KR102654057B1 - 사용자 맞춤형 수면 보조 침대 및 제어방법 - Google Patents
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Abstract
사용자 맞춤형 수면 보조 침대 및 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대는, 상부구역, 중간구역, 하부구역으로 구획되는 침대프레임; 상기 상부구역 내에 설치되며, 복수 행으로 배치된 횡형 보드 타입의 상부판; 상기 상부판을 승강 구동시켜 기본 자세 제어를 수행하는 상부 구동부; 상기 중간구역 내에 설치되며, 복수 행으로 배치되고 좌우 분할된 횡형 보드 타입의 좌우 분할판을 포함하는 중간판; 및 상기 분할판에 대해 개별적으로 승강 및 틸팅 중 하나 이상의 동작 방식으로 구동시켜 복합 자세 제어를 수행하는 중간 구동부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 침대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
수면은 인생의 3분의 1에 달하는 시간을 할애하는 인간 삶의 중요한 요소 중의 하나이다. 특히 일상생활의 정신 및 육체적 피로 회복에 직접적으로 관여하고 있어, 원활한 일상생활을 영위하는데 필수적인 요소이다. 이처럼 수면은 삶의 질을 결정하는 바로미터이지만, 최근 수면 장애를 가진 사람들의 수가 늘어나고 있는 추세이다.
이에 따라 우리나라뿐만 아니라 세계적으로 수면 관련 시장 규모가 성장하고 있다. 미국인 세 명 중 한 명은 만성적인 수면 부족에 시달린다는 통계가 있다.
이로 인해 최근 매트리스, 침구류 등에 정보기술(IT)을 접목하여 숙면을 도와주는 제품이 등장하고 있으며, 수면 연구소, 수면 무호흡 장치 등의 메디케어 관련 분야, 처방의약품 및 수면유도제 등의 의약품 시장도 크게 성장하고 있다.
본 발명은 사용자의 수면 자세를 파악하고, 파트별 자세 제어 및/또는 부분별 온도 제어를 통해 사용자의 수면 상황을 최적화하고 지속 관리해주는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대 및 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 신체 파트별로 차별화되는 동작이 적용되어 사용자의 수면을 방해하지 않으면서 사용자의 신체 균형을 섬세하게 맞춰줄 수 있는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대 및 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자 맞춤형 수면 보조 침대로서, 상부구역, 중간구역, 하부구역으로 구획되는 침대프레임; 상기 상부구역 내에 설치되며, 복수 행으로 배치된 횡형 보드 타입의 상부판; 상기 상부판을 승강 구동시켜 기본 자세 제어를 수행하는 상부 구동부; 상기 중간구역 내에 설치되며, 복수 행으로 배치되고 좌우 분할된 횡형 보드 타입의 좌우 분할판을 포함하는 중간판; 및 상기 분할판에 대해 개별적으로 승강 및 틸팅 중 하나 이상의 동작 방식으로 구동시켜 복합 자세 제어를 수행하는 중간 구동부를 포함하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대가 제공된다.
상기 상부 구동부는, 상기 상부판의 양측 가장자리를 지지하는 한 쌍의 상부판 이탈 방지부와; 상기 상부판의 중간에 체결되어 상기 상부판을 상하 방향으로 가압하는 상부판 승강부를 포함할 수 있다.
상기 상부판 승강부는, 상기 침대프레임의 바닥면에 고정되는 힌지베이스와; 상기 힌지베이스 상에 힌지 결합되는 전동실린더와; 상기 전동실린더에 의해 슬라이딩 왕복 이동하는 피스톤로드를 포함하며, 상기 피스톤로드의 상단은 상기 상부판의 하면에 힌지 체결되는 힌지체결부일 수 있다.
상기 상부판 승강부는 한 쌍이 구비되며, 대칭 구조로 배치될 수 있다.
상기 상부판 이탈 방지부는, 상기 침대프레임의 바닥면에 고정되는 지지블록과; 상기 지지블록에 수직으로 세워지는 가이드기둥과; 상기 가이드기둥을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 슬라이더를 포함하며, 상기 슬라이더의 상단은 상기 상부판의 하면에 힌지 결합하면서 상기 상부판을 지지하는 힌지지지부일 수 있다.
상기 중간 구동부는, 상기 분할판의 중심부를 지지하며 이탈을 방지하는 중간판 이탈 방지부와; 상기 분할판의 양측 가장자리에 각각 체결되는 제1 중간판 승강부 및 제2 중간판 승강부를 포함할 수 있다.
상기 제1 중간판 승강부와 상기 제2 중간판 승강부는 상호 독립적으로 개별 구동되어, 상기 분할판을 승강 또는 틸팅시킬 수 있다.
상기 상부판 및 상기 분할판 중 하나 이상에 설치되며, 상기 사용자의 신체 파트의 특성을 측정하는 생체 신호 센서; 및 상기 생체 신호 센서의 측정값에 기초하여 상기 상부판의 승강, 상기 분할판의 승강 및 틸팅을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 생체 신호 센서는 압력 센서이고, 상기 제어부는 상기 압력 센서의 측정값에 기초하여 사용자의 체압 분포를 분석하여 자세를 추정하고, 희망 체압 분포를 가지도록 상기 상부판과 상기 분할판의 높낮이를 제어하는 제어신호를 생성하여 출력할 수 있다.
또는 상기 상부판 및 상기 분할판에 설치되는 열선과, 상기 상부판 및 상기 분할판에 관통 형성된 공기분출공을 통해 공기를 분출하는 공기펌프 중 적어도 하나를 포함하는 체온 조절 모듈을 더 포함하며, 상기 생체 신호 센서는 신체 파트별 체온을 측정하는 온도 센서이고, 상기 제어부는 상기 신체 파트별 체온과 주변 환경 온도에 기초하여 최적 수면 온도에 도달하도록 상기 신체 파트별로 상기 체온 조절 모듈을 작동시키는 수면 온도 제어신호를 생성하여 출력할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 수면 자세를 파악하고, 파트별 자세 제어 및/또는 부분별 온도 제어를 통해 사용자의 수면 상황을 최적화하고 지속 관리해주는 효과가 있다.
또한, 신체 파트별로 차별화되는 동작이 적용되어 사용자의 수면을 방해하지 않으면서 사용자의 신체 균형을 섬세하게 맞춰줄 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 측면도,
도 3은 상부판에 대한 X-X 선에 따른 단면도,
도 4는 중간판에 대한 Y-Y선에 대한 단면도,
도 5 및 도 6은 상부판의 상승, 중간판의 틸팅이 적용된 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법으로, 신체 압력 분포 밸런싱 방법의 순서도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법으로, 체온 데이터 기반 침대 온도 조절 방법의 순서도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 조작 장치의 화면 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 측면도,
도 3은 상부판에 대한 X-X 선에 따른 단면도,
도 4는 중간판에 대한 Y-Y선에 대한 단면도,
도 5 및 도 6은 상부판의 상승, 중간판의 틸팅이 적용된 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법으로, 신체 압력 분포 밸런싱 방법의 순서도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법으로, 체온 데이터 기반 침대 온도 조절 방법의 순서도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 조작 장치의 화면 예시도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈", "…기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 측면도이며, 도 3은 상부판에 대한 X-X 선에 따른 단면도이고, 도 4는 중간판에 대한 Y-Y선에 대한 단면도이며, 도 5 및 도 6은 상부판의 상승, 중간판의 틸팅이 적용된 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 사시도이다.
도 1 내지 도 6에는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1), 침대프레임(10), 상부구역(11), 상부판(20), 상부 구동부(21), 중간구역(12), 좌분할판(30a), 우분할판(30b), 중간 구동부(31), 하부구역(13), 하부판(40), 하부 지지대(41), 상부판 승강부(210), 힌지베이스(211), 전동실린더(212), 피스톤로드(213), 힌지체결부(214), 상부판 이탈 방지부(220), 지지블록(221), 가이드기둥(222), 슬라이더(223), 힌지지지부(224), 중간판 승강부(310a, 310b), 중간판 이탈 방지부(320)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1)는 사용자의 신체 파트에 따라 상부, 중간, 하부의 구역으로 분할되고, 각 구역의 지지판은 담당하는 신체 파트의 특성에 따라 승강, 틸팅, 고정 중 적어도 하나의 동작을 수행하여 사용자 신체 파트의 균형을 조정하여 최적의 수면을 취하도록 보조해 줄 수 있다.
본 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1)는 일반적인 침대의 기본 골격을 이루는 침대프레임(10)을 포함한다.
사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1)는 그 위에 사용자가 누운 상태를 기준으로 할 때 크게 사용자의 두부에 해당하는 상부구역(11), 족부에 해당하는 하부구역(13), 몸통에 해당하는 중간구역(12)의 3개 구역으로 구획될 수 있다. 이하에서는 사용자가 누운 상태에서 두부 방향을 전방, 족부 방향을 후방으로 설정하여 설명하기로 한다.
상부구역(11)은 사용자 신체 중 머리, 목 등을 포함하는 상부 파트에 대응되는 구역이다. 신체 중 상부 파트는 수면 중 움직임이 상대적으로 적은 신체 부분에 해당하여, 상부구역(11)에서는 승강 동작을 통한 기본 자세 제어가 이루어지게 할 수 있다.
상부구역(11)에는 전후 방향으로 소정 폭(width)을 가지며, 좌우 방향으로 길이가 긴 횡형 보드 타입의 상부판(20)과, 상부판(20)을 승강 구동시키는 상부 구동부(21)가 포함된다.
도면에서는 상부구역(11) 내에 2개의 상부판(20)이 평행 배치된 경우가 예시되어 있지만, 이는 일 실시예에 해당하는 것으로서, 필요에 따라 상부판은 보다 좁은 폭을 가지면서 3개 이상이 마련되어 평행 배치될 수도 있다.
상부 구동부(21)는 상부판(20)의 양측 가장자리를 지지하는 한 쌍의 상부판 이탈 방지부(220)와, 상부판(20)의 중간에 체결되어 상부판(20)을 상하 방향으로 가압하는 상부판 승강부(210)를 포함한다.
도면에서는 상부판 승강부(210)가 좌우 대칭되는 지점을 가압하도록 한 쌍이 구비된 경우가 도시되어 있지만, 이는 일 실시예에 해당하는 것으로, 충분한 구동력을 가지는 하나의 상부판 승강부만 구비될 수도 있음은 물론이다.
상부판 승강부(210)는 침대프레임(10)의 바닥면에 고정되는 힌지베이스(211)와, 힌지베이스(211) 상에 힌지 결합되는 전동실린더(212)와, 전동실린더(212)에 슬라이딩 가능하게 결합된 피스톤로드(213)를 포함한다. 피스톤로드(213)의 상단은 상부판(20)의 하면에 힌지 체결되는 힌지체결부(214)일 수 있다. 전동실린더(212)의 하부에는 브라켓이 마련되어 있어, 힌지베이스(211)와 용이하게 결합될 수 있다.
전동실린더(212)는 제어신호에 따라 작동되어 피스톤로드(213)를 상하 방향으로 슬라이딩 이동시킴으로써, 힌지 체결된 상부판(20)을 승강시킬 수 있다.
전동실린더(212)의 측면에는 높이측정센서(미도시)가 설치될 수 있다. 높이측정센서는 상단이 상부판(20), 특히 힌지체결부(214)에 결합되고 상하 방향으로 선형 운동하는 슬라이드 파이프를 포함할 수 있다. 슬라이드 파이프의 신장, 단축을 측정함으로써 전동실린더(212)에 의한 피스톤로드(213)의 슬라이딩 정도, 즉 상부판(20)의 높낮이를 추정할 수 있게 된다.
한 쌍의 상부판 승강부(210)가 대칭 구조로 배치된 경우, 상부판(20)의 승강을 위해서는 한 쌍의 상부판 승강부(210)의 동작이 동기화될 필요가 있다. 하지만, 제작오차, 구동오차 등으로 인해 한 쌍의 상부판 승강부(210)의 동작이 미세하게 틀어질 수 있다. 이 경우 상부판(20)의 각 지점에 전달되는 승강력에 차이가 발생하여 비틀림이 발생할 수 있는 바, 본 실시예에서는 힌지베이스(211) 및 힌지체결부(214)를 통해 이를 해결할 수 있다.
힌지베이스(211) 및 힌지체결부(214)에 의해 피스톤로드(213)가 상부판(20)에 대해 수직으로 힘을 전달하지 못하는 경우에도 상부판(20)이 수평을 유지한 상태에서 승강되게 할 수 있다. 힌지체결부(214)가 상부판(20)에 대해 소정 범위 안에서 슬라이딩 가능하게 체결되거나 힌지베이스(211)가 침대프레임(10)의 바닥면에 대해 소정 범위 안에서 슬라이딩 가능하게 체결되어, 한 쌍의 상부판 승강부(210) 중에서 상대적으로 빠르게 동작하는 상부판 승강부(210)에 대해서는 수직 상태에서 경사 상태로 전환되게 할 수 있어, 상부판(20)의 수평 상태를 유지시킬 수 있다.
상부판 이탈 방지부(220)는 침대프레임(10)의 바닥면에 고정되는 지지블록(221)과, 지지블록(221)에 수직으로 세워지는 가이드기둥(222)과, 가이드기둥(222)을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 슬라이더(223)를 포함한다. 슬라이더(223)의 상단은 상부판(20)의 하면에 힌지 결합하면서 상부판(20)을 지지하는 힌지지지부(224)일 수 있다.
슬라이더(223)는 내부에 하방으로 개구되고 가이드기둥(222)에 대응되는 가이드구멍이 형성되어 있어, 가이드구멍을 통해 슬라이더(223)가 가이드기둥(222)에 조립될 수 있다. 가이드구멍의 내경은 가이드기둥(222)의 외경에 상응할 수 있다.
슬라이더(223)는 유압실린더로 구현되어, 슬라이더(223)가 가이드기둥(222)을 따라 상하 이동할 때 부드러운 움직임을 제공함으로써 상부판(20)의 급격한 움직임을 방지하여 사용감을 향상시킬 수 있다.
상부판 승강부(210)에 제어신호가 인가되어 작동하면 피스톤로드(213)의 슬라이딩 이동에 따라 상부판(20)이 승강된다. 이 경우 양측 가장자리를 지지하는 한 쌍의 상부판 이탈 방지부(220)에 의해 상부판(20)이 정해진 경로(침대프레임(10) 내의 배치 위치)에서 이탈 없이 수직 방향으로만 승강될 수 있다.
중간구역(12)은 사용자 신체 중 어깨, 등, 허리, 엉덩이, 허벅지 등을 포함하는 몸통 파트에 대응되는 구역이다. 신체 중 몸통 파트는 수면 중 움직임이 많은 신체 부분으로, 다양한 움직임에 대응하기 위해 중간구역(12)에서는 승강 동작 및 틸팅 동작 중 적어도 하나를 조합한 복합 자세 제어가 이루어지게 할 수 있다.
이를 위해 중간구역(12)에는 좌분할판(30a)과 우분할판(30b)이 좌우 일렬 배치된 중간판과, 좌분할판(30a)과 우분할판(30b)을 개별 구동시키는 중간 구동부(31)가 포함된다.
좌분할판(30a)과 우분할판(30b)은 전술한 상부판(20)의 2분의 1 정도에 상응하는 좌우 길이를 가질 수 있다. 다만, 개별 구동 시 간섭을 배제하기 위해 좌분할판(30a)과 우분할판(30b)은 그 사이가 소정 간격만큼 이격되게 배치될 수 있다.
좌분할판(30a) 및 우분할판(30b)(이하, 분할판(30)으로 통칭하기도 함)에는 각각 중간 구동부(31)가 설치되어, 승강 및 틸팅 동작을 수행할 수 있다.
중간 구동부(31)는 분할판(30)의 중심부를 지지하며 이탈을 방지하는 중간판 이탈 방지부(320)와, 분할판(30)의 양측 가장자리에 각각 체결되는 제1 중간판 승강부(310a) 및 제2 중간판 승강부(310b)를 포함한다.
제1 중간판 승강부(310a)와 제2 중간판 승강부(310b)는 상호 독립적으로 개별 구동된다. 분할판(30)의 승강 동작 시에는 연동할 수도 있다.
중간판 이탈 방지부(320)는 제1 중간판 승강부(310a)와 제2 중간판 승강부(310b)의 구동 시 분할판(30)이 정해진 위치에서 이탈하는 것을 방지한다.
제1 중간판 승강부(310a) 및 제2 중간판 승강부(310b)는 전술한 상부판 승강부(210)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 중간판 이탈 방지부(320)는 전술한 상부판 이탈 방지부(220)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
다만, 상부판(20)과 비교할 때 이탈 방지부와 승강부의 배치에서 변화가 있다. 이러한 변화를 통해 분할판(30)이 승강 동작 이외에 좌상우하 혹은 우상좌하의 틸팅 동작을 수행하게 할 수도 있다. 또한, 승강과 틸팅을 동시에 수행하게 할 수도 있다.
제1 중간판 승강부(310a) 및 제2 중간판 승강부(310b)의 슬라이딩 방향이나 정도를 조절함으로써 분할판(30)의 좌우 높낮이를 조절하여 전후 방향의 회전축을 중심으로 하여 분할판(30)을 틸팅시킬 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 중간판 승강부(310a, 310b)의 힌지체결부(214), 중간판 이탈 방지부(320)의 힌지지지부(224)는 전후 방향(침대의 길이 방향)으로 연장된 힌지축을 중심으로 힌지 회동하게 설치될 수 있다.
도 4의 (a)에는 좌우 분할판(30)이 단순 승강하는 경우, (b)에는 신체 척추 부분이 하강하도록 좌우 분할판(30)이 틸팅하는 경우(도 5 참조), (c)에는 신체 척추 부분이 상승하도록 좌우 분할판(30)이 틸팅하는 경우(도 6 참조)가 도시되어 있다. 또한, 좌분할판(30a) 및 우분할판(30b) 중 하나만이 틸팅/승강하거나 어느 하나는 틸팅하고 다른 하나는 승강하는 등의 복합 제어도 가능하다.
하부구역(13)은 사용자 신체 중 허벅지 아래 부분을 포함하는 하부 파트에 대응되는 구역이다. 신체 중 하부 파트는 자세 제어에 따른 효과가 낮은 부분으로, 자세 제어 대상에서 제외될 수 있다. 다만, 필요에 따라 전술한 상부구역(11) 또는 중간구역(12)에서와 같이 구현하여 기본 자세 제어 또는 통합 자세 제어가 이루어지게 할 수도 있음은 물론이다.
하부구역(13)에는 구역 전체에 상응하는 면적을 가지는 하부판(40)과, 하부판(40)을 고정 지지하는 하부 지지대(41)가 포함될 수 있다. 하부판(40)은 넓은 면적을 통해 신체 하부 파트를 안정적으로 지지하면서 압력 분산이 이루어지도록 한다.
본 실시예에서 상부판(20) 및/또는 분할판(30)은 현재 지지 중인 사용자 신체 파트의 특성을 측정하기 위한 생체 신호 센서(압력 센서, 온도 센서 등)가 그 표면에 설치될 수 있다. 이때 상부판(20) 및/또는 분할판(30)에는 그 표면에 센서 설치를 위함 설치공간(예컨대, 설치홈)이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 설치공간 내에는 상부판(20) 및/또는 분할판(30)을 관통하는 케이블 관통부(미도시)가 형성되어, 센서의 케이블이 침대프레임(10) 내부에 설치된 제어부(미도시)와 용이하게 연결되게 할 수 있다.
압력 센서는 현재 지지 중인 신체 파트의 자중에 의해 하방으로 가해지는 압력을 측정할 수 있다. 압력 센서의 측정값에 기초하여 제어부(미도시)는 사용자의 사용 여부, 사용자의 신체 사이즈, 신체 및/또는 자세 불균형에 관한 정보를 추정할 수 있다.
압력 센서는 하나의 지지판에 둘 이상이 설치될 수 있다. 이 경우 지지판의 전체 길이를 100으로 가정할 때, 각 압력 센서는 각 끝단으로부터 20이 되는 지점에 위치되게 할 수 있다. 두 압력 센서의 압력 차이를 통해 압력 편중을 계산할 수 있다. 지지판의 중심점을 기준으로 편중을 퍼센트(%)화 할 수 있다. 이를 통해 보드 타입의 지지판에서 상대적 압력 편중을 구할 수 있다.
온도 센서는 현재 지지 중인 신체 파트의 체온을 측정할 수 있다. 제어부는 최적 수면을 위해 요구되는 체온 분포 데이터와 비교하여, 저온 파트에 대해서는 체온을 상승시키고 고온 파트에 대해서는 체온을 하강시키도록 체온 조절 모듈을 작동시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 체온 조절 모듈에는 상부판(20) 및/또는 분할판(30)에 설치되는 온열부가 포함될 수 있다. 온열부는 열선을 포함하며, 저온 파트로 판단된 상부판(20) 및/또는 분할판(30)에 대해서는 열선을 작동시켜 열을 가해줌으로써 체온을 올릴 수 있다.
온열 온도는 10℃ ~ 70℃ 범위내 온열을 제공하도록 제작될 수 있으며, 미리 정해진 단위(예컨대, 5℃)로의 조절이 가능하게 설정될 수 있다. 각 판의 온도 분포의 편차가 일정 범위(예컨대, ±7℃ 이내)에 있도록 할 수 있다. 또한, 최대 설정 동작 시간을 제한함으로써 사용자가 인지하지 못하는 상황에서의 저온 화상을 방지할 수 있다.
다른 실시예에 따른 체온 조절 모듈에는 침대프레임(10) 내에 설치되는 공기펌프가 포함될 수 있다. 상부판(20) 및/또는 분할판(30)은 그 표면에 공기펌프와 연결된 다수의 공기분출공이 형성되어 있어, 공기펌프의 작동에 의해 공기가 분출됨으로써 체온을 낮출 수 있다.
또한, 제어부에서는 압력 센서의 측정값 단독으로 또는 온도 센서의 측정값을 추가 반영하여 침대에 누운 사용자의 자세를 추정할 수 있다. 추정한 결과에 기초하여 제어부는 상부판(20) 및 분할판(30) 중 적어도 하나의 동작을 제어함으로써 침대프레임(10) 상에 놓여지는 매트리스의 모양을 변화시켜 사용자의 올바른 자세를 유도할 수 있다.
전술한 온도 센서 및 체온 조절 모듈은 하부구역(13)에도 설치될 수 있음은 물론이다.
본 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1)는 무게와 온도를 인식하는 센서 데이터를 통해 사용자의 자세를 추정하고, 추정 결과를 기반으로 하여 각 구동부의 실린더 높이를 제어함으로써 매트리스 모양을 변화시키고, 침대 상에 있는 사용자가 올바른 자세를 취하도록 보조할 수 있다.
수면 중 사용자에 대해 뒤척임의 빈도가 적어 섬세한 처리 필요가 적은 신체 부분(머리, 목 등의 상부 파트)과, 수면 중 움직임이 많아 섬세한 처리가 필요한 신체 부분(어깨, 등, 허리, 엉덩이, 허벅지 등의 중간 파트)에 대해 차별화되는 자세 제어 메커니즘을 적용하여 제작 단가를 절감한 효과도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법으로, 신체 압력 분포 밸런싱 방법의 순서도이다.
침대의 설계 및 평가 시에 안락감을 정량적으로 평가할 때 체압 분포가 사용된다. 따라서, 사용자의 체압 분포를 단순 측정하는 것에서 진화하여 본 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1)에서는 능동적으로 체압 분포를 조정함으로써 최적의 체압 분포 패턴을 유지하여 사용자에게 안락감을 향상시켜줄 수 있다.
도 7을 참조하면, 사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1)의 상부판(20), 중간판(분할판(30)), 하부판(40) 중 하나 이상에 설치된 압력 센서를 이용하여 사용자의 각 신체 파트의 압력을 측정한다(단계 S300).
제어부는 센서 측정값에 기초하여 신체 파트에 따라 상부판, 중간판, 하부판과 같이 다수의 영역으로 세분화된 체압 분포를 분석할 수 있다(단계 S305).
미리 입력된 혹은 현재 측정된 체압 분포에 상응하는 사용자의 신체 조건에 따라 안락감을 제공하는 희망 체압 분포와 비교하고, 희망 체압 분포에 근접하도록 상부판(20)과 분할판(30)의 높낮이를 제어하는 제어신호를 생성하고, 각 구동부에 출력한다(단계 S310).
상부판 구동부 및/또는 중간판 구동부는 제어부에서의 제어신호에 따라 승강, 틸팅 동작을 수행하도록 구동될 수 있다(단계 S315).
구동부의 구동에 의해 상부판(20) 및/또는 분할판(30)의 높낮이가 변화되면서 사용자의 자세가 기본 제어 혹은 통합 제어된다(단계 S320). 자세 제어 결과 사용자는 편안한 척추 곡선(spine curve)과 신체 형상(body shape)을 가지는 최적의 체압 분포 패턴을 가질 수 있게 되어 안락감을 느끼는 수면 자세로 유도될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법으로, 체온 데이터 기반 침대 온도 조절 방법의 순서도이다.
인간의 신체 내부 온도인 중심체온(CBT, Core Body Temperature)은 인간의 수면과 각성을 조절하는 중요한 역할을 한다. 안정적인 환경 온도는 인간이 건강한 수면을 유지하도록 도움을 준다. 따라서, 본 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대(1)에서는 사용자 상황에 맞는 자동 온도 조정 기능을 통해 사용자가 최적의 수면을 취하도록 할 수 있다.
도 8을 참조하면, 침대의 상부판(20), 중간판(분할판(30)), 하부판(40)에 설치된 온도 센서를 통해 사용자의 신체 파트별 체온을 측정한다(단계 S400). 또는 침대의 외측에 설치되거나 별도 설치된 적외선 카메라를 이용하여 사용자의 체온을 측정할 수도 있다.
또한, 수면 온도는 환경 온도와 밀접한 연관이 있는 바, 체온 이외에 침대 주변 환경 온도를 측정하는 별도의 온도 센서를 통해 추가적으로 환경 온도를 측정할 수도 있다.
제어부는 측정 결과에 기초하여 사용자의 체온 분포를 분석한다(단계 S405).
제어부는 환경 온도별 최적 수면 온도에 관한 데이터베이스에서 추출한 최적 수면 온도와 비교한다(단계 S410). 이러한 데이터베이스는 사전에 구축될 수 있다.
그리고 비교 결과에 기초하여 신체 파트별 체온을 승강시키기 위한 수면 온도 제어신호를 생성하여 출력할 수 있다(단계 S415).
수면 온도 제어신호에 따라 체온 조절 모듈이 작동하여, 신체 파트별로 승온 혹은 감온 동작을 수행하여 사용자 체온 분포가 최적 수면 환경을 위한 온도 패턴에 근접할 수 있게 온도 환경을 구성해 줄 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 조작 장치의 화면 예시도이다.
조작 장치는 침대에 구비되는 조작 패널 혹은 무선 통신을 통해 연결되는 사용자 단말(예컨대, 리모트 컨트롤러 혹은 스마트폰)일 수 있다.
(a)를 참조하면, 화면 가운데 부분에는 침대의 각 지지판에서 측정된 정보들(현재 온도, 현재 높이)이 각 지지판 및 담당하는 신체 파트를 도식화한 이미지와 함께 표시될 수 있다. 현재 높이는 각 지지판의 높이로서, 미리 설정된 기준점(예컨대, 침대프레임의 상면 혹은 바닥면)으로부터의 높이일 수 있다. 또는 최적 체압 분포를 가지게 하는 최적 높이 기준점과의 차이를 현재 높이로 표현할 수도 있다.
또한, 화면 양측에는 온도 관련 아이콘(현재 온도, 온도 조정), 높이 관련 아이콘(높이 상태, 높이 조절)과 함께 자동 모드 아이콘, 설정 아이콘도 제공될 수 있다.
(b)를 참조하면, 각 지지판의 온도는 전체적으로 동시에 조정되게 할 수도 있고 개별적으로 선택하여 개별 조정되게 할 수도 있다. 온도 조정은 희망 온도의 직접 입력 혹은 수치조정바를 통한 터치 혹은 드래그 방식으로 이루어질 수 있다.
(c)를 참조하면, 각 지지판의 높이 역시 전체적으로 동시에 조정되게 할 수도 있고 개별적으로 선택하여 개별 조정되게 할 수도 있다. 높이 조정은 희망 온도의 직접 입력 혹은 수치조정바를 통한 터치 혹은 드래그 방식으로 이루어질 수 있다.
(d)를 참조하면, 개별 조정의 경우, 화면에 표시된 다수의 지지판 중 희망하는 지지판 객체를 지정된 입력 방식(예컨대, 터치)으로 선택함으로써 개별 조정 대상을 선택하거나 제외시킬 수 있다.
전술한 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법은, 컴퓨터에 의해 실행되는 애플리케이션이나 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법은, 단말기에 기본적으로 설치된 애플리케이션(이는 단말기에 기본적으로 탑재된 플랫폼이나 운영체제 등에 포함된 프로그램을 포함할 수 있음)에 의해 실행될 수 있고, 사용자가 애플리케이션 스토어 서버, 애플리케이션 또는 해당 서비스와 관련된 웹 서버 등의 애플리케이션 제공 서버를 통해 마스터 단말기에 직접 설치한 애플리케이션(즉, 프로그램)에 의해 실행될 수도 있다. 이러한 의미에서, 전술한 사용자 맞춤형 수면 보조 침대의 제어 방법은 단말기에 기본적으로 설치되거나 사용자에 의해 직접 설치된 애플리케이션(즉, 프로그램)으로 구현되고 단말기 등의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 사용자 맞춤형 수면 보조 침대 10: 침대프레임
11: 상부구역 12: 중간구역
13: 하부구역 20: 상부판
21: 상부 구동부 30: 분할판
30a: 좌분할판 30b: 우분할판
31: 중간 구동부 40: 하부판
41: 하부 지지대 210: 상부판 승강부
211: 힌지베이스 212: 전동실린더
213: 피스톤로드 214: 힌지체결부
220: 상부판 이탈 방지부 221: 지지블록
222: 가이드기둥 223: 슬라이더
224: 힌지지지부 310a, 310b: 중간판 승강부
320: 중간판 이탈 방지부
11: 상부구역 12: 중간구역
13: 하부구역 20: 상부판
21: 상부 구동부 30: 분할판
30a: 좌분할판 30b: 우분할판
31: 중간 구동부 40: 하부판
41: 하부 지지대 210: 상부판 승강부
211: 힌지베이스 212: 전동실린더
213: 피스톤로드 214: 힌지체결부
220: 상부판 이탈 방지부 221: 지지블록
222: 가이드기둥 223: 슬라이더
224: 힌지지지부 310a, 310b: 중간판 승강부
320: 중간판 이탈 방지부
Claims (10)
- 사용자 맞춤형 수면 보조 침대로서,
상부구역, 중간구역, 하부구역으로 구획되는 침대프레임;
상기 상부구역 내에 설치되며, 복수 행으로 배치된 횡형 보드 타입의 상부판;
상기 상부판을 승강 구동시켜 기본 자세 제어를 수행하는 상부 구동부;
상기 중간구역 내에 설치되며, 복수 행으로 배치되고 좌우 분할된 횡형 보드 타입의 좌우 분할판을 포함하는 중간판; 및
상기 분할판에 대해 개별적으로 승강 및 틸팅 중 하나 이상의 동작 방식으로 구동시켜 복합 자세 제어를 수행하는 중간 구동부를 포함하되,
상기 상부 구동부는, 상기 상부판의 양측 가장자리를 지지하는 한 쌍의 상부판 이탈 방지부와; 상기 상부판의 중간에 체결되어 상기 상부판을 상하 방향으로 가압하는 상부판 승강부를 포함하며,
상기 상부판 승강부는, 상기 침대프레임의 바닥면에 대해 소정 범위 안에서 슬라이딩 가능하게 체결되는 힌지베이스와; 상기 힌지베이스 상에 힌지 결합되는 전동실린더와; 상기 전동실린더에 의해 슬라이딩 왕복 이동하는 피스톤로드를 포함하며,
상기 피스톤로드의 상단은 상기 상부판의 하면에 대해 소정 범위 안에서 슬라이딩 가능하게 힌지 체결되는 힌지체결부이고,
상기 상부판 승강부는 한 쌍이 구비되며, 대칭 구조로 배치된 것을 특징으로 하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 상부판 이탈 방지부는,
상기 침대프레임의 바닥면에 고정되는 지지블록과;
상기 지지블록에 수직으로 세워지는 가이드기둥과;
상기 가이드기둥을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 슬라이더를 포함하며,
상기 슬라이더의 상단은 상기 상부판의 하면에 힌지 결합하면서 상기 상부판을 지지하는 힌지지지부인 것을 특징으로 하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대.
- 제1항에 있어서,
상기 중간 구동부는,
상기 분할판의 중심부를 지지하며 이탈을 방지하는 중간판 이탈 방지부와;
상기 분할판의 양측 가장자리에 각각 체결되는 제1 중간판 승강부 및 제2 중간판 승강부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대.
- 제6항에 있어서,
상기 제1 중간판 승강부와 상기 제2 중간판 승강부는 상호 독립적으로 개별 구동되어, 상기 분할판을 승강 또는 틸팅시키는 것을 특징으로 하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대.
- 제1항에 있어서,
상기 상부판 및 상기 분할판 중 하나 이상의 지지판에 설치되며, 사용자의 신체 파트의 특성을 측정하는 생체 신호 센서; 및
상기 생체 신호 센서의 측정값에 기초하여 상기 상부판의 승강, 상기 분할판의 승강 및 틸팅을 제어하는 제어부를 더 포함하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대.
- 제8항에 있어서,
상기 생체 신호 센서는 상기 지지판에 대해 둘 이상이 설치되는 압력 센서이고,
상기 압력 센서는 상기 지지판의 전체 길이 대비 각 끝단으로부터 일정 비율의 길이만큼 이격된 지점에 위치되게 설치되며,
둘 이상의 상기 압력 센서의 압력 차이를 통해 압력 편중을 계산하고,
상기 제어부는 상기 압력 편중에 기초하여 사용자의 체압 분포를 분석하여 자세를 추정하고, 희망 체압 분포를 가지도록 상기 상부판과 상기 분할판의 높낮이를 제어하는 제어신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대.
- 제8항에 있어서,
상기 상부판 및 상기 분할판에 설치되는 열선과, 상기 상부판 및 상기 분할판에 관통 형성된 공기분출공을 통해 공기를 분출하는 공기펌프 중 적어도 하나를 포함하는 체온 조절 모듈을 더 포함하며,
상기 생체 신호 센서는 신체 파트별 체온을 측정하는 온도 센서이고,
상기 제어부는 상기 신체 파트별 체온과 주변 환경 온도에 기초하여 사전 지정된 수면 온도에 도달하도록 상기 신체 파트별로 상기 체온 조절 모듈을 작동시키는 수면 온도 제어신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 사용자 맞춤형 수면 보조 침대.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Patent Citations (1)
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