KR102502136B1 - Wearable devices for dementia patients and infants with self-charging functions - Google Patents

Wearable devices for dementia patients and infants with self-charging functions Download PDF

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Abstract

A wearable device for dementia patients and infants with a self-charging function is disclosed. A wearable device with a self-charging function comprises: a power generation unit that generates electrical energy using thermoelectric elements; a power management unit that supplies and manages driving power to the wearable device using the electrical energy generated by the power generation unit; a user detection unit that detects biosignals including at least one of a user's heart rate, electrocardiogram, body temperature, and blood oxygen saturation; an environmental detection unit that detects the external environment including at least one of a position sensor, an infrared sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an optical sensor, a gas sensor, a fine dust sensor, and a camera sensor; and a determination unit that determines the user's status based on signals measured through the user detection unit and the environmental detection unit.

Description

자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치{WEARABLE DEVICES FOR DEMENTIA PATIENTS AND INFANTS WITH SELF-CHARGING FUNCTIONS}Wearable device having self-charging function {WEARABLE DEVICES FOR DEMENTIA PATIENTS AND INFANTS WITH SELF-CHARGING FUNCTIONS}

본 발명은 사회적 약자(예를 들어, 유아 또는 치매 환자 등)가 사용하기 용이한 웨어러블 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전소자를 이용해 자가 충전 기능을 구비한 웨어러블 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable device that is easy to use by the socially underprivileged (eg, infants or patients with dementia), and more particularly, to a wearable device equipped with a self-charging function using a thermoelectric element.

최근 몇 년간 연간 실종 신고 접수 건수가 꾸준히 늘어나고 있다. 이에 따라 노인배회감지기, 치매환자 목걸이, 미아방지 팔찌 등이 상품화되어 시장에 나오고 있다. 하지만 전기제품은 전원이 꺼지는 경우, 제 기능을 하지 못한다. 해당 제품들은 상시 착용해야 하는 제품 특성상, 전원 관리가 어려워 문제가 될 수 있다. 특히 위급 상황 발생시 외부로부터 전력 공급을 받을 수 없고 스스로 충전할 수 없으면 매우 곤란한 상황이 발생할 수 있다. 그러므로 외부 전력 없이 자가 충전 기능을 통해 상시 전원이 가능한 장치가 필요하다.In recent years, the number of missing persons reported each year has been steadily increasing. Accordingly, elderly loitering detectors, dementia patient necklaces, lost child prevention bracelets, etc. are being commercialized and appearing in the market. However, electrical appliances do not function properly when the power is turned off. Due to the nature of the products that must be worn at all times, power management is difficult and can be a problem. In particular, when an emergency occurs, a very difficult situation may occur if power cannot be supplied from the outside and cannot be charged by itself. Therefore, there is a need for a device capable of constant power through a self-charging function without external power.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치를 제공하는 데 있다.One object of the present invention to solve the above problems is to provide a wearable device having a self-charging function.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 사회적 약자에게 발생할 수 있는 위급 상황에 빠른 대처가 가능하도록 하는 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention to solve the above problems is to provide a wearable device having a self-charging function that enables quick response to an emergency situation that may occur to the socially underprivileged.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치는 열전 소자를 이용해 전기에너지를 발생시키는 발전부, 상기 발전부에서 발생한 전기에너지를 이용해 상기 웨어러블 장치의 구동전원을 공급하고 관리하는 전원관리부, 사용자의 심박수, 심전도, 체온, 혈중산소포화도 중 적어도 하나가 포함된 생체 신호를 감지하는 사용자감지부, 위치센서, 적외선센서, 온도센서, 습도센서, 광센서, 가스센서, 미세먼지센서, 카메라센서 중 적어도 하나를 포함하여 외부환경을 감지하는 환경감지부 및 상기 사용자감지부 및 상기 환경감지부를 통해 측정된 신호를 기반으로 사용자의 상태를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a wearable device having a self-charging function according to an embodiment of the present invention includes a power generation unit that generates electrical energy using a thermoelectric element, and a driving power source for the wearable device using the electrical energy generated by the power generation unit. A power management unit that supplies and manages, a user sensing unit that detects a biosignal including at least one of the user's heart rate, electrocardiogram, body temperature, and blood oxygen saturation, a location sensor, an infrared sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a light sensor, and a gas sensor , a fine dust sensor, including at least one of a camera sensor, an environment sensing unit for detecting an external environment, and a determination unit for determining a user's state based on a signal measured through the user sensing unit and the environment sensing unit. .

상기 발전부는 상기 열전소자와 상기 사용자가 접촉하는 영역과 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역의 온도차에 의해 발생하는 기전력에 따라 전기에너지를 생성할 수 있다.The generator may generate electrical energy according to an electromotive force generated by a temperature difference between an area where the thermoelectric element and the user come into contact and an area where the wearable device is exposed to the outside.

상기 판단부는 상기 사용자감지부와 및 상기 환경감지부에 측정된 신호를 기반으로 긴급, 위험, 정상을 포함하는 3단계로 상기 사용자의 상태를 나누고, 상기 사용자의 상태가 긴급일 경우, 미리 지정된 외부 단말에 긴급 상황 정보를 전달하도록 제어하고, 상기 환경감지부에 포함된 카메라센서가 긴급 상황을 녹화하도록 제어하고, 상기 사용자의 상태가 위험일 경우, 상기 미리 지정된 외부 단말에 위험 상황 정보를 전달하도록 제어할 수 있다.The determination unit divides the state of the user into three stages including emergency, danger, and normal based on signals measured by the user sensing unit and the environment sensing unit, and when the user's status is emergency, a predetermined external control to transmit emergency situation information to a terminal, control a camera sensor included in the environment sensor to record an emergency situation, and transmit dangerous situation information to the predetermined external terminal when the user's state is in danger; You can control it.

일 실시예에 따라. 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치는 상기 발전부, 상기 사용자감지부, 상기 환경감지부, 상기 판단부에서 획득한 정보를 출력하는 출력부를 더 포함하고, 상기 출력부는 상기 발전부에서 상기 온도차에 의해 발생하는 기전력이 기준치 이하일 경우, 상기 사용자가 접촉하는 영역과 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역의 온도차의 증가를 유도하도록 상기 사용자에게 소정의 신체 활동 정보 및 메세지를 제공할 수 있다.according to one embodiment. The wearable device having a self-charging function further includes an output unit outputting information obtained from the power generation unit, the user sensing unit, the environment sensing unit, and the determination unit, wherein the output unit generates a temperature difference in the power generation unit. When the applied electromotive force is less than or equal to a reference value, predetermined physical activity information and a message may be provided to the user so as to induce an increase in a temperature difference between an area contacted by the user and an area exposed to the outside of the wearable device.

상기 사용자감지부가 측정한 상기 사용자의 체온에 따라 다른 색의 광을 출력할 수 있다.Light of different colors may be output according to the user's body temperature measured by the user sensing unit.

상기 판단부가 사용자 상태를 긴급으로 판단할 경우, 긴급 도움 요청 신호를 출력할 수 있다.When the determination unit determines that the user's state is urgent, an emergency help request signal may be output.

상기 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치는 상기 사용자의 체온이 소정 범위를 벗어날 경우, 상기 열전소자에 전류를 제공하도록 제어하여 상기 웨어러블 장치와 상기 사용자와 접촉하는 영역의 온도를 변화시키도록 할 수 있다.The wearable device having a self-charging function may change the temperature of an area in contact with the wearable device and the user by controlling the supply of current to the thermoelectric element when the body temperature of the user is out of a predetermined range.

상기 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치는 상기 웨어러블 장치 전면에 위치하여 상기 보호자 주소 및 전화번호 확인이 가능한 QR 태그 및 RF 태그 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The wearable device having the self-charging function may further include at least one of a QR tag and an RF tag located on the front of the wearable device and capable of verifying the guardian's address and phone number.

상기 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치는 링 형상을 가지며, 상기 링의 내주면이 상기 사용자와 접촉하고 상기 링의 외주면은 외부 대기와 접촉하는 상기 내주면이 상기 사용자와 접촉할 수 있다.The wearable device having a self-charging function may have a ring shape, and an inner circumferential surface of the ring may contact the user and an outer circumferential surface of the ring may contact the user.

본 발명에 의하면, 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치를 제공하여 외부 전력없이 자가 충전을 통해 전원 공급이 가능한 웨어러블 장치를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a wearable device capable of supplying power through self-charging without external power by providing a wearable device having a self-charging function.

또한, 본 발명의 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치는 위급 상황에서 긴급 통화를 통해 사용자가 필요한 도움을 받을 수 있도록 지원할 수 있는 효과가 있다.In addition, the wearable device having a self-charging function of the present invention has an effect of supporting a user to receive necessary help through an emergency call in an emergency situation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치에 대한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 펠티에 효과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
1 is a block diagram of a wearable device having a self-charging function according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view of a wearable device having a self-charging function according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view for explaining a Peltier effect of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an operation of a wearable device having a self-charging function according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The term and/or includes a combination of a plurality of related recited items or any one of a plurality of related recited items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치에 대한 블록도이다.1 is a block diagram of a wearable device having a self-charging function according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)는 발전부(101), 전원관리부(102), 사용자감지부(103)_ 및 환경감지부(104)를 포함할 수 있다. 발전부(101)는 열전소자를 이용해 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 전원관리부(102)는 상기 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치의 구동전원을 공급하고 관리할 수 있다. 구체적으로, 전원관리부(102)는 저장된 잔여 전력이나 발생 기전력의 레벨이 낮을 경우, 사용자감지부 및 환경감지부가 사용하는 전력을 줄이도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 전원관리부(102)는 저장된 잔여 전력이나 발생 기전력의 레벨이 낮을 경우, 사용자감지부 및 환경감지부의 활성 센서수를 줄이거나 측정 주기를 감소시킬 수 있다. 사용자감지부(103)는 사용자의 생체 신호를 감지할 수 있다. 예를 들어, 사용자감지부(103)는 심박수, 심전도, 체온, 혈중산소포화도 중 적어도 하나를 감지함으로써 사용자의 생체 신호를 감지할 수 있다. 환경감지부(104)는 외부 환경을 감지할 수 있다. 예를 들어, 환경감지부(104)는 위치센서, 적외선센서, 온도센서, 습도센서, 광센서, 가스센서, 미세먼지센서, 카메라센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 판단부(105)는 상기 사용자감지부 및 상기 환경감지부를 통해 측정된 신호를 기반으로 사용자의 상태를 판단하는 판단부(105)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a wearable device 100 having a self-charging function may include a power generation unit 101, a power management unit 102, a user sensing unit 103_, and an environment sensing unit 104. The power generation unit 101 may generate electrical energy using a thermoelectric element. The power management unit 102 may supply and manage driving power of the wearable device having the self-charging function. Specifically, the power management unit 102 may control to reduce the power used by the user sensing unit and the environment sensing unit when the level of the stored residual power or generated electromotive force is low. For example, the power management unit 102 may reduce the number of active sensors of the user sensing unit and the environment sensing unit or reduce the measurement period when the level of stored residual power or generated electromotive force is low. The user sensing unit 103 may detect a user's biological signal. For example, the user sensing unit 103 may detect the user's biosignal by sensing at least one of heart rate, electrocardiogram, body temperature, and blood oxygen saturation. The environment sensor 104 may detect an external environment. For example, the environment sensor 104 may include at least one of a position sensor, an infrared sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an optical sensor, a gas sensor, a fine dust sensor, and a camera sensor. The determination unit 105 may include a determination unit 105 for determining a state of the user based on signals measured through the user detection unit and the environment detection unit.

상기 발전부(101), 상기 사용자감지부(103), 상기 환경감지부(104), 상기 판단부(105)에서 획득한 정보를 출력하는 출력부(106)를 더 포함할 수 있다. 출력부(106)는 시각 정보나 청각 정보를 출력할 수 있다.An output unit 106 outputting information obtained from the power generation unit 101, the user sensing unit 103, the environment sensing unit 104, and the determination unit 105 may be further included. The output unit 106 may output visual information or auditory information.

상기 출력부(106)는 상기 발전부에서 상기 온도차에 의해 발생하는 기전력이 기준치 이하일 경우, 상기 열전소자와 상기 사용자가 접촉하는 영역과 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역 사이의 온도차의 증가를 유도하도록 상기 사용자에게 소정의 신체 활동 정보 및 메세지를 제공할 수 있다. 예시적으로, 사용자가 유아일 경우, 출력부(106)는 제자리 뛰기, 춤추기, 훌라우프, 철봉 등의 유아에게 적합한 신체 활동 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 출력부(106)는 소정의 디스플레이 장치를 통해 관련 신체 활동 영상이나 활동 방법 및 격려 메시지 등을 제공할 수 있다.The output unit 106 induces an increase in a temperature difference between an area in contact with the thermoelectric element and the user and an area exposed to the outside when the electromotive force generated by the temperature difference in the power generation unit is less than or equal to a reference value In order to do so, predetermined physical activity information and a message may be provided to the user. For example, when the user is an infant, the output unit 106 may provide information on physical activities suitable for infants, such as running in place, dancing, hula-ooping, and iron bars. For example, the output unit 106 may provide related physical activity images, activity methods, and encouragement messages through a predetermined display device.

다른 일 실시예에 따라, 사용자가 치매환자일 경우, 출력부(106)는 손목발목 돌리기, 박수치기, 에어로빅, 가벼운 스트레칭 등의 사용자에게 적합한 신체 활동 정보를 제공할 수 있다.According to another embodiment, when the user is a patient with dementia, the output unit 106 may provide information on physical activities suitable for the user, such as wrist ankle turning, clapping hands, aerobics, light stretching, and the like.

일 실시예에 따라, 사용자가 신체 활동을 통해 열전소자와 사용자가 접촉하는 영역에서 더 많은 열을 방출하면 열전소자와 상기 사용자가 접촉하는 영역과 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역의 온도차가 증가하여 발전부(101)가 전기에너지를 더 생성할 수 있다.According to an embodiment, when a user releases more heat from an area in contact with the thermoelectric element through physical activity, a temperature difference between an area in contact with the thermoelectric element and the user and an area where the wearable device is exposed to the outside increases. Thus, the power generation unit 101 may further generate electrical energy.

다른 일 실시예에 따라, 출력부(106)는 상기 발전부에서 상기 온도차에 의해 발생하는 기전력이 기준치 이하일 경우, 상기 열전소자와 상기 사용자가 접촉하는 영역과 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역 사이의 온도차의 증가를 유도하도록 외부 노출 영역을 외부와 온도차가 있는 물체에 접촉하도록 메세지를 출력할 수 있다. 예를 들어, 출력부(106)는 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역의 온도가 열전소자와 사용자가 접족하는 영역 온도보다 높을 경우, 전기장판이나 핫팻과 같은 온도가 높은 물체에 웨어러블 장치를 접촉하도록 '따듯한 물체에 접촉하세요'라는 메세지를 출력할 수 있다. According to another embodiment, when the electromotive force generated by the temperature difference in the power generation unit is less than or equal to a reference value, the output unit 106 generates a voltage between an area in contact with the thermoelectric element and the user and an area where the wearable device is exposed to the outside. A message may be output such that the external exposed area is brought into contact with an object having a temperature difference with the outside in order to induce an increase in the temperature difference of . For example, when the temperature of the area where the wearable device is exposed to the outside is higher than the temperature of the area where the thermoelectric element and the user come into contact, the output unit 106 causes the wearable device to contact a high-temperature object such as an electric pad or a hot pad. The message 'Touch warm object' can be displayed.

상기 판단부(105)는 상기 사용자감지부(103)와 및 상기 환경감지부(104)에 측정된 신호를 기반으로 긴급, 위험, 정상을 포함하는 3단계로 상기 사용자의 상태를 나누고, 상기 사용자의 상태가 긴급일 경우, 미리 지정된 외부 단말에 긴급 상황 정보를 전달하도록 제어하고, 상기 환경감지부(104)가 포함된 카메라센서가 긴급 상황을 녹화하도록 제어하고, 상기 사용자의 상태가 위험일 경우, 상기 미리 지정된 외부 단말에 위험 상황 정보를 전달하도록 제어할 수 있다.The determination unit 105 divides the state of the user into three stages including emergency, danger, and normal based on signals measured by the user sensor 103 and the environment sensor 104, and the user When the state of is emergency, control to transmit emergency information to a pre-designated external terminal, control the camera sensor including the environment sensor 104 to record an emergency, and when the user's state is dangerous , It is possible to control dangerous situation information to be transmitted to the predetermined external terminal.

상기 판단부(105)는 미리 지정된 외부 단말과 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)의 거리가 소정 거리 이상으로 떨어진 상황에서 사용자의 체온이나 외부 온도의 변화가 소정 수치 이상이면 사용자 상태를 긴급으로 판단할 수 있다. 소정 거리와 소정 수치는 미리 설정될 수 있는 수치이고, 사용자의 특성에 따라 변동될 수 있다. 예시적으로, 미리 지정된 외부 단말과 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)의 거리가 미리 지정된 소정 거리(예를 들어, 2km)이상 떨어진 상태에서 사용자의 체온이 미리 지정된 소정 수치(예를 들어, 1분 안에 0.5도) 이상 변할 경우, 판단부(105)는 사용자 상태를 긴급으로 판단하고 미리 지정된 외부 단말에 긴급 상황 정보를 전달하고 환경감지부(104)에 포함된 카메라센서가 긴급 상황을 녹화하도록 제어할 수 있다. 또한, 미리 지정된 외부 단말과 거리가 멀기 때문에, 긴급 도움을 받기 위해 출력부(106)는 긴급 도움 요청 신호를 출력하여서 외부에 도움을 요청할 수 있다. 일 실시예에 따라, 긴급 도움 요청 신호는 '도움이 필요한 상황입니다.' 또는 '보호가 필요한 상황입니다.' 등의 주위에 도움을 요청하는 오디오 신호 일 수 있다.The determination unit 105 determines the user's state as urgent if the change in the user's body temperature or external temperature exceeds a predetermined value in a situation where the distance between a predetermined external terminal and the wearable device 100 having a self-charging function is more than a predetermined distance. can judge The predetermined distance and the predetermined value are values that can be set in advance and can be changed according to the user's characteristics. Exemplarily, in a state where the distance between a predetermined external terminal and the wearable device 100 having a self-charging function is more than a predetermined distance (eg, 2 km), the user's body temperature is a predetermined value (eg, 0.5 degrees within 1 minute), the determination unit 105 determines the user's state as urgent, transmits emergency situation information to a predetermined external terminal, and the camera sensor included in the environment sensor 104 records the emergency situation. can be controlled to In addition, since the terminal is far from a predetermined external terminal, in order to receive emergency help, the output unit 106 may request help from the outside by outputting an emergency help request signal. According to one embodiment, the emergency help signal is 'help is needed.' or 'You are in need of protection.' It could be an audio signal calling for help around the back.

다른 일 실시예에서, 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)는 보호자 외출모드 또는 여행모드를 통해 미리 지정된 외부 단말과 사용자가 멀리 떨어질 경우에 대한 설정이 가능할 수 있다.In another embodiment, the wearable device 100 having a self-charging function may be configured for a case where the user is far away from a predetermined external terminal through a guardian going out mode or a travel mode.

상기 판단부(105)는 사용자의 심박수가 소정 범위를 벗어나면, 사용자의 상태를 위험으로 판단할 수 있다. 예시적으로, 평소 사용자의 분당 심박수보다 소정 범위(예를 들어, ±50회)를 벗어날 경우, 판단부(105)는 사용자 상태를 위험으로 판단할 수 있다. 판단부(105)가 사용자 상태를 위험으로 판단한 경우, 상기 미리 지정된 외부 단말에 위험 상황 정보를 전달하도록 제어할 수 있다.The determination unit 105 may determine the user's condition as dangerous when the user's heart rate is out of a predetermined range. Illustratively, when the user's heart rate per minute is out of a predetermined range (eg, ±50 beats per minute), the determination unit 105 may determine the user's condition as dangerous. When the determination unit 105 determines that the user's state is dangerous, it can control dangerous situation information to be transmitted to the predetermined external terminal.

다른 일 실시예에서, 환경감지부(104)에 의해 미리 지정된 외부 단말과 미리 지정된 소정 거리(예를 들어, 2km) 이상 떨어진 상태에서 평소 사용자의 평균 심박수보다 소정 범위(예를 들어, ±50회)를 벗어나고 사용자감지부(103)에 의해 사용자의 체온이 미리 지정된 소정 수치(예를 들어, 1분 안에 0.5도) 이상 증가했다는 신호를 받은 판단부(105)는 사용자의 상태를 긴급으로 판단할 수 있다. In another embodiment, a predetermined range (eg, ±50 times) than the average heart rate of the user in a state separated by a predetermined distance (eg, 2 km) or more from an external terminal designated in advance by the environment sensor 104. ) and receiving a signal that the user's body temperature has increased by more than a predetermined predetermined value (eg, 0.5 degrees within 1 minute) by the user sensor 103, the determination unit 105 determines the user's condition as urgent. can

다른 일 실시예에서, 환경감지부(104)에 의해 미리 지정된 외부 단말과 미리 지정된 소정 거리(예를 들어, 2km) 내에서 사용자의 평균 심박수보다 소정 범위(예를 들어, ±50회)를 벗어났다는 신호를 받은 판단부(105)는 사용자의 상태를 위험으로 판단할 수 있다. In another embodiment, the average heart rate of the user within a predetermined distance (eg, 2 km) from the external terminal designated in advance by the environment sensor 104 is out of a predetermined range (eg ± 50 times). The determination unit 105 that has received the signal that it has occurred may determine the user's condition as dangerous.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치에 대한 예시도이다.2 is an exemplary view of a wearable device having a self-charging function according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 발전부(101)는 상기 열전소자(220)와 상기 사용자가 접촉하는 영역과 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역의 온도차에 의해 발생하는 기전력에 따라 전기에너지를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the power generation unit 101 generates electric energy according to an electromotive force generated by a temperature difference between an area in contact with the thermoelectric element 220 and the user and an area where the wearable device is exposed to the outside. can

도 2를 참조하면, 상기 출력부(210)는 상기 사용자감지부(103)가 측정한 상기 사용자의 체온에 따라 다른 색의 광을 출력하고, 상기 판단부(105)가 사용자 상태를 긴급으로 판단할 경우, 긴급 도움 요청 신호를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 2, the output unit 210 outputs light of different colors according to the user's body temperature measured by the user sensor 103, and the determination unit 105 determines the user's state as urgent. If so, an emergency help request signal can be output.

상기 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)는, 상기 웨어러블 장치 전면에 위치하여 상기 보호자 주소 및 전화번호 확인이 가능한 QR 태그 및 RF 태그 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. QR 태그는 상기 보호자의 주소 및 전화번호 정보와 연동된 패턴 코드를 포함할 수 있다. 소정의 단말이 QR 태그의 패턴 코드를 스캐닝 할 경우, 상기 소정의 단말은 상기 보호자의 주소 및 전화번호 정보에 접근할 수 있다. RF 태그는 안테나와 집적회로로 이루어져 있으며 집적회로는 안테나를 통해 판독장치에게 정보를 전송할 수 있다. 집적회로가 전송하는 정보는 상기 보호자의 주소 및 전화번호 정보와 연동된 패턴 코드를 포함할 수 있다.The wearable device 100 having the self-charging function may further include at least one of a QR tag and an RF tag located on the front of the wearable device and capable of verifying the guardian's address and phone number. The QR tag may include a pattern code associated with the guardian's address and phone number information. When a predetermined terminal scans the pattern code of the QR tag, the predetermined terminal can access the guardian's address and phone number information. An RF tag consists of an antenna and an integrated circuit, and the integrated circuit can transmit information to a reader through the antenna. The information transmitted by the integrated circuit may include a pattern code associated with the guardian's address and phone number information.

도 2를 참조하면, 상기 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)는 링 형상을 가지며, 상기 링의 내주면이 상기 사용자와 접촉하고 상기 링의 외주면은 외부 대기와 접촉하는 상기 내주면이 상기 사용자와 접촉할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the wearable device 100 having a self-charging function has a ring shape, and the inner circumferential surface of the ring is in contact with the user and the outer circumferential surface of the ring is in contact with the external atmosphere and the inner circumferential surface is in contact with the user. can do.

일 실시예에 따르면, 링 형상의 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)는 둘레 조절이 가능하여 사용자와 접촉이 용이하도록 할 수 있다.According to an embodiment, the ring-shaped wearable device 100 having a self-charging function can adjust its circumference so that it can easily come in contact with a user.

다른 일 실시예에서, 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)에 포함된 센서들은 필요한 경우에 착탈이 가능할 수 있다.In another embodiment, sensors included in the wearable device 100 having a self-charging function may be detachable if necessary.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열전소자의 제벡-펠티에 효과를 설명하기 위한 예시도이다.3 is an exemplary diagram for explaining the Seebeck-Peltier effect of a thermoelectric element according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)의 발전부(101)는 열전 소자의 제벡 효과를 이용하여 전기에너지를 생성할 수 있다. 발전부(101)는 사용자 접촉 영역에서 사용자의 체온을 전달받고 외부 노출 영역에서 외부 온도를 전달받을 수 있다. 열전소자는 전달받은 체온과 외부 온도의 온도차에 따라 발생한 기전력을 이용해 전기에너지를 생성할 수 있다. 열전소자의 양단간 온도차는 전기에너지 생성량에 중요한 변수이므로 열을 잘 집열하는 것이 중요할 수 있다. 그러므로 집열 능력을 향상시키기 위해 검정색 집열판을 이용하거나 열이 방출되지 않도록 하는 구조를 이용할 수 있다. The generator 101 of the wearable device 100 having a self-charging function according to an embodiment may generate electric energy by using the Seebeck effect of a thermoelectric element. The power generation unit 101 may receive the user's body temperature from the user's contact area and receive the external temperature from the external exposure area. The thermoelectric element may generate electric energy using an electromotive force generated according to a temperature difference between the received body temperature and the external temperature. Since the temperature difference between both ends of the thermoelectric element is an important variable in the amount of electric energy generated, it may be important to collect the heat well. Therefore, in order to improve the heat collecting ability, a black heat collecting plate may be used or a structure preventing heat from being emitted may be used.

도 3에 개시된 펠티에 효과를 통해, 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)는, 상기 사용자의 체온이 소정 범위를 벗어날 경우, 상기 열전소자(230)에 전류를 제공하도록 제어하여 상기 웨어러블 장치와 상기 사용자와 접촉하는 영역의 온도를 변화시킬 수 있다.Through the Peltier effect disclosed in FIG. 3 , the wearable device 100 having a self-charging function controls to provide current to the thermoelectric element 230 when the user's body temperature is out of a predetermined range, so that the wearable device and the wearable device 100 The temperature of an area in contact with the user may be changed.

도 3을 참조하면, P형 반도체(330,331)와 N형 반도체(340,341)의 쌍이 열전 소자로 이용되는 일 실시예를 설명할 수 있다. 발전부(101) 내부는 소정 간격으로 이격되어 배치되는 상부 집열판(310)과 하부 집열판(320)과 상하부 집열판 사이의 P형 반도체(330,331)와 N형 반도체(340,341)가 서로 교차되어 배열되고 P형 반도체(330,331)와 N형 반도체(340,341)을 연결하는 동판(350,351,352), P형 반도체와 연결된 전극(360) 및 N형 반도체와 연결된 전극(370)으로 구성될 수 있다. 해당 구성에서 N형 반도체에 연결되는 전극(370)에 양극이 연결되고 P형 반도체에 연결되는 전극(360)에 음극이 연결되면, 상부 집열판(310)에서는 흡열반응이 발생되고 하부 집열판(320)에서는 발열반응이 발생될 수 있다. 이를 이용해, 일 실시예에 따라 사용자의 체온이 낮을 경우 경우, 열을 발생시켜 발생된 열이 사용자에게 전달되게 할 수 있다.Referring to FIG. 3 , an embodiment in which a pair of P-type semiconductors 330 and 331 and N-type semiconductors 340 and 341 are used as a thermoelectric element will be described. Inside the power generation unit 101, the upper and lower heat collecting plates 310 and lower heat collecting plates 320 and the P-type semiconductors 330 and 331 and the N-type semiconductors 340 and 341 between the upper and lower heat collecting plates are arranged to cross each other, and It may be composed of copper plates 350 , 351 , 352 connecting the N-type semiconductors 330 and 331 and the N-type semiconductors 340 and 341 , an electrode 360 connected to the P-type semiconductor, and an electrode 370 connected to the N-type semiconductor. In this configuration, when the anode is connected to the electrode 370 connected to the N-type semiconductor and the cathode is connected to the electrode 360 connected to the P-type semiconductor, an endothermic reaction occurs in the upper heat collecting plate 310 and the lower heat collecting plate 320 An exothermic reaction may occur. Using this, when the user's body temperature is low according to an embodiment, heat may be generated and the generated heat may be transmitted to the user.

다른 일 실시예에 따라, 열전 소자는 N형 반도체와 P형 반도체의 쌍 이외에도 비스무트(Bismuth)와 안티몬(Antimony)의 쌍으로 이루어질 수도 있다.According to another exemplary embodiment, the thermoelectric element may include a pair of bismuth and antimony in addition to a pair of an N-type semiconductor and a P-type semiconductor.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치의 동작을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an operation of a wearable device having a self-charging function according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치(100)는 사용자감지부(103) 및 환경감지부(104)를 통해 신호를 측정하고(S410), 판단부(105)가 사용자 상태를 판단할 수 있다(S420). 예시적으로, 단계 (S420)에서 판단부(105)가 사용자 상태를 긴급으로 판단할 경우, 미리 지정된 외부 단말에 긴급 상황 정보를 전달하도록 제어하고, 상기 환경감지부(104)가 포함된 카메라센서가 긴급 상황을 녹화하도록 제어하고 출력부(106)가 긴급 도움 요청 신호를 출력하도록 제어할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the wearable device 100 having a self-charging function measures signals through the user sensing unit 103 and the environment sensing unit 104 (S410), and the determination unit 105 determines the user state It can (S420). Illustratively, in step S420, when the determination unit 105 determines that the user's state is urgent, it controls to transmit emergency situation information to a pre-designated external terminal, and the camera sensor including the environment sensor 104. may control to record an emergency situation and control the output unit 106 to output an emergency help request signal.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded on a computer readable medium. Computer readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on a computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable to those skilled in computer software.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer readable media may include hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include not only machine language codes generated by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter and the like. The hardware device described above may be configured to operate with at least one software module to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.In addition, the above-described method or device may be implemented by combining all or some of its components or functions, or may be implemented separately.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.

Claims (5)

자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치에 있어서,
열전 소자를 이용해 전기에너지를 발생시키는 발전부;
상기 발전부에서 발생한 전기에너지를 이용해 상기 웨어러블 장치의 구동전원을 공급하고 관리하는 전원관리부;
사용자의 심박수, 심전도, 체온, 혈중산소포화도 중 적어도 하나가 포함된 생체 신호를 감지하는 사용자감지부;
위치센서, 적외선센서, 온도센서, 습도센서, 광센서, 가스센서, 미세먼지센서, 카메라센서 중 적어도 하나를 포함하여 외부환경을 감지하는 환경감지부;
상기 사용자감지부 및 상기 환경감지부를 통해 측정된 신호를 기반으로 사용자의 상태를 판단하는 판단부; 및
상기 발전부, 상기 사용자감지부, 상기 환경감지부, 상기 판단부에서 획득한 정보를 출력하는 출력부
를 포함하고,
상기 출력부는,
상기 발전부에서 온도차에 의해 발생하는 기전력이 기준치 이하일 경우, 접촉 영역과 외부 노출 영역 사이의 온도차의 증가를 유도하도록 상기 사용자에게 소정의 신체 활동 정보에 관한 제1 메시지를 제공하고, 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역 사이의 온도차의 증가를 유도하도록 외부 노출 영역을 외부와 온도차가 있는 물체에 접촉하도록 하는 제2 메시지를 제공하고,
상기 전원관리부는 저장된 잔여 전력 또는 발생 기전력의 레벨이 낮은 경우, 사용자감지부 및 환경감지부의 활성 센서부를 줄이고, 측정 주기를 감소시키는, 웨어러블 장치.
In a wearable device having a self-charging function,
a power generation unit generating electrical energy using a thermoelectric element;
a power management unit supplying and managing driving power of the wearable device using electrical energy generated by the power generation unit;
a user sensing unit that detects a biosignal including at least one of a user's heart rate, electrocardiogram, body temperature, and blood oxygen saturation;
an environment sensor for detecting an external environment including at least one of a position sensor, an infrared sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a light sensor, a gas sensor, a fine dust sensor, and a camera sensor;
a determination unit for determining a state of a user based on signals measured through the user sensing unit and the environment sensing unit; and
An output unit outputting information obtained from the power generation unit, the user sensing unit, the environment sensing unit, and the determination unit.
including,
the output unit,
When the electromotive force generated by the temperature difference in the power generation unit is less than or equal to a reference value, a first message related to predetermined body activity information is provided to the user to induce an increase in the temperature difference between the contact area and the externally exposed area, and the wearable device Providing a second message that causes the externally exposed area to contact an object having a temperature difference with the outside to induce an increase in the temperature difference between the externally exposed areas;
The wearable device of claim 1 , wherein the power management unit reduces an active sensor unit of the user sensing unit and the environment sensing unit and reduces a measurement period when the level of the stored residual power or generated electromotive force is low.
제1 항에 있어서,
상기 발전부는,
상기 열전소자와 상기 사용자가 접촉하는 영역과 상기 웨어러블 장치가 외부에 노출된 영역의 온도차에 의해 발생하는 기전력에 따라 전기에너지를 생성하는, 웨어러블 장치.
According to claim 1,
The development department,
The wearable device generates electrical energy according to an electromotive force generated by a temperature difference between an area in contact with the thermoelectric element and the user and an area where the wearable device is exposed to the outside.
제2 항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 사용자감지부와 및 상기 환경감지부에 측정된 신호를 기반으로 긴급, 위험, 정상을 포함하는 3단계로 상기 사용자의 상태를 나누고,
상기 사용자의 상태가 긴급일 경우, 미리 지정된 외부 단말에 긴급 상황 정보를 전달하도록 제어하고, 상기 환경감지부에 포함된 카메라센서가 긴급 상황을 녹화하도록 제어하고,
상기 사용자의 상태가 위험일 경우, 상기 미리 지정된 외부 단말에 위험 상황 정보를 전달하도록 제어하는, 웨어러블 장치.
According to claim 2,
The judge,
The user's state is divided into three stages including emergency, danger, and normal based on signals measured by the user sensor and the environment sensor,
When the user's state is emergency, control to transmit emergency situation information to a predetermined external terminal, and control a camera sensor included in the environment sensor to record an emergency situation;
When the user's state is dangerous, the wearable device controls to transmit dangerous situation information to the predetermined external terminal.
제3 항에 있어서,
상기 출력부는,
상기 발전부에서 상기 온도차에 의해 발생하는 기전력이 기준치 이하일 경우,
상기 사용자감지부가 측정한 상기 사용자의 체온에 따라 다른 색의 광을 출력하고,
상기 판단부가 사용자 상태를 긴급으로 판단할 경우, 긴급 도움 요청 신호를 출력하는, 웨어러블 장치.
According to claim 3,
the output unit,
When the electromotive force generated by the temperature difference in the power generation unit is less than the reference value,
Outputting light of different colors according to the user's body temperature measured by the user sensing unit;
The wearable device outputs an emergency help request signal when the determination unit determines that the user's state is urgent.
제4 항에 있어서,
상기 자가 충전 기능을 갖는 웨어러블 장치는,
상기 사용자의 체온이 소정 범위를 벗어날 경우, 상기 열전소자에 전류를 제공하도록 제어하여 상기 웨어러블 장치와 상기 사용자와 접촉하는 영역의 온도를 변화시키도록 하고,
상기 웨어러블 장치 전면에 위치하여 보호자 주소 및 전화번호 확인이 가능한 QR 태그 및 RF 태그 중 적어도 하나를 더 포함하고,
링 형상을 가지며,
상기 링의 내주면이 상기 사용자와 접촉하고 상기 링의 외주면은 외부 대기와 접촉하는 상기 내주면이 상기 사용자와 접촉하는, 웨어러블 장치.
According to claim 4,
The wearable device having the self-charging function,
When the user's body temperature is out of a predetermined range, control to provide current to the thermoelectric element to change the temperature of an area in contact with the wearable device and the user;
Further comprising at least one of a QR tag and an RF tag located on the front of the wearable device and capable of verifying a guardian's address and phone number;
has a ring shape,
The wearable device, wherein the inner circumferential surface of the ring contacts the user and the inner circumferential surface of the ring contacts the external atmosphere.
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