KR20160065465A - 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 생체신호를 측정하는 센서와 센싱된 생체신호를 증폭하는 증폭기를 일체형을 구성하여 센서에서 수집된 생체신호를 정확하게 전달받을 수 있고, 신호의 전달과정에 일어날 수 있는 왜곡이나 노이즈의 유입을 최소화 할 수 있으며, 증폭된 신호를 무선으로 전달함에 따라 생체신호의 전달을 위한 선을 최대한 줄여 센싱장치의 효율성을 극대화할 수 있는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치에 대한 것이다.
본 발명의 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치는 인체의 피부에 부착되어 인체의 생체신호를 측정하는 센싱모듈과, 센싱모듈과 전기적으로 연결되어 측정된 생체신호를 입력받아 증폭하는 증폭모듈과, 증폭모듈에서 증폭된 생체신호를 수집한 후 연산 처리하여 표시하는 모니터링 모듈로 전송하는 전송모듈을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 생세신호 측정용 센서에 따르면 센서와 증폭기 사이의 거리 및 연결관계를 최소화하여 생체신호를 정확하게 측정 증폭할 수 있고, 생체신호의 전달에 유선타입을 이용하지 않음에 따라 유입될 수 있는 노이즈 및 신호 왜곡을 최소화 할 수 있으며, 센서와 증폭기를 일체형으로 구성함에 따라 센싱장치가 차지하는 크기를 최소화하여 활용성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

증폭기 일체형 생체신호 센싱장치{Integrated Amplifier sensing apparatus for sensing biological signal}

본 발명은 생체신호를 센싱 및 수집하기 위한 센서 모듈에 대한 것으로, 의료현장을 포함하여 학습능력을 향상시키거나 운동능력을 평가하는 등 다양한 분야에서 생체신호가 활용되며 특히 수술에서는 환자의 현재 상태를 정확하게 파악하기 위해 심전도, 근전도, 뇌파 등 다양한 생체신호를 측정하여 활용하고 있다. 본 발명은 이러한 생체신호를 측정하고 증폭하기 위한 센서장치에 관한 것이다.

생체신호는 인간의 신체 상태를 나타내는 신호로서 주로 질병이나 건강상태를 진단하기 위해 필요한 정보이다. 생체신호는 전기적 신호로 이루어진 심전도, 뇌파, 근전도 등이 있고, 물리적 신호로 이루어진 혈압, 체온, 맥파 등이 있으며, 조성물 관련 신호로 이루어진 혈당량, 산소포화도, 체성분 등으로 구성되는 다양한 형태의 신호로 이루어진다.

생체신호 중 전기적 신호로 나타나는 심전도, 뇌파, 근전도 등은 피부에 센서를 부착한 후 전위차의 고저로 이루어진 신호를 수집한 후 노이즈를 제거하고 활용 가능한 정도로 증폭하여 사용한다.

앞서 설명한 바와 같이 전기적 신호로 나타나는 생체신호는 피부에 부착된 센서에서 신호를 수집한 후 노이즈를 제가한 후 활용가능한 상태로 증폭하여 사용하는데 종래의 센싱장치는 센서와 증폭기를 별도로 마련한 후 센서에서 수집된 생체신호를 유선을 통해 증폭기로 전달하고 전달된 신호를 증폭기에서 증폭한 후 생체신호가 활용될 모니터링 장치 등으로 유선을 통해 전달하는 과정을 거친다.

위와 같이 종래의 센싱장치는 여러 단계를 거쳐 모니터링 장치로 전달됨에 따라 노이즈가 유입되기 쉬우며 생체신호의 전달 과정에서 왜곡이 일어날 가능성이 있다.

또한, 센서와 증폭기 사이의 연결이 유선의 형태로 이루어지기 때문에 수술 과정에 센싱장치가 활용될 경우 선 때문에 수술 현장이 복잡해지고 정작 중요한 수술을 방해하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 생체신호를 측정하는 센서와 센싱된 생체신호를 증폭하는 증폭기를 일체형을 구성하여 센서에서 수집된 생체신호를 정확하게 전달받을 수 있고, 신호의 전달과정에 일어날 수 있는 왜곡이나 노이즈의 유입을 최소화 할 수 있으며, 증폭된 신호를 무선으로 전달함에 따라 생체신호의 전달을 위한 선을 최대한 줄여 센싱장치의 효율성을 극대화할 수 있는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치는 인체의 피부에 부착되어 인체의 생체신호를 측정하는 센싱모듈과, 센싱모듈과 전기적으로 연결되어 측정된 생체신호를 입력받아 증폭하는 증폭모듈과, 증폭모듈에서 증폭된 생체신호를 수집한 후 연산 처리하여 표시하는 모니터링 모듈로 전송하는 전송모듈을 포함하여 이루어진다.

또한, 센싱모듈은 FPCB타입의 기판부와, 기판부에 마련되는 전기회로부와, 인체의 피부에 부착되어 인체의 생체신호를 수집하여 상기 전기회로부로 전달하는 전도성 전달부를 포함하여 이루어진다.

또한, 센싱모듈은 2개의 측정센서와 2개의 측정센서를 연결하는 연결부로 이루어지며 연결부에 증폭모듈과 전기적으로 결합하기 위한 결합부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 결합부는 상기 2개의 측정센서 각각에 전기적으로 연결된 제1접촉부와 제2접촉부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 증폭모듈과 전송모듈은 하나의 기판에 집적되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 전송모듈은 블루투스를 이용하여 생체신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 증폭모듈은 입력된 생체신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터와 변환된 디지털 신호를 증폭하는 증폭부 및 전력을 공급하는 배터리를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 센서와 증폭기 사이의 거리 및 연결관계를 최소화하여 생체신호를 정확하게 측정 증폭할 수 있는 효과가 있다.

또한, 생체신호의 전달에 유선타입을 이용하지 않음에 따라 유입될 수 있는 노이즈 및 신호 왜곡을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 센서와 증폭기를 일체형으로 구성함에 따라 센싱장치가 차지하는 크기를 최소화하여 활용성을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 증폭모듈의 일실시예의 블록도이다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치의 블록도이다.

본 발명의 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치는 증폭기능을 수행하는 증폭모듈(200)과 센서가 하나의 구성으로 이루어진 것으로 전기적 신호로 나타나는 생체신호를 인체에 부착되어 측정 수집하는 센싱모듈(100)과 센싱모듈(100)에서 수집된 생체신호를 전달받아 활용될 수 있을 정도로 증폭하는 증폭모듈(200)과 증폭된 생체신호를 외부로 전송하는 전송모듈(300)을 포함하여 이루어진다.

본 발명의 센싱모듈(100)은 측정하고자 하는 생체신호의 종류에 따라 인체의 피부에 부착되어 전기적인 신호로 이루어진 생체신호를 센싱 및 수집한 후 전달하는 센서(110, 120)을 포함하여 이루어진다.

센싱모듈(100)에 포함되는 센서는 하나 또는 그 이상으로 이루어질 수 있는데 생체신호는 이론적으로 한 군데에 센서를 부착하여도 측정할 수는 있으나 측정의 정밀성, 효율성 등을 감안하여 여러 위치에 센서를 마련하여 생체신호를 측정하는 것이 일반적이다. 예를 들어 뇌파와 같은 생체신호를 측정하는 경우 좌뇌와 우뇌의 특성을 모두 검출하기 위해 2채널의 센서를 마련하는 것이 효율적이고, 이를 통해 측정된 뇌파를 다양한 용도로 분석 활용할 수 있게 된다. 도 1에 도시한 센서(110, 120)는 뇌파의 측정을 위해 두 개의 센서가 마련된 것을 일예로 도시하고 있다.

또한, 센서(110, 120)는 센싱된 전기적 신호를 수집 전달하기 위한 전기회로부(130)가 필요한데 본 발명의 센서(110, 120)는 증폭모듈(200)과 일체형으로 형성되므로 증폭모듈(200)과 결합할 수 있는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 타입의 기판부를 베이스로 하는 것이 바람직하고 전기회로부(130)은 기판부의 상부에 마련된다. 그리고 센서가 피부에 점착될 수 있도록 점착성이 있고 피부의 생체신호를 전기회로부(130)로 전달할 수 있도록 전도성을 갖는 전도성 전달부(140)을 포함하여 이루어지는데 보다 광범위한 위치의 생체신호를 수집하고 측정의 정밀도를 높이기 위해 센서 전면에 전도성이 있는 전도성 전달부(140)를 마련하여 센싱할 수 있는 면적을 최대화 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 생체신호 센싱장치는 증폭모듈(200)과 센서모듈(100)이 하나의 구조로 이루어지므로 센서모듈(100)에는 증폭모듈(200)과 연결하기 위한 구성이 필요한데 뇌파를 측정하기 위한 센싱모듈(100)에는 두 개의 센서(110, 120)이 구비되고 두 개의 센서(110, 120)를 연결하는 연결부(150)를 포함하며 증폭모듈(200)은 연결부(150)에 마련된 결합부(115, 125)를 통해 전기적으로 연결된다.

본 발명의 증폭모듈(200)은 센서모듈(100)에서 센싱 수집하여 전달된 생체신호를 입력받아 활용이 가능한 수준을 증폭하는 역할을 수행하는 구성이다. 통상적으로 생체신호는 그 신호가 매우 미약하고 노이즈와 같은 불필요한 신호가 많이 포함되어 있으므로 수집된 그대로 활용하기는 거의 불가능할 뿐만 아니라 아날로그 신호로 이루어져 있으므로 효율적인 활용을 위해서는 이를 디지털 신호로 변환하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 증폭모듈의 일실시예의 블록도인데 이를 참조하여 본 발명의 증폭모듈(200)에 대해 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 증폭모듈(200)은 센서모듈(100)에 마련된 결합부(115, 125)와 전기적으로 결합하여 센싱된 생체신호를 입력받는 커넥터(115a, 125a)와 커넥터(115a, 125a)의 아날로그 형태의 생체신호를 디지털 신호로 변환하는 AD converter(Analog Digital converter)와 디지털 신호로 변환된 생체신호를 증폭하는 증폭기(220)를 포함하여 이루어진다. 또한, 도 1에는 생체신호를 수치 또는 특성 등을 표시하여 활용할 수 있는 모니터링 장치 등 외부로 전송하는 전송모듈(300)이 증폭모듈(200)의 외부에 마련되어 있으나 도 2와 같이 하나의 기판에 증폭모듈(200)을 이루는 다른 구성들과 함께 마련될 수 있다. 이렇게 하나의 기판에 마련되면 센싱장치의 크기를 줄일 수 있고 크기가 작아지기 때문에 활용성이 높아지는 장점이 있다. 증폭모듈(200) 및 전송모듈(300)이 동작하는데 필요한 전원을 공급하는 배터리(230)을 포함되어 각 기능이 수행되는데 필요한 전원을 공급한다. 배터리는 코인셀의 형식으로 마련되는 것이 부피, 제조원가 등의 측면에서 유리하며 불필요한 전원의 낭비를 줄이기 위해 센싱모듈(100)과 전기적으로 연결되었을 때 각 구성으로 전원이 공급되도록 구성한다면 한정된 전원을 더욱 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 위와 같이 전송모듈(300)을 증폭모듈(200)과 하나의 기판에 마련하는 경우 전송모듈(300)은 블루투스를 이용하여 무선 전송하는 것이 전송의 효율성, 유선전송에 따른 노이즈 및 신호 왜곡을 방지한다는 측면에서 바람직하다. 물론 증폭모듈(200)의 외부에 전송모듈(300)이 마련되는 구성이어도 블루투스를 활용하는 것이 효율적임은 물론이다.

이상과 같이 본 발명은 종래 센싱모듈(100)과 증폭모듈(200)이 별도로 마련되고 이를 유선으로 연결함에 따라 생체신호를 센싱하기 위한 준비과정이 복잡하고 여러 구성을 유선으로 연결하는 선이 많아 공간이 협소한 환경에서의 활용성이 떨어지며 증폭모듈(200)과 센싱모듈(100)을 일체형으로 구성함에 따라 센싱을 위한 장치가 차지하는 크기를 최소화할 수 있고 인체에 부착만으로 모든 과정이 완료되므로 준비과정이 간단한 장점이 있다. 또한, 센싱모듈(100)와 증폭모듈(200)을 착탈식으로 연결하는 하는 구성이므로 증폭기의 활용성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 센서와 센서 사이에 증폭모듈(200)을 착탈식으로 연결함에 따라 각 센서와 증폭모듈(200) 사이의 거리를 최소화 하여 노이즈 및 신호왜곡의 유입 가능성을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

센싱모듀 : 100 증폭모듈 : 200
전송모듈 : 300

Claims (7)

1. 인체의 생체신호를 센싱하는 센싱장치에 있어서,
   인체의 피부에 부착되어 인체의 생체신호를 측정하는 센싱모듈과,
   상기 센싱모듈과 전기적으로 연결되어 측정된 생체신호를 입력받아 증폭하는 증폭모듈과,
   상기 증폭모듈에서 증폭된 생체신호를 수집한 후 연산 처리하여 표시하는 모니터링 모듈로 전송하는 전송모듈을 포함하여 이루어지는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치.
   
2. 청구항 1에서,
   상기 센싱모듈은 FPCB타입의 기판부와,
   상기 기판부에 마련되는 전기회로부와,
   인체의 피부에 부착되어 인체의 생체신호를 수집하여 상기 전기회로부로 전달하는 전도성 전달부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치.
   
3. 청구항 2에서,
   상기 센싱모듈은 2개의 측정센서와 2개의 측정센서를 연결하는 연결부로 이루어지며 상기 연결부에 증폭모듈과 전기적으로 결합하기 위한 결합부가 마련되는 것을 특징으로 하는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치.
   
4. 청구항 3에서,
   상기 결합부는 상기 2개의 측정센서 각각에 전기적으로 연결된 제1접촉부와 제2접촉부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치.
   
5. 청구항 1에서,
   상기 증폭모듈과 전송모듈은 하나의 기판에 집적되어 형성되는 것을 특징으로 하는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치.
   
6. 청구항 5에서,
   상기 전송모듈은 블루투스를 이용하여 생체신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치.
   
7. 청구항 1에서,
   상기 증폭모듈은 입력된 생체신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터와 변환된 디지털 신호를 증폭하는 증폭부 및 전력을 공급하는 배터리를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증폭기 일체형 생체신호 센싱장치.
   
   

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