KR20200030952A - 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법 - Google Patents

웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자의 신체와 바이오센싱부 사이의 밀착 상태에 대응하여 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 실시간으로 모니터링하기 위한 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법에 관한 것이다.
이를 위해 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템은 웨어러블유닛에서 사용자의 신체와 접촉하는 면에 구비되는 센싱모듈을 포함하고, 센싱모듈은 탄성을 가지고 웨어러블유닛에서 사용자의 신체와 접촉되는 면에 적층되는 탄성패드부와, 사용자의 신체에 접촉되도록 탄성패드부에 적층되어 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱부와, 바이오센싱부에 전원을 인가하는 전원부 및 바이오센싱부와 전원부 사이에 구비되어 바이오센싱부로의 전원 인가 여부를 선택하는 스위치를 포함한다.

Description

웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법{SMART BIO SENSING SYSTEM AND SMART BIO SENSING METHOD USING THE WEARABLE UNIT}
본 발명은 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용자의 신체와 바이오센싱부 사이의 밀착 상태에 대응하여 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 실시간으로 모니터링하기 위한 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법에 관한 것이다.
일반적으로, 병원에서 주로 사용하는 공기압에 의한 혈압계는 통상적으로 사람이 어느 정도 안정화 상태에서 팔뚝에 압력을 가하여 혈압 및 맥박을 측정하고 있다. 이는 하루에 6번 이상 측정하는 것을 권장하지 않는다. 이는 휴대하여 쉽게 혈압을 측정할 수 없다. 한편, 고정식에서 벗어난 스마트 혈압계는 나름대로 휴대는 가능하나, 여전히 크고 불편하며, 실시간 웨어러블로 사용하기에는 전력, 크기 등에 많은 제작이 있다.
심전도(ECG, electro cardiography) 센서 또는 광학맥파(PPG, Photo plethysmography) 센서의 피크치의 시간차를 활용하여 혈압을 측정하는 기술을 소개하고 있다. 이는 사람마다 다양한 특성 때문에 혈압을 정확하게 측정하는 어려움이 많이 있다.
첫째, 가슴에 심전도 센서를 설치하여 혈압을 측정하거나 팔뚝 또는 팔목에 광학맥파 센서를 설치하여 혈압을 측정할 수 있다. 즉, 2개의 다른 센서를 일정한 거리에 두고 신체적 반응에 대한 시간차를 알고리즘에 의하여 분석함으로써, 혈압을 측정할 수 있다.
둘째, 일정한 거리가 있는 한 쌍의 심전도 센서 또는 한 쌍의 광학맥파 센서의 피크치의 시간 간격을 혈압으로 측정할 수 있다. 즉, 2개의 동일한 센서를 일정한 거리에 두고 신체적 반응에 대한 시간차를 알고리즘에 의하여 분석함으로서, 혈압을 측정할 수 있다.
종래와 같이 혈압을 측정하려면, 상당히 복잡하다. 특히, 최소 2개의 센서가 신체의 2곳에 일정한 거리를 두고 떨어져 부착해야 하고, 각각의 센서 신호에 대한 피크치를 측정하여 혈압을 표현해야 한다. 또한, 실제 측정을 위해서는 피부와 측정 전극의 안정화가 우선되어야 하고, 피부색 또는 여러 노이즈에 따라 오차가 커지므로, 정확하게 측정하기에는 매우 어려움이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1132385호 (발명의 명칭 : 동물 신체의 말단 부분으로의 혈액 공급을 감시하는 것, 2012. 04. 03. 공고)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 신체와 바이오센싱부 사이의 밀착 상태에 대응하여 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 실시간으로 모니터링하기 위한 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템은 웨어러블유닛에서 사용자의 신체와 접촉하는 면에 구비되는 센싱모듈;을 포함하고, 상기 센싱모듈은, 탄성을 가지고 상기 웨어러블유닛에서 사용자의 신체와 접촉되는 면에 적층되는 탄성패드부; 사용자의 신체에 접촉되도록 상기 탄성패드부에 적층되어 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱부; 상기 바이오센싱부에 전원을 인가하는 전원부; 및 상기 바이오센싱부와 상기 전원부 사이에 구비되어 상기 바이오센싱부로의 전원 인가 여부를 선택하는 스위치;를 포함한다.
여기서, 상기 센싱모듈은, 상기 웨어러블유닛과 상기 탄성패드부 사이에 구비되어 상기 바이오센싱부가 사용자의 신체를 가압하는 압력을 측정하는 압력센싱부; 및 상기 압력센싱부와 상기 탄성패드부 사이에 구비되어 상기 압력센싱부를 상기 웨어러블유닛에 정위치시킴은 물론 상기 압력센싱부와 상기 바이오센싱부 사이를 차폐시키는 고정패드부;를 더 포함하고, 상기 전원부의 전원은, 상기 바이오센싱부는 물론 상기 압력센싱부에 각각 인가된다.
여기서, 상기 센싱모듈은, 상기 바이오센싱부에서 측정된 상황신호와 상기 압력센싱부에서 측정된 압력신호를 무선 방식으로 출력하는 무선송신부;를 더 포함하고, 상기 전원부의 전원은, 상기 바이오센싱부와 상기 압력센싱부는 물론 상기 무선송신부에 각각 인가된다.
본 발명에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템은 상기 무선송신부로부터 출력되는 상기 상황신호와 상기 압력신호에 기초하여 상기 상황신호를 휴대단말의 디스플레이부에 표시하는 센싱표시앱;을 더 포함한다.
여기서, 상기 바이오센싱부는, 설치 위치에서 혈액이 흐르는 혈관의 용적 변화를 측정하는 광학맥파센서; 설치 위치에서 심장의 맥동에 따라 변화하는 혈관압의 변화를 측정하는 압력센서; 및 설치 위치에서 사용자의 체온을 측정하는 온도센서; 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
여기서, 상기 웨어러블유닛은, 사용자의 머리를 감싸는 헤드밴드; 사용자의 시력을 교정하거나 사용자의 눈을 보호하거나, 가상현실 체험을 위해 사용자의 머리에 탈부착 가능하게 착용하는 헤드셋; 사용자의 팔 또는 다리에 탈부착 가능하게 착용하는 탈착밴드; 사용자의 머리 보호를 위해 사용자의 머리에 착용하는 헤드캡; 및 사용자의 신체 상황을 측정하기 위한 위치에 탈부착 가능하게 부착되는 탈착패치; 중 어느 하나를 포함한다.
본 발명에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 상술한 스마트 바이오 센싱시스템을 사용하여 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 모니터링하는 방법이고, 상기 바이오센싱부의 동작에 따라 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱단계; 상기 바이오센싱부에서 측정된 상황신호를 바이오디지털신호로 변환시키는 바이오변환단계; 상기 바이오디지털신호를 분석하여 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 신체정보를 추출하는 바이오분석단계; 및 상기 신체정보가 휴대단말의 디스플레이부에 표시되도록 상기 신체정보를 상기 디스플레이부에 표시하기 위한 표시정보로 변환시키는 출력변환단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 상술한 스마트 바이오 센싱시스템을 사용하여 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 모니터링하는 방법이고, 상기 압력센싱부의 동작에 따라 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체에 접촉된 상기 바이오센싱부가 사용자의 신체를 가압하는 압력을 측정하는 압력센싱단계; 상기 바이오센싱부의 동작에 따라 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱단계; 상기 압력신호를 압력디지털신호로 변환시키는 압력변환단계; 상기 바이오센싱부에서 측정된 상황신호를 바이오디지털신호로 변환시키는 바이오변환단계; 상기 압력디지털신호를 기설정된 기준신호와 비교하는 압력비교단계; 상기 압력비교부의 비교 결과, 상기 압력디지털신호가 기설정된 기준신호와 같거나 큰 경우, 상기 바이오디지털신호를 분석하여 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 신체정보를 추출하는 바이오분석단계; 및 상기 신체정보가 휴대단말의 디스플레이부에 표시되도록 상기 신체정보를 상기 디스플레이부에 표시하기 위한 표시정보로 변환시키는 출력변환단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 상기 압력비교부의 비교 결과, 상기 압력디지털신호가 기설정된 기준신호보다 작은 경우, 상기 웨어러블유닛의 착용 상태가 불량임을 알리는 착용불량단계;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법에 따르면, 사용자의 신체와 바이오센싱부 사이의 밀착 상태에 대응하여 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 특히, 사용자의 신체와 바이오센싱부 사이의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 사용자의 움직임에 대응하여 웨어러블유닛이 사용자의 신체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 센싱모듈의 세부 구성을 통해 사용자의 신체와 바이오센싱부 사이의 밀착 상태를 정형화시키고, 바이오센싱부의 상황신호를 명확하게 획득하여 바이오센싱부의 상황신호 오차를 최소화시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 센싱모듈의 세부 구성을 통해 사물인터넷을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 센싱표시앱을 통해 사용자의 선택에 따라 실시간으로 사용자의 신체 상황을 확인할 수 있다. 특히, 센싱표시앱의 세부 구성을 통해 수신된 상황신호와 압력신호를 바탕으로 다양한 사용자의 신체 상황에 대응하는 신체정보를 추출하여 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 바이오센싱부의 세부 구성을 통해 신체정보 중 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 간편하고 정확하게 측정하여 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 웨어러블유닛의 세부 구성을 통해 사용자의 팔 또는 다리 또는 머리에 웨어러블유닛을 착용함에 있어서, 웨어러블유닛의 착용을 자연스럽게 하고, 웨어러블유닛의 착용에 대한 부담을 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 다양한 웨어러블유닛에 스마트 바이오 센싱시스템이 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 웨어러블유닛에 센싱모듈이 설치된 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법을 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템은 센싱모듈(100)을 포함하고, 센싱표시앱(200)을 더 포함할 수 있다.
센싱모듈(100)은 웨어러블유닛(W)에서 사용자의 신체와 접촉되는 면에 구비된다.
여기서, 웨어러블유닛(W)은 사용자의 머리를 감싸는 헤드밴드(WH)와, 사용자의 시력을 교정하거나 사용자의 눈을 보호하거나 가상현실 체험을 위해 사용자의 머리에 탈부착 가능하게 착용하는 헤드셋(WG)과, 사용자의 팔 또는 다리에 탈부착 가능하게 착용하는 탈착밴드(WW)와, 사용자의 머리 보호를 위해 사용자의 머리에 착용하는 헤드캡(WC)과, 사용자의 신체 상황을 측정하기 위한 위치에 탈부착 가능하게 부착되는 탈착패치(미도시) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 헤드밴드(WH)는 탄성을 가지므로, 센싱모듈(100)과 사용자의 신체 밀착력을 향상시킬 수 있다. 헤드밴드(WH)는 사용자의 머리 둘레에 대응하여 사용자의 머리에 안정되게 안착 지지될 수 있다. 그러면, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 센싱모듈(100)은 사용자의 머리 관자놀이에 위치하도록 헤드밴드(WH)의 내측면에 구비될 수 있다.
또한, 헤드셋(WG)은 안경, 고글, 가상현실 체험용 헤드셋으로 구분할 수 있다. 그러면, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같은 헤드셋(WG) 중 안경의 경우, 센싱모듈(100)은 사용자의 머리 관자놀이에 위치하도록 안경다리에 구비될 수 있다. 헤드셋(WG) 중 고글이나 가상현실 체험용 헤드셋의 경우, 센싱모듈(100)은 고글프레임이나 헤드셋 프레임에 구비되거나, 고글프레임 지지를 위한 고글다리 또는 고글밴드에 구비되거나, 헤드셋 프레임의 지지를 위한 헤드셋밴드에 구비될 수 있다. 고글밴드 또는 헤드셋밴드는 탄성을 가지므로, 센싱모듈(100)과 사용자의 신체 밀착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 탈착밴드(WW)는 탄성을 가지므로, 센싱모듈(100)과 사용자의 신체 밀착력을 향상시킬 수 있다. 탈착밴드(WW)는 사용자의 팔 둘레 또는 다리 둘레에 대응하여 사용자의 팔 또는 다리에 안정되게 안착 지지될 수 있다. 탈착밴드(WW)의 양단에는 상호 탈부착이 가능한 탈착결합부가 구비됨에 따라 사용자의 신체에서 탈착밴드(WW)의 탈부착을 간편하게 할 수 있다. 그러면, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 센싱모듈(100)은 사용자의 팔목 또는 사용자의 발목에 접촉되도록 탈착밴드(WW)의 내측면에 구비될 수 있다.
또한, 헤드캡(WC)은 모자, 헬맷으로 구분할 수 있다. 모자의 경우, 머리를 감싸는 캡부의 내측 가장자리에는 탄성을 갖는 모자밴드가 구비될 수 있다. 헬맷의 경우, 헬맷의 내측 가장자리에는 사용자의 머리를 감싸 지지하는 헬맷밴드가 구비될 수 있다. 그러면, 도 1의 (d)에 도시된 바와 같이 헤드캡(WC) 중 모자의 경우, 센싱모듈(100)은 사용자의 머리 관자놀이에 위치하도록 헤드캡(WC)의 내측에 구비될 수 있다.
또한, 탈착패치(미도시)는 탄성을 가지므로, 센싱모듈(100)과 사용자의 신체 밀착력을 향상시킬 수 있다.
센싱모듈(100)은 탄성을 가지고 웨어러블유닛(W)에서 사용자의 신체와 접촉되는 면에 적층되는 탄성패드부(140)와, 사용자의 신체에 접촉되도록 탄성패드부(140)에 적층되어 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱부(150)와, 바이오센싱부(150)에 전원을 인가하는 전원부(110)와, 바이오센싱부(150)와 전원부(110) 사이에 구비되어 바이오센싱부(150)로의 전원 인가 여부를 선택하는 스위치(111)를 포함할 수 있다.
여기서, 탄성패드부(140)는 탄성에 의해 두께가 탄성 변형됨에 따라 바이오센싱부(150)와 사용자의 신체 사이 밀착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 바이오센싱부(150)는 설치 위치에서 혈액이 흐르는 혈관의 용적 변화를 측정하는 광학맥파센서와, 설치 위치에서 심장의 맥동에 따라 변화하는 혈관압의 변화를 측정하는 압력센서와, 설치 위치에서 사용자의 체온을 측정하는 온도센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 바이오센싱부(150)는 사용자의 안전을 실시간 체크할 수 있는 다양한 센서를 적용하여 일상에 적용할 수 있다. 도시되지 않았지만, 바이오센싱부(150)에는 후술하는 무선송신부(160)의 통신 상태에 대응하여 무선송신부(160)의 통신 상태가 불량일 때, 바이오센싱부(150)에서 측정된 상황신호를 시계열 순으로 저장하는 바이오저장부(미도시)가 구비될 수 있다. 바이오저장부(미도시)는 후술하는 무선송신부(160)의 통신 상태에 대응하여 무선송신부(160)의 통신 상태가 양호할 때, 선입선출 방식으로 저장된 데이터를 송출한다.
광학맥파센서 또는 압력센서는 바이오센싱부(150)가 혈관을 누르고 있는 동안 혈액이 혈관을 통하면서 혈관을 팽창시키는 반사적인 압력과, 바이오센싱부(150)가 혈관을 누르고 있는 동안 혈액이 혈관을 통하면서 혈관을 수축시키는 반사적인 압력을 측정할 수 있다. 그러면, 이를 바탕으로 혈압과 맥박 중 적어도 어느 하나를 산출할 수 있다. 또한, 이를 바탕으로 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 산출할 수 있다.
또한, 전원부(110)는 별도의 소켓에 탈부착 가능하게 결합됨으로써, 교체를 용이하게 할 수 있다. 또한, 전원부(110)는 외부 전원과의 접속을 통해 충전을 가능하게 할 수 있다.
센싱모듈(100)은 웨어러블유닛(W)과 탄성패드부(140) 사이에 구비되어 바이오센싱부(150)가 사용자의 신체를 가압하는 압력을 측정하는 압력센싱부(120)와, 압력센싱부(120)와 탄성패드부(140) 사이에 구비되어 압력센싱부(120)를 웨어러블유닛(W)에 정위치시킴은 물론 압력센싱부(120)와 바이오센싱부(150) 사이를 차폐시키는 고정패드부(130)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 전원부(110)의 전원은 바이오센싱부(150)는 물론 압력센싱부(120)에 각각 인가되도록 한다.
압력센싱부(120)는 사용자의 신체에 웨어러블유닛(W)을 착용한 상태에서 탄성패드부(140)의 탄성 변형에 의해 웨어러블유닛(W)과 탄성패드부(140) 중 적어도 어느 하나가 압력센싱부(120)를 가압하는 압력을 측정함으로써, 바이오센싱부(150)가 사용자의 신체를 가압하는 압력을 도출할 수 있다. 도시되지 않았지만, 압력센싱부(120)에는 후술하는 무선송신부(160)의 통신 상태에 대응하여 무선송신부(160)의 통신 상태가 불량일 때, 압력센싱부(120)에서 측정된 상황신호를 시계열 순으로 저장하는 압력저장부가 구비될 수 있다. 압력저장부는 후술하는 무선송신부(160)의 통신 상태에 대응하여 무선송신부(160)의 통신 상태가 양호할 때, 선입선출 방식으로 저장된 데이터를 송출한다.
특히, 센싱모듈(100)에서 바이오센싱부(150)와 압력센싱부(120)를 모두 사용함에 따라 압력센싱부(120)에서 측정되는 압력신호가 기설정된 기준신호와 같거나 큰 경우에 바이오센싱부(150)에서 측정되는 상황신호를 변환 출력시킴으로써, 상황신호에 대한 측정신뢰도를 향상시키고, 사용자의 신체 상황에 대한 측정정밀도를 높일 수 있다.
센싱모듈(100)은 바이오센싱부(150)에서 측정된 상황신호와 압력센싱부(120)에서 측정된 압력신호를 무선 방식으로 출력하는 무선송신부(160)를 더 포함할 수 있다. 그러면, 전원부(110)의 전원은 바이오센싱부(150)와 압력센싱부(120)는 물론 무선송신부(160)에 각각 인가되도록 한다.
무선송신부(160)에는 와이파이 통신, 블루투스 통신 등 공지된 다양한 무선통신기술을 적용될 수 있다.
센싱표시앱(200)은 무선송신부(160)로부터 출력되는 상황신호와 압력신호에 기초하여 상황신호를 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시한다. 센싱표시앱(200)은 무선송신부(160)로부터 출력되는 상황신호와 압력신호에 기초하여 상황신호를 휴대단말(P)의 메모리부(M)에 저장할 수 있다. 이때, 휴대단말(P)에는 무선송신부(160)와 무선 통신으로 접속되는 무선수신부(WR)가 구비된다.
센싱표시앱(200)은 압력신호를 압력디지털신호로 변환시키는 압력신호변환부(210)와, 상황신호를 바이오디지털신호로 변환시키는 바이오신호변환부(230)와, 압력디지털신호를 기설정된 기준신호와 비교하는 압력비교부(220)와, 압력비교부(220)의 비교 결과, 압력디지털신호가 기설정된 기준신호와 같거나 큰 경우, 바이오디지털신호를 분석하여 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 신체정보를 추출하는 바이오분석부(240)와, 신체정보가 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시되도록 신체정보를 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시하기 위한 표시정보로 변환시키는 출력변환부(250)를 포함할 수 있다.
여기서, 출력변환부(250)는 표시정보를 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시할 수 있다. 또한, 출력변환부(250)는 표시정보를 휴대단말(P)의 메모리부(M)에 저장할 수 있다.
일예로, 압력센싱부(120)와 바이오센싱부(150)의 광학맥파센서를 활용하여 사용자의 신체 상황을 측정할 수 있다. 이때, 압력센싱부(120)는 광학맥파센서와 사용자의 신체 사이의 밀착 상태에 따라 발생되는 일정한 밀착압력을 측정하고, 광학맥파센서는 혈액이 혈관을 지나면서 변화되는 파형을 측정할 수 있다. 그러면, 센싱표시앱(200)은 압력센싱부(120)가 측정하는 압력신호에 대한 광학맥파센서의 파형을 분석하여 사용자의 신체 상황 중 혈압과 맥박과 혈류와 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 산출할 수 있다. 압력센싱부(120)가 측정하는 압력신호에 대응하여 광학맥파센서의 파형을 분석하므로, 광학맥파센서의 파형을 크게할 수 있고, 사용자의 신체 상황 측정에 대한 정확도를 높일 수 있다. 특히, 압력센싱부(120)가 측정하는 압력신호에 기초하여 파형을 분석하므로, 사용자의 신체 상황 중 혈압과 맥박과 혈류와 산소포화도 중 적어도 어느 하나에 대한 측정정밀도가 향상된다.
다른 예로, 압력센싱부(120)와 바이오센싱부(150)의 압력센서를 활용하여 사용자의 신체 상황을 측정할 수 있다. 이때, 압력센싱부(120)는 압력센서와 사용자의 신체 사이의 밀착 상태에 따라 발생되는 일정한 밀착압력을 측정하고, 압력센서는 혈액이 혈관을 지나면서 반사되는 압력세기를 측정할 수 있다. 그러면, 센싱표시앱(200)은 압력센싱부(120)가 측정하는 압력신호와 압력센서가 측정하는 압력세기를 분석하여 사용자의 신체 상황 중 혈압과 맥박과 혈류와 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 산출할 수 있다. 이와 같이 2개의 압력센서를 활용하여 사용자의 신체 상황을 측정하는 것이 특징이다. 다시 말해, 외부로부터 일정한 압력의 크기를 알고 이에 따른 혈관의 압력을 파악하여 혈압을 측정하는 것이다. 특히, 압력센싱부(120)가 측정하는 압력신호에 기초하여 압력세기를 분석하므로, 사용자의 신체 상황 중 혈압과 맥박과 혈류와 산소포화도 중 적어도 어느 하나에 대한 측정정밀도가 향상된다.
또 다른 예로, 바이오센싱부(150)의 압력센서만을 활용하여 사용자의 신체 상황을 측정할 수 있다. 이때, 웨어러블유닛(W)의 탄성력과 탄성패드부(140)의 탄성력에 의한 외력이 설치 위치에서 혈관을 일정하게 가압하고 있으므로, 압력센싱부(120)를 통한 압력신호를 필요로 하지 않으므로, 압력센싱부(120)없이 압력센서가 혈액이 혈관을 지나면서 반사되는 압력세기를 측정함으로써, 센싱표시앱(200)은 압력센서가 측정하는 압력세기를 분석하여 사용자의 신체 상황 중 혈압과 맥박과 혈류와 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 산출할 수 있다.
또 다른 예로, 압력센싱부(120)와 바이오센싱부(150)의 온도센서를 활용하여 사용자의 신체 상황을 측정할 수 있다. 이때, 압력센싱부(120)는 압력센서와 사용자 신체 사이의 밀착 상태에 따라 발생되는 밀착압력을 측정하고, 온도센서는 사용자의 신체에서 발생되는 열을 측정할 수 있다. 그러면, 센싱표시앱(200)은 압력센싱부(120)가 측정하는 압력신호와 온도센서가 측정하는 온도신호를 분석하여 사용자의 신체상황 중 체온을 산출할 수 있다. 특히, 압력센싱부(120)가 측정하는 압력신호에 기초하여 온도신호를 분석하므로, 사용자의 신체 상황 중 체온에 대한 측정정밀도가 향상된다.
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템을 사용하여 웨어러블유닛(W)을 착용한 사용자의 신체 상황을 모니터링하는 방법이다.
일예로, 센싱모듈(100)의 압력센싱부(120)가 없는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 바이오센싱부(150)의 동작에 따라 웨어러블유닛(W)을 착용한 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱단계(S5)와, 바이오센싱부(150)에서 측정된 상황신호를 바이오디지털신호로 변환시키는 바이오변환단계(S6)와, 바이오디지털신호를 분석하여 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 신체정보를 추출하는 바이오분석단계(S7)와, 신체정보가 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시되도록 신체정보를 디스플레이부(D)에 표시하기 위한 표시정보로 변환시키는 출력변환단계(S8)를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 표시정보를 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시하는 표시단계(S9)와, 표시정보를 휴대단말(P)의 메모리부(M)에 저장하는 저장단계(S10) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 바이오센싱단계(S5)에 앞서 바이오센싱부(150)에 전원을 인가하는 인가단계(S1)를 더 포함할 수 있다. 인가단계(S1)는 스위치(111)의 동작에 따라 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 웨어러블유닛(W)을 사용자의 신체에 착용하는 유닛착용단계(S0)를 더 포함할 수 있다. 유닛착용단계(S0)를 거침에 따라 사용자의 신체에서 설치 위치에 센싱모듈(100)을 정위치시킬 수 있다. 유닛착용단계(S0)는 인가단계(S1) 이전에 실시하기도 하고, 인가단계(S1) 이후에 실시되기도 한다. 유닛착용단계(S0)는 압력센싱단계(S2)에 앞서 실시하도록 한다.
다른 예로, 센싱모듈(100)이 바이오센싱부(150)와 압력센싱부(120)를 모두 포함하는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 압력센싱단계(S2)와, 바이오센싱단계(S5)와, 압력변환단계(S3)와, 바이오변환단계(S6)와, 압력비교단계(S4)와, 바이오분석단계(S7)와, 출력변환단계(S8)를 포함할 수 있다.
압력센싱단계(S2)는 압력센싱부(120)의 동작에 따라 웨어러블유닛(W)을 착용한 사용자의 신체에 접촉된 바이오센싱부(150)가 사용자의 신체를 가압하는 압력을 측정한다.
바이오센싱단계(S5)는 바이오센싱부(150)의 동작에 따라 웨어러블유닛(W)을 착용한 사용자의 신체 상황을 측정한다. 바이오센싱단계(S5)는 압력비교단계(S4)의 비교 결과에 따라 실시될 수 있다. 바이오센싱단계(S5)는 바이오센싱부(150)의 동작에 따라 실시되므로, 압력센싱단계(S2)와 함께 실시될 수 있다.
압력변환단계(S3)는 압력신호를 압력디지털신호()로 변환시킨다. 압력변환단계(S3)는 센싱표시앱(200)의 압력신호변환부(210)의 동작에 따라 실시될 수 있다.
바이오변환단계(S6)는 바이오센싱부(150)에서 측정된 상황신호를 바이오디지털신호로 변환시킨다. 바이오변환단계(S6)는 센싱표시앱(200)의 바이오신호변환부(230)의 동작에 따라 실시될 수 있다. 바이오변환단계(S6)는 바이오센싱단계(S5)를 거친 다음, 실시되도록 한다.
압력비교단계(S4)는 압력디지털신호()를 기설정된 기준신호와 비교한다. 압력비교단계(S4)는 압력비교부(220)의 동작에 따라 실시될 수 있다.
바이오분석단계(S7)는 압력비교부(220)의 비교 결과, 압력디지털신호가 기설정된 기준신호와 같거나 큰 경우, 바이오디지털신호를 분석하여 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 신체정보를 추출한다. 바이오분석단계(S7)는 센싱표시앱(200)의 바이오분석부(240)의 동작에 따라 실시될 수 있다.
출력변환단계(S8)는 신체정보가 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시되도록 신체정보를 디스플레이부(D)에 표시하기 위한 표시정보로 변환시킨다. 출력변환단계(S8)는 센싱표시앱(200)의 출력변환부(250)의 동작에 따라 실시될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 표시정보를 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)에 표시하는 표시단계(S9)와, 표시정보를 휴대단말(P)의 메모리부(M)에 저장하는 저장단계(S10) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 압력비교부(220)의 비교 결과, 압력디지털신호가 기설정된 기준신호보다 작은 경우, 웨어러블유닛(W)의 착용 상태가 불량임을 알리는 착용불량단계(S11)를 더 포함할 수 있다. 착용불량단계(S11)는 휴대단말(P)의 디스플레이부(D)와 스피커(미도시) 중 적어도 어느 하나의 동작에 따라 사용자에게 웨어러블유닛(W)의 착용 상태가 불량임을 알릴 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 착용불량단계(S11)와 더불어 차단단계(S12)를 더 포함할 수 있다. 차단단계(S12)는 센싱모듈(100)의 압력센싱부(120)와 바이오센싱부(150)에 인가된 전원부(110)의 전원을 차단한다. 차단단계(S12)는 스위치(111)의 동작 또는 센싱표시앱(200)의 동작을 통해 실시될 수 있다.
차단단계(S12)를 거친 다음에는 웨어러블유닛(W)을 사용자의 신체로부터 분리한 다음, 후술하는 유닛착용단계(S0)로 복귀하여 웨어러블유닛(W)을 다시 사용자의 신체에 착용함으로써, 센싱모듈(100)을 사용자의 신체에서 설치 위치에 정위치시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 압력센싱단계(S2)에 앞서 압력센싱부(120)와 바이오센싱부(150)와 무선송신부(160)에 전원을 인가하는 인가단계(S1)를 더 포함할 수 있다. 인가단계(S1)는 스위치(111)의 동작에 따라 실시될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법은 웨어러블유닛(W)을 사용자의 신체에 착용하는 유닛착용단계(S0)를 더 포함할 수 있다. 유닛착용단계(S0)를 거침에 따라 사용자의 신체에서 설치 위치에 센싱모듈(100)을 정위치시킬 수 있다. 유닛착용단계(S0)는 인가단계(S1) 이전에 실시하기도 하고, 인가단계(S1) 이후에 실시되기도 한다. 유닛착용단계(S0)는 압력센싱단계(S2)에 앞서 실시하도록 한다.
상술한 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템과 스마트 바이오 센싱방법에 따르면, 사용자의 신체와 바이오센싱부(150) 사이의 밀착 상태에 대응하여 웨어러블유닛(W)을 착용한 사용자의 신체 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있다. 특히, 사용자의 신체와 바이오센싱부(150) 사이의 밀착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 사용자의 움직임에 대응하여 웨어러블유닛(W)이 사용자의 신체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 센싱모듈(100)의 세부 구성을 통해 사용자의 신체와 바이오센싱부(150) 사이의 밀착 상태를 정형화시키고, 바이오센싱부(150)의 상황신호를 명확하게 획득하여 바이오센싱부(150)의 상황신호 오차를 최소화시킬 수 있다. 또한, 센싱모듈(100)의 세부 구성을 통해 사물인터넷을 구현할 수 있다.
또한, 센싱표시앱(200)을 통해 사용자의 선택에 따라 실시간으로 사용자의 신체 상황을 확인할 수 있다. 특히, 센싱표시앱(200)의 세부 구성을 통해 수신된 상황신호와 압력신호를 바탕으로 다양한 사용자의 신체 상황에 대응하는 신체정보를 추출하여 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 바이오센싱부(150)의 세부 구성을 통해 신체정보 중 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 간편하고 정확하게 측정하여 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 웨어러블유닛(W)의 세부 구성을 통해 사용자의 팔 또는 다리 또는 머리에 웨어러블유닛(W)을 착용함에 있어서, 웨어러블유닛(W)의 착용을 자연스럽게 하고, 웨어러블유닛(W)의 착용에 대한 부담을 최소화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
W: 웨어러블유닛 WH: 헤드밴드 WG: 헤드셋
WW: 탈착밴드 WC: 헤드캡 P: 휴대단말
D: 디스플레이부 WR: 무선수신부 M: 메모리부
100: 센싱모듈 110: 전원부 111: 스위치
120: 압력센싱부 130: 고정패드부 140: 탄성패드부
150: 바이오센싱부 160: 무선송신부 200: 센싱표시앱
210: 압력신호변환부 220: 압력비교부 230: 바이오신호변환부
240: 바이오분석부 250: 출력변환부 S0: 유닛착용단계
S1: 인가단계 S2: 압력센싱단계 S3: 압력변환단계
S4: 압력비교단계 S5: 바이오센싱단계 S6: 바이오변환단계
S7: 바이오분석단계 S8: 출력변환단계 S9: 표시단계
S10: 저장단계 S11: 착용불량단계 S12: 차단단계

Claims (8)

  1. 웨어러블유닛에서 사용자의 신체와 접촉하는 면에 구비되는 센싱모듈;을 포함하고,
    상기 센싱모듈은,
    탄성을 가지고 상기 웨어러블유닛에서 사용자의 신체와 접촉되는 면에 적층되는 탄성패드부;
    사용자의 신체에 접촉되도록 상기 탄성패드부에 적층되어 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱부;
    상기 바이오센싱부에 전원을 인가하는 전원부; 및
    상기 바이오센싱부와 상기 전원부 사이에 구비되어 상기 바이오센싱부로의 전원 인가 여부를 선택하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱모듈은,
    상기 웨어러블유닛과 상기 탄성패드부 사이에 구비되어 상기 바이오센싱부가 사용자의 신체를 가압하는 압력을 측정하는 압력센싱부; 및
    상기 압력센싱부와 상기 탄성패드부 사이에 구비되어 상기 압력센싱부를 상기 웨어러블유닛에 정위치시킴은 물론 상기 압력센싱부와 상기 바이오센싱부 사이를 차폐시키는 고정패드부;를 더 포함하고,
    상기 전원부의 전원은,
    상기 바이오센싱부는 물론 상기 압력센싱부에 각각 인가되는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱모듈은,
    상기 바이오센싱부에서 측정된 상황신호와 상기 압력센싱부에서 측정된 압력신호를 무선 방식으로 출력하는 무선송신부;를 더 포함하고,
    상기 전원부의 전원은,
    상기 바이오센싱부와 상기 압력센싱부는 물론 상기 무선송신부에 각각 인가되는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무선송신부로부터 출력되는 상기 상황신호와 상기 압력신호에 기초하여 상기 상황신호를 휴대단말의 디스플레이부에 표시하는 센싱표시앱;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이오센싱부는,
    설치 위치에서 혈액이 흐르는 혈관의 용적 변화를 측정하는 광학맥파센서;
    설치 위치에서 심장의 맥동에 따라 변화하는 혈관압의 변화를 측정하는 압력센서; 및
    설치 위치에서 사용자의 체온을 측정하는 온도센서;
    중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨어러블유닛은,
    사용자의 머리를 감싸는 헤드밴드;
    사용자의 시력을 교정하거나 사용자의 눈을 보호하거나, 가상현실 체험을 위해 사용자의 머리에 탈부착 가능하게 착용하는 헤드셋;
    사용자의 팔 또는 다리에 탈부착 가능하게 착용하는 탈착밴드;
    사용자의 머리 보호를 위해 사용자의 머리에 착용하는 헤드캡; 및
    사용자의 신체 상황을 측정하기 위한 위치에 탈부착 가능하게 부착되는 탈착패치; 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱시스템.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 스마트 바이오 센싱시스템을 사용하여 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 모니터링하는 방법이고,
    상기 바이오센싱부의 동작에 따라 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱단계;
    상기 바이오센싱부에서 측정된 상황신호를 바이오디지털신호로 변환시키는 바이오변환단계;
    상기 바이오디지털신호를 분석하여 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 신체정보를 추출하는 바이오분석단계; 및
    상기 신체정보가 휴대단말의 디스플레이부에 표시되도록 상기 신체정보를 상기 디스플레이부에 표시하기 위한 표시정보로 변환시키는 출력변환단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법.
  8. 제4항에 기재된 스마트 바이오 센싱시스템을 사용하여 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 모니터링하는 방법이고,
    상기 압력센싱부의 동작에 따라 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체에 접촉된 상기 바이오센싱부가 사용자의 신체를 가압하는 압력을 측정하는 압력센싱단계;
    상기 바이오센싱부의 동작에 따라 상기 웨어러블유닛을 착용한 사용자의 신체 상황을 측정하는 바이오센싱단계;
    상기 압력신호를 압력디지털신호로 변환시키는 압력변환단계;
    상기 바이오센싱부에서 측정된 상황신호를 바이오디지털신호로 변환시키는 바이오변환단계;
    상기 압력디지털신호를 기설정된 기준신호와 비교하는 압력비교단계;
    상기 압력비교부의 비교 결과, 상기 압력디지털신호가 기설정된 기준신호와 같거나 큰 경우, 상기 바이오디지털신호를 분석하여 체온, 혈압, 맥박, 혈류, 산소포화도 중 적어도 어느 하나를 포함하는 신체정보를 추출하는 바이오분석단계; 및
    상기 신체정보가 휴대단말의 디스플레이부에 표시되도록 상기 신체정보를 상기 디스플레이부에 표시하기 위한 표시정보로 변환시키는 출력변환단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블유닛을 이용한 스마트 바이오 센싱방법.
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