KR100938674B1

KR100938674B1 - 스트레스 측정 마우스패드

Info

Publication number: KR100938674B1
Application number: KR1020070119828A
Authority: KR
Inventors: 김광수; 이수진; 정의승; 박정주; 조광래
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2010-01-25
Also published as: KR20090053149A

Abstract

본 발명에 따르면, 판의 형상이며 일측에는 사용자의 손목을 지지하는 손목지지부가 마련된 마우스패드와, 이 손목지지부에 위치하고 사용자의 손목부분 피부저항을 포함하는 생체신호를 측정하는 측정모듈과 이 측정모듈로부터 측정된 사용자의 생체신호를 입력받고 이 생체신호를 분석하여 사용자의 스트레스 상태 여부를 판정하는 처리모듈 및 이 처리모듈에서 스트레스 상태로 판정된 경우 스트레스 상태임을 외부로 표시하는 출력모듈을 포함하는 스트레스 측정 마우스패드가 제공된다.

개시된 스트레스 측정 마우스패드에 의하면, 사용자가 인지하지 못하는 상태에서 사용자의 긴장 및 스트레스 상태를 정확하게 감지할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 컴퓨터 사용자에게 스트레스 상태임을 시각적으로 즉시 경고할 수 있으므로 컴퓨터 사용자가 신속하게 대응할 수 있으며, 컴퓨터 사용자가 스트레스 상태인 경우 컴퓨터를 정지시키거나 컴퓨터 사용자의 입력을 차단하는 등 컴퓨터 사용자의 의지와는 상관없이 다양한 대응을 할 수 있다는 장점이 있다.

마우스패드, 생체신호, 피부저항, GSR센서, 스트레스

Description

스트레스 측정 마우스패드{Mouse pad for measuring stress}

본 발명은 스트레스 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컴퓨터 사용자의 생체신호를 측정하여 사용자의 스트레스 여부를 표시함으로써, 중요 임무시 컴퓨터 사용자의 오작동 등을 방지할 수 있는 스트레스 측정 마우스패드에 관한 것이다.

일반적으로, 인체에 해로운 인자나 자극을 스트레서(stressor)라 하고, 이때의 긴장상태를 스트레스라고 하는데, 이는 캐나다의 내분비학자 H.셀리에가 처음으로 명명하였다.

스트레스 반응은 자극 호르몬인 아드레날린이나 다른 호르몬이 혈중 내로 분비되어 우리 몸을 보호하려고 하는 반응으로, 위험에 대처해 싸우거나 그 상황을 피할 수 있는 힘과 에너지를 제공한다. 스트레스 반응에 대한 신체의 변화는 다음과 같다.

근육과 뇌 및 심장에 더 많은 혈액을 보낼 수 있도록 맥박과 혈압의 증가가 나타나며, 더 많은 산소를 얻기 위해 호흡이 빨라진다. 또한, 행동을 할 준비 때문에 근육이 긴장하게 되며, 상황 판단과 빠른 행동을 위해 정신이 더욱 명료해지고 감각기관이 한층 예민해진다.

아울러, 위험을 대비한 중요한 장기인 뇌와 심장 및근육으로 가는 혈류는 증가하며, 위험한 시기에 혈액이 가장 적게 요구되는 곳인 피부와 소화기관과 신장 및 간으로 가는 혈류는 감소한다. 또한, 추가적인 에너지를 위해서 혈액 중에 있는 당과 지방 및 콜레스테롤의 양이 증가하며, 외상을 입었을 때 출혈을 방지하기 위해 혈소판이나 혈액응고인자가 증가한다.

한편, 스트레스의 일반적인 증상은 다양하지만 4가지 범주로 나눌 수 있다.

먼저 신체적 증상으로 피로, 두통, 불면증, 근육통이나 경직(특히 목, 어깨, 허리), 심계항진(맥박이 빠름), 흉부통증, 복부통증, 구토, 전율, 사지냉감, 안면홍조, 땀, 자주 감기에 걸리는 증상 등이 나타난다.

그리고, 정신적 증상으로 집중력이나 기억력 감소, 우유부단, 마음이 텅빈 느낌, 혼동이 오고 유머감각이 없어지는 등의 증상이 나타나며, 감정적 증상으로 불안, 신경과민, 우울증, 분노, 좌절감, 근심, 걱정, 불안, 성급함, 인내부족 등의 증상이 나타난다. 또한, 행동적 증상으로 안절부절함, 손톱깨물기, 발떨기 등의 신경질적인 습관, 먹는 것, 마시는 것, 흡연, 울거나 욕설, 비난이나 물건을 던지거나 때리는 행동이 증가한다.

이와 같이 스트레스는 인간의 신체적 활동능력에 심각한 영향을 미친다. 특히, 우주 발사체의 발사 운용 등과 같이 컴퓨터 사용자의 오작동이 임무 완수에 큰 위험 요소가 되는 상황에서 컴퓨터 사용자의 스트레스 상태를 파악하는 것은 매우 중요하다.

이를 위하여, 마우스패드에 다양한 센서를 부착하고, 이 센서들을 이용하여 컴퓨터 사용자의 스트레스 상태를 파악하는 기술이 공개되어 있다. 예를 들면, 특허출원번호 1998-56429호에는 마우스패드에 사람의 손바닥 모양을 음각한 후 다양한 센서를 부착하여 인체의 건강 상태를 측정하는 기술이 개시되어 있으며, 특허출원번호 2007-0026470호에는 마우스패드에 두 개의 GSR(피부저항) 센서를 부착하여 인체의 스트레스 지수를 측정하는 기술이 개시되어 있다.

그런데, 상기와 같은 기술들은 컴퓨터 사용자의 스트레스 여부를 측정하기 위하여 한 개 내지 두 개의 지표만을 사용하고 있으므로 스트레스 여부의 정확한 측정이 용이하지 않다는 문제점이 있다.

또한, 스트레스 여부의 정확한 측정을 위하여 과도하게 많은 방법을 사용할 경우 그 자체가 컴퓨터 사용자에게 스트레스를 줄 수 있는 요인이 되므로 되도록이면 컴퓨터 사용자가 인지하지 못하는 상태에서 스트레스를 측정해야할 필요성이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 컴퓨터 사용자가 인지하지 못하는 상태에서 스트레스 여부를 정확하게 측정할 수 있는 스트레스 측정 마우스패드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스트레스 측정 마우스패드는, 판의 형상이며, 일측에는 사용자의 손목을 지지하는 손목지지부가 마련된 마우스패드; 상기 손목지지부에 위치하고, 사용자의 손목부분 피부저항을 포함하는 생체신호를 측정하는 측정모듈; 상기 측정모듈로부터 측정된 사용자의 생체신호를 입력받고, 상기 생체신호를 분석하여 사용자의 스트레스 상태 여부를 판정하는 처리모듈; 및 상기 처리모듈에서 스트레스 상태로 판정된 경우 스트레스 상태임을 외부로 표시하는 출력모듈;을 포함한다.

또한, 상기 측정모듈은, 사용자의 손목부분 혈관으로 적외선을 조사하는 적외선LED; 사용자의 손목부분 혈관에서 반사된 적외선을 감지하여 사용자의 맥박을 측정하는 포토다이오드; 사용자의 손목이 상기 손목지지부를 누르는 힘을 측정하는 압력센서; 및 사용자의 피부저항을 측정하는 GSR(galvanic skin response)센서;를 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 처리모듈은. 상기 포토다이오드, 압력센서 및 GSR센서로부터 측정된 신호를 증폭/정제하는 전처리부; 상기 전처리부에서 증폭/정제된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD컨버터; 상기 AD컨버터에서 변환된 디지털 신호를 이용하여 사용자의 맥박, 사용자의 손목이 상기 손목지지부를 누르는 힘 및 사용자의 피부저항을 계산하는 마이크로컨트롤러;를 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 처리모듈은, 사용자의 맥박이 10초 이내에 ±5% 이상 변하는 경우, 사용자의 손목이 상기 손목지지부를 누르는 힘이 최초상태에 비하여 10%이상 증가하는 경우, 사용자의 피부 저항이 5㏀ 이하인 경우 중 어느 하나 이상인 경우 스트레스 상태인 것으로 판정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 마이크로컨트롤러는, 칼만필터를 이용하여 상기 디지털 신호의 노이즈를 제거할 수 있다.

또한, 상기 표시모듈은, 상기 마우스패드의 상단부에 위치하여, 스트레스 상태인 경우 점멸하는 LED 램프를 포함하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 표시모듈은, 스트레스 상태인 경우 컴퓨터로 신호를 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.

게다가, 상기 통신부는, USB(Universal Serial Bus) 통신을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 스트레스 측정 마우스패드에 따르면, 마우스패드의 손목지지부에 센서들을 위치시키고, 사용자의 맥박과 사용자가 손목지지부를 누르는 힘 및 사용자의 피부저항을 측정함으로써, 사용자가 인지하지 못하는 상태에서 사용자의 긴장 및 스트레스 상태를 정확하게 감지할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 컴퓨터 사용자에게 스트레스 상태임을 시각적으로 즉시 경고할 수 있으므로 컴퓨터 사용자가 신속하게 대응할 수 있으며, 컴퓨터 사용자가 스트레스 상태인 경우 컴퓨터를 정지시키거나 컴퓨터 사용자의 입력을 차단하는 등 컴퓨터 사용자의 의지와는 상관없이 다양한 대응을 할 수 있다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니며 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트레스 측정 마우스패드를 나타낸 상면도, 도 2는 도 1에 도시된 스트레스 측정 마우스패드를 나타낸 저면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스트레스 측정 마우스패드(100)는 마우스패드(110), 측정모듈(120), 처리모듈(130) 및 출력모듈(140)을 포함한다.

상기 마우스패드(110)는 판의 형상이며 일측에는 사용자의 손목을 지지하는 손목지지부(115)가 마련된다. 손목지지부(115)는 사용자의 손목을 지지할 수 있도록 유연한 재질로 돌출되어 있으며, 사용자가 장시간 마우스를 사용하는 경우 손목부분의 피로도를 낮추는 역할을 한다.

이 손목지지부(115)에는 사용자의 손목부분 생체신호를 측정하기 위한 측정모듈(120)이 위치한다. 이 측정모듈(120)에는 적외선LED(122)와 GSR센서(124)와 포토다이오드(126) 및 압력센서(128)가 포함된다.

상기 적외선LED(122)는 사용자의 손목부분 혈관으로 적외선을 조사하는 역할을 한다. 그리고, 포토다이오드(126)는 상기 적외선LED(122)에 대응하여 사용자의 손목부분 혈관에서 반사된 적외선을 감지한다. 이 포토다이오드(126)는 혈관에서 반사된 적외선을 감지하여 사용자의 맥박을 측정한다.

그리고, 상기 GSR센서(124)는 사용자의 손목부분 피부의 전기저항을 측정한다. GSR센서는 전기 자극에 대한 피부의 저항을 측정하는 것으로 정서 상태와 무의식적 느낌을 즉각적이고 직접적으로 측정하는 것이다. 긴장이나 자극은 피부를 긴장시키고 자극하여 땀의 분비를 증가시키므로, 피부의 습도를 증가시키고 전기의 전도성을 증가시켜 피부의 전기 저항이 낮추게 된다. 따라서 피부저항이 낮은 경우 긴장상태를 의미하며, 피부저항이 높은 경우 이완상태를 의미한다.

다음으로, 상기 압력센서(128)는 사용자의 손목이 손목지지부(115)를 누르는 힘을 측정한다. 상기 압력센서로는 기계식 압력센서, 전기식 압력센서, 반도체식 압력센서 등의 다양한 압력센서가 사용될 수 있다.

한편, 상기 포토다이오드(126), 압력센서(128) 및 GSR센서(124)로부터 측정된 값은 처리모듈(130)로 입력되어 사용자의 스트레스 여부를 판정하게 된다.

그리고, 상기 처리모듈(130)에서 사용자가 스트레스 상태인 것으로 판정된 경우 출력모듈(140)을 통하여 스트레스 상태임을 표시한다.

이와 같이 본 발명의 스트레스 측정 마우스패드(100)는 마우스패드(110)의 손목지지부(115)에 센서들을 위치시키고, 사용자의 맥박과 사용자가 손목지지부(115)를 누르는 힘 및 사용자의 피부저항을 측정함으로써 사용자가 인지하지 못하는 상태에서 사용자의 긴장 및 스트레스 상태를 정확하게 감지할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 상기 처리모듈(130)은. 전처리부(132), AD컨버터(134) 및 마이크로컨트롤러(136)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전처리부(132)는 포토다이오드(126), 압력센서(128) 및 GSR센서(124)로부터 측정된 신호를 증폭하고 로우 패스 필터(Low Pass Filter)를 이용하여 정제한다.

그리고, 상기 AD컨버터(134)는 전처리부(132)에서 증폭/정제된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 이렇게 변환된 디지털 신호를 이용하여 상기 마이크로컨트롤러(136)에서는 사용자의 맥박, 사용자의 손목이 손목지지부(115)를 누르는 힘 및 사용자의 피부저항을 계산한다.

상기 마이크로컨트롤러(136)에서 계산된 사용자의 맥박이 10초 이내에 ±5% 이상 변하는 경우, 사용자의 손목이 상기 손목지지부(115)를 누르는 힘이 최초상태 에 비하여 10%이상 증가하는 경우 및 사용자의 피부 저항이 5㏀ 이하인 경우 중 어느 하나 이상인 경우 사용자가 스트레스 상태인 것으로 판정하게 된다.

여기서, 사용자의 손목이 상기 손목지지부(115)를 누르는 힘의 최초상태는 사용자가 스트레스 상태가 아닌 이완상태에서 손목으로 손목지지부(115)를 누르는 힘을 뜻한다.

한편, 상기 마이크로컨트롤러(136)는 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 디지털 신호의 노이즈를 제거하는 것이 바람직하다.

칼만필터는 이산 실시간격(Discrete Real Time Interval)마다 측정되는 잡음(Noise)이 실린 데이타로부터 동적시스템의 미지의 상태변수를 최적으로 추정하기위한 선형, 불편(unbiased), 최소오차분산(minimum error variance)의 반복적 알고리즘(recursive algorithm)으로, 인공위성의 항법, 미사일의 궤적추정, 레이다 등에 많이 이용되고 있다.

그리고, 상기 출력모듈(140)은 마우스패드(110)의 상단부에 위치하여, 스트레스 상태인 경우 점멸되는 LED 램프(142)를 포함하는 것이 바람직하다. LED램프(142)를 이용하면 컴퓨터 사용자에게 스트레스 상태임을 시각적으로 즉시 경고할 수 있으므로 컴퓨터 사용자가 신속하게 대응할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 출력모듈(140)은 스트레스 상태인 경우 컴퓨터로 신호를 전송하는 통신부(144)를 포함할 수 있다. 따라서, 컴퓨터 사용자의 스트레스 여부를 컴퓨터로 전송하여, 컴퓨터 사용자가 스트레스 상태인 경우 컴퓨터를 정지시키거나 컴퓨터 사용자의 입력을 차단하는 등 컴퓨터 사용자의 의지와는 상관없이 다양한 대 응을 할 수 있다는 장점이 있다.

여기서, 상기 통신부(144)는 USB(Universal Serial Bus) 통신을 사용하는 것이 바람직하다. USB는 컴퓨터의 주변기기를 연결하기 위한 새로운 포트의 규격으로 1996년 컴팩, DEC, IBM, 인텔, 마이크로소프트, NEC, Nortel의 7개 회사가 합의해 개발되었다.

USB를 이용하면 최대 127개 까지의 주변장치를 연결할 수 있으며, 자체적으로 전력 공급이 가능하며, 상당한 길이까지 선을 확장할 수 있다는 장점이 있으므로, 현재 대부분의 컴퓨터 주변기기가 USB를 채택하고 있다.

따라서, 본 발명의 스트레스 측정 마우스패드(100)는 대부분의 컴퓨터와 쉽게 통신이 가능하다는 장점이 있다.

한편, 상기 마우스패드(110)의 저면에는 배터리를 삽입할 수 있는 배터리삽입부(150)가 마련된 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 스트레스 측정 마우스 패드(100)는 외부의 전원을 사용하지 않고 자체적으로 작동이 가능하다는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트레스 측정 마우스패드의 상면도,

도 2는 도 1에 도시된 스트레스 측정 마우스패드의 저면도,

도 3은 도 1에 도시된 스트레스 측정 마우스패드의 구성도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...스트레스 측정 마우스패드 110...마우스패드

115...손목지지부 120...측정모듈

122...적외선LED 124...GSR센서

126...포토다이오드 128...압력센서

130...처리모듈 132...전처리부

134...AD컨버터 136...마이크로컨트롤러

140...출력모듈 142...LED램프

144...통신부 150...배터리삽입부

Claims

판의 형상이며, 일측에는 사용자의 손목을 지지하는 손목지지부(115)가 마련된 마우스패드(110);

상기 손목지지부(115)에 위치하고, 사용자의 손목부분 혈관으로 적외선을 조사하는 적외선LED(122), 사용자의 손목부분 혈관에서 반사된 적외선을 감지하여 사용자의 맥박을 측정하는 포토다이오드(126), 사용자의 손목이 상기 손목지지부(115)를 누르는 힘을 측정하는 압력센서(128), 및 사용자의 피부저항을 측정하는 GSR(galvanic skin response)센서(124)를 구비하여 사용자의 생체신호를 측정하는 측정모듈(120);

상기 측정모듈(120)로부터 측정된 사용자의 생체신호를 입력받고, 상기 포토다이오드(126), 압력센서(128) 및 GSR센서(124)로부터 측정된 신호를 증폭/정제하는 전처리부(132), 상기 전처리부(132)에서 증폭/정제된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD컨버터(134), 상기 AD컨버터(134)에서 변환된 디지털 신호를 이용하여 사용자의 맥박, 사용자의 손목이 상기 손목지지부(115)를 누르는 힘 및 사용자의 피부저항을 계산하는 마이크로컨트롤러(136)를 포함하고, 사용자의 맥박이 10초 이내에 ±5% 이상 변하는 경우, 사용자의 손목이 상기 손목지지부(115)를 누르는 힘이 최초상태보다 10%이상 증가하는 경우, 사용자의 피부 저항이 5㏀ 이하인 경우 중 어느 하나 이상인 경우 스트레스 상태인 것으로 판정하는 처리모듈(130); 및

상기 처리모듈(130)에서 스트레스 상태로 판정된 경우 스트레스 상태임을 외부로 표시하는 출력모듈(140);을 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정 마우스패드.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 마이크로컨트롤러(136)는 칼만필터(Kalman Filter)를 이용하여 상기 디지털 신호의 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정 마우스패드.
제1항에 있어서,

상기 출력모듈(140)은 상기 마우스패드(110)의 상단부에 위치하여, 스트레스 상태인 경우 점멸하는 LED 램프(142)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정 마우스패드.
제1항에 있어서,

상기 출력모듈(140)은 스트레스 상태인 경우 컴퓨터로 신호를 전송하는 통신부(144)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정 마우스패드.
제7항에 있어서,

상기 통신부(144)는 USB(Universal Serial Bus) 통신을 사용하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정 마우스패드.