KR20240059195A - 분석물 성분 농도 추정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
비침습적으로 분석물 성분 농도를 추정하는 장치가 개시된다. 일 실시예에 따르면, 성분 농도 추정 장치는 서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 광원 및 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터를 포함하는 센서, 및 복수의 광원 중 제1 광원을 이용하여 피부의 제1 반사도를 산출하고, 산출된 제1 반사도를 기초로 상기 센서의 구동 조건을 설정하며, 설정된 구동 조건에 따라 복수의 광원을 구동하여 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 복수의 광량을 기초로 분석물 성분의 농도를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
Description
분석물 성분 농도 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 피부 변화에 따라 동적으로 센서 구동 조건을 설정하는 기술과 관련된다.
활성 산소는 백혈구의 살균 작용과 같은 생물학적 보호 인자로서 중요하나, 생체 내의 활성 산소의 과도한 생성은 다양한 조직 질병을 일으킨다고 알려져 있다. 활성 산소를 발생시키는 통상의 인자는 스트레스, 알코올, 과산화물, 약물 등이 있고, 이러한 인자에 의해 발생되는 활성 산소는 뇌신경 질환, 순환기 질환, 암, 소화관 질환, 간 질환, 동맥경화, 신장 질환, 당뇨병 및 노화 등의 원인이 된다. 생체는 산소 독성으로부터 스스로를 보호하기 위해 일련의 산화 보호 시스템을 갖는다. 이러한 시스템을 정상적으로 작동시키기 위해서는 항산화 성분을 충분히 섭취하는 것이 중요하다. 항산화 성분은 비타민 E, 비타민 C, 카로티노이드(carotenoid), 플라보노이드(flavonoid) 등이 있으며, 항산화 작용을 위해 이러한 항산화 성분을 함유하는 식품을 가능한 많이 섭취하여야 하고, 이에 따라 신체 내의 항산화 성분의 양을 쉽게 확인할 수 있는 장치의 필요성이 대두되고 있다.
피부 변화에 따라 센서 구동 조건을 동적으로 설정하는 분석물 성분의 농도 추정 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 분석물의 성분 농도 추정 장치는 서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 광원 및 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터를 포함하는 센서, 및 복수의 광원 중 제1 광원을 이용하여 피부의 제1 반사도를 산출하고, 산출된 제1 반사도를 기초로 상기 센서의 구동 조건을 설정하며, 설정된 구동 조건에 따라 상기 복수의 광원을 구동하여 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 복수의 광량을 기초로 분석물 성분의 농도를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
제1 광원은 복수의 광원 중 중심 파장이 350nm~450nm 대역, 또는 500nm~600nm 대역에 속하는 광원일 수 있다.
프로세서는 센서를 제1 구동 조건으로 설정하고, 제1 구동 조건에 따라 상기 제1 광원을 구동하여 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제1 광량을 기초로 상기 제1 반사도를 산출하며, 산출된 제1 반사도가 제1 임계치보다 작으면 제2 구동 조건으로 변경할 수 있다.
프로세서는 제1 광원를 이용하여 제1 구동 조건에 따라 표준 반사체로부터 검출된 초기 광량, 및 상기 제1 광량을 기초로 제1 반사도를 산출할 수 있다.
프로세서는 제1 광량을 초기 광량으로 나눈 결과를 제1 반사도로 산출할 수 있다.
프로세서는 제1 반사도가 제1 임계치보다 크거나 같으면, 복수의 광원 중 제2 광원을 구동하여 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제2 광량을 기초로 제2 반사도를 산출하고, 산출된 제2 반사도가 제2 임계치보다 크면 제3 구동 조건으로 변경할 수 있다.
제2 광원은 복수의 광원 중 중심 파장이 450nm~500nm 대역에 속한 광원일 수 있다.
프로세서는 검출된 복수의 광량을 기초로 피부 스펙트럼을 획득하고, 획득된 피부 스펙트럼을 이용하여 흡광도를 산출하며, 산출된 흡광도를 기초로 상기 분석물 성분의 농도를 추정할 수 있다.
프로세서는 미리 설정된 조건을 만족하는 경우, 센서의 구동 조건을 결정하는 과정을 수행할 수 있다.
센서 구동 조건은 복수의 광원에 대한 구동 전류를 포함할 수 있다.
프로세서는 센서를 제1 구동 조건으로 설정하고, 제1 구동 조건에 따라 상기 제1 광원을 구동하여 복수의 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 복수의 광량을 기초로 복수의 반사도를 산출하고, 산출된 복수의 반사도를 기초로 센서의 위치를 변경하도록 가이드할 수 있다.
분석물의 성분은 피부 카로티노이드(skin carotenoid), 혈중 카로티노이드(blood carotenoid), 글루코스(glucose), 요소(urea), 젖산(lactate), 중성지방(triglyceride), 총단백질(total protein), 콜레스테롤(cholesterol) 및 에탄올(ethanol) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 성분 농도 추정 방법은 센서에 포함된 서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 광원 중 제1 광원을 이용하여 피부의 제1 반사도를 산출하고, 산출된 제1 반사도를 기초로 센서의 구동 조건을 설정하는 단계, 설정된 구동 조건에 따라 상기 복수의 광원을 구동하는 단계, 및 센서에 포함된 디텍터를 통해 피부에서 검출된 복수의 광량을 기초로 분석물 성분의 농도를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 광원은 복수의 광원 중 중심 파장이 350nm~450nm 대역, 또는 500nm~600nm 대역에 속하는 광원일 수 있다.
센서의 구동 조건을 설정하는 단계는 센서를 제1 구동 조건으로 설정하는 단계, 제1 구동 조건에 따라 상기 제1 광원을 구동하는 단계, 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제1 광량을 기초로 상기 제1 반사도를 산출하는 단계, 및 제1 반사도가 제1 임계치보다 작으면 제2 구동 조건으로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 반사도를 산출하는 단계는 제1 광원를 이용하여 상기 제1 구동 조건에 따라 표준 반사체로부터 검출된 초기 광량, 및 상기 제1 광량을 기초로 상기 제1 반사도를 산출할 수 있다.
센서의 구동 조건을 설정하는 단계는 제1 반사도가 제1 임계치보다 크거나 같으면 상기 복수의 광원 중 제2 광원을 구동하는 단계, 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제2 광량을 기초로 제2 반사도를 산출하는 단계 및 제2 반사도가 제2 임계치보다 크면 제3 구동 조건으로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
분석물 성분의 농도를 추정하는 단계는 검출된 복수의 광량을 기초로 피부 스펙트럼을 획득하는 단계, 획득된 피부 스펙트럼을 이용하여 흡광도를 산출하는 단계, 및 산출된 흡광도를 기초로 상기 분석물 성분의 농도를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 웨어러블 기기는 사용자의 신체에 착용되는 본체, 서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 광원과, 상기 사용자의 신체 피부에서 광을 검출하는 디텍터를 포함하는 센서, 및 센서의 구동 조건에 따라 상기 복수의 광원을 구동하고, 상기 디텍터를 통해 검출된 광을 기초로 항산화 성분 농도를 추정하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 미리 설정된 조건을 만족하는 경우 상기 복수의 광원 중 소정 중심 파장의 광원을 이용하여 상기 신체 피부 색상의 변화 여부를 결정하고, 상기 결정에 기초하여 센서의 구동 조건을 설정할 수 있다.
이때, 조건은 항산화 성분 추정 전 상기 본체가 사용자의 신체에 미착용된 시간, 주간 미착용 시간, 및 계절 중의 하나 이상을 기반으로 미리 설정될 수 있다.
분석물 성분 농도 추정을 위한 센서의 구동 조건을 피부 변화에 따라 동적으로 설정할 수 있고, 이를 통해 분석물 성분 농도 추정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 성분 농도 추정 장치의 블록도이다.
도 2는 성분 농도 추정 장치의 센서 구조의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 3a는 혈액의 성분들에 의한 광 흡수를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b 내지 도 3d는 흡광 스펙트럼을 획득하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 성분 추정 장치의 블록도이다.
도 5는 센서 측정 위치를 가이드하는 일 실시예이다.
도 6a 및 도 6b는 실시예들에 따른 성분 추정 방법의 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7c는 피부 변화에 따른 구동 조건을 걸정하는 실시예들이다.
도 8 내지 도 10는 성분 추정 장치를 포함한 전자 장치의 구조를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 성분 농도 추정 장치의 센서 구조의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 3a는 혈액의 성분들에 의한 광 흡수를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b 내지 도 3d는 흡광 스펙트럼을 획득하는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 성분 추정 장치의 블록도이다.
도 5는 센서 측정 위치를 가이드하는 일 실시예이다.
도 6a 및 도 6b는 실시예들에 따른 성분 추정 방법의 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7c는 피부 변화에 따른 구동 조건을 걸정하는 실시예들이다.
도 8 내지 도 10는 성분 추정 장치를 포함한 전자 장치의 구조를 예시적으로 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.
도 1은 일 실시예에 따른 분석물 성분 농도 추정 장치의 블록도이다. 도 2는 성분 농도 추정 장치의 센서 구조의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면 성분 농도 추정 장치(100)는 센서(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.
센서(110)는 복수의 광원(111a,111b,111c,111d)을 포함할 수 있다. 편의상 네 개의 광원(111a,111b,111c,111d)이 도시되어 있으나 개수에 특별히 제한되는 것은 아니다. 각 광원(111a,111b,111c,111d)은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 등일 수 있으나 이 예들에 한정되는 것은 아니다. 복수의 광원(111a,111b,111c,111d)은 시분할로 순차 구동되거나, 동시 구동될 수 있다. 또는, 미리 정의된 광원들 단위로 동시 구동되면서 전체적으로 순차 구동될 수 있다.
각 광원(111a,111b,111c,111d)은 서로 다른 중심 파장을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(111a)은 중심 파장이 350nm~450nm 파장 대역에 속하도록 형성되고, 제2 광원(111b)은 중심 파장이 450nm~500nm 파장 대역에 속하도록 형성될 수 있다. 또한, 제3 광원(111c) 및 제4 광원(111d)은 중심 파장이 각각 500nm~550nm 및 550nm~650nm에 속하도록 형성될 수 있다. 다만, 이 예들에 제한되지 않으며 분석물 성분의 종류, 장치(100)의 폼팩터 크기 등 다양한 조건에 의해 변형될 수 있다.
센서(110)는 광을 검출하여 전기적 신호로 변환하여 출력하는 디텍터(112)를 포함할 수 있다. 디텍터(112)는 하나 이상의 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor) 등으로 구성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서, CCD(charge-coupled device) 이미지 센서 등으로 형성될 수 있다.
센서(110)는 여기 도시되지 않았지만 디텍터(112)로부터 출력된 전기적인 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부 및/또는 전기적인 신호를 증폭하는 증폭부를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면 일 실시예의 센서(110) 구조는 중앙에 서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 LED(LED1~LED4)가 배치되고 외곽에 복수의 포토다이오드(PD1~PD8)가 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 중앙에 하나 이상의 포토다이오드가 배치되고, 그 외곽에 복수의 LED가 배치될 수도 있다. 이때, 포토다이오드(PD1~PD8)는 둘 이상의 포토다이오드를 하나의 채널(PD1ch~PD4ch)로 형성하여 채널 단위로 구동할 수 있다. 포토다이오드(PD1~PD8)는 개별적으로 또는 채널 단위로 구동되는 광원과 동기화 되어 구동될 수 있다. 예컨대, LED1과 PD1ch, LED2와 PD2ch, LED3과 PD3ch, LED4와 PD4ch이 동기화될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 프로세서(120)는 센서(110)와 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(120)는 센서(110)의 구동 조건을 설정하고, 설정된 구동 조건에 따라 센서(110)를 제어할 수 있다. 이때, 구동 조건은 입사광 크기(예: 전류 세기), 게인(gain), 노출 시간(exposure time) 및 조리개 크기(aperture size) 등의 파라미터를 포함할 수 있다. 파라미터 값들의 조합을 통해 복수의 구동 조건이 미리 정의될 수 있고, 프로세서(120)는 센서(110) 구동 시 복수의 구동 조건 중의 하나를 센서(110)의 구동 조건으로 설정할 수 있다. 복수의 구동 조건은 피부 색상에 상관없이 보편적으로 적용 가능하도록 정의된 초기 구동 조건과, 보편적 사람들의 피부 색상 또는 사용자 개인의 피부 색상 변화를 고려하여 다양하게 정의된 구동 조건을 포함할 수 있다.
이때, 사용자 피부는 센서(110)가 접촉하는 신체 부위로서 예컨대 피부 표피층 두께가 두꺼운 손바닥이나 발바닥, 정맥혈 또는 모세혈이 위치하거나, 요골 동맥부에 인접한 영역, 그 밖의 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 또는 귓볼 등 인체의 말초 부위, 웨어러블 기기 착용시 접촉할 수 있는 손목, 귀 안쪽 등을 포함할 수 있다.
프로세서(120)는 사용자의 분석물 성분 농도 추정 요청이 수신되면, 센서(110)를 구동하고, 센서(110)에 의해 획득된 데이터를 이용하여 분석물 성분 농도를 추정할 수 있다. 이때, 분석물 성분은 피부 카로티노이드(skin carotenoid) 및/또는 혈중 카로티노이드(blood carotenoid)를 포함한 항산화 성분, 글루코스(glucose), 요소(urea), 젖산(lactate), 중성지방(triglyceride), 총단백질(total protein), 콜레스테롤(cholesterol) 및 에탄올(ethanol) 등의 성분을 포함할 수 있으며 이에 제한되지 않는다. 이하, 설명의 편의를 위해 항산화 성분을 예로 들어 설명한다.
프로세서(120)는 항산화 성분 농도 추정 요청이 수신되면, 농도 추정 전에 사용자의 피부 색상의 변화를 판단하고, 판단 결과에 따라 항산화 성분 농도 추정에 적절한 센서(110) 구동 조건을 설정할 수 있다. 일반적으로 피부색은 멜라닌 분포와 관련이 있으며, 멜라닌 성분은 광 흡수에 영향을 미치므로 반사광 신호 품질에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, 사용자 피부색의 변화를 고려하여 적절한 센서 구동 조건을 설정함으로써 센서(112)를 통해 획득되는 광 신호 품질을 향상시킬 수 있다.
도 3a는 혈액의 성분들에 의한 광 흡수를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 혈액 내의 멜라닌, 헤모글로빈 등의 성분에 의해 상대적으로 단파장 영역(예: 350nm~450nm)에서 광 흡수가 높은 것을 알 수 있다. 특히 멜라닌에 의한 광 흡수는 단파장 영역일수록 점차 커지게 되므로, 단파장 영역에서의 반사광 크기가 신호의 품질에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 프로세서(120)는 센서(110)에 포함된 복수의 광원(111a,111b,111c,111d) 중에서 예컨대 350nm~450nm에 속한 중심 파장의 제1 광원(111a)을 제1 구동 조건에 따라 구동하여 멜라닌 농도와 연관된 피부 색상의 변화를 판단할 수 있다. 이때, 제1 구동 조건은 사용자에 의해 미리 설정 가능하며, 예컨대 전술한 초기 구동 조건, 복수의 구동 조건들 중 사용자가 설정한 기본 구동 조건, 또는 가장 최근 추정 시점에 설정된 구동 조건일 수 있다.
프로세서(120)는 제1 광원(111a)에 의해 피부에 광이 조사되고 디텍터(112)에 의해 피부로부터 산란 또는 반사된 광이 검출되면, 검출된 광량을 기초로 제1 반사도를 산출하고, 산출된 제1 반사도를 기초로 피부 색상의 변화를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 검출된 광량을, 제1 광원(111a)에 대하여 제1 구동 조건으로 미리 측정된 초기 광량으로 나누어 그 결과를 제1 반사도로 획득할 수 있다. 이때, 초기 광량은 복수의 구동 조건 각각에 대하여 복수의 광원(111a,111b,111c,111d) 각각에 대하여 표준 반사체를 이용하여 미리 측정될 수 있다. 예컨대, 센서(110) 제작시 또는 장치(100)의 최초 사용시 측정될 수 있다. 이때, 표준 반사체는 소정 반사율 예컨대, 인체 피부 평균 반사율(약 50%) 또는 최대 반사율(약 80%)을 갖는 반사체일 수 있다.
일 예로, 프로세서(120)는 산출된 제1 반사도를 미리 설정된 제1 임계치(예: 7%)와 비교하여, 제1 반사도가 제1 임계치보다 크거나 같으면 피부 색상의 변화가 크지 않다고 판단하여 설정된 제1 구동 조건(예: 구동 전류 5mA)을 유지할 수 있다. 제1 반사도가 제1 임계치보다 작으면 피부 색상이 변화한 것으로 판단하여 센서(100)의 구동 조건을 제1 구동 조건(예: 구동 전류 5mA) 에서 제2 구동 조건(예: 구동 전류 20mA)으로 변경할 수 있다. 이때, 제1 반사도가 제1 임계치보다 작은 정도에 따라 복수의 단계로 구분하여 각 단계에 맞도록 구동 조건을 변경할 수 있다. 각 구동 조건의 구동 전류는 각 광원별로 다르게 설정될 수 있다.
다른 예로, 프로세서(120)는 산출된 제1 반사도가 제1 임계치보다 작으면 피부색이 변화한 것으로 판단하여 제2 구동 조건으로 변경하고, 그렇지 않으면 신호 포화(signal saturation) 가능성을 판단할 수 있다. 프로세서(120)는 복수의 광원(111a,111b,111c,111d) 중 예컨대 상대적으로 피부 반사광 크기가 큰 파장 대역(예: 450nm~500nm)에 속하는 중심 파장을 갖는 제2 광원(112b)을 제1 구동 조건에 따라 구동하고, 디텍터를 통해 검출된 제2 광량을 이용하여 신호 포화 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 제2 광량을, 제2 광원에 대하여 제1 구동 조건으로 측정된 초기 광량으로 나누어 제2 반사도를 획득할 수 있다. 제2 반사도가 미리 정의된 제2 임계치보다 크면 신호 포화 가능성이 있다고 판단하여 센서(110)의 구동 조건을 제3 구동 조건(예: 구동 전류 3mA)으로 변경할 수 있고, 그렇지 않으면 제1 구동 조건을 유지할 수 있다.
이상, 350nm~450nm에 속한 중심 파장의 광원을 이용하여 피부색의 변화를 판단하는 예를 설명하였으나 이에 제한되지 않으며, 350nm~450nm에 속한 중심 파장의 광원이 없는 경우 중심 파장이 500nm~600nm에 속한 광원을 이용할 수도 있다. 또는 서로 파장 대역, 예컨대 350nm~450nm와 500nm~600nm에 속한 중심 파장을 갖는 복수의 광원들을 이용하여 피부색의 변화를 판단할 수 있다. 예컨대, 복수의 광원에서 검출된 광량들의 통계값(예: 합, 평균 등)과 이에 대응하는 초기 광량들의 통계값(예: 합, 평균 등)을 이용하여 전술한 제1 반사도를 산출할 수 있다.
한편, 전술한 피부색의 변화에 따른 센서 구동 조건을 설정하는 과정은 소정 조건을 만족하는 경우에 수행될 수 있다. 이때, 소정 조건은 장치(110)를 최초 사용하는 경우, 사용자의 요청이 있는 경우 수행되도록 설정될 수 있다. 또는, 일정 시간 측정이 이루어지지 않은 경우 피부가 태양에 노출된 시간이 증가하여 피부색 변화 가능성이 있으므로 이전 측정 시점으로부터 일정 시간 경과한 경우 수행되도록 설정될 수 있다. 이때, 성별, 연령, 주야간 및/또는 계절 등에 따라 일정 시간은 다르게 설정될 수 있다.
한편, 프로세서(120)는 피부색 변화를 판단하기 위해 제1 구동 조건에 따라 제1 광원을 구동하고, 복수의 디텍터를 통해 검출된 복수의 광량을 기초로 센서 측정 위치를 조정하도록 가이드 할 수 있다. 예를 들어, 복수의 디텍터에서 검출된 각 광량을 기초로 센서(110)가 접촉하는 피부의 전체 또는 대부분 영역에 피부 변화가 발생한 것으로 판단되면 전술한 바와 같이 센서 구동 조건을 변경할 수 있다. 만약, 피부 일부 영역에만 색상이 다른 부분(예: 어두운 점)이 존재하거나 변화한 것으로 판단되면 센서 위치를 다른 위치로 변경하도록 가이드 할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 복수의 디텍터 각각에서 검출된 광량과 초기 광량을 기초로 전술한 바와 같이 디텍터별로 반사도를 산출하고, 각 반사도를 임계치와 비교할 수 있다. 전체 반사도 개수 대비 임계치보다 작은 반사도 개수가 일정 비율 이상이면 전체 피부 영역의 색상에 변화가 있는 것으로 판단할 수 있다. 그렇지 않으면 피부 일부 영역에만 색상 변화가 있는 것으로 판단하고, 임계치보다 작은 반사도에 해당하는 특정 디텍터/디텍터 채널의 위치를 고려하여 측정 위치를 변경하도록 가이드할 수 있다.
프로세서(120)는 전술한 피부색 변화 판단에 따라 설정된 구동 조건, 또는 피부색 변화 판단 과정이 생략된 경우 제1 구동 조건에 따라 센서(110)에 포함된 복수의 광원(111a,111b,111c,111d)을 구동하고, 디텍터(120)를 통해 검출된 복수의 광량을 기초로 항산화 성분 농도를 추정할 수 있다. 이때 제1 구동 조건은 앞서 설명한 바와 같이 초기 구동 조건, 기본 구동 조건 또는 이전 추정 시점에 설정된 구동 조건일 수 있다.
도 3b 내지 도 3d는 흡광 스펙트럼을 획득하는 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3b는 서로 다른 중심 파장을 갖는 광원(111a,111b,111c,111d)을 이용하여 측정된 광량(a,b,c,d)을 기초로 재건한 스펙트럼을 예시한 것이고, 도 3c는 표준 반사체를 이용하여 각 광원(111a,111b,111c,111d)에 대해 측정한 초기 광량을 기초로 획득한 캘리브레이션 스펙트럼을 예시한 것이다. 도 3d는 도 3b의 재건된 스펙트럼을 도 3c의 캘리브레이션 스펙트럼으로 보정하여 획득된 피부 흡광 스펙트럼의 예이다.
예를 들어 프로세서(120)는 설정된 구동 조건에 따라 복수의 광원(111a,111b,111c,111d)이 구동되어 복수의 광량이 검출되면 검출된 복수의 광량을 기초로 피부 스펙트럼을 재건하고, 설정된 구동 조건에 대응하는 캘리브레이션 스펙트럼을 이용하여 램버트 비어 법칙(Lambert-Beer's law)을 기반으로 흡광 스펙트럼을 획득할 수 있다. 예컨대, 센서(110) 구동 조건이 제1 구동 조건에서 제2 구동 조건으로 변경된 경우, 프로세서(120)는 제2 구동 조건에 따라 표준 반사체를 이용하여 획득된 캘리브레이션 스펙트럼을 이용하여 피부 흡광 스펙트럼을 획득할 수 있다.
프로세서(120)는 피부 흡광 스펙트럼이 획득되면 피부 흡광 스펙트럼을 이용하여 항산화 성분 농도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 획득된 흡광도에 미리 정의된 추정 모델을 적용하여 분석물 성분 농도를 추정할 수 있다. 이때, 추정 모델은 예컨대 선형 결합식으로 미리 정의될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 4는 다른 실시예에 따른 분석물의 성분 농도 추정 장치의 블록도이다. 도 5는 센서 측정 위치를 가이드하는 일 실시예이다.
도 4를 참조하면, 성분 추정 장치(400)는 센서부(110), 프로세서(120), 출력부(410), 저장부(420), 및 통신부(430)를 포함할 수 있다. 센서(110)는 복수의 광원과 디텍터를 포함할 수 있다. 센서(110)와 프로세서(120)에 대하여는 앞에서 설명하였으므로 이하 자세한 설명은 생략한다.
출력부(410)는 프로세서(120)에 의해 처리된 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 데이터, 분석물 성분 농도 추정 결과, 센서 구동 조건 등의 정보를 출력할 수 있다. 출력부(410)는 디스플레이 등의 시각적 출력 모듈, 스피커 등의 음성 출력 모듈 또는, 진동이나 촉감 등의 햅틱 모듈 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼 데이터, 분석물 성분 농도 추정 데이터, 센서 구동 조건에 관한 정보 등을 출력할 수 있다.
또한, 출력부(410)는 프로세서(120)에 의해 생성된 센서 측정 위치를 조정하도록 가이드 하는 정보를 출력할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(MB)의 디스플레이(DP)에 센서(110)가 접촉하는 피부 영역(511)을 나타내는 그래픽 객체(511), 예컨대 원형 박스, 사각형 박스, 피부 이미지 등을 출력하고, 피부색이 다른 위치를 나타내는 객체(512), 원형 상자나 이미지를 출력할 수 있다. 이때, 색상 변화 정도(예: 임계치와 반사도의 차이 정도)에 따라 객체(512)의 색상 농도를 다르게 설정할 수 있다. 또한, 센서 위치를 이동하도록 이동 방향을 나타내는 화살표와 같은 객체(513) 및/또는 "화살표 방향으로 센서 위치를 이동하세요"와 같이 텍스트 메시지(514)를 출력할 수 있다.
저장부(420)는 성분 농도 추정 관련 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 나이, 성별, 건강 상태 등과 같은 사용자 특성 정보, 다양한 센서 구동 조건, 초기 광량, 성분 추정 모델 등의 정보를 저장할 수 있다. 또한, 프로세서(120)에 의해 생성된 성분 농도 추정값 등의 정보를 저장할 수 있다.
저장부(420)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(430)는 외부 기기와 유무선 통신 연결하여 성분 추정과 관련된 각종 정보를 수신할 수 있다. 외부 기기는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 및 데스크탑 PC 등의 정보 처리 장치 등을 포함하는 것으로 이에 제한되지 않는다. 통신부(530)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 이용하여 외부 기기와 통신할 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6a 및 도 6b는 분석물 성분 농도 추정 방법의 실시예들이다. 분석물 성분 추정 방법은 전술한 성분 추정 장치(100,400)에 의해 수행될 수 있다. 앞에서 자세히 설명한 바 있으므로 이하 간단하게 설명한다.
도 6a를 참조하면, 분석물 성분 농도 추정 요청시 센서에 포함된 복수의 광원 중 특정 중심 파장을 갖는 하나의 광원을 이용하여 피부색의 변화 여부를 결정하고, 결정에 기초하여 성분 농도 추정에 적합한 센서 구동 조건을 설정할 수 있다(620). 이때, 복수의 광원은 서로 다른 중심 파장을 갖도록 형성될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 분석물 성분 농도 추정 요청시 먼저 소정 조건을 만족하는지 여부를 판단하고(610), 소정 조건을 만족하는 경우에 피부 변화 여부 판단 및 피부 변화에 따른 센서 구동 조건을 설정할 수 있다(620). 이때, 소정 조건은 예컨대 장치의 최초 사용하는 경우, 미리 설정된 주기, 일정 시간 이상 센서를 이용하여 측정을 하지 않은 경우에 피부 변화 여부 판단 과정을 수행하도록 설정될 수 있다.
그 다음, 피부색 변화에 따라 최적의 센서 구동 조건이 설정되면, 설정된 센서 구동 조건에 따라 복수의 광원과 디텍터를 구동하여 피부 스펙트럼을 측정할 수 있다(640). 설정된 센서 구동 조건에 따라 복수의 광원을 구동하여 검출된 각 광원에 대한 광량을 이용하여 스펙트럼을 재건하고, 설정된 센서 구동 조건에 따라 표준 반사체를 통해 측정된 캘리브레이션 스펙트럼을 기초로 피부 흡광도 스펙트럼을 생성할 수 있다.
그 다음, 피부 스펙트럼을 이용하여 분석물 성분 농도를 추정할 수 있다(660). 예를 들어, 각 광원에 대하여 획득된 흡광도에 미리 정의된 성분 추정 모델을 적용하여 성분 농도를 추정할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 도 6a 및 도 6b의 센서 구동 조건을 설정하는 단계(620)다양한 실시예들이다.
도 7a를 참조하면, 먼저 센서 구동 조건을 제1 구동 조건으로 설정할 수 있다(711). 여기서, 제1 구동 조건은 초기 구동 조건, 사용자가 설정된 기본 구동 조건, 또는 이전 측정 시점에 설정되어 있는 구동 조건일 수 있으며, 예컨대 사용자의 설정에 따라 이전 측정 시점에 설정되어 있는 구동 조건을 유지하거나, 초기 구동 조건 또는 기본 구동 조건으로 다시 설정할 수 있다.
그 다음, 설정된 제1 구동 조건에 따라 제1 광원을 구동하여 디텍터를 통해 피부 광량을 측정할 수 있다(712). 이때, 제1 광원은 350nm~450nm에 속한 중심 파장의 광원일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 필요에 따라 중심 파장이 500nm~600nm에 속한 광원을 이용할 수도 있으며, 350nm~450nm와 500nm~600nm에 속한 중심 파장을 갖는 복수의 광원들을 이용하는 것도 가능하다.
그 다음, 단계(712)에서 측정된 광량 및 초기 광량을 이용하여 피부 반사도를 산출할 수 있다(713). 이때, 초기 광량은 제1 구동 조건에 따라 제1 광원을 구동하여 표준 반사체를 통해 측정된 반사 광량일 수 있다.
그 다음, 산출된 피부 반사도를 임계치와 비교할 수 있다(714). 비교 결과 피부 반사도가 임계치 보다 크거나 같으면 현재 설정된 제1 구동 조건을 유지하고, 작으면 센서 구동 조건을 제2 구동 조건으로 변경할 수 있다(715).
도 7b를 참조하면, 먼저 센서 구동 조건을 제1 구동 조건으로 설정할 수 있다(721). 제1 구동 조건은 초기 구동 조건, 사용자가 설정된 기본 구동 조건, 또는 이전 측정 시점에 설정되어 있는 구동 조건일 수 있다.
그 다음, 설정된 제1 구동 조건에 따라 제1 광원을 구동하여 디텍터를 통해 제1 광량을 측정할 수 있다(722). 이때, 제1 광원은 350nm~450nm에 속한 중심 파장의 광원일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 필요에 따라 중심 파장이 500nm~600nm에 속한 광원을 이용할 수도 있으며, 350nm~450nm와 500nm~600nm에 속한 중심 파장을 갖는 복수의 광원들을 이용하는 것도 가능하다.
그 다음, 단계(722)에서 측정된 제1 광량 및 제1 초기 광량을 이용하여 제1 반사도를 산출할 수 있다(723). 이때, 제1 초기 광량은 제1 구동 조건에 따라 제1 광원을 구동하여 표준 반사체를 통해 측정된 반사 광량일 수 있다.
그 다음, 산출된 피부 반사도를 임계치와 비교할 수 있다(724). 비교 결과 제1 반사도가 임계치 보다 작으면 센서 구동 조건을 제2 구동 조건으로 변경할 수 있다(728). 비교 결과 제1 반사도가 임계치보다 크거나 같으면 제2 광원을 구동하여 제2 광량을 측정할 수 있다(725). 이때, 제2 광원은 450nm~500nm 파장 대역에 속한 중심 파장을 갖는 광원일 수 있다.
그 다음, 측정된 제2 광량 및 제2 초기 광량을 이용하여 제2 반사도를 측정할 수 있다(726). 이때, 제2 초기 광량은 제1 구동 조건에 따라 제2 광원을 구동하여 표준 반사체를 통해 측정된 반사 광량일 수 있다.
그 다음, 제2 반사도를 제2 임계치와 비교하여(727), 제2 반사도가 제2 임계치보다 작거나 같으면 현재 제1 구동 조건을 유지하고, 제2 임계치보다 크면 센서 구동 조건을 제3 구동 조건으로 변경할 수 있다(729).
도 7c를 참조하면, 센서 구동 조건을 제1 구동 조건으로 설정할 수 있다(731).
그 다음, 제1 구동 조건에 따라 제1 광원을 구동하고 복수의 디텍터를 통해 복수의 피부 광량을 측정할 수 있다(732).
그 다음, 단계(732)에서 측정된 각 디텍터별 광량 및 초기 광량을 이용하여 각 디텍터별로 피부 반사도를 산출할 수 있다(733).
그 다음, 각 디텍터별로 산출된 피부 반사도를 임계치와 비교하고, 임계치보다 작은 반사도가 존재하는지 결정할 수 있다(734). 비교 결과 모든 반사도가 임계치 보다 크거나 같으면 현재 설정된 제1 구동 조건을 유지할 수 있다.
비교 결과 임계치보다 작은 반사도가 존재하면, 전체 반사도 개수 대비 임계치보다 작은 반사도 개수가 일정 비율 이상인지 결정하고(735), 일정 비율 이상이 아니면 피부 일부 영역에만 색상 변화가 있는 것으로 판단하여 센서의 측정 위치를 변경하도록 가이드할 수 있다(736). 만약, 일정 비율 이상이면 센서가 접촉하는 전체 피부 영역에서 피부색의 변화가 발생한 것으로 판단하여 센서 구동 조건을 제2 구동 조건으로 변경할 수 있다(737).
도 8 내지 도 10는 성분 추정 장치(100,400)를 포함한 전자장치의 다양한 구조를 예시적으로 나타낸 도면이다.
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 전력모듈을 포함할 수 있다. 전자장치의 구성들은 특정 기기에 일체로 탑재되거나, 둘 이상의 기기에 분산 탑재될 수 있다. 센서장치는 생리변수 추정 장치(100,400)의 센서(110)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 분석물 성분 농도 추정을 포함한 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 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 데이터를 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 8을 참조하면 전자장치는 시계 타입의 웨어러블 기기(800)로 구현될 수 있으며 본체와 손목 스트랩을 포함할 수 있다. 본체의 전면에는 디스플레이가 마련되어, 분석물 성분 농도 추정값, 경고 정보, 시간 정보, 수신 메시지 정보 등을 포함하는 다양한 어플리케이션 화면이 표시될 수 있다. 본체의 후면에 센서장치(510)가 배치될 수 있다. 웨어러블 기기(800)가 분석물 성분 농도를 추정할 때 먼저 피부색 변화 여부를 판단하여 센서 구동 조건을 다시 설정하는 동작을 기본으로 수행하거나, 손목에 착용되어 있지 않은 시간, 계절, 주야간 여부 등을 기초로 미리 설정된 조건을 확인하고 조건을 만족하는 경우 센서 구동 조건을 다시 설정하는 과정을 수행할 수 있다.
도 9를 참조하면 전자장치는 스마트 폰(Smart Phone)과 같은 모바일 장치(900)로 구현될 수 있다. 모바일 장치(900)는 하우징 및 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 하우징은 모바일 장치(900)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(910), 카메라 모듈, 및/또는 적외선 센서 등이 배치될 수 있다. 하우징의 내부에는 프로세서 및 그 밖의 다양한 구성들이 배치될 수 있다.
도 10을 참조하면 전자장치는 이어(Ear) 웨어러블 장치(1000)로도 구현될 수 있다. 이어(Ear) 웨어러블 장치(1000)는 본체와 이어 스트랩(Ear Strap)을 포함할 수 있다. 사용자는 이어 스트랩을 귓바퀴에 걸어 착용할 수 있다. 이어 스트랩은 이어 웨어러블 장치(1000)의 형태에 따라 생략이 가능하다. 본체는 사용자의 외이도(External Auditory Meatus)에 삽입될 수 있다. 본체의 피부 접촉 부위에 센서장치(1010)가 배치될 수 있다. 또한, 본체에 프로세서, 통신장치 등이 배치될 수 있다. 프로세서는 센서(1010)를 통해 측정된 광을 기초로 전술한 바와 같이 성분 농도를 추정하고, 추정 결과를 통신장치를 통해 다른 전자장치로 전송할 수 있다. 또는, 센서(1010)를 통해 측정된 광 데이터를 다른 전자장치로 전송하여 다른 전자장치에 의해 성분 농도가 추정되도록 할 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.
100,400: 성분 농도 추정 장치
110: 센서부
111a,111b,111c,111d: 광원 112: 디텍터
120: 프로세서 410: 출력부
420: 저장부 430: 통신부
111a,111b,111c,111d: 광원 112: 디텍터
120: 프로세서 410: 출력부
420: 저장부 430: 통신부
Claims (20)
- 서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 광원 및 광을 검출하는 하나 이상의 디텍터를 포함하는 센서; 및
상기 복수의 광원 중 제1 광원을 이용하여 피부의 제1 반사도를 산출하고, 산출된 제1 반사도를 기초로 상기 센서의 구동 조건을 설정하며, 설정된 구동 조건에 따라 상기 복수의 광원을 구동하여 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 복수의 광량을 기초로 분석물 성분의 농도를 추정하는 프로세서를 포함하는 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광원은
상기 복수의 광원 중 중심 파장이 350nm~450nm 대역, 또는 500nm~600nm 대역에 속하는 광원인 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 센서를 제1 구동 조건으로 설정하고, 제1 구동 조건에 따라 상기 제1 광원을 구동하여 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제1 광량을 기초로 상기 제1 반사도를 산출하며, 산출된 제1 반사도가 제1 임계치보다 작으면 제2 구동 조건으로 변경하는 성분 농도 추정 장치. - 제3항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제1 광원를 이용하여 상기 제1 구동 조건에 따라 표준 반사체로부터 검출된 초기 광량, 및 상기 제1 광량을 기초로 상기 제1 반사도를 산출하는 성분 농도 추정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제1 광량을 상기 초기 광량으로 나눈 결과를 상기 제1 반사도로 산출하는 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제1 반사도가 제1 임계치보다 크거나 같으면, 상기 복수의 광원 중 제2 광원을 구동하여 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제2 광량을 기초로 제2 반사도를 산출하고, 산출된 제2 반사도가 제2 임계치보다 크면 제3 구동 조건으로 변경하는 성분 농도 추정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 제2 광원은
상기 복수의 광원 중 중심 파장이 450nm~500nm 대역에 속한 광원인 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 검출된 복수의 광량을 기초로 피부 스펙트럼을 획득하고, 획득된 피부 스펙트럼을 이용하여 흡광도를 산출하며, 산출된 흡광도를 기초로 상기 분석물 성분의 농도를 추정하는 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는
미리 설정된 조건을 만족하는 경우, 상기 센서의 구동 조건을 결정하는 과정을 수행하는 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서 구동 조건은
상기 복수의 광원의 구동 전류를 포함하는 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 센서를 제1 구동 조건으로 설정하고, 제1 구동 조건에 따라 상기 제1 광원을 구동하여 복수의 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 복수의 광량을 기초로 복수의 반사도를 산출하고, 산출된 복수의 반사도를 기초로 상기 센서의 위치를 변경하도록 가이드하는 성분 농도 추정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 분석물의 성분은
피부 카로티노이드(skin carotenoid), 혈중 카로티노이드(blood carotenoid), 글루코스(glucose), 요소(urea), 젖산(lactate), 중성지방(triglyceride), 총단백질(total protein), 콜레스테롤(cholesterol) 및 에탄올(ethanol) 중의 적어도 하나를 포함하는 성분 농도 추정 장치. - 센서에 포함된 서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 광원 중 제1 광원을 이용하여 피부의 제1 반사도를 산출하고, 산출된 제1 반사도를 기초로 센서의 구동 조건을 설정하는 단계;
상기 설정된 구동 조건에 따라 상기 복수의 광원을 구동하는 단계; 및
상기 센서에 포함된 디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 복수의 광량을 기초로 분석물 성분의 농도를 추정하는 단계를 포함하는 성분 농도 추정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 제1 광원은
상기 복수의 광원 중 중심 파장이 350nm~450nm 대역, 또는 500nm~600nm 대역에 속하는 광원인 성분 농도 추정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 센서의 구동 조건을 설정하는 단계는
상기 센서를 제1 구동 조건으로 설정하는 단계;
제1 구동 조건에 따라 상기 제1 광원을 구동하는 단계;
디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제1 광량을 기초로 상기 제1 반사도를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 제1 반사도가 제1 임계치보다 작으면 제2 구동 조건으로 변경하는 단계를 포함하는 성분 농도 추정 방법. - 제15항에 있어서,
상기 제1 반사도를 산출하는 단계는
상기 제1 광원를 이용하여 상기 제1 구동 조건에 따라 표준 반사체로부터 검출된 초기 광량, 및 상기 제1 광량을 기초로 상기 제1 반사도를 산출하는 성분 농도 추정 방법. - 제15항에 있어서,
상기 센서의 구동 조건을 설정하는 단계는
상기 제1 반사도가 제1 임계치보다 크거나 같으면 상기 복수의 광원 중 제2 광원을 구동하는 단계;
디텍터를 통해 상기 피부에서 검출된 제2 광량을 기초로 제2 반사도를 산출하는 단계; 및
상기 제2 반사도가 제2 임계치보다 크면 제3 구동 조건으로 변경하는 단계를 더 포함하는 성분 농도 추정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 분석물 성분의 농도를 추정하는 단계는
상기 검출된 복수의 광량을 기초로 피부 스펙트럼을 획득하는 단계;
상기 획득된 피부 스펙트럼을 이용하여 흡광도를 산출하는 단계; 및
상기 산출된 흡광도를 기초로 상기 분석물 성분의 농도를 추정하는 단계를 포함하는 성분 농도 추정 방법. - 사용자의 신체에 착용되는 본체;
서로 다른 중심 파장을 갖는 복수의 광원과, 상기 사용자의 신체 피부에서 광을 검출하는 디텍터를 포함하는 센서; 및
상기 센서의 구동 조건에 따라 상기 복수의 광원을 구동하고, 상기 디텍터를 통해 검출된 광을 기초로 항산화 성분 농도를 추정하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는
미리 설정된 조건을 만족하는 경우 상기 복수의 광원 중 소정 중심 파장의 광원을 이용하여 상기 신체 피부 색상의 변화 여부를 결정하고, 상기 결정에 기초하여 상기 센서의 구동 조건을 설정하는 웨어러블 기기. - 제19항에 있어서,
상기 조건은
항산화 성분 추정 전 상기 본체가 사용자의 신체에 미착용된 시간, 주간 미착용 시간, 및 계절 중의 하나 이상을 기반으로 미리 설정되는 웨어러블 기기.
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