KR20060031837A

KR20060031837A - 이동통신 단말기의 심박변동율을 이용한 바이오유니트

Info

Publication number: KR20060031837A
Application number: KR1020060027074A
Authority: KR
Inventors: 김명관
Original assignee: 김명관
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2006-04-13

Abstract

본 발명은 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 바이오유니트의 건강분석장치에 관한 것으로, 바이오유니트(10)로부터 생체신호를 수신하여 이를 이동통신 단말기(100)의 CPU(75)에서 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용하여 자율신경계 등의 건강상태를 분석하여 상기 이동통신 단말기(100)의 표시부(80)에서 실시간으로 건강상태를 그래프 및 수치로 디스플레이하여 주는 장치로써, 이 그래프 및 수치를 보고 기본적인 건강 상태 및 각종 질병 상태를 언제 어디서나 실시간으로 확인할 수 있는 이동통신 단말기의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 바이오유니트에 관한 것이다. 즉, 사용자는 간단하게 휴대할 수 있는 자신의 이동통신 단말기에 부착 또는 내장되어 있는 바이오유니트의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용하여 건강상태를 분석하고 생체변화나 건강에 이상이 감지되었을 때 이를 신속하게 인터넷 서버를 통하여 지정된 병원의 PC나 지정된 의사의 이동통신 단말기에 연결함으로써 현대에서 세계적으로 가장 많은 사망자가 발생하는 심혈관질환 등의 조기발견 및 조기치료를 받아 개인의 생명과 건강을 적절하게 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.

바이오유니트, 이동통신 바이오단말기, 심장박동, 체온, 심박변동율(HRV)

Description

이동통신 단말기의 심박변동율을 이용한 바이오유니트{Bio-unit using Heart Rate Variability of Mobile Phone}

도 1은 본 발명의 이동통신 단말기의 심박변동율을 이용한 바이오유니트의 블럭구성을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 이동통신 바이오단말기(휴대폰)를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 이동통신 바이오단말기(PDA)를 개략적으로 도시한 도면.

도 4은 본 발명의 바이오유니트를 개략적으로 도시한 도면.

〈도면의 주요부분에 대한 부호설명〉

10 : 바이오유니트 11 : 접속체

12 : 체온감지센서 14 : 심장박동감지센서

15 : 접속부 20 : 체온감지부

25 : 심장박동 감지부 39 : 증폭 및 잡음제거부

53 : A/D변환부 75 : CPU

76 : 심박변동율(HRV) 80 : 표시부

95 : 스피커 100 : 이동통신 바이오단말기

본 발명은 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 바이오유니트의 건강분석장치에 관한 것으로, 특히 신체의 심장박동이나 맥파 및 체온 등의 생체신호(Bio-signal)를 감지하여 이 생체신호를 분석하여 그래프 및 수치로 보여줌으로써 건강관리를 보다 용이하게 할 수 있도록 하고 필요 정보를 적기에 제공할 수 있게 개량된 이동통신 단말기의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 바이오유니트에 관한 것이다.

이미 잘 알려진 바와 같이 장기간에 걸쳐 치료가 요구되는 심혈관계질환 환자의 건강상태는 주기적으로 하루에 3번 정도 모니터링 되어야 하므로 혈압계를 늘 주변에 위치시켜 놓아야 하는 불편함이 있으며, 외출 시에는 혈압을 측정할 수가 없어 늘 불안한 상태로 외출할 수밖에 없었다. 이는 당뇨병 환자에게 마찬가지였다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 외출 시에도 원하는 장소 및 원하는 시간에 언제든지 사용자 자신의 맥박, 호흡수, 혈압 및 체온 등의 건강 상태를 모니터링할 수 있도록 소형·경량화된 혈압계, 당뇨측정기 등이 현재 개발되어 널리 보급되고 있다. 그러나, 이와 같은 제품 또한 별도의 측정기를 별도로 휴대하여야 함으로써 환자가 이용하기에 불편함이 많았으며 또한, 환자의 건강상태 경과에 대한 데이타를 얻기 위하여서는 별도로 혈압, 체온, 혈당 등의 측정 결과를 별도로 기록하여야 하고, 주치의에게 전달하여야 하는 불편함과 오판독으로 인하여 잘못된 측정 결과치를 의사에게 제출하는 경우가 발생하였다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 환자의 건강상태를 의사가 언제 어디서나 정확하게 모니터링할 수 있는 장치를 요구하게 되었다.

종래에 있어서, 대한민국 공개공보 제10-2002-0085050호 및 대한민국 실용신안 등록번호 제20-0246707호에는 각각 건강상태 모니터링 이동통신장치 및 그 제어 방법과 생체신호 원격진단 기능을 갖는 이동통신 단말기가 기재되어 있다. 상술한 대한민국 공개특허공보 특2002-0085050호의 건강상태 모니터링 이동통신장치 및 그 제어 방법은 휴대 통신 단말기에 신체의 맥박, 호흡수, 혈압 및 체온 등의 신체의 특정 부위의 변위(Displacement)량을 감지하여 그 감지신호를 출력하는 변위측정센서와 상기 감지된 변위 감지신호의 파형을 정형하여 출력하는 파형 정형기와, 상기 파형 정형기에 접속되어 있으며 입력되는 측정명령에 대응하여 내부에 설정된 다수의 필터들 중 하나를 선택하여 상기 파형 정형기의 출력을 필터링 입력하고, 상기 필터링 입력된 변위 감지 신호를 상기 입력된 측정 명령에 따라 미리 설정된 형태로 신호 처리하여 건강 상태 정보를 발생하는 신호 처리기로 구성되어 있다. 그리고, 제어 유니트는 사용자의 선택에 의하여 발생되는 측정 메뉴 선택 신호에 대응하는 측정 명령을 상기 신호처리기에 제공하고, 상기 신호 처리기로부터 공급되는 건강 상태 정보를 선택된 측정 메뉴에 대응하는 표시 데이타로 출력하는 메인 제어기와, 상기 메인 제어기로부터 공급되는 표시 데이타를 시각적으로 표시하는 모니터와 각종 그래픽 데이타 및 처리 데이타를 저장하는 메모리 등을 포함하여 구성되 는 구조가 개시되어 있다.

그러나 상기의 건강 상태 모니터링 이동통신장치는 기존의 신체의 단순한 생체 신호인 맥박, 호흡수, 혈압 및 체온 등을 측정하고 이 자료의 단순한 비교를 하여 건강을 모니터링하는 장치이고 그 장치 또한 파형정형기, 신호처리기, 메인제어기, 표시기 및 메모리 등 복잡한 구조로 되어 있어 실제로 현재의 소형 휴대단말기에 직접적인 장착이 불가능하고 별도로 들고 다녀야 하는 불편함이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 범용적으로 사용되는 신체의 심장박동이나 맥파 및 체온 등의 생체신호(Bio-signal)를 감지하여 이동통신장치에 장착 또는 내장을 하여 이동통신 단말기에 설치된 건강분석 프로그램을 이용하여 기존의 단순한 맥박, 혈압, 호흡수 등이 아닌 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용하여 다각적인 분석을 통하여 자율신경계를 평가하고, 기본적인 건강상태와 각종 심혈관계질환 및 스트레스 장애를 찾아내어 그 결과를 이동통신 단말기의 모니터를 통하여 그래프 및 수치로 보여 줌으로써 건강 상태를 언제 어디서나 원할 때 분석하여 볼 수 있는 이동통신 단말기의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 바이오유니트를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용하여 분석한 건강분석 결과를 이동통신 바이오단말기에서 그래프나 수치로 디스플레이하여 직접 눈으로 보면서 건강을 확인하는 동시에 이 측정된 건강정보는 자동으로 상기 이동통신 바이오단말기에 저장이 되고 또한 상기 이동통신 바이오단말기와 연결된 인터넷 서버에 저장이 되며, 건강정보에 이상이 있으면 즉시 이 자료를 지정된 병원 및 의사의 휴대단말기나 PC로 자동 전송하여 그 의사와 즉시 건강상태를 의논하여 의료적인 조치를 취할 수 있는 방법을 제공함에 있으며, 상기의 이동통신 바이오단말기는 양방향 페이저, 셀룰라폰, GSM폰, CDMA 휴대 전화기, 워치폰 등을 포함한다.

본 발명은 이동통신 바이오단말기의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 건강분석장치에 관한 것으로, 특히 신체의 심장박동이나 맥파 및 체온 등의 생체신호(Bio-signal)를 감지하여 이동통신 바이오단말기에 설치된 건강분석 프로그램을 이용하여 기존의 단순한 맥박 혈압 호흡수 등의 일반적인 방법이 아닌 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용하여 다각적인 분석을 통하여 자율신경계를 평가하고, 기본적인 건강상태와 각종 심혈관계질환 및 스트레스 장애를 찾아내어 그 결과를 이동통신 단말기의 모니터를 통하여 그래프 및 수치로 보여 줌으로써 건강 상태를 언제 어디서나 원할 때 분석하여 볼 수 있도록 하여 건강관리를 보다 용이하게 할 수 있도록 하고 필요정보를 적기에 제공할 수 있게 개량된 이동통신 단말기의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 바이오유니트에 관한 것이다.

그동안 일반적으로 심장의 박동은 인체의 건강에 대한 척도로 활용되어 왔다. 가장 일반적으로 이용되는 척도는 평균 심박동율(Heart Rate)로 분당 박동수를 의미하는 것으로서 심장기능, 운동부하량 조절 및 심장질환 진단의 주요 파라메타로 사용되어 왔다. 건강한 사람의 심장의 경우, 박동이 매우 규칙적일 것이라는 기존의 관념은 최근 선진국의 연구 사례에서 부정되기 시작하였고, 심장박동을 분석함으로써 자율신경의 활동을 측정하고자 하는 많은 연구가 이루어졌다. 즉, 심장의 박동은 온도, 조명과 같은 외부의 환경적인 요인과 혈압, 체온조절, 운동, 정신적인 스트레스, 심혈관 및 신경계통의 질환을 반영하는 중요한 척도로 인식되기 시작하였다.

이러한 연구는 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)이라는 분야로 1965년에 태아의 HRV를 검사하면서 연구가 시작된 이래 HRV의 임상 타당성은 많은 학자들간에 연구되기 시작하였고 특히, 의학분야 뿐만 아니라 감성공학분야에서도 많은 연구가 이루어지고 있다. 감성공학적 측면에서, 인체의 스트레스와 같은 감성의 변화를 측정하기 위하여 일반적으로 사용하는 파라메타는 심박동 신호, 호흡수, 체온 및 피부저항 등이 있다.

이 심박변동율(HRV: Heart Rate Variability)은 자율 신경 시스템의 교감 및 부교감 가지로써 심장의 일상적인 페이스 메이커인 굴심방 결절의 조정에 관계가 되며 심장의 리듬에서 맥박과 맥박 사이의 파동은 미주신경활동과 교감활동에서 밸런스(Balance)의 정도로 정의 내려진다고 보기 때문에 심장건강의 간접측정으로 우리의 건강상태를 알 수가 있는 것이다. 이 심장박동률은 심장질환뿐만 아니라 관상동맥병과 고혈압과 당뇨신경병증 이외의 여러 가지 질병을 확인할 수 있는 것이다. 과거 20여년간 급성 심장 사망을 포함하는 자율신경 시스템과 심장혈관 사망 사이 의 충분한 연관성의 표시로 알려져 왔다. 현재 매우 많은 상업적 상품으로서 HRV의 자동측정기가 나와 있지만 심장전문가들은 연구뿐 아니라 임상공부를 위하여 외관상으로 단순한 툴로써 제공하여 왔다. 그러나, HRV의 많은 다른 측정의 중요성과 뜻은 일반적으로 알려진 것보다 좀더 복잡하고 불확실한 결과와 과장되고 근거가 없는 외삽법과 같은 가능성이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이동통신 단말기의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 바이오유니트를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 그러나 다음의 설명에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 이동통신 단말기의 심박변동율을 이용한 바이오유니트의 블럭구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 이동통신 바이오단말기(휴대폰)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 이동통신 바이오단말기(PDA)를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4은 본 발명의 바이오유니트를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 개념을 살펴보면 건강관리 시스템에 있어서, 사용자 신체의 일부가 접촉되어 건강정보를 입력받는 사용자의 체온을 감지하기 위한 체온 감지센서(12)와 사용자의 심장박동이나 맥파 등을 측정하기 위한 심장박동감지센서(14)가 형성되어 있는 바이오유니트(10)가 하우징 외부에 결착될 수 있도록 접속부(15)가 형성되어 있고, 내부에 HRV(76)를 포함하며 사용자의 건강에 대한 검진을 할 수 있도록 자료가 저장된 CPU(75)와, 상기 CPU(75)에서 진단한 검진결과가 디스플레이 되는 표시부(80)가 있는 이동통신 바이오 단말기(100)를 포함하며, 상기 바이오유 니트(10)의 접속체(11)가 이동통신 바이오단말기(100)에 형성되어 있는 접속부(15)에 결합하여 탈착 및 장착가능한 구조를 특징으로 하며, 상기 이동통신 바이오단말기(100)의 CPU(75)에 사용자의 생체신호의 기준 값이 저장되어 있어 상기 바이오유니트(10)에 의해 수신된 생체신호를 실시간 생체분석 소프트웨어를 작동시켜 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)로 상기 생체신호를 분석하여 저장하고, 상기 이동통신 바이오단말기(100)의 CPU(75)에 저장된 사용자의 생체신호의 기준 값과 비교하여 건강 이상이라고 판단되면, 상기 이동통신 바이오단말기(100)의 모니터상에 경고가 나타나거나, 스피커(95)에서 경고음이 발생하게 된다.

또한 도 3에 도시된 상기 바이오유니트(10)는 이동통신 바이오단말기(100)에 내장되어서 기능을 수행할 수도 있다.

그리고 본 발명의 이동통신 바이오단말기를 이용한 건강검진장치의 블럭구성을 도시한 도 1에서 알 수 있듯이, 바이오유니트(10)로부터 출력되는 감지신호를 수신하는 체온감지부(20)와 심장박동감지부(25), 혼합된 잡음을 제거하기 위한 증폭 및 잡음 제거부(39)와, 상기 증폭 및 잡음 제거부(39)로부터 출력되는 아날로그의 혈류량 감지신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부(53), 상기 A/D 변환부(53)에 의해 변환된 디지털의 혈류량 감지신호와 체온 감지신호를 소정의 전송 프로토콜에 따라 상기 생체상태 측정수단으로 전송하는 제어부와 상기 제어부로부터 전달되는 체온 감지신호와 심전도감지신호를 CPU(75)로 접속시키기 위한 데이터 인터페이스를 포함하며, 상기 CPU(75) 내부에는 HRV(76)이 포함되는 구성으로 되어 있다.

우선, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 첨부된 도면과 같이 구성되는 이동통신 바이오단말기를 이용하여 환자의 건강 상태를 측정하여 모니터하는 과정을 비교적 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이동통신 바이오단말기에 있는 측정 센서를 환자의 신체부위에 접속되어 심장박동이나 맥파 및 체온과 같은 환자의 신체의 특정 부위의 변위(Displacement) 량을 측정한다. 상기 감지된 생체신호는 혼합된 잡음을 제거하기 위한 증폭을 한 후에 잡음 제거를 하며 아날로그의 감지신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부를 거쳐 이동통신 바이오단말기에 보내어 상기 이동통신 바이오단말기의 CPU에서 실시간 생체분석 소프트웨어를 작동시켜 HRV(Heart Rate Variability)나 PRV(Pulse Rate Variability)의 분석에 들어간다. 이 소프트웨어의 분석에 의하여 교감신경 활성도, 부교감신경 활성도 및 자율신경계 발란스 정도, 심박동수, RSA(Respiratory Sinus Arrhythmia), 스트레스 저항도 등의 다양한 분석을 통하여 시간 도메인 파라메타인 HR, RMSSD, SDNN이나 주파수 도메인 지수에 의하여 얻을 수 있는 LF, HF 과 LF/HF 지수를 얻고 건강상태를 종합적으로 표현을 해주는 심장박동 영역(EKG Attractor) 및 카오스 지표(Chaotic index)등을 얻는다. 그러면 이동통신 바이오단말기의 모니터를 통하여 위의 결과가 수치 및 그래프로 휴대 통신 장치에 디스플레이를 하여 직접 눈으로 보면서 건강을 확인하는 것이다.

이 측정된 건강정보는 자동으로 이동통신 바이오단말기에 저장이 되고 또한 이동통신 바이오단말기와 연결된 인터넷을 통하여 인터넷 서버에 자동으로 저장이 된다. 물론 인터넷 서버에 저장된 이 건강정보는 항상 개인의 이동통신단말기나 PC 를 통하여 확인을 할 수 있고 그 건강자료가 지속적으로 저장이 되므로 장기간의 건강상태의 변화를 종합적으로 분석을 하여 질병을 미리 예측을 할 수 있도록 하는 것이다. 그동안의 연구에 따르면 HRV로 분석하여 심장질환에 따른 사망률을 최대 2년 전에 예측할 수가 있다는 연구가 많이 있으며 이 유사한 연구는 심장질환 환자를 위하여 HRV 분석을 하는 이 이동통신장비의 임상학적 중요성을 보여주고 있다.

한편 위의 분석에 따라 건강정보에 이상이 있는 경우 이동통신 바이오단말기에 경고 메시지가 뜨고 즉시 이 건강 자료가 인터넷 서버를 통하여 지정된 병원의 데이타 베이스를 관리하는 컴퓨터로 모든 정보를 전송되고 또한 지정된 의사의 휴대단말기나 PC로 자동 전송하여 그 의사와 즉시 건강상태를 의논하여 의료적인 조치를 취할 수 있도록 한다. 즉 의사는 원격지에서 환자의 상태를 모니터링할 수 있는 것이다.

제어부는 이동통신 바이오단말기(100)에서 사용하는 유무선 표준통신 프로토콜(예를 들어, RS-232C, USB, Bluetooth, RF, IrDA 등이 있음)에 따라 디지털의 생체감지신호를 전송할 수 있으며, 데이터 인터페이스는 바이오유니트(10)와 이동통신 바이오단말기(100)의 CPU(75)간에 송수신되는 데이터를 접속시켜 주기 위한 것으로서, USB 포트나 RS-232C 포트 또는 병렬 포트 등으로 구현될 수 있다.

이와 같이 바이오유니트(10)에 의해 검출된 체온과 심전도의 변화가 이동통신 바이오단말기(100)의 CPU(75)로 전달되면, CPU(75)는 미리 설정된 생체신호 측정 프로그램에 따라 이 체온과 심전도를 분석하여 사용자의 생체 상태를 측정하게 된다. 이렇게, 측정된 사용자의 생체상태 정보는 이동통신 바이오단말기(100)의 표 시부(80)를 통해 그래프 및 수치로 디스플레이 되게 된다.

상술한 바와 같이, 상기의 이동통신 바이오단말기는 휴대폰 단말기나 PDA 뿐만 아니라 양방향 페이저, 셀룰라폰, GSM폰, CDMA 휴대 전화기, 워치폰 등을 포함하는 개념이다.

상술한 바와 같이, 본원 발명에 따르면 사용자는 간단하게 휴대할 수 있는 자신의 이동통신 바이오단말기와 탈착 및 장착식 또는 내장형으로 사용자의 이동통신 바이오단말기와 데이터 통신을 수행하는 바이오유니트의 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용하여, 언제 어디서나 사용자의 건강상태를 검사할 수 있고 갑작스런운 몸의 변화에 의한 이상이 감지되었을 때 우선 이동통신 바이오단말기의 모니터를 통하여 그래프 및 수치로 보여 줌으로써 건강 상태를 분석하여 볼 수 있는 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)을 이용한 이동통신 바이오단말기를 제공하며, 상기 측정된 건강정보는 자동으로 이동통신 바이오단말기에 저장이 되고 또한 상기 이동통신 바이오단말기와 연결된 인터넷 서버에 저장이 되며, 건강정보에 이상이 있으면 즉시 이 자료를 지정된 병원 및 의사의 휴대단말기나 PC로 자동 전송하여 그 의사와 즉시 건강상태를 의논하여 의료적인 조치를 취할 수 있는 방법을 제공함으로써 특히 심혈관계질환 등 긴급을 요하는 질환의 경우 사용자가 신속하게 대응하여 개인의 생명과 건강을 보호할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims

체온을 감지하기 위한 체온감지센서(12)와, 맥파나 심전도를 측정하기 위한 심장박동감지센서(14)를 구비한 사용자의 신체 일부가 접촉되어 건강정보를 입력받는 바이오유니트(10)와, 상기 바이오유니트(10)가 하우징의 외부에 결착될 수 있도록 접속부(15)가 형성되어 있고 사용자의 건강에 대한 검진을 할 수 있도록 자료가 저장된 CPU(75)와, 상기 CPU(75)에서 진단한 검진결과가 디스플레이되는 표시부(80)가 있는 이동통신 바이오단말기(100)를 포함하며, 상기 바이오유니트(10)의 접속체(11)가 이동통신 바이오단말기(100)에 형성되어 있는 접속부(15)에 결합하여 탈착 및 장착가능한 생체신호를 감지하는 건강검진장치에 있어서,

상기 심장박동감지센서(14)에서 측정되어 바이오유니트(10)로부터 출력되는 감지신호를 수신하는 심장박동감지부(25); 혼합된 잡음을 제거하기 위한 증폭 및 잡음 제거부(39); 상기 증폭 및 잡음 제거부(39)로부터 출력되는 심장박동 감지신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부(53); 상기 A/D 변환부(53)에 의해 변환된 디지털의 심장박동 감지신호를 소정의 전송 프로토콜에 따라 상기 생체상태 측정수단으로 전송하는 제어부와 상기 제어부로부터 전달되는 심장박동 감지신호를 CPU(75)로 접속시키기 위한 데이터 인터페이스 및 상기 CPU(75)에서 실시간 생체분석 소프트웨어를 작동시켜 심박변동율(HRV : Heart Rate Variability)로 생체신호를 분석하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 심박변동율을 이용한 바이오유니트.