KR100711701B1 - Pillow for preventing respiration obstruction in sleep - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개는 베개의 각 챔버별로 압력을 검지하여, 미리 저장된 최적 압력패턴과 이를 비교하여 수면 호흡장애를 판단하되, 베개 사용자가 수면 호흡장애 상태에 있는 것으로 판단되면, 베개 사용자의 머리 아래부분과 목 아래 부분이 상승되어 상기도(上氣道)가 개방되도록 각 챔버별 압력을 조절하거나 혹은 베개 사용자의 수면 자세가 측와위(側臥位)가 되도록 유도함으로써, 수면 호흡장애를 해소할 수 있는 수면 호흡장애 방지 베개를 제공한다.The sleep respiratory disorder preventing pillow according to the present invention detects the pressure for each chamber of the pillow, and compares it with a pre-stored optimal pressure pattern to determine the sleep respiratory disorder, if the pillow user is determined to be in a sleep respiratory disorder, the pillow Relieve sleep respiratory distress by adjusting the pressure of each chamber so that the lower part of the user's head and the lower part of the neck are raised to open the upper airway, or induce the pillow user's sleeping posture to be the lateral position. Provide a pillow to prevent sleep respiratory distress.
더욱이, 챔버셀의 내부에 에어셀을 구비하여, 베개 본체에 접촉되는 머리의 하중을 하나의 챔버셀 내에서도 자연스럽게 분산 및 조절할 수 있도록 한다.Furthermore, an air cell is provided inside the chamber cell, so that the load of the head in contact with the pillow body can be naturally distributed and controlled within one chamber cell.
또한, 베개에 소리센서, 진동센서, 및 혈중산소 포화도 검지센서를 구비하여, 수면 호흡장애를 판단하므로, 더욱 정확한 호흡장애의 발생여부를 판단할 수 있도록 한다. In addition, by providing a sound sensor, a vibration sensor, and blood oxygen saturation detection sensor on the pillow to determine the sleep breathing disorder, it is possible to determine whether the occurrence of a more accurate breathing disorder.
그리고, 베개 사용자의 수면 자세가 앙와위(仰臥位) 또는 측와위가 아닌 것으로 판단되는 경우에 베개 사용자의 수면 자세를 앙와위 또는 측와위가 되도록 유도하여 수면 호흡장애의 발생을 방지할 수 있으며, 베개 사용자의 신체에 변화가 생기는 경우나 다른 사용자가 베개를 사용하는 경우에도 수면 호흡장애 방지기능을 수행할 수 있도록 한다.When the sleep posture of the pillow user is determined not to be the supine or lateral position, the pillow posture may be induced to be the supine or lateral position to prevent the occurrence of sleep respiratory disorder, and the body of the pillow user. If changes occur or other users use pillows, sleep respiratory disorders can be prevented.
코골이, 수면, 호흡장애, 베개 Snoring, Sleep, Breathing Disorder, Pillow
Description
도 1은 상기도의 폐쇄현상을 설명하는 도면,1 is a view for explaining the closing phenomenon of the upper view,
도 2는 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개에 의하여 인체가 지지된 모습의 측단면도,Figure 2 is a side cross-sectional view of a state in which the human body is supported by the sleep breathing prevention pillow according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개의 사시도,3 is a perspective view of a pillow for preventing sleep respiratory disorder according to the present invention;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 호흡장애 방지 베개의 평면도 및 측면도,4 is a plan view and a side view of a pillow for preventing sleep respiratory disorder according to another embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개의 장치도,5 is a device of the sleep respiratory disorder prevention pillow according to the invention,
도 6은 수면시 호흡 패턴을 나타낸 그래프,6 is a graph showing a breathing pattern during sleep;
도 7은 수면 호흡장애를 해소하기 위한 챔버의 변형예를 도시한 측면도,7 is a side view showing a modification of the chamber for relieving sleep breathing disorder;
도 8은 챔버셀 및 에어셀의 사시도,8 is a perspective view of a chamber cell and an air cell,
도 9는 챔버셀 및 에어셀이 있는 베개 본체의 전체 블럭도,9 is an overall block diagram of a pillow body with a chamber cell and an air cell,
도 10은 앙와위 및 측와위에서의 챔버 압력 패턴을 나타낸 그래프 및 인체를 앙와위로 복귀시키기 위한 챔버의 변형예를 도시한 개념도.FIG. 10 is a graph showing chamber pressure patterns at the supine and lateral vocal tracts, and a conceptual view showing a modification of the chamber for returning the human body to the supine.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
2: 머리 4: 상기도2: head 4: upper respiratory tract
12: 머리 아래부위 14: 목 아래부위12: Lower part of head 14: Lower part of neck
15: 대퇴부 20: 베개 본체15: thigh 20: pillow body
22: 챔버 24: 챔버셀22: chamber 24: chamber cell
26: 에어셀 28: 작동패널26: air cell 28: operation panel
30: 압력조절장치 40: 압력검지수단30: pressure regulator 40: pressure detection means
42: 소리센서 44: 진동센서42: sound sensor 44: vibration sensor
46: 혈중산소 포화도 검지센서 50: 기억장치46: blood oxygen saturation detection sensor 50: memory device
60: 인공지능 제어장치60: AI control
본 발명은, 수면시 호흡장애가 발생하는 것을 방지하는 수면 호흡장애 방지 베개에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체의 목에 위치하는 상기도(upper airway)의 반복적인 폐쇄로 인한 수면 무호흡증(obstructive sleep apnea)과, 이와 관련되어 발생하는 습관성 코골이를 방지하고 이를 치료할 수 있는 수면 호흡장애 방지 베개에 관한 것이다.The present invention relates to a pillow for preventing sleep respiratory disorders to prevent the occurrence of respiratory disorders during sleep, and more particularly to obstructive sleep apnea due to repeated closure of the upper airway located in the neck of the human body. ), And a pillow for preventing sleep respiratory disorder that can prevent and treat habitual snoring that occurs in this regard.
일반적으로 수면 호흡장애로 분류되는 습관성 코골이와 수면 무호흡증 및 상기도 저항 증후군은 수면 중 상기도의 반복적인 폐쇄를 특징으로 하는 질환으로서, 이는 야간의 수면 효율을 저하시켜 깊은 수면을 방해하고, 특히 혈중 산소포화도를 낮추는 결과를 초래한다[Chokroverty S. (1994) Sleep Disorder Medicine. Butterworth-Heinemann]The habitual snoring and sleep apnea and upper respiratory tract syndrome, which are generally classified as sleep respiratory disorders, are characterized by repetitive closure of the upper airway during sleep, which reduces night sleep efficiency and prevents deep sleep, especially blood Results in lowering oxygen saturation [Chokroverty S. (1994) Sleep Disorder Medicine. Butterworth-Heinemann]
이러한 수면 호흡장애는, 주간의 졸리움, 집중력 감소, 기억력 저하, 학습능력 저하 및 만성피로 등을 유발하고, 산업현장 및 작업장에서의 안전사고, 운전 중의 졸음운전으로 인한 교통사고 등을 야기시킴으로써, 사회·경제적으로 큰 손실을 가져오고 있다. These sleep respiratory disorders cause daytime drowsiness, decreased concentration, decreased memory, poor learning ability, chronic fatigue, safety accidents in industrial sites and workplaces, and traffic accidents caused by drowsy driving while driving. • It is causing a great loss economically.
뿐만 아니라, 최근에는 이러한 수면 호흡장애가 비만, 고혈압, 당뇨, 치매, 심혈관계 질환, 심장마비, 성기능 감퇴, 뇌혈관 질환, 중풍, 및 신진대사 증후군의 발생과 매우 밀접한 관계가 있다는 연구 결과들이 보고되고 있다[Prospective study of the association between sleep-disordered breathing and hypertension. N Engl Med 2000;342:1378-1384].In addition, recent studies have shown that these sleep respiratory disorders are closely related to the development of obesity, hypertension, diabetes, dementia, cardiovascular disease, heart attack, sexual decline, cerebrovascular disease, stroke, and metabolic syndrome. [Prospective study of the association between sleep-disordered breathing and hypertension. N Engl Med 2000; 342: 1378-1384.
이러한 수면 호흡장애는 전 세계적으로 남성 뿐만 아니라 여성에게도 나타나고 있으며, 미국의 경우, 남성의 28%(약 7500만명)와 여성의 16~18%(약 4800만명)이 수면 호흡장애를 겪고 있다[The occurrence of sleep-disordered breathing among middle-aged adults. N Engl J Med 1993; 328: 1230-1235].Sleep respiratory disorders are present in women as well as men worldwide. In the United States, 28% of men (about 75 million) and 16-18% of women (about 48 million) suffer from sleep respiratory distress [The occurrence of sleep-disordered breathing among middle-aged adults. N Engl J Med 1993; 328: 1230-1235.
최근 보고된 국내 연구 결과에서도 한국의 경우, 남성의 27%(약 120만명)와 여성의 16%(76만명)이 수면 호흡장애를 겪고 있는 것으로 나타나[Prevalce of sleep-disordered breathing in middle-aged Korean men and women. Am J Respir Crit Care Med. 2004;170(10):1108-13], 성인 인구 10명 중 2~3명은 수면 중 호흡장애에 노출되어 있음이 확인되었다.Recently, Korean studies showed that 27% of men (about 1.2 million) and 16% of women (760,000) suffered from sleep respiratory disorders [Prevalce of sleep-disordered breathing in middle-aged Korean]. men and women. Am J Respir Crit Care Med. 2004; 170 (10): 1108-13], and two to three out of 10 adult populations were exposed to respiratory disorders during sleep.
우리나라의 경우, 미국에 비하여 기존의 보고서들에서 수면 호흡장애의 가장 위험한 요인으로 지적하고 있는 비만도나 복부둘레가 낮음에도 불구하고, 수면 호흡장애의 비율이 미국과 유사하게 나타나고 있으며, 한국인의 서구화된 식습관으로 인한 비만도나 복부둘레의 증가로 인하여 수면 호흡장애 환자들이 더욱 증가할 것으로 예상된다. In Korea, despite the low obesity or abdominal circumference that previous reports indicate as the most dangerous factor of sleep respiratory disorder, the rate of sleep respiratory disorder is similar to that of the United States. The increase in obesity or abdominal circumference caused by eating habits is expected to increase the number of patients with sleep respiratory disorder.
수면 호흡장애의 원인은 비만, 가족력, 해부학적 구조이상, 성차이(여성보다 남성의 경우에 많이 발생함), 내지 내과적 질환(갑상선 질환)을 들 수 있다.Causes of sleep respiratory disorder include obesity, family history, anatomical abnormalities, sex differences (which occur more often in men than women), and medical diseases (thyroid disease).
구조적으로는, 인체에서 공기 유출입의 통로가 되는 상기도(upper airway)에서 코인두(nasopharynx), 구강인두(oropharynx), 및 하인두(hypopharynx)로 이루어진 연조직이 수면 중에 기도를 폐쇄하는 것이 그 원인이다.Structurally, it is caused by the obstruction of the soft airway of the nasopharynx, oropharynx, and hypopharynx in the upper airway, which is the passage of air inflow and outflow. .
수면이 시작되면 근전도 상에서 근육의 강도가 매우 감소되는 것을 알 수 있고, 이러한 현상은 상기도의 연조직들의 이완 뿐만 아니라 많은 호흡근들의 활동마저 감소시킴으로써, 수면 중의 기도의 폐쇄를 유발하게 된다[Chokroverty S. (1994) Sleep Disorder Medicine. Butterworth-Heinemann].It can be seen that the strength of muscle on the EMG is greatly reduced when sleep begins, and this phenomenon causes not only the relaxation of the soft tissues of the upper airway but also the activity of many respiratory muscles, leading to the obstruction of the airway during sleep [Chokroverty S. ( 1994) Sleep Disorder Medicine. Butterworth-Heinemann].
도 1은, 수면 호흡장애의 원인이 되는 상기도의 폐쇄현상을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating the obstruction of the upper airway that causes sleep respiratory disorder.
일반적으로, 유체의 유량(Q)은 다음과 같이 유로의 단면적(A)과 유체의 속도(v)의 곱으로 표현된다.In general, the flow rate Q of a fluid is expressed as the product of the cross-sectional area A of the flow path and the velocity v of the fluid as follows.
Q = A · vQ = A
(Q는 유체의 유량, A는 유로의 단면적, v는 유체의 속도)(Q is the flow rate of the fluid, A is the cross-sectional area of the flow path, v is the velocity of the fluid)
수면 중 호흡과정에서 공기가 유출입되는 상기도의 단면적을 A, 공기의 속도 를 v, 및 유출입 공기량을 Q라고 하여도 동일한 식이 성립되며, 인체의 산소공급에 필요한 공기량 Q가 일정하다고 할 때, 상기도의 단면적이 줄어들면 공기의 속도 v가 커지게 되며, 이것은 코골이를 유발하게 된다.The same equation holds for the cross-sectional area of the upper respiratory tract where air flows in and out during sleep, A, the velocity of air, and the flow-in air volume, Q, and when the amount of air Q needed to supply oxygen to the body is constant, As the cross-sectional area decreases, the air velocity v increases, which causes snoring.
더욱이, 연조직이 상기도를 폐쇄하게 되어, 상기도의 단면적 A가 0이 되면, 유출입 공기량이 0이 되어 수면 무호흡증이 나타나게 된다.Moreover, when soft tissue closes the upper airway, and the cross-sectional area A of the upper airway becomes zero, the amount of inflow and outflow air becomes zero, resulting in sleep apnea.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 정상 상기도(4)의 모습에서는 기관지 및 폐(미도시)로 공급되는 공기가 유입될 수 있는 상기도(4)가 충분히 확보되나, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 수면 무호흡 상태에서는 연조직(6)의 자체 중량과 혀(7)의 중량으로 인한 연조직(6)의 압박으로 구개(8)의 후두부측으로부터 연장된 연조직(6)이 상기도(4)를 폐쇄하게 된다.As shown in FIG. 1 (a), the upper upper
이러한 상기도 폐쇄 현상은 수면 중에 앙와위(仰臥位)로 누워있을 때 더욱 심해지며, 상기도가 폐쇄되면 수면 중에 호흡이 멈추어지거나 곤란해지는 수면 무호흡증이 발생하게 된다.This upper respiratory tract obstruction worsens when lying in the supine stomach during sleep, and when the upper respiratory tract is closed, the sleep apnea becomes difficult or stops during sleep.
코골이 또한 수면 중 상기도(4)가 부분적으로 폐쇄될 때 나타나는 현상이다.Snoring is also a phenomenon that occurs when the
이러한 코골이나 수면 무호흡증을 치료하기 위하여 다양한 방법이 시도되고 있다. Various methods have been tried to treat snoring or sleep apnea.
대표적으로, i) 수면 체위를 측와위나 엎드린 체위로 변경하도록 조절함으로써, 상기도의 공기 흐름을 원활하게 하는 생활적 요법, ii) 상기도(4)의 늘어진 연조직(6)을 제거하는 수술적 요법, 또는 iii) 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 외부에서 양압을 불어넣어 주는 지속적 양압기(9, Continuous Positive Airway Pressure; CPAP)를 수면 중에 코에 장착하여, 외부에서 양압을 불어넣어 상기도(4)를 지속적으로 개방시켜주는 비수술적 요법이 시도되고 있다. Typically, i) a lifestyle regimen that facilitates air flow to the upper airway by adjusting the sleeping position to change to the lateral or supine position, ii) a surgical therapy to remove the sagging soft tissue 6 of the upper airway (4), Or iii) a continuous positive airway pressure (CPAP) 9 that injects positive pressure from the outside as shown in FIG. Non-surgical therapies are being attempted to open (4) continuously.
그러나, 이러한 치료법들은 제한점을 가지고 있는 것이 사실이다.However, it is true that these therapies have limitations.
i) 생활적 요법은 지속적으로 측와위나 엎드린 체위로 수면 자세를 유지하게 된다는 보장이 없으며, ii) 수술적 요법은 연조직의 재생성으로 인한 재발율이 높으며, 그리고 iii) 비수술적 요법은 수면 중에 양압기 마스크를 착용하여야 하는 불편함이 있어 환자의 치료에 대한 순응도(compliance)가 떨어진다.i) There is no guarantee that lifestyle therapy will maintain sleeping posture continuously in the lateral or supine position, ii) Surgical therapy has a high recurrence rate due to soft tissue regeneration, and iii) Non-surgical therapy provides a positive mask during sleep. There is a discomfort to wear, the compliance of the patient (compliance) is reduced.
따라서, 이와는 다른 치료법으로, 수면 중에 기능성 베개를 사용하여 수면 호흡장애를 치료하고자 하는 시도가 있으며, 주로 측위 또는 두위를 높여주는 등의 체위보정용 베개가 개발되어 있다.Therefore, as an alternative treatment, there is an attempt to treat sleep respiratory disorder using a functional pillow during sleep, and a posture correction pillow has been developed such as mainly increasing the position or head position.
하지만, 현재까지 개발되어 있는 이러한 기능성 베개들도 별다른 성과를 보여주지 못하고 있다[Elevated posture for management of obstructive sleep apnea. Sleep and breathing, 2004; 8(4): 193-200.].However, these functional pillows, which have been developed so far, have not shown any results [Elevated posture for management of obstructive sleep apnea. Sleep and breathing, 2004; 8 (4): 193-200.].
또한, 최근에는 미국 우주 항공국(NASA) 과학자들이 발명한 중합체 폼 제품인, "메모리 폼"이 상업적으로 판매되고 있으며, 이것은 신체에 전달되는 하중과 충격을 흡수하고, 하중이 완화되었을 때 원래 형상으로 되돌아가는 성질을 가진 인체공학적 디자인의 베개이나, 코골이나 수면 무호흡증에 큰 효과를 가져다 주지는 못하고 있다.Also recently, a "memory foam", a polymer foam product invented by NASA scientists, is commercially available, which absorbs the loads and shocks transmitted to the body and returns to its original shape when the load is relaxed. Its thin ergonomic pillow does not have a significant effect on snoring or sleep apnea.
이것은 수면 호흡장애를 치료하기 위한 이러한 베개들이 수면시의 체위변화로 인한 상기도의 구조 변화에 따라 적절히 베개의 형상을 조절해주지 못하며, 코 골이와 수면 무호흡의 정도를 인식하여 이에 따라 적절히 베개의 기능을 조절할 수 없기 때문이다.This is because these pillows for the treatment of sleep respiratory disorder do not adjust the shape of the pillow according to the change of the upper airway due to the change of position during sleep, and recognize the degree of snoring and sleep apnea and accordingly the function of the pillow accordingly This is because it cannot be adjusted.
특히, 이러한 베개들은 수면 호흡장애를 가진 환자들에게는 잦은 수면 체위변화가 나타난다는 점과, 개개인별 두부, 경추부의 특성 및 체위변화의 특성이 고려되지 않는다는 점에서 능동적인 제어가 어려운 수동적인 시스템을 갖는 베개들이었고, 전문적인 의학적 치료 도구로서의 기능보다는 수면 자세 교정 정도의 수준을 갖는 베개들이었다.In particular, these pillows provide a passive system that is difficult to actively control in terms of frequent changes in sleep position in patients with sleep respiratory distress, and the characteristics of individual head and cervical spine and position change are not considered. And pillows with a level of sleep posture correction rather than a function as a professional medical treatment tool.
따라서, 기존의 이러한 베개들로는 코골이 및 수면 무호흡증의 치료 및 완화에서 큰 효과를 기대하기 어려웠고, 실제로 수면 호흡장애가 재발하는 것을 방지하기 위한 치료효과가 미미하였다.Therefore, it is difficult to expect such a great effect in the treatment and alleviation of snoring and sleep apnea with the existing pillows, and in fact, the therapeutic effect to prevent recurrence of sleep respiratory disorder is insignificant.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 환자의 개인별 두부, 경추부의 특성이 고려되어, 최적의 두부, 경추부의 압력분포를 형성시킬 수 있으며 인체의 수면 자세를 측와위로 유지시켜줄 수 있는 베개를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, considering the characteristics of the individual head, cervical spine of the patient, it is possible to form an optimal head, cervical spine pressure distribution can maintain the body's sleeping posture The purpose is to provide a pillow.
또한, 수면중 코골이를 감지할 수 있는 센서와 코골이 및 수면 무호흡으로 인한 혈중 산소 포화도의 감소를 감지할 수 있는 센서를 부착한 베개를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a pillow having a sensor capable of detecting snoring during sleep and a sensor capable of detecting a decrease in blood oxygen saturation due to snoring and sleep apnea.
더욱이, 코골이나 수면 무호흡증을 자동으로 감지하고, 코골이나 수면 무호흡증이 감지되면, 자동적으로 베개의 목 지지부분(머리 아래부분과 목 아래부분)이 팽창되어, 베개 사용자의 턱을 올려주고 경추를 신장시켜 줌으로써, 상기도의 통기저항을 줄이고, 두부, 경추부의 기도폐쇄를 방지하는 베개를 제공하며, 또한 베개의 목 지지부분의 팽창으로 인하여도 코골이나 수면 무호흡증이 해소되지 않는 것으로 판단되면 인체의 수면 자세를 측와위로 변경시키는 베개를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.Furthermore, when snoring or sleep apnea is detected automatically, and when snoring or sleep apnea is detected, the neck support (bottom and neck) of the pillow is automatically inflated, raising the pillow user's chin and extending the cervical spine. By reducing the ventilation resistance of the upper airway, providing a pillow to prevent airway obstruction of the head and cervical spine, and also, if the snoring or sleep apnea is determined not to be resolved due to the expansion of the neck support portion of the pillow The purpose is to provide a pillow for changing the side to side.
본 발명의 실시예에 따른 수면 호흡장애 방지 베개는, 다수의 챔버를 가지는 베개 본체와, 각 챔버가 팽창 또는 수축될 수 있도록 각 챔버에 압력을 공급하거나 배출시키는 압력조절장치와, 각 챔버의 압력을 검지하는 압력검지수단과, 정상 수면시의 각 챔버의 압력변화의 패턴을 데이터화한 최적 압력패턴 데이터를 포함하는 제어 데이터를 저장하는 기억장치와, 제어 데이터를 로딩하고, 압력검지수단로부터 각 챔버의 압력을 입력받아, 제어 데이터와 각 챔버의 압력의 비교를 통해 호흡장애의 발생 여부를 판단하는 수단과, 호흡장애시에 상기도가 개방되어 상기 호흡장애가 해소되도록 각 챔버의 팽창 또는 수축을 제어하는 압력제어 데이터를 상기 압력조절장치로 출력하는 인공지능 제어장치를 포함한다. Sleep respiratory failure prevention pillow according to an embodiment of the present invention, the pillow body having a plurality of chambers, a pressure regulator for supplying or discharging pressure to each chamber so that each chamber can be expanded or contracted, and the pressure of each chamber A storage device for storing control data including a pressure detecting means for detecting a pressure, an optimum pressure pattern data obtained by data-forming a pattern of a pressure change in each chamber during normal sleep, and loading the control data, and for each chamber from the pressure detecting means. Means for determining whether a breathing disorder has occurred through comparison of control data and pressure in each chamber, and controlling expansion or contraction of each chamber to open the upper respiratory tract during respiratory failure to resolve the breathing disorder. And an artificial intelligence controller for outputting pressure control data to the pressure regulating device.
본 발명의 실시예에 있어서, 베개 본체의 각 챔버의 내부에는 다수의 에어셀이 구비되는 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, it is preferable that a plurality of air cells are provided inside each chamber of the pillow body.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 수면 호흡장애를 검지하여 인공지능 제어장치에 소리패턴 데이터나 진동변화 데이터를 출력하도록 인공지능 제어장치에 연결되는 소리센서나 진동센서를 더 포함하고, 기억장치에는 정상 수면시의 최적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터가 더 저장되며, 인공지능 제어장치는 최 적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터를 로딩하고, 소리센서나 진동센서로부터 소리패턴 데이터나 진동변화 데이터를 입력받아, 최적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터와 소리패턴 데이터나 진동변화 데이터의 비교를 통해 호흡장애의 발생 여부를 판단하는 수면 호흡장애 방지 베개를 제공한다.In addition, according to another embodiment of the present invention, further comprising a sound sensor or a vibration sensor connected to the artificial intelligence control device to detect sound breathing disorder and output sound pattern data or vibration change data to the artificial intelligence control device, The device further stores the optimal sound pattern data or the optimum vibration change data during normal sleep, and the AI controller loads the optimal sound pattern data or the optimal vibration change data, and the sound pattern data or vibration from the sound sensor or the vibration sensor. By receiving the change data, by providing a comparison between the optimal sound pattern data or the optimal vibration change data and the sound pattern data or vibration change data to provide a sleep respiratory prevention pillow for determining the occurrence of respiratory disorders.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 수면 호흡장애를 검지하여 인공지능 제어장치에 혈중산소 포화도 데이터를 출력하도록 인공지능 제어장치에 연결되는 혈중산소 포화도 검지센서를 더 포함하여, 기억장치에는 정상 수면시의 최적 혈중산소 포화도 데이터가 더 저장되며, 인공지능 제어장치는 최적 혈중산소 포화도 데이터를 로딩하고, 혈중산소 포화도 검지센서로부터 혈중산소 포화도 데이터를 입력받아, 최적 혈중산소 포화도 데이터와 혈중산소 포화도 데이터의 비교를 통해 호흡장애의 발생 여부를 판단하는 수면 호흡장애 방지 베개를 제공한다.In another embodiment of the present invention, the blood oxygen saturation detection sensor further comprises a blood oxygen saturation detection sensor connected to the artificial intelligence control device to detect the sleep breathing disorder and output the blood oxygen saturation data to the artificial intelligence control device, The optimal blood oxygen saturation data during sleep is further stored, and the AI controller loads the optimal blood oxygen saturation data, receives the blood oxygen saturation data from the blood oxygen saturation sensor, and the optimal blood oxygen saturation data and blood oxygen saturation The comparison of the data provides a sleep respiratory protection pillow to determine whether a respiratory disorder has occurred.
인공지능 제어장치는 인체의 턱이 상승되고 경추가 신장되도록 수면 호흡장애 방지 베개가 인체의 목을 지지하는 부분을 팽창시키거나 인체의 수면 자세를 측와위로 변경함으로써, 상기도가 개방되어 호흡장애가 해소되도록 각 챔버의 팽창 또는 수축을 제어하는 압력제어 데이터를 상기 압력조절장치로 출력하도록 형성될 수도 있다.The artificial intelligence control device prevents the breathing disorder by opening the upper respiratory tract by expanding the part supporting the neck of the human body or changing the sleeping posture of the human body to the side and position so that the jaw of the human body is raised and the cervical spine is extended. It may be configured to output pressure control data for controlling expansion or contraction of each chamber to the pressure regulator.
또한, 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개는 수면 호흡장애 방지 베개에 전원을 공급하는 전원과, 상기 수면 호흡장애 방지 베개의 온오프를 선택할 수 있는 작동패널을 더 포함할 수 있다.In addition, the sleep breathing preventing pillow according to the present invention may further include a power supply for supplying power to the sleep breathing preventing pillow, and the operation panel to select the on and off of the sleep breathing preventing pillow.
작동패널은 사용자를 더 선택할 수 있도록 되며, 기억장치는 사용자별로 상 기 데이터들을 저장할 수 있도록 되고, 이 때, 인공지능 제어장치는, 선택된 사용자의 상기 데이터들을 로딩하도록 될 수 있다.The operation panel may further select a user, and the memory device may store the data for each user, and at this time, the AI controller may be configured to load the data of the selected user.
또한, 작동패널은 학습모드를 더 선택하도록 구성될 수 있으며, 학습모드가 선택된 경우에, 수면 호흡장애 방지 베개는 정상 수면시의 각 챔버별 압력변화의 패턴을 반복 측정하여 기억장치에 저장하도록 된다.In addition, the operation panel may be configured to further select the learning mode, and when the learning mode is selected, the sleep respiratory disorder prevention pillow repeatedly measures the pattern of pressure change for each chamber during normal sleep and stores it in the storage device. .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개에 의하여 인체가 지지된 모습의 측단면도이다.Figure 2 is a side cross-sectional view of a human body is supported by a sleep respiratory prevention pillow in accordance with the present invention.
도 2(a) 또는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 수면 호흡장애의 원인이 되는 상기도(4)는, 인체의 수면 자세가 앙와위인 경우에, 인체의 특정 부위를 상승시켜주면, 그 폐쇄정도가 완화되거나 완전 개방되는 구조를 가지고 있으며, 이러한 특정 부위의 상승에 의하여도 상기도(4)의 폐쇄정도가 완화되지 않을 때, 인체의 수면 자세가 측와위로 변경되면 그 폐쇄정도가 완화되거나 완전 개방되는 구조를 가지고 있다.As shown in Figure 2 (a) or 2 (b), the upper respiratory tract (4) that causes sleep respiratory disorder, when the body's sleeping posture is supine, if you raise a specific part of the human body, When the degree of closure of the upper airway (4) is not alleviated by the elevation of the specific part, the degree of closure is alleviated when the body's sleeping posture is changed to the side and back position. Or a fully open structure.
구체적으로는, 도 2(a)에 도시된 바와 같이, i) A1 방향으로 머리 아래부위(12)을 상승시켜 경추(미도시)의 곡률신장(curvature extension)을 유도하면 상기도(4)가 개방되어 수면 호흡장애가 해소되며, 이에 더하여 ii) A2 방향으로 목 아래부위(14)을 상승시켜 연갑골(미도시)의 상승을 유도하면 상기도(4)가 더욱 개 방되어 수면 호흡장애가 해소되게 된다.Specifically, as shown in Figure 2 (a), i) by raising the
또한, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 수면 호흡장애 방지 베개가 인체의 대퇴부까지 연장되어 형성됨으로써, A1 및 A2 방향으로 경추의 곡률신장을 유도하더라도 코골이나 수면 무호흡 등의 수면 호흡장애가 해소되지 않을 때에는, iii) 수면 호흡장애 방지 베개의 종단면 상의 일단부 만을 상승시켜 인체의 수면 자세의 회전을 유도함으로써 인체의 수면 자세가 측와위가 되도록 함으로써, 상기도(4)가 개방되어 수면 호흡장애가 해소되게 된다.In addition, as shown in Figure 2 (b), by preventing the sleep respiratory pillow is formed to extend to the femoral part of the human body, even if the curvature elongation of the cervical spine in the A1 and A2 direction, sleep respiratory disorders such as snoring or sleep apnea is eliminated If not, iii) the upper respiratory tract (4) is opened by relieving the sleep respiratory disorder by raising only one end on the end face of the pillow for preventing sleep respiratory distress to induce rotation of the human sleeping posture. Will be.
좀 더 구체적으로 설명하면, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개의 인체의 목 아래부위(14)에 대응되는 부분의 종단면 상의 일단을 B2 방향으로 상승시켜 인체의 목 아래부위(14)의 일측만을 상승시키고, 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개의 인체의 대퇴부(15)에 대응되는 부분의 종단면 상의 일단을 B3 방향으로 상승시켜 인체의 대퇴부(15)의 일측만을 상승시킴으로써, 인체의 목 아래부위(14) 및 대퇴부(15)에 대응하는 수면 호흡장애 방지 베개의 종단면이 경사지도록 형성되도록 하여, 인체의 수면 자세가 측와위가 되도록 유도함으로써 상기도(4)가 개방되어 수면 호흡장애가 해소되게 된다.More specifically, as shown in Fig. 2 (b), by raising one end on the longitudinal cross-section of the portion corresponding to the
여기서, 인체의 수면 자세를 측와위가 되도록 유도하기 위해서는 수면 호흡장애 방지 베개의 목 아래부위(14) 및 대퇴부(15)에 대응하는 부분의 상승되는 일단은 상기 부분의 종단면에서 같은 쪽이 상승되어야 함은 물론이다.Here, in order to induce the sleeping posture of the human body to the side and position, the raised end of the portion corresponding to the lower part of the
또한, 인체의 수면 자세를 측와위가 되도록 유도함에 있어서, 우측와위(右側臥位) 또는 좌측와위(佐側臥位) 어느 쪽으로도 유도하여도 무방하다.In addition, in inducing the sleeping posture of the human body to the side position, it may be induced to either the right side position or the left side position.
본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개는, 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 챔버(22)를 가지는 베개 본체(20)와, 각 챔버(22)가 팽창 또는 수축될 수 있도록 각 챔버(22)에 압력을 공급하거나 배출시키는 압력조절장치(30)와, 각 챔버(22)의 압력을 검지하는 압력검지수단(40)과, 정상 수면시의 각 챔버(22)의 압력변화의 패턴을 데이터화한 최적 압력패턴 데이터를 포함하는 제어 데이터를 저장하는 기억장치(50)와, 제어 데이터를 로딩하고, 압력검지수단(40)로부터 각 챔버(22)의 압력을 입력받아, 제어 데이터와 각 챔버(22)의 압력의 비교를 통해 호흡장애의 발생 여부를 판단하고, 호흡장애가 발생하였다고 판단되면, 상기도가 개방되어 호흡장애가 해소되도록 각 챔버(22)의 팽창 또는 수축을 제어하는 압력제어 데이터를 압력조절장치(30)로 출력하는 인공지능 제어장치(60)를 포함한다.Sleep breathing prevention pillow according to the present invention, as shown in Figure 5, the
베개 본체(20)는 도 2(a) 또는 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 머리(2), 머리 아래부위(12), 및 목 아래부위(14)를 지지하도록 형성되거나, 도 2(b) 또는 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 머리(2), 머리 아래부위(12), 목 아래부위(14), 및 대퇴부(15)를 지지하도록 형성되어, 인체의 올바른 수면 자세를 유도할 수 있도록 된다.The
바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이, 베개 본체(20)가 다수의 챔버(22)로 분할되어 형성되며, 이 경우 각 챔버(22)는 좌우가 대칭이 되도록 형성되는 것이 바람직하다.Preferably, as shown in Figure 3, the
도 3(a)에서는 종방향으로 4개, 횡방향으로 3개의 챔버(22)가 형성되어 총 12개의 챔버(22)가 형성되어 있고, 도 3(b)에서는 종방향으로 4개, 횡방향으로 4개 의 챔버가 형성되어 총 16개의 챔버(22)가 형성되어 있으나, 이는 예시에 불과하며, 다양한 챔버(22)의 배열이 가능함은 물론이다.In FIG. 3 (a), four
즉, 도 4(a) 또는 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 머리(2) 윗부분이 닿는 상측 챔버(22u)가 종(縱)으로 하나의 챔버(22u)로 이루어지고, 베개 사용자의 목 부분이 닿는 하측 챔버(22dr, 22dl)가 좌하측 챔버(22dl) 및 우하측 챔버(22dr)로 이루어지고, 상측 챔버(22u)와 하측 챔버(22dr, 22dl) 사이에는 횡으로 고정부(22f)가 구비될 수 있다. That is, as shown in Fig. 4 (a) or 4 (b), the upper chamber (22u) that the upper part of the head (2) touches consists of one chamber (22u) longitudinally, and the pillow user The lower chamber 22dr and 22dl which the neck part contacts consists of a lower left chamber 22dl and a lower right chamber 22dr, and are horizontally fixed
물론, 좌하측 챔버(22dl)와 우하측 챔버(22dr)의 사이에는 또 다른 고정부(22ff)가 구비될 수 있다.Of course, another fixing portion 22ff may be provided between the lower left chamber 22dl and the lower right chamber 22dr.
여기서, 고정부(22f, 22ff)는 각 챔버(22)에 압력이 공급되더라도 팽창되지 않고, 평평한 상태로 유지된다.Here, the fixing
또한, 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 머리(2) 윗부분이 닿는 상측 챔버(22u)가 하나의 챔버(22u)로 이루어지고, 베개 사용자의 머리 아래부분이 접촉되는 중간 챔버(22m)가 하나의 챔버(22m)로 이루어지고, 또한, 베개 사용자의 목 아래부분이 접촉되는 하측 챔버(22d)로 이루어질 수 있다.In addition, as shown in Fig. 4 (c), the upper chamber (22u) that the upper part of the head (2) touches consists of one chamber (22u), the intermediate chamber (22m) is in contact with the lower part of the head of the pillow user It consists of one chamber (22m), it may also be made of a lower chamber (22d) in contact with the lower part of the neck of the pillow user.
물론, 도 4(d)에 도시된 바와 같이, 중간 챔버(22m)와 하측 챔버(22d) 사이에는 중간 챔버(22m)와 하측 챔버(22d) 사이의 거리를 길게 하기 위한 고정부(22f)가 구비될 수 있다.Of course, as shown in Fig. 4 (d), between the
물론, 도면으로 도시하지는 않았으나, 도 4에 도시된 수면 호흡장애 방지 베개는 별도의 챔버를 연장 형성함으로써, 인체의 대퇴부[도 2(b)의 참조번호 15]를 지지하도록 형성되어, 수면 호흡장애 방지 베개의 종단면의 일단에 위치한 챔버를 팽창시킴으로써 인체의 수면 자세를 측와위로 변경시킬 수 있도록 될 수 있다.Of course, although not shown in the drawings, the pillow for preventing sleep breathing disorder shown in Figure 4 is formed to extend the separate chamber, to support the thighs (
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 베개 본체(20) 아래 시트(미도시)와 접촉하는 베개 본체(20) 하부에는 기재(21)가 형성되어도 좋다. 기재(21)는 챔버(22)의 팽창이 인체와 접촉하는 베개 본체(20)의 상방향으로 이루어지도록 챔버(22)의 팽창을 지지함과 동시에, 시트 위에서 잘 미끄러지지 않는 재질로 되어 베개 본체(20)의 미끄러짐을 방지하도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in FIG. 4, the
도 5에 도시된 바와 같이, 각 챔버(22)가 팽창 또는 수축될 수 있도록 각 챔버(22)에 압력을 공급하거나 배출시키는 압력조절장치(30)는 각 챔버(22)에 압력을 능동적으로 공급 또는 배출함으로써 각 챔버(22)의 압력을 조절한다. As shown in FIG. 5, the
압력조절장치(30)의 압력조절은 각 챔버(22) 단위로 행해짐으로써, 수면 중 인체의 체위변화에 따른 능동적인 제어가 가능하게 된다.Pressure control of the
각 챔버(22)의 압력을 검지하는 압력검지수단(40)은 각 챔버 마다의 압력을 실시간으로 검지함으로써, 어느 챔버(22)가 인체에 의하여 눌려있는지를 파악하고, 베개 사용자의 호흡시의 들숨 및 날숨 동작에 의하여 챔버(22)에 가해지는 압력의 변화를 파악함과 동시에, 수면 호흡장애에 의하여 발생되는 후두부의 진동을 파악한다.The pressure detecting means 40 which detects the pressure of each
데이터를 저장하는 기억장치(50)는 수면 호흡장애 방지 베개의 제어에 필요한 기초 데이터를 저장하는 장치로서, 베개 사용자가 앙와위로 정상적인 수면을 취하고 있을 때의 상태, 즉 수면 호흡장애가 발생하지 않은 상태에서 각 챔버(22)의 압력이 변화하는 패턴을 데어터화한 제어 데이터를 저장한다.
압력제어 데이터를 압력조절장치(30)로 출력하는 인공지능 제어장치(60)는 기억장치(50)로부터 제어 데이터를 로딩하고, 압력검지수단(40)로부터 베개 사용자의 체위 등에 따른 각 챔버(22)의 압력을 입력받아, 로딩한 제어 데이터와 입력받은 압력을 비교하여 베개 사용자의 호흡장애의 발생여부를 판단하고, 만약 호흡장애가 발생하였다고 판단된다면, 베개 사용자의 호흡장애가 해소되도록 베개 사용자의 상기도(도 2의 4)가 개방되는 베개 사용자의 체위를 유도하기 위하여 각 챔버(22)가 팽창 또는 수축되도록 하는 압력제어 데이터를 압력조절장치(30)로 출력한다.The
여기서, 베개 사용자의 상기도가 개방되도록 하는 챔버(22)의 압력제어 데이터는 대표적으로, 도 2(a)에 도시된 바와 같은, 앙와위에서 머리 아래부위(12)나 목 아래부위(14)에 대응하는 챔버(22)가 상대적으로 팽창되도록 하는 것이다.Here, the pressure control data of the
인공지능 제어장치(60)에 의한 수면 호흡장애 발생여부의 판단에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Looking at the determination of the occurrence of sleep respiratory disorder by the
베개 사용자의 수면 상태에서의 호흡 패턴이 도 6에 도시되어 있다. The breathing pattern in the sleep state of the pillow user is shown in FIG. 6.
도 6에 도시된 호흡 패턴의 그래프의 종축은 압력검지수단(40)에 의하여 검지된 챔버(22) 내의 압력이고, 횡축은 시간을 나타낸다.The vertical axis of the graph of the breathing pattern shown in FIG. 6 is the pressure in the
그래프의 상승 구간은 베개 사용자가 입을 통하여 공기를 흡입하는 들숨구간이고, 하강 구간은 베개 사용자가 입을 통하여 공기를 배출하는 날숨구간이며, 수평으로 이어지는 부분은 들숨과 날숨의 휴지구간이다. The rising section of the graph is an inhalation section in which the pillow user inhales air through the mouth, and the falling section is an exhalation section in which the pillow user discharges air through the mouth, and the horizontal section is a resting section of inhalation and exhalation.
정상적인 수면상태에서의 들숨 및 날숨의 패턴은 각 챔버(22)마다 측정되며, 각 챔버(22)의 압력 패턴을 나타내는 그래프 등의 데이터는 기억장치(50)에 저장된다. The pattern of inhalation and exhalation in the normal sleep state is measured for each
이 경우, 베개 사용자마다 개인적인 특성에 의하여 호흡주기(T) 및 각 챔버(22)가 눌리는 압력의 패턴 등이 다르므로, 각 챔버(22)의 압력 패턴을 나타내는 그래프 등의 데이터는 베개 사용자마다 개별화되는 것이 바람직하다.In this case, since each pillow user has a different characteristic such as a breathing cycle T and a pressure pattern pressed by each
베개 사용자가 베개를 사용할 때마다 압력검지수단(40)은 각 챔버(22)마다의 압력을 실시간으로 검지하고, 여기에서 검지된 데이터는 정상적인 수면상태에서의 들숨 및 날숨의 패턴과 비교된다.Whenever the pillow user uses the pillow, the
정상적인 수면상태에서의 들숨 및 날숨의 패턴과 베개 사용시에 압력검지수단(40)로부터 검지된 데이터에 대하여 구체적으로 살펴보면, 정상적인 수면상태에서는, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 들숨과 날숨의 반복 호흡주기(T)가 거의 일정하게 나타나고 진동 파형이 매끄럽게 나타나는데 반하여, 베개 사용자가 코를 고는 경우에는, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 들숨과 날숨의 반복 호흡주기(T)는 정상적인 수면상태와 비슷하나 들숨구간 내지 날숨구간에서 매끄럽지 못한 진동 파형이 나타나게 된다.Looking specifically at the pattern of inhalation and exhalation in the normal sleep state and the data detected from the
따라서, 정상적인 수면상태의 진동 파형과 비교하여, 들숨구간 내지 날숨구간에서 매끄럽지 못한 진동 파형이 나타나게 되면, 베개 사용자가 코를 고는 것으로 판단하고, 상기도(4) 개방을 위한 제어를 개시하게 된다.Therefore, when the vibration waveform which is not smooth in the inhalation section or the exhalation section appears in comparison with the vibration waveform of the normal sleep state, it is determined that the pillow user snores, and the control for opening the upper airway (4) is started.
또한, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 베개 사용자에게 수면 무호흡증이 나타 나는 경우에는, 들숨과 날숨의 반복 호흡주기가 없이 휴지기간이 길어지거나, 들숨구간에서의 정점이 현격히 낮아지거나, 또는 들숨과 날숨구간이 불규칙적으로 나타나게 된다.In addition, as shown in Fig. 6 (c), when the sleep apnea appears in the pillow user, the rest period is prolonged without repeated breathing cycles of inhalation and exhalation, or the vertices in the inhalation interval is significantly lowered, or Inhalation and exhalation intervals appear irregularly.
도 6(c)에서 점선은 정상적인 수면상태에서의 진동 파형이다.In FIG. 6C, the dotted line is a vibration waveform in a normal sleeping state.
따라서, 정상적인 수면상태의 진동 파형과 비교하여, 휴지기간이 길어지게 되거나, 들숨구간에서의 정점이 현격히 낮아지거나, 또는 들숨과 날숨구간이 불규칙적으로 나타나게 되면, 베개 사용자가 무면 무호흡의 상태에 있는 것으로 판단하고, 상기도(4) 개방을 위한 제어를 개시하게 된다.Therefore, compared to the normal sleep vibration waveform, when the rest period is prolonged, the peaks in the inhalation section are significantly lowered, or the inhalation and inspiration sections appear irregularly, the pillow user is in a state of insomnia. After the determination, control for opening the upper airway (4) is started.
여기서, 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 이러한 제어는 상기도(4) 개방을 위하여 인공지능 제어장치(60)가 압력조절장치(도 5의 30)에, 머리 아래부위(12)과 목 아래부위(14)을 상승시키도록 머리 아래부위(12)과 목 아래부위(14)에 접촉하는 챔버(22m,22d)에 압력을 부가하고, 머리 상측에 접촉하는 챔버(22u)의 압력을 배출함으로써 달성된다. Here, as shown in Fig. 7 (a), such control is performed by the
이러한 제어에 의하여, 상기도(4)가 개방되게 되고, 코골이나 수면 무호흡증이 해소되게 된다.By this control, the
이러한 각 챔버(22m, 22d, 22u)의 압력을 조절한 후에도 베개 사용자의 수면시의 진동 파형과 정상적인 수면 상태의 진동 파형을 비교하여, 휴지기간이 길어지게 되거나, 들숨구간에서의 정점이 현격히 낮아지거나, 또는 들숨과 날숨구간이 불규칙적으로 나타나게 되면, 베개 사용자가 무면 무호흡의 상태에 있는 것으로 판단하고, 인체의 수면 자세를 측와위로 변경시켜 상기도(4)를 개방시키기 위한 제어를 수행하게 된다.Even after adjusting the pressure in each of the
여기서, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 이러한 제어는 상기도(4) 개방을 위하여 인공지능 제어장치(60)가 압력조절장치(30)에, 목 아래부위(14)와 대퇴부(15)의 일측을 상승시키도록 목 아래부위(14)와 대퇴부(15)의 일측에 접촉하는 챔버(22d1, 22e1)에 압력을 부가함으로써 달성된다. Here, as shown in Figure 7 (b), such control is the artificial
이러한 제어에 의하여 인체의 수면 자세는 측와위로 유도되어, 상기도(4)가 개방되게 됨으로써, 코골이나 수면 무호흡증이 해소되게 된다.By this control, the sleeping posture of the human body is guided to the side and stomach, the upper airway (4) is opened, so that snoring or sleep apnea is eliminated.
인공지능 제어장치(60)에서의 상기 제어는 베개 사용자의 베개 사용시의 호흡주기, 들숨구간에서의 정점의 높이, 또는 파형 진동하는 정도 등을 종합적으로 고려하여 퍼지제어(fuzzy control)에 의하는 것이 바람직하다.The control in the
퍼지제어는 하드웨어의 성능적 한계를 극복하기 위하여 고안된 제어 연산법에 따라, 경계상의 불확실한 부분을 중간 값으로 처리해주고, 압력검지수단(40)로 부터의 정보를 가급적 단순화하면서 다양한 종류의 정보를 입력시켜 인간의 판단방식과 계산 방식의 관점에서 실제의 제어를 수행하는 것으로, 베개 사용자의 수면 호흡장애 발생여부를 판단하는데 적합하다.Fuzzy control is based on a control algorithm designed to overcome the performance limitations of the hardware, and processes the uncertainty on the boundary as an intermediate value and inputs various types of information while simplifying the information from the pressure detecting means 40 as much as possible. By performing the actual control in terms of the human judgment method and calculation method, it is suitable for judging the occurrence of sleep respiratory disorder of the pillow user.
물론, 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개에는 도 5에 도시된 바와 같이, 전원을 공급하는 전원(미도시)과, 수면 호흡장애 방지 베개의 기능을 선택할 수 있는 작동패널(28)을 더 포함할 수 있다.Of course, the sleep breathing prevention pillow according to the present invention, as shown in Figure 5, the power supply for supplying power (not shown), and further includes an
전원은 압력검지수단(40), 압력조절장치(30), 기억장치(50), 및 인공지능 제어장치(60)에 전기를 공급하며, 교류전원으로 구성되어도 무방하지만, 바람직하게 는 휴대성을 높이고, 취침시의 번잡성이나 위험성을 배제하기 위하여 배터리(미도시)를 이용하도록 구성되는 것이 바람직하다.The power supply supplies electricity to the
여기서 배터리는 유체 배터리일 수 있으며, 배터리 교체형 또는 충전형일 수 있다.Herein, the battery may be a fluid battery, and may be battery replaceable or rechargeable.
도 5에 도시된 바와 같이, 작동패널(28)은 베개 사용자와의 인터페이스를 위한 것으로, 입력수단으로서 키나 버튼이 구비되어, 적어도 온오프 동작을 선택할 수 있도록 되고, 기타 시계 등의 다른 기능을 선택할 수 있도록 되어도 좋다.As shown in Fig. 5, the
물론, 작동패널(28)에는 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개의 작동상태를 표시하기 위한 LED 또는 LCD 등의 표시수단을 구비할 수 있다.Of course, the
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이, 챔버(22)의 내부에는 챔버셀(24)이 구비되고, 하나의 챔버셀(24)은 다수의 에어셀(26)을 포함할 수 있다.8, the
여기서, 베개 본체(20)에 압력이 공급되는 경우, 각 챔버(22)가 하나의 단위로 되어 그 내부에 압력이 공급되고, 그 압력이 검지되며, 다수의 에어셀(26) 또는 챔버셀(24)에는, 하나의 압력이 공급되고, 또한 압력의 검지도 공통의 하나의 압력검지수단(40)에 의하여 이루어질 수 있다.Here, when the pressure is supplied to the
도 8(a)는 하나의 에어셀(26)의 사시도이고, 도 8(b)는 다수의 에어셀(26)이 구비된 하나의 챔버셀(24)의 사시도이다.8 (a) is a perspective view of one
에어셀(26)은 컵 형태를 이루고 있으며, 탄성·복원력 및 강도보강을 위하여, 다수의 기둥부(28)를 포함한다.The
기둥부(28)의 개수는 에어셀(26)에 필요한 내압, 팽창정도 및 팽창회수를 고 려하여 실험적으로 결정될 수 있으며, 도 8(a)에서는 그 일 예로, 8개의 기둥부(28)를 갖는 에어셀(26)이 도시되어 있다.The number of the
도 8(b)에 도시된 바와 같이, 챔버셀(24)은 다수의 에어셀(26)을 포함하며, 공통의 압력을 공급받는다.As shown in FIG. 8B, the
하나의 챔버셀(24)에 포함되는 에어셀(26)의 개수는 챔버셀(24)이 차지하는 부분의 면적 등을 고려하여 결정되며, 도 8(b)에서는 그 일 예로 12개의 에어셀(26)을 갖는 챔버셀(24)이 도시되어 있다.The number of
여기서, 각 에어셀(26)은 하나의 챔버셀(24)에서의 각 위치에 따라 각 위치에서 필요로 하는 높이를 갖도록 형성될 수 있음은 물론이다.Here, each
도 9는 본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지베개에서 챔버셀(24)이 배치되는 예를 도시하고 있다.9 illustrates an example in which the
챔버셀(24)의 내부에는 다수의 에어셀(26)을 포함된다.The interior of the
에어셀(26)들은 서로 일정한 형태로 연결되어 있어서, 그 전체에 대하여 하나의 압력을 부여하더라도, 미리 정해져 있는 형태를 유지하면서 팽창 및 수축을 하게되어, 베개 본체의 형상을 의도하는 형상으로 유지하면서 챔버셀(24)의 압력을 조절을 용이하게 한다.The
또한, 챔버셀(24) 내부의 다수의 에어셀(26)에 대하여 압력을 검지, 조절하므로, 베개 본체에 접촉되는 머리의 하중이 일부의 에어셀(26)에만 집중된 경우에 있어서도 그 에어셀(26)은 눌려서 수축되지만, 그만큼의 압력이 다른 에어셀(26)에 전달되어 팽창되므로, 하나의 챔버셀(24) 내에 있어서의 하중의 분산 및 조절이 자 연스럽게 이루어진다.In addition, since a plurality of
한편, 수면 호흡장애의 검지은, 압력검지수단(40)에 의하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 이를 보조하기 위하여 다른 장치를 더욱 구비할 수 있으며, 예를 들면, 소리센서(42)나 진동센서(44)가 구비되어 인공지능 제어장치(60)에 연결될 수 있다.On the other hand, the detection of sleep respiratory disorder, but by the
이 경우, 기억장치(50)에는 정상 수면시의 최적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터가 더 저장되어야 한다.In this case, the
소리센서(42)나 진동센서(44)는 베개 사용자가 베개를 사용할 때마다 소리패턴이나 진동변화를 실시간으로 검지하고, 여기에서 검지된 데이터는 정상적인 수면시의 최적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터와 비교된다.The
소리센서(42)나 진동센서(44)는 인공지능 제어장치(60)에 연결되고, 인공지능 제어장치(60)는 기억장치(50)로부터 최적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터를 로딩하고, 소리센서(42)나 진동센서(44)로부터 소리패턴 데이터나 진동변화 데이터를 입력받아, 최적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터와 소리패턴 데이터나 진동변화 데이터의 비교를 통해 수면 호흡장애의 발생 여부를 판단한다.The
인공지능 제어장치(60)는 실시간으로 실측되는 소리패턴 데이터나 진동변화 데이터가 최적 소리패턴 데이터나 최적 진동변화 데이터의 오차범위를 벗어나게 되면 수면 호흡장애가 발생한 것으로 판단하게 된다.The
소리센서(42)나 진동센서(44)에 의하여 보조적으로 수면 호흡장애를 판단할 수 있게 됨으로써, 압력검지수단(40)에 의한 호흡장애 판단과 함께 수면 호흡장애 를 판단하여 더욱 정확한 수면 호흡장애를 판단하는 것이 가능하게 된다.By the
또한, 혈중산소 포화도 검지센서(46)가 더 구비되어 인공지능 제어장치(60)에 연결될 수 있다.In addition, the blood oxygen
이 경우, 기억장치(50)에는 정상 수면시의 최적 혈중산소 포화도 데이터가 더 저장되어야 한다.In this case, the optimal blood oxygen saturation data for normal sleep should be further stored in the
베개 사용자가 베개를 사용할 때마다 혈중산소 포화도 검지센서(46)는 혈중 산소의 포화도를 실시간으로 검지하고, 여기에서 검지된 데이터는 정상적인 수면시의 최적 혈중산소 포화도 데이터와 비교된다.Whenever the pillow user uses the pillow, the blood oxygen
혈중산소 포화도 검지센서(46)는 인공지능 제어장치(60)에 연결되고, 인공지능 제어장치(60)는 기억장치(50)로부터 최적 혈중산소 포화도 데이터를 로딩하고, 혈중산소 포화도 검지센서(46)로부터 혈중산소 포화도 데이터를 입력받아, 최적 혈중산소 포화도 데이터와 혈중산소 포화도 데이터의 비교를 통해 호흡장애의 발생 여부를 판단한다.Blood oxygen
인공지능 제어장치(60)는 실시간으로 실측되는 혈중산소 포화도 데이터가 최적 혈중산소 포화도 데이터의 오차범위를 벗어나게 되면 수면 호흡장애가 발생한 것으로 판단하게 된다.The
혈중산소 포화도 검지센서(46)에 의하여 보조적으로 수면 호흡장애를 판단할 수 있게 됨으로써, 압력검지수단(40), 소리센서(42), 및 진동센서(44)에 의한 호흡장애 판단과 함께 수면 호흡장애를 판단하여 더욱 정확한 수면 호흡장애를 판단하는 것이 가능하게 된다.The blood oxygen
그런데, 베개 사용자가 수면시에 수면 자세를 심하게 변화시키면서 수면을 취하는 경우가 있을 수 있으며, 이런 경우에는 인공지능 제어장치(60)의 제어의 효력이 낮아질 가능성이 있다.By the way, there may be a case that the pillow user takes a sleep while changing the sleeping posture severely at the time of sleep, in which case there is a possibility that the effectiveness of the control of the
따라서, 베개 사용자가 수면시에 수면 자세를 변경하는 경우, 수면 자세의 변화를 감시하여 수면 자세가 수면 호흡장애가 발생하지 않는 앙와위 또는 측와위가 되도록 수면 자세를 앙와위 또는 측와위로 복귀시키는 것이 필요하다.Therefore, when the pillow user changes the sleeping posture during sleep, it is necessary to monitor the change in the sleeping posture and return the sleeping posture to the supine or lateral position so that the sleeping posture is the supine or lateral position where the sleep breathing disorder does not occur.
이를 위하여 인공지능 제어장치(60)는 수면 자세의 변화여부를 판단하여, 앙와위 또는 측와위에서 벗어났다고 판단되면, 앙와위 또는 측와위로 복귀시키는 제어를 행하도록 된다.To this end, the artificial
즉, 인공지능 제어장치(60)는 베개 사용자가 수면 호흡장애 없이 앙와위의 자세로 수면을 취하고 있을 경우에는 각 챔버에서의 압력패턴은 좌측과 우측이 일정한 호흡주기(T)를 가지며 들숨구간에서 거의 같은 정도의 압력수준을 나타내며, 베개 사용자가 수면 호흡장애 없이 측와위의 자세로 수면을 취하고 있을 경우에는 머리의 안면쪽과 접촉하는 챔버는 베개 사용자의 얼굴에 눌려서 고압으로 검지되고, 뒷머리 쪽과 접촉하는 챔버는 상대적으로 저압으로 검지되는 것을 기초로 하여, 이러한 압력패턴이 변경되는 경우에 베개 사용자의 수면 자세가 변한 것으로 판단하고, 베개 사용자의 수면 자세를 앙와위 또는 측와위의 수면 호흡장애가 없는 상태로 복귀시키기 위한 제어를 수행한다.That is, the artificial
예를 들어, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 베개 사용자가 수면 호흡장애 없이 앙와위의 자세로 수면을 취하고 있을 경우에 각 챔버에서의 압력패턴은 좌측과 우측이 일정한 호흡주기(T)를 가지며 들숨구간에서 거의 같은 정도의 압력수준을 나타내나, 베개 사용자의 수면 자세가 변경된 경우에는, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 우측 챔버의 압력패턴이 고압으로 감지되는 변화된 압력패턴을 가지게 된다.For example, as shown in FIG. 10 (a), when the pillow user is sleeping in the supine position without sleeping breathing disorder, the pressure pattern in each chamber has a constant respiration cycle (T) at the left and right sides. When the sleeping posture of the pillow user is changed, as shown in FIG. 10 (b), the pressure pattern of the right chamber has a changed pressure pattern that is detected as a high pressure. do.
이 때, 인공지능 제어장치(60)는 베개 사용자의 수면 자세가 변한 것으로 판단하고, 베개 사용자를 앙와위로 복귀시키기 위한 제어를 행하게 된다.At this time, the
베개 사용자를 앙와위로 복귀시키기 위한 제어는, 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 머리(2)의 안면쪽과 접촉하는 챔버에는 압력을 공급하고, 뒷머리 쪽과 접촉하는 챔버는 압력을 배출시킴으로써, 챔버들 간의 압력이 비대칭으로 되도록 함으로써, 베개 본체(20)에 경사를 발생시켜 수면 자세의 회전을 유도한다.The control for returning the pillow user to the supine position, as shown in Fig. 10 (c), supplies pressure to the chamber in contact with the face side of the
이러한 인공지능 제어장치(60)의 제어는 베개 사용자가 수면 호흡장애 없이 측와위로 수면을 취하다가 수면 자세를 변경하여 압력패턴에 변화되는 경우에도 마찬가지이다.The control of the artificial
즉, 도면으로 도시하지는 않았으나, 베개 사용자가 수면 호흡장애 없이 측와위의 자세로 수면을 취하고 있을 경우에 머리의 안면쪽과 접촉하는 챔버는 베개 사용자의 얼굴에 눌려서 고압으로 검지되고 뒷머리 쪽과 접촉하는 챔버는 상대적으로 저압으로 검지되나, 베개 사용자의 수면 자세가 변경된 경우에는 이와 다른 변화된 압력패턴을 가지게 되며, 베개 사용자의 수면 자세를 본래 측와위로 유도하기 위하여 수면 호흡장애 방지 베게의 종단면상의 일단에 위치한 챔버에는 압력을 공급하고, 타단에 위치한 챔버에서는 압력을 배출시킴으로써, 종단면 상의 챔버들 간의 압력이 비대칭으로 되도록 함으로써, 경서를 발생시켜 수면 자세를 측와위로 유도 한다.That is, although not shown in the drawing, when the pillow user is sleeping in the position of the side and stomach without sleep breathing disorder, the chamber in contact with the face side of the head is pressed by the pillow user's face and detected by high pressure and the chamber in contact with the back head. Is detected at a relatively low pressure, but when the sleeping posture of the pillow user is changed, it has a different pressure pattern, and a chamber located at one end on the end face of the sleep respiratory prevention pillow to induce the pillow posture into the original side and back. The pressure is supplied to the chamber and the pressure is discharged from the chamber located at the other end, so that the pressure between the chambers on the longitudinal section is asymmetric, thereby generating a warp to induce the sleeping posture to the side and above.
그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 베개 사용자가 갑자기 사고를 당한 경우와 같이 인체에 급격한 변화가 발생한 경우에는 기억장치(50)에 저장된 최적 압력패턴 데이터, 최적 소리패턴 데이터, 최적 압력변화 데이터, 및 최적 혈중산소 포화도 데이터가 무용하게 될 수 있으므로, 이러한 데이터들을 수정할 수 있도록 작동패널(28)은 학습모드를 더 선택할 수 있도록 구성됨이 바람직하다. However, as shown in FIG. 5, when a sudden change occurs in a human body such as when a pillow user suddenly has an accident, optimal pressure pattern data, optimal sound pattern data, optimal pressure change data, stored in the
이 때, 인공지능 제어장치(60)는 작동패널(28)에서 학습모드가 선택된 경우에, 정상 수면시의 각 챔버(22)별 압력변화의 패턴을 반복 실측하여, 인공지능 제어에 필요한 데이터 형태로 기억장치에 저장하도록 구성되어야 한다.At this time, when the learning mode is selected in the
베개 사용자가 앙와위로 베개 본체(20)에 누운 채, 수분간 수면 또는 이와 유사한 정도의 안정된 상태를 유지하여, 각 챔버(22)에 가해지는 압력패턴을 기억하는 과정을, 얼마간의 간격을 두고 수차례 반복함으로써 이루어진다.While the pillow user is lying on the pillow
이로써, 미리 저장되어 있는 데이터를 갱신할 수 있으므로, 발생된 신체변화를 반영하는 데이터를 저장하여 인공지능 제어에 활용할 수 있으며, 수면 호흡장애에 대한 정확한 판단을 가능하게 한다.As a result, since data stored in advance can be updated, data reflecting the generated body change can be stored and used for artificial intelligence control, and accurate determination of sleep respiratory disorder is possible.
한편, 하나의 베개를 여러 사람이 사용하는 경우도 있을 수 있으므로, 학습에 의하여 새로운 데이터가 입력되면, 종전의 데이터는 소멸되므로, 이를 방지할 필요가 있다.On the other hand, since several people may use one pillow, when new data is input by learning, the old data is destroyed, so it is necessary to prevent this.
따라서 작동패널(28)은 사용자 선택모드를 포함하도록 구성되는 것이 바람직하다. Thus, the
이 때, 기억장치(50)는 사용자별로 적어도 앙와위 정상 수면시의 각 챔버(22)의 압력변화의 패턴을 데이터화한 최적 압력패턴 데이터를 포함하는 데이터를 미리 저장하도록 구성되어야 한다.At this time, the
그리고, 인공지능 제어장치(60)는 상기 사용자 선택모드가 선택되고, 사용자가 선택된 경우에, 선택된 사용자의 데이터를 로딩하도록 구성되는 것이 바람직하다.The
이로써, 베개 소유자의 장기 출장시에 다른 사용자가 사용하게 되는 경우나, 다수의 사용자가 번갈아가며 하나의 베개를 이용하게 되는 경우에 종전 사용자에 대한 데이터가 보존되므로 베개를 여러 사람이 이용할 수 있도록 할 수 있다.This ensures that the pillow is available to several people because the data for the previous user is preserved when other users use the pillow during the long-term business trip of the pillow owner or when multiple users take turns using one pillow. Can be.
본 발명에 따른 수면 호흡장애 방지 베개는 베개의 각 챔버별로 압력을 검지하여, 미리 저장된 최적 압력패턴과 이를 비교하여 수면 호흡장애를 판단하되, 베개 사용자가 수면 호흡장애 상태에 있는 것으로 판단되면, 베개 사용자의 머리 아래부분과 목 아래 부분이 상승되어 상기도가 개방되도록 각 챔버별 압력을 조절하거나 혹은 베개 사용자의 수면 자세가 측와위가 되도록 유도함으로써, 수면 호흡장애를 해소할 수 있는 수면 호흡장애 방지 베개를 제공한다.The sleep respiratory disorder preventing pillow according to the present invention detects the pressure for each chamber of the pillow, and compares it with a pre-stored optimal pressure pattern to determine the sleep respiratory disorder, if the pillow user is determined to be in a sleep respiratory disorder, the pillow By adjusting the pressure of each chamber so that the upper part of the user's head and the lower part of the neck are raised to open the upper respiratory tract, or by inducing the pillow user's sleeping posture to the side and side, a pillow for preventing sleep respiratory disorder can be solved. to provide.
더욱이, 챔버셀의 내부에 에어셀을 구비하여, 베개 본체에 접촉되는 머리의 하중을 하나의 챔버셀 내에서도 자연스럽게 분산 및 조절할 수 있도록 한다.Furthermore, an air cell is provided inside the chamber cell, so that the load of the head in contact with the pillow body can be naturally distributed and controlled within one chamber cell.
또한, 베개에 소리센서, 진동센서, 및 혈중산소 포화도 검지센서를 구비하여, 수면 호흡장애를 판단하므로, 더욱 정확한 호흡장애의 발생여부를 판단할 수 있도록 한다. In addition, by providing a sound sensor, a vibration sensor, and blood oxygen saturation detection sensor on the pillow to determine the sleep breathing disorder, it is possible to determine whether the occurrence of a more accurate breathing disorder.
그리고, 베개 사용자의 수면 자세가 앙와위 또는 측와위가 아닌 것으로 판단되는 경우에 베개 사용자의 수면 자세를 앙와위 또는 측와위가 되도록 유도하여 수면 호흡장애의 발생을 방지할 수 있으며, 베개 사용자의 신체에 변화가 생기는 경우나 다른 사용자가 베개를 사용하는 경우에도 수면 호흡장애 방지기능을 수행할 수 있도록 한다.In addition, when the sleep posture of the pillow user is determined not to be the supine or lateral position, the pillow posture may be induced to be the supine or lateral position to prevent the occurrence of sleep respiratory disorder, and the change of the pillow user's body may occur. If you use a pillow or other users can prevent sleep respiratory disorders.
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