KR102329995B1 - Method for calculating and predicting fine dust influence degree of user - Google Patents
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Abstract
사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법이 제공된다. 본 발명의 일 면에 따른 사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법은, 사용자의 현재 위치에 대응하는 미세먼지 농도를 획득하는 단계; PPG(광용적맥파) 센서를 이용하여 상기 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 미세먼지 농도와 상기 PPG 데이터를 동기화하고 상기 동기화된 미세먼지 농도와 PPG 데이터에 기반하여 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계;를 포함한다.A method for calculating and predicting the impact of fine dust on a user is provided. According to an aspect of the present invention, a method for calculating and predicting a user's degree of influence of fine dust includes: acquiring a concentration of fine dust corresponding to a user's current location; acquiring PPG data of a user corresponding to the fine dust concentration by using a PPG (photoplethysmic pulse wave) sensor; and synchronizing the fine dust concentration and the PPG data, and calculating user's state information based on the synchronized fine dust concentration and PPG data.
Description
본 발명은 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 사용자의 미세먼지 별 상태 정보를 기계학습하여 사용자의 현재 위치에서의 미세먼지 영향도를 실시간으로 산출하고 예측하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of calculating and predicting the influence of fine dust, and more particularly, to a method of calculating and predicting the influence of fine dust at a user's current location in real time by machine learning the user's state information for each fine dust .
먼지란 대기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는 것으로, 미세먼지 발생원은 자연적인 것도 있으나, 일반적으로 보일러나 발전시설 등에서 석탄ㅇ석유 등 화석연료를 태울 때 생기는 매연, 자동차 배기가스, 건설현장 등에서 발생하는 날림먼지, 공장 내 분말형태의 원자재, 부자재 취급공정에서의 가루성분, 소각장 연기 등이 있다. 이렇게 발생된 미세먼지는 대기중을 부유하다가 도로 등에 침적되어 재비산하는 특징을 가지고 있다.Dust refers to particulate matter that floats or is blown down in the atmosphere. Although the sources of fine dust are natural, in general, soot produced when burning fossil fuels such as coal and oil in boilers and power plants, automobile exhaust gas, construction There are flying dust generated in the field, raw materials in powder form in factories, powder components in the subsidiary material handling process, and smoke from incinerators. The fine dust generated in this way floats in the atmosphere and is deposited on roads, etc. and dispersed again.
이러한 먼지는 입자의 크기에 따라 50㎛ 이하인 총먼지(TSP, Total Suspended Particles)와 입자크기가 매우 작은 미세먼지(PM, Particulate Matter)로 구분한다. 미세먼지에는 지름이 10㎛보다 작은 미세먼지(이하 PM10)와 지름이 2.5㎛보다 작은 초미세먼지(이하 PM2.5)로 나뉜다. Such dust is classified into total suspended particles (TSP) with a particle size of 50 μm or less and particulate matter (PM) with a very small particle size according to the particle size. Fine dust is divided into fine dust with a diameter of less than 10 μm (PM10) and ultrafine particles with a diameter of less than 2.5 μm (hereinafter PM2.5).
PM10이 사람의 머리카락 지름(50~70㎛)보다 약 1/5~1/7 정도로 작은 크기라면, PM2.5는 머리카락의 약 1/20~1/30에 불과할 정도로 매우 작다. 미세먼지는 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물러 있다가 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 들어감으로써 건강에 나쁜 영향을 미칠 수도 있다.If PM10 is about 1/5 to 1/7 smaller than the diameter of a human hair (50~70㎛), PM2.5 is so small that it is only about 1/20~1/30 of a human hair. Since fine dust is so small that it is invisible to the naked eye, it stays in the air and then enters the lungs through the respiratory tract or moves into the body through blood vessels, thereby adversely affecting health.
세계보건기구(WHO)는 미세먼지(PM10, PM2.5)에 대한 대기질 가이드라인을 1987년부터 제시해 왔고, 2013년에는 세계보건기구 산하의 국제암연구소(IARC)에서 미세먼지를 사람에게 발암이 확인된 1군 발암물질(Group 1)로 지정하였으며, 미세먼지로 인한 호흡기질환, 심혈관질환, 천식 등 건강에 대한 위해성이 연구되고 있다.The World Health Organization (WHO) has been presenting air quality guidelines for fine dust (PM10, PM2.5) since 1987, and in 2013, the International Agency for Research on Cancer (IARC) under the World Health Organization (WHO) established fine dust as carcinogenic to humans. This confirmed group 1 carcinogen (Group 1) has been designated, and the risks to health such as respiratory diseases, cardiovascular diseases, and asthma caused by fine dust are being studied.
최근 환경오염이 심각해짐에 따라 이러한 미세먼지 경보발생의 빈도가 높고, 이로 인하여 현대인의 건강을 심각히 위협하고 있어 건강을 유지하기 위해 실외 및 실내의 미세먼지 농도에 대한 관심이 높아지고 있으나, 아직 세부적인 위치에 대한 미세먼지 농도 정보까지는 확인하기 어려운 실정이다.Recently, as environmental pollution has become more serious, the frequency of such fine dust alerts is high, which seriously threatens the health of modern people. It is difficult to confirm the fine dust concentration information for the location.
이로 인해, 미세먼지 농도가 낮은데도 불구하고, 건강에 대한 불안함을 지닌 상태로 외부활동을 해야 하는 문제가 발생하고 있으며, 반대로, 미세먼지가 낮은 것으로 착각하여 나쁜 대기환경에 장시간 노출되는 문제가 발생하였다.Due to this, despite the low concentration of fine dust, there is a problem of having to go outside with anxiety about health. occurred.
일 예로, 목적지까지 이동함에 있어, 자신이 나쁜 대기환경에 얼마나 노출되고 있는지 가시적으로 확인할 수 없기 때문에, 미세먼지의 위험성을 체감하기 어렵고, 이 때문에 대부분의 사람들이 외부활동을 함에 있어 건강관리를 소홀히 하고 있는 문제가 발생하고 있다.For example, when moving to a destination, it is difficult to sense the risk of fine dust because it is difficult to see how much one is exposed to a bad atmospheric environment, and for this reason, most people neglect their health care in outdoor activities. There is a problem you are doing.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자의 위치별 미세먼지 농도와 사용자의 PPG 데이터를 이용하여 미세먼지 영향도를 산출하고 사용자에게 미세먼지 영향도에 따른 가이드를 현재 위치에서 실시간으로 제공하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to calculate the fine dust influence by using the fine dust concentration by location of the user and the user's PPG data, and to provide a guide according to the fine dust influence level to the user in real time at the current location. will do
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법은, 사용자의 현재 위치에 대응하는 미세먼지 농도를 획득하는 단계; PPG(광용적맥파) 센서를 이용하여 상기 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 미세먼지 농도와 상기 PPG 데이터를 동기화하고 상기 동기화된 미세먼지 농도와 PPG 데이터에 기반하여 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention for solving the above problems, a method for calculating and predicting an influence of a user's fine dust includes: acquiring a fine dust concentration corresponding to a user's current location; acquiring PPG data of a user corresponding to the fine dust concentration by using a PPG (photoplethysmic pulse wave) sensor; and synchronizing the fine dust concentration and the PPG data, and calculating user's state information based on the synchronized fine dust concentration and PPG data.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 아래와 같은 다양한 효과들을 가진다.According to the present invention as described above, it has various effects as follows.
본 발명은 미세먼지 농도 별 PPG 데이터에 기반하여 산출한 상태 정보를 이용하여 사용자의 미세먼지 영향도를 산출할 수 있다.The present invention can calculate the user's degree of influence of fine dust by using state information calculated based on PPG data for each fine dust concentration.
또한, 본 발명은 사용자의 현재 위치의 미세먼지 농도만 획득하여도 실시간으로 미세먼지 영향도를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide the user with the degree of influence of fine dust in real time even by acquiring only the concentration of fine dust at the user's current location.
또한, 본 발명은 사용자마다 적합한 미세먼지 영향도를 안내함으로서 미세먼지로 인한 사용자의 위험도를 낮출 수 있다.In addition, the present invention can reduce the user's risk due to fine dust by guiding the appropriate fine dust influence level for each user.
또한, 본 발명은 심폐기능 검사 결과를 추가로 이용하여 미세먼지 농도에 따른 심폐질환 여부를 산출할 수 있다.In addition, the present invention can calculate whether or not cardiopulmonary disease according to the concentration of fine dust by additionally using the cardiopulmonary function test results.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 예측 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ECG 신호와 PPG 신호의 예시적인 신호 파형이다.
도 5는 발명의 다른 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting the influence of fine dust according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart for explaining a method of calculating and predicting the influence of fine dust according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart for explaining a method of calculating and predicting the degree of influence of fine dust according to another embodiment of the present invention.
4 is an exemplary signal waveform of an ECG signal and a PPG signal according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram for explaining a method of calculating and predicting the degree of influence of fine dust according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully understand the scope of the present invention to those skilled in the art, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements. Although "first", "second", etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc. It can be used to easily describe the correlation between a component and other components. A spatially relative term should be understood as a term that includes different directions of components during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when a component shown in the drawing is turned over, a component described as “beneath” or “beneath” of another component may be placed “above” of the other component. can Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Components may also be oriented in other orientations, and thus spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 예측 장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting the influence of fine dust according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 사용자의 현재 위치의 미세먼지 농도를 획득하여 미세먼지 영향도를 실시간으로 예측할 수 있다. 예를 들어, 미세먼지 영향도란 미세먼지에 영향을 받는 사용자의 심폐질환 등의 건강 이상 반응 등을 총칭하는 의미일 수 있다. 또한, 본 발명에서는 사용자의 위험도란 단어도 혼용하여 사용한다. 사용자의 위험도는 사용자의 건강 이상 발생(예: 심폐질환) 확률을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the apparatus 100 for predicting the influence of fine dust according to an embodiment of the present invention may obtain the concentration of fine dust at the user's current location and predict the influence of fine dust in real time. For example, the degree of influence of fine dust may refer to a general term for health abnormalities such as cardiopulmonary disease of users affected by fine dust. In addition, in the present invention, the word "user's risk" is also used interchangeably. The user's risk level may mean a probability of the user's health abnormality (eg, cardiopulmonary disease).
예를 들어, 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 사용자의 현재 위치에서의 미세먼지 농도와 PPG 데이터를 획득하여 사용자의 미세먼지 별 상태 정보를 획득할 수 있고, 상기 미세먼지 별 상태 정보 획득을 반복하여 학습데이터를 누적한 이후 미세먼지 영향도 예측 모델을 생성하고, 미세먼지 영향도 예측 모델에 미세먼지 농도를 입력하여 사용자의 위험도를 출력할 수 있다. 또한, 하기에서 후술하는 바와 같이 사용자의 심전도 데이터를 추가로 고려하여 미세먼지 영향도 예측 모델의 정확도를 더욱 높일 수 있다.For example, the fine dust influence prediction apparatus 100 may acquire the fine dust concentration and PPG data at the user's current location to obtain the user's state information for each fine dust, and obtain the state information for each fine dust. After repeatedly accumulating the learning data, a fine dust influence prediction model can be created, and the user's risk can be output by inputting the fine dust concentration into the fine dust influence prediction model. In addition, as will be described later, the accuracy of the fine dust influence prediction model can be further improved by additionally considering the user's electrocardiogram data.
일 실시 예에서, 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 미세먼지 영향도 예측 방법을 설정할 수 있는 전용 프로그램이 설치될 수 있다. 예를 들어, 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 PPG 데이터를 획득할 수 있는 PPG 센서(110), 심전도 데이터를 획득할 수 있는 심전도 센서(120), 획득한 데이터들을 전처리하는 데이터 처리부(130), PPG 데이터와 미세먼지 농도에 기반하여 사용자의 상태 정보를 연산하는 상태정보 연산부(140), 학습데이터와 딥 뉴럴 네트워크를 이용하여 기계학습을 수행하고 사용자의 위험도를 출력하는 딥러닝부(150), 사용자의 건강 이상 여부를 판단하는 사용자 위험도 판단부(160), 학습 결과, 딥 뉴럴 네트워크의 구조 및 필터 값, 사용자 데이터, 미세먼지 영향도 예측 결과 데이터 등을 빅데이터화하여 저장할 수 있는 데이터베이스(170), 가이드 메시지를 표시하는 디스플레이(180)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the apparatus 100 for predicting the influence of fine dust may have a dedicated program configured to set the method of predicting the influence of fine dust may be installed. For example, the apparatus 100 for predicting the impact of fine dust includes a PPG sensor 110 capable of acquiring PPG data, an
일 실시 예에서, 외부 장치(200)는 사용자의 심폐기능 검사 결과 데이터를 획득하여 미세먼지 영향도 예측 장치(100)에 전송할 수 있는 의료기관 서버 또는 의료기기일 수 있다. In an embodiment, the external device 200 may be a medical institution server or a medical device capable of acquiring the user's cardiopulmonary function test result data and transmitting the data to the apparatus 100 for predicting the effect of fine dust.
예를 들어, PPG 센서(110)는 스마트 시계의 본체와 분리되어 시계줄에 장착된 상태로 구현될 수 있다. 이 경우, 사용자가 스마트 시계를 손목에 착용하면 시계줄에 장착된 PPG 센서는 사용자의 손목에 밀착되어 손목에서의 맥박 감지를 통해 사용자의 광용적맥파를 획득하게 된다.For example, the PPG sensor 110 may be implemented while being separated from the main body of the smart watch and mounted on the watch strap. In this case, when the user wears the smart watch on the wrist, the PPG sensor mounted on the watch strap is in close contact with the user's wrist, thereby acquiring the user's photoplethysmogram by detecting the pulse on the wrist.
예를 들어, 심전도 센서(120)는 심전도 전극과 기준전극(또는 접지전극)을 포함하여 이루어지며, 심전도 신호를 검출할 수 있다. 경우에 따라서 심전도 전극은 2개일 수 있다. 심전도 센서는 스마트 시계의 시계줄에 장착될 수 있다. 물론 이와 달리 심전도 센서(120)는 생략될 수 있고, 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 외부 장치(200)로부터 사용자의 심전도 데이터를 수신할 수 있다.For example, the
예를 들어, 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 스피커를 통해 사용자에게 미세먼지에 따라 위험도가 높음을 청각적으로 경고할 수 있다.For example, the apparatus 100 for predicting the impact of fine dust may audibly warn the user through a speaker that the risk is high according to the fine dust.
또한, 외부 장치(200)는 사용자의 현재 위치의 미세먼지 농도를 전송할 수 있는 미세먼지 측정 서버 또는 미세먼지 농도 측정기일 수 있다. 미세먼지 농도 측정기는 대기중에 포함되어 있는 미세먼지, VOC(Volitile Organic Compound, 휘발성 유기 화합물) 등의 공기오염물 및 온도/습도 등의 농도를 측정하기 위한 것으로, 해당 공기오염물 및 온도/습도 농도 검출이 가능한 적어도 하나의 센서(미도시)가 구비될 수 있다. 외부 장치(200)가 미세먼지 농도 측정기일 경우, 측정된 농도 정보를 무선통신망을 통해 사용자의 미세먼지 영향도 예측 장치로 전송할 수 있다. 물론, 사용자의 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 외부 장치(200)와 블루투스, RFID, 지그비, WIFI와 같은 무선통신으로 연결되어 상호 연동 가능할 수 있다.Also, the external device 200 may be a fine dust measuring server or a fine dust concentration measuring device capable of transmitting the fine dust concentration of the user's current location. The fine dust concentration meter is to measure the concentration of air pollutants such as fine dust, VOC (Volatile Organic Compound) and temperature/humidity contained in the air. At least one possible sensor (not shown) may be provided. When the external device 200 is a fine dust concentration meter, the measured concentration information may be transmitted to the user's fine dust influence prediction device through a wireless communication network. Of course, the user's fine dust effect prediction device 100 may be connected to the external device 200 through wireless communication such as Bluetooth, RFID, ZigBee, and WIFI to be interoperable.
일 실시 예에서, 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 웨어러블 장치일 수 있다. 물론 이외에도 사용자의 현재 위치에 맞추어 실시간으로 미세먼지 농도를 수신할 수 있고 휴대가 용이한 전자장치라면 모두 미세먼지 영향도 예측 장치(100)를 구성할 수 있다. 즉, 예를 들어 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기 또는 카메라 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In an embodiment, the apparatus 100 for predicting the effect of fine dust may be a wearable device. Of course, the fine dust concentration can be received in real time according to the user's current location, and any electronic device that is easy to carry can constitute the apparatus 100 for predicting the effect of fine dust. That is, for example, the apparatus 100 for predicting the effect of fine dust is a smartphone, a tablet personal computer, a mobile phone, a video phone, an e-book reader, and a PDA. It may include at least one of a personal digital assistant, a portable multimedia player (PMP), an MP3 player, a mobile medical device, and a camera.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart for explaining a method of calculating and predicting the influence of fine dust according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에서, 동작 21에서, 데이터 처리부(130)는 사용자의 현재 위치에 대응하는 미세먼지 농도를 획득할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(130)는 통신 모듈과 GPS 모듈을 통해 사용자의 현재 위치에 대응하는 미세먼지 농도를 외부 장치(200)로부터 수신할 수 있다.Referring to FIG. 2 , in an embodiment, in
일 실시 예에서, 동작 22에서, PPG 센서(110)는 PPG(광용적맥파) 센서를 이용하여 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 PPG 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 광용적맥파(PPG)는 혈관의 혈류량이 심박이 뜀에 따라 주기적으로 변화함을 이용한 것으로, 혈류량에 따라 인체 외부에서 입사한 빛이 반사되는 양이 달라짐을 이용하여 반사된 광량을 측정하여 심박을 추정하는 것이다.In an embodiment, in
예를 들어, PPG 센서(110)는 소정 시간 간격(예: 15분)마다 생체신호를 측정하도록 제어하여 측정된 생체신호를 학습데이터로 수집할 수 있다. 또는, PPG 센서(110)는 사용자의 위치가 변화할 때 마다 생체 신호를 수집할 수 있다.For example, the PPG sensor 110 may control to measure the bio-signal every predetermined time interval (eg, 15 minutes) to collect the measured bio-signal as learning data. Alternatively, the PPG sensor 110 may collect biosignals whenever the user's location changes.
일 실시 예에서, 동작 23에서, 상태정보 연산부(140)는 미세먼지 농도와 PPG 데이터를 동기화할 수 있다. 여기서 동기화란 사용자의 현재 위치 기준으로 획득한 미세먼지 농도와 PPG 데이터를 서로 대응하는 데이터로써 제어하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 미세먼지 농도가 특정 수치일 때 그에 대응하는 PPG 데이터를 매칭시키는 것일 수 있다.In an embodiment, in
일 실시 예에서, 동작 24에서, 상태정보 연산부(150)는 동기화된 미세먼지 농도와 PPG 데이터에 기반하여 사용자의 상태 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, PPG 데이터를 통해 사용자의 심박수, 체온, 스트레스 정도, PPG 정상 파형 대비 비정상 또는 왜곡된 정도를 분석할 수 있고, 이러한 분석 결과가 사용자 상태 정보일 수 있다. 따라서, 본 발명의 미세먼지 영향도 예측 장치(100)는 미세먼지 농도별로 사용자의 상태 정보를 각각 저장할 수 있다. 예컨대, 특정 미세먼지 농도일 때 사용자의 심박수를 사용자의 상태 정보로써 저장할 수 있다.In one embodiment, in
일 실시 예에서, 동작 25에서, 딥러닝부(150)는 미세먼지 농도를 획득하는 단계, 상기 PPG 데이터를 획득하는 단계 및 상기 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계를 반복적으로 수행함으로써 미세먼지 농도, PPG 데이터 및 상태 정보를 지속적으로 누적하여 저장할 수 있다. 즉, 한 두번 데이터를 획득한 것만으로는 해당 미세먼지 농도에서 사용자가 항상 동일한 상태 정보를 갖는다고 단정할 수 없으므로 미세먼지 영향도의 예측 확률을 높이기 위해 딥러닝부(150)는 지속적으로 학습 데이터에 해당하는 미세먼지 농도, PPG 데이터 및 상태 정보를 지속적으로 누적하여 저장할 수 있다.In an embodiment, in
일 실시 예에서, 동작 26에서, 딥러닝부(150)는 미세먼지 농도를 딥 뉴럴 네트워크에 입력할 수 있고, 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 상태 정보를 정답 값으로 이용하여 딥 뉴럴 네트워크를 통해 사용자의 위험도를 출력할 수 있고, 딥 뉴럴 네트워크에 입력하는 동작과 출력하는 동작을 반복적으로 기계학습 함으로써 미세먼지 영향 예측 모델을 생성하고 지속적으로 업데이트할 수 있다.In an embodiment, in
즉, 본 발명의 미세먼지 영향 예측 모델은 사용자의 현재 위치에서의 미세먼지 농도만 입력되면 실시간으로 사용자의 위험도를 출력할 수 있다. 이를 위해 지속적으로 사용자의 미세먼지 농도 별 PPG 데이터와 이에 따른 사용자의 상태 정보를 학습데이터로 수집할 수 있고, 미세먼지 영향 예측 모델을 지속적으로 기계학습하여 생성 및 갱신할 수 있다.That is, the fine dust impact prediction model of the present invention can output the user's risk level in real time when only the fine dust concentration at the user's current location is input. To this end, PPG data for each user's fine dust concentration and corresponding user status information can be continuously collected as learning data, and the fine dust impact prediction model can be continuously created and updated by machine learning.
예를 들어, 사용자의 위험도는 앞서 설명한 바와 같이 미세먼지 농도에 따른 사용자의 건강 이상 여부일 수 있고, 확률 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 사용자의 위험도에 대응하는 확률 값은 0~1 범위의 값을 가질 수 있고, 확률 값이 0에 가까우면 사용자가 정상 상태라고 판단할 수 있고, 1에 가까우면 건강 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 여기서 건강 이상은 예를 들어 심폐질환일 수 있다.For example, as described above, the user's risk level may be whether the user's health is abnormal according to the fine dust concentration, and may have a probability value. For example, the probability value corresponding to the user's risk may have a value in the range of 0 to 1, if the probability value is close to 0, it may be determined that the user is in a normal state, and if it is close to 1, it is considered that there is a health problem. can judge Here, the health condition may be, for example, cardiopulmonary disease.
예를 들어, 딥 뉴럴 네트워크는 CNN 또는 RNN일 수 있다. RNN(Recurrent Neural Network)은 한개 이상의 특징값(벡터)가 입력되며, 새로운 입력된 특징값에 이전에 입력된 특징 값에 대한 은닉층 또는 출력층의 출력값도 함께 입력되는 특징을 가지고 있다. CNN(Convolutional Neural Network)은 2차원 이상의 벡터 또는 행렬을 입력으로 받으며, 일반적인 ANN 단계이전에 Convolution단계 또는 pooling단계 들이 이루어 진다. Convolution 단계에서는 가중치(weight)를 가진 다차원의 행렬과 convolution 연산을 수행한다. pooling단계에는 max pooling 또는 mean pooling 방식이 있다.For example, the deep neural network may be a CNN or an RNN. In a recurrent neural network (RNN), one or more feature values (vectors) are input, and the output values of the hidden layer or the output layer for the previously input feature values are also input to the new input feature values. CNN (Convolutional Neural Network) receives two or more dimensional vectors or matrices as input, and convolutional or pooling steps are performed before the general ANN step. In the convolution step, a multidimensional matrix with weights and a convolution operation are performed. In the pooling step, there are max pooling or mean pooling methods.
일 실시 예에서, 동작 27에서, 사용자 위험도 판단부(120)는 사용자의 위험도에 기반하여 디스플레이(180)를 통해 사용자에게 외출 가이드 메시지를 표시할 수 있다. 예를 들어, 외출 가이드 메시지는 "현재 미세먼지 농도가 높아 건강이 위험할 수 있으니 외출을 자제하세요" 등의 텍스트를 포함할 수 있다.In an embodiment, in
일 실시 예에서, 사용자의 위험도는 위험 등급별로 색상을 미리 지정할 수 있고, 사용자 위험도 판단부(120)는 위험 등급에 따라 지정된 색상을 디스플레이(180)를 통해 표시할 수 있다.In an embodiment, the user's risk level may be assigned a color for each risk level in advance, and the user
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ECG 신호와 PPG 신호의 예시적인 신호 파형이다. 도 5는 발명의 다른 실시 예에 따른 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법을 설명하기 위한 블록도이다.3 is a flowchart for explaining a method of calculating and predicting the degree of influence of fine dust according to another embodiment of the present invention. 4 is an exemplary signal waveform of an ECG signal and a PPG signal according to another embodiment of the present invention. 5 is a block diagram for explaining a method of calculating and predicting the degree of influence of fine dust according to another embodiment of the present invention.
도 3의 동작들은 심전도 데이터와 심폐기능 검사 결과 데이터를 추가로 고려하여 미세먼지 영향도의 정확도를 높이는 실시예일 수 있다. 따라서, 도 2와 중복되는 내용은 설명의 간략화를 위해 생략한다.The operations of FIG. 3 may be an embodiment of increasing the accuracy of the fine dust effect by additionally considering the electrocardiogram data and cardiopulmonary function test result data. Accordingly, content overlapping with FIG. 2 will be omitted for simplicity of description.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에서, 동작 31에서, 데이터 처리부(130)는 사용자의 심전도 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 심전도(Electrocardiogram: ECG) 신호는 심장 계통의 질환을 판단할 때 사용되는 중요한 신호로 심장에서 발생하는 전기적인 신호를 측정하여 심장에서부터 전극까지의 전도계통의 이상 유무를 확인하여 질환유무를 판별할 수 있게 하는 신호이다. 데이터 처리부(130)는 이러한 심전도 신호를 A/D 변환시켜 심전도 데이터를 획득할 수 있다.3 to 5 , in an embodiment, in
일 실시 예에서, 동작 32에서, 상태정보 연산부(140)는 심전도 데이터, 미세먼지 농도 및 PPG 데이터를 동기화할 수 있다. In an embodiment, in
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 심장 리듬 또는 심장 박동을 측정하기 위한 PPG 신호는 특정 파형의 윤곽을 가지며 ECG 신호의 파형의 윤곽과는 상이하다. ECG는 심장의 전기적 활동을 측정하고 ECG 신호(곡선 250)는 심장의 주요 펌핑 수축을 나타내는 QRS 복합체로 알려진 현저한 특징을 포함한다. ECG 신호에서의 R 피크는 맥동 맥박 사이에서 발생하는 시간을 측정하기 위해 심박수 알고리즘에 의해 사용된다. 각 R 피크 사이의 지속 시간은 RR 간격으로 지칭된다.For example, as shown in FIG. 4 , a PPG signal for measuring a heart rhythm or a heartbeat has a contour of a specific waveform and is different from the contour of a waveform of an ECG signal. ECG measures the electrical activity of the heart and the ECG signal (curve 250) contains a prominent feature known as the QRS complex representing the heart's major pumping contraction. The R peak in the ECG signal is used by the heart rate algorithm to measure the time that occurs between pulsating pulses. The duration between each R peak is referred to as the RR interval.
한편, PPG는 신체의 동맥에 작용하는 가압된 맥박을 측정하는데, 이것은 동맥이 이전 상태로 돌아가기 전에 동맥을 약간 팽창시킨다. PPG 신호는 광 신호의 진폭이 펄스 압력에 직접 비례하는 광 신호이다. PPG 신호(곡선252)는 신호 파형의 주기성을 나타내는데 사용될 수 있고 심박수의 추정을 가능하게 하는 최고점들(peaks) 및 최소점들(valleys)을 가진 준-주기 펄스들을 포함한다. 특히, 두 개의 인접한 펄스들의 최고점들 사이 또는 두개의 인접한 펄스들의 최소점들 사이의 지속 기간은 심장 박동수의 지표로써 사용될 수 있는 IBI(Inter-beat Interval)로 지칭된다. 어떤 경우에는 PPG 신호가 중복 절흔을 나타낸다. 중복 절흔은 동맥압 파형의 다운스트로크(downstroke)에서 관찰되는 작은 하향 꺾임이다. 이것은 동맥 트리에서 겹쳐진 1 차 및 반사된 압력파의 교차를 나타낸다.On the other hand, PPG measures the pressurized pulse acting on the arteries in the body, which dilates the arteries slightly before returning to their former state. The PPG signal is an optical signal whose amplitude is directly proportional to the pulse pressure. The PPG signal (curve 252) includes quasi-periodic pulses with peaks and valleys that can be used to indicate the periodicity of the signal waveform and allow for an estimation of the heart rate. In particular, the duration between the peaks of two adjacent pulses or between the minimum points of two adjacent pulses is referred to as the Inter-beat Interval (IBI), which can be used as an indicator of heart rate. In some cases, the PPG signal exhibits overlapping notch. An overlap notch is a small downward bend observed in the downstroke of the arterial pressure waveform. This represents the intersection of superimposed primary and reflected pressure waves in the arterial tree.
따라서, 상태정보 연산부(140)는 상기 특징들을 갖는 심전도 데이터와 PPG 데이터를 특정 미세먼지 농도와 매칭시킬 수 있다.Accordingly, the state
일 실시 예에서, 동작 33에서, 상태정보 연산부(140)는 동기화된 심전도 데이터, 미세먼지 농도 및 PPG 데이터에 기반하여 사용자의 상태 정보를 산출할 수 있다. 예를 들어, PPG 데이터와 심전도 데이터를 통해 사용자의 심박수, 체온, 스트레스 정도, 정상 파형 대비 비정상 또는 왜곡된 정도를 분석할 수 있고, 이러한 분석 결과가 사용자 상태 정보일 수 있다. 특히, 2개의 데이터를 조합함으로써 사용자의 상태 정보는 정확도가 올라간 사용자의 심폐질환 발생 여부를 포함할 수 있다.In an embodiment, in
일 실시 예에서, 동작 34에서, 딥러닝부(150)는 심전도 데이터를 획득하는 단계, 미세먼지 농도를 획득하는 단계, PPG 데이터를 획득하는 단계 및 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계를 반복적으로 수행함으로써 심전도 데이터, 미세먼지 농도, PPG 데이터 및 상태 정보를 지속적으로 누적하여 저장할 수 있다.In one embodiment, in
일 실시 예에서, 동작 35에서, 딥러닝부(150)는 미세먼지 농도를 딥 뉴럴 네트워크에 입력할 수 있고, 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 상태 정보를 정답값으로 이용하여 딥 뉴럴 네트워크를 통해 사용자의 위험도를 출력할 수 있다. 즉, 본 발명의 미세먼지 영향 예측 모델은 사용자의 현재 위치에서의 미세먼지 농도만 입력되면 실시간으로 사용자의 위험도를 출력할 수 있고, 심전도 데이터까지 고려함으로써 위험도 예측 확률을 높일 수 있다. 이를 위해 지속적으로 사용자의 미세먼지 농도 별 PPG 데이터 및 심전도 데이터와 이에 따른 사용자의 상태 정보를 학습데이터로 수집할 수 있고, 미세먼지 영향 예측 모델을 지속적으로 기계학습하여 생성 및 갱신할 수 있다.In an embodiment, in
예를 들어, 사용자의 위험도는 앞서 설명한 바와 같이 미세먼지 농도에 따른 사용자의 건강 이상 여부일 수 있고, 확률 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 사용자의 위험도에 대응하는 확률 값은 0~1 범위의 값을 가질 수 있고, 확률 값이 0에 가까우면 사용자가 정상 상태라고 판단할 수 있고, 1에 가까우면 건강 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 여기서 건강 이상은 예를 들어 심폐질환일 수 있다.For example, as described above, the user's risk level may be whether the user's health is abnormal according to the fine dust concentration, and may have a probability value. For example, the probability value corresponding to the user's risk may have a value in the range of 0 to 1, if the probability value is close to 0, it may be determined that the user is in a normal state, and if it is close to 1, it is considered that there is a health problem. can judge Here, the health condition may be, for example, cardiopulmonary disease.
일 실시 예에서, 동작 36에서, 사용자 위험도 판단부(130)는 사용자의 심폐기능 검사 결과 데이터를 획득할 수 있고, 동작 37에서, 사용자 위험도 판단부(120)는 심폐기능 검사 결과 데이터와 사용자의 위험도에 기반하여 사용자의 심폐질환 발생 가능성을 예측할 수 있다. 즉, 본 발명은 외부 장치(200)로부터 사용자의 심폐기능 검사 결과 데이터를 추가로 획득함으로써 사용자의 심폐질환 발생 가능성의 정확도를 더욱 높일 수 있다.In an embodiment, in
본 발명의 일 면에 따른 사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법은, 사용자의 현재 위치에 대응하는 미세먼지 농도를 획득하는 단계; PPG(광용적맥파) 센서를 이용하여 상기 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 미세먼지 농도와 상기 PPG 데이터를 동기화하고 상기 동기화된 미세먼지 농도와 PPG 데이터에 기반하여 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a method for calculating and predicting a user's degree of influence of fine dust includes: acquiring a concentration of fine dust corresponding to a user's current location; acquiring PPG data of a user corresponding to the fine dust concentration by using a PPG (photoplethysmic pulse wave) sensor; and synchronizing the fine dust concentration and the PPG data, and calculating user's state information based on the synchronized fine dust concentration and PPG data.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 미세먼지 농도를 획득하는 단계, 상기 PPG 데이터를 획득하는 단계 및 상기 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계를 반복적으로 수행함으로써 상기 미세먼지 농도, 상기 PPG 데이터 및 상태 정보를 지속적으로 누적하여 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, the fine dust concentration, the PPG data, and the status information are continuously maintained by repeatedly performing the steps of obtaining the fine dust concentration, obtaining the PPG data, and calculating the user's state information. It may further include the step of accumulating and storing.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 미세먼지 농도를 딥 뉴럴 네트워크에 입력하는 단계; 및 상기 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 상태 정보를 정답 값으로 이용하여 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 사용자의 위험도를 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, inputting the fine dust concentration into a deep neural network; and outputting the user's risk level through the deep neural network using the user's state information corresponding to the fine dust concentration as a correct answer value.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 딥 뉴럴 네트워크에 입력하는 단계와 출력하는 단계를 반복적으로 기계학습 함으로써 미세먼지 영향 예측 모델을 지속적으로 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, the method may further include continuously updating the fine dust impact prediction model by repeatedly machine-learning the input to the deep neural network and the output to the deep neural network.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 위험도에 기반하여 디스플레이를 통해 사용자에게 외출 가이드 메시지를 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, the method may further include displaying an outing guide message to the user through a display based on the user's risk level.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 심폐기능 검사 결과 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 심폐기능 검사 결과 데이터와 상기 사용자의 위험도에 기반하여 상기 사용자의 심폐질환 발생 가능성을 예측하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the method may include: acquiring data of the cardiopulmonary function test result of the user; and predicting the possibility of occurrence of cardiopulmonary disease of the user based on the cardiopulmonary function test result data and the user's risk level.
다양한 실시 예에 따르면, 사용자의 심전도 데이터를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, the method may further include acquiring the user's ECG data.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 심전도 데이터, 상기 미세먼지 농도 및 상기 PPG 데이터를 동기화하고 상기 동기화된 심전도 데이터, 상기 미세먼지 농도 및 상기 PPG 데이터에 기반하여 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.According to various embodiments, synchronizing the electrocardiogram data, the fine dust concentration, and the PPG data, and calculating the user's state information based on the synchronized electrocardiogram data, the fine dust concentration, and the PPG data; can
다양한 실시 예에 따르면, 상기 심전도 데이터를 획득하는 단계, 상기 미세먼지 농도를 획득하는 단계, 상기 PPG 데이터를 획득하는 단계 및 상기 사용자의 상태 정보를 산출하는 단계를 반복적으로 수행함으로써 상기 심전도 데이터, 상기 미세먼지 농도, 상기 PPG 데이터 및 상태 정보를 지속적으로 누적하여 저장하는 단계; 상기 미세먼지 농도를 딥 뉴럴 네트워크에 입력하는 단계; 상기 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 상태 정보를 정답값으로 이용하여 상기 딥 뉴럴 네트워크를 통해 사용자의 위험도를 출력하는 단계; 및 상기 딥 뉴럴 네트워크에 입력하는 단계와 출력하는 단계를 반복적으로 기계학습 함으로써 미세먼지 영향 예측 모델을 지속적으로 업데이트하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, by repeatedly performing the steps of obtaining the electrocardiogram data, obtaining the fine dust concentration, obtaining the PPG data, and calculating the user's state information, continuously accumulating and storing the fine dust concentration, the PPG data, and status information; inputting the fine dust concentration into a deep neural network; outputting the user's risk level through the deep neural network by using the user's state information corresponding to the fine dust concentration as a correct answer value; and continuously updating the fine dust impact prediction model by repeatedly performing machine learning of input and output to the deep neural network.
다양한 실시 예에 따르면, 사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 프로그램은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장될 수 있다.According to various embodiments, the user's fine dust influence calculation and prediction program may be stored in a medium in order to execute the method of any one of claims 1 to 9 by being combined with a computer that is hardware.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in relation to an embodiment of the present invention may be implemented directly in hardware, as a software module executed by hardware, or by a combination thereof. A software module may contain random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or It may reside in any type of computer-readable recording medium well known in the art to which the present invention pertains.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100 : 미세먼지 영향도 예측 장치
110 : PPG 센서
120 : 심전도 센서
130 : 데이터 처리부
140 : 상태정보 연산부
150 : 딥러닝부
160 : 사용자 위험도 판단부
170 : 데이터베이스
180 : 디스플레이100: Fine dust influence prediction device
110: PPG sensor
120: electrocardiogram sensor
130: data processing unit
140: state information calculation unit
150: deep learning unit
160: user risk determination unit
170: database
180: display
Claims (10)
사용자의 현재 위치에 대응하는 미세먼지 농도를 획득하는 단계;
PPG(광용적맥파) 센서를 이용하여 상기 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 PPG 데이터를 획득하는 단계; 및
상기 미세먼지 농도와 상기 PPG 데이터를 동기화하고 상기 동기화된 미세먼지 농도와 PPG 데이터에 기반하여 사용자의 제1 상태 정보를 산출하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 상태 정보를 산출하는 단계는,
특정 미세먼지 농도에 동기화된 PPG 데이터의 분석을 통해 특정 미세먼지 농도일 때의 사용자의 제1 상태 정보를 산출하고,
상기 방법은,
상기 미세먼지 농도를 획득하는 단계, 상기 PPG 데이터를 획득하는 단계 및 상기 사용자의 제1 상태 정보를 산출하는 단계를 반복적으로 수행함으로써 상기 미세먼지 농도, 상기 PPG 데이터 및 제1 상태 정보를 지속적으로 누적하여 저장하는 단계;
상기 미세먼지 농도를 딥 뉴럴 네트워크에 입력 값으로 적용하고, 상기 미세먼지 농도일 때의 사용자의 제1 상태 정보를 딥 뉴럴 네트워크에 정답 값으로 적용하는 단계;
상기 적용된 결과에 기초하여 상기 미세먼지 농도일 때의 사용자의 위험도를 출력하는 단계; 및
상기 적용 단계와 상기 출력 단계를 반복적으로 기계학습 함으로써 미세먼지 영향 예측 모델을 지속적으로 업데이트하는 단계;를 더 포함하고,
상기 제1 상태 정보는 사용자의 심박수, 체온, 스트레스 정도, PPG 정상 파형 대비 왜곡된 정도를 포함하며,
상기 미세먼지 영향 예측 모델은, 특정 미세먼지 농도가 입력되면 상기 특정 미세먼지 농도에서의 상기 사용자의 위험도를 예측하는 것을 특징으로 하는 사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법.In the method of calculating and predicting the effect of fine dust on the user,
obtaining a fine dust concentration corresponding to the user's current location;
acquiring PPG data of a user corresponding to the fine dust concentration by using a PPG (photoplethysmic pulse wave) sensor; and
Synchronizing the fine dust concentration and the PPG data and calculating the user's first state information based on the synchronized fine dust concentration and PPG data;
Calculating the first state information includes:
Calculating the user's first state information at a specific fine dust concentration through analysis of PPG data synchronized to a specific fine dust concentration,
The method is
Continuously accumulating the fine dust concentration, the PPG data, and the first state information by repeatedly performing the steps of obtaining the fine dust concentration, obtaining the PPG data, and calculating the first state information of the user to save it;
applying the fine dust concentration as an input value to the deep neural network, and applying the user's first state information when the fine dust concentration is the correct answer value to the deep neural network;
outputting a user's risk level when the fine dust concentration is based on the applied result; and
Further comprising; continuously updating the fine dust impact prediction model by repeatedly machine-learning the application step and the output step;
The first state information includes a user's heart rate, body temperature, stress level, and a degree of distortion compared to a normal PPG waveform,
The fine dust influence prediction model, when a specific fine dust concentration is input, the user's fine dust influence calculation and prediction method, characterized in that for predicting the risk of the user at the specific fine dust concentration.
상기 심폐기능 검사 결과 데이터와 상기 사용자의 위험도에 기반하여 상기 사용자의 심폐질환 발생 가능성을 예측하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법.The method of claim 1 , further comprising: acquiring the cardiopulmonary function test result data of the user; and
Predicting the possibility of occurrence of cardiopulmonary disease of the user based on the cardiopulmonary function test result data and the user's risk level;
상기 미세먼지 농도를 딥 뉴럴 네트워크에 입력 값으로 적용하고, 상기 미세먼지 농도에 대응하는 사용자의 제2 상태 정보를 상기 딥 뉴럴 네트워크에 정답값으로 적용하는 단계;
상기 적용된 결과에 기초하여 상기 미세먼지 농도일 때의 사용자의 위험도를 출력하는 단계;
상기 적용 단계와 상기 출력 단계를 반복적으로 기계학습 함으로써 미세먼지 영향 예측 모델을 지속적으로 업데이트하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자의 미세먼지 영향도 산출 및 예측 방법.The electrocardiogram data according to claim 8, wherein the electrocardiogram data is obtained by repeatedly performing the obtaining of the electrocardiogram data, the obtaining of the fine dust concentration, the obtaining of the PPG data, and the calculating of the user's second state information. , continuously accumulating and storing the fine dust concentration, the PPG data, and second state information;
applying the fine dust concentration as an input value to the deep neural network, and applying second state information of a user corresponding to the fine dust concentration as a correct answer value to the deep neural network;
outputting a user's risk level when the fine dust concentration is based on the applied result;
Continuously updating the fine dust influence prediction model by repeatedly performing machine learning of the application step and the output step;
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