KR20090121530A

KR20090121530A - 졸음 감지방법

Info

Publication number: KR20090121530A
Application number: KR1020080047481A
Authority: KR
Inventors: 이재진; 김충환; 김민건
Original assignee: (주) 텔트론
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-11-26
Also published as: US7887489B2; KR100975590B1; WO2009142360A1; US20100234741A1

Abstract

본 발명은 졸음 감지방법에 관한 것으로, 특히 신체의 움직임 하에서도 심장박동 검출이 가능하도록 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식을 혼용하여 사용함으로써 대상 신체에 접촉함이 없이 심장박동 및 호흡의 신호를 검출하는 제1 단계와; 상기 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식에서의 각 상기 검출 신호를 각각의 증폭부에 인가하여 신호 잡음을 제거하고 증폭하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 출력 신호를 각각 중앙처리부에 인가하여 신호처리 및 상기 신호처리된 각 신호를 합성하는 제3 단계; 및 상기 제3 단계에서 출력된 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링한 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 동일 상기 범위 권내를 연속적으로 2번 내지 10번 검출되면, 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력하는 제4 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 사용자가 졸림 현상이 올 때 심박수가 느려지고 호흡수가 느려지는 현상을 상기 심박센서로 감지하고 졸음이 올 때 경보 또는 진동을 발생하여 자각증상을 회복시켜 졸음 운전에 대한 사고 예방하는 이점이 있다.

심박, 생체신호, 도플러, 광학계

Description

졸음 감지방법{A detection method of sleepiness}

본 발명은 졸음 감지방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 심장박동을 대상 신체에 접촉함이 없이 심장박동 및 호흡의 신호를 검출하여 상기 신호를 증폭 및 신호처리를 통해 상기 신호의 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링한 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 동일 상기 범위 권내를 연속적으로 2번 내지 10번 검출되면, 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력할 수 있는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 신체에 대한 심장박동과 같은 생체신호를 측정하는 심박센서로는 접촉식과 비접촉식 방법이 있다.

상기 접촉식 방법으로 가장 일반적인 것은 펄스 옥시미터 (pulse oximeter)를 사용하는 것으로, 측정 대상자의 손가락에 프로브를 끼워서 혈중 산소 농도, 맥박, 맥진폭 등의 생체 정보를 검출하는 방법이 있다. 또한, 다른 접촉식 방법으로는 심전도 계측기를 이용하는 것으로, 이는 가슴, 손목, 발목 등의 신체 부위에 전극들을 부착하여 신호를 측정하여 심장박동 정보를 추출한다.

이러한 종래 심장박동 검출 방법은 기본적으로 측정 대상자의 신체 일부에 센서를 붙이거나 또는 다수의 전극을 부착시키거나 센서가 부착된 띠를 두르는 방법을 이용하기 때문에 사용자에게 거부감 및 불편함을 느끼게 하는 문제점이 있으며, 대상 신체에 접촉함이 없이는 심장박동과 같은 생체신호를 측정할 수 없다.

그리고, 최근 또 다른 방법인 비접촉식 방법으로 심장박동과 같은 생체신호를 검출하도록 제안된 종래기술들이 다수 있는데, 그 중에서 국내특허등록된 출원번호 10-2006-0019267호(발명의 명칭: 원격 생체정보 감지장치 및 그 응용장치)를 들 수 있다. 이러한 특허는 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식의 생체정보를 측정하는 방법으로서, 체내 장기의 움직임으로 인해 생기는 신호 변화로부터 생체정보를 얻는 방식이다.

도 1은 종래 도플러 레이더의 원리를 이용한 심장박동 측정 장치를 나타낸 블록 다이어그램이다. 도 1을 참조하면, 도플러 레이더의 원리를 이용한 원격 생체정보 감지장치는 신호발생기에서 출력되는 일정한 주파수신호를 커플러에서 분배하여 일부 신호는 송신안테나를 통해 대상 신체에 입사시키고, 대상 신체에 입사된 전파의 대부분은 피부에서 반사가 일어나며 일부는 피부 속까지 침투한 후 체내장기에서 반사되어 나온다. 대상 신체에서 반사되어 나오는 신호는 다시 수신안테나를 통해 수신되어 저전압증폭기(LNA)를 통해 증폭된 후 주파수 혼합기에 의해 커플러로부터 출력된 신호발생기의 신호와 곱해지게 된다. 주파수 혼합기의 출력신호는 증폭되고 저대역통과필터 및 디지털신호처리부를 통해 처리된다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에서는 심장박동과 호흡신호와 같은 생체신호의 측정에 있어서, 대상 신체의 다른 부분의 움직임이 미치는 영향에 대하여 고려하지 않은 채 측정함으로써 신체의 움직임으로 인한 신호 변형으로 정확한 측정을 할 수 없는 문제가 있다.

한편, 기존의 졸음방지센서는 첫째 귀걸이 또는 안경에 가속도 센서를 달아 착용부분이 10도이상 기울어지면 경고음을 발생하는 귀걸이형 또는 안경형이 있다.

이러한, 상기 귀걸이형 또는 상기 안경형은, 사용자가 직접 착용을 하고 다녀야 하는 단점이 있으며, 옆 사람과의 대화를 위해 고개 돌림과, 기어 변속과 같은 핸들의 하부측으로 고개를 숙이면 경고음이 발생하는 문제점이 있다.

상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 사용자의 심박과 호흡수를 연속적으로 측정하여 정상 심박수를 카운트하고 상기 카운트와 졸음 현상이 발생시 심박수와 호흡수가 감소하는 카운트를 차감 비교하여 졸음으로 판단시, 경보나 멘트 또는 진동을 발생하여 상기 사용자에게 위험을 알리게 되는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 졸음 감지방법은, 신체의 움직임 하에서도 심장박동 검출이 가능하도록 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식을 혼용하여 사용함으로써 대상 신체에 접촉함이 없이 심장박동 및 호흡의 신호를 검출하는 제1 단계와, 상기 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식에서의 각 상기 검출 신호를 각각의 증폭부에 인가하여 신호 잡음을 제거하고 증폭하는 제2 단계와, 상기 제2 단계의 출력 신호를 각각 중앙처리부에 인가하여 신호처리 및 상기 신호처리된 각 신호를 합성하는 제3 단계 및 상기 제3 단계에서 출력된 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링한 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 동일 상기 범위 권내를 연속적으로 2번 내지 10번 검출되면, 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진 동을 출력하는 제4 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광학계는, 상기 광검출부 전단에 위치하여 일정 광원대역을 갖는 특정 파장의 빛만 통과시키는 필터부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광원대역은, 100nm 미만인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광원은, LED 또는 LD(laser diode)를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 광원은, 가시광선, 적외선, 또는 자외선을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적의 본 발명은, 레이더계와 광학계로 구성되는 심박 센서와, 증폭부와, 중앙처리부 및 출력부를 포함하는 졸음 감지방법에 있어서,

상기 레이더계는, 특정 주파수의 신호를 생성하는 신호발생기와, 상기 신호발생기에서 생성된 신호를 입력받아 기준 주파수인 제2 신호와 대상 신체의 심장을 향해 방사하기 위한 제1 신호로 분배하여 출력하는 커플러와, 상기 커플러에서 출력된 제1 신호를 입력받아 상기 대상 신체의 심장을 향해 방사하는 송신안테나와; 상기 송신안테나에 의하여 송신되어 상기 대상 신체의 심장에 입사한 후 반사되어 오는 반사파를 수신하는 수신안테나와, 상기 수신안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 저잡음증폭기 및 상기 커플러에서 출력된 제2 신호를 상기 저잡음증폭기에 의하여 증폭된 신호와 혼합하는 혼합기 및 상기 혼합기를 통과한 신호를 증폭하고 필터링하여 디지털신호로 변환하여 출력하는 신호처리부로 구성되고,

상기 광학계는, 빛을 생성하는 광원과 상기 레이더계의 송신안테나에 의하여 신호가 방사된 대상 신체의 심장과 같은 부분으로 빛을 조사하는 광송신용 광학계를 포함하는 광원부와, 상기 조사된 빛이 대상 신체에서 반사되는 광신호를 검출하는 광수신용 광학계를 포함한 광검출부와, 상기 광검출부에서 감지한 신호로부터 대상 신체의 움직임에 의한 잡음신호를 추출하는 움직임신호처리부 및 상기 움직임신호처리부에서 추출된 잡음신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 디지털신호처리부로 구성되며,

상기 레이더계의 신호처리부를 통과한 신호로부터 상기 광학계의 디지털신호처리부의 잡음신호를 제거하는 합성기와, 상기 합성기에서 생체신호를 얻는 생체정보인식부를 구비하고,

상기 증폭부는, 상기 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식에서의 각 상기 검출 신호를 인가하여 각각의 신호 잡음을 제거하고 증폭하며,

상기 중앙처리부는, 상기 증폭부의 출력 신호를 각각 인가하여 신호처리 및 상기 신호처리된 각 신호를 합성하고, 상기 증폭부의 출력된 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링하여 검출 범위 내로 인식이 되면 상기 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 검출 범위는, 상기 출력 값을 카운트한 상기 중앙처리부에 의해 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 연속 2번 내지 10번인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 졸음 감지 방법에 의하면, 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식을 혼용하여 사용함으로써 신체의 움직임 하에서도 움직임에 의한 잡음신호를 보상하여 더욱 정확한 심장박동 및 호흡신호 등의 생체신호를 추출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 졸음 감지 방법에 의하면, 휴대형 또는 운전자와 근접한 사물(=방석, 의자, 운전대), 또는 자전거의 핸들에 장착하여 사용자의 졸음 신호를 검출할 경우, 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력하여 상기 사용자를 깨울 수 있어 졸음으로 인한 교통사고를 획기적으로 줄일 수 있으며 산업현장에서 졸음으로 인한 기계 오동작을 막아 산업재해를 예방 할 수 있는 이점이 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 졸음 감지방법에 대한 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 심박센서에 대한 일실시 예를 보여주는 블록 다이어그램이고, 도 4는 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 심박센서에 대한 다른 일실시 예를 보여주는 블록 다이어그램이다.

도 2는 도시된 바와 같이, 본 발명의 졸음 감지 장치는, 심박센서(1000)와, 증폭부(2000)와, 중앙처리부(3000) 및 출력부(4000)로 구성된다.

여기서, 상기 심박센서(1000)는, 신체의 움직임 하에서도 심장박동 검출이 가능하도록 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식을 혼용하여 사용함으로써 대상 신체에 접촉함이 없이 심장박동 및 호흡의 신호를 검출한다.

여기서, 상기 증폭부(2000)는, 상기 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식에서의 각 상기 검출 신호를 각각의 인가하여 신호 잡음을 제거하고 증폭한다.

여기서, 상기 중앙처리부(3000)는, 상기 증폭부(2000)의 출력 신호를 각각 인가하여 신호처리 및 상기 신호처리된 각 신호를 합성한다. 즉, 상기 중앙처리부(3000)는, 상기 증폭부(2000)의 출력된 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링한 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 동일 상기 범위 권내를 연속적으로 2번 내지 10번 검출되면, 상기 출력부(4000)를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력한다.

따라서, 본 발명의 졸음 감지 장치는, 사용자의 심박과 호흡수를 연속적으로 측정하여 정상 심박수를 카운트하고 상기 카운트와 졸음 현상이 발생시 심박수와 호흡수가 감소하는 카운트를 차감 비교하여 졸음으로 판단시, 경보나 멘트 또는 진동을 발생하여 상기 사용자에게 위험을 알리게 된다.

도 3는 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 심박 센서에 대한 일실시 예를 보여주는 블록 다이어그램이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 심박 센서(1000)는, 상기 레이더계(100)와, 광학계(200)와, 합성기(300)와, 생체정보인식부(500)로 구성된다.

여기서, 상기 심박 센서(1000)는 레이더계(100)와 광학계(200)로 구성되되, 상기 레이더계(100)의 출력신호로부터 상기 광학계(200)에서 출력되는 신체의 움직임으로 생기는 잡음신호를 제거하는 합성기(300)와, 상기 합성기(300)를 통과한 신호를 제1 증폭기(410)를 통해 증폭하고 대역통과필터(420)에서 필터링하여 심장박동 및 호흡의 신호를 검출하고 디지털신호처리부(430)에서 디지털신호로 변환하여 출력하는 신호처리부(400), 및 상기 신호처리부(400)에서 생체신호를 얻는 생체정보인식부(500)를 포함하여 구성한다.

여기서, 상기 레이더계(100)는 신호발생기(110), 커플러(120), 송수신변환기(130), 저잡음증폭기(140), 및 혼합기(150)로 구성된다.

여기서, 상기 신호발생기(110)는 특정 주파수의 신호를 생성하여 출력한다.

상기 커플러(120)는 상기 신호발생기(110)에서 생성된 신호를 입력받아 기준 주파수(이하, '제2 신호'라 한다.)와 대상 신체의 심장을 향해 방사하는 신호(이하, '제1 신호'라 한다.)로 분배하여 출력한다. 이때, 상기 제1 신호와 제2 신호는 일정 비율로 분배될 수 있고, 일실시 예로 50%와 50% 비율로 분배할 수 있다.

여기서, 상기 송수신변환기(130)은 상기 커플러(120)에서 출력된 제1 신호를 입력받아 상기 대상 신체의 심장을 향해 방사하는 송신안테나(131)와, 상기 송신안테나(131)에 의하여 송신되어 상기 대상 신체의 심장에 입사한 후 반사되어 오는 반사파를 수신하는 수신안테나(132)로 구성된다.

여기서, 상기 저잡음증폭기(140)는 상기 수신안테나(132)에 수신된 신호를 증폭시킨다.

여기서, 상기 혼합기(150)는 상기 커플러(120)에서 출력된 제2 신호를 상기 저잡음증폭기(140)에 의하여 증폭된 신호와 혼합하여 출력한다. 한편, 상기 광학계(200)는 광원부(210), 광검출부(230), 및 움직임신호처리부(240)로 구성된다.

이때, 상기 광학계(200)는 특정 파장의 광원대역 빛만 통과시키는 필터부(220)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 광원부(210)는 빛을 생성하는 광원과, 대상 신체의 심장 부분으로 빛을 조사하는 광송신용 광학계로 구성된다.

여기서, 상기 광원은 형광등과 같이 종류의 제한은 없으나, LED 또는 LD(laser diode)를 사용하여 구현함이 바람직하며, 가시광선, 적외선, 또는 자외선 을 사용함이 바람직하다.

또한, 상기 광송신용 광학계는 한 개로 구성하거나 어레이 형태로 배열하여 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 빛은 상기 레이더계(100)의 송신안테나(131)에 의하여 신호가 대상 신체의 심장 부근에 방사된 것과 같은 부분, 즉 상기 레이더계(100)의 전파신호의 분포와 비슷한 넓이 정도로 빛을 조사하도록 함이 바람직하다.

여기서, 상기 광검출부(230)는 상기 광원부(210)에 의하여 조사된 빛이 대상 신체에서 반사되는 광신호를 검출하는 광수신용 광학계를 포함하여 구성한다. 이때, 상기 광검출부(230)의 전단에는 일정 광원대역을 갖는 특정 파장의 빛만 통과시키는 필터부(220)를 배치하여 구성함이 바람직하다. 이 경우 상기 광원대역은 100nm 미만이 되도록 함이 바람직하다.

아울러, 상기 움직임신호처리부(240)는 상기 광검출부(230)에서 감지한 신호로부터 대상 신체의 움직임에 의한 잡음신호를 추출한다. 이때, 상기 움직임신호처리부(240)는 저주파를 통과시켜 추출하도록 한다.

이와 같은 본 발명의 구성에 의한 생체신호 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.

도플러 레이더의 원리를 이용하여 얻어지는 생체신호에는 심장박동, 호흡신호, 기타 움직임에 의한 잡음 신호로 이루어져 있는 바, 적절한 보상 방법을 이용하여 기타 움직임에 의한 잡음 신호를 제거하게 되면, 더욱 정확한 심장박동 및 호흡 신호를 얻을 수 있게 된다. 즉, 심장박동 및 호흡 측정에 있어서 움직임에 의한 잡음신호에 대한 보상 방법은, 상기 레이더계(100)에서 전력을 분배하여 대상 신체의 심장에 전송하는 제1 신호가 반사되어 상기 수신안테나(132)에 수신되면 그 도플러 변환된 신호에서 상기 커플러(120)에서 전력 분배하여 출력된 제2 신호를 사용하여 반송주파수 성분을 제거하면 심장박동, 호흡, 신체의 움직임 등이 혼합되어 있는 생체신호를 얻을 수 있고, 상기 혼합기(150)에서 출력된 신호를 합성기(300)를 사용하여 상기 광학계(200)에서 추출한 대상 신체의 움직임에 의한 잡음신호를 제거하도록 함으로써 더욱 정확한 생체정보를 추출할 수 있게 된다.

따라서, 레이더는 신체 외부와 신체 내부까지 침투하여 심장 및 폐의 움직임에 의한 도플러 효과가 있고, 광원의 경우에는 외부의 움직임에만 반응하므로, 레이더 신호에서 광원 신호를 빼주면 측정 대상 신체의 움직임에 대한 잡음신호를 보상하게 되어 정확한 심장박동 및 호흡의 신호를 추출할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 심박센서에 대한 다른 일실시 예를 보여주는 블록 다이어그램이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 심박센서(1000)는, 레이더계(101)와 광학계(201)로 구성되되, 상기 레이더계(101)의 출력신호로부터 상기 광학계(201)에서 추출하여 출력하는 잡음신호를 제거하는 합성기(301) 및 상기 합성기(301)에서 생체신호를 얻는 생체정보인식부(501)를 포함하여 구성한다.

이하, 상기 레이더계(101)과 광학계(201)에 대한 각 구성과 기능에 대하여 상술하면 다음과 같다.

상기 레이더계(101)는 신호발생기(110), 커플러(120), 송수신변환기(130), 저잡음증폭기(140), 혼합기(150), 신호처리부(160)로 구성된다.

먼저, 상기 신호발생기(110)는 특정 주파수의 신호를 생성하여 출력한다.

상기 커플러(120)는 상기 신호발생기(110)에서 생성된 신호를 입력받아 기준 주파수인 제2 신호와 대상 신체의 심장을 향해 방사하기 위한 제1 신호로 분배하여 출력한다. 이때, 상기 제1 신호와 제2 신호는 일정 비율로 분배될 수 있고, 일실시 예로 50%와 50% 비율로 분배할 수 있다.

상기 송수신변환기(130)은 상기 커플러(120)에서 출력된 제1 신호를 입력받아 상기 대상 신체의 심장을 향해 방사하는 송신안테나(131)와, 상기 송신안테나(131)에 의하여 송신되어 상기 대상 신체의 심장에 입사한 후 반사되어 오는 반사파를 수신하는 수신안테나(132)로 구성된다.

상기 저잡음증폭기(140)는 상기 수신안테나(132)에 수신된 신호를 증폭시킨다.

상기 혼합기(150)는 상기 커플러(120)에서 출력된 제2 신호를 상기 저잡음증폭기(140)에 의하여 증폭된 신호와 혼합하여 출력한다.

상기 신호처리부(160)은 상기 혼합기(150)를 통과한 신호를 증폭기(161)를 통해 증폭하고 대역통과필터(162)에서 필터링하여 심장박동 및 호흡신호를 검출하고 디지털신호처리부(163)에서 디지털신호로 변환하여 출력한다.

한편, 상기 광학계(201)는 광원부(210), 광검출부(230), 움직임신호처리부(240), 및 디지털신호처리부(250)로 구성된다.

이때, 상기 광학계(201)는 특정 파장의 광원대역 빛만 통과시키는 필터 부(220)를 더 포함하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 광원부(220)는 빛을 생성하는 광원과, 대상 신체의 심장 부분으로 빛을 조사하는 광송신용 광학계로 구성된다.

여기서, 상기 광원은 형광등과 같이 종류의 제한은 없으나, LED 또는 LD(laser diode)를 사용하여 구현함이 바람직하며, 가시광선, 적외선, 또는 자외선을 사용함이 바람직하다.

그리고, 상기 빛은 상기 레이더계(101)의 송신안테나(131)에 의하여 신호가 대상 신체의 심장 부근에 방사된 것과 같은 부분의 비슷한 넓이 정도로 빛을 조사하도록 함이 바람직하다.

여기서, 상기 광검출부(240)는 상기 광원부(220)에 의하여 조사된 빛이 대상 신체에서 반사되는 광신호를 검출하는 광수신용 광학계를 포함하여 구성한다. 이때, 상기 광검출부(240)의 전단에는 일정 광원대역을 갖는 특정 파장의 빛만 통과시키는 필터부(230)를 배치하여 구성함이 바람직하다. 이 경우 상기 광원대역은 100nm 미만이 되도록 함이 바람직하다.

여기서, 상기 움직임신호처리부(250)는 상기 광검출부(240)에서 감지한 신호로부터 대상 신체의 움직임에 의한 잡음신호를 추출한다. 이때, 상기 움직임신호처리부(250)는 저주파를 통과시켜 추출하도록 한다.

여기서, 상기 디지털신호처리부(260)는 상기 움직임신호처리부(250)에서 추 출된 잡음신호를 디지털신호로 변환하여 출력한다.

이상의 본 발명의 실시 예들에 대하여 부언하면, 도 2의 경우에는 상기 레이더계(100)와 광학계(200)의 전기신호를 하드웨어적으로 혼합한 후 적절한 신호처리를 하여 심장박동과 호흡신호 등의 신호를 추출하도록 구성하는 실시 예이고, 도 3과 같은 경우에는 상기 레이더계(101)와 광학계(201)의 신호를 각각 별도로 신호 처리하고 광학계(201)로부터의 움직임에 대한 잡음신호를 소프트웨어적으로 처리하여 신체의 움직임이 제거된 정확한 심장박동 및 호흡의 신호를 추출하도록 구성한 실시 예이다.

이러한, 본 발명의 졸음 감지 방법은, 상기 심박센서(1000)가 시간(=분당)에 따라 1회씩 심박을 측정하여 상기 중앙처리부(3000)에 의해 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 동일 상기 범위 권내를 연속적으로 2번 내지 10번 검출되면, 출력부(4000)를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력한다. 즉, 상기 과거 2분전의 상기 카운트 값을 “t2” 라고 정의하고, 상기 과거 1분전의 상기 카운트 값을 “t1”라고 정의하고, 상기 범위 권을 “a”라고 정의하여 설명하면,

상기 중앙처리부(3000)에서 “t2 - t1”의 값이 “a”일 때, 다음 시간(=분)에 연속하여 “a” 값이 측정되면 상기 출력부(4000)를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력한다.

이하, 본 발명에 따른 졸음 감지방법에 대한 졸음을 감지하는 방법을 상세히 설명한다.

먼저, 신체의 움직임 하에서도 심장박동 검출이 가능하도록 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식을 혼용하여 사용함으로써 대상 신체에 접촉함이 없이 심장박동 및 호흡의 신호를 검출한다.

이때, 상기 광학계는, 상기 광검출부 전단에 위치하여 일정 광원대역을 갖는 특정 파장의 빛만 통과시키는 필터부를 더 포함하여 구성한다. 또한, 상기 광원대역은, 100nm 미만인 것이 바람직하다.

이때, 상기 광원은, LED 또는 LD(laser diode)를 사용한다. 또한, 상기 광원은, 가시광선, 적외선, 또는 자외선을 사용한다.

이어서, 상기 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식에서의 각 상기 검출 신호를 각각의 증폭부에 인가하여 신호 잡음을 제거하고 증폭한다.

이어서, 상기 제2 단계의 출력 신호를 각각 중앙처리부에 인가하여 신호처리 및 상기 신호처리된 각 신호를 합성한다.

다음으로, 상기 제3 단계에서 출력된 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링한 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 동일 상기 범위 권내를 연속적으로 2번 내지 10번 검출되면, 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력한다.

따라서, 본 발명의 졸음 감지방법은, 사용자의 심박과 호흡수를 연속적으로 측정하여 정상 심박수를 카운트하고 상기 카운트와 졸음 현상이 발생시 심박수와 호흡수가 감소하는 카운트를 차감 비교하여 졸음으로 판단시, 상기 사용자에게 경보나 멘트 또는 진동을 발생할 수 있다. 또한, 상기 사용자가 졸림 현상이 올 때 심박수가 느려지고 호흡수가 느려지는 현상을 상기 심박센서로 감지하고 졸음이 올 때 경보 또는 진동을 발생하여 자각증상을 회복시켜 졸음 운전에 대한 사고 예방하는 이점이 있다.

본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래 도플러 레이더의 원리를 이용한 심장박동 측정 장치를 나타낸 블록 다이어그램.

도 2는 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 심박센서에 대한 일실시 예를 보여주는 블록 다이어그램.

도 4는 본 발명에 따른 졸음 감지 장치의 심박센서에 대한 다른 일실시 예를 보여주는 블록 다이어그램.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100, 101 : 레이더계 110 : 신호발생기

120 : 커플러 130 : 송수신변환기

131 : 송신안테나 132 : 수신안테나

140 : 저잡음증폭기 150 : 혼합기

160,400 : 제1,2 신호처리부 161,410 : 제1,2 증폭기

162,420 : 제1,2 대역통과필터

163,430 : 제1,2 디지털신호처리부

200, 201 : 광학계 210 : 광원부

220 : 필터부 230 : 광검출부

240 : 움직임신호처리부 250 : 디지털신호처리부

300,301 : 제1,2 합성기 500,501 : 제1,2 생체정보인식부

1000 : 심박 센서 2000 : 증폭부

3000 : 중앙처리부 4000 : 출력부

Claims

신체의 움직임 하에서도 심장박동 검출이 가능하도록 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식을 혼용하여 사용함으로써 대상 신체에 접촉함이 없이 심장박동 및 호흡의 신호를 검출하는 제1 단계와;

상기 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식에서의 각 상기 검출 신호를 각각의 증폭부에 인가하여 신호 잡음을 제거하고 증폭하는 제2 단계와;

상기 제2 단계의 출력 신호를 각각 중앙처리부에 인가하여 신호처리 및 상기 신호처리된 각 신호를 합성하는 제3 단계; 및

상기 제3 단계에서 출력된 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링한 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위 또는 -2 내지 -10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 동일 상기 범위 권내를 연속적으로 2번 내지 10번 검출되면, 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력하는 제4 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 1 항에 있어서,

상기 광학계는,

상기 광검출부 전단에 위치하여 일정 광원 대역을 갖는 특정 파장의 빛만 통 과시키는 필터부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 2 항에 있어서,

상기 광원대역은,

100nm 미만인 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 광원은,

LED 또는 LD(laser diode)를 사용하는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 광원은,

가시광선, 적외선, 또는 자외선을 사용하는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
레이더계와 광학계로 구성되는 심박 센서와, 증폭부와, 중앙처리부 및 출력부를 포함하는 졸음 감지방법에 있어서,

상기 레이더계는,

특정 주파수의 신호를 생성하는 신호발생기와; 상기 신호발생기에서 생성된 신호를 입력받아 기준 주파수인 제2 신호와 대상 신체의 심장을 향해 방사하기 위 한 제1 신호로 분배하여 출력하는 커플러와; 상기 커플러에서 출력된 제1 신호를 입력받아 상기 대상 신체의 심장을 향해 방사하는 송신안테나와; 상기 송신안테나에 의하여 송신되어 상기 대상 신체의 심장에 입사한 후 반사되어 오는 반사파를 수신하는 수신안테나와; 상기 수신안테나에 수신된 신호를 증폭시키는 저잡음증폭기; 및 상기 커플러에서 출력된 제2 신호를 상기 저잡음증폭기에 의하여 증폭된 신호와 혼합하는 혼합기; 및 상기 혼합기를 통과한 신호를 증폭하고 필터링하여 디지털신호로 변환하여 출력하는 신호처리부;로 구성되고,

상기 광학계는,

빛을 생성하는 광원과 상기 레이더계의 송신안테나에 의하여 신호가 방사된 대상 신체의 심장과 같은 부분으로 빛을 조사하는 광송신용 광학계를 포함하는 광원부와; 상기 조사된 빛이 대상 신체에서 반사되는 광신호를 검출하는 광수신용 광학계를 포함한 광검출부와; 상기 광검출부에서 감지한 신호로부터 대상 신체의 움직임에 의한 잡음신호를 추출하는 움직임신호처리부; 및 상기 움직임신호처리부에서 추출된 잡음신호를 디지털신호로 변환하여 출력하는 디지털신호처리부;로 구성되며,

상기 레이더계의 신호처리부를 통과한 신호로부터 상기 광학계의 디지털신호처리부의 잡음신호를 제거하는 합성기와;

상기 합성기에서 생체신호를 얻는 생체정보인식부;를 구비하고,

상기 증폭부는, 상기 도플러 레이더의 원리를 이용한 방식과 광원/광검출기를 이용한 광학계 방식에서의 각 상기 검출 신호를 인가하여 각각의 신호 잡음을 제거하고 증폭하며,

상기 중앙처리부는, 상기 증폭부의 출력 신호를 각각 인가하여 신호처리 및 상기 신호처리된 각 신호를 합성하고, 상기 증폭부의 출력된 출력 값을 카운트하고, 상기 출력 값을 모니터링하여 검출 범위 내로 인식이 되면 상기 출력부를 통해 경보음이나 멘트 또는 진동을 출력하는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 6 항에 있어서,

상기 검출 범위는,

상기 출력 값을 카운트한 상기 중앙처리부에 의해 과거 2분전의 상기 카운트 값에 과거 1분전의 상기 카운트 값을 차감한 값이 2 내지 10 범위에 있고, 상기 2 내지 10 범위의 값이 시간이 흐름에 따라 연속 2번 내지 10번인 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 6 항에 있어서,

상기 광학계는,

상기 광검출부 전단에 위치하여 일정 광원 대역을 갖는 특정 파장의 빛만 통과시키는 필터부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 8 항에 있어서,

상기 광원대역은,

100nm 미만인 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 광원은,

LED 또는 LD(laser diode)를 사용하는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 광원은,

가시광선, 적외선, 또는 자외선을 사용하는 것을 특징으로 하는 졸음 감지방법.