KR101238402B1 - 심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템 - Google Patents

심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템에 관한 것으로, PPG(Photoplethysmograph) 방식으로 손목의 맥박을 측정하는 센서를 사람마다 다른 혈관의 위치에 정확하게 위치시키기 위해 센서의 미세 위치이동이 가능한 심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템에서 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법은 심박측정 단말기에서 심박측정을 수행함에 따라 상기 심박측정 단말기에 설정된 심박측정 방법이 자동 또는 수동 중 어느 방법으로 설정되어 있는지 판단하는 제1단계와 상기 제1단계에서 상기 심박측정 방법이 자동으로 설정된 경우, 상기 심박측정 단말기에 저장된 심박측정 알고리즘에 따라 심박측정을 수행하는 센서의 위치를 변경하면서 심박측정을 수행하는 제2단계와 상기 제2단계에서 측정된 심박측정 값의 오류를 판단하는 제3단계 및 상기 제3단계에서 상기 심박측정 값에 오류가 발생되지 않는 경우에는 측정된 상기 심박측정 값을 상기 심박측정 서버로 전송하는 제4단계를 포함함에 기술적 의의가 있다.

Description

심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템{A CoronaryIntervention automatic realization and the most measurement location revision system for a heart beat}
본 발명은 심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템에 관한 것으로, PPG(Photoplethysmograph) 방식으로 손목의 맥박을 측정하는 센서를 사람마다 다른 혈관의 위치에 정확하게 위치시키기 위해 센서의 미세 위치이동이 가능한 심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적측정 위치 보정 시스템에 관한 것이다.
유비쿼터스 헬스케어 환경의 실현을 위해 실시간의 생체 정보 모니터링은 매우 중요한 요소이다. 이러한 생체 정보 모니터링을 위한 장치는 대부분 PPG 신호를 얻어 피측정자의 상태 모니터링에 활용하고 있다. 종래에는 PPG 신호를 얻기 위해서 핑거프로브를 손가락에 착용해야 하기 때문에 일상생활을 하기에 불편함이 있었을 뿐만 아니라, 핑거 프로브 착용자의 움직임에 의한 동잡음으로 인하여 정확한 PPG 신호를 얻기가 매우 힘들다는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 핑거 프로브를 이용하여 생체정보를 측정하는 장치 구성도에 관한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 측정된 생체정보를 전송받는 모바일 단말기부(110)와 모바일 단말기(110)에는 제2의 생체정보를 측정하기 위한 생체신호 측정부(120)가 구비되어 있다. 이러한 모바일 단말기(110)에 구비된 생체신호 측정부(120)는 사용자의 손목을 통해 심전도, 피부전도도, 피부온도, 비만도 등의 생체정보를 검출할 수 있다.
한편, 포터블 장치부(130)는 핑거 프로브(140)와 포터블 장치 구동모듈(150)로 이루어진다. 핑거 프로브(140)는 클립형 프로브로 구성되며 사용자의 손가락이 삽입되어, 산소포화도 측정 센서 또는 맥파 측정센서에 의해 산소포화도신호, 맥파신호, 혈류신호 등의 생체정보를 검출하도록 이루어져 있다.
그러나, 이러한 종래의 생체정보 측정 장치는 별도로 구비되는 모바일 단말기(110)와 포터블 장치부(130) 등을 포함하여 이루어지고 있는데, 상시 생체정보를 측정해야 하는 환자, 노인 등이 휴대하기 불편한 문제점이 있다.
도 2는 종래의 손목 착용형 생체정보 측정 단말기 구성도에 관한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 손목에 착용하여 생체정보를 측정하는 단말기는 피측정자의 심전도를 측정하기 위한 심전도 측정용 전극(210, 220)과 피측정자의 맥파를 측정하기 위한 압력센서(230), 심전도 측정용 전극(210, 220)과 압력센서(230)를 구비하기 위한 본체(240) 및 본체에 연결되어 상기 피측정자의 신체 일부분에 부착될 수 있는 밴드(250)로 구성된다.
이러한 종래의 손목 착용형 생체정보 측정 단말기에 구비된 심전도 측정용 전극(210, 220) 및 압력센서(230) 등은 사용자가 착용하는 본체(240)에 고정되어 설치되는 것으로서, 사용자가 생활하는데 불편함을 느끼지 않도록 본체(240)를 밴드(250)로 사용자의 손목에 착용하는 구조이다. 그러나, 이렇게 손목에 착용함에 있어서, 손목에 착용된 본체(240)의 이동, 서로 다른 사용자 별로 조금씩 다르게 형성된 혈관 등은 측정하고자 하는 생체정보를 정확하게 측정될 수 없으며, 정확하게 측정되지 않은 생체정보를 이용하여 피측정자의 건강을 확인하는 경우, 치명적인 의료 사고가 발생할 수도 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 생체정보 측정 단말기를 이용하여 손목 혈관을 통해 생체정보를 측정함에 있어서, 각각의 사용자마다 다르게 형성된 손목 혈관을 용이하게 인식할 수 있도록 생체정보를 측정하는 센서의 위치를 이동시키기 위한 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피측정자가 별도의 제어를 수행하지 않고서도 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기 내의 센서가 손목 혈관이 위치한 곳으로 이동할 수 있도록 손목 혈관을 자동으로 인식하기 위한 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피측정자가 손목에 착용한 생체정보 측정 단말기의 모드를 수동으로 전환한 상태에서 피측정자가 생체정보 측정을 수행하지 못하는 경우에는 원격에 위치한 관리자 또는 관리서버에서 피측정자의 생체정보 측정 단말기를 원격으로 제어하여 생체정보 측정 단말기의 위치를 이동시키고 이를 통해 생체정보를 측정할 수 있도록 하는 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피측정자가 손목에 착용한 생체정보 측정 단말기 내의 센서의 위치 이동을 위한 위치제어를 직접 수행할 수 있도록 하여 피측정자가 혈관의 본인의 혈관 위치에 센서를 정확하게 위치시킬 수 있도록 하는 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피측정자의 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기가 손목에 밀착되지 않아 생체정보가 정확하게 측정되지 않는 문제를 해결하기 위해 생체정보 측정 단말기에 액츄에이터를 구비하여 생체정보 측정 단말기를 피측정자의 손목에 밀착시킬 수 있도록 하기 위한 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피측정자의 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기에서 측정된 생체정보를 생체정보 측정 단말기와 일체형 또는 별도로 구비되는 생체정보 관리 단말기가 수신하고 수신된 생체정보를 관리서버에 무선으로 전송하도록 하여 피측정자의 생체정보를 원격에서 확인하도록 하기 위한 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 심박측정 서버 및 심박측정 단말기로 이루어진 심박측정 시스템에서 자동 캘리브레이션을 이용한 심박측정 방법에 있어서, 상기 심박측정 단말기에서 심박측정을 수행함에 따라 상기 심박측정 단말기에 설정된 심박측정 방법이 자동 또는 수동 중 어느 방법으로 설정되어 있는지 판단하는 제1단계와 상기 제1단계에서 상기 심박측정 방법이 자동으로 설정된 경우, 상기 심박측정 단말기에 저장된 심박측정 알고리즘에 따라 심박측정을 수행하는 센서의 위치를 변경하면서 심박측정을 수행하는 제2단계와 상기 제2단계에서 측정된 심박측정 값의 오류를 판단하는 제3단계 및 상기 제3단계에서 상기 심박측정 값에 오류가 발생되지 않는 경우에는 측정된 상기 심박측정 값을 상기 심박측정 서버로 전송하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 자동 캘리브레이션을 이용하여 심박측정 단말기로부터 심박측정 값을 수신하는 심박측정 서버 운영방법에 있어서, 상기 심박측정 단말기로부터 전송되는 상기 심박측정 값을 수신 대기하는 제1단계와 소정 시간 동안 상기 심박측정 단말기로부터 상기 심박측정 값이 전송되지 않는 경우, 상기 심박측정 단말기의 심박측정 모드를 확인한 이후, 상기 심박측정 단말기가 심박측정을 수행할 수 있는 제어신호를 생성하여 상기 심박측정 단말기로 전송하는 제2단계 및 상기 제어신호에 대응하여 상기 심박측정 값을 수신하여 저장하는 제3단계를 포함하여 이루어지는 센서의 위치이동을 위한 심박측정 서버 운영방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 심박측정을 위한 관상혈관 자동인식 및 최적 측정위치 보정 시스템은 생체정보 측정 단말기를 이용하여 손목 혈관을 통해 생체정보를 측정함에 있어서, 각각의 사용자마다 다르게 형성된 손목 혈관의 위치에 생체정보를 측정하는 센서를 위치시킴으로써 피측정자의 생체정보를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 피측정자의 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기 내의 센서 위치를 피측정자의 혈관 위치로 자동으로 이동되도록 하여 피측정자가 별도의 제어동작을 수행하지 않고서도 피측정자의 생체정보를 측정할 수 있도록 하는 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 원경에 위치한 관리자 또는 관리서버에서 피측정자의 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기를 원격제어하도록 하여 피측정자의 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기의 모드가 수동으로 전환되어 있는 상태에서 피측정자가 생체정보 측정을 누락한 경우에도 생체정보 측정이 가능하도록 하는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 피측정자가 손목에 착용한 생체정보 측정 단말기 내의 센서의 위치 이동을 위한 위치제어를 직접 수행할 수 있도록 하여 피측정자가 혈관의 본인의 혈관 위치에 센서를 정확하게 위치시킬 수 있는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 생체정보 측정 단말기에 액츄에이터를 구비하여 피측정자의 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기가 손목에 밀착되지 않아 생체정보가 정확하게 측정되지 않는 경우, 액츄에이터를 동작시켜 생체정보 측정 단말기를 피측정자의 손목에 밀착시킬 수 있도록 함으로써, 보다 정확한 생체정보를 측정할 수 있도록 하는 또 다른 효과가 있다.
또한, 본 발명은 피측정자의 손목에 착용된 생체정보 측정 단말기에서 측정된 생체정보를 생체정보 측정 단말기와 일체형 또는 별도로 구비되는 생체정보 관리 단말기가 수신하고 수신된 생체정보를 관리서버에 무선으로 전송하도록 하여 피측정자의 생체정보를 원격에서 확인 및 관리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 핑거 프로브를 이용하여 생체정보를 측정하는 장치를 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 손목 착용형 생체정보 측정 단말기를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 다른 심박측정 시스템을 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기를 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에 구비된 센서부를 나타내는 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에서 센서부를 이동시키기 위한 센서이동부를 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에서 센서부를 이동시키기 위한 센서이동부를 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에서 하우징을 손목에 밀착하기 위한 액츄에이터를 나타내는 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 액츄에이터의 동작을 나타내는 개념도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 심박측정 시스템의 제1운영방법을 나타내는 순서도,
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심박측정 시스템의 제2운영방법을 나타내는 순서도,
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심박측정 시스템의 제3운영방법을 나타내는 순서도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 다른 심박측정 시스템을 나타내는 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 심박측정 시스템은 심박측정 서버(300) 및 심박측정 단말기(400)로 구성되어 있다.
심박측정 서버(300)는 원격에 위치하여 심박측정 단말기(400)와 무선통신을 이용하여 생체정보 측정 데이터를 송수신할 수 있다. 또한, 심박측정 서버(300)는 심박측정 단말기(400)으로부터 주기적 또는 비주기적으로 송신되는 생체정보 측정 데이터가 수신되지 않는 경우, 해당 심박측정 단말기(400)로 센서를 제어하기 위한 제어신호를 생성하고 송신한다. 이후, 심박측정 단말기(400)는 수신된 제어신호에 따라 생체정보를 측정하고 측정된 생체정보를 심박측정 서버(300)로 송신할 수 있다.
심박측정 단말기(400)는 사용자의 손목에 착용되는 것을 특징으로 하며, 손목의 상단부에는 생체정보 측정을 위한 제어신호 및 측정된 생체정보 등을 출력하는 제어장치부(미도시)가 구성되어 있으며, 손목의 하단부에는 생체정보를 측정하기 위한 센서장치부(미도시)가 구성되어 있다.
심박측정 단말기(400)의 제어장치부 및 센서장치부는 스트랩 등에 의해 손목의 둘레에 결합되어 있는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기를 나타내는 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 심박측정 단말기는 제어장치부(410) 및 센서장치부(420)로 구성된다.
제어장치부(410)는 센서장치부(420)로부터 측정되는 심박측정 값을 전송받고, 이를 영상 또는 음성으로 출력하기 위한 디스플레이부(414)와 음성출력부(416)를 포함하고 있다.
디스플레이부(414)는 심박측정 값 이외에 제어장치부(410)에서 수행하는 각종 처리 내용 등을 디스플레이 할 수 있으며, 음성출력부(416) 역시 제어장치부(410)에서 수행하는 처리 내용이나 메시지 등을 음성으로 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 제어장치부(410)에 구성된 무선송수신부(412)는 원격에 위치한 심박측정 서버(미도시)와 무선신호를 통해 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로써, 무선송수신부(412)는 센서장치부(420)에서 측정된 심박측정 값을 심박측정 서버로 전송할 수 있으며, 심박측정 서버로부터 전송되는 제어신호를 수신할 수 있다. 한편, 무선송수신부(412)는 블루투스, Wi-Fi, WLAN 등의 무선신호 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.
전원부(413)는 제어장치부(410)에 구비된 각종 구성요소들뿐만 아니라 센서장치부(420)에 구비된 각종 구성요소들의 전원을 공급하기 위한 배터리를 포함하고 있다.
제어부(411)는 제어장치부(410)의 각각의 구성요소들과 센서장치부(420)의 각각의 구성요소들의 동작제어를 수행하며, 무선송수신부(412)를 통해 심박측정 서버로부터 전송되는 제어신호에 따른 동작을 수행한다.
센서장치부(420)는 센서부(421), 센서이동부(422), 액츄에이터부(423) 및 압력센서부(424)로 구성된다.
센서부(421)는 센서이동부(422)와 함께 하우징(미도시) 내부에 구비되어 센서이동부(422)를 통해 위치 이동이 가능하도록 되어 있으며, 센서부(421)의 위치 이동은 도 6 및 도 7에서 설명하는 바와 같다.
액츄에이터부(423)는 센서부(421)와 센서이동부(422)를 포함하는 하우징(미도시)이 사용자의 손목에 밀착될 수 있도록 동작하는 것으로서, 하우징의 일측면은 사용자의 손목과 접촉되며, 하우징의 타측면은 하나 이상으로 결합된 액츄에이터부(423)가 구비되며, 액츄에이터부(423)와 하우징 사이에는 압력센서부(424)가 포함되어 있다. 한편, 심박측정 단말기를 사용자의 손목에 체결하기 위해서는 스트랩(미도시)를 이용할 수 있다. 스트랩(미도시)는 손목시계형 스트랩로 구성되는 것이 바람직하며, 탄성력이 있는 고무재질 또는 합성수지 등으로 구성되어 제어장치부(410)와 센서장치부(420)를 포함하는 심박측정 단말기를 사용자의 손목에 체결할 수 있다.
심박측정 단말기가 사용자의 손목에 체결되어 있는 경우, 하우징의 타측면에 결합된 액츄에이터부(423)는 스트랩와 밀착되어 있으며, 하우징 일측면의 내측은 센서부가 밀착되며, 하우징 일측면의 외측은 사용자의 손목에 밀착되어 있다.
하우징의 타측면에 결합된 하나 이상의 액츄에이터부(423)의 하단에 구비된 압력센서부(424)는 사용자의 손목과 밀착된 압력을 측정할 수 있으며, 측정된 압력값에 대응하여 액츄에이터부(423)가 동작되어 하우징의 전방향이 고르게 사용자의 손목과 밀착될 수 있도록 한다.
즉, 액츄에이터부(423)는 4개로 구성되는 것이 바람직하며, 각각의 액츄에이터부(423)의 하단에 위치한 압력센서부(424)는 하우징과 사용자의 손목과의 밀착된 압력을 측정한 이후, 밀착력이 떨어지는 부분의 액츄에이터부(423)를 동작시켜 해당 위치의 액츄에이터부(423)의 부피를 증가시킴으로써, 해당 위치의 하우징을 사용자의 손목에 보다 밀착되어, 심박측정의 정확도를 보다 향상시킬 수 있다.
액츄에이터부(423)는 유압, 공압 및 수압 중 어느 하나로 부피를 증가시킬 수 있으며, 신축성이 좋은 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에 구비된 센서부를 나타내는 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자의 손목 상단부에는 디스플레이부 등을 포함하는 제어장치부(410)가 위치하며, 사용자의 손목 하단부에는 센서부 등을 포함하는 센서장치부(420)가 위치할 수 있다. 제어장치부(410) 및 센서장치부(420)는 스트랩(미도시)에 의해 손목에 체결되며, 센서부(421) 및 센서이동부(미도시)를 포함하는 하우징의 외부 일측면은 사용자의 손목 부분과 접촉되어 있으며, 하우징의 외부 타측면은 액츄에이터부(미도시)가 구비되며, 액츄에이터부의 외측으로는 스트랩(미도시)에 의해 사용자의 손목에 체결될 수 있다.
센서부(421)는 LED 드라이버(421-1), LED(421-2), 수광부(421-3) 및 신호생성부(421-4)를 포함하여 구성된다. LED 드라이버(421-1)는 LED(421-2)에서 조사되는 빛의 광량 등을 제어할 수 있으며, LED 드라이버(421-1)에서 제어하여 전송되는 신호에 따라 LED(421-2)는 빛을 조사하며, 수광부는 혈액의 변화량에 따른 빛의 반사량을 전압으로 바꾸어 PPG(Photoplethysmograph) 신호를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 PPG 신호는 신호생성부(421-4)를 통해 증폭되고, 0.5~4Hz의 대역통과 필터를 거쳐 잡음을 제거하고 심박수 계산에 이용될 수 있다. 계산된 심박수 즉, 심박측정 값은 제어장치부(410)로 전송되고, 제어장치부(410)는 내부에 구비된 무선송수신부(미도시)를 통해 심박측정 서버(미도시)로 심박측정 값을 무선전송 한다.
도 6은 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에서 센서부를 이동시키기 위한 센서이동부를 나타내는 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에서 센서부를 이동시키기 위한 센서이동부를 나타내는 사시도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 센서장치부(500)에 포함되는 센서이동부의 구성요소들은 센서부(510)를 포함하여 하우징에 구비되며, 센서이동부는 센서부(510)의 전방향 이동을 가능하게 하도록 횡방향 및 종방향으로 이동할 수 있다.
센서이동부는 센서부(510)의 횡방향 이동이 가능하도록 동력을 제공하는 제1모터부(521), 제1모터부(521)로부터 동력을 제공받는 제1기어부(522), 제1기어부(522)의 회전에 따라 센서부(510)를 일정한 거리만큼 이동할 수 있도록 하는 제1레일부(523) 및 일측은 제1기어부(522)에 결합되며 중단부는 센서부(510)에 결합되어 제1모터(521)의 동력전달을 받은 제1기어부(522)의 회전에 따라 제1레일부(523) 상에서 움직이는 거리만큼 제1센서이동지지부(524)로 구성된다.
또한, 센서이동부는 센서부(510)의 종방향 이동이 가능하도록 동력을 제공하는 제2모터부(531), 제2모터부(531)로부터 동력을 제공받는 제2기어부(532), 제2기어부(532)의 회전에 따라 센서부(510)를 일정한 거리만큼 이동할 수 있도록 하는 제2레일부(533) 및 일측은 제2기어부(532)에 결합되며 중단부는 센서부(510)에 결합되어 제2모터(531)의 동력전달을 받은 제2기어부(532)의 회전에 따라 제2레일부(533) 상에서 움직이는 거리만큼 제2센서이동지지부(534)로 구성된다.
한편, 제1센서이동지지부(524) 및 제2센서이동지지부(534)의 타측은 제1모터부(521) 및 제2모터부(531)의 회전에 따라 움직임을 용이하기 위한 센서이동 가이드부(540)에 결합된다.
센서이동 가이드부(540)는 제1센서이동지지부(524) 및 제2센서이동지지부(534)의 타측에 구비된 가이드 부재(미도시)가 삽입되어 각각의 제1센서이동지지부(524) 및 제2센서이동지지부(534)의 이동을 용이하게 할 수 있다.
한편, 센서부(510) 및 센서이동부를 포함하는 하우징의 내부에는 센서이동부의 동작 및 센서부(510)의 이동을 용이하게 하기 위해 윤활유가 충진되는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 따른 심박측정 시스템의 단말기에서 하우징을 손목에 밀착하기 위한 액츄에이터를 나타내는 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 액츄에이터의 동작을 나타내는 개념도다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 센서부(미도시) 및 센서이동부(미도시)를 포함하는 하우징(550)의 일측면(하측면)은 사용자의 손목에 밀착되어 있으며, 하우징(550)의 타측면(상측면)은 스트랩(570)에 결합되어 있다.
한편, 하우징(550)의 타측면(상측면)에는 하나 이상으로 구비되는 액츄에이터(560)가 결합되며, 액츄에이터부(560)는 4개 이상으로 구비되는 것이 바람직하다.
(a)에 도시된 바와 같이, 액츄에이터부(560)는 하우징(550)의 타측면(상측면)의 각 모서리에 하나씩 구비되어 있으며, 액츄에이터부(560)와 하우징(550)의 사이에는 압력센서부(미도시)가 구비될 수 있다. 압력센서부는 스트랩(570)에 결합된 센서장치부가 사용자의 손목에 밀착되는 압력을 측정하는 것으로써, 측정된 압력값에 대응하여 액츄에이터부(560)가 동작할 수 있다.
즉, (a)에서처럼 액츄에이터부(560)는 일정한 부피를 유지하고 있으나(A-B 사이의 간격), 사용자의 손목에 밀착된 부분의 압력이 심박측정이 용이한 압력 이하인 경우, (b)에서처럼 부피가 증가되어 일정한 높이(A-B 사이의 간격)를 형성하여 해당 위치의 하우징(550) 부분을 사용자의 손목에 밀착할 수 있다.
한편, 하우징(550) 및 하우징(550) 내부에 구비되는 센서부와 센서이동부는 사용자의 손목에 따라 곡선형태의 외형으로 형성되는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 심박측정 시스템의 제1운영방법을 나타내는 순서도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 심박측정 서버 및 심박측정 단말기로 이루어진 심박측정 시스템에서 자동 캘리브레이션을 이용한 심박측정 방법은 심박측정 단말기에서 심박측정을 수행함에 따라 상기 심박측정 단말기에 설정된 심박측정 모드가 자동 또는 수동 중 어느 방법으로 설정되어 있는지 판단한다(S805).
심박측정 모드가 자동으로 설정되어 있는 경우에는 입력된 심박측정을 위한 센서이동 알고리즘에 의해 심박측정을 위한 센서의 위치를 이동시키고(S815), 센서가 이동한 위치에서 심박을 측정한다(S820).
이후, 측정된 심박측정 값에 오류가 있는지 판단하여(S825) 측정된 심박측정 값에 오류가 없는 경우, 해당 심박측정 값을 저장 및 전송한다(S830).
그러나, S825 단계에서 측정된 심박측정 값에 오류가 발생하였다고 판단되는 경우에는 해당 심박측정을 위한 센서이동 알고리즘에 따라 다음에 측정해야할 위치로 센서를 이동하기 위해 S815 단계로 이동한 후, 심박측정을 재수행한다.
한편, S810 단계에서 사용자가 손목에 착용한 심박측정 단말기의 심박측정 모드가 수동으로 설정되어 있는 경우, 해당 사용자의 심박을 측정하기 위한 시각이 되면 심박측정 단말기는 사용자로부터 입력되는 센서이동 제어신호를 수신대기한다(S835).
사용자로부터 센서이동을 제어하기 위한 제어신호가 입력되는 경우, 해당 사용자의 제어신호 입력을 수신하고(S845), 해당 제어신호에 대응하여 심박측정 센서의 위치를 이동한다(S850). 이후, 이동된 장소에 위치하는 센서를 통해 해당 사용자의 심박을 측정하고(S855), 심박측정 값의 오류를 판단하여(S860), 해당 심박측정 값에 오류가 발견되지 않는 경우에는 해당 심박측정 값을 저장하고 전송하여 심박측정 단계를 종료한다(S830).
그러나, S860 단계에서 심박측정 값에 오류가 발생되는 경우, 화면 또는 음성을 통해 오류발생 내용을 사용자에게 통지하고 센서의 위치를 변경하기 위한 제어신호 입력을 요청한다(S865). 이후, 사용자의 제어신호 입력을 수신 대기하는 S840 단계로 이동하여 이후의 단계를 재수행하는 것이 바람직하다.
한편, S835 단계에서 일정 시간동안 사용자로부터 센서의 이동을 수행하기 위한 제어신호가 입력되지 않는 경우, 심박측정 값이 생성되지 못하고 이에 따라 심박측정 서버로 심박측정 값을 전송하지 못한다. 이 경우, 심박측정 서버는 심박측정 개시 시간으로부터 일정한 시간동안 심박측정 값을 전송받지 못하는 경우, 심박측정 서버는 심박측정 알고리즘에 따른 제어신호를 심박측정 단말기로 전송하고, 심박측정 단말기는 심박측정 서버로부터 전송되는 제어신호를 수신한다(S840).
심박측정 단말기는 심박측정 서버로부터 전송되는 제어신호에 따라 심박측정 센서의 위치이동을 수행하고(S815), 해당 제어신호에 대응하여 위치를 이동한 곳의 심박을 측정한다(S820). 이후, 심박측정 단말기는 심박측정 값에 대한 오류가 있는지의 여부를 판단하고, 심박측정 값에 오류가 발견되지 않는 경우, 해당 심박측정 값을 저장하고 심박측정 서버로 전송한다(S830).
그러나, 심박측정 값에 오류가 발생된 경우에는 심박측정 서버로부터 전송받은 제어신호에 따라 심박측정 센서의 위치를 변경하기 위해 S815 단계부터 재수행하는 것이 바람직하다.
한편, 심박측정 값의 오류를 판단하는 것은 심박측정 단말기에 저장된 사용자의 평균 심박값과 비교하여 심박측정 값이 상이한 경우에 해당하는 것으로서, 오류가 발생되는 경우에는 심박측정 센서가 사용자의 손목에 있는 동맥의 위치와 상이한 곳에서 센싱을 함에 따라 발생하는 오차가 생긴 것으로 판단하거나, 실제 사용자의 심박이 평소와 상이한 것으로 판단할 수 있다.
이렇게 일회의 심박측정에 의한 오차가 발생되는 경우, 어느 하나의 상태로 판단할 수 없기 때문에 심박측정 알고리즘에 따라 사용자의 손목 내에서 센서의 위치를 변경하여 한 번 이상 심박측정을 수행하고, 소정의 횟수 이상 심박측정을 수행하여 평소의 심박값이 측정되는 경우에는 이상이 사용자의 심박측정 값에 오류가 없는 것으로 판단하되, 소정의 횟수 이상 심박측정을 수행하였으나, 지속적으로 심박측정 값에 오류가 발생되는 경우에는 사용자의 심박이 정상이 아님을 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 심박측정 시스템의 제2운영방법을 나타내는 순서도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제2운영방법은 심박측정 서버의 운영방법을 나타내는 것으로서, 심박측정 서버는 해당 사용자의 심박측정 시간이 되면, 심박측정 단말기로부터 전송되는 심박측정 값을 전송받기 위한 수신대기를 한다(S910).
심박측정 서버는 심박측정 단말기로부터 소정 시간 이내에 심박측정 값을 수신하게 되는 경우, 해당 심박측정 값을 저장하고 분석하는 단계를 수행한다(S950).
그러나, S920 단계에서 소정의 시간동안 심박측정 단말기로부터 해당 사용자의 심박측정 값이 전송되지 않는 경우, 심박측정 서버는 해당 심박측정 단말기의 제어를 통해 해당 사용자의 심박을 측정하기 위한 제어신호를 심박측정 단말기로 전송한다(S930).
제어신호를 심박측정 단말기로 전송한 후, 소정의 시간 이내에 심박측정 단말기로부터 해당 사용자의 심박측정 값이 전송되는 경우(S940), 해당 심박측정 값을 저장하고 분석하는 S950 단계를 수행하되, 소정 시간 이내에 심박측정 단말기로부터 해당 사용자의 심박측정 값이 전송되지 않는 경우에는 다시 해당 심박측정 단말기를 제어하기 위한 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 심박측정 단말기로 전송한다(S930).
이때, S930 단계에서 심박측정 단말기로 제어신호를 송신하기 이전에 해당 단말기의 심박측정 모드가 자동 또는 수동인지 판단하기 위한 신호를 미리 심박측정 단말기로 전송한다. 이는 심박측정 단말기의 심박측정 모드가 수동일 경우에는 사용자로부터 센서의 위치이동을 위한 제어신호가 입력되지 않아 심박측정을 하지 못하는 것으로 판단하여 심박측정 서버에서 센서의 위치를 이동하여 심박을 측정하기 위한 제어신호를 생성하여 전달한다.
그러나, 심박측장 단말기의 심박측정 모드가 수동일 경우에는 심박측정 단말기의 결함이나 기타 다른 요인에 의해 심박측정을 수행하지 못하는 것으로 판단할 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 심박측정 시스템의 제3운영방법을 나타내는 순서도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 샘플 심박측정을 위한 운영방법으로써, 심박측정 단말기는 저장된 심박측정 알고리즘에 의해 자동으로 하나 이상으로 지정된 위치에서 샘플 심박측정 값을 취득하고(S960), 해당 샘플 심박측정 값을 저장된 사용자의 표준 심박측정 값과 비교한다(S965). 이때, 샘플 심박측정 값 중에서 사용자의 표준 심박측정 값과 가장 유사한(오차범위가 최소인) 샘플 심박측정 값이 존재하는 경우, 해당 샘플 심박측정 값을 측정한 위치로 센서를 위치이동 시키고 사용자의 심박을 측정한다(S975). 이후, 측정된 심박측정 값을 저장하고 분석한다(S980).
그러나, S965 단계에서 하나 이상으로 측정된 샘플 심박측정 값 중에서 정상적인(표준 심박측정 값에 유사한) 샘플 심박측정 값이 존재하지 않는 경우에, 심박측정 단말기는 사용자에게 심박측정 모드의 변경 유무를 확인하는 메시지를 출력하고, 이에 대응하여 입력되는 결과값을 수신한다(S985).
S985 단계에서 사용자가 입력한 결과값이 심박측정 모드를 수동으로 입력하는 경우에는 사용자가 입력하는 제어신호를 수신하고 이에 대응하여 심박측정을 수행한다(S990). 이때 심박측정 값이 정상인 경우, S980 단계로 이동하여 심박측정 값 저장 및 분석을 수행하며, 심박측정 값이 정상이 아닌 경우, 심박측정 단말기에서는 영상 또는 음성 중 어느 하나 이상으로 사용자 알림 메시지를 출력하고(S999), S990 단계로 이동하여 사용자로부터 재입력되는 제어신호에 따라 심박측정을 재수행한다(S99)).
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 모바일 단말기 120 : 생체신호 측정부
130 : 포터블 장치부 140 : 핑거 프로브
150 : 포터블 장치 구동모듈 210, 220 : 심전도 측정용 전극
230 : 압력센서 240 : 본체
250 : 밴드 300 : 심박측정 서버
400 : 심박측정 단말기 410 : 제어장치부
411 : 제어부 412 : 무선송수신부
413 : 전원부 414 : 디스플레이부
415 : 입력부 416 : 음성출력부
420 : 센서장치부 421 : 센서부
421-1 : LED 드라이버 421-2 : LED
421-3 : 수광부 421-4 : 신호생성부
422 : 센서이동부 423 : 액츄에이터부
424 : 압력센서부 430 : 사용자 손목
440 : 동맥 500 : 센서장치부
510 : 센서부 521 : 제1모터부
522 : 제1기어부 523 : 제1레일부
524 : 제1센서이동지지부 531 : 제2모터부
532 : 제2기어부 533 : 제2레일부
534 : 제2센서이동지지부 540 : 센서이동 가이드부
550 : 하우징 560 : 액츄에이터부
570 : 스트랩(strap)

Claims (15)

  1. 심박측정 서버 및 심박측정 단말기로 이루어진 심박측정 시스템에서 자동 캘리브레이션을 이용한 심박측정 방법에 있어서,
    상기 심박측정 단말기에서 심박측정을 수행함에 따라 상기 심박측정 단말기에 설정된 심박측정 방법이 자동 또는 수동 중 어느 방법으로 설정되어 있는지 판단하는 제1단계;
    상기 제1단계에서 상기 심박측정 방법이 자동으로 설정된 경우, 상기 심박측정 단말기에 저장된 심박측정 알고리즘에 따라 심박측정을 수행하는 센서의 위치를 변경하면서 심박측정을 수행하는 제2단계;
    상기 제2단계에서 측정된 심박측정 값의 오류를 상기 심박측정 단말기가 판단하는 제3단계; 및
    상기 제3단계에서 상기 심박측정 값에 오류가 발생되지 않는 경우에는 측정된 상기 심박측정 값을 상기 심박측정 서버로 전송하는 제4단계
    를 포함하여 이루어지되,
    상기 제1단계 이전에, 상기 심박측정 단말기에 구비된 센서장치부에 포함된 압력센서부로부터 측정된 압력값에 따라 상기 센서장치부에 포함된 액츄에이터부를 동작시켜 상기 센서장치부를 사용자의 손목에 밀착시키는 단계를 더 포함하며, 상기 제3단계에서 상기 측정된 심박측정 값의 오류는 측정된 상기 심박측정 값이 사용자의 정상 심박측정 값과 상이한 경우인 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 측정된 상기 심박측정 값에 오류가 발생 된 경우에는 상기 제2단계의 상기 심박측정 단말기에 저장된 심박측정 알고리즘에 따라 상기 심박측정을 수행하는 센서의 위치를 변경하면서 심박측정을 재수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계에서 상기 심박측정 단말기에 설정된 상기 심박측정 방법이 수동으로 설정된 경우,
    사용자로부터의 입력을 대기하는 제1과정;
    상기 사용자로부터 입력되는 신호에 따라 상기 심박측정을 수행하는 센서의 위치를 변경하고, 이에 대응하는 심박측정을 수행하는 제2과정;
    상기 제2과정에서 측정된 심박측정 값의 오류를 상기 심박측정 단말기가 판단하는 제3과정; 및
    상기 제3과정에서 상기 심박측정 값의 오류가 발생되지 않는 경우에는 측정된 상기 심박측정 값을 상기 심박측정 서버로 전송하는 제4과정
    을 포함하여 이루어지는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3과정에서 측정된 상기 심박측정 값의 오류는 측정된 상기 심박측정 값이 상기 사용자의 정상 심박측정 값과 상이한 경우인 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제4과정에서 상기 심박측정 값을 상기 심박측정 서버로 전송하는 것은 상기 심박측정 단말기 내의 제어장치부에 구비된 무선송수신부를 통해 무선신호로 전송되는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1과정 이후, 상기 사용자의 입력이 소정의 시간 동안 수행되지 않아 상기 심박측정 서버로 측정된 상기 심박측정 값을 전송하지 못하는 경우, 상기 심박측정 서버는 해당 사용자의 심박측정 모드를 자동으로 변경하고, 상기 센서장치부에 구비된 센서이동부의 이동 및 심박측정을 위한 제어신호를 상기 심박측정 단말기에 구비된 제어장치부로 전송하는 과정
    를 더 포함하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어장치부는 상기 제어신호를 수신한 이후, 상기 제어신호에 대응하여 상기 심박측정을 수행하는 센서를 이동하고, 이에 대응하는 심박측정을 수행하는 과정
    을 더 포함하며, 상기 심박측정을 수행한 이후, 상기 제3과정 이후를 수행하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제3과정에서 측정된 상기 심박측정 값의 오류가 발생되는 경우, 상기 심박측정 단말기 내에 구비된 제어장치부에서 심박측정 오류에 대응하는 사용자 알림 메시지를 화면 또는 음성 중 어느 하나 이상으로 출력하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4단계에서 상기 오류가 발생되지 않는 경우, 측정된 상기 심박측정 값을 상기 심박측정 서버로 전송하기 이전에 상기 심박측정 단말기에 저장하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 이용한 심박측정 방법.
  11. 자동 캘리브레이션을 이용하여 심박측정 단말기로부터 심박측정 값을 수신하는 심박측정 서버 운영방법에 있어서,
    상기 심박측정 단말기로부터 전송되는 상기 심박측정 값을 수신 대기하는 제1단계;
    소정 시간 동안 상기 심박측정 단말기로부터 상기 심박측정 값이 전송되지 않는 경우, 상기 심박측정 단말기의 심박측정 모드를 확인한 이후, 상기 심박측정 단말기가 심박측정을 수행할 수 있는 제어신호를 생성하여 상기 심박측정 단말기로 전송하는 제2단계; 및
    상기 제어신호에 대응하여 상기 심박측정 값을 수신하여 저장하는 제3단계
    를 포함하여 이루어지는 센서의 위치이동을 위한 심박측정 서버 운영방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1단계 이후에 상기 심박측정 단말기로부터 상기 심박측정 값이 수신되는 경우, 상기 심박측정 값을 수신하고 저장하는 단계를 더 포함하는 센서의 위치이동을 위한 심박측정 서버 운영방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 심박측정을 위한 센서의 위치이동 신호 또는 상기 심박측정을 위한 실행 신호 중 어느 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 위한 심박측정 서버 운영방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 상기 제어신호에 대응하는 상기 심박측정 값이 소정 시간동안 수신되지 않는 경우, 상기 제어신호를 재송신하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 위한 심박측정 서버 운영방법.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    수신된 심박측정 값을 저장한 이후, 저장된 심박측정 값을 분석하는 것을 특징으로 하는 센서의 위치이동을 위한 심박측정 서버 운영방법.


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