KR20090099147A - 손목형 건강관리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 손목형 건강관리장치에 관한 것으로, 사용자의 손목에 부착되어 생체정보를 측정하는 장치에 있어서, 상기 사용자의 손목을 가압 및 감압하기 위한 공기튜브를 구비하고, 상기 사용자의 손목을 감싸는 커프부, 상기 커프부와 일체로 형성되는 몸체부로 구성되고, 상기 몸체부는 상기 사용자의 손목과 접촉되어 상기 생체정보를 측정하는 하나 이상의 측정센서를 구비하는 측정 플레이트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 손목형 건강관리장치를 이용하는 것에 의해 손목에 착용한 건강관리장치의 간단한 조작에 따라 여러가지의 생체정보(산소포화도, 맥박수, 맥압, 체온, 심전도, 체지방, 움직임, 활동량, 혈압)를 얻을 수 있다.

몸체부, 커프부, 표시부, 조작스위치, 혈당측정부

Description

손목형 건강관리장치{Wristwatch-type health monitoring system}

본 발명은 손목형 건강관리장치에 관한 것으로, 특히 사용자의 건강정보를 측정함에 있어서 혈압을 측정하는 커프와 다른 생체의료정보(심전도, 체지방, 맥박수, 맥압, 산소포화도, 호흡수, 체온, 움직임, 활동량 등)를 측정하는 센서를 일체화시켜 하나의 단말기에 내장한 것에 관한 것이다.

일반적으로 사회환경변화가 급속히 이루어지고 있는 가운데 건강에 대한 관심이 증대하면서 건강관리비용이 함께 증대하고 있는 추세로 미국의 경우 GDP의 14%정도, 국내의 경우 GDP의 7%가 건강관리비용으로 지출되고 있다.

의료서비스분야에서는 IT기술의 비약적인 발전으로 IT기술과 의료분야가 결합된 유비쿼터스 환경을 기반으로 한 모바일 헬스케어 분야의 연구개발이 태동하고 있다.

이러한 의료비의 지출증가 및 새로운 의료서비스의 개발이 이루어지고 있지만, 응급구조 및 처치가 필요한 환자의 경우에는 여러 응급구조체계가 있음에도 적절한 의료서비스를 받지 못하는 경우가 많다.

현재, 급속한 노령화사회 진입으로 인한 노인인구의 증가, 맞벌이세대의 증 가, 핵가족화에 따른 가족간의 물리적 거리증가, 산후조리원, 실버타운 등의 노약자가 집중된 시설급증, 농어촌 인구감소로 인한 의료공백 등에 의해 응급상태 발생시 이를 응급의료기관에 신고하거나, 직접적인 응급처치가 신속하게 이루어져야 함에도 그러하지 못하였다.

예를 들어, 장시간에 걸쳐 치료가 요구되는 고혈압 환자, 당뇨병 환자 등의 건강상태는 주기적으로 모니터링 되어야한다.

혈압이 매우 불규칙한 고혈압 환자는 혈압, 맥박 등의 상태를 적어도 하루에 몇 번씩 모니터링 되어야하며, 모니터링 된 결과 혈압이 매우 높거나 낮은 경우에는 매우 신속하게 그 증상에 알맞은 약물을 투여하여야 한다.

이와 같이 모니터링 및 응급조치는 당뇨병 환자에게도 그대로 적용되는 것이 필요하다.

외출시에도 원하는 장소 및 시간에 언제든지 사용자 신체의 맥박, 호흡수, 혈압 및 체온 등의 건강상태를 모니터링할 수 있도록 소형, 경량화된 혈압계, 당뇨측정기 등이 현재 개발되어 널리 보급되고 있으나, 이용상의 불편함, 모니터링 결과를 이용한 후속처리 불편 등의 원인에 의해 많이 이용되지는 않는다.

또한, 개인의 건강상태를 실시간으로 담당의사 등의 의료인이 모니터링하거나, 모니터링된 데이터가 가공되어 관계 의료인 및 보호자가 열람할 수 있는 응급의료체계가 구현되지 않아 많은 수의 인명손실이 발생하고 있는 문제가 있다.

현재에도 각 입원실에 환자를 위한 별도의 응급호출 장치 등이 있지만 환자가 응급호출장치를 조작하기 어려운 심각한 위기에 처하거나 입원실을 벗어난 화장 실 등의 장소에서 위기가 발생했을 때는 대처가 어려운 상황이다.

그래서 개인의 건강상태를 실시간으로 원격 모니터링하여 응급상황 발생시에 유효 적절한 대응이 가능한 건강상태 관리시스템에 관한 기술이 개시되었다.

또한, 이러한 일 예가 대한민국 공개특허공보 2008-0013129호(2008년02월13일) 등에 개시되어 있다.

즉, 상기 문헌에 있어서는 도 1에 도시된 바와 같이, 헬스케어 단말장치는 서비스 가입자의 신체에 부착하기 용이한 형태를 갖는데, 바람직하게는 서비스 가입자의 신체상태를 정확하게 감지할 수 있는 팔목 등에 부착하기 용이한 팔찌, 손목시계 형태를 갖는다.

그리고 헬스케어 단말장치는 건강측정모듈들에 의해 감지된 헬스케어정보를 전송하기 위한 통신모듈, 응급상황 발생시에 환자정보를 획득하기 위한 RFID모듈, 서비스 가입자의 상태를 모니터링 할 수 있도록 외부에 표시하는 환자상태 모니터, 환자 또는 옆의 보호자에 의해 외부로 응급구조 요청신호를 보내기 위한 비상호출버튼, 서비스 가입자가 응급상태인 경우, 단말장치자체에서 응급신호를 출력하기 위한 비상시 발신부저를 포함하는 구성을 제시하고 있다.

그러나, 상술한 대한민국 공개특허공보 2008-0013129호 등에 개시된 기술에 있어서, 사용자의 신체변화를 감지하는 정보는 맥박 및 체온만을 감지하고 그외의 심전도, 체지방, 산소포화도, 호흡수, 체온, 움직임, 활동량 등을 감지하지 못하여 사용자 건강상태를 정확하게 파악할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 사용자의 건강정보를 측정함에 있어서 혈압을 측정하는 커프와 다른 생체의료정보(심전도, 체지방, 맥박수, 맥압, 산소포화도, 호흡수, 체온, 움직임, 활동량 등)를 측정하는 센서를 일체화시켜 하나의 휴대단말기에 내장하고, 그 휴대단말기는 손목시계와 같은 타입으로 손목에 착용하는 손목형 건강관리장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 손목형 건강관리장치에 의하면, 손목에 착용한 건강관리장치의 간단한 조작에 따라 여러가지의 생체정보(산소포화도, 맥박수, 맥압, 체온, 심전도, 체지방, 움직임, 활동량, 혈압)를 얻을 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 손목형 건강관리장치에 의하면, 사용자가 휴대하기 때문에 원거리에서도 사용자의 건강을 체크할 수 있다는 효과가 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 손목형 건강관리장치는 사용자의 손목에 부착되어 생체정보를 측정하는 장치에 있어서, 상기 사용자의 손목을 가압 및 감압하기 위한 공기튜브를 구비하고, 상기 사용자의 손목을 감싸는 커프부, 상기 커프부와 일체로 형성되는 몸체부로 구성되고, 상기 몸체부는 상기 사용자의 손목과 접촉되어 상기 생체정보를 측정하는 하나 이상의 측정센서를 구비하는 측정 플레이트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하며, 이를 통하여 본 발명의 목적과 특징이 더욱 명확하게 될 것이다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따른 손목형 건강관리장치의 사시도 이고, 도 3은 본 발명에 따른 손목형 건강관리장치의 후면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 손목형 건강관리장치는 크게 몸체부(110), 커프부(120)와 측정 플레이트부(200)로 구성되고, 몸체부(110)는 전면에 표시부(130), 다수의 조작스위치(140) 및 제2 심전도센서부(250a,250b)를 구비하고, 측면에 혈당측정부(150)를 구비하고, 그 후면에 커프부(120)와 측정 플레이트부(200)를 구비한다.

상기 몸체부(110)는 그 내부에 제어부(미도시)를 구비하며, 제어부에 의한 연산, 처리 및 제어신호에 따라서 사용자의 건강상태정보를 표시부(130)에 그 결과를 표시한다.

상기 표시부(130)는 LCD 등으로 형성되며, 다수의 조작스위치(140)의 조작에 따라 전원 온, 오프, 메뉴선택, 측정동작수행, 결과저장 및 외부전송 등의 기능을 수행한다.

제2 심전도센서부(250a,250b)는 도전성의 전극판 등으로 형성되며, 사용자의 피부에 접촉되어 심전도 및 체지방을 측정한다.

상기 심전도측정은 심장에 의해 발생된 전위는 몸통과 체표면 전체를 걸쳐 나타나므로 심장의 전기적 활동은 벡터량으로 표현될 수 있고, 그 진폭이 시간에 의존할 뿐만 아니라 그 위치에 의존하기도 한다.

이러한 이론적 근거하에 서로 다른 등전위상에서 2개의 전극을 부착시켜 심장의 활동전위를 측정할 경우에 시간축을 기준으로 한 활동전극의 전위차를 소정의 그래프로 나타내는 방식이다.

또 적정한 캐리어 주파수(20KHz~100KHz정도)의 전류를 인가하면서 이때 전압을 측정하여 인체의 임피던스를 산출하고 이것을 통하여 사용자의 호흡수를 측정한다.

그리고, 상기 체지방측정은 생체전기 저항측정법을 이용하여 신체에 소정의 전류(250mA)를 인가해 주면 그 전류가 신체의 수분을 도체로 하여 흐르는 반면, 상기 체지방성분이 저항으로 작용하여 입력전압의 변화를 이용하는 방식이다.

제2 심전도센서부(250a,250b)는 도 3에 도시된 제1 심전도센서부(210a,210b)와 함께 심전도, 호흡수 및 체지방을 측정하고, 상기 심전도신호를 제어부에서 처리하여 심박수를 얻을 수 있다.

여기서, 심박수는 심전도파형을 검출하고, 이 검출된 신호를 필터링하여 심박수를 카운트하는 것이다.

혈당측정부(150)는 스트립 및 전류센서 등을 구비하여 사용자가 스트립에 혈액을 떨어뜨린 후, 이를 전류센서에 삽입하면, 스트립상에서 글루코오스와 효소가 반응하여 발생된 전자가 전류센서에 의해 감지되고, 전류센서는 두 개의 단자사이 에 스트립으로부터 전달된 전자에 의해 생성된 전류를 감지하고, 이 감지된 신호를 제어부에서 전류 및 전압에 따른 관계식에 의하여 출력신호를 표시부(130)에 전송하여 혈당량을 표시한다.

커프부(120)는 몸체부(110)의 후면에 고정되며, 벨크로 타입으로 사용자의 손목에 고정되어 상기 커프부(120)에 구비된 고무튜브의 공기에 의한 수축 및 팽창에 의해서 사용자의 혈압을 음향진동센서(미도시)에 의해 측정한다.

또한, 제어부는 통신모듈(미도시)을 구비하여 외부에 측정된 생체정보를 전송할 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 손목형 건강관리단말은 후면의 몸체부(110)에 형성된 커프부(120) 및 측정 플레이트부(200)를 구비하고, 상기 커프부(120)는 사용자의 손목(왼손 또는 오른손)을 몸체부의 후면에 밀착시키고, 커프부(120)의 끝부분을 상기 후면의 일측에 벨크로 타입으로 고정하고, 공기펌프(미도시)를 이용하여 커프부(120)에 구비된 고무튜브(미도시)에 공기를 주입 및 빼면서(가압 및 감압) 수축기 및 이완기의 혈압을 측정한다.

커프부(120)와 인접하여 옆에 나란히 형성된 측정 플레이트부(200)는 제1 심전도센서부(210a,210b), 압력센서부(220,223), 온도센서부(221,222) 및 광센서부(240a,240b) 및 3축 가속도센서(미도시)를 구비한다.

상기 제1 심전도센서부(210a,210b)는 도전성의 플레이트 등으로 형성되어, 대칭으로 2개로 이루어져 사용자의 피부에 접촉되어 심전도, 호흡수 및 체지방을 측정한다.

그 측정방법은 예를 들어서, 사용자가 왼손의 손목부분(또는 오른손의 손목부분)을 제1 심전도센서부(210a,210b)에 접촉하고, 오른손의 손바닥이나 손가락(또는 왼손의 손바닥이나 손가락)을 제2 심전도센서부(250a,250b)에 접촉하여 측정한다.

상기 제1 심전도센서부(210a,210b) 및 제2 심전도센서부(250a,250b)는 각각 2개의 전극판으로 형성되어 피부의 접촉면을 넓히도록 하였고, 광센서부(240a,240b), 압력센서부(220,223), 온도센서부(221,222)는 사용자 혈액이 흐르는 방향으로 각각 상하에 서로 교차되게 배치한 2개씩의 측정센서로 구성하고, 광센서부(240a,240b)의 적외선(IR)과 적색(Red)의 광원(240a)과 수광소자(240b)는 매우 인접하게 위치하고, 상기 압력센서부(220,223), 온도센서부(221,222)의 각각의 2개의 센서는 측정 플레이트부(200)의 일단 끝부분에서 타단 끝부분 정도의 길이만큼 길게 형성된다.

압력센서부(220,223)는 사용자의 혈액이 흐르는 방향으로 소정의 거리만큼 좌우와 상하 방향으로 떨어져 2개의 압력센서를 구비하여 압력센서를 둔 곳의 맥압을 도입하여 증폭 및 필터링에 의한 신호처리 등으로 사용자의 맥압 및 맥박수를 측정한다.

온도센서부(221,222)는 각각 상기 2개의 압력센서와 좌우, 상하 방향으로 반대에 위치하여, 사용자의 피부에 접촉하여 체온을 감지한다.

체온측정은 써미스터와 같이 열에 의해 저항이 변화하는 감열소자를 체온센서로 이용하여, 일반적인 감열소자의 온도 대 저항특성의 지수함수 곡선을 이용한 온도변환을 하여 표시한다.

그리고, 광센서부(240a,240b)는 빛을 방산하는 광원(240a) 및 상기 방사된 빛을 수신하는 수광소자(240b)로 구성되어 사용자의 혈액이 흐르는 방향에 2개의 센서가 설치되며, 사용자의 손목의 혈관 변화를 감지하고 감지된 신호를 제어부에서 처리하여 그 변화량에 따른 산소포화도, 맥파 및 맥박수를 측정하고, 상기 광원은 적외선(IR)과 적색(Red)광원으로 구성되어 있다.

상기 광센서부(240a,240b)는 사용자의 동맥을 통해서 흐르는 혈액에 대한 신호를 생성하고, 제어부는 이 신호를 처리하여 산소포화도, 맥파 및 맥박수를 구할 수 있는데, 상기 맥박수는 압력센서부(220,223)의 맥압측정에 의해서도 구할 수 있다.

또한 손목형 건강관리장치는 몸체부(110)에 X,Y 및 Z축으로 사용자의 움직임을 감지하는 가속도 센서모듈(미도시)을 구비하여 건강관리장치를 착용한 사용자의 움직임과 활동량을 분석하고, 이를 통하여 낙상을 감지하고 사용자의 안전에 대한 이상유무를 항상 표시할 수 있다.

상기 각각의 센서부(120,150,210a,210b,250a,250b,220,221,222,223,240a,240b)에서 감지되는 입력신호는 제어부에서 연산 및 처리되어 그 결과를 표시부(130)에 표시한다.

상기 측정 플레이트부(200)의 사용자의 생체정보측정법에 대해서 살펴본다.

우선 사용자가 오른손목(또는 왼손목)의 바닥을 몸체부(110)의 후면에 밀착하고, 커프부(120)를 상기 오른손목을 감싸고 고정하고, 다수개의 조작스위치(140) 를 이용하여 상기 커프부(120)에 공기를 가압하고, 빼면서 상기 압력센서부(220,223)로 혈압을 측정한다.

사용자는 혈당측정부(150)에 구비된 스트립에 혈액을 묻혀 혈당을 측정하고 표시하며, 사용자는 오른손목(또는 왼손목)을 측정 플레이트에 밀착하고, 이때 커프부(120)는 사용자의 손목이 측정 플레이트부에 고정하는 역할을 한다.

또 필요에 따라서는 측정 플레이트부(200)의 상하의 위치에 고정하고 커프부(120)와 평행되게 벨크로 타입의 보조 손목벨트(미도시)를 장착하여 측정 플레이트와 손목의 피부접촉이 생체신호측정이 용이하도록 밀접하게 결합할 수 있도록 한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

도 1은 종래에 따른 헬스케어 단말장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 손목형 건강관리단말의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 손목형 건강관리단말의 후면도,

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

110 : 몸체부

120 : 커프부

130 : 표시부

200 : 측정 플레이트부

Claims (7)

1. 사용자의 손목에 부착되어 생체정보를 측정하는 장치에 있어서,

   상기 사용자의 손목을 가압 및 감압하기 위한 공기튜브를 구비하고, 상기 사용자의 손목을 감싸는 커프부,

   상기 커프부와 일체로 형성되는 몸체부로 구성되고,

   상기 몸체부는 상기 사용자의 손목과 접촉되어 상기 생체정보를 측정하는 하나 이상의 측정센서를 구비하는 측정 플레이트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목형 건강관리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 측정 플레이트부는 몸체부의 바닥의 커프부와 인접하게 설치되며, 상기 측정센서는 심전도센서부, 압력센서부, 온도센서부, 광센서부 중 어느 하나 이상을 구비하는 것을 특징으로 하는 손목형 건강관리장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 몸체부는 사용자의 혈액을 이용하여 혈당을 측정하는 혈당측정부를 더 포함하는 특징으로 하는 손목형 건강관리장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1 심전도센서부와 제2 심전도센서부는 손 또는 손목을 접촉하여 상기 접촉된 사용자의 심전도 및 체지방을 측정하는 것을 특징으로 하는 손목형 건강관리장치.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 광센서부는 사용자의 혈액이 흐르는 방향으로 인접하게 위치한 2개의 발광소자와 수광소자로 이루지는 것을 특징으로 하는 손목형 건강관리장치.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 몸체부는 사용자의 움직임 및 활동량을 측정 및 분석하기 위한 가속도센서모듈을 내장하는 것을 특징으로 하는 손목형 건강관리장치.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 압력센서부 및 온도센서부는 각각 하나 이상의 센서가 서로 대각선방향의 대칭구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 손목형 건강관리장치.

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