KR20230049145A - 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 관한 것으로서, 환자의 손목에 밀착될 수 있도록 밴드가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징의 배면에 형성되며 상기 환자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈상태, 활동상태, 근육긴장상태, 스트레스상태 중 어느 하나 이상을 측정할 수 있는 센서부와, 상기 하우징의 배면에 형성되며 상기 환자가 근육긴장상태 또는 스트레스상태로 판단되는 경우 신경을 자극하여 증상을 완화시키는 신경자극부와, 상기 센서부를 통해 측정된 정보를 외부로 전송하거나 외부로부터 데이터를 수신할 수 있도록 형성되는 통신부와, 상기 센서부, 상기 신경자극부, 상기 통신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 관한 것으로서, 입원환자의 생체정보 및 활동정보를 지속적으로 모니터링하여 응급조치, 의료사고 방지를 위한 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 관한 것이다.
일반적으로 병원에 입원중인 환자는 일정 시간마다 의료진이 각종 특정 장비를 구비하고 환자에 따라 체온, 혈압, 심박수 등을 체크하여 환자의 상태를 파악하고 있다.
이때 체크된 환자의 생체 정보를 간호사가 전산에 입력하는 방식으로 환자를 관리하며, 환자의 실시간 상태를 파악함과 동시에 환자의 생체 정보를 저장하여 추후 사용할 수 있게 하였다.
그러나 이러한 종래의 방식은 지정된 시간마다 간호사가 복수개의 장비를 가지고 병동을 이동한 후 간호사가 개별적으로 환자의 상태를 파악하는 방식으로, 장비를 운반하기 어렵고, 각각의 환자마다 개별적으로 체온, 혈압, 심박수와 같은 환자의 실시간 생체정보를 파악하여야 하기 때문에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또한 생체정보를 일정한 간격으로 측정하기 때문에 환자의 상태가 증상이나 환경적 요인으로 인해 급박하게 변화되는 경우 긴급사태를 의료진이 빠른 시간 내에 확인할 수 없어 환자의 치료시기를 놓치는 경우가 빈번하게 발생되고 있다.
특히 거동이 가능한 환자의 경우 이동 중에 상태가 급변하거나 침상에서 낙상하는 경우 외부 충격에 의해 의식을 잃어 의료진에게 도움을 요청할 수 없으므로 환자가 방치되어 사망사고에 이르는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 한국특허 공개번호 제10-2016-0143608호는 요양원 환자의 모니터링 장치에 관한 것으로서, 비접촉식 생체 센서, 이미지 센서, 카메라를 사용하여 환자의 정보를 취득하고, 관리서버로 복수의 환자 정보를 일괄적으로 관리가 가능하며, 유무선으로 보호자 및 간호사에게 환자 정보를 전달하여 실시간으로 모니터링이 가능토록 한 것을 특징으로 하고 있다.
그러나 상기와 같은 종래기술의 경우 환자가 침상에 있는 상태에서만 모니터링이 가능하므로 환자가 화장실을 가거나 병실에서 나와 있는 상태에서는 환자의 건강상태를 모니터링할 수 없으며 낙상 상태를 판단할 수 없는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 환자의 생활패턴이나 활동상태를 이용하여 낙상 유무를 이중으로 판단하여 낙상 감지의 판단 정밀도를 높일 수 있는 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 환자의 스트레스나 긴장상태에 따라 신경을 자극하여 근육을 이완시키거나 혈자리에 자극을 가하여 증상을 완화시킬 수 있는 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 환자의 손목 표면에 접촉된 상태로 유지되도록 형성되어 있어 생체정보를 지속적으로 측정할 수 있는 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드는 환자의 손목에 밀착될 수 있도록 밴드가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징의 배면에 형성되며 상기 환자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈상태, 활동상태, 근육긴장상태, 스트레스상태 중 어느 하나 이상을 측정할 수 있는 센서부와, 상기 하우징의 배면에 형성되며 상기 환자가 근육긴장상태 또는 스트레스상태로 판단되는 경우 신경을 자극하여 증상을 완화시키는 신경자극부와, 상기 센서부를 통해 측정된 정보를 외부로 전송하거나 외부로부터 데이터를 수신할 수 있도록 형성되는 통신부와, 상기 센서부, 상기 신경자극부, 상기 통신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 상기 센서부는 상기 환자가 수면 중인 상태에서 낙상이 감지되었을 때 상기 환자의 생체정보나 리듬이 변동되지 않으면 낙상으로 판단하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 상기 센서부는 상기 환자의 생체정보를 측정하여 수집하는 생체신호센서와, 상기 환자의 움직임과 활동정보를 수집하기 위한 IMU센서와, 환자의 손목에서 지면까지의 거리를 측정하는 측위센서를 더 포함하며, 상기 IMU센서와 상기 측위센서를 통해 상기 환자의 손목이 하강되는 속도와 고도를 이용하여 낙상유무를 임시 판단하고, 상기 생체신호센서를 통해 충격에 의해 변화되는 생체신호를 분석하여 낙상유무를 최종 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 상기 밴드 내부에는 스트레인게이지가 형성되어 있어 상기 환자의 손목에 착용되었을 때 손목크기에 따른 상기 밴드의 변형률을 측정할 수 있게 되며, 변형률을 기반으로 상기 환자의 비만도를 추정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 상기 신경자극부는 상기 하우징의 배면에 형성되어 자극 부위에 맞춰 회전될 수 있도록 형성되는 회전판과, 상기 회전판의 가장자리에 형성되며 선택적으로 돌출되어 상기 환자의 손목에 전기자극을 가하는 다수 개의 전극단과, 상기 회전판의 중앙에 형성되며 빛을 조사하여 혈관을 노출시킨 후 자극 위치를 촬영하여 상기 회전판에 의해 상기 전극단의 위치를 조절하는 카메라로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 의하면, 환자의 생활패턴이나 활동상태를 이용하여 낙상 유무를 이중으로 판단하여 낙상 감지의 판단 정밀도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 의하면, 환자의 스트레스나 긴장상태에 따라 신경을 자극하여 근육을 이완시키거나 혈자리에 자극을 가하여 증상을 완화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 의하면, 환자의 손목 표면에 접촉된 상태로 유지되도록 형성되어 있어 생체정보를 지속적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 데이터 통신 구성을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 내부 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 손목 접촉 부위를 나타낸 배면 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 신경자극부를 나타낸 배면도.
도 2는 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 내부 구성을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 손목 접촉 부위를 나타낸 배면 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 신경자극부를 나타낸 배면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 관한 것으로서, 입원환자의 생체정보 및 활동정보를 지속적으로 모니터링하여 응급조치, 의료사고 방지를 위한 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 데이터 통신 구성을 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 내부 구성을 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 손목 접촉 부위를 나타낸 배면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드의 신경자극부를 나타낸 배면도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드는 환자의 손목에 착용되어 환자의 생체신호와 활동정보를 측정할 수 있도록 형성되는 스마트손목밴드(100)와, 스마트손목밴드(100)와 무선으로 신호를 송수신하여 데이터를 전송할 수 있도록 형성되는 게이트웨이(200)와, 게이트웨이(200)와 연결되어 스마트손목밴드(100)로부터 전송되는 생체신호 및 활동정보를 수집할 수 있도록 형성되는 서버(300)와, 서버(300)와 연동되어 서버(300)에 저장된 환자의 생체신호 및 활동정보를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 형성되는 관리장치(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 서버(300)는 스마트손목밴드(100)로부터 측정된 데이터를 수집하여 저장하는 데이터 저장부(310)와, 스마트손목밴드(100)로부터 수집된 데이터를 바탕으로 건강상태, 낙상상태, 구역이탈 상태 중 어느 하나 이상을 판단하는 데이터 처리부(320)와, 데이터 처리부(320)에서 판단된 정보에 따라 관리장치(400)에 알람이 발생되도록 신호를 전송하는 신호 전송부(330)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
스마트손목밴드(100)는 환자의 손목에 착용되어 환자로부터 발생되는 생체신호를 실시간으로 측정할 수 있도록 형성되어 있으며, 환자가 이동위치 및 낙상상태를 판단할 수 있도록 형성되어 있다.
이때 스마트손목밴드(100)는 환자 하나 당 하나씩 착용될 수 있도록 형성되어 있으며 다수 개의 스마트손목밴드(100)가 무선통신을 이용하여 게이트웨이(200)로 데이터를 전송할 수 있으며, 게이트웨이(200)는 전송된 데이트를 서버(300)로 전송하게 된다.
게이트웨이(200)는 건물 내부에 다수 개가 분산되어 배치되어 있으며 무선통신을 통해 스마트손목밴드(100)와 저전력으로 통신하여 데이터를 송수신할 수 있게 되며, 필요에 따라 서버(300)나 관리장치(400)로부터 전송된 제어신호 또는 알람신호를 스마트손목밴드(100)로 전송할 수도 있게 된다.
여기서 스마트손목밴드(100)의 무선통신망은 저전력액세스망인 IEE802.15.4e/g 기반의 무선접근망을 사용할 수 있으며, 게이트웨이(200)는 스타망(star topology) 또는 Mesh망을 구성하여 데이터를 송수신하게 된다.
또한 게이트웨이(200)에서는 수집된 정보를 통상의 IoT(Internet of Things) 프로토콜을 통하여 서버(300)에 DB(DataBase)를 구축할 수 있게 된다.
서버(300)는 스마트손목밴드(100)로부터 측정된 생체신호 및 활동정보를 저장하고, 의료진이 측정된 데이터를 모니터링하거나 환자별 상태를 관리하기 위해 사용되는 것이다.
서버(300)는 데이터 저장부(310), 데이터 처리부(320), 신호 전송부(330)로 구성되어 있으며, 데이터 저장부(310)는 다수 개의 스마트손목밴드(100)로부터 측정되어 전송되는 데이터를 각각의 환자별로 구분하여 저장함으로써 환자별 DB(DataBase)를 구축하기 위해 사용된다.
데이터 처리부(320)는 스마트손목밴드(100)로부터 전송되는 데이터를 기반으로 환자별로 설정된 건강상태, 낙상상태, 구역이탈 상태를 정상, 비정상 상태, 활동상태, 수면상태, 긴장상태를 판단하기 위해 사용된다.
여기서 환자별로 설정되는 건강상태, 낙상상태는 환자의 질환, 질병, 건강상태에 따라 판단되는 수치를 환자별로 다르게 설정할 수 있고, 구역이탈 상태의 경우 환자가 진료, 재활, 운동, 면회 및 일상생활을 하기 위해 이동되는 경로 범위 내에서만 움직일 수 있도록 구역을 지정할 수 있게 된다.
또한 수면상태 및 활동상태는 환자의 취침시간, 식사시간, 운동 또는 재활시간을 미리 설정하여 저장하거나 각 시간대별로 측정되는 생체신호를 기반으로 스마트손목밴드(100)가 특정 시간에 어떤 행위를 하는지 추정할 수도 있다.
보다 정확한 측정을 위해 스마트손목밴드(100)를 처음 착용한 상태에서 측정되는 생체정보가 변동되면 사용자가 각 변동된 시점에 어떤 행위를 했는지 기록할 수 있도록 하는 것이 바람직하며, 초기에 입력된 정보를 기반으로 유사 행위가 언제 이루어졌는지 확인할 수 있게 된다.
신호전송부는 데이터 처리부(320)를 통해 환자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈상태, 활동상태, 근육긴장상태, 스트레스상태 중 어느 하나가 비정상으로 판단되면 서버(300)와 연동된 의료진의 관리장치(400)로 알람을 송출시켜 의료진이 환자에게 신속히 이동하여 환자 상태를 살펴볼 수 있도록 하기 위해 사용된다.
스마트손목밴드(100)를 통해 측정된 환자의 생체신호 및 활동정보는 게이트웨이(200)를 통해 서버(300)에 DB(DataBase)로 저장되며, 서버(300)는 웹 방식 또는 기타의 프레임워크 등의 도움으로 의료진이 사용하는 관리장치(400)를 통해 확인할 수 있게 된다.
또한 관리장치(400)는 환자의 상태를 원격에서 모니터링하기 위해 사용되는 것으로 의료진이 사용하는 관리용 PC(410) 또는 의료진이 휴대할 수 있는 모바일 단말기(420)를 이용하여 서버(300)에 접속할 수 있게 된다.
관리장치(400)를 통해서 서버(300)의 데이터 저장부(310)에 저장된 환자의 상태를 실시간 모니터링할 수 있고, 특정 환자가 비정상 상태로 판단되면 응급 정보를 서버(300)로부터 경보 신호로 관리장치(400)의 앱 또는 프로그램을 통해 의료진에게 경보할 수 있게 된다.
또한 환자의 손목에 밀착될 수 있도록 밴드(120)가 형성되어 있는 하우징(110)과, 하우징(110)의 배면에 형성되며 환자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈상태, 활동상태, 근육긴장상태, 스트레스상태 중 어느 하나 이상을 측정할 수 있는 센서부(130)와, 하우징(110)의 배면에 형성되며 환자가 근육긴장상태 또는 스트레스상태로 판단되는 경우 신경을 자극하여 증상을 완화시키는 신경자극부(140)와, 센서부(130)를 통해 측정된 정보를 외부로 전송하거나 외부로부터 데이터를 수신할 수 있도록 형성되는 통신부(160)와, 센서부(130), 신경자극부(140), 통신부(160)의 동작을 제어하는 제어부(170)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하우징(110)은 내부가 비어 있어 센서부(130), 신경자극부(140), 통신부(160), 제어부(170)가 내장될 수 있도록 마련되어 있으며, 센서부(130)는 하우징(110)의 배면에 위치되어 환자의 손목에 접촉되어 생체정보를 측정할 수 있도록 형성되어 있다.
또한 하우징(110)에는 밴드(120)가 마련되어 있어 밴드(120)가 환자의 손목을 감싸 고정함으로써 하우징(110)이 환자의 손목에 밀착된 상태로 유지될 수 있게 되며, 하우징(110)의 재질은 피부에 부작용이 없고 손목에 밀착될 수 있도록 실리콘 계열의 합성수지재를 이용하는 것이 바람직하다.
또한 하우징(110) 내부에 형성되는 배터리(112) 및 제어부(170)의 PCB 기판은 플렉시블한 재질로 형성시켜 하우징(110)이 손목에 밀착될 때 함께 휘어지도록 하는 것이 바람직하다.
또한 밴드(120)의 내부에는 스트레인게이지(121)가 형성되어 있어 환자의 손목에 착용되었을 때 손목크기에 따른 밴드(120)의 변형률을 측정할 수 있게 되며, 변형률을 기반으로 환자의 비만도를 추정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
밴드(120) 탄성력에 의해 신축 가능한 재질로 형성되어 있어 다양한 환자의 손목에 착용할 수 있게 되며, 내부에는 스트레인게이지(121)가 형성되어 있어 신축 상태에 따른 변형률을 측정할 수 있게 된다.
하우징(110)의 양단 가장자리는 외면으로 돌출되어 밴드(120)가 연결될 수 있도록 하기 위한 지지단(111)이 형성되어 있는데, 밴드(120)의 양단에는 연결축(도시되지 않음)이 형성되어 있어 연결축이 지지단(111) 사이로 삽입되면서 결합되어 고정되게 된다.
이때 연결축은 지지단(111)과 접촉되면서 전기적으로 연결되게 되는데, 스트레인게이지(121)가 밴드(120)가 신축되면서 발생되는 값을 지지단(111)을 통해 제어부(170)로 전달할 수 있게 되며, 제어부(170)는 측정된 값을 이용하여 변형률을 측정하여 환자의 손목 둘레 크기를 추정할 수 있게 된다.
여기서 측정된 변형률을 이용하여 환자가 사전에 입력한 신체 정보를 기반으로 손목 둘레의 변화를 통해 환자의 비만도를 추정할 수 있게 된다.
센서부(130)는 환자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈상태, 활동상태, 근육긴장상태, 스트레스상태를 감지하기 위해 사용되는 것으로 환자의 상태를 판단하기 위한 기초 데이터를 측정하게 된다.
이때 센서부(130)는 하우징(110)의 배면에서 탄성력에 의해 돌출되도록 형성되어 있어 환자의 손목 표면에 접촉된 상태로 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
센서부(130)는 환자의 근전도, 심전도, 혈류, 혈압, 맥박, 맥파, 심박동, 산소포화도, 체온 중 어느 하나 이상을 측정할 수 있도록 형성되는 생체신호센서(133)를 더 포함하며, 생체신호센서(133)를 통해 환자의 건강상태를 지속적으로 측정할 수 있게 된다.
또한 생체신호센서(133)는 실시간으로 신호를 측정하여 전송할 수 있으며, 배터리(112)의 전력소모를 감소시키기 위해 측정된 신호가 정상상태 범위인 경우 서버(300)로 전송하는 시간 간격이 길게 형성되고, 측정된 신호가 비정상상태인 경우 설정된 전송시간 간격과는 무관하게 실시간으로 신호를 전송할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이때 생체신호센서(133)는 환자로부터 측정된 생체정보를 기반으로 수면상태, 활동상태를 판단할 수 있으며, 후술하는 IMU센서와 연동하여 환자가 운동할 때 운동하는 종류도 판단할 수 있게 된다.
또한 스마트손목밴드(100)의 센서부(130)는 환자가 수면 중인 상태에서 낙상이 감지되었을 때 환자의 생체정보나 수면상태가 변동되지 않으면 낙상으로 판단하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 센서부(130)는 환자의 생체정보를 측정하여 수집하는 생체신호센서(133)와, 환자의 움직임과 활동정보를 수집하기 위한 IMU(Inertial Measurement Unit)센서(131)와, 환자의 손목에서 지면까지의 거리를 측정하는 측위센서(132)를 더 포함하며, IMU센서(131)와 측위센서(132)를 통해 환자의 손목이 하강되는 속도와 고도를 이용하여 낙상유무를 임시 판단하고, 생체신호센서(133)를 통해 충격에 의해 변화되는 생체신호를 분석하여 낙상유무를 최종 판단하는 것을 특징으로 한다.
IMU센서(131)는 환자의 속도와 방향, 중력, 가속도를 측정하는 것으로 가속도계, 각속도계, 지자기계 및 고도계를 이용하여 환자의 움직임 상황을 인식할 수 있게 된다.
측위센서(132)는 스마트손목밴드(100)가 착용된 상태에서 해당 위치의 고도를 측정하게 되는데, 손목의 위치 변화를 이용하여 지면에서 손목까지의 거리를 측정함으로써 낙상 상태를 판단하는데 보조수단으로 사용될 수 있게 된다.
즉, IMU센서(131)를 통해 스마트손목밴드(100)가 착용된 손목의 움직임 및 가속도를 측정할 수 있게 되며, 측위센서(132)를 통해 손목의 고도를 추정하여 환자의 낙상 상태를 판단할 수 있게 된다.
이때 제어부(170)는 IMU센서(131)를 통해 지면을 향해 수직으로 급속하게 낙하되는 것을 감지하고, 측위센서(132)는 환자가 평소 생활하는 상태 및 자세에서 측정되는 고도를 기록한 상태를 기반으로 급격한 고도 변화를 감지하여 낙상감지 오류를 감소시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
측위센서(132)는 레이저 또는 초음파를 이용하여 환자의 손목에서부터 지면까지의 수직 거리를 측정하게 되며, IMU센서(131)의 중력 방향을 기반으로 측정방향이 변동되도록 형성되게 된다.
또한 측위센서(132)는 고도를 측정할 때 손등이 측정되지 않도록 방지하기 위해 하우징의 측면에서 지면 방향을 향해 조사되어 측정되도록 하는 것이 바람직하며, 측정되는 조사 각도가 수직한 상태인 90도를 기준으로 0~45도 정도로 가변될 수도 있다.
조사각도가 변동되는 경우 손목을 움직일 때에도 지면을 측정할 수 있게 되고, IMU센서(131)에 의해 중력방향을 맞춰 조사할 수 있어 다양한 환경에서도 측정이 가능하게 된다.
또한 생체신호센서(133)를 기반으로 낙상으로 감지된 후 환자의 심박수 및 체온 상태를 함께 보조지표로 활용하여 환자가 낙상한 상태인지 정밀하게 분석할 수도 있다.
이때 환자가 수면 중에 뒤척이면서 손목을 움직여 충격 및 가속도가 발생될 수 있는데 센서부(130)는 IMU센서(131)와 측위센서(132)를 통해 임시로 낙상상태인 것으로 판단하고, 생체신호센서(133)에서 측정된 정보가 수면상태이거나 생체신호가 변동되지 않으면 낙상되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
즉, 생체신호센서(133)를 통해 낙상된 후 충격에 의해 맥박수 증가, 심전도 변화, 스트레스가 증가되는 것을 측정함으로써 낙상 유무를 최종 판단할 수 있게 된다.
이를 통해 환자가 낙상된 것으로 판단된 경우 측정된 데이터가 스마트손목밴드(100)의 통신부(160)를 통해 게이트웨이(200) 및 서버(300)로 데이터가 전송되게 되며, 서버(300)는 측정된 정보를 기반으로 낙상상태인지 2차 검증을 시도한 후 낙상으로 판단되면 관리장치(400)를 통해 의료진이 낙상된 환자에게 응급조치를 취할 수 있도록 유도할 수 있게 된다.
또한 스마트손목밴드(100)의 센서부(130)는 환자의 위치를 파악할 수 있는 GPS(134)를 더 포함하며, 서버(300)는 환자가 병원을 이탈, 병원 내 특정 공간 및 구역을 이탈하는 것을 감지하여 관리장치(400)로 경보를 송출하는 것을 특징으로 한다.
GPS(134)는 환자의 위치를 판단하기 위해 사용되는 것으로, 환자의 위치정보를 서버(300)로 전송하여 질병의 악화 또는 낙상에 의한 응급상황 발생시 환자의 위치를 의료진이 빠르게 확인할 수 있도록 하기 위해 사용된다.
또한 GPS(134)를 통해 측정된 환자의 위치정보는 서버(300)로 전송되게 되며, 서버(300)는 각 환자별로 설정된 구획 내에서 환자가 위치되는지 벗어나는지를 판단할 수 있게 된다.
이때 환자가 병원 내 제한 구역에 접근하는 경우, 지정된 구역을 벗어나는 경우, 병원을 이탈하는 경우 서버(300)에서 관리장치(400)에서 관리장치(400)에 환자의 위치 및 알람을 송출하여 의료진이 구획을 이탈한 환자를 관리할 수 있게 된다.
신경자극부(140)는 하우징의 배면에 다수 개가 형성되어 있으며 전기 자극을 이용하여 환자의 손목 부근에 형성된 신경, 근육, 혈자리 중 어느 하나 이상을 자극하여 스트레스를 감소시키거나 근육이 긴장된 상태에서 긴장을 완화하기 위해 사용된다.
또한 신경자극부(140)는 하우징의 배면에 형성되어 자극 부위에 맞춰 회전될 수 있도록 형성되는 회전판(143)과, 회전판(143)의 가장자리에 형성되며 선택적으로 돌출되어 환자의 손목에 전기자극을 가하는 다수 개의 전극단(142)과, 회전판(143)의 중앙에 형성되며 빛을 조사하여 혈관을 노출시킨 후 자극 위치를 촬영하여 회전판(143)에 의해 전극단(142)의 위치를 조절하는 카메라(141)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
회전판(143)은 전극단(142)의 위치를 가변시키기 위해 사용되는 것으로, 하우징(110)의 배면에 형성되며 내부에 형성된 모터에 의해 회전될 수 있도록 형성되어 있다.
이때 회전판(143)이 손목의 피부와 접촉되는 것을 방지하기 위해 회전판(143)은 하우징(110)의 내측면으로 매립되어 있어, 하우징(110)의 배면보다 안쪽에 위치될 수 있게 된다.
전극단(142)은 회전판(143)의 가장자리에 일정한 간격으로 다수 개가 형성되며, 회전판(143)으로부터 외면으로 돌출되어 손목 피부에 접촉될 수 있도록 형성되고 회전판(143)의 회전에 따라 전극단(142)의 위치가 가변될 수 있게 된다.
이때 전극단(142)은 자극 부위에 가장 근접한 부분만 회전판(143)으로부터 돌출되도록 형성되며 있으며, 돌출된 후에는 전기자극을 통해 신경, 근육, 혈자리 중 어느 하나 이상을 자극하여 환자의 스트레스, 근육긴장을 완화시킬 수 있게 된다.
또한 필요에 따라 손목 혈자리를 자극하여 한의학적 치료를 수행할 수도 있게 되며, 전극단(142)을 돌출되는 것을 이용하여 물리적으로 손목을 가압하여 안마할 수도 있게 된다.
카메라(141)는 회전판(143)의 중앙에 위치되어 있으며 LED를 이용하여 손목에 빛을 조사하고 속목 부근의 혈관을 촬영하여 전극단(142)이 자극하는 위치를 파악하기 위해 사용된다.
카메라(141)에 형성된 LED가 빛을 조사하게 되면 손목 내부의 혈관이 보여질 수 있게 되며, 이를 촬영하여 손목의 자극위치를 추정할 수 있게 된다.
즉, 카메라(141)를 통해 혈관의 위치를 파악하고, 환자의 증상에 따른 근육, 신경, 혈자리 중 어느 하나를 선택하여 전극단(142)의 위치를 회전판(143)을 통해 가변시켜 자극 부위에 가까운 곳에서 전기자극이 가해지도록 유도할 수 있게 된다.
또한 하우징(110) 내부에는 센서부(130), 신경자극부(140), 통신부(160), 제어부(170)에 전력을 공급하고 외부로부터 전력을 저장하기 위한 리튬이온으로 구성된 배터리(112)와, 하우징(110)의 측면에 형성되어 배터리(112)를 충전하기 위한 충전단자(113)를 포함하고 있다.
하우징(110)의 측면에 충전단자(113)가 형성됨에 따라 스마트손목밴드(100)를 벗지 않아도 충전할 수 있게 된다.
또한 배터리(112)는 내장배터리와 탈착배터리로 구성되어 있으며, 탈착배터리는 하우징의 측면으로 분리시켜 외부 충전이 가능한 것을 특징으로 한다.
탈착배터리는 메인전원으로 이용되며 하우징(110)의 측면에서 삽입되거나 배출될 수 있도록 형성되어 있어 탈착배터리가 방전된 경우 완충된 탈착배터리로 교체하여 연속적으로 이용할 수 있게 된다.
이때 배터리를 교체할 때 전원이 끊어지는 것을 방지하기 위해 하우징(110)의 내부에는 내장배터리가 형성되며 탈착배터리보다 용량이 작으나 교체할 때 스마트손목밴드(100)로 전원을 지속적으로 공급하여 지속적인 생체신호를 측정할 수 있도록 할 수 있다.
통신부(160)는 센서부(130)에서 실시간으로 측정된 정보 또는 수집한 데이터를 기반으로 한 이벤트 정보를 전송하기 위한 것으로, 저전력으로 전송거리를 수 Km까지 확장하는 Sub-GHz대역의 IoT 망을 활용하는 기술을 이용하게 된다.
또한 통신부(160)에는 RF모듈(161)이 형성되어 있어 각각의 스마트손목밴드(100)를 식별할 수 있으므로 스마트손목밴드(100)에서 측정된 데이터를 서버(300)로 전송할 때 환자별로 데이터를 분류하여 저장할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한 스마트손목밴드(100)의 통신부(160)는 환자의 개인정보, 질병정보, 진료정보, 처방정보, 입원정보, 관리정보 중 어느 하나 이상을 저장하기 위한 NFC모듈(162)을 더 포함하며, 의료진은 처방된 약물을 투약하기 전 상기 약물을 상기 NFC모듈(162)에 태그하여 상기 환자에게 투약되는 약물이 맞는지 교차 검증하는 것을 특징으로 한다.
NFC모듈(162)에는 환자에게 처방된 처방정보를 서버(300)로부터 수신 받아 저장되게 되며, 처방정보에는 환자에게 투약하거나 복용해야할 약물 정보도 포함되어 있고, 필요에 따라 환자의 재활치료에 따른 처방방법도 포함될 수 있다.
의료진은 투약 또는 복용하는 약물을 제공하기 전 약병에 형성된 RFID를 하우징(100)에 태그 함으로써 NFC모듈(162)이 약물 정보를 수신 받을 수 있도록 하며, 수신된 정보가 서버(300)로부터 처방된 정보인지 비교하여 환자에게 처방된 약물이 맞는지 검증할 수도 있게 된다.
이때 잘못 처방된 정보인 경우 경보가 발생되도록 하는 것이 바람직하며, 의료진이 소지한 모바일 단말기(420)에 투약 약물이 잘못된 것을 표시하도록 하게 된다.
특히 NFC모듈(162)에 의해 태그 되어 환자에게 투여하거나 복용한 약물 정보는 서버(300)에 저장되어 의료진이 투약 또는 복용한 약물 정보를 지속적으로 확인할 수 있게 되며, 의료사고가 발생되었을 때 서버(300)에 저장된 정보를 기반으로 빠른 조치를 취할 수 있게 된다.
또한 의료진이 휴대하고 있는 모바일 단말기(420)가 NFC모듈(162)에 근접하면 태그 되어 환자 정보를 출력할 수 있도록 형성되며 의료진이 처방한 처방전에 의거하여 태그된 환자에게 복약 또는 투약하는 것이 맞는지 의료진이 교차 검증할 수 있게 된다.
여기서 NFC모듈(162)은 RF모듈(161)을 통해 서버(300)로부터 수신되는 데이터 정보를 저장할 수 있도록 형성되어 있으며, 서버(300)에 저장된 환자의 개인정보, 질병정보, 진료정보, 처방정보, 입원정보, 관리정보의 최신자료를 주기적으로 수신 받아 저장할 수 있게 된다.
따라서 모바일 단말기(420)가 NFC모듈(162)을 태그하면 출력되는 환자의 개인정보를 통해 간호사가 처방 대상 환자가 맞는지 확인할 수 있게 되며, 더 나아가 서버(300)에 등재된 처방정보를 기반으로 복약 또는 투약되는 약물을 교차 검증하여 의료사고를 방지할 수 있게 된다.
제어부(170)는 스마트손목밴드(100)에 내장된 센서부(130), 신경자극부(140), 통신부(160)와 전기적으로 연결될 수 있도록 PCB 기판이 형성되어 있으며, 배터리(112)를 통해 전원을 센서부(130), 통신부(160)에 공급하여 전원을 제어하게 된다.
또한 필요에 따라 센서부(130)에서 측정된 정보를 기반으로 환자의 생체신호, 낙상상태, 위치 정보를 통해 응급상황을 1차적으로 판단할 수 있게 되며, 통신부(160)를 통해 서버(300)로 데이터를 전송하여 서버(300)에서 최종 판단을 통해 관리장치(400)로 경보를 송출하여 환자의 응급상태를 알릴 수 있게 된다.
또한 제어부(170)는 배터리(112)의 전력량에 따라 통신부(160)가 데이터를 송수신하는 주기를 조절하여 배터리(112)의 소모를 감소시키도록 형성될 수도 있다.
또한 서버(300)는 밴드(120)가 훼손되거나 손목에서 이탈되어 스마트손목밴드(100)가 일정 시간 이상 움직임이 없거나 착용상태가 아닌 것으로 판단되면 관리장치(400)를 통해 경보를 송출하는 것을 특징으로 한다.
밴드(120)는 탄성력이 있는 링 형태로 이루어져 있으나 시곗줄과 같은 형태로도 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 밴드(120)를 교체하여 사용할 수 있도록 형성되어 있다.
또한 환자가 밴드(120)를 벗은 경우 센서부(130)에서 측정되는 데이터가 존재하지 않게 되며, 서버(300)는 스마트손목밴드(100)에서 전송되는 데이터에 의해 움직임이 없거나 측정되는 데이터가 없는 경우 착용상태가 아닌 것으로 판단하여 관리장치(400)를 통해 의료진이 환자 상태를 확인할 수 있도록 조치를 취할 수 있다.
또한 스마트손목밴드(100)는 진동 또는 소리를 통해 환자에게 상태정보, 건강정보, 진료정보, 일정정보, 기기정보, 서버(300)정보의 중 어느 하나 이상을 알리는 출력부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
출력부(150)는 의료진의 처방 정보에 따라 환자의 복약시간, 재활시간, 진료시간 및 지시사항을 출력하여 환자의 일정을 자동으로 안내하는 것을 특징으로 한다.
출력부(150)는 스마트손목밴드(100)를 착용하고 있는 환자에게 각종 이벤트를 안내하기 위해 사용되는 것으로, 하우징(110) 전면에는 디스플레이(151)가 형성되어 측정 상태나 알람메세지를 확인할 수 있게 되며, 하우징(110)의 내부에는 진동모터(152)와 스피커(153)가 형성되어 있어 진동 및 소리를 통해 환자에게 정보를 제공하게 된다.
이때 출력부(150)는 의료진이 기록한 환자의 질환이나 질병의 상태, 환자의 건강정보, 진료를 위한 장소 및 시간정보, 식사, 운동, 재활 및 면회시간에 대한 일정정보, 스마트손목밴드(100)의 동작 상태에 대한 기기정보, 서버(300)와의 통신 상태에 대한 정보를 출력할 수 있게 된다.
또한 디스플레이(151)를 통해 각종 정보를 입력하거나 화면을 통해 시간이나 일정정보를 표시할 수 있게 되며, 상태정보, 건강정보, 진료정보, 일정정보, 기기정보, 서버(300)정보에 관한 내용도 디스플레이로 표시하여 환자가 쉽게 인지할 수 있도록 할 수도 있다.
또한 출력부(150)는 의료진이 서버(300)에 기록한 처방 정보를 기준으로 서버(300)로부터 알람 정보를 수신하여 환자의 복약 및 투약 시간에 알람을 울려 환자가 병실 내에 위치하도록 유도하고, 재활시간, 진료시간 및 의료진의 지시사항을 출력하여 환자가 해당 시간에 해야 할 내용을 자동으로 인지할 수 있게 된다.
즉, 출력부(150)를 통해 환자가 복약이나 치료를 위한 시간과 위치를 사전에 확인하여 제시간에 지정된 위치에서 대기할 수 있으므로 의료진의 피로감을 줄이고 신속하게 진료행위가 수행될 수 있게 된다.
또한 스마트손목밴드(100)는 도움이 필요한 경우 음성인식 또는 모션인식을 통해 의료진을 호출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이를 위해 센서부(130)에는 음성인식을 위한 마이크가 마련되어 있어 제어부(170)가 마이크를 통해 입력된 음성정보를 분석한 후 서버(300)로 전송하여 서버(300)가 의료진의 관리장치(400)에 알람을 보내 환자가 도움이 필요한 경우 의료진이 신속하게 도와줄 수 있게 된다.
또한 마이크 대신 센서부(130)의 IMU센서(131)를 통해 손목이 움직이는 동작을 분석하여 제어부(170)에 설정된 제스처 모양대로 손목이 움직이면 의료진을 호출할 수 있도록 할 수도 있다.
이를 통해 환자가 의료진으로부터 멀리 떨어진 상태에서 응급상황이 발생되었을 때 음성인식이나 모션인식을 이용하여 의료진에게 호출할 수 있게 되므로 환자가 위급상황에서 보호받을 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드에 의하면, 환자의 생활패턴이나 활동상태를 이용하여 낙상 유무를 이중으로 판단하여 낙상 감지의 판단 정밀도를 높일 수 있고, 환자의 스트레스나 긴장상태에 따라 신경을 자극하여 근육을 이완시키거나 혈자리에 자극을 가하여 증상을 완화시킬 수 있으며, 환자의 손목 표면에 접촉된 상태로 유지되도록 형성되어 있어 생체정보를 지속적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
100 : 스마트손목밴드
110 : 하우징
111 : 지지단
112 : 배터리
113 : 충전단자
120 : 밴드
121 : 스트레인게이지
130 : 센서부
131 : IMU센서
132 : 측위센서(거리측정)
133 : 생체신호센서
134 : GPS
140 : 신경자극부
141 : 카메라
142 : 전극단
143 : 회전판
150 : 출력부
151 : 디스플레이
152 : 진동모터
153 : 스피커
160 : 통신부
161 : RF모듈
162 : NFC모듈
170 : 제어부
200 : 게이트웨이
300 : 서버
310 : 데이터 저장부
320 : 데이터 처리부
330 : 신호 전송부
400 : 관리장치
410 : 관리용 PC
420 : 모바일 단말기
110 : 하우징
111 : 지지단
112 : 배터리
113 : 충전단자
120 : 밴드
121 : 스트레인게이지
130 : 센서부
131 : IMU센서
132 : 측위센서(거리측정)
133 : 생체신호센서
134 : GPS
140 : 신경자극부
141 : 카메라
142 : 전극단
143 : 회전판
150 : 출력부
151 : 디스플레이
152 : 진동모터
153 : 스피커
160 : 통신부
161 : RF모듈
162 : NFC모듈
170 : 제어부
200 : 게이트웨이
300 : 서버
310 : 데이터 저장부
320 : 데이터 처리부
330 : 신호 전송부
400 : 관리장치
410 : 관리용 PC
420 : 모바일 단말기
Claims (5)
- 환자의 손목에 밀착될 수 있도록 밴드가 형성되어 있는 하우징과;
상기 하우징의 배면에 형성되며 상기 환자의 건강상태, 낙상상태, 구역이탈상태, 활동상태, 근육긴장상태, 스트레스상태 중 어느 하나 이상을 측정할 수 있는 센서부와;
상기 하우징의 배면에 형성되며 상기 환자가 근육긴장상태 또는 스트레스상태로 판단되는 경우 신경을 자극하여 증상을 완화시키는 신경자극부와;
상기 센서부를 통해 측정된 정보를 외부로 전송하거나 외부로부터 데이터를 수신할 수 있도록 형성되는 통신부와;
상기 센서부, 상기 신경자극부, 상기 통신부의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드.
- 제 1항에 있어서,
상기 센서부는
상기 환자가 수면 중인 상태에서 낙상이 감지되었을 때 상기 환자의 생체정보나 리듬이 변동되지 않으면 낙상으로 판단하지 않는 것을 특징으로 하는
환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드.
- 제 1항에 있어서,
상기 센서부는
상기 환자의 생체정보를 측정하여 수집하는 생체신호센서와;
상기 환자의 움직임과 활동정보를 수집하기 위한 IMU센서와;
환자의 손목에서 지면까지의 거리를 측정하는 측위센서;를 더 포함하며,
상기 IMU센서와 상기 측위센서를 통해 상기 환자의 손목이 하강되는 속도와 고도를 이용하여 낙상유무를 임시 판단하고,
상기 생체신호센서를 통해 충격에 의해 변화되는 생체신호를 분석하여 낙상유무를 최종 판단하는 것을 특징으로 하는
환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드.
- 제 1항에 있어서,
상기 밴드의 내부에는 스트레인게이지가 형성되어 있어 상기 환자의 손목에 착용되었을 때 손목크기에 따른 상기 밴드의 변형률을 측정할 수 있게 되며, 변형률을 기반으로 상기 환자의 비만도를 추정할 수 있는 것을 특징으로 하는
환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드.
- 제 1항에 있어서,
상기 신경자극부는
상기 하우징의 배면에 형성되어 자극 부위에 맞춰 회전될 수 있도록 형성되는 회전판과;
상기 회전판의 가장자리에 형성되며 선택적으로 돌출되어 상기 환자의 손목에 전기자극을 가하는 다수 개의 전극단과;
상기 회전판의 중앙에 형성되며 빛을 조사하여 혈관을 노출시킨 후 자극 위치를 촬영하여 상기 회전판에 의해 상기 전극단의 위치를 조절하는 카메라;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210131465A KR102596009B1 (ko) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210131465A KR102596009B1 (ko) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230049145A true KR20230049145A (ko) | 2023-04-13 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210131465A KR102596009B1 (ko) | 2021-10-05 | 2021-10-05 | 환자의 상태에 맞춰 낙상감지 및 신경자극이 가능한 스마트손목밴드 |
Country Status (1)
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