WO2022045416A1

WO2022045416A1 - 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대

Info

Publication number: WO2022045416A1
Application number: PCT/KR2020/011641
Authority: WO
Inventors: 서갑호; 양견모; 손동섭; 박민로; 이종일; 곽동기; 구재완; 이석재
Original assignee: 한국로봇융합연구원
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2022-03-03

Abstract

본 발명에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는, 장시간 동일한 자세로 누워있는 환자의 체압을 감지하여 상기 환자의 욕창 발생을 방지하기 위한 매트리스로서 환자의 체압을 측정하여 체압 분포를 생성하고, 체압 분포에서 환자의 체압이 높거나 기 설정된 시간 이상 매트리스와 접촉된 상황에서 접촉 부위를 매트리스에서 이격되게 하거나 환자의 자세를 변경시키고, 체압 분포와 자세데이터를 검증하여 보정하는 방법이 개시되어 있다.

Description

환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대

본 발명은 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 매트리스에 장시간 누워있는 환자의 체압을 측정하고, 체압 분포를 통해 환자의 자세를 변경시켜서 욕창의 발생을 예방하는 매트리스 및 침대에 관한 것이다.

고령화 시대에서 가장 많이 발병하는 질병 중 하나는 욕창이다. 거동이 불편하거나 불가능한 사람들이 장시간 동일한 체위로 누워있을 경우, 압력과 습기에 의해서 욕창이 발생하는데, 이는 사전 예방이 철저하다면 피할 수 있는 증상이다. 사전에 욕창을 방지하기 위해서는 간호조무사 또는 간병인의 역할이 절대적으로 필요하며 노동 력이 많이 요구되는 일이다.

욕창(Bedsore)은 좁게는 피부, 넓게는 피부 및 그 하단 조직에 발생하는 국소적 궤양이다. 압력이 가해지는 조 직을 통과하는 혈류의 양이 줄어듦에 따라 산소 및 영양소의 공급이 부족해지고, 결과적으로 해당 조직의 대사에 이상이 생기며 발생한다. 이에 더해 뼈로 인한 압력, 혹은 압력과 조합된 마찰이 반복적으로 가해짐에 따라 궤양이 생긴 인체 조직에 물리적인 타격이 가해지며 발생한 직간접적 손상이 생기기도 한다. 또한 오염으로 인 한 감염이나 높은 온도 및 습도는 욕창을 악화시키는 대표적 요인으로 꼽힌다.

욕창은 대개 뇌성마비 환자 등 사고나 질환으로 인하여 몸을 스스로 움직이지 못하는 환자나 신경계의 이상으로 인해 피부 감각을 느낄 수 없게 된 환자들에게 발생하며, 이외에도 말초동맥질환의 합병증으로 일어나기도 한다. 누운 자세에서 바닥과 접촉하는 경우가 잦은 엉치뼈, 꼬리뼈, 뒤꿈치, 고관절, 천골 주위에서 자주 발생하며, 팔꿈치, 무릎, 족관절, 머리뼈 주위에서도 흔히 발견된다. 이외에도 환자의 골격적 특성이나 자세의 차이에 따라 뼈가 튀어나와있는 신체 부위는 모두 욕창이 일어날 수 있다. 욕창 환자의 다수는 몸을 스스로 움직이지 못하며, 때문에 욕창의 예방 및 치료를 위해서는 간병인이 일정 시간 마다 환자의 체위를 바꿔주는 작업을 수행해야만 한다. 이는 신체의 특정 부위에 압력이 지속적으로 가해지는 것을 막아줄 뿐만 아니라, 온도, 습도 등으로 인한 악화나 오염으로 인한 2차 감염을 방지한다. 매트리스를 개선하는 것 역시 욕창 방지에 큰 도움이 되는데, 일반적인 매트리스에 비해 신체의 곡선을 잘 추종 하는 구조와 재질을 사용한다. 우레탄 폼, 액체를 이용한 매트리스 등이 대표적이나, 지나치게 푹신한 매트리스는 척추를 비롯한 근골격계통에 부담을 줄 수 있기 때문에 선택에 주의가 요구된다. 욕창이 발생한 경우 대부분은 위의 방법과 더불어 정기적/지속적 약물치료를 통해 증상과 2차 감염을 완화시키 나, 악화될 경우 수술적 치료가 요구된다. 일반적으로 욕창 및 주변 조직을 제거하고 피부 이식을 진행하거나 압력의 원인이 되는 뼈를 깎는 등의 방법을 사용한다. 본 발명은 요양시설에서 장기 입원 환자의 욕창을 방지하기 위해 많은 간호 인력이 투입되는 문제, 그리고 이에 따른 경제적 비용과 노동력 소모를 해결하고자 개발되었다. 욕창을 방지하기 위해 주기적으로 환자의 체위를 변 경하는 행위는 간호원들의 체력적 부담을 증대시킬 뿐만 아니라, 환자의 체중이 육중하거나, 체위 변경 행위가 과도하게 반복되는 경우 간호원들의 부상을 초래할 수 있다는 내용을 현장 조사에서 확인할 수 있다. 본 발명은 욕창을 예방하는 침대를 구현하여 욕창 환자뿐만 아니라 간호조무사 혹은 간병인의 노동적 고충을 덜어주는 목적을 지니고 있다.

한편, 최근에는 환자의 자세와 신체에 인가되는 압력 등을 분석하기 위한 시도가 이루어지고 있으며, 특히 환자의 신체에 가해지는 압력 및 환자의 자세를 파악하기 위해 다양한 센서 장비가 사용되고 있다.

하지만, 유의미한 분석 결과를 도출하기 위해서는 고해상도의 이미지를 제공하는 고성능의 장비가 필수적으로 요구된다. 결과적으로 이와 같은 고성능의 장비를 구축하기 위한 비용이 과도하게 소요되는 것은 물론, 고해상도의 이미지의 특성 상 용량이 매우 커 이를 다루고 처리하는 과정에서 부담이 증가되고 데이터 처리 시간 역시 증가하게 되어 환자의 상황에 신속한 대응이 어렵다는 문제가 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대를 제공하기 위한 목적을 가진다.

특히 본 발명은 에어셀 모듈과 압력 감지 모듈을 통해 환자의 체압을 측정하고, 체압이 높거나 오랜시간 높은 체압이 유지되는 특정 부위를 판단하고 환자의 자세를 변경하기 위한 목적을 가진다.

그리고 환자의 체압데이터 및 자세데이터를 통해 검증 방법과 보정 방법을 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는, 장시간 동일한 자세로 누워있는 환자의 체압을 감지하여 상기 환자의 욕창 발생을 방지하기 위한 매트리스로서,

상기 매트리스 내부 공간에 수용되어 상기 환자를 지지하도록 구비되고, 공기가 수용되는 양에 따라 상기 환자를 향해 신축되는 에어셀 모듈, 상기 에어셀 모듈의 일면에 장착되어 상기 매트리스에 누워있는 상기 환자의 체압을 측정하도록 구비되는 압력 감지 모듈, 상기 에어셀 모듈과 연결되어 상기 에어셀 모듈 내부로 출입되는 공기의 양을 조절 가능하게 구비되는 공기 제공 모듈 및 상기 매트리스 내부에 구비되고, 상기 압력 감지 모듈에서 계측된 상기 환자의 체압을 판단하여 체압 분포를 조정하기 위해 상기 에어셀 모듈로 주입되는 공기의 양을 조절하도록 상기 공기 제공 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하고 상기 제어 모듈은 상기 공기 제공 모듈을 제어하여 상기 에어셀 모듈을 가변되도록 하여 상기 환자의 자세를 변경할 수 있다.

그리고 상기 에어셀 모듈은 상기 매트리스 내부 공간에 다수 배치되며, 상기 내부 공간을 구획하여 서로 다른 크기로 형성될 수 있다.

또한 상기 에어셀 모듈은 상기 내부 공간에서 상기 환자가 누워 있는 위치에 상대적으로 작은 크기가 배치될 수 있다.

그리고 상기 공기 제공 모듈은 공기를 생성하는 공기 생성부와, 상기 공기 생성부에서 다수의 상기 에어셀 모듈에 개별적으로 연결되며 상기 공기가 이동되는 통로가 되는 공기 출입부 및 상기 공기 출입부의 일부에 장착되어 상기 공기 출입부의 통로를 개폐할 수 있도록 구비되는 공기 조절부를 포함할 수 있다.

또한 상기 제어 모듈은 체압 분포에 따라 상기 다수의 에어셀 모듈에 주입되는 공기의 양이 서로 다르도록 상기 공기 조정부를 제어할 수 있다.

그리고 상기 제어 모듈은 상기 환자가 상기 매트리스에 누워있는 상태에서 상기 에어셀 모듈의 내부 공기압이 전체적으로 동일하게 형성되도록 상기 공기가 주입되게 하는 제1제어신호와 상기 환자의 자세 변화에 대응하여 체압이 상대적으로 낮은 위치에 대응되는 상기 에어셀 모듈에 공기가 주입되게 하는 제2제어신호와, 상기 환자 신체 중 특정부위가 기 설정된 시간 이상으로 주변 보다 체압이 상대적으로 높게 유지되는 경우, 상기 특정부위를 제외한 주변부를 지지하여 상기 특정부위가 상기 매트리스에서 이격되도록 상기 주변부에 대응하는 에어셀 모듈의 내부 공기압이 최대가 되게 상기 공기를 주입하는 제3제어신호를 포함할 수 있다.

또한 매트리스 및 상기 매트리스를 하부에서 지지하고, 일부가 틸트 가능하게 구비되어 상기 매트리스와 함께 환자의 자세를 변경하는 침대프레임을 포함할 수 있다.

그리고 상기 침대프레임은 상기 매트리스의 길이방향과 폭방향으로 적어도 한번 이상 틸트 가능하게 구비될 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는, 환자의 체압을 측정하여 체압 분포를 통해 환자의 자세를 판단할 수 있다는 장점이 있다.

거동이 어려운 환자가 욕창을 발생하는 것을 예방할 수 있다는 장점이 있다.

고해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제1압력센서를 통해 획득한 데이터와 저해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제2압력센서를 통해 획득한 데이터 간의 상관도를 분석하고, 이를 통해 보정 알고리즘을 도출할 수 있어 저해상도의 체압데이터를 활용하면서도 신뢰도 높은 결과를 도출할 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 구성을 나타낸 도면;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 에어셀 모듈에 압력 감지 모듈이 장착된 단위 규격이 서로 다른 크기로 매트리스에 배치된 도면;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 에어셀 모듈에 개별적으로 공기를 주입하는 공기 제공 모듈이 매트리스와 연결된 모습을 나타낸 도면;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 압력 감지 모듈과 에어셀 모듈을 나타낸 도면;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 힘이 가해진 경우 압력 감지 모듈의 변화를 설명하기 위해 도시한 도면;

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 압력 감지 모듈이 다수개 적층된 모습을 설명하기 위해 도시한 도면;

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 압력 감지 모듈 및 에어셀 모듈이 신체와 대응되도록 밴딩되는 것을 설명하기 위해 도시한 도면;

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 공기 제공 모듈의 공기 생성부, 공기 주입부 및 공기 조절부가 에어셀 모듈에 개별적으로 연결된 모습의 개념도;

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 전체 에어셀 모듈에 공기가 일정하고 주입되도록 공기 제공 모듈에 공기 분배부가 연결된 모습을 나타낸 도면;

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 환자가 매트리스에 누워있는 상태에서 에어셀 모듈 내부에 압력을 균일하게 주입하는 모습을 나타낸 도면;

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 에어셀 모듈에 압력 감지 모듈이 장착되고 공기 출입부가 연결된 모습을 나타낸 도면;

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대가 매트리스와 함께 틸트된 모습을 나타낸 도면;

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대가 틸트된 상태에서 매트리스의 일부 에어셀 모듈이 신축된 모습을 나타낸 도면;

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대가 틸트되는 부분을 나타낸 도면;

도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법를 수행하기 위한 전체 과정을 나타낸 도면;

도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법에 있어서, (a)단계의 세부 과정을 나타낸 도면;

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법에 있어서, (c)단계의 세부 과정을 나타낸 도면;

도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법에 있어서, (a-4)단계 및 (c-4)단계의 구체적인 알고리즘을 나타낸 도면; 및

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법에 있어서, 저해상도의 체압데이터, 보정 알고리즘에 의해 변환된 체압데이터 및 고해상도의 체압데이터를 각각 예시하여 나타낸 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 에어셀 모듈(100)에 압력 감지 모듈(200)이 장착된 단위 규격이 서로 다른 크기로 매트리스(1000)에 배치된 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 에어셀 모듈(100)에 개별적으로 공기를 주입하는 공기 제공 모듈(300)이 매트리스(1000)와 연결된 모습을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 압력 감지 모듈과 에어셀 모듈을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 힘이 가해진 경우 압력 감지 모듈의 변화를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 압력 감지 모듈이 다수개 적층된 모습을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대의 압력 감지 모듈 및 에어셀 모듈이 신체와 대응되도록 밴딩되는 것을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 공기 제공 모듈(300)의 공기 생성부(310), 공기 주입부 및 공기 조절부(340)가 에어셀 모듈(100)에 개별적으로 연결된 모습의 개념도이며, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 전체 에어셀 모듈(100)에 공기가 일정하고 주입되도록 공기 제공 모듈(300)에 공기 분배부(360)가 연결된 모습을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 환자(H)가 매트리스(1000)에 누워있는 상태에서 에어셀 모듈(100) 내부에 압력을 균일하게 주입하는 모습을 나타낸 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에서 에어셀 모듈(100)에 압력 감지 모듈(200)이 장착되고 공기 출입부(320)가 연결된 모습을 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대가 매트리스(1000)와 함께 틸트된 모습을 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대가 틸트된 상태에서 매트리스(1000)의 일부 에어셀 모듈(100)이 신축된 모습을 나타낸 도면이며, 도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대가 틸트되는 부분을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는 크게 매트리스(1000) 및 침대(2000)프레임을 포함할 수 있다.

그리고 매트리스(1000)는 에어셀 모듈(100), 압력 감지 모듈(200), 공기 제공 모듈(300) 및 제어 모듈(미도시)로 구성될 수 있다.

먼저 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 구성에 대해 살펴보도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는 장시간 동일한 자세로 누워있는 환자(H)의 체압을 감지하여 환자(H)의 욕창 발생을 방지하기 위한 매트리스(1000)로서, 에어셀 모듈(100)은 환자(H)의 자세를 변경하기 위해 환자(H)의 신체 일부를 물리적으로 밀어내어 자세가 변경되게 할 수 있다.

에어셀 모듈(100)은 매트리스(1000) 내부 공간에 수용되어 환자(H)를 지지하도록 구비되고, 공기가 수용되는 양에 따라 상하 방향으로 높이가 가변될 수 있다.

에어셀 모듈(100)은 신축성 있는 재질로 구비될 수 있으며, 내부에 공기가 수용되는 수용 공간이 있고, 둘레가 주름지게 형성되어 환자(H)를 향해 신축되며 길이가 가변될 수 있다.

그리고 에어셀 모듈(100)은 둘레의 일부에 공기가 출입할 수 있도록 공기 유로가 공기 제공 모듈(300)로부터 연결될 수 있다.

본 실시예에서 매트리스(1000)는 내부 공간에 복수의 에어셀 모듈(100)이 공간을 구획하여 배치되어 있으며, 매트리스(1000) 위치에 따라 서로 다른 크기로 배치된다.

그리고 압력 감지 모듈(200)은 에어셀 모듈(100)의 일면에 장착되어 에어셀 모듈(100)과 함께 환자(H)를 향해 이동되며, 매트리스(1000)에 누워있는 환자(H)의 체압을 측정하도록 센서의 형태로 구비될 수 있다.

본 실시예에서 압력 감지 모듈(200)은 에어셀 모듈(100)에 네개가 장착된다. 압력 감지 모듈(200)은 밴딩이 가능하여 환자(H)의 체형에 대응될 수 있으며, 이로 인해 환자(H) 신체의 굴곡이 있는 부분에서도 정밀하게 체압을 측정할 수 있다.

압력 감지 모듈(200)은 다수의 에어셀 모듈(100)에 각각 네개씩 장착되며, 매트리스(1000) 내부 공간에 서로 다른 크기로 배치되는 에어셀의 크기에 대응하여 크기가 변경될 수 있다.

도 4 내지 도 8에서 압력 감지 모듈(200)은 환자(H)가 상기 매트리스 상부에 눕게 되면 상부에서 하부를 향해 압력이 가해지게 되며, 에어셀 모듈(100) 내부에는 공기가 수용된 상태이므로, 환자(H)의 체압에 따라 소정 거리 푹신함을 제공하도록 가변될 수 있다.

따라서 에어셀 모듈(100) 둘레의 일부에는 에어셀 모듈(100)에 개별적으로 연결되며 공기가 이동되는 통로가 되는 공기 출입부(320) 및 에어셀 모듈(100)에는 공기 출입부(320)와 함께 공기 배출부(380)로 구비될 수 있다. 공기 배출부(380)는 에어셀 모듈 내부에 있는 공기가 배출되는 통로가 될 수 있다.

이 때, 상부에서 가해지는 체압에 의해 에어셀 모듈(100)이 환자(H)의 신체와 대응되어 변형되면, 압력 감지 모듈(200)은 굴곡진 환자(H)의 표면압력을 측정하기 위해 환자(H)의 신체와 대응하여 밴딩되도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 상부에서 가해지는 환자(H)의 체압에 의해 에어셀 모듈(100)이 소정거리 대응되도록 변형되면, 압력 감지 모듈(200)이 에어셀 모듈(100)의 변형, 즉, 환자(H)의 신체의 표면과 접촉되어 환자(H)가 제공하는 체압을 측정할 수 있도록 밴딩될 수 있는 것이다.

이 때, 압력 감지 모듈(200)은 제1 섬유층(220)이 환자(H)가 가하는 체압에 대응되어 제2 섬유층(240)과 소정거리 가까워지게 되며, 이에 따라 제1 섬유층(220)과 제2 섬유층(240)이 기 설정된 거리에서 변형되면서 정전용량이 변화되어 이를 통해 체압을 측정할 수 있다.

다시 말해 제1 섬유층(220)과 제2 섬유층(240)은 각각 양극 또는 음극에 서로 다른 극을 가지도록 연결되어 기 설정된 거리만큼 이격되어 있기 때문에 이에 따라 거리에 반비례하여 정전용량이 정해지며, 도 5에 도시된 바와 같이 소정거리 기 설정된 거리가 변경되면 거리에 반비례하는 정전용량이 변동되면서 이를 통해 체압의 변화, 즉, 체압의 크기를 확인할 수 있게 될 수 있다.

한편, 압력 감지 모듈(200)은 도 6에 도시된 바와 같이 상하방향으로 다수개가 적층되어 있는 경우, 환자(H)가 제공하는 체압이 수직방향에서 어긋나게 비스듬한 방향으로 가해지는 것을 측정할 수 있다.

예를 들어, 환자(H)의 어깨 부위 주변에 2개의 에어셀 모듈(100)이 같은 힘을 받는 경우, 체압이 가중되는 방향은 서로 다를 수 있으며, 이에 따라 상하방향으로 적층되는 압력 감지 모듈(200)이 상하방향을 기준으로 제1 압력 감지 모듈(200a)와 제2 압력 감지 모듈(200b)로 적층된다면, 제1 압력 감지 모듈(200a)는 서로 다른 에어셀 모듈(100)에서 동일한 크기로 측정될 수 있으나, 제2 압력 감지 모듈(200b)에서는 체압이 가해지는 방향에 따라서 서로 다른 값으로 측정될 수 있다.

보다 쉽게 말해 제1 압력 감지 모듈(200a)에서 가해지는 힘이 서로 다른 에어셀 모듈(100)에서 동일하게 작용되는 경우, 체압이 가해지는 작용점을 기준으로 서로 다른 에어셀(100)은 체압이 가해지는 방향에 따라서 제2 압력 감지 모듈(200b)에서는 서로 다른 값이 측정될 수 있다.

예를 들어, 제1 압력 감지 모듈(200a)에서 정전용량의 변화량을 10이라고 가정할 경우, 체압의 작용점과 수직한 에어셀 모듈(100)에 구비된 제1 압력 감지 모듈(200a)와 제2 압력 감지 모듈(200b)에서는 서로 동일한 10의 변화량 값이 측정될 수 있으나, 또 다른 에어셀 모듈(100)에서 제1 압력 감지 모듈(200a)에서는 동일한 10의 변화량 값이 측정되나 제2 압력 감지 모듈(200b)에서는 힘의 방향에 따라서 10의 변화량 값보다 작은 변화량 값이 측정될 수 있고, 이에 따라 환자(H)의 신체에서 체압이 높게 측정되는 부위를 특정할 수 있을 것이다.

특히, 도 7에 도시된 바와 같이 환자(H)의 신체가 에어셀 모듈(100)을 가압하게 되면, 에어셀 모듈(100)은 환자(H)의 신체에 대응하여 변형되며, 압력 감지 모듈(200) 또한 에어셀 모듈(100)의 변형, 즉, 환자(H)의 신체에 대응되어 밴딩될 수 있다.

이에 따라 환자(H)에 작용하는 표면압력을 전체적으로 측정할 수 있으며, 이를 통해 환자(H)의 욕창을 방지하기 위해 체압이 장시간 가해지는 경우, 환자(H)의 자세 변경을 위해 참고하거나 에어셀 모듈(100)의 높이를 가변하여 환자(H)에게 가해지는 체압 분포를 완화시킬 수 있는 것이다.

아울러 압력 감지 모듈(200)가 환자(H)의 체압을 측정하여 상기 제어모듈이 가 환자(H)가 기 설정된 시간 이상 체압이 가해진다고 판단하는 경우, 공기 제어부를 통해 에어셀 모듈(100)을 개별적으로 가변시켜 환자(H)에게 가해지는 체압 분포를 완화시킬 수 있다.

예를 들어, 압력 감지 모듈(200)에 의해 측정된 체압이 상기 제어 모듈에서 환자(H)의 등허리 부분이 기 설정된 시간 이상 높은 수준의 체압이 가해진다고 판단되는 경우, 공기 제어부는 에어셀 모듈(100)을 개별적으로 조절하여 환자(H)의 등허리 부분의 주변부에 구비된 에어셀 모듈(100)의 높이를 상승시키고, 등허리 부분의 에어셀 모듈(100)의 높이는 낮춰 등허리 부분에 가해지는 체압을 낮출 수 있다.

아울러 제어 모듈(300)은 환자(H)에게 가해지는 체압이 기 설정된 시간 이상 가해지고, 에어셀 모듈(100)의 높이 조절을 통해 조절함에도 불구하고 지속적인 체압이 가해지는 것으로 판단되는 경우, 환자(H)의 보호자에게 환자(H)에게 가해지는 체압 분포를 확인할 수 있도록 디스플레이를 통해 제공하여 환자(H)의 자세를 바꿀 수도 있으며, 환자(H)가 직접적으로 보호자를 호출할 수 없는 경우를 대비하여 상술한 상황에서 알림음을 발생시킬 수도 있다.

이 때, 알림음을 발생시키거나 디스플레이를 통해 체압 분포를 제공한다고 하였으나 이는 보호자의 이동단말을 통해 제공할 수도 있으며, 보호자의 시각적인 주목을 끌기 위해 LED를 통해서도 경고를 전달할 수 있다.

한편 공기 제공 모듈(300)은 에어셀 모듈(100) 내부로 공기를 주입할 수 있다.

도 8에 도시된 공기 제공 모듈(300)은 공기를 생성하는 공기 생성부(310)와, 공기 생성부(310)에서 다수의 에어셀 모듈(100)에 개별적으로 연결되며 공기가 이동되는 통로가 되는 공기 출입부(320)와 공기 출입부(320)의 일부에 장착되어 상기의 공기 출입부(320)의 통로를 개폐할 수 있도록 구비되는 공기 조절부(340)를 포함할 수 있다.

공기 생성부(310)는, 공기압을 생성 또는 회수 가능하도록 다수의 실린더(미도시)를 기반으로 할 수 있다.

내부에 상기 다수의 실린더(미도시)가 크랭크 축(미도시)과 연결되어 공기압을 생성할 수 있다.

그리고 공기 출입부(320)는 공기 생성부(310)에서 다수의 에어셀 모듈(100)에 개별 연결되도록 길게 형성되고, 공기 생성부(310)에서 생성된 공기가 에어셀 모듈(100) 내부로 이동될 수 있도록 신축성을 가지는 관형으로 구비될 수 있다.

또한 에어셀 모듈(100)에는 공기 출입부(320)와 함께 공기 배출부(380)로 구비될 수 있다. 공기 배출부(380)는 에어셀 모듈 내부에 있는 공기가 배출되는 통로가 될 수 있다.

공기 조절부(340)는 공기 출입부(320)의 설치되되, 공기 생성부(310)와 에어셀 모듈(100) 사이에 형성되어 제어 모듈(미도시)에 의해 공기 조절부(340) 내부에서 이동되는 공기의 양을 조절되도록 할 수 있다.

따라서 공기 조절부(340)는 밸브(VALVE)로 구비될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는 공기 제공 모듈(300)이 공기 분배부(360)를 더 포함할 수 있다.

도 9에 도시된 봐와 같이 공기 분배부(360)는 일측은 공기 생성부(310)와 연결되고, 타측은 다수의 에어셀 모듈(100)과 연결되어 시간당 다수의 에어셀 모듈(100)에 동일한 양의 공기가 분배되게 할 수 있으며, 제어 모듈(미도시)은 공기 생성기에서 에어셀 모듈(100)로 공기가 이동되는 양을 공기 조절부(340)를 통해 제어할 수 있다.

구체적으로 공기 분배부(360)는 다수의 에어셀 모듈(100)에서 연장된 공기 출입부(320)의 단부가 연결되는 에어홀(미도시)이 있고, 내부에는 상기 에어홀 중 어느 하나만 개방될 수 있도록 공기 분배부(360) 내부에서 회전되는 회전팬이 구비될 수 있다.

회전팬은 모터에 의해 회전 가능하게 구비되고 공기 분배부(360)의 타측면에 형성되 상기 에어홀 중 어느 하나만 공기 생성기와 연결되게 할 수 있다.

이같이 공기 분배부(360)를 통해 다수의 에어셀 모듈(100)에 동일한 공기의 양이 주입되게 하는 것은, 환자(H)의 체압을 측정하기 전에 에어셀 모듈(100)의 공기압을 동일하게 설정을 한 상태에서 환자(H)의 체압을 측정하기 위함이다.

한편, 제어 모듈(미도시)은 침대(2000) 또는 매트리스(1000) 내부에 설치되거나 인접한 곳에 별도로 설치되고, 압력 감지 모듈(200)에서 측정된 체압에 대한 정보를 수신 및 판단하며 공기 조절부(340)가 개폐되는 정도를 제어할 수 있다.

구체적으로 제어 모듈(미도시)은, 환자(H)의 체압을 측정하여 다수의 압력 감지 모듈(200)에서 측정된 환자(H)의 체압 정보를 통해 환자(H)의 자세에 대한 체압 분포를 통해 환자(H)의 특정 위치에서 체압이 높고 낮음을 확인하고, 이를 통해 해당 압력 감지 모듈(200)에 있는 에어셀 모듈(100)에 공기를 주입 또는 회수할 수 있도록 공기 조절부(340)를 조절할 수 있다.

이는 움직임을 스스로 통제할 수 없는 환자(H)가 장시간 매트리스(1000)에 누워있게 되면 통풍이 되지 않아 욕창 등의 질병이 발병할 수 있으므로, 환자(H)의 자세와 체압을 분석하여 일정 시간이 지나면 제어 모듈(미도시)이 환자(H)의 자세를 변경되게 하기 위함이다.

환자(H)의 자세를 변경하기 위해서는 제어 모듈(미도시)이 에어셀 모듈(100) 내부로 공기를 최대로 주입하여 에어셀 모듈(100)이 신장되면서 물리적으로 환자(H)의 자세를 변경하는 방식이 될 수 있다.

이처럼 환자(H)의 자세를 변경하기 위해서는 환자(H)가 매트리스(1000)에 누워있는 상태에서 초기 셋팅(SETTING)이 필요하다.

이와 같이 제어 모듈(미도시)은 다양한 신호를 생성하여 공기 제공 모듈(300)을 통해 에어셀 모듈(100)에 공기가 주입되는 정도를 제어할 수 있다.

제어 모듈(미도시)은 환자(H)가 매트리스(1000)에 누워있는 상태에서 에어셀 모듈(100)의 내부 공기압이 전체적으로 동일하게 형성되도록 공기 생성기에서 공기가 생성되게 구동시키고, 공기 분배부(360)도 함께 구동 시키며, 공기 출입부(320)를 통해 다수의 에어셀 모듈(100) 모두가 동일한 공기압을 가지도록 제1제어신호(미도시)를 포함할 수 있다.

그리고 제어 모듈(미도시)은 환자(H)의 자세 변화에 대응하여 매트리스(1000)를 구성하는 에어셀 모듈(100) 전체의 내부 공기압이 동일하게 형성되도록 공기 제공 모듈(300)을 제어하는 제2제어신호(미도시)를 포함 할 수 있다.

또한 제어 모듈(미도시)은 압력 감지 모듈(200)에서 측정된 환자(H) 신체 중 특정부위(x, y)가 주변부보다 상대적으로 체압이 높으면서 상기 설정된 시간 이상으로 지속되는 경우, 특정부위(x, y)와 인접한 주변부를 지지하는 에어셀 모듈(100)의 내부 공기압을 최대가 되도록 공기 제공 모듈(300)을 제어하는 제3제어신호를 포함할 수 있다.

도 10은 환자(H)가 누워있는 상태에서 다수의 에어셀 모듈(100)의 공기압이 동일한 상태가 되도록 제1제어신호를 통해 초기 셋팅 된 것을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 환자(H)의 머리부터 목까지 네 개의 에어셀 모듈(100)이 지지하고 있고, 각 에어셀 모듈(100)은 공기 제공 모듈(300)과 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다.

도면의 왼쪽에 공기 생성부(310)에서부터 공기 분배부(360)를 지나 네 개의 에어셀 모듈(100)에 공기가 주입될 수 있다.

여기서 에어셀 모듈(100)은 왼쪽부터 순서대로 제1에어셀(100A), 제2에어셀(100B), 제3에어셀(100C) 및 제4에어셀(100D)로 설명하겠다.

환자(H) 매트리스(1000)에 누우면 공기 생성부(310)는 제1에어셀(100A), 제2에어셀(100B), 제3에어셀(100C) 및 제4에어셀(100D)로 공기를 제공할 수 있다.

이때 공기는 공기 분배부(360)를 지나면서 제1에어셀(100A), 제2에어셀(100B), 제3에어셀(100C) 및 제4에어셀(100D)에 균일하게 공기가 주입될 수 있다.

도 10에서는 제어 모듈(미도시)의 제1제어신호를 통해 공기 제공 모듈(300) 및 에어셀 모듈(100)이 제어되는 것을 나타내었다.

에어셀 모듈(100)은 네 개로 도시하였지만, 매트리스(1000)를 구성하고 있는 에어셀 모두에 공기가 균등하게 주입되고, 매트리스(1000)를 구성하고 있는 모든 에어셀 모듈(100)의 내부 공기압은 모두 동일한 상태가 될 수 있다.

이와 같이 환자(H)가 누운 상태에서 전체 에어셀 모듈(100) 내부의 공기압을 동일하게 형성하는 것을 초기 셋팅이라고 할 수 있으며, 상기 초기 셋팅은 상기 제1제어신호에 의해 제어 모듈(미도시)이 공기 제공 모듈(300)을 제어하는 것일 수 있다.

다음 도 11은 제어 모듈(미도시)의 제2제어신호를 통해 환자(H)의 자세 이동에 따라 압력 감지 모듈(200)에서 체압이 상대적으로 낮게 측정된 위치에 대응하는 에어셀 모듈(100)에 공기를 주입하여 환자(H)의 체압을 동일하게 하는 것을 나타내었다.

이처럼 제2제어신호를 통해 환자(H) 신체의 모든 체압이 동일하게 하는 것은, 환자(H)의 특정부위(x, y)에 체압이 집중되면 욕창이 발생할 수 있기 때문이다.

따라서 체압에 집중을 방지하도록 제어 모듈(미도시)은 제2제어신호를 통해 에어셀 모듈(100) 및 공기 제공 모듈(300)을 제어할 수 있다.

도시된 바와 같이 환자(H)의 목 부위(A), 허리 부위(B) 및 무릎 부위(C)로 구분하여 표시되어 있다.

여기서 목과 허리와 무릎 뒤쪽은 매트리스(1000)에서 거리가 멀리 있어서 주변부보다 상대적으로 체압이 낮게 측정될 수 밖에 없다

따라서 제어 모듈(미도시)이 제2제어신호를 통해 체압이 낮게 형성되는 목 부위(A), 허리 부위(B) 및 무릎 부위(C)에 대응되는 위치의 에어셀 모듈(100)에 주입되는 공기양을 주변부보다 상대적으로 많이 주입함으로 목 부위(A), 허리 부위(B) 및 무릎 부위(C)와 같은 부위도 주변부와 동일한 체압이 측정되도록 환자(H)를 지지할 수 있다.

다음 도 12 및 도 13에서는 제어 모듈(미도시)의 제3제어신호에 따라 특정부위(x, y)의 주변부에 대응되는 에어셀 모듈(100) 내부의 공기압이 최대가 되도록 공기를 상대적으로 많이 주입하여 특정부위(x, y)가 매트리스(1000)로부터 이격될 수 있다.

도 12에서는 환자(H)가 매트리스(1000)와 빈틈없이 접촉되어 있다. 하지만 도 13에서는 제어 모듈(미도시)이 제3제어신호를 발생하여 특정부위(x, y)가 매트리스(1000)에서 이격되도록 주변부에 대응되는 위치의 에어셀 모듈(100)에 공기를 상대적으로 많이 주입하는 것을 확인할 수 있다.

특정부위(x, y)는 도 10에서 허벅지(x)와 종아리(y) 부위이다.

압력 감지 모듈(200)을 통해 체압이 측정되고 제어 모듈(미도시)이 체압 분포에서 특정부위(x, y)인 허벅지(x)와 종아리(y)에 체압이 높게 측정되었다고 판단되며, 상기 허벅지(x)와 상기 종아리(y)가 매트리스(1000)에서 이격되도록 무릎 뒤쪽에 대응되는 위치의 에어셀 모듈(100)에 공기를 주입하여 특정부위(x, y)를 매트리스(1000)에서 이격 시킬 수 있다.

이렇게 체압이 높게 나타난 신체의 일부가 아닌 환자(H)의 자세를 변경시킨다면 침대(2000)와 함께 환자(H)의 자세를 변경할 수 있다.

도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 침대(2000)를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 환자(H)의 머리에서 발 방향으로 세번 틸트(TILT)되며, 환자(H)의 양쪽 팔 부분에 대응되는 위치도 틸트가 가능하게 형성되어 있다.

침대는 상하틸트부(2200)와 좌우틸트부(2400)를 포함한다.

상하틸트부(2200)는 환자가 허리, 다리 및 종아리를 지지할 수 있도록 프레임으로부터 틸트되는 구조이고, 좌우틸트부(2400)는 환자 몸통의 양측면을 지지할 수 있도록 상하틸트부(2200)로부터 틸트되는 구성이다.

이와 같은 침대(2000)의 구조로, 침대(2000)가 환자(H)의 자세를 크게 변경하고 에어셀 모듈(100)이 세밀하게 환자(H)의 자세를 변경할 수 있도록 제어 모듈(미도시)이 침대(2000)를 제어하는 구조일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는 매트리스(1000)에 누워있는 환자(H)의 체압을 통해 전체 체압 분포를 알 수 있도록 구비된다.

본 발명의 압력 감지 모듈(200)은 밴딩이 가능하게 구비되어 환자(H)의 신체 형상에 대응되어 밀착되는 것을 특징으로 하고, 이와 같은 특징으로 정확하고 세밀하게 체압 측정이 가능하다는 이점이 있다.

도 15 내지 19를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스(1000)를 통해 환자(H)의 체압 분포를 검증하고 보정하는 방법에 대해 설명하도록 하겠다.

환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대를 수행하기 위한 전체 과정을 나타낸 도면이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대는, 기 설정된 기준해상도 이상의 해상도를 가지는 고해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제1압력센서를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 체압 분포를 나타내는 제1압력데이터를 획득하고, 모션인식장치를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 제1자세데이터를 획득하는 (a)단계, 상기 제1압력데이터 및 상기 제1자세데이터를 서로 매칭하여 대상자의 자세 별 제1체압데이터를 생성하는 (b)단계, 상기 기준해상도 미만의 해상도를 가지는 저해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제2압력센서를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 체압 분포를 나타내는 제2압력데이터를 획득하고, 모션인식장치를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 제2자세데이터를 획득하는 (c)단계, 상기 제1압력데이터 및 상기 제1자세데이터를 서로 매칭하여 대상자의 자세 별 제2체압데이터를 생성하는 (d)단계 및 상기 제1체압데이터 및 상기 제2체압데이터 간의 상관도를 분석하여, 상기 제2체압데이터를 상기 제1체압데이터와 기 설정된 오차범위 내로 변환하는 보정 알고리즘을 도출하는 (e)단계를 포함한다.

그리고 상기 여유 있게 (e)단계 이후에는, 상기 보정 알고리즘에 대한 검증을 수행하는 (f)단계가 더 수행될 수 있다.

여기서 말하는 제1압력센서는 종래에 사용되었던 하드센서(미도시)를 말할 수 있고, 제2압력센서는 본 발명의 압력 감지 모듈(200)일 수 있다.

이하에서는, 이에 대해 자세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 (a)단계에서는 제1압력데이터 및 제1자세데이터를 획득하는 과정이 수행된다.

상기 제1압력데이터는 매트리스(1000) 등에 눕거나 앉은 상태의 대상자에 대한 체압 분포를 나타내는 데이터로서, 기 설정된 기준해상도 이상의 해상도를 가지는 고해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제1압력센서를 통해 획득할 수 있다.

즉 상기 제1압력데이터는 고해상도의 체압 분포 이미지 형태일 수 있으며, 상기 제1압력센서는 종래 공지된 다양한 고해상도 압력센서 중 어느 하나일 수 있다.

그리고 상기 제1자세데이터는 상기 제1압력데이터를 획득하는 과정에서 동시에 획득하게 되며, 누운 상태 또는 앉은 상태의 대상자에 대한 자세 정보를 담고 있는 데이터이다. 이와 같은 제1자세데이터는 모션인식장치를 통해 획득할 수 있으며, 상기 모션인식장치로는 사용자의 신체 및 침대에 부착되는 마커, 비전센서, 키네틱센서 등 종래 공지된 다양한 모션인식장치가 적용될 수 있다.

또한 상기 제1자세데이터는, 대상자가 정면으로 누워 있는 상태, 좌/우로 돌아 누워 있는 상태, 앉아 있는 상태 등과 같이 각 자세 별로 구분될 수 있다.

도 16는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에 있어서, (a)단계의 세부 과정을 나타낸 도면이다.

도 16에 도시된 바와 같이 상기 (a)단계는 세부적으로, 상기 제1압력데이터를 획득하는 (a-1)단계와, 상기 제1자세데이터를 획득하는 (a-2)단계와, 상기 (a-2)단계에 의해 획득한 상기 제1자세데이터를 구성하는 신체부위 별 세부데이터에서, 유실분을 파악하는 (a-3)단계와, 상기 신체부위 별 세부데이터의 유실분을 보완하여 복구하는 (a-4)단계를 포함할 수 있다.

즉 (a-1)단계 및 (a-2)단계에서 각각 제1압력데이터 및 제1자세데이터를 획득한 후, (a-3)단계에서는 상기 제1자세데이터를 획득하는 과정에서 이를 구성하는 각 신체부위 별 세부데이터 중 데이터 획득을 실패하여 유실분이 발생한 부분이 존재하는지를 파악하게 된다.

그리고 특성 신체부위 별 세부데이터에 유실분이 발생한 것으로 확인된 경우, (a-4)단계에서는 상기 신체부위 별 세부데이터의 유실분을 보완하여 복구하게 된다. 이와 같은 (a-4)단계는 보다 세부적인 유실분 보완 및 복구 과정을 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

다음으로, (b)단계에서는, 상기 제1압력데이터 및 상기 제1자세데이터를 서로 매칭하여 대상자의 자세 별 제1체압데이터를 생성하는 과정이 수행된다. 즉 본 단계는 상기 (a)단계에서 서로 별도로 획득한 제1압력데이터 및 제1자세데이터를 제1체압데이터로서 동기화하여 통합하는 과정으로서, 이를 통해 고해상도의 제1체압데이터를 획득하게 된다.

다음으로, 상기 (c)단계에서는 제2압력데이터 및 제2자세데이터를 획득하는 과정이 수행된다. (c)단계의 경우 전체적으로 전술한 (a)단계와 유사한 과정이 이루어지게 된다.

상기 제2압력데이터 역시 매트리스(1000) 등에 눕거나 앉은 상태의 대상자에 대한 체압 분포를 나타내는 데이터로서, 기 설정된 기준해상도 미만의 해상도를 가지는 저해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제2압력센서를 통해 획득할 수 있다.

즉 전술한 제1압력데이터가 기 설정된 기준해상도 이상의 해상도를 가지는 반면, 제2압력데이터는 상기 기준해상도보다 낮은 해상도를 가지게 되며, 이때 상기 기준해상도는 임의로 설정된 기준으로서 다양한 팩터를 고려하여 정해질 수 있다.

따라서 상기 제2압력데이터는 저해상도의 체압 분포 이미지 형태일 수 있으며, 상기 제2압력센서는 소프트센서 등과 같은 저해상도 압력센서 중 어느 하나일 수 있다.

그리고 상기 제2자세데이터는 상기 제2압력데이터를 획득하는 과정에서 동시에 획득하게 되며, 누운 상태 또는 앉은 상태의 대상자에 대한 자세 정보를 담고 있는 데이터이다. 이와 같은 제2자세데이터 역시 제1자세데이터와 같이 모션인식장치를 통해 획득할 수 있다.

또한 상기 제2자세데이터 역시 마찬가지로, 대상자가 정면으로 누워 있는 상태, 좌/우로 돌아 누워 있는 상태, 앉아 있는 상태 등과 같이 각 자세 별로 구분될 수 있다.

도 17는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에 있어서, (c)단계의 세부 과정을 나타낸 도면이다.

도 17에 도시된 바와 같이 상기 (c)단계는 세부적으로, 상기 제2압력데이터를 획득하는 (c-1)단계, 상기 제2자세데이터를 획득하는 (c-2)단계, 상기 (c-2)단계에 의해 획득한 상기 제2자세데이터의 유실분을 파악하는 (c-3)단계 및 상기 제2자세데이터의 유실분을 보완하여 복구하는 (c-4)단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 각 과정은 전술한 (a-1)단계 내지 (a-4)단계와 동일하게 진행된다.

즉 (c-1)단계 및 (c-2)단계에서 각각 제2압력데이터 및 제2자세데이터를 획득한 후, (c-3)단계에서는 상기 제2자세데이터를 획득하는 과정에서 이를 구성하는 각 신체부위 별 세부데이터 중 데이터 획득을 실패하여 유실분이 발생한 부분이 존재하는지를 파악하게 된다.

그리고 특성 신체부위 별 세부데이터에 유실분이 발생한 것으로 확인된 경우, (c-4)단계에서는 상기 신체부위 별 세부데이터의 유실분을 보완하여 복구하게 된다. 이와 같은 (c-4)단계는 전술한 (a-4)단계와 더불어 세부적인 유실분 보완 및 복구 과정을 포함할 수 있다.

도 18는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에 있어서, (a-4)단계 및 (c-4)단계의 구체적인 알고리즘을 나타낸 도면이다.

상기 (a-4)단계는, 상기 제1자세데이터가 유실된 관절과 대칭되는 반대 측 관절에 대한 제1자세데이터가 존재하는지의 여부를 판단하는 (a-4-1)단계와, 반대 측 관절에 대한 제1자세데이터가 존재할 경우, 이를 유실된 관절의 제1자세데이터로 대체하여 보완하는 (a-4-2)단계와, 반대 측 관절에 대한 제1자세데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 제1자세데이터가 유실된 관절과 동일한 관절에 대해 기 수집된 다른 대상자들의 제1자세데이터를 통해 도출한 평균값을 유실된 관절의 제1자세데이터로 대체하여 보완하는 (a-4-3)단계를 포함한다.

그리고 상기 (c-4)단계는, 상기 제2자세데이터가 유실된 관절과 대칭되는 반대 측 관절에 대한 제2자세데이터가 존재하는지의 여부를 판단하는 (c-4-1)단계와, 반대 측 관절에 대한 제2자세데이터가 존재할 경우, 이를 유실된 관절의 제2자세데이터로 대체하여 보완하는 (c-4-2)단계와, 반대 측 관절에 대한 제2자세데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 제2자세데이터가 유실된 관절과 동일한 관절에 대해 기 수집된 다른 대상자들의 제2자세데이터를 통해 도출한 평균값을 유실된 관절의 제2자세데이터로 대체하여 보완하는 (c-4-3)단계를 포함한다.

즉 상기 (a-4)단계 및 상기 (c-4)단계는, 자세데이터가 유실된 관절 부위와 대칭되는 반대 측 관절에 대한 자세데이터가 존재하는지의 여부를 판단하여, 그 결과에 따라 서로 다른 보완 과정을 수행할 수 있다.

예컨대, 무릎 관절 또는 어깨 관절 등과 같이 반대 측의 관절이 존재하는 관절의 경우, 반대 측의 관절에 대한 자세데이터가 존재하는 것으로 확인된다면 (a-4-2)단계 또는 (c-4-2)단계가 수행될 수 있다.

다만, 목 관절 또는 허리 관절 등과 같이 반대 측의 관절이 존재하지 않는 부위의 관절이거나, 반대 측의 관절이 존재하더라도 반대 측의 관절의 자세데이터가 마찬가지로 유실된 경우에는, (a-4-3)단계 또는 (c-4-3)단계가 수행될 수 있다.

즉 (a-4)단계 및 (c-4)단계는 반대 측 관절에 대한 자세데이터가 존재할 경우, 이를 유실된 관절의 자세데이터로 대체하여 보완하게 되며, 반대 측 관절에 대한 자세데이터가 존재하지 않는 경우, 자세데이터가 유실된 관절과 동일한 관절에 대해 과거에 수집된 다른 대상자들의 자세데이터를 통해 도출한 평균값을 유실된 관절의 자세데이터로 대체할 수 있다.

다음으로, (d)단계에서는, 상기 제2압력데이터 및 상기 제2자세데이터를 서로 매칭하여 대상자의 자세 별 제2체압데이터를 생성하는 과정이 수행된다. 즉 본 단계는 상기 (c)단계에서 서로 별도로 획득한 제2압력데이터 및 제2자세데이터를 제2체압데이터로서 동기화하여 통합하는 과정으로서, 이를 통해 저해상도의 제1체압데이터를 획득하게 된다.

그리고 (e)단계는, 이상과 같은 과정을 통해 획득한 제1체압데이터 및 제2체압데이터 간의 상관도를 분석하여, 상기 제2체압데이터를 상기 제1체압데이터와 기 설정된 오차범위 내로 변환하는 보정 알고리즘을 도출하는 과정이다.

즉 본 단계에서는 저해상도의 제2체압데이터를 변환하여 고해상도의 제1체압데이터와 매우 근접한 결과를 얻을 수 있도록 하며, 이를 위해 범용적으로 적용이 가능한 보정 알고리즘을 도출하게 된다.

이와 같은 보정 알고리즘으로는, 회선(Convolution)이 영상의 패치에서 특성(Feature)를 추출하고, 비선형 맵핑을 한 뒤 최종 영상을 복원함에 따라 저해상도 이미지를 고해상도로 복원하는 SRCNN(Image Super-Resoltion Using Deep Convolutional Networks) 기법이 사용될 수 있으며, 또한 이와 더불어 기존의 SR네트워크에서 복구된 이미지들에 포함된 텍스쳐(Texture)의 디테일한 부분들이 복원되지 못함을 보완하여 고주파(High Frequency) 성분을 가지도록 하여 저해상도 이미지를 고해상도로 복원하는 SRGAN(Super-Resoltion Generative Adversarial Network)기법이 적용될 수도 있다.

그리고 본 단계에서는 이와 같은 기법들 외에도 다양한 기법이 적용될 수 있음은 물론이다.

이와 같은 방식으로 도출된 보정 알고리즘은, 제2체압데이터에 적용하여 제1체압데이터와 매우 근접한 결과를 얻을 수 있다.

한편 (e)단계 이후에는, 상기 보정 알고리즘에 대한 검증을 수행하는 (f)단계가 더 수행될 수 있다. 이는 보정 알고리즘의 정밀도를 증명하여, 해당 보정 알고리즘의 신뢰도를 검증할 수 있도록 하기 위한 것이다.

구체적으로 상기 (f)단계는, 상기 보정 알고리즘에 의해 변환된 제2체압데이터에 이하의 식 1을 적용하여, 결과값이 기 설정된 기준수치 이상인지를 판단하여 검증하는 방법이 사용될 수 있다.

(MAX: 픽셀의 최대 유효값, MSE: 평균 제곱 오차)

그리고 또 다른 검증 방법으로서, 상기 보정 알고리즘에 의해 변환된 제2체압데이터에 이하의 식 2을 적용하여, 결과값이 1과 오차범위 이내로 근접한지를 판단하여 검증하는 방법이 사용될 수 있다.

(μ_x/μ_y: 이미지 상 윈도우의 내부 평균, σ_x/σ_y: 이미지 상 윈도우의 내부 표준편차, σ_xy: 이미지 상 윈도우의 내부 공분산)

이상과 같은 검증 과정을 만족할 경우, 도출된 보정 알고리즘은 제2체압데이터에 적용되어, 제1체압데이터와 같은 정밀한 결과를 도출할 수 있는 데이터로서 사용될 수 있다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대에 있어서, 저해상도의 체압데이터, 보정 알고리즘에 의해 변환된 체압데이터 및 고해상도의 체압데이터를 각각 예시하여 나타낸 도면이다.

구체적으로 도 19의 (A)는 제2체압데이터, 즉 전술한 (c)단계에 의해 획득한 저해상도의 체압데이터를 나타낸 것이며, (C)는 제1체압데이터, 즉 전술한 (a)단계에 의해 획득한 고해상도의 체압데이터를 나타낸 것이다.

그리고 (B-1)는 제2체압데이터를 SRCNN기법에 의해 변환한 결과이며, (B-2)는 제2체압데이터를 SRGAN기법에 의해 변환한 결과이다. 도시된 바와 같이, 각 기법에 의해 변환된 제2체압데이터는 고해상도의 제1체압데이터와 매우 근접한 형태로 변환됨을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 고해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제1압력센서를 통해 획득한 데이터와 저해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제2압력센서를 통해 획득한 데이터 간의 상관도를 분석하고, 이를 통해 보정 알고리즘을 도출할 수 있어 저해상도의 체압데이터를 활용하면서도 신뢰도 높은 결과를 도출할 수 있도록 할 수 있다.

또한 이에 따라 본 발명은 낮은 비용으로도 정밀도가 높은 결과를 제공하는 시스템을 구축할 수 있으며, 저해상도의 체압데이터를 사용하게 되어 데이터를 저장하기 위한 저장매체의 공간을 여유있게 확보할 수 있는 것은 물론 데이터의 처리 시간을 크게 단축시킴에 따라 환자의 상황에 신속한 대응할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims

매트리스에 장시간 동일한 자세로 누워있는 환자의 욕창 발생을 방지하기 위해 상기 환자의 체압을 감지하는 압력 감지 모듈로서,

내부 공간에 수용되는 공기의 양에 따라 상기 매트리스 일부의 높이를 조절하는 에어셀 모듈의 상부에 구비되어, 상기 환자의 체압에 의해 변형되는 상기 에어셀 모듈의 형태에 대응되도록 밴딩되면서 상기 환자 신체의 표면압력을 측정하는 것을 포함하는 압력 감지 모듈.
제1항에 있어서,

양극과 음극 중 어느 한 극과 연결되는 제1 섬유층; 및

상기 제1 섬유층과 기 설정된 거리만큼 이격되어 상기 제1 섬유층에 연결된 극과 반대의 극으로 연결되는 제2 섬유층을 포함하는 것을 특징으로 하는,

압력 감지 모듈.
제2항에 있어서,

하부를 향해 압력이 가해지는 경우, 상기 기 설정된 거리의 변화를 통해 가변되는 정전용량을 이용하여 체압을 측정하는 것을 특징으로 하는,

압력 감지 모듈.
제3항에 있어서,

다수개가 구비되되, 상기 에어셀 모듈의 상부면에서 동일한 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는,

압력 감지 모듈.
제3항에 있어서,

상기 환자의 자세가 변경되는 방향을 측정하도록 체압이 가해지는 상하방향으로 적어도 두개 이상이 적층되어 구비되는 것을 특징으로 하는,

압력 감지 모듈.
장시간 동일한 자세로 누워있는 환자의 체압을 감지하여 상기 환자의 욕창 발생을 방지하기 위한 매트리스로서,

상기 매트리스 내부 공간에 수용되어 상기 환자를 지지하도록 구비되고, 공기가 수용되는 양에 따라 상기 환자를 향해 신축되는 에어셀 모듈;

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 압력 감지 모듈;

상기 에어셀 모듈과 연결되어 상기 에어셀 모듈 내부로 출입되는 공기의 양을 조절 가능하게 구비되는 공기 제공 모듈; 및

상기 매트리스 내부에 구비되고, 상기 압력 감지 모듈에서 계측된 상기 환자의 체압을 판단하여 체압 분포를 조정하기 위해 상기 에어셀 모듈로 주입되는 공기의 양을 조절하도록 상기 공기 제공 모듈을 제어하는 제어 모듈을 포함하고,

상기 제어 모듈은 상기 공기 제공 모듈을 제어하여 상기 에어셀 모듈을 가변되도록 하여 상기 환자의 자세를 변경하는 것을 특징으로 하는,

매트리스.
제6항에 있어서,

상기 에어셀 모듈은,

상기 매트리스 내부 공간에 다수 배치되며, 상기 내부 공간을 구획하여 서로 다른 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는,

매트리스.
제7항에 있어서,

상기 에어셀 모듈은,

상기 내부 공간에서 상기 환자가 누워 있는 위치에 상대적으로 작은 크기가 배치되는 것을 특징으로 하는,

매트리스.
제7항에 있어서,

상기 공기 제공 모듈은,

공기를 생성하는 공기 생성부;

상기 공기 생성부에서 다수의 상기 에어셀 모듈에 개별적으로 연결되며 상기 공기가 이동되는 통로가 되는 공기 출입부; 및

상기 공기 출입부의 일부에 장착되어 상기 공기 출입부의 통로를 개폐할 수 있도록 구비되는 공기 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는,

매트리스.
제9항에 있어서,

상기 제어 모듈은,

체압 분포에 따라 상기 다수의 에어셀 모듈에 주입되는 공기의 양이 서로 다르도록 상기 공기 조정부를 제어하는 것을 특징으로 하는,

매트리스.
제7항에 있어서,

상기 제어 모듈은,

상기 환자가 상기 매트리스에 누워있는 상태에서 상기 에어셀 모듈의 내부 공기압이 전체적으로 동일하게 형성되도록 상기 공기가 주입되게 하는 제1제어신호와 상기 환자의 자세 변화에 대응하여 체압이 상대적으로 낮은 위치에 대응되는 상기 에어셀 모듈에 공기가 주입되게 하는 제2제어신호와, 상기 환자 신체 중 특정부위가 기 설정된 시간 이상으로 주변 보다 체압이 상대적으로 높게 유지되는 경우, 상기 특정부위를 제외한 주변부를 지지하여 상기 특정부위가 상기 매트리스에서 이격되도록 상기 주변부에 대응하는 에어셀 모듈의 내부 공기압이 최대가 되게 상기 공기를 주입하는 제3제어신호를 포함하는 것을 특징으로 하는

매트리스.
제6항 내지 제11항 중 어느 한 항의 매트리스; 및

상기 매트리스를 하부에서 지지하고, 일부가 틸트 가능하게 구비되어 상기 매트리스와 함께 환자의 자세를 변경하는 침대프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는,

환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대.
제12항에 있어서,

상기 침대프레임은,

상기 매트리스의 길이방향과 폭방향으로 적어도 한번 이상 틸트 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는,

환자를 분석하는 검증방법을 이용한 욕창 방지 매트리스 및 이를 포함하는 침대.
제6항에 있어서 해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법.
기 설정된 기준해상도 이상의 해상도를 가지는 고해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제1압력센서를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 체압 분포를 나타내는 제1압력데이터를 획득하고, 모션인식장치를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 제1자세데이터를 획득하는 (a)단계;

상기 제1압력데이터 및 상기 제1자세데이터를 서로 매칭하여 대상자의 자세 별 제1체압데이터를 생성하는 (b)단계;

상기 기준해상도 미만의 해상도를 가지는 저해상도 체압 분포 이미지를 출력하는 제2압력센서를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 체압 분포를 나타내는 제2압력데이터를 획득하고, 모션인식장치를 통해 누운 상태의 대상자에 대한 제2자세데이터를 획득하는 (c)단계;

상기 제1압력데이터 및 상기 제1자세데이터를 서로 매칭하여 대상자의 자세 별 제2체압데이터를 생성하는 (d)단계; 및

상기 제1체압데이터 및 상기 제2체압데이터 간의 상관도를 분석하여, 상기 제2체압데이터를 상기 제1체압데이터와 기 설정된 오차범위 내로 변환하는 보정 알고리즘을 도출하는 (e)단계;

를 포함하는,

해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법.
제15항에 있어서,

상기 (a)단계는,

상기 제1압력데이터를 획득하는 (a-1)단계;

상기 제1자세데이터를 획득하는 (a-2)단계;

상기 (a-2)단계에 의해 획득한 상기 제1자세데이터를 구성하는 신체부위 별 세부데이터에서, 유실분을 파악하는 (a-3)단계; 및

상기 신체부위 별 세부데이터의 유실분을 보완하여 복구하는 (a-4)단계;

를 포함하며,

상기 (c)단계는,

상기 제2압력데이터를 획득하는 (c-1)단계;

상기 제2자세데이터를 획득하는 (c-2)단계;

상기 (c-2)단계에 의해 획득한 상기 제2자세데이터의 유실분을 파악하는 (c-3)단계; 및

상기 제2자세데이터의 유실분을 보완하여 복구하는 (c-4)단계;

를 포함하는,

해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법.
제16항에 있어서,

상기 (a-4)단계는,

상기 제1자세데이터가 유실된 관절과 대칭되는 반대 측 관절에 대한 제1자세데이터가 존재하는지의 여부를 판단하는 (a-4-1)단계;

반대 측 관절에 대한 제1자세데이터가 존재할 경우, 이를 유실된 관절의 제1자세데이터로 대체하여 보완하는 (a-4-2)단계; 및

반대 측 관절에 대한 제1자세데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 제1자세데이터가 유실된 관절과 동일한 관절에 대해 기 수집된 다른 대상자들의 제1자세데이터를 통해 도출한 평균값을 유실된 관절의 제1자세데이터로 대체하여 보완하는 (a-4-3)단계;

를 포함하며,

상기 (c-4)단계는,

상기 제2자세데이터가 유실된 관절과 대칭되는 반대 측 관절에 대한 제2자세데이터가 존재하는지의 여부를 판단하는 (c-4-1)단계;

반대 측 관절에 대한 제2자세데이터가 존재할 경우, 이를 유실된 관절의 제2자세데이터로 대체하여 보완하는 (c-4-2)단계;

반대 측 관절에 대한 제2자세데이터가 존재하지 않는 경우, 상기 제2자세데이터가 유실된 관절과 동일한 관절에 대해 기 수집된 다른 대상자들의 제2자세데이터를 통해 도출한 평균값을 유실된 관절의 제2자세데이터로 대체하여 보완하는 (c-4-3)단계;

를 포함하는,

해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법.
제15항에 있어서,

상기 (e)단계 이후에는,

상기 보정 알고리즘에 대한 검증을 수행하는 (f)단계가 더 수행되는,

해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법.
제18항에 있어서,

상기 (f)단계는,

(MAX: 픽셀의 최대 유효값, MSE: 평균 제곱 오차)

의 식을 적용하여, 결과값이 기 설정된 기준수치 이상인지를 판단하여 검증하는,

해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법.
제18항에 있어서,

상기 (f)단계는,

(μ_x/μ_y: 이미지 상 윈도우의 내부 평균, σ_x/σ_y: 이미지 상 윈도우의 내부 표준편차, σ_xy: 이미지 상 윈도우의 내부 공분산)

의 식을 적용하여, 결과값이 1과 오차범위 이내로 근접한지를 판단하여 검증하는,

해상도에 따른 체압 분포 이미지 비교 검증을 통한 체압데이터 보정방법.