KR101316497B1

KR101316497B1 - 승객의 심박수 관찰시스템 및 관찰방법

Info

Publication number: KR101316497B1
Application number: KR1020120085070A
Authority: KR
Inventors: 서상만; 김길주; 양태형; 이인호; 김희찬; 노승우; 윤치열
Original assignee: 현대자동차주식회사; 서울대학교산학협력단; 현대다이모스(주); 기아자동차주식회사
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-10-10
Also published as: DE102012111859A1; US8706204B2; CN103565429A; US20140039330A1; CN103565429B

Abstract

시트쿠션 또는 시트백에 마련된 복수의 서로 다른 종류의 심박감지센서; 및 상기 심박감지센서의 파형을 센서의 종류별로 수집하고, 일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산하는 제어부;를 포함하는 승객의 심박수 관찰시스템 및 관찰방법이 소개된다.

Description

승객의 심박수 관찰시스템 및 관찰방법 {SYSTEM AND METHOD FOR OBSERVING HEART RATE OF PASSENGER}

본 발명은 승객의 심박수를 정확히 측정하고 그에 따른 케어-서비스를 제공할 수 있도록 하기 위한 승객의 심박수 관찰시스템 및 관찰방법에 관한 것이다.

차량에서 생체신호 기반의 건강, 안전, 편의 서비스를 제공하는 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 여러 생체 신호 중에서도 특히 심박 측정 기술에 대한 수요가 높은데, 이는 심박이 탑승자의 육체적 정신적 상태를 동시에 반영하므로 새로운 서비스 제공의 근거가 될 수 있기 때문이다.

다양한 심박감지 방법이 차량 환경에서 평가되었다. 여기에는 심전도(ECG), 심탄도(BCG), 심음도(PCG), 광정맥파(PPG) 등이 대표적이며, 이들은 서로 다른 원리로 심박을 감지한다. 심박동이, 심근세포의 흥분에서 시작되어 혈류의 변화를 일으키는 일련의 과정에서 전기적, 기계적, 광학적 신호를 발생시키므로 다양한 방법으로 심박 검출이 가능한 것이다.

하지만, 현재까지 이들 중 어떠한 방법도 실제 차량에는 적용되지 못하고 있다. 가장 큰 어려움은 상대적으로 미약한 심박신호가 차량환경에서의 다양한 환경변수의 영향으로 진동 소음,탑승자의 움직임 등의 잡음원에 쉽게 오염된다는 것이다. 그 결과, 가용한 심박신호구간이 줄어들게 되고 그 양태가 불연속적이게 되어 추출 가능한 정보의 양이 줄어들게 된다.

따라서, 이러한 문제는 특정 환경변수에 면역이 있는 서로 다른 센서들을 혼용하고, 다양한 위치에 병치해 신호를 재조합 하는 방법으로 이를 해결할 수 있을 것이며, 본 발명에서는 이를 제시하도록 한다. 이는 단일 센서 측정법대비 더욱 견실하게 차량에서 심박을 감지할 수 있으므로, 탑승자의 상태분석이 용이해지며, 추가적으로 각 신호간의 동기를 비교함으로써 탑승자 상태에 대한 더욱 풍부한 정보 추출이 가능하게 된다. 이를 바탕으로 개개인의 상태에 적합한 피드백을 제공함으로써 더욱 높은 성능으로 탑승자의 안전과 편의를 도모할 수 있다.

일 예로, JP 2011-024902 A는 복수의 측정결과에서 일측을 선택하여 심전도를 계측하는 기술을 제시하고 있으나 ,이는 단순히 단순히 진폭의 크기나 S/N비를 기준으로 하여 비교하고, 하나의 신호를 선택하는 것으로서, 심박수에 관련된 다양한 종류의 신호를 안정적으로 측정하고 평가하여 선택하는 기술에는 부족하였던 것이 사실이다.

또한, KR 0736721 B 역시 어깨, 둔부 등의 위치에 센서를 설치하고, 노이즈를 필터링 후 증폭하는 기술을 제시하고 있으나, 노이즈의 필터링 과정에서 많은 시간이 소요되고 정확도 역시 손상되는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

1. JP 2011-024902 A 2. KR 0736721 B

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 복수의 종류 및 동일 종류에서도 복수의 신호들 중 가장 최적의 신호를 주기적으로 평가하여 취사선택함으로써 비교적 정확한 심박수를 안정적으로 취득할 수 있는 승객의 심박수 관찰시스템 및 관찰방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 승객의 심박수 관찰시스템은, 시트쿠션 또는 시트백에 마련된 복수의 서로 다른 종류의 심박감지센서; 및 상기 심박감지센서의 파형을 센서의 종류별로 수집하고, 일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산하는 제어부;를 포함한다.

상기 심박감지센서는 심전도센서를 포함할 수 있다.

상기 심전도센서는 시트백과 시트쿠션에 각각 한 쌍씩 마련될 수 있다.

상기 제어부는 복수의 심전도센서를 조합하여 복수의 심전도 측정회로 리드를 구성함으로써 심전도에 관련된 복수의 파형을 도출할 수 있다.

상기 제어부는 심전도에 관련된 각각의 파형의 R피크 및 P피크의 크기 측정하고 R피크가 P피크 대비 5배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심전도 파형으로 선택할 수 있다.

상기 제어부는 심전도에 관련된 각각의 파형의 R피크 및 T피크의 크기 측정하고 R피크가 T피크 대비 3배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심전도 파형으로 선택할 수 있다.

상기 심박감지센서는 심탄도센서를 포함할 수 있다.

상기 심탄도센서는 시트백과 시트쿠션에 각각 마련될 수 있다.

상기 심탄도센서는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심탄도센서별로 심탄도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 I-J신호의 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 I-J신호가 노이즈신호 대비 7배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심탄도 파형으로 선택할 수 있다.

상기 심박감지센서는 심음도센서를 포함할 수 있다.

상기 심음도센서는 시트백에 마련될 수 있다.

상기 심음도센서는 시트백에서 세로방향으로 연속하여 복수개가 마련될 수 있다.

상기 심음도센서는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심음도센서별로 심음도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 1심음의 최대진폭 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 1심음의 크기가 노이즈신호 대비 5배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심음도 파형으로 선택할 수 있다.

상기 심음도센서는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심음도센서별로 심음도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 2심음의 최대진폭 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 2심음의 크기가 노이즈신호 대비 3배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심음도 파형으로 선택할 수 있다.

상기 심박감지센서는 광정맥파센서를 포함할 수 있다.

상기 관정맥파센서는 시트쿠션에서 승객의 허벅지와 맞닿는 지점에 마련될 수 있다.

상기 광정맥파센서는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 광정맥파센서별로 광정맥파에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 복수의 파형 중에서 0.5~2Hz 사이의 주파수성분이 가장 많은 파형을 대표적인 광정맥파 파형으로 선택할 수 있다.

상기 서로 다른 종류의 심박감지센서는 각각 기계적, 전기적 또는 광학적인 방식으로 심박에 관련된 신호를 측정할 수 있다.

상기 심박감지센서는 종류별로 복수개가 마련되며, 상기 제어부는 심박감지센서의 종류별로 대표적인 파형을 각각 선정하고, 선정된 파형의 정확도를 각각 단위시간마다 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 승객의 심박수 관찰방법은, 시트쿠션 또는 시트백에 마련된 복수의 서로 다른 종류의 심박감지센서로부터 센서의 종류별로 파형을 수집하는 수집단계; 일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하는 산출단계; 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하는 선택단계; 및 선택된 파형을 통해 심박수를 계산하는 계산단계;를 포함한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 승객의 심박수 관찰시스템 및 관찰방법에 따르면, 복수의 종류 및 동일 종류에서도 복수의 신호들 중 가장 최적의 신호를 주기적으로 평가하여 취사선택함으로써 비교적 정확한 심박수를 안정적으로 취득할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 승객의 심박수 관찰시스템의 센서 배치도.
도 2는 도 1에 도시된 승객의 심박수 관찰시스템에서 심박수를 평가하여 취사선택하는 과정을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 승객의 심박수 관찰방법의 순서도.
도 4는 이론적인 심전도의 파형을 나타낸 그래프.
도 5는 이론적인 심탄도의 파형을 나타낸 그래프.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 승객의 심박수 관찰시스템 및 관찰방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 승객의 심박수 관찰시스템의 센서 배치도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 승객의 심박수 관찰방법의 순서도이다.

본 발명의 승객의 심박수 관찰시스템은, 시트쿠션(300) 또는 시트백(100)에 마련된 복수의 서로 다른 종류의 심박감지센서(500); 및 상기 심박감지센서(500)의 파형을 센서의 종류별로 수집하고, 일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산하는 제어부;를 포함한다.

심박감지센서는 다양한 방법으로 심박을 측정할 수 있는 복수의 센서의 조합으로 구성되고, 그에 따라 착좌 시트의 시트백이나 시트쿠션 등에 선택적으로 최적의 위치에 적용이 가능하다.

이러한 서로 다른 종류의 심박감지센서(500)는 각각 기계적, 전기적 또는 광학적인 방식으로 심박에 관련된 신호를 측정할 수 있다.

대표적인 실시예로는, 심전도(ECG), 심탄도(BCG), 심음도(PCG) 및 광정맥파(PPG)를 들 수 있다.

전기적 신호로는 ECG, 심전도가 있는데 이는 심장 근육이 활성화될 때 생성되는 전압을 체외의 두 점에서 측정하는 방법이다.

그리고, 광학적 신호로는 PPG, 광정맥파가 있는데 이는 말초에서의 혈액량 변화를 수신되는 광량의 변화로 측정하는 방법이다.

또한, 기계적 신호로는 BCG, 심탄도가 있는데 이는 심장이 피를 뿜어낼 때 그에 의한 반동을 측정하는 방법이며, PCG, 심음도는 심장 판막이 여닫히는 진동에 의해 생기는 소리를 체외에서 측정하는 방법이다.

이러한 다양한 의학적 방법들은 모두 심박수를 도출하는데 적합한 방법들이며 이미 많은 부분에서 측정기술이 개발되었다.

한편, 이러한 각 신호는 특정 시간차를 두고 동기 되어 있으며, 그 정도는 혈관의 탄성 혹은 혈압 등 다양한 생리학적 변수에 영향을 받는다.

구체적으로, 심전도는 신체 두 지점 사이의 전위차를 측정할 수 있는 회로와, 시트에 매설한 capacitive 전극을 이용하여 무구속적인 측정이 가능하고, 심탄도는 압력 또는 무게를 측정할 수 있는 센서를 사람과 시트 프레임 사이에 위치시키고 측정할 수 있으며, 심음도는 청진기를 이용하여 심장 근처의 피부 표면에 밀착시켜 소리를 녹음하고, 광정맥파는 발광부, 수광부가 한 쌍으로 이루어진 센서를 이용하여 피부 근처 혈관에 빛을 쏘고 반사(혹은 투과)되는 빛의 양을 측정할 수 있다.

그러나, 이러한 신호들은 운전자와 센서 간의 접촉 상태가 좋지 않거나 외부 잡음에 의해 신호 왜곡이 일어날 수 있으므로 원할한 신호 획득을 위한 새로운 방법이 필요한 것이다.

즉, 센서-인체 간의 커플링을 저하시키는 다양한 환경변수가 존재하고, 특정 환경조건에서 센서의 출력이 불량해지는 상황이 발생하는 것이다.

따라서, 이를 극복하는 방안은 서로 다른 종류의 심박감지 센서를 혼용하는 것으로서, 센서의 종류에 따라 각각의 환경변수에 대한 민감도가 다르기 때문이다.

하기의 표는 그 센서 민감도의 차이와 혼용의 예시를 보여준다.

도 1은 이러한 각 센서들의 설치 위치의 예시를 나타낸 것이며, 이하에서 센서별로 상세히 살펴본다.

한편, 제어부는 상기 심박감지센서(500)의 파형을 센서의 종류별로 수집하고, 일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산하는데, 이를 위해 상기 심박감지센서(500)는 종류별로 복수개가 마련되며, 상기 제어부는 심박감지센서의 종류별로 대표적인 파형을 각각 선정하고, 선정된 파형의 정확도를 각각 단위시간마다 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산하도록 할 수 있다.

즉, 제어부는 도 2에서와 같이 각 종류의 센서별로 파형을 평가한다. 그 평가기준으로는 신호의 포화여부 / 베이스라인의 떨림(Wandering)여부 / 파형의 왜곡정도 / 주파수영역의 에너지 비교 / 시간영역에서의 신호 에너지 등을 통하여 평가가 가능할 것이다.

도시된 예와 같이, t1, t2, t2 등의 단위시간마다 평가가 이루어지는데, t1에서는 광정맥파의 파형의 가장 정확도가 높은 것으로 판단되는 것이고, t2에서는 심탄도가, t3에서는 심전도가, t4에서는 광정맥파가 가장 정확도가 높은 것으로 판단된 경우 이러한 단위시간마다 서로 다른 파형을 통하여 각각 심박수를 계산하도록 하는 것이다. 또한, 이러한 계산과정에서는 파형을 넘나들며 계산결과를 이용하기 때문에 파형을 넘어가는 순간(시프팅 시점)에서 발생할 수 있는 시간차를 보정할 경우 더욱 정확할 수 있다.

한편, 이러한 각 센서들은 종류에 따라 복수개를 마련하고, 그 센서들 중 최적의 센서를 통하여 도출된 파형을 해당 종류 센서의 대표 파형으로써 이용하는 것도 가능하다.

일 예로, 심박감지센서(500)는 심전도센서(510)를 포함할 수 있다. 심전도센서(510)는 시트백(100)과 시트쿠션(300)에 각각 한 쌍씩 마련(510,520)될 수 있고, 제어부는 복수의 심전도센서(510)를 조합하여 복수의 심전도 측정회로 리드를 구성함으로써 심전도에 관련된 복수의 파형을 도출하도록 할 수 있다.

또한, 제어부는 심전도에 관련된 각각의 파형의 R피크 및 P피크의 크기 측정하고 R피크가 P피크 대비 5배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심전도 파형으로 선택하거나, 심전도에 관련된 각각의 파형의 R피크 및 T피크의 크기 측정하고 R피크가 T피크 대비 3배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심전도 파형으로 선택할 수도 있다.

도 4는 이론적인 심전도의 파형을 나타낸 그래프로서, 심전도 센서는 하나의 신호를 측정하기 위해 적어도 1쌍(2개)로 구성되어야 하고, 시트의 등 부분과 둔부에 최소 2쌍 이상이 위치하여 자세의 변화로 인한 접촉이 달라졌을 때 다른 센서조합을 선택할 수 있도록 한다.

n개의 센서들에서 두 개의 센서를 선택하는 조합에 따라 nC2개의 조합이 가능하며, 심전도의 각 리드를 구성할 수 있다. 피측정자의 자세에 따라 시트의 각 부분에 위치한 센서들과 신체 표면과의 접촉 정도가 달라지므로 실시간으로 각 센서들의 접촉 상태를 판별하여 신호가 잘 나올것으로 예상되는 리드들을 선택한다.

선택된 리드들의 기본적인 신호 품질 평가를 위해 신호들에서 R 피크, P 피크, T피크의 크기를 측정한다. 각 피크의 크기 비율을 계산하여 R피크와 P피크의 비율이 5:1이상, R피크와 T 피크의 비율이 3:1 이상인 비율을 적절히 만족시키는 신호를 선택하여 고품질의 신호로 규정하고 그 중 최적의 심전도 신호를 선택하는 것이다.

참고로, ElectroCardioGram(심장전기도, 心電圖) 즉, 심전도는 심장 근육이 활성화될 때 흐르는 전류를 체외의 두 점에서 측정하여 얻는 활동전류의 그래프로서, 협심증이나 심근경색(心筋梗塞) 등의 관동맥 질환을 비롯하여 여러 가지 부정맥(不整脈)이나 전해질이상(電解質異常) 등의 진단, 또는 수술 중의 심장이상의 유무의 조사 확인 등, 그 응용면이 넓고 심장질환의 진단학상 매우 중요하다.

HRV(심박변이율)이란 심전도의 R 피크 간의 시간간격을 측정하여 생리적 상태를 확인하는 지표로서 정상인의 경우, R-R간격의 변화는 자율신경계가 심장리듬 발생부에 길항 제어를 하기 때문에 발생한다. 따라서 R-R간격의 변화를 분석하면 자율신경계를 구성하는 교감/부교감 신경계의 활성양상을 파악할 수 있다. 이러한 교감/부교감 활성도는 신체의 스트레스 상태를 잘 반영하는 민감한 변수 중의 하나로 알려져 있다.

한편, 도 5는 이론적인 심탄도의 파형을 나타낸 그래프로서, 심박감지센서(500)는 심탄도센서(550)를 포함할 수 있다.

심탄도센서(550)는 시트백(100)과 시트쿠션(300)에 각각 마련(550,560)될 수 있으며, 심탄도센서(550)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심탄도센서(550)별로 심탄도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 I-J신호의 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 I-J신호가 노이즈신호 대비 7배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심탄도 파형으로 선택하도록 할 수 있다.

심탄도 센서는 심탄도의 원리가 심장의 혈류 박출의 반발력에 의한 것이므로 둔부에 압전 소자로 구성된 센서를 놓는다. 심탄도는 사용자의 자세에 따라 혈관과 심탄도 센서 사이의 각도가 달라지므로 피측정자와 센서 표면의 접촉 상태에 따라 심탄도 출력 파형이 달라질 수 있다. 심탄도 센서는 둔부에 4개(2개*2개 배열) 이상의 센서를 위치시켜 피측정자의 자세, 신체 무게중심에 의한 접촉 지점 차이 등에 대응하여 신호를 획득할 수 있도록 한다. 심탄도 신호는 I-J 신호의 크기와 노이즈 레벨을 비교하여 7배 이상의 크기 차이가 있는 신호를 고품질의 신호로 규정하고 그 중 최적의 BCG 신호를 선택한다.

참고로, BCG(심탄도)란, BallistoCardioGram(심탄동도, 心彈動圖)로서 심장이 피를 뿜어낼 때 그에 의한 반동을 측정하여 심장의 상태를 추정하는 계측법이다. 혈류 박출에 따른 반작용에 의한 미세한 가속도 변화 또는 몸의 무게 변화를 직접 측정하여 수행하며, 신호의 크기, 시간 간격, 기울기 등을 판단하는데 그 중 I-J 신호 크기를 가장 주요 분석 대상으로 한다.

ECG의 R 피크를 기준으로 표시한 시간에 따른 BCG 신호 중에서 I는 심장에서 대동맥을 통해 혈액을 뿜어낼 때 나오는 신호이고, J는 혈액이 하체쪽으로 내려갈 때 나오는 신호이며, I-J 신호크기를 통해 좌심실의 수축력을 유추할 수 있다.

한편, 심박감지센서(500)는 심음도센서(530)를 포함할 수 있다. 심음도센서(530)는 시트백(100)에 마련되되 특히, 심음도센서(530)는 시트백(100)에서 세로방향으로 연속하여 복수개가 마련될 수 있다.

심음도센서(530)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심음도센서(530)별로 심음도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 1심음의 최대진폭 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 1심음의 크기가 노이즈신호 대비 5배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심음도 파형으로 선택할 수 있다.

또는, 심음도센서(530)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심음도센서(530)별로 심음도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 2심음의 최대진폭 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 2심음의 크기가 노이즈신호 대비 3배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심음도 파형으로 선택할 수 있다.

심음도 센서는 심장 판막의 여닫히는 소리를 녹음하기 위해 등 쪽에 위치하며 고감도 마이크와 집음 구조물로 구성되어 있다. 사람마다 체형이 다르므로 시트와 심장이 맞닿는 부분이 다를 것이기 때문에 심음도 센서는 등쪽에 종축 방향으로 센서들을 위치시킨다. 심음도 신호는 1심음과 2심음의 최대 진폭 크기가 잡음 레벨에 비해 각각 5배, 3배 이상인 경우 고품질의 신호로 규정하고 그 중 최적의 PCG 신호를 선택한다.

참고로, PCG(심음도)란 PhonoCardioGram(심음도,心音圖)로서, 심장 판막이 여닫히는 진동에 의해 생기는 소리를 체외에서 측정하여 심박의 주기를 파악하거나 심장 질환을 분석할 수 있다. Mitral Valve가 닫히고 Aortic Valve가 열려 심장이 피를 온몸으로 짜내면서 제1심음이 발생하고, 동맥혈이 빠져나가고 Mitral Valve가 열리고 Aortic Valve가 닫혀 새 피가 좌심실로 들어오며 제2심음 발생한다.

한편, 심박감지센서(500)는 광정맥파센서(540)를 포함할 수 있다. 광정맥파센서(540)는 시트쿠션(300)에서 승객의 허벅지와 맞닿는 지점에 마련될 수 있다.

광정맥파센서(540)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 광정맥파센서(540)별로 광정맥파에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 복수의 파형 중에서 0.5~2Hz 사이의 주파수성분이 가장 많은 파형을 대표적인 광정맥파 파형으로 선택할 수 있다.

PPG 센서는 시트와 옷을 투과하여 측정하기 위해 근적외선과 적색 계통 파장대역을 가진 고효율 LED를 이용하며 비교적 굵은 혈관이 지나가는 허벅지 뒷면을 따라 맞닿도록 종축 방향으로 구성한다. PPG 신호는 FFT하여 주기가 0.5~2Hz 사이의 주파수 성분이 많은 채널을 고품질 신호 후보로 규정하고 기본 PPG 파형을 이용한 템플릿 매칭을 거쳐 최적 신호를 선택한다.

참고로, PPG(광혈류측정)란 혈액이 심장에서 주기적으로 뿜어져 나올 때 일정한 파동 형태를 갖고 혈관을 이동하게 되고 빛을 이용해 이 파형을 측정하는 방법으로서, 두 파장대역을 이용해 측정하여 값을 비교하면 혈액 내 산소 포화도를 측정할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 승객의 심박수 관찰방법의 순서도로서, 본 발명의 승객의 심박수 관찰방법은, 시트쿠션 또는 시트백에 마련된 복수의 서로 다른 종류의 심박감지센서로부터 센서의 종류별로 파형을 수집하는 수집단계(S100); 일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하는 산출단계(S200); 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하는 선택단계(S300); 및 선택된 파형을 통해 심박수를 계산하는 계산단계(S400);를 포함한다.

그리고, 도출된 심박수를 통해 승객의 건강상태 등을 파악(S500)한 후 음성이나 모션 또는 촉감 등을 통한 경고 또는 병원 호출이나 간단한 진단 등의 서비스의 제공(S600)이 가능해지는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 시트백 300 : 시트쿠션
500 : 심박측정센서 510 : 심전도센서
530 : 심음도센서 540 : 광정맥파센서
550 : 심탄도센서

Claims

시트쿠션(300) 또는 시트백(100)에 마련된 복수의 서로 다른 종류의 심박감지센서(500); 및
상기 심박감지센서(500)의 파형을 센서의 종류별로 수집하고, 일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산하는 제어부;를 포함하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 심박감지센서(500)는 심전도센서(510)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 심전도센서(510)는 시트백(100)과 시트쿠션(300)에 각각 한 쌍씩 마련된 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는 복수의 심전도센서(510)를 조합하여 복수의 심전도 측정회로 리드를 구성함으로써 심전도에 관련된 복수의 파형을 도출하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는 심전도에 관련된 각각의 파형의 R피크 및 P피크의 크기 측정하고 R피크가 P피크 대비 5배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심전도 파형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는 심전도에 관련된 각각의 파형의 R피크 및 T피크의 크기 측정하고 R피크가 T피크 대비 3배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심전도 파형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 심박감지센서(500)는 심탄도센서(550)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 심탄도센서(550)는 시트백(100)과 시트쿠션(300)에 각각 마련된 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 심탄도센서(550)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심탄도센서(550)별로 심탄도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 I-J신호의 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 I-J신호가 노이즈신호 대비 7배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심탄도 파형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 심박감지센서(500)는 심음도센서(530)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 심음도센서(530)는 시트백(100)에 마련된 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 심음도센서(530)는 시트백(100)에서 세로방향으로 연속하여 복수개가 마련된 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 심음도센서(530)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심음도센서(530)별로 심음도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 1심음의 최대진폭 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 1심음의 크기가 노이즈신호 대비 5배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심음도 파형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 10에 있어서,
상기 심음도센서(530)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 심음도센서(530)별로 심음도에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 각각의 파형별로 2심음의 최대진폭 크기와 노이즈신호의 크기를 대비하여 2심음의 크기가 노이즈신호 대비 3배 이상의 크기를 갖는 파형을 대표적인 심음도 파형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 심박감지센서(500)는 광정맥파센서(540)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 광정맥파센서(540)는 시트쿠션(300)에서 승객의 허벅지와 맞닿는 지점에 마련된 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 광정맥파센서(540)는 복수개가 마련되고, 상기 제어부는 복수의 광정맥파센서(540)별로 광정맥파에 관련된 복수의 파형을 도출하며, 복수의 파형 중에서 0.5~2Hz 사이의 주파수성분이 가장 많은 파형을 대표적인 광정맥파 파형으로 선택하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 서로 다른 종류의 심박감지센서(500)는 각각 기계적, 전기적 또는 광학적인 방식으로 심박에 관련된 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 심박감지센서(500)는 종류별로 복수개가 마련되며, 상기 제어부는 심박감지센서의 종류별로 대표적인 파형을 각각 선정하고, 선정된 파형의 정확도를 각각 단위시간마다 산출하며, 단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하여 심박수를 계산하는 것을 특징으로 하는 승객의 심박수 관찰시스템.
시트쿠션 또는 시트백에 마련된 복수의 서로 다른 종류의 심박감지센서로부터 센서의 종류별로 파형을 수집하는 수집단계(S100);
일정시간 단위로 센서의 종류별로 각 파형의 정확도를 산출하는 산출단계(S200);
단위시간마다 가장 정확도가 우수한 파형을 선택하는 선택단계(S300); 및
선택된 파형을 통해 심박수를 계산하는 계산단계(S400);를 포함하는 승객의 심박수 관찰방법.