KR100431375B1

KR100431375B1 - 휴대용 디지털 압통기

Info

Publication number: KR100431375B1
Application number: KR10-2003-0072055A
Authority: KR
Inventors: 이경중; 권오윤; 송미혜
Original assignee: (주) 탑메디오피아; 학교법인연세대학교
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2004-05-13
Also published as: KR20030088402A

Abstract

본 발명은 정확한 압통 계측을 하며 측정된 압통 데이터를 분석하고 디스플레이하도록 일체형으로 구성된 휴대용 디지털 압통기에 관한 것이다. 본 발명은, 압력에 따른 전기적 신호를 출력하는 압력센싱부, 상기 압력센싱부의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기, 상기 A/D 변환기의 출력신호를 힘(kg)에 대한 값으로 환산하는 데이터 분석부, 분석부의 출력신호를 표시하는 데이터 표시부, 및 상기 A/D 변환기, 상기 데이터 분석부, 상기 데이터 표시부를 제어하는 제어부를 내장한 휴대용 디지털 압통기에 있어서, 시작스위치와, 상기 시작스위치가 온(ON)되면 전원부를 슬립모드에서 작동모드로 변경하고 상기 시작스위치가 오프(OFF)되면 전원부를 작동모드에서 슬립모드로 변경하는 파워다운모드 제어부를 더 포함한다. 상기 데이터 분석부는 상기 A/D 변환기의 출력신호를 힘(kg)에 대한 값으로 환산시, y=Ax (단, y는 힘(kg)이고, A는 1보다 크고 4보다 작은 실수, x는 A/D 변환기의 출력신호인 전압값)의 식에 의해 구해진다. 상기 데이터 표시부는 압통측정값과 압통측정그래프를 표시하며, 압통측정그래프에는 1초마다 1kgf/㎠씩 압력을 증가시키는 조건을 만족하게하기 위한 기준선을 더 포함하고 있다.

Description

휴대용 디지털 압통기 {Portable Digital Pressure Algometer}

본 발명은 휴대용 디지털 압통기에 관한 것이다.

피부에 압력을 가했을 때에 느끼는 통증을 측정하는 압력통각(壓力痛覺)(이하 압통이라함) 측정장치를 일반적으로 압통계 또는 압통기라 한다. 통증에 대한 치료를 위해 환자의 통증 정도를 객관적이고 정량적인 수치로 측정하는 것이 필요하다. 종래의 압통기는 아날로그 압통기와 전자압통기로 대별된다. 종래 아날로그 압통기는 측정자가 실시간으로 표시되는 압통기의 측정값을 정확히 기록하기 어려우며 미세한 압력에 의한 통증은 측정하기 어려웠다. 또한 종래 전자 압통기는 압통 측정 프로브, 스위치 및 프린터 등이 선으로 연결되어 있어 사용하기 불편하고, 측정 데이터를 저장 할 수 없으며, 정확한 통증 부위에서의 압통 측정이 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기존의 압통기들의 단점을 보완하여, 정확한 압통 계측을 하며 측정된 압통 데이터를 분석하고 디스플레이하도록 일체형으로 구성된 휴대용 디지털 압통기를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 압통기의 구성을 설명하기위한 개략적인 블록도이다.

도 2는 본 발명의 데이터 분석부에 있어서, A/D변환기의 출력신호를 힘(kg)으로 환산하기위한 교정곡선의 일예이다.

도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 압통기와 종래의 압통기와의 회귀분석을 한 결과 그래프이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대용 디지털 압통기이다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명은, 압력에 따른 전기적 신호를 출력하는 압력센싱부, 상기 압력센싱부의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기, 상기 A/D 변환기의 출력신호를 힘(kg)에 대한 값으로 환산하는 데이터 분석부, 분석부의 출력신호를 표시하는 데이터 표시부, 및 상기 A/D 변환기, 상기 데이터 분석부, 상기 데이터 표시부를 제어하는 디지털 제어부를 내장한 휴대용 디지털 압통기에 있어서, 시작스위치와, 상기 시작스위치가 온(ON)되면 전원부를 슬립모드에서 작동모드로 변경하고 상기 시작스위치가 오프(OFF)되면 전원부를 작동모드에서 슬립모드로 변경하는 파워다운모드 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로한다.

상기 데이터 분석부는 상기 A/D 변환기의 출력신호를 힘(kg)에 대한 값으로 환산시에 수학식 1에 의해 구해진다.

y=Ax

(단, y는 힘(kg)이고, A는 1보다 크고 4보다 작은 실수, x는 A/D 변환기의 출력신호인 전압값)

상기 데이터 표시부는 압통측정값과 압통측정그래프를 표시하며, 압통측정그래프에는 매초마다 소정의 압력을 증가시키는 조건을 만족하게하기 위한 기준선을 더 포함하고 있다.

본 발명의 휴대용 압통기는 사용자가가 압통의 최고점에서 시스템의 작동을 멈추게 하기위한 스위치를 더 포함하고 있다.

또한, 상기 압력센싱부는 가해지는 압력에 따라 전기적 저항값이 변화하는 압력센서, 압력센서를 구동시켜 가해진 압력에 따라 전류 신호를 출력하게 하는 압력센서 구동부, 상기 압력센서의 전류신호를 전압 신호로 변환하는 전류-전압 변환부, 상기 전압신호를 소정의 증폭률로 증폭하는 증폭부, 상기 증폭부의 출력 전압 신호로부터 잡음성분을 제거하기 위한 저역통과필터로 이루어진다. 상기 압력센서는 얇은 필름형태의 플랙시포스 센서일 수 있다.

이하 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대용 디지털 압통기의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 휴대용 디지털 압통기를 설명하기위한 블록도으로서, 압력센싱부(100), A/D 변환기(200), 데이터 분석부(400), 디지털 제어부(300), 데이터 표시부(500), 스위치부, 파워다운모드 제어부(600)를구비한다.

도 1을 참조하면 압력센싱부(100)는 압력에 따른 전기적 신호를 출력한다. 이를 위하여 압력센싱부(100)는 압력센서(100a), 압력센서 구동부, 전류-전압 변환부(100b), 증폭부(100c), 저역통과 필터(100d)를 구비한다. 압력 센서(100a)로는 지름10㎜의 활성감지영역내에 힘을 인가하였을 때 반응하여 0 ~ 25lb (111N)까지의 압력을 측정할 수 있는 플렉시포스 압력센서(Flexiforce Pressure Sensor A101 : Flexiforce)를 사용할 수 있으며 플렉시포스 압력센서는 압력이 없을 때 높은 저항 값(수㏁)이며 압력을 가하면 저항값이 내려가며(수㏀) 작은 압력에도 저항 값의 변화량이 크다. 압력센서 구동부는 압력센서를 구동시켜 가해진 압력에 따라 전류 신호를 출력하게 하며, 전류-전압 변환부(100b)는 이 출력된 전류신호를 전압 신호로 변환하고 증폭부(100c)에서 이를 소정의 증폭률로 증폭한다. 상기 증폭부(100c)의 출력신호로부터 잡음을 제거하기위해 10Hz의 차단주파수를 갖는 저역통과필터(100d)를 거친다.

A/D변환기(200)는 압력센싱부(100)의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하여 데이터 분석부(400)로 출력한다.

데이터 분석부(400)는 마이크로콘트롤러로 이루어져 있으며, A/D 변환기(200)의 출력신호를 힘(kg)에 대한 값으로 환산한다. 이때 환산은 수학식 2에 의해 구해진다.

y=2.3595x

(단, y는 힘(kg)이고, x는 A/D 변환기의 출력신호인 전압값)

여기서 계수인 2.3595는, A/D변환기(200)의 전압값을 힘으로 환산하기위한 교정곡선으로부터 구해진 기울기이다. 즉, 데이터 분석부(400)에서 A/D변환기(200)의 출력신호인 전압값을 힘으로 환산하기위해서 환산(교정)을 위한 수학식이 필요하며 이는 교정곡선으로부터 구해진다. 교정곡선은, 도 2와 같이, 각각 100g, 500g, 1kg, 2kg, 5kg의 분동과 전자저울을 사용하여 힘에 대한 전압값을 측정하며, 이렇게해서 얻어진 그래프(교정곡선)에서 얻어진 기울기가 상기 수학식 2의 기울기이다.

데이터 표시부(500)는 데이터 분석부(400)의 출력신호를 표시하는데, 압통측정값과 압통측정그래프를 동시에 표시한다. 압통측정그래프에는 1초마다 1kgf/㎠씩 압력을 증가시키는 조건을 만족하게하기 위한 기준선과 실제 측정된 압통치를 표시한다. 이 기준선을 그래프상에 제공함으로써, 매초 마다 일정하게 소정의 값으로 증가된 압력을 사용자에게 제공할 수 있다.

파워다운모드 제어부(600)은 시작스위치(701)가 온(ON)되면 전원부를 슬립모드에서 작동모드로 변경하고 시작스위치(701)가 오프(OFF)되면 전원부를 작동모드에서 슬립모드로 변경한다.

또한, 알람부(800)는 매초마다 부저를 울리어 데이터 표시부에 표시된 기준선에 맞추어 일정하게 압력을 사용자에게 제공하도록 돕는다.

스위치부는 전원 스위치(703), 시작 스위치(701), 정지 스위치(702), 리셋 스위치(704)를 구비하고 있다. 전원 스위치(703)는 전원을 온(ON)/오프(OFF)하는스위치이며, 시작 스위치(701)는 슬립모드에서 작동모드로 절환하는 스위치으로서, 전원 스위치(703)가 온(ON)되면 전원부는 슬립모드로 되며, 그리고 나서, 시작 스위치(701)가 온(ON)되면 전원부를 슬립모드에서 작동모드로 변경하고 시작 스위치(701)가 오프(OFF)되면 전원부를 작동모드에서 슬립모드로 변경하여, 본 발명에 의한 휴대용 디지털 압통기 시스템의 전력소비를 최소화한다. 그리고, 리셋 스위치(704)는 휴대용 디지털 압통기를 초기화하는데 사용되는 스위치이며, 정지 스위치(702)는 사용자가 작동하여 압통의 최고점에서 압통기를 멈추게 하기위한 스위치이다.

본 발명에 있어서, 데이터 분석부(400)뿐만아니라 디지탈 제어부(300), 파워다운모드 제어부(600)도 마이크로컨트롤러를 구비하며, 데이터 분석부(400), 디지탈 제어부(300) 및 파워다운모드 제어부(600)를 하나의 마이크로컨트롤러로도 구성할 수도 있다. 디지탈 제어부(300)는 A/D 변환기(200), 데이터 분석부(400), 데이터 표시부(500)를 제어한다.

특히, 본 발명에서는 데이터 표시부의 압통측정 그래프 상에 일정한 기준선 및 알람부의 알람을 제공함으로써 압통 측정시 사용자에게 일정한 속도를 유지하여 신뢰성 있는 데이터를 획득할 수 있도록 하였다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 휴대용 디지털 압통기이다. 본 발명의 압통기는 압통측정 프로브단에 측정시스템 뿐만아니라 분석부 및 표시부를 모두 구비하고 있다. 도 4에서 압통측정용 프로브(1)에는 압력고무판(2), 플렉시포스 압력센서(3), 센서 고정부(4), 표시부(5), 측정 시스템 내장부(6)를 구비한다.

본 발명의 휴대용 디지털 압통기의 성능을 평가하기 위하여, 기존의 페인 다이아그노스틱 앤 써모그래프 사의 압통기와 본 발명의 휴대용 디지털 압통기를 사용하여 통증 평가방법으로 가장 많이 사용되는 압통 역치(pressure threshold)를 측정하였다. 기존의 페인 다이아그노스틱 앤 써모그래프 사의 압통기와의 비교분석을 통해, 본 발명의 휴대용 디지털 압통기의 압통 측정값에 대한 신뢰성 평가를 위해, 단순선형회귀분석법을 이용하였다. 도 3은 분석 결과를 나타내는 그래프로서 99%의 신뢰구간을 함께 표시하였으며, 회귀방정식은 수학식 3과 같다. 회귀선의 표준 오차(S)는 0.1731, 결정계수(R-square)는 99.3 %로 비교적 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있었다.

설계한 시스템 = 0.061 + 0.986 × PA (㎏/㎠)

따라서, 본 발명에 의한 휴대용 디지털 압통기의 성능은 기존의 페인 다이아그노스틱 앤 써모그래프 사의 압통기와 비교해서 그 성능이 떨어지지 않음을 알 수 있다.

또한 본 발명에 의한 압력센서(100a)는 10㎜의 정밀한 활성감지 영역을 갖을 뿐만아니라, 매초 마다 일정하게 소정의 값으로 증가된 압력을 사용자에게 제공할 수 있게하며, 사용자가 정지 스위치(702)를 작동하여 압통의 최고점에서 압통기를 멈추게 함으로써 압통 역치를 보다 정밀하고 정확하게 측정할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 휴대용 디지털 압통기는 소형이고 선이 따로 필요없으며, 압통 프로브 단에 측정시스템 뿐만아니라 분석부 및 표시부를 모두 갖추고있어, 종래의 거대한 분석장비, 압통측정 프르브등을 구비한 종래의 압통계에 비해 사용하기에 더욱 편리하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 디지털 압통기에 의하면, 압통 측정 프로브내에 측정시스템, 분석시스템, 표시부를 내장하여, 정밀하고 정확한 압통 계측을 하며 측정된 압통 데이터를 분석하고 디스플레이하도록 일체형으로 구성된 휴대용 디지털 압통기로서, 측정 및 분석이 공간적 제약없이 행하여 질 수 있으며, 간편히 신체의 모든 부위의 통증을 측정할 수 있다. 또한 일정한 압력을 일정한 속도로 신체부위에 가할수 있게 하여 신뢰성 있는 압통측정을 할 수 있어, 압통측정의 정확도 및 정밀도를 높였다.

본 발명에 의한 휴대용 디지털 압통기의 성능은 기존의 페인 다이아그노스틱 앤 써모그래프 사의 압통기와 비교해서 그 성능이 같으며, 또한 본 발명에 의한 압력센서(100a)는 10㎜의 정밀한 활성감지 영역을 갖을 뿐만아니라, 매초 마다 일정하게 소정의 값으로 증가된 압력을 사용자에게 제공할 수 있게하며, 사용자가 정지 스위치(702)를 작동하여 압통의 최고점에서 압통기를 멈추게 함으로써 압통 역치를 보다 정밀하고 정확하게 측정할 수 있다.

그리고, 본 발명에 의한 휴대용 디지털 압통기는 소형이고 선이 따로 필요없으며, 압통 프로브 단에 측정시스템 뿐만아니라 분석부 및 표시부를 모두 갖추고 있어, 종래의 거대한 분석장비, 압통측정 프르브등을 구비한 종래의 압통계에 비해 사용하기에 더욱 편리하다.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재된 특허청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims

압력에 따른 전기적 신호를 출력하는 압력센싱부,

상기 압력센싱부의 출력신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기,

상기 A/D 변환기의 출력신호를 힘(kg)에 대한 값으로 환산하는 데이터 분석부,

분석부의 출력신호를 표시하는 데이터 표시부, 및

상기 A/D 변환기, 상기 데이터 분석부, 상기 데이터 표시부를 제어하는 제어부를 내장한 휴대용 디지털 압통기에 있어서,

시작스위치와;

상기 시작스위치가 온(ON)되면 전원부를 슬립모드에서 작동모드로 변경하고 상기 시작스위치가 오프(OFF)되면 전원부를 작동모드에서 슬립모드로 변경하는 파워다운모드 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로하는 휴대용 디지털 압통기.
상기 제1항에 있어서, 상기 데이터 분석부는

상기 A/D 변환기의 출력신호를 힘(kg)에 대한 값으로 환산시에

y=Ax

(단, y는 힘(kg)이고, A는 1보다 크고 4보다 작은 실수, x는 A/D 변환기의 출력신호인 전압값)

의 식에 의해 구하는 것을 특징으로하는 휴대용 디지털 압통기.
상기 제1항에 있어서,

상기 데이터 표시부는 압통측정값과 압통측정그래프를 표시하며,

압통측정그래프에는 매초마다 소정의 압력을 증가시키는 조건을 만족하게하기 위한 기준선을 더 포함하고 있는 것을 특징으로하는 휴대용 디지털 압통기.
상기 제1항에 있어서,

압통의 최고점에서 압통기의 작동을 멈추게 하기위한 스위치를 더 포함하고 있는 것을 특징으로하는 휴대용 디지털 압통기.