KR102423856B1 - 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇 - Google Patents

사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇 기술에 관한 것으로, 사용자 인터랙션을 기초로 사용자에게 복약 행동을 유도하고 그에 따른 사용자의 복약 행동을 검출하는 사용자 인터랙션 처리부, 적어도 하나의 센서를 통해 생체신호를 검출하여 사용자 인증을 수행하는 사용자 인증 처리부, 인증된 상기 사용자의 유도된 복약 행동을 기초로 사용자의 접촉된 피부에 약물을 전달하는 약물 전달 처리부, 및 복약 스케줄에 따른 상기 약물 전달을 기초로 복약 정보를 관리하는 복약 관리부를 포함한다.

Description

사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇{TAKING MEDICINE MANAGEMENT ROBOT BASED ON USER INTERACTION}
본 발명은 복약 관리 로봇 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자와의 인터랙션을 통해 사용자의 복약 행동을 유도하여 사용자에게 약물을 전달하고 복약 상태를 관리할 수 있는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇에 관한 것이다.
컴퓨터에 의해 제어되는 로봇이 등장한 이래, 단순한 작업만 할 수 있었던 초기의 산업용 로봇에서부터 사람과 감정을 교류하고 걸어 다니는 최근의 로봇에 이르기까지, 로봇의 기술은 컴퓨터의 발달과 함께 고도화되어 왔다. 따라서, 인간(사람)과 같이 지능적으로 행동하는 다양한 로봇이 개발되고 있기에 로봇과 사람이 대면하는 기회는 많아질 것으로 예상되고 있다.
이와 함께, 일상생활에서 사람과 함께 생활할 수 있는 로봇에 대한 관심 역시 높아지고 있다. 최근 이러한 추세에 맞게, 다양한 감정이나 행동을 표현하는 애완용 로봇이 개발되었고, 환자를 보살피기 위한 기능의 의료용 로봇이 개발되고 있다.
그 일예로, 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0010295(2019.01.30)호의 “치매 예방 로봇”은 사용자의 표정 등을 인식하여 감정을 표현하는 동작 표현이 가능하며 대화 등을 통해 사용자와 감정적인 교감을 이룰 수 있어, 치매 위험이 있는 노인들과 감정적인 상호작용을 하여 치매를 예방할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
한편, 노인들의 경우 정시에 정량의 약을 규칙적으로 복용하는 것은 매우 어려운 일이다. 때문에, 사용자에 대한 헬스 케어를 제공하는 로봇의 경우에 약 복용을 관리하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-0010295(2019.01.30)호
본 발명의 일 실시예는 사용자와의 인터랙션을 통해 사용자의 복약 행동을 유도하여 사용자에게 약물을 전달하고 복약 상태를 관리할 수 있는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 복약 요청에 따라 사용자가 로봇의 일부를 접촉하는 동작을 통해 사용자의 접촉 피부에 약물을 전달할 수 있는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 사용자와의 인터랙션 도중에 복약 요청이 사용자 반응 컨텐츠로서 사용자에게 전달될 수 있고 사용자 예상 피드백으로서 사용자의 복약 행위를 검출할 수 있는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇은 사용자 인터랙션을 기초로 사용자에게 복약 행동을 유도하고 그에 따른 사용자의 복약 행동을 검출하는 사용자 인터랙션 처리부, 적어도 하나의 센서를 통해 생체신호를 검출하여 사용자 인증을 수행하는 사용자 인증 처리부, 인증된 상기 사용자의 유도된 복약 행동을 기초로 사용자의 접촉된 피부에 약물을 전달하는 약물 전달 처리부, 및 복약 스케줄에 따른 상기 약물 전달을 기초로 복약 정보를 관리하는 복약 관리부를 포함한다.
상기 사용자 인터랙션 처리부는 상기 복약 스케줄에 따라 설정한 시간에 상기 사용자와의 대화를 통해 복약을 위한 행동을 유도하는 복약 요청을 상기 사용자에게 전달하고 상기 복약 요청에 따라 예상되는 사용자 피드백의 발생 여부를 검출할 수 있다.
상기 사용자 인터랙션 처리부는 카메라를 통해 상기 사용자의 모습을 획득하여 상기 복약 요청에 따라 상기 복약 관리 로봇의 특정 위치를 접촉하는 사용자의 동작을 유도한 복약 행동으로 검출할 수 있다.
상기 사용자 인증 처리부는 상기 사용자의 유도된 복약 행동이 발생된 경우에 상기 적어도 하나의 센서를 통해 센싱된 생체신호로부터 생체 특징을 추출하여 인증대상 생체정보를 생성하고 특정 인증 기준에 따라 인증대상 생체정보와 기 저장된 원본 생체정보를 비교하여 사용자 인증을 수행할 수 있다.
상기 사용자 인증 처리부는 상기 복약 요청 이전에 사용자 인증을 통해 복약 대상 사용자를 식별하여 상기 사용자 인터랙션 처리부에 제공할 수 있다.
상기 약물 전달 처리부는 약물을 저장하고 상기 사용자가 유도된 복약 행동을 하는 동안에 상기 사용자의 피부에 접촉되어 상기 약물을 체내로 전달시킬 수 있다.
상기 약물 전달 처리부는 상기 약물이 탑재된 경피 패치나 3D 또는 4D 프린팅 제작된 마이크로니들 배열을 통해 상기 약물을 사용자에게 전달할 수 있다.
상기 복약 관리부는 상기 복약 스케줄에 따라 상기 사용자의 복약 여부, 복약 시간 및 날짜, 복약 시의 행동 패턴을 포함하는 복약 정보를 저장하고, 카메라를 통해 상기 사용자의 모습을 획득하여 이미지 분석을 통해 사용자의 행동 패턴을 추출하고 상기 사용자의 복약 행동의 정확성 여부를 검출하여 상기 사용자의 복약 행동을 지도할 수 있다.
상기 복약 관리부는 상기 사용자의 행동 패턴과 이전 주기에서의 복약 시의 행동 패턴을 비교하여 상기 사용자의 복약 행동의 정확성 여부를 검출하고, 상기 사용자의 복약 행동이 정확하지 않은 경우에는 경고 알람을 생성하여 상기 사용자의 복약 지도를 관리할 수 있다.
상기 복약 관리부는 카메라를 통해 복약 후의 상기 사용자의 행동을 모니터링하고 이상 행동이 발생된 경우에는 지정된 응급 처리를 수행할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇은 사용자와의 인터랙션을 통해 사용자의 복약 행동을 유도하여 사용자에게 약물을 전달하고 복약 상태를 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇은 복약 요청에 따라 사용자가 로봇의 일부를 접촉하는 동작을 통해 사용자의 접촉 피부에 약물을 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇은 사용자와의 인터랙션 도중에 복약 요청이 사용자 반응 컨텐츠로서 사용자에게 전달될 수 있고 사용자 예상 피드백으로서 사용자의 복약 행위를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복약 관리 로봇 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 복약 관리 로봇의 물리적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 복약 관리 로봇의 기능적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 4는 도 1의 복약 관리 로봇에서 수행되는 복약 관리 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복약 관리 로봇을 나타내는 예시도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀 질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇 시스템(100)은 로봇 서버(110), 복약 관리 로봇(130), 데이터베이스(150) 및 사용자 단말(170)를 포함할 수 있다.
로봇 서버(110)는 복약 관리 로봇(130)의 정보를 저장하고 관리할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 로봇 서버(110)는 복약 관리 로봇(130) 및 사용자 단말(170)과 블루투스, WiFi, 통신망 등을 통해 무선으로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 복약 관리 로봇(130) 및 사용자 단말(170)과 데이터를 주고받을 수 있다.
복약 관리 로봇(130)은 사용자와의 인터랙션을 통해 사용자의 복약을 위한 행동을 유도하고 복약을 관리하는 인터랙션 컨텐츠를 제공할 수 있는 로봇에 해당할 수 있다. 여기에서, 인터랙션 컨텐츠는 사용자의 인터랙션에 따른 로봇의 반응으로서 로봇의 동작, 음성 및 영상 재생 등을 포함할 수 있다. 로봇의 동작은 특정 행동을 위한 움직임 또는 특정 감정을 표출하는 움직임에 해당할 수 있고, 로봇의 음성은 감정 표현이나 의사 표현뿐만 아니라 정보의 제공을 위한 음성에 해당할 수 있다. 또한, 로봇에 디스플레이 모듈이 포함된 경우 해당 모듈을 통해 영상이 재생될 수 있다. 복약 관리 로봇(130)은 인터랙션 컨텐츠로서 행동 유도 컨텐츠와 복약 컨텐츠를 포함할 수 있다.
복약 관리 로봇(130)은 로봇 서버(110) 또는 사용자 단말(170)과 블루투스, WiFi, 통신망 등을 통해 무선으로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 로봇 서버(110) 또는 사용자 단말(170)과 데이터를 주고받을 수 있다.
일 실시예에서, 복약 관리 로봇(130)은 데이터베이스(150)와 연동하여 인터랙션 컨텐츠 제공에 필요한 데이터를 저장할 수 있다. 한편, 복약 관리 로봇(130)은 도 1과 달리, 데이터베이스(150)를 내부에 포함하여 구현될 수 있다. 또한, 복약 관리 로봇(130)은 프로세서, 메모리, 사용자 입출력부 및 네트워크 입출력부를 포함하여 구현될 수 있으며, 이에 대해서는 도 2에서 보다 자세히 설명한다.
데이터베이스(150)는 사용자 인터랙션에 따른 인터랙션 컨텐츠 제공 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장하는 저장장치에 해당할 수 있다. 데이터베이스(150)는 복약 스케줄에 따라 형성되는 사용자 행동 유도 및 복약에 관한 정보를 저장할 수 있고, 사용자에게 제공되는 인터랙션 컨텐츠에 관한 정보를 저장할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 복약 관리 로봇(130)이 복약 관리 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.
사용자 단말(170)은 복약 관리 로봇(130)에 관한 온라인 교육을 통해 로봇 기능의 튜닝을 수행할 수 있는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 사용자 단말(170)은 로봇 서버(110)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 복수의 사용자 단말(117)들은 로봇 서버(110)와 동시에 연결될 수 있다.
도 2는 도 1의 복약 관리 로봇의 물리적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 복약 관리 로봇(130)은 프로세서(210), 메모리(230), 사용자 입출력부(250) 및 네트워크 입출력부(270)를 포함하여 구현될 수 있다.
프로세서(210)는 복약 관리 로봇(130)이 동작하는 과정에서의 각 단계들을 처리하는 프로시저를 실행할 수 있고, 그 과정 전반에서 읽혀지거나 작성되는 메모리(230)를 관리할 수 있으며, 메모리(230)에 있는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리 간의 동기화 시간을 스케줄할 수 있다. 프로세서(210)는 복약 관리 로봇(130)의 동작 전반을 제어할 수 있고, 메모리(230), 사용자 입출력부(250) 및 네트워크 입출력부(270)와 전기적으로 연결되어 이들 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다. 프로세서(210)는 복약 관리 로봇(130)의 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있다.
메모리(230)는 SSD(Solid State Drive) 또는 HDD(Hard Disk Drive)와 같은 비휘발성 메모리로 구현되어 복약 관리 로봇(130)에 필요한 데이터 전반을 저장하는데 사용되는 보조기억장치를 포함할 수 있고, RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리로 구현된 주기억장치를 포함할 수 있다.
사용자 입출력부(250)는 사용자 입력을 수신하기 위한 환경 및 사용자에게 특정 정보를 출력하기 위한 환경을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 입출력부(250)는 터치 패드, 터치 스크린, 화상 키보드 또는 포인팅 장치와 같은 어댑터를 포함하는 입력장치 및 모니터 또는 터치스크린과 같은 어댑터를 포함하는 출력장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입출력부(250)는 원격 접속을 통해 접속되는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 그러한 경우, 복약 관리 로봇(130)은 서버로서 수행될 수 있다.
네트워크 입출력부(270)은 네트워크를 통해 외부 장치 또는 시스템과 연결하기 위한 환경을 포함하고, 예를 들어, LAN(Local Area Network), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network) 및 VAN(Value Added Network) 등의 통신을 위한 어댑터를 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 복약 관리 로봇의 기능적 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 복약 관리 로봇(130)은 사용자 인터랙션 처리부(310), 사용자 인증 처리부(330), 약물 전달 처리부(350), 복약 관리부(370) 및 제어부(390)를 포함할 수 있다.
사용자 인터랙션 처리부(310)는 사용자 인터랙션을 수신하고 사용자 인터랙션에 반응하여 사용자 반응 컨텐츠를 제공할 수 있다. 여기에서, 사용자 인터랙션은 사용자가 복약 관리 로봇(130)을 대상으로 수행하는 다양한 행동에 해당할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터랙션은 로봇에 대한 물리적 접촉, 로봇과의 대화 등을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 터치, 영상, 음성 및 텍스트 등 로봇이 제공하는 인터페이스를 통해 로봇에게 전달되는 다양한 형태의 입력들을 포함할 수 있다. 한편, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 다양한 형태의 사용자 인터랙션을 수신하기 위하여 마이크, 카메라 및 터치 패널 등을 포함하여 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 복약 관리 로봇(130)의 특정 위치에 결합된, 터치 패널을 통해 사용자의 스트로크(stroke)를 수신하거나 또는 마이크를 통해 사용자의 대화를 수신할 수 있다. 복약 관리 로봇(130)은 사용자와의 인터랙션을 학습할 수 있고, 이를 통해 사용자에 대한 응답으로서 사용자 반응 컨텐츠를 동적으로 결정할 수 있다. 사용자 인터랙션 처리부(310)는 터치 패널을 통해 사용자의 터치를 수신할 수 있고, 연속된 터치들을 하나의 스트로크(stroke)로 인식하는 제스처(gesture) 인식을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 사용자 반응 컨텐츠로서 사용자에게 복약 요청을 전달할 수 있다. 여기에서, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 사용자의 약 복용 일정에 따라 사용자에게 복약 시간을 알리고 복약 행동을 유도할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 설정한 시간이 되면 음성 안내와 화면에 약 먹을 시간이라는 문구를 고지할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 복약 요청을 하기 전에 사용자의 현재 위치를 확인할 수 있다. 사용자 인터랙션 처리부(310)는 적어도 하나의 센서를 통해 복약 관리 로봇(130)으로부터 복약 가능한 일정범위 내에 사용자가 있는 지를 검출할 수 있고, 또는 사용자에게 별도의 위치 인식 장치를 부착시켜 근거리 네트워크를 기반으로 사용자의 위치를 확인할 수 있다. 사용자의 위치가 확인되면 사용자 인터랙션 처리부(310)는 사용자에게 복약을 위한 행동을 유도하는 요청을 발생할 수 있다. 여기에서, 사용자 복약 행동은 로봇의 일부와 접촉하는 행위로 정의될 수 있다. 예컨대, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 사용자에게 “복약 시간입니다. 저의 머리를 쓰다듬어 주세요” 라는 문구를 디스플레이창을 통해 보여주거나 음성으로 알려줄 수 있다.
사용자 인터랙션 처리부(310)는 복약 요청이 사용자 반응 컨텐츠로서 사용자에게 전달된 경우 사용자 예상 피드백으로서 사용자의 복약 행위를 검출할 수 있다. 즉, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 사용자의 접촉을 감지하여 사용자의 동작이 복약 행위에 관한 것인지를 검출할 수 있다.
특히, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 접촉 센서를 통해 사용자의 로봇에 대한 특정 부분의 물리적 접촉 동작이 검출되는 경우 사용자의 복약 행위가 발생한 것으로 결정할 수 있다. 여기에서, 로봇의 특정 부분은 약물 전달 지점에 해당할 수 있다. 사용자 인터랙션 처리부(310)는 카메라를 통해 획득하는 사용자의 모습으로부터 로봇의 특정 부분을 만지는 동작이 검출되는 경우 사용자의 복약 행위가 발생한 것으로 결정할 수도 있다.
일 실시예에서, 사용자 인터랙션 처리부(310)는 카메라를 통해 사용자의 모습을 획득하여 복약 요청에 따라 복약 관리 로봇(130)의 특정 위치를 접촉하는 사용자의 동작을 유도한 복약 행동으로 검출할 수 있다.
사용자 인증 처리부(330)은 사용자 인증을 통해 복약 대상자를 식별할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 인증 처리부(330)는 사용자의 복약 행위가 발생한 경우 사용자의 생체신호를 측정할 수 있다. 여기에서, 사용자 인증 처리부(330)는 적어도 하나의 센서를 포함하여 구현될 수 있다. 사용자 인증 처리부(330)는 사용자 인터랙션 처리부(310)에서 사용자의 복약 행위가 발생한 것으로 결정되면 사용자와 복약 관리 로봇(130) 간의 접촉에 따른 해당 사용자의 생체신호를 센싱하여 생체 관련 정보를 획득할 수 있다. 생체 관련 정보에는 사용자의 지문 정보가 포함될 수 있다. 사용자 인증 처리부(330)는 복약 관리 대상이 되는 적어도 하나 이상의 사용자 지문을 사전 등록할 수 있고 사용자의 지문 정보를 사전 등록된 지문과 비교하는 것을 통해 사용자 인증을 할 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 인증 처리부(330)는 복약 관리 로봇(130)에 장착된 카메라를 통해 사용자의 얼굴에 대한 이미지 데이터를 확보하고 인식된 사용자가 약을 복욕할 해당 사용자임을 확인할 수 있다. 즉, 사용자 인증 처리부(330)는 데이터베이스(150)에 복약 관리 대상이 되는 적어도 하나 이상의 사용자 얼굴에 대한 이미지 데이터를 저장할 수 있으며 이를 인식된 얼굴에 대한 이미지 데이터와 상호 비교하여 동일인임을 확인하는 과정을 통해 사용자 인증을 수행할 수도 있다.
사용자 인증 처리부(330)는 측정된 생체신호로부터 생체 특징을 추출하여 인증대상 생체정보를 생성하고 특정 인증 기준에 따라 인증대상 생체정보와 기 저장된 원본 생체정보를 비교하여 사용자 인증을 수행할 수 있다. 여기에서, 특정 인증 기준은 비교를 수행하기 위한 대상으로서 필수 인증요소들을 정의할 수 있다. 사용자 인증은 지문이나 얼굴 인식 등의 생체 관련 정보를 통해 이루어지는 것에 한정되지 않고 사용자마다 고유 아이디(ID)를 할당하여 아이디 식별을 통해 수행되는 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 사용자 인증 처리부(330)는 사용자 인터랙션 처리부(310)에서 복약 스케줄에 따라 복약 요청하기 이전에 사용자 인증을 통해 복약 대상 사용자를 식별할 수 있다.
약물 전달 처리부(350)는 사용자의 유도된 복약 행동에 따라 사용자에게 약물을 전달할 수 있다. 여기에서, 약물은 의사로부터 처방받은 치료제용이거나 일반 영양제용 약액일 수 있다. 일 실시예에서, 약물 전달 처리부(350)는 사용자가 로봇을 만지고 있는 동안 사용자의 피부 표면에 접촉하여 약물을 전달하는 방식으로 구현될 수 있다. 여기에서, 약물 전달 처리부(350)는 여러 개의 마이크로니들이 패치 안에 부착되어 있고 마이크로니들이 피부 표면에 작은 구멍들을 뚫어 약물을 전달할 수 있다.
마이크로니들(microneedle)이란 마이크로미터(㎛) 단위의 길이를 가지는 침상의 구조체를 의미하여 첨단이 바늘과 같이 뾰족한 형태를 가져 피부를 투과할 수 있다. 마이크로니들은 피부의 최외각 층인 각질층에 구멍을 형성하여 생성된 구멍을 통해 약물을 전달하며 마이크로니들의 길이가 매우 짧아 신경세포에 영향을 미치지 않는 적정 길이이기 때문에 통증이 거의 발생하지 않는다.
일 실시예에서, 약물 전달 처리부(350)는 약물이 탑재된 마이크로니들이 적어도 하나 이상 부착된 지지체를 포함하는 마이크로니들 경피 패치를 포함할 수 있다. 여기에서, 약물 전달 처리부(350)는 복약 관리 로봇(130)의 일부에 포함될 수 있고 또는 복약 관리 로봇(130)과 연결되는 별도의 디바이스로 형성될 수 있다. 약물 전달 처리부(350)는 사용자의 접촉에 따른 가압에 의해 사용자의 피부에 마이크로니들에 탑재된 약물을 전달할 수 있다. 이때, 마이크로니들에는 사용자에게 투여될 정량의 약물이 탑재될 수 있다. 약물 전달 처리부(350)는 사용자에게 약물이 전달된 후 다음 복약 시간에 맞춰 마이크로니들에 약물을 보충할 수 있게 약물 저장고를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 약물 전달 처리부(350)는 피부에 투과되도록 적용되었을 때 체내에서 용해됨으로써 탑재된 약물을 방출시키는 용해성 마이크로니들을 사용할 경우에는 마이크로니들이 피부에 적용 후 소멸되게 된다. 때문에, 약물 전달 처리부(350)는 마이크로니들 경피 패치를 연속적으로 공급할 수 있는 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 약물 전달 처리부(350)는 다수의 마이크로니들 경피 패치를 수납하고 다수의 마이크로니들 경피 패치를 순차적으로 외부로 노출되도록 배출시킬 수 있다.
약물 전달 처리부(350)는 마이크로니들을 패치 형태로 충전하는 것에 한정되지 않고 다양한 방식으로 마이크로니들을 제작하여 충전할 수 있다. 일 실시예에서, 3D 혹은 4D 프린팅 방식으로 마이크로니들을 제작할 수 있다.
3D 프린팅은 연속적인 계층의 물질을 뿌리면서 3차원 물체를 만들어내는 제조 기술로, 컴퓨터로 제어되기 때문에 만들 수 있는 형태가 다양하고 다른 제조 기술에 비해 사용하기 쉽다. 3D 프린팅 기술은 모델링(modeling), 프린팅(printing) 및 후처리(post-processing)의 프로세싱을 통해 물체를 제작한다. 4D 프린팅은 3D로 프린팅한 물체가 스스로 변형하여 사용자가 바라는 결과물을 만드는 기술을 말하며, 3D 프린터로 출력한 결과물이 사람의 힘을 빌리지 않고 열이나 공기 같은 외부 요인을 활용하여 형태가 달라지도록 만드는 출력 방법이다.
3D 프린터로 마이크로니들을 프린팅하고 후처리 단계에서 니들 모양을 다양한 곡률로 제작하여 약물을 환자에게 투여시 점착력을 높일 수 있게 마이크로니들 배열을 제작할 수 있다. 여기에서, 약물 전달 처리부(350)는 프린팅된 마이크로니들 배열 형태로 사용자에게 약물을 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 약물 전달 처리부(350)는 이온삼투압 방식의 파스 형태로 약물을 전달할 수도 있다. 즉, 사용자가 약물 전달 처리부(350)에 접촉하면 접촉된 피부를 경유하여 약물이 침투될 수 있다.
복약 관리부(370)는 사용자의 복약 스케줄 및 복약 스케줄에 따른 복약 상태를 관리할 수 있다. 복약 관리부(370)는 복약 스케줄에 따라 사용자가 복약하는지 여부, 복약 시간 및 날짜, 약의 종류 및 복약 방법 등을 포함하는 사용자의 복약 정보를 저장할 수 있고 필요에 따라 사용자의 복약 정보를 표시하거나 외부로 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 복약 관리부(370)는 약물 전달 과정에서 사용자의 모습을 카메라로 촬영할 수 있고 이미지 분석을 통해 사용자의 행동 패턴을 추출할 수 있다. 이때, 추출된 현재 사용자 행동 패턴을 정의하고 사용자에 대한 복약 정보에서 이전 주기에서의 복약 시의 행동 패턴을 읽어들여 이번 주기의 행동패턴이 이전주기의 행동패턴에서 벗어나는지 판단할 수 있다. 이러한 행동 패턴 비교는 이전 복약 주기에서 사용자의 복약 동작의 영상들과 현재 주기에서의 사용자의 복약 동작에 대한 영상을 서로 비교함으로써 현재 주기에서 사용자가 복약을 정확하게 진행하였는지 판단할 수 있다. 복약 관리부(370)는 사용자가 현재 주기에서 복약을 정확히 진행하지 않은 것으로 판단되면 경고 알람을 생성하여 사용자에게 올바른 복약 지도를 제공할 수 있다. 또한, 복약 관리부(370)는 복약 지도에 대한 사용자의 복약순응도를 구할 수 있고 사용자 인터랙션 처리부(310)에서 복약순응도에 따라 복약 요청을 위한 사용자 반응 컨텐츠를 차별되게 제공하도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 복약 관리부(370)는 복약 수행에 대한 확률(p), 복약지도에 대한 만족도(S), 사용자의 질환종류(P), 사용자의 주관적 건강 상태(X)를 기초로 순위로지스틱회귀분석(ordered logistic regression)을 통해 복약순응도를 산출할 수 있고, 순위로지스틱회귀분석은 다음의 수학식으로 나타낼 수 있다.
[수학식]
Figure 112020019755801-pat00001
일 실시예에서, 복약 관리부(370)는 카메라를 통해 사용자의 복약 후 상태를 일정시간 모니터링할 수 있다. 복약 관리부(370)는 카메라를 통하여 사용자에 대한 영상데이터를 수득할 수 있고 수득된 영상데이터를 통해 복약 후의 사용자의 행동을 추출하여 사용자의 복약 후 앉거나 쓰러지거나 휘청거리는 등의 이상 행동이 있는지 파악하고 이상 행동이 파악되면 주변에 해당 사용자에게 이상이 발생한 것을 알릴 수 있다. 즉, 복약 관리부(370)는 보호자 단말이나 응급 상황에 대한 연락망을 가동하여 연계되어 있는 병원 또는 응급센터 등에 도움을 요청할 수 있다.
제어부(390)는 복약 관리 로봇(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 사용자 인터랙션 처리부(310), 사용자 인증 처리부(330), 약물 전달 처리부(350) 및 복약 관리부(370) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 4는 도 1의 복약 관리 로봇에서 수행되는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 복약 관리 로봇(130)은 사용자 인터랙션 처리부(310)를 통해 사용자 인터랙션을 기반으로 하여 사용자에게 복약 행동을 유도하고 그에 따른 사용자의 복약 행동을 검출할 수 있다(단계 S410). 복약 관리 로봇(130)은 사용자 인증 처리부(330)를 통해 적어도 하나의 센서를 통해 생체신호를 검출하여 사용자 인증을 수행할 수 있다(단계 S430).
또한, 복약 관리 로봇(130)은 약물 전달 처리부(350)를 통해 인증된 사용자의 유도된 복약 행동을 기초로 사용자의 접촉된 피부에 약물을 전달할 수 있다(단계 S450). 복약 관리 로봇(130)은 복약 관리부(370)를 통해 복약 스케줄에 따른 복약 정보를 관리할 수 있다(단계 S470).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇을 나타내는 예시도로, (가)는 정면 사시도이고 (나)는 배면도이다.
도 5의 (가) 및 (나)에서면, 복약 관리 로봇(130)은 사용자를 인식하고 다양한 동작과 감정을 표현할 수 있는 로봇으로 구현될 수 있다. 복약 관리 로봇(130)은 카메라(510)를 통해 복약 관리 과정에서 필요한 사용자의 모습을 촬영할 수 있다. 복약 관리 로봇(130)은 마이크와 스피커를 포함하는 음성키트(520)를 통해 음성으로 사용자와 인터랙션을 수행할 수 있다. 복약 관리 로봇(130)은 감정을 표현할 수도 있다. 복약 관리 로봇(130)은 약물 전달 키트(530)를 통해 사용자에게 약물을 전달할 수 있다. 약물 전달 키트(530)는 로봇의 머리 뒤부분에 장착되어 사용자가 로봇의 머리 뒤부분을 접촉하는 행위를 통해 복약이 이루어질 수 있다. 약물 전달 키트(530)는 로봇의 머리 뒤부분에 장착되는 것에 한정되지 않고 배부분에 장착되어 사용자가 로봇의 배를 어루만지는 행위를 통해 복약이 이루어지게 할 수 있다. 즉, 약물 전달 키트(530)는 복약 관리 로봇(130)의 일부에 장착되되 장착부위가 특정되지 않는다. 약물 전달 키트(530)는 복약 관리 로봇(130)과 분리되어 별개의 디바이스로 형성될 수 있고 복약 관리 로봇(130)의 제어에 따라 약물 전달이 이루어질 수 있다. 약물 전달 키트(530)는 약물이 탑재된 패치를 순차적으로 배출시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇은 사용자와의 인터랙션을 수행하여 복약을 위한 행동 유도를 통해 사용자에게 복약 요청하고 사용자가 유도된 행동을 하는 동안 접촉식으로 약물을 전달함으로써 노인이나 치매환자 등의 약 과다 복용 및 약 먹는 시간을 잊어버리는 것을 방지하고 정량 및 정시의 복약 관리가 손쉽게 이루어질 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 복약 관리 로봇 시스템
110: 로봇 서버 130: 복약 관리 로봇
150: 데이터베이스 170: 사용자 단말
210: 프로세서 230: 메모리
250: 사용자 입출력부 270: 네트워크 입출력부
310: 사용자 인터랙션 처리부 330: 사용자 인증 처리부
350: 약물 전달 처리부 370: 복약 관리부
390: 제어부
510: 카메라 520: 음성 키트
530: 약물 전달 키트

Claims (10)

  1. 사용자 인터랙션을 기초로 사용자에게 복약 행동을 유도하고 그에 따른 사용자의 복약 행동을 검출하는 사용자 인터랙션 처리부;
    적어도 하나의 센서를 통해 생체신호를 검출하여 사용자 인증을 수행하는 사용자 인증 처리부;
    인증된 상기 사용자의 유도된 복약 행동을 기초로 사용자의 접촉된 피부에 약물을 전달하는 약물 전달 처리부; 및
    복약 스케줄에 따른 상기 약물 전달을 기초로 복약 정보를 관리하는 복약 관리부를 포함하되,
    상기 사용자 인터랙션 처리부는
    카메라를 통해 상기 사용자의 모습을 획득하여 복약 요청에 따라 복약 관리 로봇의 특정 위치를 접촉하는 사용자의 동작을 상기 사용자의 유도된 복약 행동으로 검출하고,
    상기 약물 전달 처리부는
    약물을 저장하고 상기 사용자가 유도된 복약 행동을 하는 동안에 상기 사용자의 피부에 접촉되어 상기 약물을 체내로 전달시키는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자 인터랙션 처리부는
    상기 복약 스케줄에 따라 설정한 시간에 상기 사용자와의 대화를 통해 복약을 위한 행동을 유도하는 복약 요청을 상기 사용자에게 전달하고 상기 복약 요청에 따라 예상되는 사용자 피드백의 발생 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 사용자 인증 처리부는
    상기 사용자의 유도된 복약 행동이 발생된 경우에 상기 적어도 하나의 센서를 통해 센싱된 생체신호로부터 생체 특징을 추출하여 인증대상 생체정보를 생성하고 특정 인증 기준에 따라 인증대상 생체정보와 기 저장된 원본 생체정보를 비교하여 사용자 인증을 수행하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
  5. 제1항에 있어서, 상기 사용자 인증 처리부는
    상기 복약 요청의 이전에 사용자 인증을 통해 복약 대상 사용자를 식별하여 상기 사용자 인터랙션 처리부에 제공하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 약물 전달 처리부는
    상기 약물이 탑재된 경피 패치나 3D 또는 4D 프린팅 제작된 마이크로니들 배열을 통해 상기 약물을 사용자에게 전달하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복약 관리부는
    상기 복약 스케줄에 따라 상기 사용자의 복약 여부, 복약 시간 및 날짜, 복약 시의 행동 패턴을 포함하는 복약 정보를 저장하고, 카메라를 통해 상기 사용자의 모습을 획득하여 이미지 분석을 통해 사용자의 행동 패턴을 추출하고 상기 사용자의 복약 행동의 정확성 여부를 검출하여 상기 사용자의 복약 행동을 지도하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복약 관리부는
    상기 사용자의 행동 패턴과 이전 주기에서의 복약 시의 행동 패턴을 비교하여 상기 사용자의 복약 행동의 정확성 여부를 검출하고, 상기 사용자의 복약 행동이 정확하지 않은 경우에는 경고 알람을 생성하여 상기 사용자의 복약 지도를 관리하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복약 관리부는
    카메라를 통해 복약 후의 상기 사용자의 행동을 모니터링하고 이상 행동이 발생된 경우에는 지정된 응급 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 사용자 인터랙션 기반의 복약 관리 로봇.
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