KR102604233B1 - 웨어러블 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

생체신호를 측정할 수 있는 웨어러블 측정 장치가 제공된다. 일 양상에 따른 웨어러블 측정 장치는 몸체, 몸체용 탄성부, 생체신호 센서, 및 센서용 탄성부를 포함할 수 있다. 몸체용 탄성부는 몸체의 하측에 연결되고 착용자의 신체로부터 몸체를 탄성력으로 지지한다. 생체신호 센서는 몸체용 탄성부와 이격되어 배치되며, 착용자의 신체로부터 생체신호를 감지한다. 센서용 탄성부는 몸체와 생체신호 센서 사이에 배치되고, 생체신호 센서의 하부면과 몸체용 탄성부의 하부면 간에 단차를 갖도록 형성되며, 생체신호 센서를 몸체에 대해 탄성력으로 지지한다.

Description

웨어러블 측정 장치{wearable measuring apparatus}
생체신호를 측정하는 웨어러블 측정 장치에 관한 것이다.
기술의 발전에 의해 전자 디바이스들이 소형화 및 경량화되어 다양한 형태를 가질 수 있게 됨에 따라 신체에 착용할 수 있는 웨어러블 디바이스들이 개발되고 있다. 일 예로, 웨어러블 디바이스는 스마트 워치(smart watch)를 포함한다. 스마트 워치는 일반 시계의 시간 정보를 알려주는 기능뿐 아니라 다양한 기능을 포함하고 있으며, 일 예로 임베디드 시스템 손목 시계가 될 수 있다.
웨어러블 디바이스는 착용자의 신체에 착용되므로 착용자의 신체로부터 생체신호를 획득하기에 유리하다. 따라서, 다양한 센서(sensor)들이 적용된 웨어러블 디바이스가 개발되고 있다. 예를 들어, 웨어러블 디바이스는 혈당 센서나 혈압 센서 등을 구비할 수 있다. 이 뿐만 아니라, 웨어러블 디바이스는 바이오 센서(biosensor), 모션 센서(motion sensor), 화학 센서, 온도 센서 또는 위치 센서와 같은 다양한 센서들을 구비할 수 있다.
바이오 센서는 생물이 가지고 있는 기능을 이용하여 유기 화합물의 상태나 농도 등을 측정하는 장치를 의미한다. 모션 센서는 디바이스의 움직임을 감지하는 장치를 의미한다. 예를 들어, 모션 센서는 자이로스코프(gyroscope)나 가속도 센서 등을 포함할 수 있다. 화학 센서는 화학물질을 측정대상으로 하는 센서를 의미한다. 온도 센서는 온도를 측정하는 장치를 의미한다. 위치 센서는 GPS(Ground Positioning System)과 같이 위치를 측정하는 장치를 의미한다.
착용자가 웨어러블 측정 장치에 의한 압박감을 느끼지 않고도 생체신호를 측정할 수 있는 웨어러블 측정 장치를 제공한다.
일 양상에 따른 웨어러블 측정 장치는 몸체, 몸체의 하측에 연결되고 착용자의 신체로부터 몸체를 탄성력으로 지지하는 몸체용 탄성부, 몸체용 탄성부와 이격되어 배치되며 착용자의 신체로부터 생체신호를 감지하는 생체신호 센서, 및 몸체와 생체신호 센서 사이에서 생체신호 센서의 하부면과 몸체용 탄성부의 하부면 간에 단차를 갖도록 형성되며 생체신호 센서를 몸체에 대해 탄성력으로 지지하는 센서용 탄성부를 포함한다.
센서용 탄성부는 생체신호 센서의 하부면을 몸체용 탄성부의 하부면보다 낮게 단차질 수 있다.
몸체용 탄성부는 센서용 탄성부보다 상대적으로 큰 탄성계수를 가질 수 있다.
웨어러블 측정 장치는 몸체에 연결되어, 몸체가 착용자의 신체에 착용되게 하는 스트랩을 더 포함할 수 있다.
생체신호 센서가 착용자의 신체에 밀착된 상태에서 착용자의 신체에 작용하는 압박력을 측정하는 압박력 센서를 더 포함할 수 있다.
압박력 센서는 센서용 탄성부 및 몸체용 탄성부의 변위를 측정하여 제어부로 제공하는 변위 센서를 포함하고, 제어부는 변위 센서로부터 측정된 변위와 탄성계수를 기초로 압박력을 산출할 수 있다.
몸체는 디스플레이를 더 포함하고, 디스플레이는 압박력을 표시할 수 있다.
제어부는 생체신호 센서로부터 착용자의 생체신호를 제공받아, 착용자의 생체 신호가 정상 범위에 속하는지 여부를 판단할 수 있다.
웨어러블 측정 장치는 생체신호 센서의 하부면과 몸체용 탄성부의 하부면 간에 단차를 조절하는 단차 조절 수단을 더 포함할 수 있다.
몸체용 탄성부는 제1몸체용 탄성부 및 제2몸체용 탄성부를 포함하며, 제1몸체용 탄성부의 하부면과 제2몸체용 탄성부의 하부면은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
센서용 탄성부는, 생체신호 센서의 하부면을 몸체용 탄성부의 하부면보다 높게 단차지게 할 수 있다.
착용자의 신체에 접촉될 때 부착될 수 있도록 생체신호 센서의 하부면에 배치된 부착부재를 더 포함할 수 있다.
웨어러블 측정 장치는 생체신호 센서가 착용자의 신체에 밀착된 상태에서 착용자의 신체에 작용하는 흡착력을 측정하는 흡착력 센서를 더 포함할 수 있다.
흡착력 센서는 센서용 탄성부 및 몸체용 탄성부의 변위를 측정하여 제어부로 제공하는 변위 센서를 포함하고, 제어부는 변위 센서로부터 측정된 변위와 탄성계수를 기초로 흡착력을 산출할 수 있다.
디스플레이는 흡착력을 표시할 수 있다.
웨어러블 측정 장치는 측정 신뢰도를 향상시킴과 동시에 착용자에게 편안한 착용감을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 웨어러블 측정 장치의 동작도이다.
도 4는 다른 양상에 따른 몸체용 탄성부를 포함하는 웨어러블 측정 장치의 단면도이다.
도 5는 단차 조절수단을 더 포함하는 웨어러블 측정 장치의 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치의 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 8 및 도 9는 도 7에 도시된 웨어러블 측정 장치의 동작도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하에서, 웨어러블 측정 장치(10)는 착용자의 신체(20) 중 손목에 착용되는 스마트 워치(smart watch)인 것으로 예를 들어 후술할 것이나, 이에 한정되지 않고 착용자의 신체(20)에 밀착되어 생체 신호를 측정할 수 있는 모든 장치를 포함한다. 즉, 다른 예로, 웨어러블 측정 장치(10)는 착용자의 다리, 팔, 가슴, 손목, 스넉 피팅 셔츠(snug fitting shirts) 같은 부위에 착용되는 장치 또는 의류 등을 포함할 수 있다.
그리고, 웨어러블 측정 장치(10)에서 신체 접촉하게 되는 부분을 아래 방향, 디스플레이(113)가 배치된 반대 방향을 위 방향으로 정의한다.
도 1은 일 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치(10)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 웨어러블 측정 장치(10)는 몸체(100), 몸체용 탄성부(200), 생체신호 센서(300), 및 센서용 탄성부(400)를 포함한다.
몸체용 탄성부(200)는 몸체(100)의 하측에 연결되고 착용자의 신체(20)로부터 몸체(100)를 탄성력으로 지지할 수 있다. 생체신호 센서(300)는 몸체용 탄성부(200)와 이격되어 배치되어 착용자의 신체(20)로부터 생체신호를 감지할 수 있다. 센서용 탄성부(400)는 몸체(100)와 생체신호 센서(300) 사이에 배치되고, 생체신호 센서(300)의 하부면과 몸체용 탄성부(200)의 하부면 간에 단차를 갖도록 형성되고, 생체신호 센서(300)를 몸체(100)에 대해 탄성력으로 지지한다. 웨어러블 측정 장치(10)는 스트랩(500)을 더 포함할 수 있다. 스트랩(500)은 몸체(100)로부터 연장된다. 스트랩(500)은 몸체(100)를 착용자의 신체(20)에 고정시킴으로써, 몸체(100)가 착용자의 신체(20)에 착용되게 한다.
몸체용 탄성부(200)는 외부에서 힘이 가해지면 모양이 변형되었다가 그 힘이 제거되면 원래의 모양으로 되돌아가려는 복원력을 갖도록 소정의 탄성계수를 갖는다.
이때, 몸체용 탄성부(200)는 센서용 탄성부(400)보다 큰 탄성계수를 가질 수 있다. 즉, 외력이 가해져 몸체용 탄성부(200)가 압축 변형될 때 몸체용 탄성부(200)는 센서용 탄성부(400)보다 탄성변형 되는 정도가 작으므로 압축되는 정도가 작다. 그러나, 몸체용 탄성부(200)의 탄성계수는 무한대가 아니며, 일반적으로 사용되는 강체(rigid) 구조보다는 큰 탄성력 및 복원력을 가질 수 있다.
또한, 몸체용 탄성부(200)의 탄성계수는 용도에 따라서 변경될 수 있으며, 편안한 착용감을 유도하기 위해 필요한 탄성계수가 선택될 수 있다.
일 양상에 따른 몸체용 탄성부(200)는 생체신호 센서(300)의 양 측에 배치되어, 착용자의 신체(20)로부터 몸체(100)를 지지한다. 이때, 몸체용 탄성부(200)의 위치는 이에 한정되지 않고, 몸체(100)의 하측면이라면 착용자의 신체(20)로부터 몸체(100)를 지지할 수 있는 모든 위치에 배치될 수 있다. 몸체용 탄성부(200)는 생체신호 센서(300)를 사이에 두고 2분할되어 착용자의 손목 둘레 방향을 따라 배치된 것으로 예시되어 있으나, 몸체용 탄성부(200)는 생체신호 센서(300)의 둘레와 간격을 두고 배치될 수 있다.
몸체용 탄성부(200)는 스프링을 포함할 수 있다. 몸체용 탄성부(200)는 일 예로, 코일 스프링이 될 수 있고, 두께를 최소화하기 위해 나선형 스프링, 판형 스프링, 원형 스프링이 될 수도 있다.
다만 몸체용 탄성부(200)는 이에 한정되지 않고, 울템(Ultem), 폴리에스테르이미드(Polyesterimids PEI), 고탄성강, 티알-90(TR-90) 등 탄성계수를 가질 수 있는 모든 탄성부재를 포함할 수 있다.
몸체용 탄성부(200)는 하단에 배치되는 지지부재(201)를 더 포함할 수 있다. 지지부재(201)는 착용자의 신체(20)에 직접 접촉되어 착용감을 향상시킬 수 있는 모든 부재를 포함할 수 있다.
지지부재(201)는 생체신호 센서(300)를 사이에 두고 2분할되어 착용자의 손목 둘레 방향을 따라 배치되거나, 지지부재(201)는 생체신호 센서(300)의 둘레와 간격을 두고 배치될 수 있다.
생체신호 센서(300)는 몸체용 탄성부(200)와 이격되어 몸체(100)의 하측에 배치될 수 있다. 생체신호 센서(300)는 하우징(130)의 중앙 개구에 배치되어 중앙 개구를 통해 상하방향으로 출입한다. 생체신호 센서(300)는 몸체(100)의 하측에 연결된 센서용 탄성부(400)에 연결될 수 있다. 또한, 생체신호 센서(300)의 하부면은 몸체용 탄성부(200)의 하부면과 단차를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 생체신호 센서(300)에 상방으로 외력이 가해지지 않은 상태에서, 생체신호 센서(300)의 하부면은 몸체용 탄성부(200)의 하부면보다 낮게 위치된다. 즉, 생체신호 센서(300)가 접촉되는 착용자의 신체(20)를 기준면으로, 생체신호 센서(300)의 하부면은 몸체용 탄성부(200)의 하부면보다 낮다.
따라서 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)를 착용할 때, 착용자의 신체(20)는 생체신호 센서(300)와 몸체용 탄성부(200)에 순차적으로 접촉될 수 있다. 즉, 웨어러블 측장 장치의 착용시, 착용자의 신체(20)가 몸체(100) 측에 압력을 가해지면, 착용자의 신체(20)는 생체신호 센서(300)에 우선적으로 접촉된 다음, 생체신호 센서(300)를 지지하는 센서용 탄성부(400)가 압축 변형됨에 따라 이차적으로 몸체용 탄성부(200)에 접촉될 수 있다.
일 양상에 따른 생체신호 센서(300)는 광센서를 포함할 수 있다. 광센서는 신체 부위의 생체 신호를 검출하기 위하여 광을 생성하는 광원과 대상 신체 부위에서 반사된 광의 세기를 감시하는 광검출기를 포함할 수 있다.
광원은 일 예로, 발광 다이오드(light emitted diode, LED) 또는 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다.
광검출기는 일 예로, 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor: PTr) 또는 전하 결합소자(charge-couple device: CCD)를 포함할 수 있다. 광검출기는 피검체로부터 산란, 반사되는 광 신호를 센싱하며, 일 예로 피검체에 조사된 레이저 광의 산란 현상에 의해 발생된 레이저 스펙클(laser speckle)을 검출할 수 있다.
다만 생체신호 센서(300)는 이에 한정되지 않고, 근전도(electromyography; EMG) 센서, 피부전기 활성(electrodermal activity)센서, 피부온도 측정기, 혈액량(blood volume pulse) 측정기, 심전도(electrocardiogram; ECG) 센서, 호흡 센서(respiration sensor), 혈압 측정기 및 심박수(heart rate) 측정기, 혹은 다른 조합을 포함할 수 있다.
근전도 센서는 근육의 활동전위를 감지하는 센서를 의미한다. 피부전기 활성 센서는 피부의 전도도를 측정하는 센서를 의미한다. 피부온도 측정기는 피부 표면의 온도를 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 혈액량 측정기는 혈관 내에 흐르고 있는 혈액의 양을 측정하는 장치를 의미한다. 심전도 센서는 심박동과 관련된 전위를 신체 표면에서 감지하는 센서를 의미한다. 호흡 센서는 얼마나 많이 빠르게 호흡을 하는지를 측정하는 센서를 의미한다. 심박수 측정기는 심장이 단위 시간 동안 박동하는 횟수를 의미한다.
일 양상에 따른 생체신호 센서(300)는 1개의 생체신호 센서(300)를 통해 생체 정보 신호를 검출하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 두개의 검출 센서('2채널')를 통해 착용자의 생체 정보 신호를 검출할 수도 있으며, 생체신호 센서(300)의 개수나 모양은 변경이나 변형이 가능할 것이다.
또한, 생체신호 센서(300)의 피검체는 생체 정보 검출 대상으로서 생체신호 센서(300)와 인접할 수 있는 생체부를 대상으로 한다. 예를 들어 PPG(photoplethysmography)를 통한 맥파 측정이 용이한 인체 부위로 손목 표면의 요골 동맥부와 인접한 영역일 수 있으며 이에 한정되지 않고 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 또는 귓볼 등 인체의 말초부위일 수 있다.
또한, 생체신호 센서(300)는 착용자의 생체 정보를 감지하고, 이를 웨어러블 측정 장치(10)에 정보를 제공할 수 있다. 일 예로, 생체신호 센서(300)는 광을 착용자의 신체(20)에 조사하고 반사되는 광을 받아들여, 심장의 이완 수축 작용에 따라 요골 동맥에 나타나는 혈류량의 변화, 즉 혈관의 용적 변화를 광을 이용하여 측정할 수 있다.
일 양상에 따른 센서용 탄성부(400)는 생체신호 센서(300)의 하부면이 몸체용 탄성부(200)의 하부면보다 낮게 단차지도록 형성될 수 있다. 즉 접촉되는 착용자의 신체(20)를 기준으로 생체신호 센서(300)의 하부면이 몸체용 탄성부(200)의 하부면보다 낮게 위치하도록, 센서용 탄성부(400)가 형성될 수 있다.
따라서, 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)를 착용할 때, 생체신호 센서(300)와 몸체용 탄성부(200)는 착용자의 신체(20)에 순차적으로 접촉하게 될 수 있다.
센서용 탄성부(400)는 외부에서 힘이 가해지면 탄성 변형되었다가 그 힘이 제거되면 원래의 모양으로 되돌아가려는 복원력을 갖도록 소정의 탄성계수를 갖는다. 따라서, 웨어러블 측정 장치(10)는 착용자의 신체(20)에 접촉된 상태로 착용자의 생체 정보를 측정할 수 있고, 착용자의 신체(20)에 착용된 상태에서도 착용자가 다양한 신체 활동을 할 수 있다.
단, 센서용 탄성부(400)는 몸체용 탄성부(200)보다 작은 탄성계수를 가질 수 있다. 즉, 외력이 가해질 때 센서용 탄성부(400)는 몸체용 탄성부(200)보다 탄성변형 되는 정도가 크므로, 압축되는 정도가 크다. 이에 따라 웨어러블 측정 장치(10)가 착용자의 생체신호를 측정할 때 측정 부위에 적당한 밀착감을 유지하면서도, 측정 부위가 아닌 이외에 부위에 느껴지는 압박감을 최소화시킬 수 있고, 외란에 의한 변화를 최소화시킬 수 있다.
센서용 탄성부(400)는 스프링을 포함할 수 있다. 센서용 탄성부(400)는 일 예로, 코일 스프링이 될 수 있고, 두께를 최소화하기 위해 나선형 스프링, 판형 스프링, 원형 스프링이 될 수도 있다.
다만 센서용 탄성부(400)는 이에 한정되지 않고, 울템(Ultem), 폴리에스테르이미드(Polyesterimids PEI), 고탄성강, 티알-90(TR-90) 등 탄성계수를 가질 수 있는 모든 탄성부재를 포함할 수 있다.
스트랩(500)은 착용자의 신체(20), 예컨대 손목을 감싸도록 플렉시블하게 형성될 수 있다. 스트랩(500)은 착용자의 손목을 감싼 상태에서 조임 또는 조임해제됨으로써, 착용자의 신체(20)에 가압 또는 가압해제될 수 있다. 생체신호 센서(300)가 착용자의 신체(20)에 충분하게 밀착되지 못하여 측정이 불가능한 경우, 착용자는 스트랩(500)을 조임으로써 생체신호 센서(300)를 착용자의 신체(20)에 보다 더 밀착시킬 수 있다. 스트랩(500)은 몸체(100)의 측면에 연결될 수도 있고, 몸체(100)의 하부면에 연결될 수도 있다. 일 양상에 따르면, 스트랩(500)은 2개의 스트랩 부재들로 이루어지며, 스트랩 부재들이 체결부(510)에 의해 체결 또는 체결해제된다. 체결부(510)는 버클을 포함한 것으로 예시되어 있으나, 벨크로 등을 포함할 수 있다.
스트랩(500)은 별도의 체결부를 사용하지 않고 연속적으로 이어지는 폐루프 구조가 될 수도 있다. 또한, 스트랩(500)은 탄성 메쉬/직물로 형성될 수 있으며, 멀티-밴드 등으로형성될 수도 있다.
스트랩(500)은 착용자의 전기 활성도를 측정하는 ECG(electrodiogram) 센서를 더 포함할 수 있고, 신체의 온도 혹은 온도 구배를 측정하는 온도계를 더 포함할 수도 있다.
지금까지, 일 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치(10)의 구성에 대해서 설명하였다. 이후에서, 일 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치(10)의 동작을 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치의 동작도이다.
도 3을 참조하면, 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)를 착용하는 경우, 우선적으로 착용자의 신체(20)는 생체신호 센서(300)에 접촉될 수 있다. 다음, 생체신호 센서(300)가 착용자의 신체(20)에 의해 가압될 때, 일 예로 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)의 스트랩(500)을 조이는 경우, 생체신호 센서(300)를 탄성지지하고 있는 센서용 탄성부(400)는 압축될 수 있다. 이에 따라, 센서용 탄성부(400)의 탄성력으로 인하여 생체신호 센서(300)는 신체에 밀착하게 된다.
착용자의 동맥 정보를 감지하고자 하는 경우, 생체신호 센서(300)의 하부면은 착용자 손목의 동맥에 위치되고, 동맥에 밀착된 상태에서 동맥의 혈압 정보를 감지한다.
일 예로, 생체신호 센서(300)가 광원 및 광검출기를 포함하는 경우, 광원은 착용자의 신체(20)에 광을 조사하고, 광검출기는 신체(20)로부터 반사되는 광을 받아들여, 심장의 이완 수축 작용에 따라 요골 동맥에 나타나는 혈류량의 변화, 즉 혈관의 용적 변화를 광을 이용하여 측정할 수 있다.
여기서 생체신호 센서(300)의 하부면으로부터 몸체용 탄성부(200)의 하부면까지의 범위내에서 센서용 탄성부(400)가 가압되는 범위를 d1이라 할 때, d1 범위내에서의 센서용 탄성부(400)의 변위는 외력과 센서용 탄성부(400)의 탄성계수에 의해 결정되고, 센서용 탄성부(400)의 탄성력 또는 복원력이 신체에 가해질 수 있다. 따라서, 생체신호 센서(300)는 착용자의 신체(20)에 밀착된 상태를 유지하므로 생체신호 센서(300)의 정확도 및 품질을 향상시킬 수 있다.
몸체용 탄성부(200)가 가압되는 변위의 범위를 d2라 할 때, d2 범위 내에서는 센서용 탄성부(400) 및 몸체용 탄성부(200)의 합성 탄성계수와 외력에 의해 몸체용 탄성부(200)의 변위가 결정될 수 있다. 따라서, d2범위 내에서의 변위는 외력에 의해 변화되는 크기가 d1범위 내에서의 변위보다 상대적으로 작을 수 있다.
d2 범위 내에서 몸체용 탄성부(200)가 압축되는 동작은 착용자로 하여금 편안한 착용감을 유도할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 일 양상에 따른 몸체(100)는 베이스 모듈(110), 배터리(120) 및 하우징(130)을 포함한다.
베이스 모듈(110)은 착용자의 생체신호를 분석하는 제어부(111) 및 분석된 생체신호를 표시하는 디스플레이(113)를 포함할 수 있다. 베이스 모듈(110)은 디스플레이(113)의 그래픽 유저 인터페이스(GUI) 등의 입출력 장치를 통해 입력되는 각종 명령을 수행하거나 생체신호 센서(300)로부터 수집된 측정값을 처리하여 디스플레이(113)에 나타낼 수 있다.
베이스 모듈(110)은 외부 장치에 접속하여 무선 통신할 수 있다. 일 예로, 베이스 모듈(110)은 스마트폰, 태블릿, 혹은 다른 계산 장치와 같은 무선 접근가능한 장치들(미도시)과 무선통신할 수 있다.
또한, 베이스 모듈(110)은 플렉서블(flexible)하게 형성될 수 있다. 이 경우 착용자의 신체(20)에 웨어러블 측정 장치(10) 착용시 신체의 굴곡이나 움직임에 따라, 베이스 모듈(110)도 휘어질 수 있으므로 착용 신뢰도가 향상될 수 있다. 이에 따라 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)를 착용한 상태에서 활동할 때 느껴지는 불편함을 최소화할 수 있다.
제어부(111)는 프로세서, 메모리, 입출력 장치 및 통신 인터페이스를 포함할 수 있으며, 생체신호 센서(300)와 연결될 수 있다. 제어부(111)는 생체신호 센서(300)에서 검출된 결과값을 통해 착용자의 상태 또는 착용자의 신체(20) 활동 등을 데이터화하여, 생체 신호를 분석하거나 신체 활동에 따른 생체 신호 변화를 분석할 수 있다.
제어부(111)는 일 예로, 생체신호 센서(300)로부터 감지된 맥파 신호를 분석할 수 있다. 상세하게는 제어부(111)는 피검체의 혈관, 예를 들어, 요골 동맥의 용적 변화에 대응되는 레이저 스펙클의 변동 용적 변화에 대응되는 레이저 스펙클의 변동(fluctuation)을 분석함으로써 생체 신호를 획득할 수 있다. 여기서, 획득된 생체 신호는 분석된 스펙클 변동과 용적 변화의 상관관계에 기초하여 변환된 PPG(photoplethysmogram) 신호일 수 있다. 제어부(111)는 PPG맥파 신호의 파형 특성을 분석하여 PPG 맥파 신호에 포함된 다양한 파라미터들을 분석할 수 있다.
예를 들어, 제어부(111)는 맥파 신호간의 시간차(delay time)를 산출하며, 이로부터 PTT(pulse transit time)를 연산할 수 있다. 이 과정에서, 제어부(111)는 노이즈 제거 알고리즘, 미분 신호 추출 알고리즘 등 다양한 디지털 신호 처리 알고리즘을 사용할 수 있다.
제어부(111)는 맥파 신호 분석 결과를 지표로 사용하여 다양한 생체 정보를 분석할 수 있다. 제어부(111)에서, 생체 정보 분석부는 맥파 분석부에서 분석된 PTT(pulse transit time)로부터 다양한 생체 정보를 산출하는 소정의 알고리즘을 이용하여 생체 정보를 분석할 수 있다. 예를 들어, 생체 정보 분석부는 혈관 탄성도, 혈류 속도, 동맥 경화도, 혈관의 수축기 혈압 (systolic blood pressure) 또는 이완기 혈압 (diastolic blood pressure) 등을 추정할 수 있다.
또한, 제어부(111)는 분석한 생체 신호가 정상 범위에 속하는지 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 생체신호 센서(300)의 신체에 대한 압박력이 크면 착용자 신체의 혈관의 수축/이완이 제한되므로 생체신호를 측정할 수 없고, 반대로 생체신호 센서(300)의 신체에 대한 압박력이 미미하면 착용자 신체의 혈관의 수축/이완을 측정할 수 없다. 따라서, 생체 신호가 미리 설정된 정상 범위에 해당하는지 판단되어야 한다. 제어부(111)는 후술할 압박력 센서(310)를 통해 압박력을 측정하여 생체신호를 분석한 다음, 압박력이 생체신호를 측정할 수 없을 정도로 크면, 착용자에 압박력을 감소시켜야 한다는 안내를 할 수 있다.
반대로 압박력이 생체신호를 측정할 수 없을 정도로 작으면, 제어부(111)는 착용자에 압박력을 증가시켜야 한다는 안내를 할 수 있다.
프로세서는 적어도 하나의 코어를 갖는 싱글 프로세서 혹은 적어도 하나의 코어를 갖는 멀티 프로세서들을 포함한다. 프로세서는 입출력 장치와 함께 착용자에 의해 오디오 주파수 명령을 수용, 수신, 변환 및 처리하도록 구현될 수 있다.
프로세서는 동작 시스템(OS)의 인스트럭션들을 실행하거나 다양한 어플리케이션들을 실행할 수 있다. 프로세서는 웨어러블 측정 장치(10) 구성들 사이의 명령 상호작용 및 입출력 장치의 통신들을 제어할 수 있다.
메모리는 프로세서의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있고, 입/출력되는 데이터들이 저장될 수 있다. 메모리는 일 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM,Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
입출력 장치는 외부 혹은 착용자로부터 정보를 입력 받고, 대응되는 정보를 출력하는 구성들의 집합일 수 있다. 일 예로, 마이크로폰, 카메라 및 스피커를 포함할 수 있으며, 오디오 칩, 디스플레이(113) 제어기 및 터치스크린 제어기를 더 포함할 수 있다.
통신 인터페이스는 일방향 혹은 양방향의 무선 통신들을 지원하는 구성을 포함하며, 원격으로 데이터를 입력 받거나 출력할 수 있다. 통신 인터페이스는 와이어드 인터페이스 혹은 멀티플 인터페이스의 네트워크에 대한 무선 네트워크 인터페이스 제어기를 포함할 수 있다.
통신 인터페이스는, RF(radio frequency) 통신을 지원할 수 있으며 BLE(Bluetooth Low Energy), WLAN(wireless local area network), WiMAX, 수동 RFID(radio frequency identification), 네트워크 어댑터들 및 모뎀들을 포함할 수 있다. 또한, WAN(wide area network) 인터페이스, Wi-Fi, WPAN, 멀티-홉 네트워크스, 혹은 셀룰라 네트워크 (예, 3G, 4G, 5G, 혹은 LTE(long term evolution)) 등을 포함할 수 있다. 나아가 통신 인터페이스는 UWB(ultra wide band) 및 적외선(infrared) 등을 포함할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고 통신 인터페이스는 무선을 제외한 다른 종류, 예를 들어, 직렬 통신, 및/혹 USB 통신들을 포함할 수도 있다.
디스플레이(113)는 착용자에 필요한 정보를 나타낼 수 있으며, 터치 스크린 혹은 제어되는 제스처를 포함할 수 있다. 디스플레이(113)는 일 예로, OLED(organic lightemitting diode) 디스플레이(113), TFT LCD(thin-film transistor liquid crystal display)를 포함할 수 있다. 또한 다른 예로, 디스플레이(113)는 3D 혹은 플렉서블 할 수 있고, 평평하거나 커브드(curved)된 형태로 배치될 수 있다. 커브드란 착용되는 신체의 일부에 비해 대략적인 곡률을 갖는 것을 의미한다.
디스플레이(113)는 일 예로 제어부(111)와 함께 집적화될 수 있다. 다른 예로 디스플레이(113)는 제어부(111)의 외부에 존재할 수 있다.
배터리(120)는 웨어러블 측정 장치(10)에 전원을 공급할 수 있다. 일 예로, 배터리(120)는 충전식 배터리로 이루어질 수 있다. 충전식 배터리는 방전 후 충전이 가능한 배터리이다. 하우징(130)이 USB(universal serial bus) 포트 등과 같은 입출력 포트를 구비하는 경우, 배터리(120)는 외부 AC/DC 전원이 입출력 포트에 연결되어 충전될 수 있다. 배터리(120)는 무선 충전 방식이나 태양 전지 등에 의해 충전될 수도 있다. 배터리(120)는 스트랩(500)에 내장되는 것도 가능하다. 배터리(120)는 하우징(130)에 착탈 가능하게 구성될 수도 있다.
하우징(130)은 베이스 모듈(110) 및 배터리(120)를 내측으로 감싸도록 형성될 수 있다. 하우징(130)은 착용자 신체에 부착되어 착용자의 움직임에 따라 유동적으로 가변될 수 있도록 러버(rubber)나 실리콘계(silicone) 또는 우레탄계(urethan) 또는 엘라스토머(Elastomer) 등과 같이 탄성을 가지며 실링 기능을 가질 수 있는 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 하우징(130)은 비전도성(nonconductive) 또는 절연물질(insulating material)로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 절연성 수지 등이 이용될 수 있다. 또한, 일 양상에 따른 하우징(130)은 후술하는 베이스 모듈(110)의 연결 상태에 따라 직사각형 형상뿐만 아니라 다양한 형상을 가질 수 있을 것이다.
하우징(130)은 베이스 모듈(110) 및 배터리(120)를 내측으로 실장된 상태로 실링되도록 진공 성형되어 일체형(one piece)으로 형성될 수도 있다.
일 양상에 따른 하우징(130)은 생체신호 센서(300)를 상하로 통과시킬 수 있도록 하측에 개구부를 가질 수 있다.
웨어러블 측정 장치(10)는 상태 정보 센서(301)를 더 포함할 수 있다.
상태 정보 센서(301)는 일 예로, 가속도 센서를 더 포함할 수 있다. 가속도 센서를 구비하는 경우, 착용자의 활동 상태에 따라 가속도 센서는 신체의 X축, Y축, Z축의 데이터를 검출하고, 측정된 검출 값을 통해 착용자의 자세(예를 들어 앉기, 서기, 눕기)나, 신체 활동(예를 들어 걷기, 뛰기, 기절 등)의 신체의 급격한 변화를 측정하여, 이러한 측정 데이터를 얻고자 하는 결과 값에 반영하여 수정할 수 있는 것이다.
또한, 상태 정보 센서(301)는 다른 예로 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 온도 센서를 구비하는 경우 착용자의 신체(20) 온도나 외부 환경의 온도를 검출하고, 검출 값을 통해 착용자의 신체(20) 온도 변화 및 착용자가 처해있는 외부 환경을 측정하여 얻고자 하는 결과 값에 반영하여 수정할 수 있는 것이다.
또한, 상태 정보 센서(301)는 다른 예로 습도 센서를 더 포함할 수 있다. 습도 센서를 구비하는 경우 착용자의 신체(20)에 발생되는 땀 등을 통해 착용자의 상태나, 외부 환경의 습도를 검출하고 검출값을 통해 착용자의 외부 환경 상태(예를 들어 운동 중인지, 찜질 중인지, 샤워 중인지)를 측정하여 얻고자 하는 결과 값에 반영하여 수정할 수 있는 것이다.
또한, 상태 정보 센서(301)는 다른 예로 음향 검출 센서를 더 포함할 수 있다. 음향 검출 센서를 구비하는 경우 음식물 섭취 시 발생되는 소리를 검출하거나, 외부에서 발생되는 소리를 검출하여, 식사 전인지 후인지 등을 판단하고 얻고자 하는 결과 값에 반영하여 수정할 수 있는 것이다.
상기와 같은 상태 정보 센서(301)는 다양하게 구비될 수 있으므로, 하나 또는 복수개가 실장될 수 있으며, 더불어 복수개의 검출 센서가 구비되는 경우, 앞서 살펴본 각각의 검출 값에 따른 데이터를 조합하여 착용자 상태를 검출할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서와 온습도 센서가 함께 실장되는 경우, 가속도 센서에 의해서는 착용자의 자세나 움직임과 관련되는 정보를 검출하고, 온습도 센서에서는 착용자의 신체(20)에 발생되는 온도 변화나 땀과 같은 습도의 변화를 동시에 검출할 수 있어, 착용자가 운동 중임을 정확하게 예측할 수 있고, 이에 따른 생체 신호의 변화도 반영하여 결과값을 결정할 수 있다. 즉, 착용자의 운동 중에 따른 생체 신호의 변화라는 착용자 상태를 검출할 수 있게 됨은 물론 착용자의 운동 상태 등에 대한 정확한 데이터를 검출할 수 있게 되는 것이다.
상태 정보 센서는 MEMS 가속도계를 포함할 수 있다. MEMS 가속도계는 프로세서의 사용을 위하여 위치, 모션, 틸트(tilt), 샥(shock) 및 바이브레이션(vibration)과 같은 정보를 측정하는데 이용된다. 또한, 상태 정보 센서는 생물학 센서(펄스 산소측정, 체온, 혈압, 체지방), 물체들의 근접각을 감지하는 근접각 검출기 및 환경 센서(온도, 습도, 조명, 압력, 고도, 방위)를 포함할 수 있다.
일 양상에 따른 웨어러블 측정 장치(10)는 압박력 센서(310)를 더 포함할 수 있다. 압박력 센서(310)는 착용자의 신체(20)가 웨어러블 측정 장치(10)에 밀착된 상태에서 생체신호 센서(300)로부터 착용자의 신체(20)에 작용하는 압박력을 측정한다. 측정된 압박력은 제어부(111)에 전달되어, 제어부(111)는 생체신호를 측정하는데 있어 각 착용자에 가장 적합한 압박력을 판단할 수 있다.
또한, 압박력 센서(310)는 힘 센서를 포함하여 압박력을 직접적으로 측정할수도 있으나, 변위 센서를 포함할 수 있다. 변위 센서는 생체감지 센서(300) 혹은 센서용 탄성부(400)의 변위를 측정할 수 있다. 변위 센서는 측정된 변위값을 제어부(111)에 제공할 수 있다. 제어부(111)는 변위 센서로부터 측정된 변위와 탄성계수를 기초로 압박력을 산출한다. 변위 센서는 일 예로, 저항타입의 스트레인 게이지(strain gauge), 광학식 거리센서, 피에조 센서(piezoelectric sensor)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 센서용 탄성부(400)의 변위를 측정할 수 있는 모든 변위 센서를 포함할 수 있다.
압박력 센서(310)에 의해 측정된 압박력은 디스플레이(113)를 통해 표시될 수 있다. 이때, 디스플레이(113)는 압박력을 단계로 나눠 표시하거나, 수치로 표시하는 등 다양한 방식으로 표시할 수 있다.
도 4는 다른 양상에 따른 몸체용 탄성부를 포함하는 웨어러블 측정 장치의 단면도이다. 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략한다.
도 4를 참조하면, 다른 양상에 따른 몸체용 탄성부(200)는 제1몸체용 탄성부(211) 및 제2몸체용 탄성부(220)를 포함할 수 있다. 제1몸체용 탄성부(210)의 하부면과 제2몸체용 탄성부(220)의 하부면은 서로 다른 높이를 가질 수 있다.
일 예로, 제1몸체용 탄성부(210)의 하부면은 제2몸체용 탄성부(220)의 하부면보다 낮은 높이를 갖고, 생체신호 센서(300)의 하부면보다 큰 높이를 갖도록 배치된다. 또한, 일 양상의 제1몸체용 탄성부(210)는 제2몸체용 탄성부(220)보다 생체신호 센서(300)에 더 근접하게 배치될 수 있다.
이 경우, 착용자의 신체(20)는 생체신호 센서(300), 제1몸체용 탄성부(210) 및 제2몸체용 탄성부(220)에 순차적으로 접촉될 수 있다.
상세하게는 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)를 착용하는 경우, 우선적으로 착용자의 신체(20)는 생체신호 센서(300)에 접촉될 수 있다. 다음, 웨어러블 측정 장치(10)가 착용자의 신체(20)에 의해 더 가압될 때, 생체신호 센서(300)를 탄성지지하고 있는 센서용 탄성부(400)는 압축될 수 있다. 이에 따라, 착용자의 신체(20)는 생체신호 센서(300)뿐만 아니라, 제1몸체용 탄성부(210)에도 접촉하게 된다.
여기서 제1몸체용 탄성부(210)가 더 가압되는 경우, 착용자의 신체(20)는 센서용 탄성부(400), 제1몸체용 탄성부(210) 및 제2몸체용 탄성부(220)에 접촉하게 될 수 있다.
이와 같이 센서용 탄성부(400)만이 가압되는 경우와, 센서용 탄성부(400) 및 제1몸체용 탄성부(210)가 함께 가압되는 경우와, 센서용 탄성부(400), 제1몸체용 탄성부(210) 및 제2몸체용 탄성부(220)가 함께 가압되는 경우는 합성 탄성계수가 서로 다르므로, 압축되는 정도에 따라 착용자의 신체(20)에 지지하는 지지력 및 전체의 합성 탄성 복원력이 변화될 수 있다. 이에 따라 생체신호 센서(300)의 밀착력이 다양하게 변화될 수 있어, 제어부(111)는 생체신호를 측정하는데 있어 착용자에 적합한 밀착력을 측정하기 용이하다. 따라서, 제어부(111)는 생체신호를 측정함에 있어 가장 적합한 밀착력을 착용자에 안내할 수 있게 된다.
제1몸체용 탄성부(210)와 제2몸체용 탄성부(220)는 같은 탄성계수를 가질 수 있고, 서로 다른 탄성계수를 가질 수도 있다. 또한, 제1몸체용 탄성부(210)의 하일단에는 착용감을 향상시킬 수 있는 지지부재(211)가 더 배치되며, 제2몸체용 탄성부(220)의 하단에는 착용감을 향상시킬 수 있는 지지부재(221)가 더 배치될 수 있다.
또한, 제1몸체용 탄성부(210) 및 제2몸체용 탄성부(220)와 서로 다른 높이를 가질 수 있고 제1몸체용 탄성부(210) 및 제2몸체용 탄성부(220)의 측면에 배치되는 제3몸체용 탄성부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 단차 조절수단을 더 포함하는 웨어러블 측정 장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 일 양상에 따른 웨어러블 측정 장치(10)는 몸체(100)와 센서용 탄성부(400) 사이에 배치되는 단차 조절수단(600)을 더 포함할 수 있다.
단차 조절수단(600)은 생체신호 센서(300)의 하부면과 몸체용 탄성부(200)의 하부면 간에 단차를 조절할 수 있다. 일 예로, 단차 조절수단(600)은 생체신호 센서(300)의 하부면과 몸체용 탄성부(200)의 하부면의 단차를 늘려 신체(20)에 대한 생체신호 센서(300)의 압박력을 증가시킬 수 있다. 반대로, 단차 조절수단(600)은 생체신호 센서(300)의 하부면과 몸체용 탄성부(200)의 하부면의 단차를 줄여 신체(20)에 대한 생체신호 센서(300)의 압박력을 감소시킬 수도 있다.
단차 조절수단(600)은 착용자에 의해 직접 조절될 수도 있고, 제어부(111)에 의해 자동으로 조절될 수도 있다.
단차 조절수단(600)은 일 예로, 센서용 탄성부(400)에 결합되어 센서용 탄성부(400) 및 생체신호 센서(300)를 상하로 구동시키는 승강 블록(610)과 승강블록을 승강시키기 위한 조절 기구(620)를 포함할 수 있다.
승강 블록(610)은 상승 또는 하강되면서 생체신호 센서(300)의 높이를 조절할 수 있으며, 이에 따라 몸체용 탄성부(200)의 하부면과 생체신호 센서(300)의 하부면의 단차를 조절할 수 있다. 승강 블록(610)은 승강 가이드(미도시)에 의해 회전 없이 승강 동작하도록 안내될 수 있다.
조절 기구(620)는 승강 블록(610)을 상하방향으로 구동할 수 있다. 조절 기구(620)는 일 예로, 승강 블록에 나사 결합되는 스크류, 착용자가 스크류를 회전시키는 회전 레버를 포함할 수 있다. 다른 예로, 스크류는 회전 모터에 의해 자동 회전될 수 있다. 또 다른 예로, 조절 기구(620)는 승강 블록(610)을 승강시키는 리니어 액추에이터를 포함할 수도 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치의 사시도이고, 도 7은 도 6의 Ⅱ-Ⅱ'의 선을 따라 자른 단면도이다.
도 6 내지 7에 도시한 웨어러블 측정 장치(10)의 구조는 단지 예시하기 위한 것이며, 웨어러블 측정 장치(10)의 구조는 다른 형태로 변형될 수 있다.
도 6 내지 7을 참조하면, 전술한 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에서 생체신호 센서(300)는 몸체(100)의 하측에 몸체용 탄성부(200)와 이격되어 배치될 수 있으며, 착용자의 신체(20)로부터 생체신호를 감지할 수 있다. 상세하게는, 생체신호 센서(300)는 몸체(100)의 하측에 연결된 센서용 탄성부(400)에 연결될 수 있다.
여기서, 생체신호 센서(300)의 하부면은 몸체용 탄성부(200)의 하부면보다 높게 위치될 수 있다. 즉, 접촉되는 착용자의 신체(20)를 기준면으로 생체신호 센서(300)의 하부면은 몸체용 탄성부(200)의 하부면보다 높을 수 있다.
따라서, 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)를 착용할 때, 착용자의 신체(20)는 몸체용 탄성부(200)와 생체신호 센서(300)에 순차적으로 접촉될 수 있다. 즉, 착용자의 신체(20)가 웨어러블 측정 장치(10)의 몸체(100) 측에 압력을 가할 때, 착용자의 신체(20)는 몸체용 탄성부(200)에 우선적으로 접촉된 다음, 몸체용 탄성부(200)가 가압됨에 따라 이차적으로 생체신호 센서(300)에 접촉될 수 있다.
이 경우, 생체신호 센서(300)는 하부면에 배치되는 부착부재(310)를 더 포함할 수 있다. 부착부재(310)는 착용자의 신체에 접촉될 때 생체신호 센서(300)가 부착될 수 있게 한다. 부착부재(310)는 일 예로, 실리콘 점착제 또는 생체모방 접착제(biomimetic adhesive)이 될 수 있으나 이에 한정되지 않고, 부착부재(310)는 착용자의 신체(20)에 부착될 수 있는 모든 소재를 포함한다. 다른 예로, 부착부재는 빨판을 포함할 수 있다.
일 양상에 따른 웨어러블 측정 장치(10)는 흡착력 센서(310')를 더 포함할 수 있다. 흡착력 센서(310')는 착용자의 신체(20)가 웨어러블 측정 장치(10)에 밀착된 상태에서 생체신호 센서(300)로부터 착용자의 신체(20)에 작용하는 흡착력을 측정할 수 있다. 측정된 흡착력은 제어부(111)에 전달되어, 제어부(111)는 생체신호를 측정하는데 있어 각 착용자에 가장 적합한 흡착력을 판단할 수 있다.
흡착력 센서(310')는 변위 센서를 포함하여 생체감지 센서 혹은 센서용 탄성부(400)의 변위를 측정할 수 있다. 변위 센서는 측정된 변위값을 제어부(111)에 제공할 수 있다. 제어부(111)는 변위 센서로부터 측정된 변위와 탄성계수를 기초로 흡착력을 산출한다. 흡착력 센서(310)에 의해 측정된 흡착력은 디스플레이(113)를 통해 표시될 수 있다. 이때, 디스플레이(113)는 흡착력을 단계로 나눠 표시하거나, 수치로 표시하는 등 다양한 방식으로 표시할 수 있다.
전술한 실시예와 마찬가지로, 단차 조절 수단(600)이 몸체(100)와 센서용 탄성부(400) 사이에 배치됨으로써, 생체신호 센서(300)의 하부면과 몸체용 탄성부(200)의 하부면 간에 단차를 조절할 수 있다.
지금까지, 다른 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치(10)의 구성에 대해서 설명하였다. 이후에서, 다른 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치(10)의 동작을 설명한다.
도 8 내지 도 9는 다른 실시예에 따른 웨어러블 측정 장치의 동작도이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)를 착용하는 경우, 우선적으로 착용자의 신체(20)는 몸체용 탄성부(200)에 접촉될 수 있다. 다음, 몸체용 탄성부(200)가 착용자의 신체(20)에 의해 가압될 때, 일 예로 착용자가 웨어러블 측정 장치(10)의 스트랩(500)을 조이는 경우, 몸체(100)를 지지하고 있는 몸체용 탄성부(200)는 압축될 수 있다.
여기서 몸체용 탄성부(200)의 하부면으로부터 생체신호 센서(300)의 하부면까지의 범위내에서 몸체용 탄성부(200)가 가압되는 범위를 d1이라 할 때, d1 범위 내에서의 몸체용 탄성부(200)의 변위는 외력과 몸체용 탄성부(200)의 탄성계수에 의해 결정될 수 있다.
다음, 몸체용 탄성부(200)가 착용자의 신체(20)에 의해 더 가압되어 생체신호 센서(300)가 착용자의 신체(20)에 접촉하게 될 때, 생체신호 센서(300)의 일면에 배치된 부착부재(320)는 착용자의 신체(20)에 부착되어 접촉될 수 있다. 이 경우, 일 예로 부착부재(320)는 착용자 손목의 동맥 양단에 부착될 수 있고, 생체신호 센서(300)는 착용자 손목의 동맥에 접촉되어 생체신호를 측정할 수 있다.
다음 도 9를 참조하면, 외력이 제거되어 몸체용 탄성부(200)가 최초의 상태로 복원될 때, 생체신호 센서(300)는 부착부재(320)를 통해 신체에 부착되어 있는 상태이므로 생체신호 센서(300)를 지지하고 있는 센서용 탄성부(400)는 인장될 수 있다. 이 경우, 착용자의 신체(20)는 센서로부터 부압을 느끼게 된다.
착용자의 신체(20)가 센서로부터 부압이 가해질 때 착용자는 웨어러블 측정 장치(10)에서 편안한 착용감을 느낄 수 있으므로, 착용자는 압박력을 느끼지 않고 생체 신호를 측정할 수 있다.
웨어러블 측정 장치에 의해 측정된 생체 정보는 무선통신을 통해 착용자에 헬스 케어 정보를 전달하는 컴퓨터 시스템에 전달되어 사용될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 클라이언트들과 서버들을 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 일반적으로 서로 떨어져 있으며, 통신 네트워크를 통하여 상호연동할 수 있다. 클라이언트와 서버의 관계도는 각각의 컴퓨터들에 동작하고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램들에 가치에 의해 증가할 수 있다. 다양한 클라우드-기반 플랫폼 및/혹 다른 데이터베이스 플랫폼들은, 제어부(111)에 데이터를 송수신할 수 있다. 이러한 제품 구현은 멀티-모달(multi-modal) 인터랙션(미도시)를 위한 구조일수 있다. 이러한 구조는 웨어러블 장치들, 및 나머지 장치들의 큰 클라우드, 웹사이트들, 온라인 서비스들, 및 어플리케이션들 사이에 인공 지능 층으로써 채용될 수 있다. 또한, 이러한 구조는 제어부(111)로부터 입력 데이터를 변환하고, 조건 변화에 따른 착용자 혹은 헬스케어 전문을 경보하는데 사용하기 위한 서비스를 제공할 수 있다. 추가적으로, 이러한 구조는 웨어러블 장치와 나머지 정보(쇼셜 미디어, 스포츠, 음악, 영화, 이메일, 테스트 메시지, 병원들, 처방전) 사이에 상호 작용을 편리하게 할 수 있다.
10: 웨어러블 측정 장치, 100: 몸체.
200: 몸체용 탄성부, 300: 생체신호 센서,
400: 센서용 탄성부, 500: 스트랩,
600: 단차 조절수단

Claims (19)

  1. 몸체;
    사용자의 신체에 접촉하는 지지부재;
    상기 몸체의 하측과 상기 지지부재 사이에 위치하고 상기 몸체로부터 상기 지지부재를 탄성력으로 지지하는 몸체용 탄성부;
    상기 몸체용 탄성부와 이격되어 배치되며, 착용자의 신체로부터 생체신호를 감지하는 생체신호 센서; 및
    상기 몸체와 생체신호 센서 사이에 배치되고, 상기 생체신호 센서의 하부면과 상기 지지부재의 하부면 간에 단차를 갖도록 형성되며, 상기 생체신호 센서를 상기 몸체에 대해 탄성력으로 지지하는 센서용 탄성부를 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서;
    상기 센서용 탄성부는 상기 생체신호 센서의 하부면을 상기 지지부재의 하부면보다 낮게 단차지게 하는 웨어러블 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 몸체용 탄성부는 센서용 탄성부보다 상대적으로 큰 탄성계수를 갖는 웨어러블 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 몸체에 연결되어, 상기 몸체가 착용자의 신체에 착용되게 하는 스트랩을 더 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 생체신호 센서가 착용자의 신체에 밀착된 상태에서 착용자의 신체에 작용하는 압박력을 측정하는 압박력 센서를 더 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압박력 센서는 센서용 탄성부 및 몸체용 탄성부의 변위를 측정하여 제어부로 제공하는 변위 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 변위 센서로부터 측정된 변위와 탄성계수를 기초로 압박력을 산출하는 웨어러블 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 몸체는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 디스플레이는 상기 압박력을 표시하는 웨어러블 측정 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 생체신호 센서로부터 착용자의 생체신호를 제공받아, 착용자의 생체 신호가 정상 범위에 속하는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 생체신호 센서의 하부면과 상기 지지부재의 하부면 간에 단차를 조절하는 단차 조절 수단을 더 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 몸체용 탄성부는 제1몸체용 탄성부 및 제2몸체용 탄성부를 포함하며,
    상기 제1몸체용 탄성부의 하부면과 제2몸체용 탄성부의 하부면은 서로 다른 높이를 갖는 웨어러블 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 센서용 탄성부는,
    상기 생체신호 센서의 하부면을 상기 지지부재의 하부면보다 높게 단차지게 하는 웨어러블 측정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 생체신호 센서가 착용자의 신체에 접촉될 때 부착될 수 있도록 생체신호 센서의 하부면에 배치된 부착부재를 더 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 몸체용 탄성부는 센서용 탄성부보다 상대적으로 큰 탄성계수를 갖는 웨어러블 측정 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 몸체에 연결되어, 상기 몸체가 착용자의 신체에 착용되게 하는 스트랩을 더 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 생체신호 센서가 착용자의 신체에 밀착된 상태에서 착용자의 신체에 작용하는 흡착력을 측정하는 흡착력 센서를 더 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 흡착력 센서는 센서용 탄성부 및 몸체용 탄성부의 변위를 측정하여 제어부로 제공하는 변위 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 변위 센서로부터 측정된 변위와 탄성계수를 기초로 흡착력을 산출하는 웨어러블 측정 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 몸체는 디스플레이를 더 포함하고,
    상기 디스플레이는 상기 흡착력을 표시하는 웨어러블 측정 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 생체신호 센서로부터 착용자의 생체신호를 제공받아, 착용자의 생체 신호가 정상 범위에 속하는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 웨어러블 측정 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 생체신호 센서의 하부면과 상기 지지부재의 하부면 간에 단차를 조절하는 단차 조절 수단을 더 포함하는 웨어러블 측정 장치.
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