KR101329334B1 - Apparatus for non-invasive pressure measurement - Google Patents

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노명규
유승열
정진홍
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충남대학교산학협력단
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    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only

Abstract

The present invention relates to a non-invasive pressure measuring apparatus which measures a current value used in compensating for a gap according to the pressure inside a tube which is included in the inner side in order to convert pressure. A non-invasive pressure measuring apparatus prepared thereby has a cross section bent in a “C” shape in order to accommodate a tube for passing a fluid inside, and comprises an elastic plate which has a slit formed on one side thereof and has magnetism; a coil which is wound in a longitudinal direction of the elastic plate; a width detecting sensor which detects the gap of the slit; a control unit which is connected to the width detecting sensor and outputs current to the coil in order to be restored to the original position when the gap of the slit is widened; and a calculation unit which measures the outputted current value from the control unit and converts the pressure of the fluid inside the tube. [Reference numerals] (100) Elastic plate;(200) Coil;(300) Width detection sensor;(400) Control unit;(410) Power supply means;(500) Calculation unit

Description

비침습적 압력측정장치{apparatus for non-invasive pressure measurement}Apparatus for non-invasive pressure measurement

본 발명은 비침습적 압력측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 수용된 관내 압력에 따른 이격거리를 보상하는 데 소요된 전류값을 측정하여 압력을 환산하는 비침습적 압력측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a non-invasive pressure measuring apparatus, and more particularly to a non-invasive pressure measuring apparatus for converting the pressure by measuring the current value required to compensate the separation distance according to the pressure inside the tube accommodated therein.

일반적으로, 생체의료(biomedical) 분야에서는 인체 내의 특정 부위의 미소압력을 측정하기 위한 센서들에 대한 연구가 이루어지고 있다. 보통 비침습적(non-invasive) 센서보다는 침습적(invasive) 센서가 보다 정확한 미소압력을 측정할 수 있겠으나, 침습적 센서는 인체 내부에 직접적으로 센서가 삽입되므로, 센서의 크기나 재질 등의 제약이 있다. 따라서, 비침습적 방식이면서도, 압력 측정에 대한 민감도가 우수하고 정밀한 압력 측정이 가능한 압력측정장치의 개발이 시급하다.In general, in the field of biomedical research, sensors for measuring the micropressure of a specific part in the human body have been studied. Normally, invasive sensors can measure micropressures more precisely than non-invasive sensors. However, invasive sensors are directly inserted into the human body, which limits the size and material of the sensor. . Therefore, it is urgent to develop a pressure measuring device capable of precise pressure measurement while having a non-invasive method and excellent sensitivity to pressure measurement.

본 발명은 비침습 방식으로 관내 유체의 압력을 측정할 수 있고, 무엇보다 슬릿의 간격을 유지하는데 소요된 전류값을 통해 관내 압력을 측정할 수 있어 민감도가 보다 향상되고 정밀한 압력 측정이 가능한 비침습적 압력측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention can measure the pressure of the fluid in the tube in a non-invasive manner, and can measure the pressure in the tube through the current value required to maintain the gap between the slits above all non-invasive to improve the sensitivity and precise pressure measurement The purpose is to provide a pressure measuring device.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치는 유체가 통과하는 튜브를 내부에 수용되도록 ‘C’자 형으로 절곡된 단면의 형태를 취하고, 일측에 슬릿을 형성하며, 자성을 갖는 탄성판과, 상기 탄성판의 길이방향으로 권취되는 코일과, 상기 슬릿의 간격을 감지하는 폭감지센서와, 상기 폭감지센서와 연결되어, 상기 슬릿의 간격이 넓어졌을 때, 원위치로 복귀하도록 상기 코일에 전류를 출력하는 제어부와, 전류센서를 통해 상기 제어부에서 출력된 전류값을 측정하고, 튜브내 유압을환산하는 산출부를 포함한다.Non-invasive pressure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object takes the form of a cross-section bent in a 'C' shape to accommodate the tube through which the fluid passes, and forms a slit on one side And a magnetic elastic plate, a coil wound in the longitudinal direction of the elastic plate, a width detecting sensor for detecting a gap of the slit, and a width detecting sensor, and the interval of the slit is widened. A control unit for outputting a current to the coil to return to the original position, and a measuring unit for measuring the current value output from the control unit through a current sensor, and converts the hydraulic pressure in the tube.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 탄성판은 규소강판으로 이루어진다.According to one embodiment of the invention, the elastic plate is made of a silicon steel sheet.

본 발명에 따르면, 비침습 방식으로 관내 유체의 압력을 측정할 수 있고, 무엇보다 슬릿의 간격을 유지하는데 소요된 전류값을 통해 관내 압력을 측정할 수 있어 민감도가 향상되고 정밀한 압력 측정이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to measure the pressure of the fluid in the tube in a non-invasive manner, and can measure the pressure in the tube through the current value required to maintain the slit gap above all, improving sensitivity and precise pressure measurement There is.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치의 블록선도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 튜브가 수용된 비침습적 압력측정장치의 단면도이다.1 is a block diagram of a non-invasive pressure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a perspective view of a non-invasive pressure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of a non-invasive pressure measuring apparatus according to another embodiment of the present invention,
Figure 4 is a cross-sectional view of the non-invasive pressure measuring device accommodated in the tube according to another embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components, and repeated descriptions and detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치의 블록선도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 튜브가 수용된 비침습적 압력측정장치의 단면도이다.1 is a block diagram of a non-invasive pressure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of a non-invasive pressure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is another embodiment of the present invention 4 is a cross-sectional view of a non-invasive pressure measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 비침습적 압력측정장치는 튜브(10)내 유체의 압력을 측정하기 위한 것으로, 유체가 통과하는 튜브(10)를 내부에 수용되도록 ‘C’자 형으로 절곡된 단면의 형태를 취하고, 일측에 슬릿(110)을 형성하며, 자성체로 이루어진 탄성판(100)과, 상기 탄성판(100)의 길이방향으로 권취되는 코일(200)과, 상기 슬릿(110)의 간격을 감지하는 폭감지센서(300)와, 상기 폭감지센서(300)와 연결되어, 상기 슬릿(110)의 간격(D2)이 넓어졌을 때, 원위치로 복귀하도록 상기 코일(200)에 전류를 출력하는 제어부(400)와, 전류센서를 통해 상기 제어부(400)에서 출력된 전류값을 측정하고, 튜브내 유압을 환산하는 산출부(500)를 포함한다.1 to 4, a non-invasive pressure measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is for measuring the pressure of the fluid in the tube 10, so that the tube 10 through which the fluid passes is accommodated therein. Take the form of a cross-section bent in a 'C' shape, forms a slit 110 on one side, the elastic plate 100 made of a magnetic material, and the coil 200 wound in the longitudinal direction of the elastic plate 100 And, the width detecting sensor 300 for detecting the interval of the slit 110 and the width detection sensor 300 is connected, so that when the distance (D2) of the slit 110 is widened, to return to the original position The control unit 400 for outputting a current to the coil 200, and the output unit 500 for measuring the current value output from the control unit 400 through a current sensor, converting the hydraulic pressure in the tube.

탄성판(100)은 유체가 통과하는 튜브(10)를 내부에 수용되도록 ‘C’자 형으로 절곡된 단면의 형태를 취하고, 일측에 슬릿(110)을 형성하며, 자성체로 구비된다. 상기 튜브(10)는 플렉시블(flexible)한 소재로 이루어져 내부로 통과하는 유체의 압력에 따라 팽창한다. 이때, 상기 탄성판(100)은 탄력을 구비하기 때문에 상기 튜브(10)의 팽창 정도에 따라 상기 슬릿(110)의 간격(D1)이 변동된다. 즉, 유압이 높아지면 튜브(10)는 팽창하고, 튜브(10)가 팽창하면 탄성판(100)의 슬릿(110) 간격(D2)은 넓어진다.The elastic plate 100 takes the form of a cross section bent in a 'C' shape to accommodate the tube 10 through which the fluid passes, and forms a slit 110 on one side and is provided as a magnetic body. The tube 10 is made of a flexible material and expands according to the pressure of the fluid passing therein. At this time, since the elastic plate 100 has elasticity, the interval D1 of the slit 110 is varied according to the degree of expansion of the tube 10. That is, when the hydraulic pressure increases, the tube 10 expands, and when the tube 10 expands, the interval D2 of the slit 110 of the elastic plate 100 widens.

따라서, 상기 튜브(10)의 팽창 정도에 따라 변동되는 슬릿(110)의 폭 변화를 감지하고, 그 폭을 일정하게 조정하는 데 소요된 전류값을 토대로 튜브(10) 내 압력을 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 탄성판(100)은 자성 확보를 위해 규소강판으로 이루어 질 수 있다. Accordingly, the pressure in the tube 10 may be measured based on a current value required to detect the width change of the slit 110 that varies according to the degree of expansion of the tube 10 and to uniformly adjust the width thereof. . According to one embodiment of the invention, the elastic plate 100 may be made of a silicon steel sheet to secure magnetic.

한편, 상기와 같이 슬릿(110)의 간격을 일정하게 유지하기 위해 상기 탄성판(100)의 길이방향으로 코일(200)이 감겨진다. 이때, 상기 탄성판(100) 자체가 코어로서 작용하기 때문에 상기 코일(200)에 전류를 통과시킬 경우 탄성판(110)에 전자기력이 발생하여 상기 탄성판(100)의 양측에는 서로 다른 극성이 형성될 수 있으며, 상기 탄성판(100)에 권취된 코일(200)의 전류 방향에 따라 탄성판(100)의 극성은 달라질 수 있다. 이때, 상기 탄성판(100)의 양단부는 서로 다른 극을 형성하기 때문에, 상호 마주보며 근접한 슬릿(110)의 양단부는 흡인력이 발생한다. On the other hand, the coil 200 is wound in the longitudinal direction of the elastic plate 100 to maintain a constant interval of the slit 110 as described above. At this time, since the elastic plate 100 itself acts as a core, when a current is passed through the coil 200, electromagnetic force is generated in the elastic plate 110 so that different polarities are formed on both sides of the elastic plate 100. The polarity of the elastic plate 100 may vary according to the current direction of the coil 200 wound on the elastic plate 100. At this time, since both ends of the elastic plate 100 form different poles, both ends of the slits 110 facing each other and adjacent to each other generate suction force.

상기 폭감지센서(300)는 상기 슬릿(110)의 간격(D1)을 감지하는 것으로, 상기 튜브(10)를 통과하는 유체의 압력이 높아지면 튜브(10)가 팽창하게 되고, 튜브(10)가 팽창하면서 탄성판(100)의 슬릿(110)의 간격이 넓어질 때, 이 변위를 감지하는 것이다. The width sensor 300 detects the gap D1 of the slit 110, and when the pressure of the fluid passing through the tube 10 increases, the tube 10 expands, and the tube 10. When the expansion of the slit 110 of the elastic plate 100 widens while expanding, it is to detect this displacement.

제어부(400)는 상기 폭감지센서(300)와 연결되어, 상기 슬릿(110)의 간격(D2)이 넓어졌을 때, 원래의 간격(D1)으로 좁혀지도록 상기 코일(200)로 전류를 출력한다. 즉, 상기 탄성판(100)의 슬릿(110)의 간격이 넓어질 때, 이 변위 값을 폭감지센서(300)로 부터 전달받아 그 변위값을 보상하도록 코일(200)에 전류를 출력하고 흡입력을 높여 슬릿(110)의 간격을 원래 위치로 복귀시키는 궤환제어(feedback control)를 시행한다. 참고로, 상기 제어부(400)는 상기 코일(200)로 전류를 출력할 수 있도록 별도의 전원공급수단(410)을 포함할 수 있으며, 상기 전원공급수단은 외부전원일 수 있다.The controller 400 is connected to the width detecting sensor 300, and outputs a current to the coil 200 to be narrowed to the original interval (D1) when the interval (D2) of the slit 110 is widened. . That is, when the distance between the slits 110 of the elastic plate 100 is widened, the displacement value is received from the width sensor 300 to output a current to the coil 200 to compensate for the displacement value and suction force By raising the feedback control to return the interval of the slit 110 to its original position. For reference, the controller 400 may include a separate power supply means 410 to output a current to the coil 200, the power supply means may be an external power source.

산출부(500)는 전류센서를 통해 상기 제어부(400)에서 출력된 전류값을 측정하고, 튜브(10)내 압력을 환산한다. 제어부(400)를 통해 코일(200)로 출력된 전류는 튜브(10)내 압력과 직접적으로 관계가 있으므로, 전류 센서를 통해 소요된 전류를 측정하여 튜브(10)내 압력을 환산할 수 있다. The calculation unit 500 measures the current value output from the control unit 400 through a current sensor, and converts the pressure in the tube 10. Since the current output to the coil 200 through the controller 400 is directly related to the pressure in the tube 10, the pressure in the tube 10 may be converted by measuring the current consumed through the current sensor.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 코일(200)에 흐르는 전류는 튜브(10)내 압력과 직접적인 관계에 있으므로 압력 측정의 정밀도는 코일(200)의 전류를 측정하는 전류센서에 의해 좌우된다고 할 수 있다. 따라서, 상기 전류센서는 높은 정밀도를 구비해야 할 필요가 있으며, 홀프로브 등을 이용할 수 있다. 또한, 상기 전류센서의 측정 정밀도 향상을 위해 전류증폭기를 추가로 배치할 수 있다.On the other hand, as described above, since the current flowing in the coil 200 has a direct relationship with the pressure in the tube 10, the accuracy of the pressure measurement may be said to depend on the current sensor measuring the current of the coil 200. Therefore, the current sensor needs to have high precision, and a hole probe or the like can be used. In addition, a current amplifier may be further disposed to improve measurement accuracy of the current sensor.

상기 폭감지센서(300)와 제어부(400) 및 산출부(500)를 이용한 압력측정 과정을 설명하면 다음과 같다. 유체가 통과하는 튜브(10)의 압력을 측정할 때, 상기 튜브(10)의 팽창에 따라 탄성판(100)의 슬릿(110)의 간격이 넓어지면 폭감지센서(300)는 이를 감지하고, 제어부(400)는 슬릿(110) 간격이 일정하게 유지되도록 코일(200)에 전류를 출력한다. 이때, 전류센서를 통해 슬릿(110)의 간격을 유지하는데 소요된 전류값을 측정하고, 산출부(500)에서는 상기 전류센서에서 측정된 전류값을 압력으로 환산하여 튜브(10)내 압력을 측정할 수 있다.Referring to the pressure measurement process using the width sensor 300, the control unit 400 and the calculation unit 500 as follows. When measuring the pressure of the tube 10 through which the fluid passes, if the interval of the slit 110 of the elastic plate 100 is widened in accordance with the expansion of the tube 10, the width detecting sensor 300 detects this, The controller 400 outputs a current to the coil 200 so that the interval between the slits 110 is kept constant. At this time, the current value is measured to maintain the interval of the slit 110 through the current sensor, the calculator 500 converts the current value measured by the current sensor to the pressure to measure the pressure in the tube (10) can do.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 비침습적 압력측정장치에 따르면, 슬릿(110)의 간격을 유지하는데 소요된 전류값을 통해 관내 압력을 측정할 수 있어 민감도가 향상되고 정밀한 압력 측정이 가능한 장점이 있다.According to the non-invasive pressure measuring apparatus according to the present invention as described above, it is possible to measure the pressure in the pipe through the current value required to maintain the interval of the slit 110 has the advantage that the sensitivity can be improved and precise pressure measurement .

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

10 : 튜브
100 : 탄성판
110 : 슬릿
200 : 코일
300 : 폭감지센서
400 : 제어부
500 : 산출부10: Tube
100: elastic plate
110: slit
200: coil
300: width detection sensor
400:
500: calculator

Claims (2)

튜브내 유체의 압력을 측정하기 위한 비침습적 압력측정장치에 관한 것으로,
상기 튜브가 내부에 수용되도록 ‘C’자 형으로 절곡된 단면의 형태를 취하고, 일측에 슬릿을 형성하며, 자성체로 이루어진 탄성판;
상기 탄성판의 길이방향으로 권취되는 코일;
상기 슬릿의 간격을 감지하는 폭감지센서;
상기 폭감지센서와 연결되어, 상기 슬릿의 간격이 넓어졌을 때, 원위치로 복귀하도록 상기 코일에 전류를 출력하는 제어부;
전류센서를 통해 상기 제어부에서 출력된 전류값을 측정하고, 튜브내 유압을환산하는 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습적 압력측정장치.Non-invasive pressure measuring device for measuring the pressure of the fluid in the tube,
An elastic plate having a shape of a cross section bent in a 'C' shape so that the tube is accommodated therein, forming a slit on one side, and made of a magnetic body;
A coil wound in the longitudinal direction of the elastic plate;
A width detecting sensor for detecting a gap of the slit;
A control unit connected to the width detecting sensor and outputting a current to the coil to return to the original position when the interval between the slits is widened;
Non-invasive pressure measuring apparatus comprising a; measuring unit for measuring the current value output from the control unit through a current sensor, and converts the hydraulic pressure in the tube. 제 1항에 있어서,
상기 탄성판은 규소강판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 비침습적 압력측정장치.The method of claim 1,
The elastic plate is a non-invasive pressure measuring device, characterized in that made of silicon steel sheet.
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