WO2023113316A1 - 신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법 - Google Patents

신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법 Download PDF

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허영미
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Definitions

  • Embodiments relate to a healthcare device that is included in a shoe and collects biometric information and a method of collecting biometric information of the healthcare device.
  • a healthcare device included in a shoe to collect biometric information and a method for collecting biometric information of the healthcare device are provided.
  • An insole sensor formed inside an insole of a shoe to collect biometric information from a user's foot; a data transmission unit formed between an outsole and a midsole of the shoe to receive biometric information measured by the insole sensor and to transmit the received biometric information to an external device; and a power supply unit formed between a sole and a midsole of the shoe to generate power through energy harvesting according to the user's motion and to supply the generated power to the insole sensor and the data transmission unit.
  • the insole sensor may be characterized in that biometric information is collected based on a characteristic in which a resonant frequency changes according to a permittivity around the insole sensor.
  • the healthcare device may further include a padding sensor that is formed inside an inside-padding of the shoe and collects biometric information from the user's foot.
  • the insole sensor may receive electromagnetic waves emitted from the lining sensor and transmitted through the user's feet, and may collect biometric information based on changes in the received electromagnetic waves.
  • the lining sensor may receive electromagnetic waves emitted from the insole sensor and transmitted through the user's feet, and may collect biometric information based on changes in the received electromagnetic waves.
  • An insole sensor formed inside an insole of a shoe; a lining sensor formed inside an inside-padding of the shoe; It is formed between the outsole and midsole of the shoe to receive biometric information measured through the insole sensor and the lining sensor, and transmit data to transmit the received biometric information to an external device. wealth; and a power supply unit formed between a sole and a midsole of the shoe to supply power to the insole sensor, the lining sensor, and the data transmission unit.
  • the insole sensor receives electromagnetic waves irradiated from the lining sensor and transmitted through the user's feet, collects biometric information based on changes in the received electromagnetic waves, and the data transmission unit transmits the data through the insole sensor. It may be characterized in that the collected biometric information is collected.
  • the lining sensor receives electromagnetic waves emitted from the insole sensor and transmitted through the user's feet, collects biometric information based on a change in the received electromagnetic waves, and the data transmission unit sends the lining sensor. It may be characterized in that the collected biometric information is collected through.
  • a biometric information collection method performed by a healthcare device included in a shoe comprising: generating power through energy harvesting according to a user's movement in a power supply unit formed between a sole and a midsole of the shoe; supplying the generated power from the power supply unit to an insole sensor formed inside the insole of the shoe; Collecting biometric information from the user's foot through the supplied power from the insole sensor; transmitting the collected biometric information from the insole sensor to a data transmission unit formed between a sole and a midsole of the shoe; and transmitting, by the data transmission unit, the biometric information transmitted by the insole sensor to an external device based on the power provided by the power supply unit.
  • a biometric information collection method performed by a healthcare device included in a shoe, wherein power is supplied from a power supply unit formed between a sole and a midsole of the shoe to an insole sensor formed inside the insole of the shoe and a lining sensor formed inside the lining of the shoe. supplying; Through the supplied power, when the insole sensor receives electromagnetic waves radiated from the lining sensor, the insole sensor or the lining sensor receives electromagnetic waves radiated from the insole sensor, so that the lining sensor moves to the user's feet.
  • Collecting biometric information from transmitting the collected biometric information from the insole sensor or the lining sensor to a data transmission unit formed between a sole and a midsole of the shoe; and transmitting, by the data transmission unit, the biometric information transmitted by the insole sensor or the lining sensor to an external device based on the power provided by the power supply unit.
  • a healthcare device that is included in a shoe to collect biometric information and a method for collecting biometric information of the healthcare device may be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a shoe in which a healthcare device according to an embodiment of the present invention is disposed.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of driving an insole sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another driving example of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of a healthcare device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for collecting biometric information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example of an internal configuration of a healthcare device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating another example of a method for collecting biometric information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of an internal configuration of an electromagnetic wave sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an RC oscillator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing another example of an internal configuration of an electromagnetic wave sensor according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a shoe in which a healthcare device according to an embodiment of the present invention is disposed. 1 shows a shoe 110 , an insole sensor 120 , a power supply and data transmission system 130 and an external device 140 .
  • the shoe 110 includes an upper (111), a mid-sole (112), an outsole (113), an insole (114), and a lining (Inside-Padding). , 115).
  • the insole sensor 120 may be formed inside the insole 114 of the shoe 110, and the power supply and data transmission system 130 is between the sole 113 and the midsole 112 of the shoe 110. can be formed
  • the insole sensor 120 may be implemented to collect biometric information from the user's feet, and may include a sensor 121, a sensing interface 122, and an antenna 123 for this purpose.
  • the antenna 123 receives power from the power supply and data transmission system 130 and transmits it to the sensing interface 122, receives biometric information from the sensing interface 122, and transmits it to the power supply and data transmission system 130.
  • the sensing interface 122 may generate an input signal to be transmitted to the sensor 121 based on the delivered power. At this time, the sensor 121 may irradiate electromagnetic waves to the user's feet according to the input signal. The irradiated electromagnetic waves may be reflected on the analyte included in the user's foot, and the sensor 121 may measure the reflected electromagnetic waves. The sensing interface 122 may generate biometric information through the measured electromagnetic waves. As described above, biometric information may be transmitted to the power supply and data transmission system 130 through the antenna 123 .
  • the power supply and data transmission system 130 may be implemented to supply power and transmit biometric information transmitted from the insole sensor 120 to the external device 140 .
  • the power supply and data transmission system 130 includes a power manager (Power Manager, 131), an antenna (Antenna, 132), a communication module (Communication Module, 133) and an energy harvesting module (Energy Harvesting Module, 134).
  • a power manager Power Manager, 131
  • an antenna Antenna, 132
  • Communication Module Communication Module
  • Energy Harvesting Module Energy harvesting Module
  • the energy harvesting module 134 may be a module that converts energy according to movement of the user into electric energy while wearing the shoe 110 .
  • the generated electrical energy may be transmitted to the antenna 132 through the power management unit 131, and the antenna 132 may transmit power to the antenna 123 of the insole sensor 120 through a wireless power transmission method.
  • biometric information transmitted by the insole sensor 120 through the antenna 123 may be received through the antenna 132 of the power supply and data transmission system 130 .
  • the received biometric information may be transmitted to the external device 140 through the communication module 133 .
  • the communication module 133 may transmit biometric information to the external device 140 using Bluetooth Low Energy (BLE), Wi-Fi, and/or 5G mobile communication technology.
  • the external device 140 may be, for example, a terminal such as a user's smartphone, but is not limited thereto.
  • the communication module 133 may directly transmit biometric information to a server that manages biometric information for each user through Wi-Fi or 5G mobile communication technology.
  • the insole sensor 120 may be connected to the power supply and data transmission system 130 by wire, receive power from the power supply and data transmission system 130 through a wire, or power supply and data transmission.
  • the system 130 may be implemented to transmit biometric information over a wire.
  • the antenna for transmitting power to the insole sensor 120 and the antenna for receiving biometric information from the insole sensor 120 may be implemented as separate antennas that are distinguished from each other.
  • the energy harvesting module 134 may include a battery instead of the energy harvesting module 134 or may include both the energy harvesting module 134 and the battery. For example, when power cannot be generated due to a user's motion or the amount of power is insufficient, power may be supplied using a battery.
  • the lining sensor 150 may be formed inside the inside-padding of the shoe.
  • the lining sensor 150 may include the same or similar components as the insole sensor 120 .
  • the insole sensor 120 and/or the lining sensor 150 may individually collect biometric information, but may collect biometric information in conjunction with each other.
  • the biosensor such as the insole sensor 120 or the lining sensor 150 can irradiate electromagnetic waves into the human body (feet or skin) through the sensor 121, and the analyte inside the human body The reflected wave reflected by the can be measured.
  • the biometric sensor including the insole sensor 120 and/or the lining sensor 150 may measure a biometric parameter (hereinafter referred to as a 'parameter') and determine biometric information from the measured parameter.
  • a parameter may represent a circuit network parameter used to analyze a biosensor, and in the following, for convenience of description, a scattering parameter is mainly described as an example, but is not limited thereto.
  • parameters for example, admittance parameters, impedance parameters, hybrid parameters, transmission parameters, and the like may be used.
  • transmission and reflection coefficients can be used.
  • the resonant frequency calculated from the above-described scattering parameters may be related to the concentration of the target analyte, and the biosensor may predict biometric information such as blood sugar by detecting a change in a transmission coefficient and/or a reflection coefficient.
  • a biosensor may include a resonator assembly (eg, an antenna).
  • a resonator assembly eg, an antenna
  • the resonant frequency of the antenna may be expressed as a capacitance component and an inductance component as shown in Equation 1 below.
  • Equation 1 f may represent a resonant frequency of an antenna included in a biological sensor using electromagnetic waves
  • L may represent an inductance of an antenna
  • C may represent a capacitance of an antenna.
  • the capacitance C of the antenna may be proportional to a relative dielectric constant ⁇ r as shown in Equation 2 below.
  • the relative permittivity ⁇ r of the antenna may be affected by the concentration of the target analyte in the vicinity. For example, when electromagnetic waves pass through a material having a certain permittivity, changes in amplitude and phase may occur in the transmitted electromagnetic waves due to reflection and scattering of radio waves. Since the degree of reflection and/or scattering of electromagnetic waves varies according to the concentration of the target analyte present around the biosensor, the relative permittivity ⁇ r may also vary. This may be interpreted as a fact that a biocapacitance is formed between the biosensor and the target analyte due to a fringing field caused by electromagnetic waves radiated by the biosensor including the antenna.
  • the resonant frequency of the antenna also changes.
  • the concentration of the analyte of interest may correspond to the resonant frequency.
  • the biosensor may radiate electromagnetic waves while sweeping a frequency, and measure a scattering parameter according to the emitted electromagnetic waves.
  • the biosensor may determine a resonance frequency from the measured scattering parameters and estimate a blood glucose level corresponding to the determined resonance frequency. Scattering parameters measured by the biosensor can predict blood glucose diffused from blood vessels into interstitial fluid.
  • the biometric sensor may estimate biometric information by determining a degree of frequency shift of a resonance frequency. For more accurate resonant frequency measurement, a quality factor can be maximized.
  • the concentration of the analyte eg, blood glucose level
  • the concentration of the analyte in the subcutaneous region may change.
  • the permittivity in the subcutaneous region may vary according to the change in the concentration of the analyte.
  • the resonance frequency of the biosensor may vary according to the change in permittivity of the surrounding subcutaneous region.
  • the biosensor may include a conducting wire and a power supply line having a specific pattern. In this case, since the capacitance of the biosensor is also changed when the permittivity of the surrounding subcutaneous region is changed, the resonant frequency due to the specific pattern and the feeder line may also be changed.
  • the biosensor may finally calculate biometric information such as the concentration of the analyte using a resonant frequency corresponding to the change in permittivity under the skin.
  • the biosensor may be configured in the form of a resonance element, generate a signal by sweeping a frequency within a predetermined frequency band, and inject the generated signal into the resonance element. At this time, a scattering parameter may be measured for a resonant element to which a signal having a varying resonant frequency is supplied.
  • Scattering parameters measured by the biological sensor may be transmitted to the power supply and data transmission system 130 through the antenna 123 .
  • the power supply and data transmission system 130 and/or the external device 140 may calculate a corresponding relative permittivity using a frequency (eg, a resonance frequency) of a point where the magnitude of the scattering parameter is the smallest or largest. there is.
  • biometric information may be generated and collected based on the characteristic that the resonant frequency changes according to the permittivity around the biometric sensor.
  • the external device 140 may be a user's terminal such as a smart phone, but is not limited thereto.
  • the external device 140 may display the delivered healthcare information on the screen under the control of an application installed and driven in the external device 140, and improve eating habits and exercise direction based on the healthcare information. Information about can be generated and displayed on the screen.
  • the external device 140 may link the collected healthcare information with the hospital so that the doctor in charge monitors the user's health condition in real time and utilizes the user's basic health information through telemedicine.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating another driving example of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor 121 of the biosensor irradiates electromagnetic waves and the sensor 121 of the same biosensor measures the reflected electromagnetic waves has been described.
  • the insole sensor 120 disposed below the foot and the inside of the lining 115 of the shoe 110 is formed on the side of the foot.
  • the disposed lining sensors 150 cooperate with each other to collect biometric information is illustrated. For example, FIG.
  • FIG. 3(a) shows an example in which the lining sensor 150 irradiates electromagnetic waves and the insole sensor 120 measures the electromagnetic waves transmitted through the user's feet
  • FIG. 3(b) shows an example of the insole sensor Reference numeral 120 shows an example in which electromagnetic waves are irradiated and the lining sensor 120 measures the electromagnetic waves transmitted through the user's feet.
  • the healthcare device 400 may include an insole sensor 410, a data transmission unit 420, and a power supply unit 430.
  • the insole sensor 410 may correspond to the insole sensor 120 described above, and the power supply 430 and data transmission unit 420 may correspond to the power supply and data transmission system 130 .
  • the power supply unit 430 and the data transmission unit 420 may be formed between the sole 113 and the midsole 112 of the shoe 110 .
  • the insole sensor 410 may be formed inside the insole 114 of the shoe 110 .
  • the power supply unit 430 may generate power through energy harvesting according to the user's movement. Since the technology itself for generating electric energy using physical energy according to energy harvesting is already well known, a detailed description thereof will be omitted.
  • the power supply unit 430 may supply the generated power to the insole sensor 410.
  • the power supply unit 430 may supply power to the insole sensor 410 through wireless power transmission technology, but may also supply power to the insole sensor 410 through a wired connection.
  • the insole sensor 410 may collect biometric information from the user's foot through the supplied power. It has been previously described in detail that electromagnetic waves can be irradiated through power and biometric information can be collected through permittivity changes according to reflected electromagnetic waves.
  • the insole sensor 410 may transmit the collected biometric information to the data transmitter 420.
  • the data transmission unit 420 may transmit the biometric information transmitted by the insole sensor 410 to an external device based on the power provided by the power supply unit 430.
  • the external device may correspond to the external device 140 described above.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example of the internal configuration of a healthcare device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram showing another example of a method for collecting biometric information according to an embodiment of the present invention.
  • the healthcare device 600 may include an insole sensor 610, a lining sensor 620, a data transmission unit 630, and a power supply unit 640.
  • the insole sensor 610 and the lining sensor 620 may correspond to the insole sensor 120 and the lining sensor 150 described above, and the power supply unit 640 and the data transmission unit 630 are a power supply and data transmission system ( 130) can be addressed.
  • the power supply unit 640 and the data transmission unit 630 may be formed between the sole 113 and the midsole 112 of the shoe 110 .
  • the insole sensor 610 may be formed inside the insole 114 of the shoe 110
  • the lining sensor 620 may be formed inside the lining 115 of the shoe 110, respectively.
  • the power supply unit 640 may supply power to the insole sensor 610 and the insole sensor 620. Power may be generated through energy harvesting as described above, but may also be supplied through a battery. In addition, power supply may be made in a wireless or wired manner.
  • step 720 the insole sensor 610 may collect biometric information from the user's feet by receiving electromagnetic waves emitted from the insole sensor 620.
  • step 720 may be a step of collecting biometric information from the user's feet by the lining sensor 620 receiving electromagnetic waves emitted from the insole sensor 610 .
  • step 730 the insole sensor 610 may transmit the collected biometric information to the data transmitter 630.
  • step 730 may be a step of transmitting biometric information collected by the lining sensor 620 to the data transmission unit 630 .
  • the data transmission unit 630 may transmit the biometric information transmitted by the insole sensor 610 or the lining sensor 620 to an external device based on the power provided by the power supply unit 640.
  • the external device may correspond to the external device 140 described above.
  • the healthcare device 400 or 600 detects whether the user is wearing the shoes 110 based on the amount of change in the intensity of electromagnetic waves measured by the insole sensor 410 or 610 or the lining sensor 620.
  • the healthcare device 400 or 600 may measure the intensity of electromagnetic waves by driving the insole sensor 410 or 610 or the lining sensor 620 at predetermined time intervals.
  • the healthcare device 400 or 600 may detect whether the user is wearing the shoes 110 through the variation ⁇ I of the intensity of the electromagnetic wave.
  • the healthcare device 400 or 600 determines that the value of the variation ⁇ I of the intensity of the electromagnetic wave is equal to or greater than the threshold value. In this case, it may be determined that the user wears or takes off the shoes 110 .
  • the healthcare device 400 or 600 may further include an environment sensor.
  • the healthcare device 400 or 600 may generate correction data by applying information measured by an environmental sensor to a correction algorithm.
  • the correction data may be used to maintain the accuracy of the analyte sensor by correcting errors in measurement values due to environmental factors such as temperature and humidity or time factors such as deterioration of the sensor.
  • Such correction data may be obtained using, for example, a mapping table including correction values according to temperature, humidity, and time, or may be generated through a function generating correction values according to temperature, humidity, and time.
  • correction data may be generated through an artificial intelligence correction model.
  • the artificial intelligence correction model inputs first analyte data including frequency characteristics measured by a reference device and second analyte data including frequency characteristics received from a biosensor including a reflective sensor and a transmissive sensor. It can be learned to calculate the correction value by receiving as .
  • the artificial intelligence calibration model may be implemented to calculate an average of probability distributions of output nodes included in a neural network of the artificial intelligence calibration model as a calibration value.
  • Calculation of such correction data may be performed in the healthcare device 400 or 600 and/or the external device 140 .
  • the electromagnetic wave sensor 800 may correspond to the sensing interface 122 described above.
  • the electromagnetic wave sensor 800 may transmit signals to the insole sensor 120 and the lining sensor 150 described above and receive data measured by the insole sensor 120 and the lining sensor 150 .
  • the electromagnetic wave sensor 800 includes a power unit (PWR, 810) receiving power from FIG. 850), ED (Envelope Detector, 860), LNA (Low-Noise Amplifier, 870), coupler (COUPLER, 880), and BLE (Bluetooth Low Energy, 890).
  • the power unit 810 may distribute and supply the received power to the components of the electromagnetic wave sensor 800 .
  • MCU 820 may control PLL 830 to generate input signals of various frequency bands for insole sensor 120 and lining sensor 150, and in insole sensor 120 and lining sensor 150. Biometric information can be collected through reflected signals.
  • the coupler 880 may separate input signals and output signals of the insole sensor 120 and the insole sensor 150 .
  • the TX PATH signal may be input to the insole sensor 120 and the lining sensor 150 through the coupler 880, and the signals reflected from the insole sensor 120 and the lining sensor 150 may pass through the coupler 880. It can be delivered to the RX path through
  • the LNA 870 may amplify a signal reflected from the insole sensor 120 and the lining sensor 150 and transmitted to the RX path through the coupler 880, and the ED 860 converts the reflected signal into a DC (Direct Current) ) level to find the lowest point.
  • DC Direct Current
  • the ADC 850 may digitize the output signal of the ED 860 and transmit it to the MCU 820.
  • the BLE 890 may transmit biometric information to the power supply and data transmission system 130 or the data transmission unit 420 or 630 . As already described, biometric information can be transmitted to the external device 140 and utilized in various ways.
  • an electromagnetic wave sensor for collecting biometric information may be implemented using an RC or LC oscillator.
  • An oscillator can be used to generate low frequencies mainly in the sub-MHz frequency range, and an RC oscillator consisting of an RC network that can be used to generate the necessary phase shift in the response signal.
  • An RC network can be used to achieve positive feedback to generate an oscillating sinusoidal voltage, and this kind of oscillator has good frequency strength, low noise and jitter.
  • the noise voltage starts to oscillate, and the RC network continuously oscillates the circuit while shifting the output signal by 180° and supplying it back to the input.
  • the LC oscillator may be composed of an inductor (L) and a capacitor (C) to form a tank circuit.
  • This type of oscillator is suitable for high-frequency oscillation, but at low frequencies the required inductance is difficult to achieve in a small form factor. Therefore, the oscillator may refer to an RC oscillator, but the use of an LC oscillator is not excluded.
  • the RC oscillator 900 may include a capacitor sensor 910, an R-bank 920, and an inverter 930. can
  • the capacitor sensor 910 may include a fringing field capacitor that generates a fringing field.
  • a fringing field capacitor that generates a fringing field.
  • an inter digited electrode type capacitor may be used.
  • a change in the region of the fringing field formed by the capacitor sensor 910 eg, a change in the concentration of an analyte
  • a change in the resonant frequency generated by 900 may be induced.
  • the sensing interface 122 may measure a change characteristic of an analyte in a fringing field according to a change in a resonant frequency.
  • various resonance frequencies are generated by varying the value of the R component among the R component and C component generating the resonance frequency of the RC oscillator 900 through the R-bank 920. can do. In FIG.
  • the RC oscillator 900 selects at least one of the three resistance values of R1, R2, and R3 through three switches of SW1, SW2, and SW3 to select one of a plurality of resonant frequencies (for example, a set Among the subsets of ⁇ R1, R2, R3 ⁇ , one of seven resonant frequencies for seven subsets excluding the empty set) is shown as an example that can be selectively output.
  • a plurality of resonant frequencies for example, a set Among the subsets of ⁇ R1, R2, R3 ⁇ , one of seven resonant frequencies for seven subsets excluding the empty set
  • the R-bank 920 having more diverse resistance values can be implemented to output more diverse resonant frequencies, and the selection method of resistance values can also be variously changed.
  • the R-bank 920 may be implemented to provide a variable resistance value.
  • the R-bank 920 may be omitted according to embodiments.
  • Inverter 930 can be used to obtain alternating current by intermitting direct current through on/off of a switch according to a basic operating principle, and through this, continuous oscillation can be formed in a circuit.
  • a change in concentration of an analyte in a fringing field region may induce a change in a capacitance, and in this case, a change in the capacitance may induce a change in a resonant frequency generated by the RC oscillator 900 .
  • the RC oscillator 900 may generate various resonant frequencies through the R-bank 920, which may mean that various resonant frequencies reflecting changes in analyte concentration may be generated.
  • the sensing interface 122 may obtain more accurate data of the analyte by acquiring various data reflecting the concentration of the analyte, which may mean that a more accurate concentration of the analyte may be provided.
  • the R-bank 920 plays a role of frequency calibration that can reflect various factors that can change the environment to the resonance frequency based on the value of the R component selected through the R-bank 920. can do. In other words, by selecting an appropriate R component value through the R-bank 920, a resonant frequency suitable for the surrounding environment can be utilized.
  • the sensor 1010 may be substantially implemented in a form including a fringing field capacitor included in the oscillator 1020 .
  • the fringing field capacitor may form a fringing field, and the resonant frequency generated by the oscillator 1020 may change as the capacitance change according to the change of the analyte within the fringing field region is reflected in the oscillator 1020.
  • R-bank 1030 may be implemented to select one of a number of R component values, and thus oscillator 1020 may selectively (or stepwise) generate one of various resonant frequencies. there is.
  • the electromagnetic wave sensor 1000 may measure a change characteristic of the analyte (for example, a change in the concentration of the analyte) in the fringing field according to the change in the resonant frequency, and as the change in the analyte is reflected in various resonant frequencies, A variety of data may be collected. Therefore, it is possible to more accurately detect the change characteristics of the analyte through various data.
  • a change characteristic of the analyte for example, a change in the concentration of the analyte
  • the band pass filter 1030 is a frequency selection filter that passes a signal having a specific bandwidth, and a signal having a frequency outside the filter specification (eg, a frequency lower than the filter low cutoff frequency and a frequency higher than the filter high cutoff frequency) is a band pass filter. It can be filtered at the output of 1030.
  • Buffer 1040 can be used to provide input-output matching between two different circuit components. This is a kind of electrical impedance transformation from one circuit to another and can prevent signal loss. As an example, buffer 1040 may provide a match between the output of bandpass filter 1030 and the input of counter 1050.
  • the counter 1050 is a circuit that counts the frequency of a scaling signal, and may generally include a zero-cross detection circuit for an input signal.
  • a healthcare device that is included in a shoe to collect biometric information and a method for collecting biometric information of the healthcare device.
  • the device described above may be implemented as a hardware component or a combination of hardware components and software components.
  • devices and components described in the embodiments include a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), and a programmable PLU (programmable logic unit). logic unit), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software.
  • the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it can include.
  • a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
  • Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device.
  • the software and/or data may be embodied in any tangible machine, component, physical device, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. there is.
  • Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable media.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium.
  • the medium may continuously store a program executable by a computer or temporarily store the program for execution or download.
  • the medium may be various recording means or storage means in the form of a single or combined hardware, but is not limited to a medium directly connected to a certain computer system, and may be distributed on a network. Examples of the medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROM and DVD, magneto-optical media such as floptical disks, and ROM, RAM, flash memory, etc. configured to store program instructions.
  • examples of other media include recording media or storage media managed by an app store that distributes applications, a site that supplies or distributes various other software, and a server.

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Abstract

신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법을 개시한다. 일실시예에 따른 헬스케어 장치는 신발의 안창(In-Sole) 내부에 형성되어 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 안창 센서, 상기 신발의 밑창(Out-Sole)과 중창(Mid-Sole) 사이에 형성되어 상기 안창 센서가 측정한 생체 정보를 수신하고, 상기 수신된 생체 정보를 외부 장치로 전송하는 데이터 전송부 및 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성되어 상기 사용자의 움직임에 따른 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 통해 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 안창 센서 및 상기 데이터 전송부로 공급하는 전력 공급부를 포함할 수 있다.

Description

신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법
실시예들은 신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법과 관련된다.
노령화가 가속화되고 있으며, 사람들은 건강에 대해서 많은 관심을 쏟고 있다. 사람들은 질병이 발병했을 때뿐만 아니라 평상시에도 수시로 자신의 건강상태를 측정하며, 이를 위해, 현재 헬스케어 관련 제품들이 많이 출시, 연구되고 있다. 또한, 운동하는 사람들이 많아지고 있는 와중에 스포츠웨어 및 웨어러블 제품들의 인기가 많아지고 있다.
신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법을 제공한다.
신발의 안창(In-Sole) 내부에 형성되어 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 안창 센서; 상기 신발의 밑창(Out-Sole)과 중창(Mid-Sole) 사이에 형성되어 상기 안창 센서가 측정한 생체 정보를 수신하고, 상기 수신된 생체 정보를 외부 장치로 전송하는 데이터 전송부; 및 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성되어 상기 사용자의 움직임에 따른 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 통해 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 안창 센서 및 상기 데이터 전송부로 공급하는 전력 공급부를 포함하는 헬스케어 장치를 제공한다.
일측에 따르면, 상기 안창 센서는 상기 안창 센서 주변의 유전율에 따라 공진주파수가 바뀌는 특성에 기반하여 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 헬스케어 장치는 상기 신발의 안감(Inside-Padding) 내부에 형성되어 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 안감 센서를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 안창 센서는 상기 안감 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 안감 센서는 상기 안창 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.
신발의 안창(In-Sole) 내부에 형성된 안창 센서; 상기 신발의 안감(Inside-Padding) 내부에 형성된 안감 센서; 상기 신발의 밑창(Out-Sole)과 중창(Mid-Sole) 사이에 형성되어 상기 안창 센서 및 상기 안감 센서를 통해 측정된 생체 정보를 수신하고, 상기 수신된 생체 정보를 외부 장치로 전송하는 데이터 전송부; 및 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성되어 상기 안창 센서, 상기 안감 센서 및 상기 데이터 전송부로 전력을 공급하는 전력 공급부를 포함하는 헬스케어 장치를 제공한다.
일측에 따르면, 상기 안창 센서는 상기 안감 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하며, 상기 데이터 전송부는 상기 안창 센서를 통해 상기 수집된 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 안감 센서는 상기 안창 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하며, 상기 데이터 전송부는 상기 안감 센서를 통해 상기 수집된 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.
신발에 포함된 헬스케어 장치가 수행하는 생체 정보 수집 방법에 있어서, 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 전력 공급부에서 사용자의 움직임에 따른 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 단계; 상기 전력 공급부에서 상기 생성된 전력을 상기 신발의 안창 내부에 형성된 안창 센서로 공급하는 단계; 상기 안창 센서에서 상기 공급된 전력을 통해 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 단계; 상기 안창 센서에서 상기 수집된 생체 정보를 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 데이터 전송부로 전송하는 단계; 및 상기 데이터 전송부가 상기 안창 센서가 전송하는 생체 정보를 상기 전력 공급부에서 제공하는 전력에 기반하여 외부 장치로 전송하는 단계를 포함하는 생체 정보 수집 방법을 제공한다.
신발에 포함된 헬스케어 장치가 수행하는 생체 정보 수집 방법에 있어서, 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 전력 공급부에서 상기 신발의 안창 내부에 형성된 안창 센서 및 상기 신발의 안감 내부에 형성된 안감 센서로 전력을 공급하는 단계; 상기 공급된 전력을 통해, 상기 안창 센서가 상기 안감 센서에서 조사된 전자기파를 수신함에 의해 상기 안창 센서가 또는 상기 안감 센서가 상기 안창 센서에서 조사된 전자기파를 수신함에 의해 상기 안감 센서가, 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 단계; 상기 안창 센서 또는 상기 안감 센서에서 상기 수집된 생체 정보를 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 데이터 전송부로 전송하는 단계; 및 상기 데이터 전송부가 상기 안창 센서 또는 상기 안감 센서가 전송하는 생체 정보를 상기 전력 공급부에서 제공하는 전력에 기반하여 외부 장치로 전송하는 단계를 포함하는 생체 정보 수집 방법을 제공한다.
신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 장치가 배치된 신발의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 안창 센서의 구동 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 센서의 다른 구동 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 장치의 내부 구성의 예를 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 수집 방법의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 장치의 내부 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 수집 방법의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 전자기파 센서의 내부 구성의 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 RC 오실레이터의 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 센서의 내부 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 청구범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 청구범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 장치가 배치된 신발의 예를 도시한 도면이다. 도 1은 신발(110), 안창 센서(120), 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130) 및 외부 장치(140)를 나타내고 있다.
구조적인 이해를 돕기 위해 신발(110)은 갑피(Upper, 111), 중창(Mid-Sole, 112), 밑창(Out-Sole, 113), 안창(In-Sole, 114) 및 안감(Inside-Padding, 115)을 포함한다고 가정한다.
이때, 안창 센서(120)는 신발(110)의 안창(114) 내부에 형성될 수 있으며, 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)은 신발(110)의 밑창(113)과 중창(112) 사이에 형성될 수 있다.
안창 센서(120)는 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하도록 구현될 수 있으며, 이를 위해 센서(Sensor, 121), 센싱 인터페이스(Sensing Interface, 122) 및 안테나(123)를 포함할 수 있다.
안테나(123)는 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)으로부터 전력을 공급받아 센싱 인터페이스(122)로 전달하고, 센싱 인터페이스(122)로부터 생체 정보를 수신하여 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)로 전달할 수 있다.
센싱 인터페이스(122)는 전달된 전력에 기반하여 센서(121)로 전송할 입력 신호를 생성할 수 있다. 이때 센서(121)는 입력 신호에 따라 전자기파를 사용자의 발로 조사할 수 있다. 조사된 전자기파는 사용자의 발에 포함된 분석물에 반사될 수 있으며, 센서(121)는 반사된 전자기파를 측정할 수 있다. 센싱 인터페이스(122)는 측정된 전자기파를 통해 생체 정보를 생성할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 생체 정보는 안테나(123)를 통해 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)로 전달될 수 있다.
전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)은 전력을 공급하고, 안창 센서(120)로부터 전달되는 생체 정보를 외부 장치(140)로 전송하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)은 전력 관리부(Power Manager, 131), 안테나(Antenna, 132), 통신 모듈(Communication Module, 133) 및 에너지 하베스팅 모듈(Energy Harvesting Module, 134)을 포함할 수 있다.
에너지 하베스팅 모듈(134)은 사용자가 신발(110)을 신은 상태로 움직임에 따른 에너지를 전기 에너지로 변환하는 모듈일 수 있다. 생성된 전기 에너지는 전력 관리부(131)를 통해 안테나(132)로 전달될 수 있으며, 안테나(132)는 무선전력전송 방식을 통해 안창 센서(120)의 안테나(123)로 전력을 전달할 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 안창 센서(120)가 안테나(123)를 통해 전달하는 생체 정보가 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)의 안테나(132)를 통해 수신될 수 있다. 수신된 생체 정보는 통신 모듈(133)을 통해 외부 장치(140)로 전달될 수 있다. 일례로, 통신 모듈(133)은 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE), 와이파이 및/또는 5세대 이동통신 기술(5G)을 이용하여 생체 정보를 외부 장치(140)로 전송할 수 있다.
외부 장치(140)는 일례로 사용자의 스마트폰과 같은 단말일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로, 통신 모듈(133)은 와이파이나 5세대 이동통신 기술을 통해 생체 정보를 사용자별로 생체 정보를 관리하는 서버로 직접 전송할 수도 있다.
한편, 실시예에 따라 안창 센서(120)는 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)과 유선으로 연결될 수 있으며, 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)으로부터 유선으로 전력을 공급받거나 또는 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)으로 유선으로 생체 정보를 전송하도록 구현될 수도 있다.
또한, 실시예에 따라 안창 센서(120)로 전력을 전송하는 안테나와 안창 센서(120)로부터 생체 정보를 수신하는 안테나는 서로 구별되는 별도의 안테나들로 구현될 수도 있다.
또한, 실시예에 따라 에너지 하베스팅 모듈(134)은 에너지 하베스팅 모듈(134) 대신 배터리를 포함하거나 또는 에너지 하베스팅 모듈(134)과 배터리를 모두 포함할 수도 있다. 예를 들어, 사용자의 움직임이 없어 전력을 생성할 수 없거나 전력의 양이 부족한 경우에는 배터리를 이용하여 전력을 공급할 수 있다.
또한, 실시예에 따라 신발의 안감(Inside-Padding) 내부에는 안감 센서(150)가 형성될 수 있다. 이러한 안감 센서(150)는 안창 센서(120)와 동일하거나 또는 유사한 구성요소들 포함할 수 있다.
안창 센서(120) 및/또는 안감 센서(150)는 각각 개별적으로 생체 정보를 수집할 수도 있으나, 서로 연계하여 생체 정보를 수집할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 생체 센서의 구동 예를 도시한 도면이다. 안창 센서(120) 또는 안감 센서(150)와 같은 생체 센서는 이미 설명한 바와 같이 센서(121)를 통해 전자기파를 사람의 신체(발 또는 피부) 내부로 조사할 수 있으며, 사람의 신체 내부의 분석물에 의해 반사되는 반사파를 측정할 수 있다.
안창 센서(120) 및/또는 안감 센서(150)를 포함하는 생체 센서는 생체 성분과 연관된 생체 파라미터(이하, '파라미터'로서 상술한 주파수 특성)를 측정하고, 측정된 파라미터로부터 생체 정보를 결정할 수 있다. 본 명세서에서 파라미터는 생체 센서를 해석하기 위해 사용되는 회로망 파라미터(circuit network parameter)를 나타낼 수 있고, 아래에서는 설명의 편의를 위해 주로 산란 파라미터(scattering parameter)를 예로 들어 설명하나 이로 한정하는 것은 아니다. 파라미터로서 예를 들어, 어드미턴스 파라미터, 임피던스 파라미터, 하이브리드 파라미터, 및 전송 파라미터 등이 사용될 수도 있다. 산란 파라미터의 경우 투과계수 및 반사계수가 사용될 수 있다. 참고로, 상술한 산란 파라미터로부터 산출되는 공진 주파수는 대상 피분석물의 농도와 관련될 수 있고, 생체 센서는 투과계수 및/또는 반사계수의 변화를 감지함으로써 혈당과 같은 생체 정보를 예측할 수 있다.
생체 센서는 공진기 조립체(resonator assembly)(예를 들어, 안테나)를 포함할 수 있다. 이하, 공진기 조립체는 안테나인 예시를 주로 설명한다. 안테나의 공진 주파수는 하기 수학식 1과 같이 커패시턴스 성분 및 인덕턴스 성분으로 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2022019386-appb-img-000001
상술한 수학식 1에서 f는 전자기파를 이용한 생체 센서에 포함된 안테나의 공진 주파수, L은 안테나의 인덕턴스, C는 안테나의 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 안테나의 커패시턴스 C는 아래 수학식 2와 같이 상대 유전율(relative dielectric constant) εr에 비례할 수 있다.
Figure PCTKR2022019386-appb-img-000002
안테나의 상대 유전율 εr은 주변의 대상 피분석물의 농도에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 전자기파가 임의의 유전율을 가지는 물질을 통과하는 경우, 전파 반사 및 산란으로 인해 투과된 전자기파에서 진폭과 위상의 변화가 발생할 수 있다. 생체 센서 주변에 존재하는 대상 피분석물의 농도에 따라 전자기파의 반사 정도 및/또는 산란 정도가 달라지므로, 상대 유전율 εr도 달라질 수 있다. 이는 안테나를 포함하는 생체 센서에 의해 방사된 전자기파에 의한 주변 장(fringing field)로 인해, 생체 센서와 대상 피분석물 간에 생체 커패시턴스가 형성되는 것으로 해석될 수 있다. 대상 피분석물의 농도 변화에 따라 안테나의 상대 유전율 εr이 변하므로, 안테나의 공진 주파수도 함께 변화한다. 다시 말해, 대상 피분석물의 농도는 공진 주파수에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따른, 생체 센서는 주파수를 스윕하면서 전자기파를 방사하고, 방사된 전자기파에 따른 산란 파라미터를 측정할 수 있다. 생체 센서는 측정된 산란 파라미터로부터 공진 주파수를 결정하며, 결정된 공진 주파수에 대응하는 혈당 수치를 추정할 수 있다. 생체 센서에 의해 측정된 산란 파라미터는 혈관으로부터 간질액으로 확산된 혈당을 예측할 수 있다.
생체 센서는 공진 주파수(resonance frequency)의 주파수 천이 정도를 판별함으로써, 생체 정보를 추정할 수 있다. 보다 정확한 공진 주파수의 측정을 위해, 품질 지수(quality factor)가 극대화될 수 있다.
분석 대상의 혈관 내 분석물의 농도(일례로, 혈당 수치)가 변화하면, 피하 영역에서의 분석물의 농도가 변화될 수 있다. 이 경우, 분석물의 농도의 변화에 따라 피하 영역에서의 유전율이 달라질 수 있다. 이때, 생체 센서에서의 공진 주파수가 주변 피하 영역의 유전율 변화에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 생체 센서는 특정 패턴의 도선(conducting wire) 및 급전선을 포함할 수 있다. 이때 주변 피하 영역의 유전율이 달라지면 생체 센서의 커패시턴스도 달라지기 때문에 특정 패턴 및 급전선에 의한 공진 주파수 역시 달라질 수 있다. 피하의 분석물 농도는 인접한 혈관의 분석물 농도와 비례하여 변화하기 때문에 생체 센서는 피하의 유전율 변화에 대응하는 공진 주파수를 이용하여 최종적으로 분석물 농도와 같은 생체 정보를 계산할 수 있다.
일실시예로, 생체 센서는 공진 소자의 형태로 구성될 수도 있으며, 미리 지정된 주파수 대역 내에서 주파수를 스위핑함으로써 신호를 생성하고, 생성된 신호를 공진 소자에 주입할 수 있다. 이때, 공진 주파수가 변화하는 신호가 공급되는 공진 소자에 대하여 산란 파라미터를 측정될 수 있다.
생체 센서에서 측정된 산란 파라미터는 안테나(123)를 통해 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)으로 전달될 수 있다.
한편, 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130) 및/또는 외부 장치(140)는 산란 파라미터의 크기가 가장 작거나 큰 지점의 주파수(일례로, 공진 주파수)를 이용하여 그에 대응하는 상대 유전율을 계산할 수 있다. 이처럼, 생체 센서 주변의 유전율에 따라 공진주파수가 바뀌는 특성에 기반하여 생체 정보가 생성 및 수집될 수 있다.
예측된 생체 정보의 실시간 변화를 포함하는 헬스케어 정보는 외부 장치(140)의 디스플레이를 통해 사용자에게 제공될 수 있다. 외부 장치(140)는 스마트폰과 같은 사용자의 단말일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 외부 장치(140)는 외부 장치(140)에 설치 및 구동된 애플리케이션의 제어에 따라 전달된 헬스케어 정보를 화면에 표시할 수 있으며, 헬스케어 정보에 기초하여 식습관 개선 및 운동의 방향에 대한 정보를 생성하여 화면에 표시할 수 있다.
뿐만 아니라, 외부 장치(140)는 수집된 헬스케어 정보를 병원과 연계하여 담당의사가 사용자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고 원격진료를 통한 사용자의 기본건강정보로 활용하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 센서의 다른 구동 예를 도시한 도면이다. 도 2에서는 생체 센서의 센서(121)가 전자기파를 조사하고, 반사되는 전자기파를 동일한 생체 센서의 센서(121)가 측정하는 예를 설명하였다. 반면, 도 3의 실시예에서는 신발(110)의 안창(114) 내부에 형성됨에 따라 발의 아래쪽에 배치된 안창 센서(120)와 신발(110)의 안감(115) 내부에 형성됨에 따라 발의 측면에 배치된 안감 센서(150)가 서로 협력하여 생체 정보를 수집하는 예를 나타내고 있다. 예를 들어, 도 3(a)는 안감 센서(150)가 전자기파를 조사하고, 사용자의 발을 투과한 전자기파를 안창 센서(120)가 측정하는 예를 나타내고 있으며, 도 3(b)는 안창 센서(120)가 전자기파를 조사하고, 사용자의 발을 투과한 전자기파를 안감 센서(120)가 측정하는 예를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 장치의 내부 구성의 예를 도시한 도면이고, 도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 수집 방법의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 헬스케어 장치(400)는 안창 센서(410), 데이터 전송부(420), 전력 공급부(430)를 포함할 수 있다. 안창 센서(410)는 앞서 설명한 안창 센서(120)에 대응할 수 있으며, 전력 공급부(430)와 데이터 전송부(420)는 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)에 대응할 수 있다. 이때, 전력 공급부(430)와 데이터 전송부(420)는 신발(110)의 밑창(113)과 중창(112) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 안창 센서(410)는 신발(110)의 안창(114) 내부에 형성될 수 있다.
단계(510)에서 전력 공급부(430)는 사용자의 움직임에 따른 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성할 수 있다. 에너지 하베스팅에 따라 물리적인 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 기술 자체는 이미 잘 알려져 있기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
단계(520)에서 전력 공급부(430)는 생성된 전력을 안창 센서(410)로 공급할 수 있다. 일례로, 전력 공급부(430)는 무선전력전송 기술을 통해 안창 센서(410)로 전력을 공급할 수 있으나, 유선 연결을 통해 전력을 안창 센서(410)로 공급할 수도 있다.
단계(530)에서 안창 센서(410)는 공급된 전력을 통해 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집할 수 있다. 전력을 통해 전자기파를 조사하고, 반사된 전자기파에 따른 유전율 변화를 통해 생체 정보를 수집할 수 있음은 앞서 자세히 설명한 바 있다.
단계(540)에서 안창 센서(410)는 수집된 생체 정보를 데이터 전송부(420)로 전송할 수 있다.
단계(550)에서 데이터 전송부(420)는 안창 센서(410)가 전송하는 생체 정보를 전력 공급부(430)에서 제공하는 전력에 기반하여 외부 장치로 전송할 수 있다. 여기서 외부 장치는 앞서 설명한 외부 장치(140)에 대응할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 장치의 내부 구성의 다른 예를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 수집 방법의 다른 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 헬스케어 장치(600)는 안창 센서(610), 안감 센서(620), 데이터 전송부(630) 및 전력 공급부(640)를 포함할 수 있다. 안창 센서(610)와 안감 센서(620)는 앞서 설명한 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)에 대응할 수 있으며, 전력 공급부(640)와 데이터 전송부(630)는 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130)에 대응할 수 있다. 이때, 전력 공급부(640)와 데이터 전송부(630)는 신발(110)의 밑창(113)과 중창(112) 사이에 형성될 수 있다. 또한, 안창 센서(610)는 신발(110)의 안창(114) 내부에, 안감 센서(620)는 신발(110)의 안감(115) 내부에 각각 형성될 수 있다.
단계(710)에서 전력 공급부(640)는 안창 센서(610) 및 안감 센서(620)로 전력을 공급할 수 있다. 전력은 앞서 설명한 에너지 하베스팅을 통해 생성될 수도 있으나, 배터리를 통해 공급될 수도 있다. 또한, 전력의 공급은 무선 또는 유선 방식으로 이루어질 수 있다.
단계(720)에서 안창 센서(610)는 안감 센서(620)에서 조사된 전자기파를 수신함에 의해 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집할 수 있다. 실시예에 따라 단계(720)는 안감 센서(620)가 안창 센서(610)에서 조사된 전자기파를 수신함에 의해 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 단계일 수도 있다.
단계(730)에서 안창 센서(610)는 수집된 생체 정보를 데이터 전송부(630)로 전송할 수 있다. 실시예에 따라 단계(730)는 안감 센서(620)가 수집된 생체 정보를 데이터 전송부(630)로 전송하는 단계일 수 있다.
단계(740)에서 데이터 전송부(630)는 안창 센서(610) 또는 안감 센서(620)가 전송하는 생체 정보를 전력 공급부(640)에서 제공하는 전력에 기반하여 외부 장치로 전송할 수 있다. 여기서, 외부 장치는 앞서 설명한 외부 장치(140)에 대응할 수 있다.
실시예에 따라 헬스케어 장치(400 또는 600)는 안창 센서(410 또는 610)나 안감 센서(620)에서 측정되는 전자기파의 세기의 변화량에 기반하여 사용자가 신발(110)을 신고 있는지 여부를 감지할 수 있다. 일례로, 헬스케어 장치(400 또는 600)는 기설정된 시간 간격마다 안창 센서(410 또는 610)나 안감 센서(620)를 구동하여 전자기파의 세기를 측정할 수 있다. t번째 시간 간격에 측정된 전자기파의 세기를 I(t), t+1번째 시간 간격에 측정된 전자기파의 세기를 I(t+1)이라 할 때, 전자기파의 세기의 변화량 ΔI는 |I(t+1) - I(t)|와 같이 표현될 수 있다. 이때, 헬스케어 장치(400 또는 600)는 전자기파의 세기의 변화량 ΔI를 통해 사용자가 신발(110)을 신고 있는지 여부를 감지할 수 있다. 사용자가 신발(110)을 신거나 벗는 경우, 전자기파의 세기의 변화량 ΔI의 값이 크게 증가할 것이기 때문에, 헬스케어 장치(400 또는 600)는 전자기파의 세기의 변화량 ΔI의 값이 임계값 이상이 되는 경우, 사용자가 신발(110)을 신거나 벗은 것으로 결정할 수 있다.
한편, 헬스케어 장치(400 또는 600)는 환경 센서를 더 포함할 수 있다. 일례로, 헬스케어 장치(400 또는 600)는 환경 센서를 통해 측정되는 정보를 보정 알고리즘에 적용하여 보정 데이터를 생성할 수 있다. 보정 데이터는 온도, 습도 등의 환경적 요인이나 센서의 열화 등의 시간적 요인에 따른 측정치의 오차를 보정하여 분석물 센서의 정확도를 유지하기 위해 활용될 수 있다. 이러한 보정 데이터는 일례로 온도, 습도, 시간에 따른 보정값을 포함하는 매핑 테이블을 활용하여 얻어지거나 또는 온도, 습도, 시간에 따른 보정값을 생성하는 함수를 통해 생성될 수 있다.
실시예에 따라 보정 데이터는 인공지능 보정 모델을 통해 생성될 수도 있다. 일례로, 인공지능 보정 모델은 기준 장치에서 측정한 주파수 특성을 포함하는 제1 분석물 데이터와 반사형 센서와 투과형 센서를 포함하는 생체 센서로부터 수신된 주파수 특성을 포함하는 제2 분석물 데이터를 입력으로 받아 보정값을 계산하도록 학습될 수 있다. 일례로, 인공지능 보정 모델은 인공지능 보정 모델의 신경망이 포함하는 출력 노드의 확률 분포의 평균을 보정값으로서 계산하도록 구현될 수 있다.
이러한 보정 데이터의 계산은 헬스케어 장치(400 또는 600) 및/또는 외부 장치(140)에서 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 전자기파 센서의 내부 구성의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 전자기파 센서(ELECTROMAGNETIC SENSOR, 800)는 앞서 설명한 센싱 인터페이스(122)에 대응할 수 있다. 이때, 전자기파 센서(800)는 앞서 설명한 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)로 신호를 전달하고, 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)가 측정한 데이터를 수신할 수 있다. 전자기파 센서(800)는 도 8에 전력을 공급받는 전력부(PWR, 810), MCU(Micro Controller Unit, 820), PLL(Phase Lock Loop, 830), DA(840), ADC(Analog Digital converter, 850), ED(Envelope Detector, 860), LNA(Low-Noise Amplifier, 870), 커플러(COUPLER, 880) 및 BLE(Bluetooth Low Energy, 890)를 포함할 수 있다.
전력부(810)는 공급받은 전력을 전자기파 센서(800)의 구성요소들로 분배하여 공급할 수 있다.
MCU(820)는 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)를 위한 다양한 주파수 대역의 입력 신호를 생성하기 위해 PLL(830)을 제어할 수 있으며, 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)에서 반사되는 신호를 통해 생체 정보 수집할 수 있다.
커플러(880)는 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)의 입력 신호와 출력 신호를 분리할 수 있다. TX 패스(PATH) 신호는 커플러(880)를 거쳐 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)로 입력될 수 있으며, 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)에서 반사되는 신호는 커플러(880)를 통해 RX 패스로 전달될 수 있다.
LNA(870)는 안창 센서(120) 및 안감 센서(150)에서 반사되어 커플러(880)를 통해 RX 패스로 전달되는 신호를 증폭할 수 있으며, ED(860)는 반사된 신호를 DC(Direct Current) 레벨로 변환하여 최저점을 찾을 수 있다.
ADC(850)는 ED(860)의 출력 신호를 디지털화하여 MCU(820)로 전달할 수 있다.
BLE(890)는 생체 정보를 전력 공급 및 데이터 전송 시스템(130) 또는 데이터 전송부(420 또는 630)으로 전달할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 생체 정보는 외부 장치(140)로 전달되어 다양한 방식으로 활용될 수 있다.
실시예에 따라 생체정보의 수집을 위한 전자기파 센서는 RC 또는 LC 오실레이터를 이용하여 구현될 수도 있다. 오실레이터는 주로 sub-MHz 주파수 범위에서 낮은 주파수를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 응답 신호에 필요한 위상 편이를 발생시키는 데 사용할 수 있는 RC 네트워크로 구성된 RC 오실레이터가 사용될 수 있다. RC 네트워크는 발진하는 정현파 전압을 생성하는 포지티브 피드백을 달성하는 데 사용될 수 있으며, 이러한 종류의 오실레이터는 우수한 주파수 강도, 저잡음 및 지터를 가지고 있다. 회로에 전원이 공급되면 노이즈 전압이 발진을 시작하고, RC 네트워크는 출력 신호를 180° 위상 편이하고 입력으로 다시 공급하면서 회로에 지속적인 발진이 발생하게 된다. LC 오실레이터는 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성되어 탱크 회로를 형성할 수 있다. 이러한 종류의 오실레이터는 고주파 발진에 적합하나, 저주파에서는 필요한 인덕턴스를 소형 폼 팩터에서 달성하기가 어렵다. 따라서 오실레이터는 RC 오실레이터를 지칭할 수 있으나, LC 오실레이터의 사용을 배제하는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 RC 오실레이터의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 RC 오실레이터(RC Oscillator, 900)는 도 9에 도시된 바와 같이, 커패시터 센서(CapSensor, 910), R-뱅크(Resister-Bank, 920) 및 인버터(inverter, 930)를 포함할 수 있다.
커패시터 센서(910)는 프린징 필드를 생성하는 프린징 필드 커패시터를 포함할 수 있다. 일례로, 인터 디지트 전극 유형 커패시터(inter digited electrode type capacitor)가 사용될 수 있다. 커패시터 센서(910)에 의해 형성된 프린징 필드의 영역 내의 변화(일례로, 분석물의 농도 변화)는 커패시터 센서(910)의 커패시턴트의 변화를 유도할 수 있으며, 커패시턴트의 변화는 RC 오실레이터(900)가 생성하는 공진 주파수에 변화가 유도될 수 있다.
일례로, 센싱 인터페이스(122)는 공진 주파수의 변화에 따라 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징을 측정할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예들에서는 R-뱅크(920)를 통해 RC 오실레이터(900)의 공진 주파수를 생성하는 R 성분과 C 성분 중 R 성분의 값을 다양하게 형성함으로써, 다양한 공진 주파수를 생성할 수 있다. 도 9에서는 RC 오실레이터(900)가 SW1, SW2, SW3의 세 개의 스위치를 통해 R1, R2, R3의 세 개의 저항값 중 적어도 하나가 선택됨에 따라 생성 가능한 다수의 공진 주파수 중 하나(일례로, 집합 {R1, R2, R3}의 부분집합들 중 공집합을 제외한 7가지 부분집합에 대한 7가지 공진 주파수 중 하나)를 선택적으로 출력할 수 있는 예를 나타내고 있다. 이는 하나의 실시예로서 보다 다양한 저항값을 가진 R-뱅크(920)를 구현하여 보다 다양한 공진 주파수를 출력할 수도 있으며, 저항값의 선택 방식도 다양하게 변경될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 또한, R-뱅크(920)는 가변 저항값을 제공하도록 구현될 수도 있다. 이러한 R-뱅크(920)는 실시예에 따라 생략될 수도 있다.
인버터(930)는 기본적인 동작 원리에 따라 스위치의 온(on)/오프(off)를 통해 직류를 단속시킴으로써 교류를 얻기 위해 사용될 수 있으며, 이를 통해 회로에 지속적인 발진을 형성할 수 있다.
일례로, 프린징 필드 영역 내의 분석물 농도의 변화는 커패시턴트의 변화를 유도할 수 있으며, 이때 커패시턴트의 변화가 RC 오실레이터(900)에서 생성되는 공진 주파수의 변화를 유도할 수 있다. RC 오실레이터(900)는 R-뱅크(920)를 통해 다양한 공진 주파수를 생성할 수 있으며, 이는 분석물 농도의 변화가 반영된 다양한 공진 주파수가 생성될 수 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 센싱 인터페이스(122)는 분석물의 농도가 반영된 다양한 데이터를 획득하여 분석물에 대한 보다 정확한 데이터를 획득할 수 있으며, 이는 보다 정확한 분석물 농도를 제공할 수 있음을 의미할 수 있다.
또한, 이러한 R-뱅크(920)는 R-뱅크(920)를 통해 선택되는 R 성분 값에 기반하여 환경에 변화를 줄 수 있는 다양한 요소를 공진 주파수에 반영할 수 있는 주파수 조정(calibration)의 역할을 할 수 있다. 다시 말해, R-뱅크(920)를 통해 알맞은 R 성분 값을 선택함으로써, 주변 환경에 알맞은 공진 주파수가 활용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기파 센서의 내부 구성의 다른 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 전자기파 센서(1000)는 일례로, 앞서 설명한 센싱 인터페이스(122)에 구현될 수 있으며, 센서(1010)는 안창 센서(120) 및/또는 안감 센서(150)에 대응할 수 있다. 또한, 전자기파 센서(1000)는 오실레이터(1020), R-뱅크(R-Bank, 1030), 대역 통과 필터(Band Pass Filter, BPF, 1040), 버퍼(buffer, 1050) 및 카운터(counter, 1060)를 포함할 수 있다.
센서(1010)는 실질적으로 오실레이터(1020)에 포함되는 프린징 필드 커패시터를 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 프린징 필드 커패시터는 프린징 필드를 형성할 수 있으며, 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화가 오실레이터(1020)에 반영되면서 오실레이터(1020)가 생성하는 공진 주파수가 변화될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, R-뱅크(1030)는 다수의 R 성분 값들 중 하나를 선택하도록 구현될 수 있으며, 이에 따라 오실레이터(1020)는 다양한 공진 주파수 중 하나를 선택적으로(또는 단계적으로) 생성할 수 있다. 이때, 전자기파 센서(1000)는 이러한 공진 주파수의 변화에 따라 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징(일례로, 분석물의 농도의 변화)을 측정할 수 있으며, 분석물의 변화가 다양한 공진 주파수에 반영됨에 따라 다양한 데이터가 수집될 수 있다. 따라서 다양한 데이터를 통해 분석물의 변화 특징을 보다 정확히 검출할 수 있게 된다.
대역 통과 필터(1030)는 특정 대역폭을 갖는 신호를 통과시키는 주파수 선택 필터로서, 필터 사양을 벗어난 주파수(일례로, 필터 낮은 차단 주파수보다 낮고 필터 높은 차단 주파수보다 높은 주파수)를 갖는 신호는 대역 통과 필터(1030)의 출력에서 필터링될 수 있다.
버퍼(1040)는 서로 다른 두 회로 구성 요소 간의 입력-출력 매칭을 제공하는 데 사용될 수 있다. 이는 한 회로에서 다른 회로로의 일종의 전기 임피던스 변환이며 신호 손실을 방지할 수 있다. 일례로, 버퍼(1040)는 대역 통과 필터(1030)의 출력과 카운터(1050)의 입력간의 매칭을 제공할 수 있다.
카운터(1050)는 스케일레이션(scalation) 신호의 주파수를 세는 회로로, 일반적으로 입력 신호에 대한 제로 크로스 감지 회로를 포함할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시예들에 따르면, 신발에 포함되어 생체 정보를 수집하는 헬스케어 장치 및 상기 헬스케어 장치의 생체 정보 수집 방법을 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 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 어플리케이션을 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, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 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. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 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 (10)

  1. 신발의 안창(In-Sole) 내부에 형성되어 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 안창 센서;
    상기 신발의 밑창(Out-Sole)과 중창(Mid-Sole) 사이에 형성되어 상기 안창 센서가 측정한 생체 정보를 수신하고, 상기 수신된 생체 정보를 외부 장치로 전송하는 데이터 전송부; 및
    상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성되어 상기 사용자의 움직임에 따른 에너지 하베스팅(energy harvesting)을 통해 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 안창 센서 및 상기 데이터 전송부로 공급하는 전력 공급부
    를 포함하는 헬스케어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안창 센서는 상기 안창 센서 주변의 유전율에 따라 공진주파수가 바뀌는 특성에 기반하여 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 핸들장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신발의 안감(Inside-Padding) 내부에 형성되어 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 안감 센서
    를 더 포함하는 헬스케어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안창 센서는 상기 안감 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 헬스케어 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 안감 센서는 상기 안창 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 헬스케어 장치.
  6. 신발의 안창(In-Sole) 내부에 형성된 안창 센서;
    상기 신발의 안감(Inside-Padding) 내부에 형성된 안감 센서;
    상기 신발의 밑창(Out-Sole)과 중창(Mid-Sole) 사이에 형성되어 상기 안창 센서 및 상기 안감 센서를 통해 측정된 생체 정보를 수신하고, 상기 수신된 생체 정보를 외부 장치로 전송하는 데이터 전송부; 및
    상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성되어 상기 안창 센서, 상기 안감 센서 및 상기 데이터 전송부로 전력을 공급하는 전력 공급부
    를 포함하는 헬스케어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 안창 센서는 상기 안감 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하며,
    상기 데이터 전송부는 상기 안창 센서를 통해 상기 수집된 생체 정보를 수집하는 것
    을 특징으로 하는 헬스케어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안감 센서는 상기 안창 센서에서 조사되어 상기 사용자의 발을 투과한 전자기파를 수신하고, 상기 수신되는 전자기파의 변화에 기반하여 생체 정보를 수집하며,
    상기 데이터 전송부는 상기 안감 센서를 통해 상기 수집된 생체 정보를 수집하는 것
    을 특징으로 하는 헬스케어 장치.
  9. 신발에 포함된 헬스케어 장치가 수행하는 생체 정보 수집 방법에 있어서,
    상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 전력 공급부에서 사용자의 움직임에 따른 에너지 하베스팅을 통해 전력을 생성하는 단계;
    상기 전력 공급부에서 상기 생성된 전력을 상기 신발의 안창 내부에 형성된 안창 센서로 공급하는 단계;
    상기 안창 센서에서 상기 공급된 전력을 통해 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 단계;
    상기 안창 센서에서 상기 수집된 생체 정보를 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 데이터 전송부로 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 전송부가 상기 안창 센서가 전송하는 생체 정보를 상기 전력 공급부에서 제공하는 전력에 기반하여 외부 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는 생체 정보 수집 방법.
  10. 신발에 포함된 헬스케어 장치가 수행하는 생체 정보 수집 방법에 있어서,
    상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 전력 공급부에서 상기 신발의 안창 내부에 형성된 안창 센서 및 상기 신발의 안감 내부에 형성된 안감 센서로 전력을 공급하는 단계;
    상기 공급된 전력을 통해, 상기 안창 센서가 상기 안감 센서에서 조사된 전자기파를 수신함에 의해 상기 안창 센서가 또는 상기 안감 센서가 상기 안창 센서에서 조사된 전자기파를 수신함에 의해 상기 안감 센서가, 사용자의 발로부터 생체 정보를 수집하는 단계;
    상기 안창 센서 또는 상기 안감 센서에서 상기 수집된 생체 정보를 상기 신발의 밑창과 중창 사이에 형성된 데이터 전송부로 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 전송부가 상기 안창 센서 또는 상기 안감 센서가 전송하는 생체 정보를 상기 전력 공급부에서 제공하는 전력에 기반하여 외부 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는 생체 정보 수집 방법.
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