KR102318752B1 - 착석 환경에서의 비침습 생체신호 검출 및 데이터 처리가 가능한 스마트 의자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의자에 착석한 착석자의 움직임이 발생하더라도 목쿠션이 PPG 센서를 착석자의 경부에 항시 근접 접촉될 수 있도록 동작하여 검출되는 신호의 노이즈를 줄이고, 적절한 레벨의 신호를 검출할 수 있도록 하는 스마트 의자에 관한 것이다.

Description

착석 환경에서의 비침습 생체신호 검출 및 데이터 처리가 가능한 스마트 의자{Smart chair capable of detecting noninvasive biosignal and processing data in the sitting state}

본 발명은 착석 환경에서의 비침습 생체신호 검출 및 데이터 처리가 가능한 스마트 의자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의자의 좌판과 등받이에 착석자의 심탄도(BCG : Ballistocardiogram)를 측정하는 BCG 센서를, 팔걸이와 목쿠션에 착석자에게 광혈류 측정(photoplethysmography, PPG)을 수행하는 PPG 센서를 내장하고 이를 통해 측정된 신호들을 분석해 착석자의 심박수, 혈압, 산소포화도, 스트레스, 부정맥 등의 생체 정보를 획득할 수 있는 스마트 의자에 관한 것이다.

최근 급속한 전자기술과 정보통신 기술의 발전으로 인해 다양한 분야에서 사람들에게 편의를 제공하고 있다. 특히, 의료기구 및 시스템 분야에 활용 되어짐으로, 인간의 건강관리에 매우 유용한 유헬스케어(Ubiquitous Healthcare) 분야가 급속히 발전하고 있다.

즉, 생체정보센서와 첨단 무선통신 또는 의료기기 등을 이용하여, 사용자의 건강상태, 스트레스 등을 원격에서 검진하고 위급상황을 알려주는 등의 헬스케어 서비스가 홈네트워크 환경에서 이루어지고 있다.

종래의 생체정보 획득을 통한 건강관리 시스템으로 일상생활에서 주로 사용하는 의자로부터 생체정보를 획득하여 건강상태를 진단받을 수 있는 기술이 국내 특허등록 제10-0949309호(모바일 컴퓨터를 이용한 건강 모니터링 시스템 및 그 방법, 종래기술)에 개시되어 있으며 이를 간략하게 소개하면 다음과 같다.

상기 종래기술은 팔걸이 또는 좌판에 생체신호를 측정하기 위한 생체신호 측정전극 또는 압력센서인 자세측정용 센서를 구비하고, 여기서 측정된 생체신호를 무선수신하여 연산처리해 착석자의 건강상태를 모니터링 하는 기술이다.

그런데, 일반적인 의자는 착석자의 하중을 전체적으로 분산하여 착석자에게 편안함을 제공하는데 주 목적이 있는 바, 착석자의 하중을 고루 분산시키도록 설계된 쇼파와 같은 의자에 대해서는, 착석자의 하중이 의자 전체에 분산되는 현상이 발생하여 의자에 내장된 센서가 착석자의 생체신호를 정확하게 센싱할 수 없게 된다.

예를 들어, 생체신호 측정용 센서가 감압센서 또는 광센서인 경우 착석자가 의자에 앉은 상태에서 신체를 미세하게 움직이게 되면 이 움직임에 의해 측정 신호 지연 또는 불연속점이 발생하고, 결과적으로 측정값이 왜곡되는 문제점이 발생한다.

즉, 의자에 착석한 착석자의 미세한 움직임으로 인해, 착석자의 생체신호 측정 결과의 정확도가 현저히 떨어져, 최종적으로 도출된 건강상태의 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제10-0949309호

본 발명은 상기 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 의자에 착석한 착석자의 움직임이 발생하더라도 목쿠션이 PPG 센서를 착석자의 경부에 항시 근접 접촉될 수 있도록 동작하여 검출되는 신호의 노이즈를 줄이고, 적절한 레벨의 신호를 검출할 수 있도록 하는 스마트 의자를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 수단으로, 좌판, 팔걸이, 등받이 및 목쿠션을 포함하는 프레임부; 의자의 좌판과 등받이 중 어느 하나 이상에 내장되며, 착석자의 심탄도(BCG : Ballistocardiogram)를 측정해 BCG 신호로서 검출하는 BCG 센서; 및 상기 팔걸이와 목쿠션 중 적어도 어느 하나 이상에 설치되며, 착석자에게 광혈류 측정(photoplethysmography, PPG)을 수행해 측정 결과를 PPG 신호로서 검출하는 PPG 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목쿠션은, 전면 중앙에 조인트볼이 형성되는 배면판; 배면에 상기 조인트볼에 체결되는 조인트블럭이 형성되어 상기 배면판의 전면에서 원뿔형으로 피벗운동되는 피벗부재; 상기 피벗부재의 전면에 형성되고 상기 PPG 센서가 내장되는 장착구가 함몰 형성되는 제1 완충부재; 상기 배면판과 피벗부재 사이에 개재되며 피벗부재의 피벗운동에 따라 압축 또는 팽창되면서 상기 피벗부재를 탄성 지지하는 제2 완충부재; 및 목쿠션의 외피를 구성하며, 상기 PPG 센서가 노출되도록 노출구가 개방 형성되는 커버부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제2 완충부재는 중앙으로 상기 조인트볼과 조인트블럭의 체결부위를 수용하는 도넛 형태의 공기튜브로 구성되고, 상기 피벗부재는 호 형상으로 만곡지는 판재 형태로 구성되며, 상기 장착구는 제1 완충부재의 중앙을 기준으로 좌, 우측에 대칭되는 한 쌍으로 형성되며 상기 PPG 센서는 한 쌍의 장착구에 각각 내장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커버부재에는 상기 피벗부재의 피벗운동에 대응해 길이가 신장되도록 둘레를 따라 주름이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 배면판의 배면 중앙에는 회전축이 형성되고 회전축에서 일정 거리 편심된 위치에는 가이드돌기가 돌출 형성되며, 상기 목쿠션은, 배면판의 배면에서 상기 회전축을 기준으로 배면판을 회전지지하는 제3 완충부재;를 더 포함하며, 상기 제3 완충부재는, 중앙에는 상기 회전축이 축결합되는 축홈이 함몰 형성되고, 상기 축홈에서 일정 거리 편심된 위치에는 상기 가이드돌기가 회전 안내될 수 있도록 가이드홈이 함몰 형성되는 스테이지; 및 상기 가이드홈에 설치되어 상기 가이드홈에 삽입된 가이드돌기를 일방향으로 탄성 지지하는 완충스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 의자에 착석한 착석자의 움직임이 발생하더라도 목쿠션이 PPG 센서를 착석자의 경부에 항시 근접 접촉될 수 있도록 동작하여 검출되는 신호의 노이즈를 줄이고, 적절한 레벨의 신호를 검출할 수 있도록 하여, 생체신호 분석 결과의 정확도와 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 의자의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 의자의 평면을 사용상태를 기준으로 도시한 도면으로, 착석자의 경부가 목쿠션에서 이격된 상태를 도시한 도면.
도 3은 목쿠션의 전체적인 외관을 도시한 도면.
도 4는 목쿠션의 분해구성을 도시한 도면.
도 5는 목쿠션의 평면 단면구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 목쿠션의 작용을 설명하기 위한 도면으로, 피벗부재의 피벗운동에 따른 상태를 도시한 도면.
도 7은 제3 완충부재의 전면을 도시한 도면.
도 8은 등받이와 목쿠션의 전면을 개략적으로 도시한 도면.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

본 발명에 따른 스마트 의자는 크게 좌판(1), 팔걸이(2), 등받이(3) 및 목쿠션(4)을 포함하는 프레임부(F), 좌판(1)과 등받이(3) 중 어느 하나 이상에 내장되며, 착석자의 심탄도(BCG : Ballistocardiogram)를 측정해 BCG 신호로서 검출하는 BCG 센서(5) 및 상기 팔걸이(2)와 목쿠션(4) 중 적어도 어느 하나 이상에 설치되며, 착석자에게 광혈류 측정(photoplethysmography, PPG)을 수행해 측정 결과를 PPG 신호로서 검출하는 PPG 센서(6)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다.

착석자가 스마트 의자에 착석하게 되면 BCG 센서(5)와 PPG 센서(6)에 의해 생체 정보가 검출될 수 있다. 이러한 센서들이 모두 의자에 내장되는 구조를 갖추게 되므로 비침습 방식으로 생체 정보를 검출할 수 있다.

그러나, 이러한 비침습식 생체 정보 검출 방식은 검출 과정에서 다양한 변수가 존재하게 된다. 착석자가 의자에 정확하게 착석하지 않았거나, 착석하였다 하더라도, 미세한 신체 움직임을 가져가게 될 경우 신호에 노이즈가 발생하여 신호가 포화되거나, 신호 대 잡음비가 낮아져 이러한 신호로부터 생체 정보를 추출하기 어려울 수 있어, 이러한 신호들로부터 생체 정보를 획득하기 위해서는 센서에서 검출된 신호가 적정한 레벨을 가져아 할 필요가 있다.

PPG 센서(6)는 광혈류 측정(photoplethysmography, 이하 'PPG'라 함)을 하는 센서로 정의될 수 있다.

PPG 센서(6)는 빛을 방출하는 광 송신부(light emitter)(예: LED) 및 광 검출기(light detector)(예: 포토다이오드)를 포함할 수 있다. 광 송신부는 사용자의 피부 속의 조직이나 혈관으로 빛을 방출하고, 광 검출기는 반사된 빛을 수집할 수 있다. 광 검출기에 의하여 수집된 빛은 전기 신호로 변환될 수 있다. 변환된 전기 신호는 PPG 신호로 참조될 수 있다.

PPG 신호의 레벨은 광 송신부에 의하여 송출되는 빛의 세기, 광 검출부가 수집하는 빛의 세기에 비례할 수 있다. 광 송신부에 의하여 송출되는 빛의 세기는 광 송신부에 인가되는 전류의 세기와 비례할 수 있다. 광 검출부는 수집된 빛을 정해진 게인(gain) 값에 따라 증폭시킬 수 있다.

동일한 세기의 전류가 인가되고, 동일한 게인 값이 설정된 PPG 센서(6)에 의하더라도, 획득되는 PPG 신호의 레벨은 사용자에 따라 다를 수 있다. 예를 들어 광 송신부로부터 같은 양의 빛이 방출되더라도, 도 2에 도시된 것처럼, 신체 부위가 PPG 센서(6)에서 이격되면 반사되는 빛의 세기가 작아지면서 획득되는 PPG 신호의 레벨이 낮아지게 된다. 따라서, 왜곡된 PPG 신호로부터 분석된 생체 정보에 오차가 발생될 수 있다.

신뢰할 정도의 생체 정보를 획득하기 위한 PPG 신호가 적정 레벨에 도달하기 위해서는 착석자가 의자에 착석한 상태에서 움직임이 없는 정적인 착석 상태를 요구한다. 그러나, 의자는 착석자를 편히 쉴 수 있게 하는 목적이 있는 바, 착석자의 움직임이 발생하더라도 이를 수용하면서, PPG 신호를 검출 할 수 있는 구조가 요구된다.

즉, 본 문서에서 개시되는 실시예에서는 착석자의 미세 움직임이 발생하더라도, 이를 수용해 적절한 레벨의 PPG 신호가 검출될 수 있도록 하는 스마트 의자 구조의 발명이다.

이하, 상술한 본 발명의 개발 개념을 기초하여, 본 발명에 따른 스마트 의자의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 의자의 전체적인 외관을 도시한 도면이고 도 2는 본 발명에 따른 스마트 의자의 평면을 사용상태를 기준으로 도시한 도면으로, 착석자의 경부가 목쿠션에서 이격된 상태를 도시한 도면이고 도 3은 목쿠션의 전체적인 외관을 도시한 도면이고 도 4는 목쿠션의 분해구성을 도시한 도면이고 도 5는 목쿠션의 평면 단면구성을 개략적으로 도시한 도면이고 도 6은 목쿠션의 작용을 설명하기 위한 도면으로, 피벗부재의 피벗운동에 따른 상태를 도시한 도면이고 도 7은 제3 완충부재의 전면을 도시한 도면이고 도 8은 등받이와 목쿠션의 전면을 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 프레임부(F)는 일반적인 의자형태를 따르며, BCG 센서(5)와 PPC 센서는 프레임부(F) 각 구성 적소에 배치될 수 있다.

본 실시예에서는 착석자가 의자에 착석하였을 때 압력이 가해지는 좌판(1)과 등받이(3) 하부쪽 내부에 BCG 센서(5)가 내장되고, 손, 또는 경부 부분처럼 옷에서 노출되는 부분이 직접적으로 맞닿는 팔걸이(2)와 목쿠션(4)에는 PPG 센서(6)가 내장되는 것으로 예시될 수 있다.

BCG 센서(5)는 심탄도(Ballistocardiogram 이하, 'BCG'라 함)는 전극을 사용하지 않고 비접촉방식으로 심장주기를 평가하는 센서이다. BCG를 포함한 신호는 심장박동신호, 호흡신호, 인체운동신호 등이다. BCG 센서(5)는 의자에 착석한 착석자의 BCG를 실시간으로 측정하여 이를 BCG 신호로서 출력할 수 있다.

BCG 센서(5)는 BCG를 무선으로 검출하기 위하여 비접촉 압전센서를 시트형으로 제작하고, IEE 802.15.4 Zigbee 무선 RF 통신 기술을 이용하여 송신기와 수신기를 적용한다. IEE 802.15.4 Zigbee 무선 RF 통신 기술은 근거리 무선통신 방식. 저전력·넓은 지역 네트워킹,다수의 디바이스와 통신이 원할한 장점이 있다.

목쿠션(4)은 착석자의 경부를 지지하는 역할을 담당하되, 이러한 목쿠션(4)에도 PPG 센서(6)가 적용될 수 있다. 대부분의 착석자의 경부는 옷 등에서 노출되는 형태이기 때문에 PPG 센서(6)에서 방출된 빛이 혈관이나 조직으로 쉽게 투과될 수 있다는 이유로, 목쿠션(4) 부분에 PPG 센서(6)를 마련하였다.

그런데, 착석자의 경부가 목쿠션(4)에 지지된 상태더라도 고개를 좌, 우로 돌릴 경우 도 2의 확대도시된 바와 같이 경부가 목쿠션(4)에서 쉽게 이탈되는 현상이 발생한다.

이에, 본 실시예에서의 목쿠션(4)은 착석자가 목쿠션(4)에서 완전히 경부를 이탈시키는 정도의 운동을 제외한 경부 운동시 PPG 센서(6)가 착석자의 경부 피부 근처에 항시 근접 접촉될 수 있도록 경부와 연동해 작동함으로써 PPG 센서(6)의 검출 정확도를 향상시키는데 기여하는 구조를 갖춘다.

보다 구체적으로, 목쿠션(4)은 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 전면 중앙에 조인트볼(11)이 형성되는 배면판(10), 배면에 상기 조인트볼(11)에 체결되는 조인트블럭(21)이 형성되어 상기 배면판(10)의 전면에서 원뿔형으로 피벗운동되는 피벗부재(20), 상기 피벗부재(20)의 전면에 형성되고 상기 PPG 센서(6)가 내장되는 장착구(31)가 함몰 형성되는 제1 완충부재(30), 상기 배면판(10)과 피벗부재(20) 사이에 개재되며 피벗부재(20)의 피벗운동에 따라 압축 또는 팽창되면서 상기 피벗부재(20)를 탄성 지지하는 제2 완충부재(40) 및 목쿠션(4)의 외피를 구성하며, 상기 PPG 센서(6)가 노출되도록 노출구(51)가 개방 형성되는 커버부재(50)를 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

보다 구체적으로, 피벗부재(20)는 착석자의 경부에 의해 압박됨에 따라 조인트볼(11)을 기준으로 자유롭게 피벗운동이 이루어지는 부재로, 경부를 유연하게 감싸는 형태, 예컨대, 호 형상으로 만곡지는 판재로 구성된다.

피벗부재(20)의 배면에 형성된 조인트블럭(21)에는 조인트볼(11)과 상보적인 공간인 볼수용구가 형성되어, 조인트볼(11)을 수용한다.

도 6에 도시된 바와 같이 목쿠션(4)의 우측에 경부의 압력이 가해지게 될 경우 피벗부재(20)가 조인트볼(11)을 축으로 해 피벗회전하면서 피벗부재(20)의 좌측이 전면을 향해 돌출되는 구조가 갖춰진다.

이때, 피벗부재(20)와 배면판(10) 사이 공간에 제2 완충부재(40)가 개재됨으로써 피벗부재(20)의 피벗운동시 반력을 제공하여 피벗부재(20)가 불규칙하게 피벗운동되는 것을 방지하고, 아울러, 피벗부재(20)의 피벗운동에 대응하여 형태가 유연하게 변형되도록 해 피벗부재(20)와 배면판(10) 사이 공간을 균질하게 채워 완충부재로서의 기능을 제공한다.

이를 위해, 제2 완충부재(40)는 중앙으로 상기 조인트볼(11)과 조인트블럭(21)의 체결부위를 수용하는 도넛 형태의 공기튜브로 구성되는 것을 특징으로 한다. 제2 완충부재(40)의 중앙에는 상기 조인트볼(11)과 조인트블럭(21)이 수용되는 수용홀(41)이 관통 형성될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 피벗부재(20)가 우측으로 경사지는 피벗운동을 하면 제2 완충부재(40)는 이와 연동해 우측 부분에서는 압축되고 압축된 공기가 좌측부분으로 이동하게 되면서 좌측부분이 팽창하는 구조가 된다.

이에 따라, 제2 완충부재(40)는 피벗부재(20)의 다양한 자세에서도 피벗부재(20)를 항시 탄성 지지하는 상태가 되고, 경부에 의한 압력이 해제되면, 복원력에 의해 피벗부재(20)를 원위치로 복원시키는 기능까지 수행할 수 있다.

만일, 제2 완충부재(40)가 배제되거나, 제2 완충부재(40)를 일반적인 메모리폼 형태의 완충수단으로 대체할 경우엔 피벗부재(20)의 피벗운동시 압축된 반대편에서 피벗부재(20)와의 공극이 발생해 지지효과와 완충효과에서 손해를 볼 수 있음은 물론이고, 이에 따라, 효율적인 반력제공이 어려워, 피벗부재(20)가 불규칙하게 헛도는 현상이 발생할 우려가 있다.

제1 완충부재(30)는 피벗부재(20)를 통한 이물감이 착석자의 경부를 향해 직접적으로 전달되는 것을 방지하는 부재로, 피벗부재(20)의 전면에 균일한 두께로 부착 형성되는 연질의 패드 형태로 구성된다.

이때, 제1 완충부재(30)의 장착구(31)에 PPG 센서(6)가 내장되도록 해 PPG 센서(6)가 외충격으로부터 보호될 수 있는 구조를 갖춘다.

상기 장착구(31)는 제1 완충부재(30)의 중앙을 기준으로 좌, 우측에 대칭되는 한 쌍으로 형성되며 상기 PPG 센서(6)는 한 쌍의 장착구(31)에 각각 내장되는 것이 바람직하며, 이는 경부의 좌, 우측 부분에서 각각 PPG 신호를 검출할 수 있는 구조이기에, PPG 신호를 보다 정밀하게 검출할 수 있게 된다는 점에서 효과적일 수 있다.

커버부재(50)는 전술한 배면판(10), 피벗부재(20), 제1 완충부재(30) 및 제2 완충부재(40)의 외면을 덮는 부재로 전면에, 한 쌍의 PPG 센서(6)에 대응되게 한 쌍의 노출구(51)가 개방 형성될 수 있다.

그리고, 커버부재(50)는 그 자체가 신축 가능한 재질로 형성되도 좋지만, 착좌감을 고려해 가죽 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 커버부재(50)가 가죽으로 이루어질 경우엔 커버부재(50) 내부에서 발생하는 피벗부재(20)의 위치 변화에 탄력적으로 대응할 수 없다는 문제가 있다.

이에, 본 실시예에서의 커버부재(50)는 피벗부재(20)의 피벗운동에 대응해 길이가 신장되도록 둘레를 따라 주름(52)이 형성될 수 있다.

주름(52)은 통상 자바라관에 형성된 복수의 주름과 같은 개념으로 이해될 수 있으며, 주름(52)에 의해 커버부재(50)가 일정 범위에서 접철 구성될 수 있다. 이렇게 접철된 부분이 전개되거나, 또는 반대로 압축되면서 피벗부재(20)의 피벗운동에 대응하여 커버부재(50)의 길이신장이 가능해진다.

한편, 본 실시에에서의 목쿠션(4)은 전면에서 바라보았을때의 일정 각도 범위 내에서 시계방향 또는 시계반대방향의 회전운동이 가능하도록 구성되었다.

즉, 목쿠션(4)은 착석자의 경부 위치변화에 대응해 피벗부재(20)가 피벗운동되는 구조에 더하여, 목쿠션(4) 자체를 정, 역방향(도 7에 도시된 화살표 방향) 회전 가능하게 구성함으로써 착석자의 경부 위치변화를 보다 탄력적으로 수용할 수 있다.

이를 위해, 배면판(10)의 배면 중앙에는 회전축(12)이 형성되고 회전축(12)에서 일정 거리 편심된 위치에는 가이드돌기(13)가 돌출 형성될 수 있으며, 목쿠션(4)은 배면판(10)의 배면에서 상기 회전축(12)을 기준으로 배면판(10)을 회전지지하는 제3 완충부재(60)를 더 포함하는 구성을 갖춘다.

제3 완충부재(60)는 배면판(10)과 등받이(3)의 사이에 개재되는 부재로 등받이(3)에 고정 설치될 수 있다. 이렇게 고정 설치된 제3 완충부재(60)의 전면으로 배면판(10)이 인접 설치되고, 회전축(12)을 기준으로 배면판(10)이 회전됨에 따라, 이와 연동해 배면판(10)의 전면으로 인접한 부재들, 예컨대, 피벗부재(20), 제1 완충부재(30), 제2 완충부재(40) 등이 전체적으로 회전될 수 있는 구조가 된다.

이때, 배면판(10)의 회전시 제3 완충부재(60)에 의해 회전충격이 완충될 수 있으며, 회전된 후 착석자의 경부 압력이 해제되면 배면판(10)이 원위치로 복귀까지 가능한 구조가 가능해진다.

이를 위해, 제3 완충부재(60)는 중앙에는 상기 회전축(12)이 축결합되는 축홈(62)이 함몰 형성되고, 상기 축홈(62)에서 일정 거리 편심된 위치에는 상기 가이드돌기(13)가 회전 안내될 수 있도록 가이드홈(63)이 함몰 형성되는 스테이지(61) 및 상기 가이드홈(63)에 설치되어 상기 가이드홈(63)에 삽입된 가이드돌기(13)를 일방향으로 탄성 지지하는 완충스프링(64)을 포함하는 것으로 예시될 수 있다.

배면판(10)의 회전축(12)과 가이드돌기(13)는 스테이지(61)의 축홈(62)과 가이드홈(63)에 각각 삽입 구성되되, 배면판(10)이 회전되면 가이드돌기(13)는 가이드홈(63) 내에서 원주를 그리며 가이드홈(63)에 의해 안내될 수 있다. 가이드홈(63)은 원주방향을 따라 길게 형성된 홈으로 예시될 수 있다.

이때, 완충스프링(64)은 가이드홈(63) 내에서 가이드돌기(13)의 과도한 회전이동을 제한함과 동시에, 가이드돌기(13)의 갑작스런 회전이동시 이를 완충하도록 작용해 경부를 보호하는데 기여한다.

또한, 완충스프링(64)은 탄성 복원력에 의해 가이드돌기(13)를 항시 일방향으로 탄성가압하는 상태가 되므로, 목쿠션(4)에 경부의 압력이 해제되면 배면판(10)이 원위치(도 7에 도시된 상태)로 복원될 수 있다.

한편, 등받이(3)의 상부 전면에는 좌, 우 방향으로 연장되는 호 형상의 레일(R)이 형성되고, 제3 완충부재(60)의 배면이 상기 레일(R)에 접속해 레일(R)을 타고 좌, 우로 이동될 수 있는 구조가 갖춰질 수 있다.

이를 통해, 경부를 목쿠션(4)에 받친 착석자가 상체를 좌, 우로 기울이는 과정에서도 경부를 포함한 머리의 이동방향을 따라 목쿠션(4)이 이와 연동되어 이동될 수 있게 되는 구조가 갖춰진다.

정리하면, 본 실시예에서의 목쿠션(4)은 착석자의 움직임이 발생하더라도 이와 연동하여 PPG 센서(6)를 항시 착석자의 경부 주변에 근접 위치시킬 수 있도록 함으로써 PPG 센서(6)로부터 검출되는 PPG 신호의 노이즈를 감소시켜 적절한 레벨의 PPG 신호를 검출할 수 있도록 하는데 기여한다.

한편, PPG 센서(6)와 BCG 센서(5)에서 검출된 신호들은 별도의 연산부로 송신되고, 이렇게 송신된 신호를 가공, 분석하여 착석자의 심박수, 혈압, 산소포화도, 스트레스, 부정맥 등의 생체 정보를 획득할 수 있으며, 이렇게 획득된 생체 정보는 착석자에게 제공될 수 있다.

이러한, 신호 가공, 분석을 하는 연산부는 공지된 기술로부터 참조될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 좌판 2: 팔걸이
3: 등받이 4: 목쿠션
5: BCG 센서 6: PPG 센서
10: 배면판 20: 피벗부재
30: 제1 완충부재 40: 제2 완충부재
50: 커버부재

Claims (5)

1. 좌판, 팔걸이, 등받이 및 목쿠션을 포함하는 프레임부;
   의자의 좌판과 등받이 중 어느 하나 이상에 내장되며, 착석자의 심탄도(BCG : Ballistocardiogram)를 측정해 BCG 신호로서 검출하는 BCG 센서; 및
   상기 팔걸이와 목쿠션 중 적어도 어느 하나 이상에 설치되며, 착석자에게 광혈류 측정(photoplethysmography, PPG)을 수행해 측정 결과를 PPG 신호로서 검출하는 PPG 센서;를 포함하며,
   상기 목쿠션은,
   전면 중앙에 조인트볼이 형성되는 배면판;
   배면에 상기 조인트볼에 체결되는 조인트블럭이 형성되어 상기 배면판의 전면에서 원뿔형으로 피벗운동되는 피벗부재;
   상기 피벗부재의 전면에 형성되고 상기 PPG 센서가 내장되는 장착구가 함몰 형성되는 제1 완충부재;
   상기 배면판과 피벗부재 사이에 개재되며 피벗부재의 피벗운동에 따라 압축 또는 팽창되면서 상기 피벗부재를 탄성 지지하는 제2 완충부재; 및
   목쿠션의 외피를 구성하며, 상기 PPG 센서가 노출되도록 노출구가 개방 형성되는 커버부재;를 포함하며,
   상기 제2 완충부재는 중앙으로 상기 조인트볼과 조인트블럭의 체결부위를 수용하는 도넛 형태의 공기튜브로 구성되고, 상기 피벗부재는 호 형상으로 만곡지는 판재 형태로 구성되며, 상기 장착구는 제1 완충부재의 중앙을 기준으로 좌, 우측에 대칭되는 한 쌍으로 형성되며 상기 PPG 센서는 한 쌍의 장착구에 각각 내장되며,
   상기 배면판의 배면 중앙에는 회전축이 형성되고 회전축에서 일정 거리 편심된 위치에는 가이드돌기가 돌출 형성되며,
   상기 목쿠션은,
   배면판의 배면에서 상기 회전축을 기준으로 배면판을 회전지지하는 제3 완충부재;를 더 포함하며,
   상기 제3 완충부재는,
   중앙에는 상기 회전축이 축결합되는 축홈이 함몰 형성되고, 상기 축홈에서 일정 거리 편심된 위치에는 상기 가이드돌기가 회전 안내될 수 있도록 가이드홈이 함몰 형성되는 스테이지; 및
   상기 가이드홈에 설치되어 상기 가이드홈에 삽입된 가이드돌기를 일방향으로 탄성 지지하는 완충스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 착석 환경에서의 비침습 생체신호 검출 및 데이터 처리가 가능한 스마트 의자.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버부재에는 상기 피벗부재의 피벗운동에 대응해 길이가 신장되도록 둘레를 따라 주름이 형성되는 것을 특징으로 하는 착석 환경에서의 비침습 생체신호 검출 및 데이터 처리가 가능한 스마트 의자.
5. 삭제

Images