KR101450999B1

KR101450999B1 - 다중 생체신호 센서

Info

Publication number: KR101450999B1
Application number: KR1020130007560A
Authority: KR
Inventors: 김성민; 이상준; 남기창; 정재훈; 양인철
Original assignee: 동국대학교 산학협력단
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-10-14
Also published as: WO2014115945A1; KR20140094912A

Abstract

다중 생체신호 센서가 개시된다. 이 다중 생체신호 센서는 손가락이 접촉되는 접촉부; 및 상기 접촉부에 배치되어 생체신호를 감지하는 복수의 센서를 포함한다.

Description

다중 생체신호 센서{Multi bio signal sensor}

본 발명은 생체신호 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 생체신호 센서에 관한 것이다.

현대에는 고령화로 인하여 노인을 대상으로 한 의료서비스의 수요가 급증하고 있다. 이와 함께 만성질환의 증가로 의료비 부담이 지속적으로 증가하고 있다.

독거 노인의 수가 증가하고 있으며, 이는 독거 노인이 주위에 아무런 도움 없이 사망한 후 오랜 시간이 지난 후에 발견되는 고독사의 사회적 문제를 더욱 심화시킬 것으로 예상된다.

건강에 대한 관심증대와 사회 경제적인 여건 변화로 인하여, 과거의 수동적인 환자에서 적극적인 소비 주체로 의료 서비스의 패러다임이 변화하고 있다. 이러한 의료 서비스 패러다임의 변화에 의해 유비쿼터스(ubiquitous) 기술을 활용한 u-헬스 서비스와 모바일 기술을 활용한 m-헬스(mobile health) 서비스 등과 같은 e-헬스(e-health) 서비스에 대한 요구가 증가되고 있다.

u-헬스 서비스는 심전도와 같은 24시간 모니터링이 필요한 생체 신호를 지속적인 모니터링을 위해 환자의 생체신호를 언제 어디서나 감시할 수 있는 디바이스의 개발이 중요하다.

m-헬스 서비스는 m-헬스 서비스 단말기가 생체신호 측정기기에서 측정된 생체신호를 와이파이(WIFI) 통신 등으로 의료서버와 통신함으로써 이루어진다.

최근에는 스마트폰의 보급으로 언제 어디서나 네트워크에 접속할 수 있는 환경이 제공되고 있다.

이에 따라, 스마트 폰을 활용하여 m-헬스 서비스의 개발이 진행되고 있는 상태이다.

한편, 스마트폰에 m-헬스 서비스를 구현하기 위해서는 생체신호를 측정하는 방법이 구현되어야 하는 데, 이는 다음과 같은 조건이 충족되어야 m-헬스 서비스의 활성화를 기대할 수 있다.

조건 1: 생체신호 측정은 사람 편의성을 위해 무 구속적으로 측정을 해야할 것

조건 2: 측정 전극을 오랜 시간 몸에 부착하지 말 것

조건 3: 1회의 측정으로 여러 가지 생체신호 측정이 가능할 것

조건 4: 측정 하드웨어가 초소형으로 제작되어 스마트폰에 액세서리로 부착 가능할 것

조건 5: 측정과 동시 또는 끝난 후에 자동으로 분석이 이루어질 것

조건 6: 데이터 저장과 전송은 자동을 이루어질 것

조건 7: 노인을 위해 조작방법이 간단해야 할 것

조건 8: 건강정보 보안을 위해 보안기능이 추가되어야 함

조건 1 내지 조건 4는 생체신호 측정기기의 하드웨어적 조건이고, 조건 5 내지 조건 8은 생체신호 측정기기에서 측정된 생체신호를 분석하는 단말기의 소프트웨어적 조건이다.

한국공개특허공보 제10-2006-0044520호에는 조건 3과 조건 5를 충족하는 생체신호 동시 측정장치가 개시되어 있다. 즉, 공보한국공개특허공보 제10-2006-0044520호에 개시된 생체신호 동시 측정장치는 인체에 전기적 신호를 보낸 후에 되돌아오는 전기적 신호를 분석하여 2개의 생체신호를 획득한다.

그러나 한국공개특허공보 제10-2006-0044520호 개시된 생체신호 동시 측정장치는 하드웨어적 조건을 완전히 충족하지 못하는 문제점이 있다.

다시 말하면, 한국공개특허공보 제10-2006-0044520호 개시된 생체신호 동시 측정장치는 생체신호 측정이 사람 편의성을 위해 무 구속적으로 이루어지고, 생체신호 측정 전극을 오랜 시간 몸에 부착할 필요가 없고, 1회의 측정으로 여러 가지 생체신호 측정이 가능하고, 초소형으로 제작되어 스마트폰에 액세서리로 부착 가능해야 하는 조건을 모두 충족하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 생체신호 측정이 사람 편의성을 위해 무 구속적으로 이루어지고, 생체신호 측정 전극을 오랜 시간 몸에 부착할 필요가 없고, 1회의 측정으로 여러 가지 생체신호 측정이 가능하고, 초소형으로 제작되어 스마트폰에 액세서리로 부착 가능하도록 한 휴대 가능한 생체신호 측정기기를 제공함에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 손가락이 접촉되는 접촉부; 및 상기 접촉부에 배치되어 생체신호를 복수의 센서를 포함하는 다중 생체신호 센서를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해, 생체신호 측정이 사람 편의성을 위해 무 구속적으로 이루어지고, 생체신호 측정 전극을 오랜 시간 몸에 부착할 필요가 없고, 1회의 측정으로 여러 가지 생체신호 측정이 가능하고, 스마트폰에 액세서리로 부착 가능하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 이용한 생체신호 측정기기를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 나타낸 배면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 이용한 생체신호 측정기기를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 이용한 생체신호 측정기기(2)는 생체신호를 감지하는 다중 생체신호 센서(30), 다중 생체신호 센서(30)에서 감지된 생체신호를 아날로그 생체정보로 변환하는 생체정보 변환 회로부(40), 생체정보 변환 회로부(40)에서 변환된 아날로그 생체정보를 디지털 생체정보로 변환하여 출력하는 제어부(50) 및 제어부(50)에서 출력된 디지털 생체정보를 휴대용 단말기(100)로 전송하는 전송부(60)를 포함할 수 있다.

다중 생체신호 센서(30)는 복수의 생체신호를 감지하여 생체정보 변환 회로부(40)로 전송한다.

생체정보 변환 회로부(40)는 체온변환 회로(41), 혈관용적변환 회로(42), 산소포화도변환 회로(43), 체지방변환 회로(44) 및 심전도변환 회로(45)를 포함한다.

체온변환 회로(41)는 온도센서(31)가 감지한 전기적 신호를 아날로그 체온 정보로 변환한다.

혈관용적변환 회로(42)는 광용적맥파센서(32)가 감지한 혈관용적에 대응하는 전기적 신호를 아날로그 혈관용적 정보로 변환한다.

산소포화도변환 회로(43)는 광용적맥파센서(32)가 감지한 혈액의 색에 대응하는 전기적 신호를 아날로그 산소 포화도 정보로 변환한다.

체지방변환 회로(44)는 제1 및 제2전극(33, 34)을 이용하여 제1전극(33), 사람의 신체 및 제2전극(34)를 흐르는 전기량을 아날로그 체지방 정보로 변환한다.

심전도변환 회로(45)는 제1 및 제2전극(33, 34)을 이용하여 제1전극(33), 사람의 신체 및 제2전극(34)를 흐르는 전기량을 아날로그 심전도 정보로 변환한다.

제어부(50)는 생체정보 변환 회로부(40)에서 변환된 아날로그 체온 정보, 아날로그 혈관용적 정보, 아날로그 산소 포화도 정보, 아날로그 체지방 정보 및 아날로그 심전도 정보를 디지털로 변환하여 전송부(60)로 출력한다.

전송부(60)는 제어부(50)에서 출력된 디지털 체온 정보, 디지털 혈관용적 정보, 디지털 산소 포화도 정보, 디지털 체지방 정보 및 디지털 심전도 정보를 스마트 폰과 같은 다른 단말기(100)로 전송한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서에 대해 도면과 함께 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 나타낸 사시도이도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 생체신호 센서를 나타낸 배면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 다중 생체신호 센서는 접촉부(20), 접촉부(20)에 배치되는 온도센서(31) 및 광용적맥파센서(32)를 포함할 수 있다. 그리고 제1 및 제2전극(33, 34)을 더 포함할 수 있다.

접촉부(20)는 좌측 엄지 손가락이 접촉되는 좌측 접촉부(21)와 우측 엄지 손가락이 접촉되는 우측 접촉부(22)를 포함할 수 있다.

접촉부(20)에는 기판(10)의 홀에 끼워져 답땜되는 돌기(25)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 접촉부(20)와 기판이 전기적으로 용이하게 결합될 수 있게 된다. 여기서, 돌기(25)는 기판을 관통한 스크류가 체결되는 홈으로 대체될 수 있다.

접촉부(20)는 금, 은, 구리, 구리합금 및 티타늄 중 적어도 하나의 재질로 구현될 수 있다. 접촉부(20)는 접촉부(20)의 재질과 다른 금, 은, 구리, 구리 합금 및 티타늄 중 적어도 하나로 코팅될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 접촉부(20)에 접촉하더라도 악영향을 받지 않게 된다.

좌측 접촉부(21)는 판형상을 가지는 좌측 접촉부 본체(21-1)와 좌측 엄지 손가락에 대응되는 좌측 손가락 홈(21-2)를 포함할 수 있다. 좌측 손가락 홈(21-2)은 손가락의 접촉면적이 증가하도록 반골무형 모양으로 형성될 수 있다.

좌측 손가락 홈(21-2)의 이면에 형성된 온도센서 홈(31-1)에는 온도센서(31)가 결합된다. 이때, 좌측 접촉부(21)는 열전도성이 우수한 금속으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 사람의 좌측 손가락이 좌측 손가락 홈(21-2)에 위치하는 경우 체온이 온도센서(31)로 쉽게 전달될 수 있게 된다. 여기서, 온도센서(31)는 온도변화에 따라 전기저항이 부의 온도계수를 가지고 변화하는 하는 성질을 이용하여 온도를 측정하는 NTC 서미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor)로 구현될 수 있다. 또한, 온도변화에 따라 전기저항이 양의 온도계수를 가지고 변화하는 성질을 이용하여 온도를 측정하는 PCT 서미스터(Positive Temperature Coefficient thermistor)로 구현될 수 있다. 또한, 의료용으로 일반적으로 알려진 적외선 온도계로 구현될 수 있다.

좌측 손가락 홈(21-2)에는 제1전극(33)이 결합될 수 있다. 여기서, 좌측 접촉부(21)의 재질이 전도성 재질로 구현되는 경우에는 좌측 접촉부(21)가 제1전극의 기능을 수행할 수 있다.

우측 접촉부(22)는 판 형상을 가지는 우측 접촉부 본체(22-1)와 사람의 우측 엄지 손가락에 대응되는 우측 손가락 홈(22-2)을 포함할 수 있다. 우측 손가락 홈(22-2)은 손가락의 접촉면적이 증가하도록 반골무형 모양으로 형성될 수 있다. 우측 손가락 홈(22-2)의 중앙에는 광용적맥파센서(32)가 결합되는 광용적맥파센서 홀(22-3)이 사각형 형태로 형성된다.

광용적맥파센서(32)는 광용적맥파센서 홀(32-3)에 삽입되어 우측 손가락 홈(22-2)의 바닥면에 일부 노출된다. 광용적맥파센서(32)는 광을 피부로 송신하는 발광부(도면에 미 도시)와 발광부(도면에 미 도시)에서 발광된 광이 피부 속의 혈관 등에서 반사되는 광을 수신하는 수광부(도면에 미 도시)를 포함할 수 있다. 발광부와 수광부의 전방에는 적외선만을 통과시키는 도면에 도시되지 않는 적외선 필터가 설치될 수 있다.

우측 엄지 손가락이 우측 손가락 홈(22-2)에 위치하는 경우 광용적맥파센서(32)는 광을 사람의 우측 엄지 손가락으로 광을 송신하고 사람의 우측 엄지 손가락 피부 또는 피부속에서 반사되는 광을 수신할 수 있게 된다.

광용적맥파센서(32)의 세부적인 구성 및 작용에 대한 설명은 한국공개특허공보 제10-2008-0068466호 및 한국등록특허 제10-0848118호 등에서와 같이 생체신호 센서의 기술분야에서 일반적으로 알려진 사항이므로 생략하기로 한다.

우측 손가락 홈(22-2)에는 제2전극(34)이 결합될 수 있다. 여기서, 우측 접촉부(22)의 재질이 전도성 재질로 구현되는 경우에는 우측 접촉부(22)가 제2전극(34)의 기능을 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 본체 20: 접촉부
30: 다중 생체신호 센서 40: 생체정보 변환 회로부
50: 제어부 60: 전송부

Claims

손가락이 접촉되는 접촉부, 및 상기 접촉부에 배치되어 생체신호를 감지하는 온도센서, 광용적맥파센서, 제1전극 및 제2전극을 포함하는 다중 생체신호 센서; 및
상기 온도센서가 감지한 전기적 신호를 체온 정보로 변환하는 체온변환 회로, 상기 광용적맥파센서가 감지한 전기적 신호를 혈관용적 정보로 변환하는 혈관용적변환 회로, 상기 광용적맥파센서가 감지한 전기적 신호를 산소포화도 정보로 변환하는 산소포화도변환 회로, 상기 제1전극 및 상기 제2전극 사이에 흐르는 전기량을 체지방 정보로 변환하는 체지방변환 회로, 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극 사이에 흐르는 전기량을 심전도 정보로 변환하는 심전도변환 회로를 포함하는 생체정보 변환 회로부를 포함하는 생체신호 측정기기.
제1항에 있어서,
상기 접촉부의 재질은 금, 은, 구리, 구리 합금 및 티타늄 중 적어도 하나인 생체신호 측정기기.
제2항에 있어서,
상기 접촉부는 상기 접촉부의 재질과 다른 금속으로 코팅되는 생체신호 측정기기.
제1항에 있어서,
상기 접촉부는 기판에 지지되어 납땜 되는 돌기 또는 상기 기판을 통과한 스크류가 체결되는 홀을 포함하는 생체신호 측정기기.
제1항에 있어서,
상기 접촉부는 좌측 엄지 손가락이 접촉되는 좌측 접촉부와 우측 엄지 손가락이 접촉되는 우측 접촉부를 포함하는 생체신호 측정기기.
제5항에 있어서,
상기 좌측 접촉부와 상기 우측 접촉부는 반골무형 홈이 형성되는 생체신호 측정기기.
제5항에 있어서,
상기 좌측 접촉부에는 상기 제1전극이 결합되고, 상기 우측 접촉부에는 상기 제2전극이 결합되는 생체신호 측정기기.
제1항에 있어서,
상기 온도센서는 상기 접촉부에 접촉되어 결합되는 생체신호 측정기기.
제1항에 있어서,
상기 온도센서는 NTC 서미스터(Negative Temperature Coefficient thermistor), PTC 서미스터(Positive Temperature Coefficient thermistor) 및 적외선 온도센서 중 적어도 하나인 생체신호 측정기기.
제1항에 있어서,
상기 접촉부는 상기 광용적맥파센서가 설치되는 홀을 포함하는 생체신호 측정기기.
제1항에 있어서,
상기 광용적맥파센서는 적외선 발광부와 적외선 수광부를 포함하고,
상기 적외선 발광부와 상기 적외선 수광부 전방에는 적외선 필터가 배치되는 생체신호 측정기기.