KR20150134032A - 맞춤형 수면 최적화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맞춤형 수면 최적화 장치에 관한 것으로 사람의 수면상태에서 수면무호흡, 수면불안환경, 수면자세불안 등의 수면 장애 용인을 검출하여 이에 부합하는 최적의 수면환경을 조성함으로써 편안한 숙면을 유도할 수 있도록 하기 위하여, 산소포화도측정기 또는 맥박측정기를 포함하는 생체신호감지수단, 뒤척임측정기를 포함하는 수면자세감지수단 중 선택된 하나 혹은 이들의 조합으로 구성되며 인체에 구비되어 수면 장애 여부를 검출하는 측정부; 입력되는 동작제어 신호에 따라 조명을 파장 430∼500 ㎚, 조도 2,500∼10,000 lux 로 조절하거나, 아로마를 분사하는 것 중에서 택일된 어느 하나 혹은 모두를 수행하여 치료요법을 인체에 제공하는 처리부; 상기 측정부로부터 출력되는 신호를 입력받아 수면 장애 여부를 판단하고, 그에 따른 수면 최적화를 위한 동작 제어신호를 상기 처리부로 출력하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

맞춤형 수면 최적화 장치{Customized device for optimizing sleep}

본 발명은 맞춤형 수면 최적화 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수면 장애요인을 검출하여 최적의 수면환경을 제공하도록 하는 맞춤형 수면 최적화 장치에 관한 것이다.

최근 현대인들의 많은 활동량과 스트레스 등으로 인해 수면장애 환자들이 급증하고 있다. 이러한 수면장애 현상은 집중력과 사고력, 기억력을 떨어뜨리고, 학습장애를 유발하는 원인이 되기도 하고, 심장, 폐질환, 위장관 질환을 증가시키고, 성장을 둔화시키며, 피로누적으로 교통사고 및 안전사고의 위험을 증대시키게 되는 원인이 되기도 한다. 그 밖에도 혈당조절을 감소시키고, 콜티졸과 같은 스트레스 호르몬을 증가시키며, 교감신경 항진 등 여러 신체적 부작용을 동반하게 되어 만성이 되었을 때 인슐린에 대해 저항이 증가되고, 비만과 고혈압을 일으키게 된다.

수면장애의 주요인으로 코골이를 동반한 수면무호흡증이 포함되어 있는데, 이 경우 뇌혈류를 떨어뜨려서 기억력과 운동능력, 주의력의 저하는 물론, 각종 뇌관련 질병의 증가에도 영향을 주며, 특히 수면무호흡증은 중증 코골이로서 뇌로 가는 혈액량을 줄이고 혈압을 높여 뇌졸증의 위험 요인이 된다.

이러한 수면 장애요인을 해소하기 위해 수면 최적화 장치가 개발되고 있으나, 이들은 수면상황에 대한 판단 없이 수동조작이나 타이머 동작을 통한 단순 치료요법만을 제공하고 있다.

또한, 공개특허 제10-2009-0056008호에서는 적외선 열감지 카메라, 영상 서버, 홈네트워크 서버, 제어기 및 홈게이트웨이를 포함한 유비쿼터스를 이용한 수면환경 제공 시스템이 개시된 바 있으나, 이는 수면환경을 제공하기 위해 홈네트워크 서버를 기본적으로 구현하고 있어야 하고 이에 수면환경 제공을 위한 설비들이 갖추어져 있어야하므로 설치에 극히 제한적일 수 밖에 없으며, 이의 설치시에는 고가의 비용이 드는 문제점이 있고, 수면상태를 파악할 수 있는 감지수단이 제한적이기 때문에 최적의 수면환경을 만들기에는 부족한 문제점이 있었다.

그리고 등록특허 제10-1332828호, 공개특허 제10-2013-0141289호 및 공개특허 제10-2014-0003867호에서는 사람의 수면상태를 모니터링하여 그 신호를 알리는 정도의 시스템만을 개시하고 있을 뿐, 수면상태에 부합되는 수면환경을 제공하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 사람의 수면상태에서 수면무호흡, 수면불안환경, 수면자세불안 등의 수면 장애 용인을 검출하여 이에 부합하는 최적의 수면환경을 조성함으로써 편안한 숙면을 유도할 수 있도록 하는 맞춤형 수면 최적화 장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 산소포화도측정기 또는 맥박측정기를 포함하는 생체신호감지수단, 뒤척임측정기를 포함하는 수면자세감지수단 중 선택된 하나 혹은 이들의 조합으로 구성되며 인체에 구비되어 수면 장애 여부를 검출하는 측정부; 입력되는 동작제어 신호에 따라 조명을 파장 430∼500 ㎚, 조도 2,500∼10,000 lux 로 조절하거나, 아로마를 분사하는 것 중에서 택일된 어느 하나 혹은 모두를 수행하여 치료요법을 인체에 제공하는 처리부; 상기 측정부로부터 출력되는 신호를 입력받아 수면 장애 여부를 판단하고, 그에 따른 수면 최적화를 위한 동작 제어신호를 상기 처리부로 출력하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 맞춤형 수면 최적화 장치를 제공한다.

또한, 맞춤형 수면 최적화 장치는 실내온도측정기 또는 실내습도측정기를 포함하는 실내분위기감지수단을 더 포함하고, 제어부는 실내분위기감지수단으로부터 출력되는 신호에 따라 수면 불안 환경인지를 판단하여, 처리부로 동작 제어 신호를 출력하여 기 설정된 수면최적화 온도범위 및 습도범위로 조절되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어부는 산소포화도측정기로부터 출력되는 신호에 따라 산소포화도 90％이하 구간을 10회이상 반복 진행하면 수면 장애로 판단하고, 맥박측정기로부터 출력되는 신호에 따라 맥박의 급격한 변화구간이 5회이상 발생하면 수면 장애로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어부는 뒤척임측정기로부터 출력되는 신호에 따라 분당 각도 20°이상의 뒤척임 횟수가 시간당 50회 이상이면 수면장애로 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 측정부는 손목에 착용 가능하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의한 맞춤형 수면 최적화 장치는 사람의 수면상태에서 산소포화도, 맥박, 주변온도, 주변습도 및 뒤척임 정도를 측정하도록 함으로써 다양한 수면상황에 대한 판단이 가능하며, 이에 검출된 수면상황에 따라 수면 장애 요인이 검출되면 그에 따른 맞춤형 치료요법의 수행이 실시간으로 가능하도록 함으로써 편안한 숙면을 유도할 수 있고, 이러한 데이터들을 지속적으로 저장, 분석, 관리함으로써 꾸준한 최적상태의 수면관리를 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 데이터저장부를 통해 그 데이터를 저장해둠으로써 병원진단의 보조자료로 활용 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 맞춤형 수면 최적화 장치의 전체 개략도
도 2는 본 발명에 의한 측정부의 상세도
도 3은 본 발명에 의한 전체 흐름도

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 보면 본 발명에 의한 맞춤형 수면 최적화 장치는 사람의 수면상태에서의 수면 장애요인들을 검출하여 최적의 환경에서 수면이 이루어지도록 하기 위해 개발된 것으로서 측정부(10), 처리부(30) 및 제어부(20)로 이루어진다.

상기 측정부(10)는 인체에 구비되어 수면의 장애요인을 검출하도록 구성된다. 측정부(10)는 구체적으로 보면 도 2에서와 같이 산소포화도측정기(61) 또는 맥박측정기(62)를 포함하는 생체신호감지수단(65)과, 뒤척임측정기(81)를 포함하는 수면자세감지수단(85) 중 선택된 하나 혹은 이들의 조합으로 구성된다.

이때 측정부(10)는 생체신호감지수단(65) 및 수면자세감지수단(85)에서 발생되는 측정데이터 신호를 전달하기 위해 도 1에서와 같이 블루투스(bluetooth) 등의 무선통신장치가 구비되어 제어부(20)에 연결되며, 또한 측정부(10)는 사용 및 착탈이 간편하면서도 수면에 방해가 되지 않도록 인체 중 특히 손목에 착용 가능하게 구성하는 것이 바람직하다.

상기 제어부(20)는 측정부(10)로부터 출력되는 신호를 입력받아 수면 장애 여부를 판단하고, 그에 따른 수면 최적화를 위한 동작 제어신호를 처리부(30)로 출력하도록 구성된다. 이에 처리부(30)는 제어부(20)의 분석데이터 신호를 수신받아 그 신호에 부합하는 치료요법을 인체에 제공하도록 구성되며, 처리부(30)는 도 1에서와 같이 조명기(32), 온도조절기(34), 습도조절기(35) 및 아로마분사기(36)가 구비되어 구성된다. 하기에서는 상기 제어부(20) 및 처리부(30)의 구성 및 동작설명을 연계하여 설명하기로 한다.

실시예로서 도 3에서와 같이 산소포화도측정기(61)로부터 출력되는 신호에 따라 산소포화도 90％이하 구간을 10회이상 반복 진행하게 되면 그 신호를 전달받은 제어부(20)에서 이를 수면장애 요소인 수면무호흡의심군으로 판단하게 된다.

산소포화도란, 전체 혈색소 중에서 산소로 포화되어 있는 혈색소가 차지하는 비율을 뜻하며, 산소포화도의 정상 수치는 보통 97∼100％이다. 이 수치가 90％ 이하이면 저산소혈증이 의심되고, 75％ 이하이면 심각한 상황을 초래하게 된다.

그리고, 맥박측정기(62)로부터 출력되는 신호에 따라 맥박의 급격한 상승 또는 하강에 의한 변화구간이 5회이상 발생하면 제어부(20)에서 이를 수면장애 요소인 수면무호흡의심군 또는 코골이의심군으로 판단하게 된다. 이때 맥박수는 수면상태에서 계속적으로 분 단위로 측정되며, 정상의 맥박범위에서 ±10회 이상 변화하는 구간이 5회이상 반복되거나, 이전측정치에서 ±10회 이상 변화하는 구간이 5회이상 반복되면 이를 수면 장애 여부로 판단하는 것이다. 그 실시예로서, 성인을 기준으로 정상맥박범위를 분당 60∼100회로 판단했을 때, 분당 50회 이하이거나 110회 이상이 되는 횟수를 판단하고, 그 판단 횟수가 5회 이상이 되는지 판단하여 수면 장애 여부를 최종 판단한다.

제어부(20)에서 상기 산소포화도측정기(61) 또는 맥박측정기(62)에서의 수면 장애 여부가 판단되면, 제어부(20)에서 입력되는 동작제어 신호에 따라 처리부(30)의 조명기(32)를 통해 신체에 수면유도범위의 빛을 발산하게 된다.

이때 상기 조명기(32)에서 발산되는 빛은 최적의 수면환경을 조성하기 위해 파장범위가 430∼500 ㎚, 조도가 2,500∼10,000 lux 하에서 40∼80분 동안 발산되도록 조절함이 바람직하며, 조도의 변화시간은 15∼20분 단위가 적당하며, 최대동작시간은 2시간 이내가 적당하다. 조명기(32)는 인체에 빛이 발산되어지므로 바이오 엘이디(Bio-LED) 기반의 시스템을 적용하는 것이 바람직하다.

상기 430∼500 ㎚의 파장범위를 갖는 빛은 멜라토닌(melatonin)의 분비를 촉진시키고, 24시간 신체순환리듬에 중요한 호르몬 생성 및 자율신경계의 부교감신경을 자극하여 혈압, 맥박, 호흡, 각성도, 눈깜박임의 주기를 감소시키며, 휴식감을 증가시키고 불안이나 적대감을 완화시켜 숙면을 유도하게 된다.

또한, 수면장애로 판단되면 향기치료, 향기요법 등의 자연요법을 수행하기 위해 아로마를 분사하도록 구성한다. 이때 아로마는 20∼40분 단위로 3∼6회 분사하여 더욱 쾌적한 수면환경이 제공되도록 한다.

상기 수면장애 상태 하에서 조명기(32)를 통해 빛을 발산하거나 아로마를 분사하는 것 중에서 택일된 어느 하나 혹은 모두를 수행하여 치료요법을 인체에 제공하도록 구성되는 것이다.

한편, 뒤척임측정기(81)로부터 출력되는 신호에 따라 분당 각도 20°이상의 뒤척임 횟수가 시간당 50회 이상이면 수면장애 요소인 수면자세불안의심군으로 판단하게 된다. 제어부(20)에서 이와 같이 판단되면, 상기 산소포화도측정기(61) 또는 맥박측정기(62)의 경우에서 처럼 조명기(32)를 통해 수면유도범위의 빛을 발산하거나, 아로마를 분사하는 것 중에서 택일된 어느 하나 혹은 모두를 수행할 수 있다. 이때 뒤척임은 수면상태에서 몸을 이리저리 뒤집는 움직임을 뜻한다.

상기 뒤척임측정기(81)는 단위시간에 움직이는 각도를 판단하는 구조의 3축가속도 센서를 이용하도록 함이 바람직하다.

상기 조명기(32)에서 발산되는 빛은 최적의 수면환경을 조성하기 위해 파장범위가 430∼500 ㎚, 조도가 2,500∼10,000 lux 하에서 90∼120분 동안 발산되도록 함이 바람직하다. 상기 빛의 발산시간이 제어부(20)에서 수면무호흡의심군 또는 코골이의심군으로 판단되었을 때 보다 길어지는 것은, 뒤척임의 경우 신체의 직접적인 움직임이 크므로 그 만큼의 신체 피로도가 발생되기 때문에 최적의 수면환경을 만드는데 그 만큼의 시간이 더 소요되는 것이다.

한편, 본 발명에 의한 맞춤형 수면 최적화 장치에서 측정부(10)는 실내온도측정기(71) 또는 실내습도측정기(72)를 포함하는 실내분위기감지수단(75)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때 제어부(20)는 실내분위기감지수단(75)으로부터 출력되는 신호에 따라 수면 불안 환경인지를 판단하여, 처리부(30)로 동작 제어 신호를 출력하여 기 설정된 수면최적화 온도범위 및 습도범위로 조절되도록 구성한다.

그 실시예로서, 실내온도측정기(71)에서 설정된 수면최적화 기준온도(20℃)에서 온도범위가 ±10℃ 이상 벗어나면 제어부(20)에서 수면불안환경으로 판단하게 되고, 실내습도측정기(72)에서 설정된 수면최적화 기준습도(15％)에서 습도범위가 ±15％ 이상 벗어나면 제어부(20)에서 수면불안환경으로 판단하게 된다. 이때 수면최적화의 기준온도 및 기준습도는 장소 및 수면환경에 적합하도록 설정됨이 바람직하며, 제어부(20)에서 이와 같이 판단되면, 처리부(30)의 온도조절기(34) 및 습도조절기(35)를 통해 수면최적화 온도범위 및 습도범위에 포함되게 온도 및 습도를 조절하게 된다.

이때 온도 및 습도를 조절하거나, 아로마를 분사하는 것 중에서 택일된 어느 하나 혹은 모두를 수행할 수 있다.

또한 한편, 상기 제어부(20) 및 처리부(30)의 수신데이터 및 작동데이터를 저장하는 데이터저장부(40)가 구비된다. 데이터저장부(40)는 사람마다의 특성에 따른 쾌적한 수면환경을 꾸준히 유지하기 위해 그 데이터들을 저장함으로써 각 사람마다의 특성을 관리하게 된다.

또한, 상기 데이터저장부(40)에 연계하여 처리부(30)에서 제공되는 치료요법을 설정된 기간동안 수집, 분석한 후, 수면의 장애요인을 재검출하여 치료요법의 지속여부를 판단하는 피드백부(50)를 더 구비한다.

상기 피드백부(50)는 처리부(30)에서의 치료요법을 일정기간 지속 후, 수면상태에 따라 치료요법을 지속적으로 수행할지에 대한 여부를 판단하게 된다.

10 : 측정부 20 : 제어부
30 : 처리부 40 : 데이터저장부
50 : 피드백부 61 : 산소포화도측정기
62 : 맥박측정기 65 : 생체신호감지수단
71 : 실내온도측정기 72 : 실내습도측정기
75 : 실내분위기감지수단 85 : 수면자세감지수단

Claims (5)

1. 산소포화도측정기(61) 또는 맥박측정기(62)를 포함하는 생체신호감지수단(65), 뒤척임측정기(81)를 포함하는 수면자세감지수단(85) 중 선택된 하나 혹은 이들의 조합으로 구성되며 인체에 구비되어 수면 장애 여부를 검출하는 측정부(10);
   입력되는 동작제어 신호에 따라 조명을 파장 430∼500 ㎚, 조도 2,500∼10,000 lux 로 조절하거나, 아로마를 분사하는 것 중에서 택일된 어느 하나 혹은 모두를 수행하여 치료요법을 인체에 제공하는 처리부(30);
   상기 측정부(10)로부터 출력되는 신호를 입력받아 수면 장애 여부를 판단하고, 그에 따른 수면 최적화를 위한 동작 제어신호를 상기 처리부(30)로 출력하는 제어부(20);
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 맞춤형 수면 최적화 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 맞춤형 수면 최적화 장치는 실내온도측정기(71) 또는 실내습도측정기(72)를 포함하는 실내분위기감지수단(75)을 더 포함하고, 제어부(20)는 실내분위기감지수단(75)으로부터 출력되는 신호에 따라 수면 불안 환경인지를 판단하여, 처리부(30)로 동작 제어 신호를 출력하여 기 설정된 수면최적화 온도범위 및 습도범위로 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 수면 최적화 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(20)는 산소포화도측정기(61)로부터 출력되는 신호에 따라 산소포화도 90％이하 구간을 10회이상 반복 진행하면 수면 장애로 판단하고, 맥박측정기(62)로부터 출력되는 신호에 따라 맥박의 급격한 변화구간이 5회이상 발생하면 수면 장애로 판단하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 수면 최적화 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(20)는 뒤척임측정기(81)로부터 출력되는 신호에 따라 분당 각도 20°이상의 뒤척임 횟수가 시간당 50회 이상이면 수면장애로 판단하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 수면 최적화 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 측정부(10)는 손목에 착용 가능하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 수면 최적화 장치.

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