KR20240080531A - 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 심탄도 측정을 위한 압전센서를 구비하는 매트리스를 통해 관리대상의 건강상태를 모니터링할 수 있는 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템은 매트리스부와, 상기 매트리스부에 설치되며 상기 매트리스부를 이용하는 관리대상자의 심탄도를 측정하기 위한 압전센서를 포함하는 생체신호 측정부와, 상기 생체신호 측정부의 측정데이터를 전송받아 분석하는 메인컨트롤유닛과, 상기 메인컨트롤유닛으로부터 상기 생체신호 측정부의 측정데이터 및 분석정보를 전송받아 저장하는 데이터서버를 포함한다.
본 발명에 따른 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템은 매트리스부와, 상기 매트리스부에 설치되며 상기 매트리스부를 이용하는 관리대상자의 심탄도를 측정하기 위한 압전센서를 포함하는 생체신호 측정부와, 상기 생체신호 측정부의 측정데이터를 전송받아 분석하는 메인컨트롤유닛과, 상기 메인컨트롤유닛으로부터 상기 생체신호 측정부의 측정데이터 및 분석정보를 전송받아 저장하는 데이터서버를 포함한다.
Description
본 발명은 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심탄도 측정을 위한 압전센서를 구비하는 매트리스를 통해 관리대상의 건강상태를 모니터링할 수 있는 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템에 관한 것이다.
의학의 발전과 삶의 질의 향상으로 급속한 고령화 현상이 나타나고 있다. 하지만 한편으로는 주변에서 돌보아 줄 사람이 없는 독거노인의 경우에는 고독사로 생을 마감하는 경우도 늘어나고 있는 추세이다.
일반적으로 노인들은 질병에 취약하며 신체적 능력이 성인들보다 부족하다. 이에 따라 각종 사고에 일반 성인들보다 훨씬 취약한 경향을 보인다. 또한 고령화 사회 속에서 독거노인의 비율은 20%에 육박할 정도로 많다. 따라서 독거노인이 응급상황에 처했을 경우 신고를 하지 못해 자칫 인명피해로도 이어질 수도 있다는 문제를 인지하여 이를 예방할 수 있는 시스템이 필요하다.
현재 정부의 사회복지사 또는 민간 봉사 단체에서 독거노인들을 관리하고 있다. 그러나 정부의 사회복지사 또는 민간 봉사 단체만으로는 급속한 고령화에 의해 증가한 독거노인을 모두 돌보기에는 인력이 부족한 현실이다. 이런 부족한 인력난을 기술적으로 해결하기 위한 방법이 필요하다.
기존의 노인들을 위한 시스템들은 웨어러블 형태의 생체신호를 측정하는 기기가 있으며 블루투스 통신을 활용하여 스마트폰을 통하여 서버로 데이터를 전송하는 방식을 주로 사용하고 있다. 하지만 웨어러블 기기는 일정시간마다 충전해서 사용하여야 하는 번거로움이 있다.
그리고 관리대상자가 웨어러블기기를 착용하는 것을 잊으면 관리대상자에 대한 생체신호 모니터링이 이루어질 수 없어 적절한 관리가 이루어지기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 압전센서를 통해 취득된 전기 신호를 가공하여 관리대상자의 호흡수와 심박수를 추정함으로써 관리대상자의 건강모니터링을 실시할 수 있는 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 매트에 압전센서를 내장함으로써 무구속, 무자각 상태에서 자연스러운 생체신호를 획득하여 모니터링을 실시할 수 있는 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템은 매트리스부와, 상기 매트리스부에 설치되며 상기 매트리스부를 이용하는 관리대상자의 심탄도를 측정하기 위한 압전센서를 포함하는 생체신호 측정부와, 상기 생체신호 측정부의 측정데이터를 전송받아 분석하는 메인컨트롤유닛과, 상기 메인컨트롤유닛으로부터 상기 생체신호 측정부의 측정데이터 및 분석정보를 전송받아 저장하는 데이터서버를 포함한다.
상기 생체신호 측정부는 상기 매트리스부에 복수개가 행렬배치되고, 관리대상자의 재실감지 및 모션 아티팩트(Motion Artifact) 제거를 위한 압력센서를 더 포함하며, 상기 메인컨트롤유닛은 상기 압력센서에서 측정된 측정데이터를 기반으로 관리대상자가 매트리스부에 안착되었는지 여부와 수면 중 움직임을 감지하여 재실감지 및 모션 아티팩트(Motion Artifact) 제거를 위한 정보로 활용하도록 형성될 수 있다.
상기 데이터서버의 저장데이터를 관리대상자의 보호자 또는 관리인이 휴대모바일단말기의 앱이나 컴퓨터 웹페이지를 통해 확인할 수 있으며, 상기 데이터서버는 상기 메인컨트롤유닛에서 분석된 관리대상자의 모니터링 정보가 설정된 기준값의 범위를 벗어나는 경우 지정의료기관 또는 소방기관으로 자동으로 전송되도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 생체신호 측정부는 상기 매트리스부 내에서 상하 좌우로 이동 가능하도록 형성되되, 상기 메인컨트롤유닛은 상기 압력센서를 통해 측정되는 관리대상자의 움직임에 따라 상기 생체신호 측정부를 관리대상자의 위치에 근접하게 이동시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템은 관리대상자가 단순히 매트 위에서 휴식을 취하거나 취침하는 과정에서 무구속 무자각 상태에서도 심탄도 측정을 통해 관리대상자의 생체신호를 측정함으로써 정확하고 효과적인 건강상태 모니터링을 실시할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1의 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템의 구성을 표시한 블록도,
도 3은 도 1의 매트리스부를 발췌한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전센서를 이용한 호흡률 검출 방법을 도시한 순서도.
도 5는 압전센서를 이용한 호흡률 검출 방법의 세부 프로세스의 일 예시를 도시한 도면.
도 6은 매트리스부의 다른 실시예의 개념도,
도 7은 도 6의 매트리스부의 작동예를 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템의 구성을 표시한 블록도,
도 3은 도 1의 매트리스부를 발췌한 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전센서를 이용한 호흡률 검출 방법을 도시한 순서도.
도 5는 압전센서를 이용한 호흡률 검출 방법의 세부 프로세스의 일 예시를 도시한 도면.
도 6은 매트리스부의 다른 실시예의 개념도,
도 7은 도 6의 매트리스부의 작동예를 도시한 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템(10)은 매트리스부(100), 생체신호측정부(200), 메인컨트롤유닛(400), 데이터서버(500)를 포함한다.
매트리스부(100)는 쿠션이 있는 스프링이나 탄성체를 내장하고 있어서 사용자가 누워있는동안 체중을 분산시키고 체형에 맞춰 상면 형상이 변형될 수 있도록 형성되어 취침시에 안락함을 느낄 수 있도록 되어 있으며, 필요에 따라 분리되어 있는 복수개의 몸체들이 상호 접철 가능하게 연결되도록 형성될 수도 있다.
상기 매트리스부(100)는 관리대상자가 이용하는데 어려움이 없는 다양한 크기와 형태로 형성될 수 있는데, 일예로 매트리스부(100)는 일반적인 침대의 프레임에 설치되는 매트 형태의 두께로 형성되거나 바닥에 두는 10cm 내외의 두께로 형성될 수도 있다. 그리고 침대 매트리스 기준으로 싱글사이즈나 더블사이즈, 킹사이즈나 퀸사이즈 등 다양한 크기로 형성될 수도 있다.
다만 본 발명은 독거인들을 대상으로 건강 모니터링을 실시하여 위급상황에 대한 인지 및 대처를 신속하게 진행하는 것을 주요 목적으로 하는 것이므로 2인 이상이 이용할 수 있는 사이즈보다는 1인이 이용할 수 있는 사이즈 형태로 주로 형성된다.
상기 생체신호측정부(200)는 상기 매트리스부(100)에 내장되어 상기 매트리스부(100)를 이용하는 관리대상자에 대한 심탄도를 측정한다.
도 3을 참조하면 상기 생체신호측정부(200)는 매트리스부(100)의 상부 내측에 여섯 개가 행열배치되어 있다. 본 실시예의 경우 2×3의 배열 형태를 취하고 있지만 상기 생체신호 측정부의 설치 개수와 배치상태는 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
생체신호측정부(200)는 압력센서(FSR sensor, 210)와 압전센서(Piezoelectric sensor, 220)를 구비한다.
압력센서(210)는 관리대상자가 매트리스부(100)에 누었을 때 가해지는 압력을 감지하고 이를 통해 관리대상자의 재실상태를 확인하며, 취침 중 관리대상자의 움직임에 의해 발생되는 신호 때문에 압전센서(220)에서 측정되는 심탄도 측정신호에 노이즈가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 모션 아티팩트(Motion Artifact)를 제거하기 위한 데이터를 제공한다.
압전센서(220)는 매트리스부(100) 상에 누워있는 관리대상자의 심탄도 신호를 측정하기 위한 것이다.
심탄도(BCG; ballistocardiogram)는 심장의 수축과 이완에 따라 심장과 혈관에서의 혈류변화에 따른 탄도를 계측한 신호를 의미하고, 통상 신호의 측정범위는 0 내지 7mg, 주파수 범위는 0 내지 40Hz로 이루어 진다.
이러한 심탄도 신호는 심전도(Electrocardiogram: ECG) 신호와 함께 사용자의 심장박동에 대한 정보를 전기적 신호로 나타낸다. 심탄도 신호는 심장박동에 대한 미세한 진동을 측정한 신호로 심장 근육의 움직임을 전기적 신호로 표현할 수는 없지만 분당 심박 수 등에 대한 정보를 포함하고 있다. 또한, 심탄도 신호는 신체에 특별한 전극이나 센서를 부착할 필요가 없어 무구속적, 무자각적으로 사용자의 심박 신호를 측정할 수 있다.
상기 압전센서(220)에서는 관리대상자의 심장박동에 의해 혈관의 팽창 및 수축 과정에서 발생하는 진동을 측정한다.
한편 도 6 및 도 7에는 생체신호측정부(300)의 다른 실시예가 도시되어 있다.
본 실시예의 경우 생체신호측정부(200)가 매트리스부(100)의 내부에서 길이방향을 따라 나란하게 연장되는 두 개의 제1 가이드레일(310)과, 제1 가이드레일(310)을 매트리스부(100)의 폭방향을 따라 연결하는 제2 가이드레일(320)과, 제2 가이드레일(320)을 따라 주행 가능한 주행블록(330)을 포함한다.
제1 가이드레일(310)은 매트리스부(100)의 폭방향을 따라 일측과 타측에 각각 형성되어 있고 제2 가이드레일(320)은 양단이 양측 제1 가이드레일(310)에 주행 가능하도록 연결되어 있다.
상기 제2 가이드레일(320)과 제1 가이드레일(310)을 연결하는 연결부 상에는 도시되지는 않았으나 제1 가이드레일(310)을 따라 주행할 수 있도록 모터나 액추에이터, 전자석 등의 구동수단이 마련될 수 있는데, 취침 중 상기 제2 가이드레일(320)이 제1 가이드레일(310)을 따라 주행할 때 소음 발생을 최소화할 수 있도록 전자석 방식의 구동수단이 적용되는 것이 바람직하다. 즉 제1 가이드레일(310)이 길이방향을 따라 소정길이로 구획된 전자석들이 일렬로 연결되어 있는 형태이고, 제2 가이드레일(320)의 단부에 상기 제1 가이드레일(310)과 연결되는 연결블록도 전자석이며, 전자석의 극성 변화를 통해 인력과 척력이 작용하게 하여 제2 가이드레일(320)이 제1 가이드레일(310)을 따라 상하로 주행할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제2 가이드레일(320)을 따라 주행하는 주행블록(330) 역시 전자석을 통한 구동방식으로 제2 가이드레일(320)을 따라 주행이 이루어지도록 형성될 수 있다.
상기 주행블록(330)의 상면에는 압전센서(220)와 압력센서(210)가 마련되는 센서부(340)가 안착되어 있고, 주행블록(330)의 측면에는 매트리스부(100)의 평면과 나란하게 상하좌우 및 대각선 방향으로 연장되는 여덟개의 신축부재(331)가 측면의 둘레방향을 따라 상호 소정간격 이격되게 설치되어 있다.
그리고 상기 신축부재(331)의 단부에는 상기 센서부(340)가 장착되어 있다.
본 실시예의 생체신호측정부(300)는 도 6에 도시되어 있는 것처럼 초기 상태에서는 주행블록(330)이 제2 가이드레일(320)의 중앙에 위치하고 제2 가이드레일(320)이 제1 가이드레일(310)의 중심 위치에 위치한다. 따라서 주행블록(330)은 매트리스부(100)의 감지영역의 중심 위치에 위치하며 신축부재(331)도 길이가 신장되어 각 신축부재(331)의 단부에 설치되는 센서부(340)가 감지영역의 가장자리에 배치되어 있다.
본 실시예의 생체신호측정부(300)는 관리대상자가 취침 중 움직여 매트리스부(100)의 일측으로 이동하는 경우 압력센서(210)를 통해 관리대상자의 움직임을 감지하고, 관리대상자가 움직인 영역으로 주행블록(330)이 이동한 후 신축부재(331)의 길이를 줄여 감지영역을 집중시킴으로써 생체신호에 대한 감지효율을 높일 수 있다.
상기 메인컨트롤유닛(400)은 생체신호 측정부의 측정정보를 기반으로 관리대상자의 재실여부와 호흡수, 심박수 등의 생체정보를 분석한다.
메인컨트롤유닛(400)에서 압전센서(220)의 감지정보를 기반으로 사용자의 생체정보를 분석하는 과정은 다음과 같다.
도 4를 참조하면, 메인컨트롤유닛(400)에서 생체신호 측정부에서 측정된 측정신호를 통해 관리대상자의 심박수와 호흡수를 분석하는 과정은 압전센서(220)에서 발생한 전기 신호에 대한 필터링 전처리를 수행하는 단계(S100), 전기 신호의 표준편차를 이용하여 각성 구간을 결정하는 단계(S200), 각성 구간의 전기 신호에 대한 필터링 후처리를 수행하는 단계(S300) 및 전기 신호에 푸리에 변환을 적용하여 호흡률을 산출하는 단계(S400)를 포함한다.
도 4에 도시된 각 단계들을 수행하기 위해 메인컨트롤유닛(400)은 프로세서를 포함하는데, 이하에서는 프로세서를 호흡률 분석의 수행 주체로 설명하며, 프로세서는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers) 등을 포함하여 구현될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 호흡률 검출 방법은 도 5와 같이 구체화될 수 있으며, 이하 도 5를 예로 들어 본 발명의 동작을 설명하도록 한다.
프로세서는 압전센서(220)에서 발생한 전기 신호에 대해 필터링 전처리를 수행할 수 있다(S100). 여기서 전기 신호는 압전센서(220)의 출력 신호로서, 전술한 생체 신호를 포함할 수 있다.
압전센서(220)는 사용자 움직임으로 인해 발생한 전기 신호를 출력할 수 있고, 전기 신호는 파형을 가질 수 있다. 한편, 상기 전기 신호에는 전력선 간섭(예컨대, 60[Hz]의 주파수 노이즈)이 포함될 수 있다.
이를 제거하기 위하여 프로세서는 전기 신호를 노치 필터(notch filter)에 적용할 수 있다(S11). 구체적으로, 프로세서는 전기 신호를 IIR(Infinite Impulse Response) 노치 필터에 적용시킬 수 있고, 이에 따라, 전기 신호는 필터링될 수 있다.
이어서, 프로세서는 움직임 성분(motion component)을 선택적으로 취득하기 위하여, 노치 필터가 적용된 전기 신호를 대역통과필터(Band Pass Filter; BPF)에 적용할 수 있다(S12). 구체적으로, 프로세서는 전기 신호를 0.4 내지 1[Hz]의 통과 대역을 갖는 IIR 대역통과필터에 적용할 수 있다.
정리하면, 사용자 움직임에 의해 발생한 전기 신호는 단계(S11) 및 단계(S12)의 전처리 과정을 통해 노이즈가 제거되고 움직임 성분만이 추출될 수 있다.
이어서, 프로세서는 전처리된 전기 신호의 표준편차를 이용하여 각성 구간(awake section)을 결정할 수 있다(S200).
다시 도 5를 참조하면, 프로세서는 전처리된 전기 신호의 표준편차를 산출할 수 있다(S13). 구체적으로, 프로세서는 오버랩된 시간 윈도우(예컨대, 7초)에 대하여, 전기 신호의 표준편차(SDsignal)를 반복적으로 산출할 수 있다.
이어서 프로세서는 산출된 표준편차의 히스토그램(histogram)을 생성할 수 있고(S14), 히스토그램의 최대값보다 작은 빈(bin)에 가우스 함수를 적용하여 가우스 함수값을 산출할 수 있다(S15).
이어서 프로세서는 가우스 함수값의 표준편차를 산출할 수 있고, 이에 기초하여 각성 구간을 결정하기 위한 임계값을 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 가우스 함수값의 표준편차가 일 때, 그 배수 예컨대 를 임계값으로 설정할 수 있다.
이어서, 프로세서는 전기 신호의 표준편차와 임계값의 비교 결과에 따라 전기 신호의 각성 구간을 결정할 수 있다(S16).
프로세서는 전기 신호의 표준편차에 대한 히스토그램에서 임계값보다 큰 우측 영역을 각성 구간으로 결정할 수 있고, 임계값보다 작은 좌측 영역을 수면 구간(sleep section)으로 결정할 수 있다.
각성 구간의 결정이 완료되면, 프로세서는 전기 신호에서 각성 구간을 제거하고, 각성 구간이 제거된 전기 신호에 대하여 필터링 후처리를 수행할 수 있다(S300).
프로세서는 동잡음(motion artifact)을 포함하는 각성 구간을 전기 신호로부터 제거할 수 있고(S17), 전기 신호에서 제거된 구간을 이웃 데이터를 이용하여 보간(interpolation)할 수 있다.
이어서, 프로세서는 보간된 전기 신호에 대역통과필터를 적용할 수 있다(S18). 구체적으로, 프로세서는 호흡 성분을 추출하기 위하여 보간된 전기 신호를 0.1 내지 0.5[Hz]의 통과 대역을 갖는 IIR 대역통과필터에 적용할 수 있다.
이어서, 프로세서는 대역통과필터에 의해 필터링된 전기 신호의 평활화(smoothing)를 위해, 해당 전기 신호를 이동평균필터(Moving Average Filter; MAF)에 적용할 수 있다(S19). 예컨대, 프로세서는 2초의 시간 윈도우에 대하여, 전기 신호에 이동평균필터를 적용할 수 있다.
정리하면, 사용자 움직임에 의하 발생한 전기 신호는 단계(S17) 내지 단계(S19)의 후처리 과정을 통해 동잡음이 제거되고 순수한 호흡 성분만이 추출될 수 있다.
이어서, 프로세서는 후처리된 전기 신호에 푸리에 변환(Fourier transform)을 적용하여 호흡률을 산출할 수 있다(S400).
프로세서는 후처리된 전기 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있고, 디지털 신호를 푸리에 변환하여 전기 신호에 대한 주파수 성분을 산출할 수 있다(S20).
도 5를 참조하면, 프로세서는 시간에 따른 크기로 표현되는 디지털 전기 신호를 푸리에 변환하여 주파수 성분에 따른 크기로 표현되는 신호를 생성할 수 있다. 즉, 시간(slow-time index)에 따른 크기(amplitude)로 표현되는 전기 신호는 푸리에 변환되어 주파수 성분에 따른 크기로 표현될 수 있다.
한편, 푸리에 변환을 수행함에 있어서 프로세서는 디지털 전기 신호에 고속 푸리에 변환(Fast Fourier transform)을 적용하여 디지털 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier transform)할 수 있다. 다시 말해, 프로세서는 이산화된 시간에 대한 전기 신호를 이산화된 주파수에 대한 전기 신호로 변환할 수 있고, 변환 속도를 증가시키기 위하여 고속 푸리에 변환을 이용할 수 있다.
전술한 푸리에 변환이 완료되면, 프로세서는 푸리에 변환된 전기 신호의 주파수 성분 중 최대 크기를 갖는 주파수에 기초하여 호흡률을 산출할 수 있다(S21).
이처럼 메인컨트롤유닛(400)은 생체신호 측정부의 압전센서(220)를 통해 측정되는 미세진동을 통해 관리대상자의 심박수와 호흡수 등 생체신호를 분석하고, 분석된 데이터를 데이터서버(500)로 전송한다.
데이터서버(500)는 상기 메인컨트롤유닛(400)과 유선 또는 무선연결될 수 있는데, 본 실시예의 경우 메인컨트롤유닛(400)이 저전력 장거리 통신망(LPWA)인 LoRa(Long Range) 또는 NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things)방식의 LTE(Long Term Evolution) 통신 모듈을 탑재하여 무선방식으로 데이터서버(500)와 데이터 전송이 가능하도록 연결된다.
상기 메인컨트롤유닛(400)에서 분석된 분석정보와 생체신호 측정부에서 측정된 측정데이터 정보는 데이터서버(500)로 전송 및 저장되며, 관리대상자를 케어하는 보호자들 예를 들어 가족이나 친인척, 사회복지사 등의 인원이 관리자PC(610)를 통해 웹페이지 상에서 또는 관리자 모바일단말기(620)를 통해 앱을 이용해 접속해 관리대상자의 건강정보를 확인할 수 있다.
그리고 데이터서버(500)로 전송된 관리대상자의 심박수와 호흡수 등 분석 정보가 설정된 기준치를 벗어나는 경우 위급 상황으로 판단하고 비상연락부(630)에서 사전에 지정되어 있는 의료기관이나 소방서에 긴급구조요청을 실시하여 구조대가 관리대상자를 방문할 수 있게 정보를 제공한다.
이렇게 본 발명의 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템(10)은 무구속, 무자각 상태로 관리대상자에 대한 건강정보 모니터링을 실시하고 측정정보와 분석정보를 데이터서버(500)로 전송하여 보호자가 웹이나 앱을 통해 해당 모니터링 정보를 확인할 수 있으며, 위급상황 발생시에는 자동으로 지정의료기관이나 소방서로 구조요청을 실시함으로써 신속한 대응이 이루어질 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최 광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10: 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템
100: 매트리스부
200: 생체신호측정부
210: 압력센서 220: 압전센서
300: 생체신호측정부
310: 제1 가이드레일 320: 제2 가이드레일
330: 주행블록 331: 신축부재
340: 센서부
400: 메인컨트롤유닛
500: 데이터서버
610: 관리자PC
620: 관리자 모바일단말기
630: 비상연락부
100: 매트리스부
200: 생체신호측정부
210: 압력센서 220: 압전센서
300: 생체신호측정부
310: 제1 가이드레일 320: 제2 가이드레일
330: 주행블록 331: 신축부재
340: 센서부
400: 메인컨트롤유닛
500: 데이터서버
610: 관리자PC
620: 관리자 모바일단말기
630: 비상연락부
Claims (5)
- 매트리스부와;
상기 매트리스부에 설치되며 상기 매트리스부를 이용하는 관리대상자의 심탄도를 측정하기 위한 압전센서를 포함하는 생체신호 측정부와;
상기 생체신호 측정부의 측정데이터를 전송받아 분석하는 메인컨트롤유닛과;
상기 메인컨트롤유닛으로부터 상기 생체신호 측정부의 측정데이터 및 분석정보를 전송받아 저장하는 데이터서버를 포함하는
압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 생체신호 측정부는 상기 매트리스부에 복수개가 행렬배치되는 것을 특징으로 하는
압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 생체신호 측정부는 관리대상자의 재실감지 및 모션 아티팩트(Motion Artifact) 제거를 위한 압력센서를 더 포함하고,
상기 메인컨트롤유닛은 상기 압력센서에서 측정된 측정데이터를 기반으로 관리대상자가 매트리스부에 안착되었는지 여부와 수면 중 움직임을 감지하여 재실감지 및 모션 아티팩트(Motion Artifact) 제거를 위한 정보로 활용하도록 형성된 것을 특징으로 하는
압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 데이터서버의 저장데이터를 관리대상자의 보호자 또는 관리인이 휴대모바일단말기의 앱이나 컴퓨터 웹페이지를 통해 확인할 수 있으며,
상기 데이터서버는 상기 메인컨트롤유닛에서 분석된 관리대상자의 모니터링 정보가 설정된 기준값의 범위를 벗어나는 경우 지정의료기관 또는 소방기관으로 자동으로 전송되도록 형성된 것을 특징으로 하는
압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템. - 제 2항에 있어서,
상기 생체신호 측정부는 관리대상자의 재실감지 및 움직임 감지를 위한 압력센서를 더 포함하고,
상기 생체신호 측정부는 상기 매트리스부 내에서 상하 좌우로 이동 가능하도록 형성되되,
상기 메인컨트롤유닛은 상기 압력센서를 통해 측정되는 관리대상자의 움직임에 따라 상기 생체신호 측정부를 관리대상자의 위치에 근접하게 이동시키도록 형성된 것을 특징으로 하는
압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템.
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220163965A KR20240080531A (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220163965A KR20240080531A (ko) | 2022-11-30 | 2022-11-30 | 압전센서를 이용한 건강 모니터링 시스템 |
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| WO2024117344A1 (ko) | 2024-06-06 |
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