KR102119805B1

KR102119805B1 - 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102119805B1
Application number: KR1020190019418A
Authority: KR
Inventors: 송원경; 안광옥; 이소정
Original assignee: 대한민국
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-06-10

Abstract

본 발명은 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시스템은 침대에 누워있는 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부, 그리고 상기 센서부를 통해 측정된 신호를 기초로 모니터링 대상자의 수면 상태를 모니터링한 정보를 제공하는 컨트롤러를 포함한다. 상기 센서부는, 상기 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 비접촉 방식으로 측정하는 비접촉식 센서를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는, 비접촉식 센서 설치 모드 시, 모니터링 대상자에서 발생하는 신호를 모사하는 신호 모사 장치를 이용하여 상기 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다.

Description

수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템 및 방법{Bio-Information Measurement System and Method for Sleep Monitoring and Coaching}

본 발명은 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

수면 상태에 있는 동안 뇌와 신체의 모든 기관이 휴식상태에 돌입하고 낮 시간에 축적된 각종 피로물질을 분해하여 생활의 질을 높여 준다. 이처럼 수면의 중요성은 더할 나위 없지만, 현대 사회에서 많은 사람들이 양질의 수면을 취하지 못하거나 수면 무호흡 증상이 발생하는 등의 수면 장애를 겪고 있다.

수면 장애를 해결하기 위해서는 무엇보다 자신의 수면 상태를 판단하는 작업이 선행되어야 한다. 수면 상태를 판단하는 가장 객관적이고 정확한 방법은 수면다원검사(polysomnography; PSG)이다. 수면다원검사는 수면 중인 사용자의 뇌전도(Electroncephalogram; EEG), 근전도(Electromyogram; EMG), 심전도(Electrocardiogram; ECG), 산소포화도, 가슴 및 복부 움직임, 호흡량, 코골이 등 다양한 생체 신호가 측정하고, 측정된 다양한 생체 신호를 종합하여 사용자의 수면 상태를 판단하는 검사이다. 예를 들어, 수면다원검사를 통해 상술한 생체 신호로부터 수면 중 무호흡, 부정맥, 급속 안구운동, 수면 중 깊은 잠인 논렘 수면(Non-Rapid Eye Movement; Non-REM) 단계가 얼마나 많은지가 판단될 수 있다.

그러나, 수면다원검사는 상술한 생체 신호를 측정하기 위해 다수의 전문 장치들을 이용하기 때문에 사용자에게 비용 부담이 있으며, 병원의 수면검사실에서 수면을 해야 하기 때문에 번거롭다는 문제도 있다. 또한, 사용자의 신체에 다수의 접촉식 측정 장치를 부착해야 하기 때문에 사용자에게 불편함을 유발하여 평소 수면 상태의 진단이 어려울 수도 있다.

따라서, 사용자의 편의성 및 비용 절감 측면에서 사용자에게 신체 구속적인 측정 장치를 부착하지 않고 사용자의 수면 상태를 보다 간편하게 판단할 수 있는 수면 상태 모니터링 방법 및 장치가 개발되고 있다.

가령 순환계에서 심장 및 혈액의 동작으로부터 야기되는 신체의 반동 동작을 측정하는 심탄도법(ballistocardiography)을 이용하는 기술도 개발되고 있다. 심탄도법은 순환계에서 이동함에 따라 혈액의 가속에 의해 생성되는 신체의 순간적 동작을 검출할 수 있도록 트랜스듀서가 이용된다. 예를 들면, 미국특허 제4,657,025호는 단일 트랜스듀서에서 심장 및 혈액의 동작으로부터 야기되는 신체의 반동 동작을 감지하는 장치를 개시했다. 트랜스듀서는 환자의 심박 및 호흡 기능의 동작에 의해 통상적 침대 상에서 야기되는 진동의 수직 방향으로의 감도를 강화시키도록 구성된 전자기 센서이며, 환자와 떨어져 있는 침대 상에 위치된 센서와 침대에 있는 환자 사이에 물리적 결합 없이도 측정이 가능한 것으로 알려져 있다.

그러나 이러한 비접촉 방식 센서를 이용하는 경우, 매우 미약한 신호를 민감한 센서를 통하여 기록하기 때문에, 기록된 신호의 정확도를 높이기 위해서는 수면 환경(침대 위치 또는 침구 종류 등)의 변화에 따라 센서의 위치 선정이 중요하다. 그리고 센서의 위치가 선정된 후에도 교정(침대에 사람이 있는 경우와 없는 경우에 데이터를 수집하여 측정 신호의 임계치(threshold) 등 파라미터를 변경) 과정이 필요하다.

특히 중증장애인의 경우 특수 침대(전동 침대)나 특수 침구(욕창 방지 매트리스) 등을 사용하는 경우가 많아 데이터 측정이 어렵고, 센서 위치 선정 및 교정을 위해 휠체어에서 침대로, 침대에서 휠체어로 장애인을 이승하는 과정이 번거롭고 타인이 도움이 꼭 필요하며 많은 시간과 노력이 요구되는 문제점이 있다.

한편 비접촉 방식 또는 손목 밴드형 생체정보 측정 장치의 경우, 정상인을 대상으로 개발되어 수면 상태 변환(잠에 들거나 잠에서 깨어나는 상태)을 활동성(Activity) 값을 기반으로 판단한다. 중증장애인 또는 자발적인 움직임이 불가능한 사람의 경우는 깨어있는 상태에서도 움직임이 거의 없어서 수면 상태 변환을 활동성 값을 기준으로 판단하면 오류가 발생할 가능성이 크다. 그리고 수면에 대한 코칭 시에도 수면의 절대적인 양(실제 잠이 든 시간 정보)과 수면의 질(잠이 들었을 때의 생체 정보와 잠에서 깨어났을 때 생체 정보를 바탕으로 수면으로 인한 회복 정도를 판단 등)이 중요한데, 깨어있는 시간도 잠이 든 시간으로 판단할 경우 정확한 코칭이 불가능하다는 문제가 있다.

한국등록특허 제1,182,994호(등록일자: 2012.09.07)

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 비접촉식 센서의 위치 선정 및 교정을 편리하게 할 수 있고, 중증장애인에 대한 정확한 수면 모니터링 및 코칭이 가능한 생체정보 측정 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템은 침대에 누워있는 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부, 그리고 상기 센서부를 통해 측정된 신호를 기초로 모니터링 대상자의 수면 상태를 모니터링한 정보를 제공하는 컨트롤러를 포함한다.

상기 센서부는, 상기 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 비접촉 방식으로 측정하는 비접촉식 센서를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 비접촉식 센서 설치 모드 시, 모니터링 대상자에서 발생하는 신호를 모사하는 신호 모사 장치를 이용하여 상기 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다.

상기 비접촉식 센서는, 상기 침대의 매트 위, 상기 침대의 매트 아래 또는 상기 침대의 프레임에 설치될 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 비접촉식 센서에서 측정된 신호로부터 모니터링 대상자의 심박 관련 신호 또는 호흡 관련 신호를 추출해낼 수 있다.

상기 신호 모사 장치는, 심장에서 혈액을 방출할 때 발생하는 힘의 간격과 세기를 모사하는 심장 박동 모사 장치일 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 심장 박동 모사 장치를 동작시키지 않은 상태에서 상기 비접촉식 센서에서 측정된 제1 신호 데이터, 그리고 상기 심장 박동 모사 장치를 상기 침대 상에 위치시키고 상기 심장 박동 모사 장치를 동작시킨 상태에서 상기 비접촉식 센서에서 측정된 제2 신호 데이터를 이용하여 상기 비접촉식 센서의 설치 위치가 적정한지 판단할 수 있다.

연령별, 성별 및 장애 유형별로 상기 심장 박동 모사 장치의 동작 파라미터를 다르게 설정할 수 있다.

상기 비접촉식 센서는, 가속도 센서, 압력 센서, 압전 센서 및 Ultra-wideband(UWB) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 센서부는, 상기 모니터링 대상자의 수면 상태 여부를 모니터링하기 위한 수면 판단 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 수면 판단 센서는, 뇌파 측정 센서, 카메라 및 BIS(Bispectral Index) 측정 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는, 상기 모니터링 대상자가 비수면 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 모니터링 대상자의 보호자에게 미리 설정된 항목에 대한 경보를 제공하지 않을 수 있다.

상기 센서부는, 상기 모니터링 대상자의 무호흡 여부를 판단하기 위한 무호흡 판단 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 무호흡 판단 센서는, 산소 포화도 측정 센서 및 호흡 압력 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 침대에 눕는 모니터링 대상자가 복수 명인 경우, 상기 신호 모사 장치를 모니터링 대상자의 수만큼 이용할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 방법은 비접촉식 센서 설치 모드 시, 컨트롤러가, 모니터링 대상자에서 발생하는 신호를 모사하는 신호 모사 장치를 이용하여 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공하는 단계를 포함한다.

상기 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공하는 단계는, 상기 심장 박동 모사 장치를 동작시키지 않은 상태에서 상기 비접촉식 센서에서 제1 신호 데이터를 측정하는 단계, 상기 심장 박동 모사 장치를 상기 침대 상에 위치시키고 상기 심장 박동 모사 장치를 동작시킨 상태에서, 상기 비접촉식 센서에서 제2 신호 데이터를 측정하는 단계, 그리고 상기 컨트롤러가 상기 제1 신호 데이터와 상기 제2 신호 데이터를 이용하여 상기 비접촉식 센서의 설치 위치가 적정한지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 비접촉식 센서의 위치 선정 및 교정을 편리하게 할 수 있고, 중증장애인에 대한 정확한 수면 모니터링 및 코칭이 가능한 장점이 있다. 또한 중증장애인에 대해 실제 잠이 든 상태를 명확히 판단하고 잠이 든 상태에서의 호흡수, 심박수, 활동량 등의 생체 정보를 지속적으로 모니터링하고 보호자에게 필요한 정보를 제공할 수 있어, 중증장애인의 욕창 예방, 응급 상태 대처 등이 가능하다. 또한 수면의 질 정보를 바탕으로 중증장애인의 평소 건강 상태 점검이나 수면의 질 향상을 위한 전문가의 조언 등이 가능하므로 중증장애인의 건강 관리에 도움을 줄 수 있다. 그리고 이 시스템을 통해 보호자의 도움이 필요한 시점에만 알람을 줌으로써 보호자의 수면의 질 향상에도 도움을 줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템의 비접촉식 센서 설치 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 시스템(100)은 센서부(110), 컨트롤러(120), 저장부(130), 표시부(140) 및 통신부(150)를 포함한다. 그리고 시스템(100)은 통신망을 통해 사용자 단말(200)과 각종 정보 및 데이터를 교환할 수 있다.

통신망은 구내 정보 통신망(local area network, LAN), 도시권 통신망(metropolitan area network, MAN), 광역 통신망(wide area network, WAN), 인터넷, 2G, 3G, 4G, LTE 이동 통신망, 블루투스, 와이파이(Wi-Fi), 와이브로(Wibro), 위성 통신망, LoRa, Sigfox 등의 LPWA(Low Power Wide Area) 네트워크 등을 포함할 수 있으며, 통신 방식도 유선, 무선을 가리지 않으며 어떠한 통신 방식이라도 상관없다.

사용자 단말(200)은 본 발명에 따른 수면 모니터링 및 코칭 서비스를 제공하기 위한 어플리케이션이 설치될 수 있다. 그리고 사용자 단말(200)은 은 스마트폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC, 개인 휴대 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA)나 웹 패드(Web Pad) 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 정보 통신 단말로 구현될 수 있다.

사용자 단말(200)은 모니터링 대상자에 의해 사용되거나, 모니터링 대상자를 보호하는 보호자에 의해 사용될 수 있다. 그리고 모니터링 대상자와 보호자 각각 별도의 사용자 단말(200)을 이용할 수 있다.

센서부(110)는 침대에 누워있는 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함한다.

센서부(110)는 유선 또는 무선으로 컨트롤러(120)에 측정된 신호를 전송할 수 있다.

컨트롤러(120)는 센서부(110)를 통해 측정된 신호를 기초로 모니터링 대상자의 수면 상태를 모니터링한 정보를 제공할 수 있다. 예컨대 모니터링 대상자의 수면 중 호흡수, 심박수, 활동량, 뇌파, 자세 변화 등의 움직임, 무호흡 여부, 잠이 들거나 잠에서 깨어나는 등의 수면 상태 변환과 관련된 정보 등을 제공할 수 있다. 그리고 모니터링 대상자의 수면 상태를 모니터링하여 응급 상황이 발생한 것으로 판단된 경우 사용자 단말(200)에 경보 메시지를 전송할 수도 있다.

또한 컨트롤러(120)는 사용자 단말(200)에 모니터링 대상자의 자세 변환 주기 정보를 제공하거나, 또는 욕창 발생 등을 방지하기 위해 자세 변환이 필요한 시점마다 안내 메시지를 전송할 수도 있다.

또한 컨트롤러(120)는 모니터링 대상자의 수면 상태를 모니터링한 정보를 기초로 미리 정해진 알고리즘에 따라 수면의 질을 분석하고, 분석 결과를 제공할 수도 있다.

센서부(110)는 비접촉식 센서부(111), 수면 판단 센서부(113) 및 무호흡 판단 센서부(115)를 포함할 수 있다.

비접촉식 센서부(111)는 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 비접촉 방식으로 측정할 수 있는 가속도 센서, 압력 센서 및 압전 센서 등으로 구현할 수 있다. 예컨대 비접촉식 센서부(111)는 로드셀 센서, PVDF 필름 센서, EMFi(Electro Mechanical Film) 센서, 피에조 센서 등과 같이 모니터링 대상자가 침대에 누운 상태에서 움직이거나 또는 호흡이나 심장 박동 등에 의해 침대에 가해지는 힘이나 진동 등을 측정할 수 있는 센서로 구현될 수 있다.

비접촉식 센서부(111)는 침대의 매트 위, 침대의 매트 아래 또는 매트가 놓여지는 침대의 프레임 등에 설치될 수 있다.

컨트롤러(120)는 비접촉식 센서부(111)에서 측정된 신호로부터 모니터링 대상자의 심박 관련 신호 또는 호흡 관련 신호를 추출해낼 수 있다. 컨트롤러(120)는 해당 신호 데이터를 처리하기 위한 프로세서, 필터 등의 각종 전자적 구성 요소를 포함할 수 있다.

혈액을 신체의 말단 부위까지 전송하기 위해 혈액을 심장에서 방출하는 과정에서 심장의 운동 및 대동맥에서의 집단적인 혈액의 움직임은 외부에 미약한 힘을 가하게 된다. 따라서 비접촉식 센서부(111)를 모니터링 대상자가 누워있는 침대의 매트 위, 매트 아래 또는 침대의 프레임 등의 소정 위치에 설치해놓고, 비접촉식 센서부(111)에서 측정된 신호로부터 심탄도법(ballistocardiography)을 적용하여 순환계에서 심장 및 혈액의 동작으로부터 야기되는 신체의 반동 동작과 관련하여, 혈액의 가속에 의해 생성되는 신체의 순간적 동작 등 심박 관련 신호 등을 검출해낼 수 있다.

마찬가지로 환자의 호흡 동작에 의해 침대에 가해지는 힘에 의한 침대의 미세한 진동을 비접촉식 센서부(111)를 통해 측정하고, 컨트롤러(120)가 이를 처리하여 모니터링 대상자의 호흡 관련 신호 등을 추출해내는 것도 가능하다.

한편 매우 미약한 신호를 민감한 비접촉식 센서부(111)를 통하여 측정하여 기록하기 때문에, 기록된 신호의 정확도를 높이기 위해서는 수면 환경(침대 위치 또는 침구 종류 등)의 변화에 따라 센서의 위치 선정이 중요하다.

비접촉식 센서의 설치 위치가 적정한지 판단하고 신호 교정 작업 등을 수행하기 위해서 다음과 같은 방법이 사용된다. 먼저 비접촉식 센서를 침대에 설치하고, 침대가 비어 있는 상태에서 신호를 측정한다. 그리고 침대에 환자가 누운 상태에서 신호를 측정한다. 그리고 침대가 비어 있는 상태에서 측정된 신호와 침대에 환자가 누운 상태에서 측정한 신호를 비교하여 설치 위치의 적정 여부를 판단하고, 센서 신호 교정 등을 수행하게 된다. 센서 위치 선정 및 교정을 위해 이러한 작업을 수차례 반복할 수 있다. 그런데 중증장애인의 경우 이러한 작업을 수차례 반복하는 것은 중증장애인이나 보호자에게 매우 어려운 작업일 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 시스템(100)은 비접촉식 센서 설치 및 교정을 편리하게 할 수 있는 비접촉식 센서 설치 모드를 제공할 수 있다.

비접촉식 센서 설치 모드 시, 컨트롤러(120)는 모니터링 대상자에서 발생하는 신호를 모사하는 신호 모사 장치(300)를 이용하여 비접촉식 센서부(111)의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공할 수 있다.

신호 모사 장치(300)는 심장에서 혈액을 방출할 때 발생하는 힘의 간격과 세기를 모사하는 심장 박동 모사 장치로 구현할 수 있다. 심장 박동으로 인한 혈류 흐름 등을 모사할 수 있는 미세 유체 기계 등이 개발되고 있으며, 그 외에도 심장에서 혈액을 방출할 때 발생하는 힘의 간격과 세기를 모사할 수 있는 장치가 이용될 수 있다. 한편 신호 모사 장치(300)는 심장 박동 모사 장치를 탑재한 마네킹 등과 같은 장치로 구현될 수도 있다.

사용자는 컨트롤러(120)에서 제공되는 비접촉식 센서 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보에 따라 비접촉식 센서부(111)의 설치 위치를 조정할 수 있다.

비접촉식 센서 설치 모드에서 시스템(100)의 동작에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명한다.

한편 실시예에 따라서 비접촉식 센서부(111)는 Ultra-wideband(UWB) 센서 등을 이용할 수도 있다. UWB 센서를 이용해서 모니터링 대상자의 호흡 및 심박 신호 측정을 하는 것도 가능하다.

수면 판단 센서부(113)는 모니터링 대상자의 수면 상태 여부를 모니터링하기 위한 신호를 센싱할 수 있으며, 뇌파 측정 센서, 카메라 및 BIS 측정 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

뇌파 측정 센서는 모니터링 대상자의 이마 옆 앞 부분(pre-frontal) 영역 등에 전극을 부착하여 EEG(Electroencephalography) 신호 등을 측정하는 센서로 구현될 수 있다. 뇌파 측정 센서를 이용하여 측정된 뇌파 신호의 주파수 변환을 수행하여, 시간에 따른 주파수 성분의 변화(깨어 있다가 잠이 드는 경우, 알파파(8~13Hz) 성분의 감소)를 보고 미리 정해진 임계치보다 작아지면 잠이든 것으로 판단할 수 있다.

카메라는 모니터링 대상자가 침대에 누워있는 모습이나 머리 부분을 촬영하는 가시광 카메라, 적외선 카메라 등을 구현할 수 있다. 카메라를 통해 촬영된 모니터링 대상자의 얼굴을 분석하여, 눈을 감고 뜨는 지를 파악할 수 있다. 그리고 모니터링 대상자가 일정 시간 이상 눈을 감고 있으면 잠이 든 상태로 판단할 수 있다.

BIS 측정 센서는 바이스펙트랄 지수(Bispectral Index)를 측정할 수 있는 장치로, 측정된 바이스펙트랄 지수를 통해 판단되는 뇌의 각성정도에 따라 모니터링 대상자가 잠에 들었는지, 또는 잠에서 깨어났는지 등을 판단할 수도 있다.

컨트롤러(120)는 수면 판단 센서부(113)에서 측정된 신호를 기초로, 실제 잠이 든 시간 정보, 수면의 질 정보 등을 파악하여, 수면 코칭 정보를 제공할 수 있다.

한편 컨트롤러(120)는 모니터링 대상자가 비수면 상태인 것으로 판단된 경우, 모니터링 대상자의 보호자에게 미리 설정된 항목에 대한 경보를 제공하지 않을 수 있다. 예컨대 모니터링 대상자가 잠에 들지 않은 경우, 모니터링 대상자에게 해당 정보를 직접 제공하거나, 모니터링 대상자가 의사소통이 가능하므로 보호자에게 경고를 하지 않아도 될 수 있다.

물론 비수면 상태이더라도 반드시 보호자에게 경보를 제공할 필요가 있는 항목은 사용자에 의해 임의로 비수면 상태에서 경보 미제공 항목으로 설정되지 않도록 구현될 수 있다.

무호흡 판단 센서부(115)는 모니터링 대상자의 무호흡 여부를 판단하기 위한 신호를 센싱할 수 있으며, 산소 포화도 측정 센서 및 호흡 압력 센서 등으로 구현할 수 있다.

컨트롤러(120)는 무호흡 판단 센서부(115)에서 측정된 신호를 기초로 모니터링 대상자에게 무호흡증이 발생했는지 판단할 수 있다.

컨트롤러(120)는 딥러닝, 머신러닝 등의 인공지능 알고리즘을 통해 센서부(110)에서 측정된 데이터를 분석할 수 있다. 컨트롤러(120)는 측정 데이터를 분석한 결과에 따라 위험 상황 발생 경보, 수면의 질의 추세 판단에 따른 수면 코칭, 또는 모니터링 대상자에 대해 수면 중 필요한 돌봄 서비스(예컨대 일정한 주기나 필요한 시점마다의 자세 변환 등)와 관련된 정보 등을 제공할 수 있다.

저장부(130)는 시스템(100)의 동작과 관련된 각종 정보, 데이터, 프로그램 등을 저장하는 기능을 수행하며, 하드디스크, 롬, 램, SSD 등의 각종 메모리 모듈로 구현할 수 있다.

표시부(140)는 시스템(100)의 동작과 관련된 각종 정보나 데이터 등을 화면에 표시하는 기능을 수행하며, 모니터 등과 같은 디스플레이 모듈을 통해 구현할 수 있다.

통신부(150)는 시스템(100)이 외부 장치, 예컨대 사용자 단말()이나 외부 서버(도시하지 않음) 등과 각종 정보 및 데이터를 통신망을 통해 교환할 수 있도록 지원하는 유무선 통신 인터페이스 모듈로 구현할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템의 비접촉식 센서 설치 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템(100)은 단계(S210) 내지 단계(S260)로 이루어지는 비접촉식 센서 설치 모드 동작을 수행하면서 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 보호자 등의 사용자에게 제공할 수 있다.

먼저 비접촉식 센서부(111)를 침대의 매트 위, 아래 또는 프레임 등의 소정의 위치에 설치하고 나서(S210), 신호 모사 장치(300)인 심장 박동 모사 장치를 동작시키지 않은 상태에서 비접촉식 센서부(111)에서 미리 정해진 시간 동안 제1 신호 데이터를 측정할 수 있다(S220). 단계(S220)에서 심장 박동 모사 장치는 동작하지 않는 상태로 침대의 매트리스 위에 놓여 있을 수도 있다. 물론 침대의 매트리스 위에 심장 박동 모사 장치가 놓여있지 않은 상태에서 단계(S220)가 수행될 수도 있다.

심장 박동 모사 장치는 모니터링 대상자가 누울 것으로 예정된 침대의 매트리스 상의 위치에 놓여지는 것이 바람직하다.

다음으로 침대의 매트리스 위에 위치한 심장 박동 모사 장치를 동작시키면서, 비접촉식 센서부(111)에서 미리 정해진 시간 동안 제2 신호 데이터를 측정할 수 있다(S230). 단계(S230)에서 심장 박동 모사 장치를 모니터링 대상자의 연령, 성별 및 장애유형 등을 고려하여 미리 설정된 동작 파라미터에 따라 동작시킬 수 있다. 이를 위해 연령별, 성별 및 장애 유형별로 심장에서 혈액을 방출할 때 발생하는 힘의 간격과 세기 등의 동작 파라미터를 다르게 설정할 수 있는 심장 박동 모사 장치를 이용할 수 있다.

컨트롤러(120)는 단계(S220)와 단계(S230)에서 측정된 제1 신호 데이터와 제2 신호 데이터를 이용하여 비접촉식 센서부(111)의 설치 위치가 적정한지 판단할 수 있다(S240).

제1 신호 데이터는 모니터링 대상자가 침대에 누워있지 않은 조건에서 측정된 것이므로, 제1 신호 데이터에서 가장 큰 신호 세기를 노이즈(noise) 레벨로 정할 수 있다. 한편 제2 신호 데이터는 (심장 모사 장치에 의해) 모니터링 대상자가 침대에 누워있는 조건에서 측정된 것으로, 제1 신호 데이터의 노이즈 레벨을 이용하여 제2 신호 데이터를 보정한 데이터를 구할 수 있다. 다음으로 제2 신호를 보정한 데이터에서 심장박동수를 추출해낼 수 있다. 컨트롤러(120)는 보정된 제2 신호 데이터에서 추출된 심장박동수(BPM2)와 심장 박동 모사 장치에 설정된 심장박동수(BPM1)을 비교하여 그 차이가 미리 정해진 기준 이하이면 비접촉식 센서부(111)의 설치 위치가 적정한 것으로 판단할 수 있다. 반대로 심장박동수(BPM2)와 심장박동수(BPM1)의 차이가 미리 정해진 기준을 초과하면 비접촉식 센서부(111)의 설치 위치가 부적합한 것으로 판단할 수 있다. 예컨대 심장 박동 모사 장치에 설정된 심장박동수(BPM1)가 120이고, 제2 신호 데이터에서 추출된 심장박동수(BPM2)가 118로 차이가 '2'이고, 미리 정해진 기준이 '3'이라고 하면, 비접촉식 센서부(111)의 설치 위치가 적합한 것으로 판단할 수 있다.

컨트롤러(120)는 비접촉식 센서부의 설치 위치가 부적합한 것으로 판단되면(S240-N), 센서 위치 변경이 필요하거나, 센서 설치 위치 부적합을 나타내는 메시지를 표시부(140)에 출력할 수 있다(S250).

그러면 보호자 등의 사용자는 비접촉식 센서부(111)의 침대 상의 설치 위치를 변경하고 다시 단계(S210) 내지 단계(S240)를 반복되게 할 수 있다.

한편 비접촉식 센서부의 설치 위치가 적정하면(S240-Y), 컨트롤러(120)는 비접촉식 센서부의 설치 위치가 적합하다는 메시지를 표시부(140)에 출력하고(S260), 비접촉식 센서 설치 모드를 종료할 수 있다.

한편 지금까지 하나의 심장 박동 모사 장치가 침대 매트리스 상에 놓여진 경우에 대해 설명하였다. 그러나 2인용 침대와 같이 환자와 보호자가 침대를 함께 이용하거나, 복수의 환자가 함께 이용하는 경우도 있을 수 있다. 이 경우 심장 박동 모사 장치를 침대를 함께 이용하는 모니터링 대상자의 수만큼 각각이 누울 것으로 예정된 위치에 위치시키고 위에서 설명한 방법을 수행할 수도 있다.

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

침대에 누워있는 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부, 그리고
상기 센서부를 통해 측정된 신호를 기초로 모니터링 대상자의 수면 상태를 모니터링한 정보를 제공하는 컨트롤러
를 포함하고,
상기 센서부는,
상기 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 비접촉 방식으로 측정하는 비접촉식 센서를 포함하고,
상기 컨트롤러는,
비접촉식 센서 설치 모드 시, 모니터링 대상자에서 발생하는 신호를 모사하는 신호 모사 장치를 이용하여 상기 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 1 항에서,
상기 비접촉식 센서는,
상기 침대의 매트 위, 상기 침대의 매트 아래 또는 상기 침대의 프레임에 설치되고,
상기 컨트롤러는,
상기 비접촉식 센서에서 측정된 신호로부터 모니터링 대상자의 심박 관련 신호 또는 호흡 관련 신호를 추출해내는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 2 항에서,
상기 신호 모사 장치는,
심장에서 혈액을 방출할 때 발생하는 힘의 간격과 세기를 모사하는 심장 박동 모사 장치이고,
상기 컨트롤러는,
상기 심장 박동 모사 장치를 동작시키지 않은 상태에서 상기 비접촉식 센서에서 측정된 제1 신호 데이터, 그리고 상기 심장 박동 모사 장치를 상기 침대 상에 위치시키고 상기 심장 박동 모사 장치를 동작시킨 상태에서 상기 비접촉식 센서에서 측정된 제2 신호 데이터를 이용하여 상기 비접촉식 센서의 설치 위치가 적정한지 판단하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 3 항에서,
연령별, 성별 및 장애 유형별로 상기 심장 박동 모사 장치의 동작 파라미터를 다르게 설정할 수 있는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 3 항에서,
상기 비접촉식 센서는,
가속도 센서, 압력 센서, 압전 센서 및 Ultra-wideband(UWB) 센서 중 적어도 하나를 포함하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 5 항에서,
상기 센서부는,
상기 모니터링 대상자의 수면 상태 여부를 모니터링하기 위한 수면 판단 센서를 더 포함하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 6 항에서,
상기 수면 판단 센서는,
뇌파 측정 센서, 카메라 및 BIS(Bispectral Index) 측정 센서 중 적어도 하나를 포함하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 6 항에서,
상기 컨트롤러는,
상기 모니터링 대상자가 비수면 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 모니터링 대상자의 보호자에게 미리 설정된 항목에 대한 경보를 제공하지 않는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 5 항에서,
상기 센서부는,
상기 모니터링 대상자의 무호흡 여부를 판단하기 위한 무호흡 판단 센서
를 더 포함하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 9 항에서,
상기 무호흡 판단 센서는,
산소 포화도 측정 센서 및 호흡 압력 센서 중 적어도 하나를 포함하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 시스템.
제 1 항에서,
상기 침대에 눕는 모니터링 대상자가 복수 명인 경우, 상기 신호 모사 장치를 모니터링 대상자의 수만큼 이용하는 생체정보 측정 시스템.
침대에 누워있는 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함하는 센서부, 그리고 상기 센서부를 통해 측정된 신호를 기초로 모니터링 대상자의 수면 상태를 모니터링한 정보를 제공하는 컨트롤러를 포함하는 수면 모니터링 및 코칭을 위한 생체정보 측정 방법에 있어서,
비접촉식 센서 설치 모드 시, 상기 컨트롤러가, 모니터링 대상자에서 발생하는 신호를 모사하는 신호 모사 장치를 이용하여 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공하는 단계
를 포함하고,
상기 센서부는,
상기 모니터링 대상자로부터 발생하는 신호를 비접촉 방식으로 측정하는 상기 비접촉식 센서를 포함하는 방법.
제 12 항에서,
상기 비접촉식 센서는,
상기 침대의 매트 위, 상기 침대의 매트 아래 또는 상기 침대의 프레임에 설치되고,
상기 컨트롤러가,
상기 비접촉식 센서에서 측정된 신호로부터 모니터링 대상자의 심박 관련 신호 또는 호흡 관련 신호를 추출해내는 방법.
제 13 항에서,
상기 신호 모사 장치는,
심장에서 혈액을 방출할 때 발생하는 힘의 간격과 세기를 모사하는 심장 박동 모사 장치이고,
상기 비접촉식 센서의 설치 위치의 적정 여부에 대한 정보를 제공하는 단계는,
상기 심장 박동 모사 장치를 동작시키지 않은 상태에서 상기 비접촉식 센서에서 제1 신호 데이터를 측정하는 단계,
상기 심장 박동 모사 장치를 상기 침대 상에 위치시키고 상기 심장 박동 모사 장치를 동작시킨 상태에서, 상기 비접촉식 센서에서 제2 신호 데이터를 측정하는 단계, 그리고
상기 컨트롤러가 상기 제1 신호 데이터와 상기 제2 신호 데이터를 이용하여 상기 비접촉식 센서의 설치 위치가 적정한지 판단하는 단계
를 포함하는 방법.
제 14 항에서,
연령별, 성별 및 장애 유형별로 상기 심장 박동 모사 장치의 동작 파라미터를 다르게 설정할 수 있는 방법.
제 14 항에서,
상기 비접촉식 센서는,
가속도 센서, 압력 센서, 압전 센서 및 Ultra-wideband(UWB) 센서 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
제 12 항에서,
상기 침대에 눕는 모니터링 대상자가 복수 명인 경우, 상기 신호 모사 장치를 모니터링 대상자의 수만큼 이용하는 방법.