KR102100639B1 - 낙상 및 기립 감지 장치 - Google Patents

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KR102100639B1
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최정우
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치를 제공한다. 낙상 및 기립 감지 장치는 제1 높이에 배치되어 거주자의 움직임을 감지하는 제1 센서부, 상기 제1 높이보다 높은 위치인 제2 높이에 배치되어 상기 거주자의 움직임을 감지하는 제2 센서부 및 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부에 의해 측정된 상기 거주자와의 거리에 기초하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 3차원 직교 좌표계를 기준으로 상기 제1 센서부가 배치되는 좌표와 상기 제2 센서부가 배치되는 좌표에서 2개의 좌표축을 일치시킨다.

Description

낙상 및 기립 감지 장치{Device for detecting fall and rise}
본 발명은 거주자의 움직임을 감지하여 거주자의 낙상 행위를 판단하는 낙상 및 기립 감지 장치에 관한 것입니다.
건강 관리(healthcare)에 관한 관심이 증가됨에 따라, 노인들이나 거동이 불편한 장애인들이 안심하고 일상생활을 영위할 수 있도록 도와주는 서비스들에 대한 관심이 증가되고 있다. 집에 혼자 거주하는 노인이나 장애인들은 항시 보호자와 같이 있기 힘든 실정이므로 노인이나 장애인이 갑자기 쓰러지는 경우 이를 감지하기 위한 서비스에 대한 연구가 진행되고 있다. 사람이 갑자기 쓰러지는 낙상은 사람의 의사에 반해 사람이 지면에서 수직한 상태에서 지면에 평행한 상태로 떨어지거나 넘어져서 다치는 현상을 말한다. 낙상은 신체적으로 기능이 떨어지는 노인이나 장애인에게 더욱 치명적인 현상일 수 있다.
기존에 낙상을 감지하는 기술은 거주자의 몸에 센서를 부착하는 형태였으나, 이는 거주자의 움직임에 따라 센서가 오인식하는 경우가 빈번하였고 센서를 항상 몸에 부착해야하는 불편이 있었다. 또한, 센서를 부착하는 과정 또는 센서의 배터리가 방전된 경우 등 다양한 경우에 거주자의 낙상 여부를 감지하지 못하는 문제점이 발생되었다.
본 발명의 기술적 과제는 거주자의 높이를 실시간으로 감지하여 거주자의 낙상 및 기립 행위를 감지할 수 있는 낙상 및 기립 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 거주자의 높이를 실시간으로 감지하여 거주자가 침대를 이탈하는지 여부를 감지할 수 있는 낙상 및 기립 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치를 제공한다. 낙상 및 기립 감지 장치는 제1 높이에 배치되어 거주자의 움직임을 감지하는 제1 센서부, 상기 제1 높이보다 높은 위치인 제2 높이에 배치되어 상기 거주자의 움직임을 감지하는 제2 센서부 및 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부에 의해 측정된 상기 거주자와의 거리에 기초하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 3차원 직교 좌표계를 기준으로 상기 제1 센서부가 배치되는 좌표와 상기 제2 센서부가 배치되는 좌표에서 2개의 좌표축을 일치시킨다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자와의 거리에 기초하여 상기 거주자의 높이를 계산하고, 상기 거주자의 높이에 의해 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부 각각은 상기 거주자까지의 최단거리를 측정하고, 상기 제어부는 상기 최단거리들, 상기 제1 센서부의 좌표, 상기 제2 센서부의 좌표에 기초하여 상기 거주자의 높이를 계산한다.
일 예에 의하여, 상기 거주자의 낙상 행위가 감지된 이후 일정 시간 내에 상기 거주자의 기립 행위가 감지되는지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 거주자가 위험 상태에 있다고 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부는 상기 거주자의 특정 위치에서 상기 거주자의 생체 신호를 감지하고, 상기 특정 위치는 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부로부터 상기 거주자까지의 최단 거리가 도출되는 위치를 의미한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자의 특정 위치가 서로 상이한 경우, 상기 제어부는 상기 제1 센서부가 감지한 제1 특정 위치와 상기 제2 센서부가 감지한 제2 특정 위치가 서로 동일하다고 가정하여 상기 거주자의 높이를 계산한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자의 특정 위치에서 생체 신호가 감지되지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부가 감지하는 상기 거주자의 특정 위치를 변경하도록 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부를 제어한다.
일 예에 의하여, 변경된 특정 위치에서 생체 신호가 감지되는 경우, 상기 제어부는 상기 변경된 특정 위치를 기준으로 상기 거주자의 높이를 계산하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 거주자가 거주하는 장소에 침대가 배치되는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 배치된 축으로부터 상기 침대가 이격된 이격 거리 및 상기 침대의 높이에 대한 정보를 미리 저장한다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 이격 거리에 대한 정보에 기초하여 상기 이격 거리에서 일정 범위 내에서 발생되는 상기 거주자의 움직임의 변화는 낙상 행위로 판단하지 않는다.
일 예에 의하여, 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자의 위치가 상기 침대의 높이와 오차범위 내인 경우, 상기 제어부는 상기 거주자가 상기 침대에 위치하는 것으로 판단하여 상기 거주자가 위험 상태가 아닌 것으로 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 침대의 높이에 기초하여 상기 거주자의 기립 높이를 설정하고, 상기 제어부는 상기 거주자의 위치가 상기 기립 높이보다 높은 경우 상기 거주자가 기립하였다고 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 침대의 높이 및 상기 이격 거리를 이용하여 상기 거주자의 위치가 상기 침대를 기준으로 오차 범위 이상으로 벗어나는지 여부를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 거주자의 위치 정보를 외부로 알리는 통신부를 더 포함하고, 상기 거주자의 위치가 상기 침대를 기준으로 오차 범위 이상으로 벗어나는 경우 상기 통신부는 상기 거주자가 상기 침대를 이탈하였음을 알리는 신호를 출력한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 센서부는 상기 거주자가 위치하는 침대 상에 배치되고, 상기 제1 센서부는 상기 거주자가 상기 침대를 이탈하는지 여부를 판단하기 위한 감지 영역을 가지고, 상기 제어부는 상기 거주자가 상기 감지 영역 내에 존재하는 경우 상기 거주자는 위험 상태에 있지 않는 것으로 판단한다.
일 예에 의하여, 사람의 움직임에 대한 행동 패턴 정보를 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 측정한 상기 거주자의 움직임에 대한 패턴을 상기 데이터베이스부에 저장된 상기 행동 패턴 정보와 비교하여 상기 거주자의 상태를 판단한다.
본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치를 제공한다. 낙상 및 기립 감지 장치는 제1 높이에 배치되어 거주자의 움직임을 감지하는 제1 센서부, 상기 제1 높이보다 높은 위치인 제2 높이에 배치되어 상기 거주자의 움직임을 감지하는 제2 센서부 및 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부에 의해 측정된 상기 거주자와의 거리에 기초하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지하는 제어부를 포함하고, 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부는 상기 거주자가 거주하는 장소의 바닥을 기준으로 수직하는 방향으로 중첩되도록 배치된다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 제1 센서부에서 상기 제2 센서부를 향하는 방향을 일축으로 하는 직교 좌표계를 설정하고, 상기 제어부는 상기 일축 상의 좌표 외의 다른 좌표는 동일하도록 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부의 좌표를 설정한다.
일 예에 의하여, 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부 각각은 상기 거주자까지의 최단거리를 측정하고, 상기 제어부는 상기 최단거리들, 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부 사이의 거리에 기초하여 상기 거주자의 높이를 계산하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지한다.
일 예에 의하여, 상기 제어부는 상기 최단거리들, 상기 제1 센서부의 좌표, 상기 제2 센서부의 좌표 및 상기 거주자의 높이에 기초하여 상기 거주자와 상기 일축과의 거리를 계산한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 및 기립 감지 장치는 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위 여부를 감지하여 거주자의 낙상 행위를 판단하는데 있어 신뢰성을 높일 수 있다. 낙상 및 기립 감지 장치는 거주자의 낙상 행위 이후에 일정 시간 동안 거주자가 기립하는지를 기준으로 거주자의 낙상 행위를 판단하여 거주자의 건강에 이상이 발생하여 낙상하였는지를 더욱 정확하게 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 및 기립 감지 장치는 제1 센서부와 제2 센서부의 3축 좌표 중 2축의 좌표가 일치되도록 설정하므로 제1 센서부와 제2 센서부로부터 거주자까지의 최단거리에 대한 정보와 제1 센서부와 제2 센서부 사이의 거리에 대한 정보만으로 거주자의 기립 및 낙상 행위를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 및 기립 감지 장치는 거주자가 낙상하였다고 판단한 경우 경고 메시지를 자동으로 출력하므로 경고 메시지를 수신한 사람들은 건강에 이상이 발생한 거주자에게 2차적으로 발생할 수 있는 사고를 대비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 및 기립 감지 장치는 거주자의 높이 변화를 판단하기 위해 특정 위치를 감지할 수 있고, 거주자의 낙상 이후에 생체신호를 감지하기 위해 기존의 특정 위치에서 새로운 특정 위치로 센서부의 감지 영역을 변경시킬 수 있다. 이를 통해, 거주자의 높이 변화를 감지하면서 거주자의 생체신호를 감지하는데 있어 신뢰성이 증가될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치가 제공되는 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 데이터베이스부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서부 및 제2 센서부가 직교 좌표계를 기준으로 배치되는 위치를 설명하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 실시예에 다른 낙상 및 기립 감지 장치가 거주자의 낙상 및 기립을 감지하는 것을 나타내는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 거주자의 특정 위치에서 생체 신호를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 거주자가 침대를 벗어나는지 여부를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 거주자가 침대에 누워있는지 여부를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치가 제공되는 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 제1 센서부(100), 제2 센서부(200), 제어부(300), 데이터베이스부(400) 및 통신부(500)를 포함할 수 있다. 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자가 위치하는 실내 공간에 배치되어 거주자의 낙상 및 기립 행위를 감지할 수 있다. 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 제1 센서부(100), 제어부(300), 데이터베이스부(400) 및 통신부(500)는 하나의 모듈로 구성될 수 있고, 제2 센서부(200), 제어부(300), 데이터베이스부(400) 및 통신부(500)가 하나의 모듈로 구성될 수 있다. 즉, 제어부(300), 데이터베이스부(400) 및 통신부(500)는 제1 센서부(100) 또는 제2 센서부(200)와 함께 모듈화되는 구성일 수 있다. 다만, 상술한 예에 한정되지 않고, 데이터베이스부(400)는 별도로 제공될 수 있다.
제1 센서부(100)는 제1 높이에 배치되어 거주자의 움직임을 감지할 수 있고, 제2 센서부(200)는 제2 높이에 배치되어 거주자의 움직임을 감지할 수 있다. 제2 높이는 제1 높이보다 높을 수 있다. 예를 들어, 제1 높이는 1m일 수 있고, 제2 높이는 2m일 수 있다. 다만, 제1 높이와 제2 높이는 특별히 한정되지 않을 수 있다. 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자가 거주하는 실내의 바닥을 기준으로 수직하는 방향으로 배치될 수 있고, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 수직하는 방향으로 서로 중첩되도록 배치될 수 있다. 일 예로, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 실내 공간에 위치하는 벽에 부착될 수 있다. 다른 예로, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 하나의 기둥에 부착되는 스탠드 타입으로 제공될 수 있다.
제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 초광대역통신(IR-UWB) 센서, 라이다(Lidar), 주파수 변조 연속파 레이더(FMCW RADAR) 및 도플러 레이더(DOPPLAR RADAR) 중 어느 하나 일 수 있다. 바람직하게, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 초광대역통신(IR-UWB) 센서일 수 있다. 초광대역통신(UWB)이란 500MHz이상의 주파수대역을 사용하거나 비대역폭으로 정의되는 수치가 25% 이상인 라디오 기술을 의미한다. 비대역폭이란 중심주파수 대비 신호의 대역폭을 의미한다. 초광대역통신(UWB)은 광대역의 주파수를 사용하는 라디오 기술로서, 높은 거리 분해능, 투과성, 협대역 잡음에 대한 강한 면역성, 주파수를 공유하는 타 기기와의 공존성과 같은 다양한 장점을 지닌다. 일 예로, 초광대역통신(UWB)은 1cm 이하의 초정밀 거리 분해능 특성에 있어서 대상체의 미세한 움직임까지 검출할 수 있는 장점이 있다.
IR-UWB(Impulse-Radio Ultra WideBand) 레이더(이하, UWB 레이더라 한다) 기술은 이러한 초광대역통신(UWB) 기술을 레이더에 접목한 시스템으로, 주파수 영역에서의 광대역 특성을 갖는 매우 짧은 지속시간의 임펄스 신호를 송신하여 사물 및 사람으로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신해 주변 상황을 인지하는 레이더 기술을 의미한다. UWB 레이더 시스템은 신호 생성부에서 수 나노-수 피코 초의 시간 폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 광각 또는 협대역의 각도로 방사한다. 방사된 신호는 환경에서의 다양한 사물이나 사람으로 인해 반사되게 되고 반사된 신호는 수신 안테나 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 거쳐 디지털 신호로 변환될 수 있다.
제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200) 각각은 거주자까지의 최단거리를 감지할 수 있다. 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자의 특정 위치를 기준으로 거주자까지의 최단거리를 감지할 수 있다. 예를 들어, 특정 위치는 거주자의 머리, 몸통, 다리 등 거주자의 신체 부위 중 일 부분을 의미할 수 있고, 특정 위치는 제1 센서부(100) 및/또는 제2 센서부(200)로부터 거주자까지의 최단거리가 도출되는 위치를 의미할 수 있다. 따라서, 특정 위치는 거주자의 움직임에 따라 실시간으로 변경되는 위치를 의미할 수 있다. 제1 센서부(100)와 거주자까지의 제1 최단거리와 제2 센서부(200)와 거주자까지의 제2 최단거리는 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 센서부(100)가 감지하는 거주자의 제1 특정 위치와 제2 센서부(200)가 감지하는 거주자의 제2 특정 위치는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 예로, 제1 특정 위치와 제2 특정 위치가 상이한 경우, 제어부(300)는 제1 특정 위치와 제2 특정 위치가 동일하다고 가정할 수 있다. 기립 및 낙상 행위를 판단하기에 최적의 정보는 거주자의 특정 위치의 높이일 수 있다. 예를 들어, 거주자가 기립한 경우에는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자의 몸통을 감지할 수 있다. 거주자가 기립한 경우에 거주자의 몸통에서 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200) 각각까지의 거리가 최단거리일 수 있다. 반대로, 거주자가 낙상한 경우에는 거주자가 낙상한 방향에 따라 거주자의 몸통, 머리, 다리 등 다양한 부분이 특정 위치로 정의될 수 있다.
제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자의 특정 위치에서 발생되는 생체 정보를 감지할 수 있다. 생체 정보는 거주자의 심박수, 움직임 또는 호흡 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자에 의해 반사된 신호를 수신하여 거주자의 가슴 또는 배의 움직임을 감지할 수 있고, 이를 통해 거주자의 심박수 또는 호흡을 감지할 수 있다. 또한, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 실시간으로 반사된 신호를 수신하여 거주자의 움직임을 감지할 수 있다. 또한, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 실시간으로 반사된 신호를 수신하여 거주자의 크기 및 형상을 감지할 수 있다. 따라서, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자의 심박수, 움직임 또는 호흡 등의 생체 정보를 측정하여 거주자의 현재 상태를 판단할 수 있다.
제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)에 의해 측정된 거주자와의 거리에 기초하여 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지할 수 있다. 구체적으로, 제어부(300)는 제1 센서부(100)와 거주자의 제1 특정 위치까지의 거리인 제1 최단거리와 제2 센서부(200)와 거주자의 제2 특정 위치까지의 거리인 제2 최단거리에 기초하여 거주자의 높이를 계산할 수 있다. 이 때, 거주자의 높이는 제1 특정 위치 또는 제2 특정 위치의 높이를 의미할 수 있고, 일반적으로 제1 특정 위치와 제2 특정 위치는 동일한 위치를 의미할 수 있다. 제어부(300)는 제1 센서부(100)에서 제2 센서부(200)를 향하는 방향을 일축으로 하는 직교 좌표계를 설정할 수 있다. 제어부(300)는 상의 좌표 외의 다른 2개의 좌표는 동일하도록 상기 제1 센서부(100)의 좌표 및 제2 센서부(200)의 좌표를 설정할 수 있다. 즉, 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200)는 일축의 좌표 외에는 동일한 좌표에 배치되는 것으로 설정될 수 있다. 따라서, 제1 최단거리와 제2 최단거리에 대한 정보와 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200) 사이의 거리에 대한 정보를 조합하여 제어부(300)는 거주자의 높이를 계산할 수 있다.
제어부(300)는 거주자의 높이에 기초하여 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 판단할 수 있다. 즉. 제어부(300)는 거주자의 높이의 변화에 따라 거주자가 낙상하였는지 기립 하였는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 거주자의 높이가 갑작스럽게 증가한 경우 제어부(300)는 거주자가 기립 하였다고 판단할 수 있고, 거주자의 높이가 갑작스럽게 감소한 경우 제어부(300)는 거주자가 낙상 하였다고 판단할 수 있다.
제어부(300)는 거주자의 낙상 행위가 감지된 이후 일정 시간 내에 거주자의 기립 행위가 있는지 여부를 기초로 거주자가 위험 상태에 있는지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 정보를 기초로 거주자의 상태를 판단할 수 있다.
일 예로, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 거주자의 낙상 행위를 감지한 이후 일정 시간 내에 거주자의 기립 행위를 감지한 경우, 제어부(300)는 거주자의 상태가 위험 상태가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 낙상 행위는 있었지만 거주자가 실수로 넘어진 경우에는 거주자는 일반적으로 일정 시간 내에 기립할 수 있다. 이러한 경우에는 거주자는 위험 상태가 아니다. 따라서, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자의 낙상 행위가 감지된 이후 일정 시간 동안 거주자의 움직임을 감지하고, 제어부(300)는 일정 시간 내에 거주자가 기립하면 거주자의 건강에 이상이 없다고 판단하게 된다. 일정 시간은 설계자에 의해 미리 설정된 시간을 의미할 수 있다. 제어부(300)는 기립 행위를 판단하기 위한 제1 기립 기준 높이에 대한 정보를 저장하고 있고, 거주자의 높이가 제1 기립 기준 높이보다 큰 경우에 거주자가 기립하였다고 판단할 수 있다. 제1 기립 기준 높이는 거주자의 낙상이 관측된 높이에서 거주자의 상체 길이에 상응하는 거리를 더한 값으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 거주자의 낙상이 관측된 높이는 20cm 내외 일 수 있고, 거주자의 상체 길이에 상응하는 거리는 70cm 내지 1m를 의미할 수 있다. 즉, 제1 기립 기준 높이는 90cm 내지 1m 20cm일 수 있다. 다만, 제1 기립 기준 높이는 설계자가 자유롭게 변경할 수 있는 사항일 수 있다.
일 예로, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 거주자의 낙상 행위를 감지한 이후 일정 시간 내에 거주자의 기립 행위가 감지되지 않은 경우, 제어부(300)는 거주자의 상태가 위험 상태인 것으로 판단할 수 있다. 거주자의 건강에 이상이 발생한 경우, 거주자는 낙상한 이후 일정 시간이 지나더라도 기립하지 못할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 일정 시간이 지나더라도 거주자의 기립하는 행위가 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)에 의해 감지되지 않은 경우 거주자가 위험 상태에 있는 것으로 판단할 수 있다.
제어부(300)는 거주자의 낙상 행위가 감지된 이후에 거주자의 움직임의 패턴을 파악하여 거주자가 위험 상태에 잇는지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(300)는 데이터베이스부(400)에 저장된 움직임 패턴과 거주자의 움직임을 비교하여 거주자가 위험 상태에 있는지를 판단할 수 있다.
데이터베이스부(400)는 실내에서 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지하는 정보를 분석하기 위해 필요한 정보를 저장할 수 있다. 일 예로, 데이터베이스부(400)는 실내에서 감지될 수 있는 움직임 중 거주자의 움직임이 아닌 것을 구별하는데 사용되는 정보를 포함할 수 있다. 제어부(200)는 데이터베이스부(400)에 저장된 정보를 기초로 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 정보를 분석할 수 있다.
통신부(500)는 제어부(300)가 거주자가 위험 상태라고 판단한 경우 경고 메시지를 출력할 수 있다. 일 예로, 통신부(500)는 경고음을 출력하여 거주자가 위험 상태라고 알릴 수 있다. 다른 예로, 통신부(500)는 무선 통신 방식을 이용하여 실외에 위치하는 단말로 경고 메시지를 전송할 수 있다. 이 때, 단말은 거주자의 보호자가 소지하는 단말일 수 있고, 실외에 존재하는 불특정 다수의 사람들이 소유한 단말일 수 있다. 단말이 보호자의 단말인 경우, 보호자는 거주자의 건강에 이상이 발생하였다는 사실을 인지할 수 있다. 단말이 불특정 다수의 사람들이 소유한 단말인 경우, 불특정된 다수의 사람들은 실내에 위치하는 거주자의 건강에 이상이 발생하였다는 사실을 인지하고 별도의 조치를 취할 수 있다. 또 다른 예로, 통신부(500)는 무선 통신 방식을 이용하여 병원 및 응급 구조 센터로 경고 메시지를 출력할 수 있다. 이 때, 통신부(500)는 거주자가 거주하는 곳의 주소를 포함한 정보를 경고 메시지와 함께 출력할 수 있다. 무선 통신 방식은 블루투스 방식, RF 방식 및 근거리 무선통신(Near Field Communication, NFC) 방식 등을 포함할 수 있다. 또한, 무선 통신 방식은 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 거주자의 움직임을 감지하기 위해 출력하는 신호를 이용할 수 있다. 즉, 무선 통신 방식은 초광대역통신(IR-UWB) 센서, 라이다(Lidar), 주파수 변조 연속파 레이더(FMCW RADAR) 및 도플러 레이더(DOPPLAR RADAR)를 통해 신호를 출력하는 방식일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위 여부를 감지하여 거주자의 낙상 행위를 판단하는데 있어 신뢰성을 높일 수 있다. 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자의 낙상 행위 이후에 일정 시간 동안 거주자가 기립하는지를 기준으로 거주자의 낙상 행위를 판단하여 거주자의 건강에 이상이 발생하여 낙상하였는지를 더욱 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200)의 3축 좌표 중 2축의 좌표가 일치되도록 설정하므로 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200)로부터 거주자까지의 최단거리에 대한 정보와 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200) 사이의 거리에 대한 정보만으로 거주자의 기립 및 낙상 행위를 감지할 수 있다.
또한, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자가 낙상하였다고 판단한 경우 경고 메시지를 자동으로 출력하므로 경고 메시지를 수신한 사람들은 건강에 이상이 발생한 거주자에게 2차적으로 발생할 수 있는 사고를 대비할 수 있다.
도 3은 도 2의 데이터베이스부를 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 데이터베이스부(400)는 제1 저장부(410) 및 제2 저장부(430)를 포함할 수 있다. 데이터베이스부(400)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)를 통해 획득된 각종 정보를 이용하여 제어부(300)가 거주자의 낙상 행위를 정확하게 분석하는데 사용되는 정보를 저장할 수 있다.
제1 저장부(410)는 실내에서 발생될 수 있는 반복적인 움직임에 대한 정보를 저장할 수 있다. 반복적인 움직임이란 일정한 주기를 가지고 움직이는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 반복적인 움직임은 선풍기의 팬(fan)의 회전, 시계의 초침의 움직임 등을 포함할 수 있다. 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 물체의 움직임에 대한 정보 중 데이터베이스부(400)에 저장된 반복적인 움직임에 대한 정보와 동일한 정보는 거주자의 움직임이나 거주자의 생체 정보가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 제 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 측정한 다양한 정보 중 거주자의 움직임 및 거주자의 생체 정보만으로 거주자가 위험 상태에 있는지를 분석할 수 있다.
제2 저장부(430)는 머신 러닝을 통해 획득된 사람의 크기, 형상 등에 대한 제1 정보, 사람의 심박수, 호흡, 및 움직임에 대한 제2 정보 및 사람의 움직임에 대한 행동 패턴 정보를 저장할 수 있다. 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 제2 저장부(430)에 저장된 제1 정보를 기초로 거주자의 크기 및 거주자의 머리 부분을 감지할 수 있다. 즉, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 감지한 신호 중 어느 부분이 거주자의 머리 부분에 해당하는 신호인지를 제1 정보를 기초로 판단할 수 있다. 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 신호가 사람의 심박수를 감지한 것인지, 사람의 호흡을 감지한 것인지, 사람의 움직임을 감지한 것인지 여부를 제2 정보와 비교하여 파악할 수 있다. 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 거주자의 움직임에 대한 패턴을 행동 패턴 정보와 비교하여 거주자의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 행동 패턴 정보는 사람이 운동 중에 수행하게 되는 움직임, 사람이 갑자기 쓰러지는 낙상 행위, 사람이 쓰러진 이후에 취할 수 있는 움직임 등 다양한 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 행동 패턴 정보와 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 신호를 매칭시켜 거주자가 현재 취하고 있는 움직임이 의미하는 바를 파악할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)를 함께 사용하여 거주자의 상태를 명확하게 파악할 수 있고, 데이터베이스부(400)에 저장된 정보와 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)를 통해 감지된 신호를 비교하여 거주자가 현재 취하고 있는 움직임이 의미하는 바를 명확히 파악할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서부 및 제2 센서부가 직교 좌표계를 기준으로 배치되는 위치를 설명하는 도면이다. 도 4는 거주자가 낙상한 이후에 바닥에 누워있는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 X축, Y축 및 Z축으로 이루어진 3차원 직교 좌표계에서 제1 센서부와 제2 센서부가 배치된 것을 보여주고, X축, Y축 및 Z축은 서로 직교할 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 센서부(100)는 제1 높이에 배치될 수 있고, 제1 높이의 좌표는 (x1, y1, z1)일 수 있다. 제2 센서부(200)는 제2 높이에 배치될 수 있고, 제2 높이의 좌표는 (x1, y1, z1+d)일 수 있다. 제어부(300)는 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200)의 X축과 Y축 좌표가 일치하도록 직교 좌표계를 설정할 수 있다. 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200)는 거주자(10)가 거주하는 실내의 바닥을 기초로 수직적으로 중첩되므로, 제어부(300)는 제1 센서부(100)에서 제2 센서부(200)를 향하는 방향을 Z축으로 하여 직교 좌표계를 설정할 수 있다. 이 때, 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200) 간의 거리는 d로 정의될 수 있다. 예를 들어, 거리(d)는 1m일 수 있다.
제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200) 각각은 거주자(10)의 특정 위치(11)까지의 최단거리를 측정할 수 있다. 특정 위치(11)의 좌표는 (x2, y2, z2)일 수 있다. 본 실시예에서는 거주자(10)의 머리가 특정 위치(11)로 정의될 수 있다. 제1 센서부(100)가 감지하는 특정 위치와 제2 센서부(200)가 감지하는 특정 위치는 서로 상이할 수도 있으나, 제어부(300)는 1 센서부(100)가 감지하는 특정 위치와 제2 센서부(200)가 감지하는 특정 위치가 서로 동일하다고 가정하고 특정 위치(11)의 높이를 계산할 수 있다. 제1 센서부(100)가 측정한 제1 최단거리는 R1으로 정의될 수 있고, 제2 센서부(200)가 측정한 제2 최단거리는 R2로 정의될 수 있다. 제어부(300)는 제1 및 제2 최단거리들, 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200) 사이의 거리(d)에 기초하여 거주자(10)의 높이(z2)를 계산할 수 있다. 제어부(300)가 거주자(10)의 높이(z2)를 계산하는 수식은 아래와 같다.
Figure 112019054690288-pat00001
Figure 112019054690288-pat00002
Figure 112019054690288-pat00003
이 때, z1은 제1 센서부(100)가 배치되는 높이를 의미하고 d는 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200) 간의 거리를 의미하므로, z1과 d는 상수값일 수 있다. 또한, R1과 R2는 제1 센서부(100)와 제2 센서부(200)에 의해 측정된 값이므로, z2에 대한 값을 구할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 거주자(10)의 높이(z2)를 계산할 수 있다.
제어부(300)는 거주자(10)의 높이(z2), 제1 최단거리, 제2 최단거리, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)의 좌표에 기초하여 거주자(10)와 Z축과의 거리를 계산할 수 있다. 거주자(10)와 Z축과의 거리는 거주자(10)가 침대에서 벗어났는지 여부를 확인할 수 있는 파라미터일 수 있다. 거주자(10)와 Z축과의 거리를 이용하여 거주자(10)의 침대 이탈 여부를 판단하는 제어부(100)의 일 기능은 후술하도록 한다.
제어부(300)는 거주자(10)의 높이(z2)에 기초하여 거주자(10)의 낙상 및 기립 행위를 판단할 수 있다. 거주자(10)의 높이(z2)가 바닥을 기준으로 일정 범위 내의 값인 경우, 제어부(300)는 거주자(10)가 낙상하였다고 판단할 수 있다. 거주자(10)가 낙상한 이후 일정시간 동안 거주자(10)의 기립 행위가 없는 경우, 제어부(300)는 거주자(10)가 위험 상태에 있다고 판단할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 실시예에 다른 낙상 및 기립 감지 장치가 거주자의 낙상 및 기립을 감지하는 것을 나타내는 도면들이다. 도 5a는 거주자가 낙상하는 경우 낙상 및 기립 감지 장치가 거주자를 감지하는 것을 나타내는 도면이고, 도 5b는 거주자가 낙상한 후 바닥에 쓰러져있는 상태를 낙상 및 기립 감지 장치가 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 5a를 참조하면, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 높이가 변화하는 것을 실시간으로 감지할 수 있다. 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 특정 위치(11)가 실시간으로 변화하는 것을 감지할 수 있다. 제어부(300)는 거주자(10)의 높이가 바닥과 일정 범위 밖의 차이가 나는 경우에 거주자(10)가 서있는 상태라고 판단할 수 있다. 제어부(300)는 데이터베이스부(400)에 저장된 행동 패턴 정보와 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 거주자(10)의 움직임을 매칭시켜 거주자(10)가 낙상하는 것인지를 명확하게 파악할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 낙상한 이후의 거주자(10)의 움직임 패턴과 데이터베이스부(400)에 저장된 행동 패턴 정보를 비교하여 거주자(10)가 낙상한 것인지 여부를 파악할 수 있다.
도 2 및 도 5b를 참조하면, 제어부(300)는 거주자(10)의 높이가 바닥과 일정 범위 내의 차이가 나는 경우에 거주자(10)가 낙상하여 바닥에 누워있다고 판단할 수 있다. 거주자(10)가 낙상하는 행위가 감지된 이후 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 특정위치(11)를 감지할 수 있다. 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 특정위치(11)까지의 제1 최단거리 및 제2 최단거리를 측정할 수 있고, 제어부(300)는 제1 최단거리 및 제2 최단거리에 기초하여 거주자(10)의 높이를 계산할 수 있다. 이 때, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 특정위치(11)에서 발생되는 생체신호를 감지할 수 있다. 거주자(10)가 낙상한 것이 아니라 물체가 바닥으로 떨어진 경우, 제어부(300)는 거주자(10)가 낙상하였다고 판단할 수 있다. 다만, 물체에서는 생체신호가 발생되지 않기 때문에 제어부(300)는 거주자(10)가 낙상한 것이 아니라 물체가 떨어진 것으로 판단할 수 있다.
제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 실내의 바닥에 쓰러져 있는 거주자(10)의 움직임을 측정할 수 있고, 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 정보와 데이터베이스부(400)에 저장된 행동 패턴 정보를 기초로 거주자(10)의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(300)는 거주자(10)가 쓰러진 이후에 취할 수 있는 움직임 등 다양한 정보를 포함하는 행동 패턴 정보를 기초로 거주자(10)가 의도적으로 바닥에 누운 것인지 거주자(10)가 건강에 이상이 발생하여 낙상한 것인지를 판단할 수 있다. 일반적으로, 건강에 이상이 발생하여 거주자(10)가 낙상한 경우, 거주자(10)는 낙상한 이후 급격한 위치 변화 및 빠른 속도로 움직이는 행위를 할 수 없다. 이러한 거주자(10)의 움직임에 대한 정보가 데이터베이스부(400)에 저장되어 있으므로, 제어부(300)는 낙상 이후 거주자(10)의 상태를 판단할 수 있다. 제어부(300)는 거주자(10)가 위험 상태에 있다고 판단한 경우 통신부(500)를 제어하여 경고 메시지를 출력시킬 수 있다.
제어부(300)는 거주자(10)의 높이를 실시간으로 계산하여 거주자(10)가 바닥에 누워있는지 기립하는지 여부를 판단할 수 있다. 제어부(300)는 거주자(10)가 낙상한 이후에 일정시간 동안 기립하지 않는 경우 거주자(10)의 상태가 위험 상태인 것으로 판단할 수 있다. 제어부(300)는 거주자(10)가 낙상한 이후에 일정시간 내에 기립하는 경우 거주자(10)의 상태가 위험 상태가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 거주자의 특정 위치에서 생체 신호를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 바닥에 누워있는 거주자(10)의 특정 위치(11)를 감지할 수 있다. 특정 위치(11)는 거주자(10)의 움직임에 따라 달라질 수 있고, 본 실시예에서 특정 위치(11)는 거주자(10)의 발을 의미할 수 있다. 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 특정 위치(11)에서 발생되는 생체신호를 감지할 수 있다. 다만, 본 실시예에서 특정 위치(11)는 거주자(10)의 발이고, 사람의 발에서는 생체신호가 발생되지 않는다. 이 때, 제어부(300)는 거주자(10)의 특정 위치(11)를 변경하도록 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)를 제어할 수 있다. 다시 말해, 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 거주자(10)의 발이 아닌 다른 신체 부위를 감지하도록 제어할 수 있다. 제어부(300)는 기존의 특정 위치(11)를 기준으로 일정 범위 내의 영역에서 발생되는 생체신호를 감지하도록 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)의 감지 영역을 변경시킬 수 있다. 일 예로, 제어부(300)는 기존의 특정 위치(11)를 기준으로 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)의 감지 영역을 변경시켜 가면서 생체신호가 감지되는 새로운 특정 위치(12)를 탐색할 수 있다. 예를 들어, 새로운 특정 위치(12)는 거주자(10)의 몸통이 될 수 있고, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 몸통으로부터 심장 박동수 및 가슴의 움직임 등을 포함하는 생체신호를 감지할 수 있다.
변경된 특정위치(12)인 새로운 특정 위치(12)에서 생체 신호가 감지되는 경우, 제어부(300)는 새로운 특정 위치(12)를 기준으로 거주자(10)의 높이를 계산할 수 있다. 제어부(300)는 새롭게 계산된 거주자(10)의 높이에 기초하여 거주자(10)의 낙상 행위 및 기립 행위를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 거주자(10)의 특정 위치(11)로부터 생체신호가 감지되지 않는 경우, 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)의 감지 영역을 변경시켜 새로운 특정 위치(12)를 탐색할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자(10)의 낙상 및 기립 행위 이외에도 거주자(10)의 생체신호를 감지하여 거주자(10)의 상태를 파악할 수 있다. 또한, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자(10)의 높이 변화를 판단하기 위해 특정 위치(11)를 감지할 수 있고, 생체신호를 감지하기 위해 기존의 특정 위치(11)에서 새로운 특정 위치(12)로 감지 영역을 변경시킬 수 있다. 이를 통해, 거주자의 높이 변화를 감지하면서 거주자의 생체신호를 감지하는데 있어 신뢰성이 증가될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 거주자가 침대를 벗어나는지 여부를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 거주자(10)가 거주하는 실내 공간에 침대(50)가 배치될 수 있다. 거주자(10)가 침대(50)에 누운 이후에 기립하지 않을 경우, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자(10)가 위험 상태라고 오인할 수 있다. 따라서, 거주자(10)가 침대(50)에 누웠다는 것을 제어부(300)가 인지하기 위한 로직이 필요하다. 이를 위해, 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 배치된 축으로부터 침대(50)가 이격된 이격 거리(D1) 및 침대의 높이(H)에 대한 정보를 미리 저장할 수 있다.
일 예로, 제어부(300)는 이격 거리(D1)에 대한 정보에 기초하여 이격 거리(D1)에서 일정 범위 내에서 발생되는 거주자(10)의 움직임의 변화는 낙상 행위로 판단하지 않을 수 있다. 거주자(10)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)로부터 이격 거리(D1)만큼 이격된 침대(50)에 누울 수 있고, 제어부(300)는 거주자(10)가 침대(50)에 눕는 행위를 낙상 행위라고 판단하지 않을 수 있다.
일 예로, 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 거주자(10)의 위치가 침대(50)의 높이(H)와 오차범위 내인 경우, 제어부(300)는 거주자(10)가 침대(50)에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 제어부(300)는 거주자(10)가 위험 상태가 아닌 것으로 판단할 수 있다. 일반적으로, 침대(50)의 상면은 바닥으로부터 60cm 내지 1m의 높이를 가질 수 있다. 제어부(300)는 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)가 감지한 거주자(10)의 위치가 기설정된 침대(50)의 높이(H)와 오차범위 내라고 판단한 경우에는 거주자(10)가 침대(50)에 누운 것인지 낙상한 것이 아니라고 판단할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 침대(50)와 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200) 간의 이격 거리(D1)에 기초하여 거주자(10)가 침대(50)에 누운 것인지 여부를 판단할 수 있다.
일 예로, 제어부(300)는 침대(50)의 높이(H) 및 이격 거리(D1)를 이용하여 거주자(10)의 위치가 침대(50)를 기준으로 오차 범위 이상으로 벗어나는지 여부를 판단할 수 있다. 중증 환자의 경우 침대(50)에서 이탈하면 위험할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 거주자(10)가 침대(50)에서 이탈하는지 여부를 판단할 수 있다. 통신부(500)는 거주자(10)의 위치 정보를 외부로 알릴 수 잇다. 거주자(10)의 위치가 침대(50)를 기준으로 오차 범위 이상으로 벗어나는 경우 통신부(500)는 거주자(10)가 침대(50)를 이탈하였음을 알리는 신호를 출력할 수 있다. 이러한 로직은 거주자(10)가 중증 환자이거나 병원에 낙상 및 기립 감지 장치(1)가 사용되는 경우 적용될 수 있다.
제어부(300)는 침대(50)의 높이에 기초하여 제2 기립 기준 높이를 설정할 수 있다. 제2 기립 기준 높이란 침대(50)에 누워있던 거주자(10)가 기립한 것으로 판단하기 위한 높이를 의미할 수 있다. 거주자(10)가 바닥에 누웠다가 기립할 때와 거주자(10)가 침대(50)에 누웠다가 기립할 때의 거주자(10)의 높이 변화는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 거주자(10)가 바닥에 누웠을 때는 제어부(300)는 거주자(10)의 높이가 20cm 내외라고 판단하고, 거주자(10)가 침대(50)에 누웠을 때는 제어부(300)는 거주자(10)의 높이가 침대(50)의 높이(60cm 내지 1m)와 유사하다고 판단할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 거주자(10)가 침대(50)에 누웠다고 판단한 경우 거주자(10)의 제2 기립 기준 높이를 거주자(10)가 바닥에 누웠다고 판단한 경우 거주자(10)의 제1 기립 기준 높이와 달리 설정할 수 있다. 예를 들어, 거주자(10)가 침대(50)에 누웠다고 판단한 경우 거주자(10)의 제2 기립 기준 높이는 침대(50)의 높이(H)에서 거주자(10)의 상체에 상응하는 거리를 더한 값으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 침대(50)의 높이는 60cm 내지 1m 내외 일 수 있고, 거주자의 상체 길이에 상응하는 거리는 70cm 내지 1m를 의미할 수 있다. 즉, 제2 기립 기준 높이는 1m 30cm 내지 2m일 수 있고 제1 기립 기준 높이보다 큰 값일 수 있다. 다만, 제2 기립 기준 높이는 설계자가 자유롭게 변경할 수 있는 사항일 수 있다.
제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)는 거주자(10)의 기립 행위 이후에 움직임 패턴을 감지할 수 있고, 제어부(300)는 거주자(10)의 움직임 패턴을 데이터베이스부(400)에 저장된 정보와 비교하여 거주자(10)의 상태를 파악할 수 있다. 예를 들어, 기립한 이후에 거주자(10)가 어지러움을 느껴 흔들거릴 수 있고, 제어부(300)는 거주자(10)의 움직임의 분산값이 일정값 이상이라고 판단한 경우에는 거주자(10)가 위험 상태인 것으로 판단할 수 있다. 거주자(10)가 침대(50)를 이탈하였지만 제1 센서부(100) 및 제2 센서부(200)의 감지 영역을 벗어난 이후에 낙상할 수 있다. 따라서, 제어부(300)는 거주자(10)의 움직임 패턴을 분석하여 낙상의 위험이 있다고 판단되는 경우 통신부(500)를 제어하여 알람을 발생시킬 수 있다.
거주자(10)가 침대(50)를 이탈하거나 침대(50)에서 기립한 이후의 움직임 패턴이 불안정한 경우, 제어부(300)는 거주자(10)가 위험 상태라고 판단할 수 있다. 이 때, 거주자(10)가 침대(50)에 누운 이후에 거주자(10)의 기립 행위를 감지하는 것이 선행되고, 그 이후에 제어부(300)는 침대(50)를 이탈하는지 여부 및 거주자(10)의 움직임 패턴을 분석할 수 있다. 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 침대(50)에 거주자(10)가 눕는 행위를 낙상 행위로 판단할 수 있으나, 침대(50)의 높이(H) 및 침대(50)와 센서부들(100, 200) 간의 이격 거리(D1)에 기초하여 거주자(10)가 침대(50)에 누웠다고 판단할 수 있다. 나아가, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 거주자(10)가 침대(50)에 누운 이후에 기립하는 행위를 감지할 수 있고, 기립 이후에 거주자(10)가 위험 상태에 있는지를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 실내 공간에 배치되는 침대(50)에 누운 거주자(10)를 거주자(10)가 낙상한 것으로 오인하는 것을 방지하는 로직을 구비할 수 있다. 또한, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 침대(50)의 위치 및 높이에 대한 정보를 미리 저장하여 침대(50)에 거주자(10)가 눕는 행위 및 침대(50)에서 거주자(10)가 기립하는 행위를 파악할 수 있다. 또한, 낙상 및 기립 감지 장치(1)는 침대(50)에서 거주자(10)가 이탈하는지 여부를 파악함으로써 중증 환자에 발생되는 사고를 사전에 보호할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 거주자가 침대에 누워있는지 여부를 감지하는 것을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 8을 참조하면, 제1 센서부(100)는 거주자(10)가 위치하는 침대(50) 상에 배치될 수 있다. 제1 센서부(100)는 거주자(10)가 침대(50)를 이탈하는지 여부를 판단하기 위한 감지 영역(150)을 가질 수 있다. 제1 센서부(100)의 감지 영역(150)은 침대(50)에 누워있는 거주자(10)의 생체신호를 감지할 수 있는 영역일 수 있다. 제1 센서부(100)는 감지 영역(150) 내에 위치하는 거주자(10)의 특정위치(11)를 감지하여 특정위치(11)에서 발생되는 생체신호를 감지할 수 있다.
제어부(300)는 거주자(10)가 감지 영역(150) 내에 존재하는 경우 거주자(10)는 위험 상태에 있지 않은 것으로 판단할 수 있다. 통신부(500)는 거주자(10)가 감지 영역(150) 내에 존재하는 경우에는 알람을 발생시키지 않을 수 있다.
일 예로, 침대(50)의 높이(H)가 낮은 경우, 침대(50)에 누워있는 거주자(10)의 생체신호는 실내 공간의 바닥 근처에서 감지될 수 있다. 거주자(10)의 생체신호는 실내 공간의 바닥 근처에서 감지되면, 제어부(300)는 침대(50)에 거주자(10)가 누워있더라도 거주자(10)가 낙상하여 바닥에 쓰러진 상태라고 오인할 수 있다. 따라서, 제1 제어부(100)의 감지 영역(150) 내에 거주자(10)가 위치하는 경우, 제어부(300)는 거주자(10)가 침대(50)에 누워있는 것이지 낙상한 것은 아니라고 판단할 수 있다. 예를 들어, 감지 영역(150)은 실내 공간의 바닥까지 미치지 않을 수 있고, 높이가 낮은 침대(50)의 상면까지 미칠 수 있다. 즉, 감지 영역(150)은 미리 저장된 침대(50)의 높이를 고려하여 결정될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 제1 높이에 배치되어 거주자의 움직임을 감지하는 제1 센서부;
    상기 제1 높이보다 높은 위치인 제2 높이에 배치되어 상기 거주자의 움직임을 감지하는 제2 센서부; 및
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부에 의해 측정된 상기 거주자와의 거리에 기초하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 3차원 직교 좌표계를 기준으로 상기 제1 센서부가 배치되는 좌표와 상기 제2 센서부가 배치되는 좌표에서 2개의 좌표축을 일치시키고,
    상기 제어부는 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자와의 거리에 기초하여 상기 거주자의 높이를 계산하고, 상기 거주자의 높이에 의해 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부 각각은 상기 거주자까지의 최단거리를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 최단거리들, 상기 제1 센서부의 좌표, 상기 제2 센서부의 좌표에 기초하여 상기 거주자의 높이를 계산하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 거주자의 낙상 행위가 감지된 이후 일정 시간 내에 상기 거주자의 기립 행위가 감지되는지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 거주자가 위험 상태에 있다고 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부는 상기 거주자의 특정 위치에서 상기 거주자의 생체 신호를 감지하고,
    상기 특정 위치는 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부로부터 상기 거주자까지의 최단 거리가 도출되는 위치를 의미하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자의 특정 위치가 서로 상이한 경우, 상기 제어부는 상기 제1 센서부가 감지한 제1 특정 위치와 상기 제2 센서부가 감지한 제2 특정 위치가 서로 동일하다고 가정하여 상기 거주자의 높이를 계산하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자의 특정 위치에서 생체 신호가 감지되지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부가 감지하는 상기 거주자의 특정 위치를 변경하도록 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부를 제어하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    변경된 특정 위치에서 생체 신호가 감지되는 경우, 상기 제어부는 상기 변경된 특정 위치를 기준으로 상기 거주자의 높이를 계산하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 거주자가 거주하는 장소에 침대가 배치되는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 배치된 축으로부터 상기 침대가 이격된 이격 거리 및 상기 침대의 높이에 대한 정보를 미리 저장하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 이격 거리에 대한 정보에 기초하여 상기 이격 거리에서 일정 범위 내에서 발생되는 상기 거주자의 움직임의 변화는 낙상 행위로 판단하지 않는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 감지한 상기 거주자의 위치가 상기 침대의 높이와 오차범위 내인 경우, 상기 제어부는 상기 거주자가 상기 침대에 위치하는 것으로 판단하여 상기 거주자가 위험 상태가 아닌 것으로 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 침대의 높이에 기초하여 상기 거주자의 기립 높이를 설정하고,
    상기 제어부는 상기 거주자의 위치가 상기 기립 높이보다 높은 경우 상기 거주자가 기립하였다고 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 침대의 높이 및 상기 이격 거리를 이용하여 상기 거주자의 위치가 상기 침대를 기준으로 오차 범위 이상으로 벗어나는지 여부를 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 거주자의 위치 정보를 외부로 알리는 통신부를 더 포함하고,
    상기 거주자의 위치가 상기 침대를 기준으로 오차 범위 이상으로 벗어나는 경우 상기 통신부는 상기 거주자가 상기 침대를 이탈하였음을 알리는 신호를 출력하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센서부는 상기 거주자가 위치하는 침대 상에 배치되고,
    상기 제1 센서부는 상기 거주자가 상기 침대를 이탈하는지 여부를 판단하기 위한 감지 영역을 가지고,
    상기 제어부는 상기 거주자가 상기 감지 영역 내에 존재하는 경우 상기 거주자는 위험 상태에 있지 않는 것으로 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    사람의 움직임에 대한 행동 패턴 정보를 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부가 측정한 상기 거주자의 움직임에 대한 패턴을 상기 데이터베이스부에 저장된 상기 행동 패턴 정보와 비교하여 상기 거주자의 상태를 판단하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  17. 제1 높이에 배치되어 거주자의 움직임을 감지하는 제1 센서부;
    상기 제1 높이보다 높은 위치인 제2 높이에 배치되어 상기 거주자의 움직임을 감지하는 제2 센서부; 및
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부에 의해 측정된 상기 거주자와의 거리에 기초하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지하는 제어부를 포함하고,
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부는 상기 거주자가 거주하는 장소의 바닥을 기준으로 수직하는 방향으로 중첩되도록 배치되고,
    상기 제어부는 상기 제1 센서부에서 상기 제2 센서부를 향하는 방향을 일축으로 하는 직교 좌표계를 설정하고,
    상기 제어부는 상기 일축 상의 좌표 외의 다른 좌표는 동일하도록 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부의 좌표를 설정하고,
    상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부 각각은 상기 거주자까지의 최단거리를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 최단거리들, 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부 사이의 거리에 기초하여 상기 거주자의 높이를 계산하여 상기 거주자의 낙상 행위 및 기립 행위를 감지하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 최단거리들, 상기 제1 센서부의 좌표, 상기 제2 센서부의 좌표 및 상기 거주자의 높이에 기초하여 상기 거주자와 상기 일축과의 거리를 계산하는,
    낙상 및 기립 감지 장치.
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