KR101307250B1

KR101307250B1 - 피검자의 트래머데이터 측정장치

Info

Publication number: KR101307250B1
Application number: KR1020120020456A
Authority: KR
Inventors: 김정환; 강준모; 최민준; 박광석; 전범석; 전효선; 김상경; 김한별
Original assignee: 주식회사 라이프사이언스테크놀로지; 서울대학교산학협력단
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: KR20120098538A

Abstract

본 발명은 피검자의 트래머 데이터 측정장치에 관한 것으로, 피검자의 손가락 트래머를 무구속/무자각 상태에서 획득하기 위한 보다 가볍고 착용이 용이한 센서모듈을 탑재하여 손가락에 착용하고, 손목에 착용한 워치타입 데이터수집장치에 의해 손가락 및 손목의 트래머감지 데이터를 수집 및 저장한 후 유무선 통신을 통해 진단용 컴퓨터 또는 스마트단말기로 전송하므로, 피검자의 운동장애 진단을 위한 생체데이터를 제공하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 피검자의 트래머 데이터 측정장치는 손가락 트래머센서부를 통해 피검자의 손가락 트래머 데이터 수집 및 저장하고, 저장된 손가락 트래머데이터를 설정된 인터페이스를 통해 유,무선으로 접속된 트래머 진단장치로 전송하는 데이터수집모듈로 구성된 피검자의 트래머데이터 측정장치에 있어서, 상기 데이터수집모듈은 상기 피검자의 손목의 트래머데이터를 수집하는 손목트래머센서부; 상기 손목트래머센서부의 손목 트래머데이터와 상기 손가락 트래머센서부로부터의 손가락 트래머데이터를 수집 및 저장하고, 트래머상태를 진단장치로 전송하는 마이크로콘트롤러; 상기 마이크로콘트롤러로부터 출력된 상기 손가락 및 손목트래머 데이터를 유,무선통신방식으로 진단장치로 전송하는 유,무선통신부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.을 특징으로 한다.

Description

피검자의 트래머데이터 측정장치 {Apparatus for Tremor measure of fingers}

본 발명은 피검자의 손가락 트래머 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무구속 상태에서 피검자의 손가락 및 손목에 손떨림을 감지하는 센서를 탑재한 트래머(Tremor) 감지센서를 부착하고, 손목에 착용된 워치타입(Watch type) 데이터수집장치를 통해 트래머 감지 데이터를 수집 및 저장한 후 유무선 통신을 통해 진단용 컴퓨터로 전송하므로, 피검자의 운동장애 진단을 위한 생체데이터를 제공하도록 하는 피검자의 트래머데이터 측정장치에 관한 것이다.

연령이 증가할수록 만성질환을 갖기 쉬우며 일상생활활동(ADL)에 어려움이 생기게 됨. 이러한 노인의 건강 문제는 노인인구의 증가에 따라 사회적 문제로 대두되고 있음. 특히, 파킨슨씨병(Parkinson's disease)과 뇌졸중(Stroke)과 같은 노인성 신경계 질환들은 뚜렷한 치료법이 없어 노인들의 삶의 질 저하 및 가족들의 큰 경제적 부담이 되고 있다.

이와 같은 파킨슨 병의 임상적상태를 측정하기 위한 방법으로, 임상의가 환자의 운동 능력을 정해진 방법으로 시험하면서 육안으로 검사하는 방법과 설문지 및 문진 결과를 통하여 운동능력에 관한 등급을 매김. 크게 4가지의 방법이 있으며, 그 중에 UPDRS(Unified Parkinson's disease rating scale)가 가장 널리 사용되고 있는 방법으로 전체 42항목으로 이루어져 있으며, 각 항목은 0∼4 단계로 이루어져 있다. 이러한 임상적 상태 판별 방법은 임상의 숙련 여부에 따라 분석을 달리할 수 도 있으며, 환자의 경우 설문지 조사 혹은 문진시 객관적으로는 같은 크기의 증상이라 할지라도 환자별로 다른 답변을 할 수 있어, 정량적이고 객관적인 진단 파리미터 및 분석 결과의 필요성이 요구되고 있다.

이와 같이 필요성에 의해 개발된 종래기술은 미국의 'Cleveland Medical Devices Inc.'는 떨림(Tremor)과 같은 운동 장애 증상 분석을 위한 무선시스템이고, 소프트웨어에서 보여주는 지시사항에 따라 motor task 동안 손가락에 착용하여 사용하며, 실시간데이터를 획득할 수 있으며 전송받은 신호를 컴퓨터에서 scoring을 하여 환자증상을 분석하기 위한 트래머 측정장치를 개발 사용되고 있다.

그러나, 종래기술에 따른 트래머 측정장치는 손가락에 착용하는 사용센서의 무게가 무거워 환자가 불편함을 느낄 뿐만 아니라, 무게감으로 인해 보다 정확한 측정값을 획득하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 피검자의 손가락 트래머를 무구속/무자각 상태에서 획득하기 위한 보다 가볍고 착용이 용이한 센서모듈을 탑재하여 손가락에 착용하고, 손목에 착용한 워치타입 데이터수집장치에 의해 손가락 및 손목의 트래머감지 데이터를 수집 및 저장한 후 유무선 통신을 통해 진단용 컴퓨터 또는 스마트단말기로 전송하므로, 피검자의 운동장애 진단을 위한 생체데이터를 제공하도록 하는 피검자의 트래머데이터 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 피검자의 트래머 데이터 측정장치는 손가락 트래머센서부를 통해 피검자의 손가락 트래머 데이터 수집 및 저장하고, 저장된 손가락 트래머데이터를 설정된 인터페이스를 통해 유,무선으로 접속된 트래머 진단장치로 전송하는 데이터수집모듈로 구성된 피검자의 트래머데이터 측정장치에 있어서, 상기 데이터수집모듈은 상기 피검자의 손목의 트래머데이터를 수집하는 손목트래머센서부; 상기 손목트래머센서부의 손목 트래머데이터와 상기 손가락 트래머센서부로부터의 손가락 트래머데이터를 수집 및 저장하고, 트래머상태를 진단장치로 전송하는 마이크로콘트롤러; 상기 마이크로콘트롤러로부터 출력된 상기 손가락 및 손목트래머 데이터를 유,무선통신방식으로 진단장치로 전송하는 유,무선통신부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 마이크로콘트롤러는 손가락, 손목 트래머센서부에서 입력된 각 트래머데이터(X-Accl, Y-Accl, Z-accl)(X-Gyro, Y-Gyro, Z-Gyro)를 일시저장하기 위한 각 레지스터부; 상기 레지스터부에 저장된 상기 각 트래머데이터를 USB포트를 통해 전송하도록 UART 통신규격에 맞추어 데이터를 변환 전송하는 유선인터페이스부; 상기 레지스터부에 저장된 상기 각 트래머데이터를 UART 통신규격에 맞추어 무선데이터를 변환 전송하는 무선인터페이스부; 및 상기 각 인터페이스부를 통해 상기 트래머데이터를 외부메모리카드에 저장하기 위한 외부메모리 인터페이스부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 피검자의 손가락 트래머 측정장치는 피검자의 손가락 또는 손목의 떨림을 트래머센서를 이용하여 보다 정확한 트래머 데이터를 획득할 수 있어, 파킨슨씨 병의 진단을 위한 보다 정확한 데이터로 활용이 가능한 효과가 있다.

또한, 피검자의 손가락으로부터 트래머데이터를 검지하기 위한 트래머센서부를 3축가속도센서 및 3축자이로센서만으로 구성하므로 착용감을 느끼지 못할 정도의 소형 경량화가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 피검자의 손가락 트래머 측정장치 착용상태 구성도이고,
도 2는 도 1의 데이터수집모듈의 상세블록 구성도이고,
도 3은 도 2의 마이크로콘트롤러의 상세 블록 구성도이고,
도 4는 도 1의 데이터수집모듈의 신호처리 흐름도이다.

본 발명의 실시예에 따른 피검자의 손가락 트래머 측정장치의 구체적인 구성 및 작용에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피검자의 트래머데이터 측정장치 구성도로서, 피검자(100) 손가락의 트래머 데이터 획득을 위한 손가락 트래머센서부(101)와, 상기 손가락 트래머센서부(101)로부터 전송된 손가락 트래머데이터를 수집/저장하고, 내장된 손목 트래머센서부로부터 수집된 손목 트래머데이터를 설정된 인터페이스로 변환 출력하는 데이터수집모듈(102)과, 상기 데이터수집모듈(102)로부터 전송된 트래머 데이터를 분석 및 진단하는 진단장치(200)로 구성된다.

상기 데이터수집모듈(102)은 피검자의 손목에 착용가능하도록 워치타입으로 형성되며, 상기 손가락 트래머센서부(101)와 유선 또는 무선으로 접속되어 손가락 트래머데이터를 수집한다.

상기 손가락 트래머센서부(101)는 상기 데이터수집모듈(102)과 유선으로 연결되어 전원을 공급받아 구동되며, 피검자(100)의 손가락에 부착하기 위하여 착탈이 용이하며, 밀착고정이 가능한 밴드타입 또는 골무타입으로 구성한다.

상기 손가락 트래머센서부(101)와 데이터수집모듈(102)은 한 세트로 플레서블 PCB케이블을 이용한 유선 연결되거나, 무선모듈을 탑재하여 무선연결이 가능하며, 피검자의 좌,우측 양손의 트래머 데이터를 수집하기 위해서는 상기 트래머센서부(101)와 데이터수집모듈(102) 세트를 좌,우측 손에 각각 착용하여 사용하도록 하며, 좌,우측 세트로부터 수집된 트래머 데이터는 상기 진단장치(200)에 입력되어 좌,우측 각 손의 트래머를 분석 및 진단하도록 한다.

상기 진단장치(200)는 진단프로그램이 설치된 진단용컴퓨터뿐만 아니라, 스마트폰, 스마트패드 등의 단말기가 가능하다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 트래머 데이터를 수집하는 데이터수집모듈의 상세 블록 구성도로서, 상기 데이터수집모듈(102)은 상기 피검자의 손목의 트래머데이터를 수집하는 손목트래머센서부(131)와, 상기 손목트래머센서부(131)의 손목 트래머데이터와 상기 손가락 트래머센서부(101)로부터의 손가락 트래머데이터를 수집 및 저장하고, 상기 각 트래머데이터를 진단장치(200)로 전송하는 마이크로콘트롤러(120)와, 상기 마이크로콘트롤러(120)로부터 출력된 상기 손가락 및 손목트래머 데이터를 USB포트를 통해 유선통신방식으로 진단장치(200)로 전송하는 유선통신부(133)와, 상기 손가락 및 손목 트래머데이터를 블루투스등의 무선데이터로 무선전송하는 무선통신부(134)와, 상기 마이크로콘트롤러(120)에 의해 상기 손가락 및 손목 트래머데이터를 접속된 외부메모리카드로 저장하는 메모리카드부(132)와, 상기 각부 및 상기 손가락 트래머센서부(101)로 전원을 공급하는 배터리 및 배터리충전부로부터의 전원을 공급하는 전원공급부(135)로 구성된다.

상기 손가락 트래머센서부(101) 및 손목 트래머센서부(131)는 3축 가속도(x,y,z Axis Accelerometer) 및 3축 각속도(x,y,z Axis Gyroscope)를 검지하는 3축 가속도 및 자이로센서로 구성되며, 트래머데이터는 각 3축 가속도 및 3축 각속도 데이터로 구성된다.

상기 손가락 트래머센서부(101) 및 손목 트래머센서부(131)와 상기 마이크로콘트롤러(120)와 SPI통신규격으로 데이터를 수신하며, 상기 마이크로콘트롤러는 SPI마스터로 동작하며, 상기 손가락 및 손목 트래머센서부(101)(131) 및 외부메모리저장부(132)는 각각 SPI 슬레이브로 동작한다.

상기 무선통신부는 RF, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 또는 노르딕(NorDic) 등과 같은 무선데이터 인터페이스를 이용하여 진단용 컴퓨터 또는 모바일단말기 등의 진단장치(200)로 무선 데이터 전송도 가능하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로콘트롤러의 구성도로서, 상기 손가락 트래머센서부(101) 및 손목트래머센서부(131)에서 입력된 각 트래머데이터(X-Accl, Y-Accl, Z-accl)(X-Gyro, Y-Gyro, Z-Gyro)를 일시저장하기 위한 각 레지스터부(122)(123)와, 상기 레지스터부(122)(123)에 저장된 상기 각 트래머데이터를 USB포트를 통해 전송하도록 UART 통신규격에 맞추어 데이터를 변환 전송하는 인터페이스부(125)와, SD메모리카드 등의 외부메모리로의 데이터 저장을 위한 외부메모리인터페이스부(126)로 구성된다.

상기 외부메모리 인터페이스부(126)는 상기 레이지터부(122)(123)에 저장된 트래머데이터 또는 상태정보를 외부메모리카드의 데이터포맷에 맞도록 변환한 후 상기 메모리카드부(132)를 통해 장착된 마이크로 SD메모리카드 등의 외부메모리카드에 저장한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 피검자의 손가락 트래머 측정장치에 대한 구체적인 작용을 첨부된 도 1 내지 도 4을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 피검자의 손가락 트래머 측정장치의 동작 흐름도로서, 데이터수집모듈(110)은 키입력부(136) 또는 접속된 진단장치(200)로부터 시작명령 또는 리셋명령을 입력받으면, 상기 마이크로콘트롤러(120)는 상기 진단장치(200) 또는 사용자 명령에 따라 상기 손가락/손목 트래머센서부(101)(131)로부터의 손가락/손목 트래머 데이터 수집을 시작하거나, 상기 외부메모리카드에 저장된 트래머데이터 또는 상기 레지스터부(123)에 저장된 상태정보를 상기 인터페이스부(124)9125)를 통해 진단장치(200)로 전송한다.

상기 마이크로콘트롤러(120)에 의해 상기 손가락/손목 트래머데이터 수집은 상기 마이크로콘트롤러(120)에서 손가락 트래머센서부(101) 및 손목트래머센서부(131)에 칩선택신호(CS)를 보내면, 선택된 해당 트래서센서부(101)(131)로부터 트래머데이터(X-Accl, Y-Accl, Z-accl)(X-Gyro, Y-Gyro, Z-Gyro)를 입력받게 된다.

즉, 상기 손가락/손목 트래머센서(101)(131)로부터 입력되는 각 트래머데이터는 (X-Accl, Y-Accl, Z-accl)(X-Gyro, Y-Gyro, Z-Gyro)로 12개 채널을 통해 입력되며, 상기 마이크로콘트롤러(120)의 제어에 따라 상기 각 채널데이터 신호처리를 수행할 경우 각 채널의 데이터가 해당 레이지스터부(122)(123)의 해당 영역(X,Y,Z-Accl Reg)(X,Y,Z-Gyro Reg)에 순차적으로 저장하게 된다.

선택된 각 채널의 트래머데이터가 모두 입력되면 상기 외부메모리저장부(132)를 통해 외부메모리카드에 저장하거나, 실시간으로 상기 인터페이스부(124)(125)를 통해 설정된 포맷(UART)로 변환한 후, 상기 무선통신부(134) 또는 USB포트를 통해 진단장치로(200)로 전송하고, 전송완료 후 상기 레지스터부(120)에 저장된 해당 트래머 데이터는 클리어시킨다.

만약, 상기 입력된 트래머 데이터가 실시간으로 전송하지 않을 경우에는 설정된 시간(약 4ms) 지연 후 상기 레지스터부(122)(123)의 트래머 데이터를 클리어시킨 후 상기 트래머센서부(101)(131)로부터의 트래머 데이터 입력을 다시 시작한다.

현편, 상기 진단장치(200) 또는 상기 키입려부(127)를 통해 상기 외부메모리저장부(132) 또는 상기 레지스터부(122)(123)의 상태정보입력부에 저장된 데이터수집모듈(102)의 상태데이터를 상기 진단장치(200)로의 전송을 요청할 경우, 해당 외부메모리카드 또는 상태정보입력부에 저장된 트래머데이터 또는 상태정보를 추출하여 상기 인터페이스부(124)(125)를 통해 상기 진단장치(200)로 전송한다.

여기서, 상태정보부에 저장된 상태정보는 상기 데이터수집모듈(102)의 전원상태 또는 인터페이스 상태 등을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 피검자의 트래머 측정장치의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예로 한 쌍의 트래머센서부 및 데이터수집모듈을 추가로 구성하여 피검자의 좌,우측 손가락 및 손목에 착용하므로 양손의 트래머를 모두 측정할 수 있도록 구성하거나, 트래머센서부와 데이터수집모듈 또는 데이터수집모듈과 진단장치를 각각 무선모듈을 탑재하여 무선으로 데이터를 전송하는 등 다양한 실시예로 변형이 가능하다.

100 : 피검자 101,131 : 손가락,손목 트래머센서부
102 : 데이터수집모듈 120 : 마이크로콘트롤러
122,123 : 레지스터부 124,125 : 인터페이스부
126 : 외부메모리 인터페이스부 132: 외부메모리저장부
133 : 유선통신부 134 : 무선통신부
135 : 전원공급부 136 : 키입력부
200 : 진단장치

Claims

손가락 트래머센서부를 통해 피검자의 손가락 트래머 데이터 수집 및 저장하고, 저장된 손가락 트래머데이터를 설정된 인터페이스를 통해 유,무선으로 접속된 트래머 진단장치로 전송하는 데이터수집모듈로 구성된 피검자의 트래머데이터 측정장치에 있어서,
상기 데이터수집모듈은,
상기 피검자의 손목의 트래머데이터를 수집하는 손목트래머센서부;
상기 손목트래머센서부의 손목 트래머데이터와 상기 손가락 트래머센서부로부터의 손가락 트래머데이터를 수집 및 저장하고, 트래머상태를 진단장치로 전송하는 마이크로콘트롤러;
상기 마이크로콘트롤러로부터 출력된 상기 손가락 및 손목트래머 데이터를 유,무선통신방식으로 진단장치로 전송하는 유,무선통신부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터수집모듈은 피검자의 손목에 착용가능하도록 워치타입으로 형성되며, 상기 손가락 트래머센서부와 유선 또는 무선으로 접속되어 손가락 트래머데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 손가락 트래머센서부는 상기 데이터수집모듈과 유선으로 연결되어 전원을 공급받아 구동되며, 상기 마이크로콘트롤러의 제어에 의해 손가락 트래머데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 손가락 트래머센서부 및 손목 트래머센서부는 3축 가속도 및 3축 각속도 데이터를 측정하는 3축 가속도센서 및 3축 자이로센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터수집모듈에 부가하여 상기 마이크로콘트롤러로부터 출력된 상기 손가락 및 손목 트래머데이터를 저장하도록 삽입된 착탈가능한 메모리카드 및 외부메모리저장부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터수집모듈과 진단장치의 통신은 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신규격을 에 따라 전송되며, USB(Universal Serial Bus)를 포함한 유선통신으로 전송하거나, 블루투스, 지그비, 노르딕을 포함한 무선통신방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머 데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로콘트롤러는 손가락, 손목 트래머센서부에서 입력된 각 트래머데이터(X-Accl, Y-Accl, Z-accl)(X-Gyro, Y-Gyro, Z-Gyro)를 일시저장하기 위한 각 레지스터부;
상기 레지스터부에 저장된 상기 각 트래머데이터를 USB포트를 통해 전송하도록 UART 통신규격에 맞추어 데이터를 변환 전송하는 유선인터페이스부;
상기 레지스터부에 저장된 상기 각 트래머데이터를 UART 통신규격에 맞추어 무선데이터를 변환 전송하는 무선인터페이스부; 및
상기 각 인터페이스부를 통해 상기 트래머데이터를 외부메모리카드에 저장하기 위한 외부메모리인터페이스부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머 데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마이크로콘트롤러와 손가락 트래머센서부 및 손목 트래머센서부의 통신은 SPI(Serial Peripheral Interface)통신규격으로 통신하며, 상기 마이크로콘트롤러는 SPI마스터로 상기 각 트래머센서부는 SPI슬레이브로 설정되며, 상기 마이크로콘트롤러의 칩셋선택에 따라, 상기 손가락 트래머센서 또는 손목 트래머센서로부터 각 트래머데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 피검자의 트래머 데이터 측정장치.
제 1 항에 있어서,
상기 트래머센서부 및 데이터수집모듈은 피검자의 좌,우측 손가락 및 손목에 각각 착용가능 하도록 두 개의 세트로 구성되며, 좌,우측 데이터수집모듈에서 측정된 각 손가락 및 손목 트래머데이터는 상기 진단장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 피검자의 손가락 트래머 측정장치.