KR20210016715A - 생체 정보 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
일 양상에 따른 생체 정보 측정 장치는 측정면에 접촉한 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서와, 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 접촉힘을 측정하는 힘 센서와, 상기 맥파 센서가 상기 맥파 센서의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 맥파 센서를 전자 장치에 체결하기 위한 체결부와, 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하고, 상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하고, 선택된 측정 모드로 상기 측정된 맥파 신호 및 상기 측정된 접촉힘을 분석하여 생체 정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
Description
생체 정보를 측정하는 장치 및 방법과 관련된다.
고령화 사회로의 빠른 진입과 이에 따른 의료비 증가 등의 사회적 문제로 인해 헬스케어 기술이 많은 관심을 받고 있다. 이에 따라 병원이나 검사 기관에서 활용할 수 있는 의료 기기뿐만 아니라, 개인이 휴대할 수 있는 소형 의료 기기가 개발되고 있다. 또한, 이러한 소형 의료 기기는 사용자에게 착용되어, 혈압 등과 같은 심혈관계 건강 상태를 직접 측정할 수 있는 웨어러블 디바이스(wearable device)의 형태로 보급되어, 사용자가 직접 심혈관계 건강 상태를 측정하고 관리하는 것을 가능하게 하고 있다.
따라서 최근에는 기기의 소형화를 위해 생체 신호를 분석하여 혈압을 추정하는 방식에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 상이한 알고리즘을 이용하여 생체 정보를 추정하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 생체 정보 측정 장치는 측정면에 접촉한 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서와, 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 접촉힘을 측정하는 힘 센서와, 상기 맥파 센서가 상기 맥파 센서의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 맥파 센서를 전자 장치에 체결하기 위한 체결부와, 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하고, 상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하고, 선택된 측정 모드로 상기 측정된 맥파 신호 및 상기 측정된 접촉힘을 분석하여 생체 정보를 추정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 맥파 센서의 측정면은 피검체 접촉면 쪽으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 측정된 맥파 신호의 파형을 기반으로 상기 맥파 신호의 측정 부위를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 측정된 맥파 신호를 제1 기준 파형 및 제2 기준 파형과 비교하고, 상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제1 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제1 부위라고 판단하여 제1 측정 모드를 선택하고, 상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제2 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제2 부위이라고 판단하여 제2 측정 모드를 선택할 수 있다.
상기 제1 측정 모드는 오실로메트리 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드이고, 상기 제2 측정 모드는 맥파형 분석 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드일 수 있다.
상기 맥파 센서는 높이 방향으로 어느 한 쪽으로 치우친 무게중심을 가지며, 상기 프로세서는 상기 무게 중심의 위치를 기반으로 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 맥파 센서의 측정면이 제1 방향으로 향하면 제1 측정 모드를 선택하고, 상기 맥파 센서의 측정면이 제2 방향으로 향하면 제2 측정 모드를 선택할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 맥파 신호와 상기 측정된 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭(oscillometric) 신호를 획득하고, 상기 획득된 오실로메트릭 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서에 가감해야하는 접촉힘을 안내하는 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 복수의 측정 모드 중 제2 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단하고, 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호의 파형을 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 밀착이 적정하지 않다고 판단되면 적정한 밀착을 유도하기 위한 행동 가이드 정보를 생성하여 제공할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호에서 하나 이상의 특징을 추출하고, 상기 추출된 하나 이상의 특징과 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드로 추정된 생체 정보값을 이용하여 생체 정보를 추정할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 상기 맥파 센서의 측정면에 접촉하는 피검체가 상기 측정면에서 미끄러지는 것을 방지하기 위한 미끄럼 방지부를 더 포함할 수 있다.
상기 미끄럼 방지부는 상기 맥파 센서의 엣지에서 상기 맥파 센서의 길이 방향으로 평행하게 형성될 수 있다.
상기 체결부는, 상기 맥파 센서가 상기 전자 장치에 체결된 상태에서 길이 방향 중심축을 기준으로 회전하는 경우, 상기 맥파 센서의 측정면이 제1 방향 또는 제2 방향으로 향하면 상기 맥파 센서의 회전을 멈추게 하는 제동부를 포함할 수 있다.
상기 전자 장치는 손목형 웨어러블 디바이스이고, 상기 생체 정보 측정 장치는 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 스트랩 연결부, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 버튼 또는 엣지, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 스트랩 중 하나에 적용될 수 있다.
다른 양상에 따른, 맥파 센서를 포함하며, 맥파 센서의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 전자 장치에 체결된 생체 정보 측정 장치의 생체 정보 측정 방법은, 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계와, 상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하는 단계와, 상기 맥파 센서의 측정면에 접촉한 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 단계와, 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 접촉힘을 측정하는 단계와, 상기 선택된 측정 모드로 상기 측정된 맥파 신호 및 상기 측정된 접촉힘을 분석하여 생체 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계는, 상기 맥파 센서의 측정면에 접촉한 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 단계와, 상기 측정된 맥파 신호의 파형을 기반으로 상기 맥파 신호의 측정 부위를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 맥파 신호의 측정 부위를 판단하는 단계는, 상기 측정된 맥파 신호를 제1 기준 파형 및 제2 기준 파형과 비교하는 단계와, 상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제1 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제1 부위라고 판단하는 단계와, 상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제2 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제2 부위이라고 판단하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하는 단계는, 상기 제1 부위라고 판단되면 제1 측정 모드를 선택하는 단계와, 상기 제2 부위라고 판단되면 제2 측정 모드를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 측정 모드는 오실로메트리 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드이고, 상기 제2 측정 모드는 맥파형 분석 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드일 수 있다.
상기 맥파 센서는 높이 방향으로 어느 한 쪽으로 치우친 무게중심을 가지며, 상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계는, 상기 무게 중심의 위치를 기반으로 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하는 단계는, 상기 맥파 센서의 측정면이 제1 방향으로 향하면 제1 측정 모드를 선택하는 단계와, 상기 맥파 센서의 측정면이 제2 방향으로 향하면 제2 측정 모드를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생체 정보를 추정하는 단계는, 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 맥파 신호와 상기 측정된 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭(oscillometric) 신호를 획득하고, 상기 획득된 오실로메트릭 신호를 분석하여 생체 정보를 추정할 수 있다.
생체 정보 측정 방법은 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서에 가감해야하는 접촉힘을 안내하는 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 생체 정보를 추정하는 단계는, 상기 복수의 측정 모드 중 제2 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단하는 단계와, 상기 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호의 파형을 분석하여 생체 정보를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생체 정보를 추정하는 단계는, 상기 밀착이 적정하지 않다고 판단되면 적정한 밀착을 유도하기 위한 행동 가이드 정보를 생성하여 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생체 정보를 추정하는 단계는, 상기 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호에서 하나 이상의 특징을 추출하고, 상기 추출된 하나 이상의 특징과 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드로 추정된 생체 정보값을 이용하여 생체 정보를 추정할 수 있다.
상기 전자 장치는 손목형 웨어러블 디바이스이고 상기 생체 정보 측정 장치는 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 스트랩 연결부, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 버튼 또는 엣지, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 스트랩 중 하나에 적용될 수 있다.
맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 상이한 알고리즘을 이용하여 생체 정보를 추정함으로써 생체 정보 추정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한 장치의 소형화가 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 사시도이다.
도 3은 손가락에서 측정된 맥파 신호와 손목에서 측정된 맥파 신호의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 오실로메트릭 신호의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 복수의 피험자로부터 얻은 접촉힘값 및 이완기 혈압값의 데이터를 XY 좌표에 표시한 도면이다.
도 6는 복수의 피험자로부터 얻은 접촉힘값 및 수축기 혈압값의 데이터를 XY 좌표에 표시한 도면이다.
도 7은 맥파 신호의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 도 7의 Pn(P1, P2, P3) 및 Tn(T1, T2, T3)를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 7의 Pmax 및 Tmax를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 맥파 측정부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 맥파 측정부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 맥파 측정부의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 맥파 측정부의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 사시도이다.
도 15a 및 도 15b은 미끄럼 방지부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 체결부의 다른 실시예을 도시한 도면이다.
도 17은 체결부의 또 다른 실시예들을 도시한 도면이다.
도 18은 도 다른 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 19는 생체 정보 측정 장치가 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 20은 생체 정보 측정 장치가 적용된 다른 예를 도시한 도면이다.
도 21은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 22는 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 23은 생체 정보 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 사시도이다.
도 3은 손가락에서 측정된 맥파 신호와 손목에서 측정된 맥파 신호의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 오실로메트릭 신호의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 복수의 피험자로부터 얻은 접촉힘값 및 이완기 혈압값의 데이터를 XY 좌표에 표시한 도면이다.
도 6는 복수의 피험자로부터 얻은 접촉힘값 및 수축기 혈압값의 데이터를 XY 좌표에 표시한 도면이다.
도 7은 맥파 신호의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 도 7의 Pn(P1, P2, P3) 및 Tn(T1, T2, T3)를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 7의 Pmax 및 Tmax를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 맥파 측정부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 맥파 측정부의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12는 맥파 측정부의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 맥파 측정부의 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 사시도이다.
도 15a 및 도 15b은 미끄럼 방지부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 체결부의 다른 실시예을 도시한 도면이다.
도 17은 체결부의 또 다른 실시예들을 도시한 도면이다.
도 18은 도 다른 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치를 도시한 도면이다.
도 19는 생체 정보 측정 장치가 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 20은 생체 정보 측정 장치가 적용된 다른 예를 도시한 도면이다.
도 21은 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 22는 생체 정보 측정 장치가 적용된 또 다른 예를 도시한 도면이다.
도 23은 생체 정보 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
한편, 각 단계들에 있어, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 수행될 수 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주 기능별로 구분한 것에 불과하다. 즉, 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있다. 각 구성부는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 사시도이다.
도 1의 생체 정보 측정 장치(100)는 전자 장치에 회전 가능하도록 탑재되어, 맥파 신호의 측정 부위에 따라 상이한 측정 모드를 선택하여 생체 정보를 측정할 수 있는 장치일 수 있다. 이때 전자 장치는 휴대폰, 스마트폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 장치, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있고, 웨어러블 디바이스는 손목시계형, 손목 밴드형, 반지형, 벨트형, 목걸이형, 발목 밴드형, 허벅지 밴드형, 팔뚝 밴드형 등을 포함할 수 있다. 그러나 전자 장치는 상술한 예에 제한되지 않으며, 웨어러블 디바이스 역시 상술한 예에 제한되지 않는다. 또한, 생체 정보는 혈압, 혈당, 콜레스테롤, 혈관 나이, 동맥경화도, 스트레스 지수 및 피로도 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 혈압을 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 생체 정보 측정 장치(100)는 맥파 센서(110), 힘센서(120), 체결부(130) 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다.
맥파 센서(110)는 측정면에 접촉한 피검체로부터 하나 또는 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다. 여기서 맥파 신호는 광용적맥파(Photoplethysmogram, PPG) 신호일 수 있다. 맥파 센서(110)가 복수의 맥파 신호를 측정 하는 경우, 복수의 맥파 신호는 서로 다른 파장의 광을 이용하여 측정된 맥파 신호일 수 있다. 여기서 피검체는 맥파 센서(110)와 접촉할 수 있는 사용자의 인체 부위일 수 있다. 예를 들어, 피검체는 손가락, 발가락 등 인체의 말초 부위일 수도 있고, 요골 동맥과 인접한 손목 표면의 영역일 수도 있다.
맥파 센서(110)는 하우징(210)과 맥파 측정부(220)를 포함할 수 있다.
하우징(210)은 피검체와 접촉되는 측정면이 피검체 접촉면 쪽으로 볼록한 곡면으로 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면. 하우징(210)은 손가락이 하우징(210)의 측정면에 접촉하는 경우, 접촉 면적이 일정할 수 있도록 손가락의 크기보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하우징(210)은 사용자의 나이, 사용자의 성별, 사용되는 손가락의 타입(예, 엄지, 검지, 중지, 약지, 소지) 등을 고려하여 복수의 사용자의 평균적인 손가락 크기보다 작은 크기로 형성될 수 있다.
손가락의 탄성력은 접촉 물체의 구조에 의해 영향을 받을 수 있다. 예컨대, 접촉 물체가 곡면(curved)인 경우와 평면(flat)인 경우를 비교하면, 곡면인 경우가 평면인 경우보다 동일한 힘을 가했을 때 더 깊게까지 피부의 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 맥파 센서(110)는 손가락에 접촉되는 측정면을 곡면으로 형성함으로써, 평면일 때보다 적은 힘으로 평면일 때와 동일한 압력을 손가락에 가하는 것이 가능하다. 이러한 하우징(210)의 구조를 통해 평면 구조와 대비하여 적은 힘으로 손가락 내부에 압력을 잘 전달할 수 있으므로, 오실로메트리 기법으로 혈압 측정시 최대 맥압에 쉽게 도달하는 것이 가능하다. 또한, 생체 정보 취득 대상(예컨대, 혈관 등)에 정확하고 밀접하게 위치시킬 수 있는, 상술한 하우징 구조를 통해 생체 정보 측정 장치(100)는 손가락 내부(예컨대, 피부 속 혈관 및 혈액 등)의 정보를 용이하게 취득하는 것이 가능하다.
맥파 측정부(220)는 하우징(210)에 탑재되어, 하우징(210)의 측정면에 접촉한 피검체로부터 하나 또는 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 맥파 측정부(220)는 측정면에 접촉한 피검체에 소정 파장의 광을 조사하는 2개의 광원(221) 및 피검체로부터 되돌아오는 광을 수신하는 광 검출기(222)를 포함할 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위함일 뿐 광원(221)의 개수 및 광 검출기(222)의 개수에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 광 검출기(222)는 측정면인 곡면의 중심에 배치되고, 2개의 광원(221)은 광 검출기(222)를 중심으로 맥파 센서(110)의 길이 방향 또는 곡면의 접선 방향으로 대칭적으로 배치될 수 있다. 이때, 2개의 광원(221)은 압력 또는 힘에 대한 에지(edge)의 영향을 줄이기 위해 에지 부분보다는 안쪽(예컨대, 0.1L~0.9L (L은 맥파 센서의 길이))에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면 광원(221)은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한 광 검출기(222)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor) 또는 이미지 센서(예컨대, 전자 결합 소자(charge-coupled device, CCD), 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS))등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
힘 센서(120)는 피검체와 맥파 센서(110) 간의 접촉힘을 측정할 수 있다. 힘 센서(120)는 맥파 센서(110)의 측정면과 동일한 방향의 체결부의 내면(250d) 또는 맥파 센서(110)의 측정면과 반대 방향의 체결부의 외면(250a, 250b, 250c)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 힘 센서(120)는 피검체와 맥파 센서(110)의 접촉에 따라 힘 센서(120)에 가해지는 힘을 피검체와 맥파 센서(110) 간의 접촉힘으로 측정할 수 있다. 힘 센서(120)는 전압저항식 힘 센서, 초음파식 힘 센서, 로드셀 센서, 정전용량식 힘 센서, 초전기식 힘 센서, 스트레인 게이지식 힘 센서, 전기화학식 힘 센서, 광학식 힘 센서, 자기식 힘 센서 등을 포함할 수 있다.
체결부(130)는 맥파 센서(110)가 맥파 센서(110)의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전가능하도록 전자 장치에 체결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 체결부(130)는 맥파 센서(110)가 전자 장치에 체결된 상태에서 맥파 센서(110)의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전하는 경우, 맥파 센서(110)의 측정면이 제1 방향 또는 제2 방향으로 향하면 맥파 센서의 회전을 멈추게 하는 제동부(131)를 포함할 수 있다. 맥파 센서(110)가 전자 장치에 체결된 상태에서 회전하는 경우, 제동부(131)를 통해 맥파 센서(110)의 측정면이 원하는 방향에 위치하면 맥파 센서(110)의 회전을 멈추는 것이 가능하다.
프로세서(140)는 생체 정보 측정 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
프로세서(140)는 생체 정보 측정에 필요한 하나 또는 복수의 맥파 신호를 측정하기 위해 맥파 센서(110)를 제어할 수 있다. 프로세서(140)는 사용자로부터 생체 정보 측정 요청이 수신되면, 맥파 센서 제어 신호를 생성하여 맥파 센서(110)를 제어할 수 있다. 맥파 센서(110)를 제어하기 위한 센서 구동 조건은 미리 저장 장치에 저장될 수 있다. 프로세서(140)는 생체 정보 측정 요청이 수신되면 저장 장치에 저장된 센서 구동 조건을 참고하여 맥파 센서(110)를 제어할 수 있다. 이때, 센서 구동 조건은 각 광원의 방출 시간, 구동 순서, 전류의 세기(current intensity) 및 펄스 지속 시간(pulse duration) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(140)는 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서(110)의 측정면이 향하는 방향을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 맥파 센서(110)를 통해 측정된 맥파 신호의 파형을 기반으로 맥파 신호의 측정 부위를 판단할 수 있다. 예컨대, 프로세서(140)는 측정된 맥파 신호의 파형을 제1 기준 파형 및 제2 기준 파형과 비교할 수 있다. 또한 프로세서(140)는 측정된 맥파 신호의 파형이 제1 기준 파형에 유사하면 맥파 신호의 측정 부위를 제1 부위로 판단하고, 측정된 맥파 신호의 파형이 제2 기준 파형에 유사하면 맥파 신호의 측정 부위를 제2 부위로 판단할 수 있다. 유사 여부는 유사도가 소정의 기준값을 초과하는 지 여부를 기반으로 판단될 수 있다. 제1 부위는 손가락이고, 제2 부위는 손목일 수 있다. 또한, 제1 기준 파형은 손가락에서 미리 측정된 맥파 신호의 파형이고, 제2 기준 파형은 손목에서 미리 측정된 맥파 신호의 파형일 수 있다.
도 3은 손가락에서 측정된 맥파 신호와 손목에서 측정된 맥파 신호의 예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 맥파 신호의 파형은 맥파 신호의 측정 부위에 따라 차이가 있다. 도 3에서 맥파 신호(310)는 손가락에서 측정된 맥파 신호이고, 맥파 신호(320)는 손목에서 측정된 맥파 신호일 수 있다. 도시된 바와 같이 손가락에서 측정된 맥파 신호(310)는 손목에서 측정된 맥파 신호(320)보다 진폭이 크며, 첨예할 수 있다. 따라서, 프로세서(140)는 측정된 맥파 신호의 파형을 기반으로 측정된 맥파 신호의 측정 부위를 판단하는 것이 가능하다.
다른 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 맥파 센서(110)의 무게 중심의 위치를 기반으로 맥파 센서(110)의 측정면이 향하는 방향을 판단할 수 있다. 이를 위해 맥파 센서(110)는 맥파 센서(110)의 높이 방향으로 어느 한쪽으로 치우친 무게중심을 가질 수 있다. 즉, 프로세서(140)는 맥파 센서(110)의 무게 중심의 위치에 따라 맥파 센서(110)의 측정면이 제1 방향으로 향하는 지 또는 제2 방향으로 향하는지를 판단할 수 있다. 여기서 제1 방향은 손가락의 맥파 신호를 측정할 수 있는 방향이고, 제2 방향은 손목의 맥파 신호를 측정할 수 있는 방향일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치(110)는 조도 센서 등을 더 포함할 수 있으며, 조도 센서에서 측정된 조도를 기반으로 맥파 센서(110)의 측정면이 향하는 방향을 판단할 수 있다.
프로세서(140)는 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서(110)의 측정면이 향하는 방향에 따라 제1 측정 모드 및 제2 측정 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 이때, 제1 측정 모드는 오실로메트리 기법을 이용한 혈압 측정 모드이고, 제2 측정 모드는 맥파형 분석(Pulse Wave Analysis, PWA) 기법을 이용한 혈압 측정 모드일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 맥파 신호의 측정 부위가 제1 부위, 예컨대 손가락이라고 판단되면 제1 측정 모드를 선택하고, 맥파 신호의 측정 부위가 제2 부위, 예컨대 손목이라고 판단되면 제2 측정 모드를 선택할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 맥파 센서(110)의 측정면이 제1 방향으로 향하면 제1 측정 모드를 선택하고, 맥파 센서(110)의 측정면이 제2 방향으로 향하면 제2 측정 모드를 선택할 수 있다.
이하, 제1 측정 모드와 제2 측정 모드를 구별하여 설명하기로 한다.
<제1 측정 모드>
제1 측정 모드에서 프로세서(140)는 다음과 같이 동작할 수 있다.
프로세서(140)는 맥파 신호가 측정되는 동안 사용자가 맥파 센서(110)에 가감해야 하는 접촉힘을 안내하는 접촉힘 안내 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 프로세서(140)는 접촉힘 안내 정보를 출력 수단을 통해 사용자에게 제공하거나, 접촉힘 안내 정보를 통신 수단을 통해 외부 장치 예컨대, 생체 정보 측정 장치가 탑재되는 전자 장치에 전송하여 전자 장치를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
접촉힘 안내 정보는 맥파 센서(110)가 맥파 신호 측정을 시작하는 시점의 전후 또는 동시에 제공될 수 있다. 접촉힘 안내 정보는 맥파 센서(110)에 의해 손가락에서 맥파 신호가 측정되는 동안 지속적으로 제공될 수 있다. 접촉힘 안내 정보는 사용자의 나이, 성별, 건강 상태, 피검체의 접촉 부위 등의 사용자 특성을 기초로 사용자별로 미리 설정될 수 있다. 접촉힘 안내 정보는 사용자가 맥파 센서(110)에 가감해야 하는 접촉힘값 자체일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 손가락으로 맥파 센서(110)에 가하는 힘의 변화를 유도하는 사용자의 동작 정보 등을 포함할 수 있다.
프로세서(140)는 힘 센서(120)로부터 지속적으로 접촉힘값을 수신하고, 수신된 접촉힘값을 기초로 접촉힘 안내 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(140)는 특정 시점의 접촉힘값과 특정 시점에서 사용자가 맥파 센서(110)에 가해야 할 접촉힘 값의 차이를 기초로 접촉 압력 안내 정보를 제공할 수 있다.
프로세서(140)는 맥파 센서(110)를 통하여 획득한 하나 또는 복수의 맥파 신호와 힘 센서(120)를 통하여 획득한 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭 신호를 획득할 수 있다.
도 4는 오실로메트릭 신호의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 오실로메트릭 신호는 접촉힘 변화에 따른 맥파 신호의 변화를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 맥파 센서(110)로부터 획득한 맥파 신호 중에서 미리 설정된 기준에 따라 하나 또는 복수의 맥파 신호를 선택하고, 선택된 맥파 신호의 조합과 힘 센서(120)로부터 획득한 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭 신호를 획득할 수 있다. 이때, 미리 설정된 기준은 맥파 신호 각각의 최대 진폭값, 평균 진폭값, 및 최대 진폭값과 최소 진폭값의 차이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 맥파 신호 중 미리 설정된 파장의 광을 이용하여 측정된 맥파 신호를 선택하는 것도 가능하다. 일 예로, 프로세서(140)는 맥파 신호 중에서 맥파 신호의 최대 진폭값과 최소 진폭값의 차이가 가장 큰 하나의 맥파 신호를 선택하고, 선택된 맥파 신호와 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭 신호를 획득할 수 있다.
프로세서(140)는 접촉힘 변화에 따른 오실로메트릭 신호 변화를 분석하여 혈압을 추정할 수 있다.
혈압을 측정하기 위해서, 사용자는 손가락을 맥파 센서(110)의 측정면에 접촉한 후, 맥파 센서(110)에 가하는 힘을 서서히 증가시킬 수 있다. 이때, 생체 정보 측정 장치(100)의 맥파 센서(110)는 도 4 상단에 도시한 바와 같은 오실로메트릭 신호 형태의 맥파 신호를 출력할 수 있으며, 힘 센서(120)는 도 4 하단에 도시한 바와 같이 시간에 따라서 증가하는 접촉힘 신호를 출력할 수 있다.
전술한 구조의 생체 정보 측정 장치(100)를 사용할 경우, 사용자가 손가락을 맥파 센서(110)의 측정면에 처음 접촉한 때부터 서서히 힘을 증가시키는 초기에는 손가락과 맥파 센서(110) 사이의 접촉 면적에 변화가 있을 수 있다. 그러나, 혈압을 추정하는데 유의미한 맥파 정보가 획득되는 시간 범위에서는 접촉 면적 변화가 미미하거나 거의 없다. 따라서, 생체 정보 측정 장치(100)를 통해 혈압을 측정할 때, 사용자의 손가락과 맥파 센서(110) 간의 접촉 면적은 고정된 것으로 볼 수 있다. 예를 들어 도 4의 상단에 도시된 맥파 신호에서 사용자가 맥파 센서(110)에 손가락을 처음 접촉한 시점(t0)부터 접촉힘이 어느 정도 증가된 시점(ta)까지는 손가락과 맥파 센서(110) 간의 접촉 면적이 증가되는 구간일 수 있다. 그러나, 시점 ta 이후의 구간은 접촉 면적에 변화가 거의 없는 구간이며, 혈압 추정을 위해 필요한 맥파 신호는 이 구간에 포함될 수 있다.
따라서, 손가락과 맥파 센서(110) 사이의 접촉압력은 접촉힘에 비례할 수 있고, 프로세서(140)는 힘 센서(120)로부터 획득한 접촉힘값을 입력 파라미터로 하는 혈압 추정 함수를 이용하여 사용자의 혈압을 추정할 수 있다. 혈압 추정 함수는 프로세서(140)의 내부 또는 외부 메모리에 저장되어 있을 수 있고, 이완기 혈압 추정 함수와 수축기 혈압 추정 함수가 독립적으로 존재할 수 있다. 혈압 추정 함수는 사전에 다수의 피험자들을 대상으로 한 실험을 통해 획득될 수 있다.
이하, 혈압 추정 함수를 획득하는 방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 통해 설명한 구조의 생체 정보 측정 장치를 사용하여, 다수의 피험자를 대상으로 오실로메트릭 신호 형태의 맥파 신호와 접촉힘 신호를 획득할 수 있다. 각 피험자로부터 획득한 맥파 신호 및 접촉힘 신호는 도 4에 도시한 것과 유사한 형태를 가질 수 있다. 이와 함께, 커프 혈압계 등과 같은 별도의 혈압 측정 기기를 이용하여 피험자들의 이완기 혈압과 수축기 혈압을 측정할 수 있다. 이때 피험자들의 혈압 측정은 생체 정보 측정 장치를 이용하여 피험자들의 맥파 신호와 접촉힘 신호를 측정할 때의 피험자들의 실제 혈압과 큰 차이가 발생하지 않는 시점에 수행될 수 있다. 예를 들어, 피험자들의 혈압을 측정하는 시점은 생체 정보 측정 장치를 이용하여 피험자들의 맥파 신호 및 접촉힘 신호를 측정하는 도중일 수 있다. 또는, 피험자들의 혈압을 측정하는 시점은 생체 정보 측정 장치를 이용하여 피험자들의 맥파 신호 및 접촉힘 신호를 측정하기 직전이거나 측정한 직후일 수 있다.
위과 같은 과정을 거쳐서 획득한 맥파 신호, 접촉힘 신호, 혈압값을 이용하여 혈압 추정 함수를 도출할 수 있다. 예를 들어, 어느 한 피험자에 대해 도 4의 상단에 도시된 형태의 오실로메트릭 신호 형태의 맥파 신호를 얻었다고 가정한다. 맥파 신호에서 진폭이 가장 큰 시점(tr)을 기준으로, 그래프 상의 좌측에 표시된 맥파들 중에서, 최대 진폭(Amax) 대비 제1 비율의 진폭(A1)을 갖는 맥파가 나타난 시점(t1)을 선택할 수 있다. 선택된 시점(t1)에서 힘 센서를 통해 획득한 접촉힘값(f1)를 얻을 수 있다. 이렇게 얻은 접촉힘값(f1)과 해당 피험자에 대해 측정했던 이완기 혈압값을 매핑하여 저장해둘 수 있다. 복수의 피험자에 대해 상기와 같은 과정을 반복하여, 복수의 접촉힘값과 각 접촉힘값에 대응되는 이완기 혈압값을 얻을 수 있다.
도 5는 복수의 피험자로부터 얻은 접촉힘값 및 이완기 혈압값의 데이터를 XY 좌표에 표시한 도면이다. 이 데이터들(510)의 회귀분석을 통해 이완기 혈압 후보 함수(520)를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로, 데이터 셋(510)의 접촉힘값을 독립변수로 하고 이완기 혈압값을 종속변수로 하는 회귀분석을 통해서, 접촉힘과 이완기 혈압 간의 관계식을 도출할 수 있으며, 이를 이완기 혈압 후보 함수(520)로 사용할 수 있다. 이때, 회귀분석 이외에 다른 수학적 기법을 사용하는 것도 가능하다. 데이터 셋(510) 획득 시 사용한 제1 비율은, 도출된 이완기 혈압 후보 함수(520)가 이완기 혈압 추정 함수로 사용될 경우에, 입력 파라미터인 접촉힘값을 얻기 위한 조건으로 사용될 수 있다.
도 4에서 제1 비율을 변경하면 접촉힘값(f1)도 변경될 수 있다. 만약, 도 5의 데이터들(510)이 제1 비율을 X1으로 설정하여 획득한 것이라면, 제1 비율을 X2, X3 등으로 조절하면서, 변경된 접촉힘값 및 그에 대응되는 이완기 혈압값으로 구성되는 또 다른 데이터 셋들을 획득할 수 있다. 복수의 데이터 셋 각각에 대해 이완기 혈압 후보 함수들을 도출할 수 있고, 각 이완기 혈압 후보 함수는 데이터 셋의 접촉힘값을 입력으로 할 때 예상되는 이완기 혈압값을 출력할 수 있다. 각 이완기 혈압 후보 함수를 통해 얻은 이완기 혈압값과 데이터 셋에 포함된 실제 이완기 혈압값 간의 평균 에러를 계산하고, 가장 작은 평균 에러를 갖는 이완기 혈압 후보 함수를 선정하여 이완기 혈압 추정 함수로 사용할 수 있다.
최종 결정된 이완기 혈압 추정 함수와 그에 대응되는 제1 비율은, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 생체 정보 측정 장치(100)의 프로세서(140)의 내부 또는 외부 메모리에 저장되어, 프로세서(140)가 사용자의 이완기 혈압을 계산할 때 사용될 수 있다.
위와 같은 과정을 통해서 획득한 이완기 혈압 추정 함수의 일 예는 수학식 1로 표현될 수 있다.
수학식 1를 이용하여 이완기 혈압을 추정할 때에도, 사용자는 생체 정보 측정 장치(100)에 손가락을 접촉한 후, 누르는 힘을 서서히 증가시킬 수 있다. 이때 얻어지는 오실로메트릭 신호 형태의 맥파 신호와 접촉힘 신호는 도 4와 유사한 형태를 가질 수 있다. 만약 도 4와 같은 신호가 획득된 경우라면, 맥파 신호에서 진폭이 최대가 되는 시점(tr)을 기준으로 그래프 상의 좌측에 표시된 맥파들 중에서, 최대 진폭(Amax) 대비 제1 비율의 진폭(A1)을 갖는 맥파가 나타난 시점(t1)에서의 접촉힘값(f1)이 수학식 1에서의 fn에 해당될 수 있다. 수학식 1에서 a와 b는 상수이며, 사용하려는 센서의 특성이나 피험자 모집단의 특성에 따라서 결정될 수 있다.
앞서 설명한 이완기 혈압 추정 함수와 유사한 방식으로 수축기 혈압 추정 함수도 얻을 수 있다. 도 4를 참조하여 설명하면, 어느 한 피험자를 대상으로 측정한 오실로메트릭 신호 형태의 맥파 신호에서 진폭이 가장 큰 시점(tr)을 기준으로 하여 그래프 상의 우측에 표시된 맥파들 중에서, 최대 진폭(Amax) 대비 제2 비율의 진폭(A2)을 갖는 맥파가 나타난 시점(t2)을 선택할 수 있다. 선택된 시점(t2)에서 힘 센서를 통해 획득한 접촉힘값(f2)를 얻을 수 있다. 이렇게 얻은 접촉힘값(f2)과 해당 피험자에 대해 측정했던 수축기 혈압값을 매핑하여 저장해둘 수 있다. 복수의 피험자에 대해 상기와 같은 과정을 반복하여, 복수의 접촉힘값과 각 접촉힘값에 대응되는 수축기 혈압값을 얻을 수 있다.
도 6는 복수의 피험자로부터 얻은 접촉힘값 및 수축기 혈압값의 데이터를 XY 좌표에 표시한 도면이다. 이 데이터들(610)의 회귀분석을 통해 수축기 혈압 후보 함수(620)를 얻을 수 있다. 보다 구체적으로, 데이터 셋(610)의 접촉힘값을 독립변수로 하고 수축기 혈압값을 종속변수로 하는 회귀분석을 통해서, 접촉힘과 수축기 혈압 간의 관계식을 도출할 수 있으며, 이를 수축기 혈압 후보 함수(620)로 사용할 수 있다. 이때, 회귀분석 이외에 다른 수학적 기법을 사용하는 것도 가능하다. 데이터 셋(610) 획득 시 사용한 제2 비율은, 도출된 수축기 혈압 후보 함수(620)가 수축기 혈압 추정 함수로 사용될 경우에, 입력 파라미터인 접촉힘값을 얻기 위한 조건으로 사용될 수 있다.
도 4에서 제2 비율을 변경하면 접촉힘값(f2)도 변경될 수 있다. 만약, 도 6의 데이터들(610)이 제2 비율을 Y1으로 설정하여 획득한 것이라면, 제2 비율을 Y2, Y3 등으로 조절하면서, 변경된 접촉힘값 및 그에 대응되는 수축기 혈압값으로 구성되는 또 다른 데이터 셋들을 획득할 수 있다. 복수의 데이터 셋 각각에 대해 수축기 혈압 후보 함수들을 도출할 수 있고, 각 수축기 혈압 후보 함수는 데이터 셋의 접촉힘값을 입력으로 할 때 예상되는 수축기 혈압값을 출력할 수 있다. 각 수축기 혈압 후보 함수를 통해 얻은 수축기 혈압값과 데이터 셋에 포함된 실제 수축기 혈압값 간의 평균 에러를 계산하고, 가장 작은 평균 에러를 갖는 수축기 혈압 후보 함수를 선정하여 수축기 혈압 추정 함수로 사용할 수 있다.
최종 결정된 수축기 혈압 추정 함수와 그에 대응되는 제2 비율은, 도 1 및 도 2를 통해 설명한 생체 정보 측정 장치(100)의 프로세서(140)의 내부 또는 외부 메모리에 저장되어, 프로세서(140)가 사용자의 수축기 혈압을 계산할 때 사용될 수 있다.
위와 같은 과정을 통해서 획득한 수축기 혈압 추정 함수의 일 예는 수학식 2으로 표현될 수 있다.
수학식 2를 이용하여 수축기 혈압을 추정할 때에도, 사용자는 생체 정보 측정 장치(100)에 손가락을 접촉한 후, 누르는 힘을 서서히 증가시킬 수 있다. 이때 얻어지는 오실로메트릭 신호 형태의 맥파 신호와 접촉힘 신호는 도 4와 유사한 형태를 가질 수 있다. 만약 도 4와 같은 신호가 획득된 경우라면, 맥파 신호에서 진폭이 최대가 되는 시점(tr)을 기준으로 그래프 상의 우측에 표시된 맥파들 중에서, 최대 진폭(Amax) 대비 제2 비율의 진폭(A2)을 갖는 맥파가 나타난 시점(t2)에서의 접촉힘값(f2)이 수학식 2에서의 fm에 해당될 수 있다. 수학식 2에서 c와 d는 상수이며, 사용하려는 센서의 특성이나 피험자 모집단의 특성에 따라서 결정될 수 있다.
앞선 설명에서 이완기 혈압 추정 함수와 수축기 혈압 추정 함수는 각각 1차 함수로 설명하였으나, 이는 실시예일뿐이다. 혈압 추정 함수는 다차 함수일 수도 있고, 다른 유형의 함수일 수도 있다. 또한 함수 대신 접촉힘값과 추정 혈압값으로 구성되는 룩업 테이블을 사용하는 실시예도 가능하다.
<제2 측정 모드>
제2 측정 모드에서 프로세서(140)는 다음과 같이 동작할 수 있다.
프로세서(140)는 힘 센서(120)에서 측정된 접촉힘을 기반으로 맥파 센서(110)와 피검체 예컨대, 손목 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단할 수 있다. 손목에서 측정되는 맥파 신호는 맥파 센서(110)와 손목 사이의 밀착 정도에 따라 영향을 받을 수 있다. 맥파 센서(110)와 손목이 충분히 밀착되지 않거나 맥파 센서(110)와 손목이 과도하게 밀착되면, 측정되는 맥파 신호의 세기가 작아져 맥파 분석을 어렵게 할 수 있다. 따라서, 맥파형 분석 기법을 통하여 혈압 측정시에는 사용자 손목이 맥파 센서(110)에 적정 수준으로 밀착되는 것이 중요할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(140)는 측정된 접촉힘값이 소정의 범위내에 있는지를 판단할 수 있다. 또한 프로세서(140)는 측정된 접촉힘값이 소정의 범위내에 있으면 맥파 센서(110)와 손목 사이의 밀착이 적정하다고 판단하고, 측정된 접촉힘값이 소정의 범위를 벗어나면 맥파 센서(110)와 손목 사이의 밀착이 적정하지 않다고 판단할 수 있다. 프로세서(140)는 힘 센서(120)로부터 지속적으로 접촉힘값을 수신하고, 수신된 접촉힘값을 기초로 맥파 신호 측정 종료시까지 지속적으로 맥파 센서(110)와 손목 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(140)는 맥파 센서(110)와 손목 사이의 밀착이 적정하지 않다고 판단되면, 적정한 밀착을 유도하기 위한 행동 가이드 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 프로세서(140)는 행동 가이드 정보를 출력 수단을 통해 사용자에게 제공하거나, 행동 가이드 정보를 통신 수단을 통해 외부 장치 예컨대, 생체 정보 측정 장치가 탑재되는 전자 장치에 전송하여 전자 장치를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
프로세서(140)는 측정된 맥파 신호를 분석하여 하나 이상의 특징을 추출하고, 추출된 특징을 기반으로 사용자의 혈압을 추정할 수 있다.
도 7은 맥파 신호의 특징을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 도 7의 Pn(P1, P2, P3) 및 Tn(T1, T2, T3)를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 9는 도 7의 Pmax 및 Tmax를 획득하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7를 참조하면, 맥파 신호(700)의 파형은 심장에서 출발하여 신체 말단부로 진행하는 혈액에 기인하는 진행파(propagation wave)(710)와 신체 말단부에서 다시 되돌아오는 혈액에 기인하는 반사파(reflection)(720, 730)의 중첩으로 구성될 수 있다.
신체에서 혈압이 변화하는 것은 단위 시간당 심장에서 박출하는 심박출량(Cardiac Output)과 총말초저항(Total Peripheral Resistance)에 의해 결정될 수 있다. 이를 수학식으로 표현하면 수학식 3과 같다.
여기서, 
는 좌심실과 우심방 간의 혈압 차이를 나타내며, 
는 심박출량을 나타내며, 
은 총말초저항을 나타낼 수 있다.
즉, 심박출량이 증가하거나 또는 총말초저항이 증가하는 경우 혈압은 상승하게 된다. 따라서, 프로세서(140)는 맥파 신호로부터 심박출량과 상관도가 높은 특징과 총말초저항과 상관도가 높은 특징을 추출하여 두 특징을 적절히 결합하고, 결합된 특징을 이용하여 혈압을 추정할 수 있다.
일 실시예에 따르면 제1 특징은 심박출량과 관련된 특징으로 예컨대, Pmax/Parea, Pmax/P3, Psys/P3, P1/P3, P2/P3, 및 1/Tperiod 등을 포함할 수 있다. 또한, 제2 특징은 총말초저항과 관련된 특징으로 1/(T3-Tsys), 1/(T3-Tmax), 1/(T3-T1), 1/(T3-T2), P3/P1, 및 P2/P1 등을 포함할 수 있다. 여기서 T1은 제1 성분 펄스(710)의 최대값 지점의 시간을, P1은 T1에서의 맥파 신호(700)의 진폭을, T2는 제2 성분 펄스(720)의 최대값 지점의 시간을, P2는 T2에서의 맥파 신호(700)의 진폭을, T3는 제3 성분 펄스(730)의 최대값 지점의 시간을, P3는 T3에서의 맥파 신호(700)의 진폭을, Tmax는 소정 구간(제1 구간)에서 맥파 신호(700)의 최대값 지점의 시간을, Pmax는 Tmax에서의 맥파 신호(700)의 진폭을, Tsys는 T1 및 Tmax의 중간 지점의 시간을, Psys는 Tsys에서의 맥파 신호(700)의 진폭을, τdur은 시스템의 설정 인자(0≤τdur≤1)(예, 0.7)를, Parea는 0부터 τdur*Tperiod까지(제2 구간)의 맥파 신호(700)의 진폭합을 각각 나타낼 수 있다. 한편, 도 7에서 Tsys는 T1 및 Tmax의 중간 지점의 시간이라고 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, Tsys는 T1 및 Tmax 사이의 임의의 내분점도 가능하며, T1 및 T2 사이의 임의의 내분점도 가능하다.
도 8을 참조하면, 도 7의 의 Pn(P1, P2, P3) 및 Tn(T1, T2, T3)은 맥파 신호(700)의 2차 미분 신호(800)를 기반으로 획득할 수 있다. 맥파 신호(700)를 2차 미분하여 2차 미분 신호(800)를 생성하면, 2차 미분 신호(800)는 다수의 극솟값 지점(local minimum point)(min1 내지 min3)들을 포함할 수 있다. 2차 미분 신호(800)에 포함된 극솟값 지점(min1 내지 min3)을 시간의 순서대로 나열하면, 첫번째 극솟값 지점(min1)의 시간은 T1에 해당되고, 두번째 극솟값 지점(min2)의 시간은 T2에 해당되고, 세번째 극솟값 지점(min3)의 시간은 T3에 해당된다. 또한, T1에서의 맥파 신호(700)의 진폭은 P1에 해당되고, T2에서의 맥파 신호(700)의 진폭은 P2에 해당되고, T3에서의 맥파 신호(700)의 진폭은 P3에 해당된다.
도 9를 참조하면, 도 7의 Pmax 및 Tmax는 맥파 신호(700)의 2차 미분 신호(800)를 기반으로 획득할 수 있다. 맥파 신호(700)를 2차 미분하여 2차 미분 신호(800)를 생성하면, 2차 미분 신호(800)는 다수의 극댓값 지점(local maximum point)(max1 내지 max3)들을 포함할 수 있다. 2차 미분 신호(800)에 포함된 극댓값 지점(max1 내지 max3)들을 시간의 순서대로 나열하고, 극댓값 지점(max1 내지 max3)들 중 세번째 극댓값 지점(max3)의 시간을 Trange라고 하면, Pmax 탐색 영역은 0≤time≤Trange 영역으로 결정될 수 있다. 이때, Pmax 탐색 영역(0≤time≤Trange) 내에서 맥파 신호(700)의 최대값 지점의 시간은 Tmax에 해당되고, Tmax에서의 맥파 신호(700)의 진폭은 Pmax에 해당된다.
프로세서(140)는 도 7 내지 도 9를 참조하여 전술한 방법으로 맥파 센서(110)에서 측정된 맥파 신호로부터 제1 특징 및 제2 특징을 추출할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 제1 특징 및 제2 특징을 이용하여 수학식 4 및 수학식 5를 통해 혈압을 추정할 수 있다.
여기서, BPDBP는 이완기 혈압이고, BPSBP는 수축기 혈압일 수 있다. 또한, w1, w2, w3 및 w4는 특징 결합 계수이고, e 및 i는 바이어스이고, g 및 j는 스케일 인자(scale factor)이고, h는 기준 이완기 혈압이고, k는 기준 수축기 혈압일 수 있다. 여기서 w1, w2, w3, w4, e, g, i, j는 통계적 기법을 통해 미리 산출될 수도 있고, 캘리브레이션 과정을 통해 미리 산출될 수도 있다. 또한, h 및 k는 제1 측정 모드로 추정된 혈압값일 수 있다.
도 10 내지 도 13은 맥파 측정부의 일 실시예들을 도시한 도면이다. 도 10 내지 도 13은 도 2의 맥파 측정부(220)의 일 실시예들일 수 있다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 맥파 측정부(1000)는 광원(1010) 및 광 검출기(1020)를 포함할 수 있다.
광원(1010)은 소정 파장의 광을 사용자 손가락에 조사할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광원(1010)은 가시광선, 근적외선(Near Infrared Ray, NIR) 또는 중적외선(Mid Infrared Ray, MIR)을 조사할 수 있다. 그러나, 측정하고자 하는 생체 정보의 종류에 따라 광원(1010)으로부터 조사되는 광의 파장은 달라질 수 있다. 그리고 광원(1010)은 반드시 단일의 발광체로 구성될 필요는 없으며, 다수의 발광체들이 모여 어레이 형태로 구성될 수도 있다. 일 실시예에 따르면, 광원(1010)은 발광 다이오드(light emitting diode, LED), 레이저 다이오드(laser diode), 또는 형광체 등으로 형성될 수 있다.
광 검출기(1020)는 피검체로부터 반사 또는 산란되어 되돌아오는 광을 검출하여 맥파 신호를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 검출기(1020)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor) 또는 이미지 센서(예컨대, 전자 결합 소자(charge-coupled device, CCD), 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor, CMOS))등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 11을 참조하면, 다른 실시예에 따른 맥파 측정부(1100)는 복수의 맥파 신호를 측정하기 위하여 맥파 측정부들의 어레이로 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 맥파 측정부(1100)는 제1 맥파 측정부(1110)와 제2 맥파 측정부(1120)를 포함할 수 있다. 도 11은 2개의 맥파 측정부들을 도시하고 있으나 이는 설명의 편의를 위함일 뿐, 맥파 측정부 어레이를 구성하는 맥파 측정부의 개수에 특별히 제한이 있는 것은 아니다.
제1 맥파 측정부(1110)는 제1 파장의 광을 피검체에 조사하는 제1 광원(1111)과 제1 광원(1111)에서 조사되어 피검체로부터 되돌아오는 제1 파장의 광을 수신하여 제1 맥파 신호를 측정하는 제1 광 검출기(1112)를 포함할 수 있다.
제2 맥파 측정부(1120)는 제2 파장의 광을 피검체에 조사하는 제2 광원(1121)과 제2 광원(1121)에서 조사되어 피검체로부터 되돌아오는 제2 파장의 광을 수신하여 제2 맥파 신호를 측정하는 제2 광 검출기(1122)를 포함할 수 있다. 여기서 제1 파장과 제2 파장은 서로 다른 파장일 수 있다.
도 12를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 맥파 측정부(1200)는 복수의 광원(1211, 1212)를 포함하는 광원부(1210)와, 광 검출기(1220)를 포함할 수 있다. 도 12는 2개의 광원들을 도시하고 있으나 이는 설명의 편의를 위함일 뿐, 광원부(1210)를 구성하는 광원의 개수에 특별히 제한이 있는 것은 아니다.
제1 광원(1211)은 피검체에 제1 파장의 광을 조사하고, 제2 광원(1212)은 피검체에 제2 파장의 광을 조사할 수 있다. 이때, 제1 파장 및 제2 파장은 서로 다른 파장일 수 있다.
제1 광원(1211) 및 제2 광원(1212)은 소정의 제어 신호에 따라 시분할 방법으로 구동되어 순차적으로 피검체에 광을 조사하거나, 동시에 피검체에 광을 조사할 수 있다. 이때, 제1 광원(1211)과 제2 광원(1212)의 방출 시간, 구동 순서, 전류의 세기(current intensity) 및 펄스 지속 시간(pulse duration) 등의 광원 구동 조건이 미리 설정될 수 있다. 프로세서는 광원 구동 조건을 참조하여 각 광원(1211, 1212)를 구동시킬 수 있다.
광 검출기(1220)는 제1 광원(1211) 및 제2 광원(1212)에 의해 동시 또는 순차적으로 피검체에 조사되어 피검체로부터 되돌아오는 제1 파장의 광 및 제2 파장의 광을 동시 또는 순차적으로 검출하여 제1 맥파 신호 및 제2 맥파 신호를 측정할 수 있다.
도 13을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 맥파 측정부(1300)는 광원(1310) 및 광 검출부(1320)를 포함할 수 있다. 광 검출부(1320)는 제1 광 검출기(1321) 및 제2 광 검출기(1322)를 포함할 수 있다. 도 13은 2개의 광 검출기들을 도시하고 있으나 이는 설명의 편의를 위함일 뿐, 광 검출부(1320)를 구성하는 광 검출기의 개수에 특별히 제한이 있는 것은 아니다.
광원(1310)은 피검체에 소정 파장대의 광을 조사할 수 있다. 이때, 광원(1310)은 가시광선을 포함하는 넓은 파장대의 광을 조사하도록 형성될 수 있다.
광 검출부(1320)는 피검체로부터 되돌아오는 소정 파장대의 광을 수신하여 복수의 맥파 신호를 측정할 수 있다. 이를 위해, 광 검출부(1320)는 복수 개의 서로 다른 응답 특성을 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 광 검출기(1321) 및 제2 광 검출기(1322)는 피검체로부터 되돌아오는 서로 다른 파장의 광에 반응하도록 서로 다른 측정 범위를 갖는 포토 다이오드들로 형성될 수 있다. 또는, 제1 광 검출기(1321) 및 제2 광 검출기(1322)가 서로 다른 파장의 광에 반응하도록 어느 광 검출기의 전면에 컬러 필터를 장착하거나, 두 개의 광 검출기의 전면에 서로 다른 컬러 필터를 장착할 수 있다. 또는, 제1 광 검출기(1321) 및 제2 광 검출기(1322)를 광원(1310)으로부터 서로 다른 거리 상에 배치할 수 있다. 이 경우, 광원(1310)으로부터 상대적으로 가까운 거리에 배치되는 광 검출기는 단파장 대역의 광을 검출하고, 광원(1310)으로부터 상대적으로 먼 거리에 배치되는 광 검출기는 장파장 대역의 광을 검출할 수 있다.
지금까지 도 10 내지 도 13을 참조하여 하나 이상의 맥파 신호를 측정하기 위한 맥파 측정부의 실시예들을 설명하였다. 다만, 이는 예시에 불과한 것이므로 이에 제한되는 것은 아니며, 광원 및 광 검출기의 개수 및 배열 형태 등은 다양하며 맥파 센서의 활용 목적 및 맥파 센서가 탑재되는 터치펜의 크기와 형태 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 사시도이다. 도 14의 생체 정보 측정 장치(1400)는 도 1의 생체 정보 측정 장치(100)의 다른 실시예일 수 있다.
도 14를 참조하면, 생체 정보 측정 장치(1400)는 맥파 센서의 측정면에 접촉하는 사용자의 손가락이 측정면에서 미끄러지는 것을 방지하기 위한 미끄럼 방지부(1410)를 포함할 수 있다. 미끄럼 방지부(1410)는 맥파 센서의 엣지에서 맥파 센서의 길이 방향으로 평행하게 형성될 수 있으나, 이는 일 실시예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 미끄럼 방지부(1410)는 사용자의 손가락이 측정면에 접촉한 상태에서 미끄러지는 것을 방지하기 위한 것이므로 사용자의 손가락 피부와의 마찰력이 큰 물질, 예컨대 고무 등으로 형성될 수 있다.
도 15a 및 도 15b은 미끄럼 방지부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 더욱 상세하게는 도 15a는 또 다른 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 평면도이고, 도 15b는 또 다른 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 측면도이다.
도 15a 및 도 15b을 참조하면, 미끄럼 방지부(1410)는 손가락이 맥파 센서의 측정면에 접촉한 상태에서 손가락의 끝부분이 접촉 또는 올려질 수 있는 형태로 형성될 수 있다.
도 16 및 도 17은 체결부의 다른 실시예들을 도시한 도면이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 체결부(130)는 도 2와 달리 사각통형으로 형성되거나(도 16 참조), 맥파 센서를 관통하고 맥파 센서의 옆면에 돌출되어 길이 방향으로 연장되는 형태로 형성될 수도 있다(도 17 참조). 그러나 이는 일 실시예에 불과할 뿐, 체결부의 형상은 육면체형 등 다양할 수 있다.
도 18은 생체 정보 측정 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 18의 실시예는 도 1의 프로세서의 기능이 전자 장치(1820)에서 수행되는 실시예이다.
도 18을 참조하면, 생체 정보 측정 장치(1800)는 맥파 센서(110), 힘 센서(120), 체결부(130) 및 통신부(1810)를 포함할 수 있다. 여기서, 맥파 센서(110), 힘 센서(120) 및 체결부(130)는 도 1내지 도 17을 참조하여 전술한 바와 같으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
통신부(1800)는 맥파 센서(110)에서 측정된 맥파 신호 및 힘 센서(120)에서 측정된 접촉힘을 전자 장치(1820)에 전송할 수 있다. 이때, 전자 장치(1820)는 생체 정보 측정 장치(1800)가 체결되는 전자 장치일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 통신부(1800)는 유무선 통신 기술을 이용하여 전자 장치(1820)와 통신을 수행할 수 있다. 무선 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 및 5G 통신 등을 포함할 수 있다.
전자 장치(1820)는 생체 정보 측정 장치(1800)로부터 맥파 신호 및 접촉힘값을 수신하고, 측정 모드를 선택한 후 선택된 측정 모드로 맥파 신호 및 접촉힘값을 분석하여 혈압을 추정할 수 있다.
도 19 내지 도 22은 생체 정보 측정 장치가 적용된 예들을 도시한 도면이다.
생체 정보 측정 장치(100, 1400, 1800)는 손목형 웨어러블 디바이스 본체의 스트랩 연결부(도 19 참조), 손목형 웨어러블 디바이스 본체의 버튼 또는 엣지(도 20 참조), 손목형 웨어러블 디바이스의 스트랩(도 21 참조), 및 스마트 폰의 엣지 또는 옆면 버튼(도 22 참조)에 적용될 수 있다.
한편, 도 19 내지 도 22는 일 실시예에 불과할 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 생체 정보 측정 장치(100, 1400, 1800)는 전자 장치, 전자 장치의 액세서리(예컨대, 전자 장치의 보호 케이스 등), 스타일러스 펜, 조이스틱 등에서 곡면으로 형성되는 곳 또는 버튼이라면 제한없이 적용이 가능하다.
도 23은 생체 정보 측정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다. 도 23의 생체 정보 측정 방법은 도 1 및 도 14의 생체 정보 측정 장치(100, 1400)에 의해 수행될 수 있다.
도 23을 참조하면, 생체 정보 측정 장치는 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 제1 측정 모드 및 제2 측정 모드 중 하나를 선택할 수 있다(1310). 여기서 제1 측정 모드는 손가락의 맥파 신호를 기반으로 오실로메트리 기법을 이용한 혈압 측정 모드이고, 제2 측정 모드는 손목의 맥파 신호를 기반으로 맥파형 분석(Pulse Wave Analysis, PWA) 기법을 이용한 혈압 측정 모드일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 맥파 센서를 통해 맥파 신호를 측정하고, 측정된 맥파 신호의 파형을 기반으로 맥파 신호의 측정 부위를 판단할 수 있다. 예컨대, 생체 정보 측정 장치는 측정된 맥파 신호의 파형을 제1 기준 파형 및 제2 기준 파형과 비교하고, 측정된 맥파 신호의 파형이 제1 기준 파형에 유사하면 맥파 신호의 측정 부위를 제1 부위로 판단하고, 측정된 맥파 신호의 파형이 제2 기준 파형에 유사하면 맥파 신호의 측정 부위를 제2 부위로 판단할 수 있다. 이때 제1 부위는 손가락이고, 제2 부위는 손목일 수 있다. 또한, 제1 기준 파형은 손가락에서 미리 측정된 맥파 신호의 파형이고, 제2 기준 파형은 손목에서 미리 측정된 맥파 신호의 파형일 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 맥파 센서의 무게 중심의 위치를 기반으로 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단할 수 있다. 이를 위해 맥파 센서는 맥파 센서의 높이 방향으로 어느 한쪽으로 치우친 무게중심을 가질 수 있다. 즉, 생체 정보 측정 장치는 맥파 센서의 무게 중심의 위치에 따라 맥파 센서의 측정면이 제1 방향으로 향하는 지 또는 제2 방향으로 향하는지를 판단할 수 있다. 여기서 제1 방향은 손가락의 맥파 신호를 측정할 수 있는 방향이고, 제2 방향은 손목의 맥파 신호를 측정할 수 있는 방향일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 조도 센서 등을 더 포함할 수 있으며, 조도 센서에서 측정된 조도를 기반으로 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 제1 측정 모드 및 제2 측정 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 맥파 신호의 측정 부위가 제1 부위 예컨대, 손가락이라고 판단되면 제1 측정 모드를 선택하고, 맥파 신호의 측정 부위가 제2 부위 예컨대, 손목이라고 판단되면 제2 측정 모드를 선택할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 맥파 센서의 측정면이 제1 방향으로 향하면 제1 측정 모드를 선택하고, 맥파 센서의 측정면이 제2 방향으로 향하면 제2 측정 모드를 선택할 수 있다.
제1 측정 모드가 선택되면, 생체 정보 측정 장치는 측정면에 접촉한 손가락으로부터 하나 또는 복수의 맥파 신호를 측정하고, 손가락과 맥파 센서 간의 접촉힘을 측정할 수 있다(2320). 생체 정보 측정 장치가 복수의 맥파 신호를 측정하는 경우, 복수의 맥파 신호는 서로 다른 파장의 광을 이용하여 측정된 맥파 신호일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 곡면으로 형성된 접촉면에 접촉된 피검체에 광을 조사하고 피검체로부터 되돌아오는 광을 수신하여 하나 이상의 맥파 신호를 측정할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 맥파 신호가 측정되는 동안 사용자가 맥파 센서에 가감해야 하는 접촉힘을 안내하는 접촉힘 안내 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다(2330). 접촉힘 안내 정보는 맥파 센서가 맥파 신호 측정을 시작하는 시점의 전후 또는 동시에 제공될 수 있으며, 맥파 신호가 측정되는 동안 지속적으로 제공될 수 있다. 일 실시예에 다르면 생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘값을 기초로 접촉힘 안내 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 생체 정보 측정 장치는 특정 시점의 접촉힘값과 특정 시점에서 사용자가 맥파 센서에 가해야 할 접촉힘 값의 차이를 기초로 접촉 압력 안내 정보를 제공할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 측정된 하나 또는 복수의 맥파 신호와 측정된 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭 신호를 획득하고, 접촉힘 변화에 따른 오실로메트릭 신호 변화를 분석하여 생체 정보, 예컨대 혈압을 추정할 수 있다(2340).
제2 측정 모드가 선택되면, 생체 정보 측정 장치는 측정면에 접촉한 손목으로부터 하나 또는 복수의 맥파 신호를 측정하고, 손목과 맥파 센서 간의 접촉힘을 측정할 수 있다(2350).
생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘을 기반으로 맥파 센서와 손목 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단할 수 있다(2360). 일 실시예에 따르면, 생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘값이 소정의 범위내에 있는지를 판단할 수 있다. 또한 생체 정보 측정 장치는 측정된 접촉힘값이 소정의 범위내에 있으면 맥파 센서(110)와 손목 사이의 밀착이 적정하다고 판단하고, 측정된 접촉힘값이 소정의 범위를 벗어나면 맥파 센서(110)와 손목 사이의 밀착이 적정하지 않다고 판단할 수 있다. 생체 정보 측정 장치는 지속적으로 접촉힘을 측정하고, 측정된 접촉힘값을 기초로 맥파 신호 측정 종료시까지 지속적으로 맥파 센서와 손목 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단할 수 있다.
생체 정보 측정 장치는 맥파 센서와 손목 사이의 밀착이 적정하지 않다고 판단되면, 적정한 밀착을 유도하기 위한 행동 가이드 정보를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다(2370).
생체 정보 측정 장치는 맥파 센서와 손목 사이의 밀착이 적정하다고 판단되면, 측정된 맥파 신호를 분석하여 하나 이상의 특징을 추출하고, 추출된 특징을 기반으로 사용자의 생체 정보, 예컨대 혈압을 추정할 수 있다(2380).
이상의 기술적 내용은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 작성되고 실행될 수 있다.
100: 생체 정보 측정 장치
110: 맥파 센서
120: 힘 센서
130: 체결부
140: 프로세서
110: 맥파 센서
120: 힘 센서
130: 체결부
140: 프로세서
Claims (27)
- 측정면에 접촉한 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 맥파 센서;
상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 접촉힘을 측정하는 힘 센서;
상기 맥파 센서가 상기 맥파 센서의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 상기 맥파 센서를 전자 장치에 체결하기 위한 체결부; 및
맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하고, 상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하고, 선택된 측정 모드로 상기 측정된 맥파 신호 및 상기 측정된 접촉힘을 분석하여 생체 정보를 추정하는 프로세서; 를 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 맥파 센서의 측정면은 피검체 접촉면 쪽으로 볼록한 곡면으로 형성되는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 측정된 맥파 신호의 파형을 기반으로 상기 맥파 신호의 측정 부위를 판단하는,
생체 정보 측정 장치. - 제3항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 측정된 맥파 신호를 제1 기준 파형 및 제2 기준 파형과 비교하고,
상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제1 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제1 부위라고 판단하여 제1 측정 모드를 선택하고,
상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제2 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제2 부위이라고 판단하여 제2 측정 모드를 선택하는,
생체 정보 측정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 측정 모드는 오실로메트리 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드이고,
상기 제2 측정 모드는 맥파형 분석 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드인,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 맥파 센서는 높이 방향으로 어느 한 쪽으로 치우친 무게중심을 가지며,
상기 프로세서는 상기 무게 중심의 위치를 기반으로 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는,
생체 정보 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 맥파 센서의 측정면이 제1 방향으로 향하면 제1 측정 모드를 선택하고,
상기 맥파 센서의 측정면이 제2 방향으로 향하면 제2 측정 모드를 선택하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 맥파 신호와 상기 측정된 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭(oscillometric) 신호를 획득하고, 상기 획득된 오실로메트릭 신호를 분석하여 생체 정보를 추정하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서에 가감해야하는 접촉힘을 안내하는 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 측정 모드 중 제2 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단하고, 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호의 파형을 분석하여 생체 정보를 추정하는,
생체 정보 측정 장치. - 제10항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 밀착이 적정하지 않다고 판단되면 적정한 밀착을 유도하기 위한 행동 가이드 정보를 생성하여 제공하는,
생체 정보 측정 장치. - 제10항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호에서 하나 이상의 특징을 추출하고,
상기 추출된 하나 이상의 특징과 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드로 추정된 생체 정보값을 이용하여 생체 정보를 추정하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 맥파 센서의 측정면에 접촉하는 피검체가 상기 측정면에서 미끄러지는 것을 방지하기 위한 미끄럼 방지부; 를 더 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 제13항에 있어서,
상기 미끄럼 방지부는 상기 맥파 센서의 엣지에서 상기 맥파 센서의 길이 방향으로 평행하게 형성되는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 체결부는,
상기 맥파 센서가 상기 전자 장치에 체결된 상태에서 길이 방향 중심축을 기준으로 회전하는 경우, 상기 맥파 센서의 측정면이 제1 방향 또는 제2 방향으로 향하면 상기 맥파 센서의 회전을 멈추게 하는 제동부; 를 포함하는,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 전자 장치는 손목형 웨어러블 디바이스이고,
상기 생체 정보 측정 장치는 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 스트랩 연결부, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 버튼 또는 엣지, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 스트랩 중 하나에 적용되는,
생체 정보 측정 장치. - 맥파 센서를 포함하며, 맥파 센서의 길이 방향 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 전자 장치에 체결된 생체 정보 측정 장치의 생체 정보 측정 방법에 있어서,
맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계;
상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향에 따라 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하는 단계;
상기 맥파 센서의 측정면에 접촉한 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 단계;
상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 접촉힘을 측정하는 단계; 및
상기 선택된 측정 모드로 상기 측정된 맥파 신호 및 상기 측정된 접촉힘을 분석하여 생체 정보를 추정하는 단계; 를 포함하는
생체 정보 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계는,
상기 맥파 센서의 측정면에 접촉한 피검체로부터 맥파 신호를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 맥파 신호의 파형을 기반으로 상기 맥파 신호의 측정 부위를 판단하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제18항에 있어서,
상기 맥파 신호의 측정 부위를 판단하는 단계는,
상기 측정된 맥파 신호를 제1 기준 파형 및 제2 기준 파형과 비교하는 단계;
상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제1 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제1 부위라고 판단하는 단계; 및
상기 측정된 맥파 신호의 파형이 상기 제2 기준 파형과 유사하면, 상기 맥파 신호의 측정 부위는 제2 부위이라고 판단하는 단계; 를 포함하고,
상기 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하는 단계는,
상기 제1 부위라고 판단되면 제1 측정 모드를 선택하는 단계; 및
상기 제2 부위라고 판단되면 제2 측정 모드를 선택하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제19항에 있어서,
상기 제1 측정 모드는 오실로메트리 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드이고,
상기 제2 측정 모드는 맥파형 분석 기법을 이용한 생체 정보 추정 모드인,
생체 정보 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 맥파 센서는 높이 방향으로 어느 한 쪽으로 치우친 무게중심을 가지며,
상기 맥파 신호의 측정 부위 또는 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계는,
상기 무게 중심의 위치를 기반으로 상기 맥파 센서의 측정면이 향하는 방향을 판단하는 단계; 를 포함하고,
상기 복수의 측정 모드 중 하나를 선택하는 단계는,
상기 맥파 센서의 측정면이 제1 방향으로 향하면 제1 측정 모드를 선택하는 단계; 및
상기 맥파 센서의 측정면이 제2 방향으로 향하면 제2 측정 모드를 선택하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 생체 정보를 추정하는 단계는,
상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 맥파 신호와 상기 측정된 접촉힘을 이용하여 오실로메트릭(oscillometric) 신호를 획득하고, 상기 획득된 오실로메트릭 신호를 분석하여 생체 정보를 추정하는,
생체 정보 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서에 가감해야하는 접촉힘을 안내하는 접촉힘 안내 정보를 생성하여 제공하는 단계; 를 더 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 생체 정보를 추정하는 단계는,
상기 복수의 측정 모드 중 제2 측정 모드가 선택되면, 상기 측정된 접촉힘을 기반으로 상기 맥파 센서와 상기 피검체 사이의 밀착이 적정한지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호의 파형을 분석하여 생체 정보를 추정하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제24항에 있어서,
상기 생체 정보를 추정하는 단계는,
상기 밀착이 적정하지 않다고 판단되면 적정한 밀착을 유도하기 위한 행동 가이드 정보를 생성하여 제공하는 단계; 를 포함하는,
생체 정보 측정 방법. - 제24항에 있어서,
상기 생체 정보를 추정하는 단계는,
상기 밀착이 적정하다고 판단되면 상기 측정된 맥파 신호에서 하나 이상의 특징을 추출하고, 상기 추출된 하나 이상의 특징과 상기 복수의 측정 모드 중 제1 측정 모드로 추정된 생체 정보값을 이용하여 생체 정보를 추정하는,
생체 정보 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 전자 장치는 손목형 웨어러블 디바이스이고,
상기 생체 정보 측정 장치는 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 스트랩 연결부, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 본체의 버튼 또는 엣지, 상기 손목형 웨어러블 디바이스의 스트랩 중 하나에 적용되는,
생체 정보 측정 방법.
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