KR20230059708A - 생체정보 추정 장치 및 생체신호 피크의 오검출 판단방법 - Google Patents

생체정보 추정 장치 및 생체신호 피크의 오검출 판단방법 Download PDF

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Abstract

생체정보 추정 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면 초음파 신호를 이용한 생체정보 추정 장치는 피검체로부터 초음파 신호를 획득하는 초음파 센서, 및 획득된 초음파 신호에서 피크를 검출하고, 검출된 피크 중에서 피크의 진폭 및 피크의 좌우의 파형 모양 중 적어도 하나 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

생체정보 추정 장치 및 생체신호 피크의 오검출 판단방법{APPARATUS FOR ESTIMATING BIO-INFORMATION AND METHOD FOR DETERMINING ERRONEOUS DETECTION OF BIO-SIGNAL PEAKS}
비침습적 생체정보 추정 기술과 관련된다.
최근 고령화된 인구구조, 급증하는 의료비, 전문 의료서비스인력의 부족 등으로 인해 IT 기술과 의료기술이 접목된 IT-의료 융합기술에 대한 활발한 연구가 수행되고 있다. 특히, 인체의 건강상태에 대한 모니터링 행위는 병원에서만 국한되지 않고 가정과 사무실 등의 일상생활 속에서 움직이는 사용자의 건강상태를 언제 어디서나 모니터링해 주는 모바일 헬스케어 분야로 확대되고 있다. 개인의 건강상태를 나타내주는 신호에는 초음파 신호, ECG(심전도, Electrocardiography), PPG(광전용적맥파, Photoplethysmogram), EMG(근전도, Electromyography) 신호 등을 포함하는 생체신호 등이 있으며, 일상생활에서 이를 측정하기 위하여 다양한 센서가 개발되고 있다.
생체신호의 피크 오검출을 판단하여 생체정보를 추정하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 초음파 신호의 피크 검출 방법은 초음파 센서로부터 초음파 신호를 입력 받는 단계, 초음파 신호에서 피크를 검출하는 단계, 및 검출된 피크 중에서 피크의 진폭 및 피크의 좌우의 파형 모양 중 적어도 하나 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
초음파 신호를 입력 받는 단계는 초음파 센서로부터 혈류 속도를 나타내는 초음파 신호를 입력 받을 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 기준점과 직전 피크 사이의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
이때, 기준점은 현재 피크와 직전 피크 사이의 진폭의 최소점일 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 피크를 기준으로 좌우 영역의 면적을 산출하는 단계, 및 산출된 우측 영역의 면적이 산출된 좌측 영역의 면적보다 미리 정해진 임계값 이하이면 피크를 오검출로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 피크를 기준으로 좌측 영역의 제1 평균 기울기와 우측 영역의 제2 평균 기울기를 산출하는 단계, 및 제2 평균 기울기가 제1 평균 기울기보다 미리 정해진 임계값 이상이면 피크를 오검출로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 초음파 신호 측정 시작 초기의 미리 정해진 구간이나 최초로 검출된 피크에 대해서 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 검출된 피크 중에서 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 더 포함하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 시간 간격이 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는 시간 간격이 이전 피크들의 시간 간격보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
일 양상에 따른 초음파 신호를 이용하여 생체정보를 추정하는 장치에 있어서, 피검체로부터 초음파 신호를 획득하는 초음파 센서, 및 획득된 초음파 신호에서 피크를 검출하고, 검출된 피크 중에서 피크의 진폭 및 피크의 좌우의 파형 모양 중 적어도 하나 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
이때, 초음파 신호는 혈류 속도를 나타내는 신호이고, 생체정보 추정 장치는 혈류 속도, 피크의 진폭, 좌우의 파형 모양, 피크의 오검출 판단 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
프로세서는 현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
프로세서는 기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 기준점과 직전 피크 사이의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
이때, 기준점은 현재 피크와 직전 피크 사이의 진폭의 최소점일 수 있다.
프로세서는 피크를 기준으로 좌우 영역의 면적을 산출하고, 산출된 우측 영역의 면적이 산출된 좌측 영역의 면적보다 미리 정해진 임계값 이하이면 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
프로세서는 피크를 기준으로 좌측 영역의 제1 평균 기울기와 우측 영역의 제2 평균 기울기를 산출하고, 제2 평균 기울기가 제1 평균 기울기보다 미리 정해진 임계값 이상이면 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
이때, 프로세서는 초음파 신호 측정 시작 초기의 미리 정해진 구간이나 최초로 검출된 피크에 대해서 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
주기성을 가지는 생체신호의 피크 오검출을 판단하고, 판단 결과를 기초로 생체정보를 추정하여 추정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 생체신호에서 피크 측정시 오검출이 나타나는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른 현재 피크와 직전 피크의 진폭을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 일 실시예에 따른 피크 좌우의 파형 모양을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 피크의 발생 위치를 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 생체신호 피크의 오검출을 판단하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 9는 생체정보 추정 장치를 포함한 전자 장치의 블록도이다.
도 10은 스마트 워치 타입의 웨어러블 전자 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 모바일 타입의 전자 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 이어 타입의 웨어러블 전자 장치의 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 생체정보 추정 장치를 포함하는 초음파 진단장치를 도시한 도면이다.
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 생체정보 추정을 위한 피크의 오검출 판단 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다. 실시예들에 따른 생체정보 추정 장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등의 단말 등에 탑재되거나 독립적인 하드웨어 기기로 제작될 수 있다. 이때, 독립적인 하드웨어 기기는 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 반지형, 안경형, 또는 헤어밴드형 등 피검체에 착용 가능한 웨어러블 기기일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 생체정보 추정 장치(100)는 초음파 센서(110) 및 프로세서(120)를 포함한다. 초음파 센서(110) 및 프로세서(120)는 하나의 하드웨어 장치에 일체로 형성되거나 둘 이상의 하드웨어 장치에 분리 형성될 수 있다.
초음파 센서(110)는 프로세서(120)의 제어에 따라 피검체에 초음파를 송신하고, 피검체로부터 반사되는 반사파를 수신하여 피검체의 초음파 신호를 획득할 수 있다. 이때, 초음파 센서로부터 획득되는 초음파 신호는 인체로부터 반사되는 생체신호일 수 있으며, 생체신호는 피검체의 혈류 속도를 나타낼 수 있다. 초음파 센서(110)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환시키거나 초음파 신호를 전기적 신호로 변환시키는 초음파 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 초음파 트랜스듀서는 초음파 소자들이 선형 1차원 또는 2차원 어레이로 배열되어 초음파 영상을 획득할 수 있다. 초음파 소자들은 압전 소자(piezoelectric element)들로 이루어질 수 있다.
프로세서(120)는 초음파 센서(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 생체정보 추정 요청에 따라 초음파 센서(110)를 제어하고, 초음파 센서(110)는 피검체로부터 생체신호를 획득할 수 있다. 생체정보 추정 요청은 사용자로부터 입력되거나 미리 설정된 주기를 만족하는 경우 발생할 수 있다.
프로세서(120)는 초음파 센서(110)로부터 생체신호가 획득되면 노이즈를 제거하기 위한 필터링, 생체신호의 증폭 또는 디지털 신호로의 변환, 스무딩 등의 전처리를 할 수 있다.
프로세서(120)는 초음파 센서(110)로부터 생체신호가 획득되면 생체신호에서 피크를 검출하고 검출된 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 생체신호에서 피크를 검출하고, 검출된 피크 중의 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격, 현재 피크와 직전 피크의 진폭, 피크 좌우의 파형 모양, 및 피크의 발생 위치 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
도 2는 생체신호에서 피크 측정시 오검출이 나타나는 것을 설명하기 위한 도면이다. 이때, 생체신호는 혈류 속도를 나타낼 수 있다.
일반적으로 개인 간 또는 개인 내 상이한 생체신호 파형의 형태로 인해 검출하고자 하는 피크의 오검출이 발생할 수 있다. 예컨대 도 2를 참조하면, 세로축 방향의 직선들은 정해진 알고리즘에 따라 각 심박 주기에서 피크의 위치를 검출한 결과이다. 이때, 피크는 초음파 신호로부터 검출된 포락선의 일정 구간(예: 심박 주기) 내에서의 최대 진폭값을 의미한다. 다른 심박 주기와는 달리 두 번째 심박 주기에서는 심장의 이완 주기에 나타나는 로컬 피크(21)가 검출되었으며 이는 오검출로 간주될 수 있다. 생체신호의 피크를 특징값으로 이용하는 경우 추정의 정확성을 향상시키기 위해서는 이러한 로컬 피크(21)를 오검출로 판단하여 제거 또는 보정하여야 한다. 이때, 도 2의 X축은 시간, Y 축은 신호의 세기인 혈류 속도(m/s)를 나타낼 수 있으며, Y축의 값은 정해진 기준에 따라 변경될 수 있다.
프로세서(120)는 생체신호에서 피크를 검출하고 검출된 피크 중의 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
도 3a는 일 실시예에 따른 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
예컨대, 프로세서(120)는 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 산출하고, 산출된 시간 간격이 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 점선 박스 내에는 검출된 피크 중에서 현재 피크(31)와 직전 피크(32)가 존재한다. 예컨대, 장치의 측정 가능한 bpm(beat per minute)이 30 ~ 200 bpm 범위라면 허용 가능한 최소 심박 주기(beat duration)의 임계값을 0.3초(1*60(sec)/200(bpm))로 결정할 수 있다. 프로세서(120)는 현재 피크(31)와 직전 피크(32) 사이의 시간 간격을 산출하고 산출된 시간 간격이 임계값인 0.3초 이하인 경우 현재 피크(31)를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 여기서 임계값은 장치나 알고리즘에 따라 다른 수치로 결정될 수 있으며 이에 제한되지 않는다.
도 3b는 다른 실시예에 따른 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
예컨대, 프로세서(120)는 현재 피크와 직전 검출된 피크 사이의 시간 간격을 산출하고, 산출된 시간 간격이 이전 피크들의 시간 간격보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 현재 피크(33)와 직전 피크(34) 사이의 시간 간격인 IBI(inter beat interval)(35)와 그 이전 피크 사이의 시간 간격인 IBI(36)가 존재한다. 프로세서(120)는 산출한 IBI(35)가 미리 정해진 임계값 예를 들어, IBI(36)의 40% 이하인 값이면 현재 피크(33)를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 여기서 임계값은 장치나 알고리즘에 따라 다른 수치로 결정될 수 있으며 이에 제한되지 않는다.
또한, 프로세서(120)는 생체신호에서 피크를 검출하고 검출된 피크 중의 현재 피크와 직전 피크의 진폭을 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 현재 피크와 직전 피크의 진폭을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
예컨대, 프로세서(120)는 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 점선 박스 내에는 검출된 피크 중에서 현재 피크(41)와 직전 피크(42)가 존재한다. 예를 들어, 프로세서(120)는 현재 피크(41)의 진폭이 직전 피크(42)의 진폭의 70% 이하인 경우 현재 피크(41)를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 현재 피크(41)의 진폭이 현재 피크와 직전 피크 사이 구간의 신호 진폭의 평균의 100% 이하인 경우 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 단, 임계값에 해당하는 진폭의 70%나 진폭의 평균의 100%는 장치나 알고리즘에 따라 달리 결정될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 프로세서(120)는 기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 기준점과 직전 피크 사이의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 이때, 기준점은 현재 피크와 직전 피크 사이에서 진폭의 최소인 지점일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 4b는 다른 실시예에 따른 현재 피크와 직전 피크의 진폭을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4b를 참조하면, 점선 박스 내에는 검출된 피크 중에서 현재 피크(43)와 직전 피크(44)가 존재하며 현재 피크(43)와 직전 피크(44) 사이의 진폭의 최소점에 해당하는 기준점(45)이 존재한다. 프로세서(120)는 기준점(45)과 현재 피크(43) 사이의 진폭이 기준점(45)과 직전 피크(44) 사이의 진폭의 40% 이하인 경우 비정상 파형으로 간주하여 현재 피크(43)를 오검출로 판단할 수 있다. 단, 최소점인 기준점(45)이나 임계값인 기준점(45)과 직전 피크(44) 사이의 진폭의 40%는 장치나 알고리즘에 따라 달리 결정될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 프로세서(120)는 현재 피크와 직전 피크의 진폭을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 경우 정확성을 향상시키기 위해 두 가지 이상의 조건을 조합할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭의 70% 이하인 경우와 현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균의 100% 이하인 경우를 조합하여 이에 해당하는 경우 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭의 70% 이하인 경우와 현재 피크와 직전 피크 사이의 최소점에 해당하는 기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 기준점과 직전 피크 사이의 진폭의 40% 이하인 경우를 조합하여 이에 해당하는 경우 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 생체신호에서 피크를 검출하고 피크 좌우의 파형 모양을 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다. 심수축 속도가 심이완 속도보다 빠른 일반적인 생리학적 현상에 기초하여 파형 모양에 따라 오검출을 판단할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 피크 좌우의 파형 모양을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
예컨대, 프로세서(120)는 피크를 기준으로 좌우 소정 영역의 면적을 산출하고, 산출된 우측 영역의 면적이 상기 산출된 좌측 영역의 면적보다 미리 정해진 임계값 이하이면 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 점선 박스 내에는 검출된 피크(51)와 피크(51)를 기준으로 좌측 영역의 면적(52)과 우측 영역의 면적(53)이 존재한다. 예를 들어, 프로세서(120)는 우측 영역의 면적(53)이 좌측 영역의 면적(52)의 110% 이하인 경우 비정상 파형으로 간주하여 피크(51)를 오검출로 판단할 수 있다. 단, 임계값인 110%는 장치나 알고리즘에 따라 달리 결정될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5b는 다른 실시예에 따른 피크 좌우의 파형 모양을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
예컨대, 프로세서(120)는 피크를 기준으로 좌측 영역의 제1 평균 기울기와 우측 영역의 제2 평균 기울기를 산출하고, 제2 평균 기울기가 제1 평균 기울기보다 미리 정해진 임계값 이상이면 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 미리 정해진 영역에 해당하는 점선 박스가 존재하고 점선 박스 내에 검출된 피크(54)와 피크(54)를 기준으로 좌측의 처음 시작 지점(55)과 끝 지점(56)이 존재한다. 프로세서(120)는 피크(54)를 기준으로 피크(54)와 시작 지점(55)을 이용하여 제1 평균 기울기를 산출하고, 피크(54)와 끝 지점(56)을 이용하여 제2 평균 기울기를 산출한다. 예를 들어, 프로세서(120)는 산출된 제2 평균 기울기가 제1 평균 기울기의 90% 이상인 경우 피크(54)를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 단, 임계값인 기울기의 90%는 장치나 알고리즘에 따라 달리 결정될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5a 및 도 5b에 따른 파형 모양을 기반으로 오검출을 판단하는 것은 다양한 신호의 형태 및 잡음의 존재로 인해 일반적인 검출 구간에서는 정확도가 낮아질 가능성이 존재한다. 따라서 검출된 피크의 시간 간격이나 진폭을 이용하여 오검출 여부를 판단하기 용이하지 않은 측정 시작 초기의 일정 구간이나 최초로 검출된 피크에 대해 파형 모양 기반의 오검출 판단을 적용할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 생체신호에서 피크를 검출하고 피크의 발생 위치를 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 피크의 발생 위치를 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 것을 설명하는 도면이다.
예컨대, 프로세서(120)는 피크의 발생 위치가 미리 정해진 시작 구간 또는 끝 구간에서 검출되는 경우, 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 즉 검출된 피크의 위치가 전체 검출 구간의 시작 부분이나 끝 부분에 치우쳐 있는 경우 비정상 파형으로 간주할 수 있다.
도 6을 참조하면, 시작 지점부터 소정 구간을 나타내는 점선 박스 내에 검출된 피크(61)가 존재한다. 예를 들어, 프로세서(120)는 시작 20% 내에 점선 박스에 해당하는 검출 구간 내에서 피크(61)가 검출되는 경우 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 검출 구간의 시작 20% 구간뿐만 아니라 끝 20% 구간에서 피크가 검출되는 경우도 오검출로 판단할 수 있다. 임계값인 20%는 장치나 알고리즘에 따라 달리 결정될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 일반적으로 신호 측정 초기에는 현재 피크와 직전 피크와의 시간 간격 이나 진폭의 비교를 이용하여 오검출을 판단하기 어렵다. 따라서 도 6의 피크 발생 위치를 이용한 피크의 오검출 판단 방법이 이용될 수 있다.
프로세서(120)는 오검출 판단의 정확도를 높이기 위해 검출된 피크의 시간 간격, 진폭, 파형 모양, 및 발생 위치 중 둘 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 산출하고 산출된 시간 간격이 0.3초 이하인 경우와 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭의 70% 이하인 경우를 조합하여 이에 해당하는 경우 현재 피크를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다.
이상 오검출 판단의 다양한 실시예들을 설명하였으나 이에 제한되지 않으며 위 예시들의 둘 이상의 조합 또는 그 밖의 여기 설명되지 않은 다양한 예들을 이용하여 피크 오검출을 판단할 수 있다.
프로세서(120)는 오검출 판단 결과를 기초로 생체정보를 추정할 수 있다.
프로세서(120)는 오검출로 판단된 피크를 제외하고 검출된 피크를 기초로 하여 미리 정의된 생체정보 추정 모델을 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다. 예를 들어, 피크에서의 진폭값 자체 또는 그 진폭값을 가공한 값 예컨데, 그 진폭값에 소정 값을 더하고 빼거나, 그 진폭값을 소정 값으로 곱하거나 나누는 등 생체정보의 종류, 사용자의 특이 상황 등에 따라 가공한 값을 특징으로 하여 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 함수식의 형태로 정의될 수 있다. 여기서 생체정보는 부정맥, 혈압, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 혈관 탄성도, 스트레스 지수 및 피로도 등의 정보를 포함할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 오검출로 판단된 피크의 수가 미리 정해진 임계치 이상인 경우 피크의 재측정, 측정 종료, 측정 시간 연장 등의 가이드를 출력하거나 이를 실행할 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 오검출 판단 결과를 기초로 피크 발생 간격이 불규칙 하다고 판단한 경우 피검체의 건강 상태가 부정맥에 해당하는 것으로 판단 및 이에 대한 정보를 출력할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체정보 추정 장치의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 생체정보 추정 장치(700)는 초음파 센서(110), 프로세서(120), 저장부(730), 출력부(740) 및 통신부(750)를 포함할 수 있다. 이때, 초음파 센서(110), 프로세서(120) 구성은 도 1의 실시예의 초음파 센서(110) 및 프로세서(120)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
통신부(750)는 프로세서(120)의 제어에 따라 유무선 통신 기술을 이용하여 외부 기기와 통신 연결하고 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(750)는 생체정보 추정 결과를 외부 기기에 전송할 수 있다. 또한, 외부 기기로부터 생체정보 추정에 필요한 각종 기준 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 기준 정보는 기준 혈압, 기준 심박수, 생체정보 추정식, 생체정보 추정 주기 외에 사용자의 나이, 성별, 건강 상태 등과 같은 사용자 특성 정보를 더 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 외부 기기는 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, 5G 통신, 및 6G 통신 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
출력부(740)는 초음파 센서(110) 및 프로세서(120)에 의해 처리된 결과를 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력부(740)는 혈류 속도, 피크의 진폭, 좌우 파형의 모양, 피크의 오검출 판단 결과, 또는 생체정보 추정값을 디스플레이 모듈을 통해 시각적으로 출력할 수 있다. 또는, 스피커 모듈 또는 햅틱 모듈 등을 통해 음성이나 진동, 촉감 등의 비시각적인 방식으로 출력할 수 있다. 출력부(740)는 설정에 따라 디스플레이의 영역을 둘 이상으로 분리하고 제1 영역에 생체정보 추정에 이용된 초음파 신호 그래프, 생체정보 추정 결과 등을 출력할 수 있으며, 제2 영역에 생체정보 추정 이력을 그래프 등의 형태로 출력할 수 있다. 이때, 생체정보 추정값이 정상 범위를 벗어나는 경우, 빨간 색 등을 사용하여 강조, 정상 범위를 함께 표시, 음성 경고 메시지 출력, 진동 강도 조절 등의 다양한 방식으로 경고 정보를 함께 출력할 수 있다.
저장부(730)는 초음파 센서(110) 및 프로세서(120)의 처리 결과를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(730)는 생체정보 추정에 필요한 다양한 기준 정보를 저장할 수 있다.
이때, 저장부(730)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 등의 저장매체를 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 8은 일 실시예에 따른 생체신호 피크의 오검출을 판단하는 방법에 대한 흐름도이다. 도 8은 전술한 생체정보 추정 장치(100, 700)에 의해 수행되는 생체신호 피크의 오검출 판단 방법의 일 실시예이다. 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 간단하게 기술한다.
먼저, 생체정보 추정 장치는 초음파 센서를 통해 피검체로부터 초음파 신호를 수신할 수 있다(810).
그 다음, 생체정보 추정 장치는 수신된 초음파 신호에서 피크를 검출할 수 있다(820). 예를 들어, 소정 피크 검출 알고리즘을 통해 미리 정해진 검출 구간을 시간 흐름에 따라 슬라이딩 하면서 피크를 검출할 수 있다. 이때, 초음파 신호는 혈류 속도를 나타낼 수 있다.
그 다음, 생체정보 추정 장치는 검출된 피크 중에서 피크의 진폭 및 피크의 좌우의 파형 모양 중 적어도 하나 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다(830).
예컨대, 생체정보 추정 장치는 검출된 피크 중의 현재 피크와 직전 피크의 진폭을 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 생체정보 추정 장치는 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있으며 또한, 현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
예컨대, 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭의 70% 이하인 경우 현재 피크를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 또한, 현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균의 100% 이하인 경우 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 기준점과 직전 피크 사이의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 예를 들어, 생체정보 추정 장치는 현재 피크와 직전 피크 사이의 최소점에 해당하는 기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 기준점과 직전 피크 사이의 진폭의 40% 이하인 경우 비정상 파형으로 간주하여 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 현재 피크와 직전 피크의 진폭을 이용하여 피크의 오검출을 판단하는 경우 정확성을 향상시키기 위해 두 가지 이상의 조건을 조합할 수 있다. 예를 들어, 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭의 70% 이하인 경우와 현재 피크의 진폭이 현재 피크와 직전 피크 사이 구간의 신호 진폭의 평균의 100% 이하인 경우를 조합하여 이에 해당하는 경우 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 또한, 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭의 70% 이하인 경우와 현재 피크와 직전 피크 사이의 최소점에 해당하는 기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 기준점과 직전 피크 사이의 진폭의 40% 이하인 경우를 조합하여 이에 해당하는 경우 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
생체정보 추정 장치는 피크 좌우의 파형 모양을 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 생체정보 추정 장치는 피크를 기준으로 좌우 영역의 면적을 산출하고, 산출된 우측 영역의 면적이 상기 산출된 좌측 영역의 면적보다 미리 정해진 임계값 이하이면 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 예컨대, 검출된 피크를 기준으로 우측 영역의 면적이 좌측 영역의 면적의 110% 이하인 경우 비정상 파형으로 간주하여 피크를 오검출로 판단할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 피크를 기준으로 좌측 영역의 제1 평균 기울기와 우측 영역의 제2 평균 기울기를 산출하고, 제2 평균 기울기가 제1 평균 기울기보다 미리 정해진 임계값 이상이면 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 예컨대, 생체정보 추정 장치는 피크를 기준으로 피크와 시작 지점을 이용하여 제1 평균 기울기를 산출하고, 피크와 끝 지점을 이용하여 제2 평균 기울기를 산출하여 산출된 제2 평균 기울기가 제1 평균 기울기의 90% 이상인 경우 피크를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 이때, 파형 모양을 기반으로 오검출을 판단하는 것은 초음파 신호 측정 시작 초기의 미리 정해진 구간이나 최초로 검출된 피크에 대해서 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 검출된 피크 중의 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 생체정보 추정 장치는 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 산출하고, 산출된 시간 간격이 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 예컨대, 현재 피크와 직전 피크 사이의 산출된 시간 간격이 임계값인 0.3초 이하인 경우 현재 피크를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 단, 임계값은 장치나 알고리즘에 따라 달리 결정될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 생체정보 추정 장치는 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 산출하고, 산출된 시간 간격이 이전 피크들의 시간 간격보다 미리 정해진 임계값 이하이면 현재 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 예컨대, 현재 피크와 이전 피크 사이의 IBI(inter beat interval)가 미리 정해진 임계값인 직전 IBI의 40% 이하인 값이면 현재 피크를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다.
또한, 생체정보 추정 장치는 피크의 발생 위치를 이용하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다. 즉 피크의 발생 위치가 미리 정해진 시작 구간 또는 끝 구간에서 검출되는 경우, 피크를 오검출로 판단할 수 있다. 예를 들어, 검출 구간의 시작 20% 구간 내에서 피크가 검출되는 경우 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다. 또한 검출 구간의 시작 20% 구간 뿐만 아니라 끝 20% 구간에서 피크가 검출되는 경우도 오검출로 판단할 수 있다.
생체정보 추정 장치는 오검출 판단의 정확도를 높이기 위해 검출된 피크의 시간 간격, 진폭, 파형 모양, 및 발생 위치 중 둘 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 생체정보 추정 장치는 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 산출하고 산출된 시간 간격이 0.3초 이하인 경우와 현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭의 70% 이하인 경우를 조합하여 이에 해당하는 경우 현재 피크를 비정상 파형으로 간주하여 오검출로 판단할 수 있다.
이상 오검출 판단의 다양한 실시예들을 설명하였으나 이에 제한되지 않으며 위 예시들의 둘 이상의 조합 또는 그 밖의 여기 설명되지 않은 다양한 예들을 이용하여 피크 오검출을 판단할 수 있다.
도 9는 생체정보 추정 장치(100, 700)를 포함한 전자장치의 블록도이다.
본 실시예의 전자장치는 예컨대, 스마트 워치, 스마트 밴드, 스마트 안경, 스마트 이어폰, 스마트 링, 스마트 패치, 스마트 목걸이 타입의 웨어러블 기기 및 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 기기, 또는 가전 기기나 사물 인터넷(Internet of Things)을 기반으로 하는 다양한 IoT 기기(예: 홈 IoT 기기 등)일 수 있다.
도 9를 참조하면, 전자 장치(900)는 센서(910), 프로세서(920), 입력장치(930), 통신모듈(940), 카메라모듈(950), 출력장치(960), 저장장치(970), 및 전력모듈(980)을 포함할 수 있다. 전자 장치(900)의 구성들은 특정 기기에 일체로 탑재되거나, 둘 이상의 기기에 분산 탑재될 수 있다.
센서(910)는 전술한 생체정보 추정 장치(100, 700)의 초음파 센서(110) 뿐만 아니라 맥파센서를 포함할 수 있다.
맥파센서는 피검체로부터 광용적 맥파(photoplethysmography, PPG)를 포함한 맥파신호를 측정할 수 있다. 맥파센서는 피검체로부터 광 신호 검출을 위해 피검체에 광을 조사하는 광원과, 광원에 의해 조사된 광이 피검체의 피부 표면이나 혈관 등의 생체조직에서 산란 또는 반사되면, 산란 또는 반사된 광을 검출하는 디텍터를 포함할 수 있다. 광원은 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 또는 형광체 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 디텍터는 포토다이오드(photo diode), 포토트랜지스터(photo transistor, PTr) 또는 이미지 센서(예: CMOS 이미지 센서) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 맥파센서는 복수의 광원 및 하나의 디텍터로 형성되는 구조나 광원과 디텍터 쌍의 어레이로 형성되는 구조 등과 같이 특별히 제한됨이 없이 다양한 형태의 구조를 가질 수 있다. 이때, 피검체는 맥파센서와 접촉하거나 인접하는 생체 영역으로 맥파 측정이 용이한 인체의 부위일 수 있다. 예를 들어, 요골 동맥에 인접한 손목 피부 영역, 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 인체 피부 영역을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 기타 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있다.
프로세서(920)는 저장장치(970)에 저장된 프로그램 등을 실행하여 프로세서(920)에 연결된 구성요소들을 제어할 수 있으며, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(920)는 중앙 처리 장치 및 어플리케이션 프로세서 등과 같은 메인 프로세서 및, 이와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서 예컨대, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 커뮤니케이션 프로세서 등을 포함할 수 있다.
프로세서(920)는 전술한 생체정보 추정 장치(100, 700)의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 생체정보 추정 요청에 따라 센서(910)에 제어신호를 전달할 수 있으며, 센서(910)로부터 수신된 생체신호(예: 혈류 속도)를 이용하여 생체정보를 추정할 수 있다.
프로세서(920)는 센서(910)로부터 생체신호가 획득되면 생체신호에서 피크를 검출하고, 검출된 피크 중의 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격, 현재 피크와 직전 피크의 진폭, 피크의 좌우의 파형 모양, 및 피크의 발생 위치 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단하고, 판단 결과를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 오검출로 판단된 피크를 제외하고 검출된 피크를 특징값으로 하여 미리 정의된 생체정보 추정 모델을 이용하여 생체정보를 추정하여 이를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단할 수 있다.
입력장치(930)는 전자장치(900)의 각 구성요소에서 사용될 명령 및/또는 데이터를 사용자 등으로부터 수신할 수 있다. 입력장치(930)는 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.
통신모듈(940)은 전자장치(900)와 네트워크 환경 내에 있는 다른 전자장치나 서버 또는 센서(910) 사이의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신모듈(940)은 프로세서(920)와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다.
통신모듈(940)은 예컨대, 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, GNSS(Global Navigation Satellite System 등) 통신 모듈 등의 무선 통신 모듈, 및/또는 예컨대 LAN(Local Area Network) 통신 모듈, 전력선 통신 모듈 등의 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이와 같이 다양한 종류의 통신 모듈들은 단일 칩 등으로 통합되거나, 서로 별도의 복수 칩으로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈은 가입자 식별 모듈에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI) 등)를 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자장치(900)를 확인 및 인증할 수 있다.
카메라모듈(950)은 정지영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라모듈(950)은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라모듈(950)에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.
출력장치(960)는 전자장치(900)에 의해 생성되거나 처리된 데이터를 시각적/비시각적인 방식으로 출력할 수 있다. 출력장치(960)는 음향 출력 장치, 표시 장치, 오디오 모듈 및/또는 햅틱 모듈을 포함할 수 있다.
음향 출력 장치는 음향 신호를 전자장치(900)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 장치는 스피커 및/또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있고, 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 리시버는 스피커의 일부로 결합되어 있거나 또는 독립된 별도의 장치로 구현될 수 있다.
표시 장치는 전자장치(900)의 외부로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 표시 장치는 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 표시 장치는 터치를 감지하도록 설정된 터치 회로(Touch Circuitry) 및/또는 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 센서 회로(압력 센서 등)를 포함할 수 있다.
오디오 모듈은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 오디오 모듈은 입력 장치를 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 장치 및/또는 전자 장치(900)와 직접 또는 무선으로 연결된 다른 전자 장치의 스피커 및/또는 헤드폰을 통해 소리를 출력할 수 있다.
햅틱 모듈은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(진동, 움직임 등) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 햅틱 모듈은, 모터, 압전 소자, 및/또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
저장장치(970)는 센서장치(1010)의 구동을 위해 필요한 구동 조건 및, 그 밖의 전자장치(900)의 구성요소들이 필요로 하는 다양한 데이터 예컨대, 소프트웨어 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장장치(970)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
전력 모듈(980)은 전자장치(900)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈은 PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다. 전력모듈(980)은 배터리를 포함할 수 있으며, 배터리는 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 도 9의 생체정보 추정 장치를 포함하는 전자 장치(900)의 구조들을 예시적으로 나타낸 도면이다. 전자 장치는 스마트 폰 뿐만 아니라 스마트 워치, 스마트 밴드, 스마트 안경, 스마트 목걸이 및 이어(ear) 타입 웨어러블 기기를 포함하며 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10을 참조하면, 전자 장치는 스마트 워치 타입의 웨어러블 장치(1000)로 구현될 수 있으며 본체(MB)와 손목 스트랩(ST)을 포함할 수 있다.
본체(MB)는 다양한 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 본체(MB) 및/또는 스트랩(ST)의 내부에는 각종 구성에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다. 스트랩(ST)은 본체의 양단에 연결되어 본체를 사용자의 손목에 착용시키며 사용자의 손목을 감싸는 형태로 구부려질 수 있도록 플렉시블(flexible)하게 형성될 수 있다. 스트랩(ST)은 서로 분리된 제1 스트랩과 제2 스트랩으로 구성될 수 있다. 제1 스트랩과 제2 스트랩의 일단부는 각각 본체(MB)의 양측에 연결되고, 제1 스트랩과 제2 스트랩의 타단부에 형성된 체결수단을 이용하여 서로 체결될 수 있다. 이때, 체결수단은 자석 결합, 벨크로(velcro) 결합, 핀 결합 등의 방식으로 형성될 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 스트랩(ST)은 이에 제한되지 않으며 밴드 형태와 같이 서로 분리되지 않는 일체로 형성될 수도 있다.
본체(MB)는 생체정보 추정 장치를 포함할 수 있다. 생체정보 추정 장치는 센서(1010), 프로세서, 출력부, 저장부 및 통신부가 장착될 수 있다. 다만, 폼 팩터(form factor)의 사이즈 및 형태 등에 따라 표시부, 저장부 및 통신부 중의 일부는 생략될 수 있다. 프로세서는 센서(1010)로부터 생체신호가 획득되면 생체신호에서 피크를 검출하고 검출된 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 생체신호에서 피크를 검출하고, 검출된 피크 중의 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격, 현재 피크와 직전 피크의 진폭, 피크 좌우의 파형 모양, 및 피크의 발생 위치 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단할 수 있으며, 판단 결과를 기초로 사용자의 건강 상태를 판단할 수 있다.
다시 도 10을 참조하면, 조작부(1060)는 도시된 바와 같이 본체(MB)의 측면에 형성될 수 있다. 조작부(1060)는 사용자의 명령을 수신하여 프로세서로 전달할 수 있다. 또한, 조작부(1060)는 웨어러블 기기(1000)의 전원을 온/오프시키는 전원 버튼을 포함할 수 있다. 본체(MB)의 전면에는 디스플레이가 마련되어, 심박수 정보, 시간 정보, 수신 메시지 정보 등을 포함하는 다양한 어플리케이션 화면이 표시될 수 있다.
도 11을 참조하면 전자 장치(900)는 스마트 폰(Smart Phone)과 같은 모바일 장치(1100)로 구현될 수 있다.
모바일 장치(1100)는 하우징 및 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 하우징은 모바일 장치(1100)의 외관을 형성할 수 있다. 하우징의 제1 면에는 디스플레이 패널 및 커버 글래스(Cover Glass)가 차례로 배치될 수 있고, 디스플레이 패널은 커버 글래스를 통해 외부로 노출될 수 있다. 하우징의 제2 면에는 센서(1110), 카메라 모듈, 및/또는 적외선 센서 등이 배치될 수 있다. 센서(1110)는 하나 이상의 광원과 디텍터를 포함하는 맥파센서를 포함할 수 있다. 센서(1110)는 제2 면에 장착될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 제1 면의 지문 센서 또는 터치 패널과 결합하여 센서(1110)를 구성하는 것도 가능하다. 사용자가 모바일 장치(1100)에 탑재된 어플리케이션 등을 실행하여 생체정보 추정을 요청하는 경우 모바일 장치(1100) 내의 센서(1110) 및 프로세서를 이용하여 생체정보를 추정하고 사용자에게 생체정보 추정값을 영상 및/또는 음향으로 제공할 수 있다.
도 12를 참조하면 전자 장치(900)는 이어(Ear) 웨어러블 장치(1200)로도 구현될 수 있다.
이어(Ear) 웨어러블 장치(1200)는 본체와 이어 스트랩(Ear Strap)을 포함할 수 있다. 사용자는 이어 스트랩을 귓바퀴에 걸어 착용할 수 있다. 이어 스트랩은 이어 웨어러블 장치(1200)의 형태에 따라 생략이 가능하다. 본체는 사용자의 외이도(External Auditory Meatus)에 삽입될 수 있다. 본체에는 센서(1210)가 탑재될 수 있다. 이어 웨어러블 장치(1200)는 생체정보 추정 결과를 사용자에게 음향으로 제공하거나, 본체 내부에 마련된 통신 모듈을 통해 외부 기기 예컨대, 모바일, 테블릿, PC 등으로 전송할 수 있다.
도 13은 생체정보 추정 장치를 포함하는 초음파 진단장치를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 초음파 진단장치(1300)는 프로브(1310), 사용자 인터페이스(1320), 및 제어부(1330)를 포함할 수 있다. 초음파 진단장치(1300)는 피검체에 초음파 신호를 송신하고, 피검체로부터 반사된 에코 신호를 이용하여 초음파 영상을 생성하는 장치가 될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이때, 초음파 영상은 초음파를 이용하여 획득된 피검체의 영상을 의미하며, 예컨대 피검체가 신체의 경우 간, 심장, 자궁, 뇌, 유방, 복부 등의 장기나 태아 등이 포함될 수 있다.
초음파 진단장치(1300)는 생체정보 추정 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 초음파 진단장치(1300)는 피검체로부터 초음파 신호를 획득하는 초음파 센서, 및 획득된 초음파 신호에서 피크를 검출하고, 검출된 피크 중에서 피크의 진폭 및 피크의 좌우의 파형 모양 중 적어도 하나 이상을 조합하여 피크의 오검출 여부를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로브(1310)는 피검체에 초음파 신호를 송신하고, 피검체로부터 반사된 에코 신호를 수신할 수 있다.
사용자 인터페이스(1320)는 입력 인터페이스(1322) 및 디스플레이(1324)를 포함할 수 있으며 이에 한정되지 않고, 입출력 기능을 모두 구비한 하나의 유닛으로 구현될 수도 있다. 예컨대 사용자 인터페이스(1320)는 초음파 진단장치(1300)에 마련된 키보드, 마우스, 모니터, 터치패널, 스피커 등의 입출력 장치와 이들을 구동하는 소프트웨어를 모두 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제어부(1330)는 프로브(1310) 및 사용자 인터페이스(1320)를 포함한 초음파 진단장치(1300)의 전반적인 기능을 제어할 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, 700: 생체정보 추정 장치 110: 맥파센서
120, 920: 프로세서 750: 통신부
740: 출력부 730: 저장부
900: 전자장치 910: 센서
930: 입력장치 940: 통신모듈
950: 카메라모듈 960: 출력장치
970: 저장장치 980: 전력모듈
1000, 1200: 웨어러블 장치 1100: 모바일 장치
1010, 1110, 1210: 센서

Claims (20)

  1. 초음파 센서로부터 초음파 신호를 입력 받는 단계;
    상기 초음파 신호에서 피크를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 피크 중에서 피크의 진폭 및 상기 피크의 좌우의 파형 모양 중 적어도 하나 이상을 조합하여 상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계를 포함하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 신호를 입력 받는 단계는
    상기 초음파 센서로부터 혈류 속도를 나타내는 초음파 신호를 입력 받는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 현재 피크를 오검출로 판단하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 상기 기준점과 직전 피크 사이의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 현재 피크를 오검출로 판단하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준점은
    상기 현재 피크와 직전 피크 사이의 진폭의 최소점인 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    현재 피크의 진폭이 직전 피크의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 현재 피크를 오검출로 판단하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    상기 피크를 기준으로 좌우 영역의 면적을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 우측 영역의 면적이 상기 산출된 좌측 영역의 면적보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 피크를 오검출로 판단하는 단계를 포함하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    상기 피크를 기준으로 좌측 영역의 제1 평균 기울기와 우측 영역의 제2 평균 기울기를 산출하는 단계; 및
    상기 제2 평균 기울기가 상기 제1 평균 기울기보다 미리 정해진 임계값 이상이면 상기 피크를 오검출로 판단하는 단계를 포함하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    상기 초음파 신호 측정 시작 초기의 미리 정해진 구간이나 최초로 검출된 피크에 대해서 상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    상기 검출된 피크 중에서 현재 피크와 직전 피크 사이의 시간 간격을 더 포함하여 상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    상기 시간 간격이 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 현재 피크를 오검출로 판단하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 단계는
    상기 시간 간격이 이전 피크들의 시간 간격보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 현재 피크를 오검출로 판단하는 초음파 신호의 피크 검출 방법.
  13. 초음파 신호를 이용하여 생체정보를 추정하는 장치에 있어서,
    피검체로부터 초음파 신호를 획득하는 초음파 센서; 및
    상기 획득된 초음파 신호에서 피크를 검출하고, 상기 검출된 피크 중에서 피크의 진폭 및 상기 피크의 좌우의 파형 모양 중 적어도 하나 이상을 조합하여 상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 프로세서를 포함하는 생체정보 추정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 초음파 신호는 혈류 속도를 나타내는 신호이고,
    상기 혈류 속도, 피크의 진폭, 좌우의 파형 모양, 피크의 오검출 판단 결과 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함하는 생체정보 추정 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는
    현재 피크의 진폭이, 직전 피크로부터 현재 피크까지의 진폭들의 평균보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 현재 피크를 오검출로 판단하는 생체정보 추정 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는
    기준점과 현재 피크 사이의 진폭이 상기 기준점과 직전 피크 사이의 진폭보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 현재 피크를 오검출로 판단하는 생체정보 추정 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기준점은 상기 현재 피크와 직전 피크 사이의 진폭의 최소점인 생체정보 추정 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 피크를 기준으로 좌우 영역의 면적을 산출하고, 상기 산출된 우측 영역의 면적이 상기 산출된 좌측 영역의 면적보다 미리 정해진 임계값 이하이면 상기 피크를 오검출로 판단하는 생체정보 추정 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 피크를 기준으로 좌측 영역의 제1 평균 기울기와 우측 영역의 제2 평균 기울기를 산출하고, 상기 제2 평균 기울기가 상기 제1 평균 기울기보다 미리 정해진 임계값 이상이면 상기 피크를 오검출로 판단하는 생체정보 추정 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 초음파 신호 측정 시작 초기의 미리 정해진 구간이나 최초로 검출된 피크에 대해서 상기 피크의 오검출 여부를 판단하는 생체정보 추정 장치.
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