KR100458695B1 - 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치 - Google Patents

Abstract

종래의 생체 정보 수집장치에서는 직접 생체에 전극을 붙여서 리드선을 통해 측정이 행해졌기 때문에 장시간에 걸쳐 정확한 정보가 수집되지 않을 뿐만 아니라, 리드선 등으로 인해 인체가 자유롭지 못하였다. 또한, 이러한 문제의 해결을 위해 제안된 장치는, 생체의 신호 검출에 정전용량형 센서를 사용하여 이루어지기 때문에 온도 특성이 나쁘며, 저주파 영역에서 신호가 변동하는 등의 제약을 받는다는 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은, 밀폐성을 갖는 유연한 고무, 플라스틱, 천 등으로 제작된 공기 자루 또는 금속, 고무, 플라스틱, 목재 등으로 제작된 캐비넷의 밀폐공기식 음 센서를 사용하여 인체의 호흡, 심박수(심박주기), 기침, 코골음을 포함하는 체동 등의 생체정보를 마이크로폰 또는 음 센서에 의해 검출함으로서 인체의 자유를 저해하지 않고 계측 할수 있도록 하여 종래 장치의 문제점을 해결한 것이다.

Description

밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치{BIOLOGICAL INFORMATION COLLECTING DEVICE COMPRISING CLOSED PNEUMATIC SOUND SENSOR}

종래의 심박수, 호흡수, 체동 등의 생체정보를 수집하는 장치는 인체에 각종의 정보 검출용의 전극을 부착하고, 이 전극에서 검출된 신호를 리드선을 통해 계측장치로 송신함으로서 인체의 생체정보를 수집하도록 한 것이 많이 사용되고 있었다.

이러한 종래의 장치에서는 인체에 정보 검출용의 전극을 부착시키기 때문에 사용중에 전극의 위치가 어긋나서 신호가 변화되거나, 수집 리드선이 전극의 교차점이나 침구의 접힌곳에서 단선되기 쉽고, 상용 전원을 사용하고 있는 경우에는, 만일 생체와 접촉되면 감전될 위험성이 있다. 또한 리드선이 안테나로 되어 외래 전자파 노이즈를 크게 받기 쉽다는 여러가지 문제점을 갖고 있었다. 또한 장시간에 걸쳐서 정확한 정보가 수집될 수 없을 뿐만 아니라, 전극 고정기구류나 리드선 등 때문에 인체의 자유가 손상되어 자다가 몸을 뒤척이는 것도 제한된다.

종래의 이와같은 종류의 생체신호 검출장치의 문제를 해결하는 방법으로 일본 특허공개 평10-14889호 공보에 기재된 장치가 제안되어 있다.

이 장치는 제1 전극과 생체 사이에 형성되는 제1 정전용량과, 제2 전극과 상기 생체 사이에 형성되는 제2 정전용량의 직렬 접속 정전용량에 의거하여 생체의 진동신호를 측정하는 체동 측정수단과, 제1 또는 제2 전극과 제3 전극에 의해 생체의 자중에 따르는 체압(體壓)신호를 측정하는 체압 측정수단를 구비하고, 또한 체동 측정수단 및 체압 측정수단의 출력에 의해 직접 생체에 측정 전극을 붙이지 않고 생체의 체중, 심박수, 호흡수, 활동량, 생명상태 등의 특징량을 산출하는 산출수단을 구비한 것이다.

그러나, 일본 특허공개 평10-14889호 공보에 기재된 장치는 생체의 진동신호의 검출에 정전용량형 센서를, 또한 생체의 자중에 따르는 체압신호의 검출에 감압소자를 사용한 것이다.

일반적으로 정전용량형 센서는 온도 특성이 나쁘고 직류에 가까운 저주파 대역에서 신호가 변동된다. 또한, 감압형 센서는 크리프 특성 등을 가지며 응답 속도가 느리다. 즉, 절대압의 측정 정밀도가 나쁘고 동적인 고주파 신호를 파악할 수 없다. 감압형 센서로서 왜곡저항 소자를 사용하는 방법도 있지만, 설치조건이나 온도 등의 환경에 따라 출력신호가 크게 좌우된다. 결과적으로 지금까지 생체신호 센서는 사용자 스스로가 측정을 시작할 때마다 제로점 조절이나 게인 조절을 하거나, 센서의 설치환경을 안정시키기 위한 보호장치를 별도로 마련하거나, 온오프 스위치로서만 사용하는 등의 제약을 받는다고 하는 문제점을 갖고 있었다.이와같은 문제점을 보충하는 방법으로서 유연한 공기 자루와 같은 밀폐체를 생체의 아래에 깔아, 생체의 움직임에 의한 밀폐체 내부의 압력변화를 압력센서나 마이크로폰으로 측정하여 생체정보를 수집하는 방법이 제안되어 있다.그러나, 이 방법에 의해 생체정보를 누설없이 더구나 광범위하게 수집하는데는 넓은 면적에 걸쳐서 밀폐체를 전체면에 깔 필요가 있었다.또한, 밀폐체의 내압을 외기보다 높게 유지하여 팽창상태로 사용할 필요가 있었다.

본 발명은 내부 용적의 변동이 가능한 밀폐캐비넷에 장착한 음 센서를 사용하여 심박(心拍)수, 호흡수, 기침이나 코골음을 포함하는 체동(體動) 등의 생체정보를 수집하는 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 사용되는 내부 용적의 변동이 가능한 밀폐캐비넷을 사용한 밀폐공기식 음 센서의 실시예를 도시한 설명도.

도 2는 종래의 압력센서를 사용한 생체정보 수집장치를 도시하는 도.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치의 사용상태를 도시한 도.

도 6은 밀폐공기식 음 센서(10)의 무지향성 마이크로폰 출력신호의 한 예를 도시한 도.

도 7은 도 6에 도시한 밀폐공기식 음 센서(10)의 무지향성 마이크로폰 출력신호 중의 레벨이 안정되고 작게 변동되고 있는 부분(도 6의 원으로 둘러싼 부분)의 신호를 확대한 신호(S1)와, 같은 부분의 신호를 미분한 신호(S2)를 도시한 도.

도 8은 밀폐공기식 음 센서(10) 출력신호를 처리하여 각종의 생체정보를 얻기 위한 신호 처리회로의 한 예를 도시한 블록선도.

본 발명은 기밀성을 갖는 내부용적의 변동이 가능한 밀폐캐비넷 안의 공기압을 검출하여 전기신호로 변환하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력 센서로 이루어지는 밀폐공기식 음 센서를 사용하며, 밀폐캐비넷 안에는 스프링재를 넣고, 공기의 잔류가 있는 상태에서 밀폐공기식 음 센서의 위에 판형상체를 올리고, 그 위에 직접 또는 침구 등을 사이에 끼워 인체가 올라탄 상태에서 공기압을 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서에 의해 검출함으로서, 인체의 호흡, 심박수(심박주기), 기침이나 코골음을 포함하는 체동 등의 생체정보를 인체의 자유를 잃는 일 없이 계측 할 수 있도록 한 생체 정보 수집장치를 실현함으로서 종래 장치의 문제를 해결한 것이다.

본 발명의 생체정보 수집장치에서는 스프링재를 넣은 복수개의 밀폐공기식 센서위에 판형상체를 올려 놓음으로서, 종래의 압력센서 등을 사용한 측정장치에 비하여 생체신호를 생체의 전체 범위에 걸쳐서 정확하게 측정할 수 있기 때문에 병원에서 입원환자의 원격감시 등에 가장 적합하다.

도 1은 본 발명에 사용되는 내부 용적의 변동이 가능한 밀폐캐비넷을 사용한 밀폐공기식 음 센서의 실시예를 도시한 설명도이다.

도 1의(a)는 내부 용적의 변동이 가능한 밀폐캐비넷의 구성을 도시한 설명도이고, (b)는 그 단면도이다.

도 3의(a), (b)에 있어서, 10은 기밀성을 갖는 금속, 고무, 플라스틱, 목재 등으로 제작된 내부 용적의 변동이 가능한 밀폐캐비넷이다. SP는 밀폐캐비넷(10)의 내부 빈틈을 유지하기 위한 스프링재이다. 41은 밀폐캐비넷(10)에 접속된 호스이다. 21은 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서이고, 31은 그 신호를 송출하는 리드선이다.

스프링재(SP)의 배치 상태를 도 1의(b)의 단면도에 의해 설명한다. 도 1의(b)는 도 1의 (a)의 A-A'면의 단면을 도시한 것으로서, 그 (1), (2), (3), (4)는 각각 다른 구조의 스프링재를 사용한 예를 도시하고 있다

도 1의 (b)의 (1)은 밀폐캐비넷(10)의 내부를 통기성을 가진 연속 발포스펀지의 스프링재(SP)에 의해 충전하여 밀폐캐비넷(10) 내부의 빈틈을 지지한 예를 도시한 것이다. 이 경우 캐비넷(10)의 측면의 재질을 부드럽게 하여 발포 스펀지의 스프링재(SP) 형상이 변화되었을 때에 측면이 가동되기 쉽게 하고 있다.

도 1의 (b)의 (2)는 밀폐캐비넷(10)의 내부의 일부를 독립 발포스펀지(SP1, SP2, SP3)에 의해 지지하여 밀폐캐비넷(10)의 내부의 빈틈을 지지한 예를 도시한다.

도 1의 (b)의 (3)은 밀폐캐비넷(10)의 내부에 복수개의 스프링(SP4 , SP5, SP6)을 배치하여 밀폐캐비넷(10)의 내부의 빈틈을 지지한 예를 도시한다.

도 1의 (b)의 (4)는 밀폐캐비넷(10)의 표면 재료의 형상에 의해 캐비넷 자체에 스프링성을 갖게 하여 밀폐캐비넷(10)의 내부의 빈틈을 지지하는 동시에 복수개의 공기실로 분할한 예를 도시한다.

21은 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서이고, 31은 그 신호를 송출하는 리드선이다. 41은 밀폐캐비넷(10)에 접속된 호스이다,

호스(41)의 단부에는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서(21)가 장착되어 있다.

밀폐캐비넷(10)의 내부에는 공기가 밀봉되어 있고 그 공기압은 호스(41)를 통하여 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서(21)에 전달된다. 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서(21)는 밀폐캐비넷(10)의 내부 압력을 전기신호로 변환하여 각각 리드선(31)을 통하여 수신장치에 전송한다.

밀폐캐비넷(10)에는 미소 핀홀을 마련함으로서 공기압을 검출하여 전기신호로 변환하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서(20)로의 영향이 최소한으로 되도록 에어 리크 대책이 시행되어 있다.

도 2는 종래의 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치의 사용상태를 도시한 도면이다.

도 2에 있어서 60은 생체정보가 수집되는 사람이 사용하는 침대이다. 50은 생체정보를 수집하여 처리하는 정보처리장치이다. 10은 유연한 고무, 플라스틱, 천 등으로 제작된 공지의 밀폐공기식 음 센서이다. 30은 밀폐공기식 음 센서의 검출신호를 전달하는 리드선이다. 70은 생체정보가 수집되는 사람, 80은 생체정보가 수집되는 사람이 사용하는 베개이다.

병원 등에서 입원환자의 원격감시를 위해 환자의 맥박수, 호흡수 등의 생체정보의 수집을 행하는 경우에는 장시간의 측정을 행하는 것이 필요하기 때문에 생체정보가 수집되는 사람(70)은 침대(60)에 베개(80)를 사용하여 누운 상태로 측정이 행하여진다. 이 경우 생체정보 수집용 밀폐공기식 음 센서(10)는 생체정보가 수집되는 사람(70)의 체중이 가장 실리게 되는 등의 위치에 놓여지고, 생체정보가 수집되는 사람(70)은 밀폐공기식 음 센서(10)의 위에 올라탄 상태를 취한다.

생체정보가 수집되는 사람(70)의 호흡, 심장의 박동이라는 무의식적인 기계적인 움직임이나 몸을 뒤척임 등의 무의식적인 체동의 무의식적인 기계적인 움직임이 밀폐공기식 음 센서(10)의 내부에 밀봉된 공기를 통하여 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서에 전해져서 전기신호로 변환된다.

밀폐공기식 음 센서(10)에 의해 검출된 전기신호는 리드선(30)을 통해 정보처리장치(50)에 가해져, 정보처리장치(50)에 있어서 생체정보의 처리나 감시가 행하여진다. 이 방법에 있어서는, 인체의 밀폐공기식 음 센서로부터 나온 신호는 꺼내기 어렵게 되고, 그것을 방지하기 위해서는 밀폐공기식 음 센서의 면적을 인체의 크기 이상으로 할 필요가 있다.

도 3은 본 발명의 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치의 실시예를 도시한 도면이다. 도 3에 있어서 60은 생체정보가 수집되는 사람이 사용하는 침대이다. 10, 20은 각각 도 1에 도시한 구성을 갖는 밀폐공기식 음 센서, 31, 32는 밀폐공기식 음 센서에 의해 검출된 신호를 전달하는 리드선이다. 70은 생체정보가 수집되는 사람이 올라타는 판형상부재이다.침대(60)의 위에는 밀폐공기식 음 센서(10, 20)가 놓여지고, 그 위에 판형상부재(70)가 올려 놓여진다. 밀폐공기식 음 센서(10, 20)는 판형상부재(70)의 양 단부에 놓여지고, 밀폐공기식 음 센서(10, 20)에 의해 판형상부재(70)를 지지하는 위치관계로 세트된다. 도 3의 실시예의 경우, 생체정보 수집용의 밀폐공기식 음 센서(10, 20)에는 판형상부재(70)를 통해 생체정보가 수집되는 사람이 밀폐공기식 음 센서(10, 20)위에 올라탄 상태로 되기 때문에 판형상부재(70)의 위에 자는 상태로, 생체정보가 수집되는 사람이 자면서 뒤척이는 등에 의해 몸의 위치를 바꾼 경우에도 보다 안정되게 생체정보를 수집할 수 있다.도 4는 본 발명의 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 4에 있어서 60은 생체정보가 수집되는 사람이 사용하는 침대이다. 10, 20, 30, 40은 각각 도 1에 도시한 구성을 갖는 밀폐공기식 음 센서이다. 31, 32는 밀폐공기식 음 센서에 의해 검출된 신호를 전달하는 리드선, 41, 42는 공기 파이프이다. 70은 생체정보가 수집되는 사람이 올라타는 판형상부재이다.

침대(60)의 네 구석에는 밀폐공기식 음 센서(10, 20, 30, 40)가 놓여지고, 그 위에 판 형상부재(70)가 놓여진다. 밀폐공기식 음 센서(10, 20, 30, 40)는 판 형상 부재(70)의 네 구석에 놓여지며, 밀폐공기식 음 센서(10, 20, 30, 40)에 의해 판형상 부재(70)를 지지하도록 한 위치 관계로 셋트된다. 이 경우, 음 센서를 공기자루의 내부에 설치한 밀폐공기식 음 센서를 사용하는 때에는, 밀폐공기식 음 센서(10과 30)와의 공기실 및 밀폐공기식 음센서(20과 40)와의 공기실을 각각 공기 파이프(41, 42)에 의해 연결되면, 밀폐공기식 음 센서(10과 30 또는 20과 40)에 설치된 공기압을 검출하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서를 공통으로 사용하는 것도 가능하다. 또한, 밀폐공기식 음 센서(10, 20, 30, 40)는 침대(60)의 네 구석의 다리부에 개재시킬 수 있다.

또한, 밀폐공기식 음 센서(10, 20, 30, 40)로서, 음 센서를 공기자루의 외부에 마련한 밀폐공기식 음 센서를 사용하는 경우에도, 밀폐공기식 음 센서(10과 30 또는 20과 40)의 공기실의 공기압을 검출하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서를 공통으로 사용하는 것도 가능하다.

도 4의 실시예의 경우 생체정보가 수집되는 사람이 판형상부재(70)를 사이에 두고 밀폐공기식 음 센서(10, 20, 30, 40)의 위에 올라탄 상태로 되기 때문에, 판형상부재(70)의 위에 누운 상태에서 생체정보가 수집되는 사람이 몸을 뒤침 등에 의해 몸의 위치를 바꾼 경우에도 항상 안정된 생체정보를 수집할 수 있다,

또한, 도 3 및 도 4의 설명에서는 침대(60)의 위에 밀폐공기식 음 센서가 놓여지고 그 위에 판형상부재(70)를 올려놓는 예에 관해 설명했지만, 밀폐공기식 음 센서와 그 위에 올려놓은 판형상부재(70)는 반드시 침대(60) 위에 놓을 필요 없이 다다미나 마루 위에 직접 놓도록 하여도 좋다.

도 5는 본 발명의 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치의 또다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 5에 있어서, 70은 생체정보가 수집되는 사람이 올라타는 판형상부재이다. 51, 52, 53, 54는 각각 판형상부재(70)의 지주(支柱)이다. 지주(51, 52, 53, 54)는 공기가 밀폐된 캐비넷으로 구성된 밀폐공기식 음 센서이다. 지주(51, 52, 53, 54)의 각 공기실에는 독자의 공기실의 공기압을 검출하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서를 마련할 수 있다. 이 경우에는 각 지주의 센서 신호 중에서 최적의 신호를 선택하여 사용하는 것이 가능하게 된다. 또한, 지주(51, 52, 53, 54)의 각 공기실을 각각 공기 파이프(4)에 의해 연결하여 하나의 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서를 공통으로 사용하는 것도 가능하다.

도 5의 실시예의 경우에는 생체정보 수집용 밀폐공기식 음 센서는 판형상부재(70)를 공기가 밀폐된 캐비넷으로 구성된 지주에 의해 그 네 구석에서 지탱하는 상태로 되기 때문에, 판형상부재(70)의 위에 누운 상태에서 생체정보가 수집되는 사람이 자면서 뒤척임 등에 의해 몸의 위치를 바꾼 경우에도 보다 안정되게 생체정보를 수집할 수 있다.

본 발명의 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치는 판형상부재 위에 누운 사람의 행동을 일체 제한하지 않는 상태로, 이들의 호흡, 심장의 박동, 기침이나 코골음을 포함하는 체동을 총괄적으로 중첩(疊重)신호로서 포착하며, 진폭에 의한 체동시간의 선별과 분석, 주파수에 의한 호흡, 심장 박동의 선별과 분석을 행할 수 있기 때문에 병원 등에서의 입원환자의 원격감시에 최적이다.

본 발명의 생체정보 수집장치에 사용되는 밀폐공기식 음 센서에 의해 검출되는 생체정보에는 호흡, 심장의 박동이라는 무의식적인 기계적인 움직임이 있다. 또한, 몸을 뒤척임 등의 무의식적인 체동과 같은 무의식적인 기계적인 움직임도 있고, 수면시에서는 이 무의식에서의 체동도 각성(覺醒) 레벨로서 중요한 정보이다.

병원 등에서의 입원환자의 원격감시에 있어서는 환자의 심박수, 호흡수 등의 생체정보의 상태로부터 환자가 수면에 들어간 것을 자동 검지하고, 병실의 전등을 소등 하거나 텔레비전을 끄거나 라디오의 음량을 조절하는 것과 같은 조작이 가능하게 된다. 또한 본 발명의 장치를 침구나 의자, 카펫, 욕조, 변기 등 생체가 접하는 생활용품에 조립함으로써 생체 자신에게 아무런 위화감을 주는 일 없이 건강 상태의 판정을 행하는 것도 가능하게 된다. 일반적인 일상활동의 사람은, 아침 6시 전후의 수면시에 인체 심부 온도가 최저로 되는 것이 알려져 있어, 활동에 좌우되지 않는 본질적인 생체정보가 얻어져, 감기나 여성 성주기 호르몬 변화 등의 대사정보에 관련되게 만들 수 있다.

도 6은 밀폐공기식 음 센서(10)의 무지향성 마이크로폰 출력신호의 한 예를 도시한 것이다.

도 6의 횡축은 시간(Sec)이고, 종축은 출력신호의 레벨(V)을 도시하고 있다. 도 6중에서 출력신호의 레벨이 크게 변동하고 있는 부분은, 생체정보가 수집되는 사람(70)이 자면서 뒤척임 등의 무의식적인 체동의 무의식적인 기계적인 움직임(BMT)을 나타내고 있다. 또한, 출력신호의 레벨이 안정되어 작게 변동하고 있는 부분은 생체정보가 수집되는 사람(70)의 호흡, 심장의 박동이라는 무의식적인 기계적인 움직임을 나타내고 있다.

도 7은 도 6에 도시한 밀폐공기식 음 센서(10)의 무지향성 마이크로폰 출력신호중의 레벨이 안정되어 작게 변동하고 있는 부분(도 6의 원으로 둘러싼 부분)의 신호를 확대한 신호(S1)와, 같은 부분의 신호를 미분한 신호(S2)를 도시한 것이다.

밀폐공기식 음 센서(10)의 무지향성 마이크로폰 출력신호를 미분한 신호(S2)의 파형의 고레벨의 주기적 신호는 심박 주기를 나타내고 있고, 또한 고레벨의 주기적 신호와 중레벨의 주기적 신호 사이는 좌심실 구출(驅出)시간을 나타내고 있다.

이와 같이 밀폐공기식 음 센서(10)의 무지향성 마이크로폰 출력신호로부터 각종의 생체정보를 장시간에 걸쳐 연속적으로 얻을 수 있다.

도 8은 밀폐공기식 음 센서(10)의 출력신호를 처리하여 각종 생체정보를 얻기 위한 신호 처리회로의 한예를 도시한 블록선도이다.

도 8에 있어서 PT는 밀폐공기식 음 센서(10)의 무지향성 마이크로폰으로서 도 6에 도시한 바와 같은 신호를 출력한다.

LV는 레벨 검출회로로서, 무지향성 마이크로폰(PT) 출력이 소정 레벨을 초과하였을 때에 펄스(A)를 출력한다. LP는 로우패스 필터로서, 무지향성 마이크로폰(PT)의 출력신호의 높은 주파수 성분을 제거한다. DF는 미분 증폭기로서 무지향성 마이크로폰(PT)의 출력신호를 미분한 도 7의 S2로 도시한 바와 같은 신호를 출력한다

DT1, DT2, DT3은 최대치 검출기로서 이것에 가하여지는 신호의 최대치를 검출할 때마다 정극성의 펄스를 출력한다.

CU1, CU2, CU3는 카운터로서 이것에 가하여지는 펄스를 계수하고, 설정된 값이 되면 출력신호를 발생한다. TM1, TM2, TM3, TM4는 각각 타이머로서, 그 스타트 단자에 신호가 가하여지고 나서 스톱 단자에 신호가 가하여지기 까지의 시간을 계측하여 그 결과를 출력단자에 출력한다. DV는 감쇠기로서 이것에 가하여지는 신호(t)를 1/n로 감쇠하여 출력한다. SW1은 스위치, M1은 메모리이다,

무지향성 마이크로폰(PT)의 출력신호는 레벨 검출회로(LV), 로우패스 필터(LP), 미분 증폭기(DF)에 가하여진다.

레벨 검출회로(LV)로부터 출력되는 펄스는 타이머(TM1)에 스타트 신호로서 공급되고, 또한, 카운터(CU1)에 가하여진다.

카운터(CU1)는 레벨 검출회로(LV)로부터 출력되는 펄스(A)를 받을때 마다 다른 극성의 펄스를 출력하는 것으로서, 레벨 검출회로(LV)로부터 최초의 펄스를 받았을 때에 부극성의 펄스를 다음 펄스를 받았을 때에 정극성의 펄스를 출력하도록 동작하는 프리셋 카운터이다.

타이머(TM1)는 레벨 검출회로(LV)로부터 정극성 펄스를 받고 나서 카운터(CU1)로부터 정극성 펄스를 받기까지의 시간을 측정하고 그 측정치를 체동시간(BMT)으로서 출력한다.

로우패스 필터(LP)의 출력은 최대치 검출기(DT1)에 가하여지고, DT1로부터 출력되는 펄스는 타이머(TM2)에 스타트 신호로서 공급되고, 또한, 카운터(CU2)에 가해진다.

타이머(TM2)는 최대치 검출기(DT)로부터 정극성 펄스(A)를 받고 나서 카운터(CU2)로부터 정극성 펄스(F)를 받기까지의 시간을 측정하고 그 측정치를 호흡 주기(RP)로서 출력한다.

미분 증폭기(DF)의 출력신호는 최대치 검출기(DT2)에 접속되어 있다.

최대치 검출기(DT2)로부터 출력되는 펄스는 타이머(TM3)에 스타트 신호로서 공급되고, 또한 카운터(CU3)에 가하여진다. 타이머(TM3)는 최대치 검출기(DT2)로부터 정극성 펄스를 받고 나서 카운터(CU3)로부터 정극성 펄스를 받기까지의 시간을 측정하고 그 측정치를 심박 주기(RR)로서 출력한다.

타이머(TM4)는 최대치 검출기(DT2)로부터 출력된 펄스로 스타트하고, 타이머(TM3)로 계측되어 메모리된 1심박 전의 심박 주기(RR)의 1/n의 시간만큼, 스위치(SW1)를 ON으로 하여 대동맥변(大動脈弁) 폐색음(閉塞音)만을 최대치 검출기(DT3)로 검출하고, 타이머(TM4)의 스톱 신호로서 가하고, 그 측정치를 좌심실 구출시간(ET)으로서 출력한다.

다음에, 상술한 바와 같이 구성된 도 8의 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.

무지향성 마이크로폰(PT)으로부터는 도 6 또는 도 7의 S1으로 도시한 바와 같은 생체정보의 전기신호가 출력된다. 이 신호는 생체정보가 수집되는 사람(70)의 호흡, 심장의 박동이라는 무의식적인 기계적인 움직임을 나타내고 있다.

레벨 검출회로(LV)는 무지향성 마이크로폰(PT)의 출력의 전기신호가 소정 레벨를 초과한 때에 넘었을 때에, 즉 생체정보가 수집되는 사람(70)에 체동이 일어나면, 펄스(A)를 출력하고 이것을 타이머(TM1)에 공급한다. 이것에 응해서 타이머(TM1)는 체동시간(BMT)의 측정을 시작한다.

타이머(TM1)는 레벨 검출회로(LV)로부터 펄스(A)를 받고 나서 카운터(CU1)로부터 펄스(B)를 받기까지의 시간, 즉 도 6에 도시한 생체정보가 수집되는 사람(70)의 체동시간(BMT)을 측정하여 그 측정치를 출력한다.

무지향성 마이크로폰(PT)의 출력의 전기신호 중의 체동 등에 따르는 높은 주파수 성분은 로우패스 필터(LP)에 의해 제거되고, 그 최대치, 즉 생체정보가 수집되는 사람(70) 호흡에 따르는 체동이 최대치 검출기(DT1)에 의해 검출되어 펄스(A)가 출력된다.

타이머(TM2)는 최대치 검출기(DT1)로부터 펄스(A)를 받고 나서 카운터(CU2)로부터 펄스(B)를 받기까지의 시간, 즉 도 6에 도시한 호흡 주기(RP)를 측정하고 그 측정치를 출력한다.

무지향성 마이크로폰(PT)의 출력의 전기신호는 미분 증폭기(DF)에 의해 미분되어, 도 7의 S2로 도시한 바와 같은 신호로 변환되어, 최대치 검출기(DT2)에 의해 그 최대치가 검출된다.

타이머(TM3)는 최대치 검출기(DT2)로부터 펄스(A)를 받고 나서 카운터(CU3)로부터 펄스(B)를 받기까지의 시간, 즉 도 10에 도시한 심박 주기(RR)를 측정하고 그 측정치를 출력한다.

또한 타이머(TM4)는 최대치 검출기(DT2)로부터 펄스(A)를 받고 나서 1심박 전의 심박 주기(RR)의 1/n의 시간만큼 스위치(SW1)를 ON으로 하고, 최대치검출기(DT3)로부터 펄스(B)를 받기까지의 시간, 즉 도 10에 도시한 좌심실 구출시간(ET)을 측정하고 그 측정치를 출력한다.

이렇게 하여 밀폐공기식 음 센서(10)의 출력신호를 신호 처리회로에 의해 처리함으로써 각종의 생체정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 생체정보 수집장치는, 내부에 스프링재를 복수의 밀폐공기식 음 센서를 사용하여 그 위에 올려진 판형상체의 전체 면적으로부터 생체정보를 수집할 수 있기 때문에 체력이 약한 고령자나 중환자 등에게도 장시간 사용하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치에 근거리, 원거리 통신수단을 병용함으로써 병원내 입원환자 모니터, 재택 치료중인 환자의 모니터용 뿐만 아니라, 건강인의 수면시 모니터로서도 유용하며, 무호흡 증후군이나 수면시 부정맥 등의 검출에도 응용할 수 있다, 또한 감기나 호르몬 변화, 발열 등에 기인하는 심박수, 호흡의 변동 관찰도 가능하다. 그밖에도 수면(睡眠)의 깊이(REM수면, NONREM수면)의 판정도 가능하고, 쾌적한 자명종의 타이밍도 제공할 수 있다.

Claims (13)

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2. 생체정보 수집 대상인 사람이 눕기 위한 충분한 넓이를 갖는 한장의 판 형상부재, 해당 판 형상부재의 아래에 놓여지며, 해당 판 형상부재보다 면적이 작은 하나 또는 복수의 기밀성을 갖는 금속, 고무, 플라스틱, 목재 등으로 제작된 서로 떨어진 위치에 놓여진 복수의 내부 용적이 변동가능한 밀폐캐비넷과,

   해당 밀폐캐비넷의 내부에 넣어진 스프링재와,

   해당 밀폐캐비넷 내의 공기압을 검출하여 전기신호로 변환하는 무 지향성 마이크로폰 또는 압력센서로 이루어지는 밀폐공기식 음 센서로 이루어지며 ,

   해당 복수의 밀폐캐비넷 위에 놓여진 판 형상체로 이루어지며,

   해당 밀폐공기식 음 센서의 밀폐캐비넷 내에 공기의 잔류가 있는 상태에서 밀폐캐비넷의 해당 형상체 위에 직접 또는 침구들을 사이에 두고 인체가 올라탄 상태에 있어서의 밀폐캐비넷 내의 공기압을 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서에 의해 검출함으로서, 인체의 호흡, 심박수(심박주기), 기침이나 코골음을 포함하는 체동 등의 생체정보를 계측하도록 한 것을 특징으로 하는 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체 정보 수집장치.
3. 제 2항에 있어서,

   밀폐캐비넷 내의 공기압을 검출하여 전기신호로 변환하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서가 밀폐캐비넷의 내부에 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치.
4. 제 2항에 있어서,

   밀폐캐비넷 내의 공기압을 검출하여 전기신호로 변환하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서가, 밀폐캐비넷에 접속된 호스의 단부에 장착된 것을 특징으로 하는 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체 정보 수집장치.
5. 제 2항에 있어서,

   밀폐캐비넷에 미소 핀홀을 마련하고, 공기압을 검출하여 전기신호로 변환하는 무지향성 마이크로폰 또는 압력센서로의 영향이 최소한으로 되는 에어리크 대책을 시행한 것을 특징으로 하는 밀폐공기식 음 센서를 사용한 생체정보 수집장치.
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