KR101744144B1 - 생체신호 무선 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

생체신호 무선 모니터링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플렉서블 패치에서 수집된 생체 신호와, 반사파를 이용해서 측정된 수면 상태 데이터를 이용해서 개개인의 수면을 정성적으로 분석하고 이를 사용자에게 표시하는 기술적 사상에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 사용자의 생체 신호를 센싱하는 적어도 하나 이상의 패치를 포함하는 생체신호 측정부, 및 상기 센싱된 생체 신호를 수신하고, 상기 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정하는 수면 상태 측정부를 포함한다.

Description

생체신호 무선 모니터링 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF WIRELESSLY MONITORING OF BODY SIGNAL}
본 발명은 플렉서블 패치에서 수집된 생체 신호와, 반사파를 이용해서 측정된 호흡 및 수면 상태 데이터 등을 이용해서 개개인의 호흡 또는 수면 등을 정성적으로 분석하고 이를 사용자에게 표시하는 기술적 사상에 관한 것이다.
수면은 인간의 삶 중에서 상당한 부분을 차지하기 때문에 그 중요성에 대해서는 재차 강조할 필요가 없다. 근래에는, 수면에 대한 연구가 활발하게 진행되면서, 수면의 질에 대한 관심이 고조되고 있다.
수면은 개인 건강에 영향을 미치는 요소가 많고, 수면 결핍으로 인한 인지 장애, 혈압 상승 및 심리적, 정신적 문제를 일으킬 수 있다. 이와 관련하여 수면 장애에 대한 다양한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 이러한 연구 결과에 따라 일반적으로 더 나은 수면의 질을 얻을 수 있도록 유도하는 방향으로 기술이 발전하고 있는 추세이다.
대한민국 특허공보 제10-1096089호(2011.12.13), "수면 무호흡 검출 및 유형 판단 장치 및 그 방법"
실시예에 따르면, 코골이나 수면무호흡 등 수면의 질을 떨어뜨리는 증상들을 비접촉 방식으로 모니터링함으로써, 수면의 질을 분석하고 숙면을 유도 할 수 있도록 환경데이타를 제공한다.
실시예에 따르면, 휴대 가능한 패치나 휴대폰 등을 통해 생체신호 무선 모니터링 시스템의 구현이 가능하기 때문에 수면 상태를 모니터링 하기 위한 공간적 제약을 줄이는 것이다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 사용자의 생체 신호를 센싱하는 적어도 하나 이상의 패치를 포함하는 생체신호 측정부, 및 상기 센싱된 생체 신호를 수신하고, 상기 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정하는 수면 상태 측정부를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 적어도 하나 이상의 패치는 플렉서블 기판 상에 플렉서블 배터리를 통해 구동되어 인체에 부착 가능한 플렉서블 타입으로 형성된다.
일실시예에 따른 상기 적어도 하나 이상의 패치는 체온 센서, 심박 센서, 산소포화도 센서, 및 가속도 센서 중에서 적어도 하나를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 적어도 하나 이상의 패치는 상기 센싱된 생체 신호를 무선 송신하는 통신 모듈을 포함한다.
일실시예에 따른 상기 수면 상태 측정부는, 스피커를 이용하여 신호를 송출하는 송출부, 상기 송출된 주파수 대역 신호에 상기 사용자의 호흡이 반영된 반사파를 수신하는 수신부, 및 상기 수신된 반사파를 분석하여 상기 사용자의 호흡에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석하는 분석부를 포함한다.
일실시예에 따른 상기 수신부는, 상기 송출된 신호로부터 상기 사용자의 신체 움직임이 반영된 반사파를 수신하고, 상기 분석부는, 상기 수신된 반사파를 분석하여 상기 사용자의 호흡에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석한다.
일실시예에 따른 상기 수면 상태 측정부는, 조도 센서, 온도 센서, 및 습도 센서 중에서 적어도 하나의 센서로부터의 센싱 정보를 수집하고, 상기 수집된 센싱 정보를 상기 측정된 수면 상태 데이터에 반영한다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 사용자의 생체 신호를 수집하고, 상기 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정하는 수면 상태 측정부, 및 상기 수집된 생체 신호 및 상기 측정된 수면 상태 데이터를 사용자 단말기로 제공하는 제공부를 포함하고, 상기 사용자 단말기의 어플리케이션은 상기 제공된 생체 신호 및 수면 상태 데이터를 시간대 별로 매칭시켜 표시한다.
일실시예에 따른 상기 사용자 단말기의 어플리케이션은 상기 제공된 생체 신호 및 수면 상태 데이터에 대해 통계 처리 및 그래픽 처리 중에서 적어도 하나를 수행하여 표시한다.
일실시예에 따른 상기 제공부는, 상기 사용자 단말기의 접근이 가능한 서버에 상기 수집된 생체 신호 및 상기 측정된 수면 상태 데이터를 제공하고, 상기 서버는 인증된 사용자 단말기에게 상기 제공된 생체 신호 및 상기 수면 상태 데이터를 공유한다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법은 적어도 하나 이상의 패치를 통해 사용자의 생체 신호를 센싱하는 단계, 수면 상태 측정부에서 상기 센싱된 생체 신호를 수신하는 단계, 상기 수면 상태 측정부에서 상기 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정하는 단계, 및 제공부에서, 상기 수집된 생체 신호 및 상기 측정된 수면 상태 데이터를 사용자 단말기로 제공하는 단계를 포함하고, 상기 사용자 단말기의 어플리케이션은 상기 제공된 생체 신호 및 수면 상태 데이터를 시간대 별로 매칭시켜 표시한다.
일실시예에 따른 상기 수면 상태 데이터를 측정하는 단계는, 송출부에서, 신호를 송출하는 단계, 수신부에서, 상기 송출된 신호에 상기 사용자의 호흡이 반영된 반사파를 수신하는 단계, 및 분석부에서, 상기 수신된 반사파를 분석하여 상기 사용자의 호흡에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석하는 단계를 포함한다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법은 상기 수신부에서, 상기 송출된 신호로부터 상기 사용자의 신체 움직임이 반영된 반사파를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 분석하는 단계는, 상기 수신된 반사파를 분석하여 상기 사용자의 호흡에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석하는 단계를 포함한다.
실시예들에 따르면, 수면무호흡 등 수면의 질을 떨어뜨리는 증상들을 비접촉 방식으로 모니터링함으로써, 숙면유지와 함께 상쾌한 기상을 유도할 수 있다.
실시예들에 따르면, 휴대 가능한 패치나 휴대폰 등을 통해 생체신호 무선 모니터링 시스템의 구현이 가능하기 때문에 수면 상태를 모니터링 하기 위한 공간적 제약을 줄일 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템이 적용된 전체 네트워크를 설명하는 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템을 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 수면 상태 측정부를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 4는 일실시예에 따른 생체신호 측정부를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 패치를 설명하는 도면이다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템을 구체적으로 설명하는 블록도이다.
도 7은 첩 신호를 사용하여 호흡 및 수면 상태 데이터를 측정하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
도 9는 일실시예에 따른 신호를 송출하여 수면 상태 데이터를 분석하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템이 적용된 전체 네트워크(100)를 설명하는 도면이다.
전체 네트워크(100)는 사용자의 생체 신호를 센싱하는 플렉서블 형태의 패치(110), 비접촉 방식으로 호흡 등 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정하는 장치(120), 및 센싱된 생체 신호와 측정된 수면 상태 데이터를 활용하여 다양한 분석 결과를 표시하는 어플리케이션이 설치된 사용자 단말기(130)을 포함한다.
보다 구체적으로, 플렉서블 형태의 패치(110)는 체온센서, 맥박센서, 산소포화도 센서, 가속도 센서 등의 생체 신호를 감지 할 수 있는 센서로부터 얻은 가공되지 않은 데이터를 내장된 디지털 신호 프로세서나 마이크로 콘트롤러 유닛을 이용하여 신호 처리한다.
장치(120)는 패치(110)로부터 전달된 체온, 맥박, 산소포화도, 움직임 등의 생체 신호를 수신하고, 이를 이용해서 호흡 검출 알고리즘 또는 다른 생체 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 장치(120)는 수행된 호흡 검출 알고리즘에 기초하여 무호흡-저호흡지수(AHI: apnea hypopnea index)를 계산하고, 이를 기반으로 경보(Alert) 관련한 결정을 수행할 수 있다.
또한, 장치(120)는 수신한 생체 신호와 함께 움직임 검출 알고리즘으로부터 얻은 움직임 데이터를 기반으로 하여 수면 스테이지의 분류(classification)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 수면 스테이지는 미리 지정된 여러 단계로 구분되어 수면 상태의 질을 나타내는 수면 상태 데이터로 해석 될 수 있다.
한편, 장치(120)는 통신 기능을 수행할 수 있다. 일례로, 장치(120)는 패치(110)로부터 전달된 생체 신호와 측정한 수면 상태 데이터를 사용자 단말기(130)의 어플리케이션으로 송신할 수 있다.
이때, 장치(120)는 유무선 통신 네트워크를 통해 사용자 단말기(130)의 어플리케이션으로 해당 정보들을 송신할 수 있도록 통신 모듈을 활용할 수 있다. 일례로, 장치(120)는 통신 모듈을 이용해서 억세스 포인트(Access Point)의 역할을 수행할 수도 있다.
한편, 어플리케이션은 장치(120)로부터 수신한 생체 신호와 수면 상태 데이터, 예를 들어 무호흡-저호흡지수, 경보(Alert) 신호, 호흡 관련 데이터, 분류된 수면 스테이지 등의 정보에 기초하여 관련 정보들을 출력할 수 있다. 뿐만 아니라, 패치(110)나 장치(120)로 센싱 또는 측정을 위한 제어 명령을 전달할 수도 있고, 장치(120)로 패치(110)가 센싱한 생체 신호를 요청하거나, 무선 스피커 데이터를 전송할 수 있도록 사용자 단말기(130)를 제어할 수도 있다.
또한, 전체 네트워크(100)는 장치(120)로부터 생체 정보를 수집하여 저장하거나, 필요시 사용자 단말기(130)로 과거에 센싱했던 생체 정보를 전달하는 데이터 서버(140)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 데이터 서버(140)는 장치(120)로부터 체온, 맥박, 산소포화도, 움직임 등 생체 신호를 수신하거나, 수면 상태 데이터, 예를 들어 무호흡-저호흡지수, 경보(Alert) 신호, 호흡 관련 데이터, 분류된 수면 스테이지 등의 정보를 수집하여 저장할 수 있다. 이때, 데이터 서버(140)는 저장하는 정보와 사용자 식별 정보를 서로 연관지어 기록하여, 필요 시 특정 사용자 식별 정보를 통해 관련 자료가 검색될 수 있도록 인덱싱할 수 있다.
사용자 단말기(130)의 어플리케이션은 과거에 센싱 했던 생체 정보나 수면 상태 데이터를 데이터 서버(140)에 요청하고 이를 수신하여 표시할 수 있는데, 이를 위해 요청신호와 함께 사용자 식별 정보를 송신할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템(200)을 구체적으로 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템(200)은 수면 상태 측정부(210)와 생체 신호 측정부(220)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 생체 신호 측정부(220)는 사용자의 생체 신호를 센싱하는 적어도 하나 이상의 패치를 포함할 수 있다.
한편, 일실시예에 따른 수면 상태 측정부(210)는 센싱된 생체 신호를 수신하고, 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정할 수 있다.
예를 들어, 수면 상태 데이터는 사용자의 수면 활동에 따라 측정되는 정보로서 무호흡-저호흡지수, 경보(Alert) 신호, 호흡 관련 데이터, 분류된 수면 스테이지 등의 정보를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 수면 상태 측정부(210)는 무호흡-저호흡지수나 호흡 관련 데이터를 측정하거나, 이를 기반으로 하는 경보 신호를 발생하거나 혹은 수면 스테이지를 분류할 수 있다. 이를 위해, 수면 상태 측정부(210)는 가청주파수 대역의 신호나, 가청주파수 대역 보다 임계치 이상의 주파수 대역 신호를 송출하고, 송출된 신호에 사용자의 호흡이 반영된 반사파를 수신할 수 있다.
사용자의 호흡이 반영된 반사파는, 송출된 신호가 사용자의 호흡을 원인으로 하는 신호의 교란에 의해서 변형된 신호로 해석될 수 있다.
일례로, 송출된 신호가 사용자의 호흡에 따라 발생하는 사용자의 코 또는 입 주변의 공기 흐름으로 인해 변형된 신호를 반사파로 해석할 수 있다. 또한, 송출된 신호가 사용자의 호흡에 따른 사용자의 가슴 또는 배의 움직임으로 인해 변형된 신호를 반사파로 해석할 수도 있다.
일례로, 수면 상태 측정부(210)는 가청주파수 대역의 신호나, 가청주파수 대역 보다 임계치 이상의 주파수 대역으로 신호를 송출하기 위해서 스피커(211)를 이용할 수 있다. 또한, 송출된 신호에 의한 반사파를 수집하기 위해서는 마이크(212)를 이용할 수 있다.
즉, 수면 상태 측정부(210)는 스피커(211)와 마이크(212) 만으로 무호흡-저호흡지수나 호흡 관련 데이터를 측정하거나, 이를 기반으로 하는 경보 신호를 발생하고, 또한 움직임 검출로부터 얻은 데이터를 이용하여 수면 스테이지를 분류할 수 있다.
다음으로, 수면 상태 측정부(210)는 보다 정밀한 측정 결과를 위해 온도 센서(213)나 조도 센서(214)로 사용자의 주변 환경 정보를 더 수집할 수 있다. 즉, 수면 상태 측정부(210)는 수면 상태와 관련된 수면의 질을 측정하기 위해, 사용자 주변의 온도와 조도를 측정하여 무호흡-저호흡지수나 호흡 관련 데이터, 경보 신호, 수면 스테이지 등에 반영할 수 있다.
생체 신호 측정부(220)는 패치를 통해서 수집된 생체 정보를 기반으로 호흡 측정 신호나, 다양한 환경 센서들을 조합하여 사용자에게 제공할 수 있다. 일례로, 안테나(215)를 통해 사용자의 스마트폰 등으로 근거리 무선 통신을 통해 조합된 정보들을 제공할 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 수면 상태 측정부(300)를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 수면 상태 측정부(300)는 송출부의 기능을 담당하는 출력부분(310)과 수신부 및 분석부의 기능을 담당하는 입력부분(320)으로 구분될 수 있다.
출력부분(310)에서는 수면 유도 신호(311)와 움직임 측정 신호(312)를 조합하여 가청주파수 대역의 신호나, 가청주파수 대역 보다 임계치 이상의 주파수 대역으로 스피커를 통해 송출할 수 있다.
또한, 입력부분(320)에서는 마이크를 통해 수신된 신호 중에서 수신하고자 하는 특정 주파수 대역의 신호를 선택하는 대역통과필터(322, band-pass filter), 선택된 신호에 움직임을 신호 처리(321)하여 수면 상태 데이터를 측정할 수 있다.
또한, 입력부분(320)은 조도 센서 및 온도 센서로부터의 데이터를 수집하여 조도 및 온도 처리(323)를 수행할 수도 있다. 또한, 입력부분(320)은 선택된 신호에 조도 및 온도를 반영하여 수면 상태 데이터를 측정할 수도 있다.
도 4는 일실시예에 따른 생체신호 측정부(400)를 구체적으로 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 생체신호 측정부(400)는 플렉서블 패치로부터 패치 신호를 수집할 수도 있다.
뿐만 아니라, 수집된 패치 신호와 함께 호흡 측정 신호, 및 다양한 형태의 환경 센서들 신호를 수집하고, 패치 신호 출력을 위한 처리(410), 호흡 측정 신호 출력을 위한 처리(420), 환경 센서 신호 출력을 위한 처리(430)를 통해 신호 처리할 수 있다. 또한, 이렇게 신호 처리된 다양한 신호들을 안테나를 통해서 사용자에게 출력할 수 있다.
플렉서블 패치는 생체신호 측정부(400)의 일부 구성요소로 포함될 수도 있고, 도 4의 실시예와 같이 외부에서 패치 신호만을 생체신호 측정부(400)에 전달하는 형태로 구현될 수도 있다.
도 5는 일실시예에 따른 패치(500)를 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 패치(500)는 플렉서블 기판(510) 상에서 전력 관리칩(530)으로 제어되는 플렉서블 배터리(510)를 통해 구동되어 인체에 부착 가능한 플렉서블 타입으로서 인체에 부착이 가능한 1회용의 형태일 수 있다. 보다 구체적으로, 일실시예에 따른 패치(500)는 온도센서(540) 등의 다양한 센서들을 내장할 수 있고, 측정된 생체 신호를 안테나(570)를 통해 송출하기 위한 무선 통신칩(560)을 통한 통신 기능을 내장할 수도 있다.
도 6은 다른 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템(610)을 구체적으로 설명하는 블록도이다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템(610)은 수면 상태 측정부(611)와 제공부(612)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 수면 상태 측정부(611)는 사용자의 생체 신호를 수집하고, 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정할 수 있다. 또한, 일실시예에 따른 제공부(612)는 수집된 생체 신호 및 측정된 수면 상태 데이터를 사용자 단말기로 제공할 수 있다. 이에, 사용자 단말기의 어플리케이션(620)은 제공된 생체 신호 및 수면 상태 데이터를 시간대 별로 매칭시켜 표시할 수 있다. 일례로, 어플리케이션(620)은 시간대 별로 사용자의 체온을 표시할 수 있다.
도 7은 첩 신호를 사용하여 수면 상태 데이터를 측정하는 실시예를 설명하는 도면이다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 신호를 송출하는 송출부, 송출된 주파수 대역 신호에 상기 사용자의 호흡이 반영된 반사파를 수신하는 수신부, 및 수신된 반사파를 분석하여 사용자의 호흡에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석하는 분석부를 포함할 수 있다.
이때, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 출력 신호로 첩(chirp) 신호를 이용할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 송출부를 통해 첩 신호를 생성하고(701), 생성된 첩 신호를 스피커를 통해 발신한다(702).
다음으로, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 스피커를 통해 발신한 첩 신호의 반사파를 수신부, 예를 들어 마이크를 통해 수신한다(704). 이때, 반사파는 발신한 첩 신호에 상응하는 것으로서, 첩 신호가 사용자의 호흡에 따라 발생하는 사용자의 코 또는 입 주변의 공기 흐름으로 인해 변형되거나, 사용자의 호흡에 따른 사용자의 가슴 또는 배의 움직임으로 인해 변형되어 생성될 수 있다(703).
다음으로, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 마이크를 통해 수신된 반사파에 대해, 아날로그/디지털 변환(705) 및 전처리(706)를 수행한 후 고속 푸리에 변환(707)과 함께 후처리(708) 등의 일련의 신호 처리를 수행할 수 있다. 또한, 수행된 신호 처리 후 알고리즘을 활용하여 사용자 수면의 질을 분석할 수 있다.
구체적으로, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 신체 움직임 신호를 검출하고(709), 검출된 신체 움직임 신호에 따른 움직임 특성을 기반으로 사용자의 수면 스테이지를 추출할 수 있다(710).
한편, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 호흡 신호를 검출하고 검출된 호흡 신호로부터 호흡 특성, 예를 들어 무호흡-저호흡지수를 계산할 수 있다.
결국, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 분석한 움직임 특성과, 분석한 호흡 특성을 고려하여 사용자에 대한 수면 상태 데이터를 분석할 수 있다(711).
한편, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 신체 움직임 신호와 함께 호흡 신호를 검출하고(단계 712), 검출한 호흡 신호에 기초하여 호흡 특성을 분석할 수 있다(단계 713). 또한, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 시스템은 사용자에 대한 수면 상태 데이터 분석에 반영할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법을 구체적으로 설명하는 흐름도이다.
일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법은 사용자의 생체 신호를 센싱한다(단계 801).
생체신호 무선 모니터링 방법은 사용자의 생체 신호를 센싱하기 위해서 플렉서블 형태의 패치를 이용할 수 있다. 이때의 패치는 플렉서블 기판 상에 플렉서블 배터리를 통해 구동되어 인체에 부착 가능한 플렉서블 타입으로 형성될 수 있다.
다음으로, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법은 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 측정한다(단계 802).
수면 상태 데이터는 예를 들어 무호흡-저호흡지수, 경보(Alert) 신호, 호흡 관련 데이터, 분류된 수면 스테이지 등의 정보에 기초하여 관련 정보들을 포함할 수 있다. 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법은 수면 상태 데이터를 측정하기 위해서, 송출된 신호가 사용자의 호흡을 원인으로 하는 신호의 교란에 의해서 변형된 신호를 수집할 수 있다.
예를 들어, 생체신호 무선 모니터링 방법은 송출된 신호가 사용자의 호흡에 따라 발생하는 사용자의 코 또는 입 주변의 공기 흐름으로 인해 변형된 신호를 수집하거나, 송출된 신호가 사용자의 호흡에 따른 사용자의 가슴 또는 배의 움직임으로 인해 변형된 신호를 수집할 수 있다. 또한, 생체신호 무선 모니터링 방법은 수집된 변형 신호에 기초하여 무호흡-저호흡지수, 호흡 관련 데이터, 경보 신호에 기반하여 수면 스테이지를 분류하고, 분류한 수면 스테이지에 따라서 수면의 질을 나타내는 수면 상태 데이터를 측정할 수 있다.
다음으로, 일실시예에 따른 생체신호 무선 모니터링 방법은 생체 신호 및 수면 상태 데이터를 출력한다(단계 803).
이를 위해, 생체신호 무선 모니터링 방법은 통신을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 생체신호 무선 모니터링 방법은 사용자 단말기와 유무선 네트워크를 통해서 생체 신호와 수면 상태 데이터를 사용자 단말기의 어플리케이션에 제공할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 수면 상태 데이터를 분석하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
일실시예에 따른 수면 상태 데이터를 분석하는 방법은, 원하는 대역의 신호를 송출한다(단계 901). 예를 들어, 수면 상태 데이터를 분석하는 방법은 스피커를 제어해서 가청주파수 대역의 신호나, 가청주파수 대역 보다 임계치 이상의 주파수 대역 신호를 송출할 수 있다.
또한, 수면 상태 데이터를 분석하는 방법은 송출한 신호에 대한 응답으로 반사파를 수신한다(단계 902).
반사파는 송출된 신호가 사용자의 호흡을 원인으로 하는 교란에 의해서 변형된 신호로 해석될 수 있다. 예를 들어, 단계 902에서는 송출된 가청주파수 이상의 주파수 대역 신호가 사용자의 호흡에 따라 발생하는 사용자의 코 또는 입 주변의 공기 흐름으로 인해 변형된 신호나, 송출된 가청주파수 이상의 주파수 대역 신호가 사용자의 호흡에 따른 사용자의 가슴 또는 배의 움직임으로 인해 변형된 신호를 반사파로서 수신할 수 있다.
다음으로, 수면 상태 데이터를 분석하는 방법은 사용자의 호흡에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석할 수 있다(단계 903). 즉, 수면 상태 데이터를 분석하는 방법은 수집된 반사파를 이용하여, 무호흡-저호흡지수, 호흡 관련 데이터를 분석하고, 분석된 정보들과 경보 신호를 활용하여 수면의 질을 나타내는 수면 스테이지를 분류할 수 있다.
본 발명을 이용하면 수면무호흡 등 수면의 질을 떨어뜨리는 증상들을 비접촉 방식으로 모니터링함으로써, 숙면유지와 함께 상쾌한 기상유도를 할 수 있다. 뿐만 아니라, 휴대 가능한 패치나 휴대폰 등을 통해 생체신호 무선 모니터링 시스템의 구현이 가능하기 때문에 수면 상태를 모니터링 하기 위한 공간적 제약을 줄일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 사용자의 생체 신호를 센싱하는 적어도 하나 이상의 패치를 포함하는 생체신호 측정부; 및
    상기 센싱된 생체 신호를 수신하고, 상기 수신된 생체 신호와는 별도로 상기 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 비접촉 방식으로 측정하는 수면 상태 측정부; 및
    상기 수신된 생체 신호 및 상기 측정된 수면 상태 데이터를 사용자 단말기로 제공하는 제공부를 포함하고,
    상기 수면 상태 측정부는,
    온도 센서, 조도 센서 및 습도 센서를 통하여 상기 사용자 주변의 온도, 조도 및 습도를 포함하는 주변 환경 정보를 수집하고,
    측정을 위한, 가청 주파수 또는 가청 주파수 이상의 주파수 대역 신호를 포함하는, 소리 신호를 송출하는 송출부;
    상기 송출된 소리 신호에 상기 사용자의 호흡 및 가슴 또는 배의 움직임이 반영된 반사파를 수신하는 수신부; 및
    상기 수신된 반사파를 이용하여 상기 호흡 및 상기 가슴 또는 배의 움직임에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석하는 분석부를 포함하고,
    상기 분석부는, 상기 수집된 주변 환경 정보 및 상기 호흡에 기초하여 상기 사용자의 무호흡-저호흡 지수를 계산하고, 상기 수집된 주변 환경 정보 및 상기 가슴 또는 배의 움직임에 기초하여 상기 사용자의 수면 스테이지를 분류하고,
    상기 적어도 하나 이상의 패치는, 플렉서블 기판 상에 플렉서블 배터리를 통해 구동되어 인체에 부착 가능한 플렉서블 타입으로 형성되고, 체온 센서, 심박 센서, 산소포화도 센서, 및 가속도 센서 중에서 적어도 하나 및 상기 센싱된 생체 신호를 무선 송신하는 통신 모듈을 포함하고,
    상기 사용자 단말기의 어플리케이션은, 상기 생체 신호 및 상기 수면 상태 데이터를 시간대 별로 매칭하고, 상기 생체 신호 및 수면 상태 데이터에 대해 통계 처리 및 그래픽 처리 중에서 적어도 하나를 수행하여 표시하며,
    상기 제공부는, 상기 사용자 단말기의 접근이 가능한 서버에 상기 수집된 생체 신호 및 상기 측정된 수면 상태 데이터를 제공하고,
    상기 서버는, 인증된 사용자 단말기에게 상기 생체 신호 및 상기 수면 상태 데이터와 관련된 정보를 공유 및 저장하고, 상기 저장하는 정보와 사용자 식별 정보를 서로 연관지어 기록하여, 특정 사용자 식별 정보를 통해 관련 자료가 검색될 수 있도록 인덱싱하는
    생체신호 무선 모니터링 시스템.
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  11. 적어도 하나 이상의 패치를 통해 사용자의 생체 신호를 센싱하는 단계;
    수면 상태 측정부에서 상기 센싱된 생체 신호를 수신하는 단계;
    상기 수면 상태 측정부에서 상기 수신된 생체 신호와 별도로 상기 사용자의 수면 활동에 따라 생성되는 수면 상태 데이터를 비접촉 방식으로 측정하는 단계; 및
    제공부에서, 상기 수신된 생체 신호 및 상기 측정된 수면 상태 데이터를 사용자 단말기로 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 사용자 단말기의 어플리케이션은 상기 제공된 생체 신호 및 수면 상태 데이터를 시간대 별로 매칭시켜 표시하고,
    상기 수면 상태 데이터를 측정하는 단계는,
    온도 센서, 조도 센서 및 습도 센서를 통하여 상기 사용자 주변의 온도, 조도 및 습도를 포함하는 주변 환경 정보를 수집하는 단계;
    송출부에서, 가청 주파수 또는 가청 주파수 이상의 주파수 대역 신호를 포함하는 소리 신호를 송출하는 단계;
    수신부에서, 상기 소리 신호에 상기 사용자의 호흡 및 가슴 또는 배의 움직임이 반영된 반사파를 수신하는 단계; 및
    분석부에서, 상기 수신된 반사파를 이용하여 상기 호흡 및 상기 가슴 또는 배의 움직임에 기초하는 수면 상태 데이터를 분석하는 단계를 포함하고,
    상기 수면 상태 데이터를 분석하는 단계는,
    상기 분석부에서, 상기 수집된 주변 환경 정보 및 상기 호흡에 기초하여 상기 사용자의 무호흡-저호흡 지수를 계산하는 단계; 및
    상기 분석부에서, 상기 수집된 주변 환경 정보 및 상기 가슴 또는 배의 움직임에 기초하여 상기 사용자의 수면 스테이지를 분류하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 패치는, 플렉서블 기판 상에 플렉서블 배터리를 통해 구동되어 인체에 부착 가능한 플렉서블 타입으로 형성되고, 체온 센서, 심박 센서, 산소포화도 센서, 및 가속도 센서 중에서 적어도 하나 및 상기 센싱된 생체 신호를 무선 송신하는 통신 모듈을 포함하고,
    상기 사용자 단말기의 어플리케이션은, 상기 생체 신호 및 상기 수면 상태 데이터를 시간대 별로 매칭하고, 상기 생체 신호 및 수면 상태 데이터에 대해 통계 처리 및 그래픽 처리 중에서 적어도 하나를 수행하여 표시하며,
    상기 제공부는, 상기 사용자 단말기의 접근이 가능한 서버에 상기 수집된 생체 신호 및 상기 측정된 수면 상태 데이터를 제공하고,
    상기 서버는, 인증된 사용자 단말기에게 상기 생체 신호 및 상기 수면 상태 데이터와 관련된 정보를 공유 및 저장하고, 상기 저장하는 정보와 사용자 식별 정보를 서로 연관지어 기록하여, 특정 사용자 식별 정보를 통해 관련 자료가 검색될 수 있도록 인덱싱하는
    생체신호 무선 모니터링 방법.
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