KR102217120B1

KR102217120B1 - 생체신호 전송기

Info

Publication number: KR102217120B1
Application number: KR1020150062944A
Authority: KR
Inventors: 김도훈
Original assignee: 한국전자기술연구원
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2035-05-06
Also published as: KR20160131166A

Abstract

본 발명은 다수의 센서를 통해 측정된 생체신호를 무선 통신방식으로 수신하여 외부의 분석서버로 전송하는 생체신호 전송기에 관한 것으로, 피측정 대상체에 착용된 복수의 센서로부터 무선 송신되는 생체신호 혹은 동작정보를 수신하기 위한 근거리 무선 통신부와, 상기 무선 통신부를 통해 수신된 생체신호 혹은 동작정보를 잡음성분 제거후 정해진 길이를 갖는 생체정보 전송 패킷으로 신호처리하여 출력하기 위한 디지털 시그널 프로세서와, 상기 디지털 시그널 프로세서에서 출력되는 생체정보 전송 패킷을 이동 통신망을 통해 지정 분석 서버로 전송하기 위한 이동 통신망 무선 통신부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

생체신호 전송기{DEVICE FOR TRANSMITTING A BIO-SIGNAL}

본 발명은 생체신호 중계 시스템에 관한 것으로, 특히 다수의 센서를 통해 측정된 생체신호를 외부의 분석서버로 전송하는 생체신호 전송기에 관한 것이다.

프로 스포츠의 인기와 더불어 국가, 개인 혹은 단체간 경쟁이 심화되면서 스포츠 분야에서도 수많은 첨담 과학기술이 접목되어 발전하고 있다. 경기력 향상을 위해 각종 운동 경기에 필수적으로 사용되는 도구에 관한 연구가 기본적으로 이루어지고 있음은 물론, 스포츠 웨어 또한 많은 발전을 거듭하고 있다. 이러한 스포츠 도구, 의류뿐만 아니라 선수 개개인의 신체 활동, 생체신호 분석을 위한 각종 계측/분석, 시뮬레이션 장비 또한 폭 넓게 활용되고 있다.

기록 단축과 경기력 향상을 위해 무엇보다 우선시되어야 할 부분은 경기중에 이루어지는 선수 개인의 신체 활동 분석일 것이다. 신체 활동 분석을 위해 보편적으로 이용되고 있는 장비들의 공통점은 신체에 부착되는 센서를 사용한다는 것이다.

센서를 통해 근육량, 모션, 생체신호, 신체의 이동방향 혹은 움직임 등을 수집하여 분석할 수 있는데, 이러한 센서의 대다수가 유선방식으로 센싱 데이터를 전송하고 있기 때문에, 신체 활동이 많은 종목, 예를 들면 동계 스포츠 종목, 구기 종목의 선수들에 대한 신체 활동, 생세신호 분석은 센서의 유선으로 인해 많은 제약을 받게 된다. 이러한 문제는 많은 센서를 부착하여 여러 부분의 모션 혹은 생체신호를 감지해야 할 경우 더욱 두드러진다.

더 나아가 센서에서 획득된 센싱 데이터는 긴 신호선을 통해 신호 분석기 혹은 중계기에 전송되기 때문에 여러 가지 간섭신호에 의해서 신호의 품질이 저하될 수 있어 정밀한 신호 분석에 장애를 초래할 수 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2008-0008823 대한민국 공개특허공보 10-2010-0021816

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 발명으로써, 본 발명의 목적은 활동량이 많고 동작인 큰 스포츠 종목 선수들의 생체신호 혹은 동작정보를 무선으로 편리하게 수집하여 원거리에 있는 분석 서버로 전달해 줄 수 있는 생체신호 전송기를 제공함에 있다.

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 다수의 센서를 통해 측정된 생체신호 혹은 동작정보를 병목 현상 없이 고속 수신하여 원거리에 있는 분석 서버로 전달해 줄 수 있는 생체신호 전송기를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기는,

피측정 대상체에 착용된 복수의 센서로부터 무선 송신되는 생체신호 혹은 동작정보를 수신하기 위한 근거리 무선 통신부와;

상기 무선 통신부를 통해 수신된 생체신호 혹은 동작정보를 잡음성분 제거후 정해진 길이를 갖는 생체정보 전송 패킷으로 신호처리하여 출력하기 위한 디지털 시그널 프로세서와;

상기 디지털 시그널 프로세서에서 출력되는 생체정보 전송 패킷을 이동 통신망을 통해 지정 분석 서버로 전송하기 위한 이동 통신망 무선 통신부;를 포함함을 특징으로 한다.

더 나아가 상술한 생체신호 측정기는, 하나 이상의 센서 케이블을 통해 수신되는 생체신호 혹은 동작정보를 디지털 변환하여 상기 디지털 시그널 프로세서로 전달하기 위한 A/D 컨버터;를 더 포함함을 또 다른 특징으로 하며,

상술한 생체신호 측정기들은 분석 서버로부터 전송되어 상기 이동 통신망 무선 통신부를 통해 수신되는 분석 제어 데이터에 따라 진동, 소리, 표시 문자 중 어느 하나를 표출하기 위한 피드백 정보 표출부;를 더 포함함을 또 다른 특징으로 한다.

아울러 상기 디지털 시그널 프로세서는 상기 잡음성분 제거된 생체신호 혹은 동작정보를 일시 저장하기 위한 버퍼를 포함하며, 상기 버퍼에 정해진 길이를 갖는 생체신호 혹은 동작정보가 저장될 경우 이를 생체정보 전송 패킷으로 처리하여 전송함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기는 센서단에서 측정된 생체신호 혹은 동작정보가 바로 디지털 신호로 변환되어 근거리 무선 전송되기 때문에 전송라인 경유에 따른 왜곡을 최소화할 수 있으며, 더 나아가 무선 방식으로 전송되기 때문에 피측정자는 선들에 구애받지 않고 원하는 모션과 활동량으로 테스트에 응할 수 있어 보다 정밀한 생체신호의 측정이 가능하다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기는 정해진 길이의 생체신호 혹은 동작정보가 획득된 경우에만 이를 전송 패킷화하여 이동 통신망을 통해 분석 서버로 전송하기 때문에 소비전력을 절감할 수 있고, 다수의 센서를 통해 측정된 생체신호 혹은 동작정보를 근거리 무선 통신 방식으로 순차 수신할 수 있어 병목 현상 없이 신호 수신할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기의 사용 상태 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기의 블럭 구성 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 하기에서 사용되는 용어중 "생체신호 혹은 동작정보"란 근전도 센서, 심전도, 호흡센서, 동작분석 센서와 같이 피측정 대상체인 운동 선수 인체에 부착되어 사용 가능한 여러 센서들로부터 획득 가능한 신호인 것으로 정의한다. 그리고 피측정 대상체는 사람뿐만 아니라 동물도 피측정 대상체가 될 수 있다. 하기에서는 사람을 대상으로 하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기(200)의 사용 상태를 예시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 생체신호 전송기(200)는 피측정 대상체인 운동 선수, 예를 들면 빙상 스케이트 선수의 인체에 부착된 다수의 센서들(110,120,130)로부터 생체신호 혹은 동작정보를 근거리 무선 통신(블루투스, 와이파이, 지그비 등) 방식으로 전달받아 이를 이동 통신망(3G, 4G, LTE 등)을 통해 지정된 외부의 분석 서버(300)로 전송한다. 아울러 분석 서버(300)로부터 분석 제어 데이터를 수신하여 그 분석 제어 데이터에 따라 진동, 소리, 표시 문자 중 어느 하나를 통해 표출함으로써, 선수 혹은 지도자에게 측정 혹은 분석된 결과를 피드백해 준다.

참고적으로 도 1에서 운동 선수 몸에 부착된 센서들로서는 근전도 센서(110), 심전도/호흡/GSR 센서(120), 동작분석센서(130)를 예시하였지만 이에 국한되는 것이 아니라, 종목, 신체 사이즈, 분석 대상에 따라 다양한 형태의 무선 센서들이 선수의 신체, 의류, 장비 등에 부착되어 데이터 수집 가능하다.

분석 서버(300)는 생체신호 전송기(200)를 통해 전송받은 생체정보 전송 패킷을 분석하여 선수의 근육 사용량, 호흡 및 심박수, 칼로리 소비량, 맥박, 기록, 구간별 기록, 구간별 자세 등을 분석해 실시간 저장하고, 필요시 그 분석 데이터 혹은 분석 제어 데이터를 생체신호 전송기(200)로 전송해 준다. 상기 분석 데이터란 센서들(110,120,130)을 통해 분석된 데이터를 의미하며, 분석 제어 데이터란 분석 데이터에 기초하여 지도자 혹은 선수에게 실시간 피드백해 줘야 할 필요가 있는 시각적 혹은 청각적 알림 데이터를 의미한다.

한편 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기(200)의 블럭 구성도를 예시한 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 생체신호 전송기(200)에 포함된 근거리 무선 통신부(210)는 피측정 대상체(선수)에 착용된 복수의 센서로부터 무선 송신되는 생체신호 혹은 동작정보를 수신한다. 이를 위해 센서 역시 무선 통신모듈(Wireless Communication:WC)을 포함한다. 무선 통신모듈이 구비되지 않은 센서들은

버스를 통해 생체신호 전송기(200)에 연결 가능하다. 근거리 무선 통신부(210)는 블루투스 통신, 와이파이 통신, 지그비 통신 등 지금까지 알려진 여러 통신 방식 중 하나를 사용할 수 있다.

디지털 시그널 프로세서(DSP)(220)는 상기 무선 통신부(210)를 통해 수신된 생체신호 혹은 동작정보를 필터를 이용해 잡음성분 제거하고, 정해진 길이를 갖는 생체정보 전송 패킷으로 신호처리하여 출력한다. 이러한 디지털 시그널 프로세서(220)는 잡음성분 제거된 생체신호 혹은 동작정보를 일시 저장하기 위한 버퍼를 포함하고 있으며, 소비 전력 절감을 위해 상기 버퍼에 정해진 길이를 갖는 생체신호 혹은 동작정보가 저장될 경우 이를 생체정보 전송 패킷으로 처리하여 전송한다.

이동 통신망 무선 통신부(WC,230)는 디지털 시그널 프로세서(220)에서 출력되는 생체정보 전송 패킷을 3G, 4G 혹은 LTE망과 같은 이동 통신망을 통해 지정된 분석 서버(300)로 전송하며, 분석 서버(300)로부터 분석 제어 데이터를 수신하여 피드백 정보 표출부(250)로 전달한다.

상기 피드백 정보 표출부(250)는 선택적으로 부가될 수 있는 기술적 구성요소로서, 분석 서버(300)로부터 전송되어 온 분석 제어 데이터에 따라 진동, 소리, 표시 문자 중 어느 하나의 형태로 표출한다. 즉, 스피커를 통해 경고음 혹은 분석 데이터를 표출할 수 있으며, 표시부를 통해 표출할 수 있으며, 선수가 착용하고 있는 진동수단을 통해 혹은 생체신호 측정기(200)가 선수 신체에 직접 착용 가능한 상태라면 직접 진동으로 소정의 메시지를 전달할 수 있다.

생체신호 전송기(200)가 케이블을 통해 센서와 연결 가능한 시스템이라면 생체신호 전송기(200)는 하나 이상의 센서 케이블을 통해 수신되는 생체신호 혹은 동작정보를 디지털 변환하여 디지털 시그널 프로세서(220)로 전달하기 위한 A/D 컨버터(240)를 더 포함할 수 있다.

이하 상술한 구성을 가지는 생체신호 전송기(200)의 동작을 설명하면,

우선 운동 선수의 신체 곳곳에 측정이 필요한 생체신호 혹은 동작정보를 얻기 위한 다수의 센서(110,120,130)를 부착한다. 이러한 센서들은 근거리 무선통신 가능한 통신모듈(WC)이 탑재되어 있어 생체신호 전송기(200)와 데이터 통신 가능하다.

운동 선수의 움직임에 따라 각 센서(110,120,130)에서 감지된 생체신호 혹은 동작정보는 근거리 무선통신 방식으로 생체신호 전송기(200)에 전송되고, 생체신호 전송기(200)에 포함된 근거리 무선 통신부(210)에서는 생체신호 혹은 동작정보를 수신하여 이를 디지털 시그널 프로세서(DSP,220)로 전달한다.

이에 디지털 시그널 프로세서(DSP,220)에서는 수신된 생체신호 혹은 동작정보에서 잡음성분을 제거한 후 이를 내부 버퍼에 저장한다. 정해진 길이의 생체정보 전송 패킷의 전송이 이루어질 수 있도록 일정량의 데이터가 상기 버퍼에 저장되면 디지털 시그널 프로세서(DSP,220)는 저장 데이터를 정해진 길이를 갖는 생체정보 전송 패킷으로 변환하여 이동 통신망 무선 통신부(WC, 230)를 통해 지정된 분석 서버(300)로 전송한다.

분석 서버(300)에서는 이동 통신망을 통해 전송된 생체정보 전송패킷을 내부 분석 알고리즘에 기초하여 심전도, 근전도, 맥박, 기타 구간별 모션 분석, 기록 분석하여 내부 DB에 저장함은 물론, 필요시 분석 결과, 즉 분석 제어 데이터를 이동 통신망을 통해 재차 생체신호 전송기(200)로 재전송해 준다.

피드백 정보 표출부(250)는 분석 서버(300)로부터 전송되어 온 분석 제어 데이터에 따라 진동, 소리, 표시 문자 중 어느 하나의 형태로 지도자 혹은 선수에게 표출한다. 이에 지도자 혹은 선수 자신은 표출된 정보를 통해 선수에게 코칭 정보를 전달할 수 있고, 선수 자신 역시 표출된 정보를 통해 자세 교정, 가속 추진 등의 행위를 할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 전송기(100)는 피측정 대상체에 부착된 센서와 무선 방식으로 필요한 데이터를 송수신하기 때문에, 아날로그 생체신호의 전송라인 경유에 따른 왜곡을 최소화할 수 있으며,

더 나아가 각 센서의 전송 채널이 다원화되어 있어 디지털 생체신호 혹은 동작정보가 병목 현상 없이 정상적으로 생체신호 전송기(200)로 전달될 수 있다.

또한 피측정자는 선들에 구애받지 않고 원하는 모션과 활동량으로 테스트에 응할 수 있어 보다 정밀한 생체신호의 측정이 가능하며, 생체신호 전송기(200)에서는 정해진 길이의 생체신호 혹은 동작정보가 획득된 경우에만 이를 전송 패킷화하여 이동 통신망을 통해 분석 서버로 전송하기 때문에 소비전력을 절감할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

피측정 대상체인 운동 선수의 인체에 부착된 복수의 센서로부터 무선 송신되는 생체신호 혹은 동작정보를 수신하기 위한 근거리 무선 통신부와;
상기 무선 통신부를 통해 수신된 생체신호 혹은 동작정보를 잡음성분 제거후 정해진 길이를 갖는 생체정보 전송 패킷으로 신호처리하여 출력하기 위한 디지털 시그널 프로세서와;
상기 디지털 시그널 프로세서에서 출력되는 생체정보 전송 패킷을 이동 통신망을 통해 지정 분석 서버로 전송하기 위한 이동 통신망 무선 통신부와;
분석 서버로부터 전송되어 상기 이동 통신망 무선 통신부를 통해 수신되는 구간별 모션 분석 및 기록 분석 데이터를 포함하는 분석 제어 데이터에 따라 코칭 정보를 진동, 소리, 표시 문자 중 어느 하나로 표출하기 위한 피드백 정보 표출부;를 포함함을 특징으로 하는 생체신호 전송기.
청구항 1에 있어서, 하나 이상의 센서 케이블을 통해 수신되는 생체신호 혹은 동작정보를 디지털 변환하여 상기 디지털 시그널 프로세서로 전달하기 위한 A/D 컨버터;를 더 포함함을 특징으로 하는 생체신호 전송기.
삭제
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 디지털 시그널 프로세서는,
상기 잡음성분 제거된 생체신호 혹은 동작정보를 일시 저장하기 위한 버퍼를 포함하며, 상기 버퍼에 정해진 길이를 갖는 생체신호 혹은 동작정보가 저장될 경우 이를 생체정보 전송 패킷으로 처리하여 전송함을 특징으로 하는 생체신호 전송기.