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KR102673720B1 - 혈중 물질 추정 장치 및 방법 - Google Patents

혈중 물질 추정 장치 및 방법 Download PDF

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KR102673720B1
KR102673720B1 KR1020160097358A KR20160097358A KR102673720B1 KR 102673720 B1 KR102673720 B1 KR 102673720B1 KR 1020160097358 A KR1020160097358 A KR 1020160097358A KR 20160097358 A KR20160097358 A KR 20160097358A KR 102673720 B1 KR102673720 B1 KR 102673720B1
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Abstract

비침습적인 방식으로 혈액 내의 물질을 추정하는 장치에 관한 것이다. 일 양상예에 따르면, 혈중 물질 추정 장치는 피부에 광을 조사하는 광원과 광원으로부터 서로 다른 거리에 배치되어 피부로부터 되돌아오는 광신호를 검출하는 검출기 및 검출기에 의해 검출된 광신호들 간의 유사도를 계산하고, 계산된 유사도를 기초로 혈중 물질을 추정하는 처리부를 포함할 수 있다.

Description

혈중 물질 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING SUBSTANCE IN BLOOD}
비침습 방식으로 혈중 물질을 추정하는 기술에 관한 것이다.
혈액에 포함되어 있는 특정 성분의 수치, 예컨대 혈당 농도나 중성지방 농도를 추정하기 위한 방법 중의 하나로 적외선이나 근적외선(Near Infrared Ray, NIR) 등을 이용하는 광학적 측정 방법이 알려져 있다. 광학적 측정 방법을 이용하면 피측정 대상에 대한 침습 없이도 그 내부에 존재하는 특정 성분의 수치를 추정할 수 있다. 이러한 광학적 측정 방법의 일례로 산란광 신호를 계측하여 분석하는 방법이 있다.
미국 출원공개공보 US 2015/0011849 (2015.01.08.)
사용자의 피부 산란광 신호를 측정하고, 측정된 산란광 신호의 처리를 통해 비침습 방식으로 혈중 물질을 추정하는 장치 및 방법이 제시된다.
일 양상에 따르면, 혈중 물질 추정 장치는 피부에 광을 조사하는 광원, 광원으로부터 서로 다른 거리에 배치되어 상기 피부로부터 되돌아오는 광신호를 검출하는 복수의 검출기 및 복수의 검출기에 의해 검출된 광신호들 간의 유사도를 계산하고, 계산된 유사도를 기초로 혈중 물질을 추정하는 처리부를 포함할 수 있다.
처리부는 검출된 광신호들의 시간 축을 기준으로 한 파형의 유사도를 계산하는 유사도 계산부를 포함할 수 있다.
이때, 유사도는 유클리디안 거리(Euclidean distance), 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient), 스피어만 상관계수(Spearman correlation coefficient) 및 코사인 유사도(Cosine similarity) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
광원은 근적외선 LED 광원을 포함할 수 있다.
처리부는 계산된 유사도가 유사도 기준을 만족하는지 여부를 판단하는 유사도 판단부 및 판단 결과 유사도 기준을 만족하면 검출된 광신호를 기초로 혈중 물질을 추정하는 혈중 물질 추정부를 포함할 수 있다.
처리부는 판단 결과 유사도 기준을 만족하지 않으면, 사용자의 피부로부터 광신호를 재검출하도록 제어하는 재검출 제어부를 더 포함할 수 있다.
혈중 물질 추정부는 유사도 기준을 만족하는 광신호를 이용하여 산란계수를 산출하고, 산출된 산란계수 및 상관 모델을 기초로 혈중 물질 수치를 획득할 수 있다.
혈중 물질 추정부는 검출된 광신호가 3개 이상인 경우, 광신호들 사이의 유사도를 기초로 2개의 광신호를 선택하고, 선택된 2개의 광신호를 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다.
처리부는 유사도 기준 및 상관 모델 중의 적어도 하나를 포함하는 기준 정보를 갱신하는 기준 관리부를 더 포함할 수 있다.
기준 관리부는 소정 기간 동안의 유사도 기준을 만족하지 않은 횟수를 집계하고, 집계된 횟수가 임계치를 초과하는 경우 기준 정보를 갱신하는 것으로 결정할 수 있다.
기준 관리부는 사용자의 피부로부터 소정 시간 동안 검출된 광신호를 학습 데이터로 수집하고, 수집된 학습 데이터를 기초로 기준 정보를 갱신할 수 있다.
혈중 물질 추정 장치는 외부 장치와 통신 연결하여 사용자의 혈액으로부터 측정된 혈중 물질 기준값을 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있고, 기준 관리부는 수신된 혈중 물질 기준값을 더 기초로 하여 기준 정보를 갱신할 수 있다.
이때, 혈중 물질은 혈당, 콜레스테롤, 중성지방, 단백질 및 요산 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
혈중 물질 추정 장치는 혈중 물질의 추정 결과를 포함한 각종 정보를 사용자에게 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 혈중 물질 추정 방법은 광원을 구동하여 피부에 광을 조사하는 단계, 광원으로부터 서로 다른 거리에 배치된 복수의 검출기를 통해 피부로부터 되돌아오는 광신호를 검출하는 단계, 검출된 광신호들 간의 유사도를 계산하는 단계 및 유사도 기준을 만족하는 광신호를 기초로 혈중 물질을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 혈중 물질 추정 방법은 유사도가 유사도 기준을 만족하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있고, 혈중 물질을 추정하는 단계는 판단 결과 유사도 기준을 만족하면 검출된 광신호를 기초로 혈중 물질을 추정할 수 있다.
또한, 혈중 물질 추정 방법은 판단 결과 유사도 기준을 만족하지 않으면 사용자의 피부로부터 광신호를 재검출하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
혈중 물질을 추정하는 단계는 유사도 기준을 만족하는 광신호를 이용하여 산란계수를 산출하는 단계 및, 산출된 산란계수 및 상관 모델을 기초로 혈중 물질 수치를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 혈중 물질 추정 방법은 유사도 기준 및 상관 모델 중의 적어도 하나를 포함하는 기준 정보를 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기준 정보를 갱신하는 단계는 소정 기간 동안 유사도 기준을 만족하지 않은 횟수를 집계하는 단계 및 집계된 횟수가 임계치를 초과하는 경우 기준 정보를 갱신하는 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
기준 정보를 갱신하는 단계는 사용자의 피부로부터 소정 시간 동안 검출된 광신호를 학습 데이터로 수집하는 단계를 더 포함하고, 수집된 학습 데이터를 기초로 기준 정보를 갱신할 수 있다.
또한, 혈중 물질 추정 방법은 혈중 물질의 추정 결과를 포함한 각종 정보를 사용자에게 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 웨어러블 기기는 기기 본체, 기기 본체에 장착되며, 사용자의 피부로부터 광신호를 검출하는 검출 센서 및 기기 본체에 장착되며, 검출 센서를 제어하고 검출 센서에 의해 복수의 광신호가 검출되면 검출된 광신호들 사이의 유사도를 계산하여 계산된 유사도를 기초로 혈중 물질을 추정하는 처리부를 포함할 수 있다.
검출 센서는 사용자의 피부에 광을 조사하는 단일 광원 및 피부로부터 되돌아오는 광신호를 검출하는 복수의 검출기를 포함할 수 있다.
처리부는 계산된 유사도가 유사도 기준을 만족하는지 여부를 판단하고, 유사도 기준을 만족하면 검출된 광신호를 기초로 혈중 물질을 추정하고, 만족하지 않으면 광신호를 재검출하도록 검출 센서를 제어할 수 있다.
처리부는 검출 센서가 혈중 물질 추정 모드 또는 기준 관리 모드 중의 어느 하나로 동작하도록 설정할 수 있다.
또한, 웨어러블 기기는 기기 본체에 장착되며, 처리부에 의해 기준 관리 모드로 설정되면, 외부 장치와 통신 연결하여 사용자의 혈액으로부터 측정된 혈중 물질 기준값을 수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 웨어러블 기기는 기기 본체에 장착되어 상기 혈중 물질의 추정 결과를 포함하는 각종 정보를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
복수의 검출기를 이용하여 측정된 사용자의 피부 산란광 신호의 처리를 통해 비침습 방식으로 정확하게 혈중 물질을 추정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 혈중 물질 추정 장치의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 처리부의 실시예들을 도시한 블록도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 혈중 물질 추정 장치의 블록도이다.
도 4a 내지 도 9c는 일 실시예에 따라 산란광 신호 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 혈중 물질 추정 방법의 흐름도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 혈중 물질 추정 방법의 흐름도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 구조도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 블록도이다.
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, 혈중 물질 추정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 혈중 물질 추정 장치의 블록도이다. 본 실시예에 따른 혈중 물질 추정 장치는 사용자가 착용할 수 있는 웨어러블 기기(wearable device)에 탑재될 수 있다. 웨어러블 기기는 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 반지형, 안경형, 헤어밴드형 등 다양하며 그 형태나 사이즈 등에 있어서 특별히 제한되지 않는다.
도 1을 참조하면, 혈중 물질 추정 장치(100)는 광 측정부(110)와 처리부(120)를 포함한다.
광 측정부(110)는 광원(111) 및 복수의 검출기(112a, 112b)를 포함하며, 광원(111)과 검출기(112a, 112b)가 하나의 센서 또는 각각 별도의 분리된 센서로 구현될 수 있다.
광원(111)은 소정의 제어신호에 따라 사용자의 피부에 광을 조사한다. 이때, 광원(111)은 파장이 850 nm인 근적외선(Near Infrared Ray, NIR) 대역의 광을 조사하는 단일 광원으로 구성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 또한, 광원(111)은 발광 다이오드(light emitted diode: LED) 또는 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다. 이때, 광원(111)이 밀착되는 사용자의 피부 영역은 정맥혈이 지나가는 손등이나 손목이나, 모세혈이 지나가는 손목 표면에 인접하는 영역일 수 있다.
검출기(112a,112b)는 광원(111)으로부터 서로 다른 거리에 위치하고 피부 조직으로부터 산란되어 되돌아오는 광을 검출한다. 검출기(112a,112b)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo teabsistor: PTr) 또는 전자 결합소자(charge-couple device: CCD)를 포함할 수 있다. 도 1은 설명의 편의를 위해 나란히 배치된 두 개의 검출기(112a,112b)만을 도시하고 있으나 검출기의 개수 및 배치에 있어서 특별히 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 광원(111)과 검출기(112a,112b)는 정맥혈에 나란히 배치될 수 있다. 광원(111)에 의해 조사된 광은 사용자의 피부를 거쳐 정맥혈 내로 도달하고, 정맥혈 내의 혈중 물질, 예컨대 중성지방을 함유한 킬로미크론 입자 등에 의해 산란되어 피부를 거쳐 되돌아온다. 광원(111)으로부터 상대적으로 가까운 거리(ρ1)에 배치된 제1 검출기(112a)와 상대적으로 먼 거리(ρ2)에 배치된 제2 검출기(112b)는 일정 시간 동안의 각각 산란광 신호(R1,R2)를 동시에 검출하여 검출된 광 신호의 평균 강도(intensity) R(ρ1), R(ρ2)를 측정할 수 있다.
처리부(120)는 검출기(112a,112b)로부터 검출된 산란광 신호 데이터를 수신하고, 수신된 산란광 신호 데이터를 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다. 이때, 혈중 물질은 혈당, 콜레스테롤, 중성지방, 단백질 및 요산 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 이하에서는 설명의 편의상 필요한 경우 중성지방을 일 예로서 설명할 것이다.
처리부(120)는 제1 검출기(112a) 및 제 검출기(112b)에서 각각의 산란광 신호(R1,R2)가 검출되면, 검출된 산란광 신호(R1,R2) 데이터가 혈중 물질의 추정에 적합한지 여부를 판단할 수 있다. 처리부(120)는 판단 결과 혈중 물질의 추정에 적합하면 검출된 산란광 신호(R1,R2) 데이터를 이용하여 혈중 물질을 추정하고, 그렇지 않으면 광 측정부(110)를 제어하여 산란광 신호를 재측정할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 처리부(120)의 실시예들을 도시한 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 처리부(200a)는 유사도 계산부(210), 유사도 판단부(220), 혈중 물질 추정부(230) 및 재검출 제어부(240)를 포함할 수 있다.
유사도 계산부(210)는 검출기(112a,112b)에 의해 산란광 신호가 검출이 되면, 유사도 계산 알고리즘을 활용하여 검출된 산란광 신호 사이에 유사도를 계산할 수 있다. 이때, 유사도 계산 알고리즘은 유클리디안 거리(Euclidean distance), 피어슨 상관계수(Pearson correlation coefficient), 스피어만 상관계수(Spearman correlation coefficient) 및 코사인 유사도(Cosine similarity) 알고리즘 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 유사도 계산부(210)는 코사인 유사도 알고리즘을 이용하여 시간 축을 기준으로 제1 검출기(112a)에 의해 검출된 산란광 신호(R1)의 파형과, 제2 검출기(112b)에 의해 검출된 산란광 신호(R2)의 파형의 유사도를 계산할 수 있다. 코사인 유사도는 내적 공간의 두 벡터 간 각도의 코사인 값을 이용하여 측정된 두 벡터 간의 유사한 정도를 의미한다. 각도가 0도일 때의 코사인 값은 1이며, 다른 모든 각도의 코사인 값은 1보다 작다. 따라서, 코사인 유사도를 이용하는 경우 벡터의 크기가 아니라 시간 축 상에서 산란광 신호 파형의 방향의 유사도를 결정할 수 있다.
유사도 판단부(220)는 검출된 두 개의 산란광 신호들(R1,R2) 사이의 유사도가 계산되면, 계산된 유사도를 유사도 기준과 비교할 수 있다. 이때, 유사도 기준은 이용된 유사도 계산 알고리즘 또는 사용자의 특성 예컨대, 건강 상태, 측정 위치 등에 따라 적절한 임계값으로 미리 설정될 수 있다. 유사도 판단부(220)는 계산된 유사도가 미리 설정된 임계값 이상인 경우 검출된 산란광 신호가 혈중 물질을 추정하기에 적합하다고 판단할 수 있다. 이에 반해, 계산된 유사도가 미리 설정된 임계값보다 작은 경우 산란광 신호의 재검출이 필요하다고 판단할 수 있다.
혈중 물질 추정부(230)는 유사도 판단부(220)의 판단 결과 검출된 산란광 신호가 혈중 물질의 추정에 적합하면, 검출된 산란광 신호로부터 산란 신호 정보를 추출하여 혈중 물질을 추정할 수 있다. 예를 들어, 혈중 물질 추정부(220)는 제1 검출기(112a) 및 제2 검출기(112b)에 의해 각각 검출된 산란광 신호의 강도 R(ρ1), R(ρ2)를 이용하여 산란계수를 산출하고, 산출된 산란계수를 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다.
산란계수는 광원에 의해 조사된 광이 단위의 길이를 이동할 때 산란에 의해 광의 강도가 감소되는 수치를 나타낸 것으로, 제1 검출기(112a) 및 제2 검출기(112b)에 의해 검출된 산란광 신호의 강도의 비율(R(ρ1)/R(ρ2))이나, 그 비율에 비례한 값으로서 정의될 수 있다. 또한, 산란계수는 제1 검출기(112a)가 광원(111)으로부터 떨어져 있는 거리(ρ1)와 제2 검출기(112b)가 광원(111)으로부터 떨어져 있는 거리(ρ2)를 고려하여 산출될 수 있다. 산란계수를 산출하는 알고리즘은 특별히 어느 하나로 한정되지 않고 전술한 요소들을 고려하여 다양하게 정의될 수 있다.
혈중 물질 추정부(230)는 산란계수가 산출되면, 산란계수와 미리 생성된 상관 모델을 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다. 이때, 상관 모델은 산란계수와 혈중 물질의 수치 간의 상관 관계를 나타내는 수학식 알고리즘이나 매칭 테이블 형식으로 미리 생성될 수 있다.
재검출 제어부(240)는 유사도 판단부(220)의 판단 결과 검출된 산란광 신호가 혈중 물질의 추정에 적합하지 않으면, 제어신호를 발생하여 광 측정부(110)로 하여금 산란광 신호를 재측정하도록 제어할 수 있다.
한편, 검출기가 3개 이상으로 구현되는 경우 3개 이상의 산란광 신호가 검출될 수 있다. 이때, 혈중 물질 추정부(230)는 광신호들 사이의 유사도를 기초로 2개의 광신호를 선택하고, 선택된 2개의 광신호를 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다.
예를 들어, 3개의 산란광 신호(R1,R2,R3)가 검출된 경우 유사도 계산부(210)는 2개의 산란광 신호(R1-R2, R1-R3, R2-R3) 사이의 유사도를 각각 계산하여 각각의 유사도(C1,C2,C3)를 산출할 수 있다. 유사도 판단부(210)는 각 유사도(C1,C2,C3)가 유사도 기준을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 각 유사도(C1,C2,C3)마다 다른 유사도 기준이 적용될 수 있다. 유사도 C1 및 C2가 유사도 기준을 만족하고, C1이 C2보다 상대적으로 유사도가 크다고 가정할 때, 혈중 물질 추정부(230)는 유사도가 큰 C1의 광신호(R1,R2)를 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 처리부(200b)는 유사도 계산부(210), 유사도 판단부(220), 혈중 물질 추정부(230), 재검출 제어부(240) 및 기준 관리부(250)를 포함할 수 있다. 유사도 계산부(210), 유사도 판단부(220), 혈중 물질 추정부(230) 및 재검출 제어부(240)는 도 2a를 참조하여 자세히 설명하였으므로 이하 기준 관리부(250)의 구성을 위주로 설명한다.
기준 관리부(250)는 사용자에게 적용될 유사도 기준 및 상관 모델 등의 기준 정보를 관리할 수 있다. 이때, 유사도 기준 및 상관 모델 등의 기준 정보는 저장 장치에 저장될 수 있다. 저장 장치는 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. 또한, 저장 장치는 혈중 물질 추정 장치(100)의 내부에 탑재되거나 휴대용 외부 장치로 구현될 수 있다.
기준 관리부(250)는 기준 정보의 갱신에 필요한 학습 데이터의 수집을 위해 일정 시간(예: 4시간) 동안 일정 시간(예: 15분) 간격으로 연속적으로 산란광 신호를 측정하도록 광 측정부(110)를 제어할 수 있다. 이때, 사용자는 고지방식을 섭취한 후 산란광 신호가 측정되도록 할 수 있다. 또한, 광 측정부(110)에 의해 일정 시간 간격마다 검출되는 산란광 신호 데이터를 학습 데이터로 수집하고, 수집된 학습 데이터를 기초로 기준 정보를 생성 또는 갱신할 수 있다.
기준 관리부(250)는 수집된 학습데이터와 사용자의 혈액 샘플로부터 측정된 실제 혈중 물질 기준값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 기준 관리부(250)는 아래의 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명하는 바와 같이 제1 검출기(112a) 및 제2 검출기(112b)에 의해 일정 시간 간격마다 연속적으로 검출되는 두 개의 산란광 신호를 이용하여 산란계수를 산출하고, 산출된 산란계수와 실제 혈중 물질 수치 간의 상관 관계를 도출할 수 있다. 또한, 도출된 상관 관계를 기초로 산란계수와 혈중 물질 수치 간의 상관 모델을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 기준 관리부(250)는 아래의 도 6a 내지 도 9c를 참조하여 설명하는 바와 같이 수집된 학습 데이터의 각 검출 시점별 산란광 신호들의 유사도를 계산할 수 있다. 또한, 계산된 유사도를 이용하여 유사도 기준을 만족하지 않은 산란광 신호를 제외하고 나머지 산란광 신호를 이용하여 산란계수를 산출할 수 있다. 또한, 상관 계수를 구하는 알고리즘 예컨대, 피어슨 상관 계수(pearson correlation coefficient) 알고리즘을 이용하여 산란계수와 혈중 물질 수치 간의 상관 계수를 구하고, 상관 계수가 소정 임계치 이상이 될 때까지 유사도 기준을 조정할 수 있다.
기준 관리부(250)는 이러한 과정을 반복 수행함으로써 사용자에게 적합한 유사도 기준을 결정할 수 있으며 결정된 유사도 기준을 이용하여 기존의 유사도 기준을 갱신할 수 있다. 또한, 유사도 기준이 갱신되면, 갱신된 유사도 기준을 만족하는 산란광 신호들의 산란 계수와 실제 혈중 물질 기준값을 이용하여 상관 관계를 도출함으로써 상관 모델을 획득할 수 있다.
한편, 기준 관리부(250)는 사용자가 혈중 물질 추정 장치(100)를 사용하기 위해 최초로 사용자를 등록하거나, 사용자의 요청 또는 미리 설정된 주기에 따라 광 측정부(110)를 제어하여 일정 시간 동안 일정 시간 간격으로 연속적으로 광신호를 검출하도록 할 수 있다. 또한, 기준 관리부(250)는 유사도 판단부(220)가 유사도 판단을 할 때 유사도 기준을 만족하지 않는 횟수나 비율 등을 집계하고, 집계된 횟수나 비율이 소정 임계치 이상이 되는 경우 기준 정보의 갱신이 필요하다고 판단하여 광 측정부(110)를 제어할 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 혈중 물질 추정 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 혈중 물질 추정 장치(300)는 광 측정부(110), 처리부(120), 출력부(310), 저장부(320) 및 통신부(330)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 광 측정부(110)는 사용자의 피부에 광을 조사하는 광원(111)과, 사용자의 피부로부터 되돌아오는 산란광을 검출하는 복수의 검출기(112a,112b)를 포함할 수 있다. 또한, 처리부(120)는 검출된 산란광 신호를 이용하여 중성지방과 같은 혈중 물질을 추정할 수 있다. 자세한 설명은 전술한 바와 같으므로 이하 생략한다.
출력부(310)는 처리부(120)의 처리 결과를 각종 출력 수단 예컨대, 디스플레이, 스피커, 햅틱 장치 등을 이용하여 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이때, 출력부(310)는 출력 수단에 따라 다양한 시각적/비시각적 방식으로 출력할 수 있다. 이때, 처리 결과는 혈중 물질 추정 결과, 경고 및 알람 정보 등을 포함할 수 있다.
저장부(320)는 전술한 저장 장치 중의 어느 하나일 수 있으며, 처리부(120)에 의해 참조되는 유사도 기준이나 상관 모델 정보 등의 기준 정보와 사용자 정보 등이 저장될 수 있으며, 또한 처리부(120)에 의해 추정된 혈중 물질 정보, 혈중 물질 정보를 기초로 생성되는 알람이나 경고, 혈중 물질 추정 이력 및 각종 통계 정보를 저장할 수 있다.
통신부(330)는 다양한 통신 기술로 구현된 통신 모듈일 수 있다. 이때, 통신 기술은 예컨대 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, 3G, 4G 및 5G 통신 기술이 될 수 있으며 여기에 국한되지는 않는다.
통신부(330)는 침습 기반의 혈중 물질 추정 장치를 포함한 다양한 외부 장치와 통신 연결하여 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 침습 기반의 혈중 물질 추정 장치로부터 사용자의 혈액 샘플로부터 측정된 실제 혈중물질 수치 정보를 수신할 수 있다. 이때, 처리부(120)는 기준 정보의 갱신이 필요하다고 판단되는 경우 통신부(330)를 제어하여 침습 기반의 혈중 물질 추정 장치로부터 실제 혈중 물질 수치 정보를 수신하도록 할 수 있다.
도 4a 내지 도 9c는 일 실시예에 따라 산란광 신호 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 전술한 광 측정부(110)의 구성이 하나의 검출센서(41)로 구현되어 손등(40)의 정맥혈(42) 위치에 밀착되는 것을 예시한 것이다. 도시된 바와 같이, 검출센서(41)는 하나의 광원(LED)과 복수 개의 검출기(PD)로 구성될 수 있다. 또한, 피검체의 일 예로서 손등(40)을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 손목의 상부 피부 영역이 될 수도 있다. 이 경우 검출센서(410)는 손목 상부 피부로부터 산란광을 측정하기 위해 손목 상부의 정맥혈이나 모세혈 위치에 밀착되도록 구현될 수 있다.
도 4b는 광원(LED)과 두 개의 검출기(PD1,PD2)가 나란히 피부(40)에 밀착되어 산란광을 검출하는 것을 예시한 것이다. 이때, 제1 검출기(PD1)는 광원(LED)으로부터 상대적으로 가까운 거리(ρ1)에 위치하고 제2 검출기(PD2)는 광원(LED)으로부터 상대적으로 먼 거리(ρ2)에 위치한다. 광원(LED)에 의해 피부(40)에 조사된 광은 정맥혈(42) 내의 혈중 물질에 의해 산란되고, 산란되어 피부(40)로부터 되돌아오는 산란광 신호(R1,R2)들은 제1 검출기(PD1) 및 제2 검출기(PD2)에 의해 동시에 검출된다.
도 5a는 도 4b의 실시예를 통해 4시간 동안 15분 간격으로 제1 검출기(PD1)가 검출한 산란광 신호(R1)와 제2 검출기(PD2)가 검출한 산란광 신호(R2)들을 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 각 그래프의 X축은 경과 시간을 나타내고, Y축은 측정된 산란광 신호의 강도를 나타낸다. 이때, 산란광 신호들(R1,R2)의 검출 시점 사이에는 약간의 시차가 존재하므로, 산란광 신호의 특징점(예: 피크, 기울기 등)을 기초로 그 시점이 매칭될 수 있다.
도 5b는 도 5a와 같이 검출된 산란광 신호(R1,R2)들의 산란계수(마름모 형태)와 사용자의 혈액 샘플로부터 측정된 실제 혈중 중성지방(원 형태)의 상관 관계를 도시한 그래프이다. 그래프의 X 축은 경과 시간을 나타내고, Y축의 좌측은 실제 혈중 중성지방 수치, Y축의 우측은 산출된 산란계수를 나타낸 것이다. 이때, 산란계수는 각 검출 시점마다 산출되고, 실제 혈중 중성지방 수치는 산란광 신호들의 검출 시점에 따라 침습 기반의 중성지방 측정 장치에 의해 측정될 수 있다. 도 5c는 도 5b의 산란계수와 실제 혈중 물질 간의 상관 관계를 기초로 아래의 수학식 1과 같이 수학식 형태로 도출된 상관 모델을 그래프로 나타낸 것이다.
Figure 112016074259064-pat00001
한편, 도 5a 내지 도 5c의 실시예는 도 2b의 기준 관리부(250)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 기준 관리부(250)는 기준 정보의 생성이나 갱신의 필요성이 있으면 검출센서를 제어하여 도 5에 도시된 소정 시간 동안의 산란광 신호를 학습 데이터로서 획득하며, 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 학습 데이터의 산란광 신호들을 이용하여 산란계수를 산출하고, 산출된 산란계수와 실제 혈중 물질 수치를 이용하여 상관 모델을 생성할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 코사인 유사도 알고리즘을 이용하여 두 개의 광신호들(R1,R2)의 유사도를 계산한 것을 예시한 것이다. 도 6a을 참조하면 두 개의 광신호(R1, R2)의 시간 경과에 따른 파형의 방향성이 유사한 형태를 나타내고 있으며, 그 결과 코사인 유사도의 경우 0.99019로 높은 값이 산출되었음을 알 수 있다. 이에 반해, 도 6b를 참조하면 시간 경과에 따른 파형의 방향성은 반대를 나타내고 있으며, 이에 따라 코사인 유사도는 상대적으로 낮은 0.75836으로 산출되었음을 알 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 피검체 1로부터 4시간 동안 15 분 간격으로 측정된 산란광 신호 데이터를 이용하여 도출된 산란계수와 같은 시점에서 측정된 혈중 중성지방 수치 간의 상관 관계를 예시한 것이다. 도 7a를 참조하면, 비교적 적은 5개의 검출 시점(15,135,165,180,195 분)에서 검출된 산란광 신호가 유사도 기준을 만족하지 않으며, 도 7b을 참조하면 이와 같이 전체 데이터 중 유사도 기준을 만족하지 않은 데이터가 상대적으로 적을 때 산출된 산란계수와 혈중 중성지방 수치 간의 상관성이 높음을 알 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 피검체 2로부터 4시간 동안 15분 간격으로 측정된 산란광 신호 데이터를 이용하여 산란계수와 혈중 중성지방 수치 간의 상관 관계를 예시한 것이다. 도 8a를 참조하면, 비교적 많은 11개의 검출 시점(0,15,75,150,165,180,195,210,225,240,270 분)에 검출된 산란광 신호의 유사도가 유사도 기준을 만족하지 않으며, 도 8b를 참조하면 이렇게 전체 데이터 중 유사도 기준을 만족하지 않은 데이터가 상대적으로 많을 경우 산란계수와 혈중 중성지방 수치 간의 상관관계가 낮음을 알 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 피검체 3으로부터 4시간 동안 15분 간격으로 측정된 산란광 신호 데이터에서 2개의 검출 시점(0, 60 분)의 산란광 신호 데이터가 유사도 기준을 만족하지 않은 것을 예시한 것이다. 도 9b와 같이 유사도 기준 미달 신호 데이터를 모두 포함하여 산란계수와 혈중 중성지방 간의 상관 관계를 구한 경우 피어슨 상관계수가 -0.41로 계산되고, 도 9c와 같이 유사도 기준 미달 신호를 제외하고 상관 관계를 구한 경우 상관계수는 -0.72로 산출된다. 따라서, 유사도 기준 미달 신호를 제외한 경우 더욱 정확한 상관 관계가 도출됨을 알 수 있다.
이상 도 4a 내지 도 9c를 참조하여 설명한 바와 같이 일반적으로 검출센서(41)가 접촉되는 피부의 변형이나 사용자의 움직임에 따른 측정 위치의 변화, 광원(LED)과 검출기(PD1,PD2) 간의 거리 등에 따라 산란광 신호는 영향을 받게 된다. 이러한 상황을 고려하지 않고 검출된 산란광 신호를 바로 이용하는 경우 잘못된 산란계수가 산출될 수 있으며 결과적으로 혈중 물질 추정치의 정확도는 떨어질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 검출된 산란광 신호들의 유사도를 이용하여 활용 여부를 결정함으로써 보다 신뢰도 높은 혈중 물질의 추정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 유사도 기준이나 상관 모델을 생성 또는 갱신하기 위해 산란계수를 산출할 때, 연속적으로 측정된 산란광 신호들 중에서 유사도를 기초로 적절하지 않은 산란광 신호들을 배제함으로써 보다 상관 관계가 높은 상관 모델이나 유사도 기준을 생성할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 혈중 물질 추정 방법의 흐름도이다.
도 10의 혈중 물질 추정 방법은 도 1 및 도 3의 실시예들의 혈중 물질 추정 장치(100, 300)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 혈중 물질 추정 요청을 수신하면(1010), 광원을 구동하여 사용자의 피부에 광을 조사하고(1020), 복수의 검출기를 통해 사용자의 피부로부터 되돌아오는 산란광 신호를 검출할 수 있다(1030). 이때, 혈중물질 추정 요청은 사용자로부터 수신될 수 있다. 또한, 광원은 근적외선 대역의 광을 조사하는 LED 단일 광원일 수 있다. 또한, 검출기는 광원으로부터 서로 다른 거리에 나란히 배치될 수 있으며, 정맥혈 또는 모세혈 등으로부터 혈중물질에 의해 산란되어 돌아오는 광을 검출할 수 있다.
먼저, 혈중 물질 추정 요청을 수신하면(1010), 광원을 구동하여 사용자의 피부에 광을 조사하고(1020), 복수의 검출기를 통해 사용자의 피부로부터 되돌아오는 산란광 신호를 검출할 수 있다(1030). 이때, 혈중물질 추정 요청은 사용자로부터 수신될 수 있다.
그 다음, 유사도가 계산되면 미리 설정된 유사도 기준을 만족하는지 판단하고(1050), 검출된 산란광 신호가 유사도 기준을 만족하면 그 산란광 신호의 강도를 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다(1060). 이때, 검출된 산란광 신호의 강도의 비율 또는 그 비율에 비례한 값으로서 정의되는 산란계수를 산출하고, 산출된 산란계수와 상관 모델을 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다.
만약, 단계(1050)에서 유사도 기준을 만족하지 않으면 광원을 다시 제어하여 산란광 신호를 다시 측정하도록 제어할 수 있다(1070).
도 11은 다른 실시예에 따른 혈중 물질 추정 방법의 흐름도이다.
도 11은 도 1 및 도 3의 실시예들에 따른 혈중 물질 추정 장치(100,300)에 의해 수행되는 다른 실시예일 수 있다.
먼저, 혈중 물질 추정 요청을 수신하면(1111), 광원을 구동하여 사용자의 피부에 광을 조사하고(1112), 복수의 검출기를 통해 사용자의 피부로부터 되돌아오는 산란광 신호를 검출할 수 있다(1113).
그 다음, 복수의 검출기에 의해 검출된 광신호들 사이에 유사도를 계산하고(1114) 계산된 유사도가 미리 설정된 유사도 기준을 만족하는지 판단할 수 있다(1115).
단계(1115)에서 판단한 결과, 검출된 산란광 신호가 유사도 기준을 만족하면 그 산란광 신호의 강도를 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다(1116). 이때, 검출된 산란광 신호의 강도의 비율 또는 그 비율에 비례한 값으로서 정의되는 산란계수를 산출하고, 산출된 산란계수와 상관 모델을 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다.
만약, 단계(1115)에서 유사도 기준을 만족하지 않으면 유사도 기준 불만족 횟수를 집계하고(1117), 집계된 횟수가 미리 설정된 임계치를 초과하는지 판단할 수 있다(1118). 판단 결과 집계된 횟수가 임계치를 초과하게 되면 유사도 기준이나 상관 모델의 갱신이 필요하다고 판단하고 학습 데이터를 수집할 수 있다(1119). 이때, 학습 데이터 수집을 위해 광원 및 복수의 검출기를 소정 시간 동안 제어하여 일정한 시간 간격으로 산란광 신호 데이터를 학습데이터로서 획득할 수 있다.
그 다음, 수집된 학습 데이터를 이용하여 유사도 기준이나 상관 모델 등의 기준 정보를 갱신할 수 있다(1120). 이때, 침습 기반의 혈중물질 추정 장치로부터 사용자의 실제 혈액 샘플로부터 측정된 실제 혈중 물질 수치 정보를 이용하여 학습 데이터의 산란계수와 혈중물질 수치 간의 상관 관계를 도출하고 도출된 상관 관계를 이용하여 상관 모델을 갱신할 수 있다.
단계(1118)에서 판단한 결과 집계된 횟수가 임계치를 초과하지 않은 경우 기준 정보의 갱신이 필요하지 않은 것으로 판단하고 산란광 신호의 재검출을 제어할 수 있다(1121).
도 12는 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 구조도이다. 도 13은 일 실시예에 따른 웨어러블 기기의 블록도이다. 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 전술한 혈중 물질 추정 장치 예컨대 혈중 중성지방을 측정하는 다양한 실시예들은 스마트 밴드형 웨어러블 기기에 탑재될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 하나의 예시에 불과한 것일 뿐이므로, 본 실시예들이 스마트 밴드형 웨어러블 기기에만 적용되는 것으로 한정 해석되어서는 아니된다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 웨어러블 기기(1200)는 기기 본체(1210)와, 스트랩 부재(1213,1214)로 구성된 스트랩을 포함할 수 있다.
스트랩은 플렉시블하게 구성될 수 있으며, 사용자의 손목에 감싸는 형태로 구부려지거나 사용자의 손목으로부터 분리되는 형태로 구부려질 수 있다. 이때, 기기 본체(1210) 또는 스트랩 부재(1214)의 내부에는 웨어러블 기기에 전원을 공급하는 배터리가 내장될 수 있다.
또한, 웨어러블 기기(1200)의 본체(1210)는 내부 공간에 사용자의 피부에 광을 조사하고 피부로부터 산란되어 돌아오는 광 신호를 검출하는 검출 센서(1310)와, 검출 센서(1310)에 의해 측정된 산란광 신호를 이용하여 사용자의 혈중 물질을 추정하는 처리부(1320)를 내장할 수 있다.
검출 센서(1310)는 기기 본체(1210)의 하부 즉, 사용자의 손목에 접촉되는 부위에 장착될 수 있으며, 처리부(1320)의 제어 신호에 따라 사용자의 피부에 광을 조사하는 광원 및 광원으로부터 서로 다른 거리에 나란히 배치되어 사용자의 피부로부터 되돌아오는 광 신호를 검출하는 복수의 검출기를 포함할 수 있다. 이때, 광원은 근적외선 대역의 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
검출 센서(1310)는 기기 본체(1210)의 하부 사용자의 손목에 접촉되는 부위에 장착될 수 있으며, 처리부(1320)의 제어 신호에 따라 사용자의 피부에 광을 조사하는 광원 및 광원으로부터 서로 다른 거리에 나란히 배치되어 사용자의 피부로부터 되돌아오는 광 신호를 검출하는 복수의 검출기를 포함할 수 있다. 이때, 광원은 근적외선 대역의 광을 조사하도록 구성될 수 있다.
처리부(1320)는 검출된 산란광 신호의 유사도가 유사도 기준을 만족하는 경우, 산란광 신호들을 이용하여 산란계수를 산출하고 산출된 산란계수와 상관 모델을 이용하여 혈중 물질을 추정할 수 있다.
또한, 처리부(1320)는 추정된 혈중 물질 예컨대 중성지방 정보를 기초로 사용자에게 중성지방이 기준치를 초과하는 여부 등 대한 알람이나 경고 정보, 건강 상태 변화 추이 등 사용자의 헬스 케어를 위해 필요한 추가 정보를 생성할 수 있다.
또한, 웨어러블 기기(1200)는 기기 본체에 장착되는 조작부(1212)와 표시부(1211)를 더 포함할 수 있다.
조작부(1212)는 사용자의 제어 명령을 수신하여 처리부(1320)로 전달할 수 있으며, 웨어러블 기기(1300)의 전원을 온/오프시키는 명령을 입력하기 위한 전원 버튼을 포함할 수 있다.
표시부(1211)는 처리부(1320)의 제어에 따라 추정된 중성지방 정보 등을 표시하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이때, 표시부(1211)는 중성지방 정보나 알람, 경고 등의 추가 정보를 다양한 시각적/비시각적 방식으로 사용자에게 표시할 수 있다.
또한, 기기 본체(1210)는 내부 공간에 사용자의 휴대 단말이나 침습 기반의 혈중 물질 추정 장치, 혈중 물질 관리 장치 등의 외부 장치와 통신하기 위한 통신부(1330)를 추가로 내장할 수 있다.
통신부(1330)는 처리부(1320)의 제어에 따라 상대적으로 컴퓨팅 성능이 뛰어난 사용자의 휴대 단말에 필요한 정보들을 전송하여 사용자에게 제공되도록 할 수 있다. 또한, 처리부(1320)가 기준 정보의 갱신이 필요하다고 판단하여 검출 센서(1310)의 측정 모드를 기준 관리 모드로 설정하면 침습 기반의 혈중 물질 추정 장치와 연결하여, 기준 정보 갱신을 위해 필요한 실제 혈중 물질 기준값을 수신할 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: 혈중 물질 추정 장치 111: 광원
112a, 112b: 검출기 120,200a, 200b: 처리부
210: 유사도 계산부 220: 유사도 판단부
230: 혈중 물질 추정부 240: 재검출 제어부
250: 기준 관리부 310: 출력부
320: 저장부 330: 통신부

Claims (28)

  1. 피부에 광을 조사하는 광원;
    상기 광원으로부터 서로 다른 거리에 배치되어 상기 피부로부터 되돌아오는 광신호를 검출하는 복수의 검출기; 및
    코사인 유사도 알고리즘을 이용하여 상기 복수의 검출기에 의해 검출된 광신호들의 시간 축을 기준으로 파형 간의 유사도를 계산하고, 상기 계산된 유사도가 유사도 기준을 만족하는지 여부를 판단하며, 판단 결과 유사도 기준을 만족하면, 유사도 기준을 만족하는 광신호를 이용하여 산란계수를 산출하고, 산란계수와 혈중 물질 간의 상관관계를 정의한 상관 모델에 상기 산출된 산란계수를 입력하여 혈중 물질 수치를 획득하는 처리부를 포함하고,
    상기 처리부는
    상기 유사도 기준을 만족하는 광신호가 3개 이상인 경우, 상기 광신호들 사이의 유사도를 기초로 2개의 광신호를 선택하고, 선택된 2개의 광신호의 강도 사이의 비율을 상기 산란계수로 산출하는 혈중 물질 추정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 근적외선 LED 광원을 포함하는 혈중 물질 추정 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는
    상기 판단 결과 유사도 기준을 만족하지 않으면, 사용자의 피부로부터 광신호를 재검출하도록 제어하는 혈중 물질 추정 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 처리부는
    유사도 기준 및 상관 모델 중의 적어도 하나를 포함하는 기준 정보를 갱신하는 혈중 물질 추정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 처리부는
    소정 기간 동안의 유사도 기준을 만족하지 않은 횟수를 집계하고, 상기 집계된 횟수가 임계치를 초과하는 경우 상기 기준 정보를 갱신하는 것으로 결정하는 혈중 물질 추정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 처리부는
    사용자의 피부로부터 소정 시간 동안 검출된 광신호를 학습 데이터로 수집하고, 수집된 학습 데이터를 기초로 상기 기준 정보를 갱신하는 혈중 물질 추정 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    외부 장치와 통신 연결하여 사용자의 혈액으로부터 측정된 혈중 물질 기준값을 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 처리부는
    상기 수신된 혈중 물질 기준값을 더 기초로 하여 상기 기준 정보를 갱신하는 혈중 물질 추정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 혈중 물질은 혈당, 콜레스테롤, 중성지방, 단백질 및 요산 중의 적어도 하나를 포함하는 혈중 물질 추정 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    혈중 물질의 추정 결과를 포함한 정보를 사용자에게 출력하는 출력부를 더 포함하는 혈중 물질 추정 장치.
  15. 혈중 물질 추정 장치가,
    광원을 구동하여 피부에 광을 조사하는 단계;
    광원으로부터 서로 다른 거리에 배치된 복수의 검출기를 통해 피부로부터 되돌아오는 광신호를 검출하는 단계;
    코사인 유사도 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 광신호들의 시간 축을 기준으로 파형 간의 유사도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 유사도가 유사도 기준을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
    판단 결과 유사도 기준을 만족하면, 유사도 기준을 만족하는 광신호를 이용하여 산란계수를 산출하는 단계; 및
    산란계수와 혈중 물질 간의 상관 관계를 정의한 상관 모델에 상기 산출된 산란계수를 입력하여 혈중 물질 수치를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 산란계수를 산출하는 단계는
    상기 유사도 기준을 만족하는 광신호가 3개 이상인 경우, 상기 광신호들 사이의 유사도를 기초로 2개의 광신호를 선택하고, 선택된 2개의 광신호의 강도 사이의 비율을 상기 산란계수로 산출하는 혈중 물질 추정 방법.
  16. 삭제
  17. 제15항에 있어서,
    상기 판단 결과 유사도 기준을 만족하지 않으면 사용자의 피부로부터 광신호를 재검출하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 혈중 물질 추정 방법.
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서,
    유사도 기준 및 상관 모델 중의 적어도 하나를 포함하는 기준 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하는 혈중 물질 추정 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기준 정보를 갱신하는 단계는
    소정 기간 동안 유사도 기준을 만족하지 않은 횟수를 집계하는 단계; 및
    상기 집계된 횟수가 임계치를 초과하는 경우 상기 기준 정보를 갱신하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 혈중 물질 추정 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 기준 정보를 갱신하는 단계는
    사용자의 피부로부터 소정 시간 동안 검출된 광신호를 학습 데이터로 수집하는 단계를 더 포함하고, 상기 수집된 학습 데이터를 기초로 상기 기준 정보를 갱신하는 혈중 물질 추정 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    혈중 물질의 추정 결과를 포함한 정보를 사용자에게 출력하는 단계를 더 포함하는 혈중 물질 추정 방법.
  23. 기기 본체;
    기기 본체에 장착되며, 사용자의 피부로부터 광신호를 검출하는 검출 센서; 및
    기기 본체에 장착되며, 상기 검출 센서를 제어하고 검출 센서에 의해 복수의 광신호가 검출되면, 코사인 유사도 알고리즘을 이용하여 상기 검출된 광신호들의 시간 축을 기준으로 파형 사이의 유사도를 계산하고, 상기 계산된 유사도가 유사도 기준을 만족하는지 여부를 판단하고, 판단 결과 유사도 기준을 만족하면, 유사도 기준을 만족하는 광신호를 이용하여 산란계수를 산출하고, 산란계수와 혈중 물질 간의 상관 관계를 정의한 상관 모델에 상기 산출된 산란계수를 입력하여 혈중 물질 수치를 획득하는 처리부를 포함하고,
    상기 처리부는
    상기 유사도 기준을 만족하는 광신호가 3개 이상인 경우, 상기 광신호들 사이의 유사도를 기초로 2개의 광신호를 선택하고, 선택된 2개의 광신호의 강도 사이의 비율을 상기 산란계수로 산출하는 웨어러블 기기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 검출 센서는
    사용자의 피부에 광을 조사하는 단일 광원; 및
    피부로부터 되돌아오는 광신호를 검출하는 복수의 검출기를 포함하는 웨어러블 기기.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 처리부는
    상기 계산된 유사도가 유사도 기준을 만족하지 않으면 광신호를 재검출하도록 상기 검출 센서를 제어하는 웨어러블 기기.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 처리부는
    상기 검출 센서가 혈중 물질 추정 모드 또는 기준 관리 모드 중의 어느 하나로 동작하도록 설정하는 웨어러블 기기.
  27. 제26항에 있어서,
    기기 본체에 장착되며, 상기 처리부에 의해 기준 관리 모드로 설정되면, 외부 장치와 통신 연결하여 사용자의 혈액으로부터 측정된 혈중 물질 기준값을 수신하는 통신부를 더 포함하는 웨어러블 기기.
  28. 제23항에 있어서,
    기기 본체에 장착되어 상기 혈중 물질의 추정 결과를 포함하는 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 웨어러블 기기.
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