KR20070093201A

KR20070093201A - 운전자의 생체신호 감지 장치

Info

Publication number: KR20070093201A
Application number: KR1020060023027A
Authority: KR
Inventors: 이창동
Original assignee: 주식회사 액슨
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-09-18
Also published as: KR100774118B1

Abstract

본 발명은 운전자의 생체신호 감지 시스템에 관한 것으로, 차량의 운행을 위해 운전자가 파지하여 피부와 접촉하게 되는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 표면에 설치되어 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하게 되는 검출부와, 상기 검출부에서 획득된 생체신호를 정형화시키는 데이터 처리부와, 상기 데이터 처리부에서 변환된 생체신호를 전송하게 되는 데이터 라인과, 상기 데이터 라인으로부터 전송된 생체신호를 기록하게 되는 기록부가 포함된 운전자의 생체신호 감지 시스템이 제공된다.

본 발명에 의하여, 운행중인 운전자의 생체신호를 자연스럽게 검출할 수 있고, 검출된 운전자의 생체신호를 정형(데이터)화시키고 이를 기록하게 됨으로써, 검출된 데이터를 기초로 하여 졸음 운전의 예방, 경고, 자동차 사고분석 및 자동차의 실내환경 제어 등을 체계적으로 연구할 수 있도록 도모하게 된다.

자동차, 운전자, 생체신호, 감지, 정형화

Description

운전자의 생체신호 감지 시스템{A detection system for bio-signal of driver}

도 1은 본 발명에 따른 생체신호 감지 시스템의 구성을 나타낸 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 생체신호 감지 시스템이 적용된 제 1 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 생체신호 감지 시스템이 적용된 제 2 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 4는 제 2 실시예에 따른 사용 상태를 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100 : 스티어링 휠 110 : 검출부

112 : GSR 센서 114 : 체온 센서

116 : 심장 박동 센서 118 : 압력 센서

120 : 데이터 처리부 122 : 증폭기

124 : 필터 126 : 변환기

128 : 비교기 130 : 데이터 라인

140 : 기록부 200 : 핸들 커버

210 : 핸들 덮개층 220 : 피부 접촉층

본 발명은 운전자의 생체신호 감지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량과 같은 운송수단의 탑승자 중 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하고, 검출된 데이터를 기초로 하여 졸음 운전의 예방, 경고, 자동차 사고분석 및 자동차의 실내환경 제어 등을 체계적으로 연구할 수 있도록 도모하는 운전자의 생체신호 감지 시스템에 관한 것이다.

고속으로 운행하는 차량과 같은 운송수단의 충돌 사고는 막대한 재산 손실과 함께 큰 인명 피해를 가져오므로 운전자의 주의가 각별히 요구된다. 그러나, 운전자의 의지와는 상관없이 운전불능의 상태가 도래할 수가 있게 되는 바, 예를 들어 차량을 장시간 운전하게 됨으로써 발생되는 누적된 피로에 의한 졸음 운전 및 운전자의 건강상태에 따른 갑작스런 신체 마비 등과 같은 그 어떠한 이유로든 사고는 발생될 수 있다.

따라서, 이런한 운전자의 운전불능 상태를 미연에 예측하여 운전자에게 경각심을 주거나 혹은 사고 발생 당시에 운전자의 신체적 상태를 파악하여 명확한 사고 원인을 규명하는 것은 매우 중요하다.

그러나, 차량을 제작하는 업체들은 차량 탑승자들의 편의사항을 개선시켜 부가적인 이익 창출에만 힘쓰고 있는 실정이고, 안전 운행과 직접적인 연관성을 갖는 운전자의 신체 변화에 따른 대응책은 미미할 뿐만 아니라, 사고 발생 후에도 운전자의 상태를 유추하거나 고려하지 않고 사고의 원인을 분석하는 경우가 대부분이므로 명확한 사고 원인을 파악하기 힘든 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량의 안전 운행과 직접적인 연관성을 갖는 운전자의 신체 변화를 지속적으로 검출하고, 검출된 데이터를 기초로 하여 졸음 운전의 예방, 경고, 자동차 사고분석 및 자동차의 실내환경 제어 등을 체계적으로 연구할 수 있도록 도모하는 운전자의 생체신호 감지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 차량의 운행을 위해 운전자가 파지하여 피부와 접촉하게 되는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 표면에 하나 이상의 센서가 설치되어 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하게 되는 검출부와, 상기 검출부에서 획득된 생체신호를 정형화시키는 데이터 처리부와, 상기 데이터 처리부에서 변환된 생체신호를 전송하게 되는 데이터 라인과, 상기 데이터 라인으로부터 전송된 생체신호를 기록하게 되는 기록부가 포함되는 운전자의 생체신호 감지 시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 검출부는 GSR 센서, 체온 센서, 심장 박동 센서 및 압력 센서가 포함된 것이 바람직하다.

또한, 상기 검출부는 상기 스티어링 휠을 감싸는 핸들 커버에 설치된 것이 바람직하다.

특히, 상상기 핸들 커버는 핸들 덮개층과 상기 핸들 덮개층 상의 피부 접촉층으로 구성된 이중 층 구조이고, 상기 검출부를 구성하는 센서들 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 센서들은 상기 피부 접촉층에 부착되고, 나머지 센서들은 상기 핸들 덮개층에 부착된 것이 바람직하다.

아울러, 상기 피부 접촉층에 부착되는 센서는 GSR 센서 및 체온 센서를 포함하고, 상기 핸들 덮개층에 부착되는 센서는 심장 박동 센서 및 압력 센서를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 검출부의 수평적 배열 간격이나 혹은 상기 검출부를 구성하는 모든 센서들을 포함하는 직경은 2~3인치인 것이 바람직하다.

또한, 상기 검출부의 수평적 배열은 상기 검출부를 구성하는 상기 센서들 중에서 동일한 센서들이 상기 핸들 커버의 동일한 사선 상에 위치하도록 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 데이터 처리부는 상기 검출부에서 획득한 생체신호를 증폭하게 되는 증폭기와, 상기 증폭기에서 출력된 신호 중 잡음을 제거하게 되는 필터와, 상기 필터에서 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하게 되는 변환기와, 상기 변환기에서 출력된 디지털 신호를 미리 설정된 신호와 비교하게 되는 비교기가 더 포함된 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 생체신호 감지 시스템의 구성을 나타낸 흐름도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 차량과 같은 운송수단은 운전자가 조정석에 앉아서 상기 차량의 운행 방향을 결정하게 되는 바, 이를 위해 상기 운전자는 보편적인 조향장치인 스티어링 휠을 파지하여 좌우로 회전시킴으로써 차량의 진행 방향을 조정하게 된다.

즉, 운전자는 차량의 운행을 위해서는 반드시 스티어링 휠을 움켜 잡아야 하고 따라서, 상기 스티어링 휠의 표면과 운전자의 손바닥에 해당되는 피부조직이 접촉하게 된다. 본 발명은 운전자의 피부조직이 접촉하게 되는 스티어링 휠의 표면에 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하는 하나 이상의 센서를 설치하고, 상기 센서에서 획득한 운전자의 생체신호를 정형(데이터)화하여 기록하게 된다.

이를 위해 상기 스티어링 휠에는 GSR 센서(112), 체온 센서(114), 심장 박동 센서(116), 압력 센서(118)로 구성되는 검출부(110)가 설치된다. 상기 GSR(Galvanic Skin Reflux, 전기피부반사) 센서(112)는 운전자의 신경계에서 피부로 방출되는 전기 신호를 검출하게 되며, 상기 체온 센서(114)는 운전자가 스티어링 휠을 움켜 잡은 손바닥의 온도를 검출하게 된다.

또한, 상기 심장 박동 센서(116)는 운전자의 손바닥에 분포한 혈관 및 근육으로 전달된 심장의 진폭을 검출하게 되고, 상기 압력 센서(118)는 운전자가 스티어링 휠을 움켜 쥔 악력의 크기를 검출하게 됨으로써, 상기 검출부(110)에서 획득한 운전자의 생체신호를 데이터 처리부(120)에서 정형화시키게 된다.

상기 데이터 처리부(120)는 검출부(110)에서 획득한 생체신호를 증폭시키고, 증폭된 생체신호 중 포함된 잡음을 제거시키고, 잡음이 제거된 생체신호를 디지털 신호로 변환시키고, 디지털 신호로 변환된 생체신호를 미리 설정된 신호와 비교하게 되는 증폭기(122), 필터(124), 변환기(126), 비교기(128)로 이루어 진다.

그리고, 상기와 같이 운전자의 생체신호가 정형화된 데이터를 유/무선신호에 의해 전송시키게 되는 데이터 라인(130)을 통해 기록부(140)에 기록되고, 기록된 운전자의 생체신호는 졸음 운전의 예방, 경고, 자동차 사고분석 및 자동차의 실내환경 제어 등을 체계적으로 연구할 수 있도록 도모하게 된다.

여기서, 상기 데이터 라인(130)과 기록부(140)는 차량에 설치된 텔레메틱스(Telematics)로 구현 가능하다. 즉, 상기 검출부(110)에서 획득된 운전자의 생체신호를 데이터 처리부(120)에서 정형화시키고 정형화된 생체신호를 텔레메틱스의 디스플레이에 표시하거나 원격지의 통제센터로 전송하여 기록하게 된다.

아울러, 상기 필터(124)를 통해 출력된 신호를 미리 설정된 신호와 비교하여 출력된 신호가 설정된 신호 값과 차이를 보이면 차량의 실내 온도를 조절하게 되거나, 운전자에게 경고음을 송출하게 되어 운전자에게 안전운행을 위한 경각심을 불러 일으킬 수도 있다.

따라서, 본 발명의 검출부(110)는 스티어링 휠에 설치되는 것이 필수적이다. 이를 도 2에 의거하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 생체신호 감지 시스템이 적용된 제 1 실시예를 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 스티어링 휠(100)은 직경을 갖는 링의 형상을 갖는 것이 대부분이며, 특히 자동차와 같은 운송수단의 경우는 더욱 상기 형상을 고수하게 된다. 이는 자동차 차륜을 좌우측으로 변경하기 위한 경험적 설계에 의해 고려된 것으로 상기 스티어링 휠(100)을 좌우측으로 회전시키게 되면, 상기 스티어링 휠(100)과 연계된 조향장치가 차륜을 좌우측으로 변경시키게 된다.

따라서, 차량의 진행 방향을 결정하는 핵심적인 요소가 바로 스티어링 휠(100)이기 때문에 운전자는 반드시 스티어링 휠(100)을 움켜 잡고 스티어링 휠(100)을 좌우측으로 회전시키게 된다.

특히, 상기 스티어링 휠(100)에 검출부(110)를 설치하게 됨으로써, 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하게 된다. 상기 검출부(110)는 앞서 언급한 바와 같이, GSR 센서(112), 체온 센서(114), 심장 박동 센서(116), 압력 센서(118)로 구성되어 운전자의 손바닥에 해당되는 피부조직이 검출부(110)와 접촉하게 된다.

상기 검출부(110)의 센서들의 위치는 스티어링 휠(100)의 표면에서 수평적 배열 간격 내지 센서들 중에서 동일한 센서들이 동일한 사선 상에 위치하여 2~3인치의 간격으로 배열된다.

여기서, 상기 검출부(110)의 GSR 센서(112), 체온 센서(114), 심장 박동 센서(116), 압력 센서(118)는 운전자의 손바닥 피부조직과 접촉될 수 있도록 원형의 돌기 형상을 갖는 다면적으로 이루어져 스티어링 휠(100)을 파지한 운전자의 피부조직과 검출부(110)의 센서들이 최대한의 접촉면적을 갖게 된다.

그러나, 상기 검출부(110)의 GSR 센서(112) 및 체온 센서(114)가 원형의 돌기 형상만을 한정하는 것은 아니다. 때에 따라서는, 검출부(110)의 센서들이 스티어링 휠(100)의 표면을 따라 띠의 형태나 특정 문양(예를 들어 차량을 제작한 업체의 로고와 같은)의 형태로 구성 및 배치할 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 생체신호 감지 시스템이 적용된 제 2 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 4는 제 2 실시예에 따른 사용 상태를 나타낸 사시도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기와 같은 스티어링 휠(100)에 설치된 검출부(110)는 사용자의 필요에 따라 착탈될 수 있다. 이를 위해 상기 검출부(110)는 스티어링 휠(100)의 미끄럼 방지를 위해 부착되는 핸들 커버(200)에 설치된다.

상기 핸들 커버(200)에 설치된 검출부(110)는 앞서 언급된 제 1 실시예처럼 GSR 센서(112), 체온 센서(114), 심장 박동 센서(116), 압력 센서(118)로 구성되어 운전자의 손바닥에 해당되는 피부조직과 접촉하게 되는 것이 포함되며, 핸들 커버(200)의 표면에서 수평적 배열 간격 내지 센서들 중에서 동일한 센서들이 동일한 사선 상에 위치하여 2~3인치의 간격으로 배열된다.

또한, 상기 검출부(110)의 GSR 센서(112), 체온 센서(114)는 핸들 커버(200)의 표면에 설치되고, 심장 박동 센서(116), 압력 센서(118)는 핸들 커버(200)의 표면층 바로 하부에 설치될 수도 있다. 이를 도 5에 의거하여 설명한다.

도 5는 도 4의 A-A선 단면도이다. 도면을 참조하여 설명하면, 상기 핸들 커버(200)는 가요성 소재로 된 다층 구조로 형성된다. 예를 들면, 핸들 커버(200)는 핸들 덮개층(210) 및 피부 접촉층(220)으로 이루어지고 이들 층들 모두는 가요성 소재로 이루어 진다.

특히, 검출부의 GSR 센서(112) 및 체온 센서(114)는 피부 접촉층(220)의 외면 둘레 상에 돌출되도록 각각 배열되어, 운전자의 피부조직과 직접 촉접하게 되고, 핸들 덮개층(210)에는 일정한 간격으로 심장 박동 센서(116) 및 압력 센서 (118)가 내장될 수도 있다.

따라서, 운전자가 파지하게 되는 핸들 커버(200)에 GSR 센서(112), 체온 센서(114), 심장 박동 센서(116) 및 압력 센서(118)로 구성된 검출부(110)가 운전자가 파지하는 손의 반경에 존재하게 되므로 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출할 수 있게 된다.

특히, 피부 접촉층(220) 상에 형성된 GSR 센서(112) 및 온도 센서(114)와, 핸들 덮개층(210) 내에 내장된 심장 박동 센서(116)는 각각 운전자의 생체신호를 감지하고 또한, 핸들 덮개층(210) 내에 내장된 압력 센서(118)는 각각 핸들 커버(200)를 파지하는 운전자의 손의 악력을 검출하여 운전중인 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하여 정형화된 신호로 기록하게 될 수 있다.

상기와 같은 운전자의 생체신호 감지 시스템은 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하여 정형화시키고, 정형화된 생체신호를 기록하게 됨으로써, 졸음 운전의 예방, 경고, 자동차 사고분석 및 자동차의 실내환경 제어 등을 체계적으로 연구할 수 있도록 도모하게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로서만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

본 발명에 의한 운전자의 생체신호 감지 시스템은, 운행중인 운전자의 생체신호를 자연스럽게 검출할 수 있고, 검출된 운전자의 생체신호를 정형(데이터)화시 키고 이를 기록하게 됨으로써, 검출된 데이터를 기초로 하여 졸음 운전의 예방, 경고, 자동차 사고분석 및 자동차의 실내환경 제어 등을 체계적으로 연구할 수 있도록 도모하게 된다.

따라서, 운전자의 운전불능 상태를 미연에 예측하여 운전자에게 경각심을 주거나 혹은 사고 발생 당시에 운전자의 신체적 상태를 파악하여 명확한 사고 원인을 규명하는 등의 많은 영역에서 활용될 수 있는 효과가 있다.

Claims

차량의 운행을 위해 운전자가 파지하여 피부와 접촉하게 되는 스티어링 휠과;

상기 스티어링 휠의 표면에 하나 이상의 센서가 설치되어 운전자의 생체신호를 지속적으로 검출하게 되는 검출부와;

상기 검출부에서 획득된 생체신호를 정형화시키는 데이터 처리부와;

상기 데이터 처리부에서 변환된 생체신호를 전송하게 되는 데이터 라인과;

상기 데이터 라인으로부터 전송된 생체신호를 기록하게 되는 기록부가 포함된 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 검출부는 GSR 센서, 체온 센서, 심장 박동 센서 및 압력 센서가 포함된 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 검출부는 상기 스티어링 휠을 감싸는 핸들 커버에 설치된 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 핸들 커버는 핸들 덮개층과 상기 핸들 덮개층 상의 피부 접촉층으로 구성된 이중 층 구조이고,

상기 검출부를 구성하는 센서들 중에서 선택된 적어도 2개 이상의 센서들은 상기 피부 접촉층에 부착되고, 나머지 센서들은 상기 핸들 덮개층에 부착된 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.
제 4 항에 있어서,

상기 피부 접촉층에 부착되는 센서는 GSR 센서 및 체온 센서를 포함하고,

상기 핸들 덮개층에 부착되는 센서는 심장 박동 센서 및 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 검출부의 수평적 배열 간격이나 혹은 상기 검출부를 구성하는 모든 센서들을 포함하는 직경은 2~3인치인 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 검출부의 수평적 배열은 상기 검출부를 구성하는 상기 센서들 중에서 동일한 센서들이 상기 핸들 커버의 동일한 사선 상에 위치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 데이터 처리부는,

상기 검출부에서 획득한 생체신호를 증폭하게 되는 증폭기와;

상기 증폭기에서 출력된 신호 중 잡음을 제거하게 되는 필터와;

상기 필터에서 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하게 되는 변환기와;

상기 변환기에서 출력된 디지털 신호를 미리 설정된 신호와 비교하게 되는 비교기가 더 포함된 것을 특징으로 하는 운전자의 생체신호 감지 시스템.