KR20050103354A

KR20050103354A - 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치

Info

Publication number: KR20050103354A
Application number: KR1020040028601A
Authority: KR
Inventors: 유창용; 남승훈; 신승철; 김승환
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2005-10-31

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치에 관한 것으로, 특히 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도 및 피부전기반응을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정모듈을 이동통신 단말기의 적소에 설치함으로써, 사용자가 시간과 장소에 상관없이 자신의 스트레스 상태를 간편하게 점검할 수 있는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치에 관한 것이다.

본 발명의 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치는, 이동통신 단말기의 적소에 설치되고, 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도 및 피부전기반응을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정수단; 및 상기 스트레스 측정수단에 의해 측정된 스트레스 상태를 사용자에게 시각적으로 디스플레이하기 위한 표시수단을 포함하여 이루어진다.

Description

이동통신 단말기용 스트레스 측정장치{Stress measurement apparatus for mobile phone}

본 발명은 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치에 관한 것으로, 특히 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도(Electrocardiogram, ECG) 및 피부전기반응(Electrodermal Activity, EDA)을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정모듈을 이동통신 단말기의 적소에 설치함으로써, 사용자가 시간과 장소에 상관없이 자신의 스트레스 상태를 간편하게 점검할 수 있는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스트레스(Stress)란 내적으로 긴장감을 느끼게 하는 것으로서, 마음의 안정이나 다른 사람과 함께 지내는데 있어서 큰 불편을 주는 신체적, 정신적인 긴장 또는 그러한 긴장을 유발하는 것이다. 즉, 즐거운 것이든 즐겁지 않은 것이든 신체 기관에 어떤 부담을 주는 압박감으로 인하여 비특징적인 신체 반응이 일어나는 것을 말한다.

즉, 신체의 각 부분이 스트레스에 대한 정보를 두뇌에 알리면, 두뇌에 있는 시상하부가 민감하게 반응을 하며, 시상하부에서 방출되는 피질자극방출요인은 뇌하수체에 보내져서 부신피질(Adrenal cortex)자극호르몬과 갑상선자극호르몬을 내보내게 된다.

상기 부신피질자극호르몬은 부신의 피질을 자극하게 되어 코티솔(Cortisol)을 분비함으로써 혈액 내의 당을 높이고, 신체의 대사 활동을 촉진하며, 부신의 수질이 자극을 받게 되면 아드레날린(Adrenaline)과 노에피네프린(Norepinephrine)이라는 호르몬이 분비되어 혈당을 높일 뿐만 아니라 심장 박동을 빨리 하고, 혈압을 올린다. 이 에 따라 육체적으로나 정신적으로 스트레스를 받았을 때 맥박이 빨라지게 된다.

또한, 스트레스는 손과 발의 피부에도 자극을 주는데, 손바닥과 발바닥에 가장 많이 분포하는 에크린(Eccrine) 땀샘은 심리적인 자극이나 감각적인 자극에 강하게 반응한다. 상기 에크린 땀샘은 교감신경계의 활동에 의해 직접적인 영향을 받고 피부전기반응(EDA)은 교감신경계의 활동과 연관성이 있다.

즉, 감정적인 변화나 심리적인 변화가 자율신경계의 활동에 영향을 미치고 이는 바로 에크린 땀샘의 작용에 영향을 주어 손바닥의 피부 임피던스(Impedance)를 변화시킨다. 이러한 피부전기반응으로 나타나는 것 중에 하나가 피부 임피던스 변화이다.

따라서, 쉽게 흥분하거나 스트레스를 많이 받는 사람은 그렇지 않은 사람보다 피부 임피던스가 낮아지고 반면에 감정을 진정시키고 편안함을 느끼는 경우에는 피부 임피던스가 높아진다.

상기와 같은 외부의 일시적인 스트레스에 대한 신체 반응은 자연스런 현상이지만, 스트레스에 대한 신체 반응이 오랫동안 지속될 경우에는 인체에 치명적인 손상을 유발시키게 된다.

이에 따라, 일반인들의 건강에 대한 관심이 높아지면서 언제 어디서나 자신의 스트레스 상태를 점검해보고자 하는 욕구가 높아짐에 따라 개인이 소지한 장치를 사용하여 사용자가 간편하게 스트레스 상태를 측정하고자 하는 필요성이 요구되었다.

그러나, 종래의 경우는 스트레스의 상태를 측정하기 위해서는 병원에서 검진을 받거나 가정용 의료기기를 각각 구입하여 사용해 왔다. 또한, 병원을 이용할 경우에는 시간 투자 및 검진비를 부담해야 했으며, 가정용 의료기기는 고가의 돈을 지불하고 구입해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도 및 피부전기반응을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정모듈을 이동통신 단말기의 적소에 설치함으로써, 사용자가 시간과 장소에 상관없이 자신의 스트레스 상태를 간편하게 점검할 수 있는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 단말기의 적소에 설치된 스트레스 측정모듈에 이동통신 단말기와의 데이터 통신을 위한 입출력 인터페이스부를 구비하고, 스트레스 측정모듈을 통해 측정된 각종 측정 데이터값들은 입출력 인터페이스부를 통해 이동통신 단말기의 메모리에 각각 저장되며, 메모리에 저장된 각종 측정 데이터값들은 이동통신 단말기를 통해 원격지에 송수신하여 전문의의 진단을 받을 수 있는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 이동통신 단말기의 적소에 설치되고, 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도 및 피부전기반응을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정수단; 및 상기 스트레스 측정수단에 의해 측정된 스트레스 상태를 사용자에게 시각적으로 디스플레이하기 위한 표시수단을 포함하여 이루어진 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치를 제공하는 것이다.

여기서, 상기 스트레스 측정수단은, 사용자의 손가락이 접촉가능하도록 구비된 복수개의 측정전극들을 통해 심장의 수축에 따른 활동전위의 시간적 변화를 측정하여 심전도 생체신호를 출력하는 심전도 측정부; 사용자의 손가락이 접촉가능하도록 구비된 복수개의 측정전극들을 통해 피부전기저항을 측정하여 피부전기반응 생체신호를 출력하는 피부전기반응 측정부; 및 상기 심전도 생체신호 및 상기 피부전기반응 생체신호를 각각 제공받아 심박변화값 및 피부 임피던스값을 연산하고, 상기 연산된 심박변화값 및 피부 임피던스값에 의해 스트레스 레벨값을 연산하여 상기 표시수단으로 출력하도록 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정모듈을 장착한 이동통신 단말기를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정모듈을 장착한 이동통신 단말기를 나타낸 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치는, 이동통신 단말기(100)의 적소 즉, 전면 일측부에 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도(ECG) 및 피부전기반응(EDA)을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정모듈(200)이 설치되어 있다.

또한, 이동통신 단말기(100)의 전면 일측부에는 스트레스 측정모듈(200)에 의해 측정된 스트레스 상태를 사용자에게 시각적으로 표시하기 위한 디스플레이부(240)가 구비되어 있다. 이때, 디스플레이부(240)는 이동통신 단말기(100)에 자체적으로 마련된 외부창을 사용함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 이동통신 단말기(100)의 외부창과는 별도로 마련될 수도 있다.

이동통신 단말기(100)의 상부 일측면에는 후술하는 인쇄회로기판(290)에 전기적으로 연결되고, 사용자의 손가락 피부 일부가 접촉가능하도록 구비되어 각종 생체신호들을 검출하기 위한 제 1심전도 측정전극(211a)이 형성되어 있다.

이동통신 단말기(100)의 상부 타측면에는 사용자의 조작에 의해 스트레스 측정시작을 위한 측정개시신호를 발생하기 위한 키입력부(230)가 형성되어 있다. 이때, 키입력부(230)는 통상의 누름 버튼(Push Button)으로 구현됨이 바람직하며, 이동통신 단말기(100)에 마련된 각종 키 버튼들 중 어느 하나를 이용할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 적용된 스트레스 측정모듈을 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'단면도이고, 도 5는 도 3의 B-B'단면도이고, 도 6은 도 3의 C-C'단면도이다.

도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 적용된 스트레스 측정모듈(200)은, 몸체를 이루는 하우징(290)과, 하우징(290)에 내장되고, 사용자의 심전도(ECG) 및 피부전기반응(EDA)을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 각종 회로들이 탑재된 인쇄회로기판(295)과, 인쇄회로기판(295)에 전기적으로 연결되고, 사용자의 손가락이 접촉가능하도록 하우징(290)의 전면부에 각각 설치되는 복수개의 측정전극들(211b,211c,222a,222b)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 하우징(290)은 이동통신 단말기(100)의 적소 즉, 전면 일측부에 그 전면이 노출되도록 설치되는 바, 그 전면 중앙부에는 길이방향으로 소정의 높이를 갖는 차단벽(291)이 돌출형성되어 있다.

인쇄회로기판(295)에 탑재된 사용자의 심전도(ECG) 및 피부전기반응(EDA)을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 각종 회로들은 SoC(System on Chip)형태로 집적화되어 이루어짐이 바람직하다.

상기 복수개의 측정전극들(211b,211c,222a,222b)은 차단벽(291)을 사이에 두고 좌/우측으로 각각 설치되는 바, 차단벽(291)의 좌측 상단에는 사용자의 손가락 피부 일부가 접촉되어 각종 생체신호들을 검출하기 위한 제 2심전도 측정전극(211b)과, 제 2심전도 측정전극(211b)의 하부측에는 후술하는 정전류구동부(221)로부터 출력된 소정의 정전류(예컨대, 800㎂, 50㎑)를 사용자의 손가락 피부에 인가하기 위한 제 1피부전기반응 측정전극(222a)이 각각 분리되어 구비되어 있다.

또한, 차단벽(291)의 우측 상단에는 사용자의 손가락 피부 일부가 접촉되어 각종 생체신호들을 검출하기 위한 제 3심전도 측정전극(211c)과, 제 3심전도 측정전극(211c)의 하부측에는 제 1피부전기반응 측정전극(222a)을 통해 인가된 소정의 정전류에 의해 사용자의 피부전기저항을 검출하기 위한 제 2피부전기반응 측정전극(222b)이 각각 분리되어 구비되어 있다.

이때, 제 2심전도 측정전극(211b) 및 제 3심전도 측정전극(211c)은 사용자 손가락의 끝부분 즉, 첫 번째 마디부분이 접촉되는데, 손가락의 접촉 시 첫 번째 마디부분이 이탈되지 않고 용이하게 밀착될 수 있도록 안쪽으로 움푹 들어간 형태 즉, 오목하게 형성됨이 바람직하다.

그리고, 제 1피부전기반응 측정전극(222a) 및 제 2피부전기반응 측정전극(222b)은 사용자 손가락의 두 번째 마디부분이 접촉되는데, 손가락의 접촉 시 두 번째 마디부분이 용이하게 접촉될 수 있도록 볼록하게 형성됨이 바람직하다.

상기 복수개의 측정전극들(211b,211c,222a,222b)은 전도성이 좋은 금속(예컨대, 티타늄 또는 백금 등)을 이용한 건성전극으로 형성되어 있으며, 각 측정전극들(211b,211c,222a,222b)은 서로간에 접촉을 효과적으로 방지하기 위해 절연체로 둘러싸여짐이 바람직하다.

한편, 차단벽(291)은 좌/우측으로 각각 구비된 측정전극들(211b,222a)/(211c,222b)에 사용자의 손가락이 안정적으로 접촉하기 위해 상측에서 하측으로 갈수록 높아지게 형성됨이 바람직하며, 그 전면에는 상기 측정전극들(211b,211c,222a,222b)의 접촉상태 및 스트레스의 측정상태를 표시해주기 위한 상태표시부(250, 도 7참조) 즉, 녹색 발광다이오드(LED)(250a) 및 적색 발광다이오드(LED)(250b)가 각각 구비되어 있다.

상기 녹색 발광다이오드(LED)(250a) 및 적색 발광다이오드(LED)(250b)는 시인성을 향상시키기 위해 차단벽(291)의 전면에 구비함으로써, 사용자는 손가락이 측정전극들(211b,211c,222a,222b)에 제대로 접촉되었는지 또는 스트레스의 측정상태를 용이하게 판단할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상태표시부(250)를 녹색 발광다이오드(LED)(250a) 및 적색 발광다이오드(LED)(250b)로 구현하였지만, 이에 국한하지 않으며, 여러 가지의 색깔을 발산할 수 있는 적어도 하나의 발광다이오드(LED)로 구현할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치를 개략적으로 설명하기 위한 블록구성도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 이동통신 단말기(100)의 적소에 설치된 스트레스 측정모듈(200)은, 크게 심전도 측정부(210), 피부전기반응 측정부(220), 키입력부(230), 디스플레이부(240), 상태표시부(250), 입출력 인터페이스부(260), 메모리부(270) 및 제어부(280)를 포함하여 이루어진다.

전술한 구성에서, 심전도 측정부(210)는 사용자의 손가락이 접촉가능하도록 구비된 복수개의 측정전극들을 통해 심장의 수축에 따른 활동전위의 시간적 변화를 측정하여 심전도 생체신호를 출력하는 역할을 수행한다.

이러한 심전도 측정부(210)는 사용자의 손가락 피부가 접촉되도록 구비되어 각종 생체신호들을 검출하기 위한 복수개의 제 1∼3심전도 측정전극(211a∼211c)과, 제 1∼3심전도 측정전극(211a∼211c)을 통해 출력된 각종 생체신호들 중 인체를 타고 들어오는 노이즈(Noise)나 인체에 의한 공통(common) 성분 등을 제거하고 차동(differential) 성분 즉, 심전도 생체신호를 획득하기 위한 차동증폭부(212)와, 차동증폭부(212)를 통해 획득된 심전도 생체신호 중에서 심전도 측정에 필요한 주파수 대역(예컨대, 0.5∼200Hz)의 심전도 생체신호를 선택적으로 필터링하여 제어부(280)로 출력하기 위한 필터부(213)로 구성되어 있다.

상기 심전도 측정부(210)로부터 측정된 심전도(ECG)의 측정원리는 통상적으로 인체 심장의 전기적인 활동(electrical activity)을 소스로 하여 발생하는 전위를 측정하는 방법으로서, 제 1∼3심전도 측정전극(211a∼211c)에 의해 각 측정전극들간의 벡터 차로 신호를 측정하여 사용자의 심박변화율(Heart Pate Variability, HRV)을 연산함으로써, 심전도(ECG)를 효과적으로 분석을 할 수 있게 된다.

이때, 상기 심박변화율(HRV)은 시간에 따른 심박의 주기적인 변화를 나타내는 것으로, 이는 내/외적인 환경 요인에 대한 자율신경계의 항상성(homeostasis) 조절 메커니즘을 추적할 수 있는 평가 수단이 된다.

즉, 건강한 사람의 경우에는 상기 심박변화율(HRV)이 크고 복잡하게 나타나지만, 질병 상태나 스트레스 상태에서는 복잡도가 현저히 감소한다. 실시간으로 측정되는 심박수는 측정을 개시한 후부터 일정시간(예컨대, 약 5분) 동안 누적되어 저장하게 된다. 적어도 하나 이상의 심박수 데이터가 입력되면서부터 하기의 수학식 1을 이용하여 심박수 표준편차 값(SD)을 연산한다.

여기서, SD : 심박수 표준편차 값이고, Var : 분산이고, HR : 측정 및 기록된 심박수이고, n : 저장된 심박수의 개수이다.

그리고, 피검자 마다 차이가 있지만 일정시간 동안 약 300회∼2000회 정도 측정된 값이 저장되며, 이 저장된 각각의 심박수 측정값을 이용하여 일정시간 후에는 저장된 모든 심박수 측정값에 대한 최종 심박수 표준편차 값을 연산하게 된다.

즉, 새로운 심박수가 입력되면 이전의 모든 측정 데이터가 누적되면서 표준편차 값을 연산하기 때문에, 최종적으로 표시되는 측정 데이터가 일정시간 동안 측정 및 저장된 심박수 데이터 전체에 대한 최종 심박수 표준편차 값으로 된다.

통상적으로 상기 심박수 표준편차 값의 수치가 클수록 신체의 상태가 비교적 건강한 것으로 인정되고 있다. 상기와 같이 수학식 1을 통해 연산된 심박수 표준편차 값은 이후에 연산될 스트레스 레벨값의 분석에 기초 데이터로 이용하게 된다.

한편, 본 발명에서는 사용자의 심전도 생체신호를 효과적으로 측정하기 위해 3개의 제 1∼3심전도 측정전극(211a∼211c)을 사용함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 적어도 두개의 심전도 측정전극을 사용할 수도 있다.

그리고, 피부전기반응 측정부(220)는 사용자의 손가락이 접촉가능하도록 구비된 복수개의 측정전극들을 통해 피부전기저항을 측정하여 피부전기반응 생체신호를 출력하는 역할을 수행한다.

이러한 피부전기반응 측정부(220)는 제어부(280)의 구동제어신호에 따라 피부전기저항을 측정하기 위한 소정의 정전류를 출력하는 정전류구동부(221)와, 정전류구동부(221)로부터 출력된 소정의 정전류를 사용자의 손가락 피부에 인가하기 위한 제 1피부전기반응 측정전극(222a) 및 제 1피부전기반응 측정전극(222b)을 통해 인가된 정전류에 의해 사용자의 피부전기저항을 검출하기 위한 제 2피부전기반응 측정전극(222b)과, 제 2피부전기반응 측정전극(222b)으로부터 출력된 미세한 피부전기저항을 증폭하기 위한 증폭부(223)와, 증폭부(223)를 통해 증폭된 신호 중에서 각종 노이즈(예컨대, 60㎐ AC 노이즈 등)를 제거하여 피부전기반응 생체신호를 출력하기 위한 필터부(224)로 구성되어 있다.

상기 피부전기반응 측정부(220)로부터 측정된 피부전기반응(EDA) 생체신호의 측정원리는 통상적으로 소정의 정전류를 인체에 흘려서 변화되는 전압을 다시 측정하는 체외적(exosomatic) 측정방법으로서, 스트레스를 받아 흥분하게 되면 교감신경이 자극을 받고 이에 따라 손바닥과 발바닥에 땀이 발생하며, 이 수분으로 인해 저항이 낮아져서 피부임피던스가 낮아진다. 반대로 스트레스를 받지 않은 상태에서는 일정한 피부 임피던스를 유지하게 된다. 그러므로, 미리 기준이 될 수 있는 안정시의 피부전기반응 측정이 필요하다.

이러한 피부전기반응(EDA)은 처음 측정 시작 시와 측정이 끝난 후의 값을 비교(측정시작값-측정후값)하여 획득할 수 있다.

즉, 통상적으로 피부임피던스가 낮아지면(스트레스가 높은 상태) 출력 값은 증가하고, 피부임피던스가 높아지면(스트레스가 낮은 상태) 출력 값은 감소하게 된다. 이에 따라, 그 차이가 많으면 많을 수록 스트레스를 많이 받은 것이 된다. 또한, 그 차이가 음의 값이면 스트레스를 받은 것이고, 그 차이가 양의 값이면 스트레스가 감소하는 것이며, 그 차이가 0에 가까우면 스트레스가 없는 것이 된다.

한편, 본 발명에서는 사용자의 피부전기반응 생체신호를 효과적으로 측정하기 위해 제 1,2피부전기반응 측정전극(222a)(222b)을 사용함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 적어도 하나의 피부전기반응 측정전극을 사용할 수도 있다.

입출력 인터페이스부(260)는 이동통신 단말기(100)와의 데이터 통신을 위한 것으로 인쇄회로기판(295)에 전기적으로 연결되어 있으며, 이러한 입출력 인터페이스부(260)를 통해 스트레스 측정모듈(200)로부터 측정된 각종 측정 데이터값들(예컨대, 심박변화값, 피부 임피던스값 및 스트레스 레벨값 등)은 이동통신 단말기(100)의 자체 메모리(미도시)에 각각 저장될 수 있으며, 상기 자체 메모리에 저장된 각종 측정 데이터값들은 이동통신 단말기(100)를 통해 원격지에 송수신하여 전문의의 진단을 받도록 할 수 있다.

메모리부(270)는 스트레스 측정모듈(200)을 통해 측정된 각종 측정 데이터값들을 각각 개별적으로 저장할 수 있도록 한다.

제어부(280)는 스트레스 측정모듈(200)의 전체적인 제어를 담당하는 역할을 수행하는 바, 심전도 측정부(210) 및 피부전기반응 측정부(220)로부터 출력된 심전도 생체신호 및 피부전기반응 생체신호를 각각 제공받아 통상의 A/D변환부(미도시)를 거쳐 변환된 디지털 신호값에 의해 심박변화값 및 피부 임피던스값을 연산하고, 상기 연산된 심박변화값 및 피부 임피던스값에 의해 스트레스 레벨값을 연산하여 디스플레이부(240)로 출력하도록 제어한다.

또한, 제어부(280)는 일정시간 스트레스 측정 시 상기 연산된 심박변화값 및 피부 임피던스값 중 어느 하나를 실시간으로 디스플레이부(240)로 출력함과 아울러 스트레스 측정 후 상기 연산된 스트레스 레벨값을 디스플레이부(240)로 출력하도록 제어함이 바람직하다.

또한, 제어부(280)는 입출력 인터페이스부(260)를 통해 이동통신 단말기(100)의 중앙제어부(미도시)와 연동되어 스트레스 측정모듈(200)을 통해 측정된 각종 측정 데이터값들을 이동통신 단말기(100)의 자체 메모리에 저장될 수 있도록 제어함이 바람직하다.

한편, 스트레스 측정모듈(200)의 전원공급은 이동통신 단말기(100)의 배터리(Battery)(도 2참조, 150)를 사용함이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치의 사용상태를 설명하기 위한 사용상태도로서, 편의상 오른손잡이의 사용자를 기준으로 설명하기로 한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치를 이용하여 자신의 스트레스 상태를 측정하기 위해서는 먼저, 왼손(300)의 엄지손가락(310) 피부 바닥면이 스트레스 측정모듈(200)의 제 1심전도 측정전극(211a)에 완전히 접촉시키고, 이동통신 단말기(100)의 전면이 사용자의 시야에 들어오도록 왼손(300)의 바닥면에 파지한다.

이때, 왼손(300)의 검지손가락(320)은 키입력부(230)의 근처에 위치시키고, 나머지 손가락들은 이동통신 단말기(100)가 움직이지 않도록 측면을 지지하도록 위치시킨다.

이후, 오른손의 검지손가락(400) 및 중지손가락(410)을 스트레스 측정모듈(200)에 구비된 제 2,3심전도 측정전극(211b)(211c) 및 제 1,2피부전기반응 측정전극(222a)(222b)에 접촉시키는데, 오른손 검지손가락(400) 및 중지손가락(410)의 첫 번째 마디부분은 오목하게 형성된 제 2,3심전도 측정전극(211b)(211c)에 각각 접촉시키도록 하고, 오른손 검지손가락(400) 및 중지손가락(410)의 두 번째 마디부분은 볼록하게 형성된 제 1,2피부전기반응 측정전극(222a)(222b)에 접촉시키도록 한다.

상기와 같이 측정준비가 완료된 후에는 왼손(300)의 검지손가락(320)을 이용하여 키입력부(230)를 누르면, 제어부(280)에서는 사용자의 손가락이 복수개의 측정전극들(211b,211c,222a,222b)에 제대로 접촉되었는지를 판단한다.

만약, 사용자의 손가락이 복수개의 측정전극들(211b,211c,222a,222b)에 제대로 접촉되지 않았을 경우에는 적색 발광다이오드(250b)를 점등시킨다. 이러한 경우에는 다시 손가락을 복수개의 측정전극들(211b,211c,222a,222b)에 제대로 접촉시킨 후, 키입력부(230)를 눌러 손가락 접촉이 제대로 되었을 경우에는 녹색 발광다이오드(250a)를 점등시킴과 동시에 적색 발광다이오드(250b)를 소등시킨다.

이후, 제어부(280)에서는 일정시간(예컨대, 약 2분) 동안 심전도(ECG) 및 피부전기반응(EDA)을 측정하게 되는데, 심전도 측정부(210) 및 피부전기반응 측정부(220)로부터 출력된 심전도 생체신호 및 피부전기반응 생체신호를 각각 제공받아 상기 A/D변환부를 거쳐 변환된 디지털 신호값에 의해 심박변화값 및 피부 임피던스값을 연산하고, 상기 연산된 심박변화값 및 피부 임피던스값에 의해 스트레스 레벨값을 연산하여 디스플레이부(240)로 출력함으로써, 사용자는 스트레스의 측정 데이터값을 실시간으로 볼 수 있게 된다.

또한, 제어부(280)에서는 입출력 인터페이스부(260)를 통해 스트레스의 측정데이터값을 이동통신 단말기(100)의 자체 메모리에 저장하도록 제어할 수 있으며, 상기 저장된 각종 측정 데이터값들은 필요시 이동통신 단말기(100)를 통해 원격지에 송수신하여 전문의의 진단을 받을 수도 있다.

마지막으로, 스트레스의 측정이 완료되면 녹색 발광다이오드(250a)를 소등시킴으로써, 사용자는 녹색 발광다이오드(250a)가 점등되어 있는 동안 손가락 접촉을 유지시키면 스트레스 레벨값을 얻을 수 있게 된다.

전술한 본 발명에 따른 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서는 스트레스 측정모듈(200)을 이동통신 단말기(100)의 적소에 설치하였지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 노트북 컴퓨터(Notebook Computer), 개인정보 단말기(Personal Digital Assistants, PDA) 등의 휴대용 기기에도 설치할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치에 따르면, 첫째, 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도 및 피부전기반응을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정모듈을 이동통신 단말기의 적소에 설치함으로써, 사용자가 시간과 장소에 상관없이 자신의 스트레스 상태를 간편하게 점검할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 이동통신 단말기의 적소에 설치된 스트레스 측정모듈에 이동통신 단말기와의 데이터 통신을 위한 입출력 인터페이스부를 구비하고, 스트레스 측정모듈을 통해 측정된 각종 측정 데이터값들은 입출력 인터페이스부를 통해 이동통신 단말기의 메모리에 각각 저장되며, 메모리에 저장된 각종 측정 데이터값들은 이동통신 단말기를 통해 원격지에 송수신하여 전문의의 진단을 받을 수 있도록 함으로써, 자신의 스트레스 상태를 간편하게 점검함과 아울러 보다 객관적으로 자신의 스트레스의 상태를 점검할 수 있는 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 따른 스트레스 측정모듈에 구비된 제 2심전도 측정전극 및 제 3심전도 측정전극을 오목하게 형성함으로써, 손가락의 접촉 시 이탈되지 않고 용이하게 밀착될 수 있는 이점이 있다.

넷째, 본 발명에 따른 스트레스 측정모듈에 구비된 제 1피부전기반응 측정전극 및 제 2피부전기반응 측정전극을 볼록하게 형성함으로써, 손가락의 접촉 시 용이하게 접촉될 수 있는 이점이 있다.

다섯째, 본 발명에 따른 스트레스 측정모듈의 하우징의 중앙부에 돌출형성된 차단벽을 상측에서 하측으로 갈수록 높아지게 형성함으로써, 차단벽을 사이에 두고 좌/우측으로 구비된 복수개의 측정전극들에 사용자의 손가락이 안정적으로 접촉할 수 있는 이점이 있다.

여섯째, 본 발명에 따른 스트레스 측정모듈의 하우징에 돌출형성된 차단벽의 전면에 녹색 발광다이오드 및 적색 발광다이오드로 이루어진 상태표시부를 형성함으로써, 시인성을 보다 향상시켜 사용자는 자신의 손가락이 복수개의 측정전극들에 제대로 접촉되었는지 또는 스트레스의 측정상태를 용이하게 판단할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정모듈을 장착한 이동통신 단말기를 나타낸 정면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정모듈을 장착한 이동통신 단말기를 나타낸 측면도,

도 3은 본 발명에 적용된 스트레스 측정모듈을 나타낸 정면도,

도 4는 도 3의 A-A'단면도,

도 5는 도 3의 B-B'단면도,

도 6은 도 3의 C-C'단면도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치를 개략적으로 설명하기 위한 블록구성도,

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치의 사용상태를 설명하기 위한 사용상태도이다.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ***

100 : 이동통신 단말기, 150 : 배터리,

200 : 스트레스 측정모듈, 210 : 심전도 측정부,

211a∼211c : 제 1∼3심전도 측정전극,

212 : 차동증폭부, 213,224 : 필터부,

220 : 피부전기반응 측정부, 221 : 정전류구동부,

222a,222b : 제 1,2피부전기반응 측정전극,

223 : 증폭부, 230 : 키입력부,

240 : 디스플레이부, 250 : 상태표시부,

250a : 녹색 발광다이오드, 250b : 적색 발광다이오드,

260 : 입출력 인터페이스부, 270 : 메모리부,

280 : 제어부, 290 : 하우징,

291 : 차단벽, 295 : 인쇄회로기판,

300 : 왼손, 310 : 왼손 엄지손가락,

320 : 왼손 검지손가락, 400 : 오른손 검지손가락,

410 : 오른손 중지손가락

Claims

이동통신 단말기의 적소에 설치되고, 사용자의 손가락 접촉에 의해 심전도 및 피부전기반응을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 스트레스 측정수단; 및

상기 스트레스 측정수단에 의해 측정된 스트레스 상태를 사용자에게 시각적으로 디스플레이하기 위한 표시수단을 포함하여 이루어진 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 스트레스 측정수단은,

사용자의 손가락이 접촉가능하도록 구비된 복수개의 측정전극들을 통해 심장의 수축에 따른 활동전위의 시간적 변화를 측정하여 심전도 생체신호를 출력하는 심전도 측정부;

사용자의 손가락이 접촉가능하도록 구비된 복수개의 측정전극들을 통해 피부전기저항을 측정하여 피부전기반응 생체신호를 출력하는 피부전기반응 측정부; 및

상기 심전도 생체신호 및 상기 피부전기반응 생체신호를 각각 제공받아 심박변화값 및 피부 임피던스값을 연산하고, 상기 연산된 심박변화값 및 피부 임피던스값에 의해 스트레스 레벨값을 연산하여 상기 표시수단으로 출력하도록 제어하기 위한 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 2항에 있어서, 상기 심전도 측정부는,

사용자의 손가락 피부가 접촉되도록 구비되어 생체신호들을 검출하기 위한 복수개의 심전도 측정전극;

상기 심전도 측정전극을 통해 출력된 생체신호들 중 각종 노이즈를 제거하여 심전도 생체신호를 획득하기 위한 차동증폭부; 및

상기 차동증폭부를 통해 획득된 심전도 생체신호 중에서 심전도 측정에 필요한 주파수 대역의 심전도 생체신호를 선택적으로 필터링하기 위한 필터부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 2항에 있어서, 상기 피부전기반응 측정부는,

상기 제어부의 구동제어신호에 따라 피부전기저항을 측정하기 위한 소정의 정전류를 출력하는 정전류구동부;

상기 정전류구동부로부터 출력된 소정의 정전류를 사용자의 손가락 피부에 인가하기 위한 제 1전극 및 상기 제 1측정전극을 통해 인가된 정전류에 의해 사용자의 피부전기저항을 검출하기 위한 제 2측정전극으로 이루어진 피부전기반응 측정전극;

상기 피부전기반응 측정전극으로부터 출력된 피부전기저항을 증폭하기 위한 증폭부; 및

상기 증폭부를 통해 증폭된 신호 중에서 각종 노이즈를 제거하여 피부전기반응 생체신호를 출력하기 위한 필터부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 2항에 있어서, 상기 제어부는 일정시간 스트레스 측정 시 상기 연산된 심박변화값 및 피부 임피던스값 중 어느 하나를 실시간으로 상기 표시수단으로 출력함과 아울러 스트레스 측정 후 상기 연산된 스트레스 레벨값을 상기 표시수단으로 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 2항에 있어서, 상기 스트레스 측정수단을 통해 측정된 사용자의 심박변화값, 피부 임피던스값 및 스트레스 레벨값을 각각 개별적으로 저장하기 위한 메모리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 2항에 있어서, 상기 스트레스 측정수단은 이동통신 단말기의 일측면에 구비되어 사용자의 조작에 의해 측정개시신호를 발생하기 위한 키입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 2항에 있어서, 상기 스트레스 측정수단은 이동통신 단말기와의 데이터 통신을 위한 입출력 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 8항에 있어서, 상기 스트레스 측정수단을 통해 측정된 사용자의 심박변화값, 피부 임피던스값 및 스트레스 레벨값은 상기 입출력 인터페이스부를 통해 이동통신 단말기의 메모리에 각각 저장되고, 상기 메모리에 저장된 사용자의 심박변화값, 피부임피던스값 및 스트레스 레벨값은 이동통신 단말기를 통해 원격지에 송수신하여 전문의의 진단을 받을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 스트레스 측정수단은,

이동통신 단말기의 적소에 그 일부가 노출되도록 설치되고, 몸체를 이루는 하우징;

상기 하우징에 내장되고, 사용자의 심전도 및 피부전기반응을 감지하여 스트레스 상태를 측정하기 위한 각종 회로들이 탑재된 인쇄회로기판; 및

상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되고, 사용자의 손가락이 접촉가능하도록 이동통신 단말기 및 상기 하우징의 일측에 각각 설치되는 복수개의 측정전극들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 10항에 있어서, 상기 복수개의 측정전극들은,

사용자의 일측 손으로 이동통신 단말기를 파지하여 적어도 하나의 손가락 피부 일부분이 접촉되도록 이동통신 단말기의 일측면에 구비된 제 1측정전극과, 사용자의 타측 손의 적어도 하나의 손가락 피부 일부분이 접촉되도록 상기 하우징의 일측에 구비된 복수개의 제 2측정전극을 포함하는 심전도 측정전극; 및

상기 하우징의 일측에 사용자의 타측 손의 적어도 하나의 손가락이 접촉되도록 상기 제 2측정전극과 분리되어 구비된 복수개의 피부전기반응 측정전극을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 11항에 있어서, 상기 제 2측정전극은 상기 하우징의 중앙부에 돌출형성된 차단벽을 사이에 두고 양측으로 각각 구비되고, 상기 접촉된 손가락의 이탈을 방지하기 위해 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 11항에 있어서, 상기 피부전기반응 측정전극은 상기 하우징의 중앙부에 돌출형성된 차단벽을 사이에 두고 양측으로 상기 제 2측정전극과 분리되도록 각각 구비되고, 손가락의 피부 일부분이 접촉가능하도록 볼록하게 형성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 차단벽은 사용자의 손가락이 양측으로 구비된 측정전극들에 안정적으로 접촉하기 위해 상측에서 하측으로 갈수록 높아지게 형성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 10항에 있어서, 상기 복수개의 측정전극들은 티타늄 또는 백금 중 어느 하나의 금속으로 형성된 건성전극인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 10항에 있어서, 상기 복수개의 측정전극들은 각 측정전극간의 접촉을 방지하기 위해 절연체로 둘러싸여진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 표시수단은 이동통신 단말기의 외부창으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 2항 또는 제 10항에 있어서, 상기 스트레스 측정수단은 상기 측정전극들의 접촉상태 및 스트레스의 측정상태를 표시해주기 위한 상태표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.
제 18항에 있어서, 상기 상태표시부는 적어도 하나의 발광다이오드(LED)로 이루어지며, 상기 하우징의 중앙부에 돌출형성된 차단벽의 일측면에 형성된 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기용 스트레스 측정장치.