KR102073492B1

KR102073492B1 - 패드타입의 압력 변화 감지센서를 이용한 생체정보 모니터링 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR102073492B1
Application number: KR1020180159824A
Authority: KR
Inventors: 박인호; 이정기; 양철승; 임채영
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-02-04

Abstract

압력센서만으로 다양한 생체 상태를 정확하게 모니터링하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 생체정보 모니터링 방법은 압력센서 패키지로 압력을 측정하는 단계; 측정된 압력을 이용하여, 자세 변화를 추정하는 단계; 측정된 압력을 이용하여, 호흡 상태를 측정하는 단계;를 포함한다.
이에 의해, 압력센서만을 이용한 간단한 센서 구조를 통해, 다양한 생체 상태를 정확하게 모니터링하는 것이 가능해진다.

Description

패드타입의 압력 변화 감지센서를 이용한 생체정보 모니터링 방법 및 시스템{Biometric Information Monitoring Method and System with Pad Type Pressure Sensor}

본 발명은 생활 패턴 및 현재 상태를 모니터링 하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력 변화 및 압력 분포 변화를 감지하여 측정대상의 움직임 및 생체정보 등을 지속적으로 계측하여 생활 패턴 및 현재 상태를 모니터링 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

영유아 및 욕창환자 돌봄, 간호간병 시장은 성장 가능성이 높은 시장이다. 측정대상의 건강상태, 잠자는 패턴 등을 실시간으로 모니터링하고, 주시할 수 있는 웨어러블 기기들이 최근 등장해 큰 인기를 얻고 있다.

간병 및 돌봄이 필요한 사람들(영유아, 환자 등)을 모니터링을 위하여 다양한 종류의 많은 센서를 사용하고 있다. 이로 인해, 제품의 크기가 크고 고가로 인한 부담이 발생할 수 밖에 없다.

이에 간단한 센서 구조를 통해 다양하고 정확한 생체 상태 모니터링을 위한 방안의 모색이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 압력센서만으로 다양한 생체 상태를 정확하게 모니터링하기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 생체정보 모니터링 방법은 압력센서 패키지로 압력을 측정하는 단계; 측정된 압력을 이용하여, 자세 변화를 추정하는 단계; 측정된 압력을 이용하여, 호흡 상태를 측정하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 생체정보 모니터링 방법은 측정된 압력을 이용하여, 심박 상태를 측정하는 단계; 및 측정된 압력을 이용하여, 배뇨 여부를 판별하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 생체정보 모니터링 방법은 추정된 자세에 변화가 있으면, 자세 변화를 알람하는 단계; 및 측정된 호흡 상태에 이상이 있으면, 호흡 이상을 알람하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 생체정보 모니터링 방법은 측정된 심박 상태에 이상이 있으면, 심박 이상을 알람하는 단계; 및 배뇨가 있는 것으로 판단되면, 배뇨 발생 사실을 알람하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

압력 측정 단계는, 압력센서 패키지를 구성하는 압력센서들의 압력 데이터들을 합산하여 압력을 측정하는 것일 수 있다.

압력센서 패키지를 구성하는 압력센서들은, 압력센서 패키지 상에서 격자로 배열되어 있을 수 있다.

압력센서 패키지 상에서 중앙에 배열된 압력센서들은, 좌측과 우측에 배열된 압력센서들 보다 낮은 영역에 위치할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 압력을 측정하는 압력센서 패키지; 압력센서 패키지에서 측정된 압력을 이용하여, 자세 변화를 추정하고, 호흡 상태를 측정하는 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 모니터링 시스템이 제공된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 압력센서만을 이용한 간단한 센서 구조를 통해, 다양한 생체 상태를 정확하게 모니터링하는 것이 가능해진다.

특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 측정 대상자가 누워있는 공간에서의 현재 건강 상태 또는 주변 상황을 모니터링할 수 있어 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있으며, 간병 및 돌봄 시장에 인력난과 관련하여 원격 모니터링을 통해 인력난 해소에 도움을 줄 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 활용 가능한 압력센서 패키지
도 2는, 도 1에 도시된 압력센서 패키지를 측면에서 절단하여 도시한 도면,
도 3은, 도 1에 도시된 압력센서 패키지를 이용하여, 영유아의 상태를 모니터링하는 상황,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체정보 모니터링 시스템의 블럭도,
도 5는 생체정보 획득장치의 생체신호 취득/모니터링 방식의 설명에 제공되는 도면,
도 6은 생체정보 획득장치에 의한 구체적인 생체정보 처리 과정의 설명에 제공되는 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에서는, 패드타입의 압력 변화 감지센서를 통한 생체정보 획득장치를 제시한다. 본 발명의 실시예에 따른 장치는, 압력 변화 및 압력 분포 변화를 감지하여 측정 대상의 움직임 및 생체정보(호흡/심박) 등을 지속적으로 계측하여 생활 패턴 및 현재 상태를 모니터링 할 수 있는 장치이다.

기구 설계 및 회로 최적화/소형화를 통해 압력 변화를 감지할 수 있는 센서 1종류만으로 생체정보(호흡/심박)을 측정하고 또한 압력 분포의 변화를 바탕으로 간병 및 돌봄이 필요한 사람들(영유아, 환자 등)에 대한 원격 모니터링이 가능하게 한다.

본 발명의 실시예에서는, 하나의 압력센서 패키지를 통하여 전압 변화를 필터링하여 호흡. 심박 모니터링, 간병 및 돌봄이 필요한 사람들에 대한(영유아,환자 등) 움직임 파악 및 무게 변화에 따른 대소변 감지 가능 등 다기능 수행이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 활용 가능한 압력센서 패키지(100)을 도시한 도면이다. 압력센서 패키지(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 압력센서들(1~12)을 포함하여 구성된다.

도시된 바와 같이, 압력센서 패키지(100)를 구성하는 압력센서들(1~12)은 압력센서 패키지(100) 상에서 격자로 배열되어 있다.

도 1에서 압력센서 패키지(100)를 구성하는 압력센서들(1~12)의 개수는 12개인데, 개수는 예시적인 것에 불과하다. 12개가 아닌 다른 개수의 압력센서들로 압력센서 패키지(100)를 구현하는 것이 가능하다.

압력센서 패키지(100)에서 압력센서들(1~12)이 위치한 지점들은 압력 변화를 효과적으로 측정하기 위한 것이다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 활용 가능한 압력센서 패키지(100)는 다중 센서 기능을 하나의 센서 패키지로 구현한 것인데, 기구의 구조와 디자인을 간단하게 하고, 제조 비용을 절감할 수 있게 한다. 나아가, 사용 방법도 다순하다는 점에서 사용자 편의성도 증가한다.

도 2는, 도 1에 도시된 압력센서 패키지(100)를 측면에서 절단하여 도시한 도면이다.

도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 압력센서 패키지(100) 상에서 중앙에 배열된 압력센서들(2,5,8,11)는, 좌측에 배열된 압력센서들(1,4,7,10) 보다 낮은 영역에 위치하고, 우측에 배열된 압력센서들(3,6,9,12) 보다 낮은 영역에 위치하고 있다.

도 3에는, 도 1에 도시된 압력센서 패키지(100)를 이용하여, 영유아의 상태를 모니터링하는 상황이다. 도시된 바와 같이, 영유아는 압력센서 패키지(100) 상에서 높이가 낮은 중앙에 편안하게 누워 있을 수 있다. 나아가, 좌측 영역과 우측 영역이 중앙 영역 보다 높기 때문에, 뒤집기에 의한 질식 등의 위험이 없다는 점에서 유용하다.

한편, 압력센서 패키지(100)를 구성하는 압력센서들(1~12)의 행 배선과 열 배선에 의해 도통되어, 압력센서들(1~12)에 의해 측정된 압력 신호들을 합산하여 전체 압력을 측정하고, 압력 변화를 모니터링할 수 있다. 압력센서들(1~12) 각각에서 출력되는 센서 신호가 미약하기 때문에 채택한 구성이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체정보 모니터링 시스템의 블럭도이다.

본 발명의 실시예에 따른 생체정보 모니터링 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, 압력센서 패키지(100), 생체정보 획득장치(200) 및 사용자 단말(300)을 포함하여 구성된다.

압력센서 패키지(100)는 도 1에 도시된 것을 의미한다. 이에 대해서는 상술한 바 있다

생체정보 획득장치(200)는 압력센서 패키지(100)를 구성하는 압력센서들(1~12)에서 생성된 센서 데이터들에 대해 필요한 신호 처리하고, 이를 이용하여 생체 상태를 파악한다.

이를 테면, 생체신호 모니터링 영유아 시스템을 침대에 구현한 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 생체정보 획득장치(200)는 측정된 압력 신호를 증폭하고 필터링한 후 A/D 변환하여 신호 처리한 후에, 압력 변화량을 기초로, 1) 자세 변화를 추정하고, 2) 심박수/호흡수를 추정하며, 3) 배뇨 여부를 추정할 수 있다.

나아가, 자세 변화 추정 결과는 수면의 질을 측정하거나 영유아의 뒤집기 모니터링 등에 활용할 수 있다.

생체정보 획득장치(200)에 의한 구체적인 생체정보 처리 과정이 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체정보 모니터링 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 생체정보 획득장치(200)는 측정된 압력 데이터를 호흡/심박수 추정 알고리즘에 입력하여 호흡/심박수를 추정하고, 추정된 호흡/심박수에 이상이 있는 경우에는 사용자 단말(300)에 알람을 발생시킨다.

또한, 생체정보 획득장치(200)는 측정된 압력 데이터로부터 압력센서 패키지(100)의 포인트별 압력 변화를 감지하고, 감지 결과로부터 영유아의 자세 변화를 감지한다. 감지 결과 자세 변화가 발생한 경우, 이를 테면, 영유아가 자세를 뒤집은 경우, 생체정보 획득장치(200)는 사용자 단말(300)에 알람을 발생시킨다.

나아가, 압력센서 패키지(100)의 포인트별 압력 변화는 배뇨 여부를 확인하는데 이용할 수 있다. 구체적으로, 영유아의 기저귀가 위치하는 포인트의 압력이 주변 포인트의 압력 보다 급격하게 변화한 경우, 생체정보 획득장치(200)는 배뇨가 있었던 것으로 판단하고, 사용자 단말(300)에 알람을 발생시킨다.

지금까지, 패드타입의 압력센서 패키지, 이를 이용한 생체정보 획득장치 및 모니터링 시스템에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.

위 실시예에서는, 압력센서만으로 다양한 생체 상태를 정확하게 모니터링하기 위한 방안을 제시하였다.

이에 의해, 압력센서만을 이용한 간단한 센서 구조를 통해, 다양한 생체 상태를 정확하게 모니터링하는 것이 가능해지고, 측정 대상자가 누워있는 공간에서의 현재 건강 상태 또는 주변 상황을 모니터링할 수 있어 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있으며, 간병 및 돌봄 시장에 인력난과 관련하여 원격 모니터링을 통해 인력난 해소에 도움을 줄 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

1~12 : 압력센서
100 : 압력센서 패키지
200 : 생체정보 획득장치
300 : 사용자 단말

Claims

생체정보 모니터링 시스템이, 압력센서 패키지로 압력을 측정하는 단계;
생체정보 모니터링 시스템이, 측정된 압력을 이용하여, 자세 변화를 추정하는 단계;
생체정보 모니터링 시스템이, 측정된 압력을 이용하여, 호흡 상태를 측정하는 단계;를 포함하고,
압력센서 패키지를 구성하는 압력센서들은,
압력센서 패키지 상에서 격자로 배열되어 있으며,
압력센서 패키지 상에서 중앙에 배열된 압력센서들은,
좌측과 우측에 배열된 압력센서들 보다 낮은 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 생체정보 모니터링 방법.
청구항 1에 있어서,
생체정보 모니터링 시스템이, 측정된 압력을 이용하여, 심박 상태를 측정하는 단계; 및
생체정보 모니터링 시스템이, 측정된 압력을 이용하여, 배뇨 여부를 판별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 모니터링 방법.
청구항 2에 있어서,
생체정보 모니터링 시스템이, 추정된 자세에 변화가 있으면, 자세 변화를 알람하는 단계; 및
생체정보 모니터링 시스템이, 측정된 호흡 상태에 이상이 있으면, 호흡 이상을 알람하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 모니터링 방법.
청구항 2에 있어서,
생체정보 모니터링 시스템이, 측정된 심박 상태에 이상이 있으면, 심박 이상을 알람하는 단계; 및
생체정보 모니터링 시스템이, 배뇨가 있는 것으로 판단되면, 배뇨 발생 사실을 알람하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체정보 모니터링 방법.
청구항 1에 있어서,
압력 측정 단계는,
압력센서 패키지를 구성하는 압력센서들의 압력 데이터들을 합산하여 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 생체정보 모니터링 방법.
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압력을 측정하는 압력센서 패키지;
압력센서 패키지에서 측정된 압력을 이용하여, 자세 변화를 추정하고, 호흡 상태를 측정하는 장치;를 포함하고,
압력센서 패키지는,
격자로 배열된 다수의 압력센서들을 포함하고,
중앙에 배열된 압력센서들은,
좌측과 우측에 배열된 압력센서들 보다 낮은 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 생체정보 모니터링 시스템.