KR102455430B1 - 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치 및 방법이 개시된다. 개시된 장치는 인쇄회로기판 상에 배치되며, 제1파장 광과 제2파장 광을 방출하는 발광부와, 상기 제1파장 광을 검출하는 제1 수광부와 상기 제2파장 광을 검출하는 제2수광부와, 상기 기판 상에서 상기 발광부, 제1 수광부 및 상기 제2수광부를 덮는 투명탄성체와, 상기 투명탄성체 상에서 상기 제1파장 광은 반사시키고, 상기 제2파장 광은 투과시키는 이색성 코팅을 포함한다.
Description
체표압력과 혈액용적을 동시에 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
심혈관계의 특성을 파악하기 위해 체표면을 통해 혈액의 움직임을 관찰하는 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 압력센서를 이용하여 피부표면에서의 혈액의 압력을 측정하는 방법과 광을 이용하여 피부 내부를 진행하는 혈액의 양의 변화를 측정하는 방법이다.
전자의 경우, 피부표면의 압력 프로파일의 형상을 분석함으로써 혈관의 탄성도 등을 계산하여 혈관 나이나 심혈관계 건강을 추정할 수 있다.
후자의 경우, 두 가지 이상의 파장을 활용하여 oxyhemoglobin/ deoxyhemoglobin의 비율을 추정하고 산소포화도를 추정할 수 있다.
상술한 두 가지 방법은 각각 압력과 부피를 측정하므로 심장박동에 동기화된 정보를 제공시 보다 유용한 정보가 된다. 그러나, 두가지 방법에 사용되는 각각의 센서를 실장한 결합 센서를 구성할 경우, 피부표면 압력 측정 부위와 혈액 부피변화 측정 부위의 위치 차이가 생기게 되고, 센서의 소형화도 어려워질 수 있다.
광학소자를 이용하여 체표압력과 혈액용적을 동시에 측정하는 장치 및 방법을 제공한다.
실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치는:
인쇄회로기판;
상기 기판 상에 배치되며, 제1파장 광과 제2파장 광을 방출하는 발광부;
상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1파장 광을 검출하는 제1 수광부와 상기 제2파장 광을 검출하는 제2수광부;
상기 기판 상에서 상기 발광부, 제1 수광부 및 상기 제2수광부를 덮는 투명탄성체; 및
상기 투명탄성체 상에서 상기 제1파장 광은 반사시키고, 상기 제2파장 광은 투과시키는 이색성 코팅;을 포함한다.
상기 제1파장 광은 상기 제2파장 광 보다 짧을 수 있다.
상기 제1파장 광은 녹색광이며, 상기 제2파장 광은 오렌지광일 수 있다.
상기 발광부는 레이저 다이오드 또는 발광소자일 수 있다.
상기 투명 탄성체는 실리콘(silicone) 또는 스티레닉 블록 혼성중합체로 이루어질 수 있다.
상기 투명 탄성체는 2mm ~ 10mm 두께로 이루어질 수 있다.
상기 이색성 코팅은 금속 코팅일 수 있다.
상기 이색성 코팅은 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 수광부는 그 위에 상기 제1 파장광만을 선택적으로 통과시키는 제1 컬러필터를 포함하며,
상기 제2 수광부는 그 위에 상기 제2 파장광만을 선택적으로 통과시키는 제2 컬러필터를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 발광부는 상기 제1파장 광을 방출하는 제1 발광부와 상기 제2 파장광을 방출하는 제2 발광부를 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 제1 수광부와 상기 제2 수광부는 하나의 수광부이며, 상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 상기 제1파장 광과 상기 제2파장 광을 교번적으로 방출하며, 상기 하나의 수광부는 상기 제1파장 광과 상기 제2파장 광을 교번적으로 수신하여 서로 구별되는 전기적 신호를 생성할 수 있다.
상기 장치는 피검체에 착용가능하도록 구성될 수 있다.
실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정하는 방법에 있어서,
피검체의 피부에 이색성 코팅이 접촉되도록 상기 장치를 접촉시켜서 상기 피부 내측의 혈관의 혈액변동에 따른 피부 표면의 굴곡을 상기 이색성 코팅의 변형으로 전이하는 단계;
상기 피검체의 피부에 상기 제1파장 광과 상기 제2파장 광을 조사하는 단계;
상기 이색성 코팅에서 반사하는 상기 제1파장 광을 검출하여 상기 피검체의 체표 압력을 측정하는 단계; 및
상기 이색성 코팅을 투과하여 상기 피부 내부에서 혈관 내 혈액에 일부 흡수되고 되돌아온 상기 제1파장 광을 검출하여 혈액 용적을 측정하는 단계;를 포함한다.
상기 체표압력을 측정하는 단계는,
상기 검출된 상기 제1파장 광의 세기로 상기 제1파장 광의 광경로를 측정하여, 상기 피검체 피부의 굴곡을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 혈액용적을 측정하는 단계는,
상기 검출된 상기 제2파장의 광 세기의 변화로부터 상기 혈액용적 변화를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치에 따르면, 피검체의 피부이 동일한 위치에서 체표압력과 혈액용적을 측정할 수 있으므로, 보다 정확한 심혈관계 특징을 측정할 수 있다.
또한, 별도의 압력측정장치를 사용하지 않고 하나의 광학 센서로 구성되므로, 소형화가 가능하며, 웨어러블 디바이스로 사용할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도다.
도 2는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부의 개략적 구조를 보여주는 단면도다.
도 3은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정방법을 설명하는 흐름도다.
도 5는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부의 개략적 구조를 보여주는 단면도다.
도 6은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부의 개략적 구조를 보여주는 단면도다.
도 2는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부의 개략적 구조를 보여주는 단면도다.
도 3은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정방법을 설명하는 흐름도다.
도 5는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부의 개략적 구조를 보여주는 단면도다.
도 6은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부의 개략적 구조를 보여주는 단면도다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도다.
도 1을 참조하면, 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)는 생체 신호 측정부(200), 생체 신호 측정부(200)를 제어하고, 측정 결과에 따라 생체 정보 분석을 위한 다양한 처리를 수행하는 프로세서(310)를 포함한다. 또한, 체표 압력 및 혈액용적을 동시에 측정하는 장치는 메모리(320), 사용자 인터페이스(330)를 더 포함할 수 있다.
생체 신호 측정부(200)는 발광부(220)와 수광부(230)를 포함한다. 발광부(220)는 피검체(OBJ)에 광을 조사하고, 수광부(230)는 피검체(OBJ)로부터 산란, 반사된 광을 검출한다. 검출된 광 신호는 생체 정보 분석을 위해 다양하게 사용되며, 이에 대해서는 보다 상세히 후술할 것이다.
피검체(OBJ)는 생체 정보 검출 대상으로서 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)의 생체 신호 측정부(200)와 접촉 또는 인접할 수 있는 생체부일 수 있으며, PPG(photoplethysmography)를 통한 맥파 측정이 용이한 인체 부위일 수 있다. 예를 들어 손목 표면의 요골 동맥부와 인접한 영역일 수 있다. 요골 동맥이 지나가는 손목의 피부 표면에서 맥파가 측정될 경우, 손목 내부의 피부 조직의 두께 등과 같은 측정의 오차를 발생시키는 외부적 요인들의 영향을 비교적 적게 받을 수 있다. 요골 동맥은 또한, 손목 내의 다른 종류의 혈관들보다 정확한 혈압을 측정할 수 있는 혈관에 해당되는 것으로 알려져 있다. 다만, 피검체(OBJ)는 이에 제한되지 않으며 기타 인체 내의 혈관 밀도가 높은 부위인 손가락, 발가락 또는 귓볼 등 인체의 말초 부위일 수 있다.
체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)는 피검체(OBJ)에 착용될 수 있는 웨어러블 디바이스(wearable device)의 형태로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 손목 시계형, 팔찌형, 손목 밴드형, 헤어밴드형으로 구현될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)의 일부 구성만이, 예를 들어, 생체신호 측정부(100) 만 피검체(OBJ)에 착용될 수 있는 형태로 구성될 수도 있다.
도 2는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)의 생체신호 측정부(200)의 개략적 구조를 보여주는 단면도다.
도 2를 참조하면, 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)의 생체신호 측정부(200)는 인쇄회로기판(210) 상에 배치된 발광부(220), 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)와, 인쇄회로기판(210) 상에서 이들 발광부(220), 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)를 덮는 투명 탄성체(240)를 포함한다. 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)는 도 1의 수광부(230)에 해당된다. 투명 탄성체(240) 상에는 인쇄회로기판(210)과 마주보게 이색성 코팅(250)이 형성되어 있다. 인쇄회로기판(210)은 가압 밴드(260)에 장착될 수 있다. 가압 밴드(260)는 착용시 투명 탄성체(240)를 피검체의 피부에 밀착되도록 소정의 압력을 가할 수 있다. 가압 밴드(260)는 커프일 수도 있다.
인쇄회로기판(210)은 플렉서블한 기판일 수 있다. 인쇄회로기판(210)은 발광부(220), 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)에 전기를 공급하고, 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)로부터의 전기적 신호를 받아서 프로세서(도 1의 310)로 전송한다. 프로세서(310)는 수신된 전기적 신호에 근거하여 체표 압력과 혈액 용적을 계산한다.
발광부(220)는 제1파장 광과 제2파장 광을 방출할 수 있다. 제1파장 광은 제2파장 광 보다 짧을 수 있다. 예컨대, 제1파장 광은 녹색 광일 수 있으며, 제2파장 광은 오렌지 광일 수 있다. 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 제1파장 광은 적색광, 제2파장 광은 적외선일 수도 있다. 발광부(220)는 레이저 다이오드 또는 발광소자로 이루어질 수 있다.
제1 수광부(231)는 제1파장 광을 검출한다. 제1 수광부(231)는 포토다이오드(photodiode), 포토 트랜지스터(photo transistor: PTr) 또는 전하 결합소자(charge-couple device: CCD)일 수 있다. 제1 수광부(231) 상에는 제1파장 광을 선택적으로 통과시키는 제1 컬러필터(233)가 배치될 수 있다.
제2 수광부(232)는 제2파장 광을 검출한다. 제2 수광부(232)는 포토다이오드(photodiode), 포토 트랜지스터(photo transistor: PTr) 또는 전하 결합소자(charge-couple device: CCD)일 수 있다. 제2 수광부(232) 상에는 제2파장 광을 선택적으로 통과시키는 제2 컬러필터(234)가 배치될 수 있다.
투명 탄성체(240)는 혈관이 지나가는 피부, 예컨대 손목 상에 밀착되도록 소정의 압력을 받으면, 손목 내의 혈관의 압력에 따라 변하는 손목 피부의 굴곡을 표시하는 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 투명 탄성체(240)는 실리콘(silicone), 스티레닉 블록 혼성중합체 (styrenic block copolymer)로 이루어질 수 있다. 또한, 투명 탄성체(240)는 열가소성 엘라스토머로 이루어질 수도 있다.
투명 탄성체(240)는 피검체의 피부의 표면의 유동에 따라 변동이 되어야 하므로 얇게 형성된다. 예컨대, 투명 탄성체(240)는 대략 2mm ~ 10mm 두께로 형성될 수 있다.
이색성 코팅(250)은 상기 제1파장 광은 반사시키며 상기 제2파장 광은 투과시키는 물질로 이루어질 수 있다. 이색성 코팅(250)은 금속 코팅일 수 있다. 예컨대, 이색성 코팅(250)은 알루미늄 코팅일 수 있다. 이색성 코팅(250)은 대략 10~500 ㎛ 두께로 형성될 수 있다. 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 이색성 코팅(250)은 은, 금 등의 금속이거나, magnesium fluoride, silicon dioxide, tantalum pentoxide, zinc sulfide, titanium dioxide 등의 유전물질 이거나 이들의 조합일 수 있다. 또한, 이러한 물질들이 복층으로 형성될 수도 있다.
이색성 코팅은 스퍼터링 증착(sputter deposition), 증발증착(evaporative deposition), 이온빔 증착(ion beam deposition)을 포함하는 물리적 증기 증착법 (physical vapor deposition), 화학적 증기 증착법 (chemical vapor deposition), 이온빔 증착법, molecular beam epitaxy 로 형성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 메모리(320)에는 프로세서(310)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있고, 입/출력되는 데이터들이 저장될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(310)에서 수행되는 생체 정보 분석을 위한 프로그램이 코드로 저장될 수 있다. 또한, 프로세서(310)에서의 처리에 필요한, 생체 신호 측정부(200)에서의 측정 결과들이 저장될 수 있다.
메모리(320)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(330)는 사용자 및/또는 외부기기와의 인터페이스로서, 입력부와 출력부를 포함한다. 여기서, 사용자는 사용자는 생체 정보를 측정하고자 하는 대상, 즉, 피검체(OBJ)일 수도 있지만, 의료 전문가 등 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)를 이용할 수 있는 사람으로서, 피검체(OBJ)보다 넓은 개념일 수 있다. 사용자 인터페이스(330)를 통해 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)를 동작하기 위해 필요한 정보가 입력되고, 분석된 결과가 출력될 수 있다. 사용자 인터페이스(330)는 예를 들어, 버튼, 커넥터, 키패드, 디스플레이부 등을 포함할 수 있고, 또한, 음향 출력부나 진동 모터와 같은 구성을 더 포함할 수도 있다.
체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)는 분석된 결과를 외부의 다른 기기로 전송하기 위한 통신부(340)를 더 구비할 수도 있다. 외부 기기는 예를 들어, 분석된 생체 정보를 사용하는 의료 장비일 수 있으며, 결과물을 프린트하기 위한 프린터일 수 있고, 또는, 분석 결과를 디스플레이하는 표시 장치일 수 있다. 이외에도, 스마트폰, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱(laptop), PC, 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
통신부(340)는 외부 기기와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신부(340)는 외부 기기와 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra wideband) 통신, Ant+ 통신 WIFI 통신 방법을 이용하여 통신할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치에 따르면, 피검체의 피부의 동일한 위치에서 체표압력과 혈액용적을 측정할 수 있으므로, 보다 정확한 심혈관계 특징을 측정할 수 있다. 예컨대, 손목에서 맥파 측정을 하여 혈압, 혈관 탄성도 등을 보다 정확하게 측정할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정방법을 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정 방법을 설명하는 도면이다. 도 4는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정방법을 설명하는 흐름도다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 피검체(280)의 피부에 생체신호 측정부(200)의 투명 탄성체(240)이 밀착되게 한다(제401 단계). 이때, 이색성 코팅(250)이 피검체(280) 피부에 접촉된다. 이때, 피검체(280) 피부의 표면 굴곡 변화가 투명 탄성체(240)에 전달되도록 투명 탄성체(240)에 소정의 압력을 가해서 피부에 접촉시킨다. 예컨대, 가압 밴드(260)를 이용하여 투명 탄성체(240)가 피검체(280) 피부에 밀착되게 한다.
이어서, 발광부(220)로부터 피검체(280) 피부 내 혈관, 예컨대 요골동맥(290)을 향하여 광을 조사한다(제402 단계). 방출된 광은 넓은 파장영역의 광일 수 있다. 예컨대, 방출광은 녹색광과 오렌지광을 포함하는 광일 수 있다. 녹색광을 제1파장 광(L1)이라 칭하고, 오렌지광을 제2파장 광(L2)이라 칭한다. 이색성 코팅(250)에 의해 반사되는 제1파장 광(L1)을 검출하며(제403 단계), 이색성 코팅(250)을 통과한 후 피검체(280) 피부 내부에서 혈관내 혈액에 의해 일부 흡수되고 되돌아온 제2파장 광(L2)을 검출한다(제404 단계).
검출된 제1파장 광(L1)으로부터 체표 압력을 산출한다(제405 단계). 이색성 코팅(250)에 의해 반사된 제1파장 광(L1)은 제1 수광부(231)로 입사된다. 제1 수광부(231)을 향하여 반사된 광은 여러 파장광을 포함할 수 있다. 반사광 중 제1파장 광(L1)은 제1 수광부(231)의 상면에 형성된 제1 컬러필터(233)를 통과하여 제1 수광부(231)로 입사한다. 제1 수광부(231)는 검출한 제1파장 광(L1)의 양에 따라서 전기적 신호를 생성하여 프로세서(도 1의 310)로 전송한다.
제1파장 광(L1)은 혈관 내 혈액의 흐름에 의해 피부가 볼록한 부분에 조사된 경우, 이색성 코팅(250)에 의해 반사되어 제1 수광부(231)로 돌아오는 광경로가 짧아진다. 이색성 코팅(250)의 평평한 부분에서 반사한 제1파장 광(L1)은 상대적으로 광경로가 길다. 광경로가 상대적으로 짧은 제1파장 광(L1)은 광세기가 상대적으로 크며, 광경로가 상대적으로 긴 제1파장 광(L1)은 상대적으로 광세기가 작아진다. 수신된 제1파장 광(L1)의 세기로부터 피부에서 볼록한 부분의 높이가 정해질 수 있다. 또한, 볼록한 부분의 주기를 측정하면 맥박수가 검출될 수 있다. 따라서, 제1파장 광(L1)으로부터 체표 압력이 산출될 수 있다.
검출된 제2파장 광(L2)으로부터 혈액용적을 산출한다(제406 단계). 발광부(220)로부터의 제2파장 광(L2)은 이색성 코팅(250)을 통과하여 피부로 입사된다. 입사된 제2파장 광(L2)은 피부 내에서 산란되면서 혈액 성분에 의해 일정량이 흡수되고, 나머지 광량이 제2 수광부(232)로 돌아온다. 돌아온 광 중 제2 컬러필터(234)와 같은 컬러 광만이 제2 수광부(232)로 입사된다. 제2 수광부(232)는 검출된 제2파장 광(L2)에 따라 전기적 신호를 생성하여 프로세서(310)로 전송한다. 프로세서(310)는 수신된 제2파장 광(L2)으로부터의 전기적 신호로부터 혈액용적을 산출한다.
실시예의 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정방법에 따르면, 동일한 발광부(220)를 사용하여 동일한 위치의 피부로 광을 조사하여 체표 압력과 혈액 용적을 거의 동시에 측정할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)의 생체신호 측정부(202)의 개략적 구조를 보여주는 단면도다. 도 2의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부(202)는 인쇄회로기판(210) 상에 배치되어 제1파장 광을 방출하는 제1 발광부(221)와, 제2파장 광을 방출하는 제2 발광부(222)와, 상기 제1파장 광을 검출하는 제1 수광부(231)와 상기 제2파장 광을 검출하는 제2 수광부(232)를 포함한다. 인쇄회로기판(210) 상에는 제1 발광부(221), 제2 발광부(222), 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)를 덮는 투명 탄성체(240)가 형성된다. 투명 탄성체(240) 상에는 인쇄회로기판(210)과 마주보게 이색성 코팅(250)이 형성되어 있다. 제1 발광부(221)와 제2 발광부(2220는 도 1의 발광부(220)에 해당된다.
인쇄회로기판(210)은 플렉서블한 기판일 수 있다. 인쇄회로기판(210)은 제1 발광부(221), 제2 발광부(222), 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)에 전기를 공급하고, 제1 수광부(231) 및 제2 수광부(232)로부터의 전기적 신호를 받아서 프로세서(도 1의 310)로 전송한다. 프로세서(310)는 수신된 전기적 신호에 근거하여 체표 압력과 혈액 용적을 계산한다.
제1파장 광은 제2파장 광 보다 짧을 수 있다. 예컨대, 제1파장 광은 녹색 광일 수 있으며, 제2파장 광은 오렌지 광일 수 있다. 제1 발광부(221)와 제2 발광부(222)는 각각 레이저 다이오드 또는 발광소자로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부(202)는 제1파장 광과 제2파장 광을 구별되게 방출하는 발광부를 포함하므로, 발광부로부터의 방출광의 조절이 용이해질 수 있다.
도 5의 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 작용은 상술한 실시예로부터 잘 알 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치(100)의 생체신호 측정부(204)의 개략적 구조를 보여주는 단면도다. 도 2의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.
도 6을 참조하면, 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부(202)는 인쇄회로기판(210) 상에 배치되어 제1파장 광을 방출하는 제1 발광부(221)와, 제2파장 광을 방출하는 제2 발광부(222)와, 상기 제1파장 광과 제2파장 광을 검출하는 수광부(230)를 포함한다. 인쇄회로기판(210) 상에는 제1 발광부(221), 제2 발광부(222), 수광부(230)를 덮는 투명 탄성체(240)가 형성된다. 투명 탄성체(240) 상에는 인쇄회로기판(210)과 마주보게 이색성 코팅(250)이 형성되어 있다.
제1 발광부(221) 및 제2 발광부(222)는 프로세서(310)에 의해 교번적으로 제1파장 광과 제2파장 광을 방출한다. 수광부(230)는 미리 정해진 시간에 검출된 제1파장 광과 제2파장 광을 교번적으로 수신하고, 제1파장 광의 세기에 따른 제1 전기적 신호와, 제2파장 광의 세기에 따른 제2 전기적 신호를 생성하여 프로세서(310)로 송신한다.
도 6의 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 작용은 상술한 실시예로부터 잘 알 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
실시예에 따른 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치의 생체신호 측정부(204)는 제1파장 광과 제2파장 광을 구별되게 방출하는 발광부를 포함하며, 교번적으로 상기 제1파장 광과 제2파장 광을 수신하는 하나의 수광부를 사용하므로, 수광부 위에 컬러필터를 필요로 하지 않는다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 사상의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
200: 생체신호 측정부 210: 인쇄회로기판
220: 발광부 231: 제1 수광부
232: 제2 수광부 240: 투명 탄성체
250: 이색성 코팅 260: 가압 밴드
220: 발광부 231: 제1 수광부
232: 제2 수광부 240: 투명 탄성체
250: 이색성 코팅 260: 가압 밴드
Claims (18)
- 인쇄회로기판;
상기 기판 상에 배치되며, 제1파장 광과 제2파장 광을 방출하는 발광부;
상기 기판 상에 배치되며, 상기 제1파장 광을 검출하는 제1 수광부와 상기 제2파장 광을 검출하는 제2수광부;
상기 기판 상에서 상기 발광부, 제1 수광부 및 상기 제2수광부를 덮는 투명탄성체; 및
상기 투명탄성체 상에서 상기 제1파장 광은 반사시키고, 상기 제2파장 광은 투과시키는 이색성 코팅;을 구비하고,
상기 제1 수광부는 그 위에 상기 제1 파장광만을 선택적으로 통과시키는 제1 컬러필터를 포함하며,
상기 제2 수광부는 그 위에 상기 제2 파장광만을 선택적으로 통과시키는 제2 컬러필터를 포함하는 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1파장 광은 상기 제2파장 광 보다 짧은 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1파장 광은 녹색광이며, 상기 제2파장 광은 오렌지광인 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광부는 레이저 다이오드 또는 발광소자인 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 투명 탄성체는 실리콘(silicone) 또는 스티레닉 블록 혼성중합체로 이루어진 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 투명 탄성체는 2mm ~ 10mm 두께로 이루어진 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 이색성 코팅은 금속 코팅인 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 이색성 코팅은 알루미늄으로 이루어진 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 발광부는 상기 제1파장 광을 방출하는 제1 발광부와 상기 제2파장 광을 방출하는 제2 발광부를 포함하는 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 제1 수광부와 상기 제2 수광부는 하나의 수광부이며,
상기 제1 발광부와 상기 제2 발광부는 상기 제1파장 광과 상기 제2파장 광을 교번적으로 방출하며, 상기 하나의 수광부는 상기 제1파장 광과 상기 제2파장 광을 교번적으로 수신하여 서로 구별되는 전기적 신호를 생성하는 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 장치는 피검체에 착용가능하도록 구성된 체표압력 및 혈액용적의 동시 측정장치. - 제 1 항의 장치로 체표 압력과 혈액용적을 동시에 측정하는 방법에 있어서,
피검체의 피부에 이색성 코팅이 접촉되도록 상기 장치를 접촉시켜서 상기 피부 내측의 혈관의 혈액변동에 따른 피부 표면의 굴곡을 상기 이색성 코팅의 변형으로 전이하는 단계;
상기 피검체의 피부에 상기 제1파장 광과 상기 제2파장 광을 조사하는 단계;
상기 이색성 코팅에서 반사하는 상기 제1파장 광을 검출하여 상기 피검체의 체표 압력을 측정하는 단계; 및
상기 이색성 코팅을 투과하여 상기 피부 내부에서 혈관 내 혈액에 일부 흡수되고 되돌아온 상기 제1파장 광을 검출하여 혈액 용적을 측정하는 단계;를 포함하는 체표 압력과 혈액용적을 동시에 측정하는 방법. - 제 13 항에 있어서, 상기 체표압력을 측정하는 단계는,
상기 검출된 상기 제1파장 광의 세기로 상기 제1파장 광의 광경로를 측정하여, 상기 피검체 피부의 굴곡을 측정하는 단계를 포함하는 방법. - 제 13 항에 있어서, 상기 혈액용적을 측정하는 단계는,
상기 검출된 상기 제2파장 광 세기의 변화로부터 상기 혈액용적 변화를 산출하는 단계를 포함하는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제1파장 광은 녹색광이며, 상기 제2파장 광은 오렌지광인 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 투명 탄성체는 실리콘 또는 스티레닉 블록 혼성중합체로 이루어진 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 투명 탄성체는 2mm ~ 10mm 두께로 이루어진 방법.
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