KR20230094047A

KR20230094047A - 혈압 추정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230094047A
Application number: KR1020210183193A
Authority: KR
Inventors: 박창순; 권의근; 김영수; 장대근
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2021-12-20
Filing date: 2021-12-20
Publication date: 2023-06-27
Also published as: CN116269267A; EP4248849A1; US20230190118A1

Abstract

혈압 추정 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 혈압 추정 장치는 피검체로부터 생체신호를 측정하는 센서 및, 생체신호를 이용하여 CO 특징, 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징을 추출하고, 캘리브레이션 시점 대비 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향을 기초로 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징 중의 하나를 TPR 특징으로 결정하며, 결정된 TPR 특징과 CO 특징을 기초로 혈압을 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

혈압 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING BLOOD PRESSURE}

혈압을 추정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 혈압 연관 특징을 추출하는 기술과 관련된다.

최근 고령화된 인구구조와 급증하는 의료비 및 전문 의료서비스인력의 부족 등으로 인해 IT 기술과 의료기술이 접목된 IT-의료 융합기술에 대한 연구가 수행되고 있다. 특히 인체의 건강상태에 대한 모니터링은 병원과 같은 고정된 장소에서만 수행되는 것으로 국한되지 않고, 가정과 사무실 등 일상생활 속에서 언제 어디서나 사용자의 건강 상태를 모니터링해 주는 모바일 헬스케어(mobile healthcare) 분야로 확대되고 있다. 개인의 건강상태를 나타내 주는 생체신호의 종류에는 대표적으로 ECG(심전도, Electrocardiography), PPG(광전용적맥파, Photoplethysmogram), EMG(근전도, Electromyography) 신호 등이 있으며, 일상생활에서 이를 측정하기 위해서 다양한 생체신호 센서가 개발되고 있다. 특히 PPG 센서의 경우는 심혈관계 상태 등을 반영하는 맥파 형태를 분석하여 인체의 혈압 추정이 가능하다.

PPG 생체신호 관련 연구결과에 의하면 전체 PPG 신호는 심장에서 출발하여 신체 말단부로 향하는 진행파(propagation wave)와 말단부에서 다시 되돌아오는 반사파(reflection wave)들로 중첩되어 구성된다. 그리고 진행파 혹은 반사파들과 관련된 다양한 특징(feature)들을 추출하면 혈압을 추정할 수 있는 정보를 얻을 수 있음이 알려져 있다.

생체신호를 이용하여 혈압을 추정하는 장치 및 방법이 제시된다.

일 양상에 따르면, 혈압 추정 장치는 피검체로부터 생체신호를 측정하는 센서, 및 생체신호를 이용하여 CO(cardiac output) 특징, 제1 후보 TPR(total peripheral resistance) 특징 및 제2 후보 TPR 특징을 추출하고, 캘리브레이션 시점 대비 상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향을 기초로 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징 중의 하나를 TPR 특징으로 결정하며, 결정된 TPR 특징과 상기 CO 특징을 기초로 혈압을 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

이때, CO 특징은 심박수(Heart Rate) 및, 소정 지점의 진폭과 생체신호 파형 면적 사이의 비율 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이때, 소정 지점은 수축기 구간에서 기울기가 0에 가장 가까운 지점을 포함할 수 있다.

이때, 제1 후보 TPR 특징은 생체신호에서 전진파 성분의 진폭과 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함하고, 제2 후보 TPR 특징은 전진파 성분의 지점과 소정 지점 사이의 내분점의 진폭과 상기 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함할 수 있다.

프로세서는 생체신호의 2차 미분신호를 획득하고, 2차 미분신호의 극소점을 탐색하여 상기 전진파 성분 지점과 상기 반사파 성분 지점을 추출할 수 있다.

프로세서는 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다르면 상기 제1 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 같으면 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정할 수 있다.

프로세서는 CO 특징의 변화 방향과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다른 경우 제1 후보 TPR 특징의 변화량이 소정 임계치보다 작으면 상기 제1 후보 TPR 특징을, 그렇지 않으면 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 상기 CO 특징의 변화 방향과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 같은 경우 상기 제2 후보 TPR 특징을 TPR 특징으로 결정할 수 있다.

소정 임계치는 CO 특징의 변화량에 소정 가중치를 적용한 값을 포함할 수 있다.

프로세서는 추출된 제1 후보 TPR 특징 값을 캘리브레이션 시점의 제1 후보 TPR 특징 값으로 나누고, 나눈 결과에서 1을 빼서 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화량을 산출하고, 추출된 CO 특징 값을 캘리브레이션 시점의 CO 특징 값으로 나누고, 나눈 결과에서 1을 빼서 상기 CO 특징의 변화량을 산출할 수 있다.

프로세서는 CO 특징 및 TPR 특징을 결합한 결과에 미리 정의된 혈압 추정 모델을 적용하여 혈압을 추정할 수 있다.

일 양상에 따르면, 혈압 추정 방법은 피검체로부터 생체신호를 측정하는 단계, 생체신호를 이용하여 CO(cardiac output) 특징, 제1 후보 TPR(total peripheral resistance) 특징 및 제2 후보 TPR 특징을 추출하는 단계, 캘리브레이션 시점 대비 상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향을 기초로 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징 중의 하나를 TPR 특징으로 결정하는 단계 및, 결정된 TPR 특징과 상기 CO 특징을 기초로 혈압을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

CO 특징은 심박수(Heart Rate) 및, 소정 지점의 진폭과 생체신호 파형 면적 사이의 비율 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

소정 지점은 수축기 구간에서 기울기가 0에 가장 가까운 지점을 포함할 수 있다.

제1 후보 TPR 특징은 생체신호에서 전진파 성분의 진폭과 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함하고, 제2 후보 TPR 특징은 전진파 성분의 지점과 소정 지점 사이의 내분점의 진폭과 상기 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함할 수 있다.

TPR 특징을 결정하는 단계는 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다르면 상기 제1 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 같으면 상기 제2 후보 TPR 특징을 TPR 특징으로 결정할 수 있다.

TPR 특징을 결정하는 단계는 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다른 경우 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화량이 소정 임계치 보다 작으면 상기 제1 후보 TPR 특징을, 그렇지 않으면 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 같은 경우 상기 제2 후보 TPR 특징을 TPR 특징으로 결정할 수 있다.

혈압을 추정하는 단계는 CO 특징 및 TPR 특징을 결합한 결과에 미리 정의된 혈압 추정 모델을 적용하여 혈압을 추정할 수 있다.

일 양상에 따르면, 전자 장치는 본체, 상기 본체의 일면에 배치되며, 피검체로부터 PPG(Photoplethysmogram) 신호를 측정하는 PPG 센서 및, 본체에 배치되며, 상기 PPG 신호로부터 CO 특징과 제1 후보 TPR 특징을 추출하고, 캘리브레이션 시점 대비 상기 CO 특징과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향의 일치 여부에 기초하여 TPR 특징을 결정하며, 결정된 TPR 특징과 상기 CO 특징을 기초로 혈압을 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

프로세서는 변화 방향이 일치하지 않으면 상기 제1 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 일치하면 상기 제1 후보 TPR 특징에 비해 상기 캘리브레이션 시점 대비 변화 폭이 상대적으로 작은 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 추출할 수 있다.

PPG 신호를 이용하여 혈압 추정시 특징의 급격한 변화로 인한 오차 성능 열화를 방지하여 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.
도 2a 내지 도 2f는 혈압 연관 특징을 획득하는 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다.
도 5 내지 도 8은 실시예들에 따른 TPR 특징을 추출하는 방법의 흐름도이다.
도 9 내지 도 11은 혈압 추정 장치를 포함한 전자 장치의 다양한 구조를 예시적으로 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.

도 1은 일 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면 혈압 추정 장치(100)는 센서(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.

센서(110)는 피검체로부터 생체신호를 획득하고, 획득된 생체신호를 프로세서(120)에 전달한다. 이때, 생체신호는 심전도(Electorcardiography, ECG), 광전용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 및 근전도(Electormygraphy, EMG) 신호 등 복수 개의 파형 성분들의 합으로 모델링이 가능한 각종 생체신호를 포함할 수 있다.

예를 들어, 센서(110)는 PPG 신호를 측정하는 PPG 센서일 수 있으며, 도시된 바와 같이 피검체에 광을 조사하는 광원(111)과, 광원에 의해 피검체에 조사된 광이 피검체의 생체조직에 의해 산란, 반사 또는 투과 등 반응하여 돌아오는 광을 검출하는 디텍터(112)를 포함할 수 있다. 광원(111)은 하나, 복수 또는 어레이로 형성이 가능하고, 각 광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 등으로 이루어질 수 있다. 복수의 광원은 서로 다른 파장의 광을 조사하도록 이루어질 수 있으며, 예컨대, 적색, 녹색, 청색, 적외 파장 등 특별히 제한되지 않는다. 복수의 광원은 순차적으로 시분할하여 또는 동시에 구동이 가능하다. 디텍터(112)는 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(photo transister), 이미지센서(예: CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)) 및 분광기 등을 포함할 수 있다. 디텍터(112)는 하나 또는 복수로 이루어지거나 어레이로 형성될 수 있다.

센서(110)는 프로세서(120)의 제어에 따라 피검체로부터 생체신호를 측정할 수 있다. 센서(110)는 사용자가 피검체를 센서(110)에 접촉하여 누르는 힘을 점차 증가/감소시키는 일정 시간 동안 연속적으로 생체신호를 측정할 수 있다. 피검체는 센서(110)가 접촉할 수 있는 생체영역으로서 맥파 측정이 용이한 인체의 부위일 수 있다. 예를 들어, 요골 동맥과 인접한 손목 표면의 영역으로, 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 손목 상부 영역을 포함할 수 있다. 요골 동맥이 지나가는 손목의 피부 표면에서 맥파가 측정될 경우, 손목 내부의 피부 조직의 두께 등과 같은 측정의 오차를 발생시키는 외부적 요인들의 영향을 비교적 적게 받을 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 기타 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있다.

센서(110)의 상단 또는 하단에 피검체가 센서(110)에 가하는 힘의 변화를 측정하는 힘 센서(미도시)가 배치될 수 있다. 여기서, 힘 센서는 압력 센서를 의미할 수도 있고, 힘 센서가 측정하는 힘 역시 압력을 의미할 수도 있다.

프로세서(120)는 사용자 또는 외부 기기로부터 혈압 추정 요청을 수신하면, 센서(110)를 제어할 수 있다. 프로세서(120)는 피검체가 센서(110)를 누르는 힘을 힘 센서가 측정하면, 측정된 힘을 기초로 사용자에게 적절한 압력을 가하도록 가이드 할 수 있다.

프로세서(120)는 센서(110)와 전기적 또는 기능적으로 연결될 수 있으며, 센서(110)를 제어하여 생체신호를 획득할 수 있다. 프로세서(120)는 센서(110)로부터 생체신호가 수신되면, 수신된 생체신호에서 노이즈 제거 등의 전처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 필터링(예: 0.4~10Hz의 밴드 패스 필터링), 생체신호의 증폭, 디지털 신호로의 변환, 스무딩 및, 연속 측정 생체신호의 앙상블 평균화(ensemble averaging) 등의 신호 보정을 수행할 수 있다. 또한, 연속적인 생체신호에서 혈압 추정에 이용할 한 주기 대표 생체신호를 획득할 수 있다.

프로세서(120)는 측정된 생체신호의 파형 분석을 통해 혈압을 추정할 수 있다. 이하에서, 용어 '혈압'은 특별히 구분하지 않는 한 평균 혈압(Mean Arterial Pressure, MAP), 이완기 혈압(diastolic blood pressure, DBP) 및 수축기 혈압(systolic blood pressure, SBP) 중의 하나 또는 모두를 지칭할 수 있다. 프로세서(120)는 수신된 생체신호로부터 혈압과 연관된 특징(feature)을 추출하고, 추출된 특징을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 다만, 혈압에 제한되지 않고, 혈관 나이, 동맥경화도, 대동맥압 파형, 스트레스 지수 및 피로도 등의 추가적인 생체정보를 추정할 수도 있다.

일반적으로 평균 혈압의 변화량은 아래의 수학식 1과 같이 심박출량(Cardiac Output, CO)과 총혈관저항(Total Peripheral Resistance, TPR)에 비례하는 것으로 알려져 있다. 이때, 심박출량은 1분 동안 심장에서 내보내는 혈액량을 의미하며, 전술한 바와 같이 분당 심박수(Heart Rate)와 1회 박출량(Stroke Volume)의 곱으로 표현될 수 있다.

여기서, ΔMAP는 좌심실과 우심방 사이의 평균 혈압 차이를 나타내고, 일반적으로 우심방 평균 혈압의 경우 3~5mmHg를 넘지 않아 좌심실 평균 혈압 또는 상완 평균 혈압과 유사한 값을 가진다. 절대적인 실제 심박출량과 총혈관저항 값을 알고 있다면 대동맥 혹은 상완에서의 평균 혈압을 구할 수 있다. 하지만, 생체신호를 기반으로 심박출량 및 총혈관저항의 절대적인 값을 추정하는 것은 쉽지 않다. 보통의 정상적인 상황에서는 인체의 혈압 조절 능력이 발현된다. 예컨대 심박출량의 급격한 증가로 인해 혈압이 상승하려고 할 때 혈관 직경이 이완되면서 총혈관저항이 감소할 수 있으며 이를 통해 혈압이 정상적으로 돌아오도록 할 수 있다.

프로세서(120)는 생체신호로부터 심박출량과 연관된 특징(이하, 'CO 특징'이라 함) 및 총혈관저항과 연관된 특징(이하, 'TPR 특징'이라 함)을 추출하고, CO 특징과 TPR 특징을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 생체신호 및/또는 생체신호의 미분신호(예: 1차, 2차 미분신호) 등을 분석하여 복수의 특징점(characteristic point)을 추출하고, 추출된 특징점 중의 하나 또는 둘 이상을 적절히 조합하여 CO 특징 및/또는 TPR 특징을 획득할 수 있다. 여기서, CO 특징은 안정상태 대비 실제 총혈관저항은 큰 변화가 없지만 실제 심박출량은 상대적으로 증가/감소할 때 이와 비례하여 증가/감소하는 경향을 보이는 특징값일 수 있다. TPR 특징은 안정상태 대비 실제 심박출량은 큰 변화가 없지만 실제 총혈관저항은 상대적으로 증가/감소할 때 비례하여 증가/감소하는 경향을 보이는 특징값일 수 있다.

도 2a 내지 도 2f는 혈압 연관 특징을 획득하는 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 일반적으로 신체 말단부(B1)에서 측정된 맥파신호(20)는 좌심실 구출(ejection)에 의해 심장에서 출발하여 신체 말단부나 혈관 분기점들로 향하는 전진파(P1)와 말단부나 혈관 분기점들에서 다시 되돌아오는 반사파(P2,P3)의 중첩으로 구성될 수 있다. 예컨대, 도시된 바와 같이 좌심실 구출에 의한 전진파(P1)는 신장 동맥(renal arteries)과 장골 동맥(iliac arteries)에서 주요하게 반사되어 제1 반사파(P2)와 제2 반사파(P3)를 생성할 수 있다. 이와 같이 전진파(P1)는 심장 특성과 관련되며 반사파(P2,P3)는 혈관 특성과 관련된다고 할 수 있다. 따라서, 맥파신호(20)의 파형을 구성하는 각 구성 펄스 파형들(P1, P2, P3)과 연관된 시간 및/또는 맥파신호의 진폭 등을 기초로 CO 특징 및/또는 TPR 특징을 추출하고 추출된 CO 특징 및 TPR 특징을 결합하여 혈압을 측정할 수 있다.

도 2c 및 도 2d는 생체신호로부터 획득할 수 있는 다양한 특징점을 예시한 도면이다. 여기 예시된 특징점들은 일 예에 불과하다.

예를 들어, 프로세서(120)는 생체신호(20)로부터 심박수(Heart Rate, HR)를 특징점으로 추출할 수 있다. 또한, 도 2c를 참조하면, 프로세서(120)는 생체신호(20)로부터 전진파 성분과 관련된 시간(T1) 및/또는 진폭(P1), 반사파 성분과 관련된 시간(T2,T3) 및/또는 진폭(P2,P3)을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 생체신호의 2차 미분신호를 도출하고, 2차 미분신호의 극소점을 탐색하여 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 극소점의 위치를 각각 전진파 성분, 제1 반사파 성분 및 제2 반사파 성분의 시간(T1,T2,T3)으로 추출할 수 있다.

또한, 프로세서(120)는 수축기 구간(예: 시작 지점에서 중복절흔(DN) 지점(Tdic)까지의 구간)에서 최대 진폭 위치의 시간(Tmax) 및/또는 진폭(Pmax)을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 최대 진폭 위치는 수축기 구간에서 기울기가 0에 가장 가까운 위치를 의미할 수 있으며, 프로세서(120)는 생체신호(20)의 1차 미분신호를 도출하고, 1차 미분신호를 이용하여 기울기가 0에 가장 가까운 위치를 추출할 수 있다. 또한, 소정 위치 예컨대 전진파 성분 위치와 최대 진폭 위치의 중간 또는 일정 비율로 내분한 위치의 시간(Tsys) 및/또는 진폭(Psys)을 특징점으로 추출할 수 있다.

또한, 도 2d를 참조하면, 생체신호(20) 파형의 면적(PPGarea)을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 파형의 면적(PPGarea)은 도시된 바와 같이 생체신호(20)의 한 주기 시간(Tperiod)과 임의의 값(τ₁,τ₂)을 기초로 결정되는 부분의 면적일 수 있다. 이와 같이, 임의의 값(τ₁,τ₂)의 조절을 통해 생체신호(20)의 전체 파형의 면적, 일부 구간 예컨대 수축기 구간의 면적, 이완기 구간의 면적 등을 특징점으로 추출할 수 있다.

프로세서(120)는 특징점들이 추출되면, 추출된 특징점 중의 하나 또는 둘 이상을 적절히 조합하여 CO 특징 및 TPR 특징을 획득할 수 있다.

예를 들어, 프로세서(120)는 심박수(HR), 또는 최대 진폭 위치의 진폭(Pmax)과 파형 면적(PPGarea)의 비(Pmax/PPGarea)를 CO 특징으로 획득할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, PPGarea, P3/Pmax, P3/Psys, 1/(T3-T1), 1/(T3-Tsys), 1/(T3-Tmax), 1/(T2-T1), P2/P1, P2/Psys, P3/Pmax, P3/P1 등을 CO 특징으로 획득할 수도 있다.

또한, 프로세서(120)는 먼저 둘 이상의 후보 TPR 특징을 획득하고, 획득된 둘 이상의 후보 TPR 특징 중의 하나를 최종 TPR 특징으로 획득할 수 있다. 예를 들어 프로세서(120)는 혈관 저항 변화 특성에 가장 부합하는 것으로 정의된 제1 후보 TPR 특징(예: P2/P1)과, 제1 후보 TPR 특징에 비해 상대적으로 안정적으로 변화하는 제2 후보 TPR 특징(예: P2/Psys)을 획득하고, 제1 후보 TPR 특징과 CO 특징의 관계를 통해 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징 중에서 하나를 최종 TPR 특징으로 결정할 수 있다. 제1 후보 TPR 특징과 제2 후보 TPR 특징은 여기 예시된 바에 제한되지 않으며 위 CO 특징의 예들 중에서 하나가 될 수도 있다.

일반적으로 정상적 상황에서는 인체의 혈압 조절 능력이 발현되어, 심박출량(CO)의 급격한 증가로 인해 혈압이 상승하려고 할 때 혈관 직경이 이완되면서 혈관 저항(TPR)이 감소할 수 있으며, 반대로 혈관이 경직되어 직경이 감소하고 이로 인해 혈관 저항이 증가한다면 심박출량을 감소시켜 혈압을 다시 정상으로 돌아오도록 할 수 있다. 이와 같이 인체의 혈압 조절 능력 발현에 따른 생리학적 특성 때문에 CO 특징과 TPR 특징은 대체적으로 반대 방향으로 움직이는 경향을 나타낸다.

일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 캘리브레이션 시점 대비 CO 특징과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향성을 고려하여 제1 후보 TPR 특징과 제2 후보 TPR 특징 중에서 하나를 TPR 특징으로 결정할 수 있다. 이때, 변화 방향성은 캘리브레이션 시점을 기준으로 현재 시점에서 상승한 경우 양의 방향, 하강한 경우 음의 방향으로 정의할 수 있다.

도 2e를 참조하면 캘리브레이션 시점(T₀) 대비 현재 시점(Tm)에서 CO 특징(f_CO)과 제1 후보 TPR(f_TPR1) 특징은 모두 상승하여 그 변화 방향은 동일한 양의 방향을 나타내고 있다. 혈압 조절 능력에 보다 부합하도록 CO 특징(f_CO)과 반대 방향이면서 변화폭이 상대적으로 안정적인 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 최종 TPR 특징으로 결정할 수 있다. 이와 달리, 도 2f를 참조하면 캘리브레이션 시점(T₀) 대비 현재 시점(Tm)에서 CO 특징(f_CO)의 변화 방향은 음의 방향이고, 제1 후보 TPR(f_TPR1) 특징의 변화 방향은 양의 방향으로 서로 다른 경우를 나타내고 있다. 이와 같이 그 변화 방향이 서로 다르면 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 그대로 최종 TPR 특징으로 결정할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 CO 특징과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다른 경우 제1 후보 TPR 특징의 변화폭을 더 고려하여 최종 TPR 특징을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 2f에 도시된 바와 같이 CO 특징(f_CO)과 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)의 변화 방향이 서로 달라 일반적인 생리학적 특성에 부합한다고 할지라도 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)의 변화폭(|Δf_TPR1|)이 CO 특징(f_CO)의 변화폭(|Δf_CO|)에 비해 지나치게 크면 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)이 불안정하다고 할 수 있다. 여기서, 각 특징의 변화폭(Δf_CO,Δf_TPR1)은 캘리브레이션 시점(T₀) 대비 현재 시점(Tm)의 변화 정도로서, 예컨대 현재 시점의 특징값에서 캘리브레이션 시점의 특징값으로 나누고 그 결과에서 1을 빼 정규화 한 값일 수 있다.

따라서, 프로세서(120)는 제1 후보 TPR 특징(fTPR1)의 변화폭(|Δf_TPR1|)과 미리 정의된 임계치를 비교하여, 임계치 이상인 경우 상대적으로 안정적인 변화폭을 갖는 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 최종 TPR 특징으로 결정하고, 그렇지 않은 경우 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 최종 TPR 특징으로 결정할 수 있다. 이때, 임계치는 CO 특징(f_CO)의 변화폭(|Δf_CO|)에 일정 가중치(α)를 적용한 값(α|Δf_CO|)으로 정의될 수 있다. 일정 가중치(α)는 1보다 큰 값(예: 3)으로 정의될 수 있으며, 보편적으로 적용될 수 있는 고정값 또는 사용자별로 개인화 된 값일 수 있다.

프로세서(120)는 CO 특징 및 TPR 특징이 획득되면, 획득된 특징과 혈압 간의 관계를 정의한 혈압 추정 모델을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 혈압 추정 모델은 CO 특징 및 TPR 특징과 혈압 간의 상관 관계를 정의한 선형 또는 비선형 함수식 형태로 미리 정의될 수 있다. CO 특징과 TPR 특징은 수축기 혈압과 이완기 혈압에 대해 각각 획득될 수 있다. 이와 같이 각각 획득된 CO 특징과 TPR 특징을 이용하여 독립적으로 수축기 혈압과 이완기 혈압을 추정할 수 있다.

한편, 프로세서(120)는 캘리브레이션 조건을 만족하는 경우 캘리브레이션을 수행하여 CO 특징, TPR 특징, 커프 혈압, 혈압 추정 모델 등의 기준 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 혈압 추정시 장치(100)를 최초로 사용하거나 장치(100)를 초기화 한 경우와 같이 혈압 추정에 필요한 기준 정보가 존재하지 않으면 먼저 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 다른 예로, 혈압 추정 결과를 분석하여 캘리브레이션 수행여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 혈압 추정이 완료되면, 추정된 혈압값이 정상 범위를 벗어나는 경우, 정상 범위를 벗어난 횟수가 임계치 이상인 경우 또는, 연속적으로 정상 범위를 만족하지 않은 횟수나 소정 기간 동안 정상 범위를 만족하지 않은 횟수 등이 임계치 이상인 경우 캘리브레이션이 필요한 것으로 결정할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 캘리브레이션 주기나 사용자 요청이 있는 경우 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

프로세서(120)는 캘리브레이션 수행하는 것으로 결정하는 경우 사용자에게 캘리브레이션을 위한 가이드 할 수 있다. 예컨대 피검체를 센서(110)의 측정 위치에 접촉하도록 가이드 하거나, 접촉 압력을 가이드 할 수 있다. 또한, 센서(110)를 제어하여 생체신호를 획득하고, 획득된 생체신호로부터 전술한 바와 같이 CO 특징, 제1 후보 TPR 특징, 제2 후보 TPR 특징, TPR 특징 등을 획득할 수 있다. 또한, 장치(100)에 포함된 통신 모듈을 이용하여 외부 기기 예컨대 커프 혈압기로부터 커프 기준 혈압을 수신하거나, 표시부에 사용자 인터페이스를 출력하여 사용자로부터 커프 기준 혈압을 직접 입력 받을 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 획득된 CO 특징, TPR 특징 및 기준 혈압을 이용하여 혈압 추정 모델을 갱신할 수 있다.

도 3은 다른 실시예에 따른 혈압 추정 장치의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 혈압 추정 장치(300)는 센서(110), 프로세서(120), 출력부(310), 저장부(320) 및 통신부(330)를 포함할 수 있다. 센서(110) 및 프로세서(120)는 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 생략하기로 한다.

출력부(310)는 센서(110)에 의해 측정된 생체신호 및/또는 프로세서(120)에 의해 생성되거나 처리된 데이터를 시각적/비시각적인 다양한 방식으로 출력할 수 있다. 출력부(310)는 표시 장치, 음향 장치 및 햅틱 장치 등을 직접 포함하거나, 외부 장치에 탑재된 표시 장치, 음향 장치 및 햅틱 장치 등과 유무선 통신을 통해 연동할 수 있다.

예를 들어, 출력부(310)는 사용자의 혈압이 추정되면, 추정된 혈압이 정상 범위에 있는지 또는 정상 범위를 벗어났는지 여부를 기준으로 색상, 선의 굵기, 글씨체 등의 다양한 시각적인 방법으로 표시 장치에 출력할 수 있다. 또는 음향 장치를 이용하여 추정된 혈압을 음성으로 출력할 수도 있으며, 햅틱 장치를 이용하여 진동 또는 촉감 등의 방식으로 혈압의 이상 여부에 대한 알림을 출력할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 혈압 추정 이력을 분석하여 사용자의 건강 상태를 모니터링 할 수 있으며, 이때, 출력부(310)는 모니터링 결과에 따라 사용자에게 경고, 주의할 음식 정보, 예약할 병원 정보 등의 사용자가 취해야 할 조치 사항을 안내할 수 있다.

저장부(320)는 프로세서(120)에 의해 캘리브레이션을 통해 획득된 기준정보를 저장할 수 있다. 또한, 혈압 추정시 획득된 생체신호, CO 특징, TPR 특징, 및 혈압 추정값 등을 저장할 수 있다. 이때, 기준정보는 사용자의 나이, 성별, 직업, 현재 건강상태 등의 사용자 정보 및/또는, 캘리브레이션 시점에 획득된 생체신호, CO 특징, TPR 특징, 커프 기준 혈압, 혈압 추정모델 등을 포함할 수 있으나 이에 국한되는 것은 아니다. 이때, 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 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

통신부(330)는 통신 기술을 통해 외부 기기와 연결하여, 외부 기기와 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 혈압 추정과 관련된 기준 정보를 수신할 수 있으며, 센서(110)에 의해 측정된 생체신호, 프로세서(120)에 의해 생성 또는 처리된 데이터(예: 혈압 추정값)를 외부 기기에 전송할 수 있다. 이때, 외부 기기는 다른 혈압 추정 장치, 커프 혈압 등을 측정하는 커프 혈압 장치, 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 노트북 PC 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

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 포함하는 다양한 유무선 통신 기술을 이용하여 외부 기기와 통신할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 일 실시예에 따른 혈압 추정 방법의 흐름도이다.

도 4는 전술한 혈압 추정 장치(100,300)에 의해 수행되는 혈압 추정 방법의 일 실시예로, 이하 중복을 줄이기 위해 간단하게 설명한다.

먼저, 혈압 추정 장치(100,300)는 혈압 추정 요청에 따라 사용자의 피검체로부터 생체신호를 측정할 수 있다(410). 혈압 추정 장치(100,300)는 사용자 인터페이스를 통해 또는 외부 기기로부터 사용자의 혈압 추정 요청을 수신하거나, 미리 설정된 주기가 된 경우 센서의 광원을 구동하여 피검체에 광을 조사하고, 디텍터를 통해 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 생체신호를 측정할 수 있다..

그 다음, 생체신호를 이용하여 CO 특징을 획득할 수 있다(420). 예컨대 심박수(Heart Rate) 또는, 수축기 구간의 최대 진폭과 생체신호 파형의 면적 사이의 비를 CO 특징으로 획득할 수 있다.

또한, 생체신호를 이용하여 TPR 특징을 획득할 수 있다(430). 이때, 일반적으로 혈관 저항과 상관도가 높은 제1 후보 TPR 특징을 결정하고, 제1 후보 TPR 특징과 단계(420)에서 획득한 CO 특징의 변화 방향성을 고려하여 TPR 특징을 획득할 수 있다. 이때, 제1 후보 TPR 특징은 예컨대 첫 번째 반사파 성분의 진폭을 전진파 성분의 진폭으로 나눈 값으로 정의될 수 있다. 이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 TPR 특징을 획득하는 다양한 실시예들을 설명한다.

그 다음, CO 특징과 TPR 특징을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다(440). 이때, CO 특징과 TPR 특징을 결합한 값과 혈압과의 상관 관계를 정의한 혈압 추정 모델을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 혈압 추정이 완료되면 추정 혈압, 건강 상태, 경고, 대응 조치 등의 정보를 다양한 시각적/비시각적인 방법을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.

도 5는 TPR 특징을 획득하는 단계(430)의 일 실시예의 흐름도이다.

먼저, 혈압 추정 장치(100,300)는 생체신호로부터 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1) 및 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 추출할 수 있다(510). 예를 들어, 제1 후보 TPR 특징은 첫 번째 반사파 성분과 전진파 성분의 진폭 사이의 비일 수 있다. 또한, 제2 후보 특징은 첫 번째 반사파 성분의 진폭과, 전진파 성분 위치와 최대 진폭 위치를 내분한 위치의 진폭 사이의 비일 수 있다.

그 다음, 캘리브레이션 시점 대비 CO 특징의 변화 방향과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 동일한지 판단할 수 있다(520). 예를 들어, CO 특징의 변화폭(Δf_CO)과 제1 후보 TPR 특징의 변화폭(Δf_TPR1)을 곱하여 그 결과가 0보다 작으면 변화 방향이 서로 다르고, 그렇지 않으면 변화 방향이 서로 동일하다고 할 수 있다.

그 다음, 변화 방향이 서로 다르면 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정할 수 있다(530). 그렇지 않으면, 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정할 수 있다(540).

도 6은 TPR 특징을 획득하는 단계(430)의 다른 실시예의 흐름도이다.

먼저, 혈압 추정 장치(100,300)는 생체신호로부터 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1) 및 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 추출할 수 있다(610).

그 다음, CO 특징의 변화폭(Δf_CO)과 제1 후보 TPR 특징의 변화폭(Δf_TPR1)을 곱하여 그 결과가 0보다 작은지 비교하여 변화 방향성의 동일 여부를 판단할 수 있다(620).

그 다음, CO 특징의 변화폭(Δf_CO)과 제1 후보 TPR 특징의 변화폭(Δf_TPR1)을 곱한 결과가 0보다 작아 변화 방향이 서로 다르면, 제1 후보 특징의 변화폭의 절대값(|Δf_TPR1|)이 소정 임계치(α|Δf_CO|) 보다 작은지 판단할 수 있다(630).

그 다음, 제1 후보 특징의 변화폭의 절대값이 소정 임계치 보다 작으면 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정하고(640), 그렇지 않으면 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정할 수 있다(650).

만약 단계(630)에서 CO 특징의 변화폭(Δf_CO)과 제1 후보 TPR 특징의 변화폭(Δf_TPR1)을 곱한 결과가 0보다 작지 않으면, 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정할 수 있다(660).

도 7은 TPR 특징을 획득하는 단계(430)의 또 다른 실시예의 흐름도이다.

먼저, 혈압 추정 장치(100,300)는 생체신호로부터 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 추출할 수 있다(710).

그 다음, 캘리브레이션 시점 대비 CO 특징의 변화 방향과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 동일한지 판단할 수 있다(720).

그 다음, 변화 방향이 다르면 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정하고(730), 그렇지 않으면 생체신호로부터 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 추출하여(740), 추출된 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정할 수 있다(750).

도 8은 TPR 특징을 획득하는 단계(430)의 또 다른 실시예의 흐름도이다.

먼저, 혈압 추정 장치(100,300)는 생체신호로부터 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 추출할 수 있다(810).

그 다음, 캘리브레이션 시점 대비 CO 특징의 변화 방향과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 동일한지 판단할 수 있다(820).

그 다음, 변화 방향이 다르면 제1 후보 특징의 변화폭의 절대값(|Δf_TPR1|)이 소정 임계치(α|Δf_CO|) 보다 작은지 판단하여(830), 작으면 제1 후보 TPR 특징(f_TPR1)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정하고(840), 그렇지 않으면 제2 후보 TPR 특징f_TPR2)을 추출하여(850), 제2 후보 TPR 특징(f_TPR2)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정할 수 있다(860).

만약 단계(820)에서 변화 방향이 같으면, 제3 후보 TPR 특징(f_TPR3)을 추출하여(870), 추출된 제3 후보 TPR 특징(f_TPR3)을 최종 TPR 특징(f_TPR)으로 결정할 수 있다(660). 이때, 제3 후보 TPR 특징(f_TPR3)은 제2 후보 TPR 특징(f_TPR3)과 동일한 값, 또는 제2 후보 TPR 특징에 비해 상대적으로 변화폭이 더 안정적인 값일 수 있다.

도 9 내지 도 11은 도 1 또는 도 3의 혈압 추정 장치(100,300)를 포함한 전자장치의 다양한 구조들을 예시적으로 나타낸 도면들이다.

전자장치는 예컨대, 스마트 워치, 스마트 밴드, 스마트 안경, 스마트 이어폰, 스마트 링, 스마트 패치, 스마트 목걸이 타입의 웨어러블 기기, 및 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일기기, 또는 가전 기기나 사물인터넷(Internet of Things)을 기반으로 하는 다양한 IoT 기기(예: 홈 IoT 기기 등)일 수 있다.

전자장치는 센서장치, 프로세서, 입력장치, 통신모듈, 카메라모듈, 출력장치, 저장장치 및 전력모듈 등을 포함할 수 있다. 전자장치의 구성들은 특정 기기에 일체로 탑재되거나, 둘 이상의 기기에 분산 탑재될 수 있다. 센서장치는 혈압 추정 장치(100,300)의 센서(예: PPG 센서)를 포함할 수 있으며, 그 밖에 자이로센서, GPS(Global Positioning System) 등의 추가적인 센서를 포함할 수 있다.

프로세서는 저장장치에 저장된 프로그램 등을 실행하여 프로세서에 연결된 구성요소들을 제어할 수 있고 이를 통해 생체정보(예: 혈압) 추정을 포함한 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 센서장치의 PPG 센서를 이용하여 피검체로부터 PPG 신호를 측정하고, 측정된 PPG 신호를 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 혈압 추정의 다양한 실시예들에 대해 앞에서 기술하였으므로 자세한 설명은 생략한다. 프로세서는 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.

입력장치는 전자장치의 각 구성요소에서 사용될 명령 및/또는 데이터를 사용자 등으로부터 수신할 수 있다. 입력장치는 마이크, 마우스, 키보드, 및/또는 디지털 펜(스타일러스 펜 등)을 포함할 수 있다.

통신모듈은 전자장치와 네트워크 환경 내에 있는 다른 전자장치나 서버 또는 센서장치 사이의 직접(유선) 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신모듈은 프로세서와 독립적으로 운영되고, 직접 통신 및/또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 통신모듈은 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 전자 장치를 확인 및 인증할 수 있다.

카메라모듈은 정지영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라모듈은 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 어셈블리, 이미지센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 및/또는 플래시들을 포함할 수 있다. 카메라모듈에 포함된 렌즈 어셈블리는 이미지 촬영의 대상인 피사체로부터 방출되는 빛을 수집할 수 있다.

출력장치는 전자장치에 의해 생성되거나 처리된 데이터(예: 혈압 추정값, 건강 상태, 경고, 조치 사항 등)를 시각적/비시각적인 방식으로 출력할 수 있다. 출력장치는 음향 출력 장치, 표시 장치, 오디오 모듈 및/또는 햅틱 모듈을 포함할 수 있다.

음향 출력 장치는 음향 신호를 전자장치의 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 전자장치의 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 장치와 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.

저장장치는 센서장치의 구동을 위해 필요한 구동 조건 및, 그 밖의 전자장치의 구성요소들이 필요로 하는 다양한 데이터 예컨대, 소프트웨어 및 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 및/또는 출력 데이터 등을 저장할 수 있다. 저장장치는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.

전력모듈은 전자장치에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 전력 관리 모듈은 PMIC(Power Management Integrated Circuit)의 일부로서 구현될 수 있다. 전력모듈은 배터리를 포함할 수 있으며, 배터리는 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 및/또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면 전자장치는 시계 타입의 웨어러블 장치(900)로 구현될 수 있으며 본체와 손목 스트랩을 포함할 수 있다. 본체의 전면에는 디스플레이가 마련되어, 시간 정보, 수신 메시지 정보, 혈압 추정 등을 포함하는 다양한 어플리케이션 화면이 표시될 수 있다. 본체의 후면에 센서장치(910)가 배치될 수 있다.

도 10을 참조하면 전자장치는 스마트 폰(Smart Phone)과 같은 모바일 장치(1000)로 구현될 수 있다.

모바일 장치(1000)는 하우징 및 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 하우징은 모바일 장치(1000)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 장치(1010), 카메라 모듈, 및/또는 적외선 센서 등이 배치될 수 있다. 하우징의 내부에는 프로세서 및 그 밖의 다양한 구성들이 배치될 수 있다.

도 11을 참조하면 전자장치는 이어(Ear) 웨어러블 장치(1100)로도 구현될 수 있다.

이어(Ear) 웨어러블 장치(1100)는 본체와 이어 스트랩(Ear Strap)을 포함할 수 있다. 사용자는 이어 스트랩을 귓바퀴에 걸어 착용할 수 있다. 이어 스트랩은 이어 웨어러블 장치(800)의 형태에 따라 생략이 가능하다. 본체는 사용자의 외이도(External Auditory Meatus)에 삽입될 수 있다. 본체에는 센서장치(1110)가 탑재될 수 있다. 또한, 본체에는 프로세서가 배치될 수 있으며 센서장치(1110)가 측정한 PPG 신호를 이용하여 혈압을 추정할 수 있다. 또는, 이어 웨어러블 장치(1100)는 외부 장치와 연동하여 혈압을 추정할 수 있다. 예컨대, 이어 웨어러블 장치(1100)의 센서장치(1110)에서 측정한 생체신호를 본체 내부에 마련된 통신 모듈을 통해 외부 장치 예컨대 스마트 폰, 테블릿 PC 등으로 전송하여 외부 장치의 프로세서에서 혈압을 추정하도록 하고, 이어 웨어러블 장치의 본체 내에 마련된 음향 출력 모듈을 통해 혈압 추정값을 출력할 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, 300: 혈압 추정 장치 110: 센서
111: 광원 112: 디텍터
120: 프로세서 310: 출력부
320: 저장부 330: 통신부

Claims

피검체로부터 생체신호를 측정하는 센서; 및
상기 생체신호를 이용하여 CO 특징, 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징을 추출하고, 캘리브레이션 시점 대비 상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향을 기초로 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징 중의 하나를 TPR 특징으로 결정하며, 결정된 TPR 특징과 상기 CO 특징을 기초로 혈압을 추정하는 프로세서를 포함하는 혈압 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 CO 특징은
심박수(Heart Rate) 및, 소정 지점의 진폭과 생체신호 파형 면적 사이의 비율 중의 적어도 하나를 포함하는 혈압 추정 장치.
제2항에 있어서,
상기 소정 지점은
수축기 구간에서 기울기가 0에 가장 가까운 지점을 포함하는 혈압 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 후보 TPR 특징은
상기 생체신호에서 전진파 성분의 진폭과 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함하고,
상기 제2 후보 TPR 특징은
상기 전진파 성분의 지점과 소정 지점 사이의 내분점의 진폭과 상기 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함하는 혈압 추정 장치.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 생체신호의 2차 미분신호를 획득하고, 2차 미분신호의 극소점을 탐색하여 상기 전진파 성분 지점과 상기 반사파 성분 지점을 추출하는 혈압 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다르면 상기 제1 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 같으면 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하는 혈압 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다른 경우 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화량이 소정 임계치보다 작으면 상기 제1 후보 TPR 특징을, 그렇지 않으면 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 같은 경우 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하는 혈압 추정 장치.
제7항에 있어서,
상기 소정 임계치는
상기 CO 특징의 변화량에 소정 가중치를 적용한 값을 포함하는 혈압 추정 장치.
제8항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 추출된 제1 후보 TPR 특징 값을 캘리브레이션 시점의 제1 후보 TPR 특징 값으로 나누고, 나눈 결과에서 1을 빼서 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화량을 산출하고,
상기 추출된 CO 특징 값을 캘리브레이션 시점의 CO 특징 값으로 나누고, 나눈 결과에서 1을 빼서 상기 CO 특징의 변화량을 산출하는 혈압 추정 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 CO 특징 및 TPR 특징을 결합한 결과에 미리 정의된 혈압 추정 모델을 적용하여 혈압을 추정하는 혈압 추정 장치.
피검체로부터 생체신호를 측정하는 단계;
상기 생체신호를 이용하여 CO 특징, 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징을 추출하는 단계;
캘리브레이션 시점 대비 상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향을 기초로 제1 후보 TPR 특징 및 제2 후보 TPR 특징 중의 하나를 TPR 특징으로 결정하는 단계; 및
상기 결정된 TPR 특징과 상기 CO 특징을 기초로 혈압을 추정하는 단계를 포함하는 혈압 추정 방법.
제11항에 있어서,
상기 CO 특징은
심박수(Heart Rate) 및, 소정 지점의 진폭과 생체신호 파형 면적 사이의 비율 중의 적어도 하나를 포함하는 혈압 추정 방법.
제12항에 있어서,
상기 소정 지점은
수축기 구간에서 기울기가 0에 가장 가까운 지점을 포함하는 혈압 추정 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1 후보 TPR 특징은
상기 생체신호에서 전진파 성분의 진폭과 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함하고,
상기 제2 후보 TPR 특징은
상기 전진파 성분의 지점과 소정 지점 사이의 내분점의 진폭과 상기 반사파 성분의 진폭 사이의 비율을 포함하는 혈압 추정 방법.
제11항에 있어서,
상기 TPR 특징을 결정하는 단계는
상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다르면 상기 제1 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 같으면 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하는 혈압 추정 방법.
제11항에 있어서,
상기 TPR 특징을 결정하는 단계는
상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 다른 경우 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화량이 소정 임계치 보다 작으면 상기 제1 후보 TPR 특징을, 그렇지 않으면 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 상기 CO 특징의 변화 방향과 상기 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향이 같은 경우 상기 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하는 혈압 추정 방법.
제16항에 있어서,
상기 소정 임계치는
상기 CO 특징의 변화량에 소정 가중치를 적용한 값을 포함하는 혈압 추정 방법.
제11항에 있어서,
상기 혈압을 추정하는 단계는
상기 CO 특징 및 TPR 특징을 결합한 결과에 미리 정의된 혈압 추정 모델을 적용하여 혈압을 추정하는 혈압 추정 방법.
본체;
상기 본체의 일면에 배치되며, 피검체로부터 PPG 신호를 측정하는 PPG 센서; 및
상기 본체에 배치되며, 상기 PPG 신호로부터 CO 특징과 제1 후보 TPR 특징을 추출하고, 캘리브레이션 시점 대비 상기 CO 특징과 제1 후보 TPR 특징의 변화 방향의 일치 여부에 기초하여 TPR 특징을 결정하며, 결정된 TPR 특징과 상기 CO 특징을 기초로 혈압을 추정하는 프로세서를 포함하는 전자 장치.
제19항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 변화 방향이 일치하지 않으면 상기 제1 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 결정하고, 일치하면 상기 제1 후보 TPR 특징에 비해 상기 캘리브레이션 시점 대비 변화 폭이 상대적으로 작은 제2 후보 TPR 특징을 상기 TPR 특징으로 추출하는 전자 장치.