KR20130067505A - 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 및 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 및 측정방법에 관한 것으로,
인체 구조 중 귀(耳)부분에 착용하는 귀걸이의 형태로 귓불에 착용이 가능한 귀걸이의 형태를 가진 본체 하우징(100)과, 본체 하우징 내부에 구성되는 MICOM(110)과, 무선통신방식으로 신호를 송수신하는 통신부(120)와, 태양광전지(solar pannel)나 충전배터리 중 적어도 하나로 구성되는 전력공급부(130)와, 광원(光源)및 광검출부(photo-detector)로 구성된 광용적맥파센서(200)와, 상기 본체 하우징(100)을 귓불에 착용하여 고정하기 위한 귀걸이핀(300)을 포함하여 구성됨으로써, 태양광판넬을 외부에 구비한 센서 내장 귀걸이의 광원으로부터 투사된 광(光)이 귓볼을 투과하면 광검출부로 수신하여 광용적맥파(PPG ; photoplethysmography)를 산출하여 측정된 데이터를 무선통신하는 것을 특징으로 한다.
인체 구조 중 귀(耳)부분에 착용하는 귀걸이의 형태로 귓불에 착용이 가능한 귀걸이의 형태를 가진 본체 하우징(100)과, 본체 하우징 내부에 구성되는 MICOM(110)과, 무선통신방식으로 신호를 송수신하는 통신부(120)와, 태양광전지(solar pannel)나 충전배터리 중 적어도 하나로 구성되는 전력공급부(130)와, 광원(光源)및 광검출부(photo-detector)로 구성된 광용적맥파센서(200)와, 상기 본체 하우징(100)을 귓불에 착용하여 고정하기 위한 귀걸이핀(300)을 포함하여 구성됨으로써, 태양광판넬을 외부에 구비한 센서 내장 귀걸이의 광원으로부터 투사된 광(光)이 귓볼을 투과하면 광검출부로 수신하여 광용적맥파(PPG ; photoplethysmography)를 산출하여 측정된 데이터를 무선통신하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 및 측정 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 귀걸이의 형태로 귀에 부착하여 광용적맥파 측정방식을 통해 광원으로부터 투사된 광(光)을 광검출기로 수집하여 맥박, 혈중산소포화도(SoP2)등의 데이터를 획득하고 측정된 데이터를 무선통신을 통해 전송하며 기기를 운용하기 위한 전원으로 태양광을 활용하는 측정기기와 방법에 관한 것이다.
본 발명은 생체신호 측정기기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신체 중 귀부분에 귀걸이처럼 착용하여 광용적맥파 측정 방식을 통해 주요 건강관련 데이터를 측정하여, 건강에 이상이 있는 것으로 판단될 때, 다양한 통신기기를 통해 사용자에게 위험을 알리고 이에 필요한 조기 대응을 취하기 위한 것이다.
최근 고령화와 생활습관의 변화로 만성질환자가 증가하여, 고혈압, 당뇨, 심혈관 질환 등으로 인한 의료비 지출이 전체의료비의 과도한 비중을 차지하는 등 사회 경제적 부담을 가중시키고 있으며, 이러한 만성질환자의 증가는 경제적 측면만이 아닌 사회적 측면에서도 돌연사나 고독사 등의 문제점들을 야기하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국내외적으로 고령자나 만성질환자를 대상으로 건강상태를 모니터링하고 이에 적절한 건강관리 정보를 제공하는 다양한 기술들이 최근 선보이고 있다. 신체상황의 센싱기술이 발달함에 따라 실시간으로 건강상태를 판단할 수 있는 생체신호를 측정하여 모니터링하는 방법이 실용화되고 있다. 만성질환과 관련된 주요 생체신호, 즉, 맥박, 혈당, 심전도, 체온, 활동량 등을 휴대형 기기를 통해 상시 측정하는 기술이다. 이러한 기술을 통해 수시로 환자의 상태를 확인하여 건강상태를 판단할 수 있다.
맥박 감지를 통해서 신체에 이상이 발생했을 때 자동으로 구급센터에 통보해 줄 수 있는 맥박탐지장치 및 이를 이용한 자동구급통보시스템 (한국특허 등록 10-0394799호) 기술을 통해 맥박 측정을 통해 신체 이상여부를 파악하여 통신수단을 통해 구급을 요청할 수 있으며, 생체신호를 측정하여 사용자의 건강상태가 위급한 상태인지를 파악하여 이동통신 단말기를 통해 관리서버로 전송하는 기술로, 위급 상황 알림 시스템 및 방법(한국특허 등록 10-0786817호)은 이동통신망을 통해 사용자의 건강상 위급한 상황을 알릴 수 있어 조기 발견을 통해 응급 대응을 취할 수 있다. 이러한 생체신호 측정을 통한 모니터링은 응급대응이 발생할 경우, 조기에 응급 대응을 제공함으로써 증세의 악화를 막고, 합병증 등으로 치명적인 결과를 초래하기 전에 의료 서비스를 제공할 수 있도록 해준다. 그러나, 생체신호 상으로 위험성이 확인되었을 때 만 그 역할을 수행하므로 사후 대응이라는 한계를 갖을 수 밖에 없다. 보다 면밀하게 환자의 상태를 판단할 수 있는 생체신호를 다양하게 수집하고, 응급상황 발생 직후가 아닌 사전에 이를 예측하고 대응할 수 있다면 그 효과는 배가 될 수 있을 것이다.
따라서, 환자의 건강상태를 직접적으로 판단할 수 있는 지표를 구속감을 최소화하여 수집하고 분석함으로써 보다 본질적인 응급질환의 예방이 가능할 수 있을 것이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구속감을 최소화할 수 있는 신체부위 중 한 곳인 귀부분에 귀걸이 형태로 생체신호 측정기기를 착용하고, 태양광전지를 통해 전력을 공급함으로써 기기의 부피를 최소화하여 언제 어디서나 불편함 없이 사용자의 건강상태를 실시간 측정하여 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조는 인체 구조 중 귀(耳)부분에 착용하는 귀걸이의 형태로, 귓불에 착용이 가능한 귀걸이의 형태를 가진 본체 하우징(100)과, 본체 하우징 내부에 구성되는 MICOM(110)과, 무선통신방식으로 신호를 송수신하는 통신부(120)와, 태양광전지(solar pannel)나 충전배터리 중 하나인 전력공급부(130)와, 광원(光源)및 광검출부(photo-detector)로 구성된 광용적맥파센서(200)와, 상기 본체 하우징(100)을 귓불에 착용하여 고정하기 위한 귀걸이핀(300)을 포함하여 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조에 따르면, 귀걸이의 형태를 가진 하우징에 광용적맥파 측정 방식으로 맥박이나 혈중산소포화도(SpO2)를 측정하여 무선통신을 통해 측정 데이터를 전송할 수 있으며, 기기의 운용에 소요되는 전력은 태양광 전지를 통해 획득함으로써 별도의 배터리 없이 지속적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 기기의 부피를 줄임으로써 신체 불편함을 최소화하여 상시 착용함으로써 그 효과를 배가할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기기의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 기기의 블록도
도 3은 본 발명에 따른 측정방법의 흐름도
도 4은 본 발명에 따른 기기의 착용 예
도 2는 본 발명에 따른 기기의 블록도
도 3은 본 발명에 따른 측정방법의 흐름도
도 4은 본 발명에 따른 기기의 착용 예
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 및 측정 방법을 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되어지는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기기의 사시도이다. 본 발명은 신체 부위 중 특정 생체신호를 안정적이고 신뢰도 높게 측정할 수 있는 곳으로 귀를 선택하여 귀걸이의 형태를 갖는 생체신호 측정기기에 관한 것이다. 또한, 별도의 배터리를 구비하지 않고 태양광전지에 활용되는 태양광 전지판(solar pannel)을 귀걸이의 외측에 구비하여 전력을 공급하는 형태의 측정기기에 관한 것이다. 도면에서 보는 바와 같이, 귀걸이의 형태를 가진 본체 하우징(100)에 귀걸이를 귀에 고정할 수 있는 귀걸이핀(300)이 구비된 구조이다. 세로형으로 MICOM(110)등의 내부 구성물이 아래쪽 내부로 놓이는 타입<A>과 양측 귀걸이핀 꽂이 사이를 연결하는 공간에 내부 구성물을 구비하는 타입<B>의 형태를 예시하였다. 본체 하우징의 외부에는 태양광 전지판을 포함하여 태양광을 통해 전력을 획득하거나 충전을 통해 전력을 공급할 수 있는 전력 공급부(130)를 구비한다. 태양광 전지판을 구비하면 별도의 배터리 공간을 구성할 필요가 없으므로 부피를 줄일 수 있으나, 태양광 노출이 적은 흐린 날이나 실내공간에서의 사용한계를 보완하기 위해 충전 배터리를 추가적으로 구비할 수 있다. 본체의 내부에는 본기기의 작동을 제어하기 위한 MICOM(micro computer processor, 110)이 구성된다. 귀걸이가 착용되는 귀걸이핀의 바로 아래의 마주하는 측에 각각 광원(光源, 210)과 광검출기(photo detedtor, 220)를 구비한다. 광원은 LED나 레이저를 이용하여 광(光)을 투사하고, 광검출기는 귓불을 투과하고 전달되는 광(光)을 수집하여 이를 분석함으로써 맥파를 산출한다. 이처럼 빛을 투사하여 검출하는 단계를 통해 맥파를 산출하는 방법이 광용적맥파측정(PPG ; photoplethysmography)으로 헤모글로빈에 의해 흡수되는 빛의 양의 변화를 측정한 것인데, 일반적으로 혈액용적(blood volume)의 변화를 반영한다. 따라서 심장수축시마다 맥파펄스가 발생하게 되며, 이러한 펄스간 간격을 심박변이도라 하고 광검출기를 통해 이를 검출하여 분석 알고리즘을 통해 유의미한 데이터로 산출하게 된다. 맥파를 분석하여 측정값을 산출하는 알고리즘 프로그램은 MICOM에 설치(embedded)되어 운용된다. 측정된 데이터는 통신부(120)를 통해 무선통신 전송된다. 무선통신방식으로는 적외선, RF(Radio Frequency), Bluetooth, Zigbee, IrDA(Infrared Data Association), 무선랜(Wireless LAN), UWB(Ultra Wide Band), CDMA, WCDMA, LTE 등이 가능하다. 또한, 이러한 무선통신을 통해 데이터를 전송하면 이를 수신하는 수신기는 독립된 장치의 형태를 띤 통신 게이트웨이(gateway), 스마트폰을 포함한 휴대폰, 휴대통신 기능을 가진 태블릿PC, 휴대통신망 중계기, 로컬 통신 네트워크 수신기, 무전기 중 하나로 어떤 수신기를 대상으로 신호를 전송하는가에 따라 제공할 수 있는 서비스가 달라질 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기기의 블록도이다. 신체 중 귀의 앞뒤로 마주하고 있는 광원과 광검출부 간에 광을 투사하여 수집한다. 제어부(1101)에서 일정시간 단위로 광원(210)에 광을 투사하도록 명령하여 투사되면, 귀(귓볼)를 통과한 광을 광검출부(220)를 통해 수집하고, 판단부(1102)를 통해 유의미한 측정치로 데이터화하고 위험상황인지를 판단한다. 저장부(1103)에 측정데이터를 저장하며, 필요시에 통신부(120)를 통해 데이터 및 신호를 전송한다. 태양광전지 등의 전력공급부(130)에서 본 기기를 운용하기 위한 전원을 공급한다.
도 3은 본 발명에 따른 측정방법의 흐름도이다. 본 기기는 별도의 스위치를 추가하여 On/Off를 제어할 수 있으나 기본적으로 상시 작동한다. 전력이 공급되어 작동이 시작되면 광원을 투사(S001)한다. 광원은 LED나 레이저 등 직진성이 강한 광선을 이용한다. 투사된 광선을 광검출기를 통해 검출(S002)하고, MICOM(PCB)에 설치된 필터링 프로그램(알고리즘)을 통해 데이터를 필터링(S003)한다. 이는 주로 동작에 따른 노이즈(noise ; 동잡음 動雜音)을 걸러내고 유의미한 맥파(脈波)를 식별해내는 단계이다. 이를 통해 측정치를 산출(S004)하면 측정 데이터가 정상인지 위험구간인지를 판단(S005)한다. PPG센서 측정을 통해 측정할 수 있는 맥박이나 SpO2는 사람의 건강상태를 판단하는 데는 제한적이나 응급상황을 감지하는 데는 유용하게 활용될 수 있다. 맥박은 일반적으로 60~100정도인데, 갑자기 50이하로 떨어지거나 150이상 올라간다면 착용자의 건강에 응급한 상황이 발생하였음을 의미한다. 또한 혈중산소포화도(SpO2) 또한 정상은 95% 이상인데 갑자기 95이하로 떨어질 경우 위험한 상황으로 판단할 수 있는 것이다. 이처럼 판단부에 설치된 정상과 위험구간의 데이터와 비교하여 위험구간에 해당될 경우, 위험신호와 측정데이터 등의 데이터를 전송(S007)한다. 이와 같은 데이터를 전송하는 대상으로는 대상이 사용자 본인, 의사를 포함한 의료기관, 사용자의 가족 또는 지인, 휴대통신 회사, 응급구조 관계 기관, 지방자치단체 담당자, 건강관리나 보험 등 건강 관련 사업자, 기타 사용자의 건강 상황과 관련된 사람 또는 조직 등이 가능하다. 이를 통해 본 기기를 착용한 사용자의 건강에 갑작스런 응급상황이 발생하였음을 알림으로써 조기에 응급 조치를 받을 수 있는 것이다. 데이터를 전송하면 측정된 데이터를 저장부에 저장(S006)한다.
도 4은 본 발명에 따른 기기의 착용 예이다. 도면에서 보는 바와 같이 사용자는 귀걸이형태로 착용만 함으로써 자신의 맥박이나 혈중산소포화도(SpO2)를 상시 측정하여 위험한 상황에 신호를 전송할 수 있다. 이를 통해 활력징후가 약한 노약자나 만성질환자는 보호자 없이도 본인의 건강상 위급 상황을 타인에게 알림으로써 조기에 필요한 조치를 제공받을 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 태양광 전지를 사용한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 및 측정방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : 본체하우징
110 : MICOM (micro computer processor)
120 : 통신부
130 : 전력공급부
200 : 광용적맥파센서
210 : 광원
220 : 광검출부
300 : 귀걸이핀
110 : MICOM (micro computer processor)
120 : 통신부
130 : 전력공급부
200 : 광용적맥파센서
210 : 광원
220 : 광검출부
300 : 귀걸이핀
Claims (6)
- 인체 중 귀(耳)부분에 착용하는 귀걸이의 형태로,
귓볼에 착용이 가능한 귀걸이의 형태를 가진 본체 하우징(100)과;
본체 하우징 내부에 구성되어 제어부, 판단부, 저장부로 구성되는 MICOM (micro computer processor, 110)과;
무선통신방식으로 신호를 송수신하는 통신부(120)와;
태양광전지(solar pannel)나 충전배터리 중 적어도 하나로 구성되는 전력공급부(130)와;
광원(光源)및 광검출부(photo-detector)로 구성된 광용적맥파센서(200)와;
상기 본체 하우징(100)을 귓불에 착용하여 고정하기 위한 귀걸이핀(300);을 포함하여 구성됨으로써,
태양광판넬을 구비한 센서 내장 귀걸이가 광원으로부터 투사된 광(光)을 광검출부로 수신하여 광용적맥파(PPG ; photoplethysmography)를 산출하여 측정된 데이터를 무선통신 하는 것을 특징으로 하는 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 - 제 1항에 있어서,
무선통신방식이 적외선, RF(Radio Frequency), Bluetooth, Zigbee, IrDA(Infrared Data Association), 무선랜(Wireless LAN), UWB(Ultra Wide Band), CDMA, WCDMA, LTE 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 - 제 1항 내지 2항에 있어서,
무선통신방식으로 신호를 송신하면 이를 수신하는 장치가 독립된 장치의 형태를 띤 통신 게이트웨이(gateway), 스마트폰을 포함한 휴대폰, 휴대통신 기능을 가진 태블릿PC, 휴대통신망 중계기, 로컬 통신 네트워크 수신기, 무전기 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 - 제 1항 내지 3항에 있어서,
무선통신방식으로 신호를 송신하면 이를 수신하는 대상이 사용자 본인, 의사를 포함한 의료기관, 사용자의 가족 또는 지인, 휴대통신 회사, 응급구조 관계 기관, 지방자치단체 담당자, 건강관리나 보험 등 건강 관련 사업자, 기타 사용자의 건강 상황과 관련된 사람 또는 조직 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 - 제 1항에 있어서,
상기 광원(光源)으로 발광다이오드(LED)나 레이저 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 - 인체 구조 중 귀(耳)부분에 착용하는 귀걸이의 형태로, MICOM, 통신부, 태양광전지를 구비한 전력공급부, 센서를 포함하여 구성되는 측정기기를 사용하여 생체신호를 측정함에 있어서,
광원을 투사하는 단계(S001);
투사된 광원을 검출하는 단계(S002);
검출된 광원을 데이터화하여 노이즈를 제거하는 데이터 필터링 단계(S003);
측정된 데이터를 수치화하는 측정치 산출 단계(S004);
측정치가 정상구간인지 아닌지를 판단하는 위험구간 판단 단계(S005);
측정치 데이터를 저장하는 단계(S006);
측정치 데이터를 전송하는 단계(S007);로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 측정 방법
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110134110A KR20130067505A (ko) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 및 측정 방법 |
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| KR1020110134110A KR20130067505A (ko) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 태양광 전지를 구비한 귀걸이형 광용적맥파 측정 기기의 구조 및 측정 방법 |
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| KR (1) | KR20130067505A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11864871B2 (en) | 2020-06-15 | 2024-01-09 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wearable device and method of measuring bio-signal |
-
2011
- 2011-12-14 KR KR1020110134110A patent/KR20130067505A/ko not_active Application Discontinuation
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