KR20190047241A - 인체 삽입형 모듈 - Google Patents

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Abstract

제1 하우징 및 제2 하우징의 내부에 무선 충전 수신기, 회로 기판 및 배터리를 배치하고, 제2 하우징에 패턴 홈을 형성하여 인체 삽입시 내부 물질의 유출을 방지하면서 안테나 성능을 최대화하도록 한 인체 삽입형 모듈을 제시한다. 제시된 인체 삽입형 모듈은 제1 하우징, 제1 하우징의 상부에 배치된 무선 충전 수신기, 무선 충전 수신기의 상부에 배치된 회로 기판, 회로 기판의 상부에 배치된 배터리 및 배터리의 상부에 배치된 금속 재질의 제2 하우징을 포함하고, 제1 하우징 및 제2 하우징 사이의 공간에 무선 충전 수신기, 회로 기판 및 배터리가 수용된다.

Description

인체 삽입형 모듈{MODULE FOR INSERTING INTO HUMAN BODY}
본 발명은 인체 삽입형 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체에 삽입되어 의수, 의족 등의 움직임을 제어하는 인체 삽입형 모듈에 관한 것이다.
인체 삽입형 모듈은 인체 내에 삽입되어 혈류 속도, 산소 포화도, 혈액량 등의 인체 정보를 측정한다. 인체 삽입형 모듈은 측정한 인체 정보를 외부 기기로 전송하고, 외부 기기는 인체 삽입형 모듈로부터 수신한 인체 정보를 이용하여 인체에 대한 진단을 수행한다.
인체 삽입형 모듈은 인체 내에 삽입되어 뇌파를 측정할 수도 있다. 인체 삽입형 모듈은 측정한 뇌파를 분석하여 외부 기기(예를 들면, 의수, 의족)의 제어를 위한 제어 신호를 생성하고 이를 외부기기에 전송한다. 외부 기기는 인체 삽입형 모듈로부터 수신한 제어 신호에 따라 구동한다.
종래의 인체 삽입형 모듈은 제어 신호 전송을 위한 안테나의 성능 확보를 위해 한쪽에만 금속 재질의 하우징을 배치하기 때문에, 내부 물질이 유출되어 인체에 심각한 영향을 미치는 문제점이 있다.
또한, 종래의 인체 삽입형 모듈은 내부 물질의 유출을 방지하기 위해 하우징으로 전체를 커버하는 경우 안테나의 성능 확보가 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1352802호(명칭: 인체 삽입용 건강 진단 장치 및 이를 이용한 건강 진단 방법)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 제1 하우징 및 제2 하우징의 내부에 무선 충전 수신기, 회로 기판 및 배터리를 배치하여 인체 삽입시 내부 물질의 유출을 방지하도록 한 인체 삽입형 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제2 하우징에 패턴 홈을 형성하여 내부 물질의 유출을 방지하면서 안테나 성능을 최대화하도록 한 인체 삽입형 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 인체 삽입형 모듈은 제1 하우징, 제1 하우징의 상부에 배치된 무선 충전 수신기, 무선 충전 수신기의 상부에 배치된 회로 기판, 회로 기판의 상부에 배치된 배터리 및 배터리의 상부에 배치된 금속 재질의 제2 하우징을 포함하고, 제1 하우징 및 제2 하우징 사이의 공간에 무선 충전 수신기, 회로 기판 및 배터리가 수용된다.
제1 하우징 및 제2 하우징은 티타늄일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 인체 삽입형 모듈은 수지 재질로 형성되어 무선 충전 수신기, 회로 기판 및 배터리 중 적어도 하나를 몰딩하는 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
제1 하우징은 무선 충전 수신기, 회로 기판 및 배터리 중 적어도 하나가 삽입되는 삽입 홈이 형성될 수 있다.
무선 충전 수신기는 초음파 무선 충전기일 수 있다.
제2 하우징은 제2 하우징을 관통하여 형성된 패턴 홈을 포함할 수 있다. 패턴 홈은 제2 하우징의 상면에 형성되고, 굴곡이 형성된 제1 패턴 홈 및 제2 하우징의 측면에 형성된 제2 패턴 홈을 포함할 수 있다. 제1 패턴 홈은 서로 다른 방향으로 형성된 복수의 패턴들이 교대로 반복 배치될 수 있다.
제2 하우징은 제2 하우징의 상면에서 하부 방향으로 연장된 급전 단자 및 패턴 홈과 이격되고, 제2 하우징의 상면에서 하부 방향으로 연장된 접지 단자를 더 포함할 수 있다. 급전 단자의 일단은 패턴 홈과 연결되고, 타단은 제2 하우징의 하부 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명에 의하면, 인체 삽입형 모듈은 제1 하우징 및 제2 하우징의 내부에 무선 충전 수신기, 회로 기판 및 배터리를 배치함으로써, 인체 삽입시 내부 물질이 유출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 인체 삽입형 모듈은 제2 하우징에 패턴 홈을 형성함으로써, 인체 외부의 기기와 통신을 위한 안테나 구현이 용이하며, 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 인체 삽입형 모듈을 설명하기 위한 도면.
도 4 내지 도 6은 도 2의 제2 하우징을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하면, 인체 삽입형 모듈(100)은 인체에 삽입되어 의수, 의족 등의 움직임을 제어한다. 인체 삽입형 모듈(100)은 인체의 뇌 근처에 삽입되어 뇌파를 감지한다. 인체 삽입형 모듈(100)은 감지한 뇌파를 근거로 의수, 의족 등의 움직임을 제어하기 위한 제어 신호를 전송한다. 인체 삽입형 모듈(100)은 별도의 연결선을 통해 의수. 의족 등의 외부 기기와 연결되지 않고, 무선 통신을 통해 제어 신호를 전송한다.
인체 삽입형 모듈(100)은 외부 기기의 제어를 수행하는 제어기가 외부에 별도로 존재하는 경우 감지한 인체 정보(예를 들면, 뇌파)를 무선 통신 통해 제어기로 전송할 수도 있다.
인체 삽입형 모듈(100)은 블루투스 통신을 통해 의수, 의족 등으로 제어 신호를 전송한다. 인체 삽입형 모듈(100)은 인체에 삽입되어 사용되기 때문에 저전력 블루투스 통신(BLE; Bluetooth Low Energy)을 이용하는 것을 일례로 한다. 인체 삽입형 모듈(100)은 블루투스 통신 이외에도 다양한 통신 방법으로 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 2를 참조하면, 인체 삽입형 모듈(100)은 제1 하우징(110)을 포함한다.
제1 하우징(110)은 소정의 두께를 갖는 원판으로 구성된다. 제1 하우징(110)은 일면에 배터리(140), 회로 기판(130) 및 무선 충전 수신기(120) 중 일부 또는 전체가 삽입되는 삽입 홈이 형성된다.
제1 하우징(110)은 인체에 삽입되기 때문에 인체에 무해한 금속 재질로 형성된다. 제1 하우징(110)은 티타늄(Ti) 인 것을 일례로 한다. 제1 하우징(110)은 티타늄(Ti) 이외에도 금(Au) 등과 같이 인체에 무해한 금속으로 형성될 수 있다.
인체 삽입형 모듈(100)은 무선 충전 수신기(120), 회로 기판(130) 및 배터리(140)를 더 포함한다.
무선 충전 수신기(120)는 제1 하우징(110)에 삽입 실장된다. 무선 충전 수신기(120)는 제1 하우징(110)의 삽입 홈에 삽입 실장된다.
무선 충전 수신기(120)는 초음파 무선 충전 방식으로 전력을 생성한다. 자기유도 무선 충전 방식은 수신단과 송신단 사이의 거리 문제로 사용을 할 수 없다. 자기공진 방식의 무선 충전은 주파수 등의 문제로 인에 인체에 유해하기 때문에 사용을 할 수 없다.
이에, 무선 충전 수신기(120)는 초음파 신호에 의한 진동을 통해 전력을 생성하는 초음파 무선 충전 방식을 사용한다. 무선 충전 수신기(120)는 외부에서 인가되는 초음파 신호에 의해 진동하고, 진동에 의해 전력이 발생하는 압전 효과를 이용하여 전력을 생성한다.
무선 충전 수신기(120)는 초음파 무선 충전 방식으로 전력을 생산하기 때문에, 자기유도 방식, 자기공진 방식과 달리 금속(즉, 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(150))의 유무와 무관하게 충전이 가능하다.
회로 기판(130)은 무선 충전 수신기(120)의 상부에 배치된다. 회로 기판(130)은 제1 하우징(110)의 삽입 홀에 삽입될 수 있다.
회로 기판(130)은 인체 신호를 감지한다. 회로 기판(130)은 인체의 뇌 근처에서 뇌파를 감지하는 센서를 포함하는 것을 일례로 한다. 회로 기판(130)은 인체 신호를 근거로 의족, 의수 등을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
회로 기판(130)은 제어 신호의 전송을 위한 안테나를 포함할 수 있다. 회로 기판(130)인 블루투스 통신을 통해 제어 신호를 전송하기 위한 안테나를 포함하는 것을 일례로 한다.
회로 기판(130)은 배터리(140)의 충방전을 제어한다. 회로 기판(130)은 배터리(140)를 방전시켜 전원을 공급받아 동작한다. 회로 기판(130)은 무선 충전 수신기(120)에서 생성된 전력을 배터리(140)에 충전한다.
배터리(140)는 회로 기판(130)의 상부에 배치된다. 배터리(140)는 제1 하우징(110)의 삽입 홈에 삽입 실장될 수 있다. 배터리(140)는 방전을 통해 회로 기판(130)에 전력을 공급한다. 배터리(140)는 회로 기판(130)의 제어에 따라 무선 충전 수신기(120)에서 생성된 전력으로 충전된다. 배터리(140)는 코인형 배터리(140)인 것을 일례로 한다. 배터리(140)는 코인형 배터리(140) 이외에도 충전할 수 있는 이차 전지라면 사용이 가능하다.
본 발명의 실시 예에서는 무선 충전 수신기(120)의 상부에 회로 기판(130) 및 배터리(140)가 순차적으로 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 무선 충전 수신기(120)에 홈이 형성되고, 회로 기판(130)이 무선 충전 수신기(120)의 홈에 삽입되어 배치될 수도 있다.
이에 본 발명의 실시 예에 기재된 무선 충전 수신기(120), 회로 기판(130) 및 배터리(140)의 상대 위치는 본 발명의 권리 범위를 제한하지 않는다.
무선 충전 수신기(120), 회로 기판(130) 및 배터리(140)는 생체 적합형 에폭시(Biocompatible Epoxy)로 몰딩되어 일체로 형성될 수도 있다. 무선 충전 수신기(120), 회로 기판(130) 및 배터리(140)는 제1 하우징(110)에 삽입 실장된 후 생체 적합형 에폭시를 채워 일체로 형성될 수도 있다. 여기서, 생체 적합형 에폭시는 청구항의 몰딩부에 대응된다.
도 3을 참조하면, 인체 삽입형 모듈(100)은 안테나 성능을 구현하기 위해서 제2 하우징(150)만 포함하는 경우 제1 하우징(110) 방향을 통해 내부 물질이 유출될 수 있다. 인체 삽입형 모듈(100)은 인체 내부에 삽입되기 때문에 내부 물질이 유출될 경우 인체에 심각한 영향을 미칠 수 있다.
이에, 인체 삽입형 모듈(100)은 제2 하우징(150)을 더 포함한다.
제2 하우징(150)은 배터리(140)의 상부에 배치된다. 제2 하우징(150)은 제1 하우징(110)과 체결된다. 제2 하우징(150)은 제1 하우징(110)과의 체결을 통해 무선 충전 수신기(120), 회로 기판(130) 및 배터리(140)를 수용한다.
제2 하우징(150)은 소정 두께를 갖는 원판으로 형성된다. 제2 하우징(150)은 제1 하우징(110)과 같이 원판에 삽입 홀이 형성된 구조일 수도 있다. 제2 하우징(150)은 인체에 삽입되기 때문에 인체에 무해한 금속 재질로 형성된다. 제2 하우징(150)은 티타늄(Ti) 인 것을 일례로 한다. 제2 하우징(150)은 티타늄(Ti) 이외에도 금(Au) 등과 같이 인체에 무해한 금속으로 형성될 수 있다.
이처럼, 인체 삽입형 모듈(100)은 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(150)의 내부에 무선 충전 수신기(120), 회로 기판(130) 및 배터리(140)를 배치함으로써, 인체 삽입시 내부 물질이 유출되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
인체 삽입형 모듈(100)은 금속 재질인 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(150)에 의해 밀폐되면 제어 신호의 전송을 위한 안테나 성능이 저하된다. 즉, 인체 삽입형 모듈(100)은 한정된 공간을 갖는 회로 기판(130) 상에 안테나가 형성되기 때문에 금속 재질(즉, 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(150))로 밀폐된 경우 내부 안테나만으로는 안테나 성능을 구현할 수 없다.
이에, 제2 하우징(150)은 커버 기능과 동시에 회로 기판(130)에서 생성된 제어 신호를 전송하기 위한 안테나로 동작한다. 제2 하우징(150)은 역 F형 안테나 형상의 패턴 홈(151)이 형성되는 것을 일례로 한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제2 하우징(150)은 패턴 홈(151), 급전 단자(156) 및 접지 단자(157)를 포함한다.
패턴 홈(151)은 제2 하우징(150)을 관통하여 형성된다. 패턴 홈(151)은 제1 패턴 홈(152) 및 제2 제1 패턴 홈(152)을 포함한다.
제1 패턴 홈(152)은 제2 하우징(150)의 상면(154; 즉, 원형 부분)에 형성된다. 제1 패턴 홈(152)은 제1 방향 및 제2 방향(제1 방향에 직교하는 방향)의 패턴들이 교대로 반복 형성된다. 제1 패턴은 패턴들이 만나는 위치에서 굴곡을 형성한다.
제2 패턴 홈(153)은 제2 하우징(150)의 측면(155; 둘레 부분)에 형성된다. 제2 패턴 홈(153)은 제2 하우징(150)의 상면(154)과 직교하도록 형성된다. 제2 패턴 홈(153)의 일단은 제1 패턴과 연결된다.
이처럼, 인체 삽입형 모듈(100)은 제2 하우징(150)에 패턴 홈(151)을 형성함으로써, 인체 외부의 기기와 통신을 위한 안테나 구현이 용이하며, 안테나 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
급전 단자(156)는 제2 하우징(150)을 급전한다. 급전 단자(156)는 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(150)의 체결시 회로 기판(130)의 급전부(미도시)와 연결된다. 급전 단자(156)는 제2 하우징(150)의 상면(154)에서 제2 하우징(150)의 내부로 연장되어 형성된다. 급전 단자(156)는 제1 패턴 홈(152)의 일변에서 제2 하우징(150)의 내부로 연장된다.
접지 단자(157)는 제2 하우징(150)을 접지한다. 접지 단자(157)는 제1 하우징(110) 및 제2 하우징(150)의 체결시 회로 기판(130)의 접지부(미도시)와 연결된다. 접지 단자(157)는 제2 하우징(150)의 상면(154)에서 제2 하우징(150)의 내부로 연장되어 형성된다. 접지 단자(157)는 제1 패턴 홈(152)과 이격되어 형성된다.
급전 단자(156) 및 접지 단자(157)는 인쇄회로기판 또는 클립으로 구성되어 회로 기판(130)의 급전부 및 접지부와 연결된다.
이상에서, 제2 하우징(150)은 독립된 안테나로 동작하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 회로 기판(130)에 안테나가 포함된 경우 커플링을 통해 보조 방사체로 동작할 수도 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형 예 및 수정 예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 인체 삽입형 모듈 110: 제1 하우징
120: 무선 충전 수신기 130: 회로 기판
140: 배터리 150: 제2 하우징
151: 패턴 홈 152: 제1 패턴 홈
153: 제2 패턴 홈 156: 급전 단자
157: 접지 단자

Claims (10)

  1. 제1 하우징;
    상기 제1 하우징의 상부에 배치된 무선 충전 수신기;
    상기 무선 충전 수신기의 상부에 배치된 회로 기판;
    상기 회로 기판의 상부에 배치된 배터리; 및
    상기 배터리의 상부에 배치된 금속 재질의 제2 하우징을 포함하고,
    상기 제1 하우징 및 제2 하우징 사이의 공간에 상기 무선 충전 수신기, 상기 회로 기판 및 상기 배터리가 수용된 인체 삽입형 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하우징 및 상기 제2 하우징은 티타늄인 인체 삽입형 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    수지 재질로 형성되어 상기 무선 충전 수신기, 상기 회로 기판 및 상기 배터리 중 적어도 하나를 몰딩하는 몰딩부를 더 포함하는 인체 삽입형 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 하우징은 상기 무선 충전 수신기, 상기 회로 기판 및 상기 배터리 중 적어도 하나가 삽입되는 삽입 홈이 형성된 인체 삽입형 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 충전 수신기는 초음파 무선 충전기인 인체 삽입형 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 하우징은,
    상기 제2 하우징을 관통하여 형성된 패턴 홈을 포함하는 인체 삽입형 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 패턴 홈은,
    상기 제2 하우징의 상면에 형성되고, 굴곡이 형성된 제1 패턴 홈; 및
    상기 제2 하우징의 측면에 형성된 제2 패턴 홈을 포함하는 인체 삽입형 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 패턴 홈은 서로 다른 방향으로 형성된 복수의 패턴들이 교대로 반복 배치된 인체 삽입형 모듈.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 하우징은,
    상기 제2 하우징의 상면에서 하부 방향으로 연장된 급전 단자; 및
    상기 패턴 홈과 이격되고, 상기 제2 하우징의 상면에서 하부 방향으로 연장된 접지 단자를 더 포함하는 인체 삽입형 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 급전 단자의 일단은 상기 패턴 홈과 연결되고, 타단은 상기 제2 하우징의 하부 방향으로 연장된 인체 삽입형 모듈.
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