KR20210024874A - 인체 삽입형 모니터링 기기 및 그 동작 방법 - Google Patents

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김종한
박성민
김준호
홍영준
김종팔
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삼성전자주식회사
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Abstract

일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기는 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나의 상태 정보를 측정하는 제1 센서들과 사용자의 심장의 심전도, 사용자의 폐의 임피던스, 심장의 움직임, 폐를 포함하는 흉부의 움직임 및 폐의 호흡률 중 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 제2 센서들을 포함하는 복수의 센서들, 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위한 생체 정보를 감지하는 두 개의 전극들, 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 생체 정보를 처리하는 아날로그 회로, 및 적어도 하나의 상태 정보 및 적어도 둘의 생체 정보를 기초로, 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 프로세서를 포함한다.

Description

인체 삽입형 모니터링 기기 및 그 동작 방법{MONITORING DEVICE INSERTED INTO HUMAN BODY AND OPERATING METHOD THEREOF}
아래 실시예들은 인체 삽입형 모니터링 기기 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
심부전은 예를 들어, 부정맥, 또는 판막 질환 등에 의해 심장의 기계적인 펌핑(pumping) 기능이 저하되어 전신에 충분한 혈류를 공급하지 못하는 상태로서, 발병 후 5년 생존율이 50%이하로 암보다 낮은 질병이다. 심부전으로 심장 기능이 약화되면 돌연사와 부정맥의 위험이 높아지며, 완치가 없는 질병으로 적극적인 환자 관리가 필요하다. 따라서, 심부전 환자는 신체 상태에 대한 지속적으로 모니터링과 같은 자가 관리(self-care management)가 요구된다. 다만, 심부전의 모니터링을 위해서는 심장에 리드 전극을 삽입해야 하므로 시술이 상대적으로 어려워지고 감염의 가능성이 커지는 위험이 있다.
일 실시예에 따르면, 삽입형 모니터링 기기는 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나의 상태 정보를 측정하는 제1 센서들과 상기 사용자의 심장의 심전도, 상기 사용자의 폐의 임피던스, 상기 심장의 움직임, 상기 폐를 포함하는 흉부의 움직임 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 제2 센서들을 포함하는 복수의 센서들; 상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위한 생체 정보를 감지하는 두 개의 전극들; 상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 생체 정보를 처리하는 아날로그 회로; 및 상기 적어도 하나의 상태 정보 및 상기 적어도 둘의 생체 정보를 기초로, 상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 프로세서를 포함한다.
상기 삽입형 모니터링 기기는 상기 심장과 일 측의 폐로부터 미리 정해진 거리 이내의 피하 지방 층에 삽입되고, 상기 제2 센서들은 상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 상기 전극들 사이의 전위차를 감지하는 전위 센서; 및 상기 심장의 움직임, 상기 흉부의 움직임 및 상기 호흡률 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 압력을 감지하는 압력 센서를 포함할 수 있다.
상기 아날로그 회로는 상기 폐의 임피던스를 측정하기 위해 교류 전류를 생성하는 전류 생성기(Current generator); 상기 전극들 간의 교류 전압을 증폭하는 전압 증폭기(Voltage amplifier); 및 상기 교류 전압에 따른 아날로그 신호를 직류 전압에 따른 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(Analog to Digital converter) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 아날로그 회로는 상기 전류 생성기를 통해 생성된 교류 전류를 공급한 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 폐의 임피던스를 획득 하고, 상기 교류 전류를 공급하지 않은 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 심전도를 획득할 수 있다.
상기 프로세스는 상기 상태 정보에 따른 상기 심전도, 상기 폐의 임피던스, 및 상기 심장의 움직임 중 적어도 둘을 기초로, 상기 심장의 이상 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 상태 정보에 따른 상기 심전도가 정상 범위 이내이고, 상기 심장의 움직임 및 상기 폐의 호흡률이 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 심장에 판막 질환의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 사용자의 자세가 누워있는 상태에서 상기 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮은 경우, 상기 심장에 심부전의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 상태 정보에 따른 상기 폐의 임피던스, 상기 흉부의 움직임, 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 기초로, 상기 폐의 이상 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 사용자의 자세가 누워있는 상태에서 상기 폐의 호흡률이 정상 호흡률보다 높아지거나, 또는 상기 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮아지는 경우, 상기 사용자의 폐에 폐부종의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 사용자의 자세 및 활동 별로 분류된 상기 적어도 둘의 생체 정보의 기준값과 상기 적어도 둘의 생체 정보 간의 비교 결과에 기초하여 상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 삽입형 모니터링 기기는 상기 적어도 둘의 생체 정보를 상기 사용자의 자세 및 활동 별로 분류하여 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 센서들 및 상기 제2 센서들의 측정 주기는 미리 설정될 수 있다.
상기 삽입형 모니터링 기기는 상기 모니터링 결과를 전송하는 통신 안테나; 무선으로 에너지를 공급받는 무선 전력 전송 안테나; 및 상기 에너지를 이용하여 상기 삽입형 모니터링 기기에 전력을 공급하는 배터리를 충전하는 전력 관리(Power management) 회로 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 센서들은 상기 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나를 측정하는 모션 센서들; 상기 사용자의 심장의 전기적 신호를 측정하는 심전도 센서; 상기 사용자의 폐의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서; 및 상기 심장의 움직임, 상기 흉부의 움직임 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 측정하는 압력 센서 중 적어도 셋을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법은 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나의 상태 정보를 측정하는 단계; 상기 사용자의 심장의 심전도, 상기 사용자의 폐의 임피던스, 상기 심장의 움직임, 상기 폐를 포함하는 흉부의 움직임 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 단계; 상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위한 생체 정보를 감지하는 단계; 상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 생체 정보를 처리하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 상태 정보 및 상기 적어도 둘의 생체 정보를 기초로, 상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계를 포함한다.
상기 삽입형 모니터링 기기는 상기 심장과 일 측의 폐로부터 미리 정해진 거리 이내의 피하 지방 층에 삽입되고, 상기 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 단계는 상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 상기 전극들 사이의 전위차를 감지하는 단계; 및 상기 심장의 움직임, 상기 흉부의 움직임 및 상기 호흡률 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 압력을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생체 정보를 처리하는 단계는 상기 전류 생성기를 통해 생성된 교류 전류를 공급한 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 폐의 임피던스를 획득하는 단계; 및 상기 교류 전류를 공급하지 않은 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 심전도를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계는 상기 상태 정보에 따른 상기 심전도, 상기 폐의 임피던스, 및 상기 심장의 움직임 중 적어도 둘을 기초로, 상기 심장의 이상 상태를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계는 상기 상태 정보에 따른 상기 폐의 임피던스, 상기 흉부의 움직임, 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 기초로, 상기 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 레이아웃(layout) 구성도.
도 2는 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 삽입 위치를 설명하기 위한 도면.
도 4는 일 실시예에 따라 정상 상태의 폐 및 폐부종이 발생한 폐의 임피던스를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 6은 실시예들에 따른 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법을 나타낸 흐름도.
도 7은 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법을 설명하기 위한 도면.
본 명세서에 개시되어 있는 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 기술적 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 개시된 실시예들은 다양한 다른 형태로 변경되어 실시될 수 있으며 본 명세서의 범위는 개시된 실시예들에 한정되지 않는다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 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 해당 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.
도 1은 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 레이아웃(layout) 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기(100)는 메인 보드(110), 배터리(120), 통신 안테나(130), 무선 전력 전송 안테나(140), 전극들(150), 압력 센서(160) 및 케이스(170)를 포함할 수 있다.
메인 보드(110)는 예를 들어, 심전도 및/또는 폐의 임피던스 등을 측정하기 위하여 정보 획득 및 처리를 수행하는 아날로그 회로, 정보 처리 및 전송을 위한 프로세서, 모션 센서들, 및 전력 관리 회로를 포함할 수 있다. 메인 보드(110)의 구성 요소에 대하여는 아래의 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
배터리(120)는 삽입형 모니터링 기기(100)에 전력을 공급할 수 있으며, 예를 들어, 니켈-카드뮴, 리튬이온, 니켈-수소, 리튬폴리머 등과 같이 충, 방전 가능한 이차 전지일 수 있다. 일 실시예에서는 삽입형 모니터링 기기(100)의 소형화를 위해 배터리(120)의 크기를 줄이고, 무선 전력 전송을 사용하여 에너지를 공급할 수 있다. 일 실시예서는 초소형 배터리를 사용함으로써 삽입형 모니터링 기기(100)의 크기를 소형화하여 이식을 용이하게 하는 한편, 이식 후의 불편함을 최소화할 수 있다.
통신 안테나(130)는 RF 무선 통신 안테나일 수 있다. 통신 안테나(130)는 삽입형 모니터링 기기(100)와 외부 수신기(도 2의 203 참조) 간의 통신을 위해 입형 모니터링 기기(100)의 송, 수신기(도 2의 260 참조)에 의해 변조된 교류 전압을 전자기파로서 대기 중에 방사하고, 수신한 전자기파를 교류 전압으로 변환한 전파를 방사할 수 있다.
무선 전력 전송 안테나(140)는 '무선 에너지 전송 안테나'라고도 부를 수 있으며, 선이 없이 전기 에너지를 송, 수신할 수 있다. 무선 전력 전송 안테나(140)는 예를 들어, 자기 유도(Magnetic Induction; MI) 방식, 자기 공진(Magnetic Resonant; MR) 방식, 및/또는 원거리 마이크로파 방식 등에 의해 무선으로 에너지를 공급받을 수 있다. 일 실시예에서는 무선 전력 전송을 이용하여 삽입형 모니터링 기기(100) 또는 배터리(120)를 교체 없이 반영구적으로 사용할 수 있다.
전극들(150)은 심전도(Electrocardiogram; ECG) 및/또는 폐의 임피던스를 측정하기 위한 생체 정보를 감지할 수 있다. 전극들(150) 각각은 예를 들어, 0.5 x 0.5 x 0.5 mm 크기를 가질 수 있다. 전극들(150)은 서로 30mm의 거리에 이격될 수 있다.
압력 센서(160)는 삽입형 모니터링 기기(100)의 외부에 위치하며, 폐를 포함하는 흉부의 움직임, 심장의 움직임 및/또는 폐의 호흡률 등을 측정할 수 있다.
케이스(170)는 완전 밀폐형으로 구현되며, 예를 들어, 티타늄으로 제작될 수 있다.
삽입형 모니터링 기기(100)는 예를 들어, 흉부 피부 아래에 이식되어 다양한 생체 정보를 수집 및/또는 전송하며, 수집한 생체 정보를 사용하여 인체 상태를 모니터링하고 인체의 이상 상태를 사용자 또는 의사에게 알릴 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기(200)는 압력 센서(160)를 포함하는 복수의 센서들(210), 아날로그 회로(230), 두 개의 전극들(150), 전력 관리(Power management) 회로(240), 프로세서(250), 송, 수신기(260)를 포함할 수 있다. 복수의 센서들(210), 아날로그 회로(230), 전력 관리(Power management) 회로(240), 프로세서(250), 송, 수신기(260), 통신 안테나(130), 무선 전력 전송 안테나(140), 두 개의 전극들(150), 및 압력 센서(160)는 모두 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 센서들(210)은 예를 들어, 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나의 상태 정보를 측정하는 제1 센서들과 사용자의 심장의 심전도, 사용자의 폐의 임피던스, 심장의 움직임, 폐를 포함하는 흉부의 움직임 및 폐의 호흡률 중 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 제2 센서들을 포함할 수 있다. 제1 센서들은 예를 들어, 가속도 센서(211), 자이로 센서(211), 및/또는 동작 감지 센서 등과 같이 사용자의 움직임을 감지할 수 있는 모션 센서들일 수 있다. 또한, 제2 센서들은 예를 들어, 전위 센서 및/또는 압력 센서(160)를 포함할 수 있다. 전위 센서는 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 삽입된 위치에서 전극들(150) 사이의 전위차를 감지할 수 있다. 전위 센서는 예를 들어, 사용자의 심장의 전기적 신호를 측정하는 심전도 센서, 및 사용자의 폐의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서를 포함할 수 있다. 심전도 센서와 임피던스 센서는 하나의 센서로 구성될 수도 있다. 복수의 센서들(210)은 체온 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
제1 센서들 및/또는 제2 센서들의 측정 주기는 미리 설정될 수 있으며, 삽입형 모니터링 기기(200)는 복수의 센서들(210)을 통해 지속적으로 생체 정보를 수집할 수 있다.
압력 센서(160)는 심장의 움직임, 흉부의 움직임 및 호흡률(Respiratory quotient; RQ) 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 삽입된 위치에서 압력을 감지할 수 있다.
예를 들어, 압력 센서(160)를 통해 검출된 흉부의 움직임은 낮은 주파수의 베이스 라인이 되고, 심장의 움직임은 낮은 주파수의 베이스 라인에 포함된 형태로 획득될 수 있다. 이때, 심장의 움직임과 흉부의 움직임은 움직임의 크기와 주파수에 의해 서로 구분될 수 있다. 예를 들어, 사용자 운동 중인 경우와 같이 사용자의 움직임의 크기가 큰 경우, 흉부의 움직임의 크기 또한 커질 수 있다. 또한, 사용자가 고정 자세로 앉아 있거나, 누워있는 경우와 같이 사용자의 움직임의 크기가 작은 경우, 흉부의 움직임의 크기 또한 작아질 수 있다. 흉부의 움직임의 크기가 클수록, 한 호흡 구간의 길이가 짧아지며, 단위 시간 당 △R/R0 또한 급격하게 커질 수 있다(여기서, R0은 사용자의 움직임이 없는 상태에서의 호흡량을 의미하고, △R은 사용자의 움직임에 따른 호흡량의 변화를 의미할 수 있다.
호흡률은 인체가 일정한 시간 동안 흡수한 산소 부피와 배출한 이산화탄소의 부피 비율을 의미한다. 호흡률은 인체에서 발생한 이산화탄소(CO2)의 부피/소비된 산소(O2)의 부피로 구할 수 있다. 호흡률은 예를 들어, 압력 센서(160)로부터 검출한 흉부 움직임에 대한 데이터를 로우 패스 필터(low pass filter)로 통과시켜 분석 가능한 데이터를 얻고, 분석 가능한 데이터로부터 최대값(Peak)들을 검출하여 최대값들 간의 간격을 통해 호흡률을 산출할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기(200)는 흉부 움직임에 대한 데이터를 로우 패스 필터로 통과시킴으로써, 예를 들어, 매 심장 주기(Cardiac Cycle)마다의 심장 수축기(Systole)와 심장 이완기(Diastole)에 대응하는 파형과 같이 분석 가능한 데이터를 얻을 수 있다. 삽입형 모니터링 기기(200)는 매 심장 주기마다의 최대값들을 검출하고, 최대값들 간의 간격을 통해 호흡률을 산출할 수 있다.
아날로그 회로(230)는 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 생체 정보를 처리할 수 있다. 아날로그 회로(230)는 예를 들어, 전류 생성기(Current generator)(231), 전압 증폭기(Voltage amplifier)(233) 및 A/D 컨버터(Analog to Digital converter)(235)를 포함할 수 있다.
전류 생성기(231)는 폐의 임피던스를 측정하기 위해 교류 전류를 생성할 수 있다. 아날로그 회로(230)는 예를 들어, 전류 생성기(231)를 통해 생성된 교류 전류를 사용자의 인체에 공급한 상태에서 측정된 전극들(150) 간의 교류 전압을 분석하여 폐의 임피던스를 획득할 수 있다. 전극들(150)은 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위한 생체 정보를 감지할 수 있다.
신체는 다양한 전기적 특성을 가지는 생체 조직으로 구성될 수 있다. 생체 조직은 전하를 운반할 수 있는 이온 등을 통하여 전도성을 가질 수 있다. 생체 조직은 부위에 따라 전도성이 다를 수 있으며, 근육과 같은 생체 조직은 전류가 흐르는 도체의 성격을 가지지만 뼈와 같은 생체 조직은 전류가 잘 흐르지 않는 부도체의 성격을 가진다. 생체 조직은 전기적으로 저항 특성을 가질 수 있다. 앞서, 사용자의 인체에 공급한 교류 전류의 크기는 알고 있는 정보이므로, 예를 들어, Z = V/I 와 같은 옴(ohm)의 법칙을 기반으로 측정된 교류 전압을 분석함으로써 폐의 임피던스를 획득할 수 있다. 여기서, Z는 임피던스를, V는 전압을, I는 전류를 나타낼 수 있다. 폐의 임피던스는 예를 들어, 0부터 최대값까지 크게 변화하는 형태가 아니고, 큰 직류 성분의 고정 임피던스 값을 기준으로 미소한 변화 범위 내에서 변화하는 값의 형태일 수 있다. 삽입형 모니터링 기기(200)는 폐의 임피던스를 측정함으로써 폐에 찬 액체 양을 측정하여 폐부종의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 생성 및 전송할 수 있다.
또한, 아날로그 회로(230)는 교류 전류를 공급하지 않은 상태에서 측정된 전극들(150) 간의 교류 전압을 분석하여 심전도를 획득할 수 있다.
전압 증폭기(233)는 전극들 간의 교류 전압을 증폭할 수 있다.
A/D 컨버터(235)는 전압 증폭기(233)에서 증폭된 교류 전압에 따른 아날로그 신호를 직류 전압에 따른 디지털 신호로 변환할 수 있다.
전력 관리 회로(240)는 배터리의 전압을 다른 구성 요소들이 사용할 수 있는 전압으로 변환시켜 줄 수 있다. 전력 관리 회로(240)는 무선 전력 전송 안테나(140)를 통해 외부의 전력 송신부(201)로부터 공급받은 에너지를 이용하여 삽입형 모니터링 기기(200)에 전력을 공급하는 배터리를 충전할 수 있다.
프로세서(250)는 삽입형 모니터링 기기(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(250)는 아날로그 회로(230)의 전류 생성기(231)를 제어하고, 복수의 센서들(210)와 전압 증폭기(233)로부터 얻은 상태 정보 및 생체 정보를 A/D 컨버터(235)를 통해 디지털 신호를 변환하여 수신할 수 있다. 프로세서(250)는 통신 안테나(130)를 통해 디지털 신호로 변환된 상태 정보 및 생체 정보를 외부의 수신기(203)로 전달할 수 있다. 수신기(203)는 프로세서(250)로부터 수신한 데이터를 데이터베이스(205)에 저장하고 이를 통하여 사용자의 활동과 신체 상태를 모니터링할 수 있다. 프로세서(250)는 사용자의 상태 정보 및 생체 정보의 지속적인 수집을 통해 사용자의 생체 정보의 변화 추이를 파악하여 건강 상태를 진단하거나, 질환의 발생 가능성 등을 예측할 수 있다.
프로세서(250)는 적어도 하나의 상태 정보 및 아날로그 회로(230)에서 처리된 적어도 둘의 생체 정보를 기초로, 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링한다. 특히 심부전과 폐부종은 서로 연관이 있으므로 여러 생체 정보를 종합함으로써 보다 정확한 모니터링이 가능하다.
프로세서(250)는 예를 들어, 상태 정보에 따른 심전도, 폐의 임피던스, 및 심장의 움직임 중 적어도 둘을 기초로, 심장의 이상 상태를 모니터링할 수 있다. 심장의 이상 상태는 예를 들어, 사용자의 심장에서 부정맥, 심부전, 판막 이상 등과 같은 질환이 발생한 상태일 수 있다. 프로세서(250)는 모니터링 결과를 외부의 수신기(203)에게 전송할 수 있다.
프로세서(250)는 예를 들어, 상태 정보에 따른 심전도가 정상 범위 이내이고, 심장의 움직임 및 폐의 호흡률이 정상 범위를 벗어나는 경우, 심장에 판막 질환의 발생 가능성이 있는 것으로 판단하고, 판막 질환의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송할 수 있다. 일 실시예에서 '정상 범위'는 각 생체 정보가 예를 들어, 사용자의 자세 및 활동 별로 분류된 누적된 생체 정보에 따른 기준값, 정상 상태에서의 측정된 사용자의 초기 측정값, 또는 의료 데이터 상으로 건강한 인체의 측정값으로 고지된 값부터 오차 범위(예를 들어, 2%) 내에 있는 것으로 이해될 수 있다. 여기서, '사용자의 자세(pose)'는 예를 들어, 서 있거나, 앉아 있거나, 누워 있거나, 허리를 굽히거나, 다리를 접거나, 팔의 접는 등과 같은 동작에 의해 취해지는 인체의 모양 또는 형상에 해당할 수 있다. 또한, '활동(activity)'은 잠을 자거나, 움직이지 않고 있거나, 걷거나, 뛰는 등과 같이 사용자가 몸을 움직여 수행하는 행동에 해당할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 생체 정보는 사용자가 정상 상태라고 하더라도 사용자의 자세 및 활동 별로 그 값이 달라질 수 있다. 따라서, 일 실시예서는 사용자의 자세 및 활동을 고려하여 사용자의 자세 및 활동 별로 분류된 생체 정보에 따라 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 일 실시예에서는 사용자의 활동을 고려함으로써 외부 요인을 배제한 생체 정보를 선택적으로 사용할 수 있다.
프로세서(250)는 예를 들어, 사용자의 자세가 누워있는 상태에서 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮거나, 또는 점차 낮아지는 경우, 심장에 심부전의 발생 가능성이 있는 것으로 판단하고, 심부전의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송할 수 있다.
프로세서(250)는 상태 정보에 따른 폐의 임피던스, 흉부의 움직임, 및 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 기초로, 폐의 이상 상태를 모니터링할 수 있다. 프로세서(250)는 예를 들어, 사용자의 자세가 누워있는 상태에서 폐의 호흡률이 정상 범위보다 높아지거나, 또는 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮아지는 경우, 사용자의 폐에 폐부종의 발생 가능성이 있는 것으로 판단하고, 폐부종의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송할 수 있다.
프로세서(250)는 사용자의 자세 및 활동 별로 분류된 적어도 둘의 생체 정보의 기준값과 적어도 둘의 생체 정보 간의 비교 결과에 기초하여 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링할 수 있다. 여기서, 사용자의 자세 및 활동 별로 분류된 적어도 둘의 생체 정보의 기준값은 데이터베이스(205) 등에 미리 저장된 값일 수 있다.
송, 수신기(260)는 삽입형 모니터링 기기(200)의 모니터링 결과를 통신 안테나(130)를 통해 외부의 수신기(203)로 전달할 수 있다.
통신 안테나(130)는 송, 수신기(260)를 통해 전달된 모니터링 결과를 삽입형 모니터링 기기(200) 외부의 수신기(203)로 전송할 수 있다. 수신기(203)는 예를 들어, 웨어러블 디바이스, 스마트 폰 등과 같은 사용자 장치일 수 있다. 수신기(203)는 삽입형 모니터링 기기(200)에서 측정된 생체 정보, 및/또는 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 알리는 알람 등을 포함하는 다양한 데이터를 지속적으로 수신할 수 있다. 수신기(203)는 삽입형 모니터링 기기(200)로부터 수신한 데이터를 기초로, 사용자의 신체에 이상이 감지되는 경우, 이를 사용자에게 알릴 수 있다. 또한, 수신기(203)는 삽입형 모니터링 기기(200)로부터 수신한 데이터를 외부의 데이터베이스(205) 등에 저장할 수 있다. 데이터베이스(205)에 누적된 데이터는 추후 진단에 사용될 수 있다. 삽입형 모니터링 기기(200)와 외부의 수신기(203) 및 데이터베이스(205) 간의 동작을 아래의 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 삽입 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기(300)가 흉부의 피부 아래에 이식된 도면이 도시된다.
삽입형 모니터링 기기(300)는 피부의 높은 저항으로부터 신호의 특이성을 높이기 위해, 예를 들어, 피부를 절개하여 심장과 일 측의 폐로부터 미리 정해진 거리 이내의 피하 지방 층에 삽입될 수 있다. 이때, 일 측의 폐는 심장의 위치와 동일한 위치에 있는 폐에 해당할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 심장이 좌측에 위치하는 경우, 일 측의 폐는 좌측에 폐에 해당하고, 특이하게 사용자의 심장이 우측에 존재하는 경우, 일 측의 폐는 우측의 폐에 해당할 수 있다.
일 실시예에서는 삽입형 모니터링 기기(300)를 폐에 근접한 부위에 이식함으로써 폐의 임피던스에 대한 정확한 측정이 가능하고, 외부의 요인에 의한 영향을 최소화할 수 있다. 보다 구체적으로, 삽입형 모니터링 기기(300)는 폐의 중간 부분에 삽입되어 심전도와 폐의 임피던스를 모두 측정할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기(300)는 예를 들어, 3번과 4번 갈비뼈 사이, 복장뼈(sternum) 중심으로부터 4cm 떨어진 곳에 45도 각도로 피부 아래 피하 지방층에 삽입될 수 있다.
사용자의 신체에 삽입된 삽입형 모니터링 기기(300)는 다양한 생체 정보를 수집할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기(300)에서는 심전도의 RRI(R to R interval)이나 심박수, 심장의 비정상적인 움직임 등 간단한 연산을 통해 판단할 수 있는 심장의 이상 상태들을 모니터링하고 이상 상태로 판단되면 알람을 발생할 수 있다.
외부의 수신기는 삽입형 모니터링 기기(300)를 통해 수신한 데이터에 대한 보다 복잡한 연산을 통해 데이터를 세밀하게 분석하여 정확한 진단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 과한 움직임을 취할 경우, 센서들에 의해 심전도나 심장의 움직임이 비정상적으로 측정이 되더라도 세밀한 분석에 의해 외부 요인으로 인한 잘못된 데이터로 판단될 수 있다. 또한, 수면 중에 수집된 데이터는 더 높은 신뢰도로 활용될 수 있다.
인체에 삽입된 삽입형 모니터링 기기(300)로부터 또는 외부의 수신기로부터 신체의 이상에 대한 알람이 발생한 경우, 삽입형 모니터링 기기(300) 또는 외부의 수신기는 저장된 해당 사용자의 데이터를 전문의에게 전달할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따라 정상 상태의 폐 및 폐부종이 발생한 폐의 임피던스를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 정상 상태의 폐(410)와 폐부종 상태의 폐(430)에서의 전류 밀도(Current density)가 도시된다.
폐부종은 폐의 혈관 밖에 체액 또는 수분이 비정상적으로 축적되어 호흡 곤란을 야기하는 상태에 해당한다. 폐부종 상태의 폐(430)에는 정상 상태의 폐(410)에 비해 체액 또는 수분의 양이 많으므로 전류 밀도 또한 높게 나타날 수 있다.
폐부종 상태의 폐(430)에서와 같이 폐의 전기 전도도가 높을 때 폐 쪽으로 더 많은 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 폐부종 상태의 폐(430)에서의 임피던스 또한 정상 상태의 폐(410)의 임피던스에 비해 높게 나타날 수 있다. 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기는 정상 상태의 폐(410)와 폐부종 상태의 폐(430)에서의 임피던스 차이에 의해 폐부종의 발생 가능성을 판단하여 알람을 발생할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기는 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나의 상태 정보를 측정한다(510). 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 자이로 센서, 동작 감지 센서, 가속도 센서 등과 같이 사용자의 움직임을 감지하는 모션 센서들을 이용하여 적어도 하나의 상태 정보를 측정할 수 있다.
삽입형 모니터링 기기는 사용자의 심장의 심전도, 사용자의 폐의 임피던스, 심장의 움직임, 폐를 포함하는 흉부의 움직임 및 폐의 호흡률 중 적어도 둘의 생체 정보를 측정한다(520).
단계(520)에서, 삽입형 모니터링 기기는 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 삽입된 위치에서 전극들 사이의 전위차를 감지할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 전위 센서를 이용하여 전극들 사이의 전위차를 감지할 수 있다. 또한, 삽입형 모니터링 기기는 심장의 움직임, 흉부의 움직임 및 호흡률 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 삽입된 위치에서 압력을 감지할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 압력 센서를 이용하여 삽입된 위치에서 압력을 감지할 수 있다.
일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 도 5에서 단계(510) 및 단계(520)가 순차적으로 수행되는 것으로 기재하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 단계(510) 및 단계(520)는 동시에 수행될 수도 있고, 일정 시간 차를 두고 수행될 수도 있다.
삽입형 모니터링 기기는 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위한 생체 정보를 감지한다(530). 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 해당 기기의 외부에 노출된 2개의 전극들을 통해 생체 정보를 감지할 수 있다.
삽입형 모니터링 기기는 심전도 및 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 생체 정보를 처리한다(540). 단계(540)에서, 삽입형 모니터링 기기는 전류 생성기를 통해 생성된 교류 전류를 공급한 상태에서 측정된 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 폐의 임피던스를 획득할 수 있다. 폐의 임피던스를 측정하기 위해 사용자의 인체 또는 생체 조직에 미세한 교류 전류를 인가하고, 해당 교류 전류에 의한 교류 전압을 측정할 수 있다. 또한, 단계(540)에서, 삽입형 모니터링 기기는 교류 전류를 공급하지 않은 상태에서 측정된 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 심전도를 획득할 수 있다.
삽입형 모니터링 기기는 적어도 하나의 상태 정보 및 적어도 둘의 생체 정보를 기초로, 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링한다(550). 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 상태 정보에 따른 심전도, 폐의 임피던스, 및 심장의 움직임 중 적어도 둘을 기초로, 심장의 이상 상태를 모니터링할 수 있다. 또는, 삽입형 모니터링 기기는 상태 정보에 따른 폐의 임피던스, 흉부의 움직임, 및 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 기초로, 폐의 이상 상태를 모니터링할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기는 모니터링 결과를 외부의 수신기로 전송함으로써 사용자에게 알릴 수 있다.
예를 들어, 심장 판막에 이상이 생기면 증상이 없다가 갑자기 뇌졸중이나 감염성 심내막염이 발생할 수 있다. 따라서, 심전도가 정상이라도 압력 센서를 통해 심장의 비정상적인 움직임이 감지되면, 삽입형 모니터링 기기는 외부의 수신기를 통해 사용자에게 이를 알려 조기 진단을 가능하게 할 수 있다. 또는, 폐의 임피던스가 정상 범위를 벗어나 비정상적으로 낮을 경우, 삽입형 모니터링 기기는 폐부종 의심 알람을 사용자에게 보내고, 의사는 지속적으로 누적된 심전도, 압력 센서 데이터에 의해 심인성 폐부종인지 비심인성 폐부종인지를 판단할 수 있다.
예를 들어, 심부전이나 폐부종과 같은 질환은 천천히 악화되고, 증상이 없다가 갑자기 나타날 수 있다. 따라서, 지속적인 데이터 획득을 통해 생체 정보의 변화 추이를 모니터링하여 질병을 예측, 및/또는 진단할 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기는 사용자의 인체에 최초 이식된 후, 개인화된 정상 상태의 생체 데이터 세팅을 위한 데이터를 수집할 수 있다(610). 사람마다 정상 상태의 생체 데이터가 다르므로 삽입형 모니터링 기기는 단계(610)에서 수집한 데이터로 사용자 개인화를 위한 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 평상 상태, 운동 상태, 및 수면 상태 각각의 생체 정보를 저장하여 이상 판별에 활용할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기는 지속적인 데이터 측정을 통해 사용자의 개인화된 상황 별 생체 데이터, 다시 말해 사용자의 자세 및 활동 별 생체 정보를 정립할 수 있다. 이때, 정립된 정보 또는 데이터를 '기준값', '정상 범위의 정보' 또는 '정상 상태의 생체 데이터'라고 부를 수 있다.
삽입형 모니터링 기기는 누적된 데이터로 설정된 정상 상태의 생체 데이터와 새로 측정된 데이터를 비교할 수 있다(620).
삽입형 모니터링 기기는 단계(620)의 비교 결과, 심전도가 정상인지 여부를 판단할 수 있다(630). 여기서, 해당 정보가 '정상'이라는 것은 해당 정보가 전술한 '정상 범위' 내에 있는 것으로 이해할 수 있다. 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 심전도 센서와 압력 센서를 이용하여 심장의 전기적, 기계적 활동을 측정하여 심전도의 정상 여부를 판단할 수 있다.
단계(630)에서 심전도가 정상이 아니라고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 심전도 이상을 외부에 알릴 수 있다(680).
이와 달리, 단계(630)에서 심전도가 정상이라고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 심장의 움직임이 정상인지 여부를 판단할 수 있다(640). 단계(640)에서 심장의 움직임이 정상이라고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 다시 새로 측정되는 데이터와 정상 상태의 생체 데이터를 비교할 수 있다(620).
단계(640)에서 심장의 움직임이 정상이 아니라고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 판막에 이상이 발생한 것으로, 다시 말해 판막 질환이 발생한 것으로 판단하여 판막 이상을 외부에 알릴 수 있다(680).
이와 함께, 삽입형 모니터링 기기는 단계(620)의 비교 결과, 호흡률이 높은지 여부를 판단할 수 있다(650). 단계(650)에서 호흡률이 정상 범위 이내일 것으로 판단된 경우, 삽입형 모니터링 기기는 다시 새로 측정되는 데이터와 정상 상태의 생체 데이터를 비교할 수 있다(620).
단계(650)에서 호흡률이 정상 범위를 벗어나는 것으로 판단된 경우, 삽입형 모니터링 기기는 사용자의 활동량이 높거나, 사용자의 감정이 격앙된 상태인지 여부를 판단할 수 있다(660). 이때, 사용자의 활동량은 심장 박동수에 의해 예측될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 활동량이 높은 경우의 심장 박동수는 정상 상태의 생체 데이터에 비해 높고, 사용자의 활동량이 낮은 경우의 심장 박동수는 정상 상태의 생체 데이터에 비해 낮을 수 있다. 또한, 사용자의 감정이 격앙된 상태인지 여부는 예를 들어, 사용자의 활동량에 비해 단시간에 체온을 포함한 생체 정보가 급격하게 변화하는지 여부에 의해 판단될 수 있다.
단계(660)에서 사용자의 활동량이 높거나, 사용자의 감정이 격앙된 상태라고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 다시 새로 측정되는 데이터와 정상 상태의 생체 데이터를 비교할 수 있다(620).
단계(660)에서 사용자의 활동량이 높거나, 사용자의 감정이 격앙된 상태가 아니라고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮은지 여부를 판단할 수 있다(670). 단계(660) 및 단계(670)에서 삽입형 모니터링 기기는 예를 들어, 임피던스 센서 및 압력 센서를 이용하여 호흡률과 폐의 임피던스를 측정함으로써 사용자의 활동량 및/또는 폐의 임피던스가 정상 범위인지를 판단할 수 있다.
단계(670)에서 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮지 않다고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 다시 새로 측정되는 데이터와 정상 상태의 생체 데이터를 비교할 수 있다(620).
단계(670)에서 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮다고 판단되면, 삽입형 모니터링 기기는 폐부종의 발생 가능성이 있는 것으로 판단하고, 폐부종의 발생 가능성을 외부에 알릴 수 있다(680).
도 7은 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 삽입형 모니터링 기기(200), 외부의 수신기(203) 및 외부의 데이터베이스(205)가 도시된다.
사용자의 인체에 삽입된 삽입형 모니터링 기기(200)는 측정한 데이터 및/또는 모니터링 결과를 외부의 수신기(203)로 전송할 수 있다(710). 삽입형 모니터링 기기(200)는 측정한 데이터 및/또는 모니터링 결과를 지속적으로 외부의 수신기(203)로 전송할 수 있다. 실시예에 따라서, 배터리의 소모를 줄이기 위해 삽입형 모니터링 기기(200)에서 데이터 획득 및 전송 주기는 미리 설정될 수 있다.
외부의 수신기(203)는 예를 들어, 웨어러블 디바이스, 스마트 폰 등과 같은 사용자 장치일 수 있다. 여기서, 측정한 데이터는 예를 들어, 상태 정보 및/또는 생체 정보를 포함할 수 있다. 외부의 수신기(203)는 삽입형 모니터링 기기(200)로부터 생체 정보, 및/또는 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 알리는 알람 등을 포함하는 다양한 데이터를 지속적으로 수신할 수 있다.
외부의 수신기(203)는 삽입형 모니터링 기기(200)로부터 수신한 데이터를 기초로, 사용자의 신체에 이상이 감지되는 경우, 이를 사용자에게 알릴 수 있다(720). 외부의 수신기(203)는 예를 들어, 심전도 센서에서 측정된 심전도에 의해 부정맥을 진단하거나, 또는 압력 센서로 측정된 호흡률에 의해 심장의 판막 이상을 진단할 수 있다. 외부의 수신기(203)는 사용자의 상태 정보와 생체 정보를 함께 사용하여 진단을 수행할 수 있다. 예를 들어, 심박수가 평소보다 높아도 사용자가 달리는 상태라면, 달리는 상황에 해당하는 정상 심박수 기준을 적용하여 심장의 이상 여부를 판단할 수 있다.
또한, 외부의 수신기(203)는 삽입형 모니터링 기기(200)로부터 수신한 데이터를 외부의 데이터베이스(205)에 누적적으로 저장할 수 있다(730). 외부의 데이터베이스(205)는 적어도 둘의 생체 정보를 사용자의 자세 및 활동 별로 분류하여 저장할 수 있다.
외부의 데이터베이스(205)에 누적된 데이터는 추후 진단에 사용될 수 있다(740). 외부의 데이터베이스(205)에 누적된 데이터는 의사에게 전달되어 진단에 활용될 수 있다. 또한, 누적된 데이터는 사용자가 몸의 이상을 느꼈을 당시의 생체 정보와의 비교를 통해 원인을 진단하는 데에 활용될 수 있다. 의사 또는 진단 장치는 누적된 데이터를 통해 파악되는 생체 정보의 변화 추이에 의해 질병을 예측하여 진단을 수행할 수 있다. 의사는 평소 누적된 심전도, 압력 센서의 데이터와 폐의 임피던스 데이터로 증상의 원인과 중증도를 판단할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate 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 (20)

  1. 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나의 상태 정보를 측정하는 제1 센서들과 상기 사용자의 심장의 심전도, 상기 사용자의 폐의 임피던스, 상기 심장의 움직임, 상기 폐를 포함하는 흉부의 움직임 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 제2 센서들을 포함하는 복수의 센서들;
    상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위한 생체 정보를 감지하는 두 개의 전극들;
    상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 생체 정보를 처리하는 아날로그 회로; 및
    상기 적어도 하나의 상태 정보 및 상기 적어도 둘의 생체 정보를 기초로, 상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 프로세서
    를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 삽입형 모니터링 기기는
    상기 심장과 일 측의 폐로부터 미리 정해진 거리 이내의 피하 지방 층에 삽입되고,
    상기 제2 센서들은
    상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 상기 전극들 사이의 전위차를 감지하는 전위 센서; 및
    상기 심장의 움직임, 상기 흉부의 움직임 및 상기 호흡률 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 압력을 감지하는 압력 센서
    를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아날로그 회로는
    상기 폐의 임피던스를 측정하기 위해 교류 전류를 생성하는 전류 생성기(Current generator);
    상기 전극들 간의 교류 전압을 증폭하는 전압 증폭기(Voltage amplifier);
    상기 교류 전압에 따른 아날로그 신호를 직류 전압에 따른 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(Analog to Digital converter)
    중 적어도 하나를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 아날로그 회로는
    상기 전류 생성기를 통해 생성된 교류 전류를 공급한 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 폐의 임피던스를 획득하고,
    상기 교류 전류를 공급하지 않은 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 심전도를 획득하는, 삽입형 모니터링 기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스는
    상기 상태 정보에 따른 상기 심전도, 상기 폐의 임피던스, 및 상기 심장의 움직임 중 적어도 둘을 기초로, 상기 심장의 이상 상태를 모니터링하는, 삽입형 모니터링 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 상태 정보에 따른 상기 심전도가 정상 범위 이내이고, 상기 심장의 움직임 및 상기 폐의 호흡률이 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 심장에 판막 질환의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송하는, 삽입형 모니터링 기기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 사용자의 자세가 누워있는 상태에서 상기 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮은 경우, 상기 심장에 심부전의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송하는, 삽입형 모니터링 기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 상태 정보에 따른 상기 폐의 임피던스, 상기 흉부의 움직임, 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 기초로, 상기 폐의 이상 상태를 모니터링하는, 삽입형 모니터링 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 사용자의 자세가 누워있는 상태에서 상기 폐의 호흡률이 정상 호흡률보다 높아지거나, 또는 상기 폐의 임피던스가 정상 범위보다 낮아지는 경우, 상기 사용자의 폐에 폐부종의 발생 가능성이 있음을 알리는 신호를 전송하는, 삽입형 모니터링 기기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 사용자의 자세 및 활동 별로 분류된 상기 적어도 둘의 생체 정보의 기준값과 상기 적어도 둘의 생체 정보 간의 비교 결과에 기초하여 상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는, 삽입형 모니터링 기기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 둘의 생체 정보를 상기 사용자의 자세 및 활동 별로 분류하여 저장하는 데이터베이스
    를 더 포함하는, 삽입형 모니터링 기기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서들 및 상기 제2 센서들의 측정 주기는 미리 설정되는, 삽입형 모니터링 기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 결과를 전송하는 통신 안테나;
    무선으로 에너지를 공급받는 무선 전력 전송 안테나; 및
    상기 에너지를 이용하여 상기 삽입형 모니터링 기기에 전력을 공급하는 배터리를 충전하는 전력 관리(Power management) 회로
    중 적어도 하나를 더 포함하는, 삽입형 모니터링 기기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은
    상기 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나를 측정하는 모션 센서들;
    상기 사용자의 심장의 전기적 신호를 측정하는 심전도 센서;
    상기 사용자의 폐의 임피던스를 측정하는 임피던스 센서; 및
    상기 심장의 움직임, 상기 흉부의 움직임 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 측정하는 압력 센서
    중 적어도 셋을 포함하는, 삽입형 모니터링 기기.
  15. 사용자의 자세 및 활동 중 적어도 하나의 상태 정보를 측정하는 단계;
    상기 사용자의 심장의 심전도, 상기 사용자의 폐의 임피던스, 상기 심장의 움직임, 상기 폐를 포함하는 흉부의 움직임 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 단계;
    상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위한 생체 정보를 감지하는 단계;
    상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여 상기 생체 정보를 처리하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 상태 정보 및 상기 적어도 둘의 생체 정보를 기초로, 상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계
    를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 삽입형 모니터링 기기는
    상기 심장과 일 측의 폐로부터 미리 정해진 거리 이내의 피하 지방 층에 삽입되고,
    상기 적어도 둘의 생체 정보를 측정하는 단계는
    상기 심전도 및 상기 폐의 임피던스 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 상기 전극들 사이의 전위차를 감지하는 단계; 및
    상기 심장의 움직임, 상기 흉부의 움직임 및 상기 호흡률 중 적어도 하나를 측정하기 위하여, 상기 삽입된 위치에서 압력을 감지하는 단계
    를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 생체 정보를 처리하는 단계는
    상기 전류 생성기를 통해 생성된 교류 전류를 공급한 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 폐의 임피던스를 획득하는 단계; 및
    상기 교류 전류를 공급하지 않은 상태에서 측정된 상기 전극들 간의 교류 전압을 분석하여 상기 심전도를 획득하는 단계
    를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계는
    상기 상태 정보에 따른 상기 심전도, 상기 폐의 임피던스, 및 상기 심장의 움직임 중 적어도 둘을 기초로, 상기 심장의 이상 상태를 모니터링하는 단계
    를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 사용자의 심장 및 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계는
    상기 상태 정보에 따른 상기 폐의 임피던스, 상기 흉부의 움직임, 및 상기 폐의 호흡률 중 적어도 하나를 기초로, 상기 폐의 이상 상태를 모니터링하는 단계
    를 포함하는, 삽입형 모니터링 기기의 동작 방법.
  20. 하드웨어와 결합되어 제15항 내지 제19항 중 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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