KR102392038B1 - 반지 형태의 생체신호 감지 장치 - Google Patents

반지 형태의 생체신호 감지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 링(ring) 형상으로 제공되고 도체로 구성되며 사용자 손가락에 끼워져 손가락과 접촉되는 제1 전극(10); 상기 제1 전극(10)의 바깥쪽에 조립되고 도체로 구성되며 사용자의 신체에 접촉되는 제2 전극(20); 상기 제1 전극(10)을 포함하여 인서트 사출하여 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20) 간에 절연을 유지하는 절연 유닛(30); 및 상기 절연 유닛(30)에 배치되고, 생체 센서가 포함되며, 상기 제2 전극(20)이 사용자의 신체에 접촉하였을 때 생체신호를 수집하는 제어부(40);를 포함한다.

Description

반지 형태의 생체신호 감지 장치{Ring-shaped bio-signal detection device}
본 발명은 심전도, 혈압 등의 생체신호를 감지하고 수집할 수 있도록 하는 생체신호 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 심전도 감지 장치는 심장 질환의 임상 진단에 널리 사용되는 중요한 도구이고, 심근 경색, 폐색전증 등의 증상을 진단하는 데에 사용할 수 있다.
특히 심장 질환을 앓고 있거나 심장 질환이 의심되는 사람은 갑작스러운 심장 이상 증상을 감지하거나 조기에 경고하여야 할 필요가 있다.
심전도 감지 장치는 전극을 신체에 부착하여 심장이 박동할 때 발생하는 미세한 전기적 신호를 감지한다..
그런 종래에 알려진 심전도 감지 장치는 전극 등의 장치가 눈에 띄는 크기로 너무 큰 거나 착용하는 것이 불편하였다.
한편으로, 종래에는 혈압 등의 생체신호를 감지하기 위한 웨어러블이 제안되고 있는데, 대부분의 웨어러블은 손목에 착용하는 형태이고 이러한 웨어러블은 착용하고 있는 신체를 제외한 다른 신체에 접촉하도록 하는 구성이 없으므로 심전도 데이터에 대한 신로도가 낮은 한계가 있다.
다른 한편으로, 심전도를 측정할 때, 환자의 몸에 젤을 바르는데 이러한 젤은 환자가 불편함을 느낄 수 있다.
KR 10-1842915 B1 KR 10-1798495 B1 KR 10-1726613 B1 US 2018/0020977 A1
스마트폰을 이용한 실시간 혈압측정 시스템의 설계 및 구현, 길영준, 이정태, ISSN 2383-6318(Print) / ISSN 2383-6326(Online), KIISE Transactions on Computing Practices, Vol. 21, No. 3, pp. 192-214, 2015. 3, http://dx.doi.org/10.5626/KTCP.2015.21.3.192
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 심전도와 혈압을 감지할 수 있도록 하는 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 손가락에 착용할 수 있도록 하고 외형적인 크기를 초소형으로 제공하여 착용 불편함을 최소화할 수 있도록 하는 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 링(ring) 형상으로 제공되고 도체로 구성되며 사용자 손가락에 끼워져 손가락과 접촉되는 제1 전극(10); 상기 제1 전극(10)의 바깥쪽에 조립되고 도체로 구성되며 사용자의 신체에 접촉되는 제2 전극(20); 상기 제1 전극(10)을 포함하여 인서트 사출하여 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20) 간에 절연을 유지하는 절연 유닛(30); 및 상기 절연 유닛(30)에 배치되고, 생체 센서가 포함되며, 상기 제2 전극(20)이 사용자의 신체에 접촉하였을 때 생체신호를 수집하는 제어부(40);를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 상기 생체신호가 심전도 신호, 혈압 신호, 맥박 신호 중에 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 상기 제어부(40)가 통신 단말기와 연결하여 상기 생체신호의 자료를 송신하도록 하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 상기 제어부(40)는, 사용자가 상기 제2 전극(20)을 1회 또는 2회 연속으로 접촉과 접촉 해제 반복하면 사용자의 생체 정보를 감지하거나 수집된 자료를 송신할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 상기 제1 전극(10)의 외주에 림(12)이 형성되고, 상기 림(12)에 절연층이 형성되어 상기 절연층으로 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20) 간에 절연될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 상기 절연 유닛(30)이 가요성 재질로 제공되고, 일부가 상기 제1 전극(10)을 관통하여 사용자의 손가락에 밀착할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치에서, 상기 절연 유닛(30)은, 그 일부가 상기 제1 전극(10)의 내주면 방향으로 관통하여 사용자의 손가락 쪽으로 돌출되어 사용자의 손가락에 밀착하고, 상기 그 일부의 모서리들이 라운드된 형상이고, 상기 절연 유닛(30)은 돌기(32)가 안쪽 방향으로 돌출되게 형성되며, 상기 돌기(32)는 복수 개로 구성될 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 심전도와 혈압 등의 생체신호를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 손가락에 착용할 수 있을 정도로 외형적인 크기를 초소형으로 제공함으로써 착용 불편함을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 제1 전극이 사용자의 손가락에 밀착되어 생채 신호를 확보할 때에 오류를 최소화하여 수집된 생체신호에 대한 신뢰도를 향상할 수 있다.
또한, 심전도를 측정할 때, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는 종래에 환자 몸에 젤 등을 바르지 않아도 되므로 환자의 편의를 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 분해도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 분해도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명하면서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 자세한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시한 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시할 수 있다.
한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1부터 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치에 관해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 분해도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 제1, 2 전극(10, 20), 절연 유닛(30) 및 제어부(40)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 제1 전극(10)은 링(ring) 형상으로 제공될 수 있고, 도체로 구성될 수 있으며, 사용자 손가락에 끼워져 손가락과 접촉될 수 있다.
상기 제2 전극(20)은 상기 제1 전극(10)의 바깥쪽에 조립되고 도체로 구성될 수 있으며 사용자의 신체에 접촉될 수 있다.
상기 절연 유닛(30)은 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20)의 사이에 배치되어 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20) 간에 절연을 유지할 수 있다. 또한, 상기 절연 유닛(30)의 한쪽에는 생체 센서를 포함할 수 있다.
상기 생체 센서는 심전도(ECG: Electrocardiogram), 광전용적맥파(PPG: Photoplethysmography)와 같은 생체신호를 측정하도록 한다.
이와 같은 생체신호를 이용하여 실시간으로 혈압을 감시하여 관리할 수 있고 이로써 고혈압을 예방하는 데 기여할 수 있다.
상기 제어부(40)는 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20)의 사이에 배치될 수 있고, 상기 제2 전극(20)이 상기 손가락을 제외한 사용자의 신체에 접촉하였을 때 생체신호를 수집할 수 있다.
한편으로, 상기 제2 전극(20)은 호 형상으로 구성될 수 있고, 제2 전극(20)의 한쪽에 탑 커버(50)가 갖춰질 수 있다.
상기 제2 전극(20)은 상기 제1 전극(10) 또는 상기 절연 유닛(30)의 측면에서 접근하여 조립할 수 있고, 반대쪽에는 상기 탑 커버(50)가 조립될 수 있다.
또한, 상기 제2 전극(20)의 내부에는 인쇄회로기판(60)과 배터리(70)가 갖춰질 수 있다.
상기 인쇄회로기판(60)은 구부러짐이 자유로운 재질일 수 있고, 상기 제어부(40)가 탑재될 수 있다.
한편으로 상기 인쇄회로기판(60)은 외부 전자기기와 통신을 위한 통신 모듈이 탑재될 수 있다.
상기 배터리(70)는 상기 제1, 2 전극(10, 20)에 전류가 흐르도록 전원을 제공할 수 있고, 상기 제어부(40)를 비롯한 상기 인쇄회로기판(60)에 전원을 제공할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 사용자의 손가락에 착용할 수 있다.
사용자는 손가락에 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 착용한 상태에서 신체의 어느 한 곳에 대는 행동으로 생체신호를 감지할 수 있다.
좀 더 상세하게는 심장이 뛰는 동안에 미세한 전류가 생성되고 시간의 흐름에 따라 미세한 전류의 세기가 변하는데, 그러한 전류의 세기 등은 제1 전극(10) 또는 제2 전극(20)을 통하여 제어부(40)에 전달될 수 있고, 제어부(40)는 입력된 전류의 변화를 수집하고 저장할 수 있다.
상기 수집된 전류의 변화는 시간 흐름에 대한 심전도 그래프로 표현될 수 있고, 심전도 그래프의 특성을 분석하여 심장의 건강상태 등을 분석할 수 있다. 상기 심전도 그래프는 P파(P wave), QRS파(QRS군, QRS complex), T파(T wave), 및 U파(U wave) 등이 있다. 또한, 상기 혈압 센서는 손가락의 혈관을 따라 전달되는 혈압 및 맥박 등의 생체신호를 확보할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 심전도, 혈압, 맥박 등의 생체신호를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 손가락에 착용할 수 있을 정도로 외형적인 크기를 초소형으로 제공함으로써 착용 불편함을 최소화할 수 있다.
한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 상기 제어부(40)는, 통신 단말기와 연결하여 상기 생체신호의 자료를 송신하도록 하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
상기 통신 단말기는 스마트폰, 태블릿 PC, 랩 탑, 데스크톱, 네트워크에 연결된 전자기기 등일 수 있다.
또한, 통신 모듈은 유선 통신 또는 무선 통신을 연결하기 위한 통신 부품일 수 있다.
이로써 사용자는 평소에 생체신호를 수집하여 저장하고 있다가 수집된 자료를 통신 단말기에 전송하거나 지정된 의료 서비스에 연결하여 전송할 수 있다.
의료 기관에서는 통신 단말기 또는 의료 서비스로 수신된 사용자 생체신호의 자료를 살펴보고 사용자의 신체 건강상태를 진단할 수 있다.
즉, 사용자는 일상생활을 하면서 계속하여 생체신호를 수집 저장할 수 있어 편리하고, 의사는 좀 더 많은 자료를 바탕으로 진단할 수 있으므로 진단의 정확도를 현저하게 높일 수 있다.
한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 상기 제어부(40)는, 사용자가 상기 제2 전극(20)을 1회 또는 2회 연속으로 접촉과 접촉 해제 반복하면 사용자의 생체 정보를 감지하거나 수집된 자료를 송신할 수 있다.
즉, 사용자가 제2 전극(20)에 자극을 주지 않으면 제어부(40)의 작동이 멈추고, 사용자가 제2 전극(20)에 자극을 주면 자극의 신호에 따라 작동할 수 있다.
상기 자극에 대하여 예를 들면, 제2 전극(20)을 툭 건드리는 등의 행위를 2번 연속하면 심전도 신호와 맥 파 신호를 수집하는 것으로 이해할 수 있다.
또한, 설정된 시간 동안 외부의 자극이 없으면 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는 절전 상태로 전환되어 배터리 전원이 소모되는 것을 방지할 수 있다.
한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 심전도 센서 링은 안 지름이 다른 크기로 다양하게 제공될 수 있고, 예를 들면 크기 별로 7종으로 제공할 수 있다.
또 다른 한편으로, 상기 절연 유닛(30)은, 가요성(flexibility) 재질로 제공되고, 일부가 상기 제1 전극(10)을 관통하여 사용자의 손가락에 밀착할 수 있다.
상기 가요성 재질은 실리콘 또는 고무 재질일 수 있고, 이로써 제1 전극(10)에 손가락을 끼웠을 때 상기 절연 유닛(30)의 일부가 안쪽으로 돌출되어 손가락에 밀착될 수 있고 이로써 상기 제1 전극(10)은 좀 더 강하고 확실하게 손가락의 피부와 접촉할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는, 제1 전극(10)이 사용자의 손가락에 확실하게 밀착되어 생채 신호를 확보할 때에 오류를 최소화하여 수집된 생체신호에 대한 신뢰도를 향상할 수 있다.
이하 도 4부터 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 분해도면이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는 앞서 설명된 본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치에서 제1 전극(10)에 제2 전극(20)이 설치되는 예이다.
도 5에 나타낸 바와 같이 상기 제1 전극(10)은 외주에 림(12)이 형성될 수 있고, 상기 림(12)에 절연층이 형성될 수 있다.
즉, 상기 제1 전극(10)의 바깥에 상기 제2 전극(20)이 조립되었을 때 상기 절연층으로 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20)이 절연될 수 있다.
상기 절연층은 주석을 증착하고 UV 코팅층을 형성할 수 있으며, 코팅층은 0.1mm일 수 있다.
상기와 같이 제1 전극(10)과 제2 전극(20)을 직접 닿도록 조립함으로써 반지 형태의 구조물의 두께와 외형 크기를 최소화할 수 있다.
상기 제1, 2 전극(10, 20)은 스테인리스 스틸 또는 도전성 나노 입자로 구성될 수 있고, 금, 은 등이 코팅된 것일 수 있다. 이로써 사용자는 금반지 또는 은반지를 착용하는 것으로 느낄 수 있어 이질감을 최소화할 수 있고, 양호하게 신체와 전기를 통할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극(10)에는 절연 유닛(30)이 인서트 사출로 함께 성형될 수 있고, 절연 유닛(30)의 내부에는 제어부(40)를 배치할 수 있다.
또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 제2 전극(20)의 내부에는 인쇄회로기판(60)과 배터리(70)가 갖춰질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 해당 업계 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 반지 형태의 생체신호 감지 장치는 사용자의 손가락에 착용하고 사용자 신체에 접촉하도록 하여 심전도, 맥박, 혈압 등을 측정하는 데에 이용할 수 있다.
10, 20: 제1, 2 전극 30: 절연 유닛
40: 탑 커버 50: 제어부
60: 인쇄회로기판 70: 배터리

Claims (5)

  1. 링(ring) 형상으로 제공되고 도체로 구성되며 사용자 손가락에 끼워져 손가락과 접촉되는 제1 전극(10);
    상기 제1 전극(10)의 바깥쪽에 조립되고 도체로 구성되며 사용자의 신체에 접촉되는 제2 전극(20);
    상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20) 간에 절연을 유지하는 절연 유닛(30);
    상기 제2 전극(20)의 한쪽에 배치된 탑 커버(50);
    상기 제2 전극(20)의 내부에 배치되는 인쇄회로기판(60);
    상기 절연 유닛(30)에 배치되고, 상기 절연 유닛(30)의 한쪽에 배치되는 생체 센서가 포함되며, 상기 제2 전극(20)이 상기 사용자 손가락을 제외한 사용자의 신체에 2회 연속으로 접촉과 접촉 해제하면 상기 사용자의 생체신호를 수집하는 제어부(40); 및
    상기 제2 전극(20)의 내부에 배치되고 상기 제1 전극(10), 상기 제2전극(20), 상기 인쇄회로기판(60) 및 상기 제어부(40)에 전원을 제공하는 배터리(70)를 포함하되,
    상기 절연 유닛(30)은, 그 일부가 상기 제1 전극(10)의 내주면 방향으로 관통하여 사용자의 손가락 쪽으로 돌출되어 사용자의 손가락에 밀착하고,
    상기 그 일부의 모서리들이 라운드된 형상이고,
    상기 절연 유닛(30)은 돌기(32)가 안쪽 방향으로 돌출되게 형성되며,
    상기 돌기(32)는 복수 개로 구성된, 반지 형태의 생체신호 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호는 심전도 신호, 혈압 신호, 맥박 신호 중에 어느 하나인 것;
    을 포함하는 반지 형태의 생체신호 감지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(40)는, 통신 단말기와 연결하여 상기 생체신호의 자료를 송신하도록 하는 통신 모듈;
    을 포함하는 반지 형태의 생체신호 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극(10)의 외주에 림(12)이 형성되고, 상기 림(12)에 절연층이 형성되어 상기 절연층으로 상기 제1 전극(10)과 상기 제2 전극(20) 간에 절연되는 것;을 포함하는 반지 형태의 생체신호 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 유닛(30)은, 가요성 재질로 제공되고, 일부가 상기 제1 전극(10)을 관통하여 사용자의 손가락에 밀착하는 것;을 포함하는 반지 형태의 생체신호 감지 장치.
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