KR102600954B1 - 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법 - Google Patents

생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템은 사용자의 신체 중 서로 다른 위치에 접촉한 상태로 위치하면 해당 위치에서 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 생성하여 제공하는 생체 신호 측정 장치 및 상기 사용자의 신체 중 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치로부터 제1 생체 신호를 기초로 사용자 상태 이상 의심 신호가 생성되면 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생하고, 특정 시간 이후에 상기 사용자의 신체 중 제2 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치로부터 제2 생체 신호를 수신하고, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 이용하여 사용자의 상태를 모니터링하는 사용자 상태 모니터링 장치를 포함한다.

Description

생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법{USER MONITORING SYSTEM USING BIOSIGNAL}
본 발명은 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 위치에서 측정된 생체 신호를 이용하여 사용자 상태를 모니터링할 수 있는 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것이다.
최근 건강에 대한 관심이 증가하면서 많은 사람들이 휴대하면서 자신의 생체 정보를 측정하여 즉시 확인함으로써 자신의 건강 관리를 하고자 하는 요구가 증가하고 있다. 이러한 요구에 따라 언제 어디서나 자신의 건강 상태를 체크할 수 있는 휴대 가능한 생체 정보 측정 장치가 각광 받고 있다.
이를 위해 상기 생체 정보 측정 장치는 휴대가 용이하고 사용이 간편한 휴대 단말과 같은 전자 장치에 모듈 형태로 구비되거나 어플리케이션 형태로 다운로드 받을 수 있도록 제공될 수 있다.
이러한 생체 정보 측정 가능한 전자 장치는 생체 정보의 종류에 따라 신체의 해당 부위에 다수의 전극을 부착 또는 접촉시켜 생체 정보를 측정하고, 측정된 생체 정보를 분석하여 제공된 피검자의 다양한 생체 지수 및 체성분 등을 통해 건강 상태를 바로 확인하는 것이 가능해졌다.
심장박동이 너무 늦거나, 너무 빠르거나 또는 규칙적이지 않은 상태, 즉 심장박동이 정상이 아닌 상태를 부정맥(Arrhythmia)이라고 한다. 심방세동(AF; Atrial Fibrillation)은 이 부정맥 중의 하나인데, 심방이 정상적으로 박동하지 않고 각 부분이 무질서하고 가늘게 떨고 있는 상태이며, 이에 따라 빠르고 불규칙한 심박동을 보이게 된다.
심방세동은 비교적 자주 나타나는 부정맥 중 하나이며, 치료를 필요로 하는 부정맥 중에서는 가장 흔하여 전체 부정맥 관련 입원 환자의 약 33%가 심방세동 환자이다. 이와 같이 빈발하는 심방세동을 조기에 정확히 예측하는 것은 의학적으로 큰 의미가 있다.
심방이 정상적인 수축을 하지 못하고 가늘게 떨고 있는 상태인 심방세동이 발생했을 경우, 그 자체로도 호흡곤란이나 흉통 등의 증상을 유발할 수 있다. 그러나, 이와 같은 심방세동 자체의 증상 이외에도 더 심각하고 위험한 부정맥이 일어날 확률이 높아지며, 심방세동으로 인하여 혈액이 심장 밖으로 효과적으로 펌프질되지 못함으로써 파생되는 각종 심각한 문제들의 위험도도 동시에 증가하게 된다.
따라서, 심방세동 정확히 예측할 수 있게 되면, 다양한 심방 페이싱(pacing) 방법들을 고려하여 심방세동을 예방할 수 있는 가능성을 높여서 입원 비용이나 환자의 고통 경감에 도움을 줄 수 있다.
본 발명은 서로 다른 위치에서 측정된 생체 신호를 이용하여 사용자 상태를 모니터링할 수 있는 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 비정상 호흡 상태와 비정상 심장 상태를 동시에 모니터링 하기 위해 제1 위치에 전극을 배치하여 호흡 신호와 심전도 신호를 측정한 후 의심 상황 발생 시 의심 상황에 해당하는 신호를 정확하게 측정할 수 있는 제2 위치로 전극이 이동되도록하는 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제1 위치에서 측정된 제1 생체 신호 및 제2 위치에서 측정된 제2 생체 신호를 이용하여 비정상 호흡 상태와 비정상 심장 상태를 정확하게 검출할 수 있도록 하는 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템은 사용자의 신체 중 서로 다른 위치에 접촉한 상태로 위치하면 해당 위치에서 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호를 생성하여 제공하는 생체 신호 측정 장치 및 상기 사용자의 신체 중 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치로부터 제1 생체 신호를 기초로 사용자 상태 이상 의심 신호가 생성되면 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생하고, 상기 사용자의 신체 중 제2 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치로부터 제2 생체 신호를 수신하면 저장하는 사용자 상태 모니터링 장치를 포함한다.
또한 이러한 목적을 달성하기 위한 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 방법은 사용자의 신체 중 제1 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치가 제1 생체 신호를 생성하여 사용자 상태 모니터링 장치에 제공하는 단계, 상기 사용자 상태 모니터링 장치가 제1 생체 신호를 기초로 사용자 상태 이상 의심 신호가 생성되면 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생하는 단계, 상기 사용자에 의해 상기 사용자의 신체 중 제2 위치로 생체 신호 측정 장치가 이동한 후, 상기 제2 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치가 제2 생체 신호를 생성하여 사용자 상태 모니터링 장치에 제공하는 단계 및 상기 사용자 상태 모니터링 장치가 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 이용하여 사용자의 상태를 모니터링하는 단계를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 서로 다른 위치에서 측정된 생체 신호를 이용하여 호흡 신호와 심전도 신호를 측정할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 비정상 호흡 상태와 비정상 심장 상태를 동시에 모니터링 하기 위해 제1 위치에 전극을 배치하여 호흡 신호와 심전도 신호를 측정한 후 의심 상황 발생 시 의심 상황에 해당하는 신호를 정확하게 측정할 수 있는 제2 위치로 전극이 이동될 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 제1 위치에서 측정된 제1 생체 신호 및 제2 위치에서 측정된 제2 생체 신호를 이용하여 비정상 호흡 상태와 비정상 심장 상태를 정확하게 검출할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 및 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따라 서로 다른 위치에서 센싱된 생체 신호를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 과정에서 생체 신호 측정 위치를 변경하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 발명에 따른 “생체 신호 측정 장치”는 모바일 의료기기, 카메라 (camera), 또는 웨어러블 장치 (wearable device)(예: 스마트 안경, 머리 착용형 장치 (head-mounted-device(HMD)), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리 (appcessory), 전자 문신, 스마트 미러 및 스마트 와치 (smart watch) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 “사용자 상태 모니터링 장치”는 스마트폰 (smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기 (mobile phone), 화상 전화기, 전자북 리더기 (e-book reader), 데스크탑 PC (desktop personal computer), 랩탑 PC (laptop personal computer), 넷북 컴퓨터 (netbook computer), 워크스테이션 (workstation), 서버, PDA(personal digital assistant) 및 PMP (portable multimedia player) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 “심전도 신호”는 P파, Q파, R파, S파, T 파가 존재한다. 각 문자는 일반적인 [0135] 심장박동에 있는 특정 특징에 대응된다. "R-파(R-wave)" 부분은 심장박동의 시간과 가장 일반적으로 관련된 스파이크(spike)이다.
R-파는 "Q-파"와 "S-파"로 묶여 QRS 복합체(또는 QRS-파)라고 할 수 있는 것을 형성할 수 있다. QRS 복합체는 심실 탈분극(ventricular depolarization)을 나타내는 파동(또는 파형) 그룹이다. QRS-복합체는 심실들을 통한 심장 전기 충격의 통과에 의해 생성된 세 가지 뚜렷한 파동들을 포함할 수 있으며, 각 심실 수축의 시작 시에 발생할 수 있다.
일부 표면 심전도에서, R-파는 상향 편향이고, 제1 하향 편향은 Q-파를 나타내며, 최종 하향 편향은 S-파이다. Q 및 S 파들은 약할 수 있으며 때때로 부재한다. QRS 복합체 이후, 심실들의 재분극(또는 회복)을 나타내는 T-파가 있을 수 있다. QRS 복합체 이전에, P-파가 있을 수 있는데, 이는 심방의 자극(excitation)에 의해 생성되는 정상적인 표면 심전도에서 양의 편향이 될 수 있다. P-파는 본질적인 심방 이벤트인, 심방 탈분극을 나타낼 수 있다.
상기의 심전도 신호는 제1 위치 및 제2 위치에서 측정될 수 있으며, 제1 위치가 경부인 경우 제1 위치에서 P파, Q파, R파, S파, T 파로 이루어진 심장 파형이 측정되지 않는다. 상기와 같이, 제1 위치에서 P파, Q파, R파, S파, T 파로 이루어진 심장 파형을 측정할 수 없으나 제1 위치에서 측정된 심전도 신호를 기초로 비정상 심장 상태로 의심되는 경우, 심전도 신호를 정확히 측정되는 위치로 생체 신호 측정 장치가 이동될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명에 따른 “제1 위치”는 사용자의 신체 중 첫 번째로 접촉된 부위를 의미하고, “제2 위치”는 제1 위치에서 측정된 제1 생체 신호를 기초로 비정상 호흡 상태 및 비정상 심장 상태가 의심되는 경우 의심이 되는 호흡 신호 또는 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있도록 이동되는 두 번째 위치를 의미한다. 예를 들어, “제2 위치”는 비정상 호흡이 의심되는 경우 호흡 신호를 정확하게 측정될 수 있는 심장이 될 수 있고, 비정상 심장 상태가 의심되는 경우 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있는 양손이 될 수 있다.
상기와 같이, 본 발명은 제1 위치 및 제2 위치에서 측정된 생체 신호를 이용하여 사용자의 비정상 호흡 및 비정상 심장 상태를 모니터링할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.
도 1을 참조하면, 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템은 생체 신호 측정 장치(100) 및 사용자 상태 모니터링 장치(200)를 포함한다.
도 1은 설명의 편의를 위해서 생체 신호 측정 장치(100) 및 사용자 상태 모니터링 장치(200)를 구분하여 도시한 후 설명하였으나, 실시예에 따라 생체 신호 측정 장치(100) 및 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 하나의 구성 요소로 구현될 수 있으며, 생체 신호 측정 장치(100) 및 사용자 상태 모니터링 장치(200)가 하나의 구성 요소로 구성되는 경우 아래에서 설명하는 기능은 하나의 구성 요소에서 실행될 수 있다.
생체 신호 측정 장치(100)는 사용자의 신체 중 일부에 접촉한 상태로 위치하면 해당 위치의 생체 신호를 생성하는 장치이다. 이러한 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자의 몸에 착용될 수 있는 웨어러블 장치로 구현될 수 있다.
이러한 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자의 신체 중 제1 위치에 접촉한 상태에서 특정 주파수의 전류가 흘려지면 해당 제1 위치의 생체 신호를 센싱한다.
일 실시예에서, 생체 신호 측정 장치(100)는 인체에 무해한 특정 주파수(32kHz, 64kHz 등)로 100㎂ 이하의 전류가 흘려지면 해당 위치의 생체 신호를 센싱한다.
이러한 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자의 조작에 따라 사용자의 신체 중 일부에 접속한 상태로 제1 위치할 수 있으며, 제1 위치에서 제1 생체 신호를 생성하여 사용자 상태 모니터링 장치(200)에 제공할 수 있다. 이때, 제1 위치는 심전도 신호를 정확히 측정할 수 없는 위치이기 때문에 심전도 신호는 P파, Q파, R파, S파, T 파가 정확히 존재하지 않을 수 있다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 심전도 신호를 분석하여 비정상 심장 상태가 의심되는 경우 생체 신호 측정 장치(100)의 접촉 위치를 제1 위치에서 심전도 신호를 정확하게 측정할 수 있는 제2 위치로 이동되도록 하는 것이다.
또한, 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자의 조작에 따라 제1 위치에서 제2 위치로 이동될 수 있으며, 제2 위치에서 제2 생체 신호를 생성하여 사용자 상태 모니터링 장치(200)에 제공할 수 있다. 이때, 제2 위치는 제1 위치에서 측정된 제1 생체 신호를 기초로 비정상 호흡 상태 및 비정상 심장 상태가 의심되는 경우 의심이 되는 호흡 신호 또는 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있도록 이동되는 두 번째 위치를 의미한다.
예를 들어, “제2 위치”는 비정상 호흡이 의심되는 경우 호흡 신호를 정확하게 측정될 수 있는 심장이 될 수 있고, 비정상 심장 상태가 의심되는 경우 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있는 양손이 될 수 있다.
사용자 상태 모니터링 장치(200)는 서로 다른 위치에서 수신된 생체 신호를 이용하여 사용자의 비정상 호흡 및 비정상 심장 상태를 모니터링하는 장치이다.
먼저, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호(즉, 심전도 신호 및 호흡 신호)를 모니터링하여 사용자의 비정상 호흡 및 비정상 심장 상태를 모니터링한다. 이때, 비정상 호흡은 빈호흡, 과호흡, 마른 기침, 습한 기침, 천명 등을 포함하고, 비정상 심장 상태는 빈맥, 부정맥 등을 포함할 수 있다.
하지만, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 제1 생체 신호를 수신한 후 이를 이용하여 비정상 호흡을 모니터링하는 과정에서 문제점이 발생한다.
즉, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 심전도 신호는 P파, Q파, R파, S파, T 파가 정확히 존재하지 않을 수 있기 때문에, R파에서 다음의 R파까지의 간격을 이용한 심박수 측정은 가능하지만, 심장 파형(PQRST)을 측정하기 힘들다는 문제점이 있다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 심전도 신호에서 R파에서 다음의 R파까지의 간격을 이용한 심박수 및 심전도를 분석하고, 분석 결과 비정상 심박 패턴이 인식되는 경우 비정상 심장 상태 의심 신호를 생성한다.
또한, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 호흡 신호에서 흡기(Inspiration)와 호기(Expiration)간의 주기를 이용하여 호흡수 측정은 가능하지만 호흡량 측정의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 호흡 신호에서 흡기(Inspiration)와 호기(Expiration)간의 주기를 이용하여 호흡수를 측정하고, 측정 결과 비정상 호흡 패턴이 인식되는 경우 비정상 호흡 상태 의심 신호를 생성한다.
상기와 같이, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호 중 어느 하나의 의심 신호를 생성하는 경우, 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생한 후 사용자에 의해 전극이 제1 위치에서 제2 위치로 이동하도록 한다.
이때, 전극 위치 변경을 지시하는 알림은 음성 안내, 경고등, 경고음, 진동 등으로 구현될 수 있으며, 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 장치(200)에 디스플레이부가 존재하는 경우 디스플레이를 통해 표시될 수 있도록 한다.
상기와 같이, 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생할 때 제2 위치도 함께 제공할 수 있다. 이때, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 의심 신호의 종류에 따라 서로 다른 제2 위치를 제공하여 심전도 신호 또는 호흡 신호가 정확히 측정되도록 한다.
일 실시예에서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 비정상 심장 상태 의심 신호가 발생되고 비정상 호흡 상태 의심 신호가 발생되지 않은 경우, 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 한다.
다른 일 실시예에서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 비정상 심장 상태 의심 신호가 발생되지 않고 비정상 호흡 상태 의심 신호가 발생되지 않은 경우, 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 한다.
또 다른 일 실시예에서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호가 함께 발생된 경우, 심전도 신호 및 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 한다.
상기와 같이 이동되어야 하는 제2 위치와 함께 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 제공하여 생체 신호 측정 장치(100)의 위치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동되도록 한 후, 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 제2 생체 신호를 수신하면, 제2 생체 신호를 이용하여 생체 신호 측정 장치(100)의 위치가 제2 위치에서 센싱된 신호인지 여부를 판단한다.
일 실시예에서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 비교하여 상이한지 여부에 따라 상기 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호의 크기, 경보양 등을 비교하여 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었는지 여부를 판단할 수 있다.
즉, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호가 상이하면 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었다고 판단하고, 제2 생체 신호를 저장한다.
도 2는 본 발명에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치(100)로부터 제1 생체 신호를 수신한다(단계 S210).
사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 생체 신호 중 심전도 신호를 이용하여 심박수 및 심전도를 분석한다(단계 S220). 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 심박수 및 심전도를 분석하여 분석 결과 비정상 심박 패턴이 인식되는 경우(단계 S225), 비정상 심장 상태 의심 신호를 생성한다(단계 S230).
또한, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 생체 신호 중 호흡 신호에서 흡기(Inspiration)와 호기(Expiration)간의 주기를 이용하여 호흡수를 측정하고(단계 S235), 측정 결과 비정상 호흡 패턴이 인식되는 경우(단계 S240) 비정상 호흡 상태 의심 신호를 생성한다(단계 S245).
상기와 같이, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호 중 어느 하나의 의심 신호를 생성하는 경우, 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생한 후 사용자에 의해 전극이 제1 위치에서 제2 위치로 이동하도록 한다(단계 S250).
이때, 전극 위치 변경을 지시하는 알림은 음성 안내, 경고등, 경고음, 진동 등으로 구현될 수 있으며, 생체 신호를 이용한 생체 신호 측정 장치(100)에 디스플레이부가 존재하는 경우 디스플레이를 통해 표시될 수 있도록 한다.
상기와 같이 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 제공하여 생체 신호 측정 장치(100)의 위치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동되도록 한 후, 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 제2 생체 신호를 수신하면, 제2 생체 신호를 이용하여 생체 신호 측정 장치(100)의 위치가 제2 위치에서 센싱된 신호인지 여부를 판단한다(단계 S255).
단계 S225에 대한 일 실시예에서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 비교하여 상이한지 여부에 따라 상기 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었는지 여부를 판단할 수 있다.
즉, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호가 상이하면 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었다고 판단하고, 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호가 동일하면 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되지 않았다고 판단할 수 있다.
만일, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었다고 판단되면, 제2 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치로부터 제2 생체 신호를 수신하여 저장한다(단계 S260).
도 3 및 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자의 신체 중 일부에 접촉한 상태로 위치하면 해당 위치의 생체 신호를 생성한다. 즉, 생체 신호 측정 장치(100)는 비정상 호흡 상태와 비정상 심장 상태를 동시에 모니터링 하기 위해 경부(Neck)에 위치하며 호흡(Respiration) 신호와 심전도(Electrocardiography, ECG or EKG) 신호를 측정한다.
도 3의 참조번호(b)와 같이 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자 생체 신호 측정 장치(100)에 호흡을 측정하기 위해서 상기 경부 전극에 인체에 무해한 100㎂ 이하의 전류를 특정 주파수(32kHz, 64kHz 등)이 주입되면, 상기 경부 전극을 통해 생체 전위차(Voltage)를 측정할 수 있다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 생체 신호 측정 장치(100)로부터 수신된 생체 전위차를 이용하여 호흡 신호에서 흡기(Inspiration), 호기(Expiration) 뿐만 아니라 기침(Cough)과 같은 특정 패턴을 검출할 수 있다.
또한, 도 3의 참조번호(b)와 같이 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자 생체 신호 측정 장치(100)의 전극을 통해 심장과 관련된 심전도(Electrocardiography, ECG or EKG) 신호를 측정하고, 심장에서 유도되어 피부에서 생체 전위(V)로 측정되는 LEAD I 유사 심전도 신호를 통해 심박수 뿐만 아니라 빈맥, 부정맥을 검출할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호(즉, 심전도 신호 및 호흡 신호)를 모니터링하여 도 5(a)의 사용자의 비정상 호흡 및 도 5(b)의 비정상 심장 상태를 표시할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따라 서로 다른 위치에서 센싱된 생체 신호를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치(100)로부터 제1 생체 신호를 수신하고, 제2 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치(100)로부터 제2 생체 신호를 수신한다. 이때, 제1 위치에서 측정된 제1 생체 신호 중 심전도 신호는 도 6(a)와 같다. 하지만, 제1 위치는 심전도 신호를 정확히 측정할 수 없는 위치이기 때문에 도 6(a)의 심전도 신호는 P파, Q파, R파, S파, T 파가 정확히 존재하지 않을 수 있다.
이와 같은 이유로, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 심전도 신호는 P파, Q파, R파, S파, T 파가 정확히 존재하지 않을 수 있기 때문에, R파에서 다음의 R파까지의 간격을 이용한 심박수 측정은 가능하지만, 심장 파형(PQRST)을 측정하기 힘들다는 문제점이 있다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 심전도 신호를 분석하여 비정상 심장 상태가 의심되는 경우 생체 신호 측정 장치(100)의 접촉 위치를 제1 위치에서 심전도 신호를 정확하게 측정할 수 있는 제2 위치로 이동되도록 하는 것이다.
제2 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치(100)로부터 수신한 제2 생체 신호 중 심전도 신호는 도 6(b)와 같다. 제2 위치는 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있는 위치이기 때문에 도 6(b)의 심전도 신호는 P파, Q파, R파, S파, T 파가 정확히 존재한다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제2 위치에 접촉한 생체 신호 측정 장치(100)로부터 수신한 제2 생체 신호 중 심전도 신호를 이용하여 심장 파형(PQRST)을 측정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 과정에서 생체 신호 측정 위치를 변경하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7을 참조하면, 사용자는 도 7(a)와 같이 생체 신호 측정 장치(100)는 사용자의 신체 중 제1 위치(즉, 경부)에 접촉한 상태로 위치하면 제1 위치(즉, 경부)에 대한 제1 생체 신호를 생성하여 사용자 상태 모니터링 장치(200)에 제공한다.
사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호(즉, 심전도 신호 및 호흡 신호)를 모니터링하여 사용자의 비정상 호흡 및 비정상 심장 상태를 모니터링한다.
하지만, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 제1 생체 신호를 수신한 후 이를 이용하여 비정상 호흡을 모니터링하는 과정에서 문제점이 발생한다.
즉, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 심전도 신호는 P파, Q파, R파, S파, T 파가 정확히 존재하지 않을 수 있기 때문에, R파에서 다음의 R파까지의 간격을 이용한 심박수 측정은 가능하지만, 심장 파형(PQRST)을 측정하기 힘들다는 문제점이 있다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 심전도 신호에서 R파에서 다음의 R파까지의 간격을 이용한 심박수 및 심전도를 분석하고, 분석 결과 비정상 심박 패턴이 인식되는 경우 비정상 심장 상태 의심 신호를 생성한다.
또한, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 호흡 신호에서 흡기(Inspiration)와 호기(Expiration)간의 주기를 이용하여 호흡수 측정은 가능하지만 호흡량 측정의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치(100)으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 호흡 신호에서 흡기(Inspiration)와 호기(Expiration)간의 주기를 이용하여 호흡수를 측정하고, 측정 결과 비정상 호흡 패턴이 인식되는 경우 비정상 호흡 상태 의심 신호를 생성한다.
상기와 같이, 사용자 상태 모니터링 장치(200)는 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호 중 어느 하나의 의심 신호를 생성하는 경우, 도 7(b)와 같이 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생한 후 사용자에 의해 전극이 제1 위치(즉, 경부)에서 제2 위치(즉, 양손)로 이동하도록 한다.
이때, 전극 위치 변경을 지시하는 알림은 음성 안내, 경고등, 경고음, 진동 등으로 구현될 수 있으며, 도 7(b)와 같이 생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 장치(200)에 디스플레이부가 존재하는 경우 디스플레이를 통해 표시될 수 있도록 한다. 상기와 같이, 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 발생할 때 도 7(b)와 같이 제2 위치(즉, 양손)도 함께 제공할 수 있다.
한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 생체 신호 측정 장치
200: 사용자 상태 모니터링 장치

Claims (10)

  1. 사용자의 조작에 따라 사용자의 신체 중 일부에 접속한 상태로 제1 위치할 수 있으며, 상기 제1 위치에서 제1 생체 신호를 생성하여 사용자 상태 모니터링 장치에 제공하고, 사용자 상태 모니터링 장치에 의해 비정상 심장 상태가 의심되는 경우 접촉 위치를 제1 위치에서 제2 위치로 이동하여 제2 생체 신호를 생성하는 생체 신호 측정 장치; 및
    제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 호흡 신호에서 흡기와 호기간의 주기를 이용하여 호흡수를 측정하고, 측정 결과 비정상 호흡 패턴이 인식되는 경우 비정상 호흡 상태 의심 신호를 생성하고, 비정상 심장 상태 의심 신호가 발생되고 비정상 호흡 상태 의심 신호가 발생되지 않은 경우, 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하고, 비정상 심장 상태 의심 신호가 발생되지 않고 비정상 호흡 상태 의심 신호가 발생되지 않은 경우, 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하고, 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호가 함께 발생된 경우, 심전도 신호 및 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하고, 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호가 함께 발생된 경우, 심전도 신호 및 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하고, 상기 제2 위치와 함께 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 제공하여 생체 신호 측정 장치의 위치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동되도록 한 후, 생체 신호 측정 장치으로부터 제2 생체 신호를 수신하면, 제2 생체 신호를 이용하여 생체 신호 측정 장치의 위치가 제2 위치에서 센싱된 신호인지 여부를 판단하고, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 비교하여 상이한지 여부에 따라 상기 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었는지 여부를 판단하는 사용자 상태 모니터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는
    생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 사용자 상태 모니터링 장치에서 실행되는 사용자 상태 모니터링 방법에 있어서,
    생체 신호 측정 장치가 사용자의 조작에 따라 사용자의 신체 중 일부에 접속한 상태로 제1 위치할 수 있으며, 상기 제1 위치에서 제1 생체 신호를 생성하여 상기 사용자 상태 모니터링 장치에 제공하는 단계;
    상기 사용자 상태 모니터링 장치가 상기 제1 위치에 접촉된 생체 신호 측정 장치으로부터 수신된 제1 생체 신호 중 호흡 신호에서 흡기와 호기간의 주기를 이용하여 호흡수를 측정하고, 측정 결과 비정상 호흡 패턴이 인식되는 경우 비정상 호흡 상태 의심 신호를 생성하고, 비정상 심장 상태 의심 신호가 발생되고 비정상 호흡 상태 의심 신호가 발생되지 않은 경우, 심전도 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하는 단계;
    상기 사용자 상태 모니터링 장치가 비정상 심장 상태 의심 신호가 발생되지 않고 비정상 호흡 상태 의심 신호가 발생되지 않은 경우, 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하고, 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호가 함께 발생된 경우, 심전도 신호 및 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하는 단계;
    상기 사용자 상태 모니터링 장치가 비정상 심장 상태 의심 신호 및 비정상 호흡 상태 의심 신호가 함께 발생된 경우, 심전도 신호 및 호흡 신호를 정확히 측정할 수 있는 제2 위치를 제공하여 심전도 신호가 정확히 측정되도록 하고, 상기 제2 위치와 함께 전극 위치 변경을 지시하는 알림을 제공하여 생체 신호 측정 장치의 위치가 제1 위치에서 제2 위치로 이동되도록 한 후, 생체 신호 측정 장치으로부터 제2 생체 신호를 수신하면, 제2 생체 신호를 이용하여 생체 신호 측정 장치의 위치가 제2 위치에서 센싱된 신호인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 사용자 상태 모니터링 장치가 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호를 비교하여 상이한지 여부에 따라 상기 생체 신호 측정 장치가 제2 위치로 이동되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    생체 신호를 이용한 사용자 상태 모니터링 방법.
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