KR102351133B1 - 스마트 헬멧 - Google Patents
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Abstract
스마트 헬멧이 개시된다. 본 발명의 스마트 헬멧은, 외부와 무선 통신 가능한 헬멧으로서, 헬멧 본체; 상기 헬멧 본체에 마련되어 사용자의 심박패턴을 측정하는 심박측정부; 상기 헬멧 본체에 마련되며 상기 심박측정부를 통해 수집된 심박패턴 신호를 통해 사용자의 생체신호정보를 생성하는 생체신호 생성부; 및 상기 헬멧 본체에 마련되며 상기 생체신호 생성부에서 생성된 생체신호정보를 전달받아 외부기기와 무선 송수신이 가능한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 심탄도 센서, 심전도 센서, 광용적맥파 센서를 이용하여 착용자의 심박수, 호흡수, 심전도 등과 같은 생체신호정보를 실시간으로 측정한 후, 서버 또는 스마트 단말로 무선 송신하여 관리자가 실시간으로 착용자의 건강 상태를 모니터링할 수 있도록 함으로써, 작업자의 호흡 곤란 상태 여부, 음주 상태 여부, 심혈관 질환 여부 등을 모니터링하여 작업현장의 안전 관리를 철저히 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 착용자의 생체신호정보를 실시간으로 측정하고 외부기기로 무선 송신하여 제3자가 실시간으로 착용자의 건강 상태를 모니터링할 수 있는 스마트 헬멧에 관한 것이다.
일반적으로 헬멧은 운전 또는 작업 및 특수임무 상황에 머리를 외부의 충격으로부터 보호하기 위하여 사용하는 것이다. 이러한 헬멧은 머리수용부를 갖는 헬멧몸체와 헬멧몸체에 마련되는 턱 끈 등을 포함하여 이루어져 헬멧몸체가 충격을 완충하여 머리에 가해지는 충격을 감소시켜 작업자의 머리 부상을 최소화하도록 구성된다.
근래에는 건설현장 작업자의 현장 관리를 위한 다양한 헬멧이 개발되었으며, 종래기술의 일 예로 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0052420호가 개시되어 있다.
이러한 종래기술은 신호부와, 작업자 작업 환경을 촬영하는 영상부가 마련된 스마트 헬멧; 영상부에서 촬영한 현장 작업 환경에 관한 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 무선 통신 방식으로 전송받아 저장하는 스마트 벨트; 및 스마트 벨트로부터 현장 작업 환경에 관한 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 무선 통신 방식으로 전송받아 이러한 데이터를 기초로 현장 작업을 컨트롤하는 신호를 스마트 벨트에 전송하는 제어부를 포함하고 있습니다.
덧붙여, 상기 종래기술은 작업 환경을 촬영하거나 센싱하여 그 정보를 전송하고, 이 정보를 기초로 중앙에서 작업 환경을 모니터링 하는 등 작업 환경을 일괄적으로 지휘, 관리하는 한편 각각의 작업자에게 실시간으로 작업 환경 정보를 제공함으로써 작업자 관리, 지휘, 감독의 한계성을 해결하도록 하고 있습니다.
그러나, 이러한 헬멧은 현장 작업 효율성 증대측면에서는 일조를 할 수 있을지 몰라도 현장 작업자의 작업 안전 추구와 작업자의 건강상태를 관리하기에는 부족한 점이 있다.
따라서, 본 출원인은 작업자의 건강관리가 결국 현장 작업 효율 증대와 연결되는바 현장 작업자의 생체 정보, 건강 상태를 실시간으로 모니터링하여 이상이 발생한 작업자를 신속하게 확인 및 검출할 수 있는 새로운 구조의 헬멧을 제안하는 바이다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 착용자의 심박수, 호흡수 등과 같은 생체신호정보를 실시간으로 측정하고 외부기기로 무선 송신하여 제3자가 실시간으로 착용자의 건강 상태를 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 다수의 착용자 그룹간에 원격에서 상호 간에 의사소통이 가능하도록 이루어지는 스마트 헬멧을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 생체신호 측정 기능과 다수간 통신 기능을 하나의 센서를 통해 공용하여 실행가능하도록 하는 스마트 헬멧을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 외부와 무선 통신 가능한 헬멧으로서, 헬멧 본체; 상기 헬멧 본체에 마련되어 사용자의 심박패턴을 측정하는 심박측정부; 상기 헬멧 본체에 마련되며 상기 심박측정부를 통해 수집된 심박패턴 신호를 통해 사용자의 생체신호정보를 생성하는 생체신호 생성부; 및 상기 헬멧 본체에 마련되며 상기 생체신호 생성부에서 생성된 생체신호정보를 전달받아 외부기기와 무선 송수신이 가능한 제어부를 포함하는 스마트 헬멧이 제공된다.
상기 심박측정부는, 사용자의 두부와 접촉 가능하도록 헬멧 본체 내측면에 마련되는 심탄도(BCG, ballistocardiogram) 센서, 심전도(ECG, electrocardiography) 센서 및, 상기 헬멧 본체 내측 및 턱끈에 마련되는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram) 센서를 포함할 수 있다.
상기 심박측정부는, 사용자의 두부와 접촉 가능하도록 헬멧 본체 내측면에 마련되는 심탄도(BCG, ballistocardiogram) 센서와 심전도(ECG, electrocardiography) 센서, 사용자의 귀와 접촉 가능하도록 상기 헬멧 본체 외측에 마련되는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 헬멧 본체에 마련되어 진동을 측정할 수 있는 진동측정부를 더 포함하며, 상기 제어부는 진동측정부의 측정값 패턴을 분석한 후 기준 패턴과 비교하여 사용자의 낙상 여부를 감지한 후 그 여부를 외부기기로 송신할 수 있다.
상기 헬멧 본체에 마련되는 골전도 이어폰과 마이크를 더 포함할 수 있다.
상기 골전도 이어폰은 상기 심탄도 센서를 이용하여 소리를 전달하는 구조로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 심탄도 센서로의 공급전압을 가변시켜 상기 심탄도 센서가 심박패턴 신호를 측정하도록 하거나 상기 소리를 전달하도록 제어할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 스마트 헬멧에 의하면, 심탄도 센서, 심전도 센서, 광용적맥파 센서를 이용하여 착용자의 심박수, 호흡수, 심전도 등과 같은 생체신호정보를 실시간으로 측정한 후, 서버 또는 스마트 단말로 무선 송신하여 관리자가 실시간으로 착용자의 건강 상태를 모니터링할 수 있도록 함으로써, 작업자의 호흡 곤란 상태 여부, 음주 상태 여부, 심혈관 질환 여부 등을 모니터링하여 작업현장의 안전 관리를 철저히 수행할 수 있다.
또한, 헬멧 본체의 진동을 감지하고 정상적인 진동기준 범위와 비교한 결과를 마찬가지로 외부로 송신함으로써, 관리자가 작업자의 작업중 낙상 여부 등을 신속하게 감지하여 안전사고가 확대되는 것을 한층 방지할 수 있다.
또한, 심탄도 센서를 통해 생체신호를 측정할 뿐만 아니라, 그 센서를 용도 변경하여 필요시 다수 작업자간 통신 기능을 수행하도록 함으로써 전체 헬멧을 좀 더 컴팩트한 형태로 제조 가능하고, 부품수를 감소하여 제조비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧의 무선 통신 관계를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧을 나타내는 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧의 착용 상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧의 제어관계를 나타내는 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧의 다른 예를 나타내는 도면,
도 7은 도 6의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧을 나타내는 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧의 착용 상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧의 제어관계를 나타내는 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧의 다른 예를 나타내는 도면,
도 7은 도 6의 측면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 헬멧은 건설현장 등의 작업현장에서 사용자(작업자)가 착용하여 사용 가능하고 예를 들면 관리사무소에 마련된 서버, 관리자의 스마트 단말 등과 같은 외부기기와 와이파이 등의 무선통신망을 통해 무선 통신 가능한 것으로서, 관리자는 스마트 헬멧을 통해 실시간으로 작업자의 건강 상태를 모니터링할 수 있다. 구체적으로, 관리자는 작업자의 작업중 낙상 여부, 호흡 곤란 상태 여부, 음주 상태 여부, 심혈관 질환 여부 등을 모니터링하여 작업현장의 안전 관리를 철저히 수행할 수 있다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧(10)은 외부와 무선통신 가능하도록 이루어지고, 헬멧 본체(100), 심박측정부(200), 생체신호 생성부(300) 및 제어부(500)를 포함한다. 구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧(10)은 관리소의 서버 또는 관리자의 스마트 단말과 무선 통신이 가능하고, 또한 복수의 스마트 헬멧(10)으로 이루어진 그룹 내에서 서로 통신 가능하도록 이루어진다.
심박측정부(200)는 헬멧 본체(100)에 마련되어 사용자의 심박패턴을 측정하는 것으로서, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 사용자의 두부와 접촉 가능하도록 헬멧 본체(100) 내측면에 마련되는 심탄도(BCG, ballistocardiogram) 센서(210), 심전도(ECG, electrocardiography) 센서(220), 사용자의 귀, 턱 부분과 접촉 가능하도록 헬멧 본체(100) 내측 및 후술하는 턱끈(110)에 마련되는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram) 센서(230)를 포함한다.
심탄도 센서(210)와 심전도 센서(220)는 각각 작업자 두부의 좌/우측 부위와 접촉되도록 각각 한 쌍으로 마련될 수 있다.
심탄도 센서(210)는 호흡수, 심박수를 측정하도록 심장 수축에 따른 맥파전달로 인한 혈관의 팽창/수축을 감지하는 것으로서, 본 발명의 실시예에서는 피에조 센서, 전도성 섬유필름이 적용된 PVDF(Poly-Vinylidene Di-Fluoride) 센서 등으로 적용 가능하다.
심전도 센서(220)는 전극(Electrode)이 구비되어 전극이 인체(작업자 두부 등)에 접촉될 때 심장에서 발생하는 전기적인 변화, 구체적으로 심장의 탈분극과 재분극으로 인한 전기적인 활동을 감지하는 것으로서, 심전도, 호흡수, 심박수를 측정할 수 있다. 부연하자면, ECG의 원리는 심장근육을 수축하기 위해 뉴런을 통해 전달되는 전기신호를 측정하는 것으로서, 전기 신호 측정을 위해 +전극과 -전극이 필요하다.
따라서, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, ECG는 RA 전극(221), LA 전극(222) 및 RL 전극(223)으로 측정하며, RA 전극(221)은 헬멧 본체(100)에 연결되는 턱끈(110)에 마련되어 사용자의 턱부분 피부에 접촉하게 되고, LA 전극(222)과 RL 전극(223)은 헬멧 본체(100) 내측에 마련되어 사용자의 두부에 접촉하게 된다. 여기서, LA 전극(222)이 +전극이고, RA 전극(223)이 -전극으로 작용한다.
한편, ECG의 경우 대략 수십 내지 수백 μV대의 크기이므로 그라운드를 잡아줄 전극이 필요하며 이를 위해 RL 전극(223)이 마련된다.
광용적맥파 센서(230)는 마찬가지로 심박수, 호흡수를 측정하도록 광용적맥파(PPG)를 측정하는 것으로서, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이 심탄도 센서, 심전도 센서와 달리 사용자의 귓볼(그리고, 턱)과 접촉 가능하도록 헬멧 본체(100) 외측에 마련될 수 있다. 관련 도면에서 광용적맥파 센서(230)는 일 예로 집게 형태로 이루어져 사용자가 손쉽게 귓볼에 착용할 수 있도록 이루어지는 것이 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 이어폰 형태로 귓속에 삽입되어 착용할 수도 있다. 이러한 광용적맥파 센서는 예를 들어 귓볼(그리고, 턱 피부) 측으로 광을 조사하는 광원(미도시)과 광원에 의해 조사되어 귓볼에서 반사된 광을 검출하는 광검출부(미도시)를 포함할 수 있으며, 광검출부를 통해 검출된 신호를 분석하여 심박수, 호흡수를 측정할 수 있다.
다음, 생체신호 생성부(300)는 헬멧 본체의 전방 외측면에 마련되며 심박측정부(200)를 통해 수집된 심박패턴 신호를 통해 사용자의 생체신호정보를 생성한다. 구체적으로, 생체신호 생성부(300)는 심탄도 센서(210), 심전도 센서(220), 광용적맥파 센서(230)로부터 검출되는 신호를 기반으로 분당 심박수, 분당 호흡수, 심전도 수치, 맥박, 혈류량, 산소포화도 등과 같은 생체신호정보를 생성하는데 후술하는 제어부(500)의 통신부(510)를 통해 와이파이 등의 무선통신망을 이용하여 외부기기로 무선 송신할 수 있는 형태로 변환 가공한다.
이하, 일 예로 생체신호 생성부(300)가 사용자의 분당 호흡수를 산출 및 분석하는 것에 대해 부연 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 생체신호 생성부(300)는 신호 처리부(310)와 신호 분석부(320)를 포함한다. 생체신호 생성부(300)는 심탄도 센서(210), 심전도 센서(220), 광용적맥파 센서(230)를 통해 수집된 신호에서 심박 신호를 추출하고 추출된 심박 신호에서 분당 심박수를 산출하며 이를 기반으로 분당 호흡수를 산출한다.
생체신호 생성부(300)는 심탄도, 심전도, 광용적맥파 센싱을 기반으로 생체신호정보를 산출하는 것으로서, 아날로그 신호 처리부, A/D 변환부, 디지털 신호 처리부, 제1 연산 처리부, 제2 연산 처리부를 포함한다.
신호 처리부(310)는 심탄도 센서(210), 심전도 센서(220), 광용적맥파 센서(230)의 감지값을 전달받으며, 신호 분석부(320)의 심박 및 호흡 분석부(321)는 신호 처리부(310)를 통해 처리된 신호를 분석하여 생체신호정보를 생성한다. 도면에 구체적으로 도시하지 않았으나 신호 분석부(320)는 신호 처리부를 통해 처리된 신호를 분석하여 심전도 수치, 맥박, 혈류량, 산소포화도 등의 생체신호정보를 생성하는 또 다른 분석부를 더 포함할 수 있다.
아날로그 신호 처리부는 심탄도 센서(210), 심전도 센서(220), 광용적맥파 센서(230)에서 출력되는 신호를 증폭하고 노이즈를 제거하며, A/D 변환부는 노이즈가 제거된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 후 디지털 신호 처리부로 전달한다. 디지털 신호 처리부는 A/D 변환부에서 출력되는 디지털 신호를 필터링하여 필요한 대역만 분리하고 분리된 대역에 필요한 디지털 신호처리를 수행한다.
심박 및 호흡 분석부(321)는 상기 제1 연산 처리부와 제2 연산 처리부를 포함하며, 제1 연산 처리부는 디지털 신호 처리부에서 처리된 신호에서 피크를 검출하여 분당 심박수를 측정한다. 구체적으로 제1 연산 처리부는 디지털 신호 처리부에서 필터링된 신호에서 문턱치를 초과하는 피크를 검출하고, 검출된 피크의 개수를 카운팅하여 분당 심박수를 측정한다. 제2 연산 처리부는 제1 연산 처리부에서 측정된 심박수를 통해 분당 호흡수를 산출한다.
심박수를 산출하는 방법에 대해 부연 설명하면, 피에조 센서, PVDF(Poly-Vinylidene Di-Fluoride) 센서를 이용하여 측정된 사용자의 심탄도, 심전도 신호 등을 수집하고, 수집된 신호로부터 사용자의 심박 신호를 검출한다. 이때, 이동 표준편차 필터(Moving Standard Deviation Filter: MSDF)를 이용하여 사용자의 심탄도(심전도) 신호로부터 심박 신호를 검출할 수 있다.
또한, 이동 표준편차 필터를 이용하여 사용자의 심탄도 신호의 노이즈 성분을 제거하여 심박 신호를 검출할 수도 있다. 이때, 노이즈 성분은 사용자의 호흡 신호, 사용자의 움직임 또는 뒤척임에 따른 신호 및 잡음을 포함한다. 또한, 심탄도 신호와 평균 값의 이동 표준편차(Moving Standard Deviation)를 연산하고, 연산된 이동 표준편차를 이용하여 사용자의 심탄도 신호로부터 심박 신호를 검출할 수도 있다.
이후, 검출된 심박 신호를 퓨리에 변환(Fourier Transform)을 이용하여 주파수 영역(Frequency Spectrum)으로 변환하고, 주파수영역으로 변환된 사용자의 심박 신호의 주파수 피크치(Peak)를 이용하여 분당 심박수를 산출한다.
본 발명의 실시예에서, 피에조 센서, PVDF 센서는 사용자 두부 접촉을 통해 전달되는 전달되는 맥파의 진동을 측정 가능한데 절대 수치가 아닌 설정 기준값에 대한 압력변화(차압)를 측정한다.
도 1 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧은 헬멧 본체(100)에 마련되어 진동을 측정할 수 있는 진동측정부(400)를 더 포함한다. 진동측정부(400)는 일종의 진동감지센서로서 헬멧을 착용한 작업자의 정지중 작업시, 이동시 헬멧 본체(100)에 작용하는 진동을 실시간으로 검출하게 된다.
다음, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제어부(500)는 헬멧 본체(100) 외면에 마련되며 생체신호 생성부(300)에서 생성된 생체신호정보(분당 심박수, 분당 호흡수, 심전도 수치, 맥박, 혈류량, 산소포화도 등)를 전달받아 외부기기(관리사무소의 서버, 관리자의 스마트 단말 등)와 무선 송수신이 가능하도록 통신부(510)를 포함한다. 관리자는 통신부(510)를 통해 실시간으로 작업자의 건강 상태(호흡 곤란 상태 여부, 음주 상태 여부, 심혈관 질환 여부 등)를 모니터링하여 작업현장의 안전 관리를 철저히 수행할 수 있다.
덧붙여, 제어부(500)는 이러한 생체신호정보의 송신 외에 진동측정부(400)의 측정값 패턴을 분석한 후 기준 패턴과 비교하여 사용자의 낙상 여부를 감지한 후 그 여부를 외부기기로 송신한다.
이를 위해, 제어부(500)는 사용자가 정상적으로 작업 및 이동시 진동측정부(400)를 통해 감지될 수 있는 기준 진동값 범위가 저장된 메모리(미도시), 진동측정부(400)를 통해 감지된 실시간 진동값과 메모리에 저장된 기준값을 서로 비교하여 현재 사용자의 이상 움직임을 판단하는 이상 움직임 판단부(520)를 포함한다.
이상 움직임 판단부(520)는 진동측정부(400)의 실시간 감지 진동값이 메모리에 저장된 범위를 초과하는 경우, 사용자가 낙상했거나, 이동/작업 중 구조물에 부딪혀서 충격이 가해진 상태이거나 등과 같이 이상 움직임이 발생한 것으로 판단하며, 통신부(510)는 이상 움직임 판단부(520)의 판단 결과(낙상 여부 등)를 외부기기로 송신하여 사용자의 현재 상태를 실시간으로 체크할 수 있다.
도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 헬멧 본체(100)에는 사용자의 현재 위치를 GPS 위치추적하도록 GPS 수신부(450)가 마련되며, 관리자는 제어부(500)의 통신부(510)를 통해 주변 중계기 등으로 송신된 위치 정보를 통해 사용자의 현재위치를 실시간으로 확인할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 헬멧은 헬멧 본체(100)에 마련되는 골전도 이어폰(600)과 마이크(700)를 더 포함한다.
골전도 이어폰은 귓속에 삽입되는 구조가 아니고 두개골 진동에 의한 신경세포 자극을 통해 소리를 전달하는 구조를 갖는 바, 사용자는 공사 현장의 작업소리는 직접 귀로 들을 수 있고 골전도 이어폰(600)과 마이크(700)를 통해서는 현장 작업자 그룹간 상호 실시간 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 작업자 그룹간 송수신 정보는 제어부(500)의 통신부(510)를 통해 이루어지는데, 구체적으로 제어부(500)는 타인으로부터 송신된 내용을 수신하여 골전도 이어폰(600)으로 전달하는 기능, 마이크(700)로 입력된 음성 정보를 타인으로 전송하는 기능을 수행한다.
본 발명의 실시예에서, 골전도 이어폰(600)은 헬멧 본체(100)에 마련되어 있는 상기 심탄도 센서(210)를 이용하여 소리를 전달하거나, 상기 심탄도 센서 외에 또 다른 심탄도 센서(피에조 센서, PVDF 센서 등)를 골전도 이어폰 본체 내에 내장하여 소리를 전달하도록 이루어질 수도 있다.
즉, 골전도 이어폰(600)은 심탄도 신호 획득을 위해 사용되는 심탄도 센서(210)를 공유하고, 심탄도 센서(210)는 심박수, 호흡수를 측정하는 용도로 사용될 수 있고 경우에 따라서는 작업자 그룹간 통신을 위해 음성을 전달하는 용도로도 사용 가능하다.
부연하자면, 본 발명은 사용자가 음성을 청취할 수 있는 가청주파수(대략 80 ~ 20KHz)와 심탄도(BCG) 측정을 위한 주파수(5~50Hz)가 서로 상이한 점을 이용한다. 즉 제어부(500)는 심탄도 센서(210)가 심박패턴 신호를 측정하는 경우와 소리를 전달하는 경우에 있어 심탄도 센서(210)로의 공급전압을 가변시켜 각각의 기능을 개별적으로 수행하기 위해 심탄도 센서(210)의 가동 주파수를 변환시킬 수 있다. 도 6 및 도 7에는 심박패턴 측정 기능을 수행하는 심탄도 센서(210)가 소리 전달 기능 수행을 위해 공용으로 사용되는 경우가 도시되어 있지만, 이와 달리 전술한 바와 같이 심박패턴 측정용 심탄도 센서와 별도로 골전도 이어폰 내에 소리 전달 기능만을 수행하기 위한 별도의 심탄도 센서를 추가적으로 설치할 수도 있다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
100: 헬멧 본체 200: 심박 측정부
210: 심탄도 센서 220: 심전도 센서
221: RA 전극 222: LA 전극
223: RL 전극 230: 광용적맥파 센서
300: 생체신호 생성부 310: 신호 처리부
320: 신호 분석부 321: 심박 및 호흡 분석부
400: 진동 측정부 500: 제어부
510: 통신부 520: 이상 움직임 판단부
600: 골전도 이어폰 700: 마이크
210: 심탄도 센서 220: 심전도 센서
221: RA 전극 222: LA 전극
223: RL 전극 230: 광용적맥파 센서
300: 생체신호 생성부 310: 신호 처리부
320: 신호 분석부 321: 심박 및 호흡 분석부
400: 진동 측정부 500: 제어부
510: 통신부 520: 이상 움직임 판단부
600: 골전도 이어폰 700: 마이크
Claims (5)
- 외부와 무선 통신 가능한 헬멧으로서,
헬멧 본체(100);
상기 헬멧 본체(100)에 마련되어 사용자의 심박패턴을 측정하는 심박측정부(200);
상기 헬멧 본체에 마련되며 상기 심박측정부(200)를 통해 수집된 심박패턴 신호를 통해 사용자의 생체신호정보를 생성하는 생체신호 생성부(300);
상기 헬멧 본체(100)에 마련되어 진동을 측정할 수 있는 진동측정부(400);
상기 헬멧 본체에 마련되며 상기 생체신호 생성부(300)에서 생성된 생체신호정보를 전달받아 외부기기와 무선 송수신이 가능한 제어부(500); 및,
상기 헬멧 본체(100)에 마련되는 골전도 이어폰(600)과 마이크(700);를 포함하며,
상기 심박측정부(200)는, 헬멧 본체(100)의 내측면에 마련되며 사용자의 두부의 좌/우측 부위에 각각 접촉 가능하도록 한 쌍이 마련되는 심탄도(BCG, ballistocardiogram) 센서(210)와 심전도(ECG, electrocardiography) 센서(220), 및 사용자의 귀, 턱 부분과 접촉 가능하도록 상기 헬멧 본체 내측 및 턱끈에 마련되는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram) 센서(230)를 포함하고,
상기 생체신호 생성부(300)는, 상기 심탄도 센서(210), 심전도 센서(220), 광용적맥파 센서(230)를 통해 수집된 신호로부터 검출되는 신호를 기반으로 분당 심박수, 분당 호흡수, 심전도 수치, 맥박, 혈류량, 산소포화도와 같은 생체신호정보를 생성하며,
상기 제어부(500)는, 상기 생체신호 생성부(300)에서 생성된 분당 심박수, 분당 호흡수, 심전도 수치, 맥박, 혈류량, 산소포화도와 같은 생체신호정보를 전달받아 외부기기로 송신하고, 또한 상기 진동측정부(400)의 측정값 패턴을 분석한 후 기준 패턴과 비교하여 사용자의 낙상 여부를 포함한 이상 움직임을 감지한 후 상기 이상 움직임의 판단 결과를 외부기기로 송신하며,
상기 골전도 이어폰(600)은 상기 심탄도 센서(210)를 이용하여 소리를 전달하는 구조로 이루어지고, 상기 제어부(500)는, 상기 심탄도 센서(210)로의 공급전압을 가변시켜 상기 심탄도 센서(210)가 심박패턴 신호를 측정하도록 하거나 상기 소리를 전달하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 헬멧.
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