KR102139047B1 - 스마트 헬스케어 매트리스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 헬스케어 매트리스에 관한 것으로, 외피의 내부에 적어도 하나의 쿠션부재가 적층되어 구비된 매트리스와, 매트리스의 쿠션부재에 형성된 소정의 공간부에 장착되며, 레이더를 이용하여 매트리스 상에 존재하는 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 비접촉식으로 검출하는 적어도 하나의 헬스케어 센서모듈과, 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 저장하는 저장모듈과, 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이 모듈과, 각 헬스케어 센서모듈로부터 검출된 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 제공받아 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석한 후, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 데이터베이스(DB)화하여 상기 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 디스플레이 모듈의 동작을 제어하는 헬스케어 제어모듈을 포함함으로써, 병원 혹은 개인 생활공간 등에서 사용하는 매트리스를 통해 환자나 개인의 호흡, 심박, 및 움직임 상태 등 다양한 헬스케어 상태정보를 효율적으로 관찰할 수 있다.

Description

스마트 헬스케어 매트리스{SMART HEALTH CARE MATTRESS}

본 발명은 스마트 헬스케어 매트리스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건강하고 편안한 숙면을 위한 스마트 헬스케어 매트리스에 관한 것이다.

일반적으로, 호흡수와 같은 생체신호는 인체의 건강상태, 이상 유/무를 가장 간편하게 진단할 수 있는 요소 중 하나이다. 주로 중환자, 응급환자, 수술 중 환자, 또는 건강 유지에 취약한 노약들에게 생체신호측정기(예를 들어, 호흡기)를 부착하여 지속적으로 생체신호를 체크하고 있다.

예컨대, 수술 중인 환자에게 산소마스크를 부착시켜 수술 중 환자의 호흡 상태를 지속적으로 체크하게 되는데, 산소마스크는 환자에게 공포감을 줄 수 있으며, 산소마스크와 호흡 상태 모니터링 장치를 연결하는 많은 수의 연결선으로 인해 의사 등 사람의 동선에 제약을 주며, 다른 시술 또는 수술과 병행하기 어려운 불편한 점이 있었다.

또한, 병원에서 입원 또는 수술하고 있는 환자뿐만 아니라, 병원 밖에서 생활을 하는 사람들의 호흡 상태를 체크할 필요가 있는 경우가 많다. 예를 들어, 호흡 패턴이 불안정한 노약자나 부모와 다른 공간에서 생활하는 영유아들의 호흡 패턴이나 수면 중 호흡 패턴을 측정할 필요가 있다.

특히, 최근에는 수면 중에 일시적으로 호흡을 하지 않는 질병인 수면 무호흡증을 진단하는 정도에서 나아가, 실제적인 호흡수 또는 호흡량을 측정하여 그 사람의 건강상태를 진단하는데 활용할 필요가 있다.

그러나, 종래에는 병원 내에 마련되어 있는 것과 같은 호흡 측정 장비 없이 사용자의 호흡수 및 호흡량을 정확히 측정하여 데이터를 획득하고, 획득한 데이터를 병원 내의 의사 등에게 정확히 전달하는 데에는 어려움이 있었다.

특히, 단순 센서 등을 몸에 부착하여 그 센서로부터 획득된 1차 신호를 이용하여 호흡수를 측정하는 종래의 방법은 그 정확도에 있어서 병원 장비를 통해 호흡수를 측정하는 방법에 비해 많이 부족한 상태이다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 국내특허등록 제10-1654914호(호흡 측정 장치 및 그를 이용한 호흡 측정 방법)에서는, 사용자의 몸에 부착 가능한 패드와, 상기 패드에 설치되고, 상기 사용자의 호흡에 의한 상기 사용자의 몸의 움직임에 따라 발생하는 신호를 측정하는 3개 이상의 센서와, 상기 3개 이상의 센서 중 적어도 2개 이상의 센서에서 측정된 신호를 이용하여 상기 사용자의 호흡수를 측정하는 판단부를 포함하되, 상기 센서는 제1 센서 및 제2 센서를 포함하고, 상기 판단부는 상기 제1 센서에 의해 측정된 제1 신호와 상기 제2 센서에 의해 측정된 제2 신호를 비교하고, 미리 설정된 범위의 시간차 내에 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 피크값이 나타나는 횟수를 카운트하여 상기 호흡수로 카운트함으로써, 정확하게 사용자의 호흡수를 간편하고 정확하게 측정할 수 있는 호흡 측정 장치를 개시하고 있다.

이러한 종래 기술에서는 병원 밖의 일상생활 중의 사용자의 호흡 데이터를 병원 등의 시스템으로 전송하여 원격으로 사용자의 건강상태를 실시간으로 체크할 수 있으며, 사용자에게 산소마스크 등의 장비를 부착하지 않고 사용자의 호흡수를 측정하여, 수술 및 다양한 치료와 병행하면서 환자의 호흡 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 장점이 있다.

하지만, 종래 기술의 호흡 측정 장치 및 호흡 측정 방법에서는 사용자의 몸에 부착하는 접촉식 장치로서, 사용자가 착용하지 않으면 호흡을 측정할 수 없다는 한계점을 안고 있다.

국내특허등록 제10-1654914호(2016.10.10. 공고) 국내특허공개 제10-2006-0005092호(2006.01.17. 공개)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 근거리에서 레이더를 통하여 비접촉식으로 매트리스 상에 존재하는 측정 대상의 거리를 측정하고 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡 및/또는 심박을 감지함으로써, 병원 혹은 개인 생활공간 등에서 사용하는 매트리스를 통해 환자나 개인의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 등 다양한 헬스케어 상태정보를 효율적으로 관찰할 수 있도록 한 스마트 헬스케어 매트리스를 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면은, 외피의 내부에 적어도 하나의 쿠션부재가 적층되어 구비된 매트리스; 상기 매트리스의 쿠션부재에 형성된 소정의 공간부에 장착되며, 레이더를 이용하여 상기 매트리스 상에 존재하는 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 비접촉식으로 검출하는 적어도 하나의 헬스케어 센서모듈; 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 저장하는 저장모듈; 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이 모듈; 및 각 헬스케어 센서모듈로부터 검출된 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 제공받아 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석한 후, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 데이터베이스(DB)화하여 상기 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 디스플레이 모듈의 동작을 제어하는 헬스케어 제어모듈을 포함하는 스마트 헬스케어 매트리스를 제공하는 것이다.

여기서, 각 헬스케어 센서모듈은, 상기 매트리스 상에 존재하는 해당 측정 대상에 대하여 레이더 펄스(Radar Pulse)를 갖는 제1 신호를 송신하는 레이더 송신부; 해당 측정 대상으로부터 반사되고, 상기 제1 신호와 관련된 제2 신호를 수신하는 레이더 수신부; 상기 레이더 송신부 및 상기 레이더 수신부로부터 송수신된 제1 및 제2 신호를 기반으로 주파수를 추출하고, 상기 주파수의 위상 차이에 따라 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 처리하는 신호처리부; 소정의 인쇄회로기판(PCB) 상에 상기 레이더 송신부, 상기 레이더 수신부 및 상기 신호처리부를 탑재함과 아울러 상기 헬스케어 제어모듈과의 센서 통신 및 전원 공급을 위한 데이터 케이블이 전기적으로 연결된 PCB 기판부; 및 상기 PCB 기판부의 방수 및 충격 방지를 위하여 액상 실리콘의 사출 성형 방식을 통해 상기 PCB 기판부의 외측 전체가 감싸지도록 몰딩 처리되어 이루어진 PCB 보호부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

바람직하게, 상기 헬스케어 제어모듈은, 상기 매트리스와 소정의 거리로 이격되게 설치되며, 전체적인 몸체를 이루는 본체부; 상기 본체부의 외측에 노출되도록 구비되며, 상기 PCB 기판부에 연결된 데이터 케이블과 전기적으로 접속되는 케이블 커넥터; 상기 본체부의 내부에 구비되며, 상기 케이블 커넥터를 통해 전송된 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 제공받아 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석한 후, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 제어부; 및 상기 본체부의 내부에 구비되며, 상기 제어부에 필요한 전원을 비롯하여 상기 케이블 커넥터를 통해 각 헬스케어 센서모듈에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 이루어질 수 있다.

바람직하게, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 전송하는 통신부가 더 포함될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 상기 통신부의 동작을 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 상태 측정값, 평균 상태 측정값, 또는 기 설정된 기준 상태 측정값과의 비교 상태 측정값 중 적어도 하나의 상태 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 각 헬스케어 센서모듈이 복수 개로 이루어질 경우, 상기 제어부는, 상기 케이블 커넥터를 통해 각 헬스케어 센서모듈로부터 최종 측정값을 제공받아 이를 기반으로 각 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값에서 해당 측정 대상과의 거리 정보를 추출한 후, 각 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값이 기 설정된 측정 유효값일 경우, 기 저장된 최근 측정 대상과의 거리값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 거리차이값 이하로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석할 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 각 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값이 기 설정된 측정 유효값일 경우, 기 저장된 최근 측정 대상과의 거리값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 거리차이값 이상으로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 움직임여부를 판단한 후, 해당 측정 대상의 움직임으로 판단 시 기 저장된 최근 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 근사값 이하로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석할 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 해당 측정 대상의 움직임으로 판단 시 기 저장된 최근 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 근사값 이상으로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값들 중 가장 차이가 적은 값을 가진 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석할 수 있다.

바람직하게, 상기 본체부의 일측면에 형성되어 외부 공기를 흡입하는 측정 흡입구; 상기 본체부의 타측면에 형성되어 내부 공기를 배출하는 측정 배출구; 및 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 알파입자를 실시간 검출하여 소정의 알파입자 검출신호를 출력하고, 상기 출력된 알파입자 검출신호를 기반으로 기 설정된 측정시간동안 카운트하여 알파입자 농도값을 산출한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 라돈 측정부가 더 포함될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 라돈 측정부로부터 산출된 알파입자 농도값을 제공받아 이를 기반으로 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 라돈 측정값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 라돈 측정값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 라돈 측정값, 평균 라돈 측정값, 또는 기 설정된 기준 라돈 측정값과의 비교 라돈 측정값 중 적어도 하나의 라돈 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 미세먼지 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 미세먼지 감지부; 및 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 초미세먼지 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 초미세먼지 감지부가 더 포함될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 미세먼지 감지부 및 상기 초미세먼지 감지부로부터 각각 감지된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 미세먼지 농도값 및 초미세먼지 농도값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 미세먼지 농도값 및 초미세먼지 농도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값, 평균 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값, 또는 기 설정된 기준 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값과의 비교 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값 중 적어도 하나의 농도 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 PCB 보호부 상에 노출되도록 설치되거나 상기 헬스케어 제어모듈에 구비된 본체부의 내/외측에 설치되며, 각 헬스케어 센서모듈의 주변 또는 상기 헬스케어 제어모듈의 주변에 대한 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 PCB 보호부 상에 노출되도록 설치되거나 상기 헬스케어 제어모듈에 구비된 본체부의 내/외측에 설치되며, 각 헬스케어 센서모듈의 주변 또는 상기 헬스케어 제어모듈의 주변에 대한 습도를 측정하는 습도 측정부가 더 포함될 수 있다.

바람직하게, 상기 헬스케어 제어모듈에 구비된 제어부는, 상기 온도 측정부 및 상기 습도 측정부로부터 각각 측정된 온도값 및 습도값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 각 헬스케어 센서모듈의 주변 또는 상기 헬스케어 제어모듈의 주변에 대한 온도값 및 습도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 온도/습도 측정값, 평균 온도/습도 측정값, 또는 기 설정된 기준 온도/습도 측정값과의 비교 온도/습도 측정값 중 적어도 하나의 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 일산화탄소(CO) 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 일산화탄소 감지부; 및 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 이산화탄소(CO₂) 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 이산화탄소 감지부가 더 포함될 수 있다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 일산화탄소 감지부 및 상기 이산화탄소 감지부로부터 각각 감지된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 일산화탄소 농도값 및 이산화탄소 농도값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 일산화탄소 농도값 및 이산화탄소 농도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값, 평균 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값, 또는 기 설정된 기준 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값과의 비교 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값 중 적어도 하나의 농도 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 스마트 헬스케어 매트리스에 따르면, 근거리에서 레이더를 통하여 비접촉식으로 매트리스 상에 존재하는 측정 대상의 거리를 측정하고 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡 및/또는 심박을 감지함으로써, 병원 혹은 개인 생활공간 등에서 사용하는 매트리스를 통해 환자나 개인의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 등 다양한 헬스케어 상태정보를 효율적으로 관찰할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스를 설명하기 위한 전체적인 설치 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 각 헬스케어 센서모듈의 사시도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 각 헬스케어 센서모듈을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 헬스케어 제어모듈을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 각 헬스케어 센서모듈이 복수 개로 이루어질 경우 헬스케어 제어모듈의 제어 수행 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 외부의 단말을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스를 설명하기 위한 전체적인 설치 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 각 헬스케어 센서모듈의 사시도 및 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 각 헬스케어 센서모듈을 설명하기 위한 블록 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 헬스케어 제어모듈을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 각 헬스케어 센서모듈이 복수 개로 이루어질 경우 헬스케어 제어모듈의 제어 수행 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 적용된 외부의 단말을 설명하기 위한 구체적인 블록 구성도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스는, 크게 매트리스(100), 적어도 하나의 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N), 저장모듈(300), 디스플레이 모듈(400), 헬스케어 제어모듈(500), 및 전원공급모듈(600) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스는 외부의 단말(20) 등을 더 포함할 수 있다. 한편, 도 1 내지 도 7에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

매트리스(100)는 통상적으로 외피의 내부에 적어도 하나의 쿠션부재(예컨대, 스프링, 스펀지, 보온재 등)가 적층시켜 푹신하게 만든 직사각형의 납작한 매트로서, 주로 침대의 프레임 위에 깔아 사용하는 형태로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 예컨대, 바닥 또는 메인 매트리스 등의 위에 깔아서 사용하는 매트리스 토퍼(Mattress Topper) 형태로 이루어질 수도 있다.

각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)은 매트리스(100)의 쿠션부재에 형성된 소정의 공간부(A)에 장착되어 있고, 헬스케어 제어모듈(500)과 전기적으로 연결되어 있으며, 헬스케어 제어모듈(500)의 제어에 따라 레이더(Radar) 센서를 이용하여 매트리스(100) 상에 존재하는 측정 대상(예컨대, 환자, 일반인 등)의 생체정보와 관련된 신호를 비접촉식으로 검출하는 기능을 수행한다.

이때, 상기 레이더 센서는 특정 방향으로 전자파를 송신하는 센서로서, 예컨대, 밀리미리파 레이더 센서(mmWave Radar Sensor)를 포함할 수 있다. 밀리미리파 레이더 센서는 60GHz 내지 70GHz 사이의 주파수를 사용하는 센서이다.

상기 60GHz 내지 70GHz 사이의 주파수는 특정 방향으로 전자파를 집중시킬 수 있는 지향성을 갖고 있고, 이러한 지향성의 특성을 갖는 주파수로 구성된 전자파는 외부의 다른 동작에 대하여 영향을 받지 않기 때문에 다중 인체의 생체 감지가 가능할 수 있다.

예를 들면, 밀리미리파 레이더 센서에서 출력된 전자파가 사람 및 사물에 의해 반사된 반사 전자파의 데이터(RSS 값)를 비교하면, 사물 및 사람 각각의 유전율에 따라 사물과 사람이 서로 다른 양의 반사 전자파의 양을 반사하는 것을 관찰할 수 있고, 출력 전자파 대비 반사 전자파에 대한 회귀 분석을 통해 전자파를 반사한 대상이 사물인지 또는 사람인지를 구별할 수 있다.

한편, 상기 레이더 센서는 근거리에서 초광대역(Ultra WideBand, UWB) 임펄스 신호를 조사하고 반사되는 무선신호를 측정하는 IR-UWB(Impulse-Radio Ultra WideBand) 기술을 사용할 수도 있다.

이러한 IR-UWB 기술은 근래에 들어 높은 정확도를 갖는 위치 추정 기술로 소개되고 있는데, 그 이유는 IR-UWB는 수ns에서 수백ps에 이르는 매우 폭이 좁은 임펄스를 사용함으로써 협대역 신호들에 비해 보다 다중 경로에 강한 특성을 지니고 있기 때문이다.

또한, IR-UWB 방식은 무선 반송파를 사용하지 않고 기저 대역에서 수 GHZ 이상의 주파수 대역을 사용하는 기술로써, 통신이나 레이더 등에 응용되는 새로운 무선 기술이다. IR-UWB 기술은 수 나노 혹은 수 피코 초의 매우 좁은 펄스를 사용함으로써, 낮은 전력으로 구현이 가능하고 종래의 통신 시스템과 연동하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 레이더 송신부(210), 레이더 수신부(220), 신호처리부(230), PCB 기판부(240), 및 PCB 보호부(250) 등을 포함하여 이루어진다.

여기서, 레이더 송신부(210)는 매트리스(100) 상에 존재하는 해당 측정 대상에 대하여 레이더 펄스(Radar Pulse)를 갖는 제1 신호를 송신하는 기능을 수행한다.

즉, 레이더 송신부(210)는 매트리스(100) 상에 존재하는 해당 측정 대상에 대하여 레이더 펄스(Radar Pulse)를 갖는 제1 신호를 송신하는 것으로서, 해당 측정 대상의 감지를 위한 임펄스 신호를 외부에 방사(Radiation)하는 구성요소이며, 도면에 도시되진 않았지만, 통상적으로 임펄스 발생기(Impulse Generator), 송신 안테나(Transmit Antenna), 및 송신 제어부(Controller) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 임펄스 발생기는 상기 송신 제어부로부터 제공된 임펄스 발생을 위한 데이터에 근거하여 임펄스를 발생시킬 수 있다. 참고로, 초광대역(UWB) 레이더에서 펄스의 주기가 짧을수록 많은 정보를 포함할 수 있는데, FCC의 정의에 따르면 펄스 폭이 수ns에 불과한 펄스 신호를 발생시켜 그 대역폭이 500MHz를 넘거나 중심 주파수 대비 대역폭이 약 20％를 넘는 경우 초광대역(UWB) 레이더에 포함되도록 하며, 상기 임펄스 발생기는 이러한 정의에 맞는 임펄스를 발생시킬 수 있다.

상기 송신 안테나는 상기 임펄스 발생기에 의해 발생된 펄스 신호를 외부에 방사할 수 있으며, 이때 미리 설정된 영역으로 펄스 신호가 발생될 수 있다. 참고로, 상기 송신 안테나는 고지향성을 가지는 초광대역 안테나인 것이 바람직하다.

상기 송신 제어부는 임펄스 발생을 위한 데이터를 상기 임펄스 발생기로 제공할 수 있으며, 상기 송신 제어부의 제어에 따라서 상기 임펄스 발생기는 임펄스를 발생시킬 수 있다.

레이더 수신부(220)는 해당 측정 대상으로부터 반사되고, 상기 제1 신호와 관련된 제2 신호를 수신하는 기능을 수행한다.

이러한 레이더 수신부(220)는 도면에 도시되진 않았지만, 통상적으로 수신 안테나(Receive Antenna), 및 수신 제어부(Controller) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 수신 안테나는 레이더 송신부(210)에 의해 방사된 펄스의 반사 신호를 수신할 수 있으며, 고지향성을 가지는 초광대역 안테나가 사용될 수 있다.

상기 수신 제어부는 상기 수신 안테나에 의해 수신된 신호를 분석할 수 있다. 상기 수신 안테나를 통해 수신되는 신호는 검출 대상인 측정 대상의 반사 신호뿐만 아니라 주변 사물에 의한 반사 신호도 포함하게 되며, 측정 대상의 정확한 측정을 위해서는 객체 이외의 다른 신호들은 제거되어야 한다.

또한, 상기 수신 제어부에는 통상적인 구성요소들 예컨대, 증폭부, A/D변환부, D/A변환부, 샘플링부, 복조부, 필터부 등을 포함할 수 있으며, 이러한 구성요소들은 통상적인 레이더와 동일하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

신호처리부(230)는 레이더 송신부(210) 및 레이더 수신부(220)로부터 송수신된 제1 및 제2 신호를 기반으로 주파수를 추출하고, 상기 주파수의 위상 차이에 따라 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 처리하는 기능을 수행한다.

즉, 신호처리부(230)는 반사 전자파의 데이터로부터 주파수를 추출하고, 추출된 주파수의 위상을 전처리할 수 있다. 여기서, 상기 반사 전자파의 데이터에는 사람의 호흡 또는 심박에 대한 움직임 정보를 포함하는 주파수 영역이 포함될 수 있다. 상기 반사 전자파의 데이터로부터 추출된 주파수에는 지배적인 주파수 피크가 발생하게 되는데 해당 주파수 피크의 빈도가 사람의 호흡률 또는 심박률과 관련될 수 있다.

이러한 신호처리부(230)는 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 통해 반사 전자파의 데이터를 주파수 영역으로 변환하고, 변환된 주파수 영역 중 기 설정된 주파수 범위 내에 해당하는 주파수 영역에서 주파수의 피크값을 검출하고, 검출된 주파수의 피크값을 이용하여 시간에 따른 주파수의 위상 값을 측정할 수 있다.

구체적으로, 신호처리부(230)는 송신된 전자파가 반사되어 돌아올 때, 반사되어 돌아오는 복수의 반사 전자파(예컨대, 직접 들어온 반사 전자파, N회 반사된 반사 전자파 등)에 대한 데이터를 수집하고, 수집된 복수의 반사 전자파 중 동일한 주파수대의 데이터만 획득할 수 있다.

그리고, 신호처리부(230)는 획득된 동일한 주파수대의 복수의 반사 주파수의 데이터를 고속푸리에변환(FFT)을 통해 데이터를 주파수 영역으로 변환하고, 변환된 주파수 영역 중 호흡수 및 심박수와 관련된 주파수를 추출할 수 있다.

또한, 신호처리부(230)는 변환된 주파수 영역을 시간 영역으로 변환하여 피크값을 검출하고, 검출된 피크값 간의 거리를 측정하여 사람의 심박에 관한 상관 계수를 산출할 수 있다.

또한, 신호처리부(230)는 추출된 주파수에 대하여 위상 언래핑(Phase Unwrapping)을 처리할 수 있다. 예를 들면, 신호처리부(230)는 위상 값이 [-π, π] 사이에 있으므로 연속 값 사이의 위상차가 ㅁπ보다 크거나 작은 경우, 위상에서 2π을 더하거나 뺌으로써 위상 언래핑을 처리할 수 있다.

또한, 신호처리부(230)는 위상 언래핑이 처리된 위상에 대해 연속 위상 값을 빼는 위상 디퍼런스(Phase Difference)를 처리할 수 있다. 이러한 위상 디퍼런스의 처리를 통해 사람의 심장 박동 데이터에 대한 정확성을 향상시킬 수 있고, 위상 편차를 제거하는데 도움이 될 수 있다.

또한, 신호처리부(230)는 위상 언래핑 및 위상 디퍼런스가 처리된 주파수에 대하여 스팩트럼 추정을 실시하여 사람의 호흡수 및 심박수를 결정할 수 있다.

즉, 신호처리부(230)는 추출한 호흡수와 관련된 주파수를 이용하여 주파수 피크에 대한 호흡수의 상관 관계식을 생성하고, 추출한 호흡수와 관련된 주파수에서 기 설정된 호흡수 주파수 영역(예컨대, 0.1Hz에서 0.5Hz 사이)에 포함된 주파수의 데이터에 기초하여 사람의 호흡수를 결정할 수 있다.

또한, 신호처리부(230)는 추출한 심박수와 관련된 주파수를 이용하여 주파수 피크에 대한 심박수의 상관 관계식을 생성하고, 추출한 심박수와 관련된 주파수에서 기 설정된 심박수 주파수 영역(예컨대, 0.8Hz에서 4.0Hz 사이)에 포함된 주파수의 데이터에 기초하여 사람의 심박수를 결정할 수 있다.

PCB 기판부(240)는 소정의 인쇄회로기판(PCB) 상에 레이더 송신부(210), 레이더 수신부(220) 및 신호처리부(230)를 비롯하여 레이더 센서에 필요한 전자회로 소자 등을 탑재함과 아울러 헬스케어 제어모듈(500)과의 센서 통신 및 전원 공급을 위한 데이터 케이블(C)이 전기적으로 연결되어 있다.

PCB 보호부(250)는 PCB 기판부(240)의 방수 및 충격 방지를 위하여 액상 실리콘의 사출 성형 방식을 통해 PCB 기판부(240)의 외측 전체가 감싸지도록 몰딩 처리되어 이루어진다.

저장모듈(300)은 헬스케어 제어모듈(500)과 전기적으로 연결되어 있으며, 헬스케어 제어모듈(500)의 제어에 따라 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 중 적어도 하나의 헬스케어 상태정보를 저장하는 기능을 수행한다.

이러한 저장모듈(300)은 예컨대, 플래시 메모리 타입(Flash Memory type), 하드디스크 타입(Hard Disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

디스플레이 모듈(400)은 헬스케어 제어모듈(500)과 전기적으로 연결되어 있으며, 헬스케어 제어모듈(500)의 제어에 따라 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 중 적어도 하나의 헬스케어 상태정보를 시각적으로 표시하는 기능을 수행한다.

이러한 디스플레이 모듈(400)은 예컨대, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 발광다이오드 디스플레이(Light Emitting Diode, LED), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 플라즈마 디스플레이 패널 (Plasma Display Panel, PDP), 표면 얼터네이트 라이팅(ALiS), 디지털 광원 처리(DLP), 실리콘 액정(LCoS), 표면 전도형 전자방출소자 디스플레이(SED), 전계방출 디스플레이(FED), 레이저 TV(양자 점 레이저, 액정 레이저), 광유전성 액체 디스플레이(FLD), 간섭계 변조기 디스플레이(iMoD), 두꺼운 필름 유전체 전기(TDEL), 양자점 디스플레이(QD-LED), 텔레스코픽 픽셀 디스플레이(TPD), 유기발광 트랜지스터(OLET), 레이저 형광 디스플레이(LPD), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 헬스케어에 대한 관련정보 데이터를 디스플레이(Display)할 수 있는 것이라면, 어떠한 모듈이라도 포함할 수 있다.

그리고, 헬스케어 제어모듈(500)은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 헬스케어 매트리스의 전반적인 제어를 수행하는 바, 특히 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)로부터 검출된 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 제공받아 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 중 적어도 하나의 헬스케어 상태정보를 분석한 후, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장모듈(300)에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 디스플레이 화면에 표시되도록 디스플레이 모듈(400)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.

이때, 해당 측정 대상의 호흡(정상/높다/낮다), 심박(정상/높다/낮다), 움직임(정상/활발/작다) 상태 등의 헬스케어 상태정보에 대한 분석은 통상의 패턴 분석을 통해 이루어질 수 있다.

이러한 헬스케어 제어모듈(500)은 도 5에 도시된 바와 같이, 크게 본체부(501), 케이블 커넥터(502), 제어부(503), 및 전원공급부(504) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 적용된 헬스케어 제어모듈(500)은 통신부(505), 라돈 측정부(506), 미세먼지 감지부(507), 초미세먼지 감지부(508), 온도 측정부(509), 습도 측정부(510), 일산화탄소 감지부(511), 및/또는 이산화탄소 감지부(512) 등을 더 포함할 수 있다. 한편, 도 5에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 본 발명의 일 실시예에 적용된 헬스케어 제어모듈(500)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 적용된 헬스케어 제어모듈(500)의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본체부(501)는 매트리스(100)와 소정의 거리로 이격되게 설치되어 있으며, 박스 형상으로 전체적인 몸체를 이루는 바, 그 일측면에는 외부 공기를 흡입하는 측정 흡입구(501-a)가 형성되어 있으며, 그 타측면에는 내부 공기를 배출하는 측정 배출구(501-b)가 형성되어 있다.

케이블 커넥터(502)는 본체부(501)의 외측에 노출되도록 구비되어 있으며, PCB 기판부(240)에 연결된 데이터 케이블(C)과 전기적으로 접속된다.

제어부(503)는 본체부(501)의 내부에 구비되어 있으며, 본 발명의 일 실시예에 적용된 헬스케어 제어모듈(500)의 전반적이 제어를 수행하는 바, 특히 케이블 커넥터(502)를 통해 전송된 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 제공받아 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 중 적어도 하나의 헬스케어 상태정보를 분석한 후, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 기능을 수행한다.

또한, 제어부(503)에서는 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)이 복수 개로 이루어질 경우, 도 6에 도시된 바와 같이(별다른 설명이 없는 한 제어부(503)가 주체가 되어 수행됨), 케이블 커넥터(502)를 통해 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)(예컨대, 센서 1 내지 센서 n)로부터 최종 측정값을 제공받아 이를 기반으로 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값에서 해당 측정 대상과의 거리 정보를 추출한다(즉, 센서마다 거리정보 추출).

이후에, 제어부(503)에서는 센서 측정값이 유효값인가를 판단한다. 즉, 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값이 기 설정된 측정 유효값으로 판단될 경우, 최근 측정 거리와 가까운가를 판단한다.

즉, 제어부(503)에서는 상기 기 설정된 측정 유효값으로 판단된 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)에서 추출된 해당 측정 대상과의 거리값과 기 저장된 최근 측정 대상과의 거리값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 거리차이값 이하로 판단될 경우 즉, 최근 측정 거리와 가까운 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값을 출력하여 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 중 적어도 하나의 헬스케어 상태정보를 분석하는 기능을 수행할 수 있다.

한편, 제어부(503)에서는 상기 기 설정된 측정 유효값으로 판단된 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)에서 추출된 해당 측정 대상과의 거리값과 기 저장된 최근 측정 대상과의 거리값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 거리차이값 이상으로 판단될 경우 즉, 최근 측정 거리와 가깝지 않은 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 움직임여부를 판단한다.

그런 다음, 제어부(503)에서는 최근 측정 거리와 가깝지 않은 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값에 대해 해당 측정 대상의 움직임으로 판단될 경우, 최근 측정값과 근사한가를 판단한다.

즉, 제어부(503)에서는 최근 측정 거리와 가깝지 않은 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값과 기 저장된 최근 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 근사값 이하로 판단될 경우, 해당 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값을 출력하여 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 중 적어도 하나의 헬스케어 상태정보를 분석하는 기능을 수행할 수 있다.

한편, 제어부(503)에서는 최근 측정 거리와 가깝지 않은 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값과 기 저장된 최근 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 근사값 이상으로 판단될 경우, 가장 적게 변환된 센서 측정값을 출력 즉, 해당 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값들 중 가장 차이가 적은 값을 가진 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 최종 측정값을 출력하여 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및/또는 움직임 상태 중 적어도 하나의 헬스케어 상태정보를 분석하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(503)는 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)(미도시)에 전송되도록 통신부(505)의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

이때, 통신망(10)은 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 와이파이(WiFi), 와이기그(WiGig), 와이브로(Wireless Broadband Internet, Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등을 포함하는 차세대 무선 통신망일 수 있다.

상기 인터넷은 TCP/IP 프로토콜 및 그 상위계층에 존재하는 여러 서비스, 즉 HTTP(Hyper Text Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol), SNMP(Simple Network Management Protocol), NFS(Network File Service), NIS(Network Information Service) 등을 제공하는 전 세계적인 개방형 컴퓨터 네트워크 구조를 의미하며, 통신부(505)가 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)에 접속될 수 있게 하는 환경을 제공한다. 한편, 상기 인터넷은 유선 또는 무선 인터넷일 수도 있고, 이외에도 유선 공중망, 무선 이동 통신망, 또는 휴대 인터넷 등과 통합된 코어망 일 수도 있다.

만약, 통신망(10)이 이동 통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 상기 비동기식 이동 통신망의 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 상기 이동 통신망은 예컨대, RNC(Radio Network Controller) 등을 포함할 수 있다. 한편, 상기 WCDMA망을 일 예로 들었지만, 셀룰러(cellular) 기반의 3G망, LTE망, 4G망, 5G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP 망일 수 있다. 이러한 통신망(10)은 통신부(505)와 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 수행한다.

또한, 제어부(503)는 라돈 측정부(506)로부터 산출된 알파입자 농도값을 제공받아 이를 기반으로 매트리스(100)의 주변에 존재하는 공기 중의 라돈 측정값을 수치화하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈(300)에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈(400)의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부(505) 및 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)에 전송되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(503)는 미세먼지 감지부(507) 및/또는 초미세먼지 감지부(508)로부터 각각 감지된 매트리스(100)의 주변에 존재하는 공기 중의 미세먼지 농도값 및/또는 초미세먼지 농도값을 수치화하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈(300)에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈(400)의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부(505) 및 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)에 전송되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(503)는 온도 측정부(509) 및/또는 습도 측정부(510)로부터 각각 측정된 온도값 및/또는 습도값을 수치화하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈(300)에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈(400)의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부(505) 및 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)에 전송되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(503)는 일산화탄소 감지부(511) 및/또는 이산화탄소 감지부(512)로부터 각각 감지된 매트리스(100)의 주변에 존재하는 공기 중의 일산화탄소 농도값 및/또는 이산화탄소 농도값을 수치화하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈(300)에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈(400)의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나, 별도의 통신부(505) 및 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신방식으로 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)에 전송되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 제어부(503)에 의해 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 저장모듈(300) 또는 별도의 저장부(미도시)에 저장되고, 제어부(503)에 의해 실행될 수 있다.

이때, 상기 저장부는 예컨대, 플래시 메모리 타입(Flash Memory type), 하드디스크 타입(Hard Disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

그리고, 전원공급부(504)는 본체부(501)의 내부에 구비되어 있으며, 전술한 각 부들 즉, 제어부(503), 통신부(505), 라돈 측정부(506), 미세먼지 감지부(507), 초미세먼지 감지부(508), 온도 측정부(509), 습도 측정부(510), 일산화탄소 감지부(511), 및/또는 이산화탄소 감지부(512) 등에 필요한 전원을 비롯하여 케이블 커넥터(502)를 통해 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 휴대용 배터리(Battery)를 포함하여 구현할 수도 있다.

추가적으로, 통신부(505)는 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 비롯하여 라돈 측정값, 미세먼지 농도값, 초미세먼지 농도값, 온도값, 습도값, 일산화탄소 농도값 및/또는 이산화탄소 농도값 중 적어도 하나의 헬스케어 환경 측정값을 유선 및/또는 무선 통신방식으로 전송하는 기능을 수행한다.

이러한 통신부(505)는 통신망(10)을 통해 유선 및/또는 무선 통신되도록 구현됨이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 상기 무선 통신방식은 예컨대, 블루투스(Bluetooth) 통신, 지그비(ZigBee) 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 또는 적외선(IR) 통신 중 어느 하나의 근거리 무선 통신되도록 구현될 수도 있다.

또한, 라돈 측정부(506)는 본체부(501)의 내부에 구비되어 있으며, 측정 흡입구(501-a)를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 알파입자를 실시간 검출하여 소정의 알파입자 검출신호를 출력하고, 상기 출력된 알파입자 검출신호를 기반으로 기 설정된 측정시간동안 카운트하여 알파입자 농도값을 산출한 후, 본체부(501)의 내부 공기를 측정 배출구(501-b)를 통해 배출하는 기능을 수행한다.

이러한 라돈 측정부(506)는 매트리스(100)의 주변에 대한 라돈농도 데이터를 측정하기 위한 센서부로서, 예컨대, 이온화 챔버 방식의 라돈 측정센서로 이루어짐이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 예컨대, 알파입자를 검출하기 위한 장치로 표면 장벽형(Surface barrier type), 고순도형 반도체 검출기(pure Ge), 신틸레이션(scintillation, 섬광)검출기, 고체접합계수기(solid state junction counter) 등이 적용될 수도 있다.

즉, 상기 이온화 챔버(pulsed ionization chamber) 방식의 라돈 측정센서는 금속으로 된 원통형 상자 내부 중앙에 탐침 형태의 전극을 설치하고 금속 원통과 내부 탐침 사이에 바이어스 전압을 인가하여 전기장을 형성한 구조이다.

상기 이온화 챔버의 내부에서 알파 붕괴가 발생하여 알파입자가 방출되면 공기와의 충돌로 알파입자는 소멸되지만 이온 전하가 발생하므로 이를 중앙 탐침을 통하여 흡수하여 신호를 증폭하면 알파입자를 검출할 수 있다. 센서 자체가 금속 원통과 탐침으로 구성되어 매우 저렴하며 내구성이 좋고 빛과 무관하므로 통기성을 좋게 할 수 있다는 장점이 있다.

상기 표면 장벽형 검출기에 대하여 살펴보면, 반도체의 표면은 표면준위나 산화피막 등 때문에 p-n 접합과 같은 공핍층이 형성되어 있어 표면 부근이 전하이동의 장애물로 되어있다. 실용적인 것으로는 n형 si의 표면에 금을 100㎛/㎠정도로 증착시켜 이것을 한쪽 전극으로 하고 이면에 방사선을 입사시킨다. 여기서, 공핍층의 두께는 약 50~500㎛로 여러 가지가 있고 표면에서의 에너지 손실이 작기 때문에 주로 알파 방사선으로 발생하는 하전 입자의 검출에 사용되며 에너지 분해능이 좋다.

상기 고순도 반도체 검출기는 일반적으로 pure Ge검출기라고도 부른다. 불순물 농도나 결함이 매우 작은 고순도의 Ge결정체이며 저온에서 전기저항이 매우 높고, 높은 바이어스 전압도 걸 수 있다. Ge(Li)와 다른 점은 상온에서 보존할 수 있고 측정할 때만 액체질소로 냉각시켜 사용하면 되기 때문에 유지하기에 편하고 에너지 분해능도 Ge(Li)에 비하여 손색이 없으므로 실용화되고 있다.

상기 신틸레이션 검출기에 대하여 살펴보면, 하전 입자가 어떤 물질에 부딪히면 발광하는 현상은 오래 전부터 알려져 있지만 유화아연(ZnS) 또는 NaI 도막의 알파 방사선에 의한 발광은 특히 강하고 암실에서는 확대경으로 검출 및 계수가 가능하다.

이와 같은 발광을 신텔레이션(scintillation, 섬광)이라 하고, 이러한 현상을 나타내는 물질을 신틸레이터라 한다. 그리고, 신틸레이터에 광전자 증배관을 결합한 것을 신틸레이션 검출기라 부르지만 특히 펄스출력으로서 계수에 사용하는 방법을 신틸레이션 계수관이라 한다.

한편, 출력을 직류적으로 읽는 방법을 취한 것은 주로 선량측정에 사용되고 있으며 신틸레이터를 사용하고 있으므로 신틸레이션 선량계라 하고, 신틸레이터에는 고체, 액체, 기체 어느 것이나 쓰이고 있으며 액체를 사용하고 있으면 액체 신틸레이션 계수 장치라 한다.

상기 고체 접합계수기는 고체 역바이어스 p-n 접합반도체로서 공핍층(depletion layer)을 통과하는 알파입자로부터 이온 전하를 수집하도록 된 계수기로 소형, 이동형으로 제작할 수 있다.

또한, 미세먼지 감지부(507)는 본체부(501)의 내부에 구비되어 있으며, 측정 흡입구(501-a)를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 미세먼지 농도를 감지한 후, 본체부(501)의 내부 공기를 측정 배출구(501-b)를 통해 배출하는 기능을 수행한다.

이러한 미세먼지 감지부(507)는 입경 약 10㎛ 이하의 미세한 먼지를 측정하기 위한 감지부로서, 예컨대, 아황산가스, 질소 산화물, 납, 오존, 및/또는 일산화탄소 중 적어도 하나의 대기오염 물질을 측정하는 적어도 하나의 미세먼지 센서 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 초미세먼지 감지부(508)는 본체부(501)의 내부에 구비되어 있으며, 측정 흡입구(501-a)를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 초미세먼지 농도를 감지한 후, 본체부(501)의 내부 공기를 측정 배출구(501-b)를 통해 배출하는 기능을 수행한다.

이러한 초미세먼지 감지부(508)는 입경 약 2.5㎛ 이하의 초미세한 먼지를 측정하기 위한 감지부로서, 예컨대, 초미세먼지에 포함되어 있는 총탄소, 유기탄소 및 원소탄소를 측정하는 적어도 하나의 초미세먼지 센서 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 온도 측정부(509)는 PCB 보호부(250) 상에 노출되도록 설치되거나 헬스케어 제어모듈(500)에 구비된 본체부(501)의 내/외측에 설치되어 있으며, 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 주변 및/또는 헬스케어 제어모듈(500)의 주변에 대한 온도를 측정하는 기능을 수행한다.

이러한 온도 측정부(509)는 공기 중의 온도를 측정하기 위한 센서부로서, 주위 온도 변화에 따라 내부 저항값이 변화하는 써미스터 소자가 사용될 수 있다. 상기 써미스터 소자는 부특성 써미스터(NTC thermister), 정특성 써미스터(PTC thermistor) 또는 임계특성 써미스터(CRT)일 수 있다.

이러한 온도 측정부(509)는 써미스터 소자를 이용한 접촉식 온도센서로 구성함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 예컨대, 열전대 센서, 바이메탈, IC 온도센서 및 비접촉식 센서인 적외선 센서 등으로 이루어질 수 있다.

또한, 습도 측정부(510)는 PCB 보호부(250) 상에 노출되도록 설치되거나 헬스케어 제어모듈(500)에 구비된 본체부(501)의 내/외측에 설치되어 있으며, 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 주변 및/또는 헬스케어 제어모듈(500)의 주변에 대한 습도를 측정하는 기능을 수행한다.

습도 측정부(510)는 공기 중의 습도를 측정하기 위한 센서부로서, 보통 수분에 의한 감습 물질의 전기적 성질의 변화를 이용하여 습도를 측정하게 된다.

이러한 습도 측정부(510)는 크게 저항형 습도센서와 정전용량형 습도센서로 구분할 수 있으며, 가전제품 및 모바일 뿐만 아니라 자동차 및 의료기기, 공기 정화 시스템 및 자동 냉난방 시스템을 최적의 상태로 만들어 주기 위해 광범위하게 적용되고 있다.

상기 저항형 습도센서는 습도에 의해 변화되는 저항의 변화를 이용하여 습도를 측정한다. 이 저항형 습도센서는 정전용량형 습도센서에 비해 상대적으로 가격 경쟁력이 있어 많이 사용되었다.

그러나, 최근에는 정전용량형 습도센서도 반도체 기판에 원칩(one chip) 형태로 제조가 가능해짐에 따라 상기 저항형 습도센서 대비 가격 경쟁력 우위를 확보할 수 있어 사용이 증가하는 추세이다. 특히, 정전용량형 습도센서는 저항형 습도센서에 비하여 신뢰성이 우수하면서도 센서 특성이 선형적이고 온도의 영향이 적다는 장점이 있다.

이와 같은 정전용량형 습도센서는 감습막에 흡착되는 물 분자량에 따라 정전용량이 변화되는 원리를 이용한 센서로서, 수분이 흡수되면 유전율이 변하는 폴리이미드(polyimide)나 세라믹(ceramic) 등의 감습 물질을 유전체로 하는 캐패시터(Capacitor) 형태로 동작하게 된다. 즉, 습도를 감지하는 감습층이 존재하고 이러한 감습층을 통해 수분이 유입되면서 유전율이 달라지고 이에 따라 정전용량이 변하는 것을 감지하는 원리이다.

또한, 일산화탄소 감지부(511)는 본체부(501)의 내부에 구비되어 있으며, 측정 흡입구(501-a)를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 일산화탄소(CO) 농도를 감지한 후, 본체부(501)의 내부 공기를 측정 배출구(501-b)를 통해 배출하는 기능을 수행한다.

또한, 이산화탄소 감지부(512)는 본체부(501)의 내부에 구비되어 있으며, 측정 흡입구(501-a)를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 이산화탄소(CO₂) 농도를 감지한 후, 본체부(501)의 내부 공기를 측정 배출구(501-b)를 통해 배출하는 기능을 수행한다.

그리고, 전원공급모듈(600)은 전술한 각 모듈들 즉, 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N), 저장모듈(300), 디스플레이 모듈(400), 및 헬스케어 제어모듈(500) 등에 필요한 전원을 공급하는 기능을 수행하는 바, 계속적인 전원 공급을 위해 상용 교류(AC) 전원(예컨대, AC 220V)을 직류(DC) 및/또는 교류(AC) 전원으로 변환되도록 구현함이 바람직하지만, 이에 국한하지 않으며, 통상의 휴대용 배터리(Battery)를 포함하여 구현할 수도 있다.

또한, 전원공급모듈(600)에는 외부의 전원 충격으로부터 부품을 보호하고 일정한 전압을 출력하는 기능을 수행하는 전원 관리부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 전원 관리부는 ESD(Electro Static Damage) 보호기, 전원 감지기, 정류기 및 전원 차단기 등을 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 ESD 보호기는 정전기 또는 급격한 전원 충격으로부터 전장 부품을 보호하도록 구성한다. 상기 전원 감지기는 허용 전압 범위 외의 전압이 유입될 경우 상기 전원 차단기에 차단신호를 보내고, 허용 전압 범위 내에서 전압 변화에 따라 승압 또는 강압 신호를 상기 정류기에 전달하도록 구성한다. 상기 정류기는 입력 전압의 변동을 최소하여 일정한 전압이 공급되도록 상기 전원 감지기의 신호에 따라 승압 또는 강압의 정류 동작을 수행하도록 구성한다. 상기 전원 차단기는 상기 전원 감지기로부터 전달되는 차단 신호에 따라 배터리로부터 공급되는 전원을 차단하도록 구성한다.

추가적으로, 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)는 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 통신부(505) 및 통신망(10)로부터 전송된 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 및/또는 막대 그래프를 이용하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 현재 상태 측정값, 평균 상태 측정값, 및/또는 기 설정된 기준 상태 측정값과의 비교 상태 측정값 중 적어도 하나의 상태 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)는 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 통신부(505) 및 통신망(10)로부터 전송된 매트리스(100)의 주변에 존재하는 공기 중의 라돈 측정값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 및/또는 막대 그래프를 이용하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 현재 라돈 측정값, 평균 라돈 측정값, 및/또는 기 설정된 기준 라돈 측정값과의 비교 라돈 측정값 중 적어도 하나의 라돈 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)는 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 통신부(505) 및 통신망(10)로부터 전송된 매트리스(100)의 주변에 존재하는 공기 중의 미세먼지 농도값 및/또는 초미세먼지 농도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 및/또는 막대 그래프를 이용하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 현재 미세먼지 및/또는 초미세먼지 농도 측정값, 평균 미세먼지 및/또는 초미세먼지 농도 측정값, 및/또는 기 설정된 기준 미세먼지 및/또는 초미세먼지 농도 측정값과의 비교 미세먼지 및/또는 초미세먼지 농도 측정값 중 적어도 하나의 농도 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)는 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 통신부(505) 및 통신망(10)로부터 전송된 각 헬스케어 센서모듈(200-1 내지 200-N)의 주변 및/또는 헬스케어 제어모듈(500)의 주변에 대한 온도값 및/또는 습도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 및/또는 막대 그래프를 이용하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 현재 온도 및/또는 습도 측정값, 평균 온도 및/또는 습도 측정값, 및/또는 기 설정된 기준 온도 및/또는 습도 측정값과의 비교 온도 및/또는 습도 측정값 중 적어도 하나의 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

또한, 외부의 단말(20) 및/또는 서버(Server)는 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 통신부(505) 및 통신망(10)로부터 전송된 매트리스(100)의 주변에 존재하는 공기 중의 일산화탄소 농도값 및/또는 이산화탄소 농도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 및/또는 막대 그래프를 이용하여 시간별 및/또는 일별 및/또는 요일별 및/또는 주별 및/또는 월별로 현재 일산화탄소 및/또는 이산화탄소 농도 측정값, 평균 일산화탄소 및/또는 이산화탄소 농도 측정값, 및/또는 기 설정된 기준 일산화탄소 및/또는 이산화탄소 농도 측정값과의 비교 일산화탄소 및/또는 이산화탄소 농도 측정값 중 적어도 하나의 농도 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 적용된 외부의 단말(20)은 무선 인터넷 또는 휴대 인터넷을 통하여 통신하는 스마트폰(Smart Phone), 스마트 패드(Smart Pad) 또는 스마트 노트(Smart Note) 중 적어도 어느 하나의 이동 단말 장치로 이루어짐이 바람직하며, 이외에도 개인용 PC, 노트북 PC, 팜(Palm) PC, 모바일 게임기(Mobile play-station), 통신 기능이 있는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)폰, 태블릿 PC, 아이패드(iPad) 등 통신망(10) 및/또는 서버(Server)에 접속하기 위한 사용자 인터페이스를 갖는 모든 유무선 가전/통신 장치를 포괄적으로 의미할 수 있다.

이러한 외부의 단말(20)은 도 7에 도시된 바와 같이, 무선 통신모듈(21), A/V(Audio/Video) 입력모듈(22), 사용자 입력모듈(23), 센싱모듈(24), 출력모듈(25), 저장모듈(26), 인터페이스 모듈(27), 단말 제어모듈(28) 및 전원모듈(29) 등을 포함할 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 외부의 단말(20)은 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다.

이하, 외부의 단말(20)의 구성요소들에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

무선 통신모듈(21)은 외부의 단말(20)과 통신부(505) 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예컨대, 무선 통신모듈(21)은 방송 수신 모듈(21a), 이동 통신 모듈(21b), 무선 인터넷 모듈(21c), 근거리 통신 모듈(21d) 및 위치 정보 모듈(21e) 등을 포함할 수 있다.

방송 수신 모듈(21a)은 다양한 방송채널(예컨대, 위성채널, 지상파채널 등)을 통하여 외부의 방송관리서버로부터 방송신호(예컨대, TV 방송신호, 라디오 방송신호, 데이터 방송신호 등) 및/또는 방송관련 정보를 수신한다.

이동 통신 모듈(21b)은 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말(20), 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는 음성 콜(call) 신호, 화상 통화 콜 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈(21c)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈로서, 외부의 단말(20)에 내장되거나 외장될 수 있다. 상기 무선 인터넷 기술로는 예컨대, WLAN(Wi-Fi), Wibro, Wimax, HSDPA, LTE 등이 이용될 수 있다.

근거리 통신 모듈(21d)은 근거리 통신을 위한 모듈로서, 예컨대, 블루투스(Bluetooth) 통신, 지그비(ZigBee) 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 또는 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신 등이 이용될 수 있다.

위치 정보 모듈(21e)은 외부의 단말(20)의 위치를 확인하거나 얻기 위한 모듈로서, GPS(Global Position System) 등을 이용하여 외부의 단말(20)의 현재 위치 정보를 획득할 수 있다.

한편, 단말 제어모듈(28)의 제어에 따라 전술한 무선 통신모듈(21) 및/또는 유선 통신모듈(미도시)을 통해 저장모듈(26)에 저장된 특정 어플리케이션 프로그램을 이용하여 통신부(505)와 데이터 송수신을 수행할 수 있다.

A/V 입력모듈(22)은 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 모듈로서, 기본적으로 카메라부(22a)와 마이크부(22b) 등이 포함될 수 있다. 카메라부(22a)는 화상통화모드 또는 촬영모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리한다. 마이크부(22b)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식모드 등에서 마이크로폰에 의해 외부의 음향신호를 입력받아 전기적인 음성데이터로 처리한다.

사용자 입력모듈(23)은 외부의 단말(20)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시키는 모듈로서, 특히 출력모듈(25)의 디스플레이부(25a)를 통해 표시되는 데이터 관리 정보들 중 어느 하나에 대한 선택 신호를 입력하는 기능을 수행하며, 예컨대, 사용자의 터치에 의하여 입력되는 터치 패널(정압/정전) 형식이거나 별도의 입력 장치(예컨대, 키 패드 돔 스위치, 조그 휠, 조그 스위치 등)를 이용하여 입력될 수 있다.

센싱모듈(24)은 외부의 단말(20)의 개폐 상태, 외부의 단말(20)의 위치, 사용자 접촉 유무, 특정 부위에 대한 사용자의 터치 동작, 외부의 단말(20)의 방위, 외부의 단말(20)의 가속/감속 등과 같이 외부의 단말(20)의 현 상태를 감지하여 외부의 단말(20)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. 이러한 센싱 신호는 단말 제어모듈(28)에 전달되어, 단말 제어모듈(28)이 특정 기능을 수행하는 기초가 될 수 있다.

출력모듈(25)은 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 모듈로서, 기본적으로 디스플레이부(25a), 음향출력부(25b), 알람부(25c) 및 햅틱부(25d) 등이 포함될 수 있다.

디스플레이부(25a)는 외부의 단말(20)에서 처리되는 정보를 표시 출력하기 위한 것으로서, 예컨대, 외부의 단말(20)이 통화모드인 경우 통화와 관련된 UI(User Interface) 또는 GUI(Graphical User Interface)를 표시하고, 화상통화모드 또는 촬영모드인 경우에는 촬영 및/또는 수신된 영상 또는 UI, GUI를 표시한다.

음향출력부(25b)는 예컨대, 콜 신호수신, 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식모드, 방송수신모드 등에서 무선 통신모듈(21)로부터 수신되거나 저장모듈(26)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수도 있다.

알람부(25c)는 외부의 단말(20)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수 있다. 외부의 단말(20)에서 발생되는 이벤트의 예로는 콜 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 터치 입력 등이 있다.

햅틱부(25d)는 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱부(25d)가 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택부(25d)가 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다.

저장모듈(26)은 단말 제어모듈(28)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 폰북, 메시지, 정지영상, 동영상 등)을 임시 저장할 수도 있다.

또한, 저장모듈(26)은 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있으며, 헬스케어관련 어플리케이션 프로그램을 저장할 수 있다.

또한, 저장모듈(26)은 헬스케어관련 정보의 형성을 위한 소스 데이터가 저장될 수 있는 바, 헬스케어관련 데이터가 영상 및 소리로 구성된 형태로 이루어질 수 있으며, 헬스케어에 대한 관련데이터 생성의 진행 과정 및 결과도 함께 저장될 수 있다.

이러한 저장모듈(26)은 플래시 메모리 타입, 하드디스크 타입, 멀티미디어 카드 마이크로 타입, 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), SRAM, 롬(ROM), EEPROM, PROM, 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

인터페이스 모듈(27)은 외부의 단말(20)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스 모듈(27)은 외부기기로부터 데이터를 전송 받거나 전원을 공급받아 외부의 단말(20) 내부의 각 구성요소에 전달하거나 외부의 단말(20) 내부의 데이터가 외부기기로 전송되도록 한다.

단말 제어모듈(28)은 통상적으로 외부의 단말(20)의 전반적인 동작을 제어하는 것으로서, 예컨대, 음성통화, 데이터통신, 화상통화, 각종 어플리케이션 실행 등을 위한 관련된 제어 및 처리를 수행한다.

즉, 단말 제어모듈(28)은 저장모듈(26)에 저장된 헬스케어관련 어플리케이션 프로그램이 실행되도록 제어하고, 상기 헬스케어관련 어플리케이션 프로그램의 실행을 통해 헬스케어관련 데이터의 생성을 요청하고 이에 대한 헬스케어관련 데이터를 제공받을 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다.

또한, 단말 제어모듈(28)은 상기 헬스케어관련 어플리케이션 프로그램의 실행을 통해 사용자가 원하는 헬스케어관련 데이터의 생성 과정에서 영상, 음성 또는 음향 중 적어도 하나를 포함하는 보조 요소들을 디스플레이부(25a) 및 다른 출력장치(예컨대, 음향출력부(25b), 알람부(25c), 햅틱부(25d) 등) 중 적어도 하나를 통해 출력되도록 제어하는 기능을 수행한다.

또한, 단말 제어모듈(28)은 배터리부(29a)의 충전 전류와 충전 전압을 상시적으로 모니터링하고, 모니터링 값을 저장모듈(26)에 임시 저장할 수 있다. 이때, 저장모듈(26)은 모니터링 된 충전 전류와 충전 전압과 같은 배터리 충전상태정보뿐만 아니라 배터리 사양정보(제품 코드, 정격 등)도 함께 저장함이 바람직하다.

전원모듈(29)은 단말 제어모듈(28)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원모듈(29)은 내장되어 있는 배터리부(29a)의 전원을 각 구성요소들로 공급하여 동작하도록 하며, 충전단자(미도시)를 사용하여 배터리의 충전이 가능하다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 그러한 실시예들이 단말 제어모듈(28)에 의해 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 절차나 기능과 같은 실시예들은 적어도 하나의 기능 또는 작동을 수행하게 하는 별개의 소프트웨어 모듈과 함께 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 또한, 소프트웨어 코드는 저장모듈(26)에 저장되고, 단말 제어모듈(28)에 의해 실행될 수 있다.

만약, 외부의 단말(20)이 스마트폰으로 이루어질 경우, 상기 스마트폰은 일반 핸드폰(일명 피처폰(feature phone))과는 달리 사용자가 원하는 다양한 어플리케이션(Application) 프로그램을 다운로드받아 자유롭게 사용하고 삭제가 가능한 오픈 운영체제를 기반으로 한 폰(Phone)으로서, 일반적으로 사용되는 음성/영상통화, 인터넷 데이터통신 등의 기능뿐만 아니라, 모바일 오피스 기능을 갖춘 모든 모바일 폰 또는 음성통화 기능이 없으나 인터넷 접속 가능한 모든 인터넷폰 또는 테블릿 PC(Tablet PC)를 포함하는 통신기기로 이해함이 바람직하다.

이러한 스마트폰은 다양한 개방형 운영체제를 탑재한 스마트폰으로 구현될 수 있으며, 상기 개방형 운영체제로는 예컨대, 노키아(NOKIA)사의 심비안, 림스(RIMS)사의 블랙베리, 애플(Apple)사의 아이폰, 마이크로소프트사(MS)의 윈도즈 모바일, 구글(Google)사의 안드로이드, 삼성전자의 바다 등으로 이루어질 수 있다.

이와 같이 스마트폰은 개방형 운영체제를 사용하므로 폐쇄적인 운영체제를 가진 휴대폰과 달리 사용자가 임의로 다양한 어플리케이션 프로그램을 설치하고 관리할 수 있다.

즉, 전술한 상기 스마트폰은 기본적으로 제어부, 메모리부, 화면출력부, 키입력부, 사운드 출력부, 사운드 입력부, 카메라부, 무선망 통신모듈, 근거리 무선 통신모듈 및 전원 공급을 위한 배터리 등을 구비한다.

상기 제어부는 스마트폰의 동작을 제어하는 기능 구성의 총칭으로서, 적어도 하나의 프로세서와 실행 메모리를 포함하며, 스마트폰에 구비된 각 기능 구성부와 버스(BUS)를 통해 연결된다.

이러한 상기 제어부는 상기 프로세서를 통해 스마트폰에 구비되는 적어도 하나의 프로그램 코드를 상기 실행 메모리에 로딩하여 연산하고, 그 결과를 상기 버스를 통해 적어도 하나의 기능 구성부로 전달하여 스마트폰의 동작을 제어한다.

상기 메모리부는 스마트폰에 구비되는 비휘발성 메모리의 총칭으로서, 상기 제어부를 통해 실행되는 적어도 하나의 프로그램 코드와, 상기 프로그램 코드가 이용하는 적어도 하나의 데이터 셋트를 저장하여 유지한다. 상기 메모리부는 기본적으로 스마트폰의 운영체제에 대응하는 시스템 프로그램 코드와 시스템 데이터 셋트, 스마트폰의 무선 통신 연결을 처리하는 통신 프로그램 코드와 통신 데이터 셋트 및 적어도 하나의 응용프로그램 코드와 응용 데이터 셋트를 저장하며, 본 발명을 구현하기 위한 프로그램 코드와 데이터 셋트 역시 상기 메모리부에 저장된다.

상기 화면 출력부는 화면출력 장치(예컨대, LCD(Liquid Crystal Display) 장치)와 이를 구동하는 출력 모듈로 구성되며, 상기 제어부와 버스로 연결되어 상기 제어부의 각종 연산 결과 중 화면 출력에 대응하는 연산 결과를 상기 화면출력 장치로 출력한다.

상기 키입력부는 적어도 하나의 키 버튼을 구비한 키 입력장치(또는 상기 화면 출력부와 연동하는 터치스크린 장치)와 이를 구동하는 입력 모듈로 구성되며, 상기 제어부와 버스로 연결되어 상기 제어부의 각종 연산을 명령하는 명령을 입력하거나, 또는 상기 제어부의 연산에 필요한 데이터를 입력한다.

상기 사운드 출력부는 사운드 신호를 출력하는 스피커와 상기 스피커를 구동하는 사운드 모듈로 구성되며, 상기 제어부와 버스로 연결되어 상기 제어부의 각종 연산 결과 중 사운드 출력에 대응하는 연산 결과를 상기 스피커를 통해 출력한다. 상기 사운드 모듈은 기 스피커를 통해 출력할 사운드 데이터를 디코딩(Decoding)하여 사운드 신호로 변환한다.

상기 사운드 입력부는 사운드 신호를 입력받는 마이크로폰과 상기 마이크로폰을 구동하는 사운드 모듈로 구성되며, 상기 마이크로폰을 통해 입력되는 사운드 데이터를 상기 제어부로 전달한다. 상기 사운드 모듈은 상기 마이크로폰을 통해 입력되는 사운드 신호를 엔코딩(Encoding)하여 부호화한다.

상기 카메라부는 광학부와 CCD(Charge Coupled Device)와 이를 구동하는 카메라 모듈로 구성되며, 상기 광학부를 통해 상기 CCD에 입력된 비트맵 데이터를 획득한다. 상기 비트맵 데이터는 정지 영상의 이미지 데이터와 동영상 데이터를 모두 포함할 수 있다.

상기 무선망 통신모듈은 무선 통신을 연결하는 통신 구성의 총칭으로서, 특정 주파수 대역의 무선 주파수 신호를 송수신하는 안테나, RF모듈, 기저대역모듈, 신호처리모듈을 적어도 하나 포함하여 구성되며, 상기 제어부와 버스로 연결되어 상기 제어부의 각종 연산 결과 중 무선 통신에 대응하는 연산 결과를 무선 통신을 통해 전송하거나, 또는 무선 통신을 통해 데이터를 수신하여 상기 제어부로 전달함과 동시에, 상기 무선 통신의 접속, 등록, 통신, 핸드오프의 절차를 유지한다.

또한, 상기 무선망 통신모듈은 CDMA/WCDMA 규격에 따라 이동 통신망에 접속, 위치등록, 호처리, 통화연결, 데이터통신, 핸드오프를 적어도 하나 수행하는 이동 통신 구성을 포함한다. 한편, 당업자의 의도에 따라 상기 무선망 통신모듈은 IEEE 802.16 규격에 따라 휴대인터넷에 접속, 위치등록, 데이터통신, 핸드오프를 적어도 하나 수행하는 휴대 인터넷 통신 구성을 더 포함할 수 있으며, 상기 무선망 통신모듈이 제공하는 무선 통신 구성에 의해 본 발명이 한정되지 아니함을 명백히 밝혀두는 바이다.

상기 근거리 무선 통신모듈은 일정 거리 이내에서 무선 주파수 신호를 통신매체로 이용하여 통신세션을 연결하는 근거리 무선 통신모듈로 구성되며, 바람직하게는 ISO 180000 시리즈 규격의 RFID 통신, 블루투스 통신, 와이파이 통신, 공중 무선 통신 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 근거리 무선 통신모듈은 상기 무선망 통신모듈과 통합될 수 있다.

이와 같이 구성된 스마트폰은 무선 통신이 가능한 단말기를 의미하며, 스마트폰 이외에도 인터넷을 포함한 네트워크를 통하여 데이터의 송수신이 가능한 단말기라면 어떠한 장치라도 적용이 가능할 것이다. 즉, 상기 스마트폰은 단문 메시지 전송 기능과 네트워크 접속 기능을 가지는 노트북 PC, 태블릿 PC, 그 외에도 휴대 및 이동이 가능한 휴대 단말을 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 스마트 헬스케어 매트리스에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

100 : 매트리스,
200-1 내지 200-N : 헬스케어 센서모듈,
300 : 저장모듈,
400 : 디스플레이 모듈,
500 : 헬스케어 제어모듈,
600 : 전원공급모듈

Claims (16)

1. 외피의 내부에 적어도 하나의 쿠션부재가 적층되어 구비된 매트리스;
   상기 매트리스의 쿠션부재에 형성된 소정의 공간부에 장착되며, 레이더를 이용하여 상기 매트리스 상에 존재하는 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 비접촉식으로 검출하는 적어도 하나의 헬스케어 센서모듈;
   해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 저장하는 저장모듈;
   해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임의 헬스케어 상태정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이 모듈; 및
   각 헬스케어 센서모듈로부터 검출된 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 제공받아 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석한 후, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 데이터베이스(DB)화하여 상기 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 디스플레이 화면에 표시되도록 상기 디스플레이 모듈의 동작을 제어하는 헬스케어 제어모듈을 포함하되,
   각 헬스케어 센서모듈은, 상기 매트리스 상에 존재하는 해당 측정 대상에 대하여 레이더 펄스(Radar Pulse)를 갖는 제1 신호를 송신하는 레이더 송신부와, 해당 측정 대상으로부터 반사되고, 상기 제1 신호와 관련된 제2 신호를 수신하는 레이더 수신부와, 상기 레이더 송신부 및 상기 레이더 수신부로부터 송수신된 제1 및 제2 신호를 기반으로 주파수를 추출하고, 상기 주파수의 위상 차이에 따라 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 처리하는 신호처리부와, 소정의 인쇄회로기판(PCB) 상에 상기 레이더 송신부, 상기 레이더 수신부 및 상기 신호처리부를 탑재함과 아울러 상기 헬스케어 제어모듈과의 센서 통신 및 전원 공급을 위한 데이터 케이블이 전기적으로 연결된 PCB 기판부와, 상기 PCB 기판부의 방수 및 충격 방지를 위하여 액상 실리콘의 사출 성형 방식을 통해 상기 PCB 기판부의 외측 전체가 감싸지도록 몰딩 처리되어 이루어진 PCB 보호부를 포함하고,
   상기 헬스케어 제어모듈은, 상기 매트리스와 소정의 거리로 이격되게 설치되며, 전체적인 몸체를 이루는 본체부와, 상기 본체부의 외측에 노출되도록 구비되며, 상기 PCB 기판부에 연결된 데이터 케이블과 전기적으로 접속되는 케이블 커넥터와, 상기 본체부의 일측면에 형성되어 외부 공기를 흡입하는 측정 흡입구와, 상기 본체부의 타측면에 형성되어 내부 공기를 배출하는 측정 배출구와, 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 알파입자를 실시간 검출하여 소정의 알파입자 검출신호를 출력하고, 상기 출력된 알파입자 검출신호를 기반으로 기 설정된 측정시간동안 카운트하여 알파입자 농도값을 산출한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 라돈 측정부와, 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 미세먼지 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 미세먼지 감지부와, 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 초미세먼지 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 초미세먼지 감지부와, 상기 PCB 보호부 상에 노출되도록 설치되거나 상기 헬스케어 제어모듈에 구비된 본체부의 내/외측에 설치되며, 각 헬스케어 센서모듈의 주변 또는 상기 헬스케어 제어모듈의 주변에 대한 온도를 측정하는 온도 측정부와, 상기 PCB 보호부 상에 노출되도록 설치되거나 상기 헬스케어 제어모듈에 구비된 본체부의 내/외측에 설치되며, 각 헬스케어 센서모듈의 주변 또는 상기 헬스케어 제어모듈의 주변에 대한 습도를 측정하는 습도 측정부와, 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 일산화탄소(CO) 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 일산화탄소 감지부와, 상기 본체부의 내부에 구비되고, 상기 측정 흡입구를 통해 외부 공기를 흡입하여 공기 중의 이산화탄소(CO₂) 농도를 감지한 후, 상기 본체부의 내부 공기를 상기 측정 배출구를 통해 배출하는 이산화탄소 감지부와, 상기 본체부의 내부에 구비되며, 상기 케이블 커넥터를 통해 전송된 해당 측정 대상의 생체정보와 관련된 신호를 제공받아 이를 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석한 후, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 데이터베이스(DB)화하여 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 전송하는 통신부와, 상기 본체부의 내부에 구비되며, 상기 제어부에 필요한 전원을 비롯하여 상기 케이블 커넥터를 통해 각 헬스케어 센서모듈에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며,
   상기 제어부는, 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 상기 통신부의 동작을 제어하며, 상기 라돈 측정부로부터 산출된 알파입자 농도값을 제공받아 이를 기반으로 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 라돈 측정값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어하며, 상기 미세먼지 감지부 및 상기 초미세먼지 감지부로부터 각각 감지된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 미세먼지 농도값 및 초미세먼지 농도값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어하며, 상기 온도 측정부 및 상기 습도 측정부로부터 각각 측정된 온도값 및 습도값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어하며, 상기 일산화탄소 감지부 및 상기 이산화탄소 감지부로부터 각각 감지된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 일산화탄소 농도값 및 이산화탄소 농도값을 수치화하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 데이터베이스(DB)화하여 별도의 저장모듈에 저장 및 관리되도록 제어함과 아울러 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 별도의 디스플레이 모듈의 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하거나 별도의 통신부를 통해 유선 또는 무선 통신방식으로 외부의 단말 또는 서버에 전송되도록 제어하며,
   상기 외부의 단말 또는 서버는, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 각 헬스케어 상태별로 분석된 헬스케어 상태정보를 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 상태 측정값, 평균 상태 측정값, 또는 기 설정된 기준 상태 측정값과의 비교 상태 측정값 중 적어도 하나의 상태 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하며, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 라돈 측정값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 라돈 측정값, 평균 라돈 측정값, 또는 기 설정된 기준 라돈 측정값과의 비교 라돈 측정값 중 적어도 하나의 라돈 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하며, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 미세먼지 농도값 및 초미세먼지 농도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값, 평균 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값, 또는 기 설정된 기준 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값과의 비교 미세먼지/초미세먼지 농도 측정값 중 적어도 하나의 농도 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하며, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 각 헬스케어 센서모듈의 주변 또는 상기 헬스케어 제어모듈의 주변에 대한 온도값 및 습도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 온도/습도 측정값, 평균 온도/습도 측정값, 또는 기 설정된 기준 온도/습도 측정값과의 비교 온도/습도 측정값 중 적어도 하나의 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하며, 미리 설치된 헬스케어관련 어플리케이션을 통해 상기 통신부로부터 전송된 상기 매트리스의 주변에 존재하는 공기 중의 일산화탄소 농도값 및 이산화탄소 농도값을 제공받아 이를 기반으로 사용자의 요구에 따라 원형 또는 막대 그래프를 이용하여 시간별/일별/요일별/주별/월별로 현재 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값, 평균 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값, 또는 기 설정된 기준 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값과의 비교 일산화탄소/이산화탄소 농도 측정값 중 적어도 하나의 농도 측정값을 디스플레이 화면에 표시되도록 제어하며,
   각 헬스케어 센서모듈이 복수 개로 이루어질 경우, 상기 제어부는, 상기 케이블 커넥터를 통해 각 헬스케어 센서모듈로부터 최종 측정값을 제공받아 이를 기반으로 각 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값에서 해당 측정 대상과의 거리 정보를 추출한 후, 각 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값이 기 설정된 측정 유효값일 경우, 기 저장된 최근 측정 대상과의 거리값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 거리차이값 이하로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석하고, 기 저장된 최근 측정 대상과의 거리값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 거리차이값 이상으로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 움직임여부를 판단한 후, 해당 측정 대상의 움직임으로 판단 시 기 저장된 최근 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 근사값 이하로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석하며, 해당 측정 대상의 움직임으로 판단 시 기 저장된 최근 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값과 비교하여 그 차이가 기 설정된 기준 근사값 이상으로 판단된 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값들 중 가장 차이가 적은 값을 가진 헬스케어 센서모듈의 최종 측정값을 기반으로 해당 측정 대상의 호흡, 심박, 및 움직임 상태의 헬스케어 상태정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 스마트 헬스케어 매트리스.
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