KR20200130006A - 사물인터넷 기반의 조명장치를 이용한 헬스 케어 시스템 및 방법 - Google Patents

사물인터넷 기반의 조명장치를 이용한 헬스 케어 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20200130006A
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Abstract

본 발명은 IoT조명장치를 이용한 헬스케어 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템은, 조명등과, 동작검출부와, 생체신호검출부를 구비하는 IoT조명장치; 상기 IoT조명장치에서 획득한 동작데이터 및 생체신호데이터를 이용하여 사용자의 운동정보를 분석하는 운동정보분석부와, 상기 운동정보분석부의 판단결과에 대응하는 피드백 지령을 생성하는 피드백제공부를 구비하는 모니터링장치를 포함하며, 상기 IoT 조명장치는 상기 피드백 지령에 따라 상기 조명등의 조명색상을 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자가 집에 도착하면 IoT조명장치를 통해 건강상태, 운동강도 등을 모니터링 할 수 있으므로 집에서 스마트폰이나 웨어러블 기기를 계속 휴대하거나 착용하지 않더라도 사용자의 상태를 모니터링할 수 있으므로 사용 편의성이 개선된다. 또한 사용자의 스마트폰, 웨어러블 기기에서 획득한 데이터와 IoT조명장치에서 획득한 데이터를 통합하여 분석함으로써 사용자의 건강상태, 운동량 등을 보다 정확하게 판단할 수 있다.

Description

사물인터넷 기반의 조명장치를 이용한 헬스 케어 시스템 및 방법{Health care system and method using lighting device based on IoT}
본 발명은 댁내에 설치된 IoT 조명장치(무드등, 천정등 등)를 이용하여 사용자의 건강상태, 운동강도 등을 모니터링하고 이를 기반으로 적절한 피드백을 제공할 수 있는 헬스케어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 생활 수준의 향상과 평균수명의 연장으로 인해 건강에 대한 관심이 증가함에 따라 치료목적뿐만 아니라 예방목적의 검진과 관리의 중요성이 커지고 있다.
또한 최근에는 정보통신기술과 검진기술이 발달함에 따라 병원이나 의료기관을 방문하지 않고도 스마트폰이나 웨어러블 기기 등을 이용하여 사용자의 건강상태를 체크하거나 운동량을 측정하는 것이 가능하게 되었다.
그러나 스마트폰이나 웨어러블 기기를 이용하여 사용자의 건강상태를 확인하기 위해서는 이들 기기를 항상 휴대해야 하는 불편이 있고, 어떤 경우에는 신체 일부를 센서에 항상 접촉시키거나 근접시켜야 하는 불편이 있다.
또한 스마트폰 등에 장착할 수 있는 센서의 종류 및 크기가 제한적이므로 다양한 생체신호를 검출하는데 일정한 한계가 있다.
또한 스마트폰이나 웨어러블 기기를 휴대하거나 착용하지 않은 상태에서는 사용자의 생체신호를 검출하지 못하는 문제도 있다.
등록특허 제10-1898569호(2018.09.13 공고)
본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로서, 댁내에서 스마트폰이나 웨어러블 기기를 대신하여 사용자의 건강상태, 운동강도 등을 모니터링할 수 있는 IoT 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 사용자의 건강상태와 운동상태에 따라 IoT 조명장치의 조명색상을 다양하게 변화시킴으로써 사용자가 자신의 상태를 보다 직관적으로 확인할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 IoT조명장치와 사용자의 스마트폰을 연동시킴으로써 스마트폰의 헬스케어 기능을 보다 강화하고 사용자에 대한 모니터링을 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 조명등과, 동작검출부와, 생체신호검출부를 구비하는 IoT조명장치; 상기 IoT조명장치에서 획득한 동작데이터 및 생체신호데이터를 이용하여 사용자의 운동정보를 분석하는 운동정보분석부와, 상기 운동정보분석부의 판단결과에 대응하는 피드백 지령을 생성하는 피드백제공부를 구비하는 모니터링장치를 포함하며, 상기 IoT 조명장치는 상기 피드백 지령에 따라 상기 조명등의 조명색상을 제어하는 것을 특징으로 하는 헬스케어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 양상에 따른 헬스케어 시스템에서, 상기 IoT조명장치와 사용자의 휴대용단말이 페어링되면, 상기 IoT조명장치는 상기 휴대용단말에 설치된 건강모니터링 앱에서 획득한 운동정보데이터를 수신하여 상기 모니터링장치로 전송하며, 상기 모니터링장치는 상기 휴대용단말에서 획득한 운동정보데이터와 상기 IoT조명장치의 동작검출부와 생체신호검출부에서 획득한 데이터를 이용하여 사용자의 운동량을 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 일 양상에 따른 헬스케어 시스템에서, 상기IoT조명장치는 댁내의 제1 위치와 제2 위치에 각각 설치된 제1 조명장치와 제2 조명장치를 포함하고, 상기 제1 조명장치가 감시대상자의 동작데이터와 생체신호데이터를 획득하는 중에 사용자의 이동으로 인해 상기 제2 조명장치가 감시대상자의 동작데이터와 생체신호데이터를 검출하게 되면, 상기 제1 조명장치는 상기 제2 조명장치의 요청에 의하여 모니터링 동작을 일시 중지하며, 상기 모니터링장치는 상기 제1 조명장치에서 획득한 데이터와 상기 제2 조명장치에서 획득한 데이터를 이용하여 사용자의 운동량을 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 일 양상에 따른 헬스케어 시스템에서, 상기 모니터링장치는 여러 사람이 운동량을 겨루는 대전게임을 위한 인터페이스와 통신을 지원하는 대전게임지원부를 포함하고, 상기 운동정보분석부는 상기 대전게임을 신청한 다수의 감시대상자에 각각 대응하는 다수의 IoT조명장치로부터 동작데이터와 생체신호데이터를 수신하여 각자의 운동량을 산출하여 등급 또는 순위를 산출하고, 상기 피드백지령부는 각 IoT조명장치마다 산출된 등급 또는 순위에 대응하는 피드백지령을 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 IoT조명장치가 감시대상자의 동작데이터 및 생체신호데이터를 검출하는 단계; 상기 IoT조명장치가 상기 동작데이터 및 생체신호데이터를 모니터링장치로 전송하는 단계; 상기 모니터링장치가 상기 동작데이터 및 생체신호데이터를 이용하여 사용자의 운동량을 판단하는 단계; 상기 모니터링장치가 사용자의 운동량에 따른 피드백 지령을 생성하는 단계; 상기 IoT조명장치가 상기 피드백 지령에 따라 조명색상을 제어하는 단계를 포함하는 헬스케어 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 집에 도착하면 IoT조명장치를 통해 건강상태, 운동강도 등을 모니터링 할 수 있으므로 집에서 스마트폰이나 웨어러블 기기를 계속 휴대하거나 착용하지 않더라도 사용자의 상태를 모니터링할 수 있으므로 사용 편의성이 개선된다.
또한 사용자의 스마트폰, 웨어러블 기기에서 획득한 데이터와 IoT조명장치에서 획득한 데이터를 통합하여 분석함으로써 사용자의 건강상태, 운동량 등을 보다 정확하게 판단할 수 있다.
또한 사용자의 건강상태와 운동상태에 따라 IoT 조명장치의 조명색상을 다양하게 변화시킴으로써으로써 사용자가 자신의 상태를 보다 직관적으로 확인할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 조명장치의 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링장치의 블록도
도 4는 IoT조명장치의 다양한 조명색상을 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 방법을 나타낸 순서도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헬스케어 방법을 나타낸 순서도
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헬스케어 방법을 나타낸 순서도
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
참고로 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결, 결합, 또는 통신하는 경우는, 다른 구성요소와 직접적으로 연결, 결합, 또는 통신하는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결, 결합, 또는 통신하는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함하는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템은 도 1에 예시한 바와 같이, 댁내에 설치된 적어도 하나의 IoT(Internet of Things) 조명장치(100), 댁내의 IoT조명장치(100)를 인터넷 등의 외부 통신망(300)과 연결시키는 게이트웨이(200), 게이트웨이(200) 및 통신망(300)을 통해 IoT조명장치(100)와 통신하는 모니터링장치(400)를 포함할 수 있다.
IoT조명장치(100)는 댁내 거주자의 스마트폰, 태블릿, 웨어러블기기 등의 휴대용단말(500)과 무선으로 통신할 수 있다.
IoT조명장치(100)는, 도 2의 블록도에 예시한 바와 같이, 프로세서(110), 메모리(120), 통신부(130), 조명제어부(140), 조명등(142), 음향검출부(150), 동작검출부(160), 생체신호검출부(170), 음향출력부(180), 버스(190) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터프로그램을 실행하여 소정의 연산이나 데이터 처리를 실행한다. 예를 들어 프로세서(110)는 음향검출부(150), 동작검출부(160), 생체신호검출부(170) 등에서 검출한 음향정보, 동작정보, 생체신호정보 등을 모니터링장치(400)로 전송하고, 모니터링장치(400)로부터 수신한 피드백지령에 응하여 조명제어부(140), 음향출력부(180) 등을 제어할 수 있다.
메모리(120)는 IoT조명장치(100)의 동작을 위한 컴퓨터프로그램을 저장할 수 있다. 컴퓨터프로그램은 프로세서(110)에 의해 실행되는 명령어의 집합으로서, 운영체제, 미들웨어, 애플리케이션 또는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface)를 포함할 수 있다.
메모리(120)는 비휘발성 메모리(예: 플래시 메모리 등)와 휘발성 메모리(예: RAM(random access memory)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 비휘발성 메모리에 저장되고 휘발성 메모리로 로드되어 실행될 수 있다.
또한 메모리(120)는 프로세서(110), 통신부(130), 조명제어부(140), 음향검출부(150), 동작검출부(160), 생체신호검출부(170) 등에서 생성된 데이터 또는 명령을 저장할 수 있다.
통신부(130)는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT조명장치(100)와 다른 전자기기 간의 통신인터페이스를 제공한다. IoT조명장치(100)와 통신할 수 있는 다른 전자기기에는 게이트웨이(200), 다른 IoT조명장치(100), 다른 종류의 IoT기기, 홈네트워크 기기 등이 포함될 수 있다.
또한 IoT조명장치(100)는 스마트폰, 태블릿, 웨어러블기기 등과 같은 휴대용단말(500)과의 무선통신 인터페이스를 제공한다.
통신부(130)는 무선 통신 또는 유선 통신을 지원할 수 있다. 무선통신의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee), 지웨이브(Z-Wave), 블루투스(Bluetooth), 근접장통신(NFC), 이동통신, RF통신 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조명등(142)은 LED를 이용하는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 조명등(142)은 컬러 LED와 같이 2 이상의 색상을 표현할 수 있는 것이 바람직하다.
조명제어부(140)는 프로세서(110)로부터 전송된 제어신호에 응하여 조명등(142)을 온(on) 또는 오프(off)시키거나, 조명등(142)의 조명색상을 변경하거나, 디밍(dimming) 제어를 통해 밝기를 조절하는 역할을 한다.
조명제어부(140)는, 감시대상자의 운동정보 또는 건강상태에 따라 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 조명등(142) 전체의 색상을 다양하게 변화시킬 수도 있고, 감시대상자의 목표 달성도에 따라 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 조명등(142)에서 색상의 면적을 변화시킬 수도 있고, 감시대상자의 등급에 따라 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이 조명등(142)에서 색상이 나타나는 위치를 변화시킬 수도 있다.
음향검출부(150)는 실내에서 발생하는 음향을 검출하기 위한 것으로서, 하나 이상의 마이크로폰을 포함할 수 있다. 다수의 마이크로폰을 사용하는 경우에는 고주파대역에 민감한 마이크로폰과 저주파대역에 민감한 마이크로폰을 함께 사용할 수도 있다.
음향검출부(150)는 2인 이상의 음성이 동시에 입력되었을 때 누구의 음성인지 구분하는 기능을 구비하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 사전에 각자의 음성 특성을 수집하여 성문분석, 통계분석 등을 통해 음성 특성값을 저장해 두거나 머신러닝을 통해 음성분석 방법을 학습해 두는 것이 바람직하다.
동작검출부(160)는 감시영역 내에서 감시대상자의 움직임 또는 자세를 검출하기 위한 것으로서, 이미지센서를 구비한 카메라를 포함할 수 있다. 카메라는 일반 카메라일 수도 있고 적외선 카메라일 수도 있다. 동작검출부(160)에서 촬영된 영상 및/또는 이미지는 모니터링장치(400)로 전송될 수 있다.
IoT조명장치(100)에 이러한 동작검출부(160)를 설치하는 대신, 댁내에 설치된 CCTV 에서 촬영한 영상을 모니터링장치(400)로 전송할 수도 있다.
생체신호검출부(170)는 감시영역 내에 있는 감시대상자의 생체신호를 검출하기 위한 것으로서, 예를 들어 감시대상자의 신체로부터 이격된 상태에서 비접촉식으로 호흡수, 심박수 등의 생체신호를 검출할 수 있는 도플러(Doppler) 레이더 센서, IR-UWB(Impulse Radio Ultra-WideBand) 레이더 센서 등을 포함할 수 있다.
도플러 레이더 센서는 마이크로파 신호가 움직이는 물체에 반사될 때 반사신호의 주파수가 물체의 속도에 따라 달라지는 도플러 효과를 이용한 것이다. 특히, 물체가 일정한 변위를 왕복하는 경우에는 반사된 신호의 주파수는 동일하게 유지되지만 위상이 주기적으로 변하는 특성을 이용하여 인체나 심장의 움직임으로부터 호흡수, 심박수 등을 검출할 수 있다.
IR-UWB 레이더 센서는 광대역 신호를 이용함으로써 도플러 레이더 센서에 비하여 잡음에 강하고, 물체의 미세한 움직임을 검출하는 분해능이 우수한 특징이 있다. IR-UWB 레이더 센서는 광대역 특성을 가지면서 수 나노-수 피코 초의 지속시간을 갖는 임펄스 신호를 송출하고 반사된 신호를 수신하여 주변 상황을 검출한다.
한편 생체신호검출부(170)는 동작검출부(160)에서 획득한 적외선 영상이미지를 분석하여 감시대상자의 체온을 판단할 수도 있다. 이때 감시대상자의 체온이 정상범위인지, 정상보다 낮은 지, 정상보다 높은 지 여부 등을 함께 판단할 수도 있다.
생체신호검출부(170)에서 검출된 호흡수, 심박수, 체온 등의 정보는 감시대상자가 자신의 수면상태를 모니터링하는 용도로 사용될 수도 있고, 감시대상자가 위급상태인 경우에 보호자나 다른 사람에게 통지하는 용도로 활용될 수도 있다.
일 예로서, 생체신호검출부(170)는 수면 중에 획득한 감시대상자의 호흡수, 심박수, 체온 등의 데이터를 감시대상자의 휴대용단말(500)로 전송하여 저장할 수 있다. 이렇게 하면 감시대상자는 잠에서 깬 후에 휴대용단말(500)을 통해 수면 중에 자신의 상태정보를 확인할 수 있다.
다른 예로서, 생체신호검출부(170)는 감시대상자의 호흡수, 심박수, 체온 등을 지속적으로 감시하다가 적어도 하나의 검출값이 기준값 이하로 떨어지면 음향출력부(180)를 통해 비상알람을 발생하거나 사전 등록된 보호자의 스마트폰이나 응급구조센터 등으로 비상 콜(call)을 발신할 수도 있다.
이러한 생체신호검출부(170)는 감시대상영역에 2인 이상이 있는 경우에 각자의 생체신호를 독립적으로 검출하는 기능을 구비하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 각자의 생체신호를 개별적으로 확인함으로써 각자의 운동량, 운동강도, 건강상태 등을 보다 정확히 판단할 수 있고, 이를 통해 최적의 피드백이 가능하기 때문이다.
음향출력부(180)는 프로세서(110)로부터 전송된 제어신호에 응하여 소정의 음향을 출력하는 스피커를 포함한다. 출력되는 음향은 알림용 멘트, 경고용 멘트, 경고음, 음악, 또는 기타 다른 소리일 수도 있다.
IoT조명장치(100)에 음향출력부(180)를 설치하지 않고 댁내에 설치된 블루투스 스피커 등을 음향출력수단으로 활용할 수도 있다.
버스(190)는 전술한 구성요소들을 서로 연결하고 전기적 신호를 전달하는 회로일 수 있다.
도면에는 나타내지 않았지만, IoT조명장치(100)는 전원공급부를 포함하며, 전원공급부는 배터리를 포함할 수도 있고, 외부의 AC전원 또는 DC전원과 연결될 수도 있다.
또한 IoT조명장치(100)는 사용자가 명령을 입력하거나 설정을 변경하기 위한 버튼, 키패드, 터치스크린 등의 입력수단을 포함할 수도 있다. 또한 음향검출부(150)를 통해 입력된 음성을 입력으로 변환하는 음성입력수단을 포함할 수도 있다.
이와 달리 사용자의 스마트폰 등 휴대용단말(500)이 입력수단으로 사용될 수도 있으며, 이 경우 휴대용단말(500)에서 실행되고 있는 전용 애플리케이션을 통해 사용자 명령이 입력되면, 입력된 명령은 휴대용단말(500)에서 IoT조명장치(100)의 통신부(130)로 전송된 후 프로세서(110)에 의해 실행될 수 있다.
게이트웨이(200)와 통신망(300)은 댁내에 설치된 IoT조명장치(100)와 외부에 설치된 모니터링장치(400) 간의 통신을 중계하기 위한 것으로서, 유무선 여부, 통신프로토콜의 종류 등은 특별히 제한되지 않는다.
모니터링장치(400)는 도 3의 블록도에 예시한 바와 같이, 프로세서(410), 메모리(420), 데이터베이스(430), 통신부(440), 버스(490) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(410)는 메모리(420)에 저장된 컴퓨터프로그램을 실행하여 소정의 연산이나 데이터 처리를 실행한다.
메모리(420)는 모니터링장치(400)의 동작을 위한 컴퓨터프로그램을 저장할 수 있다. 컴퓨터프로그램은 프로세서(410)에 의해 실행되는 명령어의 집합으로서, 운영체제, 미들웨어, 애플리케이션 또는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface)를 포함할 수 있다.
메모리(420)에 저장되어 프로세서(410)에 의해 실행되는 애플리케이션은 예를 들어 운동정보분석부(450), 건강상태판단부(460), 피드백제어부(470), 대전게임지원부(480) 등을 포함할 수 있다.
운동정보분석부(450), 건강상태판단부(460), 피드백제어부(470), 대전게임지원부(480) 중에서 적어도 하나는 펌웨어 또는 하드웨어로 구현될 수도 있다.
운동정보분석부(450)는 IoT조명장치(100)로부터 수신한 감시대상자의 운동정보 및 생체신호정보를 이용하여 사용자의 운동종류, 운동량, 운동강도 등의 정보를 분석하고 판단한다.
IoT조명장치(100)로부터 수신하는 감시대상자의 데이터에는 IoT조명장치(100)에서 직접 검출한 데이터뿐만 아니라 감시대상자의 휴대용 단말(500)에서 검출되어 IoT조명장치(100)로 전송된 데이터도 포함될 수 있다.
운동정보분석부(450)에서 운동정보를 분석하고 판단하는 방법에는 통계적인 추정법, 머신러닝 추정법 등이 있다.
통계적인 추정법을 적용하기 위해서는 감시대상자의 동작패턴, 동작속도, 생체신호(호흡수, 심박수, 체온 등) 등의 데이터를 장기간 수집한 후 통계분석을 통해 운동종류, 운동량, 운동강도, 소모열량 등의 정보를 추론한다.
머신러닝 추정법을 적용하기 위해서는 머신러닝 알고리즘을 이용하여 운동종류, 운동량, 운동강도 등의 출력값의 정확도를 높이는 학습과정을 수행해야 한다.
머신러닝 알고리즘의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 일 예로서, SVM(Support Vector machine), KNN(K-Nearest Neighbor), Random Forest 등의 알고리즘을 이용하여 운동 분석을 위한 머신러닝을 수행할 수 있다. 다른 예로서, DNN(Deep Neural Network), CNN(convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network) 등의 인공신경망(ANN, Artificial Neural Network)을 기반으로 하는 딥러닝 알고리즘을 이용하여 운동 분석을 위한 머신러닝을 수행할 수도 있다.
딥러닝 알고리즘의 인공신경망(ANN)은 입력레이어와 출력레이어의 사이에 하나 이상의 히든레이어(hidden layer)를 가지며, 딥러닝 알고리즘을 통한 학습은 임의의 제1 레이어의 노드(뉴런)와 제2 레이어의 노드(뉴런) 사이에 부여된 가중치([W]1,...[W]n)를 최적화하는 과정이다.
딥러닝 알고리즘은 학습주기마다 또는 설정된 주기마다 출력노드의 출력값과 목표값 사이의 오차를 기초로 경사감소법(Gradient Descent Method) 등을 적용하여 각 가중치([W]1,...[W]n)를 갱신함으로써 출력값의 정확도를 지속적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 입력레이어의 각 입력노드에는 IoT조명장치(100)로부터 수신한 동작데이터, 호흡수데이터, 심박수데이터, 체온데이터 등이 입력되고, 출력레이어의 출력노드는 입력된 정보에 대응하는 운동량, 운동강도 등을 출력할 수 있다.
건강상태판단부(460)는 IoT조명장치(100)로부터 수신한 감시대상자의 생체신호정보를 이용하여 사용자의 건강상태를 분석하고 판단한다.
IoT조명장치(100)로부터 수신하는 감시대상자의 생체신호정보에는 IoT조명장치(100)에서 직접 검출한 것뿐만 아니라 감시대상자의 휴대용 단말(500)에서 검출되어 IoT조명장치(100)로 전송된 정보도 포함될 수 있다.
건강상태판단부(460)는 감시대상자의 생체신호정보를 미리 설정된 기준값과 대비하여 정상상태인지 여부를 판단할 수 있다. 그 밖에, 감시대상자에게서 검출한 다양한 생체신호정보를 기반으로 통계적인 추정법 또는 머신러닝 추정법을 적용하여 감시대상자의 질병의 여부, 질병 종류 등을 추론할 수도 있다.
피드백제공부(470)는 운동정보분석부(450) 또는 건강상태판단부(460)의 판단결과를 기반으로 사용자에게 피드백 제공여부를 결정한다.
피드백제공부(470)는 운동정보분석부(450)에서 분석한 감시대상자의 운동정보(운동량, 운동강도 등)에 대응하는 조명색상 지령을 IoT조명장치(100)로 전송할 수 있다. 예를 들어 감시대상자의 운동량을 매우 부족, 부족, 보통, 우수 등으로 구분하고, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 각 상태를 적색, 황색, 청색, 녹색 등의 색상으로 표현하도록 제어할 수 있다.
또한 피드백제공부(470)는 운동정보분석부(450)에서 분석한 감시대상자의 목표 달성도에 대응하는 조명색상 지령을 IoT조명장치(100)로 전송할 수 있다. 예를 들어 감시대상자의 운동량을 목표량 대비 25%, 50%, 75%, 100% 등으로 구분하고, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 결정된 비율에 대응하는 면적에 색상을 표현하도록 제어할 수 있다.
또한 피드백제공부(470)는 다수 대상자의 운동정보를 분석한 후 각자의 운동량에 따라 등급을 결정하고, 결정된 등급에 대응하는 조명색상 지령을 IoT조명장치(100)로 전송할 수 있다. 예를 들어 감시대상자의 등급을 하위권, 중하위권, 중상위권, 상위권 등으로 구분하고, 도 4의 (c)에 나타낸 바와 결정된 등급에 해당하는 위치에 색상을 표현하도록 제어할 수 있다.
한편 피드백제공부(470)는 사용자가 위급한 경우에 경고음 발생지령을 IoT조명장치(100)로 전송할 수 있다. 예를 들어 건강상태분석부(460)에서 사용자의 생체신호(호흡수, 심박수, 체온 등)에 이상이 있는 것으로 판단되면, 경고음 발생지령을 IoT조명장치(100)로 전송할 수 있다. 피드백제공부(470)는 다른 사람이 이용하는 IoT조명장치(100)를 통해 경고음을 발생시킬 수도 있고, 미리 설정된 보호자의 스마트폰 등으로 경고메시지를 전송할 수도 있다.
대전게임지원부(480)는 여러 사람이 운동량을 겨루는 대전게임을 위한 인터페이스와 통신을 지원한다.
대전게임지원부(480)는 다수 참여자의 각 IoT조명장치(100)로부터 설정된 기간(예, 1일, 1주일 등) 동안 운동량을 실시간으로 검출하여 누적 운동량의 순위 또는 등급을 산출하고, 피드백제공부(470)는 산출된 순위 또는 등급에 대응하는 조명색상 지령을 각 IoT조명장치(100)로 전송한다.
각 IoT조명장치(100)는 피드백제공부(470)로부터 수신한 조명색상 지령에 따라, 예를 들어 도 4의 (c)와 같이 해당 참여자의 등급 또는 순위를 표현할 수 있도록 조명등(142)을 동작시킨다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템을 이용한 다양한 헬스케어 방법을 설명한다.
먼저 도 5의 순서도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템은 감시대상자의 휴대용단말(500)과 연동할 수 있으며, 휴대용단말(500)에서 획득한 모니터링 정보를 바탕으로 사용자의 운동상태 등을 시각적으로 표현할 수 있다.
이를 위해서는 사용자는 휴대용단말(500)에 건강모니터링 앱을 설치하고 이를 실행해야 하며, 휴대용단말(500)은 해당 앱이 실행되는 동안 걸음수, 속도, 이동거리, 심박수 등의 정보를 검출한다.
이러한 상태에서 휴대용단말(500)의 사용자가 귀가하면 휴대용 단말(500)은 댁내의 IoT조명장치(100)와 미리 설정된 통신규격에 따라 페어링 절차를 수행한다. (ST11)
페어링이 완료되면, 휴대용단말(500)은 건강모니터링 앱을 통해 획득한 운동정보(걸음수, 속도, 이동거리 등) 및 생체신호정보(심박수 등)를 IoT조명장치(100)로 전송하며, IoT조명장치(100)는 수신한 정보를 모니터링장치(400)로 전송한다. (ST12)
모니터링장치(400)의 운동정보분석부(450)와 건강상태분석부(460)는 수신한 정보를 이용하여 사용자의 운동량, 운동강도, 소모열량 등을 산출하고, 이를 기준으로 목표달성여부, 등급, 순위 등을 판단한다.
피드백제공부(470)는 운동정보분석부(450)와 건강상태분석부(460)의 판단결과에 대응하는 조명색상 지령을 IoT조명장치(100)로 전송하고, IoT조명장치(100)의 조명제어부(140)는 수신한 지령에 따라 조명등(142)의 조명색상을 제어한다.
피드백제공부(470)는 운동정보분석부(450)와 건강상태분석부(460)의 판단결과에 대응하는 음성출력 지령을 IoT조명장치(100)로 전송할 수도 있다. 이 경우에는 IoT조명장치(100)는 조명색상을 제어함과 동시에 음향출력부(150)를 통해 운동정보, 건강정보를 알려주는 음성을 출력할 수 있고, 목표 달성시에는 팡파레 등 음악을 출력할 수도 있다. (ST13)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템은, 도 6의 순서도에 나타낸 바와 같이, 감시대상자의 휴대용단말(500)에서 획득한 모니터링 정보와 IoT조명장치(100)에서 획득한 모니터링 정보를 통합하여 사용자의 운동상태 및/또는 건강상태를 분석하고 판단할 수도 있다.
먼저 사용자는 휴대용단말(500)에 건강모니터링 앱을 설치하고 이를 실행함으로써 자신의 운동정보(걸음수, 속도, 이동거리 등)와 생체신호정보(예, 심박수 등)을 검출 및 저장한다, (ST21)
이러한 상태에서 사용자가 귀가하여 휴대용단말(500)과 댁내의 IoT조명장치(100) 간에 페어링이 이루어지면, 휴대용단말(500)은 저장된 운동정보(걸음수, 속도, 이동거리 등) 및 생체신호정보(심박수 등)를 IoT조명장치(100)로 전송하며, IoT조명장치(100)는 수신한 정보를 모니터링장치(400)로 전송한다. (ST22, ST23)
이어서 IoT조명장치(100)는 감시영역 내에서 감시대상자가 감지되는지 여부를 확인하고, 감시대상자가 감지되면 동작검출부(160)와 생체신호검출부(170)를 통한 모니터링을 개시하고, 검출된 동작정보, 생체신호정보를 모니터링장치(400)로 전송한다.
한편, IoT조명장치(100)는 모니터링을 개시함과 동시에 휴대용단말(500)로 모니터링 중지요청을 전송하고, 휴대용단말(500)은 중지요청에 응하여 건강모니터링 앱의 실행을 중지시킬 수도 있다. (ST24)
모니터링장치(100)의 운동정보분석부(450)와 건강상태분석부(460)는 휴대용단말(500)에서 획득한 모니터링 정보와, IoT조명장치(100)의 동작검출부(160)와 생체신호검출부(170)에서 획득한 정보를 이용하여 사용자의 총운동량, 총소모열량 등을 산출하고, 이를 기준으로 목표달성여부, 등급, 순위 등을 판단한다. (ST25)
피드백제공부(470)는 운동정보분석부(450)와 건강상태분석부(460)의 판단결과에 대응하는 조명색상 지령 및/또는 음성출력 지령을 IoT조명장치(100)로 전송하고, IoT조명장치(100)는 수신한 지령에 따라 조명등(142)의 조명색상을 제어하거나 설정된 음성을 출력한다. (ST26)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 헬스케어 시스템은, 도 7의 순서도에 나타낸 바와 같이, 댁내에 설치된 제1 IoT조명장치에서 획득한 모니터링 정보와 제2 IoT조명장치에서 획득한 모니터링 정보를 통합하여 사용자의 운동상태 및/또는 건강상태를 분석하고 판단할 수도 있다. 넓은 공간 내에서 거주자가 자주 이동하는 경우에는 서로 떨어져 있는 다수의 IoT 조명장치(100)를 이용하여 모니터링을 하면 감시대상자의 총운동량 등을 보다 정확하게 판단할 수 있기 때문이다.
먼저 실내의 제1 위치(예, 거실)에는 제1 IoT 조명장치가 설치되고, 제2위치(예, 부엌)에는 제2 IoT조명장치가 설치되며, 제1 IoT 조명장치가 감시대상영역 내에서 감시대상자를 먼저 감지하는 것으로 가정한다.
제1 IoT 조명장치는 동작검출부(160)와 생체신호검출부(170)를 통한 모니터링을 개시하고, 검출된 동작정보 및 생체신호정보를 모니터링장치(400)로 전송한다. (ST31)
이 상태에서 감시대상자가 이동함에 따라 제2 IoT조명장치에서 감시대상자가 감지되면, 제2 IoT조명장치도 동작검출부(160)와 생체신호검출부(170)를 통한 모니터링을 개시한다. 이때 제2 IoT조명장치는 제1 IoT조명장치로 모니터링 중지요청을 전송할 수 있으며, 제1 IoT조명장치는 중지요청에 응하여 모니터링 동작을 일시 중지하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 이중 감시로 인한 중복 검출이나 전력 소모를 방지할 수 있는 이점이 있기 때문이다. (ST32, ST33)
모니터링장치(100)의 운동정보분석부(450)와 건강상태분석부(460)는 제1 IoT조명장치로부터 수신한 정보와, 제2 IoT조명장치로부터 수신한 정보를 이용하여 사용자의 총운동량, 총소모열량 등을 산출하고, 이를 기준으로 목표달성여부, 등급, 순위 등을 판단한다. (ST34)
피드백제공부(470)는 운동정보분석부(450)와 건강상태분석부(460)의 판단결과에 대응하는 조명색상 지령 및/또는 음성출력 지령을 제1 IoT조명장치와 제2 IoT조명장치 모두에게 전송하거나 이들 중에서 현재 모니터링을 수행하고 있는 장치로 전송하고, 지령을 수신한 IoT조명장치(100)는 수신한 지령에 따라 조명등(142)의 조명색상을 제어하거나 설정된 음성을 출력한다. (ST35)
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있다.
예를 들어, 도 1은 모니터링장치(400)가 외부의 서버인 것으로 나타내었으나 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 모니터링장치(400)에서 실행되는 프로그램 중에서 적어도 하나는 IoT조명장치(100)에 직접 설치되어 실행될 수도 있고, 댁내의 다른 IoT기기에 설치되어 실행될 수도 있다. 또한 IoT조명장치(100)와 통신할 수 있는 사용자의 스마트폰 등 휴대용단말(500)이나 사용자의 댁내 컴퓨터에 설치되어 실행될 수도 있다.
이와 같이 본 발명은 구체적인 적용 과정에서 다양하게 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.
100: IoT조명장치 110: 프로세서
120: 메모리 130: 통신부
140: 조명제어부 142: 조명등
150: 음향검출부 160: 동작검출부
170: 생체신호검출부 180: 음향출력부
190: 버스 200: 게이트웨이(G/W)
300: 통신망 400: 모니터링장치
410: 프로세서 420: 메모리
430: DB 440: 통신부
450: 운동정보분석부 460: 건강상태판단부
470: 피드백제공부 480: 대전게임지원부
490: 버스

Claims (5)

  1. 조명등과, 동작검출부와, 생체신호검출부를 구비하는 IoT조명장치;
    상기 IoT조명장치에서 획득한 동작데이터 및 생체신호데이터를 이용하여 사용자의 운동정보를 분석하는 운동정보분석부와, 상기 운동정보분석부의 판단결과에 대응하는 피드백 지령을 생성하는 피드백제공부를 구비하는 모니터링장치
    를 포함하며,
    상기 IoT 조명장치는 상기 피드백 지령에 따라 상기 조명등의 조명색상을 제어하는 것을 특징으로 하는 헬스케어 시스템
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IoT조명장치와 사용자의 휴대용단말이 페어링되면, 상기 IoT조명장치는 상기 휴대용단말에 설치된 건강모니터링 앱에서 획득한 운동정보데이터를 수신하여 상기 모니터링장치로 전송하며,
    상기 모니터링장치는 상기 휴대용단말에서 획득한 운동정보데이터와 상기 IoT조명장치의 동작검출부와 생체신호검출부에서 획득한 데이터를 이용하여 사용자의 운동량을 판단하는 것을 특징으로 하는 헬스케어 시스템
  3. 제1항에 있어서,
    상기IoT조명장치는 댁내의 제1 위치와 제2 위치에 각각 설치된 제1 조명장치와 제2 조명장치를 포함하고,
    상기 제1 조명장치가 감시대상자의 동작데이터와 생체신호데이터를 획득하는 중에 사용자의 이동으로 인해 상기 제2 조명장치가 감시대상자의 동작데이터와 생체신호데이터를 검출하게 되면, 상기 제1 조명장치는 상기 제2 조명장치의 요청에 의하여 모니터링 동작을 일시 중지하며,
    상기 모니터링장치는 상기 제1 조명장치에서 획득한 데이터와 상기 제2 조명장치에서 획득한 데이터를 이용하여 사용자의 운동량을 판단하는 것을 특징으로 하는 헬스케어 시스템
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링장치는, 여러 사람이 운동량을 겨룰 수 있는 인터페이스를 제공하는 대전게임지원부를 포함하고,
    상기 운동정보분석부는 상기 대전게임을 신청한 다수의 감시대상자에 각각 대응하는 다수의 IoT조명장치로부터 동작데이터와 생체신호데이터를 수신하여 각자의 운동량을 산출하여 등급 또는 순위를 산출하고,
    상기 피드백지령부는 각 IoT조명장치마다 산출된 등급 또는 순위에 대응하는 피드백지령을 전송하는 것을 특징으로 하는 헬스케어 시스템
  5. IoT조명장치가 감시대상자의 동작데이터 및 생체신호데이터를 검출하는 단계;
    상기 IoT조명장치가 상기 동작데이터 및 생체신호데이터를 모니터링장치로 전송하는 단계;
    상기 모니터링장치가 상기 동작데이터 및 생체신호데이터를 이용하여 사용자의 운동량을 판단하는 단계;
    상기 모니터링장치가 사용자의 운동량에 따른 피드백 지령을 생성하는 단계;
    상기 IoT조명장치가 상기 피드백 지령에 따라 조명색상을 제어하는 단계
    를 포함하는 헬스케어 방법
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