KR102140817B1 - 미소유체 rfid 센서를 이용한 메디컬 케어용 칫솔 및 메디컬 케어 시스템 - Google Patents

미소유체 rfid 센서를 이용한 메디컬 케어용 칫솔 및 메디컬 케어 시스템 Download PDF

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Abstract

스마트 의료 기기의 사용이 불편한 사용자를 위해, 일상 생활 기기와 스마트 의료 기기를 접목하여, 사용자의 일상 속 패턴에서 자연스럽게 바이오 센싱이 이뤄지며, 사용자와 의료진 등이 센싱 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있는 메디컬 케어용 칫솔 및 상기 메디컬 케어용 칫솔을 포함하는 메디컬 케어 시스템이 제공된다.
상기 메디컬 케어용 칫솔은 본체; 상기 본체에 배치되고, 생체 물질을 센싱하여 생체 상태 데이터를 생성하는 센서 모듈을 포함하고, 상기 센서 모듈은 외부의 사용자 단말기와 의료 기관 서버 중 적어도 하나로 생체 상태 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

미소유체 RFID 센서를 이용한 메디컬 케어용 칫솔 및 메디컬 케어 시스템{TOOTHBRUSH FOR MEDICAL CARE USING MICROFLUIDIC RFID SENSOR AND MEDICAL CARE SYSTEM}
본 발명은 미소유체 RFID 센서를 이용한 메디컬 케어용 칫솔 및 메디컬 케어 시스템에 관한 것이다.
메디컬 케어 서비스를 제공하기 위해서 사물인터넷 기술이 적용된 스마트 의료 기기가 증가하고 있는 실정이다.
한편, 바이오마커란, 일반적으로 단백질, DNA, RNA 및 대사물질 등을 이용해 신체의 변화를 알아낼 수 있는 지표를 의미한다. 일 예로, 바이오마커는 특정 질병이나 또는 암의 경우에서 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료 반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 의미할 수 있다.
바이오마커는 그 활용에 따라, 병의 유무를 진단하는 진단마커, 특정 약물에 대한 반응군과 비반응군을 구별할 수 있는 예상마커, 약물 치료효과를 모니터링할 수 있는 대리표지자마커, 질병의 예후를 알려주는 예후 바이오마커 등이 있다.
최근 진단 의학 분야에서는, 포터블 및 웨어러블 형태로 마련되며 스마트폰 및 의료 기관 서버 등과 무선 통신하여, 사용자가 내원하지 않고도 언제 어디서든 간편하게 바이오마커를 센싱함으로써, 사용자와 의료진이 질병 유무와 약물 치료효과 등을 실시간으로 모니터링 및 데이터베이스화할 수 있는 스마트 의료 기기에 대한 연구가 진행되고 있다.
그러나 사용자가 스마트 의료 기기를 사용하는 것을 불편해하거나(특히, 유아, 고령자 등 스마트 기기에 대한 접근성이 떨어지는 세대), 진단 여부를 망각하여 적기를 놓치는 경우가 빈번하게 발생하여, 이에 대한 개선이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 특1999-0077833, 1999.10.25 공개
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스마트 의료 기기의 사용이 불편한 사용자를 위해, 일상 생활 기기와 스마트 의료 기기를 접목하여, 사용자의 일상 속 패턴에서 자연스럽게 바이오 센싱이 이뤄지며, 사용자와 의료진 등이 센싱 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있는 메디컬 케어용 칫솔 및 상기 메디컬 케어용 칫솔을 포함하는 메디컬 케어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 메디컬 케어용 칫솔은 본체; 상기 본체에 배치되고, 생체 물질을 센싱하여 생체 상태 데이터를 생성하는 센서 모듈을 포함하고, 상기 센서 모듈은 외부의 사용자 단말기와 의료 기관 서버 중 적어도 하나로 생체 상태 데이터를 전송할 수 있다.
상기 센서 모듈은 사용자의 체액에 함유된 생체 물질을 센싱할 수 있다.
상기 본체는 그립부와, 상기 그립부에 배치되는 헤드부와, 상기 헤드부를 가동시키는 구동부와, 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 센서 모듈은 상기 헤드부에 배치될 수 있다.
상기 전원부는 상기 센서 모듈에 전원을 공급할 수 있다.
상기 구동부와 상기 센서 모듈은 상호 독립적으로 온/오프 제어될 수 있다.
상기 헤드부는 고정자와, 상기 고정자에 배치되고 칫솔모가 형성되어 있으며 상기 구동부에 의해 가동하는 가동자를 더 포함하고, 상기 센서 모듈은 상기 고정자와 상기 가동자 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.
상기 센서 모듈은 상기 고정자와 상기 가동자 중 적어도 하나에 내장되고, 상기 가동자에는 사용자의 체액을 상기 센서 모듈로 가이드하는 인렛 채널이 형성되어 있을 수 있다.
상기 가동자의 무브먼트의 과정 중 적어도 일부에서 상기 헤드부의 내부에 음압 상태가 형성될 수 있다.
상기 센서 모듈은 생체 물질을 센싱하여 생체 상태 데이터를 생성하는 센서와, 외부의 사용자 단말기와 의료 기관 서버 중 적어도 하나로 생체 상태 데이터를 무선 전송하는 통신 유닛을 포함할 수 있다.
상기 센서는 수직 방향에서 상호 오버랩되지 않도록 배열되는 복수의 단위 센서를 포함하고, 상기 복수의 단위 센서는 상호 센싱 대상이 상이할 수 있다.
상기 센서는 수직 방향에서 상이한 위상으로 적층되어 배열되는 복수의 단위 센서를 포함하고, 상기 복수의 단위 센서는 상호 센싱 대상이 상이할 수 있다.
상기 센서 모듈은 단백질, 탄수화물, 지방, DNA, RNA 및 대사물질 중 적어도 하나를 센싱하여 질병과 관련된 생체 상태 데이터를 생성하고, 사용자 단말기에서는 생체 상태 데이터를 처리하여, 사용자에게 특정 질병에 대한 진단 결과와 진행 상황과 질병 예후 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 면에 따른 메디컬 케어 시스템은 상기 메디컬 케어용 칫솔을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 센서 모듈(바이오 센서와 통신 유닛이 구비)이 내장된 칫솔을 이용하여, 사용자의 일상 속 패턴에서 자연스럽게 바이오 센싱이 이뤄지며 사용자와 의료진 등이 센싱 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있는 메디컬 케어용 칫솔을 제공한다.
또한, 본 발명의 메디컬 케어용 칫솔은 칫솔질의 전단계 칫솔질을 수행하는 단계 등에서 충분히 분비된 침을 혀 주위에서 쉽게 채집하여 센싱할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에서는 양치 시 분비되는 사용자의 체액을 미소유체 RFID 센서(Microfluidic RFID sensor)를 이용하여 센싱하고, 센싱 결과를 사용자 단말기 및 의료 기관에 전송하여 사용자 개개인 맞춤형 의료 정보(질병의 조기 진단 등)로 활용할 수 있는 메디컬 케어용 칫솔을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 사용자의 체액에 함유된 당(Glucose)의 변화를 지속적으로 분석하여, 암을 조기진단(특히, 췌장암)할 수 있는 이점이 있다.
나아가 본 발명에서는 상기 메디컬 케어용 칫솔을 이용하여 토털 헬스 케어 서비스를 제공하는 메디컬 케어 시스템을 제공한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 메디컬 케어 칫솔을 이용하여 토탈 헬스 케어 서비스를 제공하는 메디컬 케어 시스템에 관한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 메디컬 케어 칫솔을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 메디컬 케어 칫솔의 헤드부와 센서 모듈을 나타낸 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 메디컬 케어 칫솔의 센서 모듈을 나타낸 분해사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 메디컬 케어 시스템(1000)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 메디컬 케어 칫솔을 이용하여 토탈 헬스 케어 서비스를 제공하는 메디컬 케어 시스템에 관한 개념도이다.
본 발명의 메디컬 케어 시스템(1000)은 메디컬 케어 칫솔(100; 이하, 칫솔), 사용자 단말기(200) 및 의료 기관의 중앙 서버(300)를 포함할 수 있다. 칫솔(100)의 사용 과정에서 생성된 "생체 상태 데이터"는 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300) 중 적어도 하나로 전송될 수 있다.
이 경우, 사용자 단말기(200)는 스마트폰, 태블릿, PDA, 랩톱 등과 같은 전기 통신 장치, 리모트 콘트롤러 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 의료 기관 서버(300)는 병원, 연구 기관, 정부 부처 기관 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 전송 방식으로서 RFID(Radio frequency identification) 방식을 포함한 다양한 근거리 무선통신(NFC; Near Field Communication) 방식이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다(일 예로, 원거리 무선 통신도 이용될 수 있음).
사용자 단말기(200)의 앱(App; Application)에서는 "생체 상태 데이터"가 가공 및 처리될 수 있으며, 이에 따라, 사용자는 "헬스 케어 정보"를 다양한 방식(일 예로, 건강 상태 그래프)으로 실시간 모니터링하고 데이터를 그래프화하여 측정값의 변화를 통해 다양한 질병(일 예로, 암) 진단에 활용될 수 있다. 또한, 사용자의 "헬스 케어 정보"는 사용자 단말기(200)의 데이터베이스에 축적되어 전자 의료 일지가 생성될 수 있다. 또한, 의료 기관 서버(300)에서도 "생체 상태 데이터"가 다양한 방식으로 처리되어 의료진 등은 "헬스 케어 정보"를 실시간 모니터링될 수 있다(원격 모니터링). 상술한 바에 따르면, 환자, 보호자 및 의료진 등은 환자의 건강 상태(질병 유무, 약물 투약 기간 중 약물 효과 등)를 실시간으로 체크할 수 있는 동시에, 다양한 환자에 대한 "헬스 케어 정보"를 데이터베이스화하고 편집하여 병변(일 예로, 암)의 진단과 의료 연구 등에 활용할 수 있다(토탈 헬스 케어 서비스).
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 칫솔(100)을 설명한다. 도 2는 본 발명의 메디컬 케어 칫솔을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 메디컬 케어 칫솔의 헤드부와 센서 모듈을 나타낸 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 메디컬 케어 칫솔의 센서 모듈을 나타낸 분해사시도이다.
칫솔(100)은 본체(110), 센서 모듈(120) 및 전자 제어 유닛(미도시; ECU; Electric control unit)을 포함할 수 있다. 본체(110)는 외관 상 생활 용품(위생 용품)으로서 일반적인 칫솔의 형태를 나타낼 수 있으며, 센서 모듈(120)은 본체(110)에 배치되고, 생체 물질을 센싱하여 "생체 상태 데이터"를 생성하는 모듈일 수 있다. 센서 모듈(120)로서 다양한 종류의 바이오 센서가 이용될 수 있으며, 일 예로, 미소유체 RFID 센서(Microfluidic RFID sensor)가 이용될 수 있다. 나아가 센서 모듈(120)은 외부의 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300) 중 적어도 하나로 "생체 상태 데이터"를 무선 전송할 수 있다.
본체(110)는 그립부(111), 헤드부(112), 구동부(113) 및 전원부(114)를 포함할 수 있다.
그립부(111)는 양치 시, 사용자가 파지하는 부분으로서, 그립부(111)의 일측 단부에는 헤드부(112)가 배치될 수 있다. 또한, 그립부(111)에는 전원부(114)와 전자 제어 유닛이 내장되거나 외장될 수 있다.
한편, 그립부(111)에는 제1버튼(111-1)과 제2버튼(111-2)이 마련될 수 있다. 사용자는 제1버튼(111-1)을 조작하여 구동부(113)를 온/오프 제어할 수 있다. 나아가 사용자는 제1버튼(111-1)을 조작하여 구동부(113)의 구동 모드를 선택할 수도 있다. 또한, 사용자는 제2버튼(111-2)을 조작하여 센서 모듈(120)을 온/오프 제어할 수 있다. 즉, 제1버튼(111-1)과 제2버튼(111-2)이 별도로 마련되어, 구동부(113)와 센서 모듈(120)은 독립적으로 온/오프 제어될 수 있다.
헤드부(112)는 고정자(112-1)와 가동자(112-2)를 포함할 수 있다. 고정자(112-1)는 그립부(111)에 고정될 수 있으며, 구동부(113)에 의해 가동하지 않는 부분일 수 있다. 이와 달리, 가동자(112-2)는 고정자(112-1)에 배치될 수 있으며, 구동부(113)에 의해 가동하는 부분일 수 있다. 또한, 가동자(112-2)에는 칫솔모(112-3)가 형성되어 있을 수 있으며, 가동자(112-2)의 가동 시 칫솔모(112-3)는 가동자(112-2)와 함께 가동하여 양치질의 효과를 향상시킬 수 있다(전동 칫솔).
한편, 고정자(112-1)와 가동자(112-2) 중 적어도 하나에는 센서 모듈(120)이 배치될 수 있다. 상세하게, 고정자(112-1)에 센서 모듈(120)이 내장되거나 외장될 수 있고, 가동자(112-2)에 센서 모듈(120)이 내장되거나 외장될 수 있고, 고정자(112-1)와 가동자(112-2) 모두에 걸쳐 센서 모듈(120)이 내장되거나 외장될 수 있다. 도 3의 (1)을 참조하면 센서 모듈(120)이 가동자(112-2)에 내장된 일 실시예를 확인할 수 있으다. 또한, 도 3의 (2)를 참조하면 센서 모듈(120)이 고정자(112-1)에 내장된 일 실시예를 확인할 수 있다. 한편, 고정자(112-1)에는 구동부(113)가 배치될 수 있다.
가동자(112-2)에는 사용자의 체액을 센서 모듈(120)로 가이드하는 인렛 채널(c1; Inlet channel)이 형성될 수 있다. 사용자의 체액은 바람직하게는 타액(침; Saliva)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 칫솔(100)을 이용하는 경우, 칫솔질 전의 혀 운동 및 칫솔질을 수행함에 따라, 침샘이 자극되어 침의 양이 증가됨으로써, 센싱 대상물을 충분히 확보할 수 있는 장점이 있다.
나아가 본 발명의 칫솔(100)은 칫솔질의 전단계 칫솔질을 수행하는 단계 등에서 충분히 분비된 침을 혀 주위에서 쉽게 채집하여 센싱하고, 이를 통해 사용자의 일상 생활 패턴 속에서 자연스럽게 "생체 상태 데이터"를 주기적으로 생성하여 다양한 질환의 조기진단 등에 활용할 수 있는 효과가 있다.
한편, 사용자의 체액의 원활한 채집을 위하여, 바람직하게 센서 모듈(120)은 칫솔모(112-3)나 가동자(112-2)의 반대편에 위치하도록 고정자(112-1)에 내장될 수 있으며, 구동부(113; 일 예로, 구동 모터)를 이용한 음압 또는 모세관 현상(Capillary)을 통해 인렛 채널(c1)로부터 충분한 체액을 공급받을 수 있다.
모세관 현상을 적극적으로 이용하고자 하는 경우, 인렛 채널(c1)은 복수의 마이크로 채널(Micro channel) 형태로 마련될 수 있다.
한편, 인렛 채널(c1)의 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 변형례(미도시)에서는 센서 모듈(120)의 위치에 따라, 인렛 채널(c1)이 고정자(112-1)에 형성되어 있을 수도 있으며, 고정자(112-1)와 가동자(112-2) 모두에 걸쳐 형성되어 있을 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 변형례(미도시)에서는 인렛 채널(c1)을 통해 센서 모듈(120)로 유입되어 센서 모듈(120)을 경유한 사용자의 체액이 배출되는 아웃렛 채널(미도시; Outlet channel)이 형성되어 있을 수도 있으며, 이 경우, 아웃렛 채널은 그립부(111) 및 헤드부(112)를 포함한 다양한 부분에 위치할 수 있다.
나아가 센서 모듈(120)이 외장된 경우 인렛 채널(c1)과 아웃렛 채널은 생략될 수도 있다.
가동자(112-2)는 구동부(113)에 의해 다양한 무브먼트를 가질 수 있다. 일 예로, 가동자(112-2)의 무브먼트는 반복되는 패턴을 가질 수 있으며, 가동자(112-2)의 무브먼트는 정방향 회전(도 3의 a 참조)과 역방향 회전(도 3의 a' 참조)을 교번하며 반복하는 것일 수 있다.
가동자(112-2)의 무브먼트의 과정 중 적어도 일부에서 헤드부(112)의 내부에 음압 상태가 형성될 수 있다. 헤드부(112)의 내부에 음압 상태가 형성되면, 사용자의 체액이 헤드부(112) 내외부의 압력차에 의해 센서 모듈(120)로 유입될 수 있다.
일 예로, 가동자(112-2)의 적어도 일부에는 송풍팬 형태가 형성될 수 있으며, 이 경우, 인렛 체널(c1)은 송풍팬의 블레이드 사이의 공간을 형성할 수 있다. 따라서 정방향 회전과 역방향 회전 중 하나(상세하게, 정방향인지 역방향인지는 송풍팬이 배기팬인지 흡기팬인지에 따라 결정됨)에서 헤드부(112)의 내부에 음압 상태가 형성될 수 있으며, 그 결과, 가동자(112-2)의 무브먼트의 과정 중 적어도 일부에서 헤드부(112)의 내부에 음압 상태가 형성될 수 있다.
나아가 본 발명에서 사용자의 조작(일 예로, 제1버튼 조작)에 의해 구동부(113)는 다양한 구동 모드를 포함할 수 있다.
일 예로, 상술한 바와 같이, 양치 구동 모드에서 가동자(112-2)는 정방향 회전과 역방향 회전을 교번(이에 한정되지 않고 다방향 무브먼트로 정의될 수 있음)할 수 있으며, 가동자(112-2)의 무브먼트의 과정 중 일부에서 헤드부(112)의 내부에 음압 상태가 형성될 수 있다. 이 경우, 가동자(112-2)의 2방향 무브먼트에 의해 양치 효율은 향상될 수 있지만, 헤드부(112)의 내부에 음압과 양압이 교번하여 형성됨으로써, 사용자의 체액을 인렛 채널(c1)을 통해 헤드부(112)의 내부로 유입시키기에 적절치 않을 수 있다.
이를 보완하기 위해, 센싱 구동 모드에서 가동자(112-2)는 일방향 회전할 수 있으며, 가동자(112-2)의 무브먼트의 과정 중 전부에서 헤드부(112)의 내부에 음압 상태가 형성될 수 있으며, 사용자의 체액을 적극적으로 유입시킬 수 있다.
즉, 사용자는 양치 시 양치 구동 모드로 양치 효율을 높일 수 있고, 바이오 센싱 시 센싱 구동 모드로 센싱에 제공되는 물질(사용자의 체액)을 일정 수준 이상 확보하여 센싱 정밀도를 높일 수 있다.
구동부(113)는 가동자(112-2)의 가동을 위해 구동할 수 있으며, 본 발명의 구동부(113)로서 다양한 종류의 액추에이터(Actuator)가 이용될 수 있으며, 일 예로, 스텝 모터(Step motor)가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 구동부(113)는 모터 본체(113-1)와 샤프트(113-2)를 포함할 수 있다. 한편, 구동부(113)의 샤프트(113-2)는 가동자(112-2)와 연결되어, 구동부(113)의 구동에 의해 가동자(112-2)가 가동할 수 있다.
전원부(114)는 구동부(113)로 전원을 공급하는 구성 요소일 수 있다. 나아가 본 발명의 칫솔(100)에서 전원부(114)는 구동부(113)뿐만 아니라, 센서 모듈(120)에도 전원을 공급할 수 있다. 즉, 본 발명의 칫솔(100)에서는 일반적인 전동 칫솔에서 구동부에 전원을 공급하기 위해 마련된 전원부를 이용(공유)하여, 센서 모듈(120)에 전원을 공급할 수 있다. 한편, 전원부(114)는 전지 등 전기 에너지가 저장된 매체 형태로 마련될 수도 있고, 외부의 전원을 칫솔(100)로 공급하기 위한 커넥터(일 예로, USB 포트) 형태로 마련될 수도 있다.
전자 제어 유닛(미도시)은 본 발명의 칫솔(100)의 다양한 전자 부품을 제어하는 구성 요소일 수 있다.
일 예로, 전자 제어 유닛은 사용자가 제1버튼(111-1)을 조작하여 발생하는 전자 신호에 따라 구동부(113)가 온/오프되도록 제어할 수 있고, 사용자가 제2버튼(111-2)을 조작하여 발생하는 전자 신호에 따라, 센서 모듈(120)이 온/오프되도록 제어할 수 있다. 즉, 구동부(113)와 센서 모듈(120)은 상호 독립적으로 온/오프 제어될 수 있다.
사용자는 칫솔모(112-3)에 치약을 도포하지 않은 상태로, 센서 모듈(120)을 온시켜, 사용자의 체액과 치약이 혼합되지 않은 상태로 정밀한 바이오 센싱을 수행할 수 있다. 한편, 사용자는 상황에 따라 구동부(113)를 선택적으로 온/오프시켜, 가동자(11-2)의 무브먼트에 의해 헤드부(112)의 내부에 음압 상태를 형성하여 사용자의 체액을 센서 모듈(120)로 활발하게 유입시킬지 여부를 결정할 수 있다.
그 다음, 사용자는 칫솔모(112-3)에 치약을 도포하고, 센서 모듈(120)을 오프시키고 구동부(113)를 온시켜, 양치질을 수행할 수 있다. 상술한 과정에 따르면, 바이오 센싱 시, 캘리브레이션(Calibration) 과정에서 치약에 의해 표준값이 변경되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 칫솔(100)이 다양한 구동 모드를 가지는 경우, 사용자는 센싱 시 조작에 의해 구동부(113)를 센싱 구동 모드(가동자의 일방향 무브먼트)로 구동시켜 센싱을 위한 사용자의 체액을 다량 확보할 수 있다.
또한, 사용자는 양치 시 조작에 의해 구동부(113)를 양치 구동 모드(가동자의 다방향 무브먼트)로 구동시켜 양치 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 달리, 사용자는 치약을 도포한 상태에서 구동부(113)와 센서 모듈(120)을 모두 온시켜, 바이오 센싱과 양치질을 동시에 수행할 수도 있으며(편의성 향상), 이 경우, 사용자는 양치 효율과 센싱 정밀도를 트레이드 오프(Trade-off)하여 구동부(113)의 구동 모드(센싱 구동 모드/양치 구동 모드)를 선택할 수 있다.
한편, 본 발명의 칫솔(100)은 압력 센서(미도시)를 추가적으로 포함하고, 만약, 센서 모듈(120)이 온된 상태에서 칫솔질에 의한 일정 수준 이상의 압력이 감지된 경우, 일정 수준 이상의 압력이 감지된 시점 또는 일정 수준 이상의 압력이 감지된 시점과 그 이후의 시점에 대한 센서 모듈(120)의 센싱값을 디폴트(Default) 하여 "생체 상태 데이터"를 생성할 수도 있다.
센서 모듈(120)은 생체 물질을 센싱하여 "생체 상태 데이터"를 생성하고, 외부의 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300) 중 적어도 하나로 "생체 상태 데이터"를 전송할 수 있다. 상세하게, 센서 모듈(120)은 사용자의 체액에 함유된 다양한 물질 중 바이오마커로 이용될 수 있는 생체 물질을 센싱하여 "생체 상태 데이터"를 생성하고, 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300) 중 적어도 하나로 전송하여 사용자와 의료진 등에게 "헬스 케어 정보"를 제공할 수 있다.
일 예로, 센서 모듈(120)은 생체 물질을 센싱하여 "질병과 관련된 생체 상태 데이터"를 생성할 수 있다. 이 경우, 생체 물질은 특정 질환(비만, 당뇨, 암 등)과 관련된, 단백질, 탄수화물, 지방, DNA, RNA 및 대사물질(Metabolite) 등일 수 있다(진단마커, 예후 바이오마커 등). 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300)에서는 생체 상태 데이터를 처리하여, 사용자에게 특정 질병에 대한 진단 결과와 진행 상황과 질병 예후 등을 도표(그래프), 문자, 기호, 아이콘 및 알람 사운드 등으로 제공할 수 있다.
특정 질환의 예로 암, 보다 구체적으로 췌장암, 식도암, 담도암을 예로 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 질환 센싱에 사용되는 생체물질의 예로 당류인 탄수화물과 휘발성 유기 화합물(Volatile Organic Compound, VOC)인 대사물질 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 당류는 체액에 함유되어 센서 모듈(120)에 의해 센싱되는 것이면 무방하고, 구체적으로는 단당류, 이당류 및 다당류, 보다 구체적으로는 포도당 (glucose)일 수 있다.
일 예로, VOC인 대사물질(Metabolite) 로서, Methanol,　Acetonitrile,　Ethanol,　MEK,　Acetone,　Isoprene,　n-Propanol,　Benzene,　Toluene,　n-Heptane,　SO2,　NH3 등이 있을 수 있다.
특히, 췌장암의 경우, 특이적인 VOC로서　acetaldehyde, acetone, benzene, carbon disulfide, pentane, trimethylamine[TMA] 등으로 구성된 암 진단 키트(kit)를 이용하여 진단할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
센서 모듈(120)은 센서(121)와 통신 유닛(122)을 포함할 수 있다. 센서(121)는 생체 물질을 센싱하여 "생체 상태 데이터"를 생성하는 구성 요소일 수 있고, 통신 유닛(122)은 외부의 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300) 중 적어도 하나로 "생체 상태 데이터"를 무선 전송하는 구성 요소일 수 있다.
통신 유닛(122)에는 다양한 무선 통신 유닛이 이용될 수 있다. 일 예로, 통신 유닛(122)은 RF 칩(121a)과 RF 안테나(122b)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
센서 모듈(120)에는 다양한 종류의 통신 기능을 구비한 다양한 종류의 바이오 센서가 이용될 수 있지만, 이하, 센서 모듈(120)로서 "미소유체 RFID 센서(Microfluidic RFID sensor)"가 이용되는 경우를 예를 들어 설명한다.
도 4의 (1)을 참조하여, 본 발명의 제1실시예의 센서 모듈(120)을 설명한다.
본 발명의 제1실시예의 센서 모듈(120)에서는 센서(121)가 복수의 단위 센서(121a)를 포함할 수 있으며, 복수의 단위 센서(121a)는 수직 방향에서 상호 오버랩되지 않도록 배열될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1실시예의 센서 모듈(120)은 상측 커버(123)와 기판(124)과 하측 커버(125)를 더 포함할 수 있다.
상측 커버(123)와 기판(124)과 하측 커버(125)는 상측 커버(123)와 하측 커버(125)의 사이에 기판(124)이 위치하도록 적층 배열될 수 있다.
상측 커버(123)와 기판(124)에는 센서 인렛 채널(c2)이 형성될 수 있으며, 센서 인렛 채널(c2)은 본체(110)의 인렛 채널(c1)과 연결될 수 있다. 또한, 기판(124)에는 센서 가이드 채널(c3)이 형성될 수 있으며, 센서 가이드 채널(c3)은 상류측이 센서 인렛 채널(c2)과 연결되며 복수의 단위 센서(121a)를 경유하도록 형성될 수 있다. 또한, 하측 커버(125)와 기판(124)에는 센서 아웃렛 채널(c4)이 형성될 수 있으며, 센서 아웃렛 채널(c4)은 센서 가이드 채널(c3)의 하류측 및 본체(110)의 아웃렛 채널(미도시)과 연결될 수 있다.
그 결과, 사용자의 체액은 미소유체(Microfluidic)로서, 본체(110)의 인렛 채널(c1)과 센서 인렛 채널(c2)을 이동하여 유입되고, 센서 가이드 채널(c3)을 통해 복수의 단위 센서(121a)를 경유한 다음, 센서 아웃렛 채널(c4)과 본체(110)의 아웃렛 채널(미도시)을 순차적으로 이동하여 배출될 수 있다. 한편, 사용자의 체액이 복수의 단위 센서(121a)를 경유하는 과정에서, 사용자의 체액에 함유된 생체 물질은 복수의 단위 센서(121a)에 의해 센싱될 수 있다.
기판(124)은 단수로 마련될 수 있으며, 복수의 단위 센서(121a)와 통신 유닛(122)이 실장될 수 있다.
복수의 단위 센서(121a)는 수직 방향에서 상호 오버랩되지 않도록 배열될 수 있으며, 복수의 단위 센서(121a)는 상호 센싱 대상이 상이할 수 있다. 즉, 복수의 단위 센서(121a)는 사용자의 체액에 함유된 복수의 생체 물질을 독립적으로 센싱할 수 있다.
통신 유닛(122)의 RF 칩(121a)은 다양한 실장 방식으로 기판(124)에 실장될 수 있으며(일 예로, 플립 칩 방식), 통신 유닛(122)의 RF 안테나(122b)는 기판(124)에 패터닝되어 회로를 형성할 수 있다.
한편, 복수의 단위 센서(121a)에서 생성된 "특정 타겟 생체 물질에 대한 생체 상태 데이터들"은 상호 독립적으로 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300)로 전송되어 처리될 수 있다.
이하, 도 4의 (2)를 참조하여, 본 발명의 제2실시예의 센서 모듈(120-1)을 설명한다.
본 발명의 제2실시예의 센서 모듈(120-1)에서는 본 발명의 제1실시예의 센서 모듈(120)과 마찬가지로, 센서(121-1)가 복수의 단위 센서(121a-1)를 포함할 수 있고, 상측 커버(123-1)와 기판(124-1)과 하측 커버(125-1)를 더 포함할 수 있다. 다만, 본 발명의 제2실시예의 센서 모듈(120-1)에서는 본 발명의 제1실시예의 센서 모듈(120)과 달리, 복수의 단위 센서(121-1a)는 수직 방향에서 상이한 위상으로 적층되어 배열될 수 있고, 이를 위해, 기판(124-1)과 통신 유닛(122-1)은 복수로 마련될 수 있으며, 복수의 기판(124-1)에는 복수의 단위 센서(121a-1)와 복수의 통신 유닛(122-1)이 각각 실장될 수 있다.
상측 커버(123-1)와 복수의 기판(124-1) 각각에는 센서 인렛 채널(c2-1)이 형성될 수 있으며, 센서 인렛 채널(c2-1)은 본체(110)의 인렛 채널(c1)과 연결될 수 있다. 또한, 복수의 기판(124-1) 각각에는 센서 가이드 채널(c3-1)이 형성될 수 있으며, 센서 가이드 채널(c3-1)은 상류측이 센서 인렛 채널(c2-1)과 연결되며 복수의 단위 센서(121a-1)를 경유하도록 형성될 수 있다. 또한, 하측 커버(125-1)와 복수의 기판(124-1) 각각에는 센서 아웃렛 채널(c4)이 형성될 수 있으며, 센서 아웃렛 채널(c4-1)은 센서 가이드 채널(c3-1)의 하류측 및 본체(110)의 아웃렛 채널(미도시)과 연결될 수 있다.
그 결과, 사용자의 체액은 미소유체(Microfluidic)로서, 본체(110-1)의 인렛 채널(c1-1)과 센서 인렛 채널(c2-1)을 이동하여 유입되고, 센서 가이드 채널(c3-1)을 통해 복수의 단위 센서(121a-1)를 경유한 다음, 센서 아웃렛 채널(c4-1)과 본체(110)의 아웃렛 채널(미도시)을 순차적으로 이동하여 배출될 수 있다. 한편, 사용자의 체액이 복수의 단위 센서(121a-1)를 경유하는 과정에서, 사용자의 체액에 함유된 생체 물질은 복수의 단위 센서(121a-1)에 의해 센싱될 수 있다.
한편, 복수의 통신 유닛(122-1) 각각의 RF 칩(121a-1)은 다양한 실장 방식으로 복수의 기판(124-1)에 각각 실장될 수 있으며(일 예로, 플립 칩 방식), 복수의 통신 유닛(122-1) 각각의 RF 안테나(122b-1)는 복수의 기판(124-1)에 각각 패터닝되어 회로를 형성할 수 있다.
한편, 제2실시예의 센서 모듈(120-1)에서는 제1실시예의 센서 모듈(120)과 마찬가지로, 복수의 단위 센서(121a-1)는 상호 센싱 대상이 상이할 수 있으며, 복수의 단위 센서(121a-1)에서 생성된 "특정 타겟 생체 물질에 대한 생체 상태 데이터들"은 상호 독립적으로 사용자 단말기(200)와 의료 기관 서버(300)로 전송되어 처리될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 그립부와, 상기 그립부에 배치되는 헤드부를 포함하는 본체; 및
    상기 헤드부에 배치되며, 생체 물질을 센싱하여 생체 상태 데이터를 생성하는 센서 모듈을 포함하고,
    상기 헤드부는 고정자와, 상기 고정자에 배치되며 칫솔모가 형성되는 가동자를 포함하고,
    상기 가동자에는 사용자의 체액을 상기 센서 모듈로 가이드하는 인렛 채널이 형성되고,
    상기 가동자의 무브먼트 과정 중 적어도 일부에서 상기 헤드부의 내부에 음압 상태가 형성되고,
    상기 센서 모듈은 외부의 사용자 단말기와 의료 기관 서버 중 적어도 하나로 생체 상태 데이터를 전송하는 메디컬 케어용 칫솔.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 모듈은 사용자의 체액에 함유된 생체 물질을 센싱하는 메디컬 케어용 칫솔.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 헤드부를 가동시키는 구동부와, 상기 구동부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고,
    상기 센서 모듈은 상기 헤드부에 배치되는 메디컬 케어용 칫솔.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 센서 모듈에 전원을 공급하는 메디컬 케어용 칫솔.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구동부와 상기 센서 모듈은 상호 독립적으로 온/오프 제어되는 메디컬 케어용 칫솔.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 모듈은 상기 고정자와 상기 가동자 중 적어도 하나에 배치되는 메디컬 케어용 칫솔.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서 모듈은 상기 고정자와 상기 가동자 중 적어도 하나에 내장되는 메디컬 케어용 칫솔.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 센서 모듈은 생체 물질을 센싱하여 생체 상태 데이터를 생성하는 센서와, 외부의 사용자 단말기와 의료 기관 서버 중 적어도 하나로 생체 상태 데이터를 무선 전송하는 통신 유닛을 포함하는 메디컬 케어용 칫솔.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센서는 수직 방향에서 상호 오버랩되지 않도록 배열되는 복수의 단위 센서를 포함하고, 상기 복수의 단위 센서는 상호 센싱 대상이 상이한 메디컬 케어용 칫솔.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 센서는 수직 방향에서 상이한 위상으로 적층되어 배열되는 복수의 단위 센서를 포함하고, 상기 복수의 단위 센서는 상호 센싱 대상이 상이한 메디컬 케어용 칫솔.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 센서 모듈은 단백질, 탄수화물, 지방, DNA, RNA 및 대사물질 중 적어도 하나를 센싱하여 질병과 관련된 생체 상태 데이터를 생성하고,
    사용자 단말기에서는 생체 상태 데이터를 처리하여, 사용자에게 특정 질병에 대한 진단 결과와 진행 상황과 질병 예후 중 적어도 하나를 제공하는 메디컬 케어용 칫솔.
  13. 제1항 내지 제7항, 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 메디컬 케어용 칫솔을 포함하는 메디컬 케어 시스템.
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