KR102171566B1 - 생체 신호 측정 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예를 따르는 사용자의 귀에 장착되는 웨어러블 디바이스는 탄성력 있는 제 1 재료를 바탕으로 적어도 일부는 전도성이 있는 제 2 재료 - 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 일체로 형성되어 분리되지 않으며- 로 형성되며, 나아가 자성이 있는 제 3 재료를 포함하고, 상기 제 1 재료를 통해 사용자 피부에 밀착되고, 상기 제 2 재료를 통해 전기적 생체 신호를 수집하며, 상기 제 1 재료의 탄성력을 이용하여 본체에 결착되는 이어팁; 전기적 생체 신호를 획득하는 회로 및 상기 이어팁이 물리적으로 결착되며, 상기 제 3 재료와 자기적 인력을 형성하는 제 4 재료를 포함하는 제 1 결합부를 포함하며, 상기 회로는, 상기 제 1 결합부에 상기 이어팁이 결착되면 상기 제 2 재료와 전기적으로 연결되는 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

생체 신호 측정 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램 {METHOD, APPARATUS AND COMPUTER PROGRAM FOR MEASURING BIOLOGICAL SIGNALS}

본 발명은 헬스 케어 서비스와 관련된 생체 신호를 수집하기 위한 전극, 그리고 수집된 생체 신호를 기반으로 사용자의 생체 상태를 모니터링하고 삶의 질을 높이는 기능을 수행하는 디바이스에 대한 것이다.

의료 서비스의 패러다임이 치료, 병원 중심에서 예방, 소비자 중심으로 변화하면서 스마트 헬스 케어가 부상하고 있다. 인공지능, 사물인터넷, 웨어러블 디바이스, 스마트폰, 클라우드 컴퓨팅 등 디지털 기술이 의료 분야에 접목되고 있는 것이다.

한국 공개 특허 10-2013-0022542 (공개일 2013.03.07)

본 발명은 생체 신호를 수집하는 웨어러블 디바이스에 착용감이 우수하고 양질의 생체 신호를 수집할 수 있는 전극을 제공하고, 생체 신호를 수집하기 위한 복수의 모듈에 안정된 결합 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예를 따르는 사용자의 귀에 장착되는 웨어러블 디바이스는 탄성력 있는 제 1 재료를 바탕으로 적어도 일부는 전도성이 있는 제 2 재료 - 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 일체로 형성되어 분리되지 않으며- 로 형성되며, 나아가 자성이 있는 제 3 재료를 포함하고, 상기 제 1 재료를 통해 사용자 피부에 밀착되고, 상기 제 2 재료를 통해 전기적 생체 신호를 수집하며, 상기 제 1 재료의 탄성력을 이용하여 본체에 결착되는 이어팁; 전기적 생체 신호를 획득하는 회로 및 상기 이어팁이 물리적으로 결착되며, 상기 제 3 재료와 자기적 인력을 형성하는 제 4 재료를 포함하는 제 1 결합부를 포함하며, 상기 회로는, 상기 제 1 결합부에 상기 이어팁이 결착되면 상기 제 2 재료와 전기적으로 연결되는 본체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 따르면 착용감이 우수한 전극을 이용하여 신뢰도 높은 생체 신호를 간편하게 수집할 수 있으며, 생체 신호를 수집하기 위한 복수의 모듈의 결합이 안정적으로 유지될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 수면 유도 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 이어팁과 본체가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 이어팁과 본체가 분리 및 결합되는 추가적인 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4은 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 윙팁과 본체가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 윙팁과 본체가 분리 및 결합되는 추가적인 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예를 따르는 이어플러그 형태의 웨어러블 디바이스와 넥밴드 디바이스가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 본 발명의 실시예를 따르는 이어플러그 형태의 웨어러블 디바이스와 넥밴드 디바이스가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 따르는 이어플러그 형태의 웨어러블 디바이스와 넥밴드 디바이스가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도9은 본 발명의 다른 실시예를 따르는 이어플러그 형태의 웨어러블 디바이스와 넥밴드 디바이스가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 이하에 기재되는 실시예들의 설명 내용에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있음은 자명하다. 그리고 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 널리 알려져 있고 본 발명의 기술적 요지와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

한편, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호로 표현된다. 그리고 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다.

인간의 수면은 단순히 수동적으로 쉬는 것이 아니라 생존에 필요한 기능을 체계적으로 수행하는 능동적인 과정이라고 할 수 있다. 인간은 수면하는 동안 다양한 신경들이 복잡하고 유기적으로 상호 작용을 하게 된다. 사람에게 필요한 수면 시간은 개인에 따라 차이가 있으며, 적절한 수면이 이루어지지 않으면 피로를 쉽게 느끼며, 집중력이 감퇴하고 감정도 날카로워질 수 있다. 이러한 상태가 장기간 지속되면 심혈관계 질환이나 정신 질환 등에 걸릴 위험이 높아진다. 따라서 양질의 수면을 취하는 것은 건강 관리의 매우 중요한 요소이다.

따라서 사람들은 숙면을 취하기 위해 많은 노력을 기울인다. 이와 관련하여 인간의 생체 신호를 수집하여 수면 상태를 모니터링하고, 적절한 자극을 통해 숙면을 유도하는 방법을 고려할 수 있다. 생체 신호는 인간의 근육 세포들이나 신경 세포들에서 발생되는 전위 또는 전류 형태의 신호로, 인간의 신체에 부착된 전극을 통해 검출된 전기적 신호의 변화를 수집, 분석하여 획득될 수 있다.

종래 생체 신호 측정 디바이스는 사용자의 신체에 습식 전극을 부착하여 생체 신호를 검출하는 방식을 취했다. 습식 전극은 전도성 금속으로 이루어진 전극을 하이드로젤을 통하여 사용자의 피부와 전기적으로 인터페이싱하는 전극을 의미한다. 하이드로젤은 전해질 성분의 젤로, 하이드로젤을 통해서 전극과 피부가 접촉하는 경우, 전도성 금속으로 이루어진 전극이 피부와 직접 접촉하는 것과 비교하여 전극과 피부 사이의 전기적 저항인 접촉 임피던스를 낮추게 된다. 즉, 하이드로젤을 이용하면 전극과 피부와의 접촉 임피던스를 상대적으로 낮추어 미세한 크기의 생체 신호에 대한 접촉 임피던스의 영향을 줄이므로, 생체 신호 측정에 유리하다. 이와 같이 습식 전극을 사용하면 상대적으로 균일하고 안정된 생체 신호를 얻을 수 있다.

그러나 이와 같은 습식 전극은 반복된 사용이 어렵고, 보관도 쉽지 않아 가정용으로 사용하는 것은 실질적으로 불가능하다. 나아가 착용감도 좋지 않기 때문에 수면 신호 수집에 사용하는 것은 사용자 편의를 고려할 때 바람직하지 않다. 한편, 건식 전극은 보관은 용이하나 금속 특유의 차가움과 딱딱함으로 인하여 사용자 착용감이 좋지 않고, 전극과 피부 사이의 전기적 저항인 접촉 임피던스가 높아 양질의 신호가 수집되기 어렵다.

이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예를 따르면, 웨어러블 디바이스에 실리콘 재질의 전극을 형성하여 생체 신호를 수집할 수 있다. 실리콘 재질의 전극은 실리콘 폴리머에 전기전도성, 열전도성을 가지는 금속 및/또는 비금속 물질을 혼합하여 형성할 수 있으며, 건식 전극으로 사용과 보관이 편리하고, 사용자 착용감과 피부 밀착성이 높은 장점을 가진다.

특히 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 인간의 외이에 장착되어 생체 신호를 수집하고, 수면 유도 신호를 인가할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 실리콘 재질의 이어팁을 구비하며, 상기 이어팁 일부에 실리콘 전극을 형성하여 생체 신호를 수집하고, 수집된 신호는 웨어러블 디바이스의 본체에 구비된 회로로 전달될 수 있다.

이를 위해서는, 이어팁과 본체의 결합 구조가 안정적일 필요가 있다. 이어팁의 형태가 변형되거나 느슨해지면, 이어팁 전극이 본체의 회로와 연결되는 부분의 결합이 약해지게 되어 전기전도성과 열전도성이 떨어질 수 있기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 실시예를 따르면, 외이에 장착되는 이어플러그 형태의 디바이스를 통해 사용자의 수면 전후 생체 신호가 수집될 수 있으며, 상기 디바이스를 구성하는 복수의 모듈이 안정적으로 결합하기 위한 물리적, 자기적 구조를 제공할 수 있다.

보다 구체적으로 본 발명의 실시예를 따르면 물리적으로 분리 및 결합가능한 적어도 하나 이상의 모듈이 결합되어 수면 유도 장치가 형성될 수 있으며, 각각의 모듈은 재료의 탄성력, 구조의 결착력과 함께 자기적 인력을 이용하여 결합될 수 있다. 보다 구체적인 설명은 첨부된 도면에 대한 설명에서 후술된다.

도 1은 본 발명의 실시예를 따르는 수면 유도 장치를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예를 따르는 수면 유도 장치는, 사용자에게 장착되어 수면 전후의 생체 신호를 수집하고, 수면 유도 신호를 제공하는 한쌍의 웨어러블 디바이스 (도 1a의 110), 상기 웨어러블 디바이스와 결합되어 확장 안테나 및/또는 확장 배터리를 제공하는 넥밴드 형태의 디바이스 (도 1a의 120) 를 포함할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예를 따르면, 한 쌍의 웨어러블 디바이스 (110) 및 넥밴드 형태의 디바이스 (120)는 물리적으로 분리 및 결합될 수 있으며, 웨어러블 디바이스 (110) 및 넥밴드 형태의 디바이스 (120)가 분리 및 결합되는 보다 구체적인 실시예는 첨부된 도면에 대한 설명에서 후술된다.

한편, 본 발명의 실시예를 따라 생체 신호를 수집하는 웨어러블 디바이스 (110)은 도 1b에 도시된 바와 같이, 사용자가 장착시 인간의 외이에 완전히 밀착하여 장착되는 이어플러그 형상으로, 외이도에 배치되는 이어팁 형태의 제 1 영역(10), 외이도 인근의 귓바퀴 내측에 밀착하여 배치되며 회로를 포함하는 제 2 영역(20) 및 상기 제 2 영역 (20)과 연결되고 귓바퀴에 내측에 배치되는 돌출된 윙팁 형태의 제 3 영역 (30)을 포함할 수 있다.

특히 본 발명의 실시예를 따르면, 제 1 영역 (10), 제 2 영역 (20) 및 제 3 영역 (30)은 생체 신호를 수집하기 위한 하나 이상의 전극을 포함할 수 있으며, 각각의 영역은 물리적으로 분리 및 결합될 수 있다. 각 영역이 결합되는 경우, 각 영역에 포함된 전극은 제 2 영역(20)에 포함된 생체 신호 수집 회로와 전기적으로 연결될 수 있다. 각각의 영역이 분리 및 결합되는 보다 구체적인 실시예는 첨부된 도면에 대한 설명에서 후술된다.

본 발명의 다른 실시예를 따르면, 생체 신호 수집 디바이스는 도 1의 예시와 달리, 인간의 외이에 삽입되지 않고 인간의 귓바퀴와 결합하기 위한 착용부재를 포함하여, 인간의 귀를 중심으로 하는 영역에서 생체 신호를 수집하는 이어폰 형태일 수 있다. 나아가 본 발명의 다른 실시예를 따르는 생체 신호 수집 디바이스는 외이에서 생체 신호를 수집하지 않고, 인간의 눈을 중심으로 하는 얼굴 영역에서 생체 신호를 수집하기 위해 안대 형태로 구성될 수도 있다. 나아가 구현에 따라 손목에 장착되는 밴드 형태의 웨어러블 디바이스를 통해 생체 신호가 수집될 수도 있다.

한편 도면에 별도로 도시된 것은 아니지만, 제 3 영역 (30)은 윙팁 형태로 패턴 안테나를 포함할 수 있다. 나아가 본 발명의 선호되는 실시예를 따르면, 웨어러블 디바이스(110)를 사용자 장착시, 웨어러블 디바이스에서 사용자의 피부와 접촉하는 영역은 착용감을 고려하여 연성, 탄력성을 가지는 실리콘 등의 재료로 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 제 1 영역 (10)과 제 2 영역(20)은 웨어러블 디바이스가 인간에게 장착된 경우, 외이에 완전히 밀착될 수 있는 범위의 각도를 형성하며, 전기적 생체 신호를 수신할 수 있는 전극을 각각 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 제 1 영역(10)에 포함되는 제 1 전극은 타겟 전극으로 동작하며, 제 2 영역(20)에 포함되는 제 2 전극은 기준 전극으로 동작할 수 있다. 한편, 제 3 영역 (30)은 적어도 일부가 전도성 물질로 형성되어 전기적 생체 신호를 수신하는 제 3 전극 (35)을 포함할 수 있다.

제 1 전극과 제 2 전극은 인간의 외이라는 매우 제한된 공간에서 최대한 멀리 떨어져서 배치될 수 있으며, 왼쪽 귀에 장착되는 디바이스 및 오른쪽 귀에 장착되는 디바이스를 통해 각각 수집된 생체 신호를 동기화하기 위한 기준 신호를 입력하는 기능을 수행할 수도 있다.

제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극은 사용자의 전기적 생체 신호 (Bioelectrical signal)를 수집하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 생체 신호는 근전도(Electromyogram, EMG), 안전도(Electrooculogram, EOG), 뇌전도(Electroencephalogram, EEG) 및 심전도(Electrocardiogram, ECG)를 포함할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예를 따르면, 외이도에 배치된 전극이 하나의 채널이 되어 근전도, 안전도, 뇌전도 및 심전도 신호가 결합된 형태의 생체 신호가 수집될 수 있다

나아가 상기 제 1 전극, 제 2 전극 및/또는 제 3 전극은 사용자에게 전기적 자극을 인가하는 인터페이스로 기능할 수도 있다. 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 사용자의 수면 상태를 양질의 패턴으로 견인하기 위하여 사용자에게 전기적, 청각적 자극을 제공할 수 있으며, 상기 전극들은 사용자에게 전기적 자극을 제공하는 채널로 기능할 수 있다.

특히 본 발명의 선호되는 실시예를 따르면, 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극은 실리콘 소재로 형성될 수 있다. 실리콘은 인체에 무해하고, 금속 특유의 차가운 느낌이 없어 착용감이 우수하며, 탄성력과 연성을 가지고 있기 때문에 하이드로젤 없이도 피부에 완전히 밀착되어 양질의 생체 신호를 수집할 수 있기 때문이다.

그러나 실리콘은 전기전도성이 없기 때문에, 전극으로는 적합하지 않다. 따라서 본 발명의 실시예를 따르는 전극은 실리콘 폴리머에 전기전도성, 열전도성을 가지는 금속 파우더를 배합하여 형성될 수 있다. 실리콘 폴리머에 금속 파우더를 미리 설정된 범위로 배합하면, 실리콘의 특성을 유지하면서 금속 수준의 전기전도성을 가질 수 있기 때문이다. 이 경우 각각의 영역(10, 20, 30)은 전도성 실리콘으로 형성되고 나머지 부분은 비전도성 실리콘으로 형성될 수 있다.

상기 금속 파우더는 예를 들어, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 크로뮴, 티타늄과 그라파이트, 그래핀, 글래스, 세라믹 소재와의 복수의 물질의 조합이며 원형 (sphere), 비정형 조각 (flake), 나뭇잎 (dendrite) 형태일 수 있다.

나아가 각각의 영역이 결합되기 위하여 형성되는 자성 영역은 자성 물질을 배합한 실리콘으로 형성되고, 나머지 부분은 비전도성 실리콘으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이어팁 영역은 실리콘 폴리머를 바탕으로, 전극 영역은 상기 실리콘 폴리머에 전도성 파우더를 배합하여 형성하고, 자성 영역은 상기 실리콘 폴리머에 자성 파우더를 배합하여 형성하여 각각의 영역이 일체로 형성될 수 있다. 자성 영역에 대한 보다 구체적인 설명은 후술된다.

한편, 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극은 이와 같이 전도성 실리콘 재질로 형성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하여 해석될 수 없다. 즉, 제 1 전극, 제 2 전극 및 제 3 전극은 생체신호 측정시 일반적으로 사용되는 은 (Ag) , 염화은 (AgCl) 또는 스테인리스 스틸이나 구리같은 금속으로 형성될 수 있다. 나아가 전극은 실리콘과 카본이 혼합된 전도성 재료 또는 그래핀 재료로 형성될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 이어팁과 본체가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 인간의 외이에 장착되는 이어팁(10), 상기 이어팁과 연결되고 회로를 포함하는 본체 (20)로 구분될 수 있으며, 도 2b에 도시되는 바와 같이 이어팁 (10)과 본체 (20)는 물리적으로 분리될 수 있다. 특히 본 발명의 실시예를 따르는 이어팁 (10)은 적어도 일부가 전도성을 가지는 실리콘 재질로 형성될 수 있다.

예를 들어 도 2b에 도시된 바와 같이, 이어팁 (10)이 돔형상의 하우징 (11) 및 본체 (20)와 결합하기 위한 연결부 (12)를 구비하고, 본체 (20)가 이어팁과 결합하기 위한 연결부 (22) 및 회로를 내장하는 바디 (21)를 구비하는 경우를 고려할 수 있다. 이때, 이어팁 (10)의 하우징 (11) 및 연결부 (12)는 일체의 실리콘 재질로 형성되며, 연결부 (12)는 물리적 결합력 및 실리콘 재질의 탄성력을 이용하여 본체 (20)의 연결부 (22)에 결합될 수 있다.

특히 본 발명의 실시예를 따르면, 이어팁의 연결부 (12) 및 본체의 연결부 (22)는 자성 영역을 포함할 수 있다. 도 2c는 각 연결부에 포함된 자성 영역을 도시하고 있다.

예를 들어 이어팁의 연결부 (12)는 실리콘 재질의 자성체 (13)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명의 실시예를 따르는 연결부 (12)은 실리콘 폴리머에 전기전도성과 자성을 가지는 금속 파우더를 배합하여 자성 영역 (13)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 폴리머에 은으로 코팅된 니켈 파우더를 미리 설정된 범위로 배합하면, 실리콘의 특성을 유지하면서 해당 부분에 소정의 전기전도성과 자성을 가질 수 있다. 상기 금속 파우더는 예를 들어, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 크로뮴, 티타늄과 그라파이트, 그래핀, 글래스, 세라믹 소재와 자성을 가지는 복수의 물질의 조합을 예시할 수 있으며, 원형 (sphere), 비정형 조각 (flake), 나뭇잎 (dendrite) 형태일 수 있다.

한편, 본체의 연결부 (22)는 강자성체, 즉 자석 (23)을 포함할 수 있다. 이 경우, 이어팁의 연결부와 본체의 연결부가 물리적으로 결합하면, 자성 영역 (13, 23) 사이에 인력이 형성되어 이어팁과 본체 사이의 전기전도성, 열전도성이 향상되며, 디바이스가 움직이는 경우에도 안정적인 결합 형태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 이어팁과 본체가 분리 및 결합되는 추가적인 예시를 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같이 이어팁과 본체는 물리적인 결합력, 실리콘의 탄성력, 및 자성체의 인력을 이용하여 결합될 수 있다.

도 3a는 이어팁 (10)의 연결부 (12)가 원통 형상이고, 원통의 안쪽 면에 자성 영역 (13)이 3차원 면으로 형성되고, 이어팁 (10)의 연결부 (12)에 결착되는 본체 (20)의 연결부 (22)의 바깥쪽 면에 자성 영역 (23)이 3차원 면으로 형성되는 예시이다. 이 경우, 자성 영역은 연결부 (12, 23)가 형성된 뒤, 해당 영역에 자성 물질을 도포하여 형성될 수 있다.

도 3b는 이어팁 (10)의 연결부 (12)가 원통 형상이고, 원통이 자성 영역 (13)으로 형성되고, 이어팁 (10)의 연결부 (12)에 결착되는 본체 (20)의 연결부 (22) 역시 자성 영역 (23)으로 형성되는 예시이다. 이 경우, 자성 영역은 연결부 (12, 23)에 해당하는 실리콘 폴리머에 자성 물질을 배합하여 연결부와 일체로 형성될 수 있다.

도 3c는 이어팁 (10)의 연결부 (12)가 원통 형상이고, 파이프 형태의 자성체를 연결부에 끼우는 방식으로 자성 영역 (13)이 형성되고, 본체 (20)의 연결부 (22) 역시 파이프 형태의 자성체가 끼워져 자성 영역 (23)이 형성되는 예시이다. 이 경우, 자성 영역은 실리콘 폴리머에 자성 물질을 배합하여 파이프 형상으로 제조되어, 이어팁 및 본체에 실리콘의 탄성력을 이용하여 결합될 수 있다.

도 3d는 이어팁 (10)의 연결부 (12)에 자성체가 돌출되어 자성 영역 (13)이 형성되고, 본체 (20)의 연결부 (22)는 자성체가 음각되어 자성 영역 (23)이 형성되어, 자성 영역의 인력 그리고 자성체의 음각 양각의 물리적인 결합으로 이어팁과 본체가 연결되는 예시이다.

도 3e는 이어팁 (10)의 연결부 (12)가 원통 형상이고, 원통의 안쪽 면에 자성 영역 (13)이 2차원 선으로 형성되고, 이어팁 (10)의 연결부 (12)에 결착되는 본체 (20)의 연결부 (22)의 바깥쪽 면에 자성 영역 (23)이 2차원 선으로 형성되는 예시이다.

도 3f는 이어팁 (10)의 연결부 (12)가 원통 형상이고, 원통의 안쪽 면의 일부에 자성 영역 (13)이 형성되고, 이어팁 (10)의 연결부 (12)에 결착되는 본체 (20)의 연결부 (22)의 바깥쪽 면의 일부에 자성 영역 (23)이 형성되는 예시이다.

도 3g는 이어팁 (10)의 연결부 (12)와 본체 (20)의 연결부 (22)가 나사 구조를 형성하며, 각각의 나사홈에 자성 영역 (13, 23)이 형성되는 예시이다. 이 경우, 자성 영역의 인력, 그리고 자성체의 나사 구조의 결합으로 이어팁과 본체가 연결될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예를 따라 생체 신호를 수집하는 웨어러블 디바이스(110)의 본체 (20)는 착용자의 움직임을 감지하거나 또는 웨어러블 디바이스의 장착을 감지하는 기능을 수행하는 센서, 전극을 통해 감지된 생체 전기 신호를 증폭시키는 신호 증폭 모듈, 노이즈를 제거하는 필터 모듈, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환 모듈 및 상기 신호 증폭 모듈, 필터 모듈, 신호 변환 모듈의 동작을 제어하여 신호를 처리하는 마이크로 프로세서, 수집된 데이터 및 수면 유도 컨텐츠를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 나아가 본체(20)는 다른 디바이스와 데이터 송수신을 위한 칩 안테나를 포함할 수 있으며, 윙팁(30)에 안테나가 형성되어 데이터 송수신을 수행할 수 있다.

도 4은 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 윙팁 (30)과 본체가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 인간의 외이에 장착되는 이어팁(10), 회로를 포함하는 본체 (20) 및 윙팁 (30)으로 구분될 수 있으며, 이어팁 (10), 본체 (20) 및 윙팁 (30)은 물리적으로 분리될 수 있다.

특히 본 발명의 실시예를 따르는 윙팁 (30)은 전기적 생체 신호를 수집하는 전극을 포함하는 고리 형상의 안테나부 (35) 및 상기 본체와 물리적으로 연결되기 위하여 센터홀을 형성하는 링 연결부 (34)를 포함할 수 있다. 나아가 본체 (20)는 윙팁과 결합하기 위한 연결부 (24)를 구비할 수 있다. 이때, 윙팁의 연결부 (34)는 실리콘 재질로 형성되어 물리적 결합력 및 실리콘 재질의 탄성력을 이용하여 본체 (20)의 연결부 (24)에 결합될 수 있다. 나아가 안테나부 (35)는 적어도 일부가 전도성을 가지는 실리콘 재질로 형성되어 전기적 생체 신호를 수집할 수 있다.

특히 본 발명의 실시예를 따르면, 윙팁의 연결부 (34) 및 본체의 연결부 (24)는 자성 영역을 포함하고, 양쪽 연결부의 물리적 결합력, 실리콘 재질의 탄성력, 자성체의 인력을 이용하여 도 4b와 같이 결합될 수 있다.

예를 들어 윙팁의 연결부 (34)는 실리콘 재질의 자성체를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명의 실시예를 따르는 연결부 (34)은 실리콘 폴리머에 전기전도성과 자성을 가지는 금속 파우더를 배합하여 자성 영역을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실리콘 폴리머에 은으로 코팅된 니켈 파우더를 미리 설정된 범위로 배합하면, 실리콘의 특성을 유지하면서 해당 부분에 소정의 전기전도성과 자성을 가질 수 있다. 상기 금속 파우더는 예를 들어, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 크로뮴, 티타늄과 그라파이트, 그래핀, 글래스, 세라믹 소재와 자성을 가지는 복수의 물질의 조합을 예시할 수 있으며, 원형 (sphere), 비정형 조각 (flake), 나뭇잎 (dendrite) 형태일 수 있다. 도 4a의 자성 영역은 센터홀이 형성되는 일면에 위치하는 예시이다.

한편, 본체의 연결부 (24)는 강자성체, 즉 자석을 포함할 수 있다. 이 경우, 윙팁의 연결부와 본체의 연결부가 물리적으로 결합하면, 자성 영역 사이에 인력이 형성되어 윙팁과 본체 사이의 전기전도성, 열전도성이 향상되며, 디바이스가 움직이는 경우에도 안정적인 결합 형태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 5은 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 윙팁과 본체가 분리 및 결합되는 추가적인 예시를 설명하기 위한 도면이다.

전술한 바와 같이 이어팁과 본체는 물리적인 결합력, 실리콘의 탄성력, 및 자성체의 인력을 이용하여 결합될 수 있다.

도 5a는 윙팁 (30)의 연결부 (34)가 링 형상이고, 센터홀의 안쪽 면에 자성 영역이 위치하는 실리콘 재질로 형성되어, 실리콘의 탄성력을 이용하여 본체의 연결부 (24)에 끼워지는 형태이다. 즉, 도 4a에 도시된 실시예를 따르면, 이어팁 (10)과 본체 (20)가 결합한 뒤, 윙팁 (30)이 탄성력을 이용하여 결착될 수 있다. 이 경우, 윙팁의 연결부 형상과 본체의 연결부 형상은 양각, 음각의 형태로 매칭될 수 있다.

도 5b는 본체의 연결부 (24)가 이어팁과 연결되기 위한 제 1 연결부와 윙팁과 연결되기 위한 제 2 연결부를 구비하고, 제 1 연결부와 제 2 연결부가 결착가능한 예시이다. 도 5b에 도시된 예를 따르면, 윙팁 (30)의 연결부 (34)가 자성체의 인력 및 물리적 결합력을 이용하여 본체의 제 2 연결부에 결착되고, 이어팁 (10)의 연결부 (14)가 자성체의 인력 및 물리적 결합력을 이용하여 본체의 제 1 연결부에 결학되고, 본체의 제 1 연결부와 제 2 연결부가 결합되는 구조로, 이어팁, 본체의 제 1 연결부, 윙팁, 본체의 제 2 연결부가 순서대로 조립되는 형태이다.

도 5c는 윙팁(30)의 연결부 (34)가 아치 형상이고, 아치가 본체와 결착되는 일쪽 면에 자성영역이 위치하고, 본체 역시 아치와 결착되는 일쪽 면에 자성 영역이 위치하는 예시이다. 도 5c에 도시된 예를 따르면 윙팁(30)의 연결부 (34)가 본체 (20)의 연결부 (24)에 수직 방향으로 삽입되어 윙팁과 본체가 연결될 수 있다.

도 5d는 윙팁(30)의 고리 형상의 안테나부 (35) 양단에 연결부 (34)가 형성되고, 해당 영역이 자성 영역으로 형성되고, 본체의 연결부는 안테나부의 양단이 삽입되는 영역에 자성 영역이 위치하는 예시이다. 도 5d에 도시된 예를 따르면 안테나부의 양단이 본체 (20)의 연결부 (24)에 수직 방향으로 삽입되어 윙팁과 본체가 연결될 수 있다.

도 5e는 윙팁 (30)의 고리 형상의 안테나부 (35) 양단애 결합부재가 형성되어, 상기 결합부재가 연결부 (34)로 동작하며, 결합부재가 본체에 삽입되는 영역에 자성 영역이 형성되는 예시이다. 본체의 연결부는 상기 결합부재가 산입되는 영역에 자성영역이 형성될 수 있다. 도 5e에 도시된 예를 따르면, 안테나부의 양단에 형성된 결합 부재가 본체의 연결부에 수직방향으로 삽입되어 윙팁과 본체가 연결될 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예를 따르는 이어플러그 형태의 웨어러블 디바이스와 넥밴드 디바이스가 분리 및 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 본체 (20)의 일면에 이어팁 (10)이 결합되고, 다른 일면에 충전 영역이 배치될 수 있다. 상기 충전 영역은 넥밴드 형태의 디바이스 (120)의 충전 모듈과 결합하여 웨어러블 디바이스 (110)에 전력을 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스의 충전 영역은 도 6a에 도시된 바와 같이 충전 단자 (60) 및 자성 영역 (65)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예를 따르는 충전 영역은, 웨어러블 디바이스 (110)가 인간에게 장착될 때, 인간의 피부와 직접 접촉되지 않기 때문에 직접 접촉하는 영역과 비교하여 높은 경도의 저렴한 소재를 사용할 수 있을 것이다. 예를 들어 자성 영역 (65)는 철, 코발트, 니켈과 그 합금 등 자성체 (ferromagnetic substance) 성질의 금속으로 형성될 수 있으며, 또는 자성체 금속을 함유한 실리콘 링으로 형성되어 다른 디바이스의 충전 모듈과 자기적으로 결합하고, 충전 단자 (60)를 통해 전력을 공급할 수 있다. 나아가 충전 단자 (60)는 도 6a에 도시된 바와 같이 로고 형태로 형성될 수 있다.

이 경우, 본체 (10)는 넥밴드 디바이스 (120)와 자성 영역의 인력을 이용하여 결합할 수 있으며, 넥밴드 디바이스 (120)와 결합되면 충전 단자를 통해 전력을 공급받을 수 있다.

이를 위해 넥밴드 형태의 디바이스 (120)는 도 6b와 같이, 케이블의 일단에 자성영역 (66)을 형성할 수 있다. 도 6b는 자성 영역(66)이 케이블 일단에 링 형태로 형성되는 예시를 도시하고 있다. 이 경우, 넥밴드 디바이스의 자성 영역은 도 6c 및 도 6d와 같은 상태로 본체의 자성영역과 인력을 형성하여 인력을 형성할 수 있으며, 도 6e 및 도 6f와 같은 상태로 본체의 자성영역과 결합될 수 있다.

한편, 넥밴드 디바이스 (120)는 웨어러블 디바이스 (110)와 결합하여 웨어러블 디바이스의 배터리 및 안테나의 기능을 확장하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 인간의 귀에 장착되는 이어플러그 형태의 매우 작은 장치이다. 따라서 충분한 배터리, 안테나, 센서를 공간을 확보하기 어려운 문제가 있다. 특히 웨어러블 디바이스 (110)는 인간의 수면 전후로 9시간의 연속 동작이 가능해야 하기 때문에 배터리의 효율적인 제어는 매우 중요한 문제이다.

즉, 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스 (110)는 인간의 외이에 장착되는 형태를 고려하기 때문에 인간의 외이라는 매우 작은 공간에서 상기 구성요소가 구현되어야 하는 제약이 있다. 따라서 다양한 형태의 센서, 대용량의 배터리, 통신 모듈을 형성하지 않고, 최소한의 공간에 최적화된 칩셋으로 구현되는 것이 바람직하다.

상기 넥밴드 디바이스는 이러한 문제를 해결하기 위한 장치로, 확장 안테나, 확장 배터리, 확장 센서의 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예를 따르는 넥밴드 디바이스 (120)는 결합부, 확장 안테나 및/또는 확장 배터리부 및 확장 센서부를 포함할 수 있다.

결합부는 웨어러블 디바이스 (110)와 자기적으로 결합하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 결합부는 급전 단자 및 자성 영역을 포함할 수 있으며, 급전 단자는 웨어러블 디바이스 (110)의 충전 단자 (60)와 일치되는 로고 형태로 형성될 수 있다. 나아가 넥밴드 디바이스의 마그네틱 영역 (66)은 웨어러블 디바이스의 자성 영역 (65)과 자기적으로 결합할 수 있으며, 양자가 결합되면, 급전 단자를 통해 확장 배터리부의 전력을 웨어러블 디바이스 (110)로 제공할 수 있다.

한편, 확장 센서부는 수면 환경에 대한 데이터를 수집하기 위한 온도 센서, 조도 센서, 또는 적외선 센서를 포함할 수 있으며, 사용자 인체에 접촉하여 생체 신호를 수집하기 위한 실리콘 센서를 포함할 수도 있다. 한편, 센서부는 인간의 피부와 직접 접촉되지 않기 때문에 웨어러블 디바이스 (110)의 전극 (15, 25, 35)와 비교하여 높은 경도의 저렴한 소재를 사용할 수 있을 것이다.

한편, 넥밴드 디바이스 (120)와 웨어러블 디바이스 (110)가 결합되면, 넥밴드 디바이스 (120)의 안테나 모듈 (80)을 웨어러블 디바이스 (110)에서 사용할 수 있어, 웨어러블 디바이스 (110)의 통신 커버리지가 확장될 수 있다.

도 7은 도 6과 같은 구성을 가지는 웨어러블 디바이스 (110), 즉, 본체(20)의 일면에 자성영역(65)이 형성되고, 케이블의 일단에 자성영역 (66)이 형성된 넥밴드 디바이스 (120)가 자성 영역 사이의 인력을 이용하여 결합된 형태의 예시도면이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 따라 웨어러블 디바이스 (110)와 넥밴드 디바이스 (120)에 자성영역이 형성되고, 자성 영역의 인력을 이용하여 웨어러블 디바이스 (110)와 넥밴드 디바이스 (120)가 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 다른 실시예를 따르면, 웨어러블 디바이스 (110)의 본체(20)는 이어팁 (10)과 결착되는 측면에 도 8a의 65와 같이 자성 영역이 형성될 수 있다. 나아가 넥밴드 디바이스 (120)는 케이블의 끝 단을 이루는 일면에 도8a의 66과 같이 자성 영역이 형성될 수 있다. 이 경우, 도 8b와 같은 각도이면 양쪽의 자성 영역 사이에 인력이 형성되어 도 8c와 같이 웨어러블 디바이스와 넥밴드 디바이스가 결합될 수 있다. 도 8d는 도 8a내지 도 8c와 같은 구성을 가지는 웨어러블 디바이스 (110), 즉, 본체(20)의 측면에 자성영역(65)이 형성되고, 케이블의 끝단을 이루는 일면에 자성영역 (66)이 형성된 넥밴드 디바이스 (120)가 자성 영역 사이의 인력을 이용하여 결합된 형태의 예시도면이다.

도9은 본 발명의 다른 실시예를 따라 웨어러블 디바이스 (110)와 넥밴드 디바이스 (120)에 자성영역이 형성되고, 자성 영역의 인력을 이용하여 웨어러블 디바이스 (110)와 넥밴드 디바이스 (120)가 결합되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 다른 실시예를 따르면, 웨어러블 디바이스 (110)의 본체(20)는 도 9a의 65과 같이 이어팁 (10)과 결착되는 측면에 결합 영역을 음각으로 형성하고, 결합 영역은 노출되는 면에 자성 영역을 형성될 수 있다. 나아가 넥밴드 디바이스 (120)는 케이블의 끝 단을 이루는 일면에 도9b의 66과 같이 자성 영역이 형성될 수 있다. 이 경우, 도 9c와 같은 각도에서 자성 영역은 각각 65, 66에 위치할 것이며, 도 9d와 같은 각도이면 양쪽의 자성 영역 사이에 인력이 형성되어 도 9e와 같이 웨어러블 디바이스와 넥밴드 디바이스가 결합될 수 있다. 도 9e는 도 8a내지 도 8d와 같은 구성을 가지는 웨어러블 디바이스 (110), 즉, 본체(20)의 측면에 자성영역(65)이 음각으로 형성되고, 케이블의 끝단을 이루는 일면에 자성영역 (66)이 형성된 넥밴드 디바이스 (120)가 자성 영역 사이의 인력을 이용하여 결합된 형태의 예시도면이다.

한편, 도면에 별도로 도시된 것은 아니지만, 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스(110)는 메모리 및 프로세서를 구비하여, 다른 디바이스와 연결되지 않고 자체적으로 동작할 수 있는 특징이 있다. 즉, 웨어러블 디바이스는 사용자 스마트폰과 연동하지 않고, 사용자 생체 신호를 수집하고, 수집된 생체 신호를 기반으로 수면 상태를 추정하며, 추정된 수면 상태에 따라 자극을 제공할 수 있다. 수면 유도 및 각성이라는 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 사용자가 스마트폰을 통한 별도의 조작을 할 필요없이, 사용자의 상태에 따라 디바이스를 자동으로 제어하는 방식이 가장 적합하기 때문이다.

예를 들어 웨어러블 디바이스 (110)는 사용자 장착이 감지되면 생체 신호 수집을 시작하고, 장착 후 일정 시간이 지나도 수면 상태로 진입하지 않으면 수면 유도 자극을 인가할 수 있다. 나아가 사용자의 수면 상태를 수면 전, 얇은 잠, 깊은 잠, 수면 후 등으로 분리하여 판단하고, 수면 상태에 따라 핑크 노이즈, 화이트 노이즈, 심리적 안정감을 줄 수 있는ASMR (Autonomous Sensory Meridian Response) 오디오 컨텐츠, 또는 수면 각성을 위한 컨텐츠를 제공할 수 있다.

보다 구체적으로, 웨어러블 디바이스 (110)는 센서 모듈, 자극출력부, 안테나, 결합부, 메모리, 제어부를 포함할 수 있으며, 배터리, 신호 처리 모듈, 인터페이스, 상태를 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이는 LED를 예시할 수 있으며, 상기 웨어러블 디바이스가 사용자에게 장착된 상태, 생체 신호 수집 상태, 충전 상태, 다른 디바이스와 결합된 상태, 또는 다른 디바이스로 데이터를 송수신하고 있는 상태를 구별하기 위해 각각 다른 색상으로 표시하는 기능을 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스의 센서부는 착용자의 움직임을 센싱하는 모션 센서를 포함할 수 있다. 모션 센서는 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 전력 소모량이 상대적으로 적은 모듈로 구현하는 것이 적절하다. 본 발명의 실시예를 따르면, 모션 센싱 데이터는 사용자가 누워서 움직임이 거의 없어지는 수면 준비 상태로 진입했는지 판단하기 위해 사용될 수 있다.

나아가 센서부는 웨어러블 디바이스가 사용자에게 장착되었는지 여부를 센싱하는 접촉 센서, 체온 센서, 조도 센서 또는 적외선 센서 등을 포함할 수도 있다.

한편 센서부는 착용자의 생체 전기 신호를 수신하기 위한 전극을 포함할 수 있다. 상기 생체 전기 신호는 전술한 바와 같이 웨어러블 디바이스가 사용자 피부에 밀착되는 부위에서 획득될 수 있다.

인간의 생체 전기 신호는 신경, 근육 조직을 구성하는 세포들의 전기 화학적인 작용에 의해 발생하며, 전극 등의 센서를 이용하여 측정될 수 있다. 예를 들어 생체 신호는 근전도, 안전도, 뇌전도 및 심전도를 포함하며, 상기 근전도, 안전도, 뇌전도 및 심전도 신호가 결합된 형태로 수집될 수 있다.

예를 들어, 근전도는 근육의 움직임을 보여주는 신호로서, 사용자의 얼굴의 근육 움직임에 의해 발생하는 전기신호이다. 근전도는 근섬유막에서 발생하는 생리적 변화에 의해 발생되는 전기 신호가 측정된 것으로, 본 발명의 실시예를 따르면 사용자가 수면 중 어금니를 깨무는 이갈이 증상이 있는지, 코콜이 증상, 잠꼬대 증상이 있는지 판단하기 위한 가중치 또는 파라미터로 사용될 수 있다.

예를 들어 안전도는 눈의 움직임을 보여주는 신호로서, 눈의 움직임에 따라 사용자의 각막 사이의 전압 차이로 인해 발생하는 전기 신호이다. 눈의 각막(+)과 망막(-) 간에는 일정한 전위가 존재하여 쌍극자 역할을 하며, 사용자가 정면을 응시할 때는 제로(0), 사용자가 왼쪽을 응시하면 + 성분이, 우측을 응시하면 - 성분이 출력되며, 전극의 극성과 움직임의 방향에 따라 +, - 성분은 바뀔 수 있다. 본 발명의 실시예를 따르면, 안전도는 눈동자 움직임 등을 측정하여 렘수면 상태를 분석하기 위한 가중치 또는 파라미터로 사용될 수 있다.

나아가 뇌전도는 뇌의 활동 상황을 보여주는 신호로서, 인간의 신경계에서 뇌신경 사이로 신호가 전달될 때 생기는 전기 신호이다. 본발명의 실시예를 따르면, 뇌전도는 뇌의 활성도를 측정하여 수면 패턴을 추정하기 위한 가중치 또는 파라미터로 사용될 수 있

다.

나아가 심전도는 심장의 수축과 이완시 발생되는 전기적인 신호이며 체표면에서 쉽고 빠르게 측정할 수 있는 가장 대표적인 생체신호이다. 심장의 운동은 분당 박동수(bpm)으로 표시되며, heart rate의 변화를 통하여 자율신경계의 변화를 알 수 있다.

본 발명의 실시예를 따르면, 심전도는 왼쪽과 오른쪽 귀에서 각각 수집된 한쌍의 생체 신호를 동기화하기 위한 기준으로 사용될 수 있다. 나아가 본 발명의 실시예를 따르면, 심전도 신호로부터 사용자의 호흡 패턴이 추정될 수 있다. 예를 들어 비렘수면 시에는 호흡수와 호흡량이 줄어들며, 렘수면 기간에는 호흡 패턴이 매우 불규칙한 특징을 나타나는데 심전도 및 심전도 신호를 이용하여 추정된 호흡 패턴을 이용하여 수면의 단계를 추정할 수 있다. 나아가 수면 무호흡증을 분석하는 가중치 또는 파라미터로 사용될 수도 있다.

본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스에서 자극출력부는 예를 들어, 오디오부를 포함할 수 있다. 오디오부는, 사용자 수면 상태에 따라 수면 유도 음악, 사운드 자극은 물론 각성 유도 음악, 진동 및 사운드 자극을 출력할 수 있다.

나아가 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 다른 디바이스와 데이터를 송수신하기 위한 안테나, 다른 디바이스와 결합하기 위한 결합부를 포함할 수 있다. 나아가 수집된 생체 신호 데이터, 센싱 데이터 및/또는 수면 유도 및/또는 각성을 유도하기 위한 컨텐츠를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 나아가 도 5에 도시된 것은 아니지만, 전극을 통해 감지된 생체 전기 신호를 증폭시키고, 노이즈를 제거하여 디지털 신호로 변환하는 신호 처리를 수행하는 신호 처리 모듈, 전력을 공급하는 배터리 및 메모리에 저장된 데이터를 다른 장치로 전송하기 위한 인터페이스를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스는 인간의 외이에 장착되는 형태를 고려하기 때문에 인간의 외이라는 매우 작은 공간에서 상기 구성요소가 구현되어야 하는 제약이 있다. 따라서 다양한 형태의 센서, 대용량의 배터리, 통신 모듈을 형성하지 않고, 최소한의 공간에 최적화된 칩셋으로 구현되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스의 제어부는 다른 구성 요소들의 동작을 전반적으로 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어 제어부는, 센서 모듈을 통해 입력된 생체 전기 신호를 증폭, 노이즈 제거, 디지털 신호로 변화하도록 신호 처리 모듈을 제어하고, 신호 처리된 생체 신호 데이터를 메모리에 저장하며, 미리 저장된 사용자 수면 패턴과 사용자의 수면 상태를 비교하여 적절한 자극을 제공하는 기능을 수행할 수 있다.

특히 본 발명의 실시예를 따르는 웨어러블 디바이스의 제어부는, 입력되는 생체 신호를 드랍(drop) 또는 저장할지 여부를 판단하는 기능을 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이 웨어러블 디바이스는 최소한의 공간에 구성요소들이 형성되어야 하기 때문에 메모리 용량 역시 최적화될 필요가 있다. 따라서 제어부는 입력되는 모든 신호를 저장하지 않고, 사용자가 수면 준비 상태에 진입한 것으로 판단되는 경우에만 생체 신호를 메모리에 저장하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부는 웨어러블 디바이스의 사용자 장착이 감지되고, 모션 센서를 통해 측정된 사용자의 움직임 데이터의 변위가 미리 설정된 범위 이하로 일정 기간 유지되는 경우에 생체 신호를 저장하도록 처리할 수 있다. 또 다른 예로 제어부는 웨어러블 디바이스의 사용자 장착이 감지되고, 모션 센서를 통해 측정된 사용자의 움직임 데이터가 미리 설정된 누운 자세의 패턴을 따르는 경우, 생체 신호를 저장하도록 처리할 수 있다.

한편 제어부는 웨어러블 디바이스를 사용자가 탈착한 것이 감지되면 생체 신호 저장을 중단할 수 있으며, 메모리에 저장된 생체 신호 데이터가 통신 모듈을 통해 다른 장치로 전송된 경우, 해당 데이터는 삭제하도록 처리할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예를 따르는 베이스 스테이션 (130)은 도 5에 도시된 바와 같이 웨어러블 디바이스 및/또는 넥밴드 디바이스와 결합하기 위한 결합부, 상태를 표시하는 디스플레이, 다른 장치와 통신하기 위한 통신부, 환경 정보를 수집하기 위한 센서부, 수면 및/또는 각성을 유도하기 위한 자극 출력부 및 프로세서를 구비할 수 있다. 나아가 신호처리 모듈 및 메모리를 더 구비할 수 있다.

상기 센서부는 수면 환경 정보를 수집하는 기능을 수행하며, 조도 센서, 온도 센서, 습도 센서, 사운드 센서 및/또는 적외선 센서를 포함할 수 있다.

상기 자극 출력부는 심리적 안정감을 제공하는 후각적 자극을 제공하는 디퓨저, 수면 상태에 따라 시각적 자극을 제공하는 조명, 수면 상태에 따라 청각적 자극을 제공하는 오디오 및 촉각적 자극을 제공하기 위한 전동부를 포함할 수 있다.

본 명세서와 도면에 게시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 게시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (5)

1. 사용자의 귀에 장착되는 웨어러블 디바이스에 있어서,
   탄성력 있는 제 1 재료를 바탕으로 적어도 일부는 전도성이 있는 제 2 재료 - 상기 제 1 재료 및 상기 제 2 재료는 일체로 형성되어 분리되지 않으며- 로 형성되며, 나아가 자성이 있는 제 3 재료를 포함하고, 상기 제 1 재료를 통해 사용자 피부에 밀착되고, 상기 제 2 재료를 통해 전기적 생체 신호를 수집하며, 상기 제 1 재료의 탄성력을 이용하여 본체에 결착되는 이어팁;
   전기적 생체 신호를 획득하는 회로 및 상기 이어팁이 물리적으로 결착되며, 상기 제 3 재료와 자기적 인력을 형성하는 제 4 재료를 포함하는 제 1 결합부를 포함하며, 상기 회로는, 상기 제 1 결합부에 상기 이어팁이 결착되면 상기 제 2 재료와 전기적으로 연결되는 본체를 포함하며,
   전기적 생체 신호를 수집하는 전극을 포함하는 고리 형상의 안테나부 및 상기 본체와 물리적으로 연결되며 자성이 있는 제 5 재료를 포함하는 윙팁을 더 포함하며,
   상기 본체는,
   상기 윙팁이 물리적으로 결착되며, 상기 제 5 재료와 인력을 형성하는 제 6재료를 포함하는 제 2 결합부를 포함하며, 상기 회로는 상기 제 2 결합부에 상기 윙팁이 결착되면 상기 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 웨어러블 디바이스.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 윙팁은, 상기 고리 형상의 안테나부의 양단에 결합되며, 센터홀을 형성하는 링 연결부를 더 포함하고,
   상기 링 연결부는, 상기 센터홀이 형성되는 일면에 상기 제 6 재료가 위치하고, 상기 제 2 결합부에 상기 센터홀이 밀착되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 윙팁은, 상기 고리 형상의 안테나부의 양단이 상기 본체의 상기 제 2 결합부에 결합되며, 상기 안테나부의 양단에 상기 제 6 재료가 위치하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체는, 안테나 모듈 및 배터리를 제공하는 다른 디바이스와 연결하기 위한 제 3 결합부를 포함하며,
   상기 제 3 결합부는, 상기 제 1 결합부가 형성된 일면의 반대쪽 면에 자성이 있는 제 5 재료를 포함하여 형성되거나 또는 상기 제 2 결합부가 형성된 면에 상기 제 5 재료를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.

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