KR20130126760A - 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법 - Google Patents

인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20130126760A
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Abstract

본 발명은 인체에 착용되는 착용수단에 구비되어, 상기 인체로부터 전달되는 생체신호를 검출하는 감지부; 및 상기 착용수단의 일측에 구비되는 수납수단의 내부에 형성되어, 상기 수납수단에 수납되는 전자기기와의 통신을 수행하는 인터페이스부;를 포함하며, 상기 인터페이스부는 광 신호를 수신하는 광 수신부; 상기 광 신호를 송신하는 광 송신부; 및 상기 광 신호 송신시 광을 확산시키는 광 확산부;를 직물에 구비하여 상기 전자기기와 광을 매개로 통신하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법을 제공한다.

Description

인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TEXTILE-TYPE INTERFACE IN HUMAN WEARING BAND}
본 발명은 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하기는 광을 이용하여 통신하는 직물기반의 암 밴드와 휴대용 전자기기간의 인터페이스를 구현하기 위한 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
당뇨병이나 심혈관 질환과 같은 만성적인 질병의 기록과 관찰 방법은 지속적인 의학 및 전자 기술의 발달로 인해 착용자가 더욱 쉽게 활용할 수 있는 형태로 발전되고 있으며, 의사에 의한 전문적인 활용뿐 아니라 개개인의 단순 건강관리 방법으로 활용되고 있다.
이를 위해 종래의 각종 건강 관리용 시스템들은 착용자의 일상생활 혹은 운동시의 각종 상태를 기록하여 추후 착용자의 건강상태를 판단하기 위한 기본 데이터로 사용한다. 이러한 건강 관리용 측정 시스템들은 시계나 의복 등 다양한 형태로 변형되어 왔으며, 최근에는 더욱 소형화된 시계나 암밴드 형태의 측정 시스템도 등장하였다.
하지만, 대부분의 측정 시스템은 측정한 정보를 일차로 기록한 뒤 향후 전문가 또는 자동화된 분석 소프트웨어를 통해 확인하는 수준에 그치고 있어 착용자가 실시간으로 확인하기 불편하다. 일례로, 대표적인 상용 제품인 Bodymedia사의 Sensewear는 팔에 착용하는 밴드 형태를 가지고, 측정한 데이터를 유선으로 서버로 옮긴 뒤 분석하는 방법을 제시한다. 이 방법의 경우 서버에 존재하는 전문적인 소프트웨어의 도움으로 보다 정밀한 진단이 가능하다는 장점은 있으나, 착용자가 자신의 상태를 실시간에 가깝게 확인할 수 없는 단점이 있다. 상기 회사의 특허 중 하나인 미국공개특허 20060031102 "생리학적인 문맥상의 상태를 탐색하고, 모니터링하고 리포트하기 위한 시스템"에서는 착용자의 생리적 상태와 상황 정보를 측정하여 보고하는 시스템을 제시한다. 하지만 착용자가 실시간에 가깝게 정보를 확인할 수 있는 방법은 제시되지 않으며, 실제 센서 장치로부터의 데이터를 외부 장치(컴퓨터, 휴대용 단말 등)로 전달하는 방법에 있어서도 극히 일반적인 설명만 제시된다. 즉, 물리적 연결을 필요로 하는 유선 방식과, 연결과정이 번거롭고 혼선의 가능성이 존재하는 무선 방식만을 언급하고 있다.
따라서 착용자의 실시간 사용 편의성을 극대화하기 위해서는 쉬운 연결 방법을 제공하고 감지 장치와 데이터 처리 및 사용자 인터페이스 장치가 통합되어야 한다. 또한, 착용자의 착용 편의성 등을 고려하여 유연한 외형이 필요하며, 유연하게 구현된 장치를 위해 새로운 착용자 인터페이스 방식이 제공되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 인체 착용밴드의 주요 회로, 착용자 인터페이스를 직물기반으로 구성함으로써, 주파수 간섭 및 보안 문제를 회피할 수 있는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 인체 착용밴드의 주요 회로, 착용자 인터페이스를 유연한 직물에 구현함으로써, 착용감과 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 인체 착용밴드에 착용자의 휴대용 전자기기를 수납하고 상호 통신을 수행함으로써, 측정된 정보에 대한 실시간 접근성과 활용도를 향상시킬 수 있는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치는 인체에 착용되는 착용수단에 구비되어, 상기 인체로부터 생체신호를 검출하는 감지부; 상기 착용수단의 일측에 구비되는 수납수단의 내부에 형성되어, 상기 수납수단에 수납되는 전자기기와의 통신을 수행하는 인터페이스부; 및 상기 전자기기를 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 다수개의 직물형 버튼;을 포함하며, 상기 인터페이스부는 광 신호를 수신하는 광 수신부; 상기 광 신호를 송신하는 광 송신부; 및 상기 광 신호 송신시 광을 확산시키는 광 확산부를 직물에 구비하여 상기 전자기기와 광을 매개로 통신하며, 상기 직물형 버튼은 직물; 상기 직물 상에 구비되는 버튼 형태의 전극; 및 상기 전극을 감싸는 접지;를 포함하되, 상기 접지는 일단의 잉여영역을 절곡하여, 상기 잉여영역이 상기 전극의 후면에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부는, 상기 착용수단을 착용하는 착용자의 생체신호를 측정하기 위한 다수개의 전극 또는 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부는, 상기 전극 또는 센서로 검출한 생체신호를 디지털화하는 전처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전처리부는, 상기 검출된 생체신호에 대한 잡음을 제거하는 필터; 상기 잡음이 제거된 생체신호를 증폭하는 증폭기; 및 상기 증폭된 생체신호를 디지털화하는 변환기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광 수신부는, 포토 다이오드 및 적외선 센서 중 어느 하나를 포함하는 증폭회로로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 광 확산부는, 발광형 플라스틱 광섬유 및 EL 와이어 중 어느 하나를 포함하여 면 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부와 상기 인터페이스부 사이에는 마이크로 컨트롤러부가 구비되며, 상기 마이크로 컨트롤러부는 외부로부터 제공되는 신호에 대한 후처리를 수행하고, 상기 인터페이스를 통해 상기 전자기기와의 데이터 송수신을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자기기는 상기 인터페이스부로부터 수신되는 상기 광 신호에 대한 데이터를 기록하고 분석하는 응용 소프트웨어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자기기는 상기 인터페이스부와의 광 통신을 수행하기 위해, 상기 전자기기의 외부 확장 포트에 연결되는 광 송수신 커넥터를 구비하며, 상기 광 송수신 커넥터는, 상기 전자기기의 외부 확장 포트에 접속되는 연결 포트; 상기 전자기기로부터의 광 신호를 송신하는 송신부; 상기 인터페이스부로부터의 광 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 전자기기와 상기 인터페이스부간에 송수신되는 광 신호의 변환과 상기 광 신호의 변환을 위한 버퍼링을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 착용수단은 외부 디비거와의 연결 및 충전을 수행하는 외부 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수납수단은, 내부 공간에 상기 전자기기를 수납하는 수납공간부; 및 상기 수납된 전자기기의 화면창이 외부로 노출되도록, 상기 화면창에 대응되는 영역에 형성되는 개구부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 방법은 착용수단에 구비되는 감지부에 의해, 착용자의 생체신호를 검출하는 단계; 상기 착용수단의 일측에 구비되는 수납수단의 내부에 직물형태로 형성되는 인터페이스부에 의해, 상기 생체신호와 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 수신하는 단계; 및 상기 인터페이스부에 의해, 상기 수납수단에 수납되는 전자기기와의 광 통신을 수행하는 단계;를 포함하되, 상기 광 통신을 수행하는 단계에서는, 상기 수납공간에 상기 전자기기가 삽입되면, 상기 인터페이스부를 통해 광 통신을 위한 연결을 완료하는 단계; 상기 인터페이스부를 통해 상기 생체신호와 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 상기 전자기기에 송신하는 단계; 상기 전자기기의 응용 소프트웨어에 의해, 상기 생체신호에 대한 데이터를 기록하고 분석하는 단계; 및 상기 전자기기의 응용 소프트웨어에 의해, 상기 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 기반으로 상기 전자기기를 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 생체신호와 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 수신하는 단계에서는, 상기 감지부의 전처리부에 의해서, 상기 생체신호의 잡음을 제거하고 증폭한 뒤 디지털화 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상호 광 통신을 수행하는 단계에서, 상기 전자기기는 외부 확장 포트에 연결되는 광 송수신 커넥터에 의해, 상기 인터페이스부와 광 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치 및 그 방법은 인체 착용밴드의 주요 회로, 착용자 인터페이스를 직물기반으로 구성함으로써, 제 3의 장치들과의 주파수 간섭 및 보안 문제를 회피하여 통신성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인체 착용밴드의 주요 회로, 착용자 인터페이스를 유연한 직물에 구현함으로써, 착용감과 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인체 착용밴드에 착용자의 휴대용 전자기기를 수납하고 상호 통신을 수행함으로써, 측정된 정보에 대한 실시간 접근성과 활용도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 외형을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 외형의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 구성을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 구성을 자세하게 나타내는 구성도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 장치에 채용되는 직물형 버튼의 구조를 나타내는 구조도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 장치에 채용되는 광 송수신 커넥터의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 방법에 대한 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 방법에서 광 통신이 수행되는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.
도 1은 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 외형을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 외형의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 인체 착용밴드(100)의 외형은 인체에 착용되는 착용수단(101), 착용수단(101)의 일측에 구비되는 수납수단(102)으로 구성된다. 착용수단(101)은 착용자의 착용 편의를 위해 신축성 있는 직물로 만들어진 밴드 형태로 구현된다. 착용수단(101)과 피부가 접촉하는 면에는 착용자의 생체신호를 측정하기 위한 하나 이상의 센서(111) 또는 전극을 포함하는 감지부(110)가 위치한다. 이때, 비접촉식 측정 방법을 사용하거나 3축 가속도 센서(111) 등을 이용하여 착용자의 움직임만을 측정하는 경우에는 상기 센서(111) 또는 전극들은 내장될 수 있다. 착용수단(101)의 일측에는 전자기기(200)를 수납할 수 있는 수납수단(102)이 구비된다. 수납수단(102)은 내부 공간에 전자기기(200)를 수납하는 수납공간부, 상기 수납된 전자기기(200)의 화면창(210)이 외부로 노출되도록 화면창(210)에 대응되는 영역에 형성되는 개구부(118)를 포함한다.
그리고 수납수단(102)의 상부에는 내부에 삽입된 전자기기(200)가 외부로 빠져나오지 않도록 방지하는 고정수단(119)을 더 구비할 수 있다. 이때, 고정수단(119)은 수납수단(102) 뒷면에 부착될 수 있도록 벨크로나 단추 형태의 잠금수단을 이용하여 고정될 수 있으나, 수납수단(102)의 재질과 모양에 따라서는 별도의 잠금수단이 필요하지 않을 수도 있다. 수납수단(102)의 내부에는 착용수단(101)과 전자기기(200)의 광 데이터 송수신에 이용되는 광 확산부(143)가 위치한다. 광 확산부(143)는 그 구현 방법과 상기 수납수단(102)의 재질 및 모양에 따라 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 직물로 만든 수납수단(102) 내부의 일부 영역에 광섬유를 직조해 넣음으로써, 광 확산부(143)가 통합된 수납수단(102)을 구현할 수 있다. 또 다른 예로는 착용수단(101)의 기능을 수행하는 모든 회로를 직물 위에 직접 구현한 뒤에 이를 광 확산부가 내장된 별도의 외피에 넣어 일체된 착용수단(101)을 구현할 수 있다. 이때, 광 확산부(143)로 얇은 확산 필름을 이용하는 경우에는 수납수단(102)의 내부에 확산 필름을 접착시켜 수납수단(102)의 재질이 갖는 유연성을 유지시킬 수도 있다.
착용수단(101)은 전자기기(200)의 멀티미디어 재생 기능 제어를 위해 하나 이상의 직물형 버튼(120)을 구비하여 착용자의 터치 여부를 인식한다.
또한, 수납수단(102)에 수납되는 전자기기(200)의 외부 확장 포트에는 광신호 송수신을 위한 별도의 광 송신용 커넥터(220)가 연결된다. 이때, 전자기기(200)는 핸드폰, MP3, PMP, 등 다양한 엔터테인먼트 모바일 기기 중 어느 하나일 수 있다. 그리고 전자기기(200)에는 착용수단(101)으로부터의 데이터를 기록 또는 분석하기 위한 응용 소프트웨어(202)가 탑재된다. 이때, 응용 소프트웨어(202)는 별도의 GUI를 이용하여 착용자 관리, 착용수단(101)의 설정, 착용수단(101)에서 수신한 데이터의 기록과 분석 기능을 제공한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인체 착용밴드의 또 다른 외형은 앞서 설명한 밴드 형태가 아닌 띠 형태로 구성될 수 있다. 착용수단(101)을 구성하는 띠(103)의 일측에는 고리(104)가, 타측에는 벨크로 루프와 벨크로 후크(105, 106)가 구비되어. 벨크로 후크(106)가 위치한 타단을 고리(104)에 통과시켜 길이를 조정할 수 있도록 하여, 착용자의 팔 굵기에 맞도록 착용수단(101)의 지름을 자유롭게 조절할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 구성을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치에 대한 구성을 자세하게 나타내는 구성도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 장치에 채용되는 직물형 버튼의 구조를 나타내는 구조도이고, 도 8은 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 장치에 채용되는 광 송수신 커넥터의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치는 크게 감지부(110), 직물형 버튼(120), 마이크로 컨트롤러부(130), 광 수신부(141), 광 송신부(142), 광 확산부(143)를 포함하는 인터페이스부(140), 외부 인터페이스부(150), 외부 메모리(160)를 포함하여 구성된다.
감지부(110)는 인체에 착용 되는 착용수단(101)에 구비되어, 인체로부터 전달되는 생체신호를 검출한다. 이때, 감지부(110)는 착용수단(101)을 착용하는 착용자의 생체신호를 측정하기 위한 다수의 전극 또는 센서(111)를 구비할 수 있다. 일례로, 감지부(110)는 착용자의 운동량 측정을 위해 하나의 3차원 가속도 센서(111)만을 이용하여 물리적 움직임을 측정하되, 생체신호 정보를 추가로 감지하여 운동량계산에 활용할 수 있다. 그리고 감지부(110)는 심전도나 피부 저항은 전극으로, 혈류량이나 체온은 센서(111)를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 감지부(110)가 전극이 아닌 센서(111)를 이용하는 경우에는 착용수단(101)의 외부에 전극이 위치하지 않을 수 있다.
감지부(110)는 물리적인 신호를 측정하는 전극 또는 센서(111)와 그 출력 신호를 처리하여 변환시키는 전처리부(112)를 포함한다, 이때, 전처리부(112)는 아날로그 신호를 디지털 신호 값으로 양자화하여 마이크로 컨트롤부로 전달한다. 보다 자세히 설명하면, 전처리부(112)는 전극 또는 센서(111)에 의해 검출된 생체신호에 대한 잡음 제거를 위한 필터(113), 생체신호를 증폭시키는 증폭기(114), 증폭된 생체신호를 디지털신호로 변환하는 변환기(115)를 포함하여, 마이크로 컨트롤부가 수신하고 처리할 수 있는 디지털 신호를 생성한다. 한편, 감지부(110)의 출력 신호가 이미 양자화된 디지털 신호 값인 경우에는 전처리부(112)가 생략될 수도 있다.
직물형 버튼(120)은 착용수단(101)에 다수개 구비되어, 수납수단(102)에 수납된 전자기기(200)를 제어하기 위한 제어신호를 발생시킨다. 착용자 인터페이스에 해당하는 직물형 버튼(120)은 도 5에 도시된 바와 같이 직물 위에 다음과 같이 구현될 수 있다.
직물형 버튼(120)은 전극과 전처리부로 구성된 일련의 회로가 마이크로 컨트롤러부(130)에 연결된 형태로 구성된다. 예를 들어 터치형 버튼(120)을 구성하고자 하는 경우, 착용자가 터치하게 되는 전극(121)과 해당 전극의 커패시턴스 변화를 인자하는 회로나 전용 컨트롤러를 이용하여 전처리부(122)의 회로를 구성한다. 즉, 전처리부(122)는 착용자가 전극(121)을 터치했을 때의 커패시턴스 변화를 인지하고 이를 마이크로 컨트롤러부(130)가 인식할 수 있도록 신호를 생성하여 전달한다. 한편, 직물형 버튼(120)이 최소 세 개의 터치형 버튼(120)으로 구비되고, 마이크로 컨트롤러부(130)가 더블 터치와 슬라이브 업 앤 다운 동작을 인식할 수 있도록 프로그램된 경우, 더블 터치 동작은 재생 또는 일시정지, 슬라이드 업 동작은 볼륨 업 그리고 슬라이드 다운 동작은 볼륨 다운 명령으로 대응할 수 있다.
그리고 직물형 버튼(120)은 직물 상에 구현하기 위해서 직물(123), 직물(123) 상에 구비되는 버튼 형태의 전극(121), 전극(121) 주변을 감싸 전계를 제한하는 접지(124)로 구성된다. 이때, 직물형 버튼(120)은 손가락의 접근과 터치에 의한 커패시턴스 변화와 착용자의 팔의 접근에 의한 커패시턴스 변화가 전체 커패시턴스 변화에 영향을 주어 전체 터치 인식률을 떨어뜨리는 문제를 해결하기 위해, 도 5와 같이 전극(121)과 그 주변의 접지(124)를 직물 상에 구비하고, 접지의 일부 잉여영역을 절곡하여 전극(121)의 후면으로 돌려 접착시켜 전극(121)의 뒷면에 형성되는 전계를 제한한다. 여기서, 후면으로 돌려진 접지(124)의 잉여영역과 전극(121)의 간격에 변화가 생기면 전극(121)과 접지(124) 사이에 커패시턴스(Cg)가 변화하여 잘못된 인식을 할 수 있으므로 후면으로 돌려진 접지(124)의 잉여영역과 직물이 완전히 접착되도록 한다. 도 5와 같은 형태의 전극과 접지를 직물 위해 구비한 뒤 착용수단(101)의 외부 내부에 삽입되어 착용자의 팔에 착용되면 그 단면은 도 6과 같으며 전극(121)의 아래 방향으로 형성되는 전계가 전극(121) 바로 아래 위치하는 후면으로 돌려진 접지(124)에 의해 차단되어 버튼(120) 터치 효과를 향상시킬 수 있다. 한편, 경우에 따라서는 도 7과 같이 임의의 두께를 가지는 별도의 접착제(125)를 사용하여 전극(121)과 후면으로 돌려진 접지(124)의 간격을 고정시킴과 동시에 접착제(125)의 두께를 조정하여 전극(121)에 형성되는 기본 커패시턴스 값을 조정할 수도 있다.
마이크로 컨트롤러부(130)는 감지부(110)와 인터페이스부(140) 사이에 구비되며, 감지부(110) 또는 직물형 버튼(120)으로부터 제공되는 신호에 대한 후처리를 수행하고, 그 결과를 인터페이스부(140)를 통해 전자기기(200)로 전송되도록 제어한다. 마이크로 컨트롤러부(130)는 후처리 성능과 전원 요구사항, 그리고 착용수단(101)의 기능적인 요구사항에 따라 소프트웨어 변경을 통해 새로운 설정을 적용할 수 있다. 그 예로, 마이크로 컨트롤러부(130)는 감지부(110)로부터 제공되는 신호를 바로 인터페이스부(140)를 통해 전자기기(200)로 전송하여 모든 운동량 계산 알고리즘이 전자기기(200)에서 수행되도록 하거나, 감지부(110)로부터 제공되는 신호를 분석하여 의미 있는 중간정보로 도출한 뒤에, 해당 정보를 인터페이스부(140)를 통해 전자기기(200)로 전송할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러부(130)는 감지부(110)로부터 제공되는 신호를 모두 분석한 뒤 전자기기(200)의 화면창(210)에 표시될 정보만을 인터페이스부(140)를 통해 전송할 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러부(130)는 별도의 외부 메모리(160)를 구비하여, 감지부(110)로부터 제공되는 값 또는 분석을 통해 도출된 의미 있는 중간정보를 인터페이스부(140)를 통해 전자기기(200)로 전송함과 동시에 외부 메모리(160)에 저장할 수 있다. 그러나 마이크로 컨트롤러가 충분한 메모리 공간을 가지고 있는 경우에는 별도의 외부 메모리(160)를 구비하지 않을 수 있다.
인터페이스부(140)는 착용수단(101)의 일측에 구비되는 수납수단(102)의 내부에 형성되어, 수납수단(102)에 수납되는 전자기기(200)와의 통신을 수행한다.
이를 위해 인터페이스부(140)는 광 수신부(141), 광 송신부(142), 광 확산부(143)를 포함한다.
광 수신부(141)는 광 신호를 수신하기 위해, 포토 다이오드 및 적외선 센서 중 어느 하나를 포함하는 증폭회로로 형성된다.
광 송신부(142)는 광 신호를 송신하기 위해, 적외선 LED 및 레이저 중 어느 하나를 포함하는 구동회로로 형성된다. 이때, 광 송신부(142)는 수납수단(102)에 수납되는 전자기기(200)의 광 송수신용 커넥터(220)만이 광 신호를 검출할 수 있도록 최소한의 세기로 광 신호를 전송한다.
광 수신부(141) 및 광 송신부(142)는 하나의 광 확산부(143)에 연결된다. 광 확산부(143)는 광 시호 송신시 광을 확산시키기 위해 발광형 플라스틱 광섬유 및 EL 와이어 중 어느 하나를 포함하여 면 형태로 직물 상에 넓게 분포되도록 하여 전자기기(200)가 더욱 효과적으로 광 신호를 수신할 수 있도록 한다. 이때, 광 수신부(141) 및 광 송신부(142)는 하나의 광 확산부(143)를 공유하므로 송신과 수신을 동시에 할 수 없다. 따라서, 광 수신부(141)와 광 송신부(142)의 광 신호 송신과 수신 시점은 마이크로 컨트롤러부(130)에 의해 제어되며 매체 공유를 위해 TDM, CSMA/CD나 CSMA/CA와 같은 다양한 방식들 중 하나를 이용할 수 있다.
착용수단(101)은 추가로 외부 인터페이스부(150) 및 전원부(151)를 포함한다. 외부 인터페이스부(150)는 USB와 같은 외부 연결을 제공함으로써, 마이크로 컨트롤러부(130)의 디버깅, 소프트웨어 프로그래밍, 외부 메모리(160)의 데이터 전송을 수행할 수 있으며, USB 전원을 전원부(151)로 전달함으로써, 착용수단(101)의 내장 배터리 충전에도 활용할 수 있다.
광 송수신 커넥터(220)는 전자기기(200)와 인터페이스부(140)와의 광 통신을 위해, 전자기기(200)의 외부 확장 포트(201)에 연결된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 광 송수신 커넥터(220)는 전자기기(200)의 외부 확장 포트(201)에 접속되는 연결 포트(221), 전자기기(200)로부터의 신호를 광 신호 형태로 송신하는 송신부(224), 인터페이스부(140)로부터의 광 신호를 수신하는 수신부(223), 전자기기(200)와 인터페이스부(140)간에 송수신되는 신호를 전달하고 제어하는 제어부(222)를 포함한다.
광 송수신 커넥터(220)의 전원은 전자기기(200)로부터 공급되는 전원을 이용하거나 만약 공급되지 않는 경우 자체 전원을 이용하여 동작한다. 광 송수신 커넥터(220)의 통신은 전자기기(200)의 고유의 프로토콜을 이용하거나 UART, USB와 같은 임의의 표준 직렬 통신 프로토콜을 이용할 수 있다.
광 송수신 커넥터(220)의 수신부(223)와 송신부(224)는 착용수단(101)의 광 수신부(141)와 광 송신부(142)와 동일한 방식으로 광 신호를 송수신한다. 이처럼, 광 송수신 커넥터(220)의 수신부(223)와 송신부(224)는 착용수단(101)의 광 수신부(141)와 광 송신부(142)와 동일한 형태로 구현될 수 있으나, 공통의 광 확산부를 이용하지는 않는다.
광 송수신 커넥터(220)의 제어부(222)는 전자기기(200)로부터의 데이터를 송신부(224)를 통해 송신하고, 수신부(223)를 통해 수신한 데이터를 전자기기(200)로 전달한다.
이와 같이 구성된 광 송수신 커넥터(220)와 전자기기(200)의 상호 연결상태를 자세히 설명하기 위해, 마스터와 슬레이브간의 연결상태로 설명한다.
예를 들면, 착용수단(101)이 마스터이고, 전자기기(200)가 슬레이브로 구현된다. 이는 반대로의 구현도 가능하나, 하기에는 상기에 언급된 구성으로 구현되는 것을 기본으로 한다. 마스터와 슬레이브가 각각 동작을 시작하면, 마스터는 응답 메시지를 대기하며, 마스터는 그 응답 메시지의 수신 여부에 관계없이 주기적으로 발견 메시지를 송신한다. 이때, 발견 메시지는 최소한 메시지 구분을 위한 타입 정보와 다음 전송될 발견 메시지까지의 시간을 포함하며, 추가로 마스터 장치의 제품 정보와 소프트웨어 버전 정보 등을 추가로 포함할 수 있다. 또한 메시지 주기는 연결 설정 이전과 이후, 전송오류, 연결 지속시간 등을 고려하여 마스터가 동적으로 변경할 수 있다. 마스터가 자신이 전송한 발견 메시지에 대한 발견 응답 메시지를 슬레이브로부터 수신하면 슬레이브와의 연결이 설정되었다고 판단하며, 그렇지 못한 경우에는 연결이 해제되었다고 판단한다. 마스터는 주기적인 발견 응답 메시지의 연속수신 횟수를 이용하여 연결과 해제를 판단할 수 있다. 추가로, 마스터는 외부 소프트웨어나 착용자 인터페이스를 통한 착용자의 의도를 직접 반영하여 연결을 강제로 해제할 수도 있다. 슬레이브가 발견 메시지를 수신하면 발견 응답 메시지를 생성해 마스터로 전송하고 마스터와 연결이 되었다고 판단한다. 이때, 수신한 발견 메시지에 포함된 다음 발견 메시지까지의 시간까지 적어도 하나 이상의 발견 메시지가 추가로 수신되는 경우에 한해 그 연결 상태가 유지되며, 어느 일정 시간까지 추가 발견 메시지가 수신되지 않으면 마스터와 연결이 해제된다. 발견 응답 메시지는 최소한 메시지 구분을 위한 타입 정보를 포함하며, 추가로 슬레이브 장치의 제품 정보와 소프트웨어 버전 정보 등을 추가로 포함할 수 있다. 슬레이브는 주기적인 발견 메시지의 연속 수신 횟수를 이용하여 연결과 해제를 판단할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.
도 9는 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 방법에 대한 흐름을 나타내는 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 인체 착용밴드에서의 직물 인터페이스 방법에서 광 통신이 수행되는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명은 먼저, 인체에 착용되는 착용수단(101)에 구비된 감지부(110)를 통해 착용자의 생체신호를 검출한다.(S100) 이때, 감지부(110)는 착용수단(101)을 착용하는 생체신호를 측정하기 위한 다수의 전극 또는 센서(111)를 구비할 수 있다.
다음으로, 착용수단(101)이 구비한 마이크로 컨트롤부는 생체신호와 버튼입력정보를 수신한다.(S200) 이때, 생체신호는, 감지부의(110)의 전처리부(112)에 의해서, 필터링, 증폭, 디지털 변환되어 제공될 수 있다.
다음으로, 인터페이스부(140)를 통해 수납수단(102)에 수납되는 전자기기(200)와 상호 광 통신을 수행한다.(S300)
보다 자세하게 설명하면, 응용 소프트웨어(202)가 실행중인 전자기기(200)를 전원이 켜진 착용수단(101)의 수납수단(102)에 수납하면, 착용수단(101)과 전자기기(200)가 연결된다.(S301) 착용수단(101)이 연결되었음을 인지(S301)하면, 착용수단(101)은 자동으로 감지부(110)와 그 신호들의 검출 기능을 활성화(S303)시키고 검출된 신호를 전자기기(200)에 전송한다.(S304) 이때, 전송되는 신호는 그 검출 주기에 맞춰 주기적으로 전송되거나 일정한 양을 모아 한꺼번에 전송될 수 있다. 착용수단(101)의 인터페이스부(140)를 통해 전송되는 광 신호는 전자기기(200)의 외부 확장 포트에 연결되는 광 송수신용 커넥터(220)를 통해 전자기기(200)의 응용 소프트웨어(202)로 전달(S305)된다. 이때, 광 송수신용 커넥터(220)에 구비되는 제어부(222)가 수신한 광 신호 형식을 전자기기(200)와 응용 소프트웨어(202)가 인식할 수 있는 신호 형식으로 변환하는 작업을 추가로 수행할 수도 있다. 그리고 응용 소프트웨어(202)는 수신한 신호를 착용자가 인지할 수 있는 형식으로 변환해 표시하며, 필요에 따라 전자기기(200)가 기본으로 제공하는 기본기능(시간, 위치, 고도 등)을 활용하여 데이터에 대해 기록, 분석, 가공을 추가로 수행(S306)할 수 있다. 이후 연결된 상태라면, 착용수단(101)에서 검출된 정보를 전자기기(200)에서 실시간으로 표시하는 과정을 반복한다. 그러나 만약 수납수단(102)에서 전자기기(200)를 분리시키거나 어느 하나의 전원이 꺼지거나, 응용 소프트웨어(202)를 중단하여 상호 연결이 해제(S307)되면, 착용수단(101)은 자동으로 감지부(110)와 그 신호들의 처리 기능을 비활성화(S308)시켜 전력 소모를 최소화시킬 수 있다.
이처럼, 본 발명은 인체 착용밴드의 광 통신을 위한 주요 회로, 착용자 인터페이스를 직물기반으로 구성함으로써, 제 3의 장치들과의 주파수 간섭 및 보안 문제를 회피하여 통신성능을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100 : 인체 착용밴드 101 : 착용수단
102 : 수납수단 110 : 감지부
120 : 직물형 버튼 130 : 마이크로 컨트롤러부
140 : 인터페이스부 150 : 외부 인터페이스부
200 : 전자기기

Claims (14)

  1. 인체에 착용되는 착용수단에 구비되어, 상기 인체로부터 생체신호를 검출하는 감지부;
    상기 착용수단의 일측에 구비되는 수납수단의 내부에 형성되어, 상기 수납수단에 수납되는 전자기기와의 통신을 수행하는 인터페이스부; 및
    상기 전자기기를 제어하기 위한 제어신호를 발생시키는 다수개의 직물형 버튼;을 포함하며,
    상기 인터페이스부는 광 신호를 수신하는 광 수신부; 상기 광 신호를 송신하는 광 송신부; 및 상기 광 신호 송신시 광을 확산시키는 광 확산부를 직물에 구비하여 상기 전자기기와 광을 매개로 통신하며,
    상기 직물형 버튼은 직물; 상기 직물 상에 구비되는 버튼 형태의 전극; 및 상기 전극을 감싸는 접지;를 포함하되, 상기 접지는 일단의 잉여영역을 절곡하여, 상기 잉여영역이 상기 전극의 후면에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 착용수단을 착용하는 착용자의 생체신호를 측정하기 위한 다수개의 전극 또는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 전극 또는 센서로 검출한 생체신호를 디지털화하는 전처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 전처리부는,
    상기 검출된 생체신호에 대한 잡음을 제거하는 필터;
    상기 잡음이 제거된 생체신호를 증폭하는 증폭기; 및
    상기 증폭된 생체신호를 디지털화하는 변환기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광 수신부는,
    포토 다이오드 및 적외선 센서 중 어느 하나를 포함하는 증폭회로로 형성되는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광 확산부는,
    발광형 플라스틱 광섬유 및 EL 와이어 중 어느 하나를 포함하여 면 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 감지부와 상기 인터페이스부 사이에는 마이크로 컨트롤러부가 구비되며, 상기 마이크로 컨트롤러부는 외부로부터 제공되는 신호에 대한 후처리를 수행하고, 상기 인터페이스를 통해 상기 전자기기와의 데이터 송수신을 제어하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전자기기는 상기 인터페이스부로부터 수신되는 상기 광 신호에 대한 데이터를 기록하고 분석하는 응용 소프트웨어를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전자기기는 상기 인터페이스부와의 광 통신을 수행하기 위해, 상기 전자기기의 외부 확장 포트에 연결되는 광 송수신 커넥터를 구비하며,
    상기 광 송수신 커넥터는,
    상기 전자기기의 외부 확장 포트에 접속되는 연결 포트;
    상기 전자기기로부터의 광 신호를 송신하는 송신부;
    상기 인터페이스부로부터의 광 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 전자기기와 상기 인터페이스부간에 송수신되는 광 신호의 변환과 상기 광 신호의 변환을 위한 버퍼링을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 착용수단은 외부 디비거와의 연결 및 충전을 수행하는 외부 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 수납수단은,
    내부 공간에 상기 전자기기를 수납하는 수납공간부; 및
    상기 수납된 전자기기의 화면창이 외부로 노출되도록, 상기 화면창에 대응되는 영역에 형성되는 개구부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 장치.
  12. 착용수단에 구비되는 감지부에 의해, 착용자의 생체신호를 검출하는 단계;
    상기 착용수단의 일측에 구비되는 수납수단의 내부에 직물형태로 형성되는 인터페이스부에 의해, 상기 생체신호와 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 수신하는 단계; 및
    상기 인터페이스부에 의해, 상기 수납수단에 수납되는 전자기기와의 광 통신을 수행하는 단계;를 포함하되,
    상기 광 통신을 수행하는 단계에서는,
    상기 수납공간에 상기 전자기기가 삽입되면, 상기 인터페이스부를 통해 광 통신을 위한 연결을 완료하는 단계;
    상기 인터페이스부를 통해 상기 생체신호와 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 상기 전자기기에 송신하는 단계;
    상기 전자기기의 응용 소프트웨어에 의해, 상기 생체신호에 대한 데이터를 기록하고 분석하는 단계; 및
    상기 전자기기의 응용 소프트웨어에 의해, 상기 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 기반으로 상기 전자기기를 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 생체신호와 직물형 버튼으로부터 발생되는 제어신호를 수신하는 단계에서는,
    상기 감지부의 전처리부에 의해서, 상기 생체신호의 잡음을 제거하고 증폭한 뒤 디지털화 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 상호 광 통신을 수행하는 단계에서,
    상기 전자기기는 외부 확장 포트에 연결되는 광 송수신 커넥터에 의해, 상기 인터페이스부와 광 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 인체 착용밴드에서의 직물형 인터페이스 방법.
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