KR20160019822A

KR20160019822A - 호흡 측정 장치 및 그를 이용한 호흡 측정 방법

Info

Publication number: KR20160019822A
Application number: KR1020140104666A
Authority: KR
Inventors: 신희원; 이화선; 김영호
Original assignee: 주식회사 레오메이드
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2016-02-22
Also published as: WO2016024724A1; KR101654914B1

Abstract

호흡 측정 장치는 사용자의 몸에 부착 가능한 패드, 상기 패드에 설치되고, 상기 사용자의 호흡에 의한 상기 사용자의 몸의 움직임에 따라 발생하는 신호를 측정하는 3개 이상의 센서, 및 상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 이용하여, 상기 사용자의 호흡수를 측정하는 판단부를 포함할 수 있다.

Description

호흡 측정 장치 및 그를 이용한 호흡 측정 방법{RESPIRATION MEASURING DEVICE AND METHOD FOR MEASURING RESPIRATION USING THEREOF}

본원은 호흡 측정 장치 및 그를 이용한 호흡 측정 방법에 관한 것이다.

호흡수와 같은 생체신호는 인체의 건강상태, 이상 유/무를 가장 간편하게 진단할 수 있는 요소 중 하나이다. 주로 중환자, 응급환자, 수술 중 환자, 또는 건강 유지에 취약한 노약들에게 생체신호측정기 (예를 들어, 호흡기)를 부착하여 지속적으로 생체신호를 체크하고 있다.

예컨대, 수술 중인 환자에게 산소 마스크를 부착시켜 수술 중 환자의 호흡 상태를 지속적으로 체크하게 되는데, 산소 마스크는 환자에게 공포감을 줄 수 있으며, 산소 마스크와 호흡 상태 모니터링 장치를 연결하는 많은 수의 연결 선으로 인해 의사 등의 사람의 동선에 제약을 주며, 다른 시술 또는 수술과 병행하기 어려운 불편한 점이 있었다.

또한, 병원에서 입원 또는 수술하고 있는 환자뿐만 아니라, 병원 밖에서 생활을 하는 사람들의 호흡 상태를 체크할 필요가 있는 경우가 많다. 예를 들어, 호흡 패턴이 불안정한 노약자나 부모와 다른 공간에서 생활하는 영유아들의 호흡 패턴이나 수면 중 호흡 패턴을 측정할 필요가 있다. 특히, 최근에는 수면 중에 일시적으로 호흡을 하지 않는 질병인 수면 무호흡증을 진단하는 정도에서 나아가, 실제적인 호흡수 또는 호흡량을 측정하여 그 사람의 건강상태를 진단하는데 활용할 필요가 있다.

그러나, 종래에는 병원 내에 마련되어 있는 것과 같은 호흡 측정 장비 없이 사용자의 호흡수 및 호흡량을 정확히 측정하여 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 병원 내의 의사 등에게 정확히 전달하는 데에는 어려움이 있었다. 특히, 단순 센서 등을 몸에 부착하여 그 센서로부터 획득된 1차 신호를 이용하여 호흡수를 측정하는 종래의 방법은 그 정확도에 있어서 병원 장비를 통해 호흡수를 측정하는 방법에 비해 많이 부족한 상태이다. 본원의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제 2006-0005092호 (2006. 1. 17. 공개)에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 정확하게 사용자의 호흡수를 간편하고 정확하게 측정할 수 있는 호흡 측정 장치 및 호흡 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원은 병원 밖의 일상생활 중의 사용자의 호흡 데이터를 병원 등의 시스템으로 전송하여 원격으로 사용자의 건강상태를 실시간으로 체크할 수 있는 호흡 측정 장치 및 호흡 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본원은 사용자에게 산소 마스크 등의 장비를 부착하지 않고 사용자의 호흡수를 측정하여, 수술 및 다양한 치료와 병행하면서 환자의 호흡 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 호흡 측정 장치 및 호흡 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치는 사용자의 몸에 부착 가능한 패드, 상기 패드에 설치되고, 상기 사용자의 호흡에 의한 상기 사용자의 몸의 움직임에 따라 발생하는 신호를 측정하는 3개 이상의 센서, 및 상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 이용하여, 상기 사용자의 호흡수를 측정하는 판단부를 포함할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 센서는 제1센서 및 제2센서를 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하고, 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크(peak)값이 나타나는 횟수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 주파수 도메인으로 변환하는 변환부를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는지 여부를 판단하고, 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는 경우에, 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 상기 호흡수로 카운트할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 센서는 제3센서를 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1신호와 상기 제3센서에 의해 측정된 제3신호를 비교하고, 상기 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제3신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하고, 상기 판단부는 상기 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수와 상기 제1신호와 상기 제3신호의 피크값이 나타나는 횟수 중 작은 수를 상기 호흡수로 카운트할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 센서는 제1센서 및 제2센서를 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하고, 동일한 시간의 상기 제1신호의 미리 설정된 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 주파수 도메인으로 변환하는 변환부를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는지 여부를 판단하고, 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는 경우에, 동일한 시간의 상기 제1신호의 상기 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 상기 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 상기 호흡수로 카운트할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 센서는 제1센서, 제2센서 및 제3센서를 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호와 상기 제3센서에 의해 측정된 제3신호를 비교하고, 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호와 상기 제3신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 센서는 제1센서 및 제2센서를 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하고, 상기 판단부는 미리 설정된 범위의 시간차 내에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 3개 이상의 센서는 압전 센서를 포함할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 3개 이상의 센서는 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 기법으로 제작될 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 3개 이상의 센서는 가속도 센서를 포함할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호와 상기 사용자의 실제 호흡수의 관계에 관한 데이터를 저장하고 있는 메모리를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호와 상기 메모리에 저장되어 있는 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 호흡수를 측정할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호의 크기를 증폭시키는 증폭부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호 및 상기 측정된 호흡수를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호 및 상기 측정된 호흡수를 상기 호흡 측정 장치와 연동하는 외부 모니터링 장치로 전송하는 전송부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 일 예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 사용자의 호흡시에 발생하는 음성신호를 측정하는 음성신호 측정부를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호와 상기 음성신호에 기초하여, 상기 사용자의 호흡수를 측정할 수 있다.

본원의 다른 일 실시예에 따른 호흡 측정 방법은 사용자의 몸에 부착 가능한 패드에 설치된 3개 이상의 센서로 상기 사용자의 호흡에 의한 상기 사용자의 몸의 움직임에 따라 발생하는 신호를 측정하는 단계, 상기 3개 이상의 센서 중 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하는 단계, 및 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크(peak)값이 나타나는 단위시간 당 횟수를 카운트하여 호흡수로 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 사용자의 몸에 부착 가능한 패드에 설치되고, 사용자의 호흡에 의한 사용자의 몸의 변화에 따라 신호를 발생시키는 복수의 센서로부터 신호를 획득하여 사용자의 호흡수를 측정함으로써, 사용자의 활동에 제약을 주지 않고, 사용자에게 불편감을 주지 않으며, 다른 수술 또는 시술과 병행하여 사용자의 호흡수를 실시간으로 측정할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 복수의 센서로부터 발생된 복수의 신호를 동시에 고려하여 사용자의 호흡수를 측정함으로써, 정확하게 사용자의 호흡수를 측정할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 또 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 또 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 또 다른 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서 및 음성신호 측정부로부터 획득되는 신호의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 방법을 예시적으로 도시한 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치는 사용자(100)의 몸에 부착 가능한 복수의 패드(10) 및 상기 패드(10) 내에 설치되어 사용자(100)의 몸에 접촉되는 제1센서(12), 제2센서(14), 제3센서(16) 및 음성신호 측정부(18)를 포함할 수 있다. 또한, 호흡 측정 장치는 상기 복수의 패드(10)를 연결하는 복수의 밴드(20)를 포함할 수 있다. 상기 밴드(20)는 신축성 있는 소재로 만들어질 수 있으며, 신장, 축소 등 그 변형이 자유롭다.

상기 복수의 패드(10)는 각각 사용자(100)의 몸의 서로 다른 위치에 부착될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자(100)의 호흡 시에 사용자(100)의 몸의 움직임이 용이하게 포착될 수 있는 위치인 사용자(100)의 명치 부위, 갈비뼈 부위, 복부에 패드(10)를 설치할 수 있다. 이 때, 심장박동에 의한 몸의 움직임이 발생할 수 있는 사용자(100)의 왼쪽 가슴부위에는 패드를 설치하지 않는 편이 정확한 호흡 측정을 위해 유리하다. 심장박동에 의한 몸의 움직임에 의해 센서가 동작하여 신호가 측정될 경우, 호흡에 의한 몸의 움직임에 의한 신호와 구분이 어려울 수 있기 때문이다. 또한, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 음성신호 측정부(18)가 설치된 패드(10)는 호흡시의 사용자의 몸에서 발생하는 음성신호를 측정하기 위해 사용자의 목 부위에 설치될 수 있다.

다만, 도 1에 도시된 패드(10)의 설치위치는 단지 예시적인 것으로서, 호흡 측정의 정확도를 향상시키기 위해 사용자(100)의 다른 신체 부위에 패드(10)가 설치될 수 있다. 또한, 도 1에는 3개의 패드(10)와 제1센서(12), 제2센서(14), 제3센서(16)의 3개의 센서가 사용자(100)의 몸에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 패드(10) 및 센서의 수는 이에 한정되지 않으며, 3개 이상의 센서가, 예를 들어, 5개의 센서, 설치될 수 있다.

상기 제1센서(12), 제2센서(14) 및 제3센서(16)는 사용자(100)의 호흡에 의한 사용자(100)의 몸의 움직임에 따라 신호를 발생시키고, 발생되는 신호를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1센서(12), 제2센서(14) 및 제3센서(16)는 압전 센서를 포함할 수 있다. 압전 센서는 소정의 압력을 받으면 가해진 압력에 따라 전압의 크기를 다르게 하여 전기적인 반응이 일어나는 압전 소자를 이용한 것으로서, 사용자(100)의 몸에 접촉되어 사용자의 호흡시 횡경막, 복부, 갈비뼈 등의 이동에 의해 센서에 압력이 가해지고, 호흡 신호를 전기적인 신호로 변환 및 출력하는 소자이다. 또 다른 예로서, 상기 제1센서(12), 제2센서(14) 및 제3센서(16)는 가속도센서를 포함할 수 있다. 가속도센서는 소정의 압력 또는 외력에 의한 변화에 따라 방향 및 그 방향으로의 가속도를 측정할 수 있는 소자로서, 본 실시예에서는 사용자(100)의 호흡에 의한 일방향으로의 신체의 변화 가속도를 측정하여 출력하는 소자가 사용될 수 있다. 상기 제1센서(12), 제2센서(14) 및 제3센서(16)는 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 기법을 이용하여 초소형으로 제작될 수 있다. 따라서, 호흡 측정 장치의 경량화를 도모할 수 있고, 사용자(100)의 몸에 부착됨으로써 사용자(100)에게 줄 수 있는 이물감을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 음성신호 측정부(18)는 사용자(100)의 호흡시의 들숨과 날숨에 의해 발생되는 소리를 음성신호로 변환 및 측정할 수 있다. 예를 들어, 사용자(100)가 정상적인 호흡을 계속하는 동안에는 대체적으로 일정한 진폭을 가지는 호흡소리신호가 일정한 주기로 반복될 수 있다. 예를 들어, 상기 음성신호 측정부(18)는 마이크로폰을 포함할 수 있다.

또한, 본원의 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서(예를 들어, 상기 제1센서(12), 제2센서(14) 및 제3센서(16)) 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 이용하여 사용자(100)의 호흡수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1센서(12)에 의해 측정된 제1신호의 파형과 상기 제2센서(14)에 의해 측정된 제2신호의 파형을 비교한다. 상기 호흡 측정 장치는, 그 비교 결과, 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크(peak)값이 나타나는 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 횟수를 사용자(100)의 호흡수로 카운트할 수 있다. 이 때, 상기 호흡 측정 장치는 소정의 시간 동안에 (예를 들어, 1분) 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 동시에 기록된 횟수를 카운트하여 사용자(100)의 분당 호흡수로 측정할 수 있다. 센서의 위치, 성능 등에 따라 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값의 크기는 동일하지 않을 수도 있다.

또한, 본원의 호흡 측정 장치는 호흡수 측정의 정확도를 향상시키기 위하여, 상기 제1센서(12)에 의해 측정된 제1신호의 파형과 상기 제2센서(14)에 의해 측정된 제2신호의 파형과 상기 제3센서(16)에 의해 측정된 제3신호의 파형을 비교한다. 상기 호흡 측정 장치는, 그 비교 결과, 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 횟수를 사용자(100)의 호흡수로 카운트할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에서 측정된 신호를 주파수 도메인으로 변환하고, 상기 3개 이상의 센서에서 측정된 파형의 주파수가 일치하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1센서(12)에 의해 측정된 제1신호의 파형과 상기 제2센서(14)에 의해 측정된 제2신호의 파형의 주파수가 일치하는 경우에, 상기 호흡 측정 장치는 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 사용자(100)의 호흡수로 카운트할 수 있다. 사용자(100)의 호흡에 의한 몸의 움직임에 의해 발생한 신호와 호흡이 아닌 다른 움직임 또는 외력에 의해 발생한 신호는 그 주파수가 상이할 수 있다. 따라서, 각 센서에서 측정된 신호를 주파수 도메인으로 변환하고, 신호의 주파수를 비교하여, 주파수가 같은 경우에만 각 신호를 호흡수 판단의 자료로 사용하고, 주파수가 상이한 경우에는 해당 신호를 호흡수 판단의 자료로 이용하지 않음으로써, 호흡수 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1센서(12)에 의해 측정된 제1신호의 파형과 상기 제2센서(14)에 의해 측정된 제2신호의 파형을 비교한다. 상기 호흡 측정 장치는, 그 비교 결과, 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트한다. 또한, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1센서(12)에 의해 측정된 제1신호의 파형과 상기 제3센서(16)에 의해 측정된 제3신호의 파형을 비교한다. 상기 호흡 측정 장치는, 그 비교 결과, 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트한다. 그리고, 상기 호흡 측정 장치는 상기 카운트한 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수와 상기 카운트한 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수 중 작은 수를 사용자(100)의 호흡수로 카운트함으로써, 호흡수 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 호흡 측정 장치는 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수와 동일한 시간에 상기 제2신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 비교하여 작은 수를 사용자(100)의 호흡수로 측정할 수 있다. 또 다른 예로서, 상기 호흡 측정 장치는 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수와 동일한 시간에 상기 제2신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수와 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수 중 가장 작은 수를 사용자(100)의 호흡수로 측정할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 예를 들어, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1센서(12)에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서(14)에 의해 측정된 제2신호를 비교한다. 상기 호흡 측정 장치는, 그 비교 결과, 동일한 시간에 기록된 상기 제1신호의 파형 중에서 미리 설정된 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 파형 중에서 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 카운트하여 사용자(100)의 호흡수로 카운트할 수 있다. 상기 미리 설정된 값은 각 센서의 부착 위치 등을 고려하여 설정될 수 있다. 상기 제1센서(12)와 상기 제2센서(14)는 그 부착위치가 상이하고, 사용자(100)의 호흡시 몸의 부위에 따라 그 변화 또는 움직임의 정도가 상이하기 때문에, 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형에서 피크값이 기록되는 시점은 동일할 수 있지만, 상기 제1신호의 파형의 피크값의 크기와 상기 제2신호의 파형의 피크값의 크기는 상이할 수 있다. 따라서, 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형에서 동일한 시간에 피크값이 기록되고, 각 신호의 피크값의 크기의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우에는 각 센서가 부착된 몸의 부위에 따른 차이로 인정하고, 상기 호흡 측정 장치는 동일한 시간의 상기 제1신호의 피크값과 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 사용자(100)의 호흡수로 측정할 수 있다. 만약, 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형에서 동일한 시간에 피크값이 기록되었지만, 각 신호의 피크값의 크기의 차이가 미리 설정된 값보다 크게 나는 경우에는, 호흡 이외의 움직임 또는 외력에 의한 몸의 변화에 의한 신호 발생으로 간주하고, 호흡수 판단의 자료로 사용하지 않는다. 또한, 상기 임계치 이하의 크기를 가지는 피크값에 대해서는 그 크기가 너무 미세하여 호흡수로 판단할 수 없다. 상기 임계치는 정상적인 호흡시에 측정될 수 있는 파형을 고려하여, 예를 들어, 정상적인 호흡 파형의 피크값의 60% 수준으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 복수의 센서에서 피크값이 발생한 타이밍뿐만 아니라, 그 크기의 차이까지 고려함으로써, 사용자(100)의 호흡수 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에서는, 상기 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에서 측정된 신호를 주파수 도메인으로 변환할 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 호흡 측정 장치는, 그 판단 결과, 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는 경우에, 동일한 시간의 상기 제1신호의 상기 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 사용자(100)의 호흡수로 카운트할 수 있다. 이렇게 하여, 복수의 센서에서 피크값이 발생한 타이밍과, 그 피크값 크기의 차이뿐만 아니라, 각 파형의 주파수를 고려함으로써, 사용자의 호흡에 의해 발생한 신호인지, 기타 움직임 또는 외력에 의해 발생한 신호인지를 구분하여 판단할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예는, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1센서(12)에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서(14)에 의해 측정된 제2신호를 비교할 수 있다. 또한, 상기 호흡 측정 장치는 미리 설정된 범위의 시간차 내에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 사용자(100)의 호흡수로 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1센서(12)와 상기 제2센서(14)는 그 부착위치가 상이하고, 사용자(100)의 호흡시 몸의 부위에 따라 그 변화 또는 움직임의 정도가 상이하기 때문에, 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형에서 피크값이 기록되는 시점에 약간의 시간차이가 발생할 수 있다. 따라서, 그 시간차를 고려하여, 미리 설정된 범위의 시간차 내에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 사용자(100)의 호흡수로 카운트할 수 있다. 상기 미리 설정된 범위의 시간차는 센서의 성능 등을 고려하여, 예를 들어, 약 0.1초로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호와 사용자(100) 또는 일반 사람의 실제 호흡수 또는 호흡량의 관계에 관한 호흡 데이터를 저장하고 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 호흡 데이터는 실제 호흡측정기구(예를 들어, 스파이로미터 spirometer)와 본원의 호흡 측정 장치를 동시에 이용하여 실제 호흡측정기구를 통해 측정된 일반 다수 사람의 실제 호흡수 또는 호흡량과 본원의 호흡 측정 장치를 이용하여 측정되는 파형들 또는 호흡수를 매칭시켜 미리 기록해 놓은 데이터일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 호흡 데이터는 실제 호흡측정기구와 본원의 호흡 측정 장치를 동시에 이용하여 실제 호흡측정기구를 통해 측정된 개인별 실제 호흡수 또는 호흡량과 본원의 호흡 측정 장치를 이용하여 측정되는 개인별 파형들 또는 호흡수를 매칭시켜 미리 기록해 놓은 개인별 호흡 데이터일 수 있다.

나아가, 상기 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서(12, 14, 16) 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호와 상기 호흡 데이터에 기초하여, 사용자(100)의 호흡수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1센서(12)와 상기 제2센서(14)에서 측정된 파형의 크기, 피크값의 횟수, 주파수 등의 데이터를 이용하여 상기 미리 저장되어 있는 호흡 데이터에서 매칭되는 호흡수 또는 호흡량을 검색 및 판단할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 호흡 측정 장치는 음성신호 측정부(18)에서 측정된 음성신호와 상기 3개 이상의 센서(12, 14, 16) 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 동시에 고려하여 사용자(100)의 호흡수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 호흡 측정 장치는 상기 제1센서(12)의 신호 파형의 피크값과 상기 제2센서(14)의 신호 파형의 피크값과 상기 음성신호의 피크값이 동시에 기록되는 횟수를 카운트하여 사용자(100)의 호흡수로 측정할 수 있다.

또한, 본원의 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서(12, 14, 16)에서 측정되는 신호 및 측정된 호흡수를 상기 호흡 측정 장치와 연동하는 외부 모니터링 장치(22)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 상기 호흡 측정 장치는 외부 모니터링 장치(22)와 유선으로 연결되거나, 무선통신을 이용하여 데이터를 외부 모니터링 장치(22)로 전송할 수 있다.

이와 같이, 본원의 호흡 측정 장치는 단일의 센서에서 획득한 신호만을 이용하는 것이 아니라 2개 이상의 복수의 센서에서 획득한 복수의 신호를 동시에 고려하고, 해당 신호들 사이의 크기 비교, 주파수 비교, 시간 차 등을 이용하여 사용자의 호흡수를 판단함으로써, 그 정확도가 매우 높다.

지금까지, 호흡 측정 장치가 상기 제1센서(12)로부터 측정된 제1신호와 상기 제2센서(14)로부터 측정된 제2신호를 이용하여 사용자(100)의 호흡수를 측정하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 호흡수 측정의 정확도를 향상시키기 위해, 복수의 센서들의 복수의 조합된 데이터(예를 들어, 제1센서(12)와 제2센서(14), 제2센서(14)와 제3센서(16), 제1센서(12)와 제3센서(16))를 각 센서의 성능 또는 센서의 부착 위치 등에 따라 선택적으로 이용하여 호흡수를 측정할 수 있다.

또한, 압전 센서에서 측정되는 전기적 신호뿐만 아니라, 각각의 가속도 센서로부터 측정되는 일정한 주기성을 가지는 가속도의 변화 패턴 및 크기값 등에 기초하여, 앞서 설명드린 실시예와 동일한 방식으로 사용자(100)의 호흡수를 측정할 수 있다.

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치(200)의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 호흡 측정 장치(200)는 패드(미도시), 제1센서(202), 제2센서(204), 제3센서(206), 음성신호 측정부(208), 메모리(210), 변환부(212), 증폭부(214), 판단부(216), 출력부(218) 및 전송부(220)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 호흡 측정 장치(200)는 본원의 하나의 구현 예에 불과하며, 도 2에 도시된 구성 요소들을 기초로 하여 여러 형태로 변형이 가능함은 본원의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들어, 구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.

제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)는 패드(미도시)에 설치되고, 사용자의 호흡에 의한 사용자의 몸의 움직임에 따라 신호를 발생하고 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)는 MEMS 기법으로 제작된 압전 센서 또는 가속도 센서를 포함할 수 있다.

음성신호 측정부(208)는 사용자의 호흡시의 들숨과 날숨에 의해 발생되는 소리를 음성신호로 변환하고, 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 음성신호 측정부(208)는 마이크로폰을 포함할 수 있다.

메모리(210)는 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)에서 측정되는 신호와 사용자의 실제 호흡수의 관계에 관한 호흡 데이터를 저장하고 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 호흡 데이터는 실제 호흡측정기구와 상기 호흡 측정 장치(200)를 동시에 이용하여 실제 호흡측정기구를 통해 측정된 일반 다수 사람의 실제 호흡수와 상기 호흡 측정 장치(200)를 이용하여 측정되는 파형들 (크기값, 주파수 등의 정보 포함) 또는 호흡수를 매칭시켜 미리 기록해 놓은 일반 다수의 평균 호흡 데이터일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 호흡 데이터는 실제 호흡측정기구와 상기 호흡 측정 장치(200)를 동시에 이용하여 실제 호흡측정기구를 통해 측정된 개인별 실제 호흡수와 상기 호흡 측정 장치(200)를 이용하여 측정되는 개인별 파형들 또는 호흡수를 매칭시켜 미리 기록해 놓은 개인별 호흡 데이터일 수 있다.

변환부(212)는 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)에서 측정되는 신호를 주파수 도메인으로 변환하고, 각 센서에서 측정된 파형의 주파수를 검출할 수 있다. 변환부(212)는 시간 도메인의 신호를 주파수 도메인으로 변환하는 종래의 일반적인 알고리즘을 이용하여 각 센서에서 측정되는 시간 도메인의 신호를 주파수 도메인으로 변환할 수 있다.

증폭부(214)는 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)에서 측정되는 신호 및 음성신호 측정부(208)에서 측정되는 음성신호의 크기를 증폭할 수 있다. 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)에서 측정되는 신호 및 음성신호는 미세하기 때문에 호흡수 측정을 위해서는 그 크기를 증폭시킬 필요가 있다. 증폭부(214)는 일반적인 신호 증폭 회로를 포함하는 구조이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

판단부(216)는 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206) 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 이용하여 사용자의 호흡수를 측정할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 제1센서(202)에 의해 측정된 제1신호의 파형과 상기 제2센서(204)에 의해 측정된 제2신호의 파형을 비교한다. 그 비교 결과, 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크(peak)값이 동시에 나타나는 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 횟수를 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 상기 제1센서(202)에 의해 측정된 제1신호의 파형과 상기 제2센서(204)에 의해 측정된 제2신호의 파형과 상기 제3센서(206)에 의해 측정된 제3신호의 파형을 비교한다. 그 비교 결과, 판단부(216)는 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 횟수를 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 변환부(212)에 의해 주파수 도메인으로 변환된 상기 제1신호, 제2신호 및 제3신호의 주파수가 일치하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 주파수가 일치하는 경우에, 판단부(216)는 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 동시에 나타나는 횟수를 카운트하여 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트한다. 또한, 판단부(216)는 상기 제1신호의 파형과 상기 제3센서(206)에 의해 측정된 제3신호의 파형을 비교하고, 상기 제1신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 동시에 나타나는 횟수를 카운트한다. 그리고, 판단부(216)는 상기 카운트한 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제2신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수와 상기 카운트한 동일한 시간에 상기 제1신호의 파형과 상기 제3신호의 파형의 피크값이 나타나는 횟수 중 작은 수를 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 동일한 시간에 기록된 상기 제1신호의 파형의 미리 설정된 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 파형의 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 카운트하여 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 변환부(212)에 의해 주파수 도메인으로 변환된 상기 제1신호 및 제2신호의 주파수가 일치하는지 여부를 판단할 수 있다. 그 판단 결과, 판단부(216)는 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는 경우에, 동일한 시간의 상기 제1신호의 상기 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 미리 설정된 범위의 시간차 내에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 사용자의 호흡수로 측정할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206) 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호와 상기 메모리(210)에 저장되어 있는 호흡 데이터에 기초하여, 사용자의 호흡수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 판단부(216)는 상기 제1센서(202)와 상기 제2센서(204)에서 측정된 파형의 크기, 피크값의 횟수, 주파수 등의 데이터를 이용하여 상기 미리 저장되어 있는 호흡 데이터에서 매칭되는 호흡수를 검색 및 판단할 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 판단부(216)는 상기 음성신호 측정부(208)에서 측정된 음성신호와 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206) 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 동시에 고려하여 사용자의 호흡수를 측정할 수 있다. 예를 들어, 판단부(216)는 상기 제1센서(202)의 신호 파형의 피크값과 상기 제2센서(204)의 신호 파형의 피크값과 상기 음성신호의 피크값이 동시에 기록되는 횟수를 카운트하여 사용자의 호흡수로 측정할 수 있다.

출력부(218)는 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)에서 측정되는 신호 및 상기 판단부(216)에 의해 측정된 호흡수를 출력할 수 있다. 출력부(218)는 상기 신호 및 호흡수에 관한 데이터를 음성, 영상 등을 이용하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력부(218)는 터치스크린, LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 등의 일반적인 디스플레이 소자로 이루어질 수 있다.

전송부(220)는 상기 제1센서(202), 제2센서(204) 및 제3센서(206)에서 측정되는 신호 및 상기 판단부(216)에 의해 측정된 호흡수를 호흡 측정 장치(200)와 연동하는 외부 모니터링 장치로 전송할 수 있다. 예를 들어, 전송부(220)는 유선 또는 무선통신을 이용하여 상기 신호 및 호흡수에 관한 데이터를 외부 모니터링 장치로 전송할 수 있다. 무선통신의 일 예는, Wi-Fi, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 3G, 4G, LTE 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 일 예를 나타낸 도면이다. 예를 들어, 호흡 측정 장치는 제1센서에 의해 측정된 제1신호(S1)의 파형과 제2센서에 의해 측정된 제2신호(S2)의 파형을 비교한다. 예를 들어, 제1신호(S1)의 파형과 제2신호(S2)의 파형은 호흡에 따라 주기성을 가지는 웨이브(WAVE) 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용자가 들숨을 쉬는 경우에는 제1신호(S1)의 파형과 제2신호(S2)의 파형에 상방향 피크값이 기록되고, 사용자가 날숨을 쉬는 경우에는 제1신호(S1)의 파형과 제2신호(S2)의 파형에 하방향 피크값이 기록될 수 있다.

또한, 파형의 비교 결과, 호흡 측정 장치는 동일한 시간에 상기 제1신호(S1)의 파형과 상기 제2신호(S2)의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 횟수를 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1신호(S1)와 제2신호(S2)는 T1, T2, T3 및 T4의 4번의 타이밍에 동시에 피크값이 기록되었다. 따라서, 호흡 측정 장치는 사용자의 호흡수를 4번으로 측정할 수 있다.

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 또 다른 일 예를 나타낸 도면이다. 예를 들어, 호흡 측정 장치는 제1센서에 의해 측정된 제1신호(S1)의 파형과 제2센서에 의해 측정된 제2신호(S2)의 파형과 제3센서에 의해 측정된 제3신호(S3)의 파형을 비교할 수 있다. 호흡 측정 장치는, 그 비교 결과, 동일한 시간에 상기 제1신호(S1)의 파형과 상기 제2신호(S2)의 파형과 상기 제3신호(S3)의 파형의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하고, 상기 카운트된 횟수를 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1신호(S1)와 제2신호(S2)와 제3신호(S3)는 T1, T2, T3 및 T4의 4번의 타이밍에 동시에 피크값이 기록되었다. 따라서, 호흡 측정 장치는 사용자의 호흡수를 4번으로 측정할 수 있다.

도 5는 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 또 다른 일 예를 나타낸 도면이다. 예를 들어, 호흡 측정 장치는 제1센서에 의해 측정된 제1신호(S1)의 파형과 제2센서에 의해 측정된 제2신호(S2)의 파형을 비교한다. 호흡 측정 장치는, 그 비교 결과, 상기 제1신호(S1)의 파형 중에서 미리 설정된 임계치(R) 이상의 피크값(P1)과 상기 제2신호(S2)의 파형 중에서 상기 임계치(R) 이상의 피크값(P2)이 동시에 기록되고, 상기 피크값(P1)과 피크값(P2)의 차이(50 또는 52)가 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 카운트하여 사용자의 호흡수로 카운트할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1신호(S1)의 파형 중에서 미리 설정된 임계치(R) 이상의 피크값(P1)과 제2신호(S2)의 파형 중에서 상기 임계치(R) 이상의 피크값(P2)이 T1 및 T2의 2번의 타이밍에 동시에 기록되었으며, 이 때, 해당 타이밍의 피크값(P1)과 피크값(P2)의 차이(50 또는 52)가 미리 설정된 값보다 작다면, 호흡 측정 장치는 사용자의 호흡수를 2번으로 측정할 수 있다.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서로부터 획득되는 신호의 또 다른 일 예를 나타낸 도면이다. 예를 들어, 호흡 측정 장치는 제1센서에 의해 측정된 제1신호(S1)의 파형과 제2센서에 의해 측정된 제2신호(S2)의 파형을 비교한다. 또한, 호흡 측정 장치는 미리 설정된 범위의 시간차 내에 상기 제1신호(S1)와 상기 제2신호(S2)의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 사용자의 호흡수로 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1신호(S1)의 파형의 피크값이 T1의 타이밍에 기록되었고, 제2신호(S2)의 파형의 피크값이 T2의 타이밍에 기록되었다. 이 때, 상기 T1과 T2의 시간차(60)가 미리 설정된 값보다 작다면, 호흡 측정 장치는 제1신호(S1)의 파형의 피크값과 제2신호(S2)의 파형의 피크값이 사용자의 호흡에 의해 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 신호(S1)의 파형의 피크값이 T3의 타이밍에 기록되었고, 제2신호(S2)의 파형의 피크값이 T4의 타이밍에 기록되었으며, 상기 T3과 T4의 시간차(62)가 미리 설정된 값보다 작다면, 호흡 측정 장치는 사용자의 호흡수를 카운트할 수 있다. 또한, 신호(S1)의 파형의 피크값이 T5의 타이밍에 기록되었고, 제2신호(S2)의 파형의 피크값이 T6의 타이밍에 기록되었으나, 상기 T5와 T6의 시간차(64)가 미리 설정된 값보다 큰 경우에는 호흡 측정 장치는 사용자의 호흡수로 카운트하지 않을 수 있다.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 장치의 센서 및 음성신호 측정부로부터 획득되는 신호의 일 예를 나타낸 도면이다. 예를 들어, 호흡 측정 장치는 제1센서에 의해 측정된 제1신호(S1)의 파형과 제2센서에 의해 측정된 제2신호(S2)의 파형과, 음성신호(S4)의 파형을 비교한다. 또한, 호흡 측정 장치는 제1신호(S1)의 피크값과 제2신호(S2)의 피크값과, 음성신호(S4)의 피크값이 동시에 기록는 경우의 횟수 또는 제1신호(S1)의 피크값과 제2신호(S2)의 피크값이 기록되는 시점에 음성신호(S4)의 파형이 급격하게 변화하는 경우의 횟수를 카운트하여 사용자의 호흡수로 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1신호(S1)와 제2신호(S2)와는 T1, T2 및 T3의 3번의 타이밍에 동시에 피크값이 기록되었고, 이 때 음성신호(S4)의 파형이 급격하게 변화하였다. 따라서, 호흡 측정 장치는 사용자의 호흡수를 3번으로 측정할 수 있다.

도 8은 본원의 일 실시예에 따른 호흡 측정 방법을 예시적으로 도시한 흐름도이다. 도 8에 도시된 호흡 측정 방법은 앞선 도면들을 통해 설명된 호흡 측정 장치에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 7을 통해 호흡 측정 장치에 대하여 설명된 내용은 도 8에도 적용된다.

호흡 측정 장치는 사용자의 몸에 부착 가능한 패드에 설치된 3개 이상의 센서로 사용자의 호흡에 의한 사용자의 몸의 움직임에 따라 발생하는 신호를 측정할 수 있다(S810). 예를 들어, 상기 3개 이상의 센서는 압전 센서를 포함할 수 있다.

다음으로, 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에 의해 측정된 신호를 비교할 수 있다(S820). 예를 들어, 호흡 측정 장치는 제1센서에 의해 측정된 제1신호의 파형과 제2센서에 의해 측정된 제2신호의 파형을 비교할 수 있다.

다음으로, 호흡 측정 장치는 상기 3개 이상의 센서에 의해 측정된 신호의 비교 결과에 기초하여 사용자의 호흡수를 측정할 수 있다(S830). 예를 들어, 호흡 측정 장치는 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 단위시간 당 횟수를 카운트하여 호흡수로 측정할 수 있다.

다음으로, 호흡 측정 장치는 측정된 호흡수를 호흡 측정 장치와 연동된 외부 출력 장치로 네트워크를 이용하여 전송하고, 자체적으로 출력하여 사용자 또는 의료진에게 호흡수에 관한 정보를 제공할 수 있다(S840).

상술한 설명에서, 단계 S810 내지 S840은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.

전술한 호흡 측정 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 패드 12: 제1센서
14: 제2센서 16: 제3센서
18: 음성신호 측정부 20: 밴드
22: 외부 모니터링 장치 202: 제1센서
204: 제2센서 206: 제3센서
208: 음성신호 측정부 210: 메모리
212: 변환부 214: 증폭부
216: 판단부 218: 출력부
220: 전송부

Claims

호흡 측정 장치에 있어서,
사용자의 몸에 부착 가능한 패드;
상기 패드에 설치되고, 상기 사용자의 호흡에 의한 상기 사용자의 몸의 움직임에 따라 발생하는 신호를 측정하는 3개 이상의 센서; 및
상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 이용하여, 상기 사용자의 호흡수를 측정하는 판단부;
를 포함하는 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 제1센서 및 제2센서를 포함하고,
상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하고, 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크(peak)값이 나타나는 횟수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트하는 것인 호흡 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 호흡 측정 장치는 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 주파수 도메인으로 변환하는 변환부를 더 포함하고,
상기 판단부는 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는지 여부를 판단하고, 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는 경우에, 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 상기 호흡수로 카운트하는 것인 호흡 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 센서는 제3센서를 포함하고,
상기 판단부는 상기 제1신호와 상기 제3센서에 의해 측정된 제3신호를 비교하고, 상기 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제3신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하고,
상기 판단부는 상기 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수와 상기 제1신호와 상기 제3신호의 피크값이 나타나는 횟수 중 작은 수를 상기 호흡수로 카운트하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 제1센서 및 제2센서를 포함하고,
상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하고, 동일한 시간의 상기 제1신호의 미리 설정된 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트하는 것인 호흡 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 호흡 측정 장치는 상기 제1신호 및 상기 제2신호를 주파수 도메인으로 변환하는 변환부를 더 포함하고,
상기 판단부는 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는지 여부를 판단하고, 상기 제1신호의 주파수와 상기 제2신호의 주파수가 일치하는 경우에, 동일한 시간의 상기 제1신호의 상기 임계치 이상의 피크값과 상기 제2신호의 상기 임계치 이상의 피크값의 차이가 상기 미리 설정된 값보다 작은 경우의 수를 상기 호흡수로 카운트하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 제1센서, 제2센서 및 제3센서를 포함하고,
상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호와 상기 제3센서에 의해 측정된 제3신호를 비교하고, 동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호와 상기 제3신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 제1센서 및 제2센서를 포함하고,
상기 판단부는 상기 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 상기 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하고,
상기 판단부는 미리 설정된 범위의 시간차 내에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 3개 이상의 센서는 압전 센서를 포함하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 3개 이상의 센서는 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 기법으로 제작된 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 3개 이상의 센서는 가속도 센서를 포함하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 호흡 측정 장치는
상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호와 상기 사용자의 실제 호흡수의 관계에 관한 데이터를 저장하고 있는 메모리를 더 포함하고,
상기 판단부는 상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호와 상기 메모리에 저장되어 있는 데이터에 기초하여, 상기 사용자의 호흡수를 측정하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 호흡 측정 장치는
상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호의 크기를 증폭시키는 증폭부를 더 포함하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 호흡 측정 장치는
상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호 및 상기 측정된 호흡수를 출력하는 출력부를 더 포함하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 호흡 측정 장치는
상기 3개 이상의 센서에서 측정되는 신호 및 상기 측정된 호흡수를 상기 호흡 측정 장치와 연동하는 외부 모니터링 장치로 전송하는 전송부를 더 포함하는 것인 호흡 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 호흡 측정 장치는
상기 사용자의 호흡시에 발생하는 음성신호를 측정하는 음성신호 측정부를 더 포함하고,
상기 판단부는 상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호와 상기 음성신호에 기초하여, 상기 사용자의 호흡수를 측정하는 것인 호흡 측정 장치.
호흡 측정 방법에 있어서,
사용자의 몸에 부착 가능한 패드에 설치된 3개 이상의 센서로 상기 사용자의 호흡에 의한 상기 사용자의 몸의 움직임에 따라 발생하는 신호를 측정하는 단계;
상기 3개 이상의 센서 중 제1센서에 의해 측정된 제1신호와 제2센서에 의해 측정된 제2신호를 비교하는 단계; 및
동일한 시간에 상기 제1신호와 상기 제2신호의 피크(peak)값이 나타나는 단위시간 당 횟수를 카운트하여 호흡수로 측정하는 단계;
를 포함하는 호흡 측정 방법.