KR100847898B1

KR100847898B1 - 압력 인가 장치 및 상기 압력 인가 장치를 구비한 생체신호 측정 장치

Info

Publication number: KR100847898B1
Application number: KR1020060085116A
Authority: KR
Inventors: 이종연; 켄이치 야마코시; 신건수
Original assignee: 삼성전자주식회사; 도쿠리츠다이가쿠호징 가나자와다이가쿠
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-07-23
Also published as: US20080058620A1; KR20080021919A; US8870781B2; JP2008062065A; JP4796025B2

Abstract

본 발명에 따른 압력 인가 장치는, 액츄에이터(Actuator); 상기 액츄에이터가 수축(contraction) 변형되는 경우, 소정의 방향으로 변형되어 압력을 가하는 탄성 보드(elastic board); 및 상기 액츄에이터 및 상기 탄성 보드와 각각 연결되고, 상기 액츄에이터가 상기 수축 변형되는 경우, 상기 탄성 보드가 상기 방향으로 변형되어 압력을 가하도록 가이드(guide)하는 가이드 부재(member)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

압력, 생체 신호, 요골 동맥, 액츄에이터

Description

압력 인가 장치 및 상기 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치{PRESSURE-PROVIDING INSTRUMENT AND BIOSIGNAL-MEASURING INSTRUMENT INCLUDING THE PRESSURE-PROVIDING INSTRUMENT}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치의 형상 및 구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치가 사용자 손목에 압력을 가하는 상태를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 사용자 혈압을 측정하는 오실로메트릭 방법에 따른 특성 비율의 예를 도시한 그래프.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치를 통해 사용자의 혈압을 측정한 결과를 도시한 그래프.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치의 형상 및 구성을 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 인가 장치가 사용자 손목에 압력을 가하는 상태를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101: 사용자 손목 102: 요골 동맥

103: 팔찌 부재 110: 커버

120: 고정 지지대 130: 제2 측면

139: 지지대 140: 제1 측면

150: 슬라이딩 블록 160: 액츄에이터

170: 탄성 보드

본 발명은 생체 신호 측정을 위한 압력 인가 장치 및 상기 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액츄에이터(Actuator) 및 탄성 재질을 갖는 금속 판을 통해 사용자 손목의 요골 동맥 부위에만 압력을 인가하여 상기 사용자의 생체 신호를 측정함으로써, 생체 신호 측정 장치의 휴대성 및 사용자 편의를 극대화할 수 있는 압력 인가 장치 및 상기 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치에 관한 것이다.

최근 산업계 전반에 걸쳐 중요시되는 이슈 중 하나인 유비쿼터스 관련 기술은 인간 생활의 모든 분야에 적용될 수 있는데, 특히 근래에는 웰빙(Well-Being) 현상으로 인해 유비쿼터스 헬스 케어(U-HealthCare)가 주목할 만한 기술 분야로 각광 받고 있다. 유비쿼터스 헬스 케어란 인간의 생활 공간 곳곳에 의료 서비스와 관련된 칩이나 센서를 설치함으로써, 모든 사람이 언제 어디서나 자연스럽게 의료 서비스를 제공 받을 수 있도록 하는 유비쿼터스 기술을 의미한다. 이러한 유비쿼 터스 헬스 케어에 따르면, 각종 건강진단이나 질병관리, 응급관리, 의사와의 만남 등 병원에서만 이루어지던 의료 행위들이 병원에 가지 않고도 자연스럽게 일상 생활에서 구현될 수 있다.

예를 들어, 당뇨환자의 경우 혈당관리 프로그램이 탑재된 혈당관리용 허리띠를 착용할 수 있다. 상기 허리띠에 부착된 혈당센서는 수시로 상기 당뇨환자의 혈당을 체크하고 그에 적합한 인슐린 양을 산출할 수 있다. 만일 상기 당뇨환자의 혈당이 급격하게 낮아지거나 높아질 경우, 그 혈당정보를 주치의에게 무선 통신망을 통해 제공할 수 있고, 상기 혈당정보를 제공 받은 주치의는 상기 응급상황에 따른 최적의 처방이나 조치를 취할 수 있다.

또한, 심혈관 계통의 질환은 통상 만성 질환인 경우가 대부분이어서 완치가 어려우므로, 지속적인 건강 관리가 요구된다. 특히, 고혈압이 발병한 사람은 평생 동안 투약을 해야 할 정도로 완치가 어렵다. 또한, 고혈압으로 인해 발기 부전이나 요실금과 같은 부작용도 발생한다. 따라서, 이러한 고혈압과 같은 심혈관 계통의 질환은 발병 이전 단계에서 예방하는 것이 무척 중요하다.

고혈압의 발병을 사전에 예방하기 위해서는 평소에 지속적으로 자신의 혈압이나 맥박을 측정하여 고혈압의 발생 여부를 항상 체크하는 생활 습관이 바람직하다. 발병 이전 단계의 고혈압 진단 방법으로는, 혈압과 맥박을 측정하여 심혈관 상태 진단 지표인 baroreflex sensitivity를 측정하는 방법이 주로 사용되고 있다. 즉, 지속적으로 혈압을 측정한 후, 상기 혈압의 변동 추이를 고려하여 사용자의 향후 심혈관 계통 질환 가능성을 예측할 수 있다.

이러한 지속적인 혈압의 측정을 위하여 현재 다양한 종류의 휴대형 혈압 측정 장치가 개발되어 사용되고 있다. 특히, 손목 시계 형태의 혈압 측정 장치가 그 휴대성의 편리함으로 인해 널리 사용되고 있다. 일례로, 손목의 둘레에 공기 주머니를 손목 시계와 같은 모양의 밴드 모양으로 구현한 휴대형 혈압 측정 장치가 있다. 상기 휴대형 혈압 측정 장치는 소형 펌프를 이용하여 압력을 공기 주머니에 인가하고, 변화하는 맥파의 패턴을 압력 센서를 통해 측정한다. 그러나, 이러한 구조를 갖는 휴대형 혈압 측정 장치는 공기 주머니에 압력을 가하는 경우, 사용자가 손목 전체에 심한 압박을 받으므로 불편함으로 느끼게 되고, 상기 공기 주머니로 인해 휴대성이 떨어진다는 단점이 있다.

또한, Tonometry 방식을 이용한 혈압 측정 장치도 사용되고 있다. 상기 혈압 측정 장치는 센서가 사용자 손목의 근육과 뼈 사이에 위치하는 손목 시계 형태의 구조를 갖고, 사용자 손목의 동맥에 최소의 압력을 인가하여 혈압을 측정하도록 구현된다. 이러한 경우, 손목에 가해지는 압박은 최소화할 수 있지만, 외부에서 공기를 주입하여 센서를 동맥에 밀착시켜야 하므로, 휴대성을 기대하기가 어렵다. 또한, 공기 주머니와 센서의 크기가 커서 외부 압력 발생 장치를 필요로 하므로, 휴대형으로 구현되기는 사실상 어렵다는 단점이 있다.

또한, 사용자가 센서를 눌러서 그 압력이 요골 동맥에 전달되면 상기 요골 동맥이 평평해지므로, 이 때 발생하는 맥파의 파형을 분석하여 혈압을 측정하는 휴대형 혈압 측정 장치가 사용되고 있다. 상기 휴대형 혈압 측정 장치는 휴대성을 보장한다는 측면에서 장점이 있지만, 혈압 측정을 위해서는 사용자가 계속하여 손 으로 센서를 눌러 압력을 발생시켜야 하는 문제점이 있다. 또한, 장치의 크기가 크게 구성될 수 밖에 없어 사용자가 손목에 항상 착용하고 생활하기에 불편하다는 단점이 있다.

이와 같이 종래 기술에 따른 혈압 측정 장치는 사용자의 손목 전체에 압력을 압박을 가하여 혈압을 측정함으로써 반복 측정 시 사용자가 불편함을 크게 느끼게 되고, 크기 또한 크게 구현될 수 밖에 없어서 사용자가 항상 착용하여 휴대하고 다니기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 종래 기술의 문제점에 따라, 사용자가 불편함을 느끼지 않고 항상 휴대하고 다니면서 지속적으로 정확하게 혈압 등의 생체 신호를 측정할 수 있도록 하는 휴대형 생체 신호 측정 장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 액츄에이터(Actuator) 및 탄성 재질을 갖는 금속 판을 통해 사용자 손목의 요골 동맥 부위에만 압력을 인가하여 상기 사용자의 생체 신호를 측정함으로써, 사용자의 불편함을 최소화할 수 있는 압력 인가 장치 및 상기 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 생체 신호의 측정을 위하여 사용자 손목에 압력을 가하는 수단으로 단지 액츄에이터만을 사용함으로써 생체 신호 측정 장치의 크기를 최소화할 수 있으므로, 사용자가 불편함을 느끼지 않고 항상 휴대하고 다니며 편리하게 지속적으로 생체 신호를 측정할 수 있도록 하는 생체 신호 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 압력 인가 장치는, 액츄에이터(Actuator); 상기 액츄에이터가 수축(contraction) 변형되는 경우, 소정의 방향으로 변형되어 압력을 가하는 탄성 보드(elastic board); 및 상기 액츄에이터 및 상기 탄성 보드와 각각 연결되고, 상기 액츄에이터가 상기 수축 변형되는 경우, 상기 탄성 보드가 상기 방향으로 변형되어 압력을 가하도록 가이드(guide)하는 가이드 부재(member)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치는, 사용자의 손목에 착용되는 팔찌 부재(membrane); 상기 팔찌 부재에 설치되어 상기 사용자 손목에 압력을 가하는 압력 인가 수단; 및 상기 팔찌 부재에 설치되어 상기 사용자 손목의 요골 동맥(Radial Artery)으로부터 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 센서 수단을 포함하고, 상기 압력 인가 수단은, 제1 측면, 제2 측면, 및 상면을 포함하는 커버(cover); 상기 커버의 상기 상면에 설치되는 고정 지지대; 상기 고정 지지대 및 상기 제1 측면과 각각 연결되는 액츄에이터(Actuator); 상기 커버의 상기 제1 측면에 상기 액츄에이터와 연결되어 설치되고, 상기 액츄에이터가 수축(contraction) 변형되는 경우 상기 수축 방향으로 이동하는 슬라이딩 블록(sliding block); 및 상기 슬라이딩 블록 및 상기 커버의 상기 제2 측면과 각각 연결되고, 상기 슬라이딩 블록이 상기 수축 방향으로 이동하는 경우, 상기 슬라이딩 블록으로부터 압력을 받아 상기 사용자 손목 방향으로 변형되어 상기 사용자 손목에 압력을 가하는 탄성 보드 (elastic board)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치는, 사용자의 손목에 착용되는 팔찌 부재(membrane); 상기 팔찌 부재에 설치되고, 이동 지지대 및 고정 지지대를 포함하는 커버(cover); 상기 커버의 상기 이동 지지대 및 상기 고정 지지대와 각각 연결되고, 소정의 전압이 인가되는 경우 상기 사용자 손목 방향으로 변형되어 상기 사용자 손목에 압력을 가하는 액츄에이터(Actuator); 및 상기 팔찌 부재에 설치되고, 상기 사용자 손목의 요골 동맥(Radial Artery)으로부터 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 센서 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 압력 인가 장치는 사용자의 손목에 착용되어 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 생체 신호 측정 장치의 일부 구성으로 포함될 수 있다. 또한, 상기 생체 신호 측정 장치는 손목 시계 또는 팔찌 등 손목에 착용 가능한 액세서리의 일부 구성으로 구현될 수도 있고, 팔찌 형태의 단일 물품으로 구현될 수도 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의상 상기 생체 신호 측정 장치가 팔찌 형태의 단일 물품으로 구현되는 경우를 예로 들어 설명한다.

또한, 상기 생체 신호 측정 장치는 사용자의 손목에 착용되어 상기 사용자의 맥파나 혈압 등 다양한 생체 신호를 측정할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의상 상기 생체 신호 측정 장치가 사용자의 손목에 착용되어 상기 사용자의 혈압을 측정하고, 상기 압력 인가 장치가 상기 혈압의 측정을 위해 상기 사용자의 손목에 압력을 가하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치의 형상 및 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치를 포함하는 생체 신호 측정 장치는 팔찌 부재(103), 커버(110), 고정 지지대(120), 제1 측면(140), 제2 측면(130), 지지대(139), 슬라이딩 블록(150), 액츄에이터(160), 및 탄성 보드(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 생체 신호 측정 장치의 구성 중 팔찌 부재(103)를 제외한 나머지 구성이 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치의 구성으로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치는 커버(110), 고정 지지대(120), 제1 측면(140), 제2 측면(130), 지지대(139), 슬라이딩 블록(150), 액츄에이터(160), 및 탄성 보드(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

팔찌 부재(103)는 사용자의 손목(101)에 착용 가능한 일반적인 팔찌 형태의 구조물로 구현될 수 있다. 팔찌 부재(103)의 크기는 일반 성인의 손목에 착용 가능한 정도의 크기로 구현될 수 있다. 팔찌 부재(103)는 탄성을 갖는 물질로 구현될 수 있다. 즉, 상기 압력 인가 장치에 의해 압력을 인가받는 경우, 사용자 손목(101) 방향으로 변형되어 사용자 손목(101)의 요골 동맥(102)에 압력을 가할 수 있다. 또한, 팔찌 부재(103)는 상기 압력의 인가가 종료되는 경우 원래의 형태로 복원될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에서 가이드 부재는 커버(110), 고정 지지대(120), 및 슬라이딩 블록(150)을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 가이드 부재는 액츄에이터 (160) 및 탄성 보드(170)와 각각 연결되고, 액츄에이터(160)가 수축 변형되는 경우, 탄성 보드(170)가 상기 요골 동맥(102) 방향으로 변형되어 압력을 가하도록 가이드할 수 있다.

상기 가이드 부재의 구성 중 커버(110)는 팔찌 부재(103)의 일측면에 설치될 수 있다. 사용자 손목(101)의 요골 동맥(102)에 압력을 가하기 위하여 커버(110)는 요골 동맥(102)이 위치하는 팔찌 부재(103)의 일측면에 설치될 수 있다.

상기 가이드 부재의 구성 중 고정 지지대(120)는 커버(110) 상단에 설치된다. 고정 지지대(120)는 커버(110)의 상단에 설치되어 탄성 보드(170)를 지지할 수 있다.

상기 가이드 부재의 구성 중 슬라이딩 블록(150)은 커버(110)의 제1 측면(140)에 액츄에이터(160) 및 탄성 보드(170)와 각각 연결되어 설치될 수 있다. 슬라이딩 블록(150)은 액츄에이터(160)가 수축 변형되는 경우, 상기 수축 방향으로 이동하여 탄성 보드(170)에 압력을 가할 수 있다. 즉, 액츄에이터(160)는 슬라이딩 블록(150) 및 고정 지지대(120)와 연결되어 있으므로, 액츄에이터(160)는 수축 변형되는 경우 슬라이딩 블록(150)을 끌어당기게 된다.

따라서, 슬라이딩 블록(150)은 액츄에이터(160)가 수축 변형되는 경우, 상기 수축 방향인 고정 지지대(120) 방향으로 이동하게 된다. 상기와 같이, 슬라이딩 블록(150)이 고정 지지대(120) 방향으로 이동하는 경우, 슬라이딩 블록(150)은 탄성 보드(170)에 고정 지지대(120) 방향으로 압력을 가하게 된다.

액츄에이터(160)는 소정의 전압이 인가되는 경우, 수축 또는 팽창될 수 있 다. 액츄에이터(160)는 상기 수축 또는 팽창 운동을 위하여 당업계에서 널리 사용되는 일반적인 액츄에이터 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 특히, 본 발명의 제1 실시예에 따른 액츄에이터(160)는 폴리머 액츄에이터(Polymer Actuator)로 구현될 수 있다. 액츄에이터(160)는 상기 수축 또는 팽창 운동을 위해 상기 전압을 인가하는 소정의 전압 인가부(도시되지 아니함)를 포함하여 구성될 수 있다.

탄성 보드(170)는 상기와 같이 액츄에이터(160)가 수축 변형되는 경우, 소정의 방향으로 변형되어 압력을 가한다. 즉, 상술한 바와 같이, 액츄에이터(160)가 수축 변형되는 경우, 탄성 보드(170)는 슬라이딩 블록(150)으로부터 가해지는 상기 압력에 따라 소정의 방향으로 휘어져 변형될 수 있다. 상기 변형을 위하여 탄성 보드(170)는 탄성력을 갖는 소정의 금속 판으로 구현될 수 있다.

탄성 보드(170)는 커버(110)의 제2 측면(130)과 고정되어 연결되고, 슬라이딩 블록(150)과 연결되어 설치될 수 있다. 이 때, 상기와 같이 슬라이딩 블록(150)이 고정 지지대(120) 방향으로 이동하는 경우, 탄성 보드(170)는 슬라이딩 블록(150)으로부터 압력을 받게 되므로 사용자 손목(101)방향으로 휘어질 수 있다. 즉, 탄성 보드(120)는 액츄에이터(160)가 수축 변형되지 않은 평상시 상태에서 고정 지지대(120)와 접촉되어 설치되므로, 상기 압력을 받는 경우 고정 지지대(120) 방향이 아닌 고정 지지대(120)의 반대 방향인 사용자 손목(101) 방향으로 휘어지도록 변형될 수 있다. 탄성 보드(170)가 사용자 손목(101) 방향으로 휘어져 변형된 경우에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치가 사용자 손목에 압력 을 가하는 상태를 도시한 도면이다.

앞서 도 1을 통해 설명한 바와 같이, 액츄에이터(260)가 수축 변형되는 경우, 슬라이딩 블록(250)은 고정 지지대(220) 방향으로 이동하여 탄성 보드(270)에 압력을 가한다. 상기 압력을 받은 탄성 보드(270)는 도 2에 도시된 바와 같이 고정 지지대(220)의 반대 방향인 사용자 손목(201) 방향으로 휘어져 변형된다.

탄성 보드가 상기와 같이 사용자 손목(201) 방향으로 휘어져 변형되는 경우, 탄성 보드(270)는 사용자 손목(210) 내부의 요골 동맥(202)에 압력을 가하게 된다. 상기 압력은 슬라이딩 블록(250)이 이동한 변위의 크기에 비례한다. 즉, 슬라이딩 블록(250)이 고정 지지대(220) 방향으로 최대한 이동한 경우에 요골 동맥(202)에 가해지는 압력의 크기 또한 최대가 될 수 있다.

상기와 같이, 요골 동맥(202)에 압력이 가해지는 경우, 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있다. 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치는 요골 동맥(202)에 압력이 가해지는 경우, 요골 동맥(202)의 진동을 측정하여 상기 사용자의 혈압을 측정하는 방식인 오실로메트릭(Oscillometric) 방법을 통해 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 사용자 혈압을 측정하는 오실로메트릭 방법에 따른 특성 비율의 예를 도시한 그래프이다.

도 3의 그래프 중, 상단의 그래프는 청진법(Reference method)과 오실로메트릭 방법을 비교한 그래프이고, 하단의 그래프는 오실로메트릭 방법에 따른 특성 비율의 적용 예를 도시한 그래프이다.

청진법은 상완을 둘러 싸는 커프(cuff)의 압력을 수축기 혈압보다 높게 가압한 후, 감압하는 과정에서 발생하는 혈류의 흐름에 의한 소리를 청진기로 측정하는 방식이다. 즉, 상기 감압 과정에서 처음 소리가 발생하는 시점의 커프(cuff) 압력을 수축기 혈압으로 측정하고, 계속 감압하는 도중 소리가 소멸하는 시점을 확장기 혈압으로 측정할 수 있다.

오실로메트릭 방법은 상기 청진법과 동일한 절차를 적용하여 구현될 수 있는데, 상기 절차에서 발생하는 혈관의 진동을 측정하는 방식이다. 즉, 혈관의 동맥 유연성(arterial compliance) 특성에 의하여 혈관 내 압력과 혈관 외 압력이 동일할 때 혈관의 진동이 최대가 되므로, 혈관의 최대 진동의 진폭을 기준으로 일정한 비율에 해당하는 시점의 커프(cuff) 압력을 측정할 수 있다. 도 3의 하단 그래프에 도시된 바와 같이, 오실로메트릭 방법에서 특성 비율은 Asys/Amax 로 설정될 수 있다. 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치는 이러한 오실로메트릭 방법을 사용하여 사용자의 혈압을 측정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치를 통해 사용자의 혈압을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

도 4의 그래프에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치를 통해 사용자의 혈압을 측정한 결과, 요골 동맥에 인가되는 압력이 증가함에 따라 상기 생체 신호 측정 장치의 압력 센서를 통해 측정되는 맥파 신호(PGac)는 오실로메트릭 파형을 나타내고 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치는 앞서 설명한 오실로메트릭 방법을 통해 사용자의 혈압을 측정할 수 있다.

다시 도 1에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 상기와 같은 사용자의 혈압 측정을 위하여 소정의 센서 수단(도시되지 아니함)을 포함할 수 있다. 상기 센서 수단은 팔찌 부재(103)에 설치되어 사용자 손목(101)의 요골 동맥(102)로부터 상기 사용자의 생체 신호를 측정한다. 상기 센서 수단은 탄성 보드(170)가 팔찌 부재를 압박하여(103) 사용자 손목(101)에 압력을 가하기 시작하는 시점부터, 탄성 보드(170)가 최대한 휘어져 상기 압력이 최대가 되는 시점까지 상기 사용자의 생체 신호를 측정할 수 있다.

상기 센서 수단은 하나 이상의 센서부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 각각의 센서부는 광센서, 압력 센서, 및 발광 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센서 수단은 상기 광센서를 통해 사용자 손목(101)의 요골 동맥(102)으로부터 상기 사용자의 맥파를 측정할 수 있다. 또한, 상기 센서 수단은 상기 압력 센서를 통해 요골 동맥(102)의 압력을 측정하여 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있다. 또한, 상기 센서 수단은 상기 발광 소자를 통해 적색광 및 적외선 대역의 파장을 사용하여 산화 및 환원 헤모글로빈의 광 흡수도 차이에 따른 산소 포화도를 측정할 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 정보 제어 수단 및 통신 모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다. 정보 제어 수단은 상기 측정한 상기 사용자의 생체 신호로부터 상기 사용자의 생체 정보를 생성한다. 예를 들어, 상기 측정한 생체 신호가 상기 사용자의 혈압 수치인 경우, 상기 정보 제어 수단은 상기 사용자의 혈압 수치에 대한 정보, 예를 들어, 상기 혈압 수치가 정상인지 여부 등을 포함하는 생체 정보를 생성할 수 있다.

상기 통신 모듈은 상기 측정한 상기 생체 신호 또는 상기 정보 제어 수단이 생성한 상기 생체 정보를 외부에 위치하는 소정의 서버 또는 단말기로 전송할 수 있다. 상기 서버는 상기 사용자의 PC 또는 병원 등에 설치된 서버 등으로 구현될 수 있고, 상기 단말기는 상기 사용자의 이동통신 단말기 또는 상기 사용자의 주치의의 이동통신 단말기 등으로 구현될 수 있다.

지금까지 도 1 내지 도 4를 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 압력 인가 장치는 액츄에이터, 슬라이딩 블록, 및 탄성 보드를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 상기 액츄에이터가 수축 변형되면서 상기 슬라이딩 블록을 상기 수축 방향으로 이동시키고, 상기 슬라이딩 블록이 이동함에 따라 탄성 보드는 사용자 손목 방향으로 휘어져 변형된다. 상기 탄성 보드가 변형됨에 따라 상기 사용자 손목 내부의 요골 동맥은 상기 탄성 보드로부터 압력을 받는다.

따라서, 상기 압력 인가 장치를 구비한 본 발명의 제1 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 상기 요골 동맥이 상기 탄성 보드로부터 압력을 받기 시작하는 시점부터 상기 탄성 보드가 최대한 변형되어 상기 요골 동맥에 최대의 압력이 가해지는 시점까지 오실로메트릭 방법을 통해 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있다. 이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측 정 장치의 형상 및 구성을 도시한 도면이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 인가 장치를 포함하는 생체 신호 측정 장치는 팔찌 부재(503), 커버(510), 액츄에이터(520), 고정 지지대(531), 이동 지지대(532), 및 상단 지지대(540)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 생체 신호 측정 장치의 구성 중 팔찌 부재(103)를 제외한 나머지 구성이 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 인가 장치의 구성으로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 인가 장치는 커버(510), 액츄에이터(520), 고정 지지대(531), 이동 지지대(532), 및 상단 지지대(540)를 포함하여 구성될 수 있다.

팔찌 부재(503)는 사용자의 손목(501)에 착용 가능한 일반적인 팔찌 형태의 구조물로 구현될 수 있다. 팔찌 부재(503)의 크기는 일반 성인의 손목에 착용 가능한 정도의 크기로 구현될 수 있다. 팔찌 부재(503)는 탄성을 갖는 물질로 구현될 수 있다. 즉, 상기 압력 인가 장치에 의해 압력을 인가 받는 경우, 사용자 손목(501) 방향으로 변형되어 사용자 손목(501)의 요골 동맥(502)에 압력을 가할 수 있다. 또한, 팔찌 부재(503)는 상기 압력의 인가가 종료되는 경우 원래의 형태로 복원될 수 있다.

커버(510)는 팔찌 부재(503)의 일측면에 설치될 수 있다. 사용자 손목(501)의 요골 동맥(502)에 압력을 가하기 위하여 커버(510)는 요골 동맥(502)이 위치하는 팔찌 부재(503)의 일측면에 설치될 수 있다.

상단 지지대(540)는 커버(110) 상단에 설치될 수 있다. 상단 지지대(540)는 커버(510)의 상단에 설치되어 액츄에이터(520)를 지지할 수 있다. 상단 지지대 (540)는 당업자의 필요에 따라 상기 압력 인가 장치에 설치될 수도 있고, 설치되지 않을 수도 있다.

액츄에이터(520)는 커버(510)의 고정 지지대(531) 및 이동 지지대(532)와 각각 연결되어 설치될 수 있다. 고정 지지대(531)는 액츄에이터(520)를 고정하여 지지하고, 이동 지지대(532)는 액츄에이터(520)를 이동하며 지지한다. 즉, 이동 지지대(532)는 액츄에이터(520)와 항상 연결을 유지하나, 액츄에이터(520)가 수축 또는 팽창하는 경우 소정의 범위 내에서 슬라이딩하며 이동할 수 있도록 구현될 수 있다.

액츄에이터(520)는 소정의 전압이 인가되는 경우, 사용자 손목(501) 방향으로 변형되어 사용자 손목(501)에 압력을 가한다. 즉, 액츄에이터(520)는 상기 전압이 인가되는 경우, 이동 지지대(532)를 끌어 당기면서 사용자 손목(501) 방향으로 변형되도록 구현될 수 있다. 상기 변형 방향의 설정은 당업계에서 널리 사용되는 액츄에이터의 변형 설정 방법으로 구현될 수 있다.

액츄에이터(520)는 상기 변형 동작을 위하여 당업계에서 널리 사용되는 일반적인 액츄에이터 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 특히, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액츄에이터(520)는 폴리머 액츄에이터(Polymer Actuator)로 구현될 수 있다. 액츄에이터(520)는 상기 변형 동작을 위해 상기 전압을 인가하는 소정의 전압 인가부(도시되지 아니함)를 포함하여 구성될 수 있다.

액츄에이터(520)가 사용자 손목(501) 방향으로 변형되는 경우에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 압력 인가 장치가 사용자 손목에 압력을 가하는 상태를 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 액츄에이터(620)가 사용자 손목(601) 방향으로 변형되는 경우, 액츄에이터(620)는 접촉하고 있는 팔찌 부재(603)의 일부분을 변형시켜 사용자 손목(601)에 압력을 가한다. 상기 압력은 액츄에이터(620)가 변형된 크기에 비례한다. 즉, 액츄에이터(620)가 사용자 손목(601) 방향으로 최대한 변형된 경우에 요골 동맥(602)에 가해지는 압력의 크기 또한 최대가 될 수 있다.

상기와 같이, 요골 동맥(602)에 압력이 가해지는 경우, 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 본 발명의 제1 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치와 같이 요골 동맥(602)에 압력이 가해지는 경우, 요골 동맥(602)의 진동을 측정하여 상기 사용자의 혈압을 측정하는 방식인 오실로메트릭(Oscillometric) 방법을 통해 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있다. 상기 오실로메트릭 방법에 대해서는 도 3 및 도 4를 통해 설명한 바 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

다시 도 5에서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 상기와 같은 사용자의 혈압 측정을 위하여 소정의 센서 수단(도시되지 아니함)을 포함할 수 있다. 상기 센서 수단은 팔찌 부재(503)에 설치되어 사용자 손목(501)의 요골 동맥(502)로부터 상기 사용자의 생체 신호를 측정한다. 상기 센서 수단은 액츄에이터(520)가 팔찌 부재(503)를 압박하여 사용자 손목(501)에 압력을 가하기 시작하는 시점부터, 액츄에이터(520)가 최대한 변형되어 상기 압력이 최대가 되는 시점까 지 상기 사용자의 생체 신호를 측정할 수 있다.

상기 센서 수단은 하나 이상의 센서부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 각각의 센서부는 광센서, 압력 센서, 및 발광 소자를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센서 수단은 상기 광센서를 통해 사용자 손목(501)의 요골 동맥(502)으로부터 상기 사용자의 맥파를 측정할 수 있다. 또한, 상기 센서 수단은 상기 압력 센서를 통해 요골 동맥(502)의 압력을 측정하여 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있다. 또한, 상기 센서 수단은 상기 발광 소자를 통해 적색광 및 적외선 대역의 파장을 사용하여 산화 및 환원 헤모글로빈의 광 흡수도 차이에 따른 산소 포화도를 측정할 수도 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 정보 제어 수단 및 통신 모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다. 정보 제어 수단은 상기 측정한 상기 사용자의 생체 신호로부터 상기 사용자의 생체 정보를 생성한다. 예를 들어, 상기 측정한 생체 신호가 상기 사용자의 혈압 수치인 경우, 상기 정보 제어 수단은 상기 사용자의 혈압 수치에 대한 정보, 예를 들어, 상기 혈압 수치가 정상인지 여부 등을 포함하는 생체 정보를 생성할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치는 액츄에이터 또는 탄성 보드를 변형시키는 동작만으로 사용자 손목에 압력을 가하고 상기 사용자의 생체 신호를 측정함으로써, 비교적 간단한 구성만으로도 생체 신호 측정 장치를 구성할 수 있어 휴대성을 보장할 수 있다. 또한, 사용자 손목 전체가 아닌 요골 동맥 부분에만 압력을 가하여 상기 사용자의 생체 신호를 측정함으로써, 사용자의 불편을 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명의 압력 인가 장치 및 상기 압력 인가 장치를 구비한 생체 신호 측정 장치에 따르면, 액츄에이터(Actuator) 및 탄성 재질을 갖는 금속 판을 통해 사용자 손목의 요골 동맥 부위에만 압력을 인가하여 상기 사용자의 생체 신호를 측정함으로써, 사용자의 불편함을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 생체 신호 측정 장치에 따르면, 생체 신호의 측정을 위하여 사용자 손목에 압력을 가하는 수단으로 단지 액츄에이터만을 사용함으로써 생체 신호 측정 장치의 크기를 최소화할 수 있으므로, 사용자가 불편함을 느끼지 않고 항 상 휴대하고 다니며 편리하게 지속적으로 생체 신호를 측정할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims

액츄에이터(Actuator);

탄성 보드(elastic board); 및

상기 액츄에이터 및 상기 탄성 보드와 각각 연결되고, 상기 액츄에이터가 수축(contraction) 변형되는 경우, 상기 탄성 보드가 사전에 정해진 방향으로 변형되어 압력을 가하도록 가이드(guide)하는 가이드 부재(member)를 포함하고,

상기 가이드 부재는,

커버(cover)의 상면에 설치되는 고정 지지대; 및

상기 커버의 제1 측면에 상기 액츄에이터 및 상기 탄성 보드와 각각 연결되어 설치되고, 상기 액츄에이터가 상기 수축 변형되는 경우 상기 수축 방향으로 이동하여 상기 탄성 보드에 압력을 가하는 슬라이딩 블록(sliding block)

을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 인가 장치.
제1항에 있어서,

상기 압력 인가 장치는 사용자의 손목에 착용되어 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 소정의 생체 신호 측정 장치에 커버(cover) 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 압력 인가 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 액츄에이터는 상기 고정 지지대 및 상기 슬라이딩 블록과 각각 연결되고,

상기 탄성 보드는 상기 커버의 제2 측면 및 상기 슬라이딩 블록과 각각 연결되며, 상기 액츄에이터가 상기 수축 변형되지 않은 상태에서 상기 고정 지지대와 접촉을 유지하는 것을 특징으로 하는 압력 인가 장치.
제1항에 있어서,

상기 탄성 보드는 상기 액츄에이터가 상기 수축 변형되는 경우, 상기 슬라이딩 블록으로부터 가해지는 압력에 따라 상기 고정 지지대의 반대 방향으로 변형되고, 상기 고정 지지대의 반대 방향은 사용자 손목 방향인 것을 특징으로 하는 압력 인가 장치.
제1항에 있어서,

상기 액츄에이터는 폴리머 액츄에이터(Polymer Actuator)인 것을 특징으로 하는 압력 인가 장치.
사용자의 손목에 착용되는 팔찌 부재(membrane);

상기 팔찌 부재에 설치되어 상기 사용자 손목에 압력을 가하는 압력 인가 수단; 및

상기 팔찌 부재에 설치되어 상기 사용자 손목의 요골 동맥(Radial Artery)으로부터 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 센서 수단을 포함하고,

상기 압력 인가 수단은,

커버의 상면에 설치되는 고정 지지대;

상기 고정 지지대 및 상기 커버의 제1 측면과 각각 연결되는 액츄에이터;

상기 커버의 상기 제1 측면에 상기 액츄에이터와 연결되어 설치되고, 상기 액츄에이터가 수축 변형되는 경우 상기 수축 방향으로 이동하는 슬라이딩 블록; 및

상기 슬라이딩 블록 및 상기 커버의 제2 측면과 각각 연결되고, 상기 슬라이딩 블록이 상기 수축 방향으로 이동하는 경우, 상기 슬라이딩 블록으로부터 압력을 받아 상기 사용자 손목 방향으로 변형되어 상기 사용자 손목에 압력을 가하는 탄성 보드

를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
삭제
제7항에 있어서,

상기 센서 수단은,

상기 요골 동맥으로부터 상기 사용자의 맥파를 측정하는 하나 이상의 맥파 센서;

상기 손목으로 각각 적색광 및 적외선을 발진시켜 상기 사용자의 산소 포화도를 측정하는 둘 이상의 발광 소자; 및

상기 요골 동맥의 압력을 측정하여 상기 사용자의 혈압을 측정하는 압력 센서

를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 센서 수단은 상기 압력 인가 수단이 상기 사용자 손목으로 상기 압력을 가하기 시작하는 시점부터 상기 압력이 최대치로 가해지는 시점까지 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 측정한 생체 신호로부터 상기 사용자의 생체 정보를 생성하는 정보 제어 수단; 및

상기 생체 신호 또는 상기 생체 정보를 소정의 서버 또는 단말기로 전송하는 통신 모듈

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
제7항에 있어서,

상기 액츄에이터는 폴리머 액츄에이터(Polymer Actuator)인 것을 특징으로 하는 압력 인가 장치.
사용자의 손목에 착용되는 팔찌 부재(membrane);

상기 팔찌 부재에 설치되고, 이동 지지대 및 고정 지지대를 포함하는 커버(cover);

상기 커버의 상기 이동 지지대 및 상기 고정 지지대와 각각 연결되고, 소정의 전압이 인가되는 경우 상기 사용자 손목 방향으로 변형되어 상기 사용자 손목에 압력을 가하는 액츄에이터(Actuator); 및

상기 팔찌 부재에 설치되고, 상기 사용자 손목의 요골 동맥(Radial Artery)으로부터 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 센서 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
제13항에 있어서,

상기 센서 수단은,

상기 요골 동맥으로부터 상기 사용자의 맥파를 측정하는 하나 이상의 맥파 센서;

상기 손목으로 각각 적색광 및 적외선을 발진시켜 상기 사용자의 산소 포화도를 측정하는 둘 이상의 발광 소자; 및

상기 요골 동맥의 압력을 측정하여 상기 사용자의 혈압을 측정하는 압력 센서

를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
제13항에 있어서,

상기 센서 수단은 상기 압력 인가 수단이 상기 사용자 손목으로 상기 압력을 가하기 시작하는 시점부터 상기 압력이 최대치로 가해지는 시점까지 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
제13항에 있어서,

상기 측정한 생체 신호로부터 상기 사용자의 생체 정보를 생성하는 정보 제어 수단; 및

상기 생체 신호 또는 상기 생체 정보를 소정의 서버 또는 단말기로 전송하는 통신 모듈

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 측정 장치.
제13항에 있어서,

상기 액츄에이터는 폴리머 액츄에이터(Polymer Actuator)인 것을 특징으로 하는 압력 인가 장치.