KR20050081893A - 생체신호를 이용한 건강상태 측정 및 수면,기상을 유도하는수면안대 - Google Patents

생체신호를 이용한 건강상태 측정 및 수면,기상을 유도하는수면안대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사람의 뇌전도, 심전도, 근전도등의 생체신호를 실시간으로 측정하여, 사용자의 신체 및 정신의 각성상태에 따라 가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는 신호를 발생하게 하는 수면안대에 관한 것이다.
이는 사용이 매우 편리하면서도 실시간 건강 상태의 체크는 물론, 생체정보 측정 결과에 따라 사용자의 신체 및 정신의 각성상태에 가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는 신호를 발생하게 하여, 쾌적하고 깊은 수면을 유도하고, 사용자가 설정한 시각에 편안하고 자연스럽게 잠에서 깨어나게 함으로서, 수면 및 기상 효과를 더욱 향상 시키게 되어 수면 건강에 유익하게 할뿐 아니라, 누구나 쉽게 수면시에도 자신의 건강 상태를 측정 할수 있으며, 수면중에 갑작스러운 건강상태 변화시 경보를 발생, 위급 상황에 대처할수 있는 효과가 있어, 가정이나 의료기관 모두에게 필수 상비 의료 제품으로 정착 가능한 유용한 발명이다.

Description

생체신호를 이용한 건강상태 측정 및 수면,기상을 유도하는 수면안대 { Eyeband for Sleep and rising hour }
본 발명은 사람의 뇌전도, 심전도, 근전도등의 생체신호를 실시간으로 측정하여,
사용자의 신체 및 정신의 각성상태에 따라 가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는
신호를 발생하게 하는 수면안대에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 생체신호를
측정하는 센서부(30)와 광출력부(25)가 결합된 수면안대부(20)와 센서부(30)로부터
들어온 생체신호를 실시간으로 측정, 분석하여 스트레스저항도, 심기능활성도,
심장 부하도등의 각종 건강상태를 표시, 저장하고, 사용자의 신체 및 정신의
각성상태에 따라 가장 적합한 수면 및 기상 유도 신호를 광신호와 음향신호로
변환하여 출력하는 장치 등이 일체로 구성된 생체신호처리장치(10)가 결합된것을
특징으로 하는 수면안대이다.
뇌전도, 심전도, 근전도등이 발견된 이후 많은 연구자들에 의하여, 수면에 관한
많은 연구가 이루어져, 결국 수면 정신생리학회에서 뇌파에 의한 수면 단계의
표준 점수화 시스템으로 채택하는가 하면, 많은 임상의학에서도 수면 상태에서의
심전도 및 근전도등의 변화에 의한 연구로 질환 치료 연구에 활용되고 있다.
이에 반하여 기존의 수면유도 장치나 자명종은 사용자의 수면 상태에 대한 배려가
전혀 이루어지지 않고 있다. 즉, 기존의 뇌파 수면 유도 장치와 자명종은 사용자의
신체 및 정신상태와 상관없이 수면뇌파를 발생하거나 무조건 자명종을 울림으로써
흔히 깊은 수면상태에서 각성상태로 강제 전환시켜 사용자에게 불쾌감, 피로감,
짜증감등을 유발한다.
또한 환자나 노인, 유아뿐 아니라 일반인 누구나 수면중 갑작스러운 건강변화에
대한 응급 상황 발생시 마땅한 대처방법이 없는것이 현실이며, 대안으로 병원등에
입원 하거나 의료기기등의 도움 또는 보호자가 항시 지켜보아야 하는 방법이외에
마땅한 방법이 없는것이 현실이다.
상기의 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 사용이 매우 편리하면서도 실시간 건강 상태의 체크는 물론, 생체정보 측정 결과에 따라 사용자의 신체 및 정신의
각성상태에 가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는 신호를 발생하게 하여, 쾌적하고
깊은 수면을 유도하고, 사용자가 설정한 시각에 편안하고 자연스럽게 잠에서
깨어나게 함으로서, 수면 및 기상 효과를 더욱 향상 시키게 되어 수면 건강에
유익하게 할뿐 아니라, 누구나 쉽게 수면시에도 자신의 건강 상태를 측정 할수
있으며, 수면중에 갑작스러운 건강상태 변화시 경보를 발생, 위급 상황에
대처할수 있게 하는데에 목적으로 하는것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 피험자의 두피로부터 뇌전도, 심전도, 근전도등의
생체신호를 측정하여, 이의 측정 결과에 따라 피험자의 신체 및 정신의 각성상태에
가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는 신호를 발생하게 하고, 갑작스러운 건강상태
변화를 경보하는 특징을 가진 수면안대에 있어서, 다수의 전극들을 사용하여 상기
피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수채널의 뇌전도, 심전도, 근전도들을
감지하는 센서부(30); 상기 센서부(30)로 부터 감지된 생체신호를 증폭하고,
증폭된 다수 채널의 생체신호들을 디지털화 하고 신호를 분석하는
디지털신호처리부(44); 상기 디지털신호처리부(44)로부터 얻은 데이터를 표시하는
디스플레이부(47); 상기 디지털신호처리부(44)로부터 얻은 데이터를 저장하는
메모리부(45); 상기 디지털신호처리부(44)로부터 얻은 데이터를 광신호와
음향신호로 변환하고, 데이터를 실시간 전송하는 인터페이스부(48); 및 수면중에
갑작스러운 건강상태 변화시 경보를 발생하는 경보발생부(50);를 포함함을
특징으로 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수면안대의 사용환경을 개념적으로 도시
한것이다. 도 1에 의하면 피험자가 생체신호처리장치(10)을 센서부(30)가 부착된
수면안대부(20)와 결합하여 착용하고, 수면을 취하면, 수면안대부(20)에 부착된
전극의 센서부(30)를 통하여, 뇌전도, 심전도, 근전도등의 생체신호를 감지하고,
이 감지된 신호는 증폭부(42)와 A/D변환부(43)을 통하여, 신호를 증폭하고
디지털화하여, 디지털신호처리부(44)에 전달, 퓨리에 변환하여 각 주파수 대역별로
특징을 구하여, 피험자의 건강 상태를 분석한후, 피험자에게 가장 적합한 수면,
기상 유도 신호 및 경보신호등을 인터페이스부(48)를 통하여 출력한다.
도 2는 본 발명에 의한 수면안대의 구성은 생체신호처리장치(10), 수면안대
부(20) 및 센서부(30)를 포함하여 구성됨을 나타낸 것으로, 생체신호처리장치
(10)의 외부적으로는 음향신호를 출력하는 이어폰(16)과 컴퓨터등과 통신하기위한
USB단자(17), 측정데이터를 표시하는 디스플레이(12), 시간 설정등을 입력하는
입력부(13)로 구성되어 있음을 나타낸것이다.
도 3a는 생체신호처리장치(10)의 앞면을 도시한것이며, 도 3b는 생체신호처리장치
(10)의 후면을 도시한 것으로 수면안대부(20)의 장치연결단자(21)와 생체신호처리
장치(10)의 장치연결단자(11)와 결합하기 위한 구조를 보인것이다.
도 4a는 수면안대부(20)의 앞면을 도시한것이며, 도 4b는 수면안대부(20)의
후면을 도시한 것으로 센서부(30)와 센서연결단자(22,23,24)와 결합하기 위한
구조와 디지털신호처리부(44)에서 퓨리에 변환하여 각 주파수 대역별로
특징을 구하여, 피험자의 건강 상태를 분석하여, 피험자의 신체 및 정신의
각성상태에 따라 가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는 신호를 출력하는
광출력부(25)가 발광다이오드(LED)로 구성되어 있는것을 보인것이다.
도 5는 생체신호처리장치(10)의 후면에 부착된 장치연결단자(11)와 수면안대부(20)
앞면에 부착된 장치연결단자(21)를 통하여 결합됨을 나타낸것이다.
도 6은 수면안대부(20)의 후면에 부착된 센서연결단자(22,23,24)와 센서부(30)간의
결합 구조를 보인것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 전체 구성을 도시한 블록도이다.
상기와 같은 구성으로된 본 발명에 대하여 좀 더 자세히 설명하면,
본 발명은 다수의 전극들을 사용하여, 피험자 두피의 소정의 위치들에서의
다수채널의 뇌전도, 심전도, 근전도들을 센서부(30)로 감지하는데, 이들 각 신호는
주파수와 전압 및 임피던스등의 특성이 각각 다르다. 그러므로 각각의 신호는
아날로그스위치(41)로 순차적으로 스위칭 하고, 증폭부(42)에서 각각의 특성에
맞는 필터링과 증폭도로 증폭하여, A/D변환부로 신호를 보내 디지털화 하도록
하였다. 또한 이 디지털화 된 신호를 디지털신호처리부(44)에서 뇌전도 신호는
주파수 대역별로 뇌파의 강도를 구하고, 심전도는 PQRSTU파의 특징추출과 심박동수
변화 양상으로 근전도는 활동전위의 파형을 분석하는 방법으로 피험자의 상태를
분석하여, 그 결과 데이터를 디스플레이부(47)에 표시하고, 메모리부(45)에
저장하도록 구성되었으며, 인터페이스부(48)에서는 이러한 결과 데이터에
대응하는 출력 신호로 변형하여 갑작스런 상태 변화시에는 경보발생부(50)를
통하여 경보음이 발생하도록 하였고, 수면 및 기상 유도신호는 LED로 구성된
광출력부(25)와 음향신호출력은 이어폰부(16)에 출력하도록 한것이다. 또한 측정된
데이터를 더욱더 정밀한 분석을 위한 분석 소프트웨어를 사용할수 있도록
USB단자(17)를 구비하여, 컴퓨터등에 전송할수 있도록 구성되었다.
수면 및 기상유도신호에 대하여 좀더 자세히 설명하면, 수면단계는 1,2,3,4단계와
램수면단계로 이루어 지고, 정상적인 수면시에는 약 90분 주기로[1단계->2단계
->3단계->4단계->3단계->2단계->1단계->램수면]의 단계를 반복하게 되며, 보통
2,3,4단계의 수면이 대다수를 차지하며 램수면 단계는 짧은 시간 유지된다. 또한
램수면의 다음단계가 가장 얕은 수면단계이므로 이러한 단계에서 자연스럽게
잠에서 깨어 날수 있는 것이다. 따라서 본 발명은 기상이 필요한 시각으로부터 일정시간전 부터는 피험자의 상태를 실시간 측정, 수면 단계를 분석하여, 상기와
같은 가장 얕은 수면상태를 유지하는 뇌파유도 신호를 광출력부(25)와 이어폰부
(16)을 통하여 수면 및 기상을 유도하는 신호를 출력하도록 구성한 것이며,
수면 및 기상을 유도하는 신호는 각각의 수면단계와 일치 하는 뇌파의 상태와
유도하고자 하는 상태의 뇌파를 2Hz ~ 50Hz의 펄스신호로 변환하여, 유도하고자
하는 뇌파 상태의 주파수와 동일한 펄스신호를 점진적으로 출력하도록 한것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 사용이 매우 편리하면서도 실시간 건강 상태의
체크는 물론, 생체정보 측정 결과에 따라 사용자의 신체 및 정신의 각성상태에
가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는 신호를 발생하게 하여, 쾌적하고 깊은
수면을 유도하고, 사용자가 설정한 시각에 편안하고 자연스럽게 잠에서 깨어나게
함으로서, 수면 및 기상 효과를 더욱 향상 시키게 되어 수면 건강에 유익하게 할뿐
아니라, 누구나 쉽게 수면시에도 자신의 건강 상태를 측정 할수 있으며, 수면중에
갑작스러운 건강상태 변화시 경보를 발생, 위급 상황에 대처할수 있는 효과가
있어, 가정이나 의료기관 모두에게 필수 상비 의료 제품으로 정착 가능한 유용한
발명이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 수면안대의 사용환경을 개념적으로 도시 한것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 장치의 구성품을 도시한 도면이다.
도 3a은 본 발명의 일실시예에서 사용되는 생체신호처리장치를 앞면에서 바라본 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에서 사용되는 생체신호처리장치를 후면에서 바라본 도면이다.
도 4a는 본발명의 일실시예에서 사용되는 수면안대부를 앞면에서 바라본 도면이다.
도 4b는 본발명의 일실시예에서 사용되는 수면안대부를 후면에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에서 사용되는 수면안대부와 생체신호처리장치와의 결합되는 상태를 예시한 상세도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에서 사용되는 센서부와 수면안대부와의 결합되는 상태를 예시한 상세도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 전체 구성을 도시한 블록도이다.

Claims (3)

  1. 피험자의 두피로부터 뇌전도, 심전도, 근전도등의 생체신호를 측정하여, 이의 측정 결과에 따라 피험자의 신체 및 정신의 각성상태에 가장 적합한 수면 및 기상을 유도하는 신호를 발생하게 하고, 갑작스러운 건강상태 변화를 경보하는 특징을 가진 수면안대에 있어서, 다수의 전극들을 사용하여 상기 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수채널의 뇌전도, 심전도, 근전도들을 감지하는 센서부(30); 상기 센서부(30)로 부터 감지된 생체신호를 증폭하고, 증폭된 다수 채널의 생체신호들을 디지털화 하고 신호를 분석하는 디지털신호처리부(44); 상기 디지털신호처리부(44)로부터 얻은 데이터를 표시하는 디스플레이부(47); 상기 디지털신호처리부(44)로부터 얻은 데이터를 저장하는 메모리부(45); 상기 디지털신호처리부(44)로부터 얻은 데이터를 광신호와 음향신호로 변환하고, 데이터를 실시간 전송하는 인터페이스부(48); 및 수면중에 갑작스러운 건강상태 변화시 경보를 발생하는 경보발생부(50);를 포함함을 특징으로 하는 수면안대.
  2. 청구항 1항에 있어서, 생체신호를 생체신호처리부(40)에 신호를 전달하는 수단으로 다수의 센서부(30)의 일측과 수면안대부(20)의 센서연결단자(22,23,24)의 일측면에 서로 결합이 가능하게 결합단추로 구성하고, 수면안대부(20)의 장치연결단자(21)의 일측과 생체신호처리장치(10)의 장치연결단자(11)의 일측면에 서로 결합이 가능한 결합단추를 구성하여, 결합하는 것을 특징으로 하는 수면안대
  3. 청구항 1항에 있어서, 수면안대부(20)와 생체신호처리장치(10)간의 다수의 입출력 신호를 작은수의 연결단자로 통신하기위한 수단으로, 디지털 신호처리부(44)로 제어하는 아날로그스위치(41)를 포함으로 하는 수면안대
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101054852B1 (ko) * 2008-12-30 2011-08-05 인하대학교 산학협력단 표면 실장형 발광 다이오드를 이용한 기상 유도 안대
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