KR102218006B1 - Uwb 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템 - Google Patents

Uwb 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물 실내의 벽면에 생체신호 인식 단말이 설치되어, 비접촉식으로 실내에 거주하는 모니터링 대상자의 생체신호를 측정하여, 측정된 생체신호 데이터를 인터넷망을 통해 관리서버로 전송하고, 상기 관리서버에서는 상기 생체신호 데이터를 기초로 하여 관리 단말로 제어신호를 전송하도록 하는 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 있어서, 실내 특정장소에 누워있는 모니터링 대상자의 가슴 방향으로 무선 주파수(radio frequency) 전파를 송신하고, 상기 대상자의 가슴으로부터 운전자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 검출하기 위한 생체신호검출부, 상기 생체신호검출부로부터 검출된 모니터링 대상자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 토대로 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수를 계산하는 생체신호계산부, 상기 생체신호계산부로부터 계산된 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수와 기 저장된 기준 심박수 및 호흡수를 비교하는 생체신호비교부, 상기 생체신호 인식 단말로 건물내의 전원공급이 중단될 경우, 비상용 충전 배터리를 통해 상기 생체신호 인식 단말로 비상전원이 공급되도록 하는 비상전원공급부 및 상기 생체신호비교부로부터 실시간으로 운전자의 심박수 및 호흡수가 기준 심박수 및 호흡수로부터 벗어나 신체 이상 상태인 것으로 판단되는 경우, 상기 관리 단말 또는 상기 생체 신호 인식 단말로 운전자에게 경고명령 신호를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하여 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 신체의 생체신호를 측정하기 위한 센싱수단을 신체에 부착하거나 파지하는 등의 번거로움을 덜고, UWB를 기반으로 한 비접촉식 임펄스 레이더 방식을 이용하여 독거노인의 생체정보를 외부로 전송 및 경고할 수 있도록 하여, 모니터링 대상자의 불편함없이 관리가 이루어 질 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 지진 등의 자연재해나 화재 또는 건물내 정전으로 생체신호 인식 단말로 전원이 공급되지 않을 경우, 비상용 배터리를 통해 모니터링 대상자의 생체신호 측정이 연속적으로 이루어지도록 하여, 위급상황에서 안정적으로 관리가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 건물내 천정에 설치되는 생체신호 인식 단말이 탄성줄에 의해 천정에 매달리는 형태로 설치되도록 하여, 지진이나 건물 주변 열차 통행에 의해 건물의 천정으로 전달되는 진동이 생체신호 인식 단말로 전달되지 않아 위급상황에서도 생체신호 측정의 오류없이 신뢰도가 높은 관리가 이루어질 수 있는 효과가 있다.

Description

UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템{MANAGEMENT SYSTEM FOR ELDERLY PEOPLE LIVING ALONE BASED ON ULTRA-WIDEBAND IMPLUSE-RADIO}
본 발명은 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생체신호를 측정하기 위한 센싱수단을 신체에 부착하거나 파지하는 등의 번거로움을 덜고, UWB를 기반으로 한 비접촉식 임펄스 레이더 방식을 이용하여 독거노인의 생체정보를 외부로 전송 및 경고할 수 있도록 하는 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 관한 것이다.
현재 급속한 고령화 사회로 변해가는 추세에서 개인의 삶을 중시하는 젊은 세대와의 갈등으로 인하여 독거노인들이 점점 증가하고 있다. 독거노인들의 경우 갑작스러운 건강의 약화 또는 안전사고 등의 위급한 상황에 처하게 되면 응급조치나 긴급신고 등의 즉각적인 대처가 용이하지 않은 실정이다. 더욱이 독거노인뿐만 아니라 노약자나 지체장애인 등과 같은 거동이 불편한 자도 위급한 상황에서 즉각적인 대처가 용이하지 않은 실정이다. 이러한 상황에서 거동이 불편한 자들에 대한 위급한 상황에 대비하여 신속하고 적극적으로 보살필 수 있는 인력은 한정되어 있다.
이와 같이, 1인 가구의 증가에 따라 고독사가 사회적 이슈로 대두되고 있으며, 1인 가구원의 안전을 확보하기 위하여 다양한 감시 시스템이 이용되고 있다.
종래에 이를 위한 대안으로 원격에서 독거노인이나 장애인 또는 노약자 등과 같이 거동이 불편한 자들의 상황을 인지하기 위하여 유선통신망을 이용하는 호출기가 보급되었다. 호출기에는 긴급버튼이 구비되어 위급한 상황에서 버튼을 눌러 구급대원이나 담당 사회복지사를 호출하는 방식이다. 그러나 이러한 호출기에 의한 호출방식은 호출한 대상자가 어떠한 위급에 상황에 처해 있는지를 정확하게 알 수 없었고, 대상자가 직접 호출버튼을 누르지 못하는 상황인 경우에 무용지물이 될 수 있는 문제도 있었다. 그리고 실수나 기타 오류에 의하여 호출기의 긴급버튼을 잘못 누른 경우에는 위급한 상황에 대처하기 위한 대응이나 출동 등으로 시간 및 인력의 낭비를 초래하는 문제도 있었다. 또한, 거동이 불편한 자의 상황 변화를 어느 정도 인지하였더라도 즉각적인 변화에 대해서는 인지하지 못해 바로 대응하지 못하는 문제도 있었다. 그리고 유선통신망을 사용하는 호출기는 설치 환경이 제한적이어서 사용의 불편을 초래하는 문제도 있었다.
또한, 종래에 냉장고나 수도의 사용 여부에 따라 대상자의 상황을 판단하는 경우도 있다. 이는 상황 판단을 대략 1일 단위로 수행하므로 위급한 상황에 대한 즉각적인 대처가 이루어질 수 없었다. 또한, 카메라 촬영방식은 촬영시간 동안 지속적인 모니터링이 불가능함과 더불어 사생활 침해 소지가 있었다.
이에, 한국등록특허 제 1354625호에서는 사용자 단말과 무선으로 연동하여 원격 보호 및 감시 시스템을 구성하는 것으로, 착용자의 체온과 운동량을 주기적으로 측정하는 센싱부와, 현재 시간정보와 상기 센싱부의 측정정보를 표시하는 디스플레이부와, 상기 센싱부의 측정정보를 상기 스마트폰을 통해 보호자측 단말로 전송하는 무선통신부와, 외부로부터 수신된 호출, 경고 신호 및 메시지를 출력하는 알람부와, 상기 센싱부의 측정정보가 위험패턴으로 판정되면, 해당 경고 메시지를 1차적으로 상기 알람부와 디스플레이부를 통해 출력하고, 2차적으로 원격지의 보호자측 단말로 통보하는 제어부를 포함하는 원격 보호 및 감시 시스템이 개시되어 있다.
그리고 한국등록특허 제 1335901호에서는 주택이나 병원 내부의 전화기(202)에 연결되어 노약자에게 발생한 응급상황을 전화망(204)을 이용하여 구조 기관에 알려주는 경보시스템으로서, 상기 노약자가 상시 휴대하고 다닐 수 있도록 손목시계, 목걸이, 벨트 중의 어느 하나의 형태로 구성되며, 상기 노약자의 조작에 따라 경보상황 데이터를 전송하는 이동단말기(110)와; 상기 이동단말기(110)와 무선통신 방식으로 데이터를 송수신하며, 상기 이동단말기(110)로부터 전송되는 상기 경보상황 데이터를 수신하여 병원(206), 경찰서(208), 119센터(210) 중의 어느 한 곳으로 전화통화가 이루어지도록 상기 전화기(202)를 제어하는 컨트롤박스(120);를 포함하며, 상기 이동단말기(110)는 CPU(111)와; 상기 CPU(111)로부터 전송되는 상기 경보상황 데이터를 블루투스, 지그비, 와이파이 중 어느 하나의 무선통신 데이터로 변환하여 상기 컨트롤박스(120)로 전송하는 무선통신모듈(112)과; 미리 정해진 긴급상황에 따라 상기 노약자가 선택하여 누를 수 있게 설치되는 다수의 입력버튼(113)과; 상기 이동단말기(110) 주위의 소리를 음성신호로 변환하여 상기 CPU(111)로 전송하는 마이크와; 상기 CPU(111)가 전송하는 음성신호를 변환하여 출력하는 스피커(115)와; 메모리(116)를 포함하는 노약자를 위한 가정용 긴급경보시스템이 개시되어 있다.
또한, 한국공개특허 제 2013-101212호에서는 셋톱박스와 인증카드와 원격제어장치를 포함하고, 상기 셋톱박스는, 마이컴부와; 상기 인증카드를 인식하여 인증카드에 기록된 정보를 판독하는 카드 인식부와; 상기 인증카드의 본인 인증 여부를 출력하는 출력장치와; 상기 출력장치에서 본인 인증이 출력되었을 때, 사용자의 요구를 입력하는 입력장치와; 상기 사용자의 요구에 따라 선택된 보호기관에 전화망 또는 인터넷망을 통하여 인터넷을 연결하는 모뎀부를 포함하고, 상기 마이컴부는, 상기 사용자의 관리정보를 저장하고 있고, 저장된 상기 사용자의 관리정보와 상기 카드 인식부에서 판독된 정보를 대비하여 본인 인증 여부를 판단하고, 상기 입력장치에 입력된 사용자의 요구에 따라 상기 모뎀부를 제어하고, 상기 선택된 보호기관에 사용자의 정보를 전송하는 노약자 관리 시스템이 개시되어 있다.
또한, 한국등록특허 제 1363353호에서는 다수 개의 푸쉬 센서를 구비하며, 사용자가 긴급 상황 알림 장치를 손에 꼭 쥐는 경우에, 상기 푸쉬 센서 모두 또는 일정 개수 이상이 온 되면 긴급 상황으로 감지하여, 긴급 상황 감지 신호를 생성하는 긴급 상황 감지부; 및 상기 긴급 상황 감지부에서 생성된 긴급 상황 감지 신호에 따라 통신부를 통해 사용자의 긴급 상황을 이동통신단말기에 알리는 제어부를 포함하고, 상기 긴급 상황 감지부는, 전면 외부 케이스와 후면 외부 케이스 사이 또는 상면 외부 케이스와 하면 외부 케이스 사이에 유동 공간을 형성시켜, 상기 유동 공간만큼 상기 전면 외부 케이스와 상기 후면 외부 케이스 또는 상기 상면 외부 케이스와 상기 하면 외부 케이스가 서로 유동하며, 상기 전면 외부 케이스와 상기 후면 외부 케이스 또는 상기 상면 외부 케이스와 상기 하면 외부 케이스의 유동에 의해 접촉되는 부분에 다수 개의 푸시센서가 배치된 긴급 상황 알림 장치가 개시되어 있다.
그러나 상기의 한국등록특허 제 1354625호에서의 센싱부는 사용자의 신체에 센서를 부착하는 것으로, 사용자의 움직임이 자유롭지 못하고 사용자의 움직임에 따른 노이즈(Noise)가 많이 발생하는 문제점을 가지며, 한국등록특허 제 136353호에서는 사용자가 응급 상황을 알리기 위해 푸쉬 센서 등을 파지하여야 하는 번거로움이 발생된다. 더욱이 독거노인은 거동이 불편한 경우가 많아, 이러한 종래의 관리방식으로는 한계점이 있다.
이에 최근에는 UWB(ULTRA WIDE BAND) 무선 주파수 전파를 활용하여 비 접촉 방식으로 대상자의 생체신호를 센싱하는 기술이 개발되고 있다.
UWB(ULTRA WIDE BAND)란, 500MHz이상의 주파수 대역을 사용하거나 비대역폭으로 정의되는 수치가 25% 이상인 라디오 기술을 의미하며, 여기서 비대역폭이란, 중심주파수 대비 신호의 대역폭을 의미한다. 즉, UWB(ULTRA WIDE BAND)는 광대역의 주파수를 사용하는 라디오 기술로서, 높은 거리 분해능, 투과성, 협대역 잡음에 대한 강한 면역성, 주파수를 공유하는 타 기기와의 공존성과 같은 다양한 장점을 지닌다.
UWB(ULTRA WIDE BAND) 레이더(이하, UWB 레이더라 한다.) 기술은 주파수 영역에서의 광대역 특성을 갖는 매우 짧은 지속시간의 임펄스 신호를 송신하여 사물 및 사람으로부터 반사되어 돌아오는 신호를 수신해 주변 상황을 인지하는 레이더 기술을 의미한다.
UWB 레이더 시스템은 신호 생성부에서 수 나노-수 피코 초의 시간 폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하여 송신 안테나를 통해 광각 또는 협대역의 각도로 방사한다. 방사된 신호는 환경에서의 다양한 사물이나 사람으로 인해 반사되게 되고 반사된 신호는 수신 안테나 및 ADC를 거쳐 디지털 신호로 변환된다. 전술된 UWB 레이더의 장점으로 인해, 많은 분야에서 UWB 레이더를 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
현재 호흡 및 심박수 측정을 위한 의료용 장치, 재난 현장에서의 인명 구조를 위한 휴대용 레이더 장치, 일정 영역 내의 사람 수를 새는 피플 카운팅 장치 등 다양한 방면에서 기술 개발을 위한 연구가 진행되고 있으나, UWB 레이더 시스템은 큰 대역폭을 가지게 되어 장거리 송수신에는 적합하지 않으며, 100Mbps 이상의 전송 속도를 가지려면 10M 이내의 짧은 전송거리여야지만 가능하며, 특히 UWB 전파는 작동 상태일 때 블루투스보다 20배 이상의 많은 전력을 소모하게 되어, 전력소모량이 크며, 전력공급이 불안정한 경우에는 생체신호를 측정할 수 없는 문제점이 발생된다.
따라서, 이러한 종래 독거노인의 관리시스템의 불합리한 점을 극복하고 UWB를 기반으로 한 비접촉식 임펄스 레이더 방식을 이용하여 독거노인의 생체정보를 센싱하여 외부로 생체정보를 전송 및 경고할 수 있도록 하는 독거노인 관리 시스템에 대한 요구가 높아지고 있으며, 이러한 UWB 기반 임펄스 레이더가 상시 작동이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 다양한 기반 시설에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.
한국등록특허 제 1354625호 한국등록특허 제 1335901호 한국공개특허 제 2013-101212호 한국등록특허 제 1363353호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 UWB를 기반으로 한 비접촉식 임펄스 레이더 방식을 이용하여 독거노인의 생체정보를 센싱하여 관리가 이루어 질 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 지진 등의 자연재해나 화재 또는 건물내 정전으로 생체신호 인식 단말로 전원이 공급되지 않을 경우, 비상용 배터리를 통해 모니터링 대상자의 생체신호 측정이 연속적으로 이루어 지도록 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 지진이나 열차 통행에 의한 건물의 천정으로 전달되는 진동이 생체신호 인식 단말로 전달되지 않도록 하여, 생체신호 측정의 신뢰도를 높이도록 하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 건물 실내의 벽면에 생체신호 인식 단말이 설치되어, 비접촉식으로 실내에 거주하는 모니터링 대상자의 생체신호를 측정하여, 측정된 생체신호 데이터를 인터넷망을 통해 관리서버로 전송하고, 상기 관리서버에서는 상기 생체신호 데이터를 기초로 하여 관리 단말로 제어신호를 전송하도록 하는 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 있어서, 실내 특정장소에 누워있는 모니터링 대상자의 가슴 방향으로 무선 주파수(radio frequency) 전파를 송신하고, 상기 대상자의 가슴으로부터 운전자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 검출하기 위한 생체신호검출부, 상기 생체신호검출부로부터 검출된 모니터링 대상자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 토대로 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수를 계산하는 생체신호계산부, 상기 생체신호계산부로부터 계산된 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수와 기 저장된 기준 심박수 및 호흡수를 비교하는 생체신호비교부, 상기 생체신호 인식 단말로 건물내의 전원공급이 중단될 경우, 비상용 충전 배터리를 통해 상기 생체신호 인식 단말로 비상전원이 공급되도록 하는 비상전원공급부 및 상기 생체신호비교부로부터 실시간으로 운전자의 심박수 및 호흡수가 기준 심박수 및 호흡수로부터 벗어나 신체 이상 상태인 것으로 판단되는 경우, 상기 관리 단말 또는 상기 생체 신호 인식 단말로 운전자에게 경고명령 신호를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하여 제공된다.
아울러, 상기 비상전원공급부는 건물내의 전원이 상기 생체신호 인식 단말로 공급되는지 여부를 감지하여, 전원공급이 감지되지 않을 경우 정전신호를 생성시키는 전원공급감지모듈과, 상기 전원공급감지모듈에서 생성된 정전신호를 전송받아, 비상용 전원공급을 제어하는 전원제어모듈과, 상기 전원제어모듈의 제어에 의해 상기 생체신호 인식 단말로 전원을 공급하는 충전배터리와, 모니터링 대상자의 움직임을 감지하여, 상기 대상자의 움직임이 연속적으로 감지될 경우 상기 전원제어모듈로 움직임 연속신호를 전송하는 움직임감지모듈을 포함하여, 상기 전원제어모듈에서는 상기 움직임감지모듈에서 전송된 움직임 연속신호에 의해 전원제어신호를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부에서 상기 생체신호검출부의 동작이 일시적으로 중단되도록 상기 충전배터리의 전원공급을 차단시키도록 제어한다.
여기서, 상기 전원제어모듈은 실시간으로 충전배터리의 배터리 잔여량을 검출하는 배터리잔여량검출블럭과, 상기 배터리잔여량검출블럭에서 제공된 배터리 잔여량에 기초하여, 생체신호검출부에서 생체신호를 획득하기 위해 송수신할 수 있는 레이더 발생 잔여시간 정보를 미리 계산하는 생체신호검출시간계산블럭과, 상기 생체신호검출시간계산블럭에서 전송된 잔여시간 정보가 일정 시간 이하로 판단될 경우 경고신호를 생성시키는 경고알람제공블럭을 포함하여, 상기 경고알람제공블럭에서 생성된 경고신호가 상기 생체신호 인식 단말에 설치되는 출력수단을 통해 음성 또는 영상으로 출력되도록 한다.
아울러, 상기 제어부에서는 상기 움직임감지모듈에 의한 상기 생체신호검출부의 동작보다 상기 경고알람제공블럭에서 생성된 경고신호를 우선으로 하여, 상기 충전배터리의 배터리가 경고알람 출력으로 소모되도록 한다.
아울러, 상기 생체신호 인식 단말은 건물내 천정면에 설치되는 연결플레이트의 하부에 설치되되, 상기 생체신호 인식 단말 외부 케이스의 하단부에는 생체신호를 송수신하기 위한 레이더송수신공간이 형성되며, 상기 외부 케이스의 상단부에는 상기 충전배터리가 삽입되는 배터리 하우징이 고정설치되며, 상기 연결플레이트의 하부면과 상기 배터리 하우징의 상부면이 탄성줄에 의해 연결되어, 상기 외부 케이스가 상기 연결플레이트의 하부면에 매달린 형태로 설치된다.
더욱이, 상기 연결플레이트의 상부면에는 천정면과 나사로 체결되는 나사체결공이 하방으로 관통형성되어, 단부에 일정크기의 나사머리가 형성된 나사를 상기 연결플레이트의 하부면에서 상기 나사체결공으로 삽입시켜 상기 나사가 천정면 내측으로 일정 부분 삽입되도록 하고, 상기 나사머리와 상기 연결플레이트의 하부면 사이에 코일스프링을 개재시켜, 상기 연결플레이트가 상기 나사에 의해 매달린 형태로 천정면에 설치된다.
아울러, 상기 연결플레이트의 상면 일측에는 반구형으로 돌출되는 접촉돌기가 복수개 형성된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 신체의 생체신호를 측정하기 위한 센싱수단을 신체에 부착하거나 파지하는 등의 번거로움을 덜고, UWB를 기반으로 한 비접촉식 임펄스 레이더 방식을 이용하여 독거노인의 생체정보를 외부로 전송 및 경고할 수 있도록 하여, 모니터링 대상자의 불편함없이 관리가 이루어 질 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 지진 등의 자연재해나 화재 또는 건물내 정전으로 생체신호 인식 단말로 전원이 공급되지 않을 경우, 비상용 배터리를 통해 모니터링 대상자의 생체신호 측정이 연속적으로 이루어지도록 하여, 위급상황에서 안정적으로 관리가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
또한, 건물내 천정에 설치되는 생체신호 인식 단말이 탄성줄에 의해 천정에 매달리는 형태로 설치되도록 하여, 지진이나 건물 주변 열차 통행에 의해 건물의 천정으로 전달되는 진동이 생체신호 인식 단말로 전달되지 않아 위급상황에서도 생체신호 측정의 오류없이 신뢰도가 높은 관리가 이루어질 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템의 주요 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템이 설치 운용되고 있는 상태를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 구비되는 생체신호검출부의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 구비되는 생체신호계산부의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 구비되는 비상전원공급부의 구성도이다.
도 6은 실내 천정에 본 발명에 따른 생체신호 인식 단말이 설치된 상태의 단면구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 연결플레이트의 천정결합 단면구조를 나타낸 도면이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템의 주요 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템이 설치 운용되고 있는 상태를 간략하게 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템은 건축물 실내의 천정이나 벽면에 생체신호 인식 단말(1000)이 설치되어, 종래와 같이 접촉식이 아니라 비접촉식으로 적용되어 실내에 거주하는 모니터링 대상자를 주시할 수 있도록 구성된다.
이러한 본 발명은 모니터링 대상자의 생체신호를 측정하여, 측정된 데이터를 인터넷망을 통해 관리서버(2000)로 전송하고, 관리서버(2000)에서는 전송된 생체신호 데이터를 기준으로 병원 또는 보호자 등 응급상황시 도움을 주기 위한 다양한 관리 단말(3000)로 측정된 생체신호 데이터 또는 제어신호를 전송하도록 한다.
그리고, 모니터링 대상의 생체신호는 호흡시 인체의 변위 변화량을 포함할 수 있으며, 이러한 호흡에 따른 인체의 변위 변화량 또는 심박수를 기초로 하여 정상단계, 주의단계 및 응급단계를 결정하여 관리서버에서 다시 실내에 설치된 생체신호 인식 단말로 신호를 전송하여 실내에 알람을 발생시킬 수 있도록 한다.
이러한 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템은 생체신호검출부(100), 생체신호계산부(200), 위치감지부(300), 생체신호비교부(400), 데이터 베이스부(500), 비상전원공급부(600) 및 제어부(700)를 포함한다.
생체신호검출부(100)는 실내 침대위에 누워있는 모니터링 대상자의 가슴으로 무선 주파수(radio frequency) 전파를 송신하고, 대상자의 가슴으로부터 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 검출한다.
생체신호계산부(200)는 상기 생체신호검출부(100)로부터 검출된 대상자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 토대로 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수를 계산한다.
위치감지부(300)는 실내 침대 위에 모니터링 대상자가 있는지 여부를 감지하여 대상자 감지 신호를 생성하는 것으로, 예를 들면 침대 시트에 구비되어, 모니터링 대상자의 중량을 감지하는 무게센서를 포함할 수 있다. 그리고 위치감지부(300)가 감지한 대상자 감지 신호는 제어부로 전달한다. 제어부는 위치감지부(300)로부터 대상자 감지 신호를 전달받는 경우, 후술하는 배경 노이즈 저장부(210)를 활성화 시킨다.
생체신호비교부(400)는 상기 생체신호계산부(200)으로 계산된 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수와 기저장된 기준 심박수 및 호흡수를 비교한다.
데이터 베이스부(500)는 모니터링 대상자의 정상 상태에서의 심박수 및 호흡수를 나타내는 기준 심박수 및 호흡수 등의 생체 신호 데이터를 저장하도록 구성된다. 그리고 제어부(700)는 상기 생체신호비교부(400)에서 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수와 상기 데이터 베이스부(500)에 기저장된 기준 심박수 및 호흡수를 비교할 수 있도록 되어 있다.
비상전원공급부(600)는 실내에서 생체신호 인식 단말(1000)로 전원공급이 어려울 경우, 보조배터리를 통해 생체신호 인식 단말(1000)로 비상전원을 공급하도록 하여 모니터링 대상자의 생체정보를 계속 측정할 수 있도록 한다.
제어부(700)는 생체신호비교부(400)로부터 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수가 기준 심박수 및 호흡수로부터 벗어나 신체 이상 상태인 것으로 판단되는 경우 관리 단말(3000) 또는 실내에 설치된 생체신호 인식 단말(1000)로 경고명령 신호를 전송하도록 구성된다.
도 3은 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 구비되는 생체신호검출부의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 생체신호검출부(100)는 침대에 누워있는 모니터링 대상자의 가슴으로 무선 주파수(radio frequency) 전파, 예를 들면 3.1~4.8GHz의 UWB(ULTRA WIDE BAND)의 무선주파수를 모니터링 대상자에게 송신하고, 상기 모니터링 대상자 가슴으로부터 모니터링 대상자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 검출한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 생체신호검출부(100)는 UWB(ULTRA WIDE BAND)를 이용하여 소정의 주파수 대역폭(예를 들면 3.1~4.8GHz)을 갖는 임펄스 레이더를 송신하는 임펄스 레이더 송신부(Tx; 110) 및 임펄스 레이더 송신부(110)에서 송신(반사)된 반사 임펄스 레이더를 수신하는 임펄스 레이더 수신부(Rx; 120)로 이루어진다. 즉, 심장 또는 허파가 수축할 때와 심장 또는 허파가 팽창할 때 임펄스 레이더 송신부(Tx; 110) 또는 임펄스 레이더 수신부(Rx; 120)와 심장 또는 허파까지의 거리가 달라지게 된다. 따라서 임펄스 레이더 송신부(110)에서 발신한 임펄스 레이더가 인체에 의해 반사되어 임펄스 레이더 수신부(120)에서 수신될 때까지의 시간을 측정하고, 측정한 값을 이용하여 생체신호계산부(200)를 통해 심박수 및/또는 호흡수를 산출한다.
한편, 상기 생체신호검출부(100)는 UWB(ULTRA WIDE BAND)를 이용하여 소정의 주파수 대역폭(예를 들면 3.1~4.8GHz)을 갖는 임펄스를 발생시키기 위한 임펄스 발생기(130), 및 상기 임펄스 발생기(130)로부터 발생된 신호를 출력 신호로 증폭하여 임펄스 레이더 송신부(110)로 전송하는 임펄스 출력 신호 증폭기(140)를 더 포함하여 이루어진다.
아울러, 상기 생체신호검출부(100)는 상기 임펄스 레이더 수신부(120)로부터 수신된 반사 임펄스 레이더에 포함된 신호로부터 잡음을 제거하기 위한 필터(150), 및 필터(150)에서 잡음이 제거된 반사 임펄스 레이더 신호를 증폭하기 위한 반사 임펄스 레이더 증폭기(160)를 더 포함하여 이루어진다.
도 4는 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 구비되는 생체신호계산부의 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 생체신호계산부(200)는 생체신호검출부(100)로부터 검출된 모니터링 대상자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 토대로 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수를 계산하는 역할을 수행한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 생체신호계산부(200)는 상기 생체신호검출부(100)에 의하여 획득되어 상기 필터(140)에서 잡음이 제거된 후, 반사 임펄스 레이더 증폭기(150)를 통해 증폭된 반사 임펄스 레이더 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(210) 및, 아날로그 디지털 변환기(210)를 통해 변환된 디지털 신호를 예를 들면, 디지털 필터와 코리레이션(correlation)기능을 갖는 DSP(Digital signal processor)에 의하여, 호흡 신호 및 심박 신호를 추출해 내고, 이를 기초로 다시 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수를 산출하는 심박수 및 호흡수 추출부(220), 실내의 침대 위에 모니터링 대상자가 없는 경우 발생되는 배경 노이즈 신호를 저장하는 배경 노이즈 저장부(230) 및 생체신호검출부(100)로부터 획득된 모니터링 대상자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 전달받으며 배경 노이즈 저장부(230)로부터 배경 노이즈 신호를 전달받아 반사 신호에서 배경 노이즈 신호를 차분한 배경 노이즈 제거신호를 생성하는 배경 노이즈 추출부(240)로 이루어진다.
여기서 배경 노이즈 저장부(230)는 모니터링 대상자가 없을 때 발생될 수 있는 다양한 노이즈를 설정 시간에 따라 수십 내지 수천 회 저장하여 이들의 평균 노이즈 신호를 생성하고 이를 배경 노이즈 추출부(220)로 전송하여 배경 노이즈 추출부(220)가 생체신호검출부(100)로부터 전달받은 반사 신호에서 배경 노이즈 저장부(230)로부터 전달받은 평균 노이즈 신호를 차분하여 배경 노이즈 제거신호를 생성할 수 있도록 한다.
이는 모니터링 대상자가 없는 상황에서 여러 가지 반복적이거나 유사하게 발생되는 다양한 외부 환경 노이즈를 저장하였다가 모니터링 대상자가 있는 경우에 생체신호검출부(100)가 생체 신호를 수집시에 모니터링 대상자로부터 획득되는 생체 신호와 함께 취합되어 외부 환경 노이즈를 추출하여 제거하기 위함이다.
따라서 이러한 외부 환경 노이즈 신호는 배경 노이즈 저장부(230)에서 전술한 바와 같이 수십 회 내지 수천 회 계속적으로 저장하여 이들의 평균 노이즈 신호를 생성하여 이를 배경 노이즈 추출부(220)로 전달할 수 있으며, 다른 실시예로는 저장된 배경 노이즈 신호를 신호 패턴별로 수개 내지 수십개의 그룹화를 구성하고 각 그룹별로 평균 노이즈 신호를 생성하여 이들을 배경 노이즈 추출부(220)로 전달할 수 있다.
이때 배경 노이즈 추출부(220)는 각 그룹별 평균 노이즈 신호들 중 현재 생체신호검출부(100)로부터 전달받은 생체 신호에서 가장 신호 패턴이 유사한 것으로 판단되는 평균 노이즈 신호를 추출하고 이를 상기 생체 신호에서 차분하여 배경 노이즈 제거신호를 생성하게 된다.
이와 같이 모니터링 대상자가 침대에 없는 경우에 다양한 형태의 배경 노이즈 저장을 통해 모니터링 대상자가 있는 경우 모니터링 대상자로부터 획득되는 생체 신호에 함께 취합된 외부 환경 노이즈를 신호 차분을 통해 제거할 수 있어 보다 정확한 모니터링 대상자의 현재 생체 신호 추출이 가능해진다.
한편, 본 발명은 실내 침대 위에 모니터링 대상자가 있는지 여부를 감지하여 모니터링 대상자 감지 신호를 생성하는 위치감지부(300)를 더 포함하므로, 제어부(700)는 위치감지부(300)로부터 모니터링 대상자 감지 신호를 전달받는 경우 배경 노이즈 저장부(230)를 활성화 시킨다. 이를 상세하게 설명하면, 모니터링 대상자가 없는 상태에서, 생체신호검출부(100)가 검출한 반사 신호 즉, 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수는 배경 노이즈 계산에 사용되는 것이므로, 제어부(700)는 위치감지부(300)로부터 모니터링 대상자 감지 신호를 전달받는 경우 상기 배경 노이즈 저장부(230)를 활성화하여, 생체신호검출부(100)가 검출한 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수는 배경 노이즈 저장부(230)에 저장되도록 한다. 이때, 제어부(700)는 배경 노이즈 추출부(240)는 비 활성화 시켜서, 배경 노이즈 추출부(240)가 불필요하게 작동되는 것을 차단한다.
반면, 모니터링 대상자가 있는 상태에서, 생체신호검출부(100)가 검출한 반사 신호 즉, 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수는 실시간으로 계산된 진짜 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수이므로, 제어부(700)는 위치감지부(300)로부터 모니터링 대상자 감지 신호를 전달받지 않은 경우, 배경 노이즈 추출부(240)를 활성화 하여, 상기 반사 신호에서 상기 배경 노이즈 신호를 차분한 배경 노이즈 제거신호를 생성한다. 이때, 제어부(700)는 배경 노이즈 저장부(230)는 비 활성화 시켜서, 배경 노이즈 저장부(230)가 불필요하게 작동되는 것을 차단한다.
이처럼 본 발명은 위치감지부(300)를 이용하여 현재 실내의 침대위에 모니터링 대상자가 있는지 여부를 판단한 후, 침대에 모니터링 대상자가 없는 경우, 배경 노이즈 저장부(230)에 배경 노이즈 신호를 저장하고, 침대에 모니터링 대상자가 있는 경우, 배경 노이즈 추출부(240)가 배경 노이즈 저장부(230)에 기 저장된 배경 노이즈 신호를 이용하여 배경 노이즈 제거 신호를 생성하도록 구성되므로, 배경 노이즈 신호를 정확하게 저장 및 이용할 수 있는 효과가 있다.
생체신호비교부(400)는 생체신호계산부(200)가 계산한 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수와 기 저장된 기준 심박수 및 호흡수를 비교하는 역할을 수행한다. 즉, 생체신호비교부(400)는 생체 신호 데이터 계산부(200)로부터 배경 노이즈 제거신호를 전달받아 이를 통해 계산된 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수와 상기 데이터 베이스부(500)에 기저장된 기준 심박수 및 호흡수를 비교하는 역할을 수행하여 제어부(700)의 제어에 따라 이상 여부를 판단할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 구비되는 비상전원공급부의 구성도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 비상전원공급부(600)는 지진이나 화재 등의 자연재해나 건물내 설비이상으로 정전될 경우, 비상용 충전된 배터리를 통해 생체신호 인식 단말(1000)이 동작되도록 한다.
이러한 비상전원공급부(600)는 전원공급감지모듈(610), 움직임감지모듈(620), 충전배터리(630) 및 전원제어모듈(640)을 포함하여 구성된다.
전원공급감지모듈(610)은 건물내의 전원이 생체신호 인식 단말(1000)로 공급되는지 여부를 감지하여, 전원공급이 감지되지 않을 경우 즉, 정전시 전원제어모듈(640)로 정전신호를 생성시켜 보내도록 한다.
전원제어모듈(640)에서는 이러한 전원공급감지모듈(610)에서 전달된 정전신호에 따라, 충전배터리(630)의 전원을 생체신호 인식 단말(1000)로 전송되도록 하여, 전원에 의한 끊김없이 레이더가 모니터링 대상자로 연속하여 송수신되도록 한다.
그러나, 충전배터리(630)에 저장된 전원은 한정적이며, 특히 UWB 레이더는 많은 전력을 소모하게 되어, 일반적인 보조배터리로는 한계를 가지게 된다.
이에 본 발명에서는 움직임감지모듈(620)을 통해 모니터링 대상자의 움직임을 감지하여, 대상자의 움직임이 연속적으로 감지될 경우에는 전원제어모듈(640)로 움직임 연속신호를 전송하고, 전원제어모듈(640)에서는 제어부(700)로 전원제어신호를 전송하여, 제어부(700)에서 생체신호검출부(100)의 동작이 일시적으로 중단되도록 충전배터리(630)의 전원공급을 차단한다.
이와 같이, 건물내로 전원공급이 되지 않는 실내에 위치한 모니터링 대상자(재실자)의 움직임이 있을 경우에는 별도로 생체신호를 측정하지 않도록 하여, 배터리가 소모되지 않도록 하고, 움직임감지모듈(620)에서 대상자의 움직임이 감지되지 않을 경우에만 생체신호검출부(100)의 작동이 이루어지도록 한다.
더욱이, 전원제어모듈(640)에는 배터리잔여량검출블럭(641), 생체신호검출시간계산블럭(642) 및 경고알람제공블럭(643)을 더 포함하여, 충전배터리(630)의 잔여량을 파악하여 방전되기까지 보다 효과적으로 배터리를 사용할 수 있도록 제어한다.
배터리잔여량검출블럭(641)은 실시간으로 충전배터리(630)의 남은 배터리 잔여량을 상시 검출하도록 하여, 이러한 충전배터리(630)의 잔여량을 생체신호검출시간계산블럭(642)로 전송하도록 한다.
생체신호검출시간계산블럭(642)에서는 상기의 배터리잔여량검출블럭(641)에서 제공된 배터리 잔여량에 기초하여, 생체신호검출부(100)에서 생체신호를 획득하기 위해 송수신할 수 있는 레이더 발생 잔여시간을 미리 계산하도록 하여, 이러한 레이더 발생 잔여시간 정보를 전달받아 잔여시간 정보를 경고알람제공블럭(643)으로 전송하도록 한다.
경고알람제공블럭(643)에서는 이러한 레이더 발생 잔여시간 정보가 일정 시간 이하로 판단될 경우 경고신호를 생성하여, 생체신호 인식 단말(1000)에 별도로 설치되는 음성 또는 영상 출력수단을 통해 실내에 위차한 모니터링 대상자에게 경고알람이 출력되도록 하거나, 관리서버(2000)로 전송하여, 관리단말(3000)로 배터리 방전에 의한 경고알람이 출력되도록 한다.
아울러, 움직임감지모듈(620)에 의한 생체신호검출부(100)의 동작여부보다 경고알람제공블럭(643)에서 생성된 경고신호를 우선으로 하여, 충전배터리(630)의 배터리가 경고알람 출력으로 소모되도록 한다.
즉, 재실중인 모니터링 대상자의 움직임이 감지되지 않더라도, 생체신호검출시간계산블럭(642)에서 계산된 레이더 발생 잔여시간이 기설정된 시간 이하로 계산되면, 생체신호검출부(100)가 작동되지 않도록 하고, 경고알람제공블럭(643)을 통해 경고알람이 우선으로 하여 출력되도록 한다.
도 6은 실내 천정에 본 발명에 따른 생체신호 인식 단말이 설치된 상태의 단면구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 생체신호 인식 단말(1000)은 건물 실내 천정면에 설치되는 연결플레이트(1001)의 하부에 매달리는 형태로 설치된다.
이러한 생체신호 인식 단말(1000) 외부 케이스(1100)의 하단부에는 생체신호를 송수신하기 위한 레이더송수신공간(1101)이 형성되며, 외부 케이스(1100)의 상단부에는 충전배터리(630)가 삽입되는 배터리 하우징(1200)이 고정설치된다. 그리고 이러한 외부 케이스(1100)는 연결플레이트(1001)의 하부에 직접적으로 고정되지 않고, 연결플레이트(1001)의 하부면과 배터리 하우징(1200)의 상부면이 탄성줄(1002)에 의해 연결되어, 외부 케이스(1100)가 연결플레이트(1001)의 하부면에 매달린 형태로 설치된다.
즉, 본 발명에서는 생체신호 인식 단말(1000)의 외부 케이스(1100) 상부에 충전배터리(630)가 수납되도록 하여, 충전배터리(630)가 무게추 역할을 수행하여 외부 케이스(1100)가 안정적인 형태로 매달려지도록 하며, 지진이나 건물 주변을 지나는 열차에 의해 건축물의 천정에 진동이 가해지더라도 탄성줄(1002)에 의해 진동이 외부 케이스(1100)로 전달되지 않고 상쇄되도록 한다.
도 7은 이러한 진동에서 보다 더 효과적으로 진동을 상쇄시키기 위한 연결플레이트의 천정결합 단면구조를 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연결플레이트(1001)는 원형의 플레이트로서, 나사체결공(1001a)이 연결플레이트(1001)의 상부면에서 하방으로 다수개 관통형성되며, 이와 함께 탄성줄(1002)이 설치되기 위한 설치공(1001b)이 방사상으로 복수개 형성된다.
이러한 나사체결공(1001a)으로 단부에 일정크기의 나사머리(1003a)가 형성된 나사(1003)를 연결플레이트(1001)의 하부면에서 나사체결공(1001a)으로 삽입시켜 나가(1003)가 천정면 내측으로 일정 부분 삽입되도록 하고, 나사머리(1003a)와 연결플레이트(1001)의 하부면 사이에 코일스프링(1004)을 개재시켜, 연결플레이트(1001)의 상부면이 천정면에 직접적으로 밀착결합되는 것이 아니라, 나사(1003)에 의해 매달린 형태로 코일스프링(1004)이 일정 길이로 압축되어 천정면에서 일정 간격으로 떨어진 상태로 유지되도록 한다.
아울러, 본 발명에 따른 연결플레이트는 천정면을 향하는 상면 일측에 반구형으로 돌출되는 접촉돌기(1001c)가 복수개 형성되어, 건물의 천정면에 연결플레이트의 상면이 접촉되더라도 면으로 접촉되는 것이 아니라 접촉돌기(1001c)에 의해 점형태로 접촉되도록 하여 진동전달을 최소화시키도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 생체신호 인식 단말(1000)은 탄성줄에 의해 천정에 매달린 형태로 고정됨과 함께, 연결플레이트 또한 천정에 매달린 형태로 고정되며, 코일스프링(1004)과 탄성줄(1002)에 의해 1, 2차에 걸쳐 천정면에서 발생되는 진동이 상쇄가능하도록 하여, 외부환경에 의해 진동이 발생되더라도 주파수의 송수신이 안정적으로 이루어지게 된다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 생체신호검출부
110: 임펄스 레이더 송신부 120: 임펄스 레이더 수신부
130: 임펄스 발생기 140: 임펄스 출력 신호 증폭기
150: 필터 160: 반사 임펄스 레이더 증폭기
200: 생체신호계산부
210: 아날로그 디지털 변환기 220: 심박수 및 호흡수 추출부
230: 배경 노이즈 저장부 240: 배경 노이즈 추출부
300: 위치감지부
400: 생체신호비교부
500 : 데이터 베이스
600: 비상전원공급부
610 : 전원공급감지모듈 620 : 움직임감지모듈
630 : 충전배터리 640 : 전원제어모듈
641 : 배터리잔여량검출블럭 642 : 생체신호검출시간계산블럭
643 : 경고알람제공블럭
700: 제어부
1000 : 생체신호 인식 단말 1001 : 연결플레이트
1001a : 나사체결공 1001b : 설치공
1001c : 접촉돌기 1002 : 탄성줄
1003 : 나사 1003a : 나사머리
1004 : 코일스프링
1100 : 외부 케이스
1101 : 레이더송수신공간
1200 : 배터리 하우징

Claims (7)

  1. 건물 실내의 벽면에 생체신호 인식 단말이 설치되어, 비접촉식으로 실내에 거주하는 모니터링 대상자의 생체신호를 측정하여, 측정된 생체신호 데이터를 인터넷망을 통해 관리서버로 전송하고, 상기 관리서버에서는 상기 생체신호 데이터를 기초로 하여 관리 단말로 제어신호를 전송하도록 하는 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템에 있어서,
    실내 특정장소에 누워있는 모니터링 대상자의 가슴 방향으로 무선 주파수(radio frequency) 전파를 송신하고, 상기 대상자의 가슴으로부터 운전자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 검출하기 위한 생체신호검출부;
    상기 생체신호검출부로부터 검출된 모니터링 대상자의 심장 및 폐의 운동 변위에 따른 반사 신호를 토대로 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수를 계산하는 생체신호계산부;
    상기 생체신호계산부로부터 계산된 실시간으로 모니터링 대상자의 심박수 및 호흡수와 기 저장된 기준 심박수 및 호흡수를 비교하는 생체신호비교부;
    상기 생체신호 인식 단말로 건물내의 전원공급이 중단될 경우, 비상용 충전 배터리를 통해 상기 생체신호 인식 단말로 비상전원이 공급되도록 하는 비상전원공급부 및;
    상기 생체신호비교부로부터 실시간으로 운전자의 심박수 및 호흡수가 기준 심박수 및 호흡수로부터 벗어나 신체 이상 상태인 것으로 판단되는 경우, 상기 관리 단말 또는 상기 생체 신호 인식 단말로 운전자에게 경고명령 신호를 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 비상전원공급부는
    건물내의 전원이 상기 생체신호 인식 단말로 공급되는지 여부를 감지하여, 전원공급이 감지되지 않을 경우 정전신호를 생성시키는 전원공급감지모듈과,
    상기 전원공급감지모듈에서 생성된 정전신호를 전송받아, 비상용 전원공급을 제어하는 전원제어모듈과,
    상기 전원제어모듈의 제어에 의해 상기 생체신호 인식 단말로 전원을 공급하는 충전배터리와,
    모니터링 대상자의 움직임을 감지하여, 상기 대상자의 움직임이 연속적으로 감지될 경우 상기 전원제어모듈로 움직임 연속신호를 전송하는 움직임감지모듈을 포함하여,
    상기 전원제어모듈에서는 상기 움직임감지모듈에서 전송된 움직임 연속신호에 의해 전원제어신호를 상기 제어부로 전송하고, 상기 제어부에서 상기 생체신호검출부의 동작이 일시적으로 중단되도록 상기 충전배터리의 전원공급을 차단시키도록 제어하고,
    상기 전원제어모듈은
    실시간으로 충전배터리의 배터리 잔여량을 검출하는 배터리잔여량검출블럭과,
    상기 배터리잔여량검출블럭에서 제공된 배터리 잔여량에 기초하여, 생체신호검출부에서 생체신호를 획득하기 위해 송수신할 수 있는 레이더 발생 잔여시간 정보를 미리 계산하는 생체신호검출시간계산블럭과,
    상기 생체신호검출시간계산블럭에서 전송된 잔여시간 정보가 일정 시간 이하로 판단될 경우 경고신호를 생성시키는 경고알람제공블럭을 포함하여,
    상기 경고알람제공블럭에서 생성된 경고신호가 상기 생체신호 인식 단말에 설치되는 출력수단을 통해 음성 또는 영상으로 출력되도록 하고,
    상기 제어부에서는 상기 움직임감지모듈에 의한 상기 생체신호검출부의 동작보다 상기 경고알람제공블럭에서 생성된 경고신호를 우선으로 하여, 상기 충전배터리의 배터리가 경고알람 출력으로 소모되도록 하고,
    상기 생체신호 인식 단말은 건물내 천정면에 설치되는 연결플레이트의 하부에 설치되되,
    상기 생체신호 인식 단말 외부 케이스의 하단부에는 생체신호를 송수신하기 위한 레이더송수신공간이 형성되며, 상기 외부 케이스의 상단부에는 상기 충전배터리가 삽입되는 배터리 하우징이 고정설치되며,
    상기 연결플레이트의 하부면과 상기 배터리 하우징의 상부면이 탄성줄에 의해 연결되어, 상기 외부 케이스가 상기 연결플레이트의 하부면에 매달린 형태로 설치되고,
    상기 연결플레이트의 상부면에는 천정면과 나사로 체결되는 나사체결공이 하방으로 관통형성되어,
    단부에 일정크기의 나사머리가 형성된 나사를 상기 연결플레이트의 하부면에서 상기 나사체결공으로 삽입시켜 상기 나사가 천정면 내측으로 일정 부분 삽입되도록 하고, 상기 나사머리와 상기 연결플레이트의 하부면 사이에 코일스프링을 개재시켜, 상기 연결플레이트가 상기 나사에 의해 매달린 형태로 천정면에 설치되는 것을 특징으로 하는 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연결플레이트의 상면 일측에는 반구형으로 돌출되는 접촉돌기가 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 UWB 기반 비접촉식 임펄스 레이더 방식의 독거노인 관리 시스템.
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