KR20220131202A - A fall prevention method using a brain wave measuring device - Google Patents

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KR20220131202A
KR20220131202A KR1020220034796A KR20220034796A KR20220131202A KR 20220131202 A KR20220131202 A KR 20220131202A KR 1020220034796 A KR1020220034796 A KR 1020220034796A KR 20220034796 A KR20220034796 A KR 20220034796A KR 20220131202 A KR20220131202 A KR 20220131202A
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박현정
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주식회사 민두재랩
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Abstract

The present invention discloses a fall prevention method using a brain wave measuring device. The method comprises: a step in which an electromyogram measures unit measures the rise in electromyogram due to eye movement during sleep; a step in which a brain wave measuring unit measures a brain wave during sleep; a step in which a controlling unit determines whether or not to enter sleep by analyzing the rise of the electromyogram and the brain wave during sleep; a step in which an acceleration sensor and a gyro sensor measure the difference between a moving state and a horizontal state for each of the gravitational acceleration and the angular acceleration applied to the center of gravity of the user's head to sense the degree of tilt and the degree of rotation of a user; a step in which the controlling unit analyzes the sensed degree of tilt and the degree of rotation to determine whether or not an awakening state; a step in which when the degree of tilt and the degree of rotation of the user is analyzed to exceed a certain value, the controlling unit determines the same as 'sudden movement after awakening' caused by the user's delirium, and when analyzed less than a certain value, the controlling unit determines the same as a 'REM sleep state'; and a step in which when the 'sudden movement after awakening' is determined, the controlling unit operates an alarm unit. In addition, the degree of tilt and the degree rotation of the user is accurately detected and simple left-right movement of the head or a simple up-and-down movement caused by standing up during sleep is classified as noise, and the amount of data required for determining a sleep stage can be minimized.

Description

뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법{A fall prevention method using a brain wave measuring device}A fall prevention method using a brain wave measuring device

본 발명은 낙상 방지 방법에 관한 것으로서, 특히 뇌파와 근전도의 변화 측정을 통해 수면으로 진입하는 것을 확인하고, 가속도 및 각가속도의 변화를 감지하여 수면 중 각성에 의한 돌발성 움직임과 렘 수면 상태를 정확하게 구별해 의료진에게 알림으로써, 섬망에 의한 낙상의 위험을 최소화할 수 있는 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fall prevention method, in particular, confirms entering into sleep by measuring changes in EEG and EMG, and detects changes in acceleration and angular acceleration to accurately distinguish between sudden movement caused by awakening during sleep and REM sleep state. By notifying medical staff, it relates to a fall prevention method using an EEG measuring device that can minimize the risk of falls due to delirium.

고령 환자의 증가에 따라 매년 병원 내 낙상 사고도 같이 증가하고 있는데 낙상 사고의 중요 원인으로서, 섬망이 있다. As the number of elderly patients increases, the number of falls in hospitals is also increasing every year. Delirium is an important cause of falls.

특히, 야간 수면 중 발생하는 섬망의 경우에는 예측하기 어려워 기존의 감시 방법으로는 결박 외에는 예방할 수 없는 한계가 있었다.In particular, in the case of delirium occurring during night sleep, it is difficult to predict, and there is a limit that the existing monitoring method cannot prevent it except by strapping.

종래에 마취 심도 측정기는 수면 마취 평가에 사용되는데, 수면 사이클에 따른 뇌파의 변이를 측정하고, 뇌파값과 근전도 값을 바탕으로 마취 심도가 계산된다.Conventionally, an anesthesia depth meter is used to evaluate sleep anesthesia, measures EEG variations according to sleep cycles, and calculates the depth of anesthesia based on EEG values and EMG values.

도 1은 정상인의 수면시 시간의 변화에 따른 BIS의 일반적인 변화를 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing a general change in BIS according to a change in sleep time of a normal person.

도 2는 정상인의 수면상태에서 각성시 시간의 변화에 따른 BIS의 일반적인 변화를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the general change of BIS according to the change of time upon awakening from the sleep state of a normal person.

도 3은 정상인의 수면시 수면 사이클에 따른 수면의 종류별 일반적인 변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing general changes according to types of sleep according to sleep cycles of normal people during sleep.

일반적으로, 수면 사이클은 도 3에서 보는 바와 같이, 제1 사이클 초기에서는 렘(rapid eyeball movement, REM) 수면 단계로 시작하여, 제1 내지 제4 단계 수면으로 이어지지만, 제1 사이클 중기부터는 상기 수면 단계들에 대해 순방향 또는 역방향으로 반복하게 된다.In general, as shown in FIG. 3 , the sleep cycle starts with a rapid eyeball movement (REM) sleep phase at the beginning of the first cycle and leads to the first to fourth stages of sleep, but from the middle of the first cycle, the sleep The steps are repeated in the forward or reverse direction.

이때, 렘 수면 단계부터 제2 단계 수면까지는 얕은 수면을 유지하고, 제3 내지 제4 단계 수면에서는 깊은 수면이 유지된다.In this case, light sleep is maintained from the REM sleep stage to the second stage sleep, and deep sleep is maintained in the third to fourth stage sleep.

렘 수면 중에는 일부 대뇌 활동이 증가하고, 빠른 안구 운동(eyeball movement)이라는 특이적인 현상이 나타나는데, 이때 눈동자의 움직임의 영향을 받은 근전도의 상승으로 마취 심도 수치가 특정한 수치 이상으로 일시적으로 증가 하게 된다.During REM sleep, some cerebral activity increases and a specific phenomenon called rapid eyeball movement appears.

그러나, 렘 수면 상태가 실제 각성 상태와 차이가 있음에도 불구하고, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 비슷한 양상의 패턴을 보이고, 마취 심도를 객관적으로 측정하는 감시기구인 BIS (Bispectral index) 수치만으로는 구별하기 어려운 한계가 있었다.However, despite the fact that the REM sleep state is different from the actual awakening state, it shows a similar pattern as shown in Figs. There were difficult limitations.

한국등록특허 KR 10-2164475 B1Korean Patent KR 10-2164475 B1

본 발명의 목적은 뇌파와 근전도의 변화를 통해 수면으로 진입하는 것을 확인하고, 가속도 및 각가속도의 변화를 감지하여 수면 중 각성에 의한 돌발성 움직임인지 여부를 판별함으로써, 각성후 돌발성 섬망에 의한 낙상에 위험이 있을 경우 알람을 통해 의료진에게 알림으로써 낙상을 방지할 수 있는 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to confirm entering into sleep through changes in EEG and electromyography, and by detecting changes in acceleration and angular acceleration to determine whether it is a sudden movement due to awakening during sleep, thereby risking falls due to sudden delirium after awakening An object of the present invention is to provide a fall prevention method using an EEG measuring device that can prevent falls by notifying medical staff through an alarm in this case.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the examples of the present invention. Further, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법은 근전도 측정부가 수면 중에 안구 운동으로 인한 근전도의 상승을 측정하는 단계; 뇌파 측정부가 사용자의 두부(頭部)에 부착된 복수개의 패치를 통해 수면 중 뇌파를 측정하는 단계; 제어부가 근전도 측정부에서 측정된 근전도의 상승 및 뇌파 측정부에서 측정된 수면 중 뇌파를 분석하여 수면 진입 여부를 판단하는 단계; 가속도 센서 및 자이로 센서가 사용자 두부(頭部)의 무게 중심의 3차원 축에 걸리는 중력 가속도 및 각가속도 각각에 대해 움직임 상태와 수평 상태일 때의 차이를 측정하여 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도를 센싱하는 단계; 제어부가 수면 진입한 것으로 판단된 사용자에 대해 가속도 센서 및 자이로 센서에서 센싱된 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도를 분석하여 각성 상태 여부를 판단하는 단계; 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도가 일정한 값을 초과한 것으로 분석된 경우, 제어부가 사용자의 섬망에 의한 '각성후 돌발성 움직임'으로 판단하고, 일정한 값 이하인 것으로 분석된 경우, '렘 수면 상태'로 판단하는 단계; 및 제어부가 사용자의 섬망에 의한 '각성후 돌발성 움직임'으로 판단한 경우, 알람부를 작동시켜 병원 등 의료 기관 내 당직 의료진 등을 호출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A fall prevention method using the EEG measuring device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: measuring, by an EMG measuring unit, an increase in EMG due to eye movement during sleep; Measuring an EEG during sleep through a plurality of patches attached to the user's head by an EEG measuring unit; determining, by the controller, whether to enter sleep by analyzing the elevation of the EMG measured by the EMG measurement unit and EEG during sleep measured by the EEG measurement unit; Sensing the degree of inclination and rotation of the user by measuring the difference between the motion state and the horizontal state for each of the gravitational acceleration and angular acceleration applied by the acceleration sensor and the gyro sensor to the three-dimensional axis of the center of gravity of the user's head to do; determining, by the controller, whether the user is in an awake state by analyzing the degree of inclination and rotation of the user sensed by the acceleration sensor and the gyro sensor with respect to the user determined to have entered the sleep; When it is analyzed that the user's tilt degree and rotation degree exceed a certain value, the controller determines that it is 'sudden movement after awakening' due to the user's delirium, and when it is analyzed to be less than a certain value, it is converted to a 'REM sleep state' judging; and when the control unit determines that the 'sudden movement after awakening' is caused by the user's delirium, operating the alarm unit to call a medical staff on duty in a medical institution, such as a hospital.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in "Details for carrying out the invention" and the accompanying "drawings".

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the various embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 게시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited only to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various other forms, and each embodiment disclosed in this specification only makes the publication of the present invention complete, It is provided to fully inform those of ordinary skill in the art to which the invention pertains to the scope of the present invention, and it should be understood that the present invention is only defined by the scope of each claim.

본 발명에 의할 경우, 가속도 센싱 및 자이로 센싱을 통해 섬망을 동반한 각성으로 인한 돌발성 움직임이 렘 수면 상태와 정확하게 구별되어, 사용자의 자세 교정, 침대에서의 낙상 예후의 조기 발견이 가능해져 낙상으로 인한 부상 위험이 최소화되게 된다.According to the present invention, sudden movements due to arousal accompanied by delirium are accurately distinguished from REM sleep through acceleration sensing and gyro sensing, so that it is possible to correct the user's posture and to detect the prognosis of a fall in bed early. The risk of injury is minimized.

또한, 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도가 정확하게 감지되어, 사용자가 수면 중 두부(頭部)의 단순한 좌우 움직임 혹은 기립에 의한 단순한 상하 움직임이 노이즈로 분류되어, 수면단계 판단시 필요로 하는 데이터량을 최소화시킬 수 있다. In addition, the degree of inclination and rotation of the user is accurately detected, and simple left and right movements of the head during sleep or simple up and down movements by standing up are classified as noise, and the amount of data required to determine the sleep stage can be minimized.

도 1은 정상인의 수면시 시간의 변화에 따른 BIS의 일반적인 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 정상인의 수면상태에서 각성시 시간의 변화에 따른 BIS의 일반적인 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 정상인의 수면시 수면 사이클에 따른 수면의 종류별 일반적인 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 일반적인 수면 사이클에 따라 렘 수면이 나타나는 뇌파의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 수면 중 성인 남성의 카이(CAI) 값의 일반적인 변화 양상을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법을 구현하기 위한 장치의 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 낙상 방지 장치 내 가속도 센서(130)의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a graph showing the general change of BIS according to the change of sleep time of a normal person.
2 is a graph showing the general change of BIS according to the change of time upon awakening from the sleep state of a normal person.
3 is a graph showing general changes according to types of sleep according to the sleep cycle during sleep of a normal person.
4 is a graph showing changes in EEG during REM sleep according to a general sleep cycle.
5 is a graph showing a general change pattern of the chi (CAI) value of an adult male during sleep.
6 is a block diagram of an apparatus for implementing a fall prevention method using an EEG measuring device according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram for explaining the operation of the acceleration sensor 130 in the fall prevention device shown in FIG.
8 is a flowchart illustrating an operation of a method for preventing a fall using an EEG measuring device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있다.Before describing the present invention in detail, the terms or words used herein should not be construed as being unconditionally limited to their ordinary or dictionary meanings, and in order for the inventor of the present invention to describe his invention in the best way Concepts of various terms can be appropriately defined and used.

더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Furthermore, it should be understood that these terms or words should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다.That is, the terms used herein are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the content of the present invention.

이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.It should be understood that these terms are defined in consideration of various possibilities of the present invention.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Also, in the present specification, a singular expression may include a plural expression unless the context clearly indicates otherwise.

또한, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.Also, it should be noted that even if it is similarly expressed as a plural, it may include a singular meaning.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.In the case where it is stated throughout this specification that a component "includes" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component unless otherwise indicated. It could mean that you can.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있다.Furthermore, when it is described that a certain component is "exists in or connected to" of another component, the component may be directly connected to or installed in contact with the other component.

또한, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있다.In addition, they may be installed to be spaced apart from each other by a certain distance, and in the case where they are installed to be spaced apart by a certain distance, there may be a third component or means for fixing or connecting the corresponding component to another component. .

한편, 상기 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Meanwhile, it should be noted that the description of the third component or means may be omitted.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when it is described that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the third element or means does not exist.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Likewise, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between", or "adjacent to" and "directly adjacent to", have the same meaning. should be interpreted as

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용된다.In addition, in the present specification, terms such as "one side", "the other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., with respect to one component, the one component is a different component. It is used so that it can be clearly distinguished from the element.

하지만, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.However, it should be understood that the meaning of the corresponding component is not limitedly used by such terms.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 한다.In addition, in this specification, terms related to positions such as "upper", "lower", "left", and "right", if used, should be understood as indicating a relative position in the corresponding drawing with respect to the corresponding component.

또한, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니 된다.In addition, unless absolute positions are specified with respect to their positions, these position-related terms should not be understood as referring to absolute positions.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미한다.Furthermore, in the specification of the present invention, terms such as “…unit”, “…group”, “module”, and “device”, if used, mean a unit capable of processing one or more functions or operations.

이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.It should be noted that this may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings attached to this specification, the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the present invention are partially exaggerated, reduced, or omitted for convenience of explanation or in order to sufficiently clearly convey the spirit of the present invention. may be described, and thus the proportion or scale may not be exact.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following, in describing the present invention, a detailed description of a configuration determined that may unnecessarily obscure the gist of the present invention, for example, a detailed description of a known technology including the prior art may be omitted.

도 4는 일반적인 수면 사이클에 따라 렘 수면이 나타나는 뇌파의 변화를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing changes in EEG during REM sleep according to a general sleep cycle.

도 5는 수면 중 성인 남성의 카이(CAI) 값의 일반적인 변화 양상을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a general change pattern of the chi (CAI) value of an adult male during sleep.

도 5(a) 및 도 5(b)에서 보는 바와 같이, 보통 정상인의 BIS 값은 각성시 80 이상이고, 60 ~ 80 사이는 단순 진정 및 약한 수면단계로 평가되며, 60 미만은 중등도 이상의 의식저하 상태로 깊은 수면단계로 평가된다. As shown in Figs. 5(a) and 5(b), the BIS value of a normal person is 80 or more upon awakening, between 60 and 80 is evaluated as simple sedation and weak sleep, and less than 60 is moderate or more decreased consciousness. It is considered a deep sleep stage.

하지만, 개인 간의 차이가 있어 절대값 보다는 BIS 값의 변화 양상이 중요하다.However, there are differences between individuals, so the change pattern of the BIS value is more important than the absolute value.

즉, 각성 상태에서 수면단계로 진입시 BIS 값의 변화는 도 4와 같은 일정한 변화 패턴을 보이는데, 본 발명은 BIS 값이 60 미만으로 떨어지고 변화양상이 수면 진입과 유사하면 수면상태로 인식하도록 알고리즘을 구현한다.That is, when entering the sleep phase from the awakening state, the change in the BIS value shows a constant change pattern as shown in FIG. 4, and the present invention implements an algorithm to recognize the sleep state when the BIS value falls below 60 and the change pattern is similar to the sleep entry. do.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법을 구현하기 위한 장치의 블록도로서, 센서부(100), 제어부(200) 및 알람부(300)를 포함하고, 센서부(100)는 근전도 측정부(110), 뇌파 측정부(120), 가속도 센서(130) 및 자이로 센서(140)를 포함한다.6 is a block diagram of a device for implementing a method for preventing a fall using an EEG measuring device according to an embodiment of the present invention, and includes a sensor unit 100, a control unit 200, and an alarm unit 300, and a sensor The unit 100 includes an EMG measuring unit 110 , an EEG measuring unit 120 , an acceleration sensor 130 , and a gyro sensor 140 .

도 7은 도 6에 도시된 낙상 방지 장치 내 가속도 센서(130)의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.7 is a conceptual diagram for explaining the operation of the acceleration sensor 130 in the fall prevention device shown in FIG.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating an operation of a method for preventing a fall using an EEG measuring device according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. An operation of the method for preventing a fall using the EEG measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be schematically described with reference to FIGS. 4 to 8 .

센서부(100) 내 근전도 측정부(110)는 수면 중에 안구 운동으로 인한 눈동자의 움직임을 나타내는 근전도의 상승을 측정한다(S110).The EMG measuring unit 110 in the sensor unit 100 measures an increase in EMG indicating eye movement due to eye movement during sleep (S110).

센서부(100) 내 뇌파 측정부(120)는 사용자의 두부(頭部)에 부착된 복수개의 패치를 통해 수면 중 뇌파를 측정한다(S12).The EEG measuring unit 120 in the sensor unit 100 measures EEG during sleep through a plurality of patches attached to the user's head (S12).

제어부(200)는 근전도 측정부(110)에서 측정된 근전도의 상승 및 뇌파 측정부(120)에서 측정된 수면 중 뇌파를 분석하여 수면 진입 여부를 판단한다(S200).The controller 200 determines whether to enter sleep by analyzing the elevation of the EMG measured by the EMG measuring unit 110 and EEG during sleep measured by the EEG measuring unit 120 ( S200 ).

본 발명에서 제어부(200)는 다른 구성요소들의 각종 연산, 판단 및 동작의 제어를 수행하는 마이크로프로세서, 주문형 반도체 등을 포함한다.In the present invention, the control unit 200 includes a microprocessor, an application-specific semiconductor, etc. for performing various calculations, judgments, and control of operations of other components.

센서부(100) 내 가속도 센서(130) 및 자이로 센서(140)는 사용자 두부(頭部)의 무게 중심(G)의 3차원 축에 걸리는 중력 가속도 및 각가속도 각각에 대해 움직임 상태와 수평 상태일 때의 차이를 측정하여 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도를 센싱한다(S300).When the acceleration sensor 130 and the gyro sensor 140 in the sensor unit 100 are in a motion state and a horizontal state for each of the gravitational acceleration and the angular acceleration applied to the three-dimensional axis of the center of gravity G of the user's head, By measuring the difference between the user's inclination degree and rotation degree is sensed (S300).

제어부(200)는 수면 진입한 것으로 판단된 사용자에 대해 가속도 센서(130) 및 자이로 센서(140)에서 센싱된 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도를 분석하여 각성 상태 여부를 판단한다(S400).The controller 200 analyzes the degree of inclination and rotation of the user sensed by the acceleration sensor 130 and the gyro sensor 140 with respect to the user determined to have entered the sleep state to determine whether the user is in an awakened state (S400).

사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도가 일정한 값을 초과한 것으로 분석된 경우, 제어부(200)는 사용자의 섬망에 의한 '각성후 돌발성 움직임'으로 판단하고(S500), 일정한 값 이하인 것으로 분석된 경우, 제어부(200)는 '렘 수면 상태'로 판단한다(S600).When it is analyzed that the degree of inclination and rotation of the user exceeds a certain value, the control unit 200 determines that it is 'sudden movement after awakening' due to the user's delirium (S500), and is analyzed to be less than or equal to a certain value, The controller 200 determines the 'REM sleep state' (S600).

이때, 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도가 소정의 값 미만인 것으로 분석된 경우, 제어부(200)는 사용자가 수면 중 두부(頭部)의 단순한 좌우 움직임 혹은 기립에 의한 단순한 상하 움직임으로 판단하여 노이즈로 분류함으로써, 수면단계 판단시 필요로 하는 데이터량을 최소화한다.At this time, when it is analyzed that the degree of inclination and rotation of the user is less than a predetermined value, the controller 200 determines that the user is a simple left and right movement of the head during sleep or a simple vertical movement by standing up as noise. By classifying, the amount of data required to determine the sleep stage is minimized.

제어부(200)가 사용자의 섬망에 의한 '각성후 돌발성 움직임'으로 판단한 경우, 알람부(300)를 작동시켜 병원 등 의료 기관 내 당직 의료진 등을 호출한다(S700).When the control unit 200 determines that it is 'sudden movement after awakening' due to the user's delirium, it operates the alarm unit 300 to call the medical staff on duty in a medical institution such as a hospital (S700).

도 4 내지 도 8을 참조하여 도 7에 도시된 가속도 센서(130)의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다. An operation of the acceleration sensor 130 shown in FIG. 7 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8 .

도 8의 단계(S200)에서, 제어부(200)가 사용자의 수면 진입 상태임을 판단한 후에, 마취 심도 측정값이 상승한 경우, 본 발명은 수면 중 각성 상태인지 또는 렘 수면 상태인지 판별하기 위하여 단계(S300)에서 가속도 센싱 및 자이로 센싱 값의 차이를 이용한다.In step S200 of FIG. 8 , when the control unit 200 determines that the user enters the sleep state, and then the measurement value of the depth of anesthesia increases, the present invention provides a step S300 to determine whether the user is in an awake state or a REM sleep state. ), the difference between the acceleration sensing and gyro sensing values is used.

즉, 수면 중 뒤척임 등은 대부분 수평성 운동이 주가 되고, 움직임의 범위가 한정되어 있거나 동선이 중력의 법선 방향(수직 방향)을 크게 벗어나지 않는다.In other words, most of the tossing and turning during sleep is mainly a horizontal movement, and the range of movement is limited or the movement line does not deviate significantly from the normal direction of gravity (vertical direction).

이는 사용자가 사용하는 침대에 난간 등의 장애물을 설치함으로써, 낙상 방지가 가능하므로, 제어부(200)는 단계(S300)에서 가속도 센싱 및 자이로 센싱 값의 차이가 크지 않음을 감지하고 '렘 수면 상태'로 판단하여(S600) 알람부(300)를 작동시키지 않는다.This is because it is possible to prevent a fall by installing an obstacle such as a handrail in the bed used by the user, so the control unit 200 detects that the difference between the acceleration sensing and the gyro sensing value is not large in step S300 and 'REM sleep state' (S600), the alarm unit 300 is not activated.

반면, 낙상의 위험이 있는 각성후 섬망에 의한 돌발성 움직임은 사용자 두부(頭部)의 무게 중심(G)의 3차원 각축의 변화가 도 7(b)에서 보는 바와 같이, 다양하고 랜덤하게 나타나며, 도 4의 렘 수면 상태의 그래프와는 달리 특정한 축 방향으로 스파이크가 발생하게 된다.On the other hand, sudden movement due to delirium after awakening with a risk of falling is varied and random, as shown in FIG. Unlike the graph of the REM sleep state of FIG. 4 , a spike occurs in a specific axial direction.

이때, 환자가 의식 중에 일어나 앉거나, 일어서서 난간을 넘어가는 경우, 제어부(200)는 단계(S300)에서 가속도 센싱 및 자이로 센싱 값의 차이를 사전에 입력된 환자의 신장 등의 신체 사이즈 정보를 바탕으로 계산하여 낙상의 위험 여부를 예측한다.At this time, when the patient sits up or stands up and crosses the railing during consciousness, the controller 200 determines the difference between the acceleration sensing and the gyro sensing value in step S300. Based on the calculation, the risk of falling is predicted.

즉, 수면 중에 특정 방향으로 사용자 두부(頭部)의 과도한 움직임이 나타날 때 병실 내 낙상 사고가 일어날 확률이 높다.In other words, when excessive movement of the user's head in a specific direction occurs during sleep, there is a high probability of a fall accident in the hospital room.

따라서, 본 발명은 수면 중 사용자 두부(頭部)의 무게 중심(G)의 3차원 각축의 변화를 지속적으로 모니터링하다가 가속도 센싱 및 자이로 센싱 값의 차이가 급격하게 증가한 경우, '각성후 돌발성 움직임'으로 감지하여, 알람부(300)를 작동시키게 된다(S700).Therefore, the present invention continuously monitors the change in the three-dimensional angular axis of the center of gravity (G) of the user's head during sleep, and when the difference between the acceleration sensing and the gyro sensing value sharply increases, 'sudden movement after awakening' to operate the alarm unit 300 (S700).

이와 같이, 본 발명은 뇌파와 근전도의 변화를 통해 수면으로 진입하는 것을 확인하고, 가속도 및 각가속도의 변화를 감지하여 수면 중 각성에 의한 돌발성 움직임인지 여부를 판별함으로써, 각성후 돌발성 섬망에 의한 낙상에 위험이 있을 경우 알람을 통해 의료진에게 알림으로써 낙상을 방지할 수 있는 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법을 제공한다.As such, the present invention confirms entering into sleep through changes in EEG and electromyography, and detects changes in acceleration and angular acceleration to determine whether a sudden movement is due to awakening during sleep, thereby preventing falls due to sudden delirium after awakening. A fall prevention method using an EEG measuring device that can prevent falls by notifying medical staff through an alarm when there is a risk is provided.

이를 통하여, 본 발명은 가속도 센서 및 자이로 센서를 통해 섬망을 동반한 각성으로 인한 돌발성 움직임이 렘 수면 상태와 정확하게 구별되어, 사용자의 자세 교정, 침대에서의 낙상 조기 발견이 가능해져 낙상으로 인한 부상 위험이 최소화되게 된다.Through this, the present invention accurately distinguishes sudden movements due to arousal accompanied by delirium from REM sleep through an acceleration sensor and a gyro sensor, corrects the user's posture, and enables early detection of falls in bed, thereby reducing the risk of injury due to falls this will be minimized.

또한, 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도가 정확하게 감지되어, 사용자가 수면 중 두부(頭部)의 단순한 좌우 움직임 혹은 기립에 의한 단순한 상하 움직임으로 판단하여 노이즈로 분류되어, 수면단계 판단시 필요로 하는 데이터량을 최소화시킬 수 있다.In addition, the degree of inclination and rotation of the user is accurately sensed, and the user is judged as a simple left-right movement of the head during sleep or a simple up-and-down movement by standing up and classified as noise. The amount of data can be minimized.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, although several preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, the descriptions of various various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" item are merely exemplary, and the present invention Those of ordinary skill in the art will understand well that the present invention can be practiced with various modifications or equivalents to the present invention from the above description.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention, and is generally It should be understood that this is only provided to fully inform those with knowledge of the scope of the present invention, and that the present invention is only defined by each of the claims.

100: 센서부
110: 근전도 측정부
120: 뇌파 측정부
130: 가속도 센서
140: 자이로 센서
200: 제어부
300: 알람부
100: sensor unit
110: electromyography measurement unit
120: EEG measurement unit
130: acceleration sensor
140: gyro sensor
200: control unit
300: alarm unit

Claims (1)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법은 근전도 측정부가 수면 중에 안구 운동으로 인한 근전도의 상승을 측정하는 단계;
뇌파 측정부가 사용자의 두부(頭部)에 부착된 복수개의 패치를 통해 수면 중 뇌파를 측정하는 단계;
제어부가 근전도 측정부에서 측정된 근전도의 상승 및 뇌파 측정부에서 측정된 수면 중 뇌파를 분석하여 수면 진입 여부를 판단하는 단계;
가속도 센서 및 자이로 센서가 사용자 두부(頭部)의 무게 중심의 3차원 축에 걸리는 중력 가속도 및 각가속도 각각에 대해 움직임 상태와 수평 상태일 때의 차이를 측정하여 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도를 센싱하는 단계;
제어부가 수면 진입한 것으로 판단된 사용자에 대해 가속도 센서 및 자이로 센서에서 센싱된 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도를 분석하여 각성 상태 여부를 판단하는 단계; 사용자의 기울어진 정도 및 회전 정도가 일정한 값을 초과한 것으로 분석된 경우, 제어부가 사용자의 섬망에 의한 '각성후 돌발성 움직임'으로 판단하고, 일정한 값 이하인 것으로 분석된 경우, '렘 수면 상태'로 판단하는 단계; 및
제어부가 사용자의 섬망에 의한 '각성후 돌발성 움직임'으로 판단한 경우, 알람부를 작동시켜 병원 등 의료 기관 내 당직 의료진 등을 호출하는 단계;를 포함하는 뇌파 측정 장치를 이용한 낙상 방지 방법.
A fall prevention method using the EEG measuring device of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: measuring, by an EMG measuring unit, an increase in EMG due to eye movement during sleep;
Measuring an EEG during sleep through a plurality of patches attached to the user's head by an EEG measuring unit;
determining, by the controller, whether to enter sleep by analyzing the elevation of the EMG measured by the EMG measurement unit and EEG during sleep measured by the EEG measurement unit;
The acceleration sensor and the gyro sensor measure the difference between the movement state and the horizontal state for each of the gravitational acceleration and angular acceleration applied to the three-dimensional axis of the center of gravity of the user's head to sense the user's inclination and rotation. to do;
determining, by the controller, whether the user is in an awake state by analyzing the degree of inclination and rotation of the user sensed by the acceleration sensor and the gyro sensor with respect to the user determined to have entered the sleep; When it is analyzed that the user's tilt degree and rotation degree exceed a certain value, the controller determines that it is 'sudden movement after awakening' due to the user's delirium, and when it is analyzed to be less than a certain value, it is converted to a 'REM sleep state'judging; and
When the control unit determines that the 'sudden movement after awakening' is caused by the user's delirium, operating the alarm unit to call a medical staff on duty in a medical institution such as a hospital; a fall prevention method using an EEG measuring device comprising a.
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