KR100917605B1 - 일상행위의 이상 징후 감지 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

일상행위에 대한 이상 징후를 감지하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 이상 징후 시스템에서 일상행위를 감지하여 미리 저장된 일상행위 정보를 읽어와 이를 기반으로 일상행위열을 생성하고, 상기 일상행위열에서 미리 설정된 서열정렬 알고리즘을 이용하여 이상 징후를 감지하고, 상기 감지된 이상 징후를 사용자에게 서비스함을 특징으로 하며, 이러한 보살핌 서비스에 필요한 이상 징후를 일상행위 패턴의 변화를 통해서 감지함으로써 향후 노인 복지 시설이나, 독거노인 가정에 설치될 보살핌 서비스에 추가하여 사람의 특히 노인의 생활 패턴상의 이상 징후를 효율적으로 감지할 수 있다.
일상행위(ADL) 정보, 이상 징후 감지, 일상행위열(ADLS), 서열 정렬 알고리즘, 감지 서버.

Description

일상행위의 이상 징후 감지 방법 및 시스템{Method and System for sensing abnormality sign of activity of daily life}
본 발명은 일상행위(ADL : Activity of Daily Life)에 대한 이상 징후를 감지하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 사람의 일상행위들에 대한 정보들을 시간대에 따른 일상행위열(ADL Sequence)로 구성하여 일상 행위에 대한 이상 징후를 감지하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 IT신성장동력핵심기술개발사업 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2006-S-007-02, 과제명: 유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템].
고령화가 급격히 진행되면서 노인 인구에 대한 보살핌의 필요성이 증대되고, 주변인의 도움이 필요한 환자들을 보살피기 위한 서비스에 대한 요구도 증대됨에 따라 보살핌 서비스를 위한 다양한 시스템들이 개발되고 있다.
이와 같은 보살핌 서비스를 위해, 최근에는 사람의 일상생활 행위를 추적하 여 모니터링하고, 추적된 데이터를 분석하여 사람의 일상생활 행위를 파악할 수 있는 기술이 개발되고 있다. 특히, 환자나 노인과 같이 주기적으로 상태를 확인해야 하는 사람을 원격 관리하기 위한 시스템이 개발되고 있는 추세이다. 이러한 원격 관리 시스템은 주로 당뇨병과 같은 질병에 특화된 생체 신호를 얻고 그 값의 절대적 이상 여부를 조사하는 것이 주 목적인 시스템이다. 이러한 경우에는 주로 계산을 위한 알고리즘의 여부보다는 시스템을 구축하고 정확한 생체 신호를 무결성으로 얻을 수 있는 방법을 개발하는 것이 성능을 좌우할 수 있다.
일반적인 원격 관리 시스템은 집, 요양시설, 보호시설, 병원과 같은 시설물에 필요한 센서를 설치하고, 행위를 추적하고자 하는 해당 사람(주로 노인)에게도 식별 센서를 설치하여 주기적으로 얻을 수 있는 센서 신호를 분석한다.
그러나 상기 일반적인 원격 관리 시스템은 사람이 어떤 행위를 수행하는지 또는 상태(낙상 등의 위험 상황)가 어떤 상황인지를 감지하는 것에 한정되어 있다.
따라서 본 발명은 사람의 행위 및 상태만을 감지하는 것에서 벗어나 생활 패턴 상에서 이상 징후를 일상행위 패턴의 변화를 통해서 감지할 수 있는 방법 및 시스템을 제공한다.
그리고 본 발명은 일상행위들을 입력으로 받아서 이들을 시간대에 따른 일상행위열(ADL Sequence)로 구성하고, 구성된 일상행위열을 서열정렬 알고리즘(Sequence Alignment Algorithm)을 사용하여 일상 행위의 이상 징후를 감지하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다.
상기 이러한 본 발명의 과제를 해결하기 위한 일상행위의 이상 징후 감지 방법은, 일상행위를 감지하여 얻은 일상행위 정보를 미리 저장하는 과정; 상기 미리 저장된 일상행위 정보를 독출하는 과정; 상기 독출된 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하는 과정; 상기 일상행위열에서 미리 설정된 서열정렬 알고리즘을 이용하여 이상 징후를 감지하는 과정; 및 상기 감지된 이상 징후를 사용자에게 서비스하는 과정을 포함하여 이상 징후 감지 시스템에서 일상행위의 이상 징후를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 일상행위의 이상 징후 감지 시스템은, 일상행위를 감지하여 얻은 일상행위 정보를 미리 저장하는 일상행위 데이터베 이스; 상기 일상행위 데이터베이스로부터 독출한 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하고, 상기 생성된 일상행위열에서 서열정렬 알고리즘을 이용하여 이상 징후를 감지하는 감지 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 감지서버는, 상기 미리 설정된 일상행위 정보를 읽어오는 일상행위 정보 입력부; 상기 일상행위 정보 입력부에서 독출한 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하는 일상행위열 생성부; 상기 일상행위열 생성부로부터 상기 생성된 일상행위열을 전달받고, 미리 설정된 서열정렬 알고리즘을 이용하여 상기 전달된 일상행위열에서 이상 징후를 감지하는 이상 징후 감지부; 및 상기 이상 징후 감지부로부터 감지된 상기 이상 징후를 사용자에게 서비스하는 사용자 서비스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 과제 해결에 따라 본 발명은 보살핌 서비스에 필요한 이상 징후를 일상행위 패턴의 변화를 통해서 감지함으로써 향후 노인 복지 시설이나, 독거노인 가정에 설치될 보살핌 서비스에 추가하여 사람의 특히 노인의 생활 패턴상의 이상 징후를 효율적으로 감지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
일상행위라 함은, 식사, 수면 등과 같은 생활함에 있어서 필수적인 것들로 사전에 정의된 행위들을 말한다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 입력으로 주어지는 일상행위를 수면, 식사, 용변, 외출, 휴식, 운동, 오락, 통신의 9개를 고려하여 설명하기로 하며, 이러한 행위들 외에 필요에 따라 다른 행위들도 적용할 수 있다. 이러한 상기 일상행위는 이전의 행위추적과 같은 방법에 의해서 감지되어 각각 분류되어 미리 저장된다.
그러면 이와 같이 미리 저장된 일상행위에 대한 정보를 입력받아 사람의 일상행위에 대한 이상 징후를 감지하기 위한 방법 및 시스템에 대해 설명하기로 한다. 우선, 본 발명의 실시예에 따른 일상행위의 이상 징후 감지 시스템의 구조에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일상행위의 이상 징후 감지 시스템의 구조를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이상 징후 감지 시스템에서의 감지 서버의 내부 구조를 도시한 블록도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이상 징후 감지 시스템은 일상행위(ADL : Activity of Daily Life) 정보를 미리 저장하는 일상행위 데이터베이스(110)와, 일상행위의 이상 징후를 감지하는 감지 서버(120)로 이루어지며, 상기 감지 서버(120)에 PC 모니터 등과 같은 표시기(130) 및 단말기(140)가 연결된다.
상기 일상행위 데이터베이스(110)는 사람의 일상행위를 이전에 감지 및 분류하여 미리 저장한다. 이렇게 저장된 일상행위는 이에 대한 시간 정보도 같이 저장된다. 즉, 상기 일상행위 데이터베이스(110)는 수면의 일상행위가 있으면, 이에 대한 시간 정보(ts, te)도 같이 저장한다. 이렇게 미리 저장된 일상행위의 정보는 입력 데이터로서 상기 감지 서버(120)로 전달된다. 이러한 일상행위 정보는 하기 <수학식 1>과 같은 조합으로 이루어진다.
일상행위 정보 단위 = {ADL i , t s , t e },
상기 <수학식 1>에서 ADL i 는 일상행위 종류(수면, 식사, 용변, 외출, 휴식, 운동, 오락, 통신) 중의 한 가지를 의미하고, t s 는 시작 시각을, t e 는 종료 시각을 각각 나타낸다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 감지 서버(120)는 입력부(121)와, ADLS 생성부(122)와, 이상 징후 감지부(123)와, 사용자 서비스부(124)와, 로그 저장부(125)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기 입력부(121)는 상기 일상행위열(Activity of Daily Life Sequence 이하, ADLS라 약칭함) 생성부(122)와 이상 징후 감지부(123)로부터의 제어 신호를 상기 일상생활 데이터베이스(110)로 전송하여 상기 일상생활 데이터베이스(110)로부터 미리 저장된 일상생활 정보를 입력받는다.
상기 ADLS 생성부(122)는 상기 입력부(121)로부터 전달받은 일상행위 정보들 에 대한 정해진 시간 바스켓(Tb)에 따라서 시간대별로 일상행위를 서열로 표현하여 일상행위열을 생성하고, 이전 날들(예를 들어, 29일)의 ADLS와 금일 하루의 ADLS 를 이용한 평균적인 ADLS을 생성한다. 여기서, 시간 바스켓(Tb)은 일반적으로 30분 혹은 짧게는 10분 단위를 고려할 수 있다. 즉, 매시간을 30분 단위(만약 Tb=30min이라면)로 생각하여 일상행위열을 생성하는 것을 의미한다.
그리고 상기 ADLS 생성부(122)는 이상 징후 감지부(123)에 미리 정해진 하루의 특정 시간(하루 일상생활의 이상 여부를 점검하는 시간)에 이상 징후 계산을 요청한다.
상기 이상 징후 감지부(123)는 상기 생성된 ADLS을 생물정보학에서 많이 사용하고 있는 서열정렬 알고리즘을 응용하여 다른 ADLS와 유사성을 비교하여 이상 징후를 감지한다. 즉, 상기 이상 징후 감지부(123)는 특정일 i에 생성한 ADLSi와 특정일 j에 생성한 ADLSj와 서열정렬 알고리즘을 수행하여 그 유사성을 계산한다. 여기서 상기 특정일은 여러 날의 평균적인 ADLS일 수 있다.
상기 사용자 서비스부(124)는 이상 징후를 감지하면, 상기 표시기(130)를 통해 감지된 이상 징후를 표시하고, 감지한 이상 징후가 신체상의 이상이라 할 수 있는 용변, 식사 같은 경우에는 이상 징후를 알리기 위해 사용자(간호사 및 가족들)의 단말기(140)로 단문 메시지(SMS : Short Message Service)를 전송한다.
상기 로그 저장부(125)는 상기 감지된 이상 징후에 따라 이상 징후에 대한 로그를 저장하고, 이를 이상 징후 데이터베이스(126)로 전달한다.
그러면 이와 같은 감지 서버에서 이상 징후를 감지하기 위한 방법을 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 감지 서버에서 일상행위의 이상 징후를 감지하기 위한 과정을 도시한 흐름도이다.
210단계에서 상기 감지 서버(120)는 상기 일상행위 데이터베이스(100)로부터 미리 저장된 일상행위 정보를 입력받는다. 이에 따라 220단계에서 감지 서버(120)는 상기 입력된 일상행위 정보를 이용하여 ADLS를 생성한다.
230단계에서 상기 감지 서버(120)는 이전 29일의 ADLS와 금일 하루의 ADLS 를 이용한 평균적인 ADLS를 생성한다. 여기서 평균적인 ADLS는 시간 바스켓(T b )내에서 일상행위 빈도수를 기준으로 투표형식으로 정해진다. 예를 들어, 12:00~12:30까지의 시간 바스켓에서 식사 일상행위가 25번, 휴식 일상행위가 3번, 운동 일상행위가 2번이라면 상기 시간 바스켓의 평균 ADLS는 식사로 결정하는 것을 말한다. 이러한 평균 ADLS는 상기 이상 징후 감지 시 서열정렬 알고리즘의 기준으로 사용된다.
그런 다음 240단계에서 감지 서버(120)는 상기 생성된 ADLS에서 일상행위의 이상 징후가 있는지를 판단하기 위해 상기 생성된 ADLS을 서열정렬 알고리즘을 이용하여 서열 정렬한다. 이러한 서열 정렬에 대한 구체적인 설명은 이하, 첨부된 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
이후, 250단계에서 상기 감지서버(120)는 서열 정렬을 통해 얻은 서열 정렬값이 임계값 이하인지를 확인하여, 임계값보다 큰 경우 동작을 종료한다. 반면, 임계값 이하인 경우 260단계에서 상기 감지 서버(120)는 생활 패턴에 있어서 이상 징후가 감지된 것으로 판단한 후, 270단계에서 표시기(130) 및 단말기(140)를 통해 간호사 및 가족들에게 이상 징후를 알리고, 상기 감지된 이상 징후의 로그(LOG)를 내부의 로그 저장부(125)에 저장한다.
이와 같은 이상 징후를 감지하기 위한 과정에서 첨부된 도 4에 도시된 바와 같은 서열정렬 알고리즘을 이용한 서열 정렬에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 서열 정렬은 하기 <수학식 2>의 다이나믹 프로그래밍(dynamic programming)식으로 표현할 수 있다.
Figure 112007065250605-pat00001
상기 <수학식 2>에서, M i,j 는 두개의 ADLS로 이루어진 행렬에서 302의 i번째 ADLS와 301의 j번째 ADLS가 만나는 곳의 값을 의미하고, M 0 ,{ j =0, …, n }=0, M { i =0,…, n }, j =0이다. S(ADLS i , ADLS j )는 일상행위(수면, 식사, 용변, 외출, 휴식, 운동, 오락, 통신)가 각각 매치될 때의 스코어(score)값 즉, 서열 정렬값을 의미하는데, 주로 같은 일상행위가 매치되는 경우에는 양의 값을, 다른 일상행위가 매치되는 경우에는 음의 값과 같은 상대적으로 낮은 값을 부여한다. 하지만, 여기서 사용자 별로 중요성을 두는 경우 및 휴식과 오락 같은 거의 유사한 종류의 일상행위에 대해서는 서로 다른 일상행위이지만 매치되는 경우에 다소 낮은 양의 값을 부여함으로써 다른 것과 매치되는 것보다는 높은 스코어(score)값을 부여할 수도 있다.
상기 도 4에 도시된 바와 같이, 303은 2번째 식사 일상행위까지는 일치하였으나, 301이 화장실이고, 302가 오락인 3번째 일상행위는 다르므로 불일치에 의한 페널티(penalty)로 음의 스코어값을 부여받는 것을 보여준다. 즉, 대각선으로 내려오는 경우에는 계속 양의 스코어값을 가지고, 수직이나 수평으로 이동하면 일반적으로 음의 스코어값을 가지게 되는 것을 보여준다. 그리고 서열 정렬의 계산값의 이상여부 판단 기준인 임계값은 실험적으로 정할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 발명청구의 범위뿐 만 아니라 이 발명청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 일상행위의 이상 징후 감지 시스템의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이상 징후 감지 시스템에서의 감지 서버의 내부 구조를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 감지 서버에서 일상행위의 이상 징후를 감지하기 위한 과정을 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 이상 징후 감지를 위한 서열 정렬의 일예를 도시한 그래프.

Claims (18)

  1. 일상행위 정보입력부가 일상행위 데이터베이스에 미리 저장된 일상행위를 감지하여 얻은 일상행위 정보를 독출하는 과정;
    일상행위열 생성부가 상기 독출된 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하는 과정;
    이상징후 감지부가 상기 일상행위열에서 미리 설정된 서열정렬 알고리즘을 이용하여 이상 징후를 감지하는 과정; 및
    사용자 서비스부가 상기 감지된 이상 징후를 사용자에게 서비스하는 과정을 포함하며,
    상기 이상징후 감지부가 상기 미리 설정된 서열정렬 알고리즘을 이용하여 이상 징후를 감지하는 과정은,
    상기 이상징후 감지부가 상기 생성된 일상행위열을 서열정렬 알고리즘을 이용하여 서열 정렬하는 단계;
    상기 이상징후 감지부가 상기 서열 정렬을 통해 얻은 서열 정렬값을 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 이상징후 감지부가 상기 서열 정렬값이 상기 임계값 이하인 경우 상기 이상 징후로 감지하는 단계를 포함하며,
    상기 이상징후 감지부가 상기 생성된 일상행위열을 서열정렬 알고리즘을 이용하여 서열 정렬하는 단계는,
    상기 이상징후 감지부가 기준 일상행위열과 상기 생성된 일상행위열의 유사성을 판단하는 단계;
    상기 이상징후 감지부가 상기 기준 일상행위열과 상기 생성된 일상행위열의 일상행위 정보가 매치되는 경우 상기 서열 정렬에 양의 서열 정렬 값을 부여하는 단계; 및
    상기 이상징후 감지부가 상기 기준 일상행위열과 상기 생성된 일상행위열의 일상행위 정보가 매치되지 않는 경우 상기 서열 정렬에 상대적으로 낮은 서열 정렬 값을 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일상행위열 생성부가 상기 독출된 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하는 과정은,
    상기 일상행위열 생성부가 상기 독출된 일상행위 정보에서 하루의 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하는 단계; 및
    상기 일상행위열 생성부가 이전 날들의 일상행위열과 상기 생성된 일상행위열을 이용하여 평균 일상행위열을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일상행위열은 상기 일상행위 정보에 대한 정해진 시간 바스켓(Tb)에 따라 시간대별로 일상행위를 서열로 표현됨을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 평균 일상행위열은 미리 설정된 시간 바스켓 내에서 일상행위 빈도수를 기준으로 투표형식으로 생성되어 상기 서열 정렬 알고리즘의 기준으로 사용됨을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    로그 저장부가 상기 감지된 이상 징후에 대한 정보를 저장하는 과정을 더 포함하여 이상 징후 감지 시스템에서 일상행위의 이상 징후를 감지하는 것을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 일상행위 정보는 일상행위 및 상기 일상행위의 시작 시간(ts)과 종료 시간(te)을 포함함을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 방법.
  9. 일상행위를 감지하여 얻은 일상행위 정보를 미리 저장하는 일상행위 데이터 베이스; 및
    상기 일상행위 데이터베이스로부터 독축한 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하고, 상기 생성된 일상행위열에서 서열정렬 알고리즘을 이용하여 이상 징후를 감지하는 감지 서버를 포함하며,
    상기 감지서버는,
    상기 미리 설정된 일상행위 정보를 읽어오는 일상행위 정보 입력부;
    상기 일상행위 정보 입력부에서 독출한 일상행위 정보를 기반으로 일상행위열을 생성하는 일상행위열 생성부;
    상기 일상행위열 생성부로부터 상기 생성된 일상행위열을 전달받고, 미리 설정된 서열정렬 알고리즘을 이용하여 상기 전달된 일상행위열에서 이상 징후를 감지하는 이상 징후 감지부; 및
    상기 이상 징후 감지부로부터 감지된 상기 이상 징후를 사용자에게 서비스하는 사용자 서비스부
    를 포함하며,
    상기 이상 징후 감지부는,
    상기 서열 정렬 알고리즘을 통해 상기 일상행위열을 서열 정렬하여 얻은 서열 정렬값이 임계값 이하인 경우 상기 이상 징후로 감지하며,
    상기 이상 징후 감지부는 상기 기준 일상행위열과 상기 생성된 일상행위열의 일상행위 정보가 매치되는 경우 상기 서열 정렬에 양의 서열 정렬 값을 부여하고, 상기 기준 일상행위열과 상기 생성된 일상행위열의 일상행위 정보가 매치되지 않는 경우 상기 서열 정렬에 상대적으로 낮은 서열 정렬 값을 부여하여 상기 서열 정렬을 수행함을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 시스템.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 감지된 이상 징후에 대한 로그 정보를 저장하는 로그 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 일상행위열 생성부는 미리 설정된 시간 바스켓(Tb)에 따라 시간대별로 일상행위를 서열로 표현하여 상기 일상행위열을 생성함을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 일상행위열 생성부는 미리 설정된 시간 바스켓 내에서 일상행위 빈도 수를 기준으로 투표형식으로 상기 평균 일상행위열을 생성하고, 상기 생성된 평균 일상행위열을 상기 서열 정렬 알고리즘의 기준으로 사용하도록 상기 이상 징후 감지부로 전달함을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 시스템.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제9항에 있어서,
    상기 일상행위 정보는 일상행위 및 상기 일상행위의 시작 시간(ts)과 종료 시간(te)을 포함함을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 시스템.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 사용자 서비스부는 상기 감지된 이상 징후에 대한 정보를 모니터에 표시함을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 시스템.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 사용자 서비스부는 상기 감지된 이상 징후에 대한 정보를 단문 메시지를 통해 사용자의 단말기로 전송함을 특징으로 하는 일상행위의 이상 징후 감지 시스템.
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