KR102200202B1 - 부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템 - Google Patents

부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스는 영유아의 신체부위에 직접 접착되는 패치; 코인 셀 배터리(Coin cell battery) 또는 리튬 폴리머(Li-polimer) 배터리로 구성 전원부; 상기 전원부로부터 전원을 공급받아 영유아의 체온, 생체 신호, 또는 외력을 측정하는 센서부; 심장의 신호(ElectroCardioGram:심전도)를 측정하여 아이의 심박수를 측정하는 생체전위 측정부; 심박의 R-R간격을 통계적으로 처리하는 기법으로 5분~24시간 동안의 자료를 분석하고, 연속적인 파형(ECG/PPG)을 통해 RR간격(심박수)을 결정하는 주제어부; 및 상기 센서부가 측정한 측정정보, 상기 생체전위 측정부가 측정한 측정정보, 및 상기 주제어부가 결정한 심박수를 외부로 송신하거나, 외부에서 입력되는 신호를 수신하는 통신부;를 포함하여, 현재 아이의 상태, 스트레스 지수에 맞는 육아 인사이트를 실시간으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템{STICKING TYPE INFANTS MONITORING DEVICE AND MONITORING SYSTEM}
본 발명은 부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 착용형 웨어러블 디바이스와는 다르게 아이의 몸에 부착하게 됨으로써 더욱 정확한 데이터를 획득할 수 있고, 이렇게 얻어진 데이터를 분류하고(Classification), 아이의 상태에 맞게 데이터를 학습시키는 작업을 통해 아이에게 맞춤형 육아 인사이트를 보호자에게 제공할 수 있는 부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 영유아 사건·사고의 발생이 빈번해지고 영유아 안전에 대해 사회적 관심이 높아지면서 영유아의 상태를 실시간으로 판단할 수 있는 기술의 필요성이 높아지고 있다.
영유아의 경우 스스로 위험 상황에 대해 인지하기 어렵고 도움을 요청하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다.
최근 어린이집 학대 사건 및 통학버스 방치 사고 등 영유아 사망사고는 보호자들의 신속한 대응 부재와 방치로 인해 유사한 사건·사고들이 지속해서 생겨나고 있다.
영유아는 운동능력이 발달하지 못하여 자신의 몸을 제어하지 못하며, 체온, 호흡 등 신체 조절 능력이 현저히 떨어짐으로 사소한 이유로 갑작스럽게 목숨을 잃는 일이 발생하게 되며 선진 각국에서는 이러한 문제를 줄이려는 노력하고 있다.
또한, 아이가 학대를 당하거나 외부 환경으로부터 극심한 스트레스를 받는 일 또한 아이의 성장에 지대한 영향을 미치고 있으며, 부모와 함께 있는 시간뿐만 아니라 아이들이 어린이집이나 보육원에 있는 시간에도 보호자가 방심하는 사소한 순간에서도 발생할 수 있는 영유아 돌연사 및 아이의 스트레스는 보호자의 관심만으로 100% 방지하는 것은 힘든 실정이다.
이처럼 영유아가 처한 심각한 상황들을 보호자가 빠르게 대처하기 위해서는 영유아의 상황을 빠르게 인지하는 것이 필요하다.
어린이집 및 보육원에서는 이러한 상황들을 볼 수 있도록 CCTV를 설치하기도 하지만 보호자가 CCTV를 계속해서 주시하고 있을 수만은 없는 실정이다.
따라서 근본적으로 위험해 처한 영유아의 상태를 실시간으로 알려주고 영유아의 스트레스 상태를 실시간으로 식별할 수 있도록 알려주는 시스템이 필요하며, 영유아 돌연사 및 학대 방치사고의 위험을 감소시키고 또한 아기들의 실시간 부착형 영유아 모니터링 디바이스 상태를 부모들이 모니터링하기 위한 제품을 개발하려는 시도가 계속되고 있다.
종래 제품들은 아이의 상태에 맞는 육아 인사이트를 제공하기보다는, 아이의 성장 단계에 따른(ex. 0~6개월, 6~12개월 등) 정보만 제공함으로 실제 아이의 상태에 맞는 정보를 제공하지 못하는 문제점들을 가지고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0021216호(2017. 02. 27)
상술한 바와 같은 필요를 충족시키고, 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 기본적으로 실시간으로 생체신호 데이터를 획득하고 아이의 몸에 특이한 event가 발생하게 되면 30초간 데이터를 저장하고, 이상신호에 대한 알림을 보호자에게 알려주며, 또한, 부착형 영유아 모니터링 디바이스 측정 방법으로는 HRV(Heart Rate Variability)알고리즘을 사용하여, 아이의 스트레스 지수를 1~5 사이의 지표를 통해 정량적으로 표현하여 주기 때문에 우리 아이가 현재 어느 정도의 스트레스를 받고 있는지 확인 가능한 부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스는 영유아의 신체부위에 직접 접착되는 패치; 코인 셀 배터리(Coin cell battery) 또는 리튬 폴리머(Li-polimer) 배터리로 구성 전원부; 상기 전원부로부터 전원을 공급받아 영유아의 체온, 생체 신호, 또는 외력을 측정하는 센서부; 심장의 신호(ElectroCardioGram:심전도)를 측정하여 아이의 심박수를 측정하는 생체전위 측정부; 심박의 R-R간격을 통계적으로 처리하는 기법으로 5분~24시간 동안의 자료를 분석하고, 연속적인 파형(ECG/PPG)을 통해 RR간격(심박수)을 결정하는 주제어부; 및 상기 센서부가 측정한 측정정보, 상기 생체전위 측정부가 측정한 측정정보, 및 상기 주제어부가 결정한 심박수를 외부로 송신하거나, 외부에서 입력되는 신호를 수신하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모니터링 시스템은 모니터링 디바이스; 상기 모니터링 디바이스와 근거리 통신하면서, 등원 및 하원시간 대에 소정거리 내에 위치한 경우 영유아가 통학버스에 승차한 것으로 인식하고, 소정거리를 벗어난 경우 영유아가 통학버스에서 하차한 것으로 자동 인식하는 선생님 단말기; 상기 선생님 단말기로부터 영유아의 통학버스의 승하차 정보를 수신하여 저장관리하면서 푸시알림을 송신하는 클라우드 서버; 및 상기 클라우드 서버로부터 영유아의 통학버스의 승하차 정보를 푸시알림으로 수신하는 보호자 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템은 현재 아이의 상태, 스트레스 지수에 맞는 육아 인사이트를 실시간으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스의 분해 사시도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스의 블록도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 포함하는 모니터링 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스의 앱을 구동한 화면을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 포함하는 모니터링 시스템에 의한 서비스 모델을 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스는 도 1a에 도시된 바와 같이 제품이 디자인되지만, 이에 한정되지 않고 패치형태로 부착된 수 있는 다양한 형태로 디자인될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스(100)는 도 1b, 및 도 2에 도시된 바와 같이 저부의 패치(110), 전원부(120), 케이스(180), 및 전원관리부(130) 센서부(140), 생체전위 측정부(150), 주제어부(160), 통신부(170)로 구성된 제어모듈을 포함한다.
상기 제어모듈은 One chip 형태의 PCB로, 해당 PCB에 전원관리부(130) 센서부(140), 생체전위 측정부(150), 주제어부(160), 통신부(170)가 실장되어 형성되는 구성이다.
상기 패치(110)는 영유아의 신체부위에 직접 접착되는 구성으로 무해한 물질의 점착제 성분으로 구성되어 있다.
상기 전원부(120)는 코인 셀 배터리(Coin cell battery) 또는 리튬 폴리머(Li-polimer) 배터리로 구성되어, 전원을 필요로하는 상기 센서부(140), 생체전위 측정부(150), 주제어부(160), 및 통신부(170) 등에 전원을 공급한다.
상기 전원 관리부(130)는 상기 전원부(120)와 전원을 필요로 하는 구성을 실시간으로 모니터링 하면서, 그때그때 전원을 필요로 하는 구성으로만 전원이 공급될 수 있도록 하고, 전원의 공급이 필요하지 않은 구성으로 전원이 공급되는 것을 차단하여, 불필요하게 전원이 낭비되는 것을 방지함으로써 전원부(120)의 효율성을 향상시킨다.
상기 센서부(140)는 온도 센서(141), 광학센서(142), 및 3축 가속센서(143)를 포함한다.
상기 온도 센서(141)는 고정밀도 및 낮은 구동 전압(1.9V~3.6V)을 가지고, 14bit의 온도 분해능(0.01℃)을 가지며, 37℃~39℃에서 0.1℃의 정확도를 가진다.
상기 온도 센서(141)는 영유아의 정상 체온 범위가 36℃~37.2℃로 설정되어, 영유아의 체온을 계속해서 측정하여 37.8℃ 이상이면 발열 상태로 판단하거나 간주할 수 있지만, 단순 측정기능만을 가진경우, 측정한 영유아의 체온 데이터를 상기 주제어부(160)에 전달하여, 해당 주제어부(160)가 발열 여부를 판단할 수 있도록 할 수도 있다.
상기 온도 센서(141)에서 정상 체온보다 높은 수치가 측정되면, 또는 주제어부(160)는 상기 통신부(170)를 통해 외부의 보호자 단말기에 즉시 알림 메시지를 전송하여 보호자가 아이의 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.
상기 주제어부(160)는 알림 메시지뿐만 아니라, 상기 온도 센서(141)가 측정한 모든 체온정보를 전송함으로써, 보호자가 시간대별로 기록되어 있는 아이의 체온 트렌드를 확인할 수 있도록 한다.
상기 광센서(142)는 상이한 2개의 파장의 빛을 피부로 보내 해당 빛이 피부에 흡수되는 정도의 차이를 통해 혈액 속, 산소포화도를 알아냄으로써 혈액에 있는 산소 수치를 측정한다.
또한, 상기 광센서(142)는 후술한 생체전위 측정부(150)의 측정방식과 다르게 빛을 피부에 조사하는 것만으로 모세혈관에 흐르는 혈액을 측정함으로써 심박수를 측정할 수도 있다.
후술한 생체전위 측정부(150)에 의해 측정된 생체신호에 의해 영유아의 상태를 확인한다면, 상기 3축 가속센서(143)는 방향, 흔들기, 두드림에 대한 감지기능을 갖추어 물리적으로 외부로부터 충격을 받았는지 판단함으로써 영유아에 가해지는 구타 등을 감지할 수 있다.
상기 생체전위 측정부(150)는 우리 몸의 블랙박스라고 불리는 심장의 신호(ElectroCardioGram:심전도)를 측정하여 아이의 심박수를 측정한다.
또한, 상기 생체전위 측정부(150)는 상기 심전도를 통해 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability)를 측정하여 아이의 스트레스 지수를 정량화하여 보호자 단말기에 알림을 준다.
이후, 보호자는 아이가 심한 스트레스를 받는 경우(아동학대 및 방치사고)를 예방할 수 있으며, 위험 상황에서 아이가 받는 스트레스를 확인하여 빠르게 대처 가능하다.
상기 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability)은 심전도 또는 맥파 등을 측정하여, 연속적인 심장 박동 사이의 시간을 시계열 데이터(time series)로 만든 것이다.
시간 범위의 상기 심박변이율은 주로 부교감 신경계의 영향을 반영하며, 시간범위 분석의 모든 단위는 'msec'이다.
상기 주제어부(160)는 심박의 R-R간격을 통계적으로 처리하는 기법으로 5분~24시간 동안의 자료를 분석하고, 연속적인 파형(ECG/PPG)을 통해 RR간격(심박수)을 결정한다.
상기 주제어부(160)는 일정부분 클수록 건강함을 나타내는 지표인 전체 RR간격의 표준편차 SDNN(CLU or SDRR)를 산출한다.
또한, 상기 주제어부(160)는 인접한 RR간격의 차이를 제곱한 값의 평균의 제곱근, 부교감신경의 활동성 평가, 10이하 심장질환의 발병위험이 높음을 나타내는 RMS-SD를 산출하여 제공할 수도 있다.
또한, 상기 주제어부(160)는 상기 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability)의 복잡도(complexity)를 정량화한 수치로 건강한 사람에게서 크게 나타나는 ApEn(Approximate Entrophy)을 산출하여 제공할 수도 있다.
또한, 상기 주제어부(160)는 측정초반 앞부분 일정구간을 베이스라인으로 잡아 변화도를 측정하는 것으로 일정한 상태에서 측정되었는지 검토할 수 있는 SRD(Successive RRI difference)을 산출하여 제공할 수도 있다.
참고로, HRV신호의 분석방법과 표준에 관한 가이드라인 '1996년 유럽심장학회, 북미 심조율 전기 생리학회'을 기준으로 아래의 [표 1]과 같이 HRV신호의 FFT 주파수분석을 통해 저주파(LF)와 고주파(HF)로 나누어 지수화하였다.
분석요소 특성
LF(저주파영역) 교감활성지수-긴장, 흥분상태에서 높게 표시됨
(육체적인 피로, 체내 에너지소실, 수면부족, 무기력)
HF(고주파영역) 부교감활성지수-분노, 근심, 공포상태에서 낮게 표시
(정신적 심리적 피로도, 노화만성스트레스)
LF/HF 비 자율신경(교감신경과 부교감신경계)의 활성도와 균형
SDDN 맥박표준편차-외부환경에 대한 적응적(육체적 복잡도, 피로도)
RMSSD 평균편차-분노, 근심, 공포상태에서 낮게 표시(심장의 안정도)
상기 주제어부(160)는 상기 생체전위 측정부(150)가 측정한 심박수를 수신하고 ECG Reference 측정 회로를 이용하여 출력 파형 측정함으로써 신호분석을 통해 불규칙한 심박수가 측정된 경우 질병이나 호흡 이상 등을 판단한다.
이때, 상기 주제어부(160)는 딥 러닝, AI, 인공지능, 머신러닝 등을 통해 학습되어 심박수를 분석하고, 분석한 심박수의 불규칙한 유형에 따라 관련된 질병으로 진단하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스는 상기 [표 1]에 도시된 바와 같이 주파수 분석을 통해 영유아의 상태를 분석할 수 있다.
상기 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability) 신호는 각기 다른 대역의 주파수 신호가 합쳐져서 하나의 복잡한 신호로 나타나게 되는데, 상기 주제어부(160)는　각 주파수 대역(VLF, LF, HF)의 강도를 분리 평가하는 방식으로 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability) 신호를 분석한다.
상기 저주파(LF:Low Frequence)는 0.04~0.15Hz의 주파수 대역에 해당되고, 0.1Hz 부근의 상대적인 저주파 성분으로 교감신경계와 부교감신경계의 활동을 동시에 반영하여 저하는 생체에너지 소실, 편두통, 두통환자에게서 높게 나타난다.
또한, 상기 저주파는 β-교감신경차단제 프로프라놀롤(propranolol)에 의해 현저히 감소하고, 증가하면 HRV가 감소하며,　교감신경계의 활동이 부교감신경계의 활동보다 많이 반영된다.
한편, 상기 고주파(High Frequence)는 0.15~0.4Hz의 주파수 대역에 해당되고, 부교감신경계(미주신경)의 활동에 대한 지표이며, 호흡활동과 관련되어 호흡이 느리거나 깊은 경우 증가(복식호흡 등)한다.
또한, 상기 고주파는 심폐기능 노화시 급격하게 저하되고, 만성 스트레스에도 급격히 저하되며, 연령에 따른 감소폭이 크며, 부교감신경계의 활동이 교감신경계의 활동보다 많이 반영된다.
토탈파워(Total Power)는 5분 동안의 VLF, LF, HF의 총 파워로 자율신경계의 전체적인 조절능력(힘)을 반영한 수치이며, SDNN과 유사한 의미이다.
상기 고주파에 대한 저주파 비( LF/HF ratio)는 LF와 HF간의 비율로 교감신경활성도에 비례하고 부교감신경의 활성도에 반비례한다.
저주파 표준과 고주파 표준(LF norm &HF norm)은 상기 토탈파워(Total power에서 VLF를 제외한 것에 대한 LF 또는 HF의 비 또는 자율신경계의 균형도 확인할 수 있다.
상기 통신부(170)는 근거리 및 원거리 통신이 가능하고, 블루투스와 같은 근거리 통신을 통해 근거리의 영유아 보육교사의 단말기 또는 어린이집 내의 알림 단말기에 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스(100)에서 발생하는 신호를 전달한다.
또한, 상기 통신부(170)는 익스플로러 인터넷과 같은 원거리 통신을 통해 원거리인 집이나 직장에 있는 외부의 부모 단말기에 발생하는 신호를 전달할 수도 있고, 원거리 지역의 보건소 서버, 병원서버, 119 서버 등에도 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스(100)에서 발생하는 신호를 전달한다.
상기 케이스(180)는 내부에 상술한 전원부(120), 전원관리부(130) 센서부(140), 생체전위 측정부(150), 주제어부(160), 통신부(170) 구성을 포함한 상태로 상기 패치(110)와 결합하여 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스의 외관을 형성하게 된다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 구비한 모니터링 시스템에 대해 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 포함하는 모니터링 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 영유아 모니터링 디바이스(100), 선생님 단말기(200), 클라우드 서버(300), 및 보호자 단말기(400)를 포함한다.
상기 영유아 모니터링 디바이스(100)는 상술한 바와 같이 영유아의 신체부위에 부착되어 측정한 영유아의 생체신호를 상기 통신부(170)를 통해 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 관리하는 앱이 설치된 선생님 단말기(200)로 전달한다.
또한, 상기 선생님 단말기(200)는 상기 영유아 모니터링 디바이스(100)와 블루투스 프로토콜 기반의 근거리 무선통신 장치인 비콘을 통해 통신하면서, 등원 및 하원시간 대에 소정거리 내에 위치한 경우 영유아가 통학버스에 승차한 것으로 인식하고, 소정거리를 벗어난 경우 영유아가 통학버스에서 하차한 것으로 자동 인식한다.
상기 선생님 단말기(200)는 영유아의 통학버스의 승하차 자동인식 후, 클라우드 서버(300)로 전송하면, 해당 클라우드 서버(300)는 승하차 정보를 모니터링 앱이 설치된 보호자 단말기(400)로 푸시알람을 통해 전달한다.
한편, 상기 영유아 모니터링 디바이스(100)의 생체전위 측정부(150)는 상기 심전도를 통해 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability)을 측정하여 아이의 스트레스 지수를 정량화하여 보호자 단말기(400)에 다이렉트로 알림을 주어, 보호자에 의해 아이가 아동학대 및 방치사고 등으로 심한 스트레스를 받는 경우를 예방할 수 있으며, 위험 상황에서 아이가 받는 스트레스를 확인하여 빠르게 대처 가능하도록 한다.
상기 영유아 모니터링 디바이스(100)는 상기 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability)을 통한 아이의 스트레스 지수를 정량화하여 상기 선생님 단말기(200)에 알림을 줄 수도 있지만, 다이렉트로 보호자 단말기(400)로 알림을 줌으로써 정보가 누락되는 것을 방지한다.
한편, 상기 선생님 단말기(200) 및 보호자 단말기(400)에 설치된 모니터링 앱을 실행함에 따라 도 4a와 같은 앱인트로 화면이 표시되고, 도 4b와 같이 메인화면이 표시되며, 도 4c와 같이 심박수 모드에서 최고수치와 최저수치 및 평균수치를 날짜와 영유아가 위치한 지역를 표시하여 제공한다.
도 4c 화면에서 체온 탭을 터치하면 체온의 최고수치와 최저수치 및 평균수치를 날짜와 영유아가 위치한 지역 등을 표시하여 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 부착형 영유아 모니터링 디바이스를 포함하는 모니터링 시스템은 도 3에서와 같이 영유아의 통학버스 승하차 정보를 전달할 수도 있고, 추가적으로 도 5에 도시된 바와 같이 모니터링 디바이스(100)에 GPS모듈이 탑재되어 영유아의 위치정보를 상기 보호자 단말기(400)에 실시간으로 제공함으로써 미아가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 모니터링 디바이스
110 : 패치
120 : 전원부
130 : 전원관리부
140 : 센서부
141 : 온도 센서
142 : 광학센서
143 : 3축 가속센서
150 : 생체전위 측정부
160 : 주제어부
170 : 통신부
180 : 케이스
200 : 선생님 단말기
300 : 클라우드 서버
400 : 보호자 단말기

Claims (11)

  1. 영유아의 신체부위에 직접 접착되는 패치(110);
    리튬 폴리머(Li-polimer) 배터리로 구성된 전원부(120);
    상기 전원부(120)로부터 전원을 공급받아 영유아의 체온, 생체 신호, 또는 외력을 측정하는 센서부(140);
    심장의 신호를 측정하여 아이의 심박수를 측정하는 생체전위 측정부(150);
    심박의 R-R간격을 통계적으로 처리하는 기법으로 5분~24시간 동안의 자료를 분석하고, 연속적인 파형을 통해 R-R간격(심박수)을 결정하는 주제어부(160); 및
    상기 센서부(140)가 측정한 측정정보, 상기 생체전위 측정부(150)가 측정한 측정정보, 및 상기 주제어부(160)가 결정한 심박수를 외부로 송신하거나, 외부에서 입력되는 신호를 수신하는 통신부(170);를 포함하되,
    상기 센서부(140)는
    상기 영유아의 정상 체온 범위가 36℃~37.2℃로 설정되어, 영유아의 체온을 계속해서 측정하는 온도 센서(141);를 포함하고,
    상기 주제어부(160)는
    각 주파수 대역(VLF, LF, HF)의 강도를 분리 평가하는 방식으로 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability) 신호를 분석하는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부(140)는
    상이한 2개의 파장의 빛을 피부로 보내 해당 빛이 피부에 흡수되는 정도의 차이를 통해 혈액 속, 산소포화도를 알아냄으로써 혈액에 있는 산소 수치를 측정하는 광센서(142); 및
    방향, 흔들기, 두드림에 대한 감지기능을 갖추어 물리적으로 외부로부터 충격을 받았는지 판단하는 3축 가속센서(143);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광센서(142)는
    빛을 피부에 조사하는 것만으로 모세혈관에 흐르는 혈액을 측정함으로써 심박수를 측정할 수도 있는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 주제어부(160)는
    37.8℃ 이상이면 영유아를 발열 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 주제어부(160)는
    상기 생체전위 측정부(150)가 측정한 심박수를 수신하고 심전도 레퍼런스(ECG Reference) 측정 회로를 이용하여 출력 파형 측정함으로써 신호분석을 통해 불규칙한 심박수가 측정된 경우 질병이나 호흡 이상을 판단하는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 주제어부(160)는
    딥 러닝, AI, 인공지능, 머신러닝을 통해 학습되어 상기 심박수를 분석하고, 분석한 심박수의 불규칙한 유형에 따라 관련된 질병으로 진단하는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전원부(120)와 전원을 필요로 하는 구성을 실시간으로 모니터링 하면서, 전원을 필요로 하는 구성으로만 전원이 공급될 수 있도록 하고, 전원의 공급이 필요하지 않은 구성으로 전원이 공급되는 것을 차단하는 전원 관리부(130);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 패치(110)와 결합하여 내부에 상기 전원부(120), 전원관리부(130) 센서부(140), 생체전위 측정부(150), 주제어부(160), 통신부(170)를 구비하는 케이스(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부착형 영유아 모니터링 디바이스.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 모니터링 디바이스(100);
    상기 모니터링 디바이스(100)와 근거리 통신하면서, 등원 및 하원시간 대에 소정거리 내에 위치한 경우 영유아가 통학버스에 승차한 것으로 인식하고, 소정거리를 벗어난 경우 영유아가 통학버스에서 하차한 것으로 자동 인식하는 선생님 단말기(200);
    상기 선생님 단말기(200)로부터 영유아의 통학버스의 승하차 정보를 수신하여 저장관리하면서 푸시알림을 송신하는 클라우드 서버(300); 및
    상기 클라우드 서버(300)로부터 영유아의 통학버스의 승하차 정보를 푸시알림으로 수신하는 보호자 단말기(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 모니터링 디바이스(100)는
    내부에 GPS모듈이 더 탑재되어 영유아의 위치정보를 상기 보호자 단말기(400)에 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 모니터링 디바이스(100)의 상기 생체전위 측정부(150)는
    상기 심전도를 통해 심박변이율(HRV:Heart Rate Variability)를 측정하고 아이의 스트레스 지수를 정량화하여 상기 보호자 단말기(400)에 푸시알림을 송신하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
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