WO2022075524A1 - 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법 - Google Patents

원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법 Download PDF

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WO2022075524A1
WO2022075524A1 PCT/KR2020/017264 KR2020017264W WO2022075524A1 WO 2022075524 A1 WO2022075524 A1 WO 2022075524A1 KR 2020017264 W KR2020017264 W KR 2020017264W WO 2022075524 A1 WO2022075524 A1 WO 2022075524A1
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user
instructor
training
cpr training
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PCT/KR2020/017264
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권예람
이형묵
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주식회사 아이엠랩
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61H31/00—Artificial respiration or heart stimulation, e.g. heart massage
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/28—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for medicine
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/08—Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations
    • G09B5/10—Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations all student stations being capable of presenting the same information simultaneously

Definitions

  • Embodiments of the present disclosure relate to a remote CPR training method.
  • CPR Cardio-Pulmonary Resuscitation
  • CPR training includes a theory acquisition process and a skill training process, and trainees learn only the minimum knowledge required for skill training in theory education, and acquire CPR ability by repeating the skill training directly.
  • the instructor may provide direct feedback on the trainee's CPR performance, the real-time evaluation by the CPR training device is provided, so that the trainee's skill training efficiency is remarkably improved.
  • the CPR training device may be a technique measurement and feedback providing device such as a mannequin that provides real-time feedback on technique performance.
  • An embodiment of the present disclosure has a main purpose to provide a method of providing remote CPR training capable of real-time feedback by dividing a data transmission path.
  • another main object is to provide a method of improving the accuracy of matching between the CPR training apparatus and the user terminal by sharing the reference data calculated by the CPR training apparatus with the user terminal.
  • another main object is to provide competition between user terminals by the instructor terminal using training data received from a plurality of user terminals.
  • a method for providing remote CPR training comprising: collecting user image data using an image data collection unit; The process of collecting primary data from the CPR training device; calculating user feedback or training data using the primary data; The process of transmitting user data to an instructor terminal using a server; and receiving instructor data from the instructor terminal using the server.
  • a method for providing remote CPR training in a method for providing remote CPR training, the process of calculating a survival rate score for each user terminal based on the training data received from a plurality of user terminals; determining a ranking between each user terminal based on the survival rate score; And it provides a method of providing remote CPR training, characterized in that it comprises the process of providing a competition between each user terminal in real time based on the ranking.
  • a computer program each stored in one or more computer-readable recording media in order to execute each process included in the method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the instructor since the user's CPR image and instructor feedback data are provided on the display in real time, the instructor provides clearer feedback to the user, thereby significantly improving the CPR training effect at a remote location. has an improving effect.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a device used for remote CPR training.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of providing remote CPR training according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of improving matching accuracy between data calculated by the CPR training apparatus and the user terminal, respectively, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining a screen in which a user's remote CPR training image and instructor feedback data are displayed on a display in real time according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is an exemplary view for explaining a screen for setting a recording time of remote CPR training and a training result screen provided after the corresponding recording time ends.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram for explaining a screen for providing a training result using a summary table and a result graph.
  • FIG. 7 is an exemplary diagram for explaining a feedback screen of an instructor terminal according to a cell type in which instructor feedback data for a plurality of users is displayed.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a process of calculating a survival rate score based on training data and time data.
  • FIG. 9 is an exemplary diagram illustrating each element for calculating a survival rate score in the form of a graph.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram for explaining a screen displaying competition between a plurality of user terminals on a display based on a survival rate score for each user terminal.
  • FIG. 11 is an exemplary diagram for explaining an embodiment in which the CPR training apparatus transmits and receives data to and from the instructor terminal using a broadband communication network.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for explaining an embodiment in which a CPR training apparatus, a user terminal, and an instructor terminal transmit and receive data using a broadband communication network.
  • 13 is a flowchart for explaining a method in which the CPR training apparatus calculates a reference distance from a distance.
  • FIG. 14 is an exemplary diagram for explaining a state in which a user performs a CPR training session using the CPR training device and feedback provided from the CPR training device.
  • terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms.
  • a part 'includes' or 'includes' a certain element this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
  • terms such as 'unit' and 'module' described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software.
  • a method of providing a real-time education environment capable of reducing communication latency and securing data reliability by determining a data transmission path differently according to a data type and a communication environment suggest
  • remote health-care including physical fitness (remote health-care) education) and may be applied to remote medical education including clinical skill simulation.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a device used for remote CPR training.
  • CPR training device includes all or part of a sensor (sensor, 102), a signal processing unit (signal processing unit, 104), a communication unit (communication unit, 106) and an interface unit (interface unit, 108) do.
  • the CPR training apparatus 100 shown in FIG. 1 is according to an embodiment of the present disclosure, and not all blocks shown in FIG. 1 are essential components. In another embodiment, the CPR training apparatus 100 is included. Some blocks may be added, changed, or deleted. For example, a power supply unit (not shown) for supplying power to the CPR training apparatus 100 may be added, and the power supply unit (not shown) is a rechargeable battery capable of repeatedly charging and discharging. battery) can be used. In another embodiment, the CPR training apparatus 100 may operate including only the sensor 102 , the signal processing unit 104 and the communication unit 106 without including the interface unit.
  • the sensor 102 generates raw data by measuring at least one of a distance and air pressure according to a user's CPR training.
  • the sensor 102 may be an infrared sensor for measuring a distance or an air pressure sensor for measuring air pressure using light of an infrared (IR) wavelength, and the raw data is infrared It may include distance data measured from a sensor or pressure data measured from a barometric pressure sensor. Meanwhile, the infrared sensor may be, for example, a Time of Flight sensor (ToF), but is not limited thereto.
  • TOF Time of Flight sensor
  • the signal processing unit 104 processes the raw data generated from the sensor 102 to calculate primary data including data on at least one of a base distance and a base air pressure. do.
  • 13 is a flowchart for explaining a method in which the CPR training apparatus calculates a reference distance from a distance.
  • the signal processing unit 104 collects the distance measured from the sensor 102 (S1300).
  • the signal processing unit 104 compares the size of the measurement distance and the reference distance (S1302).
  • the reference distance means a preset initial value, and the initial value of the reference distance may be set differently depending on the embodiment.
  • the signal processing unit 104 updates the reference distance value to the value of the currently measured distance (S1304).
  • the signal processing unit 104 adds the measurement distance to the distance buffer (S1306).
  • the distance buffer may be a memory for temporarily storing the distance value.
  • the signal processing unit 104 determines, based on the measured distance value stored in the distance buffer, whether the recently measured distance value is within a preset range, that is, whether the measured distance value is stable enough to not change (S1308). When it is determined that the recently measured distance value is stable, the signal processing unit 104 updates the reference distance value with an average value of the measured distances added in the distance buffer, and initializes the distance buffer by emptying it (S1310, S1312). When it is determined that the recently measured distance value is not stable, the signal processing unit 104 repeatedly performs each process of FIG. 13 to calculate a reference distance. Meanwhile, the signal processing unit 104 may calculate a reference barometric pressure for initialization using the raw data measured from the sensor 102 according to a process similar to that shown in FIG. 13 , and the signal processing unit 104 may A specific method of calculating the reference atmospheric pressure can be sufficiently inferred from FIG. 13 by a person skilled in the art, and further description will be omitted.
  • the interface unit 108 provides feedback to the user using the primary data calculated from the signal processing unit 104 .
  • the feedback provided by the interface unit 108 is, for example, at least one of auditory feedback using a speaker, haptic feedback using vibration, or visual feedback using a Light Emitting Diode (LED).
  • LED Light Emitting Diode
  • FIG. 14 is an exemplary diagram for explaining a state in which a user performs a CPR training session using the CPR training device and feedback provided from the CPR training device.
  • the CPR training apparatus 100 provides auditory feedback with respect to the user's CPR training is illustrated.
  • the CPR training apparatus 100 counts the effective execution of the user, that is, when it is determined that the distance change according to the user's compression and relaxation exceeds a preset reference value, the user is notified in the form of a sound. It is possible to provide feedback on the current training performance status.
  • the feedback regarding the training performance state includes feedback that the user's training performance is appropriate or that the user's training performance is not appropriate.
  • the form of auditory feedback provided by the CPR training apparatus 100 may be variously changed according to an embodiment.
  • the CPR training apparatus 100 provides tactile feedback with respect to the user's CPR training is illustrated.
  • tactile feedback may be provided to the user.
  • the preset reference number may be set to be in the range of 10 to 20 times, preferably 15 times, and the tactile feedback provided to the user may be vibration of a preset intensity.
  • the CPR training apparatus 100 provides visual feedback with respect to the user's CPR training is shown.
  • the CPR training apparatus 100 continuously counts effective trials exceeding a preset reference number, it is possible to provide visual feedback to the user.
  • the preset reference number may be set in the range of 10 to 20 times, and the visual feedback provided to the user is in the form of circulating the side of the CPR training apparatus 100 from a light emitting unit (not shown) including an LED. Light may be emitted.
  • the CPR training apparatus 100 may provide a visual feedback on training performance to the user in real time.
  • the CPR training device 100 shown in FIG. 14 is for explaining an example in which the user performs CPR training using an independent device, and the form of the CPR training device 100 is not limited thereto. , may be implemented in the form of a training kit attached to a training mannequin.
  • the communication unit 106 transmits the raw data generated by the sensor 102 and the primary data calculated by the signal processing unit 104 to the user terminal 110 .
  • the communication unit 106 may be a BLE module (Bluetooth Low Energy module).
  • the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 can transmit and receive data in a paired state using the BLE module.
  • the communication unit 106 is a Universal Subscriber Identity Module (USIM) that can communicate with a cloud server such as BaaS (Backend as a Service) using a broadband network.
  • a cloud server such as BaaS (Backend as a Service) using a broadband network.
  • FIG. 11 is an exemplary diagram for explaining an embodiment in which the CPR training apparatus transmits and receives data to and from the instructor terminal using a broadband communication network.
  • FIG. 12 is an exemplary diagram for explaining an embodiment in which a CPR training apparatus, a user terminal, and an instructor terminal transmit and receive data using a broadband communication network.
  • the CPR training apparatus 100 may transmit/receive data to and from the instructor terminal 128 by way of the communication unit 106 , for example, via a broadband communication network using a USIM.
  • the signal processing unit 104 of the CPR training apparatus may generate data for providing feedback on the user's CPR training by using a training data calculation algorithm. This enables fast and reliable data exchange between the plurality of CPR training devices 100 and the plurality of instructor terminals 128 without going through the user terminal 110, and can significantly increase remote CPR training and evaluation efficiency. there is.
  • the CPR training apparatus 100 communicates with the communication unit 106 , for example, via a broadband communication network using a USIM, a plurality of user terminals 110 and instructor terminals 128 and a web interface. Real-time data transmission/reception is possible. Pairing with the user terminal 110 using the BLE module included in the communication unit 106 even when the CPR training apparatus 100 transmits and receives data with the user terminal 110 and the instructor terminal 128 using a broadband communication network. Data can be transmitted and received in one state.
  • the CPR training apparatus 100 may be a device attachable to a manikin for CPR training or a device capable of independently performing CPR training.
  • the user terminal 110 includes a communication unit 112 , a control unit 114 , a data storage unit 116 , a video data collecting unit 118 and an interface. All or part of an interface unit 120 is included.
  • the user terminal 110 shown in FIG. 1 is according to an embodiment of the present disclosure, and not all blocks shown in FIG. 1 are essential components, and in another embodiment, some blocks included in the user terminal 110 are It may be added, changed or deleted.
  • the user terminal 110 may further include a learning unit that determines a user's posture using the image data collected by the user terminal image data collection unit 118 .
  • the learning unit can determine the user's posture using a framework such as TensorFlow, Keras, or PyTorch, and the specific method for the learning unit to determine the user's posture based on the image data is the corresponding Since it is a common bar in the technical field, a detailed description will be omitted.
  • the communication unit 112 of the user terminal uses the first server 122, the second server 124, or the third server 126 to transmit and receive data to and from the instructor terminal 128, or data with the CPR training apparatus 100. send and receive
  • the communication unit 112 of the user terminal may include wired communication such as ethernet or Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), infrared data association (IrDA), ZigBee, DLNA ( Digital Living Network Alliance), Wireless LAN (WLAN), Wireless broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), Long Term Evolution/LTE-Advanced (LTE/LTE-A) , may be implemented using a network for wireless communication such as Wi-Fi Direct and a communication standard or protocol for the network.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA infrared data association
  • ZigBee ZigBee
  • DLNA Digital Living Network Alliance
  • Wireless LAN Wireless broadband
  • Wibro World Intero
  • the user terminal control unit 114 processes the data received from the CPR training apparatus 100 to calculate training data including compression data or breathing data and compression stop time. .
  • compression data including compression data or breathing data and compression stop time.
  • Compression pause time at which chest compressions are stopped is per set of CPR, except when certain interventions are required, such as the use of a defibrillator or insertion of a supraglottic airway device. It should be limited to a maximum of 10 seconds.
  • the user terminal control unit 114 is an evaluation index for whether the user continuously repeats compression and relaxation, and a process in which the user prepares or performs artificial respiration among a single set time, which means one set of compression and breathing training time. Calculate the compression stop time required in When the calculated compression stop time is too long, the user terminal control unit 114 may provide feedback to continue performing compression and relaxation using the user terminal interface unit 108 .
  • Compression data is information about at least one of a compression position, a compression depth, a recoil or not, a compression rate, a number of compressions, and a compression time.
  • the ventilation data may include information about at least one of a number of ventilation, an artificial ventilation quantity, and a ventilation time.
  • the user terminal control unit 114 may generate user feedback data for providing feedback on performing CPR training to the user in real time based on the training data.
  • the user terminal data storage unit 116 stores data received from the CPR training apparatus 100 , compression data or respiration data according to the processing of the user terminal control unit 114 , and data received from the instructor terminal 128 . Meanwhile, the user terminal data storage unit 116 may operate as a module within the device, or may be implemented as individual storage devices such as DAS (Direct Attached Storage), NAS (Network Attached Storage), or SAN (Storage Area Network). there is.
  • DAS Direct Attached Storage
  • NAS Network Attached Storage
  • SAN Storage Area Network
  • the user terminal image data collection unit 118 collects user image data and/or user voice data generated by using a camera and/or a microphone in real time.
  • the camera and/or microphone may be mounted on the user terminal 110 or transmit the user's image and/or voice to the user terminal image data collection unit 118 as an external device.
  • the video and/or voice of the user training CPR is stored in the user terminal data storage unit 116 or transmitted to the instructor terminal 128 using the communication unit 112 of the user terminal.
  • the image of the user training CPR may be stored in the third server 126, for example, the media server using the communication unit 112 of the user terminal.
  • the instructor terminal 128 approaches the third server 126 at regular time intervals to download the user's image, and the instructor evaluates the CPR training so that remote CPR training can be provided asynchronously.
  • the user terminal interface unit 108 may provide feedback to the user based on data calculated by the user terminal control unit 114 or data received from the instructor terminal 128 .
  • the feedback provided to the user may be at least one of visual feedback using a display, auditory feedback using a speaker, or haptic feedback using vibration.
  • the user terminal 110 for transmitting and receiving data to and from the instructor terminal 128 and the CPR training apparatus 100 for transmitting and receiving data to and from the user terminal 110 are each shown as one.
  • the plurality of user terminals 110 and the CPR training apparatus 100 may transmit/receive data to and from the plurality of instructor terminals 128 .
  • an agency terminal including a user interface similar to the instructor terminal 128 may transmit/receive data to and from the user terminal 110 using a web interface.
  • the institution terminal (not shown) or the instructor terminal 128 may remotely control the user terminal 110 with the highest control authority, and the institution terminal (not shown) connected to the user terminal 110 and the instructor terminal
  • a plurality of evaluations can be made from (128).
  • the first to third servers 122 to 126 are devices for transmitting and receiving data to and from a user terminal or instructor terminal or for storing data received from the user terminal or instructor terminal, depending on the type of data transmitted and received to each server. are separated
  • the first server 122 is a server used when transmitting low-capacity data such as numbers, text, and low-quality images, for example, PaaS (Platform as a Service: Cloud service type) such as BaaS (Backend as a Service). platform) can be implemented.
  • PaaS Platinum as a Service: Cloud service type
  • BaaS Backend as a Service
  • platform can be implemented.
  • BaaS serves as a hub that enables continuous information sharing between terminals because short-term storage is possible.
  • the user terminal 110 may transmit training data to the instructor terminal 128, and the instructor terminal 128 may transmit debriefing data or user terminal control data (user). terminal controlling data) can be transmitted.
  • the user terminal control data means data for the instructor terminal 128 to control a screen displayed on the display of the user terminal 110 from a remote location.
  • the user terminal control data when the user performs CPR training alone, includes session settings of a plurality of user terminals 110 , such as training session duration, CPR guidelines, patient type, and It may be control data for unifying at least one of the scoring factors according to specific instructor settings.
  • the instructor terminal 128 or the user terminal 110 can selectively transmit low-capacity data as compressed packets or convert large-capacity data into low-capacity data to transmit.
  • the form of the low-capacity data converted from the large-capacity data may be text and/or image data, but may be variously changed according to the embodiment and is not limited thereto.
  • the second server 124 is a server used by the user terminal 110 and the instructor terminal 128 to transmit and receive data using peer-to-peer (P2P) communication.
  • P2P communication according to an embodiment of the present disclosure is implemented using WebRTC (Web Real-Time Communication), which is an application programming interface (API) designed to enable data transmission and reception between web browsers without the help of a separate plug-in. may be, but is not necessarily limited thereto. Since the P2P communication channel is volatile, it is mainly used when transmitting and receiving data requiring real-time information exchange.
  • the second server 124 may be a Session Traversal Utilities for NAT (STUN) server, and the user terminal 110 may use P2P communication with the instructor terminal 128 to provide information such as video, audio, or file. It can transmit large amounts of data.
  • the second server 124 may be a Traversal Using Relays around NAT (TURN) server.
  • TURN Traversal Using Relays around NAT
  • the third server 126 is a media server used when the instructor terminal 128 transmits instructor video data and/or instructor voice data to the user terminal 110, and the media server handles large data.
  • Instructor image data and/or instructor voice data can be transmitted to the plurality of user terminals 110, and the memory efficiency of the instructor terminal 128 can be improved.
  • instructor image data may mean data including only the instructor's voice or data including both the instructor's voice and video, depending on the state of the network.
  • Instructor terminal 128 includes all or part of a communication unit 130, a control unit 132, a data storage unit 134, and an interface unit 136 do.
  • the instructor terminal 128 shown in FIG. 1 is according to an embodiment of the present disclosure, and not all blocks shown in FIG. 1 are essential components, and in another embodiment, some blocks included in the instructor terminal 128 are It may be added, changed or deleted.
  • the instructor terminal 128 may further include a video data collecting unit (not shown) of the instructor terminal that collects the instructor image captured from the camera.
  • the communication unit 130 of the instructor terminal transmits and receives data to and from the user terminal 110 using the first server 122 to the third server 126 , and may be implemented like the communication unit 112 of the user terminal.
  • the instructor terminal control unit 132 processes the training data received from the user terminal 110 to generate instructor feedback data in real time, and debriefing data at the end of CPR training or testing. ) is created.
  • Instructor feedback data refers to data for evaluating the level of all actions, including compression, relaxation, and breathing, that occur during a user's CPR training session based on the CPR guidelines.
  • the instructor feedback data may be data regarding at least one of a level determination for individual compression and relaxation performance, a level determination for ventilation performance, and a determination for compression or ventilation duration time.
  • the debriefing data refers to a comprehensive quantitative indicator or guideline for the user's CPR training performance based on the instructor feedback data.
  • CPR guidelines are AHA (American Heart Association), ERC (European Resuscitation Council), ARC (Australian Resuscitation Council), SRFAC (Singapore Resuscitation and First Aid Council) and KACPR (Korean Association) of Cardiopulmonary Resuscitation: means at least one of the CPR guidelines provided by at least one of the Korean Cardiopulmonary Resuscitation Association).
  • Instructor feedback data may specifically include the following data.
  • the cycle determining data is data for determining a cycle when a new compression is detected within a preset time from the time when the compression stops.
  • Effective compression counting data is data for counting compression data corresponding to a compression depth, a compression speed, and a recoil distance within a preset range as effective compression.
  • Compression depth classifying data is data for setting a preset range from the CPR guidelines and classifying the compression data according to the preset range. For example, the compression data may be classified into any one of strong, good, and weak data according to the compression depth. In another embodiment, the compression data may be classified as either good or week data according to the depth of the forearm.
  • Compression rate classifying data is data for setting a preset range from the CPR guidelines and classifying compression data according to the preset range.
  • the compression data may be classified into any one of fast, appropriate, and slow data according to the compression speed.
  • the recoil determining data is data for determining whether to relax in the CPR process.
  • the instructor terminal controller 132 determines that the chest is relaxed.
  • a preset value for determining whether to relax may be determined in the range of 9 to 11 mm and may be changed according to the CPR guidelines.
  • the compression position determining data is data for determining whether the user presses a position within a preset range.
  • Effective ventilation counting data is data for counting each respiration data as effective respiration when it is determined that the pressure according to the user's artificial ventilation is within a preset range and is at an appropriate level.
  • the effective respiration frequency data may be data for counting each respiration data as effective respiration in consideration of the pressure and artificial respiration time according to the user's artificial respiration. At this time, when the pressure according to the user's artificial respiration and the user's artificial respiration time are within a preset range, the corresponding respiration data is counted as effective respiration data.
  • Effective ventilation time data is data for determining whether artificial respiration is performed with respect to a preset cycle according to CPR guidelines.
  • Respiratory quantity classification data is data for setting a preset range from the CPR guidelines, and classifying the respiration data according to the preset range. For example, the respiration data may be classified into any one of strong, medium, and weak data according to the amount of respiration. When the user's artificial respiration amount is appropriate, that is, when the respiration data is classified as medium data, the respiration data may be counted as effective respiration.
  • the instructor terminal data storage unit 134 stores the instructor image or data received from the user terminal 110 . Meanwhile, the instructor terminal data storage unit 134 may operate as a module within the device, or may be implemented as individual storage devices such as DAS (Direct Attached Storage), NAS (Network Attached Storage), or SAN (Storage Area Network). there is.
  • DAS Direct Attached Storage
  • NAS Network Attached Storage
  • SAN Storage Area Network
  • the instructor terminal interface unit 108 may provide feedback to the instructor based on data received from the user terminal 110 or data calculated by the instructor terminal controller 132 .
  • the feedback provided to the user may be at least one of visual feedback using a display, auditory feedback using a speaker, or haptic feedback using vibration.
  • a remote CPR training session may be provided synchronously.
  • the remote CPR training session may be provided asynchronously rather than synchronously. That is, the user performs a CPR training session using the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 , and the user terminal 110 calculates training data and training results and uploads them to the first server 122 . After that, the instructor terminal 128 downloads the training data and training results. After the instructor evaluates the user's CPR training performance, the instructor terminal 128 generates debriefing data and transmits the debriefing data to the user terminal 110 via the first server 122 .
  • remote CPR training In the case of providing remote CPR training asynchronously, synchronously providing remote CPR training by using the first server 122 at regular time intervals without transmitting and receiving large amounts of data in real time, remote CPR training can be provided without segmenting the data transmission path.
  • the user can perform CPR training at any desired time, and can receive an accurate evaluation from the instructor at regular time intervals, thereby significantly improving the efficiency of remote CPR training.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of providing remote CPR training according to an embodiment of the present disclosure.
  • the user terminal 110 collects user image data from the camera using the user terminal image data collection unit 118 (S200).
  • the user terminal 110 collects raw data and primary data from the CPR training apparatus 100 using the communication unit 112 of the user terminal (S202).
  • the raw data and the primary data are the same as those described in FIG. 1 , and a duplicate description will be omitted.
  • the user terminal 110 calculates user feedback or training data by using the raw data and the primary data (S204).
  • User feedback refers to feedback data processed by the user terminal 110 in order to provide real-time feedback on the user's CPR training, and the training data is the same as described in FIG. 1 .
  • the user terminal 110 transmits user data to the instructor terminal 128 via the server 200 (S206). For example, the user terminal 110 transmits the user feedback and training data corresponding to the low-capacity data to the instructor terminal 128 in real time using the first server 122, and the user image data and/or the user image data corresponding to the large-capacity data.
  • User voice data may be transmitted in real time to the instructor terminal using the second server 124 . As such, user image data and/or user voice data and user feedback and/or training data are simultaneously transmitted to the instructor terminal 128, thereby enabling the instructor to monitor the remote CPR training of a plurality of users in real time.
  • the user terminal 110 receives the instructor data from the instructor terminal 128 via the server 200 (S208). For example, in the user terminal 110 , the instructor feedback data and the user terminal control data are transmitted via the first server 122 , and the instructor image data and/or the instructor voice data are transmitted via the third server 126 to the instructor terminal 128 . ) is received from As such, by selectively setting the data transmission path according to the type of data and the communication environment, it is possible to provide a remote CPR training method in real time. In addition, by dividing the data transmission path so that a large amount of data can be transmitted and received in real time, the plurality of user terminals 110 and the plurality of instructor terminals 128 can transmit and receive data in real time.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining a screen in which a user's remote CPR training image and instructor feedback data are displayed on a display in real time according to an embodiment of the present disclosure.
  • the instructor feedback data for a plurality of users may be divided and displayed in the form of cells or grids on the display included in the instructor terminal 128 .
  • a preset colored border may be displayed on the cell of the corresponding user, thereby providing clear feedback on the user's CPR training in real time is provided as
  • the instructor may select a specific user's cell and check the remote CPR training image and instructor feedback data of the corresponding user in real time. That is, according to the method of remotely providing real-time CPR training as shown in FIG. 2 , the user's CPR image and instructor feedback data are simultaneously provided, so that the instructor provides clearer feedback to the effect of CPR training at a remote location can be significantly improved.
  • FIG. 5 is an exemplary view for explaining a screen for setting a recording time of remote CPR training and a training result screen provided after the corresponding recording time ends.
  • the instructor terminal 128 sets a logging time (logging time) meaning the pressure and air pressure measurement time of the sensor 102, and when the user starts training, the sensor 102 measures the compression and barometric pressure from the training start time until the recording time elapses, and generates raw data based on the measured data.
  • logging time meaning the pressure and air pressure measurement time of the sensor 102
  • the user terminal 110 calculates training data based on raw data
  • the instructor terminal 128 calculates instructor feedback data based on the training data.
  • 5B exemplarily illustrates instructor feedback data provided in real time during CPR training of a user.
  • the debriefing data calculated based on the instructor feedback data is provided in the form of a numerical value.
  • the average training achievement during the recording time in the form of a score using the instructor feedback data, it is possible to arouse the user's interest and to accurately evaluate the user's achievement, thereby significantly improving the quality of remote CPR training.
  • FIG. 6 is an exemplary diagram for explaining a screen for providing a training result using a summary table and a result graph.
  • the compression result includes at least one of compression accuracy, compression depth, relaxation or not, relaxation determination data, effective compression frequency data, compression speed, compression time, and determination of appropriate compression information.
  • the respiration result includes at least one of artificial respiration volume, respiration accuracy, respiration time, and appropriate respiration information determination.
  • the compression pause time refers to a time during which the user does not perform compression for more than a preset time while performing a training session.
  • compression data, respiration data, and compression stop time may be displayed as average values for the entire training session, and values for each training session may be displayed individually.
  • the training session refers to each CPR training divided according to a predetermined cycle. Meanwhile, on the result graph, numerical values for the compression result and respiration result for each training session are provided in the form of a graph.
  • FIG. 7 (a) to (c) are exemplary views for explaining a feedback screen of an instructor terminal according to a cell type in which instructor feedback data for a plurality of users is displayed, respectively.
  • FIG. 7(a) may be referred to as a small screen
  • FIG. 7(b) may be referred to as a medium screen
  • FIG. 7(c) may be referred to as a large screen, and each screen may be classified according to the number of data it contains.
  • the small screen includes a unique ID of the CPR training device 100 , the user's cell number on the display of the instructor terminal 128 , and textual feedback about the user's compression or respiration.
  • the medium screen includes the user name, the number of training sessions and feedback in the form of a bar graph in addition to the data on the small screen.
  • the large screen includes feedback in the form of a pie graph in addition to the data on the medium screen.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of improving matching accuracy of data calculated by the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110, respectively, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 may transmit and receive data to each other using a wireless communication module.
  • the wireless communication module may be a BLE module (Bluetooth Low Energy module), and the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 are paired with each other using the BLE module included in each device. data can be sent and received.
  • the advertising method in which a transmitting terminal transmits an advertising packet and a receiving terminal receives the packet without a separate pairing procedure results in data loss ( There is a high risk of data loss) and communication latency.
  • BLE communication according to an embodiment of the present disclosure has the effect of significantly reducing communication delay and data loss by transmitting and receiving data after the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 are paired through an authentication process. there is.
  • the CPR training apparatus 100 transmits the raw data measured from the sensor 102 to the user terminal 110 (S300). As described in FIG. 1 , the raw data may include a distance or pressure measured from the sensor 102 .
  • the CPR training apparatus 100 calculates reference data using the raw data measured from the sensor 102 (S302).
  • the reference data includes data about a base distance calculated according to the flowchart shown in FIG. 13 and data about a base air pressure calculated according to a similar method.
  • CPR training apparatus 100 transmits the calculated reference data to the user terminal 110 (S304).
  • the training data is calculated using the sensor 102
  • an error may occur due to the characteristics of the sensor itself, so there is a need to correct the error by calculating the reference data in real time.
  • the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 calculate reference data using the raw data measured from the sensor 102, respectively, due to the difference in the time when the raw data is transmitted, each calculated Matching accuracy of reference data cannot be guaranteed.
  • FIG. 3 when the CPR training apparatus 100 calculates reference data and the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 share the reference data in a paired state, reference data It is possible to ensure the matching accuracy of
  • the CPR training apparatus 100 transmits the reference data to the user terminal 110 when the reference data is updated in the same manner as in the flowchart shown in FIG. 13 . That is, the CPR training apparatus 100 updates the reference data in the user terminal 110 whenever the reference distance calculated using the distance measured from the sensor or the reference air pressure calculated using the pressure measured from the sensor is changed. and transmits only raw data to the user terminal 110 at regular intervals when the reference data is kept constant. Therefore, the flowchart shown in FIG. 3 shows a method for ensuring the accuracy of matching the reference data by sharing the reference data with the user terminal 110 when the reference data calculated by the CPR training apparatus 100 is updated. , the order of each process included in the method for ensuring matching accuracy of reference data may be changed according to embodiments.
  • the user terminal 110 calculates training data using the raw data and the reference data received from the CPR training apparatus 100 (S306). As such, the user terminal 110 does not directly calculate the reference data, and by sharing the reference data calculated by the CPR training apparatus 100, the matching accuracy of the reference data between the CPR training apparatus 100 and the user terminal 110 is improved. There is a significant improvement effect.
  • the CPR training apparatus 100 may provide feedback to the user using the calculated data.
  • the feedback provided to the user may be at least one of auditory feedback using a speaker, haptic feedback using vibration, or visual feedback using a Light Emitting Diode (LED) or a display. .
  • LED Light Emitting Diode
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a process of calculating a survival rate score based on training data and time data.
  • the instructor terminal 128 competes between each user terminal based on the training data and time data received from the plurality of user terminals 110. Describe how to provide
  • the instructor terminal 128 calculates a survival rate score for each user terminal 110 based on the training data received from the plurality of user terminals 110, and based on the survival rate score, each user terminal 110 By determining the ranking between each user terminal 110 based on the determined ranking, the competition between each user terminal 110 is provided in real time.
  • the instructor terminal control unit 132 calculates cardiac output per compression by using compression data, and calculates oxygen saturation during compression using respiration data and time data to determine intracerebral oxygen supply and intracranial oxygen supply per compression. Calculate the oxygen concentration.
  • the calculated amount of oxygen supplied to the brain per compression may be referred to as a resuscitation rate point.
  • Cardiac output refers to the amount of blood per minute discharged from the left ventricle of the human heart to the aorta, and the cardiac output per compression according to an embodiment of the present disclosure is an indicator of the user's ability to perform compression. becomes Meanwhile, the unit of cardiac output is generally mL/min.
  • a and b are preset constants, which may be set to various numerical values according to embodiments.
  • a may be a coefficient corresponding to the maximum score
  • b may be a compression depth coefficient for normalizing a difference value between the maximum compression depth and the relaxation depth to 1.
  • FIG. 9A is an exemplary diagram illustrating a graph in which a cardiac output coefficient (CPM factor) decreases according to a value of Compression Per Minute (CPM) indicating a compression rate.
  • CPM factor cardiac output coefficient
  • CPM Compression Per Minute
  • the cardiac output coefficient is maintained at 1 until the CPM of the preset value, and thus the cardiac output increases in proportion.
  • the cardiac output coefficient rapidly decreases, so that the cardiac output does not increase in proportion.
  • FIG. 9B is an exemplary diagram illustrating the cardiac output per compression corrected based on the cardiac output coefficient according to the value of the CPM.
  • the cardiac output increases in proportion to the increasing compression speed up to the CPM of the preset value, but when the CPM of the preset value is exceeded, the cardiac output is rather decreased.
  • 9C is an exemplary diagram illustrating a graph in which oxygen saturation decreases with time delay.
  • Oxygen saturation (saturation of percutaneous oxygen: SpO 2 ) is an index indicating the amount of oxygen saturated in the arterial blood of the human body. The higher the oxygen saturation, the greater the amount of oxygen delivered to the heart muscle tissue and the higher the patient's resuscitation rate. Oxygen saturation according to an embodiment of the present disclosure is set to decrease exponentially according to a time delay based on Equation 2 when CPR training is not performed.
  • t means time data, and may be input in the form of a natural number sequentially increasing from 1.
  • c is a preset constant to express oxygen saturation that decays exponentially with time, and may be set to various values according to embodiments.
  • the instructor terminal control unit 132 is based on the respiration data and time data received from the user terminal 110 . Calculate SpO 2 (oxygen saturation or oxygen concentration) with time.
  • the instructor terminal controller 132 calculates a resuscitation rate score according to Equation 3 based on the corrected cardiac output per compression and oxygen saturation during compression.
  • FIG. 10 is an exemplary diagram for explaining a screen displaying competition between a plurality of user terminals on a display based on a survival rate score for each user terminal.
  • the resuscitation rate score is accumulated and increased, and feedback is provided based on a numerical value according to the ratio of the resuscitation rate score and the preset target score.
  • the instructor terminal control unit 132 may control the user terminal 110 recording a high resuscitation rate score and preset voice data to be output from the CPR training apparatus 100 connected to the user terminal 110 .
  • the instructor terminal control unit 132 controls so that the vibration providing tactile feedback is output from the user terminal 110 and the CPR training apparatus 100 connected to the user terminal 110 recording a high resuscitation rate score. You may.
  • the achievement rate that is, the survival rate
  • the achievement rate is displayed on the instructor terminal 128 or the display included in the user terminal 110 .
  • a numerical value according to the ratio of the score to the preset target score may be displayed.
  • the achievement rate of each user terminal 110 is displayed on the display in real time.
  • the instructor terminal control unit 132 determines the ranking between each user terminal 110 based on the achievement rate of the user terminal 110, and can control the ranking of the user terminal 110 recording the achievement rate of the high ranking to be displayed. .
  • the instructor terminal control unit 132 may change in real time a position where the achievement rate of the user terminal 110 is displayed on the display according to the ranking of the user terminal 110 . Accordingly, competition between the plurality of user terminals 110 is visualized in real time, and at the same time, the user's interest in CPR training can be stimulated, and at the same time, the user's ability to learn CPR can be significantly improved.
  • FIGS. 2 and 3 processes S200 to S208, and S300 to S306 are described as sequentially executed, but this is merely illustrative of the technical idea of the present disclosure using an embodiment.
  • FIGS. 2 and 3 are not limited to a time-series order.
  • a programmable computer includes a programmable processor, a data storage system (including volatile memory, non-volatile memory, or other types of storage systems or combinations thereof), and at least one communication interface.
  • a programmable computer may be one of a server, a network appliance, a set-top box, an embedded device, a computer expansion module, a personal computer, a laptop, a Personal Data Assistant (PDA), a cloud computing system, or a mobile device.
  • PDA Personal Data Assistant
  • Various implementations of the apparatus and methods described herein may also include digital electronic circuits, integrated circuits, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), Application Specific Integrated Circuits (ASICs), computer hardware, firmware, software, and/or their combination can be realized. These various implementations may include being implemented in one or more computer programs executable on a programmable system.
  • the programmable system includes at least one programmable processor (which may be a special purpose processor) coupled to receive data and instructions from, and transmit data and instructions to, a storage system, at least one input device, and at least one output device. or may be a general-purpose processor).
  • Computer programs also known as programs, software, software applications or code
  • the computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. These computer-readable recording media are non-volatile or non-transitory, such as ROM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, memory card, hard disk, magneto-optical disk, and storage device. It may further include a medium or a transitory medium such as a data transmission medium. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner.
  • CPR training device 102 sensor
  • interface unit 110 user terminal
  • 112 communication unit of the user terminal 114: user terminal control unit
  • instructor terminal 130 communication unit of the instructor terminal
  • instructor terminal control unit 134 instructor terminal data storage unit
  • instructor terminal interface 200 server

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Abstract

데이터 전송 경로(data transmission path)를 통신 환경에 따라 다르게 설정함으로써 실시간 피드백(real-time feedback)이 가능한 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법을 개시한다. 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법에 있어서, 영상 데이터 수집부를 이용하여 사용자 영상 데이터를 수집하는 과정, 심폐소생술 훈련장치로부터 1차 데이터(primary data)를 수집하는 과정, 상기 1차 데이터를 이용하여 사용자피드백 또는 훈련데이터를 산출하는 과정, 서버를 이용하여 강사 단말(instructor terminal)에게 사용자 데이터를 송신하는 과정, 및 상기 서버를 이용하여 상기 강사 단말로부터 강사데이터를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법을 제공한다.

Description

원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법
본 개시의 실시예들은 원격 심폐소생술 훈련 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
통신기술이 발전하면서 원격 교육 관련 기술이 개발되고 있다. 특히, 원격으로 CPR(Cardio-Pulmonary Resuscitation: 심폐소생술) 훈련을 제공할 수 있는 기술이 개발되고 있다.
CPR 훈련은 이론 습득 과정 및 술기 훈련(skill training) 과정을 포함하며, 교육생은 이론 교육에서 술기 훈련을 위하여 요구되는 최소한의 지식만을 학습하고, 직접 술기 훈련을 반복하며 CPR 능력을 체득한다. 이 때, 강사가 교육생의 CPR 수행에 대한 직접적인 피드백을 제공할 수도 있으나, CPR 훈련 장치에 의한 실시간 평가가 제공됨으로써 교육생의 술기 훈련 효율이 현저히 향상된다. 한편, CPR 훈련 장치는 술기 수행에 대한 실시간 피드백이 제공되는 마네킹 등 술기 측정 및 피드백 제공 장치일 수 있다.
원격 심폐소생술 훈련 기술 분야의 종래 기술은 대부분 교육생이 단독으로 훈련용 마네킹을 이용하여 훈련을 진행하거나 화상회의 플랫폼을 단순히 이용하여 강사와 소통하는 방식으로 수행되고 있다. 하지만 강사와의 상호작용(interaction) 없이 교육생이 온라인 동영상 또는 프레젠테이션을 시청한 이후 단독으로 훈련을 진행하는 경우, 강사의 피드백 또는 평가를 의미하는 디브리핑(debriefing)이 제공되지 않는 실정이다. 또한, 훈련용 마네킹으로부터 교육생의 훈련 수행에 대한 자체적인 피드백이 제공되지 않는 경우 심폐소생술 습득 효율이 저하되는 문제점이 존재한다. 한편, 강사와의 화상 통화를 이용하여 원격 심폐소생술 훈련을 진행하는 경우 화상 통화 시스템 자체의 한계로 인하여 교육생의 심폐소생술을 정확히 평가할 수 없는 문제점이 존재한다.
따라서, 원격 심폐소생술 훈련 제공 시 필수적으로 요구되는 실시간 피드백(real-time feedback) 등 교육 효율을 향상시킬 수 있는 요소를 제공할 수 있도록, 새로운 원격 심폐소생술 훈련 방법의 제안이 필요하다.
본 개시의 실시예는 데이터 전송 경로(data transmission path)를 분할함으로써 실시간 피드백(real-time feedback)이 가능한 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 심폐소생술 훈련장치가 산출한 기준 데이터를 사용자 단말과 공유함으로써 심폐소생술 훈련장치와 사용자 단말 간의 일치 정확도를 향상시키는 방법을 제공하는 데 다른 주된 목적이 있다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 강사 단말이 복수의 사용자 단말로부터 수신한 훈련 데이터를 이용하여 각각의 사용자 단말 간의 경쟁을 제공하는 데 다른 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법에 있어서, 영상 데이터 수집부를 이용하여 사용자 영상 데이터를 수집하는 과정; 심폐소생술 훈련장치로부터 1차 데이터(primary data)를 수집하는 과정; 상기 1차 데이터를 이용하여 사용자피드백 또는 훈련 데이터를 산출하는 과정; 서버를 이용하여 강사 단말(instructor terminal)에게 사용자 데이터를 송신하는 과정; 및 상기 서버를 이용하여 상기 강사 단말로부터 강사데이터를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법에 있어서, 복수의 사용자 단말로부터 수신한 훈련 데이터를 기초로 각각의 사용자 단말에 대한 소생률 점수를 산출하는 과정; 상기 소생률 점수를 기초로 각각의 사용자 단말 간의 순위를 결정하는 과정; 및 상기 순위를 기초로 각각의 사용자 단말 간의 경쟁을 실시간으로 제공하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법을 제공한다.
본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 방법이 포함하는 각 과정을 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 하나 이상의 기록매체에 각각 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 개시의 실시예에 의하면, 사용자의 심폐소생술 영상 및 강사 피드백 데이터가 디스플레이 상에 실시간으로 제공됨으로써, 강사가 사용자에게 보다 명확한 피드백을 제공하여 원격지에서의 심폐소생술 교육 효과가 현저히 향상되는 효과가 있다.
도 1은 원격 심폐소생술 훈련에 이용되는 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 심폐소생술 훈련장치와 사용자 단말이 각각 산출한 데이터의 일치 정확도(matching accuracy)를 향상시키는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 사용자의 원격 심폐소생술 훈련 영상 및 강사 피드백 데이터가 디스플레이 상에 실시간으로 표시된 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 원격 심폐소생술 훈련의 기록 시간을 설정하는 화면 및 해당 기록 시간이 종료된 이후 제공되는 훈련 결과 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 요약 테이블 및 결과 그래프를 이용하여 훈련 결과를 제공하는 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 복수의 사용자에 대한 강사 피드백 데이터가 표시되는 셀의 타입에 따른 강사 단말의 피드백 화면을 각각 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 훈련 데이터 및 시간 데이터를 기초로 소생률 점수를 산출하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9 는 소생률 점수를 산출하기 위한 각각의 요소를 그래프의 형태로 나타낸 예시도이다.
도 10은 각각의 사용자 단말에 대한 소생률 점수를 기초로 디스플레이 상에 복수의 사용자 단말 간의 경쟁을 표시한 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11은 심폐소생술 훈련장치가 광대역 통신망을 이용하여 강사 단말이 데이터를 송수신하는 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 심폐소생술 훈련장치, 사용자 단말 및 강사 단말이 광대역 통신망을 이용하여 데이터를 송수신하는 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 13은 심폐소생술 훈련장치가 거리로부터 기준 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 사용자가 심폐소생술 훈련장치를 이용하여 심폐소생술 훈련 세션을 수행하는 모습 및 심폐소생술 훈련장치로부터 제공되는 피드백을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '쪋부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
최근 사용자(user)와 강사(instructor)가 직접 대면(face-to-face)하지 않고 원격지(remote site)에서 교육을 제공하기 위한 기술이 발전하고 있다. 본 개시의 일 실시예의 경우, 유선통신(wired communication) 및 무선통신(wireless communication)을 이용하여 실시간(real-time)으로 원격 심폐소생술 훈련을 제공할 수 있는 새로운 방법을 제안한다.
보다 자세하게는, 데이터의 유형 및 통신 환경(communication environment)에 따라 데이터 전송 경로(data transmission path)를 다르게 결정함으로써 통신 지연(latency)을 감소시키고 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있는 실시간 교육 환경 제공 방법을 제안한다.
한편, 본 개시의 일 실시예에 따른 통신 방식은 심폐소생술 훈련 분야에 한정하여 이용되는 것으로 기재하고 있으나, 이는 예시적인 것으로서, 피지컬 피트니스(physical fitness)를 포함하는 원격 헬스케어 교육(remote health-care education) 및 임상 술기 시뮬레이션(clinical skill simulation)을 포함하는 원격 의료 교육(remote medical education)에도 적용될 수 있다.
첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 발명의 설명은 본 개시의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명의 기술적 사상이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.
도 1은 원격 심폐소생술 훈련에 이용되는 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
심폐소생술 훈련장치(CPR training device, 100)는 센서(sensor, 102), 신호처리부(signal processing unit, 104), 통신부(communication unit, 106) 및 인터페이스부(interface unit, 108)를 전부 또는 일부 포함한다.
도 1에 도시된 심폐소생술 훈련장치(100)는 본 개시의 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 심폐소생술 훈련장치(100)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예컨대, 심폐소생술 훈련장치(100)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(power supply unit, 미도시)가 추가될 수 있으며, 전원 공급부(미도시)는 반복적인 충전 및 방전이 가능한 2차전지(rechargeable battery)를 이용하여 구현할 수 있다. 다른 실시예에서, 심폐소생술 훈련장치(100)는 인터페이스부를 포함하지 않고 센서(102), 신호처리부(104) 및 통신부(106)만을 포함하여 동작할 수도 있다.
센서(102)는 사용자의 심폐소생술 훈련에 따른 거리(distance) 및 기압(air pressure) 중 적어도 하나를 측정하여 로 데이터(raw data)를 생성한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 센서(102)는 적외선(IR) 영역 파장의 빛을 이용하여 거리를 측정하는 적외선 센서 또는 기압을 측정하는 기압 센서(air pressure sensor)일 수 있으며, 로 데이터는 적외선 센서로부터 측정된 거리 데이터 또는 기압 센서로부터 측정된 압력 데이터를 포함할 수 있다. 한편, 적외선 센서는 예컨대 ToF 센서(Time of Flight sensor)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
신호처리부(104)는 센서(102)로부터 생성된 로 데이터를 처리하여 기준 거리(base distance) 및 기준 기압(base air pressure) 중 적어도 하나에 관한 데이터를 포함하는 1차 데이터(primary data)를 산출한다.
도 13은 심폐소생술 훈련장치가 거리로부터 기준 거리를 산출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
신호처리부(104)는 센서(102)로부터 측정된 거리를 수집한다(S1300). 신호처리부(104)는 측정 거리와 기준 거리의 크기를 비교한다(S1302). 센서(102)로부터 처음 측정된 거리를 과정 S1302에 따라 기준 거리와 비교하는 경우, 기준 거리는 기 설정된 초기값을 의미하며, 기준 거리의 초기값은 실시 형태에 따라 다르게 설정될 수 있다. 신호처리부(104)는 측정 거리가 기준 거리보다 값이 큰 경우 기준 거리 값을 현재 측정된 거리의 값으로 갱신한다(S1304). 신호처리부(104)는 측정 거리가 기준 거리보다 값이 작은 경우 거리 버퍼(distance buffer)에 측정 거리를 추가한다(S1306). 이 때, 거리 버퍼는 거리 값을 일시적으로 저장하는 메모리일 수 있다. 신호처리부(104)는 거리 버퍼에 저장된 측정 거리 값을 기초로, 최근 측정된 거리 값이 기 설정된 범위 이내인지 여부, 즉 측정된 거리 값이 변동되지 않을 정도로 안정적인지 여부를 판단한다(S1308). 신호처리부(104)는 최근 측정된 거리값이 안정적이라고 판단할 경우, 기준 거리 값을 거리 버퍼 내에 추가된 측정 거리의 평균 값으로 갱신하고, 거리 버퍼를 비움으로써 초기화한다(S1310, S1312). 신호처리부(104)는 최근 측정된 거리값이 안정적이지 않다고 판단할 경우 도 13의 각 과정을 반복적으로 수행하여 기준 거리를 산출한다. 한편, 신호처리부(104)는 도 13에 도시된 바와 유사한 과정에 따라 센서(102)로부터 측정된 로 데이터를 이용하여 초기화(initialization)를 위한 기준 기압을 산출할 수 있으며, 신호처리부(104)가 기준 기압을 산출하는 구체적인 방법은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 도 13으로부터 충분히 유추할 수 있는 바, 더 이상의 설명은 생략한다.
인터페이스부(108)는 신호처리부(104)로부터 산출된 1차 데이터를 이용하여 사용자에게 피드백을 제공한다. 인터페이스부(108)가 제공하는 피드백은, 예컨대 스피커를 이용한 청각 피드백(auditory feedback), 진동을 이용한 촉각 피드백(haptic feedback) 또는 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 시각 피드백(visual feedback) 중 적어도 하나일 수 있다.
도 14는 사용자가 심폐소생술 훈련장치를 이용하여 심폐소생술 훈련 세션을 수행하는 모습 및 심폐소생술 훈련장치로부터 제공되는 피드백을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 사용자가 심폐소생술 훈련장치(100)를 이용하여 훈련을 수행하는 경우, 훈련 수행 능력에 따라 심폐소생술 훈련장치(100)로부터 다양한 피드백이 제공될 수 있다.
도 14의 (b)를 참조하면, 사용자의 심폐소생술 훈련 수행에 대하여 심폐소생술 훈련장치(100)가 청각 피드백을 제공하는 예시가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 심폐소생술 훈련장치(100)가 사용자의 유효 시행을 카운트하는 경우, 즉 사용자의 압박 및 이완에 따른 거리 변화가 기 설정된 기준치를 초과하는 것으로 판단하는 경우, 사용자에게 소리의 형태로 현재 훈련 수행 상태에 관한 피드백을 제공할 수 있다. 이 때, 훈련 수행 상태에 관한 피드백은 사용자의 훈련 수행이 적절하다는 피드백 또는 적절하지 않다는 피드백을 포함한다. 심폐소생술 훈련장치(100)가 제공하는 청각 피드백의 형태는 실시 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 14의 (c)를 참조하면, 사용자의 심폐소생술 훈련 수행에 대하여 심폐소생술 훈련장치(100)가 촉각 피드백을 제공하는 예시가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 심폐소생술 훈련장치(100)가 기 설정된 기준 횟수를 초과하는 유효 시행을 카운트하는 경우, 사용자에게 촉각 피드백을 제공할 수 있다. 기 설정된 기준 횟수는 10 내지 20회의 범위, 바람직하게는 15회인 것으로 설정될 수 있고, 사용자에게 제공되는 촉각 피드백은 기 설정된 강도(intensity)의 진동일 수 있다.
도 14의 (d)를 참조하면, 사용자의 심폐소생술 훈련 수행에 대하여 심폐소생술 훈련장치(100)가 시각 피드백을 제공하는 예시가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 심폐소생술 훈련장치(100)가 기 설정된 기준 횟수를 초과하는 유효 시행을 연속적으로 카운트하는 경우, 사용자에게 시각 피드백을 제공할 수 있다. 예컨대, 기 설정된 기준 횟수는 10 내지 20회의 범위에서 설정될 수 있고, 사용자에게 제공되는 시각 피드백은 LED를 포함하는 발광부(미도시)로부터 심폐소생술 훈련장치(100)의 측면을 순환하는 형태로 빛이 방출될 수 있다. 다른 실시예에서, 심폐소생술 훈련장치(100)가 디스플레이를 포함하는 경우, 심폐소생술 훈련장치(100)가 실시간으로 사용자에게 훈련 수행 능력에 대한 시각 피드백을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 다양한 형태로 제공되는 피드백을 이용하여 심폐소생술 훈련에 대한 사용자의 흥미를 고취시키고 훈련 효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 도 14에 도시된 심폐소생술 훈련장치(100)는 사용자가 독립적인 장치를 이용하여 심폐소생술 훈련을 수행하는 예시를 설명하기 위한 것이고, 심폐소생술 훈련장치(100)의 형태는 이에 제한되지 않으며, 훈련용 마네킹에 부착되는 훈련 키트 등의 형태로 구현될 수 있다.
통신부(106)는 센서(102)로부터 생성된 로 데이터 및 신호처리부(104)로부터 산출된 1차 데이터를 사용자 단말(110)에게 송신한다. 본 개시의 일 실시예에 있어서, 통신부(106)는 BLE 모듈(Bluetooth Low Energy module)일 수 있다. 심폐소생술 훈련장치(100)와 사용자 단말(110)은 BLE 모듈을 이용하여 페어링(pairing)된 상태로 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
본 개시의 다른 실시예에서, 통신부(106)는 광대역 통신망(broadband network)을 이용하여 BaaS(Backend as a Service)와 같은 클라우드 서버(cloud server)와 통신할 수 있는 USIM(Universal Subscriber Identity Module)일 수 있다.
도 11은 심폐소생술 훈련장치가 광대역 통신망을 이용하여 강사 단말이 데이터를 송수신하는 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 심폐소생술 훈련장치, 사용자 단말 및 강사 단말이 광대역 통신망을 이용하여 데이터를 송수신하는 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 11을 참조하면 심폐소생술 훈련장치(100)가 통신부(106), 예컨대 USIM을 이용하여 광대역 통신망을 경유함으로써, 강사 단말(128)과 데이터를 송수신할 수 있게 된다. 일 실시예에서, 심폐소생술 훈련장치의 신호처리부(104)는 훈련 데이터 산출 알고리즘을 이용하여 사용자의 심폐소생술 훈련에 대한 피드백을 제공하기 위한 데이터를 생성할 수 있다. 이로써, 사용자 단말(110)을 경유하지 않고 복수의 심폐소생술 훈련장치(100)와 복수의 강사 단말(128) 간에 빠르고 신뢰도 높은 데이터 교환이 가능해지며, 원격 심폐소생술 훈련 및 평가 효율을 현저히 상승시킬 수 있다.
도 12를 참조하면 심폐소생술 훈련장치(100)가 통신부(106), 예컨대 USIM을 이용하여 광대역 통신망을 경유함으로써, 복수의 사용자 단말(110) 및 강사 단말(128)과 웹 인터페이스(web interface)를 통한 실시간 데이터 송수신이 가능하게 된다. 심폐소생술 훈련장치(100)가 광대역 통신망을 이용하여 사용자 단말(110) 및 강사 단말(128)과 데이터를 송수신하는 경우에도 통신부(106)가 포함하는 BLE 모듈을 이용하여 사용자 단말(110)과 페어링한 상태로 데이터를 송수신할 수 있다.
한편, 심폐소생술 훈련장치(100)는 심폐소생술 훈련용 마네킹(manikin)에 부착 가능한 장치 또는 독립적으로 심폐소생술 훈련을 수행할 수 있는 장치일 수 있다.
사용자 단말(user terminal, 110)은 통신부(communication unit, 112), 제어부(control unit, 114), 데이터 저장부(data storage unit, 116), 영상 데이터 수집부(video data collecting unit, 118) 및 인터페이스부(interface unit, 120)를 전부 또는 일부 포함한다.
도 1에 도시된 사용자 단말(110)은 본 개시의 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 사용자 단말(110)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예컨대, 사용자 단말(110)은 사용자 단말 영상 데이터 수집부(118)가 수집한 영상 데이터를 이용하여 사용자 자세를 판단하는 학습부(learning unit)를 더 포함할 수 있다. 학습부는 텐서플로우(TensorFlow), 케라스(Keras) 또는 파이토치(PyTorch)와 같은 프레임워크를 이용하여 사용자 자세를 판단할 수 있으며, 학습부가 영상 데이터를 기초로 사용자 자세를 판단하는 구체적인 방법은 해당 기술분야에서 일반적인 바, 자세한 설명은 생략한다.
사용자 단말의 통신부(112)는 제1 서버(122), 제2 서버(124) 또는 제3 서버(126)를 이용하여 강사 단말(128)과 데이터를 송수신하거나 심폐소생술 훈련장치(100)와 데이터를 송수신한다. 사용자 단말의 통신부(112)는 이더넷(ethernet) 등의 유선통신(wired communication) 또는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA: infrared Data Association), 지그비(ZigBee), DLNA(Digital Living Network Alliance), WLAN(Wireless LAN), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE/LTE-A(Long Term Evolution/LTE-Advanced), Wi-Fi 다이렉트(direct)와 같은 무선 통신(wireless communication)을 위한 네트워크와 그를 위한 통신 규격 내지 프로토콜을 이용하여 구현될 수 있다.
사용자 단말 제어부(114)는 심폐소생술 훈련장치(100)로부터 수신한 데이터를 처리하여 압박 데이터(compression data) 또는 호흡 데이터(ventilation data) 및 압박 중지 시간을 포함하는 훈련 데이터(training data)를 산출한다. 실제 심폐소생술 수행 과정에서 흉부 압박이 중단되는 경우, 혈류가 멈추고 관상동맥 관류압(coronary perfusion pressure)이 급격히 저하되어 환자의 소생 가능성이 현저히 감소한다. 흉부 압박이 중단되는 압박 중지(compression pause) 시간은 제세동기(defibrillator)의 사용 또는 전문 기도유지 기구(supraglottic airway device)의 삽입 등 특정한 중재술(intervention)이 필요한 경우를 제외하고는 심폐소생술 1세트 당 최대 10초 이내로 제한되어야 한다. 따라서 사용자 단말 제어부(114)는 사용자가 압박 및 이완을 지속적으로 반복하고 있는지에 대한 평가 지표로써, 1세트의 압박 및 호흡 훈련시간을 의미하는 단일 세트 시간 중에서 사용자가 인공호흡을 준비하거나 실시하는 과정에서 소요되는 압박 중지 시간을 산출한다. 사용자 단말 제어부(114)는 산출된 압박 중지 시간이 지나치게 긴 경우 사용자 단말 인터페이스부(108)를 이용하여 압박 및 이완을 계속해서 수행하도록 피드백을 제공할 수 있다. 압박 데이터는 압박 위치(compression position), 압박 깊이(compression depth), 이완(recoil) 여부, 압박 속도(compression rate), 압박 횟수(number of compression) 및 압박 시간(compression time) 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다. 호흡 데이터(ventilation data)는 인공 호흡 횟수(number of ventilation), 인공 호흡량(artificial ventilation quantity) 및 호흡 시간(ventilation time) 중 적어도 하나에 관한 정보를 포함할 수 있다. 한편, 사용자 단말 제어부(114)는 훈련 데이터를 기초로 사용자에게 실시간으로 심폐소생술 훈련 수행에 대한 피드백을 제공하기 위한 사용자 피드백 데이터(user feedback data)를 생성할 수 있다.
사용자 단말 데이터 저장부(116)는 심폐소생술 훈련장치(100)로부터 수신한 데이터, 사용자 단말 제어부(114)의 처리에 따른 압박 데이터 또는 호흡 데이터, 강사 단말(128)로부터 수신한 데이터를 저장한다. 한편, 사용자 단말 데이터 저장부(116)는 장치 내에서 모듈로서 동작할 수도 있고, DAS(Direct Attached Storage), NAS(Network Attach Storage), SAN(Storage Area Network)와 같은 개별적인 기억장치로써 구현될 수도 있다.
사용자 단말 영상 데이터 수집부(118)는 카메라 및/또는 마이크를 이용하여 생성된 사용자의 영상 데이터 및/또는 사용자 음성 데이터를 실시간으로 수집한다. 카메라 및/또는 마이크는 사용자 단말(110)에 장착되거나 외부장치로서 사용자 단말 영상 데이터 수집부(118)에 사용자의 영상 및/또는 음성을 전송할 수 있다. 심폐소생술을 훈련하는 사용자의 영상 및/또는 음성은 사용자 단말 데이터 저장부(116)에 저장되거나 사용자 단말의 통신부(112)를 이용하여 강사 단말(128)에게 전송된다. 다른 실시예에서, 심폐소생술을 훈련하는 사용자의 영상은 사용자 단말의 통신부(112)를 이용하여 제3서버(126), 예컨대 미디어 서버에 저장될 수 있다. 이 때, 강사 단말(128)이 일정한 시간적 간격을 두고 제3서버(126)에 접근하여 사용자의 영상을 다운로드하고, 강사가 심폐소생술 훈련을 평가함으로써 원격 심폐소생술 훈련이 비동기식으로 제공될 수 있다.
사용자 단말 인터페이스부(108)는 사용자 단말 제어부(114)가 산출한 데이터 또는 강사 단말(128)로부터 수신한 데이터를 기초로 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 예컨대, 사용자에게 제공되는 피드백은 디스플레이를 이용한 시각 피드백(visual feedback), 스피커를 이용한 청각 피드백(auditory feedback) 또는 진동을 이용한 촉각 피드백(haptic feedback) 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 도 1에서는 강사 단말(128)과 데이터를 송수신하는 사용자 단말(110) 및 사용자 단말(110)과 데이터를 송수신하는 심폐소생술 훈련장치(100)가 각각 하나인 것으로 도시하고 있다. 하지만 본 개시는 예시적인 것으로서, 다른 실시예에서 복수의 사용자 단말(110) 및 심폐소생술 훈련장치(100)가 복수의 강사 단말(128)과 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 강사 단말(128) 이외에도 강사 단말(128)과 유사한 사용자 인터페이스를 포함하는 기관 단말(agency terminal, 미도시)이 웹 인터페이스를 이용하여 사용자 단말(110)과 데이터를 송수신할 수 있다. 이 때, 기관 단말(미도시) 또는 강사 단말(128)이 최상위 제어 권한을 가지고 사용자 단말(110)을 원격으로 제어할 수 있으며, 사용자 단말(110)과 연결된 기관 단말(미도시) 및 강사 단말(128)로부터 복수의 평가가 이루어질 수 있다.
제1 서버 내지 제3 서버(122 내지 126)는 사용자 단말 또는 강사 단말과 데이터를 송수신하거나 사용자 단말 또는 강사 단말로부터 수신한 데이터를 저장하기 위한 장치로서, 각각의 서버에 송수신되는 데이터의 유형에 따라 구분된다.
제1 서버(122)는 숫자, 텍스트, 저화질의 이미지 등 저용량 데이터를 전송하는 경우 이용되는 서버로서, 예컨대 BaaS(Backend as a Service: 서비스형 백엔드)와 같은 PaaS(Platform as a Service: 클라우드 서비스형 플랫폼)를 이용하여 구현될 수 있다. BaaS는 단기 저장이 가능하기에 단말 간에 지속적인 정보의 공유를 가능하게 하는 허브(hub)의 역할을 수행한다. 예컨대, 제1 서버(122)를 이용하여 사용자 단말(110)은 훈련 데이터를 강사 단말(128)에게 전송할 수 있고, 강사 단말(128)은 디브리핑 데이터(debriefing data) 또는 사용자 단말 제어 데이터(user terminal controlling data)를 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 단말 제어 데이터는 강사 단말(128)이 원격지로부터 사용자 단말(110)의 디스플레이 상에 표시되는 화면을 제어하기 위한 데이터를 의미한다. 다른 실시예에서, 사용자 단말 제어 데이터는 사용자가 단독으로 심폐소생술 훈련을 수행하는 경우, 복수의 사용자 단말(110)의 세션 설정(session settings), 예컨대 훈련 세션 진행시간, CPR 가이드라인, 환자 타입 및 점수화 요소 중 적어도 하나를 특정한 강사 설정(instructor settings)에 따라 통일시키기 위한 제어 데이터일 수 있다. 한편, 제1 서버(122)를 제공하는 네트워크가 과부하 상태인 경우 강사 단말(128) 또는 사용자 단말(110)은 선택적으로 저용량 데이터를 압축 패킷으로 송신하거나 대용량 데이터를 저용량 데이터로 변환하여 송신할 수 있다. 이때, 대용량 데이터로부터 변환된 저용량 데이터의 형태는 텍스트 및/또는 이미지 데이터일 수 있으나, 실시 형태에 따라 다양하게 변경될 수 있으며 이에 한정되지 않는다.
제2 서버(124)는 사용자 단말(110)과 강사 단말(128)이 P2P(Peer-To-Peer) 통신을 이용하여 데이터를 송수신하기 위하여 이용되는 서버이다. 본 개시의 일 실시예에 따른 P2P 통신은 웹 브라우저(web browser) 간에 별도의 플러그인의 도움 없이 데이터의 송수신이 가능하도록 설계된 API(Application Programming Interface)인 WebRTC(Web Real-Time Communication)를 이용하여 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않는다. P2P 통신 채널은 휘발성(volatile)을 갖기에 실시간(real-time) 정보교환이 요구되는 데이터를 송수신하는 경우 주로 이용된다. 일 실시예에서, 제2 서버(124)는 STUN(Session Traversal Utilities for NAT) 서버일 수 있으며, 사용자 단말(110)은 강사 단말(128)과의 P2P 통신을 이용하여 영상, 음성 또는 파일과 같은 대용량 데이터를 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 서버(124)는 TURN(Traversal Using Relays around NAT, RFC 5766) 서버일 수 있다. 네트워크 환경의 한계로 인하여 P2P 연결이 불가능한 경우, 사용자 단말(110)은 인터넷 상에서 중계 서버(Relay Server)의 역할을 수행하는 TURN 서버를 이용하여 대용량 데이터를 강사 단말(128)에게 전송할 수 있다.
제3 서버(126)는 강사 단말(128)이 강사 영상 데이터 및/또는 강사 음성 데이터를 사용자 단말(110)에게 전송하는 경우 사용되는 미디어 서버(Media Server)로서, 미디어 서버는 대용량 데이터를 취급하기에 강사 영상 데이터 및/또는 강사 음성 데이터를 복수의 사용자 단말(110)에게 전송할 수 있으며, 강사 단말(128)의 메모리 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 본 개시의 실시예에 따른 강사 영상 데이터는 네트워크의 상태에 따라 강사의 음성만을 포함하는 데이터 또는 강사의 음성 및 영상을 모두 포함하는 데이터를 의미할 수 있다.
강사 단말(instructor terminal, 128)은 통신부(communication unit, 130), 제어부(control unit, 132), 데이터 저장부(data storage unit, 134), 및 인터페이스부(interface unit, 136)를 전부 또는 일부 포함한다.
도 1에 도시된 강사 단말(128)은 본 개시의 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 강사 단말(128)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 예컨대, 강사 단말(128)은 카메라로부터 촬영된 강사 영상을 수집하는 강사 단말의 영상 데이터 수집부(video data collecting unit, 미도시)를 더 포함할 수 있다.
강사 단말의 통신부(130)는 제1 서버(122) 내지 제3 서버(126)를 이용하여 사용자 단말(110)과 데이터를 송수신하며, 사용자 단말의 통신부(112)와 같이 구현될 수 있다.
강사 단말 제어부(132)는 사용자 단말(110)로부터 수신한 훈련 데이터를 처리하여 실시간으로 강사 피드백 데이터(instructor feedback data)를 생성하고, 심폐소생술 훈련 또는 테스트가 종료되는 시점에 디브리핑 데이터(debriefing data)를 생성한다. 강사 피드백 데이터는 CPR 가이드라인을 기준으로 하여 사용자의 심폐소생술 훈련 세션 중 발생하는 압박, 이완 및 호흡을 포함하는 모든 행위의 수준을 평가하기 위한 데이터를 의미한다. 예컨대, 강사 피드백 데이터는 개별적인 압박 및 이완 수행에 대한 수준 판정, 인공 호흡 수행에 대한 수준 판정, 및 압박 또는 인공 호흡 진행 시간에 대한 판정 중 적어도 하나에 관한 데이터일 수 있다. 디브리핑 데이터는 강사 피드백 데이터를 기초로 하여 사용자의 심폐소생술 훈련 수행에 대한 종합적 정량 지표 또는 가이드라인을 의미한다. 예컨대, 세션 수행 주기의 적정 여부 평가를 위한 기준에 관한 주요 지표 통계, 세션 수행 점수, 세션 평가를 위한 기준 그래프, 세션 수행 에 대한 종합 점수, 종합 그래프 및 점수 향상을 위한 심폐소생술 교정 중 적어도 하나에 관한 데이터일 수 있다. 한편, CPR 가이드라인이란 AHA(American Heart Association: 미국 심장협회), ERC(European Resuscitation Council: 유럽심폐소생협회), ARC(Australian Resuscitation Council), SRFAC(Singapore Resuscitation and First Aid Council) 및 KACPR(Korean Association of Cardiopulmonary Resuscitation: 대한심폐소생협회) 중 적어도 하나로부터 제공되는 CPR 가이드라인 중 적어도 하나를 의미한다.
강사 피드백 데이터는 구체적으로 다음과 같은 데이터를 포함할 수 있다. 주기 판단 데이터(cycle determining data)는 압박 중지 시점으로부터 기 설정된 시간 이내에 새로운 압박이 감지된 경우 주기를 판단하는 데이터이다. 유효 압박횟수 데이터(effective compression counting data)는 기 설정된 범위의 압박 깊이, 압박 속도 및 이완 거리(recoil distance)에 부합하는 압박 데이터를 유효압박으로 카운트하기 위한 데이터이다. 압박 깊이 분류 데이터(compression depth classifying data)는 CPR 가이드라인으로부터 기 설정된 범위를 설정하고, 압박 데이터를 기 설정된 범위에 따라 분류하기 위한 데이터이다. 예컨대, 압박 데이터는 압박 깊이에 따라 강(strong), 중(good), 약(weak) 데이터 중 어느 하나로 분류될 수 있다. 다른 실시예에서, 압박 데이터는 앞박 깊이에 따라 적정(good) 또는 약(week) 데이터 중 어느 하나로 분류될 수 있다. 압박속도 분류 데이터(compression rate classifying data)는 CPR 가이드라인으로부터 기 설정된 범위를 설정하고, 압박 데이터를 기 설정된 범위에 따라 분류하기 위한 데이터이다. 예컨대, 압박 데이터는 압박속도에 따라 빠름(fast), 적정(adequate), 느림(slow) 데이터 중 어느 하나로 분류될 수 있다. 이완 판단 데이터(recoil determining data)는 CPR 과정에서 이완 여부를 판단하기 위한 데이터이다. 강사 단말 제어부(132)는 사용자의 압박 동작 이후 거리 센서(distance sensor)의 위치가 최대 압박 깊이(maximum compression depth)로부터 기 설정된 수치만큼 상승한 경우, 흉부가 이완된 것으로 판단한다. 예컨대, 이완 여부를 판단하기 위한 기 설정된 수치는 9 내지 11 mm 범위에서 결정될 수 있으며 CPR 가이드라인에 따라 변경될 수 있다. 압박 위치 판단 데이터(compression position determining data)는 사용자가 기 설정된 범위의 위치를 압박하는지 여부를 판단하는 데이터로서, 예컨대 강사 단말 제어부(132)는 사용자가 기 설정된 범위를 압박하는 경우 참(true) 값을 출력하고 압박위치가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 거짓(false) 값을 출력할 수 있다. 유효 호흡횟수 데이터(effective ventilation counting data)는 사용자의 인공 호흡(artificial ventilation)에 따른 압력이 기 설정된 범위 이내로서 적정 수준이라고 판단되는 경우, 각각의 호흡 데이터를 유효 호흡으로 카운트하기 위한 데이터이다. 다른 실시예에서, 유효 호흡횟수 데이터는 사용자의 인공 호흡에 따른 압력 및 인공 호흡 시간을 함께 고려하여 각각의 호흡 데이터를 유효 호흡으로 카운트하기 위한 데이터일 수 있다. 이 때, 사용자의 인공 호흡에 따른 압력 및 사용자의 인공 호흡 시간이 기 설정된 범위 내에 있는 경우 해당 호흡 데이터가 유효 호흡데이터로 카운트된다. 유효 호흡시간 데이터(effective ventilation time data)는 CPR 가이드라인에 따라 기 설정된 주기에 대하여 인공 호흡이 이루어지는지 여부를 판단하기 위한 데이터이다. 호흡량 분류 데이터(ventilation quantity classifying data)는 CPR 가이드라인으로부터 기 설정된 범위를 설정하고, 호흡 데이터를 기 설정된 범위에 따라 분류하기 위한 데이터이다. 예컨대, 호흡 데이터는 호흡량에 따라 강(strong), 중(medium), 약(weak) 데이터 중 어느 하나로 분류될 수 있다. 사용자의 인공 호흡량이 적정한 경우, 즉 호흡 데이터가 중(medium) 데이터로 분류되는 경우 해당 호흡 데이터가 유효 호흡으로 카운트될 수 있다.
강사 단말 데이터 저장부(134)는 강사 영상 또는 사용자 단말(110)로부터 수신한 데이터를 저장한다. 한편, 강사 단말 데이터 저장부(134)는 장치 내에서 모듈로서 동작할 수도 있고, DAS(Direct Attached Storage), NAS(Network Attach Storage), SAN(Storage Area Network)와 같은 개별적인 기억장치로써 구현될 수도 있다.
강사 단말 인터페이스부(108)는 사용자 단말(110)로부터 수신한 데이터 또는 강사 단말 제어부(132)가 산출한 데이터를 기초로 강사에게 피드백을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자에게 제공되는 피드백은 디스플레이를 이용한 시각 피드백(visual feedback), 스피커를 이용한 청각 피드백(auditory feedback) 또는 진동을 이용한 촉각 피드백(haptic feedback) 중 적어도 하나일 수 있다.
도 1에 도시된 원격 심폐소생술 훈련장치(100), 사용자 단말(110) 및 강사 단말(128)이 실시간으로 데이터를 송수신함으로써, 원격 심폐소생술 훈련 세션이 동기식(synchronous)으로 제공될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에서, 원격 심폐소생술 훈련 세션은 동기식이 아닌 비동기식(asynchronous)으로 제공될 수도 있다. 즉, 사용자가 심폐소생술 훈련장치(100) 및 사용자 단말(110)을 이용하여 심폐소생술 훈련 세션을 수행하고, 사용자 단말(110)이 훈련 데이터 및 훈련 결과를 산출하여 제1서버(122)에 업로드한 이후, 강사 단말(128)이 훈련 데이터 및 훈련 결과를 다운로드한다. 강사(instructor)가 사용자의 심폐소생술 훈련 수행 능력을 평가한 이후, 강사 단말(128)이 디브리핑 데이터를 생성하고 제1서버(122)를 경유하여 사용자 단말(110)에 디브리핑 데이터를 전송한다. 원격 심폐소생술 훈련을 비동기식으로 제공하는 경우, 대용량의 데이터를 실시간으로 송수신하지 않고 일정한 시간적 간격을 두고 제1서버(122)를 이용하여 데이터를 송수신하기에, 동기식으로 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 경우와 달리 데이터 전송 경로를 분할하지 않고도 원격 심폐소생술 훈련을 제공할 수 있게 된다. 또한, 사용자는 언제든 원하는 시간에 심폐소생술 훈련을 수행할 수 있고, 일정한 시간적 간격을 두고 강사로부터 정확한 평가를 받을 수 있게 되어 원격 심폐소생술 훈련의 효율을 현저히 향상된다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
사용자 단말(110)은 사용자 단말 영상 데이터 수집부(118)를 이용하여 카메라로부터 사용자 영상 데이터를 수집한다(S200).
사용자 단말(110)은 사용자 단말의 통신부(112)를 이용하여 심폐소생술 훈련장치(100)로부터 로 데이터 및 1차 데이터를 수집한다(S202). 로 데이터 및 1차 데이터는 도 1에서 설명한 바와 같으며, 중복된 설명은 생략한다.
사용자 단말(110)은 로 데이터 및 1차 데이터를 이용하여 사용자 피드백 또는 훈련 데이터를 산출한다(S204). 사용자 피드백은 사용자의 심폐소생술 훈련에 대한 실시간 피드백을 제공하기 위하여 사용자 단말(110)이 가공한 피드백 데이터를 의미하며, 훈련 데이터는 도 1에서 설명한 바와 같다.
사용자 단말(110)은 서버(200)를 경유하여 강사 단말(128)에 사용자데이터를 송신한다(S206). 예컨대, 사용자 단말(110)은 저용량 데이터에 해당하는 사용자 피드백 및 훈련 데이터는 제1 서버(122)를 이용하여 강사 단말(128)에 실시간으로 전송하고, 대용량 데이터에 해당하는 사용자 영상 데이터 및/또는 사용자 음성 데이터는 제2 서버(124)를 이용하여 강사 단말에 실시간으로 전송할 수 있다. 이처럼 사용자 영상 데이터 및/또는 사용자 음성 데이터와 사용자 피드백 및/또는 훈련 데이터가 동시에 강사 단말(128)에 전송됨으로써 강사가 실시간으로 복수의 사용자의 원격 심폐소생술 훈련을 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
사용자 단말(110)은 서버(200)를 경유하여 강사 단말(128)로부터 강사데이터를 수신한다(S208). 예컨대, 사용자 단말(110)은 강사 피드백 데이터 및 사용자 단말 제어 데이터는 제1 서버(122)를 경유하여, 강사 영상 데이터 및/또는 강사 음성 데이터는 제3 서버(126)를 경유하여 강사 단말(128)로부터 수신한다. 이처럼 데이터의 유형 및 통신 환경에 따라 데이터 전송 경로를 선택적으로 설정함으로써, 실시간으로 원격 심폐소생술 훈련 방법을 제공할 수 있게 된다. 또한, 대용량의 데이터를 실시간으로 송수신할 수 있도록 데이터 전송 경로를 분할함으로써, 복수의 사용자 단말(110)과 복수의 강사 단말(128)이 실시간으로 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 사용자의 원격 심폐소생술 훈련 영상 및 강사 피드백 데이터가 디스플레이 상에 실시간으로 표시된 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 강사 단말(128)이 포함하는 디스플레이 상에 복수의 사용자에 대한 강사 피드백 데이터가 셀(cell) 또는 격자(grid) 형태로 구분되어 표시될 수 있다. 이때, 특정 사용자로부터 산출된 복수의 강사 피드백 데이터 중에서 어느 하나가 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 해당 사용자의 셀에 기 설정된 색깔의 테두리가 표시될 수 있는데, 이로써 사용자의 심폐소생술 훈련에 대한 명확한 피드백이 실시간으로 제공된다.
도 4의 (b) 및 (c)를 참조하면, 강사는 특정 사용자의 셀을 선택하여 해당 사용자의 원격 심폐소생술 훈련 영상 및 강사 피드백 데이터를 실시간으로 확인할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같은 원격으로 실시간 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법에 따라 사용자의 심폐소생술 영상 및 강사 피드백 데이터가 동시에 제공됨으로써, 강사가 보다 명확한 피드백을 제공하여 원격지에서의 심폐소생술 교육 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
도 5는 원격 심폐소생술 훈련의 기록 시간을 설정하는 화면 및 해당 기록 시간이 종료된 이후 제공되는 훈련 결과 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 강사 단말(128)이 센서(102)의 압박 및 기압 측정 시간을 의미하는 기록시간(logging time)을 설정하고, 사용자가 훈련을 시작하는 경우 센서(102)는 훈련 시작 시간으로부터 기록시간이 경과할 때까지 압박 및 기압을 측정하고, 측정한 데이터를 기초로 하여 로 데이터를 생성한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 사용자 단말(110)은 로 데이터를 기초로 훈련 데이터를 산출하고, 강사 단말(128)은 훈련 데이터를 기초로 강사 피드백 데이터를 산출한다. 도 5의 (b)는 사용자의 심폐소생술 훈련 중에 실시간으로 제공되는 강사 피드백 데이터를 예시적으로 도시한다.
도 5의 (c)를 참조하면, 기록시간이 경과되어 훈련이 종료되는 경우, 강사 피드백 데이터를 기초로 산출된 디브리핑 데이터가 수치의 형태로 제공된다. 이와 같이 강사 피드백 데이터를 이용하여 기록시간 동안의 평균적인 훈련 성취도를 점수의 형태로 제공함으로써, 사용자의 흥미를 유발하고 사용자의 성취도를 정확히 평가하여 원격 심폐소생술 교육의 질을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
도 6은 요약 테이블 및 결과 그래프를 이용하여 훈련 결과를 제공하는 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 요약 테이블 상에는 압박 결과, 호흡 결과 및 압박 중단 시간 중 적어도 하나가 표시될 수 있다. 압박 결과는 압박 정확도, 압박 깊이, 이완 여부, 이완 판단 데이터, 유효 압박횟수 데이터, 압박 속도, 압박 시간 및 적정 압박정보 판별 중 적어도 하나를 포함한다. 호흡 결과는 인공 호흡량, 호흡 정확도, 호흡 시간 및 적정 호흡정보 판별 중 적어도 하나를 포함한다. 압박 중지(compression pause) 시간은 사용자가 훈련 세션을 수행하는 동안 기 설정된 시간 이상으로 압박을 수행하지 않은 시간을 의미한다. 또한 압박 데이터, 호흡 데이터 및 압박 중단 시간은 전체 훈련 세션에 대한 평균값으로 표시될 수 있고, 각각의 훈련 세션에 대한 수치가 개별적으로 표시될 수도 있다. 이때, 훈련 세션은 일정한 주기에 따라 구분된 각각의 심폐소생술 훈련을 의미한다. 한편, 결과 그래프 상에는 각각의 훈련 세션 별로 압박 결과 및 호흡 결과에 대한 수치가 그래프의 형태로 제공된다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 복수의 사용자에 대한 강사 피드백 데이터가 표시되는 셀의 타입에 따른 강사 단말의 피드백 화면을 각각 설명하기 위한 예시도이다.
도 7의 (a)는 소형 화면, 도 7의 (b)는 중형 화면, 도 7의 (c)는 대형 화면으로 지칭할 수 있으며, 각각의 화면은 포함하는 데이터의 수에 따라 구분할 수 있다.
소형 화면은 심폐소생술 훈련장치(100)의 고유 ID, 강사 단말(128)의 디스플레이 상에서의 사용자의 셀 번호 및 사용자의 압박 또는 호흡에 대한 텍스트 형태의 피드백을 포함한다. 중형 화면은 소형 화면 상의 데이터에 더하여 사용자 이름, 훈련 세션의 번호 및 막대 그래프 형태의 피드백을 포함한다. 대형 화면은 중형 화면 상의 데이터에 더하여 원형 그래프 형태의 피드백을 포함한다. 이처럼 원격으로 연결되는 사용자 단말(110)의 수에 따라 강사 단말(128)의 디스플레이가 포함하는 데이터를 다르게 구성함으로써, 원격 심폐소생술 훈련 환경에 대응하여 훈련 결과를 명확하게 제공할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 심폐소생술 훈련장치(100)와 사용자 단말(110)이 각각 산출한 데이터의 일치 정확도(matching accuracy)를 향상시키는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
심폐소생술 훈련장치(100)와 사용자 단말(110)은 무선 통신 모듈(wireless communication module)을 이용하여 서로 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 무선 통신 모듈은 BLE 모듈(Bluetooth Low Energy module)일 수 있으며, 심폐소생술 훈련장치(100) 및 사용자 단말(110)가 각각의 장치에 포함된 BLE 모듈을 이용하여 서로 페어링(pairing)된 상태로 데이터를 송수신할 수 있다. BLE 통신 방식에 있어서, 별도의 페어링 절차 없이 송신 단말(transmitting terminal)이 애드버타이징 패킷(advertising packet)을 전송하고 수신 단말(receiving terminal)이 패킷을 수신하는 애드버타이징 방식은 데이터 손실(data loss) 및 통신 지연(latency)의 위험이 크다. 반면, 본 개시의 실시예에 따른 BLE 통신은 심폐소생술 훈련장치(100)와 사용자 단말(110)이 인증 과정을 거쳐 페어링 된 이후에 데이터를 송수신함으로써, 통신 지연 및 데이터 손실이 현저히 감소하는 효과가 있다.
심폐소생술 훈련장치(100)는 센서(102)로부터 측정된 로 데이터를 사용자 단말(110)에 송신한다(S300). 도 1에서 설명한 바와 같이, 로 데이터는 센서(102)로부터 측정된 거리 또는 압력을 포함할 수 있다.
심폐소생술 훈련장치(100)는 센서(102)로부터 측정된 로 데이터를 이용하여 기준데이터를 산출한다(S302). 기준데이터는 도 13에 도시된 순서도에 따라 산출된 기준 거리(base distance) 및 유사한 방식에 따라 산출된 기준 기압(base air pressure)에 관한 데이터를 포함한다.
심폐소생술 훈련장치(100)는 산출된 기준데이터를 사용자 단말(110)에 송신한다(S304). 센서(102)를 이용하여 훈련 데이터를 산출하는 경우, 센서 자체의 특성 상 오차가 발생할 수 있기에, 기준 데이터를 실시간으로 계산함으로써 오차를 보정해야 할 필요성이 있다. 심폐소생술 훈련장치(100) 및 사용자 단말(110)이 각각 센서(102)로부터 측정된 로 데이터를 이용하여 기준 데이터를 산출하는 종래 방식의 경우, 로 데이터가 전송되는 시점의 차이로 인하여 각각 산출된 기준 데이터의 일치 정확도(matching accuracy)를 보장할 수 없다. 반면, 도 3에 도시된 바와 같이 심폐소생술 훈련장치(100)가 기준 데이터를 산출하고, 심폐소생술 훈련장치(100) 및 사용자 단말(110)이 페어링 된 상태로 기준 데이터를 공유하는 경우, 기준 데이터의 일치 정확도를 보장할 수 있게 된다.
한편, 심폐소생술 훈련장치(100)는 도 13에 도시된 순서도와 같은 방식으로 기준 데이터가 갱신되는 경우에 사용자 단말(110)에 기준 데이터를 송신한다. 즉, 심폐소생술 훈련장치(100)는 센서로부터 측정된 거리를 이용하여 산출된 기준 거리 또는 센서로부터 측정된 압력을 이용하여 산출된 기준 기압이 변경될 때마다 사용자 단말(110)에 갱신된 기준 데이터를 전송하고, 기준 데이터가 일정하게 유지되는 경우에는 사용자 단말(110)에 로 데이터만을 일정한 주기로 전송한다. 따라서 도 3에 도시된 순서도는 심폐소생술 훈련장치(100)가 산출한 기준 데이터가 갱신되는 경우 사용자 단말(110)과 기준 데이터를 공유함으로써, 기준 데이터의 일치 정확도를 보장하기 위한 방법을 도시한 것이며, 기준 데이터의 일치 정확도를 보장하기 위한 방법이 포함하는 각 과정의 순서는 실시 형태에 따라 변경될 수 있다.
사용자 단말(110)은 심폐소생술 훈련장치(100)로부터 수신한 로 데이터 및 기준 데이터를 이용하여 훈련 데이터를 산출한다(S306). 이처럼 사용자 단말(110)이 직접 기준 데이터를 산출하지 않고, 심폐소생술 훈련장치(100)가 산출한 기준 데이터를 공유함으로써 심폐소생술 훈련장치(100)와 사용자 단말(110) 간 기준 데이터의 일치 정확도가 현저히 향상되는 효과가 있다.
다른 실시예에서, 심폐소생술 훈련장치(100)는 산출된 데이터를 이용하여 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 예컨대, 사용자에게 제공되는 피드백은 스피커를 이용한 청각 피드백(auditory feedback), 진동을 이용한 촉각 피드백(haptic feedback) 또는 LED(Light Emitting Diode) 또는 디스플레이를 이용한 시각 피드백(visual feedback) 중 적어도 하나일 수 있다.
도 8은 훈련 데이터 및 시간 데이터를 기초로 소생률 점수를 산출하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 9의 (a) 내지 (c)는 소생률 점수를 산출하기 위한 각각의 요소를 그래프의 형태로 나타낸 예시도이다.
이하, 도 8 및 도 9의 (a) 내지 (c)를 참조하여, 강사 단말(128)이 복수의 사용자 단말(110)로부터 수신한 훈련 데이터 및 시간 데이터를 기초로 각각의 사용자 단말 간의 경쟁을 제공하는 방법을 설명한다.
강사 단말(128)은 복수의 사용자 단말(110)로부터 수신한 훈련 데이터를 기초로 각각의 사용자 단말(110)에 대한 소생률 점수를 산출하고, 소생률 점수를 기초로 각각의 사용자 단말(110) 간의 순위를 결정하여, 결정된 순위를 기초로 각각의 사용자 단말(110) 간의 경쟁을 실시간으로 제공한다.
도 8을 참조하면, 강사 단말 제어부(132)는 압박 데이터를 이용하여 압박 당 심박출량을 산출하고, 호흡 데이터 및 시간 데이터를 이용하여 압박 시 산소포화도를 산출하여 압박 당 뇌 내 산소 공급량 및 뇌 내 산소농도를 산출한다. 이때, 산출된 압박 당 뇌 내 산소 공급량을 소생률 점수(resuscitation rate point)로 지칭할 수 있다.
심박출량(cardiac output)은 인체의 심장 내 좌심실로부터 대동맥으로 방출되는 분당 혈액량을 의미하며, 본 개시의 일 실시예에 따른 압박 당 심박출량(cardiac output per compression)은 사용자의 압박 수행 능력에 대한 지표가 된다. 한편, 심박출량의 단위는 일반적으로 mL/min 를 사용한다.
심폐소생술 훈련 세션 중 사용자가 압박을 수행하는 경우 심장으로부터 혈액이 방출되는 것으로, 이완을 수행하는 경우 심장 내에 혈액이 유입되는 것으로 가정한다. 또한, 1회의 압박 및 이완을 수행하는 경우 일반적으로 21 내지 22 mL의 혈액이 순환되며, 1회의 압박 및 이완을 수행하는 경우 22 mL의 혈액이 순환되는 경우 압박 당 심박출량은 수학식 1을 기초로 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000001
이때,
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000002
는 압박 당 심박출량,
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000003
는 압박 수행 시 최대 압박 깊이(maximum compression depth),
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000004
은 이완 깊이(recoil depth), 즉 이완 수행 시 기준 거리(base distance)로부터 떨어진 길이를 의미하고, a 및 b는 기 설정된 상수로서, 실시 형태에 따라 다양한 수치로 설정될 수 있다. 예컨대, a는 최대 점수에 해당하는 계수이며, b는 최대 압박 깊이와 이완 깊이의 차이 값을 1로 정규화하기 위한 압박 깊이 계수(compression depth coefficient)일 수 있다.
한편, 압박 속도(compression rate)가 지나치게 빠른 경우 이완을 통하여 심장 내에 혈액이 유입되기 위한 시간이 충분히 주어지지 않아 심박출량이 오히려 감소할 수 있다.
도 9의 (a)는 압박 속도를 의미하는 CPM(Compression Per Minute: 분 당 압박)의 수치에 따라 심박출량 계수(cardiac output coefficient 또는 CPM Factor)가 감소하는 그래프를 도시한 예시도이다.
CPM이 1부터 증가하는 경우 기 설정된 수치의 CPM까지는 심박출량 계수가 1로 유지되기에 심박출량이 비례하여 증가한다. 그러나 기 설정된 수치의 CPM을 초과하는 경우 심박출량 계수가 급격히 감소하기에 심박출량이 비례하여 증가하지 않게 된다.
도 9의 (b)는 심박출량 계수를 기초로 보정된 압박 당 심박출량을 CPM의 수치에 따라 도시한 예시도이다.
도 9의 (b)를 참조하면 기 설정된 수치의 CPM까지는 증가하는 압박 속도에 비례하여 심박출량이 증가하지만, 기 설정된 수치의 CPM을 초과하는 경우 심박출량이 오히려 감소하게 된다.
도 9의 (c)는 시간 지연에 따라 산소포화도가 감소하는 그래프를 나타낸 예시도이다.
산소포화도(saturation of percutaneous oxygen: SpO 2)는 인체의 동맥혈 내에 포화된 산소량을 나타내는 지표로서, 산소포화도가 높을수록 심장근육 조직에 전달되는 산소량이 많아지고, 환자의 소생률이 높아지게 된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 산소포화도는 심폐소생술 훈련이 수행되지 않는 경우 수학식 2를 기초로 시간 지연에 따라 기하급수적으로 감소하는 것으로 설정된다.
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000005
이때, t는 시간 데이터를 의미하고, 1부터 차례로 증가하는 자연수의 형태로 입력될 수 있다. c는 시간에 따라 기하급수적으로 감쇠하는 산소포화도를 표현하기 위하여 기 설정된 상수이며, 실시 형태에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.
한편, 심폐소생술 훈련 세션에서 사용자의 인공 호흡이 수행되는 경우, 산소의 공급으로 인하여 산소포화도가 증가하기에, 강사 단말 제어부(132)는 사용자 단말(110)로부터 수신한 호흡데이터 및 시간 데이터를 기초로 시간에 따른 SpO 2(산소포화도 또는 산소농도)를 산출한다.
강사 단말 제어부(132)는 보정된 압박 당 심박출량 및 압박 시 산소포화도를 기초로 수학식 3에 따라 소생률 점수를 산출한다.
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000006
이 때,
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000007
는 x번째 압박에 대한 심박출량,
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000008
는 x번째 압박이 시작되는 시점의 산소포화도,
Figure PCTKR2020017264-appb-img-000009
은 1 내지 n번째 소생률 점수의 합계를 의미한다.
도 10은 각각의 사용자 단말에 대한 소생률 점수를 기초로 디스플레이 상에 복수의 사용자 단말 간의 경쟁을 표시한 화면을 설명하기 위한 예시도이다.
사용자가 훈련 세션 동안 심폐소생술을 수행함에 따라 소생률 점수가 누적되어 증가하고, 소생률 점수와 기 설정된 목표 점수의 비율에 따른 수치를 기초로 피드백이 제공된다.
강사 단말(128)이 사용자에게 피드백을 제공하는 경우, 디스플레이를 이용한 시각 피드백(visual feedback), 스피커를 이용한 청각 피드백(auditory feedback), 진동을 이용한 촉각 피드백(haptic feedback) 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 강사 단말 제어부(132)는 높은 소생률 점수를 기록한 사용자 단말(110) 및 사용자 단말(110)과 연결된 심폐소생술 훈련장치(100)로부터 기 설정된 음성 데이터가 출력되도록 제어할 수 있다. 다른 실시예에서, 강사 단말 제어부(132)는 높은 소생률 점수를 기록한 사용자 단말(110) 및 사용자 단말(110)과 연결된 심폐소생술 훈련장치(100)로부터 촉각적 피드백을 제공하는 진동이 출력되도록 제어할 수도 있다.
강사 단말(128)이 시각 피드백을 이용하여 각각의 사용자 단말(110) 간의 경쟁을 제공하는 경우 강사 단말(128) 또는 사용자 단말(110)이 포함하는 디스플레이 상에 달성률(achievement rate), 즉 소생률 점수와 기 설정된 목표 점수의 비율에 따른 수치가 표시될 수 있다.
도 10을 참조하면, 각각의 사용자 단말(110)의 달성률이 디스플레이 상에 실시간으로 표시되어 있다. 강사 단말 제어부(132)는 사용자 단말(110)의 달성률을 기초로 각각의 사용자 단말(110) 간의 순위를 결정하고, 높은 순위의 달성률을 기록한 사용자 단말(110)의 순위가 표시되도록 제어할 수 있다.
다른 실시예에서, 강사 단말 제어부(132)는 사용자 단말(110)의 순위에 따라 사용자 단말(110)의 달성률이 디스플레이 상에 표시되는 위치를 실시간으로 변경할 수도 있다. 이로써, 복수의 사용자 단말(110) 간의 경쟁이 실시간으로 시각화 되고, 심폐소생술 훈련에 대한 사용자의 흥미를 고취시킴과 동시에 사용자의 심폐소생술 습득 능력을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 과정 S200 내지 과정 S208, 과정 S300 내지 S306을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 기술적 사상을 일 실시예를 이용하여 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 2 및 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S200 내지 과정 S208, 과정 S300 내지 S306 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 2 및 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 설명되는 장치 및 방법의 다양한 구현예들은, 프로그램가능 컴퓨터에 의하여 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 프로그램가능 프로세서, 데이터 저장 시스템(휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 다른 종류의 저장 시스템이거나 이들의 조합을 포함함) 및 적어도 한 개의 커뮤니케이션 인터페이스를 포함한다. 예컨대, 프로그램가능 컴퓨터는 서버, 네트워크 기기, 셋탑 박스, 내장형 장치, 컴퓨터 확장 모듈, 개인용 컴퓨터, 랩탑, PDA(Personal Data Assistant), 클라우드 컴퓨팅 시스템 또는 모바일 장치 중 하나일 수 있다.
또한 본 명세서에 설명되는 장치 및 방법의 다양한 구현예들은, 디지털 전자 회로, 집적 회로, FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현예들은 프로그래밍가능 시스템상에서 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현되는 것을 포함할 수 있다. 프로그래밍가능 시스템은, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 그리고 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고 이들에게 데이터 및 명령들을 전송하도록 결합되는 적어도 하나의 프로그래밍가능 프로세서(이것은 특수 목적 프로세서일 수 있거나 혹은 범용 프로세서일 수 있음)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램들(이것은 또한 프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 혹은 코드로서 알려져 있음)은 프로그래밍가능 프로세서에 대한 명령어들을 포함하며 "컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체"에 저장된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 ROM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등의 비휘발성(non-volatile) 또는 비 일시적인(non-transitory) 매체 또는 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술적 사상을 실시예를 이용하여 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(부호의 설명)
100: 심폐소생술 훈련장치 102: 센서
104: 신호처리부 106: 통신부
108: 인터페이스부 110: 사용자 단말
112: 사용자 단말의 통신부 114: 사용자 단말 제어부
116: 사용자 단말 데이터 저장부 118: 사용자 단말 영상 데이터 수집부
120: 사용자 단말 인터페이스부 122: 제1 서버
124: 제2 서버 126: 제3 서버
128: 강사 단말 130: 강사 단말의 통신부
132: 강사 단말 제어부 134: 강사 단말 데이터 저장부
136: 강사 단말 인터페이스부 200: 서버
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
본 특허출원은 2020년 10월 06일 한국에 출원한 10-2020-0128923 호, 2020년 11월 30일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2020-0164138 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하며 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (18)

  1. 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법에 있어서,
    심폐소생술 훈련장치로부터 1차 데이터(primary data)를 수집하는 과정;
    상기 1차 데이터를 이용하여 사용자 피드백 데이터 또는 훈련 데이터를 산출하는 과정;
    서버를 경유하여 하나 이상의 강사 단말(instructor terminal)에게 사용자 데이터를 전송하는 과정; 및
    상기 서버를 경유하여 상기 강사 단말로부터 강사 데이터를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강사 단말에게 사용자 데이터를 전송하는 과정은,
    제1 서버를 경유하여 저용량 사용자 데이터를 전송하는 과정; 및
    제2 서버를 경유하여 대용량 사용자 데이터를 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 강사 단말로부터 강사 데이터를 수신하는 과정은,
    상기 제1 서버를 경유하여 저용량 강사 데이터를 수신하는 과정; 및
    상기 제2 서버를 경유하여 대용량 강사 데이터를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강사 단말에게 사용자 데이터를 전송하는 과정은,
    제1 서버를 경유하여 저용량 사용자 데이터를 전송하는 과정; 및
    제2 서버를 경유하여 대용량 사용자 데이터를 전송하는 과정을 포함하고,
    상기 강사 단말로부터 강사 데이터를 수신하는 과정은,
    상기 제1 서버를 경유하여 저용량 강사 데이터를 수신하는 과정; 및
    제3 서버를 경유하여 대용량 강사 데이터를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 저용량 사용자 데이터는, 상기 사용자 피드백 데이터 또는 상기 훈련 데이터이고,
    상기 대용량 사용자 데이터는, 사용자 음성 데이터 또는 사용자 영상 데이터이며,
    상기 저용량 강사 데이터는, 사용자 단말 제어 데이터이고,
    상기 대용량 강사 데이터는, 강사 음성 데이터 또는 강사 영상 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 데이터는 상기 심폐소생술 훈련장치 내 센서를 이용하여 수집된 로 데이터(raw data) 또는 로 데이터를 처리하여 산출한 기준 거리(base distance) 및 기준 기압(base air pressure)에 관한 기준 데이터인 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 심폐소생술 훈련장치로부터 산출된 기준 거리 또는 기준 기압이 변경되는 경우에만 상기 기준 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 심폐소생술 훈련장치로부터 로 데이터(raw data)를 수신하는 과정;
    상기 심폐소생술 훈련장치로부터 상기 심폐소생술 훈련장치가 상기 로 데이터를 이용하여 산출한 기준 데이터를 수신하는 과정; 및
    상기 로 데이터 및 상기 기준데이터를 이용하여 훈련 데이터를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 심폐소생술 훈련장치가 상기 로 데이터를 이용하여 기준 거리를 산출하는 과정은,
    센서로부터 측정된 측정 거리를 수집하는 과정;
    상기 측정 거리와 기준 거리를 비교하는 과정;
    상기 측정 거리가 상기 기준 거리보다 큰 경우, 상기 기준 거리를 상기 측정 거리의 값으로 갱신하는 과정;
    상기 측정 거리가 상기 기준 거리 이하인 경우, 상기 측정 거리를 거리 버퍼에 추가하고 최근 거리값이 안정적인지 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 최근 거리값이 안정적인 경우, 상기 기준 거리를 상기 거리 버퍼의 평균 값으로 갱신하고 거리 버퍼를 초기화하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 심폐소생술 훈련장치가 사용자에게 시각 피드백(visual feeback), 청각 피드백(auditory feedback), 촉각 피드백(haptic feedback) 중 적어도 하나를 이용하여 심폐소생술 훈련에 대한 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 훈련 데이터를 기초로 사용자에게 시각 피드백(visual feeback), 청각 피드백(auditory feedback), 촉각 피드백(haptic feedback) 중 적어도 하나를 이용하여 심폐소생술 훈련에 대한 피드백을 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    사용자 단말이 BLE 모듈(Bluetooth Low Energy module)을 이용하여 상기 심폐소생술 훈련장치와 서로 페어링(pairing) 된 상태로 데이터 송수신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 로 데이터는 거리 센서(distance sensor)를 이용하여 측정된 거리 또는 대기압센서를 이용하여 측정된 기압인 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 거리 센서는 압박 깊이(compression depth), 이완 여부, 압박 속도(compression rate), 압박 횟수(number of compression) 및 압박 시간(compression time) 중 적어도 하나를 측정하는 적외선 기반 센서인 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  14. 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법에 있어서,
    복수의 사용자 단말로부터 수신한 훈련 데이터를 기초로 각각의 사용자 단말에 대한 소생률 점수를 산출하는 과정;
    상기 소생률 점수를 기초로 각각의 사용자 단말 간의 순위를 결정하는 과정; 및
    상기 순위를 기초로 각각의 사용자 단말 간의 경쟁을 실시간으로 제공하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소생률 점수를 산출하는 과정은,
    압박데이터를 이용하여 압박 당 심박출량을 산출하는 과정;
    호흡데이터 및 시간데이터를 기초로 산소포화도를 산출하는 과정; 및
    상기 압박 당 심박출량 및 상기 산소포화도를 이용하여 소생률 점수를 산출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 경쟁을 실시간으로 제공하는 과정은,
    디스플레이를 이용한 시각 피드백(visual feedback), 스피커를 이용한 청각 피드백(auditory feedback), 진동을 이용한 촉각 피드백(haptic feedback) 중 적어도 하나를 이용하여 각각의 사용자 단말 간의 경쟁을 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 디스플레이를 이용한 시각 피드백을 기초로 상기 경쟁을 실시간으로 제공하는 경우, 상기 소생률 점수와 기 설정된 목표 점수의 비율을 의미하는 달성률을 산출하여 상기 소생률 점수의 누적에 따라 디스플레이 상에 상기 각각의 사용자 단말의 달성률이 실시간으로 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 원격 심폐소생술 훈련을 제공하는 방법이 포함하는 각 과정을 실행시키기 위하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 하나 이상의 기록매체에 각각 저장된 컴퓨터 프로그램.
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