KR101759621B1 - 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템 - Google Patents

Abstract

움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템이 개시된다. 본 발명의 행동 분석 장치는 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치는 사용자의 어느 한 신체 부위나 신체 부위를 감싸는 의류 또는 액세서리에 착용되어 움직임 및 음향 중 적어도 한 상태 감지 기능을 통해 상기 사용자의 동작과 움직임 패턴을 실시간으로 감지하고, 감지된 동작과 움직임 패턴을 분석하여 미리 설정된 행동 여부를 판별한 판별 정보를 생성한다. 그리고, 행동 분석 장치의 판별 정보를 표시하고 공유하는 적어도 하나의 통신기기, 및 응용 프로그램을 지원하며 사용자와 보호자의 개인 정보 및 옵션 설정 정보를 관리하고 행동 분석 장치의 판별 정보를 적어도 하나의 통신기기와 공유하는 관리 서버를 포함하는바, 사용자가 특정 행동을 하는지 여부를 실시간 감지하고 판별하여, 사용자와 그 보호자 및 주변인에게 특정 행위 여부를 즉각 알림으로써, 특정 행동을 신속하게 중단시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템{BEHAVIOR ANALYSIS SYSTEM AND ANALYSIS DEVICE USING SENSING OF MOVEMENT PATTERN AND SOUND PATTERN USING THE SAME}

본 발명은 행동 분석 장치 및 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 움직임 및 음향 패턴 감지 기능을 갖춘 분석 장치를 통해 사용자의 특정 행동을 실시간 감지하고 판별하고 보호자 및 그 주변인에게 특정 행동 여부를 즉각 알림으로써, 특정 행동을 신속하게 중단시킬 수 있도록 한 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템에 관한 것이다.

인체에서 나타나는 다양한 질병이나 질환 중 아토피성 피부염은 그 원인이 현재까지 명확하게 규명되지 않았으나, 환경 오염 등에 의한 공기 매개성 알러지(allergy)의 원인 물질(allergen)의 증가와 건조성 피부를 형성시키는 조건의 증가 등으로 인하여 최근 수십년 동안 아토피성 피부염에 대한 유병율이 계속 상승하고 있다.

아토피성 피부염이 시작되는 생후 2 내지 3개월부터 2세까지의 유아기에는 아토피성 피부염 증상이 머리, 얼굴, 몸통 부위 등에 붉고, 습하고(woozing), 기름지고(oily), 가피(crust) 등을 형성하는 병변으로 나타난다. 3세 이후 사춘기 전까지의 소아기에는 주로 팔, 다리, 손목, 발목 등의 굴측(flexures)에 구진(papules), 태선화(lichenification), 인설(scale), 색소 침착 등의 건조한 피부 병변이 나타날 뿐만 아니라, 이마의 태선화, 눈 주위의 발적과 인설, 귀 주위 피부의 균열과 가피 등의 증상도 흔히 동반된다.

이러한 아토피성 피부염은 환부가 완치에 가까워질수록 피부 가려움증이 유발되거나, 환부 주변 및 의료기구를 고정하는 피부주변 등에 피부 가려움증이 시시각각 유발되므로 아토피 피부 환자가 무의식적으로 손을 이용하여 긁는 행동을 취하게 된다.

그러나, 아토피 환부를 긁는 행동은 치매환자나 어린이환자, 거동이 불편한 노인환자 등에서 많은 문제점으로 대두되고 있고, 이러한 긁는 행동으로 인해 환부의 치료기간이 늘어나거나, 오히려 환부 이외에 다른 피부조직의 손상을 가져오는 문제점이 있었다.

종래에는 긁는 행동을 방지하기 위해 압박 붕대나 벨크로 타입의 밴드 등을 이용하여 아토피 환자의 손목을 고정하고, 고정된 손목을 다시 침대나 기타 고정하기 위한 구조물에 고정하기도 하였다. 하지만, 강제적인 행동 제약은 심리적인 영향을 끼치게 되고 고정 부위의 피부가 손상되어 환자의 고통이 배가되기도 하였다.

이에, 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0016090호(2004.02.21 공개)에는 건조해지고 가려워하는 아토피 환부를 보호하기 위해 긁음 방지대의 조성 섬유 물질을 겉감 면 총중량 당 50 내지 100 중량%, 폴리에스테르 0 내지 50 중량%, 안감은 면 50 내지 100 중량%, 폴리에스테르 0 내지 50 중량%, 심지는 폴리에스테르 25 내지 50 중량%, 마 50 내지 75 중량%로 구성하여, 유아기의 아토피성 피부염, 땀띠, 두드러기 등의 환부를 아기가 손으로 긁는 것을 방지할 수 있도록 하는 기술을 제시하였다.

하지만, 긁음 방지대 또한 환부와 그 주변 피부의 직접적인 압박이 필요하고 긁는 행동을 직접적으로 제약할 수는 없기 때문에 긁는 행동에 따른 피부 손상을 방지할 수는 없는 등의 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2004-0016090호(2004.02.21 공개)

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 움직임 및 음향 패턴 감지 기능을 갖춘 분석 장치를 통해 아토피 피부염 환자 외에도 특정 행동을 하는 사용자의 특정 행동을 실시간 감지하고 판별하고 보호자 및 그 주변인에게 특정 행동 여부를 즉각 알림으로써, 특정 행동을 신속하게 중단시킬 수 있도록 한 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치는 사용자의 어느 한 신체 부위나 신체 부위를 감싸는 의류 또는 액세서리에 착용되어 움직임 및 음향 중 적어도 한 상태 감지 기능을 통해 상기 사용자의 동작과 움직임 패턴을 실시간으로 감지하고, 감지된 동작과 움직임 패턴을 분석하여 미리 설정된 행동 여부를 판별한 판별 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 행동 분석 장치를 이용한 행동 분석 시스템은 사용자의 동작과 움직임 패턴을 실시간으로 감지하고 상기 감지된 동작과 움직임 패턴을 분석하여 미리 설정된 행동 여부를 판별한 판별 정보를 생성하는 행동 분석 장치, 응용 프로그램을 통해 행동 분석 장치의 판별 정보를 표시하고 공유하는 적어도 하나의 통신기기, 응용 프로그램을 지원하며 사용자와 보호자의 개인 정보 및 옵션 설정 정보를 관리하고, 행동 분석 장치의 판별 정보를 상기 적어도 하나의 통신기기와 공유하는 관리 서버를 포함한다.

상기에서 설명한 본 발명의 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템에 의하면, 움직임 및 음향 패턴 감지 기능을 갖춘 분석 장치를 통해 아토피 피부염 환자 외에도 특정 행동을 하는 사용자의 특정 행동을 실시간 감지하고 판별할 수 있다.

그리고, 특정 행동을 하는 사용자를 비롯하여 그 보호자와 주변인들에게 특정 행동의 행위 여부를 즉각 알리고 통보함으로써 특정 행위 예를 들어, 아토피 환자가 스스로 긁는 행위를 즉각 중단하거나 보호자 및 주변인이 신속하게 긁는 행위를 제재할 수 있다.

이렇게, 특정 행위를 습관적으로 하는 사용자나 아토피성 피부염 환자의 긁은 행위 등을 실시간 감지하고, 미리 설정된 특정 행위를 바로바로 제재할 수 있으면 피부나 환부 손상을 최소화할 수 있으면서도 환부나 환부를 보호하여 치료 효과를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 행동 분석 장치의 구성을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 3은 도 1에 이동 통신기기의 응용 프로그램 실행 화면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 관리 서버의 구성을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

1은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치 및 이를 이용한 행동 분석 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 행동 분석 시스템은 적어도 하나의 행동 분석 장치(100), 적어도 하나의 통신기기(200,400), 및 관리 서버(300)를 포함하여 구성된다.

여기서, 적어도 하나의 행동 분석 장치(100)는 특정 행동을 하는 사용자의 어느 한 신체 부위나 신체 부위를 감싸는 의류 또는 액세서리 등에 착용되어 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 통해 사용자의 움직임과 동작을 실시간 분석하여 미리 설정된 특정 행동 수행 여부를 감지 및 판별한다.

예를 들어, 적어도 하나의 행동 분석 장치(100)는 아토피성 피부염 환자의 어느 한 신체 부위나 신체 부위를 감싸는 의류 또는 액세서리 등에 착용되어 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 통해 환자의 움직임과 동작을 실시간 분석하여 긁는 행동을 감지 및 판별할 수 있다. 그리고, 판별 결과에 따른 판별 정보를 적어도 하나의 이동 통신기기(200)로 송출하게 된다. 이하에서는 실시 예로서, 적어도 하나의 행동 분석 장치(100)가 아토피성 피부염 환자의 어느 한 신체 부위에 착용되어 활용되는 예를 설명하기로 한다.

적어도 하나의 통신기기(200,400)는 단순히 근거리 또는 원거리 통신을 수행하는 통신 기기가 될 수도 있으며, 스마트폰이나 태블릿 이동 통신기기 등으로 적용되어 응용 프로그램을 통해 행동 분석 장치(100)의 판별 정보를 표시하고 공유하며 환자의 환부 긁음 행동을 음성이나 메시지로 송출할 수도 있다. 또한, 적어도 하나의 통신기기(200,400)는 근거리 또는 원거리 통신이 가능한 의료기기가 될 수도 있다.

관리 서버(300)는 퍼스널 컴퓨터나 의료 기기 등으로 구성될 수 있는바, 적어도 하나의 통신기기(200,400)로 응용 프로그램을 지원하며 환자와 보호자의 개인 정보 및 옵션 설정 정보를 관리하고, 행동 분석 장치(100)의 판별 정보를 적어도 하나의 이동 통신기기(200,400)와 공유하게 된다.

구체적으로, 행동 분석 장치(100)는 팔찌, 손목 시계, 브로치, 반지, 액세서리, 압박 붕대나 벨크로 타입 밴드 등과 일체로 구성되거나, 팔찌, 손목 시계, 브로치, 반지, 액세서리, 압박 붕대나 벨크로 타입 밴드 등에 부착된 형태로 구성될 수 있다. 이에, 행동 분석 장치(100)는 미리 등록된 아토피성 피부염 환자의 손목이나 발목 등 어느 한 신체 부위나 신체 부위를 감싸는 의류 또는 액세서리 등에 착용된다.

이러한 행동 분석 장치(100)는 판별 결과에 따른 판별 정보를 분석하여 사용자의 수면 기간(예를 들면 무의식 중인 기간), 깨어있는 기간(예를 들면, 의식적으로 활동하는 기간), 활동량 검출 결과에 따른 운동 기간, 활동량이 없는 기간 중 미리 설정된 적어도 하나의 활동 기간정보를 실시간 검출하교 표시할 수 있다. 그리고, 사용자의 긁는 행동, 두드리는 행동 중 적어도 한 특정 행동을 포함하는 미리 설정된 행동을 하는 행동 기간정보를 실시간 검출하여 표시할 수도 있다. 아울러, 행동 분석 장치(100)는 적어도 하나의 활동 기간정보 대비 적어도 한 행동 기간정보에 따른 시간 비율 정보를 각각 생성 및 출력할 수도 있다.

이를 위해, 행동 분석 장치(100)는 자이로 센서나 가속도 센서 및 기울기 센서, 음향 감지 센서 등 적어도 하나의 센서들을 포함하여 구성되는바, 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용하여 환자의 움직임과 동작을 실시간 감지한다. 그리고 환자의 움직임이나 동작에 따른 전기적인 감지 신호를 실시간 생성한 후, 그 감지 신호를 모션 및 벡터 데이터화시켜 분석함으로써 환자의 신체적 활동 상태 및 긁는 행동 등을 판별하게 된다.

아울러, 행동 분석 장치(100)는 음향 발생에 따른 신호를 실시간 감지하고 샘플링하여 음향 감지 데이터를 생성한 후, 미리 설정된 소정의 시간 간격으로 음향 감지 데이터를 분석하여 환자의 신체적 활동 상태 및 미리 설정된 행동인 긁는 행동과 두드림 행동 등을 판별하게 된다. 환자의 신체적 활동 상태 및 긁는 행동이나 두드림 행동 등의 판별 결과는 판별 정보로서, 미리 설정된 적어도 하나의 적어도 하나의 이동 통신기기(200,400)로 전송된다.

또한, 행동 분석 장치(100)는 환자의 신체적 활동 상태와 긁는 행동 및 음향 감지 등의 판별 정보에 의해 환자가 긁는 행동을 하는 것으로 판단되면, 진동 및 알람 소리를 미리 설정된 기간동안 발생시켜서 환자와 그 주변 보호자 등에게 긁는 행동 발생 여부를 알린다. 이렇게 실시간으로 긁는 행동을 환자 스스로 인지하도록 하거나 그 주변 보호자가 제재할 수 있도록 알리면 환부 손상을 최소화할 수 있으면서도 환부를 보호하여 치료 효과를 높일 수 있게 된다. 이러한, 행동 분석 장치(100)에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여, 이후에 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

적어도 하나의 이동 통신기기(200,400)는 스마트폰이나 태블릿 패드 및 태블릿 PC 등의 어느 한 태블릿 이동 통신기기가 될 수 있다. 적어도 어느 하나의 이동 통신기기(200)는 인접하게 위치한 적어도 하나의 행동 분석 장치(100)와 블루투스 통신이나 와이 파이 등의 근거리 무선 통신을 실시간 수행하여, 적어도 하나의 행동 분석 장치(100)로부터 실시간으로 판별 정보를 제공받게 된다.

이에, 행동 분석 장치(100)로부터 판별 정보를 제공받은 이동 통신기기(200)는 자체 실행된 응용 프로그램을 통해 판별 정보에 포함된 다양한 정보들을 표시한다. 이때, 행동 분석 장치(100)로부터 판별 정보를 제공받은 이동 통신기기(200)는 직접 제공받은 판별 정보를 원거리 무선 인터넷 통신 방식을 통해 관리 서버(300)와 공유한다.

이와 아울러, 행동 분석 장치(100)로부터 판별 정보를 제공받은 이동 통신기기(200)는 제공받은 판별 정보에 의해 환자가 긁는 행동을 하는 것으로 판단되면, 진동과 메시지 및 푸쉬 메시지 등을 통해 보호자에게 송출하고 화면으로 표시한다.

관리 서버(300)는 적어도 하나의 이동 통신기기(200,400)로 응용 프로그램을 지원한다. 그리고, 제품화되고 상용화되어 사용자들에게 제공된 복수의 행동 분석 장치(100) 각각의 고유번호와 제품 고유정보를 저장하고 관리한다.

한편, 통신기기(200)나 관리 서버(300)는 행동 분석 장치의 판별 결과에 따른 판별 정보를 분석하여 사용자의 수면 기간(예를 들면 무의식 중인 기간), 깨어있는 기간(예를 들면, 의식적으로 활동하는 기간), 활동량 검출 결과에 따른 운동 기간, 활동량이 없는 기간 중 미리 설정된 적어도 하나의 활동 기간정보를 실시간 검출하교 표시할 수 있다. 그리고, 사용자의 긁는 행동, 두드리는 행동 중 적어도 한 특정 행동을 포함하는 미리 설정된 행동을 하는 행동 기간정보를 실시간 검출하여 표시할 수도 있다. 아울러, 행동 분석 장치(100)는 적어도 하나의 활동 기간정보 대비 적어도 한 행동 기간정보에 따른 시간 비율 정보를 각각 생성 및 출력할 수도 있다.

또한, 관리 서버(300)는 각 행동 분석 장치(100)의 고유번호와 연계되어 등록되는 각 통신기기(200,400)의 개인 정보 등을 모두 연관지어 저장하고 공유한다. 아울러, 각 통신기기(200,400)의 응용 프로그램을 통해 등록되는 보호자들의 개인 정보를 관리하며, 응용 프로그램을 통해 해당 행동 분석 장치(100)와 이동 통신기기(200,400)의 옵션 설정 정보를 제공하고 설정 상태를 저장한다.

관리 서버(300)는 어느 한 행동 분석 장치(100)로부터 판별 정보를 제공받은 어느 한 이동 통신기기(200)로부터 판별 정보를 제공받게 되면 제공받은 판별 정보를 실시간 저장한다. 그리고, 이와 동시에 미리 등록된 다른 보호자의 적어도 한 이동 통신기기(400)로 판별 정보를 제공한다. 이에 따라, 관리 서버(300)로부터 판별 정보를 제공받은 원거리의 적어도 한 보호자는 실시간으로 환자의 활동 정보나 긁음 상태 정보 등을 확인할 수 있게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 행동 분석 장치의 구성을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.

도 2에 도시된 행동 분석 장치(100)는 움직임 감지부(110), 음향 감지부(150), 움직임 판독부(120), 통신부(130), 알람/표시부(140)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 움직임 감지부(110)는 적어도 하나의 자이로 센서, 적어도 하나의 가속도 센서 및 적어도 하나의 기울기 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함하여 AC/DC 변환기 등과 같이 구성됨으로써, 환자의 움직임이나 동작에 대응하여 구성된 적어도 하나의 센서를 통해 전기적인 감지 신호를 생성 및 출력한다.

음향 감지부(150)는 마이크 등의 음향 감지 센서를 포함하여 AC/DC 변환기 등과 같이 구성됨으로써, 환자의 움직임이나 동작에 의해 발생되는 음향에 대응하는 음향 감지 신호들을 생성 및 출력한다.

움직임 판독부(120)는 움직임에 따른 전기적인 감지 신호를 디지털 신호로 변환하고 변환된 데이터 신호를 시간에 따른 이동 방향, 이동 속도, 이동 거리, 및 가속도 변화량으로 분류하여 모션 및 벡터 데이터화시켜 저장한 후 분석함으로써, 환자의 신체적 활동 상태 및 긁는 행동에 따른 판별 정보를 생성할 수 있다.

자이로 센서와 기울기 센서를 통해 생성 및 출력되는 전기적인 감지 신호는 행동 분석 장치(100)가 착용된 신체부위의 위치적인 이동 정보를 포함하는바, 움직임 판독부(120)는 자이로 센서와 기울기 센서의 전기적인 감지 신호를 디지털 신호로 변환하고 변환된 데이터 신호를 시간에 따라 분류하면 이동 방향과 이동 거리 등의 정보를 검출할 수 있게 된다.

가속도 센서를 통해 출력되는 전기적인 감지 신호는 행동 분석 장치(100)가 착용된 신체부위의 이동 속도에 따른 정보를 포함하는바, 움직임 판독부(120)는 가속도 센서의 전기적인 감지 신호를 디지털 신호로 변환하고 변환된 데이터 신호를 시간에 따라 분류하면 신체부위의 이동 속도 정보를 검출할 수 있게 된다.

또한, 움직임 판독부(120)는 음향 감지에 따른 음향 감지 신호를 샘플링하여 디지털 음향 감지 데이터로 변환하고, 변환된 음향 감지 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 분석하여 환자의 신체적 활동 상태 및 긁는 행동 등을 판별한다.

환자의 신체적 활동 상태 및 긁는 행동에 따른 판별 정보를 생성 방법을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

[수학식 1]

Di=(Xi, Yi, Zi)

상기 수학식 1에 도시된 모션 데이터(Di)는 X, Y, Z 축 방향으로 구분되어 메모리 테이블에 저장됨으로써, 모션 데이터(Di)는 X, Y, Z 축의 방향 정보를 모두 포함한다.

실시간 저장되는 모션 데이터(Di)를 미리 설정된 시간 (dt) 간격으로 샘플링하면, 미리 설정된 시간 간격별 모션 데이터 집합(D)은 하기의 수학식 2와 같이 배열될 수 있다.

[수학식 2]

D = {D0, D1, D2, D3, ..., Dn}

어느 한 시간의 모션 데이터 집합(D)의 마지막 데이터인 Dn은 다음 설정된 시간 간격별 모션 데이터 집합(D+1)의 D0 데이터로 적용될 수 있다.

움직임 판독부(120)의 신체적 활동 상태 판단시에는 하기의 수학식 3을 이용하여, 상기 시간 간격별 모션 데이터 집합(D)에 배열된 데이터들의 절대값 합산 결과 값(Sd)과 미리 설정된 활동판단 기준 값을 비교하여 판단한다.

[수학식 3]

Sd= |D1| + |D2| + |D3|, ..., |Dn|

즉, 시간 간격별 모션 데이터 집합(D)에 배열된 데이터들의 절대값 합산 결과 값(Sd)이 미리 설정된 활동판단 기준 값보다 크면 환자가 의식적인 신체 활동 중인 것으로 판단하고, 상기 절대값 합산 결과 값(Sd)이 미리 설정된 활동판단 기준 값보다 작으면 수면 등에 따른 무의식적인 상태의 활동으로 판단한다.

따라서, 움직임 판독부(120)의 환자의 신체적 활동 상태가 의식적인 동작과 움직임을 수행하는 여부와 무의식적인 상태에서 움직임을 보이고 있는지 여부를 포함한 판별 정보를 생성 및 송출한다.

또한, 움직임 판독부(120)는 하기의 수학식 4를 통해 현재의 모션 데이터(Di)와 이전의 모션 데이터(Di-1)의 차이 값에 따른 벡터 데이터(Vi)를 실시간 검출하여 저장한다.

[수학식 4]

Vi = Di - (Di-1)

그리고, 벡터 데이터(Vi)의 방향성에 따른 부호(+,-)를 설정해서 순차 저장함과 아울러, 동일 부호(+,-)를 갖는 벡터 데이터(Vi)를 묶어 하기의 수학식 5를 통해 가속도 변화량과 지속 시간을 미리 설정된 시간 간격으로 생성한다.

[수학식 5]

지속시간(t) = Dt × k,

가속도 변화량(d) = |Vi| + |Vi+1|, ..., |Vi+(k-1)|

[표 1]

움직임 판독부(120)는 상기의 수학식 1 내지 5를 통해 검출된 모션 데이터 집합(D)에 배열된 데이터들의 지속시간(t)과 가속도 변화량(d) 및 방향성에 따른 부호(+,-)를 상기 표 1과 같이 모션 및 벡터 데이터화하여 저장할 수 있다.

그리고, 지속시간(t)과 가속도 변화량(d)이 미리 설정된 시간 기준 값과 변화량 기준 값의 범위에 포함되면 긁음 상태로 판단하고, 지속시간(t)과 가속도 변화량(d)이 미리 설정된 시간 기준 값과 변화량 기준 값의 범위에 포함되지 않으면 크면 긁음 상태가 아닌 뒤척임 등의 움직임 상태로 판단하여 긁음 상태 여부를 포함한 판별 정보를 생성 및 송출한다.

한편, 움직임 판독부(120)는 음향 감지에 따른 음향 감지 신호 분석을 통해 환자의 신체적 활동 상태 및 긁는 행동 등을 판별하게 되는데, 이를 위해 움직임 판독부(120)는 음향 감지에 따른 아날로그 음향 감지 신호를 샘플링하여 디지털 음향 감지 데이터로 변환한다. 그리고, 변환된 음향 감지 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 배열 및 저장하여, 미리 설정된 시간 단위로 음향 감지 데이터를 분류할 수 있다. 이후에는 분류된 음향 감지 데이터 집합 별로 지속 시간과 이동거리 계산에 따른 기준 값을 기준으로 최대 및 최소 값들을 추출할 수 있다.

특히, 움직임 판독부(120)는 집합 별 음향 감지 데이터 값을 기준 값을 기준으로 + 또는 - 부호로 분류하면 지속적인 음향 패턴인지, 이벤트적인 음향 패턴인지 분석할 수 있다. 이렇게 지속적인 음향 패턴을 판별하면 지속적인 음향 패턴의 크기 및 지속성에 따라 환자의 신체적 활동 상태 및 긁는 행동 등을 판별할 수 있다. 다시 말해, 지속시간과 이동거리 계산에 적용한 기준 값을 기준으로 음향 데이터의 최대값을 검사할 수 있다. 그리고, 긁음 동작의 경우는 동일 부호 세트의 양 끝부분에서 무음인 경우를 판단하여 분석할 수 있다. 이때, 중간에서 지속적인 음향 패턴이 존재하는 경우 또한 긁음 동작으로 판단할 수 있다. 두드림 동작의 경우는 +부호 세트나 - 부호 세트의 시작지점 직후에 최대 값 등을 분석하여 판단할 수 있다.

알람/표시부(140)는 움직임 판독부(120)의 판별 정보에 의해 환자가 긁는 행동을 하는 것으로 판단되면, 디스플레이, LED 깜박임, 진동 및 알람 소리를 미리 설정된 기간 동안 발생시켜서 환자와 그 주변 보호자 등에게 긁는 행동 발생 여부를 알린다. 이렇게 실시간으로 긁는 행동을 환자 스스로 인지하도록 하거나 그 주변 보호자가 제재할 수 있도록 알리면 환부 손상을 최소화할 수 있으면서도 환부를 보호하여 치료 효과를 높일 수 있게 된다.

통신부(130)는 블루투스 통신이나 와이 파이 통신 등 근거리 무선 통신을 수행하여 근거리에 위치하는 이동 통신기기(200)와 페어링된다. 그리고, 페어링된 이동 통신기기(200)와 근거리 무선 통신을 수행하여, 움직임 판독부(120)에서 생성 및 출력된 판별 정보를 페어링된 적어도 하나의 이동 통신기기(200)로 전송한다.

도 3은 도 1에 이동 통신기기의 응용 프로그램 실행 화면을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이동 통신기기 예를 들어, 이동 통신기기(200)는 인접하게 위치한 적어도 하나의 행동 분석 장치(100)와 근거리 무선 통신을 실시간 수행하여, 적어도 하나의 행동 분석 장치(100)로부터 실시간으로 판별 정보를 제공받게 된다.

행동 분석 장치(100)로부터 판별 정보를 제공받은 이동 통신기기(200)는 자체 실행된 응용 프로그램을 통해 판별 정보에 포함된 다양한 정보들을 표시한다. 그리고, 행동 분석 장치(100)로부터 판별 정보를 제공받은 이동 통신기기(200)는 제공받은 판별 정보에 의해 환자가 긁는 행동을 하는 것으로 판단되면, 진동과 메시지 및 푸쉬 메시지 등을 통해 보호자에게 송출하고 화면으로 표시한다.

실시간으로 판별 정보에 따라 응용 프로그램을 통해서는 환자의 의식/무의식 상태, 즉 환자의 수면 여부를 표시하고 수면 상태임을 감안한 상태에서의 긁음 여부 및 긁는 정도나 상태를 표시할 수 있다.

한편, 응용 프로그램의 옵션 설정 메뉴를 통해서는 긁음 상태를 판정하는 민감도를 조절 및 설정할 수 있다. 이때는 상,중,하 단계 수준으로 설정할 수 있는데, 상위 단계에서는 뒤척임 동작에 대해서도 알림을 설정하고, 숙면 상태에서 벗어나거나 잠에서 깨는 상태 등의 알림을 설정할 수 있다.

중간 단계에서는 뒤척임 동작은 경고하지 않고, 긁음 동작은 판정 시 바로 알릴 수 있도록 한다. 하위 단계에서는 긁음 판정이 2회 이상 연속되면 알리도록 설정하거나 일시적인 긁음 판정은 무시하도록 설정할 수도 있다.

도 4는 도 1에 도시된 관리 서버의 구성을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.

도 4에 도시된 관리 서버(300)는 적어도 하나의 이동 통신기기(200,400)로 응용 프로그램을 지원하고 응용 프로그램을 통해 해당 행동 분석 장치(100)와 이동 통신기기(200,400)의 옵션 설정 정보를 제공하며 어느 한 이동 통신기기(200)로부터 판별 정보를 제공받으면 미리 등록된 다른 보호자의 적어도 한 이동 통신기기(400)로 판별 정보를 제공하는 알림 정보 처리부(310), 및 행동 분석 장치(100)의 고유번호와 연계되어 등록되는 각 이동 통신기기(200,400)의 개인 정보 등을 모두 연관지어 저장하고 공유하며 이동 통신기기의 응용 프로그램을 통해 등록되는 보호자들의 개인 정보를 관리하는 데이터 베이스부(320)를 포함한다.

알림 정보 처리부(310)는 무선 통신부(311), 응용 프로그램 지원부(312), 알림 제어부(313), 및 옵션 설정 지원부(314)를 포함한다.

데이터 베이스부(320)는 응용 프로그램을 응용 프로그램 지원부(312)로 지원하는 응용 프로그램 정보 DB(321), 어느 한 이동 통신기기(200)로부터 제공되는 판단 결과를 실시간으로 저장하고 알림 제어부(313)로 지원하는 판단 결과 정보 DB(322), 행동 분석 장치(100)와 이동 통신기기(200,400)의 옵션 설정 정보를 지원하는 옵션 설정 정보 DB(323), 행동 분석 장치(100)의 고유번호와 연계되어 등록되는 이동 통신기기(200,400)의 개인 정보를 모두 연관지어 저장하고 지원하는 보호자 정보 DB(324)를 포함한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 무선 통신부(311)는 원거리 무선 인터넷 통신을 수행하여 적어도 하나의 이동 통신기기(200,400)와 무선 통신을 수행한다. 그리고, 응용 프로그램 지원부(312)는 적어도 하나의 이동 통신기기(200,400)로 응용 프로그램 정보 DB(321)로부터 지원되는 응용 프로그램을 지원한다.

한편, 알림 제어부(313)는 행동 분석 장치(100)의 고유번호와 연계되어 등록되는 이동 통신기기(200,400)의 개인 정보를 모두 연관지어 저장하고 공유한다. 그리고, 이동 통신기기(200,400)의 응용 프로그램을 통해 등록되는 보호자들의 개인 정보를 관리하여 이동 통신기기(200) 중 어느 한 이동 통신기기(200)로부터 판별 정보를 제공받게 되면 제공받은 판별 정보를 미리 등록된 다른 보호자의 적어도 한 이동 통신기기로 전송하게 된다. 이에 따라, 관리 서버(300)로부터 판별 정보를 제공받은 원거리의 적어도 한 보호자는 실시간으로 환자의 활동 정보나 긁음 상태 정보 등을 확인할 수 있게 된다.

이상 상술한 바에 따른 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 시스템을 통해서는 움직임 및 음향 패턴 감지 기능을 갖춘 분석 장치를 통해 아토피 피부염 환자 외에도 특정 행동을 하는 사용자의 특정 행동을 실시간 감지하고 판별할 수 있다. 그리고, 특정 행동을 하는 사용자를 비롯하여 그 보호자와 주변인들에게 특정 행동의 행위 여부를 즉각 알리고 통보함으로써 특정 행위 예를 들어, 아토피 환자가 스스로 긁는 행위를 즉각 중단하거나 보호자 및 주변인이 신속하게 긁는 행위를 제재할 수 있다. 이렇게, 특정 행위를 습관적으로 하는 사용자나 아토피성 피부염 환자의 긁은 행위 등을 실시간 감지하고, 미리 설정된 특정 행위를 바로바로 제재할 수 있으면 피부나 환부 손상을 최소화할 수 있으면서도 환부나 환부를 보호하여 치료 효과를 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (15)

1. 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치에 있어서,
   자이로 센서, 가속도 센서 및 기울기 센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하는 움직임 감지부;
   음향 감지 센서를 이용하여 상기 사용자의 움직임에 의해 발생되는 음향을 감지하는 음향 감지부; 및
   상기 감지된 사용자의 움직임이 미리 설정된 움직임인지 여부를 판단하고, 상기 감지된 사용자의 움직임이 미리 설정된 움직임인 것으로 판단되면, 미리 설정된 움직임이 발생한 제1 구간에서 감지된 음향이 상기 미리 설정된 움직임과 대응되는 음향인지 여부를 바탕으로 미리 설정된 행동 여부인지 여부를 판단하고 판별 정보를 생성하는 움직임 판독부;를 포함하는 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치.
   
   
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 움직임 판독부는,
   상기 자이로 센서와 상기 기울기 센서를 통해 생성 및 출력되는 전기적인 감지 신호 디지털 신호로 변환하고 상기 변환된 데이터 신호를 시간에 따라 분류하면 이동 방향과 이동 거리 정보를 검출하며,
   상기 가속도 센서를 통해 출력되는 전기적인 감지 신호를 디지털 신호로 변환하고 변환된 데이터 신호를 시간에 따라 분류하여 신체부위의 이동 속도 정보를 검출하는 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 움직임 판독부는,
   [수학식 1]
   Di=(Xi, Yi, Zi)
   상기 수학식 1을 이용하여 모션 데이터(Di)를 X, Y, Z 축 방향으로 구분하여 상기 모션 데이터(Di)가 X, Y, Z 축의 방향 정보를 모두 포함하도록 메모리 테이블에 저장하고,
   상기 메모리 테이블에 저장되는 모션 데이터(Di)를 미리 설정된 시간(dt) 간격으로 샘플링하여 미리 설정된 시간 간격별 모션 데이터 집합(D)을 하기의 수학식 2와 같이 배열하며,
   [수학식 2]
   D = {D0, D1, D2, D3, ..., Dn}
   상기 모션 데이터 중 어느 한 시간의 모션 데이터 집합(D)의 마지막 데이터인 Dn은 다음 설정된 시간 간격별 모션 데이터 집합(D+1)의 D0 데이터로 적용시키며,
   신체적 활동 상태 판단시에는 하기의 수학식 3을 이용하여, 상기 시간 간격별 모션 데이터 집합(D)에 배열된 데이터들의 절대값 합산 결과 값(Sd)과 미리 설정된 활동판단 기준 값을 비교하여 판단하되,
   [수학식 3]
   Sd= |D1| + |D2| + |D3|, ..., |Dn|
   시간 간격별 모션 데이터 집합(D)에 배열된 데이터들의 절대값 합산 결과 값(Sd)이 미리 설정된 활동판단 기준 값보다 크면 상기 사용자가 의식적인 신체 활동 중인 것으로 판단하고, 상기 절대값 합산 결과 값(Sd)이 미리 설정된 활동판단 기준 값보다 작으면 무의식적인 상태의 활동으로 판단하는 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 움직임 판독부는
   하기의 수학식 4를 통해 현재의 모션 데이터(Di)와 이전의 모션 데이터(Di-1)의 차이 값에 따른 벡터 데이터(Vi)를 실시간 검출하여 저장하며,
   [수학식 4]
   Vi = Di - (Di-1)
   상기 벡터 데이터(Vi)의 방향성에 따른 부호(+,-)를 설정해서 순차 저장함과 아울러, 동일 부호(+,-)를 갖는 벡터 데이터(Vi)를 묶어 하기의 수학식 5를 통해 이동 거리와 지속 시간을 미리 설정된 시간 간격으로 생성하고,
   [수학식 5]
   지속시간(t) = Dt × k,
   가속도 변화량(d) = |Vi| + |Vi+1|, ..., |Vi+(k-1)|
   상기의 수학식 1 내지 5를 통해 검출된 모션 데이터 집합(D)에 배열된 데이터들의 지속시간(t)과 가속도 변화량(d) 및 방향성에 따른 부호(+,-)를 모션 및 벡터 데이터화하여 저장하여,
   지속시간(t)과 가속도 변화량(d)이 미리 설정된 시간 기준 값과 변화량 기준 값의 범위에 포함되면 긁음 상태나 두드림 상태 중 어느 한 상태를 포함한 미리 설정된 행동 상태로 판단하고, 지속시간(t)과 가속도 변화량(d)이 미리 설정된 시간 기준 값과 변화량 기준 값의 범위에 포함되지 않으면 미리 설정된 행동이 아닌 움직임 상태로 판단하여 상기 미리 설정된 행동 여부를 포함한 판별 정보를 생성 및 송출하는 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 생성된 판별 정보를 정보 표시하거나 진동 및 알람 소리를 발생시키는 알람/표시부; 및
   상기 생성된 판별 정보를 외부 기기로 전송하는 통신부;를 더 포함하는 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치.
   
7. 사용자의 움직임을 감지하고, 상기 감지된 움직임을 이용하여 행동 판별 정보를 생성하며, 상기 생성된 행동 판별 정보가 기 설정된 행동인 것으로 판단되면 경고 알림을 발생시키는 행동 분석 장치;
   상기 행동 분석 장치로부터 상기 행동 판별 정보 및 경고 알림을 수신하여 복수의 통신기기로 전송하는 관리 서버;
   상기 관리 서버로부터 상기 행동 판별 정보 수신하여 디스플레이하고, 상기 경고 알림을 수신하여 경고 알림을 발생시키는 사용자 통신기기; 및
   상기 사용자 통신기기와 매칭되며, 상기 관리 서버로부터 상기 행동 판별 정보를 수신하여 디스플레이하고, 상기 경고 알림을 수신하여 경고 알림을 발생시키는 보호자 통신기기;를 포함하며,
   상기 행동 분석 장치는,
   자이로 센서, 가속도 센서 및 기울기 센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하는 움직임 감지부;
   음향 감지 센서를 이용하여 상기 사용자의 움직임에 의해 발생되는 음향을 감지하는 음향 감지부; 및
   상기 감지된 사용자의 움직임이 미리 설정된 움직임인지 여부를 판단하고, 상기 감지된 사용자의 움직임이 미리 설정된 움직임인 것으로 판단되면, 미리 설정된 움직임이 발생한 제1 구간에서 감지된 음향이 상기 미리 설정된 움직임과 대응되는 음향인지 여부를 바탕으로 미리 설정된 행동 여부인지 여부를 판단하고 판별 정보를 생성하는 움직임 판독부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 패턴 및 음향 패턴 감지 기능을 이용한 행동 분석 장치.
   
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