KR101693306B1

KR101693306B1 - 인덕턴스기반 인장 센서와 이를 적용한 생체신호 측정 센서 및 그 의류

Info

Publication number: KR101693306B1
Application number: KR1020150139512A
Authority: KR
Inventors: 양은경
Original assignee: 금오특수프라스틱주식회사
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-01-05

Abstract

본 발명은 인덕턴스기반 인장 센서와 이를 적용한 생체신호 측정 센서 및 그 의류와 전도성부재에 관한 것으로, 전도성부재를 탄성소재 상에 일정한 패턴으로 고정하되 전도성부재 패턴이 측정대상물의 체적 또는 길이변화에 직접 대응하여 변화하면서 그 인덕턴스값도 변화되도록 하여 부피가 최소화되면서 정확하게 인장정도를 측정할 수 있는 인장센서를 구현하고, 이를 이용하여 일상적으로 편리하고 정확한 생체신호 측정이 가능하도록 하는 생체신호 측정 센서 구조를 제공하며, 이러한 생체신호 측정 센서를 적용한 의류와 전도성부재에 관한 것이다.

Description

인덕턴스기반 인장 센서와 이를 적용한 생체신호 측정 센서 및 그 의류{The tension sensor based inductance, sensor for measuring vital signal using this and its clothes and conductive member}

본 발명은 인덕턴스기반 인장 센서와 이를 적용한 생체신호 측정 센서 및 그 의류와 전도성부재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전도성부재를 탄성소재 상에 일정한 패턴으로 고정하되 전도성부재 패턴이 측정대상물의 체적 또는 길이변화에 직접 대응하여 변화하면서 그 인덕턴스값도 변화되도록 하여 부피가 최소화되면서 정확하게 인장정도를 측정할 수 있는 인장센서를 구현하고, 이를 이용하여 일상적으로 편리하고 정확한 생체신호 측정이 가능하도록 하는 생체신호 측정 센서 구조를 제공하며, 이러한 생체신호 측정 센서를 적용한 의류와 전도성부재에 관한 것이다.

인장이란 재료를 당겨서 늘어나게 하는 작용을 말하는 것으로, 산업분야에서는 주로 재료의 인장강도를 측정하여 재료가 사용되는 제품의 수명연장 및 안전성을 확보하는 용도로 사용되고 있으며, 이러한 인장력을 측정하기 위한 수단으로는 통상 스프링 등의 탄성력을 가진 기구물의 인장길이를 가변저항을 이용하여 측정하는 것이 주로 사용되고 있으며, 이러한 종래 스프링 등의 기구물을 사용한 인장 측정 수단(이하 인장센서라 함)은 부피가 큰 문제점이 있었다.

이러한 인장센서 중 특히, 생체 신호를 측정하는 센서는 부피와 무게가 적을수록 적합하다. 최근 고령화 사회의 도래와 건강관리에 대한 관심의 증가로 언제 어디서나 지속적으로 건강 측정이 가능한 U-Health 디바이스 및 서비스에 대한 관심이 증가되고 있고 활발하게 연구가 진행되고 있다.

이에 착용자가 인지하지 않은 상태에서 착용자를 구속하지 않으며 이동 중에도 측정이 가능한 계측시스템 개발이 요구되고 있으며, 그 예로서 대한민국 등록특허 10-1302600호 등에 은사 또는 전도사를 의복에 적용하여 생체신호를 측정 또는 신호전달용으로 사용한 기술이 제시되어있다.

그러나, 상기한 선행기술에서는 전도사를 이용하여 생체 체적 변화로부터 발생되는 도전율변화를 측정하여 심장박동 등을 검출하는 것으로 생체체적의 변화에 직접적으로 대응되는 것이 아니라 생체체적변화로부터 발생되는 도전율 변화를 전도사를 이용한 측정수단이 간접적으로 측정하는 것이므로, 측정과정에서 생체와 전도사간 거리, 생체와 전도사간 저항물체(다른 의류, 금속 등)의 존재여부 등과 같은 주변환경 등에 의하여 오류가 발생될 수 있다.

또한, 상기 선행기술에서 생체신호는 심장박동, 심전도 등을 대상으로 하고 있으나, 이외에도 생체신호로는 호흡, 혈압, 심박, 체온의 4대 생명징후로 사용되는 신호들이 있으며, 이 중 호흡의 측정방법에 대한 기술로는 등록특허 10-0903172호에 나타내는 바와 같이, 호흡기류센서(respiratory air flow transducer), 인덕턴스 호흡측정계(respiratory inductive plethysmography), 비접촉 호흡측정기술(contactless respirationmeasurement) 및 호흡공기 온도 측정계(breathing air temperature measurement)가 사용되거나 연구 중에 있다.

상기 인덕턴스 호흡측정계(inductive plethysmography)방식은 전도성 금속 재질의 코일을 지그재그 형태로 가공하여 탄성밴드에 부착한 후 흉부 및 복부에 감아 각각의 둘레 변화에 따라 발생하는 인덕턴스의 변화를 피검자에게 맞도록 적정한 비율로 조정하여 가중 합산하여 측정하는 것이나, 이러한 비율은 피검자마다 다르므로 피검자 별로 교정을 하여야하고, 의복 위에 금속 재질의 코일이 부착된 탄성밴드를 별도로 착용해야 하므로 번거롭고 물세탁이 불가능하여 의복의 일부로 사용할 수 없는 등의 실용적인 문제점을 가지고 있었다.

이에 본 발명의 목적은 전도성부재를 탄성소재 상에 일정한 패턴으로 고정하여 전도성부재 패턴이 측정대상물의 체적 또는 길이변화에 직접 대응하여 변화하면서 그 인덕턴스값도 변화되도록 하여 부피가 최소화되면서 정확하게 인장정도를 측정할 수 있는 인장센서를 구현하고, 이를 이용하여 착용자가 인지하지 않은 상태에서 일상적으로 호흡, 심박 등 생체신호를 정확하게 측정할 수 있도록 하면서 세탁이 가능하도록 하여, 정확도와 편의성이 향상되도록 하는 인덕턴스 기반의 생체신호 측정용 인장센서와 이를 적용한 의류를 제공하는 데 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 상기 인장을 이용한 생체신호 측정시 정확도를 향상시키기 위하여 생체신호 측정용 인장센서에 최적화된 유연성(flexible)과 전도성을 갖는 전도성부재를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 직물 또는 필름 형상의 탄성소재, 상기 탄성소재상 지그재그 패턴으로 고정되어 탄성소재와 함께 신장과 복원이 반복되는 전도성부재, 상기 일정 패턴을 갖는 전도성부재 양단의 인덕턴스값 측정을 위한 측정전극, 상기 전도성부재와 유선 혹은 무선으로 연결되어 전도성부재의 인덕턴스값을 이용하여 인장정도를 측정하는 검출 회로부를 포함하는 인장센서로서, 부피가 작고 인덕턴스값을 이용하여 정확한 측정이 가능하도록 하는 인장센서에 있다.
상기에서 전도성부재는 전도성잉크, 전도성페이스트 혹은 전도사 중에서 택일되며, 전도사의 경우에는 인장과 복원이 가능하도록 재봉을 통해서 탄성소재 상에 고정되고, 전도성잉크 또는 전도성 페이스트의 경우에는 인쇄를 통해서 탄성소재 상에 고정된다.

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그리고 상기 전도성부재는 탄성소재와 함께 신장과 복원을 반복할 수 있어야 하므로, 상기 전도성부재의 패턴은 사인파, 구형파를 포함한 지그재그모양을 갖도록 하되, 상기 전도성부재가 복수 단으로 형성될 경우 이들 각 단들은 동일형상으로 형성되어 일정간격 이격하여 평행하게 배치되어 서로 연결되거나, 서로 대칭되게 형성되어 서로 연결되며, 상기 패턴의 직선부(10a)는 -50° ~ 50°의 기울기를 갖는다.

그리고 본 발명의 다른 특징은 상기 인장센서가 생체신호측정용 센서로 사용되는 것으로, 상기 검출 회로부의 필터값을 조절함으로서 호흡, 심박을 포함한 다수의 생체신호 중 측정을 희망하는 생체신호를 측정할 수 있게 되며, 호흡과 심박을 동시에 측정할 수도 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 특징은 전도성부재 고정위치가 신축특성을 가지며 신체에 밀착되도록 제조된 의류에, 상기 전도성부재를 의류와 함께 신장되고 복원되도록 지그재그패턴으로 고정하고, 전도성부재 양단의 측정전극을 의류표면과 밀착되게 고정수단으로 고정한 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 의류에 있다.

한편, 상기에서 전도성부재는, 폴리에스테르사와 전도성을 갖는 금속사를 저항이 0.2-0.3Ω/m되도록 합사하여 1가닥의 전도사를 형성하고, 상기 전도사를 2-4가닥 합사하여 제조되며, 상기에서 전도사는 70-80데니어 폴리에스테르사 1가닥, 직경 40-60㎛ 금속사 2가닥 및 직경 20-40㎛ 금속사 6가닥의 합사로 이루어지는데, 이와 같이 제조된 전도사는 본 발명에서 희망하는 패턴을 형성할 정도의 유연성을 가진다.

상기한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면 직물과 전도성잉크, 혹은 페이스트 또는 전도사를 이용하여 인덕턴스기반 인장센서를 구현함으로서, 기존의 기구적인 소재를 사용하고 가변저항을 사용하는 인장센서와 다른 새로운 형태의 인장센서를 제공할 수 있게 된다.

또한, 상기 인장센서는 부피가 작고, 정확한 측정이 가능하며, 이를 이용하여 생체신호 특히 호흡이나 심박 등의 측정이 가능하게 되고, 이 과정에서 착용자가 일상생활을 하면서 불편을 느끼지 않게 되고 신체에 전극이 직접 접촉할 필요가 없어서 피부접촉으로 인한 불편이 발생하지 않게되므로 생체신호 측정에 대한 불편과 거부감이 발생하지 않게 된다.

아울러, 본 발명에 의하면 호흡과 심박을 동시에 측정할 수 있어서 종래 호흡과 심박을 각각 측정하여야만 했던 것에 비하여 측정시간이 대폭 단축되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인장센서를 이용한 인덕턴스 기반의 호흡 측정 회로를 나타내는 도면
도 2는 본 발명에 따른 인장센서를 이용한 인덕턴스 기반의 호흡 측정기 구성을 나타내는 블록도
도 3은 본 발명에 따른 생체신호 측정센서의 실시예를 나타내는 도면
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 생체신호 측정센서의 측정결과를 나타내는 그래프
도 7은 본 발명에 따른 생체신호 측정센서의 다른 실시예를 나타내는 도면
도 8은 본 발명에 따른 표 3의 패턴 5를 확대하여 나타내는 구성도.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 인장센서는 직물 또는 필름 형상의 탄성소재, 상기 탄성소재상에 지그재그 패턴으로 고정되어 탄성소재와 함께 신장과 복원이 반복되는 전도성부재(10), 상기 지그재그 패턴은 전도성부재(10) 길이방향과 직교하면서 서로 평행하게 배치되는 직선부(10a)와, 인접하는 직선부(10a)의 단부를 이어주는 상,하부 연결부(10b)(10c)로 이루어지고, 상기 전도성부재(10)와 유선 혹은 무선으로 연결되어, 전도성부재(10)의 인덕턴스값을 이용하여 인장정도를 측정하는 검출 회로부를 포함하여 구성되고, 상기 전도성부재(10)는 상하 2단으로 형성되어, 하측 단 전도성부재(10)의 하부 연결부(10c) 내측으로 상측 단 전도성부재(10)의 하부 연결부(10c)가 수용되면서 각 층의 직선부(10a)가 서로 평행하게 배치되며, 상기 전도성부재(10) 상,하측 단의 일측 단부는 연결부(11)에 의해 서로 연결되고, 다른 일측 단부에는 전도성부재(10)의 인덕턴스값 측정을 위한 한 쌍의 측정전극(12)이 구비되는 구성을 포함하여 이루어진다.

1. 생체신호 측정용 인장 센서를 구성하는 전도성 부재

본 발명에 따른 전도성부재는, 폴리에스테르사와 금속사가 저항이 0.2-0.3Ω/m되도록 합사하여 전도사 1가닥을 형성하고, 상기 전도사 2-4가닥을 다시 합사함으로서 이루어진다.

이러한 전도성부재의 인장 센서 적합성여부를 확인하기 위하여, 아래 표 1에 나타내는 다양한 종류의 실들을 합연하여 각각 다른 종류의 전도성부재를 형성하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
구성	전도사 3가닥 합사	전도사 5가닥 합사	전도사5가닥과 신축사3가닥 합사	전도사4가닥과 스판사4가닥 합사

상기에서 전도사는 70-80데니어인 폴리에스테르사 1가닥, 직경 40-60㎛ 금속사 2가닥 및 직경 20-40㎛ 금속사 6가닥의 합사로 이루어지며, 구체적으로는 저항이 0.234Ω/m이고, 75데니어 폴리에스테르사 1가닥, 직경 50㎛ 금속사 2가닥 및 직경 30㎛ 금속사 6가닥의 합사로 이루어지며, 신축사는 나일론섬유(NYLON 6.6 100 D/2)를 사용하고, 금속사는 은사를 사용하며, 상기한 구성의 전도사들은 본 발명에서 요구하는 지그재그패턴을 형성하기 위한 유연성을 가진다.

이러한 구성을 갖는 전도사들 중 최적의 전도사 구성을 찾기 위하여, 상기 전도성 부재들을 100㎝되도록 절단하여 테이블에 일단을 고정시킨 후 추를 이용하여 장력(tensile force)을 100g씩 늘려가며 인장길이에 따른 전기적 특성(저항변화)을 살펴보았고, 신장폭을 0.2㎝와 0.6㎝로 하여 반복 인장에 따른 전기적 특성 변화를 측정하여 인장 센서의 재료 적합성을 살펴보았다. 실험은 3회 반복하여 실시하였다.

그 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이 인장길이에 따른 저항변화 즉 선형성 값인 R² 값이 실시예 1(0.8695)> 실시예 4(0.2201)>실시예 2(0.2189)> 실시예 3(0.2121)순으로 나타났으며, 감도(sensitivity)는 실시예 1(0.0063)> 실시예2(0.0014)> 실시예4(0.0007)> 실시예 3(0.0006) 순으로, 전도사 3가닥으로 가공한 실시예 1이 상대적으로 높은 선형성과 감도(반응속도)를 나타내었다.

또, 전도사만으로 가공한 실시예 1과 실시예 2를 반복 인장 실험한 결과에서는 도 2에 나타내는 바와 같이 3회, 10회 반복인장에서 실시예 1이 실시예 2보다 상대적으로 높은 선형성과 감도를 나타내었다.

상기에서 'first order regression'은 1차 회기식으로 주어진 데이터 결과값에 가장 근접한 선형식을 나타낸다.

따라서 전도사 3가닥으로 가공한 실시예 1의 R²값이 0.8695로, 1에 가까워 상대적으로 선형성이 높고, 감도가 우수하여 호흡 측정 인장 센서 구현을 위한 적합한 재료로 판단된다.

2. 인장 센서

본 발명에 따른 인장 센서는 표 3에 나타내는 바와 같이 전도성부재가 사인파, 구형파 등의 지그재그 형태로 탄성소재상에 고정 형성되고, 이때 전도성부재의 양단부에는 측정전극이 구비되며, 상기 측정전극과 유선 혹은 무선으로 연결된 검출 회로부에 의하여 상기 전도성부재의 인덕턴스값이 측정되어 인장정도를 측정하게 된다.

상기에서 전도성부재는 1단으로 형성될 수도 있고, 2단 이상으로 형성될 수도 있으며, 2단 이상으로 형성될 경우 각 단을 연결하고 있는 연결부를 중심으로 각 단의 전도성 부재가 일정한 간격으로 평행하게 배열되거나, 대칭으로 배열되어 연결된다.

이러한 패턴은 전도성부재를 컴퓨터 기계자수 기기를 통하여 일반적인 신축특성을 갖는 직물 위에 자수되는 방식으로 구현하는데, 이때 밑실로 신축사를 사용하면 보다 신축특성이 우수한 패턴을 얻을 수 있다.

구체적으로, 패턴 1 내지 4는 연결부가 3개로서, 연결부를 기준으로 상하로 평행하게 전도성부재가 배치되어 총 4단의 사인파가 일정한 간격으로 배치된 것으로, 사인파의 크림프(crimp) 정도에 따라 느슨한 패턴 ~ 촘촘한 패턴까지 총 4가지 유형으로 구현되었다.

그리고 패턴 5 내지 6은 연결부가 1개로서, 연결부를 기준으로 평행하게 전도성부재가 상하로 배치되어 2단의 사인파가 일정한 간격으로 형성된 것으로, 패턴 6은 사인파형상이 일측으로 경사지게 배치된 것을 예로서 나타낸다.

그리고, 패턴 7 및 8은 연결부가 1개로서 연결부를 중심으로 상하 2단의 사인파가 서로 대칭되게 형성된 것을 예로서 나타낸다.

이러한 패턴들의 인장에 따른 인덕턴스 변화를 측정하기 위하여, 반복인장 장치(simulator)를 사용하여 0.2㎝ 신장 폭으로 0~2㎝ 인장시켜 길이변화에 따른 인덕턴스(inductance) 변화, 선형성, 감도를 측정하였다.

그 결과, 표 4에 나타내는 바와 같이 전체적으로 R²값이 '0.99'이상으로 높은 선형성을 보이고 있으며, 인장 센서에서 가장 중요한 요소인 감도 즉, 1차회기식은 패턴 5가 0.0184로 가장 우수하여, 직물 인장 센서 구현을 위한 가장 적합한 패턴으로 판단된다.

3. 인장 센서를 이용한 생체신호 측정센서 및 그 의류

본 발명의 생체신호 측정센서는 상기한 본원 발명의 인장센서 패턴들이 모두 우수한 감도를 가지므로, 어떠한 패턴으로 센서를 구현하여도 상관없으나, 본 발명의 실시 예에서는 상기 패턴 3,5,6,7 및 8에 따른 패턴(본발명)을 탄성소재에 적용하여 생체신호측정에 사용하였고, 도 3은 상기 패턴 5가 탄성소재에 적용된 예를 나타내는 도면으로, 나머지 패턴들도 동일하게 적용하여 실험하였다.

도 3에서 상부 생체신호 측정센서(10)는 본 발명에 따른 센서이고, 하부에는 종래 스트레인 게이지(strain gauge) 센서(20)로서, 종래 스트레인 게이지 센서를 비교예로 측정하였다.

상기 스트레인 게이지 센서는 몸통을 두르는 탄성이 없는 즉 늘어나지 않는 벨트와 도면에서 명치정도에 위치한 스트레인 게이지로 이루어져 있다. 호흡에 따라서 변하는 몸통의 둘레 변화가 벨트에 가해지는 당겨지는 힘을 변하게 하고 이 변화를 스트레인 게이지가 전기 저항의 변화를 이용하여 측정한다. 본 실험에 사용된 제품은 BIOPAC BioNomadix Respiration Transducer이다.

그리고, 상기 생체신호 측정센서를 신체의 가슴부분과 복부부분에 대응되게 의류에 적용하되, 상기 의류는 신체에 밀착 착용되는 탄성소재로 이루어진 스포츠 티셔츠를 사용한다.

또한, 상기 생체신호 측정센서를 구성하는 측정전극(12)은 의류표면과 밀착되게 재봉 등의 고정수단으로 고정하여 활동에 불편이 발생하지 않도록 한다.

이와 같은 본원의 생체신호 측정센서 성능평가를 위하여 건강한 30대 남성 5명을 피험자로 실험실 환경에서 실험이 실시되었다. 모든 피험자는 생체신호 측정센서가 의복 표면에 봉제된 의류(스포츠용 티셔츠)를 착용하였다.

이러한 생체신호 측정센서를 통한 생체신호 측정과정에서 상기 전도성부재의 전도사에 교류 전류를 흘려주기 위한 회로와 대상물체에서의 전류로 인해 만들어지는 인덕턴스 변화를 측정하는 하드웨어는 도 1의 콜피츠 발진기(colpitts oscillator)의 형태로 구성되어 있다.

생체신호 측정센서는 회로에서 인덕터로 동작하여, 인장에 따른 인덕턴스의 변화가 발진기의 주파수를 변화시키고 이 주파수의 변화를 감지하여 호흡의 변화를 측정한다.

이때, 호흡신호측정원리를 살펴보면, 호흡을 하면 흉, 복부의 부피가 변하고, 단면적이 변화고 몸통의 둘레가 변하게 된다. 그리고, 센서의 길이가 변화, 즉 인장되어 센서의 인덕턴스가 변하게 된다.

다음으로 도 2에 나타내는 바와 같이 콜피츠 발진회로의 주파수가 변화되고, PLL회로에 의해 주파수 변화가 전압변화로 변환되고 필터와 증폭을 거쳐 PC로 출력되고 저장되는 것이다.

그 결과, 각 패턴별 인장 센서의 호흡신호 결과는 표 5에 나타내는 바와 같이 호흡 신호 크기는 패턴5 > 패턴8 > 패턴 7 > 패턴 6 > 패턴 3이고, 호흡수는 표 6에 나타내는 바와 같이 스트레인 게이지 센서와 본 발명의 생체신호 측정센서로 측정한 분당 호흡수 차이가 모두가 약 0.1 회 미만으로 매우 유사하므로, 본 발명의 생체신호 측정센서가 호흡수 계측에 적합함을 알 수 있다.

표 5 및 표 6은 피실험자 5명의 복부 측정결과 평균치이다.

구분	패턴 3	패턴 5	패턴 6	패턴 7	패턴 8
호흡 신호 크기(signal power)	0.020287539	0.05271192	0.02905068	0.036386799	0.041616854

구분	패턴 3	패턴 5	패턴 6	패턴 7	패턴 8
비교예 분당 호흡수 (bpm)	14.76793249	13.34989709	16.41826441	16.30700658	14.98554965
본발명 분당 호흡수 (bpm)	14.8769991	13.30913491	16.4494727	16.38544816	15.00616325

한편, 상기 본 발명의 생체신호 측정센서가 호흡수 계측에 적합함을 나타내는 실험결과로서 도 4내지 도 6에 나타내는 바와 같이 패턴 7 및 5에 따른 본 발명과 비교예의 호흡패턴 즉, 분당 호흡수를 측정하는 그래프상의 피크점의 위치가 거의 일치하며 그래프상의 피크점값은 회로의 증폭계수 조절에 의하여 조절되는 것으로 큰 의미는 없어서, 본 발명 인장센서가 호흡수 계측에 적합한 생체신호 측정센서임을 알 수 있다.

도 4는 패턴 7을 복부 전면에 가로로 부착하여 측정된 생체신호이며, 도 5는 패턴 5를 복부 전면에 가로로 부착하여 측정된 생체신호이고, 도 6은 패턴 5를 흉부 전면에 가로로 부착하여 측정된 생체신호 그래프로서, (a)는 비교예이고, (b)는 본 발명의 본발명에 따른 신호이다.

그리고 상기 본 발명의 생체신호 측정센서는 호흡측정외에 심박측정용으로도 사용이 가능한데, 그 예로서, 도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이 본 발명의 생체신호측정센서로부터 획득된 원천 데이터(raw data)(d)로부터 심박수(Heart Rate)(c)와 호흡수(Respiration Rate)(b)를 동시에 측정할 수 있으며, 이는 측정회로의 필터값을 조정함으로서 즉, 생체신호 측정센서의 원천 데이터에서 호흡과 심박의 주파수 영역 차이를 이용하여 신호를 분리함으로서 획득한 것이다.

이러한 실험결과 중 복부와 흉부에 각각 가로로 본 발명의 생체신호 측정센서를 적용한 결과를 표로 나타내면 표 7과 같다.

구분	위치
구분	복부(Abdominal)	흉부(Thoracic)
Respiration Correlation Coefficient (호흡상관계수)	0.9627	0.8157
Respiration RMS (V) [호흡신호크기]	0.07985	0.04222
Reference Respiration Rate (BPM) (비교예 분당 호흡수)	16.99	15.94
Respiration Rate (BPM) (본발명 분당 호흡수)	16.95	15.98
Heart Rate (BPM) (본발명 분당 심박수)	54.66	59.15

상기에서 호흡상관계수는 비교예 호흡신호와 본발명 호흡신호와의 유사성을 나타내는 것으로, 상관계수 '1'은 같은 형태의 신호. '0'은 유사성이 없음을 뜻하는 것으로, 두 신호간 유사성이 높음을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 생체신호 측정센서를 사용하여 심박과 호흡 신호를 동시에 측정 할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 상기 생체신호 측정센서는 도 7에 나타내는 바와 같이 의류에 가로방향 뿐만 아니라 세로방향, 대각선방향 등 다양한 방향으로 적용할 수 있고, 복부, 흉부의 전면 혹은 후면 등 인체의 다양한 위치에 적용할 수 있다.

이와 같이 위치를 달리하여 측정한 결과, 표 8에 나타내는 바와 같이, 세로방향의 신호가 가로방향의 신호보다 약 2배 정도로 크게 측정되고, 호흡수에서는 복부-가로, 복부-세로, 흉부-가로로 적용된 본 발명의 생체신호 측정센서는 비교예와 0.1 bpm 미만의 차이를 보이고, 흉부-세로로 적용된 센서에서도 약 2 bpm 의 차이를 보이고 있을 뿐이므로, 본 발명의 생체신호 측정센서는 신체에 가로방향 뿐 아니라 세로, 대각선 방향 등 다양한 방향으로 적용이 가능함을 알 수 있다.

한편, 상기에서 신호의 크기는 RMS(Root Mean Square)로 평균된 값으로 비교하였다.

위치-방향	복부-가로	복부-세로	흉부-가로	흉부-세로
호흡 신호 크기(RMS)	0.079849	1.254386	0.042222	0.087267
비교예 분당 호흡수 (bpm)	16.99205	16.6883	15.93738	15.4103
실시예 분당 호흡수 (bpm)	16.95125	16.6414	15.9821	17.59757

한편, 상기한 본 발명의 실시예에서는 전도성부재로 전도사만을 예로서 설명하였으나 전도성잉크, 전도성페이스트 등도 적용이 가능하며, 이 경우 인쇄를 통해서 탄성소재 상에 상기 패턴 1 내지 8과 같이 형성하여 인장센서로 사용할 수 있다.

Claims

직물 또는 필름 형상의 탄성소재,
상기 탄성소재상에 지그재그 패턴으로 고정되어 탄성소재와 함께 신장과 복원이 반복되는 전도성부재(10),
상기 지그재그 패턴은 전도성부재(10) 길이방향과 직교하면서 서로 평행하게 배치되는 직선부(10a)와, 인접하는 직선부(10a)의 단부를 이어주는 상,하부 연결부(10b)(10c)로 이루어지고,
상기 전도성부재(10)와 유선 혹은 무선으로 연결되어, 전도성부재(10)의 인덕턴스값을 이용하여 인장정도를 측정하는 검출 회로부를 포함하여 구성되고,
상기 전도성부재(10)는 상하 2단으로 형성되어, 하측 단 전도성부재(10)의 하부 연결부(10c) 내측으로 상측 단 전도성부재(10)의 하부 연결부(10c)가 수용되면서 각 층의 직선부(10a)가 서로 평행하게 배치되며,
상기 전도성부재(10) 상,하측 단의 일측 단부는 연결부(11)에 의해 서로 연결되고, 다른 일측 단부에는 전도성부재(10)의 인덕턴스값 측정을 위한 한 쌍의 측정전극(12)이 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인장센서.
제 1항에 있어서,
상기 전도성부재는 전도성잉크, 전도성페이스트 혹은 전도사 중에서 택일되며, 전도사의 경우에는 인장과 복원이 가능하도록 재봉을 통해서 탄성소재 상에 고정되고, 전도성잉크 또는 전도성 페이스트의 경우에는 인쇄를 통해서 탄성소재 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 인장센서.
제 1항에 있어서,
상기 전도성부재의 직선부(10a)는 서로 평행하면서 -50 ~ 50°기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 인장센서.
청구항 1의 인장센서가 생체신호측정용 센서로 사용되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 센서.
제 4항에 있어서, 상기 생체신호측정용 센서는 호흡신호와 심박신호를 각각 또는 동시에 측정하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 센서.
전도성부재와 대응되는 부분이 신축특성을 가지는 의류에 상기 청구항 5의 생체신호 측정용 센서가 구비된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 의류.
청구항 2의 전도사는 폴리에스테르사와 전도성을 갖는 금속사를 저항이 0.2-0.3Ω/m되도록 합사하여 1가닥의 전도사를 형성하고, 상기 전도사를 2-4가닥 포함하여 합사되는 것을 특징으로 하는 인장센서.