KR20170091346A

KR20170091346A - 반지형 웨어러블 기기

Info

Publication number: KR20170091346A
Application number: KR1020160012237A
Authority: KR
Inventors: 민진홍; 이재혁; 조성욱; 조신희; 이수호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-09
Also published as: EP3384800A1; US11324292B2; US20210037932A1; KR102464916B1; US20220256984A1; US11963590B2; EP3384800B1; US20240156218A1; WO2017135550A1; EP3384800A4

Abstract

반지형 웨어러블 기기가 개시된다. 개시된 반지형 웨어러블 기기는 외측 링 부재; 상기 외측 링 부재의 내측에 분리 가능하게 삽입되는 내측 링 부재; 상기 외측 링 부재에 배치된 센서부; 및 상기 외측 링 부재에 배치되어 상기 센서부와 전기적으로 연결된 제어부;를 포함하며, 상기 센서부는 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하여 일정한 센싱 감도를 유지할 수 있다.

Description

반지형 웨어러블 기기{RING TYPE WEARABLE DEVICE}

본 발명은 반지형 웨어러블 기기에 관한 것으로, 특히 사용자의 생체 신호를 검출할 수 있는 반지형 웨어러블 기기에 관한 것이다.

일반적으로 웨어러블 기기(wearable device)는 옷, 시계 또는 안경처럼 자유롭게 몸에 착용하고 다닐 수 있는 장치로서, 이러한 웨어러블 기기에는 스마트 글래스, 스마트 워치, 및 반지형 웨어러블 기기 등이 있다.

이 가운데 반지형 웨어러블 기기는 사용자 마다 손가락의 굵기가 다르기 때문에 각 사용자의 손가락에 알맞은 크기로 제작하는 것이 바람직하다. 그런데, 일반적인 반지의 경우 그 크기를 수십 가지로 구분하고 있는데(한국은 27단계, 미국은 65단계로 나누고 있다) 반지형 웨어러블 기기도 이러한 구분에 의해 여러 단계로 나누는 경우 해당 크기 별로 각각 기구를 설계를 해야 하므로 이에 따라 많은 비용이 소모되는 문제가 있다.

또한, 반지형 웨어러블 기기의 해당 크기 별로 피부를 감지하는 센서의 위치를 각각 다르게 조절해 주어야 하기 때문에, 피부와 센서 간 거리를 모든 크기 별로 일정하게 유지하는 것이 어려울 뿐만 아니라 각 크기 별도 동일한 측정 신호의 품질을 보장하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 외측 링 부재 및 내측 링 부재를 조합하여 사용자들의 다양한 굵기의 손가락 사이즈에 대응할 수 있고, 기기의 크기가 달라도 센싱부의 센싱 감도를 일정하게 유지할 수 있는 반지형 웨어러블 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 외측 링 부재; 상기 외측 링 부재의 내측에 분리 가능하게 삽입되는 내측 링 부재; 상기 외측 링 부재에 배치된 센서부; 및 상기 외측 링 부재에 배치되어 상기 센서부와 전기적으로 연결된 제어부;를 포함하며, 상기 센서부는 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하여 일정한 센싱 감도를 유지하는 반지형 웨어러블 기기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 외측 링 부재; 상기 외측 링 부재의 내측에 결합되는 내측 링 부재; 상기 내측 링 부재에 삽입된 사용자를 향해 광을 조사하는 센서부; 및 손가락으로 조사하는 광의 조사 거리를 일정하게 유지하도록 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하는 초점 거리를 가지는 렌즈;를 포함하는 반지형 웨어러블 기기를 제공함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 외측 링 부재; 상기 외측 링 부재의 내측에 결합되는 내측 링 부재; 및 일정한 센싱 감도를 유지하도록 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하여 센싱 세기가 달리 설정되거나, 센싱 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 센서부;를 포함하는 반지형 웨어러블 기기를 제공함으로써 상기 목적을 달성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 결합 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 외측 링 부재와 내측 링 부재의 결합 구조를 보여주는 일부 절결 단면도이다.
도 4는 GSR 센서의 단자를 GSR 측정회로와 ECG 측정회로가 겸용하는 예를 나타내는 개략도이다.
도 5는 외측 링 부재가 정원형으로 이루어진 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 외측 링 부재에 결합되는 내측 링 부재의 다양한 두께를 나타내는 도면이다.
도 7은 회로부의 상면 및 저면을 각각 나타내는 도면이다.
도 8은 제어부에 센서부, 전원부, 통신 모듈 및 스위치가 전기적으로 연결된 상태를 나타내는 블록도이다.
도 9는 PPG센서의 내측 링 부재의 두께에 따라 상이한 렌즈를 구비하여 감지 성능을 보정하기 위한 구조를 보여주는 단면도이다.
도 10은 내측 링 부재의 두께에 따라 PPG 센서의 발광부 위치를 가변할 수 있는 예를 보여주는 단면도이다.
도 11은 내측 링 부재의 두께에 따라 서로 다른 저항 값을 감지하여 PPG 센서의 발광부 세기를 조절하는 예를 보여주는 개략도이다.
도 12는 반지형 웨어러블 기기에 구비된 ECG 센서와 핸들을 통해 운전자의 졸음 여부를 감지하기 위한 예를 나타내는 개략도이다.
도 13은 통신 모듈을 통해 외부 기기와 신호를 송수신하는 예를 나타내는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시된 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 평면도이다.
도 16은 디스플레이부가 외측 링 부재의 적어도 일부에 한정적으로 설치된 예를 나타내는 개략도이다.
도 17은 반지형 웨어러블 기기를 회전시킬 때 미리 설정된 위치에서 정보를 디스플레이하도록 디스플레이 영역이 변경되는 예를 나타내는 개략도이다.
도 18 내지 도 20은 도 14에 도시된 다이얼 부재에 대한 다양한 예를 나타내는 개략도들이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 문서에서 개시되는 반지형 웨어러블 기기는 구비된 각종 센서를 통해 사용자의 생체 신호를 검출할 수 있으며, 검출된 생체 신호는 분석하여 무선으로 미리 설정된 외부 기기(예를 들면, 디스플레이를 가지는 모바일 기기, 모니터, TV 등)로 맥박, 수면 정도, 혈압 등의 분석 데이터를 전송하여 디스플레이 할 수 있다. 또한, 본 문서에서 개시되는 반지형 웨어러블 기기는 자체적으로 디스플레이를 구비할 수도 있으며, 디스플레이를 통해 다양한 UI(user interface) 예를 들면, 다양한 기능을 선택하기 위한 메뉴, 해당 기능을 수행함에 따라 표시되는 정보를 숫자 또는 이미지 등으로 표시할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반지형 웨어러블 기기의 구성을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 결합 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 외측 링 부재와 내측 링 부재의 결합 구조를 보여주는 일부 절결 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예를 나타내는 반지형 웨어러블 기기(100)는 외측 링 부재(110)와, 외측 링 부재(110)의 내주면을 따라 배치되는 내측 링 부재(130)와, 외측 링 부재(110)의 외주를 따라 배치되는 커버 부재(150)와, 외측 링 부재(110)에 설치되는 회로부(170)를 포함할 수 있다.

외측 링 부재(110)는 사용자의 손가락에 끼워 질 수 있는 내경을 가질 수 있다. 이 경우, 사용자의 손가락에 직접 접촉하는 것이 내측 링 부재(130)이므로, 외측 링 부재(110)의 내경은 내측 링 부재(130)의 두께를 고려하여 제작하는 것이 바람직하다. 외측 링 부재(110)는 다수 사용자의 다양한 손가락 굵기를 감안하여 연령별, 성별 등에 대응할 수 있도록 다양한 크기 별로 제작될 수 있다. 예를 들면, 외측 링 부재(110)는 적어도 3가지 정도의 서로 다른 크기로 마련될 수 있다. 즉, 외측 링 부재(110)의 가장 작은 크기를 A1로 하고 할 때 A1, A2, A3로 구분할 수 있다(A1<A2<A3).

이와 관련하여 내측 링 부재(130)는 서로 다른 크기(A1, A2, A3)를 가지는 각 외측 링 부재(110)에 대해 적용할 수 있는 크기로 제작될 수 있다. 즉, 내측 링 부재(130)는 A1 크기의 외측 링 부재에 적용할 수 있는 B1-1, B1-2, B1-3의 크기로 마련될 수 있고(B1-1<B1-2<B1-3), A2 크기의 외측 링 부재에 적용할 수 있는 B2-1, B2-2, B2-3의 크기로 마련될 수 있고(B2-1<B2-2<B2-3), A3 크기의 외측 링 부재에 적용할 수 있는 B3-1, B3-2, B3-3의 크기로 마련될 수 있다(B3-1<B3-2<B3-3). 본 실시 예에서는 외측 링 부재(110)의 크기를 3개로 마련하고, 외측 링 부재(110)의 각 크기에 대응하는 내측 링 부재(130)의 크기를 각각 3개씩 마련할 수 있는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않고 외측 링 부재(110) 및 내측 링 부재(130)는 본 실시 예에서 설명한 것 보다 더 많거나 더 적게 마련될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 외측 링 부재(110)는 내주면(110a)을 따라 내측 링 부재(130)가 분리 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우 외측 링 부재(110)는 내주면(110a) 단부에 중심을 향해 소정 길이 돌출된 결합턱(111)이 형성될 수 있다. 외측 링 부재(110)의 결합턱(111)은 내측 링 부재의 외주면(130b) 양단을 따라 형성된 결합홈(131)에 안착될 수 있다. 이와 같이 외측 링 부재(110)와 내측 링 부재(130)는 외측 링 부재(110)와 내측 링 부재(130)의 결합구조 즉, 결합턱(111) 및 결합홈(131)에 의해 상호 안정적으로 결합될 수 있다. 하지만 외측 결합링(110) 및 내측 링 부재(130)는 전술한 결합구조 외에 내측 링 부재(130)를 외측 링 부재(110)에 접착제로 부착하거나 별도의 체결나사(미도시) 등을 통해 고정하는 것도 물론 가능하다.

외측 링 부재(110)는 회로부(170)가 설치될 수 있으며, 외측 링 부재(110)의 외주면(110b)을 따라 회로부(170)가 안착될 수 있는 요홈이 형성될 수 있다. 외측 링 부재(110)는 회로부(170)에 포함된 각종 센서의 일부분(LED, 단자 등) 또는 충전 단자 등이 내측 링 부재(130) 측으로 노출되도록 다수의 개구(112a, 112b, 112c, 112d)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 각각 한 쌍씩 형성된 제1 및 제2 개구(112a, 112b)를 통해 혈중 산소포화도(SpO₂)를 측정하기 위한 PPG 센서(photo-plethysmography sensor)(172)의 발광부(172a)가 노출될 수 있고, 한 쌍의 제3 개구(112c)를 통해 PPG 센서(172)의 수광부(172d)가 노출될 수 있고, 제4 개구(112d)를 통해 GSR 센서(Galvanic skin response sensor)(173)의 한 쌍의 단자(173b)가 노출될 수 있다. 또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 외측 링 부재(110)는 ECG 센서(Electrocardiogram sensor)의 단자가 노출될 수 있는 개구가 형성될 수 있고, 내장형 배터리(182)의 충전을 위한 충전 단자 노출될 수 있는 개구가 형성될 수 있다.

또한, 도 4를 참조하면, GSR 센서(173)의 단자(173b)는 ECG 센서의 단자로 겸용할 수 있다. 즉, GSR 센서(173)의 단자(173b)와, GSR 측정회로 및 ECG 측정회로의 각 단자에 사이에 스위칭 회로(SW)(예를 들면, 아날로그 스위치 IC, 멀티플렉서(multiplexor) 등)을 배치하여, GSR 센서(173)의 단자(173b)를 GSR 측정회로 및 ECG 측정회로 어느 하나에 선택적으로 접속될 수 있도록 구현될 수 있다. 이 경우, 사용자는 외부 기기(20, 도 13 참조)에 표시되는 소정의 UI(user interface)를 통해 반지형 웨어러블 기기(100)로 선택 신호를 송신할 수 있으며, 반지형 웨어러블 기기의 제어부(185, 도 8 참조)는 상기 선택 신호를 판단하여 스위칭 회로(SW)를 구동시켜 GSR 센서(173)의 단자(173b)를 GSR 측정회로 및 ECG 측정회로 중 어느 하나에 접속시킬 수 있다.

외측 링 부재(110)는 금속재로 이루어질 수 있다. 하지만 이에 제한되지 않고 외측 링 부재(110)는 합성수지재로 이루어질 수 있고, 표면에 금속재 코팅층 또는 금속재 느낌을 줄 수 있는 비금속재 코팅층을 형성할 수 있다. 이 경우, 내측 링 부재(130) 및 커버 부재(150)는 외측 링 부재(110)의 디자인과 조화를 이루도록 금속재나 금속재 느낌을 줄 수 있는 비금속재로 형성하는 것이 바람직하다.

외측 링 부재(110)는 전체적으로 링 형상으로 이루어지지만 배터리(182)가 위치하는 부분에 있어서는 배터리(182)의 플랫(flat) 형상에 대응하여 외측 링 부재(110)의 나머지 부분과 곡률이 다르게 이루어진다. 하지만, 외측 링 부재(110)는 이러한 형상 외에 도 5와 같이 정원형으로 이루어질 수 있다.

도 5는 외측 링 부재가 정원형으로 이루어진 예를 나타내는 도면이다.

도 5를 참조하면, 반지형 웨어러블 기기(100')의 외측 링 부재(110')는 내측 링 부재(130')와 마찬가지로 정원형으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 반지형 웨어러블 기기(100')에 구비되는 배터리는 휘어질 수 있는 소재로 형성된 플렉서블 배터리를 채용하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 배터리는 외측 링 부재(110')의 곡률과 동일하거나 유사한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.

내측 링 부재(130)는 소정 두께를 가지는 원형으로 이루어질 수 있으며, 외측 링 부재(110)의 내주면을 따라 분리 가능하게 결합 될 수 있다. 내측 링 부재(130)는 사용자의 손가락 피부에 직접 접촉하게 되므로 피부 트러블을 일으키지 않는 금속재 또는 비금속재로 이루어지는 것이 바람직하다. 내측 링 부재(130)가 비금속재로 제작될 경우 외측 링 부재(110)의 색상과 동일한 색상을 유지할 수 있도록 내측 링 부재(130)의 표면에 코팅층이 형성될 수 있다.

도 6은 외측 링 부재에 결합되는 내측 링 부재의 다양한 두께를 나타내는 도면이다.

도 6을 참조하면, 내측 링 부재(130)는 예를 들면, A1 크기의 외측 링 부재(110)에 내경이 서로 다른 B1-1, B1-2, B1-3크기의 내측 링 부재(130a', 130b', 130c') 중 적어도 어느 하나를 결합하여 사용할 수 있다. 이 경우, B1-1, B1-2, B1-3크기의 내측 링 부재(130a', 130b', 130c')는 각각 R1, R2, R3의 반지름을 가질 수 있다(R1<R2<R3). 도 5에 표시된 “C”는 내측 링 부재(130a', 130b', 130c')의 중심을 나타낸다. 이 경우, 이와 같이 서로 상이한 크기의 내경을 가지는 내측 링 부재(130a', 130b', 130c')는 동일한 크기의 외측 링 부재(110)에 결합될 수 있도록 외경의 크기가 모두 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다.

다시 도 2를 참조하면, 내측 링 부재(130)는 외측 링 부재(110)의 다수의 개구(112a, 112b, 112c, 112d, 112e)에 각각 대응하는 개구(132a, 132b, 132c, 132d, 132e)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 회로부(170)에 포함된 각종 센서의 일부분(LED, 단자 등) 또는 충전 단자 등이 외측 링 부재(110) 및 내측 링 부재(130)를 통해 손가락 측으로 노출될 수 있다.

내측 링 부재(130)는 외측 링 부재(110)의 내주면을 따라 삽입이 용이하도록 일 부분에 커팅부(135)가 형성될 수 있다. 이러한 커팅부(135)는 내측 링 부재(130)에 압력을 가할 경우 내측으로 오므려지면서 일시적으로 직경을 줄일 수 있다. 이와 같이 내측 링 부재(130)는 직경을 줄인 상태로 외측 링 부재(110)의 내주면(110a)을 따라 삽입할 수 있다. 내측 링 부재(130)를 삽입한 후 내측 링 부재(130)에 가한 압력을 제거하면 내측 링 부재(130)는 자체 탄성에 의해 원형으로 복귀되어 외측 링 부재(110)에 내주면(110a)에 안정적으로 결합될 수 있다. 또한, 도면에 도시하지는 않았으나 내측 링 부재(130)는 분리된 적어도 2개의 부분으로 형성할 수 있다. 이 경우 내측 링 부재(130)를 이루는 2개의 부분은 접착제 또는 체결피스를 통해 외측 링 부재(110)의 내주면(110a)에 고정시킬 수 있다.

커버 부재(150)는 외측 링 부재(110)의 외주면(110b)에 설치된 회로부(170)를 외부로 노출하지 않도록, 회로부(170)를 커버한 상태로 외측 링 부재(110)의 외측에 결합된다. 이 경우, 커버 부재(150)는 접착제 또는 체결피스를 통해 외측 링 부재(110)에 결합될 수 있다.

커버 부재(150)는 제1 부분(151)과 제2 부분(153)을 포함할 수 있다. 제1 부분(151)은 외측 링 부재(110)의 외곽에 대응하는 형상으로 이루어지며 대부분의 외측 링 부재(110)의 외측을 커버한다. 제2 부분(153)은 회로부(170)의 스위치(183)에 대응한 위치에 배치될 수 있다. 제2 부분(153)은 스위치(183)를 커버하는 동시에 스위치(183)의 버튼(183a, 도 7(b) 참조)을 누를 수 있도록 제1 부분(151)과 분리된 상태로 외측 링 부재(110)에 설치될 수 있다.

커버 부재(150)는 전체적으로 금속재 또는 비금속재로 이루어질 수 있다. 커버 부재(150)는 회로부(170)의 통신 모듈(181)과 전기적으로 연결된 안테나(미도시)의 무선 신호의 송수신을 간섭하지 않도록 안테나에 대응하는 커버 부재(150)의 일부분은 비금속재로 이루어지거나 커버 부재(150) 전체가 비금속재로 이루어질 수 있다. 안테나는 외측 링 부재(110) 또는 커버 부재(150)의 내주면에 배치될 수 있다.

도 7은 회로부의 상면 및 저면을 각각 나타내는 도면이고, 도 8은 제어부에 센서부, 전원부, 통신 모듈 및 스위치가 전기적으로 연결된 상태를 나타내는 블록도이다.

도 7의 (a) 및 (b)를 참조하면, 회로부(170)는 센서부(171), 전원부(180), 통신 모듈(181), 스위치(183) 및 제어부(185)를 포함할 수 있다. 회로부(170)는 복수의 인쇄회로기판(PCB)과, 인쇄회로기판에 실장된 각종 센서 및 소자와, 일렬로 배열된 복수의 인쇄회로기판을 서로 전기적으로 연결하기 위한 가요성 인쇄회로기판(FPCB: flexible printed circuit board)을 포함할 수 있다.

센서부(171)는 다음과 같이 다양한 기능을 수행할 수 있다. 사용자의 수면 중 무호흡 여부를 감지 기능, 수면 여부 및 수면 단계 감지 기능, 졸음여부 감지 기능, 혈압 측정 기능, 칼로리 소모량 측정 기능, 피부 수화도 측정 기능, 사용자 인증 기능, 온도 측정 기능을 수행할 수 있다.

도 8을 참조하면, 센서부(171)는 전술한 다양한 기능을 수행하기 위해 다양한 센서 즉, PPG 센서(photo-plethysmography sensor)(172), GSR 센서(Galvanic skin response sensor)(173), ECG 센서(Electrocardiogram sensor)(174), 가속도 센서(175), 온도 센서(176) 및 지문 센서(177)를 포함할 수 있다. 이하에서는 센서부(171)를 통해 구현할 수 있는 상기 기능들을 수행하기 위한 센서에 대해 설명한다.

PPG 센서(172)는 사용자의 수면 중 무호흡 여부를 감지하기 위해 혈중 산소포화도를 측정할 수 있다. PPG 센서(172)는 손가락을 향해 광을 발산하는 발광부(172a)와, 발광부(172a)로부터 발산되어 손가락 내부의 혈관에 반사된 광을 수신하는 수광부(172d)를 포함할 수 있다.

발광부(172a)는 제1 및 제2 광원(172b, 172c)을 포함할 수 있다. 제1 광원(172b)은 적어도 2 이상의 적색 LED일 수 있으며, 제2 광원(172c)은 적어도 2 이상의 적외선 LED일 수 있다. 이 경우, 발광부(172a)는 손가락의 혈중 산소포화도의 감지 성능을 향상시키기 위해, 도 7(a)에 도시된 바와 같이 적색 LED와 적외선 LED를 각각 복수로 구비하는 것도 물론 가능하다.

수광부(172d)는 하나의 포토 다이오드일 수 있다. 수광부(172d)는 도 1과 같이 발광부(172a)에 대하여 소정 각도로 배치될 수 있다. 예를 들면, 수광부(172d)는 제1 광원(172b)과 대략 60도 각도로 배치될 수 있고, 제2 광원(172c)과 대략 95도 각도로 배치될 수 있다. 하지만 수광부(172d)는 제1 및 제2 광원(172b, 172c)에 대하여 전술한 각도에 한정되지 않고 다양한 각도로 배치될 수도 있다.

도 9는 PPG센서의 내측 링 부재의 두께에 따라 상이한 렌즈를 구비하여 감지 성능을 보정하기 위한 구조를 나타내는 단면도이다.

또한, 도 9와 같이 동일한 크기의 외측 링 부재(110-3)에 대하여 서로 다른 두께의 내측 링 부재(130-1, 130-2)를 사용하는 경우에도 렌즈(178-1, 178-2)를 통한 PPG 센서(172)의 감지 성능을 조절할 수 있다.

도 9를 참조하면, 도 9(a)의 손가락(10)의 굵기가 도 9(b)의 손가락(11) 굵기보다 굵은 경우라고 가정하면, 동일한 크기의 외측 링 부재(110-1)에 대하여 도 9(a)의 내측 링 부재(130-1)는 도 9(b)의 내측 링 부재(130-2) 보다 큰 사이즈일 수 있다. 즉, 도 9(a)의 내측 링 부재(110-1)는 내경이 도 9(b)의 내측 링 부재(110-2)보다 더 클 수 있다.

이 경우, 도 9(a)의 발광부(172a)와 손가락(10) 내부의 임의의 위치(P) 까지의 광 조사 거리(L2)가 도 9(b)의 발광부(172a)와 손가락(11) 내부의 임의의 위치(P) 까지의 광 조사 거리(L1)보다 더 짧을 수 있다. 따라서, 도 9(b)의 렌즈(178-2)의 초점 거리(F2)는 도 9(a)의 렌즈(178-1)의 초점 거리(F1) 보다 더 길게 설정할 수 있도록, 도 9(a)의 렌즈(178-1)보다 더 두꺼운 렌즈(178-2)를 채용함으로써 광 조사 거리(L1, L2) 차에 따른 감지 성능의 보정을 행할 수 있다.

또한, 도 9와 같이 광의 초점 거리를 조절하기 위해 렌즈를 구비하는 경우, 미리 설정된 파장의 빛만 발광하거나 수광할 수 있도록 렌즈의 전단 또는 후단에 소정 파장 대역만 통과하고 나머지 파장 대역은 필터링할 수 있는 필터(미도시)를 구비할 수도 있다.

도 10은 내측 링 부재의 두께에 따라 PPG 센서의 발광부 위치를 가변할 수 있는 예를 나타내는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 발광부(172a)가 탄성 부재(179)(예를 들면, 코일 스프링)에 의해 외측 링 부재(110-4)에 탄력적으로 지지될 수 있다. 탄성 부재(179)는 일단이 발광부(172a)의 후단을 지지하고, 타단이 외측 링 부재(110-4)에 돌출 형성된 고정 돌기(179a)에 고정될 수 있다. 이 경우 고정 돌기(179a)는 외측 링 부재(110-4) 대신에 커버 부재(150)의 내측에 형성될 수도 있다.

한편, 도 10(a)의 손가락(14)의 굵기가 도 10(b)의 손가락(15)의 굵기보다 굵고 외측 링 부재(110-4)의 크기가 동일하다고 가정하면, 도 10(a)의 내측 링 부재(130-5)의 내경은 도 10(b)의 내측 링 부재(130-6)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

이 경우, 도 10(a)의 발광부(172a)는 탄성 부재(179)에 의해 손가락(14)의 표면에 접촉 또는 인접하게 배치될 수 있고, 도 10(b)의 발광부(172a) 역시 탄성 부재(179)에 의해 손가락(14)의 표면에 접촉 또는 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라 발광부(172a)는 내측 링 부재(130-5, 130-6)의 내경(또는 두께)에 관계 없이 탄성 부재(179)의 탄성력에 의해 항상 피부와의 거리를 동일하게 유지할 수 있다.

도 11은 내측 링 부재의 두께에 따라 서로 다른 저항 값을 부여하고, 이 저항 값에 따라 PPG 센서의 발광부 세기를 달리 조절하는 예를 보여주는 개략도이다.

도 11의 (a) 및 (b)를 참조하면, 내측 링 부재(130-7, 130-8)의 각 크기(두께 또는 내경)에 대응하여 서로 다른 저항 값을 가지는 고정 저항(190-1, 190-2)을 각 내측 링 부재(130-7, 130-8)에 구비할 수 있다. 이 경우, 두께가 1mm인 도 11(a)의 내측 링 부재(130-7)에는 1Mohm의 저항 값을 가는 고정 저항(190-1)이 설치될 수 있으며, 두께가 2mm인 도 11(b)의 내측 링 부재(130-8)에는 10Mohm의 저항 값을 가지는 고정 저항(190-2)이 설치될 수 있다.

또한, 외측 링 부재(110-5)는 각 내측 링 부재(130-7, 130-8)에 구비된 고정 저항(190-1, 190-2)의 각 저항 값을 판별할 수 있는 저항 측정 회로(191)(예를 들면, 포텐셔미터(potentiometer), 분압기(voltage divider) 등)를 구비할 수 있다.

이에 따라, 외측 링 부재(110-5)에 크기(두께 또는 내경)가 서로 다른 내측 링 부재(130-7, 130-8) 중 어느 하나를 결합하는 경우, 저항 측정 회로(191)의 단자(191a)에 고정 저항(190-1, 190-2) 중 어느 하나의 단자(190a-1, 190a-2)가 접속된다. 이 경우 저항 측정 회로(191)는 고정 저항(190-1, 190-2)의 저항 값을 검출하여 제어부(185)로 검출 신호를 전송한다.

제어부(185)는 수신된 검출 신호를 판단하여 내측 링 부재의 해당 두께에 대응하여 전원부(180)를 제어하여 발광부(172a)에 인가하는 전압을 조절함으로써 발광부(172a)의 발광 세기를 조절할 수 있다.

예를 들어, 외측 링 부재(110-5)에 두께가 2mm인 내측 링 부재(130-8)가 결합되는 경우, 제어부(185)는 두께가 1mm인 내측 링 부재(130-7)가 결합되는 경우 보다 발광부(172a)의 발광 세기를 더 크게 조절함으로써, 내측 링 부재(130-7, 130-8)의 두께에 따른 PPG 센서(172)의 감지 성능을 보정할 수 있다.

본 실시예에서는 두께가 다른 각각의 링 부재를 감지하기 위한 방법으로 고정 저항을 이용하였으나 이에 제한되지 않고 다양한 수단을 이용할 수도 있다. 일 예로써, 내측 링 부재를 외측 링 부재에 결합 시 사용자가 내측 링 두께에 따른 발광부(172a)의 발광 세기를 직접 제어하는 것도 물론 가능하다. 이를 위해, 사용자는 외부 기기(20, 도 13 참조)를 통해 외부 기기(20)에 미리 마련된 어플리케이션으로 내측 링 두께를 입력하면, 이 입력된 데이터가 제어부(185)로 유선 또는 무선 송신될 수 있다. 제어부(185)는 외부 기기(20)로부터 입력된 데이터를 판단하여 발광부(172a)의 발광 세기를 변경할 수 있다.GSR 센서(173)는 손가락 피부에서 배출되는 습기에 의한 전류 변화를 감지할 수 있다. GSR 센서(173)는 교감신경계에 의해 피부 습도가 변하게 되고 이를 전기적인 저항의 변화로 검출할 수 있고, 이를 통해 각성, 졸음 등과 같이 수면 여부 판단의 근거를 제시할 수 있다. GSR 센서(173)의 신호를 이용하여, 교류 성분에 해당하는 피부 임피던스 반사(SIR: skin impedance response)와, 직류 성분에 해당하며 전체적인 피부 임피던스 수준(SIL: skin impedance level)을 동시에 측정하여 졸음 여부를 알 수 있다. 사용자가 졸고 있을 경우 SIR은 발현 간격이 길어지고 발현 빈도 감소되며, SIL은 졸음 시 증가하게 된다.

GSR 센서(173)는 단자(173a)가 구비되며, GSR 센서(173)의 단자(173a)는 내측 링 부재(130)에 결합되어 피부와 직접 접촉할 수 있는 피부 접촉 단자(173b, 도 13 참조)와 전기적으로 접속될 수 있다. 이와 같은 피부 접촉 단자(173b)는 손가락 피부와의 접촉 면적을 늘려 GSR 센서(173)의 감지 성능을 향상 시킬 수 있도록 GSR 센서(173)의 단자(173a)의 크기 보다 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.

ECG 센서(174)는 심장 박동의 비율과 일정함을 측정하는데 사용할 뿐만 아니라, 심장의 크기와 위치, 심장의 어떠한 손상이 있는 지의 여부를 검사하는데 사용된다. ECG 센서(174)는 심장의 비정상적인 리듬을 측정하고 진단하는 데 유효하며 특히, 전기적 신호를 전달하는 전도 조직의 손상으로 인한 비정상적인 리듬을 측정하는 데 좋다.

도 12는 반지형 웨어러블 기기에 구비된 ECG 센서와 핸들을 통해 운전자의 졸음 여부를 감지하기 위한 예를 나타내는 개략도이다.

도 12를 참조하면, ECG 센서(174)는 반지를 착용한 손의 손가락에 접촉할 수 있도록 내측 링 부재(130)의 내주면(130a)에 배치되는 제1 단자(174a)와, 외측 링 부재(110)의 일부(또는 커버 부재(150)의 일부)에 배치되는 제2 단자(174b)가 각각 배치될 수 있다. 또한, 핸들(30)의 일측에는 제2 단자(174b)와 전기적으로 접촉할 수 있는 제3 단자(174c)가 배치될 수 있고, 핸들(30)의 타측에는 제4 단자(174d)가 배치될 수 있다. 제4 단자(174d)는 핸들(30)의 내부에 배치된 연결배선(174e)을 통해 제3 단자(174c)와 전기적으로 접속될 수 있다.

운전자의 졸음 여부(또는 각성 상태)를 감지하기 위해, 운전자는 한 손(이하, 왼손)의 손가락에 반지형 웨어러블 기기(100)를 착용한 상태로 핸들(30)의 일측을 파지하여 반지형 웨어러블 기기(100)의 제2 단자(174b)가 제3 단자(174c)와 전기적으로 접촉시키고, 나머지 한 손(이하, 오른손)으로 핸들(30)의 타측을 파지하여 제4 단자(174d)가 오른손과 접지되도록 한다. 이와 같이 ECG 센서(174)의 제1 단자(174a)에 왼손이 접속되고, 제3 및 제4 단자(174c, 174d)를 통해 ECG 센서(174)의 제2 단자(174b)에 오른손이 접속됨으로써, 운전자의 심전도를 측정할 수 있는 조건이 이루어진다.

이 경우, ECG 센서(174)는 제1 단자(174a)에서 좌측 채널 신호를 측정하고 제2 단자(174b)에서 우측 채널 신호를 측정하여, 왼손과 오른손의 전기적 신호 차이를 판단함으로써 심전도 데이터를 얻을 수 있다. 예를 들면, 제어부(185)는 심전도의 주요 신호인 P, QRS, T 중 R 피크(peak)를 검출하여 계산된 R-R 인터벌(interval)의 평균이 증가하면(이 경우, 심박수가 느려진다) 운전자가 졸음 상태에 있다고 판단할 수 있다. 반지형 웨어러블 기기(100)의 제어부(185)는 운전자가 졸음 상태에 있음을 감지한 경우, 통신 모듈(181)을 통해 차량에 구비된 통신 모듈(미도시)로 경고 신호를 송신하고, 차량의 제어부(미도시)가 차량의 통신 모듈로부터 경고 신호를 수신한 후, 차량 내에 구비된 스피커 등을 통해 경고음을 발생시킬 수 있다.

또한, 제어부(185)는 ECG 센서(174)에 의해 감지된 심전도 신호와 PPG 센서(172)에 의해 감지된 혈중 산소포화도를 통한 공지된 혈압 추정 방법을 통해 사용자의 혈압을 추정할 수도 있다.

가속도 센서(175)는 사용자의 움직임을 감지할 수 있으며, 제어부(185)는 가속도 센서(175)에 의해 감지되는 신호를 통해 사용자의 칼로리 소모량을 측정할 수 있다. 제어부(185)는 PPG 센서(172)나 ECG 센서(174)에 의해 감지된 신호와 가속도 센서(175)에 의해 감지된 신호를 통해 사용자의 수면 단계를 검출할 수 있다. 가속도 센서(175)는 자이로 센서로 대체될 수도 있다.

온도 센서(176)는 비접촉 온도 센서일 수 있으며, 사용자의 체온이나 사물의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(176)는 온도 측정이 용이하도록 반지형 웨어러블 기기(100)의 외부로 노출될 수 있는 위치 즉, 외측 링 부재(110)의 외측 일부분이나 커버 부재(150)의 외측 일부분에 배치될 수 있다.

지문 센서(177)는 사용자의 지문을 감지하기 위한 것으로, 사용자의 지문을 용이하게 감지할 수 있도록 온도 센서(176)와 유사하게 외측 링 부재(110)의 외측 일부분이나 커버 부재(150)의 외측 일부분에 배치될 수 있다. 제어부(185)는 지문 센서(177)와 ECG 센서(174)를 통해 감지된 신호를 이용하여 사용자 인증 기능을 수행할 수 있다. 이 경우 제어부(185)는 감지된 지문 데이터 및 심전도 데이터를 미리 메모리에 저장된 사용자의 지문 데이터 및 심전도 데이터와 비교함으로써 사용자 인증을 행할 수 있다.

전원부(180)는 배터리(182)로부터 전원을 공급받아 제어부(185)로 인가하며, 제어부(185)는 센서부(171) 및 통신 모듈(181)로 전원 공급을 제어할 수 있다. 전원부(180)는 한 쌍의 배터리 충전 단자(180a)를 포함할 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 배터리 충전 단자(180a)는 별도의 충전기 단자(미도시)와 접속할 수 있도록 외측 링 부재(110) 및 내측 링 부재(130)에 형성된 개구(미도시)를 통해 내측 링 부재(130)의 내측으로 노출될 수 있다. 또한, 전원부(180)는 무선 충전 회로(미도시)를 구비할 수도 있으며, 별도의 무선 충전 기기로부터 배터리 전원을 충전할 수 있다. 이 경우 별도의 배터리 충전 단자(180a)를 생략할 수 있다.

도 13은 통신 모듈을 통해 외부 기기와 신호를 송수신하는 예를 나타내는 개략도이다.

도 13을 참조하면, 통신 모듈(181)은 센서부(171)에 의해 감지된 각종 신호를 외부 기기(20)로 송신할 수 있고, 외부 기기(20)로부터 전송되는 신호를 수신하는 것도 물론 가능하다.

통신 모듈(181)은 Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee 기술 중 어느 하나의 무선 통신 기능을 수행하는 소자를 포함할 수 있다. 또한, 통신 모듈(181)은 모바일 결제 기능을 구현할 수 있도록 NFC 칩을 포함할 수 있다. 이 경우, 회로부(170)는 NFC 방식뿐만 아니라 기존 플라스틱 신용카드에 사용되던 마그네틱 방식을 지원하는 MST(Magnetic Secure Transmission) 결제방식을 행할 수 있는 회로를 포함할 수 있다. MST 방식에 의해 결제를 행하는 경우, 지문 센서(177)로 사용자 인증(보안 체크)를 한 후 마그네틱 카드 결제 단말기 근처에 반지형 웨어러블 기기(100)를 가져다 대면 반지형 웨어러블 기기(100)에서 생성된 자기장 정보가 결제단말기에 전달되고 결제단말기는 자기장 정보를 받아들여 결제가 진행될 수 있다.

상에서 NFC 방식을 이용한 결제 시에도 사용자 인증을 거치며, NFC 및 MST 방식 외의 다른 결제방식을 본 실시예에 적용하는 경우에도 인증 수단을 사용하는 것이 바람직하다.

스위치(183)는 아날로그 스위치로 택타일 스위치(tactile switch)일 수 있다. 스위치(183)는 커버 부재(150)의 제2 부분(153, 도 2 참조)에 의해 버튼(183a, 도 7(b) 참조)이 눌려지며, 눌리는 횟수 또는 눌리는 시간 등에 따라 전원부(180)를 온/오프 하거나 전술한 반지형 웨어러블 기기(100)의 다양한 기능을 수행하기 위한 모드 선택이 가능하다.

전술한 반지형 웨어러블 기기(100)는 검출된 사용자의 생체 신호에 따른 다양한 사용자의 생체 정보를 별도의 외부 기기(20)의 디스플레이부(21)를 통해 표시하였으나, 이에 제한되지 않고 도 14와 같이 반지형 웨어러블 기기(200)에 자체적으로 구비된 디스플레이부(281,283)를 통해 다양한 정보를 표시할 수 있다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 사시도이고, 도 15는 도 14에 도시된 반지형 웨어러블 기기를 나타내는 평면도이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지형 웨어러블 기기(200)는 대부분의 구성이 전술한 반지형 웨어러블 기기(100)의 구성과 동일하며, 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)와 다이얼 부재(260)를 구비한 점과, 커버 부재(150) 및 스위치(183)를 생략한 점에서 차이가 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반지형 웨어러블 기기(200)는 전술한 반지형 웨어러블 기기(100)의 구성과 상이한 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253) 및 다이얼 부재(260)에 대해서만 설명한다.

도 15를 참조하면, 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)는 다이얼 부재(260)를 사이에 두고 외측 링 부재(210)의 외측을 따라 외측 링 부재(210)의 원주 방향으로 배치될 수 있다. 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)는 외측 링 부재(210)가 소정 곡률을 갖도록 형성되므로 이에 대응할 수 있도록 플렉서블하게 이루어지고, 사용자의 터치 입력이 가능하도록 터치 패널을 포함할 수 있다.

제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)는 제어부(185)와 전기적으로 연결되며, 제어부(185)에 의해 다양한 정보를 표시할 수 있도록 제어된다. 여기서 다양한 정보는 반지형 웨어러블 기기(200)에 의해 구현되는 기능을 나타내는 다수의 이미지(각 이미지는 소정 모양의 아이콘으로 표시될 수 있다)나 텍스트로 표현될 수 있다.

제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)는 상호 반응하도록 동작될 수 있다. 예를 들어 제1 디스플레이부(251)에 표시된 하나의 이미지를 터치하면, 이에 응답하여 서브 이미지(소정 모양의 아이콘으로 표시될 수 있다)나 소정 텍스트가 제2 디스플레이부(253)에 표시될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253) 중 어느 하나에 표시된 이미지를 터치하는 경우, 해당 기능이 수행될 수도 있다.

또한, 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)는 제어부(185)에 의해 서로 표시하는 정보를 스위칭될 수도 있다. 이는 사용자가 스위치(183)를 조작하거나, 반지형 웨어러블 기기(100)를 착용한 손을 소정 속도로 흔들어 가속도 센서(175)에 의해 이 모션을 감지할 수 있는 햅틱 기능을 통해 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253) 간 정보의 스위칭이 가능할 수 있다.

도 16은 디스플레이부가 외측 링 부재의 적어도 일부에 한정적으로 설치된 예를 나타내는 개략도이고, 도 17은 반지형 웨어러블 기기를 회전시킬 때 미리 설정된 위치에서 정보를 디스플레이하도록 디스플레이 영역이 변경되는 예를 나타내는 개략도이다.

도 16을 참조하면, 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)는 외측 링 부재(210)의 일부에만 설치될 수 있다.

하지만 이에 제한되지 않고 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)는 외측 링 부재(210)의 외측 전체를 따라 형성될 수도 있다. 이 경우, 도 17(a)와 같이 제1 및 제2 디스플레이부(251', 253')의 전체 영역 중 일부만 정보를 표시하는 디스플레이 영역(DA)으로 설정될 수 있다. 이때 디스플레이 영역(DA)은 사용자의 시선에 대응하는 위치에서 표시될 수 있다. 이 상태에서 도 17(b)와 같이 반지형 웨어러블 기기를 손가락의 중심 축(즉, Z축)을 중심으로 일 방향으로 예를 들어 90도 회전시키면, 디스플레이 영역(DA)은 사용자 시선에 대응하는 위치에 그대로 표시될 수 있도록, 반지형 웨어러블 기기를 회전시키기 전 상태의 위치로부터 반지형 웨어러블 기기를 회전시킨 역방향으로 90도 위치로 변경될 수 있다. 이는 반지형 웨어러블 기기의 회전 여부를 가속도 센서(175, 도 8 참조)를 통해 감지하고, 이렇게 감지된 신호를 제어부(175, 도 8 참조)가 판단하여 , 제1 및 제2 디스플레이부(251', 253')를 제어함으로써 구현할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 2개의 디스플레이부(251, 253)가 구비되는 것으로 설명하지만, 이에 제한되지 않고 하나의 디스플레이부만 구비하는 것도 물론 가능하다.

다이얼 부재(260)는 외측 링 부재(210)에 회전 가능하게 설치되며, 일방향 및 그 역 방향으로 회전 시 제1 및 제2 디스플레이부(251, 253)에 표시된 아이콘을 선택할 수 있다. 다이얼 부재(260)는 다이얼 부재(260)의 회전 시 손가락과 다이얼 부재(260) 간의 슬립이 발생하지 않도록 다이얼 부재(260)의 외주면을 따라 미끄럼 방지돌기가 형성될 수 있다. 또한, 다이얼 부재(260)는 외측 링 부재(210)의 외경보다 큰 외경을 갖도록 형성되어 외측 링 부재(210)의 외주면 보다 더 돌출되도록 형성될 수 있다. 사용자는 전술한 다이얼 부재(260)의 구조에 의해 다이얼 부재(260)를 용이하게 회전시킬 수 있다.

도 18 내지 도 20은 도 15에 도시된 다이얼 부재에 대한 다양한 예를 나타내는 개략도들이다.

도 18을 참조하면, 다이얼 부재(260a)는 다이얼 부재(260a)의 외부를 이루는 회전체(261a)와, 회전체(261a) 내주면을 따라 배치되는 자성체(261b)와, 자성체(261b)를 감지하기 위한 홀 센서(261c)를 포함할 수 있다.

자성체(261b)는 회전체(261a)를 따라 N극과 S극으로 교번 배치되도록 부착되는 마그네틱 스트립일 수 있다. 이와 같은 자성체(261b)는 회전체(261a)와 함께 정회전 및 역회전하게 되며, 회전체(261a)의 내주면의 전체 구간을 따라 배치될 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고 자성체(261b)는 회전체(261a)의 내주면의 일부 구간에 대해서만 배치될 수도 있다. 이와 같이 자성체(261b)가 회전체(261a) 일부 구간에만 형성되는 경우, 홀 센서(261c)에 의해 감지될 수 있는 각도 범위 만큼 회전할 수 있도록 회전체(261a)의 회전 각도를 제한하는 것이 바람직하다.

홀 센서(261c)는 자성체(261b)와 소정 간격을 두고 마주할 수 있는 외측 링 부재(210)의 일부분에 설치될 수 있다. 이와 같은 홀 센서(261c)는 제어부(185)와 전기적으로 연결되며, 회전하는 자성체(261b)의 극성 변화를 감지하여 제어부(185)로 감지 신호를 전송할 수 있다. 제어부(185)는 회전체(261a)의 회전량을 산출하여 디스플레이부(251, 253)에 표시된 이미지 들 중 회전체(261a)의 회전 각도에 대응하는 위치에 배치된 이미지를 선택할 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(251, 253)에는 회전체(261a)의 회전 방향과 동일한 방향으로 이동하는 커서가 표시될 수도 있다.

도 19를 참조하면, 다이얼 부재(260b)는 다이얼 부재(260b)의 외부를 이루는 회전체(263a)와, 회전체(263a) 내주면을 따라 동일한 간격으로 배치되는 복수의 반사체(263b)와, 복수의 반사체(263b)를 감지하기 위한 이미지 센서(263c)를 포함할 수 있다.

복수의 반사체(263b)는 회전체(263a)의 내주면의 전체 구간을 따라 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 회전체(263a)의 내주면의 일부 구간에 대해서만 배치될 수도 있다. 이와 같이 복수의 반사체(263b)가 회전체(263a) 일부 구간에만 형성되는 경우, 이미지 센서(263c)에 의해 감지될 수 있는 각도 범위 만큼 회전할 수 있도록 회전체(263a)의 회전 각도를 제한하는 것이 바람직하다.

이미지 센서(263c)는 옵티컬 엔코더일 수 있으며, 복수의 반사체(263b)와 소정 간격을 두고 마주할 수 있는 외측 링 부재(210)의 일부분에 설치될 수 있다. 이미지 센서(263c)는 회전체(263a)가 회전 시 복수의 반사체(263b)에 의해 광이 반사되는 횟수를 감지하고 이 감지 신호를 제어부(185)로 전송할 수 있다. 제어부(185)는 회전체(261a)의 회전량(또는 회전 각도)을 산출하여 디스플레이부(251, 253)에 표시된 이미지 들 중 회전체(261a)의 회전 각도에 대응하는 위치에 배치된 이미지를 선택할 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(251, 253)에는 회전체(263a)의 회전 방향과 동일한 방향으로 이동하는 커서가 표시될 수도 있다.

도 20을 참조하면, 다이얼 부재(260c)는 다이얼 부재(260c)의 외부를 이루는 회전체(265a)와, 회전체(265a) 내주면을 따라 동일 간격으로 돌출 형성되는 복수의 돌기(265b)와, 복수의 돌기(265b)에 의해 작동하는 스위치(265c)를 포함할 수 있다.

복수의 돌기(265b)는 회전체(265a)의 내주면의 전체 구간을 따라 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 회전체(265a)의 내주면의 일부 구간에 대해서만 형성될 수도 있다. 이 경우 복수의 돌기(265b)가 회전체(265a) 일부 구간에만 형성되는 경우, 스위치(265c)를 작동시킬 수 있는 각도 범위 만큼 회전할 수 있도록 회전체(265a)의 회전 각도를 제한하는 것이 바람직하다.

스위치(265c)는 2방 감지 스위치(two-way detection switch)일 수 있으며, 회전체(265a)와 함께 정방향 및 역방향으로 회전하는 복수의 돌기(265b)에 의해 밀려 일측 또는 타측으로 회전하는 센싱 돌기(265d)를 포함할 수 있다. 스위치(265c)는 센싱 돌기(265d)가 회전하는 복수의 돌기(265b)에 의해 동작할 수 있는 간격을 유지하도록 외측 링 부재(210)의 일부분에 설치될 수 있다.

이와 같은 스위치(265c)는 회전체(265a)가 회전 시 센싱 돌기(265d)가 복수의 돌기(265b)에 의해 동작하는 회수 및 방향을 감지하고 이 감지 신호를 제어부(185)로 전송할 수 있다. 제어부(185)는 회전체(265a)의 회전량(또는 회전 각도)을 산출하여 디스플레이부(251, 253)에 표시된 이미지 들 중 회전체(265a)의 회전 각도에 대응하는 위치에 배치된 이미지를 선택할 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(251, 253)에는 회전체(265a)의 회전 방향과 동일한 방향으로 이동하는 커서가 표시될 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반지형 웨어러블 기기(200)는 자체적으로 디스플레이부(251, 253)를 구비할 수 있어 별도의 외부 기기(20)를 통하지 않고 사용자에게 검출된 생체 신호를 바탕으로 한 다양한 신체 정보를 디스플레이부(251, 253)로 표시할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

110, 210: 내측 링 부재 130, 230: 외측 링 부재
150: 커버 부재 170: 회로부
171: 센서부 172: PPG 센서
178-1, 178-2: 렌즈 179: 탄성 부재
190-1, 190-2: 고정 저항 191: 저항 측정 회로
180: 전원부 181: 통신 모듈
183: 스위치 251, 253: 디스플레이부
260: 다이얼 부재

Claims

외측 링 부재;
상기 외측 링 부재의 내측에 분리 가능하게 삽입되는 내측 링 부재;
상기 외측 링 부재에 배치된 센서부; 및
상기 외측 링 부재에 배치되어 상기 센서부와 전기적으로 연결된 제어부;를 포함하며,
상기 센서부는 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하여 일정한 센싱 감도를 유지하는 반지형 웨어러블 기기.
제1항에 있어서,
상기 센서부는,
발광부 및,
상기 발광부에서 발산되어 손가락의 내부에서 반사되는 광을 수광하기 위한 수광부;를 포함하는 광센서인 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제2항에 있어서,
상기 내측 링 부재는 상기 발광부의 광 조사 거리를 조절하기 위한 렌즈를 포함하며,
상기 렌즈는 상기 발광부에 대응하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제3항에 있어서,
상기 렌즈는 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제2항에 있어서,
상기 발광부는 상기 외측 링 부재에 탄력적으로 지지되어 상기 내측 링 부재의 두께에 따라 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제5항에 있어서,
상기 발광부는 상기 내측 링 부재에 형성된 관통구멍에 삽입된 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제2항에 있어서,
상기 외측 링 부재의 외측을 감싸는 커버 부재를 더 포함하며,
상기 발광부는 상기 커버 부재에 탄력적으로 지지되어 상기 내측 링 부재의 두께에 따라 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제2항에 있어서,
상기 내측 링 부재의 해당 두께에 대응하는 저항 값을 가지는 고정 저항; 및
상기 고정 저항의 저항 값을 검출하기 위한 저항 측정 회로를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 저항 측정 회로에 의해 감지된 저항 값에 대응하는 상기 발광부의 발광 세기를 제어하는 것을 특징으로 반지형 웨어러블 기기.
제8항에 있어서,
상기 발광부는,
상기 내측 링 부재의 제1 두께에 대응하여 제1 발광량을 가지며,
상기 내측 링 부재의 두께가 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께에 대응하여 상기 제1 발광량 보다 큰 제2 발광량을 가지는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제1항에 있어서,
상기 센서부는 GSR(Galvanic skin response) 센서를 더 포함하며,
상기 내측 링 부재는 상기 GSR 센서의 단자와 전기적으로 연결되는 피부 접촉 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제10항에 있어서,
상기 피부 접촉 단자는 상기 GSR 센서의 단자보다 더 큰 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제1항에 있어서,
상기 외측 링 부재에 배치되는 디스플레이부 및
상기 외측 링 부재의 외측에 회전 가능하게 결합되며, 상기 디스플레이부를 조작하기 위한 다이얼 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제12항에 있어서,
상기 디스플레이부는 상기 외측 링 부재의 적어도 일 측면을 따라 원주 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제12항에 있어서,
상기 디스플레이부는 상기 다이얼 부재를 중심으로 상기 외측 링 부재의 양측면을 따라 원주 방향으로 배치되는 제1 및 제2 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2 디스플레이부는 표시하는 정보가 서로 스위칭되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제12항에 있어서,
상기 다이얼 부재는,
정방향 및 역방향으로 회전하는 회전체;
상기 회전체와 함께 회전하며 N극 및 S극이 교번 배치되는 자성체; 및
상기 회전체의 회전에 따라 상기 자성체에 대한 자극의 극성 변화를 감지하는 홀 센서;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 홀 센서로부터 감지되는 감지 신호를 통해 상기 회전체의 회전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제12항에 있어서,
상기 다이얼 부재는,
정방향 및 역방향으로 회전하는 회전체;
상기 회전체와 함께 회전하며 일정한 간격으로 배치되는 복수의 반사체; 및
상기 회전체의 회전에 따라 상기 복수의 반사체로부터 반사되는 광을 수신하는 이미지 센서;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 이미지 센서로부터 감지되는 감지 신호를 통해 상기 회전체의 회전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제12항에 있어서,
상기 다이얼 부재는,
정방향 및 역방향으로 회전하는 회전체;
상기 회전체에 내측을 따라 일정한 간격으로 돌출 형성되는 복수의 돌기; 및
상기 회전체의 회전에 따라 상기 복수의 돌기에 의해 작동하는 스위치;를 포함하며,
상기 제어부는 상기 스위치로부터 감지되는 감지 신호를 통해 상기 회전체의 회전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제1항에 있어서,
상기 외측 링 부재는 디스플레이부를 가지는 외부 기기와 무선 통신하기 위한 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제19항에 있어서,
상기 외측 링 부재의 외주를 감싸는 커버 부재를 더 포함하며,
상기 커버 부재는 내측에 상기 무선 통신 모듈과 접속된 안테나가 배치되고, 상기 안테나가 상기 외부 장치와 신호 송수신이 가능하도록 비금속재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제1항에 있어서,
상기 센서부는 ECG 센서를 더 포함하며,
상기 ECG 센서는 제1 단자가 상기 내측 링 부재의 내측으로 노출되고, 제2 단자가 상기 외측 링 부재의 외측으로 노출되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
제21항에 있어서,
상기 ECG 센서의 제2 단자는 전도 가능한 핸들을 통해 반지형 웨어러블 기기를 착용하지 않는 손과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 반지형 웨어러블 기기.
외측 링 부재;
상기 외측 링 부재의 내측에 결합되는 내측 링 부재;
상기 내측 링 부재에 삽입된 사용자를 향해 광을 조사하는 센서부; 및
손가락으로 조사하는 광의 조사 거리를 일정하게 유지하도록 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하는 초점 거리를 가지는 렌즈;를 포함하는 반지형 웨어러블 기기.
외측 링 부재;
상기 외측 링 부재의 내측에 결합되는 내측 링 부재; 및
일정한 센싱 감도를 유지하도록 상기 내측 링 부재의 두께에 대응하여 센싱 세기가 달리 설정되거나, 센싱 위치가 가변되는 것을 특징으로 하는 센서부;를 포함하는 반지형 웨어러블 기기.