KR20110138785A - 스트레스 측정기능이 구비된 마우스 - Google Patents

스트레스 측정기능이 구비된 마우스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체신호 분석을 이용하여 스트레스를 측정할 수 있는 기능을 가지는 컴퓨터 입력장치용 마우스에 관한 것이다.
본 발명은 컴퓨터 사용시 사용자가 자연스럽게 손가락을 접할 수 있는 마우스에 생체신호 분석을 통해 스트레스 상태를 측정할 수 있는 수단을 구비한 새로운 스트레스 측정 시스템을 구현함으로써, 컴퓨터 사용자가 자신의 스트레스 상태를 간편하고 손쉽게 측정할 수 있는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스를 제공한다.
본 발명에서 제공하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스는 컴퓨터를 사용하는 사용자의 간단한 손가락 접촉에 의한 생체신호 분석을 통해 자신의 스트레스 상태를 간편하게 측정할 수 있으므로, 시간과 장소에 구애받지 않고 손쉽게 긴장 및 스트레스 상태를 점검할 수 있는 등의 장점이 있다.

Description

스트레스 측정기능이 구비된 마우스{Mouse with stress measurement function}
본 발명은 스트레스 측정기능이 구비된 마우스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체신호 분석을 이용하여 스트레스를 측정할 수 있는 기능을 가지는 컴퓨터 입력장치용 마우스에 관한 것이다.
일반적으로 스트레스(Stress)는 내적으로 긴장감을 느끼게 하는 것으로서, 마음의 안정이나 다른 사람과 함께 생활하는데 있어서 큰 불편을 주는 신체적, 정신적인 긴장 또는 그러한 긴장을 유발하는 것을 말한다.
보통 스트레스 반응은 자극 호르몬인 아드레날린이나 다른 호르몬이 혈중 내로 분비되어 우리 몸을 보호하려고 하는 반응으로서, 위험에 대처해 싸우거나 그 상황을 피할 수 있는 힘과 에너지를 제공하게 되며, 이러한 스트레스 반응에 대한 신체의 변화는 다음과 같다.
근육과 뇌 및 심장에 더 많은 혈액을 보낼 수 있도록 맥박과 혈압의 증가가 나타나며, 더 많은 산소를 얻기 위해 호흡이 빨라진다.
또한, 행동을 할 준비 때문에 근육이 긴장하게 되며, 상황 판단과 빠른 행동을 위해 정신이 더욱 명료해지고 감각기관이 한층 예민해진다.
아울러, 위험을 대비한 중요한 장기인 뇌와 심장 및근육으로 가는 혈류는 증가하며, 위험한 시기에 혈액이 가장 적게 요구되는 곳인 피부와 소화기관과 신장 및 간으로 가는 혈류는 감소한다.
또한, 추가적인 에너지를 위해서 혈액 중에 있는 당과 지방 및 콜레스테롤의 양이 증가하며, 외상을 입었을 때 출혈을 방지하기 위해 혈소판이나 혈액응고인자가 증가한다.
현대사회에서 살아가는 사람들은 많은 스트레스에 노출되어 있으며, 신체에 손상을 입는 경우뿐 만 아니라, 직장과 가정에서의 갈등이 스트레스를 제공하는 원인이 되고 있다.
한편, 의료계에서는 스트레스 측정에 많은 연구가 진행되고 있으며, 주로 피검자의 가슴부위에 전극을 부착하여 심장의 전위활동을 나타내는 심전도를 측정한 후, 심전도 파형에 나타난 심박과 스트레스의 상관관계에 따라서 스트레스를 측정하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 심전도를 이용하여 스트레스를 측정하는 방법은 주로 가슴부위에 전극을 부착하고, 그 자세도 눕거나 앉아서 측정해야 하는 등 전체적인 과정이 복잡할 뿐만 아니라, 측정 대상자 입장에서 매우 번거롭고 불편한 점이 있다.
최근에는 일반인들의 건강에 대한 관심이 높아지면서 언제 어디서나 자신의 스트레스 상태를 점검해보고자 하는 욕구가 점차 높아지고 있고, 이에 따라 개인이 소지한 장치를 사용하여 사용자가 간편하게 스트레스 상태를 측정하고자 하는 필요성이 요구되고 있다.
그러나, 사용자 자신이 직접 스트레스의 상태를 측정하기 위해서는 병원에서 검진을 받거나 가정용 의료기기를 개별적으로 구입해야 하는 번거로움이 있고, 또한 병원을 이용할 경우에는 시간 투자 및 검진비를 부담해야 했으며, 가정용 의료기기의 경우에는 고가의 돈을 지불하고 구입해야 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 컴퓨터 사용시 사용자가 자연스럽게 손가락을 접할 수 있는 마우스에 생체신호 분석을 통해 스트레스 상태를 측정할 수 있는 수단을 구비한 새로운 스트레스 측정 시스템을 구현함으로써, 컴퓨터 사용자가 자신의 스트레스 상태를 간편하고 손쉽게 측정할 수 있는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스는 마우스 본체의 일측에 설치되고, 사용자의 손가락 접촉을 통해 손가락의 혈류와 반응하는 광에너지를 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환시켜주는 센서 모듈과, 상기 마우스 본체의 내부에 설치되는 PCB 기판상에 장착되어 센서 모듈에서 제공되는 스트레스 진단에 필요한 신호와 마우스에서 제공되는 마우스 구동신호를 통합한 후에 이를 컴퓨터에 전달함으로써, 마우스 조작과 더불어 컴퓨터에 내장되어 있는 스트레스 진단 프로그램으로 하여금 사용자의 스트레스 상태를 측정할 수 있도록 하는 중앙처리장치를 포함하는 형태로 이루어진 것이 특징이다.
여기서, 상기 센서 모듈은 PCB 기판상에 장착되어 손가락 끝부분에 광에너지는 공급하는 LED 램프와, PCB 기판상에서 LED 램프의 한쪽 옆에 나란하게 장착되어 손가락 끝부분에 반사되는 광에너지를 받아 이를 전기신호로 변환시키는 포토센서를 포함하는 형태로 구성함으로써, 적색 LED(파장 660nm)에서 나오는 광에너지를 반사하여 되돌아오는 양을 측정하는 반사형 적색 LED 맥파 검출 방식으로 스트레스를 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 컴퓨터를 사용하는 사용자의 간단한 손가락 접촉에 의한 생체신호 분석을 통해 자신의 스트레스 상태를 간편하게 측정할 수 있으므로, 시간과 장소에 구애받지 않고 손쉽게 긴장 및 스트레스 상태를 점검할 수 있는 장점이 있다.
둘째, LED 광원을 조사하고 포토센서로 빛을 받아 스트레스 진단에 필요한 데이터를 제공하는 방식이므로, 구조가 간단하여 경제적일 뿐만 아니라, 스트레스 상태를 정확하게 측정 및 판단할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 마우스를 손으로 잡은 상태 그대로 손가락을 자연스럽게 접촉하는 방식이므로, 손가락의 안정적인 접촉 상태를 확보할 수 있고, 결국 불편함없이 용이하게 스트레스 상태를 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스의 측정 모듈을 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스에서 스트레스 진단부를 나타내는 블럭도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스에서 스트레스 진단 처리과정을 나타내는 순서도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스의 측정 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 마우스는 생체신호 분석을 이용하여 스트레스 상태를 간편하게 측정할 수 있는 기능을 구비한 것으로서, 일상생활에서 자연스럽게 접할 수 있는 컴퓨터의 마우스에 스트레스 상태를 측정할 수 있는 기능을 부여함으로써, 누구나 손쉽게 자신의 스트레스 상태를 점검할 수 있는 편리함을 제공한다.
이를 위하여, 광마우스 등과 같은 일반 마우스의 본체(10)에는 광에너지를 조사하고 사용자의 손가락 접촉을 통한 혈류 등의 상태에 따라 반사되는 광에너지를 받아서 이를 전기신호로 변환시켜주는 센서 모듈(11)이 구비된다.
상기 센서 모듈(11)은 마우스 본체(10)의 일측, 예를 들면 사용자가 마우스를 잡을 때, 엄지 손가락의 안쪽면이 닿게 되는 한쪽 측면의 내측으로 배치되며, 하우징(21)에 의해 마감되면서 외부로부터 보호되는 형태로 설치된다.
즉, 상기 마우스 본체(10)의 측면에는 개구부(24)가 형성되고, 이때의 개구부(24)를 통해 센서 모듈(11)이 노출될 수 있으며, 상기 하우징(21)이 개구부(24)를 마감하는 구조로 장착되므로서, 마우스 본체(10)의 외부로 노출되는 센서 모듈(11)이 보호될 수 있게 된다.
그리고, 상기 하우징(20)에는 센서 모듈(11)의 각 LED 램프(15) 및 포토센서(16)의 전면에 하나씩 배속되면서 광에너지의 투과를 가능하게 하는 2개의 투명 커버(21)가 장착되며, 이때의 투명 커버(21)를 통해 센서 모듈(11)은 광에너지를 조사하거나 반사되는 광에너지를 받을 수 있게 된다.
이렇게 투명 커버(21)를 가지면서 마우스 본체(10)의 측면에 설치되는 하우징(20)의 전면이 사용자의 손가락 접촉부위가 되며, 사용자가 마우스를 잡으면서 자연스럽게 측면의 하우징(20)에 손가락을 갖다대면, 광에너지의 발광 및 수광을 통해 스트레스 측정의 기본이 되는 신호 데이터를 얻을 수 있게 된다.
상기 센서 모듈(11)은 손가락 끝부분에 광에너지를 공급하는 LED 램프(15)와, 손가락 끝부분에서 반사되는 광에너지를 받아서 이를 전기신호로 변환하는 포토센서(16)로 구성되고, 상기 LED 램프(15)와 포토센서(16)는 PCB 기판(12)상에 서로 한쪽 옆에서 나란히 배치되는 형태로 설치된다.
이때의 LED 램프(15)와 포토센서(16)는 사용자의 엄지손가락 면적 내에 들어오는 간격을 유지하게 된다.
이에 따라, 사용자가 엄지손가락을 LED 램프(15)와 포토센서(16)의 전면, 즉 하우징(21)의 전면에 갖다대면 LED 램프(15)가 엄지손가락의 피부에 빛을 조사하게 되고, 반사되는 빛을 포토센서(16)가 읽는 방식으로 측정이 이루어질 수 있게 된다.
특히, 상기 센서 모듈(11)의 경우, 적색 LED(파장 660nm)에서 나오는 광에너지를 반사하여 되돌아오는 양을 측정하는 반사형 적색 LED 맥파 검출 방식을 적용할 수 있다.
예를 들면, 적색 LED(파장 660nm)에서 나온 광에너지는 혈액 속의 헤모글로빈에 흡수가 되고, 흡수되지 않은 광에너지가 산란 및 반사에 의하여 포토센서(16)로 들어오는 양을 측정하여, 혈액의 흐름, 즉 맥파를 검출하게 된다.
보통 적색 LED(파장 660nm), 적외선 LED(파장 910nm) 두 종류의 광에너지를 사용할 수 있고, 투과형 방식을 사용할 수 있으나, 회로를 단순화하고 정확도를 높이는 차원에서 반사형 적색 LED 맥파검출 방식을 채택하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 LED 램프(15)에서 광에너지를 발생시켜 계측을 위한 손가락 끝부분에 광에너지를 공급하고, 공급되어진 광에너지는 손가락의 혈류 등의 상태에 따라 반사되고, 이렇게 반사되어진 광에너지를 포토센서(16)에서 전기신호로 변환시킴으로써, 스트레스 진단에 필요한 신호 데이터를 얻을 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스에서 스트레스 진단부를 나타내는 블럭도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 스트레스 진단부는 일종의 발광부와 수광부의 역할을 하는 LED 램프(15)와 포토센서(16), 증폭부(17), 필터부(18), A/D 변환부(19), 마우스 구동부(23), 중앙처리장치(14), USB 등과 같은 인터페이스부(20) 등으로 포함하는 형태로 이루어지며, 이러한 구성요소들은 서로 전기적인 회로구성으로 조합된다.
여기서, 상기 증폭부(16)는 포토센서(15)에 의해 변환된 전기신호를 증폭하는 역할을 하고, 상기 필터부(17)는 증폭부(16)에 의해 증폭된 전기신호 중에서 데이터 분석에 필요로 하는 신호를 선택적으로 선별하는 역할을 하며, 상기 A/D 변환부는 필터부(17)에 의해 선별된 신호를 디지털 신호로 변환하여 중앙처리장치(14)에 전달하는 역할을 한다.
따라서, 상기 LED 램프(15)에서 광에너지를 발생시켜 계측을 위한 손가락 끝부분에 광에너지를 공급하게 되면, 이때의 공급된 광에너지는 손가락의 혈류 등의 상태에 따라 반사되고, 이렇게 반사되어진 광에너지는 포토센서(16)에서 전기신호로 변환된다.
상기 포토센서(16)에서 전기신호로 변환된 광에너지는 전기신호가 미약하므로, 상기 증폭부(17)에 의해 스트레스 측정장치에서 사용 가능한 전기신호로 증폭되고, 상기 필터부(18)에서는 증폭되어진 전기신호 중 데이터 분석에 필요로 하는 신호를 선별하여 불필요한 신호는 제거하게 된다.
그리고, 상기 A/D 변환부(19)에서 선별되어진 데이터 분석에 필요로 하는 신호를 디지털 신호로 변환시키게 된다.
이와 같이, 디지털 신호로 변환된 의미있는 데이터 신호(선별된 데이터 신호)는 중앙처리장치(14)로 전달된다.
계속해서, 상기 중앙처리장치(14)에서는 마우스 구동부(23)의 신호, 예를 들면 컴퓨터(13)에 저장되어 있는 스트레스 진단 프로그램을 운영하기 위하여 사용자가 마우스를 조작하는 신호(화면의 메뉴를 보면서 클릭하는 조작 신호)와 스트레스 진단에 필요로 하는 신호(LED 램프와 포토센서로부터 얻은 신호)를 통합하고, 인터페이스부(20)에서 다시 USB 등 컴퓨터(13)에 전달할 수 있는 신호로 변환하여, 컴퓨터(13)로 마우스 신호와 스트레스 진단에 필요한 신호를 전달하게 된다.
이때, 상기 마우스 구동부(23)에서는 컴퓨터(13)에 연결되어 있는 마우스에 관련된 신호를 생성하여 중앙처리장치(14)로 전달하는 역할을 하게 된다.
그리고, 상기 인터페이스부(19)는 중앙처리장치(14)와 컴퓨터(13) 간의 데이터 통신을 위한 입출력을 가능하게 해주는 수단을 의미한다.
이에 따라, 컴퓨터 사용자는 컴퓨터(13)의 화면에 표시되는 스트레스 진단 프로그램의 메뉴들을 마우스로 조작해가면서 자신의 스트레스 상태를 점검할 수 있게 된다.
즉, 사용자 자신의 스트레스 상태 측정시 사용자는 스트레스 진단에 필요한 신호만 제공하는 것이 아니라, 스트레스 진단에 필요한 신호를 제공한 이후에 자신이 직접 마우스를 조작하여 스트레스 측정의 각 단계별 메뉴들을 차례차례 클릭해가면서 자신의 스트레스 상태를 점검할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트레스 측정기능이 구비된 마우스에서 스트레스 진단 처리과정을 나타내는 순서도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 컴퓨터에서 스트레스를 진단하는 과정을 보여준다.
먼저, 사용자가 마우스 조작을 통해 컴퓨터(13)의 화면상에 나타나는 스트레스 진단 프로그램의 메뉴에서 스트레스 진단을 선택하면(S100,S110), 사용자의 자세 및 스트레스 진단수단의 신호(예를 들면, 마우스측의 중앙처리장치에서 제공되는 신호 등)가 안정될 때까지 일정시간 대기한다.
다음, 일정시간 대기 후(S120), 신호 계측을 시작하며(S130), 정해져 있는 일정시간 동안 계측을 한다(S140).
신호의 계측은 마우스에 설치되어 있는 중앙처리장치(14)에 의해 처리 된다.
LED램프(15)에서 발생한 광에너지가 손가락에 반사되어 돌아 오는 광에너지를 포토센서(16)으로 수신하고 증폭부(17) 및 필터부(18), A/D 변환부(19)를 거쳐 중앙처리장치(14)에서 전달이 되고, 중앙처리장치(14)에서 맥파 신호를 계측하여 퍼스널 컴퓨터(13) 전달한다.
다음, 스트레스 진단에 필요로 하는 모든 신호, 예를 들면 마우스를 잡고 있는 사용자의 손가락 끝부분으로부터 얻은 맥파 등의 신호를 측정한 후, 이렇게 계측된 신호의 주파수 특성 및 특정 의미를 나타내기 위한 계수를 산출한다(S150).
여기서 사용하는 방식은 HRV (Heart rate variability, 심동수 변이)평가 기법을 사용하며, NN(맥파 간격), SDNN(맥파간격의 제곱평균), RMSSD(맥파 간격 차이의 제곱 평듄), VLF(초저주파 크기), LF(저주파 크기), HF(고주파 크기) 등의 계수를 산출한다.
다음, 이렇게 산출되어진 계측신호 주파수 특성 및 특정 의미를 나타내는 계수를 종합적으로 분석하여, 사용자의 스트레스 상태를 측정한다(S160).
다음, 위에서 측정된 스트레스 상태의 결과를 컴퓨터(13)의 화면에 디스플레이하여(S170), 사용자가 이를 확인하는 것으로 스트레스 측정과 관련한 모든 과정을 완료할 수 있다(S180).
본 스트레스측정 마우스를 이용하여 심박수와 스트레스 정도를 측정할 수 있으며 심혈관계 상태를 확인할 수 있다. 또한 스트레스측정 마우스를 사용하여 심호흡을 유도하여 스트레스를 해소할 수도 있다.
이상으로 본 고안에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 고안이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10 : 마우스 본체 11 : 센서 모듈
12 : PCB 기판 13 : 컴퓨터
14 : 중앙처리장치 15 : LED 램프
16 : 포토센서 17 : 증폭부
18 : 필터부 19 : A/D 변환부
20 : 인터페이스부 21 : 하우징
22 : 투명 커버 23 : 마우스 구동부
24 : 개구부

Claims (6)

  1. 마우스 본체(10)의 일측에 설치되고, 사용자의 손가락 접촉을 통해 손가락의 혈류와 반응하는 광에너지를 감지하여 이를 전기적인 신호로 변환시켜주는 센서 모듈(11);
    상기 마우스 본체(10)의 내부에 설치되는 PCB 기판(12)상에 장착되어 센서 모듈(11)에서 제공되는 스트레스 진단에 필요한 신호와 마우스에서 제공되는 마우스 구동신호를 통합한 후에 이를 컴퓨터(13)에 전달함으로써, 마우스 조작과 더불어 컴퓨터(13)에 내장되어 있는 스트레스 진단 프로그램으로 하여금 사용자의 스트레스 상태를 측정할 수 있도록 하는 중앙처리장치(14);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 센서 모듈(11)은 PCB 기판(12)상에 장착되어 손가락 끝부분에 광에너지는 공급하는 LED 램프(15)와, PCB 기판(12)상에서 LED 램프(15)의 한쪽 옆에 나란하게 장착되어 손가락 끝부분에 반사되는 광에너지를 받아 이를 전기신호로 변환시키는 포토센서(16)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 센서 모듈(11)은 포토센서(15)에 의해 변환된 전기신호를 증폭하는 증폭부(17)와, 상기 증폭부(17)에서 증폭된 전기신호 중에서 데이터 분석에 필요로 하는 신호를 선택적으로 선별하는 필터부(18)와, 상기 필터부(18)에서 선별된 신호를 디지털 신호로 변환하여 중앙처리장치(14)에 전달하는 A/D 변환부(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 센서 모듈(11)은 적색 LED(파장 660nm)에서 나오는 광에너지를 반사하여 되돌아오는 양을 측정하는 반사형 적색 LED 맥파 검출 방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 중앙처리장치(14)는 컴퓨터(13)와의 데이터 통신을 위한 입출력이 가능한 인터페이스부(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 마우스 본체(10)의 외부로 노출되는 센서 모듈(11)을 보호하기 위하여 마우스 본체(10)에 장착되는 하우징(21)과, 상기 센서 모듈(11)에 있는 LED 램프(14)와 포토센서(15)의 각각의 전면에 배치되면서 하우징(21)상에 장착되는 투명 커버(22)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스트레스 측정기능이 구비된 마우스.
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KR1020100058875A KR20110138785A (ko) 2010-06-22 2010-06-22 스트레스 측정기능이 구비된 마우스

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190092691A (ko) 2018-01-31 2019-08-08 루씨엠(주) 맥파신호를 이용한 스트레스 분석 및 관리 시스템

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