KR101511052B1

KR101511052B1 - 손목착용형 생체신호 감지기 및 이를 이용한 응급 상황 감지 방법

Info

Publication number: KR101511052B1
Application number: KR20130082766A
Authority: KR
Inventors: 황달연; 정두희
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단; 주식회사 환테크
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2013-07-15
Publication date: 2015-04-13
Also published as: KR20150008611A

Abstract

본 발명은 손목착용형 생체신호 감지기 및 이를 이용한 응급 상황 감지 방법으로서, 손목의 요골 동맥 상부에 위치되어 피에죠 필름으로 맥박을 센싱하는 제1 센싱부; 손목의 일정 부위로 광을 발사하고 반사되는 광을 통해 맥박 또는 손목의 움직임을 센싱하는 제2 센싱부; 및 상기 제1 센싱부와 제2 센싱부가 장착되며, 손목을 감싸며 고정되는 손목착용형 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기와 이를 이용하여 응급 상황을 감지하는 방법이며, 이와 같은 본 발명에 의하면 생체신호 감지기의 장시간 착용에 따른 불편함이나 피부 트러블이 발생되지 않는 경량형으로서, 한번 충전 또는 배터리 교체로 장시간 사용이 가능하도록 저전력소비형으로 구성되며, 착용자의 응급 상황 발생 등의 이상 상태를 감지하는 것이므로 정밀도를 향상시키기 보다는 보다 저렴하면서 정확하게 응급 상황 발생을 감지할 수 있는 생체신호 감지기와 이를 이용한 응급 상황 발생 감지 방법을 제공할 수 있다.

Description

손목착용형 생체신호 감지기 및 이를 이용한 응급 상황 감지 방법 {Apparatus of sensing physiological signal with wearing on the wrist and method of detecting emergency situation using this}

본 발명은 손목착용형 생체신호 감지기와 이를 이용한 응급 상황 감지 시스템 및 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 손목에 장시간 착용하여도 피부 트러블이 발생되지 않으며 복수개의 생체 감지 신호를 통해 생체 신호 감지의 오류를 제거하고 정확도를 높일 수 있는 실시간 생체신호 감지기와 이를 이용하여 사람의 이상 상태를 보다 정확하게 파악하고 그에 따라 응급 조치를 취할 수 있는 응급 상황 감지 방법에 관한 것이다.

IT 기술의 발달에 따라 IT 기술과 의료 서비스를 융합한 U 헬스케어가 등장했는데, U 헬스케어란 보건산업에 첨단 IT를 접목해 언제 어디서나 휴대용 장치를 이용해 건강상태를 확인하고 관리할 수 있는 의료서비스를 말한다.

특히 오늘날 핵가족화와 고령화로 인한 독거 세대의 급격한 증가로 일인 일가족을 위한 사회적 안전망 구축의 필요성 증대와 함께 일상 생활에 있어서 독거 생활자들에 대한 안부를 확인하고, 긴급 상황 발생시 안전에 신속하게 대처할 수 있는 효과적인 시스템으로 U 헬스케어의 구축이 더욱 요구되고 있다.

이러한 일환으로 독거노인 등의 일인 일가족 가정에 움직임 감지센서, 모니터링 카메라, 무선 응급버튼 등을 설치하여 그 정보를 통합 관리센터에서 실시간 조회 및 관리할 수 있는 시스템이 개발되고 있다. 예컨대, 독거노인이 응급버튼을 누르거나 응급상황 감지 시에는 통합 관리센터에서 병원, 119, 인근거주 주민을 연계한 긴급 조치를 취할 수 있다.

응급상황 감지를 위해 신체에 착용하여 다양한 생체신호를 감지하는 장치들이 제시되고 있는데, 도 1은 종래기술에 따른 생체신호 감지기의 실시예를 도시하는데, 상기 도 1의 (a)는 흉부 착용형 생체신호 감지기로(10a)로서 사람 흉부(50)에 밀착되는 밴드(11a)를 착용하고 사람 심장부근에 생체감지 센서(15a)를 위치시켜 센서(15a)가 심장 박동을 감지하여 이상여부를 판단하게 된다. 이러한 흉부 착용형 생체신호 감지기(10a)는 심장 박동을 직접적으로 감지하므로 정확도는 향상될 수 있으나 흉부를 압박하는 밴드를 착용함으로써 장시간 착용시 불편함과 거동이 어려워지는 문제점이 있어 항시 착용을 꺼려하게 된다.

도 1의 (b)는 손목 착용형 생체신호 감지기(10b)로서 손목시계와 같이 손목에 밴드(11a)를 착용하며, 손목 상의 동맥 부근에 혈압 등을 측정하기 위한 센서(15b)가 장착된다. 손목 착용형 생체신호 감지기(10b)의 경우에 흉부 착용용 생체신호 감지기(10a)보다 착용이 편할 수 있지만, 생체신호의 정확한 센싱을 위해 손목을 압박하여야 하므로 장시간 착용시에 손목이 불편하게 되며 특히 센서가 직접적으로 손목 피부에 접촉하여 센싱함으로써 피부가 예민한 사람이 장시간 착용시에 피부 트러블이 발생될 수 있다.

이외에도 손가락 끝에 감지기를 부착하고 광을 투과하고 반사된 광을 이용하는 방식이나 자성체 홀(hall) 센서를 이용하는 방식 등 다양한 방식의 휴대형 생체신호 감지기가 제시되었으나 이와 같은 종래기술에 따른 휴대형 생체신호 감지기는 장시간 착용이 불편하게 구성되거나 주변 전자기기의 간섭 발생 등으로 이용 공간적 제한이 있고 단일 센서로 구성되거나 동일 종류의 복수개의 센서로 구성됨으로써 착용 부위가 정확하지 않을 경우나 하나의 센서가 고장 난 경우에 정확한 생체신호를 감지하지 못하게 되며 이를 응급상황으로 오인하게 되는 상황이 발생되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 생체신호 감지기의 장시간 착용에 따른 불편함이나 피부 트러블이 발생되지 않는 경량형으로서, 한번 충전 또는 배터리 교체로 장시간 사용이 가능하도록 저전력소비형으로 구성되며, 착용자의 응급 상황 발생 등의 이상 상태를 감지하는 것이므로 정밀도를 향상시키기 보다는 보다 저렴하면서 정확하게 응급 상황 발생을 감지할 수 있는 생체신호 감지기와 이를 이용한 응급 상황 발생 감지 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

종래의 흉부 착용형 생체신호 감지기는 심장 박동을 직접적으로 감지하므로 정확도는 향상될 수 있으나 흉부를 압박하는 밴드를 착용함으로써 장시간 착용시 불편함과 거동이 어려워지는 문제점이 있어 항시 착용을 꺼려하게 되며, 상대적으로 착용이 편안한 종래의 손목 착용형 생체신호 감지기는 생체신호의 정확한 센싱을 위해 손목을 압박하여야 하므로 장시간 착용시에 손목이 불편하게 되고 센서가 직접적으로 손목 피부에 접촉하여 센싱함으로써 피부가 예민한 사람이 장시간 착용시에 피부 트러블이 발생되는 문제점이 발생되므로, 보다 착용이 편안하면서도 피부에 자극을 주지 않고 동시에 정확하게 응급상황을 감지할 수 있는 생체신호 감지기를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

특히 생체신호 감지기가 단일 센서로 구성되거나 동일 종류의 복수개의 센서로 구성됨으로써 착용 부위가 정확하지 않을 경우나 하나의 센서가 고장 난 경우에 정확한 생체신호를 감지하지 못하는 문제점과 이를 응급상황으로 오인하게 되는 상황이 발생되는 문제점을 해결하고자 한다.

상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기는, 손목의 요골 동맥 상부에 위치되어 피에죠 필름으로 맥박을 센싱하는 제1 센싱부; 손목의 일정 부위로 광을 발사하고 반사되는 광을 통해 맥박 또는 손목의 움직임을 센싱하는 제2 센싱부; 및 상기 제1 센싱부와 제2 센싱부가 장착되며, 손목을 감싸며 고정되는 손목착용형 본체를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는 상기 제1 센싱부는, 손목 피부에 접촉되는 인체 무해한 다공성 보호층; 및 상기 다공성 보호층의 상면에 장착되어 요골 동맥의 맥박을 센싱하는 피에죠 필름을 포함하여 구성될 수 있다.

또한 상기 제2 센싱부는, 손목의 움직임 또는 맥박에 따라 그 형태가 변화되는 제1 반사부; 상기 제1 반사부를 향해 광을 발사하는 발광부; 및 상기 제1 반사부에 의해 반사된 광을 수신하는 수광부를 포함하여 구성될 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 제1 반사부는, 상기 피에죠 필름의 상면에 형성되며, 상기 제2 센싱부는, 상기 요골 동맥의 맥박에 따라 변화되는 광 경로차를 통해 맥박을 센싱할 수 있다.

나아가서 상기 수신부는, 상기 피에죠 필름의 길이 방향으로 형성되는 광 경로차를 통해 맥박을 센싱하고, 상기 피에죠 필름의 길이 방향과 수직 방향으로 형성되는 광 경로차를 통해 손목의 움직임을 센싱할 수 있다.

바람직하게는 상기 제2 센싱부는, 상기 발광부와 상기 수광부 사이에 형성된 제2 반사부를 더 포함하며, 상기 발광부에서 발사된 광이 상기 제1 반사부와 상기 제2 반사부 사이에서 복수 횟수 반사된 후 상기 수광부에 도달하는 광 경로가 형성될 수 있다.

한걸음 더 나아가서 상기 제1 센싱부의 피에죠 필름이 감지한 생체신호와 상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 생체신호를 각각 변환하여 각각의 맥박 신호를 산출하고, 각각의 맥박 신호를 기초로 생체 이상여부를 판단하며, 상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 손목 움직임을 판단하는 생체신호 판단부; 및 상기 생체신호 판단부의 판단 결과를 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급 상황 판단 방법은, 손목착용형 생체신호 감지기의 제1 센싱부와 제2 센싱부가 각각 감지한 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호를 기초로 생체 이상 여부를 판단하는 생체신호 판단 단계; 및 상기 생체신호 판단 단계의 판단 결과에 따라 상기 제2 센싱부가 감지한 손목 움직임을 판단하여 그에 따라 응급 상황 여부를 판단하는 응급 상황 판단 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 상기 생체신호 판단 단계는, 상기 제1 센싱부의 피에죠 필름을 통해 감지한 맥박 신호에 대한 제1 센싱 신호를 감지하는 단계; 상기 1차 이상 여부 판단에 따라 상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 맥박 신호에 대한 제2 센싱 신호를 감지하는 단계; 상기 제2 센싱 신호와 상기 제2 센싱 신호를 각각 제1 설정치 범위와 제2 설정치 범위를 대비하여 이상 발생 여부를 판단하는 단계; 및 상기 이상 발생 여부 판단에 따라 상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 손목 움직임 신호를 기초로 응급 상황 발생 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 응급 상황 판단 단계의 수행 결과에 따라 응급 상황 메시지를 기설정된 URL 또는 전화번호로 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

나아가서 상기 이상 발생 여부 판단 결과에 따라 생체 이상 발생과 감지기 점검에 대한 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 생체신호 감지기의 장시간 착용에 따른 불편함이나 피부 트러블이 발생되지 않는 경량형으로서, 한번 충전 또는 배터리 교체로 장시간 사용이 가능하도록 저전력소비형으로 구성되며, 착용자의 응급 상황 발생 등의 이상 상태를 감지하는 것이므로 정밀도를 향상시키기 보다는 보다 저렴하면서 정확하게 응급 상황 발생을 감지할 수 있는 생체신호 감지기와 이를 이용한 응급 상황 발생 감지 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급상황 판단 방법을 통해 인체 상태를 다단계의 레벨로 분류하여 독거노인 등의 실시간 상태를 모니터링 할 수 있게 되며, 특히 서로 다른 방식으로 생체 신호를 다중 감지함으로써 생체 신호 감지의 오류를 줄이고 보다 정확하게 응급 상황 여부를 판단할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기와 이를 이용한 응급 상황 판단 방법을 U 헬스케어 등의 모니터링 시스템에 적용하는 경우에 공간에 한정되지 않고 생체신호 감지기의 착용자가 어디에 위치하든지 관계없이 모니터링이 가능해진다.

도 1은 종래기술에 따른 생체신호 감지기의 실시예를 도시하며,
도 2는 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기의 실시예에 대한 구성도를 도시하며,
도 3은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기에 대한 하나의 실시예에 대한 단면도를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기의 제1 센싱부와 제2 센싱부의 실시예에 대한 상부 단면도를 도시하며,
도 5는 상기 도 4의 실시예에 대한 측면 단면도를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기의 제2 센싱부의 동작 원리를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기의 제2 센싱부의 수광부에 대한 실시예를 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급 상황 감지 방법의 실시예에 대한 흐름도를 도시하며,
도 9는 상기 도 8의 실시예에서 생체 신호 감지기를 세팅하는 과정을 도시하며,
도 10은 상기 도 8의 실시예에서 손목착용형 생체신호 감지기를 통한 응급 상황을 판단하는 과정을 도시한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "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.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은, 손목에 장시간 착용하여도 피부 트러블이 발생되지 않으며 복수개의 생체 신호를 감지하여 특정 생체 신호에 대한 오류를 제거하고 정확한 응급 상황을 판단할 수 있는 실시간 생체신호 감지기와 이를 이용하여 사람의 이상 상태를 보다 정확하게 파악하고 그에 따라 응급 조치를 취할 수 있는 응급 상황 감지 방법에 관한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기의 실시예에 대한 구성도를 도시한다.

본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기(100)는 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)로 구분되어 구성되고, 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)에서 감지한 생체신호를 처리하여 이상 여부 발생과 그에 따른 응급상황 발생을 판단하는 생체신호 판단부(150)와 생체신호 판단부(150)에서 판단한 이상 발생이나 응급상황 발생 등의 정보를 전송하는 통신부(160)를 포함하여 구성될 수 있으며, 추가적으로 손목착용형 생체신호 감지기(100)의 상태정보나 각종 이상 발생 또는 응급상황 발생 등의 정보를 디스플레이로 시현하는 영상출력부(180) 및 음향 신호로 출력하는 음향출력부(190)를 포함할 수 있다.

여기서 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)는 각기 다른 방식으로 생체신호를 감지하는데, 제1 센싱부(110)는 피에죠 필름센서를 이용하여 손목의 요골동맥에 대한 생체신호를 감지하고 제2 센싱부(130)에서는 광소자가 발산한 광이 손목의 일정 부위에서 반사되어 수신되는 신호를 통해 생체신호 또는 손목의 움직임을 감지한다.

그리고 생체신호 판단부(150)는 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)에서 감지한 생체신호로 착용자의 이상여부를 판단하고 추가적으로 제2 센싱부(130)를 통한 손목의 움직임 여부를 감지하여 이를 기초로 응급상황의 발생여부를 판단하게 된다.

통신부(160)는 무선통신 모듈을 탑재하여 무선통신이 가능하며, 일정 공간내에서 신호를 수신하고 이를 이격된 장소로 전송할 수 있는 중계기나 공유기 등과 와이파이, 블루투스, 지그비 등 다양한 통신 방식으로 무선 연결될 수 있으며, 더 나아가서는 공간적 제한 없이 와이파이나 3G, LTE 등의 다양한 통신망을 이용하여 기설정된 URL이나 전화번호로 메시지를 전송하도록 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 구체적인 실시예를 통해 손목착용형 생체신호 감지기에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기에 대한 하나의 실시예에 대한 단면도를 도시한다.

본 발명에 따른 생체신호 감지기(100)는 손목에 착용하고 기본적으로 손목의 요골동맥의 맥박을 감지하여 생체이상 여부를 판단하게 되는데, 이를 위해 상기 도 3의 실시예에 도시된 바와 같이 손목을 감싸며 고정되는 손목착용형 본체(170)에 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)가 각각 형성된다. 여기서 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)가 착용자의 맥박 신호를 감지하기 위해서는 손목 부위를 압박하여 소정의 압력이 부여되어야 하므로 손목착용형 본체(170)는 손목에 텐션(tension)을 부여하기 위한 텐션줄(175)과 영상출력부(180)의 디스플레이나 음향출력부(190)의 스피커 등이 장착되는 커버(171)를 포함할 수 있으며 상기 도 3에 도시되지는 않았으나 손목 부위에 편리하게 착용할 수 있도록 탈착수단이나 텐션줄(175)을 풀거나 조여 텐션줄(175)의 텐션을 조절하는 텐션조절수단이 구비될 수 있는데, 상기 탈착수단이나 텐션조절수단은 종래 공지된 다양한 방식과 구성이 적용될 수 있으며 본 발명의 특징적 구성이 아니므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

인체의 생체신호를 가장 효과적으로 감지하기 위해서는 상기 도 3의 손목 단면도에 도시된 부위 중 요골동맥을 측정하는 것이 바람직하며, 본 발명의 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)도 손목착용형 본체(170) 상에서 요골동맥에 대응되는 부위에 형성된다.

제1 센싱부(110)는 피에죠 필름 센서를 이용하여 요골동맥의 맥박을 감지한다. 일반적으로 피에죠 필름 센서를 적용하는 경우에 손목에 피에죠 필름센서를 접촉시키고 손목 부위를 테이프나 밴드로 압박하여 피에죠 필름센서가 맥박을 감지하게 되는데, 이와 같이 피에죠 필름센서가 직접적으로 손목의 요골 동맥 부위에 압박되어 접촉됨으로써 장시간 사용시 피부 트러블 등의 문제가 발생하므로 본 발명에서는 피에죠 필름 센서를 직접 피부에 접촉시키지 않고 다공성 보호층을 피부에 접촉시킨 상태에서 그 상부에 피에죠 필름 센서를 위치시켜 보다 편안한 느낌을 가지면서도 장시간 사용시에 피부 트러블의 발생을 제거할 수 있다. 이와 관련하여 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기의 제1 센싱부와 제2 센싱부의 실시예에 대한 상부 단면도와 측면 단면도를 각각 도시한 도 4와 도 5를 참조하여 살펴보면, 제1 센싱부(110)는 손목 피부에 접촉되는 다공성 보호층(111)과 다공성 보호층(111)의 상면에 설치된 피에죠 필름센서(115)로 구성된다. 여기서 다공성 보호층(111)은 얇은 다공성 박막의 형태로 제작될 수 있으며 특히 인체 피부에 해롭지 않도록 PET(Polyethylene Terephthalate), HDPE(Hight Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), PP(PolyPropylene) 등의 물질을 이용하여 제작될 수 있으며 피에죠 필름 센서가 맥박을 감지하기 위해 그 두께는 5~40um 정도가 바람직하다. 이외에도 의료용 거즈(gauze])나 부드러운 천 등으로 다공성 보호층을 형성시킬 수도 있다.

이와 같이 본 발명에서는 다공성 보호층(111)을 손목 피부에 직접 접촉시키고 그 상면에 피에죠 필름센서(115)를 설치함으로써 장시간 착용시에도 불편함을 줄이고 피부 트러블 발생을 억제할 수 있게 된다.

다시 상기 도 3으로 돌아와 제2 센싱부(130)에 대하여 살펴보면, 제2 센싱부(130)는 손목의 움직임 또는 맥박에 따라 그 형태가 변화되도록 얇은 박막 형태로 형성된 제1 반사부(133)와 제1 반사부(131)를 향해 광을 발사하는 발광부(131) 및 제1 반사부(133)에 의해 반사된 광을 수신하는 수광부(135)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 발광부(131)는 인체에 해롭지 않은 광파장을 갖는 광원이 이용될 수 있으며 쉽게 구하고 저렴한 LED를 광원으로 사용할 수 있다.

상기 도 3의 실시예에서는 제2 센싱부(130)가 제1 센싱부(110)의 상부에 위치하는 것으로 도시되어 있는데, 이는 제2 센싱부(130)가 보다 효과적으로 맥박을 감지하기 위해 요골동맥 상부에 위치되는 하나의 실시예로서 제2 센싱부(130)는 제1 센싱부(110)의 상부 외에도 다른 위치에 형성될 수 있다. 가령 제2 센싱부(130)가 맥박을 감지하지 않고 손목의 움직임만을 감지하는 경우에는 위치의 제한 없이 손목착용형 본체(170) 상의 적절한 위치에 설치될 수도 있다.

제2 센싱부(130)에 대하여 상기 도 4와 도 5를 참조하여 좀더 살펴보면, 상기 도 4에서는 피에죠 필름센서(115)의 길이방향으로 형성되는 광 경로차를 수신하는 수광부(133a)는 요골 동맥의 맥박을 감지하여 맥박에 대한 생체신호를 획득하고 피에죠 필름센서(115)의 길이방향과 수직한 방향으로 형성되는 광 경로차를 수신하는 수광부(133b)는 손목의 움직임을 감지하는데, 맥박의 감지와 손목 움직임의 감지하는 수광부(133)의 센싱 방향은 선택적으로서 상황에 따라서 변경될 수도 있다.

나아가서 상기 도 5에서는 제2 센싱부(130)가 발광부(131)와 수광부(134) 사이에 형성된 제2 반사부(134)를 더 포함하는데, 이는 광경로를 더욱 늘려 증폭시키기 위한 것으로서, 제2 센싱부(130)의 생체신호 또는 손목 움직임에 대한 감지 원리가 도 6에 도시되어 있다. 맥박 신호가 없거나 손목 움직임이 없는 경우에는 상기 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 발광부(131)에서 발사된 광은 제1 반사부(133)과 제2 반사부(134)를 거쳐 R1 지점의 수광부(135)에 도달하게 된다. 만약 맥박 신호가 발생하거나 손목 움직임이 존재하는 경우에는 이로 인해 제1 반사부(133)의 형태가 변화되고 그에 따라 상기 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 발광부(131)에서 발사된 광은 제1 반사부(133)과 제2 반사부(134)를 거쳐 R2 지점의 수광부(135)에 도달하게 된다. 즉 맥박 신호나 손목 움직임이 존재하는 경우에 R1에서 R2만큼의 광경로차 d가 발생되며, 맥박 신호나 손목 움직임이 작은 경우에는 상대적으로 광경로차 d가 작게 발생하고 맥박 신호나 손목 움직임이 큰 경우에는 상대적으로 광경로차 d가 크게 발생하므로 일정시간 또는 주기적으로 광경로차 d를 측정하여 맥박 신호와 손목 움직임을 감지할 수 있게 된다.

제2 센싱부(130)의 수광부(135)에 대하여 살펴보면, 도 7은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기의 제2 센싱부의 수광부에 대한 실시예를 도시하는데, 상기 도 7의 (a)는 광 포텐시오 미터를 수광부(135)로 적용한 경우를 도시하고, 상기 도 7의 (b)는 포토트랜지스터나 CDS 센서 등의 광센서 어레이로 배열하여 수광부(135)로 적용한 경우를 도시한다.

광 포텐시오 미터를 적용하는 경우에 광 포텐시오 미터는 일종의 가변 저항과 같은 특성을 가지며 수광되는 지점에 따라 저항치가 변화되어 이를 통해 광 경로차 d를 산출할 수 있다. 또한 광센서 어레이는 수광되는 지점간을 대비하여 광경로차 d를 산출할 수 있다. 제2 센싱부(135)는 이와 같은 다양한 광 센싱 방식으로 광경로차를 산출하여 맥박 신호나 손목 움직임을 감지하게 된다.

이상에서 살펴본 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기는 각각 다른 방식으로 생체 신호를 감지하는 제1 센싱부와 제2 센싱부를 통해 보다 정확하게 응급 상황 발생 여부를 판단할 수 있게 되며, 특히 그 구조가 간단하여 경량형으로 제작이 가능하면서 저전력소비형이므로 장시간 사용이 가능해진다.

또한 본 발명에서는 상기에서 살펴본 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기를 이용하여 응급 상황을 감지하는 방법을 제시하는데, 이하에서는 실시예를 통해 본 발명에 따른 응급 상황 감지 방법에 대하여 살펴보기로 한다.

도 8은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급 상황 감지 방법의 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.

본 발명에 따른 응급 상황 감지 방법은 앞서 살펴본 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기를 이용하므로 상기 도 2 내지 도 5의 실시예를 같이 참조하여 살펴보기로 한다.

손목착용형 생체신호 감지기(100)를 손목에 착용하고 감지기가 적절하게 동작할 수 있도록 착용 상태를 세팅(S100)하는데, 이를 도 9의 흐름도로 살펴보면, 손목에 생체신호 감지기(100)를 착용(S110)한 후 생체신호 감지기(100)를 구동(S120)시키면 생체신호 감지기(100)는 효과적으로 맥박을 감지하기 위해 손목에 적절한 압박이 가해졌는지를 감지(S130)한다. 이때 손목의 압박 감지는 제1 센싱부(110)를 통해 감지할 수 있으며 제1 센싱부(110)가 요골동맥의 맥박을 감지하는지 여부로 적절한 압박 여부를 판단(S140)할 수 있다. 제1 센싱부(110)가 감지한 맥박 신호가 기준치 범위에 드는 경우에는 생체신호 감지를 시작(S170)하지만 제1 센싱부(110)가 감지한 맥박 신호가 기준치 범위에 들지 않는 경우에는 램프나 비프음을 발생(S150)시켜 손목착용형 본체(170)의 텐션줄(175)을 이용하여 장력을 조절(S160)한다. 여기서 텐션줄(175)을 풀거나 조여 텐션줄(175)의 텐션을 조절하는 과정은 상기 텐션조절수단을 통해 이루어질 수 있으며, 상기 텐션조절수단은 스텝모터 등을 구비하여 자동적으로 텐션줄(175)의 장력을 조절할 수도 있지만 조임 나사 등을 통해 수동적으로 텐션줄(175)의 장력을 조절하도록 구성될 수도 있다.

이와 같이 손목에 적절한 압박을 가해 효과적으로 생체신호를 감지할 수 있는 상태가 되면 생체신호 감지기(100)의 세팅이 완료되고 생체 신호를 감지하기 시작(S170)한다.

다시 상기 도 8로 돌아와서 생체 신호의 감지를 시작하면, 제1 센싱부(110)와 제2 센싱부(130)가 각각 제1 센싱 과정과 제2 센싱 과정을 통해 생체신호를 감지(S200a)하고 제1 센싱부(110)의 제1 센싱 결과와 제2 센싱부(130)의 제2 센싱 결과에 따라 신체에 이상이 발생했는지 여부를 판단(S200b)한다.

만약 제1 센싱부(110)의 제1 센싱 결과와 제2 센싱부(130)의 제2 센싱 결과 신체에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 제2 센싱부(130)의 센싱 결과로 손목 움직임이 존재하는지 여부를 판단(S300)하는데, 여기서 제2 센싱부(130)의 손목 움직임에 대한 센싱은 앞서 제2 센싱부(130)의 제2 센싱 과정을 통해 감지할 수도 있고 또는 신체의 이상 여부 발생에 대한 판단(S200b) 결과에 따라 제2 센싱부(130)가 다시 손목 움직임을 센싱할 수도 있다.

만약 손목 움직임이 없거나 설정치보다 약한 경우에는 응급상황이 발생(S350)한 것으로 판단하여 연계된 관제소나 응급의료시설 또는 기설정된 번호로 응급상황을 알리게 된다.

본 발명에 따라 응급 상황 발생 여부의 판단 과정을 좀더 살펴보자면, 도 10은 상기 도 8의 실시예에서 손목착용형 생체신호 감지기를 통한 응급 상황을 판단하는 과정을 도시한다.

생체 신호의 감지 시작에 따라 제1 센싱부(110)가 피에죠 필름센서로 생체 신호에 대한 제1 센싱 과정을 수행(S210)하고, 제2 센싱부(130)가 광 경로차에 따른 생체신호에 대한 제2 센싱 과정을 수행(S220)한다. 여기서 제1 센싱부(110)의 제1 센싱 과정의 수행과 제2 센싱부(130)의 제2 센싱 과정의 수행은 그 선후가 선택적으로 어느 하나가 먼저 센싱 과정을 수행할 수도 있고 또는 동시에 모두 센싱 과정을 수행할 수도 있으며, 각 센싱 과정은 일정한 시간 주기로 반복적으로 수행될 수도 있고 상황에 따라서는 신체의 이상 여부로 판단되는 경우에 수회 반복 수행되거나 실시간 항시 수행될 수도 있다.

그리고 생체신호 판단부(150)는 제1 센싱부(110)의 제1 센싱 과정으로 획득한 생체신호를 제1 맥박 신호로 변환하여 이를 제1 설정치 범위와 대비하고 제2 센싱부(130)의 제2 센싱 과정으로 획득한 생체신호를 제2 맥박 신호로 변환하여 이를 제2 설정치 범위와 대비하여 신체의 이상 발생 여부를 판단(S250)한다. 여기서 상기 제1 맥박 신호와 제2 맥박 신호 중 하나라도 설정치 범위를 벗어나는 경우를 신체의 이상 발생으로 판단할지 아니면 둘 모두가 설정치 범위를 벗어나는 경우를 신체의 이상 발생으로 판단할지는 사전에 설정될 수 있다.

상기 제1 맥박 신호와 제2 맥박 신호를 기초로 신체의 이상이 발생한 것으로 판단되면 경고 메시지를 발생(S260)시킨다.

상황에 따라서는 제1 센싱부(110)의 제1 센싱 과정에 대하여 먼저 판단하고 그 결과에 따라 제2 센싱부(130)의 제2 센싱 과정을 수행하여 순차적으로 상기 제1 센싱 과정과 상기 제2 센싱 과정에 따른 결과가 모두 설정치 범위에 해당되지 않는 경우에 생체신호 판단부(150)는 신체에 이상이 발생할 수도 있다.

여기서 경고 메시지는 영상출력부(180)나 음향출력부(190)를 통해 제공되어 생체신호 감지기(100)를 착용한 착용자에게 알릴 수도 있으며 설정된 상황에 따라서는 통신부(160)를 통해 연계된 관제소나 응급의료시설 또는 기설정된 전화번호로 경고 메시지를 전송할 수도 있다.

그리고 제2 센싱부(130)가 광경로차에 따른 손목 움직임을 센싱(S310)하고, 생체신호 판단부(150)가 손목 움직임 정도를 판단(S320)하는데, 제2 센싱부(130)가 다시 센싱 과정을 수행하지 않고 앞서 수행한 제2 센싱 과정을 통해 손목 움직임 정도를 판단할 수도 있다. 만약 손목 움직임이 없거나 설정치보다 약한 경우에 이를 응급 상황 발생으로 판단하고 통신부(160)를 통해 연계된 관제소나 응급의료시설 또는 기설정된 전화번호로 응급 상황 메시지를 전송한다.

상기 경고 메시지와 상기 응급 상황 메시지는 관제소나 응급의료시설 등의 URL이 사전에 입력되어 해당 URL로 전송될 수도 있고 또는 기설정된 전화번호로 미리 저장된 음성 메시지 또는 문자메시지로 전송될 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급상황 판단 방법을 통해 인체 상태를 다단계의 레벨로 분류하여 독거노인 등의 실시간 상태를 모니터링 할 수 있게 되며, 특히 서로 다른 방식으로 생체 신호를 다중 감지함으로써 생체 신호 감지의 오류를 줄이고 보다 정확하게 응급 상황 여부를 판단할 수 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 손목착용형 생체신호 감지기,
110 : 제1 센싱부,
111 : 다공성 보호층, 115 : 피에죠 필름센서,
130 : 제2 센싱부,
131 : 발광부, 133 : 제1 반사부,
134 : 제2 반사부, 135 : 수광부,
150 : 생체신호 판단부, 160 : 통신부,
180 : 영상출력부, 190 : 음향출력부.

Claims

손목의 요골 동맥 상부에 위치되어 피에죠 필름으로 맥박을 센싱하는 제1 센싱부;
손목의 일정 부위로 광을 발사하고 반사되는 광을 통해 맥박 또는 손목의 움직임을 센싱하는 제2 센싱부; 및
상기 제1 센싱부와 제2 센싱부가 장착되며, 손목을 감싸며 고정되는 손목착용형 본체를 포함하며,
상기 제2 센싱부는, 상기 피에조 필름의 상면에 위치되어, 상기 요골 동맥의 맥박에 따라 변화되는 광 경로차를 통해 맥박을 센싱하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 센싱부는,
손목 피부에 접촉되는 인체 무해한 다공성 보호층; 및
상기 다공성 보호층의 상면에 장착되어 요골 동맥의 맥박을 센싱하는 피에죠 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 센싱부는,
손목의 움직임 또는 맥박에 따라 그 형태가 변화되는 제1 반사부;
상기 제1 반사부를 향해 광을 발사하는 발광부; 및
상기 제1 반사부에 의해 반사된 광을 수신하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기.
삭제
제 3 항에 있어서,
상기 수광부는,
상기 피에죠 필름의 길이 방향으로 형성되는 광 경로차를 통해 맥박을 센싱하고,
상기 피에죠 필름의 길이 방향과 수직 방향으로 형성되는 광 경로차를 통해 손목의 움직임을 센싱하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기.
제 5 항에 있어서,
상기 제2 센싱부는,
상기 발광부와 상기 수광부 사이에 형성된 제2 반사부를 더 포함하며,
상기 발광부에서 발사된 광이 상기 제1 반사부와 상기 제2 반사부 사이에서 복수 횟수 반사된 후 상기 수광부에 도달하는 광 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기.
제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 센싱부의 피에죠 필름이 감지한 생체신호와 상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 생체신호를 각각 변환하여 각각의 맥박 신호를 산출하고, 각각의 맥박 신호를 기초로 생체 이상여부를 판단하며, 상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 손목 움직임을 판단하는 생체신호 판단부; 및
상기 생체신호 판단부의 판단 결과를 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기.
손목착용형 생체신호 감지기의 제1 센싱부와 제2 센싱부가 각각 감지한 제1 센싱 신호와 제2 센싱 신호를 기초로 생체 이상 여부를 판단하는 생체신호 판단 단계; 및
상기 생체신호 판단 단계의 판단 결과에 따라 상기 제2 센싱부가 감지한 손목 움직임을 판단하여 그에 따라 응급 상황 여부를 판단하는 응급 상황 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급 상황 판단 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 생체신호 판단 단계는,
상기 제1 센싱부의 피에죠 필름을 통해 감지한 맥박 신호에 대한 제1 센싱 신호를 감지하는 단계;
상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 맥박 신호에 대한 제2 센싱 신호를 감지하는 단계;
상기 제2 센싱 신호와 상기 제2 센싱 신호를 각각 제1 설정치 범위와 제2 설정치 범위를 대비하여 이상 발생 여부를 판단하는 단계; 및
상기 이상 발생 여부 판단에 따라 상기 제2 센싱부의 광 경로차에 따른 손목 움직임 신호를 기초로 응급 상황 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급 상황 판단 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 응급 상황 판단 단계의 수행 결과에 따라 응급 상황 메시지를 기설정된 URL 또는 전화번호로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급 상황 판단 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 이상 발생 여부 판단 결과에 따라 생체 이상 발생과 감지기 점검에 대한 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 손목착용형 생체신호 감지기를 이용한 응급 상황 판단 방법.