KR100859981B1 - 광용적맥파 측정 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서는, 사용자 피부와 접촉되는 전도성 부재(conductive member); 상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 전도성 부재를 투과하여 상기 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 및 상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
광용적맥파(PPG), 생체 신호, ITO, 포토 디텍터

Description

광용적맥파 측정 센서{PHOTOPLETHYSMOGRAPHY SENSOR}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 발광 소자 120: 전도성 부재
130: 포토 디텍터 140: 사용자 피부
본 발명은 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자 피부에 접촉되는 센서의 일면에 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스 등의 전도성 부재(conductive member)설치하여 상기 센서의 안정적인 접지(ground)를 도모함으로써, 귀볼에서와 같이 미약한 PPG 신호에 대해서도 노이즈를 최소화하여 보다 정확하고 안정적으로 PPG 신호를 검출할 수 있는 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 관한 것이다.
유비쿼터스(Ubiquitous)란 사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보 통신 환경을 의미한다. 유비쿼터스가 상용화되면 집안이나 자동차에서는 물론 심지어 산 꼭대기에서도 누구나 자유롭게 정보기술을 활용할 수 있다. 또한, 유비쿼터스의 상용화는 네트워크에 연결되는 컴퓨터 사용자의 수를 증가시켜 정보 기술 산업 또한 그에 상응하는 규모와 범위로 확대시킬 수 있다. 이처럼 휴대성과 편의성뿐만 아니라 시간과 장소에 구애 받지 않고도 네트워크에 접속할 수 있는 장점들로 인해, 현재 전세계 각국에서 유비쿼터스 관련 기술에 대한 개발 경쟁의 붐이 일고 있다.
이러한 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 관련관 칩이나 센서를 설치함으로써, 모든 사람이 언제 어디서나 자연스럽게 의료 서비스를 제공 받을 수 있도록 하는 유비쿼터스 기술을 의미한다. 이러한 유비쿼터스 헬스 케어에 따르면, 각종 건강 진단이나 질병 관리, 응급 관리, 의사와의 만남 등 병원에서만 이루어지던 의료 행위들을 병원에 가지 않고도 처리할 수 있게 된다.
예를 들어, 당뇨 환자의 경우 혈당 관리 프로그램이 탑재된 혈당 관리용 허리띠를 착용할 수 있다. 상기 허리띠에 부착된 혈당 센서는 수시로 상기 당뇨 환자의 혈당을 체크하고 그에 적합한 인슐린 양을 산출할 수 있다. 만일 상기 당뇨 환자의 혈당이 급격하게 낮아지거나 높아질 경우, 그 혈당 정보를 주치의에게 무선 통신망을 통해 제공할 수 있고, 상기 혈당 정보를 제공 받은 주치의는 상기 응급 상황에 따른 최적의 처방이나 조치를 취할 수 있다.
이러한 유비쿼터스 헬스 케어에 대한 일례로 광센서를 통해 사용자의 생체 신호를 측정하는 휴대형 생체 신호 측정 장치가 상용화되어 널리 사용되고 있다. 이러한 휴대형 생체 신호 측정 장치는 사용자가 항상 휴대하고 다니며 각종 생체 신호를 측정하여 응급 상황에 사전 대비할 수 있어 유비쿼터스 헬스 케어의 장점을 가장 부각시킬 수 있는 기기라 할 수 있다.
상기 휴대형 생체 신호 측정 장치의 한 종류로 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 장치가 있다. 광용적맥파에는 말초 혈관의 수축 정도와 심박 출량의 증감에 대한 정보가 반영되므로, 동맥 혈관과 관련된 생리 상태를 파악할 수도 있고, 특정 질환을 대상으로 하는 진단 보조 수단으로 주로 사용될 수도 있다.
일반적으로 PPG 신호는 사용자의 손가락이나 귓볼 등으로부터 측정할 수 있다. 즉, 광원으로부터 상기 손가락이나 귓볼 등으로 투과된 빛을 상기 검출기가 검출함으로써 상기 사용자의 PPG 신호를 검출할 수 있다. 그러나, 귓볼 등과 같이 PPG 신호의 크기가 미약한 경우, 정상적인 PPG 신호의 검출을 보장하기 힘들다.
즉, 귓볼 등과 같이 신호원이 매우 미약한 신체 부위로부터 PPG를 측정하는 경우, 상기 측정되는 PPG 신호의 레벨은 측정 장치의 자체 노이즈, 즉, 시스템 노이즈의 레벨보다 작을 수 있어, 상기 미약한 PPG 신호를 증폭한다 하더라도 상기 시스템 노이즈 또한 함께 증폭되므로 필터링을 하더라도 원하는 PPG 신호를 정확하게 검출하기 어렵다.
이러한 시스템 노이즈는 외부의 환경적인 영향도 있으나 근본적으로 접지의 불안정성에 그 원인이 있다. 즉, 휴대형 광용적맥파 측정 장치의 경우, PPG 신호 측정 시 배터리가 접지(ground) 역할을 한다. 일반적인 안정적인 접지의 기준은 대지(earth)로 설정된다. 상기와 같이 배터리가 접지가 되는 경우, 대지가 접지가 되는 경우보다 그 값이 높게 설정되어 안정적이지 않다. 따라서, 배터리 접지의 경우 대지 접지와 같이 안정적인 접지가 되지 않아 시스템 노이즈가 크게 설정될 수 있으므로, 귓볼 등과 같이 미약한 PPG 신호의 측정 시 정확한 PPG 신호를 안정적으로 검출하기가 매우 어렵다.
이러한 종래 기술의 문제점에 따라, 신호의 세기가 매우 미약한 경우에서도 측정 장치의 시스템 노이즈를 최소화하여 보다 정확하고 안정적으로 PPG 신호를 검출할 수 있도록 하는 휴대형 광용적맥파 측정 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 사용자 피부에 접촉되는 광센서의 일면에 광 투과가 용이한 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스 등의 전도성 부재(conductive member)설치함으로써, 상기 전도성 부재가 접촉된 사용자 신체를 통해 보다 안정적인 접지(ground)를 도모할 수 있도록 하는 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 배터리 접지가 아닌 사용자 신체의 안정적인 접지를 통해 측정 장치의 시스템 노이즈를 최소화함으로써, 귀볼 등에서와 같이 미약한 PPG 신호에 대해서도 보다 정확하고 안정적으로 PPG 신호를 검출할 수 있도록 하는 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서는, 사용자 피부와 접촉되는 전도성 부재(conductive member); 상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 전도성 부재를 투과하여 상기 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 및 상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서는, 사용자 피부와 접촉되는 전도성 부재(conductive member); 상기 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 및 상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 상기 전도성 부재를 투과하여 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서는, 사용자 피부와 접촉되는 전도성 부재(conductive member); 상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 전도성 부재를 투과하여 상기 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 및 상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 상기 전도성 부재를 투과하여 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서는, 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 상기 발광 소자의 일면에 설치되어 상기 사용자 피부에 접촉되는 제1 전도성 부재(conductive member); 상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector); 및 상기 포토 디텍터의 일면에 설치되어 상기 사용자 피부에 접촉되는 제2 전도성 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서는 휴대형 생체 신호 측정 장치의 일부 구성으로 구현될 수 있다. 상기 휴대형 생체 신호 측정 장치는 전원이 배터리로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서는 배터리가 접지 역할을 하는 휴대형 생체 신호 측정 장치에 포함되어, 사용자의 PPG 신호 측정 시, 상기 배터리가 접지 역할을 하는 것이 아니라 상기 사용자 신체가 접지가 되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 휴대형 생체 신호 측정 장치의 센서부는 헤드셋이나 반지 등 악세서리 형태로 구현될 수 있다. 즉, 사용자가 특별한 액션을 취하지 않고도 헤드셋 등을 통해 음악을 감상하는 도중 상기 헤드셋에 설치된 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서를 통해 자연스럽게 자신의 PPG 신호를 측정할 수 있도록 구현될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서는 발광 소자(110) 및 포토 디텍터(130)가 사용자 피부(140)의 일면에 나란히 배열되도록 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서는 전도성 부재(120)가 발광 소자(110)에 설치되도록 구현될 수 있다. 즉, 전도성 부재(120)의 일면은 사용자 피부(140)에 접촉되고, 사용자 피부(140)와 접촉되지 않는 전도성 부재(120)의 다른 면에 발광 소자(110)가 설치될 수 있다.
전도성 부재(120)는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있다. 상기 ITO 글래스는 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖고 있다. 따라서, 상기 ITO 글래스는 발광 소자(110)로부터 방출되는 빛이 사용자 피부(140)로 충분하게 투과될 수 있도록 한다.
또한, 전도성 부재(120)는 사용자 피부(140)와 접촉되면서 상기 사용자의 신체가 접지(ground)가 되도록 한다. 상기 사용자의 신체는 일반적으로 대지(earth)와 맞닿아 있기 마련이므로, 전도성 부재(120)로 인해 결국 상기 대지가 접지 역할을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서를 통해 사용자의 PPG 신호를 측정하는 경우, 상기 광용적맥파 측정 센서가 설치된 휴대형 생체 신호 측정 장치의 배터리가 접지 역할을 하는 것이 아니라, 사용자의 신체, 즉, 대지가 접지 역할을 하게 된다. 따라서, 상대적으로 높은 값으로 설정되는 배터리 접지가 아닌 보다 안정적인 접지를 도모할 수 있으므로, 귓볼과 같이 미약한 신호를 갖는 경우에도 보다 정확하고 안정적인 PPG 신호의 검출을 기대할 수 있다.
포토 디텍터(130)는 사용자 피부(140)로부터 상기 광을 검출한다. 즉, 포토 디텍터(130)는 발광 소자(110)로부터 전도성 부재(120)를 투과하여 사용자 피부(140)로 방출되어 산란 또는 반사되는 광을 검출한다.
전도성 부재(120)는 상술한 바와 같이 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖는 보다 다양한 물질로 구현될 수도 있다.
발광 소자(110)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 또한, 발광 소자(110)는 상기 LED 뿐만 아니라 상기 PPG 측정을 위하여 사용자 피부(140)로 광을 방출하는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 소자를 모두 포함하도록 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서는 발광 소자(110) 및 포토 디텍터(130)가 사용자 피부(140)의 다른 면에 각각 위치하도록 설계 될 수 있다. 즉, 사용자 귓볼에 부착되는 귀걸이 형태로 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서는 전도성 부재(220)가 발광 소자(210)에 설치되도록 구현될 수 있다. 즉, 전도성 부재(220)의 일면은 사용자 피부(240)에 접촉되고, 사용자 피부(240)와 접촉되지 않는 전도성 부재(220)의 다른 면에 발광 소자(210)가 설치될 수 있다.
전도성 부재(220)는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있다. 상기 ITO 글래스는 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖고 있다. 따라서, 상기 ITO 글래스는 발광 소자(210)로부터 방출되는 빛이 사용자 피부(240)로 충분하게 투과될 수 있도록 한다.
또한, 전도성 부재(220)는 사용자 피부(240)와 접촉되면서 상기 사용자의 신체가 접지(ground)가 되도록 한다. 상기 사용자의 신체는 일반적으로 대지(earth)와 맞닿아 있기 마련이므로, 전도성 부재(220)로 인해 결국 상기 대지가 접지 역할을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서를 통해 사용자의 PPG 신호를 측정하는 경우, 상기 광용적맥파 측정 센서가 설치된 휴대형 생체 신호 측정 장치의 배터리가 접지 역할을 하는 것이 아니라, 사용자의 신체, 즉, 대지가 접지 역할을 하게 된다. 따라서, 상대적으로 높은 값으로 설정되는 배터리 접지가 아닌 보다 안정적인 접지를 도모할 수 있으므로, 귓볼과 같이 미약한 신호를 갖는 경우에도 보다 정확하고 안정적인 PPG 신호의 검출을 기대할 수 있다.
포토 디텍터(230)는 사용자 피부(240)로부터 상기 광을 검출한다. 즉, 포토 디텍터(230)는 발광 소자(210)로부터 전도성 부재(220)를 투과하여 사용자 피부(240)로 방출되어 산란 또는 반사되는 광을 검출한다.
전도성 부재(220)는 상술한 바와 같이 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖는 보다 다양한 물질로 구현될 수도 있다.
발광 소자(210)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 또한, 발광 소자(210)는 상기 LED 뿐만 아니라 상기 PPG 측정을 위하여 사용자 피부(240)로 광을 방출하는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 소자를 모두 포함하도록 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서는 발광 소자(310) 및 포토 디텍터(330)가 사용자 피부(340)의 일면에 나란히 배열되도록 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서는 전도성 부재(320)가 포토 디텍터(330)에 설치되도록 구현될 수 있다. 즉, 전도성 부재(320)의 일면은 사용자 피부(340)에 접촉되고, 사용자 피부(340)와 접촉되지 않는 전도성 부재(310)의 다른 면에 포토 디텍터(330)가 설치될 수 있다.
전도성 부재(320)는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있다. 상기 ITO 글래스는 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖고 있다. 따라서, 상기 ITO 글래스는 발광 소자(310)로부터 사용자 피부(340)로 방출된 광을 포토 디텍터(330)가 사용자 피부(340)로부터 충분하게 검출할 수 있도록 한다
또한, 전도성 부재(320)는 사용자 피부(340)와 접촉되면서 상기 사용자의 신체가 접지(ground)가 되도록 한다. 상기 사용자의 신체는 일반적으로 대지(earth)와 맞닿아 있기 마련이므로, 전도성 부재(320)로 인해 결국 상기 대지가 접지 역할을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서를 통해 사용자의 PPG 신호를 측정하는 경우, 상기 광용적맥파 측정 센서가 설치된 휴대형 생체 신호 측정 장치의 배터리가 접지 역할을 하는 것이 아니라, 사용자의 신체, 즉, 대지가 접지 역할을 하게 된다. 따라서, 상대적으로 높은 값으로 설정되는 배터리 접지가 아닌 보다 안정적인 접지를 도모할 수 있으므로, 귓볼과 같이 미약한 신호를 갖는 경우에도 보다 정확하고 안정적인 PPG 신호의 검출을 기대할 수 있다.
포토 디텍터(330)는 사용자 피부(340)로부터 상기 광을 검출한다. 즉, 포토 디텍터(130)는 발광 소자(310)로부터 사용자 피부(340)로 방출되어 사용자 피부(340)에서 산란 또는 반사되는 광을 전도성 부재(320)를 투과하여 검출한다.
전도성 부재(320)는 상술한 바와 같이 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖는 보다 다양한 물질로 구현될 수도 있다.
발광 소자(310)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 또한, 발 광 소자(310)는 상기 LED 뿐만 아니라 상기 PPG 측정을 위하여 사용자 피부(140)로 광을 방출하는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 소자를 모두 포함하도록 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서는 발광 소자(410) 및 포토 디텍터(430)가 사용자 피부(440)의 다른 면에 각각 위치하도록 설계될 수 있다. 즉, 사용자 귓볼에 부착되는 귀걸이 형태로 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서는 전도성 부재(420)가 포토 디텍터(430)에 설치되도록 구현될 수 있다. 즉, 전도성 부재(420)의 일면은 사용자 피부(440)에 접촉되고, 사용자 피부(440)와 접촉되지 않는 전도성 부재(420)의 다른 면에 포토 디텍터(430)가 설치될 수 있다.
전도성 부재(420)는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있다. 상기 ITO 글래스는 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖고 있다. 따라서, 상기 ITO 글래스는 발광 소자(410)로부터 사용자 피부(440)로 방출된 광을 포토 디텍터(430)가 사용자 피부(440)로부터 충분하게 검출할 수 있도록 한다
또한, 전도성 부재(420)는 사용자 피부(440)와 접촉되면서 상기 사용자의 신체가 접지(ground)가 되도록 한다. 상기 사용자의 신체는 일반적으로 대지(earth)와 맞닿아 있기 마련이므로, 전도성 부재(420)로 인해 결국 상기 대지가 접 지 역할을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서를 통해 사용자의 PPG 신호를 측정하는 경우, 상기 광용적맥파 측정 센서가 설치된 휴대형 생체 신호 측정 장치의 배터리가 접지 역할을 하는 것이 아니라, 사용자의 신체, 즉, 대지가 접지 역할을 하게 된다. 따라서, 상대적으로 높은 값으로 설정되는 배터리 접지가 아닌 보다 안정적인 접지를 도모할 수 있으므로, 귓볼과 같이 미약한 신호를 갖는 경우에도 보다 정확하고 안정적인 PPG 신호의 검출을 기대할 수 있다.
포토 디텍터(430)는 사용자 피부(440)로부터 상기 광을 검출한다. 즉, 포토 디텍터(430)는 발광 소자(410)로부터 사용자 피부(340)로 방출되어 사용자 피부(440)에서 산란 또는 반사되는 광을 전도성 부재(420)를 투과하여 검출한다.
전도성 부재(420)는 상술한 바와 같이 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖는 보다 다양한 물질로 구현될 수도 있다.
발광 소자(410)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 또한, 발광 소자(410)는 상기 LED 뿐만 아니라 상기 PPG 측정을 위하여 사용자 피부(440)로 광을 방출하는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 소자를 모두 포함하도록 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서는 발광 소자 (510) 및 포토 디텍터(530)가 사용자 피부(540)의 일면에 나란히 배열되도록 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 반사형 광용적맥파 측정 센서는 전도성 부재(520)가 발광 소자(510) 및 포토 디텍터(530)에 설치되도록 구현될 수 있다. 즉, 전도성 부재(520)의 일면은 사용자 피부(540)에 접촉되고, 사용자 피부(540)와 접촉되지 않는 전도성 부재(520)의 다른 면에 발광 소자(510) 및 포토 디텍터(530)가 설치될 수 있다.
전도성 부재(520)는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있다. 상기 ITO 글래스는 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖고 있다. 따라서, 상기 ITO 글래스는 발광 소자(510)로부터 방출되는 빛이 사용자 피부(540)로 충분하게 투과될 수 있도록 한다. 또한, 상기 ITO 글래스는 발광 소자(510)로부터 사용자 피부(540)로 방출된 광을 포토 디텍터(530)가 사용자 피부(540)로부터 충분하게 검출할 수 있도록 한다.
또한, 전도성 부재(520)는 사용자 피부(540)와 접촉되면서 상기 사용자의 신체가 접지(ground)가 되도록 한다. 상기 사용자의 신체는 일반적으로 대지(earth)와 맞닿아 있기 마련이므로, 전도성 부재(520)로 인해 결국 상기 대지가 접지 역할을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서를 통해 사용자의 PPG 신호를 측정하는 경우, 상기 광용적맥파 측정 센서가 설치된 휴대형 생체 신호 측정 장치의 배터리가 접지 역할을 하는 것이 아니라, 사용자의 신체, 즉, 대지가 접지 역 할을 하게 된다. 따라서, 상대적으로 높은 값으로 설정되는 배터리 접지가 아닌 보다 안정적인 접지를 도모할 수 있으므로, 귓볼과 같이 미약한 신호를 갖는 경우에도 보다 정확하고 안정적인 PPG 신호의 검출을 기대할 수 있다.
포토 디텍터(530)는 사용자 피부(540)로부터 상기 광을 검출한다. 즉, 포토 디텍터(130)는 발광 소자(510)로부터 전도성 부재(520)를 투과하여 사용자 피부(140)로 방출되어 산란 또는 반사되는 광을 전도성 부재(520)를 투과하여 검출한다.
전도성 부재(520)는 상술한 바와 같이 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖는 보다 다양한 물질로 구현될 수도 있다.
발광 소자(510)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 또한, 발광 소자(510)는 상기 LED 뿐만 아니라 상기 PPG 측정을 위하여 사용자 피부(540)로 광을 방출하는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 소자를 모두 포함하도록 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서는 발광 소자(610) 및 포토 디텍터(630)가 사용자 피부(660)의 다른 면에 각각 위치하도록 설계될 수 있다. 즉, 사용자 귓볼에 부착되는 귀걸이 형태로 설계될 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 투과형 광용적맥파 측정 센서는 제1 전 도성 부재(620)가 발광 소자(610)에 설치되고, 제2 전도성 부재(640)가 포토 디텍터(530)에 설치되도록 구현될 수 있다.
즉, 제1 전도성 부재(620)의 일면은 사용자 피부(660)에 접촉되고, 사용자 피부(660)와 접촉되지 않는 제1 전도성 부재(620)의 다른 면에 발광 소자(610)가 설치될 수 있다. 또한, 제2 전도성 부재(640)의 일면은 사용자 피부(660)에 접촉되고, 사용자 피부(660)와 접촉되지 않는 제2 전도성 부재(640)의 다른 면에 포토 디텍터(630)가 설치될 수 있다.
제1 전도성 부재(620) 및 제2 전도성 부재(640)는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있다. 상기 ITO 글래스는 당업계에 널리 알려진 바와 같이, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖고 있다. 따라서, 상기 ITO 글래스는 발광 소자(610)로부터 방출되는 빛이 사용자 피부(660)로 충분하게 투과될 수 있도록 하고, 발광 소자(610)로부터 사용자 피부(660)로 방출된 상기 광을 포토 디텍터(630)가 사용자 피부(660)로부터 충분하게 검출할 수 있도록 한다.
또한, 제1 전도성 부재(620) 및 제2 전도성 부재(640)는 사용자 피부(660)와 접촉되면서 상기 사용자의 신체가 접지(ground)가 되도록 한다. 상기 사용자의 신체는 일반적으로 대지(earth)와 맞닿아 있기 마련이므로, 제1 전도성 부재(620) 및 제2 전도성 부재(640)로 인해 결국 상기 대지가 접지 역할을 하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 광용적맥파 측정 센서를 통해 사용자의 PPG 신호를 측정하는 경우, 상기 광용적맥파 측정 센서가 설치된 휴대형 생체 신호 측정 장치의 배터리가 접지 역할을 하는 것이 아니라, 사용자의 신체, 즉, 대지가 접지 역 할을 하게 된다. 따라서, 상대적으로 높은 값으로 설정되는 배터리 접지가 아닌 보다 안정적인 접지를 도모할 수 있으므로, 귓볼과 같이 미약한 신호를 갖는 경우에도 보다 정확하고 안정적인 PPG 신호의 검출을 기대할 수 있다.
포토 디텍터(630)는 사용자 피부(660)로부터 상기 광을 검출한다. 즉, 포토 디텍터(630)는 발광 소자(610)로부터 제1 전도성 부재(620)를 투과하여 사용자 피부(660)로 방출되어 산란 또는 반사되는 광을 사용자 피부(660)로부터 제2 전도성 부재(640)를 투과하여 검출한다.
제1 전도성 부재(620) 및 제2 전도성 부재(640)는 상술한 바와 같이 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 광의 투과가 용이하면서 전도성을 갖는 보다 다양한 물질로 구현될 수도 있다.
발광 소자(610)는 LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다. 또한, 발광 소자(610)는 상기 LED 뿐만 아니라 상기 PPG 측정을 위하여 사용자 피부(660)로 광을 방출하는 당업계에서 널리 사용되는 다양한 종류의 소자를 모두 포함하도록 구현될 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 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 따르면, 사용자 피부에 접촉되는 광센서의 일면에 광 투과가 용이한 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스 등의 전도성 부재(conductive member)설치함으로써, 상기 전도성 부재가 접촉된 사용자 신체를 통해 보다 안정적인 접지(ground)를 도모할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 따르면, 배터리 접지가 아닌 사용자 신체의 안정적인 접지를 통해 측정 장치의 시스템 노이즈를 최소화함으로써, 귀볼 등에서와 같이 미약한 PPG 신호에 대해서도 보다 정확하고 안정적으로 PPG 신호를 검출할 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 (14)

  1. 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 있어서,
    사용자 피부와 접촉되는 전도성 부재(conductive member);
    상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 전도성 부재를 투과하여 상기 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 및
    상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 부재는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 LED(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포토 디텍터는 상기 전도성 부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 광용 적맥파 측정 센서.
  5. 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 있어서,
    사용자 피부와 접촉되는 전도성 부재(conductive member);
    상기 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 및
    상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 상기 전도성 부재를 투과하여 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전도성 부재는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 발광 소자는 LED(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 발광 소자는 상기 전도성 부재에 설치되는 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  9. 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 있어서,
    사용자 피부와 접촉되는 전도성 부재(conductive member);
    상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 전도성 부재를 투과하여 상기 사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자; 및
    상기 전도성 부재에 설치되고, 상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 상기 전도성 부재를 투과하여 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전도성 부재는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 발광 소자는 LED(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  12. 광용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 측정 센서에 있어서,
    사용자 피부로 광을 방출하는 발광 소자;
    상기 발광 소자의 일면에 설치되어 상기 사용자 피부에 접촉되는 제1 전도성 부재(conductive member);
    상기 사용자 피부로 방출된 상기 광을 검출하는 포토 디텍터(Photo Detector); 및
    상기 포토 디텍터의 일면에 설치되어 상기 사용자 피부에 접촉되는 제2 전도성 부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전도성 부재는 ITO(Indium-Tin Oxide) 글래스인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 발광 소자는 LED(Light Emitting Diode)인 것을 특징으로 하는 광용적맥파 측정 센서.
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