KR102615408B1 - ECG measurement and fall management device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밴드 행태로 손목에 착용하여 생체정보를 측정하고 스마트폰과 블루투스 방식으로 연동되어 착용자의 건강을 관리할 수 있는 심전도 측정 및 낙상 관리 장치를 개시한다. 개시된 심전도 측정 및 낙상 관리 장치는, 사용자의 손목에 착용되어 착용자의 심전도를 측정하고 낙상을 검출하기 위한 착용형 측정 단말기와, 상기 착용형 측정 단말기와 무선통신방식으로 연결되고 측정 앱이 실행되는 사용자 휴대 단말기로 이루어진 심전도 측정 및 낙상 관리 장치에 있어서, 상기 착용형 측정 단말기가 배터리 전원부와, 밴드 전극, 상기 밴드 전극으로부터 착용자의 심전도신호를 수신하기 위한 심전도 측정부, 착용자의 낙상을 검출하기 위한 낙상 검출부, 상기 사용자 휴대 단말기와 무선방식으로 통신하기 위한 무선통신부, 사용자 인터페이스, 및 상기 사용자 인터페이스의 조작을 통해 전원이 온되면 상기 무선통신부를 통해 상기 사용자 휴대 단말기의 측정 앱과 연결되고, 측정 앱으로부터 측정이 요구되면 상기 심전도 측정부를 통해 측정 데이터를 가져와 상기 무선통신부를 통해 측정 앱으로 전송하고, 상기 낙상 검출부를 통해 낙상 이벤트가 검출되면 상기 무선통신부를 통해 이벤트 발생을 측정 앱으로 전송하며, 상기 배터리 전원부의 상태를 상기 무선통신부를 통해 측정 앱으로 전송하는 제어부를 포함한다.The present invention discloses an electrocardiogram measurement and fall management device that can be worn on the wrist in the form of a band to measure biometric information and manage the wearer's health by linking with a smartphone via Bluetooth. The disclosed electrocardiogram measurement and fall management device includes a wearable measurement terminal worn on the user's wrist to measure the wearer's electrocardiogram and detect falls, and a user who is connected to the wearable measurement terminal through wireless communication and runs a measurement app. An electrocardiogram measurement and fall management device comprised of a portable terminal, wherein the wearable measurement terminal includes a battery power unit, a band electrode, an electrocardiogram measurement unit for receiving an electrocardiogram signal of the wearer from the band electrode, and a fall for detecting a fall of the wearer. A detection unit, a wireless communication unit for wirelessly communicating with the user's mobile terminal, a user interface, and when the power is turned on through manipulation of the user interface, it is connected to the measurement app of the user's mobile terminal through the wireless communication unit, and is connected to the measurement app from the measurement app. When measurement is required, measurement data is retrieved through the ECG measurement unit and transmitted to the measurement app through the wireless communication unit. When a fall event is detected through the fall detection unit, the event occurrence is transmitted to the measurement app through the wireless communication unit, and the battery It includes a control unit that transmits the status of the power unit to the measurement app through the wireless communication unit.
Description
본 발명은 심전도 측정 및 낙상 관리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 밴드 행태로 손목에 착용하여 생체정보를 측정하고 스마트폰과 블루투스 방식으로 연동되어 착용자의 건강을 관리할 수 있는 심전도 측정 및 낙상 관리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrocardiogram measurement and fall management device, and more specifically, to an electrocardiogram measurement and fall management device that is worn on the wrist in the form of a band to measure biometric information and is linked to a smartphone via Bluetooth to manage the wearer's health. It's about devices.
최근들어 저출생률, 저사망률로 인해 고령화 사회의 진입과 인간의 기대 수명 증가로 인해 인생의 황혼기에 보다 윤택하고 높은 삶의 질을 유지하기 위해, 건강 관리에 관심을 보이는 인구가 증가하고 있다. 이와 같이 노령화 사회에서 노령자(이하 '시니어'라 한다)들의 삶의 질은 건강에 의해 크게 좌우되기 때문에, 노령자들의 건강상태를 모니터링하기 위해 착용할 수 있는 웨어러블 형태의 각종 시니어 헬스 케어 제품들이 개발되고 있다.Recently, due to the entry of an aging society and the increase in human life expectancy due to low birth and death rates, the number of people interested in health care in order to maintain a richer and higher quality of life in the twilight of life is increasing. As the quality of life of the elderly (hereinafter referred to as 'seniors') in an aging society is largely determined by their health, various wearable senior health care products are being developed to monitor the health status of the elderly. there is.
예컨대, 본 출원인에 의해 선출원되어 특허 제10-2451706호로 공고된 '장섬유 그래핀 원사를 포함한 전도성 직물로 이루어진 전기적 생체 신호 측정 의복'(이하 '특허문헌 1'이라 함)은 전도성 원단으로 구성되고 착용자의 신체에 밀착되는 센싱부 및 센싱부를 통해서 획득되는 전기적 생체 신호를 수신하여 분석하는 전기적 생체 신호 계측기를 포함하고, 전도성 원단은 경사에 해당되는 장섬유 그래핀 원사와 위사에 해당되는 합성 고분자 원사가 직조되어 형성된 것이다.For example, the 'electrical biosignal measurement clothing made of conductive fabric containing long-fiber graphene yarn' (hereinafter referred to as 'patent document 1'), which was previously applied for by the present applicant and announced as Patent No. 10-2451706, is composed of a conductive fabric and It includes a sensing unit that is in close contact with the wearer's body and an electrical biosignal meter that receives and analyzes electrical biosignals acquired through the sensing unit, and the conductive fabric consists of long fiber graphene yarn corresponding to the warp yarn and synthetic polymer yarn corresponding to the weft yarn. It is formed by weaving.
또한 등록특허공보에 등록번호 제10-2483932호로 공고된 '시니어의 건강 상태를 실시간으로 평가하여 시니어의 건강 관리 사항을 시니어 및 케어자에게 알리기 위한 시니어 헬스 케어 플랫폼을 제공하는 방법 및 장치'(이하 '특허문헌 2'라 함)는 시니어의 건강 상태를 실시간으로 평가하여 시니어의 건강 관리 사항을 시니어 및 케어자에게 알림으로써, 더욱 효율적으로 시니어의 건강을 케어할 수 있게 하는 것이다.In addition, 'Method and device for providing a senior health care platform to evaluate the health status of seniors in real time and inform seniors and their caregivers of senior health care matters' (hereinafter referred to as 'method and device for providing a senior health care platform' announced in the Registered Patent Gazette under registration number 10-2483932) (Referred to as 'Patent Document 2') evaluates the health status of the senior in real time and informs the senior and the caregiver of the senior's health management information, thereby enabling more efficient care of the senior's health.
한편, 심장의 근육 세포들은 전류에 반응하여 수축·이완하며, 이러한 활동은 심장의 전도계에서 흘려보내는 전류에 의해 통제된다. 따라서, 심장의 전기적 활동을 분석하는 심전도(Electrocardiogram; ECG) 검사를 통해 심방세동과 같은 심장질환을 진단할 수 있다. 또한 낙상은 넘어지거나 떨어져서 몸을 다치는 것으로 높은 곳에서 떨어지는 추락과 걸려 넘어지거나 미끄러져 넘어지는 것을 모두 포함한다. 이러한 낙상은 특히 시니어에서 발생률이 높으며, 시니어 건강을 위협하는 주요 원인이 되고 있다.Meanwhile, heart muscle cells contract and relax in response to electric current, and these activities are controlled by the electric current flowing from the heart's conduction system. Therefore, heart diseases such as atrial fibrillation can be diagnosed through an electrocardiogram (ECG) test that analyzes the electrical activity of the heart. Additionally, a fall is an injury caused by falling or falling and includes falling from a high place, tripping, or slipping. These falls have a particularly high incidence among seniors, and are a major threat to seniors' health.
따라서 시니어의 건강 상태를 모니터링하여 삶의 질을 유지하고, 치매환자를 관리하기 위해서는 적어도 심전도 측정과 낙상을 체계적으로 관리할 필요가 있다.Therefore, in order to monitor the health status of seniors to maintain their quality of life and manage dementia patients, it is necessary to at least measure electrocardiograms and systematically manage falls.
시니어들의 건강한 삶을 위해서는 심전도를 측정하고 낙상을 관리할 필요가 있는데, 특허문헌 1의 의복 형태는 착용하기 번거로운 문제점이 있고, 특허문헌 2는 관리 대상자의 스마트폰을 통해 획득된 데이터에 의해 관리 대상자의 건강 상태를 모니터링하므로 관리 대상자의 생체 정보를 정확하게 측정할 수 없는 문제점이 있다.For the healthy lives of seniors, it is necessary to measure electrocardiograms and manage falls. However, the form of clothing in Patent Document 1 has the problem of being cumbersome to wear, and Patent Document 2 provides information on the management subject's health based on data acquired through the management subject's smartphone. Since the health status of the person is monitored, there is a problem in that the biometric information of the person being managed cannot be accurately measured.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 밴드 형태로 손목에 착용하여 생체정보를 측정하고 스마트폰과 블루투스 방식으로 연동되어 착용자의 건강을 체계적으로 관리할 수 있는 심전도 측정 및 낙상 관리 장치를 제공하는 것이다.The problem that the present invention aims to solve is to measure biometric information by wearing it on the wrist in the form of a band and link it with a smartphone through Bluetooth to systematically manage the wearer's health by measuring electrocardiogram and preventing falls in order to solve the above problems. It provides a management device.
본 발명의 실시예는 웨어러블 형태의 심전도 측정 및 낙상 관리 장치를 개시한다.An embodiment of the present invention discloses a wearable electrocardiogram measurement and fall management device.
개시된 심전도 측정 및 낙상 관리 장치는, 사용자의 손목에 착용되어 착용자의 심전도를 측정하고 낙상을 검출하기 위한 착용형 측정 단말기와, 상기 착용형 측정 단말기와 무선통신방식으로 연결되고 측정 앱이 실행되는 사용자 휴대 단말기로 이루어진 심전도 측정 및 낙상 관리 장치에 있어서, 상기 착용형 측정 단말기가 배터리 전원부와, 밴드 전극, 상기 밴드 전극으로부터 착용자의 심전도신호를 수신하기 위한 심전도 측정부, 착용자의 낙상을 검출하기 위한 낙상 검출부, 상기 사용자 휴대 단말기와 무선방식으로 통신하기 위한 무선통신부, 사용자 인터페이스, 및 상기 사용자 인터페이스의 조작을 통해 전원이 온되면 상기 무선통신부를 통해 상기 사용자 휴대 단말기의 측정 앱과 연결되고, 측정 앱으로부터 측정이 요구되면 상기 심전도 측정부를 통해 측정 데이터를 가져와 상기 무선통신부를 통해 측정 앱으로 전송하고, 상기 낙상 검출부를 통해 낙상 이벤트가 검출되면 상기 무선통신부를 통해 이벤트 발생을 측정 앱으로 전송하며, 상기 배터리 전원부의 상태를 상기 무선통신부를 통해 측정 앱으로 전송하는 제어부를 포함한다.The disclosed electrocardiogram measurement and fall management device includes a wearable measurement terminal worn on the user's wrist to measure the wearer's electrocardiogram and detect falls, and a user who is connected to the wearable measurement terminal through wireless communication and runs a measurement app. An electrocardiogram measurement and fall management device comprised of a portable terminal, wherein the wearable measurement terminal includes a battery power unit, a band electrode, an electrocardiogram measurement unit for receiving an electrocardiogram signal of the wearer from the band electrode, and a fall for detecting a fall of the wearer. A detection unit, a wireless communication unit for wirelessly communicating with the user's mobile terminal, a user interface, and when the power is turned on through manipulation of the user interface, it is connected to the measurement app of the user's mobile terminal through the wireless communication unit, and is connected to the measurement app from the measurement app. When measurement is required, measurement data is retrieved through the ECG measurement unit and transmitted to the measurement app through the wireless communication unit. When a fall event is detected through the fall detection unit, the event occurrence is transmitted to the measurement app through the wireless communication unit, and the battery It includes a control unit that transmits the status of the power unit to the measurement app through the wireless communication unit.
상기 심전도 측정부는, 상기 밴드 전극의 심전도신호를 증폭하는 계측 증폭기와, 상기 계측 증폭기의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와, 상기 아날로그-디지털 변환기에서 디지털로 변환된 심전도 측정 데이터를 저장하는 레지스터를 포함한다.The ECG measurement unit includes a measurement amplifier that amplifies the ECG signal of the band electrode, an analog-to-digital converter that converts the analog output of the measurement amplifier into digital, and stores ECG measurement data converted to digital by the analog-to-digital converter. Includes registers that
상기 낙상 검출부는 3G 가속도 및 3G 자이로 센서로 구현될 수 있고, 상기 측정 앱은 앱이 실행되면 상기 착용형 측정 단말기와 무선으로 연결을 시도하고, 연결되면 배터리 전압과 착용여부를 체크하는 단계와, 착용 상태이면 상기 착용형 측정 단말기에 심전도 측정과 낙상 측정을 요청한 후 심전도 측정 데이터를 수신하여 심박수를 산출하고, 낙상 데이터를 수신하여 심박수와 낙상횟수를 메인화면에 표시하는 단계와, 상기 메인화면에서 설정 아이콘이 선택되면, 문자를 전송하기 위한 보호자 연락처와 연락 조건을 설정하는 단계와, 연락 조건이 충족되면, 등록된 보호자 연락처로 심박수와 낙상횟수를 전송하는 단계를 수행할 수 있다.The fall detection unit may be implemented with a 3G acceleration and 3G gyro sensor, and the measurement app attempts to connect wirelessly with the wearable measurement terminal when the app is executed, and when connected, checks the battery voltage and whether the device is worn; When worn, requesting electrocardiogram measurement and fall measurement from the wearable measurement terminal, receiving the electrocardiogram measurement data to calculate heart rate, receiving fall data, and displaying the heart rate and number of falls on the main screen; When the settings icon is selected, steps can be taken to set the guardian's contact information and contact conditions for sending a text message, and when the contact conditions are met, to transmit the heart rate and number of falls to the registered guardian's contact information.
또한, 상기 측정 앱은 측정된 사용자의 심박수와 낙상횟수를 병원 서버로 전송하고, 병원 서버로부터 진단결과를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the measurement app may further include the step of transmitting the user's measured heart rate and number of falls to the hospital server and receiving a diagnosis result from the hospital server.
본 발명의 실시예에 따르면, 보호가 필요한 시니어나 치매환자를 대상으로 병원을 내방하지 않고서도 손목에 착용된 측정 단말기를 통해 착용자의 심장 상태를 파악하고 이상시 경고를 통해 신속한 조치를 가능하게 하며, 낙상 및 심장 이상 발생시 보호자에게 신속히 통지함으로써 시니어의 건강을 체계적으로 관리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to determine the heart condition of the wearer through a measuring terminal worn on the wrist without visiting the hospital for seniors or dementia patients in need of protection and to take prompt action through a warning in the event of an abnormality. , seniors' health can be systematically managed by promptly notifying guardians in the event of a fall or cardiac abnormality.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 수집된 측정 데이터를 모아 빅데이터를 구축함으로써 인공지능(AI)을 적용할 수 있게 하여 보다 정확한 분석을 가능하게 하고, 특히 ICT 기술과 융합을 통해 개인 맞춤형 건강관리 서비스를 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by collecting collected measurement data to build big data, artificial intelligence (AI) can be applied to enable more accurate analysis, and in particular, personalized health management service through convergence with ICT technology. can be provided.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 심전도 측정 및 낙상 관리 장치를 이용한 건강관리 서비스 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 시니어 건강관리 서비스 시스템의 전체 동작을 개략적으로 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 심전도 측정 및 낙상 관리 장치의 구성 블럭도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전극 및 착용 상태도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트폰 앱의 동작 순서도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 스마트폰 앱의 동작 화면 예이다.1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a health care service system using an electrocardiogram measurement and fall management device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a flowchart schematically showing the overall operation of the senior health care service system according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a block diagram of the configuration of an electrocardiogram measurement and fall management device according to an embodiment of the present invention;
4 is a graphene electrode and wearing state diagram according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart of the operation of a smartphone app according to an embodiment of the present invention;
Figures 6a and 6b are examples of operation screens of a smartphone app according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.The technical problems achieved by the present invention and its implementation will become clearer through preferred embodiments of the present invention described below. The following examples are merely illustrative for illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 심전도 측정 및 낙상 관리장치를 이용한 시니어 건강관리 서비스 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 시니어 건강관리 서비스 시스템의 전체 동작을 개략적으로 도시한 순서도이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a senior health care service system using an electrocardiogram measurement and fall management device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a flow chart schematically showing the overall operation of the senior health care service system. .
본 발명의 실시예에 따른 심전도 측정 및 낙상 관리 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 보호 대상자인 시니어의 손목에 착용하여 착용자의 심전도를 측정하고 낙상을 검출하기 위한 착용형 측정 단말기(10)와, 단말기(10)와 블루투스 통신으로 연결되고 측정 앱(22)이 실행되는 사용자 휴대 단말기(20)로 이루어지고, LTE 및 5G 이동통신망(50)을 통해 보호자 스마트폰(30)이나 병원 서버(40)와 연결되어 시니어 건강관리 서비스 시스템을 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서 사용자 휴대 단말기(20)는 측정 앱이 탑재된 스마트폰으로서, 이하에서 간단히 사용자 스마트폰이라 한다.As shown in FIG. 1, the electrocardiogram measurement and fall management device 100 according to an embodiment of the present invention is a wearable measurement terminal ( 10), and a user
도 1을 참조하면, 착용형 측정 단말기(10)는 사용자 스마트폰(20)에 탑재된 측정 앱(App;22)과 연동되어 사용자의 손목에 착용되어 심전도를 측정하고 낙상 이벤트를 감지하기 위한 것이고, 사용자 스마트폰(20)과 보호자 스마트폰(30)은 고유 전화번호를 갖는 통상의 휴대폰과 동일하며, 사용자 스마트폰(20)에는 본 발명의 실시예에 따라 착용자의 심전도를 측정하고 낙상을 관리하기 위한 측정 앱(App;22)이 탑재되어 있다.Referring to FIG. 1, the
병원서버(40)는 시니어 건강관리 서비스를 병원에서 제공할 경우에 필요한 구성으로서, 서비스 가입자로부터 심전도 측정 데이터와 낙상 데이터를 전달받아 전문가에 의해 시니어의 건강 상태를 진단한 후, 필요한 조치를 제공하기 위한 것이다.The
이동통신망(50)은 3G, 4G, LTE, 5G 등과 같은 통상의 공중 이동통신망으로서, 사용자 스마트폰(20)과 보호자 스마트폰(30) 사이에 문자를 전송하기 위한 통신경로와 사용자 스마트폰(20)과 병원 서버(40) 사이에 데이터를 전송하기 위한 통신경로를 제공한다.The mobile communication network 50 is a typical public mobile communication network such as 3G, 4G, LTE, 5G, etc., and includes a communication path for transmitting text between the
도 2를 참조하면, 사용자 스마트폰(20)은 본 발명의 실시예에 따른 측정 앱이 실행되면 설정 과정에서 각종 파라메터를 설정하고, 착용형 측정 단말기(10)와 블루투스 방식으로 통신하여 배터리(BAT) 체크를 요청한다(S101,S102).Referring to FIG. 2, when the measurement app according to an embodiment of the present invention is executed, the
착용형 측정 단말기(10)는 배터리 전압을 체크한 후 응답(ACK)을 통해 배터리 전압을 제공하고, 사용자 스마트폰(20)은 배터리 전압을 분석하여 잔량을 표시한다(S103,S104).The
이어 사용자 스마트폰(20)은 착용형 측정 단말기(10)에 심전도(ECG) 체크를 요청하고, 이에 따라 착용형 측정 단말기(10)는 응답(ACK)을 통해 측정값을 사용자 스마트폰(20)으로 전달한다(S105,S106).Then, the
사용자 스마트폰(20)은 측정값을 분석한 후 결과를 화면에 표시하고, 필요시 보호자 스마트폰(30)이나 병원 서버(40)로 측정 데이터를 전송한다(S107~S110).After analyzing the measurement values, the
이어 사용자 스마트폰(20)은 착용형 측정 단말기(10)에 낙상 체크를 요청하고, 이에 따라 착용형 측정 단말기(10)는 응답(ACK)을 통해 측정값을 사용자 스마트폰(20)으로 전달한다(S111~S112).Next, the
사용자 스마트폰(20)은 측정값을 분석한 후 결과를 화면에 표시하고, 필요시 보호자 스마트폰(30)이나 병원 서버(40)로 측정 데이터를 전송한다(S113~S116).After analyzing the measurement values, the
병원서버(40)는 필요시 전송된 측정 데이터를 분석하여 사용자의 상태를 진단한 후 진단결과를 보호자나 사용자의 스마트폰(20,30)으로 전송한다(S117,S118). 이에 해당 스마트폰(20,30)에는 진단결과가 표시된다(S119).When necessary, the
한편, 낙상 정보는 별도의 낙상 체크 요청이 없더라도 낙상 이벤트가 발생할 경우 착용형 측정 단말기(10)가 즉시 검출하여 사용자 스마트폰(20)으로 전송할 수 있다.Meanwhile, fall information can be immediately detected by the
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 심전도 측정 및 낙상 관리 장치(100)를 병원이나 복지센터 등과 같은 기관에서 운영하는 시니어 건강관리 서비스에 이용할 경우에는 측정 데이터를 서비스 기관의 서버측에 전송할 수도 있다.In this way, when the electrocardiogram measurement and fall management device 100 according to an embodiment of the present invention is used for a senior health care service operated by an institution such as a hospital or welfare center, the measurement data may be transmitted to the server of the service institution.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 심전도 측정 및 낙상 관리 장치의 구성 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전극 및 착용 상태도이다.Figure 3 is a block diagram of the configuration of an electrocardiogram measurement and fall management device according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a graphene electrode and wearing state diagram according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 착용형 측정 단말기(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 밴드 전극(110), 심전도(ECG) 측정부(120), 낙상 검출부(130), 마이크로컨트롤러(MCU;140), 블루투스 모듈(BLE;150), 전원부(160), 유저 인터페이스(170)로 구성되고, 밴드 전극(110)은 도 4에 도시된 바와 같이 그래핀 원단의 + 전극패턴(114)과 -전극패턴(116)이 밴드(112)에 고주파 접착되어 손목(104)에 착용할 수 있도록 되어 있다.As shown in FIG. 3, the
심전도(Electrocardiography, ECG)란 심박동과 연관되어 있는 전위를 피부에 부착된 전극으로 감지한 것으로, 심장의 전기적 단계를 반영하여 심방 탈분극, 심실 탈분극, 심실 재분극으로 나누어지며 P, QRS, T에 특징점이 뚜렷하게 나타난다. 심전도 측정을 위해서는 기준이 되는 기준전극(reference electrode, -전극)과 측정하고자 하는 위치의 활동전극(active electrode, +전극)을 필요로 한다. ECG를 측정하기 위해서는 표준사지유도 등을 위해 여러 곳에 전극을 설치해야하나 본 발명의 실시예에서는 일측 손목에 착용하는 방식이므로 주로 심박수(Heart Rate)와 심박수 변동(HRV: Heart Rate Variability)으로 심방세동 등을 측정한다.Electrocardiography (ECG) is the detection of potentials related to heartbeat with electrodes attached to the skin. Reflecting the electrical stages of the heart, it is divided into atrial depolarization, ventricular depolarization, and ventricular repolarization, with characteristic points at P, QRS, and T. It appears clearly. To measure an electrocardiogram, a reference electrode (-electrode) as a standard and an active electrode (+ electrode) at the location to be measured are required. In order to measure ECG, electrodes must be installed in several places for standard limb guidance, etc., but in the embodiment of the present invention, since it is worn on one wrist, atrial fibrillation is mainly determined by heart rate and heart rate variation (HRV). Measure your back.
도 3을 참조하면, 밴드 전극(110)은 -전극패턴(114)과 +전극패턴(116)으로 구분되고, 전도성 직물이나 그래핀 원단이 밴드(112)에 고주파 접착으로 부착되거나 그래핀 프린트 혹은 코팅으로 제조된 구조이다. 여기서, 그래핀은 탄소 원자가 sp2 결합으로 육각형 구조를 이루고 있는 2차원(2D) 평면의 탄소 물질이다. 그래핀은 탄소 원자에 있는 4개의 최외각전자들 중에 3개의 전자는 육각형의 구조를 이루기 위해 σ-결합을 형성하고, 남은 1개의 전자들이 π-접합(파이-conjugation)을 이루고 있으며, 가전자대와 전도대가 육각형의 꼭짓점에서 만나며 band gap이 0(zero)가 되고 Dirac cone이라고 불리는 형태가 나타난다. 따라서 그래핀은 우수한 전기적 특성을 가지며, 또한 화학적/물리적으로 매우 안정적인 특성을 지닌다. 즉, 그래핀은 강철보다 200 배 이상 강도가 강하고, 열전도도는 다이아몬드보다 2 배 이상 높다. 전기전도도는 구리보다 100 배 이상 높으며, 전자이동속도는 실리콘보다 그래핀이 100 배 이상 빠르다. 또한 탄성이 우수하여 늘리거나 휘어져도 전기적 성질을 잃지 않는 장점이 있다. 그래핀의 두께는 약 0.35 nm, 탄소와 탄소의 거리는 0.142 nm로 매우 얇고 투명하여 반도체, 디스플레이, 투명전극 등의 많은 분야에서 사용되고 있다.Referring to FIG. 3, the band electrode 110 is divided into a -electrode pattern 114 and a +electrode pattern 116, and a conductive fabric or graphene fabric is attached to the band 112 by high-frequency adhesive or printed with graphene or It is a structure manufactured by coating. Here, graphene is a two-dimensional (2D) plane carbon material in which carbon atoms form a hexagonal structure through sp 2 bonds. In graphene, among the four outermost electrons in a carbon atom, three electrons form a σ-bond to form a hexagonal structure, and the remaining one electron forms a π-conjugation, forming a valence band. and conduction bands meet at the vertices of the hexagon, the band gap becomes 0 (zero), and a shape called a Dirac cone appears. Therefore, graphene has excellent electrical properties and is also chemically and physically very stable. In other words, graphene is more than 200 times stronger than steel, and its thermal conductivity is more than twice that of diamond. Electrical conductivity is more than 100 times higher than that of copper, and the electron transfer speed is more than 100 times faster in graphene than in silicon. It also has excellent elasticity, so it has the advantage of not losing its electrical properties even when stretched or bent. The thickness of graphene is about 0.35 nm, and the distance between carbon is 0.142 nm, making it very thin and transparent, so it is used in many fields such as semiconductors, displays, and transparent electrodes.
심전도 측정부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 대역통과필터(BPF; 121), 밴드 전극(110)의 심전도신호를 증폭하는 계측 증폭기(IA;122), 계측 증폭기(122)의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(ADC; 123), 아날로그-디지털 변환기(123)에서 디지털로 변환된 심전도 측정 데이터를 저장하는 FIFO 레지스터(124), MCU(140)와 I2C 버스(102)로 연결하기 위한 버스 인터페이스(125)로 구성된다. 계측 증폭기(122)는 밴드 전극 입력단 신호의 차를 증폭하기 위한 것으로 높은 임피던스와 공통모드제거비(CMRR)를 가진다. 이때 대역통과여파기(121)는 계측 증폭기(122)의 후단에 위치하여 계측 증폭기(122)에서 증폭된 아날로그 심전도신호를 필터링할 수도 있다. 아날로그-디지털 변환기(123)에 의해 디지털로 변환된 심전도 측정 데이터는 FIFO 레지스터(124)에 저장되고, MCU(140)는 I2C 버스(102)를 통해 FIFO 레지스터(124)에 저장된 측정 데이터를 가져간다.As shown in FIG. 3, the ECG measuring unit 120 includes a band pass filter (BPF) 121, an instrumentation amplifier (IA) 122 that amplifies the ECG signal of the band electrode 110, and an analog of the instrumentation amplifier 122. An analog-to-digital converter (ADC; 123) that converts the output to digital, a FIFO register (124) to store ECG measurement data converted to digital in the analog-to-digital converter (123), an MCU (140) and an I 2 C bus ( It consists of a bus interface 125 for connection to 102). The instrumentation amplifier 122 is used to amplify the difference between the band electrode input signals and has high impedance and common mode rejection ratio (CMRR). At this time, the bandpass filter 121 may be located at the rear of the measurement amplifier 122 and filter the analog ECG signal amplified by the measurement amplifier 122. The ECG measurement data converted to digital by the analog-to-digital converter 123 is stored in the FIFO register 124, and the MCU 140 stores the measurement data stored in the FIFO register 124 through the I 2 C bus 102. take it
낙상 검출부(130)는 3축 가속도 및 3축 자이로 센서로 구현되고, I2C 버스(102)를 통해 마이크로컨트롤러(MCU;140)와 연결된다.The fall detection unit 130 is implemented with a 3-axis acceleration and 3-axis gyro sensor, and is connected to a microcontroller (MCU) 140 through the I 2 C bus 102.
블루투스 모듈(150)은 블루투스 프로토콜에 따라 사용자 스마트폰(20)과 통신하여 사용자 스마트폰의 요청 메시지를 MCU(140)로 전달하고, MCU(140)로부터 측정 데이터가 실린 응답 메시지를 전달받아 사용자 스마트폰(20)으로 전송한다.The Bluetooth module 150 communicates with the
전원부(160)는 배터리(BAT)를 포함하여 밴드 전극과 내부 회로에 안정된 직류전원을 공급하고, 사용자 인터페이스(170)는 사용자의 조작을 입력하기 위한 것으로 터치스크린이나 전원 온/오프 버튼 등으로 구현될 수 있다. The power unit 160 includes a battery (BAT) and supplies stable direct current power to the band electrode and internal circuit, and the user interface 170 is used to input user operations and is implemented as a touch screen or power on/off button. It can be.
MCU(140)는 전원이 온되면 ECG 측정부(120)와 낙상 검출부(130)의 센서들을 초기화한 후 전극 신호를 통해 손목 착용 여부를 판단하고 전원부의 배터리 전압을 체크하여 로우 배터리 등을 판단한다. 이후 블루투스 모듈(150)을 통해 사용자 스마트폰의 앱(22)과 연결되면 측정 앱(22)의 요청에 따라 배터리 전압, 심전도 측정 데이터, 낙상 이벤트 발생 등을 측정 앱(22)으로 전송한다.When the power is turned on, the MCU 140 initializes the sensors of the ECG measurement unit 120 and the fall detection unit 130, determines whether the wrist is worn through electrode signals, and checks the battery voltage of the power supply unit to determine low battery, etc. . Afterwards, when connected to the app 22 on the user's smartphone through the Bluetooth module 150, battery voltage, electrocardiogram measurement data, fall event occurrence, etc. are transmitted to the measurement app 22 at the request of the measurement app 22.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트폰 측정 앱의 동작 순서도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트폰 측정 앱의 동작 화면 예이다.Figure 5 is a flow chart of the operation of the smartphone measurement app according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is an example of an operation screen of the smartphone measurement app according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 사용자 스마트폰(20)에서 측정 앱(22)이 실행되면, 앱 실행을 알리는 실행화면을 표시하면서 착용형 측정 단말기(10)와 블루투스 접속을 시도한 후 접속에 성공하면 배터리 전압을 체크하고, 착용 여부를 체크한다(S201~S204). 만일 접속에 시도하면 연결 실패를 화면에 표시하고, 착용하지 않았으면 미착용을 안내할 수 있다.Referring to FIG. 5, when the measurement app 22 is executed on the user's
이후 측정 앱(22)은 착용 상태이면 블루투스 통신망을 통해 다음 표 1과 같은 페킷 포맷으로 심전도 측정과 낙상 체크를 요청하고, 착용형 측정 단말기(10)로부터 응답 메시지를 통해 측정 데이터가 수신되면 심박수를 산출한 후 도 6a에 도시된 바와 같이, 메인화면에 심박수 혹은 심방세동과 낙상횟수 등을 표시한다(S205~S208).Afterwards, when the measurement app 22 is worn, it requests electrocardiogram measurement and fall check in the packet format shown in Table 1 through the Bluetooth communication network, and when measurement data is received through a response message from the
도 6a를 참조하면, 메인화면에는 착용형 측정 단말기(10)로부터 수신된 측정 데이터를 기준값과 비교하여 측정된 심박수나 심방세동이 표시될 수 있고, 낙상감지 횟수가 표시된다. 또한 화면의 상단이나 하단에는 착용형 측정 단말기의 배터리 전압 상태와 블루투스 통신 상태 등이 표시될 수 있고, 설정 아이콘, 모니터링 아이콘 등이 표시될 수 있다.Referring to FIG. 6A, the main screen may display heart rate or atrial fibrillation measured by comparing measurement data received from the
메인화면에서 '설정 아이콘'이 터치되면, 기기연결, 사용자 혹은 보호자 이름 관리, 사용자 혹은 보호자에 문자 발송 온/오프 아이콘 등이 표시되고, 사용자 혹은 보호자 이름 관리가 선택되면 사용자 혹은 보호자 이름과 전화번호를 등록할 수 있다(S209~S211). 또한 설정 단계에서 연락할 시간(예컨대, 매일 아침 9시 등)과 심장이상 및 낙상 검출 시 등과 같은 연락 조건을 설정할 수도 있다.When the 'Settings icon' is touched on the main screen, icons for device connection, user or guardian name management, and sending text messages to the user or guardian on/off are displayed. When user or guardian name management is selected, the user or guardian name and phone number are displayed. can be registered (S209~S211). Additionally, during the setup stage, you can set contact conditions such as contact time (e.g., 9 a.m. every morning, etc.) and when heart abnormalities or falls are detected.
또한, 메인화면에서 '모니터 아이콘'이 터치되면, 도 6b와 같이 일간/주간/월간 측정값들을 숫자나 문자 혹은 그래프 등으로 표시하여 누적 관리할 수도 있다(S212,S213).Additionally, when the 'monitor icon' is touched on the main screen, daily/weekly/monthly measured values can be displayed in numbers, letters, or graphs for cumulative management as shown in FIG. 6b (S212, S213).
한편, 측정된 심박수나 낙상 이벤트는 연락할 주기나 조건이 충족되면 등록된 보호자 전화번호로 자동으로 문자 전송될 수 있다(S214,S215).Meanwhile, the measured heart rate or fall event can be automatically sent as a text message to the registered guardian's phone number when the contact period or condition is met (S214, S215).
그리고 착용형 측정 단말기(10)와 연결상태를 모니터링하여 수신세기(RSSI)가 일정 이하가 되면 이탈로 판단하여 앱에 경보를 표시하고, 측정 앱(22)의 종료가 요청되면 종료 안내 후 측정 앱(22)을 종료한다(S216~S219). Then, the connection status with the
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. In the above, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.
10: 착용형 측정 단말기 20: 사용자 스마트폰
30: 보호자 스마트폰 40: 병원 서버
50: 이동통신망 100: 심전도 측정 및 낙상 관리장치
110: 밴드 전극 120: 심전도 측정부
130: 낙상 검출부 140: MCU
150: 블루투스모듈 160: 전원부
170: 사용자 인터페이스10: Wearable measurement terminal 20: User smartphone
30: Guardian smartphone 40: Hospital server
50: Mobile communication network 100: Electrocardiogram measurement and fall management device
110: band electrode 120: electrocardiogram measuring unit
130: Fall detection unit 140: MCU
150: Bluetooth module 160: Power unit
170: User interface
Claims (5)
상기 착용형 측정 단말기가
배터리 전원부;
전도성 직물이 고주파 접합되거나 그래핀 프린트로 제작되고 사용자의 일측 손목에 착용되어 한 쌍의 전극이 모두 일측 손목에 직접 접촉되는 밴드 전극;
상기 밴드 전극으로부터 착용자의 심전도신호를 측정하기 위한 심전도 측정부;
착용자의 낙상을 검출하기 위한 낙상 검출부;
상기 스마트폰과 블루투스방식으로 통신하기 위한 무선통신부;
사용자 인터페이스; 및
상기 사용자 인터페이스의 조작을 통해 전원이 온되면 상기 무선통신부를 통해 상기 스마트폰의 측정 앱과 연결되고, 측정 앱으로부터 측정이 요구되면 상기 심전도 측정부를 통해 측정 데이터를 가져와 상기 무선통신부를 통해 측정 앱으로 전송하고, 상기 낙상 검출부를 통해 낙상 이벤트가 검출되면 상기 무선통신부를 통해 이벤트 발생을 측정 앱으로 전송하며, 상기 배터리 전원부의 상태를 상기 무선통신부를 통해 측정 앱으로 전송하는 제어부를 포함하고,
상기 심전도 측정부는
밴드 전극 입력단 신호의 차를 증폭하여 심전도신호로서 출력하는 계측 증폭기와,
상기 계측 증폭기의 아날로그 심전도신호 출력을 디지털로 변환하는 아날로그-디지털 변환기와,
상기 아날로그-디지털 변환기에서 디지털로 변환된 심전도 측정 데이터를 저장하는 레지스터를 포함하고,
상기 측정 앱은
앱이 실행되면 상기 착용형 측정 단말기와 무선으로 연결을 시도하고, 연결되면 배터리 전압과 착용여부를 체크하는 단계와,
착용 상태이면 상기 착용형 측정 단말기에 STX와 Command, LENGTH, Check Sum, EXT 포맷의 심박세동감지 시작신호와 심박세동감지 종료신호를 전송하여 심전도 측정을 요청한 후 심전도 측정 데이터를 수신하여 시작신호와 종료신호 사이의 심박수를 산출하고, 낙상 측정을 요청한 후 낙상 데이터를 수신하여 산출된 심박수와 측정된 낙상횟수를 메인화면에 표시하는 단계와,
상기 메인화면에서 설정 아이콘이 선택되면, 문자를 전송하기 위한 보호자 연락처와 연락 조건을 설정하는 단계와,
연락 조건이 충족되면, 등록된 보호자 연락처로 심박수와 낙상횟수를 전송하는 단계를 수행하여
밴드 형태로 손목에 착용하여 생체정보를 측정하고 스마트폰과 블루투스 방식으로 연동되어 착용자의 건강을 체계적으로 관리할 수 있는 것을 특징으로 하는 심전도 측정 및 낙상 관리 장치.An electrocardiogram measurement and fall management device consisting of a wearable measurement terminal worn on the user's wrist to measure the wearer's electrocardiogram and detect falls, and a smartphone that is connected to the wearable measurement terminal through wireless communication and runs a measurement app. In
The wearable measurement terminal
Battery power unit;
A band electrode made of conductive fabric bonded at high frequency or printed with graphene and worn on one wrist of the user so that both electrodes are in direct contact with one wrist.
An electrocardiogram measuring unit for measuring the wearer's electrocardiogram signal from the band electrode;
a fall detection unit for detecting a fall of the wearer;
a wireless communication unit for communicating with the smartphone via Bluetooth;
user interface; and
When the power is turned on through manipulation of the user interface, it is connected to the measurement app of the smartphone through the wireless communication unit, and when measurement is requested from the measurement app, measurement data is retrieved through the ECG measurement unit and sent to the measurement app through the wireless communication unit. transmitting, and when a fall event is detected through the fall detection unit, transmitting the occurrence of the event to the measurement app through the wireless communication unit, and a control unit transmitting the status of the battery power unit to the measurement app through the wireless communication unit,
The electrocardiogram measuring unit
A measurement amplifier that amplifies the difference between the band electrode input signal and outputs it as an electrocardiogram signal,
An analog-to-digital converter that converts the analog electrocardiogram signal output of the instrumentation amplifier into digital;
Includes a register for storing electrocardiogram measurement data converted to digital by the analog-to-digital converter,
The measurement app is
When the app is run, it attempts to connect wirelessly with the wearable measurement terminal, and when connected, checks the battery voltage and whether it is worn;
When worn, an ECG measurement is requested by transmitting a heart rate fibrillation detection start signal and a heart rate fibrillation detection end signal in the format of STX, Command, LENGTH, Check Sum, and EXT to the wearable measurement terminal, and then ECG measurement data is received, and a start signal and end signal are sent to the wearable measurement terminal. Calculating the heart rate between signals, requesting fall measurement, receiving fall data, and displaying the calculated heart rate and measured number of falls on the main screen;
When the settings icon is selected on the main screen, setting the guardian contact information and contact conditions for sending a text message;
If the contact conditions are met, steps are taken to transmit heart rate and number of falls to the registered guardian contact information.
An electrocardiogram measurement and fall management device that is worn on the wrist in the form of a band to measure biometric information and is linked to a smartphone via Bluetooth to systematically manage the wearer's health.
3G 가속도 및 3G 자이로 센서로 구현된 것을 특징으로 하는 심전도 측정 및 낙상 관리 장치.The method of claim 1, wherein the fall detection unit
An electrocardiogram measurement and fall management device implemented with 3G acceleration and 3G gyro sensors.
측정된 사용자의 심박수와 낙상횟수를 병원 서버로 전송하고, 병원 서버로부터 진단결과를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도 측정 및 낙상 관리 장치.The method of claim 1, wherein the measurement app
An electrocardiogram measurement and falls management device further comprising transmitting the measured user's heart rate and number of falls to a hospital server and receiving a diagnosis result from the hospital server.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020230085448A KR102615408B1 (en) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | ECG measurement and fall management device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020230085448A KR102615408B1 (en) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | ECG measurement and fall management device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102615408B1 true KR102615408B1 (en) | 2023-12-20 |
Family
ID=89376741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020230085448A KR102615408B1 (en) | 2023-07-03 | 2023-07-03 | ECG measurement and fall management device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102615408B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220079867A (en) * | 2019-09-18 | 2022-06-14 | 바이오엑셀 테라퓨틱스 인코포레이티드 | Systems and methods for detection and prevention of the appearance of anxiety |
KR20220115024A (en) * | 2021-02-09 | 2022-08-17 | 메디팜소프트(주) | Wearable device for measuring multiple vital signals |
-
2023
- 2023-07-03 KR KR1020230085448A patent/KR102615408B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220079867A (en) * | 2019-09-18 | 2022-06-14 | 바이오엑셀 테라퓨틱스 인코포레이티드 | Systems and methods for detection and prevention of the appearance of anxiety |
KR20220115024A (en) * | 2021-02-09 | 2022-08-17 | 메디팜소프트(주) | Wearable device for measuring multiple vital signals |
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