KR101006824B1

KR101006824B1 - 착용형 모니터링 장치 및 그 구동방법

Info

Publication number: KR101006824B1
Application number: KR1020090045173A
Authority: KR
Inventors: 유회준; 유담
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2011-01-10
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: DE102010007347A1; KR20100126107A; US8428683B2; US20100298687A1

Abstract

본 발명은 착용형 모니터링 장치 및 그 구동방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 착용형 모니터링 장치는, 피부에 부착 가능하도록 형성되고, 생체신호를 측정하는 센서부 및 착용 가능하도록 형성되고, 인덕티브 커플링 통신방식을 이용하여 주기적 또는 비주기적으로 센서부의 위치 및 종류를 파악하고, 센서부의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도로 센서부에 전력을 공급하고, 센서부에서 측정된 생체신호를 수신하여 처리하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 장시간 부착하여도 피부자극이 없도록 건식 전극을 사용함으로써, 편의성을 증대시킬 수 있다. 또한, 센서부 구동을 위한 전력을, 복대 혹은 의복과 같은 형태로 제작된 제어부를 통해 공급함으로써, 센서부 자체에는 별도의 독립전원이 필요 없다. 따라서, 피부에 근접하여 배터리가 있을 필요가 없으므로, 땀이 나거나 물에 닿는 등의 경우가 발생되더라도 안정적으로 사용할 수 있다. 또한, 기존의 무선 통신을 사용 할 경우, 간섭 및 침해의 위험성이 상존하는데 반면, 몸에 부착된 센서부와 그 위에 겹쳐 입은 복대 혹은 의복 형태로 제작된 제어부간의 거리가 매우 가까우므로, 인덕티브 커플링을 이용할 수 있어, 간섭 및 보안에 강하며, 통신 신뢰성이 높다는 장점이 있다.

생체신호, 보행심전도검사기, 보행혈압측정기, 습식 전극, 건식 전극, 인덕티브 커플링

Description

착용형 모니터링 장치 및 그 구동방법{WEARABLE MONITORING APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}

의학 기술의 발달로 인해 인간의 평균 수명은 길어지고 있으나, 이와 동시에 만성질환으로 고통 받는 사람들이 늘어나고 있다. 만성질환의 특징은 질환을 더 빨리 찾아내어 관리하면 할수록 그 예후가 좋다는데 있다. 이에 따라 만성질환자를 빨리 찾아내고, 지속적으로 관리하여 병세의 악화를 막는 데에 의료산업의 초점이 모아지고 있다.

만성질환의 대표적인 예로서 심혈관 질환이 있다. 언제 발생할지 모르는 부정맥을 감지하기 위해서는, 환자의 심전도를 24시간 감시해야 한다. 이를 위해 종래의 보행심전도검사기(Holter monitor)를 사용할 경우, 복수개의 줄이 달린 전극을 몸에 붙인 채 검사기를 지니고 다녀야 했다. 이로 인해 이와 같은 종래 모니터링 장치에는 여러 가지 문제점이 있다. 예를 들어 환자가 직접 여러 가닥의 전선을 하루 종일 지니고 다녀야 함에 있어 큰 이물감과 함께 불편을 초래한다는 문제점이 있다. 또한, 보행심전도검사기의 경우, 습식 전극을 붙이는 경우가 많기 때문에, 환자에 따라서는 시간이 흐름에 따라 피부자극에 의해 피부질환을 유발할 수는 문제점이 있다. 이는, 일상생활에서 생체신호를 지속적으로 감지하여 환자의 건강상태를 모니터링 하고자 하는 장치들의 본래 취지와 모순되는 문제점이기도 하다. 비단, 심전도 검사만이 아니라 보행혈압측정기 역시 이물감을 느낄 수 있다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 많은 기술들이 개발되어 왔다. 그 일례로, "ISSCC2008(7.2)"에서 발표된 "Toumaz Technology"의 건강관리시스템이 있다. 이 건강관리시스템은, 무선 반창고형 심전도(ECG) 패치와, 휴대폰 등의 단말기에 집적할 수 있는 모니터링 데이터 수집 장치로 구성되어 있다. 이 장치에서의 결정적인 단점은, 반창고형 ECG 패치가 별도의 독립전원(배터리 등)을 필요로 하며, 배터리가 피부에 근접하여 붙인 채 생활해야 하므로, 지속적인 모니터링을 수행하는 과정에서 땀이 날 경우, 화학적으로 반응을 일으킬 수 있는 등 안전상의 문제가 있다는 것이다.

또한, 반창고와 데이터수집장치간 통신은 라디오주파수를 이용한 무선통신을 기반으로 이루어지는데, 무선통신은 그 생리상 간섭 및 침해의 위험이 상존한다. 그러나 생체신호를 감지해야 한다는 장치의 특성상, 보안성과 신뢰성이 최대한 높아야 하므로, 무선 통신을 사용하는 종래의 접근법은 매우 위험하다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 일상생활에서 큰 이물감 없이 효 율적이고 안정적으로 생체신호를 모니터링 할 수 있는 착용형 모니터링 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 착용형 모니터링 장치의 구동방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 착용형 모니터링 장치는, 피부에 부착 가능하도록 형성되고, 생체신호를 측정하는 센서부, 및 착용 가능하도록 형성되고, 인덕티브 커플링 통신방식을 이용하여 주기적 또는 비주기적으로 센서부의 위치 및 종류를 파악하고, 센서부의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도로 센서부에 전력을 공급하고, 센서부에서 측정된 생체신호를 수신하여 처리하는 제어부를 포함한다.

센서부는,

접착성과 유연성을 갖는 반창고형의 부착층, 인덕티브 커플링을 이용하여 제어부와 무선 접속하는 인덕터, 제어부로부터 수신된 검색신호에 응답하여 센서부의 종류정보가 포함된 응답신호를 제어부에 전송하고, 제어부로부터 전력을 공급 받아 감지전극을 통해 생체신호를 측정하며, 측정된 생체신호를 제어부에 전송하는 센서칩, 및 센서칩이 외부로부터 손상되는 것을 방지하기 위해 센서칩을 덮는 형태로 형성된 몰딩부를 포함하는 것이 바람직하다.

인덕터 또는 감지전극은, 직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성된 것이 바람직하다.

제어부는,

좌표 매트릭스 형태로 배열되고, 인덕티브 커플링을 이용하여 센서부와 무선 접속하는 복수의 인덕터, 센서부에 공급될 검색신호 및 전력을 제공하는 전원부, 및 복수의 인덕터와 연결되고, 복수의 인덕터를 통해 기설정된 좌표 순으로 센서부에 검색신호를 전송하고, 센서부에 전송된 검색신호에 대한 응답인, 센서부의 종류정보가 포함된 응답신호를 수신하고, 수신된 응답신호를 이용하여 센서부의 종류정보 및 응답신호가 수신된 인덕터의 좌표정보를 저장하고, 센서부의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도에 맞게 전력을 센서부에 공급하고, 센서부로부터 측정된 생체신호를 응답신호가 수신된 인덕터를 통해 수신하고, 수신된 생체신호를 저장하는 네트워크컨트롤러를 포함하는 것이 바람직하다.

복수의 인덕터는 직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 센서는, 접착성과 유연성을 갖는 반창고형의 부착층, 센서에서 측정된 생채신호를 수집하는 제어장치와 인덕티브 커플링을 이용하여 무선 접속하는 인덕터, 제어장치로부터 수신된 검색신호에 응답하여 센서의 종류정보가 포함된 응답신호를 송신하고, 제어장치로부터 전력을 공급 받아 감지전극을 통해 생체신호를 측정하며, 측정된 생체신호를 제어장치로 송신하는 센서칩, 및 센서칩이 외부로부터 손상되는 것을 방지하기 위해 센서칩을 덮는 형태로 형성된 몰딩부를 포함하며, 인덕터 또는 감지전극은, 직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제어장치는, 좌표 매트릭스 형태로 배열되고, 센서와 인덕티 브 커플링을 이용하여 무선 접속하는 복수의 인덕터, 센서에 공급될 검색신호 및 전력을 제공하는 전원부, 및 복수의 인덕터와 연결되고, 복수의 인덕터를 통해 기설정된 좌표 순으로 센서에 검색신호를 전송하고, 센서에 전송된 검색신호에 대한 응답인, 센서의 종류정보가 포함된 응답신호를 수신하고, 수신된 응답신호를 이용하여 센서의 종류정보 및 응답신호가 수신된 인덕터의 좌표정보를 저장하고, 센서의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도에 맞게 전력을 센서부에 공급하고, 센서로부터 측정된 생체신호를 응답신호가 수신된 인덕터를 통해 수신하고, 수신된 생체신호를 저장하는 네트워크컨트롤러를 포함하며, 복수의 인덕터는 직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 착용형 모니터링 장치의 구동방법은, 부착된 센서부의 위치 및 종류를 검색하는 자동검색단계, 검색된 센서부에 전력을 공급하고, 생체신호를 측정하는 자동구성단계, 및 측정된 생체신호를 제어부에 전송하는 정보수집단계를 포함한다.

자동검색단계는,

제어부에 좌표 매트릭스 형태로 배열된 복수의 인덕터를 통해 기설정된 좌표 순으로 검색신호를 송신하는 단계, 및 검색신호에 대한 응답인 센서부의 종류정보가 포함된 응답신호의 수신여부를 확인하고, 응답신호가 수신되는 경우, 응답신호가 수신되는 시점에서 응답신호 및 응답신호가 수신된 인덕터의 해당 좌표 값을 저장하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

자동검색단계는,

응답신호 및 응답신호가 수신된 인덕터의 해당 좌표 값의 저장이 완료된 후, 계속해서 다음 좌표상에 있는 인덕터를 통해 검색신호를 송신하고, 응답신호의 수신여부를 확인하는 방식으로 검색단계를 진행하는 것이 바람직하다.

자동구성단계는,

저장된 응답신호의 종류정보를 이용하여 센서부의 종류를 파악하는 단계, 파악된 센서부의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도로 저장된 좌표상에 있는 인덕터를 통해 센서부에 전력을 공급하는 단계, 및 전력을 공급받은 센서부를 통해 생체신호를 측정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

자동구성단계는,

파악된 센서부의 종류가 2개 이상인 경우, 서로 다른 감지주기로 각각의 센서부에 전력을 공급하는 것이 바람직하다.

정보수집단계는,

센서부에서 측정된 생체신호를, 센서부를 통해 증폭, 필터링, 및 디지털데이터 변환한 후 제어부에 전송하고, 제어부로 전송된 생체신호를, 제어부를 통해 압축 및 암호화한 후 저장하는 것이 바람직하다.

센서부와 제어부는 각각 인덕티브 커플링을 이용하여 데이터를 송수신하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 장시간 부착하여도 피부자극이 없도록 건식 전극을 사용 함으로써, 편의성을 증대시킬 수 있다.

또한, 센서부 구동을 위한 전력을, 복대 혹은 의복과 같은 형태로 제작된 제어부를 통해 공급함으로써, 센서부 자체에는 별도의 독립전원이 필요 없다. 따라서, 피부에 근접하여 배터리가 있을 필요가 없으므로, 땀이 나거나 물에 닿는 등의 경우가 발생되더라도 안정적으로 사용할 수 있다.

또한, 기존의 라디오주파수를 이용한 무선 통신을 사용 할 경우, 간섭 및 침해의 위험성이 상존하는데 반면, 몸에 부착된 센서부와 그 위에 겹쳐 입은 복대 혹은 의복 형태로 제작된 제어부 간의 거리가 매우 가까우므로, 인덕티브 커플링을 이용할 수 있어, 간섭 및 보안에 강하며, 통신 신뢰성이 높다는 장점이 있다.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치는 센서부(100)와 제어부(200)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 센서부(100)는, 피부에 탈부착 가능하도록형성되며, 인체로부터 생체신호를 측정할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이러한 센서부(100)는 심전도, 혈당, 혈압, 맥박, 또는 심전도 측정용 센서일 수 있으며, 종래의 생체신호 를 측정하는 센서와 동일한 방식으로 생체신호를 측정할 수 있다.

센서부(100)는 부착층(110), 데이터 통신용 인덕터(혹은 안테나)(121), 감지전극(131), 센서칩(140), 및 몰딩부(150)를 포함한다.

부착층(110)은 접착성과, 유연성을 갖는 반창고(adhesive plaster)형태로 제작된 것일 수 있다.

인덕터(121)는 부착층(110)상에 형성될 수 있다. 또한, 인덕터(121)는 무선 통신용 안테나로서 인덕티브 커플링(inductive coupling)(유도전류)를 이용하여 제어부(200)와 무선 접속할 수 있도록 구성되어 있다. 여기서, 인덕터(121)는 스크린 프린팅(screen printing) 혹은 스퍼터링(sputtering) 방식을 이용하여 직물(120)상에 은반죽과 같은 전도성 물질이 와우(snail) 형태로 권선되도록 인쇄되어 형성된 것 일 수 있다.

감지전극(131)은 직물(130)상에 형성될 수 있으며, 인체로부터 생체신호를 감지한다. 여기서, 감지전극(131)은 직물(130)상에 은반죽과 같은 전도성 물질이 스크린 프린팅 혹은 스퍼터링 방식으로 인쇄되어 형성된 것 일 수 있다.

센서칩(140)은 제어부(200)로부터 수신된 검색신호(전력)에 응답하여 센서부(100)의 종류정보가 포함된 응답신호를 제어부(200)로 전송한다. 보다 구체적으로, 센서부(100)의 위치와 종류를 파악하기 위해 제어부(200)로부터 소정의 전력 레벨을 갖는 검색신호가 센서부(100)로 전송된다. 이때, 센서칩(140)은 인덕터(121)를 통해 인덕티브 커플링(유도전류)를 이용하여 검색신호를 수신한다. 이와 같이, 검색신호가 수신된 주기 또는 시점에서 센서칩(140)은 수신된 검색신호에 대 하여 응답을 하게 되는데, 응답 시 센서부(100) 자신이 어떠한 종류의 센서인지에 대한 정보를 담은 응답신호를 제어부(200)로 송신한다.

또한, 센서칩(140)은 자신의 위치와 종류에 대한 정보를 제어부(200)로 전송하고, 센서 검색이 완료 된 후, 인덕티브 커플링을 이용하여 제어부(200)로부터 전력을 공급 받아 감지전극(131)을 통해 생체신호를 측정하며, 측정된 생체신호를 인덕터(121)를 통해 제어부(200)로 전송한다.

몰딩부(150)는 센서부(100)가 피부에 밀착될 경우 이물감을 최소화 시키도록 하기 위하여 센서칩(140)만을 덮도록 형성된 것일 수 있다. 또한, 몰딩부(150)는 필요에 따라 인덕터(121), 감지전극(131), 및 센서칩(140) 모두를 덮는 형태로 형성된 것일 수도 있다.

상술한 바와 같이, 인덕터(121)와 감지전극(131)은 각각 센서칩(140)과 연결되어 있고, 인덕터(121), 감지전극(131) 및 센서칩(140)은 센서부(100) 내에서 그 순서를 바꾸어 형성된 것도 가능하며, 한 개 혹은 복수 개의 층으로 형성된 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 12x4 직교 배열된 인덕터를 포함하는 제어부(200)의 구조를 나타낸 도면이다.

제어부(200)는 복대(210), 복수의 인덕터와 연결된 네트워크컨트롤러(223), 및 센서부(100)에 공급된 검색신호와 전력을 제공하는 전원부(미도시)로 구성될 수 있다. 여기서 복대(210)는 의복의 형태로 대체 가능하다.

제어부(200)는 인덕티브 커플링 통신방식을 이용하여 주기적 또는 비주기적 으로 센서부(100)의 위치 및 종류를 파악하고, 파악된 센서부(100)의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도로 센서부(100)에 전력을 공급한다. 또한, 센서부(100)에서 측정된 생체신호를 수신하여 처리함으로써, 일상생활에서 지속적인 건강 모니터링이 가능하도록 구성되어 있다.

복수의 인덕터는 도 3에 도시된 바와 같이, 복대(210)상에 좌표 매트릭스 형태(Xn, Yn)로 배열되고, 인덕티브 커플링을 이용하여 센서부(100)와 무선 접속할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 인덕터들은 직교 배열로 배치된 것으로 한정되는 것이 아니라, 의복(속옷) 또는 복대(210)상에서 엇갈려 배치되거나, 특정 부위에만 집중적으로 배치되는 것도 가능하다. 이러한 복수의 인덕터는, 스크린 프린팅 혹은 스퍼터링 방식을 이용하여 직물상에 은 반죽과 같은 전도성 물질이 와우 형태로 권선되도록 인쇄되어 형성된 것 일 수 있다.

네트워크컨트롤러(223)는 인체의 임의의 지점에 부착된 센서부(100)의 위치와 종류를 자동 검색한다. 이를 위해 먼저, 복수의 인덕터를 통해 기설정된 좌표 순으로 센서부(100)에 검색신호를 전송하며, 센서부(100)에 전송된 검색신호에 대한 응답으로서 센서부(100)의 종류에 대한 정보가 포함된 응답신호를 전송 받는다. 검색신호는 미리 정해 놓은 좌표 순서로, 복수의 인덕터 각각을 통해 순차적으로 전송될 수 있다. 예를 들면, 복수의 인덕터 중 임의의 좌표상에 있는 인덕터를 통해 검색신호가 전송되고 있을 경우, 일정 시간 동안 센서부(100)로부터 응답신호를 받지 못하였다면, 그 좌표상에 있는 인덕터에 검색신호를 전송할 수 있는 유효시간이 끝났음을 기록하고, 다음 좌표의 인덕터로 그 위치를 옮겨 검색신호를 전송한 다. 이와 같은 방식으로 검색을 진행하면서, 도 4에 도시된 바와 같이, (X3, Y1)의 좌표에 대응하는 지점에 센서부(100)가 존재하는 경우, 센서부(100)로부터 응답신호(205)가 수신된다. 또한, 응답신호(205)가 수신되는 시점에서 응답신호(205)에 포함된 센서부(100)의 종류정보가 저장되며, 응답신호(205)가 수신된 인덕터(201_31)의 좌표정보(X3, Y1)도 저장된다. 이후, 모든 지점을 검색하고 나면, 제어부(200)의 자동센서검색을 마치게 된다.

네트워크컨트롤러(223)는 자동센서검색을 마친 후, 저장된 센서부(100)의 종류정보, 및 응답신호가 수신된 인덕터의 좌표정보를 이용하여 센서부(100)의 동작을 제어한다. 센서부(100)의 동작을 제어하기 이전에 네트워크컨트롤러(223)는, 검색된 센서부(100)가 어떠한 종류(ex. 심전도, 혈당, 혈압, 맥박, 또는 심전도 측정용 등)의 센서인가를 파악한 다. 이때, 센서별로 그 센서가 요구하는 동작 주기와 전력 양이 다를 수 있으므로, 센서부(100)의 종류에 맞게 미리 설정된 감지주기 및 전력전송강도를 결정하며, 그에 따른 감지주기 및 전력전송강도로 전력을 공급하게 된다. 이때 전력은, 좌표정보(X3, Y1)로 저장된 좌표(X3, Y1)상에 있는 인덕터(201_31)와 센서부(100)의 인덕터(121)를 통해 제어부(200)에서 센서부(100)로 공급된다. 센서부(100)는, 인덕티브 커플링(유도전류)에 의해 전력이 발생되고, 이에 따라 회로 자체 내에서 사용할 전원을 만들어 냄으로써, 센서부(100) 자체 내의 독립전원 없이 생체신호를 측정하는 동작을 수행할 수 있게 된다.

센서부(100)에서 측정된 생체신호는 응답신호가 수신된 좌표(X3, Y1)상에 있는 인덕터(201_31)를 통해 네트워크컨트롤러(223)로 전송된다. 이때, 센서부(100) 에서 측정된 생체신호는, 센서칩(140)을 통해 증폭, 필터링, 디지털데이터 변환되거나, 로우 데이터(raw data) 그대로 네트워크컨트롤러(223)에 전송될 수 있으며, 전송된 신호는 증폭, 필터링, 디지털데이터 변환될 수 있으며, 변환된 데이터는 압축/암호화 등의 처리과정을 거친 후 저장될 수 있다.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 구동방법에 대해 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 전체적인 구동방법을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 동작방법은, 장치착용단계(S1), 자동검색단계(S2), 자동구성단계(S3), 및 정보수집단계(S4)를 포함한다. 먼저, 장치착용단계(S1)에서는, 먼저, 반창고형의 센서부(100)를 모니터링하고자 하는 부위에 접착시키고, 복대 즉 제어부(200)를 착용하여 전원을 켜고 검색을 시작한다.

다음, 자동검색단계(S2)에서는, 임의의 지점에 부착된 센서부(100)의 위치를 찾아내고, 그 센서부(100)의 종류를 파악한다. 이를 위해 먼저, 제어부(200)에 배열된 복수의 인덕터를 통해 미리 설정해 놓은 좌표 순서대로 검색신호를 송신한다. 이때, 임의의 한 좌표상의 인덕터를 통해 검색신호가 전송되고 있다고 할 경우, 전송된 검색신호에 대한 센서부(100)의 응답 여부를 확인한다. 만약, 일정 시간이 지난 후 응답이 없으면, 현재 검색하고 있는 지점에서의 검색유효시간이 끝났음을 기 록하고, 다음 좌표의 인덕터로 그 위치로 옮겨 검색신호를 송신한다. 또한, 임의의 어느 좌표상에 있는 인덕터를 통해 응답신호가 수신될 경우, 수신된 응답신호와, 응답신호가 수신된 인덕터의 좌표정보를 저장한 후, 다음 좌표의 인덕터로 그 위치를 옮겨 검색신호를 송신한다. 이와 같은 방식으로 모든 지점을 검색하고 나면, 자동검색단계(S2)가 종료된다.

도 6 및 도 7은 12x4 인덕터 배열로 구성된 제어부의 자동검색방법을 예시적으로 나타낸 도면이다.

먼저, (X0, Y0)의 좌표상에 있는 인덕터부터 검색을 시작한다고 가정하면, (X0, Y0)의 좌표에서 Y0의 좌표 값이 3 이하인지를 판별한다. 이때, Y0의 좌표 값은 3 이하이므로, 현재 지점에 검색신호를 송신한다. 다음, 전송된 검색신호에 대해 센서부(100)로부터 응답신호가 수신되었는지를 확인한다. 수신되지 않은 경우, Y0의 좌표 값을 현재 값에서 1 증가시키고, Y1의 좌표 값이 3 이하인지를 판별한 후, 상술한 과정을 반복한다. 이와 같은 과정을 거치면서 Y의 좌표 값이 3까지 증가하게 되면, 현재 검색 중인 X0의 좌표 값이 11 이하인지를 판별한다. X0의 좌표 값이 11 이하인 경우, X의 좌표 값을 현재 값에서 1 증가시키고, Y의 좌표 값은 다시 0이 되도록 한 후, 상술한 과정을 다시 반복하여 검색한다. 만약 센서부에서 응답이 있는 경우, 응답된 시점에서 그 지점의 좌표 값과, 수신된 응답신호를 저장한 후, 다음 지점의 검색과정을 그대로 진행하게 된다. 이후, X의 좌표 값이 12까지 증가하게 되면, 자동센서검색이 완료된다. 이러한 방법으로 센서검색을 실시할 경우, 도 7에 도시된 바와 같은 좌표 증가 순으로 검색이 진행될 수 있다. 이러한 검색 방법은 예시적인 것으로서 지그재그로 검색하는 등 다양한 검색 방식이 가능하다.

다음, 자동구성단계(S3)에서는 자동센서검색단계(S2)를 검색된 센서부(100)의 종류와 위치를 파악한다.

센서부(100)의 위치는 센서부(100)로부터 응답신호가수신된 (X, Y)의 좌표 값에 해당하는 지점이므로, 그 좌표 값이 기록됨으로써 파악되는 것이며, 센서부(100)의 종류는, 수신된 응답신호에 포함된 종류정보를 이용함으로써, 센서부가 어떠한 종류의 센서인가를 파악하게 되는 것이다. 이때, 파악된 센서부의 종류에 따라 미리 설정해 놓은 감지주기와 전력전송강도를 결정하고, 그 설정대로 센서부에 전력을 공급한다. 또한, 파악된 센서부의 종류가 2개 이상인 경우, 각 센서부에 동시에 전력을 공급하거나 각 센서부에 교대로 전력을 공급할 수 있다. 센서부(100)는 제어부로부터 전력을 공급 받고, 전원을 만들어 내어 생체신호를 측정할 수 있게 된다.

센서부(100)에서 측정된 생체신호는 응답신호가 수신된 좌표(X3, Y1)상에 있는 인덕터(201_31)를 통해 제어부(200)로 전송된다. 이때, 센서부(100)에서 측정된 생체신호는, 센서칩(140)을 통해 증폭, 필터링, 디지털데이터 변환된 후 전송되거나, raw data 그대로 전송된 후 증폭, 필터링, 디지털데이터 변환될 수 있다. 또한, 변환된 데이터는 압축/암호화 등의 처리과정을 거친 후 저장될 수 있다.

본 발명에 따르면, 장시간 부착하여도 피부자극이없도록 건식 전극을 사용함 으로써, 편의성을 증대시킬 수 있다.

또한, 센서부 구동을 위한 전력을, 복대 혹은 의복과 같은 형태로 제작된 제어부를 통해 공급함으로써, 센서부 자체에는 별도의 독립전원이 필요 없게 된다. 따라서, 피부에 근접하여 배터리가 있을 필요가 없으므로, 땀이 나거나 물에 닿는 등의 경우가 발생되더라도 안정적으로 사용할 수 있다.

또한, 기존의 라디오주파수를 이용한 무선 통신을 사용 할 경우, 간섭 및 침해의 위험성이 상존하는데 반면, 몸에 부착된 센서부와 그 위에 겹쳐 입은 복대 혹은 의복 형태로 제작된 제어부간의 거리가 매우 가까우므로, 인덕티브 커플링을 이용할 수 있어, 간섭 및 보안에 강하며, 통신 신뢰성이 높다는 장점이 있다.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 센서부의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 제어부의 구조를 예시적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 센서부 선택 및 작동 방법을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 착용형 모니터링 장치의 구동방법을 나타낸 도면.

도 6 및 도 7은 12x4 인덕터 배열로 구성된 제어부의 자동검색방법을 예시적으로 나타낸 도면.

Claims

인덕티브 커플링 통신방식을 이용하여 생체신호를 지속적으로 모니터링 하기 위한 착용형 모니터링 장치로서,

피부에 부착 가능하도록 형성되고, 생체신호를 측정하는 센서부; 및

착용 가능하도록 형성되고, 인덕티브 커플링 통신방식을 이용하여 주기적 또는 비주기적으로 상기 센서부의 위치 및 종류를 파악하고, 상기 센서부의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도로 상기 센서부에 전력을 공급하고, 상기 센서부에서 측정된 생체신호를 수신하여 처리하는 제어부

를 포함하는 착용형 모니터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 센서부는,

접착성과 유연성을 갖는 반창고형의 부착층;

상기 인덕티브 커플링을 이용하여 상기 제어부와 무선 접속하는 인덕터;

상기 제어부로부터 수신된 검색신호에 응답하여 상기 센서부의 종류정보가 포함된 응답신호를 상기 제어부에 전송하고, 상기 제어부로부터 전력을 공급 받아 감지전극을 통해 생체신호를 측정하며, 상기 측정된 생체신호를 상기 제어부에 전송하는 센서칩; 및

상기 센서칩이 외부로부터 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 센서칩을 덮는 형태로 형성된 몰딩부를 포함하는, 착용형 모니터링 장치.
제2항에 있어서,

상기 인덕터 또는 상기 감지전극은,

직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성된, 착용형 모니터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는,

좌표 매트릭스 형태로 배열되고, 인덕티브 커플링을 이용하여 상기 센서부와 무선 접속하는 복수의 인덕터;

상기 센서부에 공급될 검색신호 및 전력을 제공하는 전원부; 및

상기 복수의 인덕터와 연결되고, 상기 복수의 인덕터를 통해 기설정된 좌표 순으로 상기 센서부에 상기 검색신호를 전송하고, 상기 센서부에 전송된 상기 검색신호에 대한 응답인, 상기 센서부의 종류정보가 포함된 응답신호를 수신하고, 상기 수신된 응답신호를 이용하여 상기 센서부의 종류정보 및 상기 응답신호가 수신된 인덕터의 좌표정보를 저장하고, 상기 센서부의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도에 맞게 상기 전력을 상기 센서부에 공급하고, 상기 센서부로부터 측정된 생체신호를 상기 응답신호가 수신된 인덕터를 통해 수신하고, 상기 수신된 생체신호를 저장하는 네트워크컨트롤러를 포함하는, 착용형 모니터링 장치.
제4항에 있어서,

상기 복수의 인덕터는,

직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성된, 착용형 모니터링 장치.
인체에 부착되어 생체신호를 측정하는 착용형 모니터링 장치의 센서로서,

접착성과 유연성을 갖는 반창고형의 부착층;

상기 센서에서 측정된 생채신호를 수집하는 제어장치와 인덕티브 커플링을 이용하여 무선 접속하는 인덕터;

상기 제어장치로부터 수신된 검색신호에 응답하여 상기 센서의 종류정보가 포함된 응답신호를 송신하고, 상기 제어장치로부터 전력을 공급 받아 감지전극을 통해 생체신호를 측정하며, 상기 측정된 생체신호를 제어장치로 송신하는 센서칩; 및

상기 센서칩이 외부로부터 손상되는 것을 방지하기 위해 상기 센서칩을 덮는 형태로 형성된 몰딩부를 포함하고,

상기 인덕터 또는 상기 감지전극은, 직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성된, 센서.
인체에 부착된 센서에서 측정된 생체신호를 수집하는 착용형 모니터링 장치의 제어장치로서,

좌표 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 센서와 인덕티브 커플링을 이용하여 무선 접속하는 복수의 인덕터;

상기 센서에 공급될 검색신호 및 전력을 제공하는 전원부; 및

상기 복수의 인덕터와 연결되고, 상기 복수의 인덕터를 통해 기설정된 좌표 순으로 상기 센서에 상기 검색신호를 전송하고, 상기 센서에 전송된 상기 검색신호에 대한 응답인, 상기 센서의 종류정보가 포함된 응답신호를 수신하고, 상기 수신된 응답신호를 이용하여 상기 센서의 종류정보 및 상기 응답신호가 수신된 인덕터의 좌표정보를 저장하고, 상기 센서의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도에 맞게 상기 전력을 상기 센서에 공급하고, 상기 센서로부터 측정된 생체신호를 상기 응답신호가 수신된 인덕터를 통해 수신하고, 상기 수신된 생체신호를 저장하는 네트워크컨트롤러를 포함하고,

상기 복수의 인덕터는 직물상에 전도성 물질이 인쇄되어 형성된, 제어장치.
제1항에 따른 착용형 모니터링 장치의 구동방법으로서,

상기 센서부의 위치 및 종류를 검색하는 자동검색단계;

상기 검색된 센서부에 전력을 공급하고, 생체신호를 측정하는 자동구성단계; 및

상기 측정된 생체신호를 상기 제어부에 전송하는 정보수집단계

를 포함하는 착용형 모니터링 장치의 구동방법.
제8항에 있어서,

상기 자동검색단계는,

상기 제어부에 좌표 매트릭스 형태로 배열된 복수의 인덕터를 통해 기설정된 좌표 순으로 검색신호를 송신하는 단계; 및

상기 검색신호에 대한 응답인 상기 센서부의 종류정보가 포함된 응답신호의 수신여부를 확인하고, 상기 응답신호가 수신되는 경우, 상기 응답신호가 수신되는 시점에서 상기 응답신호 및 상기 응답신호가 수신된 인덕터의 해당 좌표 값을 저장하는 단계를 포함하고,

상기 자동구성단계는,

상기 저장된 응답신호의 종류정보를 이용하여 상기 센서부의 종류를 파악하는 단계;

상기 파악된 센서부의 종류에 따라 기설정된 감지주기 및 전력전송강도로 상기 저장된 좌표상에 있는 인덕터를 통해 상기 센서부에 전력을 공급하는 단계; 및

상기 전력을 공급받은 센서부를 통해 생체신호를 측정하는 단계를 포함하고,

상기 센서부와 상기 제어부는 각각 인덕티브 커플링을 이용하여 데이터를 송수신하는, 착용형 모니터링 장치의 구동방법.
제9항에 있어서,

상기 자동검색단계는,

상기 응답신호 및 상기 응답신호가 수신된 인덕터의 해당 좌표 값의 저장이 완료된 후, 계속해서 다음 좌표상에 있는 인덕터를 통해 상기 검색신호를 송신하 고, 상기 응답신호의 수신여부를 확인하는 방식으로 검색단계를 진행하는, 착용형 모니터링 장치의 구동방법.
제9항에 있어서,

상기 자동구성단계는,

상기 파악된 센서부의 종류가 2개 이상인 경우, 서로 다른 감지주기로 각각의 센서부에 전력을 공급하는, 착용형 모니터링 장치의 구동방법.
제9항에 있어서,

상기 정보수집단계는,

상기 센서부에서 측정된 생체신호를, 상기 센서부를 통해 증폭, 필터링, 및 디지털데이터 변환한 후 상기 제어부에 전송하고,

상기 제어부로 전송된 생체신호를, 상기 제어부를 통해 압축 및 암호화한 후 저장하는, 착용형 모니터링 장치의 구동방법.