KR20120121975A - Band type sensor-set and operating method of the same - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A band type sensor set and an operation method thereof are provided to give a stimulus to a user through a vibration stimulus device by obtaining information through a biometric signal detecting sensor and an accelerator sensor and processing the information. CONSTITUTION: A hair band(410) covers a head. A first combination structure(420) is combined with the hair band and placed around a temple. A forehead armor(431) is combined with the hair band and attached to the center of a forehead. A first armor(432) is combined with the hair band and attached to a left part of the forehead. A second forehead(434) is combined with the hair band and attached to a right part of the forehead. Biometric signal detecting sensors are placed on the forehead armor, the first armor, and the second armor.

Description

밴드형 센서셋 및 그 동작 방법{BAND TYPE SENSOR-SET AND OPERATING METHOD OF THE SAME}BAND TYPE SENSOR-SET AND OPERATING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 센서셋에 관한 것으로, 더 구체적으로, 인간-기계 상호작용을 위해 인체에서 기계로 전달되는 각종 신호를 얻기 위한 센서와 기계에서 인체로 전달되는 자극 요소를 포함하는 인체 장착형 센서셋 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor set, and more particularly, to a body-mounted sensor set device comprising a sensor for obtaining various signals transmitted from the human body to the machine for human-machine interaction and a stimulus element transmitted from the machine to the human body. It is about.

본 발명은 지식경제부의 산업원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제번호-10033514 , 과제명: 감성형 멀티모달 u-Learning device 개발].The present invention is derived from a study performed as part of the industrial source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy [Task No.-10033514, Task name: Development of emotional multi-modal u-Learning device].

인간-기계 인터페이스(human-machine interface)는 인간과 기술이 만나는 계면을 지칭한다. 오늘날 널리 사용되는 대부분의 기계 장치들은 인간-기계 인터페이스가 고려되어 있다. 제품 디자인에서 제품 기능 달성을 위한 기술 설계까지 인간-기계 인터페이스는 다양한 관련 분야에 영향을 미친다. 인간-기계 인터페이스 중에서 최근에서는 멀티모달 인터페이스가 정보 통신 단말기의 발달과 함께 널리 통용되고 있다. Human-machine interface refers to the interface between human and technology. Most of the mechanical devices that are widely used today consider a human-machine interface. From product design to technology design to achieve product functionality, human-machine interfaces affect a variety of related fields. In recent years, among the human-machine interfaces, multimodal interfaces have been widely used with the development of information communication terminals.

멀티모달 인터페이스는 인간이 기계에게 정보를 주는 수단이 음성, 키보드, 펜 등으로 다양한 수단을 갖추고, 기계가 인간에게 주는 정보 역시 음성, 오디오, 비디오 등과 같은 다양한 수단을 갖추는 인터페이스를 지칭한다. The multi-modal interface refers to an interface in which the means for giving a human machine information to the machine has various means such as a voice, a keyboard, a pen, and the like, and the information given to the human machine also includes various means such as voice, audio, and video.

멀티모달 인터페이스를 포함한 인간-기계 인터페이스 수단은 주로 개별적 인터페이스 요소별 연구 개발되어 왔다.Human-machine interface means including multimodal interfaces have been mainly researched and developed for individual interface elements.

본 발명은 인터페이스 수단으로 인체로부터 얻는 생체신호, 인체 운동을 감지할 수 있는 가속도 센서, 그리고 인체에 기계의 정보를 제공하는 진동 자극기 등을 포함하는 멀티모달 인터페이스 센서셋을 제공한다. 상기 센서셋 장치는 인간-기계 상호작용에 있어서 감성 기반 디지털 콘텐츠 운용의 중요한 수단일 수 있다.The present invention provides a multi-modal interface sensor set including a bio-signal obtained from the human body as an interface means, an acceleration sensor capable of sensing human body movement, and a vibration stimulator for providing machine information to the human body. The sensorset device may be an important means of emotion-based digital content management in human-machine interaction.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 인간-기계 상호작용을 위한 감성 기반 인터페이스 수단으로 생체 신호 센서, 가속도 센서, 또는 자극기 등을 구비한 센서셋을 제공하는 것이다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide a sensor set having a biosignal sensor, an acceleration sensor, or a stimulator as an emotion-based interface means for human-machine interaction.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋은 머리 주위를 감싸는 헤드 밴드, 상기 헤드 밴드에 결합하고 한쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제1 결합 구조체, 상기 헤드 밴드에 결합하고 이마 중앙에 부착되는 이마 외장, 상기 헤드 밴드에 결합하고 왼쪽 이마에 부착되는 제1 외장, 상기 헤드 밴드에 결합하고 오른쪽 이마에 부착되는 제2 외장, 및 생체신호 검출센서를 포함한다. 상기 생체신호 검출센서는 상기 이마 외장, 상기 제1 외장, 및 상기 제2 외장 중에서 적어도 하나에 장착된다.According to an embodiment of the present invention, the sensor set includes a head band surrounding a head, a first coupling structure coupled to the head band and disposed around one temple, a forehead exterior coupled to the head band and attached to the center of the forehead. And a first sheath coupled to the head band and attached to the left forehead, a second sheath coupled to the head band and attached to the right forehead, and a biosignal detection sensor. The biosignal detection sensor is mounted on at least one of the forehead sheath, the first sheath, and the second sheath.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 외장과 상기 이마 외장을 연결하는 제1 고정 연결대, 상기 제2 외장과 상기 이마 외장을 연결하는 제2 고정 연결대;In one embodiment of the present invention, a first fixed connecting rod for connecting the first outer shell and the forehead sheath, a second fixed connecting rod for connecting the second sheath and the forehead sheath;

한쪽 귀 주변에 배치되는 제3 외장, 상기 제3 외장과 상기 제1 결합 구조체를 연결하는 제1 지지 연결대, 및 상기 이마 외장과 상기 제1 결합 구조체를 연결하는 제1 결합 연결대 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.At least one of a third sheath disposed around one ear, a first support connecting rod connecting the third sheath and the first coupling structure, and a first coupling connecting rod connecting the forehead sheath and the first coupling structure. It may include.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 검출센서는 제3 외장에 장착되는 기준 전극, 상기 이마외장에 장착되는 접지전극, 상기 제1 외장에 장착되는 제1 측정 전극, 및 상기 제2 외장에 장착되는 제2 측정 전극을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bio-signal detection sensor is a reference electrode mounted on a third sheath, a ground electrode mounted on the forehead sheath, a first measuring electrode mounted on the first sheath, and the second sheath It may include a second measuring electrode mounted on.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 헤드 밴드에 결합하고 다른 한쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제2 결합 구조체, 상기 제2 결합 구조체와 상기 이마 외장을 연결하는 제2 결합 연결대, 다른 한쪽 귀 주변에 배치되는 상기 제4 외장, 및 상기 제4 외장과 상기 제2 결합 구조체를 연결하는 제2 지지 연결대를 중에서 적어도 하나를 더 포함하고, 상기 생체신호 검출센서는 상기 제4 외장에 장착되는 보조 전극을 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a second coupling structure coupled to the head band and disposed around the other temple, a second coupling connecting rod connecting the second coupling structure and the forehead sheath, and arranged around the other ear And at least one of the fourth housing and a second support connecting rod connecting the fourth housing and the second coupling structure, wherein the biosignal detection sensor further comprises an auxiliary electrode mounted on the fourth housing. It may include.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 헤드 밴드의 양단은 결합 수단 또는 신축성 있는 고무 재질로 이어져 있고, 상기 결합 수단은 벨크로 또는 단추일 수 있다.In one embodiment of the invention, both ends of the head band is connected to the coupling means or elastic rubber material, the coupling means may be a Velcro or button.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 결합 연결대 또는 제2 결합 연결대는 유연한 와이어, 전기 신호 전달을 위한 전기 도선, 그리고 상기 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first coupling rod or the second coupling rod may comprise a flexible wire, an electrical conductor for electric signal transmission, and a sheath of a flexible material surrounding the wire and the electrical conductor. .

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 지지 연결대 및 제2 지지 연결대는 소성 또는 탄성을 지닌 금속 와이어, 전기 신호 전달을 위한 전기 도선, 그리고 상기 금속 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first support connecting rod and the second support connecting rod is made of a metal wire having plasticity or elasticity, electrical conductors for electrical signal transmission, and a flexible material surrounding the metallic wires and the electrical conductors. It may include an envelope.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 고정 연결대 또는 제2 고정 연결대는 소성 또는 탄성을 지닌 금속 와이어, 전기 신호 전달을 위한 전기 도선, 그리고 상기 금속 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first fixed connecting rod or the second fixed connecting rod is a metal wire having plasticity or elasticity, electrical conductors for electrical signal transmission, and a flexible material surrounding the metal wires and the electrical conductors It may include an envelope.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 검출센서는 생체전기신호 검출을 위해 인체 피부에 직접적인 전기적 접촉이 가능한 생체 전극을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biosignal detection sensor may include a bioelectrode capable of direct electrical contact with the human skin to detect the bioelectrical signal.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 검출센서는 생체역학신호를 검출하기 위한 광센서 및 체온을 검출하기 위한 온도센서 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the biosignal detection sensor may further include at least one of an optical sensor for detecting a biomechanical signal and a temperature sensor for detecting body temperature.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 결합구조체, 상기 제2 결합 구조체, 상기 이마 외장, 상기 제1 외장, 상기 제2 외장, 상기 제3 외장, 및 상기 제4 외장 중 적어도 하나에 장착되고 움직임을 감지하기 위한 가속도 센서를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, mounted on at least one of the first coupling structure, the second coupling structure, the forehead sheath, the first sheath, the second sheath, the third sheath, and the fourth sheath. And it may further include an acceleration sensor for detecting the movement.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 결합구조체, 상기 제2 결합 구조체, 상기 이마 외장, 상기 제1 외장, 상기 제2 외장, 상기 제3 외장, 및 상기 제4 외장 중 적어도 하나에 장착되고 인체에 역학적 진동을 제공하는 진동 자극기를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, mounted on at least one of the first coupling structure, the second coupling structure, the forehead sheath, the first sheath, the second sheath, the third sheath, and the fourth sheath. And further include a vibration stimulator for providing mechanical vibrations to the human body.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 결합 구조체 또는 상기 제2 결합 구조체에 장착되는 처리부를 더 포함할 수 있다. 상기 처리부는 상기 제1 측정 전극에 연결되어 제1 측정 신호를 출력하는 제1 전단 증폭기, 상기 제2 측정 전극에 연결되어 제2 측정 신호를 출력하는 제2 전단 증폭기, 상기 기준전극에 연결되어 기준 신호를 출력하는 제3 전단 증폭기, 및 상기 보조 전극에 연결되어 보조 신호를 출력하는 제4 전단 증폭기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may further include a processing unit mounted to the first coupling structure or the second coupling structure. The processor includes a first shear amplifier connected to the first measurement electrode and outputting a first measurement signal, a second shear amplifier connected to the second measurement electrode and outputting a second measurement signal, and connected to the reference electrode. At least one of a third front end amplifier for outputting a signal, and a fourth front end amplifier connected to the auxiliary electrode for outputting an auxiliary signal.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 처리부는 상기 제1 측정 신호와 상기 제2 측정 신호를 차동 증폭하여 제1 예비 안전도 신호를 제공하는 제1 차동 증폭기, 상기 제1 측정 신호와 상기 기준 신호를 차동 증폭하여 제1 예비 뇌전도 신호를 제공하는 제2 차동 증폭기, 및 상기 제2 측정 신호와 상기 기준 신호를 차동 증폭하여 제2 예비 뇌전도 신호 및 제2 예비 안전도 신호를 제공하는 제3 차동 증폭기, 및 상기 보조 신호와 상기 기준 신호를 차동 증폭하여 예비 심전도 신호를 제공하는 제4 차동 증폭기 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the processing unit is a first differential amplifier for differentially amplifying the first measurement signal and the second measurement signal to provide a first preliminary safety signal, the first measurement signal and the reference signal A second differential amplifier which differentially amplifies a second preliminary electroencephalogram signal and differentially amplifies the second measurement signal and the reference signal to provide a second preliminary electroencephalogram signal and a second preliminary safety signal. And a fourth differential amplifier for differentially amplifying the auxiliary signal and the reference signal to provide a preliminary electrocardiogram signal.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 검출센서는 중심에 관통홀을 가지는 생체 전극, 머리 피부의 온도를 계측하기 위해 상기 생체전극에 밀착되어 장착되는 체온 센서, 및 상기 생체 전극 상에 배치되는 광 센서 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bio-signal detection sensor is disposed on the bio-electrode having a through-hole in the center, a body temperature sensor closely attached to the bio-electrode to measure the temperature of the skin of the head, and the bio-electrode It may include at least one of the light sensor.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 광 센서는 머리 피부에 입사되는 광을 발생시키는 발광 소자, 머리 피부에서 방출되는 광을 검출하여 맥파 신호를 제공하는 수광소자, 및 상기 발광 소자와 상기 수광소자 사이에 직접적인 광간섭을 억제하는 차광막을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the optical sensor is a light emitting device for generating light incident on the skin of the head, a light receiving device for detecting the light emitted from the head skin to provide a pulse wave signal, and the light emitting device and the light receiving device It may include a light shielding film for suppressing direct optical interference therebetween.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 맥파신호를 2차 시간 미분하여 가속도 맥파신호를 제공하는 미분회로부, 및 상기 가속도 맥파신호의 꼭지점에 동기되어 상승 또는 하강 모서리를 갖는 심박펄스 신호를 제공하는 피크 검출기를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, a differential circuit unit for providing an acceleration pulse wave signal by differentiating the pulse wave signal for a second time, and a peak for providing a heartbeat pulse signal having a rising or falling edge in synchronization with a vertex of the acceleration pulse wave signal. It may further include a detector.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋은 머리 주위를 감싸는 헤드 밴드, 상기 헤드 밴드에 결합하고 왼쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제1 결합 구조체, 상기 헤드 밴드에 결합하고 왼쪽 이마에 부착되는 제1 외장, 상기 헤드 밴드에 결합하고 오른쪽 이마에 부착되는 제2 외장, 상기 헤드 밴드에 결합하고 오른쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제2 결합 구조체, 상기 제1 결합구조체에 연결되고 왼쪽 귀 주변에 배치되는 제3 외장, 상기 제2 결합구조체에 연결되고 오른쪽 귀 주변에 배치되는 제4 외장, 및 생체신호 검출센서를 포함한다. 상기 생체신호 검출센서는 상기 제1 외장, 상기 제2 외장, 상기 제3 외장, 및 상기 제4 외장 중에서 적어도 하나에 장착된다.According to an embodiment of the present invention, the sensor set includes a head band surrounding a head, a first coupling structure coupled to the head band and disposed around a left temple, a first enclosure coupled to the head band and attached to a left forehead, A second sheath coupled to the head band and attached to the right forehead, a second coupling structure coupled to the head band and disposed around the right temple, a third sheath connected to the first coupling structure and disposed around the left ear, And a fourth sheath connected to the second coupling structure and disposed around the right ear, and a biosignal detection sensor. The biosignal detection sensor is mounted to at least one of the first exterior, the second exterior, the third exterior, and the fourth exterior.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제3 외장과 상기 제1 결합 구조체를 연결하는 제1 지지 연결대, 상기 제1 결합 구조체와 상기 제2 외장을 연결하는 제1 결합 연결대, 상기 제1 외장과 상기 제2 외장을 연결하는 제1 연결대, 상기 제2 외장과 상기 제2 결합 구조체를 연결하는 제2 결합 연결대, 및 상기 제2 결합 구조체와 상기 제4 외장을 연결하는 제2 지지 연결대 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first support connecting rod for connecting the third sheath and the first coupling structure, the first coupling connecting rod for connecting the first coupling structure and the second sheath, the first sheath and At least one of a first connecting rod connecting the second sheath, a second coupling connecting rod connecting the second sheath and the second coupling structure, and a second supporting connecting rod connecting the second coupling structure and the fourth sheath. It may further include.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 검출센서는 상기 제4 외장에 장착되는 기준 전극, 상기 제1 외장에 장착되는 제1 측정 전극, 상기 제2 외장에 장착되는 제2 측정 전극, 및 상기 제3 외장에 장착되는 접지 전극 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the bio-signal detection sensor includes a reference electrode mounted on the fourth sheath, a first measuring electrode mounted on the first sheath, a second measuring electrode mounted on the second sheath, and It may include at least one of the ground electrode mounted on the third sheath.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋은 머리 주위를 감싸는 헤드 밴드, 오른쪽 귀 주위에 배치되는 기준 전극, 왼쪽 이마에 배치되는 제1 측정 전극, 및 오른쪽 이마에 배치되는 제2 측정 전극을 포함한다. 이 센서셋의 동작 방법은 상기 제1 측정 전극의 출력 신호(S1)와 상기 기준전극의 출력 신호(S3)의 차이를 차동 증폭하여 제1 예비 뇌전도 신호(S_EEG1)를 생성하는 단계, 및 상기 제2 측정 전극의 출력 신호와 상기 기준전극의 출력 신호의 차이를 차동 증폭하여 제2 예비 뇌전도 신호(S_EEG2)를 생성하는 단계를 포함한다.The sensor set according to an embodiment of the present invention includes a head band surrounding the head, a reference electrode disposed around the right ear, a first measuring electrode disposed on the left forehead, and a second measuring electrode disposed on the right forehead. . The method of operating the sensor set may include differentially amplifying a difference between an output signal S1 of the first measurement electrode and an output signal S3 of the reference electrode to generate a first preliminary electroencephalogram signal S_EEG1, and And differentially amplifying a difference between the output signal of the second measurement electrode and the output signal of the reference electrode to generate a second preliminary electroencephalogram signal S_EEG2.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋은 생체신호 검출 센서 및 가속도 센서를 이용하여 정보를 취득하고, 상기 정보를 처리하여 진동 자극기를 통하여 사용자에게 자극을 줄 수 있다.The sensor set according to an embodiment of the present invention may acquire information using a biosignal detection sensor and an acceleration sensor, process the information, and stimulate the user through a vibration stimulator.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에서 설명한 센서셋 장치의 센서셋(100)을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에서 설명한 센서셋의 생체신호 검출용 센서(110)를 설명하는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋을 설명하는 도면이다.
도 4b는 도 4a의 센서셋의 전개도이다.
도 5는 도 4a의 센서셋의 생체 신호 검출 센서를 설명하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋의 블록도이다.
도 7은 도 6의 센서셋의 접지 전극 및 생체 전극들이 배치되는 위치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 센서셋의 동작 방법을 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 센서셋을 설명하는 도면이다.
도 10은 도 9의 센서셋의 블록도이다.
도 11은 도 9의 센서셋의 생체 전극들이 배치되는 위치를 나타내는 도면이다.1 is a view for explaining a sensor set system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a sensor set 100 of the sensor set device described with reference to FIG. 1.
3 is a diagram illustrating a biosignal detection sensor 110 of the sensor set described with reference to FIG. 2.
4A illustrates a sensor set according to an embodiment of the present invention.
4B is an exploded view of the sensor set of FIG. 4A.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a biosignal detection sensor of the sensor set of FIG. 4A.
6 is a block diagram of a sensor set according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a position where the ground electrode and the bioelectrode of the sensor set of FIG. 6 are disposed.
8 is a flowchart illustrating a method of operating a sensor set in an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining a sensor set according to a modified embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of the sensor set of FIG. 9.
FIG. 11 is a view illustrating a position where biological electrodes of the sensor set of FIG. 9 are disposed.

오늘날 정보 통신기기의 발달로 인해 생체 신호는 인간-기계 인터페이스의 좋은 소재로 각광받고 있다. 생체 신호는 인간의 생리학적 정보를 포함한다. 따라서, 생체 신호는 인간-기계 인터페이스 수단으로서 매우 중요한 연구 개발 대상이 되어왔다. 그러나, 생체 신호만으로는 인간-기계 상호작용의 효과를 극대화하기에 원천적인 한계가 있다. Today, with the development of information and communication devices, biological signals are spotlighted as good materials for human-machine interfaces. The biosignal contains human physiological information. Thus, biosignals have been a very important research and development target as a human-machine interface means. However, biosignaling alone has its inherent limitations in maximizing the effects of human-machine interaction.

생체 신호 또는 생체 전기 신호의 계측의 한계가 있다. 예를 들어, 사용자의 운동성 잡음은 깨끗한 신호의 확보를 저해한다. 운동성 잡음은 생체 신호의 유효하고 중요한 정보를 인터페이스 수단으로 활용하는 것에 걸림돌로 작용한다. There is a limitation of the measurement of the biosignal or bioelectrical signal. For example, the motility noise of the user hinders the acquisition of a clean signal. Motility noise is an obstacle to using valid and important information of the biosignal as an interface means.

본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋은 생체 신호 및 사용자 움직임을 감지한다. 상기 사용자가 움직이는 동안은 상기 생체 신호는 활용되지 않을 수 있다. 한편, 상기 사용자가 정지상태인 동안은 상기 생체 신호는 활용될 수 있다. 따라서, 생체 신호에서 운동성 잡음을 제거할 수 있다.The sensor set according to an embodiment of the present invention detects a biosignal and a user's movement. The bio signal may not be utilized while the user moves. Meanwhile, the bio signal may be utilized while the user is at a standstill. Therefore, it is possible to remove kinetic noise from the biosignal.

인간-기계 인터페이스에서 인간의 감성 정보는 대단히 중요하게 취급된다. 올바른 감성 정보를 추출하기 위해서는 생체 신호는 정확히 계측되어야 한다. 측정된 생체 신호에 정보의 오류를 유발하는 잡음이 유입되지 않아야 한다. 만약 잡음이 유입되더라도, 정보의 오류가 잡음에 의한 것임을 알 수 있다면 어느 정도의 잡음 유입은 허용할 수 있다.In the human-machine interface, human emotion information is very important. In order to extract the correct emotional information, the biological signal must be accurately measured. The measured bio-signals shall not introduce noise that causes errors in information. Even if noise is introduced, some noise may be allowed if it is known that the error of information is caused by noise.

잡음 유입을 억제하기 위하여 두 가지 방안을 고려할 수 있다. 일 방안은 생체 신호의 속성이 다른 2종류 이상의 생체 신호들을 동시 계측하여, 생체 신호들의 신호 속성을 참고하여 상호 교차 비교되는 것이다. 다른 방안은 생체 신호 주요 오염원 중의 하나인 사용자 움직임을 계측하여, 생체 신호의 오염 정도와 위치를 파악하는 것이다.Two methods can be considered to suppress the noise inflow. One method is to simultaneously measure two or more types of biosignals having different biosignal properties, and cross-compare each other with reference to the signal properties of the biosignals. Another approach is to measure user movement, one of the major sources of biosignal contamination, to determine the degree and location of contamination of the biosignal.

인간-기계 인터페이스 신호로 주로 활용되는 생체 신호들은 생체 전기 신호, 생체 역학 신호, 또는 체온 등이 있다. 상기 생체 전기 신호는 뇌전도(EEG), 안전도(EOG), 심전도(ECG), 근전도(EMG), 또는 피부저항(GSR)일 수 있다. 상기 생체 역학 신호는 호흡, 맥파(PPG, 또는 가속도 맥파(SDPTG))일 수 있다. Biological signals mainly used as human-machine interface signals include bioelectrical signals, biomechanical signals, or body temperature. The bioelectrical signal may be an electroencephalogram (EEG), safety (EOG), electrocardiogram (ECG), electromyogram (EMG), or skin resistance (GSR). The biomechanical signal may be respiration, pulse wave (PPG, or acceleration pulse wave (SDPTG)).

피부 저항(GSR)을 제외한 생체 전기 신호는 측정 방법과 검출 센서가 모두 동일하다. 따라서, 신호 측정 부위와 사용자의 상태에 따라 생체 전기 신호는 뇌전도(EEG), 안전도(EOG), 심전도(ECG), 및 근전도(EMG)가 섞인 형태를 가질 수 있다. 뇌전도(EEG), 안전도(EOG), 심전도(ECG), 및 근전도(EMG) 신호를 구별하는 것은 신호의 주파수 대역일 수 있다. 하지만, 서로 조금씩 겹치는 대역이 있기 때문에, 완전히 뇌전도(EEG), 안전도(EOG), 심전도(ECG), 및 근전도(EMG) 신호가 완전히 구분되지 못한다. 각 신호들은 조금씩 서로 섞여있는 상태로 있다. 따라서, 필요에 따라 각 신호들을 교차 비교함으로써 특정 신호의 오염 상태와 위치를 파악할 수 있다.Except for skin resistance (GSR), bioelectrical signals are the same in both measurement and detection sensors. Therefore, the bioelectrical signal may have a form in which electroencephalogram (EEG), safety (EOG), electrocardiogram (ECG), and electromyogram (EMG) are mixed according to the signal measurement site and the user's condition. Distinguishing EEG, EEG, ECG, and EMG signals may be the frequency band of the signal. However, because there are bands that overlap each other slightly, EEG, EEG, ECG, and EMG signals are not fully distinguished. Each signal is mixed with each other little by little. Thus, by cross comparing each signal as needed, it is possible to determine the contamination state and location of a particular signal.

생체 역학 신호는 센서 특성에 따라 주위 환경의 영향을 많이 받는다. 특히, 맥파(PPG) 센서는 주위 광원의 영향을 받을 수 있다. 따라서, 센서 부착 부위와 측정 시 주위에 강한 빛의 존재 여부 등의 주의가 요구된다. Biomechanical signals are affected by the environment, depending on the characteristics of the sensor. In particular, the pulse wave (PPG) sensor may be affected by the ambient light source. Therefore, attention is required, such as the presence of strong light around the sensor attachment portion and the measurement.

상기 생체 신호는 어떠한 종류든 사용자 움직임의 영향이 가장 크다. 안정된 정적 상황에서 계측한 신호는 인체에서 생성된 것으로 전적으로 간주할 수 있다. 하지만, 사용자가 움직이는 동적 상황에서는 신호의 오염이 상당히 존재할 수 있다. 이때, 오염의 정도와 위치는 가속도 센서의 출력 신호로 파악될 수 있다.The biological signal is most affected by the user's movement of any kind. The signal measured in a stable static situation can be considered entirely generated by the human body. However, there may be significant contamination of the signal in dynamic situations where the user is moving. At this time, the degree and location of contamination can be understood as an output signal of the acceleration sensor.

또한, 가속도 센서 자체만으로도 인간-기계 인터페이스의 유용한 정보 입력 수단이 될 수 있다. 인체 운동은 사용자 의지를 반영한다. 따라서, 인체 운동은 인터페이스 입력 수단으로서 유용하다.In addition, the acceleration sensor itself may be a useful information input means of the human-machine interface. Human body movement reflects the user's will. Therefore, the human body movement is useful as the interface input means.

사용자의 운동(움직임)은 정보 입력 수단으로 활용될 수 있다. 인간-기계 인터페이스 활용에 있어서 인간에게서 기계로 정보를 입력하는 수단이 사용자의 운동(움직임)이 가능하다. 또한, 기계에서 인간으로 정보출력 수단이 사용자의 운동(움직임)이 될 수도 있다. 기계가 인간에서 정보를 제시하는 방식이 소리나 영상 등이 아니라 사용자 운동(움직임)이 될 수 있다. 진동 자극기(모터)는 사용자 운동을 제공할 수 있다. 상기 센서셋에 정보 출력 수단으로써 자극기를 구비할 수 있다. 진동 자극기는 인간-기계 인터페이스 사용 목적에 따라 다양하게 활용될 수 있다. 게임 콘텐츠에 활용될 경우에는 게임 참여자 자극 수단으로 활용될 수 있다. 또는 학습 콘텐츠에서는 졸음, 산만 등에 따른 경고 수단으로 사용될 수 있다.The user's movement (movement) can be used as information input means. In utilizing the human-machine interface, a means for inputting information from a human to a machine is possible for the user's movement. Also, the information output means from the machine to the human may be the movement (movement) of the user. The way a machine presents information to a human can be movement, rather than sound or video. The vibration stimulator (motor) may provide user movement. The sensor set may include a stimulator as information output means. Vibration stimulators can be used in various ways depending on the purpose of using the human-machine interface. When used in game content, it can be used as a means to stimulate game participants. Or in the learning content can be used as a warning means due to drowsiness, distractions.

주요 생체 신호원에 따라 장착 구조물은 다양한 모습을 가질 수 있다. 예를 들어, 주요 생체 신호가 뇌전도(EEG)인 경우, 장착 구조물은 머리에 착용 가능한 형태이다. 생체 전극은 상기 장착 구조물의 적절한 위치에 배치된다. 가속도 센서는 생체 근처에 위치할 수 있다. 상기 가속도 센서는 사용자 움직임에 의한 생체 전극의 움직임을 감지할 수 있다.The mounting structure may have various shapes depending on the main biosignal source. For example, if the primary biosignal is electroencephalogram (EEG), the mounting structure is wearable on the head. The bioelectrode is disposed at an appropriate location of the mounting structure. The acceleration sensor may be located near the living body. The acceleration sensor may detect movement of the bioelectrode due to user movement.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a sensor set system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 센서셋(100)은 사용자의 머리에 장착된다. 상기 센서셋의 출력 신호는 인터페이스 장치(200)에 제공되어 처리된다. 상기 인터페이스 장치는 컴퓨터(300)에 연결되고, 상기 컴퓨터는 다양한 소프트웨어를 통하여 상기 센서셋을 구동한다.Referring to FIG. 1, the sensor set 100 is mounted on a user's head. The output signal of the sensor set is provided to the interface device 200 and processed. The interface device is connected to the computer 300, which drives the sensor set through various software.

도 2는 도 1에서 설명한 센서셋 장치의 센서셋(100)을 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a sensor set 100 of the sensor set device described with reference to FIG. 1.

도 2를 참조하면, 센서셋(100)은 생체신호 검출용 센서(110), 사용자 움직임 검출용 가속도 센서(120), 구조물(140), 처리부(150) 및 사용자 자극용 진동 자극기(130)를 포함한다. 상기 생체신호 검출용 센서(110), 상기 가속도 센서(120), 상기 처리부(150), 및 상기 진동 자극기(130)는 상기 구조물(140)에 구비된다. 상기 생체신호 검출용 센서(110), 상기 가속도 센서(120), 및 상기 진동 자극기(130)는 1개 채널 이상이 센서셋(100)에 구비될 수 있다. 센서셋(100)은 상기 센서(110)의 출력 신호 및 상기 가속도 센서(120)의 출력 신호를 처리하는 처리부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 센서셋(100)에서 상기 처리부(140)는 상기 진동 자극기를 구동하는 진동 자극기 구동부를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the sensor set 100 includes a biosignal detection sensor 110, a user motion detection acceleration sensor 120, a structure 140, a processor 150, and a user stimulation vibration stimulator 130. Include. The biosignal detecting sensor 110, the acceleration sensor 120, the processing unit 150, and the vibration stimulator 130 are provided in the structure 140. One or more channels of the biosignal detection sensor 110, the acceleration sensor 120, and the vibration stimulator 130 may be provided in the sensor set 100. The sensor set 100 may include a processor 150 that processes an output signal of the sensor 110 and an output signal of the acceleration sensor 120. In addition, in the sensor set 100, the processor 140 may further include a vibration stimulator driving unit for driving the vibration stimulator.

도 3은 도 2에서 설명한 센서셋의 생체신호 검출용 센서(110)를 설명하는 도면이다.3 is a diagram illustrating a biosignal detection sensor 110 of the sensor set described with reference to FIG. 2.

도 3을 참조하면, 생체신호 검출용 센서(110)는 생체전기신호 검출용 센서(111)와 생체 역학신호 검출용 센서(112), 및 체온 센서(113) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 생체전기신호 검출용 센서(111)와 생체 역학신호 검출용 센서(112), 및 체온 센서(113)는 1개 채널 이상으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the biosignal detection sensor 110 may include at least one of a bioelectrical signal detection sensor 111, a biomechanical signal detection sensor 112, and a body temperature sensor 113. The bioelectric signal detection sensor 111, the biomechanical signal detection sensor 112, and the body temperature sensor 113 may be configured with one or more channels.

다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 센서셋은 인체 장착을 위한 구조물, 상기 구조물에 장착되고 생체 신호를 검출하는 생체신호 검출 센서, 상기 구조물에 장착되고 X-Y-Z 세 방향의 사용자 움직임을 검출할 수 있는 가속도 센서, 및 상기 구조물에 장착되고 상기 생체신호 검출 센서 및 가속도 센서의 출력 신호를 처리하여 사용자에게 경고 및 지시를 위한 진동 자극기를 포함한다.Again, referring to FIGS. 1 to 3, the sensor set is a structure for mounting a human body, a biosignal detection sensor mounted on the structure and detecting a biosignal, and mounted on the structure to detect user movement in three directions of XYZ. An acceleration sensor, and a vibration stimulator mounted on the structure and processing output signals of the biosignal detection sensor and the acceleration sensor to warn and instruct a user.

상기 생체신호 검출 센서는 생체 전기 신호 검출을 위해 인체의 적어도 3곳 이상의 서로 다른 위치에 부착되는 생체 전극들을 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor may include bioelectrodes attached to at least three different locations of the human body to detect a bioelectrical signal.

상기 생체신호 검출 센서는 적어도 1채널 이상의 맥파 신호(PPG) 및 상기 맥파 신호를 미분하여 추출한 가속도 맥파 신호(SDPTG) 중에서 적어도 하나를 검출하기 위한 광센서를 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor may include an optical sensor for detecting at least one of at least one channel pulse signal PPG and an acceleration pulse wave signal SDPTG obtained by differentiating the pulse wave signal.

상기 생체신호 검출 센서는 인체의 온도를 계측하기 위해 적어도 1채널 이상의 온도 센서를 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor may include at least one temperature sensor for measuring the temperature of the human body.

상기 가속도 센서는 X, Y, Z축 방향으로의 직선 운동을 감지할 수 있는 가속도 센서 또는 X, Y, Z축에 대한 회전 또는 기울임 운동을 감지할 수 있는 각속도 센서로 구성되어 적어도 1채널 이상의 출력 신호를 제공할 수 있다.The acceleration sensor is composed of an acceleration sensor capable of detecting linear movement in the X, Y, Z axis directions or an angular velocity sensor capable of detecting rotational or tilting motion of the X, Y, Z axes, and outputs at least one channel. May provide a signal.

상기 자극기는 진동 모터를 포함할 수 있다.The stimulator may comprise a vibration motor.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋을 설명하는 도면이다.4A illustrates a sensor set according to an embodiment of the present invention.

도 4b는 도 4a의 센서셋의 전개도이다.4B is an exploded view of the sensor set of FIG. 4A.

도 5는 도 4a의 센서셋의 생체 신호 검출 센서를 설명하는 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a biosignal detection sensor of the sensor set of FIG. 4A.

도 4a, 도 4b, 및 도 5를 참조하면, 상기 센서셋(100)는 머리 주위를 감싸는 헤드 밴드(410), 상기 헤드 밴드(410)에 결합하고 한쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제1 결합 구조체(420), 상기 헤드 밴드(410)에 결합하고 이마 중앙에 부착되는 이마 외장(431), 상기 헤드 밴드(410)에 결합하고 왼쪽 이마에 부착되는 제1 외장(432), 상기 헤드 밴드(410)에 결합하고 오른쪽 이마에 부착되는 제2 외장(434), 및 생체신호 검출센서(500)를 포함한다. 상기 생체신호 검출센서(500)는 상기 이마 외장(431), 상기 제1 외장(432), 및 상기 제2 외장(434) 중에서 적어도 하나에 장착된다.4A, 4B, and 5, the sensor set 100 includes a head band 410 surrounding the head, a first coupling structure coupled to the head band 410 and disposed around one temple ( 420, a forehead sheath 431 coupled to the headband 410 and attached to the center of the forehead, a first sheath 432 coupled to the headband 410 and attached to the left forehead, the headband 410. And a second sheath 434 attached to the right forehead and attached to the right forehead, and a biosignal detection sensor 500. The biosignal detection sensor 500 is mounted to at least one of the forehead sheath 431, the first sheath 432, and the second sheath 434.

상기 헤드 밴드(410)는 신축성을 가진 직물일 수 있다. 상기 헤드 밴드(410)의 양단은 결합 수단(492, 494)에 의하여 결합할 수 있다. 상기 결합 수단(492,494)은 벨크로 또는 단추일 수 있다. 상기 헤드 밴드(410)는 머리를 감싸고 압박할 수 있다. 상기 헤드 밴드(410)는 일정한 폭과 두께를 가진 띠 형상일 수 있다.The head band 410 may be a fabric having elasticity. Both ends of the head band 410 may be coupled by coupling means 492, 494. The engagement means 492 and 494 may be Velcro or buttons. The head band 410 may wrap and press the head. The head band 410 may have a band shape having a predetermined width and thickness.

상기 제1 결합 구조체(420)는 오른쪽 관자놀이 부근에 배치될 수 있다. 상기 제1 결합 구조체(420)는 상기 헤드 밴드(410)에 끼움 결합할 수 있다. 상기 제1 결합 구조체(420)가 상기 헤드 밴드(410)에 결합하는 방식은 다양하게 변형될 수 있다. 상기 제1 결합 구조체(420)는 플라스틱 재질로 형성되고 디스크 형상일 수 있다. 상기 제1 결합 구조체(420)는 제1 결합 연결대(462)를 통하여 상기 이마 외장(431)과 연결된다. 상기 제1 결합 구조체(420)는 제1 지지 연결대(452)를 통하여 제3 외장(436)과 연결된다.The first coupling structure 420 may be disposed near the right temple. The first coupling structure 420 may be fitted to the head band 410. The manner in which the first coupling structure 420 is coupled to the head band 410 may be variously modified. The first coupling structure 420 may be formed of a plastic material and have a disk shape. The first coupling structure 420 is connected to the forehead sheath 431 through a first coupling connecting rod 462. The first coupling structure 420 is connected to the third sheath 436 through the first support connecting portion 452.

제2 결합 구조체(422)는 상기 헤드 밴드(410)에 결합하고 왼쪽 관자놀이 주변에 배치된다. 상기 제2 결합 구조체(422)는 상기 제1 결합 구조체(420)와 동일한 형상 및 구조를 가질 수 있다. 상기 제2 결합 구조체(422)는 제2 결합 연결대(464)를 통하여 상기 이마 외장(431)에 연결된다. 상기 제2 결합 구조체(422)는 제2 지지 연결대(454)를 통하여 제4 외장(438)에 연결된다.The second coupling structure 422 is coupled to the head band 410 and disposed around the left temple. The second coupling structure 422 may have the same shape and structure as the first coupling structure 420. The second coupling structure 422 is connected to the forehead sheath 431 through a second coupling connector 464. The second coupling structure 422 is connected to the fourth sheath 438 through a second support connecting rod 454.

상기 이마 외장(431)은 이마의 중심부에 배치된다. 상기 이마 외장(431)은 상기 헤드 밴드(410)와 끼움 결합할 수 있다. 상기 이마 외장(431)은 플라스틱 재질로 형성되고 직육면체 형상일 수 있다. 상기 헤드 밴드(410)는 상기 이마 외장(431)을 이마에 밀착시킨다. 접지 전극(461e)은 상기 이마 외장(431)에 장착되어 이마에 접촉할 수 있다. 상기 이마 외장(431)은 제1 결합 연결대(462)를 통하여 제1 결합 구조체(420)와 연결되고, 제2 결합 연결대(464)를 통하여 제2 결합 구조체(422)와 연결된다.The forehead sheath 431 is disposed at the center of the forehead. The forehead sheath 431 may be coupled to the head band 410. The forehead sheath 431 may be formed of a plastic material and have a rectangular parallelepiped shape. The head band 410 is in close contact with the forehead sheath 431. The ground electrode 461e may be mounted on the forehead sheath 431 to contact the forehead. The forehead sheath 431 is connected to the first coupling structure 420 through the first coupling connecting rod 462, and is connected to the second coupling structure 422 through the second coupling connecting rod 464.

상기 제1 외장(432)은 왼쪽 이마 부위에 배치된다. 상기 제1 외장(432)은 플라스틱 재질로 형성되고 디스크 형상일 수 있다. 상기 제1 외장(432)은 상기 헤드 밴드(410)에 결합한다. 상기 헤드 밴드(410)는 상기 제1 외장(432)을 이마에 밀착시킨다. 제1 측정 전극(461a)은 상기 제1 외장(432)에 장착된다. 상기 제1 측정 전극(461a)은 왼쪽 이마에 접촉한다. 상기 제1 외장(432)은 제1 고정 연결대(482)를 통하여 상기 이마 외장(431)과 연결된다. The first sheath 432 is disposed on the left forehead portion. The first sheath 432 may be formed of a plastic material and have a disk shape. The first sheath 432 is coupled to the head band 410. The head band 410 is in close contact with the first sheath 432 forehead. The first measuring electrode 461a is mounted on the first sheath 432. The first measurement electrode 461a contacts the left forehead. The first sheath 432 is connected to the forehead sheath 431 through a first fixing connector 482.

제2 외장(434)은 오른쪽 이마 부위에 배치된다. 상기 제2 외장(434)은 플라스틱 재질로 형성되고 디스크 형상일 수 있다. 상기 제2 외장(434)은 상기 헤드 밴드(410)에 결합하고, 상기 헤드 밴드(410)는 상기 제2 외장(434)을 이마에 밀착시킨다. 상기 제2 외장(434)은 제2 고정 연결대(484)를 통하여 상기 이마 외장(431)과 연결된다. 제2 측정 전극(461b)은 상기 제2 외장(434)에 장착된다. 상기 제2 측정 전극(461b)은 오른쪽 이마에 접촉한다. The second sheath 434 is disposed on the right forehead portion. The second sheath 434 may be formed of a plastic material and have a disk shape. The second sheath 434 is coupled to the head band 410, the head band 410 is in close contact with the second sheath 434 forehead. The second sheath 434 is connected to the forehead sheath 431 through a second fixing connecting rod 484. The second measurement electrode 461b is mounted to the second exterior 434. The second measurement electrode 461b contacts the right forehead.

상기 제3 외장(436)은 오른쪽 귀 주변에 배치된다. 상기 제3 외장(436)은 플라스틱 재질로 형성되고 디스크 형상일 수 있다. 상기 제3 외장(436)은 상기 제1 결합 구조체(420)에 제1 지지 연결대(452)를 통하여 연결된다. 기준 전극(461c)은 상기 제3 외장(436)에 장착된다. 상기 기준 전극(461c)은 귀 주변에 접촉한다.The third sheath 436 is disposed around the right ear. The third sheath 436 may be formed of a plastic material and have a disk shape. The third sheath 436 is connected to the first coupling structure 420 through a first support connecting rod 452. The reference electrode 461c is mounted to the third sheath 436. The reference electrode 461c is in contact with the periphery of the ear.

상기 제4 외장(438)은 왼쪽 귀 주변에 배치된다. 상기 제4 외장(438)은 플라스틱 재질로 형성되고 디스크 형상일 수 있다. 상기 제4 외장(438)은 상기 제2 결합 구조체(422)에 제2 지지 연결대(454)를 통하여 연결된다. 보조 전극(461d)는 상기 제4 외장(438)에 장착된다. 상기 보조 전극(461d)은 귀 주변에 접촉한다.The fourth sheath 438 is disposed around the left ear. The fourth sheath 438 may be formed of a plastic material and have a disk shape. The fourth sheath 438 is connected to the second coupling structure 422 through a second support connecting rod 454. The auxiliary electrode 461d is mounted to the fourth sheath 438. The auxiliary electrode 461d is in contact with the periphery of the ear.

제1 고정 연결대(482)는 상기 제1 외장(432)과 상기 이마 외장(431)을 연결한다. 제2 고정 연결대(484)는 상기 제2 외장(434)과 상기 이마 외장(431)을 연결한다. 상기 제1 또는 제2 고정 연결대(482,484)는 소성 또는 탄성을 지닌 금속 와이어, 전기 신호 전달을 위한 전기 도선, 그리고 상기 금속 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함한다. The first fixing connecting rod 482 connects the first sheath 432 and the forehead sheath 431. The second fixing connecting rod 484 connects the second sheath 434 and the forehead sheath 431. The first or second fixed connecting rods 482 and 484 may include a metal wire having plasticity or elasticity, an electric conductor for transmitting an electrical signal, and an outer sheath of a flexible material surrounding the metal wire and the electric conductor.

상기 결합 연결대(462,464)는 유연한 와이어, 전기 신호 전달을 위한 전기 도선, 그리고 상기 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함한다. 제1 결합 연결대(462)는 상기 이마 외장(431)과 상기 제1 결합 구조체(420)를 연결한다. 제2 결합 연결대(464)는 상기 제2 결합 구조체(422)와 상기 이마 외장(431)을 연결한다.The coupling connecting rods 462 and 464 include a flexible wire, an electric conductor for transmitting an electrical signal, and an outer sheath of a flexible material surrounding the wire and the electric conductor. The first coupling connecting rod 462 connects the forehead sheath 431 and the first coupling structure 420. The second coupling connecting rod 464 connects the second coupling structure 422 and the forehead sheath 431.

제1 지지 연결대(452)는 상기 제3 외장(436)과 상기 제1 결합 구조체(420)를 연결한다. 제2 지지 연결대(454)는 상기 제4 외장(438)과 상기 제2 결합 구조체(422)를 연결한다. 상기 제1 지지 연결대(452) 및 제2 지지 연결대(454)는 소성 또는 탄성을 지닌 금속 와이어, 전기 신호 전달을 위한 전기 도선, 그리고 상기 금속 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함한다. The first support connecting rod 452 connects the third sheath 436 and the first coupling structure 420. The second support connecting rod 454 connects the fourth sheath 438 and the second coupling structure 422. The first support connecting member 452 and the second supporting connecting member 454 may include a metal wire having plasticity or elasticity, an electric conductor for transmitting an electrical signal, and a sheath of a flexible material surrounding the metal wire and the electric conductor. do.

생체신호 검출 센서(500)는 생체전기신호 검출을 위해 인체 피부에 직접적인 전기적 접촉이 가능한 생체 전극(520)을 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor 500 may include a bioelectrode 520 capable of direct electrical contact with human skin to detect bioelectrical signals.

상기 생체 전극은 상기 제3 외장(436)에 장착되는 기준 전극(461c), 상기 이마외장(431)에 장착되는 접지전극(461e), 상기 제1 외장(432)에 장착되는 제1 측정 전극(461a), 상기 제4 외장(438)에 장착되는 보조 전극(461d), 및 상기 제2 외장(434)에 장착되는 제2 측정 전극(461b)을 포함한다.The bioelectrode includes a reference electrode 461c mounted on the third sheath 436, a ground electrode 461e mounted on the forehead sheath 431, and a first measurement electrode mounted on the first sheath 432. 461a), an auxiliary electrode 461d mounted on the fourth sheath 438, and a second measurement electrode 461b mounted on the second sheath 434.

상기 제1 측정 전극(461a), 제2 측정 전극(461b), 상기 기준 전극(461c), 상기 보조 전극(461d), 및 상기 접지 전극(461e)은 동일한 형상일 수 있다. 상기 제1 측정 전극(461a), 제2 측정 전극(461b), 상기 기준 전극(461c), 및 상기 보조 전극(461d)은 생체 전기 신호를 측정할 수 있다.The first measurement electrode 461a, the second measurement electrode 461b, the reference electrode 461c, the auxiliary electrode 461d, and the ground electrode 461e may have the same shape. The first measurement electrode 461a, the second measurement electrode 461b, the reference electrode 461c, and the auxiliary electrode 461d may measure a bioelectrical signal.

생체신호 검출 센서(500)는 생체역학신호를 검출하기 위한 광센서(551) 및 체온을 검출하기 위한 온도센서(113) 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor 500 may further include at least one of an optical sensor 551 for detecting a biomechanical signal and a temperature sensor 113 for detecting a body temperature.

가속도 센서(120)는 상기 제1 결합구조체(420), 상기 제2 결합 구조체(422), 상기 이마 외장(431), 상기 제1 외장(432), 상기 제2 외장(434), 제3 외장(436), 및 제4 외장(438) 중 적어도 하나에 장착되고 움직임을 감지한다.The acceleration sensor 120 includes the first coupling structure 420, the second coupling structure 422, the forehead sheath 431, the first sheath 432, the second sheath 434, and a third sheath. 436, and a fourth exterior 438, mounted on at least one of the four exteriors 438 to sense movement.

진동 자극기(130)는 상기 제1 결합구조체(420), 상기 제2 결합 구조체(422), 상기 이마 외장(431), 상기 제1 외장(432), 상기 제2 외장(434), 제3 외장(436), 및 제4 외장(438) 중 적어도 하나에 장착되고 인체에 역학적 진동을 제공한다.The vibration stimulator 130 may include the first coupling structure 420, the second coupling structure 422, the forehead sheath 431, the first sheath 432, the second sheath 434, and a third sheath. 436, and at least one of the fourth sheath 438 to provide mechanical vibrations to the human body.

상기 가속도 센서는 3-축 가속도 센서일 수 있다. 상기 가속도 센서는 상기 가속도 센서가 배치된 평면에 수직한 방향으로 작용하는 중력 가속도의 크기에 비례하는 직류(DC) 성분을 제공할 수 있다. 또한, 상기 가속도 센서는 상기 가속도 센서가 배치된 평면에 수직한 방향으로 가속 운동할 경우 상기 평면에 수직한 성분의 운동 가속도 크기에 비례하는 교류(AC) 성분을 제공할 수 있다.The acceleration sensor may be a three-axis acceleration sensor. The acceleration sensor may provide a direct current (DC) component proportional to the magnitude of gravity acceleration acting in a direction perpendicular to the plane in which the acceleration sensor is disposed. In addition, the acceleration sensor may provide an AC component proportional to the magnitude of the movement acceleration of the component perpendicular to the plane when the acceleration sensor is accelerated in the direction perpendicular to the plane on which the acceleration sensor is disposed.

상기 직류(DC) 성분의 가속도 센서 출력은 상기 가속도 센서의 기울어진 정도를 제공할 수 있다. 상기 가속도 센서의 출력으로부터 얻은 가속도 센서의 기울어진 각도를 이용하여 사용자의 머리 움직임의 형태가 파악될 수 있다.The acceleration sensor output of the direct current (DC) component may provide a degree of inclination of the acceleration sensor. The shape of the head movement of the user may be determined using the inclination angle of the acceleration sensor obtained from the output of the acceleration sensor.

교류(AC) 성분의 가속도 센서의 출력으로부터 사용자가 머리를 움직임 정도를 제공할 수 있다. 상기 움직임 정도는 생체 신호 검출에 오류 발생시기에 관한 정보를 제공할 수 있다.From the output of the accelerometer sensor of the alternating current (AC) component can provide a degree of movement of the user's head. The degree of movement may provide information on when an error occurs in detecting the biological signal.

진동 자극기(130)는 진동 모터일 수 있다. 상기 진동 자극기는 상기 외장 및 상기 결합 구조체 중 적어도 하나에 장착된다. 상기 진동 자극기는 상기 외장 및 상기 결합 구조체 중 적어도 하나를 통해 상기 센서셋에 역학적 진동을 제공한다. 이에 따라, 센서셋 착용자는 상기 진동을 감지할 수 있다. 또는, 상기 진동 자극기는 인체에 직접 진동 자극을 주도록 변형될 수 있다.The vibration stimulator 130 may be a vibration motor. The vibration stimulator is mounted to at least one of the sheath and the coupling structure. The vibration stimulator provides mechanical vibration to the sensor set through at least one of the sheath and the coupling structure. Accordingly, the sensor set wearer can detect the vibration. Alternatively, the vibration stimulator may be modified to give a vibration stimulation directly to the human body.

상기 진동 자극기가 작동하여 센서셋 착용자에게 진동 자극을 주는 경우, 상기 생체신호 검출 센서의 출력 및/또는 상기 가속도 센서의 출력은 비정상적일 수 있다. 따라서, 상기 진동 자극기가 작동하는 경우, 상기 처리부는 상기 생체신호 검출 센서의 출력 및/또는 상기 가속도 센서의 출력 무시할 수 있다.When the vibration stimulator operates to give a vibration stimulus to the wearer of the sensor set, the output of the biosignal detection sensor and / or the output of the acceleration sensor may be abnormal. Therefore, when the vibration stimulator is operating, the processor may ignore the output of the biosignal detection sensor and / or the output of the acceleration sensor.

생체 신호 검출 센서는 생체 전기 신호를 측정하기 위한 생체 전극, 생체 역학 신호를 검출하기 위한 광센서, 및 체온을 검출하기 위한 온도 센서 중에서 적어도 하나를 포함한다. The biosignal detection sensor includes at least one of a bioelectrode for measuring a bioelectric signal, an optical sensor for detecting a biomechanical signal, and a temperature sensor for detecting body temperature.

다시, 도 5를 참조하면, 생체 신호 검출 센서(500)는 생체 전기 신호를 측정하기 위한 생체 전극(520), 생체 역학 신호를 검출하기 위한 광센서(551), 및 체온을 검출하기 위한 온도 센서(113) 중에서 적어도 하나를 포함한다. Referring back to FIG. 5, the biosignal detection sensor 500 includes a bioelectrode 520 for measuring a bioelectrical signal, an optical sensor 551 for detecting a biomechanical signal, and a temperature sensor for detecting body temperature. And at least one of (113).

상기 생체 신호 검출 센서(500)는 생체 전극(520), 전극 커넥터(530), 인쇄회로 기판(510), 및 결합 수단(512)을 포함한다. 상기 생체 검출 센서는 외장(540) 내부에 배치될 수 있다. 상기 외장(540)은 도 4에서 설명한 제1 외장 내지 제4 외장(436)일 수 있다.The biosignal detection sensor 500 includes a bioelectrode 520, an electrode connector 530, a printed circuit board 510, and a coupling unit 512. The biometric sensor may be disposed in the exterior 540. The sheath 540 may be the first to fourth sheaths 436 described with reference to FIG. 4.

상기 생체 전극(520)의 일면은 인체에 직접적으로 부착되어 생체 전기 신호를 추출한다. 상기 생체 전기 신호는 뇌전도(EEG), 안전도(EOG), 심전도(ECG), 및 근전도(EMG) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 생체 전극(520)은 중심에 관통홀(523)을 포함하고, 상기 관통홀(523)의 외측에 제1 턱(525)을 포함한다. 상기 생체 전극(520)의 상기 제1 턱(525) 부위에 나사산이 형성된다.One surface of the bioelectrode 520 is directly attached to the human body to extract a bioelectrical signal. The bioelectrical signal may include at least one of an electroencephalogram (EEG), a safety degree (EOG), an electrocardiogram (ECG), and an electrocardiogram (EMG). The bioelectrode 520 includes a through hole 523 at the center and a first jaw 525 at the outside of the through hole 523. A screw thread is formed at the portion of the first jaw 525 of the bioelectrode 520.

상기 생체 전극(520)은 도전성 금속으로 형성될 수 있다. 상기 생체 전극(520)은 중심에 관통홀(523)을 포함한다. 상기 생체 전극(520)은 제1 두께를 가지는 내부 전극(520a), 제2 두께를 가지는 중심 전극(520b), 및 제3 두께를 가지는 외부 전극(520c)으로 구분될 수 있다. 상기 제1 두께 및 상기 제3 두께는 상기 제2 두께보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 내부 전극(520a)과 상기 중심 전극(520b)이 접촉하는 부분에서 상기 제1 턱(525)을 가질 수 있다. 또한, 상기 중심 전극(520b)과 외부 전극(520c)이 접촉하는 부분에 제2 턱(527)을 가질 수 있다. 상기 생체 전극(520)의 표면은 인체에 무해하도록 금으로 코팅될 수 있다. 상기 제1 턱(525)에는 나사 결합수 있도록 나선형 홈이 형성될 수 있다.The bioelectrode 520 may be formed of a conductive metal. The bioelectrode 520 includes a through hole 523 at the center thereof. The bioelectrode 520 may be divided into an internal electrode 520a having a first thickness, a center electrode 520b having a second thickness, and an external electrode 520c having a third thickness. The first thickness and the third thickness may be smaller than the second thickness. Accordingly, the first jaw 525 may be provided at a portion where the internal electrode 520a and the center electrode 520b are in contact with each other. In addition, the second jaw 527 may be provided at a portion where the center electrode 520b and the external electrode 520c contact each other. The surface of the bioelectrode 520 may be coated with gold to be harmless to the human body. The first jaw 525 may be formed with a spiral groove to be screwed.

상기 전극 커넥터(530)는 상기 생체 전극(520)의 상기 제1 턱(525)에 삽입되어 결합하는 형태일 수 있다. 상기 전극 커넥터(530)의 외측면은 나사홈이 형성된다. 상기 전극 커넥터(530)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 전극 커넥터(530)는 중심에 관통홀(531)을 포함할 수 있다. 상기 전극 커넥터(530)는 상기 관통홀(531) 주위에 돌출부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부는 상기 인쇄회로 기판(510)과 전기적으로 직접 연결될 수 있다. 상기 전극 커넥터(530)의 외측은 홈이 형성되고, 상기 생체 전극(520)의 상기 제1 턱(525)에 나사 결합할 수 있다. 이에 따라, 상기 생체 전극(520)은 용이하게 교체될 수 있다.The electrode connector 530 may be inserted into and coupled to the first jaw 525 of the bioelectrode 520. The outer surface of the electrode connector 530 is formed with a screw groove. The electrode connector 530 may be formed of a conductive material. The electrode connector 530 may include a through hole 531 at a center thereof. The electrode connector 530 may include a protrusion (not shown) around the through hole 531. The protrusion may be electrically connected to the printed circuit board 510 directly. A groove is formed at an outer side of the electrode connector 530, and may be screwed to the first jaw 525 of the bioelectrode 520. Accordingly, the bioelectrode 520 may be easily replaced.

상기 외장(540)은 상기 생체 전극(520)의 타면을 덥고 인쇄회로 기판(510)과 접촉한다. 상기 인쇄회로 기판(510)은 일면에 전극 패드(511)를 포함하고, 타면은 상기 외장(540)과 접촉한다.The exterior 540 covers the other surface of the bioelectrode 520 and contacts the printed circuit board 510. The printed circuit board 510 includes an electrode pad 511 on one surface thereof, and the other surface contacts the exterior 540.

외장(540)은 플라스틱과 같은 비도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 외장(540)은 상기 인쇄회로 기판(510)을 감싸도록 형성될 수 있다. 상기 외장(540)의 일부는 상기 인쇄회로 기판(510)과 상기 전극 커넥터(530) 사이에 배치될 수 있다. 상기 외장(540)은 상기 제2 턱(527)에 끼움 결합할 수 있도록 오목한 형태를 가질 수 있다.The sheath 540 may be formed of a non-conductive material such as plastic. The exterior 540 may be formed to surround the printed circuit board 510. A portion of the sheath 540 may be disposed between the printed circuit board 510 and the electrode connector 530. The exterior 540 may have a concave shape to be fitted to the second jaw 527.

상기 생체 전극(520)과 상기 인쇄회로 기판(510)의 패드(511)의 전기적 연결은 결합 수단(512)을 통하여 수행될 수 있다. 상기 인쇄회로 기판(510)의 일면에는 패드(511)가 형성되고, 상기 패드(511)의 중심에는 관통홀이 배치될 수 있다. Electrical connection between the bioelectrode 520 and the pad 511 of the printed circuit board 510 may be performed through the coupling means 512. A pad 511 may be formed on one surface of the printed circuit board 510, and a through hole may be disposed in the center of the pad 511.

결합수단(512)은 상기 인쇄회로 기판(510) 및 상기 외장(540)을 관통하여 상기 전극 커넥터(530)와 결합한다. 상기 결합 수단(512)은 상기 인쇄회로 기판(510)의 패드(511)와 상기 생체 전극(520)을 전기적으로 연결한다.Coupling means 512 is coupled to the electrode connector 530 through the printed circuit board 510 and the sheath 540. The coupling means 512 electrically connects the pad 511 of the printed circuit board 510 and the bioelectrode 520.

상기 결합 수단(512)은 상기 패드(511), 상기 외장(540), 및 상기 전극 커넥터(530)를 관통할 수 있다. 상기 결합 수단(512)은 볼트일 수 있다. 상기 결합 수단(512)은 상기 전극 커넥터(530)에 형성된 관통홀 내부의 나선 홈을 통하여 상기 전극 커넥터(530)와 기계적 및/또는 전기적으로 결합할 수 있다.The coupling means 512 may pass through the pad 511, the sheath 540, and the electrode connector 530. The coupling means 512 may be a bolt. The coupling means 512 may be mechanically and / or electrically coupled to the electrode connector 530 through a spiral groove in the through hole formed in the electrode connector 530.

광센서(551)는 발광 소자(560) 및 수광 소자(570)를 포함할 수 있다. 발광 소자(560)는 상기 인쇄회로 기판(510)의 타면에 배치되고 상기 생체 전극(520)의 관통홀(523) 상에 배치될 수 있다. The optical sensor 551 may include a light emitting element 560 and a light receiving element 570. The light emitting device 560 may be disposed on the other surface of the printed circuit board 510 and disposed on the through hole 523 of the bioelectrode 520.

수광소자(570)는 인체에서 반사 또는 산란되는 광을 검출하여, 맥파 신호를 제공한다. 상기 수광소자(570)는 상기 인쇄회로 기판(510)의 타면에 배치되고 상기 전극(520)의 관통홀(523) 상에 상기 발광소자(560)와 이격되어 배치될 수 있다. 상기 광센서(551)는 상기 발광 소자를 구동하고 상기 수광 소자의 출력신호를 검출하여 맥파 신호(PPG)를 출력할 수 있다.The light receiving element 570 detects light reflected or scattered by the human body and provides a pulse wave signal. The light receiving device 570 may be disposed on the other surface of the printed circuit board 510 and spaced apart from the light emitting device 560 on the through hole 523 of the electrode 520. The optical sensor 551 may drive the light emitting device, detect an output signal of the light receiving device, and output a pulse wave signal PPG.

차광막(550)은 상기 발광 소자(560)의 출력광이 상기 수광 소자(570)에 직접 조사되는 것을 차단할 수 있다. 상기 발광소자(560)는 상기 사용자의 피부에 침투하여 반사되어 상기 수광 소자(570)에 제공되어 맥파 신호를 제공할 수 있다.The light blocking film 550 may block the output light of the light emitting device 560 from being directly irradiated to the light receiving device 570. The light emitting device 560 may penetrate and reflect the skin of the user to be provided to the light receiving device 570 to provide a pulse wave signal.

상기 발광 소자(560)는 발광 다이오드일 수 있다. 상기 발광 다이오드는 적색 또는 자외선 발광 다이오드일 수 있다. 상기 수광소자(570)는 광-다이오드 또는 황화카드늄(CdS) 소자일 수 있다. 상기 광센서(551)는 맥파 신호를 검출한다.The light emitting device 560 may be a light emitting diode. The light emitting diode may be a red or ultraviolet light emitting diode. The light receiving device 570 may be a photo-diode or cadmium sulfide (CdS) device. The optical sensor 551 detects a pulse wave signal.

처리부(미도시)는 상기 맥파 신호를 2차 시간 미분하여 가속도 맥파 신호를 추출한다. 상기 처리부는 도 4a에서 설명한 상기 제1 결합 구조체(420)에 배치될 수 있다.A processor (not shown) extracts an acceleration pulse wave signal by differentiating the pulse wave signal for a second time. The processor may be disposed on the first coupling structure 420 described with reference to FIG. 4A.

처리부는 상기 가속도 맥파 신호에서 가속도 맥파 신호의 꼭지점에 동기되어 상승 또는 하강 모서리를 갖는 심박펄스 신호를 생성하는 피크 검출기를 포함할 수 있다. 상기 심박펄스 신호에서 심박간격 및 심박변이율(HRV)이 추출될 수 있다.The processor may include a peak detector configured to generate a heartbeat pulse signal having a rising or falling edge in synchronization with a vertex of the acceleration pulse wave signal in the acceleration pulse wave signal. The heartbeat interval and heart rate variability (HRV) may be extracted from the heartbeat pulse signal.

진동 자극기(130)는 상기 외장(540)에 장착되어 인체에 진동을 인가할 수 있다. 상기 진동 자극기(130)는 상기 외장(540)에서 인체와 가장 근접한 영역에 배치될 수 있다. 진동 구동부(580)는 상기 인쇄회로 기판(510)에 장착되어 상기 진동 자극기(130)를 구동할 수 있다.The vibration stimulator 130 may be mounted on the exterior 540 to apply vibration to the human body. The vibration stimulator 130 may be disposed in a region closest to the human body in the exterior 540. The vibration driver 580 may be mounted on the printed circuit board 510 to drive the vibration stimulator 130.

상기 진동 자극기(130)는 처리된 생체 신호에 기초하여 사용자에 경고 및/또는 지시하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 진동 자극기(130)는 사용 중에 졸음 상태를 경고하거나, 게임 운용시 경고 효과를 발생시킬 수 있다.The vibration stimulator 130 may be used to warn and / or direct a user based on the processed biosignal. For example, the vibration stimulator 130 may warn the drowsiness state during use or may generate a warning effect during game operation.

온도 센서(113)는 상기 인쇄회로 기판의 한 면상에서 인쇄회로 기판의 패드(511)에 근접하여 배치되어, 상기 결합 수단(512), 상기 전극 커넥터(530) 및 상기 생체 전극(520)을 경유하는 열전달을 통해 인체 표면의 체온을 계측할 수 있다.The temperature sensor 113 is disposed close to the pad 511 of the printed circuit board on one surface of the printed circuit board, and passes through the coupling means 512, the electrode connector 530, and the bioelectrode 520. Through heat transfer, the body temperature of the human body surface can be measured.

또는, 상기 온도 센서(113)는 상기 생체 전극에 접촉하여 배치되거나, 상기 전극 코텍터에 접촉하여 배치되거나, 상기 결합 수단에 접촉하여 배치될 수 있다.Alternatively, the temperature sensor 113 may be disposed in contact with the bioelectrode, in contact with the electrode protector, or in contact with the coupling means.

가속도 센서(120)는 상기 인쇄회로기판(510)에 배치될 수 있다. 상기 가속도 센서(120)는 3축 가속도 센서일 수 있다. 상기 가속도 센서(120)는 생체 신호의 보조 정보로 사용될 수 있다.The acceleration sensor 120 may be disposed on the printed circuit board 510. The acceleration sensor 120 may be a three-axis acceleration sensor. The acceleration sensor 120 may be used as auxiliary information of a biosignal.

상기 처리부는 상기 인쇄회로기판(510)에 배치될 수 있다. 전기 신호는 상기 생체전극(520)에 의한 생체전기신호, 상기 광센서(551)를 통한 생체역학신호, 상기 온도센서(113)에 의한 체온, 및 상기 가속도센서(120)에 의한 운동신호 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 처리부는 상기 전기 신호의 신호처리를 수행하며, 상기 진동구동부(580)를 통한 진동 자극기(130)을 구동할 수 있다.The processor may be disposed on the printed circuit board 510. The electrical signal may include at least one of a bioelectric signal by the bioelectrode 520, a biomechanical signal through the optical sensor 551, a body temperature by the temperature sensor 113, and a motion signal by the acceleration sensor 120. It includes one. The processor may perform signal processing of the electrical signal and may drive the vibration stimulator 130 through the vibration driver 580.

상기 처리부는 도 4a에서 설명한 상기 결합구조체(420,422) 중 적어도 하나에 구비될 수 있다. 상기 처리부의 일부는 상기 제1 결합 구조체(420)에 배치되고, 다른 일부는 상기 제2 결합구조체(422)에 배치될 수 있다.The processor may be provided in at least one of the coupling structures 420 and 422 described with reference to FIG. 4A. A portion of the processing unit may be disposed in the first coupling structure 420, and the other portion may be disposed in the second coupling structure 422.

복수 개의 외장들(540) 중에서, 일부는 온도 센서를 장착하고, 다른 일부는 가속도 센서를 장착하고, 또 다른 일부는 진동 자극기를 장착할 있고, 또 다른 일부는 광센서를 장착할 수 있다. 이에 따라, 상기 처리부는 생체 전극, 온도 센서, 운동 센서, 및 광센서의 출력 중 적어도 하나를 처리한다. 상기 처리부는 상기 진동 자극기를 구동하여 인체에 역학적 자극을 제공할 수 있다.Among the plurality of sheaths 540, some may be equipped with a temperature sensor, another may be equipped with an acceleration sensor, another may be equipped with a vibration stimulator, and another may be equipped with an optical sensor. Accordingly, the processor processes at least one of the outputs of the bioelectrode, the temperature sensor, the motion sensor, and the optical sensor. The processor may drive the vibration stimulator to provide a mechanical stimulus to the human body.

상기 고정 연결대(432)는 소성 또는 탄성을 제공하는 금속 와이어(593), 전기 신호 전달을 위한 전기 도선(594), 및 상기 금속 와이어(593) 및 상기 전기 도선(594)을 감싸는 유연한 재질의 외피(595)를 포함한다. 상기 고정 연결대(432)는 상기 외장(540)의 측면에 결합할 수 있다.The fixed connecting rod 432 is a metal wire 593 for providing plasticity or elasticity, an electrical lead 594 for transmitting an electrical signal, and a shell of a flexible material surrounding the metal wire 593 and the electrical lead 594. (595). The fixed connecting rod 432 may be coupled to the side of the sheath 540.

상기 헤드 밴드(410)는 상기 외장(540)과 상기 생체 전극(520) 사이에 놓일 수 있다. 상기 헤드 밴드(410)는 상기 생체 전극(520)의 제2 턱(527) 크기의 원형 관통홀을 갖는다. 상기 관통홀을 통해 상기 생체 전극(520)을 상기 전극 커넥터(530)에 상기 제1 턱(525)을 이용하여 나사 결합함으로써 상기 헤드 밴드(410)를 상기 외장(540)에 결합시킨다. The head band 410 may be disposed between the sheath 540 and the bioelectrode 520. The head band 410 has a circular through hole of the size of the second jaw 527 of the bioelectrode 520. The head band 410 is coupled to the sheath 540 by screwing the bioelectrode 520 to the electrode connector 530 using the first jaw 525 through the through hole.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서셋의 블록도이다.6 is a block diagram of a sensor set according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 센서셋의 접지 전극 및 생체 전극들이 배치되는 위치를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram illustrating a position where the ground electrode and the bioelectrode of the sensor set of FIG. 6 are disposed.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 센서셋(100)은 착용자의 머리에서 생체 신호를 검출하는 생체 신호 검출 센서들, 상기 센서셋에 장착되어 착용자의 머리 움직임을 검출하는 가속도 센서(120), 및 상기 센서셋에 장착되어 착용자에게 역학적 자극을 제공하는 진동 자극기(130)를 포함한다. 상기 생체 신호 검출 센서들은 머리 피부 표면에 직접적으로 접촉될 수 있는 3개 이상의 생체 전극들(461a~461d)을 포함한다.4 to 7, the sensor set 100 includes biosignal detection sensors that detect a biosignal from a wearer's head, an acceleration sensor 120 mounted to the sensorset to detect a wearer's head movement, and And a vibration stimulator 130 mounted on the sensor set to provide a mechanical stimulus to the wearer. The biosignal detection sensors include three or more bioelectrodes 461a-461d that can be in direct contact with the head skin surface.

생체 신호 검출 센서는 생체 전극(461a~461d) 및 광센서(551)를 포함할 수 있다. 상기 생체 전극들(461a~461d)은 접지 전극(461e)과 이격되어 왼쪽 이마에 부착되는 제1 측정 전극(461a), 상기 접지 전극(461e)과 이격되어 오른쪽 이마에 부착되는 제2 측정 전극(461b), 오른쪽 귀 주변 부위에 부착되는 기준 전극(461c), 및 왼쪽 귀 주변 부위에 부착되는 보조 전극(461d)을 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor may include bioelectrodes 461a to 461d and an optical sensor 551. The bioelectrodes 461a to 461d are spaced apart from the ground electrode 461e and are attached to the left forehead, and are respectively attached to the right forehead and spaced apart from the ground electrode 461e. 461b), a reference electrode 461c attached to the area around the right ear, and an auxiliary electrode 461d attached to the area around the left ear.

생체 신호 검출 센서는 하나의 생체 전극 및/또는 하나의 광센서를 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor may include one bioelectrode and / or one optical sensor.

처리부(150)는 전단 증폭기들(572a~572d)과 연결되는 차동 증폭기들(573a~573d) 및 상기 차동 증폭기들의 출력을 입력받는 신호 처리부(575)를 더 포함할 수 있다. 상기 처리부(150)는 상기 생체 전극들(461a~461d)에 연결된 전단 증폭기들(572a~572d)을 포함할 수 있다. 상기 전단 증폭기는 제1 내지 제4 전단 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 제1 전단 증폭기(572a)의 입력은 상기 제1 측정 전극(461a)에 연결된다. 상기 제2 전단 증폭기(572b)의 입력은 상기 제2 측정 전극(461b)에 연결된다. 상기 제3 전단 증폭기(572c)의 입력은 상기 기준 전극(461c)에 연결된다. 상기 제4 전단 증폭기(572d)의 입력은 상기 보조 전극(461d)에 연결된다.The processor 150 may further include differential amplifiers 573a to 573d connected to the front-end amplifiers 572a to 572d and a signal processor 575 to receive the outputs of the differential amplifiers. The processor 150 may include shear amplifiers 572a to 572d connected to the bioelectrodes 461a to 461d. The shear amplifier may include first to fourth shear amplifiers. An input of the first shear amplifier 572a is connected to the first measurement electrode 461a. An input of the second shear amplifier 572b is connected to the second measurement electrode 461b. An input of the third front end amplifier 572c is connected to the reference electrode 461c. An input of the fourth shear amplifier 572d is connected to the auxiliary electrode 461d.

상기 제1 전단 증폭기(572a)는 상기 제1 측정 전극(461a)에 연결되어 제1 측정 신호(A1)를 출력한다. 상기 제2 전단 증폭기(572b)는 상기 제2 측정 전극(461b)에 연결되어 제2 측정 신호(A2)를 출력한다. 상기 제3 전단 증폭기(572c)는 상기 기준전극(461c)에 연결되어 기준 신호(A3)를 출력한다. 상기 제4 전단 증폭기(572d)는 상기 보조 전극(461d)에 연결되어 보조 신호(A4)를 출력한다.The first shear amplifier 572a is connected to the first measurement electrode 461a and outputs a first measurement signal A1. The second shear amplifier 572b is connected to the second measurement electrode 461b to output a second measurement signal A2. The third front end amplifier 572c is connected to the reference electrode 461c to output a reference signal A3. The fourth front amplifier 572d is connected to the auxiliary electrode 461d to output an auxiliary signal A4.

상기 처리부(150)는 제1 내지 제4 차동 증폭기(573a~573d)를 포함할 수 있다. 제1 차동 증폭기(573a)는 상기 제1 측정 신호(A1)와 상기 제2 측정 신호(A2)를 차동 증폭하여 제1 예비 안전도 신호(S_EOG1)를 제공할 수 있다. 상기 제1 예비 안전도 신호(S_EOG1)는 상기 신호 처리부(575)를 통하여 좌우 안전도 신호로 변환될 수 있다.The processing unit 150 may include first to fourth differential amplifiers 573a to 573d. The first differential amplifier 573a may differentially amplify the first measurement signal A1 and the second measurement signal A2 to provide a first preliminary safety signal S_EOG1. The first preliminary safety signal S_EOG1 may be converted into left and right safety signals through the signal processor 575.

제2 차동 증폭기(572b)는 상기 제1 측정 신호(A1)와 상기 기준 신호(A3)를 차동 증폭하여 제1 예비 뇌전도 신호(S_EEG1)를 제공한다. 상기 제1 예비 뇌전도 신호(S_EEG1)는 상기 신호 처리부(575)를 통하여 왼쪽 뇌전도 신호로 변환될 수 있다.The second differential amplifier 572b differentially amplifies the first measurement signal A1 and the reference signal A3 to provide a first preliminary electroencephalogram signal S_EEG1. The first preliminary electroencephalogram signal S_EEG1 may be converted into a left electroencephalogram signal through the signal processor 575.

제3 차동 증폭기(573c)는 상기 제2 측정 신호(A2)와 상기 기준 신호(A3)를 차동 증폭하여 제2 예비 뇌전도 신호(S_EEG2) 및 제2 예비 안전도 신호(S_EOG2)를 제공할 수 있다. 상기 제2 예비 뇌전도 신호(S_EEG2)는 상기 신호 처리부(575)를 통하여 오른쪽 뇌전도 신호로 변환될 수 있다. 상기 제2 예비 안전도 신호(S_EOG2)는 상기 신호 처리부(575)를 통하여 위아래 안전도 신호로 변환될 수 있다.The third differential amplifier 573c may differentially amplify the second measurement signal A2 and the reference signal A3 to provide a second preliminary electroencephalogram signal S_EEG2 and a second preliminary safety signal S_EOG2. . The second preliminary electroencephalogram signal S_EEG2 may be converted into a right electroencephalogram signal through the signal processor 575. The second preliminary safety signal S_EOG2 may be converted into a safety signal up and down through the signal processor 575.

제4 차동 증폭기(573d)는 상기 보조 신호(A4)와 상기 기준 신호(A3)를 차동 증폭하여 예비 심전도 신호(S_ECG)를 제공할 수 있다. 상기 예비 심전도 신호(S_ECG)는 상기 신호 처리부(575)를 통하여 심전도 신호로 변환될 수 있다.The fourth differential amplifier 573d may differentially amplify the auxiliary signal A4 and the reference signal A3 to provide a preliminary ECG signal S_ECG. The preliminary ECG signal S_ECG may be converted into an ECG signal through the signal processor 575.

상기 광센서(551)는 머리 피부에 입사되는 광을 발생시키는 발광 소자, 및 머리 피부에서 반사 또는 산란되는 광을 검출하는 수광소자를 포함한다. The light sensor 551 includes a light emitting device for generating light incident to the head skin, and a light receiving device for detecting light reflected or scattered from the head skin.

상기 처리부(150)는 미분회로(576), 및 피크검출기(577)를 포함한다. 상기 광센서(551)는 상기 광센서(551)의 발광 소자를 구동하고 수광 소자의 출력신호를 검출하여 맥파 신호(PPG)를 출력할 수 있다.The processing unit 150 includes a differential circuit 576 and a peak detector 577. The optical sensor 551 may drive the light emitting device of the optical sensor 551, detect an output signal of the light receiving device, and output a pulse wave signal PPG.

상기 맥파 신호(PPG)는 미분회로부(576)에 제공된다. 상기 미분회로부(576)는 상기 맥파 신호(PPG)를 2차 시간 미분하여 가속도 맥파 신호(SDPTG)를 제공할 수 있다.The pulse wave signal PPG is provided to the differential circuit unit 576. The differential circuit unit 576 may differentiate the pulse wave signal PPG by a second time to provide an acceleration pulse wave signal SDPTG.

상기 가속도 맥파 신호(SDPTG)는 피크 검출기(577)에 제공된다. 상기 피크 검출기(577)는 상기 가속도 맥파 신호(SDPTG)에서 가속도 맥파 신호의 꼭지점에 동기되어 상승 또는 하강 모서리를 갖는 심박펄스 신호(HBS)를 생성할 수 있다.The acceleration pulse wave signal SDPTG is provided to the peak detector 577. The peak detector 577 may generate a heartbeat pulse signal HBS having a rising or falling edge in synchronization with a vertex of the acceleration pulse wave signal in the acceleration pulse wave signal SDPTG.

상기 신호 처리부(575)는 상기 심박펄스 신호(HBS)를 입력받아 심박변이율(HRV) 신호를 생성될 수 있다.The signal processor 575 may receive the heartbeat pulse signal HBS and generate a HRV signal.

상기 신호 처리부(575)는 상기 센서셋(100)에 구비된 온도 센서(113) 출력을 입력받아 체온을 제공할 수 있다. 상기 신호 처리부(575)는 상기 센서셋(100)에 구비된 가속도 센서(120) 출력을 입력받아 머리 움직임 정보를 제공할 수 있다.The signal processor 575 may receive an output of the temperature sensor 113 provided in the sensor set 100 to provide a body temperature. The signal processor 575 may receive the output of the acceleration sensor 120 provided in the sensor set 100 and provide head movement information.

상기 신호 처리부(575)는 상기 센서셋(100)에 구비된 진동 자극기(130)를 제어하여 센서셋(100)을 통하여 인체에 진동 자극을 제공할 수 있다.The signal processor 575 may control the vibration stimulator 130 provided in the sensor set 100 to provide a vibration stimulus to the human body through the sensor set 100.

상기 신호 처리부는 심전도 신호, 안전도 신호, 및 운동 신호를 처리할 수 있다. 상기 신호 처리부는 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다. 상기 신호 처리부는 상기 심전도 신호, 상기 안전도 신호, 및 상기 운동 신호를 디디털 형태로 유선 또는 무선 통신 수단을 이용하여 인테페이스를 경유하여 컴퓨터에 제공할 수 있다. 상기 컴퓨터는 상기 심전도 신호, 상기 안전도 신호, 및 상기 운동 신호를 제공받아 응용 프로그램을 수행하고, 상기 진동 자극기를 제어할 수 있다.The signal processor may process an ECG signal, a safety signal, and an exercise signal. The signal processor may include an analog-to-digital converter. The signal processor may provide the ECG signal, the safety signal, and the exercise signal in a digital form to a computer through an interface using a wired or wireless communication means. The computer may receive the ECG signal, the safety signal, and the exercise signal to perform an application program and to control the vibration stimulator.

이하에서, 센서셋의 동작 방법이 설명된다.In the following, an operation method of the sensor set is described.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 센서셋의 동작 방법을 설명하는 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of operating a sensor set in an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 8을 참조하면, 센서셋의 동작 방법은 상기 제1 측정 전극의 출력 신호(S1)와 상기 기준전극의 출력 신호(S3)의 차이를 차동 증폭하여 제1 예비 뇌전도 신호(S_EEG1)를 생성하는 단계(S11), 및 상기 제2 측정 전극의 출력 신호와 상기 기준전극의 출력 신호의 차이를 차동 증폭하여 제2 예비 뇌전도 신호(S_EEG2)를 생성하는 단계를 포함한다(S12).6 and 8, a method of operating a sensor set includes differentially amplifying a difference between an output signal S1 of the first measuring electrode and an output signal S3 of the reference electrode, and thereby a first preliminary electroencephalogram signal S_EEG1. And generating a second preliminary electroencephalogram signal S_EEG2 by differentially amplifying a difference between the output signal of the second measurement electrode and the output signal of the reference electrode (S12).

상기 제1 예비 뇌전도 신호(S_EEG1)와 상기 제2 예비 뇌전도 신호(S_EEG2)의 합과 소정의 뇌전도기준전압을 비교하여 뇌전도상태논리 신호가 생성된다(S13). 상기 뇌전도상태논리 신호는 상기 합이 상기 뇌전도 기준전압 이하이면 논리 영으로 설정되고, 상기 합이 상기 뇌전도 기준전압을 초과하면 논리 1로 설정된다.The EEG state logic signal is generated by comparing the sum of the first preliminary electroencephalogram signal S_EEG1 and the second preliminary electroencephalogram signal S_EEG2 with a predetermined electroencephalogram reference voltage (S13). The electroencephalogram state logic signal is set to logical zero if the sum is less than or equal to the electroencephalogram reference voltage, and is set to logic 1 if the sum exceeds the electroencephalogram reference voltage.

광센서(551)를 이용하여 맥파 신호(PPG)를 측정한다(S14). 이어서, 상기 맥파 신호(PPG)를 미분하여 가속도 맥파 신호(SDPTG)를 생성한다(S15). 이어서, 상기 가속도 맥파 신호(SDPTG)의 크기와 소정의 설정한 맥파 기준값을 비교하여 맥파상태논리 신호를 생성한다(S16). 상기 맥파상태논리 신호는 상기 맥파 신호의 크기가 맥파기준값 이상이면 논리 0으로 설정되고, 상기 맥파상태논리 신호는 상기 맥파 신호의 크기가 맥파기준값 미만이면 논리 1로 설정된다. The pulse wave signal PPG is measured using the optical sensor 551 (S14). Subsequently, the pulse wave signal PPG is differentiated to generate an acceleration pulse wave signal SDPTG (S15). Next, a pulse wave state logic signal is generated by comparing the magnitude of the acceleration pulse wave signal SDPTG with a predetermined pulse wave reference value (S16). The pulse wave state logic signal is set to logic 0 when the magnitude of the pulse wave signal is equal to or greater than the pulse wave reference value, and the pulse wave state logic signal is set to logic 1 when the magnitude of the pulse wave signal is less than the pulse wave reference value.

온도 센서를 이용하여 체온이 측정된다(S17). 이어서, 상기 체온 값과 설정한 체온 기준값을 비교하여 체온상태논리 신호가 생성된다(S18). 상기 체온상태논리 신호는 측정한 체온 값이 체온기준값 이상이면 논리 0으로 설정되고, 상기 체온상태논리 신호는 측정한 체온 값이 체온기준값 미만이면 논리 1으로 설정된다.The body temperature is measured using the temperature sensor (S17). Subsequently, the body temperature state logic signal is generated by comparing the body temperature value with the set body temperature reference value (S18). The temperature state logic signal is set to logic 0 when the measured temperature value is equal to or greater than the temperature reference value, and the temperature state logic signal is set to logic 1 when the measured temperature value is less than the temperature reference value.

상기 체온상태논리 신호, 상기 맥파상태논리 신호, 및 상기 뇌전도상태논리 신호 중에서 적어도 둘을 이용하여 머리에 센서셋의 착용 여부가 판단된다(S19). 상기 체온상태논리 신호, 상기 맥파상태논리 신호, 및 상기 뇌전도상태논리 신호 중에서 둘 이상이 동시에 논리 0이면 센서셋은 머리에 착용된 것으로 판단된다.It is determined whether the sensor set is worn on the head using at least two of the temperature state logic signal, the pulse wave state logic signal, and the electroencephalogram state logic signal (S19). If at least two of the temperature state logic signal, the pulse wave state logic signal, and the electroencephalogram state logic signal are logical 0, it is determined that the sensor set is worn on the head.

머리에 착용된 것으로 판단되고, 상기 체온상태논리 신호, 상기 맥파상태논리 신호, 및 상기 뇌전도상태논리 신호 중에서 하나가 논리 1 상태에 있을 경우, 상기 진동 자극기(130)는 상기 센서셋을 올바르게 착용할 것을 요청하는 착용 경고를 착용자에게 진동 자극으로 제공한다(S20).When it is determined that it is worn on the head and one of the temperature state logic signal, the pulse wave state logic signal, and the electroencephalogram state logic signal is in a logic 1 state, the vibration stimulator 130 may not correctly wear the sensor set. The wear warning requesting to provide the wearer with a vibration stimulus (S20).

이어서, 착용 경고를 착용자에게 진동 자극을 제공한 후 소정의 시간이 경과 후, 상기 체온상태논리 신호, 상기 맥파상태논리 신호, 및 상기 뇌전도상태논리 신호 중에서 하나가 논리 1 상태를 유지하는 경우, 고장 상태임을 착용자에게 알리는 고장 경고가 제공된다.Subsequently, after a predetermined time has elapsed after providing the wear warning to the wearer, the temperature state logic signal, the pulse wave state logic signal, and the electroencephalogram state logic signal maintain a logic 1 state. A failure warning is provided to inform the wearer of the condition.

가속도 센서(120)를 이용하여 상기 착용자의 머리 움직임이 감지된다(S21). 이어서, 상기 머리 움직임이 소정의 설정된 시간 동안 소정의 설정된 회수 이상 발생하면 상기 진동 자극기(130)가 착용자에게 안정 경고가 제공된다(S22). 상기 가속도 센서(120)의 0.5Hz 이상의 교류(AC) 성분이 기준치 이상이면, 운동성 잡음으로 판단하여 상기 제1 예비 뇌전도 신호와 상기 예비 안전도 신호의 처리가 중지된다(S23).The head movement of the wearer is detected using the acceleration sensor 120 (S21). Subsequently, when the head movement occurs more than a predetermined number of times for a predetermined time, the vibration stimulator 130 provides a safety warning to the wearer (S22). If the AC component of 0.5 Hz or more of the acceleration sensor 120 is greater than or equal to the reference value, it is determined as kinetic noise and the processing of the first preliminary electroencephalogram signal and the preliminary safety signal is stopped (S23).

도 9는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 센서셋을 설명하는 도면이다.9 is a view for explaining a sensor set according to a modified embodiment of the present invention.

도 10은 도 9의 센서셋의 블록도이다.10 is a block diagram of the sensor set of FIG. 9.

도 11은 도 9의 센서셋의 생체 전극들이 배치되는 위치를 나타내는 도면이다. 도 4a 내지 도 8에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.FIG. 11 is a view illustrating a position where biological electrodes of the sensor set of FIG. 9 are disposed. Descriptions overlapping with those described with reference to FIGS. 4A to 8 will be omitted.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 센서셋은 머리 주위를 감싸는 헤드 밴드(610), 상기 헤드 밴드(610)에 결합하고 왼쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제1 결합 구조체(622), 상기 헤드 밴드(610)에 결합하고 왼쪽 이마에 부착되는 제1 외장(632), 상기 헤드 밴드(610)에 결합하고 오른쪽 이마에 부착되는 제2 외장(634), 상기 헤드 밴드(610)에 결합하고 오른쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제2 결합 구조체(624), 상기 제1 결합구조체(622)에 연결되고 왼쪽 귀 주변에 배치되는 제3 외장(636), 상기 제2 결합구조체(624)에 연결되고 오른쪽 귀 주변에 배치되는 제4 외장(638),및 생체신호 검출센서를 포함한다.9 to 11, the sensor set includes a head band 610 surrounding the head, a first coupling structure 622 coupled to the head band 610 and disposed around a left temple, and the head band 610. A first sheath 632 coupled to the left forehead, the headband 610 coupled to the right forehead, and a second sheath 634 attached to the right forehead, coupled to the headband 610 and around the right temple A second coupling structure 624 disposed, a third sheath 636 connected to the first coupling structure 622 and disposed around the left ear, and connected to the second coupling structure 624 and disposed around the right ear And a fourth exterior 638, and a biosignal detection sensor.

생체신호 검출 센서는 생체전기신호 검출을 위해 인체 피부에 직접적인 전기적 접촉이 가능한 생체 전극을 포함할 수 있다. 상기 생체 전극은 상기 제3 외장(636)에 장착되는 접지 전극(661d), 상기 제1 외장(632)에 장착되는 제1 측정 전극(661a), 상기 제2 외장(634)에 장착되는 제2 측정 전극(661b), 및 상기 제4 외장(638)에 장착되는 기준 전극(661c) 중에서 적어도 하나를 포함한다. 생체신호 검출 센서는 생체역학신호를 검출하기 위한 광센서 및 체온을 검출하기 위한 온도센서 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The biosignal detection sensor may include a bioelectrode capable of direct electrical contact with human skin for detecting a bioelectrical signal. The bioelectrode may include a ground electrode 661d mounted on the third sheath 636, a first measurement electrode 661a mounted on the first sheath 632, and a second electrode mounted on the second sheath 634. At least one of the measurement electrode 661b and the reference electrode 661c mounted to the fourth sheath 638. The biosignal detection sensor may further include at least one of an optical sensor for detecting a biomechanical signal and a temperature sensor for detecting body temperature.

가속도 센서(120)는 상기 제1 결합구조체(622), 상기 제2 결합 구조체(624), 상기 제1 외장(632), 상기 제2 외장(634), 제3 외장(636), 및 제4 외장(638) 중 적어도 하나에 장착되고 움직임을 감지한다.The acceleration sensor 120 includes the first coupling structure 622, the second coupling structure 624, the first sheath 632, the second sheath 634, the third sheath 636, and a fourth sheath. It is mounted on at least one of the exterior 638 and detects movement.

진동 자극기(130)는 상기 제1 결합구조체(622), 상기 제2 결합 구조체(624), 상기 제1 외장(632), 상기 제2 외장(634), 제3 외장(636), 및 제4 외장(638) 중 적어도 하나에 장착되고 인체에 역학적 진동을 제공한다.The vibration stimulator 130 may include the first coupling structure 622, the second coupling structure 624, the first sheath 632, the second sheath 634, the third sheath 636, and a fourth sheath. It is mounted on at least one of the sheaths 638 and provides mechanical vibrations to the human body.

결합 수단(692)은 상기 헤드 밴드(610)의 양단에 배치될 수 있다. 상기 결합 수단(692)은 벨크로 또는 단추일 수 있다. 이에 따라, 상기 헤드 밴드(610)는 머리를 감는다. Coupling means 692 may be disposed at both ends of the head band 610. The engagement means 692 may be a Velcro or a button. Accordingly, the head band 610 is wound around the head.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 헤드 밴드(610)는 신축성을 가진 링 형상이고, 머리에 삽입될 수 있다.According to a modified embodiment of the present invention, the head band 610 is an elastic ring shape, it can be inserted into the head.

제1 지지 연결대(652)는 상기 제3 외장(636)과 상기 제1 결합 구조체(622)를 연결한다. 제2 지지 연결대(654)는 상기 제2 결합 구조체(624)와 상기 제4 외장(638)을 연결한다.The first support connecting rod 652 connects the third sheath 636 and the first coupling structure 622. The second support connecting rod 654 connects the second coupling structure 624 and the fourth sheath 638.

제1 결합 연결대(662)는 상기 제1 결합 구조체(622)와 상기 제1 외장(632)을 연결한다. 제2 결합 연결대(664)는 상기 제2 외장(634)과 상기 제2 결합 구조체(624)를 연결한다.The first coupling connecting rod 662 connects the first coupling structure 622 and the first sheath 632. The second coupling connecting rod 664 connects the second sheath 634 and the second coupling structure 624.

제1 연결대(682)는 상기 제1 외장(632)과 상기 제2 외장(634)을 연결한다.The first connecting rod 682 connects the first sheath 632 and the second sheath 634.

상기 지지 연결대(652,654), 상기 결합 연결대(662,664), 및 제1 연결대(682)는 소성 또는 탄성을 제공하는 금속 와이어, 전기 신호 전달을 위한 전기 도선, 및 상기 금속 와이어 및 상기 전기 도선을 감싸는 유연한 재질의 외피를 포함한다. The support connecting rods 652, 654, the connecting connecting rods 662, 664, and the first connecting rod 682 are metal wires that provide plasticity or elasticity, electrical conductors for electrical signal transmission, and flexible wrapping of the metallic wires and the electrical conductors. Contains the outer shell of the material.

처리부(150)는 상기 제1 결합 구조체(622) 또는 상기 제2 결합 구조체(624) 내부에 장착될 수 있다.The processor 150 may be mounted in the first coupling structure 622 or the second coupling structure 624.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

100:센서셋
200:인터페이스 장치
300:컴퓨터
110:생체신호 검출용 센서
120:움직임 검출용 가속도 센서
130:사용자 자극용 자극기100: sensor set
200: interface device
300: computer
110: sensor for detecting a biological signal
120: acceleration sensor for motion detection
130: stimulator for user stimulation

Claims (21)

머리 주위를 감싸는 헤드 밴드;
상기 헤드 밴드에 결합하고 한쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제1 결합 구조체;
상기 헤드 밴드에 결합하고 이마 중앙에 부착되는 이마 외장;
상기 헤드 밴드에 결합하고 왼쪽 이마에 부착되는 제1 외장;
상기 헤드 밴드에 결합하고 오른쪽 이마에 부착되는 제2 외장; 및
생체신호 검출센서를 포함하고,
상기 생체신호 검출센서는 상기 이마 외장, 상기 제1 외장, 및 상기 제2 외장 중에서 적어도 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는 센서셋.A head band wrapped around the head;
A first coupling structure coupled to the head band and disposed around one temple;
Forehead sheath coupled to the head band and attached to the center of the forehead;
A first sheath coupled to the head band and attached to the left forehead;
A second sheath coupled to the head band and attached to the right forehead; And
A biosignal detection sensor,
The biosignal detection sensor is mounted on at least one of the forehead sheath, the first sheath, and the second sheath. 제1 항에 있어서,
상기 제1 외장과 상기 이마 외장을 연결하는 제1 고정 연결대;
상기 제2 외장과 상기 이마 외장을 연결하는 제2 고정 연결대;
한쪽 귀 주변에 배치되는 제3 외장;
상기 제3 외장과 상기 제1 결합 구조체를 연결하는 제1 지지 연결대; 및
상기 이마 외장과 상기 제1 결합 구조체를 연결하는 제1 결합 연결대 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.The method according to claim 1,
A first fixing connecting rod connecting the first sheath to the forehead sheath;
A second fixing connecting rod connecting the second sheath and the forehead sheath;
A third sheath disposed around one ear;
A first support connecting rod connecting the third sheath to the first coupling structure; And
And at least one of a first coupling connecting rod connecting the forehead sheath and the first coupling structure. 제2 항에 있어서,
상기 생체신호 검출센서는:
제3 외장에 장착되는 기준 전극;
상기 이마외장에 장착되는 접지전극;
상기 제1 외장에 장착되는 제1 측정 전극; 및
상기 제2 외장에 장착되는 제2 측정 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.The method of claim 2,
The biosignal detection sensor is:
A reference electrode mounted to the third exterior;
A ground electrode mounted on the forehead exterior;
A first measuring electrode mounted to the first exterior; And
And a second measuring electrode mounted to the second housing. 제3 항에 있어서,
상기 헤드 밴드에 결합하고 다른 한쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제2 결합 구조체;
상기 제2 결합 구조체와 상기 이마 외장을 연결하는 제2 결합 연결대;
다른 한쪽 귀 주변에 배치되는 상기 제4 외장; 및
상기 제4 외장과 상기 제2 결합 구조체를 연결하는 제2 지지 연결대 중에서 적어도 하나를 더 포함하고,
상기 생체신호 검출센서는 상기 제4 외장에 장착되는 보조 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.The method of claim 3,
A second coupling structure coupled to the head band and disposed around the other temple;
A second coupling connecting rod connecting the second coupling structure and the forehead sheath;
The fourth sheath disposed around the other ear; And
Further comprising at least one of the second support connecting rod connecting the fourth sheath and the second coupling structure,
The biosignal detection sensor further comprises an auxiliary electrode mounted to the fourth exterior. 제1 항에 있어서,
상기 헤드 밴드의 양단은 결합 수단 또는 신축성 있는 고무 재질로 이어져 있고,
상기 결합 수단은 벨크로 또는 단추인 것을 특징으로 하는 헤드 밴드.The method according to claim 1,
Both ends of the head band is connected to the coupling means or elastic rubber material,
Said coupling means being a Velcro or a button. 제4 항에 있어서,
상기 제1 결합 연결대 또는 제2 결합 연결대는:
유연한 와이어;
전기 신호 전달을 위한 전기 도선; 그리고
상기 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.5. The method of claim 4,
The first coupling connecting rod or the second coupling connecting rod is:
Flexible wire;
Electrical leads for electrical signal transmission; And
And a sheath of flexible material surrounding the wire and the electrical conductor. 제4 항에 있어서,
상기 제1 지지 연결대 및 제2 지지 연결대는:
소성 또는 탄성을 지닌 금속 와이어;
전기 신호 전달을 위한 전기 도선; 그리고
상기 금속 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.5. The method of claim 4,
The first and second support connecting rods are:
Plastic or elastic metal wires;
Electrical leads for electrical signal transmission; And
And a sheath of flexible material surrounding the metal wire and the electrical conductor. 제4 항에 있어서,
상기 제1 고정 연결대 또는 제2 고정 연결대는:
소성 또는 탄성을 지닌 금속 와이어;
전기 신호 전달을 위한 전기 도선; 그리고
상기 금속 와이어 및 상기 전기 도선을 둘러싸는 유연한 재질의 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.5. The method of claim 4,
The first fixed connecting rod or the second fixed connecting rod is:
Plastic or elastic metal wires;
Electrical leads for electrical signal transmission; And
And a sheath of flexible material surrounding the metal wire and the electrical conductor. 제4 항에 있어서,
상기 생체신호 검출센서는 생체전기신호 검출을 위해 인체 피부에 직접적인 전기적 접촉이 가능한 생체 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.5. The method of claim 4,
The biosignal detection sensor includes a bioelectrode capable of direct electrical contact with human skin to detect bioelectrical signals. 제9 항에 있어서,
상기 생체신호 검출센서는 생체역학신호를 검출하기 위한 광센서 및 체온을 검출하기 위한 온도센서 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.10. The method of claim 9,
The biosignal detection sensor further comprises at least one of an optical sensor for detecting a biomechanical signal and a temperature sensor for detecting body temperature. 제4 항에 있어서,
상기 제1 결합구조체, 상기 제2 결합 구조체, 상기 이마 외장, 상기 제1 외장, 상기 제2 외장, 상기 제3 외장, 및 상기 제4 외장 중 적어도 하나에 장착되고 움직임을 감지하기 위한 가속도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.5. The method of claim 4,
An acceleration sensor mounted on at least one of the first coupling structure, the second coupling structure, the forehead sheath, the first sheath, the second sheath, the third sheath, and the fourth sheath; The sensor set further comprises. 제4 항에 있어서,
상기 제1 결합구조체, 상기 제2 결합 구조체, 상기 이마 외장, 상기 제1 외장, 상기 제2 외장, 상기 제3 외장, 및 상기 제4 외장 중 적어도 하나에 장착되고 인체에 역학적 진동을 제공하는 진동 자극기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.5. The method of claim 4,
Vibration that is mounted to at least one of the first coupling structure, the second coupling structure, the forehead sheath, the first sheath, the second sheath, the third sheath and the fourth sheath and provides mechanical vibration to the human body. Sensor set further comprises a stimulator. 제4 항에 있어서,
상기 제1 결합 구조체 또는 상기 제2 결합 구조체에 장착되는 처리부를 더 포함하고,
상기 처리부는:
상기 제1 측정 전극에 연결되어 제1 측정 신호를 출력하는 제1 전단 증폭기;
상기 제2 측정 전극에 연결되어 제2 측정 신호를 출력하는 제2 전단 증폭기;
상기 기준전극에 연결되어 기준 신호를 출력하는 제3 전단 증폭기; 및
상기 보조 전극에 연결되어 보조 신호를 출력하는 제4 전단 증폭기 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.5. The method of claim 4,
Further comprising a processing unit mounted to the first coupling structure or the second coupling structure,
The processing unit:
A first shear amplifier connected to the first measurement electrode and outputting a first measurement signal;
A second shear amplifier connected to the second measurement electrode and outputting a second measurement signal;
A third shear amplifier connected to the reference electrode to output a reference signal; And
And at least one of a fourth shear amplifier connected to the auxiliary electrode to output an auxiliary signal. 제13 항에 있어서,
상기 처리부는:
상기 제1 측정 신호와 상기 제2 측정 신호를 차동 증폭하여 제1 예비 안전도 신호를 제공하는 제1 차동 증폭기;
상기 제1 측정 신호와 상기 기준 신호를 차동 증폭하여 제1 예비 뇌전도 신호를 제공하는 제2 차동 증폭기; 및
상기 제2 측정 신호와 상기 기준 신호를 차동 증폭하여 제2 예비 뇌전도 신호 및 제2 예비 안전도 신호를 제공하는 제3 차동 증폭기; 및
상기 보조 신호와 상기 기준 신호를 차동 증폭하여 예비 심전도 신호를 제공하는 제4 차동 증폭기 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 센서셋.The method of claim 13,
The processing unit:
A first differential amplifier which differentially amplifies the first measurement signal and the second measurement signal to provide a first preliminary safety signal;
A second differential amplifier which differentially amplifies the first measurement signal and the reference signal to provide a first preliminary electroencephalogram signal; And
A third differential amplifier which differentially amplifies the second measurement signal and the reference signal to provide a second preliminary electroencephalogram signal and a second preliminary safety signal; And
And at least one of a fourth differential amplifier which differentially amplifies the auxiliary signal and the reference signal to provide a preliminary electrocardiogram signal. 제 4항에 있어서,
상기 생체신호 검출센서는:
중심에 관통홀을 가지는 생체 전극;
머리 피부의 온도를 계측하기 위해 상기 생체전극에 밀착되어 장착되는 체온 센서;및
상기 생체 전극 상에 배치되는 광 센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.The method of claim 4, wherein
The biosignal detection sensor is:
A bioelectrode having a through hole in a center thereof;
A body temperature sensor mounted in close contact with the bioelectrode to measure the temperature of the head skin; and
And at least one of the optical sensors disposed on the bioelectrode. 제 15항에 있어서,
상기 광 센서는:
머리 피부에 입사되는 광을 발생시키는 발광 소자;
머리 피부에서 방출되는 광을 검출하여 맥파 신호를 제공하는 수광소자;및
상기 발광 소자와 상기 수광소자 사이에 직접적인 광간섭을 억제하는 차광막을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.16. The method of claim 15,
The optical sensor is:
Light emitting device for generating light incident on the skin of the head;
A light receiving element for detecting light emitted from the skin of the head and providing a pulse wave signal; and
And a light shielding film for suppressing direct optical interference between the light emitting element and the light receiving element. 제 15항에 있어서,
상기 맥파신호를 2차 시간 미분하여 가속도 맥파신호를 제공하는 미분회로부; 및
상기 가속도 맥파신호의 꼭지점에 동기되어 상승 또는 하강 모서리를 갖는 심박펄스 신호를 제공하는 피크 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.16. The method of claim 15,
A differential circuit unit for providing an acceleration pulse wave signal by differentiating the pulse wave signal for a second time; And
And a peak detector for providing a heartbeat pulse signal having a rising or falling edge in synchronization with a vertex of the acceleration pulse wave signal. 머리 주위를 감싸는 헤드 밴드;
상기 헤드 밴드에 결합하고 왼쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제1 결합 구조체;
상기 헤드 밴드에 결합하고 왼쪽 이마에 부착되는 제1 외장;
상기 헤드 밴드에 결합하고 오른쪽 이마에 부착되는 제2 외장;
상기 헤드 밴드에 결합하고 오른쪽 관자놀이 주변에 배치되는 제2 결합 구조체;
상기 제1 결합구조체에 연결되고 왼쪽 귀 주변에 배치되는 제3 외장;
상기 제2 결합구조체에 연결되고 오른쪽 귀 주변에 배치되는 제4 외장; 및
생체신호 검출센서를 포함하고,
상기 생체신호 검출센서는 상기 제1 외장, 상기 제2 외장, 상기 제3 외장, 및 상기 제4 외장 중에서 적어도 하나에 장착되는 것을 특징으로 하는 센서셋.A head band wrapped around the head;
A first coupling structure coupled to the head band and disposed around a left temple;
A first sheath coupled to the head band and attached to the left forehead;
A second sheath coupled to the head band and attached to the right forehead;
A second coupling structure coupled to the head band and disposed around a right temple;
A third sheath connected to the first coupling structure and disposed around the left ear;
A fourth sheath connected to the second coupling structure and disposed around the right ear; And
A biosignal detection sensor,
The biosignal detection sensor is mounted on at least one of the first housing, the second housing, the third housing, and the fourth housing. 제 18 항에 있어서,
상기 제3 외장과 상기 제1 결합 구조체를 연결하는 제1 지지 연결대;
상기 제1 결합 구조체와 상기 제2 외장을 연결하는 제1 결합 연결대;
상기 제1 외장과 상기 제2 외장을 연결하는 제1 연결대;
상기 제2 외장과 상기 제2 결합 구조체를 연결하는 제2 결합 연결대; 및
상기 제2 결합 구조체와 상기 제4 외장을 연결하는 제2 지지 연결대 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.The method of claim 18,
A first support connecting rod connecting the third sheath to the first coupling structure;
A first coupling connecting rod connecting the first coupling structure and the second sheath;
A first connecting rod connecting the first sheath to the second sheath;
A second coupling connecting rod connecting the second sheath to the second coupling structure; And
And at least one of a second support connecting rod connecting the second coupling structure and the fourth sheath. 제 19 항에 있어서,
상기 생체신호 검출센서는:
상기 제4 외장에 장착되는 기준 전극;
상기 제1 외장에 장착되는 제1 측정 전극;
상기 제2 외장에 장착되는 제2 측정 전극; 및
상기 제3 외장에 장착되는 접지 전극 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋.The method of claim 19,
The biosignal detection sensor is:
A reference electrode mounted to the fourth exterior;
A first measuring electrode mounted to the first exterior;
A second measuring electrode mounted to the second housing; And
And at least one of the ground electrodes mounted on the third housing. 머리 주위를 감싸는 헤드 밴드, 오른쪽 귀 주위에 배치되는 기준 전극, 왼쪽 이마에 배치되는 제1 측정 전극, 및 오른쪽 이마에 배치되는 제2 측정 전극을 포함하는 센서셋의 동작 방법에 있어서,
상기 제1 측정 전극의 출력 신호(S1)와 상기 기준전극의 출력 신호(S3)의 차이를 차동 증폭하여 제1 예비 뇌전도 신호(S_EEG1)를 생성하는 단계; 및
상기 제2 측정 전극의 출력 신호와 상기 기준전극의 출력 신호의 차이를 차동 증폭하여 제2 예비 뇌전도 신호(S_EEG2)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서셋의 동작 방법.A method of operating a sensor set comprising a head band surrounding a head, a reference electrode disposed around a right ear, a first measuring electrode disposed on a left forehead, and a second measuring electrode disposed on a right forehead,
Generating a first preliminary electroencephalogram signal S_EEG1 by differentially amplifying a difference between the output signal S1 of the first measurement electrode and the output signal S3 of the reference electrode; And
And differentially amplifying a difference between the output signal of the second measurement electrode and the output signal of the reference electrode to generate a second preliminary electroencephalogram signal (S_EEG2).

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