KR102245510B1 - 웨어러블 디바이스 운용방법 - Google Patents

웨어러블 디바이스 운용방법 Download PDF

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KR102245510B1 KR1020190153413A KR20190153413A KR102245510B1 KR 102245510 B1 KR102245510 B1 KR 102245510B1 KR 1020190153413 A KR1020190153413 A KR 1020190153413A KR 20190153413 A KR20190153413 A KR 20190153413A KR 102245510 B1 KR102245510 B1 KR 102245510B1
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유성환
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Abstract

제안기술은 웨어러블 디바이스 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨어러블 디바이스를 착용한 착용자의 건강상태를 모니터링하고, 건강상태의 위급 시 대처법을 제공하는 웨어러블 디바이스 운용방법에 관한 발명이다.

Description

웨어러블 디바이스 운용방법{Wearable device operation method}
제안기술은 웨어러블 디바이스 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨어러블 디바이스를 착용한 착용자의 건강상태를 모니터링하고, 건강상태의 위급 시 대처법을 제공하는 웨어러블 디바이스 운용방법에 관한 발명이다.
일반적으로, 웨어러블 디바이스(wearable device)란 플렉서블한 재질(예를 들어, 실리콘 고무)로 이루어져 사용자가 착용할 수 있는 디바이스를 의미한다.
웨어러블 디바이스는 중 스마트워치의 경우 사용자의 손목에 착용하는 형태로 구현되는 것으로, 기존의 스마트워치의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 단거리 블루투스 통신을 통해 휴대폰 페어링을 제공하고 있다.
근래에는 스마트워치를 이용하여 착용자의 건강 상태를 측정할 수 있는 기술이 많이 제공되고 있으나, 착용자가 의식을 잃는 등의 위급 상황에는 대처할 수 없다.
따라서, 웨어러블 디바이스 착용자의 건강상태를 모니터링하고, 위급 시 대처법을 제공하기 위한 웨어러블 디바이스 운용방법을 개시한다.
한국공개특허 제10-2019-0124007호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로서, 웨어러블 디바이스를 착용한 착용자의 건강상태를 모니터링하고, 건강상태의 위급 시 대처법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨어러블 디바이스 운용방법에 있어서,
웨어러블 디바이스는 웨어러블 디바이스를 착용하는 사용자의 생물학적 데이터를 취득하도록 구성되는 복수의 센서와,
하나 이상의 통신 인터페이스와 프로세서로 구성되고,
통신 인터페이스를 통해 웨어러블 디바이스의 복수의 센서로부터 센서 데이터를 취득하는 서버를 더 포함하되,
서버는 복수의 센서로부터 취득한 데이터로부터 복수의 센서의 동작 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
복수의 센서는 동일한 심박센서가 마스터 센서와 슬레이브 센서로 동작하며, 서버가 특정 상황에서만 슬레이브 센서를 동작하도록 명령을 전송하는 것을 특징으로 한다.
슬레이브 센서는 마스터 센서로부터 취득한 심박수가 임계 심박수보다 적은 상황에만 임계 카운터를 하나씩 증가시키되, 임계 카운터가 임계 기준 카운터보다 많이 일어난 상황에서만 서버가 슬레이브 센서로 동작 명령을 전송하는 것을 특징으로 한다.
통신 인터페이스를 통한 웨어러블 디바이스와 서버 간의 통신은 변형된 메시지의 전송을 통해 통신 데이터의 양을 감소시켜 상대적으로 전력을 덜 사용하는 것을 특징으로 한다.
메시지의 변형은 RLE(RUN-length encoding)이거나, 경량(lightweight) 해시함수(hash function)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
웨어러블 디바이스가 서버로 사용자의 생물학적 데이터를 전송하는 것을 서버가 통계적으로 활용하는 것을 특징으로한다.
통계적인 활용은 사용자의 데이터를 누적하여, 사용자 데이터의 평균을 구하는 것을 특징으로 한다.
센서는 복수의 심박 센서이고, 데이터는 심박수이며, 누적된 사용자의 데이터는 심박수가 누적되는 것을 특징으로 한다.
통계적인 활용은 심박수 데이터에 대해서 그래디언트-서치(gradient-search) 방식이나 시뮬레이티드 어닐링(simulated annealing) 방식을 활용하여 평균 심박수의 최적값을 추정하는 것을 특징으로 한다.
통계적인 활용은 복수의 심박 센서로부터 동일 시간대에 획득한 복수의 심박수 데이터에 에딧 디스턴스 알고리즘(edit distance algorithm)을 적용하여 복수의 심박 센서의 고장을 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 웨어러블 디바이스를 착용한 착용자의 건강상태를 모니터링하고, 건강상태의 위급 시 대처법을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 저전력으로 운용되어 착용자로 하여금 배터리의 교체나 잦은 충전이 필요하지 않으며, 센서의 오류에 따라 고장에 대해 추정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 웨어러블 디바이스와 휴대폰의 페어링 방식 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스.
도 3은 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 마스터 심박 센서 동작 시 운용방법 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 슬레이브 심박 센서 동작 시 운용방법 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스 착용자의 생물학적 데이터 및 위치 정보 취득 개념도.
도 6은 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스 착용자의 생물학적 데이터 및 위치 정보 제공 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스 착용자, 중앙 서버 및 보호자 간 정보 전달 개념도.
도 8은 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 기지국을 통한 데이터 전송 개념도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제안기술은 웨어러블 디바이스 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨어러블 디바이스를 착용한 착용자의 건강상태를 모니터링하고, 건강상태의 위급 시 대처법을 제공하는 웨어러블 디바이스 운용방법에 관한 발명이다.
도 2에는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스가 도시되어 있다.
본 발명의 웨어러블 디바이스는, 상기 웨어러블 디바이스를 착용하는 사용자의 생물학적 데이터를 취득하도록 구성되는 복수의 센서와, 하나 이상의 통신 디바이스와 프로세서로 구성되고, 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 복수의 센서로부터 센서 데이터를 취득하는 서버를 더 포함하여 구성된다.
상기 복수의 센서는 마스터 센서와 슬레이브 센서를 포함하며, 상기 마스터 센서와 상기 슬레이브 센서는 서로 동일한 심박 센서로 구성되어 동작된다.
상기 서버는 상기 복수의 센서로부터 취득한 데이터로부터 상기 복수의 센서의 동작 여부를 판단하며, 특정 상황에서만 상기 슬레이브 센서를 동작하도록 명령을 전송한다.
하기에서는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 운용방법에 대해 설명하도록 한다.
도 3에는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 마스터 센서 동작 시 운용방법 순서도가 도시되어 있다.
사용자가 상기 웨어러블 디바이스를 착용하여 상기 웨어러블 디바이스의 작동이 시작되면 상기 마스터 센서의 작동이 시작되며, 상기 마스터 센서가 센싱하여 취득된 상기 사용자의 생물학적 데이터 및 위치 정보 등은 상기 서버로 전달된다. 이때, 상기 슬레이브 센서는 동작하지 않는다.
상기 생물학적 데이터는 사용자의 심박수 및 혈압 등을 포함하는 생체 정보일 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 생물학적 데이터로 심박수를 예를 들어 설명하도록 한다.
일정 시간 동안 상기 마스터 센서로부터 취득한 심박수가 기 정해진 제1임계 기준 심박수 보다 적은 경우 상기 슬레이브 센서는 제1임계 카운터의 횟수를 하나씩 증가시키게 된다.
일정 시간 동안 상기 마스터 센서로부터 취득한 심박수가 상기 제1임계 기준 심박수 보다 많거나 동일한 경우 상기 제1임계 카운터의 횟수는 증가하지 않고 상기 마스터 센서의 동작이 지속된다.
상기 제1임계 카운터의 횟수 증가 시 상기 프로세서에서는 상기 제1임계 카운터와 상기 제1임계 기준 카운터의 횟수를 비교하게 되며, 상기 제1임계 카운터의 횟수가 제1임계 기준 카운터의 횟수 보다 적거나 동일한 경우 상기 서버에서는 상기 슬레이브 센서로 동작 명령을 전송하지 않지만, 상기 제1임계 카운터의 횟수가 상기 제1임계 기준 카운터의 횟수보다 많은 경우 상시 서버에서는 상기 슬레이브 센서로 동작 명령을 전송하게 된다.
도 4에는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 슬레이브 센서 동작 시 운용방법 순서도가 도시되어 있다.
상기 슬레이브 센서의 작동이 시작되면 상기 슬레이브 센서에서는 상기 사용자의 생물학적 데이터 및 위치 정보 등이 센싱되며, 상기 슬레이브 센서가 센싱하여 취득된 상기 사용자의 생물학적 데이터 및 위치 정보 등은 상기 서버로 전달된다.
일정 시간 동안 상기 슬레이브 센서로부터 취득한 심박수가 기 정해진 제2임계 기준 심박수 보다 적은 경우 상기 슬레이브 센서는 제2임계 카운터의 횟수를 하나씩 증가시키게 된다.
일정 시간 동안 상기 슬레이브 센서로부터 취득한 심박수가 상기 제2임계 기준 심박수보다 많거나 동일한 경우 상기 제2임계 카운터의 횟수는 증가하지 않고 상기 슬레이브 센서의 동작이 지속된다.
상기 제2임계 카운터의 횟수 증가 시 상기 프로세서에서는 상기 제2임계 카운터와 상기 제2임계 기준 카운터의 횟수를 비교하게 되며, 상기 제2임계 카운터의 횟수가 상기 제2임계 기준 카운터의 횟수 보다 적거나 동일한 경우에는 상기 서버로 추가적인 동작 명령을 전송하지 않지만, 상기 제2임계 카운터의 횟수가 상기 제2임계 기준 카운터의 횟수보다 많은 경우에는 상기 사용자의 심박 정지 등 위급 상황을 상기 서버로 전송하게 된다.
도 5에는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스 착용자의 생물학적 데이터 및 위치 정보 취득 개념도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스 착용자의 생물학적 데이터 및 위치 정보 제공 개념도가 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스 착용자, 중앙 서버 및 보호자 간 정보 전달 개념도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명에 따른 웨어러블 디바이스의 기지국을 통한 데이터 전송 개념도가 도시되어 있다.
상기 웨어러블 디바이스와 상기 서버 간의 연결은 상기 통신 인터페이스를 통해 이루어지는 것으로, 상기 웨어러블 디바이스와 상기 서버 간의 데이터 전송 시 변형된 메시지의 전송을 통해 통신 데이터의 양을 감소시킴으로써 상대적으로 적은 양의 전력을 사용할 수 있다.
상기 메시지의 변형은 일반적으로 RLE(RUN-length encoding, 런-렝스 부호화)이거나 경량(lightweight) 해시함수(hash function)를 사용한다.
상기 RLE는 매우 간단한 비손실 압축 알고리즘의 하나로서 동일한 문자가 이어서 반복되는 경우, 그것을 문자와 개수의 쌍으로 치환하는 방법이다.
즉, 같은 데이터가 반복되는 일련의 데이터들을 각각의 데이터와 해당하는 반복횟수로 나타낸다. 이 방법은 아이콘 등의 간단한 이미지와 같이 연속된 값이 많이 있는 데이터에서 효과적이다.
따라서, 상기 RLE는 반복된 유형의 데이터가 누적되어 전송되는 경우, 이러한 빈도 등을 메시지에 반영하여 데이터의 무결정성을 보장하면서도 데이터의 전송 사이즈를 줄이도록 구현될 수 있다.
해시함수(hash function)는 임의의 길이를 갖는 메시지를 입력받아 고정된 길이의 해쉬값을 출력하는 함수이다. 보통 암호 알고리즘에는 키가 사용되지만 해시함수의 경우 키를 사용하지 않으므로 같은 입력에 대해서는 항상 같은 출력이 나오게 된다.
상기와 같은 해시함수는 입력 메시지에 대한 변경할 수 없는 증거값을 뽑아냄으로써 메시지의 오류나 변조를 탐지할 수 있는 무결성을 제공한다.
따라서, 상기 경량 해시함수 또한 보안성을 높이기 위한 데이터의 변형을 진행하면서 동시에 너무 많은 컴퓨팅 파워가 상기 웨어러블 디바이스에 요구되지 않도록 하기 위해 바람직한 구현방식 중 하나이다.
상기 웨어러블 디바이스로부터 상기 서버로 전송되는 상기 메시지의 일부 데이터에 상기 웨어러블 디바이스의 상태값과 같은 정보를 부가하여 전송할 수도 있다.
예를 들어, 상기 복수의 센서에서 센싱되는 데이터가 심박 데이터인 경우, 상기 심박 데이터만을 상기 서버로 전송하는 것이 아닌 상기 상태값으로 상기 심박 데이터값에 상기 웨어러블 디바이스의 동작 전류값 또는 동작 전압값을 정의하여 상기 서버로 전송할 수도 있다.
상기 동작 전류값 및 상기 동작 전압값을 상기 상태값으로 부가하여 전송하게 되면, 상기 서버에서는 상기 웨어러블 디바이스의 상기 동작 전류값 및 상기 동작 전압값을 누적하여 통계적으로 관리할 수 있는데, 예를 들어 상기 웨어러블 디바이스의 배터리가 매우 낮은 상황을 상기 서버가 추정하는데 매우 유용한 근거 자료가 될 수 있다.
즉, 상기와 같은 방법으로 상기 상태값을 활용하게 되면, 상기 마스터 센서 혹은 상기 슬레이브 센서에서 센싱되는 상기 사용자의 데이터가 매우 낮은 심박수로 매우 잦은 횟수 센싱되어 상기 서버로 전송되는 경우, 해당 사용자가 실제로 심정지 상태에 도달한 것인지 혹은 사용자의 건강상태와 상관없이 상기 웨어러블 디바이스가 배터리 등의 전략 상황으로 인해 동작하지 않는 것인지를 보다 더 정확하게 추정할 수 있다.
상기 메시지의 변형 시 사용되는 RLE, 경량 해시함수는 일 실시예에 불과한 것으로, 이외에도 상기 메시지의 변형을 통해 데이터의 양을 감소시킬 수 있는 방법이라면 어떠한 방법이든 가능하다.
상기 웨어러블 디바이스로부터 상기 서버로 전송되는 상기 사용자의 상기 생물학적 데이터는 통계적으로 활용될 수 있다.
상기 통계적인 활용은 상기 사용자의 데이터를 누적하여 상기 사용자의 데이터에 대해 평균을 구하는 것으로, 상기 마스터 센서와 상기 슬레이브 센서에서 센싱되는 데이터인 심박수는 상기 서버에 누적되어 해당 사용자의 평균 심박수로 활용될 수 있다.
상기 통계적인 활용은 상기 심박수 데이터에 대해서 그래디언트-서치(gradient-search) 방식이나 시뮬레이티드 어닐링(simulated annealing) 방식을 활용하여 평균 심박수의 최적값을 추정하게 된다.
또한, 상기 통계적인 활용은 상기 복수의 심박 센서로부터 동일 시간대에 획득한 복수의 심박수 데이터에 에딧 디스턴스 알고리즘(edit distance algorithm)을 적용하여 상기 복수의 심박 센서의 고장을 추정할 수 있다.
예를 들어, 상기 마스터 센서 및 상기 슬레이브 센서가 상기 복수의 심박 센서인 경우, 기 설정된 상황에 의해 상기 마스터 센서 및 상기 슬레이브 센서가 모두 동작하는 상황(즉, 상기 서버가 사용자의 심박이 위험하다고 판단하는 상황)이 발생할 수 있는데, 이때에는 다른 상황보다 좀 더 사용자의 심박수를 주의해서 모니터링할 필요성이 높다.
이때, 동일하거나 거의 동일한 샘플링 타임에 센싱된 상기 마스터 센서 및 상기 슬레이브 센서의 센싱값이 큰 차이가 나는 경우에는 상기 서버에서의 상기 사용자의 건강상태 추정은 매우 힘들어질 수 있다.
예를 들어, 상기 마스터 센서와 상기 슬레이브 센서의 차이값이 기준 임계 차이값 보다 큰 경우 또는 상기 에딧 디스턴스 알고리즘을 통해 얻어진 상기 마스터 센서와 상기 슬레이브 센서의 차이값이 기준 임계 차이값 보다 큰 경우에는 상기 상기 마스터 센서 및 상기 슬레이브 센서 중 어느 하나의 센서에서의 고장이나 오류를 추정할 수 있다.
본 발명에서는 상기 웨어러블 디바이스를 스마트워치의 형상으로 도시하여 설명하였지만 이는 일 실시예에 불과한 것으로 예를 들어, 목걸이, 안경 등과 같이 사용자가 착용 가능한 형상이라면 어떠한 형상이라도 가능하다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 웨어러블 디바이스의 운용 방법에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는 상기 웨어러블 디바이스를 착용하는 사용자의 생물학적 데이터를 취득하도록 구성되는 복수의 센서와,
    하나 이상의 통신 인터페이스와 프로세서로 구성되고,
    상기 통신 인터페이스를 통해 상기 웨어러블 디바이스의 상기 복수의 센서로부터 센서 데이터를 취득하는 서버를 더 포함하되,
    상기 서버는 상기 복수의 센서로부터 취득한 데이터로부터 상기 복수의 센서의 동작 여부를 판단하며,
    상기 웨어러블 디바이스가 상기 서버로 상기 사용자의 상기 생물학적 데이터를 전송하는 것을 상기 서버가 통계적으로 활용하고,
    상기 통계적인 활용은 상기 사용자의 데이터를 누적하여, 상기 사용자 데이터의 평균을 구하며,
    상기 웨어러블 디바이스로부터 상기 서버로 전송되는 메시지의 일부 데이터에 상기 웨어러블 디바이스의 상태값 정보가 부가되고,
    상기 상태값은 상기 웨어러블 디바이스의 동작 전류값 또는 동작 전압값인 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서는 동일한 심박센서가 마스터 센서와 슬레이브 센서로 동작하며, 상기 서버가 특정 상황에서만 상기 슬레이브 센서를 동작하도록 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬레이브 센서는 상기 마스터 센서로부터 취득한 심박수가 임계 심박수보다 적은 상황에만 임계 카운터를 하나씩 증가시키되, 상기 임계 카운터가 임계 기준 카운터보다 많이 일어난 상황에서만 상기 서버가 상기 슬레이브 센서로 상기 동작 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스를 통한 상기 웨어러블 디바이스와 상기 서버 간의 통신은 변형된 메시지의 전송을 통해 통신 데이터의 양을 감소시켜 상대적으로 전력을 덜 사용하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메시지의 변형은 RLE(RUN-length encoding)이거나, 경량(lightweight) 해시함수(hash function)를 사용하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 복수의 심박 센서이고, 상기 데이터는 심박수이며, 상기 누적된 사용자의 데이터는 상기 심박수가 누적되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통계적인 활용은 상기 심박수 데이터에 대해서 그래디언트-서치(gradient-search) 방식이나 시뮬레이티드 어닐링(simulated annealing) 방식을 활용하여 평균 심박수의 최적값을 추정하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 통계적인 활용은 상기 복수의 심박 센서로부터 동일 시간대에 획득한 상기 복수의 심박수 데이터에 에딧 디스턴스 알고리즘(edit distance algorithm)을 적용하여 상기 복수의 심박 센서의 고장을 추정하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스 운용방법.
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