KR102140094B1 - Device and method for determining state of sleep - Google Patents

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KR102140094B1
KR102140094B1 KR1020190005544A KR20190005544A KR102140094B1 KR 102140094 B1 KR102140094 B1 KR 102140094B1 KR 1020190005544 A KR1020190005544 A KR 1020190005544A KR 20190005544 A KR20190005544 A KR 20190005544A KR 102140094 B1 KR102140094 B1 KR 102140094B1
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Abstract

수면 상태 판단 장치는, 사전에 수집된 사용자의 정보 및 일정 시간과 날짜 별로 누적된 생채정보를 포함하는 수면 데이터를 이용하여 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축하는 데이터베이스부; 사용자의 신체에 장착된 웨어러블 장치와 통신하고, 사용자의 수면 모드를 확인한 뒤 기 설정된 시간 당 수면 상태에 따라 일정 시간 마다 사용자의 심박수를 웨어러블 장치로부터 수집하는 심박수 수집부; 수집된 심박수를 기 설정된 심박수의 단계에 따라 분류하고, 기 설정된 시간당 수면 상태 별로 심박수의 단계 및 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록하는 심박수 기록부; 및 심박수 기록부에서 기록한 심박수의 단계 및 시간, 데이터베이스부에서 수집한 사용자의 정보를 이용하여 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는 수면상태 도출부;를 포함할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 생채정보를 누적하여 데이터베이스를 구축하여 사용자로부터 일정 시간 동안 심박수가 수집되지 않는 경우, 데이터베이스로부터 수면 데이터를 추출하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있다.The sleep state determination device includes a database unit for constructing a database for determining a user's sleep state using sleep data including pre-collected user information and raw information collected for a predetermined time and date; A heart rate collection unit communicating with a wearable device mounted on the user's body, checking a user's sleep mode, and collecting a user's heart rate from a wearable device every predetermined time according to a predetermined sleep state per hour; A heart rate recorder that classifies the collected heart rate according to a predetermined heart rate step, and records the heart rate step and the time the heart rate step is maintained for each preset hourly sleep state; It may include; and a step and time of the heart rate recorded by the heart rate recording unit, a sleep state deriving unit for determining a sleep state through a rule inference algorithm using information of a user collected from the database unit. Accordingly, when the user's raw information is accumulated to build a database and the heart rate is not collected from the user for a certain period of time, sleep data may be extracted from the database to determine the user's sleep state.

Description

수면 상태 판단 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING STATE OF SLEEP}DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING STATE OF SLEEP}

본 발명은 수면 상태 판단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 심박수 및 수면 상태를 이용하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있는 수면 상태 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sleep state determination apparatus and method, and more particularly, to a sleep state determination apparatus and method that can determine the user's sleep state using the user's heart rate and sleep state.

최근 삶의 질이 향상되고 노령화가 급속히 진행됨에 따라 무병장수에 대한 열망이 커지면서 건강에 대한 관심이 날로 증가하고 있다. 건강을 유지하고 개선시키는 방법에는 운동, 식이요법 등 다양한 방법이 있지만, 하루 중 약 25%의 시간을 할애하는 수면활동을 잘 관리하는 것이 무엇보다 중요하다.Recently, as quality of life has improved and aging has progressed rapidly, interest in health has increased day by day as a desire for disease-free longevity grows. There are various ways to maintain and improve your health, such as exercise and diet, but it is important to manage your sleep activities, which are about 25% of the time.

이러한 이유로 최근에는 수면의 질을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며 수면의 질을 향상시키기 위해선, 수면 상태에 대한 분석이 선행되어야 한다.For this reason, recently, studies to improve the quality of sleep have been actively conducted, and in order to improve the quality of sleep, analysis of the state of sleep must be preceded.

사용자의 수면 상태를 분석하고 이를 자료화하여 체계적으로 관리함으로써 건강한 신체를 유지할 수 있다.By analyzing the user's sleep state and documenting it systematically, it is possible to maintain a healthy body.

수면 상태를 분석하기 위해서는 수면 중 호흡수, 심박수, 움직임(뒤척임)수 및 수면시간 등의 다양한 생체정보를 측정하는 것이 기본이 될 것이다.In order to analyze the state of sleep, it will be basic to measure various biological information such as respiratory rate, heart rate, movement (returning), and sleep time during sleep.

그러나, 호흡수 또는 심박수 등의 생체정보를 측정하기 위해 의료용 장비를 동원하는 것은 번거로울 뿐만 아니라, 생체정보 측정을 위해 신체에 부착해야 하는 등의 불편함이 수반된다.However, it is not only cumbersome to mobilize medical equipment to measure biological information such as respiratory rate or heart rate, but also involves inconvenience such as having to attach to the body for measuring biological information.

이러한 경우, 수면의 질을 향상시키기 위해 생체정보를 측정함으로써 수반되는 번거로움과 불편함으로 인해 오히려 수면의 질을 해치는 결과를 초래할 수도 있다.In this case, by measuring the bio-information to improve the quality of sleep, it may lead to a result of spoiling the quality of sleep due to the inconvenience and inconvenience caused.

한국공개특허 제10-2018-0108664호Korean Patent Publication No. 10-2018-0108664 한국등록특허 제10-1218629호Korean Registered Patent No. 10-1218629 US 9820680 B2US 9820680 B2

본 발명의 일측면은 사용자가 수면을 취하는 동안 웨어러블 장치 등의 디바이스를 통해 사용자의 심박수를 간편하게 측정하여 수면의 상태를 판단하는 수면 상태 판단 장치 및 방법을 제공한다. One aspect of the present invention provides a sleep state determination apparatus and method for determining the state of sleep by easily measuring a user's heart rate through a device such as a wearable device while the user sleeps.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 수면 상태 판단 장치는, 사전에 수집된 사용자의 정보 및 일정 시간과 날짜 별로 누적된 생채정보를 포함하는 수면 데이터를 이용하여 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축하는 데이터베이스부; 상기 사용자의 신체에 장착된 웨어러블 장치와 통신하고, 상기 사용자의 수면 모드를 확인한 뒤 기 설정된 시간 당 수면 상태(Asleep, Awake, Really awake)에 따라 일정 시간 마다 상기 사용자의 심박수를 상기 웨어러블 장치로부터 수집하는 심박수 수집부; 수집된 상기 심박수를 기 설정된 심박수의 단계에 따라 분류하고, 상기 기 설정된 시간당 수면 상태 별로 상기 심박수의 단계 및 상기 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록하는 심박수 기록부; 및 상기 심박수 기록부에서 기록한 상기 심박수의 단계 및 시간, 상기 데이터베이스부에서 수집한 사용자의 정보를 이용하여 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는 수면상태 도출부;를 포함한다.The apparatus for determining a sleep state according to an embodiment of the present invention is to build a database for determining a user's sleep state by using sleep data including previously collected user information and accumulated life information for each time and date Database unit; After communicating with the wearable device mounted on the user's body and checking the user's sleep mode, the user's heart rate is collected from the wearable device every predetermined time according to a predetermined sleep state (Asleep, Awake, Really awake) Heart rate collection unit; A heart rate recorder that classifies the collected heart rate according to a predetermined heart rate step, and records the time of the heart rate and the time the heart rate is maintained for each preset hourly sleep state; And a sleep state derivation unit for determining a sleep state through a rule inference algorithm using information on the stage and time of the heart rate recorded by the heart rate recording unit and the user's information collected by the database unit.

상기 수면상태 도출부는, 상기 심박수 수집부로부터 일정 시간 동안 상기 사용자의 심박수가 수집되지 않은 경우, 구축된 상기 데이터베이스로부터 상기 사용자의 생채정보를 추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.The sleep state derivation unit may determine the user's sleep state by extracting the user's live information from the constructed database when the user's heart rate has not been collected for a period of time from the heart rate collection unit.

상기 수면상태 도출부는, 상기 데이터베이스로부터 추출한 생채정보 중 시간 별로 적어도 하나의 손실된 생채정보가 포함된 날짜가 존재하는 경우, 상기 데이터베이스에 기록된 해당 날짜의 생채정보를 삭제하고, 상기 규칙추론 알고리즘을 통해 훈련된 데이터를 사용하여 데이터베이스에 구축된 데이터 중 가장 유사한 구성의 데이터를 분석한 후 재추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.The sleep state derivation unit, if there is a date including at least one lost raw information for each hour among the raw information extracted from the database, deletes the raw information of the day recorded in the database, and the rule inference algorithm The trained data can be used to analyze the data of the most similar configuration among data built in the database and then re-extract to determine the user's sleep state.

상기 데이터베이스부는, 상기 사용자의 수면 모드가 확인되는 경우, 상기 사용자의 수면 데이터를 수집하고, 수집한 상기 수면 데이터를 해당 수면 데이터와 관련된 수면 데이터 별로 위치(index)를 분리하여 저장할 수 있다.When the user's sleep mode is confirmed, the database unit may collect the user's sleep data and separately store the collected sleep data for each sleep data related to the sleep data.

상기 심박수 기록부는, 상기 수면 상태가 첫 번째(Asleep) 시간, 두 번째(Awake) 시간 또는 세 번째(Really awake) 시간에 따라, 상기 사용자의 심박수를 수집하고, 수집한 상기 사용자의 심박수를 기 설정된 심박수의 범위에 따라 분류하여 상기 심박수의 범위와 시간을 기록할 수 있다.The heart rate recorder collects the heart rate of the user according to the first (Asleep) time, the second (Awake) time, or the third (Really awake) time, and presets the collected heart rate of the user The heart rate range and time can be recorded by classifying according to the heart rate range.

상기 기 설정된 심박수의 범위는, 상기 사용자의 최대 심박수의 일정 비율에 따라 다수 개의 범위로 분류될 수 있다.The preset range of heart rate may be classified into a plurality of ranges according to a predetermined ratio of the maximum heart rate of the user.

본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 상태 판단 방법은, 사전에 수집된 사용자의 정보 및 누적된 생채정보를 포함하는 수면 데이터를 이용하여 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축하고, 상기 사용자의 신체에 장착된 웨어러블 장치와 통신하여 상기 사용자의 수면 모드를 확인한 뒤 기 설정된 시간 당 수면 상태(Asleep, Awake, Really awake)에 따라 일정 시간 마다 상기 사용자의 심박수를 수집하고, 수집된 상기 심박수를 기 설정된 심박수의 범위에 따라 분류하고, 상기 기 설정된 시간당 수면 상태에 따라 상기 심박수의 범위와 상기 심박수의 범위에 해당하는 시간을 기록하고, 기록한 상기 심박수의 범위 및 상기 심박수의 범위에 해당하는 시간과 수집한 상기 사용자의 정보를 이용하여 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정한다.The sleep state determination method according to another embodiment of the present invention is to build a database for determining the user's sleep state using sleep data including previously collected user information and accumulated raw information, and the user's body After confirming the user's sleep mode by communicating with a wearable device mounted on the device, the user's heart rate is collected every predetermined time according to a predetermined sleep state (Asleep, Awake, Really awake), and the collected heart rate is preset. It is classified according to the range of the heart rate, and records the time corresponding to the range of the heart rate and the range of the heart rate according to the preset hourly sleep state, and the collected time and the range of the heart rate recorded. Using the user's information, a sleep state is determined through a rule inference algorithm.

상기 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는 것은, 일정 시간 동안 상기 사용자의 심박수가 수집되지 않은 경우, 구축된 상기 데이터베이스로부터 상기 사용자의 생채정보를 추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.Determining the sleep state through the rule inference algorithm may determine the user's sleep state by extracting the user's live information from the constructed database when the user's heart rate has not been collected for a certain period of time.

상기 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는 것은, 상기 데이터베이스로부터 추출한 생채정보 중 시간 별로 적어도 하나의 손실된 생채정보가 포함된 날짜가 존재하는 경우, 상기 데이터베이스에 기록된 해당 날짜의 생채정보를 삭제하고, 상기 규칙추론 알고리즘을 통해 훈련된 데이터를 사용하여 데이터베이스에 구축된 데이터 중 가장 유사한 구성의 데이터를 분석한 후 재추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.Determining the sleep state through the rule inference algorithm, if there is a date including at least one lost raw information for each hour among the raw information extracted from the database, deletes the raw information of the date recorded in the database Then, using the data trained through the rule inference algorithm, the data having the most similar configuration among data constructed in the database may be analyzed and then re-extracted to determine the user's sleep state.

상기 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축하는 것은, 상기 사용자의 수면 모드가 확인되는 경우, 상기 사용자의 수면 데이터를 수집하고, 수집한 상기 수면 데이터를 해당 데이터와 관련된 데이터 별로 위치(index)를 분리하여 저장할 수 있다.Building a database for determining the user's sleep state, when the user's sleep mode is confirmed, collects the user's sleep data and indexes the collected sleep data for each data related to the data. Can be stored separately.

상기 기 설정된 시간당 수면 상태에 따라 상기 심박수의 범위와 상기 심박수의 범위에 해당하는 시간을 기록하는 것은, 상기 수면 상태가 첫 번째(Asleep) 시간, 두 번째(Awake) 시간 또는 세 번째(Really awake) 시간에 따라, 상기 사용자의 심박수를 수집하고, 수집한 상기 사용자의 심박수를 기 설정된 심박수의 범위에 따라 분류하여 상기 심박수의 범위와 시간을 기록할 수 있다.According to the preset hourly sleep state, recording the time corresponding to the range of the heart rate and the range of the heart rate, the sleep state is the first (Asleep) time, the second (Awake) time or the third (Really awake) Depending on the time, the user's heart rate may be collected, and the collected heart rate of the user may be classified according to a preset range of heart rate to record the range and time of the heart rate.

상기 기 설정된 심박수의 범위는, 상기 사용자의 최대 심박수의 일정 비율에 따라 다수 개의 범위로 분류될 수 있다.The preset range of heart rate may be classified into a plurality of ranges according to a predetermined ratio of the maximum heart rate of the user.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 사용자의 생채정보를 누적하여 데이터베이스를 구축하여 사용자로부터 일정 시간 동안 심박수가 수집되지 않는 경우, 데이터베이스로부터 수면 데이터를 추출하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, when a user builds a database by accumulating live information of a user, and when a heart rate is not collected from the user for a certain time, it is possible to extract sleep data from the database to determine the user's sleep state.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. .

도 1은 본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 상태 판단 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 상태 판단 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 1의 데이터베이스를 구축하기 위한 과정을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 도 1의 심박수의 단계에 해당하는 시간을 기록하는 과정을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명이 제안하는 규칙추론 알고리즘을 통한 규칙추론 훈련 데이터 셋을 생성하는 과정을 구체적으로 도시한 흐름도이다.
1 is a view showing a schematic configuration of a sleep state determination system proposed by the present invention.
2 is a block diagram showing an apparatus for determining a sleep state according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a sleep state determining method according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart specifically illustrating a process for constructing the database of FIG. 1.
5 is a flowchart specifically illustrating a process of recording a time corresponding to the heart rate stage of FIG. 1.
6 is a flowchart specifically illustrating a process of generating a rule reasoning training data set through a rule reasoning algorithm proposed by the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.For a detailed description of the present invention, which will be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of example, specific embodiments in which the invention may be practiced. These examples are described in detail enough to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and properties described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. In addition, it should be understood that the location or placement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions across various aspects.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 발명은 사용자의 수면 데이터를 누적하여 데이터베이스를 구축하여 사용자로부터 일정 시간 동안 심박수가 수집되지 않는 경우, 데이터베이스로부터 수면 데이터를 추출하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있는 수면 상태 판단 장치 및 방법이다.The present invention is an apparatus and method for determining a sleep state capable of determining a user's sleep state by extracting sleep data from a database when a heart rate is not collected from a user by building a database by accumulating the user's sleep data.

도 1은 본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a sleep state determination system proposed by the present invention.

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 시스템(10)은 웨어러블 장치(500) 및 수면 상태 판단 장치(100)를 포함할 수 있다.The sleep state determination system 10 proposed by the present invention may include a wearable device 500 and a sleep state determination device 100.

웨어러블 장치(500)는 사용자의 신체 일부에 착용되거나 부착되는 전자 장치일 수 있다. 웨어러블 장치(500)는 손목시계, 밴드, 안경, 의류, 신발 등의 형대일 수 있고, 사용자의 신체 일부에 부착되어 사용자의 생체정보를 측정하여 수집할 수 있다.The wearable device 500 may be an electronic device worn or attached to a user's body part. The wearable device 500 may be in the form of a watch, band, glasses, clothing, shoes, etc., and may be attached to a user's body part to measure and collect the user's biometric information.

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 시스템(10)의 웨어러블 장치(500)는 손목 밴드 형태로 착용할 수 있는 장치인 Fitbit Charge HR 피트니스 트래커 등의 가속도계, 고도계 및 광학 심박수 센서가 구비된 장치를 의미할 수 있다.The wearable device 500 of the sleep state determination system 10 proposed by the present invention refers to a device equipped with an accelerometer, altimeter, and optical heart rate sensor, such as a Fitbit Charge HR fitness tracker, which is a wearable device in the form of a wristband Can.

여기서, 생체정보는 사용자의 맥박, 체온, 심전도, 혈압, 심박수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 웨어러블 장치(500)는 맥박, 체온, 심전도, 혈압, 심박수 중 적어도 하나 이상의 정보를 수집할 수 있다.Here, the biometric information may include at least one of a user's pulse, body temperature, electrocardiogram, blood pressure, and heart rate. That is, the wearable device 500 may collect at least one information among pulse, body temperature, electrocardiogram, blood pressure, and heart rate.

웨어러블 장치(500)는 생체정보를 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서를 구비할 수 있다. 웨어러블 장치(500)에 구비되는 센서는 웨어러블 장치(500)의 제조 시에 구비되는 센서모듈일 수 있다.The wearable device 500 may include at least one sensor capable of measuring biometric information. The sensor provided in the wearable device 500 may be a sensor module provided in the manufacture of the wearable device 500.

즉, 웨어러블 장치(500)는 웨어러블 장치(500)를 장착한 사용자의 칼로리 및 심박수(분당 비트수) 등의 정보를 수집하여 수면 상태 판단 장치(100)로 제공할 수 있는 장치를 의미할 수 있다.That is, the wearable device 500 may refer to a device capable of collecting information such as calories and heart rate (beats per minute) of a user equipped with the wearable device 500 and providing it to the sleep state determination device 100. .

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 장치(100)는 심박수에 기초한 수면 지표를 이용하여 사용자에게 객관적인 수면 상태를 설명할 수 있으며 사용자의 수면 품질 평가에 사용될 수 있다.The sleep state determination apparatus 100 proposed by the present invention can describe an objective sleep state to a user using a sleep index based on a heart rate, and may be used to evaluate a user's sleep quality.

수면 상태 판단 장치(100)를 웨어러블 장치(500)로부터 제공받은 칼로리 및 심박수 등의 정보를 이용하여 사용자의 수면 모드를 '수면 중', '잠을 깨는 중' 또는 '깨어남' 중 적어도 하나의 모드로 판단할 수 있다.At least one mode of'sleeping','sleeping', or'awakening' of the user's sleep mode using information such as calories and heart rate provided from the wearable device 500 of the sleep state determination device 100 You can judge by.

수면 상태 판단 장치(100)는 사용자가 수면 모드 중 '수면 중'인 경우에 웨어러블 장치(500)로부터 제공 받은 심박수를 이용하여 사용자의 수면 상태를 판단하여 결정할 수 있다.The sleep state determination device 100 may determine a user's sleep state by using the heart rate provided from the wearable device 500 when the user is in the'sleep state' mode.

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 장치(100)는 사용자의 수면 상태를 해석하기 위해 수면의 품질 상태를 '좋음', '보통' 및 '나쁨'의 세 가지 수면 상태로 분류하여 해석할 수 있다.The sleep state determination apparatus 100 proposed by the present invention may classify and analyze the sleep quality state into three sleep states of'good','normal', and'bad' in order to interpret the user's sleep state.

또한, 수면 상태 판단 장치(100)는 심박수의 단계를 최대 심박수의 42%를 초과하는 경우 '상', 최대 심박수의 27~42%인 경우 '중', 최대 심박수의 27% 미만인 경우 '하'로 분류할 수 있다.In addition, the sleep state determination device 100'heart' when the stage of the heart rate exceeds 42% of the maximum heart rate,'middle' when 27 to 42% of the maximum heart rate, and'lower' when the heart rate is less than 27% Can be classified as

이로부터, 수면 상태 판단 장치(100)는 사용자의 전체 수면 시간 중 '중'단계의 심박수가 유지되는 시간의 비율을 이용하여 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.From this, the sleep state determination apparatus 100 may determine the user's sleep state by using a ratio of the time during which the heart rate of the'middle' stage is maintained among the entire sleep time of the user.

본 발명의 일 실시예에 따른 수면 상태 판단 장치(100)는 수면 시간의 비율이 0.9를 초과하는 경우, 사용자의 수면의 품질 상태는 '좋음'으로 결정하고, 0.9~0.6인 경우, 사용자의 수면의 품질 상태는 '보통'으로 결정하고, 0.6 미만인 경우 '나쁨'으로 결정할 수 있다.The sleep state determining apparatus 100 according to an embodiment of the present invention determines that the quality state of the user's sleep is'good' when the ratio of the sleep time exceeds 0.9, and when it is 0.9 to 0.6, the user's sleep The quality status of can be determined as'normal', and when it is less than 0.6, it can be determined as'bad'.

수면 상태 판단 장치(100)는 사용자가 소지하는 장치로써 이동성을 가질 수 있고, 서버(server) 또는 엔진(engine) 형태일 수 있으며, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.The sleep state determination device 100 is a device possessed by a user, and may have mobility, may be in the form of a server or an engine, and may be a device, apparatus, terminal, or UE (user equipment), mobile station (MS), wireless device (wireless device), may be referred to in other terms, such as handheld devices.

또한, 수면 상태 판단 장치(100)는 운영체제(Operation System; OS), 즉 시스템을 기반으로 다양한 소프트웨어를 실행하거나 제작할 수 있다. 상기 운영체제는 소프트웨어가 장치의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS, iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제 및 윈도우 계열, 리눅스 계열, 유닉스 계열, MAC, AIX, HP-UX 등 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.In addition, the sleep state determination apparatus 100 may execute or manufacture various softwares based on an operating system (OS), that is, a system. The operating system is a system program for enabling the software to use the hardware of the device, such as Android OS, iOS, Windows Mobile OS, Sea OS, Symbian OS, BlackBerry OS Mobile computer operating system and Windows, Linux, Unix, It can include any computer operating system such as MAC, AIX, HP-UX.

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 장치(100)는 웨어러블 장치(500)로부터 수집한 정보를 수신할 수 있다. 수면 상태 판단 장치(100)는 웨어러블 장치(500)와 무선 통신을 이용하여 데이터를 수신할 수 있다. 수면 상태 판단 장치(100)와 웨어러블 장치(500)간 수행되는 무선 통신은 근거리 무선 통신일 수 있다.The sleep state determination device 100 proposed by the present invention may receive information collected from the wearable device 500. The sleep state determination device 100 may receive data by using wireless communication with the wearable device 500. The wireless communication performed between the sleep state determining device 100 and the wearable device 500 may be short-range wireless communication.

이를 위해, 수면 상태 판단 장치(100)와 웨어러블 장치 각각에는 근거리 통신 모듈이 구비될 수 있다. 근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈일 수 있다. 근거리 무선 통신 기술은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, Infrared Data Association), UWB(UltraWideband), Zigbee 통신을 포함할 수 있다.To this end, a short-range communication module may be provided in each of the sleep state determination device 100 and the wearable device. The short-range communication module may be a module for short-range communication. The short-range wireless communication technology may include Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), UltraWideband (UWB), and Zigbee communication.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 상태 판단 장치를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing an apparatus for determining a sleep state according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 수면 상태 판단 장치(100)는 데이터베이스부(110), 심박수 수집부(130), 심박수 기록부(150) 및 수면상태 도출부(170)를 포함할 수 있다.The sleep state determination apparatus 100 according to the present embodiment may include a database unit 110, a heart rate collection unit 130, a heart rate recording unit 150, and a sleep state derivation unit 170.

데이터베이스부(110)는 사용자의 정보를 사전에 수집할 수 있고, 일정 시간과 날짜 별로 누적된 생채정보 및 수집한 사용자의 정보를 이용하여 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축할 수 있다.The database unit 110 may collect the user's information in advance, and build a database for determining the user's sleep state by using the collected raw information for each time and date and the collected user's information.

데이터베이스부(110)는 사용자의 수면 모드가 확인되는 경우, 사용자의 수면 데이터를 수집할 수 있고, 수집한 수면 데이터를 해당 데이터와 관련된 데이터 별로 위치(index)를 분리하여 저장할 수 있다.When the user's sleep mode is confirmed, the database unit 110 may collect the user's sleep data, and may separate and store the collected sleep data for each data related to the data.

심박수 수집부(130)는 사용자의 신체에 장착된 웨어러블 장치(500)와 통신할 수 있고, 사용자의 수면 모드를 확인한 뒤 기 설정된 시간 당 수면 상태(Asleep, Awake, Really awake)에 따라 일정 시간 마다 사용자의 심박수를 수집할 수 있다.The heart rate collection unit 130 can communicate with the wearable device 500 mounted on the user's body, and after checking the user's sleep mode, every predetermined time according to a predetermined sleep state (Asleep, Awake, Really awake) The user's heart rate can be collected.

여기서, 시간 당 수면 상태는 사용자가 잠 든 시간에 기초하여 수면 상태가 판단될 수 있으며 '수면 중(Asleep)', '잠을 깨는 중(Awake)' 또는 '깨어남(Really awake)' 중 적어도 하나의 모드로 판단할 수 있다.Here, the sleep state per hour may be determined based on the time the user has been asleep, and at least one of'Asleep','Awake', or'Really awake' You can judge by the mode.

심박수 기록부(150)는 심박수 수집부(130)로부터 수집된 심박수를 기 설정된 심박수의 단계에 따라 분류할 수 있고, 기 설정된 시간당 수면 상태 별로 심박수의 단계 및 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록할 수 있다.The heart rate recording unit 150 may classify the heart rate collected from the heart rate collection unit 130 according to a preset heart rate step, and record the time during which the heart rate step and the heart rate step are maintained for each preset hourly sleep state. have.

다시 말해, 심박수 기록부(150)는 기 설정된 시간당 수면 상태가 첫 번째(Asleep)일 때, 두 번째(Awake)일 때 및 세 번째(Really awake)일 때로 분류하여 기록할 수 있다.In other words, the heart rate recorder 150 may classify and record a predetermined hourly sleep state as the first (Asleep), the second (Awake), and the third (Really awake).

더욱 구체적으로, 심박수 기록부(150)는 기 설정된 시간당 수면 상태가 첫 번째(Asleep)일 때의 심박수의 단계 및 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록할 수 있고, 두 번째(Awake)일 때의 심박수의 단계 및 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록할 수 있고, 세 번째(Really awake)일 때의 심박수의 단계 및 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록할 수 있다.More specifically, the heart rate recorder 150 may record the time of the heart rate and the time that the heart rate phase is maintained when the predetermined hourly sleep state is the first (Asleep), and the heart rate when the second (Awake) The stage and the time that the stage of the heart rate is maintained may be recorded, and the stage of the heart rate and the time during which the stage of the heart rate is maintained may be recorded in the third (Really awake).

여기서, 심박수의 단계는 최대 심박수의 42%를 초과하는 경우 '상', 최대 심박수의 27~42%인 경우 '중', 최대 심박수의 27% 미만인 경우 '하'로 분류할 수 있다.Here, the stage of the heart rate may be classified as'upper' when it exceeds 42% of the maximum heart rate,'middle' when 27 to 42% of the maximum heart rate, and'lower' when it is less than 27% of the maximum heart rate.

예를 들어, 기 설정된 시간당 수면 상태가 첫 번째(Asleep)일 때는 심박수의 단계가 '상'이며 유지된 시간인 5분을 기록할 수 있고, '중'이며 유지된 시간인 18분을 기록할 수 있고, '하'이며 유지된 시간인 0.5분을 기록할 수 있다.For example, when the preset hourly sleep state is the first (Asleep), the stage of the heart rate can be recorded as 5 minutes, which is'up' and maintained, and 18 minutes, which is'middle' and maintained. Can record '0.5', which is'low' and the time that is maintained.

또 다른 예로, 기 설정된 시간당 수면 상태가 두 번째(Awake)일 때는 심박수의 단계가 '상'이며 유지된 시간인 180분을 기록할 수 있고, '중'이며 유지된 시간인 150분을 기록할 수 있고, '하'이며 유지된 시간인 1분을 기록할 수 있다.As another example, when the preset hourly sleep state is the second (Awake), the stage of the heart rate can be recorded as'up' and the sustained time is 180 minutes, and'mid' and the maintained time is 150 minutes. You can record 1 minute, which is'low' and maintained time.

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 장치(100)는 심박수의 단계를 세 가지로 분류하는 것으로 한정지었으나, 이는 실시예에 따른 예시일 뿐, 실제 기준은 보다 다양한 기준으로 설정될 수 있다.The sleep state determination apparatus 100 proposed by the present invention is limited to classifying the stages of the heart rate into three types, but this is only an example according to an embodiment, and the actual criteria may be set to more various criteria.

수면상태 도출부(170)는 심박수 기록부(150)에서 기록한 심박수의 단계 및 시간, 상기 데이터베이스부에서 수집한 사용자의 정보를 이용하여 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정할 수 있다.The sleep state derivation unit 170 may determine a sleep state through a rule reasoning algorithm using the step and time of the heart rate recorded by the heart rate recorder 150 and information of the user collected from the database unit.

본 발명에서 사용하는 규칙추론 알고리즘으로는 PRISM, LEM, AQ 등 다양한 알고리즘(rule induction)이 사용될 수 있으며 빠른 규칙추론 알고리즘 또는 범주화된 데이터만 표현 가능한 규칙추론 알고리즘의 경우, 이를 위해 이산화된 데이터를 사용할 수 있다.As a rule inference algorithm used in the present invention, various algorithms such as PRISM, LEM, and AQ can be used, and in the case of a fast rule inference algorithm or a rule inference algorithm that can express only categorized data, discretized data can be used for this. Can.

이러한 경우, 구분자(delimeter)를 반드시 넣어서 전달해야 하며, 예를 들어 수면 상태가 '나쁨' 일 때 BMI 값이 25와 43 사이인 경우, 데이터를 구분하리 위한 ':' 또는 '..'를 사용하여 표현할 수 있다.In this case, a delimiter must be inserted and delivered. For example, when the sleep condition is'bad' and the BMI value is between 25 and 43, use':' or'..' to classify data. Can be expressed.

즉, BMI 값인 변수를 저장할 때는 "25:43" 또는 "25..43"과 같이 구분자가 있어야 설명 가능한 메시지로 데이터 표현이 가능하며, 전술한 구분자를 통해 수면 데이터를 '25<BMI<43', '흡연 중', '83<심박수<192'와 같이 표현할 수 있다.That is, when storing a variable that is a BMI value, data can be expressed in a descriptive message such as "25:43" or "25..43", and sleep data is '25<BMI<43' through the above-described separator. ,'Smoking', '83<Heart rate<192'.

수면상태 도출부(170)는 심박수 수집부(130)로부터 일정 시간 동안 사용자의 심박수가 수집되지 않은 경우, 데이터베이스부(110)에서 구축된 데이터베이스로부터 사용자의 생채정보를 추출하여 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.The sleep state derivation unit 170 determines the user's sleep state by extracting the user's life information from the database constructed in the database unit 110 when the user's heart rate is not collected from the heart rate collection unit 130 for a predetermined time Can.

수면상태 도출부(170)는 데이터베이스로부터 일정 시간 마다 사용자의 수면 데이터를 추출할 수 있으며, 상시로 수면 데이터를 확인하여 손실된 수면 데이터가 존재하는 경우 데이터베이스에 저장된 해당 날짜의 데이터는 모두 제거할 수 있다.The sleep state derivation unit 170 can extract the user's sleep data from the database every certain time, and by checking the sleep data at all times, if there is any lost sleep data, all the data of the date stored in the database can be removed. have.

한편, 수면상태 도출부(170)는 데이터베이스로부터 추출한 생채정보 중 시간 별로 적어도 하나의 손실된 생채정보가 포함된 날짜가 존재하는 경우, 데이터베이스에 기록된 해당 날짜의 생채정보를 삭제할 수 있고, 손실된 생채정보가 포함되지 않은 날짜의 생채정보를 재추출하여 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.On the other hand, the sleep state derivation unit 170, if there is a date including at least one lost raw information for each hour among the raw information extracted from the database, it is possible to delete the raw information of the date recorded in the database, lost The user's sleep state may be determined by re-extracting raw vegetable information of a date that does not include raw vegetable information.

여기서, 생채정보를 재추출하는 것은 규칙추론 알고리즘을 이용하여 데이터베이스의 손실된 데이터와 가장 유사한 데이터를 검색하고, 가장 유사한 데이터로 검색된 생체정보를 재추출하는 것을 의미할 수 있다.Here, re-extracting the raw vegetable information may mean retrieving the biometric information retrieved with the most similar data and retrieving the data most similar to the lost data in the database using a rule inference algorithm.

본 발명의 수면 상태 판단 장치(100)를 이용하여 실시한 실험의 결과는 아래와 같으며, 실험에 앞서 구축된 데이터베이스에 수집된 정보는 [표 1]과 같다.The results of the experiment conducted using the sleep state determination apparatus 100 of the present invention are as follows, and the information collected in the database built prior to the experiment is shown in [Table 1].

Figure 112019005230341-pat00001
Figure 112019005230341-pat00001

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 장치(100)를 이용한 첫 번째 실험의 조건은, '17.85 < BMI < 25.21', '흡연 중', '61.81 < Normal_Avg_HR < 79.0', '0 < Normal_Awake < 19.0', '1.5 < Normal_Really_Awake < 24.0', '1.5 < High_Asleep < 606.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.5 < High_Really_Awake < 175.5'이었으며 이러한 경우 사용자의 수면 상태는 '나쁨'으로 도출되었다.Conditions of the first experiment using the sleep state determination device 100 proposed by the present invention, '17.85 <BMI <25.21','Smoking', '61.81 <Normal_Avg_HR <79.0', '0 <Normal_Awake <19.0', '1.5 <Normal_Really_Awake <24.0', '1.5 <High_Asleep <606.5', '1.5 <High_Awake <155.0', and '0.5 <High_Really_Awake <175.5'. In this case, the user's sleep state was derived as'bad'.

두 번째 실험의 조건은, '17.85 < BMI < 25.21', '흡연 안함', '0.0 < 보통_Asleep < 324.5', '0 < Normal_Awake < 19.0', '1.5 < Normal_Really_Awake < 24.0', '1.5 <High_Asleep < 606.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.0 < High_Really_Awake < 0.5'이었으며 이러한 경우 또한 사용자의 수면 상태는 '나쁨'으로 도출되었다.The conditions of the second experiment are '17.85 <BMI <25.21','No Smoking', '0.0 <Normal_Asleep <324.5', '0 <Normal_Awake <19.0', '1.5 <Normal_Really_Awake <24.0', '1.5 <High_Asleep <606.5', '1.5 <High_Awake <155.0', and '0.0 <High_Really_Awake <0.5'. In this case, the user's sleep status was also derived as'bad'.

세 번째 실험의 조건은 '25.21 < BMI < 43.42', '흡연중', '83.61 < High_Avg_HR < 192.16', '0 < Normal_Awake < 19.0', '1.0 < Normal_Really_Awake < 0.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.5 < High_Really_Awake < 175.5'이었으며 이러한 경우 또한 사용자의 수면 상태는 '나쁨'으로 도출되었다.The conditions of the third experiment are '25.21 <BMI <43.42','Smoking', '83.61 <High_Avg_HR <192.16', '0 <Normal_Awake <19.0', '1.0 <Normal_Really_Awake <0.5', '1.5 <High_Awake <155.0' , '0.5 <High_Really_Awake <175.5', and in this case, the user's sleep status was also derived as'bad'.

여기서, 사용자의 수면 상태가 '나쁨' 인 경우는 사용자가 수면 중에 뒤척이는 경우에도 발생할 수 있다.Here, when the user's sleep state is'bad', it may also occur when the user turns over during sleep.

수면시간은 사용자가 장착한 웨어러블 장치의 가속도 센서로 측정될 수 있지만, 사용자의 심박수는 사용자가 장착한 웨어러블 장치의 HR sensor로 측정되는데 HR sensor는 피부와 정확히 밀착되어야 사용자의 심박수를 측정할 수 있다.Sleep time can be measured by the acceleration sensor of the wearable device installed by the user, but the user's heart rate is measured by the HR sensor of the wearable device installed by the user, and the HR sensor can measure the user's heart rate only when it is in close contact with the skin. .

이에 따라, 사용자가 뒤척이다 심박수를 측정한 센서값만 존재하지 않는 구간이 간혹 존재할 수 있다. 예를 들어, High_avg_HR이 있으나 normal_avg_HR이 null이면 수면 상태 판단 장치(100)에 에러가 발생할 수 있다.Accordingly, there may be a section in which only the sensor value for which the user measures the heart rate is not present. For example, if High_avg_HR is present but normal_avg_HR is null, an error may occur in the sleep state determination device 100.

이러한 경우, 본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 장치(100)는 규칙추론 알고리즘으로 훈련된 데이터를 사용하여 데이터베이스의 수면 데이터 중 가장 유사한 구성의 데이터를 분석 후 사용자의 상태를 분류하는 것이 가능하다.In this case, the sleep state determination apparatus 100 proposed by the present invention can classify a user's state after analyzing data having the most similar configuration among sleep data in a database using data trained with a rule inference algorithm.

네 번째 실험의 조건은 '23.0 < 연령 < 36.5', '음주:YES, '61.81 < Normal_Avg_HR < 79.0', '70.73 < High_Avg_HR < 83.61', '324.5 < Normal_Asleep < 840.5', '19.0 < Normal_Awake < 109.0', '0.0 < Normal_Really_Awake < 1.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.0 < High_Really_Awake < 0.5'이었으며 이러한 경우 사용자의 수면 상태는 '정상'으로 도출되었다.The conditions of the fourth experiment are '23.0 <age <36.5','drink:YES, '61.81 <Normal_Avg_HR <79.0', '70.73 <High_Avg_HR <83.61', '324.5 <Normal_Asleep <840.5', '19.0 <Normal_Awake <109.0' , '0.0 <Normal_Really_Awake <1.5', '1.5 <High_Awake <155.0', and '0.0 <High_Really_Awake <0.5'. In this case, the user's sleep state was derived as'normal'.

다섯 번째 실험의 조건은 '23.0 < 연령 < 36.5', '17.85 < BMI < 25.21', '음주: YES', '흡연중', '83.61 < High_Avg_HR < 192.16', '0.0 < Normal_Asleep < 324.5', '1.5 < High_Asleep < 606.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.0 < High_Really_Awake < 0.5' 이었으며 이러한 경우 또한 사용자의 수면 상태는 '정상'으로 도출되었다.The conditions of the fifth experiment are '23.0 <age <36.5', '17.85 <BMI <25.21','drink: YES','smoking', '83.61 <High_Avg_HR <192.16', '0.0 <Normal_Asleep <324.5', ' 1.5 <High_Asleep <606.5', '1.5 <High_Awake <155.0', and '0.0 <High_Really_Awake <0.5'. In this case, the user's sleep state was also derived as'normal'.

여섯 번째 실험의 조건은 '0 < 연령 < 36.5', '25.21 < BMI < 43.43', '음주:YES', '흡연중', '70.73 < High_Avg_HR < 83.61', '324.5 < Normal_Asleep < 840.5', '0.0 < Normal_Really_Awake < 1.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.5 < High_Really_Awake < 175.5' 이었으며 이러한 경우 또한 사용자의 수면 상태는 '정상'으로 도출되었다.The conditions for the sixth experiment are '0 <age <36.5', '25.21 <BMI <43.43','drink:YES','during smoking', '70.73 <High_Avg_HR <83.61', '324.5 <Normal_Asleep <840.5', ' 0.0 <Normal_Really_Awake <1.5', '1.5 <High_Awake <155.0', and '0.5 <High_Really_Awake <175.5'. In this case, the user's sleep status was also derived as'normal'.

일곱 번째 실험의 조건은 '36.5 < 연령 55.0', '17.85 < BMI < 25.21', '0.0 < Normal_Asleep < 324.5', '0 < Normal_Awake < 19.0', '1.5 < High_Asleep < 606.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.0 < High_Realy_Awake < 0.5' ThEN Sleep Quality 이었으며 이러한 경우 사용자의 수면 상태는 '좋음'으로 도출되었다.The conditions of the seventh experiment are '36.5 <age 55.0', '17.85 <BMI <25.21', '0.0 <Normal_Asleep <324.5', '0 <Normal_Awake <19.0', '1.5 <High_Asleep <606.5', '1.5 <High_Awake < 155.0', '0.0 <High_Realy_Awake <0.5' ThEN Sleep Quality, and in this case, the user's sleep status was derived as'good'.

여덟 번째 실험의 조건은 '23.0 < 연령 < 36.5', '25.21 < BMI < 43.43', '흡연중', '324.5 < Normal_Asleep < 840.5', '0 < Normal_Realy_Awake < 1.5', '1.5 < High_Awake < 155.0', '0.0 < High_Really_Awake < 0.5' 이었으며 이러한 경우 또한 사용자의 수면 상태는 '좋음'으로 도출되었다.The conditions for the eighth experiment were '23.0 <age <36.5', '25.21 <BMI <43.43','during smoking', '324.5 <Normal_Asleep <840.5', '0 <Normal_Realy_Awake <1.5', '1.5 <High_Awake <155.0' , '0.0 <High_Really_Awake <0.5', and in this case, the user's sleep state was also derived as'good'.

아홉 번째 실험의 조건은 '흡연: NO', '49.42 < Normal_Avg_HR < 61.81', '0 < Normal_Awake < 0.5', '324.5 < Normal_Asleep < 840.5', '19.0 < Normal_Awake < 109.0', '0 < Normal_Really_Awake < 1.5' 이었으며 이러한 경우 또한 사용자의 수면 상태는 '좋음'으로 도출되었다.The conditions of the ninth experiment are'Smoking: NO', '49.42 <Normal_Avg_HR <61.81', '0 <Normal_Awake <0.5', '324.5 <Normal_Asleep <840.5', '19.0 <Normal_Awake <109.0', '0 <Normal_Really_Awake <1.5 In this case, the user's sleep status was also drawn as'good'.

이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 수면 상태 판단 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a sleep state determination method will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 상태 판단 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart schematically illustrating a sleep state determining method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 수면 상태 판단 방법은 먼저 사용자의 정보 및 생채정보를 이용하여 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축할 수 있다(S1100).The sleep state determination method according to an embodiment of the present invention may first construct a database for determining the sleep state of the user using the user's information and raw information (S1100).

사용자의 웨어러블 장치(500) 등의 디바이스와 통신하여 수면 모드를 확인할 수 있고, 수면 모드가 확인되면 시간 당 수면 상태에 따라 사용자의 심박수를 수집할 수 있다(S1300).The user can check the sleep mode by communicating with a device such as the wearable device 500, and when the sleep mode is confirmed, the user's heart rate may be collected according to the sleep state per hour (S1300).

여기서, 웨어러블 장치(500)는 웨어러블 장치(500)를 장착한 사용자의 칼로리 및 심박수(분당 비트수) 등의 생채정보를 수집하여 수면 상태 판단 장치(100)로 제공할 수 있는 장치를 의미할 수 있다.Here, the wearable device 500 may mean a device capable of collecting raw information such as calories and heart rate (beats per minute) of a user who wears the wearable device 500 and providing it to the sleep state determination device 100. have.

사용자가 장착한 웨어러블 장치(500)로부터 수집된 심박수를 기 설정된 심박수의 단계에 따라 분류할 수 있고(S1500), 기 설정된 시간당 수면 상태(Asleep, Awake, Really awake)에 따라 심박수의 단계와 심박수의 단계에 해당하는 시간을 기록할 수 있다(S1700).The heart rate collected from the wearable device 500 installed by the user may be classified according to a predetermined heart rate level (S1500), and the heart rate level and heart rate may be set according to a predetermined hourly sleep state (Asleep, Awake, Really awake). The time corresponding to the step may be recorded (S1700).

여기서, 심박수의 단계를 최대 심박수의 42%를 초과하는 경우 '상', 최대 심박수의 27~42%인 경우 '중', 최대 심박수의 27% 미만인 경우 '하'의 세 가지 단계로 분류할 수 있다.Here, the stages of the heart rate can be classified into three stages of'upper' if it exceeds 42% of the maximum heart rate,'middle' if it is 27 to 42% of the maximum heart rate, and'lower' if it is less than 27% of the maximum heart rate. have.

여기서, 수면 상태 판단 장치(100)는 시간당 수면 상태에 따라 심박수의 단계와 심박수의 단계에 해당하는 시간을 기록할 수 있으나, 사용자가 수면 모드 중 '수면 중'인 경우에 웨어러블 장치(500)로부터 제공 받은 심박수를 이용하여 사용자의 수면 상태를 판단하여 결정할 수 있다.Here, the sleep state determination device 100 may record the time corresponding to the stage of the heart rate and the stage of the heart rate according to the sleep state per hour, but from the wearable device 500 when the user is'sleeping' in the sleep mode The user's sleep state may be determined using the provided heart rate.

다시 말해, 사용자가 '잠을 깨는 중' 또는 '깨어남' 중 적어도 하나의 모드인 경우 수집되는 심박수의 단계와 심박수의 단계에 해당하는 시간은 사용자의 수면 상태를 판단하기 위해 사용되지 않는 것을 의미할 수 있다.In other words, if the user is in at least one of'wakeing up' or'waking up' mode, the stage of heart rate collected and the time corresponding to the stage of heart rate means that it is not used to determine the user's sleep state Can.

심박수의 단계 및 심박수의 단계에 해당하는 시간, 데이터베이스에 기록된 사용자의 정보를 이용하여 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정할 수 있다(S1900).The sleep state may be determined through a rule reasoning algorithm using information on the stage of the heart rate, the time corresponding to the stage of the heart rate, and the user's information recorded in the database (S1900).

즉, 수면 상태 판단 장치(100)는 사용자의 수면 상태를 해석하기 위해 수면의 품질 상태를 '좋음', '보통' 및 '나쁨'의 세 가지 수면 상태로 분류하여 해석할 수 있다.That is, the sleep state determination device 100 may classify and analyze the sleep quality state into three sleep states of'good','normal', and'bad' in order to interpret the user's sleep state.

더욱 구체적으로, 수면 상태 판단 장치(100)는 사용자의 전체 수면 시간 중 '중'단계의 심박수가 유지되는 시간의 비율을 이용하여 사용자의 수면 상태를 결정할 수 있다.More specifically, the sleep state determination apparatus 100 may determine the sleep state of the user by using a ratio of the time during which the heart rate of the'middle' phase is maintained among the entire sleep time of the user.

수면 상태 판단 장치(100)는 수면 시간의 비율이 0.9를 초과하는 경우, 사용자의 수면의 품질 상태는 '좋음'으로 결정하고, 0.9~0.6인 경우, 사용자의 수면의 품질 상태는 '보통'으로 결정하고, 0.6 미만인 경우 '나쁨'으로 결정할 수 있다.When the ratio of the sleep time exceeds 0.9, the sleep state determination device 100 determines that the quality state of the user's sleep is'good', and when 0.9 to 0.6, the quality state of the user's sleep is'normal' If it is less than 0.6, it can be determined as'bad'.

도 4는 도 1의 데이터베이스를 구축하기 위한 과정을 구체적으로 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart specifically illustrating a process for constructing the database of FIG. 1.

사용자가 장착한 웨어러블 장치(500)로부터 사용자의 수면 모드가 확인되는 경우(S1010), 사용자의 수면 데이터를 수집할 수 있고, 수집한 수면 데이터를 이용하여 데이터베이스를 구축할 수 있다(S1050).When the user's sleep mode is confirmed from the user's wearable device 500 (S1010), the user's sleep data may be collected and a database may be constructed using the collected sleep data (S1050).

여기서, 수면 데이터는 사전에 수집된 사용자의 정보, 일정 시간과 날짜 별로 누적된 생채정보 및 실시간으로 수집되는 생채정보를 포함할 수 있고, 생채정보는 사용자의 맥박, 체온, 심전도, 혈압 심박수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Here, the sleep data may include the user's information collected in advance, the collected raw information for each time and date, and the collected raw information in real time, and the raw information includes at least one of the user's pulse, body temperature, electrocardiogram, and blood pressure heart rate. It can contain one.

수면 상태 판단 장치(100)는 수집된 사용자의 정보 및 생채정보를 포함하는 수면 데이터를 해당 데이터와 관련된 데이터 별로 위치를 분리하여 저장할 수 있다(S1090).The sleep state determination device 100 may store and store the sleep data including the collected user information and raw information for each data related to the corresponding data (S1090).

도 5는 도 1의 심박수의 단계에 해당하는 시간을 기록하는 과정을 구체적으로 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart specifically illustrating a process of recording a time corresponding to the heart rate stage of FIG. 1.

기 설정된 시간당 수면 상태의 시간에 따라, 사용자의 심박수를 수집할 수 있고(S1530), 수집한 사용자의 심박수를 기 설정된 심박수의 단계에 따라 분류하여 심박수의 단계와 해당 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록할 수 있다(S1570).The user's heart rate may be collected according to a predetermined hourly sleep state time (S1530), and the collected heart rate of the user may be classified according to the preset heart rate step to determine a time for the heart rate step and the corresponding heart rate step to be maintained. It can be recorded (S1570).

도 1 내지 5에서는 수면의 품질 상태를 세 가지 수면 상태로 분류하는 것으로 한정지었으나, 이는 실시예에 따른 예시일 뿐, 실제 기준은 보다 다양한 기준으로 설정될 수 있다.In FIGS. 1 to 5, the quality state of sleep is limited to classifying into three sleep states, but this is only an example according to an embodiment, and the actual standard may be set to more various standards.

도 6은 본 발명이 제안하는 규칙추론 알고리즘을 통한 규칙추론 훈련 데이터 셋을 생성하는 과정을 구체적으로 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart specifically illustrating a process of generating a rule reasoning training data set through a rule reasoning algorithm proposed by the present invention.

도 6을 참조하여, 도 2의 규칙추론 알고리즘으로 훈련된 데이터인 훈련 데이터 셋을 생성하는 과정을 설명하기로 한다.Referring to FIG. 6, a process of generating a training data set that is data trained by the rule inference algorithm of FIG. 2 will be described.

본 발명이 제안하는 수면 상태 판단 장치(100)는 사용자 정보, 수면시간, 심박수 단계 및 시간, 시간당 수면 상태를 결합하여 규칙추론 알고리즘을 이용하여 훈련된 데이터를 생성할 수 있다.The sleep state determination apparatus 100 proposed by the present invention may generate trained data using a rule reasoning algorithm by combining user information, sleep time, heart rate step and time, and hourly sleep state.

이를 통해 수면 상태 판단 장치(100)는 데이터베이스로부터 추출한 사용자의 수면 데이터가 손실된 경우, 손실된 수면 데이터의 규칙의 범위와 유사한 데이터를 분석하여 탐색할 수 있다.전술한 바와 같이, 본 발명은 사용자의 생채정보를 누적하여 데이터베이스를 구축하여 사용자로부터 일정 시간 동안 심박수가 수집되지 않는 경우, 데이터베이스로부터 수면 데이터를 추출하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있다.Through this, when the sleep data of the user extracted from the database is lost, the sleep state determination apparatus 100 may analyze and search data similar to the rule of the lost sleep data. As described above, the present invention provides the user If the heart rate is not collected from the user for a certain period of time by constructing a database by accumulating raw vegetable information of the user, sleep data may be extracted from the database to determine the user's sleep state.

이와 같은, 수면 상태 판단 장치는 어플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.Such a sleep state determination apparatus may be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components to be recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The program instructions recorded on the computer-readable recording medium are specially designed and configured for the present invention, and may be known and available to those skilled in the computer software field.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD 와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. media), and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include not only machine language codes produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to embodiments, those skilled in the art understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Will be able to.

10: 수면 상태 판단 시스템
100: 수면 상태 판단 장치
110: 데이터베이스부
130: 심박수 수집부
150: 심박수 기록부
170: 수면상태 도출부
500: 웨어러블 장치
10: sleep state determination system
100: sleep state determination device
110: database unit
130: heart rate collection unit
150: heart rate recorder
170: sleep state deriving unit
500: wearable device

Claims (12)

사전에 수집된 사용자의 정보 및 일정 시간과 날짜 별로 누적된 생체정보를 포함하는 수면 데이터를 이용하여 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축하는 데이터베이스부;
상기 사용자의 신체에 장착된 웨어러블 장치와 통신하고, 상기 사용자의 수면 모드를 확인한 뒤 기 설정된 시간 당 수면 상태(Asleep, Awake, Really awake)에 따라 일정 시간 마다 상기 사용자의 심박수를 상기 웨어러블 장치로부터 수집하는 심박수 수집부;
수집된 상기 심박수를 기 설정된 심박수의 단계에 따라 분류하고, 상기 기 설정된 시간당 수면 상태 별로 상기 심박수의 단계 및 상기 심박수의 단계가 유지되는 시간을 기록하는 심박수 기록부; 및
상기 심박수 기록부에서 기록한 상기 심박수의 단계 및 시간, 상기 데이터베이스부에서 수집한 사용자의 정보를 이용하여 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는 수면상태 도출부;를 포함하는, 수면 상태 판단 장치.
A database unit for constructing a database for determining a user's sleep state using sleep data including previously collected user information and biometric information accumulated for a predetermined time and date;
After communicating with a wearable device mounted on the user's body and checking the user's sleep mode, the user's heart rate is collected from the wearable device every predetermined time according to a predetermined sleep state (Asleep, Awake, Really awake) Heart rate collection unit;
A heart rate recorder that classifies the collected heart rate according to a predetermined heart rate step, and records the time of the heart rate step and the time the heart rate step is maintained for each preset hourly sleep state; And
Including the sleep state derivation unit for determining the sleep state through the rule reasoning algorithm using the information of the user and the step and time of the heart rate recorded in the heart rate recording unit, collected from the database unit.
제 1 항에 있어서,
상기 수면상태 도출부는,
상기 심박수 수집부로부터 일정 시간 동안 상기 사용자의 심박수가 수집되지 않은 경우, 구축된 상기 데이터베이스로부터 상기 사용자의 생체정보를 추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정하는, 수면 상태 판단 장치.
According to claim 1,
The sleep state deriving unit,
When the user's heart rate is not collected from the heart rate collection unit for a predetermined period of time, the user's sleep state is determined by extracting the user's biometric information from the constructed database.
제 2 항에 있어서,
상기 수면상태 도출부는,
상기 데이터베이스로부터 추출한 생체정보 중 시간 별로 적어도 하나의 손실된 생체정보가 포함된 날짜가 존재하는 경우, 상기 데이터베이스에 기록된 해당 날짜의 생체정보를 삭제하고,
상기 규칙추론 알고리즘을 통해 훈련된 데이터를 사용하여 데이터베이스에 구축된 데이터 중 가장 유사한 구성의 데이터를 분석한 후 재추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정하는, 수면 상태 판단 장치.
According to claim 2,
The sleep state deriving unit,
If there is a date including at least one lost biometric information for each hour among the biometric information extracted from the database, the biometric information of the corresponding date recorded in the database is deleted,
A device for determining the sleep state of the user by analyzing the data having the most similar configuration among the data constructed in the database using the data trained through the rule inference algorithm and re-extracting it.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터베이스부는,
상기 사용자의 수면 모드가 확인되는 경우, 상기 사용자의 수면 데이터를 수집하고,
수집한 상기 수면 데이터를 해당 수면 데이터와 관련된 수면 데이터 별로 위치(index)를 분리하여 저장하는, 수면 상태 판단 장치.
According to claim 1,
The database unit,
If the user's sleep mode is confirmed, collect the user's sleep data,
The sleep state determination device for storing and storing the collected sleep data for each sleep data related to the sleep data.
제 1 항에 있어서,
상기 심박수 기록부는,
상기 수면 상태가 첫 번째(Asleep) 시간, 두 번째(Awake) 시간 또는 세 번째(Really awake) 시간에 따라, 상기 사용자의 심박수를 수집하고,
수집한 상기 사용자의 심박수를 기 설정된 심박수의 범위에 따라 분류하여 상기 심박수의 범위와 시간을 기록하는, 수면 상태 판단 장치.
According to claim 1,
The heart rate recording unit,
When the sleep state is the first (Asleep) time, the second (Awake) time or the third (Really awake) time, the user's heart rate is collected,
A device for determining a sleep state by classifying the collected heart rate according to a preset range of heart rate and recording the range and time of the heart rate.
제 5 항에 있어서,
상기 기 설정된 심박수의 범위는,
상기 사용자의 최대 심박수의 일정 비율에 따라 다수 개의 범위로 분류되는, 수면 상태 판단 장치.
The method of claim 5,
The preset range of heart rate,
The apparatus for determining a sleep state, which is classified into a plurality of ranges according to a predetermined ratio of the maximum heart rate of the user.
사전에 수집된 사용자의 정보 및 누적된 생체정보를 포함하는 수면 데이터를 이용하여 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축하고,
상기 사용자의 신체에 장착된 웨어러블 장치와 통신하여 상기 사용자의 수면 모드를 확인한 뒤 기 설정된 시간 당 수면 상태(Asleep, Awake, Really awake)에 따라 일정 시간 마다 상기 사용자의 심박수를 수집하고,
수집된 상기 심박수를 기 설정된 심박수의 범위에 따라 분류하고,
상기 기 설정된 시간당 수면 상태에 따라 상기 심박수의 범위와 상기 심박수의 범위에 해당하는 시간을 기록하고,
기록한 상기 심박수의 범위 및 상기 심박수의 범위에 해당하는 시간과 수집한 상기 사용자의 정보를 이용하여 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는, 수면 상태 판단 방법.
Establish a database for determining the user's sleep state by using sleep data including previously collected user information and accumulated biometric information,
After communicating with the wearable device mounted on the user's body to check the user's sleep mode, the user's heart rate is collected every predetermined time according to a predetermined sleep state (Asleep, Awake, Really awake),
The collected heart rate is classified according to a preset range of heart rate,
Record the heart rate range and the time corresponding to the heart rate range according to the preset hourly sleep state,
A sleep state determination method for determining a sleep state through a rule reasoning algorithm using the recorded range of the heart rate and the time corresponding to the range of the heart rate and the collected information of the user.
제 7 항에 있어서,
상기 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는 것은,
일정 시간 동안 상기 사용자의 심박수가 수집되지 않은 경우, 구축된 상기 데이터베이스로부터 상기 사용자의 생체정보를 추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정하는, 수면 상태 판단 방법.
The method of claim 7,
Determining the sleep state through the rule inference algorithm,
If the user's heart rate has not been collected for a period of time, the user's sleep state is determined by extracting the user's biometric information from the constructed database.
제 8 항에 있어서,
상기 규칙추론 알고리즘을 통해 수면 상태를 결정하는 것은,
상기 데이터베이스로부터 추출한 생체정보 중 시간 별로 적어도 하나의 손실된 생체정보가 포함된 날짜가 존재하는 경우, 상기 데이터베이스에 기록된 해당 날짜의 생체정보를 삭제하고,
상기 규칙추론 알고리즘을 통해 훈련된 데이터를 사용하여 데이터베이스에 구축된 데이터 중 가장 유사한 구성의 데이터를 분석한 후 재추출하여 상기 사용자의 수면 상태를 결정하는, 수면 상태 판단 방법.
The method of claim 8,
Determining the sleep state through the rule inference algorithm,
If there is a date including at least one lost biometric information for each hour among the biometric information extracted from the database, the biometric information of the corresponding date recorded in the database is deleted,
A method for determining the sleep state of the user by analyzing the data having the most similar configuration among the data constructed in the database using the data trained through the rule inference algorithm and re-extracting it.
제 7 항에 있어서,
상기 사용자의 수면 상태 판단을 위한 데이터베이스를 구축하는 것은,
상기 사용자의 수면 모드가 확인되는 경우, 상기 사용자의 수면 데이터를 수집하고,
수집한 상기 수면 데이터를 해당 데이터와 관련된 데이터 별로 위치(index)를 분리하여 저장하는, 수면 상태 판단 방법.
The method of claim 7,
Building a database for determining the user's sleep state,
If the user's sleep mode is confirmed, collect the user's sleep data,
A method of determining sleep state by separately storing and collecting the collected sleep data for each data related to the data.
제 7 항에 있어서,
상기 기 설정된 시간당 수면 상태에 따라 상기 심박수의 범위와 상기 심박수의 범위에 해당하는 시간을 기록하는 것은,
상기 수면 상태가 첫 번째(Asleep) 시간, 두 번째(Awake) 시간 또는 세 번째(Really awake) 시간에 따라, 상기 사용자의 심박수를 수집하고,
수집한 상기 사용자의 심박수를 기 설정된 심박수의 범위에 따라 분류하여 상기 심박수의 범위와 시간을 기록하는, 수면 상태 판단 방법.
The method of claim 7,
Recording the time corresponding to the range of the heart rate and the range of the heart rate according to the preset hourly sleep state,
When the sleep state is the first (Asleep) time, the second (Awake) time or the third (Really awake) time, the user's heart rate is collected,
A method of determining a sleep state by classifying the collected heart rate according to a preset range of heart rate and recording the range and time of the heart rate.
제 11 항에 있어서,
상기 기 설정된 심박수의 범위는,
상기 사용자의 최대 심박수의 일정 비율에 따라 다수 개의 범위로 분류되는, 수면 상태 판단 방법.
The method of claim 11,
The preset range of heart rate,
A method for determining a sleep state, which is classified into a plurality of ranges according to a certain percentage of the maximum heart rate of the user.
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