KR20140039452A - Sleep control and/or monitoring apparatus based on portable eye-and-ear mask and method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휴대형 이목마스크 기반의 수면관련 생체정보를 측정하여 숙면과 기상유도 및 사용자가 원하는 수면조절이 가능하고, 수면상태를 실시간 모니터링 하여 수면관리 및 지도를 제공하는 수면관리서비스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광용적맥파와 안구 움직임을 실시간 측정하여 수면단계를 분석하고, 시청각 자극을 인가하여 바이오피드백 기반 숙면과 기상을 유도하며, 광용적맥파와 코골이와 체동을 실시간 모니터링 하여 수면상태를 분석함으로써 수면무호흡증과 코골이 방지를 위한 수면자세를 교정하여 수면장애에 대응함은 물론, 자각몽을 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 모바일 멀티미디어 폰을 활용한 수면유도 및 제어가 가능하며, 수면 중 선별적으로 긴급 전화를 수신할 수 있고, 수면데이터를 분석하여 언제 어디서나 안락한 수면을 유지 및 증진하기 위한 개인 맞춤형 수면관리 및 지도, 수면정보서비스를 제공해주기 위한 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링을 통한 수면관리서비스 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a sleep management service that measures a sleep-related biometric information based on a portable monocular mask to induce a sleep, a meteorological induction, a desired sleep control by the user, and real-time monitoring of a sleep state to provide sleep management and guidance. In detail, analyzing sleep phase by measuring optical pulse pulse wave and eye movement in real time, inducing visual feedback by applying audiovisual stimulus, inducing sleep and meteorological based on biofeedback, analyzing sleep state by monitoring light pulse, snoring and body motion in real time In addition to being able to cope with sleep disturbances as well as induce lucid dreaming by correcting the sleep posture for preventing sleep apnea and snoring, it is possible to induce and control sleep using mobile multimedia phone, You can receive calls, analyze sleep data, If the invention relates to maintaining and personalized sleep management, and water management service apparatus and method through maps, mask-based portable attention of sleep regulation intended to provide information services and water monitoring to promote.
수면은 일생 전체의 1/3을 차지한다. 수면은 건강에 있어 매우 중요한 문제이며 생명유지에 반드시 필요하다. 수면은 사람에게 가장 기본적인 휴식시간을 제공한다. 수면을 통해 우리가 낮 동안 활동하는 데 사용한 에너지를 보충하면서 체력을 축적할 수 있는 에너지의 공급이 이루어진다. 또한 수면시간에 뇌가 휴식을 취하여 우리가 적절한 활동의 균형을 유지하도록 하며, 성장기 아동에 꼭 필요한 성장 호르몬이 가장 많이 분비한다.Sleep accounts for one-third of the entire lifetime. Sleep is a very important health issue and is essential for life support. Sleep provides the most basic relaxation time for a person. Through sleep, energy is supplied to accumulate physical energy while supplementing the energy we used to work during the day. In addition, the brain rests at sleep time so that we can balance the appropriate activities, and the most necessary growth hormone is secreted in the growing child.
그러나 수면의 중요성은 점차 인식이 높아지고 있으나, 대부분의 현대인들은 과도한 업무나 학업 등으로 인해 충분한 수면을 취하지 못하고 있는 실정이다. 수면에 있어서 중요한 것은 수면의 양보다는 수면의 질이라 할 수 있다. 특히, 얼마나 깊은 수면을 취했는가가 매우 중요한데 현대인들은 스트레스 등으로 인해 양질의 수면을 청하지 못하는 경우가 대부분이다.However, the importance of sleep is increasingly recognized, but most modern people are not getting enough sleep because of excessive work or study. What is important for sleeping is sleep quality rather than sleeping quantity. Especially, it is very important how deep sleep is taken. In modern times, most people do not ask for good sleep because of stress.
현대인의 수면부족이나 수면장애의 원인은 다양하다. 최근 경제난과 취업난에 따른 장래에 대한 불안, 과중한 업무로 인한 수면부족, 생존경쟁이 치열해지고 삶의 고민이 깊어지면서 발생 되는 우울증, 불안장애, 스트레스와 같은 심리적 이유에 의한 정신질환 증가, 직업과 사회적 다변화에 따른 주야간 교대 근무, 바르지 못한 생활습관 등이 원인으로 지적되고 있다. 즉, 사회가 복잡해짐에 따라 할 일이 많아지고 스트레스도 늘어나면서 만성적 수면부족이나 수면장애가 발생하고 있다. 또한 커피 등 카페인이 있는 음료를 많이 섭취하는 것도 이유 중 하나이다. The causes of sleep deprivation and sleep disorder in modern people are various. In recent years, there has been an increase in mental illness due to psychological reasons such as depression, anxiety, stress, and so on caused by anxiety about the future due to economic difficulties and job hunting, insufficient sleep due to heavy work, fierce competition for survival, Day shift shifts due to diversification, and inappropriate lifestyle habits. In other words, as the society becomes more complicated, there is more work to do and more stress, so chronic sleep deprivation and sleep disorder are occurring. It is also one of the reasons to drink lots of caffeinated beverages such as coffee.
사회가 점차 다원화되고 복잡해지며 급속한 변화를 겪으면서 많은 사람이 단순한 수면부족을 넘어 수면장애를 호소하는 경우가 크게 늘어나고 있다. 전 세계적으로 수면장애는 매년 20∼30% 정도 증가하는 것으로 나타나고 있다.As society becomes increasingly diverse and complex and undergoing rapid change, many people are increasingly complaining about sleep disorders beyond mere sleep deprivation. Worldwide, sleep disorders are reported to increase by 20-30% annually.
수면장애는 집중력 저하를 비롯하여 우울증, 정서불안, 심혈관계 장애, 성기능 및 면역기능 저하 등 다양한 증세를 동반하며 일상생활에 많은 지장을 초래한다. 수면장애의 또 다른 간접적 영향은 당뇨병, 심장질환, 우울증, 비만 등의 질환 발병률도 높인다. Sleep disorders are associated with various symptoms such as depression, depression, emotional disturbances, cardiovascular disorders, sexual dysfunction and immune dysfunction, and cause many problems in daily life. Another indirect effect of sleep disorders is increased rates of diabetes, heart disease, depression, and obesity.
현대인들이 겪고 있는 수면부족이나 수면장애로 인해 사회경제적으로 감당해야 할 비용이 크게 증대되고 있다. 수면부족과 수면장애로 인해 결근율이 높아지고, 노동력과 업무능력이 떨어져서 생산성이 저하될 뿐만 아니라 집중력 저하와 졸음으로 인한 안전사고 및 교통사고를 유발하는 가장 큰 원인이 되고 있다. 또한 불면증 자체 치료비와 그로 인해 야기되는 질병에 따른 약물학적 치료비의 증가를 초래한다. 이로 인해 부정적인 사회경제적 총비용의 증가를 초래한다. Due to sleep deprivation and sleep disturbances that modern people are experiencing, the cost of socioeconomic costs is greatly increasing. The lack of sleep and sleep disturbance increases the absenteeism rate, lowers the workforce and work ability, lowers productivity, and is the biggest cause of safety accidents and traffic accidents caused by decreased concentration and drowsiness. It also results in an increase in the cost of insomnia self-treatment and the cost of pharmacological treatment due to the illness caused thereby. This leads to an increase in negative socio-economic costs.
일정시간 수면을 취할 수 없는 환경이라면, 주어진 시간 내에 숙면을 취하는 것이 좋다. 숙면은 활발한 두뇌활동을 촉진하고 학습효과 향상에 도움이 되며, 면역력 증강 물질 분비뿐 아니라 성장 호르몬의 분비도 촉진한다.If you can not sleep for a certain amount of time, you should take a good night's sleep. Sleep improves vigorous brain activity, improves learning effectiveness, and promotes the secretion of growth hormone as well as secretion of immunity enhancers.
숙면을 취하기 위해서는 우선 자신의 수면의 질을 판단한 후 그에 따른 대처 방법을 모색할 필요가 있고, 수면의 질을 떨어뜨리는 수면무호흡증, 코골이 등을 방지할 필요가 있으며, 입면시간을 줄이고 깊은 수면을 취하며 원하는 시간에 상쾌한 기분으로 기상할 필요가 있다. 따라서 수면의 질을 수치화하여 최적의 수면시간을 도출하거나, 입면시간을 단축하고 안락하고 쾌적한 수면을 유도하기 위해 종래에는 많은 기술들이 개시되었다. In order to take a good night's sleep, it is necessary to first determine the quality of the sleep and then to find a way to cope with it. It is also necessary to prevent sleep apnea and snoring which decrease the quality of sleep. It is necessary to wake up in a refreshing mood at the desired time. Accordingly, many techniques have heretofore been disclosed in order to quantify the quality of the sleeping water to derive the optimum sleeping time, to shorten the time of the sleeping time, and to induce comfortable and comfortable sleeping.
그 대표적인 예로는 대한민국 특허등록 제 0486585호에 따르면 시각, 청각, 체성 감각, 및 후각을 포함한 인간의 다양한 감각을 종합적으로 이용하여 쾌적한 수면을 유도하는 쾌적 수면 유도용 침대가 개시되었다. As a representative example thereof, Korean Patent Registration No. 0486585 discloses a comfortable sleep inducing bed that induces pleasant sleep by comprehensively utilizing various human senses including sight, hearing, somatosensory, and olfactory sense.
또한, 대한민국 특허등록 제 0791371호에 의하면 사용자의 신체와 접촉하지 않는 비접촉 방식의 센서를 이용하여 생체 신호를 측정하고 측정된 생체 신호에 변화가 발생하는 경우에는 숙면 및 기상 유도 프로토콜을 변화시켜 수면 환경을 재조절함으로써 수면 환경의 피드백 제어가 가능하도록 하는 숙면 및 기상 유도 장치 및 방법이 개시되었다. According to Korean Patent Registration No. 0791371, when a biological signal is measured using a non-contact type sensor which does not come into contact with the user's body and when a change occurs in the measured biological signal, A sleeping and meteorological guidance apparatus and a method for enabling feedback control of a sleeping environment by re-adjusting the sleeping environment.
또한, 대한민국 특허등록 제 0932344호에는 점증광을 조사 가능한 조명 장치와 침대에 설치된 압전 센서 등에 의해 취침자의 체동량을 측정하는 체동 계측수단을 마련하여 취침으로부터 수면을 지나서 기상에 이르는 사이의 계측 체동량과 점증광 조사에 근거하여 수면평가를 하는 조명시스템 및 수면평가시스템이 개시되었다.Korean Patent Registration No. 0932344 discloses a body movement measuring means for measuring a body movement amount of a sleeping person by means of an illumination device capable of irradiating an intensified light and a piezoelectric sensor provided on a bed, And an illumination system and a sleep evaluation system for performing a sleep evaluation on the basis of point-magnification illumination.
또한,대한민국 특허등록 제 0942696호에 따르면 사용자의 침대에 다수의 압력센서들과 환경 센서를 구비하여 감지된 정보들을 수집 및 분석하고, 분석된 정보들을 분석 및 시간대별로 분류하는 수면 질 관리 장치 및 방법이 개시되었다.Korean Patent Registration No. 0942696 discloses a sleep quality management apparatus and method for collecting and analyzing sensed information by providing a plurality of pressure sensors and an environmental sensor on a bed of a user and analyzing the analyzed information and classifying the analyzed information by time zone .
또한,대한민국 특허등록 제 1051339호에 의하면 측정매트에서 생체정보를 측정하고, 그 측정한 생체정보를 분석하여 안락한 수면을 유지하기 위한 정보를 제공하며, 수면 중 응급상황 발생 시 알림 서비스를 통해 신속하게 응급조치 및 환경 정보와 수면 정보를 분석하여 최적의 수면을 위한 환경 정보를 사용자에게 제공해주도록 한 무구속 생체정보 측정기술 기반의 원격 수면관리 서비스 시스템이 개시되었다. Korean Patent Registration No. 1051339 discloses a method for measuring biological information in a measurement mat and analyzing the measured biological information to provide information for maintaining a comfortable sleep, A remote sleep management service system based on non-restraint bio-information measurement technology has been disclosed in which environment information for an optimal sleep is analyzed by analyzing first-aid measures and environmental information and sleep information.
또한, 대한민국 특허등록 제 1057001호에는 호흡기를 통해 호흡되는 기체를 감지하고, 가슴벨트에 부착된 ECG 센서, 가속도 센서, 중력센서를 사용하여 움직임과 자세를 감지하여 수면상태를 제어하기 위한 제어신호를 발생시켜 침대 매트리스를 전동 구동시켜 수면자세를 바꾸는 실시간 모니터링을 통한 수면장애 대응 시스템이 개시되었다.Korean Patent Registration No. 1057001 discloses a control signal for controlling the sleep state by sensing the breathing through the respiratory system and detecting movement and attitude using an ECG sensor, an acceleration sensor and a gravity sensor attached to the chest belt And the bed mattress is electrically driven to change the sleeping posture.
하지만, 상기와 같은 종래의 발명은 수면을 촉진하는 데 있어 효과가 있는 것을 사실이지만, However, it is true that the above-described conventional invention has an effect in promoting sleeping,
첫째, 대부분 침대를 기반으로 침실 내 수면환경을 조성하여 수면유도를 도모하기 때문에 이동성이 전혀 없다는 점과, First, most mattresses have no mobility because they are designed to induce sleeping by creating a sleeping environment in the bedroom,
둘째, 침대 매트리스에 구비된 압력 센서 등을 이용한 간접 방식의 생체신호 측정으로 정확도가 결여된다는 점과, Second, indirect measurement of the living body signal using the pressure sensor provided in the bed mattress lacks accuracy,
셋째, 순간적으로 변하는 사용자의 수면상태를 반영하지 않고 일방적으로 조명이나 음악 등의 수면환경을 제공함으로써 신뢰도가 낮다는 점과, Third, the reliability is low by providing sleep environment of lighting or music unilaterally without reflecting instantaneous changing user 's sleep state,
넷째, 호흡기와 가슴에서 생체신호를 직접 측정하기는 하나 사용자가 상당히 불쾌감을 느껴 오히려 수면에 방해가 될 수 있다는 점과, Fourth, it is possible to directly measure the vital signs in the respiratory and chest, but the user may feel quite uncomfortable and may interfere with the sleep,
다섯째, 정해진 시각에 조명과 음악을 제공하여 강제적으로 기상을 유도함으로써 불쾌감을 유발할 수 있다는 점과, Fifth, it is possible to induce discomfort by forcing the weather by providing lighting and music at a fixed time,
여섯째, 수면의 질을 떨어뜨리는 코골이, 수면무호흡 등의 제거 기술이 효율적으로 적용되지 않아 숙면 유지가 곤란하다는 점과, Sixth, it is difficult to maintain a good sleep because the removal technique such as snoring and sleep apnea, which reduce the quality of sleep, is not applied efficiently,
일곱째, 수면 방해 요소인 코골이, 수면무호흡 등이 배제되고 체동량과 수면환경만을 적용하여 수면의 질을 평가함으로써, 사용자에게 최적의 수면패턴 정보를 제공하는데 불충분하다는 점과, Seventh, it is not enough to provide optimal sleep pattern information to the user by evaluating the quality of sleep by applying only the amount of body movement and sleeping environment, excluding snoring, snoring, sleep apnea,
여덟째, 하나의 침실이나 침대에 동침자가 있을 때, 수면환경이 동시에 동침자에게도 적용되므로 개인의 수면성향 차이에 따라 역효과가 초래되어 쾌적한 수면유도 및 유지에 한계가 발생하는 문제점이 있다. Eighth, when sleeping in a bedroom or bed, the sleeping environment is also applied to the sleeping person at the same time, so there is an adverse effect due to the difference in the sleeping orientation of the individual, thus causing a problem of inducing and maintaining a comfortable sleep.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 자택에서뿐만 아니라 잠자리가 바뀌더라도 언제 어디서나 손쉽게 숙면을 취할 수 있고, 수면의 질을 떨어뜨리는 코골이와 수면무호흡을 검출하여 해소함으로써 편안하고 안락한 숙면유지와 상쾌한 기상유도를 하는 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is therefore an object of the present invention to provide a snoring device capable of easily taking a sleep at any time even when the bed is changed at home, The present invention provides a portable type eye mask-based sleep control and monitoring device for detecting and resolving sleep apnea, thereby maintaining a comfortable and comfortable sleeping state and a refreshing weather induction.
본 발명의 제 2 목적은, 사용자로부터 직접 획득한 생체신호 기반 수면단계분석을 수행하고, 수면단계 분석결과에 따라 다양한 형태의 시청각 자극을 제시하는 바이오피드백을 제공하여 효과적인 입면시간 단축과 숙면 유지, REM 수면단계 시에 사용자의 의식을 각성시켜 자각몽을 유도하는 등의 수면을 조절할 수 있는 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링 장치를 제공하는 것이다. A second object of the present invention is to provide a biofeedback system that performs biofeedback based sleep phase analysis directly obtained from a user and provides biofeedback for presenting various types of audiovisual stimuli according to a sleep phase analysis result, The present invention provides a portable type eye mask-based sleep control and monitoring device capable of adjusting the sleep state such as inducing a lucid dream by awakening the consciousness of the user at the REM sleep phase.
본 발명의 제 3 목적은, 언제 어디서나 장소를 이동하면서 수면을 취하더라도 모바일 멀티미디어 폰을 제어단말기로 사용함으로써, 수면데이터를 수면관리센터로 전송이 가능하고 휴대형 이목마스크에 각종 제어 입력 및 긴급 전화 설정과 다양한 수면어플을 연동하여 개인 선호에 따라 선택 가능하도록 하고, 사용자가 원하는 수면데이터와 수면의 질을 평가한 개인 맞춤형 수면보고서를 확인할 수 있는 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링 장치를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a sleep mask which can transmit sleep data to a sleep management center by using a mobile multimedia phone as a control terminal even when sleeping while moving a place anytime and anywhere, And to provide a portable type eye mask-based sleep control and monitoring device capable of interlocking various sleeping applications so that they can be selected according to their individual preferences, and can confirm a personalized sleeping report that evaluates user's desired sleeping data and quality of sleep .
본 발명의 제 4 목적은, 언제 어디서나 장소를 이동하면서 수면을 취하더라도 수면데이터가 수면관리센터로 전송이 가능하며, 수면데이터를 토대로 수면의 질을 평가하여 개인 맞춤형 수면통계정보 및 수면지식 정보서비스 등을 제공하기 위한 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링 장치를 제공하는 것이다. A fourth object of the present invention is to provide a sleep management system capable of transmitting sleep data to a sleep management center even when taking a sleep while moving a place anytime and anywhere and evaluating the quality of sleep based on the sleep data to provide personalized sleep statistical information and sleep information information service And to provide a portable type eye mask-based sleep control and monitoring apparatus.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments, which are explained in conjunction with the accompanying drawings.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치는, PPG(photoplethysmorgraphy)와 EOG(electrooculargram)의 생체신호와 코골이, 체동, 상기 휴대형 이목마스크의 착용유무를 감지하기 위한 센서모듈부(100); 상기 PPG 신호로부터 산출된 PRV(pulse rate variability)와 상기 검출된 EOG 신호를 이용하여 수면을 각성, 얕은 수면, 깊은 수면, REM(rapidly eye movement) 수면의 4단계로 분석하는 수면단계분석부(210); PRV를 이용하여 판정된 수면저/무호흡과 코골이 및 체동 신호를 이용하여 수면상태를 분석하는 수면상태분석부(220); 시청각 자극을 이용하여 입면시간을 단축하여 숙면을 유도하는 바이오피드백 기능을 포함하는 수면유도부(230); 얕은 수면일 때를 기상예정시간으로 설정하여 상쾌한 기상을 유도하는 각성유도부(240); 꿈을 꾸고 있다고 자각하면서 원하는 꿈을 유도하는 자각몽유도부(250); 수면유도와 각성유도 및 자각몽 유도를 위해 시청각 자극을 제시하는 음향부(160)와 영상부(170); 상기 수면상태분석부(220)로부터 코골이 신호가 감지되면 코골이를 방지하기 위해 사용자의 수면체위를 바꾸도록 유도하는 코골이방지베개제어부(20); 수면관련 데이터 및 알고리즘, MP3파일과 영상파일을 저장하는 메모리(190); 제어단말기(30)와 제어신호 및 수면데이터를 유무선으로 송수신이 가능한 통신부(180);를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크(10)를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a portable monkey mask-based sleep control and monitoring apparatus for detecting a living body image of a PPG (photoplethysmogramraphy) and an EOG (electrooculargram), snoring, A
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치는, 스마트폰이나 아이폰 등의 모바일 멀티미디어 폰에서 제공하는 각종 수면어플을 관리 및 제어하고, 상기 휴대형 이목마스크(10)와 연동하기 위한 수면어플제어부(300); 수면 중 긴급전화 수신 여부를 사전에 설정하여 상기 휴대형 이목마스크(10)의 음향부(160)와 영상부(170)를 통해 전화번호를 알려주도록 하는 긴급전화설정부(310); 상기 휴대형 이목마스크(10)의 모든 기능을 유무선통신을 통해 제어하고, 수면데이터의 디스플레이 항목을 선택하는 제어입력설정부(320); 상기 휴대형 이목마스크(10)로부터 입력된 수면데이터를 상기 제어입력설정부(320)의 제어 입력 설정에 따라 상기 모바일 멀티미디어 폰에 정량적 수면 지표로 표시하는 수면데이터표시부(330); 수면관리센터(40)로부터 입력되는 사용자 개인 맞춤형 수면정보를 유무선을 통해 상기 모바일 멀티미디어 폰에 디스플레이하는 수면보고서표시부(340);를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어단말기(30)를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a mobile monocular mask-based sleep control and monitoring apparatus for managing and controlling various sleep applications provided in a mobile multimedia phone such as a smart phone or an iPhone, 10; < / RTI > An emergency telephone set-up
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치는, 상기 제어단말기(30)로부터 입력되는 수면데이터를 수신하는 수면데이터수신부(500); 상기 수신된 수면데이터를 분석하여 사용자의 수면의 질을 평가 및 통계처리 하는 수면의 질 평가부(510); 상기 수면의 질 평가부(510)의 결과를 토대로 사용자의 일별, 주별, 월별 수면통계정보를 제공하고 개인 맞춤형 수면관리와 지도내용을 발생하는 수면보고서발생부(520); 사용자의 개인 맞춤형 수면정보와 수면지식을 제공하는 웹브라우저(530); 사용자의 수면데이터와 수면데이터 분석결과를 저장하는 사용자 데이터 DB(540); 수면지식 데이터를 저장하는 수면지식 데이터 DB(550);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면관리센터(40)를 더 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a portable monospinental mask-based sleep control and monitoring apparatus comprising: a sleeping data receiving unit (500) for receiving sleeping data input from the control terminal (30); A sleep
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 방법은, 수면과 각성 및 자각몽을 유도하기 위한 음향과 영상, 바이오피드백 방식, 수면 중 긴급전화 수신여부 선택, 기상예정시간 입력 등의 수면 환경을 선택하는 제 1 단계 ; 상기 선택된 조건에 맞게 각종 수면 환경을 제공하는 제 2 단계 ; 상기 수면 환경 조건에서 수면 중인 사용자의 PPG와 EOG의 생체신호와 코골이 및 체동을 감지하는 제 3 단계 ; 상기 생체신호로부터 수면단계분석과 수면무호흡 판정과 코골이 및 체동 신호로부터 수면상태분석을 시행하는 제 4 단계 ; 상기 수면단계분석과 수면상태분석 결과를 수면조절을 위한 각종 알고리즘에 따라 적용하여 상기 수면환경을 재조절 및 제어하는 제 5 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for adjusting sleep based on a portable type of mask, the method comprising the steps of: receiving sound and images for inducing sleep, arousal and luminescence; A first step of selecting a sleeping environment such as an input; A second step of providing various sleeping environments according to the selected conditions; A third step of detecting a physiological signal, a snoring and a body motion of PPG and EOG of a sleeping user in the sleeping environment; A fourth step of performing sleep phase analysis, sleep apnea judgment, sleep state analysis from the snoring and a body motion signal from the bio signal; And a fifth step of re-adjusting and controlling the sleep environment by applying the sleep phase analysis and the sleep state analysis result according to various algorithms for controlling sleep.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반 수면 모니터링 방법은, 상기 제어단말기(30)에서 상기 휴대형 이목마스크(10)의 기능을 설정하고, 디스플레이하고자 원하는 종류의 수면데이터를 선택하는 제 1 단계; 상기 휴대형 이목마스크(10)에 장착된 센서모듈부(100)로부터 PPG와 EOG 신호, 코골이, 체동 신호 등을 감지하는 제 2 단계 ; 상기 제 2 단계에서 감지된 신호를 분석하여 맥박수, 총 수면시간, 수면단계별 시간, 수면 중 각성 횟수와 시간, 수면 저/무호흡 횟수 및 시간, 총 코골이 횟수와 시간, 총 체동 시간 및 횟수 등을 포함하는 종합적인 수면지표에 대한 정량적인 매개변수 값을 도출하는 제 3 단계; 상기 휴대형 이목마스크(10)에서 수집된 수면데이터를 제어단말기(30)로 송신하는 제 4 단계; 상기 수면데이터를 수신하여 제어단말기(30)에 정량적 수면지표를 저장 및 디스플레이하고, 수면관리센터(40)로 전달하는 제 5 단계; 상기 제어단말기(30)로부터 수신된 사용자의 수면데이터를 저장하고 수면의 질을 평가하여 수면통계정보 및 개인 맞춤형 수면관리정보를 위한 수면보고서를 생성하여 상기 제어단말기(30)로 전송하거나 웹브라우저(530)를 통해 사용자에게 제공하여 수면패턴을 교정하여 수면의 질을 향상시키는 제 6 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a portable monospaced mask-based sleep monitoring method including: setting a function of the portable monospore mask (10) in the control terminal (30) A first step of selecting; A second step of detecting a PPG, an EOG signal, a snoring, and a body movement signal from the
본 발명의 장치 및 방법은 휴대형 이목마스크와 모바일 멀티미디어 폰을 사용하여 언제 어디서나 장소에 구애받지 않고 편안한 수면을 취할 수 있도록 개인 맞춤형 수면조건을 제공하므로 실제 생활에서 적용이 용이하며, 특히 수면 상태에 대한 정량적인 지표를 제공함으로써 수면패턴의 조절을 유도하고, 고혈압, 당뇨병, 뇌졸중, 비만, 당뇨 등의 원인으로도 지목되고 있는 수면장애로 인한 피로, 집중력과 학습능력 저하 등을 개선하여 학습능력 및 업무능력 증진, 생산성 향상을 통한 경제적 효과뿐만 아니라 산업재해 예방, 교통 사고율 감소 및 건강관리와 연계하여 의료비 절감의 효과를 가져 올 수 있을 것이다. The apparatus and method of the present invention can be applied in real life because it provides a personalized sleeping condition so that a user can take a comfortable sleep regardless of a place anytime and anywhere using a portable eye mask and a mobile multimedia phone, It provides quantitative indicators to induce control of sleep patterns and to improve fatigue, concentration and learning ability due to sleep disorders, which are also attributed to hypertension, diabetes, stroke, obesity, and diabetes, It will be able to reduce the cost of medical care in conjunction with the prevention of industrial accidents, reduction in traffic accident rate, and health care, as well as the economic effect by improving the ability and productivity.
도 1은 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링 장치에 대한 일실시예 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크에 대한 일실시예 구성도이고,
도 3은 도 1의 PPG 센서모듈에 대한 일실시예 구성도이고,
도 4는 도 1의 EOG 센서모듈에 대한 일실시예 구성도이고,
도 5는 본 발명에 따른 수면조절을 위한 수면단계분석 방법에 대한 일실시예 흐름도이고,
도 6은 본 발명에 따른 수면조절을 위한 수면상태분석 방법에 대한 일실시예 흐름도이고,
도 7은 도 6의 수면저/무호흡 판정 알고리즘에 대한 일실시예 흐름도이고,
도 8은 본 발명에 따른 수면조절을 위한 수면유도방법에 대한 일실시예 흐름도이고,
도 9는 본 발명에 따른 수면조절을 위한 기상유도방법을 설명하기 위한 일실시예 타임차트이고,
도 10은 본 발명에 따른 수면 모니터링 방법에 대한 일실시예 흐름도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a portable face mask based sleep control and monitoring apparatus according to the present invention,
FIG. 2 is a structural view of a portable type of mask according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the PPG sensor module of FIG. 1,
FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the EOG sensor module of FIG. 1,
FIG. 5 is a flow chart of an embodiment of a sleep phase analysis method for sleep control according to the present invention,
FIG. 6 is a flowchart illustrating an embodiment of a sleep state analysis method for sleep control according to the present invention,
7 is a flowchart of an embodiment of the sleep / hypnotic determination algorithm of FIG. 6,
8 is a flowchart of an embodiment of a sleep induction method for sleep control according to the present invention,
FIG. 9 is a time chart of an embodiment for explaining a method of guiding a gas for controlling sleep according to the present invention,
10 is a flowchart of an embodiment of a sleep monitoring method according to the present invention.
본 발명의 목적, 특징 및 장점, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 설명되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정하는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, features, and advantages of the present invention, and the manner of achieving it, will become apparent with reference to the embodiments illustrated in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To enable a person skilled in the art to easily carry out the technical idea of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링 장치에 대한 일실시예 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a portable face mask based sleep control and monitoring apparatus according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대형 이목마스크 기반의 수면조절 및 모니터링 장치에 있어, As shown in FIG. 1, in the portable type mask-based sleep control and monitoring apparatus according to the preferred embodiment of the present invention,
휴대형 이목마스크(10)는 사용자의 이마에서 PPG 신호를 계측하기 위한 PPG 센서모듈(110)과, 사용자의 양쪽 눈초리 부위에 접촉되어 안구움직임을 감지하여 REM 수면단계를 확인하기 위한 EOG 센서모듈(120)과, 수면상태분석을 위해 콧등으로부터 코골이 음이나 진동을 감지하고 코골이 방지 베개를 제어하기 위한 코골이 센서모듈(130)과, 머리의 움직임으로부터 체동을 감지하기 위한 체동 센서모듈(140)과, 상기 휴대형 이목마스크의 착용을 감지하여 수면개시와 동시에 전원을 공급하기 위한 착용유무 센서모듈(150)과, 상기 PPG 센서모듈(110)로부터 계측된 PPG 신호로부터 산출된 PRV와 상기 EOG 센서모듈(120)로부터 계측된 EOG 신호를 이용하여 수면을 각성, 얕은 수면, 깊은 수면, REM 수면 등의 4단계로 분석하는 수면단계분석부(210)와, PRV를 이용하여 판정된 수면저/무호흡과 코골이 및 체동 신호를 이용하여 수면상태를 분석하는 수면상태분석부(220)와, 시청각 자극을 이용하여 입면시간을 단축하여 수면을 유도하는 바이오피드백 방식을 포함하는 수면유도부(230)와, 얕은 수면일 때를 기상예정시간으로 지정하여 상쾌한 기상을 유도하는 각성유도부(240)와, 꿈을 꾸고 있다고 자각하면서 원하는 꿈을 유도하는 자각몽유도부(250)와, 수면유도와 각성 및 자각몽을 유도하기 위해 시청각 자극을 제시하는 음향부(160) 및 영상부(170)와, 상기 수면상태분석부(220)로부터 코골이 신호가 감지되면 코골이를 방지하기 위해 사용자의 수면자세를 바꾸도록 유도하는 코골이방지베개제어부(20)와, 수면관련 데이터 및 알고리즘, MP3파일과 영상 파일을 저장하는 메모리(190)와, 제어단말기(30)와 제어신호 및 수면데이터를 유무선으로 송수신이 가능한 통신부(180)가 구성되어 있다. The portable eye mask 10 includes a PPG sensor module 110 for measuring a PPG signal in the user's forehead, an EOG sensor module 120 for detecting eye movement and sensing a REM sleeping phase, A snoring sensor module 130 for detecting snoring or vibration from the nose and controlling the snoring prevention pillow for analyzing the sleep state, a body motion sensor module 140 for detecting body motion from head movement, A wear sensor module 150 for sensing the wearing of the portable type of mask and supplying power at the start of sleep, a PRV calculated from the PPG signal measured from the PPG sensor module 110, A sleep phase analysis unit 210 for analyzing the sleep surface in four stages of arousal, shallow sleep, deep sleep, and REM sleep using the EOG signal measured by the sleep timer 120, A sleeping state analyzing unit 220 for analyzing the sleeping state using apnea, snoring, and body movement signals; a sleep inducing unit 230 including a biofeedback system for inducing sleeping by shortening the face time using audiovisual stimulation; An awakening induction unit 240 for inducing a refreshing weather by designating a time when a shallow water surface is to be awakened, a lucky hallucination inducing unit 250 for inducing a desired dream while awakening that the user is dreaming, and a sleep inducing / awakening / An acoustic unit 160 and an image unit 170 for presenting audiovisual stimuli for inducing snoring to induce the user to change the sleep position of the user to prevent snoring when the snoring signal is detected from the sleep state analyzer 220 A memory 190 for storing sleep related data and algorithms, an MP3 file and an image file, a control terminal 30, a control signal and sleep data by wired / wireless And a communication unit 180 capable of transmitting and receiving is constructed.
또한, 제어단말기(30)는 스마트폰이나 아이폰 등의 모바일 멀티미디어 폰에서 제공하는 각종 수면 어플을 관리 및 제어하여 상기 휴대형 이목마스크(10)와 연동하기 위한 수면어플제어부(300)와, 수면 중 긴급전화 수신 여부를 사전에 설정하여 상기 휴대형 이목마스크(10)의 음향부(160) 또는 영상부(170)를 통해 전화번호를 알려주도록 하는 긴급전화설정부(310)와, 상기 휴대형 이목마스크(10)의 음향부(160)와 영상부(170), 기상예정시간 설정 등 모든 제어를 유무선을 통해 제공하고, 수면데이터의 디스플레이 항목을 선택하는 제어입력설정부(320)와, 상기 휴대형 이목마스크(10)로부터 수신된 수면데이터를 상기 제어입력설정부(320)의 입력에 따라 상기 모바일 멀티미디어 폰의 디스플레이에 정량적 수면 지표로 표시하는 수면데이터표시부(330)와, 수면관리센터(40)로부터 수신되는 사용자 개인 맞춤형 수면정보를 유무선을 통해 상기 모바일 멀티미디어 폰에 디스플레이하는 수면보고서표시부(340)가 구성되어 있다.The
또한, 수면관리센터(40)는 상기 제어단말기(30)로부터 입력되는 수면데이터를 수신하는 수면데이터수신부(500)와, 상기 수신된 수면데이터를 분석하여 사용자의 수면의 질을 평가 및 분석하는 수면의 질 평가부(510)와, 상기 수면의 질 평가부(510)의 결과를 토대로 사용자의 일별, 주별, 월별 수면통계정보 제공과 맞춤형 수면관리/지도를 위한 수면보고서발생부(520)와, 사용자의 개인 맞춤형 수면정보와 수면지식을 제공하는 웹브라우저(530)와, 사용자의 수면데이터와 분석 결과를 저장하는 사용자 데이터 DB(540)와, 수면지식 데이터를 저장하는 수면지식 데이터 DB(550)가 구성되어 있다.The
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 휴대형 이목마스크에 대한 일실시예 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the portable type MOS mask of FIG. 1 according to the present invention.
상기 휴대형 이목마스크(10)는 눈 덮개부(700)와 귀 덮개부(800)가 일체형으로 구비되어 있다. 눈 덮개부(700)에는 사용자의 이마부분 정중앙부와 접촉되어 PPG 신호를 검출하기 위한 반사형 PPG 센서(600)와, 사용자의 양측 눈초리 부분에 접촉되어 EOG 신호를 검출하기 위한 두 개의 EOG 신호 측정전극(620a, 620b)과, 상기 EOG 신호 측정전극(620a, 620b)의 전기적 기준을 제공하기 위해 사용자의 이마부분 정중앙부와 접촉되어 있는 EOG 신호 기준전극(620c)과, 상기 휴대형 이목마스크(10)의 착용 유무를 감지하여 수면개시 시간을 알리고 전원을 공급하기 위해 사용자의 이마 좌우측에 구비된 착용 유무 센서(610a, 610b)와, 사용자의 코골이의 음이나 진동을 감지하기 위해서 사용자의 콧등 부분과 접촉되는 부분에 구비된 코골이 센서(630)와, 사용자의 양쪽 안구 앞 부분이 움푹 들어간 형태로 공간을 제공하고 사용자에게 빛 또는 영상을 제공하는 비쥬얼 디스플레이(640a, 640b)가 구성되어 있다.The
또한, 귀 덮개부(800)에는 사용자의 머리 움직임을 감지하여 체동을 검출하기 위해 사용자의 머리 정후두부에 구비된 체동센서(650b) 및 좌우측에 구비된 체동센서(650a, 650c)와, 사용자의 양쪽 귀부분에 위치되어 사용자에게 음향을 제공하는 오디오 출력단(660a, 660b)이 구성되어 있다. In addition, the
도 3은 본 발명에 따른 도 1의 PPG 센서모듈에 대한 일실시예 구성도이고, 도 4는 EOG 센서모듈에 대한 일실시예 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the PPG sensor module of FIG. 1 according to the present invention, and FIG. 4 is a block diagram of an embodiment of the EOG sensor module.
도 1과 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 PPG 센서모듈(110)은 발광부와 수광부가 한 조를 형성하는 형태의 반사형 PPG 센서(600)와, 전류-전압 변환기(601)와, 고역통과필터(602)와, 증폭단(603)과, 저역통과필터(604)와, 노치필터(605) 등으로 구성되며, PRV를 산출하기 위한 PPG 신호를 획득한다. 상기 PPG 센서모듈(110)에서 획득한 PPG 신호는 프로세서(200)로 전달된다. 반사형 PPG 센서에서 발광부로는 포토다이오드를 사용하고, 수광부로는 포토트랜지스터를 사용할 수 있다.1 and 3, the
도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, EOG 센서모듈(120)은 좌우 안구전위를 측정하기 위해 사용자의 양쪽 눈초리 부위에서 약 1cm 떨어진 거리에 위치된 두 개의 EOG 신호 측정전극(620a, 620b)과 이마에 위치된 하나의 EOG 신호 기준전극(620c) 등 총 3개의 EOG 전극(620)과, 버퍼회로(621)와, 차동증폭기(622)와, 고역통과필터(623)와, 제1단 증폭기(624)와, 노치필터(625)와, 가산회로(626)와, 제2단 증폭기(627) 등으로 구성되며, REM 수면 단계 판정을 위한 EOG 신호를 획득한다. 상기 EOG 센서모듈(120)에서 획득한 EOG 신호는 프로세서(200)로 전달된다. As shown in FIGS. 1 and 4, the
상기 코골이 센서모듈(130)은 사용자의 콧등과 접촉되는 상기 휴대형 이목마스크(10)의 코 패드 부분에 마이크로폰 또는 압전센서를 구비하는 감지센서와 차단주파수가 200Hz인 저역통과필터로 구성된다. 한편, 본 발명에서는 압전센서의 소자로서 PVDF(polyvinylidenefluoride) 또는 EMFi(ElectroMechanical Film) 센서를 사용할 수 있다. 상기 코골이 센서모듈(130)의 출력신호는 프로세서(200)로 전달된다. The
상기 체동 센서모듈(140)은 상기 휴대형 이목마스크(10)의 좌우와 후면에 PVDF 또는 EMFi 등의 압전센서 또는 on/off 센서를 각 두 개씩 한 조가 되도록 구비한 체동 감지 센서와, 상기 체동 센서에서 출력되는 신호를 상기 프로세서(200)가 인식할 수 있도록 하는 신호처리회로로 구성된다. 상기 체동 센서모듈(140)의 출력신호는 프로세서(200)로 전달된다.The body
상기 체동을 감지하는 종래 기술들은 고정형 침대 매트릭스 하부에 구비된 압전센서 등에 의해 체동을 감지하는 방식이기 때문에 이동성이 전혀 없다. 본 발명에서는 상기의 문제점을 해소하기 위해, 머리 움직임에 따라 몸도 함께 움직임이 발생할 수 있다는 착안을 토대로 상기 휴대형 이목마스크(10)에 체동 센서를 부착하여 언제 어디서나 사용자의 수면 중의 뒤척이는 행동 등과 같은 체동을 감지하는 것이다. 또한, 체동 센서 두 개를 한 개의 조로 묶어서 사용하는 취지는 사용자가 상기 휴대형 이목마스크(10)의 착용 불량으로 인하여 발생 되는 오류를 방지하기 위한 것이다. Conventional techniques for detecting the body motion have no mobility because the body motion is detected by a piezoelectric sensor or the like provided under the fixed bed matrix. In order to solve the above-described problem, the present invention is characterized in that a motion sensor is attached to the
상기 착용유무 센서모듈(150)은 사용자의 이마 좌우측과 접촉되는 상기 휴대형 이목마스크(10)의 좌우측에 PVDF 또는 EMFi 등의 압전센서 또는 on/off 센서를 각 하나씩 부착하여 한 조가 되도록 구비한 착용유무 센서와, 상기 착용유무 센서(150)에서 출력되는 신호를 상기 프로세서(200)가 인식할 수 있도록 하는 신호처리회로로 구성된다. 상기 착용유무 센서모듈(150)의 출력신호는 프로세서(200)로 전달된다. The
또한, 상기 착용유무 센서모듈(150)은 사용자가 상기 휴대형 이목마스크(10)를 착용하면 착용상태를 감지하여 상기 휴대형 이목마스크(10)에 전원을 공급함과 동시에 사용자의 수면개시 신호를 프로세스(200)에 전달하여 사용자의 수면개시 시간을 기록하고, 제어단말기(30)에서 설정된 수면환경에 따라 작동을 시작하게 된다. 또한, 착용유무 센서 두 개를 한 개의 조로 묶어서 사용하는 취지는 사용자가 상기 휴대형 이목마스크(10)의 착용 불량으로 인하여 발생 되는 오류를 방지하기 위한 것이다.When the user wears the
상기 음향부(160)는 사용자의 양쪽 귀부분에 해당되는 상기 휴대형 이목마스크(10)의 위치에 스피커 또는 리시버가 구비되어 사용자에게 음향을 제공하는 오디오 출력단(660a, 660b)과, 음향증폭기 회로와, 상기 제어단말기(30)에서 제어되는 음량 및 음질제어를 위한 일퀄라이저 증폭기가 구성될 수 있다. The
또한, 상기 음향부(160)는 상기 제어단말기(30)에 탑재되어 있는 수면어플로부터 음향신호를 받아 재생할 수 있고, 상기 메모리(190)에 사용자가 사전에 저장된 MP3 파일들을 재생할 수 있으며, 모든 음향제어는 상기 제어단말기(30)에서 이뤄지도록 되어있다.In addition, the
상기 음향부(160)에 있어서, 상기 수면유도부(230)가 작동할 경우에는 사용자에게 명상음악 또는 명상 시 낭독 등 숙면에 도움이 되는 진정성 음악을 들려주어 사용자가 명상의 수준에 이르게 하여 쉽게 잠들 수 있도록 하고, 또는 바이노럴 비트(binaural beat)를 제공하여 사용자를 뇌파 동조시켜 쉽게 수면을 유도하는 기능을 포함한다.In the
또한, 상기 음향부(160)에 있어서, 상기 각성유도부(240)가 작동할 경우에는 사용자에게 명쾌하고 빠른 각성 음악 또는 음성을 들려주어 사용자의 교감신경계의 활성화에 영향을 주어 쉽게 각성 수준에 이르게 할 수 있고, 상기 자각몽유도부(250)가 작동할 경우에는 사용자의 의식을 유도하는 기능을 더 포함한다.Further, when the
상기 영상부(170)는 사용자의 양쪽 눈 부분에 해당되는 상기 휴대형 이목마스크(10)의 위치에 칩 LED 또는 OLED 디스플레이가 구비되어 사용자에게 영상을 제공하는 비쥬얼 디스플레이(640a, 640b)와, 영상증폭기 회로와, 제어단말기(30)에서 제어되는 밝기, 대비, 선명도, 형태 등 영상화면을 제어하는 영상조절회로가 구성될 수 있다. 또한, 상기 비쥬얼 디스플레이(640a, 640b)에서 칩 LED을 사용할 경우에는 빛을 분산하고, 자외선을 차단하는 필터가 더 포함된다. The
또한, 상기 영상부(170)는 상기 제어단말기(30)에 탑재되어 있는 수면어플로부터 동영상신호를 받아 재생할 수 있고, 메모리(190)에 사용자가 사전에 저장된 동영상 파일들을 재생할 수 있으며, 모든 영상제어는 상기 제어단말기(30)에서 이뤄지도록 되어있다.In addition, the
상기 영상부(160)에 있어서, 상기 수면유도부(230)가 작동할 경우에는 사용자에게 멜라토닌을 억제하는 빛을 단계적으로 점감시켜 주고, 스트레스 해소와 심신이완에 효과가 있고 숙면에 도움이 되는 포근하고 아늑한 영상을 제공하여 쉽게 잠들 수 있도록 하며, 점멸하는 빛에 사용자를 뇌파 동조시켜 쉽게 수면을 유도하는 기능을 포함한다. In the case where the
또한, 상기 영상부(160)에 있어서, 상기 각성유도부(240)가 작동할 경우에는 사용자에게 단계적으로 밝은 빛을 비추어 교감신경계의 활성화에 영향을 주어 쉽게 각성수준에 이르게 할 수 있고, 상기 자각몽유도부(250)가 작동할 경우에는 사용자의 의식을 유도하는 기능과, 수면유지 시 흐릿한 불빛을 유지하는 기능을 더 포함한다.In addition, when the
상기 통신부(180)는 상기 프로세서(200)에서 각종 알고리즘을 수행한 결과로 얻어진 수면데이터를 USB(universal serial bus) 또는 RS-232C(recommended standard 232 revision C) 등의 유선데이터 통신방식과, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi) 등의 무선데이터 통신방식을 이용하여 상기 제어단말기(30)로 전송하는 기능을 포함한다.The
상기 메모리(190)는 상기 음향부(160)와 영상부(170)에 공급하는 MP3 파일 또는 동영상 파일과, 제어단말기(30)에서 설정된 수면환경 조건들과, 상기 수면단계분석부(210), 수면상태분석부(220), 수면유도부(230), 각성유도부(240), 자각몽유도부(250) 등의 알고리즘들과, 상기 알고리즘들의 실시에 따른 수면데이터들을 저장하는 기능을 포함한다.The
도 5는 본 발명에 따른 수면조절을 위한 수면단계분석 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.5 is a flowchart of an embodiment of a sleep phase analysis method for sleep control according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 수면단계분석부(210)는 다시 PPG/EOG 신호처리부(S700)와 판정알고리즘부(S701∼S712)로 구성된다. 상기 PPG/EOG 신호처리부(S700)에서는 상기 PPG 센서모듈(110)과 EOG 센서모듈(120)에서 획득된 PPG 신호와 EOG 신호에 대한 신호처리 기능을 포함하고, 상기 판정알고리즘부(S701∼S712)에서는 신호처리를 거친 PPG 신호와 EOG 신호를 이용하여 수면단계를 각성 단계(S710), 얕은 수면 단계(S709), 깊은 수면 단계(S708), REM 수면 단계(S711)등의 4단계로 분류하는 기능을 포함한다.As shown in FIG. 5, the sleep
상기 PPG/EOG 신호처리부(S700)에서는 PPG 센서모듈(110)로부터 얻어진 신호에 포함된 사용자의 움직임에 의해서 발생 되는 동잡음(motion artifact)을 제거하고, PPG 신호를 복원하기 위해서 적응필터 방법, 웨이브렛 변환 방법, 주기적이동평균필터(PMAF, Periodic Moving Average Filter) 방법이 사용될 수 있다. The PPG / EOG signal processing unit S700 removes motion artifacts caused by the motion of the user included in the signal obtained from the
상기 동잡음이 제거되고 복원된 PPG 신호로부터 피크를 검출하여 피크-피크의 간격인 PPI(pulse-to-pulse interval)를 구한 다음, PPI의 변화량을 연속으로 나타내는 PRV(pulse rate variability)를 계산한다. 상기 PRV는 사용자별로 개인차가 심하게 나타날 수도 있을뿐더러 같은 사용자라도 주위환경이나 심리적 상태 등 외부의 요인에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있다. A peak is detected from the restored PPG signal to obtain a pulse-to-pulse interval (PPI), which is an interval between peak-peaks, and a pulse rate variability (PRV) . The PRV may be very influenced by external factors, such as the environment or psychological state, as well as the individual differences of the PRV.
또한, 상기 EOG 센서모듈(120)로부터 입력받은 EOG 신호는 눈동자의 움직임에 따라 번갈아 바뀌는 신호가 된다. 눈의 각막은 플러스(+) 전하, 망막은 마이너스(-) 전하를 띠고 있어서, 각막과 망막 사이에는 자연적으로 수 mV의 다이폴이 존재한다. 따라서 안구를 좌측으로 움직이면 각막이 좌측으로 향하므로 좌측 전극이 플러스(+), 우측 전극이 (-)가 된다. 안구를 반대 우측으로 움직이면 신호를 반대로 나타나게 된다. 이러한 안구의 움직임은 정상적인 NREM(non-rapidly eye movement) 수면일 동안에는 간헐적으로 나타나지만, REM 수면일 동안에는 격렬하게 움직이게 된다. In addition, the EOG signal received from the
상기 PPG/EOG 신호처리부(S700)에서는 상기의 EOG 신호를 REM 수면 판단에 도움이 될 수 있도록, 안구의 움직임 횟수(주파수)나 전력스펙트럼밀도 등의 형태로 산출하는 것을 포함한다. In the PPG / EOG signal processing unit S700, the EOG signal may be calculated in the form of frequency of eye movements (frequency), power spectral density, or the like so as to help determine REM sleep.
우선, 본 발명에서 도출한 수면단계분석을 위한 판정알고리즘의 취지를 설명하면 다음과 같다.First, the purpose of the judgment algorithm for the sleep phase analysis derived from the present invention will be described as follows.
뇌파를 기반으로 하여 수면을 5단계로 분류하는 발견적 집합을 제안한 Rechtschaffen & Kales의 머리글자를 따서 수면분류의 R-K 규칙이라 한다. 수면 1단계는 가장 얕고, 수면 4단계가 가장 깊은 수면이다. 그리고 피험자의 EEG가 완전히 의식이 있는 피험자와 닮았는데도 불구하고, 의식을 나타내지 않는 역설수면(paradoxical sleep)이 있다. 이 수면단계에서는 감은 눈꺼풀 아래로 안구가 급격하게 움직이기 때문에 흔히 REM 수면이라 하며, 이 시기에 주로 꿈을 꾸기 때문에 꿈 수면으로 알려져 있다. 따라서 수면 1~4단계를 NREM 수면으로 알려져 있다.It is called the R-K rule of the sleep classification after the initials of Rechtschaffen & Kales, which proposed a heuristic set that classifies sleep into five levels based on EEG. Sleep 1 is the shallowest and sleep 4 is the deepest sleep. And there is a paradoxical sleep that is unrecognized even though the subject's EEG resembles a completely conscious subject. In this sleep stage, the wind is called REM sleep because the eye moves rapidly under the eyelid, and it is known as dream sleep because it dreams mainly at this time. Thus, Sleep 1 ~ 4 stages are known as NREM sleep.
정상적인 성인의 하루 평균수면시간은 7.5~8시간으로 NREM 수면의 수면 1단계~4단계를 거쳐 다시 수면 2단계 수면을 지나서 렘수면까지 평균 90분의 주기로 하룻밤 동안 4~5회 정도 반복한다. NREM 수면은 주기가 진행될수록 감소하는데 반하여 REM 수면 시간은 증가하며, 정상 성인의 하룻밤 수면시간의 75%는 NREM 수면시간(수면 1단계 ; 5%, 수면 2단계 ; 50%, 수면 3 및 4단계 ; 20%)이고, 25%는 REM 수면시간이다. The average daily average sleep time for an adult is 7.5 to 8 hours. Repeat the NREM sleep surface for 1 to 4 times, then again for 2 to 4 times per night for an average of 90 minutes to the REM level. The NREM sleep time decreased as the cycle progressed, while the REM sleep time increased, and 75% of the overnight sleep time of the normal adult was the NREM sleep time (sleep 1, 5%, sleep 2, 50%, sleep 3 and 4 ; 20%), and 25% is the REM sleep time.
뇌파 기반의 R-K 규칙에 따른 수면분류는 수면검사실에서 수면다원검사를 통해 정확하게 분류할 수 있으나, 이동 가능한 상황에서 수면단계를 분석할 경우에 뇌파는 신호가 작아서 피험자의 작은 움직임 또는 외부 자극에 심한 변동이 발생함은 물론, 수면단계를 분석하는데 많은 매개변수들이 필요로 하는 문제점을 수반한다.Although the sleep classification according to the RK-based EEG rule can be accurately classified through sleep polyvalence test in the sleep test room, when the sleep phase is analyzed in the movable condition, the EEG signal is small, and the small movement of the subject or the severe fluctuation Of course, involve many problems that require many parameters to analyze the sleep phase.
따라서, 본 발명에서는 휴대형 기반의 유비쿼터스 수면관리를 위해 비교적 생체신호의 레벨 높고 측정이 용이하며 수면단계 분석에 적은 매개변수를 사용하는 PRV를 이용할 것이다.Accordingly, in the present invention, a PRV that uses a relatively low level of biological signal level and easy measurement in the sleep phase analysis is used for the ubiquitous sleep management of the portable base.
또한, 수면 단계를 분류하는데 있어서 수면 1단계가 전체 수면량에서 약 5% 정도를 차지하고, 수면 3과 4단계는 깊은 수면으로 전체 수면량의 20%를 차지하므로, 본 발명에서 수면단계는 수면 2단계를 얕은 수면 단계(S709), 수면 3과 4단계를 깊은 수면 단계(S708) 또는 서파수면(SWS, Slow Wave Sleep), 그리고 REM 수면 단계(S711)와 각성단계(S710) 등 4단계로 분류될 것이다.In addition, in the classification of the sleeping phase, the first stage of sleep constitutes about 5% of the total sleeping water, and the third and fourth stages of sleep constitute 20% of the total sleeping water due to the deep sleeping. Therefore, The sleep stages 3 and 4 are divided into four stages: deep sleep stage (S709), deep sleep stage (S708) or SWS (Slow Wave Sleep), REM sleep stage (S711) and arousal phase (S710) .
따라서, 도 5를 참조하여 수면단계분석을 위한 판정알고리즘부(S701∼S712)를 상세히 설명한다.Therefore, the judgment algorithm units S701 to S712 for the sleep phase analysis will be described in detail with reference to FIG.
수면이 개시되면, 상기 PPG 센서모듈(110)과 EOG 센서모듈(120)에서 획득된 PPG신호와 EOG신호에 대한 신호처리를 한다(S700). PPG의 신호처리로부터 얻어진 PRV를 FFT(fast Fourier transform)와 STFT(short time fourier transform)을 사용하여 주파수영역에서 전력밀도를 계산하거나, 피크-피크의 간격을 이용한 AR(autoregressive) 모델을 사용하여 시계열에 대한 전력밀도를 계산할 수 있다. 그 다음, LF(low-frequency band) 대역(0.04~0.15Hz)과 HF(high-frequency band) 대역( 0.15~0.50Hz)의 전력은 각 주파수 대역의 전력밀도를 적분하여 각 5분 전력스펙트럼에 대해 계산될 수 있다. 각 대역의 전력을 사용하여 LF/HF 비율을 계산한다(S701). 여기서, HF 전력은 부교감활동을, LF 전력은 주로 부교감성분을 지닌 교감활동을 반영하고 있다. LF/HF 비율은 일반적으로 교감-미주신경계 균형(sympathovagal balance)의 지수로 간주되고 있다. When the water surface is started, the
상기 계산된 LF/HF 비율이 REM 수면 대역 범위에 있는지 판단한다(S702). 이때 REM 수면 대역 범위에 존재한다면, EOG 신호 주파수 또는 전력스펙트럼밀도를 계산하고(S703), 상기 계산된 LF/HF 비율이 REM 수면 대역 범위에 있는지를 판정한다(S704). 이때 REM 수면 대역 범위에 포함된다면 REM 수면 단계로 판정하고(S711), 그렇지 않으면 REM 수면 대역의 상한값보다 큰지 작은지를 판단한다(S705). 이때 LF/HF 비율이 REM 수면 대역의 상한값보다 크다면 각성 단계로 판정하고(S710), 그렇지 않으면 얕은 수면 대역 범위에 존재하는지 판단한다(S706). 이때 LF/HF 비율이 얕은 수면 단계 범위에 존재한다면 얕은 수면 단계로 판정하고(S709), 그렇지 않으면 깊은 수면 대역 범위에 존재하는지 판단한다(S707). 이때 LF/HF 비율이 깊은 수면 단계 범위에 존재한다면 깊은 수면 단계로 판정하고(S708), 그렇지 않으면, 사용자가 급성 심정지의 위험성이 있는 응급상황발생으로 판정한다(S712).It is determined whether the calculated LF / HF ratio is within the range of the REM sleep band (S702). At this time, if it is in the REM sleep band range, the EOG signal frequency or the power spectrum density is calculated (S703), and it is determined whether the calculated LF / HF ratio is in the REM sleep band range (S704). At this time, if it is included in the REM sleep band range, it is determined to be the REM sleep phase (S711). Otherwise, it is determined whether it is larger or smaller than the upper limit value of the REM sleep band (S705). If the LF / HF ratio is greater than the upper limit value of the REM sleep band, it is determined to be awakening step (S710). Otherwise, it is determined whether the LF / HF ratio exists in the shallow sleep band range (S706). At this time, if the LF / HF ratio exists in the shallow sleeping step range, it is determined to be a shallow sleeping step (S709). Otherwise, it is determined whether there is a deep sleeping range (S707). At this time, if the LF / HF ratio is in the deep sleeping step range, it is determined to be a deep sleeping step (S708). Otherwise, the user determines that there is an emergency occurrence of a risk of an acute cardiac arrest (S712).
상기 수면단계분석이 끝나면 각 단계별 수면데이터를 상기 메모리(190)에 저장하였다가 각성 후 사용자 자신의 수면데이터를 상기 제어단말기(30)를 통해 모니터링 할 수 있다. 또한, 실시간으로 수면데이터를 상기 통신부(180)를 통해 상기 제어단말기(30)로 전송하고, 상기 제어단말기(30)는 유무선통신망을 통해 상기 수면관리센터(40)로 전송하는 기능을 포함한다.After the sleep phase analysis is completed, the sleep data for each step may be stored in the
도 6은 본 발명에 따른 수면조절을 위한 수면상태분석 방법에 대한 일실시예 흐름도이다. FIG. 6 is a flowchart of an embodiment of a sleep state analysis method for sleep control according to the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 수면상태분석부(220)는 사용자가 입면 시기부터 각성 될 때까지 수면의 질을 떨어뜨리는 중요한 수면방해 요인이 되는 수면저/무호흡, 코골이, 체동 등의 유무와 그 데이터를 토대로 사용자가 양질의 수면을 취할 수 있도록 실시간 수면자세 교정 및 수면지도를 할 수 있다.As shown in FIG. 6, the sleep
수면무호흡 동안에는 기도가 막히고 공기의 흐름이 없게 되며 심장과 폐는 호흡을 하기 위해 노력하게 되고 이때 목구멍이 완전히 늘어지게 되어 무호흡 상태가 된다. 그 결과 체내에 산소가 부족해져 저산소증이 나타난다. 저산소증은 심근경색, 고혈압, 뇌졸중 등을 유발한다. During sleep apnea, the airway is blocked, the flow of air is eliminated, the heart and lungs try to breathe, and then the throat becomes fully stretched and becomes apnea. As a result, oxygen is lacking in the body and hypoxia appears. Hypoxia induces myocardial infarction, hypertension, and stroke.
임상적으로 무호흡(apnea)은 수면다원검사에서 평상시 호흡량의 약 80% 이상 감소되고 10초 이상 지속 되며, 산소포화도가 3% 이상 감소 되는 것을 말한다. 저호흡(hypopnea)은 호흡량이 50% 이상 감소 되며 10초 이상 지속 되고 산소포화도가 3%이상 감소 되는 것을 말한다. 수면 중 시간당 무호흡 또는 저호흡 횟수가 일어나는 수를 무호흡-저호흡지수(Apnea-Hypopnea Index) 또는 호흡장애지수(respiratory disturbance index)라고 하는데, 이 수치가 5 이상이며 과도한 주간 졸림증이나 불면증을 호소하는 경우 수면무호흡증으로 진단한다. 숨이 멎는 회수가 20회 이상이면 자칫 돌연사할 수 있다.Clinically, apnea refers to a reduction in at least 80% of the normal respiratory volume in the sleep polyp test, lasting more than 10 seconds, and a reduction in oxygen saturation by more than 3%. Hypopnea refers to a decrease in respiration by more than 50%, lasting more than 10 seconds, and a decrease in oxygen saturation by more than 3%. Apnea-Hypopnea index or respiratory disturbance index is defined as the number of apneas or hypopneas per hour during sleep that is greater than 5 and is associated with excessive daytime sleepiness or insomnia. Sleep apnea is diagnosed. If you have 20 breaths or more, you can suddenly die.
호흡은 말초순환(peripheral circulation)을 변화시키므로, 사용자의 이마에 접촉되는 상기 PPG 센서모듈(110)서 측정한 PPG 신호로부터 추출이 가능하다. 즉, 호흡신호는 PPG 신호의 각 밸리점(vallay point)을 연결하여 검출된다. Since respiration changes the peripheral circulation, it is possible to extract from the PPG signal measured by the
PPG 신호처리 후 호흡신호 추출 알고리즘(S721)은 먼저 수집된 PPG 신호를 필터링 하여 호흡과 관련된 부분만을 추출한다. 상기 필터링 방법에는 저역통과필터, 고역통과필터, 대역통과필터가 있으며, 필터의 종류로는 베셀, 버터워드, 체비셔브가 있다 이중 호흡과 관련된 필터링 방법과 필터의 종류를 찾아 호흡 신호를 추출할 수 있다. 이와 같이 추출된 호흡신호를 FFT 분석을 통하여 주파수 대역으로 변환을 하면 호흡률의 주기를 측정할 수 있다. 이로부터 사용자가 수면 중 저호흡 또는 무호흡 증세가 있는지 여부를 판정할 수 있다(S722).After the PPG signal processing, the respiration signal extraction algorithm (S721) first filters the collected PPG signal to extract only the part related to respiration. The filtering method includes a low-pass filter, a high-pass filter, and a band-pass filter. The types of filters include a vessel filter, a butter word filter, and a Chebyshev filter. have. When the extracted respiration signal is converted into the frequency band through FFT analysis, the respiration rate period can be measured. From this, the user can determine whether there is a low breathing or apnea symptom during sleep (S722).
도 7은 도 6의 수면저/무호흡 판정 알고리즘 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.7 is a flowchart of an embodiment of the sleeping / sleep apnea determination algorithm of FIG.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 휴대형 이목마스크(10)를 착용하면 착용유무 센서모듈(150)이 동작하여 사용자가 수면이 시작됨을 알린다(S731). 호흡량이 수면 전에 비해 50% 이상 감소하였는지 여부를 판단한다(S732). 만일 판단결과가 50% 이상 감소하지 아니한 경우에는 정상으로 판단하고(S733), 호흡량이 50% 이상 감소한 경우에 80% 이상 감소하였는지 여부를 판단한다(S734). 만일 호흡량이 80% 이상 감소하지 아니한 경우에는 그 시간이 10초 이내이면 정상으로, 이상이면 저호흡으로 판단하고(S738), 수면저호흡 데이터를 저장하고(S742), 코골이 방지 베개 제어부가 작동된다(S729). 또한, 호흡량이 80% 이상 감소한 경우에는 그 시간이 10초 이내이면 정상으로, 이상이면 무호흡으로 판단하고(S737), 수면무호흡 데이터를 저장하고(S742), 코골이 방지 베개 제어부가 작동된다(S729). 그 다음, 수면 중 시간당 저호흡과 무호흡이 발생하는 횟수를 카운트하여 수면저/무호흡 횟수의 합(호흡 장애 지수)이 5보다 큰지 작은지를 판단한다(S740). 이때 5이상 이면 수면무호흡증으로 판단하고(S741), 수면무호흡증 데이터를 저장한다(S742). 상기 수면저/무호흡 판정 결과를 토대로 사용자의 수면조절을 위해 코콜이 방지 베개 제어부(20)를 작동시킨다.As shown in FIG. 7, when the
도 6을 참조하여 수면조절을 위한 수면상태분석 방법에 있어서, 코골이에 대해 설명한다. 코골이는 수면 중 호흡 시 공기가 코에서 인두를 지나며 연조직들을 진동시켜나는 소리이다. 코골이는 목이나 그 안에 이상이 있을 때 목젖이 떨려나는 소리로 일종의 질환이다. 코골이는 잠을 잘 때 혀와 목젖 등 근육의 긴장이 풀려 기도를 부분적으로 막고, 공기의 흐름이 방해를 받아 나타나는 증상이다. 코골이는 코로 숨이 잘 안 통해 입으로 숨을 쉴 때 소리가 나며, 코골이를 유발하는 원인은 나이, 비만, 음주 등이다. 코골이는 기도의 일부분만 막히지만 대부분은 숨이 끊어지는 수면무호흡증이 동반된다. 코골이는 옆으로 자는 습관으로 50~70%를 줄일 수가 있다. 옆으로 자면 숨을 쉬는 통로가 눌리지 않아 코골이를 줄일 수 있고, 베개는 팔뚝 높이의 높이로 평평하게 해야 한다.Referring to FIG. 6, in the sleep state analysis method for controlling sleep, snoring will be described. Snoring is the sound of air as it passes through the nose and vibrate the soft tissues during breathing during sleep. Snoring is a kind of disease in which the neck shakes when the neck or an abnormality is in the neck. Snoring is a symptom in which the tension of the muscles such as the tongue and the nape of the stomach is released to partially block the airway, and the flow of air is disturbed when sleeping. Snoring is the sound of breathing through your nostrils through your nostrils, and the causes of snoring are age, obesity, and drinking. Snoring is accompanied by obstructive sleep apnea, although only part of the airway is blocked. Snoring can be reduced by 50 to 70% with habit of sleeping on the side. If you sleep on your side, your breathing path will not be pressed, you will be able to reduce your snoring, and your pillow should be level with your forearm height.
따라서, 본 발명에서 코골이 감지는 상기 휴대형 이목마스크(10)의 콧등 부위에 압전센서 또는 마이크로폰을 장착한 상기 코콜이 센서모듈(130)을 구비하여 실시된다. 코골이 진동 또는 음을 진폭 및 필터링 방법 등으로 코골이 신호처리를 한다(S723), 코골이의 크기가 기준 레벨 이상일 경우에는 코를 고는 것으로 판단하고, 코골이 감지 알고리즘에 의해 총 코골이 횟수와 시간, 시간당 코곪의 평균 횟수와 시간, 간헐적인 코골이의 횟수와 시간 등 코골이 데이터를 추출한다(S724). 상기 추출된 코골이 데이터를 저장하고(190), 상기 코골이 데이터를 토대로 사용자의 수면조절을 위해 코콜이 방지 베개 제어부(20)를 작동시킨다.Accordingly, in the present invention, snoring detection is performed by providing the
또한, 도2와 도 6을 참조하여 수면조절을 위한 수면상태분석 방법에 있어서, 체동 감지에 대해 설명한다. 일반적으로 양질의 수면을 취할 경우에는 체동량이 적고, 불량의 수면을 취할 경우에는 체동량이 많아지는 것으로 알려져 있으며, 이러한 체동량으로부터 수면의 질을 평가할 수 있다.In addition, with reference to FIGS. 2 and 6, the body motion detection method will be described in the sleep state analysis method for controlling sleep. In general, it is known that when the quality of sleep is low, the amount of body movement is small, and when the sleeping surface is bad, the amount of body movement is increased. Thus, the quality of sleep can be evaluated from the body movement amount.
본 발명에서 체동 감지는 상기 휴대형 이목마스크(10)의 좌우측과 후두측에 장착된 압전센서 또는 on/off 센서를 장착한 상기 체동 센서모듈(140)을 구비하여 실시된다. 상기 체동 센서모듈(140)에서 얻어진 체동신호를 프로세서(200)가 인식할 수 있도록 정형화하는 신호처리를 한다(725). 사용자의 머리 움직임으로 몸의 뒤척임을 예측할 수 있으므로, 사용자가 상기 휴대형 이목마스크(10)를 착용하고 천정을 바라보며 똑바로 누웠을 때는 후면에 장착된 체동감지센서(650b)에서 ID 코드와 함께 바로 누운 신호가 발생 되고, 사용자가 좌우측 옆으로 누웠을 경우에는 좌우측 위치에 장착된 체동감지센서(650a, 650c)에서 ID 코드와 함께 좌우측 누운 신호가 발생 된다(S726). 이와 같은 신호들은 프로세스로 전달되어 상태를 기억한다. 이러한 절차로 체동의 횟수와 체동유지 시간을 기록하여 사용자의 수면의 질을 평가하는 데이터로 활용한다.In the present invention, the body motion detection is performed by providing the body
도 1과 도6을 참조하여 수면조절을 위해 코골이 방지 베개 제어부를 상세히 설명한다. Referring to FIGS. 1 and 6, the snoring prevention pillow controller will be described in detail in order to adjust the sleep level.
본 발명에서 부수적으로 사용하게 되는 코골이 방지 베개는 좌우 높이를 자유자재로 조절할 수 있는 기능과, 진동모터가 구비되어 사용자에게 진동 자극을 인가할 수 있는 기능을 더 포함한다.The snoring prevention pillow to be used incidentally in the present invention further includes a function of freely adjusting the height of the snout, and a function of applying a vibration stimulus to the user with the vibration motor.
상기 수면단계분석부(210)에서 수면저/무호흡 판정 결과 급성 심정지 위험 경보가 발생 되면(S712), 상기 코골이 방지 베개 제어부(20)가 작동되어 베개에 부착된 진동모터가 동작하고 베개의 좌우 높이가 교대로 바뀌는 율동을 일으키도록 동작하여 응급상황에 대처한다(21). 이때, LF/HF 비율이 1분 동안 높아지지 않으면, 응급상황으로 인식한다. 이러한 응급상황발생 시 응급신호가 상기 제어단말기(30)를 거쳐 상기 수면관리센터(40)로 전송되어 응급상황이라고 판단되면 지역응급관리센터에 도움을 요청할 수 있다.When the
상기 수면상태분석부(220)에서 사용자의 수면상태가 수면저/무호흡으로 판정되면, 상기 코골이 방지 베개 제어부(20)가 작동되어 베개의 좌우 높이가 교대로 바뀌는 율동을 일으키도록 동작하여 응급상황에 대처한다(22).When the
상기 수면상태분석부(220)에서 사용자의 수면상태가 코를 고는 상태로 판정되면, 상기 코골이 방지 베개 제어부(20)가 수면베개에 신호를 보내서, 사용자의 목을 6㎝, 어깨를 2㎝ 정도로 유지하면서 30°정도 옆으로 기울인 상태로 잘 수 있도록 수면베개의 좌측이나 우측 부분이 부풀어 오르게 한다(22). 즉, 코골이를 감지하고 수면베개의 높이를 조절하여 사용자의 수면자세를 바꾸도록 유도함으로써 코골이를 방지할 수 있다. 이때, 상기 수면베개가 상기 휴대형 이목마스크(10) 좌우에 장착된 상기 체동 센서모듈(140)이 동작할 때까지 부풀어 오르게 하며, 사용자 코골이를 멈추고 10분이 지나면 다시 부풀어진 수면베개를 원래 상태로 복귀시킨다.When the
도 1을 참조하면, 상기 수면유도부(230)는 사용자가 상기 휴대형 이목마스크(10)를 착용 시 상기 휴대형 이목마스크(10)의 이마 부분 양쪽에 구비된 상기 착용유무 센서모듈(150)에 의해 작동이 활성화되며, 사용자가 수면상태에 쉽게 진입할 수 있도록 보조하는 역할을 한다.1, the
본 발명에서는 사용자의 수면을 유도하기 위해 음향과 영상, 뇌파동조를 이용한 바이오피드백 방법을 사용하고 있다.In the present invention, a biofeedback method using sound, image, and brain wave tuning is used to induce user's sleeping.
음향을 사용하여 수면을 유도하는 취지를 설명하면 다음과 같다. 음악이 뇌파에 미치는 영향에 관한 연구에 따르면 진정성 음악이 높은 각성 상태의 사용자들에게 각성을 감소시키고, 마음을 안정시키며 뇌에서 알파파를 많이 발생시키도록 유도한다. 뇌파가 알파파가 되면 마음이 안정되고 스트레스가 해소되고, 수용력이 증대되고 기억력이 좋아지며, 집중력이 증대되고 직관과 영감이 떠오르게 된다. The purpose of inducing sleep by using sound is as follows. Studies on the effects of music on brain waves suggest that authentic music induces a high awareness of users to reduce awakening, stabilize their mind and generate a large number of alpha waves in the brain. When the EEG becomes an alpha wave, the mind is stabilized, stress is relieved, capacity is increased, memory is improved, concentration is increased, intuition and inspiration come to mind.
따라서, 사용자가 명상음악을 듣는 동안 뇌파가 알파파, 쎄타파, 델타파 순으로 발생되어 명상과 같은 효과를 얻을 수 있으며, 쉽게 수면에 들 수 있게 도와준다. Therefore, while the user is listening to meditation music, the EEG occurs in the order of ALPA, THETA, and DELTA, so that it can have the same effect as meditation.
수면유도음향의 종류에는 클래식음악, 뉴에이지음악, 국악, 인도명상음악, 중국의 티벳 음악, 파도소리와 새소리 및 비오는 소리와 같은 자연의 소리, 샤먼의 북소리나 찬불가, 찬송가, 흑인영가, 시 낭독 등이 사용될 수 있다.The types of sleep induction sound include classical music, New Age music, Korean music, Indian meditation music, Chinese Tibetan music, sound of waves such as waves and birds and rains, shamans' drums and songs, hymns, Etc. may be used.
본 발명에서는 상기의 수면유도음향은 상기 메모리(190)에 사전에 저장된 것일 수도 있고, 스마트폰과 같은 모바일 멀티미디어 폰을 사용하는 상기 제어단말기(30)의 수면어플이 될 수 있다. 또한, 수면 중 사용할 수면유도음향의 종류와 순서를 상기 제어단말기(30)의 제어입력설정부(320)에서 선택된다.In the present invention, the sleep induction sound may be pre-stored in the
영상을 사용하여 수면을 유도하는 취지를 설명하면 다음과 같다. 시각과 조명 사이에는 인간의 적응 능력 중 하나로 주어진 환경에 적응할 수 있는 순응이라는 신체적 능력이 필요하다. 빛의 밝기와 관련된 순응에는 명순응과 암순응이 있다. 일반적으로 명순응에서 암순응으로 변해가는 데는 약 30분이라는 적응시간이 필요하고, 반대로 어두운 곳에서 밝은 곳으로 나올 때의 명순응은 약 200 ms로 아주 짧다. 그러나 나이가 들수록 고령자의 눈은 빛을 느끼고 반응하는 시세포의 감도가 저하되고, 빛의 양적인 변화에 대응하는 추상체와 간상체의 감도가 나이와 함께 쇠퇴하기 때문에 암순응에 필요한 시간이 길어짐과 동시에 순응에 대한 적응력이 저하되어 어두운 곳에서 물체를 보기 어렵게 된다. The purpose of inducing sleep using images is described below. Between sight and light, one needs to be able to adapt to the given environment as one of human adaptability. There are two types of adaptation related to the brightness of light: light and dark. Generally, it takes about 30 minutes to change from myeongseong to dark adaptation. On the other hand, when you go out to the bright place in dark place, the adaptation time is very short, about 200 ms. However, as the age increases, the eyes of elderly people feel the light and the sensitivity of the responsive photoreceptor decreases, and the sensitivity of the cones and lobes corresponding to the quantitative changes of light declines with age, The adaptability to the object is reduced and it becomes difficult to view the object in a dark place.
따라서, 본 발명에서는 상기 휴대용 이목마스크(10) 착용 시 일시적으로 어둠을 직면하게 되면서 사용자가 겪게 되는 불안과 공포를 해소하고, 암순응 시간 동안 서서히 빛의 조도가 감소하는 빛이나 영상을 제시한다. Accordingly, in the present invention, when the portable
바람직한 일실시예로써, 색온도 3,000K에서 조도가 5룩스에서 3룩스로 점점 낮아지다가 20∼30분 후에 꺼지게 하거나, 1룩스의 빛을 수면 동안 유지되도록 한다. 빛은 사람의 눈꺼풀에 의해서 눈꺼풀에 의해 98~99.7%까지 감쇠 되어 가장 흐릿한 빛 조건(1룩스)은 0.0003~0.002룩스의 유효한 망막 조도를 나타낸다.As a preferred embodiment, at a color temperature of 3,000 K, the illuminance is gradually lowered from 5 lux to 3 lux and then turned off after 20 to 30 minutes, or light of one lux is maintained during the sleeping. The light is attenuated by 98 to 99.7% by the eyelid by the human eyelid, and the most blurry light condition (1 lux) represents the effective retinal illumination of 0.0003 to 0.002 lux.
또한, 마음의 안정을 유도하는 수면유도에 적합한 조도를 나타내는 저녁노을이나 밤하늘 등의 영상을 제시할 수 있다. 사용자의 스트레스 해소 및 심신이완을 위해 편안한 영상이나 감미로운 조도를 조절하여 뇌의 송과선에서 멜라토닌의 분비를 촉진시켜 입면시간을 단축할 수 있다. 수면유도를 위한 조도와 영상의 종류 선택은 상기 제어단말기(30)의 입력제어설정부(320)에서 설정한다.In addition, images such as an evening glow or a night sky can be presented, which are suitable for inducing sleep stability inducing the mind. It is possible to shorten the time of the face by promoting the secretion of melatonin from the pineal gland of the brain by adjusting the comfortable image or the sweet lightness for the user's stress relieving and mental and physical relaxation. The illuminance for inducing the sleep and the type of the image are set by the input
뇌파동조는 인위적으로 공진 또는 동조현상을 이용하여 뇌파를 유도하는 원리이다. 즉, 소리와 점멸하는 빛에 사용자의 뇌파를 동조시키는 것이다. EEG synchronization is a principle that artificially induces EEG using resonance or synchronization phenomenon. That is, it synchronizes the user's brain waves to the sound and the flashing light.
뇌파동조를 이용하여 수면을 유도하는 취지를 설명하면 다음과 같다. 청각자극에 의해 뇌파를 동조시키는 대표적인 것이 바이노럴 비트(binaural beat)이다. 즉, 집중력과 스트레스 해소를 위해서 알파파(7~13Hz)에 뇌파를 동조시키고자 한다면, 한쪽 귀에는 310Hz를 들려주고 다른 한쪽 귀에는 300Hz를 들려준다. 그러면, 상기 두 주파수의 차 성분인 10Hz의 음이 청각자극으로 가해지게 되고, 이 음에 사용자의 뇌파가 동조되어 알파파를 우세하게 발생하게 된다. 만일 사용자가 명상을 할 경우에는 세타파(4~7Hz)에, 깊은 수면으로 접어들고 싶다면 델파파(<4Hz)에 동조될 수 있도록 좌우 다른 주파수 음을 들려준다.The purpose of inducing sleep by using EEG synchronization is as follows. A binaural beat is a typical example of synchronizing brain waves by auditory stimulation. In other words, if you want to synchronize the brain wave to the alpha wave (7 ~ 13Hz) for concentration and stress relief, you will hear 310Hz for one ear and 300Hz for the other ear. Then, a sound component of 10 Hz, which is a difference component of the two frequencies, is applied to the auditory stimulus, and the user's brain waves are synchronized with the sound to generate the alpha waves predominantly. If you want to meditate, settapa (4 to 7Hz), if you want to get into deep sleep, you can listen to different frequency sounds to be synchronized to the delpha (<4Hz).
시각 자극에 의한 뇌파동조를 위해서 유사한 종래 기술에서는 일반적으로 청색 또는 적색 LED를 원하는 뇌파 동조 주파수와 일치하도록 점멸시키고 있다. 그러나 청색은 광자극 효과에 의해서 수면-각성 리듬을 지연 또는 전진시키는 부작용을 초래할 우려가 있고, 적색은 색채심리에 따르면 사용자를 진정시키기보다 각성시킬 우려가 존재하게 된다. In order to synchronize brain waves by visual stimulation, a similar conventional technique generally blinks the blue or red LED to match the desired brain wave tuning frequency. However, there is a possibility that blue may cause a side effect of delaying or advancing the sleep-wake rhythm by the light stimulating effect, and there is a fear that red is awakened rather than calming the user according to the color psychology.
따라서, 본 발명에서는 LED을 사용할 때는 황색 또는 주황색 LED를 점멸시켜 뇌파동조를 촉진하고, OLED 디스플레이를 사용할 때는 디스플레이 중심에 전체 화면의 약 20~30%에 해당하는 황색 또는 주황색 원형 면적이 점멸되도록 하여 뇌파 동조하도록 한다.Accordingly, in the present invention, when the LED is used, the yellow or orange LED is blinked to facilitate the EEG tuning. When the OLED display is used, the yellow or orange circular area corresponding to about 20 to 30% Synchronize the EEG.
본 발명에서는 뇌파동조를 이용하여 수면유도를 할 경우에, 청각과 시각자극 알고리즘은 사전에 상기 메모리(190)에 저장한 것일 수도 있고, 스마트폰과 같은 모바일 멀티미디어 폰을 사용하는 상기 제어단말기(30)의 수면어플이 될 수 있다. 또한, 수면 중 사용할 수면유도 빛과 영상의 종류와 순서를 상기 제어단말기(30)의 제어입력설정부(320)에서 선택된다.In the present invention, when sleep induction is performed using the EEG, the auditory and visual stimulation algorithms may be stored in the
도 8은 본 발명에 따른 수면조절을 위한 수면유도방법에 대한 일실시예 흐름도이다. 8 is a flowchart of an embodiment of a sleep induction method for controlling sleep according to the present invention.
본 발명에서는, 상기 휴대형 이목마스크(10)의 눈 덮개부 상부에 위치한 반사형 PPG 광전센서로부터 PPI를 산출하고, 이로부터 PRV를 계산한 후 LF/HF-비율을 계산하여 3분마다 그 비율이 계산 이전의 값과 현재 값을 비교하여 상승 및 감소 여부에 따라 사용자가 미리 설정한 순서대로 영상과 음향 또는 시각자극과 청각자극을 바꿔가면서 입면시간을 줄이도록 하는 바이오피드백 방법을 사용한다.In the present invention, the PPI is calculated from the reflection type PPG photoelectric sensor located above the eye lid of the
도 8에 도시한 바와 같이, 먼저 사용자는 상기 제어단말기(30)의 제어입력설정부(320)에서 음향/영상 또는 뇌파동조의 수면유도 방식과, 각 수면유도 방식에 따라 진행할 순차 트랙을 3개까지 선택한다(S751, S752). 사용자가 상기 휴대형 이목마스크(10)를 착용할 때부터 바이오피드백 방식의 수면유도가 시작된다. 상기 수면단계분석부(210)에서 계산되는 LF/FH-비율을 3분마다 계산한다(S755). 현재 계산된 LF/FH-비율의 값이 이전의 LF/FH-비율의 값보다 크면 다음 트랙을 진행하고, 작으면 얕은 수면의 LF/HF-비율의 상한값과 비교를 진행한다(S756). 이때 LF/HF-비율의 값이 LF/HF-비율의 상한값보다 크면 그 다음 트랙을 진행하고, 같거나 작으면 바이오피드백을 마친다(S757). 이때까지 걸린 시간이 사용자의 입면시간으로 상기 메모리(190)에 저장한다(S758). 또한, 사용자가 상기 제어입력설정부(320)에서 수면 유지 중에 지속적으로 영상/음향 유지를 선택하였으면, 상기 선택된 영상/음향이 수면 중인 사용자에게 제시된다(S759). 단, 뇌파동조를 선택하면 시각자극과 청각자극의 트랙은 자동적으로 알파동조, 세타동조, 델타동조 순서로 결정된다.As shown in FIG. 8, first, the user inputs a sleep induction method of sound / image or brain wave synchronism in the control
종래 기술에서는 사용자의 특성을 고려하지 않고 일방적으로 음향/영상을 제시하거나 뇌파동조를 시키고 있다. 이에 반하여 본 발명은 상기와 같은 바이오피드백 방식으로 수면유도 함으로써 사용자의 특성에 적합한 음향/영상 또는 뇌파동조를 제시하여 사용자가 보다 편안하고 안락하게 숙면을 취할 수 있으며 입면시간을 단축할 수 있는 특징을 포함한다.In the prior art, sound / image is presented unilaterally or the EEG is tuned without considering the characteristics of the user. On the other hand, the present invention provides a sound / image or a brain wave tuning suitable for a user's characteristic by inducing sleep by the bio-feedback system as described above, so that a user can take a comfortable and comfortable sleep, .
본 발명에서 각성유도 방식으로 사용자를 깨우는 취지를 설명하면 다음과 같다. 정상적인 성인의 하루 수면은 7.5∼8시간으로 90분 정도를 한 주기로 해서 얕은 수면 → 깊은 수면 → REM 수면 → 얕은 수면 단계를 순차적으로 이루어나가며, 하룻밤 동안에 4∼5번의 주기를 반복하는 구조로 이루어진다. Hereinafter, a description will be given of the awakening of the user by the awakening induction method in the present invention. Normal adult day sleep consists of shallow water → deep sleep → REM sleep → shallow sleep phase sequentially in 7.5-8 hours and 90 minutes in a cycle and repeats 4 ~ 5 cycles in one night.
이러한 수면단계 중에서 가장 상쾌하게 기상할 수 있는 수면단계가 얕은 수면 단계이다. 이때는 잠이 들 것 같은 단계, 잠이 든 건지 아닌지 잘 모르는 단계, 주변의 소리를 들으면서 누워만 있는 단계이다. 만일 꿈을 꾸는 중에 잠에서 깨어나면 꿈의 내용이 그대로 머릿속에 남아서 아직 꿈을 꾸고 있는 것 같은 느낌을 받을 수 있어서 꿈의 내용이 한동안 머리를 괴롭힐 것이고, 깊은 단계에서 잠을 깨게 되면 단잠을 자는 단계에서 억지로 잠이 깬 것이 되므로 매우 짜증스럽고 피곤한 느낌이 밀려오게 된다. Among these sleep stages, the most refreshing sleep phase is the shallow sleep phase. This is the stage where you are likely to fall asleep, the step you do not know whether you are asleep or not, If you wake up while you are dreaming, the contents of your dreams will remain in your head so you can feel like you are still dreaming, so that the contents of your dreams will haunt your head for a while, I feel very annoyed and tired because I am forced to sleep.
따라서, 본 발명에서 각성유도 방식의 바람직한 일실시예는, 수면단계 중에서 가장 명확하게 구분할 수 있는 REM 수면 단계를 검출하고, 각 수면주기별 REM 수면 지속 시간이 지난 후에 단계적으로 증가하는 음향과 영상을 사용자에게 제시하여 깨우는 방식을 특징으로 한다.Therefore, one preferred embodiment of the awakening induction method according to the present invention is to detect a REM sleeping phase that can be most clearly distinguished among the sleeping phases, and to detect sound and images that gradually increase after the REM sleeping time per each sleeping cycle It features a way of presenting and waking up to the user.
도 9는 본 발명에 따른 수면조절을 위한 기상유도방법을 설명하기 위한 일실시예 타임차트이다.FIG. 9 is a time chart of an embodiment for explaining a method of inducing a vapor for sleep control according to the present invention.
도 9를 참조하여 상기 각성유도부(240)를 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저 상기 제어단말기(30)의 제어입력설정부(320)에서 기상예정시간을 선택한다. 상기 기상예정시간은 다섯 가지를 선택할 수 있다. 즉, 수면개시 1시간 30분 후, 3시간 14분 후, 4시간 51분 후, 6시간 28분 후, 8시간 5분 후이다. 그 다음 상기 제어입력설정부(320)에서 기상음악과 기상광원을 선택하고, 최소 및 최대 음량과 광량을 선택한다. 상기 기상음악은 교감신경이 활성화되는데 효과적인 경쾌하고 빠른 음악을 선택하고, 상기 기상광원은 적색 또는 백색 중에서 선택한다. 상기 설정이 완료되고 사용자가 상기 휴대형 이목마스크(10)를 착용하면 수면개시가 시작된다. 수면개시 후 상기 기상예정시간에 이르면, 2분마다 음악과 광원이 5단계로 커지고 밝아진다. Referring to FIG. 9, the
본 발명에서, 상기 자각몽유도부(250)는 사용자로 하여금 비자각 REM 수면에서 자각 REM 수면으로 유도하여 자각몽을 꾸도록 하기 위한 것으로서, 자각몽(lucid dream)을 유도하는 취지를 설명하면 다음과 같다.In the present invention, the lucid
자각몽은 자신이 꿈을 꾸고 있다는 사실을 자각하며 꾸는 꿈을 말하며, 1913년 네덜란드의 내과의사 F.V. 에덴이 처음으로 사용한 용어이다. 꿈을 꾸면서 스스로 그 사실을 인지하기 때문에 꿈의 내용을 어느 정도 통제할 수 있다는 특징이 있다. 자각하지 못하고 꾸는 꿈의 내용에 비해 현실적이며, 일관성이 있다. 또 꿈을 꾸는 동안에도 깨어 있을 때와 마찬가지로 생각하고, 기억할 수 있기 때문에 수면상태와 깨어 있는 상태의 차이가 거의 없다. 자각몽을 통해 소위 무의식의 상징물들을 접하고 그것을 이해함으로써 자신의 심리적 문제를 해결하고 삶에 새로운 에너지를 얻게 된다.In 1913, the Dutch physician F.V. This is the first term Eden used. It is characterized by the ability to control the contents of a dream to a certain extent because it recognizes the fact itself by dreaming. It is more realistic and consistent than the content of a dream that is not aware of it. There is little difference between a sleeping state and a waking state because it can be thought and remembered as when awake while dreaming. Through lucid dreaming, we get to know the symbols of the so-called unconscious and understand it to solve their psychological problems and gain new energy in life.
따라서, 본 발명에서 바람직한 자각몽유도의 일실시예는, 상기 수면단계분석부(210)에서 REM 수면을 검출하고 이때 꿈을 꾸고 있는 사용자에게 적색 점멸 광원을 인가하는 것이다. 이때, 점멸 광원은 상기 휴대형 이목마스크(10)의 눈 덮개부 안쪽에 좌우 5개씩 적색 칩 LED를 장착 또는 OLED 디스플레이에 프랙털 패턴으로 사용자에게 빛을 제시할 수 있다. 상기 제어입력설정부(320)에서 상기 적색 칩 LED 배열 또는 OLED 디스플레이의 조도는 3단계, 반복시간은 5단계로 설정이 가능하다. 또한, 점등개시 시각은 상기 제어입력설정부(320)에서 5단계 설정이 가능하다. 점등개시 시각의 단계는 사용자가 취침 중 REM 수면의 순서에 대응한다. 상기 자각몽의 효과를 극대화하기 위해 음향 사용 선택을 할 수 있다. Accordingly, in one embodiment of the present invention, the
본 발명에 있어서, 상기 제어단말기(30)는 스마폰이나 아이폰 등과 같은 모바일 멀티미디어 폰이 역할을 수행하며, 상기 수면어플제어부(300), 긴급전화설정부(310), 제어입력설정부(320), 수면데이터표시부(330), 수면보고서표시부(340)를 포함한다.In the present invention, the
상기 수면어플제어부(300)는 스마트폰이나 아이폰에서 사용되고 있는 각종 수면관련 어플들을 별도로 저장 및 관리하고, 이러한 어플들의 기능을 본 발명에서 이용하기 위해 상기 제어입력설정부(320)에서 설정 입력상태에 따라 어플을 제어할 수 있는 인터페이스 기능과, 상기 선택된 어플과 상기 휴대형 이목마스크(10)와 연동을 위한 인터페이스 기능과, 상기 제어단말기(30) 자체 기능을 이용하기 위한 인터페이스 기능을 더 포함한다.The sleep
상기 긴급전화설정부(310)는 수면 중에 긴급전화 외에는 수신할 수 없도록 하여 수면을 방해하지 않도록 조치하는 기능이다. 긴급전화는 수면 중이라도 꼭 전화를 수신해야 할 전화번호를 말하며, 사용자는 수면 전에 긴급전화에 해당하는 전화번호를 상기 제어단말기(30)에 저장해 둔다. 상기 제어단말기(30)에서 저장된 해당 전화번호가 수신되면 상기 휴대형 이목마스크(10)의 영상부(170)에서 전화번호를 문자로 표시하거나, 음향부(160)에서 문자-음성 변환(TTS, Text-To-Speech)을 거쳐 음성으로 사용자에게 들려준다. 사용자는 제시된 문자나 음성형태를 사전에 설정할 수 있고, 긴급전화 수신시 전화번호를 보거나 들은 후에 통화 여부를 결정할 수 있다.The emergency telephone set-up
상기 제어입력설정부(320)에서는 상기 휴대형 이목마스크(10)의 각종 기능을 설정하는 부분이다. 본 발명에 따른 바람직한 일실시예는 기상예상시간 설정과, 긴급전화번호 설정과, 수면유도 시에 있어서, 유도방법(음향/영상 또는 뇌파동조) 선택 설정, 음향/영상 소스(저장파일 또는 수면어플) 선택 설정, 음향의 종류와 순서, 영상의 종류와 조도 설정과, 각성유도 시에 있어서, 음향/영상 소스(저장파일 또는 수면어플) 선택 설정, 음향과 영상의 종류 선택 설정, 최소 및 최대 음량과 조도와, 자각몽 유도 시에 있어서, 조도와 반복시간 설정, 음향의 종류와 음량 설정과, 상기 제어단말기(30)에 디스플레이 하고자 하는 수면데이터의 종류 선택 설정 등이다.The control
상기 수면데이터표시부(330)에서는 상기 휴대형 이목마스크(10)에서 전달된 사용자의 수면데이터를 사용자가 언제 어디서나 확인할 수 있는 기능을 포함한다. 본 발명에 따른 바람직한 일실시예로써, 상기 수면데이터표시부(330)에서 표시할 수 있는 수면데이터는 사용자의 수면주기 그래프, 총수면시간, 입면과 각성시간, 수면 중 각성시간, 맥박수 및 호흡수와, 수면저/무호흡 및 수면무호흡증의 발생 시간과 빈도수, 응급상황 발생 시간과 빈도수와, 총 코골이 시간과 빈도수, 시간당 코골이 횟수와 시간, 간헐적 코골이의 횟수와 시간과, 체동발생 시간과 빈도수, 총수면 중 체동 횟수와 유지시간, 수면체위의 종류와 시간 등이다.The sleeping
상기 수면보고서표시부(340)는 상기 제어단말기(30)에서 수면데이터를 유무선통신망을 통해 상기 수면관리센터(40)로 전송하고, 상기 수면관리센터(40)에서 수신된 사용자의 수면데이터를 토대로 수면의 질을 평가하고 개인 맞춤형 수면보고서를 발생한다. 상기 개인 맞춤형 수면보고서는 수면지식과 수면지도 내용을 포함한 개인별 수면정보를 포함하고 있으며, 이러한 사용자의 수면정보를 상기 웹 브라우저(530)를 통해 상기 제어단말기(30)에서 볼 수 있고, 또한 상기 사용자의 수면정보를 상기 제어단말기(30)로 다시 전송하여 디스플레이되는 것을 특징으로 한다. The sleeping
본 발명에 있어서, 상기 수면관리센터(40)는 상기 제어단말기(30)로부터 수신된 수면데이터를 토대로 수면의 질을 평가하고, 수면지식과 수면지도 내용을 포함한 개인별 수면정보를 포함하는 개인 맞춤형 수면보고서를 발생하여 다시 사용자에게 제공하는 것이며, 상기 수면데이터수신부(500), 수면의 질 평가부(510), 수면보고서발생부(520), 웹 브라우저(530), 수면보고서발생부(520), 사용자 데이터 DB(540)과 수면지식 데이터 DB(550) 등을 포함한다. In the present invention, the
상기 수면데이터수신부(500)는 상기 제어단말기(30)가 댁내 홈게이트웨이를 거쳐 유선통신망을 통해 전달되는 수면데이터를 수신할 수 있고, 또한, 이동통신망을 통해 전달되는 수면데이터를 수신할 수 있는 유/무선통신 수신단말기를 포함한다. The sleeping
상기 수면의 질 평가부(510)는 피츠버그 수면의 질 지수(PSQI, Pittsburgh sleep quality index)에 기초하여 상기 수면데이터수신부(30)에서 전송된 수면데이터, 즉, 수면데이터는 사용자의 수면주기 그래프, 총수면시간, 입면과 각성시간, 수면 중 각성시간, 맥박수 및 호흡수와, 수면저/무호흡 및 수면무호흡증의 발생 시간과 빈도수, 응급상황 발생 시간과 빈도수와, 총 코골이 시간과 빈도수, 시간당 코골이 횟수와 시간, 간헐적 코골이의 횟수와 시간과, 체동발생 시간과 빈도수, 총수면 중 체동 횟수와 유지시간, 수면체위의 종류와 시간 등을 분석하고, 가공 및 통계처리 등을 수행한다.The sleep
상기 수면보고서발생부(520)는 상기 수면의 질 평가부(510)의 결과를 토대로 수면데이터의 그래픽 정보와, 일별, 주별, 월별 수면통계정보와, 상기 수면통계정보에 대한 전문의의 수면진단과 수면지도 등의 내용이 포함된 개인 맞춤형 수면관리정보를 포함하는 수면보고서를 생성한다. 상기 수면보고서발생부(520)에서 발행된 수면보고서는 사용자가 상기 웹브라우저(530)를 통해 확인할 수 있고, 또한 상기 수면관리센터(40)에서 수면보고서를 상기 제어단말기(30)로 전송하여 상기 수면데이터표시부(330)에서 직접 확인할 수 있다. The sleeping
상기 웹브라우저(530)는 사용자에게 개인 맞춤형 수면관리 정보를 포함한 수면보고서와, 수면에 관한 각종 지식 정보를 제공한다. 사용자는 상기 제어단말기(30)에서 언제 어디서든지 자신의 수면패턴 정보를 획득하여 수면패턴을 교정할 수 있다.The
상기 사용자 데이터 DB(540)에는 상기 제어단말기(30)로부터 수신된 개인 수면데이터와, 수면의 질 평가 결과와, 수면보고서의 내용 등이 저장되고, 상기 수면지식 데이터 DB(550)는 상기 웹브라우저(530)를 통해 사용자에게 전달되는 기초 수면지식과 연구동향 등을 저장하며 주기적으로 최신 정보로 업데이트 된다. The
도 10은 본 발명에 따른 수면 모니터링 방법에 대한 일실시예 흐름도이다. 10 is a flowchart of an embodiment of a sleep monitoring method according to the present invention.
도 10을 참조하여, 본 발명에 따른 휴대형 이목마스크 기반 수면 모니터링 방법은, 상기 제어단말기(30)에서 상기 휴대형 이목마스크(10)의 기능을 설정하고, 디스플레이하고자 원하는 종류의 수면데이터를 선택하는 제 1 단계 ; 상기 휴대형 이목마스크(10)에 장착된 상기 센서모듈부(100)로부터 PPG와 EOG 신호, 코골이, 체동 신호 등을 감지하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 감지된 신호를 분석하여 맥박수, 총 수면시간, 수면단계별 시간, 수면 중 각성 횟수와 시간, 수면 저/무호흡 횟수 및 시간, 총 코골이 횟수와 시간, 총 체동 시간 및 횟수 등을 포함하는 종합적인 수면지표에 대한 정량적인 매개변수 값을 도출하는 제 3 단계; 상기 휴대형 이목마스크(10)에서 수집된 수면데이터를 상기 제어단말기(30)로 송신하는 제 4 단계; 상기 수면데이터를 수신하여 상기 제어단말기(30)에 정량적 수면지표를 저장 및 디스플레이하고, 상기 수면관리센터(40)로 전달하는 제 5 단계; 상기 제어단말기(30)로부터 수신된 사용자의 수면데이터를 저장하고 수면의 질을 평가하여 수면통계정보 및 개인 맞춤형 수면관리정보를 위한 수면보고서를 생성하여 상기 제어단말기로 전송하거나 상기 웹브라우저(530)를 통해 사용자에게 제공하여 수면패턴을 교정하여 수면의 질을 향상시키는 제 6 단계;를 포함한다.Referring to FIG. 10, the portable monospaced mask-based sleeping monitoring method according to the present invention is characterized in that the control terminal 30 sets a function of the portable monospore mask 10, Stage 1 ; A second step of detecting a PPG, an EOG signal, a snoring, and a body movement signal from the sensor module unit 100 mounted on the portable monospore mask 10; The signal detected in the second step is analyzed to determine a pulse rate, a total sleep time, a time per sleep step, a number of awakening times in sleep, a sleeping / apnea frequency and time, a total number and time of snoring, A third step of deriving a quantitative parameter value for the comprehensive sleep index including; A fourth step of transmitting the surface data collected by the portable monospore mask 10 to the control terminal 30; A fifth step of receiving the sleeping data and storing and displaying a quantitative sleep index in the control terminal 30 and delivering it to the sleep management center 40; The control unit 30 stores the sleeping data of the user and evaluates the quality of the sleeping face to generate a sleeping report for the sleeping statistical information and the personalized sleeping management information and transmits the generated sleeping report to the control terminal, And a sixth step of calibrating the sleep pattern to improve the quality of the sleep surface.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is to be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10 : 휴대형 이목마스크 20 : 코골이 방지 베개 제어부
30 : 제어단말기 40 : 수면관리센터
100 : 센서모듈부 160 : 음향부
170 : 영상부 180 : 통신부
190 : 메모리 200 : 프로세서10: portable type eye mask 20: snoring prevention pillow controller
30: control terminal 40: sleep management center
100: sensor module section 160: acoustic section
170: video part 180: communication part
190: memory 200: processor
Claims (25)
수면 중인 사용자의 수면데이터를 감지하여 사용자의 수면조절을 돕고, 상기 수면데이터를 제어단말기로 전송하기 위한 휴대형 이목마스크 장치 ;
상기 휴대형 이목마스크 장치의 동작을 제어하고, 상기 휴대형 이목마스크로부터 수면데이터를 수신하여 디스플레이하며, 상기 수면데이터를 분석하여 수면의 질을 평가하기 위해 수면관리센터로 전송하고, 상기 수면관리센터로부터 수신된 사용자의 개인 맞춤형 수면관리 정보를 포함한 수면보고서를 디스플레이하는 휴대형의 제어단말기 ; 및
상기 제어단말기로부터 수면데이터를 입력받아 수면의 질을 평가하고 사용자에게 수면 조절과 수면의 질을 향상시키기 위한 수면보고서를 작성하여 사용자의 수면정보를 웹브라우저와, 상기 제어단말기로 다시 전송하여 개인 맞춤형 수면관리 및 지도 서비스를 위한 수면관리센터 ;
를 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.A portable eye mask-based sleep control and monitoring device,
A portable eye mask device for sensing sleeping data of a sleeping user to help adjust the sleep of the user and transmitting the sleeping data to the control terminal;
And a control unit for controlling the operation of the portable type mask apparatus, receiving and displaying sleep data from the portable typeface mask, analyzing the sleep data and transmitting the data to the sleep management center for evaluating the quality of the sleep surface, A portable control terminal for displaying a sleep report including personalized sleep management information of the user; And
And a sleep report for improving sleep quality and improving the quality of sleep is provided to the user, and the sleep information of the user is transmitted back to the web browser and the control terminal by receiving the sleep data from the control terminal, Sleep management center for sleep management and guidance services;
A portable mask-based sleep control and monitoring device.
상기 휴대형 이목마스크는,
상기 수면 중인 사용자의 수면단계 및 수면상태 분석을 위한 신호를 감지하기 위한 센서모듈부 ;
상기 센서모듈부로부터 획득한 신호를 토대로 동작하는 수면단계분석부와, 수면상태분석부와, 수면유도부와, 각성유도부와, 자각몽유도부를 포함하는 프로세서 ;
상기 수면유도와, 각성유도와, 자각몽유도와, 수면유지를 돕기 위한 음향부 및 영상부 ;
상기 수면단계분석과 수면상태분석을 위한 알고리즘과, 상기 알고리즘 수행으로부터 얻어진 수면데이터와, 음향부와 영상부에 공급되는 MP3 파일과 영상파일 등을 저장하는 메모리 ;
상기 수면데이터와 응급신호를 휴대형의 제어단말기로 전송하기 위한 통신부;
상기 수면상태분석에 따라 응급신호발생과 수면 중인 사용자의 수면자세를 교정하기 위해 코골이 방지 베개를 제어하기 위한 코골이 방지 베개 제어부 ;
를 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.The method according to claim 1,
In the portable eye mask,
A sensor module unit for sensing a signal for analyzing a sleeping state and a sleep state of the sleeping user;
A sleep phase analysis unit, a sleep state analysis unit, a sleep inducing unit, an arousal inducing unit, and a lucky hallucination induction unit, which are operated based on signals acquired from the sensor module unit;
An acoustic unit and an image unit for assisting the sleep induction, inducing arousal, inducing a hallowed dream, and maintaining sleep;
An algorithm for the sleep phase analysis and sleep state analysis; a memory for storing sleep data obtained from the execution of the algorithm; an MP3 file and an image file supplied to the sound unit and the image unit;
A communication unit for transmitting the sleeping data and the emergency signal to a portable control terminal;
A snoring prevention pillow controller for controlling the snoring prevention pillow to calibrate an emergency signal generation and a sleeping posture of a sleeping user according to the sleep state analysis;
A portable mask-based sleep control and monitoring device.
상기 센서모듈부는,
상기 수면 중인 사용자의 이마에 반사형 PPG 센서를 접촉시켜 맥파를 검출하기 위한 PPG센서모듈 ;
상기 수면 중인 사용자의 양쪽 눈초리와 이마에 전극을 접촉시켜 안구 움직임을 검출하기 위한 EOG센서모듈 ;
상기 수면 중인 사용자의 콧등 부분에 압전센서 또는 마이크로폰을 구비하여 코골이를 감지하는 코골이 센서모듈 ;
상기 수면 중인 사용자의 머리 양측과 후두측에 압전센서 또는 on/off센서를 구비하여 몸의 뒤척임과 같은 체동을 감지하는 체동 센서모듈 ;
상기 수면 중인 사용자의 이마 양쪽에 압전센서 또는 on/off센서를 구비하여 상기 휴대형 이목마스크의 전원을 공급하고 사용자의 수면개시 시간을 알리는 착용유무 센서모듈 ;
를 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
The sensor module unit,
A PPG sensor module for detecting a pulse wave by contacting a reflective PPG sensor with the forehead of the sleeping user;
An EOG sensor module for detecting eye movements by contacting electrodes on both eyes of the sleeping user and the forehead;
A snoring sensor module having a piezoelectric sensor or a microphone at the nose portion of the sleeping user to sense the snoring;
A body motion sensor module including a piezoelectric sensor or an on / off sensor on both sides of the head of the user who is sleeping and on the larynx side to detect a body motion such as a body turn;
A wear sensor module provided with a piezoelectric sensor or an on / off sensor on both sides of the forehead of the sleeping user to supply power to the portable mask and inform the user of the sleep start time;
A portable mask-based sleep control and monitoring device.
상기 코골이 센서모듈과, 체동 센서모듈과, 착용유무 센서모듈에 사용되는 압전소자로서 PVDF (polyvinylidenefluoride)나 EMFi(ElectroMechanical Film) 센서를 사용하는 것과,
상기 체동 센서모듈과 착용유무 센서모듈에서 오류를 방지하기 위해 두 개의 센서를 한 개조로 감지하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치. The method of claim 3,
(Polyvinylidenefluoride) or EMFi (ElectroMechanical Film) sensor is used as a piezoelectric element used in the snoring sensor module, the body motion sensor module, and the wear sensor module,
Wherein the two sensors are sensed in one modification to prevent errors in the body sensor module and the wearable sensor module.
상기 음향부는 오디오 출력단과, 음향증폭기 회로와, 상기 제어단말기에서 제어되는 음량 및 음질제어를 위한 일퀄라이저 증폭기로 구성되는 것과,
상기 메모리에 사전에 저장된 MP3파일들을 재생 또는 상기 제어단말기에 탑재되어 있는 수면어플로부터 음향신호를 받아 재생할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the acoustic unit comprises an audio output stage, an acoustic amplifier circuit, and an equalizer amplifier for controlling volume and sound quality controlled by the control terminal,
Wherein the controller is operable to reproduce MP3 files stored in advance in the memory or to receive and reproduce an audio signal from a sleeping application mounted on the control terminal.
상기 영상부는 칩 LED 또는 OLED 디스플레이가 구비되어 상기 수면 중인 사용자에게 영상을 제공하는 비쥬얼 디스플레이와, 영상증폭기 회로와, 상기 제어단말기에서 제어되는 밝기, 대비, 선명도, 형태 등 영상화면을 제어하는 영상조절회로로 구성되는 것과,
상기 메모리에 사전에 저장된 동영상 파일들을 재생 또는 상기 제어단말기에 탑재되어 있는 수면어플로부터 동영상신호를 받아 재생할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치. 3. The method of claim 2,
The image unit may include a visual display having a chip LED or an OLED display to provide an image to the user who is sleeping, an image amplifier circuit, and an image control unit for controlling image screens such as brightness, contrast, sharpness, Circuit,
Wherein the control unit is capable of reproducing motion picture files stored in advance in the memory or receiving motion picture signals from a sleeping application mounted on the control terminal.
상기 비쥬얼 디스플레이에 칩 LED을 사용할 경우에는 빛을 분산하고, 자외선을 차단하는 필터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치. 7. The method of claim 2 or 6,
Wherein when the chip LED is used in the visual display, a filter for dispersing light and blocking ultraviolet rays is further included.
상기 통신부는 상기 프로세서에서 각종 알고리듬을 수행한 결과로 얻어진 수면데이터와, 상기 제어단기에서 발생되는 제어신호를 USB 또는 RS-232C 등의 유선데이터 통신방식과, 블루투스, 지그비, 와이파이 등의 무선데이터 통신방식을 이용하여 상기 휴대형 이목마스크와 상기 제어단말기 사이에 인터페이스를 제공하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
The communication unit transmits sleep data obtained as a result of executing various algorithms in the processor and a control signal generated in the control period to a wired data communication system such as USB or RS-232C and a wireless data communication system such as Bluetooth, Zigbee, Wi- Wherein the interface is provided between the portable type of mask and the control terminal using the method of the present invention.
상기 메모리는 음향부와 영상부에 공급하는 MP3 파일이나 동영상 파일과, 상기 제어단말기에서 설정된 수면환경 조건들과, 상기 수면단계분석부, 수면상태분석부, 수면유도부, 각성유도부, 자각몽유도부 등을 위한 알고리듬들과, 상기 알고리듬들의 수행결과에 따른 수면데이터들을 저장하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
The memory may include an MP3 file or a moving picture file to be supplied to the sound unit and the image unit, sleep environment conditions set in the control terminal, sleep phase analysis unit, sleep state analysis unit, sleep inducing unit, arousal inducing unit, And a function of storing sleep data according to a result of the execution of the algorithms.
상기 코골이 방지 베개 제어부는,
좌우 높이를 자유자재로 조절할 수 있는 기능과, 진동모터가 구비되어 사용자에게 진동 자극을 인가할 수 있는 기능을 갖는 코골이 방지 베개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
The snoring prevention pillow controller may include:
And a snoring prevention pillow having a function of freely adjusting a height of the left and right sides and a function of applying a vibration stimulus to a user equipped with a vibration motor, .
상기 코골이 방지 베개 제어부는 상기 수면단계분석부에서 급성 심정지 위험 경보 신호가 발생 되면 코골이 방지 베개에 부착된 진동모터가 동작하고 베개의 좌우 높이가 교대로 바뀌면서 율동을 일으키도록 동작을 제어하는 것과,
상기 수면상태분석부에서 수면저/무호흡 판정 결과가 도출되면 코골이 방지 베개의 좌우 높이가 교대로 바뀌면서 율동을 일으키도록 동작을 제어하는 것과,
상기 수면상태분석부에서 상기 수면 중인 사용자가 코를 고는 것으로 판정되면 수면 중인 사용자의 수면자세가 옆으로 기울어지도록 코골이 방지 베개의 한쪽 방향이 높아지는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.11. The method according to claim 2 or 10,
The snoring prevention pillow control unit controls the motion of the vibration motor attached to the snoring prevention pillow when the sleep phase analysis unit generates an acute cardiac arrest warning signal and causes the rhythm of the pillow to alternate between the left and right heights ,
Controlling the operation so that the left and right heights of the snoring prevention pillow alternate with each other to cause a rhythm when the sleep state analysis unit derives the sleeping /
Wherein when the sleeping state analyzing unit determines that the sleeping user is going to snore, the one direction of the snoring prevention pillow is elevated so that the sleeping posture of the sleeping user is inclined sideways, .
상기 수면단계분석부는 PPG를 신호처리하여 얻어진 PRV로부터 계산된 LF/HF 비율와 EOG 신호를 이용하여 수면단계를 각성 단계, 얕은 수면 단계, 깊은 수면 단계, REM 수면 단계 등의 4단계로 분류하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
The sleep phase analyzer classifies the sleep phase into four stages, namely, awakening phase, shallow sleep phase, deep sleep phase, and REM sleep phase using LF / HF ratio and EOG signal calculated from PRV obtained by signal processing of PPG A portable eye mask based sleep control and monitoring device.
상기 수면상태분석부는 사용자가 수면입면 시기부터 각성될 때까지 수면방해 요인이 되는 수면저/무호흡, 코골이, 체동 등의 유무을 판정하는 것과,
상기 판정 결과 데이터를 토대로 사용자가 양질의 수면을 취할 수 있도록 실시간 수면자세를 교정하는 신호를 발생하는 기능을 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치. 3. The method of claim 2,
The sleep state analyzing unit may be configured to determine whether there is a sleeping / sleep apnea, a snoring, a body movement or the like, which is a sleep interfering factor until the user is awakened from the sleeping face appearance time,
And generating a signal for calibrating a real-time sleep posture so that a user can take a good quality sleep based on the determination result data.
상기 수면저/무호흡 판정은,
PPG 신호로부터 추출한 호흡량이 수면 전에 비해 50% 이상 감소하고 10초 이상 지속 되면 수면저호흡으로 판정하고, 80% 이상 감소하고 10초 이상 지속 되면 수면무호흡으로 판정하며, 수면 중 시간당 저호흡과 무호흡이 발생하는 횟수의 합이 5보다 크면 수면무호흡증으로 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.14. The method of claim 13,
The sleeping /
If the breathing volume extracted from the PPG signal is reduced by more than 50% compared to the sleeping time and lasts more than 10 seconds, it is judged to be hypoventilation. If it is decreased more than 80% and lasts more than 10 seconds, it is judged as sleep apnea. Wherein the sleep apnea is determined to be a sleep apnea if the sum of the number of occurrences is greater than 5.
상기 체동 센서모듈에서는 좌우측과 후두측에 해당하는 ID 신호와 체동 신호가 동시에 발생되는 것과,
수면 중인 사용자의 머리 움직임으로 몸의 뒤척임과 같은 체동 상황과 매핑하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
In the body motion sensor module, the ID signal and the body motion signal corresponding to the right and left and the larynx side are simultaneously generated,
Wherein the sleeping user maps the sleeping state such as body turn with the head movement of the sleeping user.
상기 수면유도부에서 음향/영상 바이오피드백 방식은,
상기 제어단말기에서 바이오피드백에서 사용할 음향과 영상 소스를 선택하는 것과,
상기 수면단계분석부에서 산출된 LF/FH-비율을 일정 시간 간격으로 계산하여 이전의 LF/FH-비율의 값과 비교해 크면 다음 트랙을 진행하고, 작으면 다시 얕은 수면의 LF/HF-비율의 상한값과 비교한 결과 크게 되면 그 다음 트랙을 진행하고, 같거나 작으면 바이오피드백을 종료하는 것과,
이때까지 걸린 시간을 사용자의 입면시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
In the sound / image bio-feedback system in the sleep inducing unit,
Selecting a sound and an image source to be used in the biofeedback in the control terminal,
The LF / FH-ratio calculated by the sleep phase analysis unit is calculated at a predetermined time interval and compared with the previous LF / FH-ratio value, the next track is advanced. If the LF / FH- ratio is small, When the result of the comparison with the upper limit value becomes larger, the next track is advanced, and if equal or smaller, the biofeedback is terminated,
And determining the time taken until this time to be the user's entrance time.
상기 수면 중인 사용자가 상기 휴대형 이목마스크를 착용 시 일시적으로 어둠에 직면하게 되면서 겪게 되는 불안과 공포를 해소하기 위해, 선택적으로 수면 유지 중에 영상/음향이 지속적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.17. The method of claim 16,
Wherein the image / sound is continuously provided during sleep maintenance to relieve the anxiety and fear that the sleeping user experiences while wearing the portable mask, Sleep control and monitoring devices.
상기 수면유도부에서 뇌파동조 바이오피드백 방식은,
상기 제어단말기에서 바이오피드백에서 사용할 청각자극과 시각자극 형태를 선택하는 것과,
상기 수면단계분석부에서 산출된 LF/FH-비율을 일정 시간 간격으로 계산하여 이전의 LF/FH-비율의 값과 비교해 크면 다음 트랙을 진행하고, 작으면 다시 얕은 수면의 LF/HF-비율의 상한값과 비교한 결과 크게 되면 그 다음 트랙을 진행하고, 같거나 작으면 바이오피드백을 종료하는 것과,
이때까지 걸린 시간을 사용자의 입면시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
In the EEG biofeedback system,
Selecting a type of auditory stimulation and visual stimulation to be used in biofeedback in the control terminal,
The LF / FH-ratio calculated by the sleep phase analysis unit is calculated at a predetermined time interval and compared with the previous LF / FH-ratio value, the next track is advanced. If the LF / FH- ratio is small, When the result of the comparison with the upper limit value becomes larger, the next track is advanced, and if equal or smaller, the biofeedback is terminated,
And determining the time taken until this time to be the user's entrance time.
상기 뇌파동조 바이오피드백 방식에서 시각자극과 청각자극의 트랙은 자동적으로 알파동조, 세타동조, 델타동조 순서로 결정되는 것과,
청각자극으로 바이노럴 비트를 사용하는 것과,
시각자극으로 LED을 사용할 때는 황색 또는 주황색 LED를 점멸시켜 뇌파 동조를 촉진하고, OLED 디스플레이를 사용할 때는 디스플레이 중심에 전체 화면의 약 20~30%에 해당하는 황색이나 주황색 원형 면적이 점멸되도록 하는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.19. The method of claim 18,
In the EEG biofeedback system, the tracks of visual stimulation and auditory stimulation are automatically determined in the order of alpha tuning, theta tuning, and delta tuning,
The use of binaural bits as auditory stimuli,
When LED is used with visual stimulation, yellow or orange LED blinks to stimulate EEG tuning. When using OLED display, yellow or orange circular area corresponding to about 20 ~ 30% of full screen flickers in the center of display A portable eye mask based sleep control and monitoring device.
상기 각성유도부는 상기 제어단말기에서 기상예정시간을 수면개시 후 수면주기에 REM 수면 시간을 더한 시간으로 하여 5단계로 설정하는 것과,
경쾌하고 빠른 기상음악과 적색 또는 백색의 기상광원을 선택 가능한 것과,
기상음악과 기상광원의 최소 및 최대 음량과 광량의 선택을 하는 것과,
수면개시 후 기상예정시간에 이르면, 일정 시간마다 음악과 광원이 5단계로 커지고 밝아지면서 상기 수면 중인 사용자를 깨우는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the awakening inducing unit is configured to set the waking up scheduled time at the control terminal in five steps as a time obtained by adding the REM sleep time to the sleep period after the start of sleep,
Light, fast weather music and a choice of red or white weather light sources,
The selection of the minimum and maximum volume and the quantity of light of the weather music and the vapor light source,
Wherein the sleeping user is awakened while the music and the light source are enlarged and brightened in five steps at a predetermined time after the start of sleep.
상기 자각몽유도부는 상기 수면단계분석부에서 REM 수면을 검출하고 이때 꿈을 꾸고 있는 사용자에게 적색 점멸 광원을 인가하는 것과,
점멸 광원은 상기 휴대형 이목마스크의 좌우 안쪽에 5개씩 적색 칩 LED 장착 또는 OLED 디스플레이에 프랙털 패턴으로 사용자에게 빛을 제시하는 것과,
상기 적색 칩 LED 배열이나 OLED 디스플레이의 조도는 3단계, 반복시간은 5단계로 설정과, 점등개시 시각은 5단계 설정이 가능한 것과,
상기 자각몽의 효과를 극대화하기 위해 음향 사용을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the LEM sleep induction unit detects REM sleep in the sleep phase analyzer and applies a red flash light source to a dreaming user,
The flashing light source is provided with five red LED chips on the right and left sides of the portable monospore mask or presenting light to the user in a fractal pattern on the OLED display,
It is possible to set the illuminance of the red chip LED array or the OLED display in three steps and the repetition time in five steps and the lighting start time in five steps,
Wherein the sound use can be selected in order to maximize the effect of the lucid dreaming.
상기 제어단말기는,스마폰 또는 아이폰 등과 같은 모바일 멀티미디어 폰의 역할을 수행하는 것으로서,
스마트폰 또는 아이폰에서 사용되고 있는 각종 수면관련 어플들을 별도로 저장 및 관리하는 수면어플제어부 ;
상기 수면 중인 사용자가 긴급한 전화만 선택적으로 수신할 수 있도록 설정하고, 수신된 전화번호를 영상부에 문자로, 음향부에는 문자-음성 변환을 거쳐 음성으로 알려주는 긴급전화설정부 ;
상기 휴대형 이목마스크의 각종 기능과 상기 제어단말기 자체 기능을 설정하는 제어입력설정부 ;
상기 휴대형 이목마스크에서 전달된 사용자의 수면데이터를 사용자가 언제 어디서나 확인할 수 있는 기능을 갖는 수면데이터표시부 ;
상기 수면관리센터에서 수면데이터를 토대로 수면의 질을 평가하고 발생한 개인 맞춤형 수면보고서를 디스플레이 하는 수면보고표시부 ;
를 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The control terminal plays a role of a mobile multimedia phone such as a smart phone or an iPhone,
A sleep application control unit for separately storing and managing various sleep related applications used in a smart phone or an iPhone;
An emergency telephone setting unit for setting the sleeping user to selectively receive urgent telephone calls and notifying the telephone number of the received telephone number as text to the video unit and voice to voice unit via voice to voice conversion;
A control input setting unit for setting various functions of the portable type eye mask and the control terminal itself;
A sleeping data display unit having a function of allowing the user to check the sleeping data of the user transmitted from the portable monocycle mask at any time;
A sleep report display unit for evaluating sleep quality based on sleep data at the sleep management center and displaying a personalized sleep report generated;
A portable mask-based sleep control and monitoring device.
상기 수면관리센터는,
상기 제어단말기가 유무선통신망을 통해 전달되는 수면데이터를 수신할 수 있는 유무선통신 수신단말기를 포함하는 수면데이터수신부 ;
피츠버그 수면의 질 지수(PSQI, Pittsburgh sleep quality index)에 기초하여 상기 수면데이터수신부에서 수신된 수면데이터를 분석하고, 가공 및 통계처리 등을 수행하는 수면의 질 평가부 ;
상기 수면의 질 평가부의 결과를 토대로 수면통계정보와, 수면진단과 수면지도 등의 내용이 포함된 개인 맞춤형 수면관리정보를 생성하는 수면보고서발생부 ;
상기 개인 맞춤형 수면관리 정보를 포함한 수면보고서와, 수면에 관한 각종 지식 정보를 사용자에게 제공하는 웹브라우저 ;
상기 제어단말기로부터 수신된 개인 수면데이터와, 수면의 질 평가 결과와, 수면보고서의 내용 등이 저장되는 사용자 데이터 DB ;
상기 웹브라우저를 통해 사용자에게 전달되는 기초수면지식과 연구동향 등을 저장하는 수면지식 데이터 DB ;
를 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 및 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The sleep management center includes:
A sleeping data receiving unit including a wired / wireless communication receiving terminal through which the control terminal can receive sleeping data transmitted through a wired / wireless communication network;
A sleep quality evaluating unit for analyzing the sleeping data received by the sleeping data receiving unit based on a Pittsburgh sleep quality index (PSQI) and performing processing and statistical processing;
A sleep report generation unit for generating personalized sleep management information including sleep statistical information, sleep diagnosis, and sleep map based on a result of the sleep quality evaluation unit;
A sleeping report including the personalized sleep management information, and a web browser for providing various kinds of knowledge information about sleeping to the user;
A user data DB storing personal sleep data received from the control terminal, a sleep quality evaluation result, a sleep report content, and the like;
A sleep knowledge database DB for storing basic sleep knowledge and research trends transmitted to the user through the web browser;
A portable mask-based sleep control and monitoring device.
수면과 각성 및 자각몽 유도를 위한 영상, 음향, 바이오피드백 방식, 수면 중 긴급전화수신 선택, 기상예정시간 입력 등의 수면 환경을 선택하는 제 1 단계;
상기 선택된 조건에 맞게 각종 수면 환경을 사용자에게 제공하는 제 2 단계;
상기 수면 환경 조건에서 수면 중인 사용자의 PPG와 EOG의 생체신호와 코골이 및 체동을 감지하는 제 3 단계 ;
상기 생체신호로부터 수면단계분석과 수면무호흡 판정과, 코골이 및 체동 신호로부터 수면상태분석을 시행하는 제 4 단계 ;
상기 수면단계분석과 수면상태분석 결과를 수면조절을 위한 각종 알고리즘에 따라 상기 수면환경을 재조절 및 제어하는 제 5 단계;
를 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면조절 방법.A portable eye mask-based sleep control method,
A first step of selecting a sleeping environment such as an image, sound, a biofeedback method for inducing sleeping and awakening and a lounging dream, selecting an emergency call reception during a sleep, inputting a scheduled time for a weather, and the like;
A second step of providing various sleeping environments to the user in accordance with the selected condition;
A third step of detecting a physiological signal, a snoring and a body motion of PPG and EOG of a sleeping user in the sleeping environment;
A fourth step of performing sleep phase analysis, sleep apnea judgment, sleep state analysis from the snoring and a body motion signal from the bio signal;
A fifth step of rearranging and controlling the sleeping environment according to various algorithms for controlling the sleeping state and analyzing the result of the sleeping state analysis;
Wherein said mask-based sleep adjusting method comprises:
상기 제어단말기에서 디스플레이하고자 원하는 종류의 수면데이터를 선택하는 제 1 단계 ;
상기 휴대형 이목마스크에 장착된 상기 센서모듈부로부터 PPG와 EOG 신호, 코골이, 체동 신호 등을 센싱하는 제 2 단계 ;
상기 제 2 단계에서 감지된 신호를 분석하여 맥박수, 총 수면시간, 수면단계별 시간, 수면 중 각성 횟수와 시간, 수면 저/무호흡 횟수 및 시간, 총 코골이 횟수와 시간, 총 체동 시간 및 횟수 등을 포함하는 종합적인 수면지표에 대한 정량적인 매개변수 값을 도출하는 제 3 단계 ;
상기 휴대형 이목마스크에서 수집된 수면데이터를 상기 제어단말기로 송신하는 제 4 단계 ;
상기 수면데이터를 수신하여 상기 제어단말기에 정량적 수면지표를 저장 및 디스플레이하고, 상기 수면관리센터로 전달하는 제 5 단계 ;
상기 제어단말기로부터 수신된 사용자의 수면데이터를 저장하고 수면의 질을 평가하여 수면통계정보 및 개인 맞춤형 수면관리정보를 위한 수면보고서를 생성하여 상기 제어단말기로 전송 또는 상기 웹브라우저를 통해 사용자에게 제공하여 수면패턴을 교정하여 수면의 질을 향상시키는 제 6 단계 ;
를 포함하는 휴대형 이목마스크 기반 수면모니터링 방법.A portable eye mask-based sleep monitoring method,
A first step of selecting a desired type of sleeping data to be displayed on the control terminal;
A second step of sensing the PPG, the EOG signal, the snoring, and the body movement signal from the sensor module unit mounted on the portable monospaced mask;
The signal detected in the second step is analyzed to determine a pulse rate, a total sleep time, a time per sleep step, a number of awakening times in sleep, a sleeping / apnea frequency and time, a total number and time of snoring, A third step of deriving a quantitative parameter value for the comprehensive sleep index including;
A fourth step of transmitting sleep surface data collected in the portable monospaced mask to the control terminal;
A fifth step of receiving the sleeping data and storing and displaying a quantitative sleep index in the control terminal and transmitting the quantitative sleep index to the sleep management center;
The sleeping data of the user received from the control terminal is evaluated and the quality of the sleeping is evaluated to generate a sleeping report for the sleeping statistical information and the personalized sleeping management information and transmitted to the control terminal or provided to the user through the web browser A sixth step of calibrating the sleep pattern to improve the quality of the sleep surface;
Wherein said mask-based sleep monitoring method comprises the steps of:
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