KR20190056837A - 압력 센서 장치 및 이를 활용한 졸음 운전 방지 시스템 - Google Patents

압력 센서 장치 및 이를 활용한 졸음 운전 방지 시스템 Download PDF

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KR20190056837A
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송수환
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강신덕
박진우
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 압력 센서와, 상기 압력 센서를 둘러쌓고 배치된 충진재와 상기 충진재를 둘러쌓고 배치된 폴리백(Polybag)를 포함한다.
이에, 본 발명은 충진재 및 폴리백을 통해 충진된 공기 압력을 높이고, 압축 센서와 인체간 접촉 면적을 늘려 압축 센서의 센싱률을 높임으로써, 보다 정확한 생체 신호를 감지할 수 있다.

Description

압력 센서 장치 및 이를 활용한 졸음 운전 방지 시스템{PRESSURE SENSOR DEVICE AND PREVENTION SYSTEM OF SLEEPINESS DRIVING VENTING DROWSINESS USING THE SAME}
본 발명은 압력 센서 장치 및 이를 활용한 졸음 운전 방지 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생체 신호를 정확하게 측정하기 위한 압력 센서 장치 및 이를 활용한 졸음 운전 방지 시스템에 관한 것이다.
졸음 운전과 관련된 사고는 치사율이 일반 교통 사고에 비해 70% 이상 높으며, 이에 따라 운전자의 졸음 감지를 위한 영상 인식 방법 등과 같이 많은 기술적 노력을 이전부터 해왔다.
그러나, 기존에는 카메라의 가격(적외선 카메라) 문제와 설치 위치, 운전자의 운전 위치에 따른 눈꺼풀의 인식 문제 및 안경의 착용 유무 등 많은 변수에 의해 영상을 통한 졸음 감지 식별률에 많은 영향을 미치기 때문에, 카메라를 이용한 영상 인식 기법은 졸음 운전 감지에 대한 신뢰성을 떨어트리는 문제점을 안고 있었다. 이에 따라, 새로운 형태의 졸음 운전 감지를 위한 수단이 필요한 실정이다.
한국등록특허 : 제0637797호, 등록일자 : 2006년 10월 17일, 발명의 명칭 : 무구속 호흡측정 기반 졸음 운전 검출 장치.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 다양한 실시예는 인체 접촉의 성공률을 높이기 위한 압력 센서 장치 및 이를 활용한 졸음 운전 방지 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 압력 센서; 상기 압력 센서를 둘러싸게 배치된 충진재; 및 상기 충진재를 둘러쌓게 배치된 폴리백(Polybag)을 포함하는 압력 센서 장치를 제공한다.
여기서, 상기 폴리백은 공기(Air)로 채워진 구조를 가질 수 있다.
상기 충진재는 상기 폴리백과 상기 압력 센서 사이에 존재하는 공기량을 유지시키거나 증가시켜주는 물질로 제작될 수 있으며, 복원력을 갖는 물질로 제작될 수도 있다.
또한, 상기 충진재는 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질로 제작될 수 있으며, 상기 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질은 스펀지일 수 있다.
또한, 상기 충진재 및 상기 폴리백은 상기 압력 센서에 연결된 연결선을 통과시켜 외부에 노출되도록 관통홀을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는 선택적으로 전술한 어느 하나의 압력 센서 장치; 상기 압력 센서 장치를 소정의 위치마다 장착하는 차량용 의자; 및 상기 차량용 의자에 장착된 압력 센서 장치를 통해 감지된 운전자의 생체 신호를 수신하고, 상기 수신된 생체 신호에 근거하여 운전자의 졸음 정도를 검출하는 생체 측정 장치를 포함하는 졸음 운전 방지 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 충진재는 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질로 제작될 수 있으며, 상기 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질은 스펀지일 수 있다.
또한, 상기 생체 신호는 운전자의 호흡 상태, 심박 상태 및 맥박 상태 중 적어도 하나와 관련한 신호를 포함할 수 있다.
또한, 상기 졸음 정도는 '전혀 졸음징후 없음', '약간 졸림', '졸림', '많이 졸림', '매우 졸림' 및 '완전히 자고 있음'을 포함하거나, 일반 상태, 피로도 가능, 졸음 진입 및 블랙 아웃(black out) 상태를 포함할 수도 있다.
이상과 같이, 본 발명의 다양한 실시예는 압력 센서를 감쌓은 충진재 및 폴리백을 통해 공기 압력을 높이고, 압축 센서와 인체간 접촉 면적을 늘려 압축 센서의 센싱률을 높임으로써, 보다 정확한 생체 신호를 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예는 압력 센서 장치를 통해 정확히 측정된 생체 신호에 따라 여러 유형의 졸음 정도를 쉽게 판단함으로써, 졸음에 의한 운전 사고를 미연해 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상의 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 압력 센서 장치를 단면 상태로 바라본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 졸음 운전 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 졸음 운전 방지 시스템의 생체 측정 장치와 그에 연결된 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
이하의 실시 예들 및 특허청구범위에서 개시되는 용어들은 단지 특정한 일례를 설명하기 위하여 사용된 것이지 이들로부터 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 이하의 실시 예들 및 특허청구범위에서 개시되는 '및/또는'은 열거되는 관련 항목들 중 하나 이상의 항목에 대한 임의의 및 모든 가능한 조합들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시 예들 및 특허청구범위에서 개시되는 '포함하다' 또는 '구비하다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것으로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 설명과 특허청구범위에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사인 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니며, 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어가 결합하여 수행하는 기능을 구분하여 특정 기능을 수행하는 하나의 모듈 또는 블록을 의미할 수도 있다.
이하에서는, 생체 신호 측정용 압력 센서 장치 및 이를 활용한 졸음 운전 방지 시스템에 대해 관련 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압력 센서 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 압력 센서 장치를 단면 상태로 바라본 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 압력 센서 장치(100)는 압력 센서(110), 충진재(120) 및 폴리백(130, Polybag)을 포함한다.
일 실시예에서, 압력 센서(110)는 접촉하는 대상, 예컨대 인체에 접촉될 경우 접촉된 인체의 압력를 전달받아 전기적인 신호로 변환한 생체 신호를 발생시키는 역할을 한다.
이러한 압력 센서(110)는 공지된 다양한 압력 센서, 예컨대, 실리콘 압저항형, 정전형 압력 센서 및 반도체형 압력 센서 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
일 실시예에서, 충진재(120)는 압력 센서(110)를 둘러쌓고 배치된 충진 물질로서, 예컨대, 전술한 압력 센서(110)와 이후에 설명할 폴리백(130) 사이에 배치되어 충진될 수 있다.
일 실시예에서, 폴리백(130, Polybag)은 전술한 충진재(120)를 둘러쌓고 배치되어, 압력 센서(110) 및 충진재(120)를 포장(Wrapping)하는 역할을 하며, 밀봉시 공기(Air)로 채워질 수 있다.
이런 경우, 전술한 충진재(120)는 다양한 형태의 충진 물질로 제작될 수 있다.
예를 들면, 충진재(120)는 폴리백(130)에 채워진 공기가 폴리백(130)과 압력 센서(110) 사이에 존재할 경우, 수축(압축)을 통해 공기의 량을 유지시키거나 증가시켜주기 위한 충진 물질로 제작될 수 있다.
이러면 충진재(120)와 폴리백(130)은 공기를 충분히 확보하여 공기의 압력을 높일 수 있고, 높아진 공기 압력이 압력 센서(110)로 전달됨으로써, 생체 신호의 센싱률을 높여줄 수 있고, 또한, 높아진 공기 압력으로 인해, 압력 센서(110)의 접촉 면적을 높여줌으로써, 인체 접촉시 생체 신호의 센싱률을 높여줄 수 있다. 이러면, 보다 정확한 생체 신호가 압력 센서 장치(100)에서 측정될 수 있게 되는 것이다.
또한, 충진재(120)는 전술한 바와 같이 폴리백(130)에 충진된 공기 압력을 높여주기 위한 복원력을 갖는 물질로 제작될 수도 있다. 복원력이 높다는 것은 수축(압축)을 통해 공기의 량을 유지시키거나 증가시켜 폴리백(130)에 충전되도록 함으로써, 앞서 설명한 바와 같이 공기 압력을 높여주거나, 및/또는 압력 센서(110)의 접촉 면적을 높여줄 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 충진재(120)는 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질로 제작될 수 있으며, 상기 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질은 스펀지(sponge)인 것이 바람직하다.
즉, 본 실시예에 따른 충진재(120)가 복원력이 뛰어난 스펀지로 제작되면, 폴리백(130)에 충진된 공기를 받아들여 수축시킬 수 있어, 전술한 바와 같이 폴리백(130)에 충진된 공기 압력을 높여줄 수 있음과 동시에 압력 센서(110)의 접촉 면적을 높여주는 매우 탁월하다.
그러나, 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질이 스펀지에 한정되지 않으며, 공기 수축(압력)을 높이는 물질이라면 다양한 형태의 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질로 제작될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 충진재(120) 및 폴리백(130)은 압력 센서(110)에 연결된 연결선(140)을 통과시켜 외부에 노출되도록 관통홀을 구비할 수 있다. 이때, 연결선(140)은 전기적인 생체 신호를 외부 장치로 전달하기 위한 전기 와이어일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 졸음 운전 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 졸음 운전 방지 시스템의 생체 측정 장치와 그에 연결된 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 졸음 운전 방지 시스템은 압력 센서 장치(100), 상기 압력 센서 장치(100)를 장착한 차량용 의자(150) 및 생체 측정 장치(200)를 포함한다. 이때, 상기 압력 센서 장치(100)는 앞서 도 1 및 2에서 충분히 설명하였기 때문에 본 실시예에서는 구체적인 설명은 생략하기로 하지만 본 실시예에서도 적용됨은 물론이다.
여기서, 의자(150)는 압력 센서 장치(100)를 소정의 위치마다 장착할 수 있다. 언급된 의자(150)에 배치된 소정의 위치는 의자(150)의 머리받이, 의자(150)의 등받이 및 의자(150)의 좌석 시트를 포함할 수 있다.
예를 들면, 의자(150)의 머리받이는 제1 압력 센서 장치(100A)를 배치할 수 있고, 의자(150)의 등받이는 제2 압력 센서 장치(100B)를 배치할 수 있으며, 의자(150)의 좌석 시트는 제2 압력 센서 장치(100B)를 배치할 수 있다.
이때, 제1 압력 센서 장치(100A), 제2 압력 센서 장치(100B) 및 제2 압력 센서 장치(100B)는 동일한 압력 센서 장치로서, 도 1 및 도 2의 압력 센서 장치(100)를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 생체 측정 장치(200)는 의자(150)에 배치된 각 압력 센서 장치(100A, 100B, 100C)를 활용하여 졸음 정도를 검출하고 이를 운전자에게 알려주기 위한 장치이다.
이러한 생체 측정 장치(200)는 도 4에서와 같이, 신호 수신부(210), 졸음 정도 판단부(220), 알림부(230) 및 메모리(240)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 신호 수신부(210)는 전술한 차량용 의자(150)에 장착된 압력 센서 장치(100A, 100B, 100C)를 통해 감지된 운전자의 생체 신호를 차량 내부 통신을 통해 수신할 수 있다.
이때, 차량 내부 통신은 LIN(Local Interconnect Network) 통신 또는 CAN(Controller Area Network) 통신인 것이 바람직하지만, 이에 반드시 한정되지는 않는다.
여기서, 운전자의 졸음 정도를 인식하기 위해 필요한 생체 신호는 심장의 박동수를 나타내는 심박 상태와 운전자의 호흡 정도를 나타낸 호흡 상태와 맥박수를 나타내는 맥박 상태 중 적어도 하나와 관련된 신호를 의미할 수 있다.
그러나, 이러한 생체 신호에 한정되지 않고, 앞서 설명한 압력 센서 장치(100A, 100B, 100C)의 압력 센서(110)를 통해 감지 가능한 상태라면 본 실시예에서도 적용될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 졸음 정도 판단부(220)는 제1 압력 센서 장치(100A), 제2 압력 센서 장치(100B) 및 제2 압력 센서 장치(100B)로부터 수신된 생체 신호에 근거하여 운전자의 졸음 정도를 검출할 수 있다.
예를 들면, 졸음 정도 판단부(220)는 제1 압력 센서 장치(100A), 제2 압력 센서 장치(100B) 및 제2 압력 센서 장치(100B)로부터 수신된 생체 신호와 메모리(240)에 기 저장된 졸음 정도 값을 비교하여 일치하는 범위 안에 있으면, 해당 졸음 정도를 검출하게 된다.
이때, 졸음 정도 값에 매칭된 졸음 정도는 '전혀 졸음징후 없음', '약간 졸림', '졸림', '많이 졸림', '매우 졸림' 및 '완전히 자고 있음' 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또는, 졸음 정도값에 매칭된 졸음 정도는 일반 상태, 피로도 가능, 졸음 진입 및 블랙 아웃(black out) 상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들면, 생체 측정 장치(200)의 졸음 정도 판단부(220)에서 판단된 생체 신호가 '전혀 졸음징후 없음', '약간 졸림', '졸림', '많이 졸림', '매우 졸림' 및 '완전히 자고 있음' 중 어느 하나의 졸음 정도와 일치하면, 해당 졸음 정도를 바로 검출할 수 있다.
또는, 졸음 정도 판단부(220)에서 판단된 생체 신호가 일반 상태, 피로도 가능, 졸음 진입 및 블랙 아웃(black out) 상태 중 어느 하나의 졸음 정도와 일치하면, 해당 졸음 정도를 바로 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 알림부(230)는 전술한 졸음 정도 판단부(220)에 의해 판단된 결과인 해당 졸음 정도를 경고 메시지 형태로 표시 장치(300)에 표시하여 줄 수 있거나, 스피커(310)를 통해 알람 형태로 알려줄 수도 있다.
언급된 표시 장치(300)는 차량 내부에서 운전자가 볼 수 있는 표시 장치로서, 예컨대 네비게이션 단말기의 표시 장치, 클러스터의 표시 장치, 속도계 등 다양한 표시 화면이 이에 해당될 수 있다.
이에 따라, 운전자는 알람 소리 또는 표시 장치에 표시된 해당 졸음 정도에 따른 경고 메시지를 확인함으로써, 졸음 운전을 사전에 예방하는데 매우 도움을 줄 수 있을 것이다.
마지막으로, 본 실시예에 따른 메모리(240)는 전술한 신호 수신부(210), 졸음 정도 판단부(220) 및 알림부(230)에 의해 처리된 데이터를 저장하며, 앞서 설명한 졸음 정도 값을 저장할 수 있다.
이러한 메모리(240)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리일 수 있지만, 이에 반드시 한정되지는 않는다.
이와 같이, 본 실시예에서는 압력 센서 장치를 통해 정확히 측정된 생체 신호에 따라 여러 유형의 졸음 정도를 쉽게 판단함으로써, 졸음에 의한 운전 사고를 미연에 방지할 수 있을 것이다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다.
따라서 이상에서 기술한 실시예들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 앞의 실시예들로만 제한하고자 하는 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 순서도들은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 얻기 위해 예시적으로 도시한 순서에 불과하며, 다른 단계들이 더 추가되거나 일부 단계들이 삭제될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 범위는 특허청구범위에 의하여 규정되어질 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 압력 센서 장치 110 : 압력 센서
120 : 충진재 130 : 폴리백
140 : 연결선 150 : 의자
200 : 생체 측정 장치 210 : 신호 수신부
220 : 졸음 정도 판단부 230 : 알림부
240 : 메모리 300 : 표시 장치
310 : 스피커 100A: 제1 압력 센서 장치
100B: 제2 압력 센서 장치 100C: 제3 압력 센서 장치

Claims (13)

  1. 압력 센서;
    상기 압력 센서를 둘러싸게 배치된 충진재; 및
    상기 충진재를 둘러싸게 배치된 폴리백(Polybag);
    을 포함하는 압력 센서 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리백은, 공기(Air)로 채워진 것을 특징으로 하는 압력 센서 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충진재는,
    상기 폴리백과 상기 압력 센서 사이에 존재하는 상기 공기의 량을 유지시키거나 증가시켜주는 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 압력 센서 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 충진재는, 복원력을 갖는 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 압력 센서 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충진재는,
    다공질 물질 또는 천연 고분자 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 압력 센서 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질은 스펀지인 것을 특징으로 하는 압력 센서 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충진재 및 상기 폴리백은,
    상기 압력 센서에 연결된 연결선을 통과시켜 외부에 노출되도록 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 센서 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 압력 센서 장치;
    상기 압력 센서 장치를 소정의 위치마다 장착한 차량용 의자; 및
    상기 차량용 의자에 장착된 압력 센서 장치를 통해 감지된 운전자의 생체 신호를 수신하고, 상기 수신된 생체 신호에 근거하여 운전자의 졸음 정도를 검출하는 생체 측정 장치;
    를 포함하는 졸음 운전 방지 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 충진재는,
    다공질 물질 또는 천연 고분자 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다공질 물질 또는 천연 고분자 물질은 스펀지인 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 생체 신호는,
    운전자의 호흡 상태, 심박 상태 및 맥박 상태 중 적어도 하나와 관련한 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 졸음 정도는,
    '전혀 졸음징후 없음', '약간 졸림', '졸림', '많이 졸림', '매우 졸림' 및 '완전히 자고 있음'을 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 졸음 정도는,
    일반 상태, 피로도 가능, 졸음 진입 및 블랙 아웃(black out) 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음 운전 방지 시스템.
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KR100637797B1 (ko) 2004-11-16 2006-10-24 재단법인서울대학교산학협력재단 무구속 호흡측정 기반 졸음 운전 검출 장치

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