KR102631393B1 - 매트리스 위 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치, 및 이를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법 - Google Patents

매트리스 위 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치, 및 이를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무구속형 장치 및 이를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법에 관한 것이다.

Description

매트리스 위 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치, 및 이를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법{A device for applying vibration stimulation to a user on a mattress, and a method of applying vibration stimulation to the user using the same}
본 발명은 매트리스 위 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치, 및 이를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법에 관한 것이다.
사용자들의 숙면을 유도하기 위한 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 대중적으로는 사용자들이 수면을 취할 때에 주변에 조용한 음악을 틀어두거나 또는 백색소음을 발생시켜 잠들기 좋은 환경을 만드는 방식이 존재한다. 그러나 사람의 수면상태는 외부 소음에만 의존해서는 유의미하게 변화되기 어려우며, 특히나 사용자의 건강까지 고려하여 숙면상태로 유도하기에는 한계가 있다.
본 발명은 사용자를 효과적으로 숙면상태에 이르게 하기 위한 연구 개발 과정에서 고안된 것으로, 특히 사용자에게 적절한 진동자극을 가함으로써 사용자로 하여금 숙면을 취할 수 있게 하는 것을 주된 목적으로 한다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0073744호(2021.06.21 공개)
본 발명은 매트리스 상에 누워 있는 사용자에게 진동자극을 가하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 평면의 매트리스 뿐만 아니라 접힘이 가능한 폴드형 매트리스 상에서도 사용자를 향하여 적절한 진동자극이 가해질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
삭제
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 장치는, 복수 개의 레이어들; 및 상기 복수 개의 레이어들 중 어느 하나의 레이어에 구비되는 것으로서, 진동신호를 출력하는 진동부;를 포함하되, 상기 진동부는, 상기 매트리스의 상부면을 향해 진동신호 출력이 되도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 장치는 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 장치 또는 사용자로부터 진동신호를 획득하는 진동감지부; 및 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 사용자 움직임에 따른 압력신호를 획득하는 압력감지부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 상기 진동부는, 진동을 발생시키는 액츄에이터; 를 포함하고, 상기 액츄에이터는 진동 플레이트의 하부면에 접하며, 상기 진동 플레이트는 상기 매트리스의 하부면에 접하도록 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 장치는, 상기 진동부와 상기 매트리스 상부면 사이에 존재하는 것으로서, 상기 진동신호를 증폭 또는 감쇄시키기 위한 진동전달체를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치에 있어서, 상기 장치는 적어도 둘 이상의 분할베드(bed)들을 포함하고, 각 분할베드는, 복수 개의 레이어들; 및 상기 복수 개의 레이어들 중 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 분할베드 또는 상기 분할베드의 상면에 접해 있는 사용자의 신체로부터 진동신호를 획득하는 진동감지부; 및 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 사용자 움직임에 따른 압력신호를 획득하는 압력감지부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 상기 복수 개의 분할베드들 중 적어도 하나는 진동신호를 출력하는 진동부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 상기 장치는 사용자의 등 또는 배가 접하는 제1 분할베드; 사용자의 다리가 접하는 제2 분할베드;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 장치에 있어서, 상기 제1 분할베드는, 상기 제1 분할베드의 상부에 구비되는 제1-1 진동감지부 및 제1-1 압력감지부; 상기 제1 분할베드의 하부에 구비되는 제1-2 진동감지부 및 제1-2 압력감지부;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치를 이용하여 진동자극을 가하는 방법에 있어서, 상기 장치는, 복수 개의 레이어들; 상기 복수 개의 레이어들 중 어느 하나의 레이어에 구비되는 것으로서, 진동신호를 출력하는 진동부;를 포함하고, 상기 진동부는, 상기 매트리스의 상부면을 향해 진동신호 출력이 되도록 구비되며, 상기 방법은, 상기 진동부를 제어하여 상기 매트리스의 상부면을 향해 진동신호를 출력시키는 단계; 를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법에 있어서, 상기 장치는 적어도 둘 이상의 분할베드(bed)들을 포함하고, 각 분할베드는, 복수 개의 레이어들; 및 상기 복수 개의 레이어들 중 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 분할베드 또는 상기 분할베드의 상면에 접해 있는 사용자의 신체로부터 진동신호를 획득하는 진동감지부; 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 사용자 움직임에 따른 압력신호를 획득하는 압력감지부; 및 상기 복수 개의 분할베드들 중 적어도 하나에 포함되는 것으로서 진동신호를 출력하는 진동부;를 포함하며, 상기 방법은, 상기 장치의 분할베드들 중 어느 하나에 압력을 가하는 사용자의 존재를 감지하는 단계; 상기 진동부를 제어하여 상기 사용자에 의해 압력이 가해진 영역을 향해 진동신호를 출력시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 사용자에게 진동자극을 가할 수 있는 효과가 있다.
삭제
또한 본 발명에 따르면 평면 뿐 아니라 폴드형 매트리스 상에서도 사용자의 누워 있는 자세에 맞추어 자극을 효율적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 의한 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
삭제
도 1은 본 발명에 따른 장치의 구성들을 개념적으로 정리한 것이다.
도 2와 도 3은 진동부의 구조를 구현한 일 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 진동플레이트의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 레이어 상에 구비될 수 있는 복수 개의 진동부들을 도시한 것이다.
도 6은 폴드형의 매트리스 상에 구비되는 복수 개의 진동부들을 도시한 것이다.
도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 매트리스 상에 복수 개의 감지부들이 더 구비된 모습을 도시한 것이다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
[평면의 일반적인 매트리스에 대한 실시예]
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 장치를 개념적으로 도시한 것이다. 도 1을 참고할 때, 장치는 크게 레이어(10), 진동부(20), 감지부(30), 및 연산부(40)를 포함할 수 있으며, 감지부(30)는 다시 진동감지부(301), 압력감지부(302)로 나뉠 수 있음을 알 수 있다. 이하에서는 장치의 전반적인 이해를 위해 각 구성들 별로 구체적인 설명을 하기로 한다.
먼저 레이어(10)는, 후술하게 될 구성들이 배치될 수 있는 수용공간을 갖춘 부재로 이해될 수 있으며, 수용공간을 갖추었다면 레이어(10)의 재질이나 형상에는 제한이 없다 할 것이다. 레이어(10)는, 예를 들어 매트리스일 수 있으며, 또는 매트리스를 구성하는 복수 개의 면들 중 어느 하나일 수도 있다. 또한, 상기 레이어(10)는 매트리스 상에 얹어질 수 있는 매트일 수도 있으며, 나아가 섬유 재질의 면이 아닌 목재나 금속 재질의 부재일 수도 있다. 이처럼 레이어(10)는 일정한 수용공간을 갖추었다면 재질이나 형상에는 제한이 없다. 다만, 본 상세한 설명에서는 발명의 이해를 돕기 위해 레이어(10)가 매트리스인 것으로 가정하여 설명을 이어 가기로 한다.
진동부(20)는 매트리스 상에 누워 있는 사용자에게 전달할 진동자극을 생성하는 구성이다. 진동부(20)는 특히 매트리스의 상부면, 즉 사용자가 누워 있는 면을 향해 진동신호 출력이 되도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 진동부(20)는 전기적 신호를 소리에너지 또는 진동에너지 중 적어도 하나로 변환하여 출력할 수 있는 것을 의미할 수 있다. 다시 말해 상기 진동부(20)는 소리와 진동을 동시에 출력해 낼 수 있는 구성일 수 있다.
진동자극은 다양한 목적으로 활용될 수 있는데, 예를 들어 사용자의 생체신호 변화를 유도하기 위한 목적, 알람정보에 맞춰 사용자를 깨우기 위한 목적 등으로 활용될 수 있다.
사용자의 생체신호란, 사용자로부터 감지될 수 있는 다양한 신호들을 포함할 수 있는데, 매트리스 상에 누워 있는 사용자로부터 감지될 수 있는 진동신호, 압력신호 등이 생체신호의 한 종류일 수 있다. 생체신호 변화를 유도한다는 것의 의미는 궁극적으로는 자극을 통해 사용자의 교감신경 또는 부교감신경을 상기 사용자의 수면 질(quality)을 개선시키는 방향으로 활성화되도록 유도하는 것을 의미할 수 있다. 더 구체적으로는 사용자의 부교감신경을 원하는 상태로 활성화시킴으로써 사용자가 좋은 질의 수면을 취할 수 있도록 하며, 사용자의 교감신경을 활성화시킴으로써 사용자가 적절한 시점에, 또는 정해진 시점에 깨어날 수 있도록 유도할 수 있다.
알람정보란 사용자가 특정 시점에 진동신호를 출력하도록 설정한 정보들을 의미하는 것으로, 위 알람정보에는 진동신호를 언제 출력시킬 것인지에 대한 시각정보, 진동신호의 강도에 대한 세기정보, 또는 진동신호를 얼마나 지속적으로 출력시킬 것인지에 대한 지속시간정보 등이 포함될 수 있다. 또한, 상기 알람정보에는 매트리스 어느 쪽에 누워 있는 사용자를 향해 진동신호를 출력시킬 것인지에 대한 사용자 식별정보가 포함될 수 있다. 사용자 식별정보는, 특정된 사용자를 식별하기 위한 정보를 의미할 수도 있으며, 또는 매트리스 상에서 좌측 또는 우측 중 어느 쪽에 누워 있는 사용자를 향해 진동신호를 출력시킬 것인지를 지시하기 위한 위치정보를 의미할 수도 있다.
진동부(20)의 더 구체적인 구조에 대해서는 도 2에 대한 설명에서 다시 살펴보기로 하며, 여기서는 장치의 나머지 구성들에 대한 설명을 마저 이어가기로 한다.
감지부(30)는 레이어(10) 상에 구비되는 것으로, 매트리스 상에 누워 있는 사용자로부터 생체정보를 감지 및 획득하는 구성이다. 앞서 말한 바와 같이 감지부(30)는 진동감지부(301) 및 압력감지부(302)를 포함할 수 있으며, 각각은 그 명칭에서 알 수 있듯 매트리스 상에서 느껴질 수 있는 진동신호, 또는 압력신호를 감지할 수 있다.
진동감지부(301)는 바람직하게는 PVDF(Polyvinylidene fluoride)로 구현될 수 있다. 상기 PVDF는 기계적/물리적 자극이 가해졌을 때에 전기를 생산하는 압전성을 가지는 물질이며, 이러한 성질을 이용하면 매트리스 상에서 감지되는 진동신호를 감지할 수 있다. 진동감지부(301)는 사용자의 생체정보, 그 중에서도 특히 심탄도, 호흡상태, 또는 움직임상태 중 적어도 하나를 얻기 위해 진동을 감지할 수도 있으며, 또는 앞서 설명한 진동부(20)에 의해 진동자극, 진동신호가 출력되었을 때 이러한 출력에 의한 진동을 감지할 수도 있다. 경우에 따라 상기 진동감지부(301)는 사용자로부터의 생체신호(심탄도 등)를 더 잘 감지하기 위해 매트리스의 상부면에 상대적으로 더 가깝게 배치된 것, 그리고 진동부(20)로부터의 진동을 더 잘 감지하기 위해 진동부(20)에 상대적으로 더 가까운 레이어(10)에 배치된 것을 포함할 수 있다.
압력감지부(302)는 바람직하게는 FSR(Force Sensing Resistor) 어레이로 구현될 수 있다. FSR은 압력값을 저항값으로 변환해 주는 구성이며, 복수 개의 FSR을 어레이 형태로 구비해 두면 위와 같은 성질을 이용하여 매트리스 상에서 감지되는 저항값들의 크기를 참고하여 사용자의 자세를 추정할 수 있게 된다.
마지막으로 연산부(40)는 상기 앞서 설명한 진동부(20), 감지부(30) 등 장치의 기능을 담당하는 구성들을 전반적으로 제어한다. 상기 연산부(40)는 중앙처리유닛으로도 이해될 수 있다. 중앙처리유닛은 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 또한 중앙처리유닛은 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있는데, 하드웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 ASIC(application specific integrated circuit) 또는 DSP(digital signal processor), DSPD(digital signal processing device), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array) 등으로, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 위와 같은 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있다. 또한, 상기 연산부(30)는 메모리도 포함할 수 있는데, 메모리는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래쉬(flash) 메모리, SRAM(Static RAM), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구현될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 진동부(20)의 세부구조를 도시한 것이다.
먼저 도 2a를 참고할 때, 진동부는 액츄에이터(201)가 진동 플레이트(51)의 하부면에 접촉된 상태로 구현될 수 있다. 액츄에이터(201)는 전기적 신호를 진동신호로 변환시켜 출력하는 구성으로, 실질적인 진동을 발생시키는 구성이라 할 수 있다. 진동을 발생시킬 수 있는 구조를 갖춘 것이라면 액츄에이터(201)의 종류에는 제한이 없다 할 것이나, 바람직하게는 진동 발생이 가능한 모터, 또는 모터 및 회전자의 조합에 의해 구현된 것일 수 있다. 도면을 참고할 때, 액츄에이터(201)의 구비위치는 제1 레이어(10(a))일 수 있으며, 진동 플레이트(51)는 제1 레이어(10(a))와 제2 레이어(10(b))가 접해 있는 면에 구비되어 액츄에이터(201)로부터 생성된 진동이 진동 플레이트(51)에 의해 확산되어 제2 레이어(10(b))에 전달될 수 있도록 구현될 수 있다. 또한, 액츄에이터(201)의 형상 역시 다양하게 구현이 가능하다 할 것이나, 바람직하게는 원통형의 하우징을 갖추고, 그 내부에 모터 등 직접 진동을 생성시킬 수 있는 구성들이 내재된 형태의 것일 수 있다.
다음으로 도 2b는 또 다른 실시예에 따른 진동부(20) 구조를 도시한 것이다. 도면을 참고할 때, 진동부는 진동을 발생시키는 액츄에이터(201), 상기 액츄에이터(201)로부터 연장되는 것으로서, 진동을 전달하는 전달면(203); 진동을 발생시키고자 하는 매트리스(레이어)의 표면에 접하는 것으로서, 상기 전달면(203)으로부터의 진동을 상기 레이어의 표면으로 전달하는 엣지면(205)을 주된 구성으로 포함할 수 있다. 또한, 상기 진동부(20)는 콘 형상의 구조를 형성하기 위한 프레임(202), 그리고 액츄에이터(201)가 외부 물질에 의해 오염되지 않도록 보호하기 위한 캡(207)을 더 포함할 수 있다.
액츄에이터(201)의 상부에 구비되는 전달면(203)은 상기 액츄에이터(201)에 의해 생성된 진동을 다른 쪽으로 전달하기 위한 구성으로, 전달면(203)은 목재, 금속재, 실리콘재 등 진동신호를 전달할 수 있는 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 전달면(203)은 콘 형상, 다시 말해 삼각뿔 또는 삼각대 형상일 수 있다. 도 2b는 진동부(20)의 측단면을 도시한 것으로, 이에 따를 때 프레임(202)과 전달면(203)은 액츄에이터(201)로부터 위쪽으로 넓어지는 형상을 가질 수 있으며, 더 정확하게는 콘 형상의 구조를 가질 수 있다.
엣지면(205)은 상기 전달면(203)의 상부측과 프레임(202)의 상부측을 연결하는 평면부로, 엣지면(205)은 매트리스 상부면의 내측면과 맞닿아 액츄에이터(201)로부터의 진동신호를 전달할 수 있다.
한편, 액츄에이터(201)의 상부, 더 정확하게는 진동 플레이트(51)와 액츄에이터(201) 사이의 공간에는 추가적으로 진동전달체(250)가 더 구비될 수 있다. 액츄에이터(201)에 진동 플레이트(51)를 얹어두는 것만으로도 레이어(매트리스)에 진동신호를 직접적으로 전달하기에 무리가 없다 할 것이나, 더 효과적인 진동신호의 전달, 또는 진동신호의 속성을 바꾸기 위한 진동전달체(250)가 도 3에서와 같이 더 구비될 수 있다. 도 3에 의할 때, 진동전달체(250)는 액츄에이터(201)를 위쪽에서 바라보았을 때의 면적과 동일한 면적 및 모양으로 형성된 것일 수 있으며, 바람직하게는 액츄에이터(201)와 진동전달체(250)가 서로 구조적으로 결속되도록, 또는 구조적으로 끼워맞춰지도록 설계됨으로써 액츄에이터(201)와 진동전달체(250)가 하나의 덩어리처럼 진동하도록 구현될 수 있다. 예를 들어 상기 액츄에이터(201)는 凸 형상의 단면을 가지도록, 그리고 진동전달체(250)는 상기 액츄에이터(201)에 맞추어 끼움이 가능한 도넛 형상을 가지도록 구현될 수 있다. 또한, 상기 액츄에이터(201)와 진동전달체(250) 사이에는 고무링, 베어링 등 링 형상의 부품이 더 구비되어 액츄에이터(201)와 진동전달체(250)가 접한 면의 저항력을 높이거나 낮출 수 있다. 진동전달체(250)의 부피 및 면적(평면도 상에서의 면적)은 상기 액츄에이터(201)에 비해 더 큰 값을 가질 수 있으며, 설계자가 구현해 내고자 하는 진동의 속성에 따라 부피 또는 평단면 면적이 정해질 수 있다. 가령, 국소 면적에 대하여만 진동을 전달하고자 하는 경우 진동전달체(250)는 평면도 기준으로 상기 액츄에이터(201)의 면적보다 작거나 같게 설계될 수 있고, 더 넓은 면적에 대하여 진동을 확산시키고자 하는 경우 진동전달체(250)의 면적은 더 액츄에이터(201) 대비 더 큰 값을 가지도록 설계될 수 있다. 또한, 상기 진동전달체(250)는 상기 액츄에이터(201)와 동일한 소재의 물질로 제작될 수도 있겠으나, 이에 그치지 않고 액츄에이터(201)와는 상이한 물질로 제작될 수 있다. 예를 들어 상기 진동전달체(250)는 목재, 고체, 고분자화합물, 또는 유체(예. 고분자화합물로 제작된 파우치 내에 유체를 담은 상태의 진동전달체) 등 다양한 것들로 구현될 수 있다.
다음으로 도 4를 참고하여 진동 플레이트(51)에 대해 더 상세하게 알아본다. 진동 플레이트(51)는 진동부(20)에 의해 발생된 진동을 상대적으로 넓은 면으로 확산 전달하기 위해 구비되는 것이다. 상기 진동 플레이트(51)는 레이어(10) 또는 액츄에이터(201)와는 다른 종류의 소재로 이루어진 것일 수 있으며, 예를 들어 목재, 석재, 금속재, 또는 고분자화합물 등이 진동 플레이트(51)의 제작 소재로 활용될 수 있다.
진동 플레이트(51)의 두께와 관련하여, 두께는 소재에 따라 달라질 수 있겠으나 바람직하게는 1mm 이상 20mm 이하의 범위에서 두께가 정해질 수 있다. 진동 플레이트(51)에는 크랙 또는 파손을 방지하기 위해 별도의 유연한 소재의 보호면이 덧대어질 수 있다. 예를 들어, 석재로 제작된 진동 플레이트(51)의 앞면, 뒷면 중 적어도 하나의 면이 실리콘재의 보호면으로 덧대어질 수 있으며, 이를 통해 석재 진동 플레이트(51)의 크랙 또는 파손을 최소화할 수 있다. 또한, 이러한 보호면은 상기 진동 플레이트(51)와 맞닿는 레이어(10b) 면과의 접착력 내지 면(面) 간 저항력도 향상시킴으로써 진동 플레이트(51) 및 진동부(20)의 구조적 안정성도 높일 수 있다.
진동 플레이트(51)의 면적은 설계자의 의도에 따라 결정될 수 있으나, 바람직하게는 평면도로 본 액츄에이터(201)의 면적과 동일한 면적 이상, 평면도로 본 매트리스(레이어)의 면적 이하의 범위에서 결정될 수 있다. 필요에 따라 상기 진동 플레이트(51)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이 그 면적이 매트리스의 상당부분을 차지하도록 넓게 형성될 수 있다. 매트리스의 상당부분을 진동 플레이트(51)로 커버하는 실시예에 있어서, 커버 면적은 평면상에서의 전체 매트리스 면적 대비 약 50% 내지 80%에 이를 수 있으며, 바람직하게는 사용자의 신체가 잘 닿지 않는 매트리스의 외측부까지는 진동 플레이트(51)에 의한 커버가 이루어지지 않도록 함으로써 진동 플레이트(51)의 면적이 과도하게 넓어지는 것을 막을 수 있다.
다른 한편, 도면에는 따로 표시하지 않았으나 진동 플레이트(51)는 반드시 하나의 소재로만 제작되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자가 눕는 좌측에는 제1 진동 플레이트, 제2 사용자가 눕는 우측에는 제2 진동 플레이트를 별도로 둠으로써 매트리스 위에 누운 2인이 서로 다른 진동감을 느낄 수 있게 할 수 있다. 각 진동 플레이트는 바람직하게는 별개의 진동부(20)에 접하여 설치될 수 있으나, 경우에 따라 하나의 진동부(20)가 선택적으로 두 개의 진동 플레이트들 중 어느 하나, 또는 둘 모두 진동시키도록 구현할 수도 있다. 전자의 경우에는 진동을 전달하여야 할 진동 플레이트만 진동부(20)에 선택적으로 접하도록 함으로써 구현할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 장치 내 복수 개의 진동부들(21, 22, 23)이 구비된 모습을 도시한 것으로, 도면을 참고할 때 매트리스의 중심부에는 제1 진동부(21)가, 그리고 사용자의 어깨측이 닿을 수 있는 매트리스의 우측 상단, 좌측 상단에는 각각 제2 진동부(22), 제3 진동부(23)가 구비될 수 있다. 제2 진동부(22) 및 제3 진동부(23)는 앞서 도 2를 참고하여 설명한 진동부의 구조와 동일한 방식으로 구현될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 진동부(22), 제3 진동부(23)는 제1 진동부(21)와는 다른 방식의 진동신호를 출력하는 구조를 가질 수 있다.
또한 복수 개의 진동부들은 연산부(40)의 제어명령에 의해 개별적으로 작동이 제어될 수 있으며, 특히 사용자로부터 획득한 생체신호에 따라 사용자를 특정 수면 상태로 유도하기 위해, 또는 사용자의 알람정보에 따라 깨우기 위해 작동하고자 하는 진동부, 그리고 진동부의 진동세기, 진동주기 등이 제어될 수 있다.
이상 도 1 내지 도 5를 참고하여 진동신호 출력을 활용할 수 있는 장치의 구조들에 대해 살펴 보았다.
도 6 내지 도 8은 폴드형 매트리스 상에 진동부들, 그리고 감지부들이 구비된 모습을 도시한 것이다. 폴드형 매트리스란, 도 6에 도시되어 있는 것처럼 제1 분할베드(101), 제2 분할베드(102), 제3 분할베드(103)로 나뉘어 사용자의 조작에 따라 폴딩이 가능한 매트리스를 의미한다. 앞서 설명한 도 1 내지 도 5의 장치는 평면형의 비폴드형 매트리스를 전제로 설명한 것이었다면, 도 6 내지 도 8은 이처럼 접힘이 가능한 매트리스를 전제로 한 것이다.
폴드형 매트리스는 어느 분할베드가 얼마만큼 폴딩이 되어 있느냐에 따라 매트리스 상부면에 닿는 사용자의 신체표면이 달라질 수 있다. 예를 들어 도 6과 같은 상태로 매트리스가 접혀 있는 경우, 제1 분할베드(101)에는 사용자의 엉덩이 부분이 가장 밀착되어 있을 것이며, 제2 분할베드(102)에는 사용자의 어깨 부분이 가장 밀착될 것이고, 제3 분할베드(103)에는 사용자의 종아리 부분이 가장 밀착될 것이다. 본 발명에서처럼 진동신호를 이용하여 사용자의 수면상태를 개선시키거나 알람신호를 전달하고자 하는 경우, 폴드형 매트리스 상에서는 이처럼 가장 밀착되어 있는 사용자의 신체부위를 향해 진동신호를 출력시킬 필요가 있으며, 이를 위해 도 7과 같은 방식으로 진동부들을 구비할 필요가 있다.
도 7을 참고할 때, 제1 분할베드(101) 상에는 제1 진동부(21)가, 제2 분할베드(102) 상에는 제2 진동부(22)가, 그리고 제3 분할베드(103) 상에는 제3 진동부(23) 및 제4 진동부(24)가 구비될 수 있음을 알 수 있다. 제3 분할베드(103) 상의 두 개의 진동부들은 사용자의 두 다리(종아리)에 대응하여 진동신호를 출력시키기 위함이다.
앞서 설명한 것처럼 각 진동부들은 연산부(미도시)에 의해 개별적으로 그 작동이 제어될 수 있으며, 바람직하게는 각 분할베드들의 접힘 정도에 따라, 또는 사용자로부터 획득한 생체신호를 기반으로 분석한 사용자의 누워 있는 자세, 앉아 있는 자세에 따라 개별적으로 작동이 제어될 수 있다. 예를 들어, 각 분할베드들의 접힘 정도에 따라 사용자의 신체부위가 거의 밀착되지 않거나 혹은 매트리스 표면에 신체부위가 닿았더라도 중력에 의한 밀착이 기 설정된 수준까지 이루어지지 않는 경우, 해당 분할베드에 구비된 진동부는 굳이 작동을 시킬 필요가 없다 할 것이며, 반대로 밀착이 기 설정된 수준 이상으로 되어 있는 분할베드에서의 진동부들만 작동을 시키면 될 것이다.
한편, 사용자의 신체부위가 어느 정도 수준으로 밀착이 되어 있는지, 혹은 사용자가 폴드형 매트리스에 누워 있는 자세가 어떠한지를 추정하기 위해서는 앞서 도 1에서 설명하였던 것과 같은 진동감지부(301), 압력감지부(302) 구성들이 더 필요한데, 이는 도 8에서 보이는 것처럼 구비될 수 있다.
도 8을 참고할 때, 제1 분할베드(101) 상에는 제1 진동감지부(301), 제1 압력감지부(302)가 상단에, 그리고 제2 진동감지부(303) 및 제2 압력감지부(304)가 하단에 구비된 모습이 도시되어 있으며, 제3 분할베드(103)의 상부에 제3 진동감지부(305) 및 제3 압력감지부(306)가 구비된 모습이 도시되어 있다. 제2 분할베드(102) 상에는 제4 진동감지부(307)와 제4 압력감지부(308)이 구비된 모습이 되시되어 있다. 머리를 받치는 제2 분할베드(102)에는 뇌 혈류의 흐름에 따른 진동신호, 또는 얼굴로부터 감지되는 진동신호를 감지하기 위한 감지부들이 설치될 수 있다.
도 8의 폴드형 매트리스를 갖춘 장치는 하나의 예시에 불과한 것이나, 본 상세한 설명을 통해서는 도 8에서와 같이 각 분할베드들 상에 여러 개의 진동감지부들, 압력감지부들이 설치될 수 있음을 알 수 있다.
이상 본 발명에 따른 무구속형 장치 및 이를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법에 대해 살펴보았다. 한편, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.
특히, 본 명세서에 첨부된 도면에 도시된 블록도와 순서도에 포함된 본 발명의 기술적 특징을 실행하는 구성들은 상기 구성들 사이의 논리적인 경계를 의미한다. 그러나 소프트웨어나 하드웨어의 실시 예에 따르면, 도시된 구성들과 그 기능들은 독립형 소프트웨어 모듈, 모놀리식 소프트웨어 구조, 코드, 서비스 및 이들을 조합한 형태로 실행되며, 저장된 프로그램 코드, 명령어 등을 실행할 수 있는 프로세서를 구비한 컴퓨터에서 실행 가능한 매체에 저장되어 그 기능들이 구현될 수 있으므로 이러한 모든 실시 예 역시 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
따라서, 첨부된 도면과 그에 대한 기술은 본 발명의 기술적 특징을 설명하기는 하나, 이러한 기술적 특징을 구현하기 위한 소프트웨어의 특정 배열이 분명하게 언급되지 않는 한, 단순히 추론되어서는 안 된다. 즉, 이상에서 기술한 다양한 실시 예들이 존재할 수 있으며, 그러한 실시 예들이 본 발명과 동일한 기술적 특징을 보유하면서 일부 변형될 수 있으므로, 이 역시 본 발명의 권리범위 내에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
또한, 순서도의 경우 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 가장 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 것으로서, 도시된 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 반드시 실행되어야 한다거나 모든 도시된 동작들이 반드시 실행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티 태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 이상에서 기술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
10 레이어
20 진동부
201 액츄에이터 202 프레임 203 콘면
205 엣지면 207 캡
250 진동전달체
30 감지부
301 진동감지부 302 압력감지부
40 연산부
51 진동 플레이트
101, 102, 103 분할베드
21, 22, 23 진동부
301, 303, 305, 307 진동감지부
302, 304, 306, 308 압력감지부

Claims (10)

  1. 매트리스 위의 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치에 있어서,
    매트리스를 구성하는 복수 개의 레이어들;
    상기 매트리스 내부의 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 장치 또는 사용자로부터 진동신호를 획득하는 진동감지부;
    상기 매트리스 내부의 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 사용자의 움직임에 따른 압력신호를 획득하는 압력감지부; 및
    상기 매트리스 내부의 레이어들 중 어느 하나의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 매트리스의 위쪽을 향해 진동신호를 출력하는 진동부;
    를 포함하되,
    상기 진동부는,
    진동을 발생시키는 액츄에이터;
    상기 액츄에이터로부터 연장되는 것으로서 진동을 전달하는 전달면;
    진동을 발생시키고자 하는 특정 레이어의 표면에 접하는 것으로서 상기 전달면으로부터의 진동을 상기 특정 레이어의 표면으로 전달하는 엣지면;을 포함하고,
    상기 액츄에이터는, 상기 진동부에 의해 발생된 진동을 넓은 면으로 확산 전달하기 위해 구비된 진동 플레이트의 하부면에 접하는 것을 특징으로 하는,
    장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동부와 상기 매트리스 상부면 사이에 존재하는 것으로서, 상기 진동신호를 증폭 또는 감쇄시키기 위한 진동전달체를 더 포함하는,
    장치.
  5. 분할베드 위의 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치에 있어서,
    상기 장치는,
    사용자의 등 또는 배가 접하는 제1 분할베드;
    상기 사용자의 다리가 접하는 제2 분할베드;를 포함하고,
    각 분할베드는,
    복수 개의 레이어들;
    상기 복수 개의 레이어들 중 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 분할베드 또는 상기 분할베드의 상면에 접해 있는 사용자의 신체로부터 진동신호를 획득하는 진동감지부; 및
    임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 사용자 움직임에 따른 압력신호를 획득하는 압력감지부;
    를 포함하고,
    상기 제1 분할베드 또는 제2 분할베드 중 적어도 하나는 진동신호를 출력하는 진동부를 포함하되,
    상기 진동부는, 상기 사용자로부터 획득한 생체신호를 기반으로 분석한 상기 사용자의 누워 있는 자세 또는 앉아 있는 자세에 따라 작동이 제어되는,
    장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 분할베드는,
    상기 제1 분할베드의 상부에 구비되는 제1-1 진동감지부 및 제1-1 압력감지부;
    상기 제1 분할베드의 하부에 구비되는 제1-2 진동감지부 및 제1-2 압력감지부;
    를 포함하는,
    장치.
  9. 매트리스 위의 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 매트리스 내부의 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 장치 또는 사용자로부터 진동신호를 획득하는 진동감지부; 및
    상기 매트리스 내부의 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 사용자 움직임에 따른 압력신호를 획득하는 압력감지부; 및
    상기 매트리스 내부의 레이어들 중 어느 하나의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 매트리스의 위쪽을 향해 진동신호를 출력하는 진동부;
    를 포함하되,
    상기 진동부는,
    진동을 발생시키는 액츄에이터; 상기 액츄에이터로부터 연장되는 것으로서 진동을 전달하는 전달면; 진동을 발생시키고자 하는 특정 레이어의 표면에 접하는 것으로서 상기 전달면으로부터의 진동을 상기 특정 레이어의 표면으로 전달하는 엣지면;을 포함하고,
    상기 액츄에이터는, 상기 진동부에 의해 발생된 진동을 넓은 면으로 확산 전달하기 위해 구비된 진동 플레이트의 하부면에 접하는 것을 특징으로 하며,
    상기 방법은,
    상기 진동부를 제어하여 상기 매트리스의 상부면을 향해 진동신호를 출력시키는 단계;를 포함하는,
    매트리스 위의 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법.
  10. 분할베드 위의 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법에 있어서,
    상기 장치는,
    사용자의 등 또는 배가 접하는 제1 분할베드; 및
    상기 사용자의 다리가 접하는 제2 분할베드;를 포함하고,
    각 분할베드는,
    복수 개의 레이어들;
    상기 복수 개의 레이어들 중 임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 상기 분할베드 또는 상기 분할베드의 상면에 접해 있는 사용자의 신체로부터 진동신호를 획득하는 진동감지부; 및
    임의의 레이어에 구비되는 것으로서, 사용자 움직임에 따른 압력신호를 획득하는 압력감지부;
    를 포함하고,
    상기 제1 분할베드 또는 제2 분할베드 중 적어도 하나는 진동신호를 출력하는 진동부를 포함하되,
    상기 방법은,
    상기 장치의 분할베드들 중 어느 하나에 압력을 가하는 사용자의 존재를 감지하는 단계;
    상기 진동부를 제어하여 상기 사용자에 의해 압력이 가해진 영역을 향해 진동신호를 출력시키는 단계;
    를 포함하는,
    분할베드 위의 사용자에게 진동자극을 가하기 위한 장치를 이용하여 사용자에게 진동자극을 가하는 방법.
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