KR20180009222A - 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사물인터넷(IoT) 기반의 스마트 주얼리 단말기를 매개로 인지한 사용자의 생체정보 및 활동정보를 추론하여 우울증 치료에 활용할 수 있는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템은, 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하는 스마트 주얼리 단말기; 상기 스마트 주얼리 단말기로부터 수신된 생체정보 및 활동정보를 화면에 표시하며, 우울증 모니터링 애플리케이션이 설치된 사용자 스마트 단말기; 및 상기 사용자 스마트 단말기로부터 전송된 생체정보 및 활동정보를 수신하고 이를 분석하여 사용자의 우울증 발생여부를 판단하며, 사용자가 우울증 인지 및 케어를 위한 서비스를 제공받도록 사용자의 생체정보 및 활동정보를 의료기관에 전송하는 클라우드 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템{Smart jewelry system for depression cognitive and care}

본 발명은 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사물인터넷(IoT) 기반의 스마트 주얼리 단말기를 매개로 인지한 사용자의 생체정보 및 활동정보를 추론하여 우울증 치료에 활용할 수 있는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템에 관한 것이다.

우울증은 감정을 조절하는 뇌의 기능에 변화가 생겨'부정적인 감정'이 나타나는 병이며, 전 세계적으로 1억 명 이상이 앓고 있는 질환이다.

우리나라에서는 2015년 60만 1000여명으로 2011년 (53만4800여명) 대비 12% 증가했다.

우울증의 본질은 생리학적, 해부학적 문제와 부정적인 감정은 인체 구조의 변화에 따른 결과에 해당한다.

우울증은 일반적으로 남성보다 여성에게서 2배 정도 많이 나타나며, 여성들은 일반적으로 남성보다 세로토닌 수치가 높은 것으로 나타나지만 여성은 세로토닌의 농도가 조금만 변해도 민감하게 반응하기 때문에 우울증에 걸릴 확률이 더 높다.

멜라토닌이라는 인체의 생체 시계 역할을 하는 호르몬이 수면과 연관되어 있어 부족할 경우 불면증에 시달리게 되며, 수면욕 외에도 식욕, 성욕 등 생리 기능에 관여하기 때문에 부족할 경우 무기력증에 빠질 수 있다.

병적 증세의 우울증은 스스로 인지하지 못하는 경우도 있으나, 정도에 따라 '경한 수준의 우울증'과 '중한 수준의 우울증'으로 구분되나 우울증으로 진단받기 전 단계에서 우리 신체의 우울감의 요소를 인지시키고 경각시키는 행위가 필요한 시기라도 생각된다.

이러한 기술의 일예가 하기 문헌 1에 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에는 사용자의 활동 정보 또는 생체 정보를 실시간으로 수집하는 사용자 정보 수집 모듈 및 사용자 정보 수집 모듈이 수집한 정보를 실시간으로 분석하여 우울감 정도를 수치화하는 사용자 정보 분석 모듈을 포함함으로써, 사용자의 일상적인 활동 내에서 자동으로 우울감을 모니터링 할 수 있는 사용자 정보 기반 우울감 모니터링 시스템 및 방법에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 제한된 범주의 정보를 수집 및 가공하는데 초점을 두고 있었으므로 생성된 정보 서비스를 사용자에게 신속하고 편리하게 제공하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 사물인터넷은 현재 초기 단계로 서비스 제공을 위한 구체적인 모델이 정립되지 않은 상태이며, 이와 같은 우울증 인지 및 케어를 위한 사물인터넷 서비스를 제공하기 위한 구체적인 방안의 모색이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1626834호(2016.05.27 등록)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 사용자의 생체정보 데이터, 외부환경 및 데이터에 대한 수집, 저장, 분석 등을 종합적으로 활용함으로써, 효율적인 우울증 치료를 가능하게 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 사용자의 건강상태 이상 여부를 시각적으로 표시하도록 함으로써, 사용자의 건강상태의 변화를 사용자에게 수시로 피드백시켜 건강관리에 주의를 줄 수 있는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 온톨로지를 기반으로 추론하여 우울증을 예방함은 물론 우울증에 대해 신속하게 대처할 수 있는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템은, 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하는 스마트 주얼리 단말기(10); 상기 스마트 주얼리 단말기로부터 수신된 생체정보 및 활동정보를 화면에 표시하며, 우울증 모니터링 애플리케이션이 설치된 사용자 스마트 단말기(20); 및 상기 사용자 스마트 단말기로부터 전송된 생체정보 및 활동정보를 수신하고 이를 분석하여 사용자의 우울증 발생여부를 판단하며, 사용자가 우울증 인지 및 케어를 위한 서비스를 제공받도록 사용자의 생체정보 및 활동정보를 의료기관에 전송하는 클라우드 서버(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스마트 주얼리 단말기(10)는 사용자의 신체에 착용하는 주얼리 본체(11); 사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하는 센싱부(12); 상기 센싱부에서 센싱된 생체정보 및 활동정보를 저장하는 메모리부(13); 상기 메모리부에 저장된 생체정보 및 활동정보와 임계값을 비교하여 사용자의 우울감 지수를 판단하고, LED 점등을 선택적으로 제어하는 제어부(14); 상기 제어부의 제어에 의해 작동되어 빛을 발산하며, 우울감 지수별로 다수의 색상으로 구분되는 다수의 LED(15); 상기 스마트 주얼리 단말기가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리부(16); 및 상기 메모리부(13)에 저장된 사용자의 각종 정보를 사용자 스마트 단말기에 전송하는 블루투스 모듈(17)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 생체정보는 심전도, 맥박, 에너지 소비량 및 대사량 중 어느 하나의 정보인 것을 특징으로 한다.

상기 활동정보는 GPS 위치 인식 기능을 이용한 위치 추적 및 스마트 단말기 사용시간 및 사용자 입력 정보 중 어느 하나의 정보인 것을 특징으로 한다.

상기 사용자 스마트 단말기(20)를 통해 근전도 검사, 뇌전도 검사, 칼로리 섭취량, 수면, 배변활동 유무, 가족력 및 성별의 정보를 입력하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(14)는 생체정보 및 활동정보를 근거로 온톨로지 기반으로 추론하고, 생체정보 및 활동정보의 임계값 초과 시 추론 결과를 통해 우울감 지수에 따라 해당 LED를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 스마트 주얼리 단말기(10)는 사용자 스마트 단말기를 통해 사용자가 수동으로 입력한 데이터를 수신하는 데이터 입력부(18)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템은, 사용자의 생체정보 데이터, 외부환경 및 데이터에 대한 수집, 저장, 분석 등을 종합적으로 활용하여 우울증 예방은 물론 우울증에 대하여 신속하게 대처할 수 있으며, 특히 우울증이 의심되는 사용자에게 수시로 경고하는 피드백을 반복하면서 우울증에 대한 경각심을 불러일으키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 스마트 주얼리 단말기를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 주얼리 단말기의 착용 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 스마트 주얼리 단말기의 다른 착용 예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 사용자 스마트 단말기에 설치된 애플리케이션을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템의 온톨로지 구성을 도시한 도면.
도 7은 OWL을 이용한 상황 모델링을 도시한 도면.
도 8은 우울감정의 의미표현 온톨로지를 도시한 도면.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템을 도시한 구성도이다.

본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템은, 스마트 주얼리 단말기(10), 사용자 스마트 단말기(20) 및 클라우드 서버(30)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 스마트 주얼리 단말기를 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스마트 주얼리 단말기의 착용 예를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 스마트 주얼리 단말기의 다른 착용 예를 도시한 도면이다.

상기 스마트 주얼리 단말기(10)는 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하는 것으로, 단순히 몸에 지니는 기기라는 인식을 갖지 않도록 장식물 개념으로 제작된 것이 특징이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 스마트 주얼리 단말기(10)는 사용자의 신체에 착용하는 주얼리 본체(11), 사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하는 센싱부(12), 상기 센싱부에서 센싱된 생체정보 및 활동정보를 저장하는 메모리부(13), 상기 메모리부에 저장된 생체정보 및 활동정보와 임계값을 비교하여 사용자의 우울감 지수를 판단하고, LED 점등을 선택적으로 제어하는 제어부(14), 상기 제어부의 제어에 의해 작동되어 빛을 발산하며, 우울감 지수별로 다수의 색상으로 구분되는 다수의 LED(15), 상기 스마트 주얼리 단말기가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리부(16) 및 상기 메모리부(13)에 저장된 사용자의 각종 정보를 사용자 스마트 단말기에 전송하는 블루투스 모듈(17)을 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 주얼리 본체(11)는 다양한 형상 및 사이즈를 갖는 장식물로서, 사용자의 손목에 착용할 수 있도록 팔찌 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 시계줄, 플렉시블한 밴드 등의 고정수단을 주얼리 본체에 연결하여 착용할 수도 있다.

또 다른 방식으로, 도 4에 도시된 바와 같이 여성들을 위하여 주얼리 본체에 띠 형태의 밴드를 고정하여 사용자의 목 부위에 착용하거나 혹은 주얼리 본체의 후면에 핀을 구비하여 사용자의 옷에 고정할 수도 있다.

상기 주얼리 본체는 합성수지 재질의 가는 튜브 또는 금속 재질의 와이어 등으로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 주얼리 본체의 형상은 성별 및 취향 등에 따라 다양한 형상으로 제작될 수 있기 때문에 특별히 한정하지는 않는다.

상기 센싱부(12)는 사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하며, 상기 생체정보는 심전도, 맥박, 에너지 소비량 및 대사량 중 어느 하나의 정보를 수집할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 스마트 주얼리 단말기의 센싱방식에 대한 다양한 일예를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 체성신경계의 반응은 근전도(EMG)를 사용하여 측정하고, 자율신경계의 반응은 뇌전도(EEG)을 사용하여 측정할 수 있다.

이 과정에서 자율신경계를 구성하는 교감신경계와 부교감신경계는 길항작용을 하며 특히 심장박동은 이러한 자극에 복합적으로 반응한다. 교감신경이 흥분하면 심장박동이 빨라지고 혈압이 상승하며 동공이 확대되며 신체 전반에서 에너지의 소비를 보이고, 신진대사 속도도 감소하는 경향을 보인다.

부교감신경계 활성화되면 심장은 천천히 뛰지만 자극에 빠르게 반응한다. 자율신경계의 활동은 신체가 활동 상태에 있을 때에는 교감신경의 지배하에 있으며 신체 내의 에너지를 축척하고, 휴식하는 상태에는 부교감신경의 작용이 우세하게 된다. 교감과 부교감신경의 흥분이나 억제는 부정적인 감정인 우울감을 유발한다.

(1) 심박수와 맥박

심장박동은 심장의 수축 운동으로 동맥에서 온 몸으로 혈액을 내보내고, 다시 확장하여 정맥의 피를 받아들이며 수축과 이완하는 움직임을 의미하는데 생명유지를 위한 활동이기도 하며 사람의 감정과 분위기 등 내외부의 환경자극에 대한 활동 전반에 반응을 한다.

맥박은 심장이 박동으로 인해 심장에서 나오는 혈액이 동맥의 벽에 닿아 생기는 주기적인 파동을 말하며 동맥에서만 느낄 수 있으므로, 동맥과 피부가 가까운 손목이나 목과 관자놀이 부위에서 쉽게 측정한다. 1분 맥박수가 100회 이상으로 빨라지는 경우를 빈맥부정맥(Arrhythmia)이라고 하며, 1분 맥박수가 60이하 미만으로 느려지는 경우를 서맥부정맥(Bradyarrhythmias)이라고 한다. 최근에는 심장이 규칙적으로 뛰지 않고 무질서 하게 뛰는 심방세동(Atrial Fibrillation)으로 구분된다.

맥박이 정상보다 빠른 경우, 가슴 두근거림이나 호흡곤란, 흉통, 어지러움 및 실신 등의 증상이 나타날 수 있으며, 맥박이 정상보다 느린 경우, 충분한 혈액이 우리 몸 전체에 공급되지 못하기 때문에 쉽게 피로를 느끼고, 심한 경우 실신을 하거나 기절하는 등의 증상도 나타난다.

심장박동변이도 측정용 센서는 심전도센서에서 분석하는 방법과 맥박(pulse)센서에서 분석하는 방법이 있다.

(2) 활동량

자이로센서의 입력변수를 활용하여 에너지 소비량과 대사량를 추정하고 MET Sedentary(1-1.5METs), light(1.5-3METs), Moderate(3~6METs), IntenseㅇVigoro us(>6 METs) 4단계로 나눈다.

자이로센서로부터 획득한 데이터와 성별, 나이, 키, 몸무게의 사용자 정보와 결합하여 활동량을 산출하거나 움직임의 상태의 행동인식을 위한 정보로 사용되며 운동량 측정이나 BMI(Body Mass Index)계산 등 건강상태를 측정하는데 사용한다. 우울감 지수 반영할 부분은 3MET 이하의 움직임인 비활동에 대한 시간을 반영하는 것이 바람직하다.

(3) 수면상태

우울증 환자의 4/5 정도가 수면 장애를 호소하는데 특히 아침까지 충분히 잠을 못 이루고 일찍 깨거나 밤사이 자주 깨는 증상을 보인다.

일반적으로 수면시간은 7-8시간 이상을 권장하고 있지만 잠들기 어려운 경우, 잠들었다가 일찍 깨는 경우, 너무 일찍 깨서 다시 잠들기 어려운 경우 등을 불면증으로 보고 2주 이상 반복하면 우울감에 지수에 영향을 미치는 것으로 판단한다.

(4) 음식 섭취와 칼로리 소모

많은 우울증 환자가 식욕감소와 체중저하를 보이는데 일부 환자는 반대로 식욕이 증가한다. 칼로리 섭취량은 사용자 초기자료에서 입력하고 키, 몸무게, 성별을 통해 기초 대사량에 미달하는 음식 섭취 또는 과다섭취 여부 판별한다. 기초 대사량 계산방법은 아래의 식과 같다.

예) 남성

여성

병적증상의 감정적 증상에서 우울증상이 있는 경우는 체중 감소나 증가가 1주일에 15%이상 나타나는 신체적 증상이 있을 수 있으므로 구성요소에 활용하고 우울지수에 반영한다.

(5) 스마트폰 사용시간

정상인 사람의 하루 평균 17분, 우울증에 걸린 사람들의 하루 평균 68분 정도의 스마트폰 이용시간을 한다. 우울한 성향의 사람은 사람들과 대화하는 대신 스마트폰 게임이나 웹서핑 등을 주로 즐기게 되는데 일종의 도피 행위이며, 시급한 우울증에 빠져 있음에도 불구하고 도움을 요청하지 않고 그 심각성을 느끼지 못하는 사람이 있을 수 있다. 따라서 우울 감정의 구성요소로 활용하여 하루 평균사용 시간이 1시간 이상이고 2주 이상 지속하게 되면 우울지수에 반영한다.

(6) 가족력과 성별

병적 증세의 우울증은 가족력이 있을 경우와 성별로는 남성보다 여성이 2배 정도 많이 나타나는데 호르몬 변화에 민감하며 세로토닌 수치가 높은 것이 원인이다. 세로토닌의 농도가 조금만 변해도 민감하게 반응하기 때문에 우울증에 걸릴 확률이 더 높다. 여성은 호르몬 변화가 일어나는 시기에 우울증이 급격히 증가하는 경향이 있으며 시기적으로 2차 성장기, 임신 시기, 출산 후, 갱년기 등에 우울증이 잘 나타나서 선진국 산모 5명 중 1명꼴로 산후우울증 겪는 것으로 집계됐다. 가족력과 성별을 우울지수에 반영한다.

(7) 조도

자외선 노출 시간(실외 활동이 30분 미만)을 우울지수에 반영한다.

한편, 상기 활동정보는 GPS 위치 인식 기능을 이용한 위치 추적, 스마트 단말기 사용시간 및 사용자 입력 정보 중 어느 하나의 정보를 수집할 수 있다.

GPS 위치 인식 기능을 이용해 위치를 추적했을 때 하루 중 대부분의 시간을 집이나 한두 군데에서 지내거나 하루 스케줄이 일정하지 않은 것도 우울증과 관련이 있으며, 스마트폰 사용시간이 가장 긴 사람은 스마트폰으로 통화하기보다는 인터넷 자료를 검색하거나 게임을 했을 가능성이 높고, 스마트폰을 이용하면 골칫거리나 마음에 상처, 힘겨운 대인관계에 대한 생각 등을 털어버릴 수 있으며 그런 목적으로 스마트폰을 손에서 놓지 않는 것은 우울증 환자에게 나타나는 회피행동을 의미한다.

사용자 입력 정보는 사용자 정보와 유전적 요소에 대한 정보를 입력하게 된다.

한편, 상기 제어부(14)는 상기 메모리부에 저장된 생체정보 및 활동정보와 임계값을 비교하여 사용자의 우울감 지수를 판단하고, LED 점등을 선택적으로 제어함은 물론 센싱부, 메모리부 및 배터리부를 제어한다.

상기 제어부(14)는 생체정보 및 활동정보를 근거로 온톨로지 기반으로 추론하고, 생체정보 및 활동정보의 임계값 초과 시 추론 결과를 통해 우울감 지수에 따라 해당 LED를 제어한다.

상기 LED(15)는 상기 주얼리 본체의 전면에 장착되어 제어부의 제어에 의해 작동되어 빛을 발산하게 되며, 우울감 지수별로 다수의 색상으로 구분될 수 있다.

예를 들면, 빨강(RED)은 심박수가 낮은 경우(아드레날린을 촉진시켜 혈압을 높이는 색, 신진대사 원활)에 출력하고, 주황(Orange)은 섭취 칼로리 낮은 경우, 저체중인 경우(매우 활동적이고 에너지 넘치는 색, 식욕증진)에 출력하며, 노랑(Yellow)은 우울지수 5인 경우(눈에 띄는 색, 택시 위험경고의 표지판)에 출력하고, 초록(Green)은 비교적 활동적인 경우(자연과 관련된 성장, 신선함, 희망 등 나타내는 색, 편안함)에 출력하며, 파랑(Blue)은 섭취 칼로리가 높은 경우, 과체중인 경우(개방 현명함 신뢰를 나타내는 색, 진정 식욕억제)에 출력하고, 남색(Navy)은 섭취 칼로리가 높은 경우, 비만인 경우에 출력하며, 보라(Violet)는 우울지수 6이상인 경우(부와 사치를 의미하는 색, 독특함)에 출력한다.

따라서, 상기 LED를 통해 사용자의 우울감 정도를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어 우울증이 의심되는 사용자에게 수시로 경고하는 피드백을 반복하면서 우울증에 대한 경각심을 불러일으킨다.

상기 배터리부(16)는 주얼리 본체에 장착되어 각 구성요소에 동작 전원을 공급하며, 주얼리 본체에 내장되도록 바(bar) 형태로 형성된 리튬이온 배터리가 사용되는 것이 바람직하며, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 블루투스 모듈(17)은 사용자 스마트 단말기의 블루투스 모듈과 무선 신호를 송수신하는 장치로서, 이를 위하여 사용자 스마트 단말기의 블루투스 모듈과 블루투스 통신 방식으로 연결되어 있다.

상기 스마트 주얼리 단말기(10)는 사용자 스마트 단말기를 통해 사용자가 수동으로 입력한 데이터를 수신하는 데이터 입력부(18)를 포함한다. 따라서, 상기 스마트 주얼리 단말기는 사용자 스마트 단말기를 통해 사용자가 직접 입력한 각종 데이터(체중, 혈압 등)를 인식할 수 있고 인식한 데이터를 저장할 수 있다.

상기 사용자 스마트 단말기(20)는 상기 스마트 주얼리 단말기로부터 수신된 생체정보 및 활동정보를 화면에 표시하며, 우울증 모니터링 애플리케이션이 설치된다.

상기 사용자 스마트 단말기는 근거리 통신채널을 형성하고 이동통신망 혹은 인터넷 망을 통해 서비스서버에 접속할 수 있는 휴대가 가능한 단말기로서, 통상 블루투스 모듈이나 와이파이 모듈을 내장하고 있는 스마트폰 또는 태블릿 PC 등이 해당된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 사용자 스마트 단말기에는 이동통신망 또는 인터넷 망을 통해 스마트 주얼리 단말기로부터 사용자의 생체정보 및 활동정보를 제공받고 사용자의 우울감 상태 정보를 모니터링 할 수 있는 애플리케이션이 설치된다.

상기 애플리케이션은 스마트 단말기용 애플리케이션 마켓(예를 들면, 애플 앱스토어, 구글 안드로이드 마켓 등)에서 제공되어 설치될 수도 있다.

한편, 상기 사용자 스마트 단말기(20)를 통해 근전도 검사, 뇌전도 검사, 칼로리 섭취량, 수면, 배변활동 유무, 가족력 및 성별의 정보를 입력할 수 있다.

상기 클라우드 서버(30)는 상기 사용자 스마트 단말기로부터 전송된 생체정보 및 활동정보를 수신하고 이를 분석하여 사용자의 우울증 발생여부를 판단하며, 사용자가 우울증 인지 및 케어를 위한 서비스를 제공받도록 사용자의 생체정보 및 활동정보를 의료기관에 전송한다.

상기 클라우드 서버는 사용자 스마트 단말기로부터 전송된 생체정보 및 활동정보 데이터를 저장하여 사용자의 건강상태 변화 추이를 관리할 수 있다.

상기 클라우드 서버는 의료기관 등과 연계하여 관련 데이터를 전문의, 일반의, 기타 건강관리사에게 참고자료로서 제공할 수 있으며, 이를 바탕으로 우울증에 대한 정확한 판단 및 처방을 할 수 있다.

상기 클라우드 서버는 우울감 지수가 높다고 판단되면 사용자 스마트 단말기의 위치 정보와 함께 위험 정보를 포함하는 알림 메시지를 생성하여 사용자 스마트 단말기에 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템은 위와 같은 구성 요소들을 이용하여 사용자의 생체정보 및 활동정보의 검출값으로 구축된 온톨로지에 적용하여 사용자의 우울감정을 추론하며, 추론된 우울감정에 따라 우울증 인지 및 케어 서비스를 제공한다.

먼저, 온톨로지에 대해 설명하면, 온톨로지(Ontology)란 사람들이 세상에 대하여 보고 듣고 느끼고 생각하는 것에 대하여, 서로 간의 토론을 통하여 합의를 이룬 바를 개념적이고 컴퓨터에서 다룰 수 있는 형태로 표현한 모델로서, 개념의 타입이나 사용상의 제약조건들을 명시적으로 정의한 기술이다.

이러한 온톨로지는 일단 합의된 지식을 나타내므로 어느 개인에게 국한되는 것이 아니라 그룹 구성원이 모두 동의하는 개념이다. 그리고 프로그램이 이해할 수 있어야 하므로 여러 가지 정형화가 존재한다. 이는 전산학과 정보과학에서, 특정한 영역을 표현하는 데이터 모델로서, 특정한 영역(domain)에 속하는 개념과 개념 사이의 관계를 기술하는 정형 어휘의 집합으로 정의된다.

정형 언어(Formal Language)로 기술된 어휘의 집합인 온톨로지는 추론을 하는데 사용된다. 웹의 등장은 전통적인 정보검색을 비롯하여 지식관리와 일반 상거래 등 사회 전 분야의 변혁을 초래하였다. 특히 웹 정보 검색은 소장 자료를 대상으로 하는 제한된 검색에서 웹을 통해 접근할 수 있는 전자자원을 대상으로 하는 검색을 가능하게 하였다. 웹의 급속한 발달로 인해 검색 대상 범위의 확대는 보다 정교한 검색을 필요로 하게 되었으며, 지능화된 정보 검색 시스템 개발을 촉진하는 계기가 되었다.

이런 계기를 바탕으로 웹 자원을 효과적으로 관리할 수 있는 정보 검색의 새로운 도구의 필요성이 대두되었다.

즉, 온톨로지는 시맨틱 웹을 구현할 수 있는 도구로서 지식개념을 의미적으로 연결할 수 있는 도구이다.

시맨틱 웹(Semantic Web) 기술은 사람의 머릿속에 있는 언어에 대한 이해를 컴퓨터 언어로 표현하고 이것을 컴퓨터가 사용할 수 있게 하는 것인데, 특별한 분산환경을 갖춘 웹에 구현하자는 것이다. 이것은 기계가 정보검색과 같은 사람의 요구를 더 잘 이해하고 적절하게 반응하기 위해서이다. 사람과 기계 사이에 진정한 커뮤니케이션이 가능하기 위해서는 사람이 이해하는 수준으로 기계도 언어를 이해할 수 있어야 한다. 그러나 HTML 형태의 문서들로 이루어진 현재의 웹은 사람에게 정보를 주는 역할은 하고 있지만, 컴퓨터 프로그램이 각 문서의 내용을 정확히 파악할 수는 없다.

온톨로지는 이러한 문제의식에서 출발한다. 세상에 있는 각각의 사물이나 사건들을 경험하면서 이들 속에 들어있는 특징을 파악해서 이해하는 방식을 개념화라고 하는데, 온톨로지는 컴퓨터에서도 사람이 갖고 있는 개념과 같은 것을 일종의 데이터베이스와 같은 형태로 만드는 기술이라 할 수 있다.

프로그램과 인간이 지식을 공유하는데 도움을 주기 위한 온톨로지는, 정보시스템의 대상이 되는 자원의 개념을 명확하게 정의하고 상세하게 기술하여, 더욱 정확한 정보를 찾을 수 있도록 하는데 목적이 있다.

온톨로지 기반의 시스템은 정보 콘텐츠 구조에 대한 명세서로서의 역할, 해당 분야의 지식 공유와 재사용, 해당 영역의 제약과 가정에 대한 명시, 지식과 프로세스의 분리 등의 장점을 가진다.

이러한 온톨로지의 구성원소는 객체(class, '이하 클래스'라 한다), 인스턴스(instance), 속성(property)으로 구분할 수 있다.

객체는 일반적으로 우리가 사물이나 개념 등에 붙이는 이름을 말하며, 인스턴스(instance)는 사물이나 개념의 구체물이나 사건 등의 실질적인 형태로 나타난 그 자체를 의미한다. 또한, 상기한 객체와 인스턴스의 특정한 성질과 성향 그리고 인스턴스 사이의 관계를 나타내기 위해서 인스턴스를 특정 값 또는 다른 인스턴스들과 연결시킨 것이 속성(property)이다.

웹 온톨로지 언어(Ontology Web Language, OWL)를 이용해서 상기와 같이 객체, 인스턴스 및 속성을 정의할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템의 온톨로지 구성을 도시한 도면이다.

센서로부터 입력되는 모든 생체정보는 OWL로 표현하며 생체 정보의 구성요소는 클래스, 속성, 관계 등의 값으로 표현한다. 시나리오 설계를 기반으로 우울 감정 온톨로지의 전체적인 구조에 대해서 설계한다. OWL 클래스 및 속성을 정의한다.

또한 클래스에 대하여 서브클래스를 선언하고 속성의 특성에 대하여 정의한다.

사용자 상황 정보들(Device Info), 감정(Emotion), 우울지표 점수(User Score), 결과(Depression Index), 결과에 통한 서비스(Service)로 최상위 개체 클래스로 표현되며, 각 클래스는 하위 클래스로 나타내며, 하위 클래스는 상위클래스의 속성을 가지고 있다. 스마트 주얼리 단말기에서 획득되는 맥박(Pulse), 운동시간(Activity Time), 운동소모량(Activity Caloria), 수면시간(Sleep Time), 뇌파(Brain Wave), 조도(Illumination)등이 구성되어 있다. 사용자가 스마트폰으로 직접 기입한 정보들(Smart phone)로 연령(Age), 체중(Weight), 음식(Food Intake Calorie), 유전(Genes)등이 구성되어 있다.

도 7은 OWL을 이용한 상황 모델링을 도시한 도면으로서, 온톨로지의 사용은 하위수준의 정보로부터 상위수준의 정보를 추출하며 정보들을 일반화하고 정보들 사이의 관계를 정의한다. 사용자 상황은 스마트 주얼리 단말기에서 획득되는 정보들(Smart Jewerly Bio Information)로 맥박(Pulse), 조도(Illumination) 운동시간(Activity Time), 활동 걸음 수(Step Count), 운동소모량(Activity Caloria), 수면시간(Sleep Time)등 구성되어 있다. 사용자가 휴대폰으로 직접 입력하는 정보들(User Information)로 연령(Age), 혈압(Blood Pressure), 체중(Weight）등으로 구성되어 있다.

도 8은 우울감정의 의미표현 온톨로지를 도시한 도면으로서, 질병정보(Disease Information)클래스는 질병 종류(Disease Type), 질병 원인(Pathogenesis)등 포함하고, Disease Type 클래스는 User Information 클래스 및 Smart Jewerly Bio Information 클래스를 통해 얻어진 사용자의 혈압, 혈당, 체중, 맥박, 화동량 등의 수치를 바탕으로 한 임상 결과를 통하여 사용자의 위험군을 판별하며, Guide 클래스는 사용자의 상황 데이터를 통해 분류된 질병 위험군을 판단하여 개인의 질병 상황에 맞는 가이드라인을 얻을 수 있도록 하며, Service Type 클래스는 사용자 상황에 맞는 경고 및 스마트 주얼리 단말기의 LED 등 서비스가 결정된다.

사용자 상황에 따른 OWL 모델링에 대한 설명과 구축과정으로써 사용자의 상황을 중심으로 모델링하였으며, 각 개체들은 사용자의 하위 클래스의 인스턴스로 주체인 사용자와 오브젝트 프로퍼티(object property)의 관계로 연결된다. 각 인스턴스들은 속성값을 가지고 있으며, 하위 클래스 및 속성들의 상위클래스를 표현할 수 있다.

본 발명에 따른 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템은 사용자의 생체정보 데이터, 외부환경 및 데이터에 대한 수집, 저장, 분석 등을 종합적으로 활용하여 우울증 예방은 물론 우울증에 대하여 신속하게 대처할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

10 : 스마트 주얼리 단말기
11 : 주얼리 본체
12 : 센싱부
13 : 메모리부
14 : 제어부
15 : LED
16 : 배터리부
17 : 블루투스 모듈
18 : 데이터 입력부
20 : 사용자 스마트 단말기
30 : 클라우드 서버

Claims (7)

1. 사용자의 신체에 착용되어 사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하는 스마트 주얼리 단말기(10);
   상기 스마트 주얼리 단말기로부터 수신된 생체정보 및 활동정보를 화면에 표시하며, 우울증 모니터링 애플리케이션이 설치된 사용자 스마트 단말기(20); 및
   상기 사용자 스마트 단말기로부터 전송된 생체정보 및 활동정보를 수신하고 이를 분석하여 사용자의 우울증 발생여부를 판단하며, 사용자가 우울증 인지 및 케어를 위한 서비스를 제공받도록 사용자의 생체정보 및 활동정보를 의료기관에 전송하는 클라우드 서버(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스마트 주얼리 단말기(10)는 사용자의 신체에 착용하는 주얼리 본체(11);
   사용자의 생체정보 및 활동정보를 감지하는 센싱부(12);
   상기 센싱부에서 센싱된 생체정보 및 활동정보를 저장하는 메모리부(13);
   상기 메모리부에 저장된 생체정보 및 활동정보와 임계값을 비교하여 사용자의 우울감 지수를 판단하고, LED 점등을 선택적으로 제어하는 제어부(14);
   상기 제어부의 제어에 의해 작동되어 빛을 발산하며, 우울감 지수별로 다수의 색상으로 구분되는 다수의 LED(15);
   상기 스마트 주얼리 단말기가 작동되도록 전원을 공급하는 배터리부(16); 및
   상기 메모리부(13)에 저장된 사용자의 각종 정보를 사용자 스마트 단말기에 전송하는 블루투스 모듈(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 생체정보는 심전도, 맥박, 에너지 소비량 및 대사량 중 어느 하나의 정보인 것을 특징으로 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 활동정보는 GPS 위치 인식 기능을 이용한 위치 추적, 스마트 단말기 사용시간 및 사용자 입력 정보 중 어느 하나의 정보인 것을 특징으로 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 사용자 스마트 단말기(20)를 통해 근전도 검사, 뇌전도 검사, 칼로리 섭취량, 수면, 배변활동 유무, 가족력 및 성별의 정보를 입력하는 것을 특징으로 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 제어부(14)는 생체정보 및 활동정보를 근거로 온톨로지 기반으로 추론하고, 생체정보 및 활동정보의 임계값 초과 시 추론 결과를 통해 우울감 지수에 따라 해당 LED를 제어하는 것을 특징으로 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 스마트 주얼리 단말기(10)는 사용자 스마트 단말기를 통해 사용자가 수동으로 입력한 데이터를 수신하는 데이터 입력부(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 우울증 인지 및 케어를 위한 스마트 주얼리 시스템.

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