KR102361837B1 - 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치에 관한 것으로, 자세하게는 안전모에 장착되는 뇌파 감지장치에 의해 착용자의 뇌파를 감지 및 분석할 수 있는 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치에 관한 것으로, 안전모 내부에 설치되며, 착용자의 두부 일측에 고정되는 바디부와, 상기 바디부 일측에 복수 개 마련되며, 상기 착용자의 두부에 접촉하여 상기 착용자의 뇌파를 감지하는 센서부와, 상기 바디부 양측단에 마련되어 상기 안전모에 각각 체결되어 상기 바디부를 지지하는 한 쌍의 하우징과, 상기 하우징에 마련되어 상기 센서부가 센싱한 신호를 외부로 송신하는 제어부 및 상기 하우징에 마련되어 상기 제어부에 전원을 공급하는 배터리모듈이 구비되는 전원부를 포함하여 구성된다.

Description

스마트 헬멧용 뇌파 감지장치{EEG detecting apparatus for smart helmet}

본 발명은 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치에 관한 것으로, 자세하게는 안전모에 장착되는 뇌파 감지장치에 의해 착용자의 뇌파를 감지 및 분석할 수 있는 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로 안전모는 건설현장과 같은 산업 현장 등에서 사용하는 보호용구로, 외부의 충격으로부터 작업자의 두부를 보호한다.

산업 현장의 작업자들은 외부와 멀리 떨어져 소수의 인원만이 함께 일하는 경우가 많으며, 위험에 처하였음에도 타인이 인지하지 못하여 구조가 어려운 상황에 처할 수 있다. 또한, 산업 현장을 출입하는 자는 반드시 안전모를 착용하도록 법제화 되어있음에도 불구하고, 안전모 미착용으로 인한 산업재해는 증가하는 실정이다.

최근 작업자의 안전모 착용을 유도하기 위해 다양한 기능이 부가된 안전모들이 선보여지고 있다. 예를 들면, 강제통풍기능, 무게측정기능, LED발광기능, 스트레스 완화기능 등을 가진 안전모가 개발되고 있다.

한편 뇌파는 물리적·정신적 상태에 따라 다르게 나타나므로 뇌의 활동상황을 측정하는데 매우 중요한 지표이다. 뇌파의 파형에 따라 졸음여부, 위험여부 등을 판별할 수 있어 다양한 분야에서 뇌파분석을 이용하고 있다.

종래의 기술 대한민국 등록특허 제10-1838383호에서는, 스마트 안전모 및 스마트 안전모 시스템이 제시된다. 머리에 착용되어 외부 충격으로부터 착용자의 머리를 보호하는 본체; 상기 본체에 형성되어 외부와 무선 통신하는 무선 통신 모듈; 상기 무선 통신 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 본체가 상기 착용자의 머리에 고정되도록 상기 본체의 양측에서 턱을 감싸 지지하는 끈으로 이루어지며, 상기 무선 통신 모듈과 연결되어 외부와 무선 통신에 의해 음성 신호를 송수신하는 마이크로폰과 이어폰이 각각 형성되는 착용끈의 구성을 개시하고 있으나, 뇌파분석을 할 수 있는 구성을 포함하고 있지 않으며, 기존의 일반적인 안전모에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1838383호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 의한 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치는, 외부 충격으로부터 착용자를 보호하는 안전모에 적용되어 착용자의 뇌파를 분석하여 응급 상황 발생 시 실시간으로 경보하는 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 기 제작된 일반적인 안전모에 적용하여 스마트 헬멧화 시킬 수 있는 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치는, 안전모 내부에 설치되며, 착용자의 두부 일측에 고정되는 바디부와, 상기 바디부 일측에 복수 개 마련되며, 상기 착용자의 두부에 접촉하여 상기 착용자의 뇌파를 감지하는 센서부와, 상기 바디부 양측단에 마련되어 상기 안전모에 각각 체결되어 상기 바디부를 지지하는 한 쌍의 하우징과, 상기 하우징에 마련되어 상기 센서부가 센싱한 신호를 외부로 송신하는 제어부 및 상기 하우징에 마련되어 상기 제어부에 전원을 공급하는 배터리모듈이 구비되는 전원부를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 상기 바디부는 상기 안전모의 내주면에 설치되며, 반원의 곡면 형태로 마련될 수 있다.

바람직하게는, 상기 하우징은 상기 안전모에 선택적으로 체결 또는 해체 될 수 있다.

본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치는, 안전모 내부에 설치되며, 착용자의 두부 일측에 고정되는 바디부와, 상기 바디부 일측에 복수 개 마련되며, 상기 착용자의 두부에 접촉하여 상기 착용자의 뇌파를 감지하는 센서부와, 상기 센서부가 센싱한 신호를 외부로 송신하는 제어부에 의해 외부 착용자의 뇌파를 분석하여 응급 상황 발생 시 실시간으로 경보하는 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치를 제공하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치는, 안전모에 선택적으로 체결 또는 해체 될 수 있는 하우징의 구성을 통해 기 제작된 일반적인 안전모를 스마트 헬멧화 하는 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치를 제공하는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치의 일 실시예에 따른 뇌파 감지장치를 센서부가 구비되는 방향에서 사시도로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치의 일 실시예에 따른 뇌파 감지장치를 센서부의 구비되는 방향의 반대측면을 사시도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치의 일 실시예에 따라 고정모듈이 나사 고정 방식 일 때의 실시예를 나타낸 것이다.
도 4는, 본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치의 일 실시예에 따라 안전모에 적용하였을 때의 적용예를 나타낸 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 안전모 내부에 설치되며, 착용자의 두부 일측에 고정되는 바디부(1)와, 상기 바디부(1) 일측에 복수 개 마련되며, 상기 착용자의 두부에 접촉하며 상기 착용자의 뇌파를 감지하는 센서부(2)와, 상기 바디부(1) 양측단에 마련되어 상기 안전모에 각각 체결되어 상기 바디부(1)를 지지하는 한 쌍의 하우징(3)과, 상기 하우징(3)에 마련되어 상기 센서부(2)가 센싱한 신호를 외부로 송신하는 제어부 및 상기 하우징(3)에 마련되어 제어부에 전원을 공급하는 배터리모듈이 구비되는 전원부를 포함할 수 있다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 바디부(1)는 안전모 내부에 설치되며, 착용자의 두부 일측에 고정될 수 있다.

구체적으로, 상기 바디부(1)는 상기 안전모의 내주면에 설치되며, 반원의 곡면 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 센서부(2)는 상기 바디부(1) 일측에 복수 개 마련되며, 상기 착용자의 두부에 접촉하여 상기 착용자의 뇌파를 감지할 수 있다.

구체적으로 상기 센서부(2)는 상기 착용자의 전두엽, 후두엽, 두정엽 중 하나의 위치에 장착될 수 있다.

다음으로, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(3)은 상기 바디부(1) 양측단에 마련되어 상기 안전모에 각각 체결되어 상기 바디부(1)를 지지할 수 있게 한 쌍으로 마련된다.

또한, 상기 하우징(3)은 상기 안전모에 선택적으로 체결 또는 해체 될 수 있다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(3)에는 상기 착용자가 작동을 온오프 할 수 있는 전원스위치(31)가 마련될 수 있다.

다음으로, 상기 전원부는 상기 하우징(3)에 마련되어 상기 제어부에 전원을 공급하는 배터리모듈을 구비하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 전원스위치(31)에 의해 상기 전원부가 온 또는 오프 되는 것으로, 상기 전원부가 공급하는 전원에 의해 상기 센서부(2)와 상기 제어부가 동작할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 제어부는 상기 하우징(3)에 마련되어 상기 센서부(2)가 센싱한 신호를 외부로 송신할 수 있다.

또한, 상기 제어부에는 알람모듈이 더 마련될 수 있다.

상기 알람모듈을 상기 제어부 또는 서버의 제어를 받아서, 뇌파감지 센서로부터 측정된 뇌파정보가 착용자의 평상시 뇌파와 다르다고 판별되면, 상기 착용자에게 알려주는 음성, 진동 또는 전기신호를 발생할 수 있다.

더욱 상세하게는 상기 알람모듈은 경고음 발생장치 또는 진동을 발생하는 진동 모터로 구비될 수 있다. 또는 전기적 신호를 발생하는 저전류 자극판으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 제어부에는 무선통신모듈이 더 마련될 수 있다.

구체적으로, 상기 무선통신모듈은 근거리 무선 통신일 수 있으며, 예를 들어 블루투스, 와이파이, RFID 등의 무선통신 장치일 수 있다.

일 실시예로, 상기 무선통신모듈은 RFID 센서가 구비되고, 상기 착용자가 소지한 RFID 태그를 인식하여 상기 착용자의 신원을 파악하고, 관리서버에 착용자의 신원을 전송할 수 있으며, 상기 착용자의 뇌파정보를 데이터베이스로 전송 및 저장하여 상기 착용자 맞춤형 뇌파판별이 가능할 수 있으며, 응급상황 시 상기 착용자 인식이 가능하여 신속한 대처가 가능할 수 있다.

또한, 상기 전원스위치(31)가 온 상태에서, 소정시간을 초과하여 상기 센서부(2)의 전극이 탈착되는 경우, 응급상황으로 인지하여 상기 무선통신모듈을 통해 외부에 응급 상황 알림을 전송할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 전원스위치(31)가 오프 상태에서 소정시간을 초과하여 상기 센서부(2)의 전극이 탈착되는 경우는 상기 착용자가 임의로 상기 안전모를 벗은 것으로 취급할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치는 응급 상황을 구분하고 상황에 따른 대처를 실시하는 관리 시스템이 적용되는 것이 바람직하며, 상기 관리 시스템의 적용을 위해서 별도의 서버부와 연결되는 것일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 센서부(2)로부터 취득된 뇌파를 밴드패스 필터(bandpass filter)를 이용하여 유효구간 범위로 필터하고, 상기 착용자의 목과 얼굴의 심한 움직임으로 인하여 발생된 근전도 노이즈가 소정 값 이상 발생되어 뇌파에 희석되는 경우 해당 시간의 뇌파신호 정보 전체를 노이즈로 취급하여 삭제하고, 상기 착용자의 심한 움직임으로 상기 센서부(2)의 전극이 일시적으로 탈착되거나 접촉이 불량한 경우, 일시적 전극 탈착으로 해석하여 해당 시간의 뇌파신호 정보 전체를 노이즈로 취급하여 삭제하는 노이즈제거모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 뇌파분석모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 뇌파분석모듈은 상기 노이즈제거모듈을 통해 노이즈가 제거된 신호를 스펙트럼 분석 기반으로 델타파, 세타파, 알파파, 베타파, 감마파 중 적어도 하나 이상의 뇌파값을 실시간으로 구할 수 있다.

또한, 상기 뇌파분석모듈에서 구한 뇌파값으로 계산한 하기의 A값이 하기의 B값에 비해 소정값 이상 높아지고 그 상태가 소정 시간 지속되면 상기 무선통신모듈을 통해 상기 서버부에 뇌파값을 전송 할 수 있다.

A = 알파파/(알파파+베타파)

B = 베타파/(알파파+베타파)

또한, 상기 뇌파분석모듈에서 구한 뇌파값으로 계산한 상기의 A값이 상기의 B값에 비해 소정값 이상 높아지고 그 상태가 소정 시간 지속되면 응급상황으로 인지하여 상기 무선통신모듈을 통해 외부에 응급상황 알림을 실시할 수 있다.

상기 소정값은 1.1 내지 3배 범위내에서 선택될 수 있으며, 상기 소정 시간은 2초 내지 60초 범위내로 설정할 수 있다.

상기 서버부로 전송된 뇌파정보는 상기 서버부의 알고리즘을 통해 분석되고 새로운 패턴의 뇌파로 판별될 경우, 데이터베이스에 기록되거나 어플리케이션의 정보, 알고리즘 또는 분석 툴을 업데이트 할 수 있다.

또한, 상기 노이즈제거모듈은 상기 착용자의 움직임으로 인해 뇌파정보에 노이즈가 발생하여 뇌파 판단이 불가능할 경우, 정상뇌파 복귀 여부에 따라 피드백이 제공될 수 있다. 정상뇌파로 복귀 시, 뇌파 판단이 불가한 구간의 정보를 삭제할 수 있고, 소정 시간동안 정상뇌파로 복귀하지 않을 시, 상기 서버부로 해당 뇌파정보를 전송하여 상기 서버부에서 직접 대응할 수 있다.

또한, 상기 노이즈제거모듈은 상기 착용자의 과도한 움직임에 의해 근전도 노이즈가 소정 값 이상 발생되어 뇌파에 희석되는 경우를 데이터베이스에 저장해 놓을 수 있으며, 실시간으로 근전도 노이즈가 뇌파를 희석하는 경우에 해당되는지 여부를 기저장된 데이터와 비교하여 판단할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치는 상기 안전모에 탈착 및 부착이 자유로운 것을 특징으로 하며, 상기 하우징(3)이 상기 안전모에 고정 결합되어 상기 센서부(2)가 뇌파를 감지하게 되면서 상기 안전모가 스마트 헬멧으로 바뀌게 되는 것일 수 있다.

이는 통상적으로 생산되는 일반 안전모에 적용하기 위한 구성으로, 안전모의 스마트화를 위해 별도의 생산 공정이 필요없고, 제품을 개발할 필요가 없으므로, 종래의 안전모에 적용되어 경제성이 향상되는 효과가 있다.

바람직하게는, 상기 하우징(3)이 상기 안전모에 체결되었을 때, 상기 바디부(1)는 상기 안전모의 내부에 위치하게 되고, 상기 하우징(3)은 상기 안전모 외주면에서 결합하게 될 수 있다.

구체적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(3)에는 고정모듈(32)이 마련되어 상기 안전모에 체결될 수 있게 된다.

일 실시예로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(3)이 상기 안전모에 체결되는 방식은 클립방식일 수 있다. 상기 하우징(3)의 하단부에는 고정클립이 마련되고, 상기 안전모 외주면 하단에 고정클립이 끼움되어 상기 하우징(3)이 고정되게 된다.

또 다른 실시예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(3)이 상기 안전모에 체결되는 방식은 나사고정 방식일 수 있다. 이 때, 나사는 손나사 방식이 채택되어 별도의 도구 없이 체결 또는 해제 될 수 있는 것이 바람직하다.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 바디부
2 : 센서부
3 : 하우징
31 : 전원스위치
32 : 고정모듈

Claims (3)

1. 안전모 내부에 설치되며, 착용자의 두부 일측에 고정되는 바디부;
   상기 바디부 일측에 복수 개 마련되며, 상기 착용자의 두부에 접촉하여 착용자의 뇌파를 감지하는 센서부;
   상기 바디부 양측단에 마련되며 안전모에 각각 체결되어 바디부를 지지하는 한 쌍의 하우징;
   상기 하우징에 마련되어 센서부가 센싱한 신호를 외부로 송신하는 제어부; 및
   상기 하우징에 마련되어 제어부에 전원을 공급하는 배터리모듈이 구비되는 전원부;를 포함하며,
   상기 바디부는 안전모의 내주면에 설치되는 반원의 곡면 형태로 마련되고,
   상기 하우징은 안전모에 선택적으로 체결 또는 해체 되는 것을 특징으로 하고,
   상기 제어부는 노이즈제거모듈을 더 포함하고, 상기 노이즈제거모듈은 센서부로부터 취득된 뇌파를 밴드패스필터를 이용하여 유효구간 범위로 필터하고, 상기 착용자의 목과 얼굴의 움직임으로 인하여 발생된 근전도 노이즈가 기 설정된 기준을 초과하여 뇌파신호 정보에 혼합되는 경우 해당 시간의 뇌파신호 정보 전체를 노이즈로 취급하여 삭제하고, 상기 착용자의 움직임으로 인해 상기 센서부의 전극이 일시적으로 탈착되거나 접촉이 불량한 경우, 일시적 전극 탈착으로 해석하여 해당 시간의 뇌파신호 정보 전체를 노이즈로 취급하여 삭제하고,
   상기 제어부는 뇌파분석모듈을 더 포함하고, 상기 뇌파분석모듈은 노이즈제거모듈을 통해 노이즈가 제거된 신호를 스펙트럼 분석 기반으로 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 또는 감마파 중 적어도 하나 이상의 뇌파값을 실시간으로 구하는 것을 특징으로 하는 스마트 헬멧용 뇌파 감지장치.
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