KR20100018975A - 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개에 관한 것으로서, 무자각 상태에서 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이 등의 수면 중의 생체 정보를 검출하기 위해 진동 및 압력 변화를 검출할 수 있는 센서를 베개 속에 삽입하여 생체 정보를 획득함으로써, 수면 상태를 정량적으로 판단하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 사용자가 수면 중 베개를 베고 누워 있는 동안의 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이를 포함한 생체정보를 센서를 통해 검출하고, 센서에서 검출된 생체신호를 필터링 및 증폭하고, 제어부에서 검출된 생체신호에서 특징 파라미터를 추출하여 사용자의 수면상태를 정량적 지표로 제공하는 수면 중 무구속 무자각 생체정보 판단장치에 있어서, 상기 센서는 베개 내부에 내장되되, 센서가 베개의 내부소재와 직접적으로 접촉되지 않도록 패드 형태의 하우징내에 삽입되도록 구성하고, 하우징은 사용자의 호흡, 맥박, 체동 및 코골이에 의해 나타나는 머리 부위의 미세한 진동 및 움직임이 상기 하우징을 통해 센서로 전달되도록 베개의 상부에 구성된 것을 특징으로 한다.
베개, 무구속, 수면상태, 판단, 센서, 하우징, 패드

Description

무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개 {Pillow with apparatus for inference of sleeping status}
본 발명은 수면 중 발생되는 생체 정보를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베개 내에 설치할 수 있는 하우징 내부에 진동이나 압력 변화를 검출하는 센서를 설치하여 맥박, 호흡, 체동(몸의 움직임)을 무구속 무자각 상태에서 검출하여 분석하는데 특히 수면 상태를 판단 할 수 있는 정량적인 지표를 제공하는 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개에 관한 것이다.
숙면을 취하지 못했을 때는 일상생활 중에 일의 집중력과 성취도가 떨어지고 졸음운전으로 인한 자동차 사고의 위험이 높으며, 수면의 질적 저하는 신체적 질환은 물론 졸음에 의한 사고로 연결되므로 쾌적한 수면환경조성이 요구된다.
따라서 주어진 시간 내에 숙면을 취할 수 있는 수면방법을 찾거나 가장 편안하고 쾌적하게 잠잘 수 있는 수면환경을 개선하기 위해 수면 중 발생하는 인간의 신체나 정신적인 변화를 측정, 판단할 수 있는 여러 방법들이 요구되고 있다. 이러한 수면상태를 판정하는 방법으로는 심전도, 뇌파, 호흡, 근전도, 안구운동, 몸 뒤척임 등을 검출하여 검출파형으로부터 수면심도를 추정하는 방법이 잘 알려져 있 다. 특히, 이러한 생체 신호의 분석에 의한 수면심도의 분류뿐만 아니라 코골이도 수면을 방해하는 생활 습관 병으로 분류되고 있는데 역학조사에 의하면 코골이는 단순한 수면방해뿐 아니라 수면무호흡증으로 발전할 가능성이 높고 심혈관계, 뇌혈관 관련 질환, 고혈압, 당뇨병 등의 원인이 되며, 비만인구의 증가로 코골이 환자는 계속적으로 증가 추세에 있다.
그러나, 현재 수면 상태의 판단을 위한 방법에 있어서는 상기 언급한 생체신호들을 검출하기 위하여 다수의 센서들을 직접 피부에 부착하여야 하며 각 센서마다 계측기 본체와 연결된 선에 의해 수면시간 동안 구속 상태에 있어야만 한다는 단점이 있다. 또한, 많은 채널의 생체 정보를 필요로 한다는 단점이 있으므로 효율적이고 경제적인 수면분석을 위해서는 수면생리신호의 기록과 분석방법에 있어 수면단계 분류를 위한 간편하면서도 신뢰성 있는 방법이 요구되고 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 몇몇 연구들이 진행되었으나 아직도 해결되어야 할 많은 부분들이 존재하고 있다.
"심박/호흡 측정장치(대한민국 특허공개 10-2003-0083422, 일본 특허공개 P2004-173725A)"는 심장박동 및 호흡을 측정하는 장치로서 발진회로의 발진주파수 변화를 검출하여 심장박동 및 호흡 성분으로부터 심박 주기, 심박수, 호흡주기, 호흡수 등을 산출하는 장치이다. 이는 인체를 구속하지 않고 심박수와 호흡수를 측정할 수는 있으나 항상 센서 위치에 피험자의 몸이 위치해 있어야 한다는 제한적인 요소가 있으며 LC발진회로를 생리신호측정에 적용하므로 전자파의 영향에 대한 검토가 필요하다. 또한 이러한 방법으로 측정된 생리신호에 의해 수면심도를 측정할 수 있도록 구현된 알고리즘(일본 특허 P2004-89267A)은 인체의 심장박동 및 호흡을 포함하는 생리신호를 센서로 검출하고 심장박동, 호흡, 체동에 의해 수면심도를 추정하여 수면단계만을 분석, 제공하고 수면상태에 대한 추가적인 정보는 제공되지 않는다.
침대에 누운 상태에서 무자각으로 심전도와 호흡을 동시에 측정할 수 있도록 고안된 장치인 "심전도 및 호흡 무자각 동시 계측 방법 및 그 장치(대한민국 특허번호 10-2004-0013374)" 및 저체중아나 영유아의 생리신호를 측정하여 체온, 심박수, 호흡수 및 심전도에서 추출된 체동으로 이상상태 유무를 감시할 수 있는 장치(일본 공개특허번호 P2002-224051A)는 전도성 섬유 패치에 피험자의 상체 및 다리가 반드시 접촉되어야 심전도 측정이 가능하므로 무 접촉 측정이 아니며 수면 중인 피험자의 움직임이 제한적이므로 실제 적용에는 한계가 있다. 또한, 액체를 주입한 튜브를 판 사이에 끼워 베개에 설치하고 튜브의 물의 압력변화를 압력센서로 측정하여 사용자의 심박수 및 호흡수를 계측하는 장치(일본 공개특허번호 P2005-205023A)가 있으나 움직임 등의 체동이나 코골이 등에는 적합하지 못 하다는 제한점을 가지고 있다.
손목에 착용하는 "손목 시계형 수면상태판정장치(일본 특허공개번호 2005-279113)"는 손가락에 압력센서를 부착하여 맥박간격 데이터를 취득하며, 손바닥에 가속도센서를 부착하여 수면상태를 판정하는 장치로써 자율신경지표 및 체동상태를 평가하여 수면상태와 체동, 무호흡, 부정맥 빈도를 알려주는 장치이지만 수면중에 센서를 착용하여야 하므로 무구속 무자각이라 할 수 없으며, 간호체제의 수고를 덜 기 위해 침상 위 환자의 동태를 계측감시하기 위한 시스템(Ohkubo et al, 'A system for Measuring Movement of a Patient Using Capacitance-type Sensors')은 총 64개의 계측점을 가지는 매트가 체중에 의해 가라앉는 분포를 3차원적 위치 및 압력의 정보가 포함된 전기적 용량분포에서 알아내어 매트 위의 몸의 위치와 체위변화를 추정하는 장치로 몸 전체의 위치나 체위에 관한 정보 이외에 수면에 대한 정보는 제공하지 않는다.
상기에서 볼 수 있듯이 수면상태는 체동 및 코골이, 그리고 자율신경계 지표인 심장박동 및 호흡과 밀접한 관계가 있으므로 자유로운 수면 상태에서의 미세한 생체정보의 변화를 무구속 무자각으로 정확하게 검출할 수 있는 센서의 배치 및 적용 문제, 검출된 생체 정보를 이용하여 수면 상태의 정량적 지표를 제공하는 문제 등 해결하여야 할 요소들을 안고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무구속 무자각 상태에서 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이 등의 수면 중의 생체 정보를 검출하기 위해 진동 및 압력 변화를 검출 할 수 있는 센서를 베개 속에 삽입하여 생체 정보를 획득함으로써, 수면 상태를 정량적으로 판단하는 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개는 사용자가 수면 중 베개를 베고 누워 있는 동안의 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이를 포함한 생체정보를 센서를 통해 검출하고, 상기 센서에서 검출된 아날로그 생체신호를 신호처리부에서 필터링 및 증폭하고, 상기 신호처리부로부터 출력된 아날로그 생체신호를 제어부에서 디지털신호로 변환 및 저장하며, 상기 검출된 생체신호에서 특징 파라미터를 추출하여 사용자의 수면상태를 정량적 지표로 제공하는 베개에 내장된 수면 중 무구속 무자각 생체정보 판단장치에 있어서, 상기 센서는 베개 내부에 내장되되, 상기 센서가 베개의 내부소재와 직접적으로 접촉되지 않도록 패드 형태의 하우징에 삽입하여, 사용자의 호흡, 맥박, 체동에 의해 나타나는 머리 부위의 미세한 움직임이 베개 소재를 통해 센서로 전달되는 현상을 감지하고, 코골이나 이갈이 현상에 의한 소리가 두개골을 따라 전달되는 미세한 진동 현상을 감지하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 센서는 압전 세라믹, 압전필름, 압전케이블, 저항성 압력센서, 로드셀 또는 가속도센서 중에서 하나로, 상기 패드의 중앙에 고정된 것을 특징으로 한다다.
또한, 상기 하우징은 상기 센서를 보호 및 고정하기 위한 상,하부 패드와, 상기 상,하부 패드를 고정하는 고정지지대로 이루어지되, 사용자의 수면 중 진동 및 압력변화 신호가 중앙에 위치한 한 개의 센서로 효율적으로 전달되도록 하우징을 알루미늄 또는 플라스틱 재질로 구성하며, 하우징의 중앙에 센서를 고정시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 패드에 전달되는 사용자의 미세 진동 및 압력 변화가 센서에 효율적으로 전달되도록 상기 센서와 상기 상부패드 사이에 탄성부재를 부가하되, 상기 탄성부재는 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 베개에 적용되는 무구속 무자각 수면상태 판단장치를 내장한 베개는 베개 속에 삽입하는 하우징 형태의 패드 내부에 진동 및 압력 변화를 검출할 수 있는 센서를 배치함으로써, 무구속 상태에서 생체 정보를 획득할 수 있는 장치이며, 피측정자의 움직임 등에 대한 구속이 없이 무자각으로 측정이 이루어지므로 수면을 방해하지 않으며 실제 적용이 용이할 것이다.
특히, 무구속 상태에서 측정된 생체정보에서 맥박, 호흡, 체동, 코골이 상태를 도출하여 수면상태를 정량적으로 제공해 줌으로써, 수면 중의 상태나 기상 후 상태에 맞추어 생활패턴을 조절하도록 제시해 줄 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 1c는 본 발명의 실시예에 따른 무구속 수면상태 판단장치의 구성도로서, 사용자의 머리(250)가 베개(200)에 놓여 짐에 따라 베개(200) 속에 위치하여 사용자의 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이 등에 의해 나타나는 미세한 진동 및 압력 변화를 검출하는 센서부(300)와, 상기 센서부(300)에 의해 검지된 생체신호로부터 디지털신호로 변환 및 분석에 필요한 파라미터를 검출하여 수면상태를 정량적으로 산출하기 위한 제어부모듈(350)로 구성된다.
여기서, 센서부(300)는 사용자의 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이 등에 의해 나타나는 미세한 진동 및 압력 변화를 검출하는 진동 및 압력검출센서(301)와, 진동 및 압력검출센서(301)를 보호 및 고정하기 위한 하우징 형태의 상,하부 패드(101)(102)와, 상기 상,하부 패드(101)(102)를 고정하는 고정지지대(110)와, 상기 상부 패드에 전달되는 사용자의 미세 진동 및 압력 변화가 센서에 효율적으로 전달되도록 상기 센서와 상부패드 사이에 탄성부재(305)로 구성된다.
상기 제어부모듈(350)은 상기 센서부(300)의 출력에서 필요한 정보만을 얻기 위한 아날로그처리부(411), 아날로그 신호 처리한 후 디지털 변환하여 맥박수, 호흡수, 체동 정도, 코골이 및 이갈이 상태 등에 대한 정량적인 값을 산출하는 제어 부(430), 분석 결과를 표시하는 디스플레이부(509), 외부기기(470)과 유무선 데이터 통신을 위한 인터페이스부(450)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 무구속 수면상태 판단장치를 내장한 베개의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 실시예에 따른 베개에 내장된 무구속 수면상태 판단장치의 센서부의 구성도로서, 도 2a는 본 발명에 따른 수면상태 판단 장치의 센서부(300)의 분해사시도이고, 도 2b, 2c는 정단면도 및 평단면도를 표시한 도이다.
본 발명에서 구성된 센서부(300)와 관련하여, 도 2a 내지 2c는 진동 및 압력검출센서(301)가 하우징 형태의 상부패드(101) 및 하부패드(102) 내부에 삽입되어 있는 배치를 보여주는 측면도로서, 상기 진동 및 압력검출센서(301)는 사용자가 베개에 머리를 위치하였을 때 심장 박동 및 호흡으로 인해 머리 쪽에서도 나타나는 미세한 움직임을 검출하고, 코를 골거나 이를 갈 때의 소리가 두개골을 따라 전달되는 두개골의 미세한 진동을 검출하며, 몸의 뒤척임에 따라 함께 움직이는 머리의 움직임 정보를 검출한다.
대표적인 진동 및 압력검출센서(301)로는 인가되는 기계적인 힘을 전기적인 신호로 변환하는 압전 필름이나 압전 케이블 등을 들 수 있으며, 이들 센서를 베개 속에 삽입하려면 진동 신호의 원활한 전달이 될 수 있는 구조를 갖추어야 한다.
즉, 베개는 신축성을 가진 재질로 만들어지므로 베개 속에 진동 검출 센서나 압력 측정 센서를 직접 삽입하게 되면 머리로부터의 진동이나 움직임이 베개 재료 에 흡수되어 검출하기가 어렵다.
따라서 진동 및 압력검출센서(301)가 삽입되어 있는 패드(100)를 만들고 그 내부에 상기 진동 및 압력검출센서(301)를 삽입하여 베개 내부에 배치하는 형태가 되어야 한다.
상기 하우징은 상부 패드(101)와 하부 패드(102)가 고정 지지대(110)에 의해 고정되는 형태이며, 상기 진동 및 압력검출센서(301)는 패드에 인가되는 진동 및 압력 변화가 센서(301)에 효과적으로 전달 되도록 고무재질의 탄성부재(305)를 포함한다.
이때 도 2b, 2c에 도시된 바와 같이 진동 및 압력검출센서(301)는 상기 패드(101)(102)의 중앙에 위치시키는 것이 바람직하여, 사용자의 머리가 베개의 중앙(c 부위)에 위치하였을 때는 진동 및 압력검출센서(301)의 바로 위에서 변화되는 진동 및 압력이 검출되고, 머리가 베개의 중앙이 아닌 옆이나 위 혹은 아래쪽(a, b, d, e, f, g)에 위치하더라도 패드(101)의 위에만 놓인다면 패드(101)에 전달되는 진동이나 압력 변화는 상부 패드를 따라 중앙에 위치한 한 개의 진동 및 압력검출센서(301)의 탄성부재(305)로 전달되어 진동 및 압력 변화를 검출할 수 있는 구조로 이루어져 있다.
상기 센서부(300)는 진동 및 압력검출센서(301)에 의해 수면 중 사용자의 진동 및 압력 변화를 검출하고, 검출된 신호는 아날로그신호 처리부에서 맥박, 호흡, 체동, 코골이 성분으로 분리되고, 분석되어 사용자(250)의 수면 중 생체정보 변화의 판단에 활용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 무구속 수면상태 판단 장치의 블록 구성도이다.
도 3의 블록도 구성을 살펴보면, 수면 중의 사용자(250)로부터 다양한 생체정보를 검출하기 위해 패드(100) 내에 삽입되어 베개(200) 내부에 위치한 센서부(300)로부터 측정된 신호는 아날로그신호처리부(411)에 의해 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이 신호가 가지고 있는 주파수 성분에 의해 분리되고, 제어부(430)의 A/D 변환부(431)에 의해 디지털 신호로 변환되어 DSP(433)에서 수면상태 판단 알고리즘 연산 과정을 거친 후 수면상태를 평가할 수 있는 파라미터를 도출한다.
상기 DSP(433)에서 도출된 파라미터를 이용해 사용자의 수면상태를 정량적인 지표로 판단한다. 판단결과는 주 제어부의 플래시메모리(Flash memory)(439)에 저장되며, 사용자가 기상 후에는 그날의 수면상태에 대한 정량적인 정보를 디스플레이부(509)를 통해 디스플레이하고, 유선 혹은 무선 인터페이스(450)를 통해 접속된 외부기기(470)에 전송된다.
도 4는 본 발명에 따른 수면상태 판단 장치 제어부의 동작 흐름도를 나타낸다.
본 발명에 따른 수면상태 판단 장치를 이용해 사용자(250)로부터 다양한 생체신호 측정을 시작(F1)하게 되면, 진동 및 압력검출센서(301)로부터 출력되는 생체신호를 획득한다.(F3)
획득한 생체신호는 아날로그신호 처리부(411)를 통해 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이 신호가 가지고 있는 성분들을 토대로 분리된다(F5).
상기 아날로그신호 처리부(411)에 의해 분리된 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이 신호는 제어부(430)의 A/D 변환부(431)를 거쳐서 디지털 신호로 변환된다(F7).
상기 A/D변환부(431)를 통해 디지털 신호로 변환된 생체신호는 디지털 필터를 사용하여 맥박, 호흡, 체동의 압력 변화 성분과 코골이, 이갈이의 진동 변화 성분으로 분리되고(F9), 디스플레이부(509)에 디스플레이 된다(F10).
한편, 상기 DSP(433)는 디지털 필터링 된 신호로부터 맥박 및 호흡 파형을 분리하고, 맥박의 피크점 및 호흡의 들숨과 날숨 시작점을 검출하여 맥박수와 호흡수, 그리고 호흡당 맥박수를 계산한다(F11).
몸의 움직임에 의해 나타나는 압력 변화에 따른 체동 신호들을 분석하여 수면 중 일어나는 사용자의 체동에 대한 간도, 지속시간, 빈도수를 계산하게 된다(F13). 신호 처리된 코골이, 이갈이 신호에 대해서는 정류 및 포락선 검출 과정을 거치고, 임계전압(threshold)을 정한 후 임계전압 이상의 신호가 일어나는 부분을 검출하여 코골이, 이갈이가 일어나는 강도, 지속시간, 빈도수를 계산한다(F15).
상기에서 계산된 맥박수 및 호흡수, 그리고 체동, 코골이, 이갈이에 대한 강도, 지속시간, 빈도수를 상관 분석하여(F17) 수면 상태를 정량적으로 판단하며(F19), 수면 상태 지표를 디스플레이부(509)에 디스플레이한다(F20).
도 5는 본 발명에 따른 수면상태 판단 장치로부터 파라미터를 도출하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 따른 수면상태 판단 장치로부터 측정되는 맥박, 호흡, 체동, 코골이 신호들에 다양한 방법을 적용하여 파라미터를 추출한다.
본 장치로부터 측정된 맥박 및 호흡신호(D1)는 디지털 신호처리를 이용해 전파정류와 미분 및 파형 제곱 과정을 거치고(D3), 각 신호들의 시작점과 피크를 각각 검출하게 되고(D5), 이를 이용하여 일정 시간동안 나타나는 호흡수 및 맥박수를 계산하게 된다(D7). 계산된 호흡수와 맥박수의 비율을 이용해 호흡당 나타나는 맥박수를 계산하게 되고(D9), 이는 수면상태를 판단하는 유용한 파라미터로 사용된다.
또한 본 장치로부터 측정된 코골이 및 이갈이 신호는(D11), 전파정류와 포락선 검출 과정을 거쳐서(D13), 임계전압 이상 값으로 출력되는 값들의 패턴을 비교 분석하고(D15), 수면 시간 동안의 코골이, 이갈이의 강도, 지속시간, 빈도수를 계산하게 되고(D17), 이 결과는 수면 쾌적성을 판단하는 파라미터로 이용된다.
본 장치로부터 측정된 체동 신호(D21)는, 전파정류와 포락선 검출 및 미분 과정을 거치게 되고(D23), 이들 파형의 패턴을 분석하여(D25), 수면 시간 동안의 체동의 강도, 지속시간, 빈도수를 계산(D27)하여 수면 시간 동안 사용자의 뒤척임 정도를 판단함으로써 수면 쾌적성을 판단하는 파라미터로 사용된다.
본 발명에 따른 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개는 고혈압, 당뇨병, 뇌졸중의 원인으로도 지목되고 있는 수면장애로 인한 피로, 집중력 저하 등을 개선할 수 있도록 일상적인 수면상태 관찰을 통하여 수면환경 개선을 유도함으로써, 생산성 향상으로 인한 경제적 효과는 물론 건강관리와 연계되어 의료비 절감의 효과를 가져 올 수 있다.
도 1a,1c는 본 발명에 따른 수면상태 판단장치가 내장된 베개의 사용을 나타내는 사용 상태도이고,
도 2a ~ 2c는 본 발명에 따른 수면상태 판단장치의 센서부의 분해사시도, 정단면도 및 평단면도를 표시한 도이고,
도 3은 본 발명에 따른 베개에 적용된 수면상태 판단장치의 블록 구성도이고,
도 4는 본 발명에 따른 베개에 적용된 수면상태 판단 장치의 제어부 동작 흐름도이고,
도 5는 본 발명에 따른 베개에 적용된 수면상태 판단장치의 파라미터 도출 과정을 나타낸 흐름도이다.
< 도면부호에 대한 간단한 설명 >
250: 사용자 300: 센서부
101,102: 상, 하부 패드 110 : 고정지지대
301: 진동 및 압력검출센서 305 : 탄성부재
350: 제어부모듈 411 : 아날로그 신호 처리부
430: 제어부 450: 인터페이스부
470: 외부기기 431: A/D 변환부
433: DSP 435: RAM
437: ROM 439: 플래시 메모리
509: 디스플레이부

Claims (4)

  1. 사용자가 수면 중 베개를 베고 누워 있는 동안의 맥박, 호흡, 체동, 코골이, 이갈이를 포함한 생체정보를 센서를 통해 검출하고, 상기 센서에서 검출된 아날로그 생체신호를 신호처리부에서 필터링 및 증폭하고, 상기 신호처리부로부터 출력된 아날로그 생체신호를 제어부에서 디지털신호로 변환 및 저장하며, 상기 검출된 생체신호에서 특징 파라미터를 추출하여 사용자의 수면상태를 정량적 지표로 제공하는 수면 중 무구속 무자각 생체정보 판단장치에 있어서,
    상기 센서는 베개 내부에 내장되되,
    상기 센서가 베개의 내부소재와 직접적으로 접촉되지 않도록 패드 형태의 하우징내에 삽입되도록 구성하고,
    상기 하우징은 사용자의 호흡, 맥박, 체동 및 코골이에 의해 나타나는 머리 부위의 미세한 진동 및 움직임이 상기 하우징을 통해 센서로 전달되도록 베개의 상부에 구성된 것을 특징으로 하는 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 압전 세라믹, 압전필름, 압전케이블, 저항성 압력센서, 로드셀 또는 가속도센서 중에서 하나의 센서를 상기 패드의 중앙에 고정하는 것을 특징으로 하는 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 센서를 보호 및 고정하기 위한 상,하부 패드와, 상기 상,하부 패드를 고정하는 고정지지대로 이루어지되,
    사용자의 수면 중 진동 및 압력변화 신호가 중앙에 위치한 한 개의 센서로 효율적으로 전달되도록 하우징을 알루미늄 또는 플라스틱 재질로 구성하며,
    상기 하우징의 중앙에 센서를 고정시키는 것을 특징으로 하는 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상부 패드에 전달되는 사용자의 미세 진동 및 압력 변화가 센서에 효율적으로 전달되도록 상기 센서와 상부패드 사이에 탄성부재를 부가하되,
    상기 탄성부재는 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 무구속 수면상태 판단장치가 내장된 베개.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101481006B1 (ko) * 2013-08-29 2015-01-14 김정우 코골이 방지용 베개
CN106388783A (zh) * 2016-10-20 2017-02-15 山东大众益康网络科技有限公司 磨牙症检测装置、系统及睡眠波形数据的分析处理方法
KR20170017631A (ko) 2015-08-07 2017-02-15 광주대학교산학협력단 웰빙용 베개
KR101857572B1 (ko) * 2014-06-19 2018-05-14 릭 루스 스마트 베개
KR20180082036A (ko) * 2017-01-09 2018-07-18 전남과학대학교 산학협력단 베개용 체압감지센서의 센싱구조
KR20220077655A (ko) 2020-12-02 2022-06-09 주식회사 아임클라우드 수면효율 관리 시스템 및 이를 이용한 수면효율 측정 방법
KR20220077659A (ko) 2020-12-02 2022-06-09 주식회사 아임클라우드 수면효율에 기초한 시간 알람 제공 방법

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3308817B1 (en) 2011-04-07 2019-09-25 Fisher & Paykel Healthcare Limited Electronic apparatus control using a breathing assistance apparatus
CN103169504A (zh) * 2012-12-28 2013-06-26 黑龙江彩格工业设计有限公司 人体骨质密度侦测的装置及方法
US10274908B2 (en) * 2014-01-13 2019-04-30 Barbara Ander System and method for alerting a user
US10600291B2 (en) 2014-01-13 2020-03-24 Alexis Ander Kashar System and method for alerting a user
US9685052B2 (en) 2014-01-13 2017-06-20 Alexis Ander Kashar System and method for alerting a user
AU2015253094B2 (en) * 2014-04-29 2020-02-27 Intervet International B.V. System and method for assessing animals considering auscultation and evaluation of physiological responses in various environments
KR101639286B1 (ko) * 2014-06-10 2016-07-13 주식회사 지오클라비스 스마트 베개 시스템 및 그 제작 방법
CN104622443A (zh) * 2015-01-28 2015-05-20 深圳市水入道田电子商务有限公司 一种睡眠检测系统、智能枕头和睡眠检测方法
KR101743209B1 (ko) 2015-04-28 2017-06-02 주식회사 엠프로스 수면 상태 감시 장치
CN104784008A (zh) * 2015-04-30 2015-07-22 深圳市前海安测信息技术有限公司 用于睡眠状态管理的按摩枕及其控制方法
CN104921535B (zh) * 2015-07-14 2016-08-24 成都市伺服液压设备有限公司 一种多功能枕头
USD772610S1 (en) 2015-11-20 2016-11-29 JAB Distributors, LLC Pillow
USD818742S1 (en) 2015-11-20 2018-05-29 JAB Distributors, LLC Pillow
USD809321S1 (en) 2015-12-11 2018-02-06 JAB Distributors, LLC Pillow
USD820004S1 (en) 2015-12-28 2018-06-12 JAB Distributors, LLC Pillow
CN108348177A (zh) * 2016-01-06 2018-07-31 深圳市赛亿科技开发有限公司 睡眠监测枕和睡眠监测系统
CN105534498A (zh) * 2016-01-15 2016-05-04 深圳市云传智联技术有限公司 一种基于物联网压电电缆应用技术的生命体动监测仪
CN105832316B (zh) * 2016-03-15 2019-03-15 合肥工业大学 枕式睡眠生理参数监测装置
US20170325606A1 (en) * 2016-05-11 2017-11-16 Madeline J. Robertson Substrate having a therapeutic tactile object attached and methods of using same
CN106175770B (zh) * 2016-08-01 2018-08-21 华南师范大学 一种睡眠期间呼吸暂停的判断系统
JP6197926B2 (ja) * 2016-08-01 2017-09-20 カシオ計算機株式会社 生体情報検出装置及び生体情報検出方法、生体情報検出プログラム
CN106063661A (zh) * 2016-08-18 2016-11-02 张阳 一种颈椎保健枕头
WO2018098794A1 (zh) * 2016-12-02 2018-06-07 深圳前海冰寒信息科技有限公司 一种压电电缆圆筒缠绕结构的智能枕头
KR101885981B1 (ko) 2017-01-19 2018-08-06 서울대학교산학협력단 무구속적으로 측정된 심폐신호를 이용한 수면효율의 예측방법
CN108853679B (zh) * 2017-05-10 2023-06-06 京东方科技集团股份有限公司 智能助睡设备及其方法、服务器及系统
KR102178568B1 (ko) * 2017-08-30 2020-11-13 인하대학교 산학협력단 지압 및 쾌적 수면을 위한 가변형 베개
CN108378855A (zh) * 2018-03-21 2018-08-10 德清县德意电脑有限公司 一种改进的心冲击图信号系统
JP2020036718A (ja) * 2018-09-03 2020-03-12 ヤマハ株式会社 生体センサ
CA3103452A1 (en) 2019-04-16 2020-10-22 Sleep Number Corporation Pillow with wireless charging
US20200372348A1 (en) * 2019-05-21 2020-11-26 Firstbeat Analytics Oy Method and apparatus for detecting a sleep state
CN110584626A (zh) * 2019-09-04 2019-12-20 冯学艺 一种头戴式鼾声监测装置及止鼾方法
KR102287155B1 (ko) * 2019-12-18 2021-08-06 주식회사 스파이어테크놀로지 스마트 베개용 fsr 센서
US20220015667A1 (en) * 2020-07-20 2022-01-20 Samantha Kurkowski Systems and methods for obtaining and monitoring respiration, cardiac function, and other health data from physical input
AU2021313157A1 (en) * 2020-07-20 2022-12-15 Foresite Healthcare, Llc Systems and methods for obtaining and monitoring respiration, cardiac function, and other health data from physical input
KR102635245B1 (ko) * 2022-08-08 2024-02-08 주식회사 멜로잉팩토리 수면 중에 발생하는 생체 신호로부터 보조 지표를 추출하는 방법 및 이를 수행하는 장치

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL119721A (en) * 1996-11-29 2005-08-31 Mindlife Ltd Method and system for monitoring the physiological condition of a patient
KR200318402Y1 (ko) * 2003-03-21 2003-06-28 강봉구 코골이 방지용 베개
US20060155175A1 (en) * 2003-09-02 2006-07-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Biological sensor and support system using the same
US7396331B2 (en) * 2003-10-27 2008-07-08 Home Guardian, Llc System and process for non-invasive collection and analysis of physiological signals
US7524279B2 (en) * 2003-12-31 2009-04-28 Raphael Auphan Sleep and environment control method and system
US7314451B2 (en) * 2005-04-25 2008-01-01 Earlysense Ltd. Techniques for prediction and monitoring of clinical episodes
JP4342455B2 (ja) * 2005-02-03 2009-10-14 株式会社東芝 健康管理装置および健康管理システム
US9592005B2 (en) * 2010-01-29 2017-03-14 Dreamwell, Ltd. Systems and methods for bedding with sleep diagnostics

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101481006B1 (ko) * 2013-08-29 2015-01-14 김정우 코골이 방지용 베개
KR101857572B1 (ko) * 2014-06-19 2018-05-14 릭 루스 스마트 베개
KR20170017631A (ko) 2015-08-07 2017-02-15 광주대학교산학협력단 웰빙용 베개
CN106388783A (zh) * 2016-10-20 2017-02-15 山东大众益康网络科技有限公司 磨牙症检测装置、系统及睡眠波形数据的分析处理方法
CN106388783B (zh) * 2016-10-20 2024-02-06 北京大众益康科技有限公司 磨牙症检测装置、系统及睡眠波形数据的分析处理方法
KR20180082036A (ko) * 2017-01-09 2018-07-18 전남과학대학교 산학협력단 베개용 체압감지센서의 센싱구조
KR20220077655A (ko) 2020-12-02 2022-06-09 주식회사 아임클라우드 수면효율 관리 시스템 및 이를 이용한 수면효율 측정 방법
KR20220077659A (ko) 2020-12-02 2022-06-09 주식회사 아임클라우드 수면효율에 기초한 시간 알람 제공 방법

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