KR20220052048A - 생체정보 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

비침습적 생체정보 추정 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면 생체정보 추정 장치는 피검체가 접촉할 때 피검체의 제1 접촉 이미지를 획득하는 이미지 센서, 프로세서의 제어에 따라 상기 이미지 센서의 위치를 조정하는 액츄에이터 및 피검체의 제1 접촉 이미지를 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정하고, 결정된 피검체의 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 FOV(field of view)가 미리 정의된 피검체의 측정 영역에 일치하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

생체정보 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING BIO-INFORMATION}
비침습적으로 생체정보를 추정하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 인체에 손상을 가하지 않고 비침습적(non-invasive)으로 혈압을 측정하는 방법으로서, 커프 기반의 압력 자체를 측정하여 혈압을 측정하는 방식과 커프 없이 맥파 측정을 통해 혈압을 추정하는 방식이 있다.
커프 기반의 혈압을 측정하는 방식으로는 상완(upper arm)에 커프(cuff)를 감고 커프 내 압력을 증가시켰다가 감소시키면서 청진기를 통해 혈관에서 발생하는 청음을 듣고 혈압을 측정하는 코로트코프 소리 방법(Korotkoff-sound method)과 자동화된 기계를 이용하는 방식으로 상완에 커프를 감고 커프 압력을 증가시킨 후 점차 커프 압력을 감소시키면서 커프 내 압력을 지속적으로 측정한 뒤 압력 신호의 변화가 큰 지점을 기준으로 혈압을 측정하는 오실로메트릭 방법(Oscillometric method)이 있다.
커프리스 혈압 측정 방법은 일반적으로 맥파전달시간(PTT, pulse transit time)을 계산하여 혈압을 추정하는 방식과, 맥파의 모양을 분석하여 혈압을 추정하는 PWA(Pulse Wave Analysis) 방식이 있다.
액츄에이터를 기반으로 센서의 위치 조정을 통해 맥파신호 측정 및 생체정보를 추정하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 장치는 피검체가 접촉할 때 피검체의 제1 접촉 이미지를 획득하는 이미지 센서, 프로세서의 제어에 따라 이미지 센서의 위치를 조정하는 액츄에이터 및, 피검체의 제1 접촉 이미지를 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정하고, 결정된 피검체의 접촉 위치 및 방향을 기초로 상기 이미지 센서의 FOV(field of view)가 미리 정의된 피검체 상의 측정 영역으로 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 제1 접촉 이미지로부터 피검체의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다.
이때, 피검체의 특징점은 손가락의 지문 중심점을 포함할 수 있다.
프로세서는 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 변위를 산출하고, 산출된 변위를 기초로 액츄에이터를 제어할 수 있다.
프로세서는 제1 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면, 피검체를 이미지 센서에 다시 접촉하도록 사용자에게 가이드 할 수 있다.
프로세서는 제1 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면, 이미지 센서를 임의의 위치로 조정하고 조정 후 획득된 제1 접촉 이미지로부터 특징점을 추출하는 과정을 소정 횟수 반복할 수 있다.
프로세서는 제1 접촉 이미지 내에 상기 특징점이 존재하지 않으면, 기준 접촉 이미지와 제1 접촉 이미지를 비교하여 특징점 위치를 추정할 수 있다.
프로세서는 이미지 센서 위치의 조정에 따라 피검체의 측정 영역에서 제2 접촉 이미지가 획득되면, 획득된 제2 접촉 이미지의 픽셀 강도를 기초로 맥파신호를 추출하고, 추출된 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.
프로세서는 추출된 맥파신호 및 접촉압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 피검체가 이미지 센서에 접촉하여 힘을 변화시킬 때 피검체와 이미지 센서 사이에 작용하는 접촉힘 또는 접촉압력을 측정하는 힘/압력 센서를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 미리 정의된 접촉압력 변환식을 이용하여 상기 제2 접촉 이미지의 픽셀 강도를 기초로 접촉압력을 획득할 수 있다.
생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 생체정보 추정 방법은 이미지 센서에 의해, 피검체가 접촉할 때 피검체의 제1 접촉 이미지를 획득하는 단계, 프로세서에 의해, 피검체의 제1 접촉 이미지를 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계, 프로세서에 의해, 상기 결정된 피검체의 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 FOV(field of view)가 미리 정의된 피검체 상의 측정 영역으로 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 단계 및, 액츄에이터에 의해 이미지 센서의 위치를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계는 제1 접촉 이미지로부터 피검체의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다.
액츄에이터를 제어하는 단계는 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 변위를 산출하고, 산출된 변위를 기초로 액츄에이터를 제어할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 제1 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면, 피검체를 이미지 센서에 다시 접촉하도록 사용자에게 가이드 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계는 이미지 센서에 의해 최초 획득된 제1 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면, 이미지 센서를 임의의 위치로 조정하고 조정 후 다시 획득된 제1 접촉 이미지로부터 특징점을 추출하는 과정을 소정 횟수 반복할 수 있다.
접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계는 1 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면, 기준 접촉 이미지와 상기 제1 접촉 이미지를 비교하여 상기 특징점 위치를 추정할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 방법은 이미지 센서 위치의 조정에 따라 피검체의 측정 영역에서 제2 접촉 이미지가 획득되면, 획득된 제2 접촉 이미지의 픽셀 강도를 기초로 맥파신호를 추출하는 단계 및 추출된 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
생체정보를 추정하는 단계는 추출된 맥파신호 및 접촉압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
액츄에이터를 구동하여 센서의 위치를 정밀하게 조정함으로써 정확한 측정 위치에서 생체신호의 측정이 가능하다. 또한, 이와 같이 획득된 생체신호를 기초로 생체정보를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 4a 내지 도 4h는 센서부의 간략한 구조 및 이미지 센서 위치 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 오실로메트리 기반 혈압 추정의 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 생체정보 추정 장치 및 방법의 다양한 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명한다.
이하에서 생체정보 추정 장치의 다양한 실시예들은 휴대용 웨어러블 기기나 스마트 기기 등의 각종 정보 처리 기기에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 각종 정보 처리 기기는 손목에 착용하는 스마트 워치, 스마트 밴드형, 헤드폰형, 헤어밴드 형 등 다양한 형태의 웨어러블 기기나, 스마트폰, 태블릿 PC등와 같은 모바일 기기를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 예시에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 생체정보 추정 장치(100)는 이미지 센서(110), 액츄에이터(120) 및 프로세서(130)를 포함한다.
이미지 센서(110)는 광학 방식으로 피검체의 접촉 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 센서(110)는 CIS(CMOS Image Sensor)와 같은 광학 기반의 이미지 센서 또는 지문 센서 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 이미지 센서(110) 대신에 포토 다이오드(Photo Diode) 또는 포토 트랜지스터(Photo Transister) 등의 어레이로 형성될 수 있으며, 각 픽셀에서 검출되는 광 신호를 전기적인 신호, 예컨대 전하량 또는 전압 신호로 변환하여 각 픽셀의 전기적인 신호를 픽셀 데이터로 출력할 수 있다.
한편, 생체정보 추정 장치(100)는 피검체가 이미지 센서(110)에 접촉할 때 피검체에 광을 조사하는 광원을 포함할 수 있다. 광원은 여기에 도시되어 있지 않지만 하나 이상의 LED(light emitting diode), LD(laser diode), 형광체 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또는, 별도의 광원을 구비하는 대신 외부에서 입력되는 광을 광원으로 사용할 수 있다.
액츄에이터(120)는 프로세서(130)의 제어에 따라 이미지 센서(110)의 위치를 조정할 수 있다. 액츄에이터(120)는 모터식, 인코더식, 피에조 방식 등 그 구동 방식에 있어 특별한 제한이 없다. 액츄에이터(120)가 이미지 센서(110)를 이동하여 측정할 수 있는 최대 측정 가능 영역(field of measurement, 이하 'FOM'이라 함)이 미리 설정될 수 있으며 메모리 상에 저장될 수 있다.
프로세서(130)는 이미지 센서(110)에 의해 획득된 피검체의 접촉 이미지를 기초로 액츄에이터(120)를 구동할 수 있다. 프로세서(130)는 피검체의 접촉 이미지를 분석하여 피검체의 현재 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 피검체의 현재 접촉 위치 및 방향이 결정되면, 결정된 현재 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서(110)가 현재 가리키고 있는 시야(field of view, 이하 'FOV'라 함)를 미리 정의된 피검체 상의 원하는 측정 영역으로 이동하도록 액츄에이터(120)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 피검체의 접촉 이미지로부터 피검체의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 피검체의 현재 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다. 예컨대 피검체의 특징점과 이미지 센서(110)의 현재 FOV의 중심점을 비교하여 현재 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다. 이때, 특징점은 피검체가 손가락인 경우 손가락의 지문 중심점을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 예컨대 미리 정의된 피검체 상의 혈관 위치일 수 있다. 동일한 피검체라고 하더라도 사용자별 특성에 따라 혈관 위치는 다소 상이할 수 있으므로 전처리 과정을 통해 사용자별로 미리 획득될 수 있다.
프로세서(130)는 결정된 피검체의 현재 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서(110)를 이동할 변위를 산출하고, 산출된 변위에 따라 액츄에이터를 구동하여 이미지 센서(110)가 새로운 위치 즉 피검체의 원하는 측정 영역에서 접촉 이미지를 획득하도록 제어할 수 있다.
한편, 프로세서(130)는 피검체의 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면 피검체를 이미지 센서(110)에 다시 접촉하도록 사용자에게 가이드 할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 피검체의 접촉 이미지 상에 특징점이 존재하지 않는 경우 바로 재접촉하도록 가이드 하는 대신 미리 정의된 횟수 동안 이미지 센서(110)를 임의의 위치로 이동하도록 액츄에이터(120)를 구동하고, 이미지 센서(110)에 의해 조정된 위치에서 획득된 접촉 이미지를 기초로 특징점을 추출하는 과정을 반복 수행할 수 있다. 이와 같이 소정 횟수 반복 수행 과정을 거친 후에도 특징점이 추출되지 않은 경우 사용자에게 피검체를 재접촉하도록 가이드 할 수 있다. 이때, 프로세서(130)는 액츄에이터의 FOM의 범위에서 현재 FOV가 위치하는 상대적 위치를 고려하여 이미지 센서(110)를 이동하는 임의의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 피검체의 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면, 그 접촉 이미지와 기준 접촉 이미지를 비교하여 특징점 위치를 추정하고, 추정된 특징점 위치로 이미지 센서(110)의 FOV를 이동할 수 있다. 이때, 기준 접촉 이미지는 캘리브레이션 과정에서 이미지 센서(110)의 FOV를 사용자별로 미리 정의된 피검체 측정 위치에 일치시킨 상태에서 측정한 접촉 이미지일 수 있다. 예컨대, 사용자의 손가락에서 미리 측정한 지문 이미지를 기준 지문 이미지로 설정하고, 현재 측정된 손가락의 지문 이미지와 기준 지문 이미지의 지문 패턴을 비교하여 특징점의 위치를 추정할 수 있다. 이때, 기준 지문 이미지는 저장부에 저장될 수 있다.
프로세서(130)는 액츄에이터를 구동하여 피검체의 원하는 측정영역에서 접촉이미지가 획득되면, 그 접촉 이미지의 픽셀 데이터를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 이때, 생체정보는 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 이하 설명의 편의를 위해 필요한 경우 혈압을 예로 들어 설명한다.
한편, 프로세서(130)는 이미지 센서(110)의 현재 FOV가 피검체의 원하는 측정 영역에 일치한 것으로 판단되면 액츄에이터(120)를 구동하지 않고 현재 획득된 접촉 이미지를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(110)의 현재 FOV의 중심점과 지문 특징점 사이의 거리가 소정 임계치 이하인 경우 현재 FOV가 피검체의 원하는 측정 영역에 일치하는 것으로 판단할 수 있다.
프로세서(130)는 피검체가 이미지 센서(110)에 접촉하여 일정 시간 접촉압력을 변화시키는 동안 이미지 센서(110)의 픽셀 데이터 즉, 각 픽셀에 수광된 광의 강도(intensity)를 기초로 맥파신호를 추출하고, 추출된 맥파신호를 기초로 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 이미지 센서(110) 각 픽셀의 전기적인 신호값을 각 픽셀의 강도로 정의할 수 있다. 각 픽셀의 강도는 피검체가 이미지 센서(110)에 접촉하는 시간이나 면적 등에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 사용자가 손가락을 이미지 센서(110)에 접촉하여 소정 시간 동안 점진적으로 누르는 힘을 증가시키게 되면 접촉시간과 접촉면적이 점차 증가하면서 각 픽셀의 강도가 증가하게 되므로 픽셀의 강도와 맥파신호의 진폭 간에는 일정한 상관 관계를 갖는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 미리 정의된 진폭 변환식을 이용하여 각 시점의 픽셀 강도를 그 시점의 맥파신호 진폭 값으로 변환할 수 있다. 진폭 변환식은 픽셀 강도의 평균, 중간값, 최저값 및 최고값 중의 어느 하나를 진폭값으로 출력하는 함수식일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 다양한 선형 또는 비선형 함수식으로 정의될 수 있다.
프로세서(130)는 일 예로 맥파신호의 파형 분석 등을 통해 혈압과 연관된 특징을 추출하고, 미리 정의된 혈압 추정 모델을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 특징은 맥파신호의 진폭 최대점의 시간 및/또는 진폭, 맥파신호를 구성하는 전진파, 반사파와 관련된 펄스 파형의 시간 및/또는 진폭, 맥파신호 파형의 면적 정보 등을 포함할 수 있다.
다른 예로 후술하는 바와 같이 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 프로세서(130)는 미리 정의된 접촉압력 변환식을 이용하여 각 픽셀 강도를 접촉압력으로 변환할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 접촉압력이 증가함에 따라 접촉면적이 증가하게 되고 이에 따라 각 픽셀의 강도가 증가하게 되므로 접촉압력과 각 픽셀 강도 간에는 일정한 상관 관계가 있음을 알 수 있다. 이와 같이 접촉압력과 각 픽셀 강도 간의 상관관계를 정의한 접촉압력 변환식이 미리 정의될 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 생체정보 추정 장치(200)는 생체정보 추정 장치(100)는 이미지 센서(110), 액츄에이터(120), 프로세서(130) 및 힘/압력 센서(210)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(110), 액츄에이터(120) 및 프로세서(130)는 앞에서 설명한 바 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
힘/압력 센서(210)는 이미지 센서(110) 하단에 배치되어 피검체가 이미지 센서(110)에 가하는 접촉힘 또는 접촉압력을 측정할 수 있다. 힘/압력 센서(210)는 스트레인 게이지와 같은 단일의 힘센서, 힘센서 어레이, 힘센서와 면적센서의 조합, 또는 압력센서 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 힘센서(210)는 전압저항식 힘 센서, 초음파식 힘 센서, 로드셀 센서, 정전용량식 힘 센서, 초전기식 힘 센서, 스트레인 게이지식 힘 센서, 전기화학식 힘 센서, 광학식 힘 센서, 또는 자기식 힘 센서가 될 수 있다.
프로세서(120)는 힘/압력 센서(210)를 통해 피검체와 이미지 센서(110) 사이의 접촉힘 또는 접촉압력이 획득되면, 접촉힘 또는 접촉압력과 이미지 센서(110)의 픽셀 강도를 기초로 추출된 맥파신호를 기초로 오실로메트리 기반으로 혈압을 추정할 수 있다. 이때, 접촉힘이 측정되는 경우 이미지 센서(110)의 면적을 기초로 접촉압력으로 변환할 수 있다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면 일 실시예의 생체정보 추정 장치(300)는 생체정보 추정 장치(100)는 이미지 센서(110), 액츄에이터(120), 프로세서(130), 출력부(310), 저장부(320) 및 통신부(330)를 포함할 수 있다. 본 실시예의 생체정보 추정 장치(300)는 도시되지는 않았지만 힘/압력 센서(210)를 더 포함할 수도 있다. 이미지 센서(110), 액츄에이터(120) 및 프로세서(130)는 앞에서 설명한 바 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
출력부(310)는 프로세서(130)에 의해 혈압을 추정하는 과정에서 생성된 데이터를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 출력부(310)는 디스플레이에 피검체의 접촉 이미지나 혈압 추정 결과를 표시할 수 있다. 이때, 이 혈압 추정값이 정상 범위를 벗어나면 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 색깔이나 선의 굵기 등을 조절하거나 정상 범위를 함께 표시함으로써 사용자에게 경고 정보를 제공할 수 있다. 또한, 출력부(310)는 시각적 표시와 함께 또는 단독으로 스피커 등의 음성 출력 모듈, 햅틱 모듈 등을 이용하여 음성, 진동, 촉감 등의 비시각적인 방식으로 사용자에게 혈압 추정값과 관련된 정보를 제공할 수 있다.
저장부(320)는 혈압 추정과 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어 이미지 센서(110)를 통해 획득된 접촉 이미지, 픽셀 데이터, 프로세서(120)에 의해 혈압 추정 과정에서 생성된 각종 데이터 예컨대, 추출된 특징점, 혈압 추정값 등을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(320)는 혈압 추정과 관련된 혈압 추정 모델, 접촉압력 변환식, 진폭 변환식 등의 기준 정보를 저장할 수 있다.
저장부(320)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등의 저장매체를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
통신부(330)는 외부 기기와 통신하여 혈압 추정과 관련된 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 외부 기기는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등의 정보 처리 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 혈압 추정 결과를 사용자의 스마트폰 등의 외부 기기에 전송하여 사용자가 상대적으로 성능이 우수한 기기를 통해 성분 분석 결과를 관리 및 모니터링 하도록 할 수 있다. 또한, 외부 기기로부터 혈압 추정 모델, 기준 혈압 등의 정보를 수신하여 저장부(320)에 저장할 수 있다.
통신부(330)는 블루투스(Bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 포함하는 다양한 유무선 통신 기술을 이용하여 외부 기기와 통신할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4a 내지 도 4h는 센서부의 간략한 구조 및 이미지 센서 위치를 조정하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 4a 내지 도 4h를 참조하여 센서부의 간략한 구조 및 이미지 센서 위치 조정의 실시예들을 설명한다.
도 4a는 생체정보 추정 장치(100)가 탑재된 기기들의 일 예로서 스마트 기기(40)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 같이 생체정보 추정 장치(100)의 이미지 센서(111)는 스마트 기기(40) 후면의 센서부(41)에 장착될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 전면의 지문 인증을 수행하기 위한 지문 센서 또는 전면 이미지 센서가 이미지 센서(110)의 기능을 수행할 수도 있다.
센서부(41)에는 이미지 센서(110)의 각 픽셀 상부에 특정 파장 영역의 광을 투과시키거나 차단하기 위한 컬러 필터를 포함하는 필터 어레이가 배열될 수 있다. 또한, 센서부(41)에는 피검체로부터 산란, 반사 또는 투과된 광을 집광하여 이미지 센서(110)로 향하도록 하는 렌즈가 배치될 수 있다. 또한, 이미지 센서(110)의 각 픽셀 상부에는 각각의 집광력을 높이기 위한 마이크로 렌즈가 배열될 수 있다. 이때, 스마트 기기(40)의 주변 환경에서 방출되는 빛을 외부 광원으로 사용할 수 있다. 또는, 별도의 내부 광원이 스마트 기기(40)의 후면의 센서부(41)의 주위 또는 내부에 장착될 수 있다.
도 4b는 센서부(41) 내에 이미지 센서(110)가 배치되며 그 주위에 이미지 센서(110)의 위치를 조정하기 위한 액츄에이터(120)가 배치되는 간략한 구조를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 이미지 센서(110)의 FOV는 액츄에이터(120)의 구동에 따라 FOM 내에서 이동 가능하도록 형성될 수 있다.
도 4c 내지 도 4e는 센서부(41) 구성 요소들 사이의 배치관계를 설명하기 위한 구조들을 간략하게 도시한 것이다. 다만, 여기 도시된 예들에 제한되지 않으며 폼팩터(form factor)의 사이즈, 형태 등에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 도 4c를 참조하면 피검체로부터의 광을 집광하는 렌즈(113)가 상부에 배치되며, 그 하단에 이미지 센서(110)와 하나 이상의 광원(112)이 배치된 광학부(111)가 위치할 수 있다. 이때, 액츄에이터(120)는 광학부(111)의 주위에 배치되어 그 광학부(111)의 위치를 조정함으로써 이미지 센서(110)의 위치를 조정할 수 있다. 또한 그 광학부(111)의 하단에 힘센서(210)가 배치될 수 있다. 힘센서(210)는 예컨대 로드셀(211)을 포함할 수 있다. 도 4d를 참조하면 피검체로부터의 광을 집광하는 렌즈(113)가 상부에 배치되며, 그 하단에 광학부(111)가 배치될 수 있다. 이때, 액츄에이터(120)는 그 광학부(111)의 하단에 배치되어 광학부(110)의 위치를 조절할 수 있다. 힘센서(210)는 액츄에이터(120)의 하단에 배치될 수 있다. 도 4e를 참조하면 렌즈(113), 광학부(111) 및 힘센서(210)가 수직으로 배치될 수 있다. 이때, 액츄에이터(120)는 광학부(111) 및 힘센서(210)의 측면에 배치되어 광학부(111)와 힘센서(210)의 위치를 동시에 이동시킬 수 있다.
도 4f 내지 도 4h를 참조하여 이미지 센서 위치를 조정하는 예를 설명한다.
도 4f를 참조하면, (1)은 손가락이 이미지 센서(110)의 FOM 내에 정확하게 접촉하였으나 이미지 센서(110)의 FOV가 FOM의 좌측 하단 방향으로 치우쳐 있어 손가락의 좌측 하단에서 지문 이미지를 획득한 것을 예시한 것이다. 프로세서(130)는 현재 FOV 내의 지문 이미지에서 특징점 예컨대 지문 중심점(42)을 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(130)는 FOV의 중심점(43)과 추출된 지문 중심점(42)을 비교하여 이미지 센서(110)가 피검체에 현재 접촉한 위치를 손가락의 좌측 하단 방향으로 결정할 수 있다. 프로세서(130)는 이와 같이 접촉 위치와 방향이 결정되면 이미지 센서(110)의 FOV를 이동할 변위(44)를 계산하고, 계산된 변위(44)를 이용하여 액츄에이터(120)를 제어할 수 있다. 이때, 변위는 이동할 방향과 이동할 거리 정보를 포함하는 것으로, 이미지 센서(110)의 FOV의 중심이 지문 중심점에 일치하도록 변위를 산출할 수 있다.
도 4f의 (2)는 이와 같이 프로세서(130)에 의해 액츄에이터(120)를 구동함으로써 이미지 센서(110)의 FOV가 이동하여 피검체의 원하는 측정 영역(MA)에 일치한 것을 예시한 것이다. 또한, 도 4c의 (3)은 손가락이 이미지 센서(110)의 FOM 내에 정확하게 접촉하였으나 이미지 센서(110)의 FOV가 FOM의 우측 상단 방향으로 치우쳐 있어 손가락의 우측 상단에서 지문 이미지를 획득한 것을 예시한 것이다. 마찬가지로, 프로세서(130)는 추출된 지문 중심점(42)과 FOV의 중심점(43)을 비교하여 변위(44)를 산출하고, 산출된 변위(44)에 따라 액츄에이터(120)를 구동함으로써 (2)와 같이 FOV를 원하는 측정 영역(MA)에 일치시킬 수 있다.
도 4g는 손가락의 접촉 위치가 양호하지 않은 경우로서 손가락의 접촉 위치가 이미지 센서(110)의 FOM 상의 측면에 치우쳐 있어 도시된 바와 같이 지문 중심점이 이미지 센서(110)의 FOV 내에 존재하지 않은 경우를 예시한 것이다. 프로세서(130)는 현재 FOV 내의 지문 이미지에서 지문 중심점(42)을 추출할 수 있다. 프로세서(130)는 현재 FOV 내에 지문 중심점(42)이 존재하므로 추출된 지문 중심점(42)과 FOV의 중심점(43)을 비교하여 현재 측정 위치가 손가락의 우측 방향이라고 결정할 수 있다. 프로세서(130)는 이와 같이 접촉 위치와 방향이 결정되면 변위(44)를 계산하고, 계산된 변위(44)를 이용하여 액츄에이터(120)를 제어함으로써 (2)와 같이 FOV가 손가락의 원하는 측정 영역(MA)에 일치하도록 할 수 있다.
개시된 실시예들에 따르면 손가락의 접촉 위치가 이미지 센서(110)의 FOM 내에 정확하게 접촉하였는지 여부와 관계없이 액츄에이터(120)를 통해 이미지 센서(110)의 FOV를 이동하여 피검체의 원하는 측정 영역에서 신호를 측정함으로써 생체정보 추정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 4h는 손가락의 접촉 위치가 양호하지 않아 이미지 센서(110)의 FOM 상의 측면에 치우쳐 지문 중심점이 이미지 센서(110)의 FOV 내에 존재하지 않은 경우를 예시한 것이다. 프로세서(130)는 지문 중심점(42)이 FOV 내에 존재하지 않으면 사용자에게 손가락을 재접촉하도록 가이드 할 수 있다. 또는 프로세서(130)는 FOV를 임의의 위치로 이동하여 지문 중심점(42)을 추출하는 과정을 미리 정의된 횟수 반복할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 FOV 내의 접촉 이미지에서 지문 패턴을 분석하여 이동시킬 임의의 위치를 결정할 수 있다. 일 예로, 도시된 바와 같이 FOV 내에서 지문 패턴이 FOV 중심(43)으로부터 왼쪽에만 위치하므로 지문 중심점이 더 왼쪽에 있는 것으로 가정하고 왼쪽 방향으로 소정 변위만큼 이동할 수 있다. 또는, FOV 내의 들어오는 부분 지문 이미지(45)를 기준 지문 이미지와 비교하여, 기준 이미지 상에서 부분 지문 이미지(45)에 상응하는 부분을 추정하고, 추정 결과에 따라 지문 중심점(42)의 위치를 추정하여 이동 방향을 결정할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 오실로메트리 기반 혈압의 추정의 예를 설명하기 위한 도면으로, 도 5a는 피검체가 센서부(110)에 접촉하여 압력을 점차 증가시키는 동안의 맥파신호의 진폭의 변화를 나타낸 것이다. 도 5b는 접촉압력의 변화와 맥파신호 진폭 간의 관계를 나타낸 오실로그램(OW)을 도시한 것이다.
프로세서(130)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.
프로세서(130)는 이와 같이 생성된 오실로그램(OW)을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 예를 들어, 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(130)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 6은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 6은 도 1 내지 도 3의 생체정보 추정 장치(100,200,300)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 일 실시예이다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 설명한다.
먼저, 피검체가 이미지 센서에 접촉하면 이미지 센서는 피검체의 접촉 이미지를 획득할 수 있다(610).
그 다음, 프로세서는 단계(610)에서 획득된 피검체의 접촉 이미지를 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다(620). 예를 들어, 프로세서는 접촉 이미지에서 피검체의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 피검체의 현재 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다. 예컨대 피검체의 특징점과 이미지 센서의 현재 FOV의 중심점을 비교하여 현재 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다.
그 다음, 결정된 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 위치를 조정할 필요가 있는지 판단할 수 있다(630). 예를 들어, 이미지 센서의 현재 FOV의 중심점과 지문 특징점 사이의 거리가 소정 임계치 이하인 경우 현재 FOV가 피검체의 원하는 측정 영역에 일치하는 것으로 판단하고, 그렇지 않으면 이미지 센서의 위치를 조정해야 하는 것으로 결정할 수 있다.
그 다음, 단계(630)에서 판단한 결과 이미지 센서의 위치 조정이 필요한 경우 액츄에이터를 구동하여 이미지 센서의 위치를 조정하고(640), 조정된 위치에서 피검체의 접촉 이미지를 획득하는 단계(610)로 이동한다. 이때, 피검체의 특징점을 기초로 이미지 센서의 이동 변위를 산출하고, 산출된 변위를 기초로 액츄에이터를 구동할 수 있다.
만약, 단계(630)에서 이미지 센서의 위치 조정이 필요하지 않으면 단계(610)에서 획득된 접촉 이미지를 기초로 맥파신호를 추출할 수 있다(650). 예를 들어, 소정 시간 동안 이미지 센서의 각 픽셀에 수광된 광의 세기를 기초로 맥파신호의 진폭값을 획득할 수 있다.
그 다음, 추출된 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다(660). 예를 들어, 맥파신호 및 접촉압력을 기초로 오실로메트리 기반으로 혈압을 추정할 수 있다. 이때 접촉압력은 힘/압력 센서에 의해 측정되거나, 이미지 센서의 각 픽셀에 수광된 광의 세기를 기초로 접촉압력으로 변환할 수 있다. 이와 같이 추정된 생체정보 추정값은 사용자에게 출력될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 7은 도 1 내지 도 3의 생체정보 추정 장치(100,200,300)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 다른 실시예이다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 설명한다.
먼저, 피검체가 이미지 센서에 접촉하면 이미지 센서는 피검체의 접촉 이미지를 획득할 수 있다(711).
그 다음, 프로세서는 획득된 접촉 이미지를 기초로 피검체의 특징점을 추출할 수 있다(712). 이때, 특징점은 피검체의 원하는 측정 영역 내의 기준점으로서 예컨대 지문 중심점 또는 측정 영역 내의 소정 혈관 위치 등을 포함할 수 있다.
그 다음, 단계(712)에서 특징점이 추출되지 않으면 즉, 이미지 센서의 FOV 내에 특징점이 존재하지 않으면(713), 사용자에게 재접촉을 가이드할 수 있다(714). 만약, 단계(712)에서 특징점이 추출되면 추출된 특징점을 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다(715). 이때, 추출된 특징점과 이미지 센서의 FOV의 중심점을 기초로 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다.
그 다음, 결정된 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 위치를 조정할 필요가 있는지 판단하고(716), 이미지 센서의 위치 조정이 필요한 경우 액츄에이터를 구동하여 이미지 센서의 위치를 조정할 수 있다(717). 이때, 피검체의 특징점을 기초로 이미지 센서의 이동 변위를 산출하고, 산출된 변위를 기초로 액츄에이터를 구동할 수 있다.
만약, 단계(716)에서 이미지 센서의 위치 조정이 필요하지 않으면 접촉 이미지를 기초로 맥파신호를 추출하고(718), 추출된 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다(719).
도 8은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 방법의 흐름도이다.
도 8은 도 1 내지 도 3의 생체정보 추정 장치(100,200,300)에 의해 수행되는 생체정보 추정 방법의 또 다른 실시예이다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 설명한다.
먼저, 피검체가 이미지 센서에 접촉하면 이미지 센서는 피검체의 접촉 이미지를 획득하고(811), 프로세서는 획득된 접촉 이미지를 기초로 피검체의 특징점을 추출할 수 있다(812). 이때, 특징점은 피검체의 원하는 측정 영역 내의 기준점으로서 예컨대 지문 중심점 또는 측정 영역 내의 소정 혈관 위치 등을 포함할 수 있다.
그 다음, 단계(812)에서 특징점이 추출되지 않으면(813), 특징점 추출을 위해 이미지 센서의 위치를 조정한 횟수가 임계치 미만인지 판단하고(814), 임계치 미만이면 액츄에이터를 구동하여 이미지 센서 위치를 임의로 조정할 수 있다(815). 만약, 이미지 센서의 위치를 조정한 횟수가 임계치 이상이면 사용자에게 재접촉을 가이드할 수 있다(816).
만약, 단계(812)에서 특징점이 추출되면(814), 추출된 특징점을 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다(817). 이때, 추출된 특징점과 이미지 센서의 FOV의 중심점을 기초로 접촉 위치 및 방향을 결정할 수 있다.
그 다음, 결정된 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 위치를 조정할 필요가 있는지 다시 판단하고(818), 이미지 센서의 위치 조정이 필요한 경우 액츄에이터를 구동하여 이미지 센서의 위치를 조정할 수 있다(819).
만약, 단계(818)에서 이미지 센서의 위치 조정이 필요하지 않으면 접촉 이미지를 기초로 맥파신호를 추출하고(820), 추출된 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다(821).
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: 생체정보 추정 장치
110: 이미지 센서 120: 액츄에이터
130: 프로세서 210: 힘/압력 센서
310: 출력부 320: 저장부
330: 통신부

Claims (20)

  1. 피검체가 접촉할 때 피검체의 제1 접촉 이미지를 획득하는 이미지 센서;
    프로세서의 제어에 따라 상기 이미지 센서의 위치를 조정하는 액츄에이터; 및
    상기 피검체의 제1 접촉 이미지를 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정하고, 결정된 피검체의 접촉 위치 및 방향을 기초로 상기 이미지 센서의 FOV(field of view)가 미리 정의된 피검체 상의 측정 영역으로 이동하도록 상기 액츄에이터를 제어하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 접촉 이미지로부터 피검체의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 상기 접촉 위치 및 방향을 결정하는 생체정보 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 피검체의 특징점은 손가락의 지문 중심점을 포함하는 생체정보 추정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 변위를 산출하고, 산출된 변위를 기초로 상기 액츄에이터를 제어하는 생체정보 추정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 접촉 이미지 내에 상기 특징점이 존재하지 않으면, 피검체를 이미지 센서에 다시 접촉하도록 사용자에게 가이드 하는 생체정보 추정 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 접촉 이미지 내에 상기 특징점이 존재하지 않으면, 이미지 센서를 임의의 위치로 조정하고 조정 후 획득된 제1 접촉 이미지로부터 특징점을 추출하는 과정을 소정 횟수 반복하는 생체정보 추정 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 제1 접촉 이미지 내에 상기 특징점이 존재하지 않으면, 기준 접촉 이미지와 상기 제1 접촉 이미지를 비교하여 상기 특징점 위치를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    이미지 센서 위치의 조정에 따라 상기 피검체의 측정 영역에서 제2 접촉 이미지가 획득되면, 획득된 제2 접촉 이미지의 픽셀 강도를 기초로 맥파신호를 추출하고, 추출된 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 추출된 맥파신호 및 접촉압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    피검체가 이미지 센서에 접촉하여 힘을 변화시킬 때 피검체와 이미지 센서 사이에 작용하는 접촉힘 또는 접촉압력을 측정하는 힘/압력 센서를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 프로세서는
    미리 정의된 접촉압력 변환식을 이용하여 상기 제2 접촉 이미지의 픽셀 강도를 기초로 상기 접촉압력을 획득하는 생체정보 추정 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 생체정보는
    혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 중의 하나 이상을 포함하는 생체정보 추정 장치.
  13. 이미지 센서에 의해, 피검체가 접촉할 때 피검체의 제1 접촉 이미지를 획득하는 단계;
    프로세서에 의해, 상기 피검체의 제1 접촉 이미지를 기초로 피검체의 접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 상기 결정된 피검체의 접촉 위치 및 방향을 기초로 상기 이미지 센서의 FOV(field of view)가 미리 정의된 피검체 상의 측정 영역으로 이동하도록 액츄에이터를 제어하는 단계; 및
    상기 액츄에이터에 의해, 이미지 센서의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 생체정보 추정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계는
    상기 제1 접촉 이미지로부터 피검체의 특징점을 추출하고, 추출된 특징점을 기초로 상기 접촉 위치 및 방향을 결정하는 생체정보 추정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 액츄에이터를 제어하는 단계는
    상기 접촉 위치 및 방향을 기초로 이미지 센서의 변위를 산출하고, 산출된 변위를 기초로 상기 액츄에이터를 제어하는 생체정보 추정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 접촉 이미지 내에 상기 특징점이 존재하지 않으면, 피검체를 이미지 센서에 다시 접촉하도록 사용자에게 가이드 하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계는
    이미지 센서에 의해 최초 획득된 제1 접촉 이미지 내에 특징점이 존재하지 않으면, 이미지 센서를 임의의 위치로 조정하고 조정 후 다시 획득된 제1 접촉 이미지로부터 특징점을 추출하는 과정을 소정 횟수 반복하는 생체정보 추정 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 접촉 위치 및 방향을 결정하는 단계는
    상기 제1 접촉 이미지 내에 상기 특징점이 존재하지 않으면, 기준 접촉 이미지와 상기 제1 접촉 이미지를 비교하여 상기 특징점 위치를 추정하는 생체정보 추정 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    이미지 센서 위치의 조정에 따라 상기 피검체의 측정 영역에서 제2 접촉 이미지가 획득되면, 획득된 제2 접촉 이미지의 픽셀 강도를 기초로 맥파신호를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 맥파신호를 기초로 생체정보를 추정하는 단계를 더 포함하는 생체정보 추정 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 생체정보를 추정하는 단계는
    상기 추출된 맥파신호 및 접촉압력을 기초로 오실로그램을 생성하고, 생성된 오실로그램을 이용하여 생체정보를 추정하는 생체정보 추정 방법.


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WO2006042144A2 (en) * 2004-10-07 2006-04-20 Ultra-Scan Corporation Ultrasonic fingerprint scanning utilizing a plane wave
KR100660349B1 (ko) 2005-01-07 2006-12-21 메디게이트(주) 광혈류 측정신호를 이용한 이동형 혈압 감시장치
US9931076B2 (en) 2014-06-18 2018-04-03 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Method and device for tonometric blood pressure measurement
CN107106054B (zh) 2014-09-08 2021-11-02 苹果公司 使用多功能腕戴式设备进行血压监测
JP2016055092A (ja) 2014-09-12 2016-04-21 セイコーエプソン株式会社 血圧計測装置および血圧計測方法
EP3242591A1 (en) 2015-01-08 2017-11-15 CNSystems Medizintechnik AG Wearable hemodynamic sensor
JP2017171078A (ja) 2016-03-23 2017-09-28 株式会社東海理化電機製作所 生体情報測定装置
CN105997026B (zh) 2016-06-13 2018-11-20 北京阿纽山医药科技有限公司 一种智能健康便携式检测设备
US9867513B1 (en) * 2016-09-06 2018-01-16 David R. Hall Medical toilet with user authentication
US20200383590A1 (en) 2016-11-17 2020-12-10 Medici Technologies Llc Methods and Apparatuses for Central Venous Pressure Measurement Status
WO2018094243A1 (en) 2016-11-17 2018-05-24 Medici Technologies, LLC Self-sealing pressurized limb enclosure
KR102655738B1 (ko) 2016-12-27 2024-04-05 삼성전자주식회사 접촉형 혈압 측정 장치
KR20190073123A (ko) 2017-12-18 2019-06-26 정해진 휴대성이 용이한 혈압 및 당뇨측정기
JP6970605B2 (ja) 2017-12-19 2021-11-24 オムロンヘルスケア株式会社 血圧推定装置
KR102517692B1 (ko) 2018-02-05 2023-04-03 삼성전자주식회사 혈압 측정 장치 및 방법
US20200015689A1 (en) 2018-07-13 2020-01-16 Verily Life Sciences Llc Wearable blood pressure meter with actuated cuff

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