KR101528183B1 - 운동정보와 염도정보를 통합 제공하는 융합형 헬스케어장치 및 이를 이용한 헬스케어시스템 - Google Patents

운동정보와 염도정보를 통합 제공하는 융합형 헬스케어장치 및 이를 이용한 헬스케어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치 및 이를 이용한 헬스케어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사용자의 섭취음식물별 염도를 측정하고 염도 측정 및 분석 정보를 제공하며, 사용자의 착용부위별 움직임을 측정하여 움직임 측정 및 분석 정보를 제공함과 동시에, 사용자의 염분섭취상태 체크 및 운동 또는 움직임에 의한 칼로리소모량과 연계하여 염분섭취량을 조정하고 조정 정보를 제공하는 본체(110); 및 상기 본체에 구비되되, 염도를 측정할 수 있는 센서를 구비한 염도측정수단(120);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이는 장치가 착용되는 각 착용부위별로 사용자의 움직임을 측정하는 알고리즘을 포함하고 사용자의 운동 정보를 측정하며 별도의 모바일 애플리케이션 서버로 사용자의 운동 정보를 송신하여 모바일 애플리케이션을 통해 체계적으로 사용자의 운동을 관리할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 음식물내에 함유된 염분을 측정하고 사용자의 운동에 의해 소모된 염분을 산출하여 염분함량 정보를 통합적으로 제공하여 사용자의 나트륨 적정섭취량 및 운동을 관리할 수 있도록 한다.

Description

운동정보와 염도정보를 통합 제공하는 융합형 헬스케어장치 및 이를 이용한 헬스케어시스템{Wearable Healthcare Apparatus for providing the exercise information and sodium information, and Healthcare System using it}
본 발명은 운동정보와 염도정보를 제공하는 융합형 헬스케어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 장치가 착용되는 각 착용부위별로 사용자의 움직임을 측정하는 알고리즘을 포함하고 사용자의 운동 정보를 측정하며 별도의 모바일 애플리케이션 서버로 사용자의 운동 정보를 송신하여 모바일 애플리케이션을 통해 체계적으로 사용자의 운동을 관리할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 음식물내에 함유된 염분을 측정하고 사용자의 운동에 의해 소모된 염분을 산출하여 염분함량 정보를 통합적으로 제공할 수 있는 운동정보와 염도정보를 통합 제공하는 융합형 헬스케어장치 및 이를 이용한 헬스케어시스템에 관한 것이다.
최근 건강에 대한 관심이 증가하면서 평소 꾸준히 운동을 하는 인구가 증가하고 있으며 자신의 운동 상태를 체계적, 과학적으로 관리하기를 원하는 수요도 더불어 증가하고 있다.
이러한 운동 상태 관리 등을 위하여 사용자의 운동 정보를 측정하거나 제공할 수 있는 헬스케어 장치 관련 기술에 대한 개발이 이루어지고 있는데, 종래의 헬스케어 장치는 운동정보만을 제한적으로 제공할 뿐이었다.
그러나, 웰빙과 건강에 대한 일반인의 관심이 증가하면서, 일상생활에서 자신의 운동상태를 체계적 및 과학적으로 관리하기를 원하게 되었으며, 이는 운동뿐만 아니라 식생활에서도 요구되기에 이르렀다. 최근 통계조사에 따르면 일반인들이 운동을 하고 있지 않아도 건강상태를 확인하고자 하는 욕구가 강하게 나타나고 있다.
더욱이, 당뇨나 비만 등의 성인병이 증가추세에 있고 그 원인으로 불규칙적인 운동과 염도가 높은 가공식품의 과다섭취가 꼽히고 있으며, 한국인의 하루 나트륨 섭취량은 세계보건기구의 섭취 권장량의 2.45배에 해당되는 4,900mg에 달하는 수준이다. 이와 같은 실정을 감안하여, 음식물에 함유된 염분함량 정보를 알려줄 수 있는 기기는 많이 개발되고 있으나, 사용자의 염분섭취상태 체크와 함께 운동 또는 움직임에 의한 칼로리소모량과 연계하여 염분섭취량을 조정해 주는 기기개발은 되고 있지 않은 상황이다.
종래기술로는 사용자의 운동 상태를 측정하거나 관리하는 기술 중의 하나로서, 한국공개특허 제10-2014-0082449호 "인터렉션 기반의 건강 및 재활 장치"는 영상 모니터를 이용하여 사용자의 움직임을 측정하고 사용자의 움직임을 영상을 통해 가이드하는 기술로서, 특정한 장소에 설치된 모니터를 이용해 사용자와 인터렉션하는데 초점을 둔 기술일 뿐 상술한 바와 같은 문제점은 여전히 가지고 있었다.
또한, 사용자의 운동 상태를 측정하거나 관리하는 다양한 앱이 스마트폰에 탑재되어 사용자의 걸음수에 따른 칼로리소모량 등을 자동으로 계산해주고 있으나, 이와 같은 스마트폰에 의한 직접측정은 스마트폰을 소지한 손의 움직임이나, 가방의 움직임 등에 따른 변수가 작용하여 사용자의 운동 상태를 정확하게 알려주지 못하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 운동상태 측정기기들은 동작측정 알고리즘이 하나로 결정되어 있어 착용부위에 따른 변수값을 보정하지 못해 정확한 운동량 측정이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2014-0082449호
본 발명이 해결하고나 하는 과제는, 상기 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 사용자가 팔목이나 발목, 허리 등에 착용하여 각 착용부위별로 사용자의 움직임을 측정하는 알고리즘에 의해 사용자의 운동 정보를 제공함으로써, 사용자가 착용부위별로 자신의 운동 상태에 관하여 정확한 정보를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 전기전도센서로 이루어진 염도센서가 내장된 염도측정기를 통해 사용자가 섭취하는 음식물의 염도를 측정하고 나트륨 함량을 분석하고 염도농도를 분석하여 사용자의 염분섭취상태 체크와 함께 운동 또는 움직임에 의한 칼로리소모량과 연계하여 염분섭취량을 조정해 주는, 모바일 기기를 통해 자신의 운동 정보를 확인하여 헬스케어를 함과 동시에 섭취염분 측정 및 운동 등에 의해 소모된 염분을 산출하고 통합제어하여 적정량의 나트륨섭취를 관리할 수 있도록 하는 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치 및 이를 이용한 헬스케어시스템을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치는,
사용자의 섭취음식물별 염도를 측정하고 염도 측정 및 분석 정보를 제공하며, 사용자의 착용부위별 움직임을 측정하여 움직임 측정 및 분석 정보를 제공함과 동시에, 사용자의 염분섭취상태 체크 및 운동 또는 움직임에 의한 칼로리소모량과 연계하여 염분섭취량을 조정하고 조정 정보를 제공하는 본체(110); 및
상기 본체에 구비되되, 염도를 측정할 수 있는 센서를 구비한 염도측정수단(120);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치에서, 상기 본체(110)는,
상기 본체(110)의 작동 전원을 공급하는 전원부(112); 사용자의 섭취음식물별 염도를 측정하여 염도측정정보를 염도분석부로 전송하며, 사용자의 착용부위별 움직임을 측정하여 움직임 측정 정보를 운동분석부로 전송하는 센서부(113); 염도측정정보 및 운동으로 소모된 염분량 정보를 이용하여 사용자의 일일 나트륨섭취량을 분석하고 염도분석정보를 표시부 및 연동부로 전송하는 염도분석부(115); 움직임 측정 정보를 이용하여 사용자의 착용부위별 움직임을 분석하여 움직임 분석 정보를 표시부 및 연동부로 전송하는 운동분석부(114); 염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 상기 본체(110) 표면을 통해 표시하는 표시부(118); 상기 센서부(113)로부터 측정된 음식물의 염도측정정보와 해당 음식물에 대한 기준 염도를 저장하고, 측정된 사용자의 움직임 측정 정보와 사용자의 운동에 의해 소모된 칼로로량과 이로부터 산출된 염분배출량을 저장하는 저장부(116); 염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 별도의 모바일 기기 또는 모바일 애플리케이션 서버로 전송하는 연동부(117); 상기 본체(110)의 작동 상태를 제어하는 제어부(111);를 포함하는 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치에서,
상기 센서부는 전기전도센서 및 가속도센서와 자이로스코프센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치에서,
상기 염도분석부가 분석하는 염도분석정보는, 사용자가 섭취하는 음식물에 대하여 측정된 염도인 나트륨 함량값과 염도 농도값을 해당 음식물에 대해 기저장되어 있는 염도와 비교분석한 것과, 사용자의 운동 또는 움직임에 의해 소모된 염분량을 칼로리소모량과 비교산출한 것과, 일일 나트륨 섭취적정량인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치에서,
상기 운동분석부가 분석하는 움직임 분석 정보는, 사용자의 정지 또는 보행 여부, 사용자가 정지하고 있는 경우 정지 자세, 사용자가 보행하고 있는 경우 관절의 움직임과 팔다리의 스윙각도, 전/후진 운동, 좌/우 걸음, 달리기나 빠른 걷기 또는 보통 걷기 또는 설정된 기준자세에 대한 상대적인 자세의 변화를 분석하며, 보행 여부의 분석에 있어서 걸음 수, 양발에서 측정된 걸음속도나 보폭, 보행 패턴, 보행 자세를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치에서, 상기 염도측정수단(120)은
상기 본체(110)에 슬라이드 형태로 삽입 및 돌출되는 구조로 구비되며,
상기 본체에 내장된 PCB(124)에 탈착식으로 접촉하는 PCB접촉부(121); 상기 PCB접촉부 말미에 구비된 염도측정센서부(122); 및 접촉보조부(123)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치에서,
상기 PCB접촉부(121)는 센서부착위치가 테이퍼형으로 되어 있는 슬라이드 몸체로 구성되어 상기 염도측정센서부와 PCB를 연결시켜주며, 상기 염도측정센서부(122)는 전기전도센서로 구성되어 음식물내의 나트륨함량값 또는 염도농도를 측정하고, 상기 접촉보조부(123)는 상기 PCB접촉부가 상기 본체(110)에서 슬라이드 돌출시 상기 PCB에 접촉될 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치에서,
상기 융합형 헬스케어장치는 착용수단(120)을 더 포함하며, 상기 착용수단은 밴드 형상 또는 걸이부 형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치를 이용한 헬스케어시스템은,
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 융합형 헬스케어장치(100);
모바일 애플리케이션을 모바일 기기(300)로 전송하여, 상기 융합형 헬스케어장치(100)로부터 염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 수신하여 이를 상기 모바일 기기(300)로 전송하는 모바일 애플리케이션 서버(200); 및
상기 모바일 애플리케이션 서버(200)로부터 염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 수신하여 이를 표시하되, 상기 융합형 헬스케어장치의 착용부위를 선택하는 메뉴를 구비하고 선택된 착용부위에 따른 운동정보를 분석하여 표시하고 사용자가 섭취한 나트륨함량이나 염도농도 또는 염도레벨, 사용자의 운동으로 소모된 염분량 및 일일섭취 나트륨적정량을 표시하는 모바일 기기(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 팔목, 발목, 허리 등에 착용한 상태로 운동을 하면서 착용부위별로 자신의 운동 상태에 관해 다양한 정보를 얻을 수 있고 모바일 기기를 통해 자신의 운동 정보를 확인할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사용자가 착용하는 어느 하나의 부위로부터 얻게되는 운동정보의 오류값을 보정하여 보다 정확하게 사용자의 운동상태나 자세, 활동패턴에 대한 정보를 줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 염도센서가 내장된 염도측정기를 통해 사용자가 섭취하는 음식물의 염도를 측정하고 운동정보에 따라 측정된 칼로리소모량으로부터 산출된 소모염분량에 의해 섭취해야할 나트륨 함량이 분석됨으로써, 자신의 운동정보를 통한 헬스케어와 함께 통합적으로 나트륨섭취에 대한 관리를 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치에 관한 간략 내부구성도와 활용시스템,
도 2는 도 1의 염도분석부 및 운동분석부의 내부 구성 예시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치에 관한 간략 사시도,
도 4의 (a),(b),(c)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치를 착용하는 상태를 나타낸 참고도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 MEMS 센서 및 전기전도센서를 이용한 염분섭취량 분석 및 이를 이용한 운동 데이터 종합 인식 흐름도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보행 측정 원리를 나타낸 참고도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 체크 원리를 나타낸 참고도,
도 8은 본 발명에 따른 움직임 측정 및 분석정보를 제공하는 모바일 애플리케이션 화면의 일실시예.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운동정보와 염분정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치 및 헬스케어시스템에 관해 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치에 관한 간략 내부구성도와 활용시스템, 도 2는 도 1의 염도분석부 및 운동분석부의 내부 구성 예시도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치에 관한 간략 사시도, 도 4의 (a),(b),(c)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치를 착용하는 상태를 나타낸 참고도, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 MEMS 센서 및 전기전도센서를 이용한 염분섭취량 분석 및 이를 이용한 운동 데이터 종합 인식 흐름도, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 보행 측정 원리를 나타낸 참고도, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자세 체크 원리를 나타낸 참고도, 도 8은 본 발명에 따른 움직임 측정 및 분석정보를 제공하는 모바일 애플리케이션 화면의 일실시예이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운동정보와 염도정보를 통합제공하는 융합형 헬스케어장치 시스템은 융합형 헬스케어장치(100), 모바일 애플리케이션 서버(200) 및 모바일기기(300)를 포함하여 구성된다.
먼저, 융합형 헬스케어장치(100)는, 본체(110), 염도측정수단(120) 및 착용수단(130)을 포함한다.
본체(110)는 사용자의 섭취음식물별 염도를 측정하고 염도 측정 및 분석 정보를 제공하고, 사용자의 착용부위별 움직임을 측정하여 움직임 측정 및 분석 정보를 제공함과 동시에, 사용자의 염분섭취상태 체크와 함께 운동 또는 움직임에 의한 칼로리소모량과 연계하여 염분섭취량을 조정하고 그 정보를 제공하는 것으로, 제어부(111), 전원부(112), 센서부(113), 운동분석부(114), 염도분석부(115), 저장부(116), 연동부(117) 및 표시부(118)를 포함하여 구성된다.
제어부(111)는 본체(110)의 작동 상태를 제어하는 것으로, 구체적으로 각 구성부분의 제어기능을 나열하면 다음과 같다. 염도측정수단의 염도측정센서에서 측정한 음식물의 염분(나트륨 함량)을 센서부(113)의 전기전도센서(113c)에서 감지하여 저장부(116)에 저장하고 염도분석부(115)로 보내도록 제어한다. 염도분석부(115)에서는 해당 음식물에 대하여 기저장되어 있는 적정염도와 측정된 염도, 즉 나트륨함량값과 염도농도값을 비교분석하고, 사용자의 운동 또는 움직임에 의해 배출되어 소모된 염분량을 칼로리소모량과 비교산출하여 사용자의 염분섭취량, 즉 일일 나트륨 섭취적정량을 조정하여 알려주고 코칭한다.
또한, 제어부(111)는 본체가 착용된 부위에 따른 운동량 및 칼로리소모량을 센서부(113)의 자이로스코프센서(113a) 및 가속도센서(113b)에서 감지하고 측정하여 저장부(116)에 저장하고 운동분석부(114)로 보내도록 제어한다. 운동분석부(114)에서는 감지된 걸음수, 감지된 이동속도 및 칼로리소모량에 대해 본체의 착용부위에 따라 측정한 측정값을 기저장된 기준정보와 비교분석하여 일일 운동량 및 소모되어야 할 칼로리량을 알려주고 코칭한다.
또한, 제어부(111)는 분석된 염분량 및 운동량과 칼로리소모량을 본체에 구비된 표시부(118)를 통해 표시되도록 제어하거나 통신부(117)를 통해 연동되는 모바일기기(300)에 표시되도록 제어한다.
전원부(112)는 본체(110)의 작동 전원을 공급하는 것으로, 배터리, 충전식 배터리로 설정되거나, USB 커넥터로 설정되어 USB의 연결에 의해 전력을 공급받거나 무선충전에 의해 전력을 공급받는 것으로 설정할 수 있다.
센서부(113)는 사용자의 섭취음식물별 염도를 측정하여 염도측정정보를 염도분석부로 전송하고, 사용자의 착용부위별 움직임을 측정하여 움직임 측정 정보를 운동분석부로 전송하는 것으로, 전기전도센서(113c) 및 가속도센서(113a)와 자이로스코프센서(113b)를 포함하여 구성된다.
센서부(113)의 전기전도센서(113c)는 사용자가 섭취하고자 하는 음식물의 염도, 즉 나트륨함량값과 염도농도값을 감지하고 측정하여 제어부를 통해 염도분석부(115)로 전송한다.
염도분석부(115)는 염도측정정보 및 운동으로 소모된 염분량 정보를 이용하여 사용자의 일일 나트륨 적정섭취량을 분석하고 염도분석정보를 표시부 및 연동부로 전송하는 것으로, 염도분석부(115)에서는 해당 음식물에 대하여 측정된 염도, 즉 나트륨함량값과 염도 농도값을 해당 음식물에 대하여 기저장되어 있는 적정염도와 비교분석하고, 사용자의 운동 또는 움직임에 의해 소모된 염분량을 칼로리소모량과 비교산출하여 사용자의 염분섭취량, 즉 일일 나트륨 섭취적정량을 조정하여 알려주고 코칭한다. 또한 염도분석부(115)는 분석된 염도분석정보를 표시부 및 연동부로 전송한다.
여기서, 전기전도센서를 통한 실시간 염분량 계산방식은 다음과 같다.
실제 총 염분량(g)= {물의 양(g)×염도측정값(%))}÷100
실제 총 나트륨량(g)= 염분량(g)÷2.5421
100g당 나트륨량(mg)= 염도측정값(%)×393.37
또한, 센서를 통해 염도를 측정할 때 염도에 따른 측정값의 기울기 변화가 선형적이지 않고, 측정된 저항값의 차이가 염도의 증가에 따라 크게 차이가 나지 않으므로, 염도분석부에서 염도와 출력하는 저항값의 정확한 대응관계를 주기 위해서는 아래와 같은 수학식1의 보정함수가 필요로 된다.
[수학식 1]
Figure 112014099006531-pat00001
(s:스케일변수, k:보정변수)
여기서, 스케일변수는 염도가 증가함에 따라 저항값의 차이를 줄 수 있는 값이다.
센서로부터 측정된 염도(나트륨함량)에 대하여, 염도분석부에서는 염분의 측정범위를 0~50ppt로 하고, 측정온도는 0.0~99.9℃로 하여 음식물의 염도를 3단계(적당/짠맛/매우 짠맛)로 하여 측정값과 기저장된 기준 적정염도를 비교분석한다.
또한, 염도분석부(115)는 사용자의 운동 또는 움직임에 의해 소모된 염분량을 칼로리소모량과 비교산출하여 사용자의 염분섭취량을 조정하여 알려주는데, 사용자는 운동이나 움직임에 의해 칼로리를 소모하며 땀을 배출하기 때문이다.
보통 땀 1g을 흘리는데 600칼로리 정도가 소모된다고 알려져 있다. 또한, 100칼로리가 소모될 때 소모되는 수분의 양은 115㎖이고, 전해질의 양은 나트륨 30mEq/L, 칼륨 25 mEq/L라고 알려져 있다.
또한, 센서부(113)의 가속도센서(113b) 및 자이로스코프센서(113a)는, 사용자의 본체 착용부위에 대한 움직임(예: 관절움직임, 팔다리 스윙모션, 신체 회전모션, 전/후진 운동, 좌/우 걸음, 달리기나 빠른 걷기 또는 보통 걷기, 자세의 변화 등)을 사용자의 나이나 설정된 표준보폭, 보행습관, 지면상태를 고려하여 측정하고, 양발에서 측정된 걸음속도나, 보폭 등을 고려하여 측정된 움직임 측정 정보를 운동분석부(114)로 전송한다.
또한 운동분석부(114)는 움직임 측정 정보를 이용하여 사용자의 착용부위별 움직임을 분석하여 움직임 분석 정보를 표시부 및 연동부로 전송한다.
구체적으로, 운동분석부(114)는 사용자의 본체 착용부위에 따라, 정지 또는 보행 여부, 사용자가 정지하고 있는 경우 정지 자세, 사용자가 보행하고 있는 경우 관절의 움직임과 팔다리의 스윙각도, 전/후진 운동, 좌/우 걸음, 달리기나 빠른 걷기 또는 보통 걷기 또는 설정된 기준자세에 대한 상대적인 자세의 변화를 분석하며, 보행 여부의 분석에 있어서 걸음 수, 양발에서 측정된 걸음속도나 보폭, 보행 패턴, 보행 자세를 분석한다.
사용자의 정지 또는 보행 여부 분석에 있어서는 3축 중력 센싱 측정 정보 및 Tilt 계산 정보를 사용하며, 사용자가 정지하고 있는 경우 자세 유지 시간, 자세 정도를 분석하며, 이를 통해 사용자 자세 교정 알림 정보를 분석 추출한다.
사용자가 보행하고 있는 경우, 가속도 센서와 자이로 센서 측정 정보를 이용하여 보행 상태를 구분하며, 기 설정된 보행 패턴과의 상관관계 계산을 통해 걸음 수, 보폭, 보행 패턴, 보행 자세를 분석한다. 본 발명에서는 3축 가속도센서를 이용하는 것을 설명하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며 분석을 요하는 정밀도에 따라 가속도 기준 축은 3축 이하이거나 3축 이상일 수 있음은 물론이다..
이러한 운동분석부(114)에 의해, 사용자가 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 장치를 다리에 착용한 경우에는 다리 또는 발목의 관절의 움직임이나 스윙 정보를 체크하는데, 걸음 수, 보폭, 보행패턴, 이동 거리 등을 분석하여 소모칼로리 등 운동량을 체크하고 보행 자세나 활동패턴을 코칭할 수 있다. 또한, 장치를 팔에 착용한 경우에는 상박, 하박 또는 손목 관절의 움직임이나 스윙 정보를 체크하여 걸음 수나 이동 거리 등의 분석을 통해 소모칼로리 등 운동량을 체크하고 활동 패턴을 코칭할 수 있으며, 허리에 착용한 경우에는 허리 고관절의 움직임 및 자세 정보를 체크하여 걸음 수, 보폭, 이동 거리, 기울기 등의 분석을 통해 소모칼로리 등 운동량을 체크하고 보행 자세나 생활자세 및 활동 패턴을 코칭할 수 있게 된다.
더욱 구체적으로, 운동분석부(114)는 사용자의 착용 부위를 확인하며, 가속도센서 및 자이로스코프센서의 측정치를 기반으로 MEMS 신호를 전처리하고, 운동 상태를 체크하며, 운동량을 체크하고, 걸음 수, 보폭, 이동 거리, 생활 자세, 보행 자세를 체크한다. 이와 같은 움직임분석을 통해 사용자의 장치 착용부위에 따른 변수값을 보정할 수 있게 되고, 보다 정확하게 사용자의 운동량과 자세를 체크할 수 있게 된다.
도 5에 도시된 MEMS 센서 및 전기전도센서를 이용한 염분섭취량 분석 및 이를 이용한 운동 데이터 종합 인식 흐름도를 간략하게 설명하면 다음과 같다.
가속도센서 및 자이로스코프센서를 통해 사용자의 운동상태에 대한 측정치를 획득하고, 전기전도도센서를 통해 사용자의 염분섭취량에 대한 측정치를 획득한다.
MEMS 신호 전 처리에 있어서, 가속도센서 및 자이로스코프센서에 의해 측정된 값을 디지털 필터에 의해 잡음과 외란 신호를 제거하며, 기 설정된 표준 데이터 테이블로부터 관련 정보를 설정한다. 예를 들어 일반적인 움직임 수준을 0.5 Hz 내지 10 Hz로 보고 디지털 대역 통과 필터를 설정할 수 있다. 또한, 전기전도도센서로 측정된 염분섭취량값과 기 설정된 적정 염분량값을 비교산출하여 섭취량분석 알고리즘을 통해 사용자의 일일 적정 나트륨함량 관련정보, 즉 섭취해야할 염분량 또는 소모되어야 할 염분량을 설정한다.
이후, 전처리된 신호를 바탕으로 장치 착용부위별 선택 알고리즘을 통해 사용자의 장치 착용부위에 따른 운동 상태 및 염분섭취량을 변수값을 설정한다.
운동 상태 체크에 있어서, 자이로 센서 및 가속도센서 측정 정보 변화를 감지하여 정지, 운동 상태를 구분(즉, 정지/보행 판단)하며, 정지상태인 경우 가속도계 기반으로 정지자세를 추정하고 진단한다. 또한, 보행상태인 경우 stance단계인지 swing단계인지 여부를 판단하고, 스탠스 단계이면 속도/각속도 보정을 통해 보폭을 추정하고 지면과의 충격량을 측정하여 보행자세의 대칭성을 검사할 수 있으며, 스윙단계이면 걸음수를 검출하고 이로부터 보폭이나 이동거리를 추정하며 지면과의 충격량과 운동량을 측정하여 보행자세의 대칭성을 검사할 수 있으며, 사용자의 신체표준데이터와 비교하여 보행자세에 대한 종합진단을 수행할 수 있게 된다.
이때, 자이로스코프센서 및 가속도센서의 분산과 임계치를 비교 및 검사하고, 착용 부위에 따라 상이한 임계치를 적용한다.
자이로스코프센서 및 가속도센서의 분산은 다음의 [수학식 2]과 같이 계산될 수 있으며, [수학식 2]에서,
Figure 112014099006531-pat00002
는 자이로스코프센서의 X, Y, Z 출력이며,
Figure 112014099006531-pat00003
는 가속도센서의 X, Y, Z 출력이다.
[수학식 2]
Figure 112014099006531-pat00004
Figure 112014099006531-pat00005
운동량 체크에 있어서, 활동대사량(AEE, Activity Energy Expenditure)을 가속도센서 출력으로 계산하여 운동량으로서 계산하며 아래의 [수학식 3]와 같이 운동량이 계산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014099006531-pat00006
Figure 112014099006531-pat00007
걸음 수, 보폭, 이동 거리 등의 분석에 있어서, 걸음 운동은 Stance 및 swing 단계로 구분하는데, 이는 각각 발이 지면을 지지하고 있는 구간과 발이 지면으로부터 떨어져 움직이는 구간으로 구분한 것이다.
걸음 수는 가속도센서 이동 평균값을 이용하여 다음의 [수학식 4]과 같이 분석될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112014099006531-pat00008
걸음 수, 보폭, 이동 거리 등 분석에 있어서, 나이, 신체 치수별로 표준 보폭 정보를 분석하며, 가속도 2회 적분에 의해 위치 값을 추정할 수 있게 되는데, 이러한 보행 측정 알고리즘의 원리는 도 6에 도시한 바와 같다.
생활 자세 체크에 있어서는, 서있을 때, 앉아 있을 때, 보행 시 등의 상체 자세를 분석할 수 있는데, 각각 측면과 정면에서 상체의 기울어진 정도를 분석하여 제공할 수 있으며 이러한 분석 원리는 도 6에 도시한 바와 같다.
보행 자세 체크에 있어서, 양발에서 측정된 걸음 속도, 보폭, 충격량과 swing 상태 패턴을 분석하여 보행 자세를 도출하며, 편차들이 임계치 이상이거나 다른 날과의 평균값과의 차이가 기 설정된 값 이상이면 사용자 알림 정보를 생성 제공할 수 있다. 보행 자세 체크와 관련한 계산 방법은 다음의 [표1]과 같다.
[표 1]
Figure 112014099006531-pat00009

저장부(116)는 센서부(113)의 전기전도센서로부터 측정된 음식물의 염도(나트륨함량)의 측정값을 3단계(적당/짠맛/매우 짠맛)로 저장하고 해당 음식물에 대한 기준 적정염도도 저장한다. 또한, 저장부는 사용자의 운동이나 움직임에 따라 소모된 칼로리량과 이로부터 산출된 염분배출량에 대한 정보도 저장한다.
또한, 저장부는 가속도센서 및 자이로스코프센서로부터 측정된 사용자의 본체 착용부위에 대한 움직임(예: 관절움직임, 팔다리 스윙모션, 신체 회전모션, 전/후진 운동, 좌/우 걸음, 달리기나 빠른 걷기 또는 보통 걷기, 자세의 변화 등) 측정값과, 사용자의 나이나 표준보폭, 보행습관, 지면상태의 측정값, 및 사용자의 양발에서 측정된 걸음속도나 보폭 등의 측정값을 움직임 측정정보로 저장한다.
연동부(117)는 운동분석부 또는 염도분석부가 분석한 움직임 분석 정보 또는 염도분석정보를 별도의 모바일 애플리케이션 서버(200)로 전송하며, 이에 따라 모바일 애플리케이션 서버(200)가 움직임 분석 정보 또는 염도분석정보를 사용자가 소지한 모바일 기기(300)로 전송하여 모바일 기기(300)에 설치된 모바일 애플리케이션을 통해 움직임 분석 정보 또는 염도정보가 표시되고 사용자에 의해 관리될 수 있도록 한다.
한편, 연동부는 움직임 분석 정보 또는 염도분석정보를 직접 모바일 기기(300)로 전송하여 움직임 분석정보 또는 염도분석정보가 모바일기기(300)에 설치된 모바일 애플리케이션을 통해 확인되거나 관리되도록 설정할 수도 있다.
또한, 표시부(118)는 운동분석부 또는 염도분석부가 분석한 움직임 분석 정보 또는 염도분석정보를 본체(110) 표면을 통해 또는 연동되는 모바일기기의 표면을 통해 디스플레이하는 것으로, 바람직하게 액정 디스플레이일 수 있다.
표시부가 디스플레이하는 운동정보로는, 사용자의 정지 또는 보행 여부, 측정된 걸음수와 이동시간 및 이에 따른 운동량(소모칼로리), 사용자가 정지하고 있는 경우 자세 유지 시간, 자세 정도, 사용자 자세 교정 알림 정보, 사용자가 보행하고 있는 경우 걸음 수, 보폭, 보행 패턴, 보행 자세 등이 있으며, 표시부가 디스플레이하는 염도정보로는 나트륨함량, 염도농도, 염도레벨, 배출염분량, 일일섭취 적정량 등이 있다.
염도측정수단(120)은 본체에 구비되되, 염도를 측정할 수 있는 센서를 구비한 것으로, 본체(110)에 슬라이드 형태로 삽입 및 돌출되는 구조로 구비되며, 본체에 내장된 PCB(124)에 탈착식으로 접촉하는 PCB접촉부(121), PCB접촉부 말미에 구비된 염도측정센서부(122), 및 접촉보조부(123)를 포함하여 구성된다. 본 발명에서는 염도측정수단의 형태를 슬라이드형태로 삽입 및 돌출되는 것을 예시하였으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 탈·부착식 형태 또는 접철식 형태 등 다양한 형상이 가능함은 물론이다.
PCB접촉부(121)는 염도측정센서부와 PCB를 연결시켜주는 것으로, 센서부착위치가 테이퍼형으로 되어 있는 슬라이드 몸체로 이루어지며, 내부에 염도측정센서와 PCB를 연결해주는 연결선(미도시)을 구비할 수도 있다.
염도측정센서부(122)는 음식물에 삽입되어 음식물내의 나트륨함량값 또는 염도농도를 측정하는 것으로, 전기전도센서 등으로 이루어질 수 있다.
접촉보조부(123)는 PCB접촉부가 본체(110)에서 슬라이드 돌출시 PCB에 접촉될 수 있도록 밀어 누름기능을 갖는 구조로 구비되며, 동시에 슬라이드시 손잡이 기능을 할 수도 있다.
또한, PCB(124)는 본체(110)에 구비되는 것으로, 운동감지센서인 자이로스코프센서와 가속도센서 및 염도센서인 전기전도센서가 부착실장되고 전원부품, IC 등이 회로로 접속되어 있다.
착용수단(130)은 천연섬유, 합성섬유, 플라스틱 등의 소재로 제작된 밴드나 본체에 부착된 걸이부로 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본체(110)는 사용자가 착용하기 편한 작은 크기로 제조되며 상단에 표시부가 형성된 얇은 사각형 모양으로 제작될 수 있다. 본 발명에 따른 융합형 헬스케어장치의 본체의 형상은 예시적인 것으로, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형상이나 형태로 제작될 수 있음은 물론이다.
또한, 도 4의 (a)~(c)에 도시한 바와 같이, 사용자는 본체(110)에 착용수단(120)을 연결하여 자신의 손목이나 발목, 허리 등에 선택적으로 착용할 수 있다. 사용자는 본체를 착용한 신체 부위(예시:팔(손목), 다리(발목), 허리)를 모바일기기(300)에서 선택메뉴버튼(미도시)을 통해 선택할 수 있으며, 모바일기기에서는 각 착용부위별로 운동모션에 따른 운동정보를 연동되는 본체에 내장된 센서부의 동작신호패턴을 운동분석부에서 분석하여 정확하게 디스플레이할 수 있게 된다.
다음으로, 모바일 애플리케이션 서버(200)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 헬스케어 서비스를 제공하는 회사의 서버로서, 헬스케어 서비스를 제공하는 모바일 애플리케이션을 모바일 기기(300)로 전송하여 모바일 기기(300)가 모바일 애플리케이션을 설치할 수 있도록 하며, 융합형 헬스케어장치(100)로부터 움직임 분석 정보 및 염도정보를 수신하여 이를 모바일 기기(300)로 전송한다.
마지막으로, 모바일 기기(300)는 모바일 애플리케이션 서버(200) 또는 융합형 헬스케어장치(100)로부터 움직임 분석 정보 및 염도정보를 수신하여 기 설치된 모바일 애플리케이션을 통해 움직임 분석 정보 및 염도분석정보를 표시한다.
모바일 기기(300)가 모바일 애플리케이션을 통해 표시하는 움직임 분석 정보로는, 예컨대 사용자의 정지 또는 보행 여부, 사용자가 정지하고 있는 경우 자세 유지 시간, 자세 정도, 사용자 자세 교정 알림 정보, 사용자가 보행하고 있는 경우 걸음 수, 보폭, 보행 패턴, 보행 자세 등이 있다.
구체적으로, 모바일 애플리케이션은 메인 화면 및 상세 화면으로 구성될 수 있는데, 메인 화면에서는 자세 코칭 및 운동 메뉴, 통계 메뉴, 착용 부위별 선택 메뉴 등을 제공하는 것으로 설정할 수 있다.
사용자가 자세 코칭 및 운동 메뉴를 선택하면 자세 코칭과 운동에 따른 센서 감지가 시작되며, 통계 메뉴를 선택하면 일일 운동량 누적 정보, 운동 습관 정보 등이 표시되고, 착용 부위별 메뉴를 선택하면 다리, 허리, 팔 등의 부위별로 움직임분석에 따른 운동정보가 표시된다. 즉, 팔다리허리의 관절의 움직임 또는 스윙량 및 자세변화에 따른 걸음수와 이동시간 및 이에 따른 운동량(소모칼로리), 신체 자세, 생활 패턴이 표시된다.
상세 화면은 측정 종료 메뉴, 일시 정지 메뉴, 화면 출력 메뉴 등을 제공하며, 측정 종료 메뉴를 선택하면 측정 중인 누적 결과를 기록하고 통신이 해제되며, 일시 정지 메뉴를 선택하면 측정 상태를 일시 정지하고, 화면 출력 메뉴를 선택하면 일일 운동 코칭 기록이 출력되거나 일일 목표량이 출력된다.
도 8은 움직임 측정 및 분석정보를 제공하는 모바일 애플리케이션 화면의 일실시예로, 화면구성은 메인 화면, 상세 화면으로서 운동 측정 화면, 측정 종료 화면, 통계 화면 등으로 구성될 수 있다. 메인 화면은 본체를 착용할 측정 부위 선택, 자세 코칭, 동작 측정, 통계 보기 등의 화면을 제공하고, 운동 측정 화면은 걷기, 달리기, 위치 등의 정보를 제공하거나, 신체 균형, 생활 자세, 활동 패턴 등의 정보를 제공할 수 있고, 측정 종료 화면은 일일 운동 코칭 정보와 함께 일일 목표량을 확인할 수 있도록 하고, 통계 화면은 일일 운동량, 운동 습관 등에 관한 통계를 제공하게 할 수 있다.
한편 본 발명에서 융합형 헬스케어장치(100) 내부 또는 융합형 헬스케어장치(100)와 모바일 기기(300) 사이에서 각종 정보를 송수신하는 통신 방식으로는 블루투스 4.0(2.0~4.0 이상도 가능하며, 블루투스 revision도 가능함은 물론이다)을 사용할 수 있는데, 매우 짧은 데이터 패킷을 가지고 있으며, 다른 통신 방식과의 간섭을 최소화하고, 전송 거리가 100미터 이상이며, 대부분의 모바일 기기가 지원할 수 있는 범용성을 가지고 있어서 본 발명에 따라 헬스케어 시스템을 구현하기에 적합하다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.
100 : 융합형 헬스케어장치 110: 본체
120: 염도측정수단 130: 착용수단 200 : 모바일 애플리케이션 서버 300: 모바일 기기

Claims (9)

  1. 사용자의 섭취음식물별 염도를 측정하고 염도 측정 및 분석 정보를 제공하며, 사용자의 착용부위별 움직임을 측정하여 움직임 측정 및 분석 정보를 제공함과 동시에, 사용자의 염분섭취상태 체크 및 운동 또는 움직임에 의한 칼로리소모량과 연계하여 염분섭취량을 조정하고 조정 정보를 제공하는 본체(110); 및
    상기 본체에 구비되되, 염도를 측정할 수 있는 센서를 구비한 염도측정수단(120);을 포함하여 구성되며,
    상기 본체(110)는,
    상기 본체(110)의 작동 전원을 공급하는 전원부(112);
    사용자의 섭취음식물별 염도를 측정하여 염도측정정보를 염도분석부로 전송하며, 사용자의 착용부위별 움직임을 측정하여 움직임 측정 정보를 운동분석부로 전송하는 센서부(113);
    염도측정정보 및 운동으로 소모된 염분량 정보를 이용하여 사용자의 일일 나트륨섭취량을 분석하고 염도분석정보를 표시부 및 연동부로 전송하는 염도분석부(115);
    움직임 측정 정보를 이용하여, 사용자의 착용부위별 움직임을 가속도센서 및 자이로스코프센서의 측정치를 기반으로 MEMS 신호를 전처리하고 운동 상태와 운동량을 체크 및 분석하여 사용자의 장치 착용부위에 따른 변수값을 보정한 움직임 분석 정보를 표시부 및 연동부로 전송하는 운동분석부(114);
    염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 상기 본체(110) 표면을 통해 표시하는 표시부(118);
    상기 센서부(113)로부터 측정된 음식물의 염도측정정보와 해당 음식물에 대한 기준 염도를 저장하고, 측정된 사용자의 움직임 측정 정보와 사용자의 운동에 의해 소모된 칼로리량과 이로부터 산출된 염분배출량을 저장하는 저장부(116);
    염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 별도의 모바일 기기 또는 모바일 애플리케이션 서버로 전송하는 연동부(117);
    상기 본체(110)의 작동 상태를 제어하는 제어부(111);를 포함하는 융합형 헬스케어장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는 전기전도센서 및 가속도센서와 자이로스코프센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 융합형 헬스케어장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 염도분석부가 분석하는 염도분석정보는, 사용자가 섭취하는 음식물에 대하여 측정된 염도인 나트륨 함량값과 염도 농도값을 해당 음식물에 대해 기저장되어 있는 염도와 비교분석한 것과, 사용자의 운동 또는 움직임에 의해 소모된 염분량을 칼로리소모량과 비교산출한 것과, 일일 나트륨 섭취적정량인 것을 특징으로 하는 융합형 헬스케어장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 운동분석부가 분석하는 움직임 분석 정보는, 사용자의 정지 또는 보행 여부, 사용자가 정지하고 있는 경우 정지 자세, 사용자가 보행하고 있는 경우 관절의 움직임과 팔다리의 스윙각도, 전/후진 운동, 좌/우 걸음, 달리기나 빠른 걷기 또는 보통 걷기 또는 설정된 기준자세에 대한 상대적인 자세의 변화를 분석하며, 보행 여부의 분석에 있어서 걸음 수, 양발에서 측정된 걸음속도나 보폭, 보행 패턴, 보행 자세를 포함하는 것을 특징으로 하는 융합형 헬스케어장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 염도측정수단(120)은
    상기 본체(110)에 슬라이드 형태로 삽입 및 돌출되는 구조로 구비되며,
    상기 본체에 내장된 PCB(124)에 탈착식으로 접촉하는 PCB접촉부(121); 상기 PCB접촉부 말미에 구비된 염도측정센서부(122); 및 접촉보조부(123);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 융합형 헬스케어장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 PCB접촉부(121)는 센서부착위치가 테이퍼형으로 되어 있는 슬라이드 몸체로 구성되어 상기 염도측정센서부와 PCB를 연결시켜주며,
    상기 염도측정센서부(122)는 전기전도센서로 구성되어 음식물내의 나트륨함량값 또는 염도농도를 측정하고,
    상기 접촉보조부(123)는 상기 PCB접촉부가 상기 본체(110)에서 슬라이드 돌출시 상기 PCB에 접촉될 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 융합형 헬스케어장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 융합형 헬스케어장치는 착용수단(120)을 더 포함하며,
    상기 착용수단은 밴드 형상 또는 걸이부 형상인 것을 특징으로 하는 융합형 헬스케어장치.
  9. 제1 항, 제3 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 융합형 헬스케어장치(100);
    모바일 애플리케이션을 모바일 기기(300)로 전송하여, 상기 융합형 헬스케어장치(100)로부터 염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 수신하여 이를 상기 모바일 기기(300)로 전송하는 모바일 애플리케이션 서버(200); 및
    상기 모바일 애플리케이션 서버(200)로부터 염도분석정보 및 움직임 분석 정보를 수신하여 이를 표시하되, 상기 융합형 헬스케어장치의 착용부위를 선택하는 메뉴를 구비하고 선택된 착용부위에 따른 운동정보를 분석하여 표시하고 사용자가 섭취한 나트륨함량이나 염도농도 또는 염도레벨, 사용자의 운동으로 소모된 염분량 및 일일섭취 나트륨적정량을 표시하는 모바일 기기(300);를 포함하는 융합형 헬스케어장치를 이용한 헬스케어 시스템.
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