JP2011125682A - 眼鏡形態の着用型呼吸測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は眼鏡形態で具現され、使用者の行動の制約を最小化しながらも呼吸関連情報をより正確に獲得できるようにする眼鏡形態の着用型呼吸測定装置に関する。
【解決手段】上記眼鏡形態の着用型呼吸測定装置は、人の鼻を覆うように形成された鼻カバーを備える眼鏡フレームと、上記鼻カバーに付着され上記人の鼻で吸入または排出される空気量に相応する誘導電流を生成する誘導電流生成装置を含むことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は呼吸測定装置に関し、特に、眼鏡形態で具現され使用者の行動の制約を最小化しながらも呼吸関連情報をより正確に獲得できるようにする着用型呼吸測定装置に関する。

ユビキタス（Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）の概念が導入されて、現在はいつ、どこでも必要な仕事ができるようになった。これに伴い我々の健康を測定及び管理することもユビキタス健康管理という分野で多くの発展を遂げてきた。

しかし、健康管理の様々な分野で多くの発展を遂げたが、呼吸を正確に、かつ容易に測定するための方法は依然として提示されていないのが実情である。

圧電素子を利用したバンドを胸に着用するか、またはレーダー等によるドップラー効果を利用し呼吸量を測定する方法等が研究されているが、これは呼吸量の測定観点で正確度が低いという問題がある。

特に、体の動きに対する誤差を解決しにくいため、使用者の行動の制約なしに軽いジョギング等のような運動中に呼吸量を正確に測定することは極めて難しいのが実情である。

韓国公開特許第２００２−００３５５５４号公報

これに、本発明では眼鏡形態で具現され使用者の行動の制約を最小化するが、呼吸関連情報をより正確に獲得できるようにする眼鏡形態の着用型呼吸測定装置を提供する。

上記課題を解決するための手段として、本発明の一実施形態による眼鏡形態の着用型呼吸測定装置は、人の鼻を覆うように形成された鼻カバーを備える眼鏡フレームと、上記鼻カバーに付着され上記人の鼻で吸入または排出される空気量に相応する誘導電流を生成する誘導電流生成装置を含むことができる。

上記誘導電流生成装置は、吸う息通路が形成された胴体と、上記吸う息通路を通じて吸入される吸う息により回転されるように、上記吸う息通路内に設けられるプロペラと、上記プロペラの回転による交代磁場に沿って誘導電流を生成するように、上記吸う息通路の内側面に設けられる複数のコイルを含むことができる。

上記プロペラは、磁性を有する複数の翼を備え、上記複数の翼のうち奇数番目の翼と偶数番目の翼は互いに反対の磁性を有することを特徴とする。

上記複数のコイルのうち奇数番目のコイルと偶数番目のコイルは互いに反対の極性を有し、並列で連結されることを特徴とする。

上記胴体は、上記吸う息通路と、上記吸う息通路を内部に収容する吐く息通路と、上記吸う息通路内に設けられて息を吸う時にのみ開放される吸入弁板と、上記吐く息通路内に設けられて息を吐く時にのみ開放される排出弁板と、上記吸う息通路を上記吐く息通路の内部に固定させ、上記プロペラの位置を支持するフレームを含むことができる。

上記吸入弁板は、上記排出弁板より低い位置に設けられることを特徴とする。

上記鼻カバーは鼻のみを覆うように具現されるか、鼻と口を共に覆う形態で具現されることができることを特徴とする。

上記鼻カバーが鼻のみを覆うように具現されると、鼻のみで呼吸をするように誘導するためのマウスピースをさらに含み、上記マウスピースは上記眼鏡フレームから分離された形態で具現されることができ、上記鼻カバーが鼻と口を共に覆う形態で具現されると、鼻のみで呼吸をするように誘導するためのマウスピースをさらに含み、上記マウスピースは上記鼻カバーの下側に位置するように上記眼鏡フレームに付着された形態で具現されることができ、上記マウスピースは温度センサが装着されることを特徴とする。

また、上記装置は上記眼鏡フレームに付着または挿入されて上記誘導電流に相応する呼吸関連情報を生成する信号処理装置をさらに含むことができ、上記誘導電流を電圧に変換する電流−電圧変換器と、上記電圧に含まれた雑音を除去するフィルターと、上記雑音が除去された電圧を増幅する増幅器と、上記増幅された電圧に相応するデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換器と、上記デジタル信号の発生パターンを分析して呼吸回数及び呼吸量のうち１つ以上に対する情報を算出する制御部と、上記制御部の出力を保存するメモリと、上記制御部の出力または上記メモリに保存された情報を有線または無線方式により外部の機器に提供する外部インターフェースと、上記制御部の出力を保存するメモリと、上記信号処理装置の駆動に必要な電源を提供する電源供給部とを含むことができる。

このように、本発明による眼鏡形態の着用型呼吸測定装置は、行動の制約を最小化しながら、日常生活中または運動中の呼吸回数と量をいつ、どこでも測定することができるようにする。

また、眼鏡形態の着用型呼吸測定装置は、人の鼻を通じて吸入及び排出される吸う息及び吐く息を直接測定し、人の呼吸回数及び呼吸量を把握するため、測定の正確度を画期的に増大させることができる。

その上、眼鏡形態の着用型呼吸測定装置は、呼吸に関する情報を外部インターフェースを通じて外部の機器に提供できるようにすることで、呼吸関連疾病の予防及び疾病の監視にも利用することができる。また、人の活動消耗熱量（Ｃａｌｏｒｉｅ）を推定する用途で使ったり、活動量を測定する他の形態と共に消耗熱量（Ｅｎｅｒｇｙ ｅｘｐｅｎｄｉｔｕｒｅ、Ｃａｌｏｒｉｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）をより正確に測定できる１つのパラメーター（ｐａｒａｍｅｔｅｒ）として活用できるようにする。

本発明の一実施例による眼鏡形態の着用型呼吸測定装置の外観前面図を図示した図面である。 本発明の一実施例による眼鏡形態の着用型呼吸測定装置の外観側面図を図示した図面である。 本発明の一実施例による誘導電流生成装置の斜視図を図示した図面である。 本発明の一実施例による複数のコイルの連結構造を図示した図面である。 本発明の他の実施例による眼鏡形態の着用型呼吸測定装置の外観側面図を図示した図面である。 本発明の一実施例による信号処理装置の構成図を図示した図面である。 本発明の一実施例による制御部の呼吸回数及び呼吸量の算出過程を説明するための図面である。

以下、添付の図面を参照して本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる好ましい実施例を詳細に説明する。但し、本発明の好ましい実施例に対する動作原理を詳細に説明するにおいて、関わる公知の機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明確にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。

図面において、本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省き、明細書の全体を通じて類似する部分に対しては類似する図面符号を付けた。

また、ある部分がある構成要素を“含む”という時は、特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

図１から図３は、本発明の一実施例による眼鏡形態の着用型呼吸測定装置の外観図を図示した図面である。

先ず、図１及び図２に図示されたように、本発明の着用型呼吸測定装置は、人の鼻を覆うように形成された鼻カバー２００を備える眼鏡フレーム１００と、上記鼻カバー２００に付着され人の鼻で吸入または排出される空気量に相応する誘導電流を生成する誘導電流生成装置３００を含んで構成される。

上記誘導電流生成装置３００は、図３に図示されたように、吸う息通路３１１と、上記吸う息通路３１１を内部に収容する吐く息通路３１２と、上記吸う息通路３１１内に設けられて息を吸う時にのみ開放される吸入弁板３１３と、上記吐く息通路３１２内に設けられて息を吐く時にのみ開放される排出弁板３１４と、上記吸う息通路３１１を上記吐く息通路３１２の内部に固定させ、プロペラ３２０の位置を支持するフレーム３１５を含む胴体３１０を有する。

この際、吐く息の排出時に空気中の湿気のために排出弁板３１４に湿気が少しずつたまることがあるため、乾燥した空気が排出弁板３１４を通れるように上記吸入弁板３１３を上記排出弁板３１４の下側に位置させることが好ましい。

また、上記誘導電流生成装置３００は、上記吸う息通路３１１を通じて吸入される吸う息により回転されるように吸う息通路３１１内に設けられるプロペラ３２０と、プロペラ３２０の回転による交代磁場に沿って誘導電流を生成するように吸う息通路３１１の内側面に設けられる複数のコイル３３１〜３３４をさらに含む。

上記プロペラ３２０は、磁性を有する複数の翼３２１〜３２４を備え、複数の翼３２１〜３２４のうち奇数番目の翼３２１、３２３と偶数番目の翼３２２、３２４は互いに反対の磁性を有することができる。例えば、上記プロペラ３２０が４つの翼３２１〜３２４を備え、各翼を１、２、３、４と称すると、１、３番の翼はＮ極を、２、４番の翼はＳ極を有することができる。

上記複数のコイル３３１〜３３４も奇数番目のコイル３３１、３３３と偶数番目のコイル３３２、３３４は互いに反対の極性を有することができる。例えば、誘導電流生成装置３００が４つのコイル３３１〜３３４を備え、各コイルを１、２、３、４と称すると、１、３番のコイルが同じ方向、２、４番のコイルが同じ方向であり、１、３番のコイルと２、４番のコイルは異なる方向に巻かれていなければならない。

このように上記プロペラ３２０と複数のコイル３３１〜３３４の磁性及び極性を設定することは、プロペラ３２０の回転により複数のコイル３３１〜３３４を通じて誘導される電流を極大化させるためである。

さらに、上記複数のコイル３３１〜３３４を上記プロペラ３２０の複数の翼３２１〜３２４の位置と一致するように配置し、図４に図示されたように並列で連結された構造を有するようにして、磁束密度の変化に対する電流誘導効果をさらに増大させることができる。

また、上記誘導電流生成装置３００には、人の鼻に挿入できるようにシリコン材質の円筒状で具現された空気管４００がさらに付着され、人の鼻で吸入または排出される吸う息と吐く息が誘導電流生成装置３００の胴体３１０を通じてのみ通れるようにすることもできる。

このような構造を有する眼鏡形態の着用型呼吸測定装置は、下記のように駆動されて呼吸回数及び呼吸量のうち１つ以上に対する情報を導出する。

先ず、着用型呼吸測定装置を着用した人が呼吸を始め、吸う息になると、吸う息による吸入圧により排出弁板３１４は閉まり、吸入弁板３１３は開いて吸う息通路３１１を通じて空気が流入される。

そうすると、吸う息通路３１１内に設けられた磁化されたプロペラ３２０は回転して磁束密度の変化を誘発し、吸う息通路３１１の内側面に設けられた複数のコイル３３１〜３３４はこれを感知し誘導電流を生成する。

これにより複数のコイル３３１〜３３４の誘導電流の生成周期は吸う息の発生周期と一致し、複数のコイル３３１〜３３４を通じて生成される誘導電流の値は着用型呼吸測定装置を着用した人の呼吸量（即ち、吸う息の量）に比例することが分かる。

即ち、複数のコイル３３１〜３３４を通じて生成される誘導電流の発生周期及び誘導電流の値を通じて着用型呼吸測定装置を着用した人の呼吸回数及び呼吸量を導出できるようになる。

本発明の鼻カバー２００は図１に図示されたように鼻のみを覆う形態で具現されるか、図５に図示されたように鼻と口を共に覆う形態で具現されることができる。

本発明は鼻で息をする空気の流れを測定する方式であるため、口で息をすると、誤差が大きくなるか、無用の産物となる。使用者が練習をして慣れるといいが、そうでないと、マウスピースを追加構成物として指定することができる。マウスピースは歯列矯正等の特定の用途のある形態ではなく、測定する間に楽に口に挟んでいるようにすることで、鼻で息をするように誘導するための機能を担当する。従って、マウスピースは薄くて異物感の少ない最適の形態と素材で製作されるべきである。

もし、図５に図示されたように、鼻カバー２００が口まで来るように大きく設計されると、マウスピース５００を鼻カバーの下側に位置するようにする一体型で設計することもできる。

これと同様に、誘導電流生成装置３００のような器具物を挿入した変形された形態のマウスピースを提供すると、鼻で息をするだけではなく、口に出入りする空気の流れも検出することができる。また、マウスピース５００内に体温を測定できる温度センサを装着させて、口内の温度を測ることもできる。

鼻カバー２００が口のあたりまで大きくなると、既存の密着型マスクタイプの呼吸測定器を着用するときの暑くて湿った感じが消えて使用者にはより便利に作用する。この場合、運動量が遥かに多い運動の時にも適用でき、肌に密着されない構造であるため、汗や息苦しさから解放される。

一方、呼吸が吐く息のとき、吐く息による排出圧により排出弁板３１４は開き、吸入弁板３１３は閉まって吐く息通路３１２のみを通じて空気が排出される。これにより吐く息の空気はプロペラ３２０の回転と関わらず排出される。

また、本発明の着用型呼吸測定装置は眼鏡フレーム１００のある一箇所（例えば、眼鏡のつるの部分）に付着または挿入されて上記複数のコイル３３１〜３３４を通じて生成された誘導電流を分析し、呼吸回数及び呼吸量のうち１つ以上に対する情報を導出する信号処理装置をさらに含むことができる。

この際、上記複数のコイル３３１〜３３４を通じて生成された誘導電流は眼鏡フレーム１００の枠に沿って信号処理装置６００に伝達されることができ、アナログ信号の雑音を減らすために鼻カバー２００の部分でデジタル信号に変換して送ることもできる。

図６は本発明の一実施例による信号処理装置の構成図を図示した図面である。

図６を参照すると、本発明の一実施例による信号処理装置６００は、上記複数のコイル３３１〜３３４により生成された上記誘導電流を電圧に変換する電流−電圧変換器６１０と、上記電流−電圧変換器６１０により変換された電圧に含まれた雑音を除去して信号特性を向上させるフィルター６２０と、上記フィルター６２０により雑音が除去された電圧を増幅する増幅器６３０と、上記増幅器６３０により増幅された電圧に相応するデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換器６４０と、上記アナログ−デジタル変換器６４０により生成されたデジタル信号の発生パターンを分析し、呼吸回数及び呼吸量を算出する制御部６５０と、上記制御部６５０の出力またはメモリ６７０に保存された情報を有線または無線方式によりＰＣ、携帯電話、ＰＤＡ等のような外部の機器に提供する外部インターフェース６６０と、上記制御部６５０の出力を保存するメモリ６７０と、信号処理装置６００の駆動に必要な電源を提供する電源供給部６８０を含むことができる。

上記制御部６５０は誘導電流を波形を区分し、呼吸の吸う息と吐く息を区分することができる。即ち、図７に図示されたように、上記制御部６５０では誘導電流が発生される区間を吸う息発生区間、誘導電流が発生されない区間を吐く息発生区間と区分することができる。また、吸う息と吐く息の発生回数から呼吸回数を導出し、吸う息のピーク発生回数から呼吸量を導出することができる。

また、制御部６５０を通じて導出された情報は、メモリ６７０に保存されるか、外部インターフェース６６０を通じてＰＣ等の電算端末機に情報を伝送することができる。

このように構成及び動作する信号処理装置６００は、眼鏡フレーム１００のつるの部分に挿入される構造で具現されることができ、電流−電圧変換器６１０と、フィルター６２０と、増幅器６３０と、アナログ−デジタル変換器６４０のみを鼻カバー２００に位置させ、雑音により強い信号の流れを作ることができる。

この際、誘導電流生成装置３００の胴体３１０を信号遮蔽（ｓｈｉｅｌｄ）機能のある素材で具現し、外部の雑音により強い特性を持たせることができる。

また、電源供給部６８０が誘導電流を利用して電源を充電できるようにすることで、眼鏡形態の着用型呼吸測定装置の使用可能期間を増大させることもできる。即ち、誘導電流を集めて電源として利用することで、バッテリの駆動時間を増やすか、バッテリを充電できるようにすることもできる。

本発明の着用型呼吸測定装置は、上記の一連の過程を通じて呼吸に関する情報を得ることができ、これは日常生活中または運動中に全て利用可能な形態である。

従って、呼吸関連の疾患者の疾病のモニタリングのみではなく、運動時に消耗した熱量を推定する用途としても活用でき、加速度信号と共に運動量を測定すると、運動消耗熱量の正確度を遥かに高めることができる上、活動しない場合（加速度信号が表れない場合）の基本代謝量を推定するのにも大きく役に立てる。また、筋力運動等の場合にも消耗熱量を測定できる代案となることができる。

また、上記の実施例では使用者の吸う息を利用して呼吸回数及び呼吸量を算出するようにしたが、必要な場合は使用者の吐く息を利用しても呼吸回数及び呼吸量を算出するようにすることもできる。即ち、吐く息通路を吸う息通路の内部に収容させ、吐く息通路に磁性を有するプロペラと複数のコイルを設けた後、吐く息時にのみプロペラが回転するようにすることで、使用者の吐く息を利用して呼吸関連情報を算出するようにすることもできる。

その上、本発明の誘導電流生成装置を２つ備え、両方の鼻穴を通じて吸入または排出される空気量を測定し、それから呼吸関連情報を算出するようにすることもできる。このような場合、２つの誘導電流生成装置３００の全てが吸う息または吐く息により誘導電流を生成するようにすることもでき、２つの誘導電流生成装置のうち１つを通じては吸う息により誘導電流を生成し、残りの１つを通じては吐く息により誘導電流を生成するようにすることができる。

以上で説明した本発明は、上述の実施例及び添付の図面により限定されず、本発明の技術的思想から外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更できるということは本発明が属する技術分野において通常の知識を有する当業者には明白である。

Claims (16)

1. 人の鼻を覆うように形成された鼻カバーを備える眼鏡フレームと、
   前記鼻カバーに付着され前記人の鼻で吸入または排出される空気量に相応する誘導電流を生成する誘導電流生成装置を含む眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
2. 前記誘導電流生成装置は、
   吸う息通路が形成された胴体と、
   前記吸う息通路を通じて吸入される吸う息により回転されるように、前記吸う息通路内に設けられるプロペラと、
   前記プロペラの回転による交代磁場に沿って誘導電流を生成するように、前記吸う息通路の内側面に設けられる複数のコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
3. 前記プロペラは磁性を有する複数の翼を備え、前記複数の翼のうち奇数番目の翼と偶数番目の翼は互いに反対の磁性を有することを特徴とする請求項２に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
4. 前記複数のコイルのうち奇数番目のコイルと偶数番目のコイルは互いに反対の極性を有することを特徴とする請求項２に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
5. 前記複数のコイルは、
   並列で連結されることを特徴とする請求項２に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
6. 前記胴体は、
   前記吸う息通路と、
   前記吸う息通路を内部に収容する吐く息通路と、
   前記吸う息通路内に設けられて吸う息時にのみ開放される吸入弁板と、
   前記吐く息通路内に設けられて吐く息時にのみ開放される排出弁板と、
   前記吸う息通路を前記吐く息通路の内部に固定させ、前記プロペラの位置を支持するフレームを含むことを特徴とする請求項２に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
7. 前記吸入弁板は、前記排出弁板より低い位置に設けられることを特徴とする請求項６に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
8. 前記鼻カバーは、
   鼻のみを覆うように具現されるか、鼻と口を共に覆う形態で具現されることができることを特徴とする請求項１に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
9. 前記鼻カバーが鼻のみを覆うように具現されると、鼻のみで呼吸をするように誘導するためのマウスピースをさらに含み、
   前記マウスピースは前記眼鏡フレームから分離された形態で具現されたことを特徴とする請求項８に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
10. 前記鼻カバーが鼻と口を共に覆う形態で具現されると、鼻のみで呼吸をするように誘導するためのマウスピースをさらに含み、
    前記マウスピースは前記鼻カバーの下側に位置するように前記眼鏡フレームに付着された形態で具現されたことを特徴とする請求項８に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
11. 前記マウスピースは、
    温度センサが装着されることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
12. 前記眼鏡フレームに付着または挿入されて前記誘導電流に相応する呼吸関連情報を生成する信号処理装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
13. 前記信号処理装置は、
    前記誘導電流を電圧に変換する電流−電圧変換器と、
    前記電圧に含まれた雑音を除去するフィルターと、
    前記雑音が除去された電圧を増幅する増幅器と、
    前記増幅された電圧に相応するデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換器と、
    前記デジタル信号の発生パターンを分析して呼吸回数及び呼吸量のうち１つ以上に対する情報を算出する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
14. 前記信号処理装置は、
    前記制御部の出力を保存するメモリと、
    前記制御部の出力または前記メモリに保存された情報を有線または無線方式により外部の機器に提供する外部インターフェースをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
15. 前記信号処理装置は、
    前記信号処理装置の駆動に必要な電源を提供する電源供給部をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。
16. 前記電源供給部は、
    前記誘導電流を利用し電源を充電する機能をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の眼鏡形態の着用型呼吸測定装置。

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