KR101887102B1 - 헬스케어 디바이스 및 그 동작 방법, 및 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확장 센서 및 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보로부터 피검자의 건강 상태 변화를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷을 생성하여 전송하는 헬스케어 디바이스, 및 소프트웨어적으로 프로토콜을 규약하여 헬스케어 디바이스와 서버 간에 원활한 데이터 전송할 수 있는 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템에 관한 것으로서, 미래에 나타날 수 있는 새로운 센서 기술을 간단히 센서 부분만을 교체하여 다양한 생체 신호를 감지할 수 있다.

Description

헬스케어 디바이스 및 그 동작 방법, 및 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템{HEALTH CARE DEVICE AND OPERATION METHOD OF HEALTH CARE DEVICE, AND HEALTH CARE SYSTEM HAVING SENSORS SCALABILITY}

본 발명은 헬스케어 디바이스를 이용한 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 확장 센서 및 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보로부터 피검자의 건강 상태 변화를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷을 생성하여 전송하는 헬스케어 디바이스 및 그 동작 방법, 및 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템에 관한 것이다.

의료 기술의 발달과 함께 피검자로부터 생체 정보를 취득하기 위한 다양한 기술이 개발되어 적용되고 있다. 이에 따라, 신체의 전기적 신호로부터 생체 정보를 추출하기 위해 다양한 센서를 이용하여 종래 취득하지 못했던 많은 생체 정보를 취득하여, 이를 의료 정보로서 이용할 수 있게 되었다.

기존의 생체 정보를 취득하기 위해 다양한 방식의 원격/비접촉식 센서에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 이러한 센서들은 접촉 방식의 센서에 비해 신호대 잡음비와 동작 신뢰성이 낮고, 센서 동작이 순간적으로 정지되거나 신호 수신단에 오동작을 유발하는 문제가 존재하였다.

또한, 종래의 신체의 생체 신호를 모니터링하기 위한 헬스 케어 디바이스는 피검자의 특성과 상태, 질병의 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 대부분의 경우 신체에 직접 접촉이 되는 접촉식 센서들을 사용하거나, 또는 신체로부터 일정 거리 이상 떨어져 있는 비접촉 센서들을 사용하였다. 다만, 이러한 접촉식 센서 또는 비접촉 센서는 생체 정보를 측정하기 위한 종류가 확정이 되면 새로운 센서의 추가는 불가능한 한계가 존재하였다.

이러한 취약점을 극복하는 방법은 신체에 접촉되는 접촉식 디바이스, 또는 비접촉 디바이스에 여분의 공간을 미리 설정하여 확장되는 센서를 포함시키는 것인데, 디자인 및 사용상의 문제로 여분의 공간을 미리 설정하는 것은 불가능한 실정이다.

따라서, 종래의 헬스 케어 디바이스들은 제품을 구입한 후 피검자의 특성과, 상태, 질병의 종류에 따른 센서의 확장성은 적용할 수 없다는 한계가 존재하였다.

한국공개특허 제10-2015-0058344호(발명의 명칭: 수면 스테이지를 결정하는 시스템 및 방법) 한국공개특허 제10-2015-0002173호(발명의 명칭: 생체 정보 취득을 위한 복합 센서 시스템 및 센싱 방법) 일본공개특허 제P2015-119910A호(발명의 명칭: 생체 정보 측정 장치, 정보 처리 장치 및 생체 정보 측정 시스템)

본 발명은 미래에 나타날 수 있는 새로운 센서 기술을 간단히 센서 부분만을 교체하여 다양한 생체 신호를 감지할 수 있는 헬스케어 디바이스를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 확장 센서와, 기본적으로 구성된 기초 센서를 이용하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 비접촉식으로 센싱할 수 있는 헬스케어 디바이스를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 다양한 형식의 확장 센서가 추가되더라도 공통의 데이터 버스를 사용하여 센서의 종류에 상관없이 데이터를 주고 받을 수 있는 헬스케어 디바이스를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷을 생성하여 외부로 전송할 수 있는 헬스케어 디바이스를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 비접촉식 센서를 이용하기 위한 하드웨어 구조 및 센서로부터 수신된 데이터를 처리하기 위한 소프트웨어를 포함할 수 있는 헬스케어 디바이스를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 소프트웨어적으로 프로토콜을 규약하여 헬스케어 디바이스와 서버 간에 원활한 데이터를 송수신할 수 있는 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스는 적어도 어느 하나의 확장 센서가 장착되는 센서 부착부, 상기 확장 센서와, 상기 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하고, 상기 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성하는 데이터 처리부 및 상기 생성된 프로토콜 패킷을 외부로 전송하는 통신부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템은 적어도 어느 하나의 확장 센서, 및 상기 확상 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신하고, 상기 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하며, 상기 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성하여 전송하는 헬스케어 디바이스 및 상기 수신된 프로토콜 패킷에 기초하여 상기 피검자의 건강 상태를 판단하고, 상기 헬스케어 디바이스의 측정 및 분석을 제어하기 위한 제어 커맨드를 생성하는 서버를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 동작 방법은 적어도 어느 하나의 확장 센서와, 상기 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신하는 단계, 상기 수신된 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하는 단계, 상기 분석된 결과 값에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성하는 단계 및 상기 생성된 프로토콜 패킷을 외부로 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 미래에 나타날 수 있는 새로운 센서 기술을 간단히 센서 부분만을 교체하여 다양한 생체 신호를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 확장 센서와, 기본적으로 구성된 기초 센서를 이용하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 비접촉식으로 센싱할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 다양한 형식의 확장 센서가 추가되더라도 공통의 데이터 버스를 사용하여 센서의 종류에 상관없이 데이터를 주고 받을 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷을 생성하여 외부로 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 비접촉식 센서를 이용하기 위한 하드웨어 구조 및 센서로부터 수신된 데이터를 처리하기 위한 소프트웨어를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 소프트웨어적으로 프로토콜을 규약하여 헬스케어 디바이스와 서버 간에 원활한 데이터 전송할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 구성을 설명하기 위해 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 프로토콜 패킷을 생성하는 예를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스에 대한 개략적인 사시도 및 실시예를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 실생활에서의 적용 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 동작 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

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.

또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 구성을 설명하기 위해 블록도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스(1)는 확장 센서와 및 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷을 생성하여 전송한다.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스(1)는 센서 부착부(11), 데이터 처리부(12), 및 통신부(13)를 포함한다.

센서 부착부(11)는 적어도 어느 하나의 확장 센서가 장착된다.

예를 들어, 상기 확장 센서는 체온을 측정하는 열영상 카메라, 및 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

또한, 센서 부착부(11)는 적어도 어느 하나의 확장 센서와 피검자(사용자)의 특성과 상태, 질병의 종류에 따라 다양하게 탈부착 가능하게 장착될 수 있다. 또한, 실시예에 따라서, 상기 확장 센서는 전술한 센서의 종류에 한정되지 않으며, 피검자의 건강 상태 변화를 측정하기 위한 초고주파 신호를 사용하는 호흡 센서, 심박 센서, 심전도 센서 또는 적외선을 이용하는 심박 센서, 혈류량 센서, 산소 포화도 센서의 비접촉 센서 중 어느 하나일 수도 있다.

또한, 센서 부착부(11)는 다양한 종류의 확장 센서를 공통의 데이터 버스(data bus)로 연결하여 확장 센서의 종류에 관계없이 데이터를 송수신할 수 있도록 제공할 수 있으며, 상기 데이터 버스는 전원선에 규정되지 않는 직렬 인터페이스(serial interface)인 USB 형식의 하드웨어 버스(hardware bus)일 수 있다.

여기서, 하드웨어 버스는 VDD, GND, DATA+, DATA-인 구조를 갖는 USB 형식의 하드웨어를 사용할 수 있으며, 이러한 USB 버스의 구조는 따로 전원선을 고려하지 않아도 되는 직렬 인터페이스이므로, 빠른 데이터 전송을 가능하게 한다. 실시예에 따라서는 직렬 인터페이스를 사용하는 경우, USB 이외에도 다양한 버스(bus) 규격이용이 가능할 수 있다.

데이터 처리부(12)는 확장 센서와, 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보에 기초하여 피검자의 생체 신호를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성한다.

보다 상세하게는, 데이터 처리부(12)는 확장 센서 및 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보에 기초하여 주위 환경에 대한 환경 정보 및 피검자에 대한 생체 정보를 이용하여 딥러닝 알고리즘(deep learning algorithm)으로부터 피검자의 움직임, 호흡 및 체온 중 어느 하나인 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하고, 분석된 생체 신호로부터 피검자의 건강 상태를 판단할 수 있다.

여기서, 딥러닝을 이용하여 피검자의 생체 정보로부터 건강 상태 변화를 추출하는 방식은 기계 학습을 이용하여 센싱 정보를 구성하는 저차원의 표현 정보를 추출하고 이를 이용하여 보다 복잡한 특징 정보를 계층적으로 표현하는 방식이다. 이러한, 기계학습 기반의 정보 추출은 딥러닝 알고리즘 외에 다양한 알고리즘을 적용시킬 수 있다.

예를 들어, 데이터 처리부(12)는 확장 센서 중 하나인 열영상 카메라로부터 수신된 피검자의 체온, 및 카메라로부터 수신된 피검자의 피검자의 상태(얼굴 색 또는 움직임) 중 어느 하나를 포함하는 생체 정보와, 기초 센서 중 하나인 UWB 센서로부터 수신된 피검자의 호흡이나 움직임, 온도 센서로부터 수신된 피검자를 기준으로 일정 범위 내의 환경에 대한 온도, 및 습도 센서로부터 수신된 환경에 대한 습도 중 어느 하나를 포함하는 환경 정보를 이용하여 딥러닝 알고리즘으로부터 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석할 수 있다.

상기 기초 센서는 온도 센서, 습도 센서, 및 피검자의 움직임(호흡, 맥박 및 몸의 움직임)을 감지하는 UWB(Ultra-Wide Band, 울트라 와이드 밴드) 센서 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 UWB 센서는 사물의 이동방향을 감지하여 제어신호를 발생하는 센서로, 마이크로 웨이브와 같이 수십 MHz의 대역폭을 갖는 전파형 감지기와는 달리 수 Hz의 대역폭을 갖는 광대역 센서로 거리 분해능력을 높인 감지기이다. 즉, UWB 센서는 2~3ns의 짧은 펄스를 발생시켜 수신되는 신호를 분석함으로써, 수 mm의 레절루션(resolution)으로 물체의 위치를 구분할 수 있는 높은 거리 분해능력을 가지고 있다.

또한, 데이터 처리부(12)는 미리 기설정된 피검자에 대한 정상 기준 범위 내의 건강 신호와, 분석된 피검자의 생체 신호를 비교하여 실시간으로 피검자의 건강 상태를 판단할 수 있다. 여기서, 데이터 처리부(12)는 피검자의 움직임, 체온 및 호흡이 정상 기준 범위를 벗어나는 경우, 피검자의 상태 변화에 따른 속성 값을 적용하여 프로토콜 패킷을 생성할 수 있다.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 데이터 처리부(12)의 피검자의 상태 변화에 기초하여 프로토콜 패킷을 생성하는 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 프로토콜 패킷을 생성하는 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 프로토콜 패킷(20)은 사이즈(size, 21), 버전(version, 22), 커맨드(command, 23), 및 데이터(data, 24)로 구성된다. 사이즈(21)는 4바이트(Bytes)의 크기로, 송/수신 데이터의 전체 크기를 바이트 단위로 나타내며, 이 크기에는 사이즈 필드의 크기도 포함될 수 있다. 버전(22)은 2바이트로 프로토콜 버전을 의미하며 상위 1바이트는 메이저 버전을, 하위 1바이트는 마이너 버전을 의미한다. 또한, 상기 프로토콜 버전은 프로토콜 변경 시에 변경 전의 프로토콜과의 호환성 지원을 위해 사용될 수 있다.

일반적으로 버전(22)에 대한 속성 값(25a)은 프로토콜 버전(Protocol Version)을 의미하며, 실시예에 따라서는 1.0(0x0100)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 버전이 올라갈수록 변경될 수 있다.

커맨드(23)는 2바이트의 크기로 명령(제어 커맨드)의 종류를 의미하며, 헬스케어 디바이스(1)와 서버 간의 명령의 종류를 구분할 수 있다. 데이터(24)는 헬스케어 디바이스(1)에서 서버 또는 외부의 외부 기기로 전송하고자 하는 데이터(정보)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로토콜 패킷(20)의 데이터(24)는 피검자의 움직임, 체온 및 호흡에 따른 생체 정보와, 온도 및 습도의 환경 정보에 기초하여 판단된 피검자의 건강 상태 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 데이터 처리부(12)는 판단된 피검자의 건강 상태에 기초하여 상태 변화에 따른 속성 값(25)을 적용하여 프로토콜 패킷(20)을 생성할 수 있다.

예를 들면, 데이터 처리부(12)는 커맨드(23)에서, 확장 센서 및 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신하여 통신하기 위한 속성 값(25b)을 적용하거나, 헬스 케어 디바이스(1)의 프로그램을 패치(patch)하거나 업데이트(update)하기 위한 속성 값(25c)을 적용하여 프로토콜 패킷(20)을 생성할 수 있다.

여기서, 확장 센서 및 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신하여 통신하기 위한 속성 값(25b)은 장치 인증(CertifyDevice, 1), 클라이언트(피검자 또는 사용자) 요청에 대한 응답(ReplyRequest, 2), 및 피검자의 건강 상태 정보 전송(SendBIOData, 3) 중 어느 하나일 수 있다.

또한, 헬스 케어 디바이스(1)의 프로그램을 패치 하거나 업데이트하기 위한 속성 값(25c)은 모듈 버전 체크(CheckPatch, 11), 버전 체크 결과(CheckResult, 12), 및 모듈 다운로드(DownloadPatch, 23) 중 어느 하나일 수 있다.

실시예에 따라서 커맨드(23)의 속성 값(25b, 25c)에 따라서 개별적인 포맷을 가진 데이터가 이어질 수 있으며, 공통 포맷은 모든 송/수신 스트림의 헤더 역할을 하여 하기의 [실시예 1]과 같은 구조체로 표현이 가능할 수 있다.

[실시예 1]

즉, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스(1)와 서버 간에 원활한 데이터 전송을 위한 프로토콜 패킷(20)을 정의하며, 이러한 프로토콜 패킷(20)은 확장 센서 및 기초 센서를 포함하는 다양한 종류의 센서로부터 일반화되는 데이터를 저장 및 전달하는데 사용되므로, 헬스케어 디바이스(1)와 서버 간에 데이터 통신을 통하여 데이터 일관성(data consistency)를 유지할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 통신부(13)는 생성된 프로토콜 패킷을 외부로 전송한다.

통신부(13)는 생성된 프로토콜 패킷에 기초하여 기설정된 프로토콜 버전을 통해 피검자의 건강 상태 정보를 외부로 전송할 수 있다.

실시예에 따라서, 통신부(13)는 생성된 프로토콜 패킷을 WIFI 방식인 통신 모듈을 통해 외부로 전송할 수 있으며, 프로토콜 패킷을 수신하는 서버와 지정된 일정 거리 내에 존재할 경우, RFID(Radio Frequency Identification)를 이용하여 전송할 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서 통신부(13)는 WIFI 및 RFID 방식 외에 BLE(Bluetooth Low Energy)나 데이터 통신망을 이용하여 정보를 송수신할 수 있다.

또한, 통신부(13)는 프로토콜 패킷을 외부로 전송하고, 외부의 서버 또는 외부 기기로부터 신호를 수신하는 역할을 할 수 있다. 필요에 따라서는 확장 센서 및 기초 센서를 설정하거나, 혹은 데이터 처리부(12)의 동작을 제한하는 제어 커맨드를 수신할 수 있으며, 무선 통신 방식 뿐만 아니라 유선 통신 방식을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스는 경고 신호 제공부(14)를 더 포함할 수 있다.

경고 신호 제공부(14)는 데이터 처리부(12)로부터 분석된 피검자의 생체 신호가 기설정된 안정 범위를 벗어나는 경우, 소리, 진동 및 색상 변화 중 적어도 어느 하나의 경고 신호를 제공할 수 있다.

예를 들면, 경고 신호 제공부(14)는 데이터 처리부(12)로부터 수신된 피검자의 건강 상태 정보에 기반한 신호에 기초하여 피검자에게 정보를 제공하기 위한 영상, 음성 및 진동 중 어느 하나의 경고 메시지의 형태로 경고 신호를 출력할 수 있으며, 경고 메시지에는 정상이 아닌 피검자의 건강 상태 정보에 관한 정보(호흡이 일정하지 않은 경우 그 수치)와 진단 결과가 포함된 메시지로서 "호흡이 불안정합니다"와 같은 안내 음성이 포함된 경고 메시지를 출력할 수도 있다.

실시예에 따라서, 경고 신호 제공부(14)를 통신부(13)를 통해 수신된 제어 커맨드에 기반하여 경고 신호를 출력할 수 있으며, 센서 디바이스(1)에 포함된 피검자의 입력을 수신할 수 있는 스위치 및 터치로부터 경고 신호를 출력할 수도 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스에 대한 개략적인 사시도 및 실시예를 도시한 것이다.

보다 상세하게는, 도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 일 측면에서의 헬스케어 디바이스에 대한 개략적인 분해 사시도를 나타내고, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 타 측면에서의 헬스케어 디바이스에 대한 개략적인 분해 사시도를 나타내며, 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 실시예를 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 일 측면에서의 헬스케어 디바이스(1)는 일 측면에서 돌출되어 형성되는 제어 모듈(41)을 구비하는 본체(40)를 포함하고, 본체(40)의 일 측면에는 적어도 어느 하나의 확장 센서(30)가 결합된다.

제어 모듈(41)은 본체(40)의 일 측면의 중앙에 구비되고, 제어 모듈(41)의 양 측에는 확장 센서(30)가 착탈 가능하게 결합되는 제1 센서 부착부(11a) 및 제2 센서 부착부(11b)가 형성된다.

제1 센서 부착부(11a) 및 제2 센서 부착부(11b)에는 확장 센서(30)를 지지하는 지지부(47)와, 확장 센서(30)와 전기적으로 연결되는 전기 접속부(46)와, 확장 센서(30)의 적어도 일부가 삽입되는 삽입홈(45)이 형성된다. 예를 들면, 제1 센서 부착부(11a)는 제1 확장 센서(31)와 결합될 수 있고, 제2 센서 부착부(11b)는 제2 확장 센서(32)와 결합될 수 있으며, 확장 센서(30)는 열영상 카메라, 및 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 실시예에 따라서, 센서 부착부(11)와 확장 센서(30)는 적어도 하나 이상의 결합이 이루어질 수 있다.

또한, 제어 모듈(41)은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스(1)의 기초 센서, 데이터 처리부 및 통신부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 저장 메모리(RAM), 플래시(Flash, eMMc/SD card) 및 배터리 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수도 있다. 또한, 상기 기초 센서는 UWB 센서, 온도 센서 및 습도 센서 중 어느 하나일 수 있으나, 센서 종류는 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 3a를 참조하면, 거치부(42)는 본 발명의 일실시예에 따른 일 측면에서의 헬스케어 디바이스(1)의 본체(40)의 일면에 형성되며, 설치대(미도시)와 접할 수 있다. 또한, 본체(40)는 피검자의 생체 신호가 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우, 경고 신호를 제공하기 위한 경고 신호 제공부(44), 및 헬스케어 디바이스(1)의 전원(on/off) 또는 제어를 위한 스위치(43)를 더 포함할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 타 측면에서의 헬스케어 디바이스(1)는 본체(40)의 타 측면에 결합되고, 설치대에 걸릴 수 있도록 적어도 일부가 절곡되어 형성되는 거치부(42)를 포함한다.

예를 들면, 거치부(42)는 본체(40)에 탈부착되고, 설치대가 삽입되도록 하부가 '∩' 형태로 홈(48)이 형성되어 개방될 수 있다. 실시예에 따라서, 거치부(42)는 침대의 머리판(Head Board) 및 의자 등받이 등의 설치대에 걸릴 수 있으며, 다른 실시예에 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스(1)는 본체(40)로부터 거치부(42)를 탈착하여 탁상 상에 위치되거나, 벽에 부착될 수 있다.

도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스(1)의 정면 실시예를 나타내며, 헬스케어 디바이스(1)는 제1 센서 부착부(11a) 및 제2 센서 부착부(11b) 중 어느 하나에만 확장 센서가 결합되어 사용될 수 있다. 상기 확장 센서 중 열영상 카메라 및 카메라의 경우, 도 3c에 도시된 바와 같이 확장 센서(31)의 구멍(33)을 통해 영상 데이터를 수집할 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 실생활에서의 적용 예를 도시한 것이다.

도 4a는 침대의 머리판에 걸려있는 헬스케어 디바이스(2a)의 예를 나타내고, 도 4b는 탁상 또는 책상 상에 위치한 헬스케어 디바이스(2b)의 예를 나타내며, 도 4c는 의자 등받이에 걸려있는 헬스케어 디바이스(2c)의 예를 나타낸다.

다만, 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스(2)는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 실생활에서의 적용 예 외에 벽면에 부착될 수 있고, TV에 걸릴 수 있으므로, 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템(100)에서, 헬스케어 디바이스(51)는 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하여 프로토콜 패킷을 생성하고, 프로토콜 패킷을 수신한 서버(52)는 피검자의 건강 상태를 판단하며, 헬스케어 디바이스(51)의 측정 및 분석을 제어하기 위한 제어 커맨드를 생성한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템(100)은 헬스케어 디바이스(51) 및 서버(52)를 포함한다.

헬스케어 디바이스(51)는 적어도 어느 하나의 확장 센서, 및 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신하고, 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하며, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성하여 전송한다.

헬스케어 디바이스(51)는 적어도 어느 하나의 확장 센서가 장착되는 센서 부착부, 확장 센서와 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보에 기초하여 피검자의 움직임, 호흡 및 체온 중 어느 하나인 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷을 생성하는 데이터 처리부, 및 생성된 프로토콜 패킷을 외부로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.

또한, 헬스케어 디바이스(51)는 구조적인 측면에서, 일 측면에 돌출되어 형성되는 기초 센서, 데이터 처리부 및 통신부 중 적어도 하나를 수용하는 제어 모듈을 구비하는 본체를 포함하고, 본체의 일 측면에는 적어도 어느 하나의 확장 센서가 결합되며, 본체의 타 측면에 결합되고, 설치대에 걸릴 수 있도록 적어도 일부가 절곡되어 형성되는 거치부가 결합된 형태일 수 있다.

실시예에 따라서, 상기 적어도 어느 하나의 확장 센서는 헬스케어 디바이스(51)의 센서 부착부에 탈부착 될 수 있다.

도 5에서의 헬스케어 디바이스(51)의 기능 및 구조적인 설명은 도 1 내지 도 4를 통해 앞서 설명하였으므로, 생략하기로 한다.

서버(52)는 수신된 프로토콜 패킷에 기초하여 피검자의 건강 상태를 판단하고, 헬스케어 디바이스(51)의 측정 및 분석을 제어하기 위한 제어 커맨드를 생성한다. 또한, 서버(52)는 수신된 프로토콜 패킷에 의한 피검자의 건강 상태 정보를 개인 정보, 시간 및 요일 별로 분류하여 저장 및 유지할 수 있다.

또한, 서버(52)는 피검자의 건강 상태에 따른 정보를 피검자가 소유한 단말(53a), 건강 관리 서버(53b) 및 병원 서버(53c) 중 적어도 어느 하나의 외부 기기(53)로 전송하고, 적어도 어느 하나의 외부 기기(53)로부터 수신되는 진단 정보에 대응하는 제어 커맨드를 생성하여 헬스케어 디바이스(51)로 전송할 수 있다.

예를 들어, 서버(52)는 수신된 프로토콜 패킷에 기초하여 피검자의 현재 건강 상태를 파악하고, 건강 상태를 위험별로 분류 및 판단하여 피검자가 소유한 단말(53a), 건강 관리 서버(53b) 및 병원 서버(53c) 중 어느 하나로의 전송을 결정할 수 있다.

실시예에 따라서, 서버(52)는 피검자가 소유한 단말(53a) 외에 피검자의 가족, 배우자 및 지인의 단말(미도시)로 피검자의 건강 상태에 따른 정보를 전송할 수도 있다. 또한, 건강 관리 서버(53b)는 수면 관리 서버, 데이터 통합 서버, 질병 진단 서버 및 모니터링 서버 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

서버(52)는 피검자가 소유한 단말(53a)로부터 수신된 피검자의 입력 신호에 기반하여 헬스케어 디바이스(51)의 확장 센서 및 기초 센서 중 적어도 어느 하나의 작동, 피검자의 생체 신호에 대한 분석, 프로토콜 패킷의 속성 값 변경, 및 프로토콜 패킷의 전송 중 어느 하나를 제어하기 위한 제어 커맨드를 생성하여 헬스케어 디바이스(51)로 전송할 수 있다.

예를 들면, 서버(52)는 피검자가 단말(53a)을 통해 입력한 입력 신호에 기반하여 헬스케어 디바이스(51) 작동에 대한 제어 커맨드를 생성할 수 있고, 건강 관리 서버(53b) 또는 병원 서버(53c) 중 어느 하나로부터 수신된 피검자의 건강 상태에 따른 진단 정보에 대한 제어 커맨드를 생성할 수 있다.

이에 따라서, 서버(52)는 생성된 제어 커맨드를 헬스케어 디바이스(51), 피검자가 소유한 단말(53a) 및 피검자의 가족, 배우자 및 지인의 단말(미도시) 중 적어도 어느 하나로 전송할 수 있다.

실시예에 따라서, 서버(52)는 헬스케어 디바이스(51)와의 인증, 헬스케어 디바이스(51)의 셋팅(setting) 정보, 피검자의 요청에 대한 응답, 건강 상태 정보 송/수신, 진단 정보 송/수신, 헬스케어 디바이스(51)의 버전 체크 및 헬스케어 디바이스(51)의 프로그램 업데이트 중 어느 하나에 대한 제어 커맨드를 생성 및 제어할 수 있다.

실시예에 따라서, 피검자가 소유한 단말(53a)은 스마트폰, 태블릿 PC, PDA, 노트북, PC 및 웨어러블 기기 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 또한 피검자에게 정보를 디스플레이하고, 피검자로부터 입력 신호를 수신할 수 있는 단말 장치이면 적용 가능하다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 헬스케어 디바이스의 동작 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, 단계 610에서 적어도 어느 하나의 확장 센서와, 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신한다.

상기 확장 센서는 체온을 측정하는 열영상 카메라, 및 카메라 중 적어도 어느 하나이고, 공통의 데이터 버스(data bus)로 연결될 수 있으며, 헬스케어 디바이스에 탈부착 가능할 수 있다.

상기 기초 센서는 피검자의 움직임을 감지하는 UWB(Ultra-Wide Band, 울트라 와이드 밴드) 센서, 온도 센서 및 습도 센서 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

단계 620에서 수신된 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석한다.

단계 620은 확장 센서 및 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보에 기초하여 주위 환경에 대한 환경 정보 및 피검자에 대한 생체 정보를 이용하여 딥러닝 알고리즘(deep learning algorithm)으로부터 피검자의 움직임, 호흡 및 체온 중 어느 하나인 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하는 단계일 수 있다.

단계 630에서 분석된 결과 값에 대응하는 속성 값에 따른 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성한다.

단계 630은 기설정된 피검자에 대한 건강 신호와, 분석된 피검자의 생체 신호를 비교하여 피검자의 건강 상태를 판단하고, 판단된 피검자의 건강 상태에 기초하여 상태 변화에 따른 속성 값을 적용하여 프로토콜 패킷을 생성하는 단계일 수 있다.

단계 640에서 생성된 프로토콜 패킷을 외부로 전송한다.

실시예에 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 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

1, 2, 51: 헬스케어 디바이스
20: 프로토콜 패킷
21: 사이즈
22: 버전
23: 커맨드
24: 데이터
25: 속성 값
30: 확장 센서
40: 본체
41: 제어 모듈
42: 거치부
43: 스위치
44: 경고 신호 제공부
45: 삽입홈
46: 전기 접속부
47: 지지부
48: 홈
52: 서버
53: 외부 기기
100: 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템

Claims (6)

1. 확장 센서의 종류와 관계없이 적어도 어느 하나의 확장 센서를 공통의 데이터 버스(data bus)로 연결하고, 상기 적어도 어느 하나의 확장 센서, 및 상기 적어도 어느 하나의 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신하고, 상기 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하며, 분석된 결과에 대응하는 제1 속성 값에 따른 제1 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성하거나 헬스케어 디바이스의 프로그램 패치(patch) 또는 업데이트와 관련된 제2 속성 값에 따른 제2 프로토콜 패킷을 생성하여 전송하는 헬스케어 디바이스; 및
   상기 생성된 제1 프로토콜 패킷에 기초하여 상기 피검자의 건강 상태를 판단하고, 상기 피검자의 건강 상태에 따른 정보를 상기 피검자가 소유한 단말, 건강 관리 서버 및 병원 서버 중 적어도 어느 하나의 외부 기기로 전송하며, 상기 헬스케어 디바이스의 측정, 분석, 프로그램 패치(patch) 및 업데이트 중 어느 하나를 제어하기 위한 제어 커맨드를 생성하는 서버를 포함하고,
   상기 제1 속성 값은, 상기 생성된 제1 프로토콜 패킷의 커맨드 필드에 포함되고,
   상기 제2 속성 값은, 상기 생성된 제2 프로토콜 패킷의 커맨드 필드에 포함되며,
   상기 헬스케어 디바이스는, 상기 커맨드 필드에 포함되는 상기 제1 속성 값에 따라 상기 판단된 피검자의 건강 상태 정보를 상기 외부로 전송하고, 상기 커맨드 필드에 포함되는 상기 제2 속성 값에 따라 상기 프로그램 패치 또는 업데이트를 수행하며,
   상기 서버는, 상기 외부 기기로부터 수신되는 진단 정보에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성하여 상기 헬스케어 디바이스로 전송하는
   센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 헬스케어 디바이스는
   상기 적어도 어느 하나의 확장 센서가 장착되는 센서 부착부;
   상기 적어도 어느 하나의 확장 센서와 상기 기초 센서로부터 수신된 센싱 정보에 기초하여 피검자의 움직임, 호흡 및 체온 중 어느 하나인 상기 건강 상태 변화에 따른 상기 생체 신호를 분석하고, 분석된 결과에 대응하는 제1 속성 값에 따른 상기 제1 프로토콜 패킷을 생성하는 데이터 처리부; 및
   상기 생성된 제1 프로토콜 패킷을 외부로 전송하는 통신부
   를 포함하는 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 헬스케어 디바이스는
   일 측면에 돌출되어 형성되는 상기 기초 센서, 상기 데이터 처리부 및 상기 통신부 중 적어도 하나를 수용하는 제어 모듈을 구비하는 본체를 포함하고,
   상기 본체의 일 측면에는 상기 적어도 어느 하나의 확장 센서가 결합되며, 상기 본체의 타 측면에 결합되고, 설치대에 걸릴 수 있도록 적어도 일부가 절곡되어 형성되는 거치부가 결합되는 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 서버는
   상기 피검자가 소유한 단말로부터 수신된 상기 피검자의 입력 신호에 기반하여 상기 헬스케어 디바이스의 상기 확장 센서 및 상기 기초 센서 중 적어도 어느 하나의 작동, 상기 피검자의 생체 신호에 대한 분석, 상기 제1 프로토콜 패킷 및 상기 제2 프로토콜 패킷 중 어느 하나의 속성 값 변경, 및 상기 제1 프로토콜 패킷 및 상기 제2 프로토콜 패킷 중 어느 하나의 전송 중 어느 하나를 제어하기 위한 상기 제어 커맨드를 생성하여 전송하는 센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 헬스케어 디바이스는
   상기 확장 센서 및 상기 기초 센서로부터 수신된 상기 센싱 정보에 기초하여 주위 환경에 대한 환경 정보 및 상기 피검자에 대한 생체 정보를 이용하여 딥러닝 알고리즘(deep learning algorithm)으로부터 상기 피검자의 움직임, 호흡 및 체온 중 어느 하나인 상기 건강 상태 변화에 따른 상기 생체 신호를 분석하는 헬스케어 시스템.
   
6. 헬스케어 디바이스에서, 확장 센서의 종류와 관계없이 적어도 어느 하나의 확장 센서를 공통의 데이터 버스(data bus)로 연결하고, 상기 적어도 어느 하나의 확장 센서 및 상기 적어도 어느 하나의 확장 센서의 일 측면에 형성된 기초 센서로부터 센싱 정보를 수신하는 단계;
   상기 헬스케어 디바이스에서, 상기 센싱 정보에 기초하여 피검자의 건강 상태 변화에 따른 생체 신호를 분석하는 단계;
   상기 헬스케어 디바이스에서, 분석된 결과에 대응하는 제1 속성 값에 따른 제1 프로토콜 패킷(Protocol Packet)을 생성하거나 헬스케어 디바이스의 프로그램 패치(patch) 또는 업데이트와 관련된 제2 속성 값에 따른 제2 프로토콜 패킷을 생성하여 전송하는 단계;
   서버에서, 상기 생성된 제1 프로토콜 패킷에 기초하여 상기 피검자의 건강 상태를 판단하는 단계;
   상기 서버에서, 상기 피검자의 건강 상태에 따른 정보를 상기 피검자가 소유한 단말, 건강 관리 서버 및 병원 서버 중 적어도 어느 하나의 외부 기기로 전송하는 단계;
   상기 서버에서, 상기 헬스케어 디바이스의 측정, 분석, 프로그램 패치(patch) 및 업데이트 중 어느 하나를 제어하기 위한 제어 커맨드를 생성하는 단계; 및
   상기 서버에서, 상기 외부 기기로부터 수신되는 진단 정보에 대응하는 상기 제어 커맨드를 생성하여 상기 헬스케어 디바이스로 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 제1 속성 값은, 상기 생성된 제1 프로토콜 패킷의 커맨드 필드에 포함되고,
   상기 제2 속성 값은, 상기 생성된 제2 프로토콜 패킷의 커맨드 필드에 포함되며,
   상기 헬스케어 디바이스에서, 상기 커맨드 필드에 포함되는 상기 제1 속성 값에 따라 상기 판단된 피검자의 건강 상태 정보를 상기 외부로 전송하거나 상기 커맨드 필드에 포함되는 상기 제2 속성 값에 따라 상기 프로그램 패치 또는 업데이트를 수행하는 단계를 더 포함하는
   센서 확장성을 포함한 헬스케어 시스템의 동작 방법.

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