KR20100048741A - 안경을 이용한 실시간 건강 및 감성 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치 및 그것을 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템에 관한 것으로, 안경이나 고글의 코 받침부재에 SpO2 센서, GSR센서, 마이크로폰, EMG, EEG 등을 부착하여 혈중 산소농도, 피부전도도, 호흡, 뇌파, 근전도 등을 무선 측정하고 건강 및 감성상태를 모니터링하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 안경이나 고글의 코 받침부재에 설치되어 안경이나 고글 착용자의 혈중 산소농도, 피부 전도도, 호흡, 뇌파, 근전도에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하는 생체신호 측정부; 생체신호 측정부로부터 검출된 생체신호를 수신하여 무선 신호로 변환한 후 외부 기기로 전송하는 무선 송수신부;를 포함하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치 및 그것을 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템을 제공하여, 시간과 장소에 구애받지 않고 간편하게 생체신호를 측정하고, 사용자의 건강 및 감성 상태를 지속적으로 실시간 모니터링할 수 있게 한다.
생체, 측정, 안경, 감성 및 건강상태, 모니터링 시스템, 무선전송

Description

안경을 이용한 실시간 건강 및 감성 모니터링 시스템{Real time psychophysiology-health monitering system using eyeglass}
본 발명은 안경을 이용한 실시간 건강 및 감성상태 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안경이나 고글의 코 받침부재에 혈중산소포화도(SpO2) 측정센서 또는 피부저항(GSR) 측정센서, 마이크로폰 등을 부착하여 혈중 산소농도, 피부전도도 및 호흡을 측정할 수 있도록 하고, 이마 등에 부착되는 보조전극에 ㅍ뇌파(EEG) 측정센서, 근전도(EMG) 측정센서를 부착하여 뇌파의 활성상태 및 안면 근육운동을 동시에 측정할 수 있도록 하며, 획득된 생체신호는 무선전송 기술을 이용하여 중앙의 관리시스템에 전송하여, 중앙의 관리시스템에서 각 생체신호의 패턴을 종합적으로 분석하여 실시간으로 사용자의 감성 및 건강상태를 모니터링할 수 있도록 한 안경을 이용한 실시간 건강 및 감성 상태 모니터링시스템에 관한 것이다.
종래의 서울대 MELAB에서는 안경테를 전극으로 이용한 안전도 기반의 컴퓨터 인터페이스(EGWM:EOG-Based Glasses-Type Wirless Mouse)를 제안하였다. 이 EGWM은 안구의 움직임을 포착하여 컴퓨터를 조작할 수 있도록 구성함으로써 운동능력을 상실한 장애인들에게 새로운 커뮤니케이션 수단을 제공하고자 하였다.
그러나 이러한 종래 기술은 컴퓨터와의 인터페이스를 위한 별도의 구성요소가 부가적으로 필요하게 되며, 안구의 움직임에 기반한 생체신호를 이용하게 되므로 안경 착용자의 건강 상태 및 감성 상태를 모니터링하는 자료로 이용할 수 없는 사용상의 한계가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 안경이나 고글의 코 받침부재에 혈중산소포화도 측정(SpO2)센서 또는 피부저항 측정(GSR)센서, 마이크로폰 등을 부착하여 혈중 산소농도, 피부전도도 및 호흡을 측정할 수 있도록 하는 생체신호 무선 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 이마 등에 부착되는 보조전극에 EEG, EMG 센서를 부착하여 뇌파의 활성상태 및 안면 근육운동을 동시에 측정할 수 있도록 하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 획득된 생체신호는 무선전송 기술을 이용하여 중앙의 관리시스템에 전송하여, 중앙의 관리시스템에서 각 생체신호의 패턴을 종합적으로 분석하여 실시간으로 사용자의 감성 및 건강상태를 모니터링할 수 있도록 한 안경을 이용한 실시간 건강 및 감성 상태 모니터링 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 안경이나 고글의 코 받침부재에 설치되어 안경이나 고글 착용자의 혈중 산소농도, 피부 전도도, 호흡에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하는 제1생체신호 측정부; 상기 제1생체신호 측정부로부터 검출된 제1생체신호를 수신하여 무선 신호로 변환한 후 외부 기기로 전송하는 무선 송수신부;를 포함하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 머리의 표면이나 이마 또는 안면에 부착되어 뇌파 및 안면의 근육 활동에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하여 상기 무선 송수신부로 제공하는 제2생체신호 측정부;를 더 포함하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치이다.
상기 본 발명에 의한 생체신호 무선 측정장치에서, 상기 제1생체신호 측정부와 제2생체신호 측정부의 각 측정용 전극은 생체신호 취합부를 통해 상기 무선 송수신부에 연결되며, 상기 제1생체신호 측정부와 제2생체신호 측정부의 적어도 하나의 접지용 전극이 상기 무선 송수신부의 접지라인과 공통으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 각 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치의 구성에, 상기 각각의 생체신호 측정 부에서 검출된 제1생체신호 및 제2생체신호를 무선으로 수신하는 무선 수신부; 상기 무선 수신부를 통해 수신된 생체신호를 이용하여 각 생체신호의 패턴을 실시간 분석하고, 그 분석결과에 따른 사용자의 감성 및 건강상태를 실시간으로 모니터링가능하도록 출력을 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 사용자의 감성 및 건강상태를 모니터링 가능하도록 출력 처리하는 표시부; 를 더 포함하는 안경을 이용한 실시간 건강 및 감성 모니터링 시스템이다.
본 발명에 의한 생체신호 무선 측정장치는 일상생활에서 착용하는 안경의 코받침부재에 센서를 탈부착 가능하게 설치하고 보조전극에서 뇌파 및 안면 근육운동을 실시간으로 측정할 수 있게 되므로, 시간과 장소에 구애받지 않고 간편하게 생체신호를 측정할 수 있게 되는 이점이 있다.
또한 본 발명에 의한 생체신호 무선 측정장치를 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템에 의하면, 사용자의 몸에 간단하게 부착되어 무선으로 생체신호를 검출하여 건강상태를 실시간 측정이 가능하게 되므로, 사용자의 건강 및 감성 상태를 지속적으로 실시간 모니터링할 수 있게 되는 이점이 있게 된다.
따라서 본 발명에 의하면, 보호 및 실시간 모니터링이 중요시되는 의료 및 산업분야에 유용하게 적용할 수 있게 되고 건강 및 감성 상태를 응용한 게임 및 오락분야에 적용할 수 있게 되어 산업 발전에 이바지할 수 있게 된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치 및 그것을 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템의 개략 구성을 예시한 블록도로서, 제1생체신호 측정부(110)와 무선 송수신부(130)로 구성되는 제1무선측정장치(100A), 건강 및 감성 모니터링부(200)로 구성된 예를 도시하고 있다.
제1생체신호 측정부(110)는 안경 착용자의 콧등에 위치하여, 혈중 산소농도, 피부 전도도, 호흡에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하는 다수의 생체신호 측정용 전극(111)을 포함하며, 특히 이들 전극들은 혈중 산소포화도를 측정하기 위한 SpO2 전극과, 피부 전도도를 측정하기 위한 피부저항 전극과, 호흡을 측정하기 위한 마이크로폰으로 이루어진다.
SpO2 전극은 기본적인 심박동 검출 및 혈중 산소농도를 측정한다. 이 전극의 측정원리는 콧등 피부에 위치한 모세혈관에서 심장의 수축과 이완에 동기된 파형을 검출하여 그것으로부터 심장의 활동을 추정하는 것이다. 그리고 이 전극은 두 개의 파장을 사용함으로써 산소를 가지고 있는 헤모글로빈의 양을 계산하여 혈중산소 농도를 추정할 수 있게 된다.
피부저항 전극은 GSR(Galvanic Skin Resistance) 센서로서 콧등의 피부에 접촉하는 전극 및 이 전극과 연결되는 비교기를 이용하여 피부저항을 측정하는 센서로 구현될 수 있으며, 얻어진 파형으로 신체의 감성정도(arousal)를 정량적으로 계산(교감신경 활성도 계산가능)할 수 있게 된다. 전극으로는 Ag나 AgCl을 이용한 전 극이 사용될 수 있으며, 이 전극을 통하여 피부의 두 지점간에 일정 전압을 가하고, 수분의 증가로 인한 피부의 임피던스의 크기를 측정하게 된다.
호흡 측정 전극은 안경의 콧등에 위치한 마이크로폰(Microphone)으로 구현될 수 있으며, 이 전극의 측정 원리는 코의 내부에서 이루어지는 공기의 흐름을 콧등 표면에서 소리(파장)로 검출하여 호흡 패턴 및 호흡률을 추정하는 것이다.
무선 송수신부(130)는 상기 제1생체신호 측정부로부터 미세하게 검출되는 제1생체신호를 수신하여 증폭하고, 무선 송신이 가능한 신호로 변환한 후 외부 기기로 전송하거나 또는 외부 기기로부터 제어신호를 무선 수신하는 무선 전송모듈로 이루어진다. 이 무선 전송모듈의 전기적인 접지라인에는 상기 제1생체신호 측정부(110)의 각 측정용 전극에 대응하는, 적어도 하나의 접지용 전극(도면에서는 예시가 생략됨)을 공통 연결한다. 이와 같이 공통 연결된 접지용 전극은 인체에 직접 접촉되는 각각의 생체신호 측정용 전극에 의한 전기적인 안전성을 보장할 수 있게 된다. 이 무선 전송모듈은 근거리 통신이 가능한 블루투스(Blurtooth) 혹은 지그비(Zigbee)로 구현 가능하며, 중앙의 관리시스템에 직접 연결되지 못할 경우는 동일 통신프로토콜 기기와 멀티 홉(multi-hop)을 구성하여 간접적으로 신호를 전송하는 것도 가능하게 된다.
건강 및 감성 모니터링부(200)는 무선 송수신부(210)를 탑재하여 제1무선측정장치(100A)의 무선 송수신부(130)와 무선 송수신이 가능하도록 구성되며, 통신 인터페이스부(도면에는 예시되지 않음)를 구비하여 유선을 통해 중앙의 관리시스템으로 연결되도록 구성된다. 이러한 건강 및 감성 모니터링부(200)는 또한 제어 부(220)와 표시부(230)를 구비하여 심박수, 호흡, 피부전도도의 생체신호를 종합적으로 분석하여 사용자의 감성상태 및 건강상태를 추정하고 표시할 수 있게 된다.
무선 송수신부(210)는 상기 제1무선측정장치(100A)의 무선 송수신부(130)에서 전송되는 제1생체신호를 무선으로 수신한다.
제어부(220)는 상기 무선 수신된 생체신호를 이용하여 각 생체신호의 패턴을 실시간 분석하고, 그 분석결과에 따른 사용자의 감성 및 건강상태를 실시간으로 모니터링가능하도록 출력을 제어한다.
표시부(230)는 상기 제어부의 제어신호에 따라 사용자의 감성 및 건강상태를 모니터링 가능하도록 출력 처리한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치가 안경을 전극으로 사용하여 생체신호를 검출해낼 수 있도록 착용자의 피부에 직접 접촉되어 설치된 상태를 예시한 참고도와, 그 일부를 발췌하여 상세 도시한 확대도이다. 도면에 도시된 바와 같이 상기 생체신호 측정용 전극(111)은 안경(10)의 코 받침부재(11)의 후방에 탈부착 가능하게 설치되며, 이 생체신호 측정용 전극(111)과 코 받침부재(11) 사이에는 전극 탈부착을 용이하게 하는 전극 탈부착부재(12)가 개재된다. 상기 생체신호 측정용 전극(111)은 전선을 통해 무선 송수신부(130)와 연결되며, 이 전선은 별도의 전선 고정부재(112)에 의해 안경테와 나란하게 고정된다.
이와 같은 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치 및 그것을 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템의 동작 및 그 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1생체신호 측정부(110)가 안경 착용자의 콧등에서 다수의 생체신호 측정용 전극(111)을 통해 혈중 산소농도, 피부 전도도, 호흡에 관련된 하나 이상의 미세한 전기신호를 검출하여 무선 송수신부(130)로 전송하게 되면, 무선 송수신부(130)에서는 이들 전극들에서 측정된 각각의 미세 검출신호를 소정 레벨로 증폭하여 무선 송신 가능한 신호로 변환한 후 근거리 통신이 가능한 블루투스(Blurtooth) 혹은 지그비(Zigbee) 등을 통해 외부 기기로 무선 전송하게 된다.
한편, 이 무선 전송모듈의 전기적인 접지라인에는 상기 제1생체신호 측정부(110)의 각 측정용 전극에 대응하는, 적어도 하나의 접지용 전극이 공통 연결되어 있기 때문에 인체에 직접 접촉되는 각각의 생체신호 측정용 전극에 의한 전기적인 안전성을 보장할 수 있게 된다.
이와 같이 무선 전송된 신호를 건강 및 감성 모니터링부(200)에서는 무선 송수신부(210)를 통해 무선으로 수신하여 제어부(220)로 전달하게 된다.
이어서 제어부(220)에서는 SpO2 전극에서 측정된 신호를 이용하여 기본적인 심박동 검출 및 혈중 산소농도를 측정할 수 있게 된다. 즉, 콧등의 피부에 위치한 모세혈관에서 검출된, 심장의 수축과 이완에 동기된 파형으로부터 심장의 활동을 추정하고, 두 개의 파장을 사용함으로써 산소를 가지고 있는 헤모글로빈의 양을 계산하여 혈중산소 농도를 추정할 수 있게 된다.
아울러 제어부(220)에서는 GSR(Galvanic Skin Resistance) 전극에서 측정된 신호, 즉 수분의 증가로 인한 임피던스의 크기로부터 피부저항을 산출하고, 이 전 극에서 얻어진 파형으로부터 신체의 감성정도(arousal) 또는 교감신경 활성도 등을 정량적으로 계산할 수 있게 된다.
또한 제어부(220)에서는 마이크로폰(Microphone) 전극에서 측정되는 소리, 즉, 코의 내부에서 이루어지는 공기의 흐름에 의해 콧등 표면에서 측정되는 파장으로부터 호흡 패턴 및 호흡률을 추정할 수 있게 된다.
마지막으로 제어부(220)에서는 상기와 같은 혈중 산소농도, 호흡, 피부저항 측정신호를 근거로 하는 산출과 분석 및 그 분석에 의한 건강 및 감성상태의 추정 결과 데이터를 표시부(230)로 출력되도록 제어함으로써, 표시부(230)에서는 안경 또는 고글 착용자의 건강 및 감성상태를 모니터링 가능한 분석 데이터의 출력이 가능하게 된다.
이로써 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치에 의하면, 일상생활에서 착용하는 안경이나 고글의 코 받침부재에 생체신호 측정용 전극을 간단하게 부착하여 언제 어디서나 간편하게 생체신호의 무선 측정이 가능하게 된다.
따라서 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치에 의하면, 별도의 측정장치가 필요없이 안경이나 고글을 착용하는 것만으로도 장소나 시간에 구애받지 않고 언제 어디서나 간편한 측정이 가능하게 되므로, U-Health Care 장비 등에서의 수요증대를 꾀할 수 있으며, 또한 무선 전송을 통해 일상의 건강 및 감성상태를 별도의 추가적인 장치 없이 원거리에서 쉽게 모니터링할 수 있게 될 것이다.
또한 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치를 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템에 의하면, 일상생활에서 착용하는 안경이나 고글에 부착된 생체신호 측정용 전극을 이용하여 언제 어디서나 간편하게 생체신호를 측정할 수 있고, 또한 이렇게 측정된 생체신호를 무선으로 건강 및 감성 모니터링부(200)에 전송하여 간단하게 실시간 모니터링이 가능하게 되므로 U-Health Care 시스템에서의 수요 증대를 꾀할 수 있으며, 원격 모니터링 시스템의 구축에 용이하게 사용 가능하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치의 개략 구성을 예시한 블록도로서, 제1생체신호 측정부(110)와 제2생체신호 측정부(120)와 무선 송수신부(130) 및 생체신호 취합부(140)로 구성된 제2무선측정장치(100B), 건강 및 감성 모니터링부(200)로 구성된 예를 도시하고 있다.
제1생체신호 측정부(110)와 건강 및 감성 모니터링부(200)는 도 1에 예시된 경우와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제2생체신호 측정부(120)는 뇌파와 근전도에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하는 다수의 생체신호 측정용 전극(121,122)을 포함하며, 특히 이들 전극들은 뇌파를 측정하기 위한 뇌파 측정용 전극(121)과 안면 근육에 대한 근전도를 측정하기 위한 근전도 측정용 전극(122)으로 이루어진다.
뇌파 측정용 전극(121)은 EEG 센서로부터 전두엽 부분의 좌, 우뇌의 뇌파를 측정하여 그 활성정도를 비교 분석하는 것으로 감성상태를 추정할 수 있게 된다.
근전도 측정 전극(122)은 EMG 센서로부터 좌우 이마위의 안면 근전도를 측정하여 감성 및 각성상태를 추정 가능하는 것이 가능하게 된다.
무선 송수신부(130)는 제1생체신호 측정부(110) 및 제2생체신호 측정부(120)로부터 각각 검출되는 제1생체신호 및/또는 제2생체신호를 생체신호 취합부(140)를 통해 수신하여 증폭하고 무선 전송이 가능한 신호로 변환한 후 외부 기기로 전송하는 무선 전송 모듈로 이루어진다.
생체신호 취합부(140)는 제2생체신호 측정부(120)의 측정용 전극에서 검출되는 생체신호를 상기 제1생체신호 측정부(110)에서 검출된 생체신호와 취합하기 위한 연결잭으로서, 제1생체신호 측정부(110)와 제2생체신호 측정부(120)의 각 출력단을 무선 송수신부(130)의 입력단에 전기적으로 연결하는 수단으로 사용되며, 각각의 측정부(110,120)에 독립적으로 구비되어 각 측정부에서 검출된 생체신호가 무선 송수신부(130)로 전송될 수 있도록 유선으로 연결된다.
또한 상기 제1생체신호 측정부(110)와 제2생체신호 측정부(120)의 적어도 하나의 접지용 전극은 상기 무선 송수신부(130)의 접지라인과 공통으로 연결하여 구성한다.
도 4는 두피나 이마 등에 부착되는 보조 전극과 안경을 이용하여 실시간으로 생체신호를 검출할 수 있도록 구성된 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치의 설치상태를 예시한 참고도로서, 머리의 표면이나 이마 또는 안면에 뇌파 측정 전극(121)과 근전도 측정용 전극(122)을 포함하는 보조전극이 부착되어 뇌파 및 안면의 근육 활동에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출할 수 있도록 구성된 제2생체신호 측정부(120)가 예시되어 있으며, 상기 각 측정용 전극(121,122)에 대응되는 적어도 하나의 접지용 전극(123)이 생체신호 취합부(141)와 일체로 구 비된 경우를 예시하고 있다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치 및 그것을 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템의 동작 및 그 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1생체신호 측정부(110)가 안경 착용자의 콧등에서 다수의 생체신호 측정용 전극(111)을 통해 혈중 산소농도, 피부 전도도, 호흡에 관련된 하나 이상의 미세한 전기신호를 검출하고, 아울러 제2생체신호 측정부(120)가 안경 착용자의 두피 또는 이마나 안면에서 뇌파 측정용 전극(121) 및 근전도 측정 전극(122)을 통해 뇌파와 근전도에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하여 무선 송수신부(130)로 전송하게 되면, 무선 송수신부(130)에서는 이들 전극들에서 측정된 각각의 미세 검출신호를 소정 레벨로 증폭하여 무선 송신 가능한 신호로 변환한 후 근거리 통신이 가능한 블루투스(Blurtooth) 혹은 지그비(Zigbee) 등을 통해 외부 기기로 무선 전송하게 된다.
한편, 이 무선 전송모듈의 전기적인 접지라인에는 상술한 제1생체신호 측정부(110)의 각 측정용 전극(111)은 물론 제2생체신호 측정부(120)의 뇌파 측정용 전극(121) 및 근전도 측정용 전극(122)에 대응하는, 적어도 하나의 접지용 전극이 공통 연결되어 있어 각각의 생체신호 측정용 전극에 의한 인체의 전기 안전성을 보장할 수 있게 된다.
상기와 같이 무선 전송된 신호를 건강 및 감성 모니터링부(200)에서는 무선 송수신부(210)를 통해 무선으로 수신하여 제어부(220)로 전달하게 된다.
이어서 제어부(220)에서는 SpO2 전극에서 측정된 신호를 이용한 심박동 검출 및 혈중 산소농도를 추정, GSR(Galvanic Skin Resistance) 전극에서 측정된 신호를 이용한 피부저항 산출, 및 신체의 감성정도(arousal) 또는 교감신경 활성도 등의 정량적 계산, 마이크로폰(Microphone) 전극에서 측정되는 소리를 이용한 호흡 패턴 및 호흡률 추정 동작과 아울러, 뇌파 측정용 전극(121)에서 측정된 전두엽 부분의 좌, 우뇌의 뇌파를 이용하여 그 활성정도를 비교 분석하는 것으로 감성상태를 추정할 수 있게 되며, 또한 근전도 측정 전극(122)에서 측정된 좌우 이마 위의 안면 근전도를 이용하여 감성 및 각성상태를 추정할 수 있게 된다.
마지막으로 제어부(220)에서는 상기와 같은 혈중 산소농도, 호흡, 피부저항, 뇌파, 근전도 측정신호를 근거로 하는 산출과 분석 및 그 분석에 의한 건강 및 감성상태의 추정 결과 데이터를 표시부(230)로 출력되도록 제어함으로써, 표시부(230)에서는 안경 또는 고글 착용자의 건강 및 감성상태를 모니터링 가능한 분석 데이터의 출력이 가능하게 된다.
이로써 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치에 의하면, 일상생활에서 착용하는 안경이나 고글의 코 받침부재에 생체신호 측정용 전극을 간단하게 부착하여 언제 어디서나 간편하게 생체신호의 무선 측정이 가능하게 된다.
따라서 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치에 의하면, 별도의 측정장치가 필요없이 안경이나 고글을 착용하는 것만으로도 장소나 시간에 구애받지 않고 언제 어디서나 간편한 측정이 가능하게 되므로, U-Health Care 장비 등에서의 수요증대를 꾀할 수 있으며, 또한 무선 전송을 통해 일상의 건강 및 감성상태를 별도의 추가적인 장치 없이 원거리에서 쉽게 모니터링할 수 있게 될 것이다.
또한 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치를 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템에 의하면, 일상생활에서 착용하는 안경이나 고글에 부착된 생체신호 측정용 전극을 이용하여 언제 어디서나 간편하게 생체신호를 측정할 수 있고, 또한 이렇게 측정된 생체신호를 무선으로 건강 및 감성 모니터링부(200)에 전송하여 간단하게 실시간 모니터링이 가능하게 되므로 U-Health Care 시스템에서의 수요 증대를 꾀할 수 있으며, 원격 모니터링 시스템의 구축에 용이하게 사용 가능하게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치에서 무선 송수신부가 유선을 통해 연결되어 인체에 직접 부착 가능하도록 설계된 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 생체신호 취합부(140)는 안경테에 직접 설치되고, 무선 송수신부(130)는 상기 생체신호 취합부(140)로부터 이격되어 설치되는 상태를 예시하고 있다. 이러한 실시예의 구성에서는 무선 송수신부(130)가 안경테로부터 이격되어 설치되므로 제1생체신호 측정부(110)와 제2생체신호 측정부(120)를 결합시키는 동작이 자유롭게 이루어질 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치가 산업 현장용 또는 재난 구조용 고글(20)의 코 받침부재(21)에 설치된 예로서, 이와 같이 고글에 설치되는 경우에는 고글 측면의 헤어 밴드(22)가 고정되는 부위에 무선 송수 신부(130)와 생체신호 취합부(140)가 설치된다. 이러한 실시예의 구성에서는 산업 현장 또는 재난 구조에 직접 참여하는 종사자가 업무 중에도 편리하게 착용할 수 있게 될 것이며, 따라서 힘든 업무를 처리하는 산업 근로자나 재난 구조자 등의 건강 및 감성 상태를 실시간으로 용이하게 모니터링할 수 있게 될 것이다.
이상의 본 발명에 의하면, 안경의 코 받침에 SpO2, 마이크로폰, 그리고 GSR 센서를 부착하여 혈중 산소농도, 호흡 및 피부전도도를 측정할 수 있고, 이마에 부착되는 보조전극에 EEG, EMG 센서를 부착하여 뇌파의 활성상태 및 안면 근육운동을 동시에 측정할 수 있게 되므로, 이렇게 획득된 생체신호는 무선전송 기술을 이용하여 중앙에 전송하게 됨으로써 중앙의 관리시스템에서는 각 신호의 패턴을 종합적으로 분석하여 실시간으로 사용자의 감성 및 건강상태를 모니터링 할 수 있게 된다.
이로써 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치 및 그것을 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템에 의하면, 혈중 산소농도와 피부저항 및 호흡 측정 뿐만 아니라 보조 전극에 의한 뇌파 측정 및 근전도 측정도 가능하게 되어 보다 정확하고도 다양한 생체 신호를 실시간으로 측정하여 감정 및 각성상태를 모니터링 할 수 있게 되므로 의료, 산업, 게임 및 오락분야 등의 U-Health Care 시스템 등에서 다 기능적이고 효율적인 시스템으로의 발전가능성을 기대할 수 있게 된다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능 한 것임은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치 및 그것을 이용한 건강 및 감성 모니터링 시스템의 개략 구성을 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치가 안경을 전극으로 사용하여 생체신호를 검출해낼 수 있도록 착용자의 피부에 직접 접촉되어 설치된 상태를 예시한 참고도와, 그 일부를 발췌하여 상세 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치의 개략 구성을 예시한 블록도이다.
도 4는 안경과 보조 전극을 이용하여 실시간으로 생체신호를 검출할 수 있도록 구성된 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치의 설치상태를 예시한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치에서 무선 송수신부가 유선을 통해 연결되어 인체에 직접 부착 가능하도록 설계된 또 다른 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 생체신호 무선 측정장치가 고글의 코 받침부재에 설치된 예이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 안경 11,21 : 코 받침부재
12 : 전극 탈부착부재 20 : 고글
22 : 헤어밴드 100A,100B : 무선측정장치
110,120 : 생체신호 측정부 111 : 측정용 전극
112 : 전선 고정부재 121 : 뇌파 측정용 전극
122 : 근전도 측정용 전극 123 : 접지용 전극
130,210 : 무선 송수신부 140,141 : 생체신호 취합부
200 : 건강 및 감성 모니터링부 220 : 제어부
230 : 표시부

Claims (7)

  1. 안경이나 고글의 코 받침부재에 설치되어 안경이나 고글 착용자의 혈중 산소농도, 피부 전도도, 호흡에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하는 제1생체신호 측정부;
    상기 제1생체신호 측정부로부터 검출된 제1생체신호를 수신하여 무선 신호로 변환한 후 외부 기기로 전송하는 무선 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치.
  2. 안경이나 고글의 코 받침부재에 설치되어 안경이나 고글 착용자의 혈중 산소농도, 피부 전도도, 호흡에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하는 제1생체신호 측정부;
    상기 제1생체신호 측정부로부터 검출된 제1생체신호를 수신하여 무선 신호로 변환한 후 외부 기기로 전송하는 무선 송수신부;
    머리의 표면이나 이마 또는 안면에 부착되어 뇌파 및 안면의 근육 활동에 관련된 하나 이상의 전기신호를 검출하여 상기 무선 송수신부로 제공하는 제2생체신호 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1생체신호 측정부는,
    혈중 산소포화도를 측정하기 위한 SpO2 전극;
    피부 전도도를 측정하기 위한 피부저항 전극;
    호흡을 측정하기 위한 마이크로폰 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2생체신호 측정부는,
    전두엽 부분의 좌, 우뇌의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정용 전극;
    좌우 이마 위의 안면 근전도를 측정하는 근전도 측정용 전극;을 포함하는 것을 특징으로 하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1생체신호 측정부와 제2생체신호 측정부의 각 측정용 전극은 생체신호 취합부를 통해 상기 무선 송수신부에 연결되는 것을 특징으로 하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1생체신호 측정부와 제2생체신호 측정부의 적어도 하나의 접지용 전극이 상기 무선 송수신부의 접지라인과 공통으로 연결되는 것을 특징으로 하는 안경을 이용한 생체신호 무선 측정장치.
  7. 제1항 또는 제2항 또는 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항의 구성요소를 포함하는 생체신호 무선 측정장치;
    상기 무선 송수신부에서 전송되는 제1생체신호 또는 제2생체신호를 무선으로 수신하는 무선 송수신부;
    상기 무선 송수신부에서 수신된 생체신호를 이용하여 각 생체신호의 패턴을 실시간 분석하고, 그 분석결과에 따른 사용자의 감성 및 건강상태를 실시간으로 모니터링가능하도록 출력을 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어신호에 따라 사용자의 감성 및 건강상태를 모니터링 가능하도록 출력 처리하는 표시부; 를 포함하는 안경을 이용한 실시간 건강 및 감성 모니터링 시스템.
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