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KR101051339B1 - 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템 - Google Patents

무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템 Download PDF

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KR101051339B1
KR101051339B1 KR1020090125946A KR20090125946A KR101051339B1 KR 101051339 B1 KR101051339 B1 KR 101051339B1 KR 1020090125946 A KR1020090125946 A KR 1020090125946A KR 20090125946 A KR20090125946 A KR 20090125946A KR 101051339 B1 KR101051339 B1 KR 101051339B1
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South Korea
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sleep
biometric information
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heart rate
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강흥주
서상진
장완호
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디노플러스 (주)
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Abstract

무구속 상태에서 서비스 대상자(입원환자, 고령자, 독거노인과 같이 거동이 불편한 고령자 및 만성 질환자, 일반인)의 생체정보를 측정 및 분석하여, 안락한 수면을 유지/증진하기 위한 정보를 제공해주기 위한 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템이 개시된다.
개시된 시스템은, 측정 대상자의 수면중 측정 대상자의 심박 및 호흡을 측정하고, 측정 대상자의 체중을 측정하여 수면 생체정보를 생성하고, 이를 원격에 위치한 수면관리 서버에 전송하는 생체정보 측정수단과; 수면 생체 정보를 분석하여 수면 상태를 판정하는 수면관리 서버를 구비함으로써, 무구속 상태에서 서비스 대상자의 생체정보를 측정할 수 있으므로, 기존 여러 가지 측정장비 사용시 대상자의 신체를 구속하는 데 따른 불편함을 해소할 수 있으며, 측정한 생체정보를 분석하여 안락한 수면을 유지/증진하기 위한 정보를 제공해줄 수 있고, 수면 중 응급상황 발생시 알림 서비스를 통해 신속하게 응급 조치가 이루어질 수 있도록 신속하게 조치할 수 있어, 상시 감시가 필요한 거동이 불편한 고령자나 입원환자, 독거노인 등의 상태를 편리하게 확인 가능한 장점이 있다.
무구속, 생체정보, 심박, 호흡, 활동량

Description

무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템{Remote service system of sleeping management based on measuring techniques of biometric information}
본 발명은 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무구속 상태에서 서비스 대상자(입원환자, 고령자, 독거노인과 같이 거동이 불편한 고령자 및 만성 질환자, 일반인)의 생체정보를 측정하고, 그 측정한 생체정보를 분석하여 안락한 수면을 유지/증진하기 위한 정보를 제공해주기 위한 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템에 관한 것이다.
인생의 행복은 잠에서 시작한다고 해도 과언이 아닐 정도로 잠은 사람의 인생에 있어 무척 중요하다. 잠은 사람에게 가장 기본적인 휴식의 시간을 제공한다. 체력을 축적할 수 있는 에너지의 공급이 이루어지는 것도 바로 잠을 통해서이다. 잠은 사람이 낮 동안에 활동하느라 사용한 에너지를 보충하는 시간이다. 성장기의 아이들에게 꼭 필요한 성장 호르몬이 가장 많이 분비되는 시간도 바로 잠자는 동안이다. 우리 몸에서 뇌는 생명 유지를 위한 모든 생물학적 기능을 총괄하는 곳이다. 뇌가 적절한 활동의 균형을 유지하기 위해서는 휴식이 필요하다.　이러한 휴식은 대부분 수면 시간에 이루어진다.
이처럼 수면의 중요성은 더할 나위 없지만, 대부분의 현대인들은 과도한 업무나 학업 등으로 인해 충분한 수면을 취하지 못하고 있는 실정이다. 수면에 있어서 중요한 것은 수면의 양보다는 수면의 질이라 할 수 있다. 특히 얼마나 깊은 잠을 자느냐가 무척 중요한데 현대인들은 스트레스 등으로 인해 양질의 잠을 청하지 못하는 경우가 대부분이다.
양질의 수면을 취하기 위해서는 우선 자신의 수면의 질을 판단한 후 그에 따른 대처 방법을 모색할 필요가 있다. 오랜 시간을 잤음에도 불구하고 개운치 않은 경우, 본인은 잘 잤다고 느끼는데 쉽게 피로하거나, 본인은 잠을 설친다고 생각하는데 실제로는 수면에 문제가 없는 경우 등과 같이 모두 본인이 실제로 자신의 수면의 질을 제대로 파악하고 있지 못한 경우가 많다. 본인의 수면 상태를 객관적인 측정 장비를 이용하여 수치화하였을 때에만 밝혀질 수 있는 문제이다. 이와 같은 극명한 문제의 경우가 아니더라도 본인의 수면의 질을 수치화함으로써 최적의 수면시간을 도출할 수 있을 것이다. 이러한 수면의 질을 판단할 수 있는 간단한 장비의 개발이 필요하나 현재까지는 병원의 수면검사실에서 수행되는 수면다원검사(polysomnography, PSG)가 유일한 객관적 검사법이다.
수면 다원검사를 바탕으로 분류되는 수면 단계는 크게 1, 2, 3, 4단계와 램 수면 단계로 이루어진다. 정상적인 수면 시에 보통 사람은 약 90분을 주기로 1단계, 2단계, 3단계, 4단계, 3단계, 2단계, 1단계, 램 수면의 순서대로 수면 단계를 반복하게 된다.
수면 상태 판정은 환자가 병원에서 밤에 잠을 잘 때 수면 다원검사로부터 얻어진 다양한 측정신호들을 종합하여 전문가에 의해 판독된다. 여러 종류의 신호들을 종합하여 수면 상태, 수면중 무호흡, 부정맥, 급속 안구운동 등을 판단하게 된다. 수면의 질은 수면 중 얼마나 자주 깨었는가 또는 수면중 깊은 잠의 단계인 3 및 4단계가 얼마나 많은가에 의해 판단된다.
수면 다원검사시 측정하는 신호에는 뇌전도(EEG, Electroencephalogram), 안전도(EOG, Electrooculaogram), 근전도(EMG, Electromyogram), 심전도(ECG, Electrocardiogram), 동맥혈 산소포화도, 복부와 흉부의 호흡 운동, 호흡기류, 코 골이, 체온, 몸의 자세 및 몸의 뒤척임 파악을 위한 영상녹화 등이 포함된다.
그러나 이러한 종래의 수면 검사 방법은, 여러 전문 장치들을 이용하여야 하기 때문에 병원의 수면검사실에서 수면을 해야 하는 번거로움이 있으며 비용이 상승하는 문제가 있다.
또한, 통상 수면을 취하는 장소가 아닌 검사실로 환경이 바뀜으로써 평상시와 다른 수면상태 특성을 보일 수 있어, 정확한 수면 상태 측정이 어려운 단점도 있다.
또한, 여러 신호 측정을 위해 수면 자의 머리, 안구 주변, 턱 주변, 가슴, 복부 등에 측정장치를 부착하는데, 이는 수면 자에게 불편함과 불쾌감을 유발하며 이 역시 평상시와 다른 수면상태를 보임으로써, 평상시 수면 상태로서 진단을 어렵게 할 수 있는 단점도 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 신체부착센서방식의 수면 상태 검사방법에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무구속 상태에서 서비스 대상자(입원환자, 고령자, 독거노인과 같이 거동이 불편한 고령자 및 만성 질환자, 일반인)의 생체정보를 측정하고, 그 측정한 생체정보를 분석하여 안락한 수면을 유지/증진하기 위한 정보를 제공해주기 위한 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 무구속 상태에서 서비스 대상자의 생체 신호를 측정하고, 수면 중 응급상황 발생시 알림 서비스를 통해 신속하게 응급 조치가 이루어지도록 한 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 환경 센서를 통해 수면 실의 환경 정보를 획득하고, 상기 획득한 환경 정보와 수면 정보를 분석하여 최적의 수면을 위한 환경 정보를 사용자에게 제공해주도록 한 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 "무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템"은,
측정 대상자의 수면중 측정 대상자의 심박 및 호흡을 측정하고, 측정 대상자의 체중을 측정하여 수면 생체정보를 생성하고, 이를 원격에 위치한 수면관리 서버에 전송하는 생체정보 측정수단과;
상기 생체정보 측정수단에서 전송된 수면 생체 정보를 분석하여 수면 상태를 판정하는 수면관리 서버를 포함한다.
상기 생체정보 측정수단은,
무구속 상태에서 측정 대상자의 심박 및 호흡량을 측정하여 생체정보를 생성하는 생체정보 측정매트와;
상기 측정 대상자의 체중을 측정하여 체중정보를 생성하는 체중센서; 및
상기 생체정보 측정매트 및 체중센서에서 각각 획득한 생체정보 및 체중정보를 수면 생체정보로 취합하고, 상기 취합한 수면 생체정보를 통신에 맞는 데이터 포맷으로 변환하여 원격에 전송하는 통신모듈을 포함한다.
상기 생체정보 측정센서는, 수면중 사용자의 호흡에 의해 변환하는 압력 상태를 측정하는 고감도 나노 압력센서인 것을 특징으로 한다.
상기 생체정보 측정수단은,
상기 측정 대상자가 수면하는 수면 실의 환경 정보를 획득하여 상기 생체정보 측정수단에 전달해주는 환경 센서를 더 포함한다.
상기 수면관리 서버는,
상기 환경 센서에 의해 획득한 환경 정보와 상기 수면 생체정보를 기반으로 최적의 수면을 유지하기 위한 수면 환경 정보를 생성하는 기능을 포함하는 것을 특 징으로 한다.
또한, 상기 수면관리 서버는,
상기 수면 생체정보를 분석한 결과 응급 상황이면, 응급 상황 정보를 생성하여 연계된 처리기관에 이를 통보해주는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수면관리 서버는,
수신한 수면 생체정보의 오류를 보정하고, 상기 보정한 수면 생체정보로부터 심박과 호흡 및 활동량 데이터를 추출하며, 상기 추출한 심박과 호흡 및 활동량 데이터의 오류를 보정한 후, 상기 오류 보정된 심박과 호흡 및 활동량 데이터를 기반으로 심박수 분석과 호흡수 분석 및 활동량 분석을 통해 수면 상태를 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 무구속 상태에서 서비스 대상자(입원환자, 고령자, 독거노인과 같이 거동이 불편한 고령자 및 만성 질환자, 일반인)의 생체정보를 측정할 수 있으므로, 기존 여러 가지 측정장비 사용시 대상자의 신체를 구속하는 데 따른 불편함을 해소할 수 있는 장점이 있다.
또한, 측정한 생체정보를 분석하여 안락한 수면을 유지/증진하기 위한 정보를 제공해줄 수 있는 장점이 있다.
또한, 수면 중 응급상황 발생시 알림 서비스를 통해 신속하게 응급 조치가 이루어지도록 조치할 수 있어, 상시 감시가 필요한 거동이 불편한 고령자나 입원환자, 독거노인 등의 상태를 편리하게 확인 가능한 장점이 있다.
또한, 환경 센서를 기반으로 최적의 수면을 위한 환경 정보를 사용자에게 제공해줄 수 있는 장점도 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 "무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템"의 구성도로서, 생체정보 측정수단(100), 게이트웨이(300) 및 수면관리 서버(200), 정보 수신 시스템(400)으로 구성된다.
여기서 생체정보 측정수단(10))은 측정 대상자의 수면중 측정 대상자의 심박 및 호흡을 측정하고, 측정 대상자의 체중을 측정하여 수면 생체정보를 생성하고, 이를 원격에 위치한 수면관리 서버(200)에 전송하는 역할을 한다.
이러한 생체정보 측정수단(100)은, 생활 밀착형 의료기기 실용화를 위해서, 측정 대상가(사용자)가 수면을 취하는 침실의 침대나 일반 방바닥에 위치시키고, 측정 대상자에 직접적으로 측정 장비를 연결하는 것이 아니고, 비접촉 방식으로 편리하게 측정 대상자의 심박, 호흡 및 활동량을 측정하게 된다.
생체정보 측정수단(100)은, 측정 대상자가 누워 수면을 취하면 무구속 상태에서 측정 대상자의 심박 및 호흡량을 측정하여 생체정보를 생성하는 생체정보 측정매트(110)를 포함한다. 이러한 생체정보 측정매트(110)는 수면중 사용자의 호흡 에 의해 변환하는 압력 상태를 측정하는 고감도 나노 압력센서가 구비된다.
즉, 고감도 나노 압력센서를 매트처럼 만들어 사용자가 수면을 위해 눕는 침대의 위나 요 위에 올려놓고, 사용자가 그 생체정보 측정매트(110)에 눕게 되면, 심박 및 호흡, 그리고 활동량(사용자가 자면서 움직이는 량)을 검출하게 된다.
또한, 체중센서(120)는 상기 생체정보 측정매트(110)에 결합하여 상기 사용자의 체중을 측정하여 체중정보를 생성하게 된다.
또한, 본 발명은 부가적으로 상기 생체정보 측정수단(100)에, 상기 측정 대상자가 수면하는 수면 실의 환경 정보를 획득하여 상기 생체정보 측정수단(100)에 전달해주는 환경 센서(130)를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 통신모듈(140)은 상기 생체정보 측정매트(110)에 구비된 센서 및 체중센서(120), 및/또는 환경 센서(130)에서 각각 획득한 생체정보 및 체중정보를 수면 생체정보로 취합하고, 상기 취합한 수면 생체정보에 환경정보를 합하여, 통신에 맞는 데이터 포맷으로 변환하여 원격에 전송하게 된다. 이때 수면 생체정보 및 환경정보의 전송시 정보를 알리는 데이터가 기록되는 영역에 ID정보를 기록하여, 원격 서버가 정보를 확인할 때, 어는 센서에서 취합한 정보인지를 알 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 통신모듈은 유선 통신 또는 무선 통신 모듈로 구현할 수 있다.
통신모듈(140)에서 송신된 사용자의 수면 중 취득한 정보(수면 생체정보, 환경 정보)는 게이트웨이(300)를 통해 수면관리 서버(200)에 전달되는 데, 이때 게이트웨이(30))는 단순히 다수의 센서와 서버 간의 데이터를 연결해주는 기능을 수행 하는 데이터 인터페이스 장비로 인식하면 된다.
수면 생체 정보 및 환경 정보를 수신한 수면관리 서버(200)는 수신한 정보를 내부 데이터베이스에 사용자별로 분리하여 등록하고, 정밀 분석을 통해 해당 사용자의 수면 상태를 판정하게 된다.
여기서 수면 상태 판정을 위해서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 수신한 수면 생체정보의 오류를 보정 하고, 상기 보정한 수면 생체정보로부터 심박과 호흡 및 활동량 데이터를 필터링 기술을 통해 추출한다.
다음으로, 상기 추출한 심박과 호흡 및 활동량 데이터의 오류를 보정 한 후, 상기 오류 보정된 심박과 호흡 및 활동량 데이터를 기반으로 심박수 분석과 호흡수 분석 및 활동량 분석을 통해 수면 상태를 판정하게 된다. 여기서 부가적으로 수면시간, 깊은 수면, 구간 정보의 통계도 가능하다.
이렇게 판정한 수면 상태 판정 결과 정보, 즉, 수면 질 정보는 내부 데이터베이스에 등록하며, 필요에 따라 연계된 정보 수신 시스템(400)에 제공해준다. 여기서 정보 수신 시스템(400)은, 상기 사용자의 건강을 관리하는 건강 컨설턴트, 의사/간호사가 구비된 의료기관, 소방서, 경찰서, 가족 등이 구비하고, 정보를 수신받을 수 있는 정보 단말기를 의미한다.
또한, 수면관리 서버(200)는, 상기 환경 센서(130)에 의해 획득한 환경 정보와 상기 수면 생체정보를 기반으로 최적의 수면을 유지하기 위한 수면 환경 정보를 생성하여, 이를 상기 정보 수신 시스템(400)에 제공해준다.
이러한 정보는 건강 컨설턴트나 의료진이 제공받아, 상기 사용자에게 제공해 줌으로써, 사용자가 더욱 안락하면서도 편안한 수면을 취할 수 있도록 도움을 줄 수 있다. 특히 수면 환경 정보의 제공은 사용자가 최적의 수면을 취하는데 중요한 역할을 할 수 있다.
한편, 수면관리 서버(200)는 상기 수면 생체정보를 분석한 결과 응급 상황이면, 응급 상황 정보를 생성하여 연계된 정보 수신 시스템(400) 예컨대, 소방서나 경찰서, 병원에 이를 통보해주어, 응급 상황으로부터 후속조치가 신속하게 이루어질 수 있도록 한다.
이것은 거동이 불편한 환자나 고령자, 독거노인 등의 경우, 상시 보호 관찰이 필요한 데, 이 경우 별도의 보호 요원을 사용하면 인력 낭비가 심하고 경제적인 낭비도 발생하게 된다. 그러나 본 발명과 같은 무구속 원격 수면 관리 시스템을 적용하게 되면, 감시 및 보호 관찰을 위한 인력이 필요 없으며, 자동으로 수면 정보 분석을 통해 위급 상황을 인지할 수 있어, 신속하게 후속조치를 취할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 수면관리 서버의 구체적인 기능을 도시한 개념도.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 측정 대상자의 수면중 측정 대상자의 심박 및 호흡을 측정하고, 측정 대상자의 체중을 측정하여 수면 생체정보를 생성하고, 이를 원격에 위치한 수면관리 서버에 전송하는 생체정보 측정수단; 및
    상기 생체정보 측정수단에서 전송된 수면 생체 정보를 분석하여 수면 상태를 판정하는 수면관리 서버를 포함하고,
    상기 생체정보 측정수단은,
    측정 대상자가 눕는 매트에 장착되어, 무구속 상태에서 측정 대상자의 심박 및 호흡량을 측정하여 생체정보를 생성하는 생체정보 측정매트와;
    상기 측정 대상자의 체중을 측정하여 체중정보를 생성하는 체중센서; 및
    상기 생체정보 측정매트 및 체중센서에서 각각 획득한 생체정보 및 체중정보를 수면 생체정보로 취합하고, 상기 취합한 수면 생체정보를 통신에 맞는 데이터 포맷으로 변환하여 원격에 전송하는 통신모듈과;
    상기 측정 대상자가 수면하는 수면 실의 환경 정보를 획득하여 상기 생체정보 측정수단에 전달해주는 환경 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수면관리 서버는,
    상기 환경 센서에 의해 획득한 환경 정보와 상기 수면 생체정보를 기반으로 최적의 수면을 유지하기 위한 수면 환경 정보를 생성하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수면관리 서버는,
    상기 수면 생체정보를 분석한 결과 응급 상황이면, 응급 상황 정보를 생성하 여 연계된 처리기관에 이를 통보해주는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수면관리 서버는,
    수신한 수면 생체정보의 오류를 보정하고, 상기 보정한 수면 생체정보로부터 심박과 호흡 및 활동량 데이터를 추출하며, 상기 추출한 심박과 호흡 및 활동량 데이터의 오류를 보정한 후, 상기 오류 보정된 심박과 호흡 및 활동량 데이터를 기반으로 심박수 분석과 호흡수 분석 및 활동량 분석을 통해 수면 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템.
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