KR100477459B1 - 심리안정장치를 구비한 유아용 매트리스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신생아 및 유아의 심리안정장치를 구비한 유아용 매트리스에 관한 것이다.
본 발명의 심리안정장치를 구비한 유아용 매트리스는 어머니의 심전도 신호 및 심음 신호를 측정하여 압축하는 데이터 입력부; 상기 압축 처리된 데이터를 메모리 장치에 저장하는 데이터 저장부; 심리 안정장치의 작동모드를 선택하는 기능선택부; 상기 기능 선택부의 출력신호에 따라 상기 데이터 저장부의 데이터를 추출해내서 압축을 해제하는 데이터 처리부; 상기 데이터 처리부의 출력신호를 수신하여 그에 맞는 진동 신호를 출력하는 진동 출력부; 상기 데이터 처리부의 출력신호를 수신하여 그에 맞는 심음 신호를 출력하는 심음 출력부;를 구비한 것을 특징으로 한다. 상기 데이터 입력부는, 어머니의 심전도 신호와 심음 신호를 측정하는 신호측정부; 상기 심장의 맥박수에 따른 주기별로 상기 심음신호를 입력하게 하는 동기처리부; 상기 동기처리부에서 심장의 맥박수에 따른 주기별로 입력된 심음 신호 및 그때의 심전도 신호를 데이터 압축하는 데이터 압축부;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 신생아 및 유아의 심리안정장치를 구비한 유아용 매트리스에 관한 것이다.
일반적으로 신생아 및 유아는 어머니의 뱃속에 있을 때의 어머니의 심음과 심장박동을 기억하고 있다. 즉, 신생아 및 유아는 어머니가 안정된 상태에서는 어머니의 안정된 심음과 심장박동을, 활동상태에서는 어머니의 활동적인 심음과 심장박동을, 평상시에는 평상시에 맞는 어머니의 심음과 심장박동을 기억한다.
따라서 신생아 및 유아는 어머니의 심음과 심장박동에 따른 소정의 진동을 시켜주거나 심음을 들려주면 어머니와 항상 같이 있는 것과 같은 안정감을 느낄 수 있게 된다.
최근, 출산 직후의 신생아 또는 유아들은 모체의 자궁환경에 아직 익숙하기때문에 , 외부의 소음이나 진동, 온도에 매우 민감하며, 이로인해 받을 수 있는 스트레스를 줄이기 위한 여러 장치와 기구들이 개발되고 있다. 종래의 유아용 요람이나 침구는 어머니의 체온과 같은 온도를 유지시켜주고, 어머니의 심장소리를 들려주는 등 유아의 수면을 돕고자 하는 기능들이 대부분이었다. 그러나 신생아 및 유아들에게 수면상태뿐만아니라 활동상태 혹은 평상시에도 그 상황에 맞는 어머니의 심음과 심장박동을 재생시켜 주어, 신생아 및 유아들에게 여러 환경적인 요인에서도 안정된 심리상태를 갖을 수 있도록 해주는 장치는 아직 개발되어 있지 않다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 유아의 활동상태를 고려하여 그에 맞는 어머니의 심음과 심장박동을 제공함으로써 유아가 항상 어머니와 함께 있다는 안정감을 느끼게 해주는 심리안정장치를 구비한 매트리스를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 심리안정장치를 구비한 매트리스에 있어서, 어머니의 맥박수의 변화에 따른는 심전도 신호 및 심음신호을 동시에 측정하는 데이터 수집부를 구비한 심리안정장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 심리안정장치를 구비한 매트리스에 있어서, 상기 심리안정장치의 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 압축하는 데이터 압축부를 구비한 심리안정장치를 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제를 이루기 위해, 본 발명의 심리 안정장치를 구비한 유아용 매트리스는 어머니의 심전도 신호 및 심음 신호를 측정하여 압축하는 데이터 입력부; 상기 압축 처리된 데이터를 메모리 장치에 저장하는 데이터 저장부; 심리 안정장치의 작동모드를 선택하는 기능선택부; 상기 기능 선택부의 출력신호에 따라 상기 데이터 저장부의 데이터를 추출해내서 압축을 해제하는 데이터 처리부; 상기 데이터 처리부의 출력신호를 수신하여 그에 맞는 진동 신호를 출력하는 진동 출력부; 상기 데이터 처리부의 출력신호를 수신하여 그에 맞는 심음 신호를 출력하는 심음 출력부;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 입력부는, 어머니의 심전도 신호와 심음 신호를 측정하는 신호측정부; 상기 심장의 맥박수에 따른 주기별로 상기 심음신호를 입력하게 하는 동기처리부; 상기 동기처리부에서 심장의 맥박수에 따른 주기별로 입력된 심음 신호 및 그때의 심전도 신호를 데이터 압축하는 데이터 압축부;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 동기처리부는, 심전도 신호의 주기를 기준으로 설정하여 심장의 맥박수에 따른 주기별로 상기 심음신호를 입력하게 한다.
상기 동기처리부는, 심음신호의 엔벨로프(Envelope) 또는 주파수 검출 방식을 이용하여 심음 자체의 주기를 검출하고 그 주기를 기준으로 설정하여 심장의 맥박수에 따른 주기별로 나누어 측정한다
상기 진동 출력부는 진동 세기 조절 부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 심음 출력부는 심음 볼륨 조절부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
어머니의 심음을 데이타를 수집하는 데이타 입력부는 착탈 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 안정장치를 구비한 유아용 매트리스는 적외선 센서를 이용하여 유아의 활동 상태를 측정하는 유아 적외선 측정수단; 유아의 심전도를 측정하는 유아 심전도 측정수단; 유아의 심박수를 측정하는 유아 심박수 측정수단; 중 적어도 하나 이상을 구비하며 유아의 상태를 자동으로 분석하는 유아 상태 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유아 상태 분석부의 출력신호에 따라 상기 기능선택부의 작동모드가 자동으로 제어된다.
이하 본 발명의 일 실시예에 의한 안정장치를 구비한 유아용 매트리스의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 유아용 매트리스의 심리안정장치를 설명하기위한 블록도로서, 데이터 입력부(10), 데이터 저장부(400), 기능선택부(500), 데이터 처리부(600), 유아상태분석부(700), 신호 출력부(900)으로 이루어진다.
데이터 입력부(10)는 어머니의 심전도 신호 및 심음 신호를 측정하여 압축하기 위한 것으로, 신호측정부(100), 동기 처리부(200), 입력 데이터 처리부(300)로 이루어지며, 데이타 입력부(10)는 착탈 가능하도록 구성할 수 있다.
신호측정부(100)는 어머니의 심전도 신호와 심음 신호를 측정하기 위한 것으로, 어머니 심전도 측정부(110), 어머니 심음측정부(120)으로 이루어진다. 어머니 심전도 측정부(110)는 심전도 신호를 표면 전극으로 측정하여 잡음을 제거하고 증폭한다. 어머니 심음측정부(120)는 심음을 측정하고 잡음을 제거하고 증폭한다. 어머니 심음측정부(120)는 마이크 시스템으로 구성할 수 있다.
동기 처리부(200)는 심장의 맥박수에 따른 주기별로 상기 심음신호를 입력하게 하는 것으로, 동기 처리부(200)에서는 R-R 주기 분석부(미도시)를 구비한다. R-R 주기 분석부는 입력된 심전도 신호의 주기, 즉, 심장박동의 주기를 심전도의 R-R 주기로 구한다. 주기가 구해지면 동기 처리부(200)는 이 심전도 신호의 각 주기와 동일한 시간 동안의 심음을 수집하게 한다.
입력 데이터 처리부(300)는 A/D변환기(310), 데이터 압축부(320)를 구비하며, A/D변환기(310)는 동기 처리부(200)에서 구해진 주기에 따른 심음신호와 심전도 신호를 입력받아 디지탈 신호로 변환한다. 데이터 압축부(320)는 동기처리부(200)에서 심장의 맥박수에 따른 주기별로 입력된 심음 신호 및 그때의 심전도 신호를 압축 처리한다. 이때의 심음 압축알고리즘은 일반적인 음성압축알고리즘을 사용할 수 있다.
데이터 저장부(400)에는 입력 데이터 처리부(300)의 출력신호인 압축된 맥박수별 심음데이터를 순차적방식으로 저장된다.
데이터 입력부(10)의 모든 프로세스는 각각의 어머니에 대해 개별적으로 이루어지며, 데이터 입력부(10)는 마이크로프로세서를 이용해서 구현 할 수 있다.
기능선택부(500)는 심리 안정장치의 작동모드를 선택하기 위한 것으로, 수면모드(510), 활동모드(520), 수유모드(530), 수면유도모드(540)를 구비한다. 또한 기능선택부(500)는 수동모드(미도시)와 자동모드(미도시)를 구비하는데, 수동모드는 유아의 상태에 따라 어머니가 임의로 조정할 수 있는 모드이고, 자동모드는 유아 상태 분석부(700)의 출력신호에 따라 기능선택부(500)의 작동모드가 자동으로 제어되는 모드이다. 수면모드(510)는 데이터 저장부(400)에 저장된 어머니의 수면시 측정된 심음 데이터를, 활동모드(520)에서는 데이터 저장부(400)에 저장된 어머니의 활동시 측정된 심음데이터를, 수유모드(530)에서는 데이터 저장부(400)에 저장된 어머니의 수유시 측정된 심음데이터를 출력하게 되고, 수면유도모드(540)에서는 데이터 저장부(400)에 저장된 어머니의 맥박수별로 측정된 심음데이터를 이용해 빠른 맥박수 심음 데이터에서 수면시 심음 데이터를 순차적으로 출력한다.
데이터 처리부(600)는 기능 선택부(500)의 출력신호에 따라 데이터 저장부(400)의 데이터를 추출해내서 압축을 해제하여 데이터를 복원하는 것으로, 데이터 추출부(610), 데이터 복원부(620), 진동신호 처리부(630), 심음신호 처리부(640)로 이루어진다. 데이터 추출부(610)는 기능 선택부(500)의 출력신호에 따라 데이터 저장부(400)의 데이터를 추출해낸다. 데이터 복원부(620)는 데이터 추출부(610)의 출력신호를 압축해제하여 복원한다. 진동신호 처리부(630)는 데이터 복원부(620)에서 복원된 심전도 신호 즉 심박신호에 따른 진동제어신호를 출력한다. 진동제어신호는 심전도 R 포인트, 즉 심박신호에 동기된 펄스 신호이다.심음신호처리부(640)는 데이터 복원부(620)에서 복원된 심음신호를 심음제어신호로서 출력한다.
유아상태 분석부(700)는 유아의 상태를 자동으로 분석하기위한 것으로, 유아상태분석부(700)는 기능 선택부(500)가 자동모드일때 작동된다. 유아상태 분석부(700)는 유아 적외선 측정수단, 유아 심전도 측정수단, 유아 심박수 측정수단을 구비한다. 유아 적외선 측정수단은 적외선 센서를 이용하여 유아의 활동 상태를 측정하고, 유아 심전도 측정수단은 유아의 심전도를 측정하여 잡음 제거하며 증폭하며, 유아 심박수 측정수단은 유아의 심박수를 측정한다.본 발명의 유아 적외선 측정수단, 유아 심전도 측정수단, 유아 심박수 측정 수단의 구성은 이미 공지되어 있는 것으로 여기서는 간략히 설명한다.유아 적외선 측정수단은 적외선센서, 감지증폭부, A/D변환기로 이루어져 있다. 적외선 센서는 유아의 움직임에 대한 전기적 신호를 검출하고, 감지증폭부에서는 상기 적외선 센서으로부터 출력된 신호에서 화이트 노이즈를 제거하여 증폭하고, A/D변환기는 상기 감지증폭부로부터 출력된 신호를 디지탈신호로 변환하여 기능선택부(500)으로 출력한다.유아 심전도 측정수단은 심전도 전극, 증폭부, A/D변환기로 이루어져 있다. 심전도 전극은 표면전극을 사용하며, 심전도 전극에서 유아의 심전도 신호를 검출하고 증폭부는 상기 심전도 전극으로 부터 출력된 심전도 신호에서 60Hz 노이즈 등의 잡음을 제거하여 증폭하며, A/D변환기는 상기 증폭부로부터 출력된 신호를 디지탈신호로 변환하여 기능선택부(500)으로 출력한다.유아 심박수 측정수단은 심전도 전극, 증폭부, A/D변환기, 피크검출부로 이루어져 있다. 심전도 전극은 표면전극을 사용하며, 심전도 전극에서 유아의 심전도 신호를 검출하고 증폭부는 상기 심전도 전극으로 부터 출력된 심전도 신호에서 60Hz 노이즈 등의 잡음을 제거하여 증폭하며, A/D변환기는 상기 증폭부로부터 출력된 신호를 디지탈신호로 변환하여 피크검출부로 출력하며, 피크 검출부는 입력된 심전도 신호에서 한주기내의 피크점인 R포인트를 검출하여 심박수를 측정하여 기능선택부(500)으로 출력한다. 유아 심박수 측정수단의 심전도 전극, 증폭부, A/D변환기는 상기 유아 심전도 측정수단을 그대로 이용한다.
신호 출력부(900)는 진동출력부(910)과 심음출력부(920)를 구비한다. 진동출력부(910)는 진동신호 처리부(630)의 출력신호에 따라 진동을 출력하는 장치로, 진동출력부(910)는 심장 박동수에 따른 진동의 속도 변화와 진동의 주기를 일치 시키며, 진동 장치로는 초음파 진동장치 또는 솔레노이드를 이용할 수 있다. 심음출력부(920)는 심음신호처리부(640)의 출력신호에 따라 심음을 출력하는 장치로, 스피커로 이루어져 있다. 진동출력부(910) 및 심음출력부(920)는 진동 세기 조절 부 및 심음 볼륨 조절부를 구비하여 주위의 소음이나 유아의 의복두께등에 따라 생길 수 있는 문제를 해결하도록 한다.본 발명에서 초음파 진동장치 및 솔레노이드는 기존에 시판되는 것을 사용하였다. 예로 솔레노이드는 일본의 신메이덴끼 주식회사의 DM14시리즈, DP1720F시리즈 등을 사용할 수도 있으며, 초음파 진동장치로는 일본 혼다의 초음파 진동자를 사용할 수도 있다. 진동출력부(910)는 전류증폭기를 구비한다. 본 발명의 전류증폭기는 일반적으로 공지되어 있는 전류증폭기를 사용하며, 진동 장치로 전류를 흘려서 진동 장치를 구동하게 한다.
도 2는 심전도의 한 주기에 해당하는 심음신호에 대한 설명도이다.
동기처리부(200)는 데이터 저장부(400)에 심음신호를 심장의 맥박수에 따른 주기별로 저장시키기위해 심장의 맥박수에 따른 주기설정을 해야한다. 심장의 맥박수에 따른 주기설정은 2가지 방법이 있다. 첫번째로 심전도 신호의 주기를 기준으로 설정하는 방법이다. 이는 도 2에서 나타내고 있는대로, 심전도 신호의 주기인 R-R 주기를 심장박동의 주기로 하여, 이 심전도 신호의 각 R-R 주기와 동일한 시간 동안의 심음을 수집하게 한다. 두번째로 심음신호의 엔벨로프(Envelope) 또는 주파수 검출 방식을 이용하여 심음 자체의 주기를 검출하고 그 주기를 기준으로 설정하여 심장의 맥박수에 따른 주기별로 나누어 측정하는 방법이다. 이렇게 얻은 한주기 심음 신호를 저장하였다가 반복하여 출력하면 심장 박동과 동일한 심음을 내 보낼 수 있다.
도 3은 도1의 유아용 매트리스의 심리안정장치에서 작동모드에 대한 개략적인 흐름도이다. 기능선택부(500)에서 작동모드가 입력되면(S220), 입력된 모드가 수유모드 인가를 검사하고(S230), 수유모드이면 데이터 처리부(600)는 데이타 저장부(400)로부터 수유모드 데이타를 읽어드려 수유모드를 작동한다(S240). 수유모드가 아니면, 입력된 모드가 활동모드 인가를 검사하고(S250), 활동모드이면 데이터 처리부(600)는 데이타 저장부(400)로부터 활동모드 데이타를 읽어드려 활동모드를 작동한다(S260). 활동모드도 아니면, 입력된 모드가 수면유도모드 인가를 검사하고(S270), 수면유도모드이면 데이터 처리부(600)는 데이타 저장부(400)로부터 빠른 심음 데이타로 부터 점차 느린 심음 데이타를 읽어드리는 수면유도모드를 작동한다(S280). 특히, 수면유도모드의 작동에서는 맥박수를 일정한 간격으로 변화시켜가며 수집된 심음데이터를 이용해, 빠른 속도의 심음데이터에서 수면시의 심음데이터까지 일정한 시간간격을 두고 순차적으로 출력해줌으로서 유아를 서서히 수면상태로 유도하도록 한다. 수면유도모드도 아니면 이는 수면모드이므로 데이터 처리부(600)는 데이타 저장부(400)로부터 수면모드 데이타를 읽어드려 수면모드를 작동한다(S290).
따라서 본 발명의 심리안정장치를 구비한 유아용 매트리스는 신생아 및 유아들에게 수면상태뿐만아니라 활동상태 혹은 평상시에도 그 상황에 맞는 어머니의 심음과 심장박동을 재생시켜 주어, 신생아 및 유아들에게 여러 환경적인 요인에서도 안정된 심리상태를 갖을 수 있도록 제공해준다. 도 4는 도1의 진동출력부의 일실시예로, 진동자(950)가 솔레노이드일 경우이다. 진동신호처리부(630)에서 출력되는 심박신호에 따른 진동 제어신호가 진동출력부로 입력되어 트랜지스터 Q1을 스위칭시키게 됨에 따라 진동자(950)가 진동하게 된다. 환경에 따라 외부에서 수동적으로 동작시키는 진동 세기 조절 부는 도 4의 가변저항 R1에 해당하며, 이는 주위의 소음이나 유아의 의복두께등에 따라 외부적으로 수동 조정한다.
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 심리안정장치를 구비한 유아용 매트리스는 유아의 활동상태를 고려하여 그에 맞는 어머니의 심음과 심장박동을 제공함으로써 유아가 항상 어머니와 함께 있다는 안정감을 느끼게 해준다. 또한, 본 발명의 심리안정장치를 구비한 매트리스에 있어서, 어머니의 맥박수의 변화에 따른는 심전도 신호 및 심음신호을 동시에 측정하는 데이터 수집부를 구비한 심리안정장치를 제공하여 보다 어머니의 고유의 생체신호에 가까운 신호를 유아가 느낄 수 있게 해준다. 그리고 상기 심리안정장치의 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 압축하는 데이터 압축부를 구비한 심리안정장치를 제공하여 심리안정장치를 간단히 하고 소형화했다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 유아용 매트리스의 심리안정장치를 설명하기위한 블록도이다.
도 2는 심전도의 한 주기에 해당하는 심음신호에 대한 설명도이다.
도 3은 도1의 유아용 매트리스의 심리안정장치에서 작동모드에 대한 개략적인 흐름도이다. 도 4는 도1의 진동출력부의 일실시예이다.
Claims (9)
- 어머니의 심전도 신호 및 심음 신호를 측정하여 압축하는 데이터 입력부; 상기 압축 처리된 데이터를 메모리 장치에 저장하는 데이터 저장부; 심리 안정장치의 작동모드를 선택하는 기능선택부; 상기 기능 선택부의 출력신호에 따라 상기 데이터 저장부의 데이터를 추출해내서 압축을 해제하는 데이터 처리부; 가변저항을 구비하며, 상기 데이터 처리부의 출력신호를 수신하여 그에 맞는 진동 신호를 출력하는 진동 출력부; 상기 데이터 처리부의 출력신호를 수신하여 그에 맞는 심음 신호를 출력하는 심음 출력부;로 이루어진 심리안정장치를 구비한 유아용 매트리스에 있어서,상기 데이터 입력부는어머니의 심전도 신호와 심음 신호를 측정하는 신호측정부;어머니의 심장의 맥박수에 따른 주기별로 상기 심음신호를 입력하게 하는 동기처리부;상기 동기처리부에서 상기 심장의 맥박수에 따른 주기별로 입력된 심음 신호 및 그때의 심전도 신호를 데이터 압축하는 데이터 압축부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 심리 안정장치를 구비한 유아용 매트리스.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 동기처리부는,상기 심전도 신호의 주기를 기준으로 설정하여 심장의 맥박수에 따른 주기별로 상기 심음신호를 입력하게 하는 것을 특징으로 하는 안정장치를 구비한 유아용 매트리스.
- 제1항에 있어서, 상기 동기처리부는,상기 심음신호의 엔벨로프(Envelope) 또는 주파수 검출 방식을 이용하여 심음 자체의 주기를 검출하고 그 주기를 기준으로 설정하여 심장의 맥박수에 따른 주기별로 나누어 측정하는 것을 특징으로 하는 안정장치를 구비한 유아용 매트리스.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 심음 출력부는 심음 볼륨 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 안정장치를 구비한 유아용 매트리스.
- 제1항에 있어서, 어머니의 심음을 데이타를 수집하는 데이타 입력부는 착탈 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 안정장치를 구비한 유아용 매트리스.
- 제1항에 있어서,적외선 센서를 이용하여 유아의 활동 상태를 측정하는 유아 적외선 측정수단;유아의 심전도를 측정하는 유아 심전도 측정수단;유아의 심박수를 측정하는 유아 심박수 측정수단; 중 적어도 하나 이상을 구비하며 유아의 상태를 자동으로 분석하는 유아 상태 분석부를 더 포함하는 것을 특징으로하는 안정장치를 구비한 유아용 매트리스.
- 제8항에 있어서,상기 유아 상태 분석부의 출력신호에 따라 상기 기능선택부의 작동모드가 자동으로 제어되는 것을 특징으로하는 안정장치를 구비한 유아용 매트리스.
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