KR20240050514A - 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치 및 심박수를 측정할 수 있는 방법 - Google Patents
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Abstract
심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치는 바닥에 배치되는 프레임; 상기 바닥으로부터 상기 프레임으로 전달되는 진동을 감지할 수 있도록 상기 프레임에 구비되는 진동 감지 센서; 상기 프레임에 설치되는 지지부 및 사용자의 신체에 마사지를 제공할 수 있도록 상기 지지부에 구비되는 마사지부를 포함하는 마사지 모듈; 상기 마사지부에 안착된 사용자의 신체로부터 전달되는 심박을 감지할 수 있도록 상기 마사지 모듈에 구비되는 심박 감지 센서; 및 상기 심박 감지 센서로부터 획득한 제 1 신호와 상기 진동 감지 센서로부터 획득한 제 2 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출하는 프로세서를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치 및 심박수를 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용자의 심박수를 보다 정확하게 측정할 수 있는 마사지 장치 및 심박수를 측정하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 심박변이도(HRV; Heart Rate Variability)는 심혈관계에 병리, 생리학적인 상태를 평가하는데 정량적인 지표를 제공하며 교감 신경계와 부교감 신경계에 영향을 받으므로, 스트레스성 질환에 관여하는 자율 신경계에 정량적 지표로 사용된다. 따라서 헬스 기기, 마사지기, 온열 치료기 등에서 심장 박동과 연관하여 구동되는 제품이 등장하고 있다.
주식회사 세라젬의 한국등록특허공보 제2014218호에는 종래의 심박수 측정 기능을 구비한 온열 치료기의 제어 장치가 개시된다. 이러한 제어 장치는 중량감지센서에서 감지된 심탄도 신호로부터 심박수를 산출하여, 온열 치료기가 산출된 심박수에 따라 사용자에게 적절한 마사지 모드를 제공하도록 구성된다.
이러한 제어 장치는 중량감지센서에서 추출한 심탄도 신호에서 전원 노이즈, 체중 신호 노이즈 등을 제거하기 위하여 전처리하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 종래의 제어 장치는 온열 치료기가 놓이는 바닥의 진동에 의하여 발생된 노이즈를 제거할 수 있는 구체적인 기술적 방안을 제시하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 바닥의 진동으로부터 기인하는 노이즈 신호를 제거함으로써, 보다 정확하게 사용자의 심박수를 산출하고 이를 활용할 수 있는 마사지 장치에 대한 개발이 절실히 요구되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 사용자의 심박수를 정확하게 측정할 수 있는 마사지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 측정된 심박수를 표시하여 사용자에게 제공할 수 있는 마사지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측정된 심박수를 이용하여 사용자에게 다양한 마사지 모드를 제공할 수 있는 마사지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 바닥에 배치되는 프레임; 상기 바닥으로부터 상기 프레임으로 전달되는 진동을 감지할 수 있도록 상기 프레임에 구비되는 진동 감지 센서; 상기 프레임에 설치되는 지지부 및 사용자의 신체에 마사지를 제공할 수 있도록 상기 지지부에 구비되는 마사지부를 포함하는 마사지 모듈; 상기 마사지부에 안착된 사용자의 신체로부터 전달되는 심박을 감지할 수 있도록 상기 마사지 모듈에 구비되는 심박 감지 센서; 및 상기 심박 감지 센서로부터 획득한 제 1 신호와 상기 진동 감지 센서로부터 획득한 제 2 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출하는 프로세서를 포함하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치가 제공된다.
이때, 상기 제 1 신호는 사용자의 심장 박동에 관한 정보를 포함하는 심박 신호 및 상기 심박 신호 외의 노이즈 신호를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 노이즈 신호가 제거될 수 있도록 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 보정할 수 있다.
이때, 상기 노이즈 신호는 상기 바닥으로부터 상기 마사지 모듈로 전달되는 진동에 의한 진동 노이즈 신호를 포함할 수 있다.
이때, 상기 프로세서는 상기 제 1 신호를 보정하기 위하여 상기 제 2 신호를 기초로 보정 신호를 산출하고, 상기 제 1 신호 및 상기 보정 신호를 토대로 사용자의 심박수를 산출할 수 있다.
이때, 상기 프로세서는 상기 제 2 신호 및 보정 계수를 기초로 상기 보정 신호를 산출할 수 있다.
이때, 상기 프로세서는 상기 제 1 신호의 노이즈 신호와 상기 보정 신호가 동일해질 수 있도록 상기 보정 계수를 수정할 수 있다.
이때, 상기 프로세서는 상기 보정 계수를 수정하기 위하여 적응적 필터(adaptive filter) 알고리즘을 이용할 수 있다.
이때, 상기 적응적 필터 알고리즘은 LMS(Least Mean Square) 필터 알고리즘, NLMS(Normalized Least Mean Square) 필터 알고리즘 및 RLS(Recursive Least Square) 필터 알고리즘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이때, 상기 프로세서는 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 적어도 하나를 증폭 및 필터링하고, 상기 증폭 및 필터링된 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출할 수 있다.
이때, 상기 심박 감지 센서는 마사지부에 안착된 신체의 중량을 감지할 수 있는 중량 감지 센서로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 심박 감지 센서는 상기 지지부 일측에 배치될 수 있다.
이때, 상기 마사지부는 사용자에게 온열 치료를 제공할 수 있도록 상기 지지부에 회전 가능하게 결합되는 온열 치료용 도자를 포함할 수 있다.
이때, 상기 온열 치료용 도자 및 상기 심박 감지 센서는 복수개로 구비되고, 상기 복수의 온열 치료용 도자는 사용자의 신장 방향과 나란한 제 1 열을 따라 배열되는 제 1 온열 치료용 도자 및 제 2 온열 치료용 도자 및 상기 제 1 열과 나란한 제 2 열을 따라 배열되는 제 3 온열 치료용 도자 및 제 4 온열 치료용 도자를 포함하고, 상기 복수의 심박 감지 센서는 상기 제 1 열 상에 배치되는 제 1 심박 감지 센서 및 상기 제 2 열 상에 배치되는 제 2 심박 감지 센서를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 열 및 상기 제 2 열은 사용자의 신체를 중심으로 대칭적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 바닥에 배치되는 프레임 및 마사지를 제공할 수 있도록 상기 프레임에 설치되는 마사지 모듈을 포함하는 마사지 장치로부터 마사지를 제공받는 사용자의 심박수를 측정하는 위한 방법으로서, 상기 마사지 모듈에 구비되는 심박 감지 센서로부터 제 1 신호를 획득하는 단계; 상기 프레임에 구비되는 진동 감지 센서로부터 제 2 신호를 획득하는 단계; 및 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출하는 단계를 포함하는, 심박수를 측정하는 방법이 제공된다.
이때, 상기 제 1 신호는 사용자의 심장 박동에 의하여 감지된 심박 신호 및 상기 심박 신호 외의 노이즈 신호를 포함하고, 상기 심박수를 산출하는 단계는 상기 노이즈 신호가 제거될 수 있도록, 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 신호를 보정하는 단계는 상기 제 2 신호 및 보정 계수를 기초로 보정 신호를 산출하는 단계; 및 상기 제 1 신호 및 상기 보정 신호를 토대로 심박수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 신호를 보정하는 단계는 상기 상기 제 1 신호의 노이즈 신호와 상기 보정 신호가 동일해질 수 있도록 상기 보정 계수를 수정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 보정 계수를 수정하는 단계에서는 위하여 적응적 필터(adaptive filter) 알고리즘이 이용될 수 있다.
이때, 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 적어도 하나를 증폭 및 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치 및 심박수를 측정하는 방법은, 사용자의 신체 진동을 감지하는 심박 감지 센서로부터 제 1 신호를 획득하고, 획득한 제 1 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치 및 심박수를 측정하는 방법은, 바닥으로부터 전달되는 진동을 감지하는 진동 감지 센서로부터 제 2 신호를 획득하고, 획득한 제 2 신호를 기초로 제 1 신호를 보정함으로써, 정확하게 사용자의 심박수를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치 및 심박수를 측정하는 방법은, 제 2 신호와 보정 계수를 기초로 보정 신호를 산출하고, 산출된 보정 신호를 토대로 제 1 신호를 보정함으로써, 보다 정확하게 사용자의 심박수를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치 및 심박수를 측정하는 방법은, 적응성 필터(adaptive filter) 알고리즘을 이용하여 보정 계수를 수정하고, 수정된 보정 계수를 토대로 제 1 신호를 보정하여 제 1 신호에서 바닥의 진동에 의한 노이즈 신호를 정밀하게 제거함으로써, 사용자의 심박수를 보다 정확하게 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치는, 산출된 심박수에 관한 데이터를 저장하는 메모리 및 산출된 심박수를 표시할 수 있는 인터페이스를 포함하여, 마사지에 따라 측정되는 심박수에 관한 데이터를 축적하고, 또한, 이를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치는, 산출된 심박수를 기초로 마사지 모드를 결정하고, 결정된 마사지 모드에 따라 마사지 모듈을 제어할 수 있는 컨트롤러를 포함하여, 심박수에 따라 적절하게 설정된 마사지를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치를 상측에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 마사지 모듈 및 심박 감지 센서를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 심박 감지 센서, 진동 감지 센서, 프로세서, 메모리, 인터페이스 및 컨트롤러를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 프로세서를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수 측정 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수 측정 방법에서 심박수를 산출하는 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 마사지 모듈 및 심박 감지 센서를 하측에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 심박 감지 센서, 진동 감지 센서, 프로세서, 메모리, 인터페이스 및 컨트롤러를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 프로세서를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수 측정 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수 측정 방법에서 심박수를 산출하는 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단” 및 “구성”등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다.
명세서에서 사용되는 '모듈' 또는 '부'라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어 구성요소를 의미하며, '모듈' 또는 '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만, '모듈' 또는 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '모듈' 또는 '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서, '모듈' 또는 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 또는 변수들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구성요소들과 '모듈' 또는 '부'들은 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '모듈' 또는 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '모듈' 또는 '부'들로 더 분리될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, '모듈' 또는 '부'는 프로세서 및 메모리로 구현될 수 있다. '프로세서'는 범용 프로세서, 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 제어기, 마이크로제어기, 상태머신 등을 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. 몇몇 환경에서, '프로세서'는 주문형 반도체(ASIC), 프로그램가능 로직 디바이스(PLD), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 등을 지칭할 수도 있다. '프로세서'는, 예를들어, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들의 조합, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들의 조합, 또는 임의의 다른 그러한 구성들의 조합과 같은 처리 디바이스들의 조합을 지칭할 수도 있다. 또한, '메모리'는 전자 정보를 저장 가능한 임의의 전자 컴포넌트를 포함하도록 넓게 해석되어야 한다. '메모리'는 임의 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 비-휘발성 임의 액세스 메모리(NVRAM), 프로그램가능 판독-전용 메모리(PROM), 소거-프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거가능 PROM(EEPROM), 플래쉬 메모리, 자기 또는 광학 데이터 저장장치, 레지스터들 등과 같은 프로세서-판독가능 매체의 다양한 유형들을 지칭할 수도 있다. 프로세서가 메모리로부터 정보를 판독하고/하거나 메모리에 정보를 기록할 수 있다면 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다고 불린다. 프로세서에 집적된 메모리는 프로세서와 전자 통신 상태에 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치를 상측에서 바라본 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 마사지 모듈 및 심박 감지 센서를 하측에서 바라본 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 심박 감지 센서, 진동 감지 센서, 프로세서, 메모리, 인터페이스 및 컨트롤러를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 프로세서를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치(1)는 하부 및 상부 프레임(10,20), 진동 감지 센서(30), 마사지 모듈(40) 및 심박 감지 센서(50)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하부 및 상부 프레임(10,20)은 사용자가 눕거나 신체 일부를 거치할 수 있도록 마련된 구성으로서, 하부 및 상부 프레임(10,20)은 바닥 면 상에 놓일 수 있다.
또한, 하부 및 상부 프레임(10,20)은 마사지 모듈(40)이 설치되는 베이스를 제공할 수 있다. 하부 및 상부 프레임(10,20)의 상측에 구비되는 마사지 모듈(40)은 하부 및 상부 프레임(10,20)에 거치된 사용자의 신체에 마사지를 제공한다.
마사지 모듈(40)에는 심박 감지 센서(50)가 구비되어, 사용자의 신체로부터 전달되는 심장 박동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이하에서, 상기 신호를 제 1 신호라 한다.
하부 프레임(10)에는 진동 감지 센서(30)가 구비되어, 바닥으로부터 전달되는 진동을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 이하에서, 상기 신호를 제 2 신호라 한다.
도 2를 함께 참조하면, 프로세서(60)는 제 1 및 제 2 신호를 기초로 심박수를 산출한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치(1)는 복수의 센서에서 획득한 신호를 기초로 하여 보다 정확하게 심박수를 산출할 수 있고, 또한, 산출된 심박수를 마사지 모듈(40)의 제어에 이용하거나 사용자에게 제공할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치의 각 구성을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치(1)의 하부 및 상부 프레임(10,20)은 바닥면에 의하여 지지되는 하부 프레임(10) 및 하부 프레임(10)의 상측에 구비되어 사용자 신체의 적어도 일부가 놓이는 상부 프레임(20)으로 이루어질 수 있다. 하부 및 상부 프레임(10,20)은 충분한 지지력을 확보하기 위하여, 강성이 강한 재질, 예를 들어 금속 또는 강화 플라스틱 소재 등으로 이루어질 수 있다.
도시된 실시예에서, 하부 프레임(10)은 사용자의 상체가 놓이는 상부 프레임(20)을 지지하기 위한 제 1 하부 프레임(12) 및 사용자의 하체를 지지하기 위한 제 2 하부 프레임(14)으로 이루어진다.
제 1 하부 프레임(12)은 한 쌍으로 이루어지고, 한 쌍의 제 1 하부 프레임(12)은 좌우 방향으로 소정의 거리만큼 이격 배치될 수 있다. 한 쌍의 제 1 하부 프레임(12) 사이에는 전술한 상부 프레임(20)이 구비될 수 있다.
상부 프레임(20)은 하부 프레임(10)에 의하여 지지되는 지지력으로 사용자의 상체를 지지하고, 또한, 사용자에게 마사지를 제공할 수 있는 마사지 모듈(40)이 설치되는 베이스를 제공하기 위한 구성이다.
상부 프레임(20)은 마사지 모듈(40)의 기능을 보조하기 위한 구조를 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 마사지 모듈(40)은 사용자의 신장 방향을 따라 이동하며 마사지를 제공할 수 있도록, 상부 프레임(20)에 이동 가능하게 결합된다.
이를 위해, 본 실시예에서 상부 프레임(20)은 제 1 하부 프레임(12)에 의하여 지지되는 베이스 플레이트(22), 상기 베이스 플레이트(22)의 상측부에 사용자의 신장 방향을 따라 형성되는 레일(24)로 이루어진다. 또한, 베이스 플레이트(22)의 일측에는 마사지 모듈(40)이 이동할 수 있도록 구동력을 제공하는 액츄에이터(26)가 구비된다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치(1)의 하부 및 상부 프레임(10,20)의 형상 및 구조가 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 하부 및 상부 프레임(10,20)의 형상 및 구조는 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있을 것이다.
예를 들어, 하부 및 상부 프레임(10,20)의 형상 및 구조는 본 마사지 장치(1)가 배치되는 공간의 특성, 마사지를 제공하는 신체 부위의 특성 및 마사지 모듈(40)의 기능 등에 맞추어 적절하게 구성될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 하부 프레임(10)에는 본 마사지 장치(1)가 놓인 바닥면으로부터 하부 및 상부 프레임(10,20)으로 전달되는 진동을 감지하고, 감지된 진동을 전술한 제 2 신호로 변환하는 진동 감지 센서(30)가 구비될 수 있다.
진동 감지 센서(30)는 저항값 가변방식 진동 감지 센서, 광량 검지식 진동 감지 센서, 압전식 진동 감지 센서 등으로 이루어질 수 있으나, 바닥면으로부터 하부 및 상부 프레임(10,20)으로 전달되는 진동을 감지할 수 있다면, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다.
또한, 도시된 실시예에서 진동 감지 센서(30)는 제 1 하부 프레임(12)의 외측부에 설치되나, 바닥면으로부터 하부 및 상부 프레임(10,20)으로 전달되는 진동을 감지할 수 있다면, 그 위치는 특별히 제한되지 않는다.
예를 들어, 진동 감지 센서(30)는 제 1 하부 프레임(12)의 내부에 실장 되거나, 제 2 하부 프레임(14)에 설치되거나, 베이스 플레이트(22)에 설치될 수도 있을 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이 하부 및 상부 프레임(10,20)의 상측에는 마사지 모듈(40)이 구비된다. 본 실시예에서, 마사지 모듈(40)은 이송부(42), 지지부(44), 마사지 부(46,48)로 이루어진다.
이송부(42)는 박스 형상의 구조체로서, 후술하는 마사지 부(46,48)를 사용자의 신장 방향을 따라 이동시키기 위한 구성이다. 이를 위해, 이송부(42)의 측부 또는 하부에는 베이스 플레이트(22) 상의 레일(24)에 이동 가능하게 결합되는 롤러가 구비될 수 있다.
또한, 이송부(42)는 구동력을 전달받을 수 있도록 전술한 액츄에이터(26)와 소정의 방식으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 이송부(42)는 구동력을 전달받아 후술하는 지지부(44) 및 마사지 부(46,48)를 이동시킬 수 있다.
이송부(42)의 상측에는 지지부(44)가 고정 결합될 수 있다. 지지부(44)는 수평 방향으로 연장되는 판형 부재로서, 후술하는 마사지 부(46,48)를 지지하기 위한 구성이다.
본 실시예에서 마사지 부(46,48)는 도시된 바와 같이 신체의 서로 다른 부위에 마사지를 제공할 수 있는 제 1 마사지 부(46) 및 제 2 마사지 부(48)로 이루어질 수 있다.
제 1 및 제 2 마사지 부(46,48)는 도시된 바와 같이 복수의 온열치료용 도자(46,48)로 이루어질 수 있다. 이때, 복수의 온열치료용 도자(46,48)는 지지부(44)에 각각 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제 1 마사지 부(46)는 사용자의 신장 방향과 나란한 제 1 열(L1)을 따라 배치되는 제 1 온열치료용 도자(46a) 및 제 2 온열치료용 도자(46b)로 이루어질 수 있고, 제 2 마사지 부(48)는 제 1 열(L1)과 나란하되 소정 간격만큼 이격 배열되는 제 2 열(L2)을 따라 배치되는 제 3 온열치료용 도자(48a) 및 제 4 온열치료용 도자(48b)로 이루어질 수 있다.
이때, 제 1 열(L1)과 제 2 열(L2)이 사용자의 신체를 중심으로 서로 대칭적으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 제 1 마사지 부(46)와 제 2 마사지 부(48)는 사용자의 신체를 대칭적으로 지지하며 마사지를 제공할 수 있다.
이를 통해, 사용자의 신체에 의한 하중이 고르게 분산되어 마사지 모듈(40)의 구조적 안정성이 증대될 수 있고, 신체 구조에 적합한 마사지를 효과적으로 제공할 수 있다.
한편, 도시된 실시예에서 마사지 부(46,48)는 전술한 바와 같이 온열치료용 도자로 이루어지나, 이에 한정되는 것은 아니며, 마사지 부(46,48)는 소정의 방식으로 운동하며 사용자에게 마사지를 제공할 수 있는 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 마사지 부(46,48)는 상하 운동하며 사용자의 신체에 국부적인 압력을 인가할 수 있는 마사지 돌기, 구름 운동하며 사용자의 신체에 부드러운 압력을 인가할 수 있는 마사지용 롤러 등으로 이루어질 수도 있을 것이다.
이때, 도 2를 다시 참조하면, 마사지 모듈(40)에는 심박 감지 센서(50)가 구비될 수 있다. 전술한 바와 같이, 심박 감지 센서(50)는 심박수에 관한 정보를 내포하는 사용자의 신체 진동을 감지하고 이를 전기적 신호인 제 1 신호로 변환하기 위한 구성이다.
심박 감지 센서(50)는 신체 진동을 감지할 수 있는 다양한 종류의 센서로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 심박 감지 센서(50)는 사용자의 체중을 감지할 수 있는 로드셀로 이루어진 중량 감지 센서이다.
중량 감지 센서는 미세한 심탄도 신호를 포함하는 체중 신호를 감지할 수 있다. 이때, 심탄도(ballistocardiogram) 신호는 심박동에 수반되는 신체의 진동을 감지한 신호를 의미한다.
이때, 심박 감지 센서(50)는 마사지 부(46,48)를 지지하는 지지부(44)의 일측, 도 2를 기준으로 지지부(44)의 하측에 구비될 수 있다. 이를 통해, 심박 감지 센서(50)는 마사지 부(46,48)의 움직임에 따른 영향을 최소한으로 받으면서도 사용자의 신체 진동을 안정적으로 정확하게 감지할 수 있다.
또한, 심박 감지 센서(50)는 복수개로 구비될 수 있다. 도시된 실시예에서, 복수의 심박 감지 센서(50)는 제 1 열(L1) 상에 배치되는 제 1 심박 감지 센서(52) 및 제 2 열(L2) 상에 배치되는 제 2 심박 감지 센서(54)를 포함한다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 심박 감지 센서(52,54)는 고르게 분산된 신체의 체중을 기초로 안정적이고 정확하게 신체 진동을 감지할 수 있다.
그러나, 마사지 모듈(40)에서 심박 감지 센서(50)가 설치되는 위치가 도시된 바와 같이 제 1 또는 제 2 열(L1,L2)상의 지지부(44)로 한정되는 것은 아니며, 사용자의 신체 진동을 감지하여 심박을 측정할 수 있다면, 그 위치는 특별히 제한되지 않는다. 즉, 심박 감지 센서(50)는 심박을 안정적으로 정확하게 측정할 수 있다면, 소정 방식으로 운동하며 사용자의 신체를 직접적으로 가압하는 마사지 부(46,48)에 설치될 수도 있을 것이다.
한편, 심박 감지 센서(50)로부터 얻어진 제 1 신호는 사용자의 심박에 관한 정보를 내포하는 심박 신호(즉, 심탄도 신호) 및 심박 신호 외의 노이즈 신호로 이루어질 수 있다.
노이즈 신호는 제 1 신호로부터 심박수를 정확하게 산출하는데 방해된다. 노이즈 신호는 바닥으로부터 프레임을 통하여 마사지 모듈(40)로 전달되는 진동에 기인한 신호를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 상술한 노이즈 신호에 의한 영향을 최소화 하기 위하여 전술한 진동 감지 센서(30)(도 1에 도시됨)를 도입하였다. 노이즈 신호를 고려하여 심박수를 정확하게 산출하는 과정은 본 발명의 일 실시예에 다른 심박수를 산출하는 방법과 함께 후술하도록 한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치(1)는 프로세서(60), 메모리(70), 인터페이스(80) 및 컨트롤러(90)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(60), 메모리(70), 인터페이스(80) 및 컨트롤러(90)는 하부 및 상부 프레임(10,20)의 일측에 설치되거나, 하부 및 상부 프레임(10,20) 내부에 실장될 수 있다.
프로세서(60)는 심박 감지 센서(50)로부터 제 1 신호를 수신하고, 제 1 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출하기 위한 구성이다.
프로세서(60)는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(60)는 하드웨어가 처리하는 전기회로(circuity)를 사용하여 구현되거나, 프로세서, 중앙처리장치(cpu), 제어기, 산술 논리 유닛, 연산 논리 회로, 디지털 신호 처리 장치, 마이크로 컴퓨터, FPGA, 시스템 온 칩(SoC), 프로그래밍 가능한 논리 유닛, 마이크로 프로세서 또는 후술하는 기능을 수행할 수 있는 임의의 디바이스에 의해 구현될 수 있다.
또한, 프로세서(60)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 후술하는 메모리(70) 등에 의해 프로세서(60)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(60)는 메모리(70)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 프로세서(60)는 제 1 신호로부터 심박수를 정확하게 산출하기 위하여, 진동 감지 센서(30)로부터 제 2 신호를 수신하고, 수신한 제 2 신호를 기초로 제 1 신호를 보정할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(60)는 제 1 증폭부(61), 통과 필터부(62), 제 2 증폭부(63), 적응 필터부(64) 및 산출부(65)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치는 심작 박동에 관한 정보를 내포하는 심박 신호와 바닥면의 진동으로부터 기인한 노이즈 신호가 혼재된 제 1 신호를 바닥면의 진동을 감지하여 획득한 제 2 신호를 기초로 보정하여 사용자의 심박수를 정확하게 산출할 수 있다.
프로세서(60) 및 프로세서(60)를 구성하는 각 구성의 구체적인 기능 및 제 1 신호와 제 2 신호를 기초로 심박수를 산출하는 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정하는 방법과 함께 후술하도록 한다.
도 3을 참조하면, 프로세서(60)는 산출된 심박수에 관한 데이터를 메모리(70)로 송신할 수 있다. 메모리(70)는 송신받은 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(70)는 저장된 데이터를 필요에 따라 본 마사지 장치의 다른 구성에 제공할 수 있다. 예를 들어, 메모리(70)는 심박수에 관한 데이터를 후술하는 인터페이스(80) 및/또는 컨트롤러(90)로 송신할 수 있다.
메모리(70)는 비-일시적인 임의의 컴퓨터 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 메모리(70)는 ROM, SSD, 플래시 메모리, 디스크 드라이브 등과 같은 비소멸성 대용량 저장 장치, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 디스크 드라이브, SSD(solid state drive), 플래시 메모리(flash memory) 등을 포함할 수 있다. 또한, 메모리(70)에는 전술한 바와 같이 적어도 하나의 프로그램 코드(예를 들어, 제 1 신호와 제 2 신호를 기초로 심박수를 산출하기 위한 코드)가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리(70)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독가능한 기록매체는 본 실시예의 프로세서(60)에 직접 연결가능한 기록 매체를 포함할 수 있는데, 예를 들어, 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체가 아닌 별도의 통신 모듈을 통해 외부로부터 전달되어 메모리(70)에 로딩될 수도 있을 것이다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 프로세서(60)는 산출된 심박수에 관한 데이터를 인터페이스(80)로 송신할 수 있다. 인터페이스(80)는 사용자와 상호작용하며 정보를 전달하거나 신호를 입력 받기 위한 구성이다. 본 실시예에서, 사용자는 인터페이스(80)를 통하여 산출된 심박수에 관한 데이터를 제공받을 수 있다.
이를 위해, 인터페이스(80)는 프로세서(60)나 메모리(70)에 정보 및/또는 데이터를 입력하거나 프로세서(60)나 메모리(70)으로부터 생성된 정보 및/또는 데이터를 출력하도록 구성될 수 있다. 인터페이스(80)는 입출력 수단의 일 예로서, 버튼 부재, 디지털 신호 표시기 또는 터치 스크린을 구비한 디스플레이 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 프로세서(60)는 산출된 심박수에 관한 데이터를 컨트롤러(90)로 송신할 수 있다.
컨트롤러(90)는 프로세서(60)가 산출한 심박수에 관한 데이터를 기초로 마사지 모드를 결정하고 결정된 마사지 모드를 수행하도록 마사지 부(46,48)(도 2에 도시됨) 및 액츄에이터(26)(도 1에 도시됨)를 제어하는 구성이다. 물론, 컨트롤러(90)는 프로세서(60)가 산출한 심박수에 관한 데이터를 메모리(70)로부터 수신할 수도 있을 것이다.
컨트롤러(90)는 하드웨어가 처리하는 전기회로(circuity)를 사용하여 구현되거나, 프로세서, 중앙처리장치(cpu), 제어기, 산술 논리 유닛, 연산 논리 회로, 디지털 신호 처리 장치, 마이크로 컴퓨터, FPGA, 시스템 온 칩(SoC), 프로그래밍 가능한 논리 유닛, 마이크로 프로세서 또는 후술하는 기능을 수행할 수 있는 임의의 디바이스에 의해 구현될 수 있다.
이때, 컨트롤러(90)는 산출된 심박수에 따라 마사지 모드를 판단할 수 있다. 또한, 컨트롤러(90)는 프로세서(60)가 산출한 심박수에 따라 사용자의 상태를 판단하여 사용자의 상태를 완화시킬 수 있는 마사지 모드를 자동으로 설정할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(90)는 교감 신경계 또는 부교감 신경계를 활성화하도록 해당 마사지 모드의 마사지 패턴, 마사지 강도 및 마사지 온도를 자동으로 설정하여 해당 마사지 모드를 능동적으로 수행하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 컨트롤러(90)는 산출된 심박수가 입력된 사용자의 연령 및 성별에 따른 기준 심박수를 초과하면, 신체 리듬을 안정화하기 위해 사용자의 부교감 신경계를 활성화하는 부교감 촉진 모드를 수행하도록 제어할 수 있다. 이때, 기준 심박수는 사용자가 인터페이스(80)를 통하여 입력한 데이터 및 연령 및 성별에 대한 안정시 심박수에 관한 데이터를 토대로 결정될 수 있다.
또한, 컨트롤러(90)는 산출된 심박수가 입력된 사용자의 연령 및 성별에 따른 기준 심박수 미만이면, 신체리듬을 활성화하기 위해 사용자의 교감 신경계를 활성화하는 교감 촉진 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 컨트롤러(90)는 산출된 심박수가 입력된 사용자의 연령 및 성별에 따른 기준 심박수와 동일하면, 마사지 모드를 직전에 설정된 상태로 동작하는 표준 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.
여기서, 각 수행 모드에 대한 마사지 온도, 마사지 패턴 및 마사지 강도는 메모리(70)에 저장된 상태별 마사지 모드에 따라 설정될 수 있다. 또한, 각 수행 모드에 대한 마사지 온도, 마사지 패턴 및 마사지 강도는 사용자가 인터페이스(80)를 통하여 직접 설정할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 프로세서(60)가 심박수를 정확하게 산출하고, 컨트롤러(90)가 산출된 심박수를 토대로 마사지 모드를 결정하고 마사지 부 및 액츄에이터를 제어함으로써, 사용자의 상태에 보다 적합한 마사지 모드를 효과적으로 제공할 수 있다.
한편, 도 3에서는 컨트롤러(90)가 프로세서(60)와 별도로 구성된 요소로서 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 컨트롤러(90)가 프로세서(60)에 포함되도록 구성될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정하는 방법을 전술한 프로세서의 구체적인 구성과 함께 설명하도록 한다.
발명의 이해를 돕기 위하여, 본 개시에서는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치가 심박수를 측정하는 방법을 설명하도록 한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정하는 방법은 도 1 내지 도 4에 도시된 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치 외에도, 사용자의 심장 박동을 감지하는 심박 감지 센서 및 바닥면의 진동을 감지하는 진동 감지 센서를 구비하는 다른 마사지 장치가 심박수를 측정할 때 적용될 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수 측정 방법의 흐름도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수 측정 방법에서 심박수를 산출하는 단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5를 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정하는 방법에서는 마사지 모듈(40)에 구비된 심박 감지 센서(50)가 제 1 신호를 획득하고(S100), 하부 프레임(10)에 구비된 진동 감지 센서(30)가 제 2 신호를 획득한다(S200).
이때, 제 1 신호를 획득하는 단계(S100)와 제 2 신호를 획득하는 단계(S200)의 순서는 특별히 제한되지 않으나, 후술하는 바와 같이 제 2 신호는 제 1 신호를 보정하기 위한 신호이므로, 제 1 신호와 제 2 신호는 동시에 획득되는 것이 바람직할 것이다.
도 5를 도 3 및 도 4와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정하는 방법에서는 제 1 및 제 2 신호를 획득한 후(S100,S200), 제 1 및 제 2 신호 중 적어도 하나를 증폭 및 필터링한다(S300).
보다 구체적으로, 본 실시예에 따른 신호를 증폭 및 필터링하는 단계(S300)에서는 제 1 증폭부(61)가 제 1 신호를 1차적으로 증폭하고, 통과 필터부(62)가 1차적으로 증폭된 제 1 신호를 필터링하고, 제 2 증폭부(63)가 필터링된 제 1 신호를 2차적으로 증폭한다.
또한, 본 실시예에서 본 실시예에 따른 신호를 증폭 및 필터링하는 단계(S300)에서는 통과 필터부(62)가 제 2 신호를 필터링하고, 제 2 증폭부(63)가 필터링된 제 2 신호를 증폭한다.
이때, 제 1 증폭부(61)는 초단 증폭부로 이루어질 수 있고, 통과 필터부(62)는 저역 통과 필터 및 고역 통과 필터로 이루어질 수 있고, 제 2 증폭부(63)는 주 증폭부로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 제 1 및 제 2 신호는 후속되는 단계에서 처리되기 용이하며 심박수를 정확하게 산출할 수 있도록 전처리될 수 있다. 한편, 제 1 및 제 2 신호가 증폭 및 필터링되는 과정은 상술한 과정에 한정되지 않으며, 다양한 순서에 따라 반복적으로 수행될 수 있을 것이다.
도 5를 도 3 및 도 4와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정하는 방법에서는 프로세서(60)가 제 1 및 제 2 신호를 증폭 및 필터링한 후(S300), 심박수를 산출한다(S400).
보다 구체적으로, 도 6을 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 심박수를 산출하는 단계(S400)에서는 프로세서(60)의 산출부(65)가 보정 계수를 도입하고(S410), 제 2 신호와 보정 계수를 기초로 보정 신호를 산출한다(S430). 도 6에 도시된 보정 계수를 수정하는 단계(S420)는 도 4에 도시된 적응 필터부(64)와 함께 후술하도록 한다.
이때, 보정 계수 및 보정 신호는 제 2 신호를 토대로 제 1 신호를 효과적으로 보정하기 위하여 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 보정 신호는 하기의 [수식 (1)]에 따라, 제 2 신호와 보정 계수의 곱으로 정의될 수 있다.
[수식 (1)]
여기서, [수식 (1)]에서 는 보정 신호를 의미하고, 는 제 2 신호를 의미하고, 는 보정 계수를 의미한다.
다시 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 심박수를 산출하는 단계(S400)에서는 프로세서(60)의 산출부(65)가 보정 신호를 산출한 후(S430), 보정 신호를 토대로 제 1 신호를 보정한다(S440).
전술한 바와 같이, 제 1 신호는 사용자의 심작 박동에 의하여 감지된 심박 신호와 심박 신호 외의 노이즈 신호, 특히, 바닥면의 진동에 기인한 노이즈 신호를 포함할 수 있다.
이때, 제 1 신호를 보정하는 단계(S440)에서 제 1 신호는 상기의 노이즈 신호가 효과적으로 제거되기 위하여 다양한 방식으로 보정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 신호는 하기의 [수식 (2)]에 따라, 제 1 신호에서 보정 신호를 뺌으로써 보정될 수 있다.
[수식 (2)]
여기서, [수식 (2)]에서 는 보정된 제 1 신호를 의미하고, 는 제 1 신호를 의미한다. 이하에서, 보정된 제 1 신호를 출력 신호라 한다.
다시 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 심박수를 산출하는 단계(S400)에서는 제 1 신호를 보정하여 출력 신호를 산출한 후(S440), 산출된 출력 신호를 기초로 심박수를 산출한다(S450).
이때, 출력 신호를 기초로 심박수를 산출하는 단계(S450)는 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(60)의 산출부(65)는 출력 신호를 토대로 피크 신호를 검출할 수 있다. 이때, 피크 신호는 심박 신호에 대응하는 신호이다. 그 후, 산출부(65)는 단위 시간당 검출된 심박 신호의 피크점의 수를 기초로 심박수를 산출할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 심박수를 산출하는 방법에 따르면, 바닥면의 진동을 감지하여 획득한 제 2 신호를 기초로 하여 제 1 신호를 보정하므로, 제 1 신호에서 바닥면의 진동에 기인한 노이즈 신호를 선별적으로 제거할 수 있어, 심박수를 정확하게 측정할 수 있다.
한편, 다시 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 산출하는 단계(S400)에서는 보다 정확하게 심박수를 측정하기 위하여, 보정 계수를 도입한 후(S410) 보정 계수를 수정할 수 있다(S420).
이를 위해, 본 실시예에 따른 심박수를 산출하는 방법에서는 적응 필터부(64)가 수정 전 보정 계수 및 수정 전 보정 계수를 기초로 산출된 출력 신호를 이용하여 수정된 보정 계수를 산출한다.
이하의 수식에서, 는 수정 전 보정 계수를 의미하고, 는 수정된 보정 계수를 의미한다. 이때, 수정된 보정 계수는 제 1 신호와 수정된 보정 계수를 곱한 보정 신호가 제 1 신호에 포함되는 바닥면의 진동에 의한 노이즈 신호와 동일해지도록 수정될 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 보정 계수를 수정하는 단계(S420)에서는 적응 필터부(64)가 하기의 [수식 (3)]에 따라, 자승의 오차()를 산출한다.
[수식 (3)]
그 후, 본 실시예에 따른 보정 계수를 수정하는 단계(S420)에서는 적응 필터부(64)가 하기의 [수식 (4)]에 따라 평균 자승의 오차()를 산출한다. 이때, 는 기대값 연산자를 의미한다.
[수식 (4)]
이때, 평균 자승의 오차는 하기의 [수식 (5)]와 같이 표현될 수 있다. 이때, 이다.
[수식 (5)]
그 후, 본 실시예에 따른 보정 계수를 수정하는 단계(S420)에서는 적응 필터부(64)가 하기의 [수식 (6)]에 따라 평균 자승 오차의 기울기()를 산출한다.
[수식 (6)]
이때, 평균 자승 오차의 기울기( 또는 )는 하기의 [수식 (7)]과 같이 표현될 수 있다.
[수식 (7)]
그 후, 본 실시예에 따른 보정 계수를 수정하는 단계(S420)에서는 적응 필터부(64)가 평균 자승 오차의 기울기를 0으로 하는 수정된 보정 계수를 산출한다. 이때, 수정된 보정 계수는 Wiener-Hopf 방정식에 따라 하기의 [수식 (8)]과 같이 표현될 수 있다.
[수식 (8)]
상술한 과정에 따라, 수정된 보정 계수를 산출할 수 있다. 이때, 보정 계수를 수정하는 단계(S420)는 심박수를 산출하는 동안에 반복적으로 수행됨으로써, 보정 계수는 계속적으로 수정될 수 있다.
다시 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 심박수를 산출하는 단계(S400)에서는 프로세서(60)의 적응 필터부(64)가 보정 계수를 수정한 후(S420), 프로세서(60)의 산출부(65)가 수정된 보정 계수를 기초로 보정 신호를 산출하고(S430), 산출된 보정 신호를 기초로 제 1 신호를 보정하여 출력 신호를 산출하고(S440), 출력 신호를 토대로 심박수를 산출한다(S450).
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 산출하는 방법에 따르면, 보정 신호가 노이즈 신호와 동일해지도록 보정 계수가 수정됨으로써, 바닥면의 진동에 의한 노이즈 신호가 제 1 신호에서 선별적으로 정확하게 제거될 수 있으므로, 더욱 정확하게 심박수를 산출할 수 있다.
한편, 다시 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 보정 계수를 수정하는 단계(S420)에서는 추정 기울기()를 이용하여 보정 계수를 수정할 수 있다. 이때, 추정 기울기는 하기의 [수식 (9)]와 같이 자승의 오차에 대한 미분으로 정의될 수 있다.
[수식 (9)]
즉, 적응 필터부(64)는 추정 기울기와 steepest descent방법을 토대로 도출되는 하기의 [수식 (10)]을 이용하여, 수정된 보정 계수를 산출할 수 있다.
[수식 (10)]
이때, [수식 (10)]에서 는 스텝의 크기(step size)를 의미한다. 스텝의 크기가 크면, 반복적으로 수정되어 산출되는 보정 계수는 소정의 값으로 빠르게 수렴하나 정상상태에서 오차를 크게 하거나 해를 찾지 못하고 발산하게 할 수 있다.
반대로, 스텝의 크기가 작으면, 반복적으로 수정되어 산출되는 보정 계수는 소정의 값으로 느리게 수렴하나, 정상상태에서의 오차를 최소화할 수 있다. 이를 위해, 스텝의 크기는 적절하게 조정될 수 있다. 예를 들어, 스텝의 크기는 0.1 내지 1로 설정될 수 있다.
그 후, 적응 필터부(64)는 하기의 [수식 (11)]을 이용하여 추정 기울기를 연산할 수 있다.
[수식 (11)]
그 후, 적응 필터부(64)는 [수식 (10)]과 [수식 (11)]을 병합하여, 하기의 [수식 (12)]를 도출하고, 도출된 [수식 (12)]를 기초로 수정된 보정 계수를 산출할 수 있다.
[수식 (12)]
상술한 과정에 따라, 산출되는 수정된 보정 계수는 심박수를 보다 정확하게 산출하기 위하여 이용될 수 있다.
한편, 다시 도 6을 도 4와 함께 참조하면, 상술한 보정 계수를 수정하는 단계(S420)는 프로세서(60)의 적응 필터부(64)가 적응적 필터(adaptive filter) 알고리즘을 이용함으로써 수행될 수도 있을 것이다.
이때, 적응적 필터 알고리즘으로서, LMS(Least Mean Square) 필터 알고리즘, NLMS(Normalized Least Mean Square) 필터 알고리즘 및 RLS(Recursive Least Square) 필터 알고리즘 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
바람직하게는, 입력신호의 분포 변화에 덜 민감하여 미지의 Non-stationary 환경에 적합하고, 가중치 벡터가 탭입력의 파워에 직접 비례하기 때문에 생기는 경사잡음을 증폭시키는 문제를 극복할 수 있는 NLMS 필터 알고리즘이 이용될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 심박수를 측정하는 방법은 컴퓨터에서 실행하기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 제공될 수 있다. 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다.
매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
본 개시의 방법, 동작 또는 기법들은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 본원의 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리적 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합들로 구현될 수도 있음을 통상의 기술자들은 이해할 것이다.
하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 대체를 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능적 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어로서 구현되는지 또는 소프트웨어로서 구현되는지의 여부는, 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 요구사항들에 따라 달라진다. 통상의 기술자들은 각각의 특정 애플리케이션을 위해 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수도 있으나, 그러한 구현들은 본 개시의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.
하드웨어 구현에서, 기법들을 수행하는 데 이용되는 프로세싱 유닛들은, 하나 이상의 ASIC들, DSP들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스들(digital signal processing devices; DSPD들), 프로그램가능 논리 디바이스들(programmable logic devices; PLD들), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들(field programmable gate arrays; FPGA들), 프로세서들, 제어기들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본 개시에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 컴퓨터, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수도 있다.
따라서, 본 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, DSP, ASIC, FPGA나 다른 프로그램 가능 논리 디바이스, 이산 게이트나 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 것들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한, 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 구성의 조합으로서 구현될 수도 있다.
펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현에 있어서, 기법들은 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM), 판독 전용 메모리(read-only memory; ROM), 비휘발성 RAM(non-volatile random access memory; NVRAM), PROM(programmable read-only memory), EPROM(erasable programmable read-only memory), EEPROM(electrically erasable PROM), 플래시 메모리, 컴팩트 디스크(compact disc; CD), 자기 또는 광학 데이터 스토리지 디바이스 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수도 있다. 명령들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행 가능할 수도 있고, 프로세서(들)로 하여금 본 개시에 설명된 기능의 특정양태들을 수행하게 할 수도 있다.
이상 설명된 실시예들이 하나 이상의 독립형 컴퓨터 시스템에서 현재 개시된 주제의 양태들을 활용하는 것으로 기술되었으나, 본 개시는 이에 한정되지 않고, 네트워크나 분산 컴퓨팅 환경과 같은 임의의 컴퓨팅 환경과 연계하여 구현될 수도 있다. 또 나아가, 본 개시에서 주제의 양상들은 복수의 프로세싱 칩들이나 장치들에서 구현될 수도 있고, 스토리지는 복수의 장치들에 걸쳐 유사하게 영향을 받게 될 수도 있다. 이러한 장치들은 PC들, 네트워크 서버들, 및 휴대용 장치들을 포함할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1: 마사지 장치 10: 하부 프레임
20: 상부 프레임 30: 진동감지센서
40: 마사지 모듈 50: 중량감지센서
60: 프로세서 70: 메모리
80: 인터페이스 90: 컨트롤러
20: 상부 프레임 30: 진동감지센서
40: 마사지 모듈 50: 중량감지센서
60: 프로세서 70: 메모리
80: 인터페이스 90: 컨트롤러
Claims (18)
- 바닥에 배치되는 프레임;
상기 바닥으로부터 상기 프레임으로 전달되는 진동을 감지할 수 있도록 상기 프레임에 구비되는 진동 감지 센서;
상기 프레임에 설치되는 지지부 및 사용자의 신체에 마사지를 제공할 수 있도록 상기 지지부에 구비되는 마사지부를 포함하는 마사지 모듈;
상기 마사지부에 안착된 사용자의 신체로부터 전달되는 심박을 감지할 수 있도록 상기 마사지 모듈에 구비되는 심박 감지 센서; 및
상기 심박 감지 센서로부터 획득한 제 1 신호와 상기 진동 감지 센서로부터 획득한 제 2 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출하는 프로세서를 포함하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 신호는 사용자의 심장 박동에 관한 정보를 포함하는 심박 신호 및 상기 심박 신호 외의 노이즈 신호를 포함하고,
상기 프로세서는
상기 노이즈 신호가 제거될 수 있도록 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 보정하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 노이즈 신호는 상기 바닥으로부터 상기 마사지 모듈로 전달되는 진동에 의한 진동 노이즈 신호를 포함하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제 1 신호를 보정하기 위하여 상기 제 2 신호를 기초로 보정 신호를 산출하고,
상기 제 1 신호 및 상기 보정 신호를 토대로 사용자의 심박수를 산출하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 4항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제 2 신호 및 보정 계수를 기초로 상기 보정 신호를 산출하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 5항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제 1 신호의 노이즈 신호와 상기 보정 신호가 동일해질 수 있도록 상기 보정 계수를 수정하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 6항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 보정 계수를 수정하기 위하여 적응적 필터(adaptive filter) 알고리즘을 이용하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 7항에 있어서,
상기 적응적 필터 알고리즘은 LMS(Least Mean Square) 필터 알고리즘, NLMS(Normalized Least Mean Square) 필터 알고리즘 및 RLS(Recursive Least Square) 필터 알고리즘 중 적어도 하나를 포함하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 프로세서는
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 적어도 하나를 증폭 및 필터링하고, 상기 증폭 및 필터링된 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 심박 감지 센서는
마사지부에 안착된 신체의 중량을 감지할 수 있는 중량 감지 센서로 이루어지는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 심박 감지 센서는 상기 지지부 일측에 배치되고,
상기 마사지부는 사용자에게 온열 치료를 제공할 수 있도록 상기 지지부에 회전 가능하게 결합되는 온열 치료용 도자를 포함하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 온열 치료용 도자 및 상기 심박 감지 센서는 복수개로 구비되고,
상기 복수의 온열 치료용 도자는
사용자의 신장 방향과 나란한 제 1 열을 따라 배열되는 제 1 온열 치료용 도자 및 제 2 온열 치료용 도자 및 상기 제 1 열과 나란한 제 2 열을 따라 배열되는 제 3 온열 치료용 도자 및 제 4 온열 치료용 도자를 포함하고,
상기 복수의 심박 감지 센서는
상기 제 1 열 상에 배치되는 제 1 심박 감지 센서 및 상기 제 2 열 상에 배치되는 제 2 심박 감지 센서를 포함하는, 심박수를 측정할 수 있는 마사지 장치. - 바닥에 배치되는 프레임 및 마사지를 제공할 수 있도록 상기 프레임에 설치되는 마사지 모듈을 포함하는 마사지 장치로부터 마사지를 제공받는 사용자의 심박수를 측정하는 위한 방법으로서,
상기 마사지 모듈에 구비되는 심박 감지 센서로부터 제 1 신호를 획득하는 단계;
상기 프레임에 구비되는 진동 감지 센서로부터 제 2 신호를 획득하는 단계; 및
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 기초로 사용자의 심박수를 산출하는 단계를 포함하는, 심박수를 측정하는 방법. - 제 13항에 있어서,
상기 제 1 신호는
사용자의 심장 박동에 의하여 감지된 심박 신호 및 상기 심박 신호 외의 노이즈 신호를 포함하고,
상기 심박수를 산출하는 단계는
상기 노이즈 신호가 제거될 수 있도록, 상기 제 2 신호에 기초하여 상기 제 1 신호를 보정하는 단계를 포함하는, 심박수를 측정하는 방법. - 제 14항에 있어서,
상기 제 1 신호를 보정하는 단계는
상기 제 2 신호 및 보정 계수를 기초로 보정 신호를 산출하는 단계; 및
상기 제 1 신호 및 상기 보정 신호를 토대로 심박수를 산출하는 단계를 포함하는, 심박수를 측정하는 방법. - 제 15항에 있어서,
상기 제 1 신호를 보정하는 단계는
상기 상기 제 1 신호의 노이즈 신호와 상기 보정 신호가 동일해질 수 있도록 상기 보정 계수를 수정하는 단계를 포함하는, 심박수를 측정하는 방법. - 제 16항에 있어서,
상기 보정 계수를 수정하는 단계에서는 위하여 적응적 필터(adaptive filter) 알고리즘이 이용되는, 심박수를 측정하는 방법. - 제 13항에 있어서,
상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호 중 적어도 하나를 증폭 및 필터링하는 단계를 더 포함하는, 심박수를 측정하는 방법.
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