KR100973322B1 - 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치 - Google Patents

에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 사용자의 손목에 착용되는 에어벨트 내의 에어 진동을 콘덴서 마이크를 통해 검출하여, 사용자의 움직임 및 맥박에 대응하는 음파 신호를 획득하고, 그 음파 신호를 분석해서 사용자가 비정상일 경우 이에 대응하는 정보를 원격관리 서버로 전송한다.
따라서 저가의 콘덴서 마이크를 사용하여 사용자의 움직임 및 맥박을 획득하기 때문에, 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용자의 움직임 및 맥박을 획득하는 콘덴서 마이크가 비교적 소형이기 때문에, 본 발명에 따른 생체신호 획득 장치를 소형으로 제작할 수 있다.
아울러, 에어펌프(air pump)와 밸브를 본 발명에 따른 생체신호 획득 장치로부터 분리할 수 있으므로 그 본 발명에 따른 생체신호 획득 장치를 기구적으로 소형화, 경박단소화 할 수 있다.

Description

에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치{APPARATUS FOR GAINING ORGANISM SIGNAL BY USING AIR BELT AND CONDENSER MICROPHONE}
본 발명은 에어벨트(Air Belt) 및 콘덴서 마이크(Condenser Microphone)를 이용한 생체신호 획득 장치에 관한 것으로, 특히, 사용자의 손목에 착용되는 에어벨트 내의 에어 진동을 콘덴서 마이크를 통해 검출하여, 사용자의 움직임 및 맥박에 대응하는 음파 신호를 획득하고, 그 음파 신호를 분석해서 사용자가 비정상일 경우 이에 대응하는 정보를 원격관리 서버로 전송하는 장치에 관한 것이다.
요사이 대형 탱크 내에서 청소 등의 작업을 하다가 작업자 자신도 모르게 탱크 내의 특정 유독 가스 등에 의해 질식되는 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 이는 자칫 목숨까지 잃어버리게 되는 사고로 이어지곤 한다.
따라서 작업자가 유독 가스에 질식되는 것을 소정의 작업자 관리 장치에 의해 초기에 발견해서 작업자 스스로 그 탱크에서 나오도록 하거나 관리자 등이 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다면 참사만은 방지할 수 있을 것이다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 사용자의 손목에 착용되는 에어벨트 내의 에어 진동을 콘덴서 마이크를 통해 검출하여, 사용자의 움직임 및 맥박에 대응하는 음파 신호를 획득하고, 그 음파 신호를 분석해서 사용자가 비정상일 경우 이에 대응하는 정보를 원격관리 서버로 전송하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 형태에 따르면, 사용자의 손목에 착용되는 에어벨트의 일 측면에 설치되고, 상기 사용자의 생체신호를 획득하는 장치로서, 상기 에어벨트 내의 에어와 파이프로 연결되고, 상기 사용자의 움직임에 의한 상기 에어벨트의 외기와의 마찰 및 상기 사용자 손목의 맥박에 의거하는 상기 에어벨트 내의 에어 진동을 상기 파이프를 통해 전달받아 상기 사용자의 움직임 및 상기 사용자의 맥박에 대응하는 전기적인 음파 신호를 출력하는 음파 신호 발생부; 상기 에어벨트 내측 일 면에 설치되어 상기 사용자의 손목에 밀착되고, 상기 사용자의 손목 온도를 감지하는 체온 센서; 상기 음파 신호 발생부로부터 제공되는 음파 신호 및 상기 체온 센서로부터 제공되는 사용자의 손목 온도 감지 신호로부터 상기 사용자가 정상인지 여부 를 판단하는 마이크로 컨트롤러(micro controller)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 사용자의 움직임 여부, 맥박, 및 손목 온도 중 어느 하나 이상이 비정상일 경우 상기 사용자를 비정상으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 따라 상기 에어벨트에 에어를 주입하여 상기 에어벨트가 팽창하도록 하는 에어펌프(air pump); 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 따라 상기 에어벨트에 주입된 에어를 배출시키는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 사용자의 움직임이 일정 시간 이상 없을 경우 상기 에어펌프를 동작시켜 상기 에어벨트 내에 에어를 주입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 의거하여, 상기 사용자가 비정상일 경우 경보를 위한 소리 및 빛을 각기 출력하여 상기 사용자의 주위에서 상기 사용자가 비정상임을 알 수 있도록 하는 부저 및 발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 의거하여, 상기 사용자가 비정상일 경우 상기 마이크로 컨트롤러로부터 제공되는 상기 사용자의 움직임 여부 정보, 맥박 정보, 손목 온도 정보, 그룹 정보, 및 식별자 정보를 포함하는 정보를 원격관리 서버 측으로 무선 송출해서 상기 원격관리 서버 측에서 상기 사용자의 위험상황을 확인하도록 하는 무선 송수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 마이크로 컨트롤러는 상기 음파 신호의 크기가 일정 범위 이내일 경우 상기 음파 신호가 상기 사용자의 움직임 및 맥박에 대응하는 유효한 신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 에어벨트의 내측면은 엠보싱(embossing) 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 에어벨트는 일부 영역에 에어가 주입되고, 나머지 영역은 탄력체로 구성되어 상기 에어벨트가 사용자의 손목에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 음파 신호 발생부는, 상기 사용자의 움직임에 의한 외기와의 마찰 및 상기 사용자 손목의 맥박에 의거하는 상기 에어벨트 내의 에어 진동을 상기 파이프를 통해 전달받아 전기적인 음파 신호로 변환출력하는 콘덴서 마이크; 상기 콘덴서 마이크의 출력 중 상기 사용자의 움직임에 대응하는 전기적인 신호를 필터링하여 상기 마이크로 컨트롤러로 제공하는 제 1 필터; 상기 콘덴서 마이크의 출력 중 상기 사용자의 맥박에 대응하는 전기적인 신호를 필터링하여 상기 마이크로 컨트롤러로 제공하는 제 2 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 사용자의 손목에 착용되는 에어벨트 내의 에어 진동을 콘덴서 마이크를 통해 검출하여, 사용자의 움직임 및 맥박에 대응하는 음파 신호를 획득하고, 그 음파 신호를 분석해서 사용자가 비정상일 경우 이에 대응하는 정보를 원격 관리 서버로 전송한다.
따라서 저가의 콘덴서 마이크를 사용하여 사용자의 움직임 및 맥박을 획득하기 때문에, 원가를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용자의 움직임 및 맥박을 획득하는 콘덴서 마이크가 비교적 소형이기 때문에, 본 발명에 따른 생체신호 획득 장치를 소형으로 제작할 수 있다.
아울러, 에어펌프와 밸브를 본 발명에 따른 생체신호 획득 장치로부터 분리할 수 있으므로 그 본 발명에 따른 생체신호 획득 장치를 기구적으로 소형화, 경박단소화 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득 장치의 일 실 예를 나타낸 블록도로, 음파 검출부(10), 음파 신호 발생부(20), 마이크로 컨트롤러(30), 플래시 메모리(flash memory)(32), 배터리(34), 전원 공급부(36), 부저 및 발광부(38), 무선 송수신부(40, 60), 인터넷(70), 원격관리 서버(80), 및 표시 장치(82)로 구성된다. 상기 음파 검출부(10)는 에어벨트(12), 제 1, 제 2 전원 공급부(14, 16), 에어펌프(15), 및 밸브(17)를 구비한다. 음파 신호 발생부(20)는 콘덴서 마이크(22) 및 필터(24)를 구비한다. 무선 송수신부(40)는 무선 송수신기(42) 및 안테나(antenna)(44)를 구비한다.
이와 같이 구성된 본 발명을 도 2 및 도 3을 참조하여 보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에 있어서, 먼저 본 발명에 따른 생체신호 획득 장치는 도 3과 같이 생체정보 인식 장치(50) 형태의 제품으로 구현되어 사용자의 손목에 착용되는 에어벨트(12)의 일 측면 위에 설치될 수 있다. 상기 에어벨트(12)의 내측면을 엠보싱 구조로 형성하여 사용자의 피부가 보호되도록 하고, 생체 정보도 잘 인식되도록 한다. 상기 에어벨트(12)는 일부 영역에 에어가 주입되고, 나머지 영역은 탄력체로 구성되어 에어벨트(12)가 사용자의 손목에 밀착되도록 한다.
도 1의 음파 신호 발생부(20) 내의 콘덴서 마이크(22)는 도 2와 같이 에어벨트(12) 내의 에어와 파이프(13)로 연결되고, 그 파이프(13)를 통해 전달되는 사용자의 움직임에 의한 외기와의 마찰 및 사용자 손목의 맥박에 대응하는 상기 에어벨트(12) 내의 에어 진동에 대응하는 전기적인 음파 신호를 출력하여 필터(24)로 제공한다.
필터(24) 내의 제 1 필터(26)는 콘덴서 마이크(22)의 출력 중 사용자의 움직임에 대응하는 전기적인 신호를 필터링하여 마이크로 컨트롤러(30)로 제공한다. 이때, 사용자의 움직임에 의해 에어벨트(12)가 외기와 마찰함에 따른 전기적인 신호의 주파수와 사용자의 맥박에 대응하는 전기적인 신호의 주파수가 다르기 때문에, 해당 필터를 사용하여 각 주파수를 필터링할 수 있다.
제 2 필터(28)는 콘덴서 마이크(22)의 출력 중 사용자의 맥박에 대응하는 전기적인 신호를 필터링하여 마이크로 컨트롤러(30)로 제공한다.
체온 센서(18)는 에어벨트(12) 내측 일 면에 설치되어 사용자의 손목에 밀착 되고, 사용자의 손목 온도를 감지하여 그 손목 온도 감지 신호를 마이크로 컨트롤러(30)로 제공한다.
마이크로 컨트롤러(30)는 제 1, 제 2 필터(26, 28)로부터 각기 제공되는 각 음파 신호 및 체온 센서(18)로부터 제공되는 사용자의 손목 온도 감지 신호로부터 사용자가 정상인지 여부를 판단한다. 이때 플래시 메모리(32)에는 마이크로 컨트롤러(30)가 각종 판단을 수행하도록 하는 각종 기준 데이터, 해당 사용자의 그룹 정보 및 식별자 정보 등이 저장되어 있다. 마이크로 컨트롤러(30)는 상기 음파 신호의 크기가 일정 범위 이내일 경우 상기 음파 신호가 해당 사용자의 움직임 및 맥박에 대응하는 유효한 신호인 것으로 판단한다.
마이크로 컨트롤러(30)는 사용자의 움직임 여부, 맥박, 및 손목 온도 중 어느 하나 이상이 비정상일 경우 해당 사용자를 비정상으로 판단한다.
마이크로 컨트롤러(30)는 에어벨트(12)에 에어를 주입하고자 하는 경우 제 1 전원 공급부(14)를 제어하여, 제 1 전원 공급부(14)가 에어펌프(15)에 전원을 공급하도록 함으로써 에어펌프(15)를 구동시킨다. 따라서 에어펌프(15)가 에어벨트(12)에 에어를 주입함으로써 에어벨트(12)는 팽창하게 된다. 마이크로 컨트롤러(30)는 에어벨트(12)에 에어를 주입했음에도 불구하고 사용자의 맥박이 측정되지 않을 경우 에어벨트(12)에 에어를 좀 더 주입하도록 할 수 있다.
반면, 마이크로 컨트롤러(30)는 에어벨트(12)에 주입된 에어를 배출하고자 하는 경우 제 2 전원 공급부(16)를 제어하여, 제 2 전원 공급부(16)가 밸브(17)에 전원을 공급하도록 함으로써 밸브(17)를 구동시킨다. 따라서 밸브(17)가 에어벨 트(12)에 주입된 에어를 배출시킨다.
마이크로 컨트롤러(30)는 사용자의 움직임이 일정 시간 이상 없을 경우 에어펌프(15)를 동작시켜 에어벨트(12) 내에 에어가 주입되도록 하고, 전술한 사용자의 정상 여부를 검출하는 과정을 수행한다.
상기 에어펌프(15) 및 밸브(17)를 본 발명에 따른 생체 정보 인식 장치(50)에 착탈식으로 구성하여 전체 부피를 줄일 수 있다.
한편, 배터리(34)는 전원 공급부(36)를 통해 마이크로 컨트롤러(30)에 적정 전압 예로, 3V를 제공해서 마이크로 컨트롤러(30)가 정상적으로 동작하도록 한다.
부저 및 발광부(38)는 마이크로 컨트롤러(30)의 제어에 의거하여, 사용자가 비정상일 경우 경보를 위한 소리 및 빛을 각기 출력하여 사용자의 주위에서 사용자가 비정상임을 알 수 있도록 한다. 즉, 사용자와 함께 작업하던 사람들이 그 사용자가 비상 상태임을 인식하고 적절한 조치를 취하도록 한다.
무선 송수신부(40) 내의 무선 송수신기(42)는 마이크로 컨트롤러(30)의 제어를 받고, 사용자가 비정상일 경우 마이크로 컨트롤러(30)로부터 제공되는 사용자의 움직임 여부 정보, 맥박 정보, 손목 온도 정보, 그룹 정보, 및 식별자 정보를 포함하는 정보를 원격관리 서버(80) 측으로 안테나(44), 상대편 무선 송수신부(60), 인터넷(70)을 통해 무선 송출한다. 따라서 원격관리 서버(80) 측에서 사용자의 위험상황을 확인하고 적절한 조치를 취할 수 있다. 표시 장치(82)는 원격관리 서버(80)의 각종 처리 정보를 표시한다. 이때, 마이크로 컨트롤러(30)는 사용자가 비정상일 경우 상술한 생체신호를 특정 주기별로 계속 획득하여 상술한 방식으로 원격관리 서버(80)로 전송한다.
상기 원격관리 서버(80)는 각 사용자의 그룹 및 식별자 정보를 이미 구비하고 있고, 마이크로 컨트롤러(30)가 보내온 정보에 대응하는 사용자를 식별할 수 있다. 즉, 해당 사용자가 휴대한 생체신호 획득 장치의 위치와 사용자를 알 수 있다. 이때, 무선 송수신부(60)는 AP(Access Point)로 구성될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명에 따른 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득 장치의 일 실 예를 나타낸 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득 장치에서 사용자의 맥박과 움직임에 대응하는 음파신호 발생을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득 장치를 제품으로 나타낸 개략도이다.

Claims (10)

  1. 사용자의 손목에 착용되는 에어벨트(10)의 일 측면에 설치되고, 상기 사용자의 생체신호를 획득하는 장치로서,
    상기 에어벨트(12) 내의 에어와 파이프(13)로 연결되고, 상기 사용자의 움직임에 의한 상기 에어벨트(12)의 외기와의 마찰 및 상기 사용자 손목의 맥박에 의거하는 상기 에어벨트(12) 내의 에어 진동을 상기 파이프(13)를 통해 전달받아 상기 사용자의 움직임 및 상기 사용자의 맥박에 대응하는 전기적인 음파 신호를 출력하는 음파 신호 발생부(20);
    상기 에어벨트(12) 내측 일 면에 설치되어 상기 사용자의 손목에 밀착되고, 상기 사용자의 손목 온도를 감지하는 체온 센서(18);
    상기 음파 신호 발생부(20)로부터 제공되는 음파 신호 및 상기 체온 센서(18)로부터 제공되는 사용자의 손목 온도 감지 신호를 플래시 메모리(32)에 기 저장되어 있는 데이터와 비교하여 상기 사용자가 정상인지 여부를 판단하는 마이크로 컨트롤러(30);
    상기 마이크로 컨트롤러(30)의 제어에 따라 상기 에어벨트(12)에 에어를 주입하여 상기 에어벨트(12)가 팽창하도록 하는 에어펌프(15); 및
    상기 마이크로 컨트롤러(30)의 제어에 따라 상기 에어벨트(12)에 주입된 에어를 배출시키는 밸브(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러(30)는 상기 사용자의 움직임에 대응하는 음파신호, 상기 사용자의 맥박에 대응하는 음파신호 및 상기 사용자의 손목 온도 감지 신호를 상기 플래시 메모리(32)에 기 저장되어 있는 데이터와 비교하여 상기 사용자의 움직임, 맥박, 및 손목 온도 중 어느 하나 이상이 비정상일 경우 상기 사용자를 비정상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러(30)는 상기 사용자의 움직임이 일정 시간 이상 없을 경우 상기 에어펌프(15)를 동작시켜 상기 에어벨트(12) 내에 에어를 주입하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러(30)의 제어에 의거하여, 상기 사용자가 비정상일 경우 경보를 위한 소리 및 빛을 각기 출력하여 상기 사용자의 주위에서 상기 사용자가 비정상임을 알 수 있도록 하는 부저 및 발광부(38)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러(30)의 제어에 의거하여, 상기 사용자가 비정상일 경우 상기 마이크로 컨트롤러(30)로부터 제공되는 상기 사용자의 움직임 여부 정보, 맥박 정보, 손목 온도 정보, 그룹 정보, 및 식별자 정보를 포함하는 정보를 원격관리 서버(80) 측으로 무선 송출해서 상기 원격관리 서버(80) 측에서 상기 사용자의 위험상황을 확인하도록 하는 무선 송수신부(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러(30)는 상기 음파 신호의 크기가 일정 범위 이내일 경우 상기 음파 신호가 상기 사용자의 움직임 및 맥박에 대응하는 유효한 신호인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어벨트(12)의 내측면은 엠보싱 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 에어벨트(12)는 일부 영역에 에어가 주입되고, 나머지 영역은 탄력체로 구성되어 상기 에어벨트(12)가 사용자의 손목에 밀착되도록 하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 음파 신호 발생부(20)는, 상기 사용자의 움직임에 의한 외기와의 마찰 및 상기 사용자 손목의 맥박에 의거하는 상기 에어벨트(12) 내의 에어 진동을 상기 파이프(13)를 통해 전달받아 전기적인 음파 신호로 변환출력하는 콘덴서 마이크(22);
    상기 콘덴서 마이크(22)의 출력 중 상기 사용자의 움직임에 대응하는 전기적인 신호를 필터링하여 상기 마이크로 컨트롤러(30)로 제공하는 제 1 필터(26);
    상기 콘덴서 마이크(22)의 출력 중 상기 사용자의 맥박에 대응하는 전기적인 신호를 필터링하여 상기 마이크로 컨트롤러(30)로 제공하는 제 2 필터(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어벨트 및 콘덴서 마이크를 이용한 생체신호 획득장치.
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