KR101189645B1 - 홈 케어 헬스넷 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피부 표면에 접촉되어 생체 신호를 감지하는 전극 센서와, 상기 전극 센서와 결합되어 생체 신호를 측정하는 측정용 단말기와, 상기 측정용 단말기에서 수집한 생체 데이터를 무선으로 전송하는 근거리 무선통신 센서 네트워크를 형성하기 위한 헬스넷 라우터 및 서버를 포함하되, 상기 전극 센서는 심전도를 측정하기 위한 심전도 측정용 전극 스냅과, 체온을 측정하기 위한 체온 측정용 전극 스냅 및 체온 측정용 모듈과, 상기 심전도 측정용 전극 스냅과 체온 측정용 전극 스냅 및 체온 측정용 모듈이 위치를 유지하도록 지지하기 위한 전극 센서 패드와, 상기 전극 센서 패드 하부에 형성하고 피부에 말썽이 생기는 것을 줄이기 위한 접착용 천으로 구성하여 심전도와 체온을 동시에 측정하도록 설계하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템에 관한 것이다.

Description

홈 케어 헬스넷 시스템{HealthNet System for Home Care}
본 발명은 홈 케어 헬스넷 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로 장시간 동안 심전도와 체온을 동시에 용이하게 측정할 수 있는 전극 센서 및 측정 단말기의 제조 방법과 이를 활용한 홈 케어 헬스넷 시스템에 관한 것이다.
우리나라를 비롯하여 전 세계적으로 점차 고령화 사회가 되어 가고 있다. 고령화 사회가 되면서 건강에 대한 관심이 나날이 증가하고 있다. 많은 질병 가운데에서도 심장질환은 암과 뇌혈관 질환에 이어 우리나라에서 세 번째로 높은 사망원인이다. 2007년 건강보험 심사평가원의 자료를 보면 우리나라의 심혈관 질환환자는 약 60 만 명에 이르고 최근 5년 동안 매년 8.7%의 증가율을 보이는 것으로 나타난다. 미국에서의 심장질환 환자는 7,010 만 명(2005년)에 이르는 가장 높은 사망 원인이다.
심장질환 환자들은 늘 심장마비에 대한 우려를 안고 살아가고 있다. 특히 밤에 취침시간 동안 일어날 수 있는 마비 증상에 대한 우려가 매우 크다. 갑작스런 심장마비 증상이 낮에 일어난다면 주위 사람들이 도와 줄 수 있을 것이다. 하지만 다들 잠자고 있는 밤에 일어난다면 이를 주위 사람들이 알아차리는 것이 매우 힘들다. 뇌혈관 질환 환자들의 경우도 뇌출혈이 발생하였을 때 조기에 병원으로 후송되지 못하여 심한 장애를 입게 되는 안타까운 일들이 많이 일어나고 있다.
가정이나 요양원 등에서 발생할 수 있는 이와 같은 위급상황을 해결하기 위해서는 인체의 위급상태를 판별할 수 있는 핵심적인 생체 신호인 심전도(맥박)와 체온을 장시간 연속적 또는 주기적으로 측정할 수 있는 전극 센서와 측정용 단말기 및 생체 신호 전송을 위한 통신망과 위급상황 판단 및 경보 시스템을 개발하는 것이 필요하다.
장시간 생체 신호를 측정하기 위해서는 인체 친화적인 전극 센서의 개발과 측정용 단말기를 경량 소형화할 필요가 있다. 기기의 소형화와 경량화의 분야에서는 많은 연구가 되고 있으나 전극 센서에 대한 연구개발은 상대적으로 미흡한 상태이다. 현재 시판되고 있는 부착형 전극 센서는 단기간 신호를 측정하는 데 적합하도록 설계되어 장시간 사용할 경우 피부 알레르기나 트러블을 유발시키고 이물감이 매우 심하게 느껴지는 단점이 있다. 또한 심전도와 체온을 각각 다른 센서모듈을 사용하여 측정하므로 부착하기 번거롭고 측정용 기기 또한 크고 무거울 수밖에 없는 단점이 있다. 두 핵심적인 신호를 동시에 측정할 수 있는 인체 친화적인 전극 센서의 개발로 장시간 착용하는 데 있어서의 이러한 문제점을 해결하는 것이 매우 필요하다.
일반 가정에서 저렴한 비용으로 노인이나 환자 모니터링 시스템을 설치하고자 할 경우에는 근거리 센서 네트워크를 구성하는 것이 적당하다. 집안 어느 곳에 있더라도 사용자의 건강 상태를 파악할 수 있도록 하기 위해서는 불통되는 영역이 없도록 센서 네트워크를 구성하는 것이 중요하다. 또한 일반 가정에서 노인이나 환자가 사용할 것을 고려하여 단순하고 편리하게 구성되어야 한다.
따라서, 본 발명의 홈 케어 헬스넷 시스템은 일반 가정이나 요양원, 보호시설, 실버타운 등에서 노인 및 심장질환, 뇌혈관질환 환자들이 측정용 단말기를 간단하게 가슴에 착용하고 취침함으로써 만약에 일어날 수 있는 위급상황을 미연에 방지할 수 있는 시스템으로 사용할 수 있다. 또한 병원이나 보건소 등에서도 응급상황 모니터링 시스템으로 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 장시간 심전도와 체온을 동시에 측정하는데 용이한 전극 센서와 측정용 단말기를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 목적은 복잡한 집 구조에 있어서도 노인이나 환자의 위급상황을 감지하여 주위 또는 보호자에게 알려주는 홈 케어 헬스넷 시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 종래 문제점을 해결하고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템은 피부 표면에 접촉되어 생체 신호를 감지하는 전극 센서와; 상기 전극 센서와 결합되어 생체 신호를 측정하는 측정용 단말기와; 상기 측정용 단말기에서 수집한 생체 신호 데이터를 무선으로 전송하는 근거리 무선통신 센서 네트워크를 형성하기 위한 헬스넷 라우터 및 서버;를 포함하되, 상기 전극 센서는 심전도를 측정하기 위한 심전도 측정용 전극 스냅과, 체온을 측정하기 위한 체온 측정용 전극 스냅 및 체온 측정용 모듈과, 상기 심전도 측정용 전극 스냅과 체온 측정용 전극 스냅 및 체온 측정용 모듈이 위치를 유지하도록 지지하기 위한 전극 센서 패드와, 상기 전극 센서 패드 하부에 부착된 접착용 천으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 측정용 단말기는 전력을 공급하는 전력 제어부와, 상기 전극 센서와의 체결을 통해 감지된 생체 신호를 전달하는 전극 센서 체결부와, 상기 생체 신호를 필터링, 증폭 및 변환하는 아날로그 신호 처리부와, 상기 아날로그 신호 처리부의 제어 및 고유 ID 주소를 포함하는 주제어부와, 상기 주제어부의 명령으로 데이터를 헬스넷 라우터 또는 서버로 전송하는 무선 송수신부 및 안테나로 구성하되, 상기 주제어부는 사용자의 입력신호를 읽어 들이고 현재의 동작상태를 표시하는 사용자 입력 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 아날로그 신호 처리부는 움직임을 측정하기 위해 가속도 센서 또는 기울기 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 헬스넷 라우터는 전력을 공급하는 전력 제어부와, 고유의 ID 주소를 포함하고 있어 다른 센서 네트워크와의 혼선을 방지하고 보완을 유지하는 주제어부와, 상기 주제어부의 명령으로 데이터를 외부로 전송하는 무선 송수신부 및 안테나로 구성하고, 상기 측정용 단말기에서 전송된 신호를 수신하거나 서버에서의 명령을 측정용 단말기로 전송하는 기능을 가진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 헬스넷 서버는 전력을 공급하는 전력 제어부와, 보호자의 연락처나 위급상황 판단 기준의 설정을 위한 사용자 입력 처리부와, 위급상황 시 경보음을 발생하는 경보 처리부와, 경보가 발생한 측정용 단말기의 번호 표시 및 사용자 입력 처리를 통해 입력된 출력 문장을 표시하는 경보 및 사용자 입력 표시부와, 유선전화망에 연결하여 위급상황 시 보호자와 전화 연결하는 유선전화 연동부와, 무선통신 모뎀과 연결하여 위급상황 시 보호자와 전화 연결하는 이동전화 연결부와, 인터넷과 연결하여 위급상황 시 보호자의 PC나 휴대폰으로 메시지를 전송하는 인터넷 연동부와, 신호 처리 및 특징 추출부와 위급상황 판단부 및 연락처 저장부를 포함하며 서버 전체를 통제하는 주제어부와, 상기 측정용 단말기나 라우터에서 전송되는 데이터를 수신하고 주제어부의 명령을 외부로 송신하는 무선 송수신부 및 안테나로 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 주제어부의 신호 처리 및 특징 추출부는 측정용 단말기에서 감지한 데이터로부터 위급상황 판단에 필요한 특징을 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 주제어부의 위급상황 판단부는 심전도와, 체온, 움직임의 정도를 이용하여 위험상황 정도를 분류하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 주제어부의 연락처 저장부는 사용자 입력 처리부를 통해 입력된 보호자의 연락처 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 사용자 입력 처리부는 버튼이나 키 패드, 터치 스크린 중 어느 하나를 사용하여 정보를 입력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 헬스넷 서버는 하나 이상의 측정용 단말기에서 발생하는 위급상황을 판별 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 체온 측정용 전극 스냅 및 체온 측정용 모듈은 전도성 실, 전도성 천, 전도성 고무 또는 전도성 도선 중 어느 하나를 사용하여 연결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 접착용 천은 부직포나 종이에 접착제를 결합하여 형성하고, 표면을 엠보싱 구조로 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 전극 센서 패드와 접착용 천은 관통하는 공기투과 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서, 상기 측정용 단말기, 라우터 및 서버는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), UWB, WiFi 중 한가지 이상의 방법으로 근거리 무선통신 센서 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 센서와 측정용 단말기는 인체 친화적으로 설계된 전극 센서가 피부에서의 트러블이나 알레르기, 이물감을 현저히 줄임으로써 장시간 주기적으로 사용자의 중요한 건강신호인 심전도와 체온을 감시하는 것이 가능하도록 하여 잠자는 동안과 같은 장시간 위험상황 관리에 유용하게 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템은 집안의 복잡한 구조에 상관없이 근거리 센서 네트워크를 설치하여 사용자가 집안 어느 곳에 있더라도 항상 건강 신호를 감시할 수 있고 유·무선 전화 및 인터넷을 통하여 미리 저장된 보호자의 연락처로 연락을 취하여 위급상황을 알릴 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 전극 센서의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 후면도이다.
도 2c는 도 2a의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2d는 도 2a의 B-B' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 측정용 단말기를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 헬스넷 라우터를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 헬스넷 서버를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 헬스넷 서버에서의 판단 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7a는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷을 설치하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홈 케어 헬스넷을 설치하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다. 도면들에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템은 생체신호 측정용 전극 센서(10), 측정용 단말기(20), 헬스넷 라우터(30), 헬스넷 서버(40)를 포함한다.
홈 케어 헬스넷 시스템에서는 2명 이상의 사용자가 동시에 측정용 단말기(20)를 사용하여 건강관리를 받을 수 있다. 집안의 구조를 고려하여 헬스넷 라우터(30)를 헬스넷 서버(40)와 통신이 잘 되는 위치에 다수 개 설치할 수 있다.
헬스넷 서버(40)에서는 유·무선 통신망을 이용하여 유선전화나 무선전화, 인터넷으로 보호자에게 사용자의 위급상황을 알리는 것이 가능하다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 장시간 심전도와 체온 측정을 위한 전극 센서(10)를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 후면도이며, 도 2c는 도 2a의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이고, 도 2d는 도 2a의 B-B'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 2a, 2b, 2c, 2d에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 전극 센서(10)는 심전도 측정용 전극 스냅(101, 111), 체온 측정용 전극 스냅(102, 112), 전극 센서 패드(103), 접착용 천(104), 공기 투과 홀(105), 체온 측정용 모듈(106), 전도성 젤(107), 절연재(108), 체온 측정용 모듈 리드선(109), 전극 센서 패드 절단면(113)을 포함한다.
여기에서, 심전도 측정용 전극 스냅은 외부 전극 스냅(101)과 내부 전극 스냅(111)으로 구성한다. 이때, 심전도 측정용 외부 전극 스냅(101)은 시판되고 있는 일반적인 휴대용 전극과 같이 스테인레스강(Stainless Steel)이나 탄소강 재질일 수 있다. 심전도 측정용 내부 전극 스냅(111)은 시판되고 있는 휴대용 전극과 같이 Ag/AgCl이 코팅된 금속 혹은 비금속 재질일 수 있다.
또한, 심전도 측정용 전극 내부 스냅(111)은 전도성 젤(107)을 통하여 피부와 접촉된다. 이때, 전도성 젤(107)은 전도성이 뛰어나고 인체에 무해한 실리콘 재질의 저알레르기성 젤(Hyperallergenic Gel)로 구성한다.
그리고, 체온 측정용 전극 스냅(102, 112)은 심전도 측정용 전극 스냅(101, 111)과 같은 크기나 같은 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 이때, 체온 측정을 위한 전극 스냅(102, 112)은 전도성이 있는 금속일 수 있다. 생체신호 측정용 단말기(20)에서의 스냅 체결부에 연결되어 체온 측정용 모듈(106)에서의 센서 값을 측정기로 전달한다. 체온 측정용 모듈(106)의 내부 전극 스냅(112)은 절연재(108)에 의해 피부에 접촉되었을 때 전극 스냅 사이의 절연상태를 유지한다.
체온 측정용 모듈(106)은 온도를 측정할 수 있는 센서를 내부에 포함하고, 온도 센서로서는 NTC나 PTC 써미스터(Themistor)로 구현할 수 있으며, 체온 측정용 모듈(106)은 2개 이상의 모듈 리드선(109)과 연결된다. 모듈 리드선(109)은 전도성 섬유나 전도성 실, 전도성 고무 또는 전도성 전선과 같은 전도성 물질로 구성될 수 있다. 모듈 리드선(109)은 체온 측정용 모듈(106) 내부의 온도 측정용 센서와 연결된다. 체온 측정을 위한 전극 내부 스냅(112)과 외부 스냅(102) 사이에 모듈 리드선(109)이 위치하도록 하여 온도 값을 측정용 단말기(20)로 전달하도록 한다.
여기서, 전극 센서 패드(103)는 심전도 측정용 전극 스냅(101, 111), 체온 측정용 모듈(106), 모듈 리드선(109), 체온 측정용 전극 스냅(102, 112)이 위치를 유지하도록 지지해 주며, 폴리에틸렌 스펀지(Polyethylene Foam) 재질로 구현할 수 있다. 이때, 전극 센서 패드(103)는 피부의 공기 흐름을 원활하게 하기 위하여 다수 개의 공기 투과 홀(105)이 뚫린 구조일 수 있다.
접착용 천(104)은 부직포나 종이에 접착제(110)을 결합하여 구성한다. 접착용 천(104)의 표면은 올록볼록한 엠보싱 구조로 구성하는 것이 가능하다. 이는 전극 센서 패드(103)와 접착용 천(104)을 관통하는 공기 투과 홀(105)과 마찬가지로 피부 표면에서 피부와 닿는 면을 작게 하여 피부에 말썽이 생기는 것을 줄이기 위한 것이다.
이때, 접착제(110)는 인체에 무해한 아크릴 접착제나 실리콘 접착제 또는 두 가지 이상의 접착제를 혼합한 재질일 수 있다.
또한, 절연재(107)는 온도 측정용 전극 스냅(102, 112)이 피부와 닿은 경우 이들 사이의 피부 저항에 의한 전기 도통을 차단하기 위한 것으로 엠보싱 구조의 부직포 또는 비 전도성 젤일 수 있다.
전극 센서 패드 절단면(113)은 체온 측정 모듈이 피부에 직접적으로 닿게 하기 위하여 접착용 천을 절단한 부분일 수 있다. 전극 센서 절단면(113)은 제조 공정상의 필요에 의하여 제거될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 측정용 단말기(20)의 개략적인 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 생체 신호 측정용 단말기(20)는 전극 센서 체결부(201), 아날로그 신호 처리부(202), 주제어부(203), 무선 송수신부(204), 무선 통신 안테나(205), 사용자 명령 입력 처리부(206), 전력 제어부(207)를 포함한다.
여기에서, 전극 센서 체결부(201)는 전극 센서(10)와의 체결을 위한 스냅 구조인 것을 포함한다. 스냅 구조를 사용하여 전극 센서를 측정용 단말기에 부착 및 탈착하는 것을 용이하게 할 수 있다. 전극 센서 체결부(201)는 전극 센서의 심전도 측정용 전극 스냅(101, 111) 또는 온도 측정용 전극 스냅(102, 112)과 연결되어 이들 전극을 통하여 감지된 생체 신호를 전달해 준다.
아날로그 신호 처리부(202)는 전극 센서로부터 감지된 전기 신호를 필터링, 증폭 및 변환하는 과정을 포함한다. 아날로그 신호 처리부(202)는 심전도 측정회로와 온도 신호 측정회로가 분리되어 있는 것일 수 있다. 아날로그 신호 처리부(202)는 움직임 측정 센서를 포함할 수 있다. 이때, 움직임 측정 센서는 가속도 센서나 기울기(Tilt) 센서로 구현할 수 있다.
주제어부(203)는 아날로그 신호 처리부(202)를 비롯한 측정용 단말기 내부의 기능을 전체적으로 조절한다. 주제어부(203)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능을 포함하며, 센서 네트워크 고유의 ID 주소를 포함하고 있어 다른 센서 네트워크와의 혼선과 보완이 유지되도록 한다. 또한 주제어부(203)은 무선 송수신부(204) 기능을 포함한다.
무선 송수신부(204)는 주제어부(203)의 명령으로 무선으로 데이터를 안테나(205)를 통하여 측정용 단말기(20) 외부로 전송한다.
사용자 입력 처리부(206)는 사용자의 입력신호를 읽어 들이는 기능과 측정용 단말기의 현재 동작 상태를 표시해 주는 기능을 포함한 것일 수 있다. 사용자의 명령은 헬스넷 서버(40)에서의 경보 울림 켜기/끄기 명령을 포함한다.
전력 제어부(207)는 배터리의 현재 잔류용량을 측정하여 이를 주제어부(203)에 알려주는 기능을 포함한다. 또한, 측정용 단말기(20)가 신체에 접촉이 되었는지를 판단하는 기능을 더 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 헬스넷 라우터(30)의 개략적인 구성도이다.
도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 헬스넷 라우터(30)는 주제어부(301), 무선 송수신부(302), 무선 통신 안테나(303), 전력 제어부(304)를 포함한다.
여기서, 라우터의 주제어부(301)는 센서 네트워크 고유의 ID 주소를 포함하고 있어 다른 센서 네트워크와의 혼선과 보완이 유지하도록 한다. 또한, 무선 송수신부(302)를 내장하고 있다.
라우터의 무선 송수신부(302)는 측정용 단말기(20)나 헬스넷 서버(40)로부터 전송되어 오는 데이터를 안테나(303)를 통하여 송수신하는 기능을 포함한다.
라우터의 전력 제어부(304)는 헬스넷 라우터(30)의 구동을 위하여 안정적인 전원을 공급한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 헬스넷 서버(40)의 개략적인 구성도이다.
도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 헬스넷 서버(40)는 주제어부(401), 무선 송수신부(402), 무선 통신 안테나(403), 경보 처리부(404), 사용자 입력 처리부(405), 경보 및 사용자 입력 표시부(406), 전력 제어부(407), 유선전화 연동부(408), 이동전화 연동부(409), 인터넷 연동부(410), 신호 처리 및 특징 추출부(411), 위급상황 판단부(412), 연락처 저장부(413)를 포함한다.
헬스넷 서버의 주제어부(401)는 헬스넷 서버를 구성하고 있는 모든 구성요소에 명령을 주고 데이터를 받음으로써 전체를 통제할 수 있다. 주제어부(401)는 무선 송수신부(402)를 내장한다.
서버의 무선 송수신부(402)는 무선 통신 안테나(403)를 통하여 측정용 단말기(20)나 헬스넷 라우터(30)에서부터 전송되는 데이터를 수신하고, 명령을 송신하는 기능을 포함한다.
서버의 무선 통신 안테나(403)는 무선 데이터를 수신하고 무선 송수신부에서의 신호를 헬스넷 서버 기기 밖으로 전송하는 기능을 포함한다. 무선 통신 안테나(403)는 칩 안테나이거나 와이어 안테나, SMA 타입의 안테나일 수 있다.
경보 처리부(404)는 헬스넷 서버의 주제어부(401)의 명령에 의하여 경보음을 발생하고 제거해 주는 기능을 포함한다. 이때, 경보 처리부(404)는 스피커나 부저와 같이 소리를 낼 수 있는 기기를 포함할 수 있다.
사용자 입력 처리부(405)는 보호자의 연락처나 위급상황 판단 기준의 수동 설정을 위한 사용자의 조작 입력을 처리하는 기능을 포함한다. 이때, 사용자 입력 처리부(405)는 버튼이나, 키 패드, 터치 스크린을 입력장치로 사용할 수 있다.
경보 및 사용자 입력 표시부(406)는 경보가 발생한 측정용 단말기(20)의 번호를 표시해 주는 기능을 포함한다. 또한 사용자 입력 처리부(405)를 통하여 입력된 내용과 이에 따른 주제어부(401)에서 내장된 출력 문장을 표시해 줄 수 있다. 경보 및 사용자 입력 표시부(406)는 여러 개의 LED나 LCD와 같은 표시장치를 사용할 수 있다.
헬스넷 서버에서의 전력 제어부(407)은 헬스넷 서버의 전체적인 구동을 위하여 안정적인 전원을 공급해 주는 기능을 포함한다.
유선전화 연동부(408)은 집안에 설치된 유선전화망에 연결되어 헬스넷 서버의 연락처 저장부(413)에 저장된 보호자의 전화번호로 연결을 해 주는 기능을 포함한다. 유선전화 연동부(408)는 헬스넷 서버(40) 내부에 위치할 수도 있고 외부에 커넥터로 연결하여 사용할 수도 있다.
이동전화 연동부(409)는 무선통신 모뎀과 연결되어 저장된 보호자의 전화번호로 전화를 걸어주는 기능을 포함한다. 이동전화 연동부(409)는 헬스넷 서버(40) 내부에 위치할 수도 있고 외부에 커넥터를 통하여 연결될 수도 있다. 또한, CMDA 무선통신 모뎀을 사용할 수 있다.
인터넷 연동부(410)는 집안에 인터넷이 설치되어 있는 경우 인터넷과 연결하여 보호자의 PC나 휴대폰으로 메시지를 전송하는 기능을 포함한다. 인터넷 연동부(410)는 유·무선 인터넷 모뎀을 사용하여 구성될 수 있으며 헬스넷 서버의 내부에 위치할 수도 있고 외부에 커넥터를 통하여 연결될 수도 있다. 인터넷 연동부(410)는 TCP/IP 통신 프로토콜을 이용하는 것일 수 있다.
신호처리 및 특징 추출부(411)는 헬스넷 서버(40)의 주제어부(401)의 내부 혹은 외부의 메모리 장치에 저장될 수 있으며 측정용 단말기(20)에서 감지한 데이터로부터 위급상황 판단에 필요한 특징을 추출하는 기능을 포함한다. 신호처리 및 특징 추출부(411)는 증폭 및 변환, 필터링의 과정을 포함할 수 있다.
위급상황 판단부(412)는 헬스넷 서버(40)의 주제어부(401)의 내부 혹은 외부의 메모리 장치에 저장될 수 있으며 신호 처리 및 특징 추출부(411)로부터 입력된 특징들을 이용하여 해당 범위를 벗어 난 정도를 파악하여 위급상황을 판단하는 기능을 포함한다.
연락처 저장부(413)는 헬스넷 서버(40)의 주제어부(401)의 내부 혹은 외부 메모리 장치이며, 연락처 저장부(413)는 사용자 입력 처리부(405)를 통하여 입력된 보호자의 연락처 정보를 저장하는 기능을 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위급상황 판단 알고리즘의 개략적인 흐름도이다.
도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 위급상황 판단 알고리즘은 생체신호 데이터 입력 및 처리단계(S101), 특징 추출단계(S102), 정상상태 판단단계(S103), 1단계 위급상황 판단단계(S104), 1단계 경보조치(S105), 2단계 위급상황 판단단계(S106), 2단계 경보조치(S107), 3단계 경보조치(S108)을 포함한다.
생체 신호 데이터 입력 및 처리단계(S101)에서는 전극 센서(10)로부터 감지된 생체 신호를 측정용 단말기(20)와 헬스넷 라우터(30)를 통하여 헬스넷 서버(40)의 무선 송수신부(402)에서 수신하여 증폭 및 변환, 필터링 등의 과정을 실행하는 단계이다.
특징 추출단계(S102)에서는 위급상황 판단에 필요한 특징 값들을 계산하는 과정을 포함한다. 특징 값들로서는 맥박수와 체온, 움직임의 정도를 포함한다.
정상상태 판단단계(S103)에서는 특징 추출단계(S102)에서 출력한 특징 값들이 정상상태의 범위 내에 있는가를 판단하는 단계이다. 정상상태 범위 내에 특징 값들이 분포하고 있으면 처음 단계로 돌아가고 정상범위를 벗어 날 경우 1단계 위급상황 판단단계(S104)로 진행한다.
1단계 위급상황 판단단계(S104)에서는 특징 값의 범위가 1단계 위급상황에 해당하는 가를 판단한다. 1단계 위급상황으로서는 맥박의 범위가 정상치의 10% 이상, 20% 미만의 범위에 있거나 체온의 특징 값이 정상치의 5% 이상, 10% 미만의 범위에 있거나 움직임의 특징 값이 정상치의 10% 이상, 20% 미만의 범위에 있는 상황 중 하나 이상에 해당하는 경우일 수 있다.
1단계 위급상황으로 판단이 된 경우에는 1단계 경보조치(S105)를 실행한다. 1단계 경보조치(S105)로서는 1단계 세기의 경보음을 울린다.
1단계 위급상황 판단단계(S104)를 벗어난 경우에는 2단계 위급상황 판단단계(S106)로 진행하여 2단계 위급상황여부를 판단한다. 2단계 위급상황으로서는 맥박의 범위가 정상치의 20% 이상, 30% 미만의 범위에 있거나 체온의 특징 값이 정상치의 10% 이상, 15% 미만의 범위에 있거나 움직임의 특징 값이 정상치의 20% 이상, 30% 미만의 범위에 있는 상황 중 하나 이상에 해당하는 경우일 수 있다. 2단계 위급상황으로 판단된 경우에는 2단계 경보조치(S107)를 실행할 수 있다. 2단계 경보조치(S107)로서는 2단계 경보음을 발생하고 저장된 보호자의 연락처로 연락을 취할 수 있다.
3단계 경보조치(S108)는 2단계 위급상황의 범위를 벗어난 경우에 실행하는 조치로서 맥박이 정상치의 30% 이상 벗어나거나 체온 값이 정상치의 15% 이상 벗어나거나 움직임의 특징 값이 정상치의 30% 이상 벗어난 상황 중 하나 이상에 해당될 때 실행될 수 있다.
3단계 경보조치(S108)로서는 최고 높은 수준의 경보음을 발생하고 헬스넷 서버(40)에 연결된 모든 외부 통신망 연동부를 이용하여 보호자에게 전화를 걸거나 알림 메시지를 전송할 수 있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템의 개략적인 설치도이다.
도 7a는 본 발명의 홈 케어 헬스넷 시스템을 일반적인 가정에 설치하여 사용할 경우를 예로 보인 것이다. 일반적인 가정 집의 경우에는 대략 1~2개 정도의 헬스넷 라우터(30)를 방마다 설치하거나 큰 방에 하나 정도 설치하고 헬스넷 서버(40)를 거실에 설치할 수 있다. 헬스넷 서버(40)는 하나를 설치하고 헬스넷 라우터(30)는 집의 구조를 고려하여 여러 대 설치가 가능하다. 집안에서 사용할 사용자 수만큼의 측정용 단말기(20)를 착용할 수 있다. 측정용 단말기(20)와 헬스넷 라우터(30) 및 헬스넷 서버(40)를 통하여 센서 네트워크를 구성한다. 이 센서 네트워크는 고유의 네트워크 ID를 가지고 있어서 타 네트워크와의 간섭을 방지하고 보안을 유지하도록 할 수 있다.
도 7b에서는 요양원이나 보호시설과 같이 여러 명의 사용자가 넓은 공간에서 사용하는 경우를 가정하여 보인다. 헬스넷 서버(40)는 외부 통신망과 연결이 쉽고 감시자가 상주하는 곳에 설치하는 것이 바람직하다. 헬스넷 라우터(30)는 헬스넷 서버(40)와의 통신이 원활이 이루어 질 수 있는 거리 내에 설치하는 것이 바람직하다. 도 7b의 예에서는 방마다 라우터를 하나씩 설치하고 복도에 2개를 설치한 예를 보인다. 측정용 단말기(20)는 사용자마다 하나씩 착용할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템은 장시간 착용이 용이한 전극 센서(10), 소형 경량의 측정용 단말기(20), 근거리 무선통신 센서 네트워크, 경보 처리장치 및 유·무선전화 연동장치를 구비함으로써, 착용자의 건강상태를 장시간 동안 감시할 수 있다. 이에 따라, 가정이나 요양시설에서 노인이나 환자들의 위급상황을 장시간 동안 감지할 수 있는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 센서(10)와 측정용 단말기(20)는 인체 친화적으로 설계된 전극 센서(10)가 피부에서의 트러블이나 알레르기, 이물감을 현저히 줄임으로써 장시간 주기적으로 사용자의 중요한 건강신호인 심전도와 체온을 감시하는 것이 가능하도록 하여 잠자는 동안과 같은 장시간 위험상황 관리에 유용하게 이용될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 케어 헬스넷 시스템은 집안의 복잡한 구조에 상관없이 근거리 센서 네트워크를 설치하여 사용자가 집안 어느 곳에 있더라도 항상 건강 신호를 감시할 수 있고 유·무선 전화 및 인터넷을 통하여 미리 저장된 보호자의 연락처로 연락을 취하여 위급상황을 알릴 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10 : 전극 센서 20 : 측정용 단말기
30 : 헬스넷 라우터 40 : 헬스넷 서버
101 : 심전도 측정용 외부 전극 스냅 102 : 체온 측정용 외부 전극 스냅
103 : 전극 센서 패드 104 : 접착용 천
105 : 공기 투과 홀 106 : 체온 측정용 모듈
107 : 전도성 젤 108 : 절연재
109 : 체온 측정용 모듈 리드선 110 : 접착제
111 : 심전도 측정용 내부 전극 스냅 112 : 체온 측정용 내부 전극 스냅
113: 접착용 천 절단면 201 : 전극 센서 체결부
202 : 아날로그 신호 처리부 203 : 단말기 주제어부
204 : 단말기 무선 송수신부 205 : 단말기 안테나
206 : 단말기 사용자 입력 처리부 207 : 단말기 전력 제어부
301 : 라우터 주제어부 302 : 라우터 무선 송수신부
303 : 라우터 안테나 304 : 라우터 전력 제어부
401 : 서버 주제어부 402 : 서버 무선 송수신부
403 : 서버 안테나 404 : 경보 처리부
405 : 서버 사용자 입력 처리부 406 : 경보 및 사용자 입력 표시부
407 : 서버 전력 제어부 408 : 유선전화 연동부
409 : 이동전화 연동부 410 : 인터넷 연동부
411 : 신호 처리 및 특징 추출부 412 : 위급상황 판단부
413 : 연락처 저장부

Claims (14)

  1. 홈 케어 헬스넷 시스템에 있어서,
    피부 표면에 접촉되어 생체 신호를 감지하는 전극 센서,
    상기 전극 센서와의 결합을 위한 복수의 스냅 체결부를 구비하고 있고, 생체 신호를 측정하는 측정용 단말기, 그리고
    상기 측정용 단말기에서 수집한 생체 신호 데이터를 무선으로 전송하는 근거리 무선통신 센서 네트워크를 형성하기 위한 헬스넷 라우터 및 서버
    를 포함하고,
    상기 전극 센서는,
    접착용 천,
    상기 접착용 천 위에 서로 이격되게 위치하고 심전도를 측정하기 위한 두 개의 심전도 측정용 전극 스냅,
    상기 접착용 천 위에 위치하고 체온을 측정하기 위한 체온 측정용 전극 스냅,
    상기 체온 측정용 전극 스냅과 리드선을 통해 연결되어 있고, 온도 측정용 센서를 구비하고 있는 체온 측정용 모듈, 그리고
    상기 접착용 천 위에 위치하고, 상기 심전도 측정용 전극 스냅과 체온 측정용 전극 스냅 및 체온 측정용 모듈의 위치를 유지하도록 지지하기 위한 전극 센서 패드
    를 포함하고,
    상기 두 개의 심전도 측정용 전극 스냅 각각은 상기 전극 센서 패드 위에 위치하고 상기 측정용 단말기의 복수의 스냅 체결부 중 하나와 결합되는 외부 전극 스냅과 상기 접착용 천 위에 상기 접착용 천을 사이에 두고 상기 외부 전극 스냅과 마주보게 연결되는 내부 전극 스냅을 구비하고,
    상기 체온 측정용 전극 스냅은 상기 전극 센서 패드 위에 위치하고 상기 측정용 단말기의 복수의 스냅 체결부 중 다른 하나와 결합되는 외부 전극 스냅과 상기 접착용 천 위에 상기 접착용 천을 사이에 두고 상기 외부 전극 스냅과 마주보게 연결되는 내부 전극 스냅을 구비하고,
    상기 홈 케어 헬스넷 시스템은
    상기 두 개의 심전도 측정용 전극 스냅 각각의 상기 내부 전극 스냅과 상기 접착용 천 사이에 위치하여 상기 두 개의 심전도 측정용 전극 스냅 각각의 상기 내부 전극 스냅과 피부를 접촉시키는 전도성 젤 그리고
    상기 체온 측정용 전극 스냅의 상기 내부 전극 스냅과 상기 접착용 천 사이에 위치하여 상기 체온 측정용 전극 스냅의 상기 내부 전극 스냅이 피부와 접촉될 때 상기 내부 전극 스냅과 피부와의 절연 상태를 유지하는 절연재
    를 더 포함하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정용 단말기는,
    전력을 공급하는 전력 제어부와,
    상기 복수의 스냅 체결부를 통한 상기 전극 센서와의 체결을 통해 감지된 생체 신호를 전달하는 전극 센서 체결부와,
    상기 생체 신호를 필터링, 증폭 및 변환하는 아날로그 신호 처리부와,
    상기 아날로그 신호 처리부의 제어 및 고유 ID 주소를 포함하는 주제어부와,
    상기 주제어부의 명령으로 데이터를 헬스넷 라우터 또는 서버로 전송하는 무선 송수신부 및 안테나로 구성하되,
    상기 주제어부는 사용자의 입력신호를 읽어 들이고 현재의 동작상태를 표시하는 사용자 입력 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 아날로그 신호 처리부는 움직임을 측정하기 위해 가속도 센서 또는 기울기 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 헬스넷 라우터는,
    전력을 공급하는 전력 제어부와,
    고유의 ID 주소를 포함하고 있어 다른 센서 네트워크와의 혼선을 방지하고 보완을 유지하는 주제어부와,
    상기 주제어부의 명령으로 데이터를 외부로 전송하는 무선 송수신부 및 안테나로 구성하고,
    상기 측정용 단말기에서 전송된 신호를 수신하거나 서버에서의 명령을 측정용 단말기로 전송하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 헬스넷 서버는,
    전력을 공급하는 전력 제어부와,
    보호자의 연락처나 위급상황 판단 기준의 설정을 위한 사용자 입력 처리부와,
    위급상황 시 경보음을 발생하는 경보 처리부와,
    경보가 발생한 측정용 단말기의 번호 표시 및 사용자 입력 처리를 통해 입력된 출력 문장을 표시하는 경보 및 사용자 입력 표시부와,
    유선전화망에 연결하여 위급상황 시 보호자와 전화 연결하는 유선전화 연동부와,
    무선통신 모뎀과 연결하여 위급상황 시 보호자와 전화 연결하는 이동전화 연결부와,
    인터넷과 연결하여 위급상황 시 보호자의 PC나 휴대폰으로 메시지를 전송하는 인터넷 연동부와,
    신호 처리 및 특징 추출부와 위급상황 판단부 및 연락처 저장부를 포함하며 서버 전체를 통제하는 주제어부와,
    상기 측정용 단말기나 라우터에서 전송되는 데이터를 수신하고 주제어부의 명령을 외부로 송신하는 무선 송수신부 및 안테나로 구성하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 주제어부의 신호 처리 및 특징 추출부는 측정용 단말기에서 감지한 데이터로부터 위급상황 판단에 필요한 특징을 추출하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 주제어부의 위급상황 판단부는 심전도와, 체온, 움직임의 정도를 이용하여 위험상황 정도를 분류하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 주제어부의 연락처 저장부는 사용자 입력 처리부를 통해 입력된 보호자의 연락처 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 사용자 입력 처리부는 버튼이나 키 패드, 터치 스크린 중 어느 하나를 사용하여 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 헬스넷 서버는 하나 이상의 측정용 단말기에서 발생하는 위급상황을 판별 가능한 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 체온 측정용 전극 스냅 및 체온 측정용 모듈은 전도성 실, 전도성 천, 전도성 고무 또는 전도성 도선 중 어느 하나를 사용하여 연결하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 접착용 천은 부직포나 종이에 접착제를 결합하여 형성하고, 표면을 엠보싱 구조로 구성하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 센서 패드와 상기 접착용 천은 상기 전극 센서 패드와 상기 접착용 천을 관통하는 공기투과 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 측정용 단말기, 라우터 및 서버는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), UWB, WiFi 중 한가지 이상의 방법으로 근거리 무선통신 센서 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 홈 케어 헬스넷 시스템.
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