KR20230123567A - 체온 추정 장치 및 방법 - Google Patents

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이주영
정다희
권복순
김상규
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Abstract

피검체의 심부 체온 추정 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG(Photoplethymogram) 신호를 측정하는 PPG 센서 및 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하고, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 피검체의 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

체온 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING BODY TEMPERATURE}
센서를 이용하여 심부 체온을 추정하고 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 체온은 4대 활력징후(vital sign) 중의 하나로서 매우 중요한 임상적 의의를 지닌다. 인간은 체온 조절에 실패할 경우 생명이 위험한 상황에 놓이기도 한다. 특히 고온에서 작업하는 노동자나 여름철 폭염 시 야외에서 활동하는 사람들 또는 저온에서 산악 스포츠를 즐기거나 활동하는 사람들이 이러한 위험에 노출될 수 있다. 비정상 체온으로 인한 재해 및 사망을 방지하기 위해 기온과 습도에 따른 위험도 지표가 존재하며, 일반적으로 위험도 지표에 따라 위험에 노출되는 노동자들은 활동을 결정한다. 그러나 이러한 위험도 지표는 각 개인마다의 더위 및 추위 적응 능력이나 육체적 활동 상태 등을 충분히 반영하지 못한다. 따라서 각 개인의 심부 체온을 직접 모니터링하고 심부 체온에 따라 비정상 체온으로 인한 위험 여부에 대해 안내를 제공하는 방법이 필요하다.
센서를 이용하여 피검체의 피부 혈류량과 에너지 대사량을 측정하여 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온에 따라 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일 양상에 따르면, 체온 추정 장치는 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG(Photoplethymogram) 신호를 측정하는 PPG 센서 및 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하고, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 피검체의 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 캘리브레이션 시점에 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성할 수 있다.
프로세서는 수동적 가열에 의해 외부로부터 유입된 열을 기초로 피부 혈류량에 대한 가중치를 결정하고, 능동적 가열에 의해 내부로부터 발생하는 열을 기초로 에너지 대사량에 대한 가중치를 결정할 수 있다.
프로세서는 PPG 신호로부터 특징을 추출하고, 특징과 피부 혈류량과의 상관관계를 정의한 모델을 이용하여 추출된 특징으로부터 상기 피부 혈류량을 추정할 수 있다.
프로세서는 PPG 신호로부터 심박수를 획득하고, 획득된 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정할 수 있다.
프로세서는 미리 정해진 심부 체온 추정 모델에 피부 혈류량과 에너지 대사량을 적용하여 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다.
또한, 체온 추정 장치는 출력부를 더 포함하고, 프로세서는 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위를 벗어나는 경우 출력부를 통해 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다.
이때, 프로세서는 비정상 체온으로 판단되는 경우 텍스트 메시지 또는 음성 메시지를 이용하여 야외 활동을 중단하도록 안내 정보를 제공할 수 있다.
프로세서는 PPG 신호가 측정되는 동안에 사용자의 모션 및 온도 중에서 적어도 하나를 더 기초로 상기 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 체온 추정 방법은 PPG(Photoplethymogram) 센서에 의해 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG 신호를 측정하는 단계, PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하는 단계, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 피검체의 심부 체온을 추정하는 단계 및 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
캘리브레이션 시점에 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 가중치를 적용하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
심부 체온 추정 모델을 생성하는 단계는 수동적 가열에 의해 외부로부터 유입된 열을 기초로 피부 혈류량에 대한 가중치를 결정하고, 능동적 가열에 의해 내부로부터 발생하는 열을 기초로 에너지 대사량에 대한 가중치를 결정할 수 있다.
피부 혈류량을 추정하는 단계는 PPG 신호로부터 특징을 추출하고, 특징과 피부 혈류량과의 상관관계를 정의한 모델을 이용하여 추출된 특징으로부터 피부 혈류량을 추정할 수 있다.
에너지 대사량을 추정하는 단계는 PPG 신호로부터 심박수를 획득하고, 획득된 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정할 수 있다.
피검체의 심부 체온을 추정하는 단계는 미리 정해진 심부 체온 추정 모델에 피부 혈류량과 에너지 대사량을 적용하여 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다.
비정상 체온 위험 정보를 제공하는 단계는 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위를 벗어나는 경우 출력부를 통해 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다.
이때, 비정상 체온 위험 정보를 제공하는 단계는 비정상 체온으로 판단되는 경우 텍스트 메시지 또는 음성 메시지를 이용하여 야외 활동을 중단하도록 안내 정보를 제공할 수 있다.
피검체의 심부 체온을 추정하는 단계는 PPG 신호가 측정되는 동안에 사용자의 모션 및 온도 중에서 적어도 하나를 더 기초로 상기 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 전자 장치는 본체 및 본체 내에 체온 추정 장치를 포함하고, 체온 추정 장치는 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG(Photoplethymogram) 신호를 측정하는 PPG 센서 및 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하고, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 피검체의 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 프로세서를 포함할 수 있다.
이때, 프로세서는 캘리브레이션 시점에 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성할 수 있다.
센서를 이용하여 피검체의 피부 혈류량과 에너지 대사량을 측정하여 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온에 따라 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하여 비정상 체온에 의한 위험을 예방할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 체온 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 PPG 신호의 특징으로부터 혈류량을 추정하는 것을 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 체온 추정 장치를 포함하는 워치형 웨어러블 기기에서 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 것에 관한 도면이다.
도 5은 다른 실시예에 따른 체온 추정 장치의 블록도이다.
도 6는 일 실시예에 따른 체온 추정 방법의 흐름도이다.
도 7 내지 도 10은 체온 추정 장치를 포함하는 전자 장치의 구조들을 예시적으로 나타낸 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, 체온 추정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 체온 추정 장치의 블록도이다.
체온 추정 장치(100)는 휴대용 웨어러블 기기나 스마트 기기 등의 다양한 기기에 탑재될 수 있다. 예를 들어, 다양한 기기는 손목에 착용하는 스마트 워치, 스마트 밴드형, 헤드폰 형, 헤어밴드 형, 암 밴드형, 체스트 밴드형 등의 다양한 형태로 제작되는 웨어러블 기기나, 스마트폰, 태블릿 PC등와 같은 모바일 기기를 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 체온 추정 장치(100)는 센서(110) 및 프로세서(120)를 포함할 수 있다.
센서(110)는 피검체로부터 체온 추정을 위한 데이터를 획득할 수 있으며, 프로세서(120)는 센서(110)에서 획득된 데이터를 이용하여 피검체의 체온을 추정할 수 있다. 프로세서(120)와 센서(110)는 전기적으로 연결될 수 있으며, 프로세서(120)는 체온 추정 요청시 센서(110)를 제어할 수 있다. 피검체는 센서(110)가 접촉할 수 있는 생체영역으로, 예컨대 맥파 측정이 용이한 인체의 부위일 수 있다. 예를 들어, 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 귓볼, 발목 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 요골 동맥과 인접한 손목 표면의 영역으로 모세혈이나 정맥혈이 지나가는 손목 상부, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있다.
센서(110)는 PPG(Photoplethymogram) 센서(111)를 포함할 수 있다. PPG 센서(111)는 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG 신호를 측정할 수 있다. PPG 센서(110)는 복수의 채널로 형성될 수 있으며, 각 채널은 피검체에 하나 이상의 파장의 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하고, 피검체의 서로 다른 위치에서 PPG 신호 측정이 가능하도록 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 또한, PPG 센서(111)의 각 채널은 광원에 의해 조사된 광이 피검체의 피부 표면이나 혈관 등의 생체조직에서 산란, 반사 또는 투과 등 반응되어 돌아오는 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터를 포함할 수 있다. 디텍터는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor, PTr) 또는 이미지 센서(예: CMOS 이미지 센서) 등을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
프로세서(120)는 PPG 센서(111)에 의해 획득된 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하고, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다.
예컨대, 프로세서(120)는 PPG 센서(111)에 의해 획득된 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량을 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 PPG 신호로부터 특징을 추출하고, 특징과 피부 혈류량과의 상관관계를 정의한 모델을 이용하여 추출된 특징으로부터 피부 혈류량을 추정할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 PPG 신호의 특징으로부터 피부 혈류량을 추정하는 것을 도시한 것이다.
PPG 신호는 DC와 AC 신호로 구성되어 있으며 DC 신호는 변하지 않는 신호로 뼈, 근육 등에 대한 신호이며 AC 신호는 동맥 중 심장에서 박출된 혈액의 유입에 따라 변하는 신호이다. 도 2를 참조하면, 상단 부분이 맥파에 따라 변하는 AC 신호이며 하단 부분이 변하지 않는 DC 신호에 해당한다. AC 신호는 유입되는 동맥혈의 양이 많아지는지 또는 적어지는지를 나타낼 수 있으므로 혈류량의 변화를 간접적으로 반영한다. 따라서 프로세서(120)는 PPG 신호의 AC 성분 부분의 면적(210)인 AUC(area under curve)를 PPG 신호의 특징으로 추출하고, 추출된 AUC를 이용하여 피부 혈류량을 추정할 수 있다. 이때, AUC와 피부 혈류량과의 상관 관계를 미리 정의한 혈류량 추정 모델을 이용하여 추출된 AUC로부터 피부 혈류량을 획득할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(120)는 수학식 1에 따라, PPG 신호의 AC 신호와 DC 신호의 비율을 나타내는 관류 지수(Perfusion Index)를 PPG 신호의 특징으로 획득하고, 획득된 관류 지수를 이용하여 피부 혈류량을 추정할 수 있다. 예컨대, 관류 지수와 피부 혈류량과의 상관 관계를 미리 정의한 혈류량 추정 모델을 이용하여 획득된 관류 지수로부터 피부 혈류량을 획득할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 그 밖에 피부 혈류량 추정을 위한 PPG 신호의 특징으로 PPG 신호의 전진파 성분과 관련된 시간 및 그 시간에 대응하는 진폭, PPG 신호의 반사파 성분과 관련된 시간 및 그 시간에 대응하는 진폭을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 전진파 성분 및 반사파 성분과 관련된 특징점은 PPG 신호의 2차 미분신호를 기초로 추출할 수 있다. 예컨대, 2차 미분신호의 첫 번째 극소점의 시간 위치를 전진파 성분과 관련된 시간으로 추출하고 두 번째 및 세 번째 극소점의 시간 위치를 각각 반사파 성분과 관련된 시간으로 추출할 수 있다. 또한, PPG 신호의 소정 구간에서 소정 지점의 시간 및/또는 진폭, 예컨대, 최대 진폭 지점의 시간 및/또는 진폭, 최대 진폭 지점의 시간과 전진파 성분과 관련된 시간 사이의 내분점의 시간 및/또는 그 시간에 해당하는 진폭을 특징점으로 추출할 수 있다. 이때, 내분점은 두 시간 지점 사이의 중간 지점 또는 소정 비율로 내분한 지점일 수 있다.
또한, 프로세서(120)는 PPG 센서(111)에 의해 획득된 PPG 신호를 기초로 에너지 대사량을 획득할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 PPG 신호로부터 심박수(HR: Heart Rate)를 획득하고, 획득한 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정할 수 있다.
먼저, 프로세서(120)는 시간에 따라 연속적으로 측정된 PPG 신호의 주기를 분석하여 심박수를 획득할 수 있다. 예컨대, 1분 동안 100번의 주기를 가지는 PPG 신호를 획득한 경우 심박수를 100으로 정할 수 있다.
그 다음, 프로세서(120)는 획득한 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정할 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는 획득한 심박수(HR)를 이용하여 수학식 2 내지 5에 따라 에너지 대사량(MHR)을 추정할 수 있다.
여기서 M0는 안정된 상태에서의 대사량 예컨대, 휴식중 대사량 또는 기초 대사량을 의미하며 일반적으로 성인 남성은 60W/m2에 해당한다. HR0는 안정된 상태에서의 심박수 예컨대, 휴식중 심박수를 의미한다. MWC(maximum work capacity in watts)는 최대 활동시 대사량, HRmax는 최대 심박수, LBM(lean body mass)은 지방제외체중, Hb는 키, Wb는 몸무게, age는 나이를 의미한다. 이때, M0 및 HR0는 미리 측정하여 저장된 값을 이용할 수 있으며 키, 몸무게, 나이는 프로세서(120)가 인터페이스를 이용하여 표시 장치를 통해 사용자로부터 획득하거나 미리 저장된 값을 이용할 수 있다.
또한, 체온 추정 장치(100)는 산소 소비량 추정 센서를 더 포함할 수 있으며, 프로세서(120)는 상기 센서에 의해 추정된 피검체의 산소 소비량을 기초로 수학식 6에 따라 에너지 대사량(MVO2)을 추정할 수도 있다.
여기서 VO2는 산소 소비량, 5.68은 ISO 8996에 따른 표준 에너지값인 5.68 W/(1/h)를 의미한다.
그 다음, 프로세서(120)는 미리 정해진 심부 체온 추정 모델에 추정한 피부 혈류량과 에너지 대사량을 적용하여 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다. 이때, 미리 정의된 심부 체온 추정 모델은 수학식 7로 표현될 수 있다.
여기서 TC는 심부 체온, SBF는 피부 혈류량, EE는 에너지 대사량, a 및 b는 미리 정해진 계수, α및 β는 각각 피부 혈류량 및 에너지 대사량의 가중치를 의미한다. α및 β는 이하 심부 체온 추정 모델 생성 과정에서 자세히 설명한다.
그 다음, 프로세서(120)는 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다. 이때, 비정상 체온은 미리 정해진 임계 범위 이상 또는 이하인 경우로, 미리 정해진 임계 범위 이상인 경우 고체온, 이하인 경우 저체온에 해당하는 비정상 체온으로 판단할 수 있다. 예컨대, 체온 추정 장치(100)는 출력부를 더 포함할 수 있으며, 프로세서(120)는 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위 이상 또는 이하인 경우 출력부를 통해 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 비정상 체온으로 판단되는 경우 텍스트 메시지 또는 음성 메시지를 이용하여 야외 활동을 중단하도록 하는 안내 정보를 제공할 수 있다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 체온 추정 장치(100)를 포함하는 워치형 웨어러블 기기에서 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 것에 관한 도면이다. 도 3을 참조하면, 예를 들어, 프로세서(120)는 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위 이상인 경우 "WARNING! HIGH BODY TEMPERATURE"및"야외 활동을 중단하시고 서늘한 곳으로 이동하세요"(320)라는 텍스트 메시지를 표시 장치(310)를 통해서 출력할 수 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 예를 들어, 프로세서(120)는 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위 이하인 경우 "WARNING! LOW BODY TEMPERATURE"및"야외 활동을 중단하시고 따뜻한 곳으로 이동하세요"(420)라는 텍스트 메시지를 표시 장치(310)를 통해서 출력할 수 있다. 이때, 프로세서(120)는 야외 활동을 중단하도록 하는 음성 메시지를 출력할 수도 있으며, 텍스트 메시지와 음성 메시지를 동시에 출력할 수도 있다. 또한, 경고 알람을 출력부를 통해 함께 출력할 수도 있다. 프로세서(120)는 만일 비정상 체온 위험 안내 정보 제공 후 소정 시간이 지나도 추정된 심부 체온이 임계 범위 이상 또는 이하를 계속 유지하는 경우 전자 장치(예: 스마트폰)와 통신하여 119 안전 신고 센터로 직접 통화 연결할 수도 있다. 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 방법은 이에 한정되지 않는다.
일반적으로 심부 온도는 신체의 부위 예컨대 식도, 위, 직장, 고막, 겨드랑이 등 복수의 위치에서 측정될 수 있으며 측정 신체 부위에 따라 조금씩 다른 값을 나타낸다. 따라서 비정상 체온 여부를 판단하는 임계 범위는 기준으로 하는 신체 부위마다 다르게 정해질 수 있다. 예컨대, 워치 타입의 웨어러블 기기 또는 체스트 밴드 타입의 웨어러블 기기에 체온 추정 장치(100)가 포함되어 있는 경우 임계 범위를 결정하기 위한 기준 신체 부위를 기기와 상대적으로 가까운 겨드랑이로 결정할 수 있다. 이 경우 예컨대, 체온 추정 장치(100)는 겨드랑이를 기준으로 35℃ 와 40℃ 사이를 임계 범위로 미리 결정할 수 있다. 다른 예로, 이어 버즈 타입의 웨어러블 기기에 체온 추정 장치(100)가 포함되어 있는 경우 임계 범위를 결정하기 위한 기준 신체 부위를 기기와 상대적으로 가까운 고막으로 결정할 수 있다. 이 경우 예컨대, 체온 추정 장치(100)는 고막을 기준으로 35℃ 와 39.5℃ 사이를 임계 범위로 미리 결정할 수도 있다. 또 다른 실시예로, 워치 타입 웨어러블 기기인 경우 전처리를 통해 겨드랑이와 손목의 심부 온도 차이를 미리 측정하고 측정된 차이를 기준으로 겨드랑이를 기준으로 하는 임계 범위를 보정하여 손목에 대한 임계 범위를 설정하고 설정된 손목에 대한 임계 범위를 직접 이용할 수도 있다. 임계 범위를 결정하는 예는 이에 한정되지 않는다.
일 실시예로, 체온 추정 장치(100)는 모션 센서 및/또는 온도 센서를 더 포함할 수 있으며, 프로세서(120)는 PPG 신호가 측정되는 동안 사용자의 모션 정보 및/또는 온도를 더 기초로 하여 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는 모션 센서에 의해 획득된 모션 데이터를 이용하여 에너지 대사량을 좀 더 정확히 반영할 수 있으며, 온도 센서에 의한 피부 온도를 심부 체온 추정 모델의 파라미터로 더 추가하여 심부 체온 추정의 정확도를 높일 수 있다.
한편, 프로세서(120)는 체온 추정의 정확성을 높이기 위해 심부 체온 추정 모델을 미리 생성할 수 있다. 예컨대, 프로세서(120)는 캘리브레이션 시점에 상기 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 상기 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성할 수 있다.
상기 수학식 7은 생성된 심부 체온 추정 모델에 해당하며, α및 β는 각각 피부 혈류량 및 에너지 대사량의 가중치를 의미한다. 이때, 프로세서(120)는 수동적 가열에 의해 외부로부터 유입된 열을 기초로 피부 혈류량에 대한 가중치(α)를 결정할 수 있으며 또한, 능동적 가열에 의해 내부로부터 발생하는 열을 기초로 에너지 대사량에 대한 가중치(β)를 결정할 수 있다.
피부 혈류량에 대한 가중치(α) 및 에너지 대사량에 대한 가중치(β)는 이하의 수학식 8 내지 10에 의해 결정될 수 있다.
여기서 TC는 캘리브레이션 시점의 심부 체온, SBF는 캘리브레이션 시점의 피부 혈류량, EE는 캘리브레이션 시점의 에너지 대사량, a 및 b는 미리 정해진 계수를 나타낸다. T0, SBF0, EE0는 외부로부터 유입 또는 내부로부터 발생하는 열이 없는 상태에서의 심부 온도, 피부 혈류량, 에너지 대사량의 초기값을 각각 나타낸다.
먼저, 외부로부터 열이 유입되는 수동적인 가열(passive heating) 예컨대, 가열 패드를 이용하여 피부의 국부 가열이 있는 경우 또는 사용자가 족욕을 하는 경우, 심부 체온은 36.5℃ 에서 42℃로 증가하게 된다. (이때, T0는 36.5℃ 이며 TC는 42℃이다.) 이때는 능동적인 활동이 피부 혈류량 변화에 비해 상대적으로 적어 수학식 8의 에너지 대사량의 변화량(EE-EE0)을 0으로 간주하여 피부 혈류량에 대한 가중치(α)는 수학식 9로 표현될 수 있다.
한편, 능동적인 활동을 통해 내부로부터 발생되는 능동적 가열(active heating) 예컨대, VO2 최대치의 50%가 되는 달리기를 수행하는 경우에는 에너지 대사량에 대한 가중치(β)는 수학식 10으로 표현될 수 있다. 여기서 α는 상기 수동적 가열에서 결정한 가중치를 이용할 수 있다.
상기 실시예는 가열하는 방법 즉 수동적 가열 및 능동적 가열을 통해 피부 혈류량에 대한 가중치(α) 및 에너지 대사량에 대한 가중치(β)를 구하여 심부 체온 추정 모델을 생성하는 것이지만 반대로 냉각하는 방법 즉 수동적 냉각(passive cooling 예컨대, 냉각 패드를 이용하여 피부의 국부 냉각) 및 능동적 냉각(active cooling 예컨대, VO2 값을 감소시키는 방향으로 움직임을 줄임)을 통해 피부 혈류량에 대한 가중치(α) 및 에너지 대사량에 대한 가중치(β)를 구하여 심부 체온 추정 모델을 생성할 수도 있다.
심부 체온 추정 모델 생성과 관련하여, 일 실시예로, 심부 체온 추정 모델 생성시 웨어러블 기기의 타입에 따른 기준 위치(예: 웨어러블 워치의 경우 손목, 이어 버드의 경우 고막)을 정하여 기준 위치에 따라 피부 혈류량에 대한 가중치(α) 및 에너지 대사량에 대한 가중치(β)를 각각 구하여 각각 심부 체온 추정 모델을 생성할 수 있다. 이때, 기준 위치에 따라 상기와 같이 임계 범위를 다르게 설정할 수 있으며 또한 미리 정해진 하나의 임계 범위를 사용할 수도 있다.
상기 획득된 피부 혈류량에 대한 가중치(α) 및 에너지 대사량에 대한 가중치(β)를 심부 체온 추정 모델에 적용하는 경우 각 개인의 특성에 따른 체온 변화를 반영할 수 있어 체온 추정의 정확성을 높일 수 있으며 따라서 비정상 체온 위험에 해당 여부를 개인별로 정확히 반영할 수 있다.
도 5은 다른 실시예에 따른 체온 추정 장치의 블록도이다.
도 5을 참조하면, 체온 추정 장치(500)는 센서(510), 프로세서(520), 저장부(530), 출력부(540) 및 통신부(550)를 포함할 수 있다. 이때, 센서(510), 프로세서(520) 구성은 도 1의 실시예의 센서(110) 및 프로세서(120)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
저장부(530)는 심부 체온 추정과 관련된 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어 센서(510)를 통해 획득된 PPG 신호, 프로세서(520)의 처리 결과, 예컨대 피부 혈류량 및 에너지 대사량 등을 저장할 수 있다.
저장부(530)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.
출력부(540)는 프로세서(520)의 처리 결과를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 출력부(540)는 디스플레이에 프로세서(520)의 체온 추정값과 미리 정해진 임계 범위를 함께 표시할 수 있다. 이때, 체온 추정값이 임계 범위를 벗어나는 경우 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 색깔이나 선의 굵기 등을 조절하여 사용자에게 경고 정보를 제공할 수 있다. 또한, 출력부(540)는 시각적 표시와 함께 또는 단독으로 스피커 등의 음성 출력 모듈, 햅틱 모듈 등을 이용하여 음성, 진동, 촉감 등의 비시각적인 방식으로 사용자에게 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다.
통신부(550)는 외부 기기와 통신하여 심부 체온 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, 체온 추정 결과를 사용자의 스마트폰 등의 외부 기기에 전송하여 사용자가 상대적으로 성능이 우수한 기기를 통해 체온 추정 결과를 관리 및 모니터링할 수 있으며, 이에 따른 정확한 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다.
통신부(550)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 6은 일 실시예에 따른 체온 추정 방법의 흐름도이다.
도 6은 도 1 및 도 5의 실시예에 따른 체온 추정 장치(100,500)에 의해 수행되는 체온 추정 방법의 일 실시예이다. 앞에서 상술하였으므로 중복 설명을 피하기 위해 간단히 설명한다.
도 6을 참조하면, 먼저 체온 추정 장치는 PPG(Photoplethymogram) 센서에 의해 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG 신호를 측정할 수 있다(610).
그 다음, 체온 추정 장치는 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정할 수 있다(620).
체온 추정 장치는 PPG 신호로부터 특징을 추출하고, 특징과 피부 혈류량과의 상관관계를 정의한 모델을 이용하여 추출된 특징으로부터 피부 혈류량을 추정할 수 있다. 예컨대, 체온 추정 장치는 PPG 신호의 AC 성분 부분의 면적인 AUC(area under curve)를 PPG 신호의 특징으로 추출하고, 추출된 AUC를 이용하여 피부 혈류량을 추정할 수 있다. 이때, AUC와 피부 혈류량과의 상관 관계를 미리 정의한 혈류량 추정 모델을 이용하여 추출된 AUC로부터 피부 혈류량을 획득할 수 있다.
체온 추정 장치는 PPG 신호로부터 심박수를 획득하고, 획득된 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정할 수 있다. 예컨대, 체온 추정 장치는 시간에 따라 연속적으로 측정된 PPG 신호의 주기를 분석하여 심박수를 획득할 수 있으며, 획득한 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정할 수 있다. 예를 들어, 체온 추정 장치는 획득한 심박수(HR)를 이용하여 수학식 2 내지 5에 따라 에너지 대사량(MHR)을 추정할 수 있다.
그 다음, 체온 추정 장치는 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다(630). 예컨대, 체온 추정 장치는 미리 정해진 심부 체온 추정 모델에 피부 혈류량과 상기 에너지 대사량을 적용하여 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다. 이때, PPG 신호가 측정되는 동안 모션 센서에 의해 측정된 사용자의 모션 및 온도 센서에 의해 측정된 온도 중에서 적어도 하나를 더 기초로 피검체의 심부 체온을 추정할 수 있다.
그 다음, 체온 추정 장치는 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다(640). 예컨대, 체온 추정 장치는 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계값 이상인 경우 출력부를 통해 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다. 이때, 비정상 체온 위험 안내 정보는 "WARNING! HIGH BODY TEMPERATURE"및"야외 활동을 중단하시고 서늘한 곳으로 이동하세요" 또는 "WARNING! LOW BODY TEMPERATURE" 및 "야외 활동을 중단하시고 따뜻한 곳으로 이동하세요"라는 텍스트 메시지를 표시 장치를 통해서 출력할 수 있다. 이때, 체온 추정 장치는 야외 활동을 중단하도록 하는 음성 메시지를 출력할 수도 있으며, 텍스트 메시지와 음성 메시지를 동시에 출력할 수도 있다. 또한, 경고 알람을 출력부를 통해 함께 출력할 수도 있다. 체온 추정 장치는 만일 비정상 체온 위험 안내 정보 제공 후 소정 시간이 지나도 추정된 심부 체온이 임계값 이상을 계속 유지하는 경우 다른 전자 장치와 통신하여 119 안전 신고 센터로 직접 통화 연결할 수도 있다.
다른 실시예에 따른 체온 추정 방법은 캘리브레이션 시점에 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 심부 체온 추정 모델을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 체온 추정 장치는 수동적 가열에 의해 외부로부터 유입된 열을 기초로 피부 혈류량 변화량에 대한 가중치를 결정하고, 능동적 가열에 의해 내부로부터 발생하는 열을 기초로 에너지 대사량 변화량에 대한 가중치를 결정할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 체온 추정 장치(100, 500)를 포함하는 전자 장치의 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 7을 참조하면, 전자 장치는 스마트 워치 타입의 웨어러블 장치(700)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 체온 추정 장치를 포함할 수 있다. 체온 추정 장치는 센서(710), 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.
조작부(720)는 도시된 바와 같이 본체(MB)의 측면에 형성될 수 있다. 조작부(720)는 사용자의 명령을 수신하여 프로세서로 전달할 수 있다. 또한, 조작부(720)는 웨어러블 기기(700)의 전원을 온/오프시키는 전원 버튼을 포함할 수 있다.
센서(710)는 PPG(Photoplethymogram) 센서를 포함할 수 있다. PPG 센서는 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG 신호를 측정할 수 있다.
본체(MB)에 탑재된 프로세서는 센서(710)를 비롯한 다양한 구성들과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 프로세서는 PPG 센서에서 측정된 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하고, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 피검체의 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다. 또한, 프로세서는 캘리브레이션 시점에 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성할 수 있다.
본체(MB)의 전면에는 디스플레이가 마련되어, 체온 정보, 시간 정보, 수신 메시지 정보, 비정상 체온 위험 안내 정보 등을 포함하는 다양한 어플리케이션 화면이 표시될 수 있다.
도 8을 참조하면, 전자 장치는 스마트 폰(smart phone)과 같은 모바일 장치(800)로 구현될 수 있다.
모바일 장치(800)는 하우징 및 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 하우징은 모바일 장치(800)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(810), 카메라 모듈, 및/또는 적외선 센서 등이 배치될 수 있다.
일 실시예로, 스마트폰(800) 본체의 후면에는 사용자로부터 데이터를 획득할 수 있는 복수의 센서가 배치될 수 있으며, 본체 전면 지문 센서, 측면 전원 버튼, 볼륨 버튼이나 본체 전후면의 별도의 위치에도 센서 등이 배치되어 심부 체온을 추정할 수 있다.
또한, 사용자가 모바일 장치(800)에 탑재된 어플리케이션 등을 실행하여 체온 추정을 요청하는 경우 센서(810)를 이용하여 데이터를 획득하고 모바일 장치(800) 내의 프로세서를 이용하여 심부 체온을 추정하고 사용자에게 추정값 및/또는 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공할 수 있다.
도 9를 참조하면, 전자장치는 이어(ear) 웨어러블 장치(900)로도 구현될 수 있다.
이어(ear) 웨어러블 장치(900)는 본체와 이어 스트랩(ear strap)을 포함할 수 있다. 사용자는 이어 스트랩을 귓바퀴에 걸어 착용할 수 있다. 이어 스트랩은 이어 웨어러블 장치(900)의 형태에 따라 생략이 가능하다. 본체는 사용자의 외이도(external auditory meatus)에 삽입될 수 있다. 본체에는 센서(910)가 탑재될 수 있다. 이어 웨어러블 장치(900)는 체온 추정 결과 및/또는 비정상 체온 위험 안내 정보를 사용자에게 음향으로 제공하거나, 본체 내부에 마련된 통신 모듈을 통해 외부 기기 예컨대, 모바일, 테블릿, PC 등으로 전송할 수 있다.
도 10를 참조하면, 전자 장치는 시계 타입의 웨어러블 장치와 스마트폰의 조합에 의해 구현될 수 있다. 일 예로, 스마트폰(1000)의 본체에는 심부 체온을 추정하는 프로세서가 실장될 수 있다. 스마트폰(1000)의 프로세서는 체온 측정 요청을 수신하면 통신부를 통해 웨어러블 장치(1010) 본체 내부에 실장된 통신부와 통신하여 데이터를 획득하도록 제어할 수 있다. 또한, 웨어러블 장치(1010)로부터 PPG 신호 등의 데이터를 수신하면 프로세서는 심부 체온을 추정하며, 예컨대, 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위 이상인 경우 출력부를 통해 도시된 바와 같이 스마트폰(1000)의 디스플레이에 추정된 심부 온도와 함께 "WARNING! HIGH BODY TEMPERATURE"(1020)과 같은 비정상 체온 위험 안내 메시지를 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, 500: 체온 추정 장치
110, 510: 센서
111 : PPG 센서
120, 520: 프로세서
530: 저장부
540: 출력부
550: 통신부
700: 스마트 워치 타입 웨어러블 장치
900: 이어 타입 웨어러블 장치

Claims (20)

  1. 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG(Photoplethymogram) 신호를 측정하는 PPG 센서; 및
    상기 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하고, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 상기 피검체의 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 프로세서를 포함하는 체온 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    캘리브레이션 시점에 상기 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 상기 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성하는 체온 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는
    수동적 가열에 의해 외부로부터 유입된 열을 기초로 피부 혈류량에 대한 가중치를 결정하고, 능동적 가열에 의해 내부로부터 발생하는 열을 기초로 에너지 대사량에 대한 가중치를 결정하는 체온 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 PPG 신호로부터 특징을 추출하고, 특징과 피부 혈류량과의 상관관계를 정의한 모델을 이용하여 상기 추출된 특징으로부터 상기 피부 혈류량을 추정하는 체온 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 PPG 신호로부터 심박수를 획득하고, 획득된 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정하는 체온 추정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    미리 정해진 심부 체온 추정 모델에 상기 피부 혈류량과 상기 에너지 대사량을 적용하여 피검체의 심부 체온을 추정하는 체온 추정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    출력부를 더 포함하고
    상기 프로세서는
    상기 추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위를 벗어나는 경우 상기 출력부를 통해 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 체온 추정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는
    비정상 체온으로 판단되는 경우 텍스트 메시지 또는 음성 메시지를 이용하여 야외 활동을 중단하도록 안내 정보를 제공하는 체온 추정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 PPG 신호가 측정되는 동안에 사용자의 모션 및 온도 중에서 적어도 하나를 더 기초로 상기 피검체의 심부 체온을 추정하는 체온 추정 장치.
  10. PPG(Photoplethymogram) 센서에 의해 피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG 신호를 측정하는 단계;
    상기 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하는 단계;
    상기 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 상기 피검체의 심부 체온을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 단계를 포함하는 체온 추정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    캘리브레이션 시점에 상기 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 상기 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성하는 단계를 더 포함하는 체온 추정 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 심부 체온 추정 모델을 생성하는 단계는
    수동적 가열에 의해 외부로부터 유입된 열을 기초로 피부 혈류량에 대한 가중치를 결정하고, 능동적 가열에 의해 내부로부터 발생하는 열을 기초로 에너지 대사량에 대한 가중치를 결정하는 체온 추정 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 피부 혈류량을 추정하는 단계는
    상기 PPG 신호로부터 특징을 추출하고, 특징과 피부 혈류량과의 상관관계를 정의한 모델을 이용하여 상기 추출된 특징으로부터 상기 피부 혈류량을 추정하는 체온 추정 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 에너지 대사량을 추정하는 단계는
    상기 PPG 신호로부터 심박수를 획득하고, 획득된 심박수를 기초로 에너지 대사량을 추정하는 체온 추정 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 피검체의 심부 체온을 추정하는 단계는
    미리 정해진 심부 체온 추정 모델에 상기 피부 혈류량과 상기 에너지 대사량을 적용하여 피검체의 심부 체온을 추정하는 체온 추정 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 비정상 체온 위험 정보를 제공하는 단계는
    추정된 심부 체온이 미리 정해진 임계 범위를 벗어나는 경우 출력부를 통해 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 체온 추정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비정상 체온 위험 정보를 제공하는 단계는
    비정상 체온으로 판단되는 경우 텍스트 메시지 또는 음성 메시지를 이용하여 야외 활동을 중단하도록 안내 정보를 제공하는 체온 추정 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 피검체의 심부 체온을 추정하는 단계는
    상기 PPG 신호가 측정되는 동안에 사용자의 모션 및 온도 중에서 적어도 하나를 더 기초로 상기 피검체의 심부 체온을 추정하는 체온 추정 방법.
  19. 본체 및 상기 본체 내에 체온 추정 장치를 포함하고,
    상기 체온 추정 장치는
    피검체에 광을 조사하고, 피검체로부터 산란 또는 반사된 광을 검출하여 PPG(Photoplethymogram) 신호를 측정하는 PPG 센서; 및
    상기 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 추정하고, 추정된 피부 혈류량 및 에너지 대사량을 기초로 상기 피검체의 심부 체온을 추정하고, 추정된 심부 체온을 기초로 비정상 체온 위험 안내 정보를 제공하는 프로세서를 포함하는 전자 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는
    캘리브레이션 시점에 상기 PPG 센서를 통해 측정된 캘리브레이션 PPG 신호를 기초로 피부 혈류량과 에너지 대사량을 획득하고, 획득된 피부 혈류량과 에너지 대사량 각각에 적용할 가중치를 결정하고, 가중치를 적용한 값들을 선형 결합하여, 상기 심부 체온을 추정하기 위한 심부 체온 추정 모델을 생성하는 전자 장치.
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