KR102556984B1 - 마스크 오염농도 측정을 위한 부착 센서 및 엣지 컴퓨팅을 활용한 오염물질 분석 시스템 - Google Patents

마스크 오염농도 측정을 위한 부착 센서 및 엣지 컴퓨팅을 활용한 오염물질 분석 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탈부착이 가능한 센서를 마스크와 같은 장치에 장착하여 바이러스를 탐지하고 분석하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 클라우드 서버 및 방역 기관 서버와 연동하여 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을 측정하여 분석하는 마스크 장치로서, 상기 마스크 내부 및 외부의 표면 상태 데이터를 광을 통하여 측정하며 무선 통신 모듈을 포함하는 탈부착이 가능한 부착 센서 및 상기 부착 센서와 무선 통신으로 연결되어 상기 표면 상태 데이터를 수신하여 분석하는 모바일 기기를 포함하되, 상기 모바일 기기는 엣징 컴퓨팅으로 데이터를 분석하여 바이러스 및 오염 물질을 탐지하고 감별하며, 상기 마스크 표면에서 바이러스가 탐지 되면, 상기 마스크 사용자, 상기 모바일 기기와 연결된 클라우드 서버 및 방역 기관 서버 중 적어도 하나에 알람을 전송하고, 상기 모바일 기기는 상기 클라우드 서버 또는 상기 방역 기관 서버로부터 수신되는 개인정보 수집 동의서에 상기 마스크 사용자의 동의가 확인이 되면, 상기 클라우드 서버 및 방역 기관 서버 중 적어도 하나에 상기 마스크 사용자의 개인 정보를 전송한다.

Description

마스크 오염농도 측정을 위한 부착 센서 및 엣지 컴퓨팅을 활용한 오염물질 분석 시스템 {System for Analyzing Contamination and Pollution Using Edge Computing and Wearable Sensor}
본 발명은 오염 측정 장치에 관한 것이다. 구체적으로 무선통신이 가능한 센서를 마스크에 장착한 마스크 장치 및 클라우드 서버에 관한 것이다.
감염자의 비말을 통해 바이러스가 공기중으로 확산하여 타인에게 감염되는 코로나19, 사스, 메르스와 같은 전염병으로 인해 마스크와 같은 보호 장비 등의 착용이 증가하고 있다.
현재까지의 전염병에 대한 조치 방법으로는 직접적인 검체를 통해서만 발병 유무를 확인하고 발병 확인 후 역학조사를 통하여 접촉자를 격리하는 방법으로 진행하고 있다.
그러나, 코로나 19에서 알 수 있듯이 전염병의 초기 확산을 막을 수 있는 사전 방지의 중요성이 급격히 증가하고 있다.
따라서, 앞으로는 광범위한 지역에서 바이러스 탐지 장치를 통하여 실시간으로 정확한 보고가 가능한 장치 및 시스템을 통하여 사전에 전염병 위험을 탐지할 수 있는 시스템이 필요하다.
일반적으로 오염도 측정을 위한 센서 기술은 크게 열 반응을 통한 화학적 반응, 현미경과 같은 세밀 광학을 통한 분석, LED와 같은 빛 반사를 통한 주파수 측정 결과에 따른 분석 등으로 나눌 수 있다. 이 중 전력 소모량이 적은 전기적(LED) 센서를 활용한 저전력 센싱 기술과 NFC, RFID 등 저전력 데이터 통신 기술을 접목하여 오염 및 바이러스 측정 등의 기술을 사용한다.
그러나, 기존의 LED를 사용한 마스크 오염도 측정 방법은 사용자의 호흡에 의한 온도, 습기, 비말 등에 의해 정확한 측정이 어렵다는 단점과 측정 대상물에 부착된 바이러스 종류에 대한 판별은 불가능하다. 이는, 하나의 발광 소자와 대응되는 하나의 수광 소자를 이용하여 측정 대상물을 투과하는 빛의 양(감쇄 량) 또는 반사되는 빛의 주파수 변위(frequency shift)의 특징만을 이용하여 측정 대상물의 오염 정도만을 판별하는 방식을 취하고 있기 때문이다.
또한, 기존의 마스크 오염 측정 장치는 수집된 정보를 이용하여 잠재적 확진자에 대한 추적을 가능하게 하는 방법은 제공하지 못하고 있다. 또한 스마트폰, 스마트패드 등 NFC 통한 데이터 결과 확인 및 관리 등을 엣지 컴퓨팅 기술을 활용하여 실시간 분석 및 개인 정보 보안 등의 기술을 활용한다.
대한민국 등록 특허 1621205 (필터 오염 측정 및 필터 오염 측정 방법, 레이트론) 대한민국 등록 특허 1752845 (마스크 수명 검출장치 및 수명 검출이 가능한 마스크, 카본디자인)
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 의류 또는 마스크에 장착되어 오염 또는 바이러스를 탐지 및 분석 가능한 부착 센서 및 엣지 컴퓨팅을 활용한 오염물질 분석 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 거점 지역에서 수집되고 분석된 다수 익명 사용자의 정보를 이용하여 바이러스 발현 여부를 시간별 위치별로 제공할 수 있는 부착 센서 및 엣지 컴퓨팅을 활용한 오염물질 분석 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서버 및 방역 기관 서버와 연동하여 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을 측정하여 분석하는 마스크 장치는, 상기 마스크 내부 및 외부의 표면 상태 데이터를 광을 통하여 측정하며 무선 통신 모듈을 포함하는 탈부착이 가능한 부착 센서 및 상기 부착 센서와 무선 통신으로 연결되어 상기 표면 상태 데이터를 수신하여 분석하는 모바일 기기를 포함하되, 상기 모바일 기기는 엣징 컴퓨팅으로 데이터를 분석하여 바이러스 및 오염 물질을 탐지하고 감별하며, 상기 마스크 표면에서 바이러스가 탐지 되면, 상기 마스크 사용자, 상기 모바일 기기와 연결된 클라우드 서버 및 방역 기관 서버 중 적어도 하나에 알람을 전송하고, 상기 모바일 기기는 상기 클라우드 서버 또는 상기 방역 기관 서버로부터 수신되는 개인정보 수집 동의서에 상기 마스크 사용자의 동의가 확인이 되면, 상기 클라우드 서버 및 방역 기관 서버 중 적어도 하나에게 상기 마스크 사용자의 개인 정보를 전송한다.
또한, 상기 부착 센서에는 상기 마스크 내부 및 외부에 적어도 하나의 발광부 및 수광부를 포함하되, 상기 적어도 하나의 수광부는 상기 마스크 표면에서 반사된 적어도 하나의 반사광을 수광하여 전기적 신호 또는 이미지로 변환하며, 상기 발광부에 수직, 수평 또는 대각선에 위치하거나 측정에 사용되는 렌즈, 반사판 또는 필터에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 발광부는 LED 광원 또는 근적외선을 사용할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 발광부 및 수광부는 주기적으로 상기 마스크 표면 상태를 측정하며, 상기 모바일 기기에서 상기 측정된 표면 상태와 측정 이전의 표면 상태를 비교 함으로써 바이러스 발생 여부를 탐지할 수 있다.
또한, 상기 모바일 기기는 상기 부착 센서로부터 수신된 상기 마스크 표면 상태에 대한 데이터를 상기 클라우드 서버에서 분석이 가능하도록 취합하고 분류하는 연산부를 포함하고, 분석에 사용된 상기 마스크 사용자 정보는 상기 모바일 기기 내 저장부에 보관할 수 있다.
또한, 상기 모바일 기기는 상기 부착 센서로부터 전달받은 데이터로부터 시간 정보가 포함된 개인화 데이터를 분석하여, 상기 마스크 교체 주기에 대한 알림, 오염 정도 현황 및 사용자의 건강 정보를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모바일 기기는 상기 클라우드 서버와 실시간으로 정보 교환을 통하여 상기 마스크 사용자에게 바이러스 및 오염 측정 결과에 대한 위험성, 경고성 알림을 전송할 수 있다.
또한, 상기 부착 센서는 클립형 또는 단추형의 부착 또는 거치가 가능한 형태일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 장치와 방역 기관 서버와 연동하여 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을 측정하여 분석하는 클라우드 서버는, 상기 마스크 장치로부터 개인 정보가 제거된 정보를 수집하고, 상기 마스크 장치에서 바이러스가 탐지가 되면, 상기 마스크 장치 및 상기 마스크 장치를 중심으로 일정 거리 내에 있는 주변 마스크 장치들에게 경고 알람 및 사용자 정보 수집 동의서를 전송하고, 상기 정보 수집 동의서에 마스크의 사용자의 동의가 확인이 되면, 상기 마스크 장치를 중심으로 일정 거리 내에 있는 상기 주변 마스크 장치들의 사용자 정보를 수집하여 저장하며, 방역 기관 서버의 요청 시 상기 마스크 사용자 정보 및 상기 주변 마스크 장치들의 사용자 정보 중 적어도 하나를 전송한다.
또한, 상기 클라우드 서버는 상기 마스크 장치에서 바이러스가 탐지가 되면, 상기 방역 기관 서버에 알람 경고를 전송할 수 있다.
또한, 상기 클라우드 서버는 상기 마스크 장치로부터 전달받은 데이터 베이스화된 세균성 질병 정보 및 화학적인 오염 정보를 빅데이터로 구성하고, 상기 전달받은 데이터와 외부 데이터를 비교하여 오염 및 감염 여부를 판독할 수 있다.
또한, 상기 마스크 장치는 부착 센서와 모바일 기기로 구성될 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 실시예들에 따른 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을 측정하여 분석하는 마스크 장치 및 마스크 장치와 방역 기관 서버와 연동하여 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을을 측정하여 분석하는 클라우드 서버에 따르면, 마스크 외부 및 내부의 표면에 부착된 바이러스를 측정함으로써 바이러스 판별의 정확도 및 측정 에러를 최소화할 수 있는 센서 및 오염분석 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을 측정하여 분석하는 마스크 장치 및 마스크 장치와 방역 기관 서버와 연동하여 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을을 측정하여 분석하는 클라우드 서버에 따르면, 사용자 익명 정보와 엣지 컴퓨팅을 통하여 바이러스 발현 여부를 시간별 위치별로 분석하여 제공함으로써 전염병의 확산을 사전에 방지할 수 있는 센서 및 오염분석 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부착 센서 및 오염 분석 시스템의 구성도 및 동작을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엣지 컴퓨팅을 이용한 오염 분석 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부착 센서의 LED 배치 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크와 클라우드 서버간의 신호 전송 방법을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부착 센서의 형상을 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들이 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 발명에서 사용한 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 판례, 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "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.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부착 센서 및 오염 분석 시스템의 구성도 및 동작을 보여주는 도면이다.
도1을 참조하면, 부착 센서 및 오염 분석 시스템(10)은 복수의 마스크 장치 1, 2 (100, 110), 클라우드 서버 (120) 및 방역 기관 서버(130)로 구성된다.
복수의 마스크 장치 1, 2(100, 110)는 마스크1, 2 (101, 111)와 각각의 마스크 1, 2(101, 111)에 장착되는 부착 센서1, 2 (102, 112) 및 상기 각각의 부착 센서 1,2 (102, 112)와 근접 통신을 하는 모바일 기기 1, 2 (105, 115)을 포함하며, 상기 모바일 기기 1, 2 (105, 115)는 원격 클라우드 서버(120) 및 방역 기관 서버 (130)에 각각 연결될 수 있다.
부착 센서 1 (102)은 마스크 1 (101)에 탈부착 형태로 장착될 수 있으며, 마스크 1 (101)의 표면에 LED광을 조사하며, 조사된 LED 광의 변화량 데이터(103)를 모바일 기기 1 (105)에 전송할 수 있다.
모바일 기기 1(105)은 부착 센서 1 (102)로부터 전송된 LED 광의 변화량 데이터(103)를 기준에 따라 수치화 또는 이미지화하는 데이터 가공 프로세스를 거치게 되며, 수치화 또는 이미지화된 정보(106)를 클라우드 서버(120)에 전송할 수 있다.
클라우드 서버 (120)는 수신된 수치화 또는 이미지화된 정보(106)를 입력으로 하여 머신러닝을 통하여 바이러스 감별을 수행하게 된다. 클라우드 서버 (120)에 감별된 결과는 모바일 기기 1(105)에 회신 된다. 또한, 클라우드 서버(120)에서의 감별 결과 바이러스 존재가 확인이 되면, 클라우드 서버(120)는 모바일 기기 1(105)로 바이러스 존재를 알리는 알람 신호 및 사용자 정보 수집 동의서 (107)를 동시에 전송한다. 마스크 1의 사용자가 정보 수집 동의서(107)에 동의를 하게 되면, 모바일 기기 1(105)은 방역 기관 서버(130)에 접속하여 사용자 정보(131)를 전송할 수 있다.
또한, 클라우드 서버(120)는 마스크 1(101)에서 바이러스가 탐지되면 마스크 1(101)을 중심으로 일정 거리 내에 있는 모든 모바일 기기에 알람 신호와 사용자 정보 수집 동의서(107)를 전송하며, 알람 신호를 수신한 모든 모바일 기기는 사용자의 동의에 의해 방역 기관 서버(130)에 접속하여 사용자 정보를 전송할 수 있다.
방역 기관은 방역기관 서버(130)에 저장된 상기 사용자 정보(131)를 이용하여 검체, 자가 격리 및 역학 조사와 같은 적극적인 조치와 바이러스 확산 예측과 같은 확산 억제 조치를 취할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엣지 컴퓨팅을 이용한 오염 분석 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 부착 센서(202)의 측정 데이터(210)는 근거리 무선통신(NFC, RFID, Bluetooth, Wifi 등) 또는 셀룰라 이동통신(3G, 4G, 5G 등)으로 모바일 기기(205)에 전송한다. 근거리 무선통신일 경우 모바일 기기 (205)로부터 받은 순간적인 전력을 사용하기 때문에 계속 전류가 흘러 인체에 영향을 줄 수 있는 요소가 적어 안전하다. 하지만 경우의 따라 적은 용량의 전력량을 충전하는 형태 또는 별도의 배터리 등을 사용해서 자체 전력으로도 데이터를 전송할 수 있다.
모바일 기기(205)가 부착 센서(202)를 통해 전달 받는 센싱 데이터(210)는 체크되는 일자 및 실질적인 측정검사 결과를 포함할 수 있으며, 모바일 기기(205)에서는 엣지 컴퓨팅 (250)을 통하여 바이러스 세균의 형태 및 주파수 등의 정보(212)를 분석하여 클라우드 서버(220)로 전송한다. 이를 통해 클라우드 서버(220)는 빅데이터 분석을 통하여 측정 지점의 감염성 세균, 오염, 악취 등의 정보(214)를 도출하여 모바일 기기(205)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 위치별, 시간대 별 등 다양한 오염 정보를 사용자에게 전달 할 수 있으며, 사용자는 전달받은 정보를 토대로 검체 실시, 자가 격리 등의 조치를 취할 수 있도록 방역 기관으로부터 안내 받을 수 있다.
엣지 컴퓨팅 (250)은 클라우드 서버(220)에 개인의 건강 정보를 저장하지 않아 높은 보안성을 가질 수 있다. 필요시 정보 분석을 위해 정량화된 데이터를 클라우드 서버(220)에 저장하여 머신러닝 등에 활용할 수 있으며, 학습된 정보는 사용자의 환경과 조건에 맞게 구성되어 모바일 기기 (205)에 실시간으로 전송할 수 있다.
모바일 기기(205)는 부착 센서 (202)로부터 무선통신을 통해 전달받은 데이터를 취합하여 바이러스 또는 오염물질의 데이터 분류 및 분석을 하는 연산부를 포함하며, 클라우드 서버 (220)로 개인 정보가 제거된 분석 데이터를 전송한다. 클라우드 서버(220)는 모바일 기기 (205)로부터 전송 받은 분석 데이터를 이용하여 교체 주기에 대한 알림, 오염 정도 현황, 건강 정보, 개인화 패턴 분석을 통한 이슈 등의 정보에 시간 별 일자 등 시간 정보를 포함하여 사용자에게 알려줄 수 있다.
또한, 모바일 기기(205)는 클라우드 서버(220)와 실시간으로 정보 분석 처리를 요청하여 최적화된 결과 데이터를 사용자가 직접 확인 할 수 있다. 뿐만 아니라 클라우드 서버(220)는 주기 별 교체 및 오염 측정 결과에 대한 위험성 및 경고성 알림을 모바일 기기(205)로 전송하여 사용자로 하여금 직접적인 오염에 따른 세탁 및 폐기 등의 행위를 취할 수 있게 한다.
클라우드 서버(220)는 모바일 기기(205)로부터 전달받은 데이터 베이스화된 세균성 질병 정보 및 화학적인 오염 정보를 빅데이터로 구성하고, 전달받은 데이터와 외부 데이터를 비교하여 오염 및 감염 여부를 판독할 수 있다.
또한, 클라우드 서버(220)는 모바일 기기 (205)로부터 전송 받은 사용자의 호흡과 관련된 정보(호흡량, 호흡 주기 등)를 머신러닝을 통하여 분석하여 사용자의 건강 데이터를 실시간으로 모바일 기기(205)에 제공할 수 있다.
모바일 기기(205)와 클라우드 서버(220) 간의 데이터 전송 시 개인 정보는 모바일 기기(205) 내 저장부에 저장되고, 클라우드 서버 (220)에는 직접적으로 개인 데이터를 보유하고 있지 않아 개인정보 유출에 따른 보안성이 높다. 클라우드 서버(220)는 모바일 기기(205)로 데이터 분석 결과를 전달함으로써 센싱 결과에 대한 속도와 정확도를 증가 시킬 수 있다.
클라우드 서버(220)가 학습한 감염병 및 바이러스성 정보, 환경 정보 및 의료 지식은 체험형 장치나 멀티모달 기반 장치에 연결 하여 실제 환경을 측정하거나 분석에 활용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 부착 센서의 LED 배치를 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 부착 센서 (320)는 측정 대상인 마스크 (310)의 외부에 발광부 1 (321) 및 수광부 1 (323)가 배치되고, 마스크(310)의 내부에는 발광부 2 (325) 및 수광부 2 (327)가 배치되어, 마스크(310)의 외부 표면의 바이러스 또는 오염 물질 (330)과 마스크(310)의 내부 표면의 바이러스 또는 오염 물질 (340)을 탐지하게 된다. 발광부 1, 2 (321, 325)의 광원으로는 LED 또는 근적외선 등 다양한 LED 광을 사용할 수 있다. 바이러스를 센싱하는 예시로는 발광부 1,2 (321, 325)에서 미리 정해진 (Red, Green, Blue)의 3가지 LED의 빛(350, 360)을 마스크 (330) 표면에 발산하고 수광부 1, 2(323, 327)는 대응되는 투과된 빛(351, 361)의 변화(양의 변화, 이미지의 변화) 및 반사된 빛 (352, 362)의 변화(양의 변화, 파장의 변화, 이미지의 변화 포함)를 특정별 전기적 신호 또는 이미지로 측정한다. 예를 들어, 부분적으로 코히런트된 광을 표면에 조사하여 표면의 나노 파티클에 의해 발생되는 회절로 발생되는 국부적인 공진 파장의 천이 또는 공진 반사량 변화량의 측정을 통하여 표면의 바이러스를 탐지할 수 있다. 수광부 1, 2(323, 327)는 3원색 별로 이미지 센서, Photo Coupler 등을 이용하여 마스크 (330)의 표면에서 투과된 빛(351, 361)과 반사된 빛 (352, 362)의 3원색 이미지 또는 주파수를 읽어 공기 중 바이러스나 오염 물질을 센싱한다. 예를 들어 마스크 등을 사용하고 있을 때, 입김 등 의 공기가 순환했을 경우, 발생되는 공기의 질 및 이로 인한 오염 등을 LED를 통해 반사되는 주파수가 이미지화 되며, 이에 대한 분석 데이터를 통해 오염도를 센싱할 수 있다.
한편으로, 복수의 발광부 1, 2 (321, 325) 및 수광부 1, 2(323, 327)는 측정 대상물의 표면을 주기적으로 측정하여 측정된 데이터와 이미지를 측정 이전 데이터 또는 이미지와 비교를 함으로써 바이러스 발생 여부를 신속히 탐지할 수 있다.
여기서, 수광부 1, 2(323, 327)는 발광부 1, 2(321, 325)에 수직, 수평 또는 대각선에 위치하거나 측정에 사용되는 렌즈, 반사판 또는 필터에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크와 클라우드 서버간의 신호 전송 방법을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 복수의 마스크 장치 1, 2, 3, 4, 5(401, 402, 403, 404, 405)는 클라우드 서버(410) 및 방역 기관 서버(420)와 무선 통신으로 연결이 되며, 특정 환경 범위에서 복수의 마스크 장치 1, 2, 3, 4, 5(401, 402, 403, 404, 405)는 방역 기관 서버(420)에 자동으로 접속할 수 있다.
예를 들면, 클라우드 서버(410)는 마스크 장치 1(401)로 수신된 데이터(430)를 분석한 결과, 마스크 장치 1(401)이 특정 환경 범위에 있음을 탐지하게 되면, 클라우드 서버 (410)는 마스크 장치 1(401) 및 일정 거리 (R) 이내에 위치하는 복수의 마스크 장치 2, 3, 4, 5 (402, 403, 404, 405)에게 알람 신호 및 사용자 정보 수집 동의서(440)를 전송하며, 클라우드 서버 (410)는 방역 기관 서버(130)에 경고 알람 (135)을 전송할 수 있다.
알람 신호 및 사용자 정보 수집 동의서(440)를 클라우드 서버(410)로부터 수신한 복수의 마스크 장치 1, 2, 3, 4, 5 (401, 402, 403, 404, 405)는 해당하는 사용자의 동의 이후 사용자의 정보(450)를 방역 기관 서버(420)에 전송할 수 있다.
한편으로는, 클라우드 서버(450)는 복수의 마스크 장치 1, 2, 3, 4, 5 (401, 402, 403, 404, 405)의 사용자의 정보(450)를 일정 기간 동안 저장하는 기능을 가지고 있으며, 방역 기관의 요청 시 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 부착 센서의 형상을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 부착 센서(500)는 클립 형태(501), 단추 형태(502) 등의 다양한 형태로 부착 및 거치가 가능하여, 의류와 같은 섬유 소재에 탈부착이 가능한 형태이다. 착용 했을 때, 외부 자극에 의해 쉽게 떨어질 수 없도록 고정하는 설계를 포함하며, 다른 위치로 이동도 가능 하다. 또한 외부 파손이 없는 한 반영구적으로 사용할 수 있다.
부착 센서 (500)는 섬유 또는 마스크 등에 부착되어 내 외부의 오염도 측정이 가능하며, 필터링 정도를 확인 할 수 있는 악세사리 형태를 가진다. 부착 센서 (500)는 마스크 등 직접 입김 등이 닿는 유연한 섬유 등의 재질에 부착할 수 있으며, 몸에 체취가 자주 발생되는 겨드랑이, 사타구니에 접촉하는 의류 부위에 부착하여 오염도를 동일한 방식으로 채취 할 수 있다. 하지만 반드시 부착의 형태만을 취하는 것은 아니다. 직접 입김을 불어넣는 등 다른 휴대 및 착용형 방식을 취할 수 있다.

Claims (19)

  1. 클라우드 서버 또는 방역 기관 서버와 연동하여 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을 측정하여 분석하는 마스크 장치로서,
    상기 마스크 내부 및 외부의 표면 상태 데이터를 광을 통하여 측정하며 무선통신 모듈을 포함하는 탈부착이 가능한 부착 센서; 및
    상기 부착 센서와 무선 통신으로 연결되어 상기 표면 상태 데이터를 수신하여 분석하는 모바일 기기를 포함하되,
    상기 모바일 기기는 엣지 컴퓨팅으로 데이터를 분석하여 상기 바이러스 및 오염 물질을 탐지하고 감별하며,
    상기 마스크 표면에서 상기 바이러스가 탐지 되면, 상기 마스크 사용자, 상기 모바일 기기와 연결된 상기 클라우드 서버 및 상기 방역 기관 서버 중 적어도 하나에 알람을 전송하고,
    상기 모바일 기기는 상기 클라우드 서버 또는 상기 방역 기관 서버로부터 수신되는 개인정보 수집 동의서에 상기 마스크 사용자의 동의가 확인이 되면, 상기 클라우드 서버 및 방역 기관 서버 중 적어도 하나에 상기 마스크 사용자의 개인 정보-상기 마스크 사용자 개인 정보는 익명 사용자 개인 정보임-를 전송하되,
    분석에 사용된 상기 마스크 사용자 개인 정보는 상기 모바일 기기 내 저장부에 보관하고,
    상기 모바일 기기는 상기 부착 센서로부터 전달받은 데이터로부터 시간 정보가 포함된 개인화 데이터를 분석하여, 상기 마스크의 교체 주기에 대한 알림, 오염 정도 현황 및 사용자의 건강 정보를 생성하는 마스크 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부착 센서에는 상기 마스크 내부 및 외부에 적어도 하나의 발광부 및 수광부를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 수광부는 상기 마스크 표면에서 반사된 적어도 하나의 반사광을 수광하여 전기적 신호 또는 이미지로 변환하며, 상기 발광부에 수직, 수평 또는 대각선에 위치하거나 측정에 사용되는 렌즈, 반사판 또는 필터에 대응하는 위치에 배치되는 마스크 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 발광부는 LED 광원 또는 근적외선을 사용하는 마스크 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광부 및 수광부는 주기적으로 상기 마스크 표면 상태를 측정하며, 상기 모바일 기기에서 상기 측정된 표면 상태와 측정 이전의 표면 상태를 비교 함으로써 바이러스 발생 여부를 탐지하는 것을 포함하는 마스크 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 모바일 기기는 상기 부착 센서로부터 수신된 상기 마스크 내부 및 외부 표면 상태 데이터를 상기 클라우드 서버에서 분석이 가능하도록 데이터를 취합하고 분류하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 모바일 기기는 상기 클라우드 서버와 실시간으로 정보 교환을 통하여 상기 마스크 사용자에게 바이러스 및 오염 물질 측정 결과에 대한 위험성 또는 경고성 알림을 전송하는 것을 포함하는 마스크 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 부착 센서는 클립형 또는 단추형으로 부착 또는 거치가 가능한 형태인 마스크 장치.
  9. 마스크 장치와 방역 기관 서버와 연동하여 마스크 표면에 부착된 바이러스 및 오염물질을 측정하여 분석하는 클라우드 서버로서,
    상기 클라우드 서버는 상기 마스크 장치로부터 개인 정보가 제거된 정보를 수집하고, 상기 마스크 장치에서 상기 바이러스가 탐지가 되면, 상기 마스크 장치 및 상기 마스크 장치를 중심으로 일정 거리 내에 있는 주변 마스크 장치들에게 경고 알람 및 사용자 정보 수집 동의서를 전송하고,
    상기 정보 수집 동의서에 마스크의 사용자의 동의가 확인이 되면, 상기 마스크 장치를 중심으로 일정 거리 내에 있는 상기 주변 마스크 장치들의 사용자 개인 정보-상기 사용자 개인 정보는 익명 사용자 개인 정보임-를 수집하여 저장하며, 상기 방역 기관 서버의 요청 시 상기 마스크 사용자 정보 및 상기 주변 마스크 장치들의 사용자 정보 중 적어도 하나를 전송하되,
    상기 마스크 장치는 부착 센서와 모바일 기기로 구성되고, 상기 모바일 기기는 상기 부착 센서로부터 전달받은 데이터로부터 시간 정보가 포함된 개인화 데이터를 분석하여, 상기 마스크의 교체 주기에 대한 알림, 오염 정도 현황 및 사용자의 건강 정보를 생성하는 클라우드 서버.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서, 상기 클라우드 서버는 상기 마스크 장치로부터 전달받은 데이터 베이스화된 세균성 질병 정보 및 화학적인 오염 정보를 빅데이터로 구성하고, 상기 전달받은 데이터와 외부 데이터를 비교하여 오염 및 감염 여부를 판독하는 클라우드 서버.
  12. 삭제
  13. 제 9항에 있어서, 상기 부착 센서에는 상기 마스크 내부 및 외부에 적어도 하나의 발광부 및 수광부를 포함하되,
    상기 적어도 하나의 수광부는 상기 마스크 표면에서 반사된 적어도 하나의 반사광을 수광하여 전기적 신호 또는 이미지로 변환하며, 상기 발광부에 수직, 수평 또는 대각선에 위치하거나 측정에 사용되는 렌즈, 반사판 또는 필터에 대응하는 위치에 배치되는 클라우드 서버.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 발광부는 LED 광원 또는 근적외선을 사용하는 클라우드 서버.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광부 및 수광부는 주기적으로 상기 마스크 표면 상태를 측정하며, 상기 모바일 기기에서 상기 측정된 표면 상태와 측정 이전의 표면 상태를 비교 함으로써 바이러스 발생 여부를 탐지하는 것을 포함하는 클라우드 서버.
  16. 제 9항에 있어서, 상기 모바일 기기는 상기 부착 센서로부터 수신된 상기 마스크 내부 및 외부의 표면 상태에 대한 데이터를 상기 클라우드 서버에서 분석이 가능하도록 취합하고 분류하는 연산부를 포함하고, 분석에 사용된 상기 마스크 사용자 개인 정보는 상기 모바일 기기 내 저장부에 보관하는 것을 특징으로 하는 클라우드 서버.
  17. 삭제
  18. 제 9항에 있어서, 상기 모바일 기기는 상기 클라우드 서버와 실시간으로 정보 교환을 통하여 상기 마스크 사용자에게 바이러스 및 오염 물질 측정 결과에 대한 위험성 또는 경고성 알림을 전송하는 것을 포함하는 클라우드 서버.
  19. 제 9항에 있어서, 상기 부착 센서는 클립형 또는 단추형으로 부착 또는 거치가 가능한 형태인 클라우드 서버.
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