KR20150066563A - 수면 상태 분석을 위한 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치를 제공한다. 상기 장치는 적어도 하나의 제1 동작 센서, 제2 동작 센서, 프로세서를 포함한다. 상기 제1, 2 동작 센서는 개인의 눈꺼풀에 위치되고 안구의 이동을 나타내는 이동 신호를 상기 프로세서에 전달하도록 구성된다. 상기 프로세서는 상기 이동 신호로부터 수면 상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공할 수 있도록 구성된다. 상기 장치는 눈꺼풀에서 감지된 근육 텐션에 기초하여 텐션 신호를 제공하도록 배치된 텐션 센서를 더 포함한다. 상기 동작 센서는 자이로스코프, 가속도계, 또는 스트레인 센서를 포함할 수도 있다.

Description

수면 상태 분석을 위한 모니터링 장치{A MONITORING DEVICE FOR ANALYSING A SLEEP CONDITION}

본 발명은 수면 상태 분석을 위한 모니터링 장치에 관한 것이다.

다양한 연구는 수면불량 상태(poor sleep condition)가 우울증의 가장 중요한 증상 중 하나라는 것을 밝혀왔다. 정신적 상태가 개선되면, 첫 번째 지표 중 하나는 주로 수면 상태의 개선이다. 마찬가지로, 재발은 수면불량 상태로 되돌아 가는 것에 의해 확인될 수 있다.

결과적으로, 수면 상태를 분석할 수 있도록 개인을 모니터링 하는 것은 우울증에 관한 중요한 요소(parameter)로서 여겨질 수도 있다. 그러나 수면 상태가 정신적 건강과 관련되지 않은 다른 방식으로 또한 개인에게 영향을 미칠 수도 있는 것처럼, 본 발명은 이와 관련된 사용에 제한되지는 않는다.

전통적으로, 수면 상태의 모니터링은 병원에서 전극이 개인의 머리에 부착되어 수행된다. 이는 장비, 전극 및 이러한 절차를 위해 필요한 잘 훈련된 직원 때문에 고가이다. 게다가, 다양한 연구는, 그 연구가 가정에서 수행되기 적합하지 않거나 에러로 인한 불확실성에 영향을 받는 사실, 및/또는 다수의 전극이 개인의 머리에 부착돼야만 한다는 사실은, 모니터링 자체가 불편하고 불안정한 것으로 경험되기 때문에, 상당수의 개인에 대해서 모니터링의 결과에 영향을 미친다는 것을 밝혀왔다.

본 발명의 실시예의 목적은 수면 상태 분석을 위한 개선된 모니터링 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예의 다른 목적은 가정에 사용될 수 있는 모니터링 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예의 또 다른 목적은 복잡한 장비를 사용하지 않으며 모니터링되는 개인의 머리에 다수의 전극을 부착하지 않고 사용될 수 있는 모니터링 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제1 형태에 따르면, 본 발명은 적어도 하나의 제1 동작 센서, 제2 동작 센서, 프로세서를 포함하고, 상기 제1, 2 동작 센서는 개인의 눈꺼풀에 위치되며 안구의 이동을 나타내는 이동 신호를 상기 프로세서에 전달하도록 구성되고, 상기 프로세서는 상기 이동 신호로부터 수면 상태에 대한 의미 있는 식별자(identifier)를 제공할 수 있도록 구성된 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치를 제공한다.

개인의 안구의 이동이 수면의 단계를 나타낼 수도 있으므로, 상기 모니터링 장치는 안구의 이동을 모니터링 하는 것에 기초한 수면상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공하도록 구성된다.

상기 동작 센서는 자이로스코프 및/또는 가속도계 및/또는 스트레인(strain) 센서를 포함할 수도 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 각 동작 센서는 자이로스코프를 포함한다. 다른 바람직한 실시예에서, 각 동작 센서는 가속도계를 포함한다. 본 발명에서는 예들 들어, 2013년 2월 3일에 입수 가능한 http://micromachine.stanford.edu/~kuanlinc/Professional/Mini%20Accelerometer.html에 개시된 바와 같은 적절한 크기의 어떠한 가속도계도 사용되어 질 수도 있다. 가속도계와 자이로스코프는 Medical & Biological Engineering & Computing 2005, Vol. 43, pp. 273 -282.의 H. J. Luinge 등: "소형의 자이로스코프 및 가속도계를 사용한 인체 부분의 방향 측정(Measuring orientatoin of human body segments using miniature gyroscopes and accelerometers)"에 개시된 원리에 따라 적절히 시행될 수도 있다. 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, 각 동작 센서는 스트레인 센서를 포함한다. 스트레인 센서는 텐션(tension)과 같은 변형 감지할 수 있는 센서로 이해돼야만 한다. 상기 스트레인 센서는 피에조 센서(piezo sensor), 또는 수정, 섬유, 액체 등에 기초한 센서일 수도 있다.

2개의 동작 센서가 바람직하게는 환자의 단일의 눈꺼풀에 부착된다. 상기 동작 센서는 상부 눈꺼풀 상에 또는 하부 눈꺼풀에 위치될 수도 있다. 다른 실시 형태로서, 하나의 동작 센서가 상부 눈꺼풀에 위치될 수도 있고, 반면에 제2 동작 센서가 대응하는 하부 눈꺼풀에 위치되어 질 수도 있다. 2개의 동작 센서에 의하여 이동을 모니터링 함으로써, 이들의 상호 이동 또는 변위가 결정될 수도 있어, 안구의 이동을 결과적으로 측정한다. 적어도 하나의 제1 동작 센서와 제2 동작 센서는 개인의 눈꺼풀에 위치되도록 구성된다. 이는 개인에 의하여 자체적으로 시행될 수도 있고 다른 사람의 도움에 의하여 시행될 수도 있다. 이와 같이, 동작 센서의 크기는 상당히 작을 수도 있어서 동작 센서 자체가 모니터링을 심각하게 방해하지는 않는다. 만일 오직 단일의 동작 센서가 사용된다면, 모니터링된 이동이 개인의 안구의 이동 또는 머리의 이동에 의해 야기된 것인지 결정할 수 없다. 2개의 동작 센서를 사용함으로써, 이들의 공통의 이동 또는 변위가 결정될 수도 있어, 머리의 이동이 제거된 안구의 이동을 결과적으로 측정한다.

상기 동작 센서는 상기 프로세서와 무선으로 통신할 수 있도록 구성될 수도 있어, 이동 신호가 모니터링을 간섭할 수도 있는 선의 사용 없이도 상기 프로세서와 통신하는 것을 허용한다.

개인의 머리에 부착된 전극을 사용하는 전통적인 모니터링과 비교하여, 동작 센서는 전기적인 전위를 측정하지 않아서, 본 발명에 따른 모니터링은 따라서 전기 회로에 보다 덜 민감하거나 주위의 전기 신호에 완전히 독립적일 수도 있다.

상기 동작 센서는 눈꺼풀의 뒤에 있는 안구의 이동을 감지한다. 안구가 거의 둥글기 때문에 즉, 원형/구형이기 때문에, 각막이 안구의 외측에 위치된 경우를 제외하고는, 이러한 감지를 할 수 있다. 안구가 이동하면, 이러한 이동은 각막에 기인하는 눈꺼풀에서의 불룩한 이동 때문에 눈꺼풀에서 보여 질 수도 있다. 이 이동은 상기 제1, 2 동작 센서 중 적어도 하나에 의해 감지될 수 있다. 감지된 이동은 프로세서에 전기적 이동 신호의 형태로 통신된다. 상기 프로세서는 상기 이동 신호에 기초한 상기 수면 상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공한다.

만일 상기 제1, 2 동작 센서 모두가 이동을 감지하면, 상기 프로세서는 이동신호를 조합할 수도 있고, 이에 따라 동작 센서 모두로부터 감지된 이동에 기초한 식별자를 제공한다.

수면은 다른 단계로 구분될 수도 있다; 즉, 각성(awake), 얕은 수면, 깊은 수면, 렘{REM: 급속 안구 이동(Rapid Eye Movement)} 수면. 상기 다른 단계가 안구 이동의 다른 정도에 의해 특징지어질 수도 있고, 상기 모니터링 장치는 개인 수면 상태의 다른 분석에 사용될 수 있다.

아래의 테이블은 수면과 관련한 다른 단계에 대한 다른 특징을 포함한다.

일례로서, 개인이 잠들려고 노력한 시점, 잠드는데 걸린 시간, 얕은 수면 주기의 길이, 깊은 수면 주기의 길이, 렘 수면 주기의 길이와, 개인이 모니터링 주기 중 예를 들면, 밤에 깨는 횟수를 기록할 수도 있다.

상기 표에 예시된 바와 같이, 개인이 깨어있을 때와 잠들려고 노력할 때 안구의 이동은 없다. 그러나 개인이 잠든 상태에서, 안구는 일측에서 타측으로 천천히 회전을 시작할 것이다.

상기 언급된 요소의 평가, 예를 들면 안구 이동 속도를 평가하기 위해, 자이로스코프 및/또는 스트레인 센서와 같은 동작 센서가 제공된 본 발명에 따른 장치의 실시예는 이동 신호를 속도 또는 가속도 신호로 전환하는 타이머 또는 유사한 구조물을 포함할 수도 있다.

제1, 2 동작 센서를 눈꺼풀에 용이하게 부착하기 위해, 제1, 2 동작 센서가 베이스에 부착될 수도 있다. 상기 베이스는 눈꺼풀을 향하여 바라보는 하면과, 제1, 2 동작 센서가 부착되는 반대측 상면을 가질 수 있다. 이에 따라, 제1, 2 동작 센서는 눈꺼풀에 실질적으로 동시에 부착될 수도 있다.

안구 이동을 감지할 수도 있는 눈꺼풀의 면적을 증가시키기 위해서, 제1, 2 동작 센서를 서로 거리를 두고 배치하는 것이 유리할 수도 있다. 일례로서, 상기 제1 동작 센서는 개인의 코를 향하는 눈꺼풀 상에 배치될 수 있는 반면에, 제2 동작 센서는 귀에 향하여 가까운 눈꺼풀 상에 배치될 수 있고, 그 반대로 배치될 수 있다.

제1, 2 동작 센서의 사용의 의해 기록될 수 있는, 렘 수면에서의 변화는 우울증에 대한 특징으로서 나타날 수도 있다. 일례로, 렘 수면은 우울증으로부터 고통받지 않는 개인과 비교한 우울증으로부터 고통받는 개인에게서 보다 조기에 발생할 수도 있다.

그러나 언제 개인이 잠들었는지에 대한 측정을 포함하는 것이 또한 유리한 점이 될 수도 있다. 일례로서, 이는 텐션 센서의 사용에 의해 모니터링 될 수도 있다.

이에 따라, 모니터링 장치는 피에조 센서와 같은 적어도 하나의 텐션 센서를 더 포함할 수도 있다. 상기 텐션 센서는 눈꺼풀 상에 배치되어 눈꺼풀에 감지된 근육 텐션에 기초한 텐션 신호를 제공하도록 구성될 수도 있다. 상기 텐션 센서는 제1, 2 동작 센서와 별개로 위치될 수 있는 독립 센서가 될 수도 있다. 다른 실시 형태로서, 적어도 하나의 텐션 센서는 제1, 2 동작 센서가 부착되는 베이스에 부착될 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 텐션 센서의 제1 텐션 센서는 대략 수직 방향의 근육 텐션을 감지하도록 배치되고, 상기 적어도 하나의 텐션 센서의 제2 텐션 센서는 대략 수평 방향의 근육 텐션을 감지하도록 배치되어, 수평과 수직 방향의 근육 텐션 사이의 구별할 수 있다.

텐션 센서가 눈꺼풀에 위치된 경우, 눈이 감겼을 때, 근육은 수직 방향으로 이완되지만, 수평방향으로, 근육은 긴장되어 눈이 감긴 상태를 유지시킨다. 이러한 상태는 근육의 텐션을 모니터링하기 위한 근거로 여겨질 수 있다.

얕은 수면 중에, 눈은 계속 감긴 상태를 유지할 것이지만, 수직 방향의 근육 텐션이 기록되지는 않을 것이다. 그러나 얕은 수면 중에 근육은 이완될 것이고, 수평 방향의 근육 텐션을 감지하는 텐션 센서는 이완을 감지할 것이다.

개인이 깨어나면, 텐션 센서 모두는 눈을 뜬 상태이기 때문에 근육의 텐션을 감지할 것이다.

상기 적어도 하나의 텐션 센서의 제1 텐션 센서가 대략 수직 방향의 근육 텐션을 감지하도록 배치되고, 상기 적어도 하나의 텐션 센서의 제2 텐션 센서가 대략 수평 방향의 근육 텐션을 감지하도록 배치되는, 적어도 2개의 텐션 센서의 사용에 의하여, 예를 들면 개인이 잠들려고 한 시점, 깊은 수면 발생 시점, 개인이 모니터링 주기 중 깨어있는 상태에 있었는지 여부, 이와 같이 깨어있는 주기의 길이 등을 기록할 수도 있다.

상기 동작 센서 중 적어도 하나가 스트레인 센서를 포함하는 일 실시예에서, 상기 제1 동작 센서는 제1 텐션 센서에 의해 구성될 수도 있고/또는 상기 제2 동작 센서는 제2 텐션 센서에 의해 구성될 수도 있으며, 이는 이 실시예에서 동작 센서(들)가 상기 텐션의 모니터링에 기초한 이동 신호를 전달하기 때문이다.

상기 제1 동작 센서, 상기 제2 동작 센서, 수평 및 수직 방향의 근육 텐션을 감지하도록 구성된 상기 적어도 2개의 텐션 센서로부터의 모니터링 결과를 조합하여, 수면과 연관된 다수의 요소가 모니터되어 질 수 있다.

아래의 테이블은 다양한 요소들 및 그와 관련된 특징들이다.

이와 같이, 상기 프로세서는 상기 텐션 신호와 조합한 상기 이동 신호에 기초한 수면상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공할 수 있도록 구성될 수도 있다.

텐션 센서의 사용의 다른 형태로서, 개인이 잠들었을 때 용이하게 기록할 수 있도록 제3 동작 센서가 제공될 수도 있다. 제3 동작 센서는 개인의 머리 임의의 지점에 위치되어 질 수도 있다. 머리가 이동하면, 3개의 동작 센서가 실질적으로 동일하게 영향을 받을 수도 있다. 그러나 개인이 잠들면, 안구의 이동은 정지하고, 제1, 2 동작 센서의 기록은 제3 동작 센서의 기록과는 다를 수도 있어 언제 개인이 잠든 상태가 되었는지의 표시를 제공한다.

모니터링 장치는 상기 이동 신호와 상기 텐션 신호 중 적어도 하나를 저장하기 위한 데이터 저장장치를 더 포함할 수도 있다. 이동 신호 및/또는 텐션 신호는 이에 따라 전체 모니터링 주기 동안에 저장될 수도 있어, 상기 신호의 이후 데이터 처리를 허용한다.

상기 신호 중 적어도 하나의 데이터 처리는 상기 모니터링 장치에 의해 수행될 수도 있으며, 상기 모니터링 장치에서, 상기 이동 신호와 상기 텐션 신호 중 적어도 하나에 기초하여 처리된 신호를 제공하기 위한 데이터 처리 유닛을 더 포함할 수도 있다.

게다가, 상기 모니터링 장치는 상기 이동 신호, 상기 텐션 신호와, 상기 처리된 신호 중 적어도 하나를 전송할 수 있도록 구성된 발신기를 더 포함할 수도 있다. 상기 이동 신호, 상기 텐션 신호 및/또는 상기 처리된 신호는 데이터 처리되어 수면 분석가에게 전달될 수도 있고, 이 수면 분석가는 전달된 신호를 평가하고 이후 모니터링된 개인에게 보고할 수도 있다.

상기 동작 센서와 상기 텐션 센서 중 적어도 하나는 눈꺼풀에 용이하게 부착되기 위해 적어도 부분적으로 접착성인 하면을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태로서, 상기 베이스의 하면은 눈꺼풀에 용이하게 부착되기 위해 적어도 부분적으로 접착성일 수도 있다.

상기 제1, 2 동작 센서와 텐션 센서가, 존재하는 경우, 이를 보호할 수 있도록, 상기 모니터링 장치는 상기 동작 센서와 상기 텐션 센서를 덮도록 구성된 커버(cover)를 더 포함할 수도 있다.

다른 실시예에서, 개인에게 묶었을 때 상기 동작 센서와 상기 텐션 센서 중 적어도 하나를 눈꺼풀에 용이하게 위치시키는 끈 구조물을 더 포함할 수도 있다. 이는 예들 들어, 상기 동작 센서와 상기 텐션 센서 중 적어도 하나를 개인의 안구 앞에 위치될 수도 있는 마스크형 구조물에 부착함으로써 달성될 수도 있고, 그 결과 상기 끈 구조물은 상기 동작 센서(들) 및/또는 텐션 센서(들)를 눈꺼풀에 정확히 위치시키는 것을 보장할 수 있도록 조여질 수도 있다.

상기 마스크형 구조물은 눈꺼풀에 대한 상기 동작 센서와 상기 텐션 센서 중 적어도 하나가 용이하게 이동하게하는 거리 조정 구조물을 더 포함할 수도 있다. 이는, 상기 동작 센서(들) 및/또는 텐션 센서(들)를 눈꺼풀에 위치시키기 전에, 상기 끈 구조물을 조이는 것을 포함하여, 상기 마스크형 구조물을 정확히 위치시킬 수 있다. 상기 거리 조정 구조물은 수동으로 조정되어 질 수도 있어서, 남/여 개인이 스스로 거리를 조정할 수 있고, 이에 따라 모니터링 주기를 시작할 준비가 되었을 때 상기 동작 센서(들) 및/또는 텐션 센서(들)를 눈꺼풀에 위치시킬 수 있다. 다른 실시 형태로서, 상기 조정은 예를 들어 상기 눈꺼풀에 위치된 단일의 텐션 센서에 의해 제공된 감긴-안구-신호에 응답하여 자동으로 수행될 수도 있다. 그것에 의하여, 눈이 감겼을 때 상기 동작 센서(들) 및/또는 텐션 센서(들)가 눈꺼풀에 위치되고, 눈이 떠졌을 때 다시 제거되는 것이 달성되어 질 수도 있다.

제2 형태에 따르면, 본 발명은 수면상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은:

- 제1 동작 센서, 제2 동작 센서, 프로세서를 제공하는 단계;

- 상기 제1, 2 동작 센서를 개인의 눈꺼풀에 위치시키는 단계;

- 상기 동작 센서 중 적어도 하나로부터 안구의 이동을 나타내는 이동 신호를 제공하는 단계;

- 상기 이동 신호를 상기 프로세서에 전달하는 단계;와

- 상기 식별자를 제공할 수 있도록 상기 이동 신호를 처리하는 상기 프로세스를 사용하는 단계를 포함한다.

당업자가 본 발명의 제1 형태와 조합하여 기재된 어떠한 특징도 본 발명의 제2 형태와 또한 조합되어 질 수 있거나, 그 반대도 가능하다는 것을 용이하게 인식할 수 있는 것으로 이해돼야만 할 것이다.

본 발명의 제1 형태에 따른 모니터링 장치는 본 발명의 제2 형태에 따른 방법 단계를 수행하기게 적당하다. 모니터링 장치와 관련하여 위에 설명된 표현은 따라서 상기 방법과 관련하여 동일하게 적용 가능하다.

상기 방법은:

- 적어도 하나의 텐션 센서를 제공하는 단계;

- 상기 적어도 하나의 텐션 센서를 눈꺼풀에 위치시키는 단계;

- 상기 적어도 하나의 텐션 센서로부터 감지된 근육의 텐션을 나타내는 텐션 신호를 제공하는 단계;와

- 상기 텐션 신호를 상기 프로세서에 전달하는 단계;

- 상기 식별자를 제공할 수 있도록 상기 이동 신호와 상기 텐션 신호를 조합하여 처리하는 상기 프로세스를 사용하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

특히, 본 방법은 상기 식별자의 사용에 의해 우울증의 증상을 확인하기 위해 사용될 수도 있다. 이는 우울증의 증상인 수면불량 상태의 확인에 의해 행해진다.

상기 동작 센서와 상기 텐션 센서(들)가 하나의 공통 유닛에 구축될 수도 있는데, 이 공통유닛이 남/여의 수면 상태를 분석할 개인의 눈꺼풀 상에 배치될 수도 있으므로, 상기 동작 센서와 상기 적어도 하나의 텐션 센서를 제공하는 단계가 조합될 수도 있고, 상기 동작 센서와 상기 텐션 센서(들)를 위치시키는 단계가 마찬가지로 조합될 수도 있는 것으로 이해돼야만 할 것이다.

특정한 실시예에 있어서, 상기 동작 센서는 상기 텐션 센서에 의해 구성된다.

상기 동작 센서는 상기 프로세서와 무선으로 통신할 수 있도록 구성될 수도 있어, 이동 신호가 모니터링을 간섭할 수도 있는 선의 사용 없이도 상기 프로세서와 통신하게 한다.

개인의 머리에 부착된 전극을 사용하는 전통적인 모니터링과 비교하여, 동작 센서는 전기적인 전위를 측정하지 않아서, 본 발명에 따른 모니터링은 따라서 전기 회로에 보다 덜 민감하거나 주위의 전기 신호에 완전히 독립적일 수도 있다.

본 발명의 실시예는 도면을 참조하여 이제 보다 잘 기술될 것이다:
도 1은 눈꺼풀에 위치된 제1 동작 센서, 제2 동작 센서 및 텐션 센서를 예시하고,
도 2a-2c는 2개의 동작 센서가 위치된 눈꺼풀 뒤의 안구의 이동을 예시하고,
도 3은 수평 및 수직 근육 텐션을 예시하고,
도 4a-4c는 수평 및 수직방향 근육 텐션에 응답하는 텐션 센서의 변형을 예시하고,
도 5는 제1동작 센서와 제2 동작 센서를 포함한 모니터링 장치의 실시예를 예시하고,
도 6은 제1, 2 동작 센서와, 2개의 텐션 센서를 포함한 모니터링 장치의 실시예를 예시하고,
도 7은 개인의 눈꺼풀에 부착된 모니터링 장치의 실시예를 예시하고,
도 8은 개인의 눈꺼풀에 부착된 모니터링 장치의 실시예로서, 커버를 포함한 센서를 예시하고,
도 9a-9c는 모니터링 장치의 다른 실시예를 예시하고,
도 10a-10b는 모니터링 장치의 계속되는 다른 실시예의 일부를 예시하고,
도 11은 모니터링된 데이터의 일례를 예시하고,
도 12는 안구의 수평방향 이동에 대한 실험 데이터를 예시한다.

발명의 상세한 설명과 특정한 예들은, 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 본 기술분야에서 숙련된 자에게 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이기 때문에, 단지 예시 형태로 주어진 것으로 이해돼야만 할 것이다.

도 1은 개인이 수면 상태 분석을 위한 모니터링 장치(1)의 구성 요소를 예시한다. 모니터링 장치(1)의 예시된 실시예는 제1 동작 센서(2), 제2 동작 센서(3)와, 프로세서(도시되지 않음)를 포함한다. 상기 제1, 2 센서(2, 3)는 개인의 눈꺼풀(4)에 위치하도록 구성되고, 안구의 이동을 나타내는 이동 신호를 프로세서에 전달한다. 상기 프로세서는 상기 이동 신호로부터 수면 상태에 대해 의미 있는 식별자를 제공하도록 구성된다. 안구(5)의 단면을 나타내는 도 1에서, 상기 제1 동작 센서(2), 상기 제2 동작 센서(3) 및 텐션 센서(6)는 눈꺼풀(4)에 위치되어 있다.

도 2a-2c는 제1, 2 동작 센서(2, 3)가 위치된 눈꺼풀(4) 뒤의 안구(5)의 이동을 예시한다. 도 2a에서, 각막(7)이 중앙에 위치하는 반면, 도 2b 및 2c는 각막(7)이 좌우에 각각 위치한 것을 나타낸다. 2개의 동작 센서(2, 3)로 부터 이동 신호를 비교할 때, 상기 안구(5)의 이동에 대한 측정이 달성된다.

자이로스코프 또는 가속도계와 같은 제1 동작 센서(2)를 환자의 코를 향하는 상부 눈꺼풀의 외면상에 제공하고, 자이로스코프 또는 가속도계와 같은 제2 동작 센서(2)를 환자의 안각(canthus)을 향하는 상부 눈꺼풀의 외면상에 제공함으로써, 안구의 이동을 결정하기 위한 시스템의 실시예가 제공된다. 안구가 안각 방향으로 돌아가면, 안각에 가장 근접한, 동작 센서가 상승한다. 상기 코에 가장 근접한 상기 동작 센서가 또한 이동하지만, 그 동작 또는 변위는 상기 안각에 가장 근접한 동작 센서의 동작 또는 변위보다는 작다. 모든 이동이 2개의 동작 센서에 의하여 결정되기 때문에, 각각의 신호는 서로로부터 빼어지고(subtract), 단지 상기 2개의 센서 간의 상대적 이동만이 모니터링되며; 이러한 상대적 이동은 안구 이동의 직접적인 측정을 제공한다.

도 3은 수평 및 수직방향 근육 텐션을 예시한다. 왼쪽 눈꺼풀(4')에서 수평방향 화살표(8)는 수평방향의 근육 텐션을 나타내고, 오른쪽 눈꺼풀(4")에서 수직방향 화살표(9)는 수직방향의 근육 텐션을 나타낸다. 만일 제1 텐션 센서(10')가 주로 수직 방향의 근육 텐션을 감지하도록 배치되고, 제2 텐션 센서(10")가 주로 수평 방향의 근육 텐션을 감지하도록 배치되었다면, 수직 및 수평 방향의 근육 텐션의 판별이 가능하다.

도 4a-4c는 수평 및 수직 근육 텐션에 응답하는, 피에조 센서와 같은, 텐션 센서의 변형을 예시한다. 상기 텐션 센서(10)는 눈꺼풀(4) 상에 배치되어 눈꺼풀에서 감지된 근육 텐션에 기초하여 텐션 신호를 제공하도록 구성된다.

도 4a에서, 상기 텐션 센서(10)는 감긴 눈꺼풀(4)에 위치되어 있다. 근육은 수직방향으로 이완되어 있지만, 수평방향으로, 근육은 텐션되어 눈이 계속 감기도록 한다. 이러한 상태는 근육 텐션을 모니터링 하기 위한 기초 자료로 나타내어 질 수 있다.

도 4b에서, 상기 텐션 센서(10)는 눈을 떴기 때문에 수직 및 수평방향 모두에서 근육 텐션을 감지한다.

도 4c에서, 눈은 수면 중 감긴 상태이고, 수직방향의 근육 텐션이 기록되지는 않는다. 그러나 얕은 수면 중에 근육은 이완될 것이고, 수평방향 근육 텐션을 감지하는 상기 텐션 센서는 이러한 이완 상태를 감지할 것이다.

도 5는 제1 동작 센서(2)와 제2 동작 센서(3)를 포함한 모니터링 장치(1)의 실시예를 예시한다. 제1, 2 동작 센서(2, 3)는 베이스(base)(11)에 부착되어 있다. 상기 베이스(11)는 눈꺼풀 방향으로 향하는 하면과 제1, 2 동작 센서(2, 3)가 부착되는 반대측 상면을 갖는다. 상기 동작 센서가 용이하게 위치설정되기 위해, 상기 베이스(11)의 하면은 부분적으로 접착성이다.

안구 이동을 감지하는 눈꺼풀의 면적을 증가시킬 수 있도록, 상기 제1, 2 동작 센서(2, 3)는 서로에 대해 거리를 두고 배치되어 있다.

도 6은 제1, 2 동작 센서(2, 3)와 2개의 텐션 센서(10', 10")를 포함한 모니터링 장치(1)의 실시예를 예시한다. 상기 제1 텐션 센서(10')는 주로 수직 방향의 근육 텐션을 감지할 수 있도록 배치되고, 제2 텐션 센서(10")는 주로 수평 방향의 근육 텐션을 감지할 수 있도록 배치된다.

도 7은 개인의 눈꺼풀(4)에 부착된 모니터링 장치(1)의 실시예를 예시한다. 상기 모니터링 장치(1)는 제1, 2 센서(2, 3)와 텐션 센서(10)를 포함한다.

도 8에서, 커버(12)가 상기 동작 센서 및 상기 텐션 센서의 상부 상에 배치되어, 상기 동작 센서 및 텐션 센서를 보호한다.

도 9a-9c는 상기 모니터링 장치(101)의 다른 실시예를 예시한다. 상기 모니터링 장치(101)는 개인의 머리(도시되지 않음) 주위로 묶어 상기 제1, 2 동작 센서(2, 3)를 눈꺼풀에 용이하게 위치시키는 끈 구조물(13)을 포함한다. 이는 동작 센서(2, 3)를 개인의 안구(5) 앞에 위치될 수도 있는 마스크형 구조물(14)에 부착함으로써 달성되고, 그 결과 상기 끈 구조물은 상기 제1, 2 센서를 눈꺼풀(4)에 정확히 위치시키는 것을 보장할 수 있도록 조여질 수도 있다. 상기 모니터링 장치(101)는 데이터 처리 유닛(15)과 발신기(transmitter)(16)를 더 포함한다.

도 10a-10b는 눈꺼풀에 대한 동작 센서(2, 3) 중 적어도 하나를 용이하게 이동시키는 거리 조정 구조물(16)을 포함한 모니터링 장치(101)의 계속되는 다른 실시예의 일부를 예시한다. 이는, 상기 동작 센서(2, 3)를 눈꺼풀에 위치시키기 전에, 상기 끈 구조물(13)을 조이는 것을 포함하여, 상기 마스크형 구조물(도 9a-9c 참조)을 정확히 위치시킬 수 있다.

상기 거리 조정 구조물(16)은 수동으로 조정되어 질 수도 있어서, 개인이 거리를 조정할 수 있고, 이에 따라 모니터링 주기를 시작할 준비가 되었을 때 상기 동작 센서를 눈꺼풀(14)에 위치시킬 수 있다. 다른 실시 형태로서, 상기 조정은 예를 들어 상기 눈꺼풀에 위치된 단일의 텐션 센서에 의해 제공된 감긴-안구-신호에 응답하여 자동으로 수행될 수도 있다.

도 11은 모니터링된 데이터의 일례를 예시한다. 상기 예에서, 상기 이동 신호는 시간의 함수로서 나타내어 진다. A로 표시된 시간 주기에서, 개인은 깨어 있고 눈을 뜨고 있다. B로 표시된 시간 주기에서, 개인은 깨어 있고 눈을 감고 있고 즉, 안구의 이동이 기록될 수는 없다. C, D, E로 표시된 시간 주기에서, 개인은 수면 중이다. 상기 시간 주기 C는 얕은 수면을 갖는 수면 주기이고, 상기 시간 주기 D는 깊은 수면을 갖는 수면 주기이고, 상기 시간 주기 D는 렘(REM) 수면을 갖는 수면 주기이다.

도 12는 각각 눈이 좌측(x1)을 향하여 바라볼 때, 눈이 일직선으로 앞(x2)을 향하여 바라볼 때와, 눈이 우측(x3)을 향하여 바라볼 때 안구의 수평 이동을 각각 예시한다. X-축 방향을 따라서, 다른 실험치, 즉 각 안구의 이동에 대한 총 100개의 실험치가 도시되어 있다. 6g의 가속도계인, 동작 센서가 실험 중 개인의 눈꺼풀의 우측 상에 위치되어 있었다.

실험 데이터

동작 센서로서 가속도계를 포함한 개인의 수면 상태 분석을 위한 모니터링 장치가 시험 되었다.

상기 가속도계는 0-4도와 같은, 0-3도와 같은, 0-2도와 같은 0-5도 범위의 각을 측정할 수도 있다. 실험 데이터를 얻기 위해 사용된 특정한 가속도계는 0-1.76도 범위의 각을 측정할 수 있는 가속도계이다.

하나의 실험에서, 하나의 가속도계가 개인의 눈꺼풀 우측 상에 위치되었고, 그 개인은 자신의 안구를 움직이도록 요청받았다. 안구의 수평 이동 기록이 가속도계에 의해서 수행되어 졌다. 이 실험에서, 단지 하나의 센서가 사용되었는데, 이는 개인이 깨어 있었고, 자신의 머리를 움직이지 말라고 요청받았기 때문이다.

도 12는 눈이 좌측(x1)을 향하여 바라볼 때, 눈이 일직선으로 앞(x2)을 향하여 바라볼 때와, 눈이 우측(x3)을 향하여 바라볼 때 안구의 수평 이동을 예시한다. X-축 방향을 따라서, 다른 실험치, 즉 각 안구의 이동에 대한 총 100개의 실험치가 도시되어 있다.

안구의 평균 이동은, 개인의 눈꺼풀의 우측 상에 위치된 가속계도를 위치시켰을 때, 아래의 표에서 찾아볼 수 있다.

도 12의 데이터와 상기 테이블에 나타난 평균값으로부터, 측정이 의미가 있으며, 가속도계가 본 발명에 따른 모니터링 장치에서 동작 센서로서 사용되어 질 수 있다는 것이 명백하다.

더욱 정확한 가속도계, 예를 들면, 1g의 가속도계가 적용된다면, 이전보다 더 정확한 측정이 예상된다.

Claims (20)

1. 적어도 하나의 제1 동작 센서, 제2 동작 센서, 프로세서를 포함하고,
   상기 제1, 2 동작 센서는 개인의 눈꺼풀에 위치되고 안구의 이동을 나타내는 이동 신호를 상기 프로세서에 전달하도록 구성되며,
   상기 프로세서는 상기 이동 신호로부터 수면 상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및/또는 제2 동작 센서가 가속도계를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 및/또는 제2 동작 센서가 자이로스코프를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 및/또는 제2 동작 센서가 스트레인 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 이동 신호를 속도 또는 가속도 신호로 변환하는 타이머 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1, 2 동작 센서는 베이스에 부착되고,
   상기 베이스는 눈꺼풀을 향하여 바라보는 하면과, 제1, 2 동작 센서가 부착되는 반대측 상면을 갖는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1, 2 동작 센서는 서로에 대해 거리를 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 텐션 센서를 포함하고, 상기 텐션 센서는 눈꺼풀 상에 배치되고, 눈꺼풀에서 감지된 근육 텐션에 기초하여 텐션 신호를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 텐션 센서의 제1 텐션 센서는 대략 수직 방향의 근육 텐션을 감지할 수 있도록 배치되고, 상기 적어도 하나의 텐션 센서의 제2 텐션 센서는 대략 수평 방향의 근육 텐션을 감지할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 동작 센서는 상기 제1 텐션 센서에 의해 구성되고 및/또는 상기 제2 동작 센서는 상기 제2 텐션 센서에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
11. 제8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 텐션 신호와 조합하여 상기 이동 신호에 기초한 수면상태에 대한 의미 있는 상기 식별자를 제공할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
12. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 신호와 상기 텐션 신호 중 적어도 하나를 저장하기 위한 데이터 저장장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 이동 신호와 상기 텐션 신호 중 적어도 하나에 기초하여 처리된 신호를 제공하기 위한 데이터 처리 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 이동 신호, 상기 텐션 신호와, 상기 처리된 신호 중 적어도 하나를 전송할 수 있도록 구성된 발신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
15. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 센서와 상기 텐션 센서 중 적어도 하나는 눈꺼풀에 용이하게 부착되기 위해 적어도 부분적으로 접착성인 하면을 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
16. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    개인에게 묶었을 때 상기 동작 센서와 상기 텐션 센서 중 적어도 하나를 눈꺼풀에 용이하게 위치시키는 끈 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
17. 제16항에 있어서,
    눈꺼풀에 대한 상기 동작 센서와 상기 텐션 센서 중 적어도 하나를 용이하게 이동시키는 거리 조정 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개인의 수면상태 분석을 위한 모니터링 장치.
18. - 제1 동작 센서, 제2 동작 센서, 프로세서를 제공하는 단계;
    - 상기 제1, 2 동작 센서를 개인의 눈꺼풀에 위치시키는 단계;
    - 상기 동작 센서 중 적어도 하나로부터 안구의 이동을 나타내는 이동 신호를 제공하는 단계;
    - 상기 이동 신호를 상기 프로세서에 전달하는 단계;와
    - 상기 식별자를 제공할 수 있도록 상기 이동 신호를 처리하는 상기 프로세스를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공하기 위한 방법.
19. 제18항에 있어서,
    - 적어도 하나의 텐션 센서를 제공하는 단계;
    - 적어도 하나의 상기 텐션 센서를 눈꺼풀에 위치시키는 단계;
    - 상기 적어도 하나의 상기 텐션 센서로부터 감지된 근육의 텐션을 나타내는 텐션 신호를 제공하는 단계;
    - 상기 텐션 신호를 상기 프로세서에 전달하는 단계;와
    - 상기 식별자를 제공할 수 있도록 상기 이동 신호와 상기 텐션 신호를 조합하여 처리하는 상기 프로세스를 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공하기 위한 방법.
20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 식별자의 사용에 의해 우울증의 증상을 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면상태에 대한 의미 있는 식별자를 제공하기 위한 방법.

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