KR20230063624A - 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치에 관한 것으로, 상기 생체 신호 측정 장치는 사용자의 신체 부위를 향해 광을 조사하는 복수의 광원부 및 광원 결합부; 광원 결합부로부터의 광을 상기 사용자의 신체 부위를 향해 광을 조사하고, 상기 사용자의 신체 부위로부터의 입사되는 광을 분리시키는 광원 분할부; 상기 신체 부위로부터 방출되는 복수의 광을 제1방향 및 제2방향으로 진행하도록 분리하는 광원 분리부; 상기 제1방향으로 진행하는 광을 검출하는 제1검출부; 상기 제2방향으로 진행하는 광을 검출하는 제2검출부;및 상기 제1검출부 및 제2검출부로부터 측정된 광량에 따라 생체 신호를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치에 관한 것으로, 적색광 및 근적외선 광원 모듈을 동작시켜 두 가지 종류의 카메라를 이용하여 심박수, 산소포화도, 젖산과 같은 생체 신호를 측정할 수 있는 비접촉 생체신호 모니터링 시스템에 관한 것으로, 가시광선 영상 획득 기술과 근적외선 영상 획득 기술을 통해 심박수, 혈중 산소포화도, 혈중 젖산 농도 등의 생체 신호 측정이 가능하다.
이와 같은 비접촉 생체 신호 측정 장치를 통해 사용자는 부위별 염증 정도를 파악하여 신체의 다양한 부위에서 발생할 수 있는 염증성 질환 조기 발견, 지방조직의 염증반응 측정을 통한 비만측정 및 대사성 질환 발생 여부 확인 그리고 혈중 젖산 농도 측정을 통한 운동수행능력 측정 또는 운동강도 조절까지 가능할 수 있도록 한다.
염증이란 감염, 조직 손상 등 유해한 자극에 대한 생체의 국소적 반응 중 하나로 면역세포, 혈관, 염증 매개체들이 관여하는 보호반응이다. 염증은 만성염증과 급성염증으로 나뉘는데 급성염증은 외상, 세균, 바이러스 등 직접적인 요인으로 인해 통증, 열, 발적, 부종과 같은 뚜렷한 증상이 있으며 일시적 반응이지만 급성염증 같은 경우에는 분명한 원인이 없으며 직접적으로 나타나는 증상도 없다. 만성염증은 만성비염, 류마티즘 관절염, 루푸스, 알레르기, 두드러기, 아토피, 천식, 크론병 등의 종류가 존재한다.
만성염증은 지방조직 내에서도 발생하는데, 이는 지방세포의 인슐린 저항성을 유도하고, 지방조직의 잉여 에너지 축적 기능을 저해한다. 따라서 만성적인 지방 조직 내 염증은 비만에 의해 동반되는 제2형 당뇨병, 심혈관 질환 같은 대사성 질환의 원인으로 제시되고 있다.
비만은 만성적으로 낮은 수준의 전신성 염증으로 규정되고 있으며, 지방 조직 내에 존재하는 다양한 면역세포와 이들이 생성하는 염증성 사이토카인의 생성 및 축적으로 인해 염증 반응이 유도된다. 비만 정도가 증가함에 따라 지방조직에서의 염증반응으로 인한 대사성 질환의 발병 확률이 높기 때문에 이러한 지방조직에서의 염증반응을 측정할 수 있다면 사용자의 비만측정 및 대사성 질환의 발병 가능성 또한 예측해 볼 수 있게 된다.
이러한 만성염증은 급성염증과 달리 눈에 보이지 않을뿐더러 몸으로 느껴지는 증상도 거의 없기 때문에 초기에 발병을 알아채기가 어렵다. 하지만, 만성염증은 혈관 내 동맥경화를 일으키고, 심한 경우 심근경색, 협심증과 같은 질환을 발생시킬 수 있으며 또한 만성감염으로 인한 간암, 헬리코박터균 감염에 의한 위암을 생기게 하는 원인을 제공할 수 있다. 따라서 만성염증은 조기 진단이 어려우므로 초기에 발견하지 못한 채 방치된다면 위와 같은 심각한 질병을 초래할 수 있다. 때문에 만성염증을 초기에 발견하는 것은 매우 중요한 일이다. 하지만 만성염증을 진단할 수 있는 효과적인 방법은 다른 의학적 증상과 관련하여 발생하는 경우에만 진단이 가능하다.
현재 만성염증을 진단하는 방법에는 고감도 CRP(고감도 C반응단백: hs-CRP), 피브리노겐 검사, SAA(혈청 아밀로이드 A) 등이 있다. 그러나 고감도 CRP의 경우 최근의 부상이나 질병으로 인한 급성 염증이 있는 경우에도 상승하기 때문에 만성염증의 특이 마커는 아니다. 다른 검사들 또한 염증을 나타낼 수는 있지만 표준화된 검사는 아니다. 혈액검사의 경우 침습적인 방법인 채혈을 통해 질병을 진단하는 방법이므로 신종 코로나 바이러스 감염증이 확산된 일상에서 이러한 침습적인 방법은 위생 혹은 감염의 우려가 크다. 또한, 채혈에 의한 혈종, 통증, 신경손상, 정맥 손상 등 여러 부작용을 유발할 수 있다.
젖산은 급격한 운동을 수행하였을 경우 생성되는 근 섬유를 보호하는 보호물질이다. 강한 무산소성 운동과 같이 짧은 시간에 많은 에너지가 필요한 경우에는 근육에서 해당과정을 통한 젖산 생성이 증가한다. 축적된 젖산은 혈중으로 배출되고 그 결과 혈중 농도가 급격하게 상승하므로, 운동 시 혈중 젖산 수치의 증가는 운동강도와 비례하게 된다. 따라서 유산소성 또는 무산소성 운동 능력 지표로 젖산역치(Lactate Threshold; LT)가 이용되며, 운동 시 또는 회복 시의 혈중 젖산제거 능력은 운동수행능력과 상관관계를 나타낸다. 운동선수의 경우 훈련 중에 젖산 농도를 체크해 훈련의 강도를 조절하는 방법을 사용하고 있다. 또한 의학적 검사의 경우 저산소증과 혈액 내의 젖산이 과잉생산 되거나 부적절하게 제거되는 상황을 발견하기 위해 측정되는 경우도 있다.
젖산을 측정하는 방법에는 가스분석기를 이용한 최대산소섭취량을 측정하는 방법과 채혈을 통해 젖산분석기로 분석하는 방법이 있다. 가스분석기는 마스크를 착용한 채 산소섭취량과 이산화탄소배출량을 측정하여 간접적으로 젖산의 역치를 측정하는 방법이다. 하지만 피부에 접촉되는 기기로써 위생과 감염의 위험이 있고 온도, 압력과 같은 대기 중 조건과 마스크 착용으로 인한 운동능력의 저하 시 결과 값에 대한 신뢰성의 문제가 발생할 수 있다. 젖산분석기의 경우 직접적인 젖산측정방법으로 다른 방법보다 정확성은 높지만 채혈 시 발생하는 감염의 문제, 그리고 실시간 측정이 어렵다는 단점이 존재한다.
따라서 이러한 종래기술의 부작용과 감염 등의 문제를 극복하기 위해 코로나 바이러스 확산 시대에 적합한 비접촉 생체 진단 기술이 필요하다.
본 발명은 만성염증을 진단하기 위하여 사용되는 혈액검사의 문제점과 젖산측정 시 발생하는 문제점들을 극복하기 위해 카메라를 이용해 산소포화도와 젖산을 동시 측정하는 방법이다. 또한 일반적으로 사용하는 카메라의 경우 가시광 영역에서 감지되는 신호를 통해 심박수를 측정할 수 있는 기술이 존재하는데 본 발명은 가시광선 카메라와 근적외선 카메라 두 가지를 사용하여 심박수와 산소포화도 그리고 젖산을 동시에 측정할 수 있는 기술이다.
종래 보고되었던 문헌에서 염증 부위의 산소포화도가 정상부위의 산소포화도 범위를 벗어나 통계적으로 유의미한 차이가 있음을 실험을 통해 증명하였고 염증 부위의 산소포화도 측정을 통해 만성염증 진단의 가능성을 보여주었다. 또한 골격근의 혈액 내 산화헤모글로빈과 비산화헤모글로빈의 농도변화와 젖산과의 관계를 통해 운동 수행 시 국소근육의 산소화 변화를 파악할 수 있고 혈중 젖산 농도의 경향성과 젖산 역치를 파악할 수 있다.
본 발명은 종래의 만성염증을 진단하기 위하여 사용되는 방법의 침습적인 기술로 인해 발생하는 부작용을 제거하기 위해 비침습적으로 염증을 진단할 수 있도록 한다. 산소포화도를 측정할 수 있는 특정 광원을 사용하여 해당 부위의 카메라 이미지 획득을 통하여 비접촉으로 염증 진단이 가능하도록 한다.
예를 들어 비강 내의 만성적인 염증으로 인한 만성 비염의 진단시에 비강 내의 염증 반응 자체를 확인하는 것은 어렵다. 환자의 병력 및 증상에 대한 문진과 코 내시경 결과를 바탕으로 진단을 내리며 알레르기 반응검사, 비즙도말검사, 균 배양검사 등을 함께 시행할 수 있다. 본 발명은 이러한 접촉식 검사방법의 어려움을 극복하기 위해 비접촉으로 비강주위의 이미지를 획득하여 해당 부위의 산소포화도 측정을 통해 염증을 진단하고 염증의 발생위치를 파악하여 비염증 부위에 대한 불필요한 광조사에 따른 부작용을 줄일 수 있다.
또한, 종래의 비만도 판단을 위해 체성분 분석에 사용하는 접촉식 방법인 인바디를 대신하여 광원을 이용한 비접촉식 방식으로 비만 환자의 복부, 허벅지, 팔뚝과 같은 지방이 집중된 부위에서 염증으로 인한 산소포화도 감소를 확인하고 만성 염증으로 인한 대사성 질환의 발생을 줄이는 데 본 발명이 역할을 할 수 있을 것이라고 기대한다.
본 발명은 직접 혹은 간접적으로 체내 젖산 농도를 측정하는 방법에서 발생하는 문제점들을 극복한다. 비접촉 측정 방식을 통해 신체접촉 방식에서 발생하는 위생과 감염 등의 문제를 해결하였고, 실시간 측정을 통해 신체 훈련중에도 실시간으로 측정값을 확인할 수 있다는 장점이 있다. 또한 헤모글로빈의 농도변화 곡선과 젖산의 농도변화 곡선의 일관성을 확인함을 통해 측정의 신뢰도를 높였다. 국소 근육의 산소화 변화를 나타내는 산소소비량과 이산화탄소 배출량의 농도변화 곡선상에서 산소해리점과 혈중 젖산역치 지점의 일치와 산화헤모글로빈과 비산화헤모글로빈의 호기성 상태에서 느린 변화, 혐기성상태에서 빠르고 선형적인 변화를 통해, 헤모글로빈의 농도변화 곡선을 관찰하여 혈중 상대적 젖산 농도를 측정할 수 있다.
본 발명은 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치에 관한 것으로, 상기 생체 신호 측정 장치는 사용자의 신체 부위를 향해 광을 조사하는 복수의 상기 사용자의 신체 부위로부터 방출되는 복수의 광을 제1방향 및 제2방향으로 진행하도록 분리하는 광원 분리부; 상기 제1방향으로 진행하는 광을 검출하는 제1검출부; 상기 제2방향으로 진행하는 광을 검출하는 제2검출부;및 상기 제1검출부 및 제2검출부로부터 측정된 광량에 따라 생체 신호를 측정하는 측정부를 포함할 수 있다.
상기 광원부는 제1광원부 및 제2광원부를 포함하고, 상기 제1광원부는 630 ~ 780 nm의 파장을 갖는 적색광을 방출하고, 제2광원부는 850 ~ 960 nm의 파장을 갖는 근적외선을 방출할 수 있다.
상기 광원 분리부는 입사하는 광의 일부를 제1방향으로 투과하고, 다른 광의 일부를 제2방향으로 반사시킬 수 있다.
상기 광원 분리부는 하프 미러, 빔 스플리터, 다이크로익 미러, 콜드 미러, 핫 미러, 및 메타 서페이스 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 검출부는 가시광선 카메라 또는 근적외선 카메라인 것이 바람직하다.
상기 제1방향 및 제2방향은 수직인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 상기 생체 신호 측정 장치는 상기 복수의 광원부로부터 조사되는 복수의 광을 광원 분할부로 진행시키는 광원 결합부 및 상기 광원 결합부로부터의 광을 상기 사용자의 신체 부위를 향해 조사하고, 상기 사용자의 신체 부위로부터의 입사되는 광을 광원 분리부로 투과시키는 광원 분할부를 더 포함할 수 있다. 상기 사용자의 신체부위로부터 입사되는 광은 광원 분할부를 지나 광원 분리부를 거쳐 검출부로 들어가게 된다. 상기 복수의 광원부는 서로에 대하여 수직으로 배치될 수 있고, 바람직하게는 광원 결합부를 기준으로 하여 수직으로 배치될 수 있다.
상기 광원 결합부는 광의 파장에 따라 광을 투과 또는 반사시키는 광학 부재이고, 상기 광원 분할부는 동일한 빛의 세기를 두 방향으로 보내주는 광학 부재일 수 있다. 일반적으로 50:50 빔스플리터가 될 수 있다.
상기 광학 부재는 하프 미러, 빔 스플리터, 다이크로익 미러, 콜드 미러, 핫 미러, 및 메타 서페이스 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로 상기 광원 결합부는 적색광은 투과하고, 근적외선광은 반사시키는 다이크로익 미러인 것이 바람직하며, 상기 광원 분할부는 상기 광원 결합부로부터 입사되는 광을 50:50으로 분할하여 사용자에게 입사시키고, 사용자를 겪고 돌아온 광을 통과시키는 빔스플리터인 것이 바람직하다. 빔스플리터를 통과한 광은 또 하나의 다이크로익 미러(광원 분리부)를 통과하여 근적외선은 반사되어 근적외선 검출용 카메라로 들어가고, 가시광(붉은색)은 투과되어 가시광 검출용 카메라로 들어가서 각각의 이미지를 얻을 수 있고 이를 통해서 산소포화도 등을 측정할 수 있다.
상기 생체 신호 측정 장치는 광경로 상에 배치된 릴레이 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 적색광 및 근적외선 광원 모듈을 동작시켜 두 가지 종류의 카메라를 이용하여 심박수, 산소포화도, 젖산과 같은 생체 신호를 측정할 수 있는 비접촉 생체신호 모니터링 시스템에 관한 것으로, 종래의 접촉식 생체 신호 측정기기의 사용으로 발생할 수 있는 감염 등의 문제를 극복하고 코로나 바이러스 확산 시대에 적합한 비접촉 생체 신호 측정을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. 가시광 영상과 근적외선 영상을 통한 심박수 측정, 혈중 산소포화도 측정을 통한 부위별 염증 정도를 실시간으로 확인함에 따라 신체 여러 부위에서 발생할 수 있는 염증성 질환 진단 및 치료에 도움을 주고, 염증 정도에 따른 비만도 측정이 가능하며 젖산 측정을 통한 운동강도 조절이 가능하다는 점에서 매우 유용한 발명이다.
도 1은 일 실시예에 따른 본 발명 생체 신호 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명 생체 신호 측정 장치의 광원부의 정면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 본 발명 생체 신호 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 광원부에서 조사되는 광의 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 본 발명 생체 신호 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 상기 장치로 입사되는 광의 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명 생체 신호 측정 장치의 광원부의 정면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 본 발명 생체 신호 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 광원부에서 조사되는 광의 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 본 발명 생체 신호 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면으로, 상기 장치로 입사되는 광의 경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 설명하지만, 하기의 실시예들은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 여기에 국한된 것은 아니다.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 일 실시예에 따른 본 발명 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치(100)를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생체 신호 측정 장치(100)를 제공하며, 상기 생체 신호 측정 장치는 사용자의 신체 부위를 향해 광을 조사하는 복수의 광원부(11, 12), 상기 신체 부위로부터 방출되는 복수의 광을 제1방향 및 제2방향으로 진행하도록 분리하는 광원 분리부(20), 상기 제1방향으로 진행하는 광을 검출하는 제1검출부(30), 상기 제2방향으로 진행하는 광을 검출하는 제2검출부(40) 및 상기 제1검출부 및 제2검출부로부터 측정된 광량에 따라 생체 신호를 측정하는 측정부(50)를 포함할 수 있다.
상기 광원부는 제1광원부(11) 및 제2광원부(12)를 포함하고, 상기 제1광원부(11)는 630 ~ 780 nm의 파장을 갖는 적색광을 방출하고, 제2광원부(12)는 850 ~ 960 nm의 파장을 갖는 근적외선을 방출할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 제1광원부(11)는 660 nm의 파장을 갖는 적색광을 방출하고, 제2광원부(12)는 940 nm의 파장을 갖는 근적외선을 방출할 수 있다.
상기 제1광원부(11) 및 제2광원부(12)는 동시에 광을 방출할 수도 있고, 번갈아 광을 방출할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 광원부는 발광 다이오드(Light Emitted Diode; LED), 레이저 다이오드(Laser Diode; LD) 및 램프(lamp)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 광원으로 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 광원부(11, 12)는 종래 문헌에서 확인된 염증 치료에 효과적인 파장의 광을 염증 부위에 조사함으로써 염증을 완화하는 효과를 나타낼 수도 있다.
상기 검출부(30, 40)는 사용자의 신체로부터 광을 감지할 수 있으며, 구체적으로 상기 제1검출부(30)는 사용자 신체의 적색광(660 nm)을 검출할 수 있고, 상기 제2검출부(40)는 사용자 신체의 근적외선광(940nm)을 검출할 수 있다.
상기 신체로부터의 적색광 및 근적외선광은 상기 광원부(11, 12)에서 조사된 광의 경로와 정 반대의 경로로 본 발명의 장치로 입사될 수 있다. 상기 입사된 적색광 및 근적외선광은 광원 분리부(20)에 의하여 광의 진행 방향이 분리될 수 있다.
상기 광원 분리부(20)는 입사하는 광의 일부를 제1방향으로 투과하고, 다른 광의 일부를 제2방향으로 반사시키는 광학 부재로, 상기 광원 분리부(20)는 하프 미러, 빔 스플리터, 다이크로익 미러, 콜드 미러, 핫 미러, 및 메타 서페이스 중 어느 하나일 수 있다.
상기 광원 분리부(20)에 의하여, 동일한 경로로 입사된 적색광 및 근적외선광은 서로 수직 방향으로 분리될 수 있다.
구체적으로 상기 광원 분리부(20)는 적색광(660 nm)은 투과하고, 근적외선광(940nm)은 반사시킬 수 있다. 따라서 상기 광원 분리부(20)를 투과한 적색광은 제1검출부(30)에서 검출되고, 상기 광원 분리부(20)에서 반사된 근적외선광은 제2검출부(40)에서 검출될 수 있다. 상기 반사 각도는 90도인 것이 바람직하지만 이에 제한되지 않는다.
상기 검출부는 어레이 형태의 포토다이오드, 디지털 카메라의 소자, 다이오드형 광검출소자, 광전도체형 광검출소자 중 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게 상기 제1검출부는 가시광선 카메라이고, 제2검출부는 근적외선 카메라일 수 있다.
상기 각각의 구성의 배치 구조를 살펴보면, 광원부(11, 12), 광원 분리부(20) 및 제1검출부(30)가 일직선으로, 즉 입사광의 경로에 상기 순서대로 배치되고, 상기 제2검출부(40)는 상기 입사광의 경로와 수직 방향으로 배치될 수 있다.
상기 측정부(50)는 상기 검출부(30, 40)에서 검출된 광의 양을 이용하여 산소포화도, 심박수 및 젖산 등의 생체 신호를 측정할 수 있다.
일반적으로 산화헤모글로빈(oxyhemoglobin, HbO2)는 940 nm 파장의 근적외선광에서 흡수도가 높고, 비산화헤모글로빈(deoxyhemoglobin, Hb)는 660 nm 파장의 적색광의 흡수도가 높다. 산소포화도의 경우 각각의 파장에서 흡수도를 측정하여 다음의 [수학식 1]로부터 산출될 수 있다.
[수학식 1]
이렇게 구해진 산소포화도(SpO2)는 산화헤모글로빈 및 비산화헤모글로빈의 합에 대한 산화헤모글로빈의 백분율로 나타내며, 일반적으로 산소포화도의 정상 수치는 95% 이상이다.
따라서 사용자 신체에 염증이 존재하는 경우 산화헤모글로빈에 비하여 비산화헤모글로빈의 비율이 높아지면, 산소포화도의 농도는 정상 수치에 비하여 낮아지게 되어 해당 부위의 염증의 유무뿐만 아니라 염증의 정도를 예측할 수 있다.
심박수는 상기 검출부(30)에서 검출된 광의 양을 이용하여 반사형 맥파 측정 방법으로 측정될 수 있다.
또한 젖산이 축적되면 근육의 산소해리가 증가하고, 어느 시점에 도달하면 근육의 산소소비가 급진적으로 증가하는 근육의 젖산 역치에 도달하게 된다. 이러한 젖산 역치 지점과 산화헤모글로빈이 급격히 감소하는 시점이 일치함으로 이와 같은 원리를 이용해서 젖산의 측정이 가능하다. 영상을 통해서 산소포화도의 측정이 가능하고, 이를 이용하여 젖산의 농도의측정이 가능하다.
본 발명의 생체 신호 장치(100)는 상기 광원부(11, 12) 및 분리부(20) 사이에 릴레이 렌즈(61)가 배치될 수 있으며, 상기 릴레이 렌즈는 사용자의 신체로부터 입사되는 광을 상기 광원 분리부(20)로 모아주는 역할을 하여, 광이 퍼지는 것을 방지한다.
도 2는 본 발명 생체 신호 측정 장치의 광원부의 정면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 복수의 광원부는 고정 기판(13)에 고정될 수 있으며, 상기 고정 기판(13)은 중앙에 광을 통과시키기 위한 개구부가 형성되어 있다. 상기 고정 기판(13)의 형상과 광원부의 갯수와 형상은 본 발명을 제한하지 않고, 사용자의 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치(200)를 도시한다.
상기 생체 신호 측정 장치(200)는 상기 복수의 광원부로부터 조사되는 복수의 광을 광원 분할부(80)로 진행시키는 광원 결합부(70) 및 상기 광원 결합부(70)로부터의 광을 상기 사용자의 신체 부위를 향해 광을 조사하고, 상기 사용자의 신체 부위로부터의 입사되는 광을 투과시키는 광원 분할부(80)를 더 포함할 수 있다.
상기 생체 신호 측정 장치(200)에서 상기 복수의 광원부(11, 12)는 서로에 대하여 수직으로 배치될 수 있다.
상기 광원 결합부(70)는 광의 파장에 따라 광을 투과 또는 반사시키는 광학 부재일 수 있으며, 상기 광원 분할부(80)는 동일한 빛의 세기를 두 방향으로 보내주는 광학 부재일 수 있다. 일반적으로 50:50 빔스플리터가 될 수 있다.
상기 광학 부재는 하프 미러, 빔 스플리터, 다이크로익 미러, 콜드 미러, 핫 미러, 및 메타 서페이스 중 어느 하나일 수 있다.
상기 광원 결합부(70)는 상기 광원 분리부(20)와 동일하게 입사하는 광의 일부를 제1방향으로 투과하고, 다른 광의 일부를 제2방향으로 반사시킬 수 있다.
상기 복수의 광원부(11, 12)는 상기 광원 결합부(70)를 중심으로 수직으로 배치되고, 각각의 광을 광원 결합부(70)를 향하여 수직으로 조사한다.
상기 수직으로 입사된 광은 상기 광원 결합부(70)에 의하여 일부 광은 투과하고, 다른 광은 반사되어 동일한 광 경로를 형성할 수 있다.
구체적으로 상기 광원 결합부(70)는 제1광원부(11)로부터 조사되는 적색광(660 nm)은 투과하고, 제2광원부(12)로부터 조사되는 근적외선광(940nm)은 반사시킬 수 있다. 따라서 상기 광원 결합부(70)를 통과한 적색광 및 근적외선광은 동일한 경로로 상기 광원 분할부(80)로 입사될 수 있다.
광원 분할부(80)는 동일한 빛의 세기를 두 방향으로 보내주는 광학 부재로 상기 광원 결합부(70)로부터 입사된 적색광 및 근적외선광을 사용자를 향해 조사되도록 한다.
또한 광원 분할부(80)는 사용자로부터 입사되는 적색광 및 근적외선광의 일부를 투과시켜 상기 사용자로부터 입사되는 적색광 및 근적외선광을 광원 분리부(20)에 도달시키게 한다.
상기 광원 분리부(20)에 도달한 광은 상기 생체 신호 측정 장치(100)에서 설명한 것과 동일하게 처리되며, 중복 기재를 피하기 위하여 자세한 설명은 생략한다.
상기 생체 신호 측정 장치(200)의 각 구성의 배치 구조를 살펴보면, 광원 분할부(80), 광원 분리부(20) 및 제1검출부(30)가 일직선으로, 즉 사용자로부터의 입사광의 경로에 상기 순서대로 배치되고, 상기 제2검출부(40)는 상기 입사광의 경로와 수직 방향으로 배치될 수 있다. 상기 광원 결합부(70)은 상기 광원 분할부(80)를 기준으로 상기 광원 분리부(20)와 수직으로 배치되고, 상기 복수의 광원부(11, 12)는 상기 광원 결합부(70)를 중심으로 수직으로 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 생체 신호 장치(200)는 상기 광원 분할부(80)는 복수의 릴레이 렌즈(62, 63)를 포함할 수 있다. 상기 릴레이 렌즈(62)는 사용자와 광원 분할부(80) 사이(입사광의 경로 중 가장 앞)에 위치하여 사용자의 신체로부터 입사되는 광을 모아주는 역할을 한다. 또한 광원 분할부(80)와 광원 분리부(20) 사이에 위치하는 릴레이 렌즈(63)은 상기 광원 분할부(80)를 통과하는 광을 모아주는 역할을 한다.
본 발명 생체 신호 장치의 측정부(50)는 상기 측정된 생체 신호를 나타내기 위한 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 사용자 단말기와 다양한 신호를 송수신할 수 있는 통신부를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이부 또는 통신부는 각 구성의 목적 달성을 위하여 사용자의 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.
또한 본 발명 생체 신호 장치는 제어부 및 전원 공급부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 각각의 구성 요소의 동작을 제어하고, 상기 통신부를 통하여 측정부로부터 측정된 생체 신호에 관한 정보를 상기 사용자 단말기로 전송할 수 있다. 상기 전원공급부는 상기 제어부의 제어에 의해 외부의 전원 및/또는 내부의 전원을 인가 받아 각 구성 요소의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 본 발 명의 사상적 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 하기 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
11, 12: 복수의 광원부
20: 광원 분리부
30: 제1검출부
40: 제2검출부
50: 측정부
61, 62, 63: 릴레이 렌즈
70: 광원 결합부
80: 광원 분할부
20: 광원 분리부
30: 제1검출부
40: 제2검출부
50: 측정부
61, 62, 63: 릴레이 렌즈
70: 광원 결합부
80: 광원 분할부
Claims (11)
- 사용자의 신체 부위를 향해 광을 조사하는 복수의 광원부;
상기 사용자의 신체 부위로부터 방출되는 복수의 광을 제1방향 및 제2방향으로 진행하도록 분리하는 광원 분리부;
상기 제1방향으로 진행하는 광을 검출하는 제1검출부;
상기 제2방향으로 진행하는 광을 검출하는 제2검출부;및
상기 제1검출부 및 제2검출부로부터 측정된 광량에 따라 생체 신호를 측정하는 측정부를 포함하는 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광원부는 제1광원부 및 제2광원부를 포함하고,
상기 제1광원부는 630 ~ 780 nm의 파장을 갖는 적색광을 방출하고, 제2광원부는 850 ~ 960 nm의 파장을 갖는 근적외선을 방출하는 생체 신호 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광원 분리부는 입사하는 광의 일부를 제1방향으로 투과하고, 다른 광의 일부를 제2방향으로 반사시키는 생체 신호 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광원 분리부는 하프 미러, 빔 스플리터, 다이크로익 미러, 콜드 미러, 핫 미러, 및 메타 서페이스 중 어느 하나인 생체 신호 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 검출부는 가시광선 카메라 또는 근적외선 카메라인 생체 신호 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
제1방향 및 제2방향은 수직인 생체 신호 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 광원부로부터 조사되는 복수의 광을 광원 분할부로 진행시키는 광원 결합부;및
상기 광원 결합부로부터의 광을 상기 사용자의 신체 부위를 향해 조사하고, 상기 사용자의 신체 부위로부터의 입사되는 광을 투과시키는 광원 분할부를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 복수의 광원부는 서로에 대하여 수직으로 배치된 생체 신호 측정 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 광원 결합부는 광의 파장에 따라 광을 투과 또는 반사시키는 광학 부재인 생체 신호 측정 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 광원 분할부는 동일한 빛의 세기를 두 방향으로 보내주는 광학 부재인 생체 신호 측정 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 생체 신호 측정 장치는 광경로 상에 배치된 릴레이 렌즈를 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020210148875A KR102613083B1 (ko) | 2021-11-02 | 2021-11-02 | 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102613083B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100905102B1 (ko) | 2008-01-12 | 2009-06-30 | 주식회사 엑스엘 | 비접촉식 생체신호 측정 장치 |
| JP2015173917A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 黎明 李 | 腹腔鏡を用いた検査方法及び検査装置 |
| KR20190081634A (ko) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 삼성전자주식회사 | 생체 성분 측정 장치 및 방법 |
| KR20210071586A (ko) * | 2019-12-06 | 2021-06-16 | 광주대학교산학협력단 | 인체 혈관 검출시스템 |
-
2021
- 2021-11-02 KR KR1020210148875A patent/KR102613083B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100905102B1 (ko) | 2008-01-12 | 2009-06-30 | 주식회사 엑스엘 | 비접촉식 생체신호 측정 장치 |
| JP2015173917A (ja) * | 2014-03-17 | 2015-10-05 | 黎明 李 | 腹腔鏡を用いた検査方法及び検査装置 |
| KR20190081634A (ko) * | 2017-12-29 | 2019-07-09 | 삼성전자주식회사 | 생체 성분 측정 장치 및 방법 |
| KR20210071586A (ko) * | 2019-12-06 | 2021-06-16 | 광주대학교산학협력단 | 인체 혈관 검출시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102613083B1 (ko) | 2023-12-11 |
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