KR101817273B1 - 스마트 벨트 및 그 제어 방법 - Google Patents

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강성지
노혜강
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웰트 주식회사
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Abstract

본 발명은 스마트 벨트 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 벨트 장치는 복수의 자석 패턴이 형성되는 스트랩부, 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 복수의 자석 패턴 중 하나를 감지하는 제1 센서부, 그리고 제1 센서부에 의해 감지된 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 제어부를 포함한다. 벨트 장치는 스트랩부와 버클부를 연결하는 클립부, 그리고 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 클립부에 가해지는 장력을 측정하는 제2 센서부를 더 포함할 수 있다. 제어부는 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 이용하여 허리 둘레 길이를 보정할 수 있다.

Description

스마트 벨트 및 그 제어 방법{SMART BELT AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 착용자의 허리 둘레 길이를 측정할 수 있는 스마트 벨트 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
웨어러블 디바이스는 사람이 착용할 수 있는 장치이다. 웨어러블 디바이스에 대한 연구가 활발히 진행됨에 따라 다양한 형태의 웨어러블 디바이스들이 출시되고 있다. 현재 출시되고 있는 웨어러블 디바이스는 안경, 밴드, 시계, 신발 등이 있다. 웨어러블 디바이스는 '몸에 부착 가능하다'는 특성 때문에 헬스 케어 분야에 많이 적용되고 있다. 예를 들어, 웨어러블 밴드는 사용자의 운동량, 수면 시간, 수면의 질 등을 확인하고 기록할 수 있다.
한편, 최근 논문 등에 의하면, 허리 둘레가 늘어날수록 대뇌 피지 두께가 얇아져서 치매에 걸릴 확률이 높아지는 것으로 나타났다. 또한, 남자의 경우 35인치를 기준으로 3.3인치 늘어날 때마다 대장암 발생 위험이 33% 증가하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 건강과 밀접한 관계가 있는 허리 둘레 길이를 정확히 측정할 수 있는 웨어러블 디바이스에 대한 개발이 필요하다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 착용자의 허리 둘레 길이를 정확하게 측정할 수 있는 스마트 벨트 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 벨트 장치는 복수의 자석 패턴이 형성되는 스트랩부, 상기 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 상기 복수의 자석 패턴 중 하나를 감지하는 제1 센서부, 그리고 상기 제1 센서부에 의해 감지된 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 제어부를 포함한다.
상기 벨트 장치는 상기 스트랩부와 상기 버클부를 연결하는 클립부, 그리고 상기 스트랩부가 상기 버클부에 고정된 상태에서, 상기 클립부에 가해지는 장력을 측정하는 제2 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 이용하여 상기 허리 둘레 길이를 보정할 수 있다.
상기 스트랩부는 상기 복수의 자석 패턴에 각각 대응하는 복수의 구멍이 형성될 수 있다.
상기 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이는, 상기 버클부 또는 상기 클립부의 소정의 지점부터 상기 복수의 자석 패턴별로 대응하는 구멍까지의 거리로 정해질 수 있다.
상기 제1 센서부는 자기 센서를 포함할 수 있다.
상기 제2 센서부는 스트레인 게이지(strain gauge) 또는 FSR(force sensing resistor) 센서를 포함할 수 있다.
상기 클립부는, 상기 스트레인 게이지 또는 상기 FSR 센서가 부착되는 부착면이 형성되는 바디부, 그리고 상기 복수의 자석 패턴 중에서 상기 클립부의 상부에 위치하는 자석 패턴에서 발생되는 자기 신호를 상기 자기 센서가 감지할 수 있도록 전자기 투과창이 형성된 커버부를 포함할 수 있다.
상기 커버부의 외측에 전자기 투과성 판이 부착될 수 있다.
상기 벨트 장치는, 상기 벨트 장치를 착용한 사용자의 움직임 정보를 감지하는 제3 센서부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제3 센서부에서 감지된 사용자 움직임 정보를 이용하여 상기 장력을 보정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 사용자 움직임 정보를 기초로 사용자가 소정의 상태인 경우 상기 허리 둘레 길이를 측정할 수 있다.
상기 벨트 장치는, 상기 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값으로 이루어지는 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 자석 패턴은 자석 패턴에 포함된 자석의 개수, 자석의 위치, 자석의 극성 및 자석의 세기에 따라 서로 다른 자석 패턴과 식별될 수 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트 장치는 버클부, 복수의 자석 패턴과 상기 복수의 자석 패턴에 각각 대응하는 복수의 구멍이 형성되는 스트랩부, 그리고 상기 스트랩부와 상기 버클부를 연결하는 클립부를 포함한다.
상기 클립부는 상기 클립부에 인가되는 장력을 측정하는 장력 센서가 부착되는 부착면이 형성되는 바디부, 그리고 상기 복수의 자석 패턴 중에서 상기 클립부의 상부에 위치하는 자석 패턴에서 발생되는 자기 신호를 자기 센서가 감지할 수 있도록 전자기 투과창이 형성된 커버부를 포함할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 벨트 장치의 제어 방법은, 복수의 자석 패턴이 형성되는 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 상기 복수의 자석 패턴 중 하나를 감지하는 단계, 상기 감지된 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 단계, 상기 클립부에 가해지는 장력을 측정하는 단계, 그리고 상기 허리 둘레 길이를 상기 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 이용하여 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 사용자의 허리 둘레 길이를 정확하게 자동으로 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 허리 둘레 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 벨트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트랩부에 형성된 복수의 자석 패턴을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구멍에 대응하는 자석 패턴이 감지되는 것을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 벨트의 클립부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 벨트의 전자적 구성 요소를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 허리 둘레 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 허리 둘레 관리 시스템은 스마트 벨트(100), 호스트 단말(200) 및 서버(300)를 포함할 수 있다. 물론 실시예에 따라 스마트 벨트(100) 및 호스트 단말(200)만으로 본 발명에 따른 허리 둘레 관리 시스템이 구현될 수 있다. 물론 스마트 벨트(100)만으로도 본 발명에 따른 허리 둘레 관리 시스템이 구현될 수도 있다.
스마트 벨트(100)는 사용자의 허리 둘레 길이를 측정할 수 있는 장치일 수 있다. 스마트 벨트(100)는 사용자의 허리 부분에 착용될 수 있다. 스마트 벨트(100)는 사용자가 착용한 바지나 치마가 흘러내리지 않도록 하는 기능을 제공할 수 있다. 스마트 벨트(100)는 다양한 형태와 소재로 구현될 수 있다.
스마트 벨트(100)는 적어도 하나의 센서를 이용하여, 사용자의 스마트 벨트(100) 착용 여부를 감지하거나, 사용자의 움직임을 검출하거나, 사용자의 허리 둘레 길이를 측정하거나, 스마트 벨트(100)에 가해지는 장력을 측정할 수 있다. 장력은 물체 안의 임의의 면에서, 그 면을 경계로 양쪽 부분이 면에 수직으로 끌어당기는 힘을 의미할 수 있다. 또한, 스마트 벨트(100)는 측정된 허리 둘레 길이를 스마트 벨트(100)의 장력에 따라 보정할 수도 있다.
스마트 벨트(100)는 통신망을 통해 외부 기기와 통신을 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 통신망은 Wi-Fi(Wireless Fidelity), 홈RF, 블루투스, HR WPAN, UWB, LR WPAN, IEEE 1394 등과 같은 무선 통신 기술로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 스마트 벨트(100)는 허리 둘레와 관련된 정보를 호스트 단말(200)로 전송할 수 있다. 또한 스마트 벨트(100)는 장력 정보, 호흡 정보, 사용자의 과식 정보, 사용자의 움직임 정보 등을 호스트 단말(200)로 전송할 수도 있다. 또한 스마트 벨트(100)는 사용자의 출퇴근 정보, 야근 정보, 배변 정보, 앉아 있는 총 시간 정보, 발작 또는 낙상 정보, 흡연 정보, 웃음 정보 등과 같은 사용자의 활동 정보를 호스트 단말(200)로 전송할 수도 있다.
호스트 단말(200)은 정보를 출력할 수 있는 디스플레이를 포함하는 디바이스일 수 있다. 호스트 단말(200)은 스마트 벨트(100) 또는 서버(300)로부터 전송된 각종 정보를 출력할 수 있다. 예컨대 호스트 단말(200)은 스마트 벨트(100)로부터 전송된 사용자의 건강과 관련된 정보(예컨대, 허리 둘레와 관련된 정보)를 기초로 알림 메시지, 경고 메시지를 출력할 수 있다.
또한 호스트 단말(200)은 스마트 벨트(100)로부터 전송된 정보를 기초로 사용자의 허리 둘레 길이, 사용자의 활동 정보 등을 자체적으로 생성할 수도 있다. 일 실시예에 따른 호스트 단말(200)은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 호스트 단말(200)은 디지털 카메라, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 태블릿 PC, 전자북 단말기, 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 기술되는 호스트 단말(200)은 사용자에 의해 착용될 수 있는 장치(wearable device)일 수 있다. 웨어러블 디바이스는 액세서리 형 장치(예컨대, 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈), 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형 장치(예: 전자 의복), 신체 부착형 장치(예컨대, 스킨 패드(skin pad)), 또는 생체 이식형 장치(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
사용자는 호스트 단말(200)에 표시되는 허리 둘레에 관한 정보(설명의 편의상, 허리 둘레 정보로 표현하기도 함)를 확인함으로써, 자신의 건강 상태를 확인할 수 있다. 허리 둘레는 대사 증후군의 판단 필수 조건이며, 비만 판단 시 신체질량지수(BMI) 보다 더 중요한 요소로 사용된다. 따라서, 사용자에게 정확한 허리 둘레 정보를 제공하고, 사용자의 허리 둘레 정보를 관리해 주는 시스템이 필요하다.
서버(300)는, 스마트 벨트(100) 및 호스트 단말(200)과 데이터를 송수신하기 위한 것으로서, 예를 들어, 클라우드 서버, 개인화 서버, 의료 기관 서버, 건강 정보 저장 서버 중 하나일 수 있다. 건강 정보 저장 서버에는, EMR(Electronic medical record) 서버, HER(Electronic Health Record) 서버, PHR(Personal health Record) 서버 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
서버(300)는 인텔리젼스 엔진을 통하여 스마트 벨트(100)에서 측정된 허리 둘레 정보, 사용자의 움직임 정보, 장력 정보 등을 분석할 수 있다. 예를 들어, 서버(300)는, 스마트 벨트(100)의 장력 정보에 기초하여, 허리 둘레를 보정하거나, 보정된 허리 둘레 정보에 기초하여 사용자의 복부 비만 위험도 및/또는 대사 증후군을 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 벨트를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 스마트 벨트(100)는 버클부(110), 클립부(120) 및 스트랩부(130)를 포함할 수 있다.
버클부(110)는 스트랩부(130)를 고정시킬 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 버클부(110)는 신치 버클(cinch buckle), 링 버클(ring buckle), 플레이트 버클(plate buckle), 렉탱귤러 버클(Rectangular buckle), 클래스프 버클(clasp buckle), 프레임 버클(frame buckle), 트렌치 버클(trench buckle) 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 2에 예시한 버클부(110)는 스트랩부(130)에 형성된 복수의 구멍(131) 중에서 어느 하나에 끼워져 스트랩부(130)를 고정시키기 위한 핀 형태의 고정부(111)를 포함할 수 있다.
클립부(120)는 버클부(110)와 스트랩부(130)를 연결하는 부분으로, 스마트 벨트(100)의 전자적 구성 요소를 수용할 수 있다.
클립부(120)는 커버부(1210)와 바디부(1220)를 포함할 수 있다.
바디부(1220)는 버클부(110)와 스트랩부(130)를 연결하고, 전자적 구성 요소를 장착할 수 있다. 여기서 스마트 벨트(100)의 전자적 구성 요소는 자기 센서, 장력 센서, 관성 센서, 프로세서, 메모리, 배터리, 통신 인터페이스 등을 포함할 수 있다.
커버부(1210)는 전자적 구성 요소가 장착되는 바디부(1220)를 덮을 수 있는 구조를 가진다.
스트랩부(130)는 끈(strap) 형태로 구현될 수 있으며, 가죽이나 천과 같은 다양한 소재로 이루어질 수 있다.
스트랩부(130)는 복수의 구멍(131)이 형성될 수 있다. 복수의 구멍(131) 중 하나에 고정부(111)를 끼워서, 스마트 벨트(100)의 둘레를 사용자의 허리 둘레에 맞게 조정할 수 있다. 여기서 스마트 벨트(100)의 둘레는 사용자가 스마트 벨트(100)를 착용한 상태에서 고정부(111)가 끼워진 구멍에서 시작하여 다시 해당 구멍까지의 거리를 의미한다.
스트랩부(130)는 복수의 자석 패턴(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트랩부에 형성된 복수의 자석 패턴을 설명하기 위해 제공되는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구멍에 대응하는 자석 패턴이 감지되는 것을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3을 참고하면, 복수의 자석 패턴(132)은 눈에 보이지 않도록 스트랩부(130)의 내부에 위치할 수 있다. 복수의 자석 패턴(132)은 해당 자석 패턴에 포함된 자석의 개수, 자석의 위치, 자석의 극성 및 자석의 세기에 따라 서로 다른 자석 패턴과 식별될 수 있다.
한편 복수의 구멍(131)은 스트랩부(130)의 길이 방향으로 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 마찬가지로 복수의 자석 패턴(132)도 스트랩부(130)의 길이 방향으로 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 복수의 구멍(131) 간의 간격과 복수의 자석 패턴(132) 간의 간격은 서로 동일할 수 있다.
도 3에서는 복수 개의 자석 패턴(132)이 2개의 자석 또는 1개의 자석을 각각 포함하되, 자석의 극성과 자석의 위치를 다르게 조합하여 서로 다른 자석 패턴과 식별되도록 한 예를 나타내었다.
물론 하나의 자석 패턴에 포함되는 자석 개수를 3개 이상으로 하거나 1개만으로 제한하는 것도 가능하다. 자석의 배치 위치도 도 3에서 예시한 것 외에 다른 방법으로 배치하는 것도 가능하다. 한편 자기 센서가 자석의 세기를 단계적으로 구분할 수 있는 경우에는 자석 패턴에 포함된 자석의 세기를 다르게 조합하여 다른 자석 패턴과 식별되도록 구현 하는 것도 가능하다.
복수의 구멍(131)과 복수의 자석 패턴(132)은 서로 대응하는 구멍과 자석 패턴끼리 일정한 간격을 가지도록 스트랩부(130)에 배치될 수 있다. 예컨대 도 3에서 스트랩부(130)의 가장 끝 부분에 위치한 구멍(도 3에서 가장 우측에 위치한 구멍)에 고정부(111)가 끼워지면 도 4에 예시한 것과 같이 해당 구멍에 대응하는 2개의 N극으로 이루어진 자석 패턴이 클립부(120)에 위치하도록 할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 클립부(120)에 위치한 자석 패턴을 클립부(120)에 수용된 자기 센서가 감지함으로써, 고정부(111)가 복수의 구멍(131) 중에서 어느 구멍에 끼워져 있는지 판단할 수 있다. 물론 자기 센서에 의해 자석 패턴이 감지되지 않으면, 사용자가 스마트 벨트(100)를 착용하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
물론 실시예에 따라 자기 센서가 클립부(120)가 아닌 버클부(110)에 배치하거나 스트랩부(130)의 일 부분에 배치시킬 수도 있다. 이 경우에도 고정부(111)가 끼워진 구멍에 대응하는 자석 패턴이 자기 센서 상에 위치하도록 구멍과 자석 패턴 사이의 간격을 정하면 된다.
한편 실시예에 따라 스트랩부(130)를 양면의 색상을 다르게 하거나 디자인을 다르게 함으로써, 사용자가 스트랩부(130)를 양면으로 번갈아 가면서 이용할 수 있는 경우가 있다. 이 경우 스트랩부(130)를 양면 중에서 어느 쪽을 바깥쪽이 되게 하느냐에 따라서 자석 패턴이 역(reverse)으로 되게 된다. 예컨대 스트랩부(130)의 일면에서 2개의 N극 자석을 포함하는 자석 패턴은 타면에서는 역으로 2개의 S극 자석을 포함하는 자석 패턴으로 인식될 수 있다.
따라서 스트랩부(130)의 일면에서 인식되는 자석 패턴과 타면에서 인식되는 자석 패턴이 중복되지 않게 할 수 있다. 그리고 스트랩부(130)의 각 구멍마다 일면에서의 자석 패턴과 타면에서의 자석 패턴을 쌍으로 대응시켜놓을 수 있다. 그러면 스트랩부(130)의 양면 중에서 어느 면이 바깥쪽이 되더라도 감지되는 자석 패턴에 의해 어느 구멍에 고정부(111)가 끼워졌는지 인식할 수 있다.
한편 실시예에 따라서 스트랩부(130)의 양면을 인식할 수 있는 센서(도시하지 않음)를 더 구비하여, 스트랩부(130)의 어느 면이 바깥쪽이 되었는지 판단하고 그에 따라 감지된 자석 패턴에 대응하는 구멍을 인식하도록 구성하는 것도 가능하다. 예컨대 스트랩부(130)의 일단에 양면을 인식할 수 있는 자석을 형성하고, 클립부(120)에 구비된 별도의 센서를 통해 스트랩부(130)의 어느 면이 바깥쪽이 되었는지 판단하도록 구현할 수 있다. 물론 그 외 다른 방법이 이용될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 벨트의 클립부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 바디부(1220)는 장력 센서(도시하지 않음)가 부착되는 부착면(1221)이 형성될 수 있다. 장력 센서는 스트레인 게이지(strain gauge) 또는 FSR(force sensing resistor) 센서로 구현될 수 있으나, 이에 한정된 것은 아니다.
스트레인 게이지는 물체가 변형을 일으킬 때 전기적 저항이 변하는 특성으로부터 물체의 변형률을 측정할 수 있다. FSR(force sensing resistor) 센서는 표면에 가해진 힘이나 압력에 의한 저항변화를 이용하여 동적인 힘(예컨대, 장력)을 측정할 수 있다.
부착면(1221)에 부착된 장력 센서는 스마트 벨트(100)에 가해지는 장력 또는 장력의 변화량 등을 측정할 수 있다. 예를 들어 사용자가 스마트 벨트(100)를 착용한 상태에서, 스마트 벨트(100)에 장력이 가해지면 바디부(1220)에 미세한 변형이 발생할 수 있다. 스트레인 게이지 또는 FSR 센서는 부착면(1221)에 부착되어, 부착면(1221)에 발생하는 변형을 감지하여 스마트 벨트(100)에 가해지는 장력 또는 장력의 변화량 등을 측정할 수 있다.
커버부(1210)와 바디부(1220)는 내구성을 위해 금속성 소재로 구현될 수 있다. 그런데 금속성 물체는 전파와 자기 성분을 차폐한다. 따라서 클립부(120)의 위에 위치한 자석 패턴을 자기 센서가 감지하고 외부와 통신할 수 있도록, 커버부(1210)는 전자기 투과창(1211)이 형성될 수 있다.
전자기 투과창(1211)은 커버부(1210)에 구멍 형태로 형성될 수 있다. 그리고 커버부(1210)의 외측에는 전자기 투과성 판(1212)이 부착되어, 내부 전자적 구성 요소가 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
물론 실시예에 따라서 전자기 투과성 소재로 전자기 투과창(1211)을 커버부(1210)의 일 부분에 형성되게 할 수도 있다.
커버부(1210)는 실시예에 따라서 충전 또는 데이터 입출력을 위한 포트 구멍(1213)이 형성될 수도 있다. 예컨대 Micro 5-pin USB 포트를 통해 스마트 벨트(100)는 내부 배터리를 충전할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 벨트의 전자적 구성 요소를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6을 참고하면, 스마트 벨트(100)는 관성 센서(IMU 센서)(141), 자기 센서(143), 장력 센서(145), 제어부(150), 통신부(160), 메모리(170) 및 전원부(180)를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소가 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 스마트 벨트(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 스마트 벨트(100)는 구현될 수 있다.
관성 센서(IMU 센서)(141)는 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 물체의 움직임 또는 자세를 측정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 관성 센서(141)는, 사용자의 움직임 정보를 획득할 수 있다. 사용자의 움직임 정보는, 스마트 벨트(100)를 착용한 사용자의 움직임에 관한 정보일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 움직임 정보는, 사용자의 이동 속도 정보, 사용자의 이동 방향 정보, 사용자의 기울기 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용자의 움직임 정보는, 사용자의 생체 정보(예컨대, 체온 정보, 호흡 정보, 땀 배출량 정보 등), 사용자의 위치 정보(예컨대, GPS 좌표 값 정보, 지역 정보, 건물 정보, 일정 시간 동안의 위치 변화량 정보 등)를 포함할 수도 있다. 사용자의 생체 정보 및 사용자의 위치 정보는 관성 센서(141) 외에 다른 센서에 의해 측정될 수 있다.
관성 센서(141)는 사용자의 움직임 정보를 획득하는 경우, 제어부(150)로 사용자의 움직임 정보를 전달할 수 있다.
자기 센서(143)는 스마트 벨트(100)를 사용자가 착용했을 때 스트랩부(130)에 형성된 복수의 자석 패턴(132) 중에서 하나를 감지하는 기능을 수행한다. 이를 위해 자기 센서(143)는 홀 센서(Hall sensor)로 구현될 수 있다. 물론 자석 패턴을 감지할 수 있으면, 홀 센서가 아닌 다른 형태의 자기 센서가 이용되어도 무방하다. 홀 센서의 개수는 자석 패턴에 포함될 수 있는 최대 자석의 개수와 동일한 개수일 수 있다.
자기 센서(143)는 감지된 자석 패턴 정보를 제어부(150)로 전달할 수 있다.
장력 센서(145)는 스마트 벨트(100)에 가해지는 장력 또는 장력의 변화량 등을 측정하는 센서일 수 있다. 여기서, 장력 센서(145)는, 도 3에서 살펴본 바와 같이, FSR(force sensing resistor) 센서 또는 스트레인 게이지를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
장력 센서(145)는 클립부(120)의 바디부(1220)에 형성된 부착면(1221)에 부착될 수 있다. 물론 스마트 벨트(100)에 가해지는 장력을 측정할 수 있으면 스마트 벨트(100)의 다른 위치에 부착되는 것도 가능하다.
장력 센서(145)는 스마트 벨트(100)에 가해지는 장력을 측정하면, 측정된 장력 정보를 제어부(150)로 전달할 수 있다.
제어부(150)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 제어부(150)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제어부(150)는 관성 센서(141), 자기 센서(143), 장력 센서(145)로부터 획득된 정보를 이용하여 사용자의 허리 둘레 길이를 구할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 통신부(160)를 제어하여, 외부의 호스트 단말(200)과 허리 둘레 길이와 관련된 각종 데이터를 교환할 수 있다.
도 2에 예시한 것과 같이, 복수의 구멍(131)이 일정한 간격으로 스트랩부(130)에 형성되어 있는 경우, 자기 센서(143)로부터 감지된 자석 패턴 정보만으로는 정확한 사용자의 허리 둘레 길이를 구할 수 없다. 감지된 자석 패턴 정보로 구할 수 있는 것은 사용자에 착용된 스마트 벨트(100)의 둘레 길이이다.
따라서 제어부(150)는 자기 센서(143)로부터 감지된 자석 패턴 정보로 대략적인 사용자의 허리 둘레 길이를 구하고, 장력 센서(145)로부터 구해진 장력 정보를 이용하여 사용자의 허리 둘레 길이를 정확하게 보정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(150)는 측정된 장력과 저장된 기준 장력 정보를 이용하여, 감지된 자석 패턴 정보로 대략적으로 구해진 허리 둘레 길이를 보정할 수 있다. 이때, 기준 장력 정보는 장력 기반 표준 테이블을 포함할 수 있다.
장력 기반 표준 테이블은 장력과 허리 둘레 보정 값을 매칭한 테이블일 수 있다. 일 실시예에 의하면, 장력 기반 표준 테이블에 포함된 허리 둘레 보정 값은, 사용자의 신체 정보(예컨대, 성별, 연령, 키, 몸무게, 체형 등)를 고려하여 산출될 수도 있다.
장력 기반 표준 테이블은 실험 데이터를 통해 생성될 수 있다. 예컨대 특정 성별, 연령, 키, 몸무게를 가지는 사용자들에 대해서 스마트 벨트(100)를 착용시킨 상태에서 스마트 벨트(100)의 둘레와 장력을 측정한다. 그리고 사용자의 실제 허리 둘레 길이를 실측한 데이터, 스마트 벨트(100)의 둘레 및 장력 등의 상관 관계를 분석할 수 있다. 이에 의해 장력과 그에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 구하여, 장력 기반 표준 테이블을 생성할 수 있다.
예를 들어, 장력 기반 표준 테이블에 의하면, 장력이 0g인 경우에는 허리 둘레 보정 값이 '0'이고, 장력이 0g에서 증가하면 할수록 허리 둘레 보정 값도 점점 증가할 수 있다. 예컨대, 장력이 400g이 되는 경우, 허리 둘레 보정 값은 '+2cm'이고, 장력이 700g이 되는 경우, 허리 둘레 보정 값은 '+4cm'일 수 있다.
한편, 스마트 벨트(100)를 착용한 사용자가 앉아있거나 누워 있는 경우, 또는 사용자가 인위적으로 복부에 힘을 주는 경우, 자기 센서(143)로부터 감지된 자석 패턴 정보와 장력 센서(145)로부터 구해진 장력 정보를 이용하더라도 허리 둘레 길이를 정확하게 측정할 수 없다. 따라서 사용자가 허리 둘레를 측정하는 것을 자각하지 않고 직립 미동 자세에서 허리 둘레를 측정하는 것이 가장 정확할 수 있다. 여기서 직립 미동 자세는 사용자가 바르게 서 있는 상태에서 거의 움직이지 않는 자세를 의미할 수 있다.
따라서, 제어부(150)는 관성 센서(141)를 통해 감지된 사용자의 움직임 정보를 이용하여 사용자가 현재 바르게 서 있는 상태를 판단한다. 그리고 사용자가 현재 바르게 서 있는 상태로 판단되면, 제어부(150)는 감지된 자석 패턴 정보와 장력 정보를 이용하여 사용자의 허리 둘레 길이를 구할 수 있다.
실시예에 따라서 제어부(150)는 관성 센서(141) 또는 사용자의 이동 속도를 측정할 수 있는 별도의 센서(도시하지 않음)로부터 측정된 정보를 이용하여 사용자의 이동 속도(예컨대 보행 속도)를 판단하고, 미리 정해진 기준 이하로 사용자가 이동할 경우에는 사용자의 허리 둘레 길이 측정을 수행할 수도 있다.
한편 제어부(150)는 장력 센서(143)에서 측정된 장력 값의 변화량에 기반하여, 호흡 주기를 검출할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 검출된 호흡 주기가 안정 호흡 주기인지 판단할 수 있다. 예를 들어, 호흡 주기가 3~5초이고, 분당 호흡 수가 12-20회인 경우, 제어부(150)는 사용자의 호흡이 안정한 상태라고 판단할 수 있다. 반면에, 호흡 주기가 3초 미만이고, 분당 호흡 수가 20회를 초과하는 경우, 제어부(150)는 호흡이 불안정한 상태라고 판단할 수 있다.
제어부(150)는 사용자의 호흡이 안정한 상태에서 사용자의 움직임 정보를 이용하여 사용자가 현재 바르게 서 있는 상태로 판단되면, 감지된 자석 패턴 정보와 장력 정보를 이용하여 사용자의 허리 둘레 길이를 구할 수 있다.
사용자의 허리 둘레 길이를 산출할 때 사용되는 장력 값은 일정 시간, 예컨대 호흡 주기 동안의 측정된 장력 값의 평균값이 이용될 수도 있다.
한편 실시예에 따라서 사용자가 현재 바르게 서 있는 것으로 판단되지 않은 상태에서도 허리 둘레 길이를 측정하는 것도 가능하다. 예컨대 사용자가 비스듬하게 서 있는 상태에서 측정된 제1 허리 둘레 길이는 사용자의 실제 허리 둘레 길이와 오차가 있을 수 있다. 따라서, 제어부(150)는, 사용자의 인체 모델링 정보를 이용하여, 제1 허리 둘레 길이를 사용자가 직립 미동 상태에서 측정된 제2 허리 둘레 길이로 변환할 수도 있다.
사용자의 인체 모델링 정보는, 머신 러닝(machine learning) 기법으로, 사용자의 자세와 허리 둘레와의 관계를 분석한 정보일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 인체 모델링 정보는, 앉아있을 때와 서 있을 때의 허리 둘레 차이, 직립 상태일 때와 비스듬하게 서 있을 때의 허리 둘레 차이, 서 있을 때와 걸을 때의 허리 둘레 차이, 식사 전과 식사 후의 허리 둘레 차이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 제어부(150)는 사용자의 움직임 상태에 따라, 장력 센서(143)에서 측정된 장력 값을 보정할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 비스듬하게 서 있는 상태에서 제1 장력 값이 측정된 경우, 측정된 제1 장력 값을 직립 미동 상태일 때의 장력 값으로 보정할 수 있다.
제어부(150)는 사용자의 허리 둘레 길이를 측정한 결과를 특정 이벤트가 발생할 때마다 호스트 단말(200) 또는 서버(300)에 통신부(160)를 통해 전달할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 사용자의 허리 둘레가 1cm 증가하는 이벤트가 발생할 때마다 호스트 단말(200)로 허리 둘레에 관한 정보를 전송할 수 있다. 물론 제어부(150)는 소정 기간 동안 스마트 벨트(100)에서 획득된 허리 둘레에 관한 정보 전체를 호스트 단말(200)이나 서버(300)에 전송할 수도 있다. 여기서 허리 둘레에 관한 정보는 허리 둘레 길이 및 허리 둘레 측정 시간 정보를 포함할 수 있다.
제어부(150)는 측정된 허리 둘레 정보를 기초로 사용자의 복부 비만 여부를 판단할 수도 있다. 이를 위해 사전에 사용자의 나이, 성별, 연령, 키, 몸무게 등의 사용자 정보가 스마트 벨트(100)에 제공될 수 있으며, 사용자 정보와 허리 둘레 정보를 이용하여 복부 비만 여부를 판단하기 위한 프로그램이 스마트 벨트(100)에 설치되어 있을 수 있다.
제어부(150)는 스마트 벨트(100)의 착탈 정보, 사용자의 움직임 정보, 자석 패턴 정보 및 장력 정보 등에 기초하여 사용자의 활동 정보를 생성할 수도 있다. 여기서, 사용자의 활동 정보는, 사용자가 기상해서 취침하기 전까지 이루어지는 활동들에 관한 정보를 의미할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 활동 정보는, 사용자의 출퇴근 시간 정보, 야근 정보, 배변 정보, 웃음 정보, 음주 정보, 흡연 정보, 발작 정보, 낙상 정보, 운전 시간 정보, 하루 동안 앉아 있는 시간 정보, 등하교 시간 정보, 운동 연습 시간 정보, 과식 정보 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 스마트 벨트(100)는 사용자의 활동에 대응되는 움직임(예컨대, 가속도 값, 각속도 값, 장력 값 등)을 패턴화한 패턴 정보를 획득하고, 패턴 정보를 메모리에 저장할 수 있다. 그리고 스마트 벨트(100)는 메모리에 저장된 패턴 정보와 현재 측정되는 사용자의 움직임을 비교함으로써, 사용자의 활동 정보를 생성할 수 있다. 이를 위해 스마트 벨트(100)는 앞서 설명한 사용자의 활동 정보를 생성하기 위한 프로그램이 설치되어 있을 수 있다.
통신부(160)는 스마트 벨트(100)와 호스트 단말(200) 또는 스마트 벨트(100)와 서버(300) 간에 데이터를 교환할 수 있도록 통신 기능을 수행한다. 통신부(160)는 블루투스 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(Wi-Fi) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra wideband) 통신, Ant+ 통신 등의 근거리 통신을 제공할 수 있다. 실시예에 따라서 통신부(160)는 2G, 3G, 4G, 와이브로 등의 이동 통신 기능을 제공할 수도 있다.
메모리(170)는 스마트 벨트(100)의 동작과 관련된 각종 정보, 데이터 및 프로그램을 저장할 수 있다. 메모리(170)는 내장 메모리 또는 외장 메모리를 포함할 수 있다. 외장 메모리는 다양한 인터페이스를 통하여 스마트 벨트(100)와 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 또한, 스마트 벨트(100)는 인터넷(internet)상에서 메모리(170)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영할 수도 있다.
전원부(180)는 스마트 벨트(100)의 전자적 구성 요소에 동작 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 전원부(180)는 충전 가능한 배터리로 구현할 수 있다. 물론 실시예에 따라서 전원부(180)는 일회용 배터리로 구현할 수도 있다.
지금까지 스마트 벨트(100)에서 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않는다. 스마트 벨트(100)에서는 관성 센서(141), 자기 센서(143), 장력 센서(145) 등에서 측정된 정보를 호스트 장치(200) 또는 서버(300)에 통신망을 통해 제공하는 기능만을 수행할 수도 있다. 이 경우 호스트 장치(200) 또는 서버(300)에서 관성 센서(141), 자기 센서(143), 장력 센서(145) 등에서 측정된 정보를 이용하여 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 것도 가능하다.
또한 호스트 장치(200) 또는 서버(300)에서 관성 센서(141), 자기 센서(143), 장력 센서(145) 등에서 측정된 정보를 기초로 사용자의 복부 비만 여부를 판단하거나 사용자의 활동 정보 등을 생성할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 복수의 자석 패턴이 형성되는 스트랩부,
    상기 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 상기 복수의 자석 패턴 중 하나를 감지하는 제1 센서부,
    상기 제1 센서부에 의해 감지된 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 제어부,
    상기 스트랩부와 상기 버클부를 연결하는 클립부,
    상기 스트랩부가 상기 버클부에 고정된 상태에서, 상기 클립부에 가해지는 장력을 측정하는 제2 센서부, 그리고
    벨트 장치를 착용한 상기 사용자의 움직임 정보를 감지하는 제3 센서부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 이용하여 상기 허리 둘레 길이를 보정하되, 상기 제3 센서부에서 감지된 사용자의 움직임 정보를 기초로 상기 사용자가 소정의 상태인 경우 상기 허리 둘레 길이를 측정하는 벨트 장치.
  2. 복수의 자석 패턴이 형성되는 스트랩부,
    상기 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 상기 복수의 자석 패턴 중 하나를 감지하는 제1 센서부,
    상기 제1 센서부에 의해 감지된 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 제어부,
    상기 스트랩부와 상기 버클부를 연결하는 클립부,
    상기 스트랩부가 상기 버클부에 고정된 상태에서, 상기 클립부에 가해지는 장력을 측정하는 제2 센서부, 그리고
    벨트 장치를 착용한 상기 사용자의 움직임 정보를 감지하는 제3 센서부
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 이용하여 상기 허리 둘레 길이를 보정하되, 상기 제3 센서부에서 감지된 사용자의 움직임 정보를 이용하여 상기 측정된 장력을 보정하는 벨트 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에서,
    상기 스트랩부는 상기 복수의 자석 패턴에 각각 대응하는 복수의 구멍이 형성되는 벨트 장치.
  4. 제 3 항에서,
    상기 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이는,
    상기 버클부 또는 상기 클립부의 소정의 지점부터 상기 복수의 자석 패턴별로 대응하는 구멍까지의 거리로 정해지는 벨트 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에서,
    상기 제1 센서부는 자기 센서를 포함하고,
    상기 제2 센서부는 스트레인 게이지(strain gauge) 또는 FSR(force sensing resistor) 센서를 포함하는 벨트 장치.
  6. 제 5 항에서,
    상기 클립부는,
    상기 스트레인 게이지 또는 상기 FSR 센서가 부착되는 부착면이 형성되는 바디부, 그리고
    상기 복수의 자석 패턴 중에서 상기 클립부의 상부에 위치하는 자석 패턴에서 발생되는 자기 신호를 상기 자기 센서가 감지할 수 있도록 전자기 투과창이 형성된 커버부
    를 포함하는 벨트 장치.
  7. 제 6 항에서,
    상기 커버부의 외측에 전자기 투과성 판이 부착되는 벨트 장치.
  8. 제 1 항에서,
    상기 제어부는,
    상기 제3 센서부에서 감지된 사용자의 움직임 정보를 이용하여 상기 장력을 보정하는 벨트 장치.
  9. 제 2 항에서,
    상기 제어부는,
    상기 제3 센서부에서 감지된 사용자의 움직임 정보를 기초로 사용자가 소정의 상태인 경우 상기 허리 둘레 길이를 측정하는 벨트 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에서,
    상기 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정값으로 이루어지는 테이블을 저장하는 메모리
    를 더 포함하는 벨트 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에서,
    상기 복수의 자석 패턴은 자석 패턴에 포함된 자석의 개수, 자석의 위치 및 자석의 극성에 따라 서로 다른 자석 패턴과 식별되는 벨트 장치.
  12. 복수의 자석 패턴이 형성되는 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 상기 복수의 자석 패턴 중 하나를 감지하는 단계,
    상기 감지된 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 단계,
    상기 스트랩부와 상기 버클부를 연결하는 클립부에 가해지는 장력을 측정하는 단계,
    벨트 장치를 착용한 상기 사용자의 움직임 정보를 감지하는 단계, 그리고
    상기 허리 둘레 길이를 상기 측정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 이용하여 보정하는 단계
    를 포함하되,
    상기 사용자의 움직임 정보를 기초로 사용자가 소정의 상태인 경우 상기 허리 둘레 길이를 측정하는 벨트 장치의 제어 방법.
  13. 복수의 자석 패턴이 형성되는 스트랩부가 버클부에 고정된 상태에서, 상기 복수의 자석 패턴 중 하나를 감지하는 단계,
    상기 감지된 자석 패턴에 대응하는 사용자의 허리 둘레 길이를 구하는 단계,
    상기 스트랩부와 상기 버클부를 연결하는 클립부에 가해지는 장력을 측정하는 단계,
    벨트 장치를 착용한 상기 사용자의 움직임 정보를 감지하는 단계,
    상기 사용자의 움직임 정보를 이용하여 상기 측정된 장력을 보정하는 단계, 그리고
    상기 허리 둘레 길이를 상기 보정된 장력에 대응하는 허리 둘레 보정 값을 이용하여 보정하는 단계
    를 포함하는 벨트 장치의 제어 방법.
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