KR102403257B1 - 홈 디바이스 제어 장치 및 동작 방법 - Google Patents

홈 디바이스 제어 장치 및 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홈 디바이스 제어 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 생체 정보를 이용해 홈 디바이스를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스를 제어하는 제어 장치의 동작 방법은 사용자의 수면 시간 정보 또는 사용자의 기본 정보에 기초하여 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴을 결정하는 단계, 사용자의 생체 정보에 기초하여 용자의 수면 상태를 분석하는 단계, 상기 기준 수면 패턴과 수면 상태를 비교하는 단계, 기준 수면 패턴과 수면 상태가 다른 경우, 수면 환경 조건을 결정하는 단계; 그리고 결정된 수면 환경 조건을 기반으로 홈 디바이스를 제어하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자의 수면의 질을 개선할 수 있는 홈 디바이스 제어 장치 및 동작 방법을 제공할 수 있다.

Description

홈 디바이스 제어 장치 및 동작 방법{APPARATUS FOR CONTROLLIG HOME DEVICE AND OPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 홈 디바이스 제어 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 생체 정보를 이용해 홈 디바이스를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
사물인터넷(IoT; Internet of Things) 기술의 발전에 따라 유무선 통신망에 연결되어 원격으로 제어되는 전자기기들이 많아 지고 있다. 특히, 건물 내부에 구비되는 전자기기들은 사용의 편의성 및 건물의 안전성 확보를 위해 무선 통신망에 연결되어 원격으로 제어될 수 있다. 이러한 IoT 기술이 결합된 전자기기들은 사람에 의해 수동으로 제어될 수 있을 뿐만 아니라 각종 센서를 이용하여 수집된 정보에 기초해 자동으로 제어될 수 있다.
IoT 기술이 결합된 홈 디바이스(Home Device)들은 유선 또는 무선 네트워크로 연결되어 통신을 수행함으로써 홈 네트워크 시스템을 구성한다. 홈 디바이스들은 홈 게이트웨이(Home Gateway)를 통해 제어될 수 있으며, 홈 게이트웨이는 사용자 단말 또는 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여 홈 디바이스들을 제어할 수 있다.
홈 디바이스는 집 안의 환경을 변화시키는 역할을 수행할 수 있으며, 에어컨, 조명 등은 사용자의 수면 환경을 쾌적하게 조성하기 위해 사용될 수 있다. 사용자가에어컨, 조명 등의 홈 디바이스의 동작 조건을 미리 설정한 후 수면을 취하는 경우, 홈 디바이스는 수면을 취하고 있는 사용자의 상태에 대한 고려 없이 동작을 수행하게 된다. 이에 따라, 수면 중 사용자의 생체 신호를 감지하여 홈 디바이스의 동작을 제어하는 기술이 개발되고 있다.
본 발명은 상술된 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 사용자의 수면의 질을 향상시키기 위한 홈 디바이스 제어 장치 및 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스를 제어하는 제어 장치의 동작 방법은 사용자의 수면 시간 정보 또는 상기 사용자의 기본 정보에 기초하여 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴을 결정하는 단계, 상기 사용자의 생체 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면 상태를 분석하는 단계, 상기 기준 수면 패턴과 상기 수면 상태를 비교하는 단계, 상기 기준 수면 패턴과 상기 수면 상태가 다른 경우, 수면 환경 조건을 결정하는 단계; 그리고 상기 결정된 수면 환경 조건을 기반으로 상기 홈 디바이스를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치는 복수의 수면 패턴들을 저장하는 메모리, 그리고 사용자의 생체 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면 상태를 분석하고, 상기 사용자의 상기 수면 상태를 상기 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴과 비교하여 홈 디바이스를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 사용자의 수면 시간 정보 또는 상기 사용자의 기본 정보에 기초하여 상기 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴을 결정하고, 상기 기준 수면 패턴과 상기 사용자의 상기 수면 상태가 다른 경우, 수면 환경 조건을 결정하여 상기 결정된 수면 환경 조건을 기반으로 홈 디바이스를 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치는 사용자의 생체 정보를 감지하는 감지하는 센서, 복수의 수면 패턴들을 저장하는 메모리, 그리고 사용자의 생체 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면 상태를 분석하고, 상기 분석된 수면 상태를 상기 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴과 비교하여 홈 디바이스를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 사용자의 수면 시간 정보 또는 상기 사용자의 기본 정보에 기초하여 상기 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴을 결정하고, 상기 기준 수면 패턴과 상기 사용자의 상기 수면 상태가 다른 경우, 수면 환경 조건을 결정하여 상기 결정된 수면 환경 조건을 기반으로 홈 디바이스를 제어한다.
본 발명의 실시 예에 따른 제어 시스템은 사용자의 생체 정보를 감지하는 센서를 포함하는 웨어러블 기기, 수면 환경 조건을 변화시키는 홈 디바이스, 상기 생체 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면 상태를 분석하고, 상기 사용자의 상기 수면 상태를 기준 수면 패턴과 비교하여 상기 홈 디바이스에 대한 제어 명령을 생성하는 모바일 기기, 그리고 상기 제어 명령을 수신하여 상기 홈 디바이스를 제어하는 홈 게이트웨이를 포함하고, 상기 모바일 기기는 상기 사용자의 수면 시간 정보 또는 상기 사용자의 기본 정보에 기초하여 복수의 수면 패턴들 중 상기 기준 수면 패턴을 결정한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자의 수면의 질을 개선할 수 있는 홈 디바이스 제어 장치 및 동작 방법을 제공할 수 있다. 따라서, 사용자에게 최적의 수면 환경을 제공할 수 있는 홈 디바이스 제어 장치 및 동작 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 시스템을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2의 홈 디바이스 제어 시스템의 예시를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예 따른 홈 디바이스 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기준 수면 패턴 결정 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수면 패턴의 예시 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수면 패턴 생성에 대한 예시 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기준 수면 패턴을 결정하는 예시 도면이다.
도 9는 도 2의 센싱 장치의 예시를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 생체 정보로부터 수면 상태를 분석하는 예시를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기준 수면 패턴과 현재의 수면 상태를 비교하는 예시를 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가 수면 시간 정보에 기초하여 조명 및 스피커를 제어하는 예시를 보여주는 순서도이다.
도 14는 도 2의 제어 장치에 대한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 시스템의 예시를 나타내는 블록도이다.
이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 시스템을 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 홈 디바이스 제어 시스템(100)은 센싱 장치(110), 분석 장치(120), 제어 장치(130), 그리고 홈 디바이스(140)를 포함한다. 센싱 장치(110), 분석 장치(120), 제어 장치(130), 그리고 홈 디바이스(140)는 유선 또는 무선 통신망에 의해 서로 연결될 수 있다.
센싱 장치(110)는 온도 센서, 심장박동 센서, 가속도 센서, 사운드 감지 센서, 그리고 GSR(Galvanic Skin Response) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센싱 장치(110)에 포함된 센서들은 센싱 장치(110)를 착용한 사용자의 생체 정보(biometric information)를 감지할 수 있다. 생체 정보는 사용자의 신체에서 센싱 장치(110)에 의해 측정될 수 있는 모든 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생체 정보는 피부 온도, 심박 변이도, 신체의 움직임, 사용자로부터 발생되는 소리, 및 전기 피부 반응(galvanic skin response)을 포함할 수 있다.
센싱 장치(110)는 사용자의 성별, 나이, 건강 상태, 및 신체 정보 또는 이들의 조합들을 포함한 사용자의 기본 정보, 그리고 알람 시간 등을 포함한 수면 시간 정보 등을 센싱 장치(110)의 입력 인터페이스를 통해 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력 인터페이스는 키 패드, 터치 패드, 버튼형 스위치, 다이얼 스위치, 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
센싱 장치(110)는 센서로부터 감지된 사용자의 생체 정보를 분석 장치(120) 및 제어 장치(130)로 전송할 수 있다. 센싱 장치(110)는 입력 인터페이스를 통해 획득한 사용자의 기본 정보, 및 수면 시간 정보 등을 분석 장치(120) 및 제어 장치(130)로 전송할 수 있다.
센싱 장치(110)는 사용자의 신체에 착용 또는 부착 될 수 있는 웨어러블 기기(Wearable Device)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱 장치(110)는 손목에 착용되는 밴드 또는 시계일 수 있다. 센싱 장치(110)는 밴드 또는 시계와 같이 사용자의 신체를 감싸는 기기에 한정되지 않으며, 사용자의 신체에 착용 또는 부착될 수 있는 모든 기기를 포함할 수 있다.
분석 장치(120)는 센싱 장치(110) 또는 제어 장치(130)로부터 사용자의 생체 정보를 수신할 수 있다. 분석 장치(120)는 사용자의 생체 정보로부터 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다. 예시적으로, 분석 장치(120)는 사용자의 수면 상태를 비수면 상태, 얕은 수면 상태, 및 깊은 수면 상태로 구분할 수 있다. 또한, 분석 장치(120)는 사용자의 수면 상태를 렘(REM, rapid eye movement sleep) 수면 상태 및 비렘(NREM, non REM) 수면 상태로 구분할 수 있다. 예를 들어, 비렘 수면 상태는 1~4 단계(NREM 1, NREM 2, NREM 3, NREM 4)로 구분될 수 있으며, 비렘 수면 단계가 증가할수록 깊은 수면 상태인 것으로 판단될 수 있다.
렘 수면 상태(REM)는 뇌의 산소 소비량과 뇌 혈류량이 증가하여 기능적으로 뇌가 활성화 되는 시기이다. 렘 수면 상태(REM)에서는 8~13Hz의 알파파와 함께 눈의 빠른 움직임, 불규칙적인 호흡 및 심박수가 감지될 수 있다. 비렘 수면 상태(NREM)는 신체 조직의 회복이 일어나고, 부교감 신경이 활성화 되며, 체온이 낮게 조절되어 유지되는 시기이다. 또한, 비렘 수면 상태(NREM)에서는 심박동수(heart rate), 심박출량(cardiac output), 그리고 혈압이 낮아질 수 있다. 비렘 수면 상태(NREM)는 상술한 바와 같이 4단계로 구분될 수 있다. 1 단계(NREM1)에서는 4~7Hz의 세타파(theta wave)와 느린 안구 운동이 일어날 수 있다. 2 단계(NREM2)에서는 12~14Hz의 수면 방추파(sleep spindle)가 나타날 수 있다. 3~4 단계(NREM3, NREM4)에서는 델타파(delta wave)가 나타나며, 델타파가 20~50%일 때 3 단계(NREM3)로 구분될 수 있고, 델타파가 50% 이상인 경우 4 단계(NREM4)로 구분될 수 있다. 비렘 수면 상태의 1~2 단계 수면 상태(NREM1, NREM2)는 얕은 수면 상태에 대응될 수 있으며, 비렘 수면 상태의 3~4 단계 수면 상태(NREM3, NREM4)는 깊은 수면 상태에 대응될 수 있다.
이와 같이 각 수면 상태에 따라 수면 특징이 달라질 수 있기 때문에, 분석 장치(120)는 사용자의 생체 정보로부터 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다.
분석 장치(120)는 사용자의 수면 상태 및 수면의 질에 대한 피드백 정보에 기초하여 수면 패턴을 생성할 수 있다. 예시적으로, 분석 장치(120)는 사용자의 총 수면 시간 동안 미리 정해진 시간 간격으로 수면 상태를 분석하여 수면 패턴을 생성할 수 있다. 분석 장치(120)는 분석된 복수의 수면 상태 정보들로부터 사용자의 수면 패턴을 추출할 수 있다. 즉, 수면 패턴은 수면 시간에 따른 수면 상태의 변화를 나타내는 정보일 수 있다.
분석 장치(120)는 생성된 수면 패턴 중 수면에 들어가는 사용자가 숙면을 취하기 위한 기준이 되는 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 즉, 기준 수면 패턴은 수면 패턴 중 사용자가 숙면을 취하기 위한 기준이 되는 수면 상태 정보를 포함하는 수면 패턴일 수 있다.
분석 장치(120)는 수면의 질에 대한 피드백 정보에 기초하여 수면 패턴을 생성할 수 있다. 수면 시간 동안의 수면 질에 대한 값이 포함된 수면 피드백 정보는 사용자로부터 입력 인터페이스를 통해 획득될 수 있다. 또한, 사용자의 수면 피드백 정보는 분석 장치(120)에서 사용자의 생체 정보로부터 산출될 수 있다. 분석 장치(120)는 수면 질에 대한 값이 임계 값보다 큰 경우, 해당 수면에서 분석된 수면 상태 정보를 이용하여 수면 패턴으로 생성할 수 있다. 수면 질에 대한 임계 값은 수면의 질을 판단하는 기준 값일 수 있다. 수면 질에 대한 임계 값은 분석 장치(120) 내부에 미리 저장된 값일 수 있다. 사용자는 수면 질에 대한 임계 값을 확인하여 해당 임계 값을 기준으로 자신의 수면 피드백 정보를 입력할 수 있다.
예를 들어, 분석 장치(120)는 수면 질에 대한 값이 90이고 임계 값이 88인 경우, 사용자의 수면 질이 좋았다고 판단하여 시간에 따라 분석된 수면 상태 정보를 이용해 수면 패턴으로 생성할 수 있다. 분석 장치(120)는 기준 수면 패턴을 결정하기 위해 생성한 수면 패턴을 저장할 수 있다. 즉, 수면 질에 대한 값은 사용자의 수면에 대한 만족도 또는 수면 중 사용자의 생체 정보로부터 산출된 스트레스 수치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수면 질에 대한 최대 값이 100인 경우, 100 이내의 값에서 수면에 대한 만족도를 사용자로부터 획득할 수 있다. 또한, 100 이내의 값에서 수면 중 사용자의 생체 정보로부터 스트레스 수치를 산출할 수 있다.
분석 장치(120)는 저장된 복수의 수면 패턴들 중 하나의 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다. 분석 장치(120)는 사용자의 기본 정보 또는 수면 시간 정보에 기초하여 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 예시적으로, 분석 장치(120)는 총 수면 시간, 사용자의 성별, 나이, 및 건강 상태 등을 기준으로 수면 패턴을 결정할 수 있다. 분석 장치(120)는 수면 시간 정보로부터 사용자의 예상 수면 시간을 산출하여 해당 수면 시간에 대응되는 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다. 분석 장치(120)는 분석된 사용자의 수면 상태 및 기준 수면 패턴에 대한 데이터를 제어 장치(130)로 전송할 수 있다.
분석 장치(120)는 클라우드(cloud) 서버와 같은 외부 서버에 포함될 수 있다. 또한, 분석 장치(120)는 사용자가 수면을 취하는 공간에 존재하는 전자기기 내부에 포함될 수 있다.
제어 장치(130)는 수집한 정보에 기초하여 홈 디바이스(140)의 동작을 제어한다. 예시적으로, 제어 장치(130)는 분석 장치(120)로부터 수신한 기준 수면 패턴과 사용자의 수면 상태로부터 홈 디바이스(140)를 제어할 수 있다. 제어 장치(130)는 기준 수면 패턴과 현재 사용자의 수면 상태를 비교하여 기준 수면 패턴의 수면 상태와 현재 사용자의 수면 상태가 동일하지 않은 경우, 홈 디바이스(140)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 장치(130)는 기준 수면 패턴의 수면 상태와 현재 수명 상태를 동일하게 하기 위해 수면 환경 조건을 변화시키기 위한 제어 신호를 홈 디바이스(140)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(130)는 방 안의 온도를 변화시키기 위한 제어 신호를 에어컨에 전송하여 에어컨의 동작을 제어할 수 있다.
제어 장치(130)는 홈 디바이스(140)를 제어하기 위한 홈 게이트웨이 또는 스마트폰과 같은 사용자 단말에 포함될 수 있다. 분석 장치(120)가 클라우드 서버와 같은 외부 서버에 포함되는 경우, 제어 장치(130)는 분석 장치(120)와 무선 통신을 수행하기 위한 통신 모듈을 구비할 수 있다. 제어 장치(130)는 인터넷과 같은 유무선 네트워크에 접속하여 분석 장치(120)와 데이터를 송수신할 수 있다.
제어 장치(130)는 센싱 장치(110)와 마찬가지로 입력 인터페이스를 통해 사용자로부터 사용자의 수면 피드백 정보를 획득할 수 있다. 또한, 제어 장치(130)는 입력 인터페이스를 통해 사용자의 기본 정보 및 수면 시간 정보를 획득하여 분석 장치(120)로 전송할 수 있다.
홈 디바이스(140)는 제어 장치(130)의 제어 신호에 응답하여 동작한다. 예시적으로, 제어 장치(130)가 적어도 하나의 홈 디바이스(140)에 제어 신호를 전송하는 경우, 제어 신호를 전송 받은 적어도 하나의 홈 디바이스(140)는 상기 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
홈 디바이스(140)는 제어 장치(130)와 유선 혹은 무선 통신 방식에 따라 데이터를 송수신 할 수 있다. 예시적으로, 홈 디바이스(140)는 제어 장치(130)로부터 제어 명령을 수신할 수 있으며, 홈 디바이스(140)에 대한 상태 정보 및 감지된 수면 환경 정보를 제어 장치(130)에 송신할 수 있다. 제어 장치(130)는 홈 디바이스(140)로부터 수신한 상태 정보 및 수면 환경 정보에 기초하여 홈 디바이스(140)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(130)는 홈 디바이스(140)로부터 고장 상태 정보를 수신하는 경우, 수면 환경 조건을 변화시키는 데 있어서 해당 홈 디바이스(140) 이외의 홈 디바이스(140)를 제어할 수 있다. 또한, 제어 장치(130)는 에어컨에서 감지된 온도 정보에 기초하여 에어컨의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 시스템(100)은 도 1의 홈 디바이스 제어 시스템(100)에 한정되지 않으며, 동일한 기능을 수행하는 다양한 형태의 홈 디바이스 제어 시스템을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 시스템을 설명하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 홈 디바이스 제어 시스템(100)은 센싱 장치(110), 홈 디바이스(140), 그리고 제어 장치(150)를 포함한다. 도 2의 센싱 장치(110) 및 홈 디바이스(140)는 도 1의 홈 디바이스 제어 시스템(100)에서 설명한 센싱 장치(110) 및 홈 디바이스(140)와 동일하므로 설명은 생략된다.
제어 장치(150)는 센싱 장치(110)로부터 사용자의 생체 정보를 수신하여 수면 상태를 분석하고, 수면 패턴을 생성할 수 있다. 또한, 제어 장치(150)는 현재의 수면 상태와 기준 수면 패턴을 비교한 결과에 기초하여 홈 디바이스(140)를 제어할 수 있다. 즉, 제어 장치(150)는 도 1의 분석 장치(120) 및 제어 장치(130)의 기능을 모두 포함할 수 있다. 제어 장치(150)는 도 1의 분석 장치(120)와 제어 장치(130)의 기능과 동일한 기능을 수행하므로 중복되는 설명은 생략된다.
도 2의 홈 디바이스 제어 시스템(100)과 같이 별도의 분석 장치(120) 없이 홈 디바이스 제어 시스템(100)이 구성되는 경우, 센싱 장치(110) 및 제어 장치(150)는 분석 장치(120)와의 통신을 수행하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 홈 디바이스(140)와의 통신을 수행하는 사용자 단말 또는 홈 게이트웨이일 수 있다.
도 3은 도 2의 홈 디바이스 제어 시스템의 예시를 설명하는 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 사용자의 손목에 착용된 웨어러블 기기(111)는 센싱 장치(110)와 대응될 수 있다. 예시적으로, 웨어러블 기기(111)에는 온도 센서, 심장박동 센서, 가속도 센서, 사운드 감지 센서, 그리고 GSR 센서 등이 탑재될 수 있다. 웨어러블 기기(111)는 사용자의 신체와 접촉된 상태로 착용되어 온도 센서로부터 피부 온도를 감지할 수 있고, 심장박동 센서로부터 심박변이도(HRV, Heart Rate Variability)를 감지할 수 있다. 웨어러블 기기(111)는 가속도 센서로부터 사용자의 움직임을 감지할 수 있으며, 사운드 감지 센서로부터 사용자의 코고는 소리 및 잠꼬대 소리를 감지할 수 있다. 또한, 웨어러블 기기(111)는 GSR 센서로부터 전기 피부 반응을 감지할 수 있다.
홈 게이트웨이(151)는 웨어러블 기기(111)로부터 감지된 생체 정보에 기초하여 수면 상태 및 수면 질 등을 분석할 수 있다. 예를 들어, 홈 게이트웨이(151)는 사용자의 전기 피부 반응으로부터 피부 임피던스(impedance) 값을 산출할 수 있고, 피부 임피던스 값에 대응하는 수면 질에 대한 값을 산출할 수 있다. 홈 게이트웨이(151)는 사용자 피부 임피던스 값이 작은 경우, 사용자의 수면 질에 대한 값을 높은 값으로 산출할 수 있다. 즉, 홈 게이트웨이(151)는 사용자의 피부 임피던스 값이 작은 경우, 사용자의 수면 질이 좋았다고 판단할 수 있다.
홈 게이트웨이(151)는 도 2의 제어 장치(150)의 기능을 포함할 수 있다. 홈 게이트웨이(151)는 웨어러블 기기(111)로부터 감지된 생체 정보를 수신하여 수면 상태를 분석하고 수면 패턴을 생성할 수 있다. 홈 게이트웨이(151)는 수면 패턴 중 적어도 하나의 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다. 홈 게이트웨이(151)는 현재의 수면 상태 및 기준 수면 패턴을 비교하여 홈 디바이스들(141-145)을 제어할 수 있다. 홈 게이트웨이(151)는 홈 디바이스들(141-145)을 제어하여 사용자의 수면 환경 조건을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 홈 게이트웨이(151)는 조명(141)을 제어하여 빛의 밝기, 색, 및 방향을 조절할 수 있고, 스피커(142)를 제어하여 소리의 크기, 및 음악의 재생 여부를 조절할 수 있다. 홈 게이트웨이(151)는 에어컨(143)을 제어하여 온도, 및 바람의 방향 및 세기를 조절할 수 있고, 침대(144)를 제어하여 침대(144)의 경사 및 흔들림을 조절할 수 있다. 또한, 홈 게이트웨이(151)는 베개(145)를 제어하여 베개(145)의 높낮이 및 베개(145)의 온도를 조절할 수 있다.
홈 게이트웨이(151)는 사용자의 수면이 완료된 후에 웨어러블 기기(111)로 수면 시간 동안의 사용자의 수면 질, 수면 상태, 기준 수면 패턴, 및 홈 디바이스들(141-145)의 동작 정보를 포함하는 수면 피드백 정보를 전송할 수 있다. 사용자는 자신의 수면에 대한 피드백 정보를 웨어러블 기기(111) 또는 홈 게이트웨이(151)를 통해 확인할 수 있다.
홈 디바이스들(141-145)은 통신 모듈을 탑재하여 홈 게이트웨이(151)와 무선으로 연결될 수 있다. 또한, 홈 디바이스들(141-145)은 홈 게이트웨이(151)의 제어 명령에 따라 다양한 동작을 수행하는 스마트 디바이스일 수 있다. 사용자의 수면 환경 조건을 변화시킬 수 있는 홈 디바이스(140)는 도 3에 도시된 디바이스들(141-145)에 한정되지 않으며, 사용자의 수면 환경 조건을 변화시킬 수 있는 모든 스마트 디바이스를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 도 2와 같이 센싱 장치(110)와 제어 장치(150)가 별도의 장치로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 센싱 장치(110)와 제어 장치(150)가 하나의 전자장치(미도시)에 포함되어 구현될 수 있다. 센싱 장치(110)와 제어 장치(150)가 하나의 전자장치에 포함되는 경우, 해당 전자장치만을 이용하여 숙면을 위한 홈 디바이스(140)의 제어가 수행될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 신체에 착용 또는 부착되는 하나의 웨어러블 기기에 센싱 장치(110)와 제어 장치(150)의 기능이 모두 포함되는 경우, 웨어러블 기기 하나만을 이용하여 숙면을 위한 홈 디바이스(140)의 제어가 수행될 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 방법에 대해 자세하게 설명한다. 간결한 설명을 위하여, 도 2의 제어 장치(150)를 참조하여 본 발명에 따른 홈 디바이스 제어 방법이 설명된다. 그러나 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 홈 디바이스 제어 방법은 제어 장치(150)의 기능을 포함하는 다양한 형태의 전자장치를 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 센싱 장치(110)의 기능과 제어 장치(150)의 기능을 모두 포함하는 하나의 웨어러블 디바이스에 의해 홈 디바이스 제어 방법이 수행될 수 있다. 또한, 사용자의 모바일 기기 및 홈 게이트웨이에 의해 제어 장치(150)의 기능이 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예 따른 홈 디바이스 제어 방법을 설명하는 순서도이다. 도 2 및 도 4를 참조하면, S110 단계에서, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 시간 정보 및 사용자의 기본 정보 등을 판단하여 기준 수면 패턴을 결정한다. 예시적으로, 제어 장치(150)는 사용자의 알람 설정 시간으로부터 사용자의 수면 시간 정보를 판단하여 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 제어 장치(150)는 사용자의 알람 설정 시간 정보를 수집하여 사용자의 총 수면 시간을 산출한 후, 총 수면 시간에 기초하여 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 제어 장치(150)는 기 저장하고 있던 복수의 수면 패턴들 중 수면 시간 정보 및 사용자의 기본 정보를 고려하여 사용자에게 적합한 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 따라서, 제어 장치(150)는 결정된 기준 수면 패턴을 기준으로 수면 시간 동안의 수면 환경 조건을 조절할 수 있다. 제어 장치(150)에 기 저장된 수면 패턴은 제어 장치(150)에서 생성된 수면 패턴, 외부의 서버로부터 수신된 수면 패턴, 그리고 제어 장치(150)의 생산 단계에서 저장된 수면 패턴을 포함할 수 있다.
S120 단계에서, 제어 장치(150)는 센싱 장치(110)로부터 생체 정보를 획득한다. S130 단계에서, 제어 장치(150)는 획득한 생체 정보에 기초하여 사용자의 수면 상태를 분석한다. 제어 장치(150)는 복수의 생체 정보들 중 적어도 어느 하나의 생체 정보를 이용하여 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 피부 온도, 심박 변이도, 사용자의 움직임, 사용자로부터 발생되는 소리, 및 전기 피부 반응 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다.
제어 장치(150)는 비수면 상태, 렘 수면 상태, 그리고 비렘 수면 상태(제1 단계~제4 단계) 중 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다. 제어 장치(150)는 비렘 수면 상태들 중 제1 단계 및 제2 단계 수면 상태(NREM1, NREM2)를 얕은 수면 상태로 분류할 수 있고, 비렘 수면 상태들 중 제3 단계 및 제4 단계 수면 상태(NREM3, NREM4)를 깊은 수면 상태로 분류할 수 있다.
S140 단계에서, 제어 장치(150)는 사용자의 현재 수면 상태와 기준 수면 패턴을 비교한다. 기준 수면 패턴은 시간의 흐름에 따라 변화하는 특정 수면 상태에 대한 정보를 포함할 수 있고, 제어 장치(150)는 기준 수면 패턴에 포함되는 수면 상태들에 대한 정보 중 현재 시점과 대응되는 시간의 수면 상태를 분석된 현재 수면 상태와 비교할 수 있다. 제어 장치(150)는 기준 수면 상태가 현재 수면 상태와 동일한 경우, 별도의 제어 명령을 홈 디바이스(140)로 전송하지 않을 수 있다. 제어 장치(150)는 기준 수면 상태가 현재 수면 상태와 다른 경우, 수면 환경 조건을 변경시키기 위한 동작을 수행할 수 있다.
S150 단계에서, 제어 장치(150)는 수면 환경 조건을 변경시키기 위해 제어 명령을 전송할 홈 디바이스(140)를 선택한다. 예시적으로, 제어 장치(150)는 복수의 수면 환경 조건들 중 적어도 하나의 수면 환경 조건을 결정하고, 결정된 수면 환경 조건에 기초하여 홈 디바이스(140)를 선택할 수 있다.
또한, 제어 장치(150)는 홈 디바이스(140)의 상태 정보 또는 사용자의 설정 정보에 기초하여 홈 디바이스(140)를 선택할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 홈 디바이스(140) 중 고장 상태인 디바이스는 선택 대상에서 제외시킬 수 있다. 제어 장치(150)는 사용자의 선호 디바이스 또는 비 선호 디바이스 정보를 수집하여 선호 디바이스를 우선적으로 선택할 수 있다.
S160 단계에서, 제어 장치(150)는 선택된 홈 디바이스(140)에 제어 명령을 전송하여 홈 디바이스(140)를 제어한다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 도 4의 S110 단계에서의 기준 수면 패턴을 결정하는 방법에 대해 자세하게 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기준 수면 패턴 결정 방법을 설명하는 순서도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수면 패턴의 예시 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수면 패턴 생성에 대한 예시 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 기준 수면 패턴을 결정하는 예시 도면이다.
도 2, 도 5 내지 도 8을 참조하면, S111 단계에서, 제어 장치(150)는 수면 피드백 정보를 수집한다. 수면 피드백 정보는 수면 완료 후 사용자로부터 입력 받은 수면 질에 대한 값 또는 제어 장치(150) 내에서 분석된 수면 질에 대한 값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 수면 후에 센싱 장치(110) 또는 제어 장치(150)의 입력 인터페이스를 통해 수면 질에 대한 값을 입력할 수 있다. 제어 장치(150)는 획득한 생체 정보로부터 사용자의 수면 질에 대한 값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 GSR 센서로부터 측정된 사용자의 전기 피부 반응으로부터 피부 임피던스 값을 산출하여 피부 임피던스 값에 따라 수면 질에 대한 값을 산출할 수 있다. 제어 장치(150)는 피부 임피던스 값이 낮은 경우, 수면 질에 대한 값을 낮게 산출할 수 있다. 제어 장치(150)는 피부 임피던스 값이 높은 경우, 수면 질에 대한 값을 높게 산출할 수 있다.
제어 장치(150)는 사용자의 총 수면 시간 동안 지속적으로 수면 질에 대한 값을 산출할 수 있다. 예시적으로, 제어 장치(150)는 사용자의 총 수면 시간 중 특정 시간에 대한 수면 질에 대한 값을 낮게 산출하고 특정 시간에 대한 수면 질에 대한 값을 높게 산출할 수 있다. 따라서, 사용자의 총 수면 시간 중 수면 질에 대한 값이 낮은 구간과 높은 구간이 존재할 수 있다.
S112 단계에서, 제어 장치(150)는 수면 피드백 정보에 기초하여 수면 패턴을 생성할 수 있다. 수면 패턴은 사용자의 수면 시간 동안에 변화하는 수면 상태를 수면 시간의 흐름에 따라 산출한 정보이다. 수면 패턴은 사용자의 성별, 연령, 건강 상태, 및 신체 특성을 포함하는 사용자의 기본 정보, 그리고 수면 시간 정보에 따라 달라질 수 있다. 제어 장치(150)는 수면 피드백 정보로부터 수면 질에 대한 값을 추출하여 수면 질의 값이 높은 경우, 해당 수면에서의 수면 상태 정보를 이용하여 수면 패턴을 생성할 수 있다. 또한, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 시간 동안 수면 질에 대한 값이 높은 구간에서의 수면 상태 정보를 이용하여 수면 패턴을 생성할 수 있다.
제어 장치(150)는 다양한 상황에서 생성된 수면 패턴을 기 저장해 놓을 수 있다. 예를 들어, 도 6과 같이, 복수의 수면 패턴이 제어 장치(150)에 기 저장되어 있을 수 있다. 도 6의 첫 번째 섹션은 사용자의 총 수면 시간이 제1 시간(T1)일 때의 수면 패턴을 나타내고, 두 번째 섹션은 사용자의 총 수면 시간이 제2 시간(T2) 시간일 때의 수면 패턴을 나타낸다. 첫 번째 섹션의 수면 패턴은 수면 시간이 길 때의 수면 패턴일 수 있으며, 두 번째 섹션의 수면 패턴은 수면 시간이 짧을 때의 수면 패턴일 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 제1 임계 값을 기준으로 제1 임계 값보다 사용자의 예상 수면 시간이 큰 경우, 첫 번째 섹션의 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다. 또한, 제어 장치(150)는 제2 임계 값을 기준으로 제2 임계 값보다 사용자의 예상 수면 시간이 작은 경우, 두 번째 섹션의 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다.
기준 수면 패턴으로 결정하기 위한 제1 임계 값 및 제2 임계 값은 저장된 수면 패턴의 총 수면 시간을 기준으로 제어 장치(150) 내부에서 생성되는 값일 수 있다. 예를 들어, 저장된 수면 패턴의 총 수면 시간이 제1 시간(T1)인 경우, 제어 장치(150)는 제1 시간(T1)보다 작은 값을 제1 임계 값으로 생성할 수 있다. 저장된 수면 패턴의 총 수면 시간이 제2 시간(T2)인 경우, 제어 장치(150)는 제2 시간(T2)보다 큰 값을 제2 임계 값으로 생성할 수 있다. 즉, 제1 임계 값 및 제2 임계 값은 저장된 복수의 수면 패턴 중 기준 수면 패턴을 결정하기 위한 기준이 되는 임계 시간 이다. 본 발명에서 기준 수면 패턴을 결정하기 위한 임계 값을 생성하는 방법은 상술된 내용에 한정되지 않으며, 다양한 방법으로 임계 값이 생성될 수 있다.
수면 패턴의 가로축은 시간을 나타내고, 세로 축은 수면 상태를 나타낸다. 수면 상태는 비수면 상태(wake), 렘 수면 상태(REM), 비렘 수면 1 단계 상태(NREM1), 비렘 수면 2 단계 상태(NREM2), 비렘 수면 3 단계 상태(NREM3), 그리고 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4)로 구분될 수 있다.
첫 번째 섹션의 수면 패턴을 참조하면, 총 수면 시간 동안 두 구간(Ta, Tc)에서 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4)가 나타나고, 한 구간(Tb)에서 렘 수면 상태(REM)가 나타난다. 또한, 수면이 완료되는 시점(T1)에 가장 가까운 구간(Td)에서는 비렘 수면 상태의 단계가 순차적으로 낮아진다. 사용자가 깊은 수면 상태에서 바로 깨는 경우, 사용자의 수면의 질이 나쁠 수 있다. 따라서, 사용자가 얕은 수면 상태에서 일어날 수 있도록, 수면이 완료되는 시점에 비렘 수면 상태의 단계가 낮아지도록 수면 패턴이 생성될 수 있다.
두 번째 섹션의 수면 패턴을 참조하면, 총 수면 시간 동안 한 구간(Te)에서 비렘 수면 2 단계 상태(NREM2)가 나타난다. 수면 시간이 짧은 경우, 사용자가 깊은 잠(NREM3, NREM4)에 들게 되면 수면의 질이 나쁠 수 있다. 따라서, 비렘 수면 3 단계 상태(NREM3) 및 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4)를 포함하지 않도록 수면 패턴이 생성될 수 있다.
도 6은 다양한 수면 패턴의 예시를 보여 주기 위한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 수면 패턴은 이에 한정되지 않는다. 앞에서 설명한 것과 같이, 수면 패턴은 사용자의 성별, 연령, 신체 특성, 수면 시간, 및 건강 상태 등에 따라 다양하게 존재할 수 있다.
제어 장치(150)는 사용자의 수면 피드백 정보에 기초하여 기 저장된 수면 패턴을 새롭게 생성할 수 있다. 예시적으로, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 피드백 정보로부터 기 저장된 수면 패턴을 수정할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 도 7과 같이 제1 수면 패턴(P1)을 수면 질에 대한 값을 포함하는 수면 피드백 정보에 기초하여 제2 수면 패턴(P2)으로 수정할 수 있다. 제1 수면 패턴(P1)은 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4)가 T1 시간만큼 유지되고, 렘 수면 상태(REM)가 T3 시간만큼 유지된다. 먼저, 제어 장치(150)는 제1 수면 패턴(P1)에 기초하여 사용자의 수면 환경을 제어할 수 있다. 수면이 완료된 후 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4) 및 렘 수면 상태(REM)에서 사용자의 수면 질에 대한 값이 임계 값 이하인 경우, 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4)의 시간과 렘 수면 상태(REM)의 시간을 조절할 수 있다. 제어 장치(150)는 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4)의 시간을 T2 시간으로 늘리고, 렘 수면 상태(REM)의 시간을 T4 시간으로 줄여 새로운 제2 수면 패턴(P2)을 생성할 수 있다. 제어 장치(150)는 새롭게 생성한 제2 수면 패턴(P2)을 저장하고, 기 저장되어 있던 제1 수면 패턴(P1)을 삭제할 수 있다.
제어 장치(150)는 사용자의 다양한 수면 상황에 따라 다양한 수면 패턴들을 생성할 수 있다. 제어 장치(150)는 수집된 수면 피드백 정보를 이용하여 사용자에게 적합한 최적의 수면 패턴을 생성할 수 있다. 예시적으로, 제어 장치(150)는 기계학습을 통해 동일한 상황에서의 수면 패턴을 비교함으로써 최적의 수면 패턴을 생성할 수 있다.
S113 단계에서, 제어 장치(150)는 수면 시간 정보 및/또는 사용자의 기본 정보를 획득한다. 수면 시간 정보는 알람 시간으로부터 산출되는 총 수면 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 사용자의 기본 정보는 사용자의 성별, 나이, 건강 상태, 및 신체의 특이 사항에 대한 정보를 포함할 수 있다.
S114 단계에서, 제어 장치(150)는 수면 시간 정보 및/또는 사용자의 기본 정보에 기초하여 기준 수면 패턴을 결정한다. 예시적으로, 제어 장치(150)는 수면 시간 정보 및 사용자의 기본 정보 중 적어도 어느 하나의 정보에 기초하여 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 제어 장치(150)는 특정 조건에 대응되는 수면 패턴을 특정 조건과 매칭하여 저장할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 시간 정보 및/또는 사용자의 기본 정보와 해당 정보에 대응되는 수면 패턴을 매칭하여 저장할 수 있다. 제어 장치(150)는 사용자의 수면 시간 정보 및/또는 사용자의 기본 정보에 기초하여 저장된 복수의 수면 패턴들 중 사용자에게 적합한 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 8의 수면 패턴 테이블은 특정 상황에 대한 조건과 매칭된 수면 패턴을 보여준다. 수면 시간이 6시간과 7시간 사이이고, 사용자의 건강 상태 값이 30에서 50 사이인 경우, 제1 수면 패턴이 매칭된다. 수면 시간이 1시간과 2시간 사이이고, 사용자의 건강 상태 값이 60에서 70 사이인 경우, 제2 수면 패턴이 매칭된다. 수면 시간이 3시간과 4시간 사이이고, 사용자의 연령이 30에서 40 사이인 경우, 제3 수면 패턴이 매칭된다. 이러한 수면 패턴 테이블을 저장하는 제어 장치(150)는, 예를 들어 수면을 시작하는 사용자의 수면 시간이 1.2시간이고, 사용자의 건강 상태 값이 65인 경우, 제2 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다. 상기 사용자의 건강 상태 값은 수면을 시작하기 전에, 사용자가 자신의 현재 건강 상태를 수치로 환산하여 입력한 값일 수 있다. 사용자가 수면을 끝낸 후에, 수면 질에 대한 값에 따라 수면 시간과 사용자의 건강 상태 값이 분석된 수면 패턴과 매칭되어 수면 패턴 테이블에 저장될 수 있다.
즉, 제어 장치(150)는 사용자의 다양한 상황에 각각 매칭되는 복수의 수면 패턴들을 저장한 후, 수면을 시작하는 사용자의 수면 시간 및/또는 사용자의 기본 정보에 기초하여 저장된 복수의 수면 패턴들 중 사용자에게 적합한 수면 패턴을 기준 수면 패턴으로 결정할 수 있다.
이하에서는 도 9를 참조하여 도 4의 S120 단계에서의 사용자의 생체 정보를 획득하는 방법에 대해 자세하게 설명한다. 도 9는 도 2의 센싱 장치의 예시를 보여주는 도면이다. 도 2 및 도 9를 참조하면, 센싱 장치(110)는 온도 센서(112), 심장박동 센서(113), 가속도 센서(114), 사운드 감지 센서(115), 그리고 GSR 센서(116)를 포함할 수 있다. 도 9와 같이 센싱 장치(110)는 사용자의 신체에 착용될 수 있는 밴드 형태의 웨어러블 기기를 포함할 수 있다.
센싱 장치(110)는 온도 센서(112)를 통해 사용자 피부 온도를 측정하여 온도 정보를 제어 장치(150)에 전송할 수 있다. 센싱 장치(110)는 심장박동 센서(113)를 통해 심박수 정보를 측정하여 제어 장치(150)에 전송할 수 있다. 센싱 장치(110)는 가속도 센서(114)를 통해 사용자의 움직임 정보를 측정하여 제어 장치(150)에 전송할 수 있다. 센싱 장치(110)는 사운드 감지 센서(115)를 통해 사용자로부터 발생되는 소리 정보를 측정하여 제어 장치(150)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 사운드 감지 센서(115)는 사용자의 코고는 소리, 및 잠꼬대 소리 등을 감지하여 측정한 소리 정보를 제어 장치(150)에 전송할 수 있다. 센싱 장치(110)는 GSR 센서(116)를 통해 사용자의 전기 피부 반응을 통한 피부 임피던스 정보를 측정하여 제어 장치(150)에 전송할 수 있다. 제어 장치(150)는 센싱 장치(110)로부터 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있다.
즉, 사용자의 생체 정보는 사용자로부터 감지된 피부 온도, 심박 변이도, 사용자의 움직임, 사용자로부터 발생되는 소리, 피부 임피던스 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 10을 참조하여 도 4의 S130 단계에서의 수면 상태를 분석하는 방법에 대해 자세하게 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시 예에 따라 생체 정보로부터 수면 상태를 분석하는 예시를 보여주는 도면이다. 도 10은 시간에 따른 생체 정보의 변화를 보여주는 그래프를 포함한다. 제1 그래프(G1)는 사용자의 피부 온도 변화를 나타낸다. 제2 그래프(G2)는 사용자의 심박변이도(HRV) 크기의 변화를 나타낸다. 제3 그래프(G3)는 사용자의 움직임 크기의 변화를 나타낸다. 제4 그래프(G4)는 사용자로부터 발생되는 소리 크기의 변화를 나타낸다. 제5 그래프(G5)는 사용자의 전기 피부 반응을 통한 피부 임피던스 크기의 변화를 나타낸다.
도 2 및 도 10을 참조하면, 제어 장치(150)는 복수의 생체 정보들 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다. 제어 장치(150)는 시간에 따라 사용자의 서로 다른 생체 정보를 이용하여 수면 상태를 분석할 수 있다.
예를 들어, 제어 장치(150)는 제1 시간(t1)에서 피부 온도(Skin Temp), 심박변이도(HRV), 및 움직임(Movement) 정보를 이용하여 수면 상태를 분석할 수 있다. 제1 시간(t1)에서 제1 영역(R1)과 같이, 사용자의 움직임이 감지될 때, 피부 온도가 임계 값보다 높고 심박변이도가 임계 값보다 크면, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 상태를 비수면 상태(NREM)로 판단할 수 있다. 특히, 제1 영역(R1)과 같이 피부 온도가 임계 값보다 미리 정해진 값 이상으로 높고, 심박변이도가 임계 값보다 미리 정해진 값 이상으로 크면, 제어 장치(150)는 비수면 상태 중 각성 상태로 판단할 수 있다.
제어 장치(150)는 제2 시간(t2)에서 피부 온도(Skin Temp), 심박변이도(HRV), 및 움직임(Movement) 정보를 이용하여 수면 상태를 분석할 수 있다. 제2 시간(t2)에서 제2 영역(R2)과 같이, 사용자의 움직임이 감지되지 않을 때, 피부 온도가 임계 값보다 낮고 심박변이도가 임계 값보다 작으면, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 상태를 비렘 수면 상태(REM)로 판단할 수 있다. 특히, 제2 영역(R2)과 같이 피부 온도가 임계 값보다 미리 정해진 값 이하로 낮고, 심박변이도가 임계 값보다 미리 정해진 값 이하로 작으면, 제어 장치(150)는 비렘 수면 상태 중 깊은 수면 상태로 판단할 수 있다.
제어 장치(150)는 제3 시간(t3)에서 움직임 정보(Movement) 및 사운드 정보(Sound)를 이용하여 수면 상태를 분석할 수 있다. 제3 시간(t3)에서 제3 영역(R3)과 같이, 특정 순간에 일시적으로 사용자의 움직임과 사운드가 크게 감지 되는 경우, 제어 장치(150)는 사용자가 잠꼬대를 하는 것으로 판단하여 사용자의 수면 상태를 렘 수면 상태(REM)로 판단할 수 있다. 나아가, 제어 장치(150)는 제4 시간(t4)에서 피부 온도(Skin Temp) 및 심박변이도(HRV) 정보를 이용하여 수면 상태를 분석할 수 있다. 제4 시간(t4)에서 제4 영역(R4)과 같이 피부 온도가 일시적으로 증가하고 심박변이도가 크게 증가하는 경우, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 상태를 렘 수면 상태(REM)로 판단할 수 있다.
제어 장치(150)는 생체 정보를 이용하여 사용자의 수면 상태뿐만 아니라 수면의 질을 분석할 수 있다. 제5 영역(R5)과 같이, 피부 임피던스(Skin impedance) 값이 임계 값보다 작은 경우, 제어 장치(150)는 사용자의 수면의 질을 나쁘다고 판단할 수 있다. 제2 영역(R2)과 같이, 심박변이도(HRV)의 크기가 임계 값보다 작은 경우, 제어 장치(150)는 사용자의 수면의 질이 좋다고 판단할 수 있다. 제어 장치(150)는 수면 질에 대한 값을 수치로 산출할 수 있다. 수면 질에 대한 값은 수면 피드백 정보에 포함되어 사용자에게 제공될 수 있다.
예시적으로, 사용자의 수면 상태 및 수면의 질을 분석하기 위한 생체 정보들의 임계 값은 수면 상태에서의 생물학적 특성 또는 동작 특성에 기초하여 미리 정해지는 값일 수 있다. 즉, 수면 상태에서 사용자들에게서 일반적으로 감지되는 생체 정보들에 기초하여 임계 값이 결정될 수 있다. 결정된 임계 값은 제어 장치(150) 내부에 미리 저장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 제어 장치(150)가 사용자의 수면 상태를 분석하는 방법은 도 10의 예시에 한정되지 않으며, 생체 정보 측정 값의 다양한 변화들을 감지하여 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 사용자의 수면 상태를 분석하는 방법은 생체 정보의 측정 값으로부터 수면 상태를 분석하는 모든 방법들을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 11 내지 도 12를 참조하여 도 4의 S140 내지 S160 단계에서의 제어 장치(150) 동작에 대해 자세하게 설명한다. 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 방법을 설명하는 순서도이다. 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 기준 수면 패턴과 현재의 수면 상태를 비교하는 예시를 보여주는 도면이다.
도 2, 도 11 및 도 12를 참조하면, S140 단계에서, 제어 장치(150)는 결정된 기준 수면 패턴과 현재 사용자의 수면 상태를 비교한다. 예를 들어, 도 12와 같이, 먼저 제어 장치(150)는 제1 시간(t1)에서 사용자의 현재 수면 상태가 비렘 수면 2단계 상태(NREM2)인 것으로 분석할 수 있다. 제어 장치(150)에 의해 결정된 기준 수면 패턴은 제1 시간(t1)에 비렘 수면 4 단계 상태(NREM4)를 나타낼 수 있다. 제어 장치(150)는 제1 시간(t1)에 현재 수면 상태인 비렘 수면 2단계 상태(NREM2)와 기준 수면 패턴의 비렘 수면 4단계 상태(NREM4)를 비교할 수 있다. 제어 장치(150)는 제2 시간(t2)에서 사용자의 현재 수면 상태가 렘 수면 상태(REM)인 것으로 분석할 수 있다. 제어 장치(150)에 의해 결정된 기준 수면 패턴은 제2 시간(t2)에 렘 수면 상태를 나타낼 수 있다. 제어 장치(150)는 제2 시간(t2)에 현재 수면 상태인 렘 수면 상태와 기준 수면 패턴의 렘 수면 상태를 비교할 수 있다.
S141 단계에서, 제어 장치(150)는 현재의 수면 상태와 기준 수면 패턴이 동일한지 여부를 판단한다. 기준 수면 패턴과 사용자의 현재 수면 상태가 동일한 경우, 제어 장치(150)는 홈 디바이스(140)의 동작을 제어하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 12와 같이, 제2 시간(t2)에 기준 수면 패턴과 사용자의 현재 수면 상태가 모두 렘 수면 상태로 동일한 경우, 제어 장치(150)는 홈 디바이스(140)의 제어를 수행하지 않을 수 있다. 제어 장치(150)는 기준 수면 패턴과 사용자의 현재 수면 상태가 다른 경우, 홈 디바이스(140)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 도 12와 같이, 제1 시간(t1)에 기준 수면 패턴과 사용자의 현재 수면 상태가 다른 경우, 제어 장치(150)는 수면 환경 조건 변화를 위한 홈 디바이스(140)의 동작을 제어할 수 있다.
기준 수면 패턴과 사용자의 현재 수면 상태가 다른 경우, S142 단계에서, 제어 장치(150)는 변화시킬 수면 환경 조건을 결정한다. 수면 환경 조건은 온도, 빛, 소리, 바람, 습도, 베개의 높낮이, 베개의 온도, 침대의 흔들림, 및 침대 경사 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 수면 환경 조건은 사용자의 수면에 영향을 줄 수 있는 모든 자연적, 인적 요소를 포함할 수 있다. 제어 장치(150)는 복수의 수면 환경 조건들 중 적어도 하나의 수면 환경 조건을 선택하여 변화시킬 수면 환경 조건을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 온도와 소리를 변화시킬 수면 환경 조건으로써 결정할 수 있다.
예시적으로, 제어 장치(150)는 사용자의 생체 정보에 기초하여 변화시킬 수면 환경 조건을 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 피부 온도가 특정 임계 값을 초과하는 경우, 제어 장치(150)는 변화시킬 수면 환경 조건으로써 온도 또는 베개의 온도 조건을 결정할 수 있다.
제어 장치(150)는 기준 수면 패턴에 기초하여 변화시킬 수면 환경 조건을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기준 수면 패턴이 비렘 수면 4단계 상태(NREM4)를 나타내는 경우, 제어 장치(150)는 변화시킬 수면 환경 조건으로써 빛 및 소리 조건을 결정할 수 있다. 제어 장치(150)는 빛과 소리를 차단하여 사용자를 깊은 수면 상태로 유도할 수 있다.
제어 장치(150)는 복수의 수면 환경 조건들 중 일정 범위를 벗어나는 수면 환경 조건이 있는 경우, 해당 수면 환경 조건을 변화시킬 수면 환경 조건으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 스피커에서 나오는 소리가 미리 정해진 소리의 크기 범위를 벗어나거나, 방 안의 온도가 미리 정해진 온도의 범위를 벗어나는 경우, 제어 장치(150)는 소리 및 온도를 변화시킬 수면 환경 조건으로 결정할 수 있다.
제어 장치(150)는 변화된 수면 환경 조건에 따른 수면 상태 변화에 기초하여 최적의 수면 환경 조건을 결정할 수 있다. 예시적으로, 제어 장치(150)는 사용자의 수면 상태를 기준 수면 패턴의 수면 상태로 가장 잘 이동시키는 수면 환경 조건을 해당 상황과 매칭시켜 저장할 수 있다. 예를 들어, 도 12의 t1 시간에서와 같이, 현재 사용자의 수면 상태가 비렘 수면 2단계 상태(NREM2)이고, 기준 수면 패턴의 수면 상태가 비렘 수면 4단계 상태(NREM4)인 상황에서, 온도 조건이 사용자의 수면 상태를 비렘 수면 4단계 상태로 가장 잘 이동시키는 수면 환경 조건으로 판단될 수 있다. 이 경우, 제어 장치(150)는 사용자의 현재 수면 상태 정보(NREM2), 기준 수면 패턴의 수면 상태 정보(NREM4)를 수면 환경 조건(온도)과 매칭시켜 저장할 수 있다.
제어 장치(150)는 특정 상황과 매칭되어 저장된 수면 환경 조건이 최적 조건인지 여부를 지속적으로 판단하여 저장된 수면 환경 조건을 업데이트 할 수 있다.
S150 단계에서, 제어 장치(150)는 결정된 수면 환경 조건에 기초하여 홈 디바이스(140)를 선택한다. 예를 들어, 온도가 수면 환경 조건으로 결정되는 경우, 제어 장치(150)는 에어컨 또는 베개를 선택할 수 있다. 빛이 수면 환경 조건으로 결정되는 경우, 제어 장치(150)는 조명 또는 커튼을 선택할 수 있다.
예시적으로, 동일한 수면 환경 조건을 조절할 수 있는 복수 개의 홈 디바이스(140)들이 존재하는 경우, 제어 장치(150)는 사용자의 선호도에 따라 적절한 홈 디바이스(140)를 선택할 수 있다. 또한, 제어 장치(150)는 사용자의 건강 상태, 현재 시간, 홈 디바이스(140)의 전력 사용량 등 다양한 요소들을 고려하여 홈 디바이스(140)를 선택할 수 있다.
S160 단계에서, 제어 장치(150)는 선택된 홈 디바이스(140)에 제어 명령을 전송하여 홈 디바이스(140)의 동작을 제어한다. 예시적으로, 수면 환경 조건이 목표한 수면 환경 조건 값에 도달하는 경우, 제어 장치(150)는 해당 환경 조건을 유지하도록 홈 디바이스(140)의 동작을 제어할 수 있다.
제어 장치(150)는 사용자의 수면 시간 정보에 기초하여 홈 디바이스(140)를 제어할 수 있다. 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치가 수면 시간 정보에 기초하여 조명 및 스피커를 제어하는 예시를 보여주는 순서도이다. 예를 들어, 도 13과 같이, 제어 장치(150)는 수면 시간 정보에 기초하여 홈 디바이스(140)를 제어할 수 있다. S210 단계에서, 제어 장치(150)는 수면 시간 정보를 획득한다. 제어 장치(150)는 사용자가 설정한 알람 시간으로부터 수면 시간 정보를 획득할 수 있다. S220 및 S230 단계에서, 현재 시간이 알람 시간을 기준으로 미리 정해진 시간 이내인 경우, 제어 장치(150)는 조명을 켜고 빛의 밝기를 조절할 수 있다. 제어 장치(150)는 조명 제어를 통해 사용자의 수면 상태를 얕은 수면 상태로 유도할 수 있다. S240 단계에서, 현재 시간이 알람 시간이 되는 경우, 제어 장치(150)는 스피커를 통해 알람 소리를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(150)는 사용자가 착용 중인 센싱 장치(110) 또는 별도의 스피커를 통해 알람 소리를 출력할 수 있다.
도 14는 도 2의 제어 장치에 대한 블록도이다. 도 2 및 도 14를 참조하면, 제어 장치(150)는 사용자 인터페이스(152), 트랜스시버(153), 프로세서(154), 메모리(155), 그리고 디스플레이(156)를 포함한다. 제어 장치(150)는 스마트폰 등의 모바일 기기, 및 홈 게이트웨이 등의 홈 디바이스(140)와 외부 인터넷 망 간의 정보 교류를 중계하는 장치로 구현될 수 있다.
사용자 인터페이스(152)는 사용자의 입력을 감지하고, 사용자 입력에 대응되는 입력 신호를 프로세서(154)로 전달한다. 사용자 인터페이스(152)는 키 패드, 터치 패드, 조그 스위치, 돔 스위치, 및 마이크로폰 등을 포함할 수 있다. 제어 장치(150)는 사용자 인터페이스(152)를 통해 사용자로부터 수면 질에 대한 값, 알람 시간, 및 선호하는 홈 디바이스에 대한 정보 등의 수면 관련 정보를 획득할 수 있다. 사용자 인터페이스(152)는 사용자의 터치 또는 음성을 감지하여 사용자로부터 수면 관련 정보를 획득할 수 있다.
트랜스시버(153)는 제어 장치(150)에서 생성된 신호를 송신하거나 외부의 신호를 수신한다. 제어 장치(150)는 트랜스시버(153)를 통해 센싱 장치(110) 또는 외부 서버(미도시), 홈 디바이스(140)와의 통신을 수행할 수 있다. 트랜스시버(153)는 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth, BLE(Bluetooth low energy), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), 및 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 통신 기술을 이용하여 외부와 데이터를 교환할 수 있다.
예시적으로, 트랜스시버(153)는 센싱 장치(110)에서 측정된 사용자의 생체 정보 또는 센싱 장치(110)에 입력된 사용자의 수면 관련 정보를 수신할 수 있다. 트랜스시버(153)는 홈 디바이스(140)에서 감지한 수면 환경 정보 또는 홈 디바이스(140)의 상태 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 트랜스시버(153)는 에어컨에서 감지한 방 안의 온도 정보 또는 에어컨의 고장 정보 등을 수신할 수 있다.
트랜스시버(153)는 수면 환경 조건을 변경시킬 수 있는 제어 명령을 홈 디바이스(140)에 송신할 수 있다. 트랜스시버(153)는 제어 장치(150)에서 분석된 사용자의 수면 질에 대한 값, 수면 상태 정보, 기준 수면 패턴 정보, 및 홈 디바이스(140)에 대한 동작 정보 등을 센싱 장치(110) 또는 스마트폰 등의 사용자 단말에 송신할 수 있다.
프로세서(154)는 제어 장치(150)의 각 구성을 제어한다. 프로세서(154)는 홈 디바이스(140)의 동작을 위한 제어 명령을 생성할 수 있다. 예시적으로, 프로세서(154)는 사용자 인터페이스(152)로부터 수면 질에 대한 값, 알람 시간, 및 선호하는 홈 디바이스에 대한 정보 등의 수면 관련 정보를 수신하여 수면 환경 조건을 변화시키기 위한 제어 명령을 생성할 수 있다. 프로세서(154)는 트랜스시버(153)를 통해 수신한 사용자의 생체 정보를 이용하여 수면 환경 조건을 변화시키기 위한 제어 명령을 생성할 수 있다. 프로세서(154)는 트랜스시버(153)를 통해 홈 디바이스(140)로 제어 명령을 송신할 수 있다.
프로세서(154)는 사용자 인터페이스(152) 및 트랜스시버(153)를 통해 수집한 정보에 기초하여 수면 패턴을 생성하고 사용자의 수면 상태를 분석할 수 있다. 프로세서(154)는 다양한 상황에서 생성한 수면 패턴 및 수면 상태 정보를 메모리(155)에 저장할 수 있다. 프로세서(154)는 기계학습을 통해 사용자에 적합한 각 상황에 대응되는 복수의 수면 패턴들을 생성할 수 있다. 프로세서(154)는 메모리(155)에 저장된 복수의 수면 패턴들 중 사용자의 상황에 적합한 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 8과 같이, 프로세서(154)는 사용자의 수면 시간 정보, 및 사용자의 기본 정보 등을 고려하여 기준 수면 패턴을 결정할 수 있다. 프로세서(154)는 결정된 기준 수면 패턴과 분석한 사용자의 수면 상태 정보를 비교하여 홈 디바이스(140)에 대한 제어 여부를 결정할 수 있다.
프로세서(154)는 기준 수면 패턴과 사용자의 현재 수면 상태가 다른 경우, 변화시킬 수면 환경 조건을 결정할 수 있다. 예시적으로, 프로세서(154)는 기계학습을 통해 사용자의 현재 수면 상태를 기준 수면 패턴의 수면 상태로 이동시킬 수 있는 최적의 수면 환경 조건을 결정할 수 있다. 프로세서(154)는 결정된 수면 환경 조건을 변화시킬 수 있는 홈 디바이스(140)를 선택할 수 있다. 프로세서(154)는 결정된 수면 환경 조건을 변화시킬 수 있는 복수의 홈 디바이스(140)들 중 사용자의 건강 상태, 현재 시간, 및 전력 사용량 등 다양한 요소를 고려하여 홈 디바이스(140)를 선택할 수 있다.
프로세서(154)는 트랜스시버(153)로부터 수신한 사용자의 생체 정보로부터 수면 질에 대한 값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(154)는 심박변이도 또는 전기 피부 반응 등의 정보를 이용하여 사용자의 수면 중 스트레스 수치를 산출할 수 있다. 프로세서(154)는 산출한 스트레스 수치 등의 수면 질에 대한 값을 수면 피드백 정보로 센싱 장치(110) 또는 사용자 단말에 전송할 수 있다. 또한, 프로세서(154)는 수면 질에 대한 값을 포함한 수면 피드백 정보를 디스플레이(156)를 통해 출력할 수 있다.
메모리(155)는 제어 장치(150)가 수신한 데이터 또는 생성한 데이터를 저장한다. 메모리(155)는 사용자 인터페이스(152) 또는 트랜스시버(153)로부터 수신한 수면 관련 정보 및 생체 정보를 저장할 수 있다. 메모리(155)는 프로세서(154)에서 생성된 수면 패턴 및 사용자의 수면 상태 정보를 저장할 수 있다. 메모리(155)는 프로세서(154)에서 결정된 기준 수면 패턴을 저장할 수 있다. 메모리(155)는 특정 상황에 대한 최적의 수면 패턴을 해당 상황의 조건과 매칭시켜 메타 데이터 형태로 저장할 수 있다. 예를 들어, 도 8과 같이, 메모리(155)는 사용자의 수면 시간, 및 사용자의 기본 정보 등의 조건과 매칭되는 수면 패턴 정보를 저장할 수 있다.
메모리(155)는 기준 수면 패턴 및 사용자의 수면 상태에 따른 수면 환경 조건 정보를 메타 데이터 형태로 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(154)는 기준 수면 패턴이 비렘 수면 4단계 상태(NREM4)이고 사용자의 수면 상태가 렘 수면 상태(REM)인 경우, 사용자의 수면 상태를 비렘 수면 4단계 상태(NREM4)로 변화시킬 최적의 수면 환경 조건에 대한 정보를 해당 상태 정보들과 매칭시켜 저장할 수 있다.
메모리(155)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크, SD 카드 메모리, XD 카드 메모리, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Rom, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 및 광 디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체로 구현될 수 있다.
디스플레이(156)는 제어 장치(150)에서 처리되는 정보를 표시한다. 디스플레이(156)는 사용자의 수면 질에 대한 값, 홈 디바이스(140)에 대한 동작 정보, 기준 수면 패턴 및 수면 상태 정보 등을 표시할 수 있다. 사용자는 디스플레이(156)를 통해 표시된 정보로부터 숙면을 위해 관리되고 있는 사항들을 확인할 수 있다.
도 14의 제어 장치(150)는 트랜스시버(153)를 통해 별도의 센싱 장치(110)로부터 감지된 사용자의 생체 정보를 획득하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치는 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시 예에 따른 제어 장치는 사용자의 생체 정보를 감지하는 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 센서는 사용자의 생체 정보를 프로세서(154)로 전달할 수 있다. 센서를 포함한 제어 장치는 사용자의 신체에 착용 또는 부착되는 웨어러블 기기일 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 시스템의 예시를 나타내는 블록도이다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 홈 디바이스 제어 시스템은 웨어러블 기기(210), 모바일 기기(220), 홈 게이트웨이(230), 및 홈 디바이스(240)를 포함할 수 있다. 웨어러블 기기(210)는 사용자의 신체에 착용 또는 부착되어 센서들로부터 사용자의 생체 신호를 감지할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 기기(210)는 스마트 밴드 또는 스마트 워치일 수 있다.
모바일 기기(220)는 제어 장치(150)의 기능을 포함할 수 있다. 모바일 기기(220)는 MCU(Micro Controller Unit)를 통해 제어 장치(150)의 기능을 수행할 수 있다. MCU는 스마트폰의 AP(Application Processor), 메모리, 및 통신 모듈 등을 포함하여 하나의 칩으로 구성될 수 있다. MCU에서 생성된 홈 디바이스(240)에 대한 제어 신호는 홈 게이트웨이(230)로 송신될 수 있다. 홈 게이트웨이(230)는 모바일 기기(220)로부터 수신한 제어 신호에 기초하여 홈 디바이스(240)의 동작을 제어할 수 있다.
모바일 기기(220)는 사용자의 수면 환경 관리에 대한 편의성을 제공해 줄 수 있는 애플리케이션을 포함할 수 있다. 모바일 기기(220)는 애플리케이션을 통해 사용자로부터 수면 질에 대한 값, 알람 시간, 사용자의 기본 정보, 및 선호 홈 디바이스 정보 등 수면 관련 정보를 입력 받을 수 있다. 모바일 기기(220)는 애플리케이션을 통해 모바일 기기(220)에서 분석된 수면 질에 대한 값, 홈 디바이스(240)의 동작 정보, 기준 수면 패턴, 및 수면 상태 정보 등을 사용자에게 제공할 수 있다.
홈 게이트웨이(230)는 모바일 기기(220)로부터 홈 디바이스(240)에 대한 제어 명령을 수신 받아 홈 디바이스(240)를 제어한다. 홈 게이트웨이(230)는 제어 명령을 수신하여 최종적으로 홈 디바이스(240)가 인식할 수 있는 신호로 변환하여 홈 디바이스(240)로 전송할 수 있다. 홈 게이트웨이(230)는 모바일 디바이스(220)와 홈 디바이스(240)의 중계 역할을 수행하며, 컨트롤러는 중계 과정에서 필요한 데이터를 처리할 수 있다.
홈 디바이스(240)는 홈 게이트웨이(230)로부터 제어 명령을 수신하여 처리 및 실행한다. 홈 디바이스(240)는 스피커, 조명, 에어컨, 가습기, 침대, 및 커튼 등을 포함할 수 있다. 홈 디바이스(240)는 사용자의 수면에 영향을 줄 수 있는 소리, 빛, 온도, 습도, 및 바람 등의 수면 환경을 조절할 수 있다. 홈 디바이스(240)는 수면 환경 요소를 감지하여 수면 환경에 대한 정보를 홈 게이트웨이(230)로 송신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 홈 디바이스 제어 장치 및 제어 방법은 사용자가 쉽게 착용할 수 있는 센싱 장치(110)를 이용하여 사용자의 수면 환경을 조절함으로써 사용자의 수면의 질을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 사용자의 다양한 상황에 적합한 수면 패턴을 생성함으로써 사용자에게 최적의 수면 환경을 제공해 줄 수 있다.
상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 홈 디바이스 제어 시스템
110: 센싱 장치
120: 분석 장치
130, 150: 제어 장치
140: 홈 디바이스
152: 유저 인터페이스
153: 트랜스시버
154: 프로세서
155: 메모리
156: 디스플레이

Claims (10)

  1. 메모리 및 프로세서를 포함하는 홈 디바이스를 제어하는 제어 장치의 동작 방법에 있어서,
    사용자의 수면 시간 정보 및 상기 사용자의 기본 정보 중 하나 이상에 기초하여 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴을 결정하는 단계;
    상기 사용자의 생체 정보에 기초하여 상기 사용자의 현재 수면 상태를 분석하는 단계;
    상기 기준 수면 패턴의 기준 수면 상태와 상기 현재 수면 상태를 비교하는 단계;
    상기 기준 수면 상태가 상기 현재 수면 상태보다 깊은 수면 상태인 경우, 상기 사용자의 현재 수면 상태를 상기 기준 수면 상태로 유도하도록 수면 환경 조건의 변화를 결정하는 단계;
    상기 수면 환경 조건을 변화하여 상기 현재 수면 상태가 상기 기준 수면 상태가 되도록 상기 홈 디바이스를 제어하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 사용자의 수면이 완료된 이후에 상기 사용자의 웨어러블 기기로 수면 피드백 정보를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 사용자의 상기 웨어러블 기기로부터 감지되는 상기 생체 정보는 상기 사용자로부터 감지된 피부 온도, 상기 사용자의 심박 변이도, 상기 사용자의 움직임, 상기 사용자로부터 발생되는 소리, 그리고 상기 사용자의 피부 임피던스 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 수면 환경 조건의 상기 변화는 실내 온도, 빛, 습도, 바람, 베개 높낮이, 베개 온도, 침대 경사, 그리고 침대 흔들림 중 하나 이상의 변화를 포함하고,
    상기 수면 피드백 정보는 수면 시간 동안 상기 사용자의 수면 질, 수면 상태, 그리고 상기 기준 수면 패턴에 대한 정보, 및 상기 홈 디바이스의 동작 정보를 포함하는 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자의 알람 시간에 기초하는 상기 수면 시간 정보를 수집하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기본 정보는 상기 사용자의 성별, 나이, 건강 상태, 그리고 신체 특성 중 하나 이상을 포함하는 동작 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수면 환경 조건의 변화를 결정하는 단계는 상기 사용자로부터 상기 사용자의 알람 시간을 수집하는 단계를 포함하고, 그리고
    상기 홈 디바이스를 제어하는 단계는,
    현재 시간이 상기 알람 시간을 기준으로 미리 정해진 시간 이내인 경우 상기 홈 디바이스의 램프를 제어하는 단계; 그리고
    상기 알람 시간에 상기 홈 디바이스의 스피커를 제어하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 수면 패턴들 각각은 시간에 따라 변하는 수면 상태 정보를 포함하고, 그리고
    상기 비교하는 단계는 상기 현재 수면 상태가 상기 기준 수면 패턴의 상기 기준 수면 상태와 동일한지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  5. 복수의 수면 패턴들을 저장하는 메모리; 그리고
    프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는,
    사용자의 수면 시간 정보 및 상기 사용자의 기본 정보 중 하나 이상에 기초하여 복수의 수면 패턴들 중 기준 수면 패턴을 결정하고,
    상기 사용자의 생체 정보에 기초하여 상기 사용자의 현재 수면 상태를 분석하고,
    상기 기준 수면 패턴의 기준 수면 상태와 상기 현재 수면 상태를 비교하고,
    상기 기준 수면 상태가 상기 사용자의 상기 현재 수면 상태보다 깊은 수면 상태인 경우, 상기 사용자의 현재 수면 상태를 상기 기준 수면 상태로 유도하도록 수면 환경 조건의 변화를 결정하고,
    상기 수면 환경 조건을 변화하여 상기 현재 수면 상태가 상기 기준 수면 상태가 되도록 홈 디바이스를 제어하고, 그리고
    상기 사용자의 수면이 완료된 이후에 상기 사용자의 웨어러블 기기로 수면 피드백 정보를 전송하고,
    상기 사용자의 상기 웨어러블 기기로부터 감지되는 상기 생체 정보는 상기 사용자로부터 감지된 피부 온도, 상기 사용자의 심박 변이도, 상기 사용자의 움직임, 상기 사용자로부터 발생되는 소리, 그리고 상기 사용자의 피부 임피던스 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 수면 환경 조건의 상기 변화는 실내 온도, 빛, 습도, 바람, 베개 높낮이, 베개 온도, 침대 경사, 그리고 침대 흔들림 중 하나 이상의 변화를 포함하고, 그리고
    상기 수면 피드백 정보는 수면 시간 동안 상기 사용자의 수면 질, 수면 상태, 그리고 상기 기준 수면 패턴에 대한 정보, 및 상기 홈 디바이스의 동작 정보를 포함하는 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 사용자의 알람 시간에 기초하는 수면 시간 정보를 수집하고, 그리고
    상기 기본 정보는 상기 사용자의 성별, 나이, 건강 상태, 신체 특성 중 하나 이상을 포함하는 제어 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 수면 패턴들 각각은 시간에 따라 변하는 수면 상태 정보를 포함하고, 그리고
    상기 프로세서는, 상기 분석하는 단계의 상기 분석된 현재 수면 상태가 상기 기준 수면 패턴의 상기 기준 수면 상태와 동일한지 여부를 판단하여 상기 사용자의 상기 현재 수면 상태와 상기 기준 수면 패턴을 비교하는 제어 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    외부 센싱 장치로부터 상기 생체 정보를 수신하고, 그리고
    상기 생체 정보를 상기 프로세서로 전송하는 트랜스시버를 더 포함하는 제어 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
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