KR20110131661A - 생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의복 착용자의 착용감과 편리성을 최대화하면서도 생체신호를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 생체신호를 감지하는 섬유형 센서, 전기 전도성을 가진 직물로 구현되며, 상기 섬유형 센서와 연결되어 감지된 상기 생체신호를 전송하는 생체신호 전송 선로 및 상기 생체신호 전송 선로와 연결되어 상기 감지된 생체신호를 수신하여 외부로 무선 송신하는 신호 송신부를 포함하며, 이에 따라 비침습, 무구속적으로 생체신호를 측정함에 따라 인체의 다양한 활동시에도 쾌적한 착의성을 도모할 수 있으며, 섬유형 센서 및 전도성 섬유를 이용하여 신호의 측정 및 전달이 이루어지도록 함으로써 인체의 다양한 동작에도 안정적인 생체정보 획득과 안정적인 생체정보 전달을 가능하게 할 수 있다.

Description

생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템{Garment able to measure physical signal and the system using that}

본 발명은 생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비침습, 무자각, 무구속 방식으로 생체 신호를 수집하고 이를 관리 시스템에 무선으로 전송함으로써 의복 사용자에게 응급 상황이 발생시 신속하게 대처할 수 있도록 하는 생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.

종래 체온, 맥박, 혈압 등의 생체정보를 측정하는 방법은, 피검사자 자신 또는 의사나 간호사 등이 생체정보센서를 피검사자의 신체에 접촉시켜 측정하는 것으로, 예를 들면, 체온계를 피검사자의 일방의 겨드랑이에 몇 분간 끼워서 체온의 측정을 행하거나, 피검사자의 일방의 팔을 대상으로 하여, 맥박이나 혈압의 측정을 몇 분간 정도의 시간을 들여서 행하였다.

그러나, 이러한 검사방법에 의해 입수할 수 있는 일시적인 생체정보만으로는 피검사자의 상황을 충분히 파악할 수 없을 경우가 있다. 예를 들면, 피검사자는 이상 증상에 대해 자각이 있더라도 의사나 간호사가 생체정보의 검지를 행할 때에는 그 이상이 나타나지 않고, 정확한 진단이 내려지지 않을 경우가 있다. 특히, 부정맥이나 심박이상 등은, 반드시 상시 드러난다고는 할 수 없는 것이 통상이며, 단시간의 관찰에서는 피검사자의 심리상태나 검사의 시간대 등의 영향도 있어서, 정확하게 인식되지 않을 가능성이 있다.

이러한 인식과 함께, 정보통신 기술이 발달함에 따라 언제 어디서나 생체정보를 실시간으로 획득하여 사용하고자 하는 이-헬스 케어(e-health care)가 급속도로 요구되고 있으며, 이에 따라 고령화로 인한 노인의 돌봄(care), 응급환자의 신속한 원격 처치 및 처방, 군인 및 위험환경 작업자의 인체 안정성 체크 및 위험 발생 시 경보 등 광범위한 분야에서 생체정보 획득 및 전달을 요하는 바이오 의복 즉, 생체신호 측정의복의 개발이 요구되고 있다.

생체신호 측정의복에 관한 기존 연구들로는 우선, 선택적으로 착탈하여 착용이 가능한 전극 및/혹은 센서를 이용하는 방법이 있는데, 의복에 전극 및/또는 센서를 탈/부착하는 것이 가능하면서 피부와의 접촉이 잘 되고 전도성을 주기 위해서 전극 위에 도전성 실리콘을 입힌다. 그러나, 생체신호를 측정할 때 전극을 탈/부착해야 하므로 긴급히 사용하여야 할 경우 사용자의 불편을 초래할 수 있다.

또 다른 방법으로는 탄성 밴드를 사용하여 생체신호를 측정하는 방법(USP 6553247)이 있는데, 탄성 밴드가 전극을 포함하므로 피부 저항이나 불쾌감 없이 인체에 밀착시키는 장점이 있으나, 밴드 형태이므로 그 착용형태나 이용이 제한적이며, 측정할 수 있는 데이터도 매우 제한적이다.

즉, 상술한 바와 같이, 종래의 생체신호 측정 의복들은 일상생활에서 인체의 동작 기능성을 정확하게 반영하지 못할 뿐만 아니라 안정적이고 정확하게 생체정보를 획득함에 있어서 많은 제한 요소가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 의복 착용자의 착용감과 편리성을 최대화하면서도 생체신호를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이를 위한 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호 수집이 가능한 의류는, 생체신호를 감지하는 섬유형 센서; 전기 전도성을 가진 직물로 구현되며, 상기 섬유형 센서와 연결되어 감지된 상기 생체신호를 전송하는 생체신호 전송 선로; 및 상기 생체신호 전송 선로와 연결되어 상기 감지된 생체신호를 수신하여 외부로 무선 송신하는 신호 송신부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 생체정보 관리 시스템은, 전도성 섬유 및 섬유 센서로 이루어진 생체신호 감지 의류; 및 상기 생체신호 감지 의류로부터 수신된 생체신호를 판독하여 관련된 신체 상태를 분석하는 생체정보 관리 서버를 포함한다.

이에 따라 본 발명에 따른 생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템은 비침습, 무구속적으로 생체신호를 측정함에 따라 인체의 다양한 활동 시에도 쾌적한 착의성을 도모할 수 있으며, 섬유형 센서 및 전도성 섬유를 이용하여 신호의 측정 및 전달이 이루어지도록 함으로써 인체의 다양한 동작에도 안정적인 생체정보 획득과 안정적인 생체정보 전달을 가능하게 할 수 있다.

또한, 센서 종류에 관계없이 측정된 생체신호를 무선으로 송신할 수 있도록 구성하여 생체정보 관리의 편의성을 높일 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 생체정보 수집이 가능한 의류가 도시된 예시도,
도 2 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체정보 수집이 가능한 의류가 도시된 예시도, 및
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 송신부의 구성이 도시된 블록도이다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 생체신호 수집이 가능한 의류는 생체신호를 감지하는 센서와, 상기 센서와 연결되어 감지된 상기 생체신호를 전송하며 전기 전도성 섬유로 구현되는 생체신호 전송 선로 및 상기 생체신호 전송 선로와 연결되어 상기 감지된 생체신호를 수신하여 외부로 무선 송신하는 신호 송신부를 포함하는 것으로 구현된다.

상기 의류는 다양한 소재의 직물이 활용될 수 있는데, 상기 센서가 의류를 구성하는 섬유형으로 구현되므로, 인체의 움직임에도 비교적 정확하게 생체신호를 측정할 수 있도록 신체에 밀착되는 형태가 바람직하며, 편의성을 고려하면 신축성 있는 직물이 활용되는 것이 더욱 바람직하다.

생체신호를 감지하기 위한 센서는 인체에 밀착되어 맥박, 호흡, 산호포화도, 체온, 혈압, 심전도, 혈당, 운동량 등 적어도 하나 이상의 여러 생체신호를 측정할 수 있도록 구현된다.

이때 상기 센서는 섬유형 센서로서, 의류를 구성하는 섬유 자체에서 생체정보를 측정할 수 있으므로 여러 가닥의 실이 소정의 직조 방법에 의해 짜여진 직물 형태의 센서보다도 더욱 무구속적이며 무자각적인 형태이다.

이러한 센서는 유기 나노물질을 이용한 나노 섬유기술을 통해 인체의 물리적, 화학적, 생물학적 정보에 반응하는 유기 나노물질을 이용하여 나노 섬유 기술을 통해 구현되거나, 전기 방사방식을 통해 섬유 단계에서 전도성을 부여할 수도 있다. 또한, 습도나 ph 등 생체 환경에 민감한 섬유기반 센서가 활용될 수도 있으며, 단일의 생체정보를 감지하는 것 뿐만 아니라 다중의 생체정보도 감지할 수 있도록 구현될 수 있다.

그리고 상기 센서는 혈압이나 심전도 등을 측정하기 위해 전극형태로도 구현될 수 있다.

섬유형 센서에 의해 감지된 생체 신호는 생체신호 전송 선로를 통해 신호 송신부로 전달된다. 상기 생체신호 전송 선로는 전기 전도성을 갖는 실로 이루어지는데, 이러한 전기 전도성 섬유는 섬유에 전도성을 갖는 고분자를 혼입하거나 수 마이크로 정도의 아주 가는 금속 실을 수십 가닥 엮는 등의 방식으로 얻을 수 있으며 제조 방법에 관계없이 전도성이 좋고 유연한 여러 재질의 실로 전송 선로를 구현할 수 있다.

이때, 상기 전기 전도성 섬유로서 금속 섬유를 사용하는 경우에는 금속 섬유와 피부와의 마찰로 인해 발생하는 미세한 금속의 탈락을 방지하기 위하여 절연하는 것이 바람직하며, 나일론이나 폴리에스테르와 같은 절연성 섬유물로 마찰면을 덮거나, 상기 절연성 섬유물로 스트링(string)을 구현하여 그 내부에 상기 전기 전도성 섬유를 삽입하는 등의 방법이 활용될 수 있다.

신호 송신부는 섬유형 센서로부터 수신된 생체신호를 외부로 무선 전송하는데, 본 발명과 관련된 표준인 ISO/IEEE 11073 part 20601 PHD 및 Continua Health Alliance의 CDG를 준수하기 위해 지그비 통신방식과 블루투스 통신방식 중 적어도 하나의 방식이 적용되는 것이 바람직하며, 이는 표준을 준수하기 위한 방법일 뿐이므로 무선 전송하는 방식은 그 외의 다양한 방식으로도 구현될 수 있음은 물론이다.

상기 신호 송신부와 전송 선로 간의 연결은 선로(104)와 생체신호 측정부(30)를 상호 연결시키기 위한 커넥터가 선로의 종단에 부착되는 것으로 구현될 수 있으며, 커넥터를 신호 송신부로부터 탈착시키는 것으로 상기 신호 송신부를 의류로부터 분리할 수도 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 생체정보 수집이 가능한 의류는 다음과 같이 구현될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 생체정보 수집이 가능한 의류가 도시된 예시도 및 도 2 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체정보 수집이 가능한 의류가 도시된 예시도로서, 내의 및 스포츠웨어를 예로 하여 구현한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 내의에 적용한 것으로, 앞면의 가운데 부분에 섬유형 센서(S)가 구비될 수 있으며, 하단에도 가속도 센서와 같은 또 다른 센서(S)가 구비될 수 있다. 또한, 내의를 착용하였을 때 가슴 중앙 부분에 해당하는 지점에 신호 송신부(100)가 배치될 수 있으며, 상기 섬유형 센서(S)와 신호 송신부(100)를 연결하는 생체신호 전송 선로(150)가 배치될 수 있다.

도 2 는 본 발명의 실시예를 스포츠웨어에 적용한 것으로, 신호 송신부(100)를 제외하면 도 1과 유사한 배치로 이루어질 수 있다. 신호 송신부(100)는 내의의 경우와 다르게 의류의 뒷면 안쪽 상단(일반적으로, 상표의 태그가 붙는 부위)에 배치될 수 있다.

이때 상기 신호 송신부(100)와 섬유형 센서(S)의 배치는 적용될 의류의 용도나 측정하고자 하는 생체신호, 사용자의 착의감 등을 고려하여 적절히 배치될 수 있으며, 특히 상기 신호 송신부(100)는 신호처리 및 신호 전송을 위해 다소의 칩셋과 기판으로 구성되며 이들 구성요소는 섬유에 비해서는 상대적으로 무게가 나가므로 이러한 점까지 고려하여 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 도 1과 유사하게 각 센서(S)와 신호 송신부(100)를 연결하는 생체신호 전송 선로(150)가 배치된다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 송신부의 구성이 도시된 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 신호 송신부(100)는, 실시간 확인을 위해 필요한 맥박이나 호흡, 산소포화도 또는 체온 등의 생체신호와 목적에 따라 측정이 필요한 것으로 실시간 확인이 요구되지 않는 혈압, 심전도, 혈당, 운동량 등의 생체신호를 구분하여 처리한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 실시간 측정이 필요한 생체신호(S1)와 실시간 측정이 필요하지 않은 생체신호(S2)에 대해 각각 생체신호 수집부, 신호처리부, 메모리, 무선 송신부 등이 구비되는데, 실시간으로 측정된 생체신호의 경우 메모리는 일종의 버퍼(buffer)와 같은 일시적인 데이터 저장소로 활용될 수 있으며, 실시간 측정이 필요하지 않은 생체신호의 경우 메모리는 일정기간동안 측정된 신호를 누적하여 저장하는 저장소로 활용될 수 있다.

신호처리부는 센서로부터 전달된 아날로그 데이터를 추출하고, 추출된 신호를 측정이 가능한 정도의 신호 세기를 갖도록 증폭시킬 수 있다. 또한, 증폭된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 지그비 전송장치(110) 또는 블루투스 전송장치(115)로 전달함으로써 외부로 신호를 전송하도록 한다.

이때, 측정된 신호에 대해 실시간으로 전송하는 경우와 그렇지 않은 경우 각 구성요소가 정상적으로 동작하도록 MCU, 메모리 제어부 및 스위칭 제어부가 구비될 수 있는데, 특히 스위칭 제어부(120)는 지그비 및 블루투스 전송장치(110, 115)의 전력 소모량 감소를 위해 전송시에만 전력을 공급할 수 있도록 한다.

또한, 상기 신호 송신부(100)는 단순히 측정된 생체신호를 외부(관리서버, 200)에 무선 전송하는 것에 더하여, 측정된 생체신호로부터 생체정보(신체상태 정보)를 산출하여 산출된 정보를 무선 전송할 수도 있다. 즉 디지털 데이터로 변환된 생체 신호로부터 심박수, 호흡수, 운동량, 혈압, 가속도, 운동거리, 운동속도, 칼로리 소모량, 체온 등 신체상태 값을 산출할 수 있다.

한편, 상기와 같이 구성되는 생체정보 수집이 가능한 의류는 상기 의류로부터 생체신호 또는 생체정보를 수신하는 관리서버와 함께 생체정보 관리 시스템을 구성할 수 있다.

병원의 경우를 예를 들어 설명하면, 관리가 필요한 환자에 대해 본 발명의 일실시예에 따른 의류를 착의하도록 하고, 병원에 구축된 관리 시스템에서 착의한 환자의 생체정보를 모니터링함으로써 환자의 상태나 응급상황 등을 신속하고 정확하게 확인할 수 있도록 한다.

이때 상기 관리 시스템은 별도의 무선 단말을 구비할 수 있으며, 상기 무선 단말은 의류로부터 무선으로 수신된 생체신호를 수신하여 다시 관리서버로 송신하는 중계기 기능을 수행하거나, 수신된 생체신호로부터 생체정보를 산출하고 그에 따른 의류 착의자의 신체 상태를 판단함으로써 의류 착의자나 그의 보호자 또는 관리자가 1차적으로 의류 착의자의 상태를 점검할 수 있도록 구성될 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 생체신호 수집이 가능한 의류 및 이를 이용한 시스템을 예시된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 섬유형 센서 및 전기전도성 섬유를 이용하여 무구속적으로 생체신호를 측정하고 외부에 전달하도록 하는 본 발명의 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있음은 자명하다.

S1, S2: 생체센서 100: 신호 송신부
110: 지그비 전송장치 115: 블루투스 전송장치
120: 스위칭 제어부 200: 관리 서버

Claims (4)

1. 생체신호를 감지하는 섬유형 센서;
   전기 전도성을 가진 직물로 구현되며, 상기 섬유형 센서와 연결되어 감지된 상기 생체신호를 전송하는 생체신호 전송 선로; 및
   상기 생체신호 전송 선로와 연결되어 상기 감지된 생체신호를 수신하여 외부로 무선 송신하는 신호 송신부
   를 포함하는 생체신호 수집이 가능한 의류.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 신호 송신부는 지그비 통신 또는 블루투스 통신 중 적어도 하나 이상의 방식으로 신호를 송신하는 생체신호 수집이 가능한 의류.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 신호 송신부는 상기 섬유형 센서로부터 수신된 생체신호를 실시간 전송이 요구되는지 여부에 따라 구분하여 송신하는 생체신호 수집이 가능한 의류.
4. 전도성 섬유 및 섬유 센서로 이루어진 생체신호 감지 의류; 및
   상기 생체신호 감지 의류로부터 수신된 생체신호를 판독하여 관련된 신체 상태를 분석하는 생체정보 관리 서버
   를 포함하는 생체정보 관리 시스템.

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