KR102582896B1 - 무선형 호흡 모니터링 장치 - Google Patents

무선형 호흡 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

무선형 호흡 모니터링 장치에 관해 개시되어 있다. 개시된 무선형 호흡 모니터링 장치는 사용자의 코 내부로 삽입되는 삽입부를 갖는 중간 본체부 및 상기 중간 본체부로부터 그 양측으로 연장되어 상기 사용자의 콧볼 부분을 감싸서 잡아주도록 구성된 연장 본체부를 포함하는 본체부 유닛, 상기 삽입부의 내측면에 설치되어 상기 사용자의 코 내부에 배치되는 것으로 압저항 특성을 갖는 복수의 나노 막대를 포함하고 상기 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따른 상기 나노 막대의 변형에 의한 저항 변화를 이용해서 상기 사용자의 호흡 특성을 센싱하도록 구성된 압저항 센서, 상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로 상기 압저항 센서와 전기적으로 연결된 회로부, 상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로 상기 회로부와 전기적으로 연결된 무선 통신부 및 상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로 상기 회로부 및 상기 무선 통신부에 전력을 공급하기 위한 배터리 부재를 포함할 수 있다.

Description

무선형 호흡 모니터링 장치{Wireless-type respiration monitoring device}
본 발명은 건강 및 진단 관련 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 호흡과 관련된 센서 및 모니터링 장치에 관한 것이다.
수면 무호흡증의 진단 시, 무호흡은 일반적으로 10초 이상 호흡 기류가 90% 이상 감소한 상태로 정의된다. 수면 무호흡증의 진단을 위해서는 호흡 기류를 측정해야 하는데, 수면 시 무의식적인 신체의 움직임이나 외부 환경의 영향으로부터 안정적인 호흡 데이터를 측정할 수 있어야 하며, 측정 장치 또한 측정 위치에서 견고하게 유지될 필요가 있다. 아울러, 호흡 측정 장치가 수면에 지장을 줄 정도로 불편하지 않아야 한다.
기존의 호흡 모니터링 장치들은 호흡기 근처의 기류를 직접 측정하는 방식과 다른 생체 신호를 통해 간접적으로 추정하는 방식이 존재한다. 호흡 기류를 간접적으로 추정하는 방식의 경우, 가슴이나 배 등에 장착된 장치를 통해 호흡으로 인해 발생하는 가슴이나 배의 압력 또는 움직임을 측정하거나 호흡의 소리를 측정하고 이를 이용하여 호흡 기류를 추정한다. 이러한 방식은 신체의 움직임 또는 외부 환경으로 인해 측정 데이터가 쉽게 왜곡될 수 있다는 문제점이 있다. 한편, 호흡기의 기류를 직접 측정하는 방식은 튜브 등의 장치로 호흡 기류를 외부 환경으로부터 독립시켜 호흡 기류를 측정하는 방식과 측정 장치가 호흡기 외부에 있는 방식이 있다. 측정 장치가 호흡기 외부에 있는 방식은 코나 입 주위에 센서나 유량계 등을 부착하여 호흡 기류를 측정하지만, 이 경우, 센서가 호흡기 외부에 노출되어 있기 때문에, 신체 움직임 또는 외부 기류 등에 의해 데이터가 왜곡될 가능성이 존재한다는 문제가 있다.
또한, 유선(wired) 측정 장치를 사용할 경우, 수면 시 뒤척임에 의해 줄꼬임 등의 문제가 발생할 수 있고, 몸에 줄이 걸림으로써 수면에 지장을 받을 수 있다. 그리고 마스크 형태의 장치를 이용해서 호흡 기류를 독립시키고 마스크에 센서와 회로 등을 내장하는 방식이 있으나, 이 경우, 마스크 장치가 얼굴의 상당 면적을 덮기 때문에, 착용자가 불편함을 느껴 수면에 지장을 받을 수 있다.
한국 공개특허공보 제10-2021-0075249호
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수면 무호흡증의 진단 등을 위해 사용될 수 있는 것으로, 센서가 호흡기 내부에 배치되어 외부 환경 또는 외부 기류로부터 독립적으로 호흡 기류를 측정함과 동시에 수면 시에 착용해도 불편함을 거의 느끼지 않을 수 있는 무선형 호흡 모니터링 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자의 코 내부로 삽입되는 삽입부를 갖는 중간 본체부 및 상기 중간 본체부로부터 그 양측으로 연장되어 상기 사용자의 콧볼 부분을 감싸서 잡아주도록 구성된 연장 본체부를 포함하는 본체부 유닛; 상기 삽입부의 내측면에 설치되어 상기 사용자의 코 내부에 배치되는 것으로, 압저항(piezoresistive) 특성을 갖는 복수의 나노 막대를 포함하고, 상기 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따른 상기 나노 막대의 변형에 의한 저항 변화를 이용해서 상기 사용자의 호흡 특성을 센싱하도록 구성된 압저항 센서; 상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로, 상기 압저항 센서와 전기적으로 연결된 회로부; 상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로, 상기 회로부와 전기적으로 연결된 무선 통신부; 및 상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로, 상기 회로부 및 상기 무선 통신부에 전력을 공급하기 위한 배터리 부재를 포함하는 무선형 호흡 모니터링 장치가 제공된다.
상기 삽입부는 상기 사용자의 두 개의 비공(nostril)에 대응하는 제 1 및 제 2 원통형 튜브를 포함할 수 있다.
상기 압저항 센서는 상기 제 1 원통형 튜브의 내측면에 설치된 제 1 압저항 센서 및 상기 제 2 원통형 튜브의 내측면에 설치된 제 2 압저항 센서를 포함할 수 있다.
상기 압저항 센서는 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 상기 제 1 전극에 실질적으로 수직하게 배치된 상기 복수의 나노 막대; 상기 제 1 전극 상에 상기 복수의 나노 막대를 그 하부로부터 일정 높이까지 매립하도록 배치된 절연층; 및 상기 절연층 상에 상기 복수의 나노 막대와 접촉하도록 배치된 제 2 전극을 포함할 수 있다. 상기 복수의 나노 막대는 상기 절연층 위로 돌출된 돌출 영역을 포함할 수 있고, 상기 복수의 나노 막대의 상기 돌출 영역이 상기 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따라 변형되도록 구성될 수 있다.
상기 복수의 나노 막대의 직경은 약 100 nm 이상 1 ㎛ 미만일 수 있고, 상기 절연층의 두께는 약 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 정도일 수 있으며, 상기 복수의 나노 막대의 상기 돌출 영역의 길이는 약 7 ㎛ 내지 14 ㎛ 정도일 수 있다.
상기 복수의 나노 막대는 규소(Si) 또는 산화아연(Zn oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 회로부는 상기 압저항 센서에 정전압을 인가하기 위한 정전압 발생 회로; 및 상기 복수의 나노 막대의 저항 변화에 따른 상기 압저항 센서의 전류 변화를 측정하기 위한 전류 측정 회로를 포함할 수 있다.
상기 전류 측정 회로는 감지 저항, 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다. 상기 감지 저항은 상기 압저항 센서에 연결될 수 있고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 무선 통신부에 연결될 수 있고, 상기 증폭기는 상기 감지 저항과 상기 아날로그-디지털 변환기 사이에 연결될 수 있다.
상기 무선 통신부는 블루투스(Bluetooth) 모듈 또는 무선랜(wireless LAN) 모듈을 포함할 수 있다.
상기 연장 본체부는 상기 중간 본체부의 일단으로부터 연장된 제 1 연장 본체부 및 상기 중간 본체부의 타단으로부터 연장된 제 2 연장 본체부를 포함할 수 있고, 상기 배터리 부재는 상기 제 1 연장 본체부 내에 배치된 제 1 배터리 부재 및 상기 제 2 연장 본체부 내에 배치된 제 2 배터리 부재를 포함할 수 있다.
상기 연장 본체부 및 상기 중간 본체부의 적어도 일부는 플렉서블한 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 수면 무호흡증의 진단 등을 위해 사용될 수 있는 것으로, 센서가 호흡기 내부에 배치되어 외부 환경(외부 기류)으로부터 독립적으로 호흡 기류를 측정함과 동시에 수면 시에 착용해도 불편함을 거의 느끼지 않을 수 있는 무선형 호흡 모니터링 장치를 구현할 수 있다.
기존의 호흡 모니터링 장치는 호흡기 외부에서 호흡 기류를 측정하거나 다른 생체 신호를 통해 호흡의 양을 추정하는 경우가 대부분이다. 이러한 방식은 외부 환경(외부 기류)에 의해 측정 데이터가 쉽게 왜곡 될 수 있다는 문제가 있다. 한편, 외부 환경으로부터 독립적으로 호흡을 모니터링하기 위한 장치의 경우, 마스크 형태로 얼굴을 덮는 방식이므로, 착용자에게 수면 시 불편함을 야기할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 초소형 압저항 센서를 이용해서 코 내부에서 호흡 기류를 측정하고 배터리와 무선 통신 모듈을 내장하여 무선으로 작동함으로써, 착용자의 불편함을 초래하지 않고 외부 환경(외부 기류)으로부터 독립적으로 그리고 안정적으로 호흡을 모니터링할 수 있어 수면 무호흡증 등의 진단에 효과적으로 이용될 수 있다. 특히, 상기 압저항 센서는 압저항 특성을 갖는 복수의 나노 막대를 포함하고, 착용자(사용자)의 호흡에 의한 기류 변화에 따른 나노 막대의 변형에 의한 저항 변화를 이용해서 착용자의 호흡 특성을 센싱하도록 구성되기 때문에, 우수한 센싱 특성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서의 센싱 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서를 이용해서 호흡 특성을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서의 센싱 정확도 및 민감도를 확인하기 위한 실험 장비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서 쪽으로 배출되는 가스의 유량을 변화시키면서 상기 압저항 센서의 전류 변화를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 회로 구성을 보여주는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 본체부 유닛(100)을 포함할 수 있다. 본체부 유닛(100)은 사용자의 코(NS1) 내부로 삽입되는 삽입부를 갖는 중간 본체부(10) 및 중간 본체부(10)로부터 그 양측으로 연장되어 상기 사용자의 콧볼 부분을 감싸서 잡아주도록 구성된 연장 본체부(20a, 20b)를 포함할 수 있다.
상기 삽입부는, 예를 들어, 상기 사용자의 두 개의 비공(nostril)(즉, 콧구멍)에 각각 대응하는 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T10, T20)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T10, T20)가 상기 사용자의 두 개의 비공(nostril)에 각각 삽입되어 배치될 수 있다. 중간 본체부(10)는 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T10, T20)가 지지되는 '중간 지지부'를 더 포함할 수 있고, 상기 중간 지지부 상에 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T10, T20)가 형성될 수 있다. 중간 본체부(10)의 적어도 일부는 플렉서블한 재질로 구성될 수 있다.
연장 본체부(20a, 20b)는 중간 본체부(10)의 일단으로부터 연장된 제 1 연장 본체부(20a) 및 중간 본체부(10)의 타단으로부터 연장된 제 2 연장 본체부(20b)를 포함할 수 있다. 연장 본체부(20a, 20b)의 적어도 일부는 플렉서블한 재질로 구성될 수 있다. 연장 본체부(20a, 20b)는 사용자의 콧볼 부분을 적절한 장력으로 감싸서 잡아줌으로써, 상기 무선형 호흡 모니터링 장치를 사용자의 코(NS1)에 고정시키는 역할을 할 수 있다. 제 1 연장 본체부(20a)는 한쪽 콧볼 부분을 외측으로 감싸면서 배치될 수 있고, 제 2 연장 본체부(20b)는 다른쪽 콧볼 부분을 외측으로 감싸면서 배치될 수 있다. 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T10, T20)가 사용자의 코(NS1) 내부에 삽입되고, 제 1 및 제 2 연장 본체부(20a, 20b)가 사용자의 콧볼을 감싸서 잡아주기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 사용자의 코(NS1)에 안정적으로 고정될 수 있고, 수면 시에도 그 위치를 안정적으로 유지할 수 있으며, 착용자(사용자)에게 큰 불편을 초래하지 않을 수 있다. 또한, 튜브(T10, T20)는 얇은 두께를 갖는 유연한 구조일 수 있으므로, 착용 시 이물감이 최소화될 수 있다.
연장 본체부(20a, 20b) 각각은 사용자의 콧볼을 감싸면서 코(NS1)의 약 2/5 내지 3/4 정도의 높이까지 연장될 수 있다. 또한, 연장 본체부(20a, 20b) 각각은 원통형 튜브(T10, T20)의 길이의 약 1.5배 내지 3배 정도의 길이를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 상기 삽입부(즉, T10, T20)의 내측면에 설치되어 상기 사용자의 코(NS1) 내부에 배치되는 압저항 센서(S10, S20)를 포함할 수 있다. 압저항 센서(S10, S20)는 압저항(piezoresistive) 특성을 갖는 복수의 나노 막대(nanorod 또는 nanowire)를 포함할 수 있고, 상기 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따른 상기 나노 막대의 변형에 의한 저항 변화(나노 막대의 저항 변화)를 이용해서 상기 사용자의 호흡 특성을 센싱하도록 구성될 수 있다. 압저항 센서(S10, S20)의 구성 및 원리에 대해서는 추후에 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
압저항 센서(S10, S20)는 제 1 원통형 튜브(T10)의 내측면에 설치된 제 1 압저항 센서(S10) 및 제 2 원통형 튜브(T20)의 내측면에 설치된 제 2 압저항 센서(S20)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제 1 압저항 센서(S10)는 코(NS1)의 중앙부 측이 아닌 일측 콧볼부(도면상 좌측 콧볼부)에 가깝게 배치될 수 있고, 제 2 압저항 센서(S20)는 코(NS1)의 중앙부 측이 아닌 타측 콧볼부(도면상 우측 콧볼부)에 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 제 1 및 제 2 압저항 센서(S10, S20)는 코(NS1)의 중앙부를 기준으로 좌우 대칭적으로 배치될 수 있다. 이와 같은 방식으로 제 1 및 제 2 압저항 센서(S10, S20)를 배치할 경우, 호흡에 의한 기류 변화를 더욱 용이하게 그리고 효과적으로 측정할 수 있다. 그러나, 제 1 및 제 2 압저항 센서(S10, S20)가 배치되는 위치는 경우에 따라 변화될 수 있다.
한편, 압저항 센서(S10, S20)는 비공(nostril)(콧구멍)의 입구로부터 적어도 수 mm 떨어진(들어간) 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 압저항 센서(S10, S20)는 비공(콧구멍)의 입구로부터 약 3 mm 이상 떨어진(들어간) 위치에 배치될 수 있다. 각각의 압저항 센서(S10, S20)와 그에 대응하는 비공(콧구멍)의 입구 사이의 간격은, 예컨대, 약 3 mm 내지 15 mm 정도일 수 있다.
또한, 도 1에 도시하지는 않았지만, 압저항 센서(S10, S20) 각각을 보호하기 위한 '통기성 보호 덮개'가 더 마련될 수 있다. 상기 통기성 보호 덮개는 압저항 센서(S10, S20)의 옆이나 주변으로 지나는 호흡 기류를 방해하지 않으면서 압저항 센서(S10, S20)를 보호하는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 연장 본체부(20a and/or 20b) 내에 배치된 회로 및 통신부(30)를 포함할 수 있고, 아울러, 연장 본체부(20a and/or 20b) 내에 배치된 배터리 부재(40a, 40b)를 포함할 수 있다. 회로 및 통신부(30)는 제 1 및 제 2 연장 본체부(20a, 20b) 중 적어도 어느 하나, 예컨대, 제 1 연장 본체부(20a) 내에 배치될 수 있다. 배터리 부재(40a, 40b)는, 예를 들어, 제 1 연장 본체부(20a) 내에 배치된 제 1 배터리 부재(40a) 및 제 2 연장 본체부(20b) 내에 배치된 제 2 배터리 부재(40b)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 배터리 부재(40a, 40b)는 각각 제 1 및 제 2 연장 본체부(20a, 20b)의 단부에 인접하게 배치될 수 있다. 그러나, 회로 및 통신부(30)와 배터리 부재(40a, 40b)의 개수나 형성 위치는 경우에 따라 달라질 수 있다.
회로 및 통신부(30)는 압저항 센서(S10, S20)와 전기적으로 연결되어 압저항 센서(S10, S20)에 대한 구동 및 측정을 수행하는 '회로부' 및 상기 회로부와 전기적으로 연결되어 외부 기기와 무선 통신을 수행하는 '무선 통신부'를 포함할 수 있다. 상기 회로부 및 상기 무선 통신부에 대해서는 추후에 도 8을 참조하여 상세히 설명한다. 배터리 부재(40a, 40b)는 상기 회로부 및 상기 무선 통신부에 전력을 공급하는 역할을 할 수 있다. 배터리 부재(40a, 40b)로는, 예를 들어, 충전 가능한 소형 리튬 이온 전지, 충전 가능한 소형 리튬 폴리머 전지 또는 일회용 수은 전지 등이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치를 예시적으로 보여주는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 본체부 유닛(110)을 포함할 수 있다. 본체부 유닛(110)는 일종의 밴드 형태를 가질 수 있다. 본체부 유닛(110)은 사용자의 코 내부로 삽입되는 삽입부를 갖는 중간 본체부(11) 및 중간 본체부(11)로부터 그 양측으로 연장되어 상기 사용자의 콧볼 부분을 감싸서 잡아주도록 구성된 연장 본체부(21a, 21b)를 포함할 수 있다. 상기 삽입부는, 예를 들어, 상기 사용자의 두 개의 비공(콧구멍)에 각각 대응하는 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T11, T21)를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T11, T21)가 상기 사용자의 두 개의 비공(콧구멍)에 각각 삽입되어 배치될 수 있다. 중간 본체부(11)는 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T11, T21)가 지지되는 중간 지지부(15)를 포함할 수 있고, 중간 지지부(15) 상에 상호 이격된 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T11, T21)가 배치될 수 있다. 중간 지지부(15)의 제 1 및 제 2 원통형 튜브(T11, T21)에 대응하는 위치에는 관통홀이 형성될 수 있다. 중간 지지부(15)는 '중간 밴드부'라고 지칭할 수 있다.
연장 본체부(21a, 21b)는 중간 본체부(11)의 일단으로부터 연장된 제 1 연장 본체부(21a) 및 중간 본체부(11)의 타단으로부터 연장된 제 2 연장 본체부(21b)를 포함할 수 있다. 연장 본체부(21a, 21b)는 '연장 밴드부' 또는 '연장 스트랩부'라고 지칭할 수 있다. 연장 본체부(21a, 21b)는 사용자의 콧볼 부분을 적절한 장력으로 감싸서 잡아줌으로써, 상기 무선형 호흡 모니터링 장치를 사용자의 코에 고정시키는 역할을 할 수 있다.
중간 지지부(15), 원통형 튜브(T11, T21) 및 연장 본체부(21a, 21b)의 적어도 일부는 플렉서블한 재질로 구성될 수 있다. 일례로, 중간 지지부(15), 원통형 튜브(T11, T21) 및 연장 본체부(21a, 21b)는 실리콘(silicone)과 같은 폴리머로 구성될 수 있다.
상기 무선형 호흡 모니터링 장치는 상기 삽입부(즉, T11, T21)의 내측면에 설치되어 상기 사용자의 코 내부에 배치되는 압저항 센서(S21)를 포함할 수 있다. 여기에 도시된 압저항 센서(S21)는 제 2 원통형 튜브(T21)의 내측면에 설치된 '제 2 압저항 센서'이다. 도 2에 도시되지는 않았지만, 제 1 원통형 튜브(T11)의 내측면에는 '제 1 압저항 센서'(도 1의 S10에 대응)가 설치될 수 있다. 편의상, 도 2의 제 1 원통형 튜브(T11)의 내측면에 설치된 상기 제 1 압저항 센서는 S11이라 한다. 압저항 센서(S11, S21)는 압저항 특성을 갖는 복수의 나노 막대를 포함할 수 있고, 상기 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따른 상기 나노 막대의 변형에 의한 저항 변화(나노 막대의 저항 변화)를 이용해서 상기 사용자의 호흡 특성을 센싱하도록 구성될 수 있다.
또한, 도 2에 도시되지는 않았지만, 상기 무선형 호흡 모니터링 장치는 연장 본체부(21a and/or 21b) 내에 배치된 '회로 및 통신부'(도 1의 30에 대응)를 포함할 수 있고, 연장 본체부(21a and/or 21b) 내에 배치된 '배터리 부재'(도 1의 40a, 40b에 대응)를 더 포함할 수 있다. 상기 회로 및 통신부는 압저항 센서(S11, S21)와 전기적으로 연결되어 압저항 센서(S11, S21)에 대한 구동 및 측정을 수행하는 '회로부' 및 상기 회로부와 전기적으로 연결되어 외부 기기와 무선 통신을 수행하는 '무선 통신부'를 포함할 수 있다. 상기 배터리 부재는 상기 회로부 및 상기 무선 통신부에 전력을 공급하는 역할을 할 수 있다.
도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같은 무선형 호흡 모니터링 장치는 일종의 웨어러블(wearable) 장치일 수 있다. 상기 무선형 호흡 모니터링 장치는 그 일부를 코에 삽입할 수 있는 코 삽입형 웨어러블 장치라고 할 수 있다. 상기 무선형 호흡 모니터링 장치는 인체에 착용할 수 있는 형태의 소형 및 경량 구조이기 때문에, 착용 시 불편함이 최소화될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서는 제 1 전극(E10)과 제 1 전극(E10) 상에 배치된 복수의 나노 막대(N10)를 포함할 수 있다. 제 1 전극(E10)은 판형 구조를 가질 수 있고, 전도성 기판이거나 소정의 기판 상에 형성된 전극층일 수도 있다. 제 1 전극(E10)은 금속이나 금속 화합물 또는 전도성 폴리머 등으로 형성될 수 있다.
복수의 나노 막대(N10)는 제 1 전극(E10) 상에 제 1 전극(E10)에 대해 실질적으로 수직하게 배치될 수 있다. 복수의 나노 막대(N10)는, 예컨대, 복수의 행 및 복수의 열을 갖는 어레이 형태로 배열될 수 있다. 복수의 나노 막대(N10)는 압저항(piezoresistive) 특성을 갖는 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 나노 막대(N10)는 규소(Si) 또는 산화아연(Zn oxide) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 복수의 나노 막대(N10)는 식각(etch) 공정이나 성장(growth) 공정 등을 이용해서 용이하게 형성될 수 있다. 나노 막대(N10)는 압저항 특성을 갖기 때문에, 압력에 의해 나노 막대(N10)의 형태가 변형되면, 나노 막대(N10)의 전기적 저항이 변화되고, 결과적으로, 나노 막대(N10)를 통과하는 전류가 변화될 수 있다. 나노 막대(N10)의 변형 정도에 따라, 전류의 변화 정도가 달라질 수 있다. 따라서, 나노 막대(N10)를 통해서 흐르는 전류의 변화를 측정함으로써, 나노 막대(N10)에 가해진 호흡 기류에 의한 압력의 변화를 측정할 수 있다.
복수의 나노 막대(N10) 각각의 직경은 약 100 nm 이상일 수 있고 약 1 ㎛ 미만일 수 있다. 복수의 나노 막대(N10) 사이의 간격은 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 정도일 수 있다. 복수의 나노 막대(N10)의 길이(높이)는 약 10 ㎛ 내지 15 ㎛ 정도일 수 있다. 이러한 조건을 만족할 때, 복수의 나노 막대(N10)를 이용한 호흡 기류의 측정(센싱)이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 압저항 센서는 제 1 전극(E10) 상에 복수의 나노 막대(N10)를 그 하부로부터 일정 높이까지 매립하도록 배치된 절연층(NL10) 및 절연층(NL10) 상에 복수의 나노 막대(N10)와 접촉하도록 배치된 제 2 전극(E20)을 포함할 수 있다. 절연층(NL10)은 복수의 나노 막대(N10) 사이의 공간을 충진하면서 복수의 나노 막대(N10)를 일정 높이까지 매립하도록 형성될 수 있다. 절연층(NL10)은, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide)와 같은 절연성 폴리머로 형성되거나 그 밖에 다양한 절연성 물질로 구성될 수 있다. 경우에 따라, 절연층(NL10)의 적어도 일부는 공기층(일종의 절연체)으로 구성될 수도 있다. 절연층(NL10)의 두께는, 예를 들어, 약 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 정도일 수 있다. 제 2 전극(E20)은 절연층(NL10)의 표면 및 복수의 나노 막대(N10)의 노출된 표면을 따라 컨포멀하게(conformally) 형성될 수 있다. 제 2 전극(E20)은 상당히 얇은 두께로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(E20)은 약 100 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 제 2 전극(E20)은 플렉서블한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 나노 막대(N10) 상에 형성된 제 2 전극(E20) 부분은 나노 막대(N10)와 함께 용이하게 변형될 수 있다. 절연층(NL10)은 제 1 전극(E10)과 제 2 전극(E20)을 전기적으로 분리하는 역할을 할 수 있다.
복수의 나노 막대(N10)는 절연층(NL10) 위로 돌출된 돌출 영역(PR1)을 가질 수 있고, 복수의 나노 막대(N10)의 돌출 영역(PR1)이 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따라 변형될 수 있다. 복수의 나노 막대(N10)의 돌출 영역(PR1)의 길이는 약 7 ㎛ 내지 14 ㎛ 정도일 수 있다. 이러한 조건을 만족할 때, 복수의 나노 막대(N10)를 이용한 호흡 기류의 측정(센싱)이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다. 호흡 기류에 의해 나노 막대(N10)가 변형됨에 따라, 제 1 전극(E10)과 제 2 전극(E20) 사이에 흐르는 전류의 크기가 변화될 수 있다.
상기 압저항 센서는 '압력 센서'의 일종일 수 있다. 상기 압저항 센서는 가로, 세로, 두께 모두 약 5 mm 이하 또는 약 3 mm 이하 또는 약 1 mm 이하로 제작될 수 있다. 따라서, 상기 압저항 센서는 초소형 압력 센서라고 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서의 센싱 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복수의 나노 막대(N10)는 절연층(NL10) 위로 돌출된 돌출 영역(PR1)을 가질 수 있고, 복수의 나노 막대(N10)의 돌출 영역(PR1)이 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따라 변형될 수 있다. 호흡 기류에 의해 나노 막대(N10)가 변형됨에 따라, 나노 막대(N10)의 저항이 변화되고 제 1 전극(E10)과 제 2 전극(E20) 사이에 흐르는 전류의 크기가 변화될 수 있다. 제 1 전극(E10)과 제 2 전극(E20) 사이에 정전압(constant voltage)을 인가한 상태에서, 호흡 기류에 의해 나노 막대(N10)가 변형되면, 압저항 효과에 의해 나노 막대(N10)의 저항이 변화되고, 제 1 전극(E10)과 제 2 전극(E20) 사이에 흐르는 전류의 크기가 변화될 수 있다. 따라서, 나노 막대(N10)를 통해서 흐르는 전류의 변화를 측정함으로써, 나노 막대(N10)에 가해진 호흡 기류에 의한 압력의 변화를 측정할 수 있다. 즉, 나노 막대(M10)의 전류의 변화를 측정함으로써 호흡 특성이 모니터링될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서를 이용해서 호흡 특성을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 상기 압저항 센서를 이용해서 호흡 특성을 측정한 결과로부터, 호흡 구간과 호흡 정지 구간에서 전류 변화 특성이 확연히 구분되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기한 압저항 센서를 이용하면, 사용자의 호흡 특성을 상당히 정확하게 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 압저항 센서의 센싱 정확도 및 민감도를 확인하기 위한 실험 장비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 테스트 챔버(test chamber) 내에 압저항 센서를 위치시키고, 상기 압저항 센서 위쪽에 MFC(mass flow controller)를 위치시킨 후, MFC를 통해서 상기 압저항 센서 쪽으로 가스를 흘려주면서 상기 압저항 센서의 전류 변화를 측정하였다. 이때, 상기 압저항 센서와 상기 MFC의 가스 배출부 사이의 간격은 약 2 mm 정도였고, 상기 가스 배출부의 직경(내경)은 약 4.5 mm 였다. 상기 MFC를 통해 상기 압저항 센서 쪽으로 흘려주는(배출되는) 가스의 유량을 변화시키면서 상기 압저항 센서의 전류 변화를 측정하였다. 그 결과는 도 7과 같다.
도 7을 참조하면, 압저항 센서 쪽으로 흘려주는(배출되는) 가스의 유량이 변화됨에 따라, 압저항 센서에서의 전류 변화량이 달라지는 것을 확인할 수 있다. 가스의 유량이 감소할수록 압저항 센서의 전류 변화량이 감소하였다. 특히, 압저항 센서는 5 sccm의 미세한 기류도 감지할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치에 적용될 수 있는 회로 구성을 보여주는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 압저항 센서(50), 압저항 센서(50)와 전기적으로 연결된 회로부(60 + 65), 상기 회로부(60 + 65)와 전기적으로 연결된 무선 통신부(70) 및 상기 회로부(60 + 65) 및 무선 통신부(70)에 전력을 공급하기 위한 배터리(80)를 포함할 수 있다.
압저항 센서(50)는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 압저항 특성을 갖는 복수의 나노 막대를 포함하는 센서일 수 있다. 상기 회로부(60 + 65)는 압저항 센서(50)에 정전압(constant voltage)을 인가하기 위한 정전압 발생 회로(60) 및 상기 복수의 나노 막대의 저항 변화에 따른 압저항 센서(50)의 전류 변화를 측정하기 위한 전류 측정 회로(65)를 포함할 수 있다. 정전압 발생 회로(60)를 이용해서 압저항 센서(50)에 정전압을 인가한 상태에서, 전류 측정 회로(65)를 이용해서 사용자의 호흡 기류에 의한 압저항 센서(50)의 전류 변화를 측정할 수 있다.
정전압 발생 회로(60)는 약 3V 이하의 정전압을 출력하는 회로일 수 있다. 상기 정전압의 크기는 약 0.5V 내지 약 3V 정도일 수 있다. 정전압 발생 회로(60)는 일정한 전압을 출력하는 전용 집적회로를 포함하거나, 트랜지스터와 제너 다이오드 등으로 구성된 회로를 포함할 수 있다.
전류 측정 회로(65)는 감지 저항(62), 증폭기(63) 및 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter)(64)를 포함할 수 있다. 감지 저항(62)은 '전류 감지 저항기'로서 압저항 센서(50)에 직렬로 연결될 수 있다. 압저항 센서(50)를 통해 흐르는 전류의 양에, 예를 들면, 비례해서 감지 저항(62)의 양단에 전위차가 발생할 수 있다. 즉, 정전압 하에서 압저항 센서(50)를 통해 흐르는 전류는 감지 저항(62)에 전압 강하를 유발할 수 있다. 감지 저항(62)의 크기는 잡음(노이즈) 수준 이하의 전류 오차를 유발하도록 압저항 센서(50)에 비해 충분히 작은 것이 바람직하다.
증폭기(63)는 감지 저항(62)과 아날로그-디지털 변환기(64) 사이에 연결되어 감지 저항(62)의 양단에 발생된 전위차에 대응하는 신호를 증폭하여, 증폭된 신호를 아날로그-디지털 변환기(64)로 전달할 수 있다. 증폭기(63)는, 예를 들어, 연산 증폭기를 이용한 차동 증폭 회로일 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(64)는 상기 증폭된 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하여, 이에 연결된 무선 통신부(70)로 전달할 수 있다. 아날로그-디지털 변환기(64)는, 예컨대, 약 100 Hz 이상의 샘플링 주파수를 가질 수 있다.
무선 통신부(70)는 블루투스(Bluetooth) 모듈 또는 무선랜(wireless LAN) 모듈을 포함할 수 있다. 무선 통신부(70)는 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 마이크로컨트롤러(microcontroller)를 내장한 통신 모듈일 수 있고, 아날로그-디지털 변환 회로를 포함할 수 있다. 무선 통신부(70)는, 예를 들어, 2400∼2483.5 MHz 범위의 주파수 대역을 이용할 수 있다.
정전압 발생 회로(60), 전류 측정 회로(65) 및 무선 통신부(70)는 도 1에서 설명한 회로 및 통신부(30)에 포함될 수 있다. 따라서, 정전압 발생 회로(60), 전류 측정 회로(65) 및 무선 통신부(70)는 연장 본체부(ex, 도 1의 20a) 내에 내장되어 배치될 수 있다.
배터리(80)는 도 1에서 연장 본체부(ex, 20a/20b)에 내장된 배터리 부재(40a, 40b)에 대응될 수 있다. 배터리(80)로는, 예를 들어, 충전 가능한 소형 리튬 이온 전지, 충전 가능한 소형 리튬 폴리머 전지 또는 일회용 수은 전지 등이 사용될 수 있다. 배터리(80)는 정전압 발생 회로(60), 전류 측정 회로(65) 및 무선 통신부(70)에 연결될 수 있다. 또한, 배터리(80)는 소정의 전원 회로(85)를 통해서 증폭기(63), 아날로그-디지털 변환기(64) 및 무선 통신부(70)에 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 이때, 전원 회로(85)는 상기 회로부에 포함된 것일 수 있다.
무선 통신부(70)는 외부 단말기(90)와 무선 통신 방식으로 연결될 수 있고, 신호를 송신하거나 송수신할 수 있다. 외부 단말기(90)는 휴대용 단말기일 수 있고, 예를 들어, 휴대폰(스마트폰)이거나 태블릿 PC 등일 수 있다. 또는, 외부 단말기(90)는 노트북 PC 이거나 일반 컴퓨터일 수도 있다. 무선 통신부(70)는 측정된 신호(전압 또는 전류 신호)를 실시간으로 사용자의 단말기(90)로 전송하며 단말기(90)의 소프트웨어에서 미리 설정된 관계식을 통해 측정된 신호를 압력 신호로 변환하여 호흡을 모니터링할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따르면, 수면 무호흡증의 진단 등을 위해 사용될 수 있는 것으로, 센서가 호흡기 내부에 배치되어 외부 환경(외부 기류)으로부터 독립적으로 호흡 기류를 측정함과 동시에 수면 시에 착용해도 불편함을 거의 느끼지 않을 수 있는 무선형 호흡 모니터링 장치를 구현할 수 있다.
기존의 호흡 모니터링 장치는 호흡기 외부에서 호흡 기류를 측정하거나 다른 생체 신호를 통해 호흡의 양을 추정하는 경우가 대부분이다. 이러한 방식은 외부 환경(외부 기류)에 의해 측정 데이터가 쉽게 왜곡 될 수 있다는 문제가 있다. 한편, 외부 환경으로부터 독립적으로 호흡을 모니터링하기 위한 장치의 경우, 마스크 형태로 얼굴을 덮는 방식이므로, 착용자에게 수면 시 불편함을 야기할 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 초소형 압저항 센서를 이용해서 코 내부에서 호흡 기류를 측정하고 배터리와 무선 통신 모듈을 내장하여 무선으로 작동함으로써, 착용자의 불편함을 초래하지 않고 외부 환경(외부 기류)으로부터 독립적으로 그리고 안정적으로 호흡을 모니터링할 수 있어 수면 무호흡증 등의 진단에 효과적으로 이용될 수 있다. 특히, 상기 압저항 센서는 압저항 특성을 갖는 복수의 나노 막대를 포함하고, 착용자(사용자)의 호흡에 의한 기류 변화에 따른 나노 막대의 변형에 의한 저항 변화를 이용해서 착용자의 호흡 특성을 센싱하도록 구성되기 때문에, 우수한 센싱 특성을 확보할 수 있다.
부가적으로, 본 발명의 실시예에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치는 수면 무호흡증의 진단에 사용될 수 있을 뿐 아니라, 호흡을 측정하여 수면의 질이나 운동의 효과를 모니터링하는 헬스케어(healthcare) 장치로써도 응용이 가능할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 실시예들에 따른 무선형 호흡 모니터링 장치 및 이에 적용된 압저항 센서가, 본 발명의 기술적 사상이 벗어나지 않는 범위 내에서, 다양하게 치환, 변경 및 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *
10, 11 : 중간 본체부 15 : 중간 지지부
20a, 21a : 제 1 연장 본체부 20b, 21b : 제 2 연장 본체부
30 : 회로 및 통신부 40a, 40b : 배터리 부재
50 : 압저항 센서 60 : 정전압 발생 회로
62 : 감지 저항 63 : 증폭기
64 : 아날로그-디지털 변환기 65 : 전류 측정 회로
70 : 무선 통신부 80 : 배터리
85 : 전원 회로 90 : 외부 단말기
100, 110 : 본체부 유닛 E10 : 제 1 전극
E20 : 제 2 전극 N10 : 나노 막대
NL10 : 절연층 NS1 : 코
S10 : 제 1 압저항 센서 S20, S21 : 제 2 압저항 센서
T10, T11 : 제 1 원통형 튜브 T20, T21 : 제 2 원통형 튜브

Claims (10)

  1. 사용자의 코 내부로 삽입되는 삽입부를 갖는 중간 본체부 및 상기 중간 본체부로부터 그 양측으로 연장되어 상기 사용자의 콧볼 부분을 감싸서 잡아주도록 구성된 연장 본체부를 포함하는 본체부 유닛;
    상기 삽입부의 내측면에 설치되어 상기 사용자의 코 내부에 배치되는 것으로, 압저항(piezoresistive) 특성을 갖는 복수의 나노 막대를 포함하고, 상기 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따른 상기 나노 막대의 변형에 의한 저항 변화를 이용해서 상기 사용자의 호흡 특성을 센싱하도록 구성된 압저항 센서;
    상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로, 상기 압저항 센서와 전기적으로 연결된 회로부;
    상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로, 상기 회로부와 전기적으로 연결된 무선 통신부; 및
    상기 연장 본체부 내에 배치된 것으로, 상기 회로부 및 상기 무선 통신부에 전력을 공급하기 위한 배터리 부재를 포함하고,
    상기 압저항 센서는 제 1 전극; 상기 제 1 전극 상에 상기 제 1 전극에 실질적으로 수직하게 배치된 상기 복수의 나노 막대; 상기 제 1 전극 상에 상기 복수의 나노 막대를 그 하부로부터 일정 높이까지 매립하도록 배치된 절연층; 및 상기 절연층 상에 상기 복수의 나노 막대와 접촉하도록 배치된 제 2 전극을 포함하고,
    상기 복수의 나노 막대는 상기 절연층 위로 돌출된 돌출 영역을 포함하고, 상기 복수의 나노 막대의 상기 돌출 영역이 상기 사용자의 호흡에 의한 기류 변화에 따라 변형되도록 구성된 무선형 호흡 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입부는 상기 사용자의 두 개의 비공(nostril)에 대응하는 제 1 및 제 2 원통형 튜브를 포함하고,
    상기 압저항 센서는 상기 제 1 원통형 튜브의 내측면에 설치된 제 1 압저항 센서 및 상기 제 2 원통형 튜브의 내측면에 설치된 제 2 압저항 센서를 포함하는 무선형 호흡 모니터링 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 나노 막대의 직경은 100 nm 이상 1 ㎛ 미만이고,
    상기 절연층의 두께는 1 ㎛ 내지 3 ㎛ 이고,
    상기 복수의 나노 막대의 상기 돌출 영역의 길이는 7 ㎛ 내지 14 ㎛ 인 무선형 호흡 모니터링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 나노 막대는 규소(Si) 또는 산화아연(Zn oxide) 중 적어도 하나를 포함하는 무선형 호흡 모니터링 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 회로부는,
    상기 압저항 센서에 정전압을 인가하기 위한 정전압 발생 회로; 및
    상기 복수의 나노 막대의 저항 변화에 따른 상기 압저항 센서의 전류 변화를 측정하기 위한 전류 측정 회로를 포함하는 무선형 호흡 모니터링 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 전류 측정 회로는 감지 저항, 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기를 포함하고,
    상기 감지 저항은 상기 압저항 센서에 연결되고,
    상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 무선 통신부에 연결되고,
    상기 증폭기는 상기 감지 저항과 상기 아날로그-디지털 변환기 사이에 연결된 무선형 호흡 모니터링 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 통신부는 블루투스(Bluetooth) 모듈 또는 무선랜(wireless LAN) 모듈을 포함하는 무선형 호흡 모니터링 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장 본체부는 상기 중간 본체부의 일단으로부터 연장된 제 1 연장 본체부 및 상기 중간 본체부의 타단으로부터 연장된 제 2 연장 본체부를 포함하고,
    상기 배터리 부재는 상기 제 1 연장 본체부 내에 배치된 제 1 배터리 부재 및 상기 제 2 연장 본체부 내에 배치된 제 2 배터리 부재를 포함하는 무선형 호흡 모니터링 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장 본체부 및 상기 중간 본체부의 적어도 일부는 플렉서블한 재질로 구성된 무선형 호흡 모니터링 장치.
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