KR20070103938A - 생체신호 측정이 가능한 헤드셋 장치 및 헤드셋 장치를이용한 생체신호 측정방법 - Google Patents

생체신호 측정이 가능한 헤드셋 장치 및 헤드셋 장치를이용한 생체신호 측정방법 Download PDF

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Abstract

헤드셋 장치는 헤드셋 본체, 헤드셋 본체에 대해 상대적으로 이동하는 연결부 및 연결부에 장착되며 사용자의 신체와 접하는 센서부를 구비한다. 센서부는 사용자의 생체신호를 측정할 수 있으며, 헤드셋 본체와 센서부가 연결부를 통해 간접적으로 연결되기 때문에, 헤드셋 본체의 움직임 또는 진동에 의한 센서부의 영향을 차단할 수가 있다. 특히, 헤드셋 본체에 대해 센서부를 주로 횡방향으로 이동하게 함으로써, 사용자가 운동을 하여도 믿을만한 측정 결과를 얻을 수가 있다.
헤드셋, PPG, 센서

Description

생체신호 측정이 가능한 헤드셋 장치 및 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법 {HEADSET DEVICE CAPABLE OF VITAL-SIGN MEASUREMENT AND METHOD OF MEASURING VITAL SIGN USING THE HEADSET DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드셋 장치를 도시한다.
도 2는 도 1의 헤드셋 장치에서 센서부를 도시한다.
도 3은 도 1의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드셋 장치를 도시한다.
도 5는 도 4의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헤드셋 장치를 도시한다.
도 7은 도 6의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 도시한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 정면에서 도시한다.
도 9는 도 8의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 측면에서 도시한다.
도 10은 일체형 헤드셋 장치의 성능을 설명하는 그래프이다.
도 11은 도 6 및 도 7에 도시된 분리형 헤드셋 장치의 성능을 설명하는 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：헤드셋 장치 110：헤드셋 본체
120：센서부 130：연결부
본 발명은 헤드셋 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 생체신호를 측정하는 것이 가능하며 운동 중에도 안정된 측정결과를 얻을 수 있는 헤드셋 장치 및 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법에 관한 것이다.
심전도나 맥박 등과 같은 생체신호를 측정하기 위해서는 다양한 방식의 센서, 예를 들어 미량의 전류변화를 감지하기 위한 전극 센서나 빛의 변화를 감지하기 위한 PPG(Photo Plethysmography) 센서가 사용되고 있다. 일반적으로 이러한 센서는 신체에 착용할 수 있는 물품, 예를 들어 의류, 모자, 액세서리, 밴드 등에 장착되어 사용될 수 있으며, 이러한 물품을 이용하여 착용한 사람의 신체의 변화를 실시간으로 측정하는 것이 가능하게 할 수 있다. 운동 중인 사람의 신체 변화를 측정하기 위해서 이어폰이나 헤드폰과 같은 헤드셋 장치가 사용될 수 있으며, 헤드셋 장치는 측정이 용이한 머리에 고정되는 장치로서 음악을 함께 제공할 수 있기 때문에 자연스럽게 측정을 수행할 수 있고 그 적용범위가 현실적이라는 장점이 있다.
일반적으로 센서의 감도를 향상시키고 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해서는 측정을 위한 대상자가 정지한 상태를 유지하는 것이 좋으며, 대상자가 움직이거나 운동을 하는 경우에는 정확한 생체신호를 측정하는 것이 어렵게 된다. 왜냐하면, 대상자가 계속적으로 운동을 하면서 센서와 신체 간의 접촉상태가 계속적으로 변화할 수 있으며, 상기 변화는 예측할 수 없을 정도로 크고 불규칙적이기 때문이다. 특히 머리 부분은 신체 중에서도 큰 변위로 움직이기 때문에 운동에 의한 영향을 가장 많이 받는다고 할 수 있다.
신체를 기준으로 할 때, 운동에 의한 영향은 방향에 따라 다른 정도의 영향을 제공할 수 있다. 예를 들어, 헤드셋 장치의 경우 머리 및 헤드셋 장치 간의 종방향보다는 횡방향에 대한 영향을 크게 받는다. 여기서 종방향이라 함은 머리 표면과 헤드셋 장치를 연결하는 축과 나란한 방향이라 할 수 있으며, 횡방향이라 함은 종방향에 수직한 방향이라 할 수 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 목적은 머리에 착용한 상태에서 안정된 생체신호 측정결과를 얻을 수 있는 헤드셋 장치 및 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종방향보다는 주로 횡방향에 대한 변화를 상쇄할 수 있는 헤드셋 장치 및 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 횡방향 변화에 대해 효율적으로 대처할 수 있는 다양한 구조의 헤드셋 장치 및 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법을 제공하 는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 측면에 따르면, 헤드셋 장치는 헤드셋 본체 및 센서부를 포함하며, 헤드셋 본체 및 센서부 사이에는 양 파트를 간접적으로 연결하는 연결부가 개재되어 헤드셋 본체의 움직임이 센서부로 직접 전달되는 것을 방지할 수가 있다. 연결부로는 이를 위한 다양한 구조가 사용될 수 있으며, 센서부 역시 반사형 포토센서 외에 다양한 접촉 또는 비접촉 센서를 사용할 수가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 연결부가 주로 횡방향에 대해 상대적으로 이동하는 구조를 가질 수가 있다. 이러한 특성을 갖는 연결부는 2차원 회전, 3차원 회전, 슬라이드 이동, 구부러짐(bending) 등과 같은 특성을 이용할 수 있으며, 주로 횡방향 이동을 유도함으로써, 운동시 머리 및 헤드셋 본체 간의 이동속도의 차이, 이동거리의 차이 또는 이동방향 차이를 상쇄할 수가 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 횡방향이라 함은 헤드셋 본체 및 센서부를 연결하는 축을 기준으로 그 축에 수직한 방향을 의미한다고 할 수 있다. 다르게는, 헤드셋 본체로부터 머리 표면을 수직하게 통과하는 방향을 종방향이라 정의할 때, 횡방향은 그 종방향에 수직한 방향이라 할 수 있다. 따라서 연결부가 횡방향으로 이동하는 것은 연결부가 머리 표면에 대해 대략 평행하게 이동하는 것을 의미할 수 있다.
연결부로는 헤드셋 본체와 절곡이 가능하게 결속된 조인트가 사용될 수 있으며, 헤드셋 본체 및 센서부를 지지하는 스프링이 사용될 수도 있다. 경우에 따 라서는, 헤드셋 본체 및 센서부 사이에 볼 또는 롤러 등을 개재시켜 헤드셋 본체의 움직임이 센서부로 전달되는 것을 방해할 수가 있다.
센서부로는 주로 빛을 이용한 포토센서가 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 대상물의 양쪽에 발광소자 및 수광소자가 마주보도록 배치시킬 수 있지만, 일반적으로 발광소자 및 수광소자가 같은 면을 보게 하여 반사되는 빛을 측정하는 것이 더욱 편리할 수가 있다.
본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 연결부는 헤드셋 본체와 일체로 연결된 제1 연결부 및 제1 연결부의 단부에서 회전 가능하게 연결되는 제2 연결부를 포함할 수 있으며, 센서부는 제2 연결부의 단부에 장착되어 2차원 또는 3차원적으로 회전할 수가 있다.
본 발명의 바람직한 다른 측면에 따르면, 연결부는 헤드셋 본체와 일체로 연결된 센서 수용부 및 센서 수용부에 내장된 스프링을 포함할 수 있으며, 센서부는 스프링에 의해서 탄성적으로 지지되어 센서부의 횡방향 이동뿐만 아니라 종방향 이동에 대해서도 버퍼링 할 수가 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 측면에 따르면, 연결부는 헤드셋 본체와 일체로 연결된 제1 수용부, 제1 수용부에 대해 결속된 상태로 슬라이드 이동을 하는 제2 수용부 및 수용부들 사이에서 구름접촉을 유지하는 적어도 하나의 베어링을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 측면에 따르면, 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법은 헤드셋 본체를 착용하는 단계, 센서부를 목적된 신체의 일부에 밀착 시키는 단계, 및 헤드셋 본체와 센서부 사이에 개재된 연결부를 이용하여 헤드셋 본체에서 센서부로 전달되는 운동을 상쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 측면에 따르면, 헤드셋 이외에 신체에 착용할 수 있는 대부분의 물품을 이용하여 측정장치를 구성할 수도 있다. 생체신호 측정장치는 신체에 착용 가능한 본체, 본체에 대해 상대적으로 이동하는 연결부, 및 연결부에 장착되며 인접한 신체의 일부와 접하는 센서부를 구비할 수 있다. 연결부는 본체 및 센서부를 연결하는 축에 대해 주로 횡방향으로 이동하도록 센서부의 움직임을 제한할 수 있다. 헤드셋 이외에 안경, 상의, 벨트, 장갑 등과 같이 신체에 착용이 가능한 여러 물품에도 사용하는 것이 가능하다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드셋 장치를 도시하며, 도 2는 도 1의 헤드셋 장치에서 센서부를 도시하고, 도 3은 도 1의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 도시한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 헤드셋 장치(100)는 헤드셋 본체(110), 센서부(120) 및 연결부(130)를 포함한다. 연결부(130)는 스프링을 이용하여 헤드셋 본체(110) 및 센서부(120) 간의 상대적 이동을 가능하게 하며, 주로 횡방향 이동에 대한 움직임을 종방향 이동보다 더욱 큰 범위에서 허여할 수 있다.
헤드셋 본체(110)는 아크 형상의 헤드 고정대(112)를 포함할 수 있으며, 헤드 고정대(112)의 일단 또는 양단에는 음원을 전달하기 위한 스피커(114)가 장착 될 수 있다. 헤드 고정대(112)는 머리의 위를 통과하는 일반적인 헤드셋 형태로 형성될 수 있으며, 뒤통수를 통과하는 리어밴드형 헤드셋이나 기타 다른 헤드셋 형태로 형성될 수도 있다.
센서부(120)는 센서 하우징(122)을 포함하며, 센서 하우징(122)의 내부로는 발광소자(123), 수광소자(124), 증폭기(125) 및 가속도 센서(126)가 장착된 인쇄회로기판이 제공될 수 있다. 센서 하우징(122)의 일면은 신체와 접하며, 접촉된 면을 통해서 빛을 발생하고 반사된 빛을 수광소자(124)를 통해 수광할 수가 있다. 발광소자(123) 및 수광소자(124)를 이용하여 맥박 등 다양한 생체신호를 측정할 수 있다. 수광소자(124)에 의해서 감지된 신호는 증폭기(125)를 통해 처리 가능한 상태로 증폭될 수 있으며, 측정된 생체신호는 디지털 전송이 가능한 상태로 전환되어 내부의 저장매체나 외부의 서버로 전달 및 기록될 수 있다. 경우에 따라서는, 가속도 센서(126)를 이용하여 센서부(120)로 전달되는 가속도를 측정할 수 있으며, 측정된 가속도를 반영하여 측정된 생체신호 값을 보정할 수가 있다.
연결부(130)는 헤드셋 본체(110)와 센서부(120) 간의 상대적 이동을 가능하게 한다. 본 실시예에 연결부(130)는 센서 수용부(132) 및 스프링(136)을 포함하며, 스프링(136)의 일단은 센서 수용부(132)의 내면에 연결되고, 타단은 센서 하우징(122)의 상면에 연결된다. 헤드셋 본체(110)를 기준으로 센서부(120)는 좌우로 이동할 수 있으며, 스프링(136)의 변형에 의해서 횡방향으로 이동할 수가 있다. 스프링(136)은 이동 변위에 비례하는 복원력을 제공하기 때문에, 센서부(120)는 외력이 제거된 상태에서 원위치를 유지할 수가 있다.
도 3을 보면, 센서 수용부(132) 내에 스프링(136)이 장착되며, 스프링(136)의 일단은 센서 하우징(122)을 탄성적으로 지지하고 있다. 또한, 센서 하우징(122)의 상면에는 스프링(136)을 관통할 수 있는 가이드 바(128)가 제공된다. 가이드 바(128)는 센서 수용부(132)의 단부까지 연결되며, 가이드 바(128)의 단부는 센서 수용부(132)의 내부에 있는 홀(134)에 삽입된다. 센서 수용부(132)의 홀(134)은 가이드 바(128)의 상단을 중심으로 선회하는 운동이 가능할 정도의 직경을 가질 수 있으며, 센서 수용부(132) 및 가이드 바(128) 간의 연결 부위를 중심으로 센서부(120)가 횡방향으로 이동할 수가 있다.
가이드 바(128)의 단부에는 센서 수용부(132)의 홀(134)과 결속된 상태를 유지할 수 있으며, 센서부(120)가 스프링(136)에 의해 센서 수용부(132)로부터 이탈하는 것을 방지할 수가 있다.
사용자가 운동을 하는 경우, 헤드셋 본체(110) 및 센서부(120) 간의 대부분의 변위가 횡방향으로 발생하며, 헤드셋 장치에 있어서 종방향 성분의 움직임은 큰 영향을 미치지 않을 수도 있다. 센서부(120) 및 스프링(136)은 센서 수용부(132) 내에서 횡방향으로 여유롭게 움직일 수 있으며, 따라서 본체의 횡방향 움직임에 무관하게 센서부(120)를 안정되게 신체에 밀착시킬 수가 있다. 또한, 센서부를 신체에 과도하게 밀착할 필요가 없기 때문에 착용자에게 편안한 착용감을 제공할 수 있으며, 헤드셋 장치를 장기간 착용하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드셋 장치를 도시하며, 도 5는 도 4의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 도시한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 헤드셋 장치(200)는 헤드셋 본체(210), 센서부(220) 및 연결부(230)를 포함한다. 연결부(230)는 일반적인 힌지를 이용하여 헤드셋 본체(210) 및 센서부(220) 간의 상대적 이동을 가능하게 하며, 주로 횡방향 이동에 대한 움직임을 종방향 이동보다 더 큰 범위에서 허여할 수 있다.
헤드셋 본체(210)는 아크 형상의 헤드 고정대를 포함할 수 있으며, 헤드 고정대의 일단 또는 양단에는 음원을 전달하기 위한 스피커가 장착될 수가 있다. 헤드 고정대는 머리의 위를 통과하는 일반적인 헤드셋 형태로 형성될 수 있으며, 뒤통수를 통과하는 리어밴드형 헤드셋 이나 기타 다른 헤드셋 형태로 형성될 수도 있다.
센서부(220)는 센서 하우징(222)을 포함하며, 센서 하우징(222)의 내부로는 발광소자(223), 수광소자(224), 증폭기(225) 및 가속도 센서(226)가 장착된 인쇄회로기판이 제공될 수 있다. 센서 하우징(222)의 일면은 신체와 접하며, 접촉된 면을 통해서 빛을 발생하고 반사된 빛을 수광소자(224)를 통해 수광할 수가 있다. 발광소자(223) 및 수광소자(224)를 이용하여 맥박 등 다양한 생체신호를 측정할 수 있다. 수광소자(224)에 의해서 감지된 신호는 증폭기(225)를 통해 처리 가능한 상태로 증폭될 수 있으며, 측정된 생체신호는 디지털 전송이 가능한 상태로 전환되어 내부의 저장매체나 외부의 서버로 전달 및 기록될 수 있다. 경우에 따라서는, 가속도 센서(226)를 이용하여 센서부(220)로 전달되는 가속도를 측정할 수 있으며, 측정된 가속도를 반영하여 측정된 생체신호 값을 보정할 수가 있다.
또한, 본 실시예에서는 수광 및 발광 소자를 포함하는 포토 센서를 사용하 지만, 움직임에 민감한 센서부품을 사용하여 본 발명의 효과를 얻을 수도 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 연결부(230)는 헤드셋 본체(210)와 센서부(220) 간의 상대적 이동을 가능하게 하며, 센서부(220)는 힌지에 의해서 정의되는 축(I)을 중심으로 회전할 수가 있다. 센서부(220)가 회전하더라도 신체와 접촉하고 있는 상태에서의 회전은 종방향으로의 이동이 거의 없기 때문에 실질적으로 횡방향 이동과 동일하게 취급될 수도 있다.
본 실시예에 연결부(230)는 헤드셋 본체(210)와 일체로 연결된 제1 연결대(232) 및 센서 하우징(222)과 일체로 연결되며 제1 연결대(232)의 단부에서 회전하는 제2 연결대(236)를 포함한다. 제1 연결대(232)와 제2 연결대(236)은 2차원 힌지(234)에 의해서 회전 가능하게 연결되며, 도시된 헤드셋 본체(210)를 기준으로 센서부(220)는 좌우로 이동할 수 있으며, 헤드셋 본체(210)의 움직임에 대응하여 힌지(234)의 회전을 통해 센서부(220)는 신체와 안정하게 밀착된 상태를 유지할 수가 있다. 힌지(234)는 토션 스프링을 포함하여 센서부(220)가 자동으로 일정한 자세를 유지하도록 할 수도 있다.
사용자가 운동을 하는 경우, 헤드셋 본체(210) 및 센서부(220) 간의 대부분의 변위가 횡방향으로 발생하며, 헤드셋 장치에 있어서 종방향 성분의 움직임은 큰 영향을 미치지 않을 수도 있다. 실제로 본 실시예에서 종방향으로 수축되지 않더라도 양호한 측정결과를 얻을 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헤드셋 장치를 도시하며, 도 7은 도 6의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 도시한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 헤드셋 장치(300)는 헤드셋 본체(310), 센서부(320) 및 연결부(330)를 포함한다. 연결부(330)는 볼 조인트(ball joint)를 이용하여 헤드셋 본체(310) 및 센서부(320) 간의 상대적 이동을 가능하게 하며, 종방향에 대한 신축보다는 주로 횡방향 이동에 대한 움직임에 대해 적응할 수 있는 구조를 갖는다. 참고로, 도 4 및 도 5에 도시된 헤드셋 장치(200)에서 센서부(220)는 하나의 축을 중심으로 회전하지만, 본 실시예의 헤드셋 장치(300)에서 센서부(320)는 여러 개의 축을 중심으로 회전할 수가 있다.
헤드셋 본체(310)는 아크 형상의 헤드 고정대를 포함할 수 있으며, 헤드 고정대의 일단 또는 양단에는 음원을 전달하기 위한 스피커가 장착될 수가 있다. 헤드 고정대는 머리의 위를 통과하는 일반적인 헤드셋 형태로 형성될 수 있으며, 뒤통수를 통과하는 리어밴드형 헤드셋 이나 기타 다른 헤드셋 형태로 형성될 수도 있다.
센서부(320)는 센서 하우징(322)을 포함하며, 센서 하우징(322)의 내부로는 발광소자(323), 수광소자(미도시), 증폭기, 유무선 송수신부 및 가속도 센서가 장착된 인쇄회로기판이 제공될 수 있다. 센서 하우징(322)의 일면은 신체와 접하며, 접촉된 면을 통해서 빛을 발생하고 반사된 빛을 수광소자를 통해 수광할 수가 있다. 발광소자(323) 및 수광소자를 이용하여 맥박 등 다양한 생체신호를 측정할 수 있으며, 수광소자에 의해서 감지된 신호는 증폭기를 통해 처리 가능한 상태로 증폭될 수 있으며, 측정된 생체신호는 디지털 전송이 가능한 상태로 전환되어 내부의 저장매체나 외부의 서버로 전달 및 기록될 수 있다. 경우에 따라서는, 가속도 센서를 이용하여 센서부로 전달되는 가속도를 측정할 수 있으며, 측정된 가속도를 반영하여 측정된 생체신호 값을 보정할 수가 있다.
연결부(330)는 헤드셋 본체(310)와 센서부(320) 간의 상대적 이동을 가능하게 하며, 센서부(320)는 볼 조인트를 이용하여 연결되어 있기 때문에 3차원적으로 회전할 수 있다. 센서부(320)가 회전하더라도 신체와 접촉하고 있는 상태에서의 회전은 종방향 이동이 거의 없기 때문에 실질적으로 횡방향 이동과 동일하게 취급될 수 있다.
본 실시예에 연결부(330)는 헤드셋 본체(310)와 일체로 연결된 제1 연결대(332) 및 센서 하우징(322)과 일체로 연결되며 제1 연결대(332)의 단부에서 회전하는 제2 연결대(336)를 포함한다. 제1 연결대(332)의 단부에는 볼(333)이 형성되어 있으며 제2 연결대(336)의 단부에는 볼 수용부(335)가 형성되어 있어, 볼 조인트(334)를 구성할 수가 있다. 볼 조인트(334)의 회전에 의해서 제2 연결대(336)은 3차원 회전이 가능하며, 센서부(3200는 접촉하는 신체의 형상에 맞게 적절하게 접촉면의 각도를 달리하며 안정된 밀착을 형성할 수 있다.
헤드셋 본체(310)를 기준으로 센서부(320)는 전후 좌우로 회전할 수 있으며, 헤드셋 본체(310)의 움직임에 대응하여 힌지(334)는 자유로운 회전을 통해 센서부(320)가 신체와 안정하게 밀착된 상태를 유지하도록 할 수가 있다.
사용자가 운동을 하는 경우, 헤드셋 본체(310) 및 센서부(320) 간의 대부분의 변위가 횡방향으로 발생하며, 헤드셋 장치에 있어서 종방향 성분의 움직임은 큰 영향을 미치지 않을 수도 있다. 실제로 본 실시예에서 종방향으로 수축되지 않 더라도 양호한 측정결과를 얻을 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 정면에서 도시하며, 도 9는 도 8의 헤드셋 장치에서 연결부 및 센서부의 단면을 측면에서 도시한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 헤드셋 장치(400)는 헤드셋 본체(410), 센서부(420) 및 연결부(430)를 포함한다. 연결부(430)는 베어링을 이용하여 헤드셋 본체(410) 및 센서부(420) 간의 상대적인 슬라이드 이동을 가능하게 하며, 종방향에 대한 신축보다는 주로 횡방향 이동에 대한 움직임에 대해 적응할 수 있는 구조를 갖는다. 참고로, 도 8 및 도 9에 도시된 헤드셋 장치(400)는 베어링을 이용하여 슬라이드 이동을 하지만, 가이들 돌기와 홈, 가이드 바와 가이드 레일 등 슬라이드 이동을 안내할 수 있는 다양한 구조를 이용하여 횡방향으로 이동하게 할 수도 있다.
헤드셋 본체(410)는 아크 형상의 헤드 고정대를 포함할 수 있으며, 헤드 고정대의 일단 또는 양단에는 음원을 전달하기 위한 스피커가 장착될 수가 있다. 헤드 고정대는 머리의 위를 통과하는 일반적인 헤드셋 형태로 형성될 수 있으며, 뒤통수를 통과하는 리어밴드형 헤드셋 이나 기타 다른 헤드셋 형태로 형성될 수도 있다.
센서부(420)는 센서 하우징(422)을 포함하며, 센서 하우징(422)의 내부로는 발광소자(423), 수광소자(424), 증폭기, 유무선 송수신부 및 가속도 센서가 장착된 인쇄회로기판이 제공될 수 있다. 센서 하우징(422)의 일면은 신체와 접하며, 접촉된 면을 통해서 빛을 발생하고 반사된 빛을 수광소자(424)를 통해 수광할 수가 있다. 발광소자(423) 및 수광소자(424)를 이용하여 맥박 등 다양한 생체신호를 측정할 수 있으며, 수광소자에 의해서 감지된 신호는 증폭기를 통해 처리 가능한 상태로 증폭될 수 있으며, 측정된 생체신호는 디지털 전송이 가능한 상태로 전환되어 내부의 저장매체나 외부의 서버로 전달 및 기록될 수 있다. 경우에 따라서는, 가속도 센서를 이용하여 센서부로 전달되는 가속도를 측정할 수 있으며, 측정된 가속도를 반영하여 측정된 생체신호 값을 보정할 수가 있다.
연결부(430)는 헤드셋 본체(410)와 센서부(420) 간의 상대적 횡방향 이동을 가능하게 하며, 센서부(420)는 헤드셋 본체(410)에 대해 슬라이드 이동을 할 수 있다. 헤드셋 본체(410) 및 센서부(420) 사이에는 볼 또는 롤러 형상의 베어링이 제공되며, 회전에 따라 센서부(420)는 헤드셋 본체(410)에 대해 미끄러질 수 있다. 센서부(420)가 슬라이드 이동을 하기 때문에 종방향 이동은 거의 일어나지 않으며, 실질적으로 횡방향 이동만 일어난다.
본 실시예에 연결부(430)는 헤드셋 본체(410)와 일체로 연결된 제1 수용부 (432) 및 센서 하우징(422)과 일체로 연결되며 제1 수용부(432)를 따라 이동하는 제2 수용부(436)를 포함한다. 제1 수용부(432)의 안쪽 면에는 가이드 돌기가 형성되어 있으며, 제2 수용부(436)의 바깥 면에는 가이드 돌기에 대응하는 가이드 홈이 형성되어 있다. 따라서 제1 및 제2 수용부(432, 436)은 헤드셋 본체(410) 및 센서부(420) 간의 슬라이드 이동을 안내할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 수용부(432, 436) 사이에는 볼 또는 롤러로 구성된 베어 링(434)이 제공된다. 베어링(434)은 제1 및 제2 수용부(432, 436)와 구름 접촉을 하여 센서부(420)의 슬라이드 이동을 수월하게 할 수 있다.
헤드셋 본체(410)를 기준으로 센서부(420)는 좌우로 회전할 수 있으며, 헤드셋 본체(410)의 움직임에 대응하여 연결부(430)는 자유로운 슬라이드 이동을 통해 센서부(420)가 신체와 안정하게 밀착된 상태를 유지하도록 할 수가 있다.
사용자가 운동을 하는 경우, 헤드셋 본체(410) 및 센서부(420) 간의 대부분의 변위가 횡방향으로 발생하며, 헤드셋 장치에 있어서 종방향 성분의 움직임은 큰 영향을 미치지 않을 수도 있다. 실제로 본 실시예에서 종방향으로 수축되지 않더라도 양호한 측정결과를 얻을 수 있을 것이다.
도 10은 일체형 헤드셋 장치의 성능을 설명하는 그래프이며, 도 11은 도 6 및 도 7에 도시된 분리형 헤드셋 장치의 성능을 설명하는 그래프이다. 즉, 도 10은 헤드셋 본체와 센서부가 일체로 연결된 일체형 헤드셋 장치를 이용한 경우의 그래프이며, 도 11은 헤드셋 본체와 센서부가 분리된 분리형 헤드셋 장치를 이용한 경우의 그래프이다.
도 10을 보면, 측정된 PPG 신호의 진폭의 변화가 크고, 변화 정도가 심한 것을 알 수 있다. 이는 운동에 영향을 많이 받는 것임을 의미하며, 운동시 진폭의 변동을 전혀 예측할 수 없다는 점을 시사한다. 따라서 운동에 의한 변수를 예측할 수 없기 때문에 알고리즘 개발에 악영향을 미칠 수가 있다.
도 11을 보면, 측정된 PPG의 신호의 진폭의 변화가 비교적 크지 않고, 변화 정도도 상당히 개선된 것을 알 수 있다. 이는 운동에 의한 영향을 어느 정도 극 복하고 있음을 의미하며, 운동시 진폭의 변동을 예측할 수 있고, 안정된 알고리즘 개발을 기대할 수 있다.
본 발명의 헤드셋 장치는 머리에 착용한 상태에서 안정된 생체신호 측정결과를 얻을 수 있으며, 운동에 의한 악영향을 개선할 수 있다.
또한, 종방향보다는 주로 횡방향에 대한 변화를 중점적으로 완충함으로써 종래에 측정장치보다 동적 환경에서 안정된 진폭 변화를 기대할 수가 있다.
또한, 헤드셋 본체와 센서부를 분리하는 이중구조를 이용하여 운동 중 센서부를 신체에 잘 고정할 수 있고, 반사형 포토센서를 이용한 신호검출에 정확도를 높일 수 있다.
또한, 사용자의 체형에 맞게 압력 조절이 가능하므로, 사람마다 다른 체형을 효과적으로 보완할 수 있으며, 이중구조를 통해 고정에 의한 압박감을 해소하여 운동 중에 무리 없이 장시간 착용이 가능하다.
또한, 이러한 특성은 헤드셋 장치에만 한정되지 아니하며, 다양한 생체신호 측정장치에 적용될 수가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 생체신호를 측정하기 위한 헤드셋 장치에 있어서,
    헤드셋 본체;
    상기 헤드셋 본체에 대해 상대적으로 이동하는 연결부; 및
    상기 연결부에 장착되며 신체와 접하는 센서부;를 구비하는 헤드셋 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 헤드셋 본체 및 상기 센서부를 연결하는 축에 대해 상기 센서부가 주로 횡방향으로 이동하도록 이동하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 헤드셋 본체와 절곡이 가능하게 결속된 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는 양단이 상기 헤드셋 본체 및 상기 센서부에 의해서 지지되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 헤드셋 본체 및 상기 센서부 사이에 개재되는 볼 또는 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 발광소자 및 수광소자를 포함하며, 상기 수광소자에 의해서 생체신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  7. 헤드에 착용하기 위한 헤드셋 본체;
    상기 헤드셋 본체와 일체로 연결된 제1 연결부 및 상기 제1 연결부의 단부에서 회전 가능하게 연결되는 제2 연결부를 포함하는 연결부;
    상기 제2 연결부의 단부에 장착되며 주변의 신체와 접하는 센서 하우징 및 상기 센서 하우징 내부에 장착되는 포토센서를 포함하는 센서부;를 구비하는 헤드셋 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 연결부 및 제2 연결부는 힌지 또는 볼 조인트를 이용하여 회전 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 포토센서로부터 측정된 신호를 처리하기 위한 증폭기, 가속도 센서, 데이터 송수신기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  10. 헤드에 착용하기 위한 헤드셋 본체;
    상기 헤드셋 본체와 일체로 연결된 센서 수용부 및 상기 센서 수용부에 내장된 스프링을 포함하는 연결부;
    일면은 상기 스프링에 의해서 탄성적으로 지지되고 타면은 주변의 신체와 접하는 센서 하우징 및 상기 센서 하우징 내부에 장착되는 포토센서를 포함하는 센서부;
    를 구비하는 헤드셋 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서 하우징에는 상기 스프링의 중심을 관통하는 가이드 바가 형성되며, 상기 가이드 바의 단부는 상기 센서 수용부와 움직임이 가능하게 결속되는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 포토센서로부터 측정된 신호를 처리하기 위한 증폭기, 가속도 센서, 데이터 송수신기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤 드셋 장치.
  13. 헤드에 착용하기 위한 헤드셋 본체;
    상기 헤드셋 본체와 일체로 연결된 제1 수용부, 상기 제1 수용부에 대해 결속된 상태로 슬라이드 이동을 하는 제2 수용부 및 상기 제1 및 제2 수용부 사이에서 구름접촉을 유지하는 적어도 하나의 베어링을 포함하는 연결부; 및
    일면은 상기 제2 수용부와 일체로 연결되며 타면은 주변의 신체와 접하는 센서 하우징 및 상기 센서 하우징 내부에 장착되는 포토센서를 포함하는 센서부;
    를 구비하는 헤드셋 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 수용부 중 어느 하나에는 가이드 돌기가 형성되고, 다른 하나는 상기 가이드 돌기에 대응하는 가이드 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 포토센서로부터 측정된 신호를 처리하기 위한 증폭기, 가속도 센서, 데이터 송수신기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치.
  16. 헤드셋 본체 및 헤드셋 본체에 장착된 센서부를 포함하는 헤드셋 장치를 이용하여 생체신호를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 헤드셋 본체를 착용하는 단계;
    상기 센서부를 목적된 신체의 일부에 밀착시키는 단계; 및
    상기 헤드셋 본체 및 상기 센서부 사이에 개재된 연결부를 이용하여 상기 헤드셋 본체에서 상기 센서부로 전달되는 운동을 상쇄하는 단계;
    를 구비하는 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 헤드셋 본체 및 상기 센서부를 연결하는 축을 기준으로 상기 헤드셋 본체에 대해 횡방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 연결부는 절곡 가능한 조인트를 포함하며, 상기 조인트를 이용하여 상기 헤드셋 본체와 상기 센서부를 상대적으로 이동 가능하게 연결하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 연결부는 양단이 상기 헤드셋 본체 및 상기 센서부에 의해서 지지되 는 스프링을 포함하며, 상기 스프링을 이용하여 상기 헤드셋 본체와 상기 센서부를 탄성적 및 상대적으로 이동 가능하게 연결하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 헤드셋 본체 및 상기 센서부 사이에 개재되는 볼 또는 롤러를 포함하며, 상기 볼 또는 롤러를 이용하여 상기 헤드셋 본체와 센서부를 상대적으로 슬라이드 이동 가능하게 연결하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 센서부에 발광소자 및 수광소자를 장착하고, 상기 발광소자로부터 발생한 빛과 접하고 있는 상기 신체의 일부를 통해 상기 수광소자로 감지되는 빛의 특성을 비교하여 생체신호를 감지하는 것을 특징으로 하는 헤드셋 장치를 이용한 생체신호 측정방법.
  22. 생체신호를 측정하기 위한 측정 장치에 있어서,
    신체에 착용 가능한 본체;
    상기 본체에 대해 상대적으로 이동하는 연결부; 및
    상기 연결부에 장착되며 인접한 신체의 일부와 접하는 센서부;를 구비하 며,
    상기 연결부는 상기 본체 및 상기 센서부를 연결하는 축에 대해 주로 횡방향으로 이동하도록 상기 센서부의 움직임을 제한하는 생체신호 측정장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 본체와 절곡이 가능하게 결속된 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 연결부는 양단이 상기 본체 및 상기 센서부에 의해서 지지되는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 본체 및 상기 센서부 사이에 개재되는 볼 또는 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치.
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