KR20230130491A - 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치 및 이를 이용한 진단 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피검체의 호흡에 따른 스트랩의 인장력을 통해 변화되는 센싱값을 통해 피검체의 호흡수를 측정하고, 다이아프램을 통해 증폭된 심박음을 통해 피검체의 심박수를 측정할 수 있다. 본 발명은 마주보는 측면에 스트랩이 관통하는 한 쌍의 체결홀이 형성되고 상부면에 덮개 안착홈과 센서 교체홀이 형성되는 상부 케이스와 상기 상부케이스와 결합하는 하부 케이스를 포함하는 본체 하우징과, 상기 본체 하우징에 내장되는 회로기판과, 상기 상부 케이스의 센서 교체홀을 통하여 상기 회로기판에 구비된 단자에 접속하는 압력센서 및 상기 상부 케이스의 덮개 안착홈에 안착되어 상기 압력센서의 상부면을 덮는 압력덮개를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치 및 이를 이용한 진단 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피검체의 호흡에 따른 스트랩의 인장력을 통해 변화되는 센싱값을 이용하여 피검체의 호흡수를 측정하고, 다이아프램을 통해 증폭된 심박음을 통해 피검체의 심박수를 측정하되, 사용 시간에 따라 성능이 열화되는 압력센서를 용이하게 교환할 수 있는 웨어러블 센싱 장치 및 이를 이용한 진단 장치에 관한 것이다.
최근 건강에 대한 관심이 높아지면서 전자 장치를 이용한 헬스 케어 부분에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 예를 들어, 전자 장치에 장착되는 센서들은 전자 장치, 전자 장치의 외부, 또는 사용자와 관련된 정보들을 수집할 수 있는데, 사용자가 자신의 상태를 체크하기 위해서는 지속적으로 생체 신호를 측정하는 것이 무엇보다도 중요하다. 이와 관련하여, 사용자의 운동 상태 또는 이상 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 기술이 요구됨에 따라 사용자의 생체 신호를 체크하는 기능을 제공하는 전자 장치들이 개발되고 있다.
특히, 사용자로부터 수집하는 생체 신호 중 호흡수는 신체의 가장 기본적인 활력 정도를 파악하는 바이탈 사인 중 하나로서, 호흡률, 즉 분당 호흡수를 측정하기 위해 다양한 방식이 사용되고 있다.
예를 들어, 피검체의 호흡률 또는 호흡수를 측정하는 방식에는 폐활량측정법(spirometry), 호기말이산화탄소분압측정술(capnometry)의 방식이 존재한다.
폐활량측정법(spirometry)은 폐활량측정기를 이용하여 폐에 들어오고 나가는 공기의 흐름을 측정하는 방식이고, 호기말이산화탄소분압측정술(capnometry)은 호흡에 따른 CO2를 측정하는 방식이다. 이와 같은 종래의 방식은 정확도는 비교적 높으나, 추가 장비가 필요하고 지속적인 모니터링이 어렵다는 한계가 있다.
심음은 심장이 수축 및 확장할 때 발생하는 소리이다. 심음은 일반적으로 청진센서를 통해 확인이 가능하지만, 청진센서를 통해 확인할 경우 기타 잡음들이 함께 집음되기 때문에 소음을 제거하기 위한 필터가 존재해야 한다.
또한, 청진기 내부에 여러 장치를 내장할 경우 청진기 내부의 구조가 복잡해져 잦은 고장으로 인한 유지보수 측면에서 불리한 단점이 있다.
뿐만 아니라, 개(강아지 포함), 고양이 및 조류와 같은 동물들은 이상 증상이 발현되지 않더라도 외부 온도에 따라 호흡수 및 심박수에 변화가 생길 수 있기 때문에 피검체의 호흡 또는 심박수의 증가가 이상 상태(예를 들면, 질병)에 의한 것인지 또는 외부 온도에 의한 것인지를 판단하는 것이 중요하다. 그러나 종래의 측정 장치는 외부 온도를 전혀 고려하지 않기 때문에 피검체의 외부 온도가 기준치 이상으로 덥거나 기준치 이하로 추운 환경에서 기온의 영향으로 호흡수 또는 심박수가 증가될 경우 피검체가 정상 상태임에도 불구하고 이상 상태로 판단하는 오류가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피검체의 호흡에 따른 스트랩의 인장력을 통해 변화되는 센싱값을 통해 피검체의 호흡수를 측정하고, 다이아프램을 통해 증폭된 심박음을 통해 피검체의 심박수를 측정할 수 있으며, 케이스의 분리 없이도 수명이 다된 상용 압력센서를 용이하게 교체할 수 있는 웨어러블 센싱 장치 및 이를 이용한 진단 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 장치는 마주보는 측면에 스트랩이 관통하는 한 쌍의 체결홀이 형성되고 내부에 센서 교체홀이 구비된 덮개 안착홈이 형성되는 상부 케이스(upper case)와 상기 상부케이스와 결합하는 하부 케이스(lower case)를 포함하는 본체 하우징(main body housing)와, 상기 본체 하우징에 내장되는 회로기판(circuit substrate)와, 상기 상부 케이스의 센서 교체홀을 통하여 상기 회로기판에 구비된 단자(terminal)에 접속하는 압력센서(force sensor) 및 상기 상부 케이스의 덮개 안착홈에 안착되어 상기 압력센서의 상부면을 덮는 압력덮개(pressure cover)를 포함하며, 상기 스트랩은 상기 압력덮개의 상부면을 가로지르도록 상기 한 쌍의 체결홀을 관통할 수 있다.
상기 압력덮개는 플렉시블 소재로 제작되고, 하부면에 상기 압력센서의 적어도 일부 형상에 상응하는 센서 고정홈이 형성될 수 있다.
상기 회로기판의 일 측부에 상기 압력센서의 접속을 위한 소켓형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 일 측면에 형성된 돌출 단자가 상기 소켓형 단자에 삽입될 수 있다.
상기 회로기판의 상부면 중 일부에 상기 압력센서의 접속을 위한 접촉형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 하부면에 형성된 접속 단자가 상기 접촉형 단자에 접촉될 수 있다.
상기 회로기판에는 청진센서가 더 실장되고, 상기 하부케이스의 하부면 중 상기 청진센서의 대향 위치에 소리전달관이 더 형성되며, 상기 하부케이스의 바닥판에는 플렉시블 소재의 다이아프램이 더 결합되고, 피검체의 심박음은 상기 다이아프램과 상기 하부케이스의 바닥판 사이의 전이공간(transient space)을 지나면서 증폭 또는 변조되고, 증폭 또는 변조된 심박음은 상기 소리전달관을 통해 상기 청진센서로 입력될 수 있다.
상기 회로기판 하부면의 청진센서 배치점과 상기 소리전달관의 상부면 사이에 배치되는 링 형상의 실링패드를 더 포함할 수 있다.
상기 회로기판에는, 상기 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산하고 상기 청진센서의 측정 신호를 이용하여 심박수를 계산하는 카운팅회로 및 상기 계산된 상기 호흡수 또는 상기 심박수 중 적어도 하나를 외부로 송신하는 통신회로가 더 실장될 수 있다.
복수의 심전도 센서를 포함하는 외장 ECG 모듈을 더 포함하고, 상기 회로기판에는, 상기 외장 ECG 모듈과 연결되기 위한 인터페이스회로가 더 실장될 수 있다.
상기 회로기판에는, 상기 계산된 호흡수, 심박수 및 상기 측정된 심전도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피검체의 이상 상태 또는 병명을 판단하는 진단회로가 더 실장될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 진단 장치는 마주보는 측면에 스트랩이 관통하는 한 쌍의 체결홀이 형성되고 내부에 센서 교체홀이 구비된 덮개 안착홈이 형성되는 상부 케이스(upper case)와 상기 상부케이스와 결합하는 하부 케이스(lower case)를 포함하는 본체 하우징(main body housing)과, 상기 본체 하우징에 내장되는 제1 회로기판(circuit substrate)과, 상기 상부 케이스의 센서 교체홀을 통하여 상기 회로기판에 구비된 단자(terminal)에 접속하는 압력센서(force sensor) 및 상기 상부 케이스의 덮개 안착홈에 안착되어 상기 압력센서의 상부면을 덮는 압력덮개(pressure cover)를 포함하는 센싱 장치와, 상기 센싱 장치와 이격 배치되고 내부에 상기 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산하는 카운팅회로가 실장된 제2 회로기판과 배터리가 내장되는 연산 장치 및 상기 센싱 장치와 상기 연산 장치를 연결하는 전력 통신선을 포함하고, 상기 스트랩은 상기 압력덮개의 상부면을 가로지르도록 상기 한 쌍의 체결홀을 관통할 수 있다.
상기 압력덮개는 플렉시블 소재로 제작되고, 하부면에 상기 압력센서의 적어도 일부 형상에 상응하는 센서 고정홈이 형성될 수 있다.
상기 제1 회로기판의 일 측부에 상기 압력센서의 접속을 위한 소켓형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 일 측면에 형성된 돌출 단자가 상기 소켓형 단자에 삽입될 수 있다.
상기 제1 회로기판의 상부면 중 일부에 상기 압력센서의 접속을 위한 접촉형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 하부면에 형성된 접속 단자가 상기 접촉형 단자에 접촉될 수 있다.
상기 제1 회로기판에는 청진센서가 더 실장되고, 상기 하부케이스의 하부면 중 상기 청진센서의 대향 위치에 소리전달관이 더 형성되며, 상기 하부케이스의 바닥판에는 플렉시블 소재의 다이아프램이 더 결합되고, 피검체의 심박음은 상기 다이아프램과 상기 하부케이스의 바닥판 사이의 전이공간(transient space)을 지나면서 증폭 또는 변조되고, 증폭 또는 변조된 심박음은 상기 소리전달관을 통해 상기 청진센서로 입력될 수 있다.
상기 제1 회로기판 하부면의 청진센서 배치점과 상기 소리전달관의 상부면 사이에 배치되는 링 형상의 실링패드를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 회로기판에는, 상기 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산하고 상기 청진센서의 측정 신호를 이용하여 심박수를 계산하는 카운팅회로 및 상기 계산된 상기 호흡수 또는 상기 심박수 중 적어도 하나를 외부로 송신하는 통신회로가 더 실장될 수 있다.
복수의 심전도 센서를 포함하는 외장 ECG 모듈을 더 포함하고, 상기 제1 회로기판에는, 상기 외장 ECG 모듈과 연결되기 위한 인터페이스회로가 더 실장될 수 있다.
상기 제2 회로기판에는, 상기 계산된 호흡수, 심박수 및 상기 측정된 심전도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피검체의 이상 상태 또는 병명을 판단하는 진단회로가 더 실장될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 피검체의 호흡에 따른 스트랩의 인장력을 통해 변화되는 센싱값을 통해 피검체의 호흡수를 측정하고, 다이아프램을 통해 증폭된 심박음을 통해 피검체의 심박수를 측정하기 때문에 간단한 구조로 설계될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 센싱 장치의 케이스 분리 없이도 수명이 다된 상용 압력센서를 용이하게 교체할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 웨어러블 센싱 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 예시된 센싱 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 예시된 센싱 장치의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 압력센서 및 단자의 변형된 예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 센싱 장치의 통신회로와 외부기기를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예2에 따른 웨어러블 센싱 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예3에 따른 웨어러블 센싱 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예4에 따른 웨어러블 진단 장치를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 센싱 장치의 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 연산 장치의 단면도이다.
도 12는 실시예5의 진단 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 예시된 센싱 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 예시된 센싱 장치의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 압력센서 및 단자의 변형된 예를 나타낸 분해 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 센싱 장치의 통신회로와 외부기기를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예2에 따른 웨어러블 센싱 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예3에 따른 웨어러블 센싱 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예4에 따른 웨어러블 진단 장치를 나타낸 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 센싱 장치의 단면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 연산 장치의 단면도이다.
도 12는 실시예5의 진단 장치를 나타낸 개략도이다.
이하 본 발명의 몇 가지 실시예들을 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 다만 이것은 본 발명을 어느 특정한 실시예에 대해 한정하려는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상을 포함하는 모든 변형(transformations), 균등물(equivalents) 및 대체물(substitutions)은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 어느 한 구성이 어떤 서브 구성을 "구비(have)" 또는 "포함(comprise)" 한다고 기재한 경우, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른(other) 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.
본 명세서에서 "...유닛(Unit)", "...모듈(Module)" 및 "컴포넌트(Component)"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예1에 따른 웨어러블 센싱 장치(10)를 나타낸 사시도이다.
센싱 장치(10)는 스트랩(S)을 통해 피검체의 신체에 착용되고, 피검체가 호흡할 때 스트랩(S)의 인장력에 의해 압력센서(230)에 가압된 압력을 측정하여 호흡수를 계산하고, 피검체의 흉부에 접촉된 다이아프램(240)을 통해 증폭된 심박음을 통해 피검체의 심박수를 측정한다.
스트랩(S)은 피검체에 착용 가능하도록 밴드의 형태로 구현될 수 있다. 스트랩(S)의 양 끝단에는 버클(미도시), 스냅 단추(미도시) 또는 벨크로(미도시)와 같은 부재가 구비되어 스트랩(S)착용 및 해제를 용이하게 할 수 있다. 스트랩(S)은 신축성을 가지거나 길이를 조절할 수 있도록 구현됨으로써 피검체의 체형에 따라 편안한 착용감을 제공할 수 있다.
센싱 장치(10)에는 확장 ECG 모듈(160)(electrocardiogram)이 선택적으로 더 연결될 수 있다. 확장 ECG 모듈(160)은 피검체의 신체에 부착되어 심장의 수축에 따른 활동전류를 곡선으로 기록한다. 확장 ECG 모듈(160)은 심전도 센서가 하나 이상 구비될 수 있으며, 심전도 센서가 두 개 이상일 때에도 하나의 확장 케이블(161)을 통해 센싱 장치(10)에 접속될 수 있다.
도 2 는 도 1에 예시된 센싱 장치(10)의 분해 사시도이고, 도 3은 도 1에 예시된 센싱 장치(10)의 단면도이다.
센싱 장치(10)는 본체 하우징(100, 200)(main body housing)과 본체 하우징(100, 200)에 내장된 회로기판(210)(circuit substrate), 압력센서(230)(force sensor)와 압력덮개(130)(pressure cover)를 포함한다.
본체 하우징(100, 200)은 센싱 장치(10)의 외형을 형성한다.
본체 하우징(100, 200)은 스트랩(S)을 통해 피검체의 신체 즉, 흉부에 착용된다.
본체 하우징(100, 200)은 상부 케이스(100) 및 하부 케이스(200)를 포함한다.
상부 케이스(100)는 단면이 원형의 형태로 형성된다. 예컨대, 상부 케이스(100)의 단면 형태는 사각 또는 다각의 형태로 형성되어도 무방하다.
상부 케이스(100)는 마주보는 측면에 스트랩(S)이 관통하는 한 쌍의 체결홀(110)이 형성된다.
상부 케이스(100)에는 내부에 덮개 안착홈(120)이 형성된다. 덮개 안착홈(120)은 스트랩의 관통 방향과 평행한 방향으로 형성된다. 상부 케이스(100)의 내부에서 덮개 안착홈(120)이 형성된 높이는 하부 케이스(200)에 실장된 회로기판(210)과 접촉되거나 소정 간격 이격되게 형성될 수 있다.
센서 교체홀(121)은 덮개 안착홈(120)의 일부에 형성된다.
센서 교체홀(121)은 회로기판(210)에 장착된 압력센서(230)를 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)가 결합된 상태에서도 용이하게 교체하기 위한 홀이다.
센서 교체홀(121)에는 하부 케이스(200)의 회로기판(210)에 장착된 압력센서(230)의 일부가 노출된다.
센서 교체홀(121)은 압력센서(230)의 단면 형상과 동일한 단면 형상으로 형성되되, 압력센서(230)의 단면적보다 소정의 크기로 더 크게 형성될 수 있다.
압력덮개(130)는 상부 케이스(100)의 덮개 안착홈(120)의 상부면에 안착된다. 압력덮개(130)는 센서 교체홀(121)을 완전히 덮는 크기로 형성될 수 있다. 압력덮개(130)는 센서 교체홀(121)을 덮으면서 센서 교체홀(121)로 노출된 압력센서(230)도 같이 덮는다. 압력덮개(130)는 상부가 볼록한 돔 형태로 형성될 수 있다. 또는 압력덮개(130)는 중심부가 둘레보다 더 두꺼운 두께로 형성될 수도 있다. 이는 압력덮개(130)가 스트랩(S)의 인장력을 더 민감하게 전달받기 위해서다.
압력덮개(130)는 플렉시블 소재로 제작된다. 예를 들면, 압력덮개(130)는 고무 또는 실리콘과 같은 재질로 형성될 수도 있다. 압력덮개(130)는 스트랩(S)이 인장될 때 압력센서(230)에 스트랩(S)이 접촉되면서 훼손되는 것을 방지한다. 또한, 압력덮개(130)는 압력센서(230)가 외부로 탈락되는 것을 방지한다. 압력덮개(130)는 스트랩(S)에 의해 가압된 힘으로 위치가 고정되며, 스트랩(S)을 제거되면 덮개 안착홈(120)에서 탈락될 수 있다.
압력덮개(130)는 하부면 즉, 압력센서(230)와 접촉하는 면에 압력센서(230)의 적어도 일부 형상에 상응하는 센서 고정홈(미도시)이 형성된다.
스트랩(S)은 상부 케이스(100)의 체결홀(110)과 덮개 안착홈(120)의 관통홀을 관통하여 압력덮개(130)의 상부면을 가로지르도록 배치된다.
하부 케이스(200)는 상부 케이스(100)의 하부에서 결합된다. 하부 케이스(200)는 상부 케이스(100)와 동일한 단면의 형상으로 형성된다.
하부 케이스(200)는 내부에 배터리(B) 및 회로기판(210)이 실장된다.
배터리(B)는 하부 케이스(200)의 하부에 배치된다. 배터리(B)는 회로기판(210)에 전력을 공급한다. 배터리(B)는 유선 충전 또는 무선 충전을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 무선 충전으로 전력을 공급받을 경우 회로기판(210)에는 무선충전 모듈이 더 구비될 수도 있다. 배터리(B)가 유선 충전될 경우 하부 케이스(200)의 일측부에는 충전케이블이 관통되는 충전홀(미도시)이 형성될 수도 있다. 충전케이블은 충전홀(102)을 통과하여 회로기판(210)에 형성된 충전단자(미도시)에 접속된다.
회로기판(210)은 배터리(B)의 상부에 배치된다. 회로기판(210)은 압력센서(230), 배터리(B), 확장 ECG 모듈(160), 청진센서(241) 등이 연결되도록 전기회로가 편성된다.
회로기판(210)은 하부 케이스(200)의 하부로부터 배터리(B)의 높이만큼 이격되기 위한 이격다리(211)가 형성될 수도 있다.
회로기판(210)에는 압력센서(230)가 장착된다. 회로기판(210)의 일측부에는 압력센서(230)가 접속되기 위한 소켓형 단자(220)가 구비된다. 예컨대, 회로기판(210)의 일측부라 함은 상부 케이스(100)를 향하는 상부면을 의미할 수 있다. 소켓형 단자(220)는 회로기판(210)에서 상부면에서 소정 높이로 돌출되게 형성될 수 있다.
압력센서(230)는 회로기판(210)의 상부면에 배치된 상태에서 압력센서(230)의 일 측면에 형성된 돌출단자(231)가 소켓형 단자(220)에 접속된다. 압력센서(230)와 소켓형 단자(220)의 접속 방향은 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)의 결합 방향과 직교하는 방향이다. 참고로, 센서 교체홀(121)은 압력센서(230)와 압력센서(230)의 돌출단자(231)에 대응하는 형상으로 형성된다.
압력센서(230)는 피검체의 호흡에 따른 스트랩(S)의 인장에 의해 발생하는 압력을 측정한다. 예컨대, 피검체가 호흡할 때 흉곽은 수축 및 팽창이 반복된다. 피검체의 흉곽이 팽창될 때 스트랩(S)에는 인장력이 발생되고, 스트랩(S)이 인장되면서 압력덮개(130)와 압력센서(230)를 누르게 된다. 압력센서(230)는 측정 신호를 회로기판(210)에 전송한다.
하부 케이스(200)의 바닥판(203)에는 플렉시블 소재의 다이아프램(240)이 더 결합될 수 있다.
하부 케이스(200)의 바닥판(203)에는 일부에 소리전달관(201)이 형성된다. 바닥판(203)에 형성된 소리전달관(201)은 바닥판(203)을 기준으로 바닥판(203)의 외부(다이아프램(240) 쪽)와 하부 케이스(200)의 내부(회로기판(210) 쪽)를 연통한다. 소리전달관(201)은 하부 케이스(200)의 바닥판(203)에서부터 회로기판(210)에 접촉하는 높이로 형성된다. 소리전달관(201)은 하부케이스(200)의 하부면 중 청진센서(241)의 대향 위치에 형성된다.
바닥판(203)의 외측(즉, 피검체를 향하는 측) 둘레에는 다이아프램(240)이 체결되기 위한 체결돌기(204)가 형성된다. 체결돌기(204)는 다이아프램(240)이 용이하게 체결되게 하기 위해 단부가 하부 케이스(200)의 측면 방향으로 절곡될 수 있다.
다이아프램(240)은 하부 케이스(200)의 바닥판(203) 전체를 덮도록 체결돌기(204)에 장착된다. 이때, 다이아프램(240)은 하부 케이스(200)의 바닥판(203)과 소정 간격으로 이격되게 장착된다. 이와 같이, 다이아프램(240)이 하부 케이스(200)의 바닥판(203)과 소정 간격으로 이격되게 장착되면 하부 케이스(200)의 바닥판(203)과 다이아프램(240)의 사이에는 전이공간(R)(transient space)이 형성된다.
센싱 장치(10)가 피검체에 착용되면, 센싱 장치(10)에 형성된 다이아프램(240)이 피검체의 흉부에 접촉되고 이때 다이아프램(240)의 변형에 의해 전달된 피검체의 심박음은 다이아프램(240)과 상기 바닥판(203) 사이의 전이공간(R)을 지나면서 증폭 또는 변조된다. 예컨대, 다이아프램(240)의 변형에 의해 전달된 피검체의 심박음은 전이공간(R)의 형상 또는 공간의 크기에 따라 증폭 또는 변조의 정도가 달라질 수 있다.
증폭 또는 변조된 심박음은 소리전달관(201)을 통해 회로기판(210)에 구비된 청진센서(241)로 입력된다. 참고로, 청진센서(241)는 회로기판(210)에서 소리전달관(201)에 대응하는 위치에 구비된다. 또한, 회로기판(210)에는 소리전달관(201)과 청진센서(241)를 연결하는 전이홀(미도시)이 더 형성될 수도 있다. 전이홀은 소리전달관(201)과 동일한 직경 또는 작은 직경으로 형성될 수 있다.
다이아프램(240)은 피검체의 심박동을 나타내는 파장 영역을 더 증폭하는 형상 및 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 다이아프램(240)은 피검체와 접촉하는 면이 플렉시블 플레이트 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 다이아프램(240)은 고무 재질의 얇은 막 형태로 형성되고, 피검체를 향해 볼록하게 형성된 볼록렌즈 또는 돔(dome)의 형상으로 형성될 수도 있다.
하부 케이스(200)에 형성된 소리전달관(201)의 상부면과 회로기판(210)의 하부면(즉, 청진센서(241)의 배치점과 대응하는 위치) 사이에는 링 형상의 실링패드(미도시)가 더 배치될 수도 있다. 실링패드는 소리전달관(201)의 내부에 형성될 수도 있다.
실링패드는 소리전달관(201)에서 전달되는 심박음이 유출되지 않게 한다.
또한, 실링패드는 두께에 따라 소리전달관(201) 단부(제1 회로기판 쪽)의 직경을 변경시킨다. 즉, 실링패드는 다이아프램(240)쪽과 회로기판(210)의 직경이 다르게 형성된다.
실링패드를 통해 소리전달관(201)의 단부 직경을 조절하여 원하는 파장의 소리만 증폭시키거나 변조시키는 것이 가능하다. 예컨대, 청진센서(241)는 미세한 소리까지 측정되기 때문에 피검체의 심박음 외에 잡음도 측정되기 마련인데, 소리전달관(201)의 단부 직경을 조절하여 원하는 파장의 소리만 증폭 또는 변조시키면 청진센서(241)를 통해 원하는 소리(즉, 심박음)만 측정할 수 있다.
상기에서 설명한 센싱 장치(10)는 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)의 분리 없이도 스트랩(S)만 제거함으로써 수명이 다된 압력센서(230)를 센서 교체홀(121)을 통해 교체할 수 있다. 또한, 새로운 압력센서(230)를 용이하게 센싱 장치(10)에 장착시킬 수 있다.
도 4는 스트랩(S)이 압력센서(230)를 누르는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 피검체의 흉곽이 팽창될 때 스트랩(S)에는 도면상 수평 방향의 인장력이 발생된다. 스트랩(S)이 인장되면서 압력덮개(130)를 누르게 되고, 압력덮개(130)로 전달된 힘은 다시 압력센서(230)로 전달된다.
피검체의 흉곽이 수축되면 스트랩(S)에는 인장력이 감소하게 되고 압력덮개(130)를 통해 압력센서(230)로 전달된 힘은 감소하게 된다. 압력센서(230)는 이러한 스트랩(S)의 인장력에 따른 압력을 측정한다.
도 5는 도 2에 도시된 압력센서 및 단자의 변형된 예를 나타낸 분해 사시도이다.
압력센서(250)는 회로기판(210)에 접속되기 위한 접속 단자(미도시)가 하부면(회로기판(210)과 접촉하는 면)에 형성된다.
회로기판(210)에는 압력센서(250)와 접촉하는 면(상부면)에 압력센서(250)의 접속을 위한 접촉형 단자(251)가 구비된다.
압력센서(250)와 접촉형 단자(251)는 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)의 결합 방향과 평행한 방향의 접속 방향을 갖는다.
이와 같이, 센싱 장치(10)는 상부 케이스(100)와 하부 케이스(200)의 분리 없이도 스트랩(S)만 제거함으로써 수명이 다된 압력센서(250)를 센서 교체홀(121)을 통해 교체할 수 있다. 또한, 새로운 압력센서(250)를 용이하게 센싱 장치(10)에 장착시킬 수 있다.
확장 ECG 모듈(160)(electrocardiogram)은 센싱 장치(10)에 선택적으로 연결된다. 확장 ECG 모듈(160)은 피검체의 신체 즉, 피검체의 팔, 다리(211) 또는 복부에 부착되어 심장의 수축에 따른 활동전류를 곡선으로 기록한다.
확장 ECG 모듈(160)은 확장 케이블(161)을 통해 회로기판(210)에 구비된 인터페이스회로(미도시)에 접속될 수 있다. 이때, 확장 케이블(161)은 인터페이스회로(미도시)와 연결된 외부접속단자(미도시)에 접속된다. 만약, 확장 ECG 모듈(160)이 인터페이스회로와 무선 연결된다면 외부접속단자는 구비되지 않을 수도 있다.
확장 ECG 모듈(160)은 심전도 센서가 하나 이상 구비될 수 있으며, 심전도 센서가 두 개 이상일 때에도 하나의 확장 케이블을 통해 회로판(210)에 구비된 인터페이스회로에 접속될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 센싱 장치(10)의 통신회로(11)와 외부기기(12)를 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 6에서 보듯, 센싱 장치(10)는 통신회로(11)를 더 포함할 수 있다.
통신회로(11)는 회로기판(210)에 구비된다.
통신회로(11)는 압력센서의 측정 신호와, 청진 센서의 측정 신호를 외부기기(12)로 송한다. 여기서 외부기기(12)라 함은 진단 장치(미도시) 또는 분석 장치(미도시)를 의미할 수 있다. 진단 장치 또는 분석 장치는 센싱 장치(10)로부터 심박 파형(청진센서(241)의 측정 신호), 호흡 파형(압력센서의 측정 신호) 중 적어도 하나의 파형 신호를 제공 받고, 그 데이터를 통해 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 하나를 계산할 수 있다. 또한, 진단 장치 또는 분석 장치는 피검체의 심박수, 호흡수 또는 심박수를 통해 피검체의 이상 상태를 판단할 수도 있다.
한편, 센싱 장치(10)에는 온도센서(미도시)가 더 구비될 수 있다.
온도센서는 센싱 장치(10)의 외부 온도를 측정한다. 여기서 외부 온도는 피검체의 검사가 진행되는 검사실의 온도를 의미한다.
통신회로(11)는 온도센서에서 측정된 온도를 진단 장치 또는 분석 장치로 제공한다.
진단 장치 또는 분석 장치는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 어느 하나와 온도센서에서 측정된 외부 온도를 종합 고려하여 피검체의 이상 상태를 판단한다.
예를 들면, 진단 장치 또는 분석 장치는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 하나가 증가하거나 감소하였을 때, 이상 상태(예를 들면, 질병)에 의한 것인지 또는 외부 온도에 의한 것인지를 판단한다.
만약, 외부 온도가 적정 온도 범위(room temperature) 임에도 불구하고 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 하나가 증가하거나 감소하면 피검체에 이상 상태가 발생된 것으로 판단하고, 외부 온도가 적정 온도 범위(room temperature)를 벗어난 상태면 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 하나의 증가 또는 감소를 외부 온도에 의한 증가 또는 감소로 판단한다.
여기서, 피검체의 이상 상태 판단에 큰(serious) 영향을 미치지 않을 정도의 적정 온도 범위(room temperature)는 22~25° 사이일 수 있으며, 해당 온도 범위에서 1°씩 증가 또는 감소할 때마다 증가되는 피검체의 호흡수 또는 심박수는 알고리즘 또는 미리 구축된 DB로부터 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예2에 따른 웨어러블 센싱 장치(20)의 구성을 나타낸 블록도이다.
실시예2의 센싱 장치(20)는 실시예1의 센싱 장치(10)와 동일한 형태로 구현될 수 있으며, 회로기판(미도시)에 카운팅회로(21)가 더 포함된다. 카운팅회로(21)를 제외한 다른 구성들은 모두 실시예1과 동일하므로 중복된 설명을 생략한다. 센싱 장치(20)의 외형은 실시예1의 센싱 장치(10)와 동일한 형태로 구현되기 때문에 카운팅회로(21), 통신회로(22) 및 외부기기(23)를 제외한 형태에 관한 구성은 실시예1의 센싱 장치(10)와 동일한 도면부호로 설명하기로 한다.
피검체의 호흡은 흡기와 호기로 구분된다.
흡기(Inspiration) 과정에서는 늑간근(Intercostal muscle)이 수축하여 늑골(Rib)이 들리고, 횡격막 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.
여기서, 피검체가 호흡을 하면 흉곽이 팽창하는데 흉곽이 최대치로 팽창했을 때가 호흡이 변화되는 순간 즉, 들숨에서 날숨으로 변화되는 순간이다.
피검체의 호흡 중 흡기일 때 흉곽이 팽창하면 스트랩(S)에 인장력이 발생하게 된다. 이 때, 스트랩(S)이 인장되면서 압력덮개(130)를 누르게 되고, 압력덮개(130)로 전달된 힘은 다시 압력센서(230)로 전달된다. 압력센서(230)는 스트랩(S)의 인장력에 따른 압력을 측정한다.
카운팅회로(21)는 압력센서에서 측정된 호흡 파형의 피크치와 다음 피크치를 이용하여 분당 호흡수를 계산한다.
다이아프램(240)의 변형에 의해 전달된 심박음은 다이아프램(240)과 상기 바닥판(203) 사이의 전이공간(R)(transient space)을 지나면서 증폭되고, 증폭된 심박음은 하부 케이스(200)의 바닥판(203)에 형성된 소리전달관(601)을 통해 청진센서(241)에서 측정된다.
카운팅회로(21)는 청진센서(241)에서 측정된 심박 파형의 피크치와 다음 피크치를 이용하여 분당 심박수를 계산한다.
통신회로(22)는 카운팅회로(21)에서 계산된 호흡수 또는 심박수 중 적어도 하나를 외부기기(23)로 송신한다. 외부기기(23)는 진단 장치 또는 분석 장치일 수 있으며, 진단 장치 또는 분석 장치는 피검체의 심박수, 호흡수 또는 심전도를 통해 피검체의 이상 상태를 판단할 수도 있다.
한편, 센싱 장치(20)에는 온도센서(미도시)가 더 구비될 수 있다.
온도센서는 센싱 장치(20)의 외부 온도를 측정한다. 여기서 외부 온도는 피검체의 검사가 진행되는 검사실의 온도를 의미한다.
통신회로(22)는 온도센서에서 측정된 외부 온도를 외부기기(23)(즉, 진단 장치 또는 분석 장치)로 제공한다.
진단 장치 또는 분석 장치는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 어느 하나와 온도센서에서 측정된 외부 온도를 종합 고려하여 피검체의 이상 상태를 판단한다.
도 8은 본 발명의 실시예3에 따른 웨어러블 센싱 장치(30)의 구성을 나타낸 블록도이다.
실시예3의 센싱 장치(30)는 실시예1의 센싱 장치(10)와 동일한 형태로 구현될 수 있으며, 회로기판(210)에 카운팅회로(31) 및 진단회로(33)가 더 포함된다. 카운팅회로(31) 및 진단회로(33)를 제외한 다른 구성들은 모두 실시예1과 동일하므로 중복된 설명을 생략한다. 또한, 카운팅회로(31)는 실시예2와 동일하므로 중복된 설명을 생략한다.
센싱 장치(30)의 외형은 실시예1의 센싱 장치(10)와 동일한 형태로 구현되기 때문에 카운팅회로(31), 통신회로(32), 진단회로(33) 및 외부기기(34)를 제외한 형태에 관한 구성은 실시예1의 센싱 장치(10)와 동일한 도면부호로 설명하기로 한다.
진단회로(33)는 카운팅회로(31)에서 측정된 피검체의 심박수 또는 호흡수를 통해 피검체의 이상 상태를 판단할 수 있다. 예컨대, 진단회로(33)는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 하나가 증가하거나 감소하면 피검체에 이상 상태가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 진단회로(33)는 피검체의 심박수 또는 호흡수가 불규칙하면 이상 상태가 발생된 것으로 판단할 수도 있다.
한편, 센싱 장치(30)에는 온도센서(미도시)가 더 구비될 수 있다.
온도센서는 센싱 장치(30)의 외부 온도를 측정한다. 여기서 외부 온도는 피검체의 검사가 진행되는 검사실의 온도를 의미한다.
진단회로(33)는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 어느 하나와 온도센서에서 측정된 외부 온도를 종합 고려하여 피검체의 이상 상태를 판단한다.
도 9는 본 발명의 실시예4에 따른 웨어러블 진단 장치(40)를 나타낸 사시도이다.
실시예4의 진단 장치(40)는 실시예1에서 센서 관련된 장치들과 센서에서 측정된 신호를 통해 호흡수 또는 심박수를 측정하는 회로들을 분리시킨 것이다. 센서와 관련된 부품들은 센싱 장치(50)에 내장되고, 호흡수 또는 심박수를 측정하는 회로들은 연산 장치(60)에 내장된다.
예컨대, 피검체가 소형 동물일 경우 센싱 장치(50)의 크기가 한정된다. 만약 소형 동물인데에도 불구하고 큰 센싱 장치(50)를 사용하게 되면 측정 오차가 발생할 수 있다. 예를 들면, 소형 견종의 경우 흉부의 형태가 정면을 향해 뾰족하게 돌출되는 형태로 형성되는데 센싱 장치(50)가 크게 형성되면 소형 견종의 흉부에 완전히 밀착되지 않아 측정 오차가 발생할 수도 있다.
실시예4는 센서 관련 장치를 센싱 장치(50)에 내장시키고 나머지 부품들을 연산 장치(60)에 분리시킴으로써 센싱 장치(10)의 크기를 작게 설계하는 것이 가능하다.
도 10은 도 9에 도시된 센싱 장치(50)의 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 실시예4의 진단 장치(40)는 센싱 장치(50), 연산 장치(60) 및 전력 통신선(41)을 포함한다.
센싱 장치(50)에는 센서와 관련된 부품들이 내장된다.
센싱 장치(50)는 상부 케이스(500) 및 하부 케이스(600)가 결합된 본체 하우징(500, 600)을 포함한다.
상부 케이스(500)는 단면이 원형의 형태로 형성된다. 예컨대, 상부 케이스(500)의 단면 형태는 사각 또는 다각의 형태로 형성되어도 무방하다.
상부 케이스(500)는 마주보는 측면에 스트랩(S)이 관통하는 한 쌍의 체결홀(510)이 형성된다.
상부 케이스(500)에는 내부에 덮개 안착홈(520)이 형성된다. 덮개 안착홈(520)은 스트랩의 관통 방향과 평행한 방향으로 형성된다. 상부 케이스(500)의 내부에서 덮개 안착홈(520)이 형성된 높이는 하부 케이스(600)에 실장된 회로기판(610)과 접촉되거나 소정 간격 이격되게 형성될 수 있다.
덮개(530) 안착홈(520)에는 일부에 센서 교체홀(521)이 관통 형성된다. 센서 교체홀(521)은 제1 회로기판(610)에 장착된 압력센서(630)를 상부 케이스(500)와 하부 케이스(600)가 결합된 상태에서도 용이하게 교체하기 위한 홀이다.
센서 교체홀(521)에는 하부 케이스(600)의 제1 회로기판(610)에 장착된 압력센서(630)의 일부가 노출된다.
센서 교체홀(521)은 압력센서(630)의 단면 형상과 동일한 단면 형상으로 형성되되, 압력센서(630)의 단면적보다 소정의 크기로 더 크게 형성될 수 있다.
압력덮개(530)는 상부 케이스(500)의 덮개(530) 안착홈(520)의 상부면에 안착된다. 압력덮개(530)는 센서 교체홀(521)을 완전히 덮는 크기로 형성될 수 있다. 압력덮개(530)는 센서 교체홀(521)을 덮으면서 센서 교체홀(521)로 노출된 압력센서(630)도 같이 덮는다.
압력덮개(530)는 플렉시블 소재로 제작된다. 예를 들면, 압력덮개(530)는 고무 또는 실리콘과 같은 재질로 형성될 수도 있다. 압력덮개(530)는 스트랩(S)이 인장될 때 압력센서(630)에 스트랩(S)이 접촉되면서 훼손되는 것을 방지한다. 또한, 압력덮개(530)는 압력센서(630)가 외부로 탈락되는 것을 방지한다. 압력덮개(530)는 스트랩(S)에 의해 가압된 힘으로 위치가 고정되며, 스트랩(S)을 제거되면 덮개(530) 안착홈(520)에서 탈락될 수 있다.
압력덮개(530)는 하부면 즉, 압력센서(630)와 접촉하는 면에 압력센서(630)의 적어도 일부 형상에 상응하는 센서 고정홈(미도시)이 형성된다.
스트랩(S)은 상부 케이스(500)의 체결홀(510)과 덮개(530) 안착홈(520)의 관통홀을 관통하여 압력덮개(530)의 상부면을 가로지르도록 배치된다.
하부 케이스(600)는 상부 케이스(500)의 하부에서 결합된다. 하부 케이스(600)는 상부 케이스(500)와 동일한 단면의 형상으로 형성된다.
하부 케이스(600)는 내부에 제1 회로기판(610)이 실장된다.
제1 회로기판(610)은 하부 케이스(600)의 내부 바닥에서 소정 간격 이격되게 배치된다. 제1 회로기판(610)은 압력센서(630), 확장 ECG 모듈(51), 청진센서(641) 등이 연결되도록 전기회로가 편성된다.
제1 회로기판(610)은 하부 케이스(600)의 하부로부터 소정 높이만큼 이격되기 위한 이격다리(611)가 형성될 수도 있다. 여기서 소정 높이라 함은 하부 케이스(600)에 형성된 소리전달관(601)의 높이만큼일 수 있다.
제1 회로기판(610)에는 압력센서(630)가 장착된다. 제1 회로기판(610)의 일측부에는 압력센서(630)가 접속되기 위한 소켓형 단자(620)가 구비된다. 예컨대, 제1 회로기판(610)의 일측부라 함은 상부 케이스(500)를 향하는 상부면을 의미할 수 있다. 소켓형 단자(620)는 제1 회로기판(610)에서 상부면에서 소정 높이로 돌출되게 형성될 수 있다.
압력센서(630)는 제1 회로기판(610)의 상부면에 배치된 상태에서 압력센서(630)의 일 측면에 형성된 돌출단자(631)가 소켓형 단자(620)에 접속된다. 압력센서(630)와 소켓형 단자(620)의 접속 방향은 상부 케이스(500)와 하부 케이스(600)의 결합 방향과 직교하는 방향이다. 참고로, 센서 교체홀(521)은 압력센서(630)와 압력센서(630)의 돌출단자(631)에 대응하는 형상으로 형성된다.
압력센서(630)는 피검체의 호흡에 따른 스트랩(S)의 인장에 의해 발생하는 압력을 측정한다. 예컨대, 피검체가 호흡할 때 흉곽은 수축 및 팽창이 반복된다. 피검체의 흉곽이 팽창될 때 스트랩(S)에는 인장력이 발생되고, 스트랩(S)이 인장되면서 압력덮개(530)와 압력센서(630)를 누르게 된다. 압력센서(630)는 측정 신호를 제1 회로기판(610)에 전송한다.
하부 케이스(600)의 바닥판(603)에는 플렉시블 소재의 다이아프램(640)이 더 결합될 수 있다.
하부 케이스(600)의 바닥판(603)은 일부에 소리전달관(601)이 형성된다. 바닥판(603)에 형성된 소리전달관(601)은 바닥판(603)을 기준으로 바닥판(603)의 외부(다이아프램(640) 쪽)와 하부 케이스(600)의 내부(제1 회로기판(610) 쪽)를 연통한다. 소리전달관(601)은 하부 케이스(600)의 바닥판(603)에서부터 제1 회로기판(610)에 접촉하는 높이로 형성된다.
바닥판(603)의 외측(즉, 피검체를 향하는 측) 둘레에는 다이아프램(640)이 체결되기 위한 체결돌기(604)가 형성된다. 체결돌기(604)는 다이아프램(640)이 용이하게 체결되게 하기 위해 단부가 하부 케이스(600)의 측면 방향으로 절곡될 수 있다.
다이아프램(640)은 하부 케이스(600)의 바닥판(603) 전체를 덮도록 체결돌기(604)에 장착된다. 이때, 다이아프램(640)은 하부 케이스(600)의 바닥판(603)과 소정 간격으로 이격되게 장착된다. 이와 같이, 다이아프램(640)이 하부 케이스(600)의 바닥판(603)과 소정 간격으로 이격되게 장착되면 하부 케이스(600)의 바닥판(603)과 다이아프램(640)의 사이에는 전이공간(R)(transient space)이 형성된다.
센싱 장치(50)가 피검체에 착용되면, 센싱 장치(50)에 형성된 다이아프램(640)이 피검체의 흉부에 접촉되고 이때 다이아프램(640)의 변형에 의해 전달된 피검체의 심박음은 다이아프램(640)과 상기 바닥판(603) 사이의 전이공간(R)을 지나면서 증폭 또는 변조된다. 예컨대, 다이아프램(640)의 변형에 의해 전달된 피검체의 심박음은 전이공간(R)의 형상 또는 공간의 크기에 따라 증폭 또는 변조의 정도가 달라질 수 있다.
증폭 또는 변조된 심박음은 소리전달관(601)을 통해 제1 회로기판(610)에 구비된 청진센서(641)로 입력된다. 참고로, 청진센서(641)는 제1 회로기판(610)에서 소리전달관(601)에 대응하는 위치에 구비된다. 또한, 제1 회로기판(610)에는 소리전달관(601)과 청진센서(641)를 연결하는 전이홀(미도시)이 더 형성될 수도 있다. 전이홀은 소리전달관(601)과 동일한 직경 또는 작은 직경으로 형성될 수 있다.
다이아프램(640)은 피검체의 심박동을 나타내는 파장 영역을 더 증폭하는 형상 및 재질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 다이아프램(640)은 피검체와 접촉하는 면이 플렉시블 플레이트 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 다이아프램(640)은 고무 재질의 얇은 막 형태로 형성되고, 피검체를 향해 볼록하게 형성된 볼록렌즈 또는 돔(dome)의 형상으로 형성될 수도 있다.
하부 케이스(600)에 형성된 소리전달관(601)의 상부면과 제1 회로기판(610)의 하부면(즉, 청진센서(641)의 배치점과 대응하는 위치) 사이에는 링 형상의 실링패드(미도시)가 더 배치될 수도 있다. 실링패드는 소리전달관(601)에서 전달되는 심박음이 유출되지 않게 한다. 실링패드는 소리전달관(601)의 내부에 형성될 수도 있다.
또한, 실링패드는 두께에 따라 소리전달관(601) 단부(제1 회로기판 쪽)의 직경을 변경시킨다. 즉, 실링패드는 다이아프램(640)쪽과 제1 회로기판(610)의 직경이 다르게 형성된다.
실링패드를 통해 소리전달관(601)의 단부 직경을 조절하여 원하는 파장의 소리만 증폭시키거나 변조시키는 것이 가능하다. 예컨대, 청진센서(641)는 미세한 소리까지 측정되기 때문에 피검체의 심박음 외에 잡음도 측정되기 마련인데, 소리전달관(601)의 단부 직경을 조절하여 원하는 파장의 소리만 증폭 또는 변조시키면 청진센서(641)를 통해 원하는 소리(즉, 심박음)만 측정할 수 있다.
확장 ECG 모듈(51)(electrocardiogram)은 센싱 장치(50)에 선택적으로 연결된다. 확장 ECG 모듈(51)은 피검체의 신체 즉, 피검체의 팔, 다리(611) 또는 복부에 부착되어 심장의 수축에 따른 활동전류를 곡선으로 기록한다.
확장 ECG 모듈(51)은 확장 케이블(52)을 통해 제1 회로기판(610)에 구비된 인터페이스회로(미도시)에 접속될 수 있다. 이때, 확장 케이블(52)은 인터페이스회로(미도시)와 연결된 외부접속단자(미도시)에 접속된다. 만약, 확장 ECG 모듈(51)이 인터페이스회로와 무선 연결된다면 외부접속단자는 구비되지 않을 수도 있다.
확장 ECG 모듈(51)은 심전도 센서가 하나 이상 구비될 수 있으며, 심전도 센서가 두 개 이상일 때에도 하나의 확장 케이블을 통해 제1 회로기판(610)에 구비된 인터페이스회로에 접속될 수 있다.
상기에서 설명한 센싱 장치(50)는 상부 케이스(500)와 하부 케이스(600)의 분리 없이도 스트랩(S)만 제거함으로써 수명이 다된 압력센서(630)를 센서 교체홀(521)을 통해 교체할 수 있다. 또한, 새로운 압력센서(630)를 용이하게 센싱 장치(50)에 장착시킬 수 있다.
도 11은 도 9에 도시된 연산 장치(60)의 단면도이다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 연산 장치(60)는 스트랩(S)에 체결된 상태에서 센싱 장치(50)와 이격되게 배치된다. 연산 장치(60)는 센싱 장치(50)로 전력을 공급하는 배터리(B), 센싱 장치(10)의 측정신호를 통해 호흡수 또는 심박수를 측정하는 카운팅회로 등이 내장된다.
연산 장치(70)는 상부 케이스(700)와 하부 케이스(200)를 포함한다.
연산 장치(70)의 상부 케이스(700)는 상부 케이스(700)는 측면에 스트랩(S)이 체결되기 위한 한 쌍의 체결홀(710)이 형성된다. 스트랩(S)은 한 쌍의 체결홀(710)을 통해 상부 케이스(700)의 내부를 가로지르게 관통한다. 상부 케이스(700)의 상부는 스트랩(S)이 보이지 않도록 폐쇄되게 형성된 것으로 도시하였지만 스트랩(S)이 보이도록 개방되게 형성될 수도 있다.
연산 장치(70)의 하부 케이스(800)는 연산 장치(70)의 상부 케이스(700) 하부에 결합된다. 연산 장치(70)의 하부 케이스(800)는 내부에 제2 회로기판(810)이 실장된다.
제2 회로기판(810)에는 배터리(B) 및 카운팅회로(미도시) 등이 연결되도록 전기회로가 편성된다.
하부 케이스(800)는 측면에 충전홀(802)이 형성된다. 충전홀(802)은 센싱 장치(50)를 충전하기 위한 충전케이블이 관통되는 홀이다.
연산 장치(70)의 하부 케이스(800)는 측면에 전력 통신선(41)이 관통되는 통신관통홀(미도시)이 형성된다. 전력 통신선(41)은 통신관통홀을 통해 제2 회로기판(810)의 통신단자(미도시)에 접속된다.
배터리(B)는 전력 통신선(41)을 통해 제1 회로기판(610)에 전력을 공급할 수도 있다. 배터리(B)는 유선 충전 또는 무선 충전을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 무선 충전으로 전력을 공급받을 경우 제2 회로기판(810)에는 무선충전 모듈이 더 구비될 수도 있다. 배터리(B)가 유선 충전될 경우 연산 장치(70) 하부 케이스(800)의 측면에는 충전케이블이 관통되는 충전홀(802)이 형성될 수도 있다. 충전케이블은 충전홀(802)을 통과하여 회로기판(810)에 형성된 충전단자(812)에 접속된다.
카운팅회로는 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산한다. 카운팅회로는 압력센서에서 측정된 호흡 파형의 피크치와 다음 피크치를 이용하여 분당 호흡수를 계산한다.
카운팅회로는 청진센서에서 측정된 심박 파형의 피크치와 다음 피크치를 이용하여 분당 심박수를 계산한다.
통신회로(미도시)는 카운팅회로에서 계산된 호흡수 또는 심박수 중 적어도 하나를 외부기기로 송신한다. 외부기기는 진단 장치 또는 분석 장치일 수 있으며, 진단 장치 또는 분석 장치는 피검체의 심박수 또는 호흡수를 통해 피검체의 이상 상태를 판단할 수도 있다.
한편, 연산 장치(70)의 제2 회로기판(810)에는 진단회로(미도시)가 더 포함될 수도 있다.
진단회로는 카운팅회로에서 측정된 피검체의 심박수, 호흡수 또는 심전도를 통해 피검체의 이상 상태를 판단할 수 있다. 예컨대, 진단회로는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 하나가 증가하거나 감소하면 피검체에 이상 상태가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 진단회로는 피검체의 심박수 또는 호흡수가 불규칙하면 이상 상태가 발생된 것으로 판단할 수도 있다.
통신회로는 진단회로에서 판단된 정보를 외부기기로 전송한다.
연산 장치(70) 또는 센싱 장치(50) 중 하나의 장치에는 온도센서(미도시)가 더 구비될 수 있다. 여기서 외부 온도는 피검체의 검사가 진행되는 검사실의 온도를 의미한다. 진단회로는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 어느 하나와 온도센서에서 측정된 외부 온도를 종합 고려하여 피검체의 이상 상태를 판단한다. 온도 센서는 진단회로가 구비되지 않은 경우에도 제2 회로기판(810)에 구비될 수 있으며, 이때 온도 센서의 측정값은 통신회로(미도시)에 의해 외부기기로 전송될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예5의 진단 장치(70, 80)를 나타낸 개략도이다.
실시예5의 센싱 장치(70) 및 확장 ECG 모듈(71)는 실시예4의 센싱 장치(50) 및 확장 ECG 모듈(51)과 동일하므로 중복된 설명을 생략한다.
연산 장치(80)는 센싱 장치(70)와 전력 통신선(81)으로 연결된다.
연산 장치(80)는 내부에 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산하는 카운팅회로가 실장된 제2 회로기판 및 배터리가 내장된다. 카운팅회로, 제2 회로기판 및 배터리는 실시예4의 카운팅회로, 제2 회로기판 및 배터리와 동일하므로 중복된 설명을 생략한다.
연산 장치(80)의 외형은 카운팅회로, 제2 회로기판 및 배터리가 내장된다면 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다.
연산 장치(80)에는 카운팅회로에서 계산된 호흡수를 외부로 송신하는 통신회로가 실장될 수 있다.
통신회로는 카운팅회로에서 계산된 호흡수 또는 심박수 중 적어도 하나를 외부기기로 송신한다. 외부기기는 진단 장치 또는 분석 장치일 수 있으며, 진단 장치 또는 분석 장치는 피검체의 심박수, 호흡수 또는 심전도를 통해 피검체의 이상 상태를 판단할 수도 있다.
통신회로는 무선 및 유선 통신 중 적어도 하나를 지원할 수 있다. 연산 장치(60)는 선택적으로 무선 또는 유선 통신을 통해 외부기기와 연결될 수 있다.
연산 장치(80)에는 진단회로가 더 포함될 수 있다. 진단회로는 카운팅회로에서 측정된 피검체의 심박수 또는 호흡수를 통해 피검체의 이상 상태를 판단할 수 있다. 예컨대, 진단회로는 피검체의 심박수 또는 호흡수 중 적어도 하나가 증가하거나 감소하면 피검체에 이상 상태가 발생된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 진단회로는 피검체의 심박수 또는 호흡수가 불규칙하면 이상 상태가 발생된 것으로 판단할 수도 있다. 통신회로는 진단회로의 결과를 외부기기로 전송한다.
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.
또한 상술한 장치 또는 시스템의 부분적 기능들은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
10: 센싱 장치
100: 상부 케이스
110: 체결홀
120: 덮개 안착홈
121: 센서 교체홀
200: 하부 케이스
210: 회로기판
220: 소켓형 단자
230: 압전센서
240: 다이아프램
100: 상부 케이스
110: 체결홀
120: 덮개 안착홈
121: 센서 교체홀
200: 하부 케이스
210: 회로기판
220: 소켓형 단자
230: 압전센서
240: 다이아프램
Claims (18)
- 마주보는 측면에 스트랩이 관통하는 한 쌍의 체결홀이 형성되고 내부에 센서 교체홀이 구비된 덮개 안착홈이 형성되는 상부 케이스(upper case)와 상기 상부케이스와 결합하는 하부 케이스(lower case)를 포함하는 본체 하우징(main body housing);
상기 본체 하우징에 내장되는 회로기판(circuit substrate);
상기 상부 케이스의 센서 교체홀을 통하여 상기 회로기판에 구비된 단자(terminal)에 접속하는 압력센서(force sensor); 및
상기 상부 케이스의 덮개 안착홈에 안착되어 상기 압력센서의 상부면을 덮는 압력덮개(pressure cover)를 포함하며,
상기 스트랩은 상기 압력덮개의 상부면을 가로지르도록 상기 한 쌍의 체결홀을 관통하는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제1항에 있어서,
상기 압력덮개는 플렉시블 소재로 제작되고, 하부면에 상기 압력센서의 적어도 일부 형상에 상응하는 센서 고정홈이 형성되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제2항에 있어서,
상기 회로기판의 일 측부에 상기 압력센서의 접속을 위한 소켓형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 일 측면에 형성된 돌출 단자가 상기 소켓형 단자에 삽입되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제2항에 있어서,
상기 회로기판의 상부면 중 일부에 상기 압력센서의 접속을 위한 접촉형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 하부면에 형성된 접속 단자가 상기 접촉형 단자에 접촉되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제1항에 있어서,
상기 회로기판에는 청진센서가 더 실장되고,
상기 하부케이스의 하부면 중 상기 청진센서의 대향 위치에 소리전달관이 더 형성되며,
상기 하부케이스의 바닥판에는 플렉시블 소재의 다이아프램이 더 결합되고,
피검체의 심박음은 상기 다이아프램과 상기 하부케이스의 바닥판 사이의 전이공간(transient space)을 지나면서 증폭 또는 변조되고, 증폭 또는 변조된 심박음은 상기 소리전달관을 통해 상기 청진센서로 입력되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제5항에 있어서,
상기 회로기판 하부면의 청진센서 배치점과 상기 소리전달관의 상부면 사이에 배치되는 링 형상의 실링패드
를 더 포함하는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제5항에 있어서
상기 회로기판에는,
상기 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산하고 상기 청진센서의 측정 신호를 이용하여 심박수를 계산하는 카운팅회로 및 상기 계산된 상기 호흡수 또는 상기 심박수 중 적어도 하나를 외부로 송신하는 통신회로가 더 실장되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제7항에 있어서,
복수의 심전도 센서를 포함하는 외장 ECG 모듈을 더 포함하고,
상기 회로기판에는, 상기 외장 ECG 모듈과 연결되기 위한 인터페이스회로가 더 실장되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 제8항에 있어서,
상기 회로기판에는,
상기 계산된 호흡수, 심박수 및 상기 측정된 심전도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피검체의 이상 상태 또는 병명을 판단하는 진단회로가 더 실장되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치. - 마주보는 측면에 스트랩이 관통하는 한 쌍의 체결홀이 형성되고 내부에 센서 교체홀이 구비된 덮개 안착홈이 형성되는 상부 케이스(upper case)와 상기 상부케이스와 결합하는 하부 케이스(lower case)를 포함하는 본체 하우징(main body housing)과, 상기 본체 하우징에 내장되는 제1 회로기판(circuit substrate)과, 상기 상부 케이스의 센서 교체홀을 통하여 상기 회로기판에 구비된 단자(terminal)에 접속하는 압력센서(force sensor) 및 상기 상부 케이스의 덮개 안착홈에 안착되어 상기 압력센서의 상부면을 덮는 압력덮개(pressure cover)를 포함하는 센싱 장치;
상기 센싱 장치와 이격 배치되고 내부에 상기 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산하는 카운팅회로가 실장된 제2 회로기판과 배터리가 내장되는 연산 장치; 및
상기 센싱 장치와 상기 연산 장치를 연결하는 전력 통신선을 포함하고,
상기 스트랩은 상기 압력덮개의 상부면을 가로지르도록 상기 한 쌍의 체결홀을 관통하는
센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제10항에 있어서,
상기 압력덮개는 플렉시블 소재로 제작되고, 하부면에 상기 압력센서의 적어도 일부 형상에 상응하는 센서 고정홈이 형성되는
센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제1 회로기판의 일 측부에 상기 압력센서의 접속을 위한 소켓형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 일 측면에 형성된 돌출 단자가 상기 소켓형 단자에 삽입되는
센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제11항에 있어서,
상기 제1 회로기판의 상부면 중 일부에 상기 압력센서의 접속을 위한 접촉형 단자가 구비되며, 상기 압력센서의 하부면에 형성된 접속 단자가 상기 접촉형 단자에 접촉되는
센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제1 회로기판에는 청진센서가 더 실장되고,
상기 하부케이스의 하부면 중 상기 청진센서의 대향 위치에 소리전달관이 더 형성되며,
상기 하부케이스의 바닥판에는 플렉시블 소재의 다이아프램이 더 결합되고,
피검체의 심박음은 상기 다이아프램과 상기 하부케이스의 바닥판 사이의 전이공간(transient space)을 지나면서 증폭 또는 변조되고, 증폭 또는 변조된 심박음은 상기 소리전달관을 통해 상기 청진센서로 입력되는
센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제14항에 있어서,
상기 제1 회로기판 하부면의 청진센서 배치점과 상기 소리전달관의 상부면 사이에 배치되는 링 형상의 실링패드
를 더 포함하는 센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제14항에 있어서
상기 제2 회로기판에는,
상기 압력센서의 측정 신호를 이용하여 호흡수를 계산하고 상기 청진센서의 측정 신호를 이용하여 심박수를 계산하는 카운팅회로 및 상기 계산된 상기 호흡수 또는 상기 심박수 중 적어도 하나를 외부로 송신하는 통신회로가 더 실장되는
센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제16항에 있어서,
복수의 심전도 센서를 포함하는 외장 ECG 모듈을 더 포함하고,
상기 제1 회로기판에는, 상기 외장 ECG 모듈과 연결되기 위한 인터페이스회로가 더 실장되는 센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치. - 제17항에 있어서,
상기 제2 회로기판에는,
상기 계산된 호흡수, 심박수 및 상기 측정된 심전도 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피검체의 이상 상태 또는 병명을 판단하는 진단회로가 더 실장되는
센서 교체가 용이한 웨어러블 진단 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2022/009297 WO2023167373A1 (ko) | 2022-03-03 | 2022-06-29 | 센서 교체가 용이한 웨어러블 센싱 장치 및 이를 이용한 진단 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| KR20220027433 | 2022-03-03 |
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|---|---|---|---|---|
| KR20180068096A (ko) | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 최선규 | 반려동물 생체정보 측정장치 |
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- 2022-03-29 KR KR1020220038503A patent/KR20230130491A/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180068096A (ko) | 2016-12-13 | 2018-06-21 | 최선규 | 반려동물 생체정보 측정장치 |
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|---|---|
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| KR20230130487A (ko) | 2023-09-12 |
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