WO2015133672A1 - 웨어러블 센싱 디바이스 및 이를 이용한 생체 신호 데이터 모니터링/응급 상황 감지 방법 - Google Patents

웨어러블 센싱 디바이스 및 이를 이용한 생체 신호 데이터 모니터링/응급 상황 감지 방법 Download PDF

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WO2015133672A1
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wearable sensing
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김성훈
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    • G08B21/043—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to non-activity, e.g. of elderly persons based on behaviour analysis detecting an emergency event, e.g. a fall

Definitions

  • the present invention relates to a wearable sensing device and a method for monitoring biosignal data and detecting an emergency by using the wearable sensing device. Specifically, the present invention relates to a wearable sensing device in close contact with a wearer's upper body skin. And a method for monitoring the biosignal data in the management server by transmitting the location information and easily detecting the wearer of the wearable sensing device in case of an emergency.
  • biometric sensors with personal identification functions are applied to the security industry through biometric information, and smart clothing that actively checks the wearer's health status by attaching biometric sensors to clothing is in progress. It is becoming.
  • the present invention proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, the purpose of the integrated management of the presence or absence of their body abnormalities by monitoring the bio-signal data of the subjects to be protected in a nursing facility.
  • the present invention facilitates coping with dangerous situations by informing them and the management server that the protected drug is close to the dangerous area when the protected drug is close to the dangerous area of the pre-designated nursing facility in the management server.
  • the management server There is another purpose for this purpose.
  • a wearable sensing device in close contact with the upper body skin of the wearer includes a biosensor sheet covering a part of the front of the chest and a part of the chest rear with respect to the axilla (armpit), and a biosensor controller connected to the biosensor sheet and positioned at the bottom of the back of the chest.
  • the biosensor sheet may be configured to measure at least one biosignal of electrocardiogram, heart rate, body temperature, pulse rate, electrocardiogram, blood pressure, and respiratory rate.
  • the biosensor control unit of the wearable sensing device when the biosensor sheet first measures the wearer's biosignal and transmits the biosignal to the management server, identifies the wearer's identifier (ID) and the management server from the management server.
  • ID wearer's identifier
  • a wireless communication module for receiving a data transmission cycle and receiving the wearer's position information in real time from a GPS satellite or an access point, and transmitting a set of biosignal data to the management server in the data transmission cycle;
  • a processor for compressing the identifier, the location information, and the measured biosignal into a set of biosignal data such that the wireless communication module is transmittable according to the data transmission period;
  • an alarm module for generating a warning display signal and a location warning signal when the location information approaches a dangerous area designated by the management server.
  • the processor further compresses the position warning signal, the identifier, and the position signal into warning signal data, and the wireless communication module transmits the warning signal data to the management server.
  • the wireless communication module may be a Wi-Fi, UWB (ultra wideband), Zigbee, or Bluetooth communication module, and is preferably a Zigbee communication module.
  • the step of assigning an identifier to the wearable sensing device when the wearable sensing device first receives the wearer's biological signal, the step of assigning an identifier to the wearable sensing device; Transmitting the assigned identifier and data transmission period to the wearable sensing device; Receiving a set of biosignal data from the wearable sensing device every data transmission period; Receiving alert signal data from the wearable sensing device; And decompressing the set of received biosignal data into an identifier, location information, and a biosignal of the wearer, and decompressing the warning signal data into a location warning signal, an identifier and a location signal of the wearer.
  • a biometric data management and emergency detection method using a wearable sensing device and a management server including the steps.
  • the wearable sensing device and the biological data management and emergency detection method using the same can quickly determine whether there are health problems and emergencies of the protected subjects in a nursing / care facility with a small number of people.
  • the wearable sensing device according to the present invention uses a material that is easy to wash and maintain, and improves the arrangement of the substrate and the fabric, thereby minimizing the pressure of the wearable sensing device when worn, and reducing the thickness of the wearable sensing device. It can reduce the feeling of foreign body and can enhance the fit at the time of wearing.
  • FIG. 1 illustrates a system for implementing a biometric data management and emergency detection method using a wearable sensing device and a management server according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of a wearable sensing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flow diagram of a method for biometric data management and emergency detection in accordance with one embodiment of the present invention.
  • FIG 4 shows an exemplary screen of a management server according to an embodiment of the present invention.
  • the wearable sensing device includes a biosensor sheet covering a part of the front of the chest and a part of the chest rear with respect to the axilla (armpit), and a biosensor control unit connected to the biosensor sheet and positioned at the bottom of the back of the chest.
  • the biosensor sheet may be configured to measure at least one biosignal of an electrocardiogram, a heart rate, a body temperature, a pulse, an electrocardiogram, a blood pressure, and a breath volume.
  • FIG. 1 illustrates a system for implementing a biometric data management and emergency detection method using a wearable sensing device 12 and a management server 13 according to an embodiment of the present invention.
  • the wearable sensing device 12 is in close contact with the skin of the wearer's upper body and has a portion of the front of the chest and the chest around the wearer's axilla (armpit).
  • a biosensor sheet 121 covering a portion of the back side (for example, the front side of the chest from the pectoral muscle to the left heart or right lung to the pericardial heart and corresponding back), and connected to the biosensor sheet 121 and the It may include a biosensor control unit 122 located at the bottom of the chest back.
  • the biosensor sheet 121 of the wearable sensing device 12 integrates an electrocardiogram sensor, a blood pressure sensor, a body temperature sensor, and the like, and includes at least one of a wearer's electrocardiogram, heart rate, body temperature, pulse rate, electrocardiogram, blood pressure, and breath volume. Bio signals can be measured separately.
  • the biosensor controller 122 of the wearable sensing device 12 may include a wireless communication module, a processor, and an alarm module.
  • the biosensor sheet 121 may measure and transmit the biosignal of the wearer (any one of electrocardiogram, heart rate, body temperature, pulse rate, electrocardiogram, blood pressure, and respiratory rate) to the management server 13 for the first time. have.
  • the management server 13 first receiving the biosignal from the wearable sensing device 12 allocates a unique identifier to the wearable sensing device 12, and wears the data transmission period and the identifier corresponding to the identifier. Transmits to the wireless communication module of the sensing device 12.
  • the wireless communication module may receive, in real time, the location information of the user wearing the wearable sensing device 12 from the GPS satellite 11 (or the access point).
  • the processor of the biosensor controller 122 biometrics the identifier, the location information, and the measured biosignal so that the wireless communication module can transmit to the management server 13 according to the received data transmission period. It can be transformed by compressing it into a set of signal data. The converted set of biosignal data is transmitted by the wireless communication module to the management server 13 in a data transmission cycle.
  • the management server 13 may preset the dangerous area in the nursing facility, when the wearer of the wearable sensing device 12 approaches the preset dangerous area, the alarm module of the biosensor control unit 122 displays a warning. Signal and position warning signals can be generated.
  • the alarm module When the alarm module generates a warning display signal and a location warning signal, the processor of the biosensor control unit 122 further converts the location warning signal, the identifier and the location signal into warning signal data, and wirelessly converts the wireless sensor of the biosensor control unit 122.
  • the communication module may transmit the warning signal data to the management server.
  • the warning display signal may trigger to alert the wearer of the wearable sensing device 12.
  • the alert indication signal may trigger the output of a preset voice message (eg, “Dangerous zone!”) On the wearable sensing device 12.
  • the management server 103 is illustrated in a desktop form, but this is merely an example, and the management server 103 may be connected to the wearable sensing device 102 such as a laptop, a netbook, a tablet PC, a smartphone, and the like. It may be implemented by a communicable user equipment (UE).
  • UE communicable user equipment
  • the wearable sensing device 12 includes a biosensor sheet 210 and a biosensor controller 220 for measuring at least one biosignal of an electrocardiogram, a heart rate, a body temperature, a pulse, an electrocardiogram, a blood pressure, and a breathing volume of a user wearing the wearable sensing device 12. Include.
  • the processor 221 of the biosensor controller 220 functions to optimize data transmission from the wearable sensing device 102 to a management server. That is, the processor 221 compresses and converts the biosignal measured in the biosensor sheet into a set of biosignal data according to the data transmission period together with the identifier and location information allocated to the wearable sensing device 12. For example, if the data transmission period transmitted from the management server is three minutes, the wireless communication module 222 so that the wireless communication module 222 of the biosensor control unit 220 can transmit to the management server every three minutes. Prior to transmission, the processor 221 compresses the identifier, the location information, and the biosignal.
  • the wireless communication module 222 of the biosensor control unit 220 functions to communicate between the wearable sensing device, the GPS satellites, and the management server. Specifically, when the user first wears the wearable sensing device and the biosensor sheet 210 measures the biosignal for the first time, the biosignal measured first is transmitted to the management server, which is an identifier for the wearable sensing device from the management server. This is to receive a data transmission period.
  • the wireless communication module 222 also receives location information of the wearable sensing device wearer from a GPS satellite or an access point. In addition, the wireless communication module 222 transmits the set of biosignal data converted by the processor 221 to the management server in a data transmission cycle.
  • the wireless communication module 222 may be a Wi-Fi, UWB (ultra wideband), Zigbee, or Bluetooth communication module, preferably a Zigbee communication module.
  • the Zigbee communication module has a lower data rate than the Bluetooth communication module, but may be implemented with high node scalability, wide coverage, and low power. Therefore, the wearable sensing device employing the ZigBee communication module can accommodate less than the number of nodes the ZigBee communication module can accommodate, can communicate in the coverage covering the total area of the nursing facility, and can be implemented at low power and low cost.
  • a Zigbee communication module may be preferable.
  • the alarm module 223 of the biosensor controller 220 functions to notify the wearer and the management server manager of the wearable sensing device when the wearer approaches the dangerous area.
  • the management server it is possible to set an area in which care facilities are to be avoided (for example, a place where there is a high risk of an accident by an underserved person, an area where there are obstacles or temporary repair work) as a risk area.
  • the alarm module 223 After the hazardous area is established, when a particular wearer approaches the dangerous area (eg, within 1 m of the dangerous area), the alarm module 223 generates a warning indication signal and a location warning signal.
  • the processor 221 of the wearable sensing device When the alarm module 223 generates the warning display signal and the location warning signal, the processor 221 of the wearable sensing device further compresses the location warning signal, the identifier, and the location signal into the warning signal data, thereby wirelessly detecting the wearable sensing device. Since the communication module 222 may transmit the warning signal data to the management server, the management server receives and decompresses it to manage which user is in an emergency situation near the danger area or the location of a person who is in a dangerous situation. Can be found on the server.
  • FIG. 3 is a flow diagram of a method for biometric data management and emergency detection in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the management server may allocate an identifier to the wearable sensing device.
  • the biosignal may be at least one of electrocardiogram, heart rate, body temperature, pulse rate, electrocardiogram, blood pressure, and respiratory rate.
  • the management server can be linked to the personal information database of the subject of the protection subject registered in the nursing facility, it is possible to determine who is by the identifier assigned to each wearable sensing device. Since each assigned identifier corresponds to a specific person recorded in the personal information database, the data transmission period can be set differently for each identifier.
  • the management server may transmit an identifier assigned in operation 31 and a data transmission period suitable for the person corresponding to the identifier to the wearable sensing device. For example, even in the case of a caregiver in a nursing facility, a relatively healthy person may have a longer data transmission cycle than an unhealthy person with dementia, cardiovascular disease, and the like.
  • the management server may receive a set of biosignal data from the wearable sensing device for each data transmission period.
  • the management server may receive the warning signal data (when the warning signal data is transmitted from the wearable sensing device).
  • the management server may decompress the set of biosignal data received in step 33 and convert it into an identifier, location information, and biosignal of the wearer to which the wearable sensing device is attached.
  • the warning signal data can be decompressed and converted into the wearer's location warning signal, identifier and location signal.
  • step 33 the set of biosignal data is received, and in step 35 it is converted into the wearer's identifier, the location information, and the biosignal, so that it can be output in tabular form on the display of the management server.
  • step 34 the warning signal data is received, and in step 35, the alarm signal data is converted into a wearer's identifier, a location signal, and a location warning signal, and the care is output through an output unit (eg, a display, a speaker, a vibration device, etc.) of the management server.
  • FIG. 4 shows an exemplary screen of a management server according to an embodiment of the present invention.
  • a table according to the correspondence between the identifier (ID) assigned to the wearable sensing device and the personal information database is displayed, and in the area (420) at the bottom of the area (410) The floor plan of the nursing facility is displayed, and in the area (430) on the right side of the management server screen, a biosignal (i.e., ECG, heart rate, body temperature, pulse, measured by the biosensor sheet and transmitted to the management server) for each identifier is displayed.
  • ECG ECG
  • heart rate body temperature
  • pulse measured by the biosensor sheet and transmitted to the management server
  • any wearable sensing device is "AB001" and the corresponding caregiver in a nursing facility is a 70-year-old male, Kim Chul-soo, information on this is ID. Appears in the 410 area in the order, name, age, gender, .. In this form, an identifier is assigned to each of the protected undertakings so that it can be linked to the database of the underprivileged personal information within the nursing facility.
  • the location information transmitted from each wearable sensing device may indicate where each of the subjects to be protected in the nursing facility is located.
  • 421 shown in FIG. 4 indicates where Kim Cheol-soo, which is displayed in the area 410, is located in a nursing facility.
  • the management server designates the danger area in the nursing facility, it is possible to display as the area 422 where the danger area is on the plan view of the area 420.
  • each tab is classified into 431, 432, 433, ..., etc. according to the protection target of the nursing facility, and the biosignal is displayed. Since the biosignal for each identifier is received by the management server in the form of a set of biosignal data for each data transmission period transmitted for each wearable sensing device, the biosignal is displayed on the corresponding identifier tab in the area 430. It can be updated according to the transmission period.
  • the wearable sensing device and the biometric data management and emergency detection method using the same according to the present invention can quickly determine whether there are health problems or emergencies of the subjects in the care / care facility with a small number of people.
  • the wearable sensing device according to the present invention uses a material that is easy to wash and maintain, and improves the arrangement of the substrate and the fabric, thereby minimizing the pressure of the wearable sensing device when worn, and reducing the thickness of the wearable sensing device. It can reduce the feeling of foreign body and can enhance the fit at the time of wearing.

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Abstract

웨어러블 센싱 디바이스는 액와(겨드랑이)를 중심으로 흉부 정면의 일부와 흉부 배면의 일부를 덮는 바이오센서 시트, 및 바이오센서 시트에 접속되고 상기 흉부 배면의 하단에 위치한 바이오센서 제어부를 포함하고, 상기 바이오센서 시트는 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 근전도, 및 호흡량 중 적어도 하나 이상의 생체 신호를 측정하도록 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 웨어러블 센싱 디바이스 및 이를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법은 요양/보호 시설에 있는 보호대상약자들의 건강 이상 유무 및 응급 상황 발생 여부를 적은 인원으로 빠르게 판단할 수 있다.

Description

웨어러블 센싱 디바이스 및 이를 이용한 생체 신호 데이터 모니터링/응급 상황 감지 방법
본 발명은 웨어러블 센싱 디바이스(wearable sensing device)와 이를 이용하여 생체 신호 데이터를 모니터링하고 응급 상황을 감지할 수 있는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 착용자의 상반신 피부에 밀착되는 웨어러블 센싱 디바이스에 의해 생체 신호 및 위치 정보를 송신함으로써 관리용 서버에서 생체 신호 데이터를 모니터링하고 웨어러블 센싱 디바이스의 착용자가 응급 상황에 처한 경우에 이를 용이하게 감지하기 위한 방법에 관한 것이다.
통계청 자료에 의하면, 우리나라는 65세 이상 인구 비율이 7.2%를 넘어서면서 고령화사회에 진입했다고 밝히면서, 향후 우리나라의 65세 이상 인구 비율은 2018년이면 14.3%를 넘어서고 2026년이면 20.8%를 넘어서 초고령사회로 진입할 수 있다고 예상하였다. 이러한 인구의 급속한 고령화 현상은 우리나라 뿐만 아니라 일본, 미국, 영국, 프랑스, 이탈리아, 독일 등 많은 국가에서 나타나고 있다.
이와 같은 고령화 현상으로 인해, 요양산업, 홈케어서비스 산업, 의료서비스산업, 노년층을 대상으로 한 금융산업이나 엔터테인먼트 사업 등으로 다양한 분야의 실버 산업이 부각되고 있다.
인구의 고령화 현상과 함께 저출산, 핵가족을 넘어 1인 가족의 비중이 빠르게 증가하면서, 실버 산업 중에서도 요양시설 등에 대한 수요는 많음에도 불구하고 시설의 수나 시설에서 노년층과 같은 보호대상약자를 지원할 인력은 부족한 현실이다. 이러한 현실 때문에, 요양시설 등에서 노년층과 같은 보호대상약자의 상태를 모니터링 하여 원격으로 관리할 수 있는 건강 관리 시스템에 대한 수요가 늘어나고 있으며 고령화 속도가 빨라질수록 그 필요성은 더욱 증가할 것으로 보인다.
한편, 생체 정보 측정 기술의 발전으로 인해 생체 정보를 통해 개인 식별 기능을 갖춘 생체 센서를 보안산업에 적용하고 있으며, 생체 센서를 의류에 부착하여 착용자의 건강상태를 파악하는 스마트 의류의 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 생체 정보 측정 기술의 발전 경향을 반영하여, 생체 신호 측정 기능을 갖는 스마트의류(등록특허 제0857275호)와 같이, 의류의 내측에 밀착되어 사용자의 체온, 심전도, 호흡을 측정하는 기능을 가진 스마트 의류가 개발되고 있다. 그러나 이와 같은 방법들에 의하더라도, 의류를 착용한 사용자가 직접 의류를 착용한 후 측정 주기를 입력하여야 하는 것처럼, 사용자의 조작을 필요로 하기 때문에 보호대상약자가 직접 사용하기에는 어렵고, 요양시설 내에 있는 사람들을 통합 관리하기에는 부족하다는 문제가 있다.
전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 요양시설에서 보호대상약자들의 생체 신호 데이터를 모니터링하여 이들의 신체 이상 유무를 관리용 서버에서 통합관리하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 관리용 서버에서 미리 지정된 요양시설의 위험 지역에 보호대상약자들이 근접하는 경우, 보호대상약자들이 위험 지역에 가까이 있음을 그들 자신과 관리용 서버에게 알려서 위험한 상황 대처를 용이하게 하기 위함에 또다른 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 일 실시형태에 의하면, 착용자의 상반신 피부에 밀착되는 웨어러블 센싱 디바이스가 개시된다. 상기 웨어러블 센싱 디바이스는 액와(겨드랑이)를 중심으로 흉부 정면의 일부와 흉부 배면의 일부를 덮는 바이오센서 시트, 및 상기 바이오센서 시트에 접속되고 상기 흉부 배면의 하단에 위치한 바이오센서 제어부를 포함하고, 상기 바이오센서 시트는 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 및 호흡량 중 적어도 하나 이상의 생체 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
위의 일 실시형태에 의한 웨어러블 센싱 디바이스의 바이오센서 제어부는, 상기 바이오센서 시트가 상기 착용자의 생체 신호를 최초로 측정하여 관리용 서버에 전송하면, 상기 관리용 서버로부터 상기 착용자의 식별자(ID) 및 데이터 송신 주기를 수신하고 GPS 위성 또는 액세스 포인트로부터 상기 착용자의 위치 정보를 실시간으로 수신하며, 생체 신호 데이터의 세트를 상기 데이터 송신 주기로 상기 관리용 서버에 송신하는 무선 통신 모듈; 상기 데이터 송신 주기에 따라 상기 무선 통신 모듈이 송신가능하도록 상기 식별자, 상기 위치 정보, 및 상기 측정된 생체 신호를 상기 생체 신호 데이터의 세트로 압축변환하는 프로세서; 및 상기 위치 정보가 상기 관리용 서버에서 지정된 위험 지역에 근접하는 경우, 경고 표시 신호 및 위치 경고 신호를 발생시키는 알람 모듈을 포함하며, 상기 알람 모듈이 상기 경고 표시 신호 및 상기 위치 경고 신호를 발생시키면 상기 프로세서는 상기 위치 경고 신호, 상기 식별자 및 상기 위치 신호를 경고 신호 데이터로 추가로 압축변환하며 상기 무선 통신 모듈은 상기 경고 신호 데이터를 상기 관리용 서버에 송신하는 것을 특징으로 한다.
상기 무선 통신 모듈은 Wi-Fi, UWB(초광대역 통신; ultra wideband), 지그비(Zigbee), 블루투스(bluetooth) 통신 모듈일 수 있으며, 바람직하게는 지그비 통신 모듈인 것을 특징으로 한다.
또한, 전술한 목적을 달성하기 위한 또다른 실시형태에 의하면, 상기 웨어러블 센싱 디바이스부터 착용자의 생체 신호를 최초로 수신하면, 상기 웨어러블 센싱 디바이스에 대하여 식별자를 할당하는 단계; 상기 할당된 식별자 및 데이터 송신 주기를 상기 웨어러블 센싱 디바이스로 송신하는 단계; 상기 웨어러블 센싱 디바이스로부터 생체 신호 데이터의 세트를 데이터 송신 주기마다 수신하는 단계; 상기 웨어러블 센싱 디바이스로부터 경고 신호 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 생체 신호 데이터의 세트를 압축해제하여 상기 착용자의 식별자, 위치 정보, 및 생체 신호로 변환하고, 상기 경고 신호 데이터를 압축해제하여 상기 착용자의 위치 경고 신호, 식별자 및 위치 신호로 변환하는 단계를 포함하는 웨어러블 센싱 디바이스 및 관리용 서버를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법이 개시된다.
전술한 본 발명에 의한, 웨어러블 센싱 디바이스 및 이를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법은 요양/보호 시설에 있는 보호대상약자들의 건강 이상 유무 및 응급 상황 발생 여부를 적은 인원으로 빠르게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 웨어러블 센싱 디바이스는 세탁 및 유지 관리가 용이한 소재를 사용하고, 기판, 직물의 배열방식을 개선함으로써 착용시에 웨어러블 센싱 디바이스의 압력을 최소화하고, 웨어러블 센싱 디바이스의 두께를 줄여 이물감을 감소시키며, 착의시에 착용감을 증진시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 센싱 디바이스와 관리용 서버를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법을 구현하기 위한 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 센싱 디바이스의 기능 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지를 하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 관리용 서버의 예시적인 화면을 도시한다.
본 발명에 따른 웨어러블 센싱 디바이스는 액와(겨드랑이)를 중심으로 흉부 정면의 일부와 흉부 배면의 일부를 덮는 바이오센서 시트, 및 상기 바이오센서 시트에 접속되고 상기 흉부 배면의 하단에 위치한 바이오센서 제어부를 포함하고, 상기 바이오센서 시트는 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 및 호흡량 중 적어도 하나 이상의 생체 신호를 측정하도록 구성될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 센싱 디바이스 및 이를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있는데, 본 발명의 특정 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성에 관한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우 그 상세한 설명을 생략하고 도면에 예시된 특정 실시예들을 중심으로 상세한 설명의 본문에 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정 개시 형태에 대해 한정하고자 하는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 변경, 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 각 도면을 설명하면서 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 도면 부호를 사용하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 센싱 디바이스(12)와 관리용 서버(13)를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법을 구현하기 위한 시스템을 도시한다. 도 1에서 웨어러블 센싱 디바이스(12)의 확대 부분에 도시된 바와 같이, 웨어러블 센싱 디바이스(12)는 착용자의 상반신 피부에 밀착되는 형태로, 착용자의 액와(겨드랑이)를 중심으로 흉부 정면의 일부와 흉부 배면의 일부(예컨대, 흉근에서부터 좌폐 또는 우폐를 지나 심막심장에 이르는 흉부의 정면과 이에 대응하는 배면일 수 있다)를 덮는 바이오센서 시트(121), 및 상기 바이오센서 시트(121)에 접속되고 상기 흉부 배면의 하단에 위치하는 바이오센서 제어부(122)를 포함할 수 있다.
웨어러블 센싱 디바이스(12)의 바이오센서 시트(121)는 심전도센서, 혈압센서, 체온센서 등을 통합한 형태로서, 착용자의 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 및 호흡량 중 적어도 하나 이상의 생체 신호를 구분적으로 측정할 수 있다. 웨어러블 센싱 디바이스(12)의 바이오센서 제어부(122)는 무선 통신 모듈, 프로세서, 알람 모듈을 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈은 바이오센서 시트(121)가 착용자의 생체 신호(심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 및 호흡량 중 임의의 하나)를 최초로 측정하여 관리용 서버(13)으로 송신할 수 있다. 웨어러블 센싱 디바이스(12)로부터 상기 생체 신호를 최초로 수신한 관리용 서버(13)는 상기 웨어러블 센싱 디바이스(12)에 대하여 고유한 식별자를 할당하고, 상기 식별자에 대응되는 데이터 송신 주기 및 상기 식별자를 웨어러블 센싱 디바이스(12)의 무선 통신 모듈에 송신한다. 또한 무선 통신 모듈은 웨어러블 센싱 디바이스(12)에 대한 식별자를 수신하면, GPS 위성(11)(또는 액세스 포인트)로부터 웨어러블 센싱 디바이스(12)를 착용한 사용자의 위치 정보를 실시간으로 수신할 수 있다.
그 다음에, 바이오센서 제어부(122)의 프로세서는, 수신된 데이터 송신 주기에 따라 무선 통신 모듈이 관리용 서버(13)에 송신가능하도록 상기 식별자와 상기 위치 정보, 및 상기 측정된 생체 신호를 생체 신호 데이터의 세트로 압축하여 변환할 수 있다. 변환된 생체 신호 데이터의 세트는 무선 통신 모듈에 의해서 데이터 송신 주기로 관리용 서버(13)에 송신된다.
한편, 관리용 서버(13)에서는 요양 시설 내에 위험 지역을 사전설정할 수 있는데, 웨어러블 센싱 디바이스(12)의 착용자가 사전 설정된 위험 지역에 근접하는 경우, 바이오센서 제어부(122)의 알람 모듈은 경고 표시 신호 및 위치 경고 신호를 발생시킬 수 있다. 알람 모듈이 경고 표시 신호 및 위치 경고 신호를 발생시키면, 바이오센서 제어부(122)의 프로세서는 위치 경고 신호, 식별자 및 위치 신호를 경고 신호 데이터로 추가로 압축변환하고, 바이오센서 제어부(122)의 무선 통신 모듈은 경고 신호 데이터를 관리용 서버에 송신할 수 있다. 한편, 경고 표시 신호는 웨어러블 센싱 디바이스(12)의 착용자에 대해 경보를 주도록 트리거링 할 수 있다. 예를 들어, 경고 표시 신호는 웨어러블 센싱 디바이스(12) 상에서 사전 설정된 음성 메시지(예, "위험지역입니다!")의 출력을 트리거링할 수 있다.
한편, 도 1에서 관리용 서버(103)는 데스크톱 형태로 도시되었지만, 이는 예시적인 것일 뿐이며, 관리용 서버(103)는 노트북, 넷북, 태블릿 PC, 스마트폰 등과 같이, 웨어러블 센싱 디바이스(102)와 통신가능한 사용자 장비(UE)에 의해 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 센싱 디바이스(12)의 기능 블록도를 도시한다. 웨어러블 센싱 디바이스(12)는 이를 착용한 사용자의 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압 및 호흡량 중 적어도 하나 이상의 생체 신호를 측정하기 위한 바이오센서 시트(210)와 바이오센서 제어부(220)를 포함한다.
바이오센서 제어부(220)의 프로세서(221)는 웨어러블 센싱 디바이스(102)에서 관리용 서버로의 데이터 전송을 최적화하는 기능을 한다. 즉, 프로세서(221)는 바이오센서 시트에서 측정된 생체 신호를 웨어러블 센싱 디바이스(12)에 대해 할당된 식별자 및 위치 정보와 함께 생체 신호 데이터의 세트로 데이터 송신 주기에 따라 압축변환한다. 예를 들어, 관리용 서버로부터 송신된 데이터 송신 주기가 3분이라면, 3분 간격으로 바이오센서 제어부(220)의 무선 통신 모듈(222)이 관리용 서버에 송신할 수 있도록, 무선 통신 모듈(222)의 송신 전에, 프로세서(221)는 식별자, 위치 정보, 생체 신호를 압축변환한다.
바이오센서 제어부(220)의 무선 통신 모듈(222)은 웨어러블 센싱 디바이스와 GPS 위성 및 관리용 서버간의 통신 기능을 한다. 구체적으로, 사용자가 웨어러블 센싱 디바이스를 최초로 착용하여 바이오센서 시트(210)가 생체 신호를 최초로 측정하면 처음 측정된 생체 신호를 관리용 서버로 송신하는데, 이는 관리용 서버로부터 웨어러블 센싱 디바이스에 대한 식별자 및 데이터 송신 주기를 할당받기 위함이다. 또한 무선 통신 모듈(222)는 웨어러블 센싱 디바이스 착용자의 위치 정보를 GPS 위성 또는 액세스 포인트로부터 수신한다. 또한, 무선 통신 모듈(222)은 프로세서(221)가 변환한 생체 신호 데이터의 세트를 데이터 송신 주기로 관리용 서버에 송신한다.
이러한 무선 통신 모듈(222)는 Wi-Fi, UWB(초광대역 통신; ultra wideband), 지그비(Zigbee), 블루투스(bluetooth) 통신 모듈일 수 있는데, 바람직하게는 지그비 통신 모듈일 수 있다. 일반적으로, 지그비 통신 모듈은 블루투스 통신 모듈에 비해 데이터 레이트는 낮지만, 노드 확장성이 높고 커버리지가 넓으며 저전력으로 구현될 수 있다. 그러므로, 지그비 통신 모듈을 적용한 웨어러블 센싱 디바이스는 지그비 통신 모듈이 수용가능한 노드 갯수 미만의 인원을 수용할 수 있고, 요양 시설의 총 면적을 포괄하는 커버리지에서 통신가능하며, 저전력 및 저비용으로 구현가능하기 때문에, 무선 통신 모듈(222)에는 지그비 통신 모듈이 바람직할 수 있다.
바이오센서 제어부(220)의 알람 모듈(223)은 웨어러블 센싱 디바이스 착용자가 위험 지역에 근접하는 경우, 이를 착용자와 관리용 서버 관리자에게 알려주기 위한 기능을 한다. 관리용 서버에서는 요양 시설 중 보호대상약자들의 접근을 피해야할 영역(예컨대, 보호대상약자들의 사고위험이 높은 곳으로, 장애물이 있거나 일시적인 보수공사 등이 있는 영역)을 위험 지역으로 설정할 수 있다. 위험 지역이 설정된 후, 특정 착용자가 위험 지역에 가까워지면(예컨대, 위험지역의 1m 이내), 알람 모듈(223)은 경고 표시 신호 및 위치 경고 신호를 발생시킨다. 알람 모듈(223)이 경고 표시 신호 및 위치 경고 신호를 발생시키면, 웨어러블 센싱 디바이스의 프로세서(221)는 위치 경고 신호, 식별자 및 위치 신호를 경고 신호 데이터로 추가로 압축변환하여, 웨어러블 센싱 디바이스의 무선 통신 모듈(222)은 경고 신호 데이터를 관리용 서버에 송신할 수 있기 때문에, 관리용 서버에서는 이를 수신하여 압축해제함으로써 어느 사용자가 위험 지역에 근접한 위급상황인지, 위험한 상황인 사람의 위치를 관리용 서버에서 파악할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지를 하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 31에서는, 웨어러블 센싱 디바이스로부터 착용자의 생체 신호를 최초로 수신하면, 관리용 서버는 웨어러블 센싱 디바이스에 대하여 식별자를 할당할 수 있다. 생체 신호란, 도 2에서 설명한 바와 같이, 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 및 호흡량 중 적어도 하나 이상일 수 있다. 한편, 관리용 서버에는 요양 시설 내에 등록된 보호대상약자의 인적사항 데이터베이스와 연동되어, 각각의 웨어러블 센싱 디바이스마다 할당된 식별자에 의해 누구인지를 파악할 수 있다. 할당된 각각의 식별자는 인적사항 데이터베이스에 기록된 특정 사람에게 대응되기 때문에, 각각의 식별자에 대해 데이터 송신 주기를 서로 다르게 설정할 수 있다.
단계 32에서는, 관리용 서버가 단계 31에서 할당된 식별자 및 해당 식별자에 대응하는 사람에게 적합한 데이터 송신 주기를 상기 웨어러블 센싱 디바이스에 송신할 수 있다. 예컨대, 요양시설에 있는 보호대상약자라고 하더라도 상대적으로 건강한 사람에 대해서는 치매, 심혈관계 질환 등이 있는 건강하지 않은 사람보다 데이터 송신 주기를 길게 할 수 있다.
단계 33에서는, 관리용 서버가 상기 웨어러블 센싱 디바이스로부터 생체 신호 데이터의 세트를 데이터 송신 주기마다 수신할 수 있다.
단계 34에서는, (웨어러블 센싱 디바이스에서 경고 신호 데이터를 송신하는 경우) 관리용 서버가 경고 신호 데이터를 수신할 수 있다.
단계 35에서는, 관리용 서버가 단계 33에서 수신한 생체 신호 데이터의 세트를 압축해제하여 웨어러블 센싱 디바이스를 부착한 착용자의 식별자, 위치 정보, 및 생체 신호로 변환할 수 있고, 단계 34에서 수신한 상기 경고 신호 데이터를 압축해제하여 상기 착용자의 위치 경고 신호, 식별자 및 위치 신호로 변환할 수 있다.
결국, 단계 33에서 생체 신호 데이터의 세트를 수신하고, 단계 35에서 이를 착용자의 식별자, 위치 정보, 및 생체 신호로 변환함으로써, 관리용 서버의 디스플레이를 통해 이를 표 형식으로 출력할 수 있다. 한편, 단계 34에서 경고 신호 데이터를 수신하고, 단계 35에서 이를 착용자의 식별자, 위치 신호, 및 위치 경고 신호로 변환시켜서 관리용 서버의 출력부(예, 디스플레이, 스피커, 진동장치 등)를 통해 요양시설의 관리용 서버 담당자에게 특정 웨어러블 센싱 디바이스를 착용한 사람이 위험 지역에 근접했음을 알릴 수 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리용 서버의 예시적인 화면을 도시한다. 관리용 서버의 화면에서 좌측 상단 영역(410)은 웨어러블 센싱 디바이스에 대해 할당된 식별자(ID)와 인적사항 데이터베이스 간의 대응관계에 따른 테이블이 디스플레이되며, (410) 영역의 하단인 (420) 영역에는 요양 시설의 평면도가 디스플레이되고, 그리고 관리용 서버 화면의 우측인 (430) 영역에는 각 식별자 별로 생체 신호(즉, 바이오센서 시트에 의해 측정되어 관리용 서버로 송신된 심전도, 심박율, 체온, 맥작, 근전도, 혈압, 및 호흡량)가 디스플레이된다.
도 4의 (410)에 도시된 바와 같이, 임의의 웨어러블 센싱 디바이스에 대해 할당된 식별자가 "AB001"이고, 이에 대응하는 요양시설 내의 보호대상약자가 70세 남자인 김철수라면, 이에 대한 정보가 ID, 이름, 나이, 성별,..등의 순서로 (410) 영역에 나타난다. 이러한 형태로 각각의 보호대상약자마다 식별자가 할당되어 요양시설 내의 보호대상약자 인적사항 데이터베이스와 연동될 수 있다.
(420) 영역에는 요양 시설의 평면도가 나타나기 때문에, 각각의 웨어러블 센싱 디바이스로부터 송신된 위치 정보에 의해 요양 시설 내의 보호대상약자들 각각이 어디에 있는지를 알 수 있다. 도 4에 표시된 (421)은 (410) 영역에 표시된 김철수가 요양 시설 내에서 어디에 위치했는지를 표시한다. 또한, 관리용 서버에서 요양 시설 내의 위험 영역을 지정하면, (420) 영역의 평면도 상에 위험 영역이 어디인지를 (422) 영역으로 표시할 수 있다.
한편, (430) 영역에는 요양시설의 보호대상약자 별로 각각의 탭이 431, 432, 433,... 등으로 구분되어 생체 신호가 디스플레이된다. 각각의 웨어러블 센싱 디바이스에 대해 송신된 데이터 송신 주기마다 각 식별자에 관한 생체 신호가 생체 신호 데이터의 세트 형태로 관리용 서버에서 수신되기 때문에, (430) 영역에서 해당 식별자 탭에 생체 신호가 각각의 데이터 송신 주기에 따라 업데이트될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 후술될 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 웨어러블 센싱 디바이스 및 이를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법은 요양/보호 시설에 있는 보호대상약자들의 건강 이상 유무 및 응급 상황 발생 여부를 적은 인원으로 빠르게 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 웨어러블 센싱 디바이스는 세탁 및 유지 관리가 용이한 소재를 사용하고, 기판, 직물의 배열방식을 개선함으로써 착용시에 웨어러블 센싱 디바이스의 압력을 최소화하고, 웨어러블 센싱 디바이스의 두께를 줄여 이물감을 감소시키며, 착의시에 착용감을 증진시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 착용자의 상반신 피부에 밀착되는 웨어러블 센싱 디바이스로서,
    상기 웨어러블 센싱 디바이스는 액와(겨드랑이)를 중심으로 흉부 정면의 일부와 흉부 배면의 일부를 덮는 바이오센서 시트, 및 상기 바이오센서 시트에 접속되고 상기 흉부 배면의 하단에 위치한 바이오센서 제어부를 포함하고,
    상기 바이오센서 시트는 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 및 호흡량 중 적어도 하나 이상의 생체 신호를 측정하도록 구성되고,
    상기 바이오센서 제어부는,
    상기 바이오센서 시트가 상기 착용자의 생체 신호를 최초로 측정하여 관리용 서버에 전송하면, 상기 관리용 서버로부터 상기 착용자의 식별자(ID) 및 데이터 송신 주기를 수신하고 GPS 위성 또는 액세스 포인트로부터 상기 착용자의 위치 정보를 실시간으로 수신하며, 생체 신호 데이터의 세트를 상기 데이터 송신 주기로 상기 관리용 서버에 송신하는 무선 통신 모듈;
    상기 데이터 송신 주기에 따라 상기 무선 통신 모듈이 송신가능하도록 상기 식별자, 상기 위치 정보, 및 상기 측정된 생체 신호를 상기 생체 신호 데이터의 세트로 압축변환하는 프로세서; 및
    상기 위치 정보가 상기 관리용 서버에서 지정된 위험 지역에 근접하는 경우, 경고 표시 신호 및 위치 경고 신호를 발생시키는 알람 모듈을 포함하며,
    상기 알람 모듈이 상기 경고 표시 신호 및 상기 위치 경고 신호를 발생시키면, 상기 프로세서는 상기 위치 경고 신호, 상기 식별자 및 상기 위치 신호를 경고 신호 데이터로 추가로 압축변환하며 상기 무선 통신 모듈은 상기 경고 신호 데이터를 상기 관리용 서버에 송신하는,
    웨어러블 센싱 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 통신 모듈은 지그비(Zigbee) 통신 모듈이며, 상기 바이오센서 제어부는 상기 웨어러블 센싱 디바이스에서 탈부착가능한,
    웨어러블 센싱 디바이스.
  3. 웨어러블 센싱 디바이스 및 관리용 서버를 이용한 생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법으로서,
    상기 웨어러블 센싱 디바이스는 액와(겨드랑이)를 중심으로 흉부 정면의 일부와 흉부 배면의 일부를 덮는 바이오센서 시트, 및 상기 바이오센서 시트에 접속되고 상기 흉부 배면의 하단에 위치한 바이오센서 제어부를 포함하고, 상기 바이오센서 시트는 심전도, 심박율, 체온, 맥박, 근전도, 혈압, 및 호흡량 중 적어도 하나 이상의 생체 신호를 측정하도록 구성되며,
    상기 방법은,
    상기 웨어러블 센싱 디바이스부터 착용자의 생체 신호를 최초로 수신하면, 상기 웨어러블 센싱 디바이스에 대하여 식별자를 할당하는 단계;
    상기 할당된 식별자 및 데이터 송신 주기를 상기 웨어러블 센싱 디바이스로 송신하는 단계;
    상기 웨어러블 센싱 디바이스로부터 생체 신호 데이터의 세트를 데이터 송신 주기마다 수신하는 단계;
    상기 웨어러블 센싱 디바이스로부터 경고 신호 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 생체 신호 데이터의 세트를 압축해제하여 상기 착용자의 식별자, 위치 정보, 및 생체 신호로 변환하고, 상기 경고 신호 데이터를 압축해제하여 상기 착용자의 위치 경고 신호, 식별자 및 위치 신호로 변환하는 단계를 포함하는,
    생체 데이터 관리 및 응급 상황 감지 방법.
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