KR20020029054A - 휴대용 건강 진단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파를 이용 비접촉식으로 피측정자의 심박율과 호흡율 등을 측정하여 그 건강 상태를 즉석에서 진단할 수 있도록 하고, 휴대가 용이하도록 하여 어떠한 장소에서도 사용이 가능하도록 하며, 통상의 휴대폰에 적용하여 원격지에서도 장소의 구애 없이 측정이 가능하며 측정 결과를 실시간에 알 수 있도록 하는 휴대용 건강 진단 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치는 신체에 전파를 방사하는 송신부, 신체로부터 반사된 전파를 수신하여 송신파와 수신파의 위상차 및/또는 주파수차로 심박율과 호흡율을 측정하는 수신부, 상기 측정된 피측정자의 결과값을 정상인의 심장 박동율 또는 호흡율과 비교 및 분석하여 피측정자의 건강 상태를 진단하는 데이터처리부 및 측정 또는 진단 결과를 디스플레이하는 디스플레이부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 건강 진단 장치{PORTABLE HEALTH TESTING APPARATUS}

본 발명은 휴대용 건강 진단 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자파를 이용하여 어떠한 신체 접촉에도 의하지 않고 피측정자의 심박율과 호흡율 등을 측정하여 그 건강 상태를 진단해주는 휴대용 건강 진단 장치에 관한 것이다.

종래의 의학기술에서 사용되고 있는 심박율과 호흡율 등의 측정 장치들을 살펴보면, 피측정자의 신체에 측정을 위한 장치들을 부착하여 측정함으로써 측정 장비와 신체 접촉으로 인한 측정의 불편함과 피측정자의 불쾌감을 유발하기도 하였으며, 측정시 사전 준비 과정의 복잡함으로 인한 측정의 신속성 또한 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 일반적으로 심장 박동율과 호흡율 등을 측정하기 위해선 의료기관이나 측정 장비를 갖춘 특정한 장소에서만 측정이 가능한 문제점도 있었다.

또한, 측정 실시 후 검사 결과를 알 수 있는데 까지는 수 일 내지 수 주일 이상이 걸릴 정도로 지연되는 등의 시간적 불편함을 갖고 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자파를 이용 비접촉식으로 피측정자의 심박율과 호흡율 등을 측정하여 그 건강 상태를 즉석에서 진단할 수 있도록 하고, 휴대가 용이하도록 하여 어떠한 장소에서도 사용이 가능하도록 하며, 통상의 휴대폰에 적용하여 원격지에서도 장소의 구애 없이 측정이 가능하며 측정 결과를 실시간에 알 수 있도록 하는 휴대용 건강 진단 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치를 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치의 바람직한 실시예를

나타낸 상세 블록도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치를 통상의

휴대폰에 적용한 예를 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 휴대용 건강 진단 장치 110 : 송신부

111 : 송신안테나 112 : 대역통과필터

113 : 전력 분배기 114 : 증폭기

115 : 발진기 120 : 수신부

121 : 수신 안테나 122 : 대역통과필터

123 : 저잡음 증폭기 124 : 혼합기

125 : IF 증폭기 130 : 데이터처리부

140 : 디스플레이부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치는 신체에 전파를 방사하는 송신부, 신체로부터 반사된 전파를 수신하여 송신파와 수신파의 위상차 및/또는 주파수차로 심박율과 호흡율을 측정하는 수신부, 상기 측정된 피측정자의 결과값을 정상인의 심장 박동율 또는 호흡율과 비교 및 분석하여 피측정자의 건강 상태를 진단하는 데이터처리부 및 측정 또는 진단 결과를 디스플레이하는 디스플레이부로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 송신부는, 전자파를 발진하는 발진기, 상기 발진기로부터 발진된 전자파를 소정의 레벨로 증폭하는 증폭기, 증폭된 전자파를 상기 수신부의 혼합기 및 상기 대역통과필터 방향으로 각각 분리하는 전력 분배기, 이용 대역의 주파수 범위만을 통과시키는 대역통과필터, 상기 대역통과필터를 통과한 전파를 신체의 특정 부분을 향해 방사하는 송신안테나로 구성되고, 상기 수신부는, 신체의 특정 부분에서 반사된 전자파를 수신하는 수신 안테나, 수신된 전자파중에서 원하는 주파수 범위만을 통과시키는 대역통과필터, 반사파 내에 포함된 잡음을 최소화시키면서 신호의 레벨을 증폭하는 저잡음 증폭기, 상기 저잡음 증폭기에서 증폭된 신호와, 상기 송신부의 전력 분배기로부터 공급된 신호와 혼합하되, 두신호의 위상차 또는 주파수차를 비교하여 위상차 또는 주파수차 만큼의 DC 전압을 출력하는 혼합기, 상기 혼합기에서 출력된 DC 전압을 증폭하여 상기 데이터처리부에 인가하는 IF 증폭기로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치의 바람직한 실시예를 나타낸 상세 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치(100)는 신체에 전파를 방사하는 송신부(110), 신체로부터 반사된 전파를 수신하여 송신파와 수신파의 위상차 및/또는 주파수차로 심박율과 호흡율을 측정하는 수신부(120), 상기 측정된 피측정자의 결과값을 정상인의 심장 박동율 또는 호흡율과 비교 및 분석하여 피측정자의 건강 상태를 진단하는 데이터처리부(130) 및 측정 또는 진단 결과를 디스플레이하는 디스플레이부(140)로 구성되어, 방사된 전파가 심장 및/또는 허파의 운동으로 인한 신체 외부의 움직임으로 인해 반사되어 돌아오면, 송신파와 수신파의 위상차 및/또는 주파수차로 심박율과 호흡율을 측정하고 그 결과를 디스플레이하는 것이다.

이를 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 송신부(110)는 송신안테나(111), 대역통과필터(112), 전력 분배기(113), 증폭기(114), 발진기 (115)로 구성되고, 상기 수신부(120)는 수신 안테나(121), 대역통과필터(122), 저잡음 증폭기(123), 혼합기(124), IF 증폭기(125)로 구성된다.

여기서, 발진기(115)는 전자파를 발진하고, 증폭기(114)는 발진기(115)로부터 발진된 전자파를 소정의 레벨로 증폭하고, 전력 분배기(113)는 증폭된 전자파를 수신부(120)의 혼합기(124) 및 대역통과필터(112) 방향으로 각각 분리하고, 대역통과필터(112)는 이용 대역의 주파수 범위만을 통과시키고, 송신안테나(111)는 대역통과필터(112)를 통과한 전파를 신체의 특정 부분(심장 및/또는 허파)을 향해 방사한다.

또한, 수신 안테나(121)는 신체의 특정 부분에서 반사된 전자파를 수신하고, 대역통과필터(122)는 수신된 전자파중에서 원하는 주파수 범위만을 통과시키고, 저잡음 증폭기(123)는 반사파 내에 포함된 잡음을 최소화시키면서 신호의 레벨을 증폭하고, 혼합기(124)는 저잡음 증폭기(123)에서 증폭된 신호와, 송신부(110)의 전력 분배기(113)로부터 공급된 신호와 혼합하되, 두신호의 위상차 또는 주파수차를 비교하여 위상차 또는 주파수차 만큼의 DC 전압을 출력하고, IF 증폭기(125)는 혼합기(124)에서 출력된 DC 전압을 증폭하여 데이터처리부(130)에 인가한다.

또한, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치를 통상의 휴대폰에 적용한 예를 나타낸 도면이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 현재 상용화된 휴대폰 단말기는 전면부에 액정 디스플레이부와 번호 자판이 위치하고 있어 이를 이용하여 본 발명의 장치를 적용한다.

휴대폰 단말기 후면의 경우, 본 발명의 장치를 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)화 하여 배터리 상단부와 안테나 부착부 사이에 위치시킬 수 있다. 이렇게 부착할 경우에는 보통 휴대폰을 왼쪽 가슴 위(티셔츠나 Y셔츠의 왼쪽 주머니 속에 휴대폰을 소지하는 상태)에 위치하므로 심박율과 호흡율 측정이 용이하게 이루어진다.

또한, 도 3b에는 같이 액정 디스플레이면 상에 피측정자의 심박율과 호흡율을 그래프와 수치로써 나타내어 주는 모습을 도시하였다. 측정값은 이동통신 사업자가 소유하고 있는 진단 데이터와 비교하여 주므로, 피측정자의 심박율과 호흡율 측정치를 언제 어디서나 체크 또는 진단 결과를 문자 또는 그래픽으로 서비스 받을 수 있게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 기본 원리를 살펴보면, 본 발명은 무선 기술중 특히 레이타의 원리를 이용한 심박율과 호흡율 등의 측정기술인 것이다. 통상 레이다는 정지 또는 이동하는 원거리 물체를 감지하는 장치로써 초기에는 군사 목적으로 개발되었으나 최근 이러한 기술을 이용한 여러 분야의 장비들이 선보이고 있다. 이는 의학 분야에도 적용하여 사용할 수 있으며 그 적용 범위 또한 확장되고 있는 것이다.

피측정자의 심장과 허파는 본 발명의 휴대용 건강 진단 장치(100)가 위치한 방향에 대하여, 접근하는 방향과 멀어지는 방향으로 각각 움직이게 되고 이로 인해 도플러 현상이 발생되며, 이렇게 발생된 도플러 주파수 만큼 송신파에 대해 위상차와 주파수의 증감을 하게 된다. 증감된 위상차와 주파수 만큼의 수신파가 심박율·호흡율 감지기로 들어오게 되면 위에서 설명했던 과정을 통해 그 결과값을 나타내어 준다.

따라서, 본 발명의 구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 송신부(110), 수신부(120), 데이터처리부(130) 및 디스플레이부(140)로 구성되어 있으며, 이 구성의 핵심 기술은 다음의 2가지로 나누어 볼 수 있다.

첫째는 심장과 허파가 위치하고 있는 부분까지 침투할 수 있는 주파수의 전자파 이용이고, 두 번째로는 심장과 허파의 운동이 신체 외부의 움직임을 유발시키기 때문에 신체 외부의 세밀한 움직임(눈꺼풀이 움직이는 경우)까지 측정이 가능한 높은 주파수의 이용이다.

첫 번째의 경우에는 전파 송신부(110)로부터 방사된 전파는 목표물까지 도달하여 반사되어져 되돌아오는데, 이 때 심장과 허파의 움직임으로 인한 송신 신호와 수신 신호간의 위상차를 감지하는 호모다인(Homodyne) 기술을 이용한 시스템이다.

두 번째의 경우는 송신부(110)에서 발사된 신호의 주파수가 몸체의 움직임에 의해 발생되는 도플러 변이 주파수를 감지하는 헤테로다인(Heterodyne) 기술의 이용이다.

이와 같은 원리를 구현하기 위한 본 발명의 송신부(110)의 작용을 살펴보면, 발진기(115)를 통해 발진된 전자파는 전력분배기(방향성 결합기)(113)를 통과하여 수신부(120)의 국부 발진기용으로 그리고 송신부(110)의 대역통과필터 (112)방향으로 각각 분리되고, 대역통과필터(112)를 통과한 전파는 이용 대역의 주파수 범위만을 통과시키게 된다. 대역통과필터(112)를 통과한 전파는 심장, 허파 또는 신체를 향해 방사된다.

또한, 수신부(120)에서는 수신 안테나(121)는 신체의 특정 부분에서 반사된 전자파를 수신하고, 대역통과필터(122)는 수신된 전자파중에서 원하는 주파수 범위만을 통과시키고, 저잡음 증폭기(123)는 반사파 내에 포함된 잡음을 최소화시키면서 신호의 레벨을 증폭하고, 혼합기(124)는 저잡음 증폭기(123)에서 증폭된 신호와, 송신부(110)의 전력 분배기(113)로부터 공급된 신호와 혼합하되, 두신호의 위상차 또는 주파수차를 비교하여 위상차 또는 주파수차 만큼의 DC 전압을 출력하고, IF 증폭기(125)는 혼합기(124)에서 출력된 DC 전압을 증폭하여 데이터처리부(130)에 인가한다.

심장, 허파 또는 신체 외부에서 반사된 수신파는 대역통과필터(122)를 통과하여 원하는 주파수 범위만을 통과시키고, 이렇게 통과된 신호는 그 세기가 미약하므로 미약해진 신호를 증폭시키기 위해 저잡음 증폭기(123)를 사용하는데 저잡음 증폭기(123)는 반사파 내에 포함된 잡음을 최소화시키면서 신호의 증폭을 하게된다. 증폭된 신호는 혼합기(124)의 RF부로 인가되고 LO부의 신호와 혼합되어 IF측으로 내보내게 되는데 이 때 혼합기(124)는 발진기(115)로부터 들어온 신호와 심장, 허파 또는 신체 외부에서 반사된 신호 사이의 위상차와 주파수차를 비교하여, 호모다인의 경우는 두 신호의 위상차 만큼을 DC 전압값으로 출력하게 되고, 헤테로다인 방식은 주파수 차이를 DC 전압값으로 정하여진다. 출력된 DC 전압값은 다시 증폭되어 데이터 처리부(130)로 인가된다. 데이터 처리부(130)에서는 상기 측정된 피측정자의 결과값을 정상인의 심장 박동율 또는 호흡율과 비교 및 분석하여 피측정자의 건강 상태를 진단하며, 디스플레이부(140)에 나타내게 처리된다.

그리고, 휴대폰에 장착된 경우 심장과 허파에서 반사된 신호를 수신하여 이동통신 사업자에게 보내주게 된다. 이동통신 사업자가 소유하고 있는 진단 데이터와 비교하여 피측정자의 건강 상태를 문자나 음성 서비스로 휴대폰 소지자에게 보내주게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 휴대용 건강 진단 장치에 의하면, 전자파를 이용하여 심박율과 호흡율을 측정하고 진단하는 장비로 누구나 편리하게 이용할 수 있고, 측정 장치가 휴대폰 단말기 내 내장된 경우 심박율과 호흡율을 이동통신 사업자가 소지하고 있는 진단 데이터와 비교되므로 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 피측정자에 대해 측정 장치의 신체 접촉을 피함으로써 간편하게 측정할 수 있고 접촉으로 인한 피측정자의 불쾌감을 줄일 수 있다.

둘째, 휴대폰을 이용하는 경우 휴대 가능한 장치이므로 언제 어디서나 피측정자의 심박율과 호흡율 측정을 통해 스트레스 레벨 등의 건강 상태 를 알 수 있다.

셋째, 측정 결과값을 신속히 알 수 있으며 결과값을 저장하여 자체 분석 및 의료전문가와 상의를 통해 처방전을 얻을 수 있다.

그러므로, 피측정자는 불쾌감 없이 간편하고 신속하게 자신의 심장의 건강 상태를 검사할 수 있고 데이터 분석을 통해 정상인의 심박율 또는 호흡율과 비교하여 스트레스 레벨 등과 같은 자신의 건강의 문제점을 발견할 수 있으며 그를 통해정기적인 건강 검진 효과도 얻을 수 있다.

특히, 휴대폰 사용시에는 별도의 측정 장비를 구입하거나 휴대할 필요없이 이용중인 휴대폰에 장착되어 이용성 및 편리성을 높이고 측정된 데이터는 이동통신 사업자의 데이터베이스상에 저장된 각종 진단 및 치료 자료와 비교하여 피측정자의 건강 상태를 진단할 수 있는 다양한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 신체에 전파를 방사하는 송신부(110),

   신체로부터 반사된 전파를 수신하여 송신파와 수신파의 위상차 및/또는 주파수차로 심박율과 호흡율을 측정하는 수신부(120),

   상기 측정된 피측정자의 결과값을 정상인의 심장 박동율 또는 호흡율과 비교 및 분석하여 피측정자의 건강 상태를 진단하는 데이터처리부(130) 및

   측정 또는 진단 결과를 디스플레이하는 디스플레이부(140)로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 건강 진단 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 송신부(110)는,

   전자파를 발진하는 발진기(115),

   상기 발진기(115)로부터 발진된 전자파를 소정의 레벨로 증폭하는 증폭기(114),

   증폭된 전자파를 상기 수신부(120)의 혼합기(124) 및 상기 대역통과필터(112) 방향으로 각각 분리하는 전력 분배기(113),

   이용 대역의 주파수 범위만을 통과시키는 대역통과필터(112),

   상기 대역통과필터(112)를 통과한 전파를 신체의 특정 부분을 향해 방사하는 송신안테나(111)로 구성되고,

   상기 수신부(120)는,

   신체의 특정 부분에서 반사된 전자파를 수신하는 수신 안테나(121),

   수신된 전자파중에서 원하는 주파수 범위만을 통과시키는 대역통과필터(122)

   반사파 내에 포함된 잡음을 최소화시키면서 신호의 레벨을 증폭하는 저잡음 증폭기(123),

   상기 저잡음 증폭기(123)에서 증폭된 신호와, 상기 송신부(110)의 전력 분배기(113)로부터 공급된 신호와 혼합하되, 두신호의 위상차 또는 주파수차를 비교하여 위상차 또는 주파수차 만큼의 DC 전압을 출력하는 혼합기(124),

   상기 혼합기(124)에서 출력된 DC 전압을 증폭하여 상기 데이터처리부(130)에 인가하는 IF 증폭기(125)로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 건강 진단 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 전파 송신부(110)로부터 방사된 전파가 목표물까지 도달하여 반사되어져 되돌아올 때 심장과 허파의 움직임으로 인한 송신 신호와 수신 신호간의 위상차를 감지하는 호모다인 기술을 이용하여 심박율과 호흡율을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 건강 진단 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전파 송신부(110)에서 발사된 신호의 주파수가 몸체의 움직임에 의해 발생되는 도플러 변이 주파수를 감지하는 헤테로다인(Heterodyne) 기술을 이용하여심박율과 호흡율을 측정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 건강 진단 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   통상의 휴대폰 단말기에 상기 휴대용 건강 진단 장치(100)를 내장하여

   무선통신을 통하여 심박율과 호흡율 감지 수단을 통한 피측정자의 심장 박동수와 호흡수 측정 결과값을 이동통신 사업자가 소지하고 있는 심박율 또는 호흡율 관련 진단 데이터와 비교·분석하여 피측정자의 심장과 허파 등의 관련된 질병 및 건강상태 등의 진단 정보를 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대용 건강 진단 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 심박수와 호흡수 감지기를 통상의 휴대폰 단말기 내 장착시 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)화한 구조를 이용하는 것을 특징으로 하는 휴대용 건강 진단 장치.