KR20240057702A - 스마트 대소변 센서 및 그를 이용한 스마트 기저귀 - Google Patents

스마트 대소변 센서 및 그를 이용한 스마트 기저귀 Download PDF

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KR20240057702A
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Abstract

본 출원 발명은 병상 또는 유아를 돌보는 관리 중 가장 중요하고, 많은 비중을 차지하는 대소변을 처리하는 방법과 기술에 관한 것이다. 앞서 살펴본 바와 같이 기존에 여러 특허 기술이 있으나, 유아용 또는 성인용 기저귀 내부에 소변 또는 대변을 검출하기 위한 센서를 더 구비해야 하는 문제가 있어왔다.
본 출원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자, 배터리 및 상기 배터리에서 전력을 받아 동작하는 회로; 및 상기 회로에는 근적외선 발광부와 근적외선 수광부를 구비하여 환자의 대소변을 구분하는 대소변 센서; 및 상기 대소변 센서의 신호를 처리하는 원칩마이크로프로세서유닛; 및 상기 원칩마이크로프로세서유닛과 연결되어 상기 대소변센서에서 신호가 감지되면 서버 또는 간병인에게 센서 ID와 함께 센싱 결과를 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
상기와 같은 발명의 구성에 의하여 기존의 대소변 측정 기능이 있는 기저귀와는 달리 기저귀의 외부 또는 중간에 정해진 위치에 삽입하는 것만으로 쉽게 환자 또는 유아의 대소변 교체시기를 알 수 있는 효과가 있다.

Description

스마트 대소변 센서 및 그를 이용한 스마트 기저귀{.}
본 출원 발명은 유아 또는 성인용 기저귀에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 IoT 기술을 이용하여 부모 또는 간병인이 기저귀 교체 필요를 확인할 수 있는 기술에 관한 것이다.
본 발명의 출원 이전의 선행기술로 접착 테이프와 이미터 센서를 가진 urine-detection 장치가 개시되어 있다. 이 기술은 접착식 테이프와 방출기 센서를 가지는 소변 검출 장치에 관한 것으로 지지구와 방출기 센서로 구성된 유니트를 연결하고자 하는 영역 인근에 상기 테이프 스트립의 끝단에 선 미리 약속된 접힘에 근접한 위치에 길이의 저항체가 2개의 병렬 금속 도체를 구비하여 제어버튼을 누르면 엘이디에 의해 현장 시각 경고가 발생되고 무선연결을 통해 제어센터 패널에 지속적으로 데이터가 전송되도록 프로그램된 기술이다.
또 다른 선행기술로 배설물 처리 장치에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 기술은 음부 또는 항문을 포함한 배설부 부근을 포위해 신체에 장착되고, 상기 음부 및/또는 상기 항문으로부터 배설되는 배설물을 세정 유체에 의해 세정해 배출구를 통해 외부에 배출 처리하도록 구성되는 기저귀 컵 본체와 상기 기저귀 컵 본체의 상기 배출구와 대향한 한 쪽의 옆에 설치되고, 상기 세정 유체를 상기 기저귀 컵 본체 내부의 벽면 전역으로 분산함과 동시에, 상기 벽면을 따라서 분출 시켜 세정하기 위한 세정용 노즐체와 상기 기저귀 컵 본체에 설치되어 외부로부터 공급되는 상기 세정 유체를 상기 세정용 노즐체로 인도하는 세정 유체 통로와 상기 기저귀 컵 본체 내부에 설치되고, 상기 음부 또는 상기 항문으로부터 배설되는 배설물의 유무를 검지하는 검지 수단과 (으)로 이루어지는 배설물 처리 장치로서 상기 검지 수단은 대변 배설한 유무를 검지하기 위한 것도의로, 상기 기저귀 컵 본체의 외벽면에 설치된 발광소자와 수광 소자로 이루어지는 투과형 광센서로, 상기 대변 배설한 유무를 검지하는 제1 검지 수단을 가지고 상기 수광 소자는 상기 수광 소자와 대향하는 상기 외벽면에 설치된 상기 발광소자로부터 발하는 발광 신호를 수신하는 기술이 개시되어 있다.
유럽공개특허공보 제EP 3685811 A1호 국제공개특허공보 WO2008/038485 A1호
본 출원 발명은 병상 또는 유아를 돌보는 관리 중 가장 중요하고, 많은 비중을 차지하는 대소변을 처리하는 방법과 기술에 관한 것이다. 앞서 살펴본 바와 같이 기존에 여러 특허 기술이 있으나, 유아용 또는 성인용 기저귀 내부에 소변 또는 대변을 검출하기 위한 센서를 더 구비해야 하는 문제가 있어왔다. 이러한 장치가 없는 경우에는 간호사 또는 유아 돌보미가 주기적으로 환자 또는 유아의 기저귀를 만져보거나 냄새 등을 이용하여 확인하여 교체하는 것이 일반적이다. 새로운 센서를 사용하는 방법도 있으나, 이 역시 기저귀에 센서를 설치해야 하는 번거로움이 있어왔다. 센서에서 센싱만 하면 네트워크를 통하여 중앙에서 관제하고 가장 가까운 간호사 또는 유아 돌보미가 기저귀를 교체할 수 있는 것이어서 문제가 되지 않는다. 그러나, 쉽고, 정확한 대소변의 교체 시기를 확인하는 것이 쉽지 않아왔다.
본 출원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자, 다음의 과제해결 수단을 제공한다.
배터리 및
상기 배터리에서 전력을 받아 동작하는 회로; 및
상기 회로에는 발광부와 수광부를 구비하여 환자의 대소변을 구분하는 대소변 센서; 및
상기 대소변 센서의 신호를 처리하는 원칩마이크로프로세서유닛; 및
상기 원칩마이크로프로세서유닛과 연결되어 상기 대소변센서에서 신호가 감지되면 서버 또는 간병인에게 센서 ID와 함께 센싱 결과를 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 배터리에는 외부에서 무선으로 상기 배터리를 충전할 수 있는 무선충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 발광부는 근적외선 광원인 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 광원은 LED광원 또는 CNT(Carbon Nano Tube) 광원인 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 원칩마이크로프로세서유닛에는 RFID 리더기와 경보기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 스마트 대소변 센서는 실리콘 몰드 내부에 방수 가능하게 삽입된 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 스마트 대소변 센서는 유아용 또는 성인용 기저귀 외부의 설정 위치에 부착하는 것을 특징으로 하는 스마트 기저귀를 제공한다.
또한, 상기 배터리에는 외부에서 무선으로 상기 배터리를 충전할 수 있는 무선충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
본 출원 발명의 또 다른 실시예로 수광센서를 2개 상하로 구비하여 소변과 대변을 구분하여 측정하는 기술이다.
배터리 및
상기 배터리에서 전력을 받아 동작하는 회로; 및
상기 회로에는 중앙에 발광부를 구비하고 상기 발광부의 상하에 일정 거리를 두고 상부 수광부 및 하부 수광부를 구비하여, 상기 상부 수광부는 환자의 소변을 상기 하부 수광부는 환자의 대변을 구분하는 대소변 센서; 및
상기 대소변 센서의 신호를 처리하는 원칩마이크로프로세서유닛; 및
상기 원칩마이크로프로세서유닛과 연결되어 상기 대소변센서에서 신호가 감지되면 서버 또는 간병인에게 센서 ID와 함께 센싱 결과를 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
상기와 같은 발명의 구성에 의하여 기존의 대소변 측정 기능이 있는 기저귀와는 달리 기저귀의 외부 또는 중간에 정해진 위치에 삽입하는 것만으로 쉽게 환자 또는 유아의 대소변 교체시기를 알 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 이전의 선행 기술을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 스마트 대소변 센서를 기저귀에 설치한 예시도 및 대소변 센서의 구성 개념도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 스마트 대소변 센서를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 스마트 대소변 센서를 기저귀 전방과 후방에 나누어 설치한 예시도 이다.
도 5는 본 발명의 스마트 대소변 센서의 또 다른 실시예를 기저귀에 설치한 예시도이다.
도6은 본 발명의 근적외선 광원에서 나온 근적외선이 기저귀를 통과하지 않고 직접 근적외선 수광부로 전달되어 오동작이 발생하는 것을 방지하기위한 직사광차단부를 근적외선 광원과 수광부 사이에 구비한 도면이다.
통계청에 따르면, 2016년 기준 65세 이상 우리나라 노인인구는 6,775,118명으로 전체인구의 13.6%이며, 2026년에는 전체의 20.8%, 2060년에는 전체의 40.1%로 급격히 증가할 것으로 전망하고 있다. 이에 노령인구의 급속한 증가에 따라 병원 및 요양병원에서 노인환자 다수를 적은 간호사가 동시에 관리해야 하는 경우가 당연히 발생하고 이에 따ㅣ른 업무가 가중될 것으로 예상된다. 따라서 IoT 기술이 접목된 광학센서 응용기술 및 LoRa통신 기술을 접목하여 대소변이 힘든 노인 등의 기저귀 착용 환자들을 위한 소변량, 체온, 심박 수 등을 자동으로 체크하고 간호사에게 실시간으로 정보를 전갈할 수 있도록 하여 환자관리업무의 부담을 줄여 주기위한 스마트 패치(웨어러블 디바이스) 및 관리 시스템의 개발에 관한 기술이다.
본 츨원 발명의 광학센서를 이용한 소변량 검출 원리는 소변 및 대변 모두 수분(H2O)을 포함하고 있어 이를 광학적으로 측정하여 기저귀로부터 대변과 소변을 검출하는 기술이다. 수분의 경우 가시광 영역보다는 근적외선 영역(700~2,500nm)에서의 흡수율이 더 높으며, 본 출원 발명에서는 근적외선 영역의 파장을 이용하여 대변과 소변을 검출하고자 한다.
본 출원 발명에서 사용하는 근적외선은 광투과 깊이가 8mm 이상으로 기저귀 반대쪽에서 기저귀의 대소변을 충분히 측정할 수 있다.
기존의 다른 제품에서 사용하고 있는 전기식 습도센서 사용방식은 그 반응속도가 늦을 뿐만 아니라, 지속적으로 전기를 인가하는 방식이어서 배터리 소모가 많으며, 기저귀 표면의 코팅막에 의해 상당한 양의 수분이 외부로 노출되어야만 측정이 되는 단점이 있다. 또한 용변의 양은 알 수 없고, 용변의 유.무만 판단할 수 있는 단점이 있다.
본 출원 발명의 광학방식은 인체에 무해하며, 일정 시간 간격으로 측정하기 때문에 배터리의 소모도 적고, 측정되는 수분의 양을 측정할 수 있어, 기저귀 교체 시기를 정확히 알려 주는 장점이 있다.
이러한 장점에 LoRa, 와이파이, 블루투스 통신 기술을 이용하여 중앙의 서버, 또는 간병인, 또는 보호자에 기저귀 교환시기를 정확히 알려줌으로써 환자와 보호자 또는 간병인에게 모두 편리한 기술이다.
한편, 본 출원 발명의 스마트 대소변 센서에 RFID 리더기를 더 구비하여 지정된 간병인 또는 보호자가 아닌 자가 기저귀를 교체하려고 하는 경우, 기저귀가 신체와 분리되면서 상기 광학센서의 신호가 크게 변화되는 것으로 기저귀 교체를 확인할 수 있고, 이때 정해진 간병인 또는 보호자가 아닌 경우 경고음과 함께 기저귀 교체 정보가 서버 또는 보호자 또는 간병인에게 알림 정보가 전송되도록 함으로써 환자 및/ 또는 유아를 보호할 수 있도록 하였다.
한편, 본 출원 발명의 광학방식의 센서는 환자 또는 영유아의 호흡에 의하여 기저귀가 움직이는 미세한 동작에 의한 신호의 변화를 이용하여 환자의 호흡 주기를 측정할 수 있다.
이 호흡 주기를 이용하여 환자의 건강상태를 체크하여 서버에 알림을 줄 수 있다.
본 출원 발명의 상기와 같은 구성에 의한 발명의 작용효과는 다음과 같다.
도 1은 본 발명 이전의 선행 기술을 도시하고 있다. 기저귀 내부에 소변 등의 수분을 감지할 수 있는 센서를 구비하고 이를 외부의 감지장치에 연결하여 소변 등을 측정하는 것으로 센서를 매번 기저귀 내부에 설치해야하는 번거로움이 있으며, 감지기가 동작할 정도의 소변 등의 배출되어야 하는데 이때 쯤되면 소변이 기저귀 밖으로 넘쳐나는 경우가 대부분이어서 실효성이 매우 적은 기술이다.
도 2는 본 발명의 스마트 대소변 센서를 기저귀에 설치한 예시도 및 대소변 센서의 구성 개념도를 도시하고 있다. 기저귀의 일정 부분에 소변 등을 검출할 수 있는 위치에 기저귀 외부에서 부착하기만 하면 된다. 부착은 양면테이프, 벨크로즈(찍찍이), 똑딱 단추 등 고정할 수 있는 방법이면 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다. 본 출원 발명의 스마트 대소변 센서는 말랑말랑한 실리콘 내부에 매립되어 구성되며, 무선충전 등을 사용하여 충전하여 사용할 수 있으며, 실리콘 밴드 등을 더 구비하여 고정에 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 스마트 대소변 센서를 도시하고 있다. 발광부는 적외선 또는 근적외선을 발생하는 여러 구성이 사용할 수 있으며, 근적외선 LED 광원 또는 CNT 광원이 면적도 적게 차지하고 저전력으로 효과적으로 근적외선 광을 발생하기 때문에 본 출원 발명에 적합하다. 수광부는 근적외선을 수신할 수 있는 포토다이오드, 포토센서 등을 사용할 수 있고, 감지를 측정하고 주변장치를 구동하는 원칩마이크로프로세서 등을 고정하는 PCB 기판은 플렉서블 기반을 사용하는 것이 유리하다. 그러나, 일반 기판을 사용하는 것도 가능하다. 상기 PCB 기판에는 상기 원칩마이크로프레세서 이외에도 각종 통신모듈(로라, 블루투스, 와아파이)과 환자 보호자, 간병인 등을 확인하기위한 RFID 리더기, 경보기, 대소변 감지 알림 램프 등을 더 구비할 수 있으며, 대소변을 유도하기 위하여 진동모터와 상기 진동모터를 구동하는 스위치 등을 더 구비할 수 있다.
도 4는 본 발명의 스마트 대소변 센서를 기저귀 전방과 후방에 나누어 설치한 예시도 이다. 남성의 경우 소변과 대변의 위치에 차이가 있어 별개로 2개의 센서를 설치할 수 있으며, 2개의 센서는 각각 또는 전기적으로 연결하고 사용할 수 있다. 그러나, 소변의 경우 흐르는 성질이 있기 때문에 대변을 감지하는 위치에 하나만 설치하는 경우에도 소변도 함께 검출할 수 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 스마트 대소변 센서의 또 다른 실시예를 기저귀에 설치한 예시도이다. 센서의 다른 부분의 구성은 유사 또는 동일하며, 다만, 센서를 하나 더 구비하여 상부와 하부에서 각각 소변과 대변을 측정하도록 구성할 할 수 있다. 이는 영유아 및 여성과 남녀를 불분하고 노인에 사용할 수 있는 구성이다.
도6은 본 발명의 근적외선 광원에서 나온 근적외선이 기저귀를 통과하지 않고 직접 근적외선 수광부로 전달되어 오동작이 발생하는 것을 방지하기위한 직사광차단부를 근적외선 광원과 수광부 사이에 구비한 도면이다. 광원의 종류에 따라 광원에서 발생한 광이 측면으로 많이 퍼지는 경우에 수광부에 직접 광원에서 나온 광이 전달되는 것을 막는 기능이며, 광원의 종류에 따라 필요하지 않을 수 있다..
광원 고정 스텐드와 수광센서 스텐드 양측에 고정하는 구조로 만들 수 있으며, 다른 형태의 변형도 가능하다. 근적외선을 차단할 수 있는 합성수지 및 금속을 사용하는 것이 가능하지만, 환자 또는 유아와의 접촉을 생각하여 가능한 날카롭거나, 단단한 재질 보다는 부드럽고, 유연한 형태가 바랍직하다. 실리콘 재질에 알루미늄 등으로 코팅한 재질도 사용 가능하며, 광원의 근적외선이 근적외선 센서로 직접 전달되는 형태만 아니면 그 어떠한 형상도 가능하다.
상기와 같은 발명의 작용효과를 나타내기 위한 발명의 구성은 다음과 같다.
배터리 및
상기 배터리에서 전력을 받아 동작하는 회로; 및
상기 회로에는 발광부와 수광부를 구비하여 환자의 대소변을 구분하는 대소변 센서; 및
상기 대소변 센서의 신호를 처리하는 원칩마이크로프로세서유닛; 및
상기 원칩마이크로프로세서유닛과 연결되어 상기 대소변센서에서 신호가 감지되면 서버 또는 간병인에게 센서 ID와 함께 센싱 결과를 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 배터리에는 외부에서 무선으로 상기 배터리를 충전할 수 있는 무선충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 발광부는 근적외선 광원인 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 광원은 LED 광원 또는 CNT(Carbon Nano Tube) 광원인 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 원칩마이크로프로세서유닛에는 RFID 리더기와 경보기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 스마트 대소변 센서는 실리콘 몰드 내부에 방수 가능하게 삽입된 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
또한, 상기 스마트 대소변 센서는 유아용 또는 성인용 기저귀 외부의 설정 위치에 부착하는 것을 특징으로 하는 스마트 기저귀를 제공한다.
또한, 상기 배터리에는 외부에서 무선으로 상기 배터리를 충전할 수 있는 무선충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
본 출원 발명의 또 다른 실시예로 수광센서를 2개 상하로 구비하여 소변과 대변을 구분하여 측정하는 기술이다.
배터리 및
상기 배터리에서 전력을 받아 동작하는 회로; 및
상기 회로에는 중앙에 발광부를 구비하고 상기 발광부의 상하에 일정 거리를 두고 상부 수광부 및 하부 수광부를 구비하여, 상기 상부 수광부는 환자의 소변을 상기 하부 수광부는 환자의 대변을 구분하는 대소변 센서; 및
상기 대소변 센서의 신호를 처리하는 원칩마이크로프로세서유닛; 및
상기 원칩마이크로프로세서유닛과 연결되어 상기 대소변센서에서 신호가 감지되면 서버 또는 간병인에게 센서 ID와 함께 센싱 결과를 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서를 제공한다.
10 : 기존의 소변감지 기술
50 : 일회용 기저귀
100 : 스마트 대소변 센서
110 : CNT 근적외선 광원 또는 LED 광원
115 : C N T 근적외선 광원 또는 LED 광원 고정 스텐드
120 : 근적외선 수광센서
125 : 근적외선 수광센서 스텐드
130 : 직사광차단부
200 : 플렉서블 PCB
210 : 충전배터리(배터리)
220 : 무선충전코일 및 충전회로
300 : 원칩마이크로프로세서
310 : 통신모듈(로라, 블루투스, 와아파이)
320 : RFID 리더
330 : 경보기
340 : 대소변 감지 알림 램프
400 : 스마드 대소변센서 실리콘 케이스
410 : 실리콘 케이스 고정 밴드

Claims (5)

  1. 배터리 및
    상기 배터리에서 전력을 받아 동작하는 회로; 및
    상기 회로에는 발광부와 수광부를 구비하여 환자의 대소변을 구분하는 대소변 센서; 및
    상기 대소변 센서의 신호를 처리하는 원칩마이크로프로세서유닛; 및
    상기 원칩마이크로프로세서유닛과 연결되어 상기 대소변센서에서 신호가 감지되면 서버 또는 간병인에게 센서 ID와 함께 센싱 결과를 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서.
  2. 배터리 및
    상기 배터리에서 전력을 받아 동작하는 회로; 및
    상기 회로에는 중앙에 발광부를 구비하고 상기 발광부의 상하에 일정 거리를 두고 상부 수광부 및 하부 수광부를 구비하여, 상기 상부 수광부는 환자의 소변을 상기 하부 수광부는 환자의 대변을 구분하는 대소변 센서; 및
    상기 대소변 센서의 신호를 처리하는 원칩마이크로프로세서유닛; 및
    상기 원칩마이크로프로세서유닛과 연결되어 상기 대소변센서에서 신호가 감지되면 서버 또는 간병인에게 센서 ID와 함께 센싱 결과를 전송하는 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배터리에는 외부에서 무선으로 상기 배터리를 충전할 수 있는 무선충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광부는 근적외선 광원인 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광원은 LED 광원 또는 CNT(Carbon Nano Tube) 광원인 것을 특징으로 하는 스마트 대소변 센서.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008038485A1 (fr) 2006-09-26 2008-04-03 I-Wave Co., Ltd. dispositif d'élimination des déchets humains
EP3685811A1 (en) 2017-09-22 2020-07-29 Muñoz Herencia, Alberto Urine-detection device with adhesive tape and emitter sensor

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