KR20110006990A

KR20110006990A - 손목시계형 맥박계 및 이를 이용한 긴급구난시스템

Info

Publication number: KR20110006990A
Application number: KR1020090064656A
Authority: KR
Inventors: 조성길; 박병철
Original assignee: 조성길
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-01-21

Abstract

본 발명은 착용자의 신체상태를 모니터링할 수 있는 손목시계형 맥박계 및 이를 이용한 긴급구난시스템에 관한 것이다. 본 발명의 맥박계는 발광소자와, 발광소자로부터 입사된 광을 전반사 및 난반사하여 착용자의 손목으로 전달하고 착용자의 손목에서 반사된 광을 다시 입사받는 광가이드부재와, 광가이드부재로부터 반사된 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 수광소자와, 반사필름과, 광가이드부재를 밴드부에 부착하기 위한 부착수단과, 시간구동칩과, 버튼과, 제어에 따라 평상시에는 시간을 표시하다가 측정모드에서는 착용자의 맥박수나 체온을 표시하는 표시부와, 각종 데이터와 고유번호가 저장되어 있는 메모리와, 수광소자로부터 입력된 전기적인 맥박신호를 증폭 및 필터링하여 맥박에 대응하는 펄스를 출력하는 증폭기와, 온도센서와, 제어에 따라 맥박수, 체온과 같은 신체정보를 고유번호와 함께 안테나를 통해 무선으로 송신하는 무선 송신부와, 측정모드로 설정하면, 온도센서로부터 체온을 입력받고 증폭기로부터 맥박신호를 입력받아 착용자의 맥박과 체온을 산출한 후 표시부에 표시하고 이상여부를 판단하여 무선송신부를 통해 측정값을 전송하는 제어부로 이루어진다.

맥박, 긴급위난, 체온, 지그비, 광가이드, 발광, 수광

Description

손목시계형 맥박계 및 이를 이용한 긴급구난시스템{ WATCH TYPE PULSIMETER AND EMERGENCY SYSTEM USING THE SAME }

본 발명은 사람의 손목에 착용하여 맥박이나 체온 등을 측정하여 표시하는 손목시계형 맥박계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학수단을 부가하여 맥박을 쉽고 정확하게 측정하고 무선으로 측정값을 수신기로 전송하여 착용자의 신체상태를 모니터링할 수 있는 손목시계형 맥박계 및 이를 이용한 긴급구난시스템에 관한 것이다.

최근들어, 노령화 사회로 진입함에 따라 간병인이나 보호자와 가까이 혹은 멀리 떨어져 지내는 독거노인들이 증가하고 있다. 이러한 독거노인들은 언제 위급상황이 닥칠지 알 수가 없는데, 예컨대 생활 중에 넘어지거나 질병에 의해 급격히 맥박이 변하거나 체온이 변하는 경우 스스로 상황을 판단하여 조치를 취하기 어렵다.

이와 같은 경우에 신체에 부착되어 자동으로 신체상태을 감지하여 외부로 신체정보나 긴급구난신호를 보낼 수 있는 장치가 필요한데, 이를 위하여 환자 모니터 링 반지 센서가 대한민국 특허청 공개공보에 공개번호 특2000-0052757로 공개된 바 있다. 이 공개된 환자 모니터링 반지센서는 광센서를 결합한 반지형 맥박계로서 광센서로 맥박을 측정하고 무선기기로 외부로 측정정보를 전송시키는 것이다.

그런데 이러한 종래의 반지형 모니터링 장치는 손가락을 통과한 빛 뿐 아니라 손가락의 경우 손목보다 가늘고 동맥혈 분포도가 좋아서 내부에서 전방위로 퍼진 빛마저 포착하는 문제점이 있다.

한편, 광센서를 응용한 손목시계형 맥박계로는 광센서 및 RFID태그가 설치된 음이온 및 원적외선을 방사하는 손목시계가 공개번호 20-2009-0001515로 공개되어 있다. 그러나 이러한 손목시계의 경우에는 손목시계의 상면에 접촉식 광센서가 자리잡고 있어 여기에 손가락을 가져다 대야만 측정이 되는 방식으로서, 앞서 살펴본 반지형과 유사한 문제점이 있다.

또한 공개번호 실1999-0042212호로 공개된 건강시계는 시계 밴드부에 광센서를 부착시켜 손목 상부의 맥박을 측정하도록 되어 있는데, 측정할 때마다 시계 밴드부를 움직여 맥박점을 찾아서 일치시켜야만 측정이 가능한 문제점이 있다.

이와 같이 손가락의 경우에는 전방위로 맥박을 측정할 수 있지만 손목의 경우에는 광센서를 이용한다 해도 맥박점이 특정부위에 자리잡고 있어서 센서가 정확한 맥박점을 잡아내지 못하면 맥박이 부정확하거나 측정할 수가 없다는 공통적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 광가이드수단을 부가하여 맥박을 쉽고 정확하게 측정하고 지그비통신을 통해 측정값을 수신기로 전송하여 착용자의 신체상태를 모니터링할 수 있는 손목시계형 맥박계 및 이를 이용한 긴급구난시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 손목시계형 맥박계는, 통상의 디지탈 시계로 동작함과 아울러 측정모드에서 착용자의 맥박과 체온 등을 감지하여 표시하는 시계본체부; 상기 시계본체부를 손목에 착용할 수 있게 하는 밴드부; 및 상기 밴드부에 부착되어 착용자의 맥박을 광학수단으로 감지하여 전기적인 신호로 변환한 후 상기 시계본체부에 전달하는 광맥박감지부를 포함한다.

상기 광맥박감지부는 맥박을 감지하기 위한 광을 발생하는 발광소자와, 상기 발광소자로부터 입사된 광을 전반사 및 난반사하여 착용자의 손목으로 전달하고 착용자의 손목에서 반사된 광을 다시 입사받는 광가이드부재와, 상기 광가이드부재로부터 반사된 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 수광소자와, 상기 광가이드부재의 일면에 부착되어 입사된 광을 착용자의 손목측으로 반사하는 반사필름과, 상기 광가이드부재를 상기 밴드부에 부착하기 위한 부착수단과, 상기 발광소자와 수광소자를 상기 시계본체부에 연결하기 위한 플랫 케이블로 구성된다.

상기 시계본체부는 시간구동칩과, 버튼, 제어에 따라 평상시에는 시간을 표시하다가 측정모드에서는 맥박수나 체온을 표시하는 표시부, 각종 데이터와 가입자 고유(ID) 번호가 저장되어 있는 메모리, 상기 광맥박감지부로부터 입력된 전기적인 맥박신호를 증폭 및 필터링하여 맥박에 대응하는 펄스를 출력하는 증폭기, 체온을 감지하는 온도센서, 제어에 따라 맥박수, 체온과 같은 신체정보를 고유번호와 함께 안테나를 통해 무선으로 송신하는 무선 송신부, 전원부, 및 일반시계모드로 동작하다가 상기 버튼을 조작하여 측정모드로 설정하면, 상기 온도센서로부터 체온을 입력받고, 상기 증폭기로부터 맥박신호를 입력받아 착용자의 맥박과 체온을 산출한 후 상기 표시부에 표시하고, 전송주기가 되면 상기 무선 송신부를 통해 측정값을 전송하도록 제어하는 제어부로 구성된다.

또힌 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 긴급구난시스템은 손목시계형 맥박계와, 상기 손목시계형 맥박계로부터 착용자의 신체정보 측정값을 수신받으면 소정의 기준치와 비교하여 정상 여부를 판단하고, 정상이 아니면 경보를 발생하는 무선 수신기와, 상기 무선 수신기로부터 경보를 수신받으면, 이를 표시하는 가입자 단말기와, 기관 단말기와, 상기 무선 수신기로부터 맥박계 착용자의 측정값과 고유번호를 수신받아 이상이 검출되면 등록된 상기 가입자 단말기나 상기 기관 단말기로 긴급위난신호를 전송하는 긴급구난 서비스 서버로 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 가입자 단말기는 IPTV나 컴퓨터, 핸드폰, PDA, 스마트폰 중 어느 하나 이상으로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 손목시계형 맥박계는 광가이드수단을 이용하여 착용자의 손목에서 맥박을 간편하고 정확하게 측정할 수 있고, 체온 등 다른 신체정보와 함께 무선으로 측정값을 송신한다. 그리고 본 발명의 긴급구난시스템은 손목시계형 맥박계로부터 수신된 신체정보를 판단한 후 이상검출시 경보를 발생하고 등록된 가입자 단말기나 119 구조대 혹은 의료기관에 자동으로 통지하여 보호자가 신속하게 구난조치를 취할 수 있게 한다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 도시한 개략 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 펼친 상태의 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 펼친 상태의 배면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 펼친 상태의 측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계(100)는 통상의 디지탈 시계로 동작함과 아울러 측정모드에서 착용자의 맥박과 체온 등을 감지하여 표시하는 시계본체부(110)와, 시계본체부(110)를 손목에 착용할 수 있게 하는 밴드부(120)와, 밴드부(120)에 부착되어 착용자의 맥박을 광학수단으로 감지하여 전기적인 신호로 변환한 후 시계본체부(110)에 전달하는 광맥박감지부(130)로 구성된다.

시계본체부(110)는 통상의 시계와 같이 체결핀을 통해 밴드부(120)와 체결되고 전면의 액정표시부(112)를 통해 시간을 표시함과 아울러 맥박이나 체온을 표시하고, 후면에는 온도센서(140)가 부착되어 있으며, 충전커넥터(117c)를 통해 내부의 배터리를 충전할 수 있도록 되어 있다. 또한 시계본체부(110)에는 사용자의 조작을 입력하기 위한 버튼부(118)가 2개의 키(118_S1),118_S2)로 구성되어 있는데, 제1키(118_S1)는 긴급호출기능을 위한 키이고, 제2키(118_S2)는 시간변경이나 백라이트 온/오프 기능을 위한 키이다.

밴드부(120)는 시계본체부(110)의 일측에 체결되고 단부에 고리가 부착된 머리부분과, 착용자의 손목(10)을 감쌀 수 있도록 되어 있으며 끝부분이 고리를 통과하여 체결되면 손목(10)을 압박지지하는 꼬리부분으로 구분되어 있으며, 꼬리부분의 끝부분에는 체결을 위한 벨크로테이프(121)가 부착되어 있다.

광맥박감지부(130)는 맥박을 감지하기 위한 광을 발생하는 발광소자(132)와, 발광소자(132)로부터 입사된 광을 전반사 및 난반사하여 착용자의 손목(10)으로 전달하고 착용자의 손목(10)에서 반사된 광을 다시 입사받는 광가이드부재(131)와, 광가이드부재(131)로부터 반사된 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 수광소자(133)와, 광가이드부재(131)의 일면에 부착되어 입사된 광을 착용자의 손목측으로 반사하는 반사필름(134)과, 광가이드부재(131)를 밴드부(120)에 부착하기 위한 부착수단, 발광소자(132)와 수광소자(133)를 시계본체부(110)에 연결하기 위한 플랫 케이블(139)로 구성된다. 발광소자(132)로는 적외선을 발생하는 포토 LED를 사용할 수 있고, 수광소자(133)로는 포토 트랜지스터(TR)를 사용할 수 있으며, 부착수단은 광가이드부재(131)를 밴드부(120)에 고정하기 위한 센서 브라켓(135)과, 광가이드부재(131)의 중앙부분을 지지하는 투명 가이드(136)와, 광가이드부재(131)의 양측을 지지하는 완충 가이드(137)로 구현되고, 광가이드부재(131)를 보호하기 위한 투명 보호필름(138)이 부가될 수 있다.

도 5는 본 발명의 손목시계형 맥박계에서 발광소자와 광가이드부재의 결합관계를 도시한 개략도이고, 도 6은 본 발명의 손목시계형 맥박계에서 맥박을 감지하는 원리를 설명하기 위해 도시한 개념도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 손목시계형 맥박계에 사용되는 광가이드부재의 다양한 예를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 손목시계형 맥박계(100)에서 발광소자(132)는 FPCB의 양측에 2개 배치되고, 수광소자(133)는 수평으로 4개가 배치되어 도 5에 도시된 바와 같이 발광소자(132)가 광가이드부재(131)의 측면에 위치하고 수광소자(133)는 광가이드부재(131)의 배면과 반사필름(134) 사이에 위치하도록 결합된다. 그리고 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계(100)를 손목(10)에 착용할 경우에는 밴드부(120)가 곡면으로 휘어지므로 연성을 좋게 하고 FPCB의 케이블이 단선되는 것을 방지하기 위해 다수의 여장(139a)을 형성할 수도 있다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 광가이드부재(131)는 시계밴드부(120)의 아래쪽에 뒤집어진 반원(원형도 가능) 형태로 자리를 잡고, 포토LED(132)와 포토TR(133) 은 밴드 내부에서 플랫 케이블(139)을 통해 시계본체부(110)의 증폭기 입력단과 전기적으로 접속된다. 플랫 케이블(139)은 전체가 한 덩어리로 이른바 플렉시블 PCB와 같고, 이 케이블의 적절한 위치에 포토LED(132)와 포토TR(133)을 납땜하여 장착한다. 적당한 크기로 가공된 광가이드부재(131)에는 배면에 적외선 반사필름(134)을 붙이고, 플랫 케이블(139)의 포토LED(132)와 포토TR(133)은 케이블과 함께 위치가 정해져 있어서 그 부분을 그대로 광가이드부재(131)의 발광소자 위치와 수광소자 위치에 가져다 붙이면 광맥박감지부(130)가 이루어진다.

그리고 조립된 광맥박감지부(130)를 시계밴드부(120)에 적절하게 수납시킨다. 이 밴드부(120)는 가죽이나 인조피역, 고무재질이 윗면과 아랫면 이중으로 겹쳐서 한 줄을 이루는데, 고정용 센서 브라켓(135)은 일정한 높이로 광맥박감지부(130)를 사방에서 지지하여 이탈을 방지하고, 밴드부(120)에 장착한 광맥박감지부(130)는 손목의 형태를 따라 둥글게 휘어지거나 한일자가 되어도 일정한 자리에서 팽창과 신축을 하고 제 위치를 벗어나지 않도록 센서부 지지용 투명 가이드(136)와 센서부 지지용 완충제(137)가 도와준다. 그리고 광가이드부재나 케이블은 심하게 꺽이면 부러지거나 균열이 생기거나 케이블에 장착한 부품이 떨어져 나가기도 하고 케이블이 찢어지기도 하는데, 이를 방지하기 위하여 케이블(139)과 적외선 반사필름(134)에는 중간중간에 조금씩 여장(139a)을 둔다. 또한 시계밴드부(120)에 부착된 광맥박감지부(130)는 손목 안쪽으로 노출되어 있으므로 밴드 색깔과 비슷하면서도 적외선을 통과시키는 보호용 필름(138)으로 막아주고, 이 보호용 필름(138)의 둘레는 밴드부(120)에 완전히 접착 및 방수처리한다.

이와 같은 본 발명의 맥박계에서 광가이드부재(131)를 이용하여 맥박을 감지하는 원리는 도 6에 도시된 바와 같이, 광가이드부재(131)가 손목(10)에 밀착되어 있을 때 발광소자(132)가 적외선을 발생하여 적외선이 광가이드부재(131)로 입사되면 전반사와 난반사를 통해 광가이드부재(131)에 광이 전달됨과 아울러 광가이드부재(131)의 배면에 부착된 반사필름(134)에 의해 적외선이 손목측으로 균일하게 반사되고, 손목의 척골동맥과 쇄골동맥과 같은 맥박점(12)에서 반사된 광이 다시 광가이드부재(131)로 입사된다, 이때 맥박점(12)에서 반사되어 광가이드부재(131)로 입사된 광들은 광가이드부재(131)의 배면에 부착된 수광소자들(133)에 의해 전기적인 신호로 바뀌게 되는데, 이 전기적인 신호는 맥박주기와 일치하는 변조파형으로 나타나므로 이 변조파형을 카운트하여 맥박을 검출하게 된다.

이와 같이 본 발명의 손목시계형 맥박계(100)는 발광소자(132)의 광을 맥박점(12)에 직접 조사하지 않고 광가이드부재(131)를 통해 조사함으로써 맥박을 검출하기 위한 광분포 영역이 넓어져 쉽고 간편하게 맥박을 검출할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시예에서 광가이드부재(131)는 손목의 형상을 고려하여 오목한 형상으로 되어 있으나 도 7에 도시된 바와 같이 원형, 반원형, 삼각형, 사각형, 다각형, 마름모 등 다양한 단면 형태의 광가이드부재들도 사용할 수 있으며, 그 입체적인 형상도 도 8에 도시된 바와 같이 원형, 각형 등 다양한 형상이 가능하다. 또한 광가이드부재(131)의 재질로는 유리, 아크릴, 우레탄, 고무실리콘, PVC, P.C(폴리카보네이트), P.P(폴리프로필렌) 등을 사용한다.

도 9는 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계의 구성을 도시한 구성 블럭도이 고, 도 10은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계의 동작 절차를 도시한 순서도이며, 도 11은 본 발명의 손목시계형 맥박계에서 절전을 위한 텐션 스위치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 손목시계형 맥박계의 시계본체부(110)는 도 9에 도시된 바와 같이, MCU(111), LCD(112), EEPROM(113), 광맥박감지부(120)로부터 플랫 케이블(139)을 통해 전기적인 맥박신호를 입력받아 필터링 및 증폭하는 증폭기(114), 지그비칩(115), 지그비안테나(115a), 시계구동칩(RTC;116), 배터리 및 충전기(117a), 전원스위치(117b), 충전용단자(117c), 버튼조작부(118), 온도센서(140), 악세레이터(150)로 구성된다.

도 9를 참조하면, LCD(112)는 MCU(111)의 제어에 따라 도 15에 도시된 바와 같이 평상시에는 시간을 표시하다가 측정모드에서는 맥박수나 체온을 표시한다. 그리고 맥박수를 표시할 때는 맥박계 아이콘 및 "BPM(BIT PER MINUTE)"이라는 맥박단위를 함께 표시하고, 체온을 표시할 때는 온도계 아이콘 및 "℃"라는 온도단위를 함께 표시하며, 초기진단 후 통신기능의 이상과 정상, 배터리 잔량 등을 표시한다.

EEPROM(113)은 각종 데이터와 고유(ID)번호가 저장되어 있고, 증폭기(114)는 광맥박감지부(130)의 수광소자(133)로부터 입력된 전기적인 맥박신호를 증폭 및 필터링하여 맥박에 대응하는 신호를 MCU(111)로 출력한다. 온도센서(140)는 체온을 감지하여 MCU(111)로 출력하고, 악셀레이터(150)는 착용자의 동작(움직임)을 감지하여 MCU(111)로 출력한다. 시계구동칩(116)은 시간데이터를 MCU(111)에 제공하고, 지그비칩(115)은 MCU(111)의 제어에 따라 맥박수, 체온 등 측정된 신체정보를 고 유번호와 함께 지그비 안테나(115a)를 통해 공중으로 출력하고, 배터리 및 충전기(117a)는 충전용 단자(117c)를 통해 외부의 전원과 연결되면 배터리를 충전시키고 배터리의 잔량을 검출하여 MCU(111)로 전달한다. 전원스위치(117b)는 도 11에 도시된 바와 같이 스프링과 마이크로스위치를 이용한 텐션 스위치로 구현되어 본 발명의 맥박계(100)를 사용자의 손목에 착용할 경우에만 전원이 공급되게 한다. 버튼조작부(118)는 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 키(118_S1),118_S2)로 구성되어 있는데, 긴급호출기능을 위한 제1키(118_S1)가 길게 온되면 MCU(111)는 긴급호출로 인식하여 지그비칩(115)과 안테나(115a)를 통해 긴급호출신호를 수신기(210)로 전송하고, 수신기(210)는 긴급호출신호가 수신되면 경보를 울려 보호자에게 긴급호출 사실을 알려준다. 제2키(118_S2)는 통상의 시간변경이나 백라이트 온/오프 기능을 위한 키이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계(100)는 착용되지 않은 상태에서는 절전기능의 일반시계모드로 동작하다가 도 10에 도시된 바와 같이 사용자의 손목에 착용되면 맥박계 부분에 전원이 공급되어 동작하게 된다(S101,S110). 즉, 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계(100)는 도 11에 도시된 바와 같이, 손목에 착용한 상태에서는 (A)에 도시된 바와 같이 밴드부(120)가 화살표 방향으로 힘을 받아 텐션 스위치의 스프링이 가이드선에 의해 당겨져 마이크로 스위치가 온상태로 되어 전원이 각부에 공급되어 정상적으로 동작하다가 밴드부(120)를 풀어 놓은 상태에서는 (B)와 같이 텐션 스위치의 스프링이 마이크로 스위치를 눌러 전원을 오프시키게 되고, 이에 따라 맥박계(100)는 시계기능을 유지하기 위한 최소 전원으로만 동작하여 절전기능을 갖게 된다.

다시 도 10을 참조하면, 사용자가 맥박계(100)의 버튼(118)을 조작하여 측정모드로 설정하면, 온도센서(140)는 체온을 감지하여 MCU(111)로 전달하고, 악셀레이터(150)는 착용자의 동작을 감지하여 동작신호를 MCU(111)로 전달하며, 광맥박감지부(130)는 광신호와 광가이드부재(131)를 이용하여 맥박을 감지한 후 MCU(111)로 전달한다(S102~S106).

MCU(111)는 측정된 맥박과 체온 등을 LCD(112)에 표시함과 아울러 기준치와 비교하거나 이전 기록과의 변동이 기준을 벗어난 경우 등으로 이상여부를 판단하여 이상으로 판단되면 지그비 통신망(202)을 통해 지그비 수신기(210)로 측정값과 경보상태를 송신한다(S107~S109).

도 12는 본 발명의 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이고, 도 13은 도 12에 도시된 지그비 수신기의 구성 블럭도이며, 도 14는 도 12에 도시된 지그비 중계기의 구성 블럭도이고, 도 15는 본 발명의 손목시계형 맥박계의 디스플레이 예이며, 도 16은 본 발명의 지그비 수신기의 디스플레이 예이고, 도 17은 본 발명의 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템의 동작 절차를 도시한 순서도이다.

본 발명의 맥박시계(100)는 단독으로 사용될 수도 있으며, 보호자가 소지하는 모니터링용 지그비 수신기(210)와 더불어 기본 시스템을 형성할 수도 있다. 맥박시계(100)는 착용자의 맥박, 체온, 활동량이 기준치에 비해 급격히 변화할 경우 해당 정보를 지그비 수신기(210)로 송신하면, 지그비 수신기(210)는 경보신호와 함 께 맥박, 체온, 활동량 등의 수치를 표시한다.

본 발명의 손목시계형 맥박계(100)를 이용한 긴급구난시스템(200)은 도 12에 도시된 바와 같이, 손목시계형 맥박계(100)와, 지그비수신기(210), 지그비중계기(220), 긴급구난 서비스서버(230), 가입자 IPTV(242), 핸드폰(244), PDA(246), 가입자 컴퓨터(248), 의료기관 단말기(260), 구난기관(119센터) 단말기(250) 등으로 구성된다. 여기서, 손목시계형 맥박계(100)와 지그비수신기(210)는 점대점(Point To Point) 통신방식으로 운영될 수도 있고, 지그비수신기(210)를 가입자 컴퓨터(248)와 연결하여 홈네트워크방식으로 운영할 수도 있으며, 긴급구난 서비스 서버(230)와 유비쿼터스 센서 네트워크(202)를 이용한 대규모 서비스망 방식으로 운영할 수도 있다.

도 12를 참조하면, 손목시계형 맥박계(100)는 앞서 설명한 구성과 동일하며 착용자의 손목을 통해 맥박과 체온, 동작상태를 감지하여 이상이 검출되면 실시간으로 지그비수신기(210)로 측정 신체정보와 경보상태를 송신한다. 이러한 손목시계형 맥박계(100)는 도 15에 도시된 바와 같이 4자리의 숫자 세그먼트와, 시/분 구분자, 온도 소숫점, 온도단위, 맥박단위, 맥박계 아이콘, 온도계 아이콘, 통신 정상, 통신 비정상, 배터리 잔량 등을 표시한다.

지그비수신기(210)는 도 13에 도시된 바와 같이 MCU(211), 지그비칩(212), 지그비안테나(212a), 가시가청 경보부(213), 액정표시부(214), EEPROM(215), RTC(216), 키(217), 통신포트(218), 전원부(219)로 구성되어 지그비안테나(212a)와 지그비칩(212)을 통해 손목시계형 맥박계(100)로부터 측정값을 수신받아 이상이 검 출되면 가시가청 경보를 발생시키고, 수신된 측정값과 상태정보를 인터넷을 통해 서비스 서버측으로 전송한다. 이러한 지그비 수신기(210)는 도 16에 도시된 바와 같이 4자리의 숫자세그먼트와, 시/분 구분자, 온도소숫점, 온도단위, 맥반단위, 맥박계 아이콘, 온도계 아이콘, 통신 정상, 통신 비정상, 시계알람, ID번호 등을 표시한다.

도 13을 참조하면, 지그비칩(212)은 지그비안테나(212a)를 통해 손목시계형 맥박계(100)로부터 지그비망(202)을 통해 측정데이터를 수신받아 MCU(211)로 전달하고, MCU(211)는 수신된 측정값과 ID번호를 LCD(214)에 표시함과 아울러 신체정보에 이상이 검출될 경우에는 가시가청 경보기(213)를 동작시켜 보호자가 맥박계 착용자의 긴급상태를 인식할 수 있게 한다. 통신포트(218)는 지그비 수신기(210)를 인터넷포트에 직접 연결하거나 컴퓨터의 USB포트에 연결하여 손목시계형 맥박계(100)를 망과 접속할 수 있게 한다.

지그비중계기(220)는 도 14에 도시된 바와 같이 MCU(221), 지그비칩(222), 지그비안테나(222a), 가시가청 경보부(223), 액정표시부(224), EEPROM(225), RTC(226), 키(227), 태양전지(228), 전원부(229)로 구성되어 지그비수신기(210)와 손목시계형 맥박계(100) 사이를 중계하여 원거리에서도 손목시계형 맥박계로부터 전달된 측정값을 지그비수신기(210)로 전달한다.

이와 같은 본 발명의 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템의 동작을 도 17을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 17을 참조하면, 본 발명에 따른 속목시계형 맥박계(100)는 측정모드에서 착용자의 맥박과 체온, 동작을 측정하여 이상여부를 판단한 후 이상으로 판단되면 지그비수신기(210)로 측정치와 이상 상태정보를 전송한다(S201~S204). 지그비 수신기(210)는 맥박계(100)로부터 수신된 측정값이 비정상이면 경보를 발생하여 수신기 소지자(보호자)에게 해당 맥박계 착용자의 이상상태를 알려준다(S205).

그리고 지그비수신기(210)는 수신된 측정값과 경보상태 등의 정보를 인터넷을 통해 긴급구난 서비스서버(230)로 전송하고, 긴급구난 서비스서버(230)는 가입자별로 측정값을 누적 저장하여 관리한다(S206,S207). 경보상태가 수신되거나 수신된 측정값이 비정상으로 판단되면, 해당 맥박계와 관련하여 등록된 가입자 핸드폰(244)으로 문자메시지를 전송하고, 등록된 가입자 IPTV(242)나 가입자 컴퓨터(248)로 긴급 메시지를 전송하며, 의료기관 단말기(260)나 119구조대 단말기(250)로 경보상태를 전달하여 해당 기관이 적절한 조치를 취할 수 있게 한다(S208~S211).

한편, 가입자는 개인용 컴퓨터나 노트북 컴퓨터와 같은 가입자 컴퓨터(248)를 이용하여 긴급구난 서비스 서버(230)에 접속한 후 해당 맥박계 착용자의 건강상태 정보를 조회하여 확인할 수 있다(S212,S213).

도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계에서 광맥박감지부를 구현하는 다른 실시예로서, 발광소자(332)의 광을 가이드하는 제1광가이드 매질(310-1)과 수광소자(333)의 광을 가이드하는 제2광가이드 매질(310-2)을 서로 다른 특성을 갖는 재질로 구현한 후 상호 간섭을 배제하기 위해 두 매질 사이에 반사필름(320)을 개입시킨 구조이다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광맥박감지부의 구조로서, 제1 광가이드 매질(310-1)의 내측에 제2광가이드 매질(310-2)이 삽입되어 있고, 제1광가이드 매질(310-1)과 제2광가이드 매질(310-2) 사이에 반사필름(320)이 위치하고 있다. 그리고 제1광가이드 매질(310)의 양측에 발광소자(332)가 부착되어 있고, 제2광가이드 매질(310-2)의 양측에 수광소자(333)가 부착되어 있다. 따라서 발광소자(332)에 의해 방출된 광은 제1광가이드 매질(310-2)을 통해 가이드된 후 손목(10)측으로 출사되어 손목(10)의 맥박점에서 반사된 후 제2광가이드 매질(310-2)로 입사되고 제2광가이드 매질(310-2)에 입사된 반사광은 제2광가이드 매질(310-2)을 통해 수광소자(333)로 전달되어 전기적인 신호로 변환된다. 여기서, 발광소자(332)와 수광소자(333)는 위치를 바꿔 제1광가이드 매질(310-1)에 수광소자(333)가 위치하고 제2광가이드 매질(310-2)에 발광소자(332)가 위치할 수도 있다.

도 20은 본 발명에 따른 다른 실시예의 변형예로서, (A)는 제1 광가이드 매질(310-1)의 중앙에 삼각형의 쐐기를 박아 놓은 형태로 제2광가이드 매질(310-2)을 배치한 후 제1 광가이드 매질(310-1)의 일측에 2개의 발광소자(332)를 부착하고, 제2광가이드 매질(310-2)에 하나의 수광소자(333)를 부착한 구조이다. 도 20의 (B)는 제1 광가이드 매질(310)의 양측에 삼각형의 쐐기를 엇갈리게 박아 놓은 형태로 2개의 제2광가이드 매질(310-2)을 배치한 후 제1 광가이드 매질(310-1)의 양측에 2개의 발광소자(332)를 부착하고, 제2광가이드 매질(310-2)에 하나의 수광소자(333)를 각각 부착한 구조이다. 도 20의 (C)는 제1 광가이드 매질(310-1)의 중앙에 장구형의 제2광가이드 매질(310-2)을 배치한 후 제1 광가이드 매질(310-1)의 양면에 2 개의 발광소자(332)를 부착하고, 제2광가이드 매질(310-2)의 양측에 2개의 수광소자(333)를 부착한 구조이다. 변형예의 구조에서도 발광소자(332)와 수광소자(333)의 위치는 서로 바뀔 수 있고 개수와 위치는 필요에 따라 자유롭게 변경할 수 있다.

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.

도 1은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 도시한 개략 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 펼친 상태의 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 펼친 상태의 배면도,

도 4는 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계를 펼친 상태의 측면도,

도 5는 본 발명의 손목시계형 맥박계에서 발광소자와 광가이드부재의 결합관계를 도시한 개략도,

도 6은 본 발명의 손목시계형 맥박계에서 맥박을 감지하는 원리를 설명하기 위해 도시한 개념도,

도 7 및 도 8은 본 발명의 손목시계형 맥박계에 사용되는 광가이드부재의 다양한 예를 도시한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계의 구성을 도시한 구성 블럭도,

도 10은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계의 동작 절차를 도시한 순서도,

도 11은 본 발명의 손목시계형 맥박계에서 절전을 위한 텐션 스위치의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 12는 본 발명의 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템의 전체 구성을 도시한 개략도,

도 13은 도 12에 도시된 지그비 수신기의 구성 블럭도,

도 14는 도 12에 도시된 지그비 중계기의 구성 블럭도,

도 15는 본 발명의 손목시계형 맥박계의 디스플레이 예,

도 16은 본 발명의 지그비 수신기의 디스플레이 예,

도 17은 본 발명의 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템의 동작 절차를 도시한 순서도,

도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 손목시계형 맥박계에서 광맥박감지부를 구현하는 다른 실시예이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 손목시계형 맥박계 110: 시계본체부

112: 표시부 120: 밴드부

130: 광맥박감지부 140: 온도센서

150: 악세레이터 200: 긴급구난시스템

210: 지그비 수신기 220: 지그비중계기

230: 긴급구난 서비스 서버

Claims

통상의 디지탈 시계로 동작함과 아울러 측정모드에서 착용자의 맥박과 체온 등을 감지하여 표시하는 시계본체부;

상기 시계본체부를 손목에 착용할 수 있게 하는 밴드부; 및

상기 밴드부에 부착되어 착용자의 맥박을 광학수단으로 감지하여 전기적인 신호로 변환한 후 상기 시계본체에 전달하는 광맥박감지부를 포함하는 손목시계형 맥박계.
제1항에 있어서, 상기 광맥박감지부는

맥박을 감지하기 위한 광을 발생하는 발광소자와,

상기 발광소자로부터 입사된 광을 전반사 및 난반사하여 착용자의 손목으로 전달하고 착용자의 손목에서 반사된 광을 다시 입사받는 광가이드부재와,

상기 광가이드부재로부터 반사된 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 수광소자와,

상기 광가이드부재의 일면에 부착되어 입사된 광을 착용자의 손목측으로 반사하는 반사필름과,

상기 광가이드부재를 상기 밴드부에 부착하기 위한 부착수단과,

상기 발광소자와 수광소자를 상기 시계본체부에 연결하기 위한 플랫 케이블로 구성된 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계.
제2항에 있어서, 상기 광가이드부재는

재질이 유리, 아크릴, 우레탄, 고무실리콘, PVC, P.C(폴리카보네이트), P.P(폴리프로필렌) 중 어느 하나이고, 형태는 원형, 반원형, 삼각형, 사각형, 다각형, 마름모 중 하나 인 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계.
제2항에 있어서, 상기 광가이드부재는

상기 발광소자의 광을 가이드하기 위한 제1광가이드 매질과, 상기 수광소자의 광을 가이드하기 위한 제2광가이드 매질과, 상기 제1광가이드 매질과 상기 제2광가이드 매질 사이에 위치하여 간섭을 차단하는 반사필름으로 구성된 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계.
제2항에 있어서, 상기 부착수단은

상기 광가이드부재를 상기 밴드부에 고정하기 위한 센서 브라켓과,

상기 광가이드부재의 중앙부분을 지지하는 투명 가이드와,

상기 광가이드부재의 양측을 지지하는 완충 가이드로 구현되는 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계.
제1항에 있어서, 상기 시계본체부는

시간구동칩;

버튼;

제어에 따라 평상시에는 시간을 표시하다가 측정모드에서는 맥박수나 체온을 표시하는 표시부;

각종 데이터와 가입자 고유(ID) 번호가 저장되어 있는 메모리;

상기 광맥박감지부로부터 입력된 전기적인 맥박신호를 증폭 및 필터링하여 맥박에 대응하는 펄스를 출력하는 증폭기;

체온을 감지하는 온도센서;

제어에 따라 맥박수, 체온과 같은 신체정보를 고유번호와 함께 안테나를 통해 무선으로 송신하는 무선 송신부;

충전 커넥터를 통해 내장된 배터리를 충전시킬 수 있고, 손목에 착용시에는 전원스위치가 온되고 손목에서 풀어 놓으면 전원스위치가 오프되어 절전할 수 있도록 된 전원부; 및

일반시계모드로 동작하다가 상기 버튼을 조작하여 측정모드로 설정하면, 상기 온도센서로부터 체온을 입력받고, 상기 증폭기로부터 맥박신호를 입력받아 착용자의 맥박과 체온을 산출한 후 상기 표시부에 표시하고, 측정된 신체정보로 이상여부를 판단하여 이상이 검출되면 상기 무선 송신부를 통해 측정값과 상태정보을 전송하도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계.
맥박을 감지하기 위한 광을 발생하는 발광소자와, 상기 발광소자로부터 입사된 광을 전반사 및 난반사하여 착용자의 손목으로 전달하고 착용자의 손목에서 반 사된 광을 다시 입사받는 광가이드부재와, 상기 광가이드부재로부터 반사된 광을 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 수광소자와, 상기 광가이드부재의 일면에 부착되어 입사된 광을 착용자의 손목측으로 반사하는 반사필름과, 상기 광가이드부재를 상기 밴드부에 부착하기 위한 부착수단과, 시간구동칩과, 버튼과, 제어에 따라 평상시에는 시간을 표시하다가 측정모드에서는 착용자의 맥박수나 체온을 표시하는 표시부와, 각종 데이터와 고유(ID) 번호가 저장되어 있는 메모리와, 상기 수광소자로부터 입력된 전기적인 맥박신호를 증폭 및 필터링하여 맥박에 대응하는 펄스를 출력하는 증폭기와, 체온을 감지하는 온도센서와, 제어에 따라 맥박수, 체온과 같은 신체정보를 고유번호와 함께 안테나를 통해 무선으로 송신하는 무선 송신부와, 일반시계모드로 동작하다가 상기 버튼을 조작하여 측정모드로 설정하면, 상기 온도센서로부터 체온을 입력받고 상기 증폭기로부터 맥박신호를 입력받아 착용자의 맥박과 체온을 산출한 후 상기 표시부에 표시하고 이상여부를 판단하여 이상이 검출되면 상기 무선 송신부를 통해 측정값을 전송하도록 제어하는 제어부로 이루어진 손목시계형 맥박계; 및

상기 손목시계형 맥박계로부터 착용자의 신체정보 측정값과 상태정보를 수신받아 이상으로 판단되면 경보를 발생하는 무선 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템.
제7항에 있어서, 상기 긴급구난시스템은

상기 무선 수신기로부터 경보를 수신받으면, 이를 표시하는 가입자 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템.
제8항에 있어서, 상기 긴급구난시스템은

기관 단말기;와

상기 무선 수신기로부터 맥박계 착용자의 측정값과 고유번호를 수신받아 이상이 검출되면 등록된 상기 가입자 단말기나 상기 기관 단말기로 긴급위난신호를 전송하는 긴급구난 서비스 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템.
제8항 또는 9항에 있어서, 상기 가입자 단말기는

IPTV나 컴퓨터, 핸드폰, PDA, 스마트폰 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 손목시계형 맥박계를 이용한 긴급구난시스템.