KR20100003757A - 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치 및그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수면상태에 따른 알람기능을 갖는 기상 알람장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 본 알람장치는 사용자의 눈동자 움직임을 근거리 무선수신하는 수신부와; 상기 사용자의 수면주기가 저장되는 평균수면주기 저장부와; 상기 눈동자 움직임에 기초하여 상기 사용자의 REM수면단계를 판단하는 처리부와; 알람 빛과 알람 음을 송출하는 알람부와; 상기 사용자가 알람시각을 설정한 경우, 알람시각전과 가장 근접한 시각에 발생하는 REM수면단계를 확인하여, 상기 사용자가 각성하기에 용이한 수면상태인 것으로 확인된 경우 상기 알람부를 통해 알람 빛 조사 후 알람 음을 발생하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 사용자의 눈동자의 움직임을 실시간 감지하여 수면상태를 파악하고, 사용자의 수면상태 및 사용자가 설정한 알람시각을 고려하여 알람 빛 조사 후 알람 음을 발생함으로써, 가장 각성상태와 가까운 수면 단계에서 햇볕을 모방한 빛이라는 조건을 이용해 신체리듬을 최상으로 유지시킨 후 쾌적한 상태에서 각성하도록 할 수 있다.

램수면, REM, 알람, 일출, 적외선 센서, 각성, 생체리듬, 알람시계

Description

램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치 및 그 방법 {Alarm clock and The method using RAM sleep and Light}

본 발명은 수면상태에 따른 알람기능을 갖는 기상 알람장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미리 설정한 알람시간에 따라 사용자의 수면상태에 따른 신체 변화를 실시간 감지하여 쾌적하게 각성할 수 있는 최적의 순간에 알람 빛을 먼저 조사해 생체리듬을 고려한 후 알람 음을 송출해서 사용자를 각성 시키는, 수면상태에 따른 알람기능을 갖는 기상알람장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

사람이 깊은 수면을 하고 상쾌한 상태로 기상을 하기 위해선 여러 가지 요소들이 작용한다. 본 발명에서는 여러 가지 요소 중 REM수면단계를 측정하기 위해 눈동자의 움직임을 적외선 센서로 직접 추적하는 방법으로 기상에 가장 알맞은 시점을 찾아낼 뿐만 아니라 생체리듬을 고려하여 기상 전에 빛이라는 자극을 미리 가함으로써 생체가 자연스럽게 기상을 준비할 수 있게 한다.

대부분의 사람이 기상을 할 때 일반적으로 어두운 조명하에서 기상을 하게 된다. 하지만, 이러한 상황에서 무리하게 기상을 할 경우 오히려 생체 리듬이 망가 지고, 피로를 느끼게 되는 경우가 발생하여 하루를 망치게 되는 경우가 발생한다고 의학 전문가들은 말한다.

생체는 눈을 감고 있어도 빛을 느낄 수 있으며, 아침에 해가 뜨는 것에 따라 서서히 밝아지는 빛을 감지하여 활동을 준비한다. 즉, 기상 전 알람 빛은 뇌하수체의 시교차상핵에 위치하는 생체시계를 통해 간접적으로 망상체를 자극하여 각성상태(즉, 기상)를 유도시키는 것으로, 이 빛은 생체시계를 통해 각성상태를 유도하기 때문에 모든 생체리듬을 함께 깨우게 되고, 따라서 내부부조화를 초래하지 않으므로 인해 생체 리듬들 간의 조화를 깨뜨리지 않는 가장 자연스런 기상유도 수단인 것이다.

또한 중요한 수면요소는 수면의 깊이로 구분되는 수면단계이다. 수면 조사 보고서에 따르면, 수면은 실제 분리되고 명확하게 다른 두 상태: 즉, “느린 눈 운동의 수면(non-rapid eye movement sleep;NREM수면)”과 “빠른 눈 운동의 수면(rapid eye movement sleep;REM수면)”으로 구성된다.

NREM수면은 1,2,3,4기로 이루어져 있다. 수면 상태가 시작되면 NREM수면의 1기를 거쳐 2기로 들어가며 수면상태 시작 후 30분~40분 정도면 깊은 수면상태인 델타수면(NREM수면3,4기)에 도달한다. 이러한 상태는 대략 한 시간 정도 지속되고 그 후로는 다시 2기로 돌아가게 되며, 70분~90분 정도 지나면 첫 렘수면에 이르게 된다. 이러한 NREM수면과 REM수면은 주기적으로 반복되어, 대략 90분 간격으로 REM수면 상태가 유지된다. 이러한 수면주기는 뇌파를 통해 정확히 측정될 수 있는데, 생리적 활동은 수면 시작 시 완만해져 NREM수면 시에 점차적으로 감소되고, REM수면 동안에는 증가하기 시작해서 거의 각성기 수준에 도달한다. 따라서, REM수면 상태에 도달하면 혈압, 심박동, 심박출량, 호흡수, 체온, 산소소비량 등이 급격히 증가하여 각성하기에 가장 좋은 상태가 된다. 반면 NREM수면의 3,4기에는 대부분의 생리적 활동이 저하되어 각성이 어려우며, 이 수면 단계에서 잠이 깰 경우 휘청거리며, 혼돈 상태에 빠지게 된다. 따라서, 신체리듬을 최상으로 유지할 수 있는 최적의 각성 시간은 REM수면이 끝나고 깊은 수면상태로 진입하기 이전인 NREM수면의 1,2단계이다.

본 발명은 미리 설정한 알람시간에 따라 사용자의 수면상태에 따른 신체 변화를 실시간 감지하여 쾌적하게 기상할 수 있는 최적의 순간(REM수면)을 선정하여 알람 음이 발생되기 전 먼저 알람 빛을 조사함으로써 수면에 중요한 다양한 요소들을 고려한 자연스러운 기상을 유도하는 알람장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 정확한 REM수면 시기를 측정하기 위해 적외선 센서가 안쪽에 부착된 안경모양의 측정 장치를 이용하였으며, 이 적외선 센서는 발광부에서 나와 수광부로 들어오는 빛의 변화를 감지하게 되는데, REM수면 단계 시 안구의 급속한 움직임으로 인해 빛의 변화가 발생하는 특징을 기반으로 NREM수면과 REM수면을 구분하게 되며, 안경모양의 측정 장치 안쪽에 부착된 LED를 이용하여 햇볕을 모방한 알람 빛을 조사한다.

본 발명은 사용자의 눈동자의 변화를 실시간 감지하여 수면 상태를 파악하고, 사용자의 수면상태 및 사용자가 설정한 알람시각을 고려하여 알람 빛 조사 후 알람 음이 발생하도록 하고 있다. 이에 따라, 기상 전 가장 각성상태와 유사한 단계 일 때 생체가 충분한 준비를 할 수 있도록 도와줌으로써 사용자는 최적의 시간에 쾌적하게 기상하도록 할 수 있는 효과를 줄 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사용자의 눈동자 움직임을 측정하는 수집부와; 상기 사용자의 눈동자 움직임을 수신하는 수신부와; 상기 수신된 눈동자 움직임을 기초하여 상기 사용자의 REM수면단계를 판단하는 처리부와; 상기 사용자의 수면주기가 저장되는 수면주기저장부와; 상기 사용자가 기상을 원하는 시간을 입력할 수 있는 입력부와; 상기 사용자가 쉽게 수면 상태와 전반적인 정보를 쉽게 알 수 있도록 하는 LCD화면 출력부와; 기상을 하기에 가장 적절한 시각이라고 판단되어 사용자를 깨우기 위한 알람출력부와; 상기 사용자가 정한 알람시각과 현재시각을 이용해 남은 수면시간과 평균 수면주기를 비교하여 한번 이상의 수면주기를 더 돌 수 없다고 판단되면 알람시각전 최적의 각성 시점으로 판단하여 알람부를 통해 알람 빛 조사 후 알람 음을 송출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 수신부는 사용자의 눈동자 움직임을 근거리 무선통신인 RF통신을 및 블루투스 통신을 이용해 수신하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 처리부는 상기 사용자의 눈동자 움직임으로부터 REM수면 단계의 시작과 끝을 판단하고, 두 번 이상의 REM수면 단계가 끝나는 시각을 기준으로 그 시간을 평균수면주기로 산출하는 것이 가능하다.

또한, 상기 제어부는 REM수면 단계가 끝났다고 판단되는 시점마다 사용자가 지정한 알람시각에 현재시각을 뺌으로써 남아있는 수면시간이 산출되고 남은 수면시간과 평균수면시간을 비교하여 한번 이상의 수면주기가 더 남았다고 판단되면 다음 REM수면이 다시 끝날 때까지 계속 측정을 반복하게 되고, 한 번의 평균수면주기 를 돌 수 있는 수면시간이 남지 않았을 때는 상기 알람부를 통해 알람 빛을 조사한 뒤 알람 음을 발생하는 것이 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 REM수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치의 블럭도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 REM수면단계 측정장치(100)는 사용자의 얼굴에 안경처럼 착용이 되며, 안경 안쪽에는 적외선 센서 발광부(420)와 적외선센서 수광부(430)가 있어 눈동자의 움직임으로부터 눈꺼풀의 움직임이 발생하고 적외선 센서와 눈꺼풀과의 거리차로 눈동자의 움직임 변화를 측정하는 것이 가능하다.

또한, REM수면단계 측정정치(100)는 적외선 센서 뿐만 아니라 안경안쪽에 LED빛 조사부분(410)이 있어 상기 사용자가 알람 음이 발생 되기 전에 먼저 생체리듬을 각성이 용이한 상태로 조절할 수 있도록 시간적인 여유를 주어 개운한 기상을 유도하는 것이 가능하다.

알람장치 본체(200)에 있는 수신부(210)는 REM수면단계 측정정치(100)로부터 데이터를 수신하는 역할을 하며, 처리부(220)에서는 눈동자의 움직임 데이터를 토대로 안구가 급속도로 움직이는 시점을 기준으로 5분 이상 움직임이 지속 되는 시간을 사용자의 REM수면 단계로 판단하고, 또한 급속도의 안구 움직임이 없어지는 시점을 REM수면단계가 끝나는 시점으로 판단한다. 상기 사용자의 REM수면이 끝나는 시점이 산출되면 처음 나타나는 REM수면 단계 끝과 다음의 REM수면 단계의 끝이 자 동으로 사용자의 한 수면주기가 되며, 복수의 REM단계를 거칠 때마다 사용자 개인의 정확한 평균수면주기 산출이 가능하다.

한편, 제어부(240)는 REM단계가 끝날 때마다 상기 사용자를 깨울 것인가를 판단(360)하는데, 사용자가 정한 알람시각에 현재시각을 뺌으로써 사용자가 취침을 계속 할 수 있는 남은 수면시간이 산출된다. 남은 수면시간과 먼저 산출된 평균수면주기를 비교(360)하여 남은 수면시간이 더 많을 경우(361), 한 번 이상의 수면 주기를 더 잘 수 있다는 판단이 내려져 다음에 나타나는 REM수면단계가 끝날 때 다시 한 번 비교를 수행 하며, 남아 있는 시간이 평균수면시간 보다 적을 경우(362) 사용가가 정한 알람시각 전에 마지막 기상이 가능한 최적의 시각이므로 알람부를 통해 상기 사용자를 깨우게 된다.

입력부(250)와 LCD화면 출력부(270)는 사용자가 기상을 원하는 알람시각을 정할 수 있도록 입력할 수 있으며, 이를 쉽게 확인하고 자신의 수면시간 동안 눈동자의 움직임을 기록하고 REM수면 단계를 판단한 결과를 출력하는 기능을 담당한다.

알람출력부는 알람 빛 출력부(120)와 알람 음 출력부(280)로 이루어진다. 알람 빛 출력부(120)는 REM수면단계 측정장치인 안경모양의 장치 안쪽에 위치하며, 간접적으로 안구에 빛을 조사함으로써 상기 사용자가 알람 음이 울려 기상하기 전에 뇌하수체의 시교차상핵에 위치하는 망상체를 먼저 자극하여 생체리듬을 함께 깨우게 되고, 이는 이후의 자극인 알람 음이 갑자기 발생 되었을 때 자연스런 기상을 유도 할 수 있도록 한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 REM수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유 도하는 알람장치본체(200)의 제어방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

사용자는 알람장치 본체(200)에 자신이 기상을 원하는 알람시각을 설정 및 저장(310)하고 안경모양의 REM수면단계 측정장치(100)를 착용하고 수면에 들어간다. 이에, REM수면단계 측정장치(100)는 수면상태 동안 지속적으로 사용자의 눈동자 움직임을 추적하고 이를 발신하게 된다.

수신부(210)를 통해 수신된 눈동자 움직임에 따라, 처리부(220)는 사용자의 REM수면 상태를 판단하고, 첫 번째로 나타나는 REM수면단계(330)가 끝나는 시점과 다음번의 REM수면단계가 끝나는 시점(340)을 기준으로 사용자의 평균수면주기를 도출한다(350).

제어부(240)에서는 사용자가 설정한 알람시각에서 현재시각을 뺌으로써 남아있는 수면시간을 도출하고 이를 평균수면주기와 비교(360)해 평균수면주기보다 더 많은 수면시간이 남아있으면(361) 계속해서 다음 REM수면단계를 기다리게 되고, 남은 수면 시간이 평균수면시간보다 작을 경우(362)에는 알람 빛 발생(370)을 10분간 조사한 후 알람 음을 송출하게 된다(380).

판단결과, 사용자를 기상시키기 위해 알람 빛 및 음을 송출한다는 것은 그 시점이 REM수면이 끝나는 시점이기 때문에 수면 단계상 가장 각성이 용이하고, 평균수면주기보다 적은 시간이 남게 됨으로 사용자가 정한 알람시각 전에는 REM수면단계가 다시 나타나지 않는다는 것을 알 수 있으며, 사용자가 설정한 알람시각 전이라도 이 시각이 기상에 가장 최적의 시각임을 알 수 있다.

한편, 알람 빛 출력부(120)는 상기 사용자의 눈에 직접 조사되는 것이 아니 라, 태양이 떠오르는 모습을 모방한 간접 조명 효과를 줄 수 있게 되어 있으며, 알람 음이 나오기 전 10분 정도 조사되는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 알람장치의 블럭도

도 2는 도 1의 알람장치의 알람기능 제어방법의 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 알람장치의 실시 예를 나타낸 전면도

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100 : REM수면단계 측정장치 110 : 수집부

120 : 알람 빛 출력부 200 : 알람장치 본체

210 : REM수면단계 수신부 220 : 처리부

230 : 수면주기 저장부 240 : 제어부

250 : 입력부 260 : 저장부

270 : LCD화면 출력부 280 : 알람 음 출력부

Claims (9)

1. 사용자의 눈동자 움직임을 측정하기 위해 적외선 센서로 구성된 수집부와;

   상기 사용자의 눈동자의 움직임을 근거리 무선 수신하는 수신부와;

   상기 사용자의 수면주기가 저장되는 수면주기 저장부와;

   상기 눈동자의 움직임을 기초하여 REM수면단계를 판단하는 처리부와;

   알람 빛 송출부와;

   알람 음 송출부와;

   상기 사용자가 원하는 알람시각을 설정한 경우, 평균수면시간을 측정한 후 알람시각과 가장 가까운 REM수면단계에서, 상기 사용자가 각성하기에 최적의 상태로 파악하고 알람 빛을 조사하여 갑작스런 기상 시도로 인한 생체리듬의 혼란을 최소화한 후 알람 음을 발생을 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수신부는 상기 사용자의 눈동자의 움직임을 유선 및 RF 근거리 무선송신 하는 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 처리부는 상기 사용자의 눈동자 움직임에 기초하여, 상기 사용자가 현재 수면 단계 중 REM수면단계인지 판단하며, 눈동자 움직임이 멈 추었을 때 사용자가 각성하기 용이한 수면 상태인 REM수면단계가 끝난 상태인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 수면주기 저장부는 사용자의 REM수면단계가 끝나는 지점과 다음 REM수면단계가 끝나는 지점을 주기로 판단하며, 여러 번의 수면 주기를 반복하는 동안 사용자의 개인에 맞는 평균수면주기가 산촐 되는 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 사용자가 정한 알람시각전에 기상하기에 가장 용이한 시간으로 판단된 경우 상기 알람 빛 조사 및 알람 음을 발생하는 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치.
6. 사용자가 입력한 알람시각을 설정한 후, 상기 사용자의 눈동자 움직임을 무선수신하는 단계와;

   상기 사용자의 눈동자 움직임에 기초하여, 상기 사용자의 REM수면단계를 판단하는 단계와;

   상기 사용자의 REM수면 단계가 끝날 때마다, 남아 있는 수면시간과 평균 수면 주기를 비교하여 사용자의 현재 수면 상태가 각성하기에 적합한 수면상태인지 여부를 확인하는 단계와;

   상기 사용자가 각성하기 최적의 상태인 경우, 10분간 알람 빛을 조사한 후 알람 음을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치의 제어 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 사용자의 눈동자 움직임을 근거리 수신하는 단계는, RF무선통신방식과 블루투스 무선통신 방식으로 수신하는 단계인 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치의 제어방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 사용자의 수면 중 상태가 각성하기에 최적의 순간인지 판단하는 단계는, 상기 사용자의 눈동자 움직임을 기초로 하여 눈동자의 움직임이 지속 되다가 움직임이 멈추는 시각을 REM수면 단계가 끝난 상태인지 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치의 제어방법.
9. 제 6항 또는 8항에 있어서, 상기 사용자의 눈동자 움직임에 기초하여, 상기 사용자의 REM수면 단계를 및 평균 수면 주기를 산출하는 단계와;

   상기 산출된 수면주기를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 램수면 주기 및 빛을 이용해 기상을 유도하는 알람장치의 제어방법.

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