KR20220012582A - 생체정보 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20220012582A
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박상윤
임혜림
강재민
노승우
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Abstract

생체정보를 추정하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면 생체정보 추정 장치는 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 맥파센서, 맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 센서 위치 획득부 및 각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하고, 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

생체정보 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING BIO-INFORMATION}
생체정보 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 커프를 사용하지 않고 혈압을 추정하는 기술과 관련된다.
압박 커프를 사용하지 않고 혈압 등의 심혈관계 특징을 추출하는 일반적인 기술은 맥파분석(pulse wave analysis)법과 맥파속도(pulse wave velocity)법이 있다.
맥파분석법은 체말단 예컨대, 손가락 끝, 요골 동맥 등에서 광용적 맥파나 체표 압력 신호를 얻은 후 그 모양을 분석하여 심혈관계 특징을 추출하는 방법이다. 좌심실에서 박출된 혈액은 신동맥이나 하대동맥 등 큰 분지가 있는 지점에서 반사(refelection)를 일으키게 되고 이는 체말단에서 측정한 광용적 맥파 또는 체표 압력파 등의 모양에 영향을 주게 된다. 따라서 이러한 모양을 분석함으로써 동맥 경화도나 혈관 나이, 대동맥압 파형 등을 유추할 수 있다.
맥파속도법은 맥파의 전달 시간을 측정함으로써 동맥경화도, 혈압 등의 심혈관계 특징을 추출하는 방법으로 심전도와 체말단의 광용적 맥파를 측정하여 심전도의 R 피크(좌심실 수축 구간)와 광용적 맥파의 피크 사이의 지연(pulse transit time, PTT)를 측정하고, 측정 결과로 팔의 길이 근사치를 나누어 심장에서 출발한 혈액이 체말단에 도달하기까지 걸린 속도를 구하는 방식이다.
피검체의 측정 위치 정보를 활용하여 생체정보를 추정하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면 생체정보 추정 장치는 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 맥파센서, 맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 센서 위치 획득부 및, 각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하고, 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
센서 위치 획득부는 피검체가 맥파센서에 접촉할 때, 외부 촬영 수단을 통해 획득된 상기 피검체의 이미지를 기초로 각 센서 위치 정보를 획득할 수 있다.
센서 위치 획득부는 지문 이미지를 획득하는 지문 센서를 포함하고, 피검체가 맥파센서에 접촉할 때 지문 센서를 통해 획득된 지문 이미지를 기초로 각 센서 위치 정보를 획득할 수 있다.
센서 위치 획득부는 피검체가 맥파센서에 접촉할 때, 상기 맥파센서의 미리 정의된 측정 위치 정보를 기초로 각 센서 위치 정보를 획득할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 외부 장치를 통해 획득된, 상기 피검체에 대한 광학 영상, 초음파 영상, MRI(magnetic resonance imaging) 영상 및 광음향(photoacoustic) 영상 중의 적어도 하나를 기초로 상기 피검체의 혈관 위치 정보를 획득하는 혈관 위치 획득부를 더 포함할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 피검체에 초음파를 발신하고 피검체로부터 반사된 신호를 수신하는 초음파 센서를 포함하고, 상기 초음파 센서에 의해 획득된 초음파 영상을 기초로 피검체의 혈관 위치 정보를 획득하는 혈관 위치 획득부를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하고 피팅하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득할 수 있다.
프로세서는 보정 그래프 상에서 피검체의 혈관 위치에 해당하는 지점의 생체정보 값을 최종 생체정보 추정값으로 획득할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 피검체가 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 힘/압력센서를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 각 맥파신호 및 힘/압력센서에 의해 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 각 센서 위치에 대한 생체정보를 추정할 수 있다.
생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수, 피로도, 피부 나이 및 피부 탄력도 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 단계, 맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 단계, 각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 단계 및, 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
최종 생체정보를 추정하는 단계는 피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하고 피팅하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득할 수 있다.
최종 생체정보를 추정하는 단계는 보정 그래프 상에서 피검체의 혈관 위치에 해당하는 지점의 생체정보 값을 최종 생체정보 추정값으로 획득할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 피검체가 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
각 센서 위치에 대한 생체정보를 추정하는 단계는 각 맥파신호 및 상기 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 상기 각 센서 위치의 생체정보를 추정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 맥파센서, 맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 센서 위치 획득부 및 각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하고, 추정된 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정하며, 결정된 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 각 센서 위치의 생체정보 추정값들 사이의 차이를 기초로 상기 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정할 수 있다.
복수의 가상 혈관 위치는 복수의 사용자들로부터 획득된 각 센서 위치의 생체정보 추정값들 사이의 차이를 기초로 미리 분류된 복수의 그룹별로 하나씩 설정될 수 있다.
프로세서는 복수의 그룹 중에서 상기 차이가 속한 그룹을 결정하고, 상기 결정된 그룹에 대하여 정의된 가상 혈관 위치를 피검체의 혈관 위치로 결정할 수 있다.
프로세서는 결정된 피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득할 수 있다.
프로세서는 보정 그래프 상에서 상기 피검체의 혈관 위치에 해당하는 지점의 생체정보 값을 최종 생체정보 추정값으로 획득할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 피검체가 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 힘/압력센서를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 각 맥파신호 및 힘/압력센서에 의해 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 상기 각 센서 위치의 생체정보를 추정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 단계, 맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 단계, 각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 단계, 상기 추정된 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 피검체의 혈관 위치로 결정하는 단계 및, 결정된 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
프로세서는 각 센서 위치의 생체정보 추정값들 사이의 차이를 기초로 상기 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정할 수 있다.
또한, 피검체의 혈관 위치로 결정하는 단계는 복수의 그룹 중에서 상기 차이가 속한 그룹을 결정하고, 상기 결정된 그룹에 대하여 미리 정의된 가상 혈관 위치를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정할 수 있다.
최종 생체정보를 추정하는 단계는 결정된 피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 피검체가 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 단계는 각 맥파신호 및 상기 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 상기 각 센서 위치의 생체정보를 추정할 수 있다.
오실로메트리 기반 생체정보 추정 시 피검체의 측정 위치 정보를 활용하여 생체정보를 보정함으로써 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 실시예들에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 프로세서 구성의 일 실시예이다.
도 5a 및 도 5b는 오실로메트리 기반의 혈압 추정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 피검체 혈관 위치를 기초로 혈압을 보정하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 8은 도 7의 프로세서 구성의 일 실시예이다.
도 9a 내지 도 9c는 가상 혈관 위치를 기초로 혈압을 보정하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다
도 11은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 13은 웨어러블 기기를 도시한 것이다.
도 14는 스마트 기기를 도시한 것이다.
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.
이하, 생체정보 추정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
이하 설명되는 생체정보 추정 장치의 다양한 실시예들은 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등의 단말, 웨어러블 기기 등에 탑재될 수 있다. 이때, 웨어러블 기기는 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 반지형, 안경형, 또는 헤어밴드형으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 3은 실시예들에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면 생체정보 추정 장치(100)는 맥파센서(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.
맥파센서(110)는 피검체로부터 광전용적 맥파(photoplethysmography, PPG) 신호(이하, "맥파신호"라 함)를 측정한다. 이때, 피검체는 맥파센서(110)가 접촉할 수 있는 생체영역으로, PPG를 통한 맥파 측정이 용이한 인체의 부위일 수 있다. 예를 들어, 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 요골 동맥과 인접한 손목 표면의 영역으로 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 손목 상부, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있다.
맥파센서(110)는 피검체에 광을 조사하는 하나 이상의 광원부와 광원부로부터 소정 거리 떨어져 배치되며 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하는 하나 이상의 수광부를 포함할 수 있다. 광원부는 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 예컨대, 적외(infrared) 파장, 녹색(green) 파장, 청색(blue) 파장, 적색(red) 파장, 백색(white) 파장 등을 포함할 수 있다. 광원부는 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 수광부는 포토다이오드(photodiode), 포토다이오드 어레이 및 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서, CCD(charge-coupled device) 이미지 센서 등을 포함할 수 있다.
맥파센서(110)는 피검체의 특정 지점에서 맥파신호를 측정할 수 있도록 광원부와 수광부를 포함하는 하나의 채널로 형성될 수 있다. 또는, 맥파센서(110)는 피검체의 다지점에서 복수의 맥파신호를 측정할 수 있도록 다채널로 형성될 수 있다. 맥파신호의 각 채널들은 피검체의 다지점에서 맥파신호 측정이 가능하도록 원형, 타원형, 선형 등 미리 정의된 형태로 배치될 수 있다. 맥파센서(110)의 각 채널은 하나 이상의 광원부와 하나 이상의 수광부를 포함할 수 있다. 또한, 각 채널은 복수의 파장의 광을 조사하도록 둘 이상의 광원부를 포함할 수 있다. 또는, 맥파센서(110)는 피검체의 소정 영역에서 복수의 맥파신호 측정이 가능하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광원부와 하나 이상의 광원부로부터 소정 거리 이격되어 배치된 CMOS 이미지 센서로 형성된 수광부를 포함하도록 구성될 수 있다.
센서 위치 획득부(120)는 피검체가 맥파센서(110)에 접촉할 때의 센서 위치 정보 즉, 맥파센서(110)가 접촉하고 있는 피검체 상의 위치 정보를 획득할 수 있다. 센서 위치 획득부(120)의 적어도 일부 기능은 프로세서(130)와 통합될 수 있다.
일 예로, 센서 위치 획득부(120)는 외부 촬영 장치에 의해 획득된 피검체 이미지를 기초로 센서 위치 정보를 획득할 수 있다. 외부 촬영 장치는 고정된 장소에 설치된 카메라 모듈이거나, 스마트폰 등의 휴대형 기기에 탑재된 카메라 모듈일 수 있다. 예컨대, 외부 촬영 장치가 맥파센서(110)에 접촉한 피검체의 이미지를 획득하면, 센서 위치 획득부(120)는 생체정보 추정 장치(100)에 탑재된 통신부를 통해 피검체의 이미지를 수신할 수 있다.
센서 위치 획득부(120)는 피검체의 이미지를 통해 맥파센서(110)와 피검체의 상대적인 위치를 분석하여 맥파센서(110)가 접촉하고 있는 피검체의 위치를 센서 위치로 획득할 수 있다. 또한, 외부 촬영 장치에 센서 위치를 획득하는 기능이 탑재된 경우 센서 위치 획득부(120)는 외부 촬영 장치가 피검체의 이미지를 촬영하여 센서 위치 정보를 획득하면 통신부를 통해 그 센서 위치 정보를 수신할 수 있다.
다른 예로, 센서 위치 획득부(120)는 피검체의 접촉시 지문 이미지를 획득하는 지문 센서를 포함할 수 있다. 지문 센서는 맥파센서(110)의 상단 또는 하단에 배치될 수 있다. 센서 위치 획득부(120)는 피검체의 지문 이미지를 통해 지문 패턴의 변화를 분석하여 센서 위치를 추정할 수 있다. 예컨대, 손가락이 맥파센서(110)에 압력을 가할 때 맥파센서(110)가 접촉한 손가락 위치는 다른 위치에 비해 더 많이 눌려지게 되므로, 맥파센서(110)가 접촉한 위치의 지문의 리지(ridge) 또는 밸리(valley) 사이의 간격은 다른 위치에 비해 상대적으로 더 넓어지게 된다. 센서 위치 획득부(120)는 손가락 지문의 리지 또는 밸리 사이의 간격이 다른 위치에 비해 소정 임계치 이상인 경우 그 손가락 위치를 센서 위치로 획득할 수 있다.
또 다른 예로, 맥파센서(110)가 다수의 맥파신호를 동시에 측정할 수 있도록 다채널로 형성된 경우 각 맥파신호가 측정되는 미리 설정된 위치를 센서 위치로 획득할 수 있다.
프로세서(130)는 맥파센서(110)와 전기적으로 연결되고, 생체정보 추정 요청에 따라 맥파센서(110)를 제어할 수 있다. 프로세서(130)는 피검체의 복수의 측정 위치에서 맥파신호를 획득하도록 맥파센서(110)를 제어할 수 있다. 이때, 맥파센서(110)가 하나의 광원부와 하나의 수광부를 포함하는 단일 채널로 형성된 경우 맥파센서(110)를 복수 회 제어하여 피검체의 복수의 위치에서 맥파신호를 획득할 수 있다.
프로세서(130)는 피검체의 복수의 센서 위치에서 획득된 복수의 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 각 센서 위치의 생체정보와, 각 센서 위치 정보 및 피검체의 혈관 위치 정보를 기초로 최종 생체정보를 획득할 수 있다.
도 2를 참조하면, 다른 실시예의 생체정보 추정 장치(200)는 맥파센서(110), 센서위치 획득부(120), 프로세서(130) 및 힘/압력센서(210)를 포함할 수 있다. 맥파센서(110), 센서위치 획득부(120) 및 프로세서(130)에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
힘/압력센서(210)는 사용자가 피검체를 맥파센서(110)에 접촉하고 맥파 진폭의 변화를 유도하기 위해 누르는 힘/압력을 증가 또는 감소시킬 때 맥파센서(110)와 피검체 사이에 작용하는 힘/압력을 측정할 수 있다. 힘/압력 센서(210)는 스트레인 게이지(strain gauge) 등으로 형성된 하나의 힘센서, 힘센서 어레이, 압력센서, 공기주머니(air bladder) 형태의 압력센서, 힘센서와 면적센서가 결합된 압력센서 등을 포함할 수 있다.
프로세서(130)는 맥파센서(110)에 의해 복수의 센서 위치에서 획득된 맥파신호와 힘/압력센서(210)에 의해 획득된 힘/압력을 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 프로세서(130)는 힘/압력센서(210)에 의해 피검체와 맥파센서(110) 사이의 접촉힘이 측정되면 접촉힘과 접촉압력 간의 상관 관계를 정의한 변환 모델을 이용하여 접촉힘을 접촉압력으로 변환할 수 있다. 또는, 접촉힘과 맥파센서(110)의 면적 정보를 활용하여 접촉압력을 획득할 수도 있다. 또는, 힘/압력센서(120)가 접촉힘을 측정하는 힘센서와 접촉면적을 측정하는 면적센서로 구현되는 경우 힘센서에 의해 측정된 접촉힘과 면적센서에 의해 측정된 접촉면적을 기초로 접촉압력을 획득할 수 있다.
도 3을 참조하면, 또 다른 실시예의 생체정보 추정 장치(300)는 맥파센서(110), 센서위치 획득부(120), 프로세서(130) 및 혈관위치 획득부(310)를 포함할 수 있다. 맥파센서(110), 센서위치 획득부(120) 및 프로세서(130)는 앞에서 자세히 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다. 도 2의 힘/압력 센서(210) 구성은 본 실시예의 생체정보 추정 장치(300)에 포함될 수 있다.
혈관 위치 획득부(310)는 사용자를 등록하는 시점에 피검체의 혈관 위치 정보를 획득할 수 있다. 또는 혈관 위치 획득부(310)는 사용자가 생체정보 추정 요청을 하는 경우 저장부에 그 사용자에 대한 피검체 혈관 위치 정보가 존재하는지 또는 캘리브레이션 시기가 되었는지 확인하고, 피검체의 혈관 정보가 존재하지 않거나 캘리브레이션 시기가 된 경우 사용자로부터 피검체의 혈관 위치 정보를 획득할 수 있다. 혈관 위치 획득부(310)의 적어도 일부 기능은 프로세서(130)와 통합될 수 있다. 이하, 혈관 위치 획득부(310)가 혈관 위치를 획득하는 예들을 설명하나 이러한 예들에 제한되는 것은 아니다.
일 예로, 혈관 위치 획득부(310)는 사용자로부터 혈관 위치 정보를 직접 입력 받을 수 있다. 이때, 혈관 위치 획득부(310)는 피검체 이미지를 디스플레이에 표시하고, 사용자가 입력 수단(손가락, 터치펜 등)을 이용하여 피검체 이미지 상에서 직접 혈관 위치를 지정할 수 있도록 인터페이스를 제공할 수 있다.
다른 예로, 혈관 위치 획득부(170)는 예컨대, 피검체에 대한 광학 영상, 초음파 영상, MRI(magnetic resonance imaging) 영상 및 광음향(photoacoustic) 영상 등을 촬영하는 외부 영상 촬영 장치에 의해 촬영된 영상을 통신부를 통해 수신하고 수신된 영상을 분석하여 피검체의 혈관 위치 정보를 획득할 수 있다. 또는, 그 외부 영상 촬영 장치가 영상 촬영과 함께 피검체의 혈관 위치를 분석하는 경우, 그 피검체의 혈관 위치 정보를 통신부를 통해 수신할 수 있다.
또 다른 예로, 혈관 위치 획득부(170)는 예컨대 피검체에 초음파를 발신하고 피검체로부터의 반사파를 수신하는 초음파 센서를 포함할 수 있다. 혈관 위치 획득부(170)는 초음파 센서에 의해 획득된 초음파 영상을 기초로 혈관 위치를 획득할 수 있다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 생체정보 추정 장치의 프로세서 구성의 일 실시예이다. 도 5a 및 도 5b는 오실로메트리 기반의 혈압 추정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6a 및 도 6b는 피검체 혈관 위치를 기초로 혈압을 보정하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예의 프로세서(400)는 오실로그램 생성부(410), 생체정보 추정부(420) 및 생체정보 보정부(430)를 포함할 수 있다.
오실로그램 생성부(410)는 맥파센서(110)의 각 센서 위치에서 측정된 맥파신호 및 접촉압력을 기초로 각 센서 위치별로 오실로그램을 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 오실로그램 생성부(410)는 예컨대 각 측정 시점에서 맥파 엔벨로프(in1)의 플러스 지점의 진폭값(in2)에서 마이너스 지점의 진폭값(in3)을 빼서 피크-투-피크(peak-to-peak) 지점을 추출할 수 있다. 또한, 피크-투-피크 지점의 진폭을 대응하는 시점의 접촉압력값을 기준으로 플롯(plot)하고, 예컨대 폴리노미얼 커브 피팅(polynomial curve fitting)을 수행하여 오실로그램(OW)을 획득할 수 있다.
생체정보 추정부(420)는 각 센서 위치별 오실로그램(OW)에서 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 각 센서 위치별로 생체정보를 추정할 수 있다. 예컨대, 생체정보 추정부(420)는 오실로그램(OW)에서 맥파 최대점의 접촉압력값(MP), 최대 진폭값(MA)의 소정 비율(예: 0.5 ~ 0.7)에 해당하는 지점의 접촉압력값(DP, SP) 등을 특징점으로 추출할 수 있다.
생체정보 추정부(420)는 예컨대 진폭이 최대인 접촉압력값(MP)을 평균혈압으로 결정하고, 맥파 진폭의 소정 비율에 해당하는 좌우 접촉압력값(DP, SP)을 각각 이완기 혈압, 수축기 혈압으로 결정할 수 있다. 또는, 추출된 접촉압력값(MP, DP, SP) 각각을 미리 정의된 혈압 추정 모델에 적용하여 평균혈압, 이완기 혈압 및 수축기 혈압을 독립적으로 추정할 수 있다. 이때, 혈압 추정 모델은 덧셈, 뺄셈, 나눗셈, 곱셈, 로그값, 회귀식 등 특별히 제한됨이 없이 다양한 선형 또는 비선형 결합 함수식 형태로 정의될 수 있다.
생체정보 보정부(430)는 생체정보 추정부(420)에 의해 생성된 각 센서 위치별 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 생체정보 보정부(430)는 피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치별 생체정보 추정값을 플롯하고 피팅하여 보정 그래프를 생성할 수 있다. 또한, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득할 수 있다.
도 6a의 (1)은 제1 센서 위치(L1)가 손톱 끝이고, 제2 센서 위치(L2)가 제1 센서 위치(L1)로부터 4mm 떨어진 지점이고, 손가락(60)의 혈관(61a)이 제1 센서 위치(L1)와 제2 센서 위치(L2) 중간에 위치한 경우를 예시한 것이다. 이때, 혈관 위치(61a)를 기준으로 제1 센서 위치(L1)와 제2 센서 위치(L2)의 상대적 거리는 모두 2mm가 된다.
도 6b의 (1)을 참조하면 생체정보 보정부(430)는 혈관 위치(61a)를 X축 상의 '0'에 위치시킨 다음 제1 센서 위치(L1)의 추정 혈압을 X축 상의 '0'으로부터의 거리 '-2' 위치와 '+2' 위치에 플롯하고, 제2 센서 위치(L2)의 추정 혈압을 X축 상의 '+2' 위치와 '-2' 위치에 플롯할 수 있다. 이와 같이 각 센서 위치(L1,L2)의 추정 혈압이 플롯되면 커브 피팅을 수행하여 예컨대 2차 함수식 형태의 보정 그래프(61a)를 생성할 수 있다. 이때, 커브 피팅 기법은 이미 알려진 다양한 기법들이 활용될 수 있다. 생체정보 추정부(430)는 보정 그래프(62a)가 생성되면 보정 그래프(62a)에서 혈관 위치 즉, X축이 0인 지점(63a)의 혈압값을 최종 혈압으로 획득할 수 있다.
도 6a의 (2)는 손가락(60)의 혈관(61b)이 제1 센서 위치(L1)로부터 6mm, 제2 센서 위치(L2)로부터 2mm 떨어진 곳에 위치한 경우를 예시한 것으로, 이때 혈관 위치(61a)를 기준으로 제1 센서 위치(L1)의 상대적 거리는 6mm, 제2 센서 위치(L2)의 상대적 거리는 2mm가 된다. 마찬가지로, 도 6b의 (2)에 도시된 바와 같이 생체정보 보정부(430)는 혈관 위치(61b)를 X축 상의 '0'에 위치시킨 다음 제1 센서 위치(L1)의 추정 혈압을 X축 상의 '-6' 위치와 '+6' 위치에 플롯하고, 제2 센서 위치(L2)의 추정 혈압을 X축 상의 '+2' 위치와 '-2' 위치에 플롯한 다음, 커브 피팅하여 상대적으로 완만한 보정 그래프(62b)를 생성할 수 있다. 이 경우 생체정보 추정부(430)는 보정 그래프(62b)에서 혈관 위치 즉, X축이 0인 지점(63b)의 혈압값을 최종 혈압으로 획득할 수 있다.
도 6a의 (3)은 손가락(60)의 혈관(61c)이 제1 센서 위치(L1)에 겹쳐있는 경우를 예시한 것으로, 혈관 위치(61a)를 기준으로 제1 센서 위치(L1)의 상대적 거리는 0mm, 제2 센서 위치(L2)의 상대적 거리는 4mm가 된다. 도 6b의 (3)과 같이 제1 센서 위치(L1)의 추정 혈압을 X축 상의 '0' 위치에 플롯하고, 제2 센서 위치(L2)의 추정 혈압을 X축 상의 '+4' 위치와 '-4' 위치에 플롯한 다음, 커브 피팅하여 보정 그래프(62c)를 생성할 수 있다. 이 경우 보정 그래프(62c)에서 혈관 위치 즉, X축이 0인 지점(63c)의 혈압값이 최종 혈압으로 획득된다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다. 도 8은 도 7의 프로세서 구성의 일 실시예이다. 도 9a 내지 도 9c는 가상 혈관 위치를 기초로 혈압을 보정하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 다른 실시예의 생체정보 추정 장치(700)는 맥파센서(710), 센서위치 획득부(720), 프로세서(730) 및 가상 혈관 위치 정보(740)를 포함할 수 있다. 맥파센서(710) 및 센서위치 획득부(720)의 실시예들은 앞에서 자세히 설명하였다.
프로세서(730)는 피검체의 복수의 위치에서 맥파신호가 획득되면 미리 정의된 가상 혈관 위치 정보(740)를 기초로 최종 생체정보를 획득할 수 있다.
가상 혈관 위치 정보(740)는 외부 장치 또는 생체정보 추정 장치(700)에 의해 복수의 사용자들을 대상으로 획득될 수 있다. 가상 혈관 위치 정보(740)는 생체정보 추정 장치(700)의 저장부에 미리 저장될 수 있다. 가상 혈관 위치 정보(740)는 피검체별로 복수의 가상 혈관 위치를 포함할 수 있으며, 이때, 소정 기준에 따라 분류된 복수의 그룹별로 하나의 가상 혈관 위치가 설정될 수 있다.
예컨대, 도 9a를 참조하면, 사용자들 손가락(90)의 제1 센서 위치(L1)와 제2 센서 위치(L2)에서 각각 맥파신호를 측정하고, 가상 혈관 위치를 1에서 8번으로 이동하면서 전술한 바와 같이 각 가상 혈관 위치별로 보정 그래프 생성 및 최종 혈압을 추정할 수 있다. 이와 같이 생성된 보정 그래프 또는 추정된 최종 혈압값을 기초로 비정상 데이터를 제외하고 나머지 데이터를 이용하여 도 9b와 같이 하나 이상의 그룹으로 분류할 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 제1 센서 위치(L1)의 추정 혈압과 제2 센서 위치(L2)의 추정 혈압 사이의 차이를 기초로 복수의 그룹으로 분류할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 센서 위치(L1)의 추정 혈압과 제2 센서 위치(L2)의 추정 혈압 사이의 비율을 포함한 다양한 선형/비선형 조합을 통해 그룹을 분류할 수도 있다.
도 9c를 참조하면, 각 그룹별로 하나의 가상 혈관 위치가 정의될 수 있다. 예컨대, 그룹 1은 제1 센서 위치(L1)의 추정 혈압에 비해 제2 센서 위치(L2)의 추정 혈압의 크기가 매우 크므로 제2 센서 위치(L2)에 중첩하는 위치(a)를 그룹 1에 대한 가상 혈관 위치로 정의할 수 있다. 이와 같이 그룹 2는 피검체 위치(b), 그룹 3은 피검체 위치(c), 그룹 4와 5는 피검체 위치(d)를 가상 혈관 위치로 정의할 수 있다.
도 8을 참조하면, 일 실시예의 프로세서(800)는 오실로그램 생성부(810), 생체정보 추정부(820), 혈관 위치 결정부(830) 및 생체정보 보정부(840)를 포함할 수 있다.
오실로그램 생성부(810)는 맥파센서(710)의 각 센서 위치에서 측정된 맥파신호 및 접촉압력을 기초로 각 센서 위치별로 오실로그램을 생성할 수 있다.
생체정보 추정부(820)는 각 센서 위치별 오실로그램(OW)에서 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 이용하여 각 센서 위치별로 생체정보를 추정할 수 있다.
혈관 위치 결정부(830)는 가상 혈관 위치 정보(740)를 기초로 각 센서 위치별 생체정보를 기초로 복수의 가상 혈관 위치 중에서 최적 혈관 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 혈관 위치 결정부(830)는 미리 정의된 그룹 분류 기준, 예컨대 제1 센서 위치(L1)의 추정 혈압과 제2 센서 위치(L2)의 추정 혈압 사이의 차이를 계산하고 그 차이값이 속하는 그룹을 결정할 수 있다. 또한, 가상 혈관 위치 정보(740)를 기초로 그 결정된 그룹에 해당하는 가상 혈관 위치를 사용자의 피검체에 대한 최적 혈관 위치로 결정할 수 있다.
생체정보 보정부(840)는 혈관 위치 결정부(830)에 의해 피검체의 최적 혈관 위치가 결정되면, 전술한 바와 같이 최적 혈관 위치와 각 센서 위치(L1,L2) 간의 상대적 거리를 기초로 보정 그래프를 생성하고, 보정 그래프 상의 혈관 위치에 해당하는 추정값을 최종 생체정보로 획득할 수 있다.
본 실시예에 따르면 사용자의 피검체에 대하여 정확한 혈관 정보를 획득할 수 없는 경우에도 생체정보를 정확하게 추정할 수 있으며, 또한 장치(700)에 피검체의 혈관 위치를 획득하기 위한 별도의 센서를 구비할 필요가 없어 장치의 소형화가 가능하다.
도 10을 참조하면 다른 실시예의 생체정보 추정 장치(1000)는 맥파센서(1010), 센서위치 획득부(1020), 힘/압력센서(1040), 프로세서(1030), 저장부(1050), 출력부(1060) 및 통신부(1070)를 포함할 수 있다. 맥파센서(1010), 센서위치 획득부(1020), 힘/압력센서(1040), 프로세서(1030)의 다양한 실시예들은 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 생략한다.
저장부(1050)는 생체정보 추정에 필요한 다양한 정보를 저장한다. 예를 들어, 맥파센서(1010)에 의해 측정된 맥파신호, 센서 위치 획득부(1020)에 의해 획득된 피검체 이미지, 지문 이미지, 센서 위치 정보, 힘/압력센서(1030)에 의해 획득된 힘/압력 등을 저장할 수 있다. 또한, 프로세서(1040)의 처리 결과 예컨대 각 센서 위치별 생체정보 추정값, 보정 그래프, 최종 생체정보 추정값 등을 저장할 수 있다. 또한, 사용자의 피검체의 혈관 위치 정보, 사용자의 성별, 연령, 건강 상태의 등의 사용자별 특성 정보를 저장할 수 있다. 또한, 가상 혈관 위치 정보 등을 저장할 수 있다. 다만, 이러한 예들에 제한되는 것은 아니다.
저장부(1050)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 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
출력부(1060)는 맥파센서(1010)에 의해 측정된 맥파신호, 센서 위치 획득부(1020)에 의해 획득된 피검체 이미지, 지문 이미지, 센서 위치 정보, 힘/압력센서(1030)에 의해 측정된 힘/압력 및/또는, 프로세서(140)의 처리 결과를 출력할 수 있다. 이때, 디스플레이에 시각적으로 표시하는 것과 함께 스피커 및 햅틱 장치 등을 통해 비시각적인 방법을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
출력부(1060)는 예를 들어 측정된 맥파신호를 그래프 형태로 출력할 수 있다. 또한, 사용자의 생체정보 추정값을 시각적으로 표시할 수 있으며, 생체정보 추정값이 정상 범위에 있는지 여부를 기준으로 색상, 선의 굵기, 글씨체 등을 다양하게 하여 사용자에게 제공할 수 있다. 또는, 생체정보 추정값이 이전 추정 이력에 비교하여 이상이 있는 경우 경고 메시지 등을 비롯하여 주의할 음식이나 관련 병원 정보와 같이 사용자가 취해야 할 조치에 관한 정보를 표시할 수 있다. 출력부(1060)는 센서 위치 획득부(1020)를 기초로 사용자에게 피검체의 접촉 위치를 가이드할 수 있다. 또한, 출력부(1060)는 힘/압력 센서(1030)를 통해 획득된 힘/압력을 기초로 피검체가 맥파센서(1010)에 가해야 하는 힘/압력을 가이드할 수 있다.
통신부(1070)는 프로세서(1040)의 제어에 따라 유무선 통신 기술을 이용하여 외부 기기와 통신 연결하고 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1070)는 생체정보 추정 결과를 외부 기기에 전송할 수 있으며, 외부 기기로부터 생체정보 추정에 필요한 각종 기준 정보를 수신할 수 있다. 이때, 외부 기기는 커프형 혈압 측정 기기, 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC 및 노트북 PC 등의 정보 처리 장치를 포함할 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 11은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다. 도 11은 전술한 생체정보 추정 장치(100,200,300)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 일 실시예이다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 기술한다.
먼저, 생체정보 추정 장치는 맥파센서를 통해 사용자의 피검체의 복수의 위치에서 복수의 맥파신호를 측정할 수 있다(1110). 사용자는 피검체를 맥파센서에 접촉한 상태에서 맥파 진폭의 변화를 유도하기 위해 접촉압력을 변화시킬 수 있다. 이때, 힘/압력 센서를 통해 접촉힘/접촉압력의 변화를 획득할 수 있다.
그 다음, 피검체의 복수의 위치에서 맥파신호가 획득되는 동안, 피검체 상의 맥파센서의 위치를 획득할 수 있다(1120). 예를 들어, 피검체가 맥파센서에 접촉할 때 외부 촬영 장치를 통해 획득된 피검체 이미지 또는 내부에 탑재된 지문 센서를 통해 획득된 지문 이미지를 통해 센서 위치 정보를 획득할 수 있다.
그 다음, 각 센서 위치에서 획득된 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정할 수 있다(1130). 예를 들어, 맥파신호가 측정되는 동안 획득된 접촉힘/접촉압력과 각 센서의 맥파신호를 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
그 다음, 피검체의 혈관 위치 정보, 센서 위치 정보, 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정할 수 있다(1140). 예를 들어, 혈관 위치를 기준으로 각 센서 위치의 상대적인 거리를 계산하고, 상대적인 거리 상에 각 센서의 위치의 생체정보를 플롯한 후 커브 피팅하여 보정 그래프를 생성할 수 있다. 또한, 보정 그래프가 생성되면 보정 그래프 상에서 혈관 위치에 해당하는 지점의 생체정보를 최종 생체정보로 획득할 수 있다.
그 다음, 생체정보 추정 결과를 출력할 수 있다(1150). 생체정보 추정 장치는 디스플레이, 스피커, 햅틱 장치 등을 적절히 이용하여 생체정보 추정값, 경고, 조치사항, 생체정보 추정 이력 등의 정보를 다양한 방법으로 사용자에게 제공할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다. 도 12는 전술한 생체정보 추정 장치(700)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 일 실시예이다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 기술한다.
먼저, 생체정보 추정 장치는 맥파센서를 통해 사용자의 피검체의 복수의 위치에서 복수의 맥파신호를 측정하고(1210), 이때 피검체 상의 맥파센서의 위치를 획득할 수 있다(1220).
그 다음, 각 센서 위치에서 획득된 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정할 수 있다(1230).
그 다음, 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 피검체의 최적 혈관 위치로 결정할 수 있다(1240). 예를 들어, 제1 센서 위치의 추정 혈압과 제2 센서 위치의 추정 혈압 사이의 차이값이 속하는 그룹을 결정하고, 결정된 그룹의 가상 혈관 위치를 사용자의 피검체에 대한 최적 혈관 위치로 결정할 수 있다.
그 다음, 결정된 피검체의 최적 혈관 위치 정보, 센서 위치 정보, 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하고(1240), 생체정보 추정 결과를 출력할 수 있다(1250).
도 13은 웨어러블 기기를 도시한 것이다. 전술한 생체정보 추정 장치의 다양한 실시예들은 웨어러블 기기에 탑재될 수 있다.
도 13을 참조하면, 웨어러블 기기(1300)는 본체(1310)와 스트랩(1330)을 포함한다.
스트랩(1330)은 본체(1310)의 양단에 연결되어 사용자의 손목에 감싸는 형태로 구부려지도록 플렉시블하게 형성될 수 있다. 스트랩(1330)은 서로 분리된 제1 스트랩과 제2 스트랩으로 구성될 수 있다. 제1 스트랩과 제2 스트랩은 일단이 본체(1310)에 연결되고 타단이 체결수단을 통해 서로 체결될 수 있다. 이때, 체결수단은 자석 체결, 벨크로(velcro) 체결, 핀 체결 등의 방식으로 형성될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 스트랩(1330)은 이에 제한되지 않으며 밴드 형태와 같이 서로 분리되지 않는 일체로 형성될 수도 있다.
이때, 스트랩(1330)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함하도록 형성될 수도 있으며, 본체(1310)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다.
본체(1310) 또는 스트랩(1330)의 내부에는 웨어러블 기기(1300)에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.
본체(1310)의 일측에는 센서부(1320)가 장착된다. 센서부(1320)는 맥파신호를 측정하는 맥파센서를 포함할 수 있다. 맥파센서는 손목 또는 손가락 피부에 광을 조사하는 광원과 손목 또는 손가락으로부터 산란 또는 반사되는 광을 검출하는 CIS 기반 광 센서, 포토 다이오드 등의 수광부를 포함할 수 있다. 맥파센서는 손목 또는 손가락 등의 다지점에서 맥파신호를 측정하기 위하여 다채널로 형성될 수 있으며, 각 채널별로 광원 및 수광부를 포함할 수 있으며, 각 채널은 서로 다른 파장의 광을 조사하기 위해 복수의 광원을 포함할 수 있다. 또한. 센서부(1320)는 손목 또는 손가락과 센서부(1320) 사이의 힘/압력을 측정하는 힘/압력 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 지문 센서, 초음파 센서 등을 더 포함할 수 있으며, 각 센서들이 적층형으로 배치될 수 있다.
본체(1310) 내부에 프로세서가 실장되며 프로세서는 웨어러블 기기(1300)에 장착된 구성들과 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서는 센서부(1320)에 의해 피검체의 복수 측정 위치에서 측정된 맥파신호 및 접촉힘/압력을 기초로 오실로메트리 기반으로 각 측정 위치의 혈압을 추정하고, 추정된 각 측정 위치의 혈압을 피검체의 혈관 위치를 기초로 보정하여 최종 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 피검체의 혈관 위치는 사용자 입력, 초음파 영상, MRI 영상, 광학 영상 등을 통해 획득된 실제 피검체의 혈관 위치일 수 있다. 또는, 피검체의 실제 혈관 위치를 획득하기 어려운 경우 복수의 사용자들을 대상으로 미리 정의된 가상 혈관 위치 중에서 소정 기준에 따라 선택된 최적 혈관 위치일 수 있다.
또한, 본체(1310) 내부에 혈압 추정 및 웨어러블 기기(1300)의 다양한 기능을 수행하기 위한 기준 정보 및 각종 구성들에 의해 처리된 정보를 저장하는 저장부가 장착될 수 있다.
또한, 본체(1310)에 일측면에 사용자의 제어 명령을 수신하여 프로세서로 전달하는 조작부(1340)가 장착될 수 있다. 조작부(1340)는 웨어러블 기기(1300)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 전원 버튼을 포함할 수 있다.
또한, 본체(1310)의 전면에 사용자에게 정보를 출력하는 표시부가 장착될 수 있으며, 표시부는 터치 입력이 가능한 터치 스크린을 포함할 수 있다. 표시부는 사용자의 터치 입력을 수신하여 프로세서에 전달하고 프로세서의 처리 결과를 표시할 수 있다.
또한, 본체(1310) 내부에 외부 기기와 통신하는 통신부가 장착될 수 있다. 통신부는 외부 기기 예컨대, 사용자의 스마트폰에 혈압 추정 결과를 전송할 수 있다.
도 14는 스마트 기기를 도시한 것이다. 이때, 스마트 기기는 스마트폰 및 태블릿 PC등을 포함할 수 있다. 스마트 기기는 전술한 생체정보 추정 장치의 다양한 실시예들을 탑재할 수 있다.
도 14를 참조하면, 스마트 기기(1400)는 본체(1410)의 일면에 맥파센서(1430)가 장착될 수 있다. 예를 들어, 맥파센서(1430)는 소정 위치에 하나 이상의 광원부(1432)가 배치될 수 있다. 하나 이상의 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 또한, 피검체의 다지점에서 맥파신호 측정을 위해 복수의 수광부(1431)가 광원부(1432)로부터 소정 거리 떨어져 배치될 수 있다. 다만, 이는 일 예에 지나지 않으며 전술한 바와 같이 맥파센서(1430)는 다양한 형태로 배치될 수 있다. 또한, 맥파센서(1430)의 하단 본체(1410) 내부에 손가락의 접촉힘/압력을 측정하는 힘/압력 센서를 포함할 수 있다.
또한, 본체(1410)의 전면에 표시부가 장착될 수 있다. 표시부는 혈압 추정 결과, 건강 상태 평가 결과 등을 시각적으로 출력할 수 있다. 표시부는 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 터치 스크린을 통해 입력되는 정보를 수신하여 프로세서에 전달할 수 있다.
본체(1410)는 도시된 바와 같이 이미지 센서(1420)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(1420)는 다양한 영상을 촬영하는 기능을 수행하며, 예컨대 손가락이 센서부(1430)에 접촉할 때의 손가락을 지문이미지를 획득할 수 있다. 한편, 맥파센서(1430)의 수광부(1431)에 CIS 기반 이미지 센서가 장착되는 경우 이미지 센서(1420)는 생략이 가능하다.
프로세서는 전술한 바와 같이 피검체의 혈관 위치, 피검체가 접촉할 때 획득된 센서 위치 정보를 기초로 혈압을 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.
100,200,300,700: 생체정보 추정 장치
110,710,1010: 맥파센서 120,720,1020: 센서위치 획득부
130,400,730,800,1030: 프로세서 210,1040: 힘/압력센서
310: 혈관위치 획득부 410,810: 오실로그램 생성부
420,820: 생체정보 추정부 430,840: 생체정보 보정부
1050: 저장부 1060: 출력부
1070: 통신부 1300: 웨어러블 기기
1310: 본체 1320: 센서부
1330: 스트랩 1340: 조작부
1400: 스마트 기기 1410: 본체
1420: 이미지 센서 1430: 맥파센서
1431: 수광부 1432: 광원

Claims (30)

  1. 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 맥파센서;
    맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 센서 위치 획득부; 및
    각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하고, 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 위치 획득부는
    피검체가 맥파센서에 접촉할 때, 외부 촬영 수단을 통해 획득된 상기 피검체의 이미지를 기초로 각 센서 위치 정보를 획득하는 생체정보 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서 위치 획득부는
    지문 이미지를 획득하는 지문 센서를 포함하고, 피검체가 맥파센서에 접촉할 때 지문 센서를 통해 획득된 지문 이미지를 기초로 각 센서 위치 정보를 획득하는 생체정보 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 위치 획득부는
    피검체가 맥파센서에 접촉할 때, 상기 맥파센서의 미리 정의된 측정 위치 정보를 기초로 각 센서 위치 정보를 획득하는 생체정보 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    외부 장치를 통해 획득된, 상기 피검체에 대한 광학 영상, 초음파 영상, MRI(magnetic resonance imaging) 영상 및 광음향(photoacoustic) 영상 중의 적어도 하나를 기초로 상기 피검체의 혈관 위치 정보를 획득하는 혈관 위치 획득부를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    피검체에 초음파를 발신하고 피검체로부터 반사된 신호를 수신하는 초음파 센서를 포함하고, 상기 초음파 센서에 의해 획득된 초음파 영상을 기초로 상기 피검체의 혈관 위치 정보를 획득하는 혈관 위치 획득부를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하고 피팅하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득하는 생체정보 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 보정 그래프 상에서 상기 피검체의 혈관 위치에 해당하는 지점의 생체정보 값을 최종 생체정보 추정값으로 획득하는 생체정보 추정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    피검체가 상기 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 힘/압력센서를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 맥파신호 및 상기 힘/압력센서에 의해 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 상기 각 센서 위치에 대한 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 생체정보는
    혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수, 피로도, 피부 나이 및 피부 탄력도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 추정 장치.
  12. 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 단계;
    맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 단계;
    각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 단계; 및
    상기 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 최종 생체정보를 추정하는 단계는
    피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하고 피팅하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득하는 생체정보 추정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 최종 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 보정 그래프 상에서 상기 피검체의 혈관 위치에 해당하는 지점의 생체정보 값을 최종 생체정보 추정값으로 획득하는 생체정보 추정 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    피검체가 상기 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 각 센서 위치에 대한 생체정보를 추정하는 단계는
    각 맥파신호 및 상기 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 상기 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 방법.
  17. 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 맥파센서;
    맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 센서 위치 획득부; 및
    각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하고, 추정된 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정하며, 결정된 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 센서 위치의 생체정보 추정값들 사이의 차이를 기초로 상기 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정하는 생체정보 추정 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 가상 혈관 위치는
    복수의 사용자들로부터 획득된 각 센서 위치의 생체정보 추정값들 사이의 차이를 기초로 미리 분류된 복수의 그룹별로 하나씩 설정되는 생체정보 추정 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 프로세서는
    복수의 그룹 중에서 상기 차이가 속한 그룹을 결정하고, 상기 결정된 그룹에 대하여 정의된 가상 혈관 위치를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정하는 생체정보 추정 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 결정된 피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득하는 생체정보 추정 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 보정 그래프 상에서 상기 피검체의 혈관 위치에 해당하는 지점의 생체정보 값을 최종 생체정보 추정값으로 획득하는 생체정보 추정 장치.
  23. 제17항에 있어서,
    피검체가 상기 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 힘/압력센서를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  24. 제23에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 맥파신호 및 상기 힘/압력센서에 의해 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 상기 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  25. 피검체로부터 복수의 맥파신호를 측정하는 단계;
    맥파센서가 각 맥파신호를 측정할 때의 피검체 상의 각 센서 위치를 획득하는 단계;
    각 맥파신호를 기초로 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 단계;
    상기 추정된 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 피검체의 혈관 위치로 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 피검체의 혈관 위치, 각 센서 위치 및 각 센서 위치의 생체정보를 기초로 최종 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 센서 위치의 생체정보 추정값들 사이의 차이를 기초로 상기 복수의 가상 혈관 위치 중의 하나를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정하는 생체정보 추정 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 피검체의 혈관 위치로 결정하는 단계는
    상기 복수의 그룹 중에서 상기 차이가 속한 그룹을 결정하고, 상기 결정된 그룹에 대하여 미리 정의된 가상 혈관 위치를 상기 피검체의 혈관 위치로 결정하는 생체정보 추정 방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 최종 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 결정된 피검체의 혈관 위치 대비 각 센서 위치의 상대적 거리를 기준으로 각 센서 위치에 대한 생체정보 추정값을 플롯하여 보정 그래프를 생성하고, 생성된 보정 그래프를 기초로 최종 생체정보 추정값을 획득하는 생체정보 추정 방법.
  29. 제25항에 있어서,
    피검체가 상기 맥파센서에 가하는 힘/압력을 측정하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
  30. 제29에 있어서,
    상기 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 단계는
    각 맥파신호 및 상기 측정된 힘/압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 상기 각 센서 위치의 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 방법.



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