KR20080073988A - 생체 신호 검출 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서를 이용한 생체 신호 검출 장치를 사용할 때, 상기 센서에 인가되는 압력에 대한 정보를 파악하고 상기 인가되는 압력에 대한 정보를 피 측정자에게 제공함으로써, 보다 정확하고 용이하게 생체 신호를 검출할 수 있는 생체 신호 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 방법은 피 측정자의 신체 부위에 의해 인가되는 압력을 검출하는 단계와; 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

생체 신호 검출 방법 및 그 장치{METHOD OF ORGANISM SIGNAL DETECTION AND APPARATUS THEREOF}
도1은 종래 기술에 따른 센서부를 나타낸 도이다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서부를 나타낸 도이다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치의 전체 구성을 나타낸 도이다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 압-저항형 고분자 소자의 압력 센서에 인가되는 압력에 의한 저항의 변화를 나타낸 도이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 압-저항형 고분자 소자의 압력 센서에 인가되는 압력에 따른 저항을 전압으로 변환하는 회로를 나타낸 도이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 압-저항형 고분자 소자의 압력 센서에 인가되는 압력에 의한 전압의 변화를 나타낸 도이다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 압-전 소자의 압력 센서에 인가되는 압력에 의한 전압의 변화를 나타낸 도이다.
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 센서부로부터 측정된 맥파를 이용하여 상기 센서부에 인가되는 압력에 따른 전압의 변화를 나타낸 도이다.
도9는 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 방법의 흐름을 나타낸 도이 다.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
21: 광원 22: 압력 센서
23: 수광 소자 31: 제어부
32: 표시부 33: 음성 출력부
본 발명은 생체 신호 검출 장치에 관한 것으로서, 특히 단일의 센서를 이용하여 다양한 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 산업 사회로의 급속한 발달로 인하여 생활수준이 향상되고 있으나, 이와 함께 고혈압, 당뇨 및 비만을 포함하는 질병이 증가하고 있으며, 상기 질병이 발병하는 연령대는 점차 낮아지고 있는 추세에 있다. 따라서, 개인은 각 개인의 건강에 대한 관심도가 점차 증가하고 있다.
종래에는 개인의 건강 진단 및 치료를 위해 병원을 많이 방문하였지만, 전자산업의 비약적인 발달로 인하여 병원용 정밀 의료기기뿐만 아니라 개인이 간단한 조작으로 각종 생체 지수와 관련한 기초적인 정보를 얻을 수 있는 기기들도 다수 개발되었다. 예를 들면, 체성분, 맥박, 혈압 및 혈당의 수치는 병원을 방문하지 않고도 가정에서 간편하게 측정해 볼 수 있는 휴대형 진단 기기들이 개발되었다.
따라서, 본 출원인은 체지방, 맥박 및 혈관 노화도를 포함한 생체 신호를 하나의 장치로 측정하는 일체형 생체 신호 측정 장치에 대한 발명 "생체정보 측정장치 및 생체정보 측정방법 및 생체정보 측정기능을 구비한 이동통신 단말기(출원번호: 10-2005-0083217)" 와 "체지방/맥박 측정 장치 및 방법(출원번호: 10-2006-0008566)"의 특허를 기 출원한 바 있다.
상기 발명은 도1에 도시한 바와 같이, 광원(11)과 수광소자(12)로 구성되어있는 센서부에 신체 부위(예를 들면, 손가락 끝)가 접촉될 때, 상기 신체 부위에 광신호를 방사하고 체성분의 광신호 흡수 특성에 따라 상기 신체 부위로부터 반사된 광신호를 검출하여 생체 정보를 획득하는 것으로서, 단일의 센서부로부터 다양한 생체 정보를 동시에 획득하는 매우 간편한 장점이 있다.
반면에, 상기 신체 부위가 상기 센서부에 접촉되는 힘이 피 측정자마다 일정하지 않고, 상기 피 측정자의 움직임으로 인하여 상기 센서부에 접촉되는 신체 부위가 수시로 변함으로써, 상기 센서부로부터 측정되는 신호가 일정하지 않아 오차가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 센서를 이용한 생체 신호 검출 장치를 사용할 때, 상기 센서에 인가되는 압력에 대한 정보를 파악하고 상기 인가되는 압력에 대한 정보를 피 측정자에게 제공함으로써, 보다 정확하고 용이하게 생체 신호를 검출할 수 있는 생체 신호 검출 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 방법은 피 측정자의 신체 부위에 의해 인가되는 압력을 검출하는 단계와; 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 방법은 상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위가 아닐 때, 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 조절하도록 요청하는 경고 메시지를 출력하는 단계와; 상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위일 때, 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 방법은 상기 피 측정자의 신체 부위에 광신호를 방사하는 단계와; 상기 피 측정자의 신체 부위로부터 반사되는 광신호를 수신하고 상기 수신된 광신호로부터 생체 신호를 검출하고 상기 검출된 생체 신호를 근거로 생체 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치는 피 측정자에 의해 인가되는 압력 또는 피 측정자의 신체 부위로부터 생체 신호를 검출하는 센서부와; 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치는 상기 피 측정자의 신체 부위에 광신호를 방사하는 광원과; 상기 센서부에 인가 되는 압력을 검출하는 압력 센서와; 상기 광원으로부터 방사되어 상기 센서부에 접촉된 상기 피 측정자의 신체 부위로부터 반사된 광신호를 수신하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치는 상기 수광소자에 의해 수신된 광신호로부터 생체 신호를 검출하고 상기 검출된 생체 신호를 근거로 생체 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치는 상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위가 아닐 때, 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 조절하도록 요청하는 경고 메시지를 음성 출력부 또는 표시부에 출력하거나 또는, 상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위일 때, 생체 신호를 검출하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 센서를 이용한 생체 신호 검출 장치를 사용할 때, 상기 센서에 인가되는 압력에 대한 정보를 파악하고 상기 인가되는 압력에 대한 정보를 피 측정자에게 제공함으로써, 보다 정확하고 용이하게 생체 신호를 검출할 수 있는 생체 신호 검출 방법 및 그 장치의 바람직한 실시 예를 도2 내지 도9를 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 실시 예에 따른 센서부를 나타낸 도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 센서부는 근적외선 광신호를 방사하는 광원(21)과; 상기 센서부에 인가되는 압력을 검출하는 압력 센 서(23)와; 상기 광원으로부터 방사되어 상기 센서부에 접촉된 피 측정자의 신체 부위로부터 반사된 광신호를 수신하는 수광소자(22)로 구성된다. 또한 상기 센서부는 모듈로서 구현이 가능하다.
도3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치의 전체 구성을 나타낸 도이다.
도3에 도시한 바와 같이, 생체 신호 검출 장치는 피 측정자의 신체 부위에 접촉되어 상기 피 측정자의 생체 신호 및 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 검출하는 센서부(20)와; 상기 센서부(20)로부터 검출된 생체 신호 및 압력을 분석하고 상기 생체 신호를 근거로 분석된 생체 정보와 상기 분석된 압력에 대한 정보를 상기 피 측정자에게 제공하는 제어부(31)로 구성된다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치의 작동을 도9를 참조하여 상세히 설명한다.
상기 센서부(20)는 상기 센서부(20)에 접촉된 상기 피 측정자의 신체 부위로부터 인가되는 압력을 검출한다(S11). 예를 들면, 상기 신체 부위가 손가락 끝일 때 상기 손가락 끝을 상기 센서부(20)에 올려놓았을 때 상기 손가락 끝에 의해 상기 센서부(20)에 인가되는 압력을 검출한다.
상기 제어부(31)는 상기 센서부(20)로부터 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단한다(S12). 즉, 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위일 때, 생체 신호를 검출(S13)하거나 또는 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위가 아닐 때, 상기 피 측정자에 의해 상기 센서부(20)에 인가하는 압력을 조절하 도록 요청하는 경고 메시지를 표시부(32) 또는 음성 출력부(33)에 출력(S14)한다.
상기 압력의 범위는 상기 센서부로부터 생체 신호를 검출할 때 오차가 발생하지 않는 최적의 범위로서 상기 센서부에 피 측정자의 신체 부위가 일정한 압력을 인가하며 접촉되는 압력으로 설정한다. 또한 상기 압력의 범위는 실험을 통하여 최적의 범위를 알아낼 수 있다.
상기 생체 신호의 검출은 상기 광원(21)에서 방사된 근적외선 광신호가 신체 부위에서 반사된 후 상기 수광소자(22)에 입사되는 상기 광신호의 흡수도 또는 광신호의 양을 검출한다. 상기 광신호의 흡수도는 신체 부위의 혈액양 변화에 따라 변화된다. 따라서 상기 변화를 근거로 상기 검출된 광신호를 분석하면 원하는 생체 정보를 획득할 수 있다. 상기와 같은 생체 신호의 검출 방법은 본 출원이 출원한 특허 "생체정보 측정장치 및 생체정보 측정방법 및 생체정보 측정기능을 구비한 이동통신 단말기(출원번호: 10-2005-0083217)" 와 "체지방/맥박 측정 장치 및 방법(출원번호: 10-2006-0008566)"에 자세히 기재되어 있다.
상기 압력의 검출은 상기 센서부(20)에 포함된 압력 센서(23)를 이용한다. 상기 압력 센서(23)로는 외부 압력에 의해 저항이 변하는 압-저항형 고분자 소자 또는 외부 압력에 의해 전위차가 변하는 압-전 소자를 사용할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치에서 압-저항형 고분자 소자의 압력 센서를 이용하여 압력을 검출하는 방법을 도4 내지 도6을 참조하여 상세히 설명한다.
도4는 본 발명의 실시 예에 따른 압-저항형 고분자 소자의 압력 센서에 인가 되는 압력에 의한 저항의 변화를 나타낸 도이다.
도5는 본 발명의 실시 예에 따른 압-저항형 고분자 소자의 압력 센서에 인가되는 압력에 따른 저항을 전압으로 변환하는 회로를 나타낸 도이다.
도6은 본 발명의 실시 예에 따른 압-저항형 고분자 소장의 압력 센서에 인가되는 압력에 의한 전압의 변화를 나타낸 도이다.
상기 센서부(20)는 상기 센서부(20)에 피 측정자의 신체 부위가 접촉되어 압력이 인가되면 상기 센서부(20)에 포함된 압-저항형 고분자 소자의 압력 센서를 통해 도4에 도시한 바와 같이 상기 센서부(20)에 인가되는 압력에 따른 저항값을 출력한다.
상기 제어부(31)는 도5에 도시한 바와 같은 회로를 이용하여 상기 출력된 저항값으로부터 전압값을 독출한다. 즉, 도5에 도시한 바와 같이 압력을 검출하는 소자로 RP(41)와 부하저항 RL(42)을 직렬로 연결하면, 상기 RL(52)과 접지 사이로부터 전압값을 독출할 수 있다. 상기 인가되는 압력에 따른 전압값의 변화는 도6에 도시한 바와 같다. 따라서, 상기 제어부(31)는 상기 전압값을 이용하여 상기 센서부에 인가되는 압력을 검출하고, 상기 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단한다.
따라서, 상기 센서부(20)로부터 검출된 압력이 상기 미리 설정된 압력의 범위에 있을 때 생체 신호를 검출하고, 상기 검출된 압력이 상기 미리 설정된 압력의 범위를 벗어날 때 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 조절하도록 요청하는 경고 메시지를 출력한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치에서 압-전 소자를 이용하여 압력을 검출하는 방법을 도7을 참조하여 상세히 설명한다.
도7은 본 발명의 실시 예에 따른 압-전 소자의 압력 센서에 인가되는 압력에 의한 전압의 변화를 나타낸 도이다.
상기 센서부(20)는 상기 센서부(20)에 피 측정자의 신체 부위가 접촉되어 압력이 인가되면 상기 센서부(20)에 포함된 압-전 소자의 압력 센서를 통해 도7에 도시한 바와 같이 상기 센서부(20)에 인가되는 압력에 따른 전압값을 출력한다.
따라서 상기 센서부(20)로부터 출력되는 전압값을 이용하여 상기 센서부(20)에 인가되는 압력을 판단한다. 다만, 도7에 도시한 바와 같이 상기 압-전 소자는 초기 압력의 변화에 의해서만 전압값이 출력되고 일정 압력이 유지될 때는 전압값이 출력되지 않기 때문에 상기 압-전 소자에 인가되는 초기 압력에 따른 전압값과 이후에 인가되는 압력에 따른 전압값에 대한 제어 알고리즘이 필요하다.
따라서, 상기 센서부(20)로부터 검출된 압력이 상기 미리 설정된 압력의 범위에 있을 때 생체 신호를 검출하고, 상기 검출된 압력이 상기 미리 설정된 압력의 범위를 벗어날 때 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 조절하도록 요청하는 경고 메시지를 출력한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 장치에서 별도의 압력 센서를 사용하지 않고 압력을 검출하는 방법을 도7을 참조하여 상세히 설명한다.
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 센서부로부터 측정된 맥파를 이용하여 상기 센서부에 인가되는 압력에 따른 전압의 변화를 나타낸 도이다.
상기 제어부(31)는 상기 센서부(20)로부터 검출된 생체 신호를 근거로 맥파(PPG: Photo Plethysmo-Graphy) 신호를 검출한다. 상기 맥파 신호는 상기 센서부(20)에 상기 피 측정자의 신체 부위가 접촉됨으로써 검출된다. 이때, 상기 센서부(20)에 상기 피 측정자의 신체 부위가 접촉되고, 상기 피 측정자에 의해 상기 센서부(20)에 인가되는 압력에 따라 상기 맥파 신호의 크기가 변하는 특성을 이용한다.
따라서, 맥파 신호의 크기에 대한 범위를 미리 설정하고 상기 검출된 맥파 신호가 상기 설정된 범위를 벗어날 때 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 조절하도록 요청하는 경고 메시지를 출력한다.
또한, 상기 맥파를 이용한 압력 검출은 피 측정자마다 정상 접촉 압력에서의 맥파 신호 크기가 다양하므로 상기 맥파 신호 크기에 대한 범위를 피 측정자마다 변경할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 방법 및 그 장치는 피 측정자의 신체 부위에 접촉되어 생체 신호를 검출하는 센서부에 압력 센서를 포함하고 상기 센서부에 인가되는 압력을 검출함으로써, 상기 피 측정자로부터 생체 신호를 검출할 때 상기 피 측정자의 신체 부위에 의해 상기 센서부에 인가되는 접촉 압력을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 검출 방법 및 그 장치는 상기 피 측정자의 신체 부위에 의해 상기 센서부에 인가되는 접촉 압력을 조절함으로써, 상기 센서부로부터 검출된 생체 신호의 정확성 및 신뢰성이 향상되고, 상기 피 측정자가 상기 생체 신호 검출 장치를 사용할 때 편의성이 증대되는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 피 측정자의 신체 부위에 의해 인가되는 압력을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단하는 단계는
    상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위가 아닐 때, 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 조절하도록 요청하는 경고 메시지를 출력하는 단계와;
    상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위일 때, 생체 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 검출 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 생체 신호를 검출하는 단계는
    상기 피 측정자의 신체 부위에 광신호를 방사하는 단계와;
    상기 피 측정자의 신체 부위로부터 반사되는 광신호를 수신하고 상기 수신된 광신호로부터 생체 신호를 검출하고 상기 검출된 생체 신호를 근거로 생체 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 검출 방법.
  4. 피 측정자에 의해 인가되는 압력 및 피 측정자의 신체 부위로부터 생체 신호를 검출하는 센서부와;
    상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위인지 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서부는
    상기 피 측정자의 신체 부위에 광신호를 방사하는 광원과;
    상기 센서부에 인가되는 압력을 검출하는 압력 센서와;
    상기 광원으로부터 방사되어 상기 센서부에 접촉된 상기 피 측정자의 신체 부위로부터 반사된 광신호를 수신하는 수광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 수광소자에 의해 수신된 광신호로부터 생체 신호를 검출하고 상기 검출된 생체 신호를 근거로 생체 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위가 아닐 때, 상기 피 측정자에 의해 인가되는 압력을 조절하도록 요청하는 경고 메시지를 음성 출력부 또는 표시부에 출력하거나 또는, 상기 판단 결과에 근거하여 상기 검출된 압력이 미리 설정된 압력의 범위일 때, 생체 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 검출 장치.
KR1020070012936A 2007-02-07 2007-02-07 생체 신호 검출 방법 및 그 장치 KR20080073988A (ko)

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