KR102648098B1 - 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템은, 사용자의 양측 콧구멍에 삽입되는 2개의 삽입부가 U 형상의 연결부로 연결된 것으로서, 사용자의 흡기 및 호기에 따라 호흡 데이터를 생성하는 호흡량 측정 센서를 포함한 코마개; 상기 코마개와 통신 가능하게 연결된 것으로서, 사용자로부터 성별 및 나이, 기저질환정보를 포함하는 사용자정보를 입력받는 정보 입력 모듈과, 상기 호흡 데이터를 기반으로 호흡량 데이터를 분석하는 데이터 분석 모듈 및, 상기 호흡량 데이터를 사용자에게 제공하는 정보 제공 모듈을 포함한 메인 서버;를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템에 의하면, 사용자의 양손의 자유를 보장하는 편의성을 제공하면서 코로 쉬는 호흡을 분석하여 사용자의 호흡 건강 상태를 파악하거나 호흡 훈련을 수행할 수 있도록 하는 장점을 가진다.
본 발명에 따른 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템에 의하면, 사용자의 양손의 자유를 보장하는 편의성을 제공하면서 코로 쉬는 호흡을 분석하여 사용자의 호흡 건강 상태를 파악하거나 호흡 훈련을 수행할 수 있도록 하는 장점을 가진다.
Description
본 발명은 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템으로서, 더욱 상세히는 사용자가 손으로 지지해야 하는 불편함이 따르는 공지의 구강 삽입용 호흡 측정기와 달리 사용자의 양손이 자유로워서 러닝, 보행 시 편리하게 호흡량이나 호흡 패턴을 측정할 수 있는 스마트한 구조를 가진 코마개 기반의 호흡 측정 시스템에 관한 것이다.
호흡 측정기는 사용자의 들숨과 날숨에 대한 호흡을 측정하는 장치로서, 측정 방법에 따라 다양한 종류가 공개되어 있다.
예를 들어, 호흡 측정기는 들숨과 날숨의 양과 흐름을 평가하여 폐 기능을 측정하는 폐활량계, 혈중 산소 포화도(SpO2)와 맥박수를 측정하기 위해 손가락 등에 착용하는 맥박 산소 측정기, 날숨의 이산화탄소 농도를 측정하는 카프노그래프, 최대 호기유량(PEFR)을 측정하는 휴대용 측정기 등이 존재한다.
그런데 손가락에 착용하는 맥박 산소 측정기를 제외한 대부분의 호흡 측정기는 마우스피스를 매개로 입 안에 끼워 들숨과 날숨을 측정하는 구조로 이루어져 있어, 반드시 사용자가 한 손으로 붙잡고 있어야 하는 번거로움이 따랐고, 이를 방지하기 위해 목걸이 형식으로 목에 건 다음 입으로 무는 대안적 구조를 제시하였으나 이 역시 숨이 차올라 잠시 벗은 다음 다시 착용하고자 할 때 결국 사용자가 호흡 측정기를 입으로 가이드해야 하는 불편함이 존재하였다.
국내 선행기술을 참조하면, 국내 특허 제 2348292호인 휴대용 호흡 측정 및 호흡운동장치는, 본체부; 상기 본체부의 일측에 결합되는 마우스피스부; 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 마우스피스부를 통한 사용자의 호흡의 압력을 측정하는 센서부; 상기 센서부의 측정값을 전송받아 실시간으로 저장하고, 상기 센서부의 측정값을 바탕으로 사용자의 호흡을 분석하고, 운동일정을 제공하는 제어부; 및 상기 제어부의 분석결과 및 운동일정을 출력하는 디스플레이부;를 포함하고, 상기 마우스피스부는, 상기 사용자의 호흡에 의하여 상기 마우스피스부 및 본체부의 내외부로 유동하는 공기의 유동량을 조절하는 부하조절부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 센서부의 측정값을 실시간으로 전송받고 저장하는 개인용 웹 프로그램; 상기 개인용 웹 프로그램과 연동되어 상기 센서부의 측정값을 실시간으로 전송받고 저장하는 웹 서버; 및 상기 웹 서버와 연동되어 상기 센서부의 측정값을 실시간으로 전송받고 저장하는 관리자용 웹 프로그램;을 포함하고, 상기 디스플레이부는, 상기 센서부의 측정값을 출력하는 개인용 디스플레이; 및 상기 개인용 디스플레이와 이격되어 원격지에 구비되고, 상기 센서부의 측정값을 출력함으로써, 비대면으로 상기 센서부의 측정값을 모니터링할 수 있도록 하는 관리자용 디스플레이;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 센서부의 측정값이 기설정된 한계치 이하이거나, 상기 센서부의 측정값이 기설정된 기간동안 미전송되는 경우, 상기 관리자용 웹 프로그램에 경보신호를 발송하고, 상기 관리자용 디스플레이에 상기 경보신호가 출력되도록 제어함으로써, 편리하게 휴대하면서 사용자의 호흡을 분석/측정할 수 있다고 공개되어 있다.
하지만, 상기 기술 역시 입으로 물면서 호흡을 측정하는 구조 기반이므로 상술한 불편함을 해소하기에 부족함이 따르는 문제가 존재한다.
따라서, 입이 아닌 코에 착용하여 사용자의 양손의 자유를 보장하면서 호흡을 분석/측정하여 호흡량 데이터를 생성할 수 있는 신규하고 진보한 호흡 측정 시스템을 개발할 필요성이 대두되는 현실이다.
본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 사용자의 양쪽 콧구멍에 끼움 결합할 수 있는 코마개에 호흡 측정 센서를 장착한 다음 메인 서버와 통신하여 호흡 데이터를 전송하여 분석할 수 있어 사용자의 편의성을 강화하는 호흡 측정 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 코마개를 수용하여 전원을 공급할 수 있는 본체를 추가로 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본체에 수용된 코마개를 살균하는 UV 램프를 제공하되 상기 UV 램프가 조명으로 겸용될 때 직광 조사로 인한 눈부심을 방지할 수 있는 별도의 수단을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템은, 사용자의 양측 콧구멍에 삽입되는 2개의 삽입부가 U 형상의 연결부로 연결된 것으로서, 사용자의 흡기 및 호기에 따라 호흡 데이터를 생성하는 호흡량 측정 센서를 포함한 코마개; 상기 코마개와 통신 가능하게 연결된 것으로서, 사용자로부터 성별 및 나이, 기저질환정보를 포함하는 사용자정보를 입력받는 정보 입력 모듈과, 상기 호흡 데이터를 기반으로 호흡량 데이터를 분석하는 데이터 분석 모듈 및, 상기 호흡량 데이터를 사용자에게 제공하는 정보 제공 모듈을 포함한 메인 서버;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코마개의 일 측에는 전원 단자가 형성되고, 상기 호흡량 측정 시스템은, 상기 코마개를 수용하는 것으로서 상기 전원 단자와 접촉하여 상기 코마개에 전원을 공급하는 전원 공급 단자를 포함한 수용부와, 상기 코마개의 충전 상태를 표시하는 표시부를 포함한 본체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 본체의 수용부에서 상기 코마개의 삽입부에 대응하는 표면 일 측에는, 상기 코마개에 자외선을 조사하는 UV 램프와 상기 UV 램프를 덮는 투명 커버를 포함하고, 상기 본체는, 분사액을 보관한 탱크와, 상기 투명 커버 방향을 향하도록 설치된 노즐 및, 상기 탱크와 노즐을 연결하는 관로를 매개로 상기 탱크에 보관된 상기 분사액을 상기 관로를 거쳐 상기 노즐로 분사하는 펌프와, 상기 UV 램프를 일정 시간 구동한 다음 상기 펌프를 구동하여 상기 투명 커버에 분사액을 분사하는 분사 제어부(355)를 구비한 분사부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템에 의하면,
1) 사용자의 양손의 자유를 보장하는 편의성을 제공하면서 코로 쉬는 호흡을 분석하여 사용자의 호흡 건강 상태를 파악하거나 호흡 훈련을 수행할 수 있도록 하는 장점을 가지고,
2) 코마개를 본체에 탈착하면서 충전할 수 있는 것은 물론, 호흡의 이상 시 사용자가 직관적으로 인지할 수 있는 진동을 발생할 수 있으며,
3) 콧속에 삽입되는 특성상 위생이 강조되는 코마개를 UV 램프를 통해 살균할 수 있음과 동시에 해당 UV 램프 보호를 위해 장착된 투명 커버를 세척함과 아울러 UV 램프광을 조명으로 사용할 시 불필요한 눈부심을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 코마개의 개략적인 구조를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 메인 서버의 구체적인 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 코마개가 본체에 수용된 상태를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 코마개에 진동부가 설치된 구조를 예시한 개념도.
도 5는 본 발명의 본체에 설치된 UV 램프와 분사부를 도시한 개념도.
도 6은 분사액에 포함된 안티 글레어 기능제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 메인 서버의 구체적인 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 코마개가 본체에 수용된 상태를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 코마개에 진동부가 설치된 구조를 예시한 개념도.
도 5는 본 발명의 본체에 설치된 UV 램프와 분사부를 도시한 개념도.
도 6은 분사액에 포함된 안티 글레어 기능제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 코마개의 개략적인 구조를 도시한 개념도이다.
본 발명의 시스템은 코마개(100)와 메인 서버(200)를 포함하는 것을 기본으로 한다.
본 발명의 코마개(100)는 사용자의 양측 콧구멍에 삽입되어 사용자가 코로 호흡하는 호흡 데이터를 측정하는 기능을 수행한다.
도 1을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 코마개(100)는 사용자의 양측 콧구멍에 삽입되는 2개의 삽입부(110)가 U 형상의 연결부(120)로 연결된 것으로서, 사용자의 흡기 및 호기에 따라 호흡 데이터를 생성하는 호흡량 측정 센서(130)를 포함한다.
즉, 코마개(100)의 전체적인 형상은 U 형상으로 이루어져 사용자의 양측 콧구멍에 동시 삽입되어 더욱 정확한 사용자의 호흡 데이터를 측정할 수 있는 기반을 제공한다.
이때, 삽입부(110)는 사용자의 양측 콧구멍에 삽입되는 부위로 호흡량 측정 센서(130)를 포함하고 연결부(120)는 이 2개의 삽입부(110)를 U 형상으로 연결하는 부위라 할 수 있다.
이러한 연결부(120)는 삽입부(110)의 내부에 관통된 관통로에 내통할 수 있도록 통로를 포함하는 것이 가능하다.
이러한 코마개(100)는 일 측에 사용자의 흡기와 호기에 의하여 관통로 내부에 발생한 압력을 조절할 수 있는 통공(125)이 관통 형성될 수 있고, 이 통공(125)은 도면에 도시되어 있지는 않지만 사용자의 호흡의 난이도 조절을 위하여 직경 또는 개폐 여부를 조절하는 것이 가능하다.
다시 말해, 코마개(100)는 호흡 배기/흡기(호기/흡기) 시 공기저항을 조절하기 위한 수단인 저항 조절부를 더 포함할 수 있는데, 이러한 저항 조절부는 흡기구 및 배기구를 아우르는 통공(125)의 사이즈를 조절하거나 혹은 통공(125)에 반원형 막을 씌우는 방식을 통해 호기나 흡기 시의 공기저항을 부여할 수 있도록 하여, 호기나 흡기가 저항 없이 이루어지도록 하는 것이 아닌, 부하를 부여한 상태에서 호흡이 이루어지도록 하는 것 역시 가능하다.
호흡량 측정 센서(130)는 삽입부(110)를 통해 유입되거나 배출된 공기에 의한 관통로의 내부 압력 변화를 감지하고, 호흡 강도 및 호흡량을 포함하는 호흡 데이터를 측정하는 기능을 제공한다.
이러한 호흡량 측정 센서(130)는 공지의 호흡량 측정기에 설치된 센서와 구성 및 기능이 같아 이를 참조하면 되므로 추가적인 구체적 설명은 생략한다.
이러한 코마개(100)는 후술할 메인 서버(200) 또는 본체(300)와 통신할 수 있는 유무선 통신 수단을 구비하여 호흡량 측정 센서(130)에서 측정한 호흡 데이터를 직접 메인 서버(200)에 전송하거나 메인 서버(200)를 거쳐 전송하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 메인 서버의 구체적인 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 메인 서버(200)는 코마개(100)와 통신 가능하게 연결된 것으로서, 호흡량 측정 서버에서 측정한 호흡 데이터를 분석한 호흡량 데이터를 생성한 다음 이를 사용자에게 전송하는 기능을 제공한다.
메인 서버(200)는 바람직하게는 사용자가 가지고 있는 스마트폰이나 태블릿PC와 같은 사용자 단말일 수 있으며, 메인 서버(200)는 통신 및 정보를 전송하기 위한 통신부 및 전송수단을 구비한 상태에서 CPU와 저장수단을 구비한 하드웨어를 의미하는 것으로, 이 CPU에서 수행될 소프트웨어에 의해 후술할 일련의 모듈 및 이의 구체적 기능이 도출될 수 있다.
즉 메인 서버(200)는 중앙처리장치(CPU) 및 메모리와 하드디스크와 같은 저장수단을 구비한 하드웨어 기반에서 중앙처리장치에서 수행될 수 있는 프로그램, 즉 소프트웨어가 설치되어 이 소프트웨어를 실행할 수 있는데 이러한 소프트웨어에 대한 일련의 구체적 구성을 '모듈' 및 '부', '인터페이스'라는 구성 단위로서 후술할 예정이다.
이때, 메인 서버(200)는 이 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시), 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 메인 서버(200)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.
프로세서는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다
메모리에는 후술할 모듈 내지 부의 실행 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
즉, 본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.
이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'의 구성은 메인서버(200)의 저장수단에 설치 및 저장된 상태에서 CPU 및 메모리를 매개로 실행되는 소프트웨어 또는 FPGA 내지 ASIC과 같은 하드웨어의 일 구성을 의미한다. 이때, '모듈' 또는 '부', '인터페이스'라는 구성은 하드웨어에 한정되는 의미는 아니고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 일예로서 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.
이하, 이와 같은 거시적 구성을 기반으로 도 2를 참조하여 메인 서버(200)에 대한 기본 구성 및 기능을 설명하도록 한다.
도 2를 보아 알 수 있듯이, 메인 서버(200)는 정보 입력 모듈(210)과 데이터 분석 모듈(220) 및 정보 제공 모듈(230)을 포함하는 것을 기본으로 한다.
정보 입력 모듈(210)은 본 발명의 시스템을 통해 코를 통한 호흡량의 측정, 그리고 훈련을 수행하고자 하는 사용자로부터 사용자 정보를 입력받는 기능을 수행한다.
이때, 메인 서버(200)는 스마트폰과 같은 사용자 단말에 설치된 어플리케이션을 통해 사용자 정보를 입력받거나 호흡량 데이터를 전송/출력할 수 있다.
본 발명에서 사용자 정보라 함은 사용자의 기본적인 신체적 정보, 즉 성별 및 나이를 포함할 수 있으며 나아가 신장(키), 몸무게, 폐활량에 관련이 있는 흡연 유무나 호흡기 관련 기저질환 유무, 혹은 기타 기저질환의 유무나 기저질환이 있는 경우 해당 기저질환의 병명을 포함하는 기저질환정보가 사용자 정보에 포함될 수 있다.
데이터 분석 모듈(220)은 상술한 코마개(100)에서 측정한 호흡 데이터를 블루투스와 같은 근거리 무선 통신 수단을 통해 전송받아 이 호흡 데이터의 분석을 통하여 사용자의 호흡량 데이터를 생성하는 기능을 제공한다.
이 과정에서, 입으로 쉬는 호흡 대비 코로 쉬는 호흡의 비율을 미리 조사/연구하여 코로 쉬는 호흡 데이터를 통하여 입으로 쉬는 호흡 데이터를 예측하는 것도 가능하고 이를 호흡량 데이터에 반영하여 생성할 수도 있다.
이때, 호흡량 데이터는 다양한 종류로 생성될 수 있으나, 일 예로 폐활량 데이터, 더욱 상세하게는 노력성 폐활량(FVC:Forced Vital Capacity)을 예시할 수 있다.
노력성 폐활량이라 함은 최대 흡기값(최대 들숨수준, maximal inspiratory level)에서 최대한 숨을 내쉬는 노력을 했을 때의 공기량을 의미하는 것으로서, 상술한 코마개(100)의 호흡량 측정 센서(130)에서 측정한 공기 유입/배출량을 기반으로 노력성 폐활량의 분석 및 생성 처리가 이루어진다.
즉, 최대한 숨을 들이쉰 상태에서 최대한 숨을 내쉬는 동작을 할 때의 공기의 배출량을 측정하여 노력성 폐활량을 측정하는 것이며, 더시 말해 데이터 분석 모듈은 호흡량 측정 센서(130)를 매개로 측정된 공기의 흡입량 및 배출량을 분석하여 노력성 폐활량을 포함할 수 있는 호흡량 데이터를 분석 처리하게 된다.
이러한 호흡량 데이터의 예시가 할 수 있는 노력성 폐활량은 기본적으로 공기의 출입량인 만큼 부피의 단위인 L(리터) 단위로 생성되며, 본 발명에서 호흡량 데이터는 사용자의 노력성 폐활량 자체를 제공할 뿐만 아니라 후술하겠지만 사용자의 성별, 나이에 해당하는 다른 사용자들의 노력성 폐활량의 평균치와 개별 사용자의 노력성 폐활량의 수치를 비교 처리하여 본인의 폐활량이 다른 사람들과 비교하였을 때 상대적으로 어느 수준인지를 함께 파악할 수 있도록 한다.
또한, 호흡량 데이터는 노력성 폐활량 말고도 1초 호기량(FEV1:Forced Expiratory Volume)을 함께 포함할 수 있는데, 1초 호기량은 1초동안 최대한 빨리 배출한 공기에 대한 배출량을 의미하는 것으로서, 이러한 1초 호기량 역시 단위는 일반적으로 부피인 리터(L, Liter)를 사용할 수 있다. 이러한 1초 호기량 역시 호흡량 측정 센서(130)를 통한 공기의 유입 및 배출을 측정함으로써 파악할 수 있다.
더불어 호흡량 데이터는 상술한 노력성 폐활량, 1초 호기량 이외에도 FEV1/FVC (노력성 폐활량 대비 1초 호기량의 비율)을 더 판단할 수 있는데, 노력성 폐활량 대비로 1초 호기량의 비율이 70% 미만인 경우 폐쇄성 기도질환을 가지고 있는 것으로 판단할 수 있어, 이와 같은 데이터 분석을 통해 호흡기 관련 질환에 대한 자가 점검을 가능케 할 수 있다.
정보 제공 모듈(230)은 데이터 분석 모듈(220)에서 생성한 호흡량 데이터를 사용자(사용자 단말)에게 제공하는 기능을 수행한다.
이 정보 제공 모듈은 상술한 바와 같이 메인 서버(200)에서 제공하는 스마트 폐활량 훈련용 어플리케이션을 매개로 하여 사용자 단말에 제공될 수 있다.
사용자에게 호흡량 데이터를 제공하는 예로서, 호흡량 데이터 수치를 표나 그래프와 같이 시각화하여 제공할 수 있고, 혹은 호흡량 측정 센서에서 호흡 데이터를 일정 주기로 반복 측정되었을 경우 해당 측정일마다 판단된 호흡량 데이터, 즉 노력성 폐활량의 변화, 1초 호기량의 변화 등을 그래프화하여 이를 사용자에게 제공하는 것도 가능하다.
정리하면, 본 발명의 시스템에 의하면, 사용자의 양측 콧구멍에 삽입되는 코마개(100)를 통해 사용자의 호흡을 측정한 다음 이를 분석하여 상세한 호흡량 데이터를 측정하도록 한 뒤 사용자에게 제공함으로써, 사용자로 하여금 본인의 호흡량/폐활량 상태에 대한 점검을 수행할 수 있도록 하고 코마개를 주기적으로 착용하여 호흡 훈련을 수행하도록 하여 노력성 폐활량 및 1초 호기량의 변동 상황 등의 세부적인 호흡량 데이터을 참조하면서 호흡 훈련에 이용할 수 있도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 코마개가 본체에 수용된 상태를 도시한 개념도이다.
도 3을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 시스템은 코마개(100)와 결합될 수 있는 본체(300)를 추가로 제공하는 것이 가능하다.
우선, 코마개(100)의 일 측에는 전원 단자(140)가 형성되어 본체(300)와 연결할 수 있는 준비를 갖춘다. 이 전원 단자(140)는 반드시 전원 공급에만 국한되는 것은 아니고 데이터 전송 단자의 기능을 겸비하여 호흡 데이터를 본체(300)에 전송할 수도 있다.
본 발명의 본체(300)는 코마개(100)를 수용하는 공간을 제공하는 것으로서, 코마개(100)의 전원 단자(140)와 접촉하여 코마개(100)에 전원을 공급하는 전원 공급 단자를 포함한 수용부와, 코마개(100)의 충전 상태를 표시하는 표시부(320)를 포함하는 것이 가능하다.
즉, 본체는 마치 무선 이어폰에서 무선 이어폰을 충전하면서 충전 상태를 표시하는 표시창이 형성된 이어폰 케이스와 유사한 구조와 기능을 제공한다.
더불어, 앞서 언급한 바와 같이 본체(300) 역시 통신 수단을 포함하여 메인 서버(200)와 통신할 수 있는데, 코마개(100)의 호흡 데이터를 본체(300)에서 전송받은 다음 이를 메인 서버(200)에 전송하는 데이터 전송 매개체로서의 기능을 수행할 수도 있다.
이러한 본체(300)를 통하여, 코마개(100)를 사용하지 않을 때 본체(300)에 결합한 상태에서 충전을 수행할 수 있는 것은 물론 후술하겠지만 본체(300)의 UV 램프(330)를 매개로 코마개(100)의 살균을 수행할 수 있는 역할을 수행할 수 있다.
더 나아가, 메인 서버(200)는 다수의 사용자의 호흡량 데이터를 분석하여 생성된 기준 데이터를 저장한 호흡량 데이터베이스(240)와, 사용자의 호흡량 데이터와 상술한 기준 데이터를 비교 분석하여 비교 분석 데이터를 생성하는 비교 분석 모듈을 추가로 포함하는 것이 가능하다.
즉, 비교 분석 모듈(250)은 예를 들어 호흡량 데이터베이스(240)에서 사용자의 성별, 나이에 해당하는 다른 사용자들의 노력성 폐활량의 평균치를 추출한 다음 사용자의 노력성 폐활량의 수치를 비교 처리하여 사용자 본인의 폐활량이 다른 사람들과 비교하였을 때 상대적으로 어느 수준인지를 함께 파악할 수 있도록 하는 것이 가능하다.
이에 대응하여, 정보 제공 모듈(230)은 사용자 자신의 호흡량 데이터는 물론 비교 분석 데이터를 사용자에게 제공하는 기능을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 통하여, 사용자는 자신의 호흡량이 어느 상태인지를 다른 사람과 비교한 데이터를 함께 제공받아 객관적으로 자신의 호흡 상태를 파악할 수 있는 특성을 제공하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 코마개에 진동부(150)가 설치된 구조를 예시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 코마개(100)의 일 측, 바람직하게는 삽입부(110)에서 내측으로 진입한 연결부(120)의 일 측에는 진동을 발생하는 진동부(150)를 포함할 수 있다.
진동부는 공지의 진동 모듈을 의미하는 것으로서, 전원을 공급받아 진동을 수행할 수 있는 구조체를 의미한다. 이러한 진동부(150)는 공지의 진동 모듈과 기능 및 작용이 같으므로 별도의 설명은 생략한다.
이에 대응하여, 비교 분석 모듈(250)은 사용자의 호흡량 데이터와 기준 데이터를 비교 분석하는 과정에서 호흡량 데이터가 기준 데이터와 임계 차이값이 발생할 때 비교 분석 데이터에 이상 데이터를 생성하는 기능을 제공할 수 있다.
이때, 임계 차이값은 기설정된 특정 수치를 의미하는 것으로서 사용자의 호흡량이 기준 데이터와 비교할 때 임계 차이값만큼 크거나 작으면 비교 분석 모듈(250)에서 이상 데이터를 발생한다.
더불어, 메인 서버(200)는 이상 데이터가 발생하면 진동부(150)를 구동할 수 있는 신호를 통신 수단을 매개로 코마개(100)에 전송하여 진동부(150)가 작동하여 진동을 발생하여 사용자가 직관적으로 진동을 느낄 수 있도록 한다.
즉, 이상 데이터가 발생하였다는 것은 그만큼 사용자의 호흡 상태가 위험할 수 있다는 의미로서 이를 인지하지 못한 사용자에게 자신의 호흡 상태가 이상하다는 것을 직관적으로 파악할 수 있도록 진동을 발생하는 것이다.
이를 통하여, 무의식 상태이거나 둔감한 사용자가 자신의 호흡 상태에 대한 이상 여부를 직관적으로 파악할 수 있는 특성을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 본체에 설치된 UV 램프와 분사부를 도시한 개념도이다.
도 5에서, 본체(300)는 도 2와 같은 평면 관찰 각도에서 도시되되, 분사부(350)는 이 각도에서 투시된 상태로 도시되었다.
도 5를 보아 알 수 있듯이, 본체(300)의 수용부(310)에서 상기 코마개(100)의 삽입부(110)에 대응하는 표면 일 측에는 코마개(100)에 자외선을 조사하는 UV 램프(330)와 상기 UV 램프(330)를 덮는 투명 커버(340)를 포함하는 것이 가능하다.
UV 램프(330)는 코마개(100)를 살균 처리하는 기능을 제공하는 것으로서, 코마개(100)가 사용자의 콧속으로 삽입되는 구조인 만큼 이에 대한 위생을 보장하기 위하여 코마개(100)를 본체(300)에 보관하였을 때 UV 램프(330)를 통하여 코마개(100)의 삽입부(110) 내측을 살균 처리하도록 한 것이다.
이때, UV 램프(330)가 개방되어 있으면 본체(300) 내부에도 코마개(100)에 묻은 사용자의 콧물이 진입될 수 있으므로 코마개(100)와 UV 램프(330) 사이에는 투명 커버(340)가 장착되어 UV 램프(330) 내측(본체에서 UV 램프가 장착된 본체 내측)으로 코마개(100)에 묻은 콧물 등의 이물질이 진입하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
더 나아가, 분사액을 보관한 탱크(351)와, 투명 커버(400) 방향을 향하도록 설치된 노즐(352) 및, 탱크(351)와 노즐(352)을 연결하는 관로(354)를 매개로 탱크(351)에 보관된 분사액을 관로(354)를 거쳐 노즐(352)로 분사하는 펌프(353)와, UV 램프(330)를 일정 시간 구동한 다음 펌프(353)를 구동하여 투명 커버(340)에 분사액을 분사하는 분사 제어부(355)를 구비한 분사부(350);를 포함하는 것이 가능하다.
즉, 분사부(350)는 투명 커버(340)에 UV 램프(330)의 구동 동작에 따라 주기적으로 분사액을 분사 처리하는 기능을 제공하는 것이 주요 특징이라 할 수 있는데, 이때 분사액은 투명 커버(340)에 묻은 콧물 등의 이물질을 세정하는 기본적인 기능을 제공한다.
더 나아가, UV 램프(330)이 외부로 노출되면서 일종의 조명 역할을 수행할 수도 있는데 투명 커버(340)가 말 그대로 투명하게 이루어져 있으므로 UV 램프(330)의 조사광으로 유저의 눈부심을 초래하는 현상을 효율적으로 방지하는 물질을 분사액에 추가로 포함할 수 있다.
이를 위하여, 구체적으로 분사액은 물 80 내지 90 중량부와 안티 글레어(anti-glare) 기능제 10 내지 20 중량부를 포함한다.
물은 투명 커버(340)를 세척하는 기능을 제공하고, 안티 글레어 기능제는 다공성 무정형 실리카를 포함하는바 여기서 다공성 무정형 실리카는 구조의 규칙성은 없는 무정형을 나타내면서 불규칙적인 연결된 3차원의 망목구조를 나타낸다.
이러한 다공성 무정형 실리카는 분산이 쉬워 표면에서 고르게 코팅 처리될 수 있으며, 탁도가 생기지 않고 투명도가 우수하여 투명 커버(340)에 조사되는 UV 램프의 조사광을 고르게 분산 처리할 수 있으면서도 다공질의 구조로써 표면에서의 글레어(glare), 즉 빛 반사를 방지하도록 하여 빛이 자연스럽게 퍼지면서 제공되도록 함과 동시에 투명 커버(340)에서의 불필요한 광반사를 방지하여 유저가 행여 느낄 수 있는 눈부심을 줄일 수 있도록 한 효과를 제공한다.
더불어 이러한 안티 글레어 기능제는 다공성 무정형 실리카 이외에도 추가적인 조성을 더 포함하는 것이 가능한데, 이러한 안티 글레어 기능제를 제조하는 단계에 대해 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.
도 6은 분사액에 포함된 안티 글레어 기능제를 제조하는 단계를 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 안티 글레어 기능제는 제 1 물질을 제조하는 단계(S11), 제 2 물질을 제조하는 단계(S12), 안티 글레어 기능제를 완성하는 단계(S13)를 통해 제조될 수 있다.
(S11) 제 1 물질을 제조하는 단계
가장 먼저, 다공성 무정형 실리카 10 내지 20 중량부와 미리스토일락틸릭애씨드(Myristoyl Lactylic Acid) 1 내지 10 중량부 및 정제수 65 내지 90 중량부를 혼합하여 제 1 물질을 제조한다.
다공성 무정형 실리카는 상술한 바와 같이 안티 글레어 효과를 강화함과 동시에 투명 커버(340)의 표면 강성을 높이면서도 투명성을 저해하지 않는 물질이며, 정제수는 다공성 무정형 실리카의 분산매로서 첨가된다.
이때 다공성 무정형 실리카는 분산성이 높으나, 보다 고르게 분산액을 형성하기 위해 분산제 및 유화제로서 기능하는 미리스토일락틸릭애씨드가 첨가되어 다공성 무정형 실리카의 분산성을 극대화하고 투명 커버(340)의 표면에서 보다 고른 코팅막을 형성할 수 있도록 한다.
(S12) 제 2 물질을 제조하는 단계
이어서, 제 1 물질 85 내지 95 중량부와 징크카보네이트(Zinc carbonate) 1 내지 10 중량부 및 만난(Mannan) 3 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 물질을 제조한다.
징크카보네이트는 다공성 무정형 실리카에 형성되어 있는 공극과 결합되어 표면 코팅 처리 효과를 강화함과 동시에 표면을 보다 불규칙하게 만들어 안티 글레어 효과를 강화하는 물질이다.
만난은 만노스의 중합체로 구성된 천연의 폴리사카라이드이며, 피막형성제로서 기능하여 투명 커버(340) 표면에 대한 코팅성 및 접착성을 향상시키는 효과를 제공한다.
(S13) 안티 글레어 기능제를 완성하는 단계
마지막으로, 제 2 물질 90 내지 95 중량부와 베헨알코늄클로라이드(Behenalkonium Chloride) 1 내지 5 중량부 및 글루코오스펜타아세테이트(Glucose Pentaacetate) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 안티 글레어 기능제를 완성한다.
베헨알코늄클로라이드는 정전기방지제로서, 투명 커버(340)의 표면에서의 정전기 발생을 방지하기 위해 첨가되며, 글루코오스펜타아세테이트는 유화안정제로서 안티 글레어 기능제에 포함된 구성성분의 유화 및 분산을 촉진하기 위해 첨가된다.
이와 같은 본 발명의 안티 글레어 기능제에 따르면 투명 커버(340)의 표면에서의 안티 글레어 기능을 복합적으로 강화할 수 있을 뿐 아니라 더욱 단단히 코팅될 수 있도록 하며, 나아가 표면에서의 정전기 발생을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
이와 같은 안티 글레어 기능제의 구성에 따른 물성을 설명하기 위해 실시예 및 비교예의 평가 결과를 비교하여 설명하도록 한다. 실시예는 본 발명의 안티 글레어 기능제의 바람직한 예로 구성되어 있고, 비교예는 종래의 안티 글레어 코팅제이다.
<실시예>
다공성 무정형 실리카 15g, 미리스토일락틸릭애씨드 5g, 정제수 80g을 혼합하여 제 1 물질을 제조하였다.
제조된 제 1 물질 90g, 징크카보네이트 7g, 만난 3g을 혼합하여 제 2 물질을 제조하였다.
제조된 제 2 물질 95g, 베헨알코늄클로라이드 3g, 글루코오스펜타아세테이트 2g을 혼합하여 안티 글레어 기능제를 완성하였다.
소다라임 유리를 세제로 잘 세척한 후 1M의 KOH 용액에 5시간동안 침지한 후 증류수로 세척하여 공기를 불어 물자국이 생기지 않도록 건조하였다. 제조한 코팅 조성물을 제조 후 12시간 지난 후에소다라임 유리에 스핀코팅방법으로 20℃, 상대습도 20% 에서 800 rpm의 속도로 도포하여 코팅막을 제조한 후 120℃에서 3시간 건조하였다.
<비교예>
평균 입도가 6 nm 크기의 콜로이달 실리카 (에이스 하이텍, Silifog) 10중량% 용액 45mL에 증류수 55mL를 가한 후 초음파 분산기로 약 30분간 처리하여 코팅 조성물을 제조하였다.
소다라임 유리를 세제로 잘 세척한 후 1M의 KOH 용액에 5시간동안 침지한 후 증류수로 세척하여 공기를 불어 물자국이 생기지 않도록 건조하였다. 제조한 코팅 조성물을 제조 후 12시간 지난 후에 소다라임 유리에 스핀코팅방법으로 20℃, 상대습도 20% 에서 800 rpm의 속도로 도포하여 코팅막을 제조한 후 120℃에서 3시간 건조하였다.
<물성 측정 방법>
1) 투과도 : 제작된 샘플의 투과도는 시마즈사의 UV-3100PC 분광 광도계로 측정하였다.
2) 경도 : 코팅막의 경도는 ASTM D3360-00의 표준방법을 사용하여 연필 경도계로 측정하였다.
3) 안티 글레어 성능 : 시편 표면의 Shimadzu사의 Solid Spec. 3700 spectrophotometer로 반사율을 측정하여 최소 반사율 값으로 안티 글레어 특성을 평가하였다.
| 투과도 | 연필경도 | 안티 글레어 특성 | |
| 실시예 | 94% | 4H | 4.8% |
| 비교예 | 92.8% | 3H | 7.9% |
상술한 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예는 비교예와 비교하였을 때 투과도가 높으면서도 안티 글레어 특성이 뛰어나고, 나아가 경도가 높은 것을 확인할 수 있어 전반적인 물성이 뛰어남을 확인할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
100: 코마개 110: 삽입부
120: 연결부 125: 통공
130: 호흡량 측정 센서 140: 전원 단자
150: 진동부 200: 메인 서버
210: 정보 입력 모듈 220: 데이터 분석 모듈
230: 정보 제공 모듈 240: 호흡량 데이터베이스
250: 비교 분석 모듈 260: 진동 발생 모듈
300: 본체 310: 수용부
311: 전원 공급 단자 320: 표시부
330: UV 램프 340: 투명 커버
350: 분사부 351: 탱크
352: 노즐 353: 펌프
354: 관로 355: 분사 제어부
120: 연결부 125: 통공
130: 호흡량 측정 센서 140: 전원 단자
150: 진동부 200: 메인 서버
210: 정보 입력 모듈 220: 데이터 분석 모듈
230: 정보 제공 모듈 240: 호흡량 데이터베이스
250: 비교 분석 모듈 260: 진동 발생 모듈
300: 본체 310: 수용부
311: 전원 공급 단자 320: 표시부
330: UV 램프 340: 투명 커버
350: 분사부 351: 탱크
352: 노즐 353: 펌프
354: 관로 355: 분사 제어부
Claims (6)
- 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템으로서,
일 측에 전원 단자가 형성된 상태에서 사용자의 양측 콧구멍에 삽입되는 2개의 삽입부가 U 형상의 연결부로 연결된 것으로서, 사용자의 흡기 및 호기에 따라 호흡 데이터를 생성하는 호흡량 측정 센서를 포함한 코마개;
상기 코마개를 수용하는 것으로서 상기 전원 단자와 접촉하여 상기 코마개에 전원을 공급하는 전원 공급 단자를 포함한 수용부와, 상기 코마개의 충전 상태를 표시하는 표시부를 포함한 본체;
상기 코마개와 통신 가능하게 연결된 것으로서, 사용자로부터 성별 및 나이, 기저질환정보를 포함하는 사용자 정보를 입력받는 정보 입력 모듈과, 상기 호흡 데이터를 분석하여 호흡량 데이터를 생성하는 데이터 분석 모듈 및, 상기 호흡량 데이터를 사용자에게 제공하는 정보 제공 모듈을 포함한 메인 서버;를 포함하고,
상기 본체의 수용부에서 상기 코마개의 삽입부에 대응하는 표면 일 측에는, 상기 코마개에 자외선을 조사하는 UV 램프와 상기 UV 램프를 덮는 투명 커버를 포함하며,
상기 본체는,
분사액을 보관한 탱크와, 상기 투명 커버 방향을 향하도록 설치된 노즐 및, 상기 탱크와 노즐을 연결하는 관로를 매개로 상기 탱크에 보관된 상기 분사액을 상기 관로를 거쳐 상기 노즐로 분사하는 펌프와, 상기 UV 램프를 일정 시간 구동한 다음 상기 펌프를 구동하여 상기 투명 커버에 분사액을 분사하는 분사 제어부를 구비한 분사부;를 포함하고,
상기 분사액은,
물 80 내지 90 중량부와, 안티 글레어(anti-glare) 기능제 10 내지 20 중량부를 포함하고,
상기 안티 글레어 기능제는,
다공성 무정형 실리카 10 내지 20 중량부와 미리스토일락틸릭애씨드(Myristoyl Lactylic Acid) 1 내지 10 중량부 및 정제수 65 내지 90 중량부를 혼합하여 제 1 물질을 제조하는 단계와,
상기 제 1 물질 85 내지 95 중량부와 징크카보네이트(Zinc carbonate) 1 내지 10 중량부 및 만난(Mannan) 3 내지 10 중량부를 혼합하여 제 2 물질을 제조하는 단계 및,
상기 제 2 물질 90 내지 95 중량부와 베헨알코늄클로라이드(Behenalkonium Chloride) 1 내지 5 중량부 및 글루코오스펜타아세테이트(Glucose Pentaacetate) 1 내지 3 중량부를 혼합하여 안티 글레어 기능제를 완성하는 단계를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는, 호흡량 측정 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 메인 서버는,
다수의 사용자의 호흡량 데이터를 분석하여 생성된 기준 데이터를 저장한 호흡량 데이터베이스와, 상기 사용자의 호흡량 데이터와 상기 기준 데이터를 비교 분석하여 비교 분석 데이터를 생성하는 비교 분석 모듈을 포함하고,
상기 정보 제공 모듈은,
상기 호흡량 데이터와 상기 비교 분석 데이터를 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는, 호흡량 측정 시스템. - 제 2항에 있어서,
상기 코마개는,
진동을 발생하는 진동부를 포함하고,
상기 비교 분석 모듈은,
상기 사용자의 호흡량 데이터와 상기 기준 데이터를 비교 분석하는 과정에서 상기 호흡량 데이터가 상기 기준 데이터와 임계 차이값이 발생할 때 상기 비교 분석 데이터에 이상 데이터를 생성하고,
상기 메인 서버는,
상기 이상 데이터의 생성 시, 상기 진동부를 구동하여 진동을 발생하는 진동 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 호흡량 측정 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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| KR1020230082793A KR102648098B1 (ko) | 2023-06-27 | 2023-06-27 | 스마트 코마개를 이용한 호흡량 측정 시스템 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20160002280A (ko) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 광운대학교 산학협력단 | 스마트 마스크 및 그 제어 방법 |
| KR20190001270A (ko) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | (주)케이비테크놀로지 | 코 마스크 |
| KR102348292B1 (ko) | 2021-07-23 | 2022-01-07 | (주)지에이치이노텍 | 휴대용 호흡측정 및 호흡운동장치 |
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-
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