KR20190105281A - 다파장 광 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광용적맥파의 측정을 위한 광 감지장치에 관한 것으로, 구체적으로는 종래의 광 감지장치를 개선시켜 다파장의 광원을 효율적으로 활용할 수 있는 구조의 다파장 광 감지장치에 관한 것이다.

Description

다파장 광 감지장치 {MULTI-WAVELENGTH LIGHT SENSING DEVICE}

본 발명은 광용적맥파의 측정을 위한 광 감지장치에 관한 것으로, 구체적으로는 종래의 광 감지장치를 개선시켜 다파장의 광원을 효율적으로 활용할 수 있는 구조의 다파장 광 감지장치에 관한 것이다.

종래 광용적맥파를 측정하기 위한 광 감지장치는 존재하여 왔으나, 그 구조는 다양한 파장의 광원들을 효과적으로 활용하기에 적합하지 못한 상태였다. 도 1은 기존의 광 감지장치를 간략하게 도시한 것인데, 기존 광 감지장치의 경우 광원들이 한쪽 방향에 치우쳐 구비되어 있으며, 광원과 광검출기(photodiode) 사이의 거리가 각각 달라 반사 후 감지되는 광량에 차이가 발생할 수 밖에 없는 문제가 존재하였다. 특히 파장이 짧은 광원의 경우 광량이 부족하여 측정결과의 정확성이 떨어지는 문제가 있어 왔다.

또한, 종래의 광 감지장치와 같은 평면 구조는 광용적맥파를 측정할 때에 피부와 감지장치 사이에 틈이 발생하게 되어 빛이 광원에서 피부의 통과 없이 바로 광 검출기에 도달하는 문제, 즉, 피부에 반사되어 돌아온 반사광이 아니라 광원에서 발산된 빛이 직접 광 검출기로 수신되는 문제가 존재하여 왔다.

이 외에도 종래 광 감지장치의 경우 조도, 온도, 습도 등의 측정 환경 영향에 따라 측정결과의 재현성이 떨어지는 문제가 존재하여 왔다.

특히 여러개의 파장으로 구성된 기존의 다파장 광 감지장치의 경우 파장별 LED와 광검출기 사이의 거리가 균일하지 못한 구조가 제시되어 왔으며, 이에 따라 미세하지만 파장별로 광량이나 위상의 오차가 발생할 여지가 있었다.

본 발명은 이와 같이 종래 도 1과 같은 구조를 가지던 광 감지장치의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 광 검출기를 가운데에 위치시키고 그 주변으로는 광원을 원형으로 배열시킨 새로운 구조의 광 감지장치를 제안한다.

본 발명은 이와 같은 문제점에 착안하여 도출된 것으로, 이상에서 살핀 기술적 문제점을 해소시킬 수 있음은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.

미국공개공보 US 2017-0000350 A1 (2017.01.05. 공개)

위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 다파장 광 감지장치는, 기판; 상기 기판 상에 형성되는 광 검출기; 상기 기판 상에 형성되고, 상기 광 검출기로부터 각각 동일한 거리만큼 이격된 위치에 배치되는 복수의 광원들; 및 상기 광 검출기 및 복수의 광원들을 타 장치에 연결시키기 위한 배선을 포함하는 복수의 접촉부;를 포함한다.

또한, 상기 다파장 광 감지장치에 있어서 상기 복수의 광원들은 상기 기판에 원형으로 배치되되, 각각의 광원은 이웃하는 광원들과 서로 다른 파장의 빛을 출력하도록 구현할 수 있다.

또한, 상기 다파장 광 감지장치에 있어서 상기 복수의 광원들 중 동일한 파장의 빛을 출력하는 적어도 두 개의 광원들은, 상기 광 검출기를 기준으로 동일선상에서 마주보도록 배치될 수 있다.

한편 이 때에, 상기 광원들에서 방출되는 빛은 460nm 내지 940nm 중 적어도 하나의 파장을 가질 수 있다.

또한, 상기 다파장 광 감지장치는, 상기 복수의 광원들과 상기 광 검출기 사이의 공간에 형성되는 제1격벽을 더 포함할 수 있으며, 나아가 상기 복수의 광원들의 외측 공간에 형성되는 제2격벽을 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 다파장 광 감지장치에 있어서, 상기 접촉부는 상기 기판의 중심보다 외측에 가깝게 형성될 수 있으며, 복수의 접촉부 중 적어도 하나의 접촉부는 다른 접촉부와 형상 또는 크기가 상이하도록 구현할 수 있다.

또한, 상기 다파장 광 감지장치는 온도, 가속도, 각속도, 지자기, 조도, 습도 압력 중 적어도 하나를 감지하는 센서;를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 센서는 상기 복수의 광원들과 상기 광 검출기 사이의 공간에 형성되는 제1격벽 내에 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면 광은 파장에 따라 인체에 투과되는 깊이가 달라지므로 각기 다른 광원을 사용하면 다른 깊이에서의 혈량 변화, 다시 말해 각기 다른 피부층에 위치한 서로 다른 혈관에서의 혈량 변화를 측정할 수 있는 효과가 있다. 이는 궁극적으로 조직, 모세혈관, 세동맥, 소동맥 등 다양한 혈관에서의 혈량변화 측정 가능성을 의미하므로 보다 다양한 생리적 정보를 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 광원과 광 검출기 사이의 간격을 균일하게 유지할 수 있어 광원별 광량 및 위상 오차를 최소화 할 수 있고, 복수의 광원을 원형으로 배치함으로 종래 광원과 혈관의 방향성에 따라 측정결과가 달라지던 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 광원과 광 검출기 사이에 격벽을 형성시킴으로써 반사광 외에 다른 빛이 광 검출기로 입사되는 것을 예방하고, 이에 따라 측정결과의 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 광 감지장치를 도시한 것이다.
도 2는 광용적맥파 측정 방법의 종류 중 반사형, 투과형을 도시한 것이다.
도 3은 맥파 도달 시간(Pulse Transit Time)의 정의를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 서로 다른 두 지점에서 측정되는 맥파 도달 시간의 차이를 보이기 위한 도면이다.
도 5는 빛의 파장에 따라 피부를 투과하는 투과력이 달라지는 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다파장의 광용적맥파 및 각 파장별로 맥파 도달 시간이 차이가 나는 실험예를 보이기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 광 감지장치를 위에서 바라본 모습을 도시한 것이다.
도 8은 격벽 형성을 위해 기판 상에 결합될 수 있는 격벽 구조물을 도시한 것이다.
도 9 내지 11은 본 발명에 따른 광 감지장치의 접촉부들이 형성된 실시예를 도시한 것이다.
도 12는 기판의 형상에 변형을 가한 모습을 도시한 것이다.
도 13은 변형된 기판이 장착되는 소켓을 도시한 것이다.
도 14는 기판의 하부면 중 일부를 깎아낸 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 광 감지장치를 설명하기에 앞서, 먼저 광용적맥파 계측 및 해당 기술분야에서 사용되는 용어들에 대해 살펴보기로 한다.

광용적맥파계측(photoplethysmography, PPG)이란 생체조직의 광학적 특성을 이용하여 혈관에 흐르는 혈류량을 측정함으로써 심박활동 상태를 추정하는 맥파 측정방법을 일컫는다. 맥파는 혈액이 심장에서 배출되면서 나타나는 맥동성 파형으로, 심장의 이완과 수축 작용에 의한 혈류량의 변화 및 그에 따른 혈관의 용적 변화를 통해 측정이 가능한데, 이를 통해 혈관의 용적 변화시 나타나는 생체조직의 광에 대한 반사율, 흡수율, 투과율 등의 특성을 관찰하며, 결과적으로 맥박도 측정이 가능하다.

구체적으로, 심장 수축시에는 혈액이 심장에서 몸으로 박출되어 혈관 내 혈액량이 증가하게 되고, 이완시에는 혈액이 심장으로 이동하여 혈관 내 혈액량이 감소하게 되는데, 이 때, 빛이 투과하기 쉬운 인체의 말단(손가락 끝, 귓불 등)의 혈액량도 증가와 감소를 반복하게 된다. 따라서 광용적맥파 계측을 활용하여 수축기, 이완기의 혈액량 변화를 관찰하게 되면 분당 심박수 등의 정보를 알 수 있는 것이다.

도 2는 광용적맥파의 측정 방법을 도시한 것인데, 도 2의 상단 그림은 반사형 광용적맥파 측정방법을, 하단 그림은 투과형 광용적맥파 측정방법을 나타낸 것이다. 도면 상에서 LED는 광원(light source)을, SiPM은 광검출기를 나타내는데, 광용적맥파 측정시 일반적으로 헤모글로빈에서 빛의 흡수가 일어나기 때문에 흡수율이 높은 파장대인 적색광(~660nm)이나 적외선(~940nm)이 주로 사용되나 측정위치에 따라 녹색광 등이 사용되기도 한다.

한편, 광용적맥파계측에서는 맥파 도달 시간(Pulse Transit Time, PTT)을 측정하게 되는데, 맥파 도달 시간이란 혈액이 좌심실에서 박출되기 시작하여 신체 특정 부위에 도달할 때까지 소요되는 시간이다. 맥파 도달 시간은 원칙적으로는 좌심실에서 혈액이 박출되는 순간부터 측정 지점까지 도달하는 시간을 의미하지만, 실제 실험 환경에서는 좌심실의 정확한 박출 시점을 측정하기가 어렵기 때문에 심전도의 QRS군에서 측정 지점의 맥파가 발생되는 시간까지의 간격을 맥파 도달 시간으로 정의하기도 한다. 본 상세한 설명에서는 맥파 도달 시간의 정의를 상기 QRS 군에서 맥파가 발생되는 시간까지의 간격으로 이해하기로 한다.

맥파 도달 시간은 PG의 다양한 지점에서 측정될 수 있는데, 예를 들어 하단피크까지의 간격, 최대 기울기까지의 간격, 상단 피크까지의 간격은 각각 PPT_FOOT, PPT_dvdt, PPT_HEAD 등으로 나타낼 수 있다. (도 3 참조)

한편, 맥파 도달 시간은 측정 지점과 심장과의 거리에 따라 차이를 가지게 되는데, 심장에서 멀리 떨어질수록 맥파 도달 시간이 증가하는 경향을 보이는 특성을 이용하면 다양한 지점에서 측정된 맥파 도달 시간의 차이를 구함으로써 한 지점에서 다른 지점까지 맥파가 전달되는 시간을 알 수 있고, 또한 두 지점간 거리를 알면 맥파의 전달 속도까지도 추정할 수 있다. 예를 들어 심장에서 손가락까지의 혈관경로/길이와 발가락까지의 혈관경로/길이는 다르기 때문에 두 지점에서 측정된 광용적맥파 파형은 시간차이를 가지게 되는데(도 4 참조), 광용적맥파의 각 특징점을 기준으로 맥파 도달 시간의 차이를 계산할 수 있다. 또한, 맥파 도달 시간의 차이는 측정지점간 거리차이와 더불어 혈류속도를 추정하는 데에도 사용될 수 있다.

도 5는 빛의 파장에 따라 피부 투과력이 달라지는 현상을 나타낸 도면이고,도 6은 각 파장별 맥파 도달 시간이 차이가 나는 현상을 도시한 것이다. 도 5 및 도 6에서도 볼 수 있듯 일반적으로 피하의 각층에는 분포하는 혈관의 종류가 다르고 (각피에는 모세혈관(Capillaries), 진피에는 세동맥(Arterioles), 하피에는 소동맥(Arteries)이 분포) 각 혈관마다 혈류속도가 차이를 보이는데, 이 때, 빛의 파장에 따라 피부 투과도가 다르므로 다양한 파장을 사용하게 되면 각 층에 분포된 혈관에서의 광용적맥파를 측정할 수 있다. 이렇게 측정된 광용적맥파간 맥파 도달 시간 차이는 혈관의 특성을 반영할 수 있으므로, 각 파장별 맥파 도달 시간을 측정하는 경우 혈관의 경직도나 탄성 등과 관련된 파라미터를 추출할 수 있다.

이상 도 2 내지 도 6을 참조하여 광용적맥파 계측 및 이 분야에서 사용되는 용어에 대해 살펴보았다. 이하에서는 도 7 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 광 감지장치에 대해 살펴보기로 한다.

도 7은 광 감지장치를 위에서 바라본 평면도 및 광 감지장치의 A선 단면도를 도시한 것이다. 도면을 참조할 때에, 광 감지장치는 기본적으로 기판(100), 기판(100)의 상부면에 구비되는 광 검출기(200), 복수의 광원들(300~340)을 포함하며, 부가적으로는 격벽 또는 격벽들(600, 700)이 더 구비될 수 있다. 광 감지장치의 외측, 다시 말해 기판의 외측으로는 다른 장치(예. 소켓)와의 인터페이싱을 위한 접촉부들이 더 포함된다.

기판(100)은, 장치를 구동시키기 위한 소자들 또는 회로배선이 형성될 수 있는 평면의 판을 일컫는 것으로, 절연기판(100) 표면에 도체 패턴을 형성할 수 있는 절연재료로 이루어진다. 상기 기판(100)은 실리콘을 재료로 하여 제조가 되는 것이 바람직하다 할 것이나, 기판(100)을 구성하는 물질은 비단 실리콘으로 한정되는 것은 아니며, 절연성을 가지고 그 상부면, 하부면에 소자 또는 회로배선이 형성될 수 있는 모든 종류의 것들을 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

광 검출기(200)란 광 신호를 검출하여 전기적인 신호로 바꾸어 주는 기능을 하는 소자로서, 본 발명에서의 광 검출기(200)는 광원에서 조사된 빛이 인체 또는 기타 동물의 생체조직에 반사되어 되돌아온 반사광을 수신하고, 이를 전기적 신호로 바꾸어 주는 기능을 한다. 광 검출기(200)는 일반적으로 실리콘, 갈륨비소 등의 물질로 제작됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 광 검출기(200)는 광 검출 소자나 검출하는 광 신호의 종류에 따라 다이오드형, 광전도체형 등으로 구분될 수 있고, 구체적으로 광 검출기(200)의 종류에는 pn 다이오드, pin 다이오드, 금속반도체금속다이오드, 양자우물형 다단계 다이오드 등이 포함될 수 있다.

한편, 도 7에는 광 감지장치 내에 하나의 광 검출기(200)만 구비되어 있는 것으로 도시되었으나, 상기 광 검출기(200)는 2개 이상이 구비될 수도 있다. 도 7의 우측 원 내에는 4 개의 광 검출기(200A~200D)들이 기판의 중앙에 형성되어 있는 실시예를 도시한 것으로, 하나의 광 검출기(200)를 대체할 수 있다.

광원(light source; 300~340)은 빛을 발산시키는 구성으로, 본 발명에서의 광원은 바람직하게는 발광 다이오드(Light emitting diode)일 수 있다. 각 광원들은 각각 전원 신호를 공급받기 위해 접촉패드(각 광원들의 내측에 표시한 사각형 패드)와 연결되는데, 이 때 접촉패드들은 각각의 광원 별로 1개 또는 2개가 구비될 수 있다. 도 7을 참조할 때에, 제1광원(300), 제4광원(330), 제5광원(340)은 하나의 접촉패드와 연결되는 반면, 제2광원(310)과 제3광원(320)은 2 개의 접촉패드와 연결됨을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명에서의 광 감지장치는 복수의 광원들이 상기 광 검출기(200)를 중심으로 하여 동일한 거리만큼 이격 되도록 배치하는 것을 하나의 특징으로 하는데, 도 7을 참조할 때, 광 검출기(200)의 중심을 기준으로 각 광원들이 동일한 거리에 배열되어 있음을 확인할 수 있다. 이렇게 배치되는 복수의 광원들은 그 개수가 많아질수록 원형의 형태로 배치된다.

한편, 복수의 광원들은 서로 다른 파장의 빛을 발산할 수 있는데, 파장의 범위는 460nm 내지 940nm임이 바람직하다. 도 7에 도시된 광 감지장치는 총 20개의 광원들을 광 검출기(200) 주변으로 구비하고 있는데, 제1광원들(300)은 660nm, 제2광원들(310)은 530nm, 제3광원들(320)은 460nm, 제4광원들(330)은 590nm, 제5광원들(340)은 940nm의 파장의 빛을 발산하도록 구현할 수 있다.

또한, 도 7을 참조할 때 상기 복수의 광원들 중 동일한 파장의 적어도 두 개의 광원들(예. 제1광원들)은 상기 광 검출기(200)를 기준으로 동일선 상에서 서로 마주보도록, 즉 두 개의 광원들 사이 거리가 최대가 되도록 배치될 수 있는데, 이는 각 파장의 측정범위가 최대한 균일하고 넓어질 수 있게 하기 위함이다. 즉, 동일 파장의 광원들을 서로 거리가 최대한 멀리 떨어지도록 배치하는 경우 발산되는 빛에 의해 닿게 되는 인체 또는 동물의 생체조직 범위가 증가할 수 있으며, 또한 양 광원들은 광 검출기(200)와도 일직선상에 존재하게 되어 동일선상에서 빛을 발산하고 동일선상에서 반사광을 수신할 수 있으므로 광원들이 서로 다른 각도로 발산한 빛에 의해 반사되는 광을 수신함에 따른 실험오차를 줄일 수 있는 효과도 있다.

또한, 도 7을 참조할 때 상기 복수의 광원들은 이웃하는 광원들과 서로 다른 파장의 빛을 출력하도록 배치될 수 있다. 이웃하는 광원들과 서로 동일한 파장의 빛을 출력하도록 배치하는 경우, 어느 광원에 의해 발산된 빛이 어느 생체조직에 반사되어 수신되었는지를 구분하기가 어려우며, 파장이 동일한 두 개의 빛이 나란히 진행하는 경우 간섭 현상에 의해 검출되는 반사광의 크기가 균일하지 않을 가능성이 있는바, 복수의 광원들은 이웃하는 광원들과 서로 다른 파장의 빛을 출력하도록 배치함이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 광 감지장치는 기판(100) 상에 제1격벽(600) 또는 제2격벽(700) 중 적어도 하나를 더 구비할 수 있다.

제1격벽(600)은 복수의 광원들과 상기 광 검출기(200) 사이의 공간에 형성되는 것으로, 복수의 광원들이 원형으로 배치가 된 이상 제1격벽(600) 역시 원형으로 형성될 수 있다. 제1격벽(600)을 형성하는 방법에는 상기 기판(100)의 상부면에 별도의 물질을 적층하는 방식 또는 일정 두께의 기판(100)을 식각하는 방식 등이 포함될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제1격벽(600)을 식각 방식으로 형성하는 경우에는 기판(100) 및 격벽이 모두 형성된 후 광원 및 광 검출기(200)가 사후적으로 장착이 되는 과정을 거쳐 광 감지장치의 제조가 이루어질 것이다. 또한, 상기 제1격벽(600) 및 제2격벽(700)은, 광 검출기(200) 및 복수의 광원들(300-340)이 구비되어 있는 평면의 기판 상에 도 8과 같은 새로운 구조물을 결합시키는 방식으로도 구현할 수 있다. 즉, 광 감지장치를 제조할 때에 광 검출기(200) 및 광원들(300~340)이 구비된 기판 위로 격벽 구조물을 결합시킴으로써 격벽이 형성되도록 할 수 있는 것이다. 이 때 격벽 구조물은 도 8에서도 볼 수 있듯 광 검출기(200)가 위치할 수 있는 홈(240)과 각 광원들이 위치할 수 있는 복수개의 홀들(140)을 포함할 수 있다. 한편, 도 8의 격벽 구조물에는 도시되어 있지 않지만, 기판 상에 구비되는 다른 소자, 예를 들어 센서들이 위치할 수 있는 공간이 추가적으로 더 형성될 수 있다.

한편, 상기 제1격벽(600)은 광원으로부터 발산된 빛이 직접 광 검출기(200)로 입사되는 것을 방지하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 광 감지장치는 도 2의 상단 그림에서와 같은 반사형 광용적맥파 계측 장치에 속하는데, 이러한 반사형의 경우 광원과 광 검출기(200)가 동일 평면상에 존재함에 따라 광원에서의 빛이 곧바로 광 검출기(200)로 입사될 수 있는 문제점을 가진다. 이렇듯 광원에서의 빛이 생체조직에 반사되지 않은 채 광 검출기(200)로 입사되는 경우 맥파 도달 시간을 정확히 측정할 수 없을 뿐만 아니라 광 검출기(200)에서 검출한 빛의 세기 역시 반사광과 차이가 나게 되어 정확한 측정 결과를 얻을 수 없다. 상기 제1격벽(600)은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광 감지장치가 생체조직, 즉 손가락 말단 부분에 밀착되었을 때에 광원으로부터의 빛이 직접 광 검출기(200)에 입사되는 것을 차단하고 생체조직에 반사된 빛만 광 검출기(200)에 입사되도록 하기 위한 것이다. 한편, 도 7에는 각각의 광원들 사이에는 격벽이 존재하지 않는 것으로 도시되어 있으나, 각 광원들 간의 간섭을 배제시키기 위해 광원 사이에도 격벽을 형성시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 광 감지장치는 복수의 광원들 외측 공간에 형성되는 제2격벽(700)을 더 포함할 수 있는데, 제2격벽(700)은 광원으로부터 발산된 빛이 생체조직 외에 다른 구성에 의해 반사되는 것을 차단하기 위한 것으로, 이 역시 생체조직에 반사된 빛이 광 검출기(200)로 효과적으로 입사가 되도록 하기 위한 구성이다.

또한, 상기 제1격벽(600), 제2격벽(700)은 더 바람직하게는 광원과 마주보는 면에 반사율을 향상시킬 수 있는 물질을 도포하여 광원으로부터의 빛 에너지가 불필요하게 소모됨 없이 생체조직을 향하도록 구현할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 광 감지장치는 적어도 하나 이상의 센서(400A, 400B)를 더 포함할 수 있다. 센서의 종류에는 임의 대상과의 거리를 측정하기 위한 것, 습도를 측정하기 위한 것, 초음파를 발산하고 반사된 것을 감지하기 위한 것, 가속도를 측정하기 위한 것 등 다양한 파라미터를 측정 또는 감지할 수 있는 센서들이 포함될 수 있다.

상기 센서는 2개 이상의 것으로 복수개가 구비될 수 있으며, 또한 각각 종류를 달리하는 센서들 복수개가 함께 구비될 수도 있다. 예를 들어, 온도를 감지하기 위한 센서 2개, 가속도를 감지하기 위한 센서 2개가 함께 하나의 광 감지장치 내에 포함될 수 있다.

센서의 일 실시예로, 광 감지장치는 온도센서를 포함할 수 있는데, 온도센서(400)는 기본적으로 생체조직이 밀착되었을 때 해당 생체조직의 온도를 측정하기 위한 것으로, 인간 또는 동물의 체온을 측정하기 위한 용도로도 쓰일 수 있으며, 나아가 온도를 검출함으로써 생체조직이 광 감지장치에 적절하게 밀착되었는지 여부를 판단하는 용도로도 활용될 수 있다. 특히, 상기 온도센서(400)는 기판(100) 상에 두 개 이상이 구비될 수 있는데, 예를 들어 도 7에서의 S1, S2와 같이 광 검출기(200)를 기준으로 양 옆으로 배치될 수 있다. 온도센서(400)를 이와 같이 배치하면, 예를 들어 생체조직이 밀착되었을 때 S1에 의해서만 온도가 감지되고 S2에 의해서는 온도 감지가 되지 않는 경우 생체조직이 적절하게 밀착되지 않은 것으로 인식할 수 있게 할 수 있으며, S1 및 S2에 의해 온도가 모두 감지된 경우 생체조직이 적절하게 밀착된 것으로 인식하게 할 수 있다. 이 때 감지된 온도에 따라 생체조직의 밀착여부를 판단하는 주체는 상기 광 감지장치와 연결된 외부 독립 장치(제어부(예. CPU)를 포함하는 장치)일 수 있으며, 또는 본 광 감지장치 내에 구비된 제어부일 수 있다.

한편, 본 상세한 설명에서는 온도를 감지할 수 있는 센서에 대해서만 기술하였으나, 이 외에 다른 파라미터들을 감지하기 위한 센서, 예를 들어 임의 대상과의 거리를 측정하기 위한 센서, 습도를 측정하기 위한 센서, 초음파를 발생시키고 반사되는 초음파를 감지하기 위한 센서, 가속도를 감지하기 위한 센서, 각속도를 감지하기 위한 센서, 조도를 감지하기 위한 센서, 지자기를 감지하기 위한 센서 등 다양한 센서들이 구비될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

도 9는 기판(100)에 형성되는 접촉부들(500)을 도시한 것이다. 접촉부(500)는 상기 광 검출기(200), 복수의 광원들, 그리고 센서(400)를 외부의 다른 장치와 연결시키기 위한 구성으로 각 접촉부는 외부 장치(예. 소켓)와 전기적으로 접촉될 수 있는 금속 도금면을 포함한다.

각각의 접촉부(500)들은 앞서 도 7에 대한 설명에서 언급한 구성들의 입력 또는 출력부와 연결된다. 예를 들어, 접촉부(500) 1, 2는 광 검출기(200)의 입출력, 접촉부(500) 3, 4는 제1광원들의 입출력, 접촉부(500) 5, 6은 제2광원들의 입출력, 접촉부(500) 7, 8은 제3광원들의 입출력, 접촉부(500) 9, 10은 제4광원들의 입출력, 접촉부(500) 11, 12는 제5광원들의 입출력, 접촉부(500) 13, 14는 제1센서(S1)의 입출력, 접촉부(500) 15, 16은 제2센서(S2)의 입출력과 연결될 수 있다.

한편, 상기 접촉부(500)들은 기판에 구멍을 뚫거나 기판의 외측면 일부를 깎아내는 방식으로 형성시킬 수 있는데, 도 10 내지 도 11에는 접촉부들이 형성된 예시들이 도시되어 있다. 예를 들어, 도 10(a)의 접촉부들은 기판의 외곽으로 타원형의 구멍을 내어 형성된 것이고, 도 10(b)의 접촉부들은 기판의 최외측면 일부를 직사각형 모양으로 잘라내어 형성된 것이다. 이 때 각 접촉부들은 기판의 두께에 해당하는 내측 면을 포함하는데, 각 내측 면 중 적어도 일부에는 구리 등과 같이 전기적 연결이 가능한 금속이 형성된다.

한편, 광 검출기, 광원들, 센서들이 구비된 기판을 외부 장치, 가령 소켓에 장착할 때 또는 끼울 때에는 어느 방향으로 끼울 것인지에 대한 혼동을 방지하기 위해 하나의 기준이 되는 접촉부(500)를 정할 필요가 있는데, 도 11에는 이를 위해 하나의 기준이 되는 접촉부를 모양을 달리하여 형성한 실시예들이 도시되어 있다. 예를 들어 도 11(a)는 접촉부들 중 하나의 접촉부(503)를 직사각형 모양으로 형성하여 기준이 되는 접촉부로 정한 실시예를, 도 11(b)는 하나의 접촉부(503) 크기를 달리 하여 기준이 되는 접촉부로 정한 실시예를 도시한 것이다.

한편, 기판의 방향성을 결정하기 위하여 접촉부의 모양, 크기를 다르게 하는 것 이외에, 기판 자체의 모양을 다양하게 성형함으로써 기판의 방향성을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 도 12(a) 및 도 12(b)는 기판의 외곽 중 일부를 볼록한 형상, 또는 오목한 형상으로 성형함으로써 기판의 방향성을 결정한 예시를 도시한 것이다. 이와 같이 기판 자체의 모양을 형성하는 경우, 상기 기판을 도 13과 같은 소켓에 장착할 때에, 사용자로서는 큰 어려움 없이 직관적으로 기판을 소켓에 장착할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 14는 광 검출기, 광원들, 센서들이 구비된 기판의 하부면 중 일부(K)를 깎아내어 소켓에 장착할 때에 사용자의 편의를 돕기 위한 실시예를 도시한 것이다. 일반적으로 기판은 얇은 판형이기 때문에 소켓에 장착하거나 소켓으로부터 탈착시킬 때에 잘 빠지지 않는 문제가 있을 수 있는데, 도 14에서와 같이 기판의 하부면 중 일부(K)를 깎아내는 경우, 특히 소켓으로부터 기판을 빼낼 때에 해당 부분의 상부를 누르는 힘에 의해 기판이 기울도록 하여 사용자가 쉽게 기판을 탈착시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 이상의 설명에서는 광 감지장치가 자체적인 제어수단 없이 외부 독립된 장치와 연결되어 구동되는 것을 전제로 기술하였으나, 실시예에 따라 광 감지장치는 자체적인 제어부 및 메모리를 구비할 수도 있다. 이 경우 제어부는 앞서 설명한 광 검출기(200), 광원들, 센서들(400) 등을 제어할 수 있으며, 이 때 제어부는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 제어부는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있는데, 하드웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 ASIC(application specific integrated circuit) 또는 DSP(digital signal processor), DSPD(digital signal processing device), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array) 등으로, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 위와 같은 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있다.

또한, 상기 제어부와 함께 구비되는 메모리에는 상기 탐색 서비스를 제공하기 위해 필요한 프로그램 명령어 및 컨텐츠가 저장될 수 있는데, 상기 메모리는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래쉬(flash) 메모리, SRAM(Static RAM), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구현될 수 있다.

이상 다파장의 빛을 발산하여 광용적맥파를 계측할 수 있는 광 감지장치에 대해 살펴보았다. 한편, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.

10 기판 20 광 검출기
30 ~ 33 광원
100 기판 200 광 검출기
140 광원들이 위치하는 홀
240 광 검출기가 위치하는 홀
300 ~ 340 광원
400A, B 센서
500 접촉부
600 제1격벽
700 제2격벽

Claims (9)

1. 다파장 광 감지장치에 있어서,
   기판;
   상기 기판 상에 형성되는 광 검출기;
   상기 기판 상에 형성되고, 상기 광 검출기로부터 각각 동일한 거리만큼 이격된 위치에 배치되는 복수의 광원들; 및
   상기 광 검출기 및 복수의 광원들을 타 장치에 연결시키기 위한 배선을 포함하는 복수의 접촉부;
   를 포함하는,
   다파장 광 감지장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 광원들은 상기 기판에 원형으로 배치되고,
   각각의 광원은 이웃하는 광원들과 서로 다른 파장의 빛을 출력하는,
   다파장 광 감지장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 광원들 중 동일한 파장의 빛을 출력하는 적어도 두 개의 광원들은, 상기 광 검출기를 기준으로 동일선상에서 마주보도록 배치되는,
   다파장 광 감지장치.
   
4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
   상기 광원들에서 방출되는 빛은 460nm 내지 940nm 중 적어도 하나의 파장을 가지는,
   다파장 광 감지장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 기판 상에,
   상기 복수의 광원들과 상기 광 검출기 사이의 공간에 형성되는 제1격벽을 더 포함하는,
   다파장 광 감지장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 기판 상에,
   상기 복수의 광원들의 외측 공간에 형성되는 제2격벽을 더 포함하는,
   다파장 광 감지장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 접촉부는 상기 기판의 중심보다 상기 기판의 외측에 가까운 위치에 형성되고,
   상기 접촉부 중 적어도 하나의 접촉부는 다른 접촉부와 형상 또는 크기가 상이한,
   다파장 광 감지장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   온도, 가속도, 각속도, 지자기, 조도, 습도, 압력 중 적어도 하나를 감지하는 센서;
   를 더 포함하는,
   다파장 광 감지장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 센서는, 상기 복수의 광원들과 상기 광 검출기 사이의 공간에 형성되는 제1격벽 내에 형성되는,
   다파장 광 감지장치.
   

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