KR101197435B1 - 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템 - Google Patents

휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 관한 것으로, 가방의 어깨걸이용 벨트와 흉부 및 복부에 걸쳐지는 각각의 벨트, 또는 밴드형 모듈에 전극을 부착하여 이동 중인 상태에서도 건강관리에 필요한 생체정보를 측정할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 가방의 하나 이상의 끈에 의해 피복된 상태로 부착되며, 심전도와 호흡 및 움직임을 측정하기 위한 다수 개의 센서로 구성되어 건강 관리를 위해 필요한 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제1 생체정보 측정부; 상기 가방의 하나 이상의 끈에 의해 피복된 상태로 내장되며, 상기 생체정보 측정부의 다수 개의 센서에서 측정되는 하나 이상의 생체정보를 수집하여 디지털 변환하는 통합 모듈부; 상기 통합 모듈부와 연결되며, 상기 생체정보 측정부로부터 수신된 하나 이상의 생체정보들로부터 인체의 건강 상태를 체크 및 판단하기 위하여 적어도 1회 이상 생체정보를 가공하거나 연산을 행하는 연산 처리부;를 포함하는, 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템을 제공하여 이동중이라도 지속적으로 생체정보를 측정할 수 있도록 하여 실시간 건강 모니터링을 가능하게 한다.
가방, 휴대용, 비접촉, 생체정보, 실시간 측정, 건강 모니터링

Description

휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템{A portable contactless health monitoring system}
본 발명은 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일상 생활에서 손쉽게 메고 다닐 수 있는 가방을 이용하여 비접촉 상태에서 생체신호의 실시간 측정이 가능하도록 함으로써 이동 중인 상태에서도 생체정보의 실시간 수집이 가능하도록 하여 장소나 시간에 관계없이 지속적으로 건강 모니터링을 실시할 수 있게 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 관한 것이다.
또한 본 발명은 흉부에 탈부착 가능한 밴드형 모듈에 고감도의 호흡율 측정이 가능한 반도체 스트레인 게이지를 부착하여 비접촉 상태에서 미세 생체신호의 실시간 측정이 가능하도록 함으로써 호흡이 불안정한 신생아, 전신마비 환자, 위험 전달이 힘든 환자 등의 호흡이 불안정한 경우 가족이나 담당 의사에게 위험 전달이 가능하도록 하여 지속적으로 건강 모니터링을 실시할 수 있게 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 관한 것이다.
인체로부터 검출되는 심전도, 근전도, 뇌파, 호흡, 생체 임피던스 신호 등은 대표적인 생체 전기신호로서, 피검자의 건강상태를 비관혈적(non-invasive)인 방법 으로 진단하는데 있어 가장 기본이 되는 신호이며, 이러한 생체 전기신호들은 적절한 치료 및 건강 모니터링을 위해 임상 분야에서 널리 사용되고 있다.
이러한 생체신호들은 심전도, 근전도, 뇌전도 등의 생체 전위를 측정하는 의학 분야, 또는 건강 모니터링 서비스 분야에 적용되는 외부 장치로 보내져 적절한 치료 및 모니터링을 위한 자료로 상용화되고 있다.
종래의 심전도 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 전도성 섬유전극(1)과 심전도 앰프(2)로 구성되며, 상기 전도성 섬유전극(1)은 폴리에스테르 필라멘트에 구리와 니켈이 코팅되어 전기가 도통되도록 이루어지는 것으로서, 다수 개의 전도성 섬유패치(1a,1b)로 이루어진다.
이러한 전도성 섬유전극을 이용한 심전도 측정방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 속옷 등과 같이 심전도 측정이 가능한 의복을 착용한 상태에서 피검자의 신체 일부를 각각의 전도성 섬유패치(1a,1b)에 맞닿도록 위치시킨 다음, 심전도 앰프(2)를 통해 증폭하여 심전도 신호를 검출한다.
그러나 상기와 같은 종래의 심전도 측정방법은 피검자의 신체 표면이 전극에 직접 접촉되어야 하므로 피검자가 심전도 측정을 위하여 겉옷을 벗어야 하는 등의 번거로움이 있으며, 이로 인해 불쾌감 등을 느낄 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 병원 등의 의료기관에서 사용하는 심전도 측정장치 및 방법은 연속적인 심전도 측정이 용이하지 않고 비숙련자가 사용하기에 불편하다는 등의 한계가 있어 보다 정확한 심전도 측정값을 얻는 데에 문제점이 있었으며, 종래의 호흡 측정방법도 입으로 불거나, 입에 마스크를 착용하여 배출되는 이산화탄소의 양으로 호흡을 측정하는 방식으로 이루어지고 있으므로, 보다 정확한 측정이 어려울 뿐만 아니라 미세하거나 불안정한 호흡등은 측정이 아예 불가능하게 되는 경우가 있었다.
한편, 종래의 건강 모니터링 시스템은 혈압 측정을 위한 혈압계, 혈당 측정을 위한 혈당계, 맥박 측정을 위한 맥박계, 운동량 측정을 위한 만보계, 디지털 데이터의 이동을 위한 휴대용 저장장치와 같은 개별적인 장치들을 활용하고 있으며, 최근 건강관리에 대한 사람들의 관심이 높아지면서 이러한 정보들을 전문적으로 전송받아서 개별적으로 건강 모니터링을 실시해주는 건강관리 서비스업체 들도 등장하고 있다. 또한 병원 등에서도 한번 이상 진료한 환자들을 적극적으로 관리하기 위하여 각 환자의 다양한 생체정보가 지속적으로 필요하게 될 것이다.
종래기술로서, 국내 특허출원 제10-2007-0133396호는 생체 신호 검출을 기반으로 하는 건강 관리 서비스 시스템 및 이의 모니터링 방법에 관한 것으로, 이 발명은, 의사나 환자가 원하는 서비스와 환자의 건강 상태에 따라 직접 모니터링 모드와 시간, 주기 등을 설정하여 서비스를 제공한 후 모니터링 모드, 시간, 주기 등을 직접 재설정하는 종래 방법과는 달리, 건강 관리 서비스에 대한 모니터링 정보를 설정 등록한 후 이를 무선 통신망을 통해 전송하는 건강 관리 서버와, 상기 전송된 모니터링 정보에 대응하는 모니터링 계획을 작성하며, 그에 대응하는 모니터링 시간에 따라 상기 생체 신호의 전송을 요청하고, 모니터링 지속 시간에 따라 이를 수신하여 저장한 후에, 상기 생체 신호의 위험도 분석을 통해 상기 모니터링 계획을 선택 재작성하여 건강 관리 서비스를 수행하는 휴대용 건강 관리 장치와, 상기 생체 신호의 전송 요청에 따라 상기 생체 신호를 상기 모니터링 지속 시간 동안 측정하여 근거리 무선 통신 모듈을 통해 상기 휴대용 건강 관리 장치에 전송하는 생체 신호 계측 장치를 포함하는 생체 신호 검출을 기반으로 하는 건강 관리 시스템을 구현함으로써, 다양한 모니터링 정보를 설정하여 생체 신호 검출을 통한 건강 관리 서비스를 자동으로 모니터링할 수 있는 것이다. 이러한 종래기술들은 하나 이상의 생체정보들을 검출하여 인체의 건강 상태를 체크 및 판단하기 위하여 적어도 1회 이상 생체정보를 가공하거나 연산을 행하도록 이루어지는데, 여기서 연산은 일반적으로 공지된 것으로 검출된 생체신호를 기설정된 기준값과 비교하여 구분하는 것을 말한다.
그러나 상기와 같이 다양한 생체 정보를 개별적인 기기에 의존해서 측정하던 방식은 건강 모니터링 등의 서비스 시스템을 만족시키기에 많은 어려움이 있다. 예를 들면 건강 관리에 필요한 생체신호를 측정하기 위해서는 병원을 주기적으로 방문하여야 하며, 또한 각각의 측정기기를 개별적으로 이용하여 생체신호를 측정한 후 그 측정된 각각의 생체신호들을 한 곳으로 수집하여 처리하여야만 하는 번거로움이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 가방의 어깨걸이용 또는 흉부용 벨트에 심전도 측정용 전극과 호흡 측정용 전극을 부착하여 비접촉 방식으로 심전 도와 호흡을 측정하고, 가방의 복부용 벨트에 만보계를 부착하여 칼로리 소모량을 측정함으로써 이동중인 사용자의 건강 상태를 실시간 모니터링할 수 있도록 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 흉부에 탈부착 가능한 밴드형 모듈에 고감도의 호흡율 측정이 가능한 반도체 스트레인 게이지를 부착하고, 점퍼나 외투를 입은 경우 그 내부에 착용할 수 있도록 함으로써 비접촉 상태에서 호흡이 불안정한 신생아, 전신마비 환자, 위험 전달이 힘든 환자 등의 미세 호흡을 실시간 측정이 가능하도록 하여 가족이나 담당 의사에 의한 지속적인 건강 모니터링을 실시할 수 있게 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기와 같이 측정된 생체정보를 핸드폰이나 PDA에 전송하여 저장하거나 디스플레이할 수 있도록 함으로써, 실시간 모니터링이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 어깨나 흉부 또는 복부에 거치되는 하나 이상의 벨트를 이용하여 어깨에 메거나 등에 질 수 있도록 구성된 가방; 상기 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 부착되며, 심전도와 호흡 및 운동량을 측정하기 위한 다수 개의 센서로 구성되어 건강 관리를 위해 필요한 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제1 생체정보 측정부; 상기 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 내장되며, 상기 생체정보 측정부의 다수 개의 센서에서 측정되는 하나 이상의 생체정보를 수집하여 디지털 변환하는 통합 모듈부; 상기 통합 모듈부와 연결되며, 상기 제1 생체정보 측정부로부터 수신된 하나 이상의 생체정보들로부터 인체의 건강 상태를 체크 및 판단하기 위하여 적어도 1회 이상 생체정보를 가공하거나 연산을 행하는 연산 처리부; 휴대폰이나 PDA와 유선 통신이 가능한 외부 기기 연결부를 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또는 상기 연산 처리부에서 가공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 외부기기 연결부를 통해 외부 기기로 전송하거나 또는 외부 기기로부터 동작전원을 공급받는 통신 연결부;를 포함하는, 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 흉부에 탈부착 가능하도록 밴드형 측정모듈로 구성되며, 실시간으로 심전도와 호흡을 측정하는 다수 개의 센서로 구성되어, 건강 관리를 위해 필요한 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제2 생체정보 측정부; 상기 밴드형 측정모듈에 피복된 상태로 내장되며, 상기 제2 생체정보 측정부에 연결되어 다수 개의 센서에서 측정되는 하나 이상의 생체정보를 수집하여 디지털 변환하는 통합 모듈부; 상기 통합 모듈부와 연결되며, 상기 제2 생체정보 측정부로부터 수신된 하나 이상의 생체정보들로부터 인체의 건강 상태를 체크 및 판단하기 위하여 적어도 1회 이상 생체정보를 가공하거나 연산을 행하는 연산 처리부; 휴대폰이나 PDA와 무선 통신이 가능한 무선 통신 인터페이스수단을 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또 는 상기 연산 처리부에서 가공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 무선 통신 인터페이스수단을 통해 외부 기기로 전송하는 무선 통신부:를 포함하는, 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 통신 연결부의 외부 기기 연결부에 연결되며, 디스플레이장치를 구비하여 상기 통신 연결부로부터 전송되는 생체정보를 실시간으로 디스플레이하는 휴대폰, PDA 중의 어느 하나로 구성되는 외부 기기;를 더 포함하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템이다.
본 발명에 의하면, 일상생활에서 필수품인 가방을 이용하여 이동중에도 지속적으로 생체정보를 측정하고 수집할 수 있도록 함으로써 일상생활을 하거나 등산 등과 같은 운동을 하면서도 생체 정보의 지속적인 측정이 가능하게 되므로 건강상태의 변화에 대한 모니터링을 시간과 장소에 관계없이 기능적이고 효율적인 방법으로 실시할 수 있게 되므로, 향후 많은 관심과 수요가 기대된다.
또한 본 발명에 의하면, 겉옷으로 점퍼나 두꺼운 외투를 입은 경우 외투의 내부에 착용할 수 있는 착탈식 밴드형으로 전극을 구비하고, 가방의 통합 모듈부와 인터페이스 가능하도록 함으로써, 사용자의 불편함이 없이 편리하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 투자비용 및 기술적인 비용의 절감이 가능하며 동시에 의료 수요도 동시에 만족 시킬 수 있게 되는 등의 이점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 가방을 이용하여 측정된 생체정보를 핸드폰이나 PDA 에 전송하여 저장하거나 디스플레이할 수 있게 되므로, 생체정보를 손쉽게 저장 및 이동이 가능하게 되어 원격 모니터링이 가능하게 되는 이점이 있다.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 예시한 블록도이고, 도 3은 도 2와 같은 구성의 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템이 가방(100)의 각 부위에 적용된 상태를 예시한 참고 사진이며, 도 4는 피검자가 도 3의 가방을 착용한 상태의 참고사진이고, 도 5는 도 2의 심전도 측정전극(111)의 일 예를 도시하는 단면도이고, 도 6은 도 2의 호흡 측정전극(112)의 일 예를 도시하는 회로 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 비접촉 건강 모니터링 시스템은, 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제1 생체정보 측정부(110)와, 생체정보를 취합하는 통합 모듈부(130)와, 생체정보를 가공하고 연산처리하는 연산 처리부(140)로 구성되며, 도 2에 예시된 바와 같은 형태로 가방(100)의 각 부분에 부착되어 구성된다.
가방(100)은 어깨나 흉부 또는 복부에 거치되는 하나 이상의 벨트를 이용하여 어깨에 메거나 등에 질 수 있도록 구성되며, 두 개의 어깨걸이용 벨트(101)와, 각각 한 개씩의 흉부용 벨트(102)와 복부용 벨트(103)를 구비한다.
제1 생체정보 측정부(110)는 피검자의 심전도와 호흡 및 운동량을 실시간 측정할 수 있는 다수 개의 센서들로 구성되어 방수용 피복부재에 의해 피복된 상태로상기 가방의 어깨걸이용 벨트(101)와 흉부용 벨트(102) 및 복부용 벨트(103)에 각각 부착된다. 이 제1 생체정보 측정부(110)의 일 실시예로서는 심전도 측정전극(111)과 호흡 측정전극(112) 및 움직임 검출부(113)로 구성 가능하다.
심전도 측정전극(111)은 상기 가방(100)의 두 어깨걸이용 벨트(101)에 각각 부착되며, 신체에 직접 붙지 않은 상태에서 비접촉으로 심전도를 측정 가능하도록 프리앰프 모듈형으로서 금도금된 전극으로 구성한다. 이러한 심전도 측정전극(111)은 도 5에 도시된 바와 같이 금도금 전극(111b)이 형성된 PCB(111a)에 접촉 라인(111e)을 통해 전기적으로 연결되도록 증폭기(111c)를 탑재하고 그 주위를 접지(ground)로 연결된 실드(111d)로 감싸 형성한 것이 사용될 수 있다.
호흡 측정전극(112)은 상기 가방(100)의 두 어깨걸이용 벨트(101)에 각 단이 위치되어 흉부에 걸쳐지는 흉부용 벨트(102)에 부착되며, 신체에 직접 붙지 않은 상태에서 비접촉으로 호흡을 측정하는 반도체 스트레인 게이지(R1)로 구성된다. 이러한 호흡 측정전극(112)은 도 6에 도시된 바와 같이 구성되며, 반도체 스트레인 게이즈를 통해 얻은, 호흡에 따른 저항의 변화를 브리지회로를 통해 전압으로 바꾸고 이 전압의 변화를 증폭하여 출력하는 것으로 호흡률을 구할 수 있게 된다.
움직임 검출부(113)는 피검자의 움직임을 측정하고, 보폭(L)과 몸무게(M)를 입력하여 칼로리 소모량을 계산할 수 있게 된다.
상기 움직임 검출부(113)는 또한 피검자의 움직임에 따른 가속도의 변화를 측정하여 낙상 여부를 감지하고, 낙상 여부에 대한 검출결과를 이용하여 경보음을 발생하는 경보음 발생부를 포함한다. 이러한 움직임 검출부는 가방(100)의 두 어깨걸이용 벨트(101) 중의 어느 하나, 또는 상기 흉부용 벨트(102)나 복부용 벨트(103) 중의 어느 하나에 부착될 수 있으며, 만보계 또는 가속도 센서 중의 어느 하나, 또는 두 가지 모두를 사용하여 구현이 가능하다.
즉, 상기 제1 생체정보 측정부(110)의 일 실시예로서는 심전도 측정전극(111)과 호흡 측정전극(112) 및 만보계로 구성 가능하며, 다른 실시예로서는 심전도 측정전극(111)과 호흡 측정전극(112) 및 가속도 센서로 구성 가능하며, 또 다른 실시예로서는 심전도 측정전극(111)과 호흡 측정전극(112)와 만보계 및 가속도 센서로 구성 가능하다.
상기 움직임 검출부(113) 또는 만보계에 의하면, 피검자의 움직임을 측정하여 사용자의 총 걸음수(C) 와 시간(T)을 카운팅하고, 보폭(L)과 몸무게(M)를 입력하여, 사용자의 총 걸음거리(S: S = L×C)를 구하고, 그 걸음거리(S)와 시간(T)을 이용하여 속도(V)를 구한 후 그 속도에 따른 운동에너지(J=(MV2)/2)를 구하여, 운동에너지를 4.2로 나누어줌으로써 칼로리(1cal = 4.2J) 소모량을 계산할 수 있게 된다.
통합 모듈부(130)는 상기 가방(100))의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 내장되며, 상기 제1 생체정보 측정부(110)의 다수 개의 센서에서 측정되는 생 체정보를 수집하여 디지털 변환한다. 이 디지털 변환된 생체정보는 각각의 연결선을 통해 연산 처리부(140)로 전송된다. 이 연결선들은 방수 처리된 섬유 내부에 보이지 않게 연결되어 구성된다.
연산 처리부(140)는 상기 통합 모듈부(130)와 연결되어 내장되며, 상기 제1생체정보 측정부(110)로부터 수신된 생체정보들로부터 인체의 건강 상태를 체크 및 판단하기 위하여 적어도 1회 이상 생체정보를 가공하거나 연산을 행한다. 즉, 종래기술에도 언급된 바와 같이, 여기서 연산은 일반적으로 공지된 것으로 검출된 생체정보들을 기설정된 기준값들과 비교하여 구분하는 것을 말한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 피검자의 등이 직접 닿는 위치인, 상기 가방(100)의 중앙부분(104)에는 상기 제1 생체정보 측정부(110) 또는 후술될 제2 생체정보 측정부(120)에 구비된 각 센서의 전극을 접지단으로 공통 연결하는 접지용 전극(124)이 더 부착되어 피검자의 인체에 미치는 전기적인 영향을 줄일 수 있도록 구성한다. 이와 같은 구성을 통해 제1 생체정보 측정부(110) 또는 후술될 제2 생체정보 측정부(120)의 각 전극 또는 센서들에 대한 전기적인 접지가 공통적으로 이루어질 수 있게 되므로 피검자가 도 4에 도시된 바와 같이 가방을 착용하는 경우에도 안전한 상태에서 생체 정보의 측정이 가능하게 될 것이다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시형태에 의한 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템은 통신 연결부(150)를 구비한다. 이 통신 연결부(150)는 연산 처리부(140)에 연결되며, 휴대폰이나 PDA 또는 컴퓨터와 유선 통신이 가능한 외부 기기 연결부를 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또는 상기 연산 처리부에서 가공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 외부기기 연결부를 통해 외부 기기로 전송하거나 또는 외부 기기로부터 동작 전원을 공급받는다.
또한 상기 통신 연결부(150)는 전원 바이패스라인을 구비하며, 외부 기기 연결부를 통해 외부 기기로부터 공급받은 전원을 상기 제1 생체정보 측정부의 각 센서와 통합 모듈부 및 연산 처리부로 바이패스시킨다.
또한 이러한 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에서 전원 공급과 생체정보의 디스플레이는 상기 통신 연결부의 외부 기기 연결부를 통해 외부 기기인 핸드폰이나 PDA 또는 컴퓨터에서 제공할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉 핸드폰이나 PDA 또는 컴퓨터에서 상기 통신 연결부를 통해 동작 전원을 공급하며, 이러한 전원 공급에 의해 각각의 센서에서 측정된 생체정보들은 통합 모듈부(130)에서 수집된 후 연산 처리부(140)에서 가공 및 연산되고, 통신 연결부(150)를 통해 핸드폰이나 PDA 또는 컴퓨터 등으로 실시간 전송됨으로써, 핸드폰이나 PDA 또는 컴퓨터 등의 디스플레이 장치에서는 각각의 센서를 통해 측정되는 생체정보의 변화를 실시간 디스플레이하여 사용자에게 보여줄 수 있게 된다. 또한 상기 외부 기기는 가방의 어깨 벨트 앞쪽에 포켓을 만들어 수납 가능하도록 하며, 언제든지 꺼내 볼 수 있게 디자인하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 예시한 블록도이고, 도 8은 피검자가 도 7과 같은 구성의 밴드형 측정 모듈을 착용한 상태의 참고사진과 그 일부를 확대 도시한 사진이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시형태에 의한 비접촉 건강 모니터링 시스템은, 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제2 생체정보 측정부(120)와, 생 체정보를 취합하는 통합 모듈부(130)와, 생체정보를 가공하고 연산처리하는 연산 처리부(140)와, 생체정보의 무선 송수신을 실시하는 무선 통신부(210)로 구성된다.
이 실시예는 도 2의 제1 생체정보 측정부 대신에 밴드형 측정모듈로 구성된 제2 생체정보 측정부(120)가 구비된 것이 특징이며, 연산 처리부(140), 및 접지용 전극은 상기 본 발명의 일 실시예에서와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2 생체정보 측정부(120)는 두꺼운 겉옷이나 외투 등의 내부에 착용할 수 있도록, 도 8에 도시된 바와 같이 흉부에 탈부착 가능한 형태의 밴드형 측정모듈로 구성된다. 이 제2 생체정보 측정부(120)는 신체에 직접 붙지 않은 상태에서 비접촉으로 심전도와 호흡을 각각 측정하는 심전도 측정전극(121)과, 호흡 측정전극(122)으로 이루어지며, 측정된 심전도와 호흡을 포함하는 생체정보를 통합 모듈부(130)를 통해 연산 처리부(140)로 전송한다. 상기 심전도 측정전극(121)은 피검자의 흉부 앞쪽에 부착될 수 있으며, 호흡 측정전극(122)은 피검자의 흉부 뒤쪽에 부착되는 것이 바람직하다.
상기 통합 모듈부(130)는 특히 배터리를 이용하여 상기 제2 생체정보 측정부의 각 센서와 무선 통신부 및 연산 처리부로 동작 전원을 공급할 수 있는 보조 전원부를 일체로 구비한다.
무선 통신부(210)는 휴대폰이나 PDA와 무선 통신이 가능한, 블루투스(blue tooth) 또는 지그비(zigbee) 등의 무선 통신 인터페이스수단을 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또는 상기 연산 처리부에서 가 공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 무선 통신 인터페이스수단을 통해 외부 기기로 전송한다.
이러한 구성에서도 심전도 측정전극은 본 발명의 일 실시형태에서 상술한 바와 같이 금도금 전극에 증폭기를 연결하고 그 주위를 실드로 감싸 형성한 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 호흡 측정전극은 호흡에 따라 저항이 변하는 스트레인 게이지로 구성되는 것이 바람직하다.
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같은 구성의 제1 생체정보 측정부(110)의 각 센서, 즉 심전도 측정전극(111)과 호흡 측정전극(112) 및 움직임 검출부(113)가 도 3에 도시된 바와 같이 일상생활에서 손쉽게 메고 다니는 가방(100)의 어깨걸이용 벨트(101)와 흉부용 벨트(102) 및 복부용 벨트(102)의 내부에 부착되어 있고, 상기 각각의 센서들의 출력단이 통합 모듈부(130)와 연산 처리부(140)에 내부적으로 연결되고, 통신 연결부(150)의 유선 통신 인터페이스가 상기 연산 처리부와 외부 기기간의 데이터 송수신을 가능하게 한다.
따라서 생체 정보의 측정이 필요한 경우 피검자가 상기와 같이 제1 생체정보 측정부(110)가 부착된 가방(100)을 메고 움직이는 경우 어깨걸이용 벨트(101)에 부착된 두 개의 심전도 측정전극(111)과, 흉부용 벨트(102) 및 복부용 벨트(103)에 각각 부착된 호흡 측정전극(112)과 움직임 검출부(113) 등에서 건강 관리에 필요한 다수의 생체신호가 측정된다. 이렇게 측정되는 생체신호들은 통합 모듈부(130)를 통해 수집되어 디지탈 변환되고, 이 생체정보 들은 연산 처리부(140) 및 통신 연결 부(150)를 통해 가공 및 연산되어 건강 상태를 모니터링할 수 있는 생체정보로서 핸드폰이나 PDA 또는 컴퓨터 등에 지속적으로 전송될 수 있게 되므로 시간적, 공간적 제약으로부터 벗어나 시간과 장소에 관계없이 손쉽게 개인의 건강상태를 모니터링 할 수 있게 된다.
특히, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같이 제2 생체정보 측정부(120)를 탈부착 가능한 밴드형 측정모듈로 구비하여 통합 모듈부(130)에 전기적으로 연결하고, 상기 통합 모듈부(130)에서는 보조 전원부의 배터리를 이용하여 상기 제2 생체정보 측정부의 각 센서와 무선 통신부 및 연산 처리부로 동작전원을 공급할 수 있게 된다. 따라서 필요시 제2 생체정보 측정부(120)를 외투 내부의 가슴 부위에 착용하게 되면, 밴드형으로 구성된 제2 생체정보 측정부(120)의 심전도 측정전극(121)과 호흡 측정전극(121)에서 측정되는 심전도와 호흡률 등이 통합 모듈부(130)에서 수집되어 디지털 변환되고, 이후에 연산 처리부(140)에서는 제2 생체정보 측정부(120)에서 측정된 생체정보들을 건강 관리에 필요한 정보로 가공하고 분석하여 무선 통신부(210)의 무선 통신 인터페이스를 통해 외부 기기로 전송할 수 있게 된다.
이러한 본 발명은 가방을 이용하여 시공간적 제약없이 지속적으로 생체정보의 실시간 측정이 가능하게 되므로 이동성도 보장이 되고, 개인의 건강 모니터링에 필요한 여러 가지 생체신호(ECG, Repiration, Pedometer) 측정이 가능하게 되어 삶의 질을 향상시키는 데에 많은 도움이 줄 수 있게 될 것이다.
또한 본 발명에 의한 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에서는 프리앰프 모듈형 전극을 이용하여 피부에 직접 전극을 붙이지 않고 심전도 및 호흡 측정이 가능할 뿐만 아니라, 얇은 옷을 입은 상태에서는 제1 생체정보 측정부의 심전도 측정전극과 호흡 측정전극 및 움직임 검출부만을 이용하여 간단하게 심전도와 호흡 및 운동량을 측정할 수 있게 되므로 편리하게 생체정보를 측정할 수 있게 되는 이점이 있다.
또한 본 발명은 Ag-Agcl 전극 대신 사용되는 금도금 전극에 전치 증폭기를 부착하고 그 주위를 실드(접지로 연결)로 감싼 형태의 전극을 사용하게 되므로, 안전성을 향상시키게 되는 이점이 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 점퍼나 두꺼운 외투 등을 입는 경우 밴드형으로 구성된 제2 생체정보 측정부를 상기 가방의 통합 모듈부와 인터페이스시켜 계측 가능하게 되므로, 두꺼운 옷을 입은 상태에서도 심전도와 호흡 측정이 가능하게 되며, 또한 ECG의 HRV를 이용하여 감정상태도 판별할 수 있게 된다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용 예가 가능한 것임은 물론이다.
도 1은 종래의 심전도 측정장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 예시한 블록도이다.
도 3은 도 2와 같은 구성의 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템이 가방의 각 부위에 적용된 상태를 예시한 참고 사진이다.
도 4는 피검자가 도 3의 가방을 착용한 상태의 참고 사진이다.
도 5는 도 2의 심전도 측정전극의 일 예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 2의 호흡 측정전극의 일 예를 도시하는 회로 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템의 개략적인 구성을 예시한 블록도이다.
도 8은 피검자가 도 7과 같은 구성의 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템이 적용된 밴드형 측정 모듈을 흉부에 착용한 상태의 참고사진과 그 일부를 확대 도시한 사진이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 가방 101 : 어깨걸이용 벨트
102 : 흉부용 벨트 103 : 복부용 벨트
110 : 제1 생체정보 측정부 111,121 : 심전도 측정전극
112,122 : 호흡 측정전극 113 : 움직임 검출부
120 : 제2 생체정보 측정부 124 : 접지용 전극
130 : 통합 모듈부 140 : 연산 처리부
150 : 통신 연결부 160 : 외부 기기
210 : 무선 통신부 220 : 외부기기의 무선 통신부

Claims (18)

  1. 어깨나 흉부 또는 복부에 거치되는 하나 이상의 벨트를 이용하여 어깨에 메거나 등에 질 수 있도록 구성된 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 부착되어, 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제1생체정보 측정부;
    상기 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 내장되며, 상기 제1생체정보 측정부의 다수 개의 센서에서 측정되는 하나 이상의 생체정보를 수집하여 디지털 변환하는 통합 모듈부;
    상기 통합 모듈부와 연결되며, 상기 제1 생체정보 측정부로부터 수신된 하나 이상의 생체정보들을 가공하거나 기설정된 기준값들과 비교하여 구분하는 연산을 행하는 연산 처리부;
    휴대폰이나 PDA와 유선 통신이 가능한 외부 기기 연결부를 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또는 상기 연산 처리부에서 가공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 외부기기 연결부를 통해 외부 기기로 전송하거나 또는 외부 기기로부터 전원을 공급받는 통신 연결부;를 포함하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 제1생체정보 측정부는, 심전도 측정을 위한 심전도 측정전극과, 호흡 측정을 위한 호흡 측정전극, 및 사용자의 총 걸음걸이와 칼로리 소모량 측정을 위한 만보계로 구성되며,
    상기 호흡 측정전극은 반도체 스트레인 게이지로 구성되며, 호흡에 따른 스트레인 게이지의 저항 변화를 브리지 회로를 통해 전압으로 바꾸고, 이 전압의 변화를 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  2. 어깨나 흉부 또는 복부에 거치되는 하나 이상의 벨트를 이용하여 어깨에 메거나 등에 질 수 있도록 구성된 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 부착되어, 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제1생체정보 측정부;
    상기 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 내장되며, 상기 제1생체정보 측정부의 다수 개의 센서에서 측정되는 하나 이상의 생체정보를 수집하여 디지털 변환하는 통합 모듈부;
    상기 통합 모듈부와 연결되며, 상기 제1 생체정보 측정부로부터 수신된 하나 이상의 생체정보들을 가공하거나 기설정된 기준값들과 비교하여 구분하는 연산을 행하는 연산 처리부;
    휴대폰이나 PDA와 유선 통신이 가능한 외부 기기 연결부를 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또는 상기 연산 처리부에서 가공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 외부기기 연결부를 통해 외부 기기로 전송하거나 또는 외부 기기로부터 전원을 공급받는 통신 연결부;를 포함하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 제1 생체정보 측정부는, 심전도 측정을 위한 심전도 측정전극과, 호흡 측정을 위한 호흡 측정전극, 및 피검자의 움직임에 따른 가속도의 변화에 의한 낙상 여부 검출을 위한 가속도 센서로 구성되며,
    상기 호흡 측정전극은 반도체 스트레인 게이지로 구성되며, 호흡에 따른 스트레인 게이지의 저항 변화를 브리지 회로를 통해 전압으로 바꾸고, 이 전압의 변화를 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  3. 어깨나 흉부 또는 복부에 거치되는 하나 이상의 벨트를 이용하여 어깨에 메거나 등에 질 수 있도록 구성된 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 부착되어, 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제1생체정보 측정부;
    상기 가방의 하나 이상의 벨트에 의해 피복된 상태로 내장되며, 상기 제1생체정보 측정부의 다수 개의 센서에서 측정되는 하나 이상의 생체정보를 수집하여 디지털 변환하는 통합 모듈부;
    상기 통합 모듈부와 연결되며, 상기 제1 생체정보 측정부로부터 수신된 하나 이상의 생체정보들을 가공하거나 기설정된 기준값들과 비교하여 구분하는 연산을 행하는 연산 처리부;
    휴대폰이나 PDA와 유선 통신이 가능한 외부 기기 연결부를 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또는 상기 연산 처리부에서 가공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 외부기기 연결부를 통해 외부 기기로 전송하거나 또는 외부 기기로부터 전원을 공급받는 통신 연결부;를 포함하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 제1 생체정보 측정부는 심전도 측정을 위한 심전도 측정전극과, 호흡 측정을 위한 호흡 측정전극, 및 피검자의 움직임에 따른 가속도 변화에 의한 낙상 여부 및 총 걸음걸이와 칼로리 소모량 측정을 위한 움직임 검출부로 구성되며,
    상기 호흡 측정전극은 반도체 스트레인 게이지로 구성되며, 호흡에 따른 스트레인 게이지의 저항 변화를 브리지 회로를 통해 전압으로 바꾸고, 이 전압의 변화를 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통신 연결부의 외부 기기 연결부에 연결되며, 디스플레이 장치를 구비 하여 상기 통신 연결부로부터 전송되는 생체정보를 실시간으로 디스플레이하는 휴대폰, PDA 중의 어느 하나로 구성되는 외부 기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통신 연결부는,
    외부 기기 연결부를 통해 외부 기기로부터 공급받은 전원을 상기 제1 생체정보 측정부의 각 센서와 통합 모듈부 및 연산 처리부로 바이패스시키는 전원 바이패스라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가방에, 피검자의 신체와 집적 접촉되는 위치에 부착되며, 상기 제1 생체정보 측정부에 구비된 각 센서의 전극을 접지로 공통 연결하는 접지용 전극이 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 만보계는,
    피검자의 움직임을 측정하여 사용자의 총 걸음수(C) 와 시간(T)을 카운팅하고, 보폭(L)과 몸무게(M)를 입력하여, 사용자의 총 걸음거리(S: S = L×C)를 구하고, 그 걸음거리(S)와 시간(T)을 이용하여 속도(V)를 구한 후 그 속도에 따른 운동에너지(J=(MV2)/2)를 구하여, 운동에너지로부터 칼로리(1cal = 4.2J) 소모량을 계산하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  8. 제3항에 있어서, 상기 움직임 검출부는,
    만보계와 가속도 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  9. 제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    낙상 여부에 대한 검출결과를 이용하여 경보음을 발생하는 경보음 발생부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 심전도 측정전극은 금도금 전극에 증폭기를 연결하고 그 주위를 실드로 감싸 형성한 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  11. 삭제
  12. 흉부에 탈부착 가능하도록 밴드형 측정모듈로 구성되며, 실시간으로 심전도와 호흡을 측정하는 다수 개의 센서로 구성되어, 건강 관리를 위해 필요한 하나 이상의 생체정보를 측정하는 제2 생체정보 측정부;
    상기 밴드형 측정모듈에 피복된 상태로 내장되며, 상기 제2 생체정보 측정부에 연결되어 다수 개의 센서에서 측정되는 하나 이상의 생체정보를 수집하여 디지털 변환하는 통합 모듈부;
    상기 통합 모듈부와 연결되며, 상기 제2 생체정보 측정부로부터 수신된 하나 이상의 생체정보들을 가공하거나 기설정된 기준값들과 비교하여 구분하는 연산을 행하는 연산 처리부;
    휴대폰이나 PDA와 무선 통신이 가능한 무선 통신 인터페이스수단을 구비하고, 상기 통합 모듈부에서 디지털 변환된 하나 이상의 생체정보 또는 상기 연산 처리부에서 가공 또는 연산된 생체정보를 상기 연산 처리부로부터 수신하여 상기 무선 통신 인터페이스수단을 통해 외부 기기로 전송하는 무선 통신부:를 포함하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 제2 생체정보 측정부는, 상기 밴드형 측정모듈의 내부에 피복된 상태로 부착되며 신체에 직접 붙지 않은 상태에서 비접촉으로 심전도와 호흡을 각각 측정하는 심전도 측정전극과 호흡 측정 전극으로 구성되며,
    상기 호흡 측정전극은 반도체 스트레인 게이지로 구성되며, 호흡에 따른 스트레인 게이지의 저항 변화를 브리지 회로를 통해 전압으로 바꾸고, 이 전압의 변화를 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 통합 모듈부는,
    상기 제2 생체정보 측정부의 각 센서와 무선 통신부 및 연산 처리부로 전원을 공급하는 보조 전원부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밴드형 측정모듈의, 피검자의 신체와 집적 접촉되는 위치에 부착되며, 상기 제2 생체정보 측정부에 구비된 각 센서의 전극을 접지로 공통 연결하는 접지용 전극; 이 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 심전도 측정전극은 금도금 전극에 증폭기를 연결하고 그 주위를 실드로 감싸 형성한 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
  17. 삭제
  18. 제3항에 있어서, 상기 움직임 검출부는,
    피검자의 움직임을 측정하여 사용자의 총 걸음수(C) 와 시간(T)을 카운팅하고, 보폭(L)과 몸무게(M)를 입력하여, 사용자의 총 걸음거리(S: S = L×C)를 구하고, 그 걸음거리(S)와 시간(T)을 이용하여 속도(V)를 구한 후 그 속도에 따른 운동에너지(J=(MV2)/2)를 구하여, 운동에너지로부터 칼로리(1cal = 4.2J) 소모량을 계산하는 것을 특징으로 하는 휴대용 비접촉 건강 모니터링 시스템.
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