KR102169975B1

KR102169975B1 - 신체 부착형 생체신호 획득 장치 및 그 부착 방법

Info

Publication number: KR102169975B1
Application number: KR1020180076352A
Authority: KR
Inventors: 김진범; 김광배; 박삼열
Original assignee: 에이아이몬 주식회사
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-10-26
Also published as: KR20200003503A

Abstract

신체 부착형 생체신호 획득장치 및 그 부착 방법이 개시된다. 본 발명의 신체에 부착하는 생체신호 획득 장치는, 신체의 표면에 밀착된 상태로 생체신호를 획득하는 센서를 포함하는 본체; 상기 본체가 체결 및 이탈되는 탈착부; 및 상기 신체를 휘감을 수 있는 제1 스트랩을 포함하여 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속하는 고정부를 포함하되, 상기 제1 스트랩은 하나 이상의 탄성 부재를 포함하고, 상기 탈착부에 부착되거나 상기 탈착부와 일체로 형성되며, 상기 제1 스트랩으로 상기 신체를 휘감아 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속한 경우, 상기 탄성 부재에 발생하는 탄성 복원 모멘트(moment)에 의해 상기 센서가 상기 신체의 표면을 누르는 압력이 생성되고, 상기 고정부는, 상기 제1 스트랩과 병렬로 배치되고 상기 신체를 휘감을 수 있는 제2 스트랩을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

신체 부착형 생체신호 획득 장치 및 그 부착 방법{BIOMETRIC SIGNAL ACQUISTIION DEVICE ATTACHED TO BODY AND METHOD OF ATTACHING THE SAME TO BODY}

본 발명은 신체 부착형 생체신호 획득 장치 및 그 부착 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신체에 부착하여 고품질의 생체신호를 획득할 수 있는 생체신호 획득 장치 및 그 부착 방법에 관한 것이다.

영유아 또는 환자의 보호자는 응급상황이 발생할 경우, 조기에 이를 발견하여 처치를 하기를 원한다. 그러나 응급상황을 조기에 발견하기 위해서는 지속적으로 산소포화도와 같은 생체신호(Biometric signal)를 모니터링하는 것이 필요하다. 생체신호의 모니터링은 생체신호 센서를 포함하는 의학 장비를 통해서 구현할 수 있다. 그러나 이러한 의학 장비는 고가이고 대형이어서, 병원이 아닌 일반 가정에서 운용하기에는 어려움이 따른다.

따라서, 일반 가정에서 사람이 지켜보는 대신 영유아 또는 환자의 몸에 부착하여 이상상태가 발생했을 때 보호자에게 알려주어 긴급히 조치를 취할 수 있도록 하는 생체신호 획득 장치의 필요성이 대두된다. 특히 호흡과 관련된 중요한 생체신호인 맥박 및 산소포화도 등을 측정함으로써 영아돌연사증후군과 같은 위급 상황에 의한 사망을 미연에 방지할 수 있어야 한다.

최근에는 산소포화도를 측정할 수 있는 PPG센서와 같은 생체신호 센서들이 소형화되어 저가로 생산되고, 블루투스와 같은 무선통신기술이 발달함에 따라, 스마트 폰, 스마트 밴드 또는 스마트 워치와 같은 단말기에 생체신호 획득 기능이 내장되고 있다. 그러나, 이와 같은 단말기의 경우 영유아 또는 환자의 응급상황을 모니터링하기 위한 용도로는 적합하지 못하다. 즉, 지속적이고 안정적인 센서 밀착의 유지가 어렵고, 피부와 위생을 고려하지 못한다는 점을 한계로 지적할 수 있다. 종래 기술인 한국등록특허 제10-1847342호(등록일 2018.04.03)에는 이러한 문제가 발견된다.

센서가 밀착되지 못하는 경우에는 빛샘과 동잡음의 문제가 발생한다. 특히 빛샘 현상이 있는 경우, 생체 신호가 정상적으로 획득되지 못하고 왜곡이 발생한다. 이를 방지하기 위해서는 스트랩(strap; 끈)과 같은 신체 고정 수단을 바짝 조이는 등으로 센서와 피부를 강하게 밀착시키는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 여린 피부가 충혈이 되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 신체의 크기가 변경되는 경우에도 적절한 압력을 유지하면서 센서와 피부가 밀착을 유지함으로써, 생체신호 획득의 신뢰도와 피부의 건강을 동시에 구현할 수 있는 구조가 요구된다. 그러나 위에 기술된 기존의 장치들로는 이러한 요구를 충족하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 신체 형상 및 크기의 차이를 극복하여, 생체신호를 안정적으로 획득할 수 있는 신체 부착형 생체신호 획득 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 신체에 간편하게 체결할 수 있고, 잦은 운동에도 신체에서 이탈되거나, 미끌어지지 않고 고정된 상태를 유지할 수 있는 신체 부착형 생체신호 획득 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 피부 자극을 최소화하는 체결 구조를 제공함에 있다.

더 나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 장시간 착용에도 피부의 건강과 위생을 유지할 수 있는 신체 부착형 생체신호 획득 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신체에 부착하는 생체신호 획득 장치는, 신체의 표면에 밀착된 상태로 생체신호를 획득하는 센서를 포함하는 본체; 상기 본체가 체결 및 이탈되는 탈착부; 및 상기 신체를 휘감을 수 있는 제1 스트랩을 포함하여 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속하는 고정부를 포함하되, 상기 제1 스트랩은 하나 이상의 탄성 부재를 포함하고, 상기 탈착부에 부착되거나 상기 탈착부와 일체로 형성되며, 상기 제1 스트랩으로 상기 신체를 휘감아 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속한 경우, 상기 탄성 부재에 발생하는 탄성 복원 모멘트(moment)에 의해 상기 센서가 상기 신체의 표면을 누르는 압력이 생성되고, 상기 고정부는, 상기 제1 스트랩과 병렬로 배치되고 상기 신체를 휘감을 수 있는 제2 스트랩을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 스트랩은, 상기 본체와 가까운 쪽에 상기 탄성 부재를 포함하여 상기 탄성 복원 모멘트를 생성할 수 있는 아치(arch) 형상의 탄성 복원 모멘트 생성부를 하나 이상 포함하며, 상기 제1 스트랩으로 상기 신체를 휘감아 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속한 경우, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부와 상기 신체의 표면 사이에 공간이 존재할 수 있다.

상기 탄성 복원 모멘트 생성부는 상기 제1 스트랩의 끝단보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1 스트랩은 상기 탈착부와 일체로 형성되며, 상기 제1 스트랩 및 상기 탈착부는 의료용 실리콘 수지로 이루어 지는 것이 바랍직하다.

상기 제1 스트랩으로 상기 신체를 휘감아 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속한 경우, 상기 제1 스트랩과 상기 신체의 표면 사이에 공간을 형성하거나 상기 제1 스트랩의 상단부 양측을 눌러, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부의 상기 아치(arch) 형상의 곡률이 변형될 수 있고, 상기 공간을 제거하거나 상기 제1 스트랩의 상단부 양측의 누름을 해제한 경우, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부의 형상이 복원되는 것 바람직하다.

상기 그 양 끝단에 상호 체결되는 체결구들을 포함하고, 상기 체결구들은 상기 신체의 크기 변화에 대응하여, 체결 위치를 조절할 수 있도록 할 수 있다.

상기 탈착부의 상기 신체의 표면을 향하는 일면에, 상기 제1 스트랩이 상기 신체를 휘감은 경우 상기 제1 스트랩이 상기 신체의 둘레 방향으로 회전하는 것을 방지하도록 마찰력을 생성하는 하나 이상의 넓은 턱이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 본체 상단의 상기 제1 스트랩을 향하는 측면에, 상기 탈착부의 일부를 가릴 수 있는 갓(baffle)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 탈착부의 모서리에 소정 곡률의 라운딩(rounding)이 형성될 수 있다.

상기 제1 스트랩의 상기 신체의 표면을 향하는 일면에, 돌기 또는 홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 탈착부의 전체 또는 일부의 재질이 탄성 재질인 것이 바람직하다.

삭제

상기 제1 스트랩 및 상기 제2 스트랩 사이의 간격은, 상기 제1 스트랩 및 상기 제2 스트랩의 끝단 방향으로 갈수록 멀어지는 것이 바람직하다.

상기 본체의 상기 신체의 표면을 향하는 일면은, 가장자리가 상기 신체의 표면 방향으로 돌출될 수 있다. 특히 상기 일면은, 4개의 귀퉁이가 상기 신체의 표면 방향으로 돌출된 사각형 형상인 것이 바람직하다.

상기 생체신호는, 산소포화도, 심박, 심전도, 체온, 혈당 및 체액분비 중 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 신체는 사람의 상완(上腕), 하완(下腕), 손목, 하각(下脚), 발목 및 발 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

삭제

상술한 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 본 발명의 신체 부착형 생체신호 획득 장치는, 탄성 복원 모멘트를 이용하여 센서의 피부 밀착을 유지함으로써 생체신호를 안정적으로 획득할 수 있다.

또한, 본 발명의 신체 부착형 생체신호 획득 장치는 잦은 운동에도 신체에서 이탈되거나, 미끌어지지 않고 고정된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 신체 부착형 생체신호 획득 장치는 움직임 또는 외부의 일시적인 힘이 작용하여 빛샘 또는 이탈이 발생한 경우에도 움직임 또는 외부힘이 멈춘 경우 복원력으로 신체 밀착이 회복될 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 신체 부착형 생체신호 획득 장치는 장시간 착용에도 피부의 건강과 위생을 유지하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 신체 부착 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 신체 부착 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 본체의 단면(a) 및 아랫면(b)을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법의 일부 단계들을 나타내는 도면이다.
도 8은 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법의 일부 단계들을 나타내는 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들 뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치를 나타내는 도면이다. 도 1(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 신체 부착형 생체신호 획득 장치(10)는, 신체(900)의 표면에 밀착된 상태로 생체신호를 획득하는 센서(110)를 포함하는 삽입구(140)(100); 상기 본체(100)가 체결 및 이탈되는 탈착부(200); 및 상기 신체(900)를 휘감을 수 있는 제1 스트랩(310)을 포함하여 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)에 결속하는 고정부(300)를 포함하되, 상기 제1 스트랩(310)은 하나 이상의 탄성 부재를 포함하고, 상기 탈착부(200)에 부착되거나 상기 탈착부(200)와 일체로 형성될 수 있다. 여기서 부착된다 함은, 따로 형성하여 상호 조립되는 것을 의미하며, 일체로 형성된다 함은, 사출성형 등의 방법을 통해 하나로 형성되는 것을 의미한다. 상기 본체(100)의 측면에는, 상기 탈착부(200)에 삽입 가능한 삽입구(140)가 형성될 수 있다. 이런 삽입구(140)에 의해, 부드러운 재질로 탈착부를 형성한 경우에도, 상기 센서(110)와 신체(900)가 상호 밀착되어 발생하는 압력을 지지할 수 있는 구조가 형성된다.

상기 생체신호는, 산소포화도, 심박, 심전도, 체온, 혈당 및 체액분비 중 어느 하나 이상일 수 있다. 특히 상기 생체신호가 산소포화도인 경우, 상기 센서(110)는, 포토다이오드와 발광다이오드를 포함하는 모듈(PPG센서)일 수 있으며, 이를 통해 적외선과 적색 광 신호를 피부에 투과 혹은 반사를 시켜서 얻어지는 전류값을 측정하여 적외선과 적색 광신호의 전류값의 비율을 계산하면 산소헤모글로빈의 비율이 구해지며, 이를 이용하여 산소포화도를 획득할 수 있게 된다. 이를 위하여, 상기 본체(100)의 아랫부분(신체(900)에 부착 시 신체(900)의 표면을 향하는 일면)에 위치하도록 한다. 센서(110)를 신체(900)의 동맥혈관이 지나가는 피부의 부위에 잘 밀착시키고 동작을 시켜야 정상적인 생체신호를 획득하는 것이 가능해 진다. 도 1을 참조하면, 센서(110)가 신체(900)의 표면에 잘 밀착되도록 본체(100)의 표면에서 돌출하여 형성되어 있다. 이와 같이 돌출된 구조는 신체의 크기가 달라지는 경우에도, 밀착을 유지할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 신체 부착 상태를 나타내는 도면이다. 도 2(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 신체 부착형 생체신호 획득 장치(10)는, 상기 제1 스트랩(310)으로 상기 신체(900)를 휘감아 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)에 결속한 경우, 상기 탄성 부재에 발생하는 탄성 복원 모멘트(moment)(800)에 의해 상기 센서(110)가 상기 신체(900)의 표면을 누르는 압력(850, 860)이 생성되는 것을 특징으로 한다. 모멘트(moment)란, 물체를 회전시키려고 하는 힘의 작용을 말한다. 본 발명에서 탄성 복원 모멘트(800)라 함은, 탄성력을 지닌 외팔보(cantilever)의 한쪽 끝단에 상기 외팔보의 길이 방향에 수직인 외력을 가했을 때, 이에 대한 반작용으로 상기 외팔보의 변형을 복원하려는 방향으로 발생하는 모멘트를 의미한다.

도 1 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스트랩(310)은, 상기 본체(100)와 가까운 쪽에 상기 탄성 부재를 포함하여 상기 탄성 복원 모멘트(800)를 생성할 수 있는 아치(arch) 형상의 탄성 복원 모멘트 생성부(316)를 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 상기 제1 스트랩(310)으로 상기 신체(900)를 휘감아 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)에 결속한 경우, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)와 상기 신체(900)의 표면 사이에 공간(317)이 존재할 수 있다. 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)는 상기 외팔보의 역할을 수행한다. 이와 같이 탄성 복원 모멘트 생성부(316)가 구비된 상태에서, 상기 제1 스트랩(310)으로 상기 신체(900)를 휘감아 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)에 결속한 경우, 마치 활의 시위가 당겨진 것과 같은 효과가 나타날 수 있다.

또한 도 1 (b)에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)는 상기 제1 스트랩(310)의 끝단보다 두껍게 형성될 수 있다. 이와 같이 탄성 복원 모멘트 생성부(316)의 두께를 두껍게 형성함으로써 충분한 탄성 복원 모멘트(800)를 형성할 수 있는 탄성 계수를 가질 수 있다.

상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)는 상기 제1 스트랩(310)의 끝단보다 소정의 두께 차이 만큼 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 소정의 두께 차이는 상기 제1 스트랩(310)의 끝단의 두께의 1배 이상으로 선정되는 것이 바람직하다.

더 나아가, 상기 제1 스트랩(310)은 상기 탈착부(200)와 일체로 형성되며, 상기 제1 스트랩(310) 및 상기 탈착부(200)는 의료용 실리콘 수지로 이루어 지는 것이 바람직하다. 이러한 의료용 실리콘 수지는 탄성 재질로서 상기 탄성 부재로서의 역할을 수행할 수 있다. 또한 의료용 실리콘 수지는 유해하지 않고 위생적이며, 탄성의 재질이면서도 외력이 가해지는 경우에 형태를 적절히 유지하는 것이 가능한 이점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 신체 부착 상태를 나타내는 도면이다. 도 3 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스트랩(310)으로 상기 신체(900)를 휘감아 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)에 결속한 경우, 상기 제1 스트랩(310)과 상기 신체(900)의 표면 사이에 공간(700)을 형성하거나 상기 제1 스트랩(310)의 상단부 양측을 눌러, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)의 상기 아치(arch) 형상의 곡률이 변형될 수 있는 것이 바람직하다.

또한 도 3 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 공간(700)을 제거하거나 상기 제1 스트랩(310)의 상단부 양측의 누름을 해제한 경우, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)의 형상이 복원되는 것이 바람직하다. 이와 같이 형상이 복원된 이후에는 여전히 탄성 복원 모멘트(800) 및 이에 따른 압력(850, 860)이 발생할 수 있다.

한편, 도 1 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스트랩(310)은 그 양 끝단에 상호 체결되는 체결구(311, 312)들을 포함하고, 상기 체결구(311, 312)들은 상기 신체(900)의 크기 변화에 대응하여, 체결 위치를 조절할 수 있도록 할 수 있다. 이와 같은 체결 위치의 조절에 의해 상기 신체(900)에 부착 시에 상기 제1 스트랩(310)의 길이를 조절할 수 있다.

이와 같은 체결 위치의 조절 및 그에 따른 제1 스트랩(310)의 길이 조절은 상기 연결구(330)에 벨크로(velcro)나 버클(buckle), 또는 복수 개의 단추(button), 똑닥단추(snap fastner), 자석(magnet)을 구비하는 등의 방법으로 가능하게 할 수 있다. 다만, 도 1(b)에는 체결구(311,312)의 형태가 구멍(312)과 상기 구멍에 끼울 수 있는 돌출구(311)로 도시되어 있으나, 명칭 여하에 구애 받지 않고, 상호 체결될 수 있는 오목형과 볼록형의 구조로 구현할 수 있다.

또한 상기 탈착부(200)의 상기 신체(900)의 표면을 향하는 일면에, 상기 제1 스트랩(310)이 상기 신체(900)를 휘감은 경우 상기 제1 스트랩(310)이 상기 신체(900)의 둘레 방향으로 회전하는 것을 방지하도록 마찰력을 생성하는 하나 이상의 넓은 턱(315)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 턱(315)은 또한 센서(110)의 돌출된 형상으로 인해 센서(110)에 닫는 피부 부위에 집중될 수 있는 압력을 분산시켜 주는 기능도 수행할 수도 있다. 또한 상기 턱(315)과 상기 센서(110) 사이에 놓인 상기 탈착부의 아랫면은 마찰면이 넓게 형성되어 상기 신체(900)의 표면에서 상기 장치(10)가 미끌어지는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 본체의 단면(a) 및 아랫면(b)을 나타낸 도면이다. 도 4 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 본체(100) 상단의 상기 제1 스트랩(310)을 향하는 측면에, 상기 탈착부(200)의 일부를 가릴 수 있는 갓(baffle)(120)이 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 갓(120)을 형성함으로써, 상기 탈착부(200)가 연성 재질로 형성되어 다소 변형이 발생함으로써 상기 본체의 측면과 틈이 발생하더라도, 상기 갓(120)이 그 틈을 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 그리하여 틈에 의한 빛샘 및 오염을 차단하고 미관을 유지할 수 있다.

또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 본체(100)의 상기 신체(900)의 표면을 향하는 일면은, 가장자리가 상기 신체(900)의 표면 방향으로 돌출될 수 있다. 특히 상기 일면은, 4개의 귀퉁이(130)가 상기 신체(900)의 표면 방향으로 돌출된 사각형 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 일면의 형상은 상기 신체(900)와 기구의 이격과 빛샘에 의한 센서(110)의 오작동을 방지할 수 있다.

한편, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 상기 탈착부(200)의 모서리(220)에 소정 곡률의 라운딩(rounding)이 형성될 수 있다. 상기 소정의 곡률은, 상기 탈착부(200)로부터 상기 제1 스트랩(310)으로 이어지는, 제1 스트랩(310)의 길이 방향에 수직한 유효 단면적의 변화를 최소화, 이상적으로는 상기 변화를 없도록 할 수 있는 곡률로 선정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 유효 단면적의 변화를 최소화 또는 없게 함으로써 상기 장치(10)를 상기 신체(900)에 부착 시 특정 부위에서 꺾임이 나타나는 형상을 방지할 수 있다. 즉, 신체(900)에 부착시에는 상기 장치(10)의 형상이 전체적으로 완만한 타원형 또는 곡선형을 이루는 것이 본 발명의 목적을 달성하는 데에 유리하다.

더 나아가, 상기 제1 스트랩(310)의 상기 신체(900)의 표면을 향하는 일면에, 돌기 또는 홈이 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 돌기 또는 홈은 통풍을 가능하게 하여, 피부에 땀이 차오르는 것을 방지할 수 있다.

상기 탈착부(200)의 전체 또는 일부의 재질이 탄성 재질인 것이 바람직하다. 즉, 적어도 탈착부(200)에서 본체(100)에 닿는, 요철(210)이 생성된 부분은 탄성 재질이어서 상기 본체(100)의 탈착이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신체 부착형 생체신호 획득 장치를 나타내는 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(300)는, 상기 제1 스트랩(310)과 병렬로 배치되고 상기 신체(900)를 휘감을 수 있는 제2 스트랩(320)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 스트랩(310) 및 상기 제2 스트랩(320) 사이의 간격은, 상기 제1 스트랩(310) 및 상기 제2 스트랩(320)의 끝단 방향으로 갈수록 멀어지는 것이 바람직하다. 이와 같이, 나팔과 같이 벌어지는 구조는 중간이 볼록한 유선형 형상의 신체를 휘감는 경우에, 상기 스트랩들(310, 320)이 신체(900)의 표면에서 들뜨지 않게 하는 데 기여한다.

상기 신체(900)는 사람의 상완(上腕), 하완(下腕), 손목, 하각(下脚), 발목 및 발 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 사람의 상완, 하완, 하각은 중간이 볼록한 유선형이므로, 상기 제2 스트랩(320)이 효과적으로 장치(10)가 발목 아래로 흘러 내리는 것을 방지할 수 있게 된다.

영유아 또는 환자로부터 PPG 신호와 같은 생체신호를 얻기 위해서, 기존 병원용 장비에서는 발가락을 이용하여 왔다. 근래에는 발바닥 및 허벅지, 손목을 이용하는 등 시도들이 있다. 그러나, 일반 가정에서도 안정적으로 생체신호를 획득하기 위해서는, 탈착 및 지지가 용이하면서도 영유아 또는 환자가 느끼는 불편감을 최소화 할 수 있는 부착 위치를 선정할 필요가 있으며, 상완(上腕), 하완(下腕), 손목, 하각(下脚) 발목 또는 발은 이에 대한 해답이 될 수 있다.

도 6은 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법을 나타내는 순서도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생체신호를 획득하는 센서(110)를 포함하는 본체(100), 상기 본체(100)가 체결 및 이탈되는 탈착부(200) 및 신체(900)를 휘감을 수 있는 제1 스트랩(310)을 포함하여 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)에 결속하는 고정부(300)를 포함하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치(10)를 신체(900)에 부착하는 방법은, 상기 제1 스트랩(310)은 탄성 부재를 포함하고, 상기 탈착부(200)에 부착되거나 상기 탈착부(200)와 일체로 형성되며, 상기 제1 스트랩(310)으로 상기 신체(900)를 휘감아 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)의 표면에 밀착하는 단계(S100); 상기 제1 스트랩(310)과 상기 신체(900)의 표면 사이에 공간을 형성하는 단계(S110); 상기 제1 스트랩(310) 양 끝단의 체결구(311, 312)를 상호 체결하는 단계(S120); 및 상기 탄성 부재에 발생하는 탄성 복원 모멘트(800)에 의해 상기 센서(110)가 상기 신체(900)의 표면을 누르는 압력(850)이 발생하는 단계(S130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로 손목 시계나 허리띠를 착용할 경우에 본 발명의 도 1(b)에 도시된 형태의 체결구를 상호 체결하기 위해서는 신체를 파고드는 방향으로 힘을 인가하게 된다. 그러나, 이러한 행위는 신체(900)가 여린 유아의 것인 경우에는 피부를 상하게 할 우려가 있다. 이리하여, 본 발명의 상기 실시 예에서는 공간(700)을 형성한 상태에서 상기 체결구(311, 312)를 체결함으로써, 체결구의 압력에 의해 신체(800)의 피부가 상하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 1(b) 및 도 2(a) 등에 도시된 바와 같이 제1 스트랩(310)의 체결구(311, 312)는 볼록형의 제1 체결구(311) 및 상기 제1 체결구(311)를 끼울 수 있는 구멍 형태의 제2 체결구(312)로 구성되며, 상기 제1 체결구(311)를 제1 스트랩(310)의 바깥면에 형성함으로써, 상기 제1 체결구(311)를 상기 신체(900)의 표면에 닿지 않게 할 수 있다. 이러한 체결구(311, 312)의 구성을 통해 피부를 상하게 하는 것을 더욱 더 방지할 수 있다.

또한 도 7은 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법의 일부 단계들을 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스트랩(310)은, 상기 본체(100)와 가까운 쪽에 상기 탄성 부재를 포함하여 상기 탄성 복원 모멘트(800)를 생성할 수 있는 아치(arch) 형상의 탄성 복원 모멘트 생성부(316)를 포함하며, 상기 공간(700)을 형성하는 단계(S120)에서, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)의 상기 아치(arch) 형상의 곡률이 변형되며, 상기 센서(110)가 상기 신체(900)의 표면을 누르는 압력(850, 860)이 발생하는 단계(S130)에서, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)와 상기 신체(900)의 표면 사이에 공간(317)이 존재하는 것이 바람직하다.

도 8은 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법을 나타내는 순서도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상기의 신체 부착형 생체신호 획득 장치(10)를 신체(900)에 부착하는 방법은, 상기 제1 스트랩(310)은 탄성 부재를 포함하고, 상기 탈착부(200)에 부착되거나 상기 탈착부(200)와 일체로 형성되며, 상기 제1 스트랩(310)으로 상기 신체(900)를 휘감아 상기 본체(100) 및 상기 탈착부(200)를 상기 신체(900)의 표면에 밀착하는 단계(S200); 상기 제1 스트랩(310)의 상단부 양측을 누르는 단계(S210); 상기 제1 스트랩(310) 양 끝단의 체결구(311, 312)를 상호 체결하는 단계(S220); 및 상기 탄성 부재에 발생하는 탄성 복원 모멘트(800)에 의해 상기 센서(110)가 상기 신체(900)의 표면을 누르는 압력(850)이 발생하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스트랩(310)의 상단부 양측을 누르는 단계(S210)에서, 제1 외력(710) 및 제2 외력(720)을 통해 상기 상단부 양측을 누르는 것이 가능하다. 또한, 상기 체결구(311, 312)를 상호 체결하는 단계(S220)에서 제3 외력(730)을 통해 상기 체결구(311, 312)를 상호 체결하는 것이 가능하다.

또한 도 9는 상기 신체 부착형 생체신호 획득 장치의 부착 방법의 일부 단계들을 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 스트랩(310)은, 상기 본체(100)와 가까운 쪽에 상기 탄성 부재를 포함하여 상기 탄성 복원 모멘트(800)를 생성할 수 있는 아치(arch) 형상의 탄성 복원 모멘트 생성부(316)를 포함하며, 상기 상단부 양측을 누르는 단계(S220)에서, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)의 상기 아치(arch) 형상의 곡률이 변형되며, 상기 센서(110)가 상기 신체(900)의 표면을 누르는 압력(850, 860)이 발생하는 단계(S230)에서, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부(316)와 상기 신체(900)의 표면 사이에 공간(317)이 존재하는 것이 바람직하다.

상기 제1 스트랩(310) 및 상기 제2 스트랩(320) 각각은 그 양 끝단에 상호 체결되는 체결구들(311, 312, 321, 322)들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 스트랩(310)의 양 끝단 각각에 제1 체결구(311)와 제2 체결구(312)가 형성되어, 상기 제1 스트랩(310)이 신체(900)를 휘감을 경우, 상기 제1 체결구(311)와 제2 체결구(312)가 상호 체결될 수 있다. 또한 제2 스트랩(320)의 양 끝단 각각에도 제1 체결구(321)와 제2 체결구(322)가 형성되어, 상기 제2 스트랩(320)이 신체(900)를 휘감을 경우, 상기 제1 체결구(321)와 제2 체결구(322)가 상호 체결될 수 있다.

또한, 상기 제1 스트랩(310) 및 상기 제2 스트랩(320) 중 어느 하나 이상의 스트랩의 체결구들(311, 312, 321, 322)은, 상기 어느 하나 이상의 스트랩이 상기 신체(900)를 휘감은 경우 상기 어느 하나 이상의 스트랩의 양 측이 임의의 각도를 이룬 상태로 고정될 수 있는 구조로 형성될 수 있다. 개인의 특성에 따라 신체의 곡률이 다르므로, 스트랩의 양 측이 임의의 각도를 이룬 상태로 고정될 수 있는 구조를 통해 종아리 굴곡면을 따라 고른 압력으로 밀착하는 것이 가능하다. 이와 같이 임의의 각도를 이룬 상태로 고정되는 구조는, 체결구들(311, 312, 321. 322)에 벨크로(velcro)나 버클(buckle), 또는 복수 개의 단추(button), 똑닥단추(snap fastner), 자석(magnet) 등을 구비하는 것으로 구현이 가능하다. 특히, 똑딱단추나 자석단추를 구비한 경우에는, 상호 회전하지 않고 고정되게 하기 위하여 상기 스트랩(310, 320)이 의료용 실리콘 수지 또는 고무와 같이 탄성과 마찰력을 보유한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 생체신호 획득 장치
100: 본체 110: 센서
120: 갓 130: 귀퉁이
140: 삽입구
200: 탈착부 220: 모서리
300: 고정부 310: 제1 스트랩
311: 제1 스트랩의 제1 체결구 312: 제1 스트랩의 제2 체결구
315: 턱 316: 탄성 복원 모멘트 생성부
317: 공간
320: 제2 스트랩 321: 제2 스트랩의 제1 체결구
322: 제2 스트랩의 제2 체결구
700: 공간 710: 제1 외력
720: 제2 외력 730: 제3 외력
800: 탄성 복원 모멘트 850: 압력
860: 압력 900: 신체

Claims

신체에 부착하는 생체신호 획득 장치에 있어서,
신체의 표면에 밀착된 상태로 생체신호를 획득하는 센서를 포함하는 본체;
상기 본체가 체결 및 이탈되는 탈착부; 및
상기 신체를 휘감을 수 있는 제1 스트랩을 포함하여 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속하는 고정부를 포함하되,
상기 제1 스트랩은 하나 이상의 탄성 부재를 포함하고, 상기 탈착부에 부착되거나 상기 탈착부와 일체로 형성되며,
상기 제1 스트랩으로 상기 신체를 휘감아 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속한 경우, 상기 탄성 부재에 발생하는 탄성 복원 모멘트(moment)에 의해 상기 센서가 상기 신체의 표면을 누르는 압력이 생성되고,
상기 고정부는,
상기 제1 스트랩과 병렬로 배치되고 상기 신체를 휘감을 수 있는 제2 스트랩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 스트랩은,
상기 본체와 가까운 쪽에 상기 탄성 부재를 포함하여 상기 탄성 복원 모멘트를 생성할 수 있는 아치(arch) 형상의 탄성 복원 모멘트 생성부를 하나 이상 포함하며,
상기 제1 스트랩으로 상기 신체를 휘감아 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속한 경우, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부와 상기 신체의 표면 사이에 공간이 존재하는 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 탄성 복원 모멘트 생성부는 상기 제1 스트랩의 끝단보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 스트랩은 상기 탈착부와 일체로 형성되며, 상기 제1 스트랩 및 상기 탈착부는 의료용 실리콘 수지로 이루어 진 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 스트랩으로 상기 신체를 휘감아 상기 본체 및 상기 탈착부를 상기 신체에 결속한 경우,
상기 제1 스트랩과 상기 신체의 표면 사이에 공간을 형성하거나 상기 제1 스트랩의 상단부 양측을 눌러, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부의 상기 아치(arch) 형상의 곡률이 변형될 수 있고,
상기 공간을 제거하거나 상기 제1 스트랩의 상단부 양측의 누름을 해제한 경우, 상기 탄성 복원 모멘트 생성부의 형상이 복원되는 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 생체신호는, 산소포화도, 심박, 심전도, 체온, 혈당 및 체액분비 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치
제 1 항에 있어서,
상기 탈착부의 상기 신체의 표면을 향하는 일면에, 상기 제1 스트랩이 상기 신체를 휘감은 경우 상기 제1 스트랩이 상기 신체의 둘레 방향으로 회전하는 것을 방지하도록 마찰력을 생성하는 하나 이상의 턱이 형성된 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치
제 1 항에 있어서,
상기 본체 상단의 상기 제1 스트랩을 향하는 측면에,
상기 탈착부의 일부를 가릴 수 있는 갓(baffle)이 형성된 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 탈착부의 모서리에 소정 곡률의 라운딩(rounding)이 형성된 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 스트랩의 상기 신체의 표면을 향하는 일면에, 돌기 또는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 탈착부의 전체 또는 일부의 재질이 탄성 재질인 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1 스트랩 및 상기 제2 스트랩 사이의 간격은, 상기 제1 스트랩 및 상기 제2 스트랩의 끝단 방향으로 갈수록 멀어지는 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 본체의 상기 신체의 표면을 향하는 일면은, 가장자리가 상기 신체의 표면 방향으로 돌출된 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 일면은, 4개의 귀퉁이가 상기 신체의 표면 방향으로 돌출된 사각형 형상인 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 신체는 사람의 상완(上腕), 하완(下腕), 손목, 하각(下脚), 발목 및 발 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 스트랩은 그 양 끝단에 상호 체결되는 체결구들을 포함하고,
상기 체결구들은 상기 신체의 크기 변화에 대응하여, 체결 위치를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 체결구들은 볼록형의 제1 체결구 및 상기 제1 체결구를 끼울 수 있는 구멍 형태의 제2 체결구로 구성되며, 상기 제1 체결구가 상기 신체의 표면에 닿지 않도록 상기 제1 체결구가 상기 제1 스트랩의 바깥면에 형성되는 것을 특징으로 하는 신체 부착형 생체신호 획득 장치.
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