KR20230091378A

KR20230091378A - 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 알람 방법

Info

Publication number: KR20230091378A
Application number: KR1020210180440A
Authority: KR
Inventors: 장현호
Original assignee: 젠트리 주식회사
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2023-06-23

Abstract

본 발명은 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 점검 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체신호를 검출하는 센싱 장치를 착용한 상태에서 체형의 변화에 따라 센싱 장치에서 검출되는 생체신호의 크기를 이용하여 웨어러블 부재의 적정 조임 여부를 분석하고, 분석된 결과에 따라 웨어러블 부재의 조임 상태를 조절할 수 있는 신호를 제공하여 생체신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 점검 방법에 관한 것이다.

Description

적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 알람 방법{SYSTEM, DEVICE AND METHOD FOR CHECKING APPROPRIATE WEARING OF WEARABLE SENSOR}

본 발명은 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템, 장치 및 이를 이용한 착용 상태의 점검 방법에 관한 것으로서, 웨어러블 센싱 장치가 피검체에 적절한 조임 상태로 착용되었는지 여부를 센싱 장치에서 검출되는 생체신호의 크기를 이용하여 판단하고 조임 상태가 기준치에 비해 느슨하거나 너무 타이트할 경우 사용자에게 알람을 제공하여 적절한 상태로의 착용을 유도하는 장치 및 이를 이용한 착용 상태의 점검 방법에 관한 것이다.

최근에 건강 재활 치료, 개인 건강 모니터링, 스포츠 선수 성능 모니터링 등과 같이 사용자의 신체에 부착 가능한 전도성 접착 패치를 이용한 다양한 웨어러블 플랫폼 기술이 연구되고 있으며, 이에 따라 유연하면서 신축성 있고 동시에 전기 전도성이 우수한 물질에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

이러한 웨어러블 생체진단장치는 벨트형 또는 패치형으로 구성되어 사용자의 신체에 부착되고, 사용자의 생체정보를 검출한다.

상기에서 웨어러블 생체진단장치가 벨트형으로 구성되어 사람을 대상으로 하는 경우, 벨트의 조임에 의한 신체에 인가되는 조임력은 의사소통을 통해 어느 정도 해소할 수 있다. 그러나 사람을 제외한 동물(예를 들면, 반려동물 등)에 벨트를 이용하여 웨어러블 생체진단 장치를 부착하는 경우, 의사소통의 단절로 인하여 벨트의 장력이 동물에게 많은 부담이 전가될 수 있다.

이에 더하여, 동물에 착용되는 웨어러블 생체진단장치는 동물의 성장 또는 연령에 따라 체형이 변화되게 된다. 예를 들어, 성장에 따른 체형의 증대, 몸무게의 증가에 따라 벨트에 인가되는 장력은 증가되게 되고, 장력의 증가에 따라 검출되는 생체신호의 크기는 필요 이상으로 커지게 된다. 반대로, 동물의 노화 또는 질병 등에 의해 체형이 작아지거나 근육 등의 감소하게 되면 벨트에 인가되는 장력은 감소하게 되고, 장력의 감소에 따라 검출되는 생체신호의 크기는 감소되게 된다.

생체신호에 근거하여 이상 여부를 판단하는 웨어러블 생체진단 장치에서, 생체신호의 변화는 동물의 이상 여부를 판단하는 과정에서 오류를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.

한편, 웨어러블 생체진단장치에 적용되는 벨트와는 별개로 벨트의 조임량을 조절하는 기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0116455호(선행기술1)에 스마트 벨트 및 그 제어방법이 개시된다.

선행기술1은 스마트 벨트는 전면 및 측면을 구비하고, 상기 측면을 관통하여 제1 방향으로 이동하는 스트랩이 삽입되는 바디; 상기 바디의 내부에 구비되어 상기 스트랩의 조임량을 조절하는 기어부; 및 상기 바디의 후면을 덮는 커버를 포함하고, 상기 기어부는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 형성되고 제1 기어가 형성되는 제1축; 및 상기 제1축과 교차되도록 형성되고 상기 제1기어와 기어결합하는 제2 기어가 구비되는 제2축을 포함하고, 상기 제2축의 회전력이 상기 제1 및 제2 기어를 통하여 상기 제1축에 전달되어 상기 스트랩의 조임량을 조절하도록 구성된다.

그러나 선행기술1은 기어 등의 구성에 의해 벨트의 중량이 증가됨은 물론, 벨트의 크기가 커지는 문제점에 의해 웨어러블 생체진단 장치에 적용하기 곤란한 문제점이 있고, 동물에 적용하는 경우에도 조임량에 따른 동물의 부담이 어느 정도인지를 알 수 없는 단점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0142588호(선행기술2)에 자동조절벨트가 개시된다.

선행기술2는 기어, 모터, 압력센서, 배터리 및 제어부를 구성하여 압력센서에 검출되는 압력에 따라 모터의 구동에 의해 벨트를 조임 및 풀림을 제어하도록 구성된다.

선행기술2 역시 모터, 기어, 압력센서 및 배터리 등을 구성함으로써, 벨트의 중량이 증가되고, 부피가 증대되기 때문에 웨어러블 생체진단 장치에 적용하기 곤란한 문제점이 발생된다.

(선행기술1) 공개특허공보 제10-2017-0116455호(2017. 10. 19.) (선행기술2) 공개특허공보 제10-2017-0142588호(2017. 12. 28.)

본 발명은 위와 같은 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 웨어러블 생체진단 장치(이하 '센싱 장치'라 한다)에서 검출되는 생체신호에 근거하여 웨어러블 부재의 조임 상태를 검출할 수 있는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 점검 방법을 제공하는 데 있다.

또한, 별도의 장치를 추가하지 않아도 웨어러블 부재의 조임 상태를 검출하고, 검출된 조임 여부에 따라 적절한 조임력을 통해 센싱 장치를 피검체에 착용시킬 수 있는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 점검 방법을 제공하는 데 있다.

아울러, 적절한 조임력으로 착용되는 센싱 장치에 의해서 피검체로부터 검출되는 생체신호에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 점검 방법을 제공하는 데 있다.

위의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템은 피검체의 생체신호를 검출하는 본체(body)와, 상기 본체를 피검체에 밀착시키는 웨어러블 부재(wearable means)를 포함하는 센싱 장치(sensing device); 및 상기 센싱 장치에서 송신된 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 분석 장치(analyzing device)를 포함한다.

여기서, 상기 분석 장치는 상기 센싱 장치에서 송신된 생체신호를 수신하는 통신회로와, 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최대 임계치를 초과한 피크값이 분석되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함한다.

또한, 상기 분석 장치는 상기 센싱 장치에서 송신된 생체신호를 수신하는 통신회로와, 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최소 임계치 미만인 피크값이 분석되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함한다.

또한, 상기 알람회로는 상기 분석된 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하도록 구성된다.

또한, 상기 미리 설정된 구간은, 피검체의 품종에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 센싱 장치의 본체는 피검체의 호흡 및 심박동에 따른 상기 본체 내 압력 공간의 공기압 변화를 측정하는 압력센서를 구비하고, 상기 분석 장치는 상기 압력센서가 출력하는 생체신호의 크기에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하도록 구성된다.

또한, 상기 센싱 장치의 본체는, 폐의 이완과 수축을 감지하는 스트레인센서와, 생체 장기의 소리를 감지하는 청진센서를 구비하고, 상기 분석 장치는, 상기 스트레인센서의 제1 생체신호와 상기 청진센서의 제2 생체신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하도록 구성된다.

또한, 상기 웨어러블 부재는 탄성 소재의 스트랩(strap)과, 상기 스트랩의 적어도 일단에 구비되는 체결수단(fastening means)을 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치는 피검체의 생체신호를 검출하는 센서(sensor)부와, 상기 센서부에서 검출된 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 분석부를 포함하는 본체(body); 및 상기 본체를 피검체에 밀착시키는 웨어러블 부재(wearable means)를 포함한다.

여기서, 상기 분석부는 상기 검출된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최대 임계치를 초과한 피크값이 분석되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함한다.

또한, 상기 분석부는 상기 검출된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최소 임계치 미만인 피크값이 측정되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함한다.

또한, 상기 미리 설정된 구간은 피검체의 품종에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

또한, 상기 센서부는, 피검체의 호흡 및 심박동에 따른 상기 본체 내 압력 공간의 공기압 변화를 측정하는 압력센서를 포함하고, 상기 분석부는 상기 압력센서가 출력하는 생체신호의 크기에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하도록 구성된다.

또한, 상기 센서부는 폐의 이완과 수축을 감지하는 스트레인센서와, 생체 장기의 소리를 감지하는 청진센서를 포함하고, 상기 분석부는 상기 스트레인센서의 제1 생체신호와 상기 청진센서의 제2 생체신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하도록 구성된다.

또한, 상기 웨어러블 부재는 탄성 소재의 스트랩(strap)과, 상기 스트랩의 적어도 일단에 구비되는 체결수단(fastening means)을 포함한다.

본 발명에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치를 이용한 적정 착용 점검 방법은 센싱 장치가 검출한 생체신호의 시간 도메인 파형을 출력하는 파형출력단계; 분석모듈이 상기 파형출력단계에서 출력된 상기 파형을 수신하고, 상기 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지를 분석하는 제1 분석단계; 및 알람모듈이 상기 제1 분석단계의 분석결과 상기 파형이 최대 임계치를 초과한 것으로 분석되면, 제1 점검요청신호를 생성하는 제1 신호생성단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 분석모듈이 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석하는 제2 분석단계; 및 상기 알람모듈이 상기 제2 분석단계의 분석결과 상기 파형이 최소 임계치 미만인 것으로 분석되면, 제2 점검요청신호를 생성하는 제2 신호생성단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 알람모듈은, 상기 임계치를 벗어난 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 별도의 추가적인 장치를 구성하지 않아도 센싱 장치로부터 전송되는 생체신호에 근거하여 웨어러블 부재의 조임 상태를 분석하여 조임력을 제공할 수 있으므로, 피검체의 체형에 적합한 조건으로 웨어러블 부재의 조임을 조절하여 피검체의 활동에 대한 거부감을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 피검체로부터 검출되는 생체신호에 대한 신뢰성의 향상에 따라 정확한 피검체의 질병 또는 건강 상태를 진단할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 센싱 장치의 본체에 대한 분해 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 센싱 장치의 본체 단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 본체의 구성도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 분석 장치의 구성도,
도 6은 본 발명의 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 본체에서 검출된 생체신호의 일 예시를 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치의 구성도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치에 적용된 본체의 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

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 수 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.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다." 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 기재한 모듈(MODULE)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합을 의미할 수 있다.

본 발명은 생체신호를 검출하는 센싱 장치를 착용한 상태에서 체형의 변화에 따라 센싱 장치에서 검출되는 생체신호의 크기를 이용하여 웨어러블 부재의 적정 조임 여부를 판단함으로써 생체신호 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 웨어러블 센싱 시스템, 장치 및 이를 이용한 적정 착용 점검 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템은 센싱 장치(10)와 분석 장치(20)를 포함하여 구성된다.

센싱 장치(10)는 피검체에 부착되어 피검체의 생체신호를 검출하고, 검출된 생체신호를 송신하는 기능을 수행하는 것으로서, 피검체의 생체신호를 검출하여 송신하는 본체(100, body)와, 본체(100)를 피검체에 밀착시켜 부착된 상태를 유지하게 하는 웨어러블 부재(200, wearable means)를 포함하여 구성된다.

상기 피검체는 사람 또는 동물이 될 수 있으며 특히 반려동물일 수 있다.

분석 장치(20, analyzing device)는 센싱 장치(10)에서 송신된 생체신호를 수신하고, 수신된 상기 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 웨어러블 부재(200)의 조임 상태 또는 조임 정도를 판단한다.

분석 장치(20)로 사용자 단말기가 사용될 수 있다.

이때, 상기 사용자 단말기는 랩톱 컴퓨터(Laptop Computer), 스마트폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC, PDA(Personal Digital Assistant), EDA(Enterprise Digital Assistant), 모바일 인터넷 장치(Mobile Internet Device(MID)) 및 e-북(e-Book) 중에서 하나일 수 있다.

상기 조임 상태 또는 조임 정도는 웨어러블 부재(200)를 이용하여 피검체에 부착된 압박 정도를 의미하는 것으로서, 웨어러블 부재(200)의 조임 정도에 따라 피검체에 가해지는 압력이다.

또한, 분석 장치(20)는 센싱 장치(10)에서 송신된 생체신호에 근거하여 피검체에 대한 이상 여부를 분석하는 기능을 포함하는 것으로서, 예를 들면, 분석 장치(20)는 신호 파형, 심박 파형, 호흡 파형 등 적어도 하나 이상의 생체신호를 근거하여 피검체의 심박수 및 호흡수를 산출할 수 있도록 구성되거나, 신호 파형, 심박 파형, 호흡 파형 등 적어도 하나 이상의 생체신호를 근거하여 피검체의 심기능 및 페기능을 진단할 수 있도록 구성된다.

여기서, 센싱 장치(10)와 분석 장치(20)는 유무선 방식을 통해 센싱 장치(10)에서 송신된 생체신호를 분석 장치(20)로 전송되도록 구성될 수 있다. 이때, 센싱 장치(10)와 분석 장치(20)는 무선통신으로 연결될 수 있으며, 구체적으로 블루투스(Bluetooth), 알에프아이디(RFID, Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), ZigBee, WSN(Wireless Sensor Network), WLAN (Wireless LAN or Wifi) 및 UWB(Ultra Wideband) 등과 같은 근거리 무선통신 또는 저전력 장거리 통신(LPWA, Low Power Wide Area)과 같은 장거리 통신 방식, 또는 광대역 무선 이동 통신이 적용될 수 있다.

아울러, 블루투스(Bluetooth) 계열의 BLE 비콘(beacon) 프로토콜 지원으로 브로드캐스팅 방식이 적용될 수 있고, 2G, 3G, 4G, 5G와 같은 이동 통신 프로토콜이나, Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 이동통신 프로토콜을 지원하는 방식도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 센싱 장치의 본체에 대한 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 본체의 단면도를 나타낸 것이다.

첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 본체(100)는 하우징(110)(housing), 바닥판(120)(base plate) 및 기판(130)(substrate)을 포함한다.

하우징(110)의 양측면은 웨어러블 부재(200, 도 1 참조)가 결합되어 웨어러블 부재(200)의 자유 선단의 체결에 의해 피검체의 신체에 부착된다.

하우징(110)은 내부가 빈 형태로 형성되고, 피검체를 향하는 일면이 개방되며, 그 개방된 면에 바닥판(120)이 결합된다. 하우징(110)의 양단에는 웨어러블 부재가 체결되기 위한 체결장홈(111)이 형성된다. 이때, 체결장홈(111)의 형태는 어느 하나로 한정하지 않는다. 예를 들면, 체결장홈(111)은 웨어러블 부재가 걸릴 수 있는 고리 형태로 형성될 수도 있다.

바닥판(120)(base plate)은 하우징(110)의 일면에 결합되어 피검체와 접촉한다. 바닥판(120)은 외측에 하우징(110)과 결합하기 위한 돌출 팁(124)이 구비될 수 있으며, 그 돌출 팁(124)이 하우징(110)의 고정 홈(미도시)에 끼워지는 방식으로 결합될 수 있다. 바닥판(120)과 하우징(110)의 결합 방식은 어느 하나로 한정하지 않는다.

바닥판(120)의 일부에는 다이아프램(121)(diaphragm)이 구비된다. 다이아프램(121)은 바닥판(120)의 중앙에 배치되는 것이 바람직하다.

다이아프램(121)은 탄성을 가지는 소정 두께의 칸막이 판으로서, 천연 고무, 합성 고무, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 등으로 제작될 수 있다. 도면에서 다이아프램(121)의 형태는 원형으로 도시되었지만 사각 또는 삼각 등 다각의 형태로 형성되어도 무방하다.

또한, 바닥판(120)에는 통공(121a)이 형성되고, 통공(121a)의 외주면으로 돌출 구조(121)가 본딩 결합되는 방식으로 바닥판(120)과 돌출 구조(121)가 결합될 수도 있다.

바닥판(120)에 구비된 다이아프램(121)은 피검체와 직접적으로 접촉하고, 피검체의 호흡 및 심박동에 따라 형상이 변한다. 예를 들면, 피검체의 호흡 및 심박동에 의해 흉곽이 팽창하면 다이아프램(121)은 하우징(110)의 내부 방향으로 수축하고, 반대로 피검체의 흉곽이 수축하면 다이아프램(121)은 원래의 상태로 복원된다.

이와 같이, 피검체의 흉곽 변화에 민감하게 반응하기 위해서 다이아프램(121)은 피검체의 측정 부위를 향하여 돌출 형성되도록 형성된다. 예컨대, 다이아프램(121)은 볼록렌즈 또는 돔(dome) 형태로 돌출되게 형성될 수 있다.

일 예로, 다이아프램(121)과 바닥판(120)은 일체로 사출되어 형성될 수 있다. 이 경우 다이아프램(121) 부위는 주변 부위보다 상대적으로 얇게 형성되고, 주변 부위는 하우징(110)과 결합되고 외력에 견딜 수 있는 정도의 강성 또는 두께로 형성될 수 있다.

다른 일 예로, 바닥판(120)에는 통공(미도시)이 형성되고, 통공의 외주면으로 다이아프램(121)이 본딩 결합되는 방식으로 바닥판(120)과 다이아프램(121)이 결합될 수 있다.

하우징(110)의 내부에는 기판(130)(substrate)이 실장된다. 기판(130)에는 압력센서(160), 각종 모듈 및 회로가 실장될 수 있다. 또한, 기판(130)에는 측정 장치를 구동시키기 위한 배터리가 구비될 수 있으며, 배터리를 충전하기 위한 충전 단자도 설치될 수 있다.

기판(130)의 일부에는 다이아프램(121)의 형상 변화에 의한 압력(예를 들면, 공기압)이 전달되기 위한 압력홀(131)이 형성될 수 있으며, 압력센서(160)는 압력홀(131)에 접촉되는 위치에서 기판(130)에 배치된다. 제1 실시예에서 압력홀(131)은 기판(130)의 중심에 구비될 수 있다.

기판(130)에 구비된 압력센서(160)는 피검체의 호흡 및 심박동에 따라 변화된 다이아프램(121)의 형상 변화에 의한 하우징(110) 내부의 압력 변화를 측정한다. 이와 같이 측정된 하우징(110) 내부의 압력 변화는 피검체의 심박 파형 및 심박 파형으로부터 도출된 호흡 패턴 파형으로 분석 또는 수집될 수 있으며, 심박 파형 및 호흡 패턴 파형은 피검체의 심기능 및 폐기능을 진단하는데 사용될 수 있다.

실시예의 측정 장치는 커버판(150)(cover plate), 밀봉 패드(140)(sealing pad)를 더 포함할 수 있다.

커버판(150)은 바닥판(120)의 내측에 위치된 다이아프램(121) 형성 부위를 덮어 커버판(150)과 다이아프램(121) 사이 공간에 압력 공간(123)을 형성한다.

다이아프램(121)의 외주면에는 커버판(150)의 외주면이 안착되기 위한 실장 공간(122)이 형성될 수 있다. 커버판(150)의 외주면은 다이아프램(121)의 실장 공간에 밀착되게 배치된다. 커버판(150)의 외주면은 다이아프램(121)의 실장 공간(122)에 본딩처리 되어 완전 밀착될 수 있지만, 제조 공정의 단순화 및 본드 재료 값의 절감을 위해 이하에서 설명하는 밀봉 패드(140)를 통해 다이아프램(121)의 실장 공간(122)에 밀착될 수 있다.

커버판(150)의 일부에는 제1 압력전이홀(151)(pressure transfer hole)이 형성된다. 제1 압력전이홀(151)은 다이아프램(121)의 형상 변화에 의한 압력(예를 들면, 공기압)을 기판(130)의 압력홀(131)을 향해 전달하는 역할을 한다. 제1 압력전이홀(151)은 커버판(150)의 중심에 구비될 수 있다.

밀봉 패드(140)(sealing pad)는 기판(130)과 커버판(150) 사이에 배치된다. 밀봉 패드(140)는 다이아프램(121)의 형상 변화에 의한 압력으로 인해 커버판(150)과 다이아프램(121)의 밀착 부위가 벌어지는 것을 방지하기 위한 것이다. 밀봉 패드(140)는 기판(130)과 커버판(150) 사이에서 커버판(150)을 다이아프램(121)을 향해 가압시키면서 다이아프램(121)과 커버판(150)의 사이 간격을 유지시킨다.

밀봉 패드(140)는 실리콘 재질로 형성될 수 있으며 이에 한정하지 않는다. 예를 들면, 밀봉 패드(140)는 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리아미드 등 다양한 소재로 형성될 수 있다.

밀봉 패드(140)의 일부에는 커버판(150)의 제1 압력전이홀(151)(pressure transfer hole)과 대응하는 위치에 제2 압력전이홀(141)(pressure transfer hole)이 형성된다. 제2 압력전이홀(141)은 제1 압력전이홀(151)로 전달된 압력(예를 들면, 공기압)을 기판(130)의 압력홀(131)로 전달한다. 제2 압력전이홀(141)은 기판(130)에 형성된 압력홀(131)과 연결된다.

실시예에서, 기판(130)에 형성된 압력홀(131)은 제1 압력전이홀(151) 및 제2 압력전이홀(141) 보다 상대적으로 작은 직경으로 형성될 수 있다. 기판(130)에 형성된 압력홀(131)이 제1 압력전이홀(151) 및 제2 압력전이홀(141) 보다 상대적으로 더 작은 직경으로 형성되기 때문에 다이아프램(121)에 의한 압력을 기판(130)의 압력홀(131)로 집중시키는 것이 가능하여 압력센서(160)의 민감도를 향상시킬 수 있다.

제1 실시예에서, 압력홀(131), 제1 압력전이홀(151) 및 제2 압력전이홀(141) 중 적어도 하나의 내주면에는 복수(미도시)의 돌기(미도시) 또는 나사산이 형성될 수 있다. 복수의 돌기 또는 나사산은 전달되는 압력(예를 들면, 공기압)이 전달될 때 공기의 흐름을 와류시켜 압력(공기압)의 전달을 증폭시킬 수 있다.

상기 커버판(150)에는 밀봉 링(sealing ring)을 더 포함할 수 있다. 밀봉 링은 커버판(150)의 외주면과 바닥면 사이 즉, 다이아프램(121) 사이에 배치된다. 밀봉 링은 커버판(150)의 외주면과 다이아프램(121)을 밀폐력을 높이기 위한 것이다.

제1 실시예의 측정 장치는 커버판(150), 밀봉 패드(140) 및 밀봉 링은 구비되지 않을 수 있으며, 이 경우에 기판(130)은 다이아프램(121)과 본딩 결합되어 밀폐력을 확보할 수 있다. 또한, 측정 장치는 밀봉 패드(140) 및 밀봉 링만 구비되지 않을 수 있으며, 이 경우에는 커버판(150)이 다이아프램(121)과 본딩 결합되어 밀폐력을 확보할 수 있다.

이에 더하여, 상기 하우징(110)의 내부에는 압력센서(160)로부터 검출된 생체신호의 검출을 제어하는 제어모듈(170) 및 상기 제어모듈(170)의 제어에 따라 외부와의 통신을 위한 통신모듈(180)을 더 포함하여 구성된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 본체의 일부 구성을 나타낸 도면이다.

첨부된 도 4를 참조하면, 본체(100)에는 스트레인센서(161)와 청진센서(162)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

스트레인센서(161, strain sensor)(또는 strain guage 또는 stretch sensor)는 신축성밴드 또는 직물 등의 이완 및 수축 정도를 감지하는 것으로서, 피검체의 폐 이완과 수축에 따른 저항값의 변화를 측정하여 생체신호를 검출한다.

스트레인센서(161)는 압력(또는 스트레스)이 가해지면 내부 분극에 의해 전기적 특성이 변하는 압전체 등을 이용하여 외부 힘이 가해져 변형이 되면 전기저항이 변하는 원리를 이용하여 신호를 생성한다.

한편, 호흡은 흡기와 호기로 구분될 수 있다.

흡기(Inspiration) 과정에서는 늑간근(Intercostal muscle)이 수축하여 늑골(Rib)이 들리고, 횡격막(Diaphragm) 역시 수축함에 따라 내려가 흉강(Thoracic cage)의 부피가 늘어난다. 반대로, 호기(Expiration) 과정에서는 늑간근이 이완하여 늑골이 내려가고, 횡격막도 이완하여 올라가 흉강의 부피가 줄어든다.

본 발명에서 호흡은 흡기와 호기를 검출하는 광범위한 의미로 정의될 수 있다. 또는 좁은 의미로 흉곽의 팽창과 수축을 의미할 수 있으며, 더 좁은 의미로 폐의 팽창과 수축을 의미할 수 있다. 즉, 본 발명에서 호흡이라는 정의는 흡기와 호기를 포괄적인 의미뿐만 아니라 흉곽 또는 폐의 팽창과 수축을 아우르는 의미로 해석된다.

이와 같은 스트레인센서(161)의 특징에 따라, 스트레인센서(161)는 웨어러블 부재(20)의 일부로서 구현될 수 있다.

청진센서(162)는 피검체의 생체 장기 소리를 감지한다. 여기서, 생체 장기 소리에는 심음과 폐음이 포함되며, 그 외에 다른 장기의 소리나 주변의 잡음이 포함될 수 있다.

청진센서(162)는 튜브와, 상기 튜브를 통해서 모아진 음향을 전기적인 신호로 바꾸어주는 마이크로폰과, 상기 마이크로폰을 통해서 변환된 전기신호를 증폭시키는 신호증폭기와, 상기 신호증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력단자를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같이, 본체(100)는 스트레인센서(161)를 이용하여 피검체의 호흡에 의한 폐의 이완 및 수축에 대한 제1 센싱신호를 검출하고, 청진센서(162)를 이용하여 피검체의 생체 장기 소리에 대한 제2 센싱신호를 검출한다. 그리고 본체(100)의 제어모듈(170)은 상기 제1 센싱신호와 상기 제2 센싱신호를 통신모듈(180)을 통해 유선 또는 무선으로 분석장치(20)로 송신한다.

웨어러블 부재(200, 도 1 참조)는 상기 본체(100)를 피검체에 부착시키고, 부착된 상태를 유지하여, 상기 본체(100)가 피검체로부터 지속적인 생체신호를 검출할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 것으로서, 스트랩(210, strap) 및 체결 수단(220, fastening means)을 포함하여 구성된다.

스트랩(210)은 하우징(110)의 일측에 연결되는 제1 밴드(211)와 상기 하우징(110)의 타측에 연결되는 제2 밴드(212)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 밴드(211)는 제2 밴드(212)의 길이보다 상대적으로 짧게 구성될 수 있으나 설계에 따라 동일한 길이로 구성될 수 있다.

상기 제1 밴드(211) 및 제2 밴드(212) 중에서 선택된 하나의 밴드 선단에는 체결 수단(220)이 설치된다.

상기 체결 수단(220)은 제1 밴드(211)에 설치된 구조로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 체결 수단(220)은 버클 형태로 구성하였으나, 설계에 따라서 스냅 단추 또는 벨크로 등과 같이 제1 밴드(211)와 제 밴드(212)를 결합하여 체결될 수 있는 구조이면 어느 것이라도 무관하다.

이때, 상기 제1 밴드(211) 및 제2 밴드(212)는 신축성을 갖는 부재가 구비될 수 있으나, 가죽, 고무, 합성 수지 등 다양한 재질로도 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1 밴드(211) 및 제2 밴드(212)의 외측면에는 피검체에 부착되는 정도를 가늠하기 위한 눈금 및 숫자 등이 표시될 수 있다.

한편, 센싱 장치(10)는 본체(100)가 웨어러블 부재(200)에 의해서 피검체에 부착되게 되는 데, 피검체와 의사소통이 원활하지 않은 경우, 상기 웨어러블 부재(200)의 조임 정도를 사용자가 쉽게 파악할 수 없는 경우가 발생될 수 있다.

예를 들어, 피검체가 의식이 없거나 수술을 위한 마취에 의해 피검체와의 의사소통이 이루어질 수 없는 경우도 있다. 또한, 피검체가 반려동물인 경우에도 피검체와의 의사소통이 어렵다.

아울러, 피검체가 성장, 식사 여부, 외형의 변화(반려동물의 털갈이, 제모, 질병 등) 등에 기인하여 상기 웨어러블 부재(200)를 조임 정도는 다르게 체결되어야 한다.

즉, 피검체의 몸무게 등의 변화에 따라 상기 웨어러블 부재(200)의 조임 정도를 다르게 해야 한다. 예로, 웨어러블 부재(200)의 조임이 느슨(loose)한 경우에는 본체(100)가 피검체에 밀착되지 못하여 생체신호의 검출이 어렵고, 웨어러블 부재(200)의 조임이 타이트(tight)한 경우에는 피검체의 호흡이 곤란하거나 움직임이 부자연스러우며 행동제약을 받을 수 있는 단점이 있다.

분석 장치(20)는 센싱 장치(10)에서 송신된 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 기능을 포함한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 분석 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

상기 분석 장치(20)는 통신회로(21), 분석회로(22), 알람회로(23) 및 진단회로(24)를 포함하여 구성된다.

통신회로(21)는 센싱 장치(10)에서 송신되는 생체신호를 수신하는 기능을 수행하는 것으로서, 센싱 장치(10)의 통신모듈(180)과 연계하여 구성된다.

분석회로(22)는 상기 통신회로(21)를 통해 수신된 생체신호가 적정 범위의 크기인지를 분석하는 기능을 수행하는 것으로서, 수신된 생체신호의 크기가 적정 범위인 미리 설정된 구간 중에서 어느 범위에 있는지를 분석한다.

부연하면, 생체신호의 크기는 본체(100)와 피검체의 밀착 정도와 밀접한 관계에 있다. 즉, 본체(100)가 피검체에 적정하게 밀착된 경우 상기 본체(100)에서 검출되는 생체신호의 크기는 적정 범위 내에서 생체신호가 검출된다.

그러나 빡빡(tight)하게 밀착된 경우 상기 본체에서 검출되는 생체신호의 크기는 적정 범위의 생체신호보다 상대적으로 크게 검출된다. 반대로, 느슨(loose)하게 밀착된 경우 상기 본체에서 검출되는 생체신호의 크기는 적정 범위의 생체신호보다 상대적으로 작게 검출된다.

상기에서, 분석회로(22)에서 분석하는 생체신호로는 본체(100)의 압력센서로부터 검출되어 전송된 생체신호 또는 스트레인센서의 제1 생체신호와 상기 청진센서의 제2 생체신호로 이루어질 수 있다. 또는 압력센서, 스트레인센서 및 청진센서 중에서 선택된 복수 개의 생체신호에 기초하여 상기 분석회로(22)에서 분석되도록 구성될 수 있다.

도 6은 본 발명의 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템에 적용된 본체에서 검출된 생체신호의 일 예시를 나타낸 그래프이다.

첨부된 도 6을 참조하면, 본체가 피검체에 타이트하게 밀착된 경우의 생체신호(도 6의 (a)), 너무 느슨하게 밀착된 경우의 생체신호(도 6의 (b)) 및 적정하게 밀착된 경우(도 6의 (c))로 구분될 수 있다. 첨부된 도 6의 그래프에서 가로축은 시간(sec)이고, 세로축은 생체신호의 크기(mV)이다.

본체(100)가 피검체에 과도하게 타이트(tight)하게 밀착된 경우 생체신호는 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치(max)를 초과한다.

반대로, 본체(100)가 피검체에 너무 느슨(loose)하게 밀착된 경우 생체신호는 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값(pp) 또는 음(minus)의 피크값(mp)이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치(min)의 미만으로 검출되게 된다.

또한, 본체(100)는 적정한 조임으로 피검체에 밀착된 경우 생체신호는 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값(pp)과 음(minus)의 피크값(mp)이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치(max)와 최소 임계치(min) 사이의 값으로 검출되게 된다.

상기에서 '양의 피크값'은 생체신호의 크기가 증가(+)에서 감소(-)로 전환되는 최고점이고, '음의 피크값'은 생체신호의 크기가 감소(-)에서 증가(+)로 전환되는 최저점을 의미한다.

상기 분석회로(22)는 수신된 생체신호가 어느 범위에 속하는지를 분석하는 것으로서, 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지에 대한 분석과, 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석한다.

상기에서 '미리 설정된 구간'은 피검체의 생체신호를 이용하여 특정 병명의 진단, 분당 호흡수의 계산, 신호의 파형 변화 패턴의 도출, 이상 여부의 진단 등을 신뢰성 있게 분석하기 위해 충족되어야 하는 생체신호 크기의 변화 폭을 의미한다.

상기 '미리 설정된 구간'은 사람인지 동물인지, 또는 동물의 품종, 나이대, 비만 정도, 털의 길이 등에 따라 상이하게 설정될 수 있고, 본 발명의 웨어러블 센서를 최초 착용 시 미리 설정될 수도 있다.

일 예로, 상기 피검체가 사람인 경우 상기 미리 설정된 구간은 남/여/노/소/연령/몸무게 중 적어도 하나의 기준에 의해 다양한 '미리 설정된 구간'이 정의될 수 있다. 또한, 상기 피검체가 반려동물인 경우 상기 미리 설정된 구간은 품종/몸무게/연령/털의 길이/비만 정도 중 적어도 하나의 기준에 의해 다양한 '미리 설정된 구간'이 정의될 수 있다.

다른 예로, 상기 미리 설정된 구간의 최대 임계치(max)는 수신되는 생체신호의 최대값의 80 ~ 90% 범위 내에서 설정될 수 있고, 바람직하게 85% 범위 내에서 설정되며, 상기 미리 설정된 구간의 최소 임계치(min)는 수신되는 생체신호의 최대값의 60 ~ 70% 범위 내에서 설정될 수 있고, 바람직하게 65% 범위 내에서 설정될 수 있다.

상기 실시예들에 있어서 최대 임계치 및/또는 최소 임계치는 검출된 생체신호의 증폭에 의해 결정되는 데, 검출된 생체신호를 증폭하는 과정에서 잡음이 혼합될 수 있기 때문에 미리 결정된 SNR(signal to noise ratio)을 만족하는 조건으로 결정될 수 있다.

알람회로(23)는 분석회로(22)의 분석결과에 근거하여 점검요청신호를 생성하는 기능을 수행한다.

일 예로, 상기 알람회로(23)는 상기 분석회로(22)의 분석결과 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과한 것으로 판단되면 점검요청신호를 생성하고, 생성된 점검요청신호를 출력한다.

또한, 상기 알람회로(23)는 상기 분석회로(22)의 분석결과 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인 것으로 판단되면 점검요청신호를 생성하고, 생성된 점검요청신호를 출력한다.

여기서, 최대 임계치를 초과한 경우 생성되는 점검요청신호와 최소 임계치의 미만인 경우 생성되는 점검요청신호는 다르게 구성될 수 있다.

상기에서, 수신된 생체신호가 일시적으로 최대 임계치를 초과하거나 최소 임계치 미만인 경우가 발생될 수 있다. 예를 들면, 일시적인 깊은 호흡(한숨), 재채기, 기침 및 딸꾹질 등에 기인하여 검출된 생체신호의 경우 최대 임계치가 일시적으로 크게 검출되거나 최소 임계치 미만으로 검출될 수 있다.

이에, 상기 알람회로(23)는 상기 분석회로(22)에서 분석된 최대 임계치 또는 최소 임계치에 대한 횟수가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다. 즉, 알람회로(23)는 상기 분석회로(22)에서 분석된 결과 설정된 시간 동안 최대 임계치를 초과한 횟수 또는 최소 임계치 미만인 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에만 점검요청신호를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다.

진단회로(24)는 상기 통신회로(21)에서 수신된 생체신호에 근거하여 산출된 심박수 및 호흡수를 미리 구축된 심박수 및 호흡수 데이터와 비교하여 피검체의 심기능 및 폐기능을 진단한다.

또한, 진단회로(24)는 심박 파형을 미리 구축된 심박 파형의 데이터와 비교하여 피검체의 심기능을 진단할 수 있도록 구성된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치는 본체(300)와 웨어러블 부재(400)를 포함하여 구성된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치에 적용된 본체의 구성을 나타낸 도면이다.

첨부된 도 8을 참조하면, 본체(300)는 피검체의 생체신호를 검출하는 센서(sensor)부(310)에서 검출된 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 웨어러블 부재(400)의 조임 상태를 판단하는 분석부(320)를 포함하여 구성된다.

상기 센서부(310)는 피검체로부터 피검체의 생체신호를 검출하는 기능을 수행하는 것으로서, 압력센서(311), 스트레인센서(312) 및 청진센서(313) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 센서부(310)는 압력센서(311)를 포함하도록 구성되거나, 스트레인센서(312) 및 청진센서(313)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있으며, 압력센서(311), 스트레인센서(312) 및 청진센서(313)를 모두 포함하여 구성될 수 있다.

압력센서(311)는 피검체의 호흡 및 심박동에 따라 변화된 다이아프램의 형상 변화에 의한 본체 내부의 압력 변화를 측정한다. 이와 같이 측정된 본체 내부의 압력 변화는 피검체의 심박 파형 및 심박 파형으로부터 도출된 호흡 패턴 파형으로 분석 또는 수집될 수 있으며, 심박 파형 및 호흡 패턴 파형은 피검체의 심기능 및 폐기능을 진단하는데 사용될 수 있다.

스트레인센서(312, strain sensor)(또는 strain guage 또는 stretch sensor)는 신축성밴드 또는 직물 등의 이완 및 수축 정도를 감지하는 것으로서, 피검체의 폐 이완과 수축에 따른 저항값의 변화를 측정하여 생체신호를 검출한다.

상기 스트레인센서는 압력(또는 스트레스)이 가해지면 내부 분극에 의해 전기적 특성이 변하는 압전체 등을 이용하여 외부 힘이 가해져 변형이 되면 전기저항이 변하는 원리를 이용하여 신호를 생성한다.

청진센서(313)는 피검체의 생체 장기 소리를 감지한다. 여기서, 생체 장기 소리에는 심음과 폐음이 포함되며, 그 외에 다른 장기의 소리나 주변의 잡음이 포함될 수 있다.

청진센서(313)는 튜브와, 상기 튜브를 통해서 모아진 음향을 전기적인 신호로 바꾸어주는 마이크로폰과, 상기 마이크로폰을 통해서 변환된 전기신호를 증폭시키는 신호증폭기와, 상기 신호증폭기에서 증폭된 신호를 출력하는 출력단자를 포함하여 구성될 수 있다.

분석부(320)는 상기 센서부(310)에서 검출된 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단한다.

이에, 상기 분석부(320)는 분석회로(321), 알람회로(322) 및 진단회로(323)를 포함하여 구성된다.

분석회로(321)는 상기 센서부(310)에서 검출된 생체신호가 적정 범위의 크기인지를 분석하는 기능을 수행하는 것으로서, 수신된 생체신호의 크기가 적정 범위인 미리 설정된 구간 중에서 어느 범위에 있는지를 분석한다.

부연하면, 생체신호의 크기는 본체(300)와 피검체의 밀착 정도와 밀접한 관계에 있다. 즉, 본체(300)가 피검체에 적정하게 밀착된 경우 상기 본체(300)에서 검출되는 생체신호의 크기는 적정 범위 내에서 생체신호가 검출된다.

상기에서, 분석회로(321)에서 분석하는 생체신호로는 본체(300)의 압력센서(311)로부터 검출되어 전송된 생체신호 또는 스트레인센서(312)의 제1 생체신호와 상기 청진센서(313)의 제2 생체신호로 이루어질 수 있다. 또는 압력센서, 스트레인센서 및 청진센서 중에서 선택된 복수 개의 생체신호에 기초하여 상기 분석회로(321)에서 분석되도록 구성될 수 있다.

즉, 본체(300)가 피검체에 빡빡(tight)하게 밀착된 경우 생체신호는 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과한다.

반대로, 본체(300)가 피검체에 느슨(loose)하게 밀착된 경우 생체신호는 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만으로 검출되게 된다.

이에, 상기 분석회로(321)는 수신된 생체신호가 어느 범위에 속하는지를 분석하는 것으로서, 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지에 대한 분석과, 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석한다.

알람회로(322)는 상기 분석회로(321)의 분석결과에 근거하여 점검요청신호를 생성하는 기능을 수행한다.

예로, 상기 알람회로(322)는 상기 분석회로(321)의 분석결과 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과한 것으로 판단되면 점검요청신호를 생성하고, 생성된 점검요청신호를 출력한다.

또한, 상기 알람회로(322)는 상기 분석회로(321)의 분석결과 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인 것으로 판단되면 점검요청신호를 생성하고, 생성된 점검요청신호를 출력한다.

이에, 상기 알람회로(322)는 상기 분석회로(321)에서 분석된 최대 임계치 또는 최소 임계치에 대한 횟수가 미리 설정된 시간 동안 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다. 즉, 알람회로는 상기 분석회로(321)에서 분석된 결과 설정된 시간 동안 최대 임계치를 초과한 횟수 또는 최소 임계치 미만인 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에만 점검요청신호를 생성하여 출력하도록 구성될 수 있다.

진단회로(323)는 상기 센서부(310)에서 검출된 생체신호 근거하여 산출된 심박수 및 호흡수를 미리 구축된 심박수 및 호흡수 데이터와 비교하여 피검체의 심기능 및 폐기능을 진단한다.

또한, 진단회로(323)는 심박 파형을 미리 구축된 심박 파형의 데이터와 비교하여 피검체의 심기능을 진단할 수 있도록 구성된다.

웨어러블 부재(400)는 본체(300)를 피검체에 부착시키고, 부착된 상태를 유지하여, 상기 본체(300)가 피검체로부터 지속적인 생체신호를 검출할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 것으로서, 스트랩(410, strap) 및 체결 수단(420, fastening means)을 포함하여 구성된다.

스트랩(410)는 본체(300)의 일측에 연결되는 제1 밴드(411)와 상기 본체(300)의 타측에 연결되는 제2 밴드(412)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 밴드(411)는 제2 밴드(412)의 길이보다 상대적으로 짧게 구성될 수 있으나, 설계에 따라 동일한 길이로 구성될 수 있다.

상기 제1 밴드(411) 및 제2 밴드(412) 중에서 선택된 하나의 밴드 선단에는 체결 수단(420)이 설치된다.

상기 체결 수단(420)은 버클 형태로 구성하였으나, 설계에 따라서 스냅 단추 또는 벨크로 등과 같이 제1 밴드(411)와 제 밴드(412)를 결합하여 체결될 수 있는 구조이면 어느 것이라도 무관하다.

이때, 상기 제1 밴드(411) 및 제2 밴드(412)는 신축성을 갖는 부재가 구비될 수 있으나, 가죽, 고무, 합성 수지 등 다양한 재질로도 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제1 밴드(411) 및 제2 밴드(412)의 외측면에는 피검체에 부착되는 정도를 가늠하기 위한 눈금 및 숫자 등이 표시될 수 있다.

한편, 본체(300)는 웨어러블 부재(400)에 의해서 피검체에 부착되게 되는 데, 피검체와 의사소통이 원활하지 않은 경우, 상기 웨어러블 부재(400)의 조임 정도를 사용자가 쉽게 파악할 수 없는 경우가 발생될 수 있다.

이에, 분석부(320)의 알람회로(322)에서 출력되는 점검요청신호를 통해 상기 웨어러블 부재(400)의 조임 정도를 확인할 수 있고, 확인에 따라 상기 웨어러블 부재(400)의 체결 길이를 조절하여 적정한 조임으로 피검체에 본체(300)를 밀착시킬 수 있게 된다.

다음으로, 본 발명에 따른 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법에 대해서 설명한다.

도 9는 본 발명에 따른 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법에 대한 흐름도를 나타낸 것이다.

첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법은 파형출력단계(S10), 제1 분석단계(S20), 제1 신호생성단계(S30), 제2 분석단계(S40), 제2 신호생성단계(S50), 적정신호생성단계(S60) 및 신호출력단계(S70)를 포함하여 이루어진다.

1. 파형출력단계(S10)

파형출력단계(S10)는 센싱 장치가 검출한 생체신호의 시간 도메인 파형을 출력하는 단계이다.

상기 센싱 장치는 본체와 웨어러블 부재를 포함하여 구성되거나, 본체와 웨어러블 부재 및 분석부를 포함하는 장치로 구성될 수 있다.

상기 본체는 피검체에 밀착되어 피검체의 생체신호를 검출하고, 검출된 생체신호를 송신하도록 구성된다. 이때, 상기 본체에 설치되어 피검체의 생체신호를 센싱하는 구성으로서, 압력센서, 스트레인센서 및 청진센서 중에서 선택된 1개 이상의 센서가 포함된다.

상기 분석부는 상기 센싱 장치에 포함되어 구성되거나 상기 센싱 장치로부터 이격된 독립 장치로 구성될 수 있다. 이러한 상기 분석부는 분석모듈과 알람모듈을 포함하여 구성되고, 파형의 크기에 기초하여 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하고, 판단된 결과를 출력한다.

여기서, 상기 센싱 장치는 센서를 통해 검출된 생체신호와 검출된 시간을 포함하는 시간 도메인 파형을 출력한다.

2. 제1 분석단계(S20)

제1 분석단계(S20)는 분석모듈이 상기 파형출력단계에서 출력된 상기 파형을 수신하고, 상기 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지를 분석하는 단계이다.

상기 파형은 웨어러블 부재가 피검체에 타이트하게 조임 체결된 상태에서 그 크기가 크게 검출된다. 즉, 웨어러블 부재의 타이트한 조임은 센싱 장치에서 검출되는 생체신호가 커지게 된다.

3. 제1 신호생성단계(S30)

제1 신호생성단계(S30)는 알람모듈이 제1 분석단계의 분석결과 상기 파형이 최대 임계치를 초과한 것으로 분석되면, 제1 점검요청신호를 생성하는 단계이다.

여기서, 상기 제1 점검요청신호는 웨어러블 부재의 조임 상태가 타이트함을 음성으로 안내하는 음성신호 또는 시각적으로 표시하는 점등신호 중에서 선택된 1개 이상의 신호로 이루어질 수 있다.

4. 제2 분석단계(S40)

제2 분석단계(S40)는 상기 분석모듈이 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석하는 단계이다.

상기 파형은 웨어러블 부재가 피검체에 느슨하게 조임 체결된 상태에서 그 크기가 작게 검출된다. 즉, 웨어러블 부재의 느슨한 조임은 센싱 장치에서 검출되는 생체신호가 작아지게 된다.

5. 제2 신호생성단계(S50)

제2 신호생성단계(S50)는 상기 알람모듈이 상기 제2 분석단계의 분석결과 상기 파형이 최소 임계치 미만인 것으로 분석되면, 제2 점검요청신호를 생성하는 단계이다.

여기서, 상기 제2 점검요청신호는 웨어러블 부재의 조임 상태가 느슨함을 음성으로 안내하는 음성신호 또는 시각적으로 표시하는 점등신호 중에서 선택된 1개 이상의 신호로 이루어질 수 있다.

6. 적정신호생성단계(S60)

적정신호생성단계(S60)는 알람모듈이 상기 분석모듈이 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간에 존재하는 경우, 적정신호를 생성하는 단계이다.

여기서, 상기 적정신호는 웨어러블 부재의 조임 상태가 적정함을 음성으로 안내하는 음성신호 또는 시각적으로 표시하는 점등신호 중에서 선택된 1개 이상의 신호로 이루어질 수 있다.

7. 신호출력단계(S70)

신호출력단계(S70)는 상기 제1 신호생성단계(S30), 제2 신호생성단계(S50) 및 적정신호생성단계(S60) 중에서 생성된 하나의 신호를 출력하는 단계이다.

이와 같은 구성에서, 상기 알람모듈은 상기 임계치를 벗어난 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 알람모듈은 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과한 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 제1 점검요청신호를 생성하도록 하거나, 또는 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치 미만인 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우 제2 점검요청신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

이상에서 설명한 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템 및 장치 그리고 이를 이용한 적정 착용 점검 방법의 전체 또는 부분적 기능들은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합한 것을 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 외에도, 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있다.

이상에서는 본 발명에 관한 몇 가지 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 센싱 장치 100, 300: 본체
160: 압력센서 161: 스트레인센서
162: 청진센서 200, 400: 웨어러블 부재
210, 410: 스트랩 220: 420: 체결모듈
20: 분석 장치 21: 통신회로
22, 321: 분석회로 23, 322: 알람회로
24, 323: 진단회로

Claims

피검체의 생체신호를 검출하는 본체(body)와, 상기 본체를 피검체에 밀착시키는 웨어러블 부재(wearable means)를 포함하는 센싱 장치(sensing device); 및
상기 센싱 장치에서 송신된 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 분석 장치(analyzing device)
를 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 분석 장치는,
상기 센싱 장치에서 송신된 생체신호를 수신하는 통신회로와, 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최대 임계치를 초과한 피크값이 분석되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 분석 장치는,
상기 센싱 장치에서 송신된 생체신호를 수신하는 통신회로와, 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최소 임계치 미만인 피크값이 분석되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 알람회로는 상기 분석된 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 미리 설정된 구간은, 피검체의 품종에 따라 상이하게 설정되는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 센싱 장치의 본체는 피검체의 호흡 및 심박동에 따른 상기 본체 내 압력 공간의 공기압 변화를 측정하는 압력센서를 구비하고,
상기 분석 장치는 상기 압력센서가 출력하는 생체신호의 크기에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 센싱 장치의 본체는, 폐의 이완과 수축을 감지하는 스트레인센서와, 생체 장기의 소리를 감지하는 청진센서를 구비하고,
상기 분석 장치는, 상기 스트레인센서의 제1 생체신호와 상기 청진센서의 제2 생체신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 웨어러블 부재는,
탄성 소재의 스트랩(strap)과, 상기 스트랩의 적어도 일단에 구비되는 체결 수단(fastening means)을 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 시스템.
피검체에 착용하는 웨어러블 센싱 장치에 있어서,
피검체의 생체신호를 검출하는 센서(sensor)부와, 상기 센서부에서 검출된 생체신호의 크기(amplitude)에 기초하여 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 분석부를 포함하는 본체(body); 및
상기 본체를 피검체에 밀착시키는 웨어러블 부재(wearable means)
를 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 분석부는,
상기 검출된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최대 임계치를 초과한 피크값이 분석되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 분석부는,
상기 검출된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석하는 분석회로와, 상기 분석회로의 분석결과 최소 임계치 미만인 피크값이 측정되면 점검요청신호를 생성하는 알람회로를 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 알람회로는 상기 분석된 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
상기 미리 설정된 구간은, 피검체의 품종에 따라 상이하게 설정되는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 센서부는, 피검체의 호흡 및 심박동에 따른 상기 본체 내 압력 공간의 공기압 변화를 측정하는 압력센서를 포함하고,
상기 분석부는, 상기 압력센서가 출력하는 생체신호의 크기에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 센서부는, 폐의 이완과 수축을 감지하는 스트레인센서와, 생체 장기의 소리를 감지하는 청진센서를 포함하고,
상기 분석부는, 상기 스트레인센서의 제1 생체신호와 상기 청진센서의 제2 생체신호 중 적어도 하나에 기초하여 상기 웨어러블 부재의 조임 상태를 판단하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 웨어러블 부재는,
탄성 소재의 스트랩(strap)과, 상기 스트랩의 적어도 일단에 구비되는 체결 수단(fastening means)을 포함하는 적정 착용을 점검하는 웨어러블 센싱 장치.
피검체의 생체신호를 검출하는 웨어러블 센싱 장치와 연동하는 웨어러블 센싱 장치의 알람 방법에 있어서,
상기 센싱 장치가 검출한 생체신호의 시간 도메인 파형을 출력하는 파형출력단계;
분석모듈이 상기 파형출력단계에서 출력된 상기 파형을 수신하고, 상기 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최대 임계치를 초과하는지를 분석하는 제1 분석단계; 및
알람모듈이 상기 제1 분석단계의 분석결과 상기 파형이 최대 임계치를 초과한 것으로 분석되면, 점검요청신호를 생성하는 요청신호생성단계
를 포함하는 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 분석모듈이 상기 수신된 생체신호의 시간 도메인 파형에서 양(plus)의 피크값 또는 음(minus)의 피크값이 미리 설정된 구간 중 최소 임계치의 미만인지를 분석하는 제2 분석단계; 및
상기 알람모듈이 상기 제2 분석단계의 분석결과 상기 파형이 최소 임계치 미만인 것으로 분석되면, 점검요청신호를 생성하는 요청신호생성단계;
를 더 포함하는 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
상기 알람모듈은, 상기 임계치를 벗어난 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과한 경우에 상기 점검요청신호를 생성하는 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
상기 미리 설정된 구간은, 피검체의 품종에 따라 상이하게 설정되는 웨어러블 센싱 장치의 적정 착용 점검 방법.