KR100855616B1 - 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템 및 그 방법 - Google Patents

이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이동통신망을 통해 심혈관계 질환이 있는 사용자의 생체 신호를 자동으로 수집하여 분석하고 그에 따른 응급 구조 서비스를 제공하는 긴급 구조 서비스 시스템 및 방법에 관한 것으로, 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템은, 사용자의 신체에 부착되어 심혈관 계통의 생체 신호를 획득하는 생체 신호 획득장치; 상기 생체 신호 획득장치와 근거리 무선 통신을 행하여 상기 생체 신호 데이터를 수신하고, 그 수신된 생체 신호 데이터를 상기 이동통신망으로 전송하는 휴대 단말기; 및 상기 휴대 단말기가 전송한 생체 신호 데이터를 상기 이동통신망을 통해 수신하여 분석하고, 이상 징후 검출시 상기 휴대 단말기의 위치와 가장 가까운 응급 구조 기관을 내부의 지리정보 DB에서 조회하여 상기 사용자의 구조를 위한 응급 구조 메시지를 송출하는 구조 서버;를 포함한다. 이러한 본 발명에 따르면, 심혈관계 질환으로 인한 갑작스런 사망 사고를 줄일 수 있다.
긴급 구조, 심혈관 질환, 사망, 응급, 블루투스, 생체 신호, 이동통신망

Description

이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템 및 그 방법{URGENT RESCUE SERVICE SYSTEM AND URGENT RESCUE SERVICE METHOD}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 긴급 구조 요청 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 서버의 기능적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 서버의 생체 신호 분석부의 모듈별 기능을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴급 구조 서비스 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 생체 신호 분석 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 생체 신호 획득장치 120 : 이동통신 단말기
130 : 기지국 140 : 기지국 제어기
150 : 교환기 160 : 구조 서버
170 : 공중망 180 : 응급 구조 기관
본 발명은 긴급 구조 서비스 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스를 제공하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
국내 40 대의 돌연사 원인의 1위는 심장질환이다. 특히, 급성 심장질환 중 대표적인 것이 심근경색이다. 일단 심근경색이 생기면 환자의 55% 정도는 응급실에 도착하기 전에 이미 사망한다. 심장마비는 암 등 기타 질병과 달리 산소 부족으로 뇌손상이 오는 5분 이내에 기초적인 심폐소생술과 전기쇼크 치료를 받으면 대부분 회복될 수 있다. 하지만 우리나라에서는 가족, 목격자, 구급대원 등의 교육/인식 부족으로 현장에서 심폐소생술이 이뤄지는 경우가 3~4%에 머물러 있다. 이 때문에 살 수 있는 환자들이 허망한 죽음을 맞거나, 살더라도 뇌손상 등 심각한 후유증에 시달리게 된다. 더욱이 최근에는 비만, 고지혈증 인구 증가로 심장병 환자가 폭발적으로 늘고 있다. 그만큼 심장마비 위험이 잠재된 응급 심장병 환자도 급속히 늘고 있는 상황이다.
그런데, 심장질환은 환자 및 환자의 주변인들이 예측하지 못하는 상황에서 발생하는 게 대부분이고, 특히 갑자기 심장질환이 발생할 경우 환자 본인이 직접 병원의 응급실 또는 119 등에 구조 요청을 하게 되는 것은 매우 어려운 일이다. 최근에는 심장질환자들이 직접 심장에 전기 충격을 가할 수 있는 전기충격기를 휴대하고 다니는 경우도 있으나, 역시 근본적인 해결이 되지 못한다.
한편, 최근 이동통신 기술의 비약적인 발전으로 이동통신 단말기의 대중화를 급속히 촉진시켜, 대부분의 일반인은 핸드폰, PDA 등의 이동통신 단말기를 보유하고 있다. 이와 같이 이동통신 단말기의 저변 확대에 따른 수요자들의 요구로 인해, 이동통신 단말기에는 다양한 기능이 부가되고 있는데, 단문 메시지 송수신 기능, 인터넷 검색 기능, 음주 측정 기능, 위치 확인 기능 등이 그 예이다.
이러한 이동통신 단말기는 항상 휴대가 가능하고 언제 어디서든 통신이 가능하므로 상술한 심장질환자 등 긴급 구조가 요구되는 사용자들에게는 매우 유용한 기기이다. 이동통신 단말기를 휴대하고 다니며 긴급하게 구조 요청이 필요한 경우, 단축 번호를 이용하여 병원의 응급실 또는 119 등에 긴급 호출을 할 수가 있어, 구조 요청을 신속하게 할 수 있는 이점이 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 심장질환자 등 긴급 구조가 요구되는 사용자들이 이동통신 단말기를 통해 직접 구조 요청을 하는 것은 현실적으로 매우 어려운 일이기 때문에, 보다 근본적으로 긴급 구조 상황을 예방하고 자동으로 긴급 구조 요청을 수행할 수 있는 방안이 요청된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 이동통신망을 통해 심혈관계 질환이 있는 사용자의 생체 신호를 자동으로 수집하여 분석하고 그에 따른 응급 구조 서비스를 제공하는 긴급 구조 서비스 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템은, 사용자의 신체에 부착되어 심혈관 계통의 생체 신호를 획득하는 생체 신호 획득장치; 상기 생체 신호 획득장치와 근거리 무선 통신을 행하여 상기 생체 신호 데이터를 수신하고, 그 수신된 생체 신호 데이터를 RF 신호로 변조하여 상기 이동통신망으로 전송하는 휴대 단말기; 및 상기 휴대 단말기가 전송한 생체 신호 데이터를 상기 이동통신망을 통해 수신하여 분석하고, 이상 징후 검출시 상기 휴대 단말기의 위치와 가장 가까운 응급 구조 기관을 내부의 지리정보 DB에서 조회하여 상기 사용자의 구조를 위한 응급 구조 메시지를 송출하는 구조 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 구조 서버는, 이상 징후 검출시 상기 휴대 단말기로 통화 시도를 하고, 통화 연결이 이루어지지 않으면 응급 구조 기관에 응급 구조 메시지를 송출한다.
또한, 바람직하게, 상기 생체 신호 획득장치는, 사용자의 움직임을 감지하는 움직임 센서를 포함하고, 상기 움직임 센서에서 상기 사용자의 움직임이 감지되지 않으면 상기 사용자의 생체 신호를 획득하여 상기 휴대 단말기로 전송한다.
한편, 상기 휴대 단말기는, GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기를 포함하고, 상기 구조 서버는, 상기 휴대 단말기로부터 전송된 GPS 신호를 토대로 상기 휴대 단 말기의 위치를 측정하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 구조 서버는, 상기 이동통신망으로부터 상기 휴대 단말기와 기지국 사이의 각도, 전파 전달 시간 정보 등을 수신하여 상기 휴대 단말기의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상기 생체 신호 회득장치 및 상기 휴대 단말기는, 근거리 무선 통신으로 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), IrDA(Infrared Data Association), UWB(Ultra Wide Band) 통신 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 생체 신호 데이터는, 심전도(ECG:Electrocardiogram) 정보이고, 상기 구조 서버는, 상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보를 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환모듈; 상기 주파수 영역으로 변환된 심전도 정보의 스펙트럼 분포(패턴)을 추정하는 스펙트럼 추정모듈; 상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보에서 Q, R, S 파형을 검출하는 QRS 검출모듈; 상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 엔트로피/복잡도 수치를 분석하는 엔트로피/복잡도 분석모듈; 상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 심전도 리듬의 변화율을 측정하는 심박율 측정모듈; 및 상기 스펙트럼 추정모듈에서 추정된 스펙트럼 분포(패턴) 정보와, 상기 엔트로피/복잡도 분석모듈에서 분석된 엔트로피/복잡도 수치와, 상기 심박율 측정모듈에서 측정된 심전도 리듬의 변화율을 토대로 상기 사용자의 심장 질환 발생 여부를 판독하는 심전도 리듬 판독모듈;을 포함하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른, 이동통신 망을 이용한 긴급 구조 서비스 방법은, (a) 사용자의 신체에 부착된 생체 신호 획득장치에서 상기 사용자의 심혈관 계통의 생체 신호를 획득하는 단계; (b) 상기 생체 신호 획득장치가 상기 획득한 사용자의 생체 신호를 근거리 무선 통신으로 상기 사용자의 휴대 단말기로 전송하는 단계; (c) 상기 휴대 단말기가 상기 사용자의 생체 신호를 이동통신망을 통해 구조 서버로 전송하는 단계; (d) 상기 구조 서버가 상기 휴대 단말기로부터 전송된 생체 신호를 분석하여 이상 징후가 있는지 여부를 검출하는 단계; (e) 이상 징후 검출시, 상기 구조 서버가 상기 휴대 단말기의 위치를 측정하고, 상기 휴대 단말기와 가장 가까운 응급 구조 기관을 내부의 지리정보 DB에서 조회하는 단계; 및 (f) 상기 구조 서버가 상기 조회한 응급 구조 기관으로 상기 사용자의 응급 구조를 위한 응급 구조 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 단계 (e)는, 이상 징후 검출시, 상기 구조 서버가 상기 휴대 단말기로 통화 시도를 하고, 통화 연결 실패시 상기 휴대 단말기와 가장 가까운 응급 구조 기관을 조회한다.
또한, 바람직하게, 상기 단계 (a)에서, 상기 생체 신호 획득장치는 사용자의 움직임이 감지되지 않는 경우, 상기 사용자의 심혈관 계통의 생체 신호를 획득한다.
한편, 상기 단계 (e)에서, 상기 구조 서버는 GPS 신호를 이용하여 상기 휴대 단말기의 위치를 측정하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 단계 (e)에서, 상기 구조 서버는 상기 휴대 단말기와 기지국 사 이의 각도, 전파 전달 시간 정보 등을 토대로 상기 휴대 단말기의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 상기 단계 (d)는, 상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보를 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환단계; 상기 주파수 영역으로 변환된 심전도 정보의 스펙트럼 분포(패턴)을 추정하는 스펙트럼 추정단계; 상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보에서 Q, R, S 파형을 검출하는 QRS 검출단계; 상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 엔트로피/복잡도 수치를 분석하는 엔트로피/복잡도 분석단계; 상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 심전도 리듬의 변화율을 측정하는 심박율 측정단계; 및 상기 스펙트럼 추정모듈에서 추정된 스펙트럼 분포(패턴) 정보와, 상기 엔트로피/복잡도 분석모듈에서 분석된 엔트로피/복잡도 수치와, 상기 심박율 측정모듈에서 측정된 심전도 리듬의 변화율을 토대로 상기 사용자의 심장 질환 발생 여부를 판독하는 판독단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 긴급 구조 요청 시스템의 네트워크 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 긴급 구조 요청 시스템은, 인체에 부착되어 생체 신호(예로, 심혈관 계통의 생체 신호)를 획득하는 생체 신호 획득장치(110), 상기 생체 신호 획득장치(110)와 근거리 통신하는 이동통신 단말기(120), 상기 이동통신 단말기(120)와 무선 통신하는 기지국(BTS:Base Station Tranceiver)(130), 상기 기지국을 제어하는 기지국 제어기(BSC:Base Station Controller)(140), 상기 기지국 제어기(140)와 접속하여 스위칭 처리하는 교환기(MSC:Mobile Switching Center)(150), 생체 신호 데이터를 분석하여 응급 구조 메시지를 송출하는 구조 서버(160), 공중망(PSTN)(170) 및 응급 구조 기관(180)을 포함한다.
생체 신호 획득장치(110)는 심장질환자 등 긴급 구조가 요구되며 긴급 구조 서비스에 가입한 사용자의 신체에 부착되어 해당 사용자의 움직임을 측정하며, 주기적으로 또는 필요시 해당 사용자의 생체 신호를 측정한다. 예를 들어, 생체 신호 획득장치(110)는 사용자의 움직임을 실시간으로 감시하다가 사용자의 움직임이 없는 시점에 사용자의 생체 신호를 수집한다. 또는 생체 신호 획득장치(110)는 사용자의 움직임이 감지되더라도 주기적으로 사용자의 생체 신호를 수집한다. 후자의 경우, 생체 신호 획득장치(110)는 생체 신호로서 사용자의 움직임 정보를 함께 수집하는 것이 바람직하다. 이와 같이 수집된 정보는 근거리 통신을 통해 사용자의 이동통신 단말기(120)로 전송된다. 이를 위해, 생체 신호 획득장치(110)는, 움직임 센서(Motion Sensor), 생체 신호 감지 프로그램, 근거리 통신모듈을 포함한다.
이동통신 단말기(120)는, 상기 생체 신호 획득장치(120)와 근거리 무선 통신을 수행하여 상기 생체 신호 획득장치(120)로부터 사용자의 생체 신호 데이터를 수신한다. 근거리 무선 통신의 예로, 블루투스(bluetooth), 지그비(Zigbee), IrDA(Infrared Data Association), UWB(Ultra Wide Band) 통신 등을 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 이동통신 단말기(120)는 생체 신호 획득장치(120)로부터 수신된 생체 신호 데이터를 이동통신망을 경유하여 구조 서버(160)로 전송한다. 이를 위해 이동통신 단말기(120)는 상기 생체 신호 획득장치(120)와 근거리 통신을 수행하며 생체 신호 데이터를 획득하여 RF 신호로서 구조 서버(160)로 전송하기 위한 전용 프로그램이 설치될 수 있다. 이러한 이동통신 단말기(120)는 셀룰러폰, PCS폰, PDA폰, GSM폰, WCDMA폰, CDMA-2000폰, DMB폰 등을 포함한다.
또한, 이동통신 단말기(120)는 단말기의 위치 측정을 위한 GPS 수신기를 포함할 수 있다. GPS 수신기는 기준국 또는 위성으로부터의 GPS 신호를 수신하여 단말기의 고유 식별코드를 삽입한 후 구조 서버(160)로 전송한다. 구조 서버(160)는 이동통신 단말기(120)로부터 수신된 GPS 신호를 토대로 이동통신 단말기(120)의 위치를 파악하여 구조 요청시 이용한다. GPS 신호를 이용하여 위치를 산출하는 방법은 일반적인 GPS 기술에 해당하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
기지국(130)은 이동통신 단말기(120)로부터 생체 신호 데이터를 수신하여 기지국 제어기(122)로 전송한다. 기지국 제어기(122)는 기지국(121)을 제어하며, 가입자 단말에 대한 무선 채널 할당 및 해제, 가입자 단말 및 기지국의 송신 출력 제 어, 셀간 소프트 핸드오프 및 하드 핸드오프 결정, 트랜스 코딩(Transcoding) 및 보코딩(Vocoding), 기지국에 대한 운영 및 유지 보수 기능 등을 수행한다. 기지국 제어기(140)는 기지국(130)으로부터 수신된 생체 신호 데이터를 교환기(130)로 전송한다. 여기서, 이동통신 단말기(120)로부터 전송되는 생체 신호 데이터에는 가입자 전화번호, 단말기 일련번호(ESN) 등이 포함된다.
교환기(150)는 기본 및 부가 서비스 처리, 가입자의 착신 및 발신 호 처리, 위치등록 절차 및 핸드오프 절차 처리, 다른 네크워크와의 연동 기능 등을 수행하는 것으로, 기지국 제어기(140)로부터 수신된 생체 신호 데이터를 구조 서버(160)로 라우팅한다. 또한, 교환기(150)는 구조 서버(160)로부터 응급 통화로 개설 요청이 수신되면, 공중망(170)을 통해 병원, 경찰서, 소방서 등의 응급 구조 기관과 통화로를 개설하여 구조 서버(160)로부터의 응급 상황 메시지를 전달한다. 본 실시예에서, 이동통신 단말기(120)로부터 전송된 생체 신호 데이터는 회선 교환망을 통해 구조 서버(160)로 전송되는 것으로 설명하나, 실시 형태에 따라 패킷 교환망을 통해 구조 서버(60)로 전송될 수 있음을 분명히 한다.
구조 서버(160)는 긴급 구조 서비스에 가입한 사용자들의 정보를 저장하고, 사용자의 이동통신 단말기(120)로부터 전송된 생체 신호 데이터를 토대로 사용자의 심장질환 발생 여부를 분석한다. 이때, 구조 서버(160)는 생체 신호 데이터에 포함된 사용자의 움직임 정보를 토대로 통계적 에너지를 분석하여 사용자의 움직임의 강도를 측정하고, 사용자의 움직임 강도가 소정의 임계치를 넘으면 생체 신호 데이터의 재전송을 이동통신 단말기(120)로 요청한다. 이는 사용자의 움직임 정도가 강 하면 생체 신호 데이터에 잡음이 더해져 분석이 용이하지 않기 때문이다.
한편, 긴급 구조 서비스의 가입은 유무선 인터넷, 또는 ARS 등을 통해 이루어질 수 있다. 분석 결과 이상 징후의 포착시, 구조 서버(160)는 이동통신망을 통해 이동통신 단말기(120)로 통화 시도를 하여, 만약 사용자가 전화를 받지 않으면 공중망(170)을 통해 병원, 경찰서, 소방서 등의 응급 구조 기관과 통화로를 개설하여 응급 구조 메시지를 전달한다. 본 실시예에서 구조 서버(160)는 공중망(170)을 통해 응급 구조 기관과 연결되어 응급 구조 메시지를 전달하나, 실시 형태에 따라 이동통신망 또는 전용망을 통해 응급 구조 메시지를 전달할 수 있다.
바람직하게, 구조 서버(160)는 병원, 경찰서, 소방서 등의 응급 구조 기관의 지리적 정보(위치, 전화번호 등)를 데이터베이스에 저장 관리한다. 이동통신 단말기(120)로부터 생체 신호 데이터 및 GPS 신호를 수신하면, 상기 수신된 GPS 신호를 토대로 사용자의 위치를 파악한 후 상기 이동통신 단말기(120)와 가장 가까운 병원, 경찰서, 소방서 등의 응급 구조 기관 정보를 상기 데이터베이스에서 조회한다. 그리고 나서, 구조 서버(160)는 그 조회된 응급 구조 기관에 상기 이동통신 단말기(120)의 사용자에 대한 응급 구조 메시지를 전달한다. 이때, 응급 구조 메시지의 전달시 상기 이동통신 단말기(120)의 위치 정보도 함께 통지한다. 여기서는 이동통신 단말기(120)에 GPS 수신기가 탑재되고 구조 서버(160)에서 상기 GPS 수신기로부터 전송된 GPS 신호를 이용하여 이동통신 단말기(120)의 위치를 측정하나, 실시 형태에 따라, 기지국(130)을 이용하여 이동통신 단말기(120)의 위치를 측정할 수 있다. 기지국(130)을 이용한 위치 측정 방법은, 단말기(120)로부터 기지국(130)으로 오는 신호의 방향을 측정하여 단말기(120)의 위치를 측정하는 AOA(Angle of Arrival) 방식과, 단말기(120)와 기지국(130) 간의 전파전달 시간을 측정하여 거리를 통해 단말기(120)의 위치를 측정하는 TOA(Time of Arrival) 방식 등을 들 수 있다. 이러한 기지국(130)을 이용한 위치 측정 방법은 일반적인 위치 측정 방법에 해당하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 서버의 기능적 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조 서버(160)는, 통신부(161), 생체 신호 분석부(162), 위치 측정부(163), 긴급 호출부(164), 제어부(165) 및 데이터베이스(166)를 포함한다. 여기서, 데이터베이스(166)에는 긴급 구조 서비스에 가입한 가입자의 정보와, 전국 응급 구조 기관, 예를 들면, 병원, 경찰서, 소방서 등의 지리적 정보와 전화번호 등이 저장된다.
통신부(161)는 이동통신망 또는 공중망 등과 연결되어 가입자의 이동통신 단말기(120) 또는 응급 구조 기관(180)과 통신을 수행한다. 즉, 통신부(161)는 가입자의 이동통신 단말기(120)로부터 해당 가입자의 생체 신호 데이터를 수신한다. 이때, 이동통신 단말기(120)는 가입자의 생체 신호 데이터를 가입자의 신체에 부착된 생체 신호 획득장치(110)로부터 근거리 통신을 통해 수신한다. 또한, 통신부(161)는, 상기 가입자의 이상 징후가 포착되면, 제어부(165)의 제어에 따라, 상기 가입자의 이동통신 단말기(120)로 통화 연결을 시도한다.
생체 신호 분석부(162)는 상기 통신부(161)를 통해 수신된 상기 가입자의 생 체 신호 데이터를 수집하여 소정의 알고리즘에 따라 분석을 수행한다. 또한, 생체 신호 분석부(162)는 상기 통신부(162)를 통해 수신된 상기 가입자의 생체 신호 데이터에 포함된 가입자의 움직임 정보를 토대로 통계적 에너지를 분석하여 가입자의 움직임 강도를 측정한 후, 가입자의 움직임 강도가 소정의 임계치를 넘으면 제어부(165)로 통지하여, 제어부(165)로 하여금 가입자의 생체 신호 데이터를 재수신하도록 할 수 있다.
위치 측정부(163)는, 제어부(165)의 제어에 따라, 가입자의 이동통신 단말기(120)로부터 수신된 GPS 신호를 이용하여 상기 이동통신 단말기(120)의 위치를 측정하거나, 이동통신망의 기지국들에서 측정한 상기 이동통신 단말기(120)의 전파전달 시간을 토대로 상기 이동통신 단말기(120)의 위치를 측정한다. 위치 측정 방식은 GPS 신호를 이용하는 방식이거나 이동통신망의 기지국 등을 이용하는 방식 등 어느 방식이 사용되어도 무방하다.
긴급 호출부(164)는, 제어부(165)의 제어에 따라, 상기 위치 측정부(163)에서 측정한 이동통신 단말기(120)의 위치와 가장 가까운 경찰서, 병원, 소방서 등의 응급 구조 기관을 데이터베이스(166)에서 검색한 후, 해당 응급 구조 기관에 긴급 구조 호출 메시지를 전달한다. 이때, 긴급 구조 호출 메시지에는 상기 위치 측정부(163)에서 측정한 이동통신 단말기(120)의 위치 정보가 포함된다. 응급 구조 기관은 긴급 호출부(164)에서 전달된 긴급 구조 호출 메시지에 따라 상기 가입자가 위치하고 있는 장소로 이동하여 응급 구조 활동을 한다.
한편, 제어부(165)는 본 발명에 따른 구조 서버(160)의 전체적인 동작을 제 어한다. 통신부(161)를 통해 생체 신호 데이터가 수신되면 그 수신된 데이터를 생체 신호 분석부(162)에 전달하고, 생체 신호 분석부(162)의 분석 결과 가입자의 이상 징후가 도출되면 위치 측정부(163)를 제어하여 상기 가입자의 이동통신 단말기(120)의 위치를 측정하도록 한다. 또한, 제어부(165)는 생체 신호 분석부(162)에서 이상 징후 도출시 통신부(161)를 제어하여 상기 가입자의 이동통신 단말기(120)로 통화 연결을 시도한다. 만약, 가입자와 통화 연결이 이루어지지 않으면, 데이터베이스(166)에서 상기 이동통신 단말기(120)의 위치와 가장 가까운 응급 구조 기관을 검색하고, 긴급 호출부(164)를 제어하여 상기 검색된 응급 구조 기관에 긴급 구조 호출 메시지를 전달하도록 한다. 또한, 제어부(165)는 생체 신호 분석부(162)의 생체 신호 데이터 재수신 요청시 상기 통신부(161)를 제어하여 가입자의 이동통신 단말기(120)로 생체 신호 재전송을 요청한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구조 서버의 생체 신호 분석부의 모듈별 기능을 나타낸 도면이다.
생체 신호 분석부(162)는 생체 신호 분석 프로그램에 의해 운용되며 생체 신호 분석 프로그램의 실행 모듈은, 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 분배모듈(301), 전처리모듈(303), 주파수 변환모듈(305), 스펙트럼 추정모듈(307), QRS 검출모듈(309), 엔트로피/복잡도 분석모듈(311), 심박율 측정모듈(313), 움직임 강도 측정모듈(315) 및 심전도 리듬 판독모듈(317)를 포함한다.
먼저, 데이터 분배모듈(301)은 가입자의 이동통신 단말기로부터 전송된 생체 신호 데이터에서 심전도(ECG:Electrocardiogram) 정보와 움직임(Motion) 정보를 구분한다. 이러한 데이터 분배모듈(301)은 생체 신호 획득장치(110)에서 가입자의 움직임이 없을 때 생체 신호를 획득하는 경우에는 불필요하다.
다음으로, 전처리모듈(303)은 상기 데이터 분배모듈(301)에서 구분된 가입자의 심전도(ECG) 정보를 분석에 용이하도록 잡음을 제거하고 기저선 보정 등을 수행한다. 그리고 주파수 변환모듈(305)은 상기 전처리모듈(303)에서 전처리된 심전도 정보를 주파수 영역으로 변환한다. 예로, 고속 푸리어 변환(Fast Fourier Transform)을 들 수 있다. 스펙트럼 추정모듈(307)은 상기 주파수 변환모듈(305)에서 주파수 영역으로 변환된 심전도 정보의 스펙트럼 분포(또는 패턴)를 추정한다.
한편, QRS 검출모듈(309)은 상기 전처리모듈(303)에서 전처리된 심전도 정보에서 QRS 성분을 검출한다. 심전도는 R, S, T, Q, P 파형으로 나뉘어져 나타나는데, QRS 검출모듈(309)은 상기 심정도 파형 중 Q, R, S 파형을 검출한다. 그리고, 엔트로피/복잡도 분석모듈(311)은 상기 QRS 검출모듈(309)에서 검출된 G, R, S 파형을 유기적 특성 분석하여 엔트로피/복잡도 수치를 획득한다. 또한 심박율 측정모듈(313)은 상기 QRS 검출모듈(309)에서 검출된 G, R, S 파형을 토대로 심전도 리듬의 변화율을 측정한다.
또한, 움직임 강도 측정모듈(315)은 상기 데이터 분배모듈(301)에서 구분된 가입자의 움직임 정보를 토대로 가입자의 생체 신호 획득시의 움직임의 강도를 측정한다.
심전도 리듬 판독모듈(317)은 상기 스펙트럼 추정모듈(307)에서 추정한 심전 도 정보의 스펙트럼 분포(패턴)와, 상기 엔트로피/복잡도 분석모듈(311)에서 분석한 심전도의 엔트로피/복잡도 수치와, 상기 심박율 측정모듈(313)에서 측정한 심전도 리듬의 변화율을 토대로 가입자의 심장 질환 발생 여부를 판독한다. 이때, 심전도 리듬 판독모듈(317)은 상기 움직임 강도 측정모듈(315)에서 측정한 가입자의 움직임 강도를 토대로 생체 신호의 품질 평가를 수행하여, 만약 가입자의 움직임 강도가 일정 임계치를 넘는 경우 생체 신호의 품질이 낮은 수준인 것으로 해석하여 가입자의 이동통신 단말기로 생체 신호의 재수집을 요청한다.
이하, 도 1의 긴급 구조 서비스 시스템에서의 긴급 구조 방법에 대해 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 긴급 구조 서비스 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 생체 신호 획득장치(110)는 심장질환자 등 긴급 구조가 요구되는 사용자의 신체에 부착되어 해당 사용자의 생체 신호를 측정한다(S201). 예를 들면, 주기적으로 사용자의 심전도 등을 측정한다. 실시 형태에 따라, 생체 신호 획득장치(110)는 움직임 센서를 내장하여 사용자의 움직임을 감시하다가 사용자의 움직임이 없는 시점에 사용자의 생체 신호를 측정할 수 있다.
사용자의 생체 신호를 측정한 생체 신호 획득장치(110)는 그 측정한 생체 신호 데이터를 근거리 통신으로 사용자의 이동통신 단말기(120)로 전송한다(S203). 근거리 통신의 예로 블루투스 통신을 들 수 있다. 생체 신호 획득장치(110)로부터 생체 신호 데이터를 수신한 이동통신 단말기(120)는 이동통신망의 음성 채널 또는 데이터 채널을 통해 구조 서버(160)로 사용자의 생체 신호 데이터를 전송하며 생체 신호 분석 요청을 한다(S205).
생체 신호 분석 요청을 수신한 구조 서버(160)는 생체 신호 분석 프로그램을 이용하여 이동통신 단말기(120)로부터 수신된 생체 신호 데이터를 분석하고(S207), 이상 징후가 검출되는지 여부를 판단한다(S209). 이에 앞서, 구조 서버(160)는 상기 이동통신 단말기(120)로부터 수신된 생체 신호 데이터에 사용자의 움직임 정보가 포함되어 있는 경우, 해당 움직임 정보를 토대로 생체 신호 데이터 획득시 사용자의 움직임의 강도를 측정하고, 만약 일정한 움직임의 강도가 일정한 임계치를 넘을 경우 생체 신호 데이터의 품질이 낮은 것으로 평가하고 상기 이동통신 단말기(120)로 생체 신호 데이터의 재전송을 요청할 수 있다. 그러면, 이동통신 단말기(120)는 생체 신호 획득장치(110)로 생체 신호 데이터의 재수집을 요청하여 수신한 후 다시 구조 서버(160)로 전송한다.
한편, 상기 단계 S209에서 이상 징후의 검출시, 구조 서버(160)는 상기 이동통신 단말기(120)로 음성 통화를 시도하여(S211) 사용자와의 통화 연결이 되는지 여부를 확인한다(S213). 만약, 사용자와의 통화 연결이 이루어지면, 구조 서버(160)는 상기 통화 연결된 사용자와 본 발명에 따른 긴급 구조 서비스를 제공하는 사업자의 상담원을 상호 연결하여 상담원으로 하여금 상기 사용자의 현재 상태 등을 확인할 수 있도록 한다(S215). 반면, 사용자와의 통화 연결이 이루어지지 않으면, 먼저 구조 서버(160)는 상기 이동통신 단말기(120)의 위치를 측정한 후(S217), 상기 이동통신 단말기(120)와 가장 가까운 경찰서, 소방서, 병원 등의 응급 구조 기관으로 구조 요청 호출을 수행한다(S219). 이때, 구조 서버(160)는 응급 구조 기관으로 이동통신 단말기(120)의 위치 정보를 함께 전달하여 응급 구조 기관이 사용자의 위치에 용이하게 접근할 수 있도록 한다. 한편, 이동통신 단말기(120)의 위치 측정은 기지국을 이용한 위치 측정 또는 GPS 신호를 이용한 위치 측정 어느 것이 사용되어도 무방하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 생체 신호 분석 과정을 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 이동통신 단말기(120)로부터 수신된 생체 신호 데이터, 즉 심전도 정보에 대해 잡음을 제거하고 기저선 보정 등을 수행하는 전처리를 행한다(S301).
다음으로, 상기 전처리된 심전도 정보를 주파수 영역으로 변환하고(S303), 주파수 영역으로 변환된 심전도 정보의 스펙트럼 분포(패턴)을 추정한다(S305). 여기서 심전도 정보를 주파수 영역으로 변환하는 방식으로 고속 푸리어 변환(Fast Fourier Transform)을 예로 들 수 있다.
한편, 상기 전처리된 심전도 정보에서 QRS 성분을 검출한다(S307). 심전도는 R, S, T, Q, P 파형으로 나뉘어져 나타나는데, 이러한 심전도 파형 중 Q, R, S 파형을 검출한다. 그리고 나서, 상기 검출된 G, R, S 파형을 유기적 특성 분석하여 엔트로피/복잡도 수치를 획득하고(S309), 또한 상기 검출된 G, R, S 파형을 토대로 심전도 리듬의 변화율을 측정한다(S311).
다음으로, 상기 단계 S305에서 추정된 심전도 정보의 스펙트럼 분포(패턴)과, 상기 단계 S309에서 획득된 심전도 정보의 엔트로피/복잡도 수치와, 상기 단계 S311에서 측정한 심전도 리듬의 변화율을 토대로 가입자의 심장 질환 발생 여부를 판독한다(S313).
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 심장질환자 등 응급 상황 발생 가능성이 있는 사용자들의 생체 신호를 이동통신망을 통해 주기적 또는 필요시 자동으로 수집 분석하여 응급 구조 활동을 함으로써, 심혈관계 질환으로 인한 갑작스런 사망 사고를 줄일 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 이동통신망을 이용함으로써, 이동통신 사업자 측면에서는 새로운 수익 모델이 창출되어 매출 증대를 꾀할 수 있는 효과가 있 다.

Claims (13)

  1. 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템으로서,
    사용자의 움직임을 감지하는 움직임 센서를 포함하여 상기 움직임 센서에서 상기 사용자의 움직임이 감지되지 않으면 상기 사용자의 생체 신호 데이터를 획득하는 생체 신호 획득장치;
    상기 생체 신호 획득장치와 근거리 무선 통신을 행하여 상기 생체 신호 데이터를 수신하고, 그 수신된 생체 신호 데이터를 상기 이동통신망으로 전송하는 휴대 단말기; 및
    상기 휴대 단말기가 전송한 생체 신호 데이터를 상기 이동통신망을 통해 수신하여 분석하고, 이상 징후 검출시 상기 휴대 단말기의 위치와 가장 가까운 응급 구조 기관을 내부의 지리정보 DB에서 조회하여 상기 사용자의 구조를 위한 응급 구조 메시지를 송출하는 구조 서버;를 포함하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조 서버는,
    이상 징후 검출시 상기 휴대 단말기로 통화 시도를 하고, 통화 연결이 이루어지지 않으면 응급 구조 기관에 응급 구조 메시지를 송출하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 휴대 단말기는,
    GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기를 포함하고,
    상기 구조 서버는,
    상기 휴대 단말기로부터 전송된 GPS 신호를 토대로 상기 휴대 단말기의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 구조 서버는,
    상기 이동통신망으로부터 상기 휴대 단말기와 기지국 사이의 각도, 전파 전달 시간 정보를 포함하는 데이터를 수신하여 상기 휴대 단말기의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 생체 신호 획득장치 및 상기 휴대 단말기는,
    근거리 무선 통신으로 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), IrDA(Infrared Data Association), UWB(Ultra Wide Band) 통신 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 생체 신호 데이터는, 심전도(ECG:Electrocardiogram) 정보이고,
    상기 구조 서버는,
    상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보를 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환모듈;
    상기 주파수 영역으로 변환된 심전도 정보의 스펙트럼 분포(패턴)을 추정하는 스펙트럼 추정모듈;
    상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보에서 Q, R, S 파형을 검출하는 QRS 검출모듈;
    상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 엔트로피/복잡도 수치를 분석하는 엔트로피/복잡도 분석모듈;
    상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 심전도 리듬의 변화율을 측정하는 심박율 측정모듈; 및
    상기 스펙트럼 추정모듈에서 추정된 스펙트럼 분포(패턴) 정보와, 상기 엔트로피/복잡도 분석모듈에서 분석된 엔트로피/복잡도 수치와, 상기 심박율 측정모듈에서 측정된 심전도 리듬의 변화율을 토대로 상기 사용자의 심장 질환 발생 여부를 판독하는 심전도 리듬 판독모듈;을 포함하는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 시스템.
  8. 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 방법으로서,
    (a) 생체 신호 획득장치가 사용자의 움직임이 감지되지 않는 경우 상기 사용자의 심혈관 계통의 생체 신호 데이터를 획득하는 단계;
    (b) 상기 생체 신호 획득장치가 상기 획득한 사용자의 생체 신호 데이터를 근거리 무선 통신으로 상기 사용자의 휴대 단말기로 전송하는 단계;
    (c) 상기 휴대 단말기가 상기 사용자의 생체 신호 데이터를 이동통신망을 통해 구조 서버로 전송하는 단계;
    (d) 상기 구조 서버가 상기 휴대 단말기로부터 전송된 생체 신호 데이터를 분석하여 이상 징후가 있는지 여부를 검출하는 단계;
    (e) 이상 징후 검출시, 상기 구조 서버가 상기 휴대 단말기의 위치를 측정하고, 상기 휴대 단말기와 가장 가까운 응급 구조 기관을 내부의 지리정보 DB에서 조회하는 단계; 및
    (f) 상기 구조 서버가 상기 조회한 응급 구조 기관으로 상기 사용자의 응급 구조를 위한 응급 구조 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 단계 (e)는,
    이상 징후 검출시, 상기 구조 서버가 상기 휴대 단말기로 통화 시도를 하고, 통화 연결 실패시 상기 휴대 단말기와 가장 가까운 응급 구조 기관을 조회하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 단계 (e)에서, 상기 구조 서버는 GPS 신호를 이용하여 상기 휴대 단말기의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 단계 (e)에서, 상기 구조 서버는 상기 휴대 단말기와 기지국 사이의 각도, 전파 전달 시간 정보를 포함하는 데이터를 이용하여 상기 휴대 단말기의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 방법.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 생체 신호 데이터는, 심전도(ECG:Electrocardiogram) 정보이고,
    상기 단계 (d)는,
    상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보를 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환단계;
    상기 주파수 영역으로 변환된 심전도 정보의 스펙트럼 분포(패턴)을 추정하는 스펙트럼 추정단계;
    상기 휴대 단말기로부터 전송된 상기 심전도 정보에서 Q, R, S 파형을 검출하는 QRS 검출단계;
    상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 엔트로피/복잡도 수치를 분석하는 엔트로피/복잡도 분석단계;
    상기 검출된 Q, R, S 파형으로부터 심전도 리듬의 변화율을 측정하는 심박율 측정단계; 및
    상기 스펙트럼 추정단계에서 추정된 스펙트럼 분포(패턴) 정보와, 상기 엔트로피/복잡도 분석단계에서 분석된 엔트로피/복잡도 수치와, 상기 심박율 측정단계에서 측정된 심전도 리듬의 변화율을 토대로 상기 사용자의 심장 질환 발생 여부를 판독하는 판독단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 긴급 구조 서비스 방법.
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