KR20170079765A

KR20170079765A - 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법

Info

Publication number: KR20170079765A
Application number: KR1020150190686A
Authority: KR
Inventors: 박춘호; 강민규; 신혜선; 김정연; 김종완
Original assignee: 코웨이 주식회사
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-07-10
Also published as: KR102457097B1

Abstract

본 발명은 매트리스와 탑퍼 사이에 구비되는 센서를 이용하여, 사용자의 수면 관련 정보를 측정하고 분석하며, 이에 따라 적절한 생활 패턴 내지 매트리스를 추천하는 방법에 관한 것이다.

Description

매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법{Method for measurement and analysis of sleep with a mattress}

인간의 수면은 평상 생활 중 쌓인 정신적 육체적 피로를 회복하기 위한 중요한 행동이며, 이에 따라 건강하며 깊은 수면에 대한 요구와 연구가 활발하다.

수면은 그 깊이에 따라 여러 단계로 나뉠 수 있는데, 가장 널리 사용되는 것은 비교적 얕은 수면인 렘(REM, rapid eye movement)수면과 비교적 깊은 수면인 비렘수면(혹은, 논렘수면)으로의 구분이다. 비렘수면은 다시 일정한 기준치를 이용하여 깊은수면과 얕은수면으로 구분되기도 한다.

또한, 수면 중에도 인체활동은 계속되기에 심장이 박동하고 호흡이 이루어진다. 수면시 분당 심박수와 분당 호흡수는, 건강한 수면을 확인하는 척도가 되기도 한다.

즉, 건강한 수면을 위해서는 비렘수면과 같은 깊은 수면의 비율이 높아야 함은 물론이거니와, 분당 심박수와 분당 호흡수가 안정적이어야 한다. 예를 들어, 분당 호흡수가 낮은 경우 수면 중 무호흡 증상을 의심해볼 수 있다.

한국공개특허 10-2010-0022706호는 이를 위한 기술을 개시한다.

여기에서는, 에어 매트리스를 이용하여 수면 중 심박수와 호흡수를 확인하는 기술이 개시되며, 피험자는 매트리스에서 평상시처럼 수면을 취하면서도 수면 중 심박수, 호흡수 등 다양한 정보를 취할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 본 종래기술에서는 분당 심박수와 호흡수를 확인할 수 있었으나, 깊은 수면을 취하는지 등 다양한 정보를 제공하지는 못한다.

예를 들어, 본 종래기술에서는 수면 중 뒤척임 여부 내지 뒤척임 이상의 깨어남 여부를 확인할 수 없었으며, 렘수면과 비렘수면을 구분할 수도 없었는데, 이는 분당 심박수와 호흡수 이상의 중요한 지표이다.

아울러, 분당 심박수와 분당 호흡수를 확인한다고 하여도, 복잡한 의료시설에 내원하여야만 해당 자료를 확인할 수 있었기에, 사용자가 자신의 수면 상태를 간편하게 점검하는데 문제가 있었다.

(특허문헌 1) KR 10-2010-0022706 A1

(특허문헌 2) KR 10-2007-0084901 A1

(특허문헌 3) KR 10-2006-0092037 A1

(특허문헌 4) KR 10-121826 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것이다.

취침자에게 다양한 센서를 부착할 필요 없이, 매트리스에서 취침하는 것만으로도 수면에 관련된 다양한 정보가 획득되고 분석될 수 있는 시스템을 제안하고자 한다.

또한, 수면에 관련된 다양한 정보를 의료시설 등을 방문하지 않고서도 스마트폰 어플리케이션 등을 통하여 사용자가 손쉽게 확인할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.

또한, 수면에 관련된 정보의 분석 결과, 어떠한 매트리스를 사용하는 것이 좋으며, 어떠한 수면 패턴을 가져가는 것이 좋으며, 어떠한 부분을 구체적으로 살펴보는 것이 좋은지, 실질적으로 사용자에게 도움이 되는 정보를 직관적으로 알려줄 수 있는 방법을 제안하고자 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, (a) 탑퍼(1)와 매트리스(2) 사이에 위치하며 다수의 가속도 센서를 포함하는 센서부(100)가 진동 정보를 수신하여 저대역 패스 필터부(110)에 전송하는 단계; 및 (b) 상기 저대역 패스 필터부(110)가 수신된 정보를 저대역 필터링하고 기 설정된 주파수 기준에 따라 심박진동, 호흡진동 및 뒤척임진동으로 각각 구분하여 단말기(200)에 전송하는 단계를 포함하는, 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법을 제공한다.

또한, (c) 상기 단말기(200)의 뒤척임진동 연산부(230)가 뒤척임진동 중 기 설정된 뒤척임여부 기준값(C2)을 초과한 진동을 뒤척임으로 판단하여, 수면 시간 중 그 횟수를 수면 중 뒤척임횟수(CON)을 연산하고 해당 진동이 감지된 총 시간을 뒤척임시간(COT)으로 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c) 단계 이후, (d) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가, 상기 (c) 단계에서 연산된 뒤척임횟수(CON) 값에 따라 경도가 상이한 다수의 매트리스 중 기 설정된 매트리스를 추천 매트리스로서 출력하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가 뒤척임진동 중 기 설정된 깨어남여부 기준값(C1)을 초과한 진동을 깨어남으로 판단하여, 수면 시간 중 그 횟수를 수면 중 깨어남횟수(CWN)을 연산하고 해당 진동이 감지된 총 시간을 깨어남시간(CWT)으로 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c1) 단계 이후, (c2) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가 어떠한 진동이라도 처음 감지된 시각을 수면개시시각(CBM)으로 연산하고, 어떠한 진동도 감지되지 않는 경우 해당 시각을 기상시각(CMM)으로 연산하고, 상기 수면개시시각(BCM)부터 상기 기상시각(CMM)까지의 시간을 수면시간(CBT)으로 연산하고, 상기 깨어남여부 기준값(C1)을 초과한 진동이 기 설정된 시간 동안 계속 없는 경우, 상기 수면개시시각(CBM)부터 상기 기 설정된 시간이 개시되는 시점까지의 시간을 입면소요시간(CCT)으로 연산하고, 상기 수면시간(CBT)에서 상기 입면소요시간(CCT)을 차감한 시간을 실제수면시간(CST)으로 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c2) 단계 이후, (c3) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가 상기 실제수면시간(CST), 상기 깨어남시간(CWT) 및 상기 뒤척임시간(COT)을 수식을 이용하여 수면효율을 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (a) 단계 이전에, 상기 단말기(200)의 입력부(250)를 통하여 목표수면시간(XST)가 입력되는 단계를 더 포함하고, 상기 (c2) 단계 이후, (c4) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가, 상기 실제수면시간(CST)을 상기 목표수면시간(XST)으로 나누어 수면목표달성률을 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c) 단계는, (c5) 상기 단말기(200)의 수면구조 분석정보 연산부(231)가 뒤척임진동 중 기 설정된 렘수면여부 기준값(C3) 초과의 진동이 감지되는 시간을 렘수면시간(CRT)으로 연산하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c5) 단계 이후, (c6) 상기 수면구조 분석정보 연산부(231)가 상기 렘수면여부 기준값(C3) 이하의 진동이 감지되는 시간을 비렘수면시간으로 연산하되, 상기 비렘수면시간 중 기 설정된 기준값 초과의 경우를 얕은수면시간으로 연산하고, 기 설정된 기준값 이하의 경우를 깊은수면시간으로 연산한 후, 상기 렘수면시간(CRT), 상기 비렘수면시간 중 얕은수면시간과 깊은수면시간의 분포를 시간에 따라 연산한 수면구조 분석정보(CD)를 생성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (a) 단계 이전에, 상기 단말기(200)의 입력부(250)를 통하여 나이, 성별 및 목표수면시간(XST)이 입력되는 단계를 더 포함하고,

상기 (c) 단계 이후, (e) 상기 단말기(200)의 호흡진동 연산부(220)가 호흡진동 중 기 설정된 호흡진동 기준값(B1)을 초과한 진동을 호흡으로 판단하여, 해당 진동이 감지되지 않는 총 시간을 무호흡수면시간(BNT)으로 연산하는 단계; 및 (f) 상기 단말기(200)가, 상기 무호흡수면시간(BNT), 상기 수면개시시각(CBM), 상기 실제수면시간(CST), 상기 뒤척임횟수(CON), 상기 나이 및 상기 성별을 이용하여, 다수의 수면유형 중 어느 하나의 수면유형을 기 설정된 방법으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (e) 단계는, (e1) 상기 호흡진동 연산부(220)가 판단한 호흡을 이용하여, 분당 그 횟수를 분당 호흡수(BBN)으로 연산하고, 수면 중 상기 분당 호흡수(BBN)를 계속 누적하여 저장하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (c) 단계 이후, (g) 상기 단말기(200)의 심박진동 연산부(210)가 심박진동 중 기 설정된 심박진동 기준값(A1)을 초과한 진동을 심박으로 판단하여, 분당 그 횟수를 분당 심박수(AHN)로 연산하고, 수면 중 상기 분당 심박수(AHN)를 계속 누적하여 저장하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 전술한 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법을 컴퓨터 장치에 결합되어 수행시키기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 명령어가 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 전술한 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법을 수행시키기 위한 컴퓨터 프로그램의 명령어가 저장된 기록매체를 포함하며, 상기 (b) 단계에서 심박진동, 호흡진동 및 뒤척임진동으로 각각 구분된 정보를 수신하는, 단말기를 제공한다.

또한, 상기 단말기(200)는 디스플레이부(290)를 더 포함하며, 상기 디스플레이부(290)는, 상기 수면효율, 상기 실제수면시간(CST), 시간에 따른 상기 분당 심박수(AHN), 시간에 따른 상기 분당 호흡수(BBN), 상기 결정된 수면유형, 상기 깨어남횟수(CWN), 상기 수면목표달성률 및 상기 수면구조 분석정보(CD)를 출력하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 디스플레이부(290)는, 상기 분당 심박수(AHN)를 평균값, 최대값 및 최소값으로 구분하여 더 출력하고, 상기 분당 호흡수(BBN)를 평균값, 최대값 및 최소값으로 구분하여 더 출력하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단말기(200)는 데이터베이스(300)와 정보 통신하고, 상기 데이터베이스(300)에는 상기 다수의 수면유형에 대하여 각각 이에 해당하는 출력정보를 미리 저장하고, 상기 디스플레이부(290)는 상기 결정된 수면유형에 상응하도록 미리 저장된 출력정보를 상기 데이터베이스(300)에서 불러와서 디스플레이하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예는, 전술한 단말기를 포함하는 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 시스템으로서, 상기 단말기(200) 및 상기 센서부(100)를 포함하며, 상기 센서부(100)는 유선형인, 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 시스템을 제공한다.

또한, 상기 시스템은 상기 매트리스(2) 내측에 실장된 다수의 음파진동자(50)를 더 포함하고, 상기 데이터베이스(300)에는 상기 다수의 수면유형에 대하여 각각 이에 해당하는 추천음파진동 패턴을 미리 저장하고, 상기 단말기(200)를 통하여 상기 추천음파진동 모드가 선택된 경우, 상기 단말기(200)는 상기 결정된 수면유형에 상응하도록 미리 저장된 추천음파진동 패턴을 상기 데이터베이스(300)에서 불러와서 상기 다수의 음파진동자(50)가 이에 따라 작동되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하여, 사용자는 매트리스에 누워 수면을 취하는 것 이상의 어떠한 다른 동작도 실질적으로 필요하지 않으며, 수면을 취하면 심박수, 호흡수, 렘수면 여부, 수면효율은 물론 자신이 어떠한 수면 유형에 해당하는지가 확인되고, 이에 따라 어떠한 생활 패턴을 갖는 것이 유리한지 간편하게 확인된다.

사용자는 스마트폰 등을 이용하여 의료시설에 내원하지 않고서도 실시간 정보 확인이 가능하다.

더욱이, 자신의 수면 유형에 적합한 정보가 제공되고, 최적의 음파진동도 가능하며, 적절한 경도의 매트리스까지도 추천받을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법을 수행하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법의 진동 구분 및 기준값들을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법에서 획득되는 정보를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법에서 실제수면시간 연산 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법에 의해 디스플레이부에서 출력되는 화면의 예시이다.
도 9는 매트리스 등급을 설명하기 위한 개략도이다.

이하에서, "단말기"는 정보 입력, 출력 및 처리가 가능한 기기를 의미한다. 후술하겠지만, 본 발명에 따른 단말기는 영상 정보를 촬영하는 카메라, 신체 정보 등을 입력하는 입력부, 해당 정보를 처리하는 정보처리유닛 또는 별도의 시스템으로 전송하는 송수신부가 포함되면 족하다. 스마트폰, 태블릿, 노트북 등을 예로 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이하에서, "시스템"은 물건을 의미한다.

이하에서, "수면시간"은 사용자가 매트리스에 누운 이후 기상까지의 시간으로 사용자가 수면한 것으로 인지하는 시간을 의미하고, "실제수면시간"은 여기에서 사용자가 매트리스에 누운 이후 잠이 들기까지의 입면소요시간을 차감한 시간으로서 실제로 수면을 취한 시간을 의미한다.

이하에서, "렘수면"은 비교적 얕은 수면을 의미하고, "비렘수면"은 비교적 높은 수면을 의미한다. 실제수면시간은 렘수면 시간과 비렘수면 시간의 합이다. 현재 알려진 기술에 의하면 뇌파를 이용한 구분 방법, 안구의 움직임을 이용한 구분 방법, 취침자의 움직임 여부를 이용한 구분 방법 등으로 구분될 수 있는데, 본 발명에서는 취침자의 움직임 여부를 이용하여 구분하기로 하며, 이를 위하여 저대역 주파수 필터링된 뒤척임진동을 사용하며, 이는 아래에서 상세히 설명한다.

또한, "비렘수면"은 다시 "깊은수면"과 "얕은수면"으로 구분되는데, 이 역시 다양한 기분으로 구분될 수 있으나, 본 발명에서는 취침자의 움직임 여부를 이용하여 구분하기로 하며, 이를 위하여 저대역 주파수 필터링된 뒤척임진동을 사용하며, 이는 아래에서 상세히 설명한다.

이하에서 "매트리스의 등급"은 기 설정되어 다수로 구분되어 있으며, 도 11에 도시되는 바와 같이 매트리스의 경도가 커질수록 등급 값이 커져 있음을 가정한다. 매트리스의 경도는 딱딱함과 부드러움(푹신함)을 의미하는 것이다. 도면에서는 총 24등급으로 구분되어 있으나, 후술할 바와 같이 최소 3단계의 등급으로 구분되어 있을 수도 있으며 그 개수는 24 미만이거나 이를 초과할 수도 있음은 당연하다.

1. 시스템의 설명

본 발명에 따른 시스템은, 탑퍼(1)와 매트리스(2) 사이에 위치하며 다수의 가속도 센서를 구비한 센서부(100)와, 센서부(100)에 연결되며 가속도 센서에서 측정된 센서를 필터링하고 일정한 기준에 따라 심박진동, 호흡진동, 뒤척임진동으로 구분하는 저대역 패스 필터부(LPF)(110)와, 필터링된 신호를 스마트폰과 같은 단말기(200)에 전송하는 송수신부(120)를 포함한다.

센서부(100)는 탑퍼(1)와 매트리스(2) 사이에 구비됨으로써, 어떠한 매트리스(2)에도 적용 가능하고, 상대적으로 자주 교체하는 탑퍼(1)의 교체 여부와 무관하게 작동 가능하다는 장점을 갖는다.

다만, 탑퍼(1)와 매트리스(2) 사이의 들뜨는 공간을 최소화하기 위하여 유선형 형상을 갖는 것이 가장 바람직하며, 심박수 및 호흡수의 센싱을 위하여 사용자의 심장 부근 아래에 위치하는 것이 바람직하다.

실시예에 따라, 매트리스(2)에 다수의 음파진동자(50)가 더 구비될 수도 있다. 음파진동자(50)는 단말기(200)에서 전송되는 신호를 송수신부(120)가 감지함으로써 저주파를 출력하도록 진동하여 작동되는데, 다수의 음파진동자(50)는 미리 설정된 일정한 패턴으로 작동 가능하다.

단말기(200)는 정보의 송수신 및 처리가 가능한 어떠한 장치여도 무방하나, 바람직하게는 사용자의 휴대가 편리한 스마트폰 또는 태블릿 컴퓨터일 수 있다.

단말기(200)에는, 전송된 심박진동을 분석하는 심박진동 연산부(210)와, 전송된 호흡진동을 분석하는 호흡진동 연산부(220)와, 전송된 뒤척임진동을 분석하는 뒤척임진동 연산부(230)가 구비되며, 뒤척임진동 연산부(230)에는 뒤척임진동을 토대로 수면구조를 분석하는 수면구조 분석정보 연산부(231)가 더 구비된다.

각각의 연산부들이 하는 구체적인 기능은 아래에서 상술한다.

또한, 단말기(200)에는 사용자가 나이, 성별, 목표수면시간(XST) 등을 입력할 수 있는 입력부(250)와, 분석 결과가 표시되는 디스플레이부(290)가 구비된다.

단말기(200)는 내부 또는 외부의 데이터베이스(300)와 연동되며, 데이터베이스(300)에는 다양한 수면패턴 별로 사용자에게 도움이 되는 정보들이 구분되어 저장되며, 또한 다양한 수면패턴 별로 사용자에게 적절하게 음파진동자(50)를 동작시키기 위한 패턴들도 저장된다.

2. 심박진동, 호흡진동, 뒤척임진동

센서부(100)에서 센싱되는 신호는 저대역 패스 필터부(110)에서 필터링되며 심박진동과 호흡진동과 뒤척임진동으로 구분된다.

센서부(100)의 가속도 센서에서 센싱되는 진동 신호에는 심박으로 인한 신호, 호흡으로 인한 신호, 뒤척임으로 인한 신호가 혼재되는데, 심박으로 인한 신호의 주파수는 5~25Hz이고, 호흡으로 인한 신호의 주파수는 0.1~1.5Hz이고, 그 외의 주파수에 해당하는 신호는 뒤척임으로 인한 신호이므로, 저대역 패스 필터부(110)는 이를 이용하여 해당 신호가 어떠한 진동을 의미하는 것인지를 구분할 수 있다.

저대역 패스 필터부(110)에서 구분된 심박진동과 호흡진동과 뒤척임진동은, 모두 송수신부(120)를 이용하여 단말기(200)의 심박진동 연산부(210)와 호흡진동 연산부(220)와 뒤척임진동 연산부(230)에 각각 전송된다.

도 1과 함께 도 2를 더 참조하여 설명한다.

심박진동 연산부(210)는 심박진동을 수신하면 해당 진동의 크기값이 미리 결정된 심박진동 기준값(A1)을 초과하는지 여부를 확인하며, 초과한 경우 해당 시점에 심박이 있었던 것으로 연산한다.

호흡진동 연산부(220)는 호흡진동을 수신하면 해당 진동의 크기값이 미리 결정된 호흡진동 기준값(A1)을 초과하는지 여부를 확인하며, 초과한 경우 해당 시점에 호흡이 있었던 것으로 연산한다.

뒤척임진동 연산부(230)는 3개의 기준값을 사용하며, 이들은 깨어남여부 기준값(C1)과 뒤척임여부 기준값(C2)과 렘수면여부 기준값(C3)이다. 깨어남여부 기준값(C1)이 가장 큰 값이고, 렘수면여부 기준값(C3)이 가장 작은 값이다.

뒤척임진동의 크기값이 깨어남여부 기준값(C1)을 초과한 경우 수면을 이루지 않고 깨어난 것으로 연산된다. 다만, 수면 중 얕게 깨어났더라도 수면이 해제되어 기상된 것은 아니기에, 기 설정된 일정 시간(예를 들어, 1시간)을 계속 초과한 경우에만 완전히 기상한 것으로 연산되며, 그 이하인 경우에는 수면 중 잠시 깨어난 행동으로만 연산하고 수면시간에 합산된다.

뒤척임진동의 크기값이 뒤척임여부 기준값(C2)을 초과한 경우 수면 중에 뒤척인 것으로 연산된다. 물론, 수면 중에 이루어지는 행동이다.

뒤척임진동의 크기값이 렘수면여부 기준값(C3)을 초과한 경우 렘수면, 즉 비교적 얕은 수면을 취하는 것으로 연산된다. 예를 들어, 뒤척임여부 기준값(C2)을 초과하여 뒤척인 경우는 모두 렘수면으로 연산될 것이다.

뒤척임진동의 크기값이 렘수면여부 기준값(C3) 이하인 경우 비렘수면, 즉 비교적 깊은 수면을 취하는 것으로 연산된다.

본 발명의 다른 실시예에서는 렘수면여부 기준값(C3)보다 작은 값이 기준값(미도시)이 추가로 설정될 수도 있다. 이를 통하여 해당 기준값을 초과한 시간은 비렘수면 중에서도 얕은수면시간이 되고, 해당 기준값 이하인 시간은 비렘수면 중에서도 깊은수면시간으로 연산될 것이다.

3. 정보의 처리

앞서 설명한 심박진동, 호흡진동 및 뒤척임진동을 통하여 획득되는 정보들의 처리 방법을 도 3을 참조하여 설명한다.

(1) 심박진동

단말기(200)의 심박진동 연산부(210)가 심박진동 중 기 설정된 심박진동 기준값(A1)을 초과한 진동을 심박으로 판단하여, 분당 그 횟수를 분당 심박수(AHN)로 연산한다.

수면 중 분당 심박수(AHN)는 계속 누적하여 저장되며, 이는 시간에 따른 그래프로 디스플레이부(290)에서 출력될 수도 있고, 총 수면시간 중 평균값, 최대값 및 최소값이 별도로 연산되어 출력될 수도 있다.

도 8의 예시에서 상부의 "Heart Rate"에서 시간에 따른 분당 심박수(AHN)의 그래프가 도시되고, 그 아래에는 수면시간 동안 분당 심박수(AHN)의 평균값, 최대값 및 최소값이 도시된다.

(2) 호흡진동

단말기(200)의 호흡진동 연산부(220)가 호흡진동 중 기 설정된 호흡진동 기준값(B1)을 초과한 진동을 호흡으로 판단하여, 분당 그 횟수를 분당 호흡수(BBN)으로 연산한다.

수면 중 상기 분당 호흡수(BBN)는 계속 누적하여 저장하며, 이는 시간에 따른 그래프로 디스플레이부(290)에서 출력될 수도 있고, 총 수면시간 중 평균값, 최대값 및 최소값이 별도로 연산되어 출력될 수도 있다.

도 8의 예시에서 하부의 "Respiration Rate"에서 시간에 따른 분당 호흡수(BBN)의 그래프가 도시되고, 그 아래에는 수면시간 동안 분당 호흡수(BBN)의 평균값, 최대값 및 최소값이 도시된다.

또한, 단말기(200)의 호흡진동 연산부(220)는 기 설정된 호흡진동 기준값(B1)을 초과한 진동이 감지되지 않는 총 시간을 무호흡수면시간(BNT)으로 연산할 수 있다.

이를 통하여 무호흡경고정보를 생성하여, 수면 중 무호흡 증상이 있는 사용자에게 경고할 수 있다.

(3) 뒤척임진동

단말기(200)의 뒤척임진동 연산부(230)는, 사용자가 매트리스(2)에 누워 수면을 취한 것으로 인지하는 시간인 수면시간(CBT)과, 실제 잠이 든 시간인 실제수면시간(CST)을 구분하여 연산할 수 있다.

도 4를 함께 참조하여, 사용자가 입면하는 과정과 함께 설명한다.

사용자가 매트리스(1)(즉, 그 위의 탑퍼(2))에 누우면 진동이 감지되기 시작하고, 이때 감지되는 진동은 뒤척임진동으로서 깨어남여부 기준값(C1)보다 매우 높은 값이나, 경우에 따라 어떠한 진동이어도 최초 감지된 것이면 무방하다.

이에, 진동이 처음 감지된 시각을 수면개시시각(CBM)으로 연산한다.

도 4의 예시에서 수면개시시각(CBM)은 11시 30분이다.

입면하기 전까지 사용자는 뒤척임 이상의 움직임, 즉 깨어남에 상응하는 움직임을 보이는바, 뒤척임진동 연산부(230)가 깨어남여부 기준값(C1) 초과의 진동을 시작부터 감지하게 되며, 해당 진동이 없어졌으면, 즉 깨어남여부 기준값(C1) 이하의 진동이 감지되면 실제 수면에 돌입한 것으로 판단된다.

물론, 잠이 들고 깨는 것을 반복할 수 있는바, 깨어남여부 기준값(C1) 이하의 진동이 감지되더라도 기 설정된 시간(예를 들어, 1시간) 동안 깨어남여부 기준값(C1) 초과한 진동이 없어야 1시간 소급한 시각을 실제 수면에 돌입한 시각으로 연산하게 되며, 수면개시시각(CBM)부터 실제 수면에 돌입한 시각, 즉 상기 기 설정된 시간이 개시된 시간까지의 시간이 입면소요시간(CCT)로 연산된다.

도 4의 예시에서 뒤척임진동 연산부(230)는 12시 40분이 되어서야 비로서 사용자가 수면에 돌입한 것으로 판단하게 되며, 상기 기 설정된 시간이 개시된 시간, 즉 실제 수면에 돌입한 시간은 역산하여 11시 40분임이 연산되며, 입면소요시간(CCT)은 10분임이 연산된다.

수면에 돌입하여도 크게 뒤척이는 경우 깨어남여부 기준값(C1)을 초과하는 진동이 감지될 수 있다. 깨어남여부 기준값(C1)을 초과하는 진동이 기 설정된 시간(예를 들어, 1시간) 이상 지속되어야 완전히 깨어나서 기상한 것으로 판단하고, 1시간 미만인 경우에는 수면 중 깨어남으로만 연산된다.

즉, 뒤척임진동 연산부(230)가 뒤척임진동 중 기 설정된 깨어남여부 기준값(C1)을 초과한 진동을 깨어남으로 판단하여, 수면 시간 중 그 횟수를 수면 중 깨어남횟수(CWN)을 연산하고 해당 진동이 감지된 총 시간을 깨어남시간(CWT)으로 연산한다.

깨어남시간(CWT)은 수면시간(CBT) 또는 실제수면시간(CST)에 포함되는 개념이다.

도 4의 예시에서 사용자는 1시 40분부터 2시까지, 5시부터 5시 20분까지 2회 깨어나고 총 40분 동안 깨어나 있었으므로, 깨어남횟수(CWN)는 2회이고 깨어남시간(CWT)은 40분이다.

사용자가 기상하여 매트리스(1)(즉, 그 위의 탑퍼(2))에서 벗어나면 어떠한 진동도 감지되지 않는다. 이 경우 해당 시각을 기상시각(CMM)으로 연산하며, 먼저 연산된 수면개시시각(BCM)부터 기상시각(CMM)까지의 시간이 수면시간(CBT)으로 연산되고, 여기에서 입면소요시간(CCT)을 차감한 시간을 실제수면시간(CST)으로 연산한다.

다시 말하면, 수면시간(CBT)은 사용자가 매트리스(1)(즉, 그 위의 탑퍼(2))에 온전히 누워 있는 시간으로서 사용자가 수면한 것으로 인지하는 시간인데 반하여, 해당 시간 동안 사용자가 계속 수면하는 것은 아니므로 실제수면시간(CST)은 실제로 수면에 돌입하여 지속된 시간만을 의미하는 개념이다.

도 4의 예시에서 7시 30분이 기상시각(CMM)이고, 수면시간(CBT)은 8시간이고, 실제수면시간(CST)은 7시간 50분이다.

실제수면시간(CST)과 수면 중 깨어남횟수(CWT)는 사용자의 수면의 질을 결정하는 중요한 요소인바, 디스플레이부(290)에서 디스플레이될 수 있다.

도 7에는 실제수면시간(CST)과 깨어남횟수(CWT)가 각각 6시간 15분 및 3회로서 디스플레이됨을 확인할 수 있다.

한편, 뒤척임진동 연산부(230)가 뒤척임진동 중 기 설정된 뒤척임여부 기준값(C2)을 초과한 진동을 뒤척임으로 판단하여, 수면 시간 중 그 횟수를 수면 중 뒤척임횟수(CON)을 연산하고 해당 진동이 감지된 총 시간을 뒤척임시간(COT)으로 연산한다.

뒤척임 여부는 깨어남 여부와는 별도로 연산된다.

만약, 뒤척임 횟수가 너무 많다면 경도가 높은(즉, 딱딱한) 매트리스는 건강에 바람직하지 않다.

따라서, 뒤척임진동 연산부(230)가, 연산된 뒤척임횟수(CON) 값에 따라 경도가 상이한 다수의 매트리스 중 기 설정된 매트리스를 추천 매트리스로서 출력할 수 있다.

도 9를 함께 참조하면 경도가 상이한 매트리스 등급이 도시되는데, 평균적으로 뒤척임횟수(CON) 기준 20회에 12등급의 매트리스가 매칭되어 있다면, 뒤척임횟수(CON)가 20회를 초과한 것으로 연산되면, 단말기(200)는 10등급 또는 8등급의 매트리스를 추천할 수 있다.

한편, 이상의 자료들을 이용하면 수면효율을 분석할 수 있다.

수면효율은 다음의 수식으로 연산 가능하다.

도 4의 예시에서 뒤척임시간(COT)이 20분이었다면, 해당 사용자의 수면효율은 87.2%이다.

도 7에는 디스플레이부(290)에서 "Sleep Quality"의 항목으로서 수면효율 75%가 출력됨이 도시된다.

또한, 이상의 자료를 이용하면 수면목표달성률의 연산이 가능하다.

이를 위하여 단말기(200)의 입력부(250)를 통하여 목표수면시간(XST)가 입력되고, 수면목표달성율은 실제수면시간(CST)을 목표수면시간(XST)으로 나누어 을 연산된다.

도 4의 예시에서 목표수면시간(XST)이 400분이었다면, 수면목표달성율은 117.5%이다.

또한, 뒤척임진동 연산부(230)와 연계된 수면구조 분석정보 연산부(231)는 뒤척임진동을 통하여 수면구조 분석정보(CD)가 연산될 수 있다.

수면구조 분석정보 연산부(231)가 뒤척임진동 중 기 설정된 렘수면여부 기준값(C3) 초과의 진동이 감지되는 시간을 렘수면시간(CRT)으로 연산하고, 렘수면여부 기준값(C3) 이하의 진동이 감지되는 시간을 비렘수면시간으로 연산한다.

또한, 비렘수면시간 중 기 설정된 기준값 초과의 경우를 "얕은수면시간"으로 연산하고, 기 설정된 기준값 이하의 경우를 "깊은수면시간"으로 연산하게 된다.

비렘수면시간을 구분하는 기준값은 렘수면여부 기준값(C3) 이하이다.

깨어남시간(CWT) 내지 뒤척임시간(COT)은 모두 렘수면시간(CRT)에 포함될 것이다.

이를 통하여 수면시간 전체에 걸쳐, 시간을 X축으로 하여, 도 7에 도시된 바와 같은 수면구조 분석정보(CD)가 연산될 수 있다.

도 7에는 디스플레이부(290)에서 "Standard Sleep Cycle"의 항목으로서 수면구조 분석정보(CD)가 시간에 따른 그래프로 출력됨이 도시된다.

또한, 단말기(200)의 입력부(250)에는 나이와 성별이 더 입력될 수 있는데, 입력되는 나이와 성별은 물론, 연산된 수면효율과, 무호흡수면시간(BNT), 수면개시시각(CBM), 실제수면시간(CST), 입면소요시간(CCT), 뒤척임횟수(CON)와 수면구조 분석정보(CD)를 이용하여 사용자의 수면 패턴을 기 설정된 패턴 중 어느 하나에 맞도록 구분할 수 있다.

예를 들어, 실제수면시간(CST)이 6시간 미만(20세 이상의 경우 7시간 미만)이라면 "수면시간부족형", 10시간 이상이라면 "과수면형"으로 구분되고, 수면구조 분석정보(CD)에서 비렘수면시간이 전체 수면시간(CST)의 7%(남성) 또는 12%(여성) 미만이거나 또는 수면효율이 80% 미만이라면 "수면유지능력저하형"으로 구분되고, 입면소요시간(CCT)이 30분 이상이라면 "불면증형"으로 구분되고, 뒤척임횟수(CON)가 30회 이상이라면 "주간피로형"으로 구분되고, 무호흡수면시간(BNT)이 1시간 이상이라면 "무호흡형"으로 구분될 수 있다.

구체적인 구분 기준 및 구분 유형들 자체가 본 발명의 주된 핵심은 아니나, 위의 자료들을 토대로 다양한 수면유형으로 구분이 가능함이 중요하다.

또한, 데이터베이스(300)에는 각각의 수면유형에 대하여 유용한 출력정보들이 각각 저장되어 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 유용한 정보를 디스플레이부(290)를 통해 디스플레이할 수 있다.

또한, 데이터베이스(300)에는 각각의 수면유형에 대하여 도움이 되는 추천음파진동 패턴이 미리 저장되어 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 해당 음파진동이 이루어지기를 원하는 신호가 입력부(250)를 통해 입력되면 미리 저장된 추천음파진동 패턴으로 다수의 음파진동자(50)가 작동될 수도 있다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 탑퍼
2: 매트리스
50: 음파진동자
100: 센서부
110: 저대역 패스 필터부(LPF)
120: 송수신부
200: 단말기
210: 심박진동 연산부
220: 호흡진동 연산부
230: 뒤척임진동 연산부
231: 수면구조 분석정보 연산부
250: 입력부
290: 디스플레이부
300: 데이터베이스

Claims

(a) 탑퍼(1)와 매트리스(2) 사이에 위치하며 다수의 가속도 센서를 포함하는 센서부(100)가 진동 정보를 수신하여 저대역 패스 필터부(110)에 전송하는 단계; 및
(b) 상기 저대역 패스 필터부(110)가 수신된 정보를 저대역 필터링하고 기 설정된 주파수 기준에 따라 심박진동, 호흡진동 및 뒤척임진동으로 각각 구분하여 단말기(200)에 전송하는 단계를 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계 이후,
(c) 상기 단말기(200)의 뒤척임진동 연산부(230)가 뒤척임진동 중 기 설정된 뒤척임여부 기준값(C2)을 초과한 진동을 뒤척임으로 판단하여, 수면 시간 중 그 횟수를 수면 중 뒤척임횟수(CON)을 연산하고 해당 진동이 감지된 총 시간을 뒤척임시간(COT)으로 연산하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 (c) 단계 이후,
(d) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가, 상기 (c) 단계에서 연산된 뒤척임횟수(CON) 값에 따라 경도가 상이한 다수의 매트리스 중 기 설정된 매트리스를 추천 매트리스로서 출력하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c1) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가 뒤척임진동 중 기 설정된 깨어남여부 기준값(C1)을 초과한 진동을 깨어남으로 판단하여, 수면 시간 중 그 횟수를 수면 중 깨어남횟수(CWN)을 연산하고 해당 진동이 감지된 총 시간을 깨어남시간(CWT)으로 연산하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 (c1) 단계 이후,
(c2) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가
어떠한 진동이라도 처음 감지된 시각을 수면개시시각(CBM)으로 연산하고,
어떠한 진동도 감지되지 않는 경우 해당 시각을 기상시각(CMM)으로 연산하고,
상기 수면개시시각(BCM)부터 상기 기상시각(CMM)까지의 시간을 수면시간(CBT)으로 연산하고,
상기 깨어남여부 기준값(C1)을 초과한 진동이 기 설정된 시간 동안 계속 없는 경우, 상기 수면개시시각(CBM)부터 상기 기 설정된 시간이 개시되는 시점까지의 시간을 입면소요시간(CCT)으로 연산하고,
상기 수면시간(CBT)에서 상기 입면소요시간(CCT)을 차감한 시간을 실제수면시간(CST)으로 연산하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (c2) 단계 이후,
(c3) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가
상기 실제수면시간(CST), 상기 깨어남시간(CWT) 및 상기 뒤척임시간(COT)을 아래의 수식을 이용하여 수면효율을 연산하는 단계를 더 포함하는,

매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에,
상기 단말기(200)의 입력부(250)를 통하여 목표수면시간(XST)가 입력되는 단계를 더 포함하고,
상기 (c2) 단계 이후,
(c4) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가, 상기 실제수면시간(CST)을 상기 목표수면시간(XST)으로 나누어 수면목표달성률을 연산하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c5) 상기 단말기(200)의 수면구조 분석정보 연산부(231)가 뒤척임진동 중 기 설정된 렘수면여부 기준값(C3) 초과의 진동이 감지되는 시간을 렘수면시간(CRT)으로 연산하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 (c5) 단계 이후,
(c6) 상기 수면구조 분석정보 연산부(231)가
상기 렘수면여부 기준값(C3) 이하의 진동이 감지되는 시간을 비렘수면시간으로 연산하되, 상기 비렘수면시간 중 기 설정된 기준값 초과의 경우를 얕은수면시간으로 연산하고, 기 설정된 기준값 이하의 경우를 깊은수면시간으로 연산한 후,
상기 렘수면시간(CRT), 상기 비렘수면시간 중 얕은수면시간과 깊은수면시간의 분포를 시간에 따라 연산한 수면구조 분석정보(CD)를 생성하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에,
상기 단말기(200)의 입력부(250)를 통하여 나이, 성별 및 목표수면시간(XST)이 입력되는 단계를 더 포함하고,
상기 (c2) 단계 이후,
(c3) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가
상기 실제수면시간(CST), 상기 깨어남시간(CWT) 및 상기 뒤척임시간(COT)을 아래의 수식을 이용하여 수면효율을 연산하는 단계; 및

(c4) 상기 뒤척임진동 연산부(230)가, 상기 실제수면시간(CST)을 상기 목표수면시간(XST)으로 나누어 수면목표달성률을 연산하는 단계를 더 포함하며,
상기 (c) 단계 이후,
(e) 상기 단말기(200)의 호흡진동 연산부(220)가 호흡진동 중 기 설정된 호흡진동 기준값(B1)을 초과한 진동을 호흡으로 판단하여, 해당 진동이 감지되지 않는 총 시간을 무호흡수면시간(BNT)으로 연산하는 단계; 및
(f) 상기 단말기(200)가, 상기 무호흡수면시간(BNT), 상기 수면개시시각(CBM), 상기 실제수면시간(CST), 상기 뒤척임횟수(CON), 상기 나이 및 상기 성별을 이용하여, 다수의 수면유형 중 어느 하나의 수면유형을 기 설정된 방법으로 결정하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
(e1) 상기 호흡진동 연산부(220)가 판단한 호흡을 이용하여, 분당 그 횟수를 분당 호흡수(BBN)으로 연산하고, 수면 중 상기 분당 호흡수(BBN)를 계속 누적하여 저장하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 (c) 단계 이후,
(g) 상기 단말기(200)의 심박진동 연산부(210)가 심박진동 중 기 설정된 심박진동 기준값(A1)을 초과한 진동을 심박으로 판단하여, 분당 그 횟수를 분당 심박수(AHN)로 연산하고, 수면 중 상기 분당 심박수(AHN)를 계속 누적하여 저장하는 단계를 더 포함하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법을 컴퓨터 장치에 결합되어 수행시키기 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 명령어가 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
제 12 항에 따른 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 방법을 수행시키기 위한 컴퓨터 프로그램의 명령어가 저장된 기록매체를 포함하며, 상기 (b) 단계에서 심박진동, 호흡진동 및 뒤척임진동으로 각각 구분된 정보를 수신하는, 단말기.
제 14 항에 있어서,
상기 단말기(200)는 디스플레이부(290)를 더 포함하며,
상기 디스플레이부(290)는,
상기 수면효율, 상기 실제수면시간(CST), 시간에 따른 상기 분당 심박수(AHN), 시간에 따른 상기 분당 호흡수(BBN), 상기 결정된 수면유형, 상기 깨어남횟수(CWN), 상기 수면목표달성률 및 상기 수면구조 분석정보(CD)를 출력하는,
단말기.
제 15 항에 있어서,
상기 디스플레이부(290)는,
상기 분당 심박수(AHN)를 평균값, 최대값 및 최소값으로 구분하여 더 출력하고, 상기 분당 호흡수(BBN)를 평균값, 최대값 및 최소값으로 구분하여 더 출력하는,
단말기.
제 16 항에 있어서,
상기 단말기(200)는 데이터베이스(300)와 정보 통신하고,
상기 데이터베이스(300)에는 상기 다수의 수면유형에 대하여 각각 이에 해당하는 출력정보를 미리 저장하고,
상기 디스플레이부(290)는 상기 결정된 수면유형에 상응하도록 미리 저장된 출력정보를 상기 데이터베이스(300)에서 불러와서 디스플레이하는,
단말기.
제 17 항에 따른 단말기를 포함하는 매트리스에서의 수면 측정 및 분석 시스템으로서,
상기 단말기(200) 및 상기 센서부(100)를 포함하며,
상기 센서부(100)는 유선형인,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 시스템.
제 18 항에 있어서,
상기 시스템은 상기 매트리스(2) 내측에 실장된 다수의 음파진동자(50)를 더 포함하고,
상기 데이터베이스(300)에는 상기 다수의 수면유형에 대하여 각각 이에 해당하는 추천음파진동 패턴을 미리 저장하고,
상기 단말기(200)를 통하여 상기 추천음파진동 모드가 선택된 경우,
상기 단말기(200)는 상기 결정된 수면유형에 상응하도록 미리 저장된 추천음파진동 패턴을 상기 데이터베이스(300)에서 불러와서 상기 다수의 음파진동자(50)가 이에 따라 작동되도록 하는,
매트리스에서의 수면 측정 및 분석 시스템.