KR101133223B1 - 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템 - Google Patents

광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템 Download PDF

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optical
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박만규
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에프엔티주식회사
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Abstract

광신호를 발생하여 출력하는 광신호 송신 모듈, 인체의 한 관절부위에 착용 가능하며 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 갖는 광신호 전달 모듈 및 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 적어도 하나의 절단 단부의 간격에 기초하여 가변되는 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 산출하여 인체의 상태 변화를 판단하는 인체 상태 분석 모듈을 포함하며, 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 어느 하나의 절단 단부의 간격은 인체의 어느 한 관절부위의 각도변화에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템이 개시된다.

Description

광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템{Human Body State Detecting System Using optical signal}
본 발명은 인체 상태 판단 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인체의 적어도 하나의 관절부위의 상태 변화, 인체의 자세, 인체의 운동 상태를 판단할 수 있는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템에 관한 것이다.
인체의 상태를 판단하는 이른바 모션 디텍팅(motion detecting) 기술에는 다수의 마크들을 이용하여 센싱되는 인체 신호에 기초하여 인체의 상태를 판단하는 기술 및 다수의 카메라들을 이용하여 인체의 움직임을 촬영하여 인체의 상태를 판단하는 기술 등이 있다.
마크를 이용한 기술은 피부에 마크를 직접 붙여야 하는 불편함이 있고, 단순히 인체의 움직임만을 판단할 수 있을 뿐 인체 부위에 힘이 들어간 정도를 판단할 수 없고, 인체 부위의 3차원적 변화를 판단할 수 없는 단점을 갖는다. 카메라를 이용한 기술은 우선 고가의 카메라를 이용한다는 점에서 비용이 높고, 마크를 이용한 기술과 마찬가지로 인체 부위의 3차원적 변화를 판단할 수 없는 단점을 갖는다.
또한, 상술한 두 기술은 공통적으로 산업 현장에 적용되기 어려우며, 나아가 화재 현장, 구급 상황 등 급박하고 위험한 환경에 더욱 적용되기 어렵고, 한정된 장소나 공간 내에서만 적용이 가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 인체의 적어도 하나의 관절부위에 착용되어 상기 인체의 적어도 하나의 관절부위의 상태 변화, 인체의 자세, 및 인체의 운동 상태를 간단하고 신속하게 판단할 수 있으며, 나아가 산업 현장 또는 위험한 환경에서도 적용될 수 있는 인체 상태 판단 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광신호를 이용한 인체 상태 판단 시스템은, 광신호를 발생하여 출력하는 광신호 송신 모듈; 인체의 한 관절부위에 착용 가능하며, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 갖는 광신호 전달 모듈; 및 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격에 기초하여 가변되는 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 산출하여 인체의 상태 변화를 판단하는 인체 상태 분석 모듈을 포함하며, 상기 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 상기 어느 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 각도변화에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로는, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 광섬유를 포함하며, 상기 광섬유의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 간격이 가변되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 인체 상태 분석 모듈은, 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하여 출력하는 광신호 수신기; 상기 광신호 수신기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기; 상기 증폭기로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그-디지털 변환기; 및 상기 아날로그-디지털 변환기로부터 출력되는 디지털 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하며, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 연산 모듈을 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 인체 상태 분석 모듈은, 상기 아날로그-디지털 변환기와 상기 연산 모듈 사이에 연결되는 인터페이싱 모듈을 더 포함하는 것이 좋다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광신호를 이용한 인체 상태 판단방법은, 광신호를 발생하여 출력하는 단계; 인체의 한 관절부위에 착용 가능하며, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 이용하여 광신호를 전달하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격에 기초하여 가변되는 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 산출하며, 산출된 광 전달 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 상기 어느 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로는, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 광섬유를 포함하며, 상기 광섬유의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 간격이 가변되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 인체의 상태 변화를 분석하는 단계는, 광신호 수신기를 이용하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기적 신호 변환하여 출력하는 단계; 상기 광신호 수신기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력하는 단계; 상기 증폭되어 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 단계; 및 상기 출력되는 디지털 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하며, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 단계를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 광신호를 이용한 인체 상태 판단방법은, 광신호를 발생하여 출력하는 단계; 인체의 한 관절부위에 착용 가능하며, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 이용하여 광신호를 전달하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호에 기초하여 발생하는 데이터를 외부로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 상기 어느 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 가변되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로는, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 광섬유를 포함하며, 상기 광섬유의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격은, 상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 간격이 가변되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호에 기초하여 발생하는 데이터를 외부로 전송하는 단계는, 광신호 수신기를 이용하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 수신되는 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 단계; 상기 광신호 수신기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력하는 단계; 상기 증폭되어 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 단계; 상기 디지털 신호를 가공하여 출력하는 단계; 및 상기 가공된 데이터를 외부로 전송하는 단계를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 인체 상태 판단 방법은, 상기 가공된 데이터를 수신하고, 상기 수신된 가공된 데이터에 기초하여 인체의 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 수신된 가공된 데이터에 기초하여 인체의 상태를 판단하는 단계는, 상기 광신호 전달 경로에서 출력되는 상기 가공된 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 가공된 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하며, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 단계를 포함하는 것이 좋다.
본 발명의 광신호를 이용한 인체 상태 판단 시스템에 따르면, 종래의 기술에 비하여 인체의 일부분의 상태, 인체의 자세, 인체의 운동 상태를 간단하고 신속하게 판단할 수 있는 효과가 있다. 또한, 무선 통신 네트워크를 이용할 경우 본 발명에 따른 인체 상태 판단 시스템 및 인체 상태 판단 방법은 원거리에서도 인체의 일부분의 상태, 인체의 자세, 인체의 운동 상태를 간단하고 신속하게 판단할 수 있는 효과가 있다.
특히, 다른 신체 부위에 비하여 변화량이 큰 인체의 관절부위에 광신호 전달 경로 설치하여 관절부위의 변화에 따른 광 전송 비율에 기초하여 인체 상태 변화를 판단하므로, 인체의 변화를 보다 정확하고 신속하여 측정하여 판단할 수 있는 효과가 있다. 즉, 예를 들어 인체의 둘레(배, 허리, 팔뚝, 허벅지 등)에 감는 형태로 설치할 경우에는 인체(근육)의 변화량이 미세하기 때문에 실질적으로 이를 신체의 변화를 정확하게 측정하는 것이 어렵다. 이에 비하여 본 발명과 같이 관절부위의 경우에는 신체 변화량이 매우 크기 때문에 이 관절부위의 변화를 측정하도록 인체 상태 판단시스템을 설치함으로써, 보다 용이하면서도 정확하게 인체의 움직임을 판단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템의 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 광신호 전달 모듈 개략적 구성도이다.
도 3은 광신호 전달 모듈의 광신호 전달 특성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 광신호 전달 모듈의 광 전달 비율을 나타내는 그래프이다.
도 5는 의복에 일체형으로 마련된 인체 상태 분석 모듈을 나타내 보인 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 인체 상태 분석 모듈의 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 광신호를 이용한 인체 상태 판단 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 도 7에 도시된 인체의 상태 변화 판단 과정을 나타내는 순서도이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터 또는 신호를 상기 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템(10)의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 상기 인체 상태 판단 시스템(10)은 광신호 송신 모듈(100), 광신호 전달 모듈(200), 인체 상태 분석 모듈(300), 및 사용자 인터페이스(400)를 포함한다.
상기 광신호 송신 모듈(100)은 광신호를 발생하여 출력할 수 있다. 도 1에 도시되지는 않았으나 상기 광신호 송신 모듈(100)은 광신호 발생기 및 광신호 송신기를 포함할 수 있다. 상기 광신호 송신 모듈(100)은 특정 파장의 광신호를 발생하는 LED로 구현될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광신호 전달 모듈(200)은 인체의 한 관절부위에 착용 가능하며, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 구비할 수 있다. 도 2는 도 1에 도시된 하나의 광신호 전달 경로를 포함하는 광신호 전달 모듈(200)의 개략적 구성도이다. 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광신호 전달 경로는 광신호 전달 경로 본체(210), 적어도 하나의 광섬유 지지용 커넥터(221,222), 탄성 부재(230), 서로 단락된 제1 및 제2광섬유(241,242)를 구비한다.
상기 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 상기 어느 하나의 절단 단부의 간격 및 상호간의 각도는 상기 광신호 전달 모듈(200)이 착용된 인체의 어느 한 관절부위 및 관절부위의 각도 변화에 기초하여 가변 될 수 있다. 상기 광신호 전달 경로는 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 제1 및 제2광섬유(241,242)로 구현될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
광신호 전달 경로 본체(210)는 광섬유 지지용 커넥터(221,222) 및 탄성 부재(230)를 지지하는 역할을 하며 광신호 전달 경로의 외피를 형성한다. 뿐만 아니라 광신호 전달 경로 본체(210)는 인체의 적어도 어느 한 부위에 착용 가능하게 마련될 수 있다. 예컨대, 광신호 전달 경로 본체(210)는 인체의 팔꿈치나 허리, 무릎 등의 각 관절부위에 착용이 가능하며, 효과적인 착용을 위해서는 별도의 신체 착용부재(250)에 연결되어 신체에 용이하게 착용할 수 있게 된다. 이러한 광신호 전달 결로 본체(210)는 신체의 관절부위의 각도 변형시에 쉽게 변형 및 복원 가능하도록 고무 밴드로 마련되는 것이 바람직하다.
여기서 상기 신체 착용부재(250)는 광신호 전달 경로 본체(210)의 양단부에 각각 설치되는 것으로서, 신체 관절부위를 중심으로 하여 양측으로 이격된 위치의 신체를 감싸는 형태로 결합되도록 형성된 밴드 본체(251)와, 밴드 본체(251)를 조여서 고정시키기 위한 조임부(252)를 구비한다. 따라서 밴드 본체(251)를 신체의 관절부위를 사이에 두고 위치시킨 상태로, 밴드 본체(251)의 양단부(253)를 조임부(252)를 기준으로 하여 잡아당기면 밴드 본체(251)가 신체의 둘레길이에 맞춰져서 팽팽한 상태로 착용될 수 있게 되어, 광신호 전달 경로를 신체의 관절부위에 위치되도록 설치할 수 있게 된다.
또한, 광신호 전달 경로가 도 5에 도시된 형태로 제작된다면 고무 밴드로서의 광신호 전달 경로 본체(210)를 이용하여 필요한 인체의 각 부위에 착용하면 된다. 하지만, 광신호 발생 모듈(200)이 의복 등에 일체형으로 마련된다면, 고무 밴드로서의 광신호 전달 경로 본체(210)는 의복 등에 재봉 될 수 있다.
한 쌍의 광섬유 지지용 커넥터(221,222)는 광신호 전달 경로 본체(210) 내에 마련되며, 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격이 상기 인체의 어느 한 부위의 둘레 길이 변화에 기초하여 가변되도록 상기 광섬유(201)를 지지한다. 도 2의 경우, 제1 및 제2광섬유(241,242)의 절단되어 마주하는 영역이 한 곳이기 때문에, 이곳에만 한 쌍의 광섬유 지지용 커넥터(221,222)가 마련될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 제1 및 제2광섬유(241,242) 각각은 2개 이상의 절단 단부를 가질 수 있다.
탄성 부재(230)는 상기 적어도 하나의 광섬유 지지용 커넥터 쌍(221,222)에 결합되어 상기 광섬유 지지용 커넥터(221,222)가 상호 접근되는 방향으로 탄성 바이어스된다. 따라서 광신호 전달 모듈(200)(200)을 인체의 어느 한 관절부위, 예컨대 무릎에 착용했을 때, 초기에는 도 2의 (a)처럼 제1 및 제2광섬유(241,242)의 양 자유단부가 인접되게, 혹은 접촉되지만 걷거나 뛰게 되면 인체 관절부위가 굽혀질 때의 각도 변화량에 의해 도 2의 (b)처럼 단절된 제1 및 제2광섬유(241,242)의 양 자유단부가 벌어지는 동시에 서로 어긋나게(비수평상태) 되며, 다시 관절부위가 펴진 상태(서 있는 자세, 누워있는 자세 등)가 되면 탄성 부재(230)에 의해 도 2의 (a)처럼 제1 및 제2광섬유(241)의 양 자유단부가 인접되거나, 혹은 접촉된다. 이러한 반복적인 메커니즘에 의해 제1 및 제2광섬유(241,242)의 양 자유단부에서 전달되는 광신호의 양이 가변된다.
광신호 전달 경로의 광신호 송신 모듈(100) 및 인체 상태 분석 모듈(300)과의 접속부(260)는 광신호 송신 모듈(100) 및 인체 상태 분석 모듈(300)과의 안정적인 접속을 위하여 광섬유(241,242)를 외부에서 보호할 수 있는 딱딱한 재질로 구현됨이 바람직하다. 여기서, 접속부(260)는 도 2에 도시된 바와 같이, 광신호 송신 모듈(100) 및 인체 상태 분석 모듈(300)의 접속부에 직접 커넥팅되는 구조가 될 수도 있고, 광신호의 전달을 위한 센서 등이 부착되는 장소가 될 수 있다. 따라서 접속부(260)의 형상은 도시된 것에 제한될 필요는 없으며, 다양한 실시예가 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 시스템(10)은 상술한 메커니즘에 따라서 광신호 전달 모듈(200)에 의하여 전달되는 광신호의 가변량, 즉, 광 전달 비율(light transmission rate)에 기초하여 광신호 전달 모듈(200)이 착용된 인체 관절부위의 상태 변화를 판단할 수 있는 것이다.
도 3은 광신호 전달 모듈(200)의 광신호 전달 특성을 설명하기 위한 개념도이며, 도 4는 광신호 전달 모듈(200)의 광 전달 비율을 나타내는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 광신호 송신기(Transmitter)에서 출력되는 광신호에 대한 광신호 수신기(Receiver)에서 수신되는 광신호의 비율인 광 전달 비율(LTR: Light Transmission Rate)은 광신호 전달 모듈(200)이 착용된 인체 부위의 둘레 길이가 증가함에 따라서 점점 감소함을 알 수 있다. 도 4를 참조하면, 광신호 전달 모듈(200)의 광 전달 비율(LTR)은 광신호 전달 모듈(200)이 착용된 인체 관절부위의 꺽임 각도 변화에 기초하여, 즉, 인체 부위의 상태 변화에 기초하여, 가변되는 것을 알 수 있다.
도 5는 의복에 일체형으로 마련된 인체 상태 분석 시스템(10)을 나타낸다. 도 5에서 흰 선은 인체의 각 부위에 착용될 광신호 전달 경로를 나타낸다. 의복의 벨트 부분에는 광신호 송신 모듈(100), 인체 상태 분석 모듈(300)이 포함될 수 있다.
도 5에서 오른 팔 팔꿈치의 광신호 전달 경로(UAr), 오른 다리 무릎의 광신호 전달 경로(ULr), 허리의 광신호 전달 경로(Wr)의 광 전달 비율만을 이용하더라도 인체의 기본적인 상태를 판단할 수 있다. 이하, 인체 상태 판단 시스템(10)이 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 이용하여 인체 상태를 판단하는 간단한 예를 고정 자세와 주기적 운동 상태로 나누어 살펴본다.
먼저, 편안히 누워 있는 상태의 각 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 초기 기준 값으로 설정한 다음, 인체의 고정 자세 판단 과정을 살펴본다. 예를 들어, 앉아 있는 자세는 인체의 허리 부분에 착용된 광신호 전달 경로의 광 전달 비율로부터 알 수 있고, 서 있는 자세는 인체의 다리 및 허리 부분의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율에 기초하여 알 수 있다.
주기적 운동 상태 중에서 걷거나 뛰는 운동 상태는 도 5에 도시된 5 부위의 모든 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 종합적으로 고려하여 판단될 수 있다. 그러나 걷는 상태와 뛰는 상태는 서로 다른 광 전달 비율의 크기와 변화 주기를 갖는다.
도 6은 도 1에 도시된 인체 상태 분석 모듈(300)의 블럭도이다. 상기 인체 상태 분석 모듈(300)은 광신호 전달 모듈(200)의 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격에 기초하여 가변되는 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 산출하여 인체의 상태 변화를 판단할 수 있다. 도 6을 참조하면, 상기 인체 상태 분석 모듈(300)은 광신호 수신기(310), 증폭기(320), 아날로그-디지털 변환기(330), 데이터 가공 모듈(340), 전송 모듈(360), 수신 모듈(360), 연산 모듈(370)을 포함할 수 있다.
광신호 수신기(310)는 광신호 전달 모듈(200)의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 상기 광신호 수신기(310)는 상기 수신되는 광신호에 응답하여 구동되는 포토 다이오드로 구현될 수 있다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 증폭기(320)는 상기 광신호 수신기(310)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 상기 아날로그-디지털 변환기(330)는 상기 증폭기(320)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 상기 데이터 가공 모듈(340)은 상기 아날로그-디지털 변환기(330)로부터 출력되는 디지털 신호를 가공하여 출력할 수 있다. 상기 데이터 가공 모듈(340)이 수행하는 데이터 가공에는 데이터 처리량을 감소시키기 위하여 상기 디지털 신호를 소정의 샘플링 레이트로 샘플링하는 가공이 포함될 수 있다. 또한, 상기 데이터 가공 모듈(340)이 수행하는 데이터 가공에는 아날로그-디지털 변환기(330)로부터 출력되는 디지털 신호를 소정의 통신 규격 형태의 신호로 변환하는 가공이 포함될 수도 있다. 이는 하나의 예시에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
전송 모듈(360)은 상기 가공된 데이터를 외부로 전송할 수 있다. 상기 전송 모듈(360)은 무선 통신망을 이용하여 상기 가공된 데이터를 외부로 전송할 수 있다. 상기 무선 통신망은 지그비 통신망, 블루투스 통신망, 와이브로 통신망, 무선 인터넷 망 등일 수 있으나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수신 모듈(360)은 상기 전송 모듈(360)로부터 수신되는 데이터를 수신하여 출력할 수 있다. 상기 연산 모듈(370)은 상기 수신된 데이터에 기초하여 상기 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하며, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 광신호 전달 경로가 착용된 인체 부위의 상태 변화를 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 다수의 광신호 전달 경로들이 인체의 여러 관절부위에 착용될 경우 상기 연산 모듈(370)은 광신호 전달 경로가 착용된 인체의 각 부위의 상태 변화, 인체의 자세, 인체의 운동 상태를 판단할 수 있다.
상기 인체 상태 분석 모듈(300)은 하나의 장치로 구현되어 도 5에 도시된 인체의 벨트 부분에 착용될 수 있다. 그러면 데이터 가공 모듈(340)과 연산 모듈(370) 사이를 연결하는 전송 모듈(360) 및 수신 모듈(360)은 인체 상태 분석 모듈(300)에서 불필요한 요소가 될 수도 있다.
그러나 상술한 광신호 수신기(310), 증폭기(320), 아날로그-디지털 변환기(330), 데이터 가공 모듈(340), 및 전송 모듈(360)은 인체에 부착되는 별도의 인체 상태 센싱 장치로 구현되고, 상기 수신 모듈(360) 및 연산 모듈(370)은 인체에서 분리된 별도의 인체 상태 판단 장치로 구현될 수도 있다. 이때, 상기 인체 상태 센싱 장치와 상기 인체 상태 판단 장치는 무선 통신망을 이용하는 전송 모듈(360)과 수신 모듈(360)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 시스템(10)을 이용하면 관찰자는 인체와 떨어진 원격에서 인체의 상태를 모니터링 할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 시스템(10)의 특징에 기초하여 상기 인체 상태 판단 시스템(10)은 종래의 인체 상태 판단 기술과 달리 산업현장에 적용될 수 있는 것이다. 나아가 본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 시스템(10)은 화재 현장, 사고 현장, 수중, 우주 공간 등 위험하고 긴급한 환경에서도 활용될 수 있는 장점을 가진다.
도 1에는 도시되지 않았으나, 인체 상태 분석 모듈(300)에 연결되는 사용자 인터페이스(400)는 상기 인체 상태 판단 시스템(10)을 조작하기 위한 각종 조작 수단, 산출된 광 전달 비율 판단된 인체의 상태 등을 포함하는 인체 상태 판단 시스템(10)의 동작 상태에 따른 각종 데이터를 디스플레이할 수 있는 디스플레이 장치, 인체 상태 판단 시스템(10)의 동작 상태를 나타내는 각종 표시 수단 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 방법을 나타내는 순서도이다. 이상에서 설명한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 방법을 살펴본다.
광신호 송신 모듈(100)은 광신호를 발생하여 출력하면(S70), 광신호 전달 모듈(200)은 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 이용하여 상기 광신호 송신 모듈(100)로부터 출력되는 광신호를 인체 상태 분석 모듈(300)로 전달한다(S80). 그러면 인체 상태 분석 모듈(300)은 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 산출하고, 산출된 광 전달 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단할 수 있다(S90).
도 8은 도 7에 도시된 인체의 상태 변화 판단 과정을 나타내는 순서도이다. 이상에서 설명한 도면을 참조하여 인체 상태 변화 판단 과정을 살펴본다.
광신호 수신기(310)에 의하여 광신호 전달 경로로부터 수신되는 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하면(S91), 증폭기(320)는 광신호 수신기(310)의 출력 신호를 증폭하여 출력하며(S92), 아날로그-디지털 변환기(330)는 증폭기(320)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다(S93).
데이터 가공 모듈(340)은 상기 디지털 신호를 가공하여 출력하며, 전송 모듈(360)은 상기 가공된 데이터를 전송한다(S94). 그러면 수신 모듈(360)은 상기 가공된 데이터를 수신하여 출력하며, 연산 모듈(370)은 상기 수신된 가공된 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하고, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단한다(S95).
본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 상기 인체 상태 판단 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 인체 상태 판단 방법을 구현하기 위한 기능적인 (functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 인체 상태 판단 시스템에 의하면, 다른 신체 부위에 비하여 변화량이 큰 인체의 관절부위에 광신호 전달 경로 설치하여 관절부위의 변화에 따른 광 전송 비율에 기초하여 인체 상태 변화를 판단하므로, 인체의 변화를 보다 정확하고 신속하여 측정하여 판단할 수 있는 효과가 있다.
즉, 예를 들어 인체의 둘레(배, 허리, 팔뚝, 허벅지 등)에 감는 형태로 설치할 경우에는 인체(근육)의 변화량이 미세하기 때문에 실질적으로 이를 신체의 변화를 정확하게 측정하는 것이 어렵다. 이에 비하여 본 발명과 같이 관절부위의 경우에는 신체 변화량이 매우 크기 때문에 이 관절부위의 변화를 측정하도록 인체 상태 판단시스템을 설치함으로써, 보다 용이하면서도 정확하게 인체의 움직임을 판단할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100..광신호 송신 모듈 200..광신호 전달 모듈
300..인체 상태 분석 모듈 400..사용자 인터페이스

Claims (12)

  1. 광신호를 발생하여 출력하는 광신호 송신 모듈;
    인체의 한 관절부위에 착용 가능하며, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 갖는 광신호 전달 모듈; 및
    상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격에 기초하여 가변되는 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 산출하여 인체의 상태 변화를 판단하는 인체 상태 분석 모듈을 포함하며,
    상기 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 상기 어느 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 각도변화에 기초하여 가변되고,
    상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로는
    적어도 하나의 절단 단부를 갖는 광섬유를 포함하며,
    상기 광섬유의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격은
    상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 간격이 가변되는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 인체 상태 분석 모듈은
    상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하여 출력하는 광신호 수신기;
    상기 광신호 수신기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력하는 증폭기;
    상기 증폭기로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 아날로그-디지털 변환기; 및
    상기 아날로그-디지털 변환기로부터 출력되는 디지털 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하며, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 연산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 인체 상태 분석 모듈은
    상기 아날로그-디지털 변환기와 상기 연산 모듈 사이에 연결되는 인터페이싱 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 시스템.
  5. 광신호를 발생하여 출력하는 단계;
    인체의 한 관절부위에 착용 가능하며, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 이용하여 광신호를 전달하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격에 기초하여 가변되는 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전달 비율을 산출하며, 산출된 광 전달 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 상기 어느 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 가변되고,
    상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로는
    적어도 하나의 절단 단부를 갖는 광섬유를 포함하며,
    상기 광섬유의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격은
    상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 간격이 가변되는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 인체의 상태 변화를 판단하는 단계는
    광신호 수신기를 이용하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호를 수신하여 전기적 신호 변환하여 출력하는 단계;
    상기 광신호 수신기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력하는 단계;
    상기 증폭되어 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 단계; 및
    상기 출력되는 디지털 신호에 기초하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하며, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 방법.
  8. 광신호를 발생하여 출력하는 단계;
    인체의 한 관절부위에 착용 가능하며, 적어도 하나의 절단 단부를 갖는 적어도 하나의 광신호 전달 경로를 이용하여 광신호를 전달하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호에 기초하여 발생하는 데이터를 외부로 전송하는 단계를 포함하며,
    상기 적어도 어느 하나의 광신호 전달 경로의 상기 어느 하나의 절단 단부의 간격은 상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 가변되고,
    상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로는
    적어도 하나의 절단 단부를 갖는 광섬유를 포함하며,
    상기 광섬유의 상기 적어도 하나의 절단 단부의 간격은
    상기 인체의 어느 한 관절부위의 관절 각도변화에 기초하여 간격이 가변되는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 출력되는 광신호에 기초하여 발생하는 데이터를 외부로 전송하는 단계는
    광신호 수신기를 이용하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로로부터 수신되는 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 단계;
    상기 광신호 수신기로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력하는 단계;
    상기 증폭되어 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 단계;
    상기 디지털 신호를 가공하여 출력하는 단계; 및
    상기 가공된 데이터를 외부로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가공된 데이터를 수신하고, 상기 수신된 가공된 데이터에 기초하여 인체의 상태를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수신된 가공된 데이터에 기초하여 인체의 상태를 판단하는 단계는
    상기 광신호 전달 경로에서 출력되는 상기 가공된 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 가공된 데이터에 기초하여 상기 적어도 하나의 광신호 전달 경로의 광 전송 비율을 산출하며, 상기 산출된 광 전송 비율에 기초하여 인체의 상태 변화를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광신호를 이용한 인체상태 및 동작 판단 방법.
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