KR100943180B1 - 호흡을 유도하여 이완 효과를 제공하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

호흡을 유도하여 이완 효과를 제공하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

사용자의 신체 이완, 호흡 조절 및 의식 집중을 통해 이완 효과(Relaxation Response)를 제공하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 이완 효과 제공 방법은 사용자의 현재 호흡 상태를 측정하여 표시하는 측정 단계, 이완효과가 유도되도록 사용자의 상태에 맞는 호흡 주기와 방법을 제시하고 이를 이용하여 연습하는 트레이닝 단계, 의식을 집중하고 이완 효과를 극대화하기 위하여 소정의 감각적인 자극을 사용자에게 제공하는 자극 단계, 및 측정된 호흡 상태 및 이완 효과를 표시하는 지표를 사용자에게 제공하는 바이오피드백 단계를 포함한다. 특히, 트레이닝 단계는 트레이닝 개시 이전에 긴장을 완화시키기 위한 스트레칭, 음악, 영상 등 적어도 하나를 제공하고, 사용자에게 적합한 호흡 주기 및 호흡 패턴을 제공하는 준비 단계 및 제공된 호흡 주기 및 패턴에 따라서 호흡하도록 유도하는 메인 워크아웃 단계를 포함한다. 본 발명에 의하여 사용자는 이완 효과를 통해서 정신적 건강을 증진할 수 있다.
명상, 이완 효과, 호흡률, 노궁혈

Description

호흡을 유도하여 이완 효과를 제공하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for providing relaxation response by guiding respiration}
본 발명은 사용자의 건강을 증진하기 위하여 이완 효과를 유도하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 사용자의 호흡의 호흡률(Breath Rate, BR)을 측정하고, 측정된 현재 호흡 상태를 사용자의 이완시 호흡 상태에 근사하도록 유도하는 바이오피드백 기법을 이용함으로써, 사용자가 자신에게 적합한 이완시 호흡 상태에 도달하도록 보조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
현대인들은 컴퓨터 앞에서 생활하는 일이 많기 때문에, 마우스 조작이나 키보드 조작과 같은 단순 반복적인 운동 외에는 운동량이 절대적으로 부족하며, 따라서 현대인의 건강 상태는 심각한 수준이다. 또한, 인터넷의 급속한 보급에 따라, 현대인들의 컴퓨터 앞에서 보내는 시간은 더욱 증가하고 있다. 따라서, 운동 부족에 기인한 다양한 성인병이 현대인의 건강을 위협하고 있으며, 이에 대한 경각심이 고조된다.
현대인의 건강을 증진하기 위하여, 다양한 운동 기구 또는 운동 보조 기구가 소개되어 왔다. 또한, 사용자가 지속적으로 건강을 관리할 수 있도록 유도하는 다 양한 흥미 유발 기구가 개발된다. 이러한 운동 기구 또는 흥미 유발 기구를 이용하면 사용자는 제한된 시간 내에 운동 효과를 향상시킬 수 있으므로 건강을 증진시킬 수 있다.
그런데, 인간의 건강에는 육체적 건강(physical health) 뿐만 아니라, 정신적 건강(mental health)이 매우 중요하다는 것이 속속 알려진다. 정신적 건강이란 사용자가 받는 스트레스의 정도 및 사용자의 현재 생활에 대한 만족도 등을 나타낸다. 물질주의가 팽배하면서, 더 많은 물질이 곧 문명의 편리를 가져다주고, 이러한 문명의 편리가 곧 행복으로 이어질 것이라는 막연한 믿음이 존재했다. 이러한 사조에 기인하여 더 새롭고 더 편리한 물질을 생산하고, 사용자들은 그 편의성에 빠져들었다. 그러나, 최초에 기대한 바와 달리 물질에 대한 욕심은 더 큰 물질에 대한 욕심만을 가져올 뿐이며, 물질이 풍요롭다고 하여 행복한 것이 아니라는 것이 입증되었다. 선진국 국민의 행복 지수가 반드시 그 나라의 경제력과 비례하지 않으며, 오히려 극빈국 국민들 가운데에도 가장 높은 행복 레벨을 유지하는 나라들이 있다는 것은 시사하는 바가 크다.
육체적 및 정신적 건강을 증진하기 위하여, 약물치료(medication) 및 수술(surgery) 등이 이용되는 것은 물론이지만, 개개인 스스로가 건강을 위하여 스스로 자신의 건강을 관리하는 자가 관리(self-care) 방법이 매우 바람직하다. 이러한 자가 관리를 위하여 많이 이용되는 것은 영양(nutrition) 조절을 통하여 체중을 조절하는 방법, 운동(fitness)을 통하여 건강을 증진하는 방법, 및 명상(meditation) 등을 이용하여 정신적 건강을 증진하는 방법 등이 있다.
정신적 건강의 중요성이 점점 인정받으면서, 정신적 건강을 증진하기 위한 다양한 방법이 소개된다. 예를 들어, 답답한 도시 환경에서 벗어나 한적한 전원의 풍경을 바라보는 것만으로도 우울증 등 정신적 병변이 치료된다는 보고가 있다. 또한, 무의식 상의 마음의 상처를 치료하는 방법 중의 하나로서, 렘(Rapid Eye Movement, REM) 수면 상태를 응용하여, 사용자에게 의식적으로 안구 운동을 시키는 동안 긍정적 암시를 주입하는 방법도 소개된다.
최근에 각광받는 자가 관리 방법 중에 이완 효과(relaxation response)를 이용한 방법이 널리 인정받고 있다. 이완 효과란 헐버트 벤슨(Herbert Benson) 박사에 의하여 명명된 생리학적 효과에 대한 것으로서, 흔히 싸우기 혹은 도망가기 반응(fight-or-flight response)의 반대 개념으로 이용된다. 싸우기 혹은 도망가기 반응이란 위기 상황 등이 닥쳤을 때 우리의 신체가 반응하는 방식으로서, 이 반응이 개시되면 혈압이 상승하고, 맥박이 빨라지며, 뇌의 편도체가 활성화되면서 뇌의 전두엽의 활동이 저하된다. 그러므로, 즉시적이고 폭발적인 반응을 야기할 수 있지만 그 반면에 사용자의 정신 건강에는 좋지 못하며, 심지어는 이러한 싸우기 혹은 도망가기 반응이 너무 강렬할 경우, 편도체에 영구적인 손상을 입힘으로써 외상성 스트레스 증후군(Post Traumatic Stress Disorder, PTSD)을 유발하기도 한다.
반면에, 이완 효과가 나타나면, 대사 작용이 감소되고, 심장 박동이 줄어들며, 혈압, 호흡 및 뇌파의 작용도 늦춰진다. 이완 효과를 유도하기 위하여 다양한 방법이 이용될 수 있는데, 이들 중에는 점진적인 근육 이완progressive muscle relaxation), 명상, 자율 신경계 수련(autogenic training), 요가, 및 반복적 물리 적 운동(repetitive physical exercise) 등이 있다.
그런데, 사용자가 정신 건강을 위하여 이와 같은 자가 관리를 수행하는 것은 용이하지 않다. 예를 들어, 명상에 적합한 호흡법에 대한 이론 및 효과는 널리 알려져 있으나, 이러한 훈련을 개인적으로 효율적으로 수행하는 것은 용이하지 않다.
그러므로, 사용자의 호흡을 이완 효과를 유발할 수 있는 적절한 상태로 유도함으로써 이완 효과를 극대화할 수 있는 기술이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은 사용자의 호흡을 지속적으로 바이오피드백 함으로써 사용자가 최적의 이완 효과에 용이하게 도달할 수 있도록 하는 이완 효과 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 사용자의 현재 호흡 상태와 목표 호흡 상태를 비교하여 이에 기반한 도달률을 제공하는 것은 물론, 사용자가 이완 효과에 용이하게 도달할 수 있도록 다양한 자극을 제공하는 자극 모듈을 포함하는 이완 효과 제공 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일면은, 사용자의 호흡을 유도하여 이완 효과를 제공하기 위한 방법에 관한 것이며, 이러한 방법은 사용자의 현재 호흡 상태를 측정하는 측정 단계, 현재 호흡 상태 및 목표 호흡 상태를 사용자에게 제공하여 사용자의 호흡을 유도하는 트레이닝 단계, 사용자의 오감 중 적어도 하나에 대한 자극을 제공함으로써, 사용자가 자극에만 집중(mindfulness)하도록 유도하고 자극 외의 잡념에 대해서는 무심한 상태(mindlessness)를 유지하도록 하는 자극 단계, 및 목표 호흡 상태에 대한 현재 호흡 상태의 도달 정도를 나타내는 도달률을 사용자에게 제공하는 바이오피드백 단계를 포함한다. 특히, 트레이닝 단계는 트레이닝 개시 이전에 사용자의 심신의 긴장을 완화시키기 위한 스트레칭, 음악, 영상 중 적어도 하나를 제공하고, 목표 호흡 상태에 따라서 사용자에게 적합한 호흡 주기 및 호흡 패턴을 제공하는 준비 단계 및 사용자가 제공된 호흡 주기 및 호흡 패턴에 따라서 호흡하도록 유도하는 메인 워크아웃(main work-out) 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 자극 단계는, 사용자 신체의 소정 위치인 자극 위치에 열 및 바람 중 적어도 하나를 이용하여 촉각 자극을 제공하는 단계를 더 포함한다. 이 경우, 자극 위치는 사용자의 손 위의 노궁혈(勞宮穴) 및 심안(心眼)을 포함하는 경혈(頸血) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다. 더 나아가, 측정 단계는 사용자의 심박수, 호흡, 체온, 및 혈중산소포화도 중 적어도 하나를 입력 변수로서 측정하는 단계, 입력 변수의 변화율을 측정하는 단계, 및 입력 변수의 변화율로부터 사용자의 호흡률(Breath Rate, BR)을 포함하는 현재 호흡 상태를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면은 사용자의 호흡을 유도하여 이완 효과를 제공하기 위한 장치에 관한 것이며, 이러한 장치는, 사용자의 현재 호흡 상태를 측정하는 측정 모듈, 현재 호흡 상태 및 목표 호흡 상태를 사용자에게 제공하는 표시 모듈, 사용자의 오감 중 적어도 하나에 대한 자극을 제공함으로써, 사용자가 자극에만 집중하도록 유도하고 자극 외의 잡념에 대해서는 무심한 상태를 유지하도록 하는 자극 모듈, 목표 호흡 상태에 대한 현재 호흡 상태의 도달 정도를 나타내는 도달률을 표시 모듈을 통하여 사용자에게 제공하는 바이오피드백 모듈, 및 구성 요소를 제어하는 제어부를 포함한다. 제어부는, 호흡 트레이닝을 개시하기 이전에 사용자의 심신의 긴장을 완화시키기 위한 스트레칭, 음악, 영상 중 적어도 하나를 제공하고, 목표 호흡 상태에 따라서 사용자에게 적합한 호 흡 주기 및 호흡 패턴을 제공하는 준비 동작 및 사용자가 제공된 호흡 주기 및 호흡 패턴에 따라서 호흡하도록 유도하는 메인 워크아웃 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다. 자극 모듈은 사용자의 손 위의 노궁혈 및 심안을 포함하는 경혈 중 적어도 하나인 자극 위치에 온기 또는 냉기를 가하기 위한 촉각 모듈을 포함한다. 또는, 자극 모듈은 자연 풍경, 사용자의 선호하는 그림, 선호하는 사진, 및 단조로운 패턴 중 적어도 하나를 디스플레이하는 시각 모듈을 포함한다. 또는, 자극 모듈은 자연의 소리, 사용자가 선호하는 음악, 및 선호하는 소리 중 적어도 하나의 재생하는 청각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 더 나아가, 자극 모듈은 자연의 향기 및 사용자가 선호하는 향기 중 적어도 하나를 사용자에게 제공하는 후각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 뿐만 아니라, 본 발명의 다른 면에 의한 이완 효과 제공 장치는 사용자의 명상 수련의 진도 및 결과에 대한 이력 정보를 저장하기 위한 데이터베이스 및 이력 정보를 사용자의 요청시 제공하는 이력 관리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여, 사용자는 자신의 현재 호흡 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있고, 자신의 목표 호흡 상태에 대한 도달률에 따라서 효율적으로 이완 효과를 유지함으로써 정신 건강을 증진할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하여, 사용자는 오감에 대한 자극에 집중함으로써 용이하게 이완 효과에 도달할 수 있음은 물론, 도달된 양호한 이완 효과를 장시간 용이하게 유지할 수 있으므로, 정신 건강을 증진하고 행복감을 향상시킴으로써 삶의 질을 향상시킬 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 대하여, 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일면에 의한 이완 효과 제공 방법의 일 실시예를 개념적으로 나타내는 흐름도이다.
우선, 사용자의 현재 호흡 상태를 측정한다(S110). 명상을 수행하는 동안에 사용자가 가장 주의하여야 하는 것은 안정된 호흡 상태이다. 그러므로, 사용자의 현재 호흡 상태를 측정하는 동작이 필요하다.
호흡법은 이완 효과에 도달하기 위한 '이완의 기본'으로 가장 필수적인 요소이다. 호흡은 자동적으로 진행되는 무의식적인 행동이기 때문에 대부분의 사람들은 자신의 호흡에 무신경하게 반응하게 된다. 하지만, 호흡 상태는 감정과 마음을 반영한다. 즉, 사람들은 불안하거나 두려울 때 얕고 빠른 호흡을 하게 되는데 이러한 호흡은 신체를 무척 피곤하게 만드는 반면 깊고 규칙적인 호흡은 자율신경계를 안정시킨다. 반면에, 고르고 깊은 호흡은 횡격막을 자극시켜 부교감신경의 활동을 촉진한다. 부교감신경은 스트레스를 받을 때 흥분되는 교감신경의 활동을 가 라앉히는 역할을 한다. 그러므로 가능한 한 길고 자연스럽게 호흡하는 훈련을 하는 게 중요하다.
사용자의 호흡 상태는 다양한 방법으로 측정 가능하다. 우선, 들숨 및 날숨을 직접 측정하여 들숨량 및 날숨량은 물론 호흡률(BR)을 측정할 수도 있다. 이는 가장 간단한 방법이다. 또는 다른 생체 정보를 이용하여 호흡 상태를 측정할 수도 있다. 예를 들어, 혈중산소포화도(SPO2)를 측정하고, 그 변화량을 산출하여 호흡률(BR)을 측정할 수도 있다. 뿐만 아니라, 심박수를 측정하고 이를 기반으로 호흡 상태를 산출할 수도 있다. 호흡 상태 측정 방법에 대해서는 도 2를 이용하여 후술한다.
사용자의 호흡 상태가 측정되면 현재 호흡 상태를 표시한다(S130). 현재 호흡 상태는 호흡률(BR)을 수치로서 표시함으로써 제공될 수 있으며, 또는 지속적인 호흡률(BR)의 변화율을 그래프로 표시할 수도 있다. 이 과정에서 현재 호흡 상태에 따라서 다양한 색상 및 다양한 음향 효과와 함께 현재 호흡 상태를 제공하여 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 할 수도 있다.
그러면, 사용자가 이완 효과를 얻을 수 있도록, 목표 호흡 상태에 상응하는 호흡 주기 및 호흡 방법을 제시하여 사용자의 호흡 트레이닝을 실시한다(S140). 본 명세서에서 트레이닝이란 이완 효과를 얻기 위하여 사용자가 수행하는 훈련을 의미한다. 이와 같은 트레이닝을 지속적으로 수행하면, 다양한 스트레스와 관련된 질환들을 완화할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 규칙적으로 이완 효과를 유도하면, 장기간에 걸친 생리학적 변화가 유발된다는 것이 밝혀진 바 있 다(Hoffman 등, 1982). 예를 들어, 이완 효과를 통하여 심신을 단련하면, 고혈압(Stuart, 등, 1987), 심혈관 질환(Benson, Alexander, Feldman, 1975), 만성 통증(Caudill, 등, 1991), 불면증(Jacobs, 등, 1993; Jacobs 등, 1996), 우울증(Benson, 등, 1978), 정신적 병증(Goodale, Domar, Benson, 1990), 및 불임(Domar, Seibel, Benson, 1990)을 치료하는 데에도 효과를 볼 수 있다는 것이 밝혀졌다, 그러므로, 증거-기반 의학의 관점에서, 이완 효과 치료법(relaxation therapy)이 표준 의학 참고서에 추천되는 것은 물론, 수많은 관련 전문가들이 이완 효과 치료법을 실시하고 있다. 따라서, 트레이닝 단계(S140)를 통하여, 사용자는 이완시 호흡 상태에 근사하도록 자신의 호흡을 수련하여, 이완 효과를 증대시킬 수 있다.
또한, 사용자가 이완 효과에 용이하게 진입하도록 유도하기 위하여 사용자의 오감을 자극하는 자극을 제공하여 명상을 유도한다(S150). 자극 단계(S150)는 기본적으로 명상 방법 중 집중 명상법에 기반한다. 명상이란 잡념으로부터 무심한 상태(mindlessness)를 유도하는 과정이라고 볼 수 있으며, 흔히 '마음을 자연스럽게 안으로 몰입시켜 내면의 자아를 확립하는 것'이라는 의미로 이용된다. 본 명세서에서는 명상은 이완 효과를 유발하는 여러 가지 방법 중 하나로서 설명된다. 명상이 주목받는 가장 큰 이유는 종교적인 수행의 차원이 아니더라도 만병의 근원인 스트레스 해소에 효과적이라는 사실이 의학적으로도 입증되고 있기 때문이다. 실제로 명상을 하면 뇌파가 의식이 깨어 있는 β파에서 가수면 상태의 α파로 안정이 되면서 자율신경계의 조화가 이루어지고 긴장된 근육이 이완되는 효과와 함께 면역 력이 강해진다.
명상은 크게 통찰 명상과 집중 명상으로 나뉜다. 통찰명상은 좌선을 통해 몸, 호흡, 마음의 통일과 조화를 꾀해 자신의 참된 본성을 찾아가는 방법이다. 집중명상은 대상을 정해놓고 감각, 심상, 행위에 집중하면서 호흡을 통해 명상을 하는 방법으로, 초보자들이 더 쉽게 접근할 수 있는 명상법이다. 그런데, 명상의 효과를 높이기 위해서는 무엇보다 호흡법이 매우 중요하다. 명상시 눈을 감고 코로 깊게 호흡하며, 이때 호흡에 집중하는 것이 중요하다. 처음에는 밖의 소음이나 잡다한 생각, 감정 등에 의해 집중이 흐트러질 수 있으나, 명상 중에 찾아오는 생각이나 느낌 등 집중을 방해하는 것들을 관찰하되 빠져들지는 말도록 주의한다. 즉, 호흡을 계속하면서 자연스럽게 끌리듯이 집중을 해야 하는 것이다. 이와 같은 그러나, 인간의 의식을 강제적으로 무심한 상태로 만드는 것은 쉬운 일이 아니다. 그러므로, 잡념으로부터 무심한 상태를 만들기 위하여 시각, 청각, 후각 등의 자극에 집중함으로써 오감을 발달시키고 그 외의 자극에 대해서는 무심한 상태를 유지하도록 보조한다. 예를 들어, 지속적인 청각, 시각, 촉각, 및 후각 등의 자극을 제공함으로써, 사용자가 인가된 자극에만 집중하는 동안 자연스럽게 이완 효과에 빠져들도록 유도할 수 있다. 촉각 자극의 예를 들면, 사용자의 신체의 경혈 상에 온기 또는 냉기를 제공하거나 바람을 불어줌으로써 사용자가 인가된 자극에 집중하도록 할 수 있다. 청각 자극의 경우, 자연의 소리 등을 지속적으로 제공하여 사용자가 제공되는 소리에만 집중하도록 유도할 수 있다. 후각 자극의 경우 베이비 파우더 냄새, 꽃 향기 등을 제공함으로써 사용자의 의식을 후각에만 집중하도록 유도 할 수 있다.
이와 같이, 자극 단계(S150)는 사용자가 이완 효과에 용이하게 도달하도록 돕는다. 자극 단계(S150)에서 사용자에게 제공될 수 있는 자극들에 대해서는 명세서의 해당 부분에서 상세히 후술된다.
자극이 제공되는 동안 사용자는 이완 효과에 근사하게 진입하게 되며, 이 과정에서 사용자의 목표 호흡 상태에 대한 현재 호흡 상태의 도달률을 사용자에게 제공한다(S170). 도달률은 점수의 형태로서 시각적으로 제공될 수 있음은 물론, 청각 및 촉각 등 다양한 감각을 이용하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 도달률이 50%에 미달할 경우에는 경고음을 출력함과 동시에 도달률을 붉은색으로 표시하고, 도달률이 50% 내지 80%인 경우에는 약한 경고음과 함께 노란색으로 도달률을 표시할 수 있다. 사용자가 80% 이상의 높은 도달률을 얻었을 경우, 칭찬하는 메시지와 함께 파란색 또는 녹색으로 도달률을 표시할 수 있다. 이와 같이 다양한 감각을 이용하여 도달률을 제공함에 따라서 사용자는 굳이 의식하지 않더라도 이완 효과에서 자신의 도달률을 용이하게 인식할 수 있다.
본 발명에서 바이오피드백(biofeedback)이란 바이올로지(biology) 및 피드백(feedback)의 합성어로서, 생체의 생리적 상태 등을 소정의 자극 정보로 변환하여 다시 해당 생체에 전달하는 조작을 의미한다. 예를 들면, 피검자의 뇌파를 채취하여 α 파가 나타날 때마다 버저를 울려서 α파가 나왔다고 피검자에게 알리는 것과 같은 조작을 의미한다. 바이오피드백을 이용하면 피검자는 항상 자신의 호흡 상태를 파악하면서 트레이닝할 수 있으므로, 용이하게 이완 효과를 얻을 수 있다.
그러면, 사용자의 명상 훈련이 종료되었는지를 판단하여(S180), 종료되었을 경우 명상 훈련의 결과를 이력 정보로서 저장하고 관리한다(S190). 사용자의 명상 훈련의 이력을 저장함으로써 지속적인 명상 훈련의 동기를 부여할 수 있다. 명상이 종료되지 않았다면, 다시 사용자의 현재 호흡 상태를 측정하는 측정 단계(S110)로 되돌아간다.
도 2는 도 1에 도시된 호흡 상태 측정 단계(S110)의 일 실시예를 상세하게 나타내는 흐름도이다.
도 2에 도시된 실시예에서는 사용자의 호흡 상태를 측정하기 위한 입력 변수로서 심박수 및 혈중산소포화도(SPO2)를 측정한다(S210).
혈중산소포화도란 혈액 내의 산소의 농도를 최대 농도에 대한 비율로 나타내는 것이며, 발광 장치 및 수광 장치를 이용하여 측정될 수 있다. 혈중산소포화도를 측정하기 위해서는 적색 및 적외선 센서가 필요하다. 이 때, 혈중산소포화도는 사용자가 호흡을 들이쉴 때 증가하고, 내쉴 때 다소 감소되므로, 이러한 변화량을 이용하여 사용자의 호흡량을 측정할 수 있다. 심박수는 맥파 센서를 이용하여 측정될 수 있다.
그러면 측정된 심박수에 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 적용함으로써 측정된 심박수를 주파수 함수로 변환한다(S230). 주파수 함수가 필요한 이유는 심박수 및 혈압에 관련되는 교감 신경계의 출력 신호는 상대적으로 저주파 신호이며, 반면에 교감 신경계를 제한하거나 억제하는 부교감 신경계의 출력 신호는 상대적으로 고주파 신호이기 때문이다. 예를 들어, 들숨 시에는 부교감 신 경계가 억제되는 반면 부교감 신경계가 더 활동적이므로 심박수가 증가된다. 반면에, 날숨 시에는 부교감 신경계가 활동적이 되고 심박수는 감소된다. 이 경우, 얻어진 주파수 함수의 에너지 스펙트럼 분포가 측정될 수도 있다. 따라서, 심박수 및 혈중산소포화도와 같은 입력 변수의 주파수 함수가 얻어지면, 얻어진 주파수 함수에 대역 통과 필터(Band Pass Filter, BPF)를 적용함으로써 호흡 상태를 획득할 수 있다(S250). 이 과정에서 주파수 함수의 변화량 등이 연산되고 이용될 수도 있다.
호흡률(BR)이 측정되면, 측정된 호흡률(BR)을 제공한다(S270).
도 2에 도시된 실시예에서는 호흡률(BR)이 심박수 및 혈중산소포화도 등의 정보를 이용하여 측정되는 것으로 도시된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 호흡 측정 장치를 이용하여 호흡률(BR)을 직접 측정하는 것도 가능하며, 공지된 다른 방법을 이용하여 호흡률(BR)을 측정할 수도 있다. 예를 들어, 측정 단계에서 측정될 수 있는 정보에는 호흡 횟수 및 체온도 포함될 수 있다. 호흡이 측정될 경우 호흡률을 직접 연산할 수도 있다. 따라서, 도 2는 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 오직 호흡률(BR)을 측정하기 위한 일 예로서 제공된 것일 뿐이라는 점이 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명의 다른 면에 의한 이완 효과 제공 장치의 일 실시예를 개념적으로 나타내는 블록도이다.
도 3에 도시된 이완 효과 제공 장치(300)는 측정 모듈(310), 자극 모듈(330), 중앙 제어부(350), 데이터베이스(360), 바이오피드백 모듈(370), 이력 관 리 모듈(380), 및 표시 모듈(390)을 포함한다.
측정 모듈(310)은 사용자의 현재 호흡 상태를 측정한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 측정 모듈(310)은 심박수 센서(312), SPO2 센서(314), 및 호흡/체온 센서(316)를 포함할 수 있다. 심박수 센서(312)는 맥파 신호를 감지하고, SPO2 센서(314)는 혈중산소포화도를 감지한다. 또한, 측정 모듈(310)은 사용자의 평상시 호흡 상태 및 최대 이완시 호흡 상태를 측정할 수도 있다. 평상시 호흡 상태 및 최대 이완시 호흡 상태는 사용자의 목표 호흡 상태를 획득하기 위하여 이용된다. 사용자마다 명상 수련의 정도가 다르고 건강 상태가 다르므로 일률적인 목표 호흡 상태를 적용하는 것은 바람직하지 못하다. 그러므로, 본 발명에서는 사용자의 평상시 호흡 상태 및 최대 이완시 호흡 상태를 측정하고 이 결과를 이용하여 목표 호흡 상태를 연산한다. 예를 들어, 평상시 호흡 상태 및 최대 이완시 호흡 상태의 평균을 목표 호흡 상태로 설정하거나, 가중치 부여한 평균을 목표 호흡 상태로 설정할 수 있다. 또한, 호흡/체온 센서(316)는 사용자의 호흡 상태 및 체온을 측정할 수 있다. 호흡/체온 센서(316)를 이용할 경우 사용자의 호흡률(BR)을 직접 감지할 수 있는 장점을 가진다.
자극 모듈(330)은 전술된 바와 같이 사용자의 오감 중 적어도 하나에 대한 자극을 제공하여 사용자가 인가된 자극에만 집중하도록 유도함으로써, 인가된 자극 외의 잡념에 대해서는 무심한 상태를 유지하도록 돕는다. 자극 모듈(330)은 촉각 모듈(331), 팬(333), 시각 모듈(335), 청각 모듈(337), 및 후각 모듈(339)을 포함 할 수 있다.
촉각 모듈(331)은, 사용자 신체의 자극 위치에 온기 또는 냉기를 가할 수 있다. 이 때 자극 위치는 경혈(頸血) 상에 위치하는 것이 바람직하며, 특히, 노궁혈(勞宮穴) 및 심안(心眼)과 같은 위치인 것이 바람직하다.
노궁혈이란 동의보감에서 '심포경'에 해당되는 경혈로 매우 중요하다고 기술하고 있는 위치로서, 살짝 주먹을 쥐었을 경우 셋째 손가락과 넷째 손가락이 손바닥에 닿는 부위들 사이의 위치를 나타낸다. 노궁혈이란 피로의 궁궐, 즉, 피로가 모이는 자리라는 뜻을 가진다. 따라서, 노궁혈을 적절히 자극함으로써 피로가 풀리는 효과가 있음은 물론, 근육이 이완되어 사용자가 더욱 쉽게 이완 효과에 빠지도록 유도할 수 있다. 또한, 심안이란 두 개의 눈 외의 마음의 눈이란 뜻으로 흔히 미간 사이의 지점을 나타낸다. 심안을 자극함으로써 사용자는 평안한 기분을 느낄 수 있으므로 이완 효과에 용이하게 몰입할 수 있다.
촉각 모듈(331)로서는 발열 소자 또는 열전 소자 등이 이용될 수 있다. 열전현상이란 열전 변환 재료를 이용한 냉열 방법을 나타낸다. 냉각 동작은 열전 재료의 양단간에 직류 전류를 인가하면 일단이 발열하고 타단이 흡열하는 펠티에(Peltier) 효과를 이용하여 수행된다.
팬(333)은 자극 위치에 바람을 불어넣음으로서 부드러운 촉각을 제공할 수 있다. 시각 모듈(335)은 자연 풍경, 사용자의 선호하는 그림, 선호하는 사진, 및 단조로운 패턴 등을 디스플레이한다. 시각 모듈(335)은 사용자가 안대 형식으로 착용하도록 제공될 수도 있다. 시각 모듈(335)을 이용하여 사용자는 불필요한 시 각 자극을 배제한 체 명상에 몰입할 수 있다.
청각 모듈(337)은 자연의 소리, 사용자가 선호하는 음악, 및 선호하는 소리 등을 재생한다. 음악은 청취자의 정서를 안정시킨다. 청각 모듈(337)은 MP3 등의 압축된 포맷이 아닌 아날로그 형태의 음원을 재생함으로써 디지털 피로(digital fatigue)를 방지하는 것이 바람직하다.
후각 모듈(339)은 자연의 향기 및 사용자가 선호하는 향기 등을 발산하여 사용자의 감정 상태를 안정시킨다. 한 여름의 시원한 소나기 냄새나 봄볕 따스한 들판의 흙내음과 같은 자연의 향기는 사용자의 감정을 한층 안정시킬 수 있으므로 바람직하다. 후각 모듈(339)은 소정의 향기를 발산하는 캡슐에 열이나 바람을 가하여 향기를 발산하도록 구성될 수 있다.
중앙 제어부(350)는 이완 효과 제공 장치(300)의 다양한 장치들을 제어한다. 중앙 제어부(350)는 연산부(355)를 포함할 수 있는데, 연산부(355)는 측정 모듈(310)에 의하여 획득된 사용자의 평상시 호흡 상태 및 최대 이완시 호흡 상태로부터 목표 호흡 상태를 연산할 수 있다.
바이오피드백 모듈(370)은 연산된 목표 호흡 상태를 연산부(355)로부터 수신하고, 수신된 목표 호흡 상태에 기반한 평상시 호흡 상태의 도달률을 실시간으로 사용자에게 제공함으로써, 사용자가 더욱 효율적으로 명상 수련을 수행할 수 있도록 한다.
데이터베이스(360)는 사용자의 명상 수련의 진도 및 결과에 대한 이력 정보를 저장하며, 이력 관리 모듈(380)은 사용자가 요청할 경우 데이터베이스(360)로부 터 이력 정보를 수신하여 사용자에게 제공한다. 사용자는 제공된 이력 정보를 이용하여 체계적으로 명상 수련을 수행할 수 있다.
명상의 효과를 극대화하기 위하여, 중앙 제어부(350)는 명상의 정도를 수치화하거나 게임의 형태로 제공할 수도 있다. 예를 들어, 달성률에 기반한 점수로 다수의 사용자들 간의 경쟁을 야기할 수 있음은 물론, 달성률만큼의 정밀도를 가지고 사용자들이 아바타를 제어하도록 허용함으로써 격투기 게임이나 사이클 게임 등의 경쟁 게임을 흥미있게 즐기도록 할 수 있다. 이 경우, 이완 효과 제공 장치(300)에는 외부 네트워크와 연결되는 네트워크 인터페이스(미도시)를 포함할 수 있다.
또한, 중앙 제어부(350)는 사용자의 이력 정보를 기반으로, 사용자의 호흡 트레이닝을 가이드하는 프로그램을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 명상 수련을 많이 수행한 사용자의 경우 이완 효과 제공 장치(300)를 이용하기 시작한 이후 3분 만에 이완 효과에 도달하도록 사용자의 호흡을 유도할 수 있다. 반면에, 초보자의 경우 이완 효과 제공 장치(300)를 이용하고 10분 이후에야 이완 효과에 도달하도록 자연스럽게 사용자를 유도할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일면에 의한 이완 효과 제공 방법의 트레이닝 단계를 상세히 나타내는 흐름도이다.
우선, 트레이닝을 본격적으로 수행하기 이전에 사용자가 심신을 이완할 수 있도록 준비 단계(S410)가 수행된다. 준비 단계는, 웨이트 트레이닝이나 러닝과 같은 신체 운동을 수행하기 이전에 몸을 스트레칭하는 것과 같은 효과를 가져오며, 후속되는 트레이닝 동작의 효율을 증대시킨다. 준비 단계(S410)에서는, 스트레칭을 유도하거나, 사용자의 마음을 편안하게 만드는 음악 또는 영상을 제공할 수도 있다.
준비 단계(S410)가 수행되면, 사용자가 트레이닝할 목표 호흡 상태를 사용자에게 표시하고 소개한다(S430). 예를 들어, 일반적인 사용자의 경우 1분에 40회의 호흡을 일정한 간격으로 유도하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우에, 화면 상에 1분에 40회의 진동수를 가지는 파동의 그래프를 도시할 수 있다. 만약에 사용자가 요가나 기공 수련을 하는 사람일 경우에는, 4초 들숨 -> 4초 들숨 -> 8초 날숨으로 이어지는 좀더 전문적인 호흡 패턴이 목표 호흡 패턴이 될 수 있다. 이 경우 해당 패턴에 상응하는 그래프를 사용자에게 도시할 수 있다.
그러면, 사용자에게 안내한 호흡 패턴에 따라서 사용자가 본격적으로 트레이닝을 수행하도록 한다(S450). 트레이닝이 수행되는 동안에, 도시된 목표 호흡 상태 상에 시간에 따라 이동하는 볼(ball) 등을 이용하여 현재의 진도를 표시할 수도 있다. 메인 워크아웃(main work-out) 단계(S450)가 수행되는 동안에 전술한 바와 같은 다양한 자극이 제공될 수 있음은 전술된 바와 같다.
트레이닝이 종료되면 육체 운동을 수행한 이후와 같이 다시 가벼운 스트레칭을 하거나 호흡을 평상시 호흡으로 되돌리는 쿨링 다운(cooling down) 단계가 더 수행될 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같은 준비 단계(S410), 패턴 소개 단계(S430), 및 메인 워크아웃 단계(S450)를 통하여, 사용자를 지속적으로 체계적인 트레이닝을 수행할 수 있으며, 따라서 이완 효과가 증대된다.
도 5a는 도 3에 도시된 이완 효과 제공 장치의 사시도이며, 도 5b는 도 3에 도시된 이완 효과 제공 장치의 평면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 이완 효과 제공 장치(500)는 사용자가 양 측면을 감싸쥘 수 있도록 구성된 고양이와 유사한 형상을 가진다. 이러한 형상을 가짐으로써, 사용자는 친근감을 느낄 수 있으며, 거부감 없이 이온 효과 제공 장치(500)를 이용할 수 있다.
이완 효과 제공 장치(500)는 몸체부(540), 제1 및 제2 포켓부(510, 520), 버튼(570), 및 자극 모듈(531)을 포함한다.
이완 효과 제공 장치(500)는 사용자 양 손에 의하여 용이하게 쥘 수 있는 크기를 가진다. 예를 들어, 이완 효과 제공 장치(500)는 도 5b에 도시된 바와 같은 방향으로 놓여진 상태로, 사용자의 양 손에 의하여 쥐어진다. 사용자의 왼쪽 검지 손가락은 제1 포켓부(510)에 삽입되고, 오른쪽 검지 손가락은 제2 포켓부(520)에 삽입된다. 사용자는 버튼(570)을 엄지 손가락으로 조작함으로써 이완 효과 제공 장치(500)의 동작을 제어할 수 있다.
도 5a에서 제1 포켓부(510) 내에는 SPO2 센서(도 3의 314)가 포함된다. 그러면, 사용자의 왼쪽 검지 손가락에 빛을 조사하고 반사된 빛을 수광함으로써 SPO2를 측정할 수 있다. 이완 효과 제공 장치(500)에는 청각 자극을 제공하고 트레이닝 동작이 진행되는 정도와 다양한 안내 멘트 등을 출력할 수 있는 스피커(미도시 ), 다양한 정보를 표시하기 위한 디스플레이(미도시) 및 향기 모듈(미도시) 등이 포함될 수 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 이완 효과 제공 장치(500)는 독립형(stand-alone) 타입으로 도시된다. 즉, 별도의 외부 장치와 연결되지 않아도 이완 효과 제공 장치(500)는 사용자의 현재 호흡 상태 및 목표 호흡 상태를 청각 신호로서 표시할 수 있다. 하지만, 이완 효과 제공 장치(500)에는 외부 장치와 연결되기 위한 인터페이스(미도시)가 더 포함될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면, 도 3의 촉각 모듈(331)은 냉열 소자인 것으로 도시되었으나, 기구적으로 노궁혈에 압력을 가하는 돌출부의 형태로 구현될 수도 있다. 뿐만 아니라, 도 3의 자극 모듈(330)의 다양한 예는 오직 본 발명의 기술적 사상의 이해를 돕기 위하여 예시적으로만 제공된 것일 뿐이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의한 이완 효과 제공 방법 및 이완 효과 제공 장치는 호흡을 가이드하여 사용자가 용이하게 이완 효과에 도달하도록 함으로써, 사용자의 건강 증진은 물론 행복 지수를 높이는 데 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일면에 의한 이완 효과 제공 방법의 일 실시예를 개념적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 호흡 상태 측정 단계(S110)의 일 실시예를 상세하게 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 다른 면에 의한 이완 효과 제공 장치의 일 실시예를 개념적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일면에 의한 이완 효과 제공 방법의 트레이닝 단계를 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 5a는 도 3에 도시된 이완 효과 제공 장치의 사시도이다.
도 5b는 도 3에 도시된 이완 효과 제공 장치의 평면도이다.

Claims (15)

  1. 사용자의 호흡을 유도하여 이완 효과를 제공하기 위한 방법에 있어서,
    상기 사용자의 현재 호흡 상태를 측정하는 측정 단계;
    상기 현재 호흡 상태 및 목표 호흡 상태를 상기 사용자에게 제공하여 상기 사용자의 호흡을 유도하는 트레이닝 단계;
    상기 사용자의 오감 중 적어도 하나에 대한 자극을 제공함으로써, 상기 사용자가 상기 자극에만 집중(mindfulness)하도록 유도하고 상기 자극 외의 잡념에 대해서는 무심한 상태(mindlessness)를 유지하도록 하는 자극 단계; 및
    상기 목표 호흡 상태에 대한 상기 현재 호흡 상태의 도달 정도를 나타내는 도달률을 상기 사용자에게 제공하는 바이오피드백 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트레이닝 단계는,
    트레이닝 개시 이전에 사용자의 심신의 긴장을 완화시키기 위한 스트레칭, 음악, 영상 중 적어도 하나를 제공하고, 상기 목표 호흡 상태에 따라서 상기 사용자에게 적합한 호흡 주기 및 호흡 패턴을 제공하는 준비 단계 및
    사용자가 제공된 상기 호흡 주기 및 호흡 패턴에 따라서 호흡하도록 유도하는 메인 워크아웃(main work-out) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자극 단계는,
    상기 사용자 신체의 소정 위치인 자극 위치에 열 및 바람 중 적어도 하나를 이용하여 촉각 자극을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자극 위치는 상기 사용자의 손 위의 노궁혈(勞宮穴) 및 심안(心眼)을 포함하는 경혈(頸血) 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 측정 단계는,
    상기 사용자의 심박수, 호흡, 체온, 및 혈중산소포화도 중 적어도 하나를 입력 변수로서 측정하는 단계;
    상기 입력 변수의 변화율을 측정하는 단계; 및
    상기 입력 변수의 변화율로부터 상기 사용자의 호흡률(Breath Rate, BR)을 포함하는 상기 현재 호흡 상태를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 명상 수련의 진도 및 결과에 대한 이력 정보를 저장하고 사용 자의 요청시 제공하는 이력 관리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 방법.
  7. 사용자의 호흡을 유도하여 이완 효과를 제공하기 위한 장치에 있어서,
    사용자의 현재 호흡 상태를 측정하는 측정 모듈;
    상기 현재 호흡 상태 및 목표 호흡 상태를 상기 사용자에게 제공하는 표시 모듈;
    상기 사용자의 오감 중 적어도 하나에 대한 자극을 제공함으로써, 상기 사용자가 상기 자극에만 집중하도록 유도하고 상기 자극 외의 잡념에 대해서는 무심한 상태를 유지하도록 하는 자극 모듈;
    상기 목표 호흡 상태에 대한 상기 현재 호흡 상태의 도달 정도를 나타내는 도달률을 상기 표시 모듈을 통하여 상기 사용자에게 제공하는 바이오피드백 모듈; 및
    상기 구성 요소를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    호흡 트레이닝을 개시하기 이전에 상기 사용자의 심신의 긴장을 완화시키기 위한 스트레칭, 음악, 영상 중 적어도 하나를 제공하고, 상기 목표 호흡 상태에 따라서 상기 사용자에게 적합한 호흡 주기 및 호흡 패턴을 제공하는 준비 동작 및
    사용자가 제공된 상기 호흡 주기 및 호흡 패턴에 따라서 호흡하도록 유도하는 메인 워크아웃 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 자극 모듈은,
    상기 사용자의 손 위의 노궁혈 및 심안을 포함하는 경혈 중 적어도 하나인 자극 위치에 온기 또는 냉기를 가하기 위한 촉각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 자극 모듈은,
    자연 풍경, 상기 사용자의 선호하는 그림, 선호하는 사진, 및 단조로운 패턴 중 적어도 하나를 디스플레이하는 시각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 자극 모듈은,
    자연의 소리, 상기 사용자가 선호하는 음악, 및 선호하는 소리 중 적어도 하나의 재생하는 청각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 자극 모듈은,
    자연의 향기 및 상기 사용자가 선호하는 향기 중 적어도 하나를 사용자에게 제공하는 후각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 측정 모듈은,
    상기 사용자의 심박수, 호흡, 체온, 및 혈중산소포화도 중 적어도 하나를 입력 변수로서 측정하는 센서를 포함하고, 상기 제어부는,
    상기 입력 변수의 변화율을 연산하고, 상기 입력 변수의 변화율로부터 상기 사용자의 호흡률(BR)을 포함하는 상기 현재 호흡 상태를 획득하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 사용자의 명상 수련의 진도 및 결과에 대한 이력 정보를 저장하기 위한 데이터베이스 및
    상기 이력 정보를 사용자의 요청시 제공하는 이력 관리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 이완 효과 제공 장치는 상기 사용자가 양 측면을 감싸쥘 수 있도록 구성된 고양이와 유사한 형상을 가지며,
    상기 측정 모듈 및 상기 자극 모듈은 상기 측면에 적어도 하나 배치되는 것을 특징으로 하는 이완 효과 제공 장치.
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