KR102030090B1 - 재사용이 가능한 생체정보 측정용 비침습형 웨어러블 디바이스 - Google Patents

Abstract

재사용이 가능한 생체정보 측정용 비침습형 웨어러블 디바이스가 개시된다. 일 실시 예에 따른 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스는, 사용자의 신체에 착용 가능한 바디부와, 바디부에 결합하여 비침습적으로 신체에서 분비되는 체액을 포집하고 포집된 체액으로부터 생체정보를 측정하는 측정부를 포함하며, 측정부는 바디부에 착탈 가능하다.

Description

재사용이 가능한 생체정보 측정용 비침습형 웨어러블 디바이스 {Wearable device capable of re-use for detection of biometric data}

본 발명은 전자장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신체의 일부분에 착용하여 생체정보를 측정하는 디바이스에 관한 것이다.

건강관리 및 질병예방을 위해, 생체물질, 예를 들어 포도당, 전해질, 젖산 등을 모니터링할 필요가 있다. 이러한 정보들은 당뇨병과 같은 만성질환으로 인한 다양한 합병증 유발, 전해질 불균형 및 세포성 낭포증, 물질대사 이상 및 간경화 등의 간질환, 몸의 피로도 등과 같은 지표와 매우 밀접한 상관관계를 갖고 있다.

생체물질 모니터링 방법 중 하나는 혈액을 채취하고 채취한 혈액으로부터 혈당량을 측정할 수 있다. 그러나 혈액 채취 시에, 피부를 찌르는 과정에서 통증과 같은 고통이 수반될 수 있다.

사용자의 고통을 최소화하기 위하여, 사용자의 피부에 부착하면서 수십 마이크로(μm) 크기의 니들(needle)을 체내에 삽입하여 체액을 추출하는 마이크로 니들을 이용한 측정 패치가 있다. 이러한 마이크로 니들을 이용한 측정 패치에는 채취된 혈액으로부터 생체정보를 측정하기 위한 회로부와 배터리가 구비될 수 있다. 그러나 마이크로 니들의 내구성의 한계에 의해 사용수명이 경과한 마이크로 니들뿐만 아니라 회로부와 배터리 전체까지 폐기될 수 있다.

KR 10-2016-0075230 KR 10-2016-0115689 KR 10-1679777

일 실시 예에 따라, 생체정보 측정 시에 사용자의 고통을 최소화하면서 동시에 재사용이 가능한 생체정보 측정용 비침습형 웨어러블 디바이스를 제안한다.

일 실시 예에 따른 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스는, 사용자의 신체에 착용 가능한 바디부와, 바디부에 결합하여 비침습적으로 신체에서 분비되는 체액을 포집하고 포집된 체액으로부터 생체정보를 측정하는 측정부를 포함하며, 측정부는 바디부에 착탈 가능하다.

바디부는 웨어러블 밴드일 수 있고, 웨어러블 패치일 수 있다. 바디부는 측정부와 전기적으로 연결되어, 측정부를 통해 측정된 생체정보를 수신하고 이를 신호 처리하며 신호 처리된 생체정보 또는 측정된 생체정보를 외부로 전송하는 회로부와, 회로부에 전력을 공급하는 배터리를 포함할 수 있다.

체액은, 신체에서 분비되는 땀, 침 및 눈물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

측정부는, 신체로부터 분비되는 체액을 포집하는 하부층과, 포집된 체액으로부터 생체정보를 검출하는 센서층과, 하부층과 결합하여 체액이 흐르는 경로를 형성하는 상부층을 포함할 수 있다. 하부층은, 신체로부터 분비되는 체액이 유입되는 유입부와, 유입된 체액을 운반하는 유체 채널과, 유체 채널을 통해 운반된 체액을 수용하는 유체 챔버와, 생체정보 검출이 이루어진 체액이 배출되는 배출부를 포함할 수 있다.

유입부는 친수성 물질로 구성되고, 유체 채널은 소수성 물질로 구성되며, 유체 챔버는 친수성 물질로 구성될 수 있다. 유입부는 내부가 빈 중공형으로, 내부와 외부를 연통하며 체액 포집이 용이하도록 외부에 돌출되는 구조일 수 있다. 유입부는 체액이 신체로부터 분비될 수 있도록 피부를 자극하는 전극을 포함할 수 있다. 유체 채널은, 유입부를 통해 포집된 체액을 단일의 유체 채널을 통해 다수의 유체 챔버를 순차적으로 지나게 하는 직렬형 유체 채널이거나, 유입부를 통해 포집된 체액을 각 유체 채널을 통해 각 유체 챔버로 운반하는 병렬형 유체 채널일 수 있다.

센서층은, 전압을 이용하여 생체정보를 검출하는 센싱 전극과, 바디부와 전기적으로 연결되는 연결 패드와, 센싱 전극과 연결 패드를 연결하는 연결 선을 포함할 수 있다.

생체정보 측정용 비침습형 웨어러블 디바이스는, 측정부를 바디부에 물리적으로 부착하기 위한 결합부를 더 포함할 수 있다.

다른 실시 예에 따른 생체정보 측정용 비침습형 웨어러블 디바이스는, 사용자의 신체에 착용 가능한 바디부와, 바디부에 장착되는 회로부와, 바디부에 착탈 가능하여 신체로부터 분비되는 체액을 비침습적으로 획득하는 체액 획득부와, 바디부에 착탈 가능하여 체액 획득부를 통해 획득된 체액으로부터 생체정보를 검출하는 체액 처리부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 비침습 방식의 패치 또는 밴드와 같은 웨어러블 디바이스를 제공하여, 사용자가 무통증과 무자각 상태에서 편리하게 생체정보들을 측정할 수 있다. 예를 들어, 신체에서 분비되는 체액, 예를 들어, 땀을 이용하여 생체신호를 측정할 수 있다. 채혈 침(lancet)을 이용하여 손가락에서 혈액을 채취하고, 스트립 센서와 리더기로 이용하여 채취된 혈액으로부터 생체정보를 측정하는 경우, 하루 수회 이상 채혈 침의 통증을 받게 될 수 있다. 그러나 본 발명에 따르면 비침습 방식을 통해 환자의 고통을 덜어줄 수 있다. 밴드를 신체에 착용하거나 패치를 붙이는 방식으로 생체정보를 모니터링함에 따라, 니들을 피부 내에 삽입하는데 따른 환자의 불안감 및 통증을 최소화할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회로부와 같이 지속적으로 사용 가능한 부분으로부터 교체가 필요한 부분을 교체할 수 있도록 서로 착탈 가능한 웨어러블 디바이스를 제공하여 장 수명(long-life)을 보장한다. 측정부는 별도의 세척기를 통해 측정부의 유입부, 유체 채널 및 유체 챔버를 세척하여, 장기 사용하는 것이 가능하도록 하며, 정도에 따라 교체하는 것도 가능하다. 마이크로 니들을 이용한 측정 패치의 경우, 마이크로 니들의 내구성의 한계에 의해 사용 수명이 경과한 마이크로 니들뿐만 아니라 회로부와 배터리 전체까지 폐기될 수 있다. 그러나 본 발명은 교체가 필요한 부분이 착탈 가능한 웨어러블 디바이스를 제공하여 장 수명성을 보장한다.

나아가, 사용자에 의해 웨어러블 디바이스로부터 측정되는 생체정보를 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 워치 등의 전자장치를 통해 실시간 모니터링하고, 병원과 같은 시설로의 데이터 전송이 가능한 통합 시스템을 구축할 수 있게 한다.

이러한 장치는 당뇨병 환자와 같은 만성질환 환자, 군인, 가혹환경 근로자 등을 대상으로 생체정보를 실시간으로 측정하는 데 사용될 수 있다. 나아가 일반인의 건강정보를 모니터링하는 용도로 사용될 수 있다.

이러한 장치는 만성질환 관리 및 예방, 건강관리 및 질병예방 분야, 스마트 의료, 헬스케어, 웰빙산업, 스포츠 산업 관련 신산업 창출에 크게 기여할 것으로 예상된다.

도 1은 사용자가 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스를 착용한 모습을 도시한 참조도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 재사용이 가능한 밴드형 웨어러블 디바이스의 외관도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 재사용이 가능한 패치형 웨어러블 디바이스의 외관도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 구조도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 측정부의 세부 구조도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 3의 측정부의 세부 구조도,
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스가 작동하는 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.

도 1은 사용자가 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스를 착용한 모습을 도시한 참조도이다.

도 1을 참조하면, 웨어러블 디바이스는 신체의 일부분에 착용 가능하다. 신체 착용을 위해 웨어러블 디바이스는 밴드형이나 패치형일 수 있다. 밴드형 웨어러블 디바이스(1)는 사용자의 신체, 예를 들어 팔에 착용하기 위한 밴드를 구비할 수 있다. 패치형 웨어러블 디바이스(2)는 후면에 패드를 구비할 수 있다. 패드는 접착제를 구비하여 신체에 착용될 수 있고, 사용자의 외력에 의해 사용자의 신체에서 분리될 수 있다. 도 1에서는 신체의 팔을 착용하는 것을 예로 들었으나, 착용 부위는 사용자로부터 분비되는 체액을 포집할 수 있는 부위라면 어느 곳이든 가능하다. 체액은 사용자의 땀, 눈물, 침 등의 각종 분비물일 수 있다. 본 명세서에서는 사용자로부터 땀을 포집하는 것을 위주로 하여 설명하고자 하나, 신체에서 분비되는 것이라면 어느 것이든 가능하다.

일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스는 비침습적 방식으로 사용자의 체액을 획득한다. 체액은 사용자로부터 분비되는 땀, 눈물, 침 등일 수 있다. 이러한 방식은, 침습적 방식, 예를 들어, 채혈 침(lancet)을 이용하여 손가락에서 혈액을 채취하거나, 마이크로 크기의 니들(needle)을 체내에 삽입하여 체액을 추출하는 방식이 아니므로, 사용자의 고통을 제거 또는 최소화할 수 있다.

일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스는 신체에 착용되어, 신체로부터 획득된 체액으로부터 생체물질을 검출한다. 이때, 실시간으로 연속 검출할 수 있다. 획득 가능한 생체물질은 포도당, 전해질, 젖산, 콜레스테롤 등이다. 전해질은 Na⁺, Ka⁺ 등일 수 있다. 사용자는 당뇨병과 같은 만성질환 환자, 군인, 가혹환경 근로자 등일 수 있다. 나아가, 건강 모니터링을 위한 일반인을 대상으로 할 수도 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 재사용이 가능한 웨어러블 디바이스의 외관도이다. 세부적으로, 도 2는 밴드형 웨어러블 디바이스의 외관도이고, 도 3은 패치형 웨어러블 디바이스의 외관도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 웨어러블 디바이스는 플렉서블(flexible) 구조를 가져 신체에 착용할 수 있는 바디부와, 바디부에 물리적으로 착탈되어 재사용 가능한 측정부를 포함한다. 바디부는 도 2의 웨어러블 밴드 형태의 제1 바디부(10) 또는 도 3의 웨어러블 패드 형태의 제2 바디부(20)일 수 있다. 측정부는 바디부에 착탈될 수 있는 카트리지 형태일 수 있다.

물리적 착탈을 위해, 웨어러블 디바이스는 결합부(24)를 더 구비할 수 있다. 결합부(24)를 이용한 착탈의 예로는, 도 3에 도시된 바와 같이 결합부(24)가 제2 바디부(20)와 제2 측정부(22)를 물리적으로 연결하는 구조 등 다양하게 구현할 수 있다. 측정부(12,22)는 사용자의 신체에서 분비되는 체액을 포집하여 포집된 체액으로부터 생체물질을 검출한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스의 구조도이다.

도 4를 참조하면, 웨어러블 디바이스(3)는 체액 획득부(30), 체액 처리부(32) 및 바디부(34)를 포함한다. 체액 획득부(30)는 유입부(300)를 통해 땀과 같은 체액을 비침습적으로 포집한다. 체액 처리부(32)는 체액 획득부(30)를 통해 획득된 체액의 이동경로 및 수용을 포함한 처리와, 체액으로부터의 생체정보 검출을 수행한다. 체액 획득부(30)와 체액 처리부(32)는 바디부(34)로부터 착탈 가능하다. 체액 획득부(30)와 체액 처리부(32)는 일체로 구성될 수 있다.

바디부(34)는 사용자의 신체에 착용 가능한 소재로 구성된다. 예를 들어, 생체 적합성이 있는 딱딱하거나 유연한 소재로 이루어진다. 일 실시 예에 따른 바디부(34)는 회로부와 배터리를 포함한다. 회로부는 신호 처리부와 통신부를 포함할 수 있다. 신호 처리부는 체액 처리부(32)와 전기적으로 연결되어 체액 처리부(32)를 통해 측정된 생체정보를 수신하고 이를 신호 처리한다. 통신부는 신호 처리된 생체정보 또는 측정된 생체정보를 외부로 전송한다. 배터리는 회로부에 전력을 공급한다.

이하, 도 4의 구조를 가진 웨어러블 디바이스(3)의 측정원리를 설명하면, 웨어러블 디바이스(3)는 체액 획득부(30)의 유입부(300)를 통해 땀과 같은 체액을 비침습적으로 포집하고 포집된 체액을 체액 처리부(32)의 유체 챔버로 전달한다. 체액 처리부(32)는 유체 챔버에 수용된 체액으로부터 생체정보를 검출한다. 체액 처리부(32)는 전극으로 이루어진 센서를 통해 생체정보를 검출할 수 있다. 생체정보는 포도당, 전해질, 젖산, 콜레스테롤 등의 생체물질에 대한 정보로서, 정보는 각 생체물질의 량일 수 있다. 체액 처리부(32)는 생체정보가 검출된 체액을 외부로 배출한다. 검출된 생체정보는 바디부(34)의 신호처리 및 통신회로를 통해 외부로 전송된다. 외부는 전자장치이거나 서버일 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 2의 측정부의 세부 구조도이다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 밴드형 웨어러블 디바이스(1)의 제1 측정부(12)는 제1 하부층(120), 제1 센서층(122) 및 제1 상부층(124)을 포함한다.

일 실시 예에 따른 제1 하부층(120)은 제1 유입부(inlet)(1200), 제1 유체 채널(fluidic channel)(1202), 제1 유체 챔버(fluidic chamber)(1204) 및 제1 배출부(outlet)(미도시)를 포함한다.

제1 유입부(1200)는 체액, 예를 들어 땀을 최초로 포집한다. 제1 유입부(1200)는 내부가 빈(hollow) 중공형으로, 내부와 외부를 연통하는 채취용 구멍일 수 있다. 제1 유입부(1200)는 외부로 돌출되어 피부에 잘 접촉할 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 유입부(1200)는 땀의 포집이 용이하도록 바디부, 예를 들어 밴드 밖으로 미리 설정된 길이만큼 돌출되어 나와있는 구조를 가진다. 미리 설정된 길이는 마이크로 단위이다. 제1 유입부(1200)는 체액이 신체로부터 분비될 수 있도록 피부를 자극하는 전극을 포함할 수 있다.

제1 유입부(1200)는 단일 개일 수 있고, 다수 개일 수 있다. 다수 개의 유입부를 함께 집적하는 경우 포집 효율을 높일 수 있다. 체액의 동시 측정을 위해 장착할 수 있는 제1 유입부(1200)의 수를 증가시키고, 그에 따른 포집 속도를 증가시키면 측정에 필요한 체액의 양도 최소화할 수 있다.

제1 유체 채널(1202)은 제1 유입부(1200)를 통해 포집된 체액을 운반하며, 운반되는 체액은 제1 유체 챔버(1204)에 수용된다. 제1 유체 채널(1202)과 제1 유체 챔버(1204)는 마이크로 단위의 크기를 가진다. 제1 유체 챔버(1204)는 다수의 생체물질 검출을 위해 어레이(array)로 구성될 수 있다. 제1 유체 채널(1202)은 직렬형 구조 또는 병렬형 구조를 통해 제1 유체 챔버(1204)에 체액을 운반할 수 있다. 직렬형 유체 채널은 제1 유입부(1200)로부터 포집된 체액이 단 하나의 경로를 통해 다수의 유체 챔버 어레이를 순차적으로 지나는 구조이다. 병렬형 유체 채널은 하나 이상의 제1 유입부(1200)로부터 포집된 체액이 각각의 독립된 다수의 유체 챔버 어레이로 운반되고 배출되는 구조이다. 제1 배출부는 생체물질이 검출된 체액을 외부로 배출한다. 제1 배출부는 배출이 용이한 위치, 예를 들어, 제1 하부층(120)의 양 측면에 배치될 수 있다. 제1 배출부는 단일 개일 수 있고, 다수 개일 수 있다.

일 실시 예에 따른 밴드형 웨어러블 디바이스(1)는 제1 유입부(1200)는 친수성 물질로, 제1 유체 채널(1202)은 소수성 물질로, 제1 유체 챔버(1204)는 친수성 물질로 구성될 수 있다. 제1 유입부(1200)가 친수성 물질로 구성된 경우, 친수성인 체액의 유입을 극대화할 수 있다. 제1 유체 채널(1202)이 소수성 물질로 구성된 경우, 잔류물질을 남기지 않고 제거할 수 있다.

일 실시 예에 따른 제1 센서층(122)은 제1 센싱 전극(1220), 제1 전극-패드 연결 선(1222) 및 제1 연결 패드(1224)를 포함하다. 제1 센싱 전극(1220)은 센서로서, 제1 유체 챔버(1204)에 수용된 체액으로부터 생체물질을 검출한다. 제1 센싱 전극(1220)은 제1 유체 챔버(1204)의 위치와 대응될 수 있다. 제1 센싱 전극(1220)이 다수의 센서 어레이로 구성되는 경우, 제1 유체 챔버(1204) 하나당 하나의 센서가 대응될 수 있다.

제1 센싱 전극(1220)은 여러 가지 효소, 백금, 금, 은, 그래핀, 금속 나노입자 등을 형성하여 여러 가지 생체물질의 농도를 선택적으로 측정할 수 있다. 제1 센싱 전극(1220)은 다수의 생체물질의 농도를 동시에 실시간으로 검출할 수 있다. 제1 센싱 전극(1220)은 기판에 박막 형태로 코팅될 수 있다. 제1 전극-패드 연결 선(1222)은 제1 센싱 전극(1220)과 제1 연결 패드(1224)를 연결하는 라인이다. 제1 연결 패드(1224)는 제1 측정부(12)를 제1 바디부(10)의 신호처리 및 통신회로와 연결하기 위한 커넥터 역할을 한다.

제1 상부층(124)은 제1 하부층(120)과 부착되어 체액이 흐를 수 있는 경로를 생성한다. 제1 상부층(124)과 제1 하부층(120)은 본딩(bonding) 결합할 수 있다. 예를 들어, 플라스마 본딩(plasma bonding), 화학적 본딩(chemical bonding), 물리적 본딩(physical bonding), 열적 본딩(heated bonding) 등의 방법을 통해 유격 없이 부착될 수 있다.

제1 바디부(10)에 장착되는 제1 측정부(12)는 제1 바디부(10)로부터 분리되어 별도의 세척기를 통해 모듈 내부를 세척하여 재사용이 가능하다. 이에 따라, 측정부 등 교체가 필요한 부분과 회로부 등 지속적으로 사용 가능한 부분이 서로 착탈 가능한 웨어러블 디바이스를 제공한다.

밴드형 웨어러블 디바이스(1)의 제1 측정부(12)는 제1 바디부(10)에서 분리되어, 별도의 세척기를 통해 모듈 내부를 세척하여 재사용이 가능하다. 예를 들어, 제1 측정부(12)는 별도의 세척기를 통해 제1 측정부(12)의 제1 유입부(1200), 제1 유체 채널(1202) 및 제1 유체 챔버(1204)를 세척하여, 장기 사용하는 것이 가능하도록 하며, 정도에 따라 교체하는 것도 가능하다.

밴드형 웨어러블 디바이스는 생체 적합성이 있는 소재로 구성된다. 예를 들어, 신체 접촉특성을 향상시키기 위해 신축성 및 유연성을 갖는 소재일 수 있다. 다른 예로, 딱딱하지만 생체 적합성이 있는 소재일 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 3의 측정부의 세부 구조도이다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 패치형 웨어러블 디바이스(2)의 제2 측정부(22)는 제2 하부층(220), 제2 센서층(222) 및 제2 상부층(224)을 포함한다.

일 실시 예에 따른 제2 하부층(220)은 제2 유입부(미도시), 제2 유체 채널(2202), 제2 유체 챔버(2204) 및 제2 배출부(미도시)를 포함한다.

제2 유입부는 체액, 예를 들어 땀을 최초로 포집한다. 제2 유입부는 내부가 빈(hollow) 중공형으로, 내부와 외부를 연통하는 채취용 구멍일 수 있다. 제2 유입부는 외부로 돌출되어 피부에 잘 접촉할 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 제2 유입부는 땀의 포집이 용이하도록 바디부, 예를 들어 밴드 밖으로 미리 설정된 길이만큼 돌출되어 나와있는 구조를 가진다. 미리 설정된 길이는 마이크로 단위이다. 제2 유입부는 체액이 신체로부터 분비될 수 있도록 피부를 자극하는 전극을 포함할 수 있다. 제2 유입부의 형태는 도 5의 제1 유입부(2200)의 형태와 동일 또는 유사할 수 있다.

제2 유입부는 단일 개일 수 있고, 다수 개일 수 있다. 다수 개의 유입부를 함께 집적하는 경우 포집 효율을 높일 수 있다. 체액의 동시 측정을 위해 장착할 수 있는 제2 유입부의 수를 증가시키고, 그에 따른 포집 속도를 증가시키면 측정에 필요한 체액의 양도 최소화할 수 있다.

제2 유체 채널(2202)은 제2 유입부를 통해 포집된 체액을 운반하며, 운반되는 체액은 제2 유체 챔버(2204)에 수용된다. 제2 유체 채널(2202)과 제2 유체 챔버(2204)는 마이크로 단위의 크기를 가진다. 제2 유체 챔버(2204)는 다수의 생체물질 검출을 위해 어레이로 구성될 수 있다. 제2 유체 채널(2202)은 직렬형 구조 또는 병렬형 구조를 통해 제2 유체 챔버(2204)에 체액을 운반할 수 있다. 직렬형 유체 채널은 제2 유입부로부터 포집된 체액이 단 하나의 경로를 통해 다수의 유체 챔버 어레이를 순차적으로 지나는 구조이다. 병렬형 유체 채널은 하나 이상의 제2 유입부로부터 포집된 체액이 각각의 독립된 다수의 유체 챔버 어레이로 운반되고 배출되는 구조이다. 제2 배출부는 생체물질이 검출된 체액을 외부로 배출한다. 제2 배출부는 배출이 용이한 위치, 예를 들어, 제2 하부층(220)의 양 측면에 배치될 수 있다. 제2 배출부는 단일 개일 수 있고, 다수 개일 수 있다.

일 실시 예에 따른 패치형 웨어러블 디바이스(2)는 제2 유입부는 친수성 물질로, 제2 유체 채널(2202)은 소수성 물질로, 제2 유체 챔버(2204)는 친수성 물질로 구성될 수 있다. 제2 유입부가 친수성 물질로 구성된 경우, 친수성인 체액의 유입을 극대화할 수 있다. 제2 유체 채널(2202)이 소수성 물질로 구성된 경우, 잔류물질을 남기지 않고 제거할 수 있다.

일 실시 예에 따른 제2 센서층(222)은 제2 센싱 전극(2220), 제2 전극-패드 연결 선(2222) 및 제2 연결 패드(2224)를 포함하다. 제2 센싱 전극(2220)은 센서로서, 제2 유체 챔버(2204)에 수용된 체액으로부터 생체물질을 검출한다. 제2 센싱 전극(2220)은 제2 유체 챔버(2204)의 위치와 대응될 수 있다. 제2 센싱 전극(2220)이 다수의 센서 어레이로 구성되는 경우, 제2 유체 챔버(2204) 하나당 하나의 센서가 대응될 수 있다.

제2 센싱 전극(2220)은 여러 가지 효소, 백금, 금, 은, 그래핀, 금속 나노입자 등을 형성하여 여러 가지 생체물질의 농도를 선택적으로 측정할 수 있다. 제2 센싱 전극(2220)은 다수의 생체물질의 농도를 동시에 실시간으로 검출할 수 있다. 제2 센싱 전극(2220)은 기판에 박막 형태로 코팅될 수 있다. 제2 전극-패드 연결 선(2222)은 제2 센싱 전극(2220)과 제2 연결 패드(2224)를 연결하는 라인이다. 제2 연결 패드(2224)는 제2 측정부(22)를 제2 바디부(20)의 신호처리 및 통신회로와 연결하기 위한 커넥터 역할을 한다.

제2 상부층(224)은 제2 하부층(220)과 부착되어 체액이 흐를 수 있는 경로를 생성한다. 제2 상부층(224)과 제2 하부층(220)은 본딩(bonding) 결합할 수 있다. 예를 들어, 플라스마 본딩(plasma bonding), 화학적 본딩(chemical bonding), 물리적 본딩(physical bonding), 열적 본딩(heated bonding) 등의 방법을 통해 유격 없이 부착될 수 있다.

제2 바디부(20)에 장착되는 제2 측정부(22)는 제2 바디부(20)로부터 분리되어 별도의 세척기를 통해 모듈 내부를 세척하여 재사용이 가능하다. 예를 들어, 제2 측정부(22)는 별도의 세척기를 통해 제2 측정부(22)의 제2 유입부, 제2 유체 채널(2202) 및 제2 유체 챔버(2204)를 세척하여, 장기 사용하는 것이 가능하도록 하며, 정도에 따라 교체하는 것도 가능하다. 이에 따라, 측정부 등 교체가 필요한 부분과 회로부 등 지속적으로 사용 가능한 부분이 서로 착탈 가능한 웨어러블 디바이스를 제공한다.

도 7은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스가 작동하는 네트워크 환경을 나타내는 도면이다.

본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스는 전자장치 중에 하나(701)일 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스(701)는 다양한 전자장치(702,703,704)와 연동될 수 있다. 다양한 전자장치(702,703,704)는 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동전화기, 화상 전화기, 전자북 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP, MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라, 전자의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 스마트 미러, 스마트 워치 등이다.

전자장치는 스마트 가전제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전제품은, 예를 들어 텔레비전, DVD 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, TV 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 전자 액자 등이다.

전자장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(체내 물질 분석 장치, 혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, GPS 수신기, EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전자장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전자장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시 예에 따른 전자장치는 플렉서블 전자장치일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자장치를 포함할 수 있다.

이하, 도 7을 참조로 하여 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 웨어러블 디바이스를 전자장치(701)로 지칭하고 설명한다. 도 7을 참조하여, 다양한 실시 예에서의, 네트워크 환경(700) 내의 전자장치(701)가 기재된다. 전자장치(701)는 버스(705), 프로세서(706), 메모리(707), 센서부(720) 및 통신부(711)를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자장치(701)는, 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가적으로 구비할 수 있다.

버스(705)는 구성요소들(705-711)을 서로 연결하고, 구성요소들 간의 통신(예: 제어 메시지 및/또는 데이터)을 전달하는 회로를 포함할 수 있다.

프로세서(706)는, 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 애플리케이션 프로세서(application processor: AP), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor: CP) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 프로세서(706)는, 예를 들면, 전자장치(701)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.

메모리(707)는, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(707)는, 예를 들면, 전자장치(701)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(707)는 생체정보에 의한 전기적인 신호값들을 저장할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 메모리(707)는 소프트웨어 및/또는 프로그램(708)을 저장할 수 있다. 프로그램(708)은, 예를 들면, 커널(713), 미들웨어(714), 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(715, application programming interface: API), 및/또는 애플리케이션 프로그램(또는 "애플리케이션", 716) 등을 포함할 수 있다. 커널(713), 미들웨어(714), 또는 API(715)의 적어도 일부는, 운영 시스템(operating system: OS)라 불릴 수 있다.

커널(713)은, 예를 들면, 다른 프로그램들(예: 미들웨어(714), API(715) 또는 애플리케이션 프로그램(716))에 구현된 동작 또는 기능을 실행하는 데 사용되는 시스템 리소스들(예: 버스(705), 프로세서(706) 또는 메모리(707) 등)을 제어 또는 관리할 수 있다. 또한, 커널(713)은 미들웨어(714), API(715) 또는 애플리케이션 프로그램(716)에서 전자장치(701)의 개별 구성요소에 접근함으로써, 시스템 리소스들을 제어 또는 관리할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.

미들웨어(714)는, 예를 들면, API(715) 또는 애플리케이션 프로그램(716)이 커널(713)과 통신하여 데이터를 주고받을 수 있도록 중개 역할을 수행할 수 있다. 또한, 미들웨어(714)는 애플리케이션 프로그램(716)으로부터 수신된 작업 요청들과 관련하여, 예를 들면, 애플리케이션 프로그램(716) 중 적어도 하나의 애플리케이션에 전자장치(701)의 시스템 리소스(예: 버스(705), 프로세서(706) 또는 메모리(707) 등)를 사용할 수 있는 우선순위를 배정하는 등의 방법을 이용하여 작업 요청에 대한 제어(예: 스케쥴링 또는 로드 밸런싱)를 수행할 수 있다.

API(715)는, 예를 들면, 애플리케이션(716)이 커널(713) 또는 미들웨어(714)에서 제공되는 기능을 제어하기 위한 인터페이스로, 예를 들면, 파일 제어, 창 제어, 화상 처리, 또는 문자 제어 등을 위한 적어도 하나의 인터페이스 또는 함수(예: 명령어)를 포함할 수 있다.

센서부(720)는 신체로부터 분비되는 체액으로부터 생체정보를 검출한다. 통신부(711)는, 외부 전자장치(예: 제1 외부 전자장치(702))의 통신 설정, 예를 들면, BT(Bluetooth), NFC(near field communication) 등 근거리 통신을 설정할 수 있다. 전자장치는 근거리 통신을 통해 생체정보에 의한 전기적인 신호 값. 즉, 생체 신호 값을 제1 외부 전자장치(702)에 전달할 수 있다. 그리고 제1 외부 전자장치(702)는 네트워크(717)에 통해 제2 외부 전자장치(703) 또는 서버(704)에 생체정보를 전달할 수 있다.

또한, 통신부(711)는 전자장치(701)와 외부 장치(예: 제2 외부 전자장치(703), 또는 서버(704)) 간의 통신을 설정할 수 있다. 예를 들면, 통신부(711)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(717)에 연결되어 외부 장치(예: 제2 외부 전자장치(703) 또는 서버(704))와 통신하여 검출된 생체정보를 외부 장치(예: 제2 외부 전자장치(703) 또는 서버(704))에 전달할 수 있다.

무선 통신은, 예를 들면, 셀룰러 통신 프로토콜로서, 예를 들면, LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard 232), 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(717)는 통신 네트워크(telecommunications network), 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(computer network)(예: LAN 또는 WAN), 인터넷 또는 전화 망(telephone network) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 외부 전자장치(702,703) 각각은 전자장치(701)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 서버(704)는 하나 또는 그 이상의 서버들의 그룹을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 전자장치(701)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 다른 하나 또는 복수의 전자장치(예: 전자장치(702,703), 또는 서버(704))에서 실행될 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 전자장치(701)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로 또는 요청에 의하여 수행해야 할 경우에, 전자장치(701)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 그와 연관된 적어도 일부 기능을 다른 장치(예: 전자장치(702,703) 또는 서버(704))에게 요청할 수 있다. 다른 전자장치 (예: 전자장치(702, 703), 또는 서버(704))는 요청된 기능 또는 추가 기능을 실행하고, 그 결과를 전자장치(701)로 전달할 수 있다. 전자장치(701)는 수신된 결과를 그대로 또는 추가적으로 처리하여 요청된 기능이나 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 전자장치는, 입출력 인터페이스 및 디스플레이를 포함할 수도 있다. 입출력 인터페이스는, 예를 들면, 사용자 또는 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자장치(701)의 다른 구성요소에 전달할 수 있는 인터페이스의 역할을 할 수 있다. 또한, 입출력 인터페이스는 전자장치(701)의 다른 구성요소로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부기기로 출력할 수 있다.

디스플레이는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical systems: MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이는, 예를 들면, 사용자에게 각종 콘텐츠(예: 텍스트, 이미지, 비디오, 아이콘, 또는 심볼 등)를 표시할 수 있다. 디스플레이는, 터치 스크린을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 전자 펜 또는 사용자의 신체의 일부를 이용한 터치, 제스쳐, 근접 또는 호버링(hovering) 입력을 수신할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 밴드형 웨어러블 디바이스 2: 패치형 웨어러블 디바이스
3: 웨어러블 디바이스 10: 제1 바디부
12: 제1 측정부 20: 제2 바디부
22: 제2 측정부 24: 결합부
30: 체액 획득부 32: 체액 처리부
34: 바디부 120: 제1 하부층
122: 제1 센서층 124: 제1 상부층
220: 제2 하부층 222: 제2 센서층
224: 제2 상부층 1200: 제1 유입부
1202: 제1 유체 채널 1204: 제1 유체 챔버
1220: 제1 센싱 전극 1222: 제1 전극-패드 연결 선
1224: 제1 연결 패드 2202: 제2 유체 채널
2204: 제2 유체 챔버 2220: 제2 센싱 전극
2222: 제2 전극-패드 연결 선 2224: 제2 연결 패드

Claims (14)

1. 사용자의 신체에 착용 가능한 바디부; 및 상기 바디부에 결합하여 비침습적으로 신체에서 분비되는 체액을 포집하고 포집된 체액으로부터 생체정보를 측정하는 측정부; 를 포함하며,
   측정부는 상기 바디부에 착탈 가능하고, 바디부에서 분리되어 별도의 세척기를 통해 모듈 내부를 세척하여 재사용이 가능하며,
   측정부는
   신체로부터 분비되는 체액을 포집하는 하부층; 과 포집된 체액으로부터 생체정보를 검출하는 센서층; 및 상기 하부층과 결합하여 체액이 흐르는 경로를 형성하는 상부층; 을 포함하고,
   하부층은
   신체로부터 분비되는 체액이 유입되는 유입부; 와 유입된 체액을 운반하는 유체 채널; 과 유체 채널을 통해 운반된 체액을 수용하는 유체 챔버; 및 생체정보 검출이 이루어진 체액이 배출되는 배출부; 를 포함하며
   유입부는 친수성 물질로 구성되고, 유체 채널은 소수성 물질로 구성되며, 유체 챔버는 친수성 물질로 구성되며,
   상기 유체 채널은
   상기 유입부를 통해 포집된 체액을 단일의 유체 채널을 통해 다수의 유체 챔버를 순차적으로 지나게 하는 직렬형 유체 채널인 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 바디부는
   웨어러블 밴드인 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 바디부는
   웨어러블 패치인 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 바디부는
   상기 측정부와 전기적으로 연결되어 상기 측정부를 통해 측정된 생체정보를 수신하고 이를 신호 처리하며 신호 처리된 생체정보 또는 측정된 생체정보를 외부로 전송하는 회로부; 및
   상기 회로부에 전력을 공급하는 배터리;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 체액은
   신체에서 분비되는 땀, 침 및 눈물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1 항에 있어서, 상기 유입부는
   내부가 빈 중공형으로, 내부와 외부를 연통하며 체액 포집이 용이하도록 외부에 돌출되는 구조인 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 유입부는
    체액이 신체로부터 분비될 수 있도록 피부를 자극하는 전극; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
11. 삭제
12. 제 1 항에 있어서, 상기 센서층은
    전압을 이용하여 생체정보를 검출하는 센싱 전극;
    상기 바디부와 전기적으로 연결되는 연결 패드; 및
    상기 센싱 전극과 상기 연결 패드를 연결하는 연결 선;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스는
    측정부를 바디부에 물리적으로 부착하기 위한 결합부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 측정용 웨어러블 디바이스.
14. 삭제

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