KR102506954B1 - 코골이 방지용 롤링 필로우 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수면자의 코골이 소리를 인식하여 쿠션부재를 회전시켜 머리의 위치를 변경시키는 것에 의해 코골이를 방지할 수 있도록 하기 위해, 바닥에 놓인 상태로 지지력을 제공하며, 상면에 원호형을 이루는 홈형태의 수용공간이 형성되어 수면자의 머리를 상기 수용공간에 수용하는 베이스부재; 상기 베이스부재의 수용공간에 이동가능하게 안착되어 수면자의 머리의 위치를 변경하도록 롤링되는 롤링부재; 상기 베이스부재에 장착되어 상기 롤링부재를 회전시키는 롤링휠부; 상기 롤링휠부로 롤링 구동을 위한 회전력을 제공하는 모터부; 및 상기 수면자의 수면 상태에서의 코골이를 감지한 후 상기 모터부를 구동시켜 상기 롤링휠부를 통해 상기 롤링부재를 롤링시켜 수면자의 머리 위치를 가변시키는 제어를 수행하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코골이 방지용 롤링필로우를 제공한다.

Description

코골이 방지용 롤링 필로우{ROLLING PILLOW TO PREVENT SNORING}

본 발명은 코골이를 방지하는 롤링 필로우에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수면자의 코골이 소리를 인식하여 쿠션부재를 회전시켜 머리의 위치를 변경시키는 것에 의해 코골이를 방지할 수 있도록 하는 코골이 방지용 롤링 필로우에 관한 것이다.

수면 중의 코고는 현상이란 사람에 따라 수면중에 기도(氣道)가 절곡되거나 협착됨으로써 절곡 또는 협착된 기도를 통하여 공기가 유통되면서 기도와 공기가 마찰되어 발생되는 마찰음인바, 사람이 코를 골게 되면 산소의 흡입이 충분하지 못하게 되어 심장에 많은 부담을 줌으로써 자고난 후에도 피로감이 남게 될 뿐만 아니라 가족의 안면을 방해 하게 되어 가족에게까지 고통을 안겨주게 된다.

이에 따라 등록실용신안 제1993-0003752호는 베개(1)를 좌우로 시소 운동 하도록 구성하는 것에 의해, 수면자가 수면 중 머리가 항상 좌 또는 우로 기울어지도록 하여 코골이를 방지하는 코골이 방지 베개를 개시한다.

일반적으로 수면의 기본 자세는 양쪽 어깨를 바닥에 대고 천장을 보고 누운 자세이며, 이와 같은 자세로 수면시간의 50%만 잘 수 있어도 수면건강에 이상이 없다고 알려져 있다.

통상적으로, 수면을 위해 눕게 되면 온몸으로 중력을 받게 되며, 평균 20~30회 정도의 뒤척임이 발생하게 된다.

이때, 등록실용신안 제1993-0003752호는 베개(1)를 사용하고 있는 수면자가 뒤척일 경우 수면자의 중심축이 변하기 때문에 목과 어깨가 틀어지고, 이에 따라 목이나 어깨에 힘이 들어가게 되어 편안한 수면을 방해하는 문제점이 있다.

또한, 미국의 Smart Nora Inc. 사는 코골이 방지용 기기로서 'Nora'를 제공하였다. 상술한 'Nora'는 무선 마이크로 코골이가 감지되면, 베개 속에 미리 넣어둔 패드를 팽창시켜 수면자의 머리 위치를 바꿔 줌으로써, 기도를 확보할 수 있도록 하여, 수면자가 잠에서 깨지 않은 상태에서 코골이를 방지할 수 있도록 한다.

그러나 상술한 'Nora'의 경우, 공기압을 사용하여 패드를 팽창시키게 되어, 공기의 유입 및 유출 시 소음을 발생시켜 정상적인 수면을 방해할 수 있는 문제점을 갖는다.

대한민국 실용신안등록공보 제20-0469632호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 수면상태에서 수면자의 코골이 소음을 오디오 신호로 감지한 후, 수면자의 머리의 위치를 변경시켜 주는 것에 의해 수면자의 코골이를 멈추도록 하는 코골이 방지용 롤링 필로우를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한, 본 발명은 수면자의 수면 중 코골이 이외의 소음을 노이즈로 제거하는 것에 의해, 노이즈로 인한 오작동을 방지할 수 있도록 함으로써, 최적의 수면상태를 유지하면서 코골이를 방지할 수 있도록 하는 코골이 방지용 롤링 필로우를 제공하는 것을 또 다른 해결하고자 하는 과제로 한다.

따라서 상술한 해결하고자 하는 과제의 해결을 위해 본 발명의 일 실시예는, 바닥에 놓인 상태로 지지력을 제공하며, 상면에 원호형을 이루는 홈형태의 수용공간이 형성되어 수면자의 머리를 상기 수용공간에 수용하는 베이스부재; 상기 베이스부재의 수용공간에 이동가능하게 안착되어 수면자의 머리의 위치를 변경하도록 롤링되는 롤링부재; 상기 베이스부재에 장착되어 상기 롤링부재를 회전시키는 롤링휠부; 상기 롤링휠부로 롤링 구동을 위한 회전력을 제공하는 모터부; 및 상기 수면자의 수면 상태에서의 코골이를 감지한 후 상기 모터부를 구동시켜 상기 롤링휠부를 통해 상기 롤링부재를 롤링시켜 수면자의 머리 위치를 가변시키는 제어를 수행하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코골이 방지용 롤링필로우를 제공한다.

상기 롤링휠부는, 롤링휠이 베이스부재의 롤링부재안착홈의 상부로 노출된 후 롤링패드의 저면과 접촉되도록 롤링휠부를 차폐하는 롤링휠부커버; 롤링휠축; 상기 롤링휠축의 양단부에 결합되는 한 쌍의 베어링; 상기 베어링의 사이에서 상기 롤링휠축에 축결합되는 롤링휠타이밍풀; 상기 롤링휠타이밍풀리에 일단이 걸리어지고 타단은 모터타이밍풀리에 걸리어지는 타이밍벨트; 및 상기 베어링의 사이에서 상기 롤링휠타이밍풀리와 인접되어 상기 롤링휠축에 축결합되는 롤링휠;을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 롤링휠부는, 롤링휠이 베이스부재의 롤링부재안착홈의 상부로 노출된 후 롤링패드의 저면과 접촉되도록 롤링휠부를 차폐하는 롤링휠부커버; 롤링휠축; 상기 롤링휠축의 양단부에 결합되는 한 쌍의 베어링; 상기 베어링의 사이에서 상기 롤링휠축에 축결합되는 롤링휠타이밍풀리; 상기 롤링휠타이밍풀리에 일단이 걸리어지고 타단은 모터타이밍풀리에 걸리어지는 타이밍벨트; 및 상기 롤링휠타이밍풀리의 양측에서 상기 베어링에 인접되도록 각각 상기 롤링휠축의 단부측에 축결합되는 한 쌍의 롤링휠;을 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 모터부는, 모터축을 구비하여 롤링부재를 회전시키는 회전력을 제공하는 모터; 및 상기 모터축에 축결합된 후 타이임벨트가 걸리어지는 모터타이밍풀리를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제어부는, 사용자 단말기에 설치된 코골이모니터링앱으로 코골이 정보를 전송하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 코골이 방지용 롤링 필로우는, 수면상태에서 수면자의 코골이 소음을 오디오 신호로 감지한 후, 수면자의 머리의 위치를 변경시켜 주는 것에 의해 수면자의 코골이를 멈추도록 하여 수면자 및 주변 사람의 편안한 수면을 보장할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 코골이 방지용 롤링 필로우는, 수면자의 수면 중 코골이에만 구동되도록 구성됨으로써, 코골이 이외의 소음에 의한 구동을 방지하여, 최적의 수면상태를 유지하면서도 코골이를 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 코골이 방지용 롤링 필로우는, 공기압을 사용함이 없이 모터부를 구동시켜 수면자의 머리를 회선시키게 되므로, 소음 발생을 최소화함으로써 수면자의 수면을 방해함이 없이 구동한다.

개시되는 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 개시되는 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 코골이 방지용 롤링필로우(1)의 사시도.
도 2는 도 1의 롤링필로우(1)의 분해 사시도.
도 3은 도 2의 A부분의 확대도.
도 4는 도 3의 롤링휠부(300)의 확대도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 롤링휠부(300')를 나타내는 도면.
도 6은 모터부(400)와 제어부(500)를 나타내는 도면.
도 7은 제어부(500)의 기능블록도 및 코골이모니터링앱(600)을 나타내는 도면.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 코골이 방지용 롤링필로우(1)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 롤링필로우(1)의 분해 사시도이다.

본 발명의 일 실시예의 롤링필로우(1)는 수면자의 수면 시 머리를 지지하여 베개 기능을 하면서, 수면자의 코골이를 발생하는 경우 수면자의 중심축을 유지시키면서 수면자의 머리를 회전시켜 머리의 위치를 변경하는 것에 의해 코골이를 멈추도록 하여 수면자 및 주변 사람의 안락한 수면을 보장할 수 있도록 하는 기술이다.

도 1 및 도 2와 같이, 상술한 기술적 특징의 본 발명의 일 실시예의 롤링필로우(1)는 베이스부재(100), 롤링부재(200), 롤링휠부(300), 모터부(400), 제어부(500) 및 코골이모니터링앱(600)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 베이스부재(100)는 상기 롤링 필로우(1)의 몸체를 이루면서 바닥에 놓인 상태로 지지력을 제공하는 구성요소로 몸체블록(110)과 저면커버(150)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 베이스부재(100)는 블록형태로 형성되어 바닥에 놓이며, 상면에 수면자의 머리를 수용하기 위한 롤링부재안착홈(111)이 원호형의 홈형태로 형성됨으로써 후술되는 롤링부재(200)를 매개로 수면자의 머리를 수용하면서 지지할 수 있다.

즉, 롤링부재안착홈(111)은 베이스부재(100)의 상면에 'C'자형의 단면을 이루면서 형성되어 수면자의 머리를 수용하는 롤링부재(200)를 수용할 수 있다.

도 3은 도 2의 A부분의 확대도이다.

도 3과 같이, 상기 롤러세트(120)는 롤러축(123)의 양단에 결합되는 롤러(121)로 구성되고, 상기 롤러세트 안착홈부(112)는 상기 롤러세트(120)가 회전가능하게 수용되도록 요입 형성된다.

상기 롤링부재(200)는 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈(111) 형상에 대응하는 형상으로 상부에 쿠션부재안착홈부(112)가 형성된 원호형 롤링패드(210)로 구성된다. 상술한 구성이 롤링부재(200)는 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈(111)에 롤링 이동가능하게 결합됨으로써, 수면자의 수면 시 발생하는 코골이를 멈추기 위해 수면자의 머리 위치를 변경하도록 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈(111) 상에서 원호형으로 롤링 운동하도록 구성된다.

미도시된 상기 쿠션부재는 수면자의 머리를 직접적으로 지지하는 부재이다. 이러한 쿠션부재는 수면자의 머리와 목을 지지할 수 있는 형상으로 형성되어 상기 롤링부재(200)를 매개로 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈부(110)에 롤링부재(200)에 의해 이동가능하게 안착될 수 있다. 즉, 쿠션부재는 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈부(110)와 대응하는 원호형으로 형성되어 롤링부재안착홈부(100)의 상면에 이동가능하게 안착될 수 있다.

여기서, 쿠션부재는 페브릭재질이나 섬유재, 합성수지재 또는 피혁재로 형성될 수 있으며, 표면에 미도시된 지압돌기가 형성되어 목이나 머리부분을 지압돌기로 지지할 수도 있다.

또한, 상기 쿠션부재는 일반적인 쿠션이나 베개일 수도 있다.

상기 롤링휠부(300)는 상기 베이스부재(100)에 결합된 롤링부재(200)를 슬라이드 롤링 구동시켜 목의 중심축이 어긋남이 없이 수면자의 머리의 위치를 변경하도록 구성된다.

도 4는 도 3의 롤링휠부(300)의 확대도이다.

구체적으로, 상기 롤링휠부(300)는 도 3 및 도 4와 같이, 롤링휠부 커버(301)와, 롤링휠축(310), 베어링(320), 롤링휠타이밍풀리(330), 타이밍벨트(340) 및 롤링휠(350)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 롤링휠부(300)는 롤링휠(350)이 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈(111)의 상부로 노출된 후 롤링패드(210)의 저면과 접촉되도록 롤링휠부(300)를 차폐하는 롤링휠부커버(301)와, 롤링휠축(310)과 상기 롤링휠축(310)의 양단부에 결합되는 한 쌍의 베어링(320)과, 상기 베어링(320)의 사이에서 상기 롤링휠축(310)에 축결합되는 롤링휠타이밍풀리(330)와, 상기 롤링휠타이밍풀리(330)에 일단이 걸리어지고 타단은 모터타이밍풀리(330)에 걸리어지는 타이밍벨트(340) 및 상기 베어링(320)의 사이에서 상기 롤링휠타이밍풀리(330)와 인접되어 상기 롤링휠축(310)에 축결합되는 롤링휠(350)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 롤링휠부(300’를 나타내는 도면이다.

도 5와 같이, 본 발명의 다른 실시예의 롤링휠부(300’는 롤링휠(350)이 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈(111)의 상부로 노출된 후 롤링패드(210)의 저면과 접촉되도록 롤링휠부(300)를 차폐하는 롤링휠부커버(301’와, 롤링휠축(310)과 상기 롤링휠축(310)의 양단부에 결합되는 한 쌍의 베어링(320)과, 상기 베어링(320)의 사이에서 상기 롤링휠축(310)에 축결합되는 롤링휠타이밍풀리(330)와, 상기 롤링휠타이밍풀리(330)에 일단이 걸리어지고 타단은 모터타이밍풀리(330)에 걸리어지는 타이밍벨트(340) 및 상기 롤링휠타이밍풀리(330)의 양측에서 상기 베어링(320)에 인접되도록 각각 상기 롤링휠축(310)의 단부측에 축결합되는 한 쌍의 롤링휠(350)을 포함하여 구성될 수도 있다.

도 4 및 도 5에서 상기 롤링휠부커버(301)는 상기 롤링휠(350)이 베이스부재(100)의 롤링부재안착홈(111)의 상부로 노출된 후 롤링패드(210)의 저면과 접촉되도록 롤링휠부(300)를 차폐하는 롤링휠부(300)의 덮개의 구조를 갖는다.

상기 롤링휠(350)은 우레탄 등의 탄성 재질의 바퀴형태로 구성될 수 있다.

상기 모터부(400)는 제어부(500)의 코골이 감지에 따른 구동 신호를 인가받아, 상기 롤링휠부(300)의 롤링 구동력을 제공하는 스텝모터를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 제어부(500)는 수면자의 수면 상태에서의 코골이를 감지한 후 상기 모터부(400)를 구동시켜 상기 롤링휠부(300)를 통해 상기 롤링부재(200)를 롤링시켜 수면자의 머리 위치를 가변시키는 제어를 수행하도록 구성될 수 있다.

도 6은 모터부(400)와 제어부(500)를 나타내는 도면이고, 도 7은 제어부(500)의 기능블록도 및 코골이모니터링앱(600)을 나타내는 도면이다.

도 6과 같이, 상기 모터부(400)는 롤링부재(200)를 정확한 각도로 회전시키는 회전력을 제공하는 스텝모터 등의 모터(410)와, 모터축(420)이 상기 모터축(420)에 축결합된 후 타이임벨트(340)가 걸리어지는 모터타이밍풀리(430)를 포함하여 구성된다.

상기 제어부(500)는 도 7과 같이, 소리와 수면자 머리의 진동을 감지하는 센서부(510), 센서부(510)에서 출력된 소리 신호와 머리 진동 신호가 동시에 발생한 경우, 주파수가 일치하는 일치하거나 유사패턴 또는 포락선이 일치하거나 유사패턴을 가지는 경우 상기 센서부(510)에서 출력된 소리를 수면자의 코골이 신호로 검출하는 코골이 감지부(520)와, 코골이 감지부(520)의 코골이 감지 신호에 따라 모터부(400)의 모터(410)를 구동시켜 롤링부재(200)를 슬라이드 회전시키는 것에 의해 수면자의 고개를 돌리도록 하는 모터구동부(530)와, 코골이 감지부(520)에서 감지된 코골이 관련 코골이 횟수, 코골이 횟수별 지속시간, 코골이 방지 구동 횟수, 코골이 방지 구동 후 코골이 멈춤까지의 시간 정보를 저장하는 저장부(540)와, 외부의 사용자 스마트폰 등의 사용자 단말기(10)와 통신을 수행하는 근거리통신부(550) 및 모터부(400)와 제어부(500)의 각 구성으로 전원을 공급하는 전원부(560)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 센서부(510)는 본 발명의 롤링 필로우(1)를 사용하는 수면자 또는 수면자의 코골이를 감지하여 출력하도록 구성된다. 일 예로, 상기 센서부(510)는 외부 소리를 수신한 후 전기 오디오 신호로 변환하여 출력하는 오디오센서부(511)와 수면자의 머리에서 발생하는 진동을 검출하는 진동센서부(513)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 오디오센서부(511)는 마이크로 구성되고, 상기 진동센서부(513)는 압전소자 또는 로드셀 등으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 코골이 감지부(520)는 오디오센서부(511)에서 검출된 소리 신호와 진동센서부(513)에서 검출된 진동 신호가 동시에 발생한 경우, 주파수가 일치하는 일치하거나 유사패턴 또는 포락선이 일치하거나 유사패턴을 가지는 경우 디오센서부(511)에서 검출된 소리 신호를 수면자의 코골이인 것으로 판단한다. 이에 의해, 외부의 다른 소음이나, 타인의 코골이를 수면자의 코골이로 인식하여 불필요하게 수면자의 머리를 회전시키는 것을 방지한다.

상기 코골이 감지부(520)의 코골이 감지의 일 예로는 획득한 코골이 신호로부터 잡음을 제거하고 신호 구간을 검출한 후 시간 및 주파수 특징을 추출하여 오류역전파(back-propagation) 알고리즘이 적용된 신경망에 적용하는 것일 수 있다.

상기 코골이 감지부(520)에 의한 코골이 감지 과정의 일 예를 설명한다.

상기 코골이 감지부(520)는 오디오센서부(511)에서 코골이 오디오 신호가 입력되면 주파수차감법에 의해 잡음을 제거한다. 일상적인 수면 상태에서는 코골이 소리 이외의 주변의 잡음이 포함될 수 있으므로, 주파수 차감법을 이용하여 코골이 소리 이외의 주변의 잡음을 제거한다. 주파수 차감법은 잡음이 포함된 신호의 스펙트럼에서 평균 잡음신호의 스펙트럼을 차감하여 잡음을 제거하고 원신호를 복구하는 방법으로서 신호의 파워스펙트럼 또는 크기스펙트럼을 이용한다. 잡음이 포함된 신호는 원신호(코골이 신호)와 잡음신호의 합이므로, [수학식 1]가 같이 나타나며, [수학식 1]을 주파수 변환하여 [수학식 2]와 같이 잡음이 포함된 신호의 스펙트럼은 원신호 스펙트럼과 잡음신호 스펙트럼의 합으로 나타낼 수 있다.

[수학식 1]

y ( m ) = x ( m ) + n ( m )

[수학식 2]

Y ( f ) = X (f ) + N ( f )

여기서, y ( m ) : 잡음이 포함된 신호, Y ( f ) : y ( m )의 주파수 스펙트럼, x ( m ) : 원신호, X (f ) : x ( m )의 주파수 스펙트럼, n ( m ) : 잡음신호, N (f ) : n ( m)의 주파수 스펙트럼이다.

잡음이 포함된 신호를 윈도우 취하는 것은 원신호와 잡음신호 각각을 윈도우 취하는 것과 같으며, 이 것을 주파수 변환한 것도 동일한 결과를 나타낸다.

[수학식 3]

y w ( m ) = w( m )y ( m )

= w( m ) [ x ( m ) + n ( m ) ]

= x w ( m ) + n w ( m )

여기서, y w ( m)는 윈도우를 적용한 잡음이 포함된 신호이다.

[수학식 4]

Y w (f ) = W( f ) * Y (f ) = X w (f ) + N w (f )

잡음이 포함된 신호의 스펙트럼에서 잡음신호 스펙트럼의 평균을 차감하여 원신호 스펙트럼을 구할 수 있으며, [수학식 5]와 같이, α, b와 같은 양의 상수를 곱하고 승수하여 조절하면 적절한 원신호 스펙트럼을 얻을 수 있다.

[수학식 5]

이렇게 하여 얻어진 스펙트럼은 1/b로 승수되고, 잡음이 포함된 신호의 주파수스펙트럼 위상과 합쳐져서 원신호로 복구되어 진다. 이때, b가 1이면 크기 주파수차감법이라 하고 그렇지 않으면 파워 주파수 차감법이라 하며, α가 1보다 크면 과차감이라고 한다.

본원 발명의 경우 크기 주파수차감법을 적용하여 코골이 신호에 포함되는 잡음을 제거할 수 있다.

일 예로, 잡음 구간은 0.05초(400개 데이터)의 크기로 하여 임의의 5군데를 선정하여 각각 윈도우를 취하여 FFT 에 의한 주파수 스펙트럼을 얻었고, 5개의 주파수 스펙트럼의 평균을 구하였다. 잡음 스펙트럼의 평균은 잡음이 포함된 원신호의 0.05초에 해당하는 데이터의 주파수 스펙트럼에서 [수학식 5]에 의해 차감된다. 이렇게 하여 잡음이 제거된 신호의 주파수 스펙트럼 크기를 얻게 되고 잡음이 포함된 원신호의 주파수 스펙트럼으로부터 획득한 위상을 더하여 푸리에 역변환 함으로써 잡음이 제거된 신호를 얻게 된다. 이러한 과정은 원신호에 대해서 0.025초(200개 데이터)씩 오버랩되어 처리됨으로써 더 좋은 결과를 얻게 된다.

이후, 코골이 오디오 신호 중 코골이 구간을 검출한다.

구간의 검출은 주파수 차감법에 의해 잡음이 제거된 신호를 이용하여 처리된다.

잡음이 제거된 신호는 절대값을 취해 음의 신호를 모두 양의 신호로 변환한 다음 스무딩 과정을 거치게 된다. 스무딩의 가장 보편화 된 방법은 이동평균(movin g av er agin g )방법인데 이동평균은 파형이 스무딩되는 효과는 좋은 반면 스무딩을 좋게 할수록 원신호와의 위상차가 커지며 스무딩한 파형이 원신호보다 그 구간이 크게 나타나기 때문에 스무딩한 파형에서 원신호의 구간을 검출하게 되면 정확한 신호구간 검출이 어렵다. 즉, 이동평균한 파형이 절대값 신호 구간의 시작부분과 끝부분을 정확히 나타내지 못하고 더 큰 범위를 포함하고 있기 때문에 정확한 구간 검출이 용이하지 않다.

변환된 신호는 피크가 검출되고 500샘플(62.5ms )동안 그 값이 지속된다. 그안에 더 큰 값으로 갱신되지 못하면

로 감소하면서 새로운 값을 찾게 된다. 만일 500샘플동안 새로운 값으로 갱신되지 못했을 때 지수함수로 감소되지 않고 0으로 값을 대체하면 스무딩된 신호가 아닌 불연속적인 신호 가 되어 구간검출이 용이하지 않다.

에서 600은 지수함수의 감소율을 결정하는 상수로서 실험적으로 결정한 값이다.

구간검출을 위한 문턱치는 절대값이 취해진 신호의 80000샘플(10sec)을 평균하여 1.05를 곱한값으로 결정하였고, 스무딩된 신호에서 이 값보다 큰 구간을 신호가 있는 구간으로 간주하였다. 구간이 끝나는 부분은 피크값 지속과 스무딩효과에 의해서 원 신호에서 보다 조금 더 뒤에서 검출이 된다. 따라서 검출된 끝점을 기준 으로 절대값이 취해진 신호에 대해 앞으로 거슬러 올라가면서 문턱치를 넘는 점을 검출함으로써 구간이 보다 더 정확하게 검출된다.

스무딩된 파형에서 문턱치를 넘는 점을 시작점으로 하였고, 문턱치보다 작아지는 점을 끝점으로 결정하였다. 시작점의 경우 스무딩파형과 절대값을 취한 파형의 위치가 같으므로 문제가 없으나, 끝점의 경우 스무딩파형과 절대값을 취한 파형의 위치가 틀리기 때문에 스무딩된 파형에서 검출한 끝점으로부터 절대값을 취한 파형에 대해 앞쪽으로 역으로 진행 하면서 문턱치를 넘는 점을 검출하여 끝점으로 결정하였다.

상술한 바와 같이 구간검출이 수행된 후에는 특징을 추출한다. 본 발명의 실시예의 경우, 코골이의 특징 검출을 위하여 코골이 지속시간 1개, 포먼트 주파수 3개, 코골이 신호의 시간적인 특성을 나타내는 켑스트럼 계수 15개를 추출하였다. 코골이 지속시간은 신호의 시간 특성으로서 코골이의 지속정도를 나타내는 것이고, 포먼트 주파수는 코골이가 구강구조에 의해 공명되어 피크가 나타나는 주파수를 말하며, 첫 피크부터 F 1, F 2, F3, F 4 …라고 말한다

상술한 바와 같이 코골이의 특징을 검출한 후, 켑스트럼 계수를 추출하고, 이를 오류 역전파(Back - propagat ion ) 알고리즘 등의 신경망을 적용하는 것에 의해 코골이 신호를 검출할 수 있다.

또한, 상기 코골이 감지부(520)는 코골이 관련 코골이 횟수, 코골이 횟수별 지속시간, 코골이 방지 구동 횟수, 코골이 방지 구동 후 코골이 멈춤까지의 시간 정보를 저장부(540)에 저장한다. 그리고 이 후, 코골이모니터링앱(600)으로부터 코골이 모니터링 정보 요청 신호를 수신하는 경우 코골이 관련 코골이 횟수, 코골이 횟수별 지속시간, 코골이 방지 구동 횟수, 코골이 방지 구동 후 코골이 멈춤까지의 시간 정보를 근거리통신부(550)를 통해 사용자 단말기(10)의 코골이 모니터링 앱(600)으로 전송하도록 구성된다.

상기 모터구동부(530)는 코골이 감지부(520)에서 코골이 감지신호가 수신되면, 롤링부재(200)를 슬라이딩 회전시키기 위해 모터부(400)의 모터(410)를 구동시킨다.

상기 저장부(540)는 상술한 바와 같이, 코골이 감지부(520)가 감지한 코골이 관련 코골이 횟수, 코골이 횟수별 지속시간, 코골이 방지 구동 횟수, 코골이 방지 구동 후 코골이 멈춤까지의 시간 정보를 저장하도록 구성된다.

상기 근거리통신부(550)는 상기 제어부(500)가 사용자 단말기(10)의 코골이모니터링앱(600)과의 블루투스 등의 근거리무선통신 기능을 제공하도록 구성된다.

상기 전원부(560)는 1차전지 또는 2차 전지 등의 배터리장치 또는 상용전원을 인가 받아 직류 전원으로 변환하여 공급하는 아답터를 포함하는 전원 변환장치 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

상기 코골이모니터링앱(600)은 사용자단말기(10)에서 구동되는 어플리케이션으로, 상기 제어부(500)로부터 코골이 횟수, 코골이 횟수별 지속시간, 코골이 방지 구동 횟수, 코골이 방지 구동 후 코골이 멈춤까지의 시간 정보 등의 코골이 관련 정보를 수신한 후, 사용자의 요청에 따라 해당 정보를 그래프, 표 또는 텍스트 등으로 표시하도록 구성된다. 일 예로, 표시도디는 코골이 관련 정보는 일별 코골이 횟수, 코골이 횟수별 지속시간, 일별 코골이방지 구동 횟수, 코골이 방지 구동 후 코골이 멈춤까지의 시간 정보 등 일 수 있다. 이때, 상기 사용자 단말기(10)는 스마트폰, PDA, 테블릿, 노트북 등의 단말기일 수 있다.

상술한 구성의 본 발명의 코골이 방지용 롤링필로우(1)는 수면자의 코골이를 감지하는 경우 롤링부재(200)를 슬라이딩 회전시켜, 코골이를 멈추도록 기능한다. 이때, 롤링부재(200)를 구성하는 롤링패드(210)가 원호형상을 가지고 원호형의 롤링부재안착홈(111) 상에서 슬라이드 회전되도록 구성됨에 따라 머리가 목의 중심축과 어긋나는 회전이 방지되어, 수면자 또는 수면자의 목의 중심축을 중심으로 머리를 회전시킬 수 있도록 한다. 따라서 수면자는 수면 중에 목의 불편함을 느낌이 없이 머리가 회전되어 코골이를 방지하게 된다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범 위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 롤링필로우 10: 사용자단말기
100: 베이스부재 110: 몸체블록
111: 롤링부재안착홈
112: 롤러세트안착홈부
120: 롤러세트 121: 롤러
123: 롤러축 150: 저면커버
200: 롤링부재 210: 롤링패드
211: 쿠션부재안착홈 300, 300': 롤링휠부
301, 301': 롤링휠부 커버
310: 롤링휠축 320: 베어링
330: 롤링휠타이밍풀리
340: 타이밍벨트 350: 롤링휠
400: 모터부 410: 모터
420: 모터축 430: 모터타이밍풀리
500: 제어부 600: 코골이방지앱

Claims (5)

1. 바닥에 놓인 상태로 지지력을 제공하며, 상면에 원호형을 이루는 홈형태의 수용공간이 형성되어 수면자의 머리를 상기 수용공간에 수용하는 베이스부재;
   상기 베이스부재의 수용공간에 이동가능하게 안착되어 수면자의 머리의 위치를 변경하도록 롤링되는 롤링부재;
   상기 베이스부재에 장착되어 상기 롤링부재를 회전시키는 롤링휠부;
   상기 롤링휠부로 롤링 구동을 위한 회전력을 제공하는 모터부; 및
   상기 수면자의 수면 상태에서의 코골이를 감지한 후 상기 모터부를 구동시켜 상기 롤링휠부를 통해 상기 롤링부재를 롤링시켜 수면자의 머리 위치를 가변시키는 제어를 수행하는 제어부;를 포함하고,
   상기 롤링휠부는,
   롤링휠이 베이스부재의 롤링부재안착홈의 상부로 노출된 후 롤링패드의 저면과 접촉되도록 롤링휠부를 차폐하는 롤링휠부커버;
   롤링휠축;
   상기 롤링휠축의 양단부에 결합되는 한 쌍의 베어링;
   상기 베어링의 사이에서 상기 롤링휠축에 축결합되는 롤링휠타이밍풀리;
   상기 롤링휠타이밍풀리에 일단이 걸리어지고 타단은 모터타이밍풀리에 걸리어지는 타이밍벨트; 및
   상기 베어링의 사이에서 상기 롤링휠타이밍풀리와 인접되어 상기 롤링휠축에 축결합되는 롤링휠;을 포함하여 구성되며,
   상기 제어부는 센서부 및 코골이 감지부를 포함하여 구성되고,
   상기 제어부는,
   사용자 단말기에 설치된 코골이모니터링앱으로 코골이 정보를 전송하도록 구성되며,
   상기 센서부는 외부 소리를 수신한 후 전기 오디오 신호로 변환하여 출력하는 오디오센서부와 수면자의 머리에서 발생하는 진동을 검출하는 진동센서부;를 포함하며,
   상기 코골이 감지부는 상기 오디오센서부에서 검출된 소리 신호와 상기 진동센서부에서 검출된 진동 신호가 동시에 발생한 경우, 주파수가 일치하는 경우 상기 오디오센서부에서 검출된 소리 신호를 수면자의 코골이인 것으로 판단하되,
   상기 코골이 감지부는 상기 오디오센서부에서 검출된 소리 신호에 크기 주파수차감법을 적용하여 잡음을 제거하고, 상기 잡음이 제거된 신호는 절대값을 취해 음의 신호가 모두 양의 신호로 변환된 다음 이동평균 방법으로 스무딩 과정이 이루어지며, 구간검출을 위한 문턱치는 상기 절대값이 취해진 신호를 평균하여 1.05를 곱한값으로 하고, 상기 절대값이 취해진 신호에 대해 앞으로 거슬러 올라가면서 문턱치를 넘는 점을 검출하는 것을 특징으로 하는 코골이 방지용 롤링필로우.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 롤링휠부는,
   롤링휠이 베이스부재의 롤링부재안착홈의 상부로 노출된 후 롤링패드의 저면과 접촉되도록 롤링휠부를 차폐하는 롤링휠부커버;
   롤링휠축;
   상기 롤링휠축의 양단부에 결합되는 한 쌍의 베어링;
   상기 베어링의 사이에서 상기 롤링휠축에 축결합되는 롤링휠타이밍풀리;
   상기 롤링휠타이밍풀리에 일단이 걸리어지고 타단은 모터타이밍풀리에 걸리어지는 타이밍벨트; 및
   상기 롤링휠타이밍풀리의 양측에서 상기 베어링에 인접되도록 각각 상기 롤링휠축의 단부측에 축결합되는 한 쌍의 롤링휠;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코골이 방지용 롤링필로우.
4. 제1항에 있어서, 상기 모터부는,
   모터축을 구비하여 롤링부재를 회전시키는 회전력을 제공하는 모터; 및
   상기 모터축에 축결합된 후 타이임벨트가 걸리어지는 모터타이밍풀리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코골이 방지용 롤링필로우.
5. 삭제

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