KR102559201B1 - 드론을 이용한 모니터링 장치 및 모니터링 장치의 동작 방법 - Google Patents

드론을 이용한 모니터링 장치 및 모니터링 장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 모니터링 장치는 대상 생체의 장기 내에 위치하여 대상 생체의 제1 생체 신호를 측정하고 제1 생체 신호를 전송하는 제1 측정 장치, 대상 생체의 피부 조직 내에 위치하여 대상 생체의 제2 생체 신호를 측정하고, 제1 생체 신호를 수신하며, 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 포함하는 생체 정보를 송신하는 제2 측정 장치, 대상 생체가 위치하는 영역으로 이동하고, 제2 측정 장치로부터 생체 신호를 수신하며, 생체 정보를 송신하는 드론, 및 드론으로부터 수신한 생체 정보에 기초하여 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링하는 분석 장치를 포함한다.

Description

드론을 이용한 모니터링 장치 및 모니터링 장치의 동작 방법 {MONITORING DEVICE USING DRONE AND OPERATING METHOD THEREOF}
아래 실시예들은 드론을 이용하여 가축을 모니터링하는 모니터링 장치 및 모니터링 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
축산업이 발달하면서 소나 돼지, 양 등과 같은 가축의 대규모 사육이 일반화되고 있다. 대규모 사육은 많은 수의 가축들의 건강 혹은 이상 상태를 매일 꼼꼼히 확인하기 어려우므로 이상 상태에 대한 처치 또한 늦어지게 된다. 따라서, 전염병 등과 같은 빠른 처치를 필요로 하는 경우에도 즉각적인 조치가 늦어져 피해를 확인시키는 경우가 많다.
예를 들어, 소와 같은 가축은 건강 상태의 이상이 발생하면 체온의 변화가 나타난다. 예를 들어 식체, 장염 등에 걸린 소는 정상 체온인 39도보다 0.5~1도 정도 낮은 체온을 나타낸다. 또한, 예를 들어, 폐렴, 유해열과 같은 병증이 있는 소는 정상 체온인 39도보다 0.5~1도 정도 높은 체온을 나타낸다. 이와 같이 소의 체온은 소의 건강 상태를 나타내는 중요한 모니터링 요소이지만, 대규모 사육 또는 방목 등의 경우에는 소의 상태 변화를 즉시 파악하기 어려울 뿐만 아니라, 대규모 가축들에 대한 모니터링 정보를 수집, 취합하는 것 또한 용이하지 않다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음 2건의 특허 문헌들에 개시되어 있다.
(1) 한국공개특허공보 제10-2016-0080448호(2016.06.27)
(2) 한국등록특허공보 제10-1652192호(2015.01.30)
일 실시예에 따르면, 모니터링 장치는 대상 생체의 장기 내에 위치하여 상기 대상 생체의 제1 생체 신호를 측정하고, 상기 제1 생체 신호를 전송하는 제1 측정 장치; 상기 대상 생체의 피부 조직 내에 위치하여 상기 대상 생체의 제2 생체 신호를 측정하고, 상기 제1 생체 신호를 수신하며, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 포함하는 생체 정보를 송신하는 제2 측정 장치; 상기 대상 생체가 위치하는 영역으로 이동하여 상기 제2 측정 장치로부터 상기 생체 신호를 수신하고, 상기 생체 정보를 송신하는 드론; 및 상기 드론으로부터 수신한 생체 정보에 기초하여 상기 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링하는 분석 장치를 포함한다.
상기 대상 생체는 소, 돼지, 양, 염소, 및 말을 포함하는 가축 및 개, 및 고양이를 포함하는 애완 동물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 대상 생체의 장기는 상기 대상 생체의 위장, 소장, 직장 및 대장 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 측정 장치는 상기 생체 정보를 상기 대상 생체의 수직 상향의 방향성(Directivity)으로 송신할 수 있다.
상기 제2 측정 장치는 상기 제2 생체 신호를 측정하는 제2 센서; 및 상기 제1 생체 신호 및 상기 드론이 송신하는 검출 신호 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 생체 정보를 송신하는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
상기 제2 측정 장치는 상기 드론이 송신하는 검출 신호를 수신함에 따라, 상기 생체 정보를 상기 드론에게 송신할 수 있다.
상기 제1 측정 장치와 상기 제2 측정 장치는 상기 대상 생체의 생체 조직을 매질로 하는 인체 통신(Human Body communication) 방식, 433MHz MICS(Medical implant communication service) 주파수 대역을 이용한 통신 방식, 및 NFC 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 이용하여 서로 통신할 수 있다.
상기 제2 측정 장치와 상기 드론은 블루투스(Blutooth), 및 지그비(Zigbee)를 포함하는 2.4GHz ISM(Industrial, scientific and medical) 주파수 대역을 이용한 통신 방식, 및 433MHz MICS(Medical implant communication service) 주파수 대역을 이용한 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 이용하여 서로 통신할 수 있다.
상기 드론은 상기 대상 생체가 위치하는 영역 내에서 상기 생체 정보가 수신되는지 여부에 기초하여, 상기 대상 생체의 식별 정보 및 위치를 인식할 수 있다.
상기 드론은 상기 대상 생체의 식별 정보 및 위치와 상기 생체 정보를 매칭시켜 상기 분석 장치에게 송신할 수 있다.
상기 드론은 상기 제2 측정 장치의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 송신할 수 있다.
상기 드론은 상기 생체 정보를 수신하지 못한 경우, 상기 대상 생체가 위치하는 영역 내에서 상기 제2 측정 장치의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 반복적으로 송신할 수 있다.
상기 드론은 상기 모니터링 장치 외부의 제어 신호에 의해 이동이 조절되거나, 또는 자율적으로 이동할 수 있다.
상기 드론은 특정 지역을 규칙적인 패턴 또는 임의(random)의 패턴으로 이동할 수 있다.
상기 분석 장치는 상기 생체 정보에 기초하여 상기 대상 생체의 대표 생체 신호를 유추하고, 상기 유추한 대표 생체 신호를 기초로, 상기 대상 생체의 건강 상태를 모니터링할 수 있다.
상기 분석 장치는 상기 제1 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대한 오차 범위 내에 존재하는 경우, 상기 제1 생체 신호를 상기 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추하고, 상기 제1 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대한 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 제2 생체 신호를 상기 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추할 수 있다.
상기 분석 장치는 상기 드론과 일체형으로 구성되거나, 또는 상기 드론과 분리된 별개의 장치로 구성될 수 있다.
상기 모니터링 장치는 상기 드론의 이동을 포함하는 동작을 제어하는 드론 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 장치의 동작 방법은 대상 생체가 위치하는 영역으로 이동하는 단계; 상기 영역 내에서 제2 측정 장치의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 송신하는 단계; 상기 검출 신호의 송신에 응답하여, 상기 제2 측정 장치로부터 제1 생체 신호- 상기 제1 생체 신호는 대상 생체의 장기 내에 위치하는 제1 센서로부터 측정된 것임- 및 제2 생체 신호- 상기 제2 생체 신호는 상기 대상 생체의 피부 조직 내에 위치하는 제2 센서로부터 측정된 것임-를 포함하는 생체 정보를 수신하는 단계; 및 상기 생체 정보에 기초하여 상기 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링하는 단계를 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른 모니터링 장치의 구성도.
도 2는 일 실시예에 따른 모니터링 장치가 실제 이용되는 환경을 설명하기 위한 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 모니터링 장치의 각 구성 요소들의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 다른 실시예에 따른 모니터링 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수 개의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 참조 부호를 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 일 실시예에 따른 모니터링 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 모니터링 장치(100)는 제1 측정 장치(110), 제2 측정 장치(130), 드론(150) 및 분석 장치(170)를 포함한다. 실시예에 따라서, 모니터링 장치(100)는 드론(150)의 움직임을 제어하는 드론 제어 장치(190)를 더 포함할 수 있다.
제1 측정 장치(110)는 대상 생체(50)의 장기 내에 위치하여 대상 생체(50)의 제1 생체 신호를 측정하고, 제1 생체 신호를 무선으로 제2 측정 장치(130)에게 전송한다. 대상 생체(50)는 예를 들어, 소, 돼지, 양, 염소, 및 말 등을 포함하는 가축 및 개, 및 고양이 등을 포함하는 애완 동물을 포함할 수 있다. 대상 생체(50)의 장기는 대상 생체(50)의 위장, 소장, 직장 및 대장 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상 생체(50)가 소, 양 등과 같이 되새김을 하는 반추 동물인 경우, 위가 4개 또는 5개로 구성될 수 있다. 대상 생체(50)의 장기는 이러한 4개 또는 5개의 위 또한 모두 포함할 수 있다.
제1 측정 장치(110)는 제1 생체 신호를 측정하는 제1 센서(미도시) 및 제1 생체 신호를 무선으로 제2 측정 장치(130)에게 전송하는 제1 통신 인터페이스(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 생체 신호는 예를 들어, 체온, 산도, 산소 포화도, 심전도, 맥박, 혈류 등을 포함할 수 있다. 제1 센서(110)는 예를 들어, 열 감지 센서, 산도 감지 센서, 산소 포화도 측정 센서, 심전도 측정 센서, 바이오 센서, 핵산 센서 등과 같은 다양한 생체 신호 감지 센서일 수 있다.
제2 측정 장치(130)는 대상 생체(50)의 피부 조직 내에 위치하여 대상 생체(50)의 제2 생체 신호를 측정하고, 제1 생체 신호를 수신하며, 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 포함하는 생체 정보를 송신한다.
제2 측정 장치(130)는 예를 들어, 제2 센서(미도시) 및 제2 통신 인터페이스(미도시)를 포함할 수 있다. 제2 센서는 제2 생체 신호를 측정할 수 있다. 제2 통신 인터페이스는 제1 생체 신호 및 드론(150)의 검출 신호 중 적어도 하나를 수신하고, 생체 정보를 송신할 수 있다.
제2생체 신호는 예를 들어, 체온, 산도, 산소 포화도, 심전도, 맥박, 혈류 등을 포함할 수 있다. 제2 센서(135) 또한, 제1 센서(115)와 마찬가지로, 열 감지 센서, 산도 감지 센서, 산소 포화도 측정 센서, 심전도 측정 센서, 바이오 센서, 핵산 센서 등과 같은 다양한 생체 신호 감지 센서일 수 있다. 제2 생체 신호는 제1 생체 신호와 동일한 생체 신호일 수도 있고, 서로 상이한 생체 신호일 수도 있다.
제2 측정 장치(130)는 생체 정보를 대상 생체(50)의 수직 상향의 방향성(Directivity)으로 송신할 수 있다.
제1측정 장치(110)와 제2 측정 장치(130)는 예를 들어, 대상 생체(50)의 생체 조직을 매질로 하는 인체 통신(Human Body communication) 방식, 433MHz MICS(Medical implant communication service) 주파수 대역을 이용한 통신 방식, 및 NFC(Near Field Communication) 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 이용하여 서로 통신할 수 있다. 여기서, 인체 통신 방식은 생체 조직에 전압을 인가함에 따라 조직 주변에 생성되는 전기장을 이용하여 인체 또는 동물을 케이블 대신 사용하여 데이터를 전송하는 통신 방식이다.
제2 측정 장치(130)는 드론(150)이 송신하는 검출 신호를 수신함에 따라, 생체 정보를 드론(150)에게 송신할 수 있다.
제2 측정 장치(130)와 드론(150)은 예를 들어, 블루투스(Blutooth), 및 지그비(Zigbee)를 포함하는 2.4GHz ISM(Industrial, scientific and medical) 주파수 대역을 이용한 통신 방식, 및 433MHz MICS 주파수 대역을 이용한 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 이용하여 서로 통신할 수 있다.
드론(150)은 대상 생체(50)가 위치하는 영역으로 이동하고, 제2 측정 장치(130)로부터 생체 신호를 수신하며, 생체 정보를 분석 장치(170)에게 송신한다.
드론(150)은 대상 생체(50)가 위치하는 영역 내에서 생체 정보가 수신되는지 여부에 기초하여, 대상 생체(50)의 식별 정보 및 위치를 인식할 수 있다. 대상 생체(50)의 식별 정보는 제2 측정 장치(130)로부터 수신할 수도 있고, 대상 생체의 별도의 영역에 있는 태그(예를 들어, 소 또는 양의 귀에 붙은 태그) 등으로부터 수신할 수도 있다. 대상 생체(50)의 위치는 해당 대상 생체(50)로부터 생체 정보를 수신하는 드론(150)의 현재 위치 좌표로부터 획득된 것일 수 있다. 드론(150)의 현재 위치 좌표는 드론(150)에 포함된 GPS 센서를 통해 파악될 수 있다. 드론(150)은 대상 생체(50)의 식별 정보 및 위치와 생체 정보를 매칭시켜 분석 장치(170)에게 송신할 수 있다.
또한, 드론(150)은 제2 측정 장치(130)의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 송신할 수 있다. 드론(150)은 대상 생체(50)가 위치하는 영역 내에서 제2 측정 장치(130)의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 반복적으로 송신할 수 있다. 드론(150)은 예를 들어, 일정 시간 내에 생체 정보를 수신하지 못한 경우, 검출 신호를 반복적으로 송신할 수도 있다.
드론(150)은 모니터링 장치(100) 외부의 제어 신호에 의해 이동이 조절되거나, 또는 자율적으로 이동할 수 있다. 이때, 모니터링 장치(100) 외부의 제어 신호는 예를 들어, 드론 제어 장치(190)로부터 수신된 것일 수 있다.
드론(150)은 특정 지역을 규칙적인 패턴 또는 임의(random)의 패턴으로 이동할 수 있다. 드론(150)은 예를 들어, 목장 내 또는 축사 내와 같은 특정 지역을 일정 시간 간격으로 이동할 수도 있고, 임의의 시간 간격으로 이동할 수도 있다.
분석 장치(170)는 드론(150)으로부터 수신한 생체 정보에 기초하여 대상 생체(50)의 상태를 분석 및 모니터링한다. 분석 장치(170)는 생체 정보에 기초하여 대상 생체의 대표 생체 정보를 유추하고, 유추한 대표 생체 정보를 기초로, 대상 생체의 건강 상태를 모니터링할 수 있다.
분석 장치(170)는 예를 들어, 제1 생체 신호가 제1 생체 신호에 대한 미리 설정된 오차 범위 내에 존재하는 경우, 제1 생체 신호를 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추할 수 있다. 분석 장치(170)는 제1 생체 신호가 제1 생체 신호에 대한 미리 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우, 제2 생체 신호를 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추할 수 있다. 이때, 미리 설정된 오차 범위는 대상 생체의 각 생체 신호의 종류마다에 대하여 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 대상 생체가 소이고, 제1 생체 신호가 체온인 경우, 미리 설정된 오차 범위는 39도를 기준으로 ± 0.5도 범위, 다시 말해 38.5~39.5도 범위에 해당할 수 있다. 또는, 대상 생체가 양이고, 제1 생체 신호가 체온인 경우, 미리 설정된 오차 범위는 38~40도를 기준으로 ± 1도 범위, 다시 말해, 37~41도 범위에 해당할 수 있다.
분석 장치(170)는 예를 들어, 대상 생체가 소인 경우, 소로부터 측정된 제1 생체 신호가 36도이고, 제2생체 신호가 39.5도인 경우, 제2 생체 신호인 39.5도를 소의 대표 생체 정보로 유추할 수 있다.
분석 장치(170)는 드론(150)과 일체형으로 구성되거나, 또는 드론(150)과 분리된 별개의 장치로 구성될 수 있다.
분석 장치(170)는 드론(150)으로부터 생체 정보를 수신하는 통신 인터페이스(미도시), 생체 정보를 저장하는 메모리(미도시), 및 생체 정보에 기초하여 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링하는 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다.
드론 제어 장치(190)는 드론(150)의 이동을 포함하는 동작을 제어할 수 있다. 드론 제어 장치(190)는 드론(150)의 이동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 프로세서 및 제어 신호를 전송하는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 드론 제어 장치(190)는 사용자의 입력에 기초하여 제어 신호를 생성할 수도 있고, 미리 설정된 프로그램 또는 알고리즘에 따라 제어 신호를 생성할 수도 있다.
일 실시예에 따른 모니터링 장치(100)가 실제 이용되는 환경을 도 2를 통해 설명한다.
도 2는 일 실시예에 따른 모니터링 장치가 실제 이용되는 환경을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 목장 내에 있는 소들(50)의 상공에 드론(150)이 접근하여 소들(50)로부터 수신한 생체 정보를 분석 장치(170)로 전송하는 동작이 도시된다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 대상 생체의 일 예인 소를 예로 들어 설명하지만, 대상 생체가 반드시 소에 한정되는 것은 아니며, 이 밖에 다양한 가축 및 애완 동물 등도 포함될 수 있다.
드론(150)이 목장 또는 축사 내에 있는 소들(50)에게로 이동하면, 소들(50) 각각의 등이나 어깨 위(upper scapular) 등과 같은 피부 조직 밑에 있는 제2 측정 장치는 드론(150)에게 생체 정보를 송신할 수 있다. 이때, 소들(50) 각각의 장기(예를 들어, 제2 위) 내에는 제1 센서를 포함하는 제1 측정 장치가 위치하여 예를 들어, 소의 체온, 산도, 산소 포화도, 심전도, 맥박, 혈류 등의 제1 생체 신호를 측정할 수 있다. 제1 측정 장치는 제1 생체 신호를 무선으로 제2 측정 장치에게 전송할 수 있다.
일반적으로 체외 부착형 체온 측정기와 같이 체외 부착하는 측정 장치의 경우, 날씨, 기온 등과 같은 외부 환경에 의한 생체 신호의 측정 오차가 크고, 소의 움직임에 의하여 측정된 생체 신호가 훼손되는 경우가 잦을 수 있다. 특히 소의 피부 온도는 소의 심부 온도에 비하여 온도의 변화(표준 편차)가 크다. 소가 이상 상태일 때의 체온과, 소가 정상 상태일 때의 체온 간의 온도 차이가 -1 ~ +1도의 세밀한 수준이므로, 체외 부착하는 측정 장치는 소의 이상 상태를 구분할 정도의 정확도를 갖지 못한다. 일 실시예에서는 소의 장기 내 및 소의 피부 조직 내와 같이 소의 체내에 측정 장치를 삽입함으로써 외부 환경에 의한 생체 신호의 측정 오차를 줄이는 한편, 생체 신호의 훼손 또한 줄일 수 있다.
제1 측정 장치는 예를 들어, 소들 각각의 체온을 -0.5 ~ +0.5도의 오차로 비교적 정확하게 측정할 수 있다. 다만 제1 측정 장치는 소들 각각의 심부에 위치하므로 측정한 체온 정보가 체외로 전달되는 경우, 소의 몸체에 의한 신호 감소가 최대 110dB까지 크게 발생할 수 있다. 제1 측정 장치는 측정한 체온 정보를 소들 각각의 등이나 어깨 위 피부 조직 밑에 위치한 제2 측정 장치로 송신함으로써 소의 몸체에 의한 신호 감소를 최소화할 수 있다. 제1 측정 장치를 이용하여 위 내에서 측정한 체온은 비교적 정확하지만, 예를 들어, 소가 섭취한 음식, 물의 온도가 체온보다 높거나 또는 낮고, 음식 또는 물이 위에서 오랜 시간 머무르는 경우, 소가 섭취한 음식, 물의 온도에 의해 수 시간 동안 체온에 큰 오차가 발생할 수도 있다.
일 실시예에서는 이러한 오차를 줄이기 위하여, 예를 들어, 소에게 먹이를 주기 전의 일정 시간 내에 제1 측정 장치에서 측정된 제1 생체 신호를 제2 측정 장치가 수신하도록 할 수 있다.
제2 측정 장치는 소의 등이나 어깨 위의 피부 조직 아래 공간에 설치될 수 있다. 소의 어깨 위에는 신체적으로 비교적 넓고 움푹 들어간 공간(concave)이 존재하므로, 기기를 삽입하기에도 용이하고 외부의 영향도 비교적 작다.
제2 측정 장치는 소의 등이나 어깨 위의 피부 조직 아래에서, 예를 들어, 소의 체온, 산도, 산소 포화도, 심전도, 맥박, 혈류 등의 제2 생체 신호를 측정할 수 있다. 제2 측정 장치는 제1 측정 장치로부터 수신한 제1 생체 신호 및 자신이 측정한 제2 생체 신호를 포함하는 생체 정보를 드론(150)에게 무선으로 송신할 수 있다.
예를 들어, 제2 측정 장치는 소의 체온을 -1~+1도의 오차로 체온을 측정할 수 있다. 제2 측정 장치는 피부 조직 아래에 위치하기 때문에 피부 조직에 의한 신호 감쇄가 발생하므로 생체 정보를 수신하는 분석 장치와의 거리가 5 M 이내로 가까워야 한다.
일반적으로 5M 이내의 거리는 일반적인 축사나 목장의 크기를 고려하였을 때 충분하지 않은 통신 거리이며, 이를 극복하기 위해서는 큰 안테나를 갖거나, 대용량의 배터리를 갖는 전송 기기가 요구될 수 있다. 이 밖에도, 제2 측정 장치가 전송하는 생체 정보를 분석 장치로 전송하기 위해 축사의 공간 개조하여 소들이 축사 내 특정 지역을 항상 통과하도록 만들고, 이 지역에 생체 정보를 수신하는 장치를 설치하여 소로부터 송신되는 체온 정보를 수신할 수도 있다. 이러한 경우, 소들이 먹이를 먹는 공간에서 쉬는 공간으로 되돌아가기 위해서는 특정한 통로를 통과해야 하도록 축사를 개조해야 하므로 많은 축사 개조 및 통로 설치 비용을 야기할 수 있다.
일 실시예에서는 드론(150)이 축사 내의 임의의 영역을 자유롭게 이동이 가능하기 때문에, 축사를 개조하지 않고 축사 내 모든 소들의 생체 정보를 수집할 수 있다. 또한, 드론(150)은 목장과 같은 넓은 지역에 흩어져 있는 소들 각각에 접근하여 생체 정보를 수집할 수 있다. 드론(150)은 축사 내 개체가 많고 적음과는 상관없이 필요한 만큼 가깝게 접근할 수 있으므로, 제2 측정 장치가 송신 효율을 높이기 위해 큰 안테나를 갖거나 송신 세기를 높이기 위해 대용량의 배터리를 가질 필요가 없다. 제2 측정 장치는 대상 생체 각각마다의 크기에 비례하여 이식에 알맞은 작은 크기로 구현될 수 있다.
일 실시예에서는 제2 측정 장치가 송신하는 신호(생체 정보)의 방향성을 소의 등이나 어깨 위에서 하늘을 바라보는 방향으로 집중되도록 설계하여 드론(150)으로의 송신 성능을 극대화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 축사 또는 목장 내의 소들 각각에 대한 생체 정보를 수집한 드론(150)은 수집한 생체 정보를 장치(170)로 전송할 수 있다. 분석 장치(170)는 드론(150)으로부터 수신한 생체 정보를 이용하여 소들 각각의 체온 등과 같은 생체 정보를 정확하게 유추하고, 소들 각각의 상태를 24시간 모니터링할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 모니터링 장치의 각 구성 요소들의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 측정 장치(110)는 제1 생체 신호를 측정하고(305), 제1 생체 신호를 제2 측정 장치로 송신할 수 있다(310).
제2 측정 장치(130)는 제2 생체 신호를 측정하고(315), 제1 측정 장치(110)로부터 제1 생체 신호를 수신하며(320), 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 포함하는 생체 정보를 드론(150)으로 송신할 수 있다.
드론(150)은 대상 생체가 위치하는 영역(예를 들어, 축사 또는 목장 내 임의의 지역)으로 이동하고(330), 제2 측정 장치가 송신한 생체 정보를 수신할 수 있다(335). 드론(150)은 생체 정보를 분석 장치(170)로 송신할 수 있다(340).
드론(150)으로부터 생체 정보를 수신(345)한 분석 장치(170)는 생체 정보를 기초로, 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 모니터링 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 드론(150)은 대상 생체가 위치하는 특정 지역으로 이동(410)한 후, 제2 측정 장치(130)의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 송신할 수 있다(420).
제2 측정 장치(130)는 드론(150)이 송신하는 검출 신호가 수신되는지 여부를 판단할 수 있다(430). 단계(430)에서 검출 신호가 수신되었다고 판단되면, 제2 측정 장치(130)는 검출 신호의 수신에 응답하여 드론(150)에게 생체 정보를 송신할 수 있다(440). 이 경우, 제2 측정 장치(130)는 불필요하게 생체 정보를 송신하는 동작을 수행하지 않고, 드론(150)으로부터 검출 신호를 수신하였을 때에만 생체 정보를 송신함으로써 소모 전력을 절감할 수 있다.
드론(150)은 제2 측정 장치(130)로부터 생체 정보가 수신되는지 여부를 판단할 수 있다(450). 단계(450)에서 생체 정보가 수신되지 않으면, 드론(150)은 다시 특정 지역으로 이동(410)하여 검출 신호를 송신할 수 있다(420).
단계(450)에서 생체 정보가 수신되면, 드론(150)은 생체 정보를 분석 장치로 송신할 수 있다(460).
실시예에 따라서, 제2 측정 장치(130)로부터 생체 정보를 수신하지 못한 경우, 드론(150)은 일정 시간 동안 해당 지역에서 검출 신호를 반복적으로 송신할 수도 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
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.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 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.
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 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 대상 생체의 장기 내에 위치하여 상기 대상 생체의 제1 생체 신호를 측정하고, 상기 제1 생체 신호를 전송하는 제1 측정 장치;
    상기 대상 생체의 피부 조직 내에 위치하여 상기 대상 생체의 제2 생체 신호를 측정하고, 상기 제1 측정 장치로부터 상기 제1 생체 신호를 수신하며, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 포함하는 생체 정보를 송신하는 제2 측정 장치;
    상기 대상 생체가 위치하는 영역으로 이동하여 상기 제2 측정 장치로부터 상기 생체 신호를 수신하고, 상기 생체 정보를 송신하는 드론; 및
    상기 드론으로부터 수신한 생체 정보에 기초하여 상기 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링하는 분석 장치
    를 포함하고,
    상기 분석 장치는
    상기 제1 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대한 오차 범위 내에 존재하는 경우, 상기 제1 생체 신호를 상기 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추하고,
    상기 제1 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대한 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 제2 생체 신호를 상기 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추하는, 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대상 생체는
    소, 돼지, 양, 염소, 및 말을 포함하는 가축 및 개, 및 고양이를 포함하는 애완 동물 중 적어도 하나를 포함하는, 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대상 생체의 장기는
    상기 대상 생체의 위장, 소장, 직장 및 대장 중 적어도 하나를 포함하는, 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장치는
    상기 생체 정보를 상기 대상 생체의 수직 상향의 방향성(Directivity)으로 송신하는, 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장치는
    상기 제2 생체 신호를 측정하는 제2 센서; 및
    상기 제1 생체 신호 및 상기 드론이 송신하는 검출 신호 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 생체 정보를 송신하는 통신 인터페이스
    를 포함하는, 모니터링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장치는
    상기 드론이 송신하는 검출 신호를 수신함에 따라, 상기 생체 정보를 상기 드론에게 송신하는, 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측정 장치와 상기 제2 측정 장치는
    상기 대상 생체의 생체 조직을 매질로 하는 인체 통신(Human Body communication) 방식, 433MHz MICS(Medical implant communication service) 주파수 대역을 이용한 통신 방식, 및 NFC 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 이용하여 서로 통신하는, 모니터링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장치와 상기 드론은
    블루투스(Blutooth), 및 지그비(Zigbee)를 포함하는 2.4GHz ISM(Industrial, scientific and medical) 주파수 대역을 이용한 통신 방식, 및 433MHz MICS(Medical implant communication service) 주파수 대역을 이용한 통신 방식 중 적어도 하나의 통신 방식을 이용하여 서로 통신하는, 모니터링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 대상 생체가 위치하는 영역 내에서 상기 생체 정보가 수신되는지 여부에 기초하여, 상기 대상 생체의 식별 정보 및 위치를 인식하는, 모니터링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 대상 생체의 식별 정보 및 위치와 상기 생체 정보를 매칭시켜 상기 분석 장치에게 송신하는, 모니터링 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 제2 측정 장치의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 송신하는, 모니터링 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 생체 정보를 수신하지 못한 경우, 상기 대상 생체가 위치하는 영역 내에서 상기 제2 측정 장치의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 반복적으로 송신하는, 모니터링 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 모니터링 장치 외부의 제어 신호에 의해 이동이 조절되거나, 또는 자율적으로 이동하는, 모니터링 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 드론은
    특정 지역을 규칙적인 패턴 또는 임의(random)의 패턴으로 이동하는, 모니터링 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 분석 장치는
    상기 생체 정보에 기초하여 상기 대상 생체의 대표 생체 신호를 유추하고, 상기 유추한 대표 생체 신호를 기초로, 상기 대상 생체의 건강 상태를 모니터링 하는, 모니터링 장치.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    상기 분석 장치는
    상기 드론과 일체형으로 구성되거나, 또는 상기 드론과 분리된 별개의 장치로 구성되는, 모니터링 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 드론의 이동을 포함하는 동작을 제어하는 드론 제어 장치
    를 더 포함하는, 모니터링 장치.
  19. 대상 생체가 위치하는 영역으로 이동하는 단계;
    상기 영역 내에서 제2 측정 장치의 존재 유무를 확인하기 위한 검출 신호를 송신하는 단계;
    상기 검출 신호의 송신에 응답하여, 상기 제2 측정 장치로부터 제1 생체 신호- 상기 제1 생체 신호는 대상 생체의 장기 내에 위치하는 제1 센서로부터 측정된 것임- 및 제2 생체 신호- 상기 제2 생체 신호는 상기 대상 생체의 피부 조직 내에 위치하는 제2 센서로부터 측정된 것임-를 포함하는 생체 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 생체 정보에 기초하여 상기 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링하는 단계
    를 포함하고,
    상기 대상 생체의 상태를 분석 및 모니터링하는 단계는
    상기 제1 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대한 오차 범위 내에 존재하는 경우, 상기 제1 생체 신호를 상기 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추하고,
    상기 제1 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대한 오차 범위를 벗어나는 경우, 상기 제2 생체 신호를 상기 대상 생체의 대표 생체 정보로 유추하는, 모니터링 장치의 동작 방법.
  20. 하드웨어와 결합되어 제19항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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