KR102338204B1 - 생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템 - Google Patents

생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 장치는 차량 시트에 내장된다. 생체 신호 감지 장치는 안테나 블록을 포함한다. 안테나 블록은 차량 시트의 착석자에 송신 신호를 송신하고 송신 신호에 대응하는 반송 신호를 수신한다. 안테나 블록은 착석자와 접하는 일면과의 거리가 송신 신호의 파장보다 적어도 두 배 이상이 되도록 이격된다. 본 발명에 따르면, 최적화된 생체 신호 검출 장치의 배치를 통하여 착석자의 생체 신호가 정확하고 효율적으로 검출될 수 있다.

Description

생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템{BIOSIGNAL DETECTING DEVICE AND BIOSIGNAL DETECTING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 차량 탑승자의 생체 신호 감지에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 차량 시트에 내장된 생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템에 관한 것이다.
차량을 이용하는 사용자의 편의성을 확보하기 위하여 다양한 전자 장치들이 차량에 구비되고 있다. 특히, 차량 운전자 등의 생체 신호를 측정하여 운전자의 건강 상태를 파악하기 위한 장치들이 차량에 구비되고 있다. 이러한 장치들은 주로 운전자의 안전 운전을 유도하고 사고를 방지하기 위한 목적으로 제공된다. 따라서, 차량 운전자의 생체 신호를 효과적으로 검출하는 방식에 대한 다양한 연구 및 개발이 이루어지고 있다. 또한, 검출된 생체 신호를 효과적으로 활용하는 방안에 대한 다양한 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
나아가 최근에는, 운전자를 포함한 탑승자들에 쾌적하고 편안한 탑승 환경을 제공하기 위한 다양한 장치들이 차량에 제공된다. 예를 들어, 탑승자에 적절한 온도를 제공하기 위한 시트 팬(Seat Fan) 또는 열선 등을 구비한 차량 시트들이 제공되고 있다. 최근의 차량들은 한정된 공간에 수많은 편의 장치들이 제공되므로, 편의 장치들 각각의 기능을 방해하지 않고 고유의 기능을 수행할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 차량 시트에 내장되어 착석자의 생체 신호를 정확하고 효율적으로 검출하고, 검출된 생체 신호를 이용하여 안전한 탑승 환경을 제공하는 생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 장치는 차량 시트에 내장될 수 있다. 생체 신호 감지 장치는 차량 시트 안테나 블록을 포함한다. 안테나 블록은 차량 시트의 착석자에 송신 신호를 송신하고, 송신 신호에 대응되는 반송 신호를 수신하는 안테나 블록을 포함한다. 안테나 블록과 착석자와 접하는 차량 시트의 일면 사이의 거리는 송신 신호의 파장보다 적어도 두 배 이상이 되도록 이격될 수 있다.
생체 신호 감지 장치는 오실레이터 및 혼합기를 더 포함할 수 있다. 오실레이터는 송신 신호와 동일한 주파수를 갖는 로컬 신호를 생성할 수 있다. 혼합기는 반송 신호에 근거하여 생성된 검출 신호를 로컬 신호와 혼합할 수 있다. 생체 신호 감지 장치는 송신 신호와 반송 신호 사이의 위상차에 근거하여 생체 신호를 생성할 수 있다.
안테나 블록은 회전 날개를 포함하는 시트 팬으로 전달되는 송신 신호를 흡수하도록 배치되는 전파 흡수체와 인접하게 배치될 수 있다. 안테나 블록은 차량 시트에 내장된 열선과 이격될 수 있다. 안테나 블록은 차량 시트의 일면과 안테나 블록 사이에 제공되는 분리 부재에 접할 수 있다. 또는, 안테나 블록은 그루브를 갖는 차량 시트의 일면과 접할 수 있다. 그루브의 깊이는 송신 신호의 파장보다 두 배 이상의 깊이를 갖는 그루브를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 시스템은 제1 내지 제4 안테나 블록들 및 제1 및 제2 신호 송수신부를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 안테나 블록들은 제1 차량 시트에 내장될 수 있다. 제3 및 제4 안테나 블록들은 제1 차량 시트의 측방에 배치되는 제2 차량 시트에 내장될 수 있다. 제1 안테나 블록은 제1 차량 시트의 착석자를 향하여 제1 송신 신호를 송신하고, 제1 반송 신호를 수신할 수 있다. 제2 안테나 블록은 후방 시트를 향하여 제2 송신 신호를 송신하고, 제2 반송 신호를 수신할 수 있다. 제3 안테나 블록은 제2 차량 시트의 착석자를 향하여 제3 송신 신호를 송신하고, 제3 반송 신호를 수신할 수 있다. 제4 안테나 블록은 후방 시트를 향하여 착석자에 제4 송신 신호를 송신하고, 제4 반송 신호를 수신할 수 있다.
제1 신호 송수신부는 제1 송신 신호 및 제1 반송 신호에 근거하여 제1 생체 신호를 생성할 수 있다. 제1 신호 송수신부는 제2 송신 신호 및 제2 반송 신호에 근거하여 제2 생체 신호를 생성할 수 있다. 제2 신호 송수신부는 제3 송신 신호 및 제3 반송 신호에 근거하여 제3 생체 신호를 생성할 수 있다. 제2 신호 송수신부는 제4 송신 신호 및 제4 반송 신호에 근거하여 제4 생체 신호를 생성할 수 있다. 제2 안테나 블록은 제1 차량 시트의 후방을 향하여 제5 송신 신호를 더 송신할 수 있다. 제4 안테나 블록은 제5 송신 신호에 대한 제5 반송 신호를 더 수신할 수 있다. 제2 신호 송수신부는 제5 송신 신호 및 제5 반송 신호에 근거하여 후방 시트의 중간 자리 착석자에 대한 제5 생체 신호를 생성할 수 있다.
생체 신호 감지 시스템은 졸음 판단부, 좌석 점유 판단부, 및 통신 모듈을 더 포함할 수 있다. 졸음 판단부는 제1 내지 제5 생체 신호들 중 적어도 하나에 근거하여 착석자의 졸음 유무를 판단할 수 있다. 좌석 점유 판단부는 제1 내지 제5 생체 신호들에 근거하여 착석자의 존재를 판단할 수 있다. 통신 모듈은 제1 내지 제5 생체 신호들에 근거하여 탑승자 생체 신호를 생성하고, 탑승자 생체 신호를 외부로 무선 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템은 차량 시트에 내장되어 착석자의 모션을 검출하여 생체 신호를 정확하고 효율적으로 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 장치 및 이를 포함하는 생체 신호 감지 시스템은 최적화된 생체 신호 검출 장치의 배치를 통하여 차량에 탑승한 착석자들의 생체 신호를 효율적으로 검출할 수 있고, 생체 신호를 이용하여 다양한 서비스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 장치의 블록도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 블록의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 블록 및 시트 팬의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 블록 및 열선의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 다른 안테나 블록, 시트 팬, 및 열선의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트의 측면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 시스템의 평면도이다.
도 11은 도 10의 제1 내지 제3 착석자들의 생체 신호의 감지를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 시스템의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 시스템을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 건강 관리 시스템을 도시한 도면이다.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재된다. 아래에서는, 본 발명의 구성 요소들 간의 위치 관계가 설명될 수 있다. 차량 시트 및 차량 시트에 탑승한 착석자를 기준으로, 상부, 상단, 또는 상측은 바닥으로부터 착석자를 향한 방향을 의미한다. 하부, 하단, 또는 하측은 착석자로부터 바닥을 향한 방향을 의미한다. 전방은 등받이로부터 착석자를 향한 방향을 의미한다. 후방은 착석자로부터 등받이를 향한 방향을 의미한다. 차량 시트에 탑승한 착석자를 정면에서 바라보는 방향을 기준으로, 좌측 및 우측이 구분된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 차량 시트(100)는 머리 지지부(110), 등받이부(120), 바닥부(130), 및 생체 신호 감지 장치(140)를 포함한다. 차량 시트(100)는 차량 내부의 운전석, 조수석, 및 후방 시트 모두를 포괄하는 개념으로 이해될 것이다. 또한, 본 발명은 착석자(USER) 뿐만 아니라 차량 시트(100)에 탑승한 동물 등도 대상이 될 수 있다.
머리 지지부(110)는 착석자(USER)의 머리를 지지하도록 등받이부(120) 상단에 배치된다. 등받이부(120)는 착석자(USER)가 등을 기댈 수 있도록 바닥부(130)의 후방 상단에 배치될 수 있다. 바닥부(130)는 착석자(USER)가 앉을 수 있도록 구성된다. 도 1의 머리 지지부(110), 등받이부(120), 및 바닥부(130)는 예시적으로 일체로 도시하였으나, 서로의 구성들이 분리될 수 있다. 머리 지지부(110), 등받이부(120), 및 바닥부(130)는 다양한 형상을 가질 수 있다.
생체 신호 감지 장치(140)는 등받이부(120)에 배치될 수 있다. 생체 신호 감지 장치(140)는 등받이부(120)에 내장될 수 있다. 생체 신호 감지 장치(140)는 착석자(USER)의 호흡 또는 심박을 측정할 수 있다. 착석자(USER)의 호흡 또는 심박을 용이하게 측정하기 위하여, 생체 신호 감지 장치(140)의 일부는 착석자(USER)의 흉부에 가까운 위치인 등받이부(120)에 배치된다. 생체 신호 감지 장치(140)가 착석자(USER)의 등 부위에서 신호를 감지하므로, 착석자(USER)의 팔 또는 어깨 등의 움직임에 의하여 신호가 방해받지 않는다.
생체 신호 감지 장치(140)는 안테나 블록(141)을 포함한다. 안테나 블록(141)은 생체 신호를 정확하게 감지하기 위하여 등받이부(120)에 배치된다. 도 1은 생체 신호 감지 장치(140)가 등받이부(120) 내장되는 것으로 도시하였으나, 안테나 블록(141)을 제외한 다른 구성은 등받이부(120)에 내장되지 않을 수 있다. 예를 들어, 안테나 블록(141)을 제외한 다른 구성은 바닥부(130) 등에 배치되거나, 외부에 배치될 수 있다. 안테나 블록(141)과 착석자(USER)는 접촉하지 않는다. 안테나 블록(141)은 착석자(USER)와 일정 거리 이상 이격된다. 여기서의 일정 거리는 안테나 블록(141)으로부터 방사된 신호를 평면파로 근사할 수 있는 원거리장(far-field) 조건을 만족하는 거리일 수 있다.
안테나 블록(141)은 송신 안테나(TA) 및 수신 안테나(RA)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 안테나 블록(141)은 송신 안테나(TA) 및 수신 안테나(RA)의 기능을 수행하는 하나의 안테나로 구성될 수 있다. 송신 안테나(TA)는 착석자(USER)에 송신 신호를 송신할 수 있다. 송신 신호는 착석자(USER)에 의하여 반사된다. 수신 안테나(RA)는 착석자(USER)에 의하여 반사된 반송 신호를 수신할 수 있다.
생체 신호 감지 장치(140)는 반송 신호를 이용하여 착석자(USER)의 움직임을 감지할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 감지 장치(140)는 송신 신호와 반송 신호를 이용하여 도플러 주파수를 측정할 수 있다. 측정된 도플러 주파수를 이용하여 생체 신호 감지 장치(140)는 심박과 같은 미세한 움직임을 감지할 수 있다. 즉, 생체 신호 감지 장치(140)는 도플러 주파수를 이용하여 심박 또는 호흡 등과 같은 생체 신호를 생성할 수 있다.
다른 예로, 생체 신호 감지 장치(140)는 반송 신호의 도착 시점을 측정하여 착석자(USER)의 움직임을 감지할 수 있다. 이를 위하여, 생체 신호 감지 장치(140)는 임펄스를 송신 신호로 송신할 수 있다. 이 경우, 생체 신호 감지 장치(140)는 호흡과 같은 비교적 큰 움직임을 감지할 수 있다. 즉, 생체 신호 감지 장치(140)는 신호의 송수신 시간을 이용하여 호흡 등과 같은 생체 신호를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 장치의 블록도이다. 도 2의 생체 신호 감지 장치(140)는 도 1의 생체 신호 감지 장치를 구체화한 도면이다. 도 2를 참조하면, 생체 신호 감지 장치(140)는 제1 안테나 블록(141_1), 제2 안테나 블록(141_2), 신호 송수신부(142), 및 스위치부(143)를 포함할 수 있다. 도 2는 예시적으로 안테나 블록이 두 개인 것으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않고, 다양한 개수의 안테나 블록들이 제공될 수 있다. 또한, 도 1과 같이, 생체 신호 감지 장치(140)는 하나의 안테나 블록을 포함할 수 있다. 이 경우, 스위치부(143)가 제공되지 않을 수 있다.
제1 안테나 블록(141_1)은 제1 송신 안테나(TA1) 및 제1 수신 안테나(RA1)를 포함할 수 있다. 제1 송신 안테나(TA1)는 제1 송신 신호를 송신할 수 있다. 제1 수신 안테나(RA1)는 제1 송신 신호가 반사된 제1 반송 신호를 수신할 수 있다. 제2 안테나 블록(141_2)은 제2 송신 안테나(TA2) 및 제2 수신 안테나(RA2)를 포함할 수 있다. 제2 송신 안테나(TA2)는 제2 송신 신호를 송신할 수 있다. 제2 수신 안테나(RA2)는 제2 송신 신호가 반사된 제2 반송 신호를 수신할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 안테나 블록들(141_1, 141_2)은 도 1의 안테나 블록(141)과 동일한 기능을 수행할 수 있다.
제1 안테나 블록(141_1) 및 제2 안테나 블록(141_2)는 동일한 착석자에 송신 신호를 제공할 수 있다. 안테나 블록이 복수로 제공되는 경우, 보다 광범위한 착석자의 생체 신호 감지가 가능하다. 따라서, 착석자의 자세 등에 의한 생체 신호 측정의 정확도 감소가 방지될 수 있다. 또는, 제1 안테나 블록(141_1) 및 제2 안테나 블록(141_2)은 서로 다른 착석자에 송신 신호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나 블록(141_1)은 생체 신호 감지 장치(140)가 포함된 차량 시트에 탑승한 착석자에 제1 송신 신호를 송신하고, 제2 안테나 블록(141_2)은 뒷좌석에 탑승한 착석자에 제2 송신 신호를 송신할 수 있다. 이에 대한 내용은 도 10 이하에서 구체적으로 설명된다.
신호 송수신부(142)는 제1 안테나 블록(141_1)에 제1 송신 신호를 제공하거나 제2 안테나 블록(141_2)에 제2 송신 신호를 제공할 수 있다. 또한, 신호 송수신부(142)는 제1 안테나 블록(141_1)으로부터 제1 반송 신호를 수신하거나 제2 안테나 블록(141_2)으로부터 제2 반송 신호를 수신할 수 있다. 신호 송수신부(142)는 제1 반송 신호를 이용하여 착석자의 움직임을 감지하고, 제1 생체 신호를 생성할 수 있다. 신호 송수신부(142)는 제2 반송 신호를 이용하여 착석자의 움직임을 감지하고, 제2 생체 신호를 생성할 수 있다.
스위치부(143)는 신호 송수신부(142)와 제1 안테나 블록(141_1) 사이, 그리고 신호 송수신부(142)와 제2 안테나 블록(141_2) 사이의 전기적 연결 관계를 결정할 수 있다. 스위치부(143)는 신호 송수신부(142)를 제1 안테나 블록(141_1) 및 제2 안테나 블록(141_2) 중 어느 하나와 선택적으로 연결할 수 있다. 신호 송수신부(142)와 제1 안테나 블록(141_1)이 연결될 때, 스위치부(143)는 제1 송신 신호를 제1 안테나 블록(141_1)에 전달하고, 제1 반송 신호를 신호 송수신부(142)에 전달할 수 있다. 신호 송수신부(142)와 제2 안테나 블록(141_2)이 연결될 때, 스위치부(143)는 제2 송신 신호를 제2 안테나 블록(141_2)에 전달하고, 제2 반송 신호를 신호 송수신부(142)에 전달할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 장치의 블록도이다. 도 3은 송신 신호 및 반송 신호를 이용하여 생체 신호를 생성하는 과정을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 생체 신호 감지 장치(240)는 안테나 블록(241), 제1 증폭기(Amp1), 제2 증폭기(Amp2), 오실레이터(242), 혼합기(243), 및 아날로그-디지털 변환기(244)를 포함한다. 안테나 블록(241)은 송신 안테나(TA) 및 수신 안테나(RA)를 포함할 수 있다. 제1 증폭기(Amp1), 제2 증폭기(Amp2), 오실레이터(242), 혼합기(243), 및 아날로그-디지털 변환기(244)는 도 2의 신호 송수신부(142)에 포함된 구성들일 수 있다.
오실레이터(242)는 로컬 신호를 생성한다. 로컬 신호는 특정된 송신 주파수를 가질 수 있다. 로컬 신호는 정현 신호(Sinusoidal signal)일 수 있다. 오실레이터(242)는 로컬 신호를 제1 증폭기(Amp1)에 제공할 수 있다. 제1 증폭기(Amp1)는 로컬 신호를 증폭할 수 있다. 증폭된 로컬 신호인 송신 신호는 송신 안테나(TA)에 전달될 수 있다. 송신 안테나(TA)는 송신 신호를 외부로 방사한다. 수신 안테나(RA)는 송신 신호에 대한 반송 신호를 수신할 수 있다. 수신 안테나(RA)는 반송 신호를 제2 증폭기(Amp2)에 제공할 수 있다. 제2 증폭기(Amp2)는 반송 신호를 증폭할 수 있다. 증폭된 반송 신호인 검출 신호는 혼합기(243)에 제공된다.
혼합기(243)는 반송 신호에 근거하여 생성된 검출 신호를 수신한다. 또한, 혼합기(243)는 오실레이터(242)로부터 로컬 신호를 수신한다. 혼합기(243)는 로컬 신호와 검출 신호를 혼합한다. 도플러 효과에 근거하여 송신 신호의 성분과 반송 신호의 성분은 변화할 수 있다. 구체적으로, 송신 신호와 반송 신호 사이에 위상차가 나타날 수 있다. 로컬 신호와 검출 신호를 혼합한 신호는 반송 신호의 성분 변화를 나타낼 수 있다. 혼합된 신호는 아날로그-디지털 변환기(244)에 제공된다.
아날로그-디지털 변환기(244)는 혼합된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 생체 신호 감지 장치(240)는 변환된 디지털 신호에 근거하여 생체 신호를 생성하는 신호 처리 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 디지털 신호는 착석자의 움직임에 대응하는 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호는 심장의 움직임에 대응되는 심박 성분 또는 폐의 움직임에 대응되는 호흡 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리 장치(미도시)는 디지털 신호를 필터링하여 심박 성분 및 호흡 성분을 분리할 수 있고, 심박 성분 또는 호흡 성분에 근거하여 생체 신호를 생성할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 블록의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다. 도 4a 내지 도 4d는 차량 시트의 등받이부와 착석자가 접촉하는 접촉면을 바라본 도면으로 이해될 것이다. 안테나 블록들은 등받이부 내부에 배치될 수 있다. 이 경우, 안테나 블록들은 접촉면 상에 드러나지 않을 수 있다. 즉, 도 4a 내지 도 4d의 안테나 블록들은 설명의 편이상 실선으로 도시되었다. 또한, 이하 도면들에서 등받이부 내부에 배치되는 구성들도 동일한 이유로 실선으로 도시된 것으로 이해될 것이다.
도 4a를 참조하면, 차량 시트(300_1)는 머리 지지부(310_1), 등받이부(320_1), 및 안테나 블록(330_1)을 포함한다. 도 4a와 같이, 차량 시트(300_1)에 한 개의 안테나 블록(330_1)이 제공될 수 있다. 안테나 블록(330_1)은 등받이부(320_1)에 내장될 수 있다. 안테나 블록(330_1)은 착석자의 심장 또는 폐의 움직임을 용이하게 검출하기 위하여 흉부에 근접한 위치에 배치될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 차량 시트(300_2)는 머리 지지부(310_2), 등받이부(320_2), 및 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_2, 332_2, 333_2)을 포함할 수 있다. 차량 시트(300_2)는 3개의 안테나 블록들을 포함하는 것으로 도시되었으나, 개수는 제한되지 않는다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_2, 332_2, 333_2)은 등받이부(320_2)에 내장될 수 있다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_2, 332_2, 333_2)은 종 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_2, 332_2, 333_2) 각각은 교번적으로 송신 신호를 제공하고, 반송 신호를 수신할 수 있다. 도 4a와 비교하여, 차량 시트(300_2)는 넓은 범위의 움직임을 검출할 수 있으므로, 정확하고 안정적인 생체 신호 생성이 가능하다.
도 4c를 참조하면, 차량 시트(300_3)는 머리 지지부(310_3), 등받이부(320_3), 및 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_3, 332_3, 333_3)을 포함할 수 있다. 차량 시트(300_3)의 개수는 3개로 제한되지 않는다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_3, 332_3, 333_3)은 등받이부(320_3)에 내장될 수 있다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_3, 332_3, 333_3)은 횡 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 차량 시트(300_3)는 도 4a의 차량 시트(300_1)와 비교하여 넓은 범위의 움직임을 검출할 수 있으므로, 정확하고 안정적인 생체 신호 생성이 가능하다.
도 4d를 참조하면, 차량 시트(300_4)는 머리 지지부(310_4), 등받이부(320_4), 및 제1 내지 제5 안테나 블록들(331_4~335_4)을 포함할 수 있다. 차량 시트(300_4)의 개수는 마찬가지로 제한되지 않는다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_4, 332_4, 333_4)은 종 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 제4 안테나 블록(334_4)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_4, 332_4, 333_4)의 좌측에 배치되고, 제5 안테나 블록(335_5)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(331_4, 332_4, 333_4)의 우측에 배치될 수 있다. 차량 시트(300_4)는 도 4a 내지 도 4c와 비교하여 더욱 넓은 범위의 움직임을 검출할 수 있으므로, 정확하고 안정적인 생체 신호 생성이 가능하다.
도 4a내지 도 4d의 안테나 블록들은 각각 송신 안테나 및 수신 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 송신 안테나와 수신 안테나는 횡 방향으로 배열되거나, 종 방향으로 배열될 수 있다. 송신 안테나와 수신 안테나의 배열은 도 4a 내지 도 4d와 다른 다양한 방향으로 배열될 수 있다. 또한, 도 4a 내지 도 4d의 안테나 블록들의 배열은 예시적인 배치로 이해될 것이다. 예를 들어, 안테나 블록들은 X자 방향으로 배치되거나, 복수의 행과 열을 갖는 2차원 배열로 배치될 수 있다.
도 5a내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 블록 및 시트 팬의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다. 도 5a 내지 도 5d는 차량 시트가 움직임을 갖는 구성 요소를 더 포함하는 경우의 안테나 블록들의 배치를 예시적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 검출 장치는 착석자 등의 움직임을 감지하여 생체 신호를 생성한다. 움직임을 갖는 구성 요소에 송신 신호가 제공되는 경우, 반송 신호는 심장 및 폐의 움직임에 대응하는 성분뿐만 아니라, 내부 구성 요소의 움직임에 대응하는 성분도 포함할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 차량 시트(400_1)는 머리 지지부(410_1), 등받이부(420_1), 안테나 블록(430_1), 시트 팬(440_1), 및 전파 흡수체(450_1)를 포함한다. 안테나 블록(430_1), 시트 팬(440_1), 및 전파 흡수체(450_1)는 등받이부(420_1)에 내장될 수 있다. 시트 팬(440_1)은 회전 날개를 포함할 수 있다. 시트 팬(440_1)은 회전 날개를 회전시키기 위한 모터를 더 포함할 수 있다. 시트 팬(440_1)은 회전 날개를 이용하여 공기를 순환시킬 수 있다. 차량 시트(400_1)는 시트 팬(440_1)을 이용하여 착석자에게 쾌적한 차량 환경을 제공할 수 있다. 차량 시트(400_1)에 장시간 착석한 착석자는 땀이 발생할 수 있고, 시트 팬(440_1)은 착석자의 체온을 낮추거나 땀에 의한 습기를 제거할 수 있다.
전파 흡수체(450_1)는 안테나 블록(430_1) 및 시트 팬(440_1) 사이에 배치된다. 안테나 블록(430_1)은 착석자의 움직임을 감지하기 위하여 송신 신호를 방사한다. 다만, 시트 팬(440_1)의 회전 날개는 회전할 수 있다. 송신 신호가 시트 팬(440_1)에 의하여 반사되고, 안테나 블록(430_1)으로 반송될 수 있다. 이 경우, 안테나 블록(430_1)은 착석자의 움직임뿐만 아니라, 회전 날개의 움직임도 감지할 수 있다. 전파 흡수체(450_1)는 송신 신호가 시트 팬(440_1)에 도달하는 것을 차단한다. 전파 흡수체(450_1)는 시트 팬(440_1) 방향으로 진행하는 송신 신호를 흡수할 수 있다. 따라서, 안테나 블록(430_1)에 제공되는 반송 신호는 시트 팬(440_1)에 의한 잡음 성분을 포함하지 않을 수 있다.
도 5b를 참조하면, 차량 시트(400_2)는 머리 지지부(410_2), 등받이부(420_2), 안테나 블록(430_2), 시트 팬(440_2), 및 전파 흡수체(450_2)를 포함한다. 도 5A의 차량 시트(400_1)와 같이, 안테나 블록(430_1), 전파 흡수체(450_1), 및 시트 팬(440_1)은 횡방향으로 순서대로 배열될 수 있다. 또는, 도 5b의 차량 시트(400_2)와 같이, 안테나 블록(430_2), 전파 흡수체(450_2), 및 시트 팬(440_2)은 종방향으로 순서대로 배열될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에 제한되지 않고, 전파 흡수체가 안테나 블록 및 시트 팬을 격리하도록 다양한 배치가 가능하다.
도 5c를 참조하면, 차량 시트(400_3)는 머리 지지부(410_3), 등받이부(420_3), 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3), 제1 및 제2 시트 팬들(441_3, 442_3), 및 제1 및 제2 전파 흡수체들(451_3, 452_3)을 포함할 수 있다. 도 5a 및 도 5b와 비교하여, 도 5c의 차량 시트(400_3)는 복수의 안테나 블록들을 포함하는 경우의 구성 요소 배치를 예시적으로 도시하였다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3)은 종방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
제1 시트 팬(441_3)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3)의 좌측에 배치될 수 있다. 제2 시트 팬(442_3)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3)의 우측에 배치될 수 있다. 제1 전파 흡수체(451_3)는 제1 시트 팬(441_3)과 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3) 사이에 배치된다. 제1 전파 흡수체(451_3)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3)에 의한 송신 신호가 제1 시트 팬(441_3)에 도달하는 것을 방지한다. 제2 전파 흡수체(452_3)는 제2 시트 팬(442_3) 및 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3) 사이에 배치된다. 제2 전파 흡수체(452_3)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_3, 432_3, 433_3)에 의한 송신 신호가 제2 시트 팬(442_3)에 도달하는 것을 방지한다.
도 5d를 참조하면, 차량 시트(400_4)는 머리 지지부(410_4), 등받이부(420_4), 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4), 제1 내지 제4 시트 팬들(441_4~444_4), 제1 및 제2 전파 흡수체들(451_4, 452_4)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4)은 횡방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 시트 팬들(441_4, 442_4)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4)의 상측에 배치될 수 있다. 제3 및 제4 시트 팬들(443_4, 444_4)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4)의 하측에 배치될 수 있다.
제1 전파 흡수체(451_4)는 제1 및 제2 시트 팬들(441_4, 442_4)과 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4) 사이에 배치된다. 제1 전파 흡수체(451_4)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4)에 의한 송신 신호가 제1 및 제2 시트 팬들(441_4, 442_4)에 도달하는 것을 방지한다. 제2 전파 흡수체(452_4)는 제3 및 제4 시트 팬들(443_4, 444_4)과 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4) 사이에 배치된다. 제2 전파 흡수체(452_3)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(431_4, 432_4, 433_4)에 의한 송신 신호가 제3 및 제4 시트 팬들(443_4, 444_4)에 도달하는 것을 방지한다.
도 5a 내지 도 5d의 차량 시트들(440_1~440_4)을 참조하면, 시트 팬과 안테나 블록의 격리가 요구된다. 또한, 시트 팬의 움직임이 반송 신호에 반영되지 않기 위하여, 차량 시트들(440_1~440_4)은 착석자와 안테나 블록 사이에 시트 팬이 배치되지 않도록 구성된다. 도 5a 내지 도 5d와 달리, 시트 팬, 전파 흡수체, 및 안테나 블록의 다양한 배치가 가능하다. 또한, 차량 시트는 시트 팬 이외에 움직임을 갖는 구성 요소를 포함할 수 있다. 이러한 구성 요소와 안테나 블록 사이에 전파 흡수체가 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 안테나 블록 및 열선의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다. 도 6은 차량 시트(500)가 움직임을 갖지 않는 구성 요소를 더 포함하는 경우의 안테나 블록의 배치를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 차량 시트(500)는 머리 지지부(510), 등받이부(520), 안테나 블록(530), 및 열선(540)을 포함한다. 안테나 블록(530) 및 열선(540)은 등받이부(520)에 내장될 수 있다. 안테나 블록(530)은 하나 이상으로 제공될 수 있다.
열선(540)은 차량 시트의 온도를 증가시키도록 발열될 수 있다. 열선(540)은 착석자와 접촉되는 등받이부(520) 접촉면 전체의 온도를 효율적으로 향상시키기 위하여 등받이부 전반에 형성될 수 있다. 안테나 블록(530)과 열선(540)은 서로 이격되도록 배치된다. 열선(540)은 시트 팬과 달리 움직임을 갖지 않으므로, 별도의 전파 흡수체가 요구되지 않는다. 다만, 안테나 블록(530)의 송수신 효율을 높이기 위해 열선(540)은 착석자와 안테나 블록(530)사이에 배치되지 않는다. 예를 들어, 열선(540)은 안테나 블록(530)을 우회하도록 구성될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 안테나 블록, 시트 팬, 및 열선의 배치를 도시한 차량 시트의 정면도이다. 도 7a 및 도 7b는 다양한 구성들이 내장된 차량 시트들(600_1, 600_2)의 배치를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 7a 및 도 7b의 차량 시트들(600_1, 600_2)에 포함된 안테나 블록, 시트 팬, 및 열선은 등받이부(620_1, 620_2)에 내장될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 차량 시트(600_1)는 머리 지지부(610_1), 등받이부(620_1), 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1), 제1 내지 제4 시트 팬들(641_1~644_1), 제1 및 제2 전파 흡수체들(651_1, 652_1), 및 열선(660_1)을 포함한다. 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)은 횡방향으로 배열될 수 있다. 제1 및 제2 시트 팬들(641_1, 642_1)은 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)의 상측에 배치될 수 있다. 제3 및 제4 시트 팬들(643_1, 644_1)은 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)의 하측에 배치될 수 있다.
제1 전파 흡수체(651_1)는 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)과 제1 및 제2 시트 팬들(641_1, 642_1) 사이에 배치될 수 있다. 제1 전파 흡수체(651_1)는 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)에 의한 송신 신호가 제1 및 제2 시트 팬들(641_1, 642_1)에 도달하는 것을 방지한다. 제2 전파 흡수체(652_1)는 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)과 제3 및 제4 시트 팬들(643_1, 644_1) 사이에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)과 제3 및 제4 시트 팬들(643_1, 644_1) 사이의 거리가 충분히 먼 경우, 착석자를 향하여 송신되는 송신 신호가 제3 및 제4 시트 팬들(643_1, 644_1)로 진행하지 않을 수 있다. 이 경우, 제2 전파 흡수체(652_1)가 배치되지 않을 수 있다.
열선(660_1)은 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)과 제3 및 제4 시트 팬들(643_1, 644_1) 사이에 배치될 수 있다. 열선(660_1)은 제1 및 제2 안테나 블록들(631_1, 632_1)과 이격된다. 열선(660_1)은 차량 시트(600_1)의 온도를 상승시키는 기능을 수행할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 차량 시트(600_2)는 머리 지지부(610_2), 등받이부(620_2), 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2), 제1 내지 제8 시트 팬들(641_2~648_2), 제1 및 제4 전파 흡수체들(651_2~654_2), 및 제1 및 제2 열선들(661_2, 662_2)을 포함한다. 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)은 종방향으로 배열될 수 있다.
제1 및 제2 시트 팬들(641_2, 642_2)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)의 상측에 배치될 수 있다. 제3 및 제4 시트 팬들(643_2, 644_2)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)의 하측에 배치될 수 있다. 제5 및 제6 시트 팬들(645_2, 646_2)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)의 좌측에 배치될 수 있다. 제7 및 제8 시트 팬들(647_2, 648_2)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)의 우측에 배치될 수 있다.
제1 전파 흡수체(651_2)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)과 제1 및 제2 시트 팬들(641_2, 642_2) 사이에 배치될 수 있다. 제2 전파 흡수체(652_2)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)과 제3 및 제4 시트 팬들(643_2, 644_2) 사이에 배치될 수 있다. 제3 전파 흡수체(653_2)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)과 제5 및 제6 시트 팬들(645_2, 646_2) 사이에 배치될 수 있다. 제4 전파 흡수체(654_2)는 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)과 제7 및 제8 시트 팬들(647_2, 648_2) 사이에 배치될 수 있다.
제1 열선(661_2)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)과 제5 및 제6 시트 팬들(645_2, 646_2) 사이에 배치될 수 있다. 제2 열선(662_2)은 제1 내지 제3 안테나 블록들(631_2, 632_2, 633_2)과 제7 및 제8 시트 팬들(647_2, 648_2) 사이에 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트의 측면도이다. 도 8을 참조하면, 차량 시트(700)는 머리 지지부(710), 등받이부(720), 및 안테나 블록(730)을 포함한다. 안테나 블록(730)은 송신 안테나(TA) 및 수신 안테나(RA)를 포함할 수 있다. 머리 지지부(710) 및 안테나 블록(730)은 도 1 내지 도 7b의 머리 지지부 및 안테나 블록일 수 있다.
등받이부(720)는 시트 커버(721) 및 분리 부재(722)를 포함할 수 있다. 시트 커버(721)는 안테나 블록(730) 및 분리 부재(722)를 둘러싼다. 시트 커버(721)는 착석자(USER)와 접촉된다. 시트 커버(721)는 등받이부(720)에 내장된 구성 요소들이 착석자(USER)와 직접 접촉되지 않도록 등받이부(720)의 표면을 형성한다. 시트 커버(721)의 소재는 제한되지 않는다. 다만, 안테나 블록(730)과 착석자(USER) 사이의 신호 송수신 효율을 높이기 위하여, 안테나 블록(730)과 착석자(USER) 사이에 배치되는 시트 커버(721)는 금속 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
분리 부재(722)는 시트 커버(721) 및 안테나 블록(730) 사이에 배치된다. 분리 부재(722)의 일면은 시트 커버(721)와 접촉될 수 있다. 분리 부재(722)의 일면과 마주하는 타면은 안테나 블록(730)과 접촉될 수 있다. 분리 부재(722)는 안테나 블록(730)을 고정할 수 있다. 안테나 블록(730)과 착석자(USER) 사이의 신호 송수신 효율을 높이기 위하여, 분리 부재(722)는 금속 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 분리 부재(722)는 유전율이 1에 가까운 스티로폼, 플라스틱, 또는 고무 등의 물질로 이루어질 수 있다.
분리 부재(722)는 착석자(USER)와 접하는 등받이부(720)의 일면과 안테나 블록(730) 사이의 거리가 일정 거리 이상이 되도록 이격시킨다. 착석자(USER)의 등 부위가 원거리장(far-field) 영역에 존재하도록 분리 부재(722)는 제1 두께(W1)를 가질 수 있다. 예를 들어, 안테나 블록(730)의 송신 안테나(TA)는 송신 주파수를 갖는 송신 신호를 착석자(USER)에 제공할 수 있다. 송신 주파수는 착석자(USER)의 미세한 흉부 움직임을 감지할 수 있도록 1GHz 내지 수십GHz 사이의 주파수를 가질 수 있다. 이 경우, 송신 신호는 수mm 내지 수십cm 사이의 파장을 가질 수 있다. 제1 두께(W1)는 착석자(USER)가 원거리장 영역에 존재하도록, 송신 신호의 파장의 두 배 이상의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 송신 주파수가 10GHz인 경우, 제1 두께(W1)는 6cm 이상일 수 있다. 또는, 제1 두께(W1) 및 시트 커버(721)의 두께의 합이 6cm 이상일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트의 측면도이다. 도 9를 참조하면, 차량 시트(800)는 머리 지지부(810), 등받이부(820), 및 안테나 블록(830)을 포함한다. 안테나 블록(830)은 송신 안테나(TA) 및 수신 안테나(RA)를 포함할 수 있다. 머리 지지부(830) 및 안테나 블록(830)은 도 1 내지 도 8의 머리 지지부 및 안테나 블록일 수 있다.
등받이부(820)는 시트 커버(821)를 포함한다. 시트 커버(821)는 안테나 블록(830)을 둘러싼다. 도 8과 마찬가지로, 시트 커버(821)는 등받이부(820)의 표면을 형성한다. 시트 커버(821)는 오목부(822)에서 안테나 블록(830)과 접촉될 수 있다. 도시되지 않았으나, 안테나 블록(830)과 오목부(820) 사이에 안테나 블록(830)의 표면 보호를 위한 보호 필름이 제공될 수 있다. 또한, 안테나 블록(830)과 착석자(USER) 사이의 신호 송수신 효율을 높이기 위하여, 오목부(822)는 금속 물질을 포함하지 않는 것이 바람직하다.
오목부(822)는 착석자(USER)의 후방으로 함몰되도록 차량 시트(800)의 일부분을 형성할 수 있다. 오목부(822)는 착석자(USER)와 등받이부(820) 사이에 제2 두께(W2)를 갖는 그루브를 형성할 수 있다. 도 8에서의 제1 두께(W1)와 마찬가지로, 제2 두께(W2)는 안테나 블록(830)이 제공하는 송신 신호의 파장보다 두 배 이상의 길이를 가질 수 있다. 또는, 제2 두께(W2) 및 오목부(822)의 두께의 합은 송신 신호의 파장보다 두 배 이상의 길이를 가질 수 있다. 오목부(822)는 착석자(USER)가 원거리장 영역에 존재하도록 착석자(USER)와 안테나 블록(830)을 이격시킨다. 따라서, 착석자(USER)에 도달된 송신 신호는 평면파로 근사될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예예 따른 생체 신호 감지 시스템의 평면도이다. 도 10을 참조하면, 생체 신호 감지 시스템(900)은 제1 차량 시트(900_1), 제2 차량 시트(900_2), 및 후방 시트(900_3)를 포함한다. 제1 차량 시트(900_1) 및 제2 차량 시트(900_2)는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트들 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 제2 차량 시트(900_2)는 제1 차량 시트(900_1)의 측방에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 차량 시트들(900_1, 900_2) 중 어느 하나는 운전석일 수 있고, 다른 하나는 조수석일 수 있다. 후방 시트(900_3)는 제1 및 제2 차량 시트들(900_1, 900_2)의 후방에 배치될 수 있다. 이하, 제1 차량 시트(900_1)는 운전석으로 설명되고, 제2 차량 시트(900_2)는 조수석으로 설명된다.
제1 차량 시트(900_1)는 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)를 포함한다. 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)는 제1 안테나 블록(911_1) 및 제2 안테나 블록(912_1)을 포함한다. 제1 안테나 블록(911_1)은 제1 송신 안테나(TA1) 및 제1 수신 안테나(RA1)를 포함할 수 있다. 제2 안테나 블록(912_1)은 제2 송신 안테나(TA2) 및 제2 수신 안테나(RA2)를 포함할 수 있다. 또는, 제1 안테나 블록(911_1) 및 제2 안테나 블록(912_1)은 신호의 송신 및 수신 기능을 포함하는 하나의 안테나로 이루어질 수 있다. 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)는 제1 안테나 블록(911_1) 및 제2 안테나 블록(912_1)과 연결되고, 송신 신호 또는 수신 신호를 처리하여 생체 신호를 생성하는 제1 송수신부를 포함할 수 있다.
제1 안테나 블록(911_1)은 제1 차량 시트(900_1)의 전방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 즉, 제1 안테나 블록(911_1)은 운전자에 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 제1 안테나 블록(911_1)이 수신한 반송 신호에 근거하여, 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)는 운전자에 대한 생체 신호를 생성한다. 제2 안테나 블록(912_1)은 제1 차량 시트(900_1)의 후방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 제2 안테나 블록(912_1)은 후방 시트에 탑승한 착석자에 송신 신호를 송신할 수 있다. 제2 안테나 블록(912_1)이 후방 시트에 탑승한 착석자로부터 수신한 반송 신호에 근거하여, 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)는 후방 시트 착석자에 대한 생체 신호를 생성한다.
제2 차량 시트(900_2)는 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)를 포함한다. 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 제3 안테나 블록(911_2) 및 제4 안테나 블록(912_2)을 포함한다. 제3 안테나 블록(911_2)은 제3 송신 안테나(TA3) 및 제3 수신 안테나(RA3)를 포함할 수 있다. 제4 안테나 블록(912_2)은 제4 송신 안테나(TA4) 및 제4 수신 안테나(RA4)를 포함할 수 있다. 또는, 제3 안테나 블록(911_2) 및 제4 안테나 블록(912_2)은 신호의 송신 및 수신 기능을 포함하는 하나의 안테나로 이루어질 수 있다. 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 제3 안테나 블록(911_2) 및 제4 안테나 블록(912_2)과 연결되고, 송신 신호 또는 수신 신호를 처리하여 생체 신호를 생성하는 제1 송수신부를 포함할 수 있다.
제3 안테나 블록(911_2)은 제2 차량 시트(900_2)의 전방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 즉, 제3 안테나 블록(911_2)은 조수석 착석자에 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 제3 안테나 블록(911_2)이 수신한 반송 신호에 근거하여, 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 조수석 착석자에 대한 생체 신호를 생성한다. 제4 안테나 블록(912_2)은 제2 차량 시트(900_2)의 후방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 제4 안테나 블록(912_2)은 후방 시트에 탑승한 착석자에 송신 신호를 송신할 수 있다. 제4 안테나 블록(912_2)이 후방 시트에 탑승한 착석자로부터 수신한 반송 신호에 근거하여, 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 후방 시트 착석자에 대한 생체 신호를 생성한다.
후방 시트(900_3)는 복수의 착석자가 탑승 가능하도록, 제1 차량 시트(900_1) 또는 제2 차량 시트(900_2)보다 큰 넓이를 가질 수 있다. 예를 들어, 후방 시트(900_3)에 제1 내지 제3 착석자들(USER1~USER3)이 탑승할 수 있다. 제1 착석자(USER1)는 제1 차량 시트(900_1)의 후방에 탑승할 수 있다. 제2 착석자(USER2)는 제2 차량 시트(900_2)의 후방에 탑승할 수 있다. 제3 착석자(USER3)는 제1 착석자(USER1) 및 제2 착석자(USER2) 사이에 탑승할 수 있다.
제1 생체 신호 감지 장치(910_1)는 제1 착석자(USER1)의 생체 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 송신 안테나(TA2)는 제1 착석자(USER1)에 제1 송신 신호(TS1)를 송신하고, 제2 수신 안테나(RA2)는 제1 착석자(USER1)에 의하여 반사된 제1 반송 신호(RS1)를 수신할 수 있다. 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)는 제1 반송 신호(RS1)에 근거하여 제1 착석자(USER1)의 움직임을 감지할 수 있다.
제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 제2 착석자(USER2)의 생체 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제4 송신 안테나(TA4)는 제2 착석자(USER2)에 제2 송신 신호(TS2)를 송신하고, 제4 수신 안테나(RA4)는 제2 착석자(USER2)에 의하여 반사된 제2 반송 신호(RS2)를 수신할 수 있다. 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 제2 반송 신호(RS2)에 근거하여 제2 착석자(USER2)의 움직임을 감지할 수 있다.
제3 착석자(USER3)의 생체 신호는 제1 생체 신호 감지 장치(910_1) 및 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)를 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 제2 송신 안테나(TA2)는 제3 착석자(USER3)에 제3 송신 신호(TS3)를 송신할 수 있다. 제4 수신 안테나(RA4)는 제3 착석자(USER3)에 의하여 반사된 제3 반송 신호(RS3)를 수신할 수 있다. 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 제3 반송 신호(RS3)에 근거하여 제3 착석자(USER3)의 움직임을 감지할 수 있다. 이와 달리, 제4 송신 안테나(TA4)는 제3 착석자(USER3)에 제3 송신 신호(TS3)를 송신하고, 제2 수신 안테나(RA2)가 제3 반송 신호(RS3)를 수신할 수 있다. 이 경우, 제1 생체 신호가 감지 장치(910_1)가 제3 착석자(USER3)의 움직임을 감지할 수 있다.
후방 시트(900_3)의 중간 부분에 탑승한 제3 착석자(USER3)의 움직임을 효과적으로 검출하기 위하여, 제3 송신 신호(TS3)를 송신하는 차량 시트와 제3 반송 신호(RS3)를 수신하는 차량 시트는 서로 다를 수 있다. 생체 신호는 송신 신호를 생성하기 위한 로컬 신호와 반송 신호에 근거하여 생성된 검출 신호를 혼합하여 생성될 수 있다. 이러한 신호 혼합을 위하여, 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)가 생성한 로컬 신호와 동일한 로컬 신호를 생성할 수 있다. 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)는 제3 반송 신호(RS3)에 근거하여 생성된 검출 신호와 로컬 신호를 혼합할 수 있다.
제1 차량 시트(900_1) 및 제2 차량 시트(900_2)는 서로 다른 생체 신호 감지 장치를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 차량 시트(900_1)는 제1 및 제2 안테나 블록들(911_1, 912_1)을 포함한다. 제2 차량 시트(900_2)는 제3 및 제4 안테나 블록들(911_2, 912_2)을 포함한다. 다만, 안테나 블록들 이외의 다른 구성 요소, 예를 들어, 도 2의 신호 송수신부(142) 및 스위치부(143)등은 공유될 수 있다. 즉, 다양한 착석자들의 움직임을 검출하기 위한 송신 신호는 동일한 오실레이터에 근거하여 생성될 수 있다. 또한, 다양한 착석자들의 생체 신호들은 동일한 오실레이터로부터 생성된 로컬 신호를 착석자들에 대한 검출 신호와 혼합하여 생성될 수 있다.
후방 시트(900_3)는 제1 내지 제3 착석자들(USER1~USER3)의 움직임을 검출하기 위한 생체 신호 감지 장치 또는 안테나 블록을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제1 차량 시트(900_1)에 포함된 제1 생체 신호 감지 장치(910_1)와 제2 차량 시트(900_2)에 포함된 제2 생체 신호 감지 장치(910_2)를 이용하여 제1 내지 제3 착석자들(USER1~USER3)의 생체 신호를 생성하므로, 후방 시트(900_3)에 추가적인 전자 장치의 배치가 요구되지 않는다. 또한, 후방 시트(900_3)의 중간 부분에 탑승한 제3 착석자(USER3)도 별도의 생체 신호 감지 장치 없이 용이하게 생체 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 생체 신호 감지 시스템(900)의 효율성 및 설계의 편이성이 향상된다.
도 11은 도 10의 제1 내지 제3 착석자들의 생체 신호 감지를 설명하기 위한 타이밍도이다. 도 11을 참조하면, 가로축은 시간의 흐름을 나타낸다. 도 10의 생체 신호 감지 시스템(900)은 시간 분할 방식으로 제1 내지 제3 착석자들(USER1~USER3)의 움직임을 검출할 수 있다. 세로축은 도 10의 제2 송신 안테나(TA2), 제2 수신 안테나(RA2), 제4 송신 안테나(TA4), 및 제4 수신 안테나(RA4)의 활성화 또는 비활성화를 나타낸다. 즉, 세로축은 안테나 블록이 송신 신호를 송신하거나 반송 신호를 수신하였음을 나타낸다.
제1 주기(T1)동안, 도 10의 생체 신호 감지 시스템(900)은 제1 착석자(USER1)의 움직임을 검출할 수 있다. 제1 주기(T1) 동안, 제2 송신 안테나(TA2)는 제1 착석자(USER1)에 제1 송신 신호(TS1)를 송신한다. 제1 송신 신호(TS1)에 응답하여 제2 수신 안테나(RA2)는 제1 반송 신호(RS1)를 수신한다. 제1 송신 신호(TS1)가 제1 착석자(USER1)에 반사되어 되돌아오는 시간만큼, 제1 반송 신호(RS1)의 수신 시점이 지연된다.
제2 주기(T2)동안, 도 10의 생체 신호 감지 시스템(900)은 제2 착석자(USER2)의 움직임을 검출할 수 있다. 제2 주기(T2) 동안, 제4 송신 안테나(TA4)는 제2 착석자(USER2)에 제2 송신 신호(TS2)를 송신한다. 제2 송신 신호(TS2)에 응답하여 제4 수신 안테나(RA4)는 제2 반송 신호(RS2)를 수신한다. 제2 송신 신호(TS2)가 제2 착석자(USER2)에 반사되어 되돌아오는 시간만큼, 제2 반송 신호(RS2)의 수신 시점이 지연된다.
제3 주기(T3)동안, 도 10의 생체 신호 감지 시스템(900)은 제3 착석자(USER3)의 움직임을 검출할 수 있다. 제3 주기(T3) 동안, 제2 송신 안테나(TA2)는 제3 착석자(USER3)에 제3 송신 신호(TS3)를 송신한다. 제3 송신 신호(TS3)에 응답하여 제4 수신 안테나(RA4)는 제3 반송 신호(RS3)를 수신한다. 제3 송신 신호(TS3)가 제3 착석자(USER3)에 반사되어 되돌아오는 시간만큼, 제3 반송 신호(RS3)의 수신 시점이 지연된다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 시스템의 평면도이다. 도 12를 참조하면, 생체 신호 감지 시스템(1000)은 제1 차량 시트(1100), 제2 차량 시트(1200), 제1 후방 시트(1300), 및 제2 후방 시트(1400)를 포함한다. 제1 차량 시트(1100)는 도 10의 제1 차량 시트(900_1)와 동일한 구성일 수 있다. 제2 차량 시트(1200)는 도 10의 제2 차량 시트(900_2)와 동일한 구성일 수 있다. 제1 후방 시트(1300)는 제1 차량 시트(1100) 및 제2 차량 시트(1200)의 후방에 배치될 수 있다. 제2 후방 시트(1400)는 제1 후방 시트(1300)의 후방에 배치될 수 있다. 도 12의 생체 신호 감지 시스템(1000)은 승합차와 같은 다인승 차량에 적용될 수 있다.
제1 차량 시트(1100)는 제1 생체 신호 감지 장치(1110)를 포함한다. 제1 생체 신호 감지 장치(1110)는 제1 안테나 블록(1111) 및 제2 안테나 블록(1112)을 포함한다. 제1 안테나 블록(1111)은 제1 차량 시트(1100)의 전방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 즉, 제1 안테나 블록(1111)을 이용하여 제1 검출 영역(DA1)에 탑승한 착석자의 생체 신호가 생성된다. 제2 안테나 블록(1112)은 제1 차량 시트(1100)의 후방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 즉, 제2 안테나 블록(1112)을 이용하여 제3 검출 영역(DA3)에 탑승한 착석자의 생체 신호가 생성된다.
제2 차량 시트(1200)는 제2 생체 신호 감지 장치(1210)를 포함한다. 제2 생체 신호 감지 장치(1210)는 제3 안테나 블록(1211) 및 제4 안테나 블록(1212)을 포함한다. 제3 안테나 블록(1211)은 제2 차량 시트(1200)의 전방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 즉, 제3 안테나 블록(1211)을 이용하여 제2 검출 영역(DA2)에 탑승한 착석자의 생체 신호가 생성된다. 제4 안테나 블록(1212)은 제2 차량 시트(1200)의 후방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신한다. 즉, 제4 안테나 블록(1212)을 이용하여 제4 검출 영역(DA4)에 탑승한 착석자의 생체 신호가 생성된다.
제1 후방 시트(1300)에 복수의 착석자가 탑승할 수 있다. 제1 차량 시트(1100)의 후방, 즉 제3 검출 영역(DA3)에 탑승한 착석자의 생체 신호는 제1 생체 신호 감지 장치(1110)를 이용하여 생성될 수 있다. 제2 차량 시트(1200)의 후방, 즉 제4 검출 영역(DA4)에 탑승한 착석자의 생체 신호는 제2 생체 신호 감지 장치(121)를 이용하여 생성될 수 있다. 제1 후방 시트(1300)의 중간 부분, 즉, 제3 검출 영역(DA3) 및 제4 검출 영역(DA4)이 중첩되는 영역에 탑승한 착석자의 생체 신호는 제1 및 제2 생체 신호 감지 장치(1110, 1210)를 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 제2 안테나 블록(1112)이 송신 신호를 송신하고, 제4 안테나 블록(1212)이 반송 신호를 수신함으로써, 생체 신호가 생성될 수 있다.
제1 후방 시트(1300)는 제3 생체 신호 감지 장치(1310) 및 제4 생체 신호 감지 장치(1320)를 포함한다. 제3 생체 신호 감지 장치(1310)는 제5 안테나 블록(1311)을 포함한다. 제4 생체 신호 감지 장치(1320)는 제6 안테나 블록(1321)을 포함한다. 제5 안테나 블록(1311) 및 제6 안테나 블록(1321)은 제1 후방 시트(1300)의 후방을 향하여 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신할 수 있다. 제5 안테나 블록(1311)을 이용하여 제5 검출 영역(DA5)에 탑승한 착석자의 생체 신호가 생성된다. 제6 안테나 블록(1321)을 이용하여 제6 검출 영역(DA6)에 탑승한 착석자의 생체 신호가 생성된다.
제2 후방 시트(1400)에 복수의 착석자가 탑승할 수 있다. 제5 검출 영역(DA5) 중 제6 검출 영역(DA6)과 중첩되지 않는 영역에 탑승한 착석자의 생체 신호는 제3 생체 신호 감지 장치(1310)를 이용하여 생성될 수 있다. 제6 검출 영역(DA6) 중 제5 검출 영역(DA5)과 중첩되지 않는 영역에 탑승한 착석자의 생체 신호는 제4 생체 신호 감지 장치(1320)를 이용하여 생성될 수 있다. 제5 검출 영역(DA5) 및 제6 검출 영역(DA6)이 중첩되는 영역에 탑승한 착석자의 생체 신호는 제3 및 제4 생체 신호 감지 장치(1310, 1320)를 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 제5 안테나 블록(1311)이 송신 신호를 송신하고, 제6 안테나 블록(1321)이 반송 신호를 수신함으로써, 생체 신호가 생성될 수 있다.
제2 후방 시트(1400)는 별도의 생체 신호 감지 장치를 포함하지 않을 수 있다. 즉, 제1 후방 시트(1300)를 이용하여 제2 후방 시트(1400)에 탑승한 착석자들의 생체 신호를 생성하므로, 제2 후방 시트(1400)에 추가적인 전자 장치의 배치가 요구되지 않는다. 따라서, 생체 신호 감지 시스템(1000)의 효율성 및 설계의 편의성이 향상된다. 도 12와 달리, 제3 생체 신호 감지 장치(1310) 및 제4 생체 신호 감지 장치(1320)는 제2 후방 시트(1400)에 포함될 수 있다. 이 경우, 제3 및 제4 생체 신호 감지 장치(1310, 1320)는 제2 후방 시트(1400)의 전방을 향하여 송신 신호를 송신할 수 있다. 그리고, 제1 후방 시트(1300)는 별도의 생체 신호 감지 장치를 포함하지 않을 수 있다.
제3 내지 제6 검출 영역들(DA3~DA6)의 넓이는 제1 검출 영역(DA1) 및 제2 검출 영역(DA2)의 넓이에 비하여 클 수 있다. 제1 차량 시트(1100)(또는, 제2 차량 시트(1200))에 탑승한 착석자와 제1 안테나 블록(1111)(또는, 제3 안테나 블록(1211)) 사이의 거리보다 제1 후방 시트(1300)에 탑승한 착석자와 제2 안테나 블록(1112)(또는, 제4 안테나 블록(1212)) 사이의 거리가 멀기 때문이다. 따라서, 제2 안테나 블록(1112) 또는 제4 안테나 블록(1212)으로부터 제공되는 송신 신호의 에너지는 제1 안테나 블록(1111) 또는 제3 안테나 블록(1211)으로부터 제공되는 송신 신호의 에너지보다 작을 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 생체 신호 감지 시스템을 도시한 도면이다. 도 13을 참조하면, 생체 신호 감지 시스템(2000)은 차량 시트(2100), 프로세서(2200), 및 출력 장치(2300)를 포함한다. 차량 시트(2100)는 머리 지지부(2110), 등받이부(2120), 바닥부(2130), 및 생체 신호 감지 장치(2140)를 포함한다. 생체 신호 감지 장치(2140)는 안테나 블록(2141)을 포함한다. 차량 시트(2100)는 도 1 내지 도 9에서 설명한 차량 시트들 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(2200)는 생체 신호 감지 시스템(2000)의 중앙 제어 장치의 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(2200)는 생체 신호 감지 시스템(2000)을 구현하기 위하여 요구되는 제어 동작 및 연산 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 차량 시트(2100)에 포함된 생체 신호 감지 장치(2140)는 프로세서(2200)의 제어에 따라, 착석자(USER)에 송신 신호를 송신하고, 반송 신호를 수신할 수 있다. 생체 신호 감지 장치(2140)는 프로세서(2200)의 제어에 따라, 생체 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(2200)는 졸음 판단부(2210) 및 좌석 점유 판단부(2220)를 포함할 수 있다.
졸음 판단부(2210)는 프로세서(2200)의 제어에 따라, 생체 신호 감지 장치(2140)로부터 생체 신호를 수신할 수 있다. 졸음 판단부(2210)는 생체 신호에 근거하여 착석자(USER)의 졸음 유무를 판단할 수 있다. 생체 신호는 착석자(USER)의 움직임에 근거하여 착석자(USER)의 호흡 정보 또는 심박 정보를 포함할 수 있다. 졸음 판단부(2210)는 생체 신호에 근거하여 착석자(USER)의 심박율, 심박 변이율, 호흡율, 또는 호흡의 크기 등을 판단할 수 있다. 졸음 판단부(2210)는 심박율, 심박 변이율, 호흡율, 또는 호흡의 크기 등을 분석하여 착석자(USER)의 수면 상태 또는 졸음 상태를 예측할 수 있다. 졸음 판단부(2210)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 전용 회로로 구현될 수 있다. 또는, 졸음 판단부(2210)는 소프트 웨어 또는 펌 웨어로 구현되어, 착석자(USER)의 졸음 유무를 판단할 수 있다.
졸음 판단부(2210)는 생체 신호의 분석 결과 착석자(USER)가 졸음 상태인 것으로 판단한 경우, 졸음 신호를 생성할 수 있다. 졸음 경고 신호는 출력 장치(2300)에 제공될 수 있다. 졸음 신호를 수신하는 경우, 출력 장치(2300)는 졸음 경고 화면을 표시하거나, 졸음 방지 경보를 발생시키거나, 진동을 발생시킬 수 있다. 졸음 판단부(2210)는 운전석에 포함된 생체 신호 감지 장치로부터 생체 신호를 수신하여 운전자의 졸음 유무를 판단할 수 있다. 즉, 졸음 판단부(2210)는 졸음 운전을 판단할 수 있다. 또한, 졸음 판단부(2210)는 조수석 또는 후방 시트 등으로부터 생체 신호를 수신하여 졸음 유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 감지 시스템(2000)이 자율 주행 시스템이고, 생체 신호 감지 시스템(2000)이 목적지에 도달하는 경우, 졸음 판단부(2210)는 졸음 신호를 생성할 수 있다.
좌석 점유 판단부(2220)는 프로세서(2200)의 제어에 따라, 생체 신호 감지 장치(2140)로부터 생체 신호를 수신할 수 있다. 좌석 점유 판단부(2220)는 생체 신호에 근거하여 착석자(USER)의 좌석 점유 유무를 판단할 수 있다. 생체 신호 감지 장치(2140)는 착석자(USER)의 움직임에 근거하여 생체 신호를 생성한다. 착석자(USER)가 차량 시트(2100)에 탑승하지 않은 경우, 생체 신호 감지 장치(2140)는 움직임을 감지할 수 없다. 따라서, 좌석 점유 판단부(2220)는 생체 신호를 분석하여 착석자(USER)의 좌석 점유 유무를 예측할 수 있다. 좌석 점유 판단부(2220)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 전용 회로로 구현될 수 있다. 또는, 좌석 점유 판단부(2220)는 소프트 웨어 또는 펌 웨어로 구현되어, 착석자(USER)의 좌석 점유 유무를 판단할 수 있다.
좌석 점유 판단부(2220)는 생체 신호의 분석하여 좌석 점유 신호를 생성할 수 있다. 좌석 점유 신호는 출력 장치(2300)에 제공될 수 있다. 좌석 점유 신호를 수신하는 경우, 출력 장치(2300)는 점유 표시등을 표시할 수 있다. 또는, 출력 장치(2300)는 좌석 점유 안내 경보를 발생시키거나 좌석 점유 안내 화면을 표시할 수 있다. 좌석 점유 판단부(2220)는 운전석, 조수석, 및 후방 시트 등으로부터 생체 신호를 수신하여 좌석 점유를 판단할 수 있다. 프로세서(2200)는 차량 시트(2100)에 착석자(USER)가 탑승한 것으로 인지되는 경우, 안전 벨트 착용 유무를 판단할 수 있고, 출력 장치에 안전 벨트 착용 정보를 제공할 수 있다.
좌석 점유 판단부(2220)는 생체 신호를 분석하여, 차량 시트(2100)를 점유하는 객체의 종류를 판단할 수 있다. 예를 들어, 차량 시트(2100)를 점유하는 객체가 무생물인 경우, 생체 신호 감지 장치(2140)가 객체의 움직임을 감지하지 못한다. 이 경우, 좌석 점유 판단부(2220)는 객체가 무생물임을 판단하여 좌석 점유 신호를 생성하지 않을 수 있다. 또한, 차량 시트(2100)를 점유하는 객체가 강아지와 같은 동물인 경우, 생체 신호 감지 장치(2140)가 생성하는 생체 신호는 사람에 의한 생체 신호와 다를 수 있다. 즉, 동물의 심박 및 호흡은 사람과 다르므로, 좌석 점유 판단부(2220)는 차량 시트(2100)를 점유하는 객체가 사람이 아님을 판단할 수 있다.
프로세서(2200)는 생체 신호를 수신하여 졸음 또는 좌석 점유 외의 다양한 착석자(USER)와 관련된 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(2200)는 생체 신호를 분석하여 급작스러운 질병 유무 등을 판단할 수 있다. 프로세서(2200)는 차량 사고 발생시 착석자(USER)의 건강 이상 유무를 판단할 수 있다. 프로세서(2200)는 생체 신호 처리 이외에 차량의 주행을 제어할 수 있고, 시트 팬 또는 열선 등 생체 신호 감지 시스템(2000)에 포함된 다양한 장치들을 제어할 수 있다.
출력 장치(2300)는 프로세서(2200)로부터 다양한 신호를 수신할 수 있다. 출력 장치(2300)는 프로세서(2200) 제어에 따라, 착석자(USER)가 인지할 수 있는 다양한 정보를 출력할 수 있다. 출력 장치(2300)는 졸음 판단부(2210)에 의하여 생성된 졸음 경고 신호를 수신할 수 있다. 출력 장치(2300)는 좌석 점유 판단부(2220)에 의하여 생성된 좌석 점유 신호를 수신할 수 있다. 출력 장치(2300)는 디스플레이(2310), 스피커(2320), 및 진동 발생 장치(2330)를 포함할 수 있다.
디스플레이(2310)는 프로세서(2200)로부터 수신한 신호에 근거하여 영상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(2310)는 졸음 경고 신호에 근거하여 졸음 경고 화면을 표시할 수 있다. 디스플레이(2310)는 좌석 점유 신호에 근거하여 좌석 점유 안내 화면을 표시할 수 있다. 스피커(2320)는 프로세서(2200)로부터 수신한 신호에 근거하여 소리를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 스피커(2320)는 졸음 경고 신호에 근거하여 졸음 방지 경보를 발생시킬 수 있다. 스피커(2320)는 좌석 점유 신호에 근거하여 좌석 점유 안내 경보를 발생시킬 수 있다. 진동 발생 장치(2330)는 프로세서(2200)로부터 수신한 신호에 근거하여 진동을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 진동 발생 장치(2330)는 졸음 경고 신호에 근거하여 진동을 발생시킬 수 있다.
생체 신호 감지 시스템(2000)은 프로세서(2200)에 의하여 처리되거나 처리될 예정인 정보 및 코드들을 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 생체 신호 감지 장치에 의하여 생성된 생체 신호 등을 저장할 수 있다. 또한, 생체 신호 감지 시스템(2000)은 운영 체제 또는 어플리케이션들에 의해 장기적인 저장을 목적으로 생성되는 정보, 운영 체제를 구동하기 위한 파일, 또는 어플리케이션들의 실행 파일 등을 저장하는 스토리지를 더 포함할 수 있다. 이외에도, 생체 신호 감지 시스템(2000)의 기능을 수행하기 위한 다양한 구성 요소들이 생체 신호 감지 시스템(2000)에 더 포함될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 건강 관리 시스템을 도시한 도면이다. 도 14를 참조하면 건강 관리 시스템(3000)은 생체 신호 감지 시스템(3100), 네트워크(3600), 건강 관리 센터(3700), 및 병원(3800)을 포함할 수 있다. 생체 신호 감지 시스템(3100)은 제1 차량 시트(3200), 제2 차량 시트(3300), 후방 시트(3400), 및 통신 모듈(3500)을 포함할 수 있다.
제1 차량 시트(3200)는 제1 생체 신호 감지 장치(3210)를 포함할 수 있다. 제1 생체 신호 감지 장치(3210)는 제1 안테나 블록(3211) 및 제2 안테나 블록(3212)을 포함할 수 있다. 제2 차량 시트(3300)는 제2 생체 신호 감지 장치(3310)를 포함한다. 제2 생체 신호 감지 장치(3310)는 제3 안테나 블록(3311) 및 제4 안테나 블록(3312)을 포함할 수 있다. 제1 차량 시트(3200)는 도 10의 제1 차량 시트(900_1)와 동일한 구성일 수 있다. 제2 차량 시트(3300)는 도 10의 제2 차량 시트(900_2)와 동일한 구성일 수 있다. 후방 시트(3400)는 도 10의 후방 시트(900_3)와 동일한 구성일 수 있다.
통신 모듈(3500)은 제1 생체 신호 감지 장치(3210) 및 제2 생체 신호 감지 장치(3310)로부터 운전자, 조수석 착석자, 및 후방 시트의 착석자에 의한 생체 신호를 수신할 수 있다. 통신 모듈(3500)은 생체 신호에 근거하여 탑승자 생체 신호를 생성할 수 있다. 통신 모듈(3500)은 생체 신호를 부호화하여 탑승자 생체 신호를 생성할 수 있다. 통신 모듈(3500)은 유선 또는 무선으로 탑승자 생체 신호를 외부의 네트워크(3600)에 전송할 수 있다.
네트워크(3600)는 통신 모듈(3500)로부터 수신한 탑승자 생체 신호를 건강 관리 센터(3700) 또는 병원(3800)에 제공할 수 있다. 건강 관리 센터(3700) 또는 병원(3800)은 탑승자 생체 신호에 근거하여 헬스 케어 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 건강 관리 센터(3700)는 탑승자 생체 신호에 근거하여 생체 신호 감지 시스템(3100)을 이용하는 착석자들의 건강 상태를 모니터링할 수 있다. 건강 관리 센터(3700)는 네트워크(3600)를 통하여 생체 신호 감지 시스템(3100)에 헬스 케어 신호를 제공할 수 있다. 병원(3800)은 탑승자 생체 신호에 근거하여 생체 신호 감지 시스템(3100)을 이용하는 착석자들의 질환 유무를 파악할 수 있다. 병원(3800)은 네트워크(3600)를 통하여 건강 경고 신호를 제공할 수 있다. 이외에도, 탑승자 생체 신호는 네트워크(3600)를 통하여 다양한 서비스 제공 시설에 제공될 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
100, 700, 800: 차량 시트
140, 240: 생체 신호 감지 장치
141, 241, 730, 830: 안테나 블록
900, 1000, 2000: 생체 신호 감지 시스템
3000: 건강 관리 시스템

Claims (19)

  1. 차량 시트에 내장되는 생체 신호 감지 장치에 있어서:
    상기 차량 시트의 착석자에게 송신 신호를 송신하고, 상기 송신 신호에 대응되는 반송 신호를 수신하는 안테나 블록을 포함하되,
    상기 안테나 블록은 회전 날개를 포함하는 시트 팬으로 전달되는 송신 신호를 흡수하도록 배치되는 전파 흡수체와 인접하게 배치되고,
    상기 착석자와 접하는 상기 차량 시트의 일면과 상기 안테나 블록 사이의 거리는 상기 송신 신호의 파장의 적어도 두 배 이상이 되도록 이격되고,
    상기 차량 시트의 일면은 상기 안테나 블록에 의한 원거리장(far-field) 영역 내에 배치되는 생체 신호 감지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 송신 신호와 동일한 주파수를 갖는 로컬 신호를 생성하는 오실레이터; 및
    상기 반송 신호에 근거하여 생성된 검출 신호를 상기 로컬 신호와 혼합하는 혼합기를 더 포함하는 생체 신호 감지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 블록은,
    상기 송신 신호를 방사하는 송신 안테나; 및
    상기 반송 신호를 수신하는 수신 안테나를 포함하는 생체 신호 감지 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    제1 및 제2 송신 신호를 생성하고, 제1 및 제2 반송 신호를 수신하여 생체 신호를 생성하는 신호 송수신부; 및
    상기 제1 송신 신호를 송신하고 상기 제1 반송 신호를 수신하는 제1 안테나 블록과, 상기 신호 송수신부를 전기적으로 연결하거나, 상기 제2 송신 신호를 송신하고 상기 제2 반송 신호를 수신하는 제2 안테나 블록과, 상기 신호 송수신부를 전기적으로 연결하는 스위치부를 더 포함하는 생체 신호 감지 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 블록은,
    제1 시트 팬으로 전달되는 송신 신호를 흡수하도록 배치되는 제1 전파 흡수체와 인접하게 배치되고, 제2 시트 팬으로 전달되는 송신 신호를 흡수하도록 배치되는 제2 전파 흡수체와 인접하게 배치되는 생체 신호 감지 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 블록은,
    상기 차량 시트에 내장된 열선과 이격되는 생체 신호 감지 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 블록은,
    상기 일면과 상기 안테나 블록 사이에 제공되는 분리 부재에 접하는 생체 신호 감지 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 안테나 블록은,
    그루브를 갖는 상기 차량 시트의 일면과 접하되,
    상기 그루브의 깊이는 상기 송신 신호의 파장보다 두 배 이상인 생체 신호 감지 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 송신 신호와 상기 반송 신호 사이의 위상차에 근거하여 생체 신호를 생성하는 신호 송수신부를 더 포함하는 생체 신호 감지 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 송신 신호의 송신 시점과 상기 반송 신호의 수신 시점에 근거하여 생체 신호를 생성하는 신호 송수신부를 더 포함하는 생체 신호 감지 장치.
  12. 제1 차량 시트에 내장되고, 상기 제1 차량 시트의 착석자를 향하여 제1 송신 신호를 송신하고, 상기 제1 송신 신호에 대응하는 제1 반송 신호를 수신하는 제1 안테나 블록;
    상기 제1 차량 시트에 내장되고, 상기 제1 차량 시트의 후방에 배치되는 후방 시트를 향하여 제2 송신 신호를 송신하고, 상기 제2 송신 신호에 대응하는 제2 반송 신호를 수신하는 제2 안테나 블록; 및
    상기 제1 송신 신호 및 상기 제1 반송 신호의 위상 차이에 근거하여 제1 생체 신호를 생성하고, 상기 제2 송신 신호 및 상기 제2 반송 신호의 위상 차이에 근거하여 제2 생체 신호를 생성하는 제1 신호 송수신부를 포함하는 생체 신호 감지 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 차량 시트의 측방에 배치되는 제2 차량 시트에 내장되고, 상기 제2 차량 시트의 착석자를 향하여 제3 송신 신호를 송신하고, 상기 제3 송신 신호에 대응하는 제3 반송 신호를 수신하는 제3 안테나 블록; 및
    상기 제2 차량 시트에 내장되고, 상기 후방 시트를 향하여 제4 송신 신호를 송신하고, 상기 제4 송신 신호에 대응하는 제4 반송 신호를 수신하는 제4 안테나 블록; 및
    제3 송신 신호 및 상기 제3 반송 신호의 위상 차이에 근거하여 제3 생체 신호를 생성하고, 상기 제4 송신 신호 및 상기 제4 반송 신호의 위상 차이에 근거하여 제4 생체 신호를 생성하는 제2 신호 송수신부를 더 포함하는 생체 신호 감지 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 신호 송수신부는 상기 제1 차량 시트에 내장되고,
    상기 제2 신호 송수신부는 상기 제2 차량 시트에 내장되는 생체 신호 감지 시스템.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 안테나 블록은 상기 제1 차량 시트의 후방을 향하여 제5 송신 신호를 더 송신하고,
    상기 제4 안테나 블록은 상기 제5 송신 신호에 대한 제5 반송 신호를 더 수신하고,
    상기 제1 신호 송수신부 또는 상기 제2 신호 송수신부는 상기 제5 송신 신호 및 상기 제5 반송 신호의 위상 차이에 근거하여 제5 생체 신호를 생성하는 생체 신호 감지 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 생체 신호들 중 적어도 하나에 근거하여 상기 제1 차량 시트의 착석자, 상기 제2 차량 시트의 착석자, 또는 후방 시트의 착석자의 졸음 유무를 판단하는 졸음 판단부를 더 포함하는 생체 신호 감지 시스템.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 생체 신호들에 근거하여 상기 제1 차량 시트의 착석자, 상기 제2 차량 시트의 착석자, 및 후방 시트의 착석자의 존재를 판단하는 좌석 점유 판단부를 더 포함하는 생체 신호 감지 시스템.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제5 생체 신호들 중 적어도 하나에 근거하여 탑승자 생체 신호를 생성하고, 상기 탑승자 생체 신호를 외부로 무선 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 생체 신호 감지 시스템.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 후방 시트에 내장되고, 상기 후방 시트의 후방을 향하여 제6 송신 신호를 송신하고, 상기 제6 송신 신호에 대한 제6 반송 신호를 수신하는 제6 안테나 블록을 더 포함하는 생체 신호 감지 시스템.
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