KR20150021798A - 생체신호 인터페이스 장치 및 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
생체신호 인터페이스 장치 및 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법을 제공한다. 일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치는, 일반적으로 손목보다 팔뚝/팔꿈치쪽으로, 아래팔의 두께가 두꺼워지는 것을 이용하여, 센서부가 아래팔의 어떤 부위에 위치해 있는지 대략적으로 예측 함으로써, 인식할 수 있는 제스처의 개수 등의 모드를 변환하고 있다.
Description
이하의 실시예들은 생체신호 인터페이스 장치 및 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
생체 센서(biosensor)는, 측정 대상으로부터 생물학적 정보를 얻어, 이를 색, 형광, 전기적 신호 등과 같이 인식 가능한 신호로 변환시키는 기기를 지칭할 수 있다. 예컨대, 측정 대상에서 얻어지는 정보가 EMG(electromyography) 등의 생체신호이면, 생체 센서는 상기 생체신호를 통해 측정 대상인 사람의 근육 축소 또는 이완 상태를, 신호 파형으로 변환할 수 있다.
상기 생체 센서를 포함하는 팔찌형 디바이스는, 손가락, 손목 등의 제스처(gesture)를 인식하여, 외부의 기기에 대한 유저 인터페이스(user interface) 수단으로 사용할 수 있다. 상기 팔찌형 디바이스는, 제스처의 인식 과정에 관여되는 신호의 개수에 따라, 인식되는 제스처의 종류를 비례적으로 증감시킬 수 있다.
상기 신호의 개수는, 측정 대상에서의 생체 센서 부착 위치에 따라, 유동적으로 변화할 수 있다.
이에 따라 생체 센서가 부착되는 위치를 유연하여 변경하여, 감지되는 생체 신호의 개수를 적절히 조정 함으로써, 외부의 기기를 효율적으로 제어할 수 있게 하는 모델의 등장이 요구되고 있다.
일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치는, 측정 대상에 접촉되어 상기 측정 대상을 감지하는 센서부와, 측정 대상에서의 상기 센서부의 위치를 식별하는 위치 식별부, 및 상기 식별되는 위치에 따라, 상기 센서부의 모드를 조정하는 조정부를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 조정부는, 상기 센서부를 통해 수집되는 신호 또는 제스처에 의해 제어되는, 플랫폼 또는 어플리케이션을 고려하여, 상기 모드를 조정할 수 있다.
상기 조정부는, 상기 센서부에서 감지되도록 허용되는 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 결정하여, 상기 모드를 조정할 수 있다.
상기 센서부는 팔찌체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며, 상기 위치 식별부는, 상기 팔찌체의 변형 정도를 고려하여, 상기 센서부의 위치를 식별할 수 있다.
상기 위치 식별부에 의해, 상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 넓어지게 변형되는 제1 위치를 식별하면, 상기 조정부는, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정할 수 있다.
상기 위치 식별부에 의해, 상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 좁아지게 변형되는 제2 위치를 식별하면, 상기 조정부는, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정할 수 있다.
상기 센서부는 탄성체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며, 상기 위치 식별부는, 상기 탄성체가 신축하는 정도를 이용하여, 상기 센서부의 위치를 식별 할 수 있다.
상기 위치 식별부에 의해, 상기 탄성체가 신장되는 제1 위치를 식별하면, 상기 조정부는, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정할 수 있다.
상기 위치 식별부에 의해, 상기 탄성체가 축소되는 제2 위치를 식별하면, 상기 조정부는, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정할 수 있다.
일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법은, 측정 대상에서의 센서부의 위치를 식별하는 단계, 및 상기 식별되는 위치에 따라, 상기 센서부의 모드를 조정하는 단계를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는, 상기 센서부를 통해 수집되는 신호 또는 제스처에 의해 제어되는, 플랫폼 또는 어플리케이션을 고려하여, 상기 모드를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는, 상기 센서부에서 감지되도록 허용되는 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 결정하여, 상기 모드를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 팔찌체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며, 상기 센서부의 위치를 식별하는 단계는, 상기 팔찌체의 변형 정도를 고려하여, 상기 센서부의 위치를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는, 상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 넓어지게 변형되는 제1 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계, 및 상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 좁아지게 변형되는 제2 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 탄성체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며, 상기 센서부의 위치를 식별하는 단계는, 상기 탄성체가 신축하는 정도를 이용하여, 상기 센서부의 위치를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는, 상기 탄성체가 신장되는 제1 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계, 및 상기 탄성체가 축소되는 제2 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치에 대한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따라, 센서부의 모드를 조정하는 일례를 예시하는 도면이다.
도 3는 일실시예에 따라, 센서부의 모드를 조정하는 다른 일례를 예시하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따라, 센서부의 모드를 조정하는 일례를 예시하는 도면이다.
도 3는 일실시예에 따라, 센서부의 모드를 조정하는 다른 일례를 예시하는 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
이하에서, 실시예들을, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 실시 가능한 예시는, 명세서에 기재된 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서에서 지속적으로 사용되는 센서부는, 측정 대상에 접촉되게 부착되어, 측정 대상에서 발생하는 신호를 감지하는 센서 또는 센서들의 집합을 지칭할 수 있다. 상기 감지된 신호는 측정 대상의 생물학적 정보와 관련한 생체신호일 수 있다. 또한, 센서부에 포함되는 센서는, 측정 대상에서 발생하는 근육 수축, 근육 이완 등의 생물학적 정보를 모니터링하여 상기 생체신호를 감지할 수 있는 센서로, 예컨대 생체 센서 등을 예시할 수 있다.
상기 센서부는, 사람의 신체에 걸쳐 체결될 수 있는 팔찌체나, 외부의 힘에 의해 신축(伸縮)이 자유로운 탄성체에 포함되어 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 센서부는 신축이 가능한 팔찌체에 포함될 수도 있다.
예컨대, 측정 대상이 사람의 아래팔 내부의 근육일 경우, 팔찌체는 손목 부위에 체결될 수 있고, 내부에 포함되는 센서부를 통해, 상기 아래팔 내부의 근육으로부터 생성되는 신호를 감지할 수 있다.
또한, 상기 팔찌체에 탄성이 있는 경우, 손목에 위치하던 팔찌체는 신장되어, 팔뚝 부근으로 이동되어 위치하면서, 상기 아래팔 내부의 근육으로부터 생성되는 신호를 감지할 수 있다.
상기 손목 부위에는 팔뚝 부위보다 상대적으로 적은 수의 근육들이 분포되어 있을 수 있다. 이에 따라, 상기와 같은 팔찌체의 이동에 의해, 센서부는 팔뚝 부위에서, 손목 부위보다 상대적으로 많은 수의 신호를 감지 할 수 있다.
일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치는, 상기 센서부가 이동하는 측정 대상의 위치에 따라, 센서부의 모드를 조정하여, 상기 센서부에서 감지되는 신호의 개수 등을 상이하게 변경 할 수 있다.
이를 통해, 생체신호 인터페이스 장치는, 제어할 외부의 플랫폼(platform), 어플리케이션 등에 맞춰, 에너지 효율을 고려하여 최적한 신호의 측정을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치에 대한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하여, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110), 위치 식별부(120), 및 조정부(130)를 포함하여 구성할 수 있다.
우선, 센서부(110)는 측정 대상(105)에 접촉되어 측정 대상(105)을 감지한다. 예컨대, 센서부(110)는 측정 대상(105)에서 생성되는 신호를 감지하는 역할을 할 수 있다.
여기서, 측정 대상(105)은 예컨대 생체신호의 측정이 요구되는 생물체가 가지고 있는 근육일 수 있고, 아래팔 내부에 위치하는 손목 근육이나 팔뚝 근육 등으로 예시할 수 있다.
센서부(110)는 측정 대상(105)의 근육으로부터 신호를 수집하는 하나 이상의 센서를 포함하고, 상기 센서를 통해 상기 근육에서 발생하는 각종 신호를 감지하는 역할을 한다.
상기 신호는 예컨대 상기 근육과 연관하여 생성되는 생체 전기/자기 신호(Bio-electric/magnetic signals), 생체 임피던스 신호(Bio-impedance signals), 생체 역학 신호(Bio-mechanical signals) 등일 수 있다.
또한, 센서부(110)는 감지되는 신호의 패턴 등을 고려하여, 측정 대상(105)과 관련하여 취해지는 제스처를 감지 할 수 있다. 예컨대, 센서부(110)는 감지되는 신호의 패턴의 차이를 구분하여, 사용자가 주먹을 쥘 때와, 일부의 손가락을 접을 때의 제스처를 다르게 감지할 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(110)는, 상기 센서를 일정한 간격으로 배열하여 고정하는 팔찌체에 포함될 수 있다. 상기 팔찌체는 측정 대상(105)으로의 체결시, 센싱면이 측정 대상(105)과 접촉되도록 배열하여, 센서부(110)를 고정할 수 있다. 상기 센싱면은 측정 대상(105)과 맞닿아 측정 대상(105)에서 발생하는 신호를 직접 감지하는, 하나 이상의 센서가 배열되는 면일 수 있다. 예컨대 팔찌체는 센서부(110)를 통해, 측정 대상(105)에 관한, 생체 전기/자기 신호, 생체 임피던스 신호, 생체 역학 신호 등의 신호를 광범위하게 감지하는 역할을 할 수 있다.
상기 팔찌체는 예컨대 앞서 예시한 아래팔 내부의 근육을 덮는 피부를 둘러 싸듯이 체결하되, 센서부(110)가 배열되는 팔찌체의 영역(센싱면)이 상기 아래팔 내부의 근육을 적어도 덮도록 하여 체결할 수 있다. 이를 통해 센서부(110)는 포함되는 하나의 이상의 센서를 통해, 측정 대상(105)인 아래팔 내부의 근육 전 범위에 걸쳐, 신호를 수집할 수 있다.
또한, 센서부(110)는, 외부 힘에 의해 신장 또는 축소가 가능한 탄성체에 포함될 수 있다. 이를 통해 센서부(110)는 측정 대상(105)의 유형에 따라, 탄성체의 탄성을 이용하여 신축되어, 측정 대상(105)으로의 용이한 부착을 가능하게 한다.
상기 탄성체는, 외부 힘에 의하여 외형에 변형을 일으키며, 상기 외부 힘이 제거되었을 때 원래의 모양으로 되돌아가려는 성질인 탄성을 지닌 물체를 의미할 수 있다. 상기 탄성체는 예컨대 고무 재질, 섬유 재질 등으로 제작될 수 있다.
예컨대, 탄성체에 포함되어 구현되는 센서부(110)는, 아래팔 내부의 근육을 대상으로 신호를 감지하다가, 사용자의 능동적 판단에 따라 인가된 힘에 의해, 팔뚝으로 이동되어, 팔뚝 근육을 대상으로 신호를 감지할 수 있다. 이때, 상기 탄성체는, 상기 손목 보다 그 둘레가 두꺼운 팔뚝에, 센서부(110)가 부착되도록 신장될 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(110)는 신축이 가능한 탄성체 재질의 팔찌체에 포함될 수도 있다. 이를 통해, 센서부(110)는 별도의 체결 도구 없이도, 상기 탄성체가 갖는 탄성을 통해, 측정 대상(105)의 임의 지점으로 위치를 변경하면서 부착될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 센서부(110)가 신축이 가능한 탄성체 재질의 팔찌체에 포함되는 경우에 대해 설명한다.
위치 식별부(120)는 측정 대상(105)에서의 센서부(110)의 위치를 식별한다. 위치 식별부(120)는 탄성체 재질의 팔찌체가 신축하는 정도를 이용하여, 센서부(110)의 위치를 식별할 수 있다.
예컨대, 현재 팔찌체가 손목에 있고, 상기 손목을 체결하는 데에 필요한 팔찌체의 둘레 길이가 α(상기 α는 길이를 표현하는 수, 예컨대 1 mm, 1 cm 등)인 경우, 위치 식별부(120)는 이동에 따라 새롭게 필요되는 둘레 길이가 상기 α 보다 신장되면, 상기 손목 보다 두꺼운 팔뚝으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 팔찌체가 신장되면, 위치 식별부(120)는 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 제1 위치로서 식별할 수 있다.
유사하게, 현재 팔찌체가 팔뚝에 있고, 상기 팔뚝을 체결하는 데에 필요한 팔찌체의 둘레 길이가 α 인 경우, 위치 식별부(120)는 이동에 따라 새롭게 필요되는 둘레 길이가 상기 α 보다 축소되면, 상기 팔뚝 보다 얇은 손목으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 탄성체가 축소되면, 위치 식별부(120)는 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 위치 식별부(120)는 제2 위치로서 식별할 수 있다.
상기 센서부(110)의 위치 식별에 있어서, 위치 식별부(120)는 상기 팔찌체의 변형 정도를 고려하여, 센서부(110)의 위치를 식별할 수 있다.
일례에서, 위치 식별부(120)는 상기 팔찌체가 측정 대상(105)과 접하는 면적이 넓어지게 변형되는 제1 위치를 식별할 수 있다.
예컨대, 현재 팔찌체가 손목에 있고, 상기 손목과 접하는 팔찌체의 면적이 β(상기 β는 면적으로 표현하는 수, 예컨대 1 mm2, 1 cm2 등)인 경우, 위치 식별부(120)는 이동에 따라 새롭게 계측되는 팔찌체의 면적이 상기 β 보다 넓어지면, 상기 손목 보다 표면적이 넓은 팔뚝으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 팔찌체가 면적이 넓어지게 변형되면, 위치 식별부(120)는, 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 제1 위치로서 식별할 수 있다.
다른 일례에서, 위치 식별부(120)는 상기 팔찌체가 측정 대상(105)과 접하는 면적이 좁아지게 변형되는 제2 위치를 식별할 수 있다.
예컨대, 현재 팔찌체가 팔뚝에 있고, 상기 팔뚝과 접하는 팔찌체의 면적이 β 인 경우, 위치 식별부(120)는 이동에 따라 새롭게 계측되는 팔찌체의 면적이 상기 β 보다 좁아지면, 상기 팔뚝 보다 표면적이 좁은 손목으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 팔찌체가 면적이 좁아지게 변형되면, 위치 식별부(120)는, 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 제2 위치로서 식별할 수 있다.
조정부(130)는 식별되는 위치에 따라, 센서부(110)의 모드를 조정한다. 조정부(130)는 위치 식별부(120)가 파악한 팔찌체의 측정 대상(105)의 위치에 따라, 센서부(110)에서 받아들이는 신호의 개수를 유동적으로 변경하는 역할을 한다.
예컨대, 조정부(130)는 압전(strain gauge) 센서를 이용하여 팔찌체가 늘어나는 정도를 모니터링할 수 있다. 상기 모니터링 결과, 기준치 이상으로 늘어나는 경우, 조정부(130)는 임의의 Mode 1으로 센서부(110)의 모드를 조정할 수 있고, 또는 늘어나긴 하되 상기 기준치 이하로 늘어나는 경우, 상기 Mode 1과 상이한 Mode 2로 센서부(110)의 모드를 조정할 수 있다.
조정부(130)는, 센서부(110)를 통해 수집되는 신호 또는 제스처에 의해 제어되는, 플랫폼 또는 어플리케이션을 고려하여, 상기 모드를 조정할 수 있다. 여기서, 플랫폼은 상기 신호를 이용하여 제어되는, 외부의 기기, 또는 컴퓨터 시스템의 기반이 되는 하드웨어나 소프트웨어 등을 지칭할 수 있다.
예컨대, 영상 플랫폼에서 제어해야 할 종류가, 전원 ON/OFF와 볼륨 증가/감소의 2개일 경우, 조정부(130)는 적어도 2개의 제어 종류를 생성할 수 있는, 신호의 개수를 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
다른 예시에서, 게임 어플리케이션에서 제어해야 할 종류가, 샷(shot), 재장전(reload), 연속발사, 폭탄 투척의 4개일 경우, 조정부(130)는 적어도 4개의 제어 종류를 생성할 수 있는, 신호의 개수를 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
또한, 조정부(130)는 센서부(110)에서 감지되도록 허용되는 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 결정하여, 상기 모드를 조정할 수 있다.
예컨대, 상기 영상 플랫폼에 대해, 상기 '전원 ON/OFF'를, 주먹을 쥐는 제스처로 제어하고, 상기 '볼륨 증가/감소'를 검지와 소지를 펴는 제스처로 제어하는 경우, 조정부(130)는 이들 제스처를 적어도 식별할 수 있는, 신호의 패턴을 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
다른 예시에서, 상기 게임 어플리케이션에 대해, 상기 '샷'을 엄지와 검지를 펴는 제스처로, 상기 '재장전'을 상기 '샷'의 제스처에서 엄지를 접는 제스처로, 상기 '연속발사'를 손가락을 모두 펴는 제스처로, 상기 '폭탄 투척'을 손가락을 모두 접는 제스처로 제어하는 경우, 조정부(130)는 이들 제스처를 적어도 식별할 수 있는, 신호의 패턴을 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
이에 따라, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)의 위치에 따른 적절한 모드 조정에 따라, 센서부(110)에서 감지되는 신호의 개수를 유연하게 변경 함으로써, 다양한 외부의 기기에 대한 제어를 가능하게 할 수 있다.
또한, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 제어해야 할 개수에 따라, 모드를 유연하게 결정 함으로써, 센서부(110)에서의 전력 소비가 최소화되는 조건하에서 최적한 제어 환경이 조성되도록 할 수 있다.
이하, 도 2, 3을 참조하면서, 조정부에 의한 모드 조정에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 일실시예에 따라, 센서부의 모드를 조정하는 일례를 예시하는 도면이다.
도 2에서는, 센서부(210)를 포함하는 팔찌체(200)의 변형 정도를 고려하여, 센서부(210)의 위치를 식별하고, 모드를 조정하는 것을 예시하고 있다. 팔찌체(200)의 물리적 형태를 감지할 수 있는 센서로는, 변형계 센서(strain-gauge), 압전 센서(piezo-electric), 공기압 센서 등을 예시할 수 있다.
도 2(a)에는, 팔찌체(200)가 현재 위치하여 체결하고 있는 손목 부근에서, 상기 손목 보다 그 둘레가 두꺼운 팔뚝 부근으로 이동되어 체결하는 경우에 대해 도시하고 있다. 이때, 생체신호 인터페이스 장치는, 팔찌체(200)가 손목과 접하는 면적이 넓어지게 변형되는 제1 위치를 식별할 수 있다.
이후, 생체신호 인터페이스 장치는 팔찌체(200)가 현위치의 손목에 접하는 면적과, 팔찌체(200)가 이동 후 제1 위치의 팔뚝에 접하는 면적을 비교할 수 있다. 상기 면적의 비교 결과, 면적이 넓어지게 팔찌체(200)가 변경되면, 생체신호 인터페이스 장치는, 센서부(210)에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로의 조정을 결정할 수 있다.
이를 통해, 생체신호 인터페이스 장치는, 보다 많은 수의 제어가 필요한 외부의 플랫폼 및 어플리케이션에 대한 조작을 가능하게 할 수 있다.
또한, 도 2(b)에는, 팔찌체(200)가 현재 위치하여 체결하고 있는 팔뚝 부근에서, 상기 팔뚝 보다 그 둘레가 얇은 손목 부근으로 이동되어 체결하는 경우에 대해 도시하고 있다. 이때, 생체신호 인터페이스 장치는, 팔찌체(200)가 팔뚝과 접하는 면적이 좁아지게 변형되는 제2 위치를 식별할 수 있다.
이후, 생체신호 인터페이스 장치는 팔찌체(200)가 현위치의 팔뚝에 접하는 면적과, 팔찌체(200)가 이동 후 제2 위치의 손목에 접하는 면적을 비교할 수 있다. 상기 면적의 비교 결과, 면적이 좁아지게 팔찌체(200)가 변경되면, 생체신호 인터페이스 장치는, 센서부(210)에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로의 조정을 결정할 수 있다.
이를 통해, 생체신호 인터페이스 장치는, 플랫폼 및 어플리케이션의 조작 종료 후, 상대적으로 적은 수의 제어 만이 가능하게 하는 모드로의 조정을 통해, 센서부에 공급되는 전원 량을 줄여, 장치 전체에 대한 파워가 가능한 오래 유지되도록 할 수 있다.
도 3는 일실시예에 따라, 센서부의 모드를 조정하는 다른 일례를 예시하는 도면이다.
도 3에서는, 센서부(310)를 포함하는 탄성체(300)의 신축하는 정도를 고려하여, 센서부(310)의 위치를 식별하고, 모드를 조정하는 것을 예시하고 있다. 탄성체(300)의 신축하는 정도를 감지할 수 있는 센서로는, 광 센서, 압전 센서, 힘 센서 등이 있을 수 있다.
도 3(a)에는, 탄성체(300)가 현재 위치하여 체결하고 있는 손목 부근에서, 상기 손목 보다 그 둘레가 두꺼운 팔뚝 부근으로 이동되어 체결하는 경우에 대해 도시하고 있다. 이때, 생체신호 인터페이스 장치는, 탄성체(300)가 손목에 체결되는 데에 필요한 길이보다 신장되는 제1 위치를 식별할 수 있다.
이후, 생체신호 인터페이스 장치는 탄성체(300)가 현위치의 손목에 체결되는 데에 필요한 길이와, 탄성체(300)가 이동 후 제1 위치의 팔뚝에 체결되는 데에 필요한 길이를 비교할 수 있다. 상기 길이의 비교 결과, 탄성체(300)의 길이가 신장되면, 생체신호 인터페이스 장치는, 탄성체(310)에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로의 조정을 결정할 수 있다.
이를 통해, 생체신호 인터페이스 장치는, 보다 많은 수의 제어가 필요한 외부의 플랫폼 및 어플리케이션에 대한 조작을 가능하게 할 수 있다.
또한, 도 3(b)에는, 탄성체(300)가 현재 위치하여 체결하고 있는 팔뚝 부근에서, 상기 팔뚝 보다 그 둘레가 얇은 손목 부근으로 이동되어 체결하는 경우에 대해 도시하고 있다. 이때, 생체신호 인터페이스 장치는, 탄성체(300)가 팔뚝에 체결되는 데에 필요한 길이 보다 축소되는 제2 위치를 식별할 수 있다.
이후, 생체신호 인터페이스 장치는 탄성체(300)가 현위치의 팔뚝에 체결되는 데에 필요한 길이와, 탄성체(300)가 이동 후 제2 위치의 손목에 체결되는 데에 필요한 길이를 비교할 수 있다. 상기 길이의 비교 결과, 탄성체(300)의 길이가 축소되면, 생체신호 인터페이스 장치는, 탄성체(310)에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로의 조정을 결정할 수 있다.
이를 통해, 생체신호 인터페이스 장치는, 플랫폼 및 어플리케이션의 조작 종료 후, 상대적으로 적은 수의 제어 만이 가능하게 하는 모드로의 조정을 통해, 센서부에 공급되는 전원 량을 줄여, 장치 전체에 대한 파워가 가능한 오래 유지되도록 할 수 있다.
이하, 일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치(100)의 동작에 대한 흐름을 상세히 설명한다.
도 4는 일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법을 구체적으로 도시한 작업 흐름도이다.
일실시예에 따른 생체신호 인터페이스 장치(100)는, 일반적으로 손목보다 팔뚝/팔꿈치쪽으로, 아래팔의 두께가 두꺼워지는 것을 이용하여, 센서부가 아래팔의 어떤 부위에 위치해 있는지 대략적으로 예측 함으로써, 인식할 수 있는 제스처의 개수 등의 모드를 변환하고 있다.
우선, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)를 측정 대상(105)에 접촉시켜 측정 대상(105)을 감지한다(410). 센서부(110)는 측정 대상(105)에서 생성되는 신호를 감지하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 측정 대상(105)은 예컨대 생체신호의 측정이 요구되는 생물체가 가지고 있는 근육일 수 있고, 아래팔 내부에 위치하는 손목 근육이나 팔뚝 근육 등으로 예시할 수 있다.
단계(410)에서, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 측정 대상(105)의 근육으로부터 신호를 수집하는 하나 이상의 센서를 통해 상기 근육에서 발생하는 각종 신호를 감지할 수 있다.
상기 신호는 예컨대 상기 근육과 연관하여 생성되는 생체 전기/자기 신호(Bio-electric/magnetic signals), 생체 임피던스 신호(Bio-impedance signals), 생체 역학 신호(Bio-mechanical signals) 등일 수 있다.
또한, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)를 통해 감지되는 신호의 패턴 등을 고려하여, 측정 대상(105)과 관련하여 취해지는 제스처를 감지 할 수 있다. 예컨대, 센서부(110)에서 감지되는 신호의 패턴의 차이를 구분하여, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 사용자가 주먹을 쥘 때와, 일부의 손가락을 접을 때의 제스처를 다르게 감지할 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(110)는, 상기 센서를 일정한 간격으로 배열하여 고정하는 팔찌체에 포함될 수 있다. 상기 팔찌체는 측정 대상(105)으로의 체결시, 센싱면이 측정 대상(105)과 접촉되도록 배열하여, 센서부(110)를 고정할 수 있다. 상기 센싱면은 측정 대상(105)과 맞닿아 측정 대상(105)에서 발생하는 신호를 직접 감지하는, 하나 이상의 센서가 배열되는 면일 수 있다. 예컨대 팔찌체는 센서부(110)를 통해, 측정 대상(105)에 관한, 생체 전기/자기 신호, 생체 임피던스 신호, 생체 역학 신호 등의 신호를 광범위하게 감지하는 역할을 할 수 있다.
상기 팔찌체는 예컨대 아래팔 내부의 근육을 덮는 피부를 둘러 싸듯이 체결하되, 센서부(110)가 배열되는 팔찌체의 영역(센싱면)이 상기 아래팔 내부의 근육을 적어도 덮도록 하여 체결할 수 있다. 이를 통해 센서부(110)는 포함되는 하나의 이상의 센서를 통해, 측정 대상(105)인 아래팔 내부의 근육 전 범위에 걸쳐, 신호를 수집할 수 있다.
또한, 센서부(110)는, 외부 힘에 의해 신장 또는 축소가 가능한 탄성체에 포함될 수 있다. 이를 통해 센서부(110)는 측정 대상(105)의 유형에 따라, 탄성체의 탄성을 이용하여 신축되어, 측정 대상(105)으로의 용이한 부착을 가능하게 한다.
상기 탄성체는, 외부 힘에 의하여 외형에 변형을 일으키며, 상기 외부 힘이 제거되었을 때 원래의 모양으로 되돌아가려는 성질인 탄성을 지닌 물체를 의미할 수 있다. 상기 탄성체는 예컨대 고무 재질, 섬유 재질 등으로 제작될 수 있다.
예컨대, 탄성체에 포함되어 구현되는 센서부(110)는, 아래팔 내부의 근육을 대상으로 신호를 감지하다가, 사용자의 능동적 판단에 따라 인가된 힘에 의해, 팔뚝으로 이동되어, 팔뚝 근육을 대상으로 신호를 감지할 수 있다. 이때, 상기 탄성체는, 상기 손목 보다 그 둘레가 두꺼운 팔뚝에, 센서부(110)가 부착되도록 신장될 수 있다.
실시예에 따라, 센서부(110)는 신축이 가능한 탄성체 재질의 팔찌체에 포함될 수도 있다. 이를 통해, 센서부(110)는 별도의 체결 도구 없이도, 상기 탄성체가 갖는 탄성을 통해, 측정 대상(105)의 임의 지점으로 위치를 변경하면서 부착될 수 있다.
다음으로, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 측정 대상(105)에서의 센서부(110)의 위치를 식별한다(420). 단계(420)에서 생체신호 인터페이스 장치(100)는 탄성체 재질의 팔찌체가 신축하는 정도를 이용하여, 센서부(110)의 위치를 식별할 수 있다.
예컨대, 현재 팔찌체가 손목에 있고, 상기 손목을 체결하는 데에 필요한 팔찌체의 둘레 길이가 α인 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 이동에 따라 새롭게 필요되는 둘레 길이가 상기 α 보다 신장되면, 상기 손목 보다 두꺼운 팔뚝으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 팔찌체가 신장되면, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 제1 위치로서 식별할 수 있다.
유사하게, 현재 팔찌체가 팔뚝에 있고, 상기 팔뚝을 체결하는 데에 필요한 팔찌체의 둘레 길이가 α 인 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 이동에 따라 새롭게 필요되는 둘레 길이가 상기 α 보다 축소되면, 상기 팔뚝 보다 얇은 손목으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 탄성체가 축소되면, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 제2 위치로서 식별할 수 있다.
상기 센서부(110)의 위치 식별에 있어서, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 상기 팔찌체의 변형 정도를 고려하여, 센서부(110)의 위치를 식별할 수 있다.
일례에서, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 상기 팔찌체가 측정 대상(105)과 접하는 면적이 넓어지게 변형되는 제1 위치를 식별할 수 있다.
예컨대, 현재 팔찌체가 손목에 있고, 상기 손목과 접하는 팔찌체의 면적이 β인 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 이동에 따라 새롭게 계측되는 팔찌체의 면적이 상기 β 보다 넓어지면, 상기 손목 보다 표면적이 넓은 팔뚝으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 팔찌체가 면적이 넓어지게 변형되면, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 제1 위치로서 식별할 수 있다.
다른 일례에서, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 상기 팔찌체가 측정 대상(105)과 접하는 면적이 좁아지게 변형되는 제2 위치를 식별할 수 있다.
예컨대, 현재 팔찌체가 팔뚝에 있고, 상기 팔뚝과 접하는 팔찌체의 면적이 β 인 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 이동에 따라 새롭게 계측되는 팔찌체의 면적이 상기 β 보다 좁아지면, 상기 팔뚝 보다 표면적이 좁은 손목으로 팔찌체가 이동 했음을 파악할 수 있다. 이와 같이, 상기 팔찌체가 면적이 좁아지게 변형되면, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)가 부착되는 측정 대상(105)의 위치를, 제2 위치로서 식별할 수 있다.
또한, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 식별되는 위치에 따라, 센서부(110)의 모드를 조정한다(430). 단계(430)에서 생체신호 인터페이스 장치(100)는 앞서 파악한 팔찌체의 측정 대상(105)의 위치에 따라, 센서부(110)에서 받아들이는 신호의 개수를 유동적으로 변경할 수 있다.
생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)를 통해 수집되는 신호 또는 제스처에 의해 제어되는, 플랫폼 또는 어플리케이션을 고려하여, 상기 모드를 조정할 수 있다. 여기서, 플랫폼은 상기 신호를 이용하여 제어되는, 외부의 기기, 컴퓨터 시스템의 기반이 되는 하드웨어나 소프트웨어 등을 지칭할 수 있다.
예컨대, 영상 플랫폼에서 제어해야 할 종류가, 전원 ON/OFF와 볼륨 증가/감소의 2개일 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 적어도 2개의 제어 종류를 생성할 수 있는, 신호의 개수를 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
다른 예시에서, 게임 어플리케이션에서 제어해야 할 종류가, 샷, 재장전, 연속발사, 폭탄 투척의 4개일 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 적어도 4개의 제어 종류를 생성할 수 있는, 신호의 개수를 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
또한, 단계(430)에서 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)에서 감지되도록 허용되는 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 결정하여, 상기 모드를 조정할 수 있다.
예컨대, 상기 영상 플랫폼에 대해, 상기 '전원 ON/OFF'를, 주먹을 쥐는 제스처로 제어하고, 상기 '볼륨 증가/감소'를 검지와 소지를 펴는 제스처로 제어하는 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 이들 제스처를 적어도 식별할 수 있는, 신호의 패턴을 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
다른 예시에서, 상기 게임 어플리케이션에 대해, '샷'을 엄지와 검지를 펴는 제스처로, '재장전'을 상기 '샷'의 제스처에서 엄지를 접는 제스처로, '연속발사'를 손가락을 모두 펴는 제스처로, '폭탄 투척'을 손가락을 모두 접는 제스처로 제어하는 경우, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 이들 제스처를 적어도 식별할 수 있는, 신호의 패턴을 감지하도록 센서부(110)를 모드 조정할 수 있다.
이에 따라, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 센서부(110)의 위치에 따른 적절한 모드 조정에 따라, 센서부(110)에서 감지되는 신호의 개수를 유연하게 변경 함으로써, 다양한 외부의 기기에 대한 제어를 가능하게 할 수 있다.
또한, 생체신호 인터페이스 장치(100)는 제어해야 할 개수에 따라, 모드를 유연하게 결정 함으로써, 센서부(110)에서의 전력 소비가 최소화되는 조건하에서 최적한 제어 환경이 조성되도록 할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100 : 생체신호 인터페이스 장치
110 : 센서부 120 : 위치 식별부
130 : 조정부
110 : 센서부 120 : 위치 식별부
130 : 조정부
Claims (16)
- 측정 대상에 접촉되어 상기 측정 대상을 감지하는 센서부;
측정 대상에서의 상기 센서부의 위치를 식별하는 위치 식별부; 및
상기 식별되는 위치에 따라, 상기 센서부의 모드를 조정하는 조정부
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치. - 제1항에 있어서,
상기 조정부는,
상기 센서부를 통해 수집되는 신호 또는 제스처에 의해 제어되는, 플랫폼 또는 어플리케이션을 고려하여, 상기 모드를 조정하는
생체신호 인터페이스 장치. - 제1항에 있어서,
상기 조정부는,
상기 센서부에서 감지되도록 허용되는 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 결정하여, 상기 모드를 조정하는
생체신호 인터페이스 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서부는 팔찌체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며,
상기 위치 식별부는,
상기 팔찌체의 변형 정도를 고려하여, 상기 센서부의 위치를 식별하는
생체신호 인터페이스 장치. - 제4항에 있어서,
상기 위치 식별부에 의해, 상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 넓어지게 변형되는 제1 위치를 식별하면,
상기 조정부는,
상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정하는
생체신호 인터페이스 장치. - 제4항에 있어서,
상기 위치 식별부에 의해, 상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 좁아지게 변형되는 제2 위치를 식별하면,
상기 조정부는,
상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정하는
생체신호 인터페이스 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서부는 탄성체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며,
상기 위치 식별부는,
상기 탄성체가 신축(伸縮)하는 정도를 이용하여, 상기 센서부의 위치를 식별하는
생체신호 인터페이스 장치. - 제7항에 있어서,
상기 위치 식별부에 의해, 상기 탄성체가 신장되는 제1 위치를 식별하면,
상기 조정부는,
상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정하는
생체신호 인터페이스 장치. - 제7항에 있어서,
상기 위치 식별부에 의해, 상기 탄성체가 축소되는 제2 위치를 식별하면,
상기 조정부는,
상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정하는
생체신호 인터페이스 장치. - 측정 대상에서의 센서부의 위치를 식별하는 단계; 및
상기 식별되는 위치에 따라, 상기 센서부의 모드를 조정하는 단계
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법. - 제10항에 있어서,
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는,
상기 센서부를 통해 수집되는 신호 또는 제스처에 의해 제어되는, 플랫폼 또는 어플리케이션을 고려하여, 상기 모드를 조정하는 단계
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법. - 제10항에 있어서,
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는,
상기 센서부에서 감지되도록 허용되는 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 결정하여, 상기 모드를 조정하는 단계
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법. - 제10항에 있어서,
상기 센서부는 팔찌체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며,
상기 센서부의 위치를 식별하는 단계는,
상기 팔찌체의 변형 정도를 고려하여, 상기 센서부의 위치를 식별하는 단계
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법. - 제13항에 있어서,
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는,
상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 넓어지게 변형되는 제1 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계; 및
상기 팔찌체가 측정 대상과 접하는 면적이 좁아지게 변형되는 제2 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법. - 제10항에 있어서,
상기 센서부는 탄성체에 포함되어, 측정 대상에 접촉되며,
상기 센서부의 위치를 식별하는 단계는,
상기 탄성체가 신축하는 정도를 이용하여, 상기 센서부의 위치를 식별하는 단계
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법. - 제15항에 있어서,
상기 센서부의 모드를 조정하는 단계는,
상기 탄성체가 신장되는 제1 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 증가시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계; 및
상기 탄성체가 축소되는 제2 위치를 식별하면, 상기 센서부에서 신호의 개수 또는 제스처의 개수를 감소시켜 감지하는 모드로 조정하는 단계
를 포함하는 생체신호 인터페이스 장치의 동작 방법.
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