KR-20260060545-A - Apparatus and Method for Real-Time Health Anomaly Detection and Notification using Wearable Devices

Abstract

본 개시는 웨어러블 기기(스마트링, 피트니스 밴드, 스마트워치, 가슴 패치 등)에서 생체 신호를 측정하여 비정상 신호(심박수, 산소 포화도, 체온 변화 등)를 감지한 후, 이를 BLE Advertising 기술을 통해 실시간으로 스마트폰에 전송하고, 이후 클라우드 서버에서 데이터를 분석하여 사용자 및 보호자에게 이상 신호 발생 여부를 즉각 알리는 시스템을 고안하였다.

Inventors

• 이범용
• 양진성

Assignees

• (주)지티에이컴

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241024

Claims (15)

1. 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치에 있어서, 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 센서부; 상기 센서부를 통해 측정된 사용자의 생체 신호 측정값을 저장하고 이상 감지 정보의 로그 데이터를 저장하는 저장부; beacon 신호를 통해 불특정 다수의 외부 기기에 정보를 전달하는 통신부; 및 상기 센서부의 생체 신호 측정값을 상기 저장부에 전달하여 저장하게 하고, 상기 저장부의 이상 감지 정보의 로그 데이터와 비교 분석하여 상기 사용자의 건강 이상 감지 기능을 수행하며, 상기 사용자의 건강 이상이 감지가 될 경우 상기 사용자의 건강 이상을 표시하는 beacon 신호를 생성하여 상기 통신부를 통해 상기 불특정 다수의 외부 기기에 전달하도록 제어하는 제어부를 포함하는 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 센서부는 상기 사용자의 혈류 측정을 위한 PPG(Photoplethysmography, 광용적맥파측정법) 센서; 상기 사용자의 움직임을 감지하는 모션 센서; 및 사용자의 체온 변화를 감지하는 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 beacon 신호는 iBeacon 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 iBeacon 형태는, 16바이트로 구성되어, 건강 이상 감지 기능을 제공하기 위한 것임을 표시하는 UUID 필드; 2바이트로 구성되어, 상기 웨어러블 장치의 고유 번호를 표시하는 Major 필드; 및 2바이트로 구성되어, 상기 측정된 생체 신호 측정값을 바탕으로 건강 이상 정보를 표시하는 Minor 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 Minor 필드는, 3bit로 구성된, 데이터 유형을 정의하는 NOTI type; 3bit로 구성된, 세부 데이터 유형을 정의하는 Data Sub type; 및 10bit로 구성된, 실 데이터 내용을 표시하는 Data 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 Major 필드에서 구분하는 상기 웨어러블 장치의 고유 번호는, iBeacon에서 정의하는 uuidSuffix 필드를 통해 확장 가능한 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치.
7. 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법에 있어서, 상기 사용자의 생체 신호를 일정 시간마다 주기적으로 측정하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계를 통해 측정된 사용자의 생체 신호 측정값을 저장하는 제 2 단계; 상기 생체 신호 측정값을 기저장된 이상 감지 정보의 로그 데이터와 비교 분석하여 상기 사용자의 건강 이상 감지를 판별하는 제 3단계; 상기 제 3단계의 판별 결과, 사용자의 건강 이상이 감지되면 상기 사용자의 건강 이상을 표시하는 beacon 메시지를 생성하는 제 4단계; 및 상기 생성된 beacon 메시지를 불특정 다수의 기기에 송신하는 제 5단계를 포함하는 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 1단계는 상기 사용자의 혈류 측정, 움직임 감지 및 체온 변화 감지를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법..
9. 제 7 항에 있어서, 상기 beacon 신호는 iBeacon 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법..
10. 제 9 항에 있어서, 상기 iBeacon 형태는, 16바이트로 구성되어, 건강 이상 감지 기능을 제공하기 위한 것임을 표시하는 UUID 필드; 2바이트로 구성되어, 상기 웨어러블 장치의 고유 번호를 표시하는 Major 필드; 및 2바이트로 구성되어, 상기 측정된 생체 신호 측정값을 바탕으로 건강 이상 정보를 표시하는 Minor 필드를 포함하며, 상기 웨어러블 장치의 고유 번호는 iBeacon에서 정의하는 uuidSuffix 필드를 통해 확장 가능한 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법..
11. 제 10 항에 있어서, 상기 Minor 필드는, 3bit로 구성된, 데이터 유형을 정의하는 NOTI type; 3bit로 구성된, 세부 데이터 유형을 정의하는 Data Sub type; 및 10bit로 구성된, 실 데이터 내용을 표시하는 Data 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법..
12. 제 10 항에 있어서, 상기 beacon 메시지에 포함된 정보를 상기 불특정 다수의 기기가 보유한 위치 정보와 함께 서버로 전송하는 제 6 단계를 더 포함하며, 상기 서버로 전송하는 정보는 JSON 데이터 방식을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법..
13. 사용자의 건강 정보를 관리하는 서버 운영 방법에 있어서, 외부의 장치로부터 건강 이상을 알리는 메시지를 수신하는 제 1 단계; 상기 메시지를 수신하면, 상기 메시지 내에 포함된 웨어러블 장치의 고유 식별 번호를 추출하여 등록된 웨어러블 장치임을 판단하는 제 2 단계; 상기 고유 식별 번호가 등록 기기이면, 상기 메시지 내에 포함된 건강 이상 정보를 상기 등록 기기의 데이터베이스에 저장하는 제 3단계; 상기 건강 이상 정보를 분석하여 이상 알림 여부를 판단하는 제 4단계; 및 상기 제 4 단계의 판단 결과 이상 알림이 필요한 경우, 알림 메시지를 생성하고 상기 등록 기기에 매칭된 외부 기기로 이상 발생을 알리는 제 5 단계를 포함하는 사용자의 건강 정보를 관리하는 서버 운영 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 제 2 단계는, 상기 메시지 내에 포함된 iBeacon 메시지의 Major 필드의 기기 고유 식별 번호를 상기 서버가 보유한 화이트리스트 DB와 매칭하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 관리하는 서버 운영 방법.
15. 제 13항에 있어서, 상기 제 4 단계는, 상기 메시지 내에 포함된 iBeacon 메시지의 Minor 필드에 포함된 건강 이상 신호 측정값과 상기 외부 장치의 위치 정보를 분석하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사용자의 건강 정보를 관리하는 서버 운영 방법.

Description

실시간 건강 이상 감지를 위한 웨어러블 장치 및 그 방법 {Apparatus and Method for Real-Time Health Anomaly Detection and Notification using Wearable Devices} 본 개시(disclosure)는 웨어러블 기기(스마트링, 피트니스 밴드, 스마트워치, 가슴 패치 등)에서 생체 신호를 측정하여 비정상 신호(심박수, 산소 포화도, 체온 변화 등)를 감지한 후, 이를 BLE Advertising 기술을 통해 실시간으로 스마트폰에 전송하고, 이후 클라우드 서버에서 데이터를 분석하여 사용자 및 보호자에게 이상 신호 발생 여부를 즉각 알리는 시스템에 관한 것이다. 특히, BLE Advertising의 iBeacon 형식을 활용하여 스마트폰 앱을 실행하여 BLE 양방향 연결을 하지 않더라도 스마트폰 OS 레벨에서 자동으로 수신, 전송 처리할 수 있도록 함을 특징으로 한다. 이를 통해, 비콘 통신의 장점과 BLE의 저전력 특성을 결합하여 대규모 기기 데이터 수신, 데이터 전송 효율성 및 보안성을 극대화할 수 있게 된다. 또한, iBeacon의 제한된 Major 및 Minor 필드를 이용한 기기 고유번호 매핑 방식을 통해 다수의 기기를 효율적으로 관리하고, 데이터를 안전하게 전송하는 구조를 제공한다. 본 발명은 생체 신호를 측정하는 웨어러블 장치에서 건강 이상 신호가 감지될 경우, 지체 없이 실시간으로 불특정 주변 스마트폰을 통해 건강 이상 데이터와 발생 위치 정보를 알림 메시지 형태로 전송하여, 보호자나 관련자가 즉시 대응할 수 있도록 함으로써 골든 타임을 놓치지 않고 미연에 사고 예방에 기여하는 것이다. 웨어러블 건강 모니터링 장치는 센서의 발달 및 건강 관리의 중요성이 대두되는 상황에서 점점 더 인기를 얻고 있다. 이러한 웨어러블 건강 모니터링 장치의 주요 특이점 중 하나는 심박수, 혈압 및 산소 수준과 같은 활력 징후를 정기적으로 추적할 수 있는 기능이며, 이를 꾸준하게 하면서 사용자는 잠재적인 건강 문제를 조기에 감지하고 이상 증상이 확대되기 전에 적절한 행동를 취할 수 있도록 도와줄 수 있다. 또한, 웨어러블 건강 모니터링 장치는 사용자에게 지구력 운동 수준, 수면 패턴 및 식이 선택과 같은 생활 습관에 대한 귀중한 힌트를 제공하며, 이러한 내용을 지속적으로 모니터링함으로써 개인은 건강에 관련된 정보에 입각한 결정을 내리고 전반적인 웰빙을 향상시키기 위해 긍정적인 변화를 줄 수 있다. 게다가, 독거 노인 또는 치매 등 정신 지체 장애가 있는 사람들의 경우, 응급 상황이 발생할 경우 이를 가족이나 의료 전문가에게 자동으로 알릴 수 있어 이용이 점점 확대되고 있다. 일반적인 신체의 이상 신호를 감지하여 이를 전송하는 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 동작한다. 도 1 은 종래의 건강 이상 신호 감지 시스템에 대한 구성도이다. 도 1에 도시된 바에 따르면, 종래의 건강 이상 신호 감지 시스템은 사용자가 착용하고 사용자의 생체 신호를 측정하여 건강 이상 신호를 감지하는 웨어러블 장치(100), 웨어러블 장치(100)와 전용 App (201)을 통해 근거리 통신으로 연결되며 광대역 통신으로 사용자의 건강 이상 여부를 송신하는 스마트폰(200) 및 상기 스마트폰(200)과 광대역 통신으로 연결되어 사용자의 건강 이상 여부에 따라 기설정된 의료 기관 또는 가족 등에 상황을 알리는 관리 서버(300)로 구성된다. 이 경우, 웨어러블 장치와 스마트폰은 근거리 통신으로 연결되어 서로 연결이 되어 있어야 하며, 이를 관리하기 위한 별도의 전용 App(201)을 요구한다. 이와 같은 종래 기술은 전용 App(201)이 필요하고, 이를 항상 실행하거나 백그라운드로 동작해야 한다는 제한이 있다. 웨어러블 장치(100)에서 생체 신호 이상이 감지된 경우, 스마트폰(200)이 대기 모드에 있거나 전용 App(201)이 활성화되지 않으면 데이터를 즉시 보낼 수 없는 문제가 있다. 본 발명은 이러한 종래의 건강 이상 감지를 위한 웨어러블 장치의 한계를 극복하기 위해, 사전에 연결된 특정 스마트폰이나 전용 App의 사용없이 다수의 스마트폰을 이용해서 이상 신호를 즉시 알릴 수 있도록 하는 장치 및 시스템을 제안하고자 한다. 본 개시의 실시예는, 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치에 있어서, 상기 사용자의 생체 신호를 측정하는 센서부; 상기 센서부를 통해 측정된 사용자의 생체 신호 측정값을 저장하고 이상 감지 정보의 로그 데이터를 저장하는 저장부; beacon 신호를 통해 불특정 다수의 외부 기기에 정보를 전달하는 통신부; 및 상기 센서부의 생체 신호 측정값을 상기 저장부에 전달하여 저장하게 하고, 상기 저장부의 이상 감지 정보의 로그 데이터와 비교 분석하여 상기 사용자의 건강 이상 감지 기능을 수행하며, 상기 사용자의 건강 이상이 감지가 될 경우 상기 사용자의 건강 이상을 표시하는 beacon 신호를 생성하여 상기 통신부를 통해 상기 불특정 다수의 외부 기기에 전달하도록 제어하는 제어부를 포함하는 사용자의 건강 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치를 제공할 수 있다. 또한, 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법에 있어서, 상기 사용자의 생체 신호를 일정 시간마다 주기적으로 측정하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계를 통해 측정된 사용자의 생체 신호 측정값을 저장하는 제 2 단계; 상기 생체 신호 측정값을 기저장된 이상 감지 정보의 로그 데이터와 비교 분석하여 상기 사용자의 건강 이상 감지를 판별하는 제 3단계; 상기 제 3단계의 판별 결과, 사용자의 건강 이상이 감지되면 상기 사용자의 건강 이상을 표시하는 beacon 메시지를 생성하는 제 4단계; 및 상기 생성된 beacon 메시지를 불특정 다수의 기기에 송신하는 제 5단계를 포함하는 사용자의 건강 정보를 측정하여 전송하는 방법을 제공할 수 있다. 또한, 사용자의 건강 정보를 관리하는 서버 운영 방법에 있어서, 외부의 장치로부터 건강 이상을 알리는 메시지를 수신하는 제 1 단계; 상기 메시지를 수신하면, 상기 메시지 내에 포함된 웨어러블 장치의 고유 식별 번호를 추출하여 등록된 웨어러블 장치임을 판단하는 제 2 단계; 상기 고유 식별 번호가 등록 기기이면, 상기 메시지 내에 포함된 건강 이상 정보를 상기 등록 기기의 데이터베이스에 저장하는 제 3단계; 상기 건강 이상 정보를 분석하여 이상 알림 여부를 판단하는 제 4단계; 및 상기 제 4 단계의 판단 결과 이상 알림이 필요한 경우, 알림 메시지를 생성하고 상기 등록 기기에 매칭된 외부 기기로 이상 발생을 알리는 제 5 단계를 포함하는 사용자의 건강 정보를 관리하는 서버 운영 방법을 제공할 수 있다. 본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 앞에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 개시의 예시적 실시예들로부터 앞에서 언급되지 않은 다른 기술적 과제들이 도출될 수 있다. 본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다. 도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 도 1 은 종래의 건강 이상 감지 시스템 구성도 도 2는 본 발명에 따른 건강 이상 감지 시스템 구성도 도 3은 beacon 통신에 대한 개념도 도 4는 iBeacon 표준에서 정의하는 Advertising 데이터 구조도 도 5 는 본 발명에 따른 건강 이상 감지 시스템의 동작 흐름도 이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 실시예에 기초하여 설명한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있는 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백히 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 스마트폰 OS에서 기본 제공하는 beacon 서비스를 활용하여, iBeacon 및 Eddystone 비콘 기술을 통해 데이터를 전송한다. 이는 웨어러블 장치가 전용 앱이나 Bluetooth 연결을 요구하지 않고도 비정상 신호 발생 시 연속적으로 beacon 신호를 발신하고, 주변 스마트폰이 이를 수신하여 서버로 전송하는 구조를 가진다. 서버는 beacon 데이터와 함께 수신된 위치 정보를 바탕으로 이상 신호 데이터를 실시간으로 분석하고, 이상 신호로 판단될 경우 사용자 및 보호자에게 알림을 전송한다. 도 2는 본 발명에 따른 건강 이상 감지 시스템에 대한 개략적인 구조도이다. 도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 건강 이상 신호 감지 시스템은 사용자가 착용하고 사용자의 생체