KR20240121967A - Continuous blood glucose meter utilizing frictional electrical energy - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기로써, 보다 상세하게 신체에 탈부착되며, 혈당을 측정하는 측정부와, 의류에 탈부착되며, 상기 신체의 움직임에 따른 마찰을 바탕으로 전기를 생산하는 발전부를 포함하여, 신체의 반복적인 움직임 즉, 팔의 스윙 운동에서 발생하는 마찰력을 마찰 전기 발전부를 통해 수확함으로써, 버려지던 에너지로 전기를 발전하고 이를 커패시터에 저장하여 연속 혈당측정기를 가동시킴에 따라 혈당측정기의 가동시간을 증가시킬 수 있도록 한다.The present invention relates to a continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy, and more specifically, to a measuring unit that is attachable to the body and measures blood glucose, and a power generation unit that is attachable to clothing and generates electricity based on friction resulting from the movement of the body. By harvesting frictional force generated from repetitive movements of the body, i.e., arm swing movements, through the frictional electric power generation unit, electricity is generated using wasted energy, which is then stored in a capacitor to operate the continuous blood glucose meter, thereby increasing the operating time of the blood glucose meter.
Description
본 발명은 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기로써 더욱 자세하게는, 신체의 반복적인 움직임을 통해 발생하는 마찰전기를 신체에 붙어있는 연속 혈당측정기로 공급함으로써, 연속 혈당측정기의 사용가능시간을 증가시킬 수 있도록 하는 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy, and more specifically, to a continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy that supplies frictional electricity generated through repetitive movements of the body to a continuous blood glucose meter attached to the body, thereby increasing the usable time of the continuous blood glucose meter.
최근, 당뇨병 등 매일 혈당을 체크해야하는 환자들에게 연속 혈당측정기가 주목받고 있다. 일례로, 대한민국등록특허 제10-2212145호(2021.02.05.)에는 연속 혈당측정기용 센서 어플리케이터 조립체에 관한 내용이 개시되어 있다.Recently, continuous blood glucose meters have been attracting attention from patients who need to check their blood sugar levels daily, such as those with diabetes. For example, Korean Patent No. 10-2212145 (February 5, 2021) discloses a sensor applicator assembly for a continuous blood glucose meter.
그러나, 상기와 같은 종래의 경우, 연속 혈당측정기는 항상 신체에 부착되어 있어야 함에도 배터리 용량의 한계로 인해 주기적인 충전 및 교체가 필요하기에 상시 혈당 관리가 필수적인 소아당뇨 등 1형 당뇨 환자나 중증 2형 당뇨환자들이 불편을 겪고 있다. 즉, 연속 혈당측정기의 사용가능시간 즉 수명을 증가시키기 위한 새로운 시도가 요구되고 있다.However, in the conventional cases as mentioned above, continuous blood glucose meters must always be attached to the body, but because of the limitations of battery capacity, periodic charging and replacement are required, which causes inconvenience to patients with type 1 diabetes, such as juvenile diabetes, or severe type 2 diabetes, who require constant blood glucose management. In other words, new attempts are required to increase the usable time, or lifespan, of continuous blood glucose meters.
본 발명은 상술한 바와 같은 선행 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 신체의 반복적인 움직임을 통해 발생하는 마찰전기를 신체에 붙어있는 연속 혈당측정기로 공급함으로써, 연속 혈당측정기의 사용가능시간을 증가시킬 수 있도록 하는 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and the purpose of the present invention is to provide a continuous blood glucose meter that utilizes frictional electric energy, which supplies frictional electricity generated through repetitive movements of the body to a continuous blood glucose meter attached to the body, thereby increasing the usable time of the continuous blood glucose meter.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems to be solved by the present invention that are not mentioned herein will be clearly understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기에 있어서, 신체에 탈부착되며, 혈당을 측정하는 측정부와, 의류에 탈부착되며, 상기 신체의 움직임에 따른 마찰을 바탕으로 전기를 생산하는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy according to a preferred embodiment of the present invention is characterized by including a measuring unit that is attachable to a body and measures blood glucose, and a power generation unit that is attachable to clothing and generates electricity based on friction resulting from movement of the body.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 측정부는, 혈당측정기와, 상기 혈당측정기의 측정값을 전송하는 송수신기와, 상기 혈당측정기에 초기전력을 공급하는 배터리와, 상기 발전부로부터 발생한 전기를 축전하고, 상기 혈당측정기에 지속전력을 공급하는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the measuring unit according to a preferred embodiment of the present invention is characterized by including a blood glucose meter, a transceiver for transmitting a measurement value of the blood glucose meter, a battery for supplying initial power to the blood glucose meter, and a capacitor for storing electricity generated from the power generation unit and supplying continuous power to the blood glucose meter.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 커패시터는, 활성탄소 또는 전도성 탄소 재질을 포함하여 제작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the capacitor according to a preferred embodiment of the present invention is characterized in that it is manufactured by including activated carbon or a conductive carbon material.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 발전부는, 상기 의류에 부착되는 제1발전기와, 상기 제1발전기와 이격되게 상기 의류에 부착되는 제2발전기와, 상기 제1발전기, 제2발전기 및 발전부를 연결하는 전도성 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the power generation unit according to a preferred embodiment of the present invention is characterized by including a first generator attached to the clothing, a second generator attached to the clothing spaced apart from the first generator, and a conductive fiber connecting the first generator, the second generator, and the power generation unit.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 상기 제1발전기와 제2발전기는, 각각 상기 의류의 팔 부분 또는 몸체 부분에 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first generator and the second generator according to a preferred embodiment of the present invention are characterized in that they are respectively placed in the arm portion or the body portion of the clothing.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기는 배터리에만 의존하는 기존의 방식에서 에너지 하베스팅 방식을 통하여 혈당측정기의 교체 및 충전 주기를 획기적으로 증가시켜 사용자에게 편의성을 제공하는데 그 이점이 있다.By means of a means for solving the above problem, the continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy of the present invention has the advantage of providing convenience to the user by dramatically increasing the replacement and charging cycle of the blood glucose meter through an energy harvesting method rather than the existing method that relies only on batteries.
다시 말하면, 본 발명의 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기는 신체의 반복적인 움직임 즉, 팔의 스윙 운동에서 발생하는 마찰력을 마찰 전기 발전부를 통해 수확함으로써, 버려지던 에너지로 전기를 발전하고 이를 커패시터에 저장하여 연속 혈당측정기를 가동시킴에 따라 혈당측정기의 가동시간을 증가시킬 수 있도록 하는데 그 이점이 있다.In other words, the continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy of the present invention has the advantage of increasing the operating time of the blood glucose meter by harvesting the frictional force generated from repetitive body movements, i.e., arm swing movements, through a frictional electric generator, thereby generating electricity with the wasted energy and storing it in a capacitor to operate the continuous blood glucose meter.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명의 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and effects of the present invention not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기의 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a drawing showing the configuration of a continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing the configuration of a continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy according to one embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.The terms used in this specification will be briefly explained, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention are selected from the most commonly used terms in current practice, taking into consideration the functions of the present invention. However, these may vary depending on the intention of engineers in the field, precedents, the emergence of new technologies, etc. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the terms and the overall content of the present invention, rather than simply the names of the terms.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When a part of a specification is said to “include” a component, this does not mean that it excludes other components, but rather that it may include other components, unless otherwise stated.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention are described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.The specific details of the present invention, including the problems to be solved, the means for solving the problems, and the effects of the invention, are included in the embodiments and drawings described below. The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기에 있어서, 신체에 탈부착되며, 혈당을 측정하는 측정부(100)와, 의류에 탈부착되며, 상기 신체의 움직임에 따른 마찰을 바탕으로 전기를 생산하는 발전부(200)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy according to a preferred embodiment of the present invention includes a measuring unit (100) that is attachable to a body and measures blood glucose, and a power generation unit (200) that is attachable to clothing and generates electricity based on friction resulting from movement of the body.
먼저, 상기 측정부(100)가 마련된다. 상기 측정부(100)는 사용자의 신체 특정 부위에 부착되어 상기 사용자의 혈당을 연속적으로 측정하고, 그 측정값을 스마트폰 등 외부기기로 전송하는 역할을 한다. 일례로, 혈당 관리가 필수적인 소아당뇨 등 1형 당뇨 환자나 중증 2형 당뇨환자들의 경우 지속적인 혈당 측정이 필요하며, 이에 따라 상기 측정부(100)는 신체 부착형 연속 혈당측정기일 수 있다.First, the measuring unit (100) is provided. The measuring unit (100) is attached to a specific part of the user's body to continuously measure the user's blood sugar and transmit the measured value to an external device such as a smartphone. For example, in the case of type 1 diabetes patients such as juvenile diabetes, for which blood sugar management is essential, or severe type 2 diabetes patients, continuous blood sugar measurement is required, and accordingly, the measuring unit (100) may be a body-attached continuous blood sugar meter.
보다 구체적으로, 상기 측정부(100)는, 혈당측정기(110)와, 상기 혈당측정기(110)의 측정값을 전송하는 송수신기(120)와, 상기 혈당측정기(110)에 초기전력을 공급하는 배터리(130)와, 상기 발전부(200)로부터 발생한 전기를 축전하고, 상기 혈당측정기(110)에 지속전력을 공급하는 커패시터(140)를 포함한다.More specifically, the measuring unit (100) includes a blood glucose meter (110), a transmitter/receiver (120) that transmits the measurement value of the blood glucose meter (110), a battery (130) that supplies initial power to the blood glucose meter (110), and a capacitor (140) that stores electricity generated from the power generation unit (200) and supplies continuous power to the blood glucose meter (110).
우선, 상기 혈당측정기(110)는 상기 사용자의 혈액 속에 포함된 혈당량을 측정하는 역할을 한다. 이때, 상기 혈당측정기(110)는 마이크로 니들 방식의 연속 혈당측정기일 수 있다. 여기서, 상기 마이크로 니들 방식은 몸속으로 바늘이 들어오는 침습형이긴 하나 그 바늘이 미세하여 통증이 감소될 수 있도록 하는 인체 부착형 연속 혈당측정 시스템이다. 한번 부착하면 상기 바늘을 교체하기 전까지는 편하게 부착하고 다니며 실시간으로 측정할 수 있다. 또한, 피를 낼 필요가 없어 채혈과정에서 상기 바늘로 스스로의 손을 찌르는 등 불편함을 해소할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 상기 혈당측정기(110)는 마이크로 니들 센서를 이용하는 연속 혈당측정기를 적용하는 것이다.First, the blood glucose meter (110) measures the blood glucose level contained in the user's blood. At this time, the blood glucose meter (110) may be a continuous blood glucose meter using a micro needle method. Here, the micro needle method is an invasive type in which a needle is inserted into the body, but it is a body-attached continuous blood glucose metering system in which the needle is fine so that pain can be reduced. Once attached, the user can conveniently attach it and carry it around until the needle is replaced, and can measure in real time. In addition, since there is no need to draw blood, there is an advantage in that inconveniences such as pricking one's own hand with the needle during the blood collection process can be eliminated. Therefore, the blood glucose meter (110) applies a continuous blood glucose meter using a micro needle sensor.
그리고, 상기 송수신기(120)는 상기 혈당측정기(110)의 내부에 설치되어, 상기 혈당측정기(110)의 혈당량 측정값을 무선통신을 통하여 스마트폰 등의 외부기기로 전송하는 역할을 한다. 이때, 무선통신은 와이파이(WiFi) 무선 랜(WLAN), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이브로(Wibro) 및 CDMA 등과 같은 다양한 통신 방식이 적용될 수 있다. 또한, 상기 혈당측정기(110)는 상기 송수신기(120)를 통해 외부로부터 제어신호를 수신하여 연동되고, 작동제어될 수 있으며, 상기 혈당측정기(110)의 메모리에 저장된 혈당 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 상기 혈당측정기(110)의 메모리는 NOR 플래시 등 비휘발성 메모리로, 측정 혈당 데이터를 저장하고, 상기 혈당측정기(110)에 대한 외부의 제어신호 저장, 스마트폰 등 외부기기와 연동시 측정 혈당 데이터 송신 후 삭제하는 등의 프로세서를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 메모리에는 상기 혈당측정기(110)에 동작 신호를 전송하는 300초 주기의 반복 명령이 저장되어 있으며, 측정 시 발생하는 혈당 데이터를 저장하고, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령을 읽고 수행하며 상기 혈당측정기(110)의 동작을 총괄한다. 또한, 상기 송수신기(120)는 외부 기기로부터 신호를 인식하여 상기 프로세서에 전달하고, 상기 프로세서의 명령에 따라 해당 신호의 송신 주소로 혈당 데이터를 전송할 수 있다. 그리고, 상기 혈당측정기(110)와 송수신기(120)를 합친 예상 전력 소모량은 0.714mWh로, 240mWh 용량의 건전지로 300초에 1회씩 7일 가동될 수 있도록 설계할 수 있다. 즉, 상기 혈당측정기(110) 기준 일차전지의 용량 240mWh, 평균 수명 7일을 반영하여 로 240mWh 용량의 건전지로 300초에 1회씩 7일 가동될 수 있다.In addition, the transceiver (120) is installed inside the blood glucose meter (110) and plays a role of transmitting the blood glucose measurement value of the blood glucose meter (110) to an external device such as a smart phone via wireless communication. At this time, various communication methods such as WiFi, wireless LAN (WLAN), Bluetooth, Zigbee, Wibro, and CDMA can be applied for the wireless communication. In addition, the blood glucose meter (110) can be linked and controlled by receiving a control signal from the outside via the transceiver (120), and can transmit and receive blood glucose data stored in the memory of the blood glucose meter (110). Here, the memory of the blood glucose meter (110) is a non-volatile memory such as a NOR flash, and can include a processor for storing measured blood glucose data, storing an external control signal for the blood glucose meter (110), deleting measured blood glucose data after transmission when linked with an external device such as a smart phone, etc. For example, the memory stores a 300-second cycle repeat command that transmits an operation signal to the blood glucose meter (110), stores blood glucose data generated during measurement, and the processor reads and executes the command stored in the memory and supervises the operation of the blood glucose meter (110). In addition, the transceiver (120) recognizes a signal from an external device and transmits it to the processor, and transmits blood glucose data to the transmission address of the corresponding signal according to the command of the processor. In addition, the expected power consumption of the blood glucose meter (110) and the transceiver (120) combined is 0.714 mWh, and can be designed to be operated once every 300 seconds for 7 days with a 240 mWh capacity battery. In other words, reflecting the capacity of the primary battery of the blood glucose meter (110) of 240 mWh and the average lifespan of 7 days, With a 240mWh battery, it can operate for 7 days at a rate of 300 seconds.
또한, 상기 배터리(130)는 상기 혈당측정기(110)의 내부에 설치되어, 상기 혈당측정기(110)의 작동에 필요한 초기전력을 공급하는 역할을 한다. 여기서, 상기 초기전력은 상기 혈당측정기(110)가 부팅되어 상기 사용자의 혈당량을 측정할 수 있는 상태가 되기까지 필요한 전력을 의미할 수 있다. 또한, 상기 초기전력은 상기 혈당측정기(110)의 동작을 위한 기초적인 전원 공급으로, 상기 커패시터(140)로부터 전력을 공급받기 전 상기 혈당측정기(110)에 필요한 전력을 의미할 수 있다. 또한, 상기 초기전력은 상기 커패시터(140)가 축전되기 전 상기 혈당측정기(110)에 필요한 전력을 의미할 수 있다. 일례로, 상기 배터리(130)는 상기 혈당측정기(110)의 최초 작동부터 상기 혈당측정기(110) 내의 장치들에 대한 전원 공급을 수행하며, 상기 커패시터(140)의 전압이 기준치를 초과하면 상기 프로세서와 메모리를 제외한 나머지에 대한 회로 스위치가 열리며 전원 공급이 차단된다.In addition, the battery (130) is installed inside the blood glucose meter (110) and serves to supply initial power required for the operation of the blood glucose meter (110). Here, the initial power may refer to power required until the blood glucose meter (110) is booted and can measure the user's blood glucose level. In addition, the initial power may refer to power required for the blood glucose meter (110) before receiving power from the capacitor (140) as a basic power supply for the operation of the blood glucose meter (110). In addition, the initial power may refer to power required for the blood glucose meter (110) before the capacitor (140) is charged. For example, the battery (130) supplies power to the devices in the blood glucose meter (110) from the initial operation of the blood glucose meter (110), and when the voltage of the capacitor (140) exceeds a reference value, the circuit switch for the remaining devices except for the processor and memory is opened and the power supply is cut off.
그리고, 상기 커패시터(140)는 상기 발전부(200)로부터 발생하는 전기를 지속적으로 축전하고, 상기 배터리(130)로부터 상기 혈당측정기(110)에 전력이 공급되어 상기 혈당측정기(110)가 부팅된 후, 지속적으로 상기 혈당측정기(110)에 전력을 공급하는 역할을 한다. 즉, 상기 지속전력은 상기 혈당측정기(110)가 부팅되고 난 후 혈당량 측정에 필요한 전력을 의미할 수 있다. 다시 말하면, 상기 지속전력은 상기 혈당측정기(110)에 소요되는 전력 중 상기 배터리(130)를 통해 공급되는 전력 이외의 전력을 의미할 수 있다. 일례로, 상기 커패시터(140)는 상기 발전부(200)로부터 발생한 전기를 저장하며, 상기 커패시터(140)의 전압이 기준치를 초과하면 상기 프로세서와 메모리를 제외한 나머지 장치에 대해 회로 스위치가 닫히며 전원이 공급된다. 그리고, 상기 커패시터(140)는 5.5V, 8F 이상 정규 규격 기준으로, 용량보다 밀도에 중점을 두어 적용될 수 있다.And, the capacitor (140) continuously stores electricity generated from the power generation unit (200), and supplies electricity to the blood glucose meter (110) from the battery (130) and, after the blood glucose meter (110) is booted, continuously supplies electricity to the blood glucose meter (110). That is, the continuous power may refer to the electricity required for blood glucose level measurement after the blood glucose meter (110) is booted. In other words, the continuous power may refer to the electricity required for the blood glucose meter (110) other than the electricity supplied through the battery (130). For example, the capacitor (140) stores electricity generated from the power generation unit (200), and when the voltage of the capacitor (140) exceeds a reference value, a circuit switch is closed and power is supplied to the remaining devices except for the processor and the memory. And, the capacitor (140) can be applied with an emphasis on density rather than capacity based on a standard specification of 5.5 V, 8 F or higher.
또한, 상기 커패시터(140)는 활성탄소 또는 전도성 탄소 재질을 포함하여 제작된다. 즉, 상기 커패시터(140)는 활성탄소 또는 전도성 탄소 재질을 포함하여 제작됨에 따라, 우수한 전기 전도성과 높은 표면적으로, 종래의 낮은 에너지 밀도를 보완할 수 있다. 한편, 상기 커패시터(140)는 우수한 충방전 주기와 안정성으로 인해 에너지 하베스팅의 핵심 요소이나, 일반적으로 활용되는 알루미늄이나 구리계열의 커패시터는 낮은 에너지 밀도로 인해 신체의 활동으로부터 수확한 에너지를 거의 저장하지 못해 에너지 하베스팅 용도로는 적합하지 않다는 문제점이 있다. 따라서 에너지 밀도 문제가 보완된 탄소계 커패시터를 사용하여야 신체의 활동에서 생산되는 저장하고 혈당측정기 등과 같은 기기를 작동시킬 만큼 축전할 수 있도록 한다.In addition, the capacitor (140) is manufactured including activated carbon or a conductive carbon material. That is, since the capacitor (140) is manufactured including activated carbon or a conductive carbon material, it can compensate for the low energy density of the conventional capacitor with excellent electrical conductivity and high surface area. Meanwhile, the capacitor (140) is a key element of energy harvesting due to its excellent charge/discharge cycle and stability, but there is a problem that the capacitors made of aluminum or copper, which are generally utilized, cannot store much energy harvested from body activities due to their low energy density and are therefore not suitable for energy harvesting purposes. Therefore, a carbon-based capacitor with a compensated energy density problem must be used so that energy produced from body activities can be stored and stored enough to operate devices such as blood glucose meters.
다음으로, 상기 발전부(200)가 마련된다. 상기 발전부(200)는 상기 신체의 반복적인 움직임으로 인한 마찰력을 바탕으로 전기 에너지로 발전하고 이와 같은 전기에너지가 상기 커패시터(140)에 저장되도록 하는 역할을 한다. 일례로, 상기 발전부(200)는 마찰이 자주 발생하는 부위 예를 들면, 팔의 스윙 운동에서 발생하는 마찰력을 바탕으로 전기를 발전할 수 있다.Next, the power generation unit (200) is provided. The power generation unit (200) generates electric energy based on frictional force caused by repetitive movements of the body and stores such electric energy in the capacitor (140). For example, the power generation unit (200) can generate electricity based on frictional force generated in a part where friction frequently occurs, for example, in the swing movement of an arm.
보다 구체적으로, 상기 발전부(200)는 상기 의류에 부착되는 제1발전기(210)와, 상기 제1발전기(210)와 이격되게 상기 의류에 부착되는 제2발전기(220)와, 상기 제1발전기(210), 제2발전기(220) 및 커패시터(140)를 연결하는 전도성 섬유(230)를 포함한다. 또한, 상기 제1발전기(210)와 제2발전기(220)는, 각각 상기 의류의 팔 부분 또는 몸체 부분에 배치된다.More specifically, the generator (200) includes a first generator (210) attached to the clothing, a second generator (220) attached to the clothing spaced apart from the first generator (210), and conductive fibers (230) connecting the first generator (210), the second generator (220), and the capacitor (140). In addition, the first generator (210) and the second generator (220) are respectively arranged on the arm portion or the body portion of the clothing.
우선, 상기 제1발전기(210)는 폴리아미드 또는 폴리우레탄 아크릴레이트 또는 PET 필름 또는 3K 탄소섬유를 포함하는 재질로 제작될 수 있다. 보다 구체적으로, 3K 탄소섬유는 카본과 제올라이트를 혼합한 물질을 코팅하여 제작한다. 탄소섬유는 경도가 강해 의류 목적 가공과 신체 접촉엔 적절하지 않아 상기 전도성 섬유(230)가 신체에 접촉되도록 한다. 이때, 상기 발전부(200)는 전자의 이동이 활발하기에 전기 전도성 향상을 위한 카본과 상기 발전부(200)의 습도를 감소시켜 전자의 이동을 돕기 위한 제올라이트를 혼합한 물질을 코팅하여 적용함에 따라 발전의 효율을 높일 수 있는 이점이 있다. 마찰전기 발전은 정전기 현상을 기반으로 하기에 습도 영향을 크게 받기 때문에 이를 보완하기 위하여 흡습성이 뛰어난 물질인 제올라이트를 혼합하여 제작하는 것이다. 상기 제1발전기(210)는 상기 의류의 팔 부분에 부착될 수 있으며, 1.5Hz로 마찰 시 가로세로 50mm*90mm 또는 2:1 비율 4인치(18스택) 기준 출력전압 33V, 정류전류 0.25uA 일 수 있다. 또한, 상기 제2발전기(220)는 알루미늄 테이프 또는 동박 코팅(구리재질) 테이프 또는 폴리디메틸실록산 또는 PET 필름 또는 3K 탄소섬유를 포함하는 재질로 제작될 수 있다. 일례로, 상기 제2발전기(220)는 상기 의류의 몸체 부분에 부착될 수 있으며, 1.5Hz로 마찰 시 18스택 기준 출력전압 33V, 정류전류 0.25uA 일 수 있다. 또한, 상기 제1발전기(210)와 제2발전기(220)는 벨크로 띠 또는 밴드를 통한 부착 또는 상기 의류에 일체형으로 결합될 수 있다. 이때, 상기 제1발전기(210)는 상기 혈당측정기(110)의 외주면을 덮는 형태로, 상기 사용자의 피부로부터 외측방향으로 상기 혈당측정기(110), 의류, 상기 제1발전기(210) 순으로 적층되게 구비된다.First, the first generator (210) can be manufactured from a material including polyamide or polyurethane acrylate or PET film or 3K carbon fiber. More specifically, the 3K carbon fiber is manufactured by coating a material that mixes carbon and zeolite. Since carbon fiber has a strong hardness, it is not suitable for processing for clothing purposes and for body contact, so the conductive fiber (230) is made to come into contact with the body. At this time, since the power generation unit (200) actively moves electrons, there is an advantage in that the efficiency of power generation can be increased by coating and applying a material that mixes carbon for improving electrical conductivity and zeolite for reducing the humidity of the power generation unit (200) to help the movement of electrons. Since triboelectric power generation is based on an electrostatic phenomenon and is greatly affected by humidity, it is manufactured by mixing zeolite, which is a material with excellent hygroscopicity, to compensate for this. The first generator (210) may be attached to the arm portion of the clothing, and may have an output voltage of 33 V and a rectified current of 0.25 uA based on a width and length of 50 mm x 90 mm or a 2:1 ratio of 4 inches (18 stacks) when rubbed at 1.5 Hz. In addition, the second generator (220) may be manufactured from a material including an aluminum tape or a copper-coated (copper material) tape or polydimethylsiloxane or PET film or 3K carbon fiber. For example, the second generator (220) may be attached to the body portion of the clothing, and may have an output voltage of 33 V and a rectified current of 0.25 uA based on 18 stacks when rubbed at 1.5 Hz. In addition, the first generator (210) and the second generator (220) may be attached using a Velcro strap or band, or may be integrally coupled to the clothing. At this time, the first generator (210) is provided in a form that covers the outer surface of the blood glucose meter (110), and is stacked in the order of the blood glucose meter (110), clothing, and the first generator (210) in an outward direction from the user's skin.
그리고, 상기 전도성 섬유(230)는 상기 제1발전기(210)와 제2발전기(220)에서 발전된 전기 에너지가 상기 커패시터(140)에 저장될 수 있도록 도선 역할을 한다. 즉, 일반적인 도선이 설치되는 경우에 비하여, 상기 사용자가 상기 의류를 착용 시 편안하고 심미감을 향상시킬 수 있는 것이다. 여기서, 상기 전도성 섬유(230)는 구리 또는 폴리에스터 재질을 포함하여 복합 구조의 전도성 실로 제작될 수 있다.And, the conductive fiber (230) acts as a conductor so that the electric energy generated from the first generator (210) and the second generator (220) can be stored in the capacitor (140). That is, compared to the case where a general conductor is installed, the user can feel comfortable and improve the aesthetics when wearing the clothing. Here, the conductive fiber (230) can be made of a conductive thread having a composite structure including copper or polyester material.
일례로, 상기 제1발전기(210)와 제2발전기(220)는 상기 전도성 섬유(230)로 제작된 밴드에 의해 부착되고, 상기 커패시터(140)의 충전을 위해 상기 전도성 섬유(230)는 상기 커패시터(140)의 금속충전단자와 연결된다. 통상의 보행속도에서 사람 팔의 스윙 운동은 상기 제1발전기(210)와 제2발전기(220) 사이에 수평과 수직의 마착을 일으키며 전기를 발생시키는데, 18라인(5cm*9cm) 사이즈의 마찰전기발전기를 부착하고 1.5Hz의 속력(보행자의 팔 움직임)으로 마찰 시 출력전압 33V, 전류 0.25uA가 흐르며 상기 커패시터(140)를 충전시킨다. 상기 커패시터(140)의 충전효율이 약 90%라 가정하면 서울시민 1일 평균 신체활동 시간인 4.5시간을 반영하여 하루 약 120mWh를 생산할 수 있다. 발생한 전류는 상기 혈당측정기(110) 내부의 상기 커패시터(140)에 저장되어 센서의 가동과 데이터의 송신에 우선 사용된다. 일례로, 상기 혈당측정기(110)는 혈당 측정과 데이터의 송신을 위해 1.43mWh를 소모하는데, 이는 하루의 일상 속 신체활동으로 약 3.5일간 상기 혈당측정기(110)를 가동할 수 있을 것이다.For example, the first generator (210) and the second generator (220) are attached by a band made of the conductive fiber (230), and the conductive fiber (230) is connected to the metal charging terminal of the capacitor (140) to charge the capacitor (140). At a normal walking speed, the swinging motion of a person's arm causes horizontal and vertical friction between the first generator (210) and the second generator (220) to generate electricity. When a frictional electricity generator having a size of 18 lines (5 cm * 9 cm) is attached and friction occurs at a speed of 1.5 Hz (the movement of a pedestrian's arm), an output voltage of 33 V and a current of 0.25 uA flow, charging the capacitor (140). Assuming that the charging efficiency of the capacitor (140) is about 90%, about 120 mWh can be produced per day, reflecting the average daily physical activity time of 4.5 hours for Seoul citizens. The generated current is stored in the capacitor (140) inside the blood glucose meter (110) and is primarily used for the operation of the sensor and transmission of data. For example, the blood glucose meter (110) consumes 1.43 mWh for blood glucose measurement and data transmission, which can operate the blood glucose meter (110) for about 3.5 days with daily physical activities.
따라서, 도 2를 참조하면, 상기 혈당측정기(110)의 부팅 시 상기 배터리(130)로부터 상기 혈당측정기(110)로 초기전력이 공급되고, 상기 발전부(200)로부터 상기 커패시터(140)가 축전됨에 따라 상기 커패시터(140)가 상기 혈당측정기(110)로 지속전력이 공급된다. 이와 같이 전력을 공급받은 상기 혈당측정기(110)는 상기 사용자의 혈당을 측정한 후 상기 송수신기(120)를 통하여 스마트폰 등의 외부기기로 측정값을 전송한다.Accordingly, referring to FIG. 2, when the blood glucose meter (110) is booted, initial power is supplied from the battery (130) to the blood glucose meter (110), and as the capacitor (140) is charged from the power generation unit (200), continuous power is supplied to the blood glucose meter (110) by the capacitor (140). The blood glucose meter (110) supplied with power in this manner measures the user's blood glucose and then transmits the measured value to an external device such as a smartphone through the transceiver (120).
결과적으로, 배터리에만 의존하는 기존의 방식에서 에너지 하베스팅 방식을 통하여 혈당측정기의 교체 및 충전 주기를 획기적으로 증가시켜 사용자에게 편의성과 안정성을 제공할 수 있는 이점이 있다. 여기서, 생산 전력이 소비전력을 넘기에 과도한 잉여 전력이 생기지 않는 수준으로 커패시터의 용량을 조정하거나 발전기의 크기를 조정할 수 있으며, 줄어든 배터리의 사용량만큼 배터리의 크기를 작게 설계하거나 크기를 유지하되 교체 주기를 늘림으로써 사용자에게 편의성을 제공할 수 있다.As a result, there is an advantage in that the replacement and charging cycle of the blood glucose meter can be dramatically increased through the energy harvesting method compared to the existing method that relies solely on batteries, thereby providing convenience and stability to the user. Here, the capacity of the capacitor or the size of the generator can be adjusted to a level where excessive surplus power is not generated because the generated power exceeds the consumed power, and the size of the battery can be designed to be smaller by the amount of battery usage reduced, or the size can be maintained but the replacement cycle can be increased, thereby providing convenience to the user.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.In this way, it will be understood by those skilled in the art that the technical configuration of the present invention described above can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100 : 측정부
110 : 혈당측정기
120 : 송수신기
130 : 배터리
140 : 커패시터
200 : 발전부
210 : 제1발전기
220 : 제2발전기
230 : 전도성 섬유100 : Measuring section
110 : Blood Glucose Meter
120 : Transmitter and receiver
130 : Battery
140 : Capacitor
200 : Development Department
210: Generator 1
220: Generator 2
230 : Conductive fiber
Claims (5)
의류에 탈부착되며, 상기 신체의 움직임에 따른 마찰을 바탕으로 전기를 생산하는 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기.A measuring unit that is attached to the body and measures blood sugar levels; and
A continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy, characterized by including a power generation unit that is attachable to clothing and generates electricity based on friction resulting from the movement of the body.
상기 측정부는,
혈당측정기;
상기 혈당측정기의 측정값을 전송하는 송수신기;
상기 혈당측정기에 초기전력을 공급하는 배터리; 및
상기 발전부로부터 발생한 전기를 축전하고, 상기 혈당측정기에 지속전력을 공급하는 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기.In the first paragraph,
The above measuring part,
blood glucose meter;
A transmitter/receiver for transmitting the measurement value of the blood glucose meter;
A battery that supplies initial power to the above blood glucose meter; and
A continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy, characterized by including a capacitor that stores electricity generated from the above-mentioned power generation unit and supplies continuous power to the blood glucose meter.
상기 커패시터는, 활성탄소 또는 전도성 탄소 재질을 포함하여 제작되는 것을 특징으로 하는 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기.In the second paragraph,
A continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy, characterized in that the capacitor is manufactured by including activated carbon or conductive carbon material.
상기 발전부는,
상기 의류에 부착되는 제1발전기;
상기 제1발전기와 이격되게 상기 의류에 부착되는 제2발전기; 및
상기 제1발전기와 제2발전기를 연결하는 전도성 섬유;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기.In the first paragraph,
The above development unit,
A first generator attached to the above clothing;
a second generator attached to the clothing at a distance from the first generator; and
A continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy, characterized by including a conductive fiber connecting the first generator and the second generator.
상기 제1발전기와 제2발전기는, 각각 상기 의류의 팔 부분 또는 몸체 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 마찰 전기에너지를 활용한 연속 혈당측정기.
In paragraph 4,
A continuous blood glucose meter utilizing frictional electric energy, characterized in that the first generator and the second generator are respectively placed on the arm portion or the body portion of the clothing.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020230014559A KR20240121967A (en) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | Continuous blood glucose meter utilizing frictional electrical energy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230014559A KR20240121967A (en) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | Continuous blood glucose meter utilizing frictional electrical energy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240121967A true KR20240121967A (en) | 2024-08-12 |
Family
ID=92377165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230014559A KR20240121967A (en) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | Continuous blood glucose meter utilizing frictional electrical energy |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20240121967A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102212145B1 (en) | 2017-06-02 | 2021-02-05 | 주식회사 아이센스 | Sensor and applicator assembly for continuous glucose monitoring system |
-
2023
- 2023-02-03 KR KR1020230014559A patent/KR20240121967A/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102212145B1 (en) | 2017-06-02 | 2021-02-05 | 주식회사 아이센스 | Sensor and applicator assembly for continuous glucose monitoring system |
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