. 반면, DC 성분은 노이즈 성분에 해당할 수 있다. PPG 신호의 품질은 AC 성분과 DC 성분의 비율(AC/DC)로 나타낼 수 있으며, 이는 관류 지표(Perfusion Index, PI)라 지칭된다. 즉, AC 성분이 커질수록, PI 값이 커지고, PPG 신호의 품질이 향상된다. 이때, PPG 신호의 품질이 향상된다는 것은 주어진 환경(예를 들어, 전자 장치(100)의 주변 온도, 사용자의 연령 및 성별, 전자 장치(100)의 구성 및 구조)에서 PPG 신호를 기반으로 획득하고자 하는 정보(심박, 심박변이도, 산소포화도, 스트레스 수치, 혈압, 혈류량, 또는 순환계의 상태)의 획득이 용이한 것을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 광원(141)은 적어도 하나의 파장의 광을 전자 장치(100) 외부로 방출할 수 있다. 광원(141)은 PPG 신호를 측정하기 위한 추가적인 광원, 또는 전자 장치(100)의 디스플레이 패널(미도시)의 광원(예: OLED)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 광 감지기(143)는 전자 장치(100) 외부의 객체로부터 반사된 광을 감지할 수 있다. 이때 광 감지기(143)가 감지하는 광의 적어도 일부는 광원(141)에서 방출된 광이 객체에 흡수되고 난 나머지가 반사 또는 투과된 것일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 광 감지기(143)는 포인트 디텍터(point detector), 또는 2차원 어레이 영상 센서(2D Array Imaging Sensor)일 수 있다. 포인트 디텍터(point detector)는, 예를 들어, 광전 다이오드(photo diode)일 수 있다. 2차원 어레이 영상 센서는, 예를 들어, Camera CIS, TFT array sensor, 또는 organic PD array sensor 일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 초음파 장치(110)는 전자 장치(100)의 외부로 초음파를 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110)는 전자 장치(100)의 지문 인식 센서(미도시)에 포함되어 있을 수 있다. 예를 들어, 초음파 장치(110)는 지문 인식 센서(미도시)가 객체(예를 들어, 사용자의 손가락)의 접촉을 감지함에 따라 접촉된 객체를 향하여 초음파를 방출할 수 있다. 다른 실시 예의 경우 초음파 장치(110)는 PPG 센서(140)와 일체화될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)는 일 전자 장치에 포함되어 있으면 족하다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 PPG 센서(140), 및 초음파 장치(110)와 작동적으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램)를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 광원(141), 광 감지기(143), 초음파 장치(110))를 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: 광 감지기(143))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드하고, 휘발성 메모리에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 초음파 장치(110)가 초음파를 방출하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 광원(141)이 광을 방출하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 광 감지기(143)가 객체로부터 반사된 광을 감지하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 초음파 장치(110)에 대응되는 터치 센서(예: 터치 패널)에 객체가 접촉하였을 때 초음파가 방출되도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역에 객체가 접촉하였을 때 광을 방출하거나 광을 감지하도록 제어할 수 있다. PPG 센서(140)의 객체 인식 영역은, PPG 센서(140)를 작동시키기 위해 객체의 접촉을 감지하는 영역을 의미하며, 예를 들어, PPG 센서(140)에 대응되는 터치 센서(예: 터치 패널) 또는 영상 센서(예: 카메라)가 배치된 영역을 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역에 대한 객체의 접촉에 대응하여 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)가 동시에 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)가 일체화된 경우, 또는 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)가 서로 일정 거리 이내로 배치된 경우, 프로세서(120)는 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역에 대한 객체의 접촉에 대응하여 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)가 동시에 동작하도록 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역에 대한 객체의 접촉에 대응하여 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)가 순차적으로 동작하도록 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역에 대한 객체의 접촉에 대응하여 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)가 지정된 시간 간격을 두고 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역에 대한 객체의 접촉에 대응하여 초음파 장치(110)를 작동시키고, 지정된 시간이 경과된 후, PPG 센서(140)를 작동시킬 수 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 광 감지기(143)를 통해 감지된 광으로부터 PPG 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 광 감지기(143)를 통해 감지된 광의 세기 형태로서 PPG 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 획득한 PPG 신호의 품질을 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 PI 값을 계산할 수 있다. PI 값은 아래 수학식에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00001
위 수학식에서 AC는 AC 성분을 의미하고, DC는 DC 성분을 의미하며, IH는 반사광의 최대 세기를 의미하고, IL은 반사광의 최소 세기를 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따른 PPG 센서(140)는 측정하고자 하는 객체(예: 사용자의 피부)에 대하여 광원(141)으로 광을 조사할 수 있다. 광의 적어도 일부가 혈관에 도달하여 혈류의 변화에 따라 가변적인 양이 혈관에 흡수되며, 흡수되고 남은 광이 반사 혹은 투과의 형태로 광 감지기(143)에 도달할 수 있다. 이때 광 감지기(143)에 의해 감지된 PPG 신호는, 심장 박동에 의해 혈관의 부피 변화를 일으키는 동맥혈에 대하여 반사되어 광 감지기(143)에 도달하는 AC(Alternating current) 성분과 동맥혈이 아닌 다른 곳으로부터 반사되어 광 감지기(143)에 도달하는 DC(Direct current) 성분을 포함할 수 있다. PPG 센서의 신호 품질을 나타내는 지표 값 중 하나인 PI(Perfusion Index) 값은 PPG 신호에 포함된 AC 성과 DC 성분의 비율일 수 있다(PI = AC/DC).
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값(예: PI 값)이 임계 값 이상이라고 판단되는 경우, 획득한 PPG 신호를 기반으로 심박 정보, 호흡 정보, 스트레스 정보, 혈압 정보, 또는 혈류량 정보 중 적어도 하나를 추출할 수 있다. 일반적으로 사람의 피부에 대하여, PPG 신호의 PI 값은 1% 내외일 수 있으며, 따라서 일 실시 예에 따라 상기 PPG 신호의 품질의 임계 값은 PI 값으로서 1%일 수 있다. 도 1을 참조하여 설명한 실시 예에서는 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값으로 PI값을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 PPG 신호의 품질을 나타내는 다른 지표 값이 사용될 수도 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값에 기반하여 초음파 장치(110)의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라 초음파 장치(110)가 초음파를 방출하지 않도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 초음파 장치(110)가 초음파를 방출하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단되는 경우, 초음파 장치(110)에 의해 방출되는 초음파의 세기 및 방출 시간 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.
사람의 동맥혈은 표피 층(epidermis layer)과 진피 층(dermis layer) 사이에 분포하는 첫 번째 총(plexus) 및 진피 층(dermis layer)과 하피 층(hypodermis layer) 사이에 분포하는 두 번째 총(plexus)에 분포할 수 있다. 사람의 피부의 표피 층의 두께는 보통 0.5mm이고, 진피 층의 두께는 보통 1~1.5mm이다. 일 실시 예에 따르면, 광원(141)은 첫 번째 총까지 도달할 수 있는 세기의 광을 방출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 광 감지기(143)에 의해 감지되는 광에 기초한 PPG 신호의 세기가 크게 감쇄하는 경우, 광원(141)이 방출하는 광의 세기를 증가시켜서 광 감지기(143)에서의 손실을 보상할 수 있으나, 증가시킨 광의 세기는 사람의 피부에 조사하기에 안전한 세기보다 클 수 있다.
또한, 사람의 혈관은 주변 환경의 온도 변화에 따라 체온 유지를 위해 수축 또는 팽창을 한다. 즉, 온도가 낮은 환경에서는 혈관을 통한 열 손실을 최소화하기 위해 혈관이 축소하게 되고, 이는 PPG 신호의 AC 성분을 감소시켜 노이즈 성분(예를 들어, DC 성분)과의 구별을 어렵게 할 수 있다. 또한, 여성, 어린이, 노약자와 같이 심장 박동의 세기가 세지 않은 경우에도 PPG 신호의 AC 성분은 감소할 수 있다.
또한, PPG 센서가 모바일 장치에 내장되는 경우, 혈관과 상호 작용한 후의 AC 성분이 모바일 장치의 부품을 투과하면서 감소하게 될 수 있다. 다른 예로, 모바일 장치의 카메라의 광 감지 센서가 PPG 센서로 이용되는 경우, 카메라의 2차원 어레이 특성에 의해 픽셀의 크기 및 각 픽셀의 신호 감도가 감소하고, PPG 신호 획득을 위해 전체 2차원 어레이의 픽셀 정보의 합산이 요구됨에 따라 신속한 신호 획득이 어려울 수 있다. 일 실시 예에 따라, PPG 신호를 획득하는 속도는 30FPS(frame per second) 이하로 제한될 수 있다. 30FPS는, 예를 들어, 카메라의 비디오 촬영 속도일 수 있다.
상술한 이유로 인해, 피부에 조사 가능한 안전한 세기 내의 광을 사용하여 PPG 신호로부터 100Hz 이상의 신호 획득을 필요로 하는 정보(예를 들어, HR(heart rate), HRV(heart rate variability), SpO2(saturation of percutaneous oxygen, 경피적산소포화도), 스트레스 수치, 혈압, 혈류량, 또는 순환계의 상태)를 추출하는 것이 어려울 수 있다.
본 개시에 따른 전자 장치(100)는, 피부에 조사 가능한 안전한 세기 내의 광을 사용하면서도 초음파를 방출하는 초음파 장치(110)를 사용하여 사용자의 혈관을 확장시킴으로써 향상된 품질의 PPG 신호를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질이 임계 값 미만이라고 판단되는 경우, 초음파 장치(110)를 통해 초음파를 방출할지 여부 또는 초음파 장치(110)를 통해 방출되는 초음파의 세기 및 방출 시간 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 반사형 구조를 갖는 PPG 센서(140)에서, 사람의 피부에 대한 PPG 신호의 PI 값은 1% 내외일 수 있다. 반사형 구조란, 광원(141)으로부터 방출된 광이 사람의 피부에 도달한 후 반사되어 광 감지기(143)에 의해 감지될 수 있도록 설계된 PPG 센서(140)의 구조를 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따라 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질을 나타내는 PI 값이 1% 미만이라고 판단됨에 따라 초음파 장치(110)를 통해 초음파를 방출할지 여부를 제어할 수 있다. 또는, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질을 나타내는 PI 값이 1% 미만이라고 판단됨에 따라 초음파 장치(110)를 통해 방출되는 초음파의 세기를 조절하거나, 초음파의 방출 시간을 조절하거나, 초음파의 세기 및 방출 시간을 모두 조절할 수 있다.
이하에서는, 프로세서(120)가 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값에 따라 초음파 장치(110)가 방출하는 초음파의 세기를 조절하는 경우에 대하여 후술한다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라 초음파 장치(110)가 제1 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질이 제2 값이라고 판단함에 따라 초음파 장치(110)가 제2 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 할 수 있다. 일 실시 예에 따라 제1 값 및 제2 값은 PI 값일 수 있으며, 제2 값은 제1 값보다 낮게 설정될 수 있다. 이때, 제2 값에 대응되는 제2 초음파 세기는 제1 값에 대응되는 제1 초음파 세기보다 강하게 설정될 수 있다.
이하에서는, 프로세서(120)가 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값에 따라 초음파 장치(110)가 초음파를 방출하는 시간을 조절하는 경우에 대하여 후술한다.
일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라 초음파 장치(110)가 제1 시간 동안 초음파를 방출하도록 할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 프로세서(120)는 PPG 신호의 품질이 제2 값이라고 판단함에 따라 초음파 장치(110)가 제2 시간 동안 초음파를 방출하도록 할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제1 값 및 제2 값은 PI 값일 수 있으며, 제2 값은 제1 값보다 낮게 설정될 수 있다. 이때, 제2 값에 대응되는 제2 시간은 제1 값에 대응되는 제1 시간보다 길게 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 메모리(130)는 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결될 수 있다. 메모리(130)는 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 광 감지기(143))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
이하 도 2를 참조하여, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 전자 장치가 초음파를 방출하여 객체의 혈관을 확장시키는 것을 나타낸 도면(200)이다. 일 실시 예에 따라 도 2에 도시된 전자 장치(100)는 도 1에 도시된 전자 장치(100)와 동일한 것일 수 있다. 따라서, 도 2에 도시되지 않은 구성(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 메모리(130))이더라도, 도 2에 도시된 전자 장치(100)는 도 1에 도시된 전자 장치(100)에 포함된 구성을 포함하는 것으로 가정한다. 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)는 스마트폰, 태블릿 PC, 또는 스마트워치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 디스플레이 패널(230), 및 커버 글라스(210)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 디스플레이 패널(230)과 커버 글라스(210)는 Z축 방향으로 적층되어 배치될 수 있다. 커버 글라스(210)는 디스플레이 패널(230)을 포함하는 전자 장치(100)의 구성들을 외부로부터 보호하기 위한 것으로서, 디스플레이 패널(230)의 전면부(또는, 상부)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 커버 글라스(210)는 고분자 기재 필름(예: 폴리이미드(polyimide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(poly ethylen terephthalate), 폴리에테르설폰(polyethersulphone), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 또는 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리카보네이트(polycarbonate)), 또는 유리일 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)는 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부)에 배치될 수 있다. 도 2에서 디스플레이 패널(230)의 전면부(또는, 상부)는 Z축의 양의 방향을 의미하고, 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부)는 Z축의 음의 방향을 의미한다.
일 실시 예에 따라 초음파 장치(110)와 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부) 사이에는 접착 부재(예: 양면 테이프, 접착제), 탄성 부재(예: 실리콘, 러버) 및/또는 액상 물질(예: 젤)을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(100)는 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역(예: 도 16의 제1 영역(1610))에 대하여 초음파 장치(110)로 초음파를 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따라 상기 객체 인식 영역은 사용자 인터페이스로 디스플레이 상에 표시될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 객체(220)는 사용자의 피부일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 객체(220)는 사용자의 손가락일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 전자 장치(100)의 초음파 장치(110)가 PPG 센서(140)의 객체 인식 영역에 접촉된 객체(220)에 대하여 초음파를 방출함에 따라 객체(220) 내부의 혈관(222)이 확장(팽창)될 수 있다. 일 실시 예에 따라 초음파 장치(110)에 의해 방출된 초음파는 혈관(222)의 내피세포(endothelial cell)에 기계적 전단 응력(mechanical shear stress)을 가하여 혈관(222) 벽의 칼슘 의존성 칼륨 통로(calcium-activated potassium channel)를 개방시킬 수 있다. 개방된 통로를 통해 산화질소(Nitric Oxide)가 유입되고, 산화질소는 혈관(222)의 수축에 기여하는 혈관평활근(vascular smooth muscle)의 동작을 억제하게 되어 혈관(222)이 확장될 수 있다. 이러한 과정을 통하여 혈관(222)이 확장되면, PPG 신호의 신호 성분(AC 성분)의 세기가 증가하므로, 노이즈 성분(DC 성분)을 감소시키지 않더라도 SNR(signal to noise ratio)(PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값 중 하나)에 해당하는 PI 값을 증가시킬 수 있다.
일 실시 예에 따라 혈관(222)이 초음파에 노출된 이후 초음파의 방출이 중단된 경우, 확장(팽창)된 혈관(222)의 상태는 일정 시간 지속될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 혈관(222) 확장을 위한 초음파에의 최소 노출 시간 및 초음파에 의한 혈관(222) 확장 상태 유지 시간을 고려하여 초음파의 방출 세기, 주파수, 및 방출 대상 객체의 위치 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따라 전자 장치(100)의 초음파 장치(110)가 방출하는 초음파의 세기는, 혈관(222) 벽에 전달되는 초음파의 기계적 응력(mechanical stress)에 의해 이온 통로(ion channel)를 변화시키는 세기(power level)에 해당할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)의 초음파 장치(110)가 방출하는 초음파의 세기는, HIFU(high intensity focused ultrasound) 치료와 같이 피부 세포의 열 효과, 공동화 효과, 또는 기계적 효과에 의해 조직의 변형을 일으키는 세기(power level)보다 낮을 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 초음파의 세기(power level)는 0.1 ~ 2 W/cm2 일 수 있다.
즉, 본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 전자 장치(100)에 의하면, 사용자의 피부의 급격한 온도 상승이나 피부 조직의 변화가 수반되지 않으므로 PPG 신호의 정보적 특성을 유지하면서 신호 성분(AC 성분)의 크기만을 증폭시킬 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)의 초음파 장치(110)가 방출하는 초음파의 세기는, 전자 장치(100)의 지문 인식 센서(미도시)에 사용되는 초음파의 세기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, PPG 센서(140)는 초음파 장치(110)와는 별도로 전자 장치(100)에 포함될 수 있다. 이때, PPG 센서(140)는 광원(예: 도 1의 광원(141)) 및 광 감지기(예: 도 1의 광 감지기(143))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라 PPG 센서(140)는 초음파 장치(110)와 동시에 또는 순차적으로 동작할 수 있다. 일 실시 예에 따라 PPG 센서(140)는 광원으로 객체 인식 영역에 대하여 광을 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따라 PPG 센서(140)는 광 감지기로 초음파에 의해 혈관(222)이 확장된 상태의 객체(220)로부터 반사된 광을 감지할 수 있다.
따라서 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 혈관(222)이 확장된 상태의 객체(220)로부터 반사된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득함으로써, 품질이 향상된(노이즈 성분은 그대로이나, 신호 성분이 증가한) PPG 신호를 획득할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 나타낸 도면(300)이다. 일 실시 예에 따라 도 3에 도시된 전자 장치(100)는 도 1에 도시된 전자 장치(100)일 수 있다. 따라서, 도 3에 도시되지 않은 구성(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 메모리(130))이더라도, 도 3에 도시된 전자 장치(100)는 도 1에 도시된 전자 장치(100)에 포함된 구성을 포함하는 것으로 가정한다. 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)는 스마트폰, 태블릿 PC, 또는 스마트워치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 디스플레이 패널(230), 및 커버 글라스(210)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 디스플레이 패널(230)과 커버 글라스(210)는 Z축 방향으로 적층되어 배치될 수 있다. 커버 글라스(210)는 디스플레이 패널(230)의 전면부(또는, 상부)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110) 및 PPG 센서(140)는 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부)에 배치될 수 있다. 도 3에서 디스플레이 패널(230)의 전면부(또는, 상부)는 Z축의 양의 방향을 의미하고, 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부)는 Z축의 음의 방향을 의미한다.
일 실시 예에 따르면, PPG 센서(340)는 광 감지기(예: 도 1의 광 감지기(143))를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, PPG 센서(340)는 디스플레이 패널(230)에 포함된 광원을 PPG 신호 획득을 위한 광원으로 사용할 수 있다. 상기 디스플레이 패널(230)에 포함된 광원은, 예를 들어, LCD(light crystal display)의 백 라이트 유닛(back light unit, BLU), LED(light emitting diode), Micro LED, 또는 OLED(organic light emitting diode)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시 예에 따라 광 감지기는 광전 다이오드(photo diode, PD), 주변 광 센서(ambient light sensor, ALS), 근접 센서(proximity sensor), 또는 광학식 지문 센서(optical fingerprint sensor)와 같은 포인트 디텍터 모드(point detector mode)로 동작하는 광 센서이거나, CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서(CMOS image sensor, CIS), 또는 CCD(charge coupled device) 이미지 센서와 같은 2D 어레이 디텍터 모드(2D array detector mode)로 동작하는 광 센서일 수 있다. 일 실시 예에 따라 PPG 센서(340)가 포인트 디텍터 모드로 동작하는 경우, 판독 속도(readout speed)가 100Hz 이상으로 동작할 수 있으므로, 전자 장치(100)는 HRM(heart rate monitoring) 기능 및 HRV(heart rate variability) 기능을 모두 구현할 수 있으나, PPG 센서(340)가 2D 어레이 디텍터 모드로 동작하는 경우, 판독 속도가 100Hz 미만으로 동작할 수 있으므로, 예를 들어 HRV 기능은 구현할 수 없다. 본 문서에 개시되는 다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치는 초음파 장치(110)를 이용하여 초음파를 방출시킴으로써 PPG 신호의 신호 성분의 세기를 증가시킬 수 있고, PPG 센서(340)가 2D 어레이 디텍터 모드로 동작하는 경우 즉, CIS, CCD 이미지 센서를 PPG 센서(340)로 이용하는 경우에도 HRM 및 HRV 기능을 모두 구현할 수 있다.
도 3을 참조하여 상술한 실시 예에서는 디스플레이 패널(230)의 광원을 사용하여 PPG 센서(340)가 PPG 신호를 측정하는 것으로 설명하였으나, 또다른 실시 예에 의하면 PPG 센서는 자체 광원을 포함할 수 있다.
이하 도 4를 참조하여, 본 개시의 다른 실시 예에 따른 전자 장치의 구성 및 동작에 대하여 설명한다. 도 4는 다른 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 나타낸 도면(400)이다. 일 실시 예에 따라 도 4에 도시된 전자 장치(100)는 도 1에 도시된 전자 장치(100)일 수 있다. 따라서, 도 4에 도시되지 않은 구성(예: 도 1의 프로세서(120) 또는 메모리(130))이더라도, 도 4에 도시된 전자 장치(100)는 도 1에 도시된 전자 장치(100)에 포함된 구성을 포함하는 것으로 가정한다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 스마트폰, 태블릿 PC, 또는 스마트워치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 디스플레이 패널(230), 커버 글라스(210), 및 카메라(440)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 디스플레이 패널(230)과 커버 글라스(210)는 Z축 방향으로 적층되어 배치될 수 있다. 커버 글라스(210)는 디스플레이 패널(230)의 전면부(또는, 상부)에 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 초음파 장치(110)는 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부)에 배치될 수 있다. 도 4에서 디스플레이 패널(230)의 전면부(또는, 상부)는 Z축의 양의 방향을 의미하고, 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부)는 Z축의 음의 방향을 의미한다.
도 4를 참조하면, 카메라(440)는 디스플레이 패널(230)의 후면부(또는, 하부)에 배치되며, 디스플레이 패널(230)의 전면 및 후면을 관통하는 홀(hole)(410)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 따라서 일 실시 예에 따라 홀(410)은 카메라 렌즈 노출용 홀일 수 있다.
일 실시 예에 따라 전자 장치(100)는 디스플레이 패널(230)의 광원(예: OLED)을 PPG 센서(예: 도 1의 PPG 센서(140))의 광원으로 사용할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 PPG 신호를 획득하기 위해 디스플레이 패널(230)의 광원을 사용하여 광을 방출할 수 있다.
일 실시 예에 따라 전자 장치(100)는 카메라(440)에 포함된 광 센서(예: CMOS 이미지 센서)를 PPG 센서의 광 감지기로 사용할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 PPG 신호를 획득하기 위해 카메라(440)를 사용하여 객체(220)로부터 반사된 광을 감지할 수 있다.
도 4를 참조하여 상술한 실시 예에서는 카메라(440)의 광 센서를 사용하여 PPG 신호를 획득하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 장치(100)에 포함된 2차원 어레이 영상 센서(2D Array Imaging Sensor)를 객체(220)로부터 반사 또는 투과된 광을 감지하는 데 사용할 수 있다.
일 실시 예에 따라 전자 장치(100)가 2차원 어레이 영상 센서를 사용하는 경우, 2차원 어레이 픽셀을 기반으로 한 데이터 판독 속도(readout speed)가 HRM(heart rate monitoring) 기능은 구현할 수 있으나, 고속 측정이 요구되는 HRV(heart rate variability) 기능은 구현하지 못할 수 있다.
2차원 어레이의 CIS 픽셀 또는 CCD 픽셀은 크기가 작아서 감도(sensitivity)가 떨어지므로, PPG 신호를 획득하기 위해서는 전체 2차원 어레이 픽셀의 정보를 합하는 방식을 이용하게 되고, 이로 인해, 데이터 판독 속도(readout speed)가 전체 프레임(frame)의 판독 속도(readout speed)로 제한될 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)는 초음파 장치(110)가 초음파를 방출하도록 하여 객체(220)의 혈관(222)을 확장시킴으로써, PPG 신호의 신호 성분을 증폭시킬 수 있다. 따라서, 전자 장치(100)는 2차원 어레이의 전체 픽셀값을 합하지 않고 적어도 하나의 로우(row)의 픽셀값을 합하여 PPG 신호를 획득할 수 있게 된다. 즉, 도 4에 도시된 전자 장치(100)는, 초음파 장치(110)를 이용하여 객체(220)의 혈관(222)을 확장시킴으로써, 별도로 PPG 센서를 구비하고 있지 않더라도 디스플레이 패널(230)의 광원과 전자 장치(100)에 포함된 2차원 어레이 영상 센서(예: 카메라(440))를 이용하여 PPG 신호를 획득할 수 있고, 획득된 PPG 신호를 기반으로 HRM 기능뿐만 아니라, HRV 기능도 구현할 수 있다.
예를 들어, 객체(220)의 혈관(222)과 카메라(440) 의 사이에는 디스플레이 패널(230)이 존재하지 않으므로, 디스플레이 패널(230)로 인한 광의 투과율 감쇠가 일어나지 않을 수 있다.
도 4를 참조한 실시 예에서는 카메라(440)가 전자 장치(100)의 전면 카메라이고, 전자 장치가 전면 카메라(440)와 디스플레이 패널(230)의 광원을 이용하여 PPG 신호를 측정하는 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 전자 장치(100)는 전자 장치의 후면 카메라와, 후면 카메라의 플래시 광원을 이용하여 PPG 신호를 측정할 수도 있다.
이하, 도 5를 참조하여 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하기 위해 수행하는 동작에 대해 설명한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하는 방법을 나타낸 흐름도(500)이다. 이하, 도 5를 참조하여 설명하는 전자 장치의 동작은 도 1의 전자 장치(100)의 동작일 수 있으며, 전자 장치의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))에 의해 수행될 수 있다.
동작 510에서, 일 실시 예에 따라 전자 장치는 PPG 센서(예: 도 1의 PPG 센서(140))의 객체 인식 영역에 접촉된 객체를 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따라 PPG 센서의 객체 인식 영역(예: 도 16의 제1 영역(1610))은 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))에 대응되는 터치 센서(예: 터치 패널)에 의해 객체가 감지되는 영역과 일치할 수 있다. 다른 예로, PPG 센서의 객체 인식 영역(예: 도 17의 제2 영역(1720))은 초음파 장치에 대응되는 터치 센서(예: 터치 패널)에 의해 객체가 감지되는 영역(예: 도 17의 제1 영역(1710))과 다른 영역일 수 있다.
동작 520에서, 일 실시 예에 따라 전자 장치는 객체를 감지함에 따라 PPG 센서의 광원(예: 도 1의 광원(141))이 광을 조사(방출)하도록 동작시킬 수 있다. 일 실시 예에 따라 PPG 센서의 광원이 광을 조사함으로써 PPG 센서의 객체 인식 영역에 접촉된 객체에 광이 조사될 수 있다. 이때, 객체에 도달한 광의 적어도 일부는 흡수되고, 나머지는 반사되거나 투과될 수 있다.
일 실시 예에 따라 초음파 장치 및 PPG 센서가 일체화되어 있거나 일정 거리 내에 배치되어 있는 경우, 전자 장치는 한번의 객체의 감지에 대응하여 초음파 장치 및 PPG 센서를 동작시킬 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치는 한번의 객체의 감지에 대응하여 초음파 장치 및 PPG 센서를 동시에 동작시키거나, 지정된 시간 간격을 두고 순차적으로 동작시킬 수 있다.
다른 실시 예로, 초음파 장치 및 PPG 센서가 일정 거리 이상 이격되어 있는 경우, 전자 장치는 PPG 센서를 동작시키기 전에 초음파 장치에 대응되는 터치 센서(예: 터치 패널)를 이용하여 객체 감지 동작을 수행하고, 상기 터치 센서가 객체를 감지함에 따라 초음파 장치를 이용하여 초음파를 방출할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서에 의해 객체가 감지된 영역은, PPG 센서의 객체 인식 영역과 다른 영역일 수 있다.
일 실시예에 따라, 초음파 장치 및 PPG 센서가 일정 거리 이상 이격되어 있는 경우, 상기 일정 거리는 3cm 이내일 수 있다.
동작 520에서, 일 실시 예에 따라 전자 장치는 PPG 센서의 광 감지기(예: 도 1의 광 감지기(143))가 객체로부터 반사된 광을 감지하도록 동작시킬 수 있다. 동작 520은 동작 510과 동시에 수행될 수 있다.
동작 530에서, 일 실시 예에 따라 전자 장치는 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따라, PPG 신호는 광 감지기에 의해 감지된 광의 세기 형태로 나타날 수 있다. PPG 신호는 순환계의 특성이 반영된 각종 정보를 추출할 수 있는 신호 성분인 AC 성분 및 이러한 신호 성분과 관련하여 노이즈 성분에 해당하는 DC 성분을 포함할 수 있다.
동작 540에서, 일 실시 예에 따라 전자 장치는 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값을 계산할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치는 PPG 신호의 AC 성분 및 DC 성분의 비율에 해당하는 PI 값을 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치는 PPG 신호의 PI 값이 임계 값 이상인지 여부를 판단하여 PPG 신호의 품질을 판단할 수 있다(동작 550). 일 실시 예에 따라, 임계 값은, 'PI 값 1%'일 수 있다.
동작 550에서 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라, PPG 신호를 기반으로 정보를 추출하는 동작(동작 560)을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 동작 560은 전자 장치가 PPG 신호의 AC 성분을 기반으로 심박, 호흡, 스트레스 수치, 혈압, 및 혈류량 중 적어도 하나의 정보를 추출하는 것일 수 있다. 일 실시 예에 따라 추출된 정보는, 순환계의 상태를 모니터링하기 위한 정보일 수 있다.
동작 550에서 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값(예: PI 값)이 임계 값 미만이라고 판단함에 따라, 전자 장치는 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))에 의해 초음파를 방출하는 동작(동작 570)을 수행할 수 있다.
동작 570에서, 일 실시 예에 따라 전자 장치는 터치 센서(예: 터치 패널)를 이용하여 초음파 장치의 객체 인식 영역(예: 도 16의 제1 영역(1610))에 접촉된 객체를 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 초음파 장치의 객체 인식 영역은 지문 인식 영역일 수 있다.
일 실시 예에 따라 전자 장치가 디스플레이 패널(예: 도 2의 디스플레이 패널(230))을 포함하고, 초음파 장치가 디스플레이 패널의 하부에 배치되어 있는 경우, 전자 장치는 초음파 장치에 대응되는 디스플레이 상의 위치에서 객체가 접촉되는 것을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치는 터치 센서, 또는 압력 센서를 통해 객체의 접촉을 감지할 수 있다.
동작 570에서, 일 실시 예에 따른 전자 장치는 객체를 감지함에 따라 초음파 장치가 초음파를 방출하도록 동작시킬 수 있다. 일 실시 예에 따라 전자 장치의 초음파 장치가 초음파를 방출함으로써 초음파 장치의 객체 인식 영역에 접촉된 객체는 초음파에 노출될 수 있다. 일 실시 예에 따라 전자 장치는, 미리 설정된 세기로, 미리 설정된 시간 동안 초음파를 방출될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치에 의해 방출된 초음파는 객체 내부의 혈관(예: 도 4의 혈관(222))을 확장시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 동작 550에서 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 초음파 장치가 방출하는 초음파의 세기를 증가시키는 동작(미도시)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 초음파의 세기를 증가시키기 전에 방출된 초음파의 세기가 제1 세기라고 가정하면, 상기 지표 값이 임계 값 미만으로 판단됨에 따라, 일 실시 예에 따른 전자 장치는 초음파 장치가 방출하는 초음파의 세기를 제2 세기로 변경하도록 조절할 수 있다. 이때, 제2 세기는 제1 세기보다 상대적으로 높은(강한) 세기를 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치는 초음파 장치가 방출하는 초음파의 세기를 증가시킨 이후에 동작 510 내지 동작 560을 다시 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치는, 동작 550에서 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값(예: PI 값)이 제1 값이라고 판단함에 따라, 초음파 장치가 방출하는 초음파의 세기를 제1 초음파 세기로 조절하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라, 초음파 장치가 방출하는 초음파의 세기를 제2 초음파 세기로 조절할 수 있다. 이때, 제2 값(예: 0.5%)이 제1 값(예: 1%)보다 낮고, 제2 초음파 세기는 제1 초음파 세기보다 강할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 동작 550에서 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단됨에 따라, 전자 장치는 초음파가 방출되는 시간을 증가시키는 동작(미도시)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 초음파 방출 시간을 증가시키기 전에 초음파가 방출된 시간이 제1 시간이라고 가정하면, 동작 550에서 상기 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단됨에 따라, 일 실시 예에 따른 전자 장치는 초음파 장치가 초음파를 방출하는 시간을 제2 시간으로 변경하도록 조절할 수 있다. 이때, 제2 시간은 제1 시간보다 상대적으로 긴 시간을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치는 초음파 장치가 초음파를 방출하는 시간을 증가시킨 이후에 동작 510 내지 동작 560을 다시 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치는, 동작 550에서 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값(예: PI 값)이 제1 값이라고 판단함에 따라, 초음파 장치가 제1 시간 동안 초음파를 방출하도록 조절하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라, 초음파 장치가 제2 시간 동안 초음파를 방출하도록 조절할 수 있다. 이때, 제2 수준(예: 0.5%)이 제1 수준(예: 1%)보다 낮고, 제2 시간은 제1 시간보다 길 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 초음파 장치를 포함하지 않는 전자 장치의 구성들의 배치 구조 및 이러한 전자 장치가 PPG 신호를 획득할 때의 혈관(222)의 상태에 대해 설명한다.
도 6은 일 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하지 않는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(600, 650)이다. 즉, 도 6은 기존의 PPG 신호 획득 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면일 수 있다. 도 6은 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(600) 및 투시 평면도(650)를 포함한다.
도 6을 참조하면, 전자 장치(100)는 광원(141) 및 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 나란히 배치될 수 있다. 이때, 객체(예: 사용자의 피부) 내부에 광을 전달하고자 하는 깊이에 따라 광원(141) 및 광 감지기(143)의 거리가 조절되어 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 광원(141)은 PPG 신호를 획득하기 위한 독립적인 광원일 수 있다. 도 6의 전자 장치(100)는 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))를 포함하지 않으므로, 초음파에 의한 혈관 확장이 일어나지 않는다.
도 7은 다른 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하지 않는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(700, 750)이다. 즉, 도 7은 기존의 PPG 신호 회득 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면일 수 있다. 도 7은 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(700) 및 투시평면도(750)를 포함한다.
도 7을 참조하면, 전자 장치(100)는 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되고, 광원(141)은 디스플레이 패널(230) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라 광원(141)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 7은 디스플레이 광원을 PPG 센서의 광원으로 사용하는 전자 장치의 실시 예를 나타낸 도면이다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 구성들의 배치 구조 및 이러한 전자 장치가 PPG 신호를 획득할 때의 혈관(222)의 상태에 대해 설명한다.
도 8은 일 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(800, 850)이다. 일 실시 예에 따라, 도 8의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 8은 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(800) 및 투시평면도(850)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 전자 장치(100)는 광원(141) 및 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 나란히 배치될 수 있다. 또한, 전자 장치(100)는, 초음파 장치(110)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되며, 디스플레이 패널(230)의 일면(도 8에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다. 도 8에 도시된 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 초음파 장치(110)가 광원(141) 및 광 감지기(143)와 동일한 평면(도 8에서는, XY 평면) 상에 배치되며, 적어도 일 측면(도 8에서는, Y축 방향)에서 바라보았을 때 초음파 장치(110)가 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110), 광원(141) 및/또는 광 감지기(143)가 동일한 평면(도 8에서는, XY 평면)이 아닌, Z축 방향으로 이격 배치될 수도 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는, 초음파 장치(110)와 광 감지기(143)의 이격 거리가, 광원(141)에 의해 광이 객체(220) 또는 객체 내부의 혈관(222)에 조사되는 위치와 초음파 장치(110)에 의해 초음파가 객체(220) 또는 객체 내부의 혈관(222)에 조사되는 위치의 차이가 미리 설정된 오차범위 이내가 되도록, 광원(141), 광 감지기(143), 및 초음파 장치(110)의 상호 이격 거리가 조절되어 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110)에 의해 방출된 초음파는 객체(220) 내부의 혈관(222)을 확장시킬 수 있다. 일 실시 예에 따라, 광 감지기(143)는 혈관(222)이 확장된 상태의 객체(220)로부터 반사된 광을 감지함으로써, 초음파 작용 없이 PPG 신호를 획득하는 경우에 비해 신호 성분(AC 성분)의 세기가 증가된 PPG 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 초음파 장치(110)가 디스플레이 패널(230)의 일면 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치됨으로써, 전자 장치(100)의 PPG 신호 획득 시 초음파에 의한 혈관 확장 효과를 최대로 얻을 수 있다.
도 9는 다른 실시 예에 따른, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(900, 950)이다. 일 실시 예에 따라, 도 9의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 9는 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(900) 및 투시평면도(950)를 포함한다.
도 9를 참조하면, 전자 장치(100)는 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되고, 광원(141)은 디스플레이 패널(230) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라 광원(141)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 9는 디스플레이 광원을 PPG 센서의 광원으로 사용하는 전자 장치의 실시 예를 나타낸 도면이다.
또한, 전자 장치(100)는, 초음파 장치(110)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되며, 디스플레이 패널(230)의 일면(도 9에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다. 도 9에 도시된 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 초음파 장치(110)가 광 감지기(143)와 동일한 평면(도 9에서는, XY 평면) 상에 배치되며, 적어도 일 측면(도 9에서는, Z축 방향)에서 바라보았을 때 초음파 장치(110)가 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다.
도 9는 도 8과 구조상 광원(141)의 Z축 상 위치에서만 차이가 있으므로, 도 9에 도시된 전자 장치(100)가 객체(220)의 혈관(222)에 미치는 영향 및 그로 인한 PPG 신호의 품질 향상 효과로는, 도 8을 참조한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 도 10 및 도 11을 참조하여 원형 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 구성들의 배치 구조 및 이러한 전자 장치가 PPG 신호를 획득할 때의 혈관(222)의 상태에 대해 설명한다.
도 10은 일 실시 예에 따른, 원형 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(1000, 1050)이다. 일 실시 예에 따라, 도 10의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 10은 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(1000) 및 투시평면도(1050)를 포함한다.
도 10을 참조하면, 전자 장치(100)는 광원(141) 및 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 나란히 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는, 원형 초음파 장치(110)를 포함할 수 있으며, 원형 초음파 장치(110)는 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되며, 원형 초음파 장치(110)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 10에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다.
도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 내부에 중공부를 포함하는 링(ring) 구조의 초음파 장치(110)가 광원(141) 및 광 감지기(143)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110)의 중심은, 광원(141) 및 광 감지기(143)의 중앙에 놓일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 초음파 장치(110)의 중심이 광원(141) 및 광 감지기(143)의 중앙에 놓이도록 배치될 수 있다.
한편, 도 10에서는 초음파 장치(110)가 원형인 경우를 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 다각형인 경우를 포함할 수 있다. 원형 또는 다각형의 초음파 장치(110)는 복수의 초음파 발생기가 픽셀(pixel) 구조로 연속 배치된 것일 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 복수의 초음파 발생기를 작동적으로 하나의 초음파 장치(110)인 것처럼 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 초음파 장치(110)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 10에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치됨으로써, PPG 신호 획득 시 초음파에 의한 혈관 확장 효과를 최대로 얻을 수 있다. 일 실시 예에 따라, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치(110)의 중심은, 복수의 초음파 발생기로부터 방출되는 초음파의 빔 포밍(beam forming)의 초점일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 초음파 장치(110)에 포함된 복수의 초음파 발생기가 방출하는 초음파의 빔 포밍의 초점이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 10에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 형성되도록 상기 복수의 초음파 발생기가 배치될 수 있다.
도 11은 다른 실시 예에 따른, 원형 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면이다. 일 실시 예에 따라, 도 11의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 11은 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(1100) 및 투시평면도(1150)를 포함한다.
도 11을 참조하면, 전자 장치(100)는 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되고, 광원(141)은 디스플레이 패널(230) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라 광원(141)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 11은 디스플레이 광원을 PPG 센서의 광원으로 사용하는 전자 장치의 실시 예를 나타낸 도면이다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는, 원형 초음파 장치(110)를 포함할 수 있으며, 원형 초음파 장치(110)는 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되며, 원형 초음파 장치(110)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 11에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다.
도 11을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 내부에 중공부를 포함하는 링(ring) 구조의 초음파 장치(110)가 광원(141) 및 광 감지기(143)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 초음파 장치(110)의 중심은, 디스플레이 패널(230)의 일면(도 11에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 중앙에 놓일 수 있다.
도 11은 도 10과 구조상 광원(141)의 Z축 상 위치에서만 차이가 있으므로, 도 11에 도시된 전자 장치(100)가 객체(220)의 혈관(222)에 미치는 영향 및 그로 인한 PPG 신호의 품질 향상 효과로는, 도 10을 참조한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 도 12 및 도 13을 참조하여 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 구성들의 배치 구조 및 이러한 전자 장치가 PPG 신호를 획득할 때의 혈관(222)의 상태에 대해 설명한다.
도 12는 일 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(1200, 1250)이다. 일 실시 예에 따라, 도 12의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 12는 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(1200) 및 투시평면도(1250)를 포함한다.
도 12를 참조하면, 전자 장치(100)는 광원(141) 및 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 나란히 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)를 포함할 수 있으며, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)는 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되며, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 12에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다.
도 12를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)가 광원(141) 및 광 감지기(143)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심은, 광원(141) 및 광 감지기(143)의 중앙에 놓일 수 있다. 한편, 도 12에서는 6개의 초음파 발생기가 육각 형태로 배치되는 경우를 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 개수의 초음파 발생기가 다양한 형태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 12에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치됨으로써, PPG 신호 측정 시 초음파에 의한 혈관 확장 효과를 최대로 얻을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 12에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치되는 경우, 제1 초음파 발생기(110A)가 방출하는 제1 초음파의 위상과, 제2 초음파 발생기(110B)가 방출하는 제2 초음파의 위상과, 제3 초음파 발생기(110C)가 방출하는 제3 초음파의 위상과, 제4 초음파 발생기(110D)가 방출하는 제4 초음파의 위상과, 제5 초음파 발생기(110E)가 방출하는 제5 초음파의 위상과, 제6 초음파 발생기(110F)가 방출하는 제6 초음파의 위상은 모두 동일하도록 설정될 수 있다.
다시 말해, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 12에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치되는 경우, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F) 각각으로부터 발생되는 초음파의 위상은 동상(in-phase)이도록 설정될 수 있다.
도 13은 다른 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(1300, 1350)이다. 일 실시 예에 따라, 도 13의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 13은 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(1300) 및 투시평면도(1350)를 포함한다.
도 13을 참조하면, 전자 장치(100)는 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되고, 광원(141)은 디스플레이 패널(230) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라 광원(141)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 13은 디스플레이 광원을 PPG 센서의 광원으로 사용하는 전자 장치의 실시 예를 나타낸 도면이다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)의 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)를 포함할 수 있다. 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)는 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되며, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 13에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다.
도 13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)가 광원(141) 및 광 감지기(143)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심은, 광원(141) 및 광 감지기(143)의 중앙에 놓일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F)의 중심이 디스플레이 패널(230)의 일면(도 13에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치되는 경우, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D, 110E, 110F) 각각으로부터 발생되는 초음파의 위상은 동상(in-phase)이도록 설정될 수 있다.
도 13은 도 12와 구조상 광원(141)의 Z축 상 위치에서만 차이가 있으므로, 도 12에 도시된 전자 장치(100)가 객체(220)의 혈관에 미치는 영향 및 그로 인한 PPG 신호의 품질 향상 효과로는, 도 12를 참조한 설명이 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 도 14 및 도 15를 참조하여 복수의 초음파 발생기를 포함하고 비대칭 구조인 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 구성들의 배치 구조 및 이러한 전자 장치가 PPG 신호를 획득할 때의 혈관의 상태에 대해 설명한다.
도 14는 일 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(1400, 1450)이다. 일 실시 예에 따라, 도 14의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 14는 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(1400) 및 투시평면도(1450)를 포함한다.
도 14를 참조하면, 전자 장치(100)는 광원(141) 및 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 나란히 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C)를 포함할 수 있으며, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C)는 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C)를 포함하는 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))에 의해 방출되는 초음파의 빔 포밍(beam forming)의 초점이 전자 장치(100)의 디스플레이 패널(230)의 일면(도 14에서는, XY 평면) 상에서 내려다보았을 때 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C)가 방출하는 초음파의 위상을 각각 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 제1 초음파 발생기(110A)가 제1 초음파를 방출하고, 제2 초음파 발생기(110B)가 제2 초음파를 방출하고, 제3 초음파 발생기(110C)가 제3 초음파를 방출하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)는 제1 초음파, 제2 초음파 및 제3 초음파가 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 위치하는 초점을 향하여 방출되도록 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 및 제3 초음파의 위상을 제어할 수 있다.
한편, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C)에는 빔 포밍(beam forming) 기술이 적용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 제1 초음파, 제2 초음파, 및 제3 초음파를 기반으로 한 빔(beam)을 형성할 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 제1 초음파, 제2 초음파, 및 제3 초음파를 기반으로 한 빔 포밍의 초점이 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록, 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 및 제3 초음파의 위상을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C)의 중심이 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치된 경우, 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 및 제3 초음파의 위상을 동상(in-phase)으로 제어할 수 있다.
다른 예로, 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C)의 중심이 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치되지 않은 경우, 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 및 제3 초음파의 위상 중 적어도 일부를 상이하게 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 및 제3 초음파의 위상 중 적어도 일부에 위상의 지연(phase delay)을 가함으로써, 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 및 제3 초음파의 위상 중 적어도 일부를 상이하게 제어할 수 있다.
도 15는 다른 실시 예에 따른, 복수의 초음파 발생기를 포함하는 초음파 장치를 포함하는 전자 장치가 객체로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 도면(1500, 1550)이다. 일 실시 예에 따라, 도 15의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다. 도 15는 전자 장치(100)가 객체(220)로부터 PPG 신호를 획득하는 것을 나타낸 측단면도(1500) 및 투시평면도(1550)를 포함한다.
도 15를 참조하면, 전자 장치(100)는 광 감지기(143)가 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치되고, 광원(141)은 디스플레이 패널(230) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따라 광원(141)은 OLED(Organic Light Emitting Diodes)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도 15는 디스플레이 광원을 PPG 센서의 광원으로 사용하는 전자 장치의 실시 예를 나타낸 도면이다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)의 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D)를 포함할 수 있다. 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D)는 디스플레이 패널(230)의 하부에 배치될 수 있다.
한편, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D)가 방출하는 초음파의 위상을 각각 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 제1 초음파 발생기(110A)가 제1 초음파를 방출하고, 제2 초음파 발생기(110B)가 제2 초음파를 방출하고, 제3 초음파 발생기(110C)가 제3 초음파를 방출하고, 제3 초음파 발생기(110D)가 제4 초음파를 방출하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라 전자 장치(100)는 제1 초음파, 제2 초음파, 제3 초음파, 및 제4 초음파가 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 위치하는 초점을 향하여 방출되도록 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 제3 초음파의 위상, 및 제4 초음파의 위상을 제어할 수 있다.
상술한 바에 따라, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D)에는 빔 포밍(beam forming) 기술이 적용될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 제1 초음파, 제2 초음파, 제3 초음파, 및 제4 초음파를 기반으로 한 빔(beam)을 형성할 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는 제1 초음파, 제2 초음파, 제3 초음파, 및 제4 초음파를 기반으로 한 빔 포밍의 초점이 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록, 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 및 제3 초음파의 위상을 제어할 수 있다.
도 15를 참조하면, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 110D)의 중심이 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이도록 배치되지 않은 구조일 수 있다. 이때, 전자 장치(100)는 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 제3 초음파의 위상, 및 제4 초음파의 위상 중 적어도 일부를 상이하게 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 제3 초음파의 위상, 및 제4 초음파의 위상 중 적어도 일부에 위상의 지연(phase delay)을 가함으로써, 제1 초음파의 위상, 제2 초음파의 위상, 제3 초음파의 위상, 및 제4 초음파의 위상 중 적어도 일부를 상이하게 제어할 수 있다.
도 14 및 도 15에 도시된 실시 예들에 따른 전자 장치(100)는, 복수의 초음파 발생기에 의해 방출되는 초음파들을 기반으로 형성된 빔 포밍의 초점이 광원(141) 및 광 감지기(143)의 사이에 놓이게 함으로써, PPG 신호 획득 시 초음파에 의한 혈관 확장 효과를 최대로 획득할 수 있다. 도 14에 도시된 실시 예에서는 전자 장치(100)가 3개의 초음파 발생기(110A, 110B, 및 110C)에 의해 방출되는 초음파들을 기반으로 형성된 빔 포밍의 초점을 조절하는 경우를 예로 들고 있고, 도 15에 도시된 실시 예에서는 전자 장치(100)가 4개의 초음파 발생기(110A, 110B, 110C, 및 110D)에 의해 방출되는 초음파들을 기반으로 형성된 빔 포밍의 초점을 조절하는 경우를 예로 들고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 개수의 초음파 발생기가 다양한 형태로 배치될 수 있다.
이하, 도 16을 참조하여 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하기 위해 디스플레이에 디스플레이하도록 제공하는 사용자 인터페이스에 대해 설명한다.
도 16은 일 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하기 위해 제공하는 사용자 인터페이스를 나타낸 도면(1600)이다. 일 실시 예에 따라, 도 16의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다.
도 16의 제1 상태(1601)를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 디스플레이 상에 PPG 신호를 측정하기 위한 제1 영역(1610)을 표시할 수 있다. 제1 영역(1610)은 사용자로 하여금 디스플레이 상의 다른 영역과 구분되어 인식되도록 표시될 수 있다. 제1 영역(1610)은 전자 장치(100)가 PPG 신호를 측정하는 어플리케이션(application)을 실행시키는 사용자의 입력을 수신함으로써 디스플레이 상에 표시될 수 있다.
제1 영역(1610)은, 예를 들어, 전자 장치(100)의 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))에 대응되는 터치 센서(예: 터치 패널)가 배치된 영역과 대응될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(100)는 제1 영역(1610)에 접촉한 객체를 감지할 수 있고, 상기 객체를 감지함에 따라 초음파 장치를 이용하여 객체에 초음파를 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따라 초음파 장치가 지문 인식 센서에 포함되어 있는 경우, 제1 영역(1610)은 지문 인식 영역일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1 상태(1601)에서, 전자 장치(100)는 제1 영역(1610)을 디스플레이 상에 표시하면서, “표시된 영역에 측정부위를 접촉시켜 주세요.”의 안내 메시지를 함께 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1 상태(1601)에서, 전자 장치(100)는 제1 영역(1610)의 적어도 일부에 접촉된 객체(220)(예를 들면, 사용자의 손가락)를 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 객체(220)를 감지함으로써 제2 상태(1602)가 될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 상태(1602)에서, 전자 장치(100)는 객체(220)의 감지에 대응하여 초음파 장치로 초음파를 방출할 수 있다. 이때, 객체(220)가 초음파에 일정 시간 동안 노출됨으로써, 객체(220) 내부의 혈관이 확장될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는, 객체(220)의 감지에 대응하여 광원(예: 도 1의 광원(141))을 이용하여 광을 방출할 수 있다. 전자 장치(100)는 초음파를 방출하면서 광을 함께 방출하거나, 초음파를 방출한 이후에 광을 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따라 광원은 제1 영역(1610)에 대응되는 디스플레이 패널의 하부에 배치된 독립적인 광원일 수 있다. 다른 예로, 광원은 제1 영역(1610)에 대응되는 디스플레이 패널 상의 광원(예: OLED)일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 상태(1602)에서, 전자 장치(100)는 광 감지기(예: 도 1의 광 감지기(143))를 이용하여 객체(220)로부터 반사된 광을 감지할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 상태(1602)에서, 전자 장치(100)는 객체(220)의 감지에 대응하여 초음파 장치, 광원, 및 광 감지기 중 적어도 일부를 동작시키면서, “PPG 신호를 측정 중입니다. 종료를 알릴 때까지 접촉 상태를 유지해 주세요.”의 안내 메시지를 디스플레이 상에 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시되는 전자 장치(100)는 초음파에 의해 혈관이 확장된 객체(220)로부터 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득함으로써, 신호 성분이 강화된 양호한 품질의 PPG 신호를 획득할 수 있다.
이하, 도 17을 참조하여 다른 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하기 위해 디스플레이에 디스플레이하도록 제공하는 사용자 인터페이스에 대해 설명한다.
도 17은 다른 실시 예에 따른 전자 장치가 PPG 신호를 획득하기 위해 제공하는 사용자 인터페이스를 나타낸 도면(1700)이다. 일 실시 예에 따라, 도 16의 전자 장치(100)는 도 1의 전자 장치(100)일 수 있다.
도 17의 제1 상태(1701)를 참조하면, 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 디스플레이 상에 제1 영역(1710)을 표시할 수 있다. 제1 영역(1710)은 사용자로 하여금 디스플레이 상의 다른 영역과 구분되어 인식되도록 표시될 수 있다. 제1 영역(1710)은 전자 장치(100)가 PPG 신호를 측정하는 어플리케이션(application)을 실행시키는 사용자의 입력을 수신함으로써 디스플레이 상에 표시될 수 있다.
제1 영역(1710)은 전자 장치(100)가 객체에 초음파를 방출하기 위하여 디스플레이 상에 표시하는 영역을 의미할 수 있으며, 전자 장치의 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))에 대응되는 터치 센서(예: 터치 패널)가 배치된 영역과 대응될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 제1 영역(1710)에 접촉한 객체를 감지할 수 있고, 상기 객체를 감지함에 따라 초음파 장치를 이용하여 객체에 초음파를 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따라 초음파 장치가 지문 인식 센서에 포함되어 있는 경우, 제1 영역(1710)은 지문 인식 영역일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1 상태(1701)에서, 전자 장치(100)는 제1 영역(1710)을 디스플레이 상에 표시하면서, “표시된 영역에 측정부위를 접촉시켜 주세요.”의 안내 메시지를 함께 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제1 상태(1701)에서, 전자 장치(100)는 제1 영역(1710)의 적어도 일부에 접촉된 객체(220)(예를 들면, 사용자의 손가락)를 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 객체(220)를 감지함으로써 제2 상태(1702)가 될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제2 상태(1702)에서, 전자 장치(100)는 객체(220)의 감지에 대응하여 초음파 장치를 이용하여 초음파를 방출할 수 있다. 이때, 객체(220)가 초음파에 일정 시간 동안 노출됨으로써, 객체(220) 내부의 혈관이 확장될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 초음파를 방출하는 동안 “접촉 상태를 유지해 주세요.”의 안내 메시지를 디스플레이 상에 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 미리 설정된 시간 동안의 초음파의 방출이 완료되면, 제3 상태(1703)가 될 수 있다. 일 실시 예에 따라, 제3 상태(1703)에서, 전자 장치(100)는 디스플레이 상에 제2 영역(1720)을 표시할 수 있다. 제2 영역(1720)은 사용자로 하여금 디스플레이 상의 다른 영역과 구분되어 인식되도록 표시될 수 있다. 제2 영역(1720)은 PPG 센서(예: 도 1의 PPG 센서(140))의 광 감지기(예: 도 1의 광 감지기(143))의 객체 인식 영역일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 영상 센서(예: 카메라(1750)의 CMOS 이미지 센서)를 PPG 센서의 광 감지기로 사용할 수 있다. 따라서 일 실시 예에 따라, 제2 영역(1720)은 전자 장치(100)의 카메라(1750)에 대응되는 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제3 상태(1703)에서, 전자 장치(100)는 제2 영역(1720)을 디스플레이 상에 표시하면서, “표시된 영역에 측정부위를 접촉시켜 주세요.”의 안내 메시지를 함께 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제3 상태(1703)에서, 전자 장치(100)는 제2 영역(1720)의 적어도 일부에 접촉된 객체(220)(예를 들면, 사용자의 손가락)를 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 전자 장치(100)는 객체(220)를 감지함으로써 제4 상태(1704)가 될 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제4 상태(1704)에서, 전자 장치(100)는, 객체(220)의 감지에 대응하여 광원(예: 도 1의 광원(141))을 이용하여 광을 방출할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 광원은, 제2 영역(1720)에 대응되는 디스플레이 패널 상의 광원(예: OLED)일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제4 상태(1704)에서, 전자 장치(100)는 카메라(1750)의 광 감지 센서를 이용하여 객체(220)로부터 반사된 광을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따라 카메라(1750)의 광 감지 센서는 CMOS 이미지 센서일 수 있다.
일 실시 예에 따라, 제4 상태(1704)에서, 전자 장치(100)는 객체(220)의 감지에 대응하여 광원(카메라(1750) 주변의 OLED), 및 광 감지기(카메라(1750)의 CMOS 이미지 센서)를 동작시키면서, “PPG 신호를 측정 중입니다. 종료를 알릴 때까지 접촉 상태를 유지해 주세요.”의 안내 메시지를 디스플레이 상에 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시되는 전자 장치(100)는 PPG 센서를 별도로 포함하고 있지 않은 경우에도 디스플레이 광원(예: OLED) 및 영상 센서(예: 카메라(1750)의 CMOS 이미지 센서)를 이용하여 PPG 신호를 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시되는 전자 장치(100)는 영상 센서(예: 카메라(1750))를 통해 획득된 2차원 어레이 픽셀의 정보를 합함으로써 PPG 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 초음파에 의해 혈관이 확장된 상태의 객체(220)로부터 반사된 광을 감지함으로써 2차원 어레이의 각 픽셀로부터 신호 성분이 증가한 PPG 신호를 획득할 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)의 영상 센서가 롤링 셔터(rolling shutter) 방식으로 영상을 촬영하는 경우, 2차원 어레이의 로우(row) 별로 픽셀 값을 합함으로써 PPG 신호를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 로우(row) 별로 픽셀 값을 합함으로써 2차원 어레이의 전체 픽셀 값을 합하는 경우보다 신호 처리 속도(sampling rate)를 증가시킬 수 있다.
따라서, 일 실시 예에 따른 전자 장치(100)는, 디스플레이 광원(예: OLED) 및 영상 센서(예: 카메라(1750)의 CMOS 이미지 센서)를 이용하여 획득한 PPG 신호를 기반으로, 상대적으로 높은 판독 속도(readout speed)가 요구되는 정보(예: HRV(heart rate variability), SpO2(경피적산소포화도), 혈압, 또는 혈당) 또한 획득할 수 있다.
도 18은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(1800) 내의 전자 장치(1801)의 블럭도이다. 도 18을 참조하면, 네트워크 환경(1800)에서 전자 장치(1801)는 제 1 네트워크(1898)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1802)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(1899)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(1804) 또는 서버(1808)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1801)는 서버(1808)를 통하여 전자 장치(1804)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1801)는 프로세서(1820), 메모리(1830), 입력 장치(1850), 음향 출력 장치(1855), 표시 장치(1860), 오디오 모듈(1870), 센서 모듈(1876), 인터페이스(1877), 햅틱 모듈(1879), 카메라 모듈(1880), 전력 관리 모듈(1888), 배터리(1889), 통신 모듈(1890), 가입자 식별 모듈(1896), 또는 안테나 모듈(1897)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(1801)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 표시 장치(1860) 또는 카메라 모듈(1880))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들은 하나의 통합된 회로로 구현될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈(1876)(예: 지문 센서, 홍채 센서, 또는 조도 센서)은 표시 장치(1860)(예: 디스플레이)에 임베디드된 채 구현될 수 있다
프로세서(1820)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(1840))를 실행하여 프로세서(1820)에 연결된 전자 장치(1801)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(1820)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(1876) 또는 통신 모듈(1890))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(1832)에 로드하고, 휘발성 메모리(1832)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(1834)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(1820)는 메인 프로세서(1821)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서), 및 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(1823)(예: 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 보조 프로세서(1823)는 메인 프로세서(1821)보다 저전력을 사용하거나, 또는 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(1823)는 메인 프로세서(1821)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(1823)는, 예를 들면, 메인 프로세서(1821)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1821)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(1821)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(1821)와 함께, 전자 장치(1801)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 표시 장치(1860), 센서 모듈(1876), 또는 통신 모듈(1890))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(1823)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성 요소(예: 카메라 모듈(1880) 또는 통신 모듈(1890))의 일부로서 구현될 수 있다.
메모리(1830)는, 전자 장치(1801)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(1820) 또는 센서모듈(1876))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(1840)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(1830)는, 휘발성 메모리(1832) 또는 비휘발성 메모리(1834)를 포함할 수 있다.
프로그램(1840)은 메모리(1830)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(1842), 미들 웨어(1844) 또는 어플리케이션(1846)을 포함할 수 있다.
입력 장치(1850)는, 전자 장치(1801)의 구성요소(예: 프로세서(1820))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(1801)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 장치(1850)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치(1855)는 음향 신호를 전자 장치(1801)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치(1855)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. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
표시 장치(1860)는 전자 장치(1801)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치(1860)는, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 표시 장치(1860)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(1870)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(1870)은, 입력 장치(1850)를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치(1855), 또는 전자 장치(1801)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(1876)은 전자 장치(1801)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. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(1876)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(1877)는 전자 장치(1801)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(1877)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(1878)는, 그를 통해서 전자 장치(1801)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(1878)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(1879)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(1879)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(1880)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(1880)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(1888)은 전자 장치(1801)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(1888)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(1889)는 전자 장치(1801)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(1889)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(1890)은 전자 장치(1801)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(1802), 전자 장치(1804), 또는 서버(1808))간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(1890)은 프로세서(1820)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(1890)은 무선 통신 모듈(1892)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(1894)(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(1898)(예: 블루투스, WiFi direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(1899)(예: 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부 전자 장치(1804)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(1892)은 가입자 식별 모듈(1896)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(1898) 또는 제 2 네트워크(1899)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(1801)를 확인 및 인증할 수 있다.
안테나 모듈(1897)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(1897)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 하나의 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(1897)은 복수의 안테나들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(1898) 또는 제 2 네트워크(1899)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(1890)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(1890)과 외부 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC)이 추가로 안테나 모듈(1897)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))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(1899)에 연결된 서버(1808)를 통해서 전자 장치(1801)와 외부의 전자 장치(1804)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부 전자 장치(1802, 1804) 각각은 전자 장치(1801)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(1801)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부 전자 장치들(1802, 1804, 또는 1808) 중 하나 이상의 외부 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(1801)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(1801)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(1801)로 전달할 수 있다. 전자 장치(1801)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.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100) 또는 도 18의 전자 장치(1801)))는 광원(예: 도 1의 광원(141)) 및 광 감지기(예: 도 1의 광 감지기(143))를 포함하는 PPG(Photoplethysmography) 센서(예: 도 1의 PPG 센서(140), 또는 도 3의 PPG 센서(340)), 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110)), 상기 PGG 센서 및 상기 초음파 장치와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)), 및 상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결된 메모리(예: 도 1의 메모리(130))를 포함하고, 상기 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가, 상기 광 감지기에 의해 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득하고, 상기 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값에 기반하여 상기 초음파 장치의 동작을 제어하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 저장할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 초음파 장치를 이용하여 초음파를 방출하는 동작 및 상기 PPG 센서를 이용하여 광을 감지하는 동작을 순차적으로 또는 동시에 수행하도록 할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하지 않도록 제어하고, 상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하도록 제어하도록 할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라 상기 PPG 신호를 기반으로 심박 정보, 호흡 정보, 스트레스 정보, 혈압 정보, 또는 혈류량 정보 중 적어도 하나를 추출하고, 상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치를 통해 방출되는 초음파의 세기를 조절하도록 할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치를 통해 방출되는 초음파의 방출 시간을 더 조절하도록 할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제1 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제2 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고, 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 낮으며, 상기 제2 초음파 세기는 상기 제1 초음파 세기보다 강할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제1 시간 동안 초음파를 방출하도록 하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제2 시간 동안 초음파를 방출하도록 하고, 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 낮으며, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 길 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파 장치는 상기 전자 장치의 디스플레이 패널(예: 도 2의 디스플레이 패널(230) 또는 도 18의 표시 장치(1860))의 일면 상에서 내려다보았을 때 상기 광원 및 상기 광 감지기의 사이에 놓이도록 배치되어 있을 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파 장치의 중심이 상기 광원 및 상기 광 감지기의 중앙에 놓이도록 배치되어 있을 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파 장치는 제1 초음파 발생기 및 제2 초음파 발생기를 포함하고, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 제1 초음파 발생기가 제1 초음파를 방출하고, 상기 제2 초음파 발생기가 제2 초음파를 방출하도록 하고, 상기 제1 초음파의 위상과 상기 제2 초음파의 위상이 동일할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파 장치는 제1 초음파 발생기 및 제2 초음파 발생기를 포함하고, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 제1 초음파 발생기가 상기 광원 및 상기 광 감지기의 사이에 위치하는 초점을 향하여 제1 초음파를 방출하고, 상기 제2 초음파 발생기가 상기 초점을 향하여 제2 초음파를 방출하도록 할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파 장치는 제1 초음파 발생기 및 제2 초음파 발생기를 포함하고, 상기 제1 초음파 발생기가 방출하는 제1 초음파 및 상기 제2 초음파 발생기가 방출하는 제2 초음파의 빔 포밍(beam forming)의 초점이 상기 광원 및 상기 광 감지기 사이가 되도록 상기 제1 초음파 발생기 및 상기 제2 초음파 발생기가 배치되어 있을 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 초음파 장치(예: 도 1의 초음파 장치(110))를 포함하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(100) 또는 도 18의 전자 장치(1801)))의 PPG 신호 획득 방법은, 객체(예: 도 2의 객체(220))를 감지함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하는 동작, 상기 객체를 감지함에 따라 상기 전자 장치에 포함된 광원(예: 도 1의 광원(141))이 광을 조사하는 동작, 상기 전자 장치에 포함된 광 감지기(예: 도 1의 광 감지기(143))가 상기 객체로부터 반사된 광을 감지하는 동작, 상기 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득하는 동작, 상기 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값을 계산하는 동작, 및 상기 지표 값에 기반하여 상기 초음파 장치의 동작을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파 장치의 동작을 제어하는 동작은 상기 초음파 장치를 이용하여 초음파를 방출하는 동작을 포함하고, 상기 PPG 신호 획득 방법은, 상기 초음파를 방출하는 동작 및 상기 광을 감지하는 동작을 순차적으로 또는 동시에 수행할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파 장치의 동작을 제어하는 동작은, 상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하지 않도록 제어하고, 상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하도록 제어하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 PPG 신호 획득 방법은, 상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라, 상기 PPG 신호를 기반으로 심박 정보, 호흡 정보, 스트레스 정보, 혈압 정보, 또는 혈류량 정보 중 적어도 하나를 추출하는 동작을 수행하고, 상기 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단함에 따라, 상기 초음파 장치가 방출하는 초음파의 세기를 조절하는 동작을 수행할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 PPG 신호 획득 방법은, 상기 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 방출하는 초음파의 방출 시간을 조절하는 동작을 더 수행할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 초음파의 세기를 조절하는 동작은, 상기 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라, 상기 초음파 장치가 제1 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라, 상기 초음파 장치가 제2 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고, 상기 제2 값이 상기 제1 값보다 낮으며, 상기 제2 초음파 세기는 상기 제1 초음파 세기보다 강할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 PPG 신호 획득 방법은, 사용자의 입력에 의해 PPG 신호를 측정하는 어플리케이션(application)이 실행됨에 따라 상기 전자 장치의 디스플레이(예: 도 2의 디스플레이 패널(230) 또는 도 18의 표시 장치(1860)) 상에 제1 영역을 표시하는 동작을 더 포함하고, 상기 제1 영역의 적어도 일부에 접촉된 객체의 감지에 대응하여 상기 초음파를 방출하는 동작을 수행할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시 예에 따르면, 상기 PPG 신호 획득 방법은, 상기 광을 조사하는 동작 이전에 상기 디스플레이 상에 제2 영역을 표시하는 동작을 더 포함하고, 상기 제2 영역의 적어도 일부에 접촉된 객체의 감지에 대응하여 상기 광을 조사하는 동작을 수행할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 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 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 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, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(1801)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(1836) 또는 외장 메모리(1838))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(1840))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(1801))의 프로세서(예: 프로세서(1820))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 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 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 스토어™)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 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 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 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 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 실시예들에 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.

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    광원 및 광 감지기를 포함하는 PPG(Photoplethysmography) 센서;
    초음파 장치;
    상기 PGG 센서, 및 상기 초음파 장치와 작동적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서와 작동적으로 연결된 메모리를 포함하고,
    상기 메모리는, 실행 시에, 상기 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 광 감지기에 의해 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득하고,
    상기 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값에 기반하여 상기 초음파 장치의 동작을 제어하도록 하는 하나 이상의 인스트럭션들(instructions)을 저장하는, 전자 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 초음파 장치를 이용하여 초음파를 방출하는 동작 및 상기 PPG 센서를 이용하여 광을 감지하는 동작을 순차적으로 또는 동시에 수행하도록 하는, 전자 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하지 않도록 제어하고, 상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하도록 제어하도록 하는, 전자 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라 상기 PPG 신호를 기반으로 심박 정보, 호흡 정보, 스트레스 정보, 혈압 정보, 또는 혈류량 정보 중 적어도 하나를 추출하고, 상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치를 통해 방출되는 초음파의 세기를 조절하도록 하는, 전자 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치를 통해 방출되는 초음파의 방출 시간을 더 조절하도록 하는, 전자 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제1 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제2 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고,
    상기 제2 값이 상기 제1 값보다 낮으며, 상기 제2 초음파 세기는 상기 제1 초음파 세기보다 강한, 전자 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제1 시간 동안 초음파를 방출하도록 하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 제2 시간 동안 초음파를 방출하도록 하고,
    상기 제2 값이 상기 제1 값보다 낮으며, 상기 제2 시간은 상기 제1 시간보다 긴, 전자 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 장치는 상기 전자 장치의 디스플레이 패널의 일면 상에서 내려다보았을 때 상기 광원 및 상기 광 감지기의 사이에 놓이도록 배치되어 있는, 전자 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 초음파 장치의 중심이 상기 광원 및 상기 광 감지기의 중앙에 놓이도록 배치되어 있는, 전자 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 초음파 장치는 제1 초음파 발생기 및 제2 초음파 발생기를 포함하고,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 제1 초음파 발생기가 제1 초음파를 방출하고, 상기 제2 초음파 발생기가 제2 초음파를 방출하도록 하고,
    상기 제1 초음파의 위상과 상기 제2 초음파의 위상이 동일한, 전자 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 장치는 제1 초음파 발생기 및 제2 초음파 발생기를 포함하고,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 제1 초음파 발생기가 상기 광원 및 상기 광 감지기의 사이에 위치하는 초점을 향하여 제1 초음파를 방출하고,
    상기 제2 초음파 발생기가 상기 초점을 향하여 제2 초음파를 방출하도록 하는, 전자 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 장치는 제1 초음파 발생기 및 제2 초음파 발생기를 포함하고,
    상기 1제 초음파 발생기가 방출하는 제1 초음파 및 상기 제2 초음파 발생기가 방출하는 제2 초음파의 빔 포밍(beam forming)의 초점이 상기 광원 및 상기 광 감지기 사이가 되도록 상기 제1 초음파 발생기 및 상기 제2 초음파 발생기가 배치되어 있는, 전자 장치.
  13. 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법에 있어서,
    객체를 감지함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하는 동작;
    상기 객체를 감지함에 따라 상기 전자 장치에 포함된 광원이 광을 조사하는 동작;
    상기 전자 장치에 포함된 광 감지기가 상기 객체로부터 반사된 광을 감지하는 동작;
    상기 감지된 광을 기반으로 PPG 신호를 획득하는 동작;
    상기 PPG 신호의 품질을 나타내는 지표 값을 계산하는 동작; 및
    상기 지표 값에 기반하여 상기 초음파 장치의 동작을 제어하는 동작을 포함하는, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 초음파 장치의 동작을 제어하는 동작은 상기 초음파 장치를 이용하여 초음파를 방출하는 동작을 포함하고,
    상기 초음파를 방출하는 동작 및 상기 광을 감지하는 동작을 순차적으로 또는 동시에 수행하는, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 초음파 장치의 동작을 제어하는 동작은,
    상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하지 않도록 제어하고, 상기 지표 값이 상기 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 초음파를 방출하도록 제어하는 동작을 포함하는, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 지표 값이 임계 값 이상이라고 판단함에 따라, 상기 PPG 신호를 기반으로 심박 정보, 호흡 정보, 스트레스 정보, 혈압 정보, 또는 혈류량 정보 중 적어도 하나를 추출하는 동작을 수행하고,
    상기 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단함에 따라, 상기 초음파 장치가 방출하는 초음파의 세기를 조절하는 동작을 수행하는, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 지표 값이 임계 값 미만이라고 판단함에 따라 상기 초음파 장치가 방출하는 초음파의 방출 시간을 조절하는 동작을 더 수행하는, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 초음파의 세기를 조절하는 동작은,
    상기 지표 값이 제1 값이라고 판단함에 따라, 상기 초음파 장치가 제1 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고, 상기 지표 값이 제2 값이라고 판단함에 따라, 상기 초음파 장치가 제2 초음파 세기를 갖는 초음파를 방출하도록 하고,
    상기 제2 값이 상기 제1 값보다 낮으며, 상기 제2 초음파 세기는 상기 제1 초음파 세기보다 강한, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 PPG 신호 획득 방법은,
    사용자의 입력에 의해 PPG 신호를 측정하는 어플리케이션(application)이 실행됨에 따라 상기 전자 장치의 디스플레이 상에 제1 영역을 표시하는 동작을 더 포함하고,
    상기 제1 영역의 적어도 일부에 접촉된 객체의 감지에 대응하여 상기 초음파를 방출하는 동작을 수행하는, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 PPG 신호 획득 방법은,
    상기 광을 조사하는 동작 이전에 상기 디스플레이 상에 제2 영역을 표시하는 동작을 더 포함하고,
    상기 제2 영역의 적어도 일부에 접촉된 객체의 감지에 대응하여 상기 광을 조사하는 동작을 수행하는, 초음파 장치를 포함하는 전자 장치의 PPG 신호 획득 방법.
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