KR20100064513A - 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반인이라도 용이하게 사용이 가능하면서, 휴대가 간편하고 주변 환경에 관계없이 측정 가능한 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치에 관한 것으로서, 일정량의 공기가 채워져 있으며 맥박 위치 및 그 부근의 피부에 접촉될 에어셀과, 맥박의 박동에 의해 나타나는 상기 에어셀 내부의 공기압 변화를 검출하는 공기압 검출 센서와, 상기 공기압 검출 센서의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 신호 처리부와, 상기 신호 처리부로부터 출력된 센싱 신호를 분석하여 분당 맥박수를 측정하는 측정부와, 상기 측정부의 측정 결과를 표시하는 출력부를 포함하여 이루어지며, 시계 형상으로 구현되어, 사용자의 편의 및 휴대성을 높인 것이다.

맥박, 에어셀, 맥박 측정 장치, 공기압 검출 센서,

Description

에어셀을 이용한 맥박 측정 장치{Device for measuring heart rate using air cell}

본 발명은 검사자의 인체에 착용되어, 검사자의 맥박을 측정하는 맥박 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일반인이라도 용이하게 사용이 가능하면서, 휴대가 간편하고 주변 환경에 관계없이 측정 가능한 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치에 관한 것이다.

맥박은 좌심실의 수축에 의해 말초동맥에서 발생하는 혈액의 파장을 말하는 것으로서, 가장 기본적인 생체 정보로서 건강 진단의 기본 지표가 된다. 사람의 맥박을 측정하는 가장 기초적인 방법으로는, 검사자가 검사 대상자의 맥박 검사 위치에 손가락을 대고 감각을 통해 맥박 위치를 찾아, 일정 시간 동안(예를 들어, 1분)의 박동수를 계수하는 방법이 있다. 가장 보편적으로 이용되는 맥박 측정 위치는 요골 동맥으로서, 손목 안쪽에 위치한다.

그러나 이러한 방법은 검사자의 주관적인 판단에 의하기 때문에 객관성이 결 여된다는 문제점이 있으며, 또한, 손가락에 느껴지는 감도로 진단시 기분과 환경적인 요인에 따라서 측정 결과에 차이가 발생할 수 있다.

이에 객관적인 맥박 측정을 위한 다양한 장치가 개발되어 사용되고 있는데, 이를 맥박 검출 방식에 따라 분류하면 압전 소자를 이용한 방식과, 광학적 검출 방식과, 도플러 효과를 이용하는 방식등을 들 수 있다.

이 중에서, 압전 소자를 이용한 맥박 측정기는, 맥박 측정시 센서가 진단 부위를 강한 압력으로 누르게 되며, 피부에 닿는 센서 부분이 금속으로 이루어지기 때문에 검사자가 불쾌감이나 고통을 느낄 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 광학적 검출 방식으로 이루어진 맥박 측정기는, 집게 형태로 이루어진 센서부를 검사자의 손끝이나 발끝 등에 고정시키고, 적외선이나 빛을 피부로 침투시켜, 혈관에서 흡수된 후 돌아오는 광량을 감지한 후, 상기 감지된 파형을 분석하여 맥박을 측정하는 방식으로 이루어진다. 즉, 상기 광학적 검출 방식은, 심장의 수축기와 이완기에서의 각각의 압력에 따른 혈관의 체적 변동이 발생하면, 이에 따라서 빛의 흡수 량이 변화하는 원리를 이용한 것이다. 그러나, 상술한 광학적 검출 방식은, 빛과 초음파의 생체 조직 및 혈액의 투과 특성 문제로 인해 개인차에 따른 정량화가 어렵다는 문제점이 있으며, 앞서의 다른 방식과 마찬가지로 집게 형태로 구현되어 착용감이 좋지 않다는 문제점이 있다.

더하여, 기존의 맥박 측정기는, 모두 정확한 맥박 위치를 찾아 센서 부위를 위치시키고 측정하는 방식인데, 맥박 위치를 찾아 정확하게 센서를 설치하는 것은 전문적인 훈련이 요구되는 것으로서, 의학지식이 전무한 일반인이 사용하는데는 무 리가 있다.

한편, 건강에 대한 관심이 증가하면서, 휴대가능한 소형의 맥박 측정기에 대한 요구 또한 증가하고 있다.

따라서, 정확한 맥박 위치를 찾기 힘든 일반인이라도 용이하게 사용이 가능하면서, 휴대가 간편하고 주변 환경에 관계없이 측정 가능한 맥박 측정기의 개발이 요구된다.

본 발명은, 기존의 맥박 측정기가 정확한 맥박 위치를 찾아야 하기 때문에 일반인이 사용하기 어렵다는 문제점을 해결하면서, 휴대가능한 맥박 측정기에 대한 요구를 충족시키기 위하여 제안된 것으로서, 일반인이라도 용이하게 사용이 가능하면서, 휴대가 간편하고 주변 환경에 관계없이 측정 가능한 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치를 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 일정량의 공기가 채워져 있으며 맥박 위치 및 그 부근의 피부에 접촉될 에어셀; 맥박의 박동에 의해 나타나는 상기 에어셀 내부의 공기압 변화를 검출하는 공기압 검출 센서; 상기 공기압 검출 센서의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부로부터 출력된 센싱 신호를 분석하여 분당 맥박수를 측정하는 측정부를 포함하는 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치를 제공한다.

상기 본 발명에 의한 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치는, 상기 측정부의 측정 결과를 표시하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명에 의한 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치는, 상기 신호 처리부와, 측정부와, 출력부에 동작 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명에 의한 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치는, 손목에 착용 가능한 시계 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본 발명에 의한 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치는, 일정량의 공기가 채워져 있으며 상기 제1 에어셀과 대칭되는 위치에 설치되는 제2 에어셀; 검사 대상자의 움직임에 따른 상기 제2 에어셀 내부의 공기압 변화를 검출하는 제2 공기압 검출 센서; 및 상기 제2 공기압 검출 센서의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 제2 신호 처리부를 더 포함하고, 상기 측정부는, 맥박을 측정하기 전에 상기 제1 신호 처리부로부터 출력된 센싱 신호에서 상기 제2 신호 처리부로부터 출력된 센싱 신호를 제거하여, 검사 대상자의 움직임에 의한 잡음을 제거할 수 있다.

본 발명에 의한 맥박 측정 장치는, 에어셀을 맥박 위치 및 그 부근에 접촉할 경우, 맥박의 박동에 의해 나타나는 상기 에어셀의 내부 공기압 변화로부터 맥박을 측정함으로써, 기존의 다른 맥박 측정 장치보다 더 넓은 범위에서 맥박 신호를 안정적으로 검출할 수 있으며, 또한 전문 지식을 갖지 않은 일반인이라도 쉽게 이용할 수 있고, 또한, 에어셀이 피부와 접촉시 부드러운 느낌을 줄 수 있으므로 착용감을 더 좋게 할 수 있는 우수한 효과를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 맥박 측정 장치는, 일정량의 공기가 채워져 있으며 맥박 위치 및 그 부근의 피부에 접촉될 에어셀(10)과, 맥박의 박동에 의해 나타나는 상기 에어셀(10) 내부의 공기압 변화를 검출하는 공기압 검출 센서(11)와, 상기 공기압 검출 센서(11)의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 신호 처리부(12)와, 상기 신호 처리부(12)로부터 출력된 센싱 신호를 분석하여 분당 맥박수를 측정하는 측정부(13)와, 상기 측정부(13)의 측정 결과를 표시하는 출력부(14) 와, 상기 신호 처리부(12), 측정부(13), 및 출력부(14)에 동작 전원을 공급하는 전원부(15)를 포함하여 이루어진다. 상기에서, 공기압 검출 센서(11)와 신호 처리부(12)와 측정부(13)와 출력부(14)와 전원부(15)는 회로부로서 소정의 기판 상에 구현되거나, 모듈 형태로 패키징될 수 있다.

상술한 구성의 맥박 측정 장치는, 상기 에어셀(10)이 맥박 위치 부근의 피부에 접촉하게 되면, 맥박의 박동에 따라서 상기 에어셀(10)의 공기압이 변하게 되는 점을 이용하여 맥박을 측정하는 것이다.

따라서, 상기 에어셀(10)을 맥박 위치 보다 넓게 형성함으로써, 맥박 검출 범위를 더 넓게 함으로써, 전문적 지식을 갖지 않은 일반인이라도 맥박 측정 장치의 사용이 용이해진다.

또한, 상술한 구성의 맥박 측정 장치는, 어떠한 맥박 위치에라도 적용할 수 있으나, 휴대 및 사용의 편의를 위해서는 요골 동맥으로부터 맥박을 측정하도록 구현하는 것이 바람직하며, 이를 위하여, 상기 맥박 측정 장치는, 손목에 착용가능한 시계 형상으로 구현하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 의한 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치의 구현 예를 보인 사시도로서, 본 예에서는 상기 맥박 측정 장치를 시계 형상으로 구현한다.

도 2를 참조하면, 상기 맥박 측정 장치는, 상기의 공기압 검출 센서(11)와 신호 처리부(12)와 측정부(13)와 출력부(14)와 전원부(15)는 하나의 회로모듈(20)로 패키징하여 구현하고, 상기 공기압 검출 센서(11)가 상기 에어셀(10)에 연결되 도록 근접 설치한다. 그리고, 상기 에어셀(10) 및 회로모듈(20)을 얇고 부드러운 재질로 이루어진 커버(21)로 감싸 보호하고, 상기 커버(21)에 밴드(22)를 연결하여 구성한다. 이때, 상기 커버(21)는 검사 대상자의 요골 동맥에서 발생하는 심박동에 의한 진동이 상기 에어셀(10)로 전달되는 것을 방해하지 않도록 얇은 재질로 이루어지거나, 상기 에어셀(10)의 접촉 부위를 노출시켜 에어셀(10)이 직접 피부에 접촉되도록 구현되는 것이 바람직하다.

도 3은 상기 도 2에 도시된 바와 같이 구현된 맥박 측정 장치의 착용 상태를 나타낸 도면으로서, 상기 맥박 측정 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 에어셀(10)이 요골 동맥(31)이 지나는 손목 안쪽에 위치하도록, 손목에 착용한다. 이와 같이 착용하는 경우, 맥박 측정 장치가, 손목에 고정될 수 있으므로, 검사 대상자는 외부에서는 운동중에도 맥박 측정을 할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 의한 맥박 측정 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 손목 안쪽에 에어셀(10)이 위치하도록 맥박 측정 장치를 검사 대상자가 착용한다. 상기와 같은 착용이 이루어지면, 요골 동맥으로부터 전달되는 맥박이 에어셀(10)로 전달되며, 상기 맥박에 동기하여 에어셀(10) 내부의 공기압이 변화된다.

이때, 공기압 검출 센서(11)는 상기 에어셀(10) 내부의 공기압 변화를 연속적으로 검출하여 출력한다.

상기 공기압 검출 센서(11)의 검출 신호는 신호 처리부(12)로 전달된 후, 증폭 및 필터링에 의하여 외부 잡음이 제거되고 파형 분석이 가능하도록 신호가 증폭된다.

상기 신호 처리부(12)에서 증폭 및 필터링된 검출 신호는 측정부(13)로 입력된 후, 상기 측정부(13)에 의해 분석된다.

일반적으로 맥박은, 심장의 규칙적인 수축과 확장을 통해 나타나는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 기본 파형을 갖게 된다. 도 4에 도시된 맥박의 기본 파형에서, a는 맥박의 기본값을 나타내며, b는 심박의 세기를 나타내며, c는 혈관의 탄성도를 나타내고, d는 혈관에 남아있는 잔혈량을 나타낸다.

상기 에어셀(10) 내부의 공기압 변화가 맥박의 박동에 동기하여 나타나므로, 공기압 검출 센서(11)로부터 출력되는 신호의 파형은 기본적으로 도 4과 같은 파형을 갖게 된다.

따라서, 상기 측정부(13)는 상기 도 4에 도시된 바와 같이 나타나는 검출 파형을 출력부(14)를 통해 연속적으로 출력하여, 검사자가 맥박의 파형 변화를 모니터링할 수 있도록 하거나, 상기 도 4와 같인 검출 파형에서, 단위 시간 동안의 a 발생 횟수를 계수함으로써, 단위 시간당 맥박 수를 계수하는 형태로 동작할 수 있다.

한편, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 맥박 측정 장치를 손목에 착용하고 맥박을 측정하는 경우, 상기 에어셀(10)에는 맥박의 박동에 의한 진 동뿐만아니라, 사용자의 움직임에 의한 진동까지 전달되어, 상기 공기압 검출 센서(11)에서 검출된 센싱 신호에는, 맥박의 파형이외에 사용자의 움직임에 의한 동잡음 신호가 더 포함될 수 있다.

본 발명은 이러한 사용자의 동잡음에 의한 영향을 감소시키고, 언제든 정확한 맥박 측정 결과를 얻기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 맥박 측정 장치를 구현할 수 도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치를 나타낸 블럭도로서, 이를 참조하면, 본 발명의 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치는, 일정량의 공기가 채워져 있으며 맥박 위치 및 그 부근의 피부에 접촉될 제1 에어셀(10a)과, 맥박의 박동에 의해 나타나는 상기 제1 에어셀 내부의 공기압 변화를 검출하는 제1 공기압 검출 센서(11a)와, 상기 제1 공기압 검출 센서의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 제1 신호 처리부(12a)와, 일정량의 공기가 채워져 있으며 상기 제1 에어셀(10a)과 대칭되는 위치에 설치되는 제2 에어셀(10b)와, 검사 대상자의 움직임에 따른 상기 제2 에어셀(10b) 내부의 공기압 변화를 검출하는 제2 공기압 검출 센서(11b)와, 상기 제2 공기압 검출 센서(11b)의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 제2 신호 처리부(12b)와, 상기 제1 신호 처리부(12a)로부터 출력된 센싱 신호에서 상기 제2 신호 처리부(12b)로부터 출력된 센싱 신호를 제거하여, 검사 대상자의 움직임에 의한 잡음을 제거한 후, 센싱 신호를 분석하여 맥박수를 측정하는 측정부(13)와, 상기 측정부(13)의 측정 결과를 표시하는 출력부(14)와, 상술한 각 구성 요소에 동작전원을 공급하는 전원부(15)를 포함하여 이루어진다.

도 2는 상술한 바와 같이 구성된 맥박 측정 장치의 구현 예를 나타낸 사시도로서, 제1 에어셀(10a)가 손목 안쪽에 놓일 수 있게 배치되고, 제2 에어셀(10b)는 손목, 즉 요골동맥을 기준으로 대칭되는 위치, 손목의 바깥쪽에 놓일 수 있게 배치된다. 더하여, 상기 도 2에는 도시되지 않았으나, 상기 제2 에어셀(10b)는 밴드(22)에 삽입된 전선등을 통해 상기 회로모듈(20)의 제2 공기압 검출 센서(11b)에 전기적으로 연결된다.

상기와 같이 구현된 맥박 측정 장치를, 검사 대상자가 착용하게 되면, 요골동맥 위에 놓인 제1 에어셀(10a)이 맥박의 박동에 따라 진동하여 제1 공기압 검출 센서(10a)로부터 맥박의 파형에 대응하는 센싱 신호가 검출된다. 여기서, 검사 시간 동안 검사 대상자가 손목이나 몸을 움직이게 되면, 상기 움직임에 의한 진동도 역시 제1 에어셀(10a)에 전달되어, 제1 공기압 검출 센서(11a)에서 출력되는 센싱 신호에는 상기 맥박 파형에 대응하는 신호뿐만아니라 검사대상자의 움직임에 따른 잡음 파형이 포함되게 된다.

이때, 제1 에어셀(10a)과 대칭되도록 배치된 제2 에어셀(10b)에는 상기 검사 대상자의 움직임에 의한 진동이 동일하게 전달되고, 이에 따른 동잡음이 상기 제2 공기압 검출 센서(11b)로부터 검출된다.

즉, 제1 공기압 검출 센서(11a)에서는, 맥박의 파형과 잡음 파형이 합쳐진 신호가 검출 되며, 제2 공기압 검출 센서(11b)에서는, 잡음 파형 신호만이 검출된다.

상기 제1,2 공기압 검출 센서(11a,11b)로부터 출력된 센싱신호들은 각각 제 1,2 신호 처리부(12a,12b)로 인가되어, 증폭 및 필터링된 후, 측정부(13)로 인가된다.

상기 측정부(13)는, 상기 제1 공기압 검출 센서(11a)의 센싱 신호에서 상기 제2 공기압 검출 센서(11b)의 센싱 신호와 동일한 파형을 제거하여, 제1 공기압 검출 센서(11a)의 센싱 신호에 포함된 동잡음을 제거한다. 그리고 나서, 상기 동잡음이 제거된 제1 공기압 검출 센서(11a)의 센싱 신호를 분석하여 맥박수를 측정한다.

상기에 의하면, 검사 대상자가 맥박 측정 장치를 착용한 상태에서, 검사 시간동안 움직이더라도, 이에 따른 잡음을 배제하고 맥박의 파형만을 검출할 수있게 되므로, 맥박 측정 결과가 더 좋아질 수있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치의 전체 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치의 구현 예를 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치의 착용 예를 나타낸 도면이다.

도 4는 일반적인 맥박의 파형을 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치의 전체 구성도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 에어셀을 이용한 맥박 측정 장치의 구현 예를 보인 사시도이다.

Claims (5)

1. 일정량의 공기가 채워져 있으며 맥박 위치 및 그 부근의 피부에 접촉될 제1 에어셀;

   맥박의 박동에 의해 나타나는 상기 제1 에어셀 내부의 공기압 변화를 검출하는 제1 공기압 검출 센서;

   상기 제1 공기압 검출 센서의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 제1 신호 처리부; 및

   상기 제1 신호 처리부로부터 출력된 센싱 신호를 분석하여 분당 맥박수를 측정하는 측정부를 포함하는 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 측정부의 측정 결과를 표시하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1 신호 처리부와, 측정부와, 출력부에 동작 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치는,

   손목에 착용 가능한 시계 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치.
5. 제1항에 있어서,

   일정량의 공기가 채워져 있으며 상기 제1 에어셀과 대칭되는 위치에 설치되는 제2 에어셀;

   검사 대상자의 움직임에 따른 상기 제2 에어셀 내부의 공기압 변화를 검출하는 제2 공기압 검출 센서; 및

   상기 제2 공기압 검출 센서의 센싱 신호를 증폭 및 필터링하는 제2 신호 처리부를 더 포함하고,

   상기 측정부는, 맥박을 측정하기 전에 상기 제1 신호 처리부로부터 출력된 센싱 신호에서 상기 제2 신호 처리부로부터 출력된 센싱 신호를 제거하여, 검사 대상자의 움직임에 의한 잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 에어셀을 이용한 휴대형 맥박 측정 장치.

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