KR20180133810A - 피부 전기 특성의 저전력 측정 - Google Patents

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Abstract

다양한 예들은 여기 회로, 수신기 회로 및 시퀀서 회로를 포함하는, 피부의 전기적 특성을 측정하기 위한 측정 시스템에 관한 것이다. 여기 회로는 피부에 제공될 때 전기적 특성을 나타내는 피부에서의 응답 신호를 생성하는 주기적인 여기 신호를 생성할 수 있다. 시퀀서 회로는 피부에 여기 신호를 제공하기 위해 여기 회로를 활성화시키도록 구성될 수 있다. 여기 회로가 피부에 여기 신호를 제공하도록 활성화되는 동안, 시퀀서 회로는 수신기 회로를 활성화시켜 제1 샘플 사이클을 실행하여 응답 신호의 제1 복수의 샘플들을 생성할 수 있다. 피부의 전기적 특성에 대한 제1 값은 응답 신호의 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 결정될 수 있다.

Description

피부 전기 특성의 저전력 측정{LOW POWER MEASUREMENT OF SKIN ELECTRICAL PROPERTIES}
본 명세서는 일반적으로 집적 회로에 관한 것이고 이에 한정되지는 않으며, 특히 피부의 전기적 파라미터를 측정하기 위한 집적 회로에 관한 것이고 이에 한정되지는 않는다.
개인의 피부의 전기적 특성은 개인의 건강에 대한 상이한 유형의 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 피부 전기 활동(Electrodermal Activity)으로 칭해지는 피부의 전기적 특성의 변화는 개인의 스트레스 수준뿐만 아니라 다른 건강 관련 상태를 나타낼 수 있다.
다양한 예들에서, 피부 임피던스와 같은 피부의 전기적 특성을 측정하기 위한 측정 시스템은 여기(excitation) 주파수에서 디지털 여기 신호를 생성하는 디지털 파형 생성기를 포함하는 여기 회로를 갖는다. 디지털-대-아날로그 변환기(DAC)는 디지털 여기 신호를 아날로그로 변환한다. 아날로그 여기 신호가 피부에 제공되어, AC 전류가 피부를 통해 제1 전극으로부터 제2 전극으로 흐르게 한다. 수신기 회로는 제2 전극과 전기 통신하여 응답 신호를 수신한다. 예를 들어, 응답 신호는 여기 신호에 응답하여 피부에서 유발된 전류일 수 있거나 이에 비례할 수 있다. 수신기 회로는 응답 신호의 샘플을 수집하는 아날로그-대-디지털 변환기(ADC)를 포함할 수 있다. 샘플은 이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform) 또는 피부 임피던스의 표시를 제공하는 다른 값을 생성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, DFT의 실수 성분은 피부의 옴 저항(ohmic resistance)에 대응하고, DFT의 허수 성분은 피부의 리액턴스(reactance)에 대응한다.
반드시 축척대로 도시되는 것은 아닌 도면에서, 동일 번호는 상이한 도면에서 유사한 구성 요소를 나타낼 수 있다. 다른 문자 접미어를 갖는 동일 번호는 유사한 구성 요소의 상이한 예를 나타낼 수 있다. 도면은 일반적으로 본 명세서에서 논의되는 다양한 실시예를 한정하지 않고 예시적인 방식으로 나타낸다.
도 1은 피부 임피던스를 측정하기 위한 측정 시스템의 일례를 나타내는 블록도.
도 2는 피부 임피던스를 측정하는 도 1의 측정 시스템에 의해 실행될 수 있는 프로세스 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 3은 피부 임피던스를 측정하는 도 1의 측정 시스템에 의해 실행될 수 있는 프로세스 흐름의 다른 예를 나타내는 흐름도.
도 4는 집적 회로 상에 구현된, 피부 임피던스를 측정하기 위한 측정 시스템의 일례를 나타내는 블록도.
도 5는 피부 임피던스를 측정하는 측정 시스템에 의해 실행될 수 있는 프로세스 흐름의 일례를 나타내는 흐름도.
도 6은 도 5의 프로세스 흐름을 실행하는 측정 시스템에 의해 도출된 전류의 일례를 나타내는 플롯(plot).
도 7은 샘플 사이클 동안 측정 시스템에 의해 도출된 전류의 다른 예를 나타내는 플롯.
도 8은 응답 신호 주파수에 동기화된 샘플링 사이클을 나타내는 예시적인 응답 신호를 나타내는 도면.
도 9는 응답 신호 주파수에 비동기화되는 샘플링 사이클을 나타내는 예시적인 응답 신호를 나타내는 도면.
도 10은 본 명세서에 설명된 측정 시스템을 포함하는 컴퓨팅 장치의 예시적인 아키텍처를 나타내는 블록도.
피부의 전기적 특성은 예를 들어, 환자의 건강을 감시하기 위해, 본 명세서에 설명되는 바와 같이 측정될 수 있다. 예를 들어, 피부 임피던스, 피부를 가로 지르는 전압 강하 및/또는 피부를 통한 전류를 포함하는 다양한 전기적 특성이 측정될 수 있다. 이들과 같은 전기적 특성을 시간 경과에 따라 측정하면 환자의 스트레스 수준뿐만 아니라 기타 건강 상태를 나타낼 수 있는 EDA가 표시를 제공할 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 예들은 피부 임피던스를 측정한다. 피부 임피던스는 직류 전류(DC)에서의 옴 저항 성분과 교류 전류(AC)에서의 리액턴스 성분의 2개의 성분들을 가질 수 있다. 피부의 총 임피던스는 크기로 나타내어지는 옴 저항 성분과 위상 각도로 나타내어지는 리액턴스로 설명될 수 있다.
본 명세서에 설명된 측정 시스템은 저전력 동작을 위해 구성될 수 있으며, 이는 배터리 구동 장치와 같이 저전력 소비가 바람직한 어플리케이션에서의 사용에 적합하게 할 수 있다. 전력을 절약하기 위해, 측정 시스템은 적어도 수신기 회로를 주기적으로 활성화 및 비활성화시키도록 구성될 수 있다. 수신기 회로가 활성화되면, 수신기 회로가 응답 신호의 샘플 세트를 캡쳐하는 샘플 사이클을 실행할 수 있다. 샘플 사이클 후에, 수신기 회로는 전력을 소비하지 않거나 샘플 사이클 동안보다 전력을 덜 소비하도록 비활성화된다. 본 명세서에 설명된 일부 예들에서, 수신기 회로 또는 ADC와 같은 그 부분은 샘플들 사이의 샘플 사이클 내에서 비활성화된다.
수신기 회로는 주기적으로 샘플 사이클을 실행할 수 있다. 예를 들어, 샘플 사이클은 샘플 사이클 시간 동안 실행될 수 있다. 샘플 사이클 시간은 응답 신호 주기의 제1 수에 대응할 수 있다. 샘플 사이클이 실행된 후, 수신기 회로의 전부 또는 일부가 비활성화 시간 동안 비활성화된다. 비활성화 시간은 응답 신호 주기의 제2 수에 대응할 수 있다. 일부 예에서, 비활성화 시간이 경과 한 후, 수신기 회로는 샘플 사이클 시간 동안에도 실행될 수 있는 다음 샘플 사이클을 실행하기 위해 재활성화된다. 이 개념을 예시하기 위해 여기 신호 및 응답 신호가 100Hz인 예를 고려한다. 측정 시스템은 약 4개의 응답 신호 주기에 대응하는 약 50ms의 샘플 사이클 시간에 걸쳐 16개의 샘플을 생성하는 수신기 회로로 샘플 사이클을 실행하도록 구성될 수 있다. 본 예에서, 수신기 회로는 약 200ms의 비활성화 시간, 또는 약 16개의 응답 신호 주기 동안 비활성화될 수 있다.
일부 예들에서, 여기 회로는, 수신기 회로가 샘플 사이클을 실행하기 전에 여기 설정 주기 동안 여기 신호를 유지하도록 구성된다. 이는 예를 들어, 응답 신호에 대한 과도 효과의 충격을 줄임으로써 시스템 동작을 향상시킬 수 있다. 여기 신호를 제공하는 전극과 피부 사이의 계면은 수 볼트만큼 높을 수 있는 자연 전위차를 가질 수 있다. 이 전압 오프셋을 허용하기 위해, 때때로 하나 이상의 필터링 커패시터를 측정 시스템에 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 피부 자체는 리액턴스의 전기적 특성(예를 들어, 커패시턴스 또는 인덕턴스)을 갖는 구조를 포함한다. 여기 신호가 온(on) 되면, 피부 및 측정 시스템의 리액턴스 성분이 응답 신호를 왜곡하고 피부 임피던스의 정확한 측정을 방해할 수 있는 방식으로 에너지를 수집한다. 여기 설정 주기 동안 여기 신호를 유지하면, 측정이 시작되기 전에 측정 시스템 및 피부의 리액턴스 성분이 충전될 수 있다. 또한, 일부 예에서, 여기 신호를 온 시키면 과도 상태를 생성한다. 이러한 과도 상태는 응답 신호에 영향을 줄 수 있으며, 또한 심전도(ECG) 등과 같은 다른 생리학적 전기적 특성의 측정시 노이즈를 생성할 수 있다. 예를 들어, 일부 환경에서는 피부 임피던스를 측정하기 위한 측정 시스템과 ECG를 측정하기 위한 측정 시스템을 포함하는 장치를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 시스템에서, ECG 측정에 영향을 주는 과도 상태를 생성하는 피부 임피던스 측정 시스템은 설계상의 복잡성을 증가시킬 수 있다.
일부 예에서, 피부 임피던스 측정 시스템의 여기 회로는 수신기 회로의 다중 샘플 사이클을 통해 여기 신호를 유지하도록 활성화된다(예를 들어, 여기 회로가 샘플 사이클들 사이에서 오프되지 않음). 이것은 상술한 여기 설정 주기의 이점을 더욱 강조할 수 있다. 예를 들어, 수신기 회로의 다중 샘플 사이클에 걸쳐 여기 신호를 유지하는 것은 피부 및 측정 시스템의 리액턴스 성분이 충전되도록 추가 시간을 허용하여, 응답 신호에 대한 왜곡을 더 줄인다. 또한, 일부 예에서, 피부 및 측정 시스템의 리액턴스 성분에 에너지를 저장하는 것은 여기 신호를 유지하는 것보다 많은 전력을 요구할 수 있다. 따라서, 수신기 회로의 다중 샘플 사이클을 통해 여기 신호를 유지하는 것이 측정 시스템의 총 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
도 1은 피부 임피던스를 측정하기 위한 측정 시스템(100)의 일례를 나타내는 블록도이다. 측정 시스템(100)은 여기 회로(102) 및 수신기 회로(104)를 포함한다. 여기 회로(102)는 전극(124A)을 통해 피부(126)에 제공되는 여기 신호(128)를 생성한다. 여기 신호(128)는 일부 예에서, 여기 신호가 피부의 상부층을 넘어 침투하는 것을 방지하도록 저주파수(예를 들어, 약 50Hz와 약 200Hz 사이)에 있다. 여기 신호(128)는 피부에 응답 신호(130)를 발생시킨다. 응답 신호(130)는 EDA를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 응답 신호(130)의 전류는 본 명세서에 설명되는 바와 같이 피부 저항을 발견하기 위해 사용될 수 있다. 피부 저항은 EDA를 나타낼 수 있다.
응답 신호(130)는 전극(124B)에서 수신된다. 예를 들어, 응답 신호(130)는 여기 신호(128)에 응답하여 피부(126)에서 생성된 전류일 수 있거나 이에 비례할 수 있다. 일부 예에서, 측정 시스템(100)은 전극(124A, 124B)을 사용자의 피부, 예를 들어 손목에 접촉시키도록 구성되는 장치에 통합될 수 있다. 수신기 회로(104)는 응답 신호(130)를 수신하고 샘플링한다. 샘플의 이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform)은 상술한 바와 같이 피부(126)의 임피던스의 측정치를 제공한다.
여기 신호(128)는 임의의 적절한 주파수에서의 임의의 적절한 신호일 수 있다. 예를 들어, 여기 신호(128)는 약 10Hz와 약 150Hz 사이의 여기 주파수를 가질 수 있다. 일부 예에서, 여기 신호(128)는 약 100Hz 또는 약 120Hz의 주파수를 갖는다. 응답 신호(130)는 여기 신호(128)에 응답하여 피부(126)에서 생성된 전류를 나타낼 수 있다. 응답 신호(130)는 여기 신호(128)와 거의 동일한 주파수를 가질 수 있지만, (예를 들어, 피부(126)에서의 옴 저항으로 인해) 여기 신호(128)와는 다른 크기를 가질 수 있고, (예를 들어, 피부(126)에서의 리액턴스로 인해) 여기 신호(128)로부터 위상이 오프셋될 수 있다.
여기 회로(102)는 디지털 파형 생성기(108), DAC(110), 필터(112) 및 증폭기(114)를 포함할 수 있다. 디지털 파형 생성기(108)는 여기 주파수에서 디지털 여기 파형을 생성할 수 있다. DAC(110)는 디지털 여기 파형을 아날로그로 변환한다. 일부 예에서, DAC(110)는 12-비트 DAC이고, 저전력 DAC일 수 있다. 예를 들어, DAC(110), 필터(112) 및 증폭기(114)는 낮은 수준의 전류를 도출하도록 구성될 수 있어, 여기 회로(102)가 활성일 때 전력을 최소화한다. 일부 예에서, DAC(110)는 약 0.5uA와 약 2uA 사이의 전류, 일부 예에서는 약 1uA의 전류를 도출한다. 증폭기(114)는 약 1.1uA와 4.6uA 사이의 전류, 일부 예에서는 약 2.3uA의 전류를 도출할 수 있다. 일부 예에서, DAC(110)는 선택적 여기 버퍼를 포함하거나 이와 통신한다. 여기 버퍼는 약 1.1uA와 4.6uA 사이의 전류, 일부 예에서는 약 2.3uA의 전류를 도출할 수 있다.
필터(112)는 여기 신호(128)를 필터링하여 아티팩트를 아날로그로의 변환으로부터 제거한다. 필터(112)는 여기 신호(128)로부터 고주파 성분을 제거하는 저역-통과 필터일 수 있다. 일부 예에서, 필터(112)는 상승된 코사인 필터이거나 이를 포함한다. 일부 예에서, 필터(112)는 생략된다. 예를 들어, 디지털 파형 생성기(108) 및/또는 DAC(110)는 필터(112)에 대한 필요성을 제거하기에 충분히 높은 해상도(예를 들어, 비트 수)로 선택될 수 있다. 다른 예에서, 디지털 파형 생성기(108) 및/또는 DAC(110)는 필터(112)에 의해 제거될 수 있는 여기 신호(128)에서 고주파수 아티팩트를 생성할 수 있는 낮은 해상도를 가질 수 있다. 증폭기(114)는 전극(124A, 124B)을 통해 피부(126)에 공급하기 위해 여기 신호를 증폭시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 전극(124B)에서 수신된 응답 신호(130)는 여기 신호(128)로부터 기인하는, 전극들(124A, 124B) 사이의 피부(126)의 전류일 수 있거나 이를 나타낼 수 있다. 응답 신호(130)는 증폭기(116), 필터(118), ADC(120) 및 DFT 회로(122)를 포함할 수 있는 수신기 회로(104)에 제공될 수 있다. 증폭기(116)는 추가적인 처리를 위해 응답 신호(130)를 증폭할 수 있다. 일부 예에서, 증폭기(116)는 수신된 전류를 전압으로 변환하는 트랜스임피던스 증폭기 또는 다른 적절한 회이거나 이를 포함한다. 필터(118)는 앤티-에일리어싱(anti-aliasing) 필터일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터(118)는 응답 신호(130)의 대역폭을 ADC(120)에서 에일리어싱을 피하기 위해 관심 대역으로 제한하는 대역 통과 필터일 수 있다.
일부 예에서, ADC(120)는 샘플링 주파수에서 응답 신호(130)를 샘플링하도록 구성된다. 예시적인 샘플(131A-G)이 도 1에 나타내어진다. 일부 예에서, ADC(120)는 응답 신호(130)를 오버샘플링하도록 구성된다. 응답 신호(130)를 오버샘플링하는 것은 응답 신호(130)에 대한 나이퀴스트(Nyquist) 주파수보다 높은 주파수에서의 샘플링을 포함할 수 있다. 나이퀴스트 주파수는 신호는 에일리어싱 에러를 도입시키지 않고 신호가 샘플링될 수 있는 최저 주파수이다. 예를 들어, 나이퀴스트 주파수는 샘플링된 신호에서 최고 주파수 성분의 2배이다. 응답 신호가 사인 곡선에 대한 것인 예에서, 응답 신호(130)의 오버 샘플링은 응답 신호(130)의 주파수의 2배보다 큰 샘플링을 포함할 수 있다. 일부 예에서, ADC(120)는 응답 신호를 그 주파수의 약 4배에서 샘플링하도록 구성된다. ADC(120)는 임의의 적합한 해상도를 가질 수 있다. 그러나, 일부 예에서, ADC(120)는 DAC(110)의 해상도보다 큰 해상도를 가질 수 있다. DAC가 12-비트 해상도를 갖는 일 예에서, ADC(120)는 16-비트 해상도를 가질 수 있다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 수신기 회로(104)를 사이클링하는 것은 오버 샘플링 및/또는 고해상도 ADC(120)의 사용을 허용할 수 있으며, 이는 더 높은 결과 품질로 이어질 수 있다.
측정 시스템(100)은 또한 DFT 회로(122)를 포함할 수 있다. DFT 회로(122)는 전용 DFT 회로일 수 있고 및/또는 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processor) 또는 다른 적절한 하드웨어에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있다. DFT 회로(122)는 하나 이상의 샘플 세트의 DFT를 생성할 수 있다. 예를 들어, DFT 회로(122)는 수신기 회로(104)의 샘플링 사이클 동안 ADC(120)에 의해 캡쳐된 샘플 세트의 DFT를 생성할 수 있다. 본 명세서에 설명되는 바와 같이, DFT의 실수 성분은 피부(126)의 옴 저항에 대응할 수 있으며, DFT의 허수 성분은 피부(126)의 리액턴스에 대응할 수 있다.
일부 예에서, DFT 회로(122)는 N-포인트 한(Hann) 샘플링된 DFT를 수행한다. 예를 들어, DFT 회로(122)는 그 입력으로서 ADC(120)의 출력을 취할 수 있다. DFT 회로(122)는 복소 결과의 실수 및 허수부를 포함하는 출력을 직각 좌표 극형식으로 생성할 수 있다. DFT는 예를 들어, 하기 식 [1] 및 [2]에 나타낸 바와 같이, 실수 및 허수 성분을 찾을 수 있으며, 식 [1]은 DFT의 실수 성분을 나타내고, 식 [2]는 DFT의 허수 성분을 나타낸다.
[1]:
Figure pat00001
[2]:
Figure pat00002
식 [1]과 [2]에서 f ADC 는 ADC의 샘플링 주파수이고; f out 은 여기 주파수이다. 변수 n은 시간 영역에서의 샘플을 나타내고 변수 i는 주파수 영역에서의 샘플을 나타낸다. 식 [1]과 [2]의 예에서, n의 범위는 n에서 n+15까지이며, 샘플 주기에서 총 16개의 샘플을 나타낸다. 다양한 예들에서, 샘플 사이클 내의 샘플들의 개수는 16개와 상이한 수로 변경될 수 있다. 예를 들어, 16, 32, 64, 2048 등을 포함하는 임의의 적절한 수의 샘플들이 사용될 수 있다. 일부 예에서, DFT 회로(122)는 출력 레지스터를 포함하거나 그렇지 않으면 이와 통신한다. 제1 출력 레지스터는 식 [1]에 의해 주어지며 피부의 옴 저항에 대응하는 DFT의 실수 성분을 저장할 수 있다. 제2 출력 레지스터는 식 [2]에 의해 주어지며 피부의 리액턴스에 대응하는 DFT의 허수 성분을 저장할 수 있다. 일부 예에서, DFT 회로(122) 또는 측정 시스템(100)의 다른 컴포넌트는 DFT 회로(122)의 출력을 하기 식 [3] 및 [4]로 나타내어지는 크기 및 위상을 포함하는 극형식으로 변환할 수 있다:
[3]:
크기 =
Figure pat00003
[4]:
위상 =
Figure pat00004
측정 시스템(100)은 또한 시퀀서 회로(106)를 포함한다. 시퀀서 회로(106)는 여기 회로(102), 수신기 회로(104) 및/또는 그 컴포넌트를 활성화 및/또는 비활성화시키도록 구성된다. 시퀀서 회로(106)는 임의의 적절한 컴포넌트이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 시퀀서 회로(106)는 본 명세서에 설명되는 바와 같이 수신기 회로(104) 및 여기 회로(102)를 활성화 및 비활성화시키기 위한 소프트웨어 루틴을 실행하는 프로세서를 포함한다. 또한, 시퀀서 회로(106)는 프로그램 가능한 로직 어레이, 상태 머신, 로직 게이트들의 조합, 또는 임의의 다른 적절한 하드웨어일 수 있거나 이를 포함할 수 있다.
플롯(plot)(132)은 플롯(132)에서의 여기 회로(102) 및 수신기 회로(104)의 예시적인 시퀀스를 나타내고, 수평축(134)은 시간에 대응하고 수직축(136)은 도출된 전류에 대응하고, 이는 전력에 비례한다. 초기 활성화 시간(137)에서, 시퀀서 회로는 여기 회로를 활성화시켜 여기 신호(128)를 제공하기 시작한다. 블록(138)은 여기 회로(102)에 의해 도출된 전류를 나타낸다. 초기 활성화 시간 후에 여기 설정 주기(142)가 나타내어진다. 여기 설정 주기(142)는 초기 활성화로부터의 과도 현상이 소멸될 수 있게 하고, 측정이 시작되기 전에 피부(126), 전극(124A, 124B 등)에 대한 용량적 특성 및/또는 유도적 특성이 충전될 수 있도록 선택될 수 있다. 플롯(132)은 또한 샘플링 사이클(144)을 나타낸다. 샘플링 사이클(144) 동안, 수신기 회로(104)(예를 들어, ADC(120))는 응답 신호(130)를 샘플링한다. 샘플링 사이클 동안 임의의 적절한 개수의 샘플들이 취해질 수 있다.
도 2는 피부 임피던스를 측정하기 위해 측정 시스템(100)에 의해 실행될 수 있는 프로세스 흐름(200)의 일 예를 나타내는 흐름도이다. 프로세스 흐름(200)은 시퀀서 회로(106)에 의해 실행되는 것으로 설명된다. 그러나, 다양한 예에서, 프로세스 흐름(200)은 측정 시스템(100)의 임의의 적절한 컴포넌트에 의해 실행될 수 있다. 동작(202)에서, 시퀀서 회로(106)는 여기 회로(102)를 활성화시켜, 피부(126)에 제공되는 여기 신호(128)를 생성한다. 여기 회로(102)를 활성화시킨 후에, 동작(204)에서 여기 설정 시간(142)을 대기할 수 있다. 여기 설정 시간을 대기한 후, 시퀀서 회로(106)는 동작(206)에서 수신기 회로(104)를 활성화시켜 샘플 사이클(144)을 실행시킨다.
시퀀서 회로(106)는 동작(208)에서 여기 회로(102)를 비활성화시킨다. 일부 예에서, 프로세스 흐름(200)은 측정 시스템(100)이 피부 임피던스를 측정할 때마다 실행된다. 동작(210)에서, 시퀀서 회로(106)는 예를 들어, 샘플 사이클(144) 동안 수집된 응답 신호(130)의 샘플 세트로부터 DFT를 찾음으로써 피부(126)의 임피던스를 찾도록 DFT 회로(122)를 프롬프팅할 수 있다. 일부 예에서, DFT 회로(122)는 시퀀서 회로(106)로부터 수신된 명령 신호에 응답하여 동작한다. 다른 예에서, DFT 회로(122)는, 샘플 사이클 동안 수집된 샘플이 샘플 버퍼 또는 DFT 회로(122)에 의해 액세스 가능한 다른 메모리 위치에 기입될 때 동작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 임계 수의 샘플이 이용 가능할 때, DFT 회로(122)는 이용 가능한 샘플에 기초하여 DFT를 생성할 수 있다. 일부 예에서, DFT 회로(122)는, 수신기 회로(104)가 비활성화된 후에 샘플 세트의 DFT를 생성한다.
도 3은 피부 임피던스를 측정하기 위해 측정 시스템(100)에 의해 실행될 수 있는 프로세스 흐름(300)의 다른 예를 나타내는 흐름도이다. 프로세스 흐름(200)과 유사하게, 프로세스 흐름(300)은 시퀀서 회로(106)에 의해 실행되는 것으로 설명된다. 그러나, 다양한 실시예에서, 프로세스 흐름(200)은 측정 시스템(100)의 임의의 적절한 컴포넌트에 의해 실행될 수 있다. 단계(302)에서, 시퀀서 회로(106)는 여기 회로를 활성화시켜, 피부(126)에 제공되는 여기 신호(128)를 생성한다. 여기 회로(102)를 활성화시킨 후, 시퀀서 회로는 동작(304)에서 여기 설정 시간(142)이 경과하기를 대기한다. 여기 설정 시간이 경과된 후, 시퀀서 회로는 동작(306)에서 수신기 회로(104)를 활성화시켜 샘플 사이클(144)을 실행한다.
동작(308)에서, DFT 회로(122)는 예를 들어, 샘플 사이클 동안 수집된 응답 신호(130)의 샘플에 대해 DFT를 수행함으로써 피부 임피던스를 도출한다. 하지만, 도 3의 예시적인 프로세스 흐름(300)에서, 여기 회로(102)를 비활성화시키는 대신에, 시퀀서 회로(106)는 여기 회로(102)를 활성 상태로 유지하고 여기 신호(128)를 제공하면서 수신기 비활성화 시간을 대기할 수 있다. 수신기 비활성화 시간은 임의의 적절한 길이일 수 있다. 수신기 비활성화 시간이 경과되면, 시퀀서 회로(106)는 동작(306)에서 수신기 회로(104)를 다시 한번 활성화시켜 후속 샘플 사이클을 실행할 수 있고, 동작(308)에서 (DFT 회로(122)로) 피부 임피던스를 도출할 수 있고, 동작(310)에서 다른 수신기 비활성화 시간을 대기할 수 있다. 프로세스 흐름(300)은 원하는 만큼 길게 이러한 방식으로 계속될 수 있다.
출력 데이터 레이트(ODR: output data rate)가 약 4와 5Hz 사이이고, 여기 신호(128) 및 응답 신호(130)가 100Hz의 주파수를 갖는 일 예에서, 수신기 샘플 사이클은 약 50ms의 지속 시간을 가질 수 있고, 수신기 비활성화 시간은 약 200ms일 수 있다. 이는 약 50ms의 듀티 사이클을 갖는 수신기 샘플 사이클 당 4 또는 5 주기의 여기 신호를 허용할 수 있다. 샘플 사이클 당 16 샘플에서, 이는 샘플링 사이클 주기 당 존재하는 4 또는 5 주기의 여기 신호가 있는지 여부에 따라, 주기 당 3 또는 4개의 샘플로 귀결될 수 있다. 비활성화 시간을 약 200ms로 설정하면 공급 전류(IDD)를 약 100uA 미만으로 유지할 수 있다. 일부 예에서, 측정 시스템이 구성될 수 있다. 수신기 샘플 사이클 당 샘플 수가 증가함에 따라, 성능 및 정확도가 증가할 수 있으며, 전력 소비 또한 증가할 수 있다. 예를 들어, 수신기 샘플링 주기 당 샘플들의 수가 32로 설정되면, 수신기 회로(104)는 수신기 샘플 사이클 동안 32번 파워 업(power up)되고, 이는 평균 IDD에 부가될 것이다. 또한, 일부 예에서, 측정 회로(100)는 4Hz보다 높거나 낮은 ODR로 구성될 수 있다. 예를 들어, ODR이 8Hz로 증가되면, 수신기 샘플 사이클의 길이는 측정 당 동일한 수의 샘플을 달성하기 위해 증가되어야 할 수도 있다.
도 4는 집적 회로(401) 상에 구현된, 피부 임피던스를 측정하기 위한 측정 시스템(400)의 일 예를 나타내는 블록도이다. 예를 들어, 모두 매사추세츠주 노우드(Norwood)의 아날로그 디바이스 인코포레이티드.(Analog Devices Inc.)에서 시판되는 ADuCM350 칩, ADuCM355 칩 또는 AD5940 칩을 포함하는 임의의 적절한 집적 회로가 사용될 수 있다. 집적 회로(401)는 여기 회로(402), 수신기 회로(404), DFT 회로(430) 및 시퀀서 회로(406)를 포함한다.
여기 회로(402)는 여기 신호의 디지털 버전을 생성하고 여기 신호의 디지털 버전을 DAC(410)에 제공하는 디지털 파형 생성기(408)를 포함한다. 나타낸 예에서, DAC(410)는 12-비트의 해상도를 갖는다. DAC(410)는 또한 이중 출력, 여기 신호를 나타내는 전압 V바이어스 및 V제로로 칭해지는 기준 신호를 제공한다. 증폭기(412)는 여기 신호를 수신하여 이를 피부에 제공할 수 있다.
증폭기(412)로부터, 여기 신호가 전극 라인(403, 405)을 통해 피부에 제공된다. 일부 실시예에서, 전극 라인(403, 405)은 집적 회로(401) 외부에 구현된다. 예를 들어, 전극 라인(403, 405)은 집적 회로(401)의 다른 파인트(pint)들에 전기적으로 커플링될 수 있다. 전극 라인(403, 405)은 절연 커패시터 CISO1, CISO2 및 제한 저항 R제한을 포함할 수 있다. 환자에게 상해를 입힐 수 있는 방식으로 피부에 과도한 전류 및/또는 전압을 공급할 가능성을 방지하기 위해 절연 커패시터 및 제한 저항이 포함될 수 있다. 일부 예에서 절연 커패시터 및/또는 제한 저항의 값은 적용 가능한 규정을 충족하도록 선택된다. 도 4에서, 전극은 피부에 전기적으로 커플링된 전극(예를 들어, 건조 전극)의 거동을 모델링하는 전극 모델(407)에 의해 나타내어진다. 예를 들어, 전극 모델(407)은 제2 저항 R2와 병렬인 커패시턴스 C1 및 저항 R1을 포함한다.
응답 신호가 수신되어 수신기 회로(404)의 컴포넌트일 수 있는 트랜스임피던스 증폭기(414)에 제공된다. 예를 들어, 트랜스임피던스 증폭기는 수신기 회로(404)로 활성화 및/또는 비활성화될 수 있다. 일부 예에서, 본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 트랜스임피던스 증폭기는 여기 회로(402)로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 일부 예에서, 트랜스임피던스 증폭기(414)는 응답 신호의 전류 수준에 대응하는 전압 레벨을 설정하도록 프로그램 가능하다. 예를 들어, 도 4에서, 피부의 특정 수준의 전류에 대한 트랜스임피던스 증폭기(414)의 전압 출력은 전위차계 R부하0의 값을 변경함으로 변경될 수 있다. 도 4의 예에서, 트랜스임피던스 증폭기(414)는 여기 회로의 DAC(410)에 의해 생성된 V제로 신호를 수신한다.
도 8의 예에서, 트랜스임피던스 증폭기(414)의 출력은 아날로그 멀티플렉스(먹스)416)에 제공된다. 먹스(416)는 집적 회로(401)가 수신기 회로(404)를 이용하여 여기 신호에 응답하여 생성된 바로 그 응답 신호 이외의 신호를 처리할 수 있게 한다. 예를 들어, 도 4는 또한 온도(예를 들어, 피부의 온도, 주변 온도 또는 다른 온도)에 비례하는 전압 출력을 생성할 수 있는 예시적인 온도 센서(418)를 나타낸다. 온도 센서(418)의 출력은 또한 먹스(416)에 제공될 수 있다. 따라서, 먹스(416)는 트랜스임피던스 증폭기(414)로부터의 응답 신호 및/또는 온도 센서의 출력을 수신기 회로(404)에 교대로 제공할 수 있다.
수신기 회로(404)는 앤티-에일리어싱 필터(424) 및 ADC(428) 전의 제2 버퍼(426)와 함께 버퍼 증폭기(420) 및 프로그램 가능한 이득 증폭기(422)를 포함한다. ADC(428)는 160KSPS의 최대 샘플링 주파수를 갖는 16-비트 ADC일 수 있다. 일부 예에서, ADC(428)의 샘플링 주파수는 예를 들어, 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 시퀀서 회로(406)에 의해 프로그램 가능할 수 있다. 일부 예에서, 코스 오프셋 보정 회로(432)가 예를 들어, 피부 상태의 변화에 응답하여 발생할 수 있는 응답 신호의 DC 오프셋의 드리프트에 대응하기 위해 제공된다. 또한, 나타낸 바와 같이, 버퍼(420) 및/또는 프로그램 가능 이득 증폭기(422)는 회로로 및/또는 회로로부터 스위칭 가능할 수 있다.
또한, 도 4는 수신기 회로(404)의 샘플링 사이클 동안 캡쳐된 샘플의 DFT를 계산할 수 있는 DFT 회로(430)를 나타낸다. 시퀀서 회로(406)는 예를 들어, 도 2 및 3에 대하여 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 여기 회로(402) 및/또는 수신기 회로(404)의 시퀀싱을 관리할 수 있다. 일부 실시예에서, 시퀀서 회로(406)는 예를 들어, 여기 설정 시간, 비활성화 시간, 샘플 사이클 동안 취해진 샘플의 수 등을 설정하도록 프로그램 가능하다. 일부 예에서, 시퀀서 회로(406) 및 DFT 회로(430)는 집적 회로(401)의 코어의 일부일 수 있다. 예를 들어, DFT 회로(430)는 집적 회로(401)의 일부일 수 있고 별도의 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 다른 프로세서에서 구현되지 않을 수 있다.
도 5는 피부 임피던스를 측정하기 위해 측정 시스템에 의해 실행될 수 있는 프로세스 흐름(500)의 일 예를 나타내는 흐름도이다. 프로세스 흐름(500)은 도 1의 측정 시스템(100) 또는 도 4의 측정 시스템(400)과 같은 측정 시스템에 의해 실행될 수 있다. 도 6은 프로세스 흐름(500)을 실행하는 측정 시스템에 의해 도출된 전류의 일 예를 나타내는 플롯(600)이다. 플롯(600)은 도 1의 플롯(132)과 유사하지만, 예시적인 구현의 추가 세부 사항을 나타낸다. 플롯(600)은 시간을 나타내는 수평축(602) 및 측정 시스템에 의해 도출된 전류를 나타내는 수직축(604)을 포함한다. 측정 시스템에 의해 도출되는 전류는 측정 시스템에 의해 소비되는 전력에 비례할 수 있다.
도 5 및 도 6의 예에서, 측정 시스템은 슬립(sleep) 모드를 실행한다. 슬립 모드에서, 여기 회로, 수신기 회로 등과 같은 측정 시스템의 사용되지 않는 컴포넌트는 전원을 절약하기 위해 비활성화된다. 측정 시스템이 슬립 모드에 있는 동안 전류를 도출하는 컴포넌트는 예를 들어 발진기, 클럭 생성기, 메모리 등을 포함할 수 있다. 도 6을 참조하면, 측정 시스템이 슬립 모드에 있는 동안 전류(620)가 도출된다. 전류(620)는 측정 시스템이 활성인 동안 지속될 수 있다. 측정 시스템은 시간(606) 동안 슬립 모드로 유지될 수 있다. 여기 신호가 약 100Hz의 주파수를 갖는 일 예에서, 시간(606)은 약 200ms일 수 있다. 총 시간(608)은 약 250ms일 수 있다.
이하 도 5를 참조하면, 시간(606)이 경과하면, 측정 시스템은 동작(502)에서 슬립 모드로부터 깨어난다. 측정 시스템이 슬립 모드로부터 깨어나면, 측정 시스템의 코어 컴포넌트가 전류를 도출하기 시작할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 전류(616)는, 측정 시스템이 슬립 모드로부터 깨어난 후에 활성화되는 코어 컴포넌트에 의해 도출될 수 있다. 코어 컴포넌트는 시퀀서 회로, DFT 회로 등을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 코어 컴포넌트는 측정 시스템을 구현하는 집적 회로의 코어에 위치된다.
동작(502)에서의 깨어날 때, 시퀀서 회로는 아날로그 전단(AFE: analog front end) 시퀀스를 개시하고 일부 또는 모든 코어 컴포넌트를 코어 슬립 모드로 떨어뜨릴 수 있다. AFE는 예를 들어, 여기 회로 및 수신기 회로를 포함할 수 있다. 코어 슬립 모드 동안, 코어 컴포넌트의 일부 또는 전부가 비활성화될 수 있다. 예를 들어, DFT 회로는 샘플링 사이클 동안 비활성화될 수 있다. 도 6을 참조하면, 코어 컴포넌트에 의해 도출된 전류는, AFE 시퀀스가 개시되는 시간(610) 동안 616에서 더 높고, AFE가 인에이블되는 시간(612) 동안 떨어진다. 예를 들어, 시퀀서 회로가 깨어나서 전류를 도출하여 AFE의 깨움을 시작할 수 있다. AFE가 샘플링 사이클을 실행하는 동안, 시퀀서 회로는 더 적은 전류를 도출할 수 있다(시간(612)). AFE 시퀀스 후에, DFT 회로가 활성화되어 샘플 사이클 동안 캡쳐된 샘플의 DFT를 결정할 수 있다.
도 6의 전류(624)는 AFE 시퀀스 동안 여기 회로 및 수신기 회로에 의해 도출된다. AFE 시퀀스는 여기 회로 및 수신기 회로를 파워 업하여 여기 신호를 생성하고 응답 신호를 캡쳐하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예에서, AFE 시퀀스는, 각각의 회로가 여기 신호를 생성하고 응답 신호를 측정할 수 있는 순서로 여기 및 수신기 회로의 컴포넌트를 활성화시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동작(506)에서, 기준 신호가 인에이블될 수 있다. 기준 신호는 예를 들어, 기준 전압, 바이어스 전압, 드롭 아웃(drop out) 레귤레이터와 같은 레귤레이터 등을 포함할 수 있다. 동작(508)에서, 여기 회로의 DAC는 수신기 회로의 트랜스임피던스 증폭기와 함께 인에이블될 수 있다. 동작(510)에서, 수신기 회로의 버퍼들 및 나머지 증폭기들이 활성화된다.
다음으로, 동작(512)에서, 수신기 회로의 ADC는 응답 신호의 N 샘플을 캡쳐하기 위해 N회 펄싱함으로써 샘플 사이클을 실행한다. 샘플들을 수집하는 동안 ADC에 의해 도출된 전류는 도 6의 전류 펄스(626)에 의해 나타내어진다. N은 예를 들어, 16과 같은 임의의 적절한 수일 수 있다. 일부 예에서, 샘플 사이클 동안 생성된 샘플의 수는 설계자에 의해 구성될 수 있다. 이것은 설계자가 전력 소비와 피부 임피던스의 보다 정확한 측정 사이에서 절충할 수 있게 한다. 예를 들어, 100Hz 여기 신호에 관해 상술한 예에서, 2048 샘플의 샘플 크기는 6mA에서 약 100dB의 정확도를 제공할 수 있다. 그러나 샘플링 사이클 설정 크기를 16 샘플로 줄이면 측정 정확도를 단지 77dB로 낮출 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, ADC는 샘플 사이클 동안 응답 신호를 오버샘플링하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 피부 임피던스 측정은 약 50 또는 60Hz의 노이즈에 영향을 받기 쉽다. 측정 시스템은, 일부 예에서, 이러한 50/60Hz 노이즈를 줄이기 위한 필터를 포함한다. 다른 예에서, 여기 신호의 주파수, 샘플 사이클에서 취해진 샘플의 수 및 샘플링 주파수는 DFT 회로에 의해 수행된 DFT 동작이 50/60Hz 노이즈를 필터링하게 하는 하는 방식으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 여기 신호의 주파수가 50Hz 또는 60Hz 이외의 주파수로 설정될 수 있는 경우, DFT 동작은 50Hz 및/또는 60Hz에서 노이즈를 제거할 수 있다.
샘플 사이클이 완료되면, AFE 컴포넌트(예를 들어, 여기 회로 및 수신기 회로)는 동작(514)에서 비활성화될 수 있다. 예를 들어, AFE를 비활성화하기 위해, 동작들(506, 508 및 510)은 역전될 수 있다. 코어 컴포넌트는 동작(516)에서 코어 슬립 모드로부터 깨어날 수 있다. 도 6을 참조하면, 이것은 618에서 코어 컴포넌트에 의해 도출된 전류(622)의 증가에 의해 나타내어진다. 동작(518)에서, DFT 회로는 샘플 사이클 동안 수집된 샘플 세트로부터 DFT를 생성할 수 있으며, 여기서 DFT의 실수 및 허수 성분은 피부의 옴 저항 및 리액턴스에 대응한다. DFT 회로 또는 다른 적절한 회로가 예를 들어, 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 메모리 위치에 결과를 기입할 수 있다. 동작(520)에서, 측정 시스템은 슬립 모드로 복귀하여 전류(620)만을 도출할 수 있다.
도 7은 샘플 사이클 동안 측정 시스템에 의해 도출된 전류의 다른 예를 나타내는 플롯(700)이다. 플롯(600)과 마찬가지로, 플롯(700)은 시간을 나타내는 수평축(702) 및 전류를 나타내는 수직축(704)을 포함한다. 플롯(700)은 예를 들어, 도 1의 측정 시스템(100) 또는 도 4의 측정 시스템(400)과 같은 임의의 적절한 측정 시스템의 거동을 설명할 수 있다.
플롯(700)에서, 전류(706)는 기준 신호를 생성하는 회로에 의해 도출된다. 기준 신호 스타트-업 시간(718) 후에, 여기 회로는 전류(708)를 도출하기 시작할 수 있다. 일부 예에서, 트랜스임피던스 증폭기와 같은 수신기 회로의 부분은 여기 회로와 동시에 활성화될 수 있다. 여기 설정 주기가 지났을 때, 수신기 회로는 샘플 사이클을 실행할 수 있다. 샘플 사이클은 전류(710A, 712A, 710B, 712B, 710N, 712N)로 나타내어진다. 예를 들어, 전류(710A, 710B, 710N)는, ADC가 활성적으로 샘플링하지 않을 때 수신기 회로에 의해 도출된 전류를 나타낼 수 있다. 샘플들 간의 시간(예를 들어, 전류(710A-N) 및 전류(712A-N))은, ADC가 활성적으로 응답 신호를 샘플링할 때 ADC에 의해 도출된 전류를 나타낼 수 있는 전류(712A, 712B, 712N)에 따를 수 있다. 여기 신호가 활성화되는 총 시간은 시간(716)에 의해 나타내어질 수 있다. 여기 회로 및 수신기 회로가 활성화되는 총 시간은 시간(714)에 의해 나타내어질 수 있다. 여기 신호의 주파수가 약 100Hz인 예에서, 총 시간(714)은 약 52ms일 수 있고 시간(716)은 약 50ms일 수 있다.
일부 예에서, 수신기 회로에 의해 실행되는 샘플 사이클은 여기 신호 및 응답 신호와 동기화된다. 이러한 방식으로, DFT를 생성하기 위한 샘플 세트는 각각의 신호의 주기의 공통 부분을 샘플링할 수 있다. 도 8은 응답 신호 주파수에 동기화된 샘플링 사이클(802)을 나타내는 예시적인 응답 신호(800)를 나타낸다. 예시적인 샘플 사이클(802)은 응답 신호(800)의 4개의 주기를 포함한다. 도 8은 예시적인 샘플 사이클 동안 샘플링되는 응답 신호의 부분을 나타내는 샘플(806A-P)을 나타낸다. 도 8의 예에서, 샘플의 일부인 응답 신호의 4개의 주기에 걸쳐 16개의 샘플이 취해진다. 일부 예에서, 샘플링 주파수는 응답 신호 주파수의 정수배일 수 있다. 이는 샘플 사이클 내에서 취해진 샘플이 응답 신호 주기의 공통 위치에서 취해진 표본을 포함하게 할 수 있으며, 복수의 샘플 사이클에 걸쳐 유지된다면, 샘플 사이클을 통해 취해진 샘플이 응답 신호의 공통 위치에서 취해진 샘플을 포함하게 할 수 있다. 도 8의 예에서, 샘플링 주파수를 나타내는, 응답 신호의 4개 주기에 걸친 16개 샘플링이 응답 신호의 주파수의 약 4배가 될 수 있다(예를 들어, 응답 신호는 다른 크기 및 위상차를 가짐에도 불구하고, 여기 신호와 동일 주파수를 가질 수 있다.).
일부 예에서, 수신기 회로에 의해 실행되는 샘플 사이클은 여기 신호 및 응답 신호에 대해 비동기식이다. 도 9는 응답 신호 주파수에 비동기식인 샘플링 사이클(902)을 나타내는 예시적인 응답 신호(900)를 나타낸다. 예시적인 샘플 사이클(902)은 응답 신호(900)의 3개의 주기를 포함한다. 도 9는 예시적인 샘플 사이클 동안 샘플링되는 응답 신호의 부분을 나타내는 샘플(906A-P)을 나타낸다. 도 9의 예에서, 샘플의 일부인 응답 신호의 3개의 주기에 걸쳐 16개의 샘플이 취해진다. 응답 신호(900)의 3개의 주기가 도 9에 나타내어져 있지만, 일부 예에서, 샘플 사이클은 예를 들어 2개의 주기, 5개의 주기 등을 포함하여 3 개보다 많거나 적은 주기를 포함할 수 있다.
도 10은 본 명세서에 설명된 측정 시스템을 포함하는 컴퓨팅 장치(1000)의 예시적인 아키텍처를 나타내는 블록도이다. 컴퓨팅 장치는 예를 들어, EDA의 지표로서 피부 임피던스를 측정하는 임의의 적절한 장치일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일 예에서, 컴퓨팅 장치는 손목 시계와 같은 밴드 상에 장착된 착용 가능한 장치, 의류에 클리핑되는 클립, 피부에 접착되는 접착제 또는 전극(1064A, 1064B)을 피부에 접촉시키기 위한 다른 적절한 기구 등이다.
컴퓨팅 장치는 프로세서 유닛(1010)을 포함한다. 프로세서 유닛(1010)은 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 사용자 컴퓨팅 장치에 적절한 상이하고 다양한 종류의 상업적으로 시판되는 프로세서 중 임의의 것이 사용될 수 있다(예를 들어, XScale 아키텍처 마이크로 프로세서, 인터락킹된 파이프라인 스테이지가 없는 마이크로프로세서(MIPS: Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages) 또는 다른 유형의 프로세서). 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 또는 다른 유형의 메모리 또는 데이터 저장소와 같은 메모리(1020)는 통상적으로 프로세서에 액세스 가능하다. 메모리(1020)는 운영 체제(OS)(1030)뿐만 아니라 어플리케이션 프로그램(1040)을 저장하도록 구성될 수 있다.
프로세서 유닛(1010)은 직접 또는 적절한 중간 하드웨어를 통해 디스플레이(1050) 및 키패드, 터치 패널 센서, 마이크로폰 등과 같은 하나 이상의 입력/출력(I/O) 장치(1060)에 커플링될 수 있다. 이러한 I/O 장치(1060)는 지문 데이터를 캡쳐하기 위한 터치 센서, 사용자의 하나 이상의 이미지를 캡쳐하기 위한 카메라, 망막 스캐너, 또는 임의의 다른 적절한 장치를 포함할 수 있다.
일부 예에서, I/O 장치는 본 명세서에 설명된 바와 같은 측정 시스템을 구현하기 위해 전극(1064A, 1064B)과 통신하는 측정 시스템 제어기(1062)를 포함한다. 일부 예에서, 측정 시스템 제어기(1062)는 도 4의 집적 회로(401)와 같은 집적 회로를 포함한다. 집적 회로(401)는 컴퓨팅 장치의 제어기 보드 및/또는 마더보드 상에 장착될 수 있다. 제어기 보드 및/또는 마더보드는 제한 저항, 절연 커패시터 등과 같은 컴포넌트를 포함할 수 있다. 측정 시스템 제어기(1062)는 또한 본 명세서에 설명한 바와 같이, 샘플 사이클 동안 캡쳐된 샘플로부터 DFT를 생성하는, 본 명세서에 설명된 것과 유사한 DFT 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, DFT 회로는 피부의 옴 저항 및 리액턴스에 대응하는 DFT의 실수 및 허수부를 레지스터 세트에 기입할 수 있다. 프로세서 유닛(1010)은 DFT의 실수 및 허수부를 레지스터로부터 판독할 수 있다.
일부 예에서, 프로세서 유닛(1010)은 안테나(1090)와 인터페이싱하는 트랜시버(1070)에 커플링될 수 있다. 트랜시버(1070)는 컴퓨팅 장치에 의해 구현되는 사용자 컴퓨팅 장치의 특성에 따라, 안테나(1090)를 통해 셀룰러 네트워크 신호, 무선 데이터 신호 또는 다른 유형의 신호를 송신 및 수신하도록 구성될 수 있다. 하나의 트랜시버(1070)가 나타내어져 있지만, 일부 예에서, 컴퓨팅 장치는 추가적인 트랜시버를 포함한다. 예를 들어, 무선 트랜시버는 Wi-Fi 및/또는 블루투스(R)와 같은 단거리 통신 매체 등과 같은 IEEE 802.11 규격에 따라 통신하는 데 이용될 수 있다. NFC와 같은 근거리 통신 매체는 별도의 전용 트랜시버를 이용할 수 있다. 또한, 일부 구성에서, GPS(Global Positioning System) 수신기(1080)는 또한 안테나(1090)를 이용하여 GPS 신호를 수신할 수 있다. GPS 수신기(1080)에 추가하여 또는 대신하여, 예를 들어 Wi-Fi 위치 확인 시스템을 포함하는 임의의 적절한 위치-결정 센서가 포함될 수 있고/있거나 사용될 수 있다. 일부 예에서, 아키텍처(예를 들어, 프로세서 유닛(1010))는 또한 하드웨어 인터럽트를 지원할 수 있다. 하드웨어 인터럽트에 응답하여, 프로세서 유닛(1010)은 그 처리를 일시 중지하고 인터럽트 서비스 루틴(ISR: interrupt service routine)을 실행할 수 있다.
상술한 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면은 예시로써 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 나타낸다. 이들 실시예는 본 명세서에서 "예"로도 칭해진다. 이러한 예는 나타내어지거나 설명된 것 이외의 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 나타내어지거나 설명된 요소들만 제공되는 예를 또한 고려한다. 또한, 본 발명자들은 본 명세서에서 나타내어지거나 설명된 특정 예(또는 그 하나 이상의 양태) 또는 다른 예들(또는 그 하나 이상의 양태들)에 관하여 나타내어지거나 설명된 요소들(또는 그 하나 이상의 양태들)의 임의의 조합 또는 순열을 사용하는 예들을 고려한다.
본 명세서와 참조로 통합된 임의의 문서 간의 불일치하는 사용법의 경우에는, 본 명세서의 사용법이 조정한다.
본 명세서에서 "어느(a)" 또는 "어떤(an)"이라는 용어는, 특허 문서에서 일반적으로 사용되는 것처럼, 임의의 다른 예 또는 "적어도 하나의" 또는 "하나 이상의"의 사용법과 독립적으로 하나 이상의 것을 포함하도록 사용된다. 본 명세서에서, "또는"이라는 용어는 달리 나타내지 않는다면, "A 또는 B"가 "A는 있지만 B는 없는 것", "B는 있지만 A는 없는 것" 및 "A 및 B"를 포함하도록 비배타적인 또는을 칭하는 것으로 사용된다. 본 명세서에서, "포함하는(including)" 및 "여기서(in which)"라는 용어는 각각의 용어 "포괄하는(comprising)" 및 "여기에서(wherein)"의 평이한 영어의 균등물로서 사용된다. 또한, 이하의 청구항에서, "포함하는(including)" 및 "포괄하는(comprising)"은, 청구항에서 이러한 용어 뒤에 열거된 것 이외의 요소를 포함하는 시스템, 장치, 물품, 조성물, 제형 또는 프로세스가 여전히 그 청구항의 범위에 속하는 것으로 간주되는 개방형이다. 또한, 이하의 청구항에서, "제1", "제2" 및 "제3" 등의 용어는 단지 라벨로서 사용되며, 그 객체에 수치적 요건을 부과하는 것으로 의도되지 않았다.
"병렬", "수직", "원형" 또는 "정사각형"과 같은 기하학적 용어는 문맥이 다르게 나타내지 않는 한, 절대적인 수학적 정확도를 요구하는 것으로 의도되지 않았다. 대신, 이러한 기하학적 용어는 제조 또는 등가의 기능으로 인한 변동을 허용한다. 예를 들어, 요소가 "둥근" 또는 "일반적으로 둥근"으로 설명되는 경우, 정확히 원형이 아닌 컴포넌트(예를 들어, 약간 길쭉하거나 다각형인 컴포넌트)는 이 설명에 여전히 포함된다.
"회로"라는 용어는 전용 하드웨어 회로, 범용 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서 또는 기타 프로세서 회로를 포함할 수 있으며, 범용 회로에서 펌웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 특수 회로로 구조적으로 구성될 수 있다.
본 명세서에서 논의된 임의의 하나 이상의 기술(예컨대, 방법론)은 기계 상에서 수행될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 기계는 독립형 장치로서 동작할 수 있거나, 다른 기계들에 접속(예를 들어, 네트워킹)될 수 있다. 네트워킹된 배치에서, 기계는 서버 기계, 클라이언트 기계, 또는 양쪽의 서버-클라이언트 네트워크 환경에서의 기능에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 기계는 피어-투-피어(P2P)(또는 기타 분산형) 네트워크 환경에서 피어 기계로서 작동할 수 있다. 기계는 개인용 컴퓨터(PC), 태블릿 PC, 셋톱 박스(STB), 퍼스널 디지털 어시스턴트(PDA), 모바일 전화, 웹 기기, 네트워크 라우터, 스위치 또는 브리지, 또는 그 기계가 취해야 할 조치를 지정하는 명령(순차 또는 기타)을 실행할 수 있는 의의의 기계일 수 있다. 또한, 단지 하나의 기계가 나타내어져 있지만, "기계"라는 용어는 또한 클라우드 컴퓨팅, 서비스형 소프트웨어(SaaS: Software as a Service), 기타 컴퓨터 클러스터 구성과 같은, 본 명세서에서 논의된 하나 이상의 임의의 방법론을 수행하기 위한 명령의 세트(또는 복수의 세트)를 개별적으로 또는 연합하여 실행하는 임의의 기계들의 집합을 포함하도록 취해질 것이다.
본 명세서에 설명된 예는 로직 또는 다수의 컴포넌트 또는 메커니즘을 포함할 수 있거나, 이들에 의해 동작할 수 있다. 회로 세트는 하드웨어(예를 들어, 단순 회로, 게이트, 로직 등)를 포함하는 유형 엔티티로 구현된 회로의 집합이다. 회로 집합 구성원은 시간이 지남에 따라 유연해질 수 있으며 하드웨어의 기본 변동성이 있을 수 있다. 회로 세트는 단독으로 또는 조합하여 동작할 때 지정된 작업을 수행할 수 있는 구성원을 포함한다. 일 예에서, 회로 세트의 하드웨어는 특정 동작(예를 들어, 하드와이어드(hardwired))을 수행하도록 불변으로 설계될 수 있다. 일 예에서, 회로 세트의 하드웨어는 특정 동작의 명령을 인코딩하기 위해 물리적으로 변형된 컴퓨터 판독 가능 매체(예를 들어, 불변 질량 입자의 자기적, 전기적, 이동 가능 배치)를 포함하는 가변적으로 접속된 물리적 컴포넌트(예를 들면, 실행 유닛, 트랜지스터, 단순 회로 등)를 포함할 수 있다. 물리적 컴포넌트를 접속할 때, 하드웨어 구성 요소의 기본 전기 특성이 예를 들어 절연체에서 도전체로 또는 그 반대로 변경된다. 명령은 임베디드 하드웨어(예를 들어, 실행 유닛 또는 로딩 메커니즘)가 작동 중에 특정 동작의 일부를 수행하기 위해 가변 접속을 통해 하드웨어에 설정된 회로 부재를 생성하게 할 수 있다. 따라서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 장치가 동작 중일 때 회로 세트 부재의 다른 컴포넌트에 통신 가능하게 커플링된다. 일 예에서, 임의의 물리적 컴포넌트는 하나 초과의 회로 세트의 하나 초과의 부재에 사용될 수 있다. 예를 들어, 동작 중에, 실행 유닛은 제1 회로 세트의 제1 회로에서 한 시점에서 사용될 수 있고, 제1 회로 세트의 제2 회로에 의해 재사용될 수 있거나 상이한 시간에서 설정된 제2 회로 세트의 제3 회로에 의해 재사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템 및 방법의 특정 구현은 하드웨어 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 장치(CPU), 그래픽 처리 장치(GPU), 하드웨어 프로세서 코어, 또는 그 임의의 조합), 주 메모리 및 정적 메모리를 포함할 수 있는 기계(예를 들어, 컴퓨터 시스템)의 사용과 관련될 수 있으며, 그 일부 또는 전부는 인터링크(예를 들어, 버스)를 통해 서로 통신할 수 있다. 기계는 디스플레이 유닛, 영숫자 입력 장치(예를 들어, 키보드) 및 사용자 인터페이스(UI) 내비게이션 장치(예를 들어, 마우스)를 더 포함할 수 있다. 일 예에서, 디스플레이 유닛, 입력 장치 및 UI 내비게이션 장치는 터치 스크린 디스플레이일 수 있다. 기계는 저장 장치(예를 들어, 구동 유닛), 신호 생성 장치(예를 들어, 스피커), 네트워크 인터페이스 장치 및 글로벌 위치 확인 시스템(GPS: global positioning system) 센서, 나침반, 가속도계 또는 다른 센서와 같은 하나 이상의 센서를 추가로 포함할 수 있다. 기계는 하나 이상의 주변 장치(예를 들어, 프린터, 카드 판독기 등)와 통신하거나 이를 제어하기 위해 직렬(예를 들어, 범용 직렬 버스(USB), 병렬 또는 다른 유선 또는 무선(예를 들어, 적외선(IR), 근거리 무선 통신(NFC) 등)) 접속과 같은 출력 제어기를 포함할 수 있다.
저장 장치는 본 명세서에 설명된 임의의 하나 이상의 기술 또는 기능에 의해 구현되거나 이용되는 데이터 구조 또는 명령의 하나 이상의 세트(예를 들어, 소프트웨어)가 저장되는 기계 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 명령은 또한 기계에 의해 그 실행 동안 메인 메모리 내, 정적 메모리 내 또는 하드웨어 프로세서 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 일 예에서, 하드웨어 프로세서, 주 메모리, 정적 메모리 또는 저장 장치 중 하나 또는 임의의 조합이 기계 판독 가능 매체를 구성할 수 있다.
기계 판독 가능 매체는 단일 매체를 포함할 수 있지만, "기계 판독 가능 매체"라는 용어는 하나 이상의 명령을 저장하도록 구성된 단일 매체 또는 복수의 매체를 포함할 수 있다(예를 들어, 집중식 또는 분산형 데이터베이스, 및/또는 연관된 캐시 및 서버).
"기계 판독 가능 매체"라는 용어는 기계에 의한 실행을 위한 명령어를 저장, 인코딩, 또는 운반할 수 있고, 기계로 하여금 본 발명의 임의의 하나 이상의 기술을 수행하게 하거나, 이러한 명령들에 의해 사용되거나 연관되는 데이터 구조들을 저장, 인코딩 또는 운반할 수 있는 임의의 매체를 포함할 수 있다. 비한정적인 기계 판독 가능 매체의 예들은 고체-상태 메모리 및 광학 및 자기 매체를 포함할 수 있다. 일 예에서, 밀집형 기계 판독 가능 매체는 불변(예를 들어, 정지) 질량을 갖는 복수의 입자를 갖는 기계 판독 가능 매체를 포함한다. 따라서, 밀집형 머신 판독 가능 매체는 일시적인 전파 신호가 아니다. 밀집형 기계 판독 가능 매체의 특정 예는 반도체 메모리 장치(예를 들어, 전기적으로 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EPROM: Electrically Programmable Read-Only Memory), 전기적으로 소거 가능하고 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 및 플래시 메모리 장치와 같은 비휘발성 메모리; 내부 하드 디스크 및 이동식 디스크와 같은 자기 디스크; 광-자기 디스크; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함할 수 있다.
명령들은 또한 다수의 전송 프로토콜들(예를 들어, 프레임 릴레이, 인터넷 프로토콜(IP), 전송 제어 프로토콜(TCP), 사용자들 데이터그램 프로토콜(UDP), 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 등) 중 임의의 하나를 이용하는 네트워크 인터페이스 장치를 통해 전송 매체를 사용하여 통신 네트워크를 통해 송신 또는 수신될 수 있다. 예시적인 통신 네트워크는 그 중에서 근거리 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 패킷 데이터 네트워크(예를 들어, 인터넷), 이동 전화 네트워크(예를 들어, 셀룰러 네트워크), 기존 전화(POTS) 네트워크 및 무선 데이터 네트워크(예를 들어, Wi-Fi®로 알려진 전기 전자 기술자 협회(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준 패밀리, WiMax®로 알려진 IEEE 802.16 표준 패밀리), IEEE 802.15.4 표준 패밀리, 피어-투-피어(P2P) 네트워크를 포함할 수 있다. 일 예에서, 네트워크 인터페이스 장치는 통신 네트워크에 접속하기 위해 하나 이상의 물리적 잭(예를 들어, 이더넷, 동축 또는 전화 잭) 또는 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 일 예에서, 네트워크 인터페이스 장치는 단일-입력 다중-출력(SIMO), 다중-입력 다중-출력(MIMO) 또는 다중-입력 단일-출력(MISO) 기술 중 적어도 하나를 사용하여 무선 통신하기 위해 복수의 안테나를 포함할 수 있다. "전송 매체"라는 용어는 기계에 의한 실행을 위한 명령을 저장, 인코딩 또는 운반할 수 있는 무형의 매체를 포함하는 것으로 이해될 것이며, 그러한 소프트웨어의 통신을 용이하게 하기 위해 디지털 또는 아날로그 통신 신호 또는 기타 무형 매체를 포함한다.
본 명세서에 설명된 방법의 예는 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 일부 예들은, 전자 장치가 상술한 예들에서 설명된 방법들을 수행하게 구성되도록 동작 가능한 명령들로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 기계 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 구현은 마이크로코드, 어셈블리 언어 코드, 상위 레벨 언어 코드 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 명령을 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 구성할 수 있다. 또한, 일 예에서, 코드는 실행 동안 또는 다른 시간에서 하나 이상의 휘발성, 비일시적 또는 비휘발성 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 유형적으로 저장될 수 있다. 이러한 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체의 예는 하드 디스크, 착탈식 자기 디스크, 착탈식 광 디스크(예를 들어, 컴팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 설명은 예시적인 것으로서 한정적으로 의도된 것은 아니다. 예를 들어, 상술된 예들(또는 그 하나 이상의 양태들)은 서로 조합되어 사용될 수 있다. 상술한 설명을 검토하면 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 다른 실시예도 사용될 수 있다. 요약서는 37 C.F.R. §1. 72(b)를 준수하여, 독자가 기술 개시의 본질을 신속하게 확인할 수 있도록 한다. 청구항의 범위 또는 의미를 해석하거나 한정하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해 하에 제출되었다. 또한, 상술한 상세한 설명에서, 다양한 특징들이 함께 그룹화되어 개시를 간소화할 수 있다. 이는 청구되지 않은 개시된 특징이 모든 청구항에서 필수적이라는 것을 의도하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 발명의 청구물은 특정의 개시된 실시예의 모든 특징보다 적게 있을 수 있다. 따라서, 이하의 청구항은 이에 의해 예 또는 실시예로서 상세한 설명에 통합되며, 각 청구항은 별개의 실시예로서 독자적으로 존재하며, 그러한 실시예들은 다양한 조합 또는 순열로 서로 조합될 수 있는 것으로 고려된다. 본 발명의 범위는, 이러한 청구항이 부여받는 균등물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구항을 참조하여 결정되어야 한다.
[청구항 1]
피부의 전기적 특성을 측정하기 위한 측정 시스템에 있어서,
상기 피부에 제공될 때, 상기 전기적 특성을 나타내는 피부에서의 응답 신호를 생성하는 주기적인 여기 신호를 생성하는 디지털 파형 생성기를 포함하는 여기 회로;
아날로그-대-디지털 변환기(ADC)를 포함하는 수신기 회로; 및
동작들을 수행하도록 구성된 시퀀서 회로를 포함하고, 상기 동작들은,
상기 피부에 상기 여기 신호를 제공하기 위해 상기 여기 회로를 활성화시키고;
상기 여기 회로가 활성화되어 상기 여기 신호를 피부에 제공하는 동안, 상기 응답 신호의 제1 복수의 샘플들을 생성하기 위해 제1 샘플 사이클을 실행하도록 상기 수신기 회로를 활성화시키고;
상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 수신기 회로를 비활성화시키고;
상기 수신기 회로의 비활성화 후에, 그리고 상기 여기 회로가 활성화되어 상기 피부에 상기 여기 신호를 제공하는 동안, 상기 수신기 회로를 재활성화시켜 제2 샘플 사이클을 실행하여 상기 응답 신호의 제2 복수의 샘플들을 생성하고;
상기 응답 신호의 상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 피부의 상기 전기적 특성에 대한 제1 값을 결정하고; 및
상기 응답 신호의 상기 제2 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 피부의 상기 전기적 특성에 대한 제2 값을 결정하는 것을 포함하는, 측정 시스템.
[청구항 2]
청구항 1에 있어서,
상기 수신기 회로는 동작들을 수행하도록 구성되고, 상기 동작들은,
상기 여기 신호가 응답 신호 주기의 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하고;
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제2 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하고;
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하고; 및
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하는 것을 포함하는, 측정 시스템.
[청구항 3]
청구항 1에 있어서,
상기 제1 샘플 사이클은, 상기 여기 회로의 활성화 이후 여기 설정 시간이 경과한 후에 실행되는, 측정 시스템.
[청구항 4]
청구항 1에 있어서,
상기 시퀀서 회로는 동작들을 수행하도록 추가로 구성되고, 상기 동작들은,
상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 여기 회로를 비활성화시키고; 및
상기 여기 회로를 재활성화시키는 것을 포함하고,
상기 수신기 회로를 재활성화시키는 것은 여기 설정 시간에 의한 상기 여기 회로의 재활성화 후에 이루어지는, 측정 시스템.
[청구항 5]
청구항 1에 있어서,
상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 응답 신호의 이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform)을 결정하도록 구성된 이산 푸리에 변환(DFT) 회로를 더 포함하는, 측정 시스템.
[청구항 6]
청구항 5에 있어서,
상기 DFT 회로는 상기 피부의 옴 저항에 대응하는 상기 응답 신호의 상기 DFT의 실수 성분과 상기 피부의 리액턴스에 대응하는 상기 DFT의 허수 성분을 생성하도록 추가로 구성되는, 측정 시스템.
[청구항 7]
청구항 1에 있어서,
상기 수신기 회로는 상기 제1 샘플 사이클 동안 상기 응답 신호를 오버샘플링하는 것을 포함하는 동작들을 수행하도록 구성되는, 측정 시스템.
[청구항 8]
청구항 7에 있어서,
상기 ADC의 샘플링 주파수는 상기 여기 신호의 주파수의 2배 초과인, 측정 시스템.
[청구항 9]
청구항 7에 있어서,
상기 ADC의 샘플링 주파수는 상기 여기 신호의 주파수의 적어도 4배인, 측정 시스템.
[청구항 10]
피부의 전기적 특성을 측정하기 위한 방법에 있어서,
상기 피부에 주기적인 여기 신호를 제공하기 위해, 여기 회로를 활성화시키는 단계로서, 상기 여기 신호는 상기 피부에 제공될 때, 상기 전기적 특성을 나타내는 상기 피부에서의 응답 신호를 생성하는, 상기 여기 회로를 활성화시키는 단계;
상기 여기 회로가 활성화되어 상기 여기 신호를 상기 피부에 제공하는 동안, 상기 응답 신호의 제1 복수의 샘플들을 생성하기 위해 제1 샘플 사이클을 실행하도록 수신기 회로를 활성화시키는 단계;
상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 수신기 회로를 비활성화시키는 단계;
상기 수신기 회로의 비활성화 후에, 그리고 상기 여기 회로가 활성화되어 상기 피부에 여기 신호를 제공하는 동안, 상기 응답 신호의 제2 복수의 샘플들을 생성하기 위해 제2 샘플 사이클을 실행하도록 상기 수신기 회로를 재활성화시키는 단계;
상기 응답 신호의 상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 피부의 상기 전기적 특성에 대한 제1 값을 결정하는 단계; 및
상기 응답 신호의 상기 제2 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 피부의 상기 전기적 특성에 대한 제2 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
[청구항 11]
청구항 10에 있어서,
상기 여기 신호가 응답 신호 주기의 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하는 단계;
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제2 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하는 단계;
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하는 단계; 및
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제2 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하는 단계를 더 포함하는, 방법.
[청구항 12]
청구항 10에 있어서,
상기 제1 샘플 사이클을 실행하기 전에, 상기 여기 회로의 활성화 후에 여기 설정 시간을 대기하는 단계를 더 포함하는, 방법.
[청구항 13]
청구항 10에 있어서,
상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 여기 회로를 비활성화시키는 단계; 및
상기 여기 회로를 재활성화시키는 단계를 더 포함하고,
상기 수신기 회로를 재활성화하는 단계가 여기 설정 시간에 의한 상기 여기 회로의 재활성화 후에 이루어지는, 방법.
[청구항 14]
청구항 10에 있어서,
상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 응답 신호의 DFT를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
[청구항 15]
청구항 14에 있어서,
상기 피부의 옴 저항에 대응하는 상기 응답 신호의 상기 DFT의 실수 성분 및 상기 피부의 리액턴스에 대응하는 상기 DFT의 허수 성분을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
[청구항 16]
청구항 10에 있어서,
상기 제1 샘플 사이클 동안 상기 응답 신호를 오버샘플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
[청구항 17]
청구항 16에 있어서,
상기 제1 샘플 사이클을 실행하는 단계는, 상기 여기 신호의 2배 초과의 주파수에서 ADC를 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
[청구항 18]
청구항 16에 있어서,
상기 제1 샘플 사이클을 실행하는 단계는, 상기 여기 신호의 4배 초과의 주파수에서 ADC를 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
[청구항 19]
피부의 전기적 특성을 측정하기 위한 컴퓨팅 장치에 있어서,
프로세서 유닛;
제1 전극;
제2 전극; 및
상기 프로세서 유닛, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 통신하는 측정 시스템 유닛을 포함하고, 상기 측정 시스템 유닛은,
상기 피부에 제공될 때, 상기 전기적 특성을 나타내는 피부에서의 응답 신호를 생성하는 주기적인 여기 신호를 생성하는 디지털 파형 생성기를 포함하는 여기 회로;
아날로그-대-디지털 변환기(ADC)를 포함하는 수신기 회로; 및
동작들을 수행하도록 구성된 시퀀서 회로를 포함하고, 상기 동작들은,
상기 피부에 상기 여기 신호를 제공하기 위해 상기 여기 회로를 활성화시키고;
상기 여기 회로가 활성화되어 상기 여기 신호를 피부에 제공하는 동안, 상기 응답 신호의 제1 복수의 샘플들을 생성하기 위해 제1 샘플 사이클을 실행하도록 상기 수신기 회로를 활성화시키고;
상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 수신기 회로를 비활성화시키고;
상기 수신기 회로의 비활성화 후에, 그리고 상기 여기 회로가 활성화되어 상기 피부에 상기 여기 신호를 제공하는 동안, 상기 수신기 회로를 재활성화시켜 제2 샘플 사이클을 실행하여 상기 응답 신호의 제2 복수의 샘플들을 생성하고;
상기 응답 신호의 상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 피부의 상기 전기적 특성에 대한 제1 값을 결정하고; 및
상기 응답 신호의 상기 제2 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 피부의 상기 전기적 특성에 대한 제2 값을 결정하는 것을 포함하는, 컴퓨팅 장치.
[청구항 20]
청구항 19에 있어서,
상기 수신기 회로는 동작들을 수행하도록 구성되고, 상기 동작들은,
상기 여기 신호가 응답 신호 주기의 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하고;
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제2 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하고;
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하고; 및
상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하는 것을 포함하는, 컴퓨팅 장치.

Claims (17)

  1. 재료의 전기적 특성을 측정하기 위한 측정 시스템에 있어서,
    상기 재료에 제공될 때, 상기 전기적 특성을 나타내는 재료에서의 응답 신호를 생성하는 주기적인 여기 신호를 생성하는 디지털 파형 생성기를 포함하는 여기 회로;
    아날로그-대-디지털 변환기(ADC)를 포함하는 수신기 회로; 및
    동작들을 수행하도록 구성된 시퀀서 회로를 포함하고, 상기 동작들은,
    상기 재료에 상기 여기 신호를 제공하기 위해 상기 여기 회로를 활성화시키고;
    상기 여기 회로가 활성화되어 상기 여기 신호를 재료에 제공하는 동안, 상기 응답 신호의 제1 복수의 샘플들을 생성하기 위해 제1 샘플 사이클을 실행하도록 상기 수신기 회로를 활성화시키고;
    상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 수신기 회로를 비활성화시키고;
    상기 수신기 회로의 비활성화 후에, 그리고 상기 여기 회로가 활성화되어 상기 재료에 상기 여기 신호를 제공하는 동안, 상기 수신기 회로를 재활성화시켜 제2 샘플 사이클을 실행하여 상기 응답 신호의 제2 복수의 샘플들을 생성하고;
    상기 응답 신호의 상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재료의 상기 전기적 특성에 대한 제1 값을 결정하고; 및
    상기 응답 신호의 상기 제2 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재료의 상기 전기적 특성에 대한 제2 값을 결정하는 것을 포함하는, 측정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 재료는 피부인, 측정 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 수신기 회로는 동작들을 수행하도록 구성되고, 상기 동작들은,
    상기 여기 신호가 응답 신호 주기의 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하고;
    상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제2 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하고;
    상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 상기 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하고; 및
    상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 상기 제2 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하는 것을 포함하는, 측정 시스템.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 샘플 사이클은, 상기 여기 회로의 활성화 이후 여기 설정 시간이 경과한 후에 실행되는, 측정 시스템.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 시퀀서 회로는 동작들을 수행하도록 추가로 구성되고, 상기 동작들은,
    상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 여기 회로를 비활성화시키고; 및
    상기 여기 회로를 재활성화시키는 것을 포함하고,
    상기 수신기 회로를 재활성화시키는 것은 여기 설정 시간에 의한 상기 여기 회로의 재활성화 후에 이루어지는, 측정 시스템.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 응답 신호의 이산 푸리에 변환(DFT: discrete Fourier transform)을 결정하도록 구성된 이산 푸리에 변환(DFT) 회로를 더 포함하는, 측정 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 DFT 회로는 상기 재료의 옴 저항에 대응하는 상기 응답 신호의 상기 DFT의 실수 성분과 상기 재료의 리액턴스에 대응하는 상기 DFT의 허수 성분을 생성하도록 추가로 구성되는, 측정 시스템.
  8. 재료의 전기적 특성을 측정하기 위한 방법에 있어서,
    상기 재료에 주기적인 여기 신호를 제공하기 위해, 여기 회로를 활성화시키는 단계로서, 상기 여기 신호는 상기 재료에 제공될 때, 상기 전기적 특성을 나타내는 상기 재료에서의 응답 신호를 생성하는, 상기 여기 회로를 활성화시키는 단계;
    상기 여기 회로가 활성화되어 상기 여기 신호를 상기 재료에 제공하는 동안, 상기 응답 신호의 제1 복수의 샘플들을 생성하기 위해 제1 샘플 사이클을 실행하도록 수신기 회로를 활성화시키는 단계;
    상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 수신기 회로를 비활성화시키는 단계;
    상기 수신기 회로의 비활성화 후에, 그리고 상기 여기 회로가 활성화되어 상기 재료에 여기 신호를 제공하는 동안, 상기 응답 신호의 제2 복수의 샘플들을 생성하기 위해 제2 샘플 사이클을 실행하도록 상기 수신기 회로를 재활성화시키는 단계;
    상기 응답 신호의 상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재료의 상기 전기적 특성에 대한 제1 값을 결정하는 단계; 및
    상기 응답 신호의 상기 제2 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 재료의 상기 전기적 특성에 대한 제2 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 재료는 피부인, 방법.
  10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 여기 신호가 응답 신호 주기의 제1 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하는 단계;
    상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제2 위치에 있을 때, 상기 제1 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하는 단계;
    상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제1 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제1 샘플을 캡쳐하는 단계; 및
    상기 여기 신호가 상기 응답 신호 주기의 제2 위치에 있을 때, 상기 제2 복수의 샘플들 중 제2 샘플을 캡쳐하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 제1 샘플 사이클을 실행하기 전에, 상기 여기 회로의 활성화 후에 여기 설정 시간을 대기하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 수신기 회로가 상기 제1 샘플 사이클을 실행한 후에, 상기 여기 회로를 비활성화시키는 단계; 및
    상기 여기 회로를 재활성화시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 수신기 회로를 재활성화하는 단계가 여기 설정 시간에 의한 상기 여기 회로의 재활성화 후에 이루어지는, 방법.
  13. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 제1 복수의 샘플들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 응답 신호의 DFT를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 재료의 옴 저항에 대응하는 상기 응답 신호의 상기 DFT의 실수 성분 및 상기 재료의 리액턴스에 대응하는 상기 DFT의 허수 성분을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 제1 샘플 사이클 동안 상기 응답 신호를 오버샘플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 샘플 사이클을 실행하는 단계는, 상기 여기 신호의 2배 초과의 주파수에서 ADC를 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1 샘플 사이클을 실행하는 단계는, 상기 여기 신호의 4배 초과의 주파수에서 ADC를 동작시키는 단계를 포함하는, 방법.
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