KR102607873B1 - Smart pet care system using Batteryless health band using micro piezoelectric energy harvesting module - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상기 반려동물정보, 상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보 및 관리자 정보를 저장하는 데이터베이스부; 상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 분석하여 반려동물의 건강 이상 유무 및 예측을 하고, 그에 따라 관리자 단말기 또는 건강 밴드에 통보하는 서버를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는, 배터리가 필요없는 마이크로 압전에너지 하베스팅 기반의 밧데리리스 스마트 건 밴드를 이용하여 생체 데이터를 획득하고, 생서 데이터를 이차원으로 이미지화하여 스마트 펫케어 및 예측을 할 수 있다.The present invention relates to a smart pet care system and method using a health band, comprising: a database unit storing the companion animal information, the companion animal's biometric information received from the health band, and manager information; It includes a server that analyzes the biometric information of the pet received from the health band to determine whether or not there is a health problem in the pet and predicts it, and notifies the manager terminal or the health band accordingly. In an embodiment of the present invention, biometric data can be acquired using a battery-less smart gun band based on micro piezoelectric energy harvesting that does not require batteries, and smart pet care and prediction can be performed by imaging the biological data in two dimensions.

Description

마이크로 압전에너지 하베스팅 모듈을 사용한 배터리리스 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템{Smart pet care system using Batteryless health band using micro piezoelectric energy harvesting module} Smart pet care system using Batteryless health band using micro piezoelectric energy harvesting module}

본 발명은 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템 및 방법에 관한 것으로 특히, 배터리가 필요없는 마이크로 압전에너지 하베스팅 기반의 밧데리리스 스마트 건 밴드를 이용하여 생체 데이터를 획득하고, 생체 데이터를 이차원으로 이미지화하여 스마트 펫케어 및 예측을 하는, 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a smart pet care system and method using a health band. In particular, biometric data is acquired using a battery-less smart gun band based on micro piezoelectric energy harvesting that does not require batteries, and the biometric data is imaged in two dimensions. This relates to a smart pet care system and method using a health band that provides smart pet care and prediction.

최근 다양한 웨어러블 기기가 출시됨에 따라 IoT 시장이 활기를 띠고 있고, 이러한 웨어러블 기기는 심박수, 심전도, 혈압, 혈당 등 다양한 건강 수치를 수집하여 삶의 질을 높이는데 기여하고 있다. The IoT market is booming with the recent launch of various wearable devices, and these wearable devices are contributing to improving the quality of life by collecting various health values such as heart rate, electrocardiogram, blood pressure, and blood sugar.

이러한 웨어러블 소형 기기는 각종 센서와 통신 부품을 구동시키기 위하여 전력을 배터리를 이용하여 공급을 받기 때문에 잦은 충전 등의 불편함이 존재하고 있어, 이를 개선하기 위하여 자가발전이 가능한 시스템의 개발이 필요하다.Since these wearable small devices are supplied with power using batteries to drive various sensors and communication components, there are inconveniences such as frequent charging. To improve this, it is necessary to develop a system capable of self-power generation.

유비쿼터스 정보통신 분야의 최대 화두로 떠오르는 각종 센서로부터 수집한 정보를 무선으로 실시간 관리할 수 있는 USN(Ubiquitous Sensor Network)는 미래 사회의 핵심이며, 사회/경제적 기본 인프라로 주목받고 있다. USN (Ubiquitous Sensor Network), which can wirelessly manage information collected from various sensors and is emerging as a hot topic in the field of ubiquitous information and communications, is the core of the future society and is attracting attention as a basic social and economic infrastructure.

한편, 반려동물용 웨어러블 시장은 2019년 7억 340만 달러에서 연평균 성장률 19.6%로 증가하여, 2024년에는 17억 1,790만 달러에 이를 것으로 전망되고, 현재 상용화된 반려동물 모니터링 장치는 단순 목걸이 형태로 제작되었으나, 생체정보 관리, 실시간 위치 추적 등의 부가기능이 장착된 제품개발이 요구된다.Meanwhile, the wearable market for pets is expected to increase from USD 703.4 million in 2019 at a CAGR of 19.6%, reaching USD 1,717.9 million in 2024. Currently, commercialized pet monitoring devices are in the form of simple collars. However, the development of products equipped with additional functions such as biometric information management and real-time location tracking is required.

펫 비즈니스는 반려동물의 태생에서부터 관리, 사후 과정까지 한 생명체의 라이프사이클 전체에 관여하는 산업으로 급격하게 성장하고 있으며, IoT, AI 등 첨단 ICT 기술이 접목된 분야로 각광 받고 있어 이와 관련된 다양한 제품들이 시장에 출시되고 있다. The pet business is rapidly growing as an industry that is involved in the entire life cycle of a living creature, from birth to management and post-mortem process, and is attracting attention as a field that incorporates cutting-edge ICT technologies such as IoT and AI, resulting in a variety of related products. It is being released on the market.

다른 한편, Cuff를 사용하지 않고 연속적으로 혈압 측정이 가능한 장치에 관한 특허도 있다 (US 6,669,648 등). 하지만 이러한 경우 손가락에만 한정되고, 손목부위에 고정이 쉽지 않다는 제약이 있으며, 특히 연속적으로 측정하기 위해서는 광원을 계속 구동시켜야 하여 부가적으로 많은 전력이 소비된다는 단점이 존재한다.On the other hand, there are also patents on devices that can continuously measure blood pressure without using a cuff (US 6,669,648, etc.). However, in this case, there is a limitation that it is limited to the finger and is not easy to fix on the wrist. In particular, in order to measure continuously, the light source must be continuously driven, which has the disadvantage of consuming a lot of additional power.

맥박을 측정할 수 있는 방법에는 크게 압전 저항 방식(piezo-resistive), 광센서를 이용하는 방법 등을 포함할수 있다. 그러나 압전 저항 방식의 경우에는 온도의 변화에 민감하고 온도 보상을 고려하여야 한다는 단점이 있으며, 소자의 두께가 두꺼워 사람의 피부에 밀착하기가 어려워 측정값의 신뢰도가 떨어진다는 문제점도 또한 존재한다.Methods that can measure pulse largely include piezo-resistive methods and methods using optical sensors. However, the piezoresistive method has the disadvantage of being sensitive to changes in temperature and having to consider temperature compensation. Additionally, the thickness of the device is so thick that it is difficult to adhere closely to the human skin, reducing the reliability of measured values.

광센서를 이용하는 방식의 경우에는 혈관의 정확한 위치에 부착하여야 신뢰성 있는 결과값을 얻을 수 있으며, 매우 미세한 신호값을 감지하기 위해서는 복잡한 회로가 필요하다는 구조적 단점이 존재한다. 또한, 상기 방식들은 모두 높은 전력이 소모되는 관계로 시스템을 장기적으로 구동시키기 위해서는 추가적으로 전력원이나 배터리를 필요로 한다는 단점이 있다.In the case of a method using an optical sensor, reliable results can be obtained only when it is attached to the exact location of the blood vessel, and there is a structural disadvantage in that a complex circuit is required to detect very fine signal values. Additionally, since all of the above methods consume high power, they have the disadvantage of requiring an additional power source or battery to operate the system for a long period of time.

압전 저항 방식과 관련해서, 최근에 전자 산업의 기술이 비약적으로 발전함에 따라 소자의 소형화와 더불어 소비 전력이 감소하게 됨에 따라 현재의 배터리를 대치할 수 있는 새로운 방법의 전원 개발에 대한 연구로 압력, 힘, 진동과 같은 기계 에너지를 전기 에너지로 전환 가능한 압전 재료에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Regarding the piezoresistive method, as technology in the electronics industry has recently developed dramatically, devices have become smaller and power consumption has decreased. As a result, there is pressure to research the development of a new method of power source that can replace the current battery. Research is being actively conducted on piezoelectric materials that can convert mechanical energy such as force and vibration into electrical energy.

이러한 압전 하베스팅 기술은 USN, 휴대기기 등의 자체 소자 전원으로 발전 개발되어질 수 있으며, 이들을 플렉서블 박막 소자화함으로써 그 사용처의 다변화 및 확장을 이룰 수 있을 것으로 전망되고 있어 플렉서블 압전 에너지 하베스팅 기술 개발에 대한 요구가 매우 크게 부각되고 있다.This piezoelectric harvesting technology can be developed and developed as a power source for USNs, portable devices, etc., and it is expected that diversification and expansion of its uses can be achieved by converting them into flexible thin film devices. Therefore, there is interest in the development of flexible piezoelectric energy harvesting technology. The demand is becoming very evident.

상기한 플렉서블 소자는 유연성이 요구되므로 폴리머와 같은 유기물 기판을 사용하고, 그 상면에 기능부를 구성하는 박막을 유기박막으로 채용하고 있다. 그러나, 유기박막으로 구현된 기능부는 고성능을 보장하기 어려우므로, 무기물로서 플렉서블 소자의 기능부를 구현할 필요가 있다. 이 경우, 압전소재의 고온 성장 공정이 유기물인 플렉서블 기판에 직접 적용되기 어려우므로, 다른 성장기판 상에 산화물 박막과 같은 무기물로 형성된 박막을 성장시킨 후 이를 유기물 기판에 전사하는 박막 전사기술이 사용되곤 한다.Since the above-mentioned flexible device requires flexibility, an organic substrate such as a polymer is used, and the thin film constituting the functional portion on the upper surface is adopted as an organic thin film. However, since it is difficult to ensure high performance of the functional part implemented with an organic thin film, it is necessary to implement the functional part of the flexible device using an inorganic material. In this case, since the high-temperature growth process of piezoelectric materials is difficult to apply directly to organic flexible substrates, thin film transfer technology is used to grow a thin film formed of an inorganic material, such as an oxide thin film, on another growth substrate and then transfer it to an organic substrate. do.

신체의 손목 상에 부착된 상태에서 실시간으로 맥박을 검출하여 표시하는 방안을 제시하는 종래의 문헌으로는 등록특허 제10-1461622호(2014.11.20) 및 제10-1000467호(2010.12.14)를 참조할 수 있다.Conventional documents that suggest a method of detecting and displaying the pulse in real time while attached to the wrist of the body include Registration Patent No. 10-1461622 (November 20, 2014) and No. 10-1000467 (December 14, 2010). You can refer to it.

상기 문헌들에서는 손목에 착용된 상태에서 맥박을 측정하는 진동 감지부, 감지된 맥박 신호를 표시하는 디스플레이부 등을 포함하는데, 상기 진동 감지부는 밴드에 내장된 압전 필름을 이용하거나 발광 소자를 이용해서 맥박을 검출하는 방식에 관한 내용을 개시한다.The above documents include a vibration detection unit that measures the pulse while worn on the wrist, a display unit that displays the detected pulse signal, and the vibration detection unit uses a piezoelectric film built into the band or a light emitting element. Disclosed is a method for detecting the pulse.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 불편한 점을 개선하고자 하는 것으로, 배터리가 필요없는 마이크로 압전에너지 하베스팅 기반의 밧데리리스 스마트 건 밴드를 이용하여 생체 데이터를 획득하고, 생서 데이터를 이차원으로 이미지화하여 스마트 펫케어 및 예측을 하는, 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to improve the inconveniences of the prior art. Obtain biometric data using a battery-less smart gun band based on micro piezoelectric energy harvesting that does not require batteries, and image the biometric data in two dimensions. The goal is to provide a smart pet care system and method using a health band that provides smart pet care and prediction.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 불편한 점을 개선하고자 하는 것으로, 맥박, 혈압, 운동량 등에 의한 데이터를 단순히 디스플레이하며, 더 나아가 반려동물, 반려동물, 독거노인, 지병이 있는 환자, 노약자 등의 경우 건강의 진단 뿐만아니라 건강의 예측을 통한 선제적 안전조치를 취하도록 함으로써 4차산업혁명기술과 에너지산업의 융합으로 건강장수시대의 구현에서 기술적 우위 확보가 가능하며, 이를 통해 수출확대에도 기여 가능한, 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 방법을 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to improve the inconveniences of the prior art, by simply displaying data based on pulse, blood pressure, amount of exercise, etc., and furthermore, it can be used for pets, companion animals, the elderly living alone, patients with chronic diseases, and the elderly. In such cases, it is possible to secure a technological advantage in realizing the era of healthy longevity through the convergence of the 4th Industrial Revolution technology and the energy industry by taking preemptive safety measures through not only health diagnosis but also health prediction, and through this, export expansion. The goal is to provide a smart pet care method using a health band that can contribute.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템은,A smart pet care system using a health band according to the characteristics of the present invention to solve these problems is,

적어도 하나의 반려동물의 건강밴드 및 관리자 단말기와 네트워크망을 통해 연결되는 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템으로서,A smart pet care system using a health band connected to at least one pet's health band and a manager terminal through a network,

상기 반려동물정보, 상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보 및 관리자 정보를 저장하는 데이터베이스부;a database unit storing the companion animal information, biometric information of the companion animal received from the health band, and manager information;

상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 분석하여 반려동물의 건강 이상 유무 및 예측을 하고, 그에 따라 관리자 단말기 또는 건강 밴드에 통보하는 서버를 포함한다.It includes a server that analyzes the biometric information of the pet received from the health band to determine whether or not there is a health problem in the pet and predicts it, and notifies the administrator terminal or the health band accordingly.

상기 데이터베이스부는,The database part,

상기 반려동물정보를 저장하는 반려동물 정보 DB;A pet information DB that stores the pet information;

상기 반려동물의 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 저장하는 생체정보 DB;a biometric information DB that stores biometric information of the pet received from the pet's health band;

관리자 정보를 저장하는 관리자 정보 DB를 포함한다.Includes an administrator information DB that stores administrator information.

상기 생체정보는, The biometric information is,

심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보, 혈류속도 측정정보, 체온 측정정보, 움직임 측정정보, 감정변화 측정정보를 포함한다.It includes heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, blood flow rate measurement information, body temperature measurement information, movement measurement information, and emotional change measurement information.

상기 서버는,The server is,

상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 수집하여 상기 데이터베이스부에 저장하는 정보 수집부;an information collection unit that collects biometric information of the companion animal received from the health band and stores it in the database unit;

상기 생체정보를 분석하여 반려동물의 건강 이상 유무 및 예측을 하고, 그에 따라 관리자 단말기 또는 건강 밴드에 통보하는 생체정보 분석부를 포함한다.It includes a biometric information analysis unit that analyzes the biometric information to determine whether or not there is an abnormality in the pet's health and predicts it, and notifies the result to the manager terminal or health band.

상기 생체정보 분석부는 심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보 및 혈류속도 측정정보를 이용하여 심박수, 심박변이, 부정맥(빈맥, 서맥), 고혈압, 저혈압, 맥박이상 또는 생명이상을 판단한다.The biometric information analysis unit uses heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, and blood flow rate measurement information to determine heart rate, heart rate variation, arrhythmia (tachycardia, bradycardia), high blood pressure, low blood pressure, pulse abnormality, or vital abnormality.

상기 생체정보 분석부는 체온 측정정보를 이용하여 The biometric information analysis unit uses body temperature measurement information to

저체온증 또는 고열 등을 검출한다.Detect hypothermia or high fever.

상기 생체정보 분석부는 움직임 측정정보를 이용하여 반려동물의 활동량을 판단하거나 낙상을 검출하거나 패턴인식으로 위급상황을 판단한다.The biometric information analysis unit uses movement measurement information to determine the pet's activity level, detects a fall, or determines an emergency situation through pattern recognition.

상기 생체정보 분석부는 감정변화 측정정보를 이용하여 우울증 질환을 예측하거나 초긴장 상태를 인식한다.The biometric information analysis unit uses emotional change measurement information to predict depression or recognize a state of hypertension.

상기 건강 밴드는,The health band is,

밴드 형태로 반려동물의 손목에 착용이 가능한 몸체부;A body portion that can be worn on the pet's wrist in the form of a band;

각 부에 전원을 공급하기 위한 마이크로 압전에너지 하베스팅 모듈;Micro piezoelectric energy harvesting module to supply power to each part;

상기 몸체부에 장착되며, It is mounted on the body,

반려동물의 심장박동 정보, 혈압 정보, 맥박 정보 및 혈류속도 정보를 감지하여 출력하는 적외선 및 PPG센서; Infrared and PPG sensors that detect and output your pet's heart rate information, blood pressure information, pulse information, and blood flow rate information;

상기 몸체부에 장착되며, 반려동물의 체온을 측정하여 출력하기 위한 온도 센서;A temperature sensor mounted on the body to measure and output the body temperature of the companion animal;

상기 몸체부에 장착되며, 반려동물의 움직임을 감지하여 출력하는 가속도 센서;An acceleration sensor mounted on the body and detecting the movement of the companion animal and outputting an output;

상기 몸체부에 장착되며, 반려동물의 피부의 수분전류변화를 감지하여 출력하는 GSR 센서;A GSR sensor mounted on the body and detecting changes in moisture current of the pet's skin and outputting an output;

상기 적외선 및 PPG센서, 온도 센서, 가속도 센서 및 GSR 센서에서 출력되는 신호를 상기 서버로 송신하도록 제어하는 제어부;a control unit that controls signals output from the infrared sensor, PPG sensor, temperature sensor, acceleration sensor, and GSR sensor to be transmitted to the server;

상기 제어부의 제어에 따라 상기 상기 적외선 및 PPG센서, 온도 센서, 가속도 센서 및 GSR 센서에서 출력되는 신호를 상기 서버로 송신하는 통신부를 포함한다.It includes a communication unit that transmits signals output from the infrared sensor, PPG sensor, temperature sensor, acceleration sensor, and GSR sensor to the server under the control of the control unit.

상기 제어부는 상기 서버로부터 수신된 긴급메시지를 표시부를 통해 표시하도록 한다.The control unit displays the emergency message received from the server through the display unit.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 방법은,The smart pet care method using a health band according to the characteristics of the present invention to solve these problems is,

적어도 하나의 건강밴드 및 관리자 단말기와 네트워크망을 통해 연결되는 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템의 스마트 펫케어 방법으로서,A smart pet care method of a smart pet care system using at least one health band and a health band connected to an administrator terminal and a network, comprising:

상기 건강밴드로부터 반려동물의 생체정보를 수집하는 단계;Collecting biometric information of the companion animal from the health band;

상기 건강밴드로부터 수집한 반려동물의 생체정보를 분석하는 단계;Analyzing biometric information of the companion animal collected from the health band;

분석결과, 긴급상황인 경우, 상기 관리자 단말기 및 건강 밴드로 위험을 알리는 긴급 메시지를 송신하는 단계;As a result of the analysis, if it is an emergency situation, transmitting an emergency message informing of danger to the manager terminal and health band;

분석결과, 정상상황인 경우, 상기 관리자 단말기 또는 건강 밴드로 분석결과 메시지를 송신하는 단계를 포함한다.If the analysis result is a normal situation, it includes transmitting an analysis result message to the manager terminal or health band.

본 발명의 실시예에서는, 배터리가 필요없는 마이크로 압전에너지 하베스팅 기반의 밧데리리스 스마트 건 밴드를 이용하여 생체 데이터를 획득하고, 생서 데이터를 이차원으로 이미지화하여 스마트 펫케어 및 예측을 하는, 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a health band is provided that acquires biometric data using a battery-less smart gun band based on micro piezoelectric energy harvesting that does not require batteries, and performs smart pet care and prediction by imaging the biological data in two dimensions. Smart pet care systems and methods can be provided.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 맥박, 혈압, 운동량 등에 의한 데이터를 단순히 디스플레이하며, 더 나아가 반려동물, 독거노인, 지병이 있는 환자, 노약자 등의 경우 건강의 진단뿐만 아니라 건강의 예측을 통한 선제적 안전조치를 취하도록 함으로써 4차산업혁명기술과 에너지산업의 융합으로 건강장수시대의 구현에서 기술적 우위 확보가 가능하며, 이를 통해 수출확대에도 기여 가능한, 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 방법을 제공할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, data based on pulse, blood pressure, amount of exercise, etc. is simply displayed, and furthermore, in the case of companion animals, seniors living alone, patients with chronic diseases, the elderly, etc., preemptive measures are taken through not only health diagnosis but also prediction of health. By taking appropriate safety measures, it is possible to secure technological superiority in realizing the era of healthy longevity through the convergence of the 4th Industrial Revolution technology and the energy industry, and through this, we can provide a smart pet care method using a health band that can contribute to export expansion. You can.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 건강 밴드의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 방법의 동작흐름도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 방법을 설명하기 위한 예를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a configuration diagram of a smart pet care system using a health band according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of the health band of Figure 1.
Figure 3 is an operation flowchart of a smart pet care method using a health band according to an embodiment of the present invention.
Figures 4 to 7 are diagrams showing examples to explain a smart pet care method using a health band according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템의 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram of a smart pet care system using a health band according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템은, Referring to Figure 1, a smart pet care system using a health band according to an embodiment of the present invention,

적어도 하나의 반려동물의 건강밴드(300) 및 관리자 단말기(200)와 네트워크망(400)을 통해 연결되는 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템(100)으로서,A smart pet care system (100) using at least one companion animal's health band (300) and a health band connected to a manager terminal (200) and a network (400),

상기 반려동물정보, 상기 건강밴드(300)로부터 수신된 반려동물의 생체정보 및 관리자 정보를 저장하는 데이터베이스부(120);a database unit 120 that stores the companion animal information, biometric information of the companion animal received from the health band 300, and manager information;

상기 건강밴드(300)로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 분석하여 반려동물의 건강 이상 유무 및 예측을 하고, 그에 따라 관리자 단말기(200) 또는 건강 밴드에 통보하는 서버(110)를 포함한다.It includes a server 110 that analyzes the biometric information of the pet received from the health band 300 to determine whether the pet has any health abnormalities and predicts them, and notifies the manager terminal 200 or the health band accordingly.

상기 데이터베이스부(120)는,The database unit 120,

상기 반려동물정보를 저장하는 반려동물 정보 DB(121);A companion animal information DB (121) that stores the companion animal information;

상기 반려동물의 건강밴드(300)로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 저장하는 생체정보 DB(122);a biometric information DB 122 that stores biometric information of the companion animal received from the companion animal health band 300;

관리자 정보를 저장하는 관리자 정보 DB(123)를 포함한다.It includes an administrator information DB 123 that stores administrator information.

상기 생체정보는, The biometric information is,

심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보, 혈류속도 측정정보, 체온 측정정보, 움직임 측정정보를 포함한다.It includes heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, blood flow rate measurement information, body temperature measurement information, and movement measurement information.

상기 서버(110)는,The server 110,

상기 건강밴드(300)로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 수집하여 상기 데이터베이스부(120)에 저장하는 정보 수집부(111);an information collection unit 111 that collects the biometric information of the companion animal received from the health band 300 and stores it in the database unit 120;

상기 생체정보를 분석하여 반려동물의 건강 이상 유무 및 예측을 하고, 그에 따라 관리자 단말기(200) 또는 건강 밴드에 통보하는 생체정보 분석부(112)를 포함한다.It includes a biometric information analysis unit 112 that analyzes the biometric information to determine whether or not there is a health condition of the companion animal and predicts it, and reports the result to the manager terminal 200 or the health band.

상기 생체정보 분석부(112)는 심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보 및 혈류속도 측정정보를 이용하여 심박수, 심박변이, 부정맥(빈맥, 서맥), 고혈압, 저혈압, 맥박이상 또는 생명이상을 판단한다.The biometric information analysis unit 112 uses heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, and blood flow rate measurement information to determine heart rate, heart rate variation, arrhythmia (tachycardia, bradycardia), high blood pressure, low blood pressure, pulse abnormality, or vital abnormality. judge.

상기 생체정보 분석부(112)는 체온 측정정보를 이용하여 The biometric information analysis unit 112 uses body temperature measurement information to

저체온증 또는 고열 등을 검출한다.Detect hypothermia or high fever.

상기 생체정보 분석부(112)는 움직임 측정정보를 이용하여 반려동물의 활동량을 판단하거나 낙상을 검출하거나 패턴인식으로 위급상황을 판단한다.The biometric information analysis unit 112 uses movement measurement information to determine the amount of activity of the companion animal, detects a fall, or determines an emergency situation through pattern recognition.

도 2는 도 1의 건강 밴드의 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of the health band of Figure 1.

도 2를 참조하면, 상기 건강 밴드는,Referring to Figure 2, the health band,

밴드 형태로 반려동물의 손목에 착용이 가능한 몸체부(310);A body portion 310 that can be worn on the wrist of a pet in the form of a band;

각 부에 전원을 공급하기 위한 마이크로 압전에너지 하베스팅 모듈(320);Micro piezoelectric energy harvesting module 320 to supply power to each part;

상기 몸체부(310)에 장착되며, It is mounted on the body portion 310,

반려동물의 심장박동 정보, 혈압 정보, 맥박 정보 및 혈류속도 정보를 감지하여 출력하는 적외선 및 PPG센서(330); An infrared and PPG sensor (330) that detects and outputs the pet's heart rate information, blood pressure information, pulse information, and blood flow rate information;

상기 몸체부(310)에 장착되며, 반려동물의 체온을 측정하여 출력하기 위한 온도 센서(340);A temperature sensor 340 mounted on the body 310 and configured to measure and output the body temperature of the companion animal;

상기 몸체부(310)에 장착되며, 반려동물의 움직임을 감지하여 출력하는 가속도 센서(350);An acceleration sensor 350 mounted on the body 310 and detecting and outputting movement of the companion animal;

상기 몸체부(310)에 장착되며, 반려동물의 피부의 수분전류변화를 감지하여 출력하는 GSR 센서(360);A GSR sensor 360 mounted on the body 310 and detecting and outputting a change in moisture current of the pet's skin;

상기 적외선 및 PPG센서(330), 온도 센서(340), 가속도 센서(350) 및 GSR 센서(360)에서 출력되는 신호를 상기 서버(110)로 송신하도록 제어하는 제어부(370);A control unit 370 that controls signals output from the infrared and PPG sensor 330, temperature sensor 340, acceleration sensor 350, and GSR sensor 360 to be transmitted to the server 110;

상기 제어부(370)의 제어에 따라 상기 상기 적외선 및 PPG센서(330), 온도 센서(340), 가속도 센서(350) 및 GSR 센서(360)에서 출력되는 신호를 상기 서버(110)로 송신하는 통신부(380)를 포함한다.A communication unit that transmits signals output from the infrared and PPG sensor 330, temperature sensor 340, acceleration sensor 350, and GSR sensor 360 to the server 110 under the control of the control unit 370. Includes (380).

상기 제어부는 상기 서버(110)로부터 수신된 긴급메시지를 표시부(390)를 통해 표시하도록 한다.The control unit displays the emergency message received from the server 110 through the display unit 390.

위치정보를 출력하는 GPS 센서(361)를 더 포함하고, 제어부(37))는 주기적으로 또는 실시간으로 반려동물의 위치를 서버로 송신하고, 서버(110)는 긴급 메시지 송신시에 반려동물의 위치를 관리자에게 함께 송신한다.It further includes a GPS sensor 361 that outputs location information, and the control unit 37 transmits the location of the companion animal to the server periodically or in real time, and the server 110 determines the location of the companion animal when an emergency message is transmitted. Send it to the administrator together.

상기 마이크로 압전에너지 하베스팅 모듈(320)은 내부에 전력변환장치를 구비하고, 진동이나 압력에 의해 에너지를 생성한다. The micro piezoelectric energy harvesting module 320 has a power conversion device inside and generates energy through vibration or pressure.

그리고, 인장강도와 방수, 방진 및 적정 사용온도를 고려하여 몸체부(310)를 설계한다.Then, the body portion 310 is designed considering tensile strength, water resistance, dust resistance, and appropriate use temperature.

이러한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 압전에너지 하베스팅 모듈(320)을 사용한 배터리리스 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the smart pet care system using a batteryless health band using the micro piezoelectric energy harvesting module 320 according to an embodiment of the present invention having this configuration will be described as follows.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 방법의 동작흐름도이다.Figure 3 is an operation flowchart of a smart pet care method using a health band according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 방법을 설명하기 위한 예를 나타낸 도면이다.Figures 4 to 7 are diagrams showing examples to explain a smart pet care method using a health band according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 건강 밴드(300)는 반려동물의 생체정보를 수집하여 서버(110)로 송신하고, 정보 수집부(111)는 상기 건강밴드(300)로부터 반려동물의 생체정보를 수집하고, 생체정보 DB(122)에 저장한다(S310). 이때, 생체정보는 심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보, 혈류속도 측정정보, 체온 측정정보, 움직임 측정정보, 감정변화 측정정보를 포함한다.Referring to FIG. 3, first, the health band 300 collects the biometric information of the companion animal and transmits it to the server 110, and the information collection unit 111 collects the biometric information of the companion animal from the health band 300. and stored in the biometric information DB 122 (S310). At this time, the biometric information includes heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, blood flow rate measurement information, body temperature measurement information, movement measurement information, and emotional change measurement information.

도 4를 참조하면, 정보 수집부(111)에서 각 데이터는 10분(600초) 간격으로 생성될 수 있고, 생성된 데이터는 라벨링(Labelling)을 한다.Referring to FIG. 4, each data can be generated at intervals of 10 minutes (600 seconds) in the information collection unit 111, and the generated data is labeled.

도 5를 참조하면, 정보 수집부(111)에서 생성된 각 데이터는 2차원 스칼라그램으로 변환(학습데이터 생성)될 수 있다.Referring to FIG. 5, each data generated by the information collection unit 111 can be converted into a two-dimensional scalogram (creating learning data).

도 6을 참조하면, 필요에 따라 전체 데이터를 학습, 검증, 시험 데이터로 분리할 수 있다.Referring to Figure 6, the entire data can be separated into learning, verification, and test data as needed.

그리고, 학습 및 검증 데이터를 이용한 학습이 가능하다.Additionally, learning using learning and verification data is possible.

학습데이터로 학습한 결과를 검증 데이터로 학습 중에 검증함으로써 종료시점 결정할 수 있다. 이때, 모든 데이터 선정은 무작위(랜덤)로 이루어진다. The end point can be determined by verifying the results learned with the training data during learning with the verification data. At this time, all data selection is done randomly.

그리고, 학습 완료된 모델을 이용하여 시험데이터로 성능 검증할 수 있다. 즉, 시험데이터를 이용하여 Confusion matrix(오차행렬)구하여 신뢰도를 측정할 수 있다.And, the performance can be verified with test data using the trained model. In other words, reliability can be measured by calculating a confusion matrix using test data.

그리고 나서, 상기 생체정보 분석부(112)는 상기 건강밴드(300)로부터 수집한 반려동물의 생체정보를 분석한다(S320).Then, the biometric information analysis unit 112 analyzes the biometric information of the companion animal collected from the health band 300 (S320).

도 7을 참조하면, PPG센서(330) 신호의 RR주기를 이용한 생체신호분석 예를 도시하였다.Referring to FIG. 7, an example of bio-signal analysis using the RR cycle of the PPG sensor 330 signal is shown.

도 7과 같은 방식으로 생체신호를 분석하되, 상기 생체정보 분석부(112)는 심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보 및 혈류속도 측정정보를 이용하여 심박수, 심박변이, 부정맥(빈맥, 서맥), 고혈압, 저혈압, 맥박이상 또는 생명이상을 판단한다. 심박수, 심박변이, 부정맥(빈맥, 서맥), 고혈압, 저혈압 등의 생체신호 검출로 위급상황을 인식하게 된다.Biosignals are analyzed in the same manner as in FIG. 7, but the biometric information analysis unit 112 uses heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, and blood flow rate measurement information to measure heart rate, heart rate variation, and arrhythmia (tachycardia, bradycardia), high blood pressure, low blood pressure, pulse abnormality, or vital abnormality. Emergency situations are recognized by detecting vital signs such as heart rate, heart rate variation, arrhythmia (tachycardia, bradycardia), high blood pressure, and low blood pressure.

또한, 상기 생체정보 분석부(112)는 체온 측정정보를 이용하여 저체온증 또는 고열 등을 검출한다. 상기 생체정보 분석부(112)는 체온이 제1 기준값 이하의 저온이거나 제2 기준값 이상의 고열인 경우 위급상황으로 판단한다.Additionally, the biometric information analysis unit 112 detects hypothermia or high fever using body temperature measurement information. The biometric information analysis unit 112 determines an emergency situation when the body temperature is low below the first reference value or high temperature above the second reference value.

그리고, 상기 생체정보 분석부(112)는 움직임 측정정보를 이용하여 반려동물의 활동량을 판단하거나 낙상을 검출하거나 패턴인식으로 위급상황을 판단한다.In addition, the biometric information analysis unit 112 uses movement measurement information to determine the amount of activity of the companion animal, detects a fall, or determines an emergency situation through pattern recognition.

또한, 상기 생체정보 분석부(112)는 감정변화 측정정보를 이용하여 우울증 질환을 예측하거나 초긴장 상태를 인식한다.In addition, the biometric information analysis unit 112 uses emotional change measurement information to predict depression or recognize a state of hypertension.

그리고 나서, 상기 생체정보 분석부(112)는 긴급상황인지 판단한다(S330).Then, the biometric information analysis unit 112 determines whether it is an emergency situation (S330).

분석결과, 긴급상황인 경우, 상기 생체정보 분석부(112)는 관리자 정보 DB(123) 및 반려동물 정보 DB(121)를 참조하여 상기 관리자 단말기(200) 및 건강 밴드로 위험을 알리는 긴급 메시지를 송신한다(S340). 서버(110)는 긴급 메시지 송신시에 반려동물의 위치를 관리자에게 함께 송신한다. 따라서 반려동물이 위험 상황인 경우, 관리자 또는 반려동물이 신속하게 조취를 취할 수 있다.As a result of the analysis, in the case of an emergency situation, the biometric information analysis unit 112 refers to the manager information DB 123 and the pet information DB 121 and sends an emergency message informing of danger to the manager terminal 200 and the health band. Transmit (S340). When sending an emergency message, the server 110 transmits the location of the companion animal to the manager. Therefore, if the pet is in danger, the manager or the pet can quickly take action.

또한, 분석결과, 정상상황인 경우, 관리자 정보 DB(123) 및 반려동물 정보 DB(121)를 참조하여 상기 관리자 단말기(200) 또는 건강 밴드로 분석결과 메시지를 송신한다.(S350). 이러한 생체정보를 관리자 또는 반려동물은 확인 가능하며, 평상시에 스스로 건강 관리를 할 수 있다.In addition, if the analysis result shows a normal situation, the analysis result message is transmitted to the manager terminal 200 or the health band by referring to the manager information DB 123 and the companion animal information DB 121 (S350). Administrators or pets can check this biometric information and manage their own health on a daily basis.

본 발명의 실시예에서는, 배터리가 필요없는 마이크로 압전에너지 하베스팅 기반의 밧데리리스 스마트 건 밴드를 이용하여 생체 데이터를 획득하고, 생서 데이터를 이차원으로 이미지화하여 스마트 펫케어 및 예측을 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, biometric data can be acquired using a battery-less smart gun band based on micro piezoelectric energy harvesting that does not require batteries, and smart pet care and prediction can be performed by imaging the biological data in two dimensions.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 맥박, 혈압, 운동량 등에 의한 데이터를 단순히 디스플레이하며, 더 나아가 반려동물, 독거노인, 지병이 있는 환자, 노약자 등의 경우 건강의 진단뿐만아니라 건강의 예측을 통한 선제적 안전조치를 취하도록 함으로써 4차산업혁명기술과 에너지산업의 융합으로 건강장수시대의 구현에서 기술적 우위 확보가 가능하며, 이를 통해 수출확대에도 기여 가능하다.In addition, in the embodiment of the present invention, data based on pulse, blood pressure, amount of exercise, etc. is simply displayed, and furthermore, in the case of companion animals, seniors living alone, patients with chronic diseases, the elderly, etc., preemptive measures are taken through not only health diagnosis but also prediction of health. By taking appropriate safety measures, it is possible to secure technological superiority in realizing the era of healthy longevity through the convergence of the 4th Industrial Revolution technology and the energy industry, and through this, it can also contribute to the expansion of exports.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다. The embodiments of the present invention described above are not only implemented through devices and methods, but may also be implemented through a program that realizes the function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. The implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs based on the description of the embodiments described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also possible. It falls within the scope of rights.

Claims (11)

적어도 하나의 반려동물의 건강밴드 및 관리자 단말기와 네트워크망을 통해 연결되는 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템으로서,
반려동물정보, 상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보 및 관리자 정보를 저장하는 데이터베이스부;
상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 분석하여 반려동물의 건강 이상 유무 및 건강 이상 예측을 하고, 그에 따라 관리자 단말기 또는 건강 밴드에 통보하는 서버를 포함하고,
상기 데이터베이스부는,
상기 반려동물정보를 저장하는 반려동물 정보 DB;
상기 반려동물의 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 저장하는 생체정보 DB;
관리자 정보를 저장하는 관리자 정보 DB를 포함하고,
상기 생체정보는,
심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보, 혈류속도 측정정보, 체온 측정정보 및 움직임 측정정보를 포함하고,
상기 서버는,
상기 건강밴드로부터 수신된 반려동물의 생체정보를 수집하여 상기 데이터베이스부에 저장하는 정보 수집부;
상기 생체정보를 분석하여 반려동물의 건강 이상 유무 및 예측을 하고, 그에 따라 관리자 단말기 또는 건강 밴드에 통보하는 생체정보 분석부를 포함하고,
상기 생체정보 분석부는 심장박동 측정정보, 혈압 측정정보, 맥박 측정정보 및 혈류속도 측정정보를 이용하여 심박수, 심박변이, 부정맥(빈맥, 서맥), 고혈압, 저혈압, 맥박이상 또는 생명이상을 판단하며,
상기 생체정보 분석부는 체온 측정정보를 이용하여 저체온증 또는 고열을 검출하고,
상기 생체정보 분석부는 움직임 측정정보를 이용하여 반려동물의 활동량을 판단하거나 낙상을 검출하거나 패턴인식으로 위급상황을 판단하고,
상기 건강 밴드는,
밴드 형태로 반려동물의 손목에 착용이 가능한 몸체부;
각 부에 전원을 공급하기 위한 마이크로 압전에너지 하베스팅 모듈;
상기 몸체부에 장착되며,
반려동물의 심장박동 정보, 혈압 정보, 맥박 정보 및 혈류속도 정보를 감지하여 출력하는 적외선 및 PPG센서;
상기 몸체부에 장착되며, 반려동물의 체온을 측정하여 출력하기 위한 온도 센서;
상기 몸체부에 장착되며, 반려동물의 움직임을 감지하여 출력하는 가속도 센서;
상기 몸체부에 장착되며, 반려동물의 피부의 수분전류변화를 감지하여 출력하는 GSR 센서;
상기 적외선 및 PPG센서, 온도 센서, 가속도 센서 및 GSR 센서에서 출력되는 신호를 상기 서버로 송신하도록 제어하는 제어부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 상기 적외선 및 PPG센서, 온도 센서, 가속도 센서 및 GSR 센서에서 출력되는 신호를 상기 서버로 송신하는 통신부를 포함하는 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템.
A smart pet care system using a health band connected to at least one pet's health band and a manager terminal through a network,
a database unit that stores companion animal information, biometric information of the companion animal received from the health band, and manager information;
It includes a server that analyzes the biometric information of the pet received from the health band to determine whether the pet has a health problem and predicts a health problem, and notifies the administrator terminal or health band accordingly;
The database part,
A pet information DB that stores the pet information;
a biometric information DB that stores biometric information of the pet received from the pet's health band;
Contains an administrator information DB that stores administrator information,
The biometric information is,
Includes heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, blood flow rate measurement information, body temperature measurement information, and movement measurement information,
The server is,
an information collection unit that collects biometric information of the companion animal received from the health band and stores it in the database unit;
It includes a biometric information analysis unit that analyzes the biometric information to determine whether or not there is a health problem in the companion animal and predicts it, and notifies the result to the manager terminal or health band,
The biometric information analysis unit uses heart rate measurement information, blood pressure measurement information, pulse measurement information, and blood flow rate measurement information to determine heart rate, heart rate variation, arrhythmia (tachycardia, bradycardia), high blood pressure, low blood pressure, pulse abnormality, or vital abnormality,
The biometric information analysis unit detects hypothermia or high fever using body temperature measurement information,
The biometric information analysis unit uses movement measurement information to determine the pet's activity level, detects a fall, or determines an emergency situation through pattern recognition.
The health band is,
A body portion that can be worn on the pet's wrist in the form of a band;
Micro piezoelectric energy harvesting module to supply power to each part;
It is mounted on the body,
Infrared and PPG sensors that detect and output your pet's heart rate information, blood pressure information, pulse information, and blood flow rate information;
A temperature sensor mounted on the body to measure and output the body temperature of the pet;
An acceleration sensor mounted on the body and detecting the movement of the companion animal and outputting an output;
A GSR sensor mounted on the body and detecting and outputting a change in moisture current of the pet's skin;
a control unit that controls signals output from the infrared sensor, PPG sensor, temperature sensor, acceleration sensor, and GSR sensor to be transmitted to the server;
A smart pet care system using a health band including a communication unit that transmits signals output from the infrared sensor, PPG sensor, temperature sensor, acceleration sensor, and GSR sensor to the server under the control of the control unit.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 서버로부터 수신된 긴급메시지를 표시부를 통해 표시하도록 하는 건강밴드를 이용한 스마트 펫케어 시스템.
According to paragraph 1,
A smart pet care system using a health band where the control unit displays emergency messages received from the server through a display unit.
 삭제delete
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