KR20220080651A - 심박수 측정을 통한 졸음운전 방지 운전대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운송수단의 운전대를 통한 졸음방지 장치에 관한 것으로, 광센서와 수평 감지 센서를 통해 운전자의 졸음운전을 예방하게 하고자 하는 장치이다.
인간은 졸게 되면 평상시보다 심박수가 감소하게 된다. 또한 심장이 이완할 때 혈구수가 적기 때문에 빛을 덜 흡수하게 된다. 즉, 빛을 쏘았을 때 상대적으로 혈색이 밝다. 그 반대로 심장이 수축하는 경우 혈구 수가 증가하면서 빛 흡수의 양이 많이 일어난다. 이로 인해 상대적으로 혈색이 어둡게 나타난다. 그것을 이용하여 핸들의 손가락이 닿는 부분에 LED장치와 광센서를 설치하여 손가락을 투과한 후 반사되는 빛을 분석한다. 이러한 데이터를 통해 운전자의 심박수를 체크하게 되고 운전중 운전자의 심박수가 졸고 있는 중이라 생각할 수 있을 정도로 감소하게 되면 자극을 주어 졸음운전을 예방할 수 있게 한다.
다른 방법으로는 수평 감지 센서를 통해 운전자가 직진도로를 지속적으로 달리게 되면 알람을 울리게 된다. 대부분의 졸음운전은 직진도로에서 발생하기 때문에 유의미하게 효과가 있을 것이다.

Description

심박수 측정을 통한 졸음운전 방지 운전대 {Steering wheel to prevent drowsy driving by measuring heart rate}

본 발명은 심박수 측정을 통한 졸음운전 방지 운전대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전대 부분에서 손가락으로 녹색 LED광선을 쏜 후, 반사된 빛을 광센서가 검출하여, 졸음운전 여부를 진동이나 알람으로 알리는 심박수 측정을 통한 졸음운전 방지 운전대에 관한 것이다.

본 발명은 졸음운전방지장치로서 졸음과 심박수의 상관관계를 이용한다. 심박수와 졸음의 관계에 관한 선행 연구에 따르면 사람의 몸은 운전 할 때 졸음이 쏟아지면 부교감 신경이 활성화 되어 심박수가 15%-20% 이하로 낮아지는 현상이 일어난다. 이는 졸음이 운전자가 눈이 감기고 ‘졸리다’고 실제로 자각하는 시점보다 신체의 생리적인 변화가 먼저 나타난다는 것을 의미한다. 그러므로 졸음운전방지장치를 이용하여 자신이 졸리다는 느낌을 자각하기 전, 즉 심박수가 유의미한 정도 이하로 떨어질 때 알림이나 진동을 통해 졸음운전사고를 미연에 방지할 수 있다.

이때 본 발명의 졸음방지장치는 광센서를 이용하여 심박수 측정이 이루어진다. 이 방식은 애플워치와 같은 스마트워치를 통해서 이미 사용되어 왔다. 이 기술은 산소와 결합된 헤모글로빈과, 결합하지 않은 헤모글로빈의 빛 반사 차이, 혹은 심장의 수축과 이완에 따른 혈류량으로 인한 빛의 흡수차로 심박수를 측정한다. 이 방식을 이용해 녹색 LED를 피부에 쏘게 되면 피부에 흡수되고 혈관 및 뼈에 반사되는데 동맥혈에서 반사된 빛이 변한다. 이 부분을 센서가 인식하여 심박수를 산출하게 된다. 심장이 뛸 때 혈류가 변하면서 반사된 빛도 변하게 되고 이를 광센서로 인식한다. 자세히 설명하자면, 심장이 이완할 때 혈구수가 적어 빛을 덜 흡수해서 빛을 쏘았을 때 상대적으로 혈색이 밝다. 반대로 심장이 수축할 때 혈구수가 증가하면서 빛 흡수 양이 많아진다. 이로 인해 혈색이 상대적으로 어둡다. 상대적으로 밝음과 어두움을 광센서로 읽어 손목부분에서 적외선 혹은 초록 LED를 피부로 주기적으로 쏘면서 반사 정도의 차이를 이용해 심박을 계산할 수 있다. (초록 LED는 우리몸의 혈액이 초록색을 잘 흡수하기 때문에 사용)

또한 장치에는 심박수 측정이외에 졸음운전에 정확한 판단을 위해서 수평감지센서를 사용한다. 수평감지센서란 작업에 필요한 부분의 각도를 계측하거나 제어하기에 알맞은 전기 신호로 변환하는 소자이다. 이를 이용하여 자동차와 차로사이에 주행 각도를 통해 기울기가 오차범위내에 지속적으로 유지된다면 (직진주행) 졸음운전으로 인식을 할 수 있다. 두 기술을 통해 운전자의 졸음을 감지하여 알림 및 진동을 줌으로써 졸음운전사고를 예방할 수 있다.

본 발명은 운전대에서 운전대를 붙잡은 손가락으로 녹색 LED를 쏘고 반사된 빛을 광센서가 검출하여 운전자의 졸음여부에 따른 혈류량 차이를 바탕으로 졸음운전의 여부를 판단하고 이를 운전자에게 소리, 또는 진동을 통해 알림으로써 졸음운전을 방지하는데 그 목적이 있다.

[001] 본 발명은 운전자의 졸음상태 판단을 하기 위해서 수평센서를 통해 차량의 수평주행을 감지하는 단계, 시간에 따른 심박 수 신호를 획득 및 측정하여 출력하는 단계, 출력된 심박수를 저장하여 운전자 생체신호의 평균을 구하는 단계, 출력된 정보들을 분석하여 운전자의 상태를 파악하고 졸음운전이라 판단되면 알람이나 진동이 울리는 단계 등의 모든 모듈을 포함한다.

[002] 본 발명의 운전자의 졸음상태 판단을 위한 심박수 측정단계는 핸들 안쪽의 LED 광선장치와 LED의 빛이 핸들을 잡은 손가락을 통과한 후 반사되어 나오는 광센서를 통해 이루어진다. 심박수 측정을 통하여 평균 심박수를 측정하고 심박수의 평균이 15-20%로 내려가는 시점이 감지되면 진동이나 소리를 통해 운전자에게 자극을 주어 잠을 깨우는 것으로 최종 단계에 도달한다.

[003] 본 발명의 운전자 졸음상태 판단을 위한 차량수평주행상태 분석단계는 자동차에 부착된 수평감지센서를 통해 이루어진다. 자동차의 일정한 시간을 지나 지속적인 직진 주행이 이루어질 경우 출력된 결과를 분석하여 졸음운전이라 감지되면 진동이나 소리를 통해 운전자에게 자극을 주어 잠을 깨우는 것으로 최종 단계에 도달한다.

본 발명은 핸들에 장착된 광센서를 통해 심박수를 체크하여 졸음이 오게 되면 진동 및 알람소리를 통해 잠을 ?워주게 된다. 또한 수평 감지 센서를 통해 수평을 인지하여 운전자가 졸기 쉬운 직진도로에서 주기적으로 알람을 주게 되어 졸음운전을 방지하게 된다. 이러한 장치들을 통해 교통사고의 30% 가량을 차지하는 졸음운전에 대한 예방을 할 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 3은 운전대에서 작동되는 졸음장치의 작동과정을 나타낸 공정도
도 2는 본 발명에서 사용되는 운전자 상태 판단부의 판단도
도 4는 본 발명에서 사용되는 심박측정방법의 예시도
도 5는 본 발명에서 사용되는 심박측정부의 구조도도
도 6는 본 발명의 운전대의 심박측정부 및 수평감지센서를 나타낸 단면도

운전자의 손가락이 가장 잘 닿을 수 있는 안쪽 부분에 LED 장치와 광센서를 장착한다. 운전자가 운전을 시작하게 되면 기기가 작동되며 LED를 쏘게 되고 손가락을 통과하게 된다. 그 후 반사되는 빛의 밝기가 달라지는데 그 이유는 심장이 이완하게 되면 혈구수가 적어 빛을 덜 흡수하게 된다. 즉 돌아오는 빛이 상대적으로 밝게 된다. 반대로 심장이 수축하는 경우에는 혈구수가 많아지고 빛을 많이 흡수하여 반사된 빛이 어둡게 된다. 이러한 밝기의 차이는 육안으로는 구별이 불가능하여 광센서를 통해 그 차이를 측정하게 된다. 운전 후 일정시간이 지나면 평균 심박수가 측정이 되고, 그 후에도 지속적으로 심박수를 측정한다. 인간은 졸음이 오기 시작할때면 심박수가 느려지기 때문에 측정된 심박수가 평균 심박수 대비 유의미하게 느려지게 된다면 운송수단에 장치된 알람기능과 진동기능을 이용해 운전자에게 자극을 주어 잠에서 깰 수 있게 한다.

또한 핸들에 함께 장치된 수평 감지 센서를 통해 지속적으로 운전 경로를 파악한다. 대부분의 졸음운전은 직진도로를 오래 달릴 때 발생하게 되므로 직진도로를 일정 시간이상 달리게 된다면 주기적으로 알람을 주어 운전자가 졸음을 방지할 수 있게 한다.

Claims (3)

1. 운전자가 이동차량의 방향을 운전대를 통해 지정하는 운송수단의 운전대에 광센서가 장착되어 있는 운전대 혹은 운송수단.
   
2. 청구항 1에 있어서 운전대 부분의 광센서에서 녹색 LED 광선을 손가락을 향해 쏘고 이때 혈구 수에 따른 반사되는 빛의 양을 광센서로 파악하여 전기적인 신호로 변환, 표시하고 일정 심박수 이하로 떨어지게 될 경우 진동, 소리 등을 통해 졸음운전을 방지할 수 있게 하는 운전대 혹은 운송수단.
   
3. 청구항 2에 있어서 운전대에서 운전자의 손가락 부분이 잘 닿을 수 있는 운전대 뒤 혹은 안쪽 부분에 LED광선을 쏘는 장치를 가지고 있고 그 주위에 반사되어 나오는 빛을 분석할 수 있는 광센서가 장착되어 있는 운전대 혹은 운송수단.
   
   
   

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