KR101996567B1

KR101996567B1 - Respiratory cycle detection system using MEMS sensor

Info

Publication number: KR101996567B1
Application number: KR1020170051043A
Authority: KR
Inventors: 정태하; 신승우; 김가람; 이상민
Original assignee: 주식회사 창의테크
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2019-07-04
Also published as: KR20180117909A

Abstract

본 발명은 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피 측정자의 몸에 멤스센서를 내장한 착용단말본체를 부착하여 피 측정자의 수면을 방해하지 않고 수면 중 복부 움직임(호흡 주기) 횟수를 검출할 수 있는 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor. More particularly, the present invention relates to a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor, The present invention relates to a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor.

Description

[0001] The present invention relates to a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor,

어린이집이나 가정에서 가장 사회적 문제가 되는 것이 영아 돌연사이다. Sudden infant death is one of the most social problems in day care homes and homes.

영아 돌연사는 생후 6개월 미만의 아기들이 90%를 차지하고 있다. Sudden infant death accounts for 90% of babies under 6 months of age.

생후 5~6개월이 되면 아기들이 혼자 뒤집기를 시작하는데 얼굴을 이불에 대고 엎어지는 경우 숨을 못 쉬어 숨지는 경우가 발생한다. 따라서 부모나 어린이집 선생님들은 항상 아이의 수면 상태를 계속 관찰해야 하고 매우 민감하게 돌봐야 하는 환경에 노출되어 있다.At five to six months of age, babies begin to flip themselves alone. When they face their faces down on their futons, they can not breathe and die. Therefore, parents and nursery teachers are constantly exposed to the environment in which they need to constantly monitor their child's sleep state and take very careful care.

영유아 보육은 국가의 근본이 되는 산업으로 영아 돌연사는 사회의 심각한 문제로 대두되고 있다. Infant and child care is a fundamental industry of the country, and sudden infant death is becoming a serious problem in society.

즉, 유아 돌연사 증후군(Sudden Infant Death Syndrome: SIDS)은 부검이나 사망 당시의 상황이나 병력 검토 등 사후 검사에서도 사망 원인을 찾을 수 없는 신생아나 유아의 갑작스러운 죽음을 말한다.Sudden Infant Death Syndrome (SIDS) refers to the sudden death of a newborn or infant who can not find the cause of death in an autopsy, post-mortem examination at the time of death, or examination of medical history.

돌연사한 아이들의 연령을 보면 거의 1세 미만이고, 그 중에서 6개월 미만이 대다수 차지하며, 특히 생후 1 ~ 4개월의 유아에게 발생 빈도가 높은 것으로 알려져 있다. The age of the sudden children is almost one year old, and the majority of them are less than 6 months old. Especially, it is known to occur in infants 1-4 months old.

또한, 생후 1년 이내의 유아들은 신체를 제대로 가눌 수 없기 때문에 대부분의 시간을 잠을 자며 누워서 지내므로, 몸을 뒤척이거나 뒤집는 동작을 하는 과정에서 질식사할 우려가 있다.In addition, infants who are younger than one year can not share their body properly, so they spend most of their time sleeping and lie down.

하지만 지금까지 효과적인 시스템이 갖춰져 있지 않고 관리자(교사,원장,부모)들이 항상 영아를 관심있게 관찰하는 것이다. But until now, there is no effective system, and managers (teachers, directors, parents) are always interested in infants.

하지만, 24시간 항상 영아를 계속 관찰하는 것은 불가능하기 때문에 이러한 문제점을 해결하는 시스템 개발 및 도입이 필요하다.However, since it is not possible to monitor the infant at all times for 24 hours, it is necessary to develop and introduce a system to solve these problems.

따라서, 출산 후, 0세 이상 영유아의 수면 중 돌연사를 방지하기 위해 대상 영유아의 호흡의 주기(복부 움직임) 정보를 실시간으로 측정하여 해당 호흡의 주기(복부 움직임) 정보를 스마트기기로 제공함으로써, 스마트기기에 의한 모니터링이 가능하도록 하는 모바일 어플리케이션 기반의 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템을 제안하게 된 것이다.Accordingly, in order to prevent sudden death during sleeping of infants aged 0 years and older, the infant cycle (abdominal motion) information of the infants and toddlers is measured in real time, and the information of the respiration cycle (abdominal motion) And a respiratory cycle detection system using a mobile application-based MEMS sensor capable of monitoring by a device.

대한민국특허공개공보 10-2016-0145427호(2016.12.20)Korean Patent Publication No. 10-2016-0145427 (2016.12.20)

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art,

본 발명의 목적은 피 측정자의 몸에 멤스센서를 내장한 착용단말본체를 부착하여 피 측정자의 수면을 방해하지 않고 수면 중 복부 움직임(호흡 주기) 횟수를 검출하도록 하는데 있다.An object of the present invention is to attach a wearable terminal body with a built-in MEMS sensor to the subject's body to detect the number of abdominal movement (breathing cycle) during sleep without interfering with the subject's sleeping surface.

본 발명의 다른 목적은 착용단말본체에서 검출된 호흡의 주기 정보를 근거리통신을 이용하여 스마트기기에서 획득하여 해당 호흡의 주기 정보를 토대로 화면에 피 측정자의 복부 움직임(호흡 주기) 횟수를 출력시키도록 하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for acquiring respiration cycle information detected in a wearable terminal body by a smart device using short range communication and outputting the number of abdominal movement (breathing cycle) of the subject on a screen based on cycle information of the respiration .

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor,

자이로센서와 가속도계를 포함하여 구성되어 자이로센서의 X,Y,Z축의 값과 가속도계의 X,Y,Z축의 값을 측정하기 위한 멤스센서(MEMS sensor, 110);와A MEMS sensor 110 including a gyro sensor and an accelerometer for measuring values of X, Y and Z axes of the gyro sensor and values of X, Y and Z axes of the accelerometer;

전원을 공급하기 위한 전원공급부(120);와A power supply unit 120 for supplying power;

상기 멤스센서로부터 측정된 값을 획득하여 수면 중 호흡의 주기를 판단하여 판단된 호흡의 주기 정보를 근거리통신부로 제공하여 스마트기기로 송출할 수 있도록 하기 위한 엠씨유(130);와(130) for acquiring a measured value from the MEMS sensor to determine the period of breathing during sleep and providing respiration period information to the local communication unit and transmitting the information to the smart device

상기 엠씨유에서 제공된 호흡의 주기 정보를 스마트기기로 근거리 통신을 이용하여 제공하기 위한 근거리통신부(140);를 포함하여 구성되되, 신체 혹은 의류 혹은 기저귀에 탈부착 가능하게 형성된 착용단말본체(100)와, And a local communication unit 140 for providing respiration cycle information provided by the MC using local communication with a smart device. The local communication unit 140 includes a wearable terminal body 100 detachably attached to the body, clothes, or diaper, ,

상기 착용단말본체에서 제공된 호흡의 주기 정보를 획득하여 화면에 해당 호흡의 주기 정보를 표출시키는 스마트기기(200)를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.And a smart device 200 for acquiring period information of respiration provided from the wearable terminal main body and expressing period information of the respiration on the screen, thereby solving the problem of the present invention.

본 발명에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템은,In the respiratory cycle detection system using the MEMS sensor according to the present invention,

피 측정자의 몸에 멤스센서를 내장한 착용단말본체를 부착하여 피 측정자의 수면을 방해하지 않고 수면 중 복부 움직임(호흡 주기) 횟수를 검출하는 효과를 제공하게 되며, 착용단말본체에서 검출된 호흡의 주기 정보를 근거리통신을 이용하여 스마트기기에 획득하여 해당 호흡의 주기 정보를 토대로 화면에 피 측정자의 복부 움직임(호흡 주기) 횟수를 출력시키도록 함으로써, 피 측정자와 일정 거리 떨어진 모니터링자가 실시간으로 현재 피 측정자의 호흡(복부 움직임) 상태를 확인할 수 있는 효과를 제공하게 된다.The present invention provides an effect of detecting the number of abdominal motions (breathing cycles) during sleep without interfering with the subject's sleeping by attaching a wearable terminal body with a built-in MEMS sensor to the subject's body, (Respiratory cycle) of the subject is output on the screen based on the cycle information of the respiration acquired by the smart device using the short-range communication, so that the monitoring person, which is a certain distance from the subject, Thereby providing an effect of confirming the respiratory (abdominal movement) state of the measurer.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 착용단말본체 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 엠씨유 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 착용단말본체 사시도이며, 도 5는 착용단말본체의 후면을 나타낸 예시도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 스마트기기의 호흡주기앱을 통해 출력되는 화면 예시도이다.1 is an overall configuration diagram of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a wearing terminal of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an MCU of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a wearable terminal body of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an exemplary view illustrating a rear surface of a wearable terminal body.
FIGS. 6 to 7 are diagrams illustrating screen images output through a respiratory cycle app of a smart device of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템은,In the respiratory cycle detection system using the MEMS sensor according to an embodiment of the present invention,

상기 착용단말본체에서 제공된 호흡의 주기 정보를 획득하여 화면에 해당 호흡의 주기 정보를 표출시키는 스마트기기(200)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a smart device 200 for acquiring respiration cycle information provided from the wearable terminal body and displaying the respiration cycle information on the screen.

이때, 상기 엠씨유(130)는,At this time, the MC oil 130,

가속도계 X, Y, Z 축의 값과 자이로센서 X, Y, Z 축의 값을 획득하기 위한 측정값획득부(131);와A measurement value acquiring unit 131 for acquiring the values of the X, Y, and Z axes of the accelerometer and the values of the gyro sensor X, Y, and Z axes;

상기 측정값획득부(131)에 의해 획득된 값을 필터링하기 위한 밴드패스필터부(132);와A bandpass filter unit 132 for filtering the value obtained by the measurement value acquisition unit 131;

상기 밴드패스필터부(132)를 통과한 값의 가속도계 Y축과 자이로센서 X 축의 값을 가지고 주기를 판단하여 바른 자세로 누워 있는지를 분석하기 위한 바른자세누움분석부(133);와A proper posture analyzing unit 133 for analyzing whether the value passed through the bandpass filter unit 132 has a value of the Y-axis of the accelerometer and the X-axis of the gyro sensor and is lying in a correct posture;

상기 밴드패스필터부(132)를 통과한 값의 가속도계 Z축과 자이로센서 X 축의 값을 가지고 주기를 판단하여 옆으로 누워 있는지를 분석하기 위한 옆으로누움분석부(134);와A sideways analyzer 134 for analyzing whether the value of the Z-axis of the accelerometer and the value of the gyro sensor X-axis pass through the band-pass filter unit 132 and determines whether the sideways lies,

상기 바른자세누움분석부(133) 혹은 옆으로누움분석부(134) 중 어느 하나에 의해 분석된 자세에 따른 각 축의 데이터를 설정 주기당 한번씩 측정하여 호흡의 평균 주기를 분석하여 호흡평균주기저장부에 저장시키기 위한 호흡평균주기분석부(135);와The data of each axis according to the posture analyzed by either the right posture analyzer 133 or the lateral analyzer 134 is measured once per set period to analyze the average period of respiration, A respiration average period analyzing unit 135 for storing

호흡의 평균 주기 정보를 저장하고 있는 호흡평균주기저장부(136);와A respiration average period storage unit 136 for storing average period information of respiration;

상기 호흡평균주기저장부(136)에 저장된 호흡의 평균 주기 정보를 추출하여 밴드패스필터부(132)에 제공하여 필터링한 값을 획득하여 호흡의 평균값을 계산하기 위한 호흡평균값계산부(137);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A respiration average value calculation unit 137 for extracting the average period information of respiration stored in the respiration average period storage unit 136 and providing the extracted average period information to the band pass filter unit 132 to obtain a filtered value to calculate an average value of respiration; And a control unit.

이때, 상기 밴드패스필터부(132)는,At this time, the bandpass filter unit 132,

멤스센서를 통해 획득된 자이로센서의 X,Y,Z축의 값과 가속도계의 X,Y,Z축의 값을 호흡과 비슷한 주파수인 0.1Hz ~ 1Hz 사이 대역만을 필터링하는 것을 특징으로 한다.The X, Y, and Z axes of the gyro sensor obtained through the MEMS sensor and the values of the X, Y, and Z axes of the accelerometer are filtered to filter only the band between 0.1 Hz and 1 Hz, which is similar to breathing.

이때, 상기 엠씨유(130)는,At this time, the MC oil 130,

멤스센서를 통해 획득된 자이로센서의 X,Y,Z축의 값과 가속도계의 X,Y,Z축의 값을 호흡과 비슷한 주파수인 0.1Hz ~ 1Hz 사이 대역만을 필터링하여 수면 자세를 기준으로 각 축의 값을 획득하여 복부 움직임의 사인그래프와 유사한 주기를 판단하는 것을 특징으로 한다.The X, Y, and Z axis values of the gyro sensor obtained through the MEMS sensor and the X, Y, and Z axis values of the accelerometer are filtered by only the frequency range of 0.1 Hz to 1 Hz, And a period similar to the sine graph of the abdominal motion is determined.

이때, 상기 스마트기기(200)는,At this time, the smart device (200)

호흡의 주기 정보를 토대로 복부 움직임으로 분당 계산된 횟수를 표시하는 것을 특징으로 한다.And displays the number of times per minute calculated by the abdominal motion based on the breathing cycle information.

이하, 본 발명에 의한 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the respiratory cycle detection system using the MEMS sensor according to the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템은, 크게, 신체 혹은 의류 혹은 기저귀에 탈부착 가능하도록 형성되는 착용단말본체(100)와, 상기 착용단말본체에서 제공된 호흡의 주기 정보를 획득하여 화면에 해당 호흡의 주기 정보를 표출시키는 스마트기기(200)를 포함하여 구성되게 된다.As shown in FIG. 1, the breathing cycle detection system using the MEMS sensor according to the present invention includes a wearable terminal body 100 formed to be detachably attachable to the body, clothing, or diaper, And a smart device 200 for acquiring information and displaying the respiration cycle information on the screen.

그리고, 상기 스마트기기(200)는,The smart device (200)

상기 착용단말본체와 스마트기기 간의 통신은 바람직하게는 근거리 통신 방식을 이용하게 되는데, 예를 들어, 블루투스 통신을 이용하여 상호 정보를 교환하도록 할 수 있다.Communication between the wearable terminal unit and the smart device is preferably performed using a local area communication method. For example, mutual information may be exchanged using Bluetooth communication.

이때, 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 착용단말본체(100)는,4 to 5, the wearable terminal body 100 includes a plurality of worn-

어느 일측에 동작 온과 동작 오프를 조작할 수 있도록 형성되는 원버튼턴온부(101);와A one-button turn-on part 101 formed on one side so as to be capable of operating on and off;

하측에 힌지 결합되어 의류 혹은 기저귀에 결착할 수 있도록 형성되는 클립부(102);와A clip portion 102 hinged to the lower side so as to be adhered to the garment or the diaper,

상기 클립부의 저면에 무독성 오스테나이트강 재질로 형성되어 접촉부위의 피부 발진을 감소시키기 위한 피부발진방지부재(103);을 포함하여 구성되게 된다.And a skin oscillation preventing member (103) formed of a non-toxic austenitic steel material on the bottom surface of the clip portion to reduce skin oscillation at a contact portion.

한편, 상기 착용단말본체는 무독성 PP 재질로 외형을 형성함으로써, 사용자의 불안감을 최소화시킬 수 있도록 한다.On the other hand, the wearing terminal body is made of a non-toxic PP material, thereby minimizing anxiety of the user.

상기 원버튼턴온부를 눌러 동작 온을 시키게 되면 스마트기기와 페어링 과정을 거친 후, 페어링이 되면 실시간 수면시 혹은 평상시 호흡의 주기 정보를 측정하여 스마트기기로 제공하게 되는 것이다.When the user presses the one-button turn-on unit, the device is paired with the smart device. When the device is paired, the smart device measures information on the period of real-time sleep or normal breathing.

한편, 부가적인 양상에 따라, 상기 착용단말본체(100)는,On the other hand, according to an additional aspect, the wearing-

체온을 측정하기 위한 체온측정부;와A body temperature measuring unit for measuring a body temperature;

외부 온습도를 측정하기 위한 온습도측정부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.And a temperature and humidity measurement unit for measuring the external temperature and humidity.

이렇게 되면, 상기 체온측정부와 온습도측정부에 의해 측정된 정보를 스마트기기로 제공하여 스마트기기를 통해 현재 체온, 외부 온습도 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있게 되는 것이다.In this case, the information measured by the body temperature measuring unit and the temperature / humidity measuring unit is provided to the smart device, so that the current temperature and the external temperature / humidity status can be monitored in real time through the smart device.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 착용단말본체 블록도이다.2 is a block diagram of a wearing terminal of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 착용단말본체(100)는, 멤스센서(MEMS sensor, 110), 전원공급부(120), 엠씨유(130), 근거리통신부(140)를 포함하여 구성되게 된다.2, the wearable terminal main body 100 includes a MEMS sensor 110, a power supply unit 120, a MCY 130, and a short range communication unit 140. As shown in FIG.

상기 멤스센서(MEMS sensor, 110)는 자이로센서와 가속도계를 포함하여 구성되어 자이로센서의 X,Y,Z축의 값과 가속도계의 X,Y,Z축의 값을 측정하게 되는 것이다.The MEMS sensor 110 includes a gyro sensor and an accelerometer, and measures X, Y, and Z axis values of the gyro sensor and X, Y, and Z axis values of the accelerometer.

상기 각 축의 값들을 측정하여 이를 활용하여 피 측정자의 호흡 주기를 판단하게 되는 것이다.The values of the respective axes are measured and utilized to determine the respiratory cycle of the subject.

상기 전원공급부(120)는 외부로부터 전원을 공급받아 상기 멤스센서와 엠씨유, 근거리통신부 등에 전원을 제공하게 되는 것이다.The power supply unit 120 supplies power to the MEMS sensor, the MCU, and the short-range communication unit through an external power source.

또한, 상기 엠씨유(130)는 멤스센서를 통해 획득된 자이로센서의 X,Y,Z축의 값과 가속도계의 X,Y,Z축의 값을 호흡과 비슷한 주파수인 0.1Hz ~ 1Hz 사이 대역만을 필터링하여 수면 자세를 기준으로 각 축의 값을 획득하여 복부 움직임의 사인그래프와 유사한 주기를 판단하는 것을 특징으로 하고 있다.The MCY 130 filters only the X, Y, and Z axis values of the gyro sensor obtained through the MEMS sensor and the X, Y, and Z axis values of the accelerometer in the range of 0.1 Hz to 1 Hz, The value of each axis is obtained on the basis of the sleeping posture, and a cycle similar to the sine graph of the abdominal motion is determined.

또한, 전반적인 제어를 수행하기 위하여 구성되는 것이다.It is also configured to perform overall control.

또한, 상기 근거리통신부(140)는 엠씨유에서 제공된 호흡의 주기 정보를 스마트기기로 근거리 통신을 이용하여 제공하게 되는 것이다.In addition, the short range communication unit 140 provides the breathing cycle information provided by the MC via the short distance communication with the smart device.

상기 근거리통신부는 바람직하게는 블루투스 통신 방식을 이용하게 된다.The local communication unit preferably uses a Bluetooth communication method.

또한, 상기 스마트기기(200)는 착용단말본체에서 제공된 호흡의 주기(복부의 움직임) 정보를 획득하여 화면에 해당 호흡의 주기를 표출시키는 기능을 수행하기 위하여 바람직하게는 호흡주기앱을 탑재할 수 있게 된다.In addition, the smart device 200 may preferably implement a respiratory cycle app to perform the function of acquiring the respiration cycle (abdominal movement) information provided from the wearer's terminal body and displaying the respiration cycle on the screen .

따라서, 측정자는 피 측정자의 호흡주기를 언제든지 확인할 수가 있게 되는 것이다.Therefore, the measurer can check the respiratory cycle of the subject at any time.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멤스센서를 이용한 호흡 주기 검출시스템의 엠씨유 블록도이다.3 is a block diagram of an MCU of a respiratory cycle detection system using a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.

한편, 본 발명의 핵심적인 구성수단인 상기 엠씨유(130)는, 측정값획득부(131), 밴드패스필터부(132), 바른자세누움분석부(133), 옆으로누움분석부(134), 호흡평균주기분석부(135), 호흡평균주기저장부(136), 호흡평균값계산부(137)를 포함하여 구성되게 된다.Meanwhile, the MC oil 130, which is a core constituent means of the present invention, includes a measurement value acquisition unit 131, a band pass filter unit 132, a correct posture analysis unit 133, A respiration average period analyzing unit 135, a respiration average period storing unit 136, and a respiration average value calculating unit 137.

상기와 같은, 구성수단을 구성하는 이유는 멤스센서를 통해 획득된 자이로센서의 X,Y,Z축의 값과 가속도계의 X,Y,Z축의 값을 호흡과 비슷한 주파수인 0.1Hz ~ 1Hz 사이 대역만을 필터링하여 수면 자세를 기준으로 각 축의 값을 획득하여 복부 움직임의 사인그래프와 유사한 주기를 판단하기 위한 것이다.The reason for constructing the above-mentioned constitution means is that the values of the X, Y, and Z axes of the gyro sensor obtained through the MEMS sensor and the values of the X, Y, and Z axes of the accelerometer are set to only 0.1 Hz to 1 Hz And to obtain the value of each axis based on the sleeping posture to determine a cycle similar to the sine graph of the abdominal motion.

즉, 본 발명에서는 호흡의 주기 즉, 복부 움직임이 일정한 주파수를 띄는 사인 그래프와 유사한 모양이 출력되는지를 확인하는 것이다.That is, in the present invention, it is checked whether a breathing cycle, that is, a shape similar to a sine graph in which the abdominal motion has a certain frequency is outputted.

상기 주파수 범위를 벗어나거나 도달하지 못하는 움직임은 필터 처리로 걸러낸 후 그 사인 그래프의 주기를 판단하여 측정자에게 알려주는 것인데, 이때, 주기가 너무 느리거나 너무 빠를 시에는 피 측정자의 호흡이 불안정하다고 판단하여 측정자에게 알리게 되며, 가속도계 X, Y, Z축의 값과 자이로 X, Y, Z축의 값을 Band-pass Filter를 통하여 필터링을 하였다.If the frequency is too slow or too fast, it is determined that the respiration of the subject is unstable. In this case, it is determined that the respiration of the subject is unstable The values of the X, Y and Z axes of the accelerometer and the values of the gyro X, Y and Z axes are filtered through a band-pass filter.

이때, 통과 주파수는 호흡 주기를 근거로 하여 0.1Hz ~ 1Hz로 설정하였다.At this time, the pass frequency was set from 0.1 Hz to 1 Hz based on the respiratory cycle.

이를 통과한 값에서 바른 자세로 누워있을 때는 중력의 영향이 적고, 값의 변위차가 뚜렷한 가속도계 Y축과 자이로 X축의 값으로 주기를 파악하였다. When we lie in the right posture from the value passed through it, the influence of gravity is small, and the cycle is identified by the values of the Y axis and the Gyro X axis of the accelerometer with a marked displacement difference.

또한, 옆으로 누워 있을 때는 마찬가지로 중력의 영향이 적고, 값의 변위차가 뚜렷한 가속도계 Z축과 자이로 X축의 값으로 주기를 파악하도록 하였다.In addition, when laying sideways, the influence of gravity is small, and the cycle is identified by the values of the Z-axis and the gyro X-axis of the accelerometer, which have a marked displacement difference.

기타의 자세에서는 대부분의 가속도축이 동시에 중력의 영향을 받아 측정값이 부정확하거나 혹은 복부가 지면에 닿아 있어 정확한 복부움직임 측정이 불가능하여 호흡주기 파악이 어렵다.In other postures, most of the acceleration axes are simultaneously influenced by gravity and the measurement value is inaccurate, or the abdomen is touching the ground.

따라서, 본 발명에서는 바른 자세로 누워있거나, 옆으로 누워 있을 경우를 측정하는 것이다.Therefore, in the present invention, it is measured whether the user is lying in the right posture or lying on the side.

종래는 피 측정자의 수면 중 호흡 상태를 측정하기 위하여 복잡한 절차와 특정한 장소에서 측정자의 실시간 체크가 이루어져야만 가능하였다.Conventionally, it is only necessary to perform complicated procedures and real-time check of the measurer in a specific place in order to measure the respiration state during the sleep of the subject.

예를 들어, 피 측정자의 수면 중 자세를 측정하기 위해서는 신경과가 있는 병원에서 수면다원검사를 통하여 측정이 되어진다.For example, in order to measure the posture of the subject in the sleep, it is measured through a sleep polygraph in a hospital having a neurology department.

이러한 특성으로 인하여 일단 검사를 위해서는 평균적으로 12시간 정도의 시간이 소요가 되고, 평소 피 측정자에게 친숙하고 익숙한 공간에서의 수면이 아닌 낯선 장소에서의 수면으로 인한 불편함을 호소하는 경우가 많으며, 더불어 여러 유선적인 측정장치를 연결하여 예민한 피 측정자는 불면을 호소하는 경우도 발생하며 측정 후 피부 알레르기 등이 동반되는 경우도 있었다.Because of these characteristics, it takes about 12 hours on average for the examination once, and it often complains about the discomfort caused by sleeping in an unfamiliar place rather than sleeping in a familiar and familiar space. There are cases in which a sensitive subject has a sleeping complaint and a skin allergy is accompanied by a measurement.

따라서, 이러한 종래의 방법으로 측정하는 것은 연령대가 많이 어린 영유아에게는 불가능하며, 또한 매일 주기적으로 측정하는 것은 사실상 불가능에 가깝고 비용도 많이 소모되는 단점이 존재하였다.Therefore, it is impossible to measure by such a conventional method for infants younger than the ages, and there is a disadvantage that it is virtually impossible to perform measurement on a daily basis and the cost is high.

그러나, 본 발명과 같이, 멤스센서를 이용하게 되면 상기한 단점을 일거에 해결하게 되는 것이다.However, if the MEMS sensor is used as in the present invention, the disadvantages described above can be solved at all.

상기와 같이 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여, 본 발명의 엠씨유(130)의 구체적인 구성수단들은 하기와 같아.In order to solve the disadvantages of the prior art as described above, specific constituent means of the MC oil 130 of the present invention are as follows.

상기 측정값획득부(131)는 가속도계 X, Y, Z 축의 값과 자이로센서 X, Y, Z 축의 값을 획득하게 된다.The measured value obtaining unit 131 obtains the values of the X, Y, and Z axes of the accelerometer and the values of the gyro sensor X, Y, and Z axes.

이때, 상기 밴드패스필터부(132)는 상기 측정값획득부(131)에 의해 획득된 값을 필터링하게 되는 것이다.At this time, the band-pass filter unit 132 filters the values obtained by the measurement value acquisition unit 131. [

이때, 상기 바른자세누움분석부(133)는 상기 밴드패스필터부(132)를 통과한 값의 가속도계 Y축과 자이로센서 X 축의 값을 가지고 주기를 판단하여 바른 자세로 누워 있는지를 분석하게 된다.At this time, the right posture analyzing unit 133 analyzes the value of the Y-axis of the accelerometer and the X-axis of the gyro sensor passing through the bandpass filter unit 132 to determine whether or not it is lying in the correct posture.

이때, 상기 옆으로누움분석부(134)는 상기 밴드패스필터부(132)를 통과한 값의 가속도계 Z축과 자이로센서 X 축의 값을 가지고 주기를 판단하여 옆으로 누워 있는지를 분석하게 된다.At this time, the side-by-side analysis unit 134 determines whether the value passed through the band-pass filter unit 132 has a value of the Z-axis of the accelerometer and the value of the X-axis of the gyro sensor, and analyzes whether it is lying sideways.

또한, 상기 호흡평균주기분석부(135)는 상기 바른자세누움분석부(133) 혹은 옆으로누움분석부(134) 중 어느 하나에 의해 분석된 자세에 따른 각 축의 데이터를 설정 주기당 한번씩 측정하여 호흡의 평균 주기를 분석하여 호흡평균주기저장부에 저장시키게 되는 것이다.The respiration average period analyzing unit 135 measures the data of each axis according to the posture analyzed by the right posture analyzing unit 133 or the side noise analyzing unit 134 once per set period The average cycle of respiration is analyzed and stored in the respiration average cycle storage unit.

이때, 상기 호흡평균값계산부(137)는 상기 호흡평균주기저장부(136)에 저장된 호흡의 평균 주기 정보를 추출하여 밴드패스필터부(132)에 제공하여 필터링한 값을 획득하여 호흡의 평균값을 계산하게 되는 것이다.At this time, the respiration average value calculation unit 137 extracts the average period information of respiration stored in the respiration average period storage unit 136, provides the extracted average period information to the band pass filter unit 132, obtains the filtered value, .

이때, 특징적인 것으로서 상기 밴드패스필터부(132)는,At this time, the band-pass filter unit 132,

구체적으로 설명하자면, 호흡주기 측정은 자세에 따른 각 축의 데이터를 50ms당 한번 씩 측정하여, 호흡의 평균 주기를 바탕으로, 적어도 한번 주기를 통과했다고 가정되는 5초 동안을 저장하여 측정하게 된다.Specifically, the breathing cycle measurement measures the data for each axis along the posture once every 50ms and stores it for 5 seconds, which is assumed to have passed at least one cycle, based on the average cycle of breathing.

상기 호흡평균주기저장부(136)에 5초간 저장된 데이터를 밴드패스필터부(132)를 통하여 필터링한 후, 호흡평균값계산부(137)에 의해 평균값을 구하게 되는 것이다.The respiration average period storage unit 136 stores the data for 5 seconds through the band pass filter unit 132 and then the respiration average value calculation unit 137 calculates an average value.

이때, 상기 평균값을 저장되어 있는 데이터에서 제거하게 된다.At this time, the average value is removed from the stored data.

이는 필터링된 데이터가 '0'을 기준으로 분포하게끔 영점 보정을 해주기 위해서이다.This is to allow zeroing so that the filtered data is distributed based on '0'.

그리고, 순차적으로 5초마다 평균값을 구하여 그 평균값을 구한 데이터에 영점 보정을 적용하여 연속적인 데이터 배열을 얻을 수 있게 된다.A continuous data array can be obtained by applying a zero point correction to the data obtained by sequentially obtaining an average value every 5 seconds and obtaining the average value.

상기 영점 보정이 된 데이터를 바탕으로 필터링된 데이터의 부호가 '+'에서 '-'되는 순간을 '0'의 축을 지났다고 파악하여 다음 부호가 '+'에서 '-'되는 순간까지의 시간을 구하면 곧 호흡의 한 주기로 산정하여 계산할 수가 있게 되는 것이다.If the time from when the sign of the data filtered based on the zero-corrected data is '-' to '-' is determined to be beyond the axis of '0', and the time from the next sign to the moment when the next sign is '+' It can be calculated as a cycle of breathing.

한편, 본 발명의 호흡주기앱은 도 6 내지 도 7과 같은 화면을 제공하게 되는데, 예를 들어, 영유아 정보 관리를 위한 설정페이지, 측정단말과 연결 및 페어링 시도를 위한 페이지, 장비 착용 전 외부환경온습도를 측정하기 위한 페이지, 체온 및 호흡을 측정하는 페이지, 최근 누적 트랜드 확인을 위한 페이지 등을 제공하게 되는 것이다.6 to 7, for example, includes a setting page for infant and child information management, a page for connection and pairing with a measurement terminal, an external environment before a device is worn, A page for measuring temperature and humidity, a page for measuring body temperature and respiration, and a page for checking recent cumulative trends.

스마트기기의 화면에서는 착용단말본체에서 제공된 호흡의 주기 정보를 토대로 복부 움직임으로 분당 계산된 횟수를 표시하게 되는 것이다.On the screen of the smart device, the number of times per minute is displayed on the basis of the respiration cycle information provided by the wearer's terminal body in the abdominal motion.

예를 들어, 외부온도 34.2℃, 복부움직임 1회/min 등과 같이, 화면에 제공하게 되는 것이다.For example, an external temperature of 34.2 DEG C, abdominal motion 1 time / min, and the like.

상기와 같은 구성 및 동작을 통해, 피 측정자의 몸에 멤스센서를 내장한 착용단말본체를 부착하여 피 측정자의 수면을 방해하지 않고 수면 중 복부 움직임(호흡 주기) 횟수를 검출하는 효과를 제공하게 되며, 착용단말본체에서 검출된 호흡의 주기 정보를 근거리통신을 이용하여 스마트기기에 획득하여 해당 호흡의 주기 정보를 토대로 화면에 피 측정자의 복부 움직임(호흡 주기) 횟수를 출력시키도록 함으로써, 피 측정자와 일정 거리 떨어진 모니터링자가 실시간으로 현재 피 측정자의 호흡(복부 움직임) 상태를 확인할 수 있는 효과를 제공하게 된다.Through the above-described structure and operation, an effect of detecting the number of abdominal motion (breathing cycle) during sleep without disturbing the sleep of the subject by attaching a wearable terminal body having a built-in MEMS sensor to the body of the subject (Respiration cycle) of the subject on the screen based on the period information of the respiration acquired by the smart device using the short-range communication, by detecting the breathing cycle information detected by the wearer's terminal body, The monitoring person at a certain distance provides the effect of confirming the respiratory (abdominal motion) state of the current subject in real time.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is to be understood, therefore, that the embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

100 : 착용단말본체
200 : 스마트기기100: Wearing terminal body
200: Smart devices

Claims

A respiratory cycle detection system using a MEMS sensor,
A MEMS sensor 110 including a gyro sensor and an accelerometer for measuring values of X, Y and Z axes of the gyro sensor and values of X, Y and Z axes of the accelerometer;
A power supply unit 120 for supplying power;
(130) for acquiring a measured value from the MEMS sensor to determine the period of breathing during sleep and providing respiration period information to the local communication unit and transmitting the information to the smart device
And a local communication unit 140 for providing respiration cycle information provided by the MC using local communication with a smart device. The local communication unit 140 includes a wearable terminal body 100 detachably attached to the body, clothes, or diaper, ,
And a smart device (200) for acquiring respiration cycle information provided from the wearable terminal main body and displaying the respiration cycle information on a screen,
The MC oil 130 includes:
The X, Y, and Z axis values of the gyro sensor obtained through the MEMS sensor and the X, Y, and Z axis values of the accelerometer are filtered by only the frequency range of 0.1 Hz to 1 Hz, And determines the cycle of the abdominal motion,
The smart device (200)
And displays the number of times per minute calculated by the abdominal motion on the basis of the breathing cycle information,
The MC oil 130 includes:
A measurement value acquiring unit 131 for acquiring the values of the X, Y, and Z axes of the accelerometer and the values of the gyro sensor X, Y, and Z axes;
A bandpass filter unit 132 for filtering the value obtained by the measurement value acquisition unit 131;
A proper posture analyzing unit 133 for analyzing whether the value passed through the bandpass filter unit 132 has a value of the Y-axis of the accelerometer and the X-axis of the gyro sensor and is lying in a correct posture;
A sideways analyzer 134 for analyzing whether the value of the Z-axis of the accelerometer and the value of the gyro sensor X-axis pass through the band-pass filter unit 132 and determines whether the sideways lies,
The data of each axis according to the posture analyzed by either the right posture analyzer 133 or the lateral analyzer 134 is measured once per set period to analyze the average period of respiration, A respiration average period analyzing unit 135 for storing
A respiration average period storage unit 136 for storing average period information of respiration;
A respiration average value calculation unit 137 for extracting the average period information of respiration stored in the respiration average period storage unit 136 and providing the extracted average period information to the band pass filter unit 132 to obtain a filtered value to calculate an average value of respiration; And a control unit,
In the wearing terminal body 100,
A one-button turn-on part 101 formed on one side so as to be capable of operating on and off;
A clip portion 102 hinged to the lower side so as to be adhered to the garment or the diaper,
A skin erosion preventing member 103 formed of a non-toxic austenitic steel material on the bottom surface of the clip portion to reduce skin erosion at a contact portion;
A body temperature measuring unit for measuring a body temperature;
And a temperature and humidity measurement unit for measuring the external temperature and humidity,
A wearable terminal body having a built-in MEMS sensor is attached to the body of the subject to detect the number of abdominal motions during the sleep without interfering with the surface of the subject, and the breathing cycle information detected by the wearable terminal body is transmitted to the smart The abdominal movement number of the subject is displayed on the screen on the basis of the information of the cycle of the respiration acquired by the device and thereby the monitoring person at a distance from the subject can check the respiration (abdomen movement) state of the subject at the current time in real time A respiratory cycle detection system using a MEMS sensor.

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