KR102445156B1 - 수면 장애 제어 장치 및 방법 - Google Patents

수면 장애 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 수면 장애 치료 장치를 착용한 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 단계, 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터 및 상기 사용기록 데이터를 기초로 기계 학습 모델을 학습시키는 단계, 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터, 상기 사용기록 데이터 및 상기 기계 학습 모델을 이용하여 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 수면 장애 제어 방법을 제공한다.

Description

수면 장애 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SLEEP DISORDER}
본 발명의 실시예들은 수면 장애 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
수면무호흡증은 수면 중 상기도의 폐쇄로 인해 호흡정지가 발생하는 수면호흡장애의 한 종류로 국내 유병율이 남성에서는 27%, 여성에서는 16%에 이를 정도로 매우 흔한 질환이다. 이러한 수면무호흡증을 치료하기 위해, 기도의 공간을 넓힐 수 있는 하악 전방 이동장치가 널리 사용되고 있다. 하악 전방 이동장치는 마우스피스(mouthpiece)처럼 상부와 하부 치아에 장착하게 되며, 하악을 정해진 길이만큼 전방 이동시킴으로써 바로 누운 자세에서 혀나 기도 부위의 조직이 기도를 막는 현상을 방지하는 역할을 한다.
그러나 수면 중 하악을 지속적으로 전방 이동시키는 경우, 사용자의 턱관절이나 치아, 근막의 불필요한 통증을 유발할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 사용자의 수면 중 수면 호흡 장애가 발생하는 경우에 하악을 선택적으로 전진시키는 기술이 개발되고 있으나, 하악의 전진과 복귀가 빈번하게 발생할 경우 이에 의한 각성(arousal)으로 인해 오히려 수면의 질이 떨어질 수 있다. 또한 수면의 만족도는 수면다원검사의 호흡 및 각성 지표와 같이 객과적인 지표만으로 평가되기 어려울 뿐 아니라 매일 변화하므로 이러한 주관적인 만족도를 반영하기 어렵다는 문제점이 있다.
일 예로서, 대한민국 등록특허공보 제10-2034038호는 피검자의 신체에 부착된 센서를 통해 수면 장애 여부를 측정하는 방법 및 장치를 개시하고 있다.
본 발명의 실시예들은 하악 전진의 효과를 극대화할 수 있는 수면 장애 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 수면 장애 치료 장치를 착용한 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 단계, 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터 및 상기 사용기록 데이터를 기초로 기계 학습 모델을 학습시키는 단계, 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터, 상기 사용기록 데이터 및 상기 기계 학습 모델을 이용하여 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 수면 장애 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 단계는, 상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자의 수면 중 상기 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 단계 및 상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자가 수면을 완료한 후 상기 수면만족도 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수면만족도 데이터를 획득하는 단계는, 상기 사용자가 수면을 완료한 제1 시점에서의 제1 수면만족도 데이터를 획득하는 단계 및 상기 제1 시점과 다른 제2 시점에서의 제2 수면만족도 데이터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 수면만족도 데이터를 획득하는 단계 상기 제1 시점으로부터 사전에 설정된 시간 이후, 상기 사용자가 다음 수면하기 전 상기 제2 수면만족도 데이터를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수면만족도 데이터를 획득하는 단계는, 상기 제1 시점 전 상기 사용자에게 제1 알림신호를 생성하는 단계 및 상기 제2 시점 전 상기 사용자에게 제2 알림신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 단계는, 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 전진 정도 또는 전진 횟수를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 수면 장애 치료 장치를 착용한 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 데이터 획득부, 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터 및 상기 사용기록 데이터를 기초로 기계 학습 모델을 학습시키는 학습부 및 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터, 상기 사용기록 데이터 및 상기 기계 학습 모델을 이용하여 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 동작 제어부를 포함하는 수면 장애 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 데이터 획득부는, 상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자의 수면 중 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 생체신호 데이터를 획득하는 생체신호 획득부, 상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자의 수면 중 상기 수면 장애 치료 장치의 상기 사용기록 데이터를 획득하는 사용기록 획득부 및 상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자가 수면을 완료한 후 상기 수면만족도 데이터를 획득하는 수면만족도 획득부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수면만족도 획득부는 상기 사용자가 수면을 완료한 제1 시점에서의 제1 수면만족도 데이터 및 상기 제1 시점과 다른 제2 시점에서의 제2 수면만족도 데이터를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 수면만족도 데이터는 상기 제1 시점으로부터 사전에 설정된 시간 이후, 상기 사용자가 다음 수면하기 전인 상기 제2 시점에서 획득될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 시점 전 상기 사용자에게 제1 알림신호를 생성하고, 상기 제2 시점 전 상기 사용자에게 제2 알림신호를 생성하는 알림신호 생성부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 동작 제어부는 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터, 상기 사용기록 데이터 및 상기 기계 학습 모델을 이용하여 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 전진 정도 또는 전진 횟수를 제어할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 수면 장애 제어 장치 및 이의 동작 방법은 생체정보를 이용하여 수면장애를 감지하고, 수면장애가 감지되면 하악을 전진시켜 수면장애를 개선함에 있어, 사용자의 수면만족도도 함께 고려하여 하악의 이동으로 인한 각성을 최소화하여 수면의 질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 수면 장애 제어 장치 및 이의 동작 방법은 수면 직후의 수면만족도 데이터뿐만 아니라 하루 일상을 보낸 후 (주간의 활동이나 인지 능력 등을 평가하게 되는) 잠들기 전 수면만족도 데이터를 학습데이터로 이용함으로써, 학습 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하악 전진 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3 및 도 4는 수면만족도 데이터를 획득하여 학습하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 제어 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 치료 시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 치료 시스템(10)은 수면 장애 제어 장치(100), 수면 장애 치료 장치(200), 사용자 단말(300) 및 네트워크(400)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 치료 시스템(10)은 사용자가 수면 장애 치료 장치(200)를 착용하고 수면을 하는 도중 사용자의 생체 신호를 감지하고, 감지된 생체 신호를 이용하여 판단된 사용자의 수면 상태에 따라 하악을 이동시키거나 양압을 조절함으로써, 사용자 맞춤형으로 코골이 또는 무호흡증과 같은 수면 장애(sleep disorder)를 완화시킬 수 있다. 이때, 하악 전진 시스템(10)은 상기 생체 신호뿐만 아니라 사용자의 수면만족도 데이터를 획득하고, 생체신호 데이터와 수면만족도 데이터를 기반으로 기계 학습 모듈을 학습시킴으로써, 사용자의 수면 중 각성을 최소화하여 수면의 질을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
수면 장애 제어 장치(100)는 수면 장애 치료 장치(200)와 사용자 단말(300)를 통해 통신하여 명령, 코드, 파일, 컨텐츠, 서비스 등을 제공하는 컴퓨터 장치 또는 복수의 컴퓨터 장치들로 구현되는 서버일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 수면 장애 제어 장치(100)는 수면 장애 치료 장치(200)와 일체로 형성될 수도 있다.
일례로, 수면 장애 제어 장치(100)는 네트워크(400)를 통해 접속한 사용자 단말(300)로 어플리케이션의 설치를 위한 파일을 제공할 수 있다. 이 경우 사용자 단말(300)는 수면 장애 제어 장치(100)로부터 제공된 파일을 이용하여 어플리케이션을 설치할 수 있다. 또한, 사용자 단말(300)가 포함하는 운영체제(Operating system, OS) 및 적어도 하나의 프로그램(일례로 브라우저나 설치된 어플리케이션)의 제어에 따라 수면 장애 제어 장치(100)에 접속하여 수면 장애 제어 장치(100)가 제공하는 서비스나 콘텐츠를 제공받을 수 있다. 다른 예로, 수면 장애 제어 장치(100)는 데이터 송수신을 위한 통신 세션을 설정하고, 설정된 통신 세션을 통해 사용자 단말(300) 간의 데이터 송수신을 라우팅할 수도 있다.
수면 장애 제어 장치(100)는 프로세서를 포함하여, 사용자의 수면만족도 데이터 및 생체신호 데이터를 획득하여 딥러닝 기반으로 기계 학습 모델을 학습하고, 기계 학습 모델을 이용하여 수면 장애 치료 장치(200)를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 그러나, 본 발명은 반드시 이에 제한되지 않으며, 수면 장애 제어 장치(100)를 통해 기계 학습 모델을 학습한 후, 기계 학습 모델을 수면 장애 치료 장치(200)에 제공하여 수면 장애 치료 장치(200)에서 하악 전진 정도 또는 전진 횟수를 결정하는 구성도 가능함은 물론이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 서버(100)에서 학습 및 제어가 수행되는 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.
수면 장애 치료 장치(200)는 수면 중 수면 장애를 치료하기 위해 사용자가 착용할 수 있는 치료 수단을 의미한다. 수면 장애 치료 장치(200)는 예를 들면, 하악을 전진시키기 위한 하악 전진 장치이거나, 공기의 압력을 조절하는 양압기일 수 있다. 또한 기재하지 않았으나, 수면 장애 치료 장치(200)는 수면 중 사용자가 착용할 수 있는 어떠한 치료수단이든 적용 가능함은 물론이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해, 수면 장애 치료 장치(200)가 하악 전진 장치인 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
수면 장애 치료 장치(200)는 사용자가 착용한 상태에서 수면 상태에 따라 사용자의 아래턱을 이동시키기 위해, 구강에 배치되는 윗니 안착부, 아랫니 안착부, 윗니 안착부에 대하여 아랫니 안착부를 전진시키거나 후퇴시키는 구동부 및 사용자의 생체신호를 감지하는 감지부를 포함할 수 있다. 또한, 수면 장애 치료 장치(200)는 감지부를 통해 감지한 생체신호 데이터를 사용자 단말(300) 또는 수면 장애 제어 장치(100)로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
윗니 안착부는 사용자의 윗니가 안착될 수 있다. 윗니 안착부는 사용자의 윗니가 삽입가능한 형상으로 형성될 수 있다. 윗니 안착부는 윗니가 안착될 때 이물감 또는 불편함을 최소화하기 위해 사용자의 치열에 따라 맞춤형으로 제작될 수 있다. 윗니 안착부는 윗니에 착용될 때 윗니를 감싸며 윗니에 밀착될 수 있다.
아랫니 안착부는 사용자의 아랫니가 안착될 수 있다. 아랫니 안착부는 아랫니 안착부는 아랫니가 안착될 때 이물감 또는 불편함을 최소화하기 위해 사용자의 치열에 따라 맞춤형으로 제작될 수 있다. 아랫니 안착부는 아랫니에 착용될 때 아랫니를 감싸며 아랫니에 밀착될 수 있다.
구동부는 윗니 안착부 및 아랫니 안착부와 연결되어, 윗니 안착부에 대한 아랫니 안착부의 상대적인 위치를 변화시킬 수 있다. 구동부는 구동력을 제공하는 동력부와, 동력부로부터 생성된 구동력을 윗니 안착부 또는 아랫니 안착부로 전달하는 동력전달부를 포함할 수 있다.
감지부는 사용자의 생체 정보를 감지할 수 있다. 감지부는 사용자의 수면 여부, 자세, 코골이 또는 수면무호흡과 같은 수면 상태를 결정짓기 위한 생체 정보를 감지하는 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 감지부는 호흡 센서, 산소포화도 센서 및 자세 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
호흡 센서는 코골이 소리를 감지할 수 있는 음향 센서이거나, 코 또는 입으로 흡입/배출되는 사용자의 호흡을 감지하는 공기흐름센서일 수 있다. 산소포화도 센서는 산소포화도를 감지하는 센서일 수 있다. 여기서, 호흡 센서 및 산소포화도 센서는 사용자의 코골이 또는 수면 무호흡과 같은 수면 상태를 결정짓기 위한 생체 신호를 획득할 수 있다.
자세 센서는 사용자의 수면 자세를 결정짓기 위한 생체 신호를 감지하는 센서일 수 있다. 자세 센서는 하나의 구성으로 이루어질 수도 있으나, 다른 종류의 센서들이 다른 위치에 배치되어 생체 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 자세 센서는 3축센서를 포함할 수 있다. 3축 센서는 요(yaw) 축, 피치(pitch) 축 및 롤(roll) 축의 변동을 감지하는 센서일 수 있다. 3축 센서는 자이로 센서, 가속도 센서 및 기울기 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니며, 3축과 다른 개수의 축의 변동을 감지하는 센서가 적용될 수 있음은 물론이다.
통신부는 수면 장애 제어 장치(100) 또는 사용자 단말(300)과 통신할 수 있는 통신 수단, 예를 들면, 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), MISC(Medical Implant Communication Service), NFC(Near Field Communication)와 같은 수단을 포함할 수 있다. 통신부는 감지부를 통해 감지된 생체신호 데이터를 사용자 단말(300) 또는 수면 장애 제어 장치(100)로 전송할 수 있다.
사용자 단말(300)은 컴퓨터 장치로 구현되는 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 사용자 단말(300)은 수면 장애 제어 장치(100)를 제어하는 관리자의 단말일 수 있다. 또는, 사용자 단말(300)은 인터페이스를 통해 사용자의 수면만족도 데이터를 획득하는 획득수단일 수 있다. 사용자 단말(300)은 수면 장애 제어 장치(100)로부터 제공되는 수면만족도 획득을 위한 문진 정보를 디스플레이하고, 사용자가 선택한 문진 정보를 이용하여 수면만족도 데이터를 생성할 수 있다. 사용자 단말(300)은 예를 들면, 스마트폰(smart phone), 휴대폰, 네비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC 등일 수 있다. 일례로 사용자 단말(300)은 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 네트워크(400)를 통해 다른 사용자 단말(300), 수면 장애 치료 장치(200) 또는 수면 장애 제어 장치(100)와 통신할 수 있다.
통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크(400)가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크(400)는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(controller area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(400)는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 제어 장치(100)를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 3 및 도 4는 수면만족도 데이터를 획득하여 학습하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 제어 장치(100)는 통신부(110), 프로세서(120), 메모리(130) 및 입출력 인터페이스(140)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 수면 장애 치료 장치(200)로부터 생체신호 데이터 및 사용기록 데이터를 전송받거나, 사용자 단말(300)로부터 수면만족도 데이터를 전송받을 수 있다. 통신부(110)는 수면 장애 치료 장치(200)를 착용한 사용자의 수면 기간(ST) 중 생체신호 데이터(S1) 및 사용기록 데이터(S2)를 전송받을 수 있다. 통신부(110)는 사용자가 수면을 완료하고 깨어있는 기간(WT) 동안 수면만족도 데이터(S3)를 전송받을 수 있다.
프로세서(120)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(130) 또는 통신부(110)에 의해 프로세서(120)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 메모리(130)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 여기서, 프로세서(processor)는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다.
이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 프로세서(120)는 데이터 획득부(121), 학습부(122), 동작 제어부(123) 및 알림신호 생성부(124)를 포함할 수 있다.
데이터 획득부(121)는 수면 장애 치료 장치(200)를 착용한 사용자의 수면만족도 데이터(S3), 생체신호 데이터(S1) 및 수면 장애 치료 장치(200)의 사용기록 데이터(S2)를 획득할 수 있다. 데이터 획득부(121)는 생체데이터 획득부(1211), 사용기록 획득부(1212) 및 수면만족도 획득부(1213)를 포함할 수 있다.
생체데이터 획득부(1211)는 수면 장애 치료 장치(200)를 착용한 사용자의 수면 중 하나 이상의 센서를 이용하여 생체신호 데이터(S1)를 획득할 수 있다. 여기서, 생체신호 데이터(S1)는 수면 장애 치료 장치(200)의 감지부로부터 생성된 데이터일 수 있다. 예를 들면, 생체신호 데이터(S1)는 호흡 센서, 산소포화도 센서 및 자세 센서를 통해 감지된 호흡량 정보, 코골이 소리 정보 및 자세 정보 등을 포함할 수 있다. 생체데이터 획득부(1211)는 사용자가 수면 기간(ST) 동안에 실시간으로 감지되는 생체신호 데이터를 전송받을 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 생체데이터 획득부(1211)는 수면무호흡 이벤트가 발생되는 경우의 생체신호 데이터(S1)를 제공받거나, 사전에 설정된 주기에 따라 생체신호 데이터(S1)를 제공받을 수도 있다.
사용기록 획득부(1212)는 수면 장애 치료 장치(200)를 착용한 사용자의 수면 중 수면 장애 치료 장치(200)의 사용기록 데이터(S2)를 획득할 수 있다. 여기서, 사용기록 데이터(S2)는 생체신호 데이터(S1)를 이용하여 수면 장애 치료 장치(200)가 구동한 이력일 수 있으며, 예를 들면, 하룻밤 동안 하악이 전진된 시각, 하악이 전진된 총 시간, 전진 횟수, 전진 정도 등일 수 있다.
사용기록 획득부(1212)는 상기한 사용기록 데이터(S2)를 수면 장애 치료 장치(200)로부터 획득할 수도 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 후술하는 동작 제어부(123)에서 생성된 제어 신호를 통해서 획득할 수도 있다.
수면만족도 획득부(1213)는 수면 장애 치료 장치(200)를 착용한 사용자가 수면을 완료한 후 수면만족도 데이터(S3)를 획득할 수 있다. 여기서, 수면만족도 데이터(S3)는 사용자 단말(300)의 인터페이스를 통해 수면만족도 관련 설문이 포함된 설문 정보를 제공하고, 설문 정보에 대한 사용자의 응답 정보를 이용하여 획득할 수 있다. 수면만족도 데이터(S3)는 상기 사용자의 응답 정보를 이용하여 수면 만족도를 수치화한 데이터일 수 있다. 수면만족도 관련 설문은 수면이 만족스러웠는지에 대한 설문일 수도 있고, 아침 두통 유무, 기분 변화 및 우울증 여부, 집중력 여부, 목이 건조한지 여부 등의 설문일 수 있다. 수면만족도 데이터(S3)는 상기한 수면 만족도에 관한 응답 정보뿐만 아니라 사용자의 신상 정보도 포함할 수 있다. 수면만족도 데이터(S3)는 사용자의 나이, 성별, 키, 몸무게 등의 신상 정보를 더 포함할 수 있다.
수면만족도 획득부(1213)는 수면만족도 데이터(S3)를 하나 이상 획득할 수 있다. 구체적으로, 수면만족도 획득부(1213)는 적어도 사용자가 수면을 완료한 제1 시점(t1)에서의 제1 수면만족도 데이터(S31)를 획득할 수 있다. 즉, 수면만족도 획득부(1213)는 수면 직후의 사용자의 수면 만족도에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 또한, 수면만족도 획득부(1213)는 제1 시점(t1)과 다른 제2 시점(t2)에서의 제2 수면만족도 데이터(S32)를 획득할 수 있다. 이때, 제2 시점(t2)은 제1 시점(t1)으로부터 사전에 설정된 시간 이후, 상기 사용자가 다음 수면하기 전일 수 있으며, 사용자는 주간 졸리움, 집중도, 업무 효율성 등에 대한 상태 정보를 사용자 단말(300)을 통해 입력할 수 있다.
한편, 다른 실시예로서, 수면만족도 획득부(1213)는 깨어난 직후의 시점(t1), 잠들기 직전의 시점(t2)뿐만 아니라 사전에 설정된 다른 시점에서 수면만족도 데이터를 획득할 수도 있다. 예를 들면, 수면만족도 획득부(1213)는 점심먹은 후 수면만족도 데이터를 추가적으로 획득할 수도 있다.
학습부(122)는 상기 획득한 수면만족도 데이터(S3), 생체신호 데이터(S1) 및 사용기록 데이터(S2)를 기초로 기계 학습 모델(A)을 학습시킬 수 있다. 기계 학습 모델(A)은 수면만족도 데이터(S3), 생체신호 데이터(S1) 및 사용기록 데이터(S2)를 기초로 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 제어기준을 학습하는 알고리듬일 수 있다.
수면 장애 치료 장치(200)는 생체신호 데이터(S1)를 통해 수면무호흡과 같은 수면 장애를 감지하고, 하악을 전진시켜 이를 개선하는 기능을 수행하는데, 하악을 전진시키는 동작으로 인해 불가피한 각성이 생겨 수면의 질을 떨어뜨릴 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 치료 시스템(10)은 단순히 생체신호만으로 하악을 전진시키는 것이 아니라 수면만족도까지 고려하여 하악의 전진 횟수를 최소화함으로써, 수면의 질을 향상시키는 기능을 수행할 수 있다.
이를 위해, 학습부(122)는 수면만족도 데이터(S3), 생체신호 데이터(S1) 및 사용기록 데이터(S2)를 이용하여 수면 장애 치료 장치(200)의 동작을 제어하는 제어기준을 학습할 수 있다. 구체적으로, 기계 학습 모듈은 수면 장애 치료 장치(200)의 전진 정도 또는 전진 횟수를 제어하는 제어기준을 학습할 수 있다.
또한, 기계 학습 모듈은 수면 장애 치료 장치(200)의 생체신호 데이터(S1)를 이용하여 하악을 전진시켜야 하는 경우 중 어느 경우에 하악을 선택적으로 전진시켜야 하는지에 대한 제어기준을 학습할 수 있다. 만약 학습부(122)는 생체신호 데이터(S1)를 이용하여 사용자가 얕은 수면에 빠졌다고 판단되는 경우에는 하악을 전진시키지 않도록 기계 학습 모듈을 학습할 수 있다.
학습부(122)는 딥러닝(Deep learning) 또는 인공지능 기반으로 기계 학습 모델을 학습하며, 딥러닝은 여러 비선형 변환기법의 조합을 통해 높은 수준의 추상화(abstractions, 다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적인 내용 또는 기능을 요약하는 작업)를 시도하는 기계학습 알고리즘의 집합으로 정의된다. 학습부(122)는 딥러닝의 모델 중 예컨대 심층 신경망(Deep Neural Networks, DNN), 컨볼루션 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Reccurent Neural Network, RNN) 및 심층 신뢰 신경 망(Deep Belief Networks, DBN) 중 어느 하나를 이용한 것일 수 있다.
동작 제어부(123)는 생체신호 데이터(S1), 사용기록 데이터(S2), 수면만족도 데이터(S3) 및 기계 학습 모델(A)을 이용하여 사용자가 착용하는 동안 수면 장애 치료 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다. 동작 제어부(123)는 학습된 기계 학습 모델(A)에 새로운 생체신호 데이터(S1), 사용기록 데이터(S2), 수면만족도 데이터(S3)를 적용하여 학습 전진 장치의 전진 횟수 또는 전진 정도를 제어할 수 있다.
알림신호 생성부(124)는 제1 시점(t1) 전 사용자에게 제1 알림신호(a1)를 제공하고, 제2 시점(t2) 전 사용자에게 제2 알림신호(a2)를 제공할 수 있다. 알림신호 생성부(124)는 생성된 제1 알림신호(a1)와 제2 알림신호(a2)를 사용자 단말(300)에 제공하면, 사용자 단말(300)은 사용자에게 수면만족도에 응답할 시간임을 소리, 진동, 화면 또는 빛을 통해 알릴 수 있다. 알림신호 생성부(124)는 사용자가 잠에서 깨어난 직후부터 사전에 설정된 시간 내에 제1 알림신호(a1)를 생성하고, 사용자가 평균적으로 잠드는 시간 전 사전에 설정된 시점에 제2 알림신호(a2)를 생성할 수 있다.
메모리(130)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(130)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드(일례로 사용자 단말에 설치되어 구동되는 브라우저나 상술한 어플리케이션 등을 위한 코드)가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism)을 이용하여 메모리(130)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 통신부(110)를 통해 메모리(130)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어 적어도 하나의 프로그램은 개발자들 또는 어플리케이션의 설치 파일을 배포하는 파일 배포 시스템(일례로 상술한 서버)가 네트워크를 통해 제공하는 파일들에 의해 설치되는 프로그램(일례로 상술한 어플리케이션)에 기반하여 메모리(330)에 로딩될 수 있다.
입출력 인터페이스(140)는 입출력 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 어플리케이션의 통신 세션을 표시하기 위한 디스플레이와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스(140)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 장애 제어 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 서버(100)는 데이터 획득부를 이용하여 수면 장애 치료 장치(200)를 착용한 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 수면 장애 치료 장치(200)의 사용기록 데이터를 획득할 수 있다(S510).
이후, 서버(100)는 학습부를 이용하여 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 사용기록 데이터를 기초로 기계 학습 모델을 학습시킬 수 있다(S520).
이후, 서버(100)는 동작 제어부를 이용하여 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터, 사용기록 데이터 및 기계 학습 모델을 이용하여 사용자가 착용하는 동안 수면 장애 치료 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다. 수면 장애 제어 장치(100)는 수면 장애 치료 장치(200)의 전진 여부, 전진 거리, 전진 속도, 전진력(advancing force) 또는 전진 횟수를 제어하여, 사용자의 불필요한 각성을 최소화함으로써, 수면의 질을 향상시킬 수 있다.
도 6은 하악 전진 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 단계 S610에서, 수면 장애 치료 장치(200)는 감지부를 이용하여 사용자의 수면 중 생체신호 데이터를 생성한다. 이때, 수면 장애 치료 장치(200)는 실시간으로 감지되는 생체신호 데이터를 수면 장애 제어 장치(100)로 전송할 수도 있고, 수면장애 이벤트가 발생하는 경우의 생체신호 데이터를 전송할 수도 있으며, 사전에 설정된 주기마다 감지되는 생체신호 데이터를 전송할 수도 있다(S611).
단계 S620에서 수면 장애 제어 장치(100)는 사용자가 수면을 완료하고 깨어난 후 제1 알림신호를 생성한다. 수면 장애 제어 장치(100)는 사전에 설정된 시점에 제1 알림신호를 생성하거나, 생체신호 데이터를 이용하여 사용자의 기상을 감지하고 제1 알림신호를 생성할 수도 있다. 수면 장애 제어 장치(100)는 생성된 제1 알림신호를 사용자 단말(300)로 전송한다(S621).
단계 S630에서 사용자 단말(300)은 인터페이스를 통해 수면만족도 관련 설문이 포함된 설문 정보를 제공하고, 사용자의 선택에 따른 응답 정보를 이용하여 제1 시점에서 제1 수면만족도 데이터를 생성한다. 이때, 제1 수면만족도 데이터는 사용자의 신상정보를 더 포함할 수 있다. 사용자 단말(300)은 제1 수면만족도 데이터를 수면 장애 제어 장치(100)로 전송한다(S631).
그러나 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 다른 실시예로서, 수면 장애 제어 장치(100)를 통해 학습된 기계 학습 모듈이 수면 장애 치료 장치(200)로 제공되는 경우, 수면 장애 제어 장치(100)는 제1 수면만족도 데이터를 수면 장애 치료 장치(200)로 전송할 수도 있다. 다시 말해, 수면 장애 제어 장치(100)에서는 이전 제1 수면만족도 데이터를 학습 데이터로 하여 기계 학습 모듈을 학습하고, 수면 장애 치료 장치(200)는 학습된 기계 학습 모듈에 새로운 제1 수면만족도 데이터를 이용하여 수면 장애 치료 장치(200)의 동작을 제어할 수도 있다.
단계 S640에서 수면 장애 제어 장치(100)는 제1 알림신호가 생성된 시점과 다른 시점에서 제2 알림신호를 생성한다. 이때, 제2 알림신호는 사용자가 하루를 보내고 잠들기 전에 생성될 수 있다. 수면 장애 제어 장치(100)는 사용자가 평균적으로 잠드는 시간 전에 제2 알림신호를 생성할 수도 있고, 사전에 설정된 시점에 제2 알림신호를 생성할 수도 있다. 수면 장애 제어 장치(100)는 제2 알림신호를 사용자 단말(300)로 전송한다(S631).
단계 S650에서 사용자 단말(300)은 인터페이스를 통해 수면만족도 관련 설문이 포함된 설문 정보를 제공하고, 사용자의 선택에 따른 응답 정보를 이용하여 제1 시점과 다른 제2 시점에서 제2 수면만족도 데이터를 생성한다. 이때, 제2 시점은 제1 시점으로부터 사전에 설정된 시간 이후, 상기 사용자가 다음 수면하기 전일 수 있으며, 사용자는 주간 졸리움, 집중도, 업무 효율성 등에 대한 상태 정보를 사용자 단말(300)을 통해 입력할 수 있다. 사용다 단말(300)은 제2 수면만족도 데이터를 수면 장애 제어 장치(100)로 전송한다(S651).
단계 S660에서 수면 장애 제어 장치(100)는 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 사용기록 데이터를 기초로 기계 학습 모듈을 학습할 수 있다. 기계 학습 모듈은 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 사용기록 데이터를 기초로 수면 장애 치료 장치(200)의 동작을 제어하는 제어기준을 학습하는 알고리듬일 수 있다.
단계 S670에서 수면 장애 제어 장치(100)는 학습된 기계 학습 모듈에 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 사용기록 데이터를 적용하여 수면 장애 치료 장치(200)의 동작을 제어하는 동작 제어신호를 생성한다. 서버(100)는 생성된 동작 제어신호를 수면 장애 치료 장치(200)로 전송하여(S651) 수면 장애 치료 장치(200)를 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 수면 장애 제어 장치 및 방법은 생체정보를 이용하여 수면장애를 감지하고, 수면장애가 감지되면 하악을 전진시켜 수면장애를 개선함에 있어, 사용자의 수면만족도도 함께 고려하여 하악의 이동으로 인한 각성을 최소화하여 수면의 질을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 수면 장애 제어 장치 및 방법은 수면 직후의 수면만족도 데이터뿐만 아니라 하루 일상을 보낸 후 잠들기 전 수면만족도 데이터를 학습데이터로 이용함으로써, 학습 효율을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 수면 장애 치료 시스템
100 : 수면 장애 제어 장치
110 : 통신부
120 : 프로세서
130 : 메모리
140 : 입출력 인터페이스
200 : 수면 장애 치료 장치
300 : 사용자 단말

Claims (12)

  1. 수면 장애 치료 장치를 착용한 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 단계;
    상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터 및 상기 사용기록 데이터를 기초로 기계 학습 모델을 학습시키는 단계;
    상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터, 상기 사용기록 데이터 및 상기 기계 학습 모델을 이용하여 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 단계;를 포함하는, 수면 장애 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자의 수면 중 상기 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자가 수면을 완료한 후 상기 수면만족도 데이터를 획득하는 단계;를 포함하는, 수면 장애 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 수면만족도 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 사용자가 수면을 완료한 제1 시점에서의 제1 수면만족도 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 제1 시점과 다른 제2 시점에서의 제2 수면만족도 데이터를 획득하는 단계;를 포함하는, 수면 장애 제어 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 수면만족도 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 제1 시점으로부터 사전에 설정된 시간 이후, 상기 사용자가 다음 수면하기 전 상기 제2 수면만족도 데이터를 획득하는, 수면 장애 제어 방법.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 수면만족도 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 제1 시점 전 상기 사용자에게 제1 알림신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 시점 전 상기 사용자에게 제2 알림신호를 생성하는 단계;를 더 포함하는, 수면 장애 제어 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 단계는,
    상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 하악 전진 정도 또는 하악 전진 횟수를 제어하는, 수면 장애 제어 방법.
  7. 수면 장애 치료 장치를 착용한 사용자의 수면만족도 데이터, 생체신호 데이터 및 상기 수면 장애 치료 장치의 사용기록 데이터를 획득하는 데이터 획득부;
    상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터 및 상기 사용기록 데이터를 기초로 기계 학습 모델을 학습시키는 학습부; 및
    상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터, 상기 사용기록 데이터 및 상기 기계 학습 모델을 이용하여 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 동작을 제어하는 동작 제어부;를 포함하는, 수면 장애 제어 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 데이터 획득부는,
    상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자의 수면 중 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 생체신호 데이터를 획득하는 생체신호 획득부;
    상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자의 수면 중 상기 수면 장애 치료 장치의 상기 사용기록 데이터를 획득하는 사용기록 획득부; 및
    상기 수면 장애 치료 장치를 착용한 상기 사용자가 수면을 완료한 후 상기 수면만족도 데이터를 획득하는 수면만족도 획득부;를 포함하는, 수면 장애 제어 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 수면만족도 획득부는,
    상기 사용자가 수면을 완료한 제1 시점에서의 제1 수면만족도 데이터 및 상기 제1 시점과 다른 제2 시점에서의 제2 수면만족도 데이터를 획득하는, 수면 장애 제어 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 수면만족도 데이터는 상기 제1 시점으로부터 사전에 설정된 시간 이후, 상기 사용자가 다음 수면하기 전인 상기 제2 시점에서 획득되는, 수면 장애 제어 장치.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 시점 전 상기 사용자에게 제1 알림신호를 생성하고, 상기 제2 시점 전 상기 사용자에게 제2 알림신호를 생성하는 알림신호 생성부;를 더 포함하는, 수면 장애 제어 장치.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 동작 제어부는 상기 수면만족도 데이터, 상기 생체신호 데이터, 상기 사용기록 데이터 및 상기 기계 학습 모델을 이용하여 상기 사용자가 착용하는 동안 상기 수면 장애 치료 장치의 전진 정도 또는 전진 횟수를 제어하는, 수면 장애 제어 장치.
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