KR20220045341A - 생체정보 추정 장치 및 방법 - Google Patents

생체정보 추정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220045341A
KR20220045341A KR1020200127934A KR20200127934A KR20220045341A KR 20220045341 A KR20220045341 A KR 20220045341A KR 1020200127934 A KR1020200127934 A KR 1020200127934A KR 20200127934 A KR20200127934 A KR 20200127934A KR 20220045341 A KR20220045341 A KR 20220045341A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
biometric information
pulse wave
channel
oscillogram
wave signal
Prior art date
Application number
KR1020200127934A
Other languages
English (en)
Inventor
박상윤
최창목
강재민
노승우
임혜림
최진우
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200127934A priority Critical patent/KR20220045341A/ko
Priority to US17/149,204 priority patent/US20220104714A1/en
Priority to CN202110307187.XA priority patent/CN114376545A/zh
Priority to EP21185287.6A priority patent/EP3977924A1/en
Publication of KR20220045341A publication Critical patent/KR20220045341A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108—Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02007—Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/02225—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers using the oscillometric method
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/022—Measuring pressure in heart or blood vessels by applying pressure to close blood vessels, e.g. against the skin; Ophthalmodynamometers
    • A61B5/02233—Occluders specially adapted therefor
    • A61B5/02241—Occluders specially adapted therefor of small dimensions, e.g. adapted to fingers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • A61B5/02427—Details of sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6843—Monitoring or controlling sensor contact pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235—Details of waveform analysis
    • A61B5/7239—Details of waveform analysis using differentiation including higher order derivatives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7275—Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/746—Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0247—Pressure sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/043—Arrangements of multiple sensors of the same type in a linear array
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation

Abstract

비침습적으로 생체정보를 측정하는 장치가 제시된다. 일 실시예에 따르면, 생체정보 추정 장치는 복수의 채널로 형성되며, 각 채널이 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 맥파센서 및 각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호를 기초로 각각 제1 오실로그램과 제2 오실로그램을 생성하여 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 면적으로 변환하고, 각 채널별 면적을 기초로 최적 채널을 결정하여 결정된 최적 채널을 기초로 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 심혈관계 특징을 추출하는 기술과 관련된다.
압박 커프를 사용하지 않고 심혈관계 특징을 비침습적으로 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 다지점에서 맥파신호를 측정할 수 있도록 다채널로 형성된 맥파센서를 통해 생체정보를 추정하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 장치는 복수의 채널로 형성되며, 각 채널이 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 맥파센서 및 각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호를 기초로 각각 제1 오실로그램과 제2 오실로그램을 생성하여 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 면적으로 변환하고, 각 채널별 면적을 기초로 최적 채널을 결정하여 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
맥파센서는 피검체에 제1 파장 및 제 2 파장의 광을 조사하는 하나 이상의 광원 및 피검체로부터 산란 또는 반사된 제1 파장 및 제2 파장의 광을 검출하는 하나 이상의 수광부를 포함할 수 있다.
수광부는 포토 다이오드 어레이 및 CMOS 이미지 센서 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서는 각 채널별로 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 리사주 파형을 통해 면적으로 변환할 수 있다.
프로세서는 면적의 크기, 리사주 파형의 기울기, 면적의 모양, 및 면적의 제1 영역과 제2 영역 사이의 비율 중의 적어도 하나를 기초로 상기 최적 채널을 결정할 수 있다.
프로세서는 각 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 기초로 소정 기준을 만족하지 않은 채널을 제외할 수 있다.
프로세서는 각 채널별로 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 제3 오실로그램을 생성하고, 제3 오실로그램에서 반치전폭(FWHM, full width at half maximum), 기저점과 최고점 사이의 소정 비율 위치의 전폭 및, 제3 오실로그램의 커브 피팅 전의 맥파와 커브 피팅 후의 맥파 사이의 잔차들의 통계값 중의 적어도 하나를 기초로 채널을 제외할 수 있다.
프로세서는 제1 파장 및 제2 파장에 따라 차분계수를 결정하고, 결정된 차분계수를 제2 오실로그램에 적용한 후 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분할 수 있다.
생체정보 추정 장치는 피검체와 맥파센서 사이에 작용하는 접촉힘/압력을 측정하는 힘/압력 센서를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램 중의 어느 하나, 또는 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 생성된 제3 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
프로세서는 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 이용하여 각각 제1 생체정보 및 제2 생체정보를 추정하고, 제1 생체정보 및 제2 생체정보 중의 어느 하나, 또는 제1 생체정보와 제2 생체정보를 조합하여 최종 생체정보를 획득할 수 있다.
프로세서는 결정된 최적 채널이 복수인 경우, 각 최적 채널별로 생체정보를 추정하고, 추정된 각 최적 채널별 생체정보 중의 하나 또는 둘 이상을 조합하여 최종 생체정보를 획득할 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 복수의 채널로 형성된 맥파센서를 통해 각 채널별로 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 단계, 각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호를 기초로 각각 제1 오실로그램과 제2 오실로그램을 생성하는 단계, 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 면적으로 변환하는 단계, 각 채널별 면적을 기초로 최적 채널을 결정하는 단계 및, 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
면적으로 변환하는 단계는 각 채널별로 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 리사주 파형을 통해 면적으로 변환할 수 있다.
최적 채널을 결정하는 단계는 면적의 크기, 리사주 파형의 기울기, 면적의 모양, 및 면적의 제1 영역과 제2 영역 사이의 비율 중의 적어도 하나를 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 각 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 기초로 소정 기준을 만족하지 않은 채널을 제외하는 단계를 더 포함할 수 있다.
채널을 제외하는 단계는 각 채널별로 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 제3 오실로그램을 생성하고, 제3 오실로그램에서 반치전폭(FWHM, full width at half maximum), 기저점과 최고점 사이의 소정 비율 위치의 전폭 및, 제3 오실로그램의 커브 피팅 전의 맥파와 커브 피팅 후의 맥파 사이의 잔차들의 통계값 중의 적어도 하나를 기초로 채널을 제외할 수 있다.
생체정보를 추정하는 단계는 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램 중의 어느 하나, 또는 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 생성된 제3 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
생체정보를 추정하는 단계는 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 이용하여 각각 제1 생체정보 및 제2 생체정보를 추정하고, 제1 생체정보 및 제2 생체정보 중의 어느 하나, 또는 제1 생체정보와 제2 생체정보를 조합하여 최종 생체정보를 획득할 수 있다.
생체정보를 추정하는 단계는 결정된 최적 채널이 복수인 경우, 각 최적 채널별로 생체정보를 추정하고, 추정된 각 최적 채널별 생체정보 중의 하나 또는 둘 이상을 조합하여 최종 생체정보를 획득할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 장치는 복수의 채널로 형성되며, 각 채널이 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 맥파센서 및 각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호의 AC 성분 및 DC 성분을 기초로 제1 특징값을 획득하고, 획득된 각 채널의 제1 특징값을 기초로 최적 채널을 결정하며, 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 각 채널별로 제1 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비와 제2 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비 사이의 비율을 기초로 제1 특징값을 획득할 수 있다.
프로세서는 최적 채널의 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호 중의 적어도 하나를 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 제2 특징값을 획득하며, 제1 특징값 및 제2 특징값 중의 적어도 하나를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 복수의 채널로 형성된 맥파센서를 통해 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 단계, 각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호의 AC 성분 및 DC 성분을 기초로 제1 특징값을 획득하는 단계, 획득된 각 채널의 제1 특징값을 기초로 최적 채널을 결정하는 단계 및, 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 특징값을 획득하는 단계는 각 채널별로 제1 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비와 제2 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비 사이의 비율을 기초로 상기 제1 특징값을 획득할 수 있다.
생체정보를 추정하는 단계는 최적 채널의 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호 중의 적어도 하나를 기초로 오실로그램을 생성하는 단계, 생성된 오실로그램을 이용하여 제2 특징값을 획득하는 단계 및, 제1 특징값 및 제2 제2 특징값 중의 적어도 하나를 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
피검체의 다지점에서 맥파신호를 측정할 수 있도록 형성된 다채널 맥파센서에서 최적 채널을 결정하고, 결정된 최적 채널의 맥파신호를 이용하여 생체정보를 정확하게 추정할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 실시예들에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 생체정보 추정 장치의 맥파센서 구성의 실시예들이다.
도 3은 일 실시예에 따른 프로세서 구성의 블록도이다.
도 4a 내지 도 4b는 일반적인 생체정보 추정의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 오실로그램 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 최적 채널을 선택하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 프로세서 구성의 블록도이다.
도 8은 최적 채널을 선택하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 11은 웨어러블 기기를 도시한 것이다.
도 12는 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.
도 1a 및 도 1b는 실시예들에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다. 도 2a 및 도 2b는 생체정보 추정 장치의 맥파센서 구성의 실시예들이다.
실시예들에 따른 생체정보 추정 장치(100a,100b)는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등의 단말 등에 탑재되거나 독립적인 하드웨어 기기로 제작될 수 있다. 이때, 독립적인 하드웨어 기기로 제작되는 경우 사용자가 휴대하면서 용이하게 생체정보를 측정할 수 있도록 피검체에 착용될 수 있는 웨어러블 기기의 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 반지형, 안경형, 또는 헤어밴드형으로 구현되는 것이 가능하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 의료기관에서 생체정보를 측정 및 분석에 활용하기 위한 고정형으로 제작되는 등 다양한 목적에 따라 변형 실시될 수 있다.
도 1a를 참조하면 생체정보 추정 장치(100a)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, PPG(photoplethysmography)를 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 복수의 광원과 각 광원으로부터 소정 거리 떨어져 배치되며 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하는 하나 이상의 수광부를 포함할 수 있다. 복수의 광원 중의 적어도 일부는 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 광원은 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 다지점에서 맥파신호를 측정하기 위해 다채널로 형성될 수 있다. 맥파신호의 채널들은 피검체의 다지점에서 맥파신호 측정이 가능하도록 원형, 타원형, 선형 등 미리 정의된 형태로 배치될 수 있다. 맥파센서(110)의 각 채널은 광원과 수광부를 포함할 수 있으며, 광원 또는 수광부는 둘 이상의 채널이 서로 공유하는 것이 가능하다. 또한, 각 채널은 복수의 파장의 맥파신호를 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 2a를 참조하면 일 실시예의 맥파센서(210)는 피검체의 제1 지점에서 맥파신호를 측정하기 위한 제1 채널(211)과 제2 지점에서 맥파신호를 측정하기 위한 제2 채널(212)로 이루어질 수 있다. 각 채널(211,212)의 광원(211a, 212a)과 수광부(211b, 212b)는 3mm ~ 10mm를 갖도록 형성될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
각 채널(211,212)은 제1 파장의 광을 조사하는 제1 광원(211a,212a)과 제1 광원(211a,212a)에 의해 조사되어 피검체로부터 산란 또는 반산된 광을 검출하는 제1 수광부(211b,212b)를 포함할 수 있다. 또한, 각 채널(211,212)은 제2 파장의 광을 조사하는 제2 광원(211c,212c)과 제2 광원(211c,212c)에 의해 조사되어 피검체로부터 산란 또는 반산된 광을 검출하는 제2 수광부(211d,212d)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 파장과 제2 파장은 서로 다른 파장으로서 적외(infrared) 파장, 녹색(green) 파장, 청색(blue) 파장 및 적색(red) 파장 등을 포함할 수 있다.
도 2a는 편의상 두 개의 채널(211,212) 및, 각 채널(211,212)이 두 개의 광원과 디텍터 쌍을 도시하고 있으나 이는 설명의 편의를 위함일 뿐 이에 제한되는 것은 아니며 폼 팩터(form factor)의 사이즈, 형태 등에 따라 다양한 개수로 형성될 수 있다. 예컨대, 각 채널(211,212)은 복수 개의 파장의 광을 조사하도록 복수의 광원과 하나의 수광부를 포함하도록 형성되어, 각 광원을 순차 구동하면서 하나의 수광부를 통해 맥파신호를 순차 측정할 수 있다. 또한, 각 채널(211,212)은 하나의 광원 또는 하나의 수광부만을 포함하도록 형성될 수 있으며, 이때 둘 이상의 서로 다른 파장을 통과시키거나 검출하기 위해 광원 또는 수광부의 전면에 컬러 필터가 배치될 수 있다.
도 2b를 참조하면 다른 실시예의 맥파센서(220)는 피검체의 다지점에서 맥파신호를 측정하기 위한 제1 채널(221)과 제2 채널(222)로 이루어질 수 있다. 편의상 두 개의 채널(221,222)을 도시하고 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 채널(221)은 복수의 광원(221a, 221c)과 복수의 수광부(221b,221d)를 포함할 수 있다. 복수의 광원(221a,221c)은 각각 서로 다른 파장의 광을 조사하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 적외(infrared) 파장, 녹색(green) 파장, 청색(blue) 파장 및 적색(red) 파장 등을 포함할 수 있다. 수광부의 개수는 제한되지 않으며 예컨대 하나의 수광부로 형성되어 제1 광원(221a)과 제2 광원(221c)이 하나의 수광부를 공유할 수 있다. 마찬가지로, 제2 채널(221)은 복수의 광원(222a, 222c)과 복수의 수광부(222b, 222d)를 포함하고, 복수의 광원(222a, 222c)이 각각 서로 다른 파장의 광을 조사하도록 형성될 수 있다. 수광부의 개수는 제한되지 않는다.
도 2a 및 도 2b를 통해 도 1의 맥파센서(110) 구조의 다양한 실시예들을 설명하였다. 다만, 이는 예들에 불과하므로 특별히 설명된 바에 제한되는 것은 아니며 피검체의 다지점에서 맥파 검출을 위해서 피검체의 위치, 폼 팩터의 사이즈나 형태 등에 따라 채널, 광원, 수광부의 개수나 배치 형태의 다양한 변형이 가능하다.
다시 도 1a를 참조하면, 프로세서(120)는 각 채널을 시분할로 순차 제어 또는 동시 제어할 수 있다. 또한, 각 채널에 서로 다른 파장의 복수의 광원이 포함된 경우 단파장에서 장파장 순으로 또는 그 반대로 순차 구동할 수 있다. 각 광원의 구동 순서, 전류의 세기(current intensity) 및 펄스 지속 시간(pulse duration) 등의 조건이 미리 설정될 수 있다
또한, 프로세서(120)는 맥파센서(110)의 각 채널에 의해 피검체의 다지점에서 측정된 각 채널의 맥파신호를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 프로세서(120)는 맥파센서(110)의 각 채널에서 맥파신호가 획득되면, 획득된 맥파신호를 이용하여 생체정보 추정을 위한 최적 채널을 결정하고, 결정된 최적 채널의 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 피부 탄력도, 피부 나이, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 이하 설명의 편의를 위해 혈압을 예로 들어 설명한다.
도 1b를 참조하면, 다른 실시예의 생체정보 추정 장치(100b)는 맥파센서(110), 프로세서(120), 힘/압력 센서(130), 출력부(140), 저장부(150) 및 통신부(160)를 포함할 수 있다.
맥파센서(110)는 피검체의 다지점에서 맥파신호 측정이 가능하도록 다채널로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 각 채널은 둘 이상의 파장의 맥파신호를 검출할 수 있도록 다양하게 구성될 수 있다.
프로세서(120)는 각 채널에서 획득된 맥파신호를 기초로 생체정보 추정을 위한 최적 채널을 결정하고, 결정된 최적 채널의 맥파신호를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
힘/압력 센서(130)는 사용자가 맥파신호 측정을 위해 일정 시간 동안 피검체를 맥파센서(110)에 접촉한 상태에서 누르는 힘을 증가 또는 감소시킬 때의 접촉 힘 또는 접촉압력을 측정할 수 있다. 힘/압력 센서(130)는 단일 힘센서, 힘센서 어레이, 하나 이상의 압력 센서 또는, 힘센서와 면적센서의 조합으로 형성될 수 있다. 힘센서(130)는 스트레인 게이지(strain gauge)를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 힘/압력 센서(130)에 의해 측정된 접촉힘 또는 접촉압력은 각 채널에서 획득된 맥파신호와 함께 오실로그램 생성 및 생체정보 추정에 이용될 수 있다.
프로세서(120)는 사용자로부터 생체정보 추정 요청이 수신되면 사용자에게 접촉상태를 가이드 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 생체정보 추정 요청이 수신되면 저장부(150)로부터 피검체가 맥파센서(110)에 가해야 하는 기준 압력을 획득하고, 획득된 기준 압력을 출력부(140)를 통해 사용자에게 가이드 할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 힘/압력 센서(130)를 통해 맥파신호가 측정되는 동안 실시간 측정된 접촉힘 및/또는 접촉압력을 기초로 사용자에게 실시간으로 접촉압력을 가이드 할 수 있다.
출력부(140)는 맥파센서(110)에 의해 측정된 맥파신호 및/또는 프로세서(120)의 처리 결과를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 출력부(140)는 장치에 탑재된 디스플레이 모듈, 스피커 및 햅틱 장치 등을 이용하여 다양한 시각적/비시각적인 방법으로 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 출력부(140)는 각 채널의 맥파신호, 각 채널의 오실로그램 등을 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. 또한, 생체정보 추정값을 음성으로 출력할 수 있으며 이때 생체정보 추정값의 이상 여부에 따라 진동 또는 촉감 등을 함께 사용하여 사용자가 쉽게 건강상태 이상 여부를 인식할 수 있도록 할 수 있다. 또는, 생체정보 추정값이 이전 추정 이력에 비교하여 이상이 있는 경우 경고 메시지, 알람 신호 등을 비롯하여 주의할 음식이나 관련 병원 정보와 같이 사용자가 취해야 할 조치에 관한 정보를 표시할 수 있다.
저장부(150)는 생체정보 추정과 관련된 각종 정보, 획득된 맥파신호, 오실로그램, 생체정보 추정값 등의 정보를 저장할 수 있다. 또한, 광원 구동 조건, 접촉압력 변환 모델, 혈압 추정 모델, 채널 제외 조건, 최적 채널 결정 조건 등의 정보를 저장할 수 있다. 또한, 사용자의 나이, 성별, 현재 건강상태 등의 사용자 정보를 저장할 수 있다. 다만 이는 일 예에 지나지 않는다.
저장부(150)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.
통신부(160)는 프로세서(120)의 제어에 따라 통신 기술을 통해 외부 기기와 연결하고 외부 기기로부터 생체정보 추정에 필요한 데이터를 수신하거나 프로세서(120)의 처리 결과를 외부 기기에 송신할 수 있다. 이때, 외부 기기는 스마트폰, 태블릿 PC, 웨어러블 기기, 커프형 혈압 측정기 등을 포함할 수 있다.
이때, 통신 기술은 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra wideband) 통신, Ant+ 통신 WIFI 통신 및 이동통신 방식을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 도 1a 및 도 1b의 생체정보 추정 장치(100a,100b)의 프로세서(120) 구성의 일 실시예를 도시한 것이다. 도 4a 내지 도 4b는 일반적인 생체정보 추정의 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a 내지 도 5b는 오실로그램 생성을 설명하기 위한 도면이다. 도 6a 내지 도 6c는 최적 채널을 선택하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면 일반적으로 커프를 사용하지 않는 혈압 측정 장치들은 광전용적 맥파를 사용하여 혈압을 측정한다. 이때, 맥파센서는 체표면에 다양한 압력으로 접촉하고 각 접촉압력에서 맥파신호를 측정하여 국소적인 혈관 평균 압력을 구해 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 체표면에서 맥파센서에 의해 측정되는 맥파는 체표면에서 깊은 곳에서 발현한 동맥 맥파 신호와 비교적 깊지 않은 곳에서 발현한 모세혈관 맥파신호의 합으로서 관측될 수 있다. 여기서, 모세혈관 맥파신호는 오실로메트리 기반의 혈압 추정에 있어 노이즈로 작용할 수 있다.
도 4b를 참조하면 그래프 상의 맨 하단은 동맥 맥파신호(S1)를 나타내고 중간은 모세혈관 맥파신호(S2)를 예시한 것이다. 또한, 맨 위는 체표면에서 측정한 말초 맥파신호(S3)를 나타낸 것이다. 동맥 맥파신호(S1)가 모세혈관 맥파신호(S2)와 혼합되어 말초 맥파신호(S3)로 나타나면서 혈압과 관련된 진폭(amplitude) 최대 지점이 동맥 맥파신호 상의 화살표 지점에서 말초 맥파신호 상의 화살표 지점으로 이동한 것을 알 수 있다. 이는 오실로메트리를 통한 혈압 측정시 정확성을 감소시키는 요인으로 작용할 수 있다. 즉, 체표 측정값은 동맥 혈압에서 에러를 합한 값이 되어 정확한 혈압과의 오차가 발생하게 된다.
이와 같이 상대적으로 짧은 파장의 맥파신호를 활용한 체말단 오실로메트리를 수행할 때의 정확성이 감소되는 문제를 최소화하기 위해 본 실시예에 따르면 다채널 맥파신호 중에서 상대적으로 깊은 혈관 부위에서 측정한 채널을 선택하고, 선택된 채널을 이용하여 생체정보 추정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 3을 참조하면 일 실시예의 프로세서(300)는 오실로그램 생성부(310), 면적 변환부(320), 최적 채널 결정부(330) 및 추정부(340)를 포함할 수 있다.
오실로그램 생성부(310)는 각 채널별로 서로 다른 파장의 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호가 획득되면, 제1 맥파신호와 제2 맥파신호를 기초로 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 생성할 수 있다. 오실로그램 생성부(310)는 피검체가 맥파센서(110)에 가한 접촉압력의 변화와 각 채널의 맥파신호의 진폭의 변화 사이의 관계를 이용하여 오실로그램을 생성할 수 있다. 이때, 접촉압력의 변화는 도 1b의 힘/압력 센서(130)에 의해 획득된 접촉힘 또는 접촉압력을 이용할 수 있다. 또는 도 1a와 같이 힘/압력 센서(130)가 구비되지 않은 경우 맥파신호의 진폭과 접촉압력 간의 상관 관계를 정의한 접촉압력 변환식을 이용하여 맥파신호의 진폭으로부터 접촉압력을 획득할 수 있다.
도 5a는 피검체가 맥파센서(110)에 접촉하여 누르는 힘을 점차 증가시키는 동안 측정된 맥파신호의 진폭의 변화를 나타낸 예이다. 도 5b는 피검체가 맥파센서(110)에 가하는 접촉압력의 변화와 맥파신호 진폭 간의 관계를 나타낸 오실로그램(OW)을 도시한 것이다.
오실로그램 생성부(310)는 예컨대 각 측정 시점에서 맥파신호 파형 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.
면적 변환부(320)는 오실로그램 생성부(310)에 의해 각 채널별로 제1 파장에 대한 제1 오실로그램과 제2 파장에 대한 제2 오실로그램이 생성되면, 생성된 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 기초로 면적을 획득할 수 있다. 이때, 제1 파장과 제2 파장은 서로 다른 파장일 수 있다.
예를 들어, 면적 변환부(330)는 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 간의 위상 지연을 리사주 파형을 통한 면적으로 변환할 수 있다. 이때, 면적 변환부(330)는 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 정규화할 수 있다. 예컨대, 제1 오실로그램의 크기를 기준으로 제2 오실로그램의 크기를 정규화하거나, 비어-램버트 법칙(Beer-Lambert Law)에 따른 흡광도 기반 모델을 적용하여 정규화할 수 있다.
최적 채널 결정부(330)는 각 채널별로 면적이 획득되면 획득된 면적을 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다.
일 예로, 도 6a는 제1 채널의 제1 오실로그램(OS1)과 제2 오실로그램(OS2) 사이의 위상 지연을 면적(A1)으로 도시한 것이다. 도 6b는 제2 채널의 제1 오실로그램(OS1)과 제2 오실로그램(OS2) 사이의 위상 지연을 면적(A2)으로 도시한 것이다. 최적 채널 결정부(330)는 이와 같이 변환된 면적의 크기를 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다. 예컨대 면적이 가장 큰 하나의 채널 즉, 제1 채널의 면적(A1)이 제2 채널의 면적(A2) 보다 더 크므로 제1 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다. 또는, 면적의 크기가 큰 순으로 미리 정의된 개수의 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다.
다른 예로, 최적 채널 결정부(330)는 각 채널의 면적을 동일한 기준으로 둘 이상의 영역으로 분해하고, 분해된 각 영역 사이의 면적 비율을 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다. 예컨대 각 채널의 면적 비율의 크기가 큰 순으로 하나 이상의 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다. 도 6c를 참조하면, 예컨대 기울기가 1인 직선(RL)을 기준으로 각 채널의 면적을 분할한 것을 도시한 것이다. 다만 기울기가 1로 제한될 필요는 없다. 또한, 반드시 원점을 지나는 직선으로 한정될 필요는 없으며 각 면적의 무게 중심이나X축 또는 Y축의 임의의 값을 지나는 Y축 또는 X축에 수직인 직선 등을 통해 분할할 수도 있다. 최적 채널 결정부(330)는 제1 채널에 대하여 면적이 작은 제1 영역(A11)을 면적이 더 큰 제2 영역(A12)으로 나누어 제1 면적비를 획득하고, 제2 채널에 대하여 면적이 작은 제1 영역(A21)을 면적이 더 큰 제2 영역(A22)으로 나누어 제2 면적비를 획득하여, 제1 면적비와 제2 면적비 중에서 더 큰 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 최적 채널 결정부(330)는 각 채널의 리사주 파형의 기울기를 포함한 리사주 파형의 모양을 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다. 예컨대, 각 채널의 리사주 파형의 기울기를 산출하고, 산출된 기울기가 소정 기준을 만족하는 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다. 또는, 각 채널의 리사주 파형의 면적 모양을 기준 면적 모양 사이의 유사도를 산출하고, 산출된 유사도 순으로 하나 이상의 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 기계 학습, 인공 지능, 신경망 등을 기초로 획득된 모델을 적용하여 리사주 파형의 기울기나 면적 모양 등을 분석하여 최적 채널을 결정할 수 있다.
한편, 최적 채널 결정부(330)는 각 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 기초로 소정 기준을 만족하지 않은 채널을 최적 채널 결정에서 제외할 수 있다. 예를 들어, 최적 채널 결정부(330)는 각 채널의 제1 파장에 대한 제1 오실로그램과 제2 파장에 대한 제2 오실로그램을 이용하여 제3 오실로그램을 생성하고, 생성된 제3 오실로그램을 기초로 소정 기준을 만족하는지 판단할 수 있다. 예컨대, 최적 채널 결정부(330)는 제1 파장과 제2 파장에 대한 차분계수를 결정하고, 결정된 차분계수를 제2 오실로그램에 적용한 후 제1 오실로그램에서 제2 오실그램을 차분하여 제3 오실로그램을 생성할 수 있다.
예를 들어, 최적 채널 결정부(330)는 제3 오실로그램의 기저점과 최고점의 절반 위치의 접촉압력 사이의 FWHM(full width at half maximum)이 소정 임계치 이상인 경우 해당 채널을 제외할 수 있다. 또는, 제3 오실로그램의 기저점과 최고점 사이의 소정 비율에 해당하는 위치의 폭이 소정 임계치 이상인 경우 또는, 소정 접촉압력 위치의 실제 맥파 크기와 커브 피팅 후의 제3 오실로그램 상의 맥파 크기 사이의 잔차들의 통계값 예컨대, 합, 평균, 중간값 등이 소정 임계치 이상인 경우 해당 채널을 제외할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
추정부(340)는 최적 채널 결정부(330)에서 결정된 최적 채널의 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 추정부(340)는 최적 채널의 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 중의 어느 하나의 오실로그램을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 예컨대, 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 중의 어느 하나의 오실로그램은 장파장의 오실로그램일 수 있다. 또는, 최적 채널의 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 제3 오실로그램을 생성하고 생성된 제3 오실로그램을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 결정된 최적 채널이 복수인 경우 각 최적 채널별로 혈압을 추정하고, 추정된 혈압을 조합하여 예컨대 각 채널별 혈압의 평균, 중간값 등을 최종 혈압값으로 획득할 수 있다.
도 5b를 참조하면 추정부(340)는 선택된 어느 하나의 오실로그램 또는 제3 오실로그램에서 맥파 최대점(MA)의 접촉압력(MP)을 기초로 평균혈압(MAP)을 추정할 수 있다. 예컨대, 맥파 최대점(MA)의 접촉압력(MP) 자체를 평균혈압으로 결정할 수 있다. 또는, 그 접촉압력(MP)을 미리 정의된 평균혈압 추정식을 적용하여 평균혈압을 추정할 수도 있다. 이때, 평균혈압 추정식은 덧셈, 뺄셈, 나눗셈, 곱셈, 로그값, 회귀식 등 특별히 제한됨이 없이 다양한 선형 또는 비선형 결합 함수식 형태로 정의될 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 맥파 최대점(MA)의 진폭값을 기준으로 소정 비율 예컨대 0.5~0.7에 해당하는 진폭값을 갖는 좌우 지점의 접촉압력(DP, SP)을 기초로 각각 이완기 혈압 및 수축기 혈압을 추정할 수 있다. 마찬가지로, 접촉압력(DP, SP) 자체를 각각 이완기 혈압과 수축기 혈압으로 결정할 수도 있으며, 미리 정의된 이완기 혈압 추정식 및 수축기 혈압 추정식을 이용하여 이완기 혈압 및 수축기 혈압을 추정할 수 있다.
도 7은 도 1a 및 도 1b의 실시예들에 따른 생체정보 추정 장치(100a,100b)의 프로세서(120) 구성의 다른 실시예이다. 도 8은 최적 채널 결정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예의 프로세서(700)는 제1 특징값 획득부(710), 최적 채널 결정부(720), 제2 특징값 획득부(730) 및 추정부(740)를 포함할 수 있다.
제1 특징값 획득부(710)는 도 8에 도시된 바와 같이 각 채널별로 (1) 제1 파장에 대한 제1 맥파신호로부터 AC(alternating current) 성분의 크기(AC1)와 DC(direct current) 성분의 크기(DC1)을 획득하고, 또한, (2) 제2 파장에 대한 제2 맥파신호로부터 AC 성분의 크기(AC2)와 DC 성분의 크기(DC2)를 획득할 수 있다. 또한, 제1 특징값 획득부(710)는 획득된 AC 성분의 크기와 DC 성분의 크기를 기초로 제1 특징값을 획득할 수 있다.
예를 들어, 제1 파장에 대한 제1 맥파신호의 AC 성분의 크기(AC1)과 DC 성분의 크기(DC1)의 비(AC1/DC1)를 제2 파장에 대한 제2 맥파신호의 AC 성분의 크기(AC2)와 DC 성분의 크기(DC2)의 비(AC2/DC2)로 나눈 값((AC1/DC1)/(AC2/DC2))을 제1 특징값으로 획득할 수 있다. 이때, 제1 파장은 제2 파장에 비해 상대적으로 장파장일 수 있다.
최적 채널 결정부(720)는 제1 특징값 획득부(710)에 의해 각 채널별로 제1 특징값이 획득되면, 각 채널별 제1 특징값의 크기를 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다. 예컨대, 제1 특징값이 가장 큰 채널 또는 제1 특징값의 크기가 큰 순으로 소정 개수의 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다.
제2 특징값 획득부(730)는 최적 채널 결정부(720)에 의해 결정된 최적 채널의 맥파신호를 이용하여 제2 특징값을 추정할 수 있다. 제2 특징값 획득부(730)는 결정된 최적 채널의 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호 중의 어느 하나 예컨대 상대적으로 장파장의 맥파신호를 이용하여 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 전술한 바와 같이 맥파 최대점(MA)의 진폭값의 접촉압력, 그 최대 진폭값을 기준으로 소정 비율 예컨대 0.5~0.7에 해당하는 진폭값 지점의 접촉압력(DP, SP) 등을 제2 특징값으로 획득할 수 있다. 또는, 제2 특징값 획득부(730)는 최적 채널의 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호 각각으로부터 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 생성하여 전술한 바와 같이 제3 오실로그램을 생성하고 생성된 제3 오실로그램을 이용하여 제2 특징값을 획득할 수 있다.
또한, 제2 특징값 획득부(730)는 최적 채널의 맥파신호의 파형을 분석하여 제2 특징값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 맥파신호로부터 심박수, 파형의 형태, 맥파신호의 수축기 구간에서의 최대점의 시간 및/또는 진폭, 맥파신호의 최소점의 시간 및/또는 진폭, 맥파신호 파형의 전체 또는 부분 면적, 맥파신호의 시간 경과, 맥파신호를 구성하는 구성 펄스 파형의 진폭 및/또는 시간 등을 제2 특징값으로 획득할 수 있다.
추정부(740)는 제1 특징값 획득부(710)에 의해 획득된 제1 특징값 및/또는 제2 특징값 획득부(730)에 의해 획득된 제2 특징값을 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이 오실로메트리 기반으로 혈압을 추정할 수 있다. 또는, 미리 정의된 생체정보 추정 모델을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체정보 추정 모델은 덧셈, 뺄셈, 나눗셈, 곱셈, 로그값, 회귀식 등 특별히 제한됨이 없이 다양한 선형 또는 비선형 결합 함수식 형태로 정의될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 9는 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 생체정보 추정 장치(100a,100b)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 일 실시예이다. 앞에서 다양한 실시예들을 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 기술한다.
먼저 생체정보 추정 장치는 맥파센서의 각 채널에서 제1 파장에 대한 제1 맥파신호를 측정하고(911), 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정할 수 있다(912). 이때, 제1 파장과 제2 파장은 서로 다른 파장일 수 있다. 생체정보 추정 장치는 사용자로부터 생체정보 추정 요청이 수신하거나 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 맥파센서를 제어할 수 있다. 피검체의 다지점에서 맥파신호를 측정하기 위한 다채널 맥파센서의 다양한 실시예들은 앞에서 자세히 설명한 바 있다.
그 다음, 제1 맥파신호를 기초로 제1 오실로그램을 생성하고(921), 제2 맥파신호를 기초로 제2 오실로그램을 생성할 수 있다(922).
그 다음, 각 채널별로 생성된 제1 오실로그램과 제2 오실로그램을 기초로 복수의 채널 중에서 소정 조건을 만족하지 않는 채널을 제외할 수 있다(930). 예를 들어, 전술한 바와 같이 맥파신호의 FWHM이 소정 임계치 이상인 경위 또는 오실로그램의 잔차합이 소정 임계치 이상인 경우 제외할 수 있다. 단계(930)는 생략이 가능하다.
그 다음, 각 채널별로 생성된 제1 오실로그램과 제2 오실로그램의 위상 지연을 리사주 파형을 통한 면적으로 변환할 수 있다(940).
그 다음, 각 채널별로 변환된 면적을 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다(950). 예를 들어, 전술한 바와 같이 면적의 크기, 리사주 파형의 기울기, 면적의 모양, 및 면적의 제1 영역과 제2 영역 사이의 비율 등을 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다.
그 다음, 결정된 최적 채널을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다(960). 예를 들어, 최적 채널의 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 중의 어느 하나의 오실로그램을 선택하거나, 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 제3 오실로그램을 생성하고, 선택된 오실로그램 또는 생성된 제3 오실로그램을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 10은 도 1 및 도 2의 실시예에 따른 생체정보 추정 장치(100a,100b)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 다른 실시예이다. 앞에서 다양한 실시예들을 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 기술한다.
먼저, 생체정보 추정 장치는 맥파센서의 각 채널에서 제1 파장에 대한 제1 맥파신호를 측정하고(1011), 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정할 수 있다(1012).
그 다음, 제1 맥파신호에서 AC 성분 및 DC 성분을 추출하고(1021), 제2 맥파신호로부터 AC 성분 및 DC 성분을 추출할 수 있다(1022).
그 다음, 각 채널별로 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호의 AC 성분 및 DC 성분의 크기를 기초로 제1 특징값을 획득할 수 있다(1030). 예를 들어, 각 채널별로 제1 맥파신호의 AC 성분의 크기(AC1)과 DC 성분의 크기(DC1)의 비(AC1/DC1)를 제2 맥파신호의 AC 성분의 크기(AC2)와 DC 성분의 크기(DC2)의 비(AC2/DC2)로 나눈 값((AC1/DC1)/(AC2/DC2))을 제1 특징값으로 획득할 수 있다.
그 다음, 각 채널의 제1 특징값을 기초로 최적 채널을 결정할 수 있다(1040). 예를 들어, 각 채널별 제1 특징값의 크기가 큰 순으로 소정 개수의 채널을 최적 채널로 결정할 수 있다.
그 다음, 결정된 최적 채널을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다(1050). 예를 들어, 최적 채널의 맥파신호를 이용하여 오실로메트리 기반으로 생체정보를 추정할 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이 최적 채널의 오실로그램 또는 맥파신호의 파형 분석을 통해 하나 이상의 제2 특징값을 획득할 수 있다. 또한, 단계(1030)에서 획득된 제1 특징값 및/또는 제2 특징값을 기초로 미리 정의된 생체정보 추정 모델을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 웨어러블 기기를 도시한 것이다. 전술한 생체정보 추정 장치(100a,100b)의 실시예들은 웨어러블 기기에 탑재될 수 있다.
도 11을 참조하면, 웨어러블 기기(1100)는 본체(1110)와 스트랩(1130)을 포함한다.
스트랩(1130)은 본체(1110)의 양단에 연결되어 사용자의 손목에 감싸는 형태로 구부려지도록 플렉시블하게 형성될 수 있다. 스트랩(1130)은 서로 분리된 제1 스트랩과 제2 스트랩으로 구성될 수 있다. 제1 스트랩과 제2 스트랩은 일단이 본체(1110)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(1130)은 이에 제한되지 않으며 밴드 형태와 같이 서로 분리되지 않는 일체로 형성될 수도 있다.
이때, 스트랩(1130)은 손목에 가해지는 압력의 변화에 따라 탄성을 갖도록 내부에 공기가 주입되거나 공기 주머니를 포함하도록 형성될 수도 있으며, 본체(1110)로 손목의 압력 변화를 전달할 수 있다.
본체(1110) 또는 스트랩(1130)의 내부에는 웨어러블 기기(1100)에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.
본체(1110)의 일측에는 센서부(1120)가 장착된다. 센서부(1120)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(1120)는 손목 또는 손가락과 센서부(1120) 사이의 접촉힘을 측정하는 힘 센서를 더 포함할 수 있다.
본체(1110) 내부에 프로세서가 실장되며 프로세서는 웨어러블 기기(1100)에 장착된 구성들과 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서는 전술한 바와 같이 센서부(1120)에 의해 각 채널별로 맥파신호가 획득되면 최적 채널을 결정하고, 결정된 최적 채널의 맥파신호를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.
또한, 본체(1110) 내부에 혈압 추정 및 웨어러블 기기(1100)의 다양한 기능을 수행하기 위한 기준 정보 및 각종 구성들에 의해 처리된 정보를 저장하는 저장부가 장착될 수 있다.
또한, 본체(1110)에 일측면에 사용자의 제어 명령을 수신하여 프로세서로 전달하는 조작부(1140)가 장착될 수 있다. 조작부(1140)는 웨어러블 기기(1100)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 전원 버튼을 포함할 수 있다.
또한, 본체(1110)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(1110) 내부에 외부 기기와 통신하는 통신부가 장착될 수 있다. 통신부는 외부 기기 예컨대, 사용자의 스마트폰에 혈압 추정 결과를 전송할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 스마트 기기를 도시한 것이다. 이때, 스마트 기기는 스마트폰 및 태블릿 PC등을 포함할 수 있다. 스마트 기기는 전술한 생체정보 추정 장치(100a,100b)의 기능을 탑재할 수 있다.
도 12를 참조하면, 스마트 기기(1200)는 본체(1210)의 일면에 맥파센서(1230)가 장착될 수 있다. 예를 들어, 맥파센서(1230)는 소정 위치에 하나 이상의 광원(1232)이 배치될 수 있다. 하나 이상의 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사할 수 있다. 또한, 피검체의 다지점에서 맥파신호 측정을 위해 복수의 수광부(1231)가 광원(1232)으로부터 소정 거리 떨어져 배치될 수 있다. 다만, 이는 일 예에 지나지 않으며 전술한 바와 같이 맥파센서(1230)는 다양한 형태로 배치될 수 있다. 또한, 맥파센서(1230)의 하단 본체(1210) 내부에 손가락의 접촉힘을 측정하는 힘 센서를 포함할 수 있다.
또한, 본체(1210)의 전면에 표시부가 장착될 수 있다. 표시부는 생체정보 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(1210)는 도시된 바와 같이 이미지 센서(1220)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(1220)는 다양한 영상을 촬영하는 기능을 수행하며, 예컨대 손가락이 센서부(1230)에 접촉할 때의 손가락을 지문이미지를 획득할 수 있다. 한편, 맥파센서(1230)의 수광부(931)에 CIS 기반 이미지 센서가 장착되는 경우 이미지 센서(1220)는 생략이 가능하다.
프로세서는 전술한 바와 같이 센서부(1230)에 의해 측정된 맥파신호를 기초로 최적 채널 결정 및 생체정보를 추정할 수 있다. 자세한 설명은 생략한다.
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.
100a,100b: 생체정보 추정 장치
110: 맥파센서 120: 프로세서
130: 힘 센서 140: 출력부
150: 저장부 160: 통신부
300: 프로세서 310: 오실로그램 생성부
320: 면적 변환부 330: 최적 채널 결정부
340: 추정부 700: 프로세서
710: 제1 특징값 획득부 720: 최적 채널 결정부
730: 제2 특징값 획득부 740: 추정부
1100: 웨어러블 기기 1110: 본체
1120: 센서부 1130: 스트랩
1140: 조작부 1200: 스마트 기기
1210: 본체 1220: 이미지 센서
1230: 맥파센서 1231: 수광부
1232: 광원

Claims (27)

  1. 복수의 채널로 형성되며, 각 채널이 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 맥파센서; 및
    각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호를 기초로 각각 제1 오실로그램과 제2 오실로그램을 생성하여 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 면적으로 변환하고, 각 채널별 면적을 기초로 최적 채널을 결정하여 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 맥파센서는
    피검체에 제1 파장 및 제 2 파장의 광을 조사하는 하나 이상의 광원; 및
    피검체로부터 산란 또는 반사된 제1 파장 및 제2 파장의 광을 검출하는 하나 이상의 수광부를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수광부는
    포토 다이오드 어레이 및 CMOS 이미지 센서 중의 적어도 하나를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 채널별로 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 리사주 파형을 통해 면적으로 변환하는 생체정보 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    면적의 크기, 리사주 파형의 기울기, 면적의 모양, 및 면적의 제1 영역과 제2 영역 사이의 비율 중의 적어도 하나를 기초로 상기 최적 채널을 결정하는 생체정보 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 기초로 소정 기준을 만족하지 않은 채널을 제외하는 생체정보 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 채널별로 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 제3 오실로그램을 생성하고, 제3 오실로그램에서 반치전폭(FWHM, full width at half maximum), 기저점과 최고점 사이의 소정 비율 위치의 전폭 및, 제3 오실로그램의 커브 피팅 전의 맥파와 커브 피팅 후의 맥파 사이의 잔차들의 통계값 중의 적어도 하나를 기초로 채널을 제외하는 생체정보 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는
    제1 파장 및 제2 파장에 따라 차분계수를 결정하고, 결정된 차분계수를 제2 오실로그램에 적용한 후 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하는 생체정보 추정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    피검체와 맥파센서 사이에 작용하는 접촉힘/압력을 측정하는 힘/압력 센서를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램 중의 어느 하나, 또는 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 생성된 제3 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 이용하여 각각 제1 생체정보 및 제2 생체정보를 추정하고, 제1 생체정보 및 제2 생체정보 중의 어느 하나, 또는 제1 생체정보와 제2 생체정보를 조합하여 최종 생체정보를 획득하는 생체정보 추정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 결정된 최적 채널이 복수인 경우, 각 최적 채널별로 생체정보를 추정하고, 추정된 각 최적 채널별 생체정보 중의 하나 또는 둘 이상을 조합하여 최종 생체정보를 획득하는 생체정보 추정 장치.
  13. 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.
  14. 복수의 채널로 형성된 맥파센서를 통해 각 채널별로 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 단계;
    각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호를 기초로 각각 제1 오실로그램과 제2 오실로그램을 생성하는 단계;
    제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 면적으로 변환하는 단계;
    각 채널별 면적을 기초로 최적 채널을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 면적으로 변환하는 단계는
    각 채널별로 제1 오실로그램과 제2 오실로그램 사이의 위상 지연을 리사주 파형을 통해 면적으로 변환하는 생체정보 추정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 최적 채널을 결정하는 단계는
    면적의 크기, 리사주 파형의 기울기, 면적의 모양, 및 면적의 제1 영역과 제2 영역 사이의 비율 중의 적어도 하나를 기초로 상기 최적 채널을 결정하는 생체정보 추정 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    각 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 기초로 소정 기준을 만족하지 않은 채널을 제외하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 채널을 제외하는 단계는
    각 채널별로 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 제3 오실로그램을 생성하고, 제3 오실로그램에서 반치전폭(FWHM, full width at half maximum), 기저점과 최고점 사이의 소정 비율 위치의 전폭 및, 제3 오실로그램의 커브 피팅 전의 맥파와 커브 피팅 후의 맥파 사이의 잔차들의 통계값 중의 적어도 하나를 기초로 채널을 제외하는 생체정보 추정 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램 중의 어느 하나, 또는 제1 오실로그램에서 제2 오실로그램을 차분하여 생성된 제3 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 최적 채널의 제1 오실로그램 및 제2 오실로그램을 이용하여 각각 제1 생체정보 및 제2 생체정보를 추정하고, 제1 생체정보 및 제2 생체정보 중의 어느 하나, 또는 제1 생체정보와 제2 생체정보를 조합하여 최종 생체정보를 획득하는 생체정보 추정 방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 결정된 최적 채널이 복수인 경우, 각 최적 채널별로 생체정보를 추정하고, 추정된 각 최적 채널별 생체정보 중의 하나 또는 둘 이상을 조합하여 최종 생체정보를 획득하는 생체정보 추정 방법.
  22. 복수의 채널로 형성되며, 각 채널이 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 맥파센서; 및
    각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호의 AC 성분 및 DC 성분을 기초로 제1 특징값을 획득하고, 획득된 각 채널의 제1 특징값을 기초로 최적 채널을 결정하며, 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 프로세서는
    각 채널별로 제1 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비와 제2 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비 사이의 비율을 기초로 상기 제1 특징값을 획득하는 생체정보 추정 장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 최적 채널의 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호 중의 적어도 하나를 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 제2 특징값을 획득하며, 상기 제1 특징값 및 제2 특징값 중의 적어도 하나를 기초로 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  25. 복수의 채널로 형성된 맥파센서를 통해 제1 파장에 대한 제1 맥파신호 및 제2 파장에 대한 제2 맥파신호를 측정하는 단계;
    각 채널별로 제1 맥파신호와 제2 맥파신호의 AC 성분 및 DC 성분을 기초로 제1 특징값을 획득하는 단계;
    상기 획득된 각 채널의 제1 특징값을 기초로 최적 채널을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최적 채널을 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 특징값을 획득하는 단계는
    각 채널별로 제1 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비와 제2 맥파신호의 AC 성분과 DC 성분의 비 사이의 비율을 기초로 상기 제1 특징값을 획득하는 생체정보 추정 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 최적 채널의 제1 맥파신호 및 제2 맥파신호 중의 적어도 하나를 기초로 오실로그램을 생성하는 단계;
    상기 생성된 오실로그램을 이용하여 제2 특징값을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 특징값 및 제2 제2 특징값 중의 적어도 하나를 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.









KR1020200127934A 2020-10-05 2020-10-05 생체정보 추정 장치 및 방법 KR20220045341A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200127934A KR20220045341A (ko) 2020-10-05 2020-10-05 생체정보 추정 장치 및 방법
US17/149,204 US20220104714A1 (en) 2020-10-05 2021-01-14 Apparatus and method for estimating bio-information
CN202110307187.XA CN114376545A (zh) 2020-10-05 2021-03-23 用于估计生物信息的设备和方法
EP21185287.6A EP3977924A1 (en) 2020-10-05 2021-07-13 Apparatus and method for estimating bio-information

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200127934A KR20220045341A (ko) 2020-10-05 2020-10-05 생체정보 추정 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220045341A true KR20220045341A (ko) 2022-04-12

Family

ID=76920555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200127934A KR20220045341A (ko) 2020-10-05 2020-10-05 생체정보 추정 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220104714A1 (ko)
EP (1) EP3977924A1 (ko)
KR (1) KR20220045341A (ko)
CN (1) CN114376545A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220017667A (ko) * 2020-08-05 2022-02-14 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999062399A1 (en) * 1998-06-03 1999-12-09 Masimo Corporation Stereo pulse oximeter
EP1177762B1 (en) * 1999-04-21 2012-11-14 Jie Kan A noninvasive blood pressure measuring method and apparatus
AU2004203059A1 (en) * 2004-06-08 2005-12-22 The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services, Centers For Disease Control And Prevention Apparatus and method for assessing peripheral circulation to evaluate a physiological condition
EP1830695B1 (en) * 2004-12-14 2011-11-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Integrated pulse oximetry sensor
US20080091121A1 (en) * 2006-03-31 2008-04-17 Yu Sun System, method and apparatus for detecting a force applied to a finger
US8417305B2 (en) * 2007-05-02 2013-04-09 St. Vincents Hospital (Melbourne) Limited Non-invasive measurement of blood oxygen saturation
US20090324033A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 Nellcor Puritan Bennett Ireland Signal Processing Systems and Methods for Determining Slope Using an Origin Point
US8364220B2 (en) * 2008-09-25 2013-01-29 Covidien Lp Medical sensor and technique for using the same
EP2473094B1 (en) * 2009-09-03 2018-10-10 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement Monitoring device and method for estimating blood constituent concentration for tissues with low perfusion
US8898037B2 (en) * 2010-04-28 2014-11-25 Nellcor Puritan Bennett Ireland Systems and methods for signal monitoring using Lissajous figures
NZ605443A (en) * 2010-07-09 2014-11-28 St Vincents Hospital Melbourne Ltd Non-invasive measurement of blood oxygen saturation
US20120029320A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Nellcor Puritan Bennett Llc Systems and methods for processing multiple physiological signals
WO2017107921A1 (en) * 2015-12-22 2017-06-29 The Chinese University Of Hong Kong Method for measuring cardiovascular and respiratory parameters based on multi-wavelength photoplethysmography
KR20200091625A (ko) * 2019-01-23 2020-07-31 삼성전자주식회사 생체 신호 측정 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20220104714A1 (en) 2022-04-07
EP3977924A1 (en) 2022-04-06
CN114376545A (zh) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102631707B1 (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
KR20200097143A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20200034422A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR102605898B1 (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
EP3772328B1 (en) Apparatus and method for measuring bio-information
KR20210014305A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20220107909A (ko) 혈압 추정 장치 및 방법
KR20200029907A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20190030152A (ko) 생체정보 측정 장치 및 방법
EP3795069A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR102567952B1 (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20220045341A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR102560306B1 (ko) 혈압 추정 장치 및 방법
KR102605900B1 (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
KR20220017667A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
EP3942999A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR20220009672A (ko) 혈압 추정 장치 및 방법
KR20210061595A (ko) 오실로메트리 포락선의 특징점 검출 장치 및 방법과, 생체정보 추정 장치
KR20200142265A (ko) 생체정보 추정 장치 및 방법
US11911134B2 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR20210051268A (ko) 건강 모니터링 장치 및 방법과, 모바일 기기
US20220022762A1 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR20200040563A (ko) 혈압 추정 장치 및 방법
US11877858B2 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
US11969260B2 (en) Apparatus and method for detecting body component