KR100810069B1 - 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의측정시스템 - Google Patents

요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의측정시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요량과 요속이 동시에 정확하게 측정되므로서 전립선비대증과 같은 하부요로증상의 예방과 검진의 효율성과 정확성이 향상되도록 한 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서는 센서케이스, 요량측정부 및 요속측정부를 구비하여 이루어진다. 센서케이스는 소변이 투입되는 투입부가 형성된다. 요량측정부는 센서케이스의 내부에 설치되어 투입되는 소변으로부터 획득되는 에너지에 의해 소변량의 산출을 위한 신호가 검출되어 출력된다. 요속측정부는 센서케이스의 일측면에 설치되어 투입부를 통해 투입되는 소변의 충격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀이 구비된다.

Description

요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템{AN URINE FLOW METER/FLOW SPEED MEASURING SENSOR AND URINE FLOW METER/FLOW SPEED MEASURING SYSTEM USING IT}
도 1은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 설명하기 위한 부분 단면도;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서의 구성요소를 분해하여 보여주는 사시도;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서에서 요량측정부의 로드셀의 결합형태를 설명하기 위한 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서에서 요속측정부의 구성을 설명하기 위한 도면;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템을 나타내는 시스템 블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100:요량 및 요속 측정용 센서, 110:센서케이스,
112:투입부, 120:요량측정부,
122:회전체, 124:제1모터,
126:제2모터, 130:요속측정부,
132:로드셀, 210:신호처리부,
220:제어부, 230:모터전류측정부,
240:A/D컨버터, 250:신호연산부,
260:출력부, 270:미분증폭기,
280:디스플레이부, 290:통신수단.
본 발명은 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터의 각속도와 소변으로부터 공급되는 에너지와의 관계에서 요량을 측정하고, 이때 측정된 요량과 소변으로부터 로드셀에 가해지는 충격력을 이용하여 요속을 산출하는 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템에 관한 것이다.
의학의 발전과 생활수준의 향상으로 사회가 고령화됨에 따라 하부요로증상과 같은 노인성 질환이 증가되고 있고 이에 따라 조기 검진에 따른 수요가 증가되고 있는 추세에 있다.
통상 하부요로는 주요 발생원인이 전립선 비대에 의한 것이며, 이와 같은 전립선 비대증은 주로 50대 이상의 남성에게 주로 발생되는 질환이다. 일반적으로 전립선 비대에 의한 증상은 배뇨시간이 길고, 배뇨의 세기가 약하며, 배뇨 후에도 방광에 요가 잔류되는 빈뇨 현상을 수반한다. 따라서 이와 같은 하부요로증상은 주증세가 배뇨장애이므로 소변량이나 소변의 세기를 측정함으로써 이를 사전에 감지하고 조기치료를 수행하여 더 큰 질환으로 전이를 예방할 수 있게 된다.
이에 따라 하부요로 증상의 조기 검진을 위해 요량을 측정하는 방법으로는 대표적으로 비커에 받아지는 소변의 양을 로드셀을 이용하여 요량의 변화를 측정하는 방식이 사용되고 있는데, 이와 같은 방법은 소변량 측정의 정확도가 떨어지고, 소변의 세기나 속도는 제대로 측정할 수 없는 단점을 지니고 있다.
현재 소변량을 측정하는 장치에는 본 출원인이 제안한 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0532161호 '양변기용 소변량 측정장치'가 있다. 이에 따른 양변기용 소변량 측정장치는 소변을 수집하는 수용부와, 이 수용부 하측에 형성되어 수집된 소변의 속도를 변환시키는 속도변환부와, 이 속도변환부를 일정한 속도로 회 전시키는 모터부와, 이 모터부의 속도 변화를 측정하는 모터속도측정부, 모터부의 전류를 측정하는 모터전류측정부와, 이 모터속도측정부 및 모터전류측정부에 의해 측정된 데이터를 이용하여 소변의 유입량을 계산하는 신호연산부 및, 이 신호연산부에 의해 계산된 값을 출력시키는 출력부가 구비되어 소변량을 측정할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 양변기용 소변량 측정장치에 의하면, 모터부에 의해 회전되는 속도변환부로 인가되는 소변에 의한 속도변환부의 속도를 측정하는데, 소변량에 관계없이 속도변환부의 속도를 일정하게 유지되도록 모터부에 공급된 전력을 측정하여 소변량을 정밀하게 측정하므로서 전립선 비대증과 같은 노인성 질환 예방과 검진이 가능하게 되는 효과가 있다.
그러나 상기와 같은 양변기용 소변량 측정장치 또한 소변량은 정확하게 측정할 수 있지만, 요속의 측정은 불가능하므로 전립선 비대증과 같은 노인성 질환의 정확한 예방과 검진이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 요량과 요속이 동시에 정확하게 측정할 수 있도록 하므로써, 전립성 비대증과 같은 노인성 질환의 예방과 검진의 효율성과 정확성이 향상되도록 할 수 있는 새로운 형태 의 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 요량 및 요속 측정용 센서를 비교적 간단하게 구성하므로써 그 적용단가를 낮출 수 있는 새로운 형태의 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요량 및 요속 측정용 센서의 특징에 의하면, 본 발명은 소변이 투입되는 투입부가 형성된 센서케이스와; 상기 센서케이스의 내부에 설치되어 투입되는 소변으로부터 획득되는 에너지에 의해 소변량의 산출을 위한 신호가 생성 출력되는 요량측정부와; 상기 센서케이스의 일측면에 설치되어 투입부를 통해 투입되는 소변의 충격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀이 구비된 요속측정부가 포함되어 구성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서에서, 상기 요량측정부는, 상기 센서케이스의 내부에 투입되는 소변의 투입에너지가 전달되는 회전체와; 상기 회전체의 중심축 일측에 연결되어 상기 회전체를 일정 속도로 회전시키도록 상기 센서케이스의 일측에 설치되는 제1모터와; 상기 회전체의 중심축 타측에 연결되어 회전체에 투입되는 소변량에 따른 상기 제1모터의 속도 변화가 측정되도록 상 기 제1모터와 동일축선상에 해당되는 타측 센서케이스상에 설치되는 제2모터가 포함 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서에서, 상기 요속측정부는 막대 형상을 갖는 로드셀의 내측 상단에 접속되는 돌출부가 형성되어 상기 센서케이스상에 결합되는 제1지지부재와, 상기 로드셀의 외측 하단에 접속되는 돌출부가 형성되는 제2지지부재가 구성되어 상기 소변의 운동방향에 수직되는 상기 센서케이스의 일측면에 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서에서, 상기 요량측정부의 회전체는 외주면상에 일정한 각도로 다수 개의 핀이 형성된 임펠러로 구성되고, 상기 제1모터 및 제2모터는 직류모터로 구성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템의 특징에 의하면, 본 발명은 소변이 투입되는 투입부가 형성된 센서케이스와, 상기 센서케이스의 내부에 투입되는 소변의 투입에너지가 전달되는 회전체와 상기 회전체의 중심축 일측에 연결되어 상기 회전체를 일정 속도로 회전시키는 제1모터와 상기 회전체의 중심축 타측에 연결되어 회전체에 투입되는 소변량에 따른 상기 제1모터의 속도 변화를 측정하는 제2모터가 구비된 요량측정부와, 상기 센서케이스의 일측면에 설치되어 투입부를 통해 투입되는 소변의 충 격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀이 구비되는 요속측정부로 구성된 요량 및 요속 측정용 센서와; 상기 로드셀로부터 생성된 신호를 증폭하고 필터링하는 신호처리부와; 상기 제2모터에 의한 제1모터의 속도의 가속 또는 감속 현상을 측정하고 이를 이용하여 상기 제1모터의 회전속도를 일정하게 유지되도록 하는 제어부와; 상기 제1모터의 전류를 측정하는 모터전류측정부와; 상기 신호처리부에 의해 처리된 로드셀의 출력신호와, 모터전류측정부에 의해 측정된 전류값과, 상기 제2모터에 의해 측정된 모터속도 및 미분증폭기에 의해 측정된 모터속도의 미분값을 A/D 변환하는 A/D컨버터와; 상기 A/D컨버터로부터 인가되는 데이터에 의해 소변의 유입량과 소변의 유속을 계산하는 신호연산부와; 상기 신호연산부에 의해 계산된 요량 및 요속 데이터가 출력되는 출력부를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템에서, 상기 신호연산부에 통신수단이 접속되어 상기 출력부로 출력되는 데이터가 외부로 송신될 수 있도록 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템에서, 상기 출력부에 접속되어 요량 및 요속 데이터를 디스플레이 하는 디스플레이부가 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속 의 측정시스템에서, 상기 요량측정부의 회전체는 외주면상에 일정한 각도로 다수 개의 핀이 형성된 임펠러로 구성되고, 상기 제1모터 및 제2모터는 직류모터로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 요량측정부(120)와 요속측정부(130)를 구비하는 요량 및 요속 측정용 센서(100)를 제공하는 것을 기술적 특징으로 한다. 요량측정부(120)는 소변이 투입되는 투입부(112)가 형성된 센서케이스(110)내에 설치되어 투입되는 소변의 투입에너지에 의해 소변량의 산출을 위한 신호가 검출되어 출력된다. 그리고 요속측정부(130)는 센서케이스(110)의 일측면에 설치되어 투입부(112)를 통해 투입되는 소변의 충격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀(132)로 구성된다. 이때 요속측정부(130)는 센서케이스(110)의 일측면에 설치되되, 소변의 운동방향에 수직되는 위치와 평행한 위치에 설치되도록 하므로써, 떨어지는 소변의 힘을 받아 정확한 물리값을 얻을 수 있도록 한다. 즉, 도 2에서 보는 바와 같이, 소변이 투입부(112)가 수평으로 설치되는 경우, 소변은 이 투입부(112)를 통해 유입된 후, 요량측정부(120)의 회전체(122)에 수평한 힘을 가하게 되므로, 로드셀(132)은 센서케이스(110)의 도면상에서 좌측면에 소변의 운동방향과 수직되게 설치된다. 따라서 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예에서는 도시하지는 않았지만, 투입부(112)가 상방향에 설치되어 소변이 하방향으로 떨어지는 경우, 로드셀(132) 즉 요속측정부(130)는 센서케이스(110)의 하측에 소변의 운동방향에 대해 수직되는 위치에 설치된다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)는 본 발명자가 제안한 바 있는 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0532161호 '양변기용 소변량 측정장치'를 개선하여 이루어진 것으로, 요속측정부(130)가 설치되는 센서케이스(110)가 로드셀(132)에 지지되도록 구성하므로써, 유입되는 소변의 속도를 측정할 수 있도록 하는 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 설명하기 위한 부분 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서의 구성요소를 분해하여 보여주는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서에서 요량측정부의 로드셀의 결합형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서에서 요속측정부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 중심으로 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)는 소변이 투입되는 투입부(112)가 형성된 센서케이스(110)와, 이 센서케이스(110)의 내부에 설치되어 투입되는 소변의 투입에너지에 의해 소변량의 산출을 위한 신호가 생성 출력되는 요량측정부(120)와, 센서케이스(110)의 일측면에 설치되어 투입부(112)를 통해 투입되는 소변의 충격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀(132)이 구비된 요속측정부(130)로 구성된다.
여기서 센서케이스(110)는 내부에 요량측정부(120)가 설치되도록 공간이 형성된 다수 개의 판체가 서로 접속되어 대략 직육면체 형상으로 형성된 몸체(114)와, 이 몸체(114)의 측면상에 소변이 용이하게 투입되도록 깔때기 형상을 갖는 투입부(112)로 구성되어, 투입부(112)가 결합되는 배출공을 통해 유입된 소변이 후술되는 회전체(122)상으로 배출된다.
본 실시예에서 요량측정부(120)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 소변과 직접적으로 부딪치게 되는 회전체(122)와, 이 회전체(122)의 일측에 접속되는 제1모터(124)와, 회전체(122)의 타측에 접속되는 제2모터(126)로 구성된다. 이때 회전체(122)는 횡방향으로 형성되어 투입부(112)를 통해 센서케이스(110)의 내부에 투입되는 소변과 직접 부딪치면서 투입에너지를 전달받게 되는데, 외주면상에 일정한 각도로 다수 개의 핀(122a)이 형성된 임펠러의 형태로 구성된다. 여기서 제1모 터(124)는 모터몸체가 센서케이스(110)의 일측에 설치되고, 모터축이 회전체(122)의 중심축 일측에 연결되어 회전체(122)를 일정 속도로 회전시킨다. 그리고 제2모터(126)는 모터몸체가 제1모터(124)와 동일축선상에 해당되는 센서케이스(110)의 타측에 설치되고, 그 모터축이 회전체(122)의 중심축 타측에 연결되어 회전체(122)에 투입되는 소변량에 따른 제1모터(124)의 속도 변화를 측정하는 회전속도계의 기능을 수행하게 된다. 이때 제1모터(124) 및 제2모터(126)는 바람직하게 자동제어가 용이한 직류모터로 구성된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)는 요량측정부(120)를 구성함에 있어서, 본 발명자가 선출원(대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0532161호)을 통해 제안한 바 있는 요량 측정용 센서와 그 기본적인 개념은 동일하지만, 모터속도측정부를 모터{본 실시예에서 제2모터(126)에 해당된다}로 구성하므로써 비교적 적은 비용으로 요량 측정용 센서를 구성할 수 있도록 하고, 상대적으로 설치구조를 간단히 할 수 있도록 하는 것이다.
한편 본 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)에서 요속측정부(130)는, 도 4에서 보는 바와 같이, 막대 형상을 갖는 로드셀(132)의 내측 상단에 접속되는 돌출부(134a)가 형성되어 센서케이스(110)에 결합되는 대략 " ㄱ "자 형상의 제1지지부재(134)와, 로드셀(132)의 외측 하단에 접속되는 돌출부(136a)가 형성된 대략 " ㄴ "자 형상의 제2지지부재(136)가 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)의 작용을 설명하면, 센서케이스(110)의 투입부(112)측으로 검사자 또는 환자가 소변을 배출시키게 되면, 투입부(112)를 통해 제1모터(124)에 의해 일정한 속도록 회전되고 있는 회전체(122)상으로 소변이 낙하하게 되고, 이에 따라 회전체(122)의 중심축과 연결된 제2모터(126)가 연동되어 회전되면서 소변량에 따른 속도 변화를 측정하게 된다.
그리고 회전체(122)에 가해지는 부하량은 소변량에 따라 가변되므로 이에 따라 제1모터(124)의 속도가 가감속되게 되는데, 이러한 속도 변화 정도를 제2모터(126)로 측정하여 후술되는 요량 및 요속 측정용 센서(100)를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템에서 소변의 유입량을 측정하는 신호로 사용하게 된다.
또한 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)는 로드셀(132)을 적용한 요속측정부(130)를 사용하여 본 발명자가 선출원을 통해 제안한 바 있는 요량 측정과 더불어 요속을 측정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)에서의 요량 측정의 원리는 본 발명자가 제안한 기술(대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0532161호 '양변기용 소변량 측정장치')로부터 더욱 상세히 알 수 있는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서(100)를 사용하여 요량을 구하는 과정을 살피면, 먼저 센서케이스(110)의 투입부(112)측으로 소변이 배출되면, 이 소변은 회전체(122)에 낙하하게 되고, 회전체(122)는 하기의 수학식1과 같은 에너지를 얻게 된다.
Figure 112006043920154-pat00001
이와 같은 수학식1로부터 회전체(122)로 유입된 질량을 산출할 수 있는 하기의 수학식2가 유도된다.
Figure 112006043920154-pat00002
이와 같은 수학식1과 수학식2에서 "E"는 회전체(122)에 의해 소변이 가지는 에너지이고, "m"은 소변의 양이며, "v"는 회전체에 의해 소변이 가지는 속도이다.
이때 회전체(122)가 일정한 각속도로 회전하게 되면, 유입된 소변에 의해 공 급되는 에너지는 회전력에 비례한다. 또한 제1모터(124)에 흐르는 전류는 회전속도에 비례하므로 전류값을 측정함으로서 단위 시간당 유입된 소변의 양을 측정할 수 있다. 아울러 제2모터(126)는 회전속도를 측정하는 회전속도계의 기능을 수행하게 되는데, 제2모터(126)의 출력전압을 기 설정된 기준 전압과 비교하여 그 증감된 전압만큼 보정하여 제1모터(124)가 항상 일정한 속도로 회전된다.
한편 상기와 같이 센서케이스(110)의 투입부(112)측으로 검사자 또는 환자가 소변을 배출시키게 되면, 투입부(112)를 통해 회전체(122)상으로 소변이 낙하하게 되면서 소변의 충격량이 센서케이스(110)에 전달되고, 충격에너지는 센서케이스(110)에 결합된 유속측정부(130)의 로드셀(132)에 전달된다. 따라서 로드셀(132)은 충격량에 크기에 비례하여 일정한 전기신호를 출력하게 되어 후술되는 요량 및 요속 측정용 센서(100)를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템에서 소변의 유속을 측정하는 신호로 사용하게 된다.
이와 같은 유속측정부(130)에 의해 소변의 유속이 산출되는 과정을 보면, 센서케이스(110)의 투입부(112)측으로 낙하하는 소변이 가지는 운동량은 하기의 수학식3과 같이 요량(m)과 그 소변의 속도(v)의 곱에 의해 얻어지게 된다.
Figure 112006043920154-pat00003
그리고 짧은 시간 동안 센서케이스(110)에 작용되는 충격력은 하기의 수학식4로 표현된다.
Figure 112006043920154-pat00004
이에 따라 수학식3과 수학식4에 의해 소변의 속도(v)는 하기의 수학식5와 같이 유도된다.
Figure 112006043920154-pat00005
따라서 이와 같은 수학식5를 이용하여 요량측정부(120)에서 얻어지는 요량(m)과, 요속측정부(130)의 로드셀(132)에 의해 측정되는 충격력을 대입하여 요속 을 산출할 수 있는 것이다.
즉, 본 발명의 요량 및 요속 측정용 센서(100)를 이용하면 소변의 배출량과 배출속도를 동시에 측정할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템을 나타내는 시스템 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템은, 요량 및 요속 측정용 센서(100)와, 신호처리부(210)와, 제어부(220)와, 모터전류측정부(230)와, A/D컨버터(240)와, 신호연산부(250) 및 출력부(260)가 포함하여 구성된다.
이때 요량 및 요속 측정용 센서(100)는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 소변이 투입되는 투입부(112)가 형성된 센서케이스(110)와, 이 센서케이스(110)의 내부에 투입되는 소변의 투입에너지가 전달되는 회전체(122)와, 이 회전체(122)의 중심축 일측에 연결되어 회전체(122)를 일정 속도로 회전시키는 제1모터(124)와, 회전체(122)의 중심축 타측에 연결되어 회전체에 투입되는 소변량에 따른 제1모터(124)의 속도 변화를 측정하는 제2모터(126)가 구비된 요량측정부(120)와; 센서케이스(110)의 일측면에 설치되어 투입부(112)를 통해 투입되는 소변의 충 격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀(132)이 구비되는 요속측정부(130)로 구성된다.
그리고 신호처리부(210)는 로드셀(132)로부터 인가되는 전기신호를 증폭하는 증폭부(212)와, 이 증폭부(212)에 의해 증폭된 신호를 필터링하는 필터부(214)가 구성된다.
한편 제어부(220)는 제2모터(126)에 의한 제1모터(124)의 속도의 가감속 측정에 따라 제1모터(124)의 회전속도를 일정하게 유지되도록 하는 기능을 수행하게 되는데, 즉 회전체(122)에 가해지는 부하량은 소변량에 따라 가변되므로 이에 따라 제1모터(124)의 속도가 가감속되게 되는데 이러한 속도 변화 정도를 제2모터(126)로 측정하여 제어부(220)에 인가하게 되고, 이에 따라 제어부(220)에 입력된 기준펄스(기준 주파수)와 비교하여 오차직류신호를 발생시키게 되고 이에 의해 제어부(220)에서 오차직류신호 만큼의 신호의 증감이 이루어지면서 제1모터(124)에 그 증감된 신호가 전달되어 제1모터(124)는 항상 기준 주파수의 속도로 일정하게 회전된다.
이와 같은 제어부(220)의 신호처리 과정은 제1모터(124)의 회전수를 일정하게 하는 기준주파수가 설정되어 있고, 위상검파기(phase detector)에 의해 기준주파수와 제2모터(126)의 주파수를 비교하여 그에 따르는 펄스직류성분을 발생시키게 되고, 이 직류성분은 로 패스 필터(low pass filter)에 의해 평활되어 직류성분을 발생시키게 되며, 모터 파워 앰프(motor power amp)에 의해 직류성분의 신호를 제1모터(124)에 인가시킨다. 이의 작동은 부궤한되어 제1모터(124)의 회전속도가 부하(소변량)에 관계없이 지정한 주파수에 따라서 동작하게 되고, 이에 따라 제1모터(124)는 언제나 기준주파수의 값으로 일정한 속도로 회전하게 되고 동시에 회전체(122)의 속도 또한 일정하게 회전된다.
한편 모터전류측정부(230)는 제1모터(124)의 전류를 측정하는 기능을 수행하게 되는 구성으로서, 이와 같이 측정된 전류값은 후술되는 A/D컨버터(240)로 인가되는데, 먼저 제2모터(126)에 의해 측정된 주파수가 주파수/전압(frequency to voltage)컨버터에 의해 변환되고, 이와 같이 변환된 전압값은 미분증폭기(270)에 의해 미분값으로 계산된 후, A/D컨버터(240)에 의해 디지털 신호로 변환되어 신호연산부(250)로 입력되어 소변의 유입량을 계산하게 된다. 여기서 A/D컨버터(240)는 신호처리부(210)에 의해 처리된 로드셀(132)의 출력신호와, 모터전류측정부(230)에 의해 측정된 전류값과, 제2모터(126)에 의해 측정된 모터속도 및 미분증폭기(270)에 의해 측정된 모터속도의 미분값의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키게 된다.
그리고 신호연산부(250)는 A/D컨버터(240)로부터 인가되는 데이터에 의해 소변의 유입량과 소변의 유속을 계산하게 된다. 출력부(260)는 신호연산부(250)에 의해 계산된 요량 및 요속 데이터를 출력하는 구성으로서, 출력부(260)에는 출력되는 요량 및 요속 데이터를 디스플레이 하는 디스플레이부(280)가 구성된다. 이때 신호연산부(250)에는 통신수단(290)이 접속되어 출력부(260)로 출력되는 데이터와 동일한 데이터가 외부로 송신될 수 있도록 구성됨으로서, 측정된 요량이나 요속을 병원 또는 가정에서 편리하게 활용할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템의 작용을 간략하게 설명하면, 먼저 센서케이스(110)의 투입부측으로 검사자 또는 환자가 소변을 배출시키게 되면, 투입부를 통해 회전체(122)상으로 소변이 낙하하게 되고, 이에 따라 회전체(122)의 중심축과 연결된 제2모터(126)가 연동되어 회전되면서 소변량에 따른 제1모터(124)의 속도 변화를 측정하게 된다. 그리고 회전체(122)에 가해지는 부하량에 따라 제1모터(124)의 속도가 가속 또는 감속하게 되고, 이러한 속도 변화 정도를 제2모터(126)로 측정하여 모터전류측정부(230)에 인가하게 된다. 즉 제2모터(126)에 의해 측정된 주파수가 주파수/전압(frequency to voltage)컨버터에 의해 변환되고, 이와 같이 변환된 전압값은 미분증폭기(270)에 의해 미분값으로 계산된 후, A/D컨버터(240)에 의해 디지털 신호로 변환되어 신호연산부(250)로 입력되어 소변의 유입량을 계산하게 된다.
한편 상기와 같이 센서케이스(110)의 투입부(112)측으로 소변이 투입되면 회전체(122)상으로 소변이 낙하하게 되면서 소변의 충격력이 센서케이스(110)에 전달 되고, 이에 따라 로드셀(132)은 충격력의 크기에 비례하여 일정한 전기신호를 출력하게 되고, 이 신호는 신호처리부(210)의 증폭부(212)에 의해 증폭된 후 필터부(214)에 의해 필터링되는 한편 A/D컨버터(240)에 의해 디지털 신호로 변환되어 신호연산부(250)로 인가되면 상기 신호연산부(250)에 의해 요속으로 산출된다. 그리고 신호연산부(250)에 의해 산출된 요량 및 요속은 출력부(260)로 출력되어 디스플레이부(280)를 통해 디스플레이 되므로서 전립선 비대증과 같은 노인성 질환의 검진자료로 활용하게 되며, 출력부(260)로 출력되는 측정 데이터를 신호연산부(250)에 접속된 통신수단(290)에 의해 병원 또는 가정 등으로 송신시켜 편리하게 활용할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 요량 및 요속 측정용 센서 및 그를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템에 의하면, 소변의 투입에너지에 의해 소변량의 산출을 위한 신호가 생성 출력되는 요량측정부와, 투입되는 소변의 충격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀이 구비된 요속측정부에 의해 요량이 정확하게 측정되는 동시에 요속이 측정되므로, 전립성 비대증과 같은 노인성 질환의 예방과 검진의 효율성과 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 한 번의 측정으로 요량과 요속이 동시에 측정되므로 검사가 간편하고 검사시간이 단축되어 검사자 및 피검사자에게 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 소변이 투입되는 투입부가 형성된 센서케이스와;
    상기 센서케이스의 내부에 설치되어 투입되는 소변으로부터 획득되는 에너지에 의해 소변량의 산출을 위한 신호가 생성 출력되는 요량측정부 및;
    상기 센서케이스의 일측면에 설치되어 투입부를 통해 투입되는 소변의 충격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀이 구비된 요속측정부가 포함 구성된 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요량측정부는, 상기 센서케이스의 내부에 투입되는 소변의 투입에너지가 전달되는 회전체와;
    상기 회전체의 중심축 일측에 연결되어 상기 회전체를 일정 속도로 회전시키도록 상기 센서케이스의 일측에 설치되는 제1모터 및;
    상기 회전체의 중심축 타측에 연결되어 회전체에 투입되는 소변량에 따른 상기 제1모터의 속도 변화가 측정되도록 상기 제1모터와 동일축선상에 해당되는 타측 센서케이스상에 설치되는 제2모터가 포함 구성된 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 요속측정부는 막대 형상을 갖는 로드셀의 내측 상단에 접속되는 돌출부가 형성되어 상기 센서케이스상에 결합되는 제1지지부재와, 상기 로드셀의 외측 하단에 접속되는 돌출부가 형성되는 제2지지부재가 구성되어 상기 소변의 운동방향에 수직되는 상기 센서케이스의 일측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 요량측정부의 회전체는 외주면상에 일정한 각도로 다수 개의 핀이 형성된 임펠러로 구성되고, 상기 제1모터 및 제2모터는 직류모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서.
  5. 소변이 투입되는 투입부가 형성된 센서케이스와, 상기 센서케이스의 내부에 투입되는 소변의 투입에너지가 전달되는 회전체와 상기 회전체의 중심축 일측에 연결되어 상기 회전체를 일정 속도로 회전시키는 제1모터와 상기 회전체의 중심축 타측에 연결되어 회전체에 투입되는 소변량에 따른 상기 제1모터의 속도 변화를 측정하는 제2모터가 구비된 요량측정부와, 상기 센서케이스의 일측면에 설치되어 투입 부를 통해 투입되는 소변의 충격에너지의 크기에 비례하여 요속을 산출하는 신호가 출력되는 로드셀이 구비되는 요속측정부로 구성된 요량 및 요속 측정용 센서와;
    상기 로드셀로부터 생성된 신호를 증폭하고 필터링하는 신호처리부와;
    상기 제2모터에 의한 제1모터의 속도의 가속 또는 감속되는 현상을 측정하고, 이를 이용하여 상기 제1모터의 회전속도를 일정하게 유지되도록 하는 제어부와;
    상기 제1모터의 전류를 측정하는 모터전류측정부와;
    상기 신호처리부에 의해 처리된 로드셀의 출력신호와, 모터전류측정부에 의해 측정된 전류값과, 상기 제2모터에 의해 측정된 모터속도 및 미분증폭기에 의해 측정된 모터속도의 미분값을 A/D 변환하는 A/D컨버터와;
    상기 A/D컨버터로부터 인가되는 데이터에 의해 소변의 유입량과 소변의 유속을 계산하는 신호연산부 및;
    상기 신호연산부에 의해 계산된 요량 및 요속 데이터가 출력되는 출력부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호연산부에 통신수단이 접속되어 상기 출력부로 출력되는 데이터가 외부로 송신될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 출력부에 접속되어 요량 및 요속 데이터를 디스플레이 하는 디스플레이부가 구성된 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요량측정부의 회전체는 외주면상에 일정한 각도로 다수 개의 핀이 형성된 임펠러로 구성되고, 상기 제1모터 및 제2모터는 직류모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 요량 및 요속 측정용 센서를 사용한 요량 및 요속의 측정시스템.
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