KR20220021900A - 생체신호 분석 기반 코골이 분석과 질병 진단 예측 서비스를 제공하는 코골이 분석 서비스 시스템 - Google Patents
생체신호 분석 기반 코골이 분석과 질병 진단 예측 서비스를 제공하는 코골이 분석 서비스 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 의한 코골이 분석 서비스 시스템은, 코골이 소리를 분석하여 코골이 상태와 코골이 위치를 검출하는 코골이 분석모듈과; 수면 자세를 검출하여 코골이 상태정보와 매칭함과 아울러 코골이 위치를 인체 모델링 그림에 표시하는 자세와 코골이 관계 모델링부와; 코골이 분석모듈의 코골이 모니터링 정보 및 코골이 위치 정보와, 상기 자세와 코골이 관계 모델링부의 코골이와 자세와의 상관관계정보를 이용하여 사전에 정해진 평가 알고리즘에 의한 코골이 평가, 수면 평가를 수행함과 아울러 데이터베이스에 누적저장 관리하고, 상기 코골이 모니터링 및 위치 정보와, 상기 평가정보 및 누적 관리되는 정보들의 변화 추이를 분석하여 코골이를 유발할 수 있는 질병에 대한 진단예측을 수행하는 질병 예측 모듈; 을 포함한다.
Description
본 발명은 코골이 소리 분석 기반 코골이 분석 서비스 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코골이 소리를 분석하여 코골이-수면무호흡(이하 “코골이”)가 발생되는 위치를 추정하여 검출하고, 이를 분석하여 코골이를 발생할 원인이 되는 질병 진단을 예측하여 코골이 분석 서비스를 제공하는 생체신호 분석 기반 코골이 분석과 질병 진단 예측 서비스를 제공하는 코골이 분석 서비스 시스템에 관한 것이다.
코골이는 수면 중 여러 이유로 상기도가 좁아져 연구개 등의 신체 조직이 진동을 일으켜 발생하는 호흡 잡음이다. 코골이는 호흡 시 산호 흡입량을 감소시켜 주간 피로감, 두통, 주간 졸림증, 성격 변화(공격적 성격, 자극 과민성, 불안감, 우울 반응 등) 등의 증상이 나타날 수 있을 뿐만 아니라, 장시간의 코골이는 폐쇄성수면 무호흡증후군(OSAS: Obstructive Sleep Apnea Syndrome)을 유발할 수 있다.
이처럼 코골이는 신체 내분비 기관에 이상을 불러올 수 있다. 그러나 수면자가 평상시 자신의 수면 질환을 스스로 판단하는 것을 불가능하다. 전문 의료기관에서 수면 질환을 진단하는 검사는 심전도(Electrocardiography), 뇌전도(Electroencephalography) 등 측정 장비를 여러 곳에 부착하고 익숙하지 않은 곳에서 수면을 취해야 하는 등의 불편을 야기하며 또한 비용도 고가이다.
따라서, 무구속, 무자각적인 방법으로 수면 중 코골이의 발생 여부를 알아내는 것이 필요하다. 이러한 필요에 따라서, 코골이 음향으로부터 코골이 신호를 검출하는 종래의 기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0063265호(200.11.06. 공개) "신경회로망을 이용한 음향식별에 기반한 코골이 음향식별방법", 대한민국 공개특허공보 10-2013-0015071호(2013.02.13. 공개) "코골이 방지 시스템 및 이를 이용한 코골이 방지 방법", 한국등록특허공보 제10-1299679호(2013.08.27. 공개), "코골이방지베게", 한국공개특허공보 제10-2016-0096905호(2016.08.17. 공개) "음향신호 재구성에 의한 코골이검출방법", (특허문헌 005) 한국등록특허 제10-2068484호(2020.01.15 등록) "수면무호흡증 예측 모델의 생성 방법 및 이 모델을 이용한 수면무호흡증 예측 방법" 등등이 있다.
상기와 같은 종래 기술들은 소리를 분석하여 코골이 여부를 판단하고, 코골이 상태에 대한 정보를 제공하거나, 코골이 방지를 위하여 소리를 내거나, 움직임을 주거나, 코골이 방지 베게나, 매트리스 제어등을 하도록 되어 있다.
그런데, 코골이는 수면 자세에 의해 영향을 많이 받기 때문에 수면중 자세를 바르게 함으로써 코골이를 어느정도 예방할 수 있으나, 종래의 코골이 감지 방법만으로는 수면중 자세와 코골이와의 상관 관계를 알수 없었다. 또한, 폐쇄성 수면 무호흡증(OSA) 환자의 경우, 코골이 발생 폐쇄 위치를 알아야 전문 의료진단 요청이나 수술가능 여부등을 참조할 수 있다. 하지만 종래 기술만으로는 코골이 소리만으로 코골이 위치를 찾는 방법은 제안되어 있지 않다.
LDA를 이용한 코골이 검출방법에 대한 연구. 한국통신학회 2015년도 동계종합학술발표회, 2015.01
본 발명의 목적은, 코골이 소리와, 산소포화도와 같은 생체신호, 수면중 자세 및 코골이 소리에 따른 코골이 위치 검출과, 코골이 모니터링 누적 정보에 따른 변화 추이 등을 감안하여 코골이와 수면 평가로 코골이의 원인이 되는 질병 구조의 진단예측과, 사용자의 수면질 향상을 위한 추천정보를 제공하기 위한 생체신호 분석 분석 기반 코골이 분석과 질병 진단 예측 서비스를 제공하는 코골이 분석 서비스 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 코골이 소리 분석 기반 코골이 분석과 질병 진단 예측 서비스를 제공하는 코골이 분석 서비스 방법은, 소리 분석에 의해 코골이 상태를 검출하여 코골이 분석 정보를 서비스하는 코골이 분석 서비스 방법에 있어서, 사용자의 수면 시간 동안 수집되는 오디오를 분석하여, 수면 무호흡증을 포함하는 코골이 모니터링 정보 및 코골이 위치를 검출하는 코골이 검출단계; 사용자의 수면 시간 동안 측정되는 수면 자세 정보를 분석하여 사용자의 수면 자세를 검출하는 자세 검출단계; 상기 자세정보와 수면중 코골이 모니터링 정보와 매칭하고, 호흡 경로를 해부학적 경로로 모델링하여 상기 코골이 위치 정보를 매칭하는 단계; 상기 코골이 모니터링 정보와, 코골이 평가정보, 수면 평가 정보를 누적관리하고, 코골이 상태 및 평가 정보들의 변화 추이를 분석하여 코골이를 유발할 수 있는 질병에 대한 질병 진단예측 단계와; 상기 상기 코골이 상태 모니터링 정보와, 코골이 평가정보, 수면 평가 정보를 제공함과 아울러 상기 진단예측 결과 및 코골이 방지를 위한 추천정보를 제공하는 서비스 단계; 를 포함한다.
또한 상기한 방법을 실행하기 위한 본 발명에 의한 코골이 소리 분석 기반 코골이 분석과 질병 진단 예측 서비스를 제공하는 코골이 분석 서비스 시스템은, 코골이 소리를 수집하여 오디오 특성 분석에 의해 코골이 모니터링 정보와, 코골이 위치 정보를 검출하는 코골이 분석모듈과; 수면 자세를 검출하여 상기 코골이 모니터링 정보를 맵핑하고, 코골이 위치정보를 인체 모델링 정보에 맵핑하는 자세와 코골이 관계 모델링부와; 상기 코골이 모니터링 정보 및 코골이 위치정보와 자세와 코골이와의 상관관계 정보를 데이터베이스에 누적저장하여 관리함과 누적관리되는 정보 및 그들의 변화추이를 분석하여 코골이를 발생할 질병 진단예측을 하는 질병 예측 모듈; 을 포함한다.
본 발명은 소리 분석에의해 코골이 상태를 검출할 수 있고, 수면중 자세 정보에 코골이 상태 정보를 매칭시킴으로써, 코골이가 발생되는 자세정보와, 코골이의 정도 정보를 추출하여 제공할 수 있다. 코골이와 자세의 상관 관계를 추출하여 코골이를 방지하거나 줄일 수 있는 자세 및 코골이 방지 베개 등의 보조수단을 사용자가 쉽게 찾아 적용해볼 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 소리분석에 의하여 코골이와 코골이 위치를 검출할 수 있어서, 코골이 및 코골이 위치 분석에 의해 고비용의 전문 장비를 사용하지 않고서도 코골이 발생 위치정보를 쉽게 파악할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 코골이 소리 분석에 의한 코골이 검출과, 코골이 위치 검출, 자세파악 센서를 이용하여 수면 중 자세를 검출할 수 있고 이를 모니터링 정보로 제공할 수 있다. 또한 코골이와 코골이 위치, 자세 정보를 상호 매칭시켜 자세별 코골이 상태를 분석할 수 있고 모니터링 정보를 누적하여 이력으로 관리하고, 상태 변화 추이를 분석하여 유발가능한 질병을 예측하거나, 전문의에게 코골이 모니터링 정보를 제공하여 정밀 진단을 받을 수 있도록 안내할 수 있으며, 수면 질 향상 및 코골이 방지를 위한 추천정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 코골이와 자세 분석 서비스 시스템 개요도이다.
도 2는 본 발명에 의한 사용자 스마트단말 개요도이다.
도 3은 본 발명에 의한 서버의 코골이와 자세분석부 개념도이다.
도 4의 (가) 및 (나)는 본 발명을 설명하기 위한 수면 자세와 베개 사용에 따른 수면 자세 예시도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 코골이 위치 예시도이다.
도 6는 본 발명에 의한 서버의 서비스 제공부의 개요도이다.
도 7는 본 발명에 의한 분석결과 리포트 생성부의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 독립형 디바이스로 구성되는 코골이 분석 장치의 개념도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 코골이와 자세 모니터링 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 코골이 소리 분석에 의한 코골이 위치 검출 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 코골이 분석에 따른 진단예측 및 추천정보 서비스 제공 방법을 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 발명에 의한 사용자 스마트단말 개요도이다.
도 3은 본 발명에 의한 서버의 코골이와 자세분석부 개념도이다.
도 4의 (가) 및 (나)는 본 발명을 설명하기 위한 수면 자세와 베개 사용에 따른 수면 자세 예시도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 코골이 위치 예시도이다.
도 6는 본 발명에 의한 서버의 서비스 제공부의 개요도이다.
도 7는 본 발명에 의한 분석결과 리포트 생성부의 예시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 독립형 디바이스로 구성되는 코골이 분석 장치의 개념도이다.
도 9은 본 발명의 실시예에 따른 코골이와 자세 모니터링 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 코골이 소리 분석에 의한 코골이 위치 검출 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 코골이 분석에 따른 진단예측 및 추천정보 서비스 제공 방법을 설명하는 설명도이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치와 방법을 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블록도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 설명도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 실시함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 코골이와 자세 분석 서비스 시스템 개요도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 오디오 입력수단(10), 수면자세측정수단(20), 스마트단말(40), 서비스 서버(100)를 포함한다.
오디오 입력수단(10)은, 사용자의 수면중 발생되는 코골이 소리를 포함하는 소리를 입력 받는 마이크로폰이 될 수 있다.
수면자세측정수단(20)은, 수면중인 사용자의 수면 자세를 감지하는 위치자각 장치(gyroscope 등)나 다른 종류의 센서, 촬영하는 카메라 장치 등일 수 있다. 수면자세측정수단(20)으로서, 가슴위에 올려두고 자세를 검출할 수 있는 자이로센서 및 이마에 부착하는 또 다른 센서를 이용하거나, 사용자의 신체부위별 위치변화를 측정하는 라이더 센서등을 이용하여 수면중 자세를 검출할 수도 있다.
한편, 본 발명에서 생체정보 측정수단(30)을 더 포함시킬 수 있다. 이는 소리분석과 자세 분석만으로 사용자의 수면중 코골이 분석 정보 및 코골이 분석정보에 의한 질병예측시 정확성을 좀더 높이기 위해서 생체정보 측정수단(30)을 추가 구성할 수 있다.
생체 정보 측정수단(30)으로는, 산소포화도 검출센서를 포함할 수 있다. 또한 산호포화도 검출센서 이외에 통상의 생체신호 검출수단들인 심박수 검출수단, 뇌파검출 수단, 호흡검출수단, 등등의 코골이 분석을 위한 생체정보 측정수단(30)을 더 포함 할 수 있다.
상기 스마트 단말(40)은, 스마트폰이나, 테블릿 PC, 또는 전용 스마트 단말 중 어느 하나로도 구현될 수 있고, 코골이 분석 애플리케이션이 설치될 수 있다. 오디오신호와 수면자세측정신호를 입력 받아 각각 전처리하여 오디오 데이터와 수면자세정보 데이터를 동기화 시켜 서비스 서버(100)로 전송할 수 있다.
상기 스마트 단말(40)은, 코골이 분석 애플리케이션을 실행시킨 시작시간부터 종료 시간까지 수면 기간 동안의 오디오 데이터와 수면자세 데이터를 서비스 서버(100)로 전송하여 서비스 서버에서 모든 분석처리를 하도록 할 수 있다.
하지만 꼭 이에 한정하는 것은 아니고, 스마트 단말에서 오디오 데이터의 주파수 분석을 이용해 코골이 구간과 코골이 구간 사이의 무 호흡 구간을 검출하여 코골이 데이터 서비스 서버에 전송하고, 서비스 서버에서 코골이 구간의 오디오 데이터를 학습모듈을 통해 분석하여 코골이 위치를 검출하게 할 수 있다.
또한 수면자세 측정수단(20)으로 영상촬영 카메라를 이용하는 경우, 생체정보 측정수단(30)의 측정 이벤트를 이용하여 영상 촬용용 카메라를 동작을 제어할 수도 있다. 즉, 코골이 검출구간에 대응되는 시간의 수면자세 영상 데이터만을 추출하여 서비스 서버(100)로 전송하게 할 수도 있다.
상기 서비스 서버(100)는, 네트워크를 통해 복수의 스마트 단말(40)과 통신 가능한 클라우드 서비스 서버일 수도 있다. 서비스 서버(100)는, 오디오 분석부(110), 수면자세분석부(120), 생체정보 분석부(130), 코골이와 자세 분석부(200), 서비스 제공부(400) 및 데이터베이스(400)를 포함한다.
상기 코골이와 자세 분석부(200)는, 수신된 오디오 데이터를 오디오 분석부(110)를 통해 분석하여 코골이와 코골이 위치정보를 검출하여 코골이 상태를 분석한다. 또한 수신된 수면자세정보를 수면자세 분석부(120)를 통해 분석하여 사용자의 수면 자세를 추출한다. 또한, 수신된 생체정보를 생체정보 분석부(130)를 통해 분석하여 코골이 및 코골이 위치 분석과, 자세분석 및 질병예측에 반영할 수도 있고, 생체정보 자체의 분석처리에 의해 질병예측이나 추천정보 제공 정보로 활용할 수도 있다.
그리고, 코골이 분석과, 코골이 위치 및 자세정보를 매칭시켜 자세와 코골이의 관계 및 자세와 코골이 위치 관계를 분석한다. 이러한 코골이 분석과 코골이 위치 분석, 자세분석, 상호 관계 분석 등은 학습 데이터를 기반으로 학습모듈 등을 구축하여두고, 입력된 오디오 분석정보와 자세 분석정보들을 이용하여 인공지능학습에 의해 분석한다.
또한, 코골이와 자세 분석부(200)에서 분석되는 코골이 정보, 코골이 위치와 자세정보 등을 기반으로 폐쇄성 무 호흡에 대한 진단과 이에 대한 평가, 누적 정보들을 이용한 변화 추이 분석 등을 이용하여 질병 예측 진단과, 추천 정보 생성 등을 더 포함 할 수 있다.
상기 서비스 제공부(400)는, 코골이 분석정보와, 코골이 위치 정보, 자세 분석정보, 코골이와 자세, 코골이 위치와 자세의 상관 관계 분석정보를 기반으로 다양한 서비스 정보를 제공할 수 있다. 한번의 수면 기간 동안의 코골이 상태 모니터링 정보와, 코골이와 자세와의 관계, 코골이 위치와 자세 정보를 그래픽이나 3D등으로 표현하여 제공할 수 있으며, 분석된 정보들에 의해 전문가 진단요청이나, 질병 예측진단, 코골이 방지를 위한 추천 정보 등을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명에 의한 사용자 스마트단말 개요도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 스마트 단말(40)에는 코골이 분석 애플리케이션이 설치될 수 있으며, 오디오신호를 입력 받아 잡음을 제거하여 전처리 하고 오디오 데이터로 변환하는 오디오 처리부(41)와, 영상 정보를 입력 받아 잡음 제거와 전처리하여 영상 데이터로 변환하는 수면자세정보 처리부(42)와, 상기 생체정보 측정수단(30)으로부터 입력되는 생체정보를 처리하는 생체정보 처리부(43)와, 상기 오디오 데이터와 수면자세정보 데이터를 동기화시켜 전송을 제어하는 동기화 및 제어부(44)와, 상기 시간동기화 및 제어부(44)의 제어에 의해 상기 오디오 데이터와 수면자세정보 데이터를 네트워크를 통해 서비스 서버(100)로 전송하고, 서비스 서버(100)로부터 제공되는 코골이 분석 결과 정보를 수신 받는 데이터 송수신부(45)와, 사용자 인터페이스를 제공함과 아울러 상기 서비스 서버(100)에서 분석된 결과 정보를 출력하는 사용자 인터페이스 및 서비스 제공부(46)를 포함한다.
상기 오디오 처리부(41)는, 아날로그 신호로 입력되는 소리 즉, 오디오신호를 입력 받는다. 입력된 오디오 신호를 잡음 필터링하여 데이터 신호로 변환한다. 마찬가지로 수면자세정보 처리부(42)는 수면자세측정 장치로부터 입력되는 신호의 잡음 필터링을 거쳐 자세 신호 데이터로 변환한다. 만약, 디지털 카메라로부터 입력되는 경우는 잡음 필터링 만 하여 영상데이터로 전처리를 완료할 수 있다. 또한 생체정보 처리부(43)는, 생체신호를 측정하는 센서들의 신호를 잡음처리하여 데이터 신호로 변환한다. 생체신호 측정수단(30)으로 산소포화도 측정센서를 구비한 경우 산소포화도 센싱신호를 필터링하여 데이터로 변환처리한다.
동기화 및 제어부(44)는, 오디오 입력, 수면자세측정등의 코골이 분석 앱 실행모드를 제어할 수 있고, 사용자가 원하는 레벨이나 시간 조건 등을 제어할 수 있다, 오디오 데이터와 영상 데이터는 동기화 시켜서 전송하도록 제어한다. 동기화를 시키는 이유는 오디오와 자세를 서로 매칭시키는 시간기준을 맞추기 위함이다.
본 발명에서는 소리를 검출하여 코골이 상태를 분석하는 것인데, 이때 자세를 검출하여 수면중 즉, 코골이 발생구간에서의 자세 정보를 검출한다. 그러므로 자세 검출은 움직임 검출에 의거하여 촬영시작과 촬영 대기를 제어할 수도 있으며, 이 경우 오디오와 동기신호를 맞추도록 할 수도 있다.
사용자 인터페이스 및 서비스 제공부(46)는, 사용자의 코골이 분석 애플리케이션 실행 및 중단이나, 사용자의 모니터링 정보 이력 보기나, 상태분석 정보 확인 또는 관련 설문 입력 등의 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 서비스 서버(100)로부터 제공받는 코골이 분석 모니터링 정보를 그래프나 수치 및 코골이 발생에 대한 구강 및 인후부를 모델링하여 위치 및 협착상태 표시등으로 보여줄 수도 있고, 코골이 분석 정보에 대한 통계나 변화상태 등등을 출력할 수 있다.
또한 진단 예측과 대안 안내정보 출력 및 추천정보 추천 등을 제공할 수 있다. 이러한 정보 출력은, 서비스 서버로부터 풀 정보를 받아 단순 출력할 수도 있지만, 서비스 서버로부터는 수신 받는 데이터를 이용하여 스마트 단말에서 직접 그래프나, 인체 모델링, 분석 리포트 생성 등의 처리를 할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 의한 서비스 서버의 코골이와 자세 분석부 개념도이다. 도 3에 도시된 바와 같이,
오디오 분석부(110)와, 코골이 분석모듈(200)과, 코골이 정보 생성부(230)와, 수면자세 분석부(120)와, 자세와 코골이 관계 모델링부(250)과, 자세와 코골이 관계 생성부(260)와, 생체 정보 분석부(130)와, 질병 예측 모듈(270)과, 질병예측 정보 생성부(280)를 포함 할 수 있다.
상기 오디오 분석부(110)는, 코골이 검출을 위한 오디오 분석을 한다. 예를 들어 코골이로 판단하기 위해서는 주파수 관련 지표, 주파수 변화에 관련된 지표, 강도 변화에 관련된 지표, 코골이 소리의 잡음 관련 지표, 떨림 지표, 끊김 지표 등등의 오디오 특성을 분석한다.
상기 코골이 분석모듈(200)은, 상기한 오디오 분석부(110)에서 분석된 오디오 특성을 이용하여 코골이 여부, 무호흡 여부, 코골이 상태, 코골이 위치 분석을 하고, 코골이 패턴과 코골이 전반에 걸친 분석을 실시한다. 이는 학습 모델을 이용하여 인공지능 분석을 실시함이 바람직하다. 코골이 위치 검출과 같은 경우, 코골이 특성 정보와 코골이 위치간의 상관 관계를 분석한 학습 데이터를 구축해야 한다.
학습 데이터는, 병원에서 코골이 위치를 측정하기 위한 방법인, 약물유도하수면내시경(Drug-induced sleep endoscopy)나 수면 비디오 투시법(Sleep videofluoroscopy)에 의해 파악되는 상부기도 폐쇄 부위에 따라 피치 및 포먼트와 같은 코골이 음향의 음향 특성이 달라진 정보를 분석하여, 그 결과를 학습 데이터로 구축한다. 피치(최소, 평균, 최대) 및 포먼트와 같은 코골이 음향 파라메타를 분석하고, 이를 반영하여 학습 데이터를 구축한다. 방해 부위는 SVF에 의해 결정되고, 해부학적 구조 및 방해 수준에 대한 분류를 할 수 있다.
상기와 같은 학습 데이터를 구축하여두고, 상기 학습 데이터를 이용하여 학습모듈을 구축한다. 학습모듈이 구축되면, 사용자의 오디오분석 특성정보를 학습모듈에 적용하여 사용자의 코골이 소리 분석에 따라 코골이 위치 정보를 추출한다. 예를들어, 피크 주파수의 평균값은 연구개와 분리 된 혀 기저 또는 후두개 막힘과 연구개와 혀 기저 또는 후두개와 관련된 복합 폐쇄간에 유의 한 차이를 분석할 수 있다.
한편, 코골이 분석에 있어서, 수면 무호흡 상태를 정확히 검출하거나 코골이의 정도를 판단하기 위해서는 센서를 이용한 산소포화도를 검출하고, 산호포화도 정보를 코골이 검출에 반영한다면 좀더 정확한 코골이 상태정보를 분석할 수 있을 것이다.
또한, 코골이의 상태를 분석함에 있어서, 서로 다른 위치의 복수의 센서들을 이용하여 서로 다른 위치에서의 소리검출정보 즉, 시간차 정보나 각각의 위치에서의 소리의 감쇄 정도 등등의 특징 정보를 추출하고, 이를 소리 분석에 의한 코골이 검출에 반영할 수 있다. 이는 코골이 위치나 코골이 정도 분석에 좀더 효과적으로 이용될 수 있을 것이다.
상기 코골이 정보 생성부(230)는, 상기 학습 모델을 통해 분석된 정보를 이용해 서비스할 정보들을 생성한다. 하룻밤 사이의 코골이 상태 즉, 코골이 발생시간, 횟수, 코골이 강도 등의 코골이 모니터링 정보와, 각 코골이 발생시의 코골이 위치정보, 코골이 위치의 막힘 정도 정보 등을 포함하는 코골이와 관련된 정보를 생성한다.
*상기 수면자세 분석부(120)는, 수면자세정보를 분석하여 사용자의 수면중 자세정보를 검출한다. 이는 사용자의 신체부분을 객체로 검출하여 신체 부위별 관계도를 분석함으로써 자세정보를 취득할 수 있다. 특히 사용자의 몸체와 목 및 머리와의 상관 관계에 대응되는 자세정보를 추출하는 것이 필요하다. 이는 코골이의 원인이 자세에 의해서도 많은 영향을 주기 때문에 자세와 코골이의 상관 관계를 분석할 필요가 있다.
수면자세측정수단으로서, 영상 카메라를 사용할 수 있으며, 복수의 각도에 수면중 자세를 촬영하고 각 방향에서 촬영된 영상을 3차원 모델링 영상으로 조합시켜 사용자의 수면중 자세를 검출하는 방법을 사용할 수도 있다. 또한, 영상촬영을 깊이 센서 카메라를 이용한 경우, 객체를 입체적으로 분석하고, 상부기도의 뼈와 연질 구조를 포함하여 머리와 목 전체의 시각화하여 표현할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서는 영상 촬영을 기반으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 수면자세측정수단(20)으로서, 가슴위에 올려두고 자세를 검출할 수 있는 자이로센서 및 이마에 부착하는 또 다른 센서를 이용하거나, 사용자의 신체부위별 위치변화를 측정하는 라이더 센서등을 이용하여 수면중 자세를 검출할 수도 있다.
상기 자세와 코골이 관계 모델링부(250)는, 상기 수면자세 분석부(120)에서 분석된 자세 정보를 이용하여 사용자의 몸체와 목 및 머리의 자세를 보여주는 자세 모델링을 생성한다.
도 4의 (가) 및 (나)는 본 발명을 설명하기 위한 수면 자세와 베개 사용에 따른 수면 자세 예시도이다.
수면중 자세는, 위에서 볼때 신체 전체의 자세에 따라 구분할 수 있다. 예를들어, 도 4의 (가)와 같이, 옆으로 웅크린 자세(태아형), 옆으로 쭉 벋은 자세(통나무형), 옆으로 구브린 자세(갈망형, 바르게 누운자세(군인형, 업드린자세, 팔다리를 ㅂf려 누운자세등등 다양한 자세로 구분할 수 있다, 또한 도 4의 (나)와 같이 바르게 누운 자세에서도 베개의 놀이나 위치에 따라 자세가 달라지고, 옆으로 누운 자세에서도 베개의 사용법에 따라 각각의 자세가 달라진다.
상기와 같은 수면 자세는, 코골이에 충분히 영향을 준다고 볼 수 있다. 그러므로 코골이가 발생되는 자세와, 각 자세별 코골이 발생 정도등의 상관 관계를 분석한다면, 수면중 자세를 바르게 하는 것만으로도 코골이를 어느정도 예방할 수 있을 것이다.
수면중 자세를 측정하는 방법은, 수면자세의 상부에서 측정하는 신체 자세와, 양측면에서 배게 사용에 따른 머리 자세를 모두 측정하는 것이 바람직하다, 그런데 사용자가 이불을 덮고 자는 경우 주위에 다른 사람과 함께 자는 경우 등등, 정확한 사용자 자세를 측정하기 어려울 것이다. 따라서, 이블을 사용하지 않은 상태에서 상부에서 측정하는 신체 자세 및 머리와 목의 양측면에서 측정하는 머리 자세를 기반으로 각각 학습 데이터를 구축하고, 이를 이용하는 인공지능 학습 모델을 구축하며, 이블 사용시의 수면자세를 측정하여 상기 학습 모델을 이용하여 인공지능 학습 방법을 적용한다면, 이블 사용시에도 사용자 자세 정보를 충분히 측정할 수 있고, 수면 자세 정보를 분석하여 모델링할 수 있다.
따라서, 본 발명에서의 상기 수면중 자세는, 사용자의 수면중 신체의 자세와, 목과 머리 및 베개와의 관계에 의한 머리 자세를 각각 측정하고, 상기 신체 자세와, 머리 자세를 동기화하여 각각 시각화시킨 인체형상으로 모델링하고, 상기 코골이 모니터링 정보를 상기 모델링 정보에 맵핑시켜 코골이와 신체자세 및 코골이와 머리자세에 대한 상관 관계를 각각 시각적으로 표현하여 모델링할 수 있다.
*도 5는 본 발명을 설명하기 위한 비강과 기도에서 발생되는 코골이 위치 예시도이다. 이에 도시된 바와 같이, 코골이는, 비강코골이와 기도 코골이로 나눌 수 있는데, 비강 코골이의 경우 비강과 부비동의 상태 악화로 인한 코막임, 콧물 증상등으로 나타날수 있고, 잠을 잘때 숨쉬는 숨구멍이 좁아져서 생기는 코에서 나는 코골이 소리이다.
또한 비강과 부비동의 좁아지는 상태가 심해질수록 코고 숨을 쉬는 것이 힘들어져 자연스럽게 구강호흡을 하게 된다. 그로인해 혀가 이완되어 후방으로 말려들어가면서 공기 통로를 폐쇄하게 되면 수면 무호흡증이 생길 수 있고, 기도가 좁아지면서 입천장이나 목의 진동이 발생되어 구강 코골이 현상이 발생되는 것이다. 현재 치료방법으로는, 수면중 기도 막힘을 해결하기 위하여 목젖, 연구개 부위, 설근부에 대한 치료를 하게된다.
따라서, 상기와 같이 코골이를 분석함에 있어서, 코골이 위치를 특정하는 것은 매우 중요하고, 코골이 위치를 특정할 수 있어야 코골이 원인을 파악하여 치료방법을 찾거나 코골이 방지 방법을 찾을 수 있게 되는 것이다.
본 발명에서는 소리 분석에 의한 특성과 코골이 위치와의 상관 관계를 기반으로 소리 분석에 의해 코골이 위치를 추출하고, 이를 인체 모델링을 통해 코골이 발생 위치와 코골이 발생 정도등을 시각화하여 도 5와 같은 모델링을 기반으로 코골이 발생 위치를 표시할 수 있도록 한다.
상기 코골이 분석모듈(220)로부터 코골이 검출정보와 코골이 위치정보를 입력 받아 상기 자세 모델링 및 해부학적 구강 및 후두의 공기 통로 모델링정보에 각각 코골이 검출과, 코골이 위치 정보를 매칭시켜 자세와 코골이 관계 모델링 정보를 생성한다. 또한 오디오 분석에 의한 코골이 위치 검출 정보에서 기도가 협소해지는 정도에 관한 정보를 추출한 경우 이를 이용하여 해당 부분의 협착 정도를 모델링하여 생성할 수도 있다. 그리고 자세와 코골이와의 관계 및 코골이 위치 관계를 분석한다.
상기 자세와 코골이 관계 생성부(260)는, 상기 모델링부(250)에서 모델링 된 자세와 코골이 관계에 대해 시각적으로 보여줄 수 있도록 매칭시켜 시각화 정보를 생성한다.
상기 질병예측 학습모듈(270)은, 사용자의 코골이에 대한 모니터링정보와, 코골이와 자세관계 정보에 대해 누적 관리되는 정보를 이용하여 질병 예측과 추천정보를 제공할 수 있도록 한다. 이는 코골이의 상태정보와, 코골이 상태 변화 정보 및 자세와 코골이 정보, 코골이 위치 정보 등에 대한 고려할 수 있는 현재 및 향후 질병 예측, 추천 정보 등을 학습 데이터로 구축하고, 학습데이터를 이용한 질병 예측 및 추천정보 학습 모델을 구축한다. 이는 지도학습 또는 비지도 학습을 병행하여 학습데이터를 대량으로 구축하여 학습모듈을 적용하게 한다.
상기 질병예측정보 생성부(280)는, 학습모듈을 통하여 코골이와 코골이 위치에 대한 진단과, 상태변화에 대한 진단, 코골이와 자세 및 자세 변화 등에 대한 진단과 추천정보를 생성한다.
한편, 본 발명에서는 생체정보 측정수단(30)을 더 포함시켜 구성할 수 있다. 생체정보 측정수단(30)으로는, 호흡검출센서와, 산소포화도 검출센서, 심박수 측정센서, 뇌파 측정 센서등등, 다양한 생체정보 측정수단을 더 포함시켜 활용할 수 있다. 이러한 생체정보들을 활용하게 되면, 단순 소리 분석만으로 코골이를 분석하는 것에 비해 수면 무호흡증 검출과 같은 경우에는 검출되는 산소포화도를 반영하여 수면 무호흡증의 심각정도를 좀더 세밀하게 분석할 수 있다.
또한, 수면 질 평가나, 질병 예측등에는 생체정보를 반영하는 것이 더욱 효과적일 것이다. 또한 생체정보에서 이벤트 발생(예; 산소포화도가 임계치 이하로 떨어지는 이벤트발생, 부정맥 판단 이벤트, 수면중 뇌파 정보 변화 이벤트 등등..)을 추출하고 이벤트 발생에 대응하여 자세검출이나 소리분석에 반영할 수도 있으며, 질병 예측을 위한 누적 변화정보등으로 활용할 수 있는 것이다.
도 6는 본 발명에 의한 서버의 서비스 제공부의 개요도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 서버의 서비스 제공부(300)는 분석결과 리포트생성부(310), 서비스 정보 출력부(320)를 포함한다.
도 7는 본 발명에 의한 분석 결과 리포트 생성부의 예시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 분석결과 리포트 생성부(310)는, 코골이 상태정보 생성부(311)와, 자세모델링부(312)와, 코골이 위치 모델링부(313)와, 평가정보 생성부(314)와, 진단예측 정보 생성부(315)와, 추천 정보 생성부(316)를 포함할 수 있다.
상기 코골이 상태정보 생성부(311)는, 코골이와 자세 분석부(200)로부터 코골이 상태정보, 코골이 위치정보 정보에 의거하여 수면 기간동안의 코골이 발생여부와 코골이의 강도, 수면 무 호흡 상태를 그래프를 포함하는 상태 정보로 생성한다.
상기 자세 모델링부(312)는, 제세자세 정보와, 자세와 코골이 관계 정보에 의거하여 사용자의 수면중 수면자세를 모델링하고 코골이와 연계시켜 어떤 자세에서 어떤 코골이가 발생되는지를 알 수 있도록 모델링 한다. 또한 자세 모델링부는, 코골이 발생 구간과 무호흡 발생 구간의 자세를 쉽게 확인 할 수 있도록 코골이 오디오를 포함하는 동영상으로 구현할 수도 있다.
상기 코골이 위치 모델링부(313)는, 인체의 구강 및 후두부분에 대해 호흡에 따른 공기 유로를 기반으로 해부학적 시각화하여 모델링하고, 코골이 위치와, 코골이 정도에 따른 협착정보를 표현할 수 있도록 모델링 한다. 또한 호흡에 의한 공기 흐름을 모델링하여 동적 표현으로 제공함으로써 코골이 발생 원인과 코골이 발생 위치 및 협착 정도와 코골이 소리를 포함하는 모델링 된 영상을 생성하여 제공할 수도 있다.
상기 평가정보 생성부(314)는, 하루 만 수면 동안의 코골이 구간과, 수면 무 호흡구간, 코골이 강도, 코골이 위치, 코골이시의 자세, 발생횟수나 이에 대한 통계정보 등을 이용하여 수면 평가하고, 코골이와 자세 관련 분석 통계정보를 수치화하여 평가 정보를 생성할 수 있다.
상기 진단 예측 정보 생성부(315)는, 현재 검출된 코골이 상태정보와 위치정보, 자세정보등을 고려하고, 데이터베이스(400)에 누적 관리되는 사용자의 코골이 분석 정보의 상태 변화 등을 추적하여 사용자의 코골이 상태 및 상태변화에 의해 코골이를 유발할수 있는 원인이 되는 질병 진단 예측 정보를 생성하여 제공할 수 있다.
상기 추천 정보 생성부(316)는, 상기 코골이와 자세분석에 의거한 코골이 예방을 위한 추천정보와, 상기 진단예측 정보에 의거한 추천 정보를 생성할 수 있다. 추천정보 생성은 코골이 상태정보와, 위치 정보, 자세 정보 및 이들 각각의 변화 추이 정보 등을 인공지능 학습모듈을 이용하여 분석하여 최적의 추천정보들을 생성하는 학습모듈을 이용할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 독립형 디바이스로 구성되는 코골이 분석 장치의 개념도이다. 이에 도시된 바와 같이,
본 발명은 도 1의 개요와 같이 스마트단말에서 측정정보를 서비스 서버로 전송하여 서비스서버에서 분석된 정보를 제공하는 온라인 시스템으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8에 도시된 바와 같이 측정수단들을 구비한 스탠드-얼론디바이스(stand-alone device)로도 구성될 수 있다. 스탠드-얼론디바이스 타입으로 코골이 분석장치를 구성하게 되면, 건강관리에 대한 여러가지 통신상의 제한을 거치치 않고도 오프라인상에서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 서비스 서버의 분석과 서비스 제공기능을 스마트 단말내에 일체형으로 구축하게 된다면, 스마트 단말 자체를 스탠드-얼론디바이스로 구성하여, 스마트단말에 측정수단만 연결하는 방식으로 구현할 수 있고, 미리 구축된 학습모델이나 학습데이터를 이용하는 방법으로 단순기능을 구현하게 할 수 있다.
또한, 상기한 본 발명의 장치들은 선택적으로 코골이와 자세를 매칭시켜 모니터링 하기 위한 코골이 자세 모니터링 방법과, 소리 분석에 의해 코골이와 코골이 위치를 검출하여 분석하기 위한 코골이 위치 검출 방법과, 코골이와 자세 및 코골이 위치를 매칭하여 분석하고 이들의 이력정보를 이용한 질병예측 및 추천 서비스를 제공하는 코골이 검출 분석 서비스 제공 방법을 제공할 수 있다.
도 9은 본 발명의 실시 예에 따른 코골이와 자세 모니터링 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 도 9에 도시된 바와 같이,
상기 제1목적의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 코골이 모니터링 방법은,
사용자의 수면 시간 동안 발생되는 소리를 수집하여 오디오 분석에 의해 코골이 및 무 호흡 상태를 검출하는 코골이 검출단계(S10); 사용자의 수면 시간 동안 수면자세정보를 획득하여 수면 중 자세를 검출하는 자세 검출단계(S20); 및 상기 수면중 자세 정보에 상기 코골이 검출 정보를 매칭시켜 코골이와 자세의 상관 관계를 분석하여 코골이 자세정보를 출력하는 단계(S30)를 포함한다.
상기 코골이 검출단계(S10)는, 스마트단말(40)을 통해 수면중 사용자의 코골이 소리를 포함하는 오디오 데이터를 서비스 서버(100)에서 수신 받아 오디오 분석을 한다. 오디오 분석부(110)를 통해 주파수와 주파수 변화 진폭 및 패턴 등을 포함하는 소리 특성 파라메타를 추출한다.
이렇게 분석된 소리 특성 파라메타를 코골이 분석모듈(220)로 입력하여 코골이 검출 학습 모델을 통해서 코골이 상태를 검출할 수 있다. 물론 코골이 여부와 무 호흡 상태 여부만을 검출하는 학습모듈을 구비할 수 있지만 단순한 코골이 모니터링 및 무 호흡 상태정보 검출에는 학습모듈을 사용하지 않고서도 주파수 특성과 소리 강도 변화 등의 파라메타만을 이용하여 코골이를 검출하는 알고리즘만으로도 검출할 수 있다.
상기 자세 검출단계(S20)는, 수면중 사용자를 촬영상 영상정보를 스마트 단말(40)로부터 서비스 서버(100)가 수신 받고, 영상 정보 분석부(120)에서 사용자 객체를 추출하고 움직임 정보를 검출하여 움직임에 따른 자세 변화 정보를 검출할 수 있으며, 사용자 객체 정보를 모델링하여 자세 변화정보를 분석할 수 있다.
상기 코골이와 자세 관계 매칭단계(S30)는, 상기와 같이 자세 정보가 분석되면, 상기 코골이 정보를 자세정보와 매칭시켜 자세와 코골이 관계 모델링부(250)를 통해서 코골이와 자세간의 상호 관계 정보를 모델링하여 제공할 수 있다. 즉, 코골이 발생구간의 자세와 자세변화, 각 자세에서의 코골이 정도 및 무 호흡 발생 여부 등등을 분석하여 제공할 수 있는 것이다.
따라서, 코골이와 자세정보를 매칭시켜 제공하게 되면, 사용자가 수면중 어떤 자세에서 코골이가 발생되고 수면 진행 시간 정보에 따른 코골이 발생 및 코골이 발생 빈도 등을 알 수 있으며, 자세별 코골이 강도와 지속시간 및 무호흡 구간 등의 분석 정보를 얻을 수 있다. 이렇게 코골이와 자세 관계 분석 정보를 알게 되면 수면중 자세를 바르게 하기 위한 조치를 취하거나 관련 상품을 이용할 수 있고, 사용자에게 분석된 결과에 따른 수면자세 추천정보나 관련 도구나 상품 추천 등을 할 수 있는 것이다. 코골이와 자세관계 모니터링 서비스 및 상품 추천정보 등을 수익모델로 이용할 수도 있다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 코골이 소리 분석에 의한 코골이 위치 검출 방법을 설명하기 위한 설명도이다. 도 10에 도시된 바와 같이,
사용자의 수면 시간 동안 발생되는 소리를 수집하고, 수집된 소리 분석에 의해 코골이 소리 특성을 추출하는 코골이 소리 분석단계(S110); 및 코골이 소리 특성과 코골이 위치와의 상관 관계에 대한 임상 데이터를 기반으로 학습 데이터를 구축하고, 상기 학습 데이터를 이용하여 구축되는 학습 모델을 통하여 상기 소리분석 단계에서 추출된 코골이 소리 특성에 대응된 코골이 위치를 검출하는 단계(S120); 인체의 호흡경로를 해부학적으로 시각화하여 모델링하고, 코골이 위치정보를 매칭하는 단계(S130);를 포함한다.
상기 코골이 소리분석단계(S110)는, 스마트단말(40)로부터 사용자의 수면중 소리를 수집하여 수신 받고, 오디오분석부(110)를 통해 분석하여 소리 특성정보를 검출하며, 코골이 분석모듈(100)을 통해서 코골이 상태 검출 및 코골이 위치를 검출한다. 이때 오디오 분석에 의거한 코골이 소리 특성과 코골이 위치 관계 데이터를 학습데이터를 기반으로 하는 코골이 분석모듈(100)을 구축하여두고 학습모듈을 이용하여 코골이 상태정보와 코골이 위치를 검출하고 분석한다. 인체의 호흡경로를 해부학적으로 시각화하여 모델링하고, 상기와 같이 분석된 정보를 이용하여 코골이 위치 정보를 매칭하여 코골이 위치 분석정보로서 서비스를 제공한다.
상기와 같이 소리 분석에 의해 코골이 상태 모니터링 정보와, 코골이 위치 정보를 검출할 수 있다. 코골이 위치 정보는 폐쇄성 무호흡 증상이 발생되는 구간에서의 협착되는 위치를 검출하는 것이므로, 복합적인지 어느 한 부분인지의 여부와, 협착 정도 등의 정보를 분석할 수 있다. 이러한 코골이 상태 및 코골이 위치정보 분석 정보를 알게 되면 전문의료 진단이 필요할 지의 여부와, 수술이 필요한지의 여부, 수술해야할 위치 정보 등등의 코골이 방지와 치료 목적의 정보로 활용할 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 코골이 분석에 따른 진단예측 및 추천정보 서비스 제공 방법을 설명하는 설명도이다. 도 11에 도시된 바와 같이,
사용자의 수면 시간 동안 발생되는 소리를 수집하여 오디오 분석에 의해 코골이를 검출하는 코골이 검출단계(S210); 상기 오디오 분석에 의한 추출되는 코골이 소리 특성검출하고, 학습 모델을 통해 소리 특성과 상관관계가 있는 코골이 위치 정보를 검출하는 코골이 위치검출단계(S230); 사용자의 수면 시간 동안 수집된 자세 정보로 수면 중 자세를 검출하는 자세 검출단계(S230); 상기 자세정보를 모델링하여 수면중 코골이 상태정보와 매칭하고, 자세정보에 따른 호흡 경로를 해부학적 경로로 모델링하여 상기 코골이 위치 정보를 매칭하는 단계(250); 상기 코골이 검출정보와, 상기 자세 검출정보와, 상기 코골이 위치 정보를 상호 매칭시켜 코골이 모니터링 정보로 제공함과 아울러 코골이 상태 평가 분석 및 수면 평가 분석하는 코골이 평가단계(260); 및 상기 코골이 상태 모니터링 정보와, 코골이 평가정보, 수면 평가 정보를 누적관리하고, 코골이 상태 및 평가 정보들의 변화 추이를 분석하여 코골이를 유발할 수 있는 질병에 대한 진단예측과, 진단예측 및 코골이 방지를 위한 추천정보를 제공하는 서비스 단계(270); 를 포함한다.
상기 코골이 상태검출단계(S210)는, 수면중 사용자의 소리를 수집하여 오디오분석에 의해 코골이 상태를 검출하며, 코골이위치 검출단계(S220)는, 오디오 분석에 의해 추출되는 코골이 특성에 대한 파라 메타를 이용하고, 미리 구축해둔 학습모듈(201)을 이용하여 코골이 상태와 코골이 위치를 추출할 수 있다. 물론 학습모듈을 이용하여 오디오 분석된 소리 특성 파라 메타를 이용해 코골이 상태 검출(S210) 및 코골이 위치검출(S220)을 함께 진행할 수 있다.
상기 자세 검출 단계(S230)는, 수면중 사용자 영상을 촬영하여 영상을 분석하고, 영상 분석에 의해 사용자 자세를 객체로 검출(S230)하여 자세 모델링 및 해부학적 호흡 경로 모델링(S231)을 수행할 수 있다.
상기 자세와 코골이 위치관계 매칭단계(S250)는, 상기 코골이 검출정보와, 코골이 위치정보를 상기 자세정보에 매칭시킨다. 자세 모델링 정보와, 호흡 경로 모델링 정보에 각각 매칭시켜 상호 관계를 알 수 있도록 자세와 코골이 및 코골이 위치정보를 모델링 정보에 매칭한다.
상기 코골이 평가 단계(S260)는, 코골이 검출정보, 자세정보, 매칭된 코골이 위치관계정보를 모니터링정보로 제공함과 아울러 코골이 및 수면 분석평가를 수행한다. 이때 평가분석과 변화추이 대응 질병예측과 추천정보 학습데이터 기반 학습모듈(S202)를 이용할 수 있다.
상기 서비스 단계(S270)는, 코골이 모니터링정보와 평가정보를 누적 관리함과 아울러 변화추이를 분석하여 질병예측 및 추천정보 제공한다. 이때 평가분석과 변화추이 대응 질병예측과 추천정보 학습데이터 기반 학습모듈(S202)를 이용할 수 있다.
이와 같이, 소리 분석에 의한 코골이 분석과, 코골이 위치 분석, 수면중 자세분석을 한다. 모델링된 자세정보와 코골이 정보 및 코골이 위치 정보를 매칭시켜 코골이 모니터링 서비스 정보로 제공한다. 이를 누적 관리함과 아울러 분석하여 코골이 상태 분석정보와 수면평가 정보를 제공한다. 학습모듈을 통해 누적된 코골이 상태정보 변화 추이와 자세 및 수면 평가 정보를 분석하여 코골이를 유발할 수 있는 질병 예측 정보 및 이에 대응되는 추천 정보를 서비스 정보로서 제공할 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
10 : 오디오 입력수단
20 : 수면자세정보 측정수단
30 : 생체정보 측정수단
40 : 스마트 단말
100 : 서비스 서버
110 : 오디오 분석부
120 : 수면자세 분석부
130 : 생체정보 분석부
200 : 코골이와 자세 분석부
220 : 코골이 분석모듈
250 : 자세와 코골이 관계 모델링부
270 : 질병 예측모듈
300 : 서비스 제공부
400 : 데이터 베이스
20 : 수면자세정보 측정수단
30 : 생체정보 측정수단
40 : 스마트 단말
100 : 서비스 서버
110 : 오디오 분석부
120 : 수면자세 분석부
130 : 생체정보 분석부
200 : 코골이와 자세 분석부
220 : 코골이 분석모듈
250 : 자세와 코골이 관계 모델링부
270 : 질병 예측모듈
300 : 서비스 제공부
400 : 데이터 베이스
Claims (5)
- 코골이 소리를 수집하여 오디오 특성 분석에 의해 코골이 모니터링 정보와, 코골이 위치 정보를 검출하는 코골이 분석모듈과;
사용자의 수면 시간 동안 복수의 각도에 대한 사용자의 수면 중 자세를 촬영한 영상정보로부터, 수면자세의 상부에서 측정하는 상기 사용자의 수면중 신체 자세와, 수면자세의 양측면에서 측정하는 베게 사용에 따른 목과 머리 및 베개와의 관계에 의한 상기 사용자의 머리 자세를 각각 측정하고, 사전 구축된 학습 데이터를 이용하여 상기 신체 자세와 상기 머리 자세를 동기화하여 각각 시각화시킨 인체형상으로 모델링하는 수면 자세 분석부와;
상기 수면 자세 분석부에서 모델링된 수면 자세 정보에 상기 코골이 모니터링 정보를 맵핑하여 코골이와 신체자세 및 코골이와 머리자세에 대한 상관 관계를 시각적으로 표현하도록 모델링하고, 코골이 위치정보를 인체 모델링 정보에 맵핑하여 코골이 발생 위치가 해부학적 구강 및 후두의 공기 통로 모델링 정보에 표시되도록 모델링하는 자세와 코골이 관계 모델링부와;
상기 코골이 모니터링 정보 및 상기 코골이 위치정보와, 상기 자세와 코골이 관계 모델링부에서 모델링된 자세와 코골이와의 상관관계 정보를 데이터베이스에 누적저장하여 관리하고, 누적관리되는 정보 및 그들의 변화추이를 분석하여 코골이를 발생할 질병 진단예측을 하는 질병 예측 모듈과;
상기 코골이 분석모듈, 상기 자세와 코골이 관계 모델링부, 상기 질병 예측 모듈의 출력정보들을 입력받아 수면중 코골이 구간, 수면 무호흡 구간, 각각의 코골이 강도에 대한 코골이 상태 정보와, 코골이와 자세 상관관계, 코골이 상태 변화 추이 분석정보, 질병예측에 정보 및 코골이 방지와 질병예측에 따른 추천 정보를 그래픽 및 인체 모델링을 포함하는 분석 결과 리포트로 생성하고, 데이터베이스에 저장하여 관리함과 아울러 서비스 정보로 출력하는 분석 결과 리포트 생성부; 및
상기 분석 결과 리포트 생성부에서 생성된 분석결과 리포트를 서비스 시스템에 구비되는 출력부를 통해 출력함과 아울러 미리 설정된 스마트 단말로 전송하여 서비스를 제공하고, 사용자의 요청에 의해 사용자의 모니터링 정보 이력 보기 서비스를 제공하는 서비스 정보 출력부를 포함하는
코골이 분석 서비스 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 코골이 분석 모듈은,
사용자의 수면중 수집되는 코골이 소리를 분석하여 주파수 관련 지표, 주파수 변화에 관련된 지표, 강도 변화에 관련된 지표, 코골이 소리의 잡음 관련 지표, 떨림 지표, 끊김 지표중 적어도 하나 이상을 포함하는 오디오 특성 정보를 추출하는 오디오 분석부;를 포함하고, 상기 코골이 소리를 분석한 오디오 특성정보를 분석하여 수면 시간 동안의 코골이 발생, 코골이 정도, 수면 무호흡 상태 정보를 포함하는 코골이 모니터링 정보를 생성함과 아울러 코골이 소리 특성 대비 코골이 위치 검출 학습모델을 통해 코골이 위치정보를 검출하는
코골이 분석 서비스 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 질병 예측 모듈은,
코골이 분석모듈의 코골이 모니터링 정보 및 코골이 위치 정보와, 상기 자세와 코골이 관계 모델링부의 코골이와 자세와의 상관관계정보를 이용하여 사전에 정해진 평가 알고리즘에 의한 코골이 평가, 수면 평가를 수행함과 아울러 데이터베이스에 누적저장 관리하고, 상기 코골이 모니터링 및 위치 정보와, 상기 코골이 평가에 따른 평가정보, 상기 수면 평가에 따른 평가정보 및 누적 관리되는 정보들의 변화 추이를 분석하여 코골이를 유발할 수 있는 질병에 대한 진단예측을 수행하는
코골이 분석 서비스 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 질병 예측모듈은,
코골이의 상태정보와, 코골이 상태 변화 정보 및 자세와 코골이 정보, 코골이 위치 정보에 대해 고려할 수 있는 현재 및 향후 질병 예측 정보 및 추천정보를 학습 데이터로 구축하고, 학습데이터를 기반으로 질병 예측 및 추천정보를 추출하는 학습 모델을 구축하여 학습모델을 통해 질병 예측 및 추천정보를 생성하는
코골이 분석 서비스 시스템. - 제 1 항에 있어서,
생체정보 측정수단을 통해서 수면중 사용자의 호흡, 맥박, 뇌파, 산소 포화도중 적어도 하나 이상을 포함하는 생체정보를 측정하여 분석하고, 분석된 생체정보를 상기 코골이 분석모듈의 수면 무호흡 상태 및 코골이 상태검출을 위한 분석에 반영하고, 상기 질병 예측 모듈의 질병예측을 위한 정보로 반영하는 생체정보 분석부를 더 포함하는
코골이 분석 서비스 시스템.
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2020
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