KR102114638B1 - 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수면 중인 사용자의 뇌졸중여부를 판단하기 위해 웨어러블 전자기기와 같은 장치를 이용하여 사용자의 생체신호를 측정하거나 동작을 측정하여 수면 중인 사용자의 뇌졸중의 발생여부를 판단하거나 발생을 예측할 수 있는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템에 관한 것으로, 수면 중인 사용자의 뇌파를 포함하는 생체신호를 측정하는 생체신호 측정부, 수면 중인 사용자의 주변에 설치되거나 사용자에게 부착 또는 착용되어 사용자의 동작정보를 측정하는 동작정보 측정부, 상기 생체신호 측정부 및 동작정보 측정부에서 측정된 사용자의 생체신호 및 동작정보를 전송받아 수면 중인 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단하거나 뇌졸중 발생을 예측하는 뇌졸중 판단부 및 상기 뇌졸중 판단부에서 뇌졸중이 발생했다고 판단되거나 뇌졸중 발생이 예측되었을 경우 사용자 또는 지정된 곳에 경보음 또는 경고 메시지를 출력하는 알림부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 수면 중인 사용자의 뇌졸중여부를 판단하기 위해 웨어러블 전자기기와 같은 장치를 이용하여 사용자의 생체신호를 측정하거나 동작을 측정하여 수면 중인 사용자의 뇌졸중의 발생여부를 판단하거나 발생을 예측할 수 있는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템에 관한 것이다.
뇌졸중(Stroke)은 뇌혈류 이상으로 인해 갑작스레 유발되는 국소적인 신경학적 결손 증상을 통칭한다. 뇌졸중은 다양한 원인으로 발생할 수 있으며, 전체 연령에 걸쳐 나타날 수 있는 증상이지만 주로 노년에 발생한다.
뇌는 상기한 뇌졸중과 같은 증상에 상당히 취약한 기관으로, 혈액 공급이 30초 동안 차단되면 조직의 허혈 상태로 대사 과정에 이상이 오기 시작하고, 1분 동안 중단되면 뇌세포의 기능이 마비되며, 5분간 중단되면 불가역성 변화로 신경세포의 괴사가 오게 된다. 따라서 이러한 뇌졸중을 예방하고, 뇌졸중의 발생시 긴급히 치료를 받아야 할 필요성이 있었다.
한국등록특허 제10-1565970호("수면 중 뇌졸중 판단 장치 및 방법", 2015.11.23., 이하 선행기술 1)에는 수면 중 사용자의 뇌졸중의 여부를 판단할 수 있는 장치에 관하여 개시되어 있다. 선행기술 1 방식을 간략하게 설명하면, 사용자의 신체에 설치된 각종 장치들로부터 사용자의 특정 부위(예를 들어 손 또는 발)의 움직임 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 기반으로 사용자의 뇌졸중 여부를 판단하는 방식이다. 선행기술 1의 경우 수면 중 사용자의 뇌졸중 여부를 판단할 수 있는 효과가 있으나, 사용자의 움직임을 기반으로 뇌졸중의 발생여부를 판단하기 때문에 그 신뢰도가 낮고, 수면 중 뇌졸중의 발생을 예측할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템의 목적은 수면 중인 사용자의 뇌졸중 여부를 사용자의 생체신호 및 동작정보를 통해 판단하여, 보다 정확하게 사용자의 뇌졸중 여부를 판단함과 동시에, 취득되는 정보를 데이터베이스화하여 사용자의 뇌졸중을 예측할 수 있는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은, 수면 중인 사용자의 뇌파를 포함하는 생체신호를 측정하는 생체신호 측정부, 수면 중인 사용자의 주변에 설치되거나 사용자에게 부착 또는 착용되어 사용자의 동작정보를 측정하는 동작정보 측정부, 상기 생체신호 측정부 및 동작정보 측정부에서 측정된 사용자의 생체신호 및 동작정보를 전송받아 수면중인 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단하거나 뇌졸중 발생을 예측하는 뇌졸중 판단부 및 상기 뇌졸중 판단부에서 뇌졸중이 발생했다고 판단되거나 뇌졸중 발생이 예측되었을 경우 사용자 또는 지정된 곳에 경보음 또는 경고 메시지를 출력하는 알림부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 생체신호 측정부는 사용자에 착용되거나 부착되어 사용자의 뇌파를 포함하는 생체신호를 측정하거나, 사용자와 비접촉식으로 설치되어 사용자의 생체신호를 측정할 수 있다.
또한, 상기 생체신호 측정부에서 측정된 정보와 사용자의 건강정보가 저장되는 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 뇌졸중 판단부는 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 근거로 수면 중인 사용자의 생체신호의 기준범위를 결정하고, 상기 생체신호 측정부에서 측정되는 생체신호와 상기 기준범위를 비교 분석하여 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단하거나 뇌졸중 발생을 예측할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은 상기 뇌졸중 판단부에서 뇌졸중의 발생 또는 예측된 이력을 저장하는 뇌졸중 이력 저장부를 더 포함하며, 상기 뇌졸중 판단부는 상기 뇌졸중 이력 저장부에 저장된 뇌졸중 발생 또는 예측 이력과 상기 데이터베이스에 기저장된 사용자의 건강정보를 근거로 상기 기준범위를 결정할 수 있다.
또한, 상기 동작정보 측정부는 수면 중인 사용자의 하부에 다수개가 평면으로 배열되어 사용자의 하중에 의한 압력을 측정하는 압력센서 또는 수면 중인 사용자의 하부에 설치되어 침대의 진동을 측정하는 진동센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 뇌졸중 판단부는 다수의 상기 압력센서 중 압력이 측정되는 압력센서의 변화량 또는 상기 진동센서에서 측정되는 진동의 크기를 기준치와 비교하여, 수면 중인 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 사용자의 건강정보는 건강검진 이력, 건강검진 정보 또는 상기 생체신호 측정부에서 측정된 사용자의 생체신호일 수 있다.
또한, 상기 알림부는 상기 뇌졸중 판단부에서 뇌졸중의 발생했다고 판단하거나 뇌졸중의 발생이 예측되었을 때, 경보음을 출력하여 사용자 또는 주변 사람들에게 알리거나, 가족, 보호자 또는 응급의료센터를 포함하는 미리 지정된 곳에 미리 정해진 신호를 송신할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은 상기 생체신호 측정부에서 측정되는 생체신호를 분석하여 사용자의 심리상태를 파악한 후 상기 데이터베이스에 저장하는 심리분석부를 더 포함하며, 상기 뇌졸중 판단부는 상기 심리분석부에 저장된 사용자의 심리정보를 활용하여 뇌졸중 발생여부를 판단하거나 예측할 수 있다.
또한, 상기 생체신호 측정부, 동작정보 측정부, 뇌졸중 판단부 및 알림부는 각각 통신수단을 포함하고, 통신망을 통해 상호 통신할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템에 의하면, 수면 중인 사용자의 뇌졸중 발생을 판단 또는 예측하고, 이를 사용자, 주변 사람 또는 인근 병원과 같이 미리 지정된 곳에 알림으로써 수면 중인 사용자의 뇌졸중 발생을 예방하고, 뇌졸중 발생시 신속하게 응급처치를 할 수 있도록 사용자 또는 주변사람들에게 알리는 효과가 있다.
또한 본 발명은 수면 중 사용자의 뇌졸중의 발생 예측을 수면 중인 사용자의 생체신호, 동작정보, 건강검진 이력, 예측되는 심리 상태를 이용하여 종합적으로 판단하므로, 수면 중인 사용자의 뇌졸중 발생 여부 및 발생 예측의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정부와 동작정보 측정부의 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 동작정부 측정부의 다른 예시도.
도 4는 발명의 일실시예에 의한 수면 중인 사용자에게 측정되는 생체신호를 이용한 뇌졸중의 발생 또는 뇌졸중의 예측의 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 수면 중인 사용자의 동작정보를 이용한 뇌졸중의 발생을 판단하는 순서도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정부와 동작정보 측정부의 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 동작정부 측정부의 다른 예시도.
도 4는 발명의 일실시예에 의한 수면 중인 사용자에게 측정되는 생체신호를 이용한 뇌졸중의 발생 또는 뇌졸중의 예측의 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 수면 중인 사용자의 동작정보를 이용한 뇌졸중의 발생을 판단하는 순서도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 본 발명의 일실시예에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은 구체적으로 수면 중인 사용자의 생체신호를 기준으로 뇌졸중의 발생여부 판단 및 예측하고, 수면 중인 사용자의 동작정보를 기준으로 뇌졸중의 발생을 판단하는 과정으로 나뉠 수 있다. 따라서 이하 본 발명의 일실시예에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템을 구성하는 각각의 구성들에 관하여 설명한 후, 본 발명의 각각의 동작에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템의 블록도를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은 생체신호 측정부(100), 동작정보 측정부(200), 뇌졸중 판단부(300), 데이터베이스(400), 알림부(500) 및 뇌졸중 이력 저장부(600)를 포함할 수 있다.
생체신호 측정부(100)는 수면 중인 사용자의 생체신호를 측정할 수 있도록 사용자가 착용하는 각종 웨어러블 기기 또는 사용자의 신체에 부착되어 각종 생체신호를 측정할 수 있도록 부착형 전극을 포함하는 장치일 수 있다.
도 2에는 생체신호 측정부(100)의 실시예로써, 스마트밴드(110), 심전도전극(120) 및 뇌파전극(130)을 부착한 수면 상태의 사용자가 도시되어 있다. 스마트밴드(110)는, 사용자의 생체신호 중 심박수와 피부전도도를 측정할 수 있고, 심전도전극(120)는 사용자의 심전도를, 뇌파전극(130)는 사용자의 뇌파를 측정할 수 있다. 단, 본 발명의 생체신호 측정부(100)는 도 2에 도시된 종류에 한정하지 않고 이 외에도 심박수, 안전도, 피부전도도, 혈압 및 체온과 같은 종류의 생체신호를 측정할 수 있는 기기가 될 수 있으며, 생체신호 측정부(100)는 각각에서 측정되는 생체신호를 외부, 즉 후술할 뇌졸중 판단부(300)로 송신하기 위해 생체신호 측정부(100)는 통신수단을 포함할 수 있다.
생체신호 측정부(100)에서 측정되는 뇌파로 대표되는 사용자의 생체신호를 측정하는 것은, 일반적으로 뇌졸중 발생 또는 발생이 예측될 경우 사용자의 뇌파를 비롯한 각종 생체신호가 변화하기 때문으로, 생체신호 측정부(100)는 사용자의 뇌파를 포함하는 생체신호를 지속적으로 측정하며, 후술할 뇌졸중 판단부(300)에서는 생체신호 측정부(100)에서 측정된 생체신호를 근거로 뇌졸중의 발생을 판단하거나 발생을 예측할 수 있다. 사용자의 뇌파를 포함하는 사용자의 생체신호를 측정하여 뇌졸중의 발생여부를 판단하는 방식은 선행기술 1처럼 사용자의 움직임만을 이용하여 뇌졸중의 발생여부를 간접적으로 판단하는 방식보다 직접적인 방식으로, 본 발명은 종래의 기술보다 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
생체신호 측정부(100)에서 측정 가능한 사용자의 생체신호 중 안전도는 사용자의 안면에 별도의 전극을 부착해, 안구의 전후 전위차를 측정하여 안구의 운동을 측정하는 것으로, 측정되는 안전도를 통해 사용자가 깊게 또는 얕게 잠들었는지 여부와 뇌졸중의 발생여부를 알 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하면 일반적인 사람의 경우 렘수면(REM)과 비렘수면(Non-REM)수면이 주기적으로 나타나는데, 뇌졸중이 발생했을 때에는 주기적으로 나타나는 렘수면과 비렘수면이 주기적으로 나타나지 않고, 순간적으로 렘수면으로 변경될 수 있으며, 이를 통해 뇌졸중 발생 여부를 판단할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 동작정보 측정부(200)는 수면 중인 사용자의 주변에 설치되어 수면 중인 사용자의 동작정보, 즉 동작을 측정한다. 이는 뇌졸중이 발생했을 경우, 대부분의 환자들이 경련을 일으키기 때문으로, 동작정보 측정부(200)에서 측정되는 사용자의 동작정보가 경련이라고 판단될 경우, 후술할 뇌졸중 판단부(300)는 환자에게 뇌졸중이 발생했다고 판단할 수 있다.
도 2에는 동작정보 측정부(200)의 일예가 도시되어 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 동작정보 측정부(200)는 사용자의 주변(침대)에 설치되어 수면 중인 사용자에 의한 진동을 측정하는 진동센서(210)를 포함할 수 있다. 진동센서(210)는 수면 중인 사용자가 경련을 일으킬 경우 이를 측정하여 후술할 뇌졸중 판단부(300)로 송신하는 역할을 하며, 진동센서(210)에서 측정된 정보를 뇌졸중 판단부(300)로 송신하기 위해 동작정보 측정부(200)는 별도의 통신수단을 포함할 수 있다.
도 3에는 동작정보 측정부(200)의 다른 예로써, 도 2에 도시된 바와 같이 동작정보 측정부(200)는 사용자의 주변(침대)에 설치되어, 수면 중인 사용자의 하중에 의해 가해지는 압력을 측정하되, 다수가 평면상에 배열되어 있는 압력센서(220)를 포함할 수 있다. 압력센서(220)는 사용자가 수면 중에 얼마나 자주 자세를 변경하는지 여부를 측정하기 위한 것으로, 압력센서(220)를 이용한 뇌졸중의 발생 판단에 관한 구체적인 방법은 후술한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 뇌졸중 판단부(300)는 생체신호 측정부(100)에서 측정된 사용자의 생체신호와 동작정보 측정부(200)에서 측정된 사용자의 동작정보를 근거로 뇌졸중의 발생여부를 판단하거나, 발생을 예측할 수 있다.
뇌졸중 판단부(300)는 상기한 바와 같은 동작을 위해, 본 발명의 다른 구성들로부터 정보를 수신할 수 있는 통신수단을 포함할 수 있고, 상기한 바와 같은 동작을 할 수 있도록 프로그래밍된 기기로 구현될 수 있다.(예를 들어 스마트폰에 내장된 어플리케이션 형태)
도 1에 도시된 바와 같이, 데이터베이스(400)는 사용자의 건강정보가 저장되는 것으로, 일종의 네트워크 또는 무선통신을 이용해 양방향 통신이 가능한 서버(Server)일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 데이터베이스(400)에 저장되는 사용자의 건강정보는 대표적으로 생체신호 측정부(100)에서 지속적으로 측정되어 데이터베이스(400)에 저장되는 생체신호별 이력(주기적(예를 들어 1시간 간격)으로 측정된 뇌파정보)일 수 있으며, 이를 위해 생체신호 측정부(100)는 미리 정해진 시간간격마다 데이터베이스(400)로 측정된 사용자의 생체신호를 송신할 수 있다.
데이터베이스(400)에 저장되는 다른 건강정보로는, 개개인의 건강검진을 관리하는 건강보험공단과 같은 기관에서 지속적으로 입력받는 건강검진 이력일 수 있으며, 건강검진 이력의 경우 사용자의 성명, 나이, 가족병력과 같은 개인정보부터 검진날짜, 해당 건강검진에서 측정된 사용자의 생체정보를 포함할 수 있다.
상기 데이터베이스(400)에 저장되는 또 다른 건강정보로는, 사용자의 측정 뇌파(EMR)가 있을 수 있다. 사용자의 측정 뇌파(EMR)는, 사용자가 뇌졸중이 발생한 이력이 있어 해당 뇌졸중의 치료과정 중 별도로 뇌파를 측정한 경우의 뇌파정보이다, 즉, 데이터베이스(400)에 저장되는 사용자의 뇌파는 생체신호 측정부(100)에서 측정된 뇌파뿐만 아니라, 치료과정에서 측정된 뇌파측정이력일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 알림부(500)는 뇌졸중 판단부(300)에서 뇌졸중이 발생했다고 판단하거나, 뇌졸중의 발생이 예측되었을 경우 이를 사용자 또는 지정된 곳에 알린다.
알림부(500)는 음성 또는 소리를 출력하는 스피커 형태로 구현되어, 사용자에게 뇌졸중이 발생했다고 판단되거나 예측되었을 경우 적절한 경보음 또는 알림음을 출력하여 사용자에게 위험을 경고하거나 지정된 곳(예를 들어 가족, 보호자 또는 병원의 응급실)과 같은 곳에 메시지를 보내도록 통신수단을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 뇌졸중 이력 저장부(600)는 일종의 데이터베이스로, 뇌졸중 판단부(300)에서 뇌졸중이 발생했다고 판단하거나, 뇌졸중의 발생이 예측되었을 경우 발생/예측 이력이 저장되고, 뇌졸중 판단부(300)로 해당 이력을 송신한다. 뇌졸중 판단부(300)는 뇌졸중 판단부(300)에서 송신된 뇌졸중 발생/예측 이력을 수신하여 예측의 정확도를 높일 수 있다. 즉, 본 발명은 뇌졸중 이력 저장부(600)를 지속적으로 업데이트하는 Fine-tuning하여 뇌졸중 판단부(300)에서 사용자의 뇌졸중 발생여부 판단 및 예측시 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은 상기한 구성들 외에도, 심리분석부를 더 포함할 수 있다.
심리분석부는 생체신호 측정부(100)에서 측정되는 사용자의 생체신호를 분석해 사용자의 심리상태를 파악한 후, 이를 데이터베이스(400)에 저장한다. 심리 분석부는 생체신호 측정부(100)로부터 측정된 생체신호 정보를 수신하고 이를 데이터베이스(400)에 송신 및 저장하기 위한 통신수단을 포함할 수 있으며, 생체신호 측정부(100)와 동일한 장치에 프로그램 형태로 구현될 수 있다.
측정되는 사용자의 생체신호를 이용하여 사용자의 심리상태를 분석하는 연구는 최근 들어 다양하게 진행되고 있다. 이의 대표적인 예로 "뇌전도와 심박변이를 이용한 감성 분석 알고리즘에 대한 연구"(전기환 외 4명, 한국컴퓨터정보학회 논문지 제15권 제10호, 2010.10)에서는 뇌전도와 심박변이 패턴을 분석하여 평온, 집중, 긴장 우울 등의 감성으로 분류하였고, 이 외에도 피부전도도와 같은 기타 생체신호를 사용하여 인간의 감성을 분류하는 연구가 진행되고 있으며, 본 발명은 이와 같은 연구결과를 활용하여 상기 생체신호 측정부(100)로 측정되는 사용자의 생체신호를 이용해 사용자의 감정 상태를 분석하고 이를 데이터베이스(400)에 저장하여 뇌졸중 판단부(300)에서 사용자의 뇌졸중 발생 여부를 판단하거나 발생을 예측할 때, 데이터베이스(400)에 저장된 감정정보를 활용할 수 있다.
생체신호 측정부(100)에서 실시간으로 측정되어 뇌졸중 발생 예측에 사용된 사용자의 생체신호는, 상기 뇌졸중 판단부(300)에서 사용된 후 상기 데이터베이스(400)에 저장되어, 기저장된 건강정보로 활용될 수 있다. 즉, 제1시점 이후의 제2시점에서 상기 뇌졸중 판단부(300)에서 뇌졸중 발생을 예측할 때 사용되는 기저장된 사용자의 건강정보는 제1시점에서 상기 생체신호 측정부(100)가 측정한 사용자의 생체 신호일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 각각의 구성끼리 통신하기 위한 통신망이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 통신망은 생체신호 측정부(100)에서 측정된 생체 정보를 뇌졸중 판단부(300)로 송신하거나 동작정보 측정부(200)에서 측정된 동작 정보를 뇌졸중 판단부(300)로 송신할 때 송신 매체 역할을 하며, 상기한 생체신호 측정부(100) 또는 동작정보 측정부(200) 외에도 본 발명의 구성들끼리 송신할 때 사용될 수 있다.
통신망은 다양한 종류가 사용될 수 있으며, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 와이맥스(Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 통신망 또는 시스템 구현 방식에 따라 이더넷(Ethernet), xDSL(ADSL, VDSL), HFC(Hybrid Fiber Coaxial Cable), FTTC(Fiber to The Curb), FTTH(Fiber To The Home) 등의 유선 통신망을 포함할 수도 있다.
아울러, 본 발명의 통신망은 다수의 접속망(미도시) 및 이들을 연결하는 코어망(미도시)으로 이루어진 이동통신망을 포함할 수 있다. 여기서, 접속망은 단말과 직접 접속하여 무선 통신을 수행하는 망으로, 예를 들어 BS(Base Station), BTS(Base Transceiver Station), NodeB, eNodeB 등과 같은 다수의 기지국과, BSC(Base Station Controller), RNC(Radio Network Controller)와 같은 기지국 제어기로 구현될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 기지국에 일체로 구현되어 있던 디지털 신호 처리부와 무선 신호 처리부를 각각 디지털 유니트(Digital Unit, 이하 DU)와 무선 유니트(Radio Unit, 이하 RU)로 구분하여, 다수의 영역에 각각 다수의 RU(미도시)를 설치하고, 다수의 RU를 집중화된 DU와 연결하여 구성할 수도 있다. 또한, 접속망과 함께 모바일 망을 구성하는 코어망(미도시)은 접속망과 외부 망, 예컨대, 인터넷망과 같은 다른 통신망을 연결하는 역할을 수행한다.
이러한 코어망은 앞서 설명한 바와 같이, 접속망 간의 이동성 제어 및 스위칭 등의 이동통신 서비스를 위한 주요 기능을 수행하는 네트워크 시스템으로서, 서킷 교환(circuit switching) 또는 패킷 교환(packet switching)을 수행하며, 모바일 망 내에서의 패킷 흐름을 관리 및 제어한다. 또한, 코어망은 주파수간 이동성을 관리하고, 접속망 및 코어망 내의 트래픽 및 다른 네트워크, 예컨대 인터넷망과의 연동을 위한 역할을 수행할 수도 있다. 이러한 코어망은 SGW(Serving GateWay), PGW(PDN GateWay), MSC(Mobile Switching Center), HLR(Home Location Register), MME(Mobile Mobility Entity)와 HSS(Home Subscriber Server) 등을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 통신망은 인터넷망을 포함할 수 있다. 인터넷망은 TCP/IP 프로토콜에 따라서 정보가 교환되는 통상의 공개된 통신망, 즉 공용망을 의미한다. 본 발명은 상기 통신망을 이용하여 생체신호 측정부(100), 동작정보 측정부(200), 뇌졸중 판단부(300), 데이터베이스(400), 알림부(500) 및 뇌졸중 이력 저장부(600)가 상호 연동하여 본 발명에 따른 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템을 이용한 건강 진단 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 생체신호 측정부(100)는 비접촉식 생체신호 측정장치를 포함할 수 있다. 비접촉식 생체신호 측정장치란 사용자와 이격된 위치에서 사용자의 심박수 또는 호흡수를 측정하는 것으로, 비접촉식으로 동작하는 심박수/호흡수 측정 장치라면 어떠한 것이라도 이용 가능하며, 예를 들어 심장 박동 주기 또는 호흡신호를 측정하기 위해 사용자의 흉부에 초광대역 임펄스 신호를 송부하고, 상기 송부된 초광대역 임펄스 신호가 반사되어 되돌아온 신호를 수신하는 방식으로 사용자의 생체신호를 측정할 수 있다.
비접촉식 생체신호 측정장치는 사용자의 수면을 방해하지 않도록 침대 주변에 복수개가 설치될 수 있으며, 사용자의 수면 중 움직임에 따라 신호를 송신하는 모듈이 이동 가능하도록 설치될 수 있고, 영상처리 또는 기타의 방식을 이용하여 사용자의 움직임에 연동하여 이동하도록 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예의 동작 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
[생체신호를 이용하여 뇌졸중 발생여부를 판단/예측하는 동작 실시예]
도 4는 본 발명의 뇌졸중 판단부(300)가 동작하여 생체신호 측정부(100)에서 측정되는 신호를 통해 뇌졸중의 발생을 판단하거나 예측하는 순서도를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 뇌졸중 판단부(300)는 데이터베이스(400)에 저장된 사용자의 건강정보와 뇌졸중 이력 저장부(600)에 저장된 뇌졸중 이력을 수신한 후, 생체신호의 기준범위를 설정한다. 도 4에서는 본 발명에서 사용/측정되는 다양한 종류의 생체신호 중 일예로써 혈압의 기준범위를 설정하는 것을 설명하며, 뇌졸중 판단부(300)은 데이터베이스(400)로부터 수신한 건강정보와 뇌졸중 이력 저장부(600)로부터 수신한 사용자의 뇌졸중 이력을 근거로 사용자의 혈압의 기준범위의 하한선인 Min과 상한선인 Max를 설정한다.
뇌졸중 판단부(300)가 데이터베이스(400)에 기저장된 건강정보를 활용하는 방식은 건강정보에 포함되는 건강검진 이력 또는 측정된 생체신호를 통해, 사용자가 정상 상태일 때의 생체신호들의 범위의 평균을 내거나, 건강검진 정보에 검진을 담당한 주차의가 권장한 생체신호 범위로 결정될 수 있다.
뇌졸중 판단부(300)는 기준범위를 설정한 후, 생체신호 측정부(100)로부터 실시간으로 측정된 생체신호, 즉 현재 혈압을 수신하여, 실시간으로 측정된 혈압이 기준범위 내에 포함되지는 여부를 판단한다. 생체신호 측정부(100)에서 실시간으로 측정된 혈압이 상기 기준범위를 벗어날 경우 뇌졸중 판단부(300)는 사용자에게 뇌졸중이 발생했다고 판단하고, 알림부(500)를 동작시킨 후 뇌졸중 발생 이력을 뇌졸중 이력 저장부(600)에 뇌졸중 발생 이력을 저장한다.
뇌졸중 판단부(300)에서 사용자의 뇌졸중 발생을 예측하기 위해서는, 상기 기준범위가 도 4에 도시된 바와 같이 순차적으로 좁아질 수 있다.
도 4를 참고하여 이를 보다 상세히 설명하면, 뇌졸중 판단부(300)는 생체신호 측정부(100)에서 실시간으로 측정된 사용자의 혈압이 기준범위에 포함될 경우, 기준범위를 초기의 90% 수준으로 감축하여, 측정된 혈압이 90% 수준으로 감축된 범위에 포함되는지를 판단하고, 측정된 혈압이 기분범위의 90% 수준으로 감축된 범위를 벗어날 경우 뇌졸중 발생이 예측된다고 판단할 수 있다. 뇌졸중 발생이 예측될 경우 뇌졸중 판단부(300)는 알림부(500)를 동작시킨 후, 뇌졸중 발생예측 이력을 뇌졸중 이력 저장부(600)에 저장할 수 있다. 알림부(500)의 동작은 경고음을 출력하거나, 미리 정해진 메시지를 지정된 곳에 송신하는 형태가 될 수 있다.
상기한 바와 같은 동작 실시예에서 뇌졸중 판단부(300)는 기준범위를 90%, 80%와 같이 순차적으로 줄여나가면서 일정 수준까지 감축된 기준범위로 사용자의 뇌졸중의 발생여부를 예측할 수 있다.
알림부(500)의 경우, 생체신호 측정부(100)에서 실시간으로 측정된 사용자의 혈압이 기준범위의 100%, 90%, 80% 각각의 범위에 포함되지 않을 경우, 서로 다른 경고음 또는 메시지를 출력할 수 있다. 예를 들어, 알림부(500)는 1단계인 기준범위의 100%를 초과했을 경우에는 "비상"과 같이 현재 응급처치가 필요하다는 경고음 또는 긴급 메시지를 출력할 수 있고, 측정된 혈압이 기준범위의 90%이상, 100%이내일 경우 "위험"과 같이 사용자 또는 주변사람들에게 경고하는 메시지를 출력할 수 있으며, 측정된 혈압이 기준범위의 80%이상 90%이내일 경우 "주의"와 같은 경고음 또는 메시지를 출력할 수 있다. 단, 출력되는 경고음 또는 메시지에는 동시간대 사용자의 생체신호들이 함께 출력될 수 있다.
상기한 바와 같은 기준범위의 100%, 90%, 80%는 하나의 예로써, 다양한 범위가 있을 수 있고 혈압 외에도 생체신호 측정부에서 측정되는 다양한 생체신호들이 적용될 수 있다.
알림부(500)에서 출력하는 알림음의 경우, 각 단계별로 적절한 응급처치 방법이 함께 출력될 수 있다. 예를 들어 사용자의 상태가 "비상"일 때에는 주변의 사람들이 CPR과 같은 응급처치를 할 수 있도록 CPR의 방법에 대한 방법이 "비상" 알림음과 함께 출력될 수 있다. 또한 상기 알림부(500)에서 출력하는 알림음의 세기는 사용자의 상태에 따라 차등적으로 출력될 수 있다. 예를 들어 "주의"의 출력값이 상기 알림부(500)에서 출력되는 알림음의 최대 출력값의 60%가 될 수 있으며, "위험"의 경우 80%, "비상"의 경우 100%가 될 수 있다.
상기 알림부(500)에서 사용자의 위치를 보호자, 가족 또는 응급의료센터에 송신할 때 사용자의 위치를 함께 송신할 수 있으며, 이를 위해 사용자가 착용하는 생체신호 측정부(100) 또는 동작정보 측정부(600)는 사용자의 위치를 파악하는 GPS와 같은 수단을 더 포함할 수 있다.
[동작정보를 이용하여 뇌졸중 발생여부를 판단하는 동작 실시예]
도 5는 본 발명의 뇌졸중 판단부(300)가 동작정보 측정부(200)의 압력센서(220)에서 측정되는 사용자의 동작정보를 근거로 수면 중인 사용자의 뇌졸중 발생여부 및 발생을 예측하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 5에 도시된 과정을 간략하게 설명하면, 뇌졸중 판단부(300)는 소정의 시간(수분 이내)동안 압력이 측정되는 압력센서(220)가 어느 정도로 변화하는지를 계산한 후, 계산된 값이 기준치에 어느 정도까지 근접하는지 또는 초과하는지 비교하여 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단하는 방식이다.
이를 도 3을 참고하여 보다 상세히 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 수면 중인 사용자는 일정 시간이 경과한 후(도 3을 기준으로 x분 후) 자세를 변경할 수 있다. 이때, 사용자의 하부에 설치 및 배열된 다수의 압력센서(220) 중 수면 중인 사용자의 하중에 의해 압력이 측정되는 압력센서는 초기와 x분 후가 다르다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 초기에 압력센서(220a, 220b)는 사용자에 의해 눌린 상태이지만, x분 후에는 사용자가 자세를 변경하여, 눌리지 않은 상태가 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 단일의 압력센서는 소정 시간(수분 이내)동안 사용자의 하중에 의해 눌려 압력이 측정되거나 압력이 측정되지 않도록 변경되었을 때, 변경되는 횟수만큼 가중치를 부여하고, 모든 가중치를 더해 자세변경가중치t를 계산할 수 있다. 자세변경가중치t는 값이 크면 수면 중인 사용자가 자주 움직였다는 의미이고, 따라서 뇌졸중이 발생했을 가능성이 높다고 판단할 수 있다. 자세변경가중치t의 값이 작으면 수면 중인 사용자가 덜 자주 움직여, 뇌졸중이 발생했을 가능성이 낮다고 판단할 수 있다.
뇌졸중 판단부(300)의 경우, 압력센서(220)에서 측정되어 계산된 자세변경가중치 t를 기준치와 비교하여, t가 기준치의 80%이상 90%이하일 경우 알림부(500)를 동작시켜 "주의" 경고음 또는 메시지를 출력하고, 기준치의 90%이상 100%이하일 경우 "위험" 경고음 또는 메시지를, 기준치의 100%를 초과했을 경우 "비상" 경고음 또는 메시지를 출력한 후, 뇌졸중 발생 이력 또는 예측 이력을 뇌졸종 이력 저장부(600)에 저장할 수 있다. 도 5에 사용되는 기준치의 경우 정상상태로 수면 중인 사용자의 움직임을 일정 기간 동안 관찰 및 데이터를 수집하여, 통계학적으로 계산될 수 있다.
상기 자세변경가중치t의 경우, 소정의 기준시간동안 계산되되, 기준시간이 초과할 경우 초기화될 수 있다.
도 5에 도시된 방식은, 동작정보 측정부(200)의 압력센서(220)를 이용한 방식의 일예이고, 이 외에도 침대에 설치된 진동센서(210)에서 수면 중 사용자의 움직임에 의한 진동을 감지하여, 감지되는 진동이 사용자가 경련을 일으킬 경우 발생하는 파장과 유사한 특징을 보이거나, 기준세기 이상의 진동이 감지될 경우, 뇌졸중 판단부(300)는 사용자에 뇌졸중이 발생했다고 판단할 수 있다.
상기한 동작 실시예에서는 각각 생체신호와 사용자의 동작정보 각각을 별개로 판단하여 뇌졸중의 발생여부를 판단하거나 뇌졸중 발생을 예측하는 방법에 대해서 상세히 설명했지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 생체신호를 이용하는 방식과 동작정보를 이용하는 방식이 혼용되어, 각각의 단점을 보완하고 장점을 살릴 수 있도록 사용될 수 있다.
이상 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은 한 사용자에게 적용되는 경우를 설명하였다. 그러나 본 발명에 의한 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템은 한 사용자에게 적용될 뿐만 아니라, 사용자 개개인의 데이터베이스(400)에 저장된 정보가 모여 상위 데이터베이스를 이룰 수 있으며, 중앙 정부, 지자체 또는 기업에서는 이를 활용 또는 근거로 뇌졸중 관련 정책을 시행하거나 뇌졸중 환자들의 건강을 관리할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 생체신호 측정부
110 : 스마트밴드
120 : 심전도전극
130 : 뇌파전극
200 : 동작정보 측정부
210 : 진동센서
220 : 압력센서
300 : 뇌졸중 판단부
400 : 데이터베이스
500 : 알림부
600 : 뇌졸중 이력 저장부
110 : 스마트밴드
120 : 심전도전극
130 : 뇌파전극
200 : 동작정보 측정부
210 : 진동센서
220 : 압력센서
300 : 뇌졸중 판단부
400 : 데이터베이스
500 : 알림부
600 : 뇌졸중 이력 저장부
Claims (10)
- 수면 중인 사용자의 뇌파를 포함하는 생체신호를 측정하는 생체신호 측정부;
수면 중인 사용자의 주변에 설치되거나 사용자에게 부착 또는 착용되어 사용자의 동작정보를 측정하는 동작정보 측정부;
상기 생체신호 측정부 및 동작정보 측정부에서 측정된 사용자의 생체신호 및 동작정보를 전송받아 수면중인 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단하거나 뇌졸중 발생을 예측하는 뇌졸중 판단부; 및
상기 뇌졸중 판단부에서 뇌졸중이 발생했다고 판단되거나 뇌졸중 발생이 예측되었을 경우 사용자 또는 지정된 곳에 경보음 또는 경고 메시지를 출력하는 알림부;
를 포함하되,
상기 동작정보 측정부는
수면 중인 사용자의 하부에 다수개가 2차원적으로 배열되어 사용자의 하중에 의한 압력을 측정하는 압력센서 및 수면 중인 사용자의 하부에 설치되어 침대의 진동을 측정하는 진동센서를 포함하고,
상기 압력센서는 소정 시간 이내에 사용자의 하중에 의한 압력측정유무의 변경횟수에 따라 가중치를 부가하고, 모든 상기 가중치를 더해 자세변경가중치를 계산하며,
상기 뇌졸중 판단부는 상기 압력센서들 중, 선택되는 어느 하나의 압력센서에서 계산된 자세변경가중치와 기준치를 비교하여 상기 자세변경가중치가 기준치에 근접하거나 초과하면 주의, 위험 또는 비상에 해당하는 경고음 또는 메시지를 출력하도록 상기 알림부를 동작시키는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 생체신호 측정부는
사용자에 착용되거나 부착되어 사용자의 뇌파를 포함하는 생체신호를 측정하거나, 사용자와 비접촉식으로 설치되어 사용자의 생체신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 생체신호 측정부에서 측정된 정보와 사용자의 건강정보가 저장되는 데이터베이스를 더 포함하고,
상기 뇌졸중 판단부는 상기 데이터베이스에 저장된 정보를 근거로 수면 중인 사용자의 생체신호의 기준범위를 결정하고, 상기 생체신호 측정부에서 측정되는 생체신호와 상기 기준범위를 비교 분석하여 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단하거나 뇌졸중 발생을 예측하는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 뇌졸중 판단부에서 뇌졸중의 발생 또는 예측된 이력을 저장하는 뇌졸중 이력 저장부를 더 포함하며,
상기 뇌졸중 판단부는 상기 뇌졸중 이력 저장부에 저장된 뇌졸중 발생 또는 예측 이력과 상기 데이터베이스에 기저장된 사용자의 건강정보를 근거로 상기 기준범위를 결정하는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 뇌졸중 판단부는
다수의 상기 압력센서 중 압력이 측정되는 압력센서의 변화량 또는 상기 진동센서에서 측정되는 진동의 크기를 기준치와 비교하여, 수면 중인 사용자의 뇌졸중 발생여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 사용자의 건강정보는
건강검진 이력, 건강검진 정보 또는 상기 생체신호 측정부에서 측정된 사용자의 생체신호인 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 알림부는
상기 뇌졸중 판단부에서 뇌졸중의 발생했다고 판단하거나 뇌졸중의 발생이 예측되었을 때, 경보음을 출력하여 사용자 또는 주변 사람들에게 알리거나, 가족, 보호자 또는 응급의료센터를 포함하는 미리 지정된 곳에 미리 정해진 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 생체신호 측정부에서 측정되는 생체신호를 분석하여 사용자의 심리상태를 파악한 후 상기 데이터베이스에 저장하는 심리분석부를 더 포함하며,
상기 뇌졸중 판단부는 상기 심리분석부에 저장된 사용자의 심리정보를 활용하여 뇌졸중 발생여부를 판단하거나 예측하는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 생체신호 측정부, 동작정보 측정부, 뇌졸중 판단부 및 알림부는 각각 통신수단을 포함하고, 통신망을 통해 상호 통신하는 것을 특징으로 하는 수면 중 뇌졸중 모니터링 시스템.
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