KR102411712B1 - 인체통신에 적합한 다채널 통신 커넥터 장치 - Google Patents

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Abstract

개시되는 발명은 스위치 기반의 다채널 케이블에 관한 것으로서, 복수 개의 전극 케이블과 전기적으로 접속하는 케이블 박스와, 상기 케이블 박스로부터 상기 전극 케이블이 하나로 모여서 인출된 단자 케이블을 포함하고, 상기 케이블 박스에는 상기 전극 케이블마다 독립적으로 할당된 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 제어기에 의해 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

인체통신에 적합한 다채널 통신 커넥터 장치{MULTI-CHANNEL CONNECTOR DEVICE FOR HUMAN BODY COMMUNICATOIN}
본 발명은 다채널 통신 커넥터 장치에 관한 것으로서, 인체통신 시스템에서 저전력이면서 신호 대 잡음비를 높일 수 있는 다채널 통신 커넥터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인체통신 시스템에서는 주로 무선주파수(RF) 또는 갈바닉 결합(Galvanic Coupling, GC) 기반의 통신방식을 적용한다. 현재 기술적으로 무선주파수 방식은 수 GHz 대역 이상의 통신 성능을 확보할 수 있으나, 인체통신에 적용할 때에는 적용 가능한 통신 대역폭에 제한이 따르고 실제로 구현하기에는 복잡도 증가로 인해 많은 소모전력을 요구한다. 반면, 갈바닉 결합 기반의 인바디 인체통신방식은 별도의 가상 접지면(virtual ground plane)이 필요하지 않고, 매우 저전력이면서 복잡도도 낮아 소형의 인체통신 시스템, 예를 들어 캡슐형 시스템에 적합하지만, 인체의 임피던스 부정합, 케이블 잡음, 체형에 따른 신호 감쇄, 피부와 전극 사이의 불안정한 접촉 등에 따른 신호 품질저하 등의 문제로 이에 대한 대책이 필요하다.
일반적인 다채널 전극 케이블의 내부 구조를 보면, 각 신호선의 외부에 실드 커버로 감싸져 있고 이러한 실드 커버는 케이블 종단까지 이어져 있으며, 다채널 전극이 연결되는 장치의 접지면과 연결된다.
하지만, 휴대용 인바디 통신 시스템의 경우에는 IEC 60601-1(의료전자장비규격)에 규정한 BF 타입에 속하는데, 이에 따른 보호 요구사항에 의하면 감전이나 낙뢰 등의 위험으로 인해 케이블의 실드 커버를 장치의 접지면과 연결하는 것은 허용되지 않는다. 따라서 채널 간 간섭 문제를 해결하기 어렵게 된다.
한국공개특허 제10-2020-0006813호 (2020.01.21 공개)
본 발명은 갈바닉 결합 방식의 인체통신 시스템에서, 하나의 케이블 내에 모여있는 다채널 신호선 사이의 간섭을 최소화하고, 이를 통해 신호 대 잡음비를 향상시킴으로써 통신 품질을 향상할 수 있는 인체통신에 적합한 다채널 통신 커넥터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 스위치 기반의 다채널 케이블에 관한 것으로서, 복수 개의 전극 케이블과 전기적으로 접속하는 케이블 박스와, 상기 케이블 박스로부터 상기 전극 케이블이 하나로 모여서 인출된 단자 케이블을 포함하고, 상기 케이블 박스에는 상기 전극 케이블마다 독립적으로 할당된 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 제어기에 의해 독립적으로 제어되는 것을 특징으로 한다.
그리고 실시형태에 따라서, 상기 케이블 박스에는, 상기 전극 케이블마다 하나씩 할당되어 상기 스위치의 전단 또는 후단에 배치되는 저잡음 증폭기가 구비될 수 있다.
그리고 상기 케이블 박스에는 상기 전극 케이블이 분리 가능하도록 접속하는 접속 단자가 구비되거나, 또는 상기 케이블 박스에 대해 상기 전극 케이블이 일체로 결합할 수도 있다.
상기 제어기는, 각각의 전극 케이블마다 할당된 스위치의 동작을 개별적으로 제어하는 채널 제어모듈;과, 상기 채널 제어모듈에 대해 어떤 스위치만 선택적으로 연결할 것인지에 대한 명령을 내리고, 활성화된 채널을 통해 수신되는 신호 품질을 평가하며, 평가 결과에 따라 신호 품질이 가장 양호한 채널을 결정하는 채널 선정모듈; 및 상기 채널 선정모듈이 결정한 가장 양호한 채널에 대한 정보를 수신하고, 이에 따라 가장 양호한 채널에 할당된 스위치가 정해진 기간 동안 접속을 유지하도록 상기 채널 제어모듈에 대해 명령을 내리는 채널 유지모듈;을 포함한다.
여기서, 상기 채널 선정모듈은 모든 채널에 대해 순차적으로 신호 품질을 평가한다.
그리고 상기 채널 선정모듈은, 갈바닉 결합 통신인 경우에는 두 개의 채널로 이루어진 하나의 채널 쌍을 순차적으로 활성화한 후 신호 품질을 평가한다.
그리고 상기 채널 선정모듈은 모든 채널에 대한 신호 품질의 결과를 저장하거나, 또는 사전에 설정된 기준값 이상을 만족하지 못하는 채널에 대해서는 신호 품질의 결과를 저장하지 않고 부적합 플래그를 부여할 수 있다.
나아가 상기 채널 선정모듈은 채널 쌍의 정보를 담아 미리 저장해놓은 룩업 테이블로부터 순차적으로 채널 쌍을 호출하여 활성화한 후 신호 품질을 평가할 수도 있다.
그리고 상기 채널 선정모듈은 신호 대 잡음비, 신호의 형태에 관한 정보를 포함하여 신호 품질을 평가한다.
그리고 상기 채널 유지모듈은, 신호 파형인 경우에는 정해진 시간 동안 스위치의 접속 유지를 명령하고, 이미지나 동영상 신호인 경우에는 하나의 영상 프레임마다 스위치의 접속 유지를 명령할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시형태에 따라서는, 상기 제어기는 상기 케이블 박스에 내장되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 스위치 기반의 다채널 케이블은 각각의 채널을 흐르는 신호가 케이블 종단까지 도달하거나 그 이전에 차단되도록 선택할 수 있음에 따라 케이블 종단에서 하나로 뭉친 신호선에서 발생하는 상호 간섭의 영향을 원천적으로 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 제어기가 실시간으로 최적의 신호 품질을 확보할 수 있는 채널 또는 채널 쌍을 찾아내고, 나아가 그 최적 품질을 유지할 수 있는 짧은 시간을 반복하면서 항상 최적 채널을 확보할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 의해 신호 대 잡음비를 개선할 수 있으며, 이를 통해 통신속도를 높일 수 있어 전체 인체통신 시스템의 성능을 개선하게 된다.
도 1은 인체통신에 사용되는 종래의 일반적인 다채널 전극 케이블의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 스위치 기반의 다채널 케이블의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 스위치 기반의 다채널 케이블의 다른 실시형태를 도시한 도면.
도 4는 제어기의 제어 알고리즘을 설명하기 위한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 스위치 기반의 다채널 케이블을 하드웨어로 구현하는 실시형태를 보여주는 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 스위치 기반의 다채널 케이블을 이용한 인체통신 측정 시스템의 일례를 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 인체통신(Body Area Networks, BAN)에 사용되는 종래의 일반적인 다채널 전극 케이블의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 인체의 곳곳에 부착되는 개개의 전극(104)에는 하나씩 신호선(102)(채널)이 연결되고, 각 신호선(102)의 외부는 실드 커버로 감겨있다. 인체의 원하는 지점에 전극(104)을 부착하기 위해 각 신호선(102)은 하나씩 분리되어 있지만, 측정장치(200)에 구비된 하나의 다채널 단자에 접속하기 위해서는 하나의 커넥터로 모든 신호선(102)이 뭉치게 된다. 모든 신호선(102)이 모인 케이블 종단(150)에도 실드 커버가 이어져 있지만, 인체통신 시스템에 관한 IEC 60601-1(의료전자장비규격) 규정의 BF 타입에서는 케이블의 실드 커버를 장치의 접지면과 연결하는 것은 허용되지 않는다. 따라서, 케이블 종단(150)에서 하나로 뭉친 신호선(102)은 상호 간섭 영향으로 동상잡음(同相雜音)의 불균형 및 신호의 품질 저하가 야기되어 통신성능의 열화를 가져오게 된다.
본 발명은 위와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이에 대한 기본적인 구조는 도 2 및 도 3에 나타나 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 스위치 기반의 다채널 케이블(100)이라 부를 수 있다. 전극(104)과 연결된 각 신호선(102)에는 케이블 종단(150)에서 하나로 뭉치기 이전 지점에 스위치(130)가 구비되어 있다. 즉, 채널의 개수만큼의 스위치(130)가 인체통신용 다채널 케이블(100)에 구비되어 있다. 스위치(130)는 각각의 채널을 흐르는 신호가 케이블 종단(150)까지 도달하거나 그 이전에 차단되도록 선택하는 역할을 한다. 다시 말해, 복수의 스위치(130)는 제어기(140)에 의해 개별적으로 접속 또는 단락되도록 조작되며, 제어기(140)가 접속시킨 채널의 신호는 케이블 말단까지 흐르지만 단락시킨 채널의 신호는 케이블 종단(150)에서 하나로 뭉치기 전에 미리 차단되어 흐르지 못한다.
이와 같이, 케이블 종단(150) 이전에 각 채널에 스위치(130)를 구비해놓으면, 스위치(130) 제어를 통해 필요한 신호, 예를 들어 갈바닉 결합 기반의 인체통신에서는 쌍을 이루는 2개의 신호만 흐르도록 허용함으로써 케이블 종단(150)에서 하나로 뭉친 신호선(102)에서 발생하는 상호 간섭의 영향을 원천적으로 최소화할 수 있다.
도 3은 스위치(130)의 전단에 저잡음 증폭기(120)(Low Noise Amplifier, LNA)를 추가한 실시형태를 도시한 것이다. 저잡음 증폭기(120)는 잡음지수가 낮아서 증폭기에서 발생하는 잡음이 적게 되며, 매우 작은 레벨의 신호가 잡음에 묻히지 않게 하면서 증폭할 수 있다. 따라서, 저잡음 증폭기(120)는 인체통신에서 신호 대 잡음비를 개선하는 효과가 크며, 도시되지는 않았지만 스위치(130)의 후단에 배치되는 것도 가능하다.
한편, 인체통신에서는 피 측정자의 체위나 미세한 움직임 등에 의해 인체에 접촉한 전극(104)을 통한 신호 품질이 시시각각 변하기 쉽다. 예를 들어, 피부에 부착된 전극(104)을 통해 심전도를 측정할 때나, 인체의 장기 안으로 도입된 캡슐 내시경에서 측정한 영상 신호를 송신하는 경우에는 갈바닉 결합 기반의 인체통신 시스템을 이용할 수 있는데, 이 경우 다채널 중 쌍을 이루는 (+) 전극과 (-) 전극 사이에 루프가 형성되면서 신호를 얻게 된다. 그렇지만, 캡슐 내시경과 같이 장기의 운동에 의해 위치와 방향이 수시로 변하는 경우에는 이로 인해 루프의 방향이 시시각각 바뀌기 때문에 안정적인 통신 품질을 확보하기가 어렵다.
본 발명은 스위치 기반의 다채널 케이블(100)을 활용하여, 케이블 종단(150)에서 하나로 뭉친 신호선(102)에서의 상호 간섭 발생을 최소화하는 것은 물론, 제어기(140)에 최적의 통신 채널을 실시간으로 평가하고 선택하는 알고리즘을 탑재함으로써 인체통신의 품질을 향상시키는 방안을 마련하였다.
인체통신(BAN) 시스템은 크게 갈바닉 결합 통신(Galvanic Coupling Communication, GCC)이나 용량성 결합 통신(Capacitive Coupling Communication, CCC) 기반의 수신 구조로 설계되는데, 갈바닉 결합 통신은 최소한 하나의 쌍을 이루는 2개의 채널이 필요하고 용량성 결합 통신은 하나의 채널만 있으면 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 신호 품질이 제각각인 다채널 모두로부터 신호를 수신할 필요가 없으며, 전술한 바와 같이 간섭 문제를 해결하기 위해서는 오히려 최소한의 채널만을 이용하는 것이 바람직하다.
다만, 어떤 채널을 연결할지를 임의로 결정하는 것은 바람직하지 않으므로, 본 발명은 최적 채널을 결정하는 알고리즘을 제안한다. 이러한 알고리즘은 도 4에 그 전체적인 흐름이 나타나 있다.
도 4의 제어 알고리즘은 도 2 및 도 3의 스위치(130) 제어에 수반하여 작동한다. 제어 알고리즘은 제어기(140)에 탑재되며, 그 기능에 맞춰본다면 크게 채널 제어모듈(142)과 채널 선정모듈(144), 채널 유지모듈(146)의 3개 구성요소를 포함한다.
채널 제어모듈(142)은 각각의 채널에 할당된 스위치(130)의 동작을 개별적으로 제어하는 모듈이다. 각 스위치(130)에 대해서 제어는 독립적으로 이루어지므로, 예를 들어 1번 스위치(130)를 연결하여 1번 채널은 활성화한 반면 다른 모든 스위치(130)는 단락시켜 이에 할당된 나머지 모든 채널은 비활성화할 수 있다.
채널 선정모듈(144)은 채널 제어모듈(142)에 대해 어떤 스위치(130)만 선택적으로 연결할 것인지에 대한 명령을 내리고, 활성화된 채널을 통해 수신되는 신호 품질을 평가한다. 신호 품질은 신호 대 잡음비, 신호의 형태(예를 들어, 심전도 신호인 경우 PQRST의 파형이 뚜렷이 나타나는 형태) 등의 정보를 통해 평가된다. 채널 선정모듈(144)은 모든 채널에 대해 순차적으로 신호 품질을 평가하며, 그 결과를 일시적으로 저장한다. 저장된 모든 채널의 신호 품질에는 순위를 부여할 수 있으며, 그 결과 가장 양호한 신호 품질을 보여주는 채널은 그 시점에서의 최적의 채널로 선택된다.
여기서, 인체통신 시스템이 용량성 결합 통신(CCC) 기반일 때에는 신호 수신에 하나의 채널만 있으면 가능하므로, 1번부터 n번째 마지막 채널까지 순차적으로 하나씩 활성화하면서 신호 품질을 평가하면 된다.
그렇지만, 갈바닉 결합 통신(GCC) 기반인 경우에는, 두 개의 채널로 수신된 신호가 차동 증폭기를 통해 증폭된 후 신호를 복원하게 된다. 따라서, 갈바닉 결합 통신 시스템에 대해서는 두 개의 채널로 이루어진 하나의 채널 쌍을 순차적으로 활성화한 후 신호 품질을 평가해야 한다. 즉, (1, 2) 채널 쌍에 대해 신호 품질을 평가한 후 (1, 3) 채널 쌍을 시험하고, 최종적으로는 (n-1, n) 채널 쌍까지 신호 품질을 평가하는 것이 필요하다. n개의 채널에서 두 개의 채널을 중복 없이 선택하여 순서쌍을 만들면 n2/2개의 채널 쌍이 나오며, 이 n2/2개의 채널 쌍별로 신호 품질을 평가함으로써 최적의 채널 쌍을 찾아낼 수 있다.
동상 잡음이 존재하는 상황에서 증폭 전 두 채널의 신호의 차이가 클수록 신호 대 잡음비가 커지므로, 이럴수록 신호 품질은 양호한 것으로 평가될 수 있으며, 갈바닉 결합 통신 시스템에서는 채널 쌍별로 신호 품질이 저장되고, 채널 쌍을 단위로 순위가 부여된다. 그리고 채널 쌍을 구성하는 것은 채널 선정모듈(144)이 실시간으로 채널 쌍을 생성할 수도 있고, 아니면 채널 쌍의 정보를 담아 미리 저장해놓은 룩업 테이블(Look-Up Table)로부터 순차적으로 채널 쌍을 호출하여 해당하는 두 개의 채널을 활성화할 수도 있다.
기본적으로는 모든 채널, 또는 모든 채널 쌍에 대해 신호 품질이 평가되지만, 그 결과를 모두 저장하지는 않을 수도 있다. 다시 말해, 사전에 설정된 어떤 기준값 이상을 만족하지 못하는 채널 또는 채널 쌍에 대해서는 그 결과를 저장할 필요 없이 단순히 부적합하다는 플래그(보통 1비트 사용)를 부여함으로써 저장 공간을 절약할 수도 있다.
채널 선정모듈(144)에서 결정한 최적의 채널 또는 채널 쌍(이하, 단순히 "최적의 채널"이라 할 수 있음)에 대한 정보는 채널 유지모듈(146)로 전달된다. 채널 유지모듈(146)은 최적의 채널에 대해 할당된 스위치(130)가 정해진 시간 동안 계속 접속을 유지하라는 명령을 채널 제어모듈(142)로 보낸다. 인체통신 시스템에서는 각 채널에서의 신호 품질이 시시각각 변하므로, 채널 선정모듈(144)에서 결정한 최적의 채널은 그 당시의 한정된 시간에서만 의미가 있다. 따라서, 채널 유지모듈(146)은 정해진 시간 또는 단위 간격 동안에서만 최적의 채널을 통한 통신을 유지하며, 그 기간이 지나면 이 사실을 채널 선정모듈(144)에 통지하여 다시금 최적의 채널을 선정할 것을 요청하게 된다. 채널 선정모듈(144)이 유지하는 기간은 시간의 개념일 수도 있고, 어떤 기본 단위일 수도 있다. 예컨대, 심전도와 같은 신호 파형인 경우에는 수 초 동안의 시간이 될 수 있고, 이미지나 동영상 신호인 경우에는 하나의 영상 프레임이 기본 단위가 될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 스위치 기반의 다채널 케이블(100)을 하드웨어로 구현하는 실시형태를 보여준다. 스위치 기반의 다채널 케이블(100)은 n개(도시된 실시형태에서는 8개)의 전극 케이블(102)이 케이블 박스(110)를 통해 하나의 단자 케이블(150)로 뭉쳐서 측정장치(200)에 구비된 하나의 다채널 단자에 접속하는 중계 역할을 한다. 케이블 박스(110)에는 개개의 전극 케이블(102)에 하나씩 할당되는 스위치 어레이(130)가 내장되며, 이들 스위치 어레이(130)는 제어기(140)에 의해 독립적으로 구동된다. 이러한 스위치의 제어에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다.
도 5와 도 6에 도시된 실시형태의 차이는 n개의 전극 케이블(102)이 케이블 박스(110)에 접속하는 구조에 있다. 도 5의 실시형태는 n개의 전극 케이블(102)이 케이블 박스(110)와 일체를 이루는 것이고, 도 6의 실시형태는 케이블 박스(110)에는 접속 단자(112)만 구비되어 있어서, 전극 케이블(102)을 교체할 수 있도록 구성한 것이다. 즉, 도 6의 다채널 케이블(100)은 일종의 중계 커넥터 역할을 하는 구조이고, 오염이나 파손되기 쉬운 전극 케이블(102)만 교체할 수 있도록 함으로써 장기간 사용시 비용 절감과 관리 측면에서 활용성을 높인 것이다.
다만, 도 5와 도 6의 실시형태에는 저잡음 증폭기(120)(LNA)가 포함되어 있지만 이는 바람직하지만 선택적인 구성요소임은 전술한 바와 같으며, 제어기(140)도 함께 내장되어 있지만 측정장치(200)에 마련된 제어기에 의해 유무선 통신으로 스위치 어레이(130)를 통제하는 것도 가능한 것임에 유의할 필요가 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 스위치 기반의 다채널 케이블(100)을 이용하여 인체통신에 기반을 둔 측정 시스템(1000)의 일례를 도시한다. 도 7은 갈바닉 결합 통신 시스템을 도시한 것이고, 도 8은 용량성 결합 통신 시스템을 도시한 것이다. 이 때문에, 도 7에서는 제어기(140)에서 선택한 최적의 채널 쌍을 통해 2개의 신호가 다채널 케이블(100)로부터 측정장치(200)로 중계되며, 도 8에서는 최적인 하나의 채널을 통해 하나의 신호가 측정장치(200)로 중계된다.
측정장치(200)는 신호처리에 사용되는 구성요소를 위주로 하여 개략적으로 도시되어 있다. 스위치 기반의 다채널 케이블(100)로부터 전달된 측정신호는 아날로그 전단(Analog Front End, AFE)을 거치면서 신호처리가 된 후에 신호 복원을 하는 디코더로 들어간다. 아날로그 전단은 유선 인체통신에 주로 적용된다.
미세한 측정신호는 아날로그 전단의 증폭기에서 증폭되는데, 갈바닉 결합 통신 시스템에서는 두 개의 채널을 통해 두 개의 신호가 수신되므로 차동 증폭기를 통해 증폭하고, 용량성 결합 통신 시스템은 하나의 신호만 수신되기에 통상적인 증폭기를 사용한다는데 차이가 있다.
증폭된 신호는 아날로그 필터를 통과하면서 직류 성분을 포함하여 정상적인 주파수 범위 이외의 신호가 제거된다. 아날로그 필터는 입력되는 주파수의 범위에 따라 밴드패스필터(BPF) 혹은 하이패스필터(HPF)가 적용될 수 있다.
그리고 신호의 품질을 향상하기 위해 연속시간 선형 이퀄라이저(Continuous Time Linear Equalizer, CTLE)가 적용될 수 있다. 시리얼 통신 시스템에서는 주파수가 높을수록 감쇠가 심한데, 연속시간 선형 이퀄라이저는 높은 주파수들의 크기를 증폭하여 입력되는 신호의 모든 주파수 성분들의 진폭을 맞춤으로써 지터 및 아이다이어그램의 성능이 향상된다.
이후, 비교기(Comparator)와 CDR(Clock and Data Recovery)를 통해 데이터와 클럭이 복원된다. 이외에도 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 거쳐 신호처리를 통해 데이터를 복원할 수도 있다.
도 7과 도 8에서는, 측정장치(200) 내의 디코더가 스위치 기반의 다채널 케이블(100)에 내장된 제어기(140)에 대해 측정 개시 또는 종료의 트리거 제어신호를 보내 작동을 통제하고 있는데, 이외에도 측정장치(200) 내에 제어기를 마련하여 직접 스위치 어레이(130)를 제어하는 것도 가능하다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
100: 스위치 기반의 다채널 케이블
102: 전극 케이블(신호선) 104: 전극
110: 케이블 박스 112: 접속 단자
120: 저잡음 증폭기 130: 스위치(스위치 어레이)
140: 제어기 142: 채널 제어모듈
144: 채널 선정모듈 146: 채널 유지모듈
150: 단자 케이블(케이블 종단)
200: 측정장치 1000: 인체통신 측정 시스템

Claims (15)

  1. 복수 개의 전극 케이블과 전기적으로 접속하는 케이블 박스와, 상기 케이블 박스로부터 상기 전극 케이블이 하나로 모여서 인출된 단자 케이블을 포함하고, 상기 케이블 박스에는 상기 전극 케이블마다 독립적으로 할당된 스위치를 포함하며, 상기 스위치는 제어기에 의해 독립적으로 제어되고,
    상기 제어기는,
    각각의 전극 케이블마다 할당된 스위치의 동작을 개별적으로 제어하는 채널 제어모듈;
    상기 채널 제어모듈에 대해 어떤 스위치만 선택적으로 연결할 것인지에 대한 명령을 내리고, 활성화된 채널을 통해 수신되는 신호 품질을 평가하며, 평가 결과에 따라 신호 품질이 가장 양호한 채널을 결정하는 채널 선정모듈; 및
    상기 채널 선정모듈이 결정한 가장 양호한 채널에 대한 정보를 수신하고, 이에 따라 가장 양호한 채널에 할당된 스위치가 정해진 기간 동안 접속을 유지하도록 상기 채널 제어모듈에 대해 명령을 내리는 채널 유지모듈;
    을 포함하고,
    상기 채널 선정모듈은 갈바닉 결합 통신을 구성하는 두 개의 채널로 이루어진 하나의 채널 쌍을 순차적으로 활성화하여 모든 채널 쌍에 대해 신호 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이블 박스에는, 상기 전극 케이블마다 하나씩 할당되어 상기 스위치의 전단 또는 후단에 배치되는 저잡음 증폭기가 구비되는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이블 박스에는 상기 전극 케이블이 분리 가능하도록 접속하는 접속 단자가 구비되는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이블 박스에 대해 상기 전극 케이블이 일체로 결합하는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널 선정모듈은 모든 채널 쌍에 대한 신호 품질의 결과를 저장하거나, 또는 사전에 설정된 기준값 이상을 만족하지 못하는 채널 쌍에 대해서는 신호 품질의 결과를 저장하지 않고 부적합 플래그를 부여하는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널 선정모듈은 채널 쌍의 정보를 담아 미리 저장해놓은 룩업 테이블로부터 순차적으로 채널 쌍을 호출하여 활성화한 후 신호 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널 선정모듈은 신호 대 잡음비, 신호의 형태에 관한 정보를 포함하여 신호 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널 유지모듈은,
    신호 파형인 경우에는 정해진 시간 동안 스위치의 접속 유지를 명령하고, 이미지나 동영상 신호인 경우에는 하나의 영상 프레임마다 스위치의 접속 유지를 명령하는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어기는 상기 케이블 박스에 내장되는 것을 특징으로 하는 스위치 기반의 다채널 케이블.
  13. 청구항 1 내지 청구항 4, 청구항 8 내지 청구항 11 중의 어느 한 항에 따른 스위치 기반의 다채널 케이블; 및
    상기 스위치 기반의 다채널 케이블에 구비된 단자 케이블에 접속하는 측정장치;
    를 포함하는 인체통신 측정 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 인체통신 측정 시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어기는 스위치 기반의 다채널 케이블의 케이블 박스에 내장되고, 상기 측정장치는 상기 제어기에 대해 측정 개시와 종료의 트리거 신호를 보내 그 작동을 통제하는 것을 특징으로 하는 인체통신 측정 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011508499A (ja) * 2007-12-20 2011-03-10 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 人体結合通信システムに対する電極の多様性
JP5143313B2 (ja) * 2010-11-29 2013-02-13 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 受信装置およびカプセル型内視鏡システム
JP2015223364A (ja) * 2014-05-28 2015-12-14 オリンパス株式会社 内視鏡、受信装置、無線内視鏡システム、画像送信方法、画像受信方法、およびプログラム
JP2018006069A (ja) * 2016-06-29 2018-01-11 日本光電工業株式会社 ケーブル

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102138427B1 (ko) 2018-07-11 2020-07-28 (주)씨어스테크놀로지 심전도 측정용 패치형 바이오센서 디바이스

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011508499A (ja) * 2007-12-20 2011-03-10 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 人体結合通信システムに対する電極の多様性
JP5143313B2 (ja) * 2010-11-29 2013-02-13 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 受信装置およびカプセル型内視鏡システム
JP2015223364A (ja) * 2014-05-28 2015-12-14 オリンパス株式会社 内視鏡、受信装置、無線内視鏡システム、画像送信方法、画像受信方法、およびプログラム
JP2018006069A (ja) * 2016-06-29 2018-01-11 日本光電工業株式会社 ケーブル

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