KR20200006812A

KR20200006812A - 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스

Info

Publication number: KR20200006812A
Application number: KR1020180080620A
Authority: KR
Inventors: 송희석; 김경철; 방규석; 이영신
Original assignee: (주)씨어스테크놀로지
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2020-01-21
Also published as: KR102210215B1

Abstract

본 발명은 무선으로 동작하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스는 제1 면에 다중생체신호 수집을 위한 전극들이 배치되고, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면의 양끝 단에 커넥터가 배치되며, 상기 양끝 단을 잇는 가운데 부분이 서로 대칭되는 아치형태로써 좁아지는 형태를 갖는 전극패치 모듈, 상기 패치 모듈의 제1 영역에 탈부착이 가능하되, 상기 제1 영역에 배치된 커넥터와 전기적으로 연결되고, 상기 수집된 다중생체신호에 대한 처리, 저장, 및 근거리 무선통신을 위한 적어도 하나 이상의 회로부품들을 포함하는 회로부 본체, 및 상기 패치 모듈의 제2 영역에 탈부착이 가능하되, 상기 제2 영역에 배치된 커넥터와 전기적으로 연결되어 상기 회로부품들에 전원을 공급하기 위한 전원부 본체를 포함한다.

Description

다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스{Patch-type biosensor device for measuring multiple bio signals}

본 발명은 무선으로 동작하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스에 관한 것으로서, 구체적으로는, 하나의 디바이스에 심전도 전극, 임피던스 전극, 가속도 센서를 탑재하여 심전도, 인체 임피던스, 액티비티 레벨 등을 무선으로 측정하는 디바이스에 관한 것이다.

심전도란 피부에 부착한 전극을 통해 심장의 전기 신호를 측정하여 그림으로 기록하는 것으로서, 심장 검사에 있어 측정해야 할 필수 정보에 해당한다.

구체적으로, 심전도 검사는 흉통, 호흡곤란 등의 증상이 있는 환자나 고혈압 등과 같이 심장에 영향을 주는 질환이 있는 환자에서 시행되며, 수술 전 환자에서 전신 마취 전 심장 기능을 확인하기 위한 기본 검사로 시행될 수 있다.

심장 질환 진단 및 모니터링을 위한 기존의 심전도 측정 기기의 경우 환자의 몸에 부착하여 생체신호를 측정하는 센서 전극과 측정데이터를 받아서 저장하거나 보여주는 장비가 유선으로 연결되어 있어 착용하여 장시간 사용하는 데 어려움이 있다.

기존의 외래환자용 휴대형 심전도 기기는 장시간 착용하여 사용하는 것이 불편함에 따라 낮은 부정맥 진단율을 보인다.

한국등록특허 제1002020호 "실시간 심전도 모니터링 시스템 및 방법, 패치형 심전도측정장치, 통신장치" 한국등록특허 제1780926 호 "패치형 심전도 센서"

본 발명은 하나의 디바이스에 심전도(ECG) 전극, 임피던스(Impedance) 전극, 가속도 센서를 탑재하여 심전도 파형, 심박수, 인체 임피던스, 액티비티 레벨(Activity Level) 등의 측정을 지원하는 소형 경량의 인체 부착형 바이오 센서 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 편의성 있는 다중생체신호 측정을 위한 패치형 바이오센서 디바이스의 제공을 통해서, 장시간 착용하여 사용을 가능하게 함으로써 심부전 등 심장질환 관리 서비스에 활용하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 무선기능을 통한 연결성 제공으로 다양한 심장질환 관리 서비스 플랫폼과 연동하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 측정이 완료되면, 스마트 폰을 통해 모든 측정 데이터를 기록 및 모니터링 함으로써, 원격 헬스케어 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 웹 포털을 통해서 헬스케어 서버에 저장된 환자의 검사 데이터를 확인함으로써, 신속하고 효율적으로 환자를 진단 하는 것을 목적으로 한다.

일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스는 제1 면에 다중생체신호 수집을 위한 전극들이 배치되고, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면의 양끝 단에 커넥터가 배치되며, 상기 양끝 단을 잇는 가운데 부분이 서로 대칭되는 아치형태로써 좁아지는 형태를 갖는 전극패치 모듈, 상기 패치 모듈의 제1 영역에 탈부착이 가능하되, 상기 제1 영역에 배치된 커넥터와 전기적으로 연결되고, 상기 수집된 다중생체신호에 대한 처리, 저장, 및 근거리 무선통신을 위한 적어도 하나 이상의 회로부품들을 포함하는 회로부 본체, 및 상기 패치 모듈의 제2 영역에 탈부착이 가능하되, 상기 제2 영역에 배치된 커넥터와 전기적으로 연결되어 상기 회로부품들에 전원을 공급하기 위한 전원부 본체를 포함한다.

일실시예에 따른 상기 전극들은, 인체에 부착되어 상기 다중생체신호를 수집하는 심전도(ECG, electrocardiogram) 전극 및 임피던스(Impedance) 전극을 포함한다.

일실시예에 따른 상기 회로부 본체는, 상기 심전도(ECG, electrocardiogram) 전극으로부터 전달되는 아날로그 형태의 상기 다중생체신호를 디지털 형태로 변환하고, 디지털 변환된 다중생체신호로부터 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 추출하는 심전도 아날로그 전단(ECG analog front end), 움직임을 감지하기 위한 가속도 센서, 상기 감지된 움직임으로부터 액티비티 레벨을 산출하고, 상기 산출된 액티비티 레벨과, 상기 추출된 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 기록하도록 처리하는 마이크로 콘트롤 유닛(MCU, Micro Control Unit), 상기 마이크로 콘트롤 유닛의 제어에 따라 상기 추출된 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 기록하고 유지하는 메모리, 및 상기 메모리에 기록된 데이터를 인터넷에 접속된 가능한 통신 장치로 전송하기 위한 근거리 무선통신모듈을 포함한다.

일실시예에 따른 상기 통신 장치는, 상기 근거리 통신모듈을 통해 전송된 데이터와 식별정보를 원격헬스케어 서버로 전송하여 기록 및 관리 요청한다.

일실시예에 따른 상기 통신 장치는, 상기 근거리 통신모듈을 통해 전송된 데이터를 이용해서, 실시간 심전도 파형, R-R 간격(interval), 심박수(Heart Rate)을 화면 상에 표시할 수 있다.

일실시예에 따른 상기 임피던스(Impedance) 전극은 서로 다른 두 개의 전극을 포함하고, 상기 회로부 본체로부터의 제어에 따라 상기 서로 다른 두 개의 전극을 통해서 특정 범위의 주파수를 가진 미세한 교류 전류를 인가하고, 상기 서로 다른 두 개의 전극 사이에 발생한 전위 값을 상기 임피던스로서 수집한다.

일실시예에 따른 상기 회로부 본체는, 상태 표시를 위한 엘이디, 전원버튼, 및 트리거 버튼이 배치될 수 있다.

일실시예에 따르면, 하나의 디바이스에 심전도 전극, 임피던스(Impedance) 전극, 가속도 센서를 탑재하여 심전도 파형, 심박수, 인체 임피던스, 액티비티 레벨 등의 측정을 지원하는 소형 경량의 인체 부착형 바이오 센서 디바이스를 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 편의성 있는 다중생체신호 측정을 위한 패치형 바이오센서 디바이스의 제공을 통해서, 장시간 착용하여 사용을 가능하게 함으로써 심부전 등 심장질환 관리 서비스에 활용할 수 있다.

일실시예에 따르면, 무선기능을 통한 연결성 제공으로 다양한 심장질환 관리 서비스 플랫폼과 연동이 가능하다.

일실시예에 따르면, 측정이 완료되면, 스마트 폰을 통해 모든 측정 데이터를 기록 및 모니터링 함으로써, 원격 헬스케어 서비스를 제공할 수 있다.

일실시예에 따르면, 웹 포털을 통해서 헬스케어 서버에 저장된 환자의 검사 데이터를 확인함으로써, 신속하고 효율적인 환자 진단이 가능하다.

도 1a는 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스를 설명하는 도면이다.
도 1b는 회로부 본체와 전원부 본체가 탈부착 되는 형태를 설명하는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 회로부 본체를 설명하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스를 적용한 솔루션 구성도를 설명하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1a는 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)를 설명하는 도면이다.

도면부호 110은 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)의 저면도(bottom view)이다.

도 110을 살펴보면, 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)는 인체에 접하는 면에 복수개의 전극을 노출시켜 다중생체신호를 측정할 수 있다.

구체적으로, 도면부호 108은 심전도 측정을 위한 심전도 전극들로서, 심전도 전극(108)을 이용해서 심장의 박동에 따라 심근에서 발생하는 활동 전류를 체표면에서 유도하여 측정할 수 있다.

도면부호 109는 임피던스 측정을 위한 전극들로서, 두 개의 임피던스 전극(109)을 통해서 특정 범위의 주파수를 가진 미세한 AC 전류를 가하고, 두 전극 사이에 걸린 전위값을 측정함으로써, 임피던스 측정이 가능하다.

도면부호 120은 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)의 상면도(top view)이다.

다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)는 회로부 본체(101)와 전원부 본체(102)를 포함할 수 있다.

다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)는 종래 유선 방식으로 서버와 통신이 가능한 기기로 데이터를 전송함에 있어 발생하는 문제점들을 개선하고자, 무선 방식으로 구현될 수 있다.

즉, 편의성 있는 다중생체신호 측정을 위한 패치형 바이오센서 디바이스의 제공을 통해서, 장시간 착용하여 사용을 가능하게 함으로써 심부전 등 심장질환 관리 서비스에 활용할 수 있다. 또한, 무선기능을 통한 연결성 제공으로 다양한 심장질환 관리 서비스 플랫폼과 연동이 가능하다.

이를 위해, 회로부 본체(101)는 근거리 무선 통신 방식으로 인터넷 접속이 가능한 통신 장치, 예를 들면 스마트 폰으로 측정 정보들을 제공할 수 있다. 또한, 전원부 본체(102)는 충전식 또는 교환식의 배터리를 이용해서 무선으로 구현할 수 있다.

도면부호 104는 전원버튼으로서, 전원의 온오프나 트리거 기능을 제공할 수 있다.

또한, 도면부호 105는 상태 표시를 위한 엘이디로서, 색깔, 점멸, 디밍 등을 통해 디바이스의 상태를 표시할 수 있다.

이를 위해, 회로부 본체는 상태 표시를 위한 엘이디, 전원버튼, 및 트리거 버튼이 배치될 수 있다.

도면부호 130은 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)의 측면도(side view)이다.

회로부 본체와, 전원부 본체는 전극패치 모듈 상에 배치되며, 탈부착 되는 형태로 구현될 수 있다.

도 1b는 회로부 본체와 전원부 본체가 탈부착 되는 형태를 설명하는 도면이다.

다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)의 상면도(120)를 살펴보면, 회로부 본체는 전극패치 모듈(103)의 제1 영역에 탈부착이 가능하다.

전극패치 모듈(103)의 제1 면은 다중생체신호 수집을 위한 전극들이 배치되는 측면으로 해석될 수 있다. 또한, 전극패치 모듈(103)의 제2 면은 제1 면에 대향하는 면으로서 양끝 단에 적어도 하나 이상의 커넥터가 배치될 수 있다.

제1 영역은 제2 면 중에서 회로부 본체가 탈부착 되는 영역으로서, 전원 인가를 위한 커넥터(107)와 데이터 전송 및 전극 연결을 위한 10핀 커넥터(106)가 배치될 수 있다.

한편, 제2 영역은 제2 면 중에서 전원부 본체가 탈부착 되는 영역으로서, 전원 인가를 위한 커넥터(107)가 배치될 수 있다.

일실시예에 따르면, 전극패치 모듈(103)은 양끝 단을 잇는 가운데 부분이 서로 대칭되는 아치형태로써 좁아지는 형태로 구현될 수 있다. 이러한 형태로 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(100)를 구현함으로써 패치의 부착에 따른 불편함을 줄일 수 있고, 패치의 접착도를 향상시켜 측정결과의 왜곡을 줄일 수 있다.

도 2는 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 회로부 본체(200)를 설명하는 블록도이다.

다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 회로부 본체(200)는, 하나의 디바이스에 심전도 전극, 임피던스(Impedance) 전극, 가속도 센서를 탑재하여 심전도 파형, 심박수, 인체 임피던스, 액티비티 레벨 등의 측정을 지원할 수 있다.

이를 위해, 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 회로부 본체(200)는 ECG 전극(210), 임피던스 전극(220), 심전도 아날로그 전단(230, ECG analog front end), 가속도 센서(240), 임피던스 컨버터(250), 마이크로 콘트롤 유닛(260, MCU, Micro Control Unit), 메모리(270), 및 근거리 무선통신 모듈(280)을 포함할 수 있다.

먼저, ECG 전극(210)은 심전도를 측정하기 위한 전극으로서 심장의 박동에 따라 심근에서 발생하는 활동 전류를 체표면에서 유도하여 측정할 수 있다.

다음으로, 임피던스 전극(220)은 두 개의 임피던스 전극(109)을 통해서 특정 범위의 주파수를 가진 미세한 AC 전류를 가하고, 두 전극 사이에 걸린 전위값을 측정함으로써, 임피던스 측정이 가능하다.

한편, 심전도 아날로그 전단(230, ECG analog front end)은 심전도(ECG, electrocardiogram) 전극으로부터 전달되는 아날로그 형태의 다중생체신호를 디지털 형태로 변환하고, 디지털 변환된 다중생체신호로부터 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)를 추출할 수 있다.

다음으로, 가속도 센서(240)는 측정 대상자에 대한 움직임을 감지하기 위한 센서이며, 임피던스 컨버터(250)는 측정된 임피던스를 디지털 값으로 변환할 수 있다.

마이크로 콘트롤 유닛(260, MCU, Micro Control Unit)은 ECG 전극(210)으로부터 측정 후 디지털 변환된 정보와, 임피던스 전극(220)으로부터 측정 후 디지털 변환된 정보를 처리할 수 있다.

일례로, 마이크로 콘트롤 유닛(260, MCU, Micro Control Unit)은 해당 정보들을 메모리(270)에 기록하거나, 근거리 무선통신 모듈(280)을 이용하여 근거리에 위치한 통신 장치로 전송할 수 있다. 일례로는, 블루투스 방식을 이용해서 근거리에 위치한 스마트폰으로 해당 정보들을 전송할 수 있다.

구체적으로, 마이크로 콘트롤 유닛(260, MCU, Micro Control Unit)은 감지된 움직임으로부터 액티비티 레벨을 산출하고, 산출된 액티비티 레벨과, 추출된 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 기록하도록 처리할 수 있다.

일례로, 메모리(270)는 마이크로 콘트롤 유닛의 제어에 따라 상기 추출된 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 기록하고 유지할 수 있다.

일실시예에 따르면, 통신 장치는 근거리 통신모듈을 통해 전송된 데이터와 식별정보를 원격헬스케어 서버로 전송하여 기록 및 관리 요청할 수 있다. 통신 장치는 유무선 네트워크에 연결된 기기로서, 스마트폰, 노트북, 데스크탑 등으로 해석될 수 있다.

한편, 통신 장치는 근거리 통신모듈을 통해 전송된 데이터를 이용해서, 실시간 심전도 파형, R-R 간격(interval), 심박수(Heart Rate)을 화면 상에 표시할 수도 있다.

도 3은 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스를 적용한 솔루션 구성도(300)를 설명하는 도면이다.

솔루션의 구성도(300)를 살펴보면, 솔루션의 구성은 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스(310), 스마트폰 앱(320), 헬스케어 서버(330), 의료진 웹 포털(330)을 포함할 수 있다.

솔루션의 구성도(300)의 데이터 사용 흐름을 설명하면, 패치형 바이오센서 디바이스(310)는 인체에 부착하여 일정시간 동안 심전도, 임피던스, 가속도 등 생체신호를 측정할 수 있다. 이때, 측정된 데이터는 블루투스 무선통신을 통해서 스마트 폰 앱(320)으로 전송되고, 스마트 폰의 메모리에 저장된다.

측정이 완료되면, 스마트 폰에 모든 측정 데이터가 저장되며, 인터넷을 통해 원격 헬스케어 서버(330)로 데이터를 전송하며, 전송된 데이터는 서버의 데이터베이스에 저장될 수 있다. 의료진은 미리 구축해 놓은 웹 포털(340)을 통해서 헬스케어 서버에 저장된 환자의 검사 데이터를 확인할 수 있다.

결국, 측정이 완료되면, 스마트 폰을 통해 모든 측정 데이터를 기록 및 모니터링 함으로써, 원격 헬스케어 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 웹 포털을 통해서 헬스케어 서버에 저장된 환자의 검사 데이터를 확인함으로써, 신속하고 효율적인 환자 진단이 가능하다.

도 4는 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법을 설명하는 도면이다.

일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 인체에 부착된 3개의 심전도 전극을 통해서 실시간 전위를 측정할 수 있다(단계 410).

다음으로, 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 실시간 R-R 간격(R-R Interval) 및 심박수를 추출할 수 있다(단계 420). 일례로, 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 측정된 아날로그 전위 값을 심전도 아날로그 전단(ECG analog front end)을 통해서 디지털 신호로 변환하며, 실시간 R-R 간격(R-R Interval) 및 심박수를 추출할 수 있다.

일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 측정된 심전도 데이터를 디바이스에 탑재된 메모리에 저장할 수 있다(단계 430).

한편, 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 실시간 심전도 파형 및 R-R 간격, 심박수의 데이터를 근거리 무선 방식, 예를 들면 블루투스 방식으로 스마트 폰 등의 게이트웨이 장치(통신 장치)로 전송하고, 통신 장치의 화면을 통해 실시간으로 표시할 수 있다(단계 440).

일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 임피던스 전극을 통한 인체 임피던스를 측정할 수 있다(단계 450).

예를 들어, 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 두 개의 임피던스 전극을 통해서 특정 범위의 주파수를 가진 미세한 교류 전류를 인가하고, 두 전극 사이에 걸린 전위값을 측정함으로써, 임피던스를 측정할 수 있다.

다음으로, 일실시예에 따른 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스의 동작 방법은 가속도 센서를 통한 액티브 레벨(Activity Level)의 측정이 가능하다.

일례로, 가속도 센서를 통한 데이터는 마이크로 콘트롤 유닛에서 탑재된 알고리즘을 통해 액티브 레벨로 환산되어 메모리에 저장되고, 동시에 블루투스와 같은 근거리 통신모듈을 통해서 게이트웨이 장치(통신 장치)의 화면으로 실시간 표시될 수 있다.

결국, 본 발명을 이용하면, 하나의 디바이스에 심전도 전극, 임피던스(Impedance) 전극, 가속도 센서를 탑재하여 심전도 파형, 심박수, 인체 임피던스, 액티비티 레벨 등의 측정을 지원하는 소형 경량의 인체 부착형 바이오 센서 디바이스를 제공할 수 있다. 또한, 편의성 있는 다중생체신호 측정을 위한 패치형 바이오센서 디바이스의 제공을 통해서, 장시간 착용하여 사용을 가능하게 함으로써 심부전 등 심장질환 관리 서비스에 활용할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

제1 면에 다중생체신호 수집을 위한 전극들이 배치되고, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면의 양끝 단에 커넥터가 배치되며, 상기 양끝 단을 잇는 가운데 부분이 서로 대칭되는 아치형태로써 좁아지는 형태를 갖는 전극패치 모듈;
상기 패치 모듈의 제1 영역에 탈부착이 가능하되, 상기 제1 영역에 배치된 커넥터와 전기적으로 연결되고, 상기 수집된 다중생체신호에 대한 처리, 저장, 및 근거리 무선통신을 위한 적어도 하나 이상의 회로부품들을 포함하는 회로부 본체; 및
상기 패치 모듈의 제2 영역에 탈부착이 가능하되, 상기 제2 영역에 배치된 커넥터와 전기적으로 연결되어 상기 회로부품들에 전원을 공급하기 위한 전원부 본체
를 포함하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 전극들은,
인체에 부착되어 상기 다중생체신호를 수집하는 심전도(ECG, electrocardiogram) 전극 및 임피던스(Impedance) 전극을 포함하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 회로부 본체는,
상기 심전도(ECG, electrocardiogram) 전극으로부터 전달되는 아날로그 형태의 상기 다중생체신호를 디지털 형태로 변환하고, 디지털 변환된 다중생체신호로부터 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 추출하는 심전도 아날로그 전단(ECG analog front end);
움직임을 감지하기 위한 가속도 센서;
상기 감지된 움직임으로부터 액티비티 레벨을 산출하고, 상기 산출된 액티비티 레벨과, 상기 추출된 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 기록하도록 처리하는 마이크로 콘트롤 유닛(MCU, Micro Control Unit);
상기 마이크로 콘트롤 유닛의 제어에 따라 상기 추출된 R-R 간격(interval) 및 심박수(Heart Rate)을 기록하고 유지하는 메모리; 및
상기 메모리에 기록된 데이터를 인터넷에 접속된 가능한 통신 장치로 전송하기 위한 근거리 무선통신모듈
을 포함하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스.
제3항에 있어서,
상기 통신 장치는,
상기 근거리 통신모듈을 통해 전송된 데이터와 식별정보를 원격헬스케어 서버로 전송하여 기록 및 관리 요청하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스.
제3항에 있어서,
상기 통신 장치는,
상기 근거리 통신모듈을 통해 전송된 데이터를 이용해서, 실시간 심전도 파형, R-R 간격(interval), 심박수(Heart Rate)을 화면 상에 표시하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스.
제2항에 있어서,
상기 임피던스(Impedance) 전극은 서로 다른 두 개의 전극을 포함하고,
상기 회로부 본체로부터의 제어에 따라 상기 서로 다른 두 개의 전극을 통해서 특정 범위의 주파수를 가진 미세한 교류 전류를 인가하고, 상기 서로 다른 두 개의 전극 사이에 발생한 전위 값을 상기 임피던스로서 수집하는 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 회로부 본체는,
상태 표시를 위한 엘이디, 전원버튼, 및 트리거 버튼이 배치된 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스.