KR20090034647A - Measurement device of biomedical signals from a helmet - Google Patents

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Abstract

A measurement device of biomedical signals from a helmet is provided to measure the electrocardiogram, EEG, security, the eye movement with the high accuracy and obtain physiological-signal without the new setting. The helmet(100) measures the physiological signal from the left temple and jaw. The measured physiological-signal is wirelessly transmitted. The administrator terminal(200) receives the signal transmitted from the helmet. The electrocardiogram(ECG), the security(EOG), and EEG according to eye movement are analyzed. The helmet comprises the bio-electrode, the second organism electrode(120) and the standards organism electrode.

Description

헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치{Measurement Device of Biomedical Signals From a Helmet}Multi-body signal measuring device using helmet {Measurement Device of Biomedical Signals From a Helmet}

도 1은 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치의 전극이 부착되는 위치가 도시된 도, 1 is a view showing a position where the electrode is attached to the multi-body signal measuring apparatus using a helmet according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치의 구성이 도시된 블록도,2 is a block diagram showing the configuration of a multi-body signal measuring apparatus using a helmet according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 신호처리부의 구성의 일실시예가 도시된 블록도,3 is a block diagram showing an embodiment of a configuration of a signal processing unit according to the present invention;

도 4는 일반적인 심전도 파형이 도시된 도,4 is a diagram illustrating a typical ECG waveform;

도 5는 좌측 관자놀이와 아래턱을 기준으로 측정한 심전도의 파형이 도시된 그래프, Figure 5 is a graph showing the waveform of the electrocardiogram measured based on the left temple and the lower jaw,

도 6은 우측 관자놀이와 좌측 관자놀이를 기준으로 측정한 심전도의 파형이 도시된 그래프,6 is a graph showing the waveform of the electrocardiogram measured based on the right temple and the left temple,

도 7은 본 발명에서 측정한 심전도와 참조 시스템에서 측정한 심전도가 비교 도시된 그래프,7 is a graph showing the comparison between the electrocardiogram measured in the present invention and the electrocardiogram measured in the reference system,

도 8은 본 발명의 신뢰도를 측정하기 위해 참조 시스템이 측정한 R 피크와의 시간 차이가 비교 도시된 그래프,8 is a graph showing a time difference compared with an R peak measured by a reference system to measure the reliability of the present invention;

도 9는 본 발명과 참조 시스템의 HR(Heartbeat Rate)의 변화가 도시된 그래 프,9 is a graph showing a change in the HR (Heartbeat Rate) of the present invention and the reference system,

도 10은 안전도(EOG)의 측정원리가 도시된 도,10 is a view showing the principle of measuring the safety (EOG),

도 11은 안구를 수평으로 움직인 경우(a) 및 수직으로 움직인 경우(b)의 안전도가 도시된 그래프,11 is a graph showing the degree of safety in the case of moving the eyeball horizontally (a) and vertically (b),

도 12는 본 발명에서 측정된 안전도의 변화 및 심전도가 도시된 그래프,12 is a graph showing the change in the safety and the electrocardiogram measured in the present invention,

도 13은 본 발명에서 눈 깜빡임을 나타내는 안전도의 변화가 도시된 그래프,13 is a graph showing a change in the degree of safety blinking eye in the present invention,

도 14는 본 발명에 의하여 측정한 뇌전도의 파워스펙트럼이 비교 도시된 그래프이다.14 is a graph showing a comparison of the power spectrum of the electroencephalogram measured by the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

100: 헬멧 110: 제 1 생체전극100: helmet 110: first bioelectrode

120: 제 2 생체전극 130: 기준 전극120: second bioelectrode 130: reference electrode

140: 신호 처리부 150: 송신모듈140: signal processing unit 150: transmission module

200: 관리자 단말기 210: 수신모듈200: manager terminal 210: receiving module

220: 마이크로 프로세서 230: 출력장치220: microprocessor 230: output device

본 발명은 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치에 관한 것으로서, 특히 헬멧에 장착된 적은 개수의 전극으로 심전도, 안전도 뇌전도를 측정하고, 측정된 다 중생체신호로 헬멧 착용자의 상태를 파악할 수 있는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-biological signal measuring apparatus using a helmet, in particular to measure the electrocardiogram, safety ECG with a small number of electrodes mounted on the helmet, the helmet that can determine the state of the helmet wearer with the measured multi-biological signal It relates to a multi-biological signal measuring apparatus using.

일반적으로 종래에는 환자 등을 대상으로 생체신호를 측정하는 장비들이 많이 존재한다. 그러나 이러한 장치들은 전극을 신체에 부착하여야 하고, 여러 개의 전극을 부착하도록 구성된다. 이러한 장비들은 일반적으로 활동중인 사람을 대상으로 생체신호를 측정하는 것에는 무리가 있다.In general, a lot of equipment for measuring a bio-signal for a patient or the like. However, these devices must attach electrodes to the body and are configured to attach several electrodes. These devices are generally difficult to measure the biosignals of active people.

종래 발명중 하나인 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템 및 그의 제어방법(대한민국 특허공개 2003-0017124)은 뇌 전위신호를 이용하여 운동성을 가진 장난감을 원격 조정하기 위한 것으로, 무선 원격 시스템을 사용자의 머리에 장착시키고, 뇌파와 안전도 조합을 이용하여 기계 장치를 원격 조종하도록 구성된다. 그러나 이러한 종래 발명에서는 전극들이 두개골의 횡단 중앙을 중심으로 우측 감각운동 영역과 좌측 감각운동 영역에 배치되고 전극의 수가 10개 이상이 필요할 정도로 많아 활발한 활동을 하는 직업의 착용자에게 적용하여 생체신호를 획득하기에는 어려움이 있으며, 또한 착용자의 상태를 파악하는 것이 아니라, 원격조정을 위한 신호를 감지하도록 구성되어 있어, 위험영역에서 활동중인 착용자의 상태를 파악하는 용도로 사용하는 것은 힘들다.A wireless system for operating a brain-machine interface and a method of controlling the same (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-0017124), which is one of the conventional inventions, are used to remotely control a toy having mobility using a brain potential signal. It is mounted to the head and configured to remotely control the mechanical device using a brainwave and safety combination. However, in the conventional invention, the electrodes are disposed in the right sensory motor region and the left sensory motor region around the center of the cross section of the skull, and the number of electrodes is required so that more than 10 electrodes are applied to the wearer of a profession who is actively engaged in acquiring a biosignal. It is difficult to do this, and also it is not configured to detect the wearer's condition, it is configured to detect a signal for remote control, it is difficult to use for the purpose of detecting the status of the wearer active in the danger zone.

또 다른 종래 발명은 뇌파 파라미터를 사용한 뉴로피드백 훈련을 위한 무선시스템 및 방법(대한민국 특허공개 2003-0002677)은 머리에 쓰게 되어있는 일련의 전극이 구비된 헤드 셋으로부터 생체전기 신호를 추출하고, 그 신호를 뇌 신호 데이터 무선 수신부와 직렬 포트로 연결되어 있는 원격지에 위치되어 있는 호스트 컴 퓨터에 무선 송신하여, 그래프, 수치, 영상 및 청각 신호의 형태로 뇌전도(EEG) 전류 활동 수준에 관한 정보를 모니터에 디스플레이하여, 개인으로 하여금 게임의 형태로 설정된 훈련 세션과 프로토콜을 포함하는 뉴로피드백 훈련을 실행하도록 하는 것이다. 이 발명은 주로 바이오피드백, 전신 상태와 관련된 놔파, 인간 조작자의 수행에 적용될 수 있는 주의력 향상이나, 관련 장애를 가진 환자의 인지 기능 향상에 적용되는 뉴로피드백 절차를 행하도록 구성된다.Another conventional invention is a wireless system and method for neurofeedback training using EEG parameters (Korean Patent Publication No. 2003-0002677) extracts a bioelectrical signal from a headset equipped with a series of electrodes intended for use in the head, the signal Wirelessly transmits brain signal data to a host computer located at a remote location connected via a serial port to a wireless port, and monitors EEG current activity levels in the form of graphs, figures, images and audio signals. To display, allowing the individual to execute neurofeedback training, including training sessions and protocols established in the form of games. The present invention is primarily configured to perform neurofeedback procedures that are applied to improve attention, which can be applied to the performance of biofeedback, systemic conditions, human operators, or to improve cognitive function in patients with related disorders.

이러한 종래 발명들은 원격조정이나 뉴로피드백 훈련을 위해 정밀한 뇌파의 검출이 필요하므로 많은 수의 전극이 필요하고, 또한 그러한 정밀한 측정을 위해서는 전극들의 측정 위치 또한 고정적이어서 활동성이 많은 경우에는 적용하기 힘든 문제점이 있다.These conventional inventions require a large number of electrodes because they require precise brain wave detection for remote control or neurofeedback training, and the measurement position of the electrodes is also fixed for such precise measurement, which makes it difficult to apply when there is a lot of activity. have.

또한, 이러한 종래 발명들은 Ag-AgCl전극(습식 전극)을 이용하여 측정하는 장비가 많아 전도성 젤을 바르거나 접착성 테이프를 이용해서 신체에 부착하도록 구성되어 착용시 번거로우며, 활동성이 많은 착용자에게 적용하기 힘든 문제점이 있다. 또한, 주로 뇌파를 측정하므로 심장 활동에 관한 착용자의 상태를 관찰하여 파악하기는 어려우며, 수면 여부, 안구의 움직임, 흥분 및 이완 정도, 생존 여부 등의 다양한 생체정보를 파악하도록 구성된 것이 아니기 때문에 전시나 화재발생 등의 위험영역에서 사용하기에는 문제점이 있다.In addition, these conventional inventions have a lot of equipment to measure by using the Ag-AgCl electrode (wet electrode) is applied to the body using a conductive gel or adhesive tape is cumbersome when worn, apply to active wearers There is a problem that is difficult to do. In addition, since EEG is mainly measured, it is difficult to observe the wearer's condition regarding heart activity, and since it is not configured to understand various biological information such as sleep status, eye movement, excitement and relaxation, and survival, There is a problem to use in a dangerous area such as fire.

일반사회의 작업환경과 비교하여 군대 내 작업환경은 보다 특수하며, 많은 위험상황에 접하게 된다. 군인들에게 부여된 많은 임무는 평시 및 전시를 구분할 필요 없이 각종 훈련 및 전투준비태세와 관련된다. 따라서 이러한 임무들에 대한 작업환경 역시 육체적, 정신적 긴장의 연속이다. Compared to the working environment in the general society, the working environment in the military is more special and encounters many dangerous situations. Many of the tasks assigned to soldiers relate to training and combat readiness without the need to distinguish between peace and war. The working environment for these tasks is therefore also a series of physical and mental tensions.

예를 들면 군대 내 근무자라면 누구나 야간경계근무를 서게 된다. 근무의 시간은 직책에 따라 다르지만 병사들은 보통 1~2시간, 당직근무의 경우는 일과 후부터 그 다음날 아침까지 12시간가량 근무를 서게 된다. 경계를 서는 동안은 취침이나 휴식을 취할 수 없고 근무시간이 야간이므로 정상적인 수면을 방해하게 된다.For example, anyone in the military will be working at night. The length of time varies depending on the position, but soldiers usually work for one to two hours, and in the case of on-the-job, 12 hours after work until the next morning. You can't sleep or rest while you're on the lookout, and you're working at night, which interferes with normal sleep.

또한, 야간훈련이나 행군은 수면을 취하지 않고 계속해서 정신적 육체적 한계상황에 직면하게 되는 경우가 많다. 아직까지 이런 환경에서 근무하고 있는 군인들의 생체적 심리적 영향에 대해선 연구된 바가 많지 않다.In addition, night training and marching often do not sleep and continue to face mental and physical limitations. There has not been much research on the biological and psychological effects of soldiers working in this environment.

또한, 군인, 소방관 기타 위험지역에서 근무를 하는 경우 그들을 지휘하거나 관리하는 인원들은 원거리에서 이들의 상태를 파악할 수 있어야 한다.In addition, personnel working in the military, firefighters and other hazardous areas should be able to determine their condition from a distance.

기존에 연구용 및 상업용으로 인체의 신체적 변화를 측정할 수 있는 장비들은 많이 개발되었고 현재 사용되고 있지만, 이런 장비들을 이용해 군이나, 화재현장과 같은 특수환경 하에서 측정하기에는 다소 어려움이 있다.Conventional equipment for measuring the physical changes of the human body for research and commercial use has been developed and is currently used, but it is difficult to measure under special circumstances such as military or fire site using such equipment.

이런 장비들은 대부분이 신체에 전극을 부착하기 위하여 젤이나 테이프 등을 이용하고 있어서 장시간 사용할 경우에는 피부발진이나 가려움을 유발할 수 있고, 전극의 수도 많아 측정 장비들의 크기도 신체에 착용하고 생활하기에는 다소 무리가 있기 때문이다. Most of these devices use gel or tape to attach the electrodes to the body, so it can cause skin rash or itching when used for a long time. Because there is.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 활동성이 많은 착용자가 생체신호를 측정한다는 사실을 알지 못하는 무 구속적인 상태에서 생태신호를 측정가능하고, 뇌파뿐만 아니라 심전도도 측정하여 착용자의 신체상태를 보다 정밀하고 파악가능하며, 전도성 젤을 사용하지 않는 건식 전극을 사용하여 신체에 탈착 및 부착이 용이하고, 3 개의 전극으로 생체신호의 측정의 정확성을 보장하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is possible to measure the ecological signal in a non-constrained state that does not know the fact that the active wearer measures the bio-signal, and by measuring the electrocardiogram as well as EEG Multi-body using a helmet that provides a more accurate and understandable physical condition of the wearer, and is easily attached and detached to the body by using dry electrodes that do not use conductive gels, and guarantees the accuracy of measuring biological signals with three electrodes. The object is to provide a signal measuring device.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치는 착용자의 좌측 관자놀이 및 턱으로부터 생체신호를 측정하고, 측정된 생체신호를 무선으로 송출하는 헬멧과, 상기 헬멧으로부터 송출된 신호를 수신하여 심전도(ECG), 안전도(EOG), 눈깜빡임 및 뇌전도(EEG)에 따른 착용자의 상태를 분석하는 관리자 단말기를 포함한다.Multi-body signal measuring apparatus using a helmet according to the present invention for solving the above problems is to measure the bio-signal from the left temple and jaws of the wearer, and a helmet for transmitting the measured bio-signal wirelessly, and is transmitted from the helmet And a manager terminal for receiving a signal and analyzing a wearer's condition according to ECG, safety (EOG), blinking and electroencephalogram (EEG).

여기서, 상기 헬멧은 착용자의 좌측 관자놀이로부터 생체신호를 측정하는 제 1 생체전극, 착용자의 턱으로부터 생체신호를 측정하는 제 2 생체전극 및 기준 생체전극, 상기 생체전극들로부터 측정된 생체신호의 노이즈 제거 및 생체신호를 증폭하는 신호처리부 및 상기 신호처리부의 출력을 무선으로 송신하는 송신모듈을 포함한다.The helmet may include a first bioelectrode measuring a biosignal from a left temple of a wearer, a second bioelectrode and a reference bioelectrode measuring a biosignal from a wearer's jaw, and removing noise from the biosignals measured from the bioelectrodes. And a signal processor for amplifying the biosignal and a transmission module for wirelessly transmitting the output of the signal processor.

여기서, 상기 신호처리부는 상기 생체전극들로부터 측정된 생체신호를 필터링하는 다수의 필터, 상기 생체신호를 증폭하는 증폭부, 상기 증폭된 생체신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함한다.The signal processor includes a plurality of filters for filtering the bio signals measured from the bioelectrodes, an amplifier for amplifying the bio signals, and an A / D converter for converting the amplified bio signals into digital signals.

또한, 상기 관리자 단말기는 상기 송신모듈로부터 송출된 신호를 수신하는 수신모듈, 상기 수신모듈로부터 수신한 신호를 분석하여 착용자의 상태를 판단하는 마이크로 프로세서 및 상기 마이크로 프로세서가 판단한 착용자의 상태를 출력하는 출력장치를 포함한다.The manager terminal may further include a reception module for receiving a signal transmitted from the transmission module, a microprocessor for determining a wearer's state by analyzing a signal received from the reception module, and an output for outputting the wearer's state determined by the microprocessor. Device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치의 전극이 부착되는 위치가 도시된 도이며, 도 2는 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치의 구성이 도시된 블록도이다.1 is a view showing the position of the electrode attached to the multi-body signal measuring apparatus using a helmet according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a multi-body signal measuring apparatus using a helmet according to the present invention. .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치는 3개의 전극(110, 120, 130)이 부착된 헬멧(100)과, 관리자 단말기(200)로 구성된다.1 and 2, a multi-body signal measuring apparatus using a helmet according to the present invention includes a helmet 100 having three electrodes 110, 120, and 130 attached thereto, and an administrator terminal 200.

본 발명의 특징은 전극의 수를 3개로 줄이면서도 착용자의 상태 파악이 정밀한 수준으로 이루어질 수 있다는 것과, 상기 전극을 건식 전극(Dry Electrode)을 사용하여 별도의 전도성 젤을 사용할 필요가 없어 생체신호 측정이 간편하게 이루어질 수 있는 점이다.A feature of the present invention is that it is possible to determine the wearer's condition while reducing the number of electrodes to three, and it is not necessary to use a separate conductive gel using a dry electrode (dry electrode) to measure the bio-signals This can be done easily.

상기 3개의 전극은 제 1 전극(110), 제 2 전극(120), 기준 전극(130)으로 구성되며, 이 3개의 전극은 별도의 전도성 젤 없이도 생체전극을 측정할 수 있는 건식 타입의 생체전극이다.The three electrodes are composed of a first electrode 110, a second electrode 120, and a reference electrode 130, and these three electrodes are dry type bioelectrodes capable of measuring bioelectrodes without a separate conductive gel. to be.

본 발명은 상기 3 개의 전극으로부터 심전도(ECG), 안전도(EOG), 눈 깜빡임, 뇌전도(EEG)를 측정하여 헬멧 착용자의 생체신호를 분석한다. The present invention analyzes the biosignal of the helmet wearer by measuring electrocardiogram (ECG), safety (EOG), eye blink, and electroencephalogram (EEG) from the three electrodes.

심전도의 경우 심장과 가까운 곳일수록 정확한 측정이 가능하지만, 헬멧이라는 구조하에서 얼굴부위에서도 어느 정도의 정확성으로 측정이 가능하여야 한다.In the case of ECG, the closer it is to the heart, the more accurate measurement is possible, but under the structure of the helmet, the measurement on the face part should be possible with some accuracy.

따라서, 여러 번의 실험결과 본 발명에서는 헬멧 착용시 상기 심전도(ECG), 안전도(EOG), 뇌전도(EEG)가 가장 잘 측정되는 지점으로 좌측 관자놀이와 턱을 선정하고, 여기에 상기 3 개의 전극이 밀착되도록 구성하였다.Therefore, in the present invention, when the helmet is worn, the left temple and the jaw are selected as the point at which the ECG, the EKG, and the EEG are best measured, and the three electrodes It was configured to be in close contact.

따라서, 제 1 전극(110)은 + 전극으로, 착용자의 왼쪽 관자놀이로부터 생체신호를 측정한다. 따라서, 제 1 전극(110)은 헬멧 내부에 형성된 머리 지지대의 좌측 부위에 형성되는 것이 바람직하다.Therefore, the first electrode 110 is a + electrode, and measures the bio signal from the left temple of the wearer. Therefore, the first electrode 110 is preferably formed on the left side of the head support formed in the helmet.

제 2 전극(120)은 - 전극으로, 착용자의 턱으로부터 생체 신호를 측정한다. 따라서, 제 2 전극(120)은 턱과 밀착되는 턱 끈에 형성되는 것이 바람직하다.The second electrode 120 is an electrode, which measures the biosignal from the wearer's jaw. Therefore, it is preferable that the second electrode 120 is formed on the jaw strap that is in close contact with the jaw.

또한, 기준 전극(130) 역시 상기 제 2 전극(120)과 마찬가지로 착용자의 턱에 밀착되도록 구성되므로, 헬멧(100)의 턱 끈에 형성되는 것이 바람직하다.In addition, since the reference electrode 130 is also configured to be in close contact with the wearer's chin like the second electrode 120, the reference electrode 130 is preferably formed on the chin strap of the helmet 100.

생체전기신호는 아날로그 전기신호로서 대부분 저전력, 고잡음비, 미세 신호의 특성을 가지고 있으므로, 연산, 증폭 및 필터링 등의 각종 아날로그 신호처리과정이 필요하다. Since bioelectric signals are analog electric signals, most of which have characteristics of low power, high noise ratio, and fine signals, various analog signal processing processes such as calculation, amplification, and filtering are required.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 문제해결을 위해 상기 3 개의 생체전극으로부터 측정된 신호는 신호처리부(140)에서 필요한 대역의 신호로 필터링되고, 증폭된다.Accordingly, in the present invention, the signals measured from the three bioelectrodes are filtered and amplified by a signal of the band required by the signal processor 140 to solve the above problems.

도 3은 본 발명에 따른 신호처리부의 구성의 일실시예가 도시된 블록도이다.3 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of the signal processing unit according to the present invention.

도 3을 참조하면, 신호처리부(140)는 다수의 필터(141, 142, 143, 145)와 증 폭부(144), 아날로그 디지털 변환부(146)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the signal processor 140 includes a plurality of filters 141, 142, 143, and 145, an amplifier 144, and an analog-digital converter 146.

상기 3개의 전극을 통해 측정된 생체신호는 제 1 고역통과필터(141)를 거쳐 저주파의 잡음신호가 제거된다. The low frequency noise signal is removed from the biosignal measured through the three electrodes through the first high pass filter 141.

제 1 고역통과필터(141)는 그 일실시예로 0.5Hz 이상의 주파수를 통과시킨다.The first high pass filter 141 passes through a frequency of 0.5 Hz or more in one embodiment.

제 1 고역통과필터(141)를 통과한 신호는 노치 필터(142)에 의해 특정 주파수의 잡음을 제거시킨다. 본 발명에서는 보통 송전선에 의해 유도되는 60Hz의 잡음을 제거시킨다.The signal passing through the first high pass filter 141 removes noise of a specific frequency by the notch filter 142. In the present invention, the noise of 60 Hz induced by the transmission line is usually eliminated.

노치 필터(142)를 거친 생체신호는 제 2 고역통과필터(143)를 이용하여 다시한번 잡음을 제거시키고, 증폭부(144)에 의해 증폭된다. The bio signal passing through the notch filter 142 removes the noise once again using the second high pass filter 143 and is amplified by the amplifier 144.

이를 위해 증폭부(144)는 미세 신호의 증폭을 위해 큰 입력 임피던스를 갖는 연산 증폭기를 사용한다.To this end, the amplifier 144 uses an operational amplifier having a large input impedance for amplifying the fine signal.

증폭부(144)는 그 일실시예로 차등 입력 회로방식의 생체전기증폭기(bioelectric amplifier)로 구성될 수 있다.In one embodiment, the amplifier 144 may be configured as a bioelectric amplifier of a differential input circuit method.

증폭부(144)를 거쳐 증폭된 생체신호는 저역통과필터(145)를 거쳐 관측하고자 하는 ECG, EOG, EEG 신호만 통과시킨다. 본 발명에서는 35Hz 이하의 주파수만 통과시키도록 구성된다.The bio signal amplified by the amplifying unit 144 passes only the ECG, EOG, and EEG signals to be observed through the low pass filter 145. In the present invention, only the frequency below 35 Hz is configured to pass.

이렇게 증폭되고 필터링 된 생체신호는 무선 송출을 위해 최종적으로 A/D 변환기(146)에서 디지털 신호로 변환된다.The amplified and filtered bio signals are finally converted into digital signals by the A / D converter 146 for wireless transmission.

이렇게 신호처리부(140)를 거쳐 디지털 신호로 변환된 생체 신호는 송신모 듈(150)을 통해 관리자 단말기(200)로 무선으로 송신된다.The bio-signals converted into digital signals through the signal processor 140 are wirelessly transmitted to the manager terminal 200 through the transmission module 150.

본 발명에서는 상기 송신모듈이 헬멧(100)과 관리자 단말기(200)간에 RF 무선 통신 또는 블루투스(Bluetooth) 통신을 사용할 수 있으나, 활용성등의 측면에서 블루투스 통신을 하도록 구성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the transmission module may use RF wireless communication or Bluetooth communication between the helmet 100 and the manager terminal 200, but is preferably configured to perform Bluetooth communication in terms of usability.

관리자 단말기(200)는 크게 수신모듈(210), 마이크로 프로세서(220), 출력장치(230)로 구성된다.The manager terminal 200 is largely composed of a receiving module 210, a microprocessor 220, and an output device 230.

본 발명은 헬멧(100)으로부터 송신된 착용자의 생체신호를 관리자 단말기(200)에서 수신한 후 이를 분석하여 착용자의 상태를 판별하고, 이를 출력장치를 통해 관리자에게 보여주도록 구성된다.The present invention is configured to receive the biosignal of the wearer transmitted from the helmet 100 in the manager terminal 200 and then analyze it to determine the wearer's state and show it to the manager through the output device.

관리자 단말기(200)는 관리자 서버 컴퓨터나 노트북 컴퓨터, 이동통신 단말기, PDA등이 될 수 있다.The manager terminal 200 may be an administrator server computer or a notebook computer, a mobile communication terminal, a PDA, or the like.

수신모듈(210)은 헬멧이 구비된 송신 모듈(220)과 상호 통신을 하여 헬멧으로부터 송신된 생체신호를 수신한다.The receiving module 210 receives the biosignal transmitted from the helmet by communicating with the transmitting module 220 provided with the helmet.

마이크로 프로세서(220)는 수신모듈(210)에 의해 수신된 생체신호를 분석한다. 헬멧(110)에 의해 측정되는 생체신호는 심전도, 안전도, 뇌전도인데 이를 분석하여 헬멧 착용자의 수면 여부, 안구의 움직임, 흥분 및 이완 정도, 생존 여부를 판별한다.The microprocessor 220 analyzes the biosignal received by the receiving module 210. The bio signals measured by the helmet 110 are electrocardiograms, safety degrees, and electroencephalograms. The bio signals are analyzed to determine whether the helmet wearer is sleeping, eye movement, excitement and relaxation, and survival.

마이크로 프로세서(220)는 측정된 심전도(ECG)의 R 피크의 수와 간격을 측정하여 착용자의 생존 여부를 판단한다.The microprocessor 220 determines the survival of the wearer by measuring the number and interval of the R peak of the measured electrocardiogram (ECG).

또한, 마이크로 프로세서(220)는 측정된 안전도(EOG)의 피크 및 피크의 방향 을 측정하여 착용자의 눈동자 움직임, 의식 여부를 판단하며, 또한 상기 안전도를 이용해 눈깜빡임 여부도 판단한다.In addition, the microprocessor 220 determines the eye movement and consciousness of the wearer by measuring the peak of the measured safety degree (EOG) and the direction of the peak, and also determines whether the eye blinks using the safety degree.

또한, 마이크로 프로세서(220)는 측정된 뇌전도의 알파파를 고속 푸리에 변환한 후 파워 스펙트럼을 검사하여 착용자의 수면 여부, 흥분 및 이완 상태를 판단한다.In addition, the microprocessor 220 determines the wearer's sleep state, excitement and relaxation state by inspecting the power spectrum after the fast Fourier transform of the measured alpha waves of the electroencephalogram.

출력장치(230)는 마이크로 프로세서(220)에 의해 판단한 헬멧 착용자의 상태를 출력하여 관리자에게 보여준다. The output device 230 outputs the state of the helmet wearer determined by the microprocessor 220 to be displayed to the manager.

관리자는 출력된 정보를 이용하여 헬멧 착용자의 현재 상태를 알 수 있으며, 이를 이용하여, 전시 또는 화재시 기타 긴급 상황에서 헬멧 사용자의 생존 여부 및 활동가능여부에 따라 적절한 조치를 취할 수 있다.The administrator can use the output information to know the current state of the helmet wearer, and can use it to take appropriate measures depending on the survival and availability of the helmet user during wartime or other emergency situations.

상기와 같이 구성되는 본 발명에서 각 생체신호의 측정 및 동작에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The measurement and operation of each biological signal in the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 심전도 실험데이터의 정확성을 비교 평가하기 위해 참조 시스템(reference system)으로서 바이오팩 MP-150을 이용하여 심전도를 동시에 측정하였다. 바이오팩 MP-150은 일반적으로 병원등에서 생체신호를 측정하기 위해 사용하는 장비이다. 참조 시스템에서는 양팔과 다리에서 심전도를 측정하기 때문에 심장과 가깝고 Ag-AgCl 전극을 사용하기 때문에 더 정확한 측정이 가능한 장비이다. In the present invention, in order to compare and evaluate the accuracy of the electrocardiogram test data, the electrocardiogram was simultaneously measured using the Biopack MP-150 as a reference system. Biopack MP-150 is generally used for measuring bio signals in hospitals. In the reference system, the electrocardiogram is measured in both arms and legs, so it is close to the heart and the Ag-AgCl electrode is used to make more accurate measurements.

먼저 심전도(ECG)에 관하여 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한다. First, the electrocardiogram (ECG) will be described with reference to FIGS. 4 to 9.

먼저 도 4는 일반적인 심전도 파형이 도시된 도이다. 도 4 를 참조하면, 심전도는 심장 전기도의 약칭으로 ECG 또는 EKG로 약기한다. 심근의 흥분은 정맥동에 서 일어나 심방, 심실 방향으로 나아가므로, 이 흥분을 임의의 두 점에서 전류계에 유도하면 심장의 활동전류가 그래프로 묘사된다. 4 is a diagram illustrating a general ECG waveform. Referring to FIG. 4, the electrocardiogram is abbreviated as ECG or EKG. Myocardial excitation occurs in the venous sinus and travels to the atrium and ventricular direction, so when this excitation is directed to the ammeter at any two points, the heart's active current is depicted graphically.

이와 같이 해서 얻은 것이 심전도이며, 심장 질환의 진단에 매우 중요하다. 본 발명에서는 심장이 뛰고 있는지 생존 여부를 확인하거나, 심장 박동의 빠르기 등을 판단하는데 이용된다.The electrocardiogram obtained in this way is very important for the diagnosis of heart disease. In the present invention, it is used to check whether the heart is beating or to survive or to determine the speed of the heartbeat.

심장의 기저부가 흥분해서 첨부에 대하여 전기적으로 음성이 될 때 등전위선에서 돌출되는 곳을 W.에인트 호번의 명명에 따라 P,Q,R,S,T,U파 라고 한다.Protruding from the equipotential line when the base of the heart is excited and electrically negative to the attachment is called P, Q, R, S, T, and U waves, as named by W. Eindhoven.

도 4에서, I1 구간은 심방수축 구간, I2는 QRS파, I3는 심실수축 구간, I4는 RR 간격, I5는 심실이완 구간, I6는 심방이완 구간이다. QRS파는 심실의 흥분에 의해 생기는 파이다.In FIG. 4, I1 is an atrial contraction section, I2 is a QRS wave, I3 is a ventricular contraction section, I4 is an RR interval, I5 is a ventricular relaxation section, and I6 is an atrial relaxation section. QRS waves are waves caused by the excitation of the ventricles.

본 발명에서는 마이크로 프로세서가 I2 구간의 R 피크의 수와 간격을 파악하여 헬멧 착용자의 상태를 파악한다.In the present invention, the microprocessor grasps the number and interval of R peaks in the I2 section to determine the state of the helmet wearer.

도 5는 좌측 관자놀이와 아래턱을 기준으로 측정한 심전도의 파형이 도시된 그래프이고, 도 6은 우측 관자놀이와 좌측 관자놀이를 기준으로 측정한 심전도의 파형이 도시된 그래프이다.5 is a graph showing the waveforms of the electrocardiogram measured based on the left temple and the lower jaw, and FIG. 6 is a graph showing the waveforms of the electrocardiogram measured based on the right temple and the left temple.

도 5를 참조하면, 도 5 에 도시된 파형은 제 1 전극(110)을 좌측 관자놀이에 밀착되는 헬멧의 머리 지지대 부분에 설치하고, 제 2 전극(120) 및 기준 전극(130)을 아래턱에 밀착되는 헬멧의 턱 끈에 설치하여 심전도를 측정한 것이다.Referring to FIG. 5, the waveform shown in FIG. 5 installs the first electrode 110 in the head support portion of the helmet in close contact with the left temple, and the second electrode 120 and the reference electrode 130 in close contact with the lower jaw. It is installed on the chin strap of the helmet to measure the ECG.

동그라미가 그려진 부분(Pr)이 바로 QRS파의 R 피크이며, 도 5 에서는 R 피크가 선명하게 관측되는 것을 볼 수 있다.The circled portion Pr is the R peak of the QRS wave, and it can be seen that the R peak is clearly observed in FIG. 5.

도 6을 참조하면, 도 6 에 도시된 파형은 제 1 전극(110) 및 기준 전극(130)을 좌측 관자놀이에 밀착되는 헬멧의 머리 지지대 부분에 설치하고, 제 2 전극(120)을 우측 관자놀이에 밀착되는 헬멧의 머리 지지대 부분에 설치하여 심전도를 측정한 것이다.Referring to FIG. 6, the waveform shown in FIG. 6 is provided with the first electrode 110 and the reference electrode 130 at the head support portion of the helmet in close contact with the left temple, and the second electrode 120 at the right temple. It is installed on the head support of the helmet that is in close contact with the cardiogram.

이 경우 심전도의 R 피크가 정확하게 관측되지 않음을 알 수 있다. 특히 본 발명과 같이 건식 생체전극(Dry Electrode)를 사용하는 경우 머리 부분에 밀착되는 부분에만 전극을 형성하여 생체신호를 측정하면 정확한 심전도 데이터를 없음을 알 수 있다.In this case, it can be seen that the R peak of the ECG is not accurately observed. In particular, in the case of using a dry biological electrode (Dry Electrode) as in the present invention, it can be seen that there is no accurate electrocardiogram data when the electrode is formed only on the part in close contact with the head to measure the biosignal.

따라서, 본 발명에서는 도 5와 같은 파형을 얻기 위해, 제 1 전극(110)은 좌측 관자놀이에 밀착되는 헬멧의 머리 지지대 부분에 형성되고, 제 2 전극(120) 및 기준 전극(130)은 아래턱에 밀착되는 헬멧의 턱 끈에 형성된다.Accordingly, in the present invention, in order to obtain a waveform as shown in FIG. 5, the first electrode 110 is formed at the head support portion of the helmet in close contact with the left temple, and the second electrode 120 and the reference electrode 130 are located at the lower jaw. It is formed on the chin strap of the helmet that is in close contact.

마이크로 프로세서는 R피크가 보이지 않는 경우 헬멧 관측자가 사망 상태라고 판단하며, R 피크간의 간격이 좁은 경우에는 활동량이 많은 경우로 판단한다.The microprocessor determines that the helmet observer is dead when the R peak is not visible, and the activity is high when the interval between the R peaks is narrow.

도 7은 본 발명에서 측정한 심전도와 참조 시스템에서 측정한 심전도가 비교 도시된 그래프이다. 도 7을 참조하면, 참조 시스템에서의 심전도(b)가 본 발명에서 측정한 심전도(a)보다 매끄럽고 정확한 그래프를 보여준다. 7 is a graph showing the comparison between the electrocardiogram measured in the present invention and the electrocardiogram measured in the reference system. 7, the electrocardiogram (b) in the reference system shows a smoother and more accurate graph than the electrocardiogram (a) measured in the present invention.

그러나, 본 발명의 경우 헬멧으로부터 얻은 심전도는 노이즈가 많은 신호지만, 의도했던 생존 여부 등을 알 수 있는 R 피크의 파형 부분은 참조 시스템과 마찬가지로 정확한 측정이 가능하다. However, in the case of the present invention, the electrocardiogram obtained from the helmet is a noisy signal, but the waveform portion of the R peak that can know whether the intended survival or the like can be measured accurately as in the reference system.

참조 시스템의 경우 심장과 가깝고 Ag-AgCl전극을 사용하므로 더 정확한 값 을 보여주나, 본 발명에서는 단 3 개의 건식 전극만으로 얼굴부위에서 생체신호를 획득하여도 정확한 R 피크의 관측이 가능하다.The reference system shows more accurate values because it is close to the heart and uses the Ag-AgCl electrode. However, in the present invention, accurate R peaks can be observed even if only three dry electrodes are used to acquire a biosignal from the face.

도 8은 본 발명의 신뢰도를 측정하기 위해 참조 시스템이 측정한 R 피크와의 시간 차이가 비교 도시된 그래프이다.FIG. 8 is a graph illustrating a comparison of a time difference from an R peak measured by a reference system to measure the reliability of the present invention.

도 8을 참조하면, 신뢰도는 본 발명에서 측정한 R 피크 타임에서 참조 시스템에서 얻은 R 피크 타임을 빼어서 구하였다. 도 8 은 그 차이를 보여주고 있으며, 그 차이가 수ms 정도 밖에 되지 않으므로 임상적으로도 용인될 수 있는 오차 정도이다.Referring to FIG. 8, the reliability was obtained by subtracting the R peak time obtained from the reference system from the R peak time measured in the present invention. Figure 8 shows the difference, the difference is only a few ms, so the degree of error that can be clinically acceptable.

아래의 표 1 은 본 발명의 정확성을 보여주는 것으로서, 본 발명이 찾아낸 총 R 피크 개수에서 잘못 찾아낸 부분을 제외한 개수를 나눈 것이다. 표 1 에서 알 수 있듯이, 본 발명의 성능은 참조 시스템과 거의 동일한 정확성을 보여준다.Table 1 below shows the accuracy of the present invention, which is obtained by dividing the total number of R peaks found by the present invention excluding the wrong part. As can be seen from Table 1, the performance of the present invention shows almost the same accuracy as the reference system.

횟수Count 평균Average 표준편차(±)Standard deviation (±) 정확도(%)accuracy(%) 1One 5.23815.2381 14.00514.005 97.297.2 22 6.07206.0720 1.67251.6725 94.394.3 33 1.32461.3246 4.03214.0321 99.499.4 44 5.49325.4932 6.45016.4501 99.199.1 55 6.43996.4399 11.717011.7170 98.298.2 평균Average 4.91364.9136 2.06122.0612 97.697.6

도 9는 본 발명과 참조 시스템의 HR(Heartbeat Rate)의 변화가 도시된 그래프이다.9 is a graph showing a change in the HR (Heartbeat Rate) of the present invention and the reference system.

도 9를 참조하면, 본 발명(A)에서는 참조 시스템(B)의 변화와 동일하게 움직이고 있음을 알 수 있다. 일부구간에서 불규칙한 리듬이 관측되었으나, 이 구간에서의 데이터 분석결과 새츄레이션(saturation)구간을 제외하고 데이터를 분석하였기 때문이다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the present invention (A) is moving in the same manner as the change of the reference system (B). Irregular rhythms were observed in some sections, but the data was analyzed except the saturation section.

상기와 같이 본 발명은 3개의 전극을 헬멧에 형성함으로써 전극 수가 3개임에도 불구하고, 전극 수가 보다 많은 참조 시스템과 비교하여 그 정확도의 면에서 큰 차이가 없음을 알 수 있다.As described above, although the present invention has three electrodes by forming three electrodes in a helmet, it can be seen that there is no significant difference in accuracy in comparison with a reference system having a larger number of electrodes.

도 10은 안전도(EOG)의 측정원리가 도시된 도이다.10 is a diagram showing the measuring principle of the safety (EOG).

도 10을 참조하면, 안구의 각막은 +, 망막은 -성질을 띄고 있는데 안구가 움직일때마다 전위차가 생기므로, 이 차이를 측정하여 안전도(EOG)를 구한다. 도 10의 (b)는 안구를 정면에서 30도 정도 우측으로 움직인 경우(a)의 안전도가 도시된 그래프이다.Referring to FIG. 10, the cornea of the eyeball is + and the retina is of-property. Since the potential difference occurs every time the eyeball moves, the difference is measured to obtain the degree of safety (EOG). 10 (b) is a graph showing the safety degree in the case of moving the eyeball to the right by about 30 degrees from the front (a).

도 11은 안구를 수평으로 움직인 경우(a) 및 수직으로 움직인 경우(b)의 안전도가 도시된 그래프이고, 도 12는 본 발명에서 측정된 안전도의 변화 및 심전도가 도시된 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing the safety level when the eye is moved horizontally (a) and when it is moved vertically (b), and FIG. 12 is a graph showing the change in safety and the electrocardiogram measured in the present invention.

도 11을 참조하면, 안구의 방향이 변할때마다 전위가 큰 폭으로 변화하는 것을 알 수 있으며, 수직으로 움직이는 경우에는 피크 형상의 전위변화가 관측된다.Referring to FIG. 11, it can be seen that the potential changes largely whenever the direction of the eyeball changes. In the case of vertical movement, the change in the potential of the peak shape is observed.

도 12를 참조하면, 그래프(a)는 안전도의 변화를 나타내며, 그래프(b)는 참조 시스템에 의해 관측된 심전도를 나타낸다. 좌측 네모상자는 왼쪽을 볼 때 측정된 안전도이며, 우측 네모상자는 오른쪽을 볼 때의 안전도이다.Referring to FIG. 12, graph (a) shows the change in safety and graph (b) shows the electrocardiogram observed by the reference system. The left square is the safety measured when looking to the left, and the right square is the safety when looking to the right.

마이크로 프로세서는 이러한 파형의 변화에 따라 눈동자의 움직임 여부를 판별하고, 헬멧 착용자의 의식 유무 및 활동성을 판단한다.The microprocessor determines whether the pupil moves according to the change of the waveform, and determines whether the helmet wearer is conscious and active.

도 13은 본 발명에서 눈 깜빡임(Eye Blink)을 나타내는 안전도의 변화가 도시된 그래프이다.FIG. 13 is a graph illustrating a change in safety degree indicating eye blink in the present invention.

도 13을 참조하면, 눈동자를 움직이는 경우에는 일반적으로 사람은 왼쪽을 본 후 잠시 뒤에는 오른쪽을 보거나 고개를 돌리므로, 반대방향의 피크가 도 12와 같이 관측되며, 눈을 깜빡이는 경우에는 단일의 피크가 도 13과 같이 관측된다.Referring to FIG. 13, in the case of moving the pupil, a person generally looks to the left and after a while, to the right or turns his head, an opposite peak is observed as shown in FIG. 12, and when the eye blinks, a single peak is observed. Is observed as in FIG. 13.

즉, 마이크로 프로세서는 안전도의 피크 변화를 검사하여, 반대방향의 피크가 이어지는지 여부를 판단하여 눈동자의 움직임인지 눈 깜빡임인지 판별한다.That is, the microprocessor examines the change in the safety peak, determines whether the peak in the opposite direction is continuous, and determines whether the pupil is moving or blinking.

마이크로 프로세서는 눈 깜빡임이 관측되지 않는 경우, 후술할 뇌전도와 연계하여 수면중인지 아니면 심전도와 연계하여 생존중인지 아닌지를 판별한다.If no blink is observed, the microprocessor determines whether it is asleep in association with an electroencephalogram which will be described later, or whether it is alive in association with an electrocardiogram.

다음으로 뇌전도(EEG) 측정에 관하여 설명한다.Next, the electroencephalogram (EEG) measurement will be described.

뇌전도(EEG)는 뇌의 수많은 신경에서 발생한 전기적인 신호가 합성되어 나타나는 미세한 뇌 표면의 신호를 전극을 이용하여 측정한 전위를 말한다. 뇌파 신호는 뇌의 활동, 측정시의 상태 및 뇌 기능에 따라 시공간적으로 변화하는데 뇌파의 측정은 뇌기능과 장애를 진단하기 위한 필수적인 사항이다.Electroencephalogram (EEG) refers to a potential measured by using electrodes to measure signals on the surface of the brain, in which electrical signals generated from numerous nerves of the brain are synthesized. EEG signals vary in time and space according to the activity of the brain, the state at the time of measurement and brain function. Measurement of EEG is essential for diagnosing brain function and disorder.

측정된 뇌파는 1~50Hz의 주파수와 약 10~200uV의 진폭을 가지며, 주파수와 전압의 차이에 따라 정상 수면 상태인 델타파(0.2~4Hz, 20~200uV), 정서적으로 안정된 경우의 세타파(4~8Hz, 20~100uV), 긴장이 이완되어 있는 상태인 알파파(8~13Hz, 20~60uV), 깨어 있을때 나타나는 베타파(13~30Hz, 2~20uV), 흥분할 때 나나타는 감마파(30~50Hz, 2~20uV)등으로 구분된다.The measured EEG has a frequency of 1 to 50 Hz and an amplitude of about 10 to 200 uV, and a delta wave (0.2 to 4 Hz, 20 to 200 uV) in a normal sleep state according to the difference between the frequency and the voltage, and theta wave (4) when emotionally stable. ~ 8Hz, 20 ~ 100uV), alpha wave (8 ~ 13Hz, 20 ~ 60uV) in relaxed state, beta wave (13 ~ 30Hz, 2 ~ 20uV) when waking up, gamma wave appearing when excited 30 ~ 50Hz, 2 ~ 20uV).

본 발명은 EEG중에서 알파파(Alpha wave)를 감지하여 헬멧 착용자의 상태를 파악한다.The present invention detects the alpha wave in the EEG to grasp the state of the helmet wearer.

도 14는 본 발명에 의하여 측정한 뇌전도의 파워스펙트럼이 비교 도시된 그래프이다. 14 is a graph showing a comparison of the power spectrum of the electroencephalogram measured by the present invention.

도 14의 (a)는 눈을 감은 경우에 측정된 뇌파를 FFT 한 후의 파워 스펙트럼이며, (b)는 눈을 뜬 상태에서 측정된 뇌파를 FFT한 후의 파워 스펙트럼이다.14A is a power spectrum after FFT of the EEG measured when the eyes are closed, and (b) is a power spectrum after FFT of the EEG measured with the eyes open.

도 14를 참조하면, 눈을 감고 있었던 마지막 30초 구간에 대해서 고속 후리에 변환(FFT)을 한 후 그 차이를 비교하면 눈감은 구간의 8~12Hz 대역에서 그렇지 않은 구간보다 뚜렷한 차이를 감지한다. 상기 대역의 뇌파가 알파파이다.Referring to FIG. 14, when a fast Fourier transform (FFT) is performed on the last 30 seconds of closing the eyes, and the difference is compared, the eyes detect a distinct difference in the 8 to 12 Hz band of the interval than the other sections. The brainwaves in the band are alpha waves.

본 발명의 마이크로 프로세서는 상기 파워스펙트럼의 8~12Hz 부분을 감지하여 헬멧 착용자가 긴장이 이완된 상태인지 아닌지 판별한다.The microprocessor of the present invention senses the 8 to 12 Hz portion of the power spectrum to determine whether the helmet wearer is in a relaxed state.

비상시 또는 군인의 경우 경계근무중에 상기와 같은 알파파가 관측되면 관리자는 관리자 단말기를 통해 상기와 같이 근무자의 긴장이 완화된 상태임을 파악할 수 있어, 경계근무 해이에 따른 위험발생을 예방할 수 있다.When the above-mentioned alpha wave is observed in the case of an emergency or during military service, the manager can identify that the worker's tension is alleviated as described above through the administrator's terminal, thereby preventing the occurrence of danger due to the hazard of the boundary work.

이상과 같이 본 발명에 의한 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다. Although the multi-body signal measuring apparatus using the helmet according to the present invention as described above with reference to the illustrated drawings, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, within the scope of the technical idea is protected. Can be applied.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치는 3개의 전극만으로도 심전도, 뇌전도, 안전도, 눈 깜빡임 여부를 높은 정확도로 측정할 수 있고, 건식 전극을 사용함으로써 헬멧 탈착시에도 전도성 젤을 다시 바를 필요가 없어 별도의 새로운 세팅 없이도 생체신호를 획득할 수 있는 효과가 있다.Multi-body signal measuring apparatus using a helmet according to the present invention configured as described above can be measured with high accuracy of electrocardiogram, electroencephalogram, safety, and blinking with only three electrodes, even when detachable helmet by using a dry electrode There is no need to reapply the conductive gel, so there is an effect that the biosignal can be obtained without any new setting.

또한, 본 발명에 따른 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치는 실시간으로 헬멧 착용자의 건강상태를 파악하여 관리자에게 알려주므로, 관리자들은 병력상태 또는 가용인력 여부 등을 신속하게 파악할 수 있으며, 활동성이 강한 작업중에도 헬멧 착용자의 생체신호를 용이하게 획득할 수 있는 효과가 있다.In addition, the multi-body signal measuring apparatus using the helmet according to the present invention to determine the health status of the helmet wearer in real time to inform the manager, managers can quickly determine whether the medical history or available manpower, active work There is an effect that can be easily obtained the biological signal of the helmet wearer.

Claims (13)

착용자의 좌측 관자놀이 및 턱으로부터 생체신호를 측정하고, 측정된 생체신호를 무선으로 송출하는 헬멧과;A helmet for measuring the bio-signal from the left temple and the jaw of the wearer and wirelessly transmitting the measured bio-signal; 상기 헬멧으로부터 송출된 신호를 수신하여 심전도(ECG), 안전도(EOG), 눈깜빡임 및 뇌전도(EEG)에 따른 착용자의 상태를 분석하는 관리자 단말기를 포함하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.Multi-body signal measuring apparatus using a helmet comprising a manager terminal for receiving a signal transmitted from the helmet to analyze the wearer's state according to ECG (ECG), safety (EOG), eye blink and electroencephalogram (EEG). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 헬멧은The helmet is 착용자의 좌측 관자놀이로부터 생체신호를 측정하는 제 1 생체전극;A first bioelectrode measuring a biosignal from a left temple of the wearer; 착용자의 턱으로부터 생체신호를 측정하는 제 2 생체전극 및 기준 생체전극;A second bioelectrode and a reference bioelectrode for measuring a biosignal from a wearer's jaw; 상기 생체전극들로부터 측정된 생체신호의 노이즈 제거 및 생체신호를 증폭하는 신호처리부; 및A signal processor for removing noise of the bio signals measured from the bio electrodes and amplifying the bio signals; And 상기 신호처리부의 출력을 무선으로 송신하는 송신모듈을 포함하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.Multi-body signal measuring apparatus using a helmet comprising a transmission module for wirelessly transmitting the output of the signal processor. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 생체전극들은 건식 생체전극(Dry electrode)인 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The bioelectrode is a multiple bio-signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that the dry bio-electrode (Dry electrode). 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제 1 생체전극은 상기 헬멧 내부 머리 지지대의 좌측에 형성되고, 상기 제 2 생체전극 및 기준 전극은 상기 헬멧의 턱 끈에 형성된 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The first bio-electrode is formed on the left side of the helmet inner head support, the second bio-electrode and the reference electrode is a multi-bio signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that formed on the chin strap of the helmet. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제 1 생체전극은 +전극이며, 상기 제 2 생체전극은 -전극인 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The first bioelectrode is a + electrode, and the second bioelectrode is a multi-electrode signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that the-electrode. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 신호처리부는 상기 생체전극들로부터 측정된 생체신호를 필터링하는 다수의 필터;The signal processing unit includes a plurality of filters for filtering the bio signals measured from the bio electrodes; 상기 생체신호를 증폭하는 증폭부;An amplifier for amplifying the biological signal; 상기 증폭된 생체신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.Multi-body signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that it comprises an A / D converter for converting the amplified bio-signal into a digital signal. 청구항 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 헬멧은 뇌전도(EEG)중 알파파를 측정하는 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The helmet is multi-body signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that for measuring the alpha wave in the electroencephalogram (EEG). 청구항 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 관리자 단말기는 상기 송신모듈로부터 송출된 신호를 수신하는 수신모듈;The manager terminal includes a receiving module for receiving a signal transmitted from the transmitting module; 상기 수신모듈로부터 수신한 신호를 분석하여 착용자의 상태를 판단하는 마이크로 프로세서;A microprocessor for analyzing a signal received from the receiving module to determine a wearer's state; 상기 마이크로 프로세서가 판단한 착용자의 상태를 출력하는 출력장치를 포함하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.Multi-body signal measuring apparatus using a helmet including an output device for outputting the state of the wearer determined by the microprocessor. 청구항 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 마이크로 프로세서는 상기 측정된 생체신호로부터 착용자의 수면 여부, 안구의 움직임, 흥분 및 이완 정도, 생존 여부 등을 판단하는 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The microprocessor is a multi-body signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that for determining whether the wearer's sleep, eye movement, excitement and relaxation, survival, etc. from the measured bio-signal. 청구항 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 마이크로 프로세서는 측정된 심전도의 R 피크의 수와 간격을 측정하여 착용자의 생존 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The microprocessor multi-signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that for determining the survival of the wearer by measuring the number and interval of the R peak of the electrocardiogram. 청구항 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 마이크로 프로세서는 측정된 안전도(EOG)의 피크 및 피크의 방향을 측정하여 착용자의 눈동자 움직임, 의식 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The microprocessor is a multi-body signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that for determining the eye movements, consciousness of the wearer by measuring the peak and the direction of the peak of the measured safety (EOG). 청구항 8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 마이크로 프로세서는 측정된 뇌전도의 알파파를 고속 푸리에 변환한 후 파워 스펙트럼을 검사하여 착용자의 수면 여부, 흥분 및 이완 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.The microprocessor multi-signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that for determining the wearer's sleep, excitement and relaxation state by examining the power spectrum after the fast Fourier transform of the measured alpha waves of the electroencephalogram. 청구항 1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 헬멧과 관리자 단말기 간에는 블루투스 방식으로 무선 통신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 헬멧을 이용한 다중생체신호 측정장치.Multi-body signal measuring apparatus using a helmet, characterized in that the wireless communication is performed between the helmet and the administrator terminal by Bluetooth.
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