KR101525890B1 - 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법 - Google Patents

생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기상 시간 도출 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 모듈; 상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 신호 처리 모듈; 및 상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 기상 시간 도출 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법에 따르면, 뇌파 측정 모듈, 신호 처리 모듈 및 기상 시간 도출 모듈을 포함하고, 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출함으로써, 인체가 각성상태와 가장 비슷할 때 알람을 작동시킬 수 있도록 하여, 항상 최상의 컨디션을 유지한 상태에서 일어나고 머리가 맑은 상태로 잠에서 일어날 수 있도록 한다.
또한 본 발명에 따르면, 스마트 기기를 이용함으로써, 가정에서 용이하게 최적 기상 시간을 도출하거나 기상 알람 기능을 활용할 수 있다.

Description

생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR OPTIMIZED WAKE UP TIME AND WAKE UP ALARM ESTIMATION USING ELECTROENCEPHALOGRAPHY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 최적 기상 시간 도출 및 기상 알람 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
사람이 깊은 수면을 하고 상쾌한 상태로 기상을 하는 것은 삶의 질 향상에 매우 중요한 문제이다. 따라서 근래에는 기상 시간만을 알려주는 시간 예약 알람 기능 기술에서 나아가, 알람을 텔레비전이나 라디오의 전원 켜짐을 통하여 발하거나, 원하는 음악이 켜지도록 하는 등 상쾌한 기상을 위한 다양한 기술의 개발이 이루어지고 있다(특허출원 제10-2011-0131228호, 제10-2010-0102507호, 제10-2002-0079834호 등 참조). 그러나 이와 같은 기술들은 단순히 심리적인 효과를 이용한 것으로서, 실제 인체가 기상에 적합한 시간을 선정해주는 것은 아니어서, 그 효과에 한계가 있다. 이에 최근에는, 생체신호나 신체리듬을 이용하여 상쾌한 상태에서 기상할 수 있는 시점을 찾아내는 연구가 이루어지고 있으나, 이를 위해서는 많은 장비가 동원되어야 하므로 병원 등에서 실제로 수면을 하면서 적절한 기상 시점을 예측해야하는 등 실시간으로 정확하게 기상 시점을 파악하면서도 용이하게 활용이 가능한 시스템의 개발은 미비한 실정이다.
한편, 의료 공학에서 사용되는 생체신호 처리는 인간의 몸에 흐르는 전기적인 신호를 기기로 측정하여 질병의 유무를 판단하거나, 신체 상태를 파악하는데 매우 중요한 분야로 분류되고 있다. 생체신호 중 뇌파는, 사람의 뇌신경이 보여주는 정기적인 변화를 측정해서 기록해 놓은 것으로서, 머리의 피부에 전극을 붙이고 전위 변화를 기록한 뇌전도(Electroencephlogram, EEG)를 통하여 볼 수 있다. 보통 뇌파는 0.5~30㎐의 주파수를 갖는데, 주파수의 높고 낮음에 따라 알파파(α), 베타파(β), 세타파(θ), 감마파(γ), 델타파(δ) 등으로 나누어진다. 특허출원 제10-2010-0072676호에서는 뇌파를 측정하고 제어하는 시스템이 개발되기도 하였다. 또한, 단채널 뇌파검사를 이용하여 수면단계를 자동으로 분석하는 연구도 진행된 바 있으며(Autornatic Sleep Stage Scoring Using Single channel EEG Signal, 한국뇌학회지, Vol.2, No.2,pp.129-135, December 2002 참조), 뇌파를 조정하여 수면에서 깨어나도록 유도하는 방법도 연구되고 있다(실용신안등록출원 제20-2002-0019888호 참조). 그러나 이와 같은 뇌파 조정 방법은, 정밀한 조정이 어렵고 별도의 장비가 요구되며 인체에 예기하지 않은 악영향을 미칠 수 있는 문제가 있다. 이에 본 발명자는 뇌파의 변화 특성을 이용하되, 단순 측정 및 연산만으로 최적의 기상 시간을 도출함으로써 상쾌한 기상을 유도할 수 있는 방법을 개발하고자 하였다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 뇌파 측정 모듈, 신호 처리 모듈 및 기상 시간 도출 모듈을 포함하고, 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출함으로써, 인체가 각성상태와 가장 비슷할 때 알람을 작동시킬 수 있도록 하여, 항상 최상의 컨디션을 유지한 상태에서 일어나고 머리가 맑은 상태로 잠에서 일어날 수 있도록 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 스마트 기기를 이용함으로써, 가정에서 용이하게 최적 기상 시간을 도출하거나 기상 알람 기능을 활용할 수 있는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템은,
사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 모듈;
상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 신호 처리 모듈; 및
상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 기상 시간 도출 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 뇌파 측정 모듈은,
타이머를 더 포함하여 미리 설정된 시간 동안에만 뇌파를 측정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 뇌파 측정 모듈 및 상기 신호 처리 모듈은,
각각 블루투스 모듈을 더 포함하여 상호 근거리 통신할 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호 처리 모듈은,
상기 측정된 데이터 및 상기 알파파를 감지한 시간을 저장하는 저장부; 및
상기 측정된 데이터, 상기 뇌파 측정 모듈 및 신호 처리 모듈의 전원 상태와 작동 상태, 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 기상 시간 도출 모듈은,
상기 사용자로부터 상기 기상 설정 시간을 입력받는 입력부; 및
상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서, 상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 연산부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호 처리 모듈 및 상기 기상 시간 도출 모듈은,
생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 애플리케이션이 설치된 스마트 기기일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템은,
사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 모듈;
상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 신호 처리 모듈;
상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 최적 기상 시간 도출 모듈; 및
상기 기상 시간 도출 모듈이 도출한 기상 시간에 알람을 발하는 알람 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기상 시간 도출 모듈은,
상기 사용자로부터 상기 알람 설정 시간을 입력받는 입력부;
상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서, 상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 연산부; 및
상기 도출한 기상 시간에 상기 알람 모듈에 활성화 신호를 전송하는 알람 모듈 활성화부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 알람 모듈은,
상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에도, 상기 기상 시간 도출 모듈로부터 기상 시간이 도출되지 않으면, 상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에 자동으로 알람을 발할 수 있다.
바람직하게는,
상기 뇌파 측정 모듈, 상기 신호 처리 모듈, 상기 기상 시간 도출 모듈 및 상기 알람 모듈 중 적어도 하나 이상은, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 애플리케이션이 설치된 스마트 기기일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 방법은,
(1) 뇌파 측정 모듈이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계;
(2) 신호 처리 모듈이 상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계; 및
(3) 기상 시간 도출 모듈이 상기 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1) 내지 상기 단계 (3)은,
상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서만 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (2)에서 상기 데이터의 전송은,
상기 뇌파 측정 모듈과 상기 신호 처리 모듈이 블루투스 통신하여 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (2)는,
상기 신호 처리 모듈의 저장부에, 상기 측정된 데이터 및 상기 알파파를 감지한 시간을 저장하는 단계; 및
상기 신호 처리 모듈의 표시부에, 상기 측정된 데이터, 상기 뇌파 측정 모듈 및 신호 처리 모듈의 전원 상태와 작동 상태, 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1) 이전에,
상기 사용자로부터 기상 설정 시간을 입력받는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법은,
(1) 사용자의 뇌파를 측정하는 단계;
(2) 상기 단계 (1)에서 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계;
(3) 상기 단계 (2)에서 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계; 및
(4) 상기 단계 (3)에서 도출된 기상 시간에 알람을 발하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (1) 이전에,
상기 사용자로부터 알람 설정 시간을 입력받는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (4)는,
상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에도, 상기 기상 시간이 도출되지 않으면, 상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에 자동으로 알람을 발할 수 있다.
바람직하게는,
상기 단계 (2) 내지 단계 (3), 또는 상기 단계 (2) 내지 단계 (4)는,
생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 애플리케이션이 설치된 스마트 기기에 의하여 수행될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출, 기상 알람 시스템 및 그 방법에 따르면, 뇌파 측정 모듈, 신호 처리 모듈 및 기상 시간 도출 모듈을 포함하고, 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출함으로써, 인체가 각성상태와 가장 비슷할 때 알람을 작동시킬 수 있도록 하여, 항상 최상의 컨디션을 유지한 상태에서 일어나고 머리가 맑은 상태로 잠에서 일어날 수 있도록 한다.
또한 본 발명에 따르면, 스마트 기기를 이용함으로써, 가정에서 용이하게 최적 기상 시간을 도출하거나 기상 알람 기능을 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템에서 뇌파 측정 모듈과 신호 처리 모듈을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템에서 기상 시간 도출 모듈과 알람 모듈의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템 및 그 방법의 개략도를 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
사람은 수면을 취하면서 여러 단계의 수면 상태를 거치게 되며, 크게 NON-REM과 REM으로 나눌 수 있다. NON-REM 수면은 사람이 깊은 잠에 빠져 있는 상태를 나타낸다. 반대로 REM 수면은 뇌파 중 알파파가 나타나는 수면으로 인체가 의식 상태에 있을 때와 비슷한 동작들을 한다. 이때 잠꼬대를 하거나 꿈을 꾸고 심박이 상승하는 현상이 일어난다. 이러한 NON-REM 수면과 REM 수면은 일정 주기를 가지고 반복적으로 나타난다. 이러한 주기들 중에서 수면에서 각성 상태(기상)로 되기 가장 좋은 상태는 REM 수면 상태이다. NON-REM 수면에서 기상하게 되면, 잠의 관성, 즉 몸이 지속적으로 잠을 자고 싶어 하는 현상 때문에 잠에 취한 멍한 상태로 일어나게 된다. 따라서 깊은 잠에서 기상하는 것은 피로감을 높이고 각성 상태로 돌아오는 것도 매우 힘들다. 가장 상쾌하게 기상하는 방법은 인체가 각성 상태와 가장 비슷한 상태인 REM 수면 중에 일어나는 것이다.
한편, 수면 단계를 측정하는 방법은 앞서 설명한 생체신호 중 뇌파를 이용하는 방법이 있다. 수면은 총 4단계로 1단계의 알파파, 2단계의 세타파, 그리고 3, 4단계의 감마파가 나타난다. 알파파의 경우 8~13㎐의 주파수를 가지고 진폭은 작다. 세타파와 감마파는 각각 4~7㎐와 3.5㎐ 이하의 매우 느린 파형을 나타내지만, 알파파보다 높은 진폭을 가지는 것이 특징이다. 본 발명에서는 이와 같은 REM 수면 상태에서의 알파파 검출 특성을 이용하고, 이를 스마트 기기와 연동하여 활용함으로써, 최적 기상 시간 도출하는 방법을 제안하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템은, 뇌파 측정 모듈(100), 신호 처리 모듈(200) 및 기상 시간 도출 모듈(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
뇌파 측정 모듈(100)은, 사용자의 뇌파를 측정하는 것으로서, 사용자의 머리에 착용되고 다수의 전극을 포함하여 구성될 수 있다. 신호 처리 모듈(200)은, 뇌파 측정 모듈(100)로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지할 수 있다. 또한, 기상 시간 도출 모듈(300)은, 신호 처리 모듈(200)이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출할 수 있다. 즉, 신호 처리 모듈(200)에서는 뇌파 측정 모듈(100)이 측정한 뇌파의 주파수를 분석하여 8~13㎐의 주파수가 감지되면 알파파가 존재하는 것으로 판단하여 해당 시간 정보(알파파가 감지된 시간 정보)를 기상 시간 도출 모듈(300)에 전달할 수 있다. 또한, 기상 시간 도출 모듈(300)은 알파파 감지 시간 중에서 미리 입력받은 기상 설정 시간과 차이가 적은 시간을 기상 시간으로 도출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 뇌파 측정 모듈(100)은 타이머(110)를 더 포함하여 미리 설정된 시간 동안에만 뇌파를 측정하도록 구현할 수 있다. 즉, 기상 설정 시간 전후의 특정 시간에서만 뇌파 정보가 유용하게 사용될 수 있으므로, 뇌파 측정 시간을 미리 설정하여 해당 시간에서만 뇌파 측정 모듈(100)이 작동하도록 할 수 있다.
또한, 뇌파 측정 모듈(100)과 신호 처리 모듈(200)은 각각 제1 블루투스 모듈(120), 제2 블루투스 모듈(210)을 더 포함하여 상호 근거리 통신하여 뇌파 데이터를 전송할 수 있다.
한편, 신호 처리 모듈(200)은, 측정된 데이터(뇌파 데이터) 및 알파파 감지 시간을 저장하는 저장부(220)와, 측정된 데이터, 뇌파 측정 모듈(100) 및 신호 처리 모듈(200)의 전원 상태와 작동 상태 및 저장부(220)에 저장된 데이터를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 표시하는 표시부(230)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 아침 기상의 경우 대부분 비슷한 시간에 기상하게 되고, 잠자는 습관도 일정하게 유지되는 것이 보통이므로, 일정 기간 동안 뇌파를 측정하고 알파파를 감지하며, 이들의 평균값을 도출하면, 그 이후에는 뇌파 측정 없이도 최적 기상 시간을 예상할 수 있다. 이를 위하여, 측정된 데이터 및 알파파가 감지된 시간을 저장부(220) 일정 기간 동안 저장하여 통계화할 수 있다. 또한, 신호 처리 모듈(200)의 표시부(230)를 통하여 다양한 정보를 시각적으로 확인하도록 구현할 수 있다.
기상 시간 도출 모듈(300)은, 사용자로부터 기상 설정 시간을 입력받는 입력부(310), 및 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서, 신호 처리 모듈(200)이 알파파를 감지한 시간과 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 연산부(320)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 신호 처리 모듈(200) 및 기상 시간 도출 모듈(300)은 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 애플리케이션이 설치된 스마트 기기일 수 있다. 스마트 기기란, 기능이 제한되어 있지 않고 응용 프로그램을 통해 상당 부분 기능을 변경하거나 확장할 수 있는 제품을 가리키는 것으로서, 대표적으로 애플리케이션(소프트웨어)을 다운받아 설치할 수 있는 스마트폰, 아이패드, 태블릿 PC 등이 이에 해당한다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니고, 퍼스널 컴퓨터, 노트북 등과 같이 최적 기상 시간 도출 소프트웨어가 설치되어 신호 처리할 수 있는 것이라면, 본 발명의 신호 처리 모듈(200)의 역할을 할 수 있다. 다만, 사용자 접근성의 측면에서는 휴대성이 좋고 일반인이 필수적으로 휴대하는 스마트폰이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 시스템에서 뇌파 측정 모듈과 신호 처리 모듈을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 뇌파 측정 모듈(100)은 다수의 전극을 포함하여 구성될 수 있고, 제1 블루투스 모듈(120)을 내장하고 있으며, 이는 신호 처리 모듈(200)의 제2 블루투스 모듈(210)과 통신할 수 있다. 또한, 스마트 기기(스마트 폰)는, 신호 처리 모듈(200) 및 기상 시간 도출 모듈(300)의 역할을 동시에 수행할 수 있다. 스마트 기기에는, 신호 처리 및 기상 시간 도출 연산 등이 가능하도록 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 애플리케이션이 설치되어야 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템은, 사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 모듈(100'), 파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 신호 처리 모듈(200'), 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 기상 시간 도출 모듈(300'), 및 기상 시간 도출 모듈이 도출한 기상 시간에 알람을 발하는 알람 모듈(400)을 포함하여 구성될 수 있다. 기상 시간 도출 모듈(300') 및 알람 모듈(400)을 제외하고는 앞서 도 1 내지 도 3과 관련하여 설명한 바와 유사하므로 그 외 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템에서 기상 시간 도출 모듈과 알람 모듈의 구성을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기상 시간 도출 모듈(300')은, 사용자로부터 알람 설정 시간을 입력받는 입력부(310'), 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서, 신호 처리 모듈(200')이 알파파를 감지한 시간과 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 연산부(320') 및 도출한 기상 시간에 알람 모듈(400)에 활성화 신호를 전송하는 알람 모듈 활성화부(330)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 알람 모듈(400)은, 알람 설정 시간 또는 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에도, 기상 시간 도출 모듈(300')로부터 기상 시간이 도출되지 않으면, 제어부(410)를 통하여 알람 설정 시간 또는 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에 자동으로 알람을 발하도록 할 수 있다. 즉, 알람 모듈(400)은, 기상 시간 도출 모듈(300')의 알람 모듈 활성부(330)를 통하여 작동되는 것이 원칙이나, 반드시 일어나야하는 시간까지 알파파가 감지되지 않아 기상 시간이 도출되지 않는 경우에는 알람 모듈(400) 내부의 제어부(410)가 작동하여 알람을 발하도록 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 스마트 기기가 신호 처리 모듈(200)과 기상 시간 도출 모듈(300)의 역할을 동시에 할 수 있고, 스마트 기기로부터 활성화 신호를 전달받으면, 알람 모듈(400)이 작동될 수 있다. 알람 모듈(400)은 자명종, 라디오, 텔레비전, CD 플레이어 또는 MP3 플레이어와 그 스피커, 진동을 부여하는 액추에이터 등 일 수 있다. 또한, 스마트 기기 자체가 알람 또는 진동을 발하여 알람 모듈(400)의 역할도 할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 신호 처리 모듈(200)과 기상 시간 도출 모듈(300)은 PC일 수 있고, PC로부터 알람 활성화 신호를 전송받는 알람 모듈(400)이 스마트 기기일 수도 있다. 실시예에 따라서는, 스마트 기기에 뇌파 측정 기능을 부가하여 뇌파 측정 모듈(100)의 역할도 수행하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 방법은, 뇌파 측정 모듈이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계(S100), 신호 처리 모듈이 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계(S200), 및 기상 시간 도출 모듈이 알파파를 감지한 시간과 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계(S300)를 포함하여 구현될 수 있다. 바람직하게는, 단계 S100 내지 단계 S300은, 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서만 수행될 수 있다. 또한, 단계 S200에서 데이터의 전송은 뇌파 측정 모듈과 신호 처리 모듈이 블루투스 통신하여 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 최적 기상 시간 도출 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단계 S100 이전에, 사용자로부터 기상 설정 시간을 입력받는 단계(S10)를 더 포함할 수 있다. 또한, 단계 S200은, 신호 처리 모듈의 저장부에, 측정된 데이터 및 상기 알파파를 감지한 시간을 저장하는 단계(S210), 및 신호 처리 모듈의 표시부에 측정된 데이터, 상기 뇌파 측정 모듈 및 신호 처리 모듈의 전원 상태와 작동 상태, 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 표시하는 단계(S220)를 더 포함할 수 있다. 단계 S210 및 S220은 반드시 도 9에 그려진 순서에 따르는 것은 아니고, 단계 S200 내에서 어느 시점에서든 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법은, 사용자의 뇌파를 측정하는 단계(S100'), 단계 S100'에서 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계(S200'), 단계 S200'에서 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계(S300'), 및 단계 S300'에서 도출된 기상 시간에 알람을 발하는 단계(S400')를 포함하여 구현될 수 있다. 단계 S400'은, 알람 설정 시간 또는 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에도 기상 시간이 도출되지 않으면, 알람 설정 시간 또는 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에 자동으로 알람을 발할 수 있다. 또한, 단계 S100 이전에 사용자로부터 알람 설정 시간을 입력받는 단계(S10')를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 단계 S200' 내지 단계 S300' 또는 단계 S200' 내지 단계 S400'은, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 애플리케이션이 설치된 스마트 기기에 의하여 수행될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템 및 그 방법의 개략도를 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템 및 그 방법은, 사용자의 수면 중 뇌파를 측정하고 이를 블루투스 신호를 통하여 외부 신호 처리 모듈(AMP, 필터)로 보내면, 신호 처리 모듈은 극도로 미세한 전기신호를 증폭하고 각종 노이즈를 제거하는 증폭기와 필터를 거친 뇌파 신호를 분석할 수 있다. 알파파가 발생할 경우 기상 시간 도출 모듈은 알파파의 신호가 입력되는 시간과 사용자가 설정한 시간을 비교하여 시간 간격이 특정 기준치 이하로 떨어지면 알람을 알람 모듈을 활성화시킬 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 100': 뇌파 측정 모듈 110: 타이머
120: 제1 블루투스 모듈 200. 200': 신호 처리 모듈
210: 제2 블루투스 모듈 220: 저장부
230: 표시부 300, 300': 기상 시간 도출 모듈
310, 310': 입력부 320, 320': 연산부
400: 알람 모듈 410: 제어부
S10: 사용자로부터 기상 설정 시간을 입력받는 단계
S10': 사용자로부터 알람 설정 시간을 입력받는 단계
S100: 뇌파 측정 모듈이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계
S100': 사용자의 뇌파를 측정하는 단계
S200: 신호 처리 모듈이 상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계
S200': 상기 단계 S100'에서 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계
S210: 상기 신호 처리 모듈의 저장부에, 상기 측정된 데이터 및 상기 알파파를 감지한 시간을 저장하는 단계
S220: 상기 신호 처리 모듈의 표시부에, 상기 측정된 데이터, 상기 뇌파 측정 모듈 및 신호 처리 모듈의 전원 상태와 작동 상태, 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 표시하는 단계
S300: 기상 시간 도출 모듈이 상기 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계
S300': 상기 단계 S200'에서 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계
S400: 상기 단계 S300'에서 도출된 기상 시간에 알람을 발하되, 상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에도 상기 기상 시간이 도출되지 않으면 상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에 자동으로 알람을 발하는 단계

Claims (19)

  1. 기상 시간 도출 시스템으로서,
    사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 모듈;
    상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 신호 처리 모듈; 및
    상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 기상 시간 도출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 뇌파 측정 모듈은,
    타이머를 더 포함하여 미리 설정된 시간 동안에만 뇌파를 측정하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 뇌파 측정 모듈 및 상기 신호 처리 모듈은,
    각각 블루투스 모듈을 더 포함하여 상호 근거리 통신하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 처리 모듈은,
    상기 측정된 데이터 및 상기 알파파를 감지한 시간을 저장하는 저장부; 및
    상기 측정된 데이터, 상기 뇌파 측정 모듈 및 신호 처리 모듈의 전원 상태와 작동 상태, 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기상 시간 도출 모듈은,
    상기 사용자로부터 상기 기상 설정 시간을 입력받는 입력부; 및
    상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서, 상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 신호 처리 모듈 및 상기 기상 시간 도출 모듈은,
    생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 애플리케이션이 설치된 스마트 기기인 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 시스템.
  7. 수면 중 기상을 위한 알람 시스템으로서,
    사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파 측정 모듈;
    상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 신호 처리 모듈;
    상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 기상 시간 도출 모듈; 및
    상기 기상 시간 도출 모듈이 도출한 기상 시간에 알람을 발하는 알람 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기상 시간 도출 모듈은,
    상기 사용자로부터 상기 알람 설정 시간을 입력받는 입력부;
    상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서, 상기 신호 처리 모듈이 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 연산부; 및
    상기 도출한 기상 시간에 상기 알람 모듈에 활성화 신호를 전송하는 알람 모듈 활성화부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 알람 모듈은,
    상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에도, 상기 기상 시간 도출 모듈로부터 기상 시간이 도출되지 않으면, 상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에 자동으로 알람을 발하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 뇌파 측정 모듈, 상기 신호 처리 모듈, 상기 기상 시간 도출 모듈 및 상기 알람 모듈 중 적어도 하나 이상은, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 애플리케이션이 설치된 스마트 기기인 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 시스템.
  11. 기상 시간 도출 방법으로서,
    (1) 뇌파 측정 모듈이 사용자의 뇌파를 측정하는 단계;
    (2) 신호 처리 모듈이 상기 뇌파 측정 모듈로부터 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계; 및
    (3) 기상 시간 도출 모듈이 상기 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단계 (1) 내지 상기 단계 (3)은,
    상기 사용자로부터 입력받은 기상 설정 시간을 기준으로 미리 정해진 범위 내에서만 수행되는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 단계 (2)에서 상기 데이터의 전송은,
    상기 뇌파 측정 모듈과 상기 신호 처리 모듈이 블루투스 통신하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 단계 (2)는,
    상기 신호 처리 모듈의 저장부에, 상기 측정된 데이터 및 상기 알파파를 감지한 시간을 저장하는 단계; 및
    상기 신호 처리 모듈의 표시부에, 상기 측정된 데이터, 상기 뇌파 측정 모듈 및 신호 처리 모듈의 전원 상태와 작동 상태, 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 단계 (1) 이전에,
    상기 사용자로부터 기상 설정 시간을 입력받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 시간 도출 방법.
  16. 기상 알람 방법으로서,
    (1) 사용자의 뇌파를 측정하는 단계;
    (2) 상기 단계 (1)에서 측정된 데이터를 전송받아 증폭 및 필터링하고, 알파파 유무를 감지하는 단계;
    (3) 상기 단계 (2)에서 알파파를 감지한 시간과 상기 사용자로부터 입력받은 알람 설정 시간을 비교하여 미리 정해진 시간 이내의 차이를 나타내는 시점을 기상 시간으로 도출하는 단계; 및
    (4) 상기 단계 (3)에서 도출된 기상 시간에 알람을 발하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 단계 (1) 이전에,
    상기 사용자로부터 알람 설정 시간을 입력받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 단계 (4)는,
    상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에도, 상기 기상 시간이 도출되지 않으면, 상기 알람 설정 시간 또는 상기 알람 설정 시간으로부터 미리 정해진 시간이 경과한 후에 자동으로 알람을 발하는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 단계 (2) 내지 단계 (3), 또는 상기 단계 (2) 내지 단계 (4)는,
    생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 애플리케이션이 설치된 스마트 기기에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 생체신호를 통한 수면주기 분석에 따른 기상 알람 방법.
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