KR101383199B1 - 웰빙 베개 시스템 - Google Patents

Abstract

사용자의 수면 중 발생하는 수면정보를 수집 및 제공하는 웰빙 베개 시스템에 있어서, 베개 몸통부, 상기 베개 몸통부에 설치되어 사용자의 수면정보를 감지하는 센서부, 및 상기 센서부에 의해 감지된 상기 수면정보를 전송하는 제1 통신부를 갖는 베개와; 상기 제1 통신부로부터 전송된 상기 수면정보를 수신하는 제2 통신부, 및 상기 제2 통신부를 통해 수신된 상기 수면정보와 기 등록된 수면 전 신체상태 평가항목의 자가체크 결과에 기초하여 수면 패턴을 분석하는 분석부를 갖는 정보 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 수면중인 사람의 수면정보를 감지하여 사용자의 수면 패턴을 분석할 수 있고, 사용자의 수면정보를 토대로 객관적인 수면 패턴에 대한 정보 제공이 가능하여 수면 건강에 대한 적극적인 관리가 가능하다.

Description

웰빙 베개 시스템 {WELL-BEING PILLOW SYSTEM}

본 발명은 웰빙 베개 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 베개에 설치된 센서를 통해 사용자의 수면상태를 체크하여 사용자의 수면 건강에 대한 적극적인 관리가 가능한 웰빙 베개 시스템에 관한 것이다.

사람은 통상 삶의 1/3 가량을 잠을 자는데 소비하고 있으며, 이는 하루를 기준으로 약 8시간 정도의 수면을 취하는 것으로 볼 수 있다. 바람직한 수면은 건강을 유지할 수 있는 가장 기본적인 방법이 될 수 있다. 그 예로, 성장기에 있는 사람의 경우 수면 중 자정을 전후로 하여 성장 호르몬이 분비되며, 비 성장기의 사람에게서는 면역 호르몬이 분비된다는 것이 수면학계의 통설이다. 또한 수면은 생활 중 누적된 피로를 해소하는 가장 큰 역할을 담당한다는 것으로 알려져 있다. 깨어 있는 시간 동안 경험한 내용이나 익힌 정보 중 적절한 망각이 이루어지는가 하면 기억에 유리하도록 뇌세포에 신경물질로 자극을 지속하기도 하는데 이러한 과정이 생활에 있어서 정신적 피로를 해소하는 것이며, 신체적으로는 인체의 오장 육부를 쉬게 하여 활동 시 기능을 극대화하도록 에너지를 비축하는 것과 근육을 이완시키고 체내의 피로물질의 해소와 배출을 유도하는 작용이 이에 해당한다.

이토록 수면의 중요성이 제고되는 시점에서 베개의 중요성이 부각되고 있다. 베개의 주요 역할은 몸체와 머리를 연결하며 수많은 신경이 통과하고 있는 목을 지지하여 최적의 숙면을 유도하는 것인데, 베개의 높이가 신체에 비해 너무 높거나 낮을 경우, 경추에 무리가 갈 수 있어 직접적인 통증 컨디션 난조의 원인으로 작용하기도 한다.

한편으로, 수면 중 그릇된 습관과 무의식 중 일어나는 수면 패턴은 인체에 심각한 문제를 초래하기도 한다. 그 예로서, 수면 중 일반성인 20% 내지 30%가 코골이를 하고 있다는 점을 들 수 있다. 이 중 5% 내지 10%는 수면 무호흡증을 유발하기도 한다는 결과가 보고되고 있다. 이러한 수면 패턴이 지속될 경우, 집중력 및 판단력 부족으로 일의 능률이 떨어지며, 심장발작 34%, 뇌졸중 67%, 고혈압 발생 확률이 40% 이상 높은 것으로 미국 펜실베니아대 수면의학 연구자료에 보고되고 있어 올바른 수면을 유도할 수 있는 기술적 또는 방법적 수단이 요구되고 있다.

인간의 수면을 평균적으로 봤을 때, 7시간 내지 8시간의 수면 중 약 20회 내지 30회 가량의 자세를 바꾸어 최적의 수면활동을 유지하려는 양상을 보이는데, 이는 인체의 원활한 혈액순환과 관련하여 수면상태의 무의식 중에서도 뇌는 인체에 대한 명령체계를 유지하고 있음을 방증하는 것이고, 이에 따라 수면중 뒤척임이 발생한다고 수면 연구 전문가들은 말하고 있다.

그런데 앞서 언급한 수면 중 발생하는 코골이와 수면 무호흡증과 같은 질환적 증상은 자각이 어렵다는 문제로 전문시설에서 장시간의 검진을 통해 이루어졌으므로 시간적, 비용적 부담이 크다는 문제점이 부각되었고, 이를 해결하기 위해 수면 상태를 파악할 수 있는 기술이 일부 개시되었으나, 감지된 수면상태만으로 이루어진 수면 패턴 분석은 사용자의 취침 전 신체상태를 고려하지 않았을 뿐만 아니라 개별적 신체적 특성을 반영하지 못한다는 한계로 인하여 분석결과를 활용하는 피드백 단계는 사실상 미미하였다. 그뿐만 아니라, 수면유도 및 알람기능과 같은 일상에서 빈도 높게 사용할 수 있는 부가 기능이 부족하다는 점으로 인해 산업상 널리 이용되지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2012-0056655,(공개일 2012년06월04일), 수면 제어 장치 및 방법

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 수면 중 발생하는 다양한 인체 활동이 포함된 수면정보를 수집하여 사용자의 취침 전 신체상태와 함께 고려하여 분석함으로써, 효율적이고 객관성 있는 수면 패턴을 사용자에게 제공하는 것과 더불어 건강에 이로운 기상을 유도할 수 있는 웰빙 베개 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 사용자의 수면 중 발생하는 수면정보를 수집 및 제공하는 웰빙 베개 시스템에 있어서,
베개 몸통부, 상기 베개 몸통부에 설치되어 사용자의 수면정보를 감지하는 센서부, 및 상기 센서부에 의해 감지된 상기 수면정보를 전송하는 제1 통신부를 갖는 베개와; 상기 제1 통신부로부터 전송된 상기 수면정보를 수신하는 제2 통신부, 및 상기 제2 통신부를 통해 수신된 상기 수면정보와 기 등록된 수면 전 신체상태 평가항목의 자가체크 결과에 기초하여 수면 패턴을 분석하는 분석부를 갖는 정보 처리 장치를 포함하는 웰빙 베개 시스템에 의해 달성될 수 있다.
여기에서, 상기 수면정보에 기초하여 렘 수면(REM SLEEP)과 논렘 수면(NON-REM SLEEP)을 포함한 수면주기를 판단하고 상기 렘 수면(REM SLEEP) 주기에 맞춰 기상알람을 제공하는 것이 가능하다.

이때, 상기 렘 수면(REM SLEEP) 주기는, 상기 센서부에 의해 감지된 수면 중 뒤척임 발생, 호흡주기의 상승 중 어느 하나 이상에 해당하는 시기이거나 또는, 상기 센서부에 의해 감지된 수면시작 특징점을 기준으로 90분 간격으로 나타나는 각각의 수면주기의 종료 30분 전부터 종료시점까지에 해당한다.

그리고, 상기 수면시작 특징점은, 가압센서에 두부에 의한 가압이 이루어진 후, 기 설정된 시간동안 뒤척임이 발생하지 않는 시기로 볼 수 있다.

상기 분석부는 사용자에 의해 기 설정된 기상예정시간 전 또는 후로 가장 근접한 렘 수면(REM SLEEP) 주기에 상기 기상알람을 제공하며, 기 설정된 기상예정시간이 렘 수면(REM SLEEP) 주기에 속하는 경우, 상기 기상예정시간에 상기 기상알람을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 상기 센서부는 사용자의 체압을 측정하여 움직임을 감지하는 압력 센서, 또는 수면 중 발생하는 소리를 감지하는 소리 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

이때, 상기 압력 센서는 복수로 마련되고, 상기 베개 몸통부에 분산 설치되어, 사용자의 수면 중 뒤척임을 감지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 통신부와 상기 제2 통신부는 TCP/IP, 블루투스, 지그비, Wi-Fi 중 어느 하나를 통한 무선 통신 또는 유선 통신을 통해 상호 통신 가능하며, 상기 정보 처리 장치는 PC, 태블릿PC, PDA, 스마트폰 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수면정보는 사용자의 뒤척임 횟수, 수면시간, 수면주기, 소리정보 및 측정된 체압 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 분석이 이루어질 수 있다.

여기에서, 상기 분석부는, 수면에 영향을 끼치는 지표로 활용되는 취침 전 섭취한 음식물의 종류, 섭취량, 섭취시간, 운동실시 여부, 근무시간에 따른 신체 피로도, 낮잠의 유무, 전날 수면시간, 질환의 유무 및 상기 질환에 따른 약물 복용 중 어느 하나 이상을 포함하는 평가항목을 갖고, 상기 평가항목의 선택된 요소와 수면결과 사이의 관련성을 판단하여 제공하게 되며, 상기 평가항목은 분석요소로 작용 여부를 설정하거나, 상기 평가항목의 요소변경이 가능하도록 하는 것으로 달성될 수 있다.

상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따르면, 수면 중 발생하는 수면정보와 취침 전 신체상태를 활용하여 사용자의 수면 패턴을 분석하고 피드백을 제공함으로써, 과학적인 취침 및 기상이 가능해 짐에 따라 적극적으로 건강을 유지할 수 있는 웰빙 베개 시스템이 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 웰빙 베개 시스템의 예시도이며,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 센서부의 동작을 위한 회로의 구성 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 베개 몸통부에 설치되는 센서부의 설치형태를 나타내며,
도 4는 디스플레이부에 표시되는 기능 예시도,
도 5는 분석 자료로 활용되는 수면시간 및 수면주기의 예시도,
도 6은 수면의 깊이에 따라 측정되는 뇌파의 형태와 분류이며,
도 7은 렘 수면(REM-SLEEP)기에 기상알람을 제공을 설명하기 위한 수면주기 예시와, 알람 제공 시기를 나타내며,
도 8은 일정한 수면주기에 맞춰 기상알람을 제공하는 순서도를 나타낸다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 웰빙 베개 시스템(100)의 실시예들을 설명하는데 있어, 상호 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하며, 필요에 따라 그 설명은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 웰빙 베개 시스템(100)의 예시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웰빙 베개 시스템(100)의 동작을 위한 회로의 구성 블록도를 나타내고 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 베개 몸통부(110), 사용자의 수면정보를 감지하는 센서부(120) 및 제1 통신부(131)를 갖는 베개(110)와, 제2 통신부와 분석부를 갖는 정보 처리 장치(190)로 구성된다.

본 발명의 활용의 편리를 위해, 사용자의 수면정보, 수면 패턴, 시간 등의 표시를 위한 디스플레이부(160), 상기 센서부(120)와 디스플레이부(160) 및 제1 통신부(131)의 동작을 위한 전원부(170), 작동과 사용설정을 위한 스위치부(180)를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 웰빙 베개 시스템(100)의 주요 구성과 동작에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 센서부(120)는 수면 중 발생할 수 있는 인체 활동을 감지할 수 있는 센서로서 압력 센서(121)와 소리 센서(미도시)를 그 예로 들 수 있다. 상기 압력 센서(121)는 도 3에서 도시한 바와 같이 베개 몸통부(110)의 내부 또는 외부표면에 설치할 수 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이 상기 압력 센서(121)를 상기 베개 몸통부(110)의 C(center), L(left), R(right) 방향에 설치할 수 있음을 예시적으로 나타낸 것으로, 압력 센서(121)를 복수로 구성하여 베개 몸통부(110)에 분산 설치하는 것의 일 실시예이다.

이는, 사용자의 수면 중 무의식적으로 발생하는 뒤척임 횟수, 좌 또는 우 방향으로의 기울임 정도 여부 등을 정밀하게 감지하기 위함인데, 여기에서 상기 뒤척임 횟수와 기울임 방향 등은 수면 패턴 분석을 위한 기초 자료로 활용되는 수면정보에 해당한다.

여기에서, 상기 베개 몸통부(110)의 재질에 있어서 필수적인 재질을 요하는 것은 아니나, 상기 센서부(120)의 설치와 제거의 용이성 및 사용자의 안락함을 고려했을 때, 신축성의 소재를 이용하는 것이 유리하며, 상기 센서부(120)를 설치하는데 있어서 베개 몸통부에 일체형으로 제작하는 것보다 일반 베개 몸통에 설치 및 제거할 수 있는 방식을 이용하는 것이 바람직하다.

보다 효과적인 상기 센서부(120)의 설치 예로서, 압력 센서(121)나 소리 센서를 베개 몸통부의 지정된 위치에 각각 부착하거나 삽입하는 형태로 이루어질 수도 있지만, 플레이트 형태의 판에 상기 센서부(120)을 설치하여 베개에 삽입하는 방식을 이용하거나, 상기 센서부(120)가 부착된 베개 커버 형태로 제작하여 베개 몸통부(110)에 덮어씌우는 방식이 유용할 수 있다.

상기 압력 센서(121)는 사용자의 베개의 적절한 높이를 도출하기 위한 수면정보를 감지하는 기능도 담당한다. 더 자세하게는, 상기 압력 센서(121)에 가압되는 사용자의 머리 중량을 감지하여 정보 처리 장치(190)로 전송하게 되는데, 상기 정보 처리 장치(190)의 분석부는 사용자의 신장과 체중을 입력받아 기 프로그램화된 데이터와 비교하여 베개 높이의 적절성 여부를 판단하는 처리 과정을 갖는다. 상기 프로그램화된 데이터는 기본적으로 신장과 체중을 기본적 요소로 하며, 통상 수면학계에서 적절한 베개의 높이를 도출하기 위하여 이용하는 두부에 의한 가압정도를 포함한다. 상기 압력 센서(120)에 의해 누운 자세에서 두부에 의하여 가압된 정도가 체중의 6% 내지 10%에 해당하는지 여부를 비교하는 것으로 베개높이의 적절성을 판단하는데, 일률적이지 않은 사람의 체형을 고려하여 베개 높이의 적절한 소정의 범위를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 여기에서 판단된 베개 높이의 적절성 여부는 추후 언급될 사용자에게 피드백되는 요소 중의 하나로서, 올바른 수면 실시를 판단할 수 있는 필수적 요소이다.

본 발명에서 상기 센서부(120)는 상기 압력 센서(121)뿐만 아니라, 소리 센서(미도시)를 함께 구성하여 다른 실시 양상으로 구현하는 것이 가능한데, 상기 소리 센서는 수면 중 발생하는 사용자의 호흡과 관련한 들숨 또는 날숨 과정에서의 소리를 감지하여 호흡의 주기와 코골이와 관련된 수면정보를 획득하는 것이다.

이때, 상기 소리 센서는 단일 센서만으로 설치하여도 무방하나 효과적인 소리 감지를 위해 복수로 구성할 수 있으며, 베개의 측면부에 설치하여 사용자의 두부에 의해 눌리거나 차단되어 소리 감지에 장애가 되지 않도록 설치함이 바람직하다.

상기 압력센서(120)와 소리센서 이외에도 시각정보를 획득할 수 있는 캠(CAM)이나, 수면상태에 따라 두뇌에서 발생하는 전자기적 생체신호의 감지가 가능한 뇌파 측정 센서를 함께 구성할 경우, 보다 신뢰도 높은 수면정보의 감지 및 수집이 가능하다.

본 발명인 웰빙 베개 시스템(100)의 실시예에서 구성한 통신방식은 정보 처리 장치(190)의 예시로 구성한 스마트폰의 블루투스 방식을 예시로 하고, 상기 스마트폰의 블루투스 통신부를 본 발명의 제2 수신부로 정의하에 설명하기로 한다. 근래에 출시되고 있는 스마트폰이나 태블릿PC 등의 보급이 널리 이루어진 상태이며, 통상 Wi-Fi나 블루투스 기능을 내장하고 있으므로 본 발명의 실시를 위한 구성으로 예시하였으나 이에 한정하는 것은 아니다. 단, 통신방식에 있어서는 필요에 따라 유선 또는 무선을 선택적으로 사용할 수 있도록 함이 바람직하며 상기 유선 또는 무선 통신 방식으로는 잭 연결과 TCP/IP, 와이파이(Wi-Fi), 지그비, 블루투스 등의 주지관용의 방식이 적용될 수 있다.

또한, 상기 정보 처리 장치(190)로 예시한 스마트폰 또는 태블릿PC 등에서 응용프로그램 또는 어플리케이션의 설치와 추가적인 업데이트가 용이하다는 점을 들어 상기 응용프로그램 또는 어플리케이션과의 연동기능을 갖는다. 상기 응용프로그램 또는 어플리케이션의 기능으로, 사용자별로 수집된 수면정보를 통해 분석된 수면 패턴을 월별, 시간별, 요일별 등으로 평균화하여 통합된 그래프 형태로 출력할 수 있고, 앞서 언급한 베개의 높낮이 변경 권유나 와 같은 피드백 사항을 표시하여 수면 건강에 체계적으로 활용될 수 있다..

그뿐만 아니라, 상기 정보 처리 장치(190)에 기 설치되어 분석부로 활용되는 어플리케이션을 이용하여 사용자가 취침 전 신체상태를 자가체크 함으로써, 수면 패턴 분석에 활용된다. 구체적으로는, 동일한 환경일지라도 취짐 전 섭취한 음식물의 종류, 섭취량, 섭취시간, 운동실시 여부, 근무시간에 따른 신체 피로도, 낮잠의 유무, 전날 수면시간, 질환의 유무와 그에 따른 약물 복용 등의 변수가 사용자의 신체상태를 결정짓고 수면에 직간접적으로 작용할 수 있다는 점을 들어, 사용자는 어플리케이션을 이용하여 수면 패턴에 변수로 작용할 수 있는 평가항목 리스트에서 자신의 취침 전 조건과 가장 유사한 항목을 체크 한다. 체크요소는 수면결과와 함께 분석되는 것으로, 사용자의 일상적인 수면 패턴과 상이한 수면 패턴을 보이는 날의 원인을 분석하는 지표로 사용된다. 예로서, 평가항목 중, 수면 전 실시한 운동이 선택되었고 그날 수면결과가 평상시보다 빠른 수면유도와 숙면을 취한 것으로 나타날 경우 적절한 운동이 수면에 긍적적 효과를 미치는 것으로 유추될 수 있고, 이를 근거로 긍정적 수면 패턴 확보를 위한 피드백이 제공될 수 있다. 반대로 수면에 부정적 영향을 미치는 평가항목도 이와 같은 방식으로 분석되어, 올바른 수면 패턴을 가질 수 있도록 개선점을 권고하는 방식으로 이용된다.

상기 평가항목의 선택과 활용을 보다 용이하도록 어플리케이션의 긍정적 효과 섹션과 부정적 효과 섹션으로 구분하는 것이 가능하며, 식사나 운동과 같은 중분류의 섹션을 구성하고, 구체적인 평가요소와 상기 평가요소의 가중치를 선택하는 방식도 유용할 수 있다.

또한, 수면 패턴의 변화가 없더라도 상기 평가항목의 선택된 요소를 바탕으로 평상 시의 생활습관과 수면결과와의 연관성을 유추하는 것이 가능하므로 사용자의 수면 패턴을 보다 객관적인 분석결과를 제공할 수 있다.

한편으로, 상기 평가항목의 요소는 개인적 신체특성에 따라 영향을 끼치는 정도가 상이할 수 있다. 일반적으로 수면 전 1 내지 2시간 이전의 식사는 수면 중소화기관의 활성도를 높여, 숙면을 취하기 어렵다고 알려져 있다. 하지만 수면 1시간 전에 식사를 하였음에도 불구하고, 수면결과가 평상시와 동일한 패턴을 갖는 것으로 나온다면, 이를 숙면에 부정적 영향을 미치는 것으로 분석되는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 사용자에 의해 상기 평가항목의 추가 및 삭제가 가능하도록 함으로써, 사용자 개별적 특성이 반영될 수 있도록 함이 바람직하다. 단, 개인적 신체특성은 다수의 반복된 결과를 가질 때 관련도를 판단하여 변경 또는 삭제하는 것이 바람직하며, 상기 분석부는 수정된 평가항목을 바탕으로 수면 패턴을 분석하여 그 결과와 피드백을 제공해야 함은 당연하다.

또한, GUI 또는 터치스크린 방식의 어플리케이션을 이용하는 것이 상기 평가항목의 선택에 보다 용이할 수 있다.

본 발명의 웰빙 베개 시스템(100)은 기상알람을 제공하는 장치로 활용된다. 분석 자료로 활용되는 수면시간 및 수면주기에 따른 뇌파를 예시한 도 5와 도 6을 참조하여 더 자세히 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이 사람의 평균 수면시간인 7시간의 수면을 기준으로 했을 때, 일반적으로 4회 내지 5회의 수면주기(리듬)를 가지며, 각각 수면주기의 수면단계에 따라 측정되는 뇌파의 출력파형은 상이하므로 이를 기초로 수면상태의 확인이 가능하다. 상기 수면 상태는 사용자의 수면의 단계를 나타내는 것으로, 각성 단계부터 깊은 잠에 이르는 수면상태로 분류하며, 그 기준은 수면학계의 디멘트와 클라이트만의 분류 또는 후루히마의 수면 상태에 따른 분류를 이용한 것을 예시로 하였다. 상기 수면 상태에 따른 뇌파의 형태에 대한 설명은 생략하지만 감지된 뇌파의 상태를 수면 단계와 매칭할 수 있도록 수면 단계를 분류할 수 있는 기준과 그 처리 수단을 구비하는 것은 당연하다.

본 발명에서 수면단계를 측정하는 것은, 렘 수면(REM SLEEP)시기에 알람을 제공하기 위한 것이며, 상기 렘 수면 시기에 기상을 유도하면 기상이 용이하고, 갑작스런 혈압의 상승과 이로 인한 고혈압과 뇌졸중 예방에 기여할 수 있다.

수면단계에서 구분되는 렘 수면과 논렘 수면의 주요 특징은 다음 표 1과 같아, 이를 활용할 경우, 수면 건강에 이롭게 작용할 수 있다.

구분	렘 수면(REM SLEEP)	논렘 수면(NON-REM SLEEP)
특징	얕은 잠(기상에 유리)과 꿈 깨어 있는 상태와 흡사한 생체조건(혈압, 맥박) 30분 주기	깊은 잠 느려진 생체조건(혈압, 맥박) 근육이완 60분 주기

본 발명에서 상기 뇌파 측정 센서를 이용하여 수면주기를 파악하는 것이 가능하지만, 상기 뇌파 측정 센서를 이용하지 않더라도, 수면 중 감지된 수면정보와 수면 중의 행동을 복합적으로 고려하여 그 연관관계에 따라 도출하는 것도 가능하다. 상기 렘 수면(REM SLEEP) 주기에 들어섰을 때 나타나는 인체적 특징인 호흡과 맥박의 빨라짐, 수면 중 뒤척임 발생, 신체근육의 수축을 감지하여 수면주기를 판단할 수 있는데, 상기 수면 중 뒤척임과 호흡의 변화는 상기 압력센서와 소리센서를 통해 감지가 가능하므로 상기 뇌파 측정 센서보다 비교적 적은 비용으로 구성할 수 있다.

또한, 일반적인 인간의 수면주기가 수면 시작 시점으로부터 60분간의 논렘 수면과 상기 논렘 수면 종료시점으로부터 30분간의 렘 수면의 일정한 주기를 갖는 점을 이용하면 수면 시작 시점을 파악하는 것으로 수면주기 파악도 가능하다.

이를 예로, 기상알람 제공에 과정에 대하여 도 8을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. 사용자는 동작전원을 ON 후, 알람이 제공될 기상예정시간을 설정(S 81)하고 취침에 들어가면, 센서부(120)가 가동되고(S 82) 상기 센서부(120)에 의해 수집되는 정보를 기초하여 수면 시작으로 볼 수 있는 수면특징점을 검출(S 84)한다. 이 시점부터 수면이 시작되는 것으로 판단함과 동시에 상기 수면특징점 검출시간을 체크하고 저장(S 85)한다. 상기 수면 특징점 검출시간을 기준으로 60분의 논렘 수면과, 30분의 렘 수면기를 갖는 90분 간격의 수면주기를 계산(S 86)한다. 이후, 사용자에게 사용자가 설정한 상기 기상예정시간이 렘 수면 시기인지 여부를 판단(S 87)하며, 상기 기상예정시간이 렘 수면 시기에 해당하지 않을 때, 상기 기상예정시간 전 또는 후의 가장 가까운 렘 수면기를 판단(S 88)하여 상기 기상예정시간에 가까운 렘 수면기에 기상알람을 제공(S 89)하는 단계를 갖는다.

도 7을 예시로 좀 더 자세하게는, 사용자가 A.M. 06시를 기상시간으로 설정하고 P.M. 11시에 수면이 시작된 것으로 가정하면, 90분의 수면 주기에 의해 00시 30분, 02시, 03시 30분, 05시, 06시 30분이 렘 수면과 논렘 수면이 포함된 각각의 수면주기에 해당하게 되는데, 기상시간으로 설정한 06시와 가장 근접한 주기인 06시부터 06시 30분까지의 렘 수면기 사이에서 기상알람을 제공하는 것이다. 통상 렘 수면기의 중간점에서 알람을 제공하도록 가장 바람직하여 A2지점 즉, 06시 15분에 알람이 제공되도록 설계한 것으로 예시하였다.

위의 예시에서, 사용자가 설정한 알람시간 06시 이후에 알람이 제공되는 것을 확인할 수 있는데, 필요에 따라 사용자가 설정한 기상예정시간 이전 범위의 렘 수면기에 기상알람을 제공하도록 운용모드를 선택할 수 있도록 하는 것이 가능하다. 사용자가 동일한 환경에서 이 운용모드를 적용하였을 시, 알람은 06시 이전의 렘 수면기에 울리도록 작동하며, A1 지점에서 알람이 제공된다. 상술한 예시는 렘 수면기에 제공되는 알람 동작의 예시로서 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 렘 수면기의 중간점에서의 알람이 제공되는 것 대신, 알람이 제공되는 기상예정시간과 가장 가까운 렘 수면기에 울리는 것으로도 설정할 수 있으며, 설정시간에 맞춰 무조건 울리도록 하는 것 또한, 사용자의 선택사항이다.

전술한 알람 제공에서, 일정 시간을 주기로 반복되는 수면상태에 해당하는 시간을 효과적으로 체크하기 위하여 본 발명의 회로부에 세그먼트(SEGMENT)를 구성할 수 있다. 이로써, 상기 정보 처리 장치(190)을 이용하지 않더라도, 한 번의 시간 입력으로 시간대별 수면상태 파악이 가능하여 활용에 유리할 수 있다.

또한, 상기 세그먼트는 수면 중 피로를 제거하고 인체의 성장과 자가면역 호르몬의 분비되는 시간에 취침여부를 판단할 수 있으므로, 수면의 질을 평가하여 사용자에게 제공하는데 유용하게 이용될 수 있다.

도 4에서는 디스플레이부(160)에 표시되는 기능의 예시를 나타낸다. 상기 디스플레이부(160)의 화면 구성은 사용자의 분석된 수면 패턴과 통계적 결과 및 수면 패턴에 따른 피드백 사항의 표시와, 현재 사용자의 구분, 현재시각, 수면주기, 기상알람 설정 여부, 전원 및 배터리 상태 등을 구성하여 표시할 수 있다.

여기에서 상기 피드백 사항은 베개 높낮이의 적정성 여부, 일정시간 이상의 수면시간 확보 여부, 렘 수면시기에 기상여부, 성장 및 면역 호르몬 분비시간 때의 취침 여부 등에 따라, 보다 건강한 수면활동을 위한 사항을 표시하는 것을 말한다.

그뿐만 아니라, 현대인에게 자주 나타나는 불면증과 같은 증상을 완화하기 위하여 수면 테라피 기능을 더 포함할 수 있다. 그 예로서, 수면 유도용 멜로디를 발생하거나 LED 광원을 제공하는 것을 그 예로 들 수 있다. 베개에 구성된 압력 센서(121)에 부하가 감지될 때, 자동적으로 수면 테라피 기능을 활성하거나, 상기 부하 감지 이후, 기 설정된 소정의 시간동안 수면이 이루어지지 않는다고 판단될 때, 수면 테라피 기능을 활성하는 동작 방식을 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 디스플레이부(160)는 정보 처리 장치(190)와 연동가능하여 제1 통신부(131)와 제2 통신부 사이에 전송되는 상기 수면정보 및 수면 패턴을 상기 디스플레이부(160)에 표시하는 것을 실시예로 구성하였으나, 상기 정보 처리 장치(190)의 스크린으로 대체 활용하는 것도 가능하다.

상기 디스플레이부(160)를 이용하여 사용자가 선택적 운용모드의 변환과 환경설정을 위해 소정의 버튼을 구비한 스위치부(180)를 포함할 수 있도록 하며, 별도의 저장부를 구성함으로써 상기 수면정보 및 수면 패턴의 저장도 가능하다. 물론 상기 정보 처리 장치(190)에 구성된 내부 메모리를 소정의 용량을 배정하여 활용할 수도 있다. 다만, 상기 저장부의 용량이 초과될 시, 최초 저장된 데이터 순서로 삭제하며 최근 수집된 수면정보와 수면 패턴을 저장하도록 하는 것이 바람직하다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

100 : 웰빙 베개 시스템 110 : 베개 몸통부
120 : 센서부 121 : 압력센서
130 : 통신부 131 : 제1 통신부
140 : MCU 160 : 디스플레이부
170 : 전원부 180 : 스위치부
190 : 정보 처리 장치

Claims (14)

1. 사용자의 수면 중 발생하는 수면정보를 수집 및 제공하는 웰빙 베개 시스템에 있어서,
   베개 몸통부, 상기 베개 몸통부에 설치되어 사용자의 수면정보를 감지하는 센서부, 및 상기 센서부에 의해 감지된 상기 수면정보를 전송하는 제1 통신부를 갖는 베개와;
   상기 제1 통신부로부터 전송된 상기 수면정보를 수신하는 제2 통신부, 및 상기 제2 통신부를 통해 수신된 상기 수면정보와 기 등록된 수면 전 신체상태 평가항목의 자가체크 결과에 기초하여 수면 패턴을 분석하는 분석부를 갖는 정보 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분석부는
   상기 수면정보에 기초하여 렘 수면(REM SLEEP)과 논렘 수면(NON-REM SLEEP)을 포함한 수면주기를 판단하고 상기 렘 수면(REM SLEEP) 주기에 맞춰 기상알람을 제공하는 분석부를 갖는 정보 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 렘 수면(REM SLEEP) 주기는, 상기 센서부에 의해 감지된 수면 중 뒤척임 발생, 호흡주기의 상승 중 어느 하나 이상에 해당하는 시기인 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 렘 수면(REM SLEEP) 주기는, 상기 센서부에 의해 감지된 수면시작 특징점을 기준으로 90분 간격으로 나타나는 각각의 수면주기의 종료 30분 전부터 종료시점까지인 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 수면시작 특징점은, 가압센서에 두부에 의한 가압이 이루어진 후, 기 설정된 시간동안 뒤척임이 발생하지 않는 시기인 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 분석부는 사용자에 의해 기 설정된 기상예정시간 전 또는 후로 가장 근접한 렘 수면(REM SLEEP) 주기에 상기 기상알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   상기 분석부는 사용자에 의해 기 설정된 기상예정시간이 렘 수면(REM SLEEP) 주기에 속하는 경우, 상기 기상예정시간에 상기 기상알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 센서부는 사용자의 체압을 측정하여 움직임을 감지하는 압력 센서, 또는 수면 중 발생하는 소리를 감지하는 소리 센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 압력 센서는 복수로 마련되고, 상기 베개 몸통부에 분산 설치되어, 사용자의 수면 중 뒤척임을 감지하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 통신부와 상기 제2 통신부는 TCP/IP, 블루투스, 지그비, Wi-Fi 중 어느 하나를 통한 무선 통신 또는 유선 통신을 통해 상호 통신하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정보 처리 장치는 PC, 태블릿PC, PDA, 스마트폰 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수면정보는 사용자의 뒤척임 횟수, 수면시간, 수면주기, 소리정보 및 측정된 체압 중 어느 하나 이상을 더 포함하여 분석이 이루어지는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석부는, 수면에 영향을 끼치는 지표로 활용되는 취침 전 섭취한 음식물의 종류, 섭취량, 섭취시간, 운동실시 여부, 근무시간에 따른 신체 피로도, 낮잠의 유무, 전날 수면시간, 질환의 유무 및 상기 질환에 따른 약물 복용 중 어느 하나 이상을 포함하는 평가항목을 갖고, 상기 평가항목의 선택된 요소와 수면결과 사이의 관련성을 판단하여 제공하는 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 평가항목은 분석요소로 작용 여부를 설정하거나, 상기 평가항목의 요소 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 웰빙 베개 시스템.

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