KR101564066B1 - 상대물에 따라 동작을 달리하는 생체 신호 측정 장치 - Google Patents
상대물에 따라 동작을 달리하는 생체 신호 측정 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 상대물과 결합해서 작동될 수 있는 생체 신호 측정 장치가 제공된다. 생체 신호 측정 장치는, 후면에 형성된 제1 전극 및 제1 전극과 이격되어 형성된 제2 전극을 포함하는 ECG 센서 모듈과, 인체에 조사되는 광을 발생시키는 발광부 및 상기 발광부에서 조사되어 인체에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부를 구비하는 하나 이상의 PPG 센서 모듈을 포함한다. 생체 신호 측정 장치는 ECG 센서 모듈 및 PPG 센서 모듈 중 하나 이상을 이용해 사용자의 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 중 하나 이상의 생체 신호를 측정할 수 있도록 구성되며, 생체 신호 측정 장치는 결합되는 상대물의 종류를 인식해 상대물의 종류에 따라 측정 가능한 생체 신호 측정 기능을 활성화시키고 결합되는 상대물의 종류에 따라 측정되는 생체 신호 값을 보정하도록 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 사용자의 다양한 생체 신호를 측정할 수 있는 생체 신호 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결합하는 상대물의 종류에 따라 측정되는 생체 신호의 종류 및 생체 신호 측정 방식을 자동으로 변경하여 다양한 상대물과의 결합을 통해 사용자의 생체 신호를 실시간으로 측정할 수 있도록 구성된 생체 신호 측정 장치에 관한 것이다.
최근 과학 기술의 비약적인 발전으로 인해 인류 전체의 삶의 질이 크게 향상되었고, 의료 환경에도 많은 변화가 발생하였다. 과거에는 병원에서 X-ray, CT, fMRI 등의 의료 영상을 촬영해도 적게는 몇 시간 많게는 며칠을 기다려야만 비로소 영상 판독이 가능하였다. 그러나 10여년 전부터는 의료 영상을 촬영한 후 촬영 영상을 영상의학과 전문의의 모니터 화면으로 직접 전송하여 영상을 즉시 판독할 수 있도록 하는 영상 저장 및 전송 시스템(PACS, Picture Archive Communication System)이 도입되었다. 또한, 병원에 가지 않고서도 자신의 혈당과 혈압을 언제 어디서나 확인할 수 있는 유비쿼터스(ubiquitous) 헬스 케어 관련 의료기기들도 많이 개발되어 보급되고 있다.
특히, 각종 질환의 주요한 발병 원인이 되고 유병률이 증가하고 있는 고혈압의 경우에는, 혈압을 지속적으로 측정하여 측정된 혈압 정보를 실시간으로 알려주는 모니터링 시스템이 더욱 필요하고, 이를 위해 다양한 유형의 연구들이 시도되고 있다.
이러한 연구들 중 하나로, 만성 심장질환 환자들의 폐동맥(pulmonary artery)에 혈압 측정 센서를 삽입해 실시간으로 혈압을 측정한 후 이를 무선 통신을 이용해 주치의에게 전송하면 주치의가 원격지에서 환자의 폐동맥 혈압 변화 양상을 모니터링하고 환자에게 처방을 전달하는 유비쿼터스 헬스 케어(u_Health, ubiquitous Healthcare)를 적용해 환자들이 병원을 내원하는 횟수를 획기적으로 감소시키는 방법이 제시되었다. 그러나 이러한 방법은 지속적이고 정확하게 혈압을 측정할 수 있다는 장점은 있으나, 침습적인 방법으로 구현되기 때문에 시술 상의 어려움과 동맥 손상, 감염 등의 위험성이 뒤따르는 문제가 있다. 따라서 이러한 방법은 꼭 필요한 경우에만 한정적으로 이용되고 있다.
이로 인해 최근에는 동맥 혈관에 혈압 측정용 센서를 삽입하지 않고 비침습적인 방법을 통해 혈압을 실시간으로 측정할 수 있는 방법에 대한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 나아가 유비쿼터스 환경에서 혈압을 모니터링 한 후 측정된 혈압을 사용자에게 바이오 피드백(biofeedback)하여 사용자가 혈압을 조절할 수 있도록 하는 연구도 꾸준히 수행되고 있다.
이러한 비침습적인 혈압 측정 방법의 일례로, 인체에 착용할 수 있는 장치에 ECG 센서 모듈과 PPG 센서 모듈(광센서 모듈)을 탑재한 다음 이들 센서 모듈을 통해 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG), 산소포화도(SpO2) 등의 생체 신호를 측정하고, 이러한 생체 신호를 기초로 사용자의 혈압을 실시간으로 추정하는 방법이 본 출원의 발명자에 의해 공지된 바 있다. (특허문헌 1)
여기서 심전도(ECG, Electrocardiogram)는 심장의 특수흥분전도시스템(special excitatory & conductive system)에 의해 발생되는 활동 전위(action potential)의 벡터 합으로 구성된 파형, 즉 심장의 각 구성요소인 동방결절(SA node, sinoatrial node), 방실결절(AV node, atrioventricular node), 히스속(His bundle), 히스속 가지(bundle branch), 퍼킨스 섬유(furkinje fibers) 등에서 발생되는 활동 전위의 벡터 합 신호를 체외에 접촉된 전극으로부터 측정한 신호를 의미하는 것으로, ECG 센서 모듈을 구성하는 복수의 전극을 통해 측정된 신호를 기초로 표준 사지 유도법(standard limb lead method) 등의 방법을 이용해 획득될 수 있다.
광전용적맥파(PPG, Photoplethysmography)는 심실 수축기 동안 박출된 혈액이 말초혈관까지 전달될 때 말초혈관에서 측정되는 맥파 신호를 의미하는 것으로, 생체 조직의 광학적 특성을 이용해 측정될 수 있다. 예컨대, 광전용적맥파(PPG)는 손끝이나 발끝과 같이 말초혈관이 분포된 위치에 맥파 신호를 측정할 수 있는 PPG 센서 모듈(광센서 모듈)을 부착한 후 말초혈관의 용적 변화인 혈류량 변화 양상을 광량 변화로 변환시켜 측정할 수 있다. 한편, 광전용적맥파(PPG) 신호는 광전용적맥파(PPG) 신호만 단독으로 사용하지 않고 광전용적맥파(PPG) 신호와 심전도(ECG) 신호의 상관관계 분석해 맥파전달시간(PTT, Pulse Transit Time) 또는 맥파전달속도(PWV, Pulse Wave Velocity) 등의 정보를 추출하여 심혈관 질환 진단 등에 활용할 수도 있다. 예컨대 광전용적맥파(PPG) 신호를 2차 미분하여 특징점을 구한 후 심전도(ECG) 신호의 정점(R 파)과의 시간 간격을 측정하고, 이러한 방식으로 추출한 맥파전달시간(PTT) 및 맥파전달속도(PWV) 신호를 혈관의 상태, 동맥경화, 말초 순환 장애 진단 등에 이용할 수 있다.
산소포화도(SpO2, Saturation of peripheral Oxygen)는 혈액을 구성하고 있는 여러 가지 성분 중 헤모글로빈 내에 존재하는 산소의 함유량을 나타내는 생체 신호로, PPG 센서 모듈(광센서 모듈)을 통해 적색 광과 적외선 광을 한 주기씩 순차적으로 발광시켜 인체의 말초혈관 부위에 조사한 다음 인체에서 반사되어 수광부에 수광되는 광의 광량 변화를 관찰해 측정될 수 있다.
그러나, 종래에 알려진 생체 신호 측정 방법의 경우에는 생체 신호 측정 기능을 구비한 센서 모듈이 장착된 특정 장치를 통해서만 생체 신호 측정이 가능하고, 따라서 사용자가 이러한 특정 장치를 소지하고 있는 상태에서만 생체 신호 측정이 가능하다는 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 생체 신호 측정 장치를 다양한 상대물과 결합하여 작동할 수 있도록 구성함으로써 사용자가 보다 용이하게 자신의 생체 신호를 원하는 시점에 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 생체 신호 측정 장치와 결합되는 상대물의 종류를 인식하여 결합되는 상대물의 종류에 따라 필요한 기능을 활성화시키도록 함으로써 생체 신호 측정 장치를 보다 효과적으로 작동시키는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 결합되는 상대물의 종류에 따라 측정된 생체 신호가 인체의 어느 부위로부터 발생된 것인지를 특정해 그에 맞추어 생체 신호를 보정하도록 함으로써, 보다 정확한 생체 신호를 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되는 것은 아니며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 상대물과 결합해서 작동될 수 있는 생체 신호 측정 장치가 제공된다. 생체 신호 측정 장치는, 후면에 형성된 제1 전극 및 제1 전극과 이격되어 형성된 제2 전극을 포함하는 ECG 센서 모듈과, 인체에 조사되는 광을 발생시키는 발광부 및 발광부에서 조사되어 인체에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부를 구비하는 하나 이상의 PPG 센서 모듈을 포함하고, ECG 센서 모듈 및 PPG 센서 모듈 중 하나 이상을 이용해 사용자의 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 중 하나 이상의 생체 신호를 측정할 수 있도록 구성된다. 또한, 생체 신호 측정 장치는 결합되는 상대물의 종류를 인식해 상대물의 종류에 따라 측정 가능한 생체 신호 측정 기능을 활성화시키고, 결합되는 상대물의 종류에 따라 측정된 생체 신호 값을 보정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치는 생체 신호 측정 장치의 정면에 형성되어 사용자에게 정보를 표시해주는 디스플레이 모듈을 포함하고, 디스플레이 모듈은 사용자의 생체 신호를 측정하기 위한 측정 영역을 구비한다. 디스플레이 모듈의 측정 영역에 형성되는 픽셀 구조에는 적색 광을 형성하는 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선 광을 형성하는 적외선(IR) 서브 픽셀이 포함되며, 디스플레이 모듈의 측정 영역에 형성된 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선(IR) 서브 픽셀은 PPG 센서 모듈 중 하나의 발광부를 형성할 수 있다. 또한, 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선(IR) 서브 픽셀에 의해 발광부가 형성된 PPG 센서 모듈의 수광부는 디스플레이 모듈의 측정 영역에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치는 제1 전극(A) 및 제2 전극과 이격된 부분에 ECG 센서 모듈을 위한 추가 전극을 하나 이상 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치는 손목시계형 상대물에 장착되어 작동될 수 있다. 생체 신호 측정 장치가 손목시계형 상대물에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치는 ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 측정 기능, PPG 센서 모듈을 통한 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 측정 기능을 활성화하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치가 손목시계형 상대물에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치는 제1 전극이 사용자의 손목에 접촉되고 제2 전극이 사용자의 손가락에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성될 수 있다. 생체 신호 측정 장치는 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 기초로 사용자의 혈압을 추정하는 기능을 더 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치는 목걸이형 상대물에 장착되어 작동될 수 있다. 생체 신호 측정 장치가 목걸이형 상대물에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치는 ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 측정 기능, PPG 센서 모듈을 통한 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 측정 기능을 활성화하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치가 목걸이형 상대물에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치는 제1 전극 및 제2 전극이 사용자의 서로 다른 손가락에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성될 수 있다. 생체 신호 측정 장치(100)는 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 기초로 사용자의 혈압을 추정하는 기능을 더 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치와 결합할 수 있는 목걸이형 상대물은 목걸이 줄에 하나 이상의 보조 전극을 더 구비해, 생체 신호 측정 장치에 형성된 제1 전극 및 제2 전극과 목걸이형 상대물의 목걸이 줄에 형성된 하나 이상의 보조 전극 중 사용자의 신체에 접촉된 둘 이상의 전극으로부터의 신호에 기초해 사용자의 심전도(ECG)신호를 측정하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치는, 목걸이 줄에 형성된 보조 전극으로부터의 신호는 보조 전극이 사용자의 목에 접촉된 상태에서 형성되고 생체 신호 측정 장치의 제1 전극 및 제2 전극으로부터의 신호는 제1 전극 및 제2 전극에 사용자의 손가락이 접촉된 상태에서 형성된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치는 차량용 스티어링 핸들에 장착되어 작동될 수 있다. 생체 신호 측정 장치가 차량용 스티어링 핸들에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치에 형성된 ECG 센서 모듈 및 PPG 센서 모듈은 비활성화되고, 차량용 스티어링 핸들에 형성된 제1 전환 전극 및 제2 전환 전극을 포함하는 스티어링 핸들용 ECG 센서 모듈에 의한 심전도(ECG) 측정 기능, 차량용 스티어링 핸들에 형성된 스티어링 핸들용 PPG 센서 모듈에 의한 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 측정 기능이 활성화되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치가 차량용 스티어링 핸들에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치는 제1 전환 전극 및 제2 전환 전극이 사용자의 서로 다른 손가락에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성될 수 있다. 생체 신호 측정 장치는 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 기초로 사용자의 혈압을 추정하는 기능을 더 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 생체 신호 측정 장치는 산소포화도 측정기의 손가락 고정대에 장착되어 작동될 수 있다. 생체 신호 측정 장치가 산소포화도 측정기의 손가락 고정대에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치는 PPG 센서 모듈을 통한 산소포화도(SpO2) 측정 기능을 활성화하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치가 산소포화도 측정기의 손가락 고정대에 장착된 상태에서 상기 생체 신호 측정 장치에 형성된 ECG 센서 모듈의 복수의 전극에 사용자의 신체가 접촉하게 되면, 생체 신호 측정 장치는 ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 측정 기능을 추가로 활성화하도록 구성될 수 있다.
이 외에도, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치에는, 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 생체 신호 측정 장치가 다양한 상대물과 결합해 사용자의 인체에서 발생하는 다양한 생체 신호 정보[심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG), 산소포화도(SpO2) 등]를 측정할 수 있도록 구성되어, 사용자가 보다 용이하게 자신의 생체 신호를 원하는 시점에 측정할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 생체 신호 측정 장치가 결합되는 상대물의 종류를 인식하고 결합되는 상대물의 종류에 따라 필요한 생체 신호 측정 기능만 활성화시켜 작동하도록 구성되어, 생체 신호 측정 장치를 보다 효율적으로 작동시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 생체 신호 측정 장치는 결합되는 상대물의 종류에 따라 측정된 생체 신호가 인체의 어느 부위로부터 발생된 것인지를 특정해 그에 맞추어 측정된 생체 신호를 보정하도록 구성되어, 보다 정확한 생체 신호 측정이 가능해지게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 전방 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 생체 신호 측정 장치의 후방 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구성을 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 일 실시예(손목시계형 상대물)를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 손목시계형 상대물에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 다른 실시예(목걸이형 상대물)를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 목걸이형 상대물에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 목걸이형 상대물의 다른 실시예를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 다른 실시예(차량용 스티어링 핸들)를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 차량용 스티어링 핸들에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 다른 실시예(산소포화도 측정기의 손가락 고정대)를 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 산소포화도 측정기의 손가락 고정대에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 생체 신호 측정 장치의 후방 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치의 구성을 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 일 실시예(손목시계형 상대물)를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 손목시계형 상대물에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 다른 실시예(목걸이형 상대물)를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시된 목걸이형 상대물에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 목걸이형 상대물의 다른 실시예를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 다른 실시예(차량용 스티어링 핸들)를 도시한다.
도 10은 도 9에 도시된 차량용 스티어링 핸들에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물의 다른 실시예(산소포화도 측정기의 손가락 고정대)를 도시한다.
도 12는 도 11에 도시된 산소포화도 측정기의 손가락 고정대에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치가 결합된 모습을 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙여 설명하도록 한다. 또한, 도면에 도시된 각 구성요소들의 형상 및 크기는 설명의 편의를 위해 임의로 도시된 것이므로, 본 발명이 반드시 도시된 형상 및 크기로 한정되는 것은 아니다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변형되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
생체 신호 측정 장치
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 예시적으로 도시한다. 구체적으로 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)의 전방 사시도를 도시하고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)의 후방 사시도를 도시한다. 도 1에 도시된 실시예의 생체 신호 측정 장치(100)는 디스플레이 모듈의 표시 화면을 포함하는 정면(110), 정면(110)과 대향하여 위치하는 후면(120), 정면(110)과 후면(120)을 연결하는 측면(130)을 포함한다. 후면(120)은 단차부(140)를 통해 중심부가 돌출되도록 구성되어, 생체 신호 측정 장치(100)가 후술하는 상대물에 장착되었을 때 생체 신호 측정 장치의 후면의 일부[돌출부(150)]가 외부로 노출될 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)의 후면(120)에는 생체 신호 측정 장치(100)가 상대물에 장착되었을 때 상대물과의 전기적 연결을 제공하는 전기접촉부(160)가 형성될 수 있다(도 2 참조). 전기접촉부(160)는 생체 신호 측정 장치(100)가 상대물에 장착되었을 때 상대물에 형성된 전기접촉부와 접촉하여 상대물과의 전기적 연결을 형성한다. 도 2에 도시된 실시예에서는 생체 신호 측정 장치(100)와 상대물 사이에 전기적 연결을 형성하기 위해 전기접촉부를 형성하도록 구성되어 있으나, 이러한 전기접촉부를 통한 물리적 연결 대신 적외선(RF) 또는 블루투스 등을 이용한 무선 연결을 통해 생체 신호 측정 장치(100)와 상대물 사이에 전기적 연결을 형성하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 장치 본체에 센서 모듈(ECG 센서 모듈, PPG 센서 모듈 등)을 형성해 사용자의 다양한 생체 신호를 측정할 수 있도록 구성된다.
구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예의 생체 신호 측정 장치(100)는 후면에 생체 신호 측정을 위한 제1 전극(A)을 형성하고 제1 전극(A)이 형성되지 않은 부분[예컨대 본체의 정면(110) 또는 측면(130)]에 생체 신호 측정을 위한 제2 전극(B)을 구비하도록 구성되어 있다. 예컨대 도 1에는 본체의 정면(110)에 제2 전극(B)이 형성된 실시형태가 예시적으로 도시되어 있다. 이와 같이 장치 본체에 형성된 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)은 사용자의 심전도(ECG) 신호를 측정하기 위한 ECG 센서 모듈을 형성하게 된다. 예컨대, 사용자가 신체의 일부를 제1 전극(A)에 접촉시킨 상태에서 자신의 신체의 다른 부분을 제2 전극(B)에 접촉시키게 되면, 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)을 통해 사용자의 인체의 심전도(ECG)에 관한 신호가 측정될 수 있게 된다.
한편, 제2 전극(B)은 신호 측정 장치(100)의 정면에 형성된 디스플레이 모듈(170)의 표시 화면 상에 배치될 수도 있다. 제2 전극(B)을 생체 신호 측정 장치(100)의 디스플레이 모듈을 구성하는 표시 화면 상에 배치할 경우에는, 사용자가 신체의 일부를 제1 전극(A)에 접촉시킨 상태에서 자신의 신체의 다른 부분을 표시 화면[제2 전극(B)]에 접촉시킴으로써 심전도(ECG) 신호를 측정할 수 있게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서는 사용자의 심전도(ECG)에 관한 신호를 측정하기 위한 ECG 센서 모듈을 이격되어 형성된 2개의 전극[제1 전극(A) 및 제2 전극(B)]으로 구성하고 있으나, 이들 전극과 이격된 위치에 다른 전극(제3 전극)을 추가로 형성해 3개의 전극으로 ECG 센서 모듈을 형성하는 것도 가능하며, 이들과 이격된 추가의 전극을 더 구비해 4개 이상의 전극으로 ECG 센서 모듈을 구성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2)를 측정하기 위한 PPG 센서 모듈(광센서 모듈)을 하나 이상 구비할 수 있다. 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2)는 앞서 설명한 바와 같이 PPG 센서 모듈(광센서 모듈)의 발광부에서 발생된 광을 사용자의 손끝이나 발끝에 조사한 다음 인체에 의해 투과되거나 반사되어 수광부에 수광되는 광의 광량 변화를 관찰하여 측정될 수 있다. PPG 센서 모듈의 장착 위치는 특별히 한정되는 것은 아니지만, ECG 센서 모듈을 구성하는 전극들이 형성되는 위치에 함께 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 ECG 센서 모듈을 구성하는 전극들이 형성된 위치에 PPG 센서 모듈을 함께 형성하게 되면, 신체의 심전도(ECG) 신호를 측정하면서 동시에 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 측정할 수 있게 된다.
광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2)를 측정하기 위한 PPG 센서 모듈은 예컨대 약 660nm 파장의 적색 광을 발생시키는 적색 발광다이오드 및 약 940nm 파장의 적외선 광을 발생시키는 적외선 발광다이오드를 포함하는 발광부(미도시)와, 포토 다이오드(photo diode) 및/또는 포토 트랜지스터(photo transistor)를 포함하는 수광부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다. 예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 제1 전극(A)에 형성된 부분에 적외선 발광다이오드로 구성된 발광부 및 포토 다이오드로 구성된 수광부를 구비하는 PPG 센서 모듈을 구비하도록 구성될 수 있다.
한편, 광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2)를 측정하기 위한 PPG 센서 모듈은 장치의 정면에 형성된 디스플레이 모듈(170)을 이용해 구현될 수도 있다. 도 3은 생체 신호 측정 장치(100)의 디스플레이 모듈(170)을 이용해 PPG 센서 모듈을 구성하는 실시예를 예시적으로 도시한다.
예컨대, 생체 신호 측정 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 디스플레이 모듈의 일부에 사용자의 생체 신호[광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2)]를 측정하기 위한 측정 영역(E)을 구비한다. 앞서 설명한 바와 같이 광전용적맥파(PPG)를 측정하기 위해서는 적색 광이 인체에 조사되어야 하고, 산소포화도(SpO2)를 측정하기 위해서는 적색 광 및 적외선 광이 인체에 조사되어야 한다. 이를 위해 생체 신호 측정 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 디스플레이 모듈의 측정 영역(E)의 픽셀 구조에 통상적으로 이용되는 RGB 서브 픽셀(sub-pixel)[적색 광을 형성하는 적색(R) 서브 픽셀, 녹색 광을 형성하는 녹색(G) 서브 픽셀 및 청색 광을 형성하는 청색(B) 서브 픽셀]에 추가하여 적외선 광을 형성하는 적외선(IR) 서브 픽셀을 더 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 디스플레이 모듈의 측정 영역(E)의 픽셀 구조에 포함된 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선(IR) 서브 픽셀에 의해 촬영 영역(E)에 적색 광 및 적외선 광이 조사될 수 있고, 촬영 영역(E)에 조사되는 이러한 적색 광 및 적외선 광은 광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2)를 측정하기 위한 PPG 센서 모듈(광센서 모듈)의 발광부의 기능을 수행할 수 있게 된다. 또한, 디스플레이 모듈의 측정 영역(E)에는 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선(IR) 서브 픽셀에 의해 조사되어 인체에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부가 더 구비될 수 있다. 이와 같이 구성된 생체 신호 측정 장치(100)를 이용하면, 생체 신호 측정 장치(100)에 추가적인 광센서를 형성하지 않아도 생체 신호 측정 장치(100)의 디스플레이 모듈을 통해 광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2) 등의 생체 신호를 측정하는 것이 가능해진다.
전술한 구성을 구비한 생체 신호 측정 장치(100)를 이용하면, 생체 신호 측정 장치(100)에 구비된 센서 모듈(ECG 센서 모듈, PPG 센서 모듈 등)을 통해 사용자의 다양한 생체 신호[심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2)]를 측정할 수 있게 된다. 또한, 이와 같이 측정된 생체 신호 정보는 생체 신호 측정 장치(100) 내부에 구비된 저장장치(미도시)에 저장되거나, 생체 신호 측정 장치(100)의 제어부(미도시)를 통해 분석 및 처리될 수 있다. 예컨대, 전술한 ECG 센서 모듈 및 PPG 센서 모듈을 통해 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG), 산소포화도(SpO2)를 이용하면 사용자의 혈압을 실시간으로 추정하는 것이 가능하다. 생체 신호의 측정 및 분석, 측정된 생체 신호에 기초해 혈압을 추정하는 방법 등에 대한 구체적인 내용은 본 발명자에 의해 발명된 한국특허출원 제2013-116158호 및 한국특허출원 제2012-54770호의 명세서를 참조할 수 있으며, 위 두 건의 한국특허출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 병합된 것으로 이해되어야 한다.
생체 신호 측정 장치와 결합될 수 있는 상대물
다음으로, 도 4 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 다양한 상대물에 장착해 작동시키는 실시예들이 도시되어 있다.
[손목시계형 상대물]
먼저, 도 4 및 도 5에는, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 손목시계형 상대물(200)에 장착해 작동시키는 실시예가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 손목시계형 상대물(200)은 사용자의 손목을 감쌀 수 있도록 구성된 밴드부(210)와 생체 신호 측정 장치(100)를 장착할 수 있도록 구성된 장착부(220)를 포함한다. 장착부(220)는 생체 신호 측정 장치(100)의 외형에 대응하는 형태로 형성되어 생체 신호 측정 장치(100)를 파지할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 장착부(220)는 전체적으로 베이스부(222)와 베이스부로부터 대략 수직하게 연장하는 벽부(224)로 구성되어, 베이스부(222)와 벽부(224)에 의해 형성되는 내부 공간에 생체 신호 측정 장치(100)를 수용하도록 구성될 수 있다. 장착부(220)의 구조는 도 4에 도시된 형태로만 구현될 수 있는 것은 아니고, 생체 신호 측정 장치(100)를 파지하여 안정적으로 지지할 수 있는 임의의 다양한 구조로 형성이 가능하다. 한편, 장착부(220)의 베이스부(222)의 중심부에는 생체 신호 측정 장치(100)의 후면에 형성된 돌출부(150)가 삽입될 수 있는 관통 구멍(226)이 형성되어, 생체 신호 측정 장치(100)가 손목시계형 상대물(200)에 장착되었을 때 생체 신호 측정 장치(100)의 후면이 외부로 노출되도록 구성될 수 있다. 또한, 장착부(220)의 베이스부(222)의 내측면에는 생체 신호 측정 장치(100)를 장착했을 때 생체 신호 측정 장치(100)의 전기접촉부(160)가 놓이는 위치에 생체 신호 측정 장치(100)의 전기접촉부(160)와 전기적으로 연결되는 전기접촉부(260)를 구비할 수 있다. 생체 신호 측정 장치(100)의 전기접촉부(160)와 손목시계형 상대물(200)의 전기접촉부(260) 사이의 전기적 연결에 의해 생체 신호 측정 장치(100)는 결합되는 상대물(200)의 종류를 인식하고 이에 맞추어 필요한 생체 신호 측정 기능을 활성화시킬 수 있게 된다.
도 5는 도 4에 도시된 손목시계형 상대물(200)에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 결합한 모습을 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 손목시계형 상대물(200)에 장착하게 되면, 생체 신호 측정 장치(100)에 장착된 ECG 센서 모듈을 통해 사용자의 심전도(ECG) 신호를 측정할 수 있고, PPG 센서 모듈을 통해 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2)에 관한 신호를 측정할 수 있게 된다. 또한, 이러한 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG), 산소포화도(SpO2) 정보를 이용해 사용자의 혈압을 실시간으로 추정하는 것도 가능해 진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 전기접촉부(160)를 통해 손목시계형 상대물(200)에 장착되었다고 인식되면, ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 신호 측정 기능, PPG 센서 모듈을 통한 광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2) 신호 측정 기능, 이들 생체 신호에 기초한 실시간 혈압 추정 기능을 활성화하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 손목시계형 상대물(200)에 장착한 상태에서 사용자가 이를 손목에 착용하게 되면, 생체 신호 측정 장치(100)의 후면에 형성된 제1 전극(A)은 사용자의 손목에 항상 접촉한 상태가 된다. 이러한 상태에서 사용자가 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 제2 전극(B)[예컨대, 생체 신호 측정 장치(100) 정면의 표시 화면]에 반대쪽 손가락을 접촉하게 되면, 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)을 통해 사용자의 심전도(ECG) 신호가 측정되게 된다. 또한, 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 PPG 센서 모듈을 통해[예컨대, 도 3에 도시된 실시예에서 디스플레이 모듈(170)에 형성된 측정 영역(E)] 사용자의 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호가 측정되게 되고, 이러한 생체 신호들을 이용해 사용자의 실시간 혈압이 추정될 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)가 도 4 및 도 5에 도시된 손목시계형 상대물(200)에 장착되어 사용되는 경우에는, 제1 전극(A)이 사용자의 손목에 접촉되고 제2 전극(B)이 사용자의 손가락에 접촉된 상태에서 생체 신호[심전도(ECG) 신호]가 측정되게 된다. 생체 신호는 일반적으로 센서에 접촉되는 인체의 부위에 따라 서로 다른 값을 나타내기 때문에, 보다 정확한 생체 신호 정보를 획득하기 위해서는 측정된 생체 신호가 인체의 어느 부위로부터의 신호인지를 특정하여 측정된 생체 신호를 그에 맞추어 보정할 필요가 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 전기접촉부(160)를 통해 손목시계형 상대물(200)과 결합되었다고 인식되면, 사용자의 손목이 제1 전극(A)에 접촉하고 사용자의 손가락이 제2 전극(B)에 접촉한 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하고 그에 맞추어 생체 신호[심전도(ECG) 신호]를 보정하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면 생체 신호가 발생된 인체의 부위가 보다 정확히 특정되어 생체 신호를 더욱 정확하게 획득할 수 있게 된다.
이와 같이 측정 및/또는 추정된 생체 신호 정보들은 생체 신호 측정 장치(100)의 정면에 형성된 디스플레이 모듈의 표시 화면을 통해 사용자에게 제공되거나[예컨대, 디스플레이 모듈(170)의 표시 화면에는 도 5에 도시된 바와 같이 수축기 혈압(F1), 이완기 혈압(F2), 맥박(F3) 등의 수치 정보를 표시할 수 있음], 생체 신호 측정 장치 내부에 구비된 저장장치(미도시)에 저장될 수 있다.
[목걸이형 상대물]
다음으로, 도 6 내지 도 8에는 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 목걸이형 상대물(300)과 결합시켜 작동시키는 실시예가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 목걸이형 상대물(300)은 사용자의 목에 걸 수 있도록 구성된 목걸이 줄(310)과 목걸이 줄에 연결되어 생체 신호 측정 장치(100)를 파지하도록 구성된 장착부(320)를 포함한다. 장착부(320)는 도 4에 도시된 손목시계형 상대물(200)의 장착부(220)과 유사한 형상으로 형성될 수 있고, 장착부의 내측면에는 생체 신호 측정 장치의 전기접촉부(160)와 전기적으로 연결되는 전기접촉부(360)가 구비될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 목걸이형 상대물(300)에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 장착한 모습을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 목걸이형 상대물(300)에 장착할 경우에는, 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)을 통해 사용자의 심전도(ECG) 신호를 측정할 수 있고, PPG 센서 모듈을 통해 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 측정할 수 있으며, 이들 신호를 이용해 사용자의 혈압을 실시간으로 추정할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 전기접촉부(160)를 통해 목걸이형 상대물(300)에 장착되었다고 인식되면, ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 신호 측정 기능, PPG 센서 모듈을 통한 광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2) 신호 측정 기능, 이들 생체 신호에 기초한 실시간 혈압 추정 기능을 활성화하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 목걸이형 상대물(300)에 장착한 상태에서 사용자가 생체 신호 측정 장치(100)의 후면에 형성된 제1 전극(A)에 한 손가락을 접촉하고 제2 전극(B)[예컨대, 생체 신호 측정 장치(100)의 표시 화면]에 다른 손가락을 접촉하게 되면, 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)을 통해 사용자의 심전도(ECG) 신호가 측정되게 된다. 또한, 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 PPG 센서 모듈[예컨대, 도 3에 도시된 실시예에서 디스플레이 모듈(170)에 형성된 측정 영역(E)]을 통해 사용자의 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호가 측정되게 되고, 이러한 생체 신호들을 이용해 사용자의 실시간 혈압이 추정될 수 있게 된다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 손목시계형 상대물(200)의 경우에는 제1 전극(A)이 사용자의 손목에 접촉되고 제2 전극(B)이 사용자의 손가락에 접촉된 상태에서 생체 신호[심전도(ECG) 신호]가 측정되는 것이 일반적이지만, 도 6 및 도 7에 도시된 목걸이형 상대물(300)의 경우에는 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)이 모두 사용자의 손가락에 접촉된 상태에서 생체 신호[심전도(ECG) 신호]가 측정되는 것이 일반적이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 전기접촉부(160)를 통해 목걸이형 상대물(300)에 장착되었다고 인식되면, 사용자의 한 손가락이 제1 전극(A)에 접촉되고 사용자의 다른 손가락이 제2 전극(B)에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하고 그에 맞추어 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)와 결합될 수 있는 목걸이형 상대물(300)은 심전도(ECG) 신호를 측정하는데 이용될 수 있는 보조 전극을 더 구비하도록 구성될 수 있다. 도 8은 목걸이형 상대물(300)의 목걸이 줄(310)에 제1 보조 전극(310a) 및 제2 보조 전극(310b)을 형성한 실시예를 도시한다. 이러한 구성에 의하면, 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)과 목걸이형 상대물(300)에 형성된 보조 전극 중 사용자의 신체에 접촉된 둘 이상의 전극을 통해 사용자의 심전도(ECG) 신호를 측정하는 것이 가능해 진다. 예컨대, 목걸이형 상대물(300)의 목걸이 줄(310)에 형성된 제1 보조 전극(310a) 및 제2 보조 전극(310b)이 사용자의 목에 접촉해서 심전도(ECG) 신호가 측정될 수도 있고, 목걸이형 상대물(300)에 형성된 보조 전극 중 하나 이상에 사용자의 목이 접촉하고 생체 신호 측정 장치(100)의 제1 전극(A)및 제2 전극(B) 중 하나 이상에 사용자의 손가락이 접촉되어 심전도(ECG) 신호가 측정될 수도 있다. 이 때, 목걸이형 상대물(300)의 목걸이 줄(310)에 형성된 보조 전극은 사용자의 목에 접촉되는 경우가 일반적이고 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 전극에는 사용자의 손가락이 접촉되는 경우가 일반적이기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 목걸이 줄(310)에 형성된 보조 전극(310a, 310b)으로부터의 신호는 보조 전극(310a, 310b)이 사용자의 목에 접촉된 상태에서 형성된 것이고, 생체 신호 측정 장치(100)의 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)으로부터의 신호는 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)에 사용자의 손가락이 접촉된 상태에서 형성된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 함으로써, 보다 정확한 생체 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
한편, 이와 같이 측정 및/또는 추정된 생체 신호 정보들은 생체 신호 측정 장치(100)의 정면에 형성된 디스플레이 모듈의 표시 화면을 통해 사용자에게 제공되거나, 생체 신호 측정 장치 내부에 구비된 저장장치(미도시)에 저장될 수 있다.
[차량용 스티어링 핸들]
다음으로, 도 9 및 도 10을 참조하면 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착해서 작동시키는 실시예가 도시되어 있다. 차량용 스티어링 핸들(400)을 이용해 사용자의 생체 신호를 측정하는 경우에는, 운전시에 운전자의 손이 자연스럽게 위치하는 곳에 생체 신호 측정을 위한 센서가 배치되어야 운전자가 보다 편리하게 생체 신호를 측정할 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 핸들(400)은 운전시에 운전자의 좌측 손 및 우측 손이 놓이는 위치에 생체 신호 측정을 위한 센서 모듈을 형성해 이를 통해 운전자의 다양한 생체 신호를 측정하도록 구성되어 있다. 구체적으로, 도 9에 도시된 실시예에 따르면, 차량용 스티어링 핸들(400)은 운전시에 운전자의 좌측 손이 위치하는 좌측 상부에 ECG 센서 모듈을 위한 제1 전환 전극(410a)을 형성하고, 운전시에 운전자의 우측 손이 위치하는 우측 상부에 ECG 센서 모듈을 위한 제2 전환 전극(410b)을 형성하고 있다. 여기서 '전환 전극'이라는 용어는 생체 신호 측정 장치에 형성된 전극(A, B)의 기능이 이전되는 전극이라는 의미를 나타낸다. 또한, 제1 전환 전극(410a) 및 제2 전환 전극(410b)이 형성된 위치 중 하나 이상에는 광전용적맥파(PPG) 및/또는 산소포화도(SpO2) 측정을 위한 PPG 센서 모듈(광센서 모듈)이 구비될 수 있다. 한편, 차량용 스티어링 핸들(400)의 일부 영역에는 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 장착하기 위한 장착부(420)가 구비된다. 장착부(420)는 생체 신호 측정 장치(100)를 핸들 정면에서 삽입할 수 있도록 도 4에 도시된 손목시계형 상대물(200)의 장착부(220)과 유사한 형상으로 형성될 수 있으며, 이외에도 생체 신호 측정 장치를 일측에서 슬라이드 삽입시키거나 자력을 이용해 생체 신호 측정 장치를 고정시키는 등의 다양한 공지의 연결 수단으로 구성될 수 있다.
도 10은 도 9에 도시된 차량용 스티어링 핸들(400)에 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 장착한 모습을 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착한 경우에는, 차량용 스티어링 핸들(400)에 형성된 ECG 센서 모듈[제1 전환 전극(410a) 및 제2 전환 전극(410b)]을 통해 운전자의 심전도(ECG) 신호를 측정할 수 있고, 차량용 스티어링 핸들(400)에 형성된 PPG 센서 모듈을 통해 운전자의 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 측정할 수 있게 된다. 또한, 이들 신호를 이용해 사용자의 혈압을 실시간으로 추정할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 전기접촉부(160)를 통해 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착되었다고 인식되면, 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 센서 모듈을 비활성화시키고, 대신 차량용 스티어링 핸들(400)에 형성된 센서 모듈을 활성화시켜 운전자의 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG), 산소포화도(SpO2) 신호를 측정하고 이들 생체 신호에 기초해 운전자의 혈압을 실시간으로 추정하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착한 상태에서 운전자가 차량용 스티어링 핸들(400)에 형성된 제1 전환 전극(410a)에 왼쪽 손의 손가락을 접촉시키고 제2 전환 전극(410b)에 오른쪽 손의 손가락을 접촉시키게 되면, 제1 전환 전극(410a) 및 제2 전환 전극(410b)을 통해 사용자의 심전도(ECG) 신호가 측정되게 된다. 또한, 차량용 스티어링 핸들(400)에 형성된 PPG 센서 모듈을 통해 운전자의 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2)가 함께 측정될 수 있게 된다.
한편, 도 9 및 도 10에 도시된 차량용 스티어링 핸들(400)의 경우에는 제1 전환 전극(410a) 및 제2 전환 전극(420b)에 운전자의 손가락이 접촉된 상태에서 운전자의 생체 신호[심전도(ECG) 신호]를 측정하게 되는 것이 일반적이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 전기접촉부(160)를 통해 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착되었다고 인식되면 운전자의 서로 다른 손가락이 제1 전환 전극(410a) 및 제2 전환 전극(410b)에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하여 생체 신호[심전도(ECG) 신호]를 보정하도록 구성될 수 있다.
이와 같이 측정 및/또는 추정된 생체 신호 정보들은 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 디스플레이 모듈(170) 또는 차량의 네이게이션 시스템 등을 통해 사용자에게 제공되거나[예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이 생체 신호 측정 장치(100)의 디스플레이 모듈(170)을 통해 수축기 혈압(F1), 이완기 혈압(F2), 맥박(F3), 산소포화도(F4) 등의 수치 정보를 표시할 수 있음], 전기접촉부(160)와 스티어링 핸들(400)의 전기접촉부(460) 사이의 전기적 연결을 통해 생체 신호 측정 장치(100) 또는 차량 내부에 형성된 저장장치(미도시)로 전달되어 저장될 수 있고, 생체 신호 측정 장치(100) 또는 차량 내부에 형성된 제어부(미도시)를 통해 운전자의 실시간 혈압을 추정하는데 이용될 수도 있다.
[산소포화도 측정기의 손가락 고정대]
다음으로, 도 11 및 도 12에는 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 장착하는 실시형태가 도시되어 있다. 산소포화도 측정기는 광센서를 이용해 혈액을 구성하는 여러 성분 중 헤모글로빈 내에 존재하는 산소의 함유량[즉, 인체의 산소포화도(SpO2)]을 측정하기 위한 장치이다. 따라서 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 접기접촉부(160)가 산도 포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 형성된 전기접촉부(560)와 접촉해 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 장착되었다고 인식되면, 다른 기능을 비활성화시키고 PPG 센서 모듈을 통한 산소포화도 측정 기능만 활성화시키도록 구성될 수 있다.
구체적으로 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 형성된 장착부(520)에 장착해서 작동시키게 되면, 생체 신호 측정 장치(100)의 후면에 형성된 PPG 센서 모듈을 통해 사용자의 산소포화도(SpO2) 신호가 측정될 수 있고, 이와 같이 측정된 산소포화도(F4) 정보는 생체 신호 측정 장치(100)의 디스플레이 모듈을 통해 사용자에게 제공되거나, 생체 신호 측정 장치 내부에 구비된 저장장치(미도시)에 저장될 수 있다.
또한, 생체 신호 측정 장치(100)가 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 장착된 상태에서도 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 ECG 센서 모듈의 복수의 전극에 사용자의 신체가 접촉되게 되면, 사용자의 심전도(ECG) 신호를 측정하는 것도 가능해 진다. 따라서, 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 장착된 상태에서 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 ECG 센서 모듈의 복수의 전극에 사용자의 신체가 접촉된 것으로 판단되면[예컨대, 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 삽입한 손가락이 생체 신호 측정 장치(100)의 후면에 형성된 제1 전극(A)에 접촉하고, 다른 손가락의 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 제2 전극(B)에 접촉된 경우], ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 측정 기능을 추가로 활성화시켜 사용자의 심전도(ECG) 신호를 측정할 수 있도록 구성되어도 좋다.
이처럼 본 발명에 따른 생체 신호 측정 장치(100)는 다양한 상대물에 장착될 수 있도록 구성되어, 장착되는 상대물에 따라 필요한 생체 신호 측정 기능을 적절히 활성화시켜 구현하도록 구성될 수 있다. 또한, 장착되는 상대물에 따라 측정되는 생체 신호의 측정 방식을 특정하여 측정된 생체 신호를 보정함으로써 인체의 각 부위로부터 취득되는 생체 신호를 보다 정확하게 획득할 수 있도록 구성될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면을 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐이며, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 생체 신호 측정 장치
110: (생체 신호 측정 장치의) 정면
120: (생체 신호 측정 장치의) 후면
130: (생체 신호 측정 장치의) 측면
140: (생체 신호 측정 장치 후면의) 단차부
150: (생체 신호 측정 장치 후면의) 돌출부
160: (생체 신호 측정 장치의) 전기접촉부
170: (생체 신호 측정 장치의) 디스플레이 모듈
A: (생체 신호 측정 장치의) 제1 전극
B: (생체 신호 측정 장치의) 제2 전극
200: 손목시계형 상대물
210: (손목시계형 상대물의) 밴드부
220: (손목시계형 상대물의) 장착부
222: (장착부의) 베이스부
224: (장착부의) 벽부
226: (장착부의) 관통 구멍
260: (손목시계형 상대물의) 전기접촉부
300: 목걸이형 상대물
310: (목걸이형 상대물의) 목걸이 줄
310a: (목걸이형 상대물의) 제1 보조 전극
310b: (목걸이형 상대물의) 제2 보조 전극
320: (목걸이형 상대물의) 장착부
360: (목걸이형 상대물의) 전기접촉부
400: 차량용 스티어링 핸들
410a: (차량용 스티어링 핸들의) 제1 전환 전극
410b: (차량용 스티어링 핸들의) 제2 전환 전극
420: (차량용 스티어링 핸들의) 장착부
460: (차량용 스티어링 핸들의) 전기접촉부
500: 산소포화도 측정기의 손가락 고정대
520: (산소포화도 측정기의 손가락 고정대에 형성된) 장착부
560: (산소포화도 측정기의 손가락 고정대의) 전기접촉부
110: (생체 신호 측정 장치의) 정면
120: (생체 신호 측정 장치의) 후면
130: (생체 신호 측정 장치의) 측면
140: (생체 신호 측정 장치 후면의) 단차부
150: (생체 신호 측정 장치 후면의) 돌출부
160: (생체 신호 측정 장치의) 전기접촉부
170: (생체 신호 측정 장치의) 디스플레이 모듈
A: (생체 신호 측정 장치의) 제1 전극
B: (생체 신호 측정 장치의) 제2 전극
200: 손목시계형 상대물
210: (손목시계형 상대물의) 밴드부
220: (손목시계형 상대물의) 장착부
222: (장착부의) 베이스부
224: (장착부의) 벽부
226: (장착부의) 관통 구멍
260: (손목시계형 상대물의) 전기접촉부
300: 목걸이형 상대물
310: (목걸이형 상대물의) 목걸이 줄
310a: (목걸이형 상대물의) 제1 보조 전극
310b: (목걸이형 상대물의) 제2 보조 전극
320: (목걸이형 상대물의) 장착부
360: (목걸이형 상대물의) 전기접촉부
400: 차량용 스티어링 핸들
410a: (차량용 스티어링 핸들의) 제1 전환 전극
410b: (차량용 스티어링 핸들의) 제2 전환 전극
420: (차량용 스티어링 핸들의) 장착부
460: (차량용 스티어링 핸들의) 전기접촉부
500: 산소포화도 측정기의 손가락 고정대
520: (산소포화도 측정기의 손가락 고정대에 형성된) 장착부
560: (산소포화도 측정기의 손가락 고정대의) 전기접촉부
Claims (17)
- 복수의 상대물과 결합해서 작동될 수 있는 생체 신호 측정 장치(100)이며,
생체 신호 측정 장치(100)의 후면에 형성된 제1 전극(A)과, 상기 제1 전극(A)과 이격되어 형성된 제2 전극(B)을 포함하는 ECG 센서 모듈과,
인체에 조사되는 광을 발생시키는 발광부 및 상기 발광부에서 조사되어 인체에 의해 반사된 광을 수광하는 수광부를 구비하는 하나 이상의 PPG 센서 모듈과,
결합되는 상대물에 형성된 전기접촉부와 전기적으로 연결될 수 있는 전기접촉부(160)를 포함하고,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 상기 ECG 센서 모듈 및 상기 PPG 센서 모듈 중 하나 이상을 이용해 사용자의 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 중 하나 이상의 생체 신호를 측정할 수 있도록 구성되며,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는, 생체 신호 측정 장치(100)의 전기접촉부(160)와 상대물에 형성된 전기접촉부 사이의 전기적 연결에 의해 결합된 상대물의 종류를 인식해, 결합된 상대물의 종류에 따라 측정 가능한 생체 신호 측정 기능을 활성화시키고, 결합된 상대물의 종류에 따라 측정된 생체 신호 값을 보정하도록 구성된,
생체 신호 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 생체 신호 측정 장치(100)의 정면(110)에 형성되어 사용자에게 정보를 표시해주는 디스플레이 모듈(170)을 포함하고,
상기 디스플레이 모듈(170)은 사용자의 생체 신호를 측정하기 위한 측정 영역(E)을 구비하고,
상기 디스플레이 모듈(170)의 측정 영역(E)에 형성되는 픽셀 구조에는, 적색 광을 형성하는 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선 광을 형성하는 적외선(IR) 서브 픽셀이 포함되고,
상기 디스플레이 모듈(170)의 측정 영역(E)에 형성된 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선(IR) 서브 픽셀은 상기 PPG 센서 모듈 중 하나의 발광부를 형성하고,
상기 적색(R) 서브 픽셀 및 적외선(IR) 서브 픽셀로 발광부를 구성하는 PPG 센서 모듈의 수광부는 상기 디스플레이 모듈(170)의 측정 영역(E)에 형성되는,
생체 신호 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)과 이격된 부분에 ECG 센서 모듈을 위한 추가 전극을 하나 이상 더 구비하는,
생체 신호 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 손목시계형 상대물(200)에 장착되어 작동될 수 있고,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 손목시계형 상대물(200)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는 ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 측정 기능, PPG 센서 모듈을 통한 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 측정 기능을 활성화하도록 구성된,
생체 신호 측정 장치. - 제4항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 손목시계형 상대물(200)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는 제1 전극(A)이 사용자의 손목에 접촉되고 제2 전극(B)이 사용자의 손가락에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성되는,
생체 신호 측정 장치. - 제5항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 기초로 사용자의 혈압을 추정하는 기능을 더 수행하는,
생체 신호 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 목걸이형 상대물(300)에 장착되어 작동될 수 있고,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 목걸이형 상대물(300)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는 ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 측정 기능, PPG 센서 모듈을 통한 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 측정 기능을 활성화하도록 구성된,
생체 신호 측정 장치. - 제7항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 목걸이형 상대물(300)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)이 사용자의 서로 다른 손가락에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성되는,
생체 신호 측정 장치. - 제8항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 기초로 사용자의 혈압을 추정하는 기능을 더 수행하는,
생체 신호 측정 장치. - 제7항에 있어서,
상기 목걸이형 상대물(300)의 목걸이 줄(310)에는 하나 이상의 보조 전극(310a, 310b)이 더 구비되고,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 목걸이형 상대물(300)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)과 목걸이형 상대물(300)의 목걸이 줄(310)에 형성된 하나 이상의 보조 전극 중 사용자의 신체에 접촉된 둘 이상의 전극으로부터의 신호에 기초해 사용자의 심전도(ECG) 신호를 측정하도록 구성되는,
생체 신호 측정 장치. - 제10항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 목걸이형 상대물(300)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는, 목걸이 줄(310)에 형성된 보조 전극(310a, 310b)으로부터의 신호는 보조 전극(310a, 310b)이 사용자의 목에 접촉된 상태에서 형성되고, 생체 신호 측정 장치(100)의 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)으로부터의 신호는 제1 전극(A) 및 제2 전극(B)에 사용자의 손가락이 접촉된 상태에서 형성된 것으로 간주하여, 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성된,
생체 신호 측정 장치. - 제11항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 기초로 사용자의 혈압을 추정하는 기능을 더 수행하는,
생체 신호 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착되어 작동될 수 있고,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 ECG 센서 모듈 및 PPG 센서 모듈은 비활성화되고, 차량용 스티어링 핸들(400)에 형성된 제1 전환 전극(410a) 및 제2 전환 전극(410b)을 포함하는 스티어링 핸들용 ECG 센서 모듈에 의한 심전도(ECG) 측정 기능, 차량용 스티어링 핸들(400)에 형성된 스티어링 핸들용 PPG 센서 모듈에 의한 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 측정 기능이 활성화되도록 구성된,
생체 신호 측정 장치. - 제13항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 차량용 스티어링 핸들(400)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는 제1 전환 전극(410a) 및 제2 전환 전극(410b)이 사용자의 서로 다른 손가락에 접촉된 상태에서 심전도(ECG) 신호가 측정된 것으로 간주하여 심전도(ECG) 신호를 보정하도록 구성된,
생체 신호 측정 장치. - 제14항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 측정된 심전도(ECG), 광전용적맥파(PPG) 및 산소포화도(SpO2) 신호를 기초로 사용자의 혈압을 추정하는 기능을 더 수행하는,
생체 신호 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)는 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 장착되어 작동될 수 있고,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 장착된 경우, 생체 신호 측정 장치(100)는 PPG 센서 모듈을 통한 산소포화도(SpO2) 측정 기능을 활성화하도록 구성된,
생체 신호 측정 장치. - 제16항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치(100)가 산소포화도 측정기의 손가락 고정대(500)에 장착된 상태에서, 상기 생체 신호 측정 장치(100)에 형성된 ECG 센서 모듈의 복수의 전극에 사용자의 신체가 접촉하게 되면, ECG 센서 모듈을 통한 심전도(ECG) 측정 기능이 추가로 활성화되도록 구성된,
생체 신호 측정 장치.
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