KR20140079547A - Apparatus for sensing biomedical signal capable of simultaneous data communication and power supply by wireless and method thereof - Google Patents

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KR20140079547A
KR20140079547A KR1020120146918A KR20120146918A KR20140079547A KR 20140079547 A KR20140079547 A KR 20140079547A KR 1020120146918 A KR1020120146918 A KR 1020120146918A KR 20120146918 A KR20120146918 A KR 20120146918A KR 20140079547 A KR20140079547 A KR 20140079547A
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battery
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서동욱
이형수
김재영
권기구
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한국전자통신연구원
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Abstract

Disclosed are an apparatus for sensing a biomedical signal and simultaneously performing both wireless data communications and power supply, and a method for the same. The apparatus for sensing the biomedical signal and simultaneously performing both of the wireless data communications and the power supply according to the present invention includes: a signal control unit for wirelessly receiving a power signal including a control data signal from an external terminal, for extracting the control data signal from the power signal, and for converting the biomedical signal into a biomedical data signal to be transmitted to the external terminal; a battery unit for charging a battery using the power signal; and a sensor unit for acquiring the biomedical signal using the extracted control data signal and the charged battery.

Description

무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치 및 방법 {APPARATUS FOR SENSING BIOMEDICAL SIGNAL CAPABLE OF SIMULTANEOUS DATA COMMUNICATION AND POWER SUPPLY BY WIRELESS AND METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a biosignal sensing device and method capable of simultaneous data communication and power supply,

본 발명은 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 기술에 관한 것으로, 특히 저주파의 자기장을 이용한 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biosignal sensing technology capable of wirelessly communicating data and power, and more particularly, to a biosignal sensing device and method capable of simultaneously performing data communication and power supply using a low frequency magnetic field.

최근에 주목 받고 있는 생체 신호 센싱 기술은, 생체 신호 센서를 인체 내부에 삽입하여 인체의 생리기능을 감시 및 모니터링 함으로써, 고위험군 환자의 일상생활 중에 발생하는 응급상황을 감지하여 빠른 응급처리를 가능하게 하고, 병원에서의 임상검사로 발견되지 않는 생체 주기의 이상을 진단할 수 있도록 도움을 주고 있다.Recently, attention has been paid to bio-signal sensing technology, which inserts a bio-signal sensor into the human body to monitor and monitor the physiological function of the human body, thereby enabling rapid emergency treatment by detecting an emergency occurring during daily life of a high-risk patient , And to help diagnose abnormalities in the biological cycle that are not detected by clinical tests in hospitals.

일반적으로, 위와 같은 생체 신호 센서를 구동하기 위해서는 배터리를 사용하는 경우가 대부분이고, 인체에 삽입되는 위해 생체 신호 센서의 크기가 작아져야 하므로 배터리의 수명 역시 짧아지고, 이는 생체 신호 센서를 오랜 기간 사용할 수 없는 문제점이 있었다.Generally, in most cases, a battery is used to drive the bio-sensor, and since the size of the bio-signal sensor to be inserted into the human body must be reduced, the life of the battery is also shortened. There was no problem.

한국공개특허 제2010-0062416호는 무선으로 데이터 통신을 하거나, 무선으로 전력 공급함에 있어, 스위칭부를 통해 둘 중 어느 하나만을 선택할 수 있는 기술을 소개하였다. Korean Unexamined Patent Publication No. 2010-0062416 discloses a technique for selecting either one from a wireless communication device or a switching device through wireless communication.

위와 같은 종래 기술은, 생체 신호 센서와 외부 단말 간 저주파의 자기장을 이용하여 신호 교환하여 전력 신호 전달 및 데이터 신호 교환을 동시에 함으로써, 배터리의 충전상태를 유지하면서도 지속적인 생체 신호를 센싱하는 구성에 대해서는 구체적으로 개시 및 암시하고 있지 못하다.In the above conventional art, by using a low-frequency magnetic field between a living body signal sensor and an external terminal to exchange signals to exchange power signals and data signals at the same time, a configuration for sensing continuous living body signals while maintaining the charged state of the battery And does not suggest or suggest.

따라서, 생체 신호 센서에서 배터리를 교환하지 아니하고도 외부 단말로부터 무선으로 전력 신호를 수신하여 배터리를 충전함으로써, 사용자의 체내에서 상기 생체 신호 센서를 분리시키지 아니하고도 보다 오랫동안 생체 신호를 센싱하면서 생체 신호 센서와 외부 단말 간 저주파의 자기장을 이용하여 신호 교환하여 전력 신호 전달 및 데이터 신호 교환을 동시에 함으로써, 배터리의 충전상태를 유지하면서도 지속적인 생체 신호를 센싱하는 새로운 생체 신호 센싱 기술의 필요성이 절실하게 대두된다.Therefore, even if the living body signal sensor does not exchange the battery, the electric power signal is received from the external terminal wirelessly to charge the battery, so that the living body signal can be sensed for a longer period of time A new bio-signal sensing technology for continuously sensing a bio-signal while maintaining the state of charge of the battery is required by simultaneously exchanging a power signal and a data signal by exchanging signals using a low-frequency magnetic field between external terminals.

본 발명의 목적은, 생체 신호 센서에서 배터리를 교환하지 아니하고도 외부 단말로부터 무선으로 전력 신호를 수신하여 배터리를 충전함으로써, 사용자의 체내에서 상기 생체 신호 센서를 분리시키지 아니하고도 보다 오랫동안 생체 신호를 센싱하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a biosignal sensor that senses a living body signal for a long period of time without separating the living body signal sensor from the user's body by charging the battery by receiving a power signal from an external terminal wirelessly, .

또한 본 발명의 목적은, 생체 신호 센서와 외부 단말 간 저주파의 자기장을 이용하여 신호 교환하여 전력 신호 전달 및 데이터 신호 교환을 동시에 함으로써, 배터리의 충전상태를 유지하면서도 지속적인 생체 신호를 센싱하는 것이다.It is also an object of the present invention to continuously exchange biomedical signals while maintaining the state of charge of the battery by simultaneously exchanging power signals and exchanging data signals by exchanging signals using a low frequency magnetic field between the bio-signal sensor and external terminals.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치는 외부 단말로부터 무선으로 제어 데이터 신호가 포함된 전력 신호를 수신하고, 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출하고, 상기 외부 단말에 대해 생체 신호를 생체 데이터 신호로 전환하여 송신하는 신호 제어부; 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전하는 배터리부; 및 추출된 상기 제어 데이터 신호 및 충전된 상기 배터리를 이용하여 상기 생체 신호를 획득하는 센서부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a bio-signal sensing apparatus capable of wirelessly communicating data and communicating power, the apparatus including: a receiving unit receiving a power signal including a control data signal wirelessly from an external terminal; A signal controller for extracting a signal, converting the biomedical signal into a biomedical data signal with respect to the external terminal, and transmitting the biomedical signal; A battery unit for charging the battery using the power signal; And a sensor unit for acquiring the bio-signal using the extracted control data signal and the charged battery.

이 때, 신호 제어부는 센서 공진부, 센서 복조부, 전력 조절부, 센서 제어부, 센서 변조부 및 데이터 송신부를 포함할 수 있다.In this case, the signal control unit may include a sensor resonance unit, a sensor demodulation unit, a power control unit, a sensor control unit, a sensor modulation unit, and a data transmission unit.

이 때, 상기 센서 공진부는 상기 외부 단말의 상기 단말 공진부와 공진 상태에서 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호를 수신할 수 있다.In this case, the sensor resonance unit may receive the power signal including the control data signal in a resonance state with the terminal resonance unit of the external terminal.

또한, 상기 센서 공진부는 상기 외부 단말의 상기 단말 공진부와 공진 상태에서 상기 생체 신호를 송신할 수 있다.The sensor resonance unit may transmit the living body signal in a resonance state with the terminal resonance unit of the external terminal.

이 때, 상기 센서 복조부는 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출할 수 있다.At this time, the sensor demodulator can extract the control data signal from the power signal including the control data signal.

이 때, 상기 전력 조절부는 상기 전력 신호를 직류전원으로 전환 시킬 수 있다.At this time, the power controller may convert the power signal into a DC power.

이 때, 상기 센서 제어부는 상기 제어 데이터 신호를 상기 센서 복조부로부터 상기 센서부에 전달하고, 획득된 상기 생체 신호를 상기 센서부로부터 센서 변조부로 전달할 수 있다.At this time, the sensor control unit may transmit the control data signal from the sensor demodulation unit to the sensor unit, and may transmit the obtained bio-signal from the sensor unit to the sensor modulation unit.

이 때, 센서 변조부는 상기 생체 신호를 상기 생체 데이터 신호로 전환 시킬 수 있다.At this time, the sensor modulation unit can convert the biomedical signal into the biomedical data signal.

이 때, 데이터 송신부는 상기 생체 데이터 신호의 송신 전력을 조절하고, 임피던스 매칭회로를 이용하여 전달 효율을 높일 수 있다.At this time, the data transmission unit can adjust the transmission power of the biometric data signal and increase the transmission efficiency by using the impedance matching circuit.

이 때, 배터리부는 전력 조절부에 의해 직류전원으로 전환된 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.At this time, the battery unit can charge the battery using the power signal converted into the DC power by the power controller.

이 때, 센서부는 센서모듈들로서 혈압 센서, 심장부정맥 센서, 혈당센서 및 온도센서 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.At this time, the sensor unit may include at least one of a blood pressure sensor, a heart arrhythmia sensor, a blood sugar sensor, and a temperature sensor as sensor modules.

이 때, 상기 센서모듈들은 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) 등을 이용한 칩(chip) 형태로 제작된 것들일 수 있다.In this case, the sensor modules may be chip-type microelectromechanical systems (MEMS).

또한, 본 발명에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법은 외부 단말로부터 무선으로 제어 데이터 신호가 포함된 전력 신호를 수신하는 단계; 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출하는 단계; 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전하는 단계; 추출된 상기 제어 데이터 신호 및 충전된 상기 배터리를 이용하여 생체 신호를 획득하는 단계; 및 상기 외부 단말에 대해 상기 생체 신호를 생체 데이터 신호로 전환하여 송신하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a bio-signal sensing method capable of wirelessly performing data communication and power supply, comprising the steps of: receiving a power signal including a control data signal from an external terminal; Extracting the control data signal from the power signal; Charging the battery using the power signal; Acquiring a bio-signal using the extracted control data signal and the charged battery; And converting the biomedical signal into a biomedical data signal and transmitting the biomedical signal to the external terminal.

본 발명에 따르면, 생체 신호 센서에서 배터리를 교환하지 아니하고도 외부 단말로부터 무선으로 전력 신호를 수신하여 배터리를 충전함으로써, 사용자의 체내에서 상기 생체 신호 센서를 분리시키지 아니하고도 보다 오랫동안 생체 신호 센싱을 할 수 있다.According to the present invention, even if a living body signal sensor does not exchange a battery, a power signal is received wirelessly from an external terminal to charge the battery, so that even if the living body signal sensor is not separated from the user's body, .

또한 본 발명은, 생체 신호 센서와 외부 단말 간 저주파의 자기장을 이용하여 신호 교환하여 전력 신호 전달 및 데이터 신호 교환을 동시에 함으로써, 배터리의 충전상태를 유지하면서도 지속적인 생체 신호 센싱을 할 수 있다.In addition, the present invention can perform continuous biosignal sensing while maintaining the state of charge of the battery by simultaneously exchanging power signals and exchanging data signals by exchanging signals using a low frequency magnetic field between the bio-signal sensor and the external terminal.

도 1은 본 발명의 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100)가 적용된 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100)를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 외부 단말(150)의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.1 is a diagram showing an example of a system to which a bio-signal sensing device 100 capable of simultaneously communicating data and power supply is applied according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a biosignal signal sensing apparatus 100 capable of wirelessly communicating data and power according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating an example of an external terminal 150 according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a biometric signal sensing method capable of wirelessly performing data communication and power supply according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100)가 적용된 시스템의 일 예를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing an example of a system to which a bio-signal sensing device 100 capable of simultaneously communicating data and power supply is applied according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100)가 적용된 시스템은 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100) 및 외부 단말(150)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a system to which a bio-signal sensing device 100 capable of simultaneously performing data communication and power supply by radio is applied includes a bio-signal sensing device 100 capable of wireless data communication and power supply, (150).

본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100)는 신호 제어부(210), 배터리부(220) 및 센서부(230)를 포함한다.The bio-signal sensing device 100 capable of wirelessly communicating data and power supply according to an embodiment of the present invention includes a signal controller 210, a battery 220, and a sensor 230.

이 때, 신호 제어부(210)는 외부 단말로부터 무선으로 제어 데이터 신호가 포함된 전력 신호를 수신하고, 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출하고, 상기 외부 단말에 대해 생체 신호를 생체 데이터 신호로 전환하여 송신할 수 있다.At this time, the signal controller 210 receives a power signal including a control data signal from an external terminal, wirelessly extracts the control data signal from the power signal, and outputs the biometric signal to the external terminal as a biometric data signal Can be switched and transmitted.

이 때, 신호 제어부(210)는 센서 공진부(211), 센서 복조부(212), 전력 조절부(213), 센서 제어부(214), 센서 변조부(215) 및 데이터 송신부(216)를 포함할 수 있다.The signal controller 210 includes a sensor resonator 211, a sensor demodulator 212, a power controller 213, a sensor controller 214, a sensor modulator 215 and a data transmitter 216 can do.

이 때, 센서 공진부(211)는 외부 단말(150)의 단말 공진부(316)와 공진 상태에서 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호를 수신할 수 있다.At this time, the sensor resonance unit 211 can receive the power signal including the control data signal in the resonance state with the terminal resonance unit 316 of the external terminal 150.

이 때, 상기 공진 상태는 전자기 유도(Inductive Coupling) 및 자기 공명(Magnetic Resonance) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.In this case, the resonance state may be any one of an inductive coupling state and a magnetic resonance state.

또한, 센서 공진부(211)는 외부 단말(150)의 단말 공진부(316)와 상기 공진 상태에서 상기 생체 데이터 신호를 송신할 수 있다.The sensor resonance unit 211 can transmit the biometric data signal to the terminal resonance unit 316 of the external terminal 150 in the resonance state.

이 때, 센서 복조부(212)는 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출할 수 있다.At this time, the sensor demodulator 212 may extract the control data signal from the power signal including the control data signal.

이 때, 전력 조절부(213)는 상기 전력 신호를 직류전원으로 전환 시킬 수 있다. 이와 같이, 전력 조절부(213)는 상기 공진 상태에서 수신된 교류전원인 상기 전력 신호를 상기 배터리에 충전하기 위해 직류전원으로 전환 시킬 수 있다.At this time, the power control unit 213 may convert the power signal to a DC power. In this way, the power regulator 213 can convert the power signal, which is received in the resonance state, to the DC power for charging the battery.

이 때, 센서 제어부(214)는 상기 제어 데이터 신호를 센서 복조부(212)로부터 센서부(230)에 전달하고, 획득된 상기 생체 신호를 센서부(230)로부터 센서 변조부(215)로 전달할 수 있다.At this time, the sensor control unit 214 transfers the control data signal from the sensor demodulation unit 212 to the sensor unit 230, and transmits the obtained biological signal from the sensor unit 230 to the sensor modulation unit 215 .

이 때, 센서 변조부(215)는 상기 생체 신호를 상기 생체 데이터 신호로 전환 시킬 수 있다.At this time, the sensor modulation unit 215 can convert the biomedical signal into the biomedical data signal.

이 때, 데이터 송신부(216)는 임피던스 정합회로를 이용하여 상기 생체 데이터 신호의 송신 전력을 조절하고, 전력의 전달 효율을 높일 수 있다.At this time, the data transmitting unit 216 can adjust the transmission power of the biometric data signal using the impedance matching circuit, and increase the power transmission efficiency.

이 때, 배터리부(220)는 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.At this time, the battery unit 220 can charge the battery using the power signal.

이 때, 배터리부(220)는 전력 조절부(213)에 의해 직류전원으로 전환된 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.At this time, the battery unit 220 can charge the battery using the power signal converted into the DC power by the power controller 213.

이 때, 센서부(230)는 추출된 상기 제어 데이터 신호 및 충전된 상기 배터리를 이용하여 생체 신호를 획득할 수 있다.At this time, the sensor unit 230 can acquire a bio-signal using the extracted control data signal and the charged battery.

이 때, 센서부(230)는 센서모듈들로서 혈압 센서, 심장부정맥 센서, 혈당센서 및 온도센서 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.At this time, the sensor unit 230 may include at least one of a blood pressure sensor, a heart arrhythmia sensor, a blood glucose sensor, and a temperature sensor as sensor modules.

이 때, 상기 센서모듈들은 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) 등을 이용한 칩(chip) 형태로 제작된 것들일 수 있다.In this case, the sensor modules may be chip-type microelectromechanical systems (MEMS).

외부 단말(150)은 단말 제어부(311), 메모리(312), 데이터 처리부(313), 단말 변조부(314), 전력 구동부(315), 단말 공진부(316), 데이터 수신부(317) 및 단말 복조부(318)를 포함한다.The external terminal 150 includes a terminal control unit 311, a memory 312, a data processing unit 313, a terminal modulation unit 314, a power driving unit 315, a terminal resonance unit 316, a data receiving unit 317, And a demodulation unit 318.

이 때, 단말 제어부(311)는 데이터 로드 신호를 데이터 처리부(313)로 전달하고, 단말 복조부(318)로부터 전환된 상기 생체 신호를 메모리(312)에 저장할 수 있다.At this time, the terminal control unit 311 transfers the data load signal to the data processing unit 313, and the biometric signal converted from the terminal demodulation unit 318 can be stored in the memory 312.

또한, 단말 제어부(311)는 전력 레벨을 설정하는 신호를 전력 구동부(315)로 전달할 수 있다.In addition, the terminal control unit 311 may transmit a signal for setting the power level to the power driver 315. [

이 때, 데이터 처리부(313)는 데이터 로드 신호에 따라 메모리(312)로부터 데이터를 로드하고, 상기 데이터를 이용하여 생성한 상기 제어 신호를 단말 변조부(314)로 전달할 수 있다.In this case, the data processing unit 313 may load data from the memory 312 according to the data load signal, and may transmit the control signal generated using the data to the terminal modulating unit 314.

이 때, 단말 변조부(314)는 상기 제어 신호를 상기 제어 데이터 신호로 전환할 수 있다.At this time, the terminal modulating section 314 can convert the control signal into the control data signal.

이 때, 전력 구동부(315)는 직류 전압을 사용하여 상기 전력 신호를 생성하고, 상기 제어 데이터 신호를 상기 전력 신호에 포함시키고, 상기 전력 신호의 송신 전력을 상기 전력 레벨로 높일 수 있다.At this time, the power driver 315 may generate the power signal using the DC voltage, include the control data signal in the power signal, and increase the transmission power of the power signal to the power level.

이 때, 단말 공진부(316)는 센서 공진부(211)와 공진 상태에서 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호를 송신할 수 있다.At this time, the terminal resonance unit 316 can transmit the power signal including the control data signal in the resonance state with the sensor resonance unit 211.

이 때, 상기 공진 상태는 전자기 유도(Inductive Coupling) 및 자기 공명(Magnetic Resonance) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.In this case, the resonance state may be any one of an inductive coupling state and a magnetic resonance state.

이 때, 단말 공진부(316)는 센서 공진부(211)와 상기 공진 상태에서 상기 생체 데이터 신호를 수신할 수 있다.At this time, the terminal resonance unit 316 can receive the biometric data signal with the sensor resonance unit 211 in the resonance state.

이 때, 데이터 수신부(317)는 임피던스 정합회로 및 저잡음 증폭기를 이용하여 상기 생체 데이터 신호의 수신 전력을 조절할 수 있다.At this time, the data receiving unit 317 can adjust the reception power of the biometric data signal using an impedance matching circuit and a low noise amplifier.

이 때, 단말 복조부(318)는 수신된 상기 생체 데이터 신호를 상기 생체 신호로 전환할 수 있다.
At this time, the terminal demodulator 318 can convert the received biometric data signal into the biometric signal.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100)를 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a biosignal signal sensing apparatus 100 capable of wirelessly communicating data and power according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100)는 신호 제어부(210), 배터리부(220) 및 센서부(230)를 포함한다.2, a bio-signal sensing device 100 capable of wireless data communication and power supply according to an embodiment of the present invention includes a signal control unit 210, a battery unit 220, and a sensor unit 230 .

신호 제어부(210)는 외부 단말로부터 무선으로 제어 데이터 신호가 포함된 전력 신호를 수신하고, 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출하고, 상기 외부 단말에 대해 생체 신호를 생체 데이터 신호로 전환하여 송신한다.The signal controller 210 receives a power signal including a control data signal from an external terminal by radio, extracts the control data signal from the power signal, converts the biomedical signal into a biomedical signal for the external terminal, do.

이 때, 신호 제어부(210)는 센서 공진부(211), 센서 복조부(212), 전력 조절부(213), 센서 제어부(214), 센서 변조부(215) 및 데이터 송신부(216)를 포함할 수 있다.The signal controller 210 includes a sensor resonator 211, a sensor demodulator 212, a power controller 213, a sensor controller 214, a sensor modulator 215 and a data transmitter 216 can do.

이 때, 센서 공진부(211)는 외부 단말(150)의 단말 공진부(316)와 공진 상태에서 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호를 수신할 수 있다.At this time, the sensor resonance unit 211 can receive the power signal including the control data signal in the resonance state with the terminal resonance unit 316 of the external terminal 150.

이 때, 상기 공진 상태는 전자기 유도(Inductive Coupling) 및 자기 공명(Magnetic Resonance) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.In this case, the resonance state may be any one of an inductive coupling state and a magnetic resonance state.

또한, 센서 공진부(211)는 외부 단말(150)의 단말 공진부(316)와 상기 공진 상태에서 상기 생체 데이터 신호를 송신할 수 있다.The sensor resonance unit 211 can transmit the biometric data signal to the terminal resonance unit 316 of the external terminal 150 in the resonance state.

이 때, 센서 복조부(212)는 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출할 수 있다.At this time, the sensor demodulator 212 may extract the control data signal from the power signal including the control data signal.

이 때, 전력 조절부(213)는 상기 전력 신호를 직류전원으로 전환 시킬 수 있다. 이와 같이, 전력 조절부(213)는 상기 공진 상태에서 수신된 교류전원인 상기 전력 신호를 상기 배터리에 충전하기 위해 직류전원으로 전환 시킬 수 있다.At this time, the power control unit 213 may convert the power signal to a DC power. In this way, the power regulator 213 can convert the power signal, which is received in the resonance state, to the DC power for charging the battery.

이 때, 센서 제어부(214)는 상기 제어 데이터 신호를 센서 복조부(212)로부터 센서부(230)에 전달하고, 획득된 상기 생체 신호를 센서부(230)로부터 센서 변조부(215)로 전달할 수 있다.At this time, the sensor control unit 214 transfers the control data signal from the sensor demodulation unit 212 to the sensor unit 230, and transmits the obtained biological signal from the sensor unit 230 to the sensor modulation unit 215 .

이 때, 센서 변조부(215)는 상기 생체 신호를 상기 생체 데이터 신호로 전환 시킬 수 있다.At this time, the sensor modulation unit 215 can convert the biomedical signal into the biomedical data signal.

이 때, 데이터 송신부(216)는 임피던스 정합회로를 이용하여 상기 생체 데이터 신호의 송신 전력을 조절하고, 전력의 전달 효율을 높일 수 있다.At this time, the data transmitting unit 216 can adjust the transmission power of the biometric data signal using the impedance matching circuit, and increase the power transmission efficiency.

배터리부(220)는 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전한다.The battery unit 220 charges the battery using the power signal.

이 때, 배터리부(220)는 전력 조절부(213)에 의해 직류전원으로 전환된 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.At this time, the battery unit 220 can charge the battery using the power signal converted into the DC power by the power controller 213.

센서부(230)는 추출된 상기 제어 데이터 신호 및 충전된 상기 배터리를 이용하여 생체 신호를 획득한다.The sensor unit 230 acquires a bio-signal using the extracted control data signal and the charged battery.

이 때, 센서부(230)는 센서모듈들로서 혈압 센서, 심장부정맥 센서, 혈당센서 및 온도센서 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.At this time, the sensor unit 230 may include at least one of a blood pressure sensor, a heart arrhythmia sensor, a blood glucose sensor, and a temperature sensor as sensor modules.

이 때, 상기 센서모듈들은 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) 등을 이용한 칩(chip) 형태로 제작된 것들일 수 있다.
In this case, the sensor modules may be chip-type microelectromechanical systems (MEMS).

도 3은 본 발명에 따른 외부 단말(150)의 일 예를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an example of an external terminal 150 according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 외부 단말(150)은 단말 제어부(311), 메모리(312), 데이터 처리부(313), 단말 변조부(314), 전력 구동부(315), 단말 공진부(316), 데이터 수신부(317) 및 단말 복조부(318)를 포함한다.3, the external terminal 150 according to the present invention includes a terminal control unit 311, a memory 312, a data processing unit 313, a terminal modulating unit 314, a power driving unit 315, 316, a data receiving unit 317, and a terminal demodulating unit 318.

단말 제어부(311)는 데이터 로드 신호를 데이터 처리부(313)로 전달하고, 단말 복조부(318)로부터 전환된 상기 생체 신호를 메모리(312)에 저장한다.The terminal control unit 311 transfers the data load signal to the data processing unit 313 and stores the biometric signal converted from the terminal demodulation unit 318 in the memory 312. [

또한, 단말 제어부(311)는 전력 레벨을 설정하는 신호를 전력 구동부(315)로 전달할 수 있다.In addition, the terminal control unit 311 may transmit a signal for setting the power level to the power driver 315. [

데이터 처리부(313)는 데이터 로드 신호에 따라 메모리(312)로부터 데이터를 로드하고, 상기 데이터를 이용하여 생성한 상기 제어 신호를 단말 변조부(314)로 전달한다.The data processing unit 313 loads data from the memory 312 according to the data load signal and transmits the control signal generated using the data to the terminal modulating unit 314.

단말 변조부(314)는 상기 제어 신호를 상기 제어 데이터 신호로 전환한다.The terminal modulating unit 314 converts the control signal into the control data signal.

전력 구동부(315)는 직류 전압을 사용하여 상기 전력 신호를 생성하고, 상기 제어 데이터 신호를 상기 전력 신호에 포함시키고, 상기 전력 신호의 송신 전력을 상기 전력 레벨로 높인다.The power driver 315 generates the power signal using the DC voltage, and includes the control data signal in the power signal, and raises the transmission power of the power signal to the power level.

단말 공진부(316)는 센서 공진부(211)와 공진 상태에서 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호를 송신한다.The terminal resonance unit 316 transmits the power signal including the control data signal in the resonance state with the sensor resonance unit 211.

이 때, 상기 공진 상태는 전자기 유도(Inductive Coupling) 및 자기 공명(Magnetic Resonance) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.In this case, the resonance state may be any one of an inductive coupling state and a magnetic resonance state.

이 때, 단말 공진부(316)는 센서 공진부(211)와 상기 공진 상태에서 상기 생체 데이터 신호를 수신할 수 있다.At this time, the terminal resonance unit 316 can receive the biometric data signal with the sensor resonance unit 211 in the resonance state.

데이터 수신부(317)는 임피던스 정합회로 및 저잡음 증폭기를 이용하여 상기 생체 데이터 신호의 수신 전력을 조절한다.The data receiving unit 317 adjusts the reception power of the biometric data signal using an impedance matching circuit and a low noise amplifier.

단말 복조부(318)는 수신된 상기 생체 데이터 신호를 상기 생체 신호로 전환한다.
The terminal demodulator 318 converts the received biometric data signal into the biometric signal.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a biometric signal sensing method capable of wirelessly performing data communication and power supply according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법은 외부 단말(150)로부터 무선으로 제어 데이터 신호가 포함된 전력 신호를 수신한다(S410).Referring to FIG. 4, a biometric signal sensing method capable of simultaneously wirelessly communicating data and power according to an embodiment of the present invention receives a power signal including a control data signal from an external terminal 150 (S410 ).

이 때, 단계(S410)는 외부 단말(150)과 공진 상태에서 상기 제어 데이터 신호가 포함된 상기 전력 신호를 수신할 수 있다.At this time, step S410 may receive the power signal including the control data signal in the resonance state with the external terminal 150. [

이 때, 상기 공진 상태는 전자기 유도(Inductive Coupling) 및 자기 공명(Magnetic Resonance) 중 어느 하나의 상태일 수 있다.In this case, the resonance state may be any one of an inductive coupling state and a magnetic resonance state.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법은 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출한다(S411).In addition, the biometric signal sensing method capable of simultaneously performing data communication and power supply by wireless according to an embodiment of the present invention extracts the control data signal from the power signal (S411).

이 때, 단계(S411)는 상기 전력 신호를 직류전원으로 전환 시킬 수 있다.At this time, the power signal can be switched to the DC power source in step S411.

이와 같이, 단계(S411)는 상기 공진 상태에서 수신된 교류전원인 상기 전력 신호를 상기 배터리에 충전하기 위해 직류전원으로 전환 시킬 수 있다.In this manner, the step S411 can switch the power signal, which is received in the resonance state, to the DC power for charging the battery.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법은 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전한다(S420).In addition, according to an embodiment of the present invention, a biosignal sensing method capable of wirelessly performing data communication and power supply simultaneously charges the battery using the power signal (S420).

이 때, 단계(S420)는 직류전원으로 전환된 상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.At this time, the step S420 can charge the battery using the power signal converted into the DC power.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법은 추출된 상기 제어 데이터 신호 및 충전된 상기 배터리를 이용하여 생체 신호를 획득한다(S430).In addition, the biosignal signal sensing method capable of simultaneous data communication and power supply in accordance with an embodiment of the present invention acquires a bio-signal using the extracted control data signal and the charged battery (S430).

이 때, 단계(S430)는 센서모듈들로서 혈압 센서, 심장부정맥 센서, 혈당센서 및 온도센서 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.At this time, the step S430 may include at least one of the blood pressure sensor, the cardiac arrhythmia sensor, the blood glucose sensor, and the temperature sensor as the sensor modules.

이 때, 상기 센서모듈들은 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical Systems, MEMS) 등을 이용한 칩(chip) 형태로 제작된 것들일 수 있다.In this case, the sensor modules may be chip-type microelectromechanical systems (MEMS).

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 방법은 상기 외부 단말에 대해 상기 생체 신호를 생체 데이터 신호로 전환하여 송신한다(S412).In addition, the biosignal sensing method capable of simultaneous data communication and power supply according to an embodiment of the present invention converts the biosignal into a biosignal data signal for the external terminal and transmits the same to the external terminal (S412).

이 때, 단계(S412)는 외부 단말(150)과 상기 공진 상태에서 상기 생체 데이터 신호를 송신할 수 있다.At this time, step S412 may transmit the biometric data signal to the external terminal 150 in the resonance state.

이 때, 단계(S412)는 임피던스 정합회로를 이용하여 상기 생체 데이터 신호의 송신 전력을 조절하고, 전력의 전달 효율을 높일 수 있다.
At this time, in step S412, the transmission power of the biometric data signal can be adjusted by using the impedance matching circuit, and the power transmission efficiency can be increased.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치(100) 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the biosignal sensing device 100 and method capable of wirelessly performing data communication and power supply according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, The embodiments may be configured such that all or some of the embodiments are selectively combined so that various modifications can be made.

210: 신호 제어부
211: 센서 공진부
212: 센서 복조부
213: 전력 조절부
214: 센서 제어부
215: 센서 변조부
216: 데이터 송신부
220: 배터리부
230: 센서부210:
211: sensor resonance part
212: Sensor demodulator
213:
214:
215: Sensor modulation section
216: Data transmission unit
220: Battery section
230:

Claims (1)

외부 단말로부터 무선으로 제어 데이터 신호가 포함된 전력 신호를 수신하고, 상기 전력 신호에서 상기 제어 데이터 신호를 추출하고, 상기 외부 단말에 대해 생체 신호를 생체 데이터 신호로 전환하여 송신하는 신호 제어부;
상기 전력 신호를 이용하여 배터리를 충전하는 배터리부; 및
추출된 상기 제어 데이터 신호 및 충전된 상기 배터리를 이용하여 상기 생체 신호를 획득하는 센서부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선으로 데이터 통신 및 전력 공급이 동시에 가능한 생체 신호 센싱 장치.A signal controller for receiving a power signal including a control data signal wirelessly from an external terminal, extracting the control data signal from the power signal, converting the biomedical signal into a biomedical data signal to the external terminal, and transmitting the same;
A battery unit for charging the battery using the power signal; And
And a sensor unit for acquiring the bio-signal using the extracted control data signal and the charged battery,
Wherein the wireless communication device is capable of wirelessly communicating data and power.
KR1020120146918A 2012-12-14 2012-12-14 Apparatus for sensing biomedical signal capable of simultaneous data communication and power supply by wireless and method thereof KR20140079547A (en)

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