KR100867061B1 - 공기압 변동을 이용한 생체 정보 검출 장치 - Google Patents

Abstract

기대(基台), 탄성체, 덮개체의 3층 구조로 이루어지고, 그것에 걸린 하중에 의해, 밀폐 공간을 구성하도록 하고, 밀폐 공간 내에 스트레인 검출 소자를 봉입하고, 생체 정보에 의한 공기압 변동을 전기 신호로 변환하여 취출한다. 장시간에 걸쳐서, 미세한 생체 정보를 정확하게 얻을 수 있다.

생체 정보

Description

공기압 변동을 이용한 생체 정보 검출 장치{BIOINFORMATION DETECTION DEVICE UTILIZING AIR PRESSURE VARIATION}

본 발명은 압전 소자, 스트레인 게이지나 반도체 등의 스트레인 저항 소자와 같은 스트레인에 의해 전압을 발생하거나, 저항치가 변화하는 소자(이하, 이들을 총칭하여 스트레인 검출 소자라고 한다)를 기대(基臺; base) 내에 부착하고, 그 기대의 덮개의 위에 실려진 베드, 의자 등의 다리의 하중 변화에 의해 생기는 공기압 변화를 검출하고, 생체 정보를 수집하는 장치에 관한 것이다.

종래의 심장 박동수, 호흡수, 체동(體動) 등의 생체 정보를 수집하는 장치는, 사람이나 동물의 몸에 각종의 정보 검출용의 전극을 부착하고, 이 전극으로 검출된 신호를 리드선을 통하여 계측 장치에 송신함에 의해 인체의 생체 정보를 수집하도록 한 것이 많이 사용되고 있다.

이와 같은 종래의 장치에서는, 사람이나 동물의 몸에 정보 검출용의 전극을 부착하기 때문에, 사용 중에 전극의 위치가 어긋나서 신호가 변화하거나, 수집 리드선이 전극의 교차점이나 침구의 접힌 곳에서, 단선되기 쉽고, 상용 전원을 이용하고 있는 경우, 만일 생체와 접촉하면 감전할 위험성이 있다. 또는 리드선이 안테나로 되어 외래 전자파 노이즈를 매우 받기 쉽다는 여러 가지의 과제를 갖고 있다.

또한, 사람이나 동물의 몸에 검지 장치를 직접 부착하지 않는 방법으로서는, 베드의 생체가 길게 눕는 면의 일부 또는 전부에 공기 주머니, 공기 매트를 깔고, 그 중부에 생기는 압력 변화를 압력 센서로 검지하여 측정하는 방법이 행하여지고 있다.

이 방법에서는, 인체가 이동한 경우에도 생체 정보를 누락 없이 검지하기 위해서는 공기 매트의 면적을 크게 하던지, 복수 개의 공기 매트를 사용할 필요가 있다.

또한, 공기 매트는 그 자체의 신장(伸張)에 의해 압력 변화를 흡수하여 버리기 때문에, 미세한 신호의 검출은 불가능하였다.

본 발명은, 인체에 직접 검지 장치를 부착할 필요도 없고, 또한 넓은 면적의 매트를 필요로 하는 검지 장치를 사용하지 않고, 베드나 의자, 마루 등의 위에 있는 인간이나 동물의 생체 정보를 누락 없이 수집한 장치를 제공하고자 하는 것이다.

그 목적 달성을 위해, 본 발명에서는, 베드, 의자의 다리와 같이, 그 위에 올라탄 인체의 하중이 집중적으로 걸리는 부분의 아래에 스트레인 검출 소자를 수납한 기대 및 그 덮개체로 이루어지는 용기를 놓고, 용기 공간에 생기는 압력 변화를 검출하여 생체 신호를 검출한다.
본 발명은, 중심에 공동을 가지며, 윗면에 공동의 개구를 갖는 기대, 상기 개구를 막도록 개구 전체면에 부착된 다이어프램, 다이어프램에 부착된 스트레인 검출 소자, 상기 기대의 윗면을 덮는 덮개, 기대와 덮개의 중간에 개재하게 하고, 기대와 덮개가 직접 접하지 않도록 하는 탄성체에 의해 이루어지고, 덮개의 위에 생체의 하중이 걸린 때, 덮개와 기대가 밀폐 공간을 형성하도록 하고, 밀폐 공간 내의 공기압의 변화를 스트레인 검출 소자로 검지하도록 한 생체 정보 수집 장치를 제공한다.
본 발명은, 중심에 공동을 가지며, 윗면에는 제1 개구, 하면에는 상기 제1 개구보다 큰 개구인 제2 개구를 갖는 기대, 윗면의 제1 개구를 막도록 제1 개구 전체에 부착된 스트레인 검출 소자, 상기 기대의 윗면을 덮는 덮개, 기대와 덮개의 중간에 개재하게 하고, 기대와 덮개가 직접 접하지 않도록 하는 탄성체에 의해 이루어지고, 덮개의 위에 생체의 하중이 걸린 때, 덮개와 기대가 밀폐 공간을 형성하도록 하고, 밀폐 공간 내의 공기압의 변화를 스트레인 검출 소자로 검지하도록 한 생체 정보 수집 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명 장치의 구조를 설명하는 사시도.

도 2는 본 발명 장치의 한 실시예를 도시한 단면도.

도 3은 본 발명 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명 장치를 복수 이용하는 경우의 실시예를 도시한 단면도.

도 1은 본 발명 장치의 기본적 구조를 설명하기 위한 사시도로서 전기적인 부품은 도시하고 있지 않다.

1은 기대로부터 상부로 감에 따라, 점차로 지름이 작아지는 단차(11, 12, 13)가 마련되어 있다.

기대(1)의 중심에는 공동(14)이 통상 기대(1)의 높이보다 얕게 뚫려 있고, 바닥이 있는 용기형상으로 되어 있다.

이 공동(14)의 지름, 깊이 및 내부 형상에 관해서는 후에 기술하는 실시예의 특징에 따라 임의의 형상을 선택할 수 있다.

15는 기대(1)의 외주로부터 공동(14)의 내부까지 관통한 통기 수단으로서, 공기의 유량을 조절함과 함께 완전하게 차단하는 것도 가능하게 되어 있다.

2는, 단면이 원형상의 탄성체로 만들어진 링으로, 그 내경은 단차(13)의 외주의 지름과 거의 동등하고, 외경은 단차(12)의 외주의 지름과 거의 동등하게 되어 있다.

따라서 단차(12)상에 올라타도록 단차(13)에 끼워 삽입할 수 있다.

3은 덮개체로서, 저부로부터 윗면을 향하여 공동(31)이 뚫려 있고, 공동의 지름은 단차(12)의 외주의 지름보다 약간 크게 되어 있다.

32는 통기 수단으로서 외주로부터 공동(31) 내로 달하고 있고, 공기의 유량 조절을 할 수 있음과 함께, 완전하게 차단을 하는 것도 가능하다.

도 2는 도 1에 도시한 기대(1), 탄성 링(2), 덮개체(3)의 각 부분을 조립한 상태를 단면도로 도시하고, 이것에 그 밖의 부품이 부착된 상태를 도시한 개략도이다. 도 1과 동일한 부분에는 동일한 부호가 붙여저 있다.

4는 기대(1)의 단차(13)상에 공동(14)의 개구를 막도록 고착된 다이어프램이다.

5는 다이어프램(4)에 고착된 스트레인 검출 소자이다.

6은 회로 기판으로서, 스트레인 검출 소자(5)에 발생한 신호를 증폭하고, 리드선(7)에 의해 외부로 도출하도록 되어 있다. 회로 기판(6)에 전원이나 발진 회로를 조립한 경우는, 무선으로 신호를 송신할 수 있다.

8은 기대(1)와 덮개체(3)를 도락(導絡)하고, 공동(14, 31)을 정전적(靜電的)으로 차폐하는 도전체이다. 이 도전체로 탄성 재료를 이용하면, 기대와 덮개의 사이의 완충재가 되어, 쿠션성을 높일 수 있다.

지금 이 상태로 덮개체(3)의 위에 베드나 의자의 다리(F)가 올라타면, 탄성 링(2)은 하중을 받아서 눌려 찌그러진 상태가 된다.

그러면, 덮개체(3)와 기대(1)는 탄성 링(2)를 통하여 완전하게 밀착하고, 공동(31)은 밀폐 공간을 구성한다.

그리고 다리(F)를 통과하여 생체가 발하는 물리적 진동이 전해지면, 밀폐 공간에 압력 변동이 생기고, 그것에 수반하는 다이어프램(4)의 변형에 의해, 스트레 인 검출 소자(5)에 전압 변화가 생기고, 회로 기판(6)의 전자 회로가 이것을 증폭하고, 리드선(7)에 의해 신호를 외부로 도출할 수 있다.

15, 32는 공동(31, 14)의 내압을 조정하여, 최적의 정압(靜壓)을 선택하기 위한 통기 수단이다.

예를 들면, 다리(F)의 하중이 과대한 경우는, 통기 수단(32)으로부터 밀폐된 공동(31) 내의 공기를 약간 빼거나, 하중이 가벼운 경우는 통기 수단(15)을 개방하여, 공동(14)의 내압을 외기압과 동등하게 하는 등의 조정이 가능하다.

이상의 설명으로부터, 도 1의 실시예에 있어서는, 장치 전체를 180도 회전하여 상하를 역으로 하여 사용하여도, 완전히 같은 작용, 효과를 얻을 수 있는 것이 분명하다.

즉, 덮개체(3)가 아래로, 기대(1)가 위로 되도록 배치하고, 기대(1)상에 다리(F)를 올려태워도, 장치 각 부분의 동작은 변하지 않고, 완전히 동등한 생체 신호를 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명 장치의 다른 실시예를 도시한다.

도 2과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 3의 예에서는 기대(1) 내의 공동(14)은 단면이 철(凸)자 모양을 이루고 있고, 덮개체(3)측의 개구부(16)는 가늘게 되어 있다.

반대로, 기대(1)의 바닥측은 개구로 되어 개방되어 있다.

5는 스트레인 검출 소자로서, 이 예에 있어서 개구부(16)가 충분히 가늘기 때문에, 다이어프램을 이용하는 일 없이 공동(14)의 천장에, 개구부(16)을 막도록 직접 부착되어 있다.

17은 본 장치가 놓여지는 마루이다.

도 3의 예에서는, 다리(F)의 하중에 의해, 공동(31)에 생긴 공기압 변동은 개구부(16)을 통하여 스트레인 검출 소자(5)에 가하여지고, 스트레인 검출 소자(5) 에 스트레인을 생기게 한다.

스트레인 검출 소자(5)에 생긴 전압은 회로 기판(6)에 의해 증폭되고, 리드선에 의해 외부 측정 장치로 전송된다.

또한, 회로 기판(6)에 전원 및 발진 회로를 조립함에 의해, 신호를 직접 측정 장치에 송신하는 것도 가능하다.

통기 밸브(15, 32)의 목적 및 동작은 도 2의 경우와 완전히 같다.

도 4에, 도 2 및 도 3에 도시한 본 발명 장치를 복수 개 사용하는 경우의 실시예를 도시한다.

도 2 및 도 3에 도시한 장치는, 예를 들면 4개 다리의 베드, 의자 등에 사용하는 경우는, 그 1개에 사용하여도 충분히 생체 신호를 얻을 수 있는 것이지만, 다리 길이가 동동한 것에 사용하는 경우는, 고저차가 생기는 것을 고려하면, 실제상 모든 다리에 사용하여야 한다.

또한, 변기 시트, 욕조, 마루방과 같이 바닥면에 다리형상의 돌출물이 없는 경우는, 하중이 걸리는 부분이 꽤 넓은 범위로 분산되게 된다.

도 4에 도시한 실시예는, 그러한 경우에 이용하기 알맞은 예이다.

도 4의 원으로 둘러싼 부분은 도 2의 장치와 완전히 동일하고, 도 2의 통기 수단(15, 31)만을 생략하여 그리고 있다.

또한, 도 2와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

이 실시예에 있어서는 서로 이웃한 덮개체(3)의 일부가 상호 연장되어 일체의 판형상부(33)를 형성하고 있다.

판형상부(33)의 형상 및 면적은 생체가 실리는 베드, 의자, 변기 시트 등의 크기나 위치에 의해 임의로 선택할 수 있다.

또한 판형상부(33)에 생체가 직접 올라타거나, 모로 누어도 상관없다.

또한, 도 2의 경우와 마찬가지로 전체를 180도 반전하여, 덮개체(3) 및 판형상부(33)에 의해 구성되어 있는 면을 마루면으로 하고, 기대(1)를 상호 연장하여 판상부를 형성하는 것도 가능하다.

본 발명의 장치는, 소형으로 베드나 의자의 다리, 변기 시트, 마루 등에 부착 가능하고, 그 위에 올라탄 생체의 정보를 정확하게 파악할 수 있기 때문에, 의료, 건강 관리 분야에서의 이용이 가능하다.

Claims (7)

1. 중심에 공동을 가지며, 윗면에 공동의 개구를 갖는 기대,

   상기 개구를 막도록 개구 전체면에 부착된 다이어프램,

   다이어프램에 부착된 스트레인 검출 소자,

   상기 기대의 윗면을 덮는 덮개,

   기대와 덮개의 중간에 개재하게 하고, 기대와 덮개가 직접 접하지 않도록 하는 탄성체에 의해 이루어지고,

   덮개의 위에 생체의 하중이 걸린 때, 덮개와 기대가 밀폐 공간을 형성하도록 하고,

   밀폐 공간 내의 공기압의 변화를 스트레인 검출 소자로 검지하도록 한 생체 정보 수집 장치.
2. 중심에 공동을 가지며, 윗면에는 제1 개구, 하면에는 상기 제1 개구보다 큰 개구인 제2 개구를 갖는 기대,

   윗면의 제1 개구를 막도록 제1 개구 전체에 부착된 스트레인 검출 소자,

   상기 기대의 윗면을 덮는 덮개,

   기대와 덮개의 중간에 개재하게 하고, 기대와 덮개가 직접 접하지 않도록 하는 탄성체에 의해 이루어지고,

   덮개의 위에 생체의 하중이 걸린 때, 덮개와 기대가 밀폐 공간을 형성하도록 하고,

   밀폐 공간 내의 공기압의 변화를 스트레인 검출 소자로 검지하도록 한 생체 정보 수집 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   기대의 공동 내의 공기와, 외부의 공기의 유출입을 조절하는 통기 수단을 마련한 생체 정보 수집 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   덮개 및 기대에 의해 형성된 밀폐 공간의 공기와 외부의 공기의 유출입(流出入)을 조절하는 통기 수단을 마련한 생체 정보 수집 장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   기대와 덮개를 도전체로 연결한 생체 정보 수집 장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   기대와 덮개와의 사이에 도전체의 탄성체를 끼운 생체 정보 수집 장치.
7. 제 1항 또는 제 2항의 장치를 복수 개 배치하고, 서로 이웃하는 장치의 덮개의 주연을 연장하여, 판형상으로 일체로 형성한 생체 정보 수집 장치.

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