KR101089044B1 - 졸음 방지 목걸이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목걸이에 구비한 졸음 방지장치 및 그 구현방법에 관한 것이다.

상기 '목걸이'에 부착되어, 총경맥의 혈압과 맥박수 중 적어도 어느 하나를 측정하는 '센서부', 이 '센서부'로 측정한 출력값과 기준값(졸지 않는 정상상태)을 서로 비교하여 졸음여부를 판단하는 '비교제어부'와, 상기 '비교제어부'가 졸음으로 판단하면 경보를 발생하는 '알람부'로 구성되며, 상기 '알람부'는 목뒤의 풍지혈 부위를 안마하는 '진동기'와 (음악)소리나는 스피커 중 어느 하나 또는 둘로 구성되는 것을 특징으로 한다. 또, 운전자의 경우, 차량내 여타 기기와 통신할 수 있는 통신부를 구비함으로써, 졸음운전시 이를 통해 라디오가 켜지거나, 창문이 열리며, 운전석안마기를 동작시키고, 차량을 감속하는 등을 병행하여 작동시키게 한다.

다른 졸음 방지장치와 달리, 본 발명의 장점은 졸음상태 전과 후의 차이가 가장 분명한 목앞쪽의 총경(동)맥을 측정한다는 점에서 신뢰가 높고, 또 목뒤의 혈도를 안마해 줌으로써 운전자를 신속하게 깨울 수 있다는 강점이 있다.

졸음 방지 목걸이, 협압, 맥박수, 맥박 센서부, 비교제어부, 알람부, 진동기, 안마기, 무선송신, 통신부

Description

졸음 방지 목걸이 {A drowse prevention neck-let}

본 발명은 졸음 방지 장치가 설치된 목걸이와 그 구현방법에 관한 것이다.

통상의 졸음 방지 장치는 대부분이 운전자의 졸음운전 방지용으로 사용되었으며, 신체의 일부에 착용하는 것(장갑, 반지 등)과 차량내부에 설치하는 것(범퍼에 설치된 차선감지센서, 운전석 전면에 설치된 눈동자 감시카메라, 운전대에 설치된 맥박 감지센서 등)으로 대별된다.

제1도는 통상의 졸음 방지장치의 기능도인데, 일반적으로 졸음상태를 감지하는 측정부(1), 이를 통해 졸음여부를 판단하는 제어부(2), 및 제어부의 판단결과에 따라 경보를 울려주는 경보부(3)로 구성된다.

졸음 방지 장치와 관련하여 이제까지 소개된 기술들로는 다음과 같이 3종류로 대별되는데, 그들의 특징과 단점들을 소개한다.

첫째, 상품화된 졸음방지 귀걸이는 운전자가 졸면서 고개를 숙일 때 경보가 울린다. 즉, 고개만 숙여도 경보가 울리고, 졸더라도 고개를 숙이지 않으면(또는 운전석 배개에 기댈 경우) 경보가 울리지 않는다(간접측정상의 문제).

둘째, 카메라를 이용한 졸음방지장치(등록특허10-0762733,졸음운전방지시스템및그방법; 등록특허10-0766592: 홍체반사영상기반졸음방지장치및방법)는 운전석 앞쪽에 설치된 카메라가 눈동자를 관측하다가 눈꺼풀이 감겨있는 시간이 길거나 동공이 카메라에서 사라지면, 알람이 울린다. 이런 장치는 강한 산란광이 입사하거나 고개를 숙이거나 돌려도 오동작할 수 있으며(센서 특성 및 배치상의 문제), 무엇보다도 구성이 복잡하고, 설치비가 비싸다(구성상의 문제).

셋째, 차량의졸음운전방지장치 및 방법(등록특허 제193924호)의 경우, 핸들에 위치한 압전소자 및 범퍼의 차선감지부로 졸음을 감지하고, 경보등 및 진동시트를 동작시켜 운전자를 깨우는 기술이다. 그러나, 압전소자의 위치에 따라 압력정보가 불확실하고(센서배치상의 문제), 졸지않고 차선을 변경해도 알람이 울리며, 졸더라도 변경하지 않으면, 알람이 울리지 않는다(간접측정의 문제).

위에서 언급한 내용으로부터 알 수 있듯이, 상기 기술들은 센서배치, 간접측정, 구성 및 특성상의 문제로 졸지않는 상황에서도 알람이 울릴 수 있고, 특히 후자 2개는 구성이 복잡하며, 가격도 비싸다. 한편, 맥박수 센서를 촌구맥에 고정시킨 것('장갑을이용한졸음운전방지장치및그제어방법',등록특허 제0785689호)의 경우, 센서를 손목의 촌구맥에 일정한 힘으로 밀착시키므로 정확하게 측정할 수 있으나, 악력 측정값의 경우, 운전자가 졸지 않더라도 악력상태가 크게 달라질 수 있으므로 신뢰도가 크게 떨어진다(센서 특성 및 배치상의 문제).

본 발명은 상기 배경기술에서 노출된 4가지 문제점들(①간접측정, ②구성, ③센서특성 및 ④배치상의 문제)을 해결하기 위한 것이다.

즉, 고개를 숙이거나 차선이탈로 졸음을 판단하는 것은 '간접측정(①)'에 의한 판단으로서 오판이 크며, 운전자의 눈감김(졸음)을 촬영하는 카메라 시스템은 '구성(②)'이 복잡하고, 설치비가 비싸며, 카메라로 부터 시선을 돌릴 경우 무용지물이다.

측정수단이 평형센서(졸음방지 귀걸이), 카메라(눈감김) 및 압전소자(맥박) 등은 '센서특성(③)'을 활용한 것으로, 평형센서보다 카메라나 압전소자가 비교적 신뢰도가 높기는 하지만, 카메라나 압전소자를 쓰더라도 '센서와 측정 부위간의 (기하적)배치(④)'가 부적절하면 무용지물이 된다. 즉, 눈감김을 카메라로 일정한 위치에서 촬영해야 하는 것이나 손바닥에 맥박센서를 밀착시켜 맥박을 측정하는 것인데, 눈과 카메라 간의 거리가 일정하지 않으면, 오판이 크고, 손의 악력은 핸들을 잡은 손의 상태에 따라 달라지므로 오판이 크다.

상기 문제점을 극복하기 위해 제안된 본 발명은 신뢰도가 큰 맥박센서(③)를 사용하고, 이것으로 졸릴 때 가장 민감한 총경(동)맥을 측정하되, 맥박수 뿐만 아니라 혈압도 측정하며, 또, 총경(동)맥에 밀착(④)시켜 직접 감지할 수 있도록 목걸이 모양으로 형성한 것이 큰 특징이다.

본 발명이 해결하려는 상기 과제들에 대한 해결수단은 다음과 같다.

먼저, 졸음여부의 판단 신뢰도가 높은 센서로서 맥박(혈압과 맥박수) 측정용 소자를 이용한다(센서특성; 기존 기술의 경우, 혈압을 측정한 예는 없음).

둘째, 제2a도에 보인 것처럼, 졸림에 가장 민감한 목앞쪽의 총경동맥(7)을 측정부위로 선택하며, 총경맥의 맥박상태를 직접 측정하기 위해 졸음감지센서(센서부)를 목에 걸 수 있게 만든다(직접측정 및 센서의 배치).

셋째, 상기 센서부 이외에도 졸음방지장치를 구성하는 나머지 2개 기능(비교제어부, 알람부)도 목에 걸 수 있게 설치한다. 상기 알람부는 안마기능이 있는 진동기로도 구성하여 소리를 못듣는 것을 대비(난청 운전자의 경우)하기도 하지만, 사용자의 피곤함을 기계적으로 풀어주는 역할도 한다.

네째, 본 발명을 차량내 여타 기기와 통신할 수 있도록 통신부를 구비함으로써, 졸릴 때 라디오를 켜거나, 창문을 열며, 운전석 안마기를 동작시키고, 차량을 감속하는 등, 졸음 방지 효과를 극대화 할 수 있게 한다.

본 발명은 맥박센서부, 비교제어부 및 알람부(스피커 또는 안마기)를 목걸이에 설치한 것으로서(제2b도), 맥박센서를 총경동맥(목중앙으로부터 좌우 2곳)에 밀착시켜 혈압과 맥박수를 각각 측정함으로써, 졸음여부를 더욱 정확하게 판단할 수 있고, 소리뿐아니라 목뒤의 풍지혈을 안마해주어 졸음을 확실히 쫓을 수 있는 특징 이 있다(풍지혈은 귀 뒤쪽에 튀어나온 뼈로부터 약 4~5cm 척추뼈 쪽으로 가면서 움푹 들어간 곳이 있는데, 여기를 손가락으로 누르거나 비벼주면, 어깨결림, 눈의 피로, 코막힘, 콧물, 어금니 통증이나 졸음을 쫓을 수 있다.)

이 때문에 본 발명은 기존의 유사기술들이 갖는 문제들(①간접측정, ②구성, ③센서특성 및 ④배치상의 문제)때문에 나타나는 오동작과 고비용 및 졸음오판을 완전히 해결한다. 즉, 기존의 졸음방지 귀걸이 또는 눈감김 촬영카메라와 달리, 고개를 숙이거나 돌리는 것과 무관하고, 압전소자가 설치된 핸들(또는 졸음방지 장갑)과 달리, 운전대를 세게 또는 약하게 잡는 것과도 무관하기 때문에 오판이 전혀 없다. 또, 차선변경 감지장치와 달리, 직접측정방식이라 오동작의 확률이 전혀 없으며, 눈감김 촬영카메라나 차선변경 감지장치처럼 구성이 복잡하지 않아서 제작비용도 저렴하다.

또, 운전자의 경우, 차량내 여타 기기와 통신할 수 있는 통신부를 함께 구비하였으므로, 졸음운전시 본 발명을 통해 라디오가 켜지거나, 창문이 열리거나, 운전석 안마기를 동작시킨다든지, 또 차량을 감속시키고, 비상등을 깜빡이게 하는 등 차량 관련기능을 병행하여 작동시켜 졸음 쫓는 효과를 극대화시킨다. 특히, 깜빡이를 켜는 것과 속도줄이며 브레이크 등을 켜는 것은 다른 운전자들이 방어운전할 수 있게 하는 장점도 있다.

일반적으로 맥박수는 정상적으로 활동할 경우 거의 일정하지만 피곤하거나 졸리는 상태가 되면 맥박수는 정상적인 맥박수(시간당 박동수)보다 감소하며, 혈압도 떨어지게 된다.

본 발명은 목걸이에 형성한 졸음방지 장치에 관한 것으로, 졸음여부 판단용으로서 '맥박측정' 방식을 채택한다. 본 발명이 통상의 것과 비교해 우수한 점은, 졸음방지 기능을 목걸이에 형성했다는 점에서 비롯된다.

첫째, 제2a도에 보인 것처럼, 혈압센서(11)와 맥박수센서(12)를 총경동맥(7)(목중앙으로부터 좌우 2곳)에 밀착시켜 각각 혈압과 맥박수를 측정함으로써, 졸음를 더 정확하게 판단할 수 있고, 둘째, 스피커(31)로 경보뿐아니라 진동기(안마기)(32)로 목뒤의 풍지혈(5) 및 이문혈(6) 부위를 안마해줌으로써, 사용자의 피곤을 풀어주고, 촉각적으로도 졸음을 쫓을 수 있다(제2a도).

상기 과제해결수단(첫째~넷째)을 토대로 도출한 본 발명의 구성과 그들간의 기능적 연관성을 제2b도에 보였는데, 그 구성과 기능 및 특징은 다음과 같다.

첫째 및 둘째 과제해결수단('졸음판단의 신뢰도를 높이기 위해 총경동맥(7)의 혈압과 맥박수 측정')으로 부터, 맥박 측정부(1)를 2가지 센서소자(혈압센서(11) 또는 맥박수센서(12))로 형성하여, 목 중앙으로부터 좌우에 있는 총경동맥(7)에 밀착시켜 각각 혈압 또는 맥박수를 측정할 수 있게 하되, 혈압센서(11)로 혈압을 측정하거나, 맥박수센서(12)로 맥박수를 측정할 수 있게끔 센서부(10)를 구성한다(제2b도).

셋째 해결수단의 분석을 추가로 고려하면, 졸음 방지 목걸이는 다음과 같이 구성할 수 있다. 즉, 혈맥을 감지하는 센서부(10)와, 상기 센서부(10)의 출력값을 입력받아 기준값과 비교하여 졸음 여부를 판단하는 비교제어부(20) 및, 상기 비교제어부(20)의 출력신호에 따라 동작되는 알람부(30) 또는 그 비교제어부(20) 출력신호를 타 기기로 전송해주는 통신부(40)로 구성되는 통상의 졸음방지장치에 있어서(제1도). 상기 센서부(10)는 목 중앙으로부터 좌우에 있는 총경맥(7)에 밀착시켜 혈압 또는 맥박수를 측정할 수 있도록 각각 혈압센서(11) 또는 맥박수센서(12)로 구성하고, 상기 비교제어부(20)는 사용자가 정상상태일 때 측정한 혈압 또는 맥박수를 기준값으로 설정하는 저장부(21)와, 혈압 또는 맥박수 입력값과 기준값을 지속적으로 비교하는 비교부, 및 비교결과에 대해 졸음 여부를 판단하는 디지탈 신호 프로세서(Digital Signal Processor: DSP)(22)로 구성하며, 상기 알람부(30)는 목뒤의 풍지혈(5) 또는 이문혈(6) 부위를 안마해 주는 진동기(31)와, 귀 근처에 배치되는 음향 스피커(32) 중 적어도 어느 하나를 포함하되, 상기 혈압센서(11) 또는 맥박수센서(12)는 목 앞에, 상기 비교제어부(20)는 목 측면에, 상기 알람부(30)는 목 뒤에 배치되도록 목걸이에 설치한 것을 특징으로 한다(제2a도 및 제2b도).

제3a도는 본 발명의 일실시 예로서, 제2b도의 구성품들을 목걸이 형태로 결합한 모습을 보인 것이다. 본 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

목 앞의 좌우 총경동맥(7)에 밀착되어 각각 혈압과 맥박수를 측정하는 혈압센서(11) 및 맥박수센서(12)와, 이들 혈압센서(11) 및 맥박수센서(12)로 측정한 입력 값(혈압과 맥박수)을 기준 값과 비교하여 졸음을 판단하는 비교제어부(20), 상기 비교제어부(20)는 기준 값이 저장된 저장부(21)와 졸음 판단용 디지탈 신호 프로세서(22)로 구성되는데, 제3a도에서는 2개의 구성품 박스(72)로 표시하였다.

또, 비교제어부(20)의 출력신호를 받아 경보를 울리는 알람부(30)는 소리를 내는 스피커(31)와 안마해주는 진동기(32)로 구성되는데, 스피커(31)는 음성신호처리부(33)와 함께 1개의 박스(73)로 형성되고, 진동기(32) 2개는 별도로 형성되어 있다(제3a도). 상기 비교제어부(20)의 출력신호는 선택적으로 통신부(40)로 입력되어 차량 주변기기의 수신부(80)로 전송될 수 있는데, 상기 통신부(40)는 통상의 변조부(43), RF송신부(41), 안테나(42)로 구성되며, 제3a도에서 1개의 박스(74)로 표시되어 있다.

제2b도에 보인 졸음 방지 장치의 기능도에 있어서, 혈압센서(11) 또는 맥박수센서(12), 비교제어부(20), 스피커(31) 또는 진동기(32) 또는 통신부(40) 중에서 적어도 어느 두 개의 구성품을 서로 스텐레스 주름관(71) 또는 플랙시블한 탄성재 와이어(75)로 연결시킴으로써, 졸음 방지 목걸이를 목에 착용할 때 상기 구성품들(혈압센서(11), 맥박수센서(12), 비교제어부(20), 스피커(31), 진동기(32), 통신부(40))이 목 둘레의 측정부위 및 안마부위에 밀착될 수 있게 하고, 또한 졸음 방지 목걸이를 목에 착용한 경우, 졸음 방지 목걸이가 목으로부터 미끄러지지 않도록 목 둘레와 접촉하는 상기 구성품들(혈압센서(11), 맥박수센서(12), 비교제어부(20), 스피커(31), 진동기(32), 통신부(40)) 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상의 구성품의 접촉 면에 미끄럼방지 패드(70)를 부착시킨다. 또, 진동기(32) 2개는 각각 구성품 박스(73,74)에 플랙시블한 탄성재 와이어(75)로 연결시켜 이동할 수 있게 했다.

제3b도는 사용자가 본 발명을 목에 착용한 모습(옆과 앞)을 보인 것이다. 도3b에서 졸음 방지 목걸이는 본 발명의 일실시 예(제3a도)를 색상이 다양한 재료(천이나 플라스틱 등)로 입혀 미용 악세사리와 같은 외관을 갖게 한 것이다.

한편, 혈압과 맥박수의 기준 값을 설정하는 방법과 순서는 다음과 같다(제4도).

[1] 먼저, 사용자가 본 발명을 목에 착용한 후, 센서들(11,12)을 총경맥에 잘 밀착시키고, 2개의 진동기(32)를 풍지혈 부위에 밀착시킨다. 그런 다음, 스위치(도면에 표시없음)를 켜서, 정상(졸지않는) 상태에서 '혈압'과 '맥박수'를 측정하고, 이 값들을 비교제어부(20)의 저장부(21)에 저장시킴으로써 기준 값(기준 혈압과 맥박수)을 설정한다. 이 과정을 '기준설정' 모드라고 명명한다.

[2] 그 후, 모드전환키(도면에 표시없음)를 이용하여 '기준설정' 모드를 '졸음방지' 모드로 전환시키면, '졸음방지'기능이 정상적으로 동작한다. 이때, 혈압센서(11)와 맥박수 센서(12)는 목앞의 총경동맥(7)에 밀착되어 각각 혈압과 맥박수를 지속적으로 측정한다.

[3] '졸음방지' 모드에서 측정한 '혈압'과 '맥박수'는 각각 비교제어부(20)로 입력되어 '기준설정' 모드에서 설정한 기준값과 비교되어 현재 사용자의 졸음 여부를 판단한다.

[4] 상기 [3]번에서 혈압과 맥박수에 대한 측정값과 기준값 간의 비교결과가 '측정 혈압 < 기준 혈압' 또는 '측정 맥박수 < 기준 맥박수' 이면, 알람부(30)의 스피커(31) 또는 진동기(32)중 어느 하나 또는 둘다 동작하게 된다. 스피커(31)는 소정의 '음악'이나 음성(예,'잠깨요. 졸지 마세요')를 방송하고, 진동기(32)는 진동으로 안마한다.

[5] 만일, 본 발명(졸음 방지 목걸이)에서 통신부(40)도 포함하는 경우, 상기 [3]에서 비교결과가 '측정 혈압 < 기준 혈압' 또는 '측정 맥박수 < 기준 맥박수' 이면, 통신부(40)가 동작되며, 차량에 배치된 처리제어부와 수신부(80)에서 무선신호를 받아 부속기기(예, 라디오(91), 창문(92)열기, 비상등(93), 운전석안마기(94) 및 속도조절(95))중 어느 하나 또는 그 이상을 작동시킬 수 있다(제5도). 일반적으로 무선 통신부(40)와 차량의 수신부(80)는 전송 데이터 용량이 적고 비교적 값싼 블루투스(blue tooth)모듈을 이용하여 구현할 수 있다.

[6] 본 발명(졸음 방지 목걸이)에서 알람부(30)와 통신부(40)를 모두 구성하는 경우, 상기 [3]의 비교결과가 '측정 혈압 < 기준 혈압' 또는 '측정 맥박수 < 기준 맥박수' 이면, 알람부(30)의 진동기(31) 또는 스피커(32) 중 적어도 하나 이상이 작동되고, 동시에 차량의 내장 또는 부속기기(예, 라디오(91), 창문(92)열기, 비상등(93), 운전석안마기(94) 및 속도조절(95)) 중 어느 하나 또는 그 이상의 기기를 작동시킨다.

[7] 본 발명(졸음 방지 목걸이)에서 알람부(30)와 통신부(40)를 모두 구성하는 경우, 상기 [3]번에서 비교제어부(20)의 비교결과가 '측정혈압×측정맥박수 < 기준혈압×기준맥박수' 이면, 알람부(30)의 진동기(31) 또는 스피커(32) 중 어느 하나 또는 둘 다 작동되거나, 통신부(40)도 동작하게 하여, 차량의 부속기능(라디오(91), 창문(92)열기, 비상등(93), 운전석안마기(94), 속도조절(95)) 중 어느 하나 또는 그 이상을 작동시키게 함으로써, 운전자를 더욱 강력하게 환기시킬 수 있다.

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도1. 통상의 졸음방지 장치의 기능도

도2a. 본 발명의 졸음방지 장치에 대한 세부적인 기능도

도2b. 총경동맥과 풍지혈 및 이문혈의 위치

도3a. 본 발명의 일실시 예

도3b. 본 발명의 착용 예(옆 및 앞 모습)

도4. 본 발명의 일실시 예에 따른 작동 순서도

도5. 본 발명의 송신부와 차량 주변기기 수신부 간의 통신 개념도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1.측정부, 2.제어부, 3.경보부

10.센서부, 11.혈압센서 12.맥박수센서(맥박계수기)

20.비교제어부, 21.저장부, 22.디지탈신호프로세서(DSP)

30.알람부, 31.스피커

32.진동기(또는 안마기) 33.음성신호처리부

40.통신부, 41.RF송신부, 42.안테나

5.이문혈, 6.풍지혈, 7.총경동맥

70.미끄럼방지 패드, 71.스텐레스 주름관, 72.비교제어부 박스

73.알람부(30) 박스, 74.통신부(40) 박스, 75.탄성재 와이어

80.수신부, 81.RF수신부

90.차량기기, 91.라디오, 92.창문

93.비상등(깜빡이), 94.운전석안마기, 95.속도조절기

삭제

Claims (9)

1. 삭제
2. 혈맥을 감지하는 센서부(10)와, 상기 센서부(10)의 출력값을 입력받아 기준값과 비교하여 졸음 여부를 판단하는 비교제어부(20) 및, 상기 비교제어부(20)의 출력신호에 따라 동작되는 알람부(30) 또는 그 비교제어부(20) 출력신호를 타 기기로 전송해주는 통신부(40)로 구성되는 통상의 졸음방지장치에 있어서.

   상기 센서부(10)는 목 중앙으로부터 좌우에 있는 총경맥(7)에 밀착시켜 혈압 또는 맥박수를 측정할 수 있도록 각각 혈압센서(11) 또는 맥박수센서(12)로 구성하고,

   상기 비교제어부(20)는 사용자가 정상상태일 때 측정한 혈압 또는 맥박수를 기준값으로 설정하는 저장부(21)와, 혈압 또는 맥박수 입력값과 기준값을 지속적으로 비교하는 비교부, 및 비교결과에 대해 졸음 여부를 판단하는 디지탈 신호 프로세서(22)로 구성하며,

   상기 알람부(30)는 목뒤의 풍지혈(5) 또는 이문혈(6) 부위를 안마해 주는 진동기(31)와, 귀 근처에 배치되는 음향 스피커(32) 중 적어도 어느 하나를 포함하되,

   상기 혈압센서(11) 또는 맥박수센서(12)는 목 앞에, 상기 비교제어부(20)는 목 측면에, 상기 알람부(30)는 목 뒤에 배치되도록 목걸이에 설치한 것을 특징으로 하는 졸음 방지 목걸이.
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