KR101504047B1 - 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일종의 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서를 공개하며, 이는 하우징, 센서 프로브, 회로기판, 인출선을 포함하고, 상기 센서 프로브는 더블 빔 탄성체 구조이며, 상기 더블 빔은 대칭되는 구조이다. 바람직하게는, 상기 센서 프로브는 멀티 프로브 더블 빔 탄성체 구조이고, 각각의 프로브에 대응되는 더블 빔을 구비하며, 각각의 프로브에 대응되는 두 개 빔 위에, 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지가 대칭으로 구비되고, 상기 각각 프로브에 대응되는 한 쌍의 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지는 하나의 휘트스톤 브리지를 구성하며, 브리지 전압의 변화를 감지하는 것을 통하여 각각의 프로브가 측정한 맥관의 압력을 측량한다. 본 발명의 센서는 감도와 정밀도가 높고 과부하를 감당할 수 있으며, 자아 보호 성능을 구비하는 멀티 프로브를 구비한 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서이다.
Description
본 발명은 일종의 압력센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 맥동 혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 종래의 맥박측정센서 중에서 일부 압전박막의 원리를 이용한 맥박측정센서는 맥동수만 측정 가능하며, 세라믹 압전저항원리를 이용한 것은 맥동수와 혈압파형을 측정할 수 있다. 관련 기술분야에서 동종의 제품을 관찰하면, 종래의 맥박센서는 모두 단일 프로브를 이용하여 단일 접점의 측량방식을 사용하였기에 맥동혈압파강도와 맥관의 너비를 동시에 측정할 수 없으나, 구조적으로 센서에 대하여 보호작용을 할 수 있기에 센서가 응용과정에서 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 맥박신호를 측정하는 센서는 일반적으로 정밀기계이므로, 측량 정밀도 또한 하나의 중요한 척도이나, 현존 제품은 사용시에 검측위치의 오차가 나타날 수밖에 없으며, 맥박파형과 혈압파 사이에 양호한 선형 상관성을 형성할 수 없으며, 과부하에 의하여 쉽게 파손될 수 있기에, 신 제품을 설계할 필요가 있었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 고감도와 고정밀도를 갖고 과부하를 감당할 수 있으며, 자가 보호 기능을 갖는 멀티 프로브를 구비한 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하우징, 센서 프로브, 회로기판, 인출선을 포함하고, 상기 센서 프로브는 더블 빔(double beam) 탄성체 구조이며, 상기 더블 빔은 대칭되는 구조가 되는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서를 제공한다.
바람직하게는, 상기 센서 프로브는 멀티 프로브 더블 빔 탄성체 구조이다.
또한, 상기 멀티 프로브 더블 빔 탄성체 구조에 있어서, 각각의 프로브에 대응되는 두 개의 빔을 구비하며, 상기 두 개 빔 위에, 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지(strain gauge)가 대칭으로 구비되고, 상기 각각의 프로브에 대응되는 한 쌍의 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지는 하나의 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 구성하며, 브리지 전압의 변화를 감지하는 것을 통하여 각각의 프로브가 측정한 맥관의 압력을 측량한다.
또한, 상기 각각의 프로브에 대응되는 두 개의 빔은 하나의 부채형상부와 하나의 바형상부를 포함한다.
또한, 상기 각각의 프로브에 대응되는 두 개의 빔에는 모두 대칭되게 강화 밴드(band)가 설치된다.
또한, 상기 프로브의 수량은 바람직하게는 7개이며, 상기 프로브의 너비는 바람직하게는 0.5-1.0mm이며, 또한 인접한 프로브 사이의 거리는 바람직하게는 0.1-0.5mm이다.
바람직하게는, 상기 하우징과 프로브가 맞물리는 부분에는, 프로브가 과부하의 압력을 받는 것을 방지하는 볼록대 구조가 설치된다.
바람직하게는, 상기 더블 빔 탄성체 구조는 아래 면에 상기 프로브가 과부하 압력을 받는 것을 방지하는 하나의 하향 정지 가름대를 구비하며, 상기 하향 정지 가름대와 상기 더블 빔 탄성체 구조 사이에는 변형 간격이 구비된다.
바람직하게는, 상기 센서 프로브 위의 하우징과 맞물리는 부분에는 과부하 인장력을 방지하는 볼록대 구조가 구비된다.
바람직하게는, 상기 회로기판은, 센서 프로브의 스트레인 게이지(strain gauge)를 온도 보상 회로기판에 연결하는 두 개 저항연결판과, 온도 보상에 쓰이는 하나의 온도 보상 회로기판과, 보상 후의 신호를 증폭기판에 전송하는 하나의 회로연결판과, 신호를 증폭하여 상기 인출선에 출력하는 하나의 증폭기판을 포함한다.
본 발명의 맥동 혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서는 프로브가 맥동혈압파력을 받을 때, 더블 빔의 탄성체가 힘을 받아 변위가 생기고 스트레인 게이지 수치가 선형으로 변화되게 함으로써, 맥동혈압파의 강도를 측정할 수 있다. 상기 구조를 통하여, 본 발명은 다음과 같은 유익한 효과를 갖는다.
1. 더블 빔 대칭 구조는 멀티 프로브의 단면이 동일한 평면 위에 직선형으로 배열되도록 보장하고, 각각의 프로브는 모두 독립적으로 정확하게 맥박혈압파를 측량할 수 있으며, 각각의 프로브가 측량한 수치에 근거하여 맥관의 중심을 결정할 수 있으며 또한 맥관의 너비를 검측할 수 있다.
2. 하우징 구조와 7개 프로브 더블 빔 탄성체 구조가 서로 맞물리게 됨으로써, 과부하 인장력과 측방향 과부하력으로부터 보호될 수 있다.
3. 조작실수로 인하여 프로브가 과대한 압력을 받았을 때, 더블 빔 탄성체의 빔은 스트레인 게이지가 과부하 변화 허용범위 내에서 하향 정지 가름대의 저지를 받아 과부하로부터 보호되는 작용을 한다.
4. 멀티 프로브 중의 각각의 프로브의 각각의 더블 빔에는 빔이 힘을 받아 변형되는 변위량을 조절하는 강화밴드가 구비되며, 각각의 빔의 강화밴드의 길이를 개변하는 방법을 통하여, 멀티 프로브가 동일한 힘을 받았을 때, 동일한 변위를 생성하도록 조절됨으로써, 멀티 프로브가 동일한 힘을 받아 변위가 발생한 후, 여전히 동일한 평면에 있도록 보장될 수 있으며, 이러한 구조는 탄성체를 가공할 때, 탄성체의 기축이 너무 길어 변형되는 것을 동시에 방지하는 작용을 한다.
5. 다수 쌍의 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지는 멀티 프로브 더블 빔 탄성체에 접착되어 있으며, 각각의 프로브 및 대칭인 두 개 빔 위에 두 개 중심축에 대해서 대칭되는 두 쌍의 저항이 구비되며, 쌍대칭구조는 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 통하여 힘점이 중심에서 이탈하여 생성되는 위치 변위와 프로브 평면 위의 여러 개 힘점이 받는 힘이 불균형하여 생성되는 측정오차를 보완할 수 있다.
도 1은 본 발명의 맥동 혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 실시예의 분해사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 실시예의 확대도이다.
도 7은 도 6에 도시된 실시예의 종방향 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 실시예의 횡방향 단면도이다.
도 9는 더블 빔 탄성체 구조의 센서 프로브의 사시도이다.
도 10은 더블 빔 탄성체 구조의 센서 프로브와 하향 정지 가름대의 조립도이다.
도 11은 도 10에 도시된 실시예의 부분확대도이다.
도 12는 도 9에 도시된 실시예의 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 실시예의 구성물에 대한 횡방향 단면도이다.
도 14는 더블 빔의 탄성체 구조의 센서 프로브와 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지의 조립도이다.
도 15는 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지의 전기회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 실시예의 측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 실시예의 분해사시도이다.
도 6은 도 3에 도시된 실시예의 확대도이다.
도 7은 도 6에 도시된 실시예의 종방향 단면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 실시예의 횡방향 단면도이다.
도 9는 더블 빔 탄성체 구조의 센서 프로브의 사시도이다.
도 10은 더블 빔 탄성체 구조의 센서 프로브와 하향 정지 가름대의 조립도이다.
도 11은 도 10에 도시된 실시예의 부분확대도이다.
도 12는 도 9에 도시된 실시예의 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 실시예의 구성물에 대한 횡방향 단면도이다.
도 14는 더블 빔의 탄성체 구조의 센서 프로브와 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지의 조립도이다.
도 15는 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지의 전기회로도이다.
도 1 ~ 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서는 하우징(31, 32), 센서 프로브(20), 회로기판(미도시), 인출선(100)을 포함한다. 도 5는 본 발명의 프로브의 분해 사시도로서, 여기서 센서 프로브(20)는 더블 빔의 탄성체 구조이며, 또한 더블 빔은 대칭구조이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 전기 회로기판 부분의 바람직한 구조는, 센서 프로브(20)의 저항을 온도 보상 회로기판(70)에 연결하는 두 개의 저항연결판(61, 62)과, 온도 보상에 쓰이는 온도 보상 회로기판(70)과, 보상 후의 신호를 증폭기판(80)에 전송하는 회로연결판(90)과, 신호를 증폭하여 상기 인출선에 출력하는 증폭기판(80)을 포함할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이 센서 프로브(20)는 멀티 프로브의 더블 빔 탄성체 구조이며, 도면 중 7개 프로브(211~217)를 예로 들었으며, 이하 모두 7개의 프로브를 예로 본 발명의 구조에 대해 설명하지만 본 발명의 멀티 프로브 구조는 7개의 프로브에 한정되지 않으며, 이는 바람직한 구조이나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12, 도 14, 도 15에 도시한 바와 같이, 멀티 프로브의 더블 빔 탄성체 구조(20) 중, 각각의 프로브(211~217)는 더블 빔(241A ~ 247A, 241B ~ 247B)에 대응되며, 각각의 프로브(211~217)에 대응되는 더블 빔(241A ~ 247A, 241B ~ 247B) 위에 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지(411A ~ 417A, 411B ~ 417B, 411c ~ 417c, 411d ~ 417d)를 대칭으로 설치하고, 상기 각각의 프로브에 대응되는 한 쌍의 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지(예를 들면 411A, 411B, 411C, 411D)는 하나의 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 구성하며, 상기 전압의 변화를 모니터링하는 것을 통하여 각각의 프로브가 측정한 맥관의 압력을 측량한다.
도 9, 도 12, 도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명의 더블 빔 탄성체 구조 중 각각의 프로브에 대응되는 더블 빔은 하나의 부채형상부와 하나의 바형상부를 포함한다. 프로브의 총 면적이 매우 작기에(예를 들면 6mm*6mm) 만약 7개 프로브로 나누면 각각의 프로브의 너비는 대략 0.6~0.8mm이고, 만약 바형상 빔을 사용하면 너비의 제한 때문에 탄력범위도 제한을 받기에 본 발명은 하나의 부채형상부와 하나의 바형상부의 조합형식을 채용하여, 빔의 면적을 증가시키고, 또한 탄력을 증가시켜 지탱력 범위를 증가할 수 있다.
도 9, 도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 부채형상과 바형상 구조의 각각의 빔의 길이와 면적이 모두 다르기에 같은 압력을 받았을 때, 변형되는 정도도 다르다. 본 발명은 각각의 프로브에 대응되는 두 개의 빔에 모두 대칭되게 강화 밴드(band)(231A ~ 237A, 231B ~ 237B)가 설치되도록 함으로써, 7개 프로브(211~217)가 동일한 힘을 받을 때, 더블 빔 탄성체 빔(231A ~ 237A, 231B ~ 237B)의 길이와 면적이 상이함에 기인하는 부동 변위를 생성할 수 있다. 각각의 빔 위의 강화 밴드의 길이를 개변하는 것을 통하여, 동일한 힘을 받았을 때 동일한 변위를 생성하여, 7개의 프로브가 동일한 힘을 받아 변위를 생성한 후 여전히 동일한 평면 위에 있도록 보장한다. 또한, 프로브와 빔의 가공 정밀도의 요구가 매우 높고 사이즈가 비교적 작기 때문에(예를 들면, 일종의 바람직한 프로브의 수량은 7개이고, 매개 프로브의 너비는 0.5-1.0mm이고, 인접한 프로브 사이의 거리는 0.1-0.5mm이다), 그리고 빔의 두께도 아주 얇기 때문에(보통 2mm보다 얇다), 가공시 절삭에 편차가 생기기 아주 쉽지만, 이 국부 강화 밴드를 통해 상기의 탄성체가 너무 길어 변형되는 문제를 극복할 수 있다. 사용 과정에 있어서, 빔이 비교적 얇기에 상하 변형은 회복될 수 있고, 이러한 구조는 동시에 프로브와 빔의 위치 변위 혹은 비틀림을 방지할 수 있으며, 이는 본 발명이 종래의 기술에 비해 갖는 중대한 개선에 해당한다.
도 2, 도 4, 도 7에서 도시한 바와 같이, 하우징(31, 32)의 볼록대 구조(311, 321)와 7개 프로브 탄성체 구조(211~217)는 서로 맞물리며 프로브가 과부하 압력을 받는 것을 방지한다.
도 5, 도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 더블 빔의 탄성체 구조는 아래 면에 프로브가 과부하 압력을 받는 것을 방지하는 하나의 하향 정지 가름대(50)를 구비하고 있으며, 상기 하향 정지 가름대와 상기 더블 빔 탄성체 구조 사이에 변형 간격(51)이 구비된다. 조작 실수에 인하여 프로브(211~217)가 과대한 압력을 받을 때, 더블 빔의 탄성체의 빔(231A ~ 237A, 231B ~ 237B)은 스트레인 게이지의 변화허용범위, 즉 하향 정지 가름대(50) 설계의 변형간격(51) 내에서 하향 정지 가름대(50)의 저지를 받아, 과부하 압력으로부터 보호한다.
도 8에서 도시한 바와 같이, 하우징(31, 32) 위의 구조(312, 312)와 7개 프로브 더블 빔 탄성체 위의 볼록대 구조(221A ~ 227A, 221B ~ 227B)는 서로 맞물리기에 과부하 인장력으로부터 보호함으로써 프로브(211~217)를 보호하는 작용을 한다.
본 발명은 아래와 같은 이점을 갖고 있다.
1. 더블 빔 대칭 구조는 멀티 프로브의 단면이 동일한 평면 위에 직선형으로 배열되도록 보장하고, 각각의 프로브가 측정한 수치에 근거하여 맥관의 중심을 판단할 수 있으며, 또한 맥관의 너비를 측량할 수 있다.
2. 하우징 구조와 7개 프로브 더블 빔 탄성체 구조는 서로 맞물리게 됨으로써 과부하 인장력과 측방향 과부하력으로부터 보호될 수 있다.
3. 조작실수로 인하여 프로브가 과대한 압력을 받았을 때, 더블 빔 탄성체의 빔은 스트레인 게이지가 과부하 변화 허용범위 내에서 하향 정지 가름대의 저지를 받아 과부하로부터 보호되는 작용을 한다.
4. 멀티 프로브 중의 각각의 프로브의 각각의 더블 빔에는 빔이 힘을 받아 변형되는 변위량을 조절하는 강화밴드가 구비되며, 각각의 빔의 강화밴드의 길이를 개변하는 방법을 통하여, 멀티 프로브가 동일한 힘을 받았을 때, 동일한 변위를 생성하도록 조절됨으로써, 멀티 프로브가 동일한 힘을 받아 변위가 발생한 후, 여전히 동일한 평면에 있도록 보장될 수 있으며, 이러한 구조는 탄성체를 가공할 때, 탄성체의 기축이 너무 길어 변형되는 것을 동시에 방지하는 작용을 한다.
5. 다수 쌍의 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지는 멀티 프로브 더블 빔 탄성체에 접착되어 있으며, 각각의 프로브 및 대칭인 두 개 빔 위에, 두 개 중심축에 대해서 대칭되는 두 쌍의 저항이 구비되며, 쌍대칭구조는 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge)를 통하여 힘점이 중심에서 이탈하여 생성되는 위치 변위와 프로브 평면 위의 여러 개 힘점이 받는 힘이 불균형하여 생성되는 측정오차를 보완할 수 있다.
Claims (10)
- 하우징, 센서 프로브, 회로기판, 인출선을 포함하는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서에 있어서,
상기 센서 프로브는 더블 빔 탄성체 구조이며, 상기 더블 빔은 대칭되는 구조이고,
상기 센서 프로브는 멀티 프로브 더블 빔 탄성체 구조이고,
상기 멀티 프로브 더블 빔 탄성체 구조에 있어서, 각각의 프로브에 대응되는 두 개의 빔을 구비하며, 상기 두 개 빔 위에, 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지가 대칭으로 구비되고, 상기 각각의 프로브에 대응되는 한 쌍의 이중 저항 실리콘 스트레인 게이지는 하나의 휘트스톤 브리지를 구성하며, 브리지 전압의 변화를 감지하는 것을 통하여 각각의 프로브가 측정한 맥관의 압력을 측량하고,
상기 각각의 프로브에 대응되는 두 개 빔은 하나의 부채형상 부와 하나의 바형상부를 포함하는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 프로브에 대응되는 두 개 빔에는 모두 대칭되게 강화 밴드가 설치되어 있는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 프로브의 수량은 7개이며, 상기 프로브의 너비는0.5-1.0mm이며, 또한 인접한 프로브 사이의 거리는 0.1-0.5mm인 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하우징과 프로브가 맞물리는 부분에는 프로브가 과부하의 압력을 받는 것을 방지하는 볼록대 구조가 설치되어 있는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 더블 빔 탄성체 구조는 아래 면에 상기 프로브가 과부하 압력을 받는 것을 방지하는 하나의 하향 정지 가름대를 구비하며, 상기 하향 정지 가름대와 상기 더블 빔 탄성체 구조 사이에는 변형간격이 구비되는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 센서 프로브 위의 하우징과 맞물리는 부분에는 과부하 인장력을 방지하는 볼록대 구조가 구비되는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 회로기판은, 센서 프로브의 스트레인 게이지를 온도 보상 회로기판에 연결하는 두 개 저항연결판과, 온도 보상에 쓰이는 하나의 온도 보상 회로기판과, 보상 후의 신호를 증폭기판에 전송하는 하나의 회로연결판과, 신호를 증폭하여 상기 인출선에 출력하는 하나의 증폭기판을 포함하는 맥동혈압파강도 및 맥관너비 측량용 센서.
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