KR100316320B1 - 자동 침대 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자의 성별이나, 신장, 체중 및 누운자세등에 따라 편안하고 안락한 누운자세를 유지시켜 주므로 양질의 숙면을 취할 수 있게하여 주는 자동침대에 관한 것으로서, 사용자의 성별·신장·체중 및 누운자세별로 측정된 신체 각 부분의 최적의 체압분포비에 따른 제어프로그램이 저장된 자동제어기(10)와, 이 제어기의 제어에 의해 선택적으로 작동되는 복수의 구동기(20)들과, 이들 구동기가 일정간격으로 설치된 침대틀(31)에 장착되며 하부가 상기 구동기들에 의해 각각 수직으로 승강동작되는 복수의 가동판(321)들로 분리 형성되고 이들 가동판의 승강동작에 따라 상면의 해당부분이 승강되는 매트리스(32)를 갖춘 침대(30)와, 상기 매트리스(32)에 누운 사용자의 누운자세에 따른 신체 각 부분의 체압을 감지하며 감지된 체압값이 상기 자동제어기(10)로 보내지면 이 제어기가 상기 체압값을 저장된 체압분포비와 비교하여 편차가 발생되는 부분이 있으면 그 부분에 해당되는 구동기(20)를 작동시켜줄 수 있도록 상기 매트리스(32)의 상면부내에 일정간격으로 설치되는 체압센서(40)로 구성되는 것이다.

Description

자동 침대{Auto bed}

본 발명은 자동 침대에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 성별이나 신장·체중 및 누운자세등에 따라 편안하고 안락한 누운자세를 유지시켜 주므로 양질의 숙면을 취할 수 있게 하여 주는 자동침대에 관한 것이다.

일반적으로 사람의 수면시간은 일생의 약 ⅓이상으로 알려져 있으며, 적절한 수면을 취하지 못하면 생리학적으로 근육의 피로누적과 뇌세포의 사고능력이 저하됨은 물론, 다음날의 사회활동에도 지장을 초래하게 되기 때문에 수면은 하루의 피로를 씻고 내일을 준비하는 당연한 과정으로서 매일 매일 반복되는 간과할 수 없는 생활의 중요한 일부분이다.

따라서, 보통 성인들의 경우에는 1일 대략 6∼8시간 정도의 수면을 취하게 되지만 수면중에 침상환경이 불편하거나 체중에 의하여 누운 사람의 신체와 침구와의 접촉면에서 발생되는 압력인 체압이 신체의 중요부위인 머리·몸통·엉덩이·다리부위에 적절하게 분포되지 않으면 누운자세가 불편하게 되어 의식적이나 무의식적으로 몸을 뒤척이게 되어, 양질의 숙면을 취하지 못하게 되고 그 여파로 생체에 피로를 더해주고 뇌세포의 사고능력을 더욱 저하시키게 되기 때문에, 건강한 삶을 영유하기 위해서는 짧은 시간이라도 숙면을 취할 수 있어야 된다.

그런데, 숙면을 취하기 위해서는 수면자세를 편안하게 하여 주어야 되며, 이를 위해서는 무엇보다도 쾌적한 양질의 수면환경제공이 필수적이고, 그 중에서도제일 중요한 것은 현재 널리 사용되고 있는 침대의 성능이 인체공학적으로 설계되어야 된다는 점이다.

즉, 침대에는 싱글, 더블, 트윈, 바퀴달린 침대, 이층 침대, 의자등으로 개조가능한 침대, 매트 또는 병원 침대등의 여러종류가 있는데, 그 구성요소는 크게 매트리스와 침대틀로 되며, 매트리스는 그 내부에 다수의 스프링이 종횡으로 수직 배열착설된 스프링판이 장착되고, 이 스프링판의 상·하부와 측면은 부직포와 스폰지·양모나 화학솜등으로 되는 패딩과 원단을 적층하여 구성되는 상·하 매트리스지와 측면지들이 감싸주고 있다.

그런데, 종래의 침대는 사용자의 신체특성과는 상관없이 획일적으로 구성되었기 때문에, 신체특성에 맞지 않는 침대의 사용으로 수면자세가 불안정하게 되었고, 이에 따라 근육이나 내장기관의 바른 위치에도 영향을 미치게되어 각 기관의 대사항진에 까지 영향이 파급되었을 뿐만 아니라, 생체에 에너지를 갱생시키고 신진대사의 균형을 이루도록 신경계에 명령한 것이 바르게 전달되지 못하게 되어 생체에 이상을 가져와 피로를 가중시키게 되는 폐단이 있었다.

또한, 매트리스가 지나치게 유연한 침대의 경우에 자세의 보존유지가 어렵고 신체지지가 불안정하여 무의식적으로 근육이 작용하게 되어 쉬 피로해지고 요통환자에 부적합하며, 체압분포가 잘되지 않고 중앙부분만 푹 파여 쾌적한 수면이 곤란할 뿐아니라 돌아눕는 것이 불편하여 깊은 잠이 들지 않게 되었고, 또 수면을 취하는 동안 땀을 흘리지만 몸이 매트리스에 푹 들어가 있기 때문에 발한이 억제되어 편안한 잠을 자지 못하게 되는등의 문제점이 있었다.

그리고, 매트리스가 지나치게 딱딱한 침대의 경우에는 체압이 높은 신체부위의 혈액순환을 제한하게 되어 수면중 잦은 뒤척임을 유발함으로써 쾌적한 수면을 취할 수 없게 되었고, 또 관절염 환자에게는 부적절한 문제점들이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 침대의 문제점들을 감안하여 발명한 것으로서, 그 목적은 수면자세를 편안하게 하여줌으로써, 쾌적한 양질의 숙면을 취할 수 있게 하여주는 자동침대를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 일반인용은 물론, 병원의 환자용 특히 욕창방지를 위한 의료용 침대나 장애인 또는 노인 환자용으로 활용성이 큰 자동침대를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 침대기술의 선진화를 통해, 수입대체 및 수출증대에 크게 기여할 수 있는 자동침대를 제공하는 것이다.

본 발명의 이와 같은 목적들은, 사용자의 성별이나 신장·체중 또는 누운자세(바로 누운자세·옆으로 누운자세·엎드려 누운자세)에 따라 신체 각 부분의 체압이 최적의 분포패턴을 유지토록하여 주므로 누운자세가 편안하고 안락하게 되어 쾌적한 양질의 수면을 취할 수 있게 하여주는 자동침대를 제공함으로써 달성되는데, 이 자동침대는 자동모드와 사용자모드의 선택과 신체의 각 부분이 최적의 체압분포를 유지토록 제어하여 주는 제어프로그램이 저장된 자동제어기와, 이 제어기의 제어에 의해 선택적으로 작동되는 복수의 구동기들과, 이들 구동기가 선택적으로작동되면 그 구동기가 부설된 위치의 매트리스의 해당부분 높낮이가 조절되어 누운자세를 안락하게 유지시켜 주게 되는 침대와, 이 침대의 매트리스에 일정간격으로 부설되어 사용자가 누웠을때 신체 각 부분의 체압을 감지하고 감지된 체압 값은 상기 자동제어기로 보내지게 되는 체압센서들을 구비하고 있다.

상기 제어프로그램에는 남·녀 성별이나 신장·체중에 따른 누운자세별 신체 각 부분의 체압이 최적의 상태를 유지할 수 있게 분산시켜 주므로 누운자세가 편안하고 안락하게 유지되어 쾌적한 수면을 취할 수 있게 하여 주는 최적의 안락 체압분포비가 저장되어 있는데, 이 체압분포 자료는 불특정다수인의 피험자를 성별·신장·체중·어깨너비·허리너비·엉덩이너비·요추깊이별로 측정항목을 선정하고, 마틴(Martin)식 인체측정기를 이용하여 KSA7003과 KSA7004에 따라 직접 측정방법으로 측정하며, 사람이 잠을 잘때 가장 많이 취하는 자세인, 바로 누운자세·옆으로 누운자세·엎드린 자세에서 침대의 매트리스를 신체의 머리·어깨·가슴·요추·엉덩이·대퇴·종아리·발부분에 해당되는 8등분으로 되게 횡방향으로 구분하여, 이들 부분과 접촉하는 신체의 상기 각 부분에 가해지는 체압을 측정하고, 또 상기 매트리스의 8등분된 각 해당 부분에 설치된 각 구동기들을 작동시켜 피험자들의 신체 각 부분이 가장 편안한 상태가 되게 조절하여 최적의 체압분포를 측정하여 얻어진 것이다.

상기 최적의 체압분포는, 피험자가 바로 누운자세·옆으로 누운자세·엎드린 자세에서 측정된 체압분포비를 구역분할 기준에 따라서 다음 식(1)을 이용하여 계산하였다.

...... (1)

상기 식에서 PRi는 침대 각 부분의 체압비를 나타내고, Pi는 침대 각 부분의 총 체압, i는 침대 매트리스의 8등분된 각 부분을 나타낸다.

뢰를스인덱스(Rhrer's index)는 신체 각 측정부위간의 비율관계를 나타내는데 이용되는 지수로 이를 통해서 체격등급의 구분이나 체형분류에 사용되고 있으며, 다음식(2)로 정의된다.

...... (2)

상기와 같은 식(1)(2)를 이용하여 수면자세별 매트리스의 각부분 높이조절 전후의 체압비를 대상으로 다중 비교를 실시하여 수면자세를 인식할 수 있는 규칙을 설계하고, 인체 측정치와 수면자세별 체압비의 상관분석·성별테스트·군집분석과 매핑(Mapping)을 통해 신체 체형별의 체압비를 평균값으로 안락체압을 결정하여 안락 체압 데이터베이스를 구축하였다.

다음표는 상기의 방법에 의해 얻어진 자세별 안락체압비의 일예를 보인 것이다.

Part	성	그룹	N	바로누운자세	옆으로누운자세	엎드려누운자세
				안락체압	표준편차	안락체압	표준편차	안락체압	표준편차
1	남성	1	34.5	0.0925	0.055	0.0697	0.0099	0.1419	0.0414
		2	41.4	0.0655	0.025	0.062	0.0087	0.0918	0.0288
		3	24.1	0.0603	0.035	0.0676	0.0088	0.1101	0.0356
	여성	1	31.4	0.0290	0.016	0.0320	0.0130	0.0462	0.0382
		2	34.3	0.0756	0.033	0.0531	0.1975	0.0826	0.0390
		3	34.3	0.0979	0.054	0.0504	0.0083	0.0872	0.0374
2	남성,여성	1	23.4	0.1471	0.047	0.3600	0.0120	0.0653	0.0368
		2	40.6	0.1248	0.041	0.0345	0.0089	0.0492	0.0269
		3	36	0.1376	0.031	0.0457	0.0220	0.0486	0.0269
3	남성	1	27.6	0.0535	0.016	0.1170	0.0120	0.1157	0.0226
		2	31	0.1123	0.024	0.1220	0.0213	0.1318	0.0157
		3	41.4	0.0845	0.022	0.1454	0.0262	0.1506	0.0212
	여성	1	28.6	0.0756	0.017	0.0900	0.0220	0.1029	0.0387
		2	40	0.0770	0.018	0.1061	0.0265	0.1435	0.0309
		3	31.4	0.1177	0.023	0.1379	0.0368	0.1286	0.0155
4	남성,여성	1	25	0.0972	0.039	0.0701	0.0253	0.1695	0.0532
		2	26.6	0.1079	0.053	0.0904	0.0427	0.2177	0.0714
		3	48.4	0.1239	0.036	0.1078	0.0371	0.2017	0.0437
5	남성	1	20.7	0.2277	0.044	0.4433	0.0361	0.2152	0.0117
		2	37.9	0.2014	0.039	0.4183	0.0205	0.2136	0.0234
		3	41.4	0.2608	0.043	0.3985	0.0338	0.2316	0.0275
	여성	1	40	0.3045	0.071	0.4901	0.0430	0.2544	0.0287
		2	22.9	0.2113	0.034	0.4267	0.0217	0.2201	0.0280
		3	37.1	0.2395	0.041	0.4200	0.0312	0.2630	0.0315
6	남성,여성	1	14.1	0.1905	0.047	0.0984	0.0239	0.1412	0.0420
		2	42.2	0.2253	0.053	0.1394	0.0454	0.1823	0.0445
		3	43.7	0.1775	0.044	0.1287	0.0395	0.1412	0.0314
7	남성	1	48.3	0.0673	0.022	0.0159	0.0063	0.0590	0.0217
		2	51.7	0.0755	0.045	0.1150	0.0036	0.0774	0.0214
	여성	1	40	0.0777	0.024	0.0245	0.0065	0.0488	0.0221
		2	25.7	0.0611	0.021	0.0266	0.0077	0.0529	0.0197
		3	34.3	0.0703	0.020	0.0137	0.0094	0.0559	0.0127
8	남성	1	55.2	0.0691	0.023	0.1095	0.0260	0.0515	0.0144
		2	31	0.0513	0.039	0.1175	0.0106	0.0395	0.0108
		3	13.8	0.0743	0.015	0.1387	0.0021	0.0595	0.0088
	여성	1	51.4	0.0440	0.015	0.0739	0.0129	0.0453	0.0141
		2	31.4	0.529	0.019	0.1036	0.0135	0.0571	0.0158
		3	17.2	0.0547	0.010	0.1092	0.0258	0.0653	0.0173

상기 표에서 Part1∼8은 침대의 매트리스를 신체의 머리·어깨·가슴·요추 ·엉덩이·대퇴·종아리·발부분 순서에 따라 횡방향으로 8등분한 각부분을 나타낸 것이며, 그룹 1∼3은 측정에 참여한 남·녀 피험자를 신장· 뢰를스인덱스(Rhrer's index)별로 3개 그룹으로 구분한 것이고, N은 측정에 참여한 전체 피험자수에 대한 각 구룹별 피험자 수의 비율(%)을 나태낸 것이며, Part2 ·4·6에서는 남·녀를 혼합하여 3개 그룹으로 구분한 것이고, 각 자세별로 표기된 안락체압과 표준편차 수치는 피험자가 매트리스에 누웠을때 신체 전체에 가해지는 체압을 1로 하였을때 신체 각 부분별 체압비를 나타낸 것이다.

그리고, 각 그룹별 신장과 뢰를스인덱스는 1그룹〉2그룹〉3그룹이다.

따라서, 자동제어기는 저장되어 있는 상기와 같은 최적의 체압분포비와 침대에 누운 사용자의 신체 각 부분의 체압값을 비교하여, 구동기들을 선택적으로 작동시켜 침대매트리스의 8등분된 각 부분의 높낮이를 자동적으로 조절하여 최적의 체압분포 패턴과 수면자세를 유지하여 줌으로써, 쾌적한 숙면을 취할 수 있게하여 주며, 또 자동모드에 의해 수행되는 수면자세가 불편한 경우에는 사용자모드를 이용하여 사용자가 개인별 안락체압을 측정하여 개인별 데이터를 저장하고, 이에 따라 자동제어기가 안락한 자세를 유지토록 하여 주면 되는 것이다.

도1은 본 발명 실시예에 의한 자동침대의 개략적인 구성도,

도2a는 동 전체구성을 보인 블록도,

도2b는 동 일부 구성을 발췌한 블록도,

도3은 동 실시예가 적용된 자동침대의 일예를 보인 사시도,

도4는 본 발명 실시예중 자동제어기의 구성을 보인 블록도,

도5a-b는 동 자동침대의 동작상태를 보인 개략적인 배면도,

도6은 동 실시예중 구동기의 발췌 사시도,

도7은 동 실시예중 카운터의 발췌 사시도,

도8은 동 실시예중 안전장치의 발췌 분리 확대 사시도,

도9a-c는 동 안전장치의 동작상태를 보인 배면도,

도10은 본 발명 실시예에 따른 동작 흐름도,

도11a는 발명은 자동침대에 바로 누운자세를 보인 측면도,

도11b는 본 발명은 자동침대에 엎드려 누운자세를 보인 측면도,

도11c는 본 발명은 자동침대에 옆드려 누운자세를 보인 측면도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 자동제어기

10a : 주제어기 10b: 부제어기

20 : 구동기

21 : 모터 22 : 잭

30 : 침대

31 : 침대틀 32 : 매트리스

321 : 가동판

40 : 체압센서

60 : 카운터

61 : 회전원판 62 : 광센서

611 : 관통공 621 : 발광소자

622 : 수광소자

80 : 조정기

81 : 선택버튼 82 : 레벨표시부

83 : 업버튼 84 : 다운버튼

85 : 제로버튼 86 : 올제로버튼

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 실시예에 의한 자동침대는 자동모드와 사용자모드의 선택과 사용자의 성별이나 신장·체중 및 누운자세별 신체 각 부분의 최적분포비에 따른 제어프로그램이 저장된 자동제어기(10)와, 이 제어기의 제어에 따라 선택적으로 작동되는 복수의 구동기(20)들과, 이들 구동기가 일정간격으로 설치된 침대틀(31)과 이 침대틀에 장착되며 하부가 상기 구동기들에 의해 각각 승강 동작되는 복수의 가동판(321)들로 분리 형성된 매트리스(32)로 되는 침대(30)와, 상기 매트리스에 누운 사용자의 누운자세에 따라 신체 각 부분의 체압을 감지하며 감지된 체압값이 상기 자동제어기로 보내지게 상기 매트리스의 상면부내에 일정간격으로 부설되며 압력이 가해지면 접촉 저항이 변하는 성질을 이용하는 접촉식 센서(FSR)로 되는 복수의 체압센서(40)들로 구성된다.

상기 자동제어기는, 주제어기(10a)와 복수의 구동기(20)들 동작을 각각 제어하는 복수의 부제어기(10b)들로 구성되며, 상기 주제어기는 각 체압센서(40)들로부터 감지된 저항값을 아날로그 신호로 변환시켜주는 아날로그 멀티플렉서(Aanlog Multi Plexor)와, 상기 아날로그 신호를 증폭하는 증폭기(AMP)와, 증폭된 아날로그 신호를 디지털값으로 변환시켜주는 A/D 컨버터(Convertor)와, 상기 디지털값과 비교할 수 있는 데이터가 저장된 메모리부와, 이 메모리부에 저장된 데이터와 상기 디지털값을 비교하여 해당 구동기(20)의 작동을 제어하는 신호를 해당 부제어기(10b)로 출력하는 중앙처리부(CPU)와, 이 중앙처리부와 상기 메모리부를 컨버터와 연결하는 인터페이스를 구비하여 된다.

이와 같은 상기 자동제어기는, 매트리스(32)에 누운 사용자의 신체 각부분,즉 머리·어깨·가슴·요추·엉덩이·대퇴·종아리·발의 8개 부분의 체압값이 각 체압센서(40)들에 의해 감지되어 주제어기(10a)에 입력되면, 이를 저장되어 있는 최적의 체압분포비와 비교하여 편차가 발생되는 신체부분이 있는 경우에는, 이 신체 부분이 접촉하고 있는 해당부분에 위치하는 부제어기(10b)로 제어신호를 출력하며, 이렇게 되면 이 부제어기가 해당 구동기(20)들을 작동시켜 해당 가동판(321)을 승강시켜주므로, 매트리스(32)의 해당부분이 승강되어 체압을 분산시켜주게 된다.

예를 들어, 엉덩이에 체압이 많이 가해지게 되면, 이 엉덩이가 접촉하고 있는 매트리스(32)의 해당부분을 요추와 대퇴가 접촉하고 있는 부분보다 하강시켜 주므로 요추와 대퇴가 매트리스의 하강된 엉덩이부분 전·후측에 걸쳐지게 함으로써,엉덩이에 가해지는 체압이 요추와 대퇴측으로 분산되게 하여주거나, 엉덩이가 접촉하고 있는 부분이 더이상 하강되지 못하는 상태일때에는 요추와 대퇴가 접촉하고 있는 부분을 엉덩이 부분보다 상승시켜 줌으로써 체압을 분산시켜 준다.

이때 상승시켜 주는 정도는 엉덩이에 가해지는 체압이 자동제어기(10)에 저장되어 있는 최적의 체압분포비와 일치되는 상태가 될 때까지이다.

반대로, 매트리스(32)의 상승시킨 부분에 접촉되는 신체부분에 가해지는 체압이 최적의 체압분포비 보다 높게되면, 이때는 해당부분을 하강시켜 주므로 체압이 하강되지 않은 부분에 접촉하고 있는 신체부분으로 분산되게 하여 줌으로써 항상 편안하고 안락한 자세를 유지시켜 준다.

상기 구동기들은, 모터(21)와 이 모터의 회전운동을 승강운동으로 전환시켜 주는 잭(22)으로 구성된다.

상기, 모터와 잭은 모터축(211)과 잭의 횡축(221)을 커플러(50)로 수평연결하여 연동되게 하며, 상기 잭은 각 가동판(321)들의 하부 중앙측에 위치하게 설치된다.

이러한 잭(22)들은 가동판(321)별로 하나씩만 설치하여도 되지만, 체구가 크고 체중이 매우 무거운 사용자가 사용하는 침대나 싱글침대이지만 폭이 비교적 넓은 경우등과 같이 특별한 경우에는 직렬로 연결되게 복수를 설치하여도 된다.

그리고, 상기 잭에는 수직으로 승강되는 나선축(222)이 횡축(221)과 직교되는 상태로 설치되어 있으며, 이들 횡축과 나선축은 횡축에 형성된 워엄과 이 워엄과 맞물려 회전되는 위엄 기어에 의해 회전력이 전달된다.

즉, 상기 나선축이 관통공에 암나선이 형성된 워엄기어를 수직으로 관통하게 나사 결합되므로 워엄에 의해 워엄기어가 회전되면, 이 워엄기어의 암나선과 맞물리게 수직으로 관통결합된 나선축(222)은 수직으로 승강된다.

물론, 이렇게 동작되는 잭(22)은 일반적으로 널리 사용되고 있는 것이다.

한편, 실시예에서는 잭(22)으로 가동판(321)을 승강시켜주는 것을 그예로 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 가동판이 수평을 유지하면서 수직으로 승강되게 하여 줄 수 있으면 캠이나 레버방식등 어떠한 것을 사용하여도 된다.

한편, 모터(21)와 잭(22)은 각각 침대틀(31)의 해당위치에 고정설치되며, 상기 잭의 나선축(222) 상단은 가동판(321) 저면 중앙에 고정착설된다.

따라서, 나선축(222)이 수직으로 승강되면 가동판(321)이 함께 승강된다.

또한, 상기 가동판이 승강되는 정도의 제어는 구동기(20)의 작동상태, 즉 횡축(221)의 회전수를 카운트하여 자동제어기(10)가 제어하게 되는데, 이를 위해 상기 횡축의 일단부측에는 카운터(60)가 부설된다.

상기 카운터는, 횡축(221)의 일단부에 고정착설되며 주연부에는 일정간격으로 관통공(611)들이 빙둘러 형성된 회전원판(61)과 광센서(62)들로 구성된다.

상기 광센서의 발광소자(621)와 수광소자(622)는 각각 상기 회전원판의 주연부를 사이에 두고 양측에 격리설치되며, 관통공(611)들이 상기 소자(621)(622)들 사이를 통과할때 마다 발광소자(621)의 빛을 수광소자(622)가 감지하게 되므로, 상기 회전원판에 형성된 관통공(611)들의 통과 갯수가 카운트되어 자동제어기(10)로 전달되면, 이 제어기가 이를 회전수로 연산하여, 모터(21)의 구동을 제어하여, 모터(21)의 구동을 제어하게 됨에 따라 가동판(321)의 승강정도가 자동제어된다.

또, 상기 가동판이 필요이상으로 상승 또는 하강되는 것을 방지하기 위해 안전장치(70)가 설치되는데, 이 안전장치는 각 가동판(321)의 일단부에 수직으로 하향 연장된 승강대(322)의 상측에 부설된 누름편(71)과, 하측에 부설된 누름핀(72)과, 상기 승강대의 승강을 안내하여 주는 안내편(323)들이 각기 착설되는 침대틀(31)의 각 수직골조(311) 양측에 각각 부설되어 가동판(321)의 하강정도가 하사점에 도달하면 누름편(71)에 의해 눌러져 접점이 단락되는 제1리미트 스우치(73)와, 가동판(321)의 상승정도가 상사점에 도달하면 누름핀(72)에 의해 눌러져 접점이 단락되는 제2리미트 스위치(74)로 구성된다.

따라서, 상기 제1 또는 제2리미트스위치(73)(74)들중 어느 하나가 단락되면 자동제어기(10)가 이를 감지하여 모터(21)의 구동을 정지시켜주므로, 결국가동판(321)은 필요이상 과도하게 승강되지 않게 된다.

물론, 상기 안전장치가 리미트 스위치(73)(74)로 한정되는 것은 아니며, 상·하 사점위치에 광센서를 설치하여도 된다.

상기 침대의 매트리스(32)는, 일반적인 매트리스와 같이, 상부는 부직포와 스폰지, 양모, 화학솜, 원단등으로 되는 매트리스지(32a)로 되고, 이 매트리스지의 하부에는 다수의 스프링(32b)들이 착설되며, 이들 스프링의 하단은 8개의 가동판(321)들로 받쳐지게 구성된다.

이에 따라, 가동기(20)도 8개가 설치되며, 이들 가동기에 의해 각 가동판(321)들이 선택적으로 승강되면, 이들 각 가동판에 받쳐져 있는 스프링(32b)들이 승강되므로, 이들 스프링의 상단에 얹혀져 있는 매트리스지(32a)의 해당 8개부분들이 선택적으로 올려지거나 꺼지게 되는 것이다.

한편, 상기 실시예에서는 매트리스(32)를 8개부분으로 구분한 것을 그 예로 하였으나, 반드시 이에 따라 한정되는 것은 아니다.

즉, 실험결과는 신체의 머리· 어깨· 가슴·요추·엉덩이·대퇴·종아리·발부분에 해당되게 8개 등분으로 구분하는 것이 바람직하였으나, 보다 미세한 효과를 얻기 위해서는 8등분이상으로 더 세분화 시킬 수도 있으며, 또 구분된 각부분들끼리는 물론, 각 가동판(321)들끼리도 그 그폭(ℓ)을 서로 다르게 하여도 되는데, 이렇게 하여도 되는 것은 신체를 여러 등분으로 구분하는 경우 각부분들의 폭이 서로 동일하지 않을 수도 있기 때문이다.

이와 같이 구성되는 본 발명 실시예에 의한 자동침대의 동작과정은 도10에서보는 바와 같다.

먼저, 사용자의 체형에 따라서 안락한 체압분포 패턴을 유지하기 위해 프로그램에 사용자의 성별·신장·체중을 입력하거나, 기존 사용자의 경우에는 사용자 데이터베이스에서 모드를 선택하면 되는데, 이때 제시되는 2가지 모드는 자동모드와 사용자모드가 있다.

자동모드는 안락체압 데이터베이스와 비교를 통하여 신체부위별 안락한 체압비를 유지하고, 자동모드에서 불편할 경우 사용자모드를 이용한다.

사용자모드는 자동제어기(10)에 부설된 조정기(80)를 개인별로 사용하여 수면자세별 안락체압을 측정하고 이를 누적저장한다.

즉, 누적 저장된 개인별 체압비의 평균값으로 구성된 안락 체압 테이터베이스와 비교를 통하여 매트리스(32)의 각부분을 조절한다.

모드의 결정 후 사용자에 따라 입력된 성별·신장·체중을 이용하여 인체 체형을 분류한다.

이때, 인체 체형의 분류는 매트리스(32)의 8등분된 부분별로 제시된 인체 체형분류 범위에 따라 각 그룹이 결정된다.

다음으로, 사용자의 체압분포를 측정하여 매트리스(32)의 각 부분별로 체압비를 계산하고 수면자세 인식의 절차를 거쳐 수면자세를 결정한다.

그리고, 측정된 각 부분별 체압비가 안락체압 데이터베이스와 비교하여 다를 때에는 구동기(20)들중 해당 구동기를 선택적으로 작동시켜 주므로 모터(21)와 잭(22)이 동작되어 해당 가동판(321)을 상승 또는 하강시켜서 매트리스(32)의 8등분된 각부분별로 높낮이를 조절하여 주고, 동일하면 종료 입력 비교단계로 이동한다.

이후, 종료가 입력되면 프로그램을 종료하고, 그렇지 않으면 체압분포 측정단계로 이동하여 상기 과정이 다시 수행된다.

상기 조정기에는 매트리스(32)의 8등분된 각 부분 해당위치에 설치된 각 구동기(20)의 1∼8까지의 선택버튼(81)과, 매트리스(32) 각부분의 높낮이 조절상태가 1∼10단계로 나누어 LED로 표시되는 레벨표시부(82)와, 상기 1∼8까지의 선택버튼의 조작으로 선택된 구동기(20)들이 승강되게 조정하는 업버튼(83) 및 다운버튼(84)과, 선택된 부분의 높낮이를 제로상태, 즉 초기상태로 복귀시켜주는 제로버튼(85)과, 각 부분 모두를 동시에 초기상태로 복귀시켜주는 올제로 버튼(86)들을 구비하고 있다.

따라서, 상기 조정기를 사용하여 사용자모드로 조절할 때에는 먼저 선택버튼(81)을 눌러 필요한 부분에 위치하는 구동기(20)를 선택한 다음, 업버튼(83)과 다운버튼(84)중 필요한 버튼을 눌러준다.

이렇게 되면, 자동제어기(10)가 해당 구동기(20)를 작동시켜주므로, 매트리스(32)의 선택된 부분이 상승 또는 하강조절되며, 그 조절되는 정도는 해당 레벨표시부(82)를 통해 표시된다.

그리고 조절이 완료되면, 상기 업·다운버튼의 조작을 중지하면 된다.

이와 같은 본 발명 실시예에 의한 자동침대는, 사용자의 성별이나 신장, 체중은 물론, 누운자세(바로 누운자세, 옆으로 누운자세, 엎드려 누운자세)에 따라, 신체 각 부분이 최적의 체압 분포패턴을 유지토록 하여 줌으로써, 누운자세가 편안하고 안락하게 하여 쾌적한 양질의 수면을 취할 수 있게 하여 준다.

또한, 상기와 같은 장점에 의해 일반사람은 물론, 특히 병원의 환자용 즉, 욕창방지를 위한 의료용 침대는 물론, 거동이 불편한 장애인이나 노인 환자용등 다양한 용도로 이용할 수 있게 된다.

그리고, 침대의 기술을 단순한 디자인 개발차원을 벗어나서, 사람의 감성을 고려한 인간공학적인 매트리스 시스템의 개발로 침대기술의 선진화에 크게 기여할 수 있는, 효과를 얻게 된다.

Claims (11)

1. 사용자의 성별·신장· 체중 및 누운자세별로 측정된 신체 각 부분의 최적의 체압분포비에 따른 제어프로그램이 저장된 자동제어기(10)와, 이 제어기의 제어에 의해 선택적으로 작동되는 복수의 구동기(20)들과, 이들 구동기가 일정간격으로 설치된 침대틀(31)에 장착되며 하부가 상기 구동기들에 의해 각각 수직으로 승강동작되는 복수의 가동판(321)들로 분리 형성되고 이들 가동판의 승강동작에 따라 상면의 해당부분이 승강되는 매트리스(32)를 갖춘 침대(30)와, 상기 매트리스(32)에 누운 사용자의 누운자세에 따른 신체 각 부분의 체압을 감지하며 감지된 체압값이 상기 자동제어기(10)로 보내지면 이 제어기가 상기 체압값을 저장된 체압분포비와 비교하여 편차가 발생되는 부분이 있으면 그 부분에 해당되는 구동기(20)를 작동시켜줄 수 있도록 상기 매트리스(32)의 상면부내에 일정간격으로 설치되는 체압센서(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동침대.
2. 제1항에 있어서, 자동제어기(10)는 주제어기(10a)와, 복수의 부제어기(10b)들로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동침대.
3. 제2항에 있어서, 주제어기(10a)는 각 체압센서(40)들로부터 감지된 저항값을 아날로그 신호로 변환시켜 주는 아날로그 멀티플렉서와, 상기 아날로그 신호를 증폭하는 증폭기와, 증폭된 아날로그 신호를 디지털값으로 변환시켜 주는 A/D 컨버터와, 상기 디지털값과 비교할 수 있는 데이터가 저장된 메모리부와, 이 메모리부에 저장된 데이터와 상기 디지털값을 비교하여 복수의 구동기(20)들의 작동을 제어하는 신호를 해당 부제어기(10b)로 출력하는 중앙처리부(CPU)와, 이 중앙처리부와 상기 메모리부를 컨버터와 연결하는 인터페이스를 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 자동침대.
4. 제1항에 있어서, 구동기(20)와 이 구동기에 의해 승강되는 가동판(321)은, 매트리스(32)를 신체의 머리·어깨·가슴·허리·엉덩이·발에 해당하는 6등분으로 횡단되게 구분하여 각각 6개씩 설치함을 특징으로 하는 자동침대.
5. 제1항에 있어서, 구동기(20)와 이 구동기에 의해 승강되는 가동판(321)은, 매트리스(32)를 신체의 머리·어깨·가슴·요추·엉덩이·대퇴·종아리·발에 해당하는 8등분으로 횡단되게 구분하여 각각 8개씩 설치함을 특징으로 하는 자동침대.
6. 제1항에 있어서, 구동기(20)와 이 구동기에 의해 승강되는 가동판(321)은 매트리스(32)를 8등분 이상으로 횡단되게 구분하여 8개 이상을 설치함을 특징으로 하는 자동침대.
7. 제1항에 있어서, 구동기(20)는 모터(21)와, 이 모터의 회전운동을 승강운동으로 전환시켜 가동판(321)을 수직으로 승강시켜 주는 잭(22)으로 구성되는 것을특징으로 하는 자동침대.
8. 제1항에 있어서, 가동판(321)은 그 전후폭이 서로 다르게 하여 되는 것을 특징으로 하는 자동침대.
9. 제1항에 있어서, 구동기(20)에는 이 구동기의 작동에 따른 회전수를 카운트하여 자동제어기(10)로 보내주므로 이 자동제어기가 상기 구동기(20)의 작동을 제어하여 가동판(321)이 승강되는 정도가 제어되게 하는 카운터(60)를 부설하여 되는 것을 특징으로 하는 자동침대.
10. 제9항에 있어서, 카운터(60)는 구동기(20)에 의해 회전되며, 주연부에는 일정간격으로 관통공(611)들이 빙둘러 형성된 회전원판(61)과, 이 회전원판의 주연부를 사이에 두고 그 양측에 격리 설치되며 상기 관통공(611)들이 통과할 때마다 빛을 주고 받게 되는 발광소자(621)와 수광소자(622)를 갖춘 광센서(62)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동침대.
11. 제1항에 있어서, 자동제어기(10)에는 매트리스(32)의 복수로 구분된 각 부분해당위치에 설치된 복수의 구동기(20)들을 각각 선택하는 복수의 선택버튼(81)들과 매트리스(32) 각부분의 높낮이 조절상태가 표시되는 레벨표시부(82)와, 상기 복수의 선택버튼(83)들의 조작으로 선택된 구동기(20)들이 승강되게 조정하는업버튼(83) 및 다운버튼(84)과, 선택된 부분의 높낮이를 초기상태로 복귀시켜 주는 제로버튼(85)과, 각 부분 모두를 동시에 초기상태로 복귀시켜 주는 올제로버튼(86)들이 구비된 사용자모드용 조정기(80)가 부설 되는 것을 특징으로 하는 자동침대.