KR102550249B1 - 이상 행동 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이상 행동 검출 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 사용자에 부착된 측정 센서로부터 사용자의 행동에 관한 생체 신호를 수집하고, 생체 신호를 기반으로 행동 프로토콜에 따른 사용자의 움직임에 관한 행동 요소 각각의 특성을 분석한 후, 행동 요소 각각의 특성에 따른 사용자의 행동 양태 변화에 의한 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 검출한다.

Description

이상 행동 검출 방법{ABNORMAL BEHAVIOR DETECTION METHOD}

관성 센서는 인체의 특정 부위에 부착되어 인체의 움직임을 센싱한다.. 인체의 움직임은 수평면, 시상면, 관상면의 3차원적 변동으로 정규화할 수 있고, 이는 정규화된 인체의 움직임으로부터 3차원적 변이를 추출한다. 3차원적 변이는 일상생활에서 지속적인 인체 움직임의 관찰로부터 획득한 변이로, 인체의 활용 변화를 의미한다. 그리고, 3차원적 변이는 인체 이상과의 유의적인 상관성을 통해 인체의 거동 양태를 특정하기 위한 자료로 활용 가능하며, 인체 활용도에 대한 평가를 통해 긍정적인 변화의 수준을 파악하는 객관적인 지표로도 활용이 가능하다.

종래에는 인체 움직임을 다양한 방식으로 인식하여 자세 불량 양태 정보를 감지하고, 이를 통한 자세 교정 등의 교정 유도 등의 기술이 제안된다. 이때, 인체 움직임은 비틀림, 좌우균형 비율 등을 특정하는 주요 요소를 통해 파악 가능하다. 그리고, 종래의 자세 교정 기술은 관성센서 혹은 영상을 활용하여 보행자세를 판단하여 개개인의 걸음으로부터 이상징후를 사전 예측하여, 신속한 교정 혹은 치료를 통해 보다 심화되는 상황을 예방하는데 주로 활용된다.

다시 말해, 종래의 자세 교정 기술은 몸의 전, 후, 좌, 우, 앞, 뒤 어느 한 곳으로 신체의 중력이 집중되었거나, 한쪽으로 쏠리는지에 대한 걸음으로부터 이상 징후를 예측하는 방법을 제안하고 있을 뿐이다. 다시 말해, 종래의 자세 교정 기술은 자세의 불량 유무를 파악할 수 있을 뿐, 사용자의 움직임이 어떤 부분에 잘못되었는지 또는 해당 부분에 따른 자세를 어떻게 교정해야 하는지 등의 정보를 알 수 없다.

따라서, 사용자의 움직임에 따른 순서, 강도, 방향을 바탕으로 사용자의 행동 양태에 따른 인체 거동의 이상 변위를 검출하는 방법이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌에 개시되어 있다.
1) 공개 특허: 10-2016-0015674 (2016. 02. 15), "관성센서를 이용한 인체 동작 분석 시스템"
2) 공개특허: 10-2016-0025864 (2016. 03. 09.), "자세 검출 상의 및 이를 이용한 자세 검출 방법"
3) 공개특허: 10-2011-0070298 (2011. 06. 24), "개인 건강 관리를 위한 휴대형 시스템 및 그 방법"
본 발명은 구속적이지 않은 일상생활에서 지속적이며, 자연스러운 사용자의 움직임을 관찰하고, 이로부터 사용자의 행동에 따른 이상 변위 징후를 측정함으로써, 사용자의 행동에 대한 일반적인 특징 보다는 사용자의 핵심적인 행동 요소(균형, 힘, 호흡)을 분석하여 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 추출하고, 이를 정령화하는 이상 행동 검출 방법을 제공하고자 한다.

일실시예에 따른 이상 거동 검출 방법은 사용자에 부착된 측정 센서로부터 상기 사용자의 거동과 관련된 사용자의 생체 신호를 수집하는 단계; 상기 생체 신호를 기반으로 거동 프로토콜에 따라 사용자에 부착된 측정 센서의 각 위치에서 나타나는 거동 요소의 특성을 분석하는 단계; 및 상기 거동 요소의 특성으로부터 사용자의 거동 양태 변화를 분석하여 상기 사용자의 거동에 대한 이상 변위를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

일실시예에 따른 사용자의 생체 신호를 수집하는 단계는 상기 사용자의 거동에 관한 이상 변위를 측정하기 위해 사용자의 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 측두부, 흉골부 중 적어도 하나에 부착된 측정 센서로부터 서로 상이한 사용자의 생체 신호를 수집할 수 있다.

일실시예에 따른 거동 프로토콜은 사용자의 움직임과 관련하여 멈추어 있던 자세를 바뀌거나 또는 이동 중인 자세를 멈추게 하는 특정 동작을 나타낼 수 있다.

일실시예에 따른 거동 요소의 특성을 분석하는 단계는 상기 생체 신호에 따른 사용자의 균형의 안정성을 나타내는 힘, 사용자의 흉골 기능을 나타내는 호흡 및 사용자의 흔들림을 나타내는 균형을 포함하는 거동 요소의 각 특성을 분석할 수 있다.

일실시예에 따른 사용자의 거동에 대한 이상 변위를 검출하는 단계는 상기 힘, 호흡 및 균형을 포함하는 거동 요소의 각 특성과 이상 징후 요소를 비교하여 사용자의 거동 양태 변화를 분석하여 사용자의 거동 공간, 시간에 따른 이상 변위를 검출할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법은 사용자의 핵심적인 행동 요소인 힘, 균형, 호흡을 분석함으로써, 사용자의 움직임에 따른 행동 요소의 활용 수준을 평가하고 이를 객관적 지표로 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법은 사용자의 행동 요소를 추출하기 위해 측정 센서를 부착하기 위한 사용자의 측정 위치와 측정 대상을 특정하고, 행동 요소 각각의 특성에 대한 복합적이고, 시공간적 분석을 통해 사용자의 움직임에 따른 행동 요소에 대한 활용도 지표를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법은 사용자의 행동 요소를 분석함으로써, 사용자의 인체 구조의 이상 변위를 탐지하고, 이를 통한 객관적 지표 및 활용도 지표에 따른 인체 활용 평가를 통해 재활 분야와 착용형 기기를 통한 특정 운동 효과를 극대화하는 등에 활용할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법은 사용자의 핵심적인 행동 요소인 힘, 균형, 호흡을 분석함으로써, 사용자의 움직임에 따른 행동 요소의 활용 수준을 평가하고 이를 객관적 지표로 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법은 사용자의 행동 요소를 추출하기 위해 측정 센서를 부착하기 위한 사용자의 측정 위치와 측정 대상을 특정하고, 행동 요소 각각의 특성에 대한 복합적이고, 시공간적 분석을 통해 사용자의 움직임에 따른 행동 요소에 대한 활용도 지표를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법은 사용자의 행동 요소를 분석함으로써, 사용자의 인체 구조의 이상 변위를 탐지하고, 이를 통한 객관적 지표 및 활용도 지표에 따른 인체 활용 평가를 통해 재활 분야와 착용형 기기를 통한 특정 운동 효과를 극대화하는 등에 활용할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 사용자의 움직임에 따른 이상 행동을 검출하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 이상 행동 검출 장치의 세부적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 사용자의 움직임에 따른 3차원적 지표 및 호흡에 관한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 검출하는 절차를 세부화하여 표현한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 사용자에게 부착되는 측정 센서의 위치 및 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 측정 센서의 위치에 따른 행동 양태를 측정하기 위한 그래프이다.
도 7은 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 실시예가 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일실시예에 따른 사용자의 움직임에 따른 이상 행동을 검출하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참고하면, 이상 행동 검출 장치(101)는 사용자에 부착된 측정 센서(102)로부터 상기 사용자의 행동과 관련된 사용자의 생체 신호를 수집하여 사용자의 생체 신호에 따른 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 검출할 수 있다.

자세하게, 인체는 근육과 뼈가 주축이 되어, 사람의 외형적인 형체를 형성하고, 사용자의 움직임을 가능하게 한다. 이때, 인체의 구조 이상은 사람의 삶과 죽음을 가르지는 않지만, 장기간 누적되어 회복이 어려울 경우 삶의 질에 큰 지장을 받는다. 따라서, 사용자의 행동에 대한 이상 변위는 사전 징후 탐지가 중요할 수 있다.

또한, 사용자의 신체는 골반/요추/흉추를 중심으로 하체와 경추/두개골을 나누어 균형과 힘의 유기적인 조화로 실현되는 직립 구성을 가질 수 있다. 직립 구성에서의 사용자의 행동에 대한 이상 변위는 근육, 혈관, 관절, 신경 등에 미세한 손상이 생기고, 미세한 손상이 누적되면서 만성적인 통증이나 감각이상을 유발하게 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이상 행동 검출 장치(101)는 사용자의 직립 구성에 대한 주요 거동 관찰을 통해, 균형이상, 힘조절, 호흡 방식에 대해 평가할 수 있다. 즉, 이상 행동 검출 장치(101)는 사용자가 일상생활에서 나타나는 눕기, 앉기, 일어서기, 정면보행으로부터 거동의 동작 패턴을 측정하고, 동작 패턴으로부터 인체 구조 활용도 및 신경적 이상 상태 발현을 검출할 수 있다.

이에, 이상 행동 검출 장치(101)는 사용자의 생체 신호를 검출하기 위해 다양한 형태의 측정 센서를 이용할 수 있다. 일례로, 측정 센서(102)는 사용자의 움직임에 따른 동작의 가속도, 속도, 방향, 거리 등의 정보를 수집하는 관성센서, 지면에 가해지는 사용자의 압력을 수집하는 압력 센서(FSR: Force Sensitive Resistor), 인장센서 등을 포함할 수 있다.

이상 행동 검출 장치(101)는 상술한 다양한 측정 센서를 통해 수집한 생체 신호를 이용하여 인체 변화를 객관화하는 인체의 3차원적 구조/시간 변동을 균형과 힘, 그리고 호흡과 같은 핵심거동 대상으로 정규화 및 수준화할 수 있다.

도 2는 일실시예에 따른 이상 행동 검출 장치의 세부적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참고하면, 이상 행동 검출 장치(201)는 생체 신호 수집부(202), 행동 요소 특성 분석부(203), 이상 변위 검출부(204)를 포함할 수 있다.

생체 신호 수집부(202)는 수집 프로토콜에 기초하여 사용자에 부착된 측정 센서로부터 사용자의 행동과 관련된 사용자의 생체 신호(205)를 수집할 수 있다. 여기서, 수집 프로토콜은 사용자의 움직임을 힘 요소, 호흡 요소, 균형 요소에서 분석하여, 측정하고자 하는 각 부위에 대한 정보를 수집하기 위한 조건일 수 있다.

이에, 생체 신호 수집부(202)는 설정된 수집 프로토콜을 기반으로 사용자의 행동에 관한 이상 변위를 측정하기 위해 사용자의 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 측두부, 흉골부 중 적어도 하나에 부착된 측정 센서로부터 서로 상이한 사용자의 생체 신호를 수집할 수 있다.

행동 요소 특성 분석부(203)는 생체 신호를 기반으로 행동 프로토콜에 따라 사용자에 부착된 측정 센서의 각 위치에서 나타나는 행동 요소의 특성을 분석할 수 있다. 여기서, 행동 프로토콜은 사용자의 움직임과 관련하여 멈추어 있던 자세를 바뀌거나 또는 이동 중인 자세를 멈추게 하는 특정 동작을 나타내는 것으로 일어나기, 벽에 기대기 등의 행동 조건을 의미할 수 있다.

그리고, 행동 요소 특성 분석부(203)는 사용자의 행동에 대응하여 힘 요소, 호흡 요소 및 균형 요소를 나타내는 행동 요소 각각의 특성을 분석할 수 있다. 행동 요소 특성 분석부(203)는 행동 프로토콜에 따른 사용자의 힘의 방향과 순서를 고려하여 행동 요소를 구성하는 각 요소를 분석할 수 있다. 자세하게, 사용자는 걷는 행동과 일어서기 행동을 각각 수행함에 있어, 서로 다른 힘, 호흡 및 균형을 가지고 각 행동을 수행할 수 있다. 이에, 행동 요소 특성 분석부(203)는 행동 프로토콜에 따라 다르게 사용되는 행동 요소의 특성을 고려하여 행동 요소에 따른 힘 요소, 호흡 요소 및 균형 요소 각각의 특성을 분석할 수 있다.

이상 변위 검출부(204)는 행동 요소의 특성으로부터 사용자의 행동 양태 변화를 분석하여 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 검출할 수 있다. 이상 변위 검출부(204)는 힘, 호흡 및 균형을 포함하는 행동 요소의 각 특성과 이상 징후 요소를 비교하여 사용자의 행동 양태 변화를 분석할 수 있다. 그리고, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동 양태 변화에 따른 사용자의 행동 공간 또는 행동 시간에 따른 이상 변위를 검출할 수 있다.

이후, 이상 행동 검출 장치(201)는 사용자의 인체 구조의 이상 변위에 대한 결과를 기반으로 객관적 지표 및 활용도 지표에 따른 인체 활용 평가를 수행하기 위한 생체 수준 지표를 제공할 수 있다.

도 3은 일실시예에 따른 사용자의 움직임에 따른 3차원적 지표 및 호흡에 관한 도면이다.

도 3을 참고하면, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 특정 영역에 탈부착 가능한 측정 센서를 이용하여 사용자의 핵심적인 행동의 이상 변위를 인식할 수 있다. 여기서, 측정 센서는 관성 센서, 압력 센서, 인장 센서 등으로 사용자의 움직임에 따른 변화하는 생체 신호를 센싱할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 이때, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 인식하기 위해, 사용자의 행동에 따른 특징으로써, 힘벡터, 균형도와 동작/시간에 따른 변화, 인장에 따른 체적 변화, 그리고 세 특징에 대한 시간흐름에 따른 변화 연관성으로 도출할 수 있다.

이 때, 이상 검출 장치는 사용자의 특정 영역에 탈부착된 측정 센서의 위치를 기준으로 중력과 지면반발력에 따른 주요 인체 부위별 3차원 변화를 통해 사용자의 움직임을 특정 지을 수 있다. 다시 말해, 사용자의 움직임은 시상면, 관상면 및 수평면의 3차원적 지표(도 3의 왼쪽 도면) 및 호흡에 따른 수축, 팽창, 순서(도 3의 오른쪽 도면)를 통해 인식될 수 있다.

도 4는 일실시예에 따른 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 검출하는 절차를 세부화하여 표현한 도면이다.

도 4를 참고하면, 이상 행동 검출 장치는 생체 신호 수집부(401), 행동 요소 특성 분석부(402) 및 이상 변위 검출부(403)로 구성될 수 있다.

생체 신호 수집부(401)는 사용자의 행동으로써, 거동을 힘, 호흡, 균형 관점에서 분석하기 위해, 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 측두부, 흉골부에 대응하는 생체 신호를 수집할 수 있다.

여기서, 두정부와 촉두부는 사용자의 신체 부위 중 두정, 측두 및 턱관절에 관한 생체 신호를 측정할 수 있는 위치로, 이상 행동 검출 장치는 정, 측두 및 턱관절에서 수집한 생체 신호에 따른 힘, 호흡, 균형을 분석하기 위해 두정부와 촉두부를 사용자의 행동에 따른 수집 프로토콜로 설정할 수 있다.

흉추부와 흉골부는 사용자의 신체 부위 중 흉추, 경추 및 흉골에 관한 생체 신호를 측정할 수 있는 위치로, 이상 행동 검출 장치는 흉추, 경추 및 흉골에서 수집한 생체 신호에 따른 힘, 호흡, 균형을 분석하기 위해 흉추부와 흉골부를 사용자의 행동에 따른 수집 프로토콜로 설정할 수 있다.

요추부와 족저부(왼쪽, 오른쪽)는 사용자의 신체 부위 중 허리, 골반, 무릎 및 족저에 관한 생체 신호를 측정할 수 있는 위치로, 이상 행동 검출 장치는 허리, 골반, 무릎 및 족저에서 수집한 생체 신호에 따른 힘, 호흡, 균형을 분석하기 위해 요추부와 족저부(왼쪽, 오른쪽)를 사용자의 행동에 따른 수집 프로토콜로 설정할 수 있다.

이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동에 따른 이상 변위를 측정하기 위해, 측정 센서로부터 측정하기 위한 데이터의 속성에 따라 상이한 수집 프로토콜을 설정할 수 있다. 즉, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 움직임을 힘 요소, 호흡 요소, 균형 요소에서 분석하기 위해 수집되는 파라미터를 의미할 수 있다.

착용 위치에 따라 거동 양태 측정을 위한 개별 3개 요소(힘, 호흡, 균형) 도출은 수집 프로토콜에 따라 여러 조합으로 재구성될 수 있다. 일례로 힘 요소는 족부의 발차기(toe-off)로부터 추출할 수 있으며, 균형 요소 역시 족저부 뿐만 아니라 두정부로부터 간접적으로 추출할 수 있다. 따라서, 이상 행동 검출 장치는 착용설정과 수집 프로토콜에 따라 인체 핵심거동의 측정, 수집 방식은 다양한 조합으로 적용할 수 있다.

여기서, 이상 행동 검출 장치는 휴대 형태로 인체 부착이 가능한 형태로 구현될 수 있으며, 생체 신호의 수집을 위한 측정 센서와 유무선 전송 기능을 갖는 착용 장치일 수 있다. 이에 따른 생체 신호 수집부(401)는 착용 설정 (부착 위치, 수집 장치 구성 등)과 정확한 거동 측정을 위해 미리 정의한 수집 프토토콜에 따라 동작 방식을 재구성할 수 있다.

행동 요소 특성 분석부(402)는 수집 프로토콜을 기반으로 수집된 복수의 생체 신호에 대응하여 각각의 힘, 호흡, 균형을 분석할 수 있다.

다시 말해, 행동 요소 특성 분석부(402)는 수집 프로토콜로 설정된 두정부와 촉두부로부터 수집한 생체 신호를 이용하여 두정부와 촉두부에서의 힘, 호흡, 균형 각 요소에 대한 특성을 분석할 수 있다. 행동 요소 특성 분석부(402)는 수집 프로토콜로 설정된 흉추부와 흉골부로부터 수집한 생체 신호를 이용하여 흉추부와 흉골부에서의 힘, 호흡, 균형 각 요소에 대한 특성을 분석할 수 있다. 그리고, 행동 요소 특성 분석부(402)는 수집 프로토콜로 설정된 요추부와 족저부(왼쪽, 오른쪽)로부터 수집한 생체 신호를 이용하여 요추부와 족저부(왼쪽, 오른쪽)에서의 힘, 호흡, 균형 각 요소에 대한 특성을 분석할 수 있다.

이상 변위 검출부(403)는 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 측두부, 흉골부에서 수집한 생체 신호로부터 행동 요소로써, 힘, 호흡, 균형 각각의 특성을 분석할 수 있다. 또한, 사용자의 주요적인 행동인 힘, 호흡, 균형의 개별 혹은 여러 조합은 인체의 이상 변위를 대표하는 징후들과의 매핑과 상관 분석을 통해 거동 양태 변화를 분석 및 탐지할 수 있다.

여기서, 이상 변위 검출부(403)는 힘, 균형, 호흡 특징 분석을 위한 다양한 측정 데이터의 처리 및 대표 특징(FEATURES)을 도출할 수 있다. 다시 말해, 사용자의 인체는 근과 골격으로 상호 연결된 상태에서 행동 즉, 거동할 수 있으며, 거동은 관절의 운동 범위나 정렬 상태, 동작 순서 등의 시간 및 공간적 요소에서 복합적으로 분석되어야 한다. 즉, 이상 변위 검출부(403)는 인체 거동을 공간뿐만 아니라 시간에 따라 연관/협력 양태를 복합적으로 판단하여, 인체의 거동 운용 수준, 균형 수준을 제공할 수 있다.

이후, 이상 행동 검출 장치는 다양한 측정 데이터의 처리 및 대표 특징(FEATURES)으로부터 이상 변위에 따른 징후 상관 분석을 수행할 수 있다. 다시 말해, 이상 행동 검출 장치는 행동 요소로써, 힘, 호흡, 균형 각각의 특성을 특징을 바탕으로 거동의 이상 발현과 신경적 장애 발현 등의 특수화된 해석을 제공할 수 있다. 또한, 이상 행동 검출 장치는 외부의 인체 건강 관련 인체 구조 활용 상관 DB정보(생물/의료 정보, 임상실험 결과)와의 매핑을 통한 활용도 가능할 수 있다.

도 5는 일실시예에 따른 사용자에게 부착되는 측정 센서의 위치 및 종류를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참고하면, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동으로써, 거동을 힘, 호흡, 균형 관점에서 분석하기 위해, 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 측두부, 흉골부에 대응하여 측정 센서를 일부 혹은 전체적으로 부착하고 사용자의 움직임을 정량화할 수 있다.

(1) 족저부는 족부의 시상/관상/수평면 변화를 통한 사용자의 자세 안정 균형과 지면 반발 수준을 나타내는 생체 신호를 측정할 수 있는 신체 부위일 수 있다.

(2) 요추부는 장골의 열고, 닫음에 따른 사용자의 상체 안정성 및 균형 수준을 나타내는 생체 신호를 측정할 수 있는 신체 부위일 수 있다.

(3) 흉추부는 사용자의 어깨와 경추의 활용도 및 균형 수준을 나타내는 생체 신호를 측정할 수 있는 신체 부위일 수 있다.

(4) 두정부는 사용자의 거동에 따른 두개골의 움직임 인식과 이동 균형 활용도를 나타내는 생체 신호를 측정할 수 있는 신체 부위일 수 있다.

(5) 흉골부는 좌우의 늑골 사이에 다리를 놓아 흉곽을 형성하여, 호흡의 따른 흉곽의 움직임을 나타내는 생체 신호를 측정할 수 있는 신체 부위일 수 있다. 여기서, 흉골부의 인장 수준과 순서는 호흡에 따른 흉골의 기능과 활용도 인식에 활용될 수 있다.

(6) 측두부는 측두근의 인장을 통해 인체에서 힘의 부하 분배 측정에 활용되는 생체 신호를 측정할 수 있는 신체 부위일 수 있다. 여기서, 측두부/흉골부의 인장과 근활성도 감지를 통해 호흡의 순서와 방향, 그리고 척추/두개와의 시간에 따른 활용성을 측정할 수 있다.

도 6은 일실시예에 따른 측정 센서의 위치에 따른 행동 양태를 측정하기 위한 그래프이다.

도 6의 그래프는 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 측정하기 위한 3차원적인 변화를 나타내고 있다. 다시 말해, 사용자의 행동에 대한 이상변위는 7개 부위(두정, 측두, 흉추, 흉골, 요추, 족저1, 2)의 3차원적 변화와 인장 변화, 그리고 3차원적 변화 및 인장 변화를 통해 획득한 시간/동작의 변화에 따른 반복적 분석을 통해 인체 구조의 활용도 및 신경계 장애 발현을 예측할 수 있다.

이 때, 이상 행동 검출 장치는 시간 흐름에 따른 행동 프로토콜에 따라 변화하는 사용자의 생체 신호를 수집할 수 있다. 그리고, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 생체 신호에 따라 사용자에 부착된 측정 센서의 각 위치에서 나타나는 행동 요소의 특성을 분석할 수 있다. 사용자가 행동 프로토콜에 따른 ①일어나기 - ② 걷기 - ③ 앉기 순으로 움직였다고 가정할 때, 이상 행동 검출 장치는 시간에 흐름에 따라 순차적으로 동작한 각 행동 프로토콜에 대응하는 힘, 균형, 호흡에 대한 행동 요소의 특성을 분석할 수 있다.

자세하게, 행동 프로토콜(일어서기, 걷기, 앉기)은 힘,균형,호흡 관점에서 분석하기 위한 것이고, 각각의 행동 프로토콜에 따른 행동 요소의 특징은 다음과 같을 수 있다.

1) 일어서기에 대한 행동 프로토콜은 중력저항 수용 수준으로, 정상시 힘의 방향 벡터(중력반대)의 크기와 균일도가 높게 나타날 것이고, 또한 균형관점에서 인체 중심점의 이산도는 낮게 나타날 수 있다.

2) 걷기에 대한 행동 프로토콜은 관성 즉 현상 유지력으로, 일정 시간/걸음의 반복에 따른 전방 추진력, 양발 균형 및 전후 흔들림 최소화가 정상 거동시 나타날 수 있다.

3) 앉기에 대한 행동 프로토콜은 상부지지력으로 반복되는 호흡의 균일성, 호흡의 진행 수준(복막에서 두개 방향으로), 척추에 의한 호흡 활용도를 분석할 수 있다.

또한, 이상 행동 검출 장치는 행동 프로토콜에 따른 인체에 가해지는 힘의 방향과 순서를 고려하여 행동 요소의 특성을 분석할 수 있다.

여기서, 힘은 사용자가 행동을 수행하기 위해 필요한 요소로, 중력저항을 기반으로 균형 수준의 안정성과 상관관계가 있을 수 있다. 이에, 이상 행동 검출 장치는 족저부의 발차기 (Toe-off)와 두정부, 측두부 등에 의한 근육 압력 변화 등을 복합적으로 고려하여 힘의 특성을 추출할 수 있다.

호흡은 사용자가 행동을 수행하기 위해 필요한 요소로써, 이상 행동 검출 장치는 흉골의 인장 뿐만 아니라 족저부에서 두정부까지 인체 골격의 시간에 따른 동작 순서와 수준을 복합적으로 고려하여 호흡의 특성을 추출할 수 있다.

균형은 사용자가 행동을 수행하기 위해 필요한 요소로써, 이상 행동 검출 장치는 한발지지/양발지지에 따른 족저부의 시상/관상면 흔들림, 인체 상부와 두개골의 흔들림을 복합적으로 고려하여 균형의 특성을 추출할 수 있다.

도 7은 일실시예에 따른 이상 행동 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

단계(701)에서 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동에 따른 수집 프로토콜을 설정할 수 있다. 다시 말해, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동에 따른 이상 변위를 측정하기 위해, 측정 센서로부터 측정하기 위한 데이터의 속성에 따라 상이한 수집 프로토콜을 설정할 수 있다. 즉, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 움직임을 힘 요소, 호흡 요소, 균형 요소에서 분석하기 위해 수집되는 파라미터를 의미할 수 있다.

이상 행동 검출 장치는 측정 센서를 통해 사용자의 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부에서 센싱된 각각의 데이터를 이용하여 힘 요소에서 사용자의 움직임을 분석할 수 있다. 여기서, 족저부에서 센싱된 데이터는 족부의 시상/관상/수평면 변화를 통한 자세안정 균형과 지면반발 수준을 나타내고, 요추부에서 센싱된 데이터는, 장골의 열고/닫음에 따른 상체 안정성 및 균형 수준을 나타내며, 흉추부에서 센싱된 데이터는 어깨와 경추의 활용도 및 균형 수준을 나타낼 수 있다. 그리고, 두정부에서 센싱된 데이터는 인체 거동에 따른 두개골의 움직임 인식과 이동 균형 활용도를 나타낼 수 있다.

이상 행동 검출 장치는 측정 센서를 통해 사용자의 흉골부에서 센싱된 데이터를 이용하여 호흡 요소에서 사용자의 움직임을 분석할 수 있다. 그리고, 이상 행동 검출 장치는 측정 센서를 통해 사용자의 측두부에서 센싱된 데이터를 이용하여 균형 요소에서 사용자의 움직임을 분석할 수 있다.

이에, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 움직임을 힘 요소, 호흡 요소, 균형 요소에서 분석하여, 측정하고자 하는 각 부위에 대한 수집 프로토콜을 설정할 수 있다.

일례로, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 움직임을 각 요소에서 분석하기 위해 족저부, 두정부, 흉골부 및 측두부에 대응하는 수집 프로토콜을 설정할 수 있다. 다른 일례로, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 움직임을 각 요소에서 분석하기 위해 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 흉골부 및 측두부에 대응하는 수집 프로토콜을 설정할 수 있다.

여기서, 이상 행동 검출 장치는 수집하고자 하는 요소에 따라 수집 프로토콜의 종류와 개수를 상이하게 조정함으로써, 다양한 조합의 생체 신호를 수집할 수 있다.

단계(702)에서 이상 행동 검출 장치는 수집 프로토콜에 대응하여 사용자의 생체 신호를 수집하는 측정 센서의 위치가 변경되었거나 또는, 수집 프로토콜이 변경되었는지에 대한 변경 여부를 확인할 수 있다.

측정 센서에 대한 변경이 발생한 경우(Yes), 단계(703)에서 이상 행동 검출 장치는 변경이 발생된 측정 센서의 위치를 재설정할 수 있다.

측정 센서에 대한 변경이 발생하지 않은 경우(No), 단계(704)에서 이상 행동 검출 장치는 수집 프로토콜에 기초하여 사용자에 부착된 측정 센서로부터 사용자의 행동과 관련된 사용자의 생체 신호를 수집할 수 있다. 다시 말해, 이상 행동 검출 장치는 설정된 수집 프로토콜을 기반으로 사용자의 행동에 관한 이상 변위를 측정하기 위해 사용자의 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 측두부, 흉골부 중 적어도 하나에 부착된 측정 센서로부터 서로 상이한 사용자의 생체 신호를 수집할 수 있다.

단계(705)에서 이상 행동 검출 장치는 수집 프로토콜이 변경되었는지 여부를 확인할 수 있다.

수집 프로토콜이 변경된 경우(Yes), 이상 행동 검출 장치는 수집 프로토콜이 변경된 경우, 수집 프로토콜에 대응하여 측정 센서를 통해 수집 가능한 데이터를 센싱할 수 있도록 측정 센서의 위치를 재설정할 수 있다.

수집 프로토콜이 변경되지 않은 경우(No), 이상 행동 검출 장치는 단계(701)의 동작을 재수행할 수 있다.

단계(706)에서 이상 행동 검출 장치는 생체 신호를 기반으로 행동 프로토콜에 따라 사용자에 부착된 측정 센서의 각 위치에서 나타나는 행동 요소의 특성을 분석할 수 있다. 여기서, 행동 프로토콜은 사용자의 움직임과 관련하여 멈추어 있던 자세를 바뀌거나 또는 이동 중인 자세를 멈추게 하는 특정 동작을 나타내는 것으로 일어나기, 벽에 기대기 등의 행동 조건을 의미할 수 있다.

그리고, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동에 대응하여 힘 요소, 호흡 요소 및 균형 요소를 나타내는 행동 요소 각각의 특성을 분석할 수 있다. 다시 말해, 이상 행동 검출 장치는 행동 요소로써, 생체 신호에 따른 중력 저항을 기반으로 균형 수준의 안정성을 나타내는 힘 요소의 특성을 분석할 수 있다. 이상 행동 검출 장치는 행동 요소로써, 흉골의 인장 뿐만 아니라 족저부에서 두정부까지 인체 골격의 시간에 따른 동작 순서와 수준을 나타내는 호흡 요소의 특성을 분석할 수 있다. 그리고, 이상 행동 검출 장치는 행동 요소로써, 한발지지/양발지지에 따른 족저부의 시상/관상면 흔들림, 인체 상부와 두개골의 흔들림을 나타내는 균형 요소의 특성을 분석할 수 있다.

이때, 이상 행동 검출 장치는 행동 프로토콜에 따른 사용자의 힘의 방향과 순서를 고려하여 행동 요소를 구성하는 각 요소를 분석할 수 있다. 자세하게, 사용자는 걷는 행동과 일어서기 행동을 각각 수행함에 있어, 서로 다른 힘, 호흡 및 균형을 가지고 각 행동을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이상 행동 검출 장치는 행동 프로토콜에 따라 다르게 사용되는 행동 요소의 특성을 고려하여 행동 요소에 따른 힘 요소, 호흡 요소 및 균형 요소 각각의 특성을 분석할 수 있다.

단계(707)에서 이상 행동 검출 장치는 행동 요소의 특성으로부터 사용자의 행동 양태 변화를 분석하여 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 검출할 수 있다. 이상 행동 검출 장치는 힘, 호흡 및 균형을 포함하는 행동 요소의 각 특성과 이상 징후 요소를 비교하여 사용자의 행동 양태 변화를 분석할 수 있다. 그리고, 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동 양태 변화에 따른 사용자의 행동 공간 또는 행동 시간에 따른 이상 변위를 검출할 수 있다.

단계(708)에서 이상 행동 검출 장치는 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 분석 완료하였는지 확인할 수 있다.

이상 변위에 대한 분석이 완료된 경우(Yes), 단계(709)에서 이상 행동 검출 장치는 사용자의 인체 구조의 이상 변위에 대한 결과를 기반으로 객관적 지표 및 활용도 지표에 따른 인체 활용 평가를 수행하기 위한 생체 수준 지표를 제공할 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (6)

1. 이상 행동 검출 장치가 수행하는 이상 행동 검출 방법에 있어서,
   상기 이상 행동 검출 장치가 사용자에 부착된 측정 센서로부터 상기 사용자의 행동과 관련된 사용자의 생체 신호를 수집하는 단계;
   상기 이상 행동 검출 장치가 생체 신호를 기반으로 행동 프로토콜에 따라 사용자의 움직임에 의해 상기 측정 센서의 각 위치에서 센싱된 생체 신호에 따라 사용자의 균형의 안정성을 나타내는 힘, 사용자의 흉골 기능을 나타내는 호흡 및 사용자의 흔들림을 나타내는 균형 중 적어도 하나를 포함하는 행동 요소의 각 특성을 분석하는 단계 - 상기 힘은 상기 생체 신호에 따른 중력 저항을 기반으로 균형 수준에 관한 안정성을 나타내는 요소이고, 상기 호흡은, 족저부에서 두정부까지의 인체 골격을 대상으로 시간에 따른 순서와 수준을 나타내는 요소이며, 상기 균형은 한발지지 / 양발지지에 따른 족저부의 시상/관상면에서의 흔들림 및 인체 상부와 두개골에서의 흔들림을 나타내는 요소임 -; 및
   상기 이상 행동 검출 장치가 행동 요소의 특성으로부터 사용자의 행동 양태 변화를 분석하여 상기 사용자의 행동에 대한 이상 변위를 검출하는 단계
   를 포함하고,
   상기 사용자의 움직임은,
   사용자의 특정 영역에 탈부착 가능한 측정 센서의 각 위치를 기준으로 중력과 지면반발력에 따른 상기 사용자의 인체 부위별로 호흡에 따라 수축 팽창되는 순서를 통해 인식되며,
   상기 행동 요소의 각 특성을 분석하는 단계는,
   상기 행동 프로토콜에 따라 서로 상이하게 사용되는 힘의 방향과 순서를 고려하여 힘, 호흡 및 균형을 포함하는 행동 요소의 각 특성을 분석하고,
   상기 이상 변위를 검출하는 단계는,
   상기 분석된 행동 요소를 기반으로 힘 벡터, 균형도와 동작/시간에 따른 변화, 인장에 따른 체적 변화 및 시간 흐름에 따른 변화 간의 연관성에 관한 사용자의 행동 양태 변화를 분석하여 상기 사용자의 행동 공간 또는, 행동 시간에 따른 이상 변위를 검출하는 이상 행동 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 사용자의 생체 신호를 수집하는 단계는,
   상기 사용자의 행동에 관한 이상 변위를 측정하기 위해 사용자의 족저부, 요추부, 흉추부, 두정부, 측두부, 흉골부 중 적어도 하나에 부착된 측정 센서로부터 서로 상이한 사용자의 생체 신호를 수집하는 이상 행동 검출 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 행동 프로토콜은,
   상기 사용자의 움직임과 관련하여 멈추어 있던 자세를 바뀌거나 또는 이동 중인 자세를 멈추게 하는 특정 동작을 나타내는 이상 행동 검출 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 검출된 이상 변위를 분석하여 인체 활용 평가를 위한 객관적 지표 및 활용도 지표를 포함하는 생체 수준 지표를 제공하는 단계;
   를 더 포함하는 이상 행동 검출 방법.
   

Images