KR20180046354A - 저전력 모션 센서를 이용한 코골이 검출 방법 - Google Patents

저전력 모션 센서를 이용한 코골이 검출 방법 Download PDF

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KR20180046354A
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옐레이 리
매튜 씨. 위긴스
애나벨 엠. 디 프로프트
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삼성전자주식회사
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Abstract

사용자의 생물학적 측정을 모니터링 하기 위한 전자 기기를 제공하며, 여기서 센서는 사용자의 원시 신호를 취득하도록 구성되고, 전자 기기는 상기 원시 신호를 적절히 처리하여 상기 원시 신호로부터 코골이 신호를 결정한다.

Description

저전력 모션 센서를 이용한 코골이 검출 방법{METHOD FOR SNORING DETECTION USING LOW POWER MOTION SENSOR}
본 발명은 사용자의 신체 신호를 측정하는 것에 관한 것이며, 더욱 상세하게 저전력 모션 센서를 이용한 코골이 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
코골이는 모든 연령대에서 그리고 성별에 무관하게 발생하는 일반적인 수면 문제이다. 인구의 약 45%가 코를 골며, 25%는 습관적으로 코를 고는 것으로 추정된다. 통계적으로 봤을 때, 고혈압 및 관상 동맥 심장 질환은 습관성 코골이를 가진 사람에게서 더 일반적으로 발생한다. 다변량 분석에 따르면, 40세 이상, 비만, 흡연 및 음주와 같은 위험 요소가 있는 남성은 습관적으로 코고는 사람이 되기 쉬운 것으로 나타났다.
본 발명의 목적은 저전력 모션 센서를 이용한 코골이 검출 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 모션 센서를 통해 사용자로부터 원시(raw) 신호를 검출하는 단계, 적정 임계 주파수에 근거하여 상기 원시 신호로부터 코골이 신호를 판별하는 단계, 및 상기 코골이 신호에 근거하여 사용자에게 피드백을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예는 모션을 제어하기 위하여 실행될 때 컴퓨팅 시스템이 작동을 제어하도록 하는 기계 실행 가능 명령을 저장하는 비-일시적 기계 판독 가능 매체를 포함하고, 상기 매체는 모션 센서를 통해 사용자로부터 원시 신호를 검출하고, 적정 임계 주파수에 근거하여 상기 원시 신호로부터 코골이 신호를 판별하며, 그리고 상기 코골이 신호에 근거하여 사용자에게 피드백을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 기기는 사용자로부터 원시 신호를 검출하는 적어도 하나의 모션 센서, 적정 임계 주파수에 근거하여 상기 원시 신호로부터 코골이 신호를 판별하는 프로세서, 및 상기 코골이 신호에 근거하여 사용자에게 피드백 신호를 제공하는 출력 장치를 포함한다.
추가적인 측면은 이하의 상세한 설명에서 제시되거나 또는 본 발명의 예시적인 실시예를 통해 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 사람이 수면 상태에 있는 동안, 사용자가 코골이를 감소시키는데 도움이 되는 수면 자세로 조정할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 저전력 모션 센서를 사용하여, 코골이 증상을 모니터링할 수 있고, 사용자의 라이프 스타일을 개선할 수 있도록 사용자에게 피드백 및 동기 부여를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예들의 이들 측면 및 다른 측면들은 첨부된 도면을 가지고 다양한 실시예들의 이하의 설명으로부터 명백해지고, 좀더 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 하이레벨 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서의 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기를 통해 사용자에게 나타낸 화면을 설명하기 위한 도면이다.
도 5A는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계의 한 축으로부터 원시 신호를 나타낸 도면이다.
도 5B는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링된 신호를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 신호를 처리하기 위한 플로우 챠트를 나타낸 도면이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 이점 및 특징은 실시예의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하면 더 용이하게 이해될 것이다.
이와 관련하여, 설명된 실시예들은 여기에 제시된 설명들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이 실시예들은 본 발명을 철저하고 완벽하게 하며, 본 발명의 개념이 당업자에게 완전하게 전달될 수 있도록 하기 위하여 예로서 제공된 것이다. 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 일부 실시예들을 설명한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 기술적 용어 또는 기술 용어를 포함하는 모든 용어는 당업자에게 자명한 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 언어의 발전, 선례 케이스 또는 새로운 기술의 출현으로 인해 용어의 의미가 모호한 경우, 본 명세서에서 사용된 용어의 의미는 본 명세서 내에서의 사용 및/또는 정의에 의해 먼저 파악되어야 한다. 추가적인 설명이 필요하다면, 그 용어는 당해 기술 분야의 당업자가 본 발명의 개시 시점에서 본 발명과 관련된 용어를 이해 하는 것으로 명확해질 것이다.
부품이 구성 요소를 "구비" 또는 "포함"하는 경우, 거기에 반하는 특정 설명이 없으면, 그 부품은 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다. 본 명세서의 실시예에서 "유닛"이라는 용어는 특정 기능을 수행하는 소프트웨어 구성 요소 또는 하드웨어 구성 요소를 의미한다. 하드웨어 구성 요소는 예를 들어, FPGA (field-programmable gate array) 또는 ASIC (application-specific integrated circuit)을 포함할 수 있다.
소프트웨어 구성 요소는 어드레스 가능한 저장 매체에서 실행 가능 코드에 의해 사용되는 실행 가능 코드 및/또는 데이터를 지칭할 수 있다. 따라서, 소프트웨어 구성 요소는 예를 들어, 객체 지향 소프트웨어 구성 요소, 클래스 구성 요소 및 작업 구성 요소일 수 있으며, 프로세스, 기능, 속성, 절차, 서브 루틴, 프로그램 코드 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 배열 또는 변수를 포함할 수 있다.
"유닛"에 의해 제공되는 기능은 추가적인 구성 요소들 및 "유닛들"로 구분될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이와 관련하여, 본 실시예는 다른 형태를 가질 수 있으며, 여기에 설명된 설명에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
이하의 설명에서는, 불필요한 세부 사항으로 실시예들이 모호해지지 않도록 잘 알려진 기능 또는 구성에 대해서 상세하게 설명하지 않기로 한다.
코골이의 장기적인 영향은 주간에 과도한 졸음을 유발할 수 있고, 심혈관 질환의 위험을 증가시키는 불면증일 수 있다. 개인의 코골이 증상을 검출 및 모니터링함으로써, 고혈압, 수면 무호흡증과 같은 만성 질환 치료에 대한 중요한 정보를 추출할 수 있으며, 체중 관리, 스트레스 정도를 모니터링하는 등과 같은 건강 관리에 도움을 줄 수 있다.
코골이는 예를 들면, 침대 머리를 약 6 내지 8 인치 높이고, 체중을 줄이거나, 잠자기 전에 알콜을 피하거나, 잠자기 직전에 많은 식사를 하지 않고, 흡연을 멈추고, 수면 자세를 변경하는 등의 몇 가지 라이프 스타일을 수정하면 완화될 수 있다. 그러나 사람이 수면 상태에 있는 동안, 사용자가 코골이를 감소시키는데 도움이 되는 수면 자세로 조정할 수 있도록, 사용자에게 코골이를 알려주는 장치를 갖는 것이 유익할 수 있다.
본 명세서에서는 저전력 모션 센서를 사용하여 코골이 이벤트를 검출하기 위한 프레임 워크에 대해서 설명한다. 본 명세서는 다양한 신체 위치들 또는 원격 위치들 중 하나의 위치에 배치된 저전력 모션 센서로부터 코골이 이벤트를 검출 및 추출하는 저전력 모션 센서를 포함한다. 현재의 프레임 워크는 수면 무호흡의 모니터링, 고혈압 관리, 심혈관 질환 관리 및 라이프 스타일 관리에 잠재적으로 유용하다. 다양한 실시예들은 저전력 모션 센서를 사용하여, 코골이 증상을 모니터링할 수 있고, 본 발명의 시스템은 사용자의 라이프 스타일을 개선할 수 있도록 사용자에게 피드백 및 동기 부여를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 원시(raw) 신호를 획득하는 저전력 모션 센서(예를 들어, 가속도계, 자이로스코프)를 포함할 수 있다. 센서는 이들 센서들 중에서 하나 이상의 채널을 사용하여 원시 신호를 모니터 및 검출할 수 있다. 센서 측정 위치는 유연하게 변경할 수 있다. 가능한 위치는 신체에 부착되는 위치(예를 들어, 목, 가슴 및 손목 등) 또는 센서가 신체에 부착되지 않는 다른 위치(예를 들어, 침대 옆, 매트리스 아래 등)를 포함한다. 다양한 실시예들은 원시 신호로부터 검출하기 힘든 코골이 신호를 추출하기 위해 본 프레임 워크와 결합된 고감도 모션 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 특정한 인접 위치에 배치된 장치는 검출을 위한 호흡 및 코골이 정보를 제공할 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에서는 또한 마이크로폰을 사용하여 감시된 소리가 코골이 신호를 검출하는데 사용될 수 있다. 매트리스 아래, 예를 들어 신호가 탐지되는 대상물 아래에 배치되는 경우, 코골이 신호를 결정하는 처리를 위해, 호흡 신호가 모션 센서에 의해서 검출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 기기의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 전자 기기(100)는 도 1에 도시된 바와 같은 손목에 착용할 수 있는 형태를 가지며, 마이크로폰(101), 디스플레이(102), 프로세서(110, 112), 센서 모듈(120), 배터리(130), 밴드(140) 및 걸림 장치(142)를 포함한다. 상기 센서 모듈(120)은 센서(122)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(110), 또는 CPU(200), 또는 프로세서(112)는 진단 프로세서로서 언급될 수 있고, 명령을 수행할 수 있다. 따라서, 진단 프로세서는 예를 들어, 디지털 신호 프로세서, 컨트롤러, 사용자 특정 프로세서, 일반 프로세터, 및 기타 등등이 될 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 진단 프로세서는 일반적으로 다양한 하드웨어의 결합(위 또는 아래에 설명됨)을 나타낼 수 있다.
비록 상기 전자 기기(100)의 일 실시예는 손목에 착용되는 것을 도시하였으나, 본 발명의 다양한 실시예들은 여기에 한정될 필요는 없다. 상기 전자 기기(100)는 신체의 다른 부위, 예를 들어 팔(팔뚝, 팔꿈치, 상부 팔), 다리, 가슴, 머리띠와 같이 머리에, "쵸커(choker)"와 같이 목에, 그리고 귀에 착용되도록 설계될 수 있다. 상기 전자 기기(100)는 착용되는 의미가 아니라, 예를 들어 매트리스 아래 또는 사용자 주변과 같이 사용자 근처에 배치되도록 구성될 수 있다. 상기 전자 기기(100)는 예를 들어 스마트폰, 또는 랩탑과 같이 사용자가 소유하거나 접근 할 수 있는 다른 전자 기기와 통신할 수 있다. 상기 전자 기기(100)는 병원 또는 의사 사무실에서 다양한 의료 장치와 통신을 수행할 수 있다. 이것은 도 3을 참조하여 더 상세하게 설명할 것이다.
상기 마이크로폰(101)은 호흡, 코골이와 같은 오디오 사운드를 검출하는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 전자 기기(100)의 다양한 실시예들은 외부 마이크로폰(미도시)과 통신을 수행할 수 있다. 상기 마이크로폰(101)은 일부 실시예들에서 선택적으로 사용될 수 있는 것이다.
상기 디스플레이(102)는 코골이와 관련된 정보 및/또는 상기 전자 기기(100)에 의해서 모니터링될 수 있는 다른 생체 신호(biosignals) 또는 생체 인식 데이터를 출력할 수 있다. 코골이 이외에 상기 전자 기기에 모니터링되는 다른 신호들은 예를 들어 심장 박동(맥박) 수, 맥박 형태(모양), 맥박 간격, 호흡 속도 및 혈압 등이 될 수 있다. 또한, 상기 디스플레이(102)는 상기 전자 기기(100) 또는 다른 측정 장치를 사용하는 사용자 또는 다른 사람들에게 지시 사항을 출력할 뿐만 아니라 예를 들어 상태 및 진단 결과를 출력할 수 있다. 추가적으로, 상기 디스플레이(102)는 예를 들어 사용자의 코골이를 알리기 위해 경보를 출력하는데 사용될 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이(102)는 고정광 또는 점멸광을 출력할 수 있다. 상기 디스플레이(102)는 사용자가 코고는 것을 알리도록 빛날 수 있는, 예를 들어 LED와 같은 개별 광을 포함할 수 있다. 상기 광은 예를 들어 상기 모니터링을 사용자에게 시각적으로 알리는데 사용할 수 있고, 수면 상태에서, 주위의 빛에 민감한 사용자들을 훈련시키는데 사용할 수 있다. 다른 경보는 예를 들어 소리 또는 진동에 의한 것일 수 있다.
상기 프로세서(110)는 상기 센서 모듈(120) 내의 센서를 통해 모니터링된 신호를 수신할 수 있다. 상기 센서 모듈(120)은 예를 들어 상기 전자 기기(100)가 손목에 착용될 때 사용자의 손목으로부터 신호를 수집할 수 있는 센서를 포함할 뿐만 아니라, 사용자의 신체 위치, 모션 등과 같은 것을 나타내는 다른 정보를 제공할 수 있다. 센서(120)는 예를 들어 가속도계, 자이로스코프 등일 수 있다. 상기 프로세서(112)는 센서(122)를 제어할 수 있고, 상기 센서(122)에 의해 모니터된 신호들을 처리할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 상기 프로세서(110)는 상기 프로세서(112)의 기능을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들은 다양한 생체 신호를 검출하기 위한 두 개 이상의 센서들을 더 구비할 수 있다.
하나 이상의 센서가 구비되면, 다른 센서(들)는 상기 센서(122)와 유사하거나 또는 예를 들어 사용자의 체온을 측정하는 온도계 등과 같은 다른 타입의 센서일 수 있다. 다양한 실시예들은 다른 개수의 센서 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들은 단지 하나의 센서 모듈을 가질 수 있는 반면, 다른 실시예들은 두 개 이상의 센서 모듈을 가질 수 있다.
상기 배터리(130)는 상기 전자 기기(100)에 파워를 공급하도록 구성된다. 상기 배터리(130)는 유선 충전 시스템 또는 무선 충전 시스템을 사용하여 충전될 수 있다. 상기 밴드(140)는 손목 주변을 감쌀 수 있고, 상기 전자 기기(100)는 상기 버클 장치(142)를 통해 손목에 고정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 하이레벨 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 마이크로폰(101), 디스플레이(102), 프로세서(110), 센서 모듈(120), 및 배터리(130)를 갖는 전자 기기(100)가 도시된다. 상기 마이크로폰(101)은 오디오 사운드를 검출하는데 사용될 수 있다. 상기 디스플레이(102)의 출력은 예를 들어 상기 프로세서(110)에 의해서 제어될 수 있다. 또한, 상기 디스플레이(102)는 예를 들어 버튼, 다이얼, 및 터치 감지 스크린 등과 같은 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 프로세서(110)는 CPU(200), 메모리(210), 입/출력(IO) 인터페이스(220), 통신 인터페이스(230), 파워 관리 유닛(PMU)(240), 분해 모듈(250), 복원 모듈(260), 및 필터 유닛(270)을 포함할 수 있다.
상기 프로세서(110)가 이들 다양한 장치를 포함하는 것으로 묘사되었으나, 다른 실시예들은 상이한 기능들이 상이한 방식으로 그룹화되는 다른 구조를 채용할 수 있다. 예를 들어, 다른 집적 회로 칩들에 그룹핑될 수 있다. 또는 상기 IO 인터페이스(220) 및 상기 통신 인터페이스(230)와 같은 다른 장치가 하나로 그룹핑되거나, 분해 모듈(250) 및 복원 모듈(260)과 같은 다른 장치가 하나로 그룹핑될 수 있다.
상기 CPU(200)는 상기 센서 모듈(120)로부터 모니터링된 신호를 수신할 뿐만 아니라 상기 센서 모듈(120)의 동작을 제어할 수 있다. 상기 CPU(200)는 상기 메모리(2110) 내의 명령을 실행함으로써, 상기 센서 모듈(120)로부터 상기 모니터링된 신호를 처리하고, 상기 디스플레이(102)에 처리된 신호를 표시하고, 상기 디스플레이(102)로부터의 입력을 수신하며, 상기 IO 인터페이스(220) 또는 상기 통신 인터페이스(230)를 통해 다양한 정보를 인터페이싱할 수 있도록 전자 기기(100)를 제어할 수 있다. 상기 IO 인터페이스(220)는 상기 CPU(200)에 의해 상기 디스플레이(102)와 인터페이스하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 프로세서(112)는 다른 실시예에서 상이한 구조를 사용하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세서(112)는 실행을 위한 명령을 저장하는 메모리를 사용할 수 있거나, 상기 프로세서(112)는 그 명령을 위한 자체 메모리(미도시)를 가질 수도 있다. 비록 일부 실시예들은 별도의 프로세서들(110, 112)을 가지나, 다양한 실시예들은 이렇게 한정될 필요가 없다. 상기 전자 기기(100)의 기능을 제어하는 하나의 프로세서(110)가 구비되거나 또는 상기 전자 기기(100)를 위한 다수의 프로세서가 구비될 수 있다.
상기 메모리(210)는 비휘발성 메모리(216) 및 휘발성 메모리(218)를 포함할 수 있다. 운영 체제(212) 및 응용 프로그램(214)은 비휘발성 메모리(216)에 저장될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들은 설계 및/또는 실행에 의존하는 상이한 메모리 구조를 사용할 수 있다.
상기 통신 인터페이스(230)는 상기 전자 기기(100)가 예를 들어, USB, 블루투스, NFC(Near Field Communication), 및 WiFi와 같은 유선 또는 무선 프로토콜을 통해 다른 장치와 통신을 하도록 허용할 수 있다. 상기 통신 인터페이스(230)는 외부 마이크로폰(미도시)에 의해 감지된 소리를 접수하도록 허용할 수 있다. 따라서, 외부 마이크로폰에 의해 감지된 소리는 마이크로폰(101)에 의해 픽업된 소리 대신에 또는 그에 부합하여 사용될 수 있다. 상기 PMU(240)는 외측 전원(미도시)으로부터 전력을 수신하고, 상기 배터리(130)를 충전하는 것을 제어할 뿐만 아니라, 상기 전자 기기(100)의 다른 부분에 전력을 할당하는 것을 제어할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 전자 기기(100)는 시간-주파수 변환을 사용하여 멀티 주파수 대역으로 입력 신호를 분해하는 기능을 수행하는 분해 모듈(250)을 포함할 수 있다. 상기 복원 모듈(260)은 상기 분해 모듈(250)로부터 분해된 신호를 복원하여, 원래 신호의 원하는 성분을 정제하고 엑세스하도록 동작할 수 있다. 신호의 분해 및 복원은 본원의 참조 문헌으로 인용되어 있는 미국 출원 번호 14/928,072에서 상세하게 설명되어 있다. 상기 필터 유닛(270)은 신호로부터 특정 주파수를 선택하기 위하여 사용된다. 따라서, 상기 필터 유닛(270)은 로우 패스 필터, 밴드 패스 필터 및 하이 패스 필터 중 하나 이상이 될 수 있다. 상기 필터 유닛(270)의 기능은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 실행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 네트워크에서의 전자 기기를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 전자 기기(100), 스마트폰(300), 및 마이크로폰(302)이 도시된다. 상기 전자 기기(100)는 상기 통신 인터페이스(230)를 통해 상기 스마트폰(300) 및/또는 상기 마이크로폰(302)과 통신할 수 있다. 상기 통신은 통신 신호(301)를 통해 이루어질 수 있으며, 통신은 상기 전자 기기(100) 및 상기 스마트폰(300) 사이, 상기 전자 기기(100) 및 상기 마이크로폰(302) 사이에서 직접적으로 이루어지거나, 또는 상기 전자 기기(100) 및 상기 스마트폰(300) 사이 및/또는 상기 전자 기기(100) 및 상기 마이크로폰(302) 사이에 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
상기 전자 기기(100)의 응용 프로그램들(214) 중 하나는 상기 스마트폰(300)이 상기 전자 기기(100)의 적어도 일부 동작을 제어하도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 상기 전자 기기(100)는 상기 프로세서에 의해 처리된 결과를 디스플레이(102)에 출력하거나 그리고/또는 동일 결과가 상기 스마트폰(300)으로 전송될 수 있다. 또한, 사용자는 상기 전자 기기(100) 또는 상기 스마트폰(300) 상에서 옵션을 선택할 수 있다. 상기 옵션은 예를 들어, 상기 전자 기기(100)에 의해 생체 신호 모니터링 프로세스를 시작하거나 또는 생체 신호 모니터링 프로세스를 중지할 수 있다.
스마트폰(300)이 큰 화면을 가짐에 따라, 사용자가 결과를 보거나, 스마트폰(300) 상에서 옵션을 선택하는 것이 상기 전자 기기(100)보다 편리할 수 있다. 따라서, 상기 스마트폰(300)(또는 상기 전자 기기(100)와 연결된 다른 장치)은 상기 디스플레이(102)가 한번에 표시할 수 있는 정보보다 더 많은 정보를 표시할 수 있다. 상기 스마트폰(300)은 상기 전자 기기(100)의 동작에서 일반적으로 필수적인 것은 아니다.
추가적으로, 상기 전자 기기(100)는 상기 마이크로폰(302)에 의해 감지된 소리를 수신하기 위하여 상기 마이크로폰(302)과 통신을 수행할 수 있다. 상기 마이크로폰(302)은 다양한 목적으로 사용될 수 있으며, 하나의 목적은 사용자가 자는 동안 사용자에 의해서 만들어진 소리를 감지하기 위한 것이다. 따라서, 상기 마이크로폰(302)은 사용자에 의해서 만들어진 호흡 및 코골이 소리를 감지할 수 있고, 이 소리는 상기 전자 기기(100)로 전송될 수 있다. 그리고 나서, 상기 전자 기기(100)는 상기 소리 신호를 예를 들어 센서(122)에 의해서 감지된 원시 신호와 처리 및 관련시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기를 통해 사용자에게 나타낸 화면을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 사용자의 개입이 요구되지 않았을 때, 상기 디스플레이(102) 상에 표시된 상태가 도시된다. 상기 상태는 상기 전자 기기(100)에 의해서 예를 들어 생체 신호 모니터링 상태를 나타낼 수 있다. 상기 상태는 예를 들어 상기 전자 기기(100)가 감지한 코골이 시간 구간을 요약하여 나타낼 수 있다. 또한, 상기 상태는 예를 들어 코골이 기간, 코골이 강도 및 사용자가 호흡하지 않는 무호흡 기간 사이의 상관 관계와 같은 다른 생체 신호 데이터를 포함할 수 있다. 코골이 강도는 상기 전자 기기(100) 내의 마이크로폰(101) 또는 외부 마이크로폰(302)을 통해 데시벨(decibel)로 측정될 수 있다. 또한, 코골이의 강도는 예를 들어 코고는 시간 동안 상기 센서(122)에 의해서 감지된 신체의 진동과 같은 생체 신호에 의해서 측정될 수 있다.
다양한 생체 신호 상태들이 표시될 수 있으나, 여기서는 코골이와 관련된 이벤트에 대부분 초점을 맞추어 설명할 것이다. 진단 프로세서로 언급될 수 있는 상기 프로세서(110)가 상기 센서(122)로부터 모니터링된 신호들이 추가적으로 측정될 필요가 있음을 나타낸다고 결정하면, 사용자에 대한 명령이 상기 디스플레이(102) 상에 표시될 수 있다. 상기 명령은 예를 들어 센서가 더 정확하게 판독할 수 있도록, 사용자에게 손목에 단단하게 고정되도록 상기 전자 기기(100)를 조정할 필요가 있다는 것을 나타낼 수 있다. 코골이를 알리는 출력 표시는 예를 들어 상기 디스플레이(102)를 통해 제공되거나, 진동 모듈(222)을 통한 진동, 및/또는 스피커(224)를 통한 오디오 경보로 제공될 수 있다. 또한, 상기 시각 디스플레이(102)를 통한 출력은 예를 들어 깜박임 광과 같은 시각적 경보를 포함할 수 있다. 이들 출력들 중 일부는 코골이 감소를 위해 신체 위치를 조절하도록 사용자에 대한 피드백으로써 사용될 수 있다. 상기한 피드백은 예를 들어 특정 코골이 강도에 대해서 설정될 수 있다.
상기 전자 기기(100)는 상기 마이크로폰(302) 및 상기 전자 기기(100) 사이에 접속을 설정하기 위한 명령을 상기 시각적 디스플레이(102) 및/또는 스피커(224)를 통해 표시할 수 있다. 상기 마이크로폰(302)에 의해서 감지된 소리는 상기 전자 기기(100)에 의해서 감지된 상기 원시 신호를 보충하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서는 상기 원시 신호가 상기 마이크로폰(302) 및/또는 상기 마이크로폰(101)으로부터의 소리를 포함하고 있는것으로 여겨질 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 의학적 전문가와 상의할 것을 사용자에게 지시하는 등과 같이 모니터링된 다양한 형태의 생체 신호들에 대한 다른 명령을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 전자 기기(100)는 사용자 및/또는 의학적 전문가의 요구에 따라 명령 및 모니터링의 수준을 다르게 가질 수 있다.
도 5A는 본 발명의 일 실시예에 따른 가속도계의 한 축으로부터 원시 신호를 나타낸 도면이다. 도 5A를 참조하면, 원시 신호가 사용자의 다양한 생체 신호들을 포함하는 것으로 나타난다. 큰 코골이 신호는 예를 들어 호흡 신호와 같은 다른 신호들과 중첩될 수 있다. 그래프의 오른쪽에는 코골이 신호가 없고, 호흡 신호가 더 명확하게 나타나는 특정 기간이 보여진다.
상기 원시 신호는 상기 센서(122), 예를 들어 저전력 모션 센서(예를 들어, 가속도기, 자이로 스코프 등)에 의해서 획득될 수 있다. 상기 센서(122)는 하나 이상의 사용 가능한 채널을 통해 상기 원시 신호를 검출할 수 있다. 상기 센서 측정 위치는 신체(예를 들어, 목, 가슴, 및 손목)에 부착 가능한 위치 또는 더 멀리 떨어진 위치(예를 들어, 침대 옆, 매트리스 아래)등 유연성을 가질 수 있다. 다양한 실시예들은 상기 원시 신호로부터 검출하기 어려운 코골이 신호를 추출할 수 있도록 본 발명의 프레임 워크와 결합되는 고감도 모션 센서를 포함할 수 있다.
도 5B는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링된 신호를 나타낸 도면이다. 도 5B를 참조하면, 존재할 수 있는 변조 신호들을 제거할 뿐만 아니라 호흡 신호의 많은 부분이 제거된 필터링된 신호가 도시된다. 예를 들어, 도 5A의 오른쪽에서 상기 코골이 신호의 진폭을 상승시킨 변조 신호는 도 5B에서 제거되었다. 다양한 실시예들은 원시 신호를 전처리하고, 코골이 검출을 위한 원하는 임계 주파수보다 큰 주파수를 추출하는 것과 같이 원하는 주파수 대역을 추출하기 위하여(일반적으로 코골이 신호의 주파수는 6Hz보다 크기 때문에) 웨이블릿 분해(Wavelet decomposition)를 사용하여 필터링된 코골이 신호를 획득할 수 있다. 이것은 예를 들어 분해 모듈(250) 및 복원 모듈(260)을 사용하여 수행될 수 있다.
원시 신호는 시간-주파수 기술과 같은 다양한 방법을 통해 사전 처리될 수 있지만, 본 발명의 다양한 실시예들은 시간-주파수 기술을 사용하는 것으로 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 유한 임펄스 응답(finite impulse response: FIR) 하이패스 필터는 호흡 및 심장 박동 정보를 필터링할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시간-도메인 미분 연산은 저주파수 패턴을 필터링하는데 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력 신호를 처리하기 위한 플로우 챠트를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 602 단계에서, 예를 들어 상기 센서(122) 와 같은 모션 센서는 사용자의 신체로부터 신호들을 검출할 수 있다. 상기 검출된 신호는 도 5A에 도시된 바와 같은 원시 신호일 수 있다.
코골이는 사용자가 수면 상태에 있을 때 대부분 발생하기 때문에, 604 단계에서의 모션 검출은 선택적인 것이며, 그래서 사용자가 움직이지 않는 것으로 가정될 수 있다. 그러나, 모션 검출은 604 단계에서 이용할 수 있으며, 모션이 임계 레벨 이상으로 검출되면, 코골이 검출 알고리즘은 사용자가 수면 중에 불규칙하게 움직이면 사용자의 모션이 임계 수준 아래로 떨어질 때까지 대기할 수 있다. 상기 센서 모듈(120) 상의 가속도계와 같은 센서가 사용자의 모션을 모니터링/검출할 수 있다. 모션 검출은 다른 생체 신호가 검출되는 경우에 일어날 수 있다. 일부 생체 신호들은 사용자의 모션에 영향을 받지 않을 수 있으나, 다른 모니터링된 생체 신호들은 사용자가 실질적으로 정지 상태에 있을 때 더 좋은 신호를 제공할 수 있다.
상기 센서(122)에 대해 단지 하나의 센서가 있으면 606 단계에서의 채널 선택은 필요하지 않을 수 있다. 여러 채널이 있는 경우, 다양한 실시예들은 가장 강한 신호를 갖는 채널을 선택하거나, 임계 수준 이상의 이용 가능한 다음 채널을 선택할 수 있다. 선택된 채널은 예를 들어 신호의 명료성, 코골이에 대한 생체 신호를 모니터하기 위해 필요한 전력 뿐만 아니라 다른 기준들 중 모니터되도록 요구된 다른 생체 신호들 에 의존할 수 있다. 다양한 실시예들에 대한 다양한 기준들이 결정될 수 있다. 예를 들어, 가속도계 및 자이로 스코프와 같은 측정 센서들이 나타난다면, 채널 후보자들은 하나의 채널을 고르기 위하여 가속도계의 3개의 축들 각각의 출력, 가속도계의 크기, 및 다수의 채널들에 대한 자이로 스코프의 다수의 출력을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예들은 여기에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 이 실시예는 새로운 채널을 형성하기 위해 신호 품질 향상 목적을 위해 신호 융합으로 채널들을 결합할 수 있으며, 채널의 개수를 더 증가시킬 수 있다. 따라서, 이 실시예는 예를 들어 재발률 분석, 주파수 스펙트럼에서의 우위(또는 우세한) 주파수 결정론, 엔트로피(entropy) 분석 등을 기초로 채널을 선택할 수 있다.
608 단계에서, 상기 센서(122)의 선택된 채널로부터의 상기 원시 신호는 상기 센서(122)에 의해서 제공된다. 610 단계에서의 상기 원시 신호는 예를 들어 프로세서(110 및/또는 112)에 의해서 사전 처리되기 위해 수신된다. 상기 원시 신호(608 단계로부터의)는 606 단계에서 채널 선택 처리가 있는지에 따라 선택된 채널로부터 또는 직접적으로 측정 센서로부터 수신될 수 있다. 상기 원시 신호는 시간-주파수 처리 기술, 및/또는 시간-도메인 처리 기술과 같은 기술을 사용하여 호흡 아티팩트(artifacts) 및 고주파 방해를 제거하기 위하여 사전 처리될 수 있다. 시간-주파수 처리 기술은 다른 것들 중 웨이브렛(wavelet) 계수 복원을 포함하고, 시간-도메인 처리 기술은 다른 것들 중 밴드-패스 필터링, 로우-패스 필터링, 및 하이-패스 필터링을 포함한다. 일 실시예는 호흡 및 심장 박동 정보를 필터링하기 위한 FIR 하이패스 필터를 사용할 수 있다. 따라서, 시간-도메인 미분 연산은 원하지 않는 주파수를 필터링하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예는, 예를 들어 웨이브렛 분해(Wavelet decomposition)를 사용하여 필터링된 코골이 신호를 획득하기 위하여 상기 원시 신호를 사전 처리할 수 있다. 원하는 주파수 밴드는 코골이 검출에 대한 원하는 임계보다 클 수 있다(코골이 신호 주파수는 일반적으로 6Hz보다 크기 때문에). 필터링은 상기 필터 유닛(270)을 통해 이루어지거나 또는 상기 프로세서(112) 또는 상기 CPU(200)와 같은 하나 이상의 진단 프로세서를 사용한 디지털 신호 처리를 통해 수행될 수 있다.
예를 들어 상기 원시 신호가 코골이 신호가 쉽게 판별될 수 있는 상대적으로 깨끗한 신호로 판단되면, 610 단계에서의 사전 처리는 수행되지 않을 수 있다.
612 단계에서, 코골이 검출 블록은 코골이 발병 위치 또는 코골이 세그먼트를 식별하기 위하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 코골이 이벤트를 검출하기 위하여 적정 임계 주파수를 제공할 수 있다. 상기 적정 임계 주파수는 예를 들어 개인이 코골이 신호를 더욱 잘 검출할 수 있도록 변화될 수 있다. 코골이 신호는 개개인 마다 주파수가 다르다. 다른 예에서, 일 실시예는 단일 이벤트 내에서의 잘못된 검출을 방지하기 위하여 홀드-오프(hold-off) 파라미터를 사용할 수 있다. 다른 예에서, 일 실시예는 코골이 이벤트가 주어진 시간 윈도우(예를 들어, 20초) 내에 발생하는지를 검출하기 위한에너지, 엔트로피(entropy) 및 주기율과 같은 하나 이상의 파라미터를 결정할 수 있다.
614 단계에서, 코골이 징후 블록은 코골이 비율, 코골이 강도, 및 코 고는 소리의 간격과 같은 정보를 제공할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예는 이러한 정보들 중 하나 또는 전부에 한정되지 않는다. 더욱이, 코골이 징후 블록(614)으로부터의 정보를 신체 위치 블록(616)으로부터의 정보와 결합하여, 일 실시예는 신체 위치와 코골이 사이의 상관 관계를 통계적으로 모니터하고 정량화할 수 있다. 따라서, 일 실시예는 신체 위치와 코골이 사이의 정량화된 상관 관계에 기초하여 어떻게 수면 습관을 개선시키는가에 관해 사용자에게 맞춤 정보를 제공할 수 있다.
신체 위치는 추천된 수면 위치에서 수면할 수 있도록 사용자에게 표시하는 것으로 결정될 수 있다. 수면 위치는 예를 들어 사용자의 등 또는 측면이 될 수 있다. 센서(122)를 이용하여 신체의 이동을 추적함으로써(얼마나 많이 한 방향 또는 다른 방향으로 몸을 돌리는지), 상기 전자 기기(100)는 상기 신체 위치를 추정할 수 있다. 다른 실시예는 예를 들어 사용자의 신체를 촬영한 후 신체의 위치를 분석하는 카메라를 사용할 수 있다. 상기 카메라는 상기 전자 기기(100)의 외부에 있거나 또는 상기 전자 기기(100)의 일부일 수 있다.
코골이를 완화시키기 위하여 수면 위치에 대한 지시/가이드를 제공하는 것 이외에, 진동 모듈(222) 및 스피커(224)를 통해 피드백을 제공함으로써, 사용자를 각성시킬 수 있다. 원하는 위치로 신체 위치를 변경하도록 사용자를 유도할 수 있다. 이러한 피드백은 깨울 필요없이 그 피드백을 수신하는 대로 사용자가 신체 위치를 조정할 수 있도록 사용자를 훈련시킬 수 있다.
일 실시예가 도 6의 플로우 챠트에 기술된 반면, 다른 실시예들은 추가된 기능 및/또는 삭제된 기능을 가지는 다른 플로우를 나타낼 수 있는 다른 프로세스를 사용할 수 있다는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들은 코골이 신호를 더욱 잘 판별하기 위하여 센서 (122)에 의해서 감지된 원시 신호와 함께, 마이크로폰(101) 및/또는 마이크로폰(302)에 의해서 감지된 신호를 같이 처리할 수 있다. 또한, 다른 실시예들은 상기 마이크로폰(101) 및/또는 상기 마이크로폰(302)에 의해 감지된 소리를 사용하여 코골이 신호를 판별할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예는 코골이 신호 추출과 이벤트 검출을 제공하는 저전력 모션 센서를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들은 상기 코골이 신호로부터 추출된 시간 및 주파수 정보를 제공할 수 있다. 다양한 실시예들은 코골이 검출 및 신체 위치 검출을 더 결합하여, 코골이 검출 및 신체 위치 검출 사이의 상관 관계를 통계적으로 정량화하여 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다.
코골이 검출 및 신체 위치 검출 사이의 정량화된 상관 관계를 포함하는 지표에 대해서 계속 모니터링하고 학습함으로써, 다양한 실시예들은 코칭을 위한 개별화된 모델을 추가로 구축할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예는 코골이가 감지될 때 통지(예를 들어, 알람, 사용자에 의해서 착용된 저전력 모션 센서를 갖는 웨어러블(wearable) 장치의 진동)를 사용하여 사용자를 각성시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 코칭 응용 프로그램은 코골이 검출 및 신체 위치 검출 사이의 정량화된 상관 관계에 근거하여 사용자에게 더 좋은 수면 위치를 제안할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자가 깨지 않고 코골이를 감소시키기 위하여 자신의 신체 위치를 조정하는 법을 배우도록 상기 피드백이 제공될 수 있다. 따라서, 사용자는 최소의 통지(또는 통지없이)를 받고, 코골이를 감소시킬 수 있는 적절한 위치에서 수면할 수 있다. 또한, 상기 전자 기기는 코골이 및 생체 신호를 모니터하기 위하여 사용될 수 있다.
따라서, 다양한 실시예들은 수면 무호흡 모니터링, 고혈합 관리 및 심혈관 질환 관리와 같은 다양한 사용자 습관 및 쟁점을 관리하는데 잠재적으로 유익할 수 있다. 다양한 실시예들은 진단/모티너링을 위해 심장 박동 및 호흡 정보를 코골이 정보에 더 결합시킬 수 있다.
따라서, 다른 실시예는 체중 관리, 흡연 및 음주와 같은 나쁜 습관을 멈추도록 하는 동기와 같은 라이프스타일 모니터링에 유익한 코골이 검출을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예는 코골이 행동 개선의 표시를 라이프 스타일 개선의 변수로 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 센서(122)는 사용자의 신체(예를 들어, 목, 가슴 및 손목)에 부착되는 다양한 센서 측정 위치 및 다른 원격 위치(예를 들어, 측면, 매트릭스 아래)에 위치할 수 있다. 다양한 실시예들은 고감도 모션 센서에 의해서 검출된 원시 신호로부터 원하는 임계 주파수보다 큰 주파수를 분석하여 코골이 신호를 추출할 수 있다. 일 실시예는 저전력 모션 센서로부터 검출된 상기 원시 신로부터의 다른 주파수 밴드를 사용하여 동시에 호흡 신호, 심장 박동 신호 및 코골이 신호를 더 추출할 수 있다. 다른 신호들은 분석 및/또는 상관되어서 사용자의 건강을 판별할 수 있다. 사용자의 현재 건강/상태는 사용자의 과거의 기록과 함께 및/또는 이전에 취해진 기준치와 관련되어 모니터링될 수도 있다. 이렇게 하면, 고콜이 신호를 포함하는 사용자로부터의 다양한 신호가 시간과 관련될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 컴퓨터 프로그램으로써 기록될 수 있고, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 사용한 프로그램을 실행하는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어 마그네틱 스토리지 매체(예를 들어, ROM, 플로피 디스크, 및 하드 디스크), 및 광학 기록 매체(CD-ROM 또는 DVD)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들을 도면을 참조하여 설명하였지만, 당업자라면 다음 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않은 범위에서 형태 및 세부 사항을 다양하게 변경할 수 있다고 이해될 수 있다. 따라서, 상기한 실시예들 및 이들의 모든 측면은 단지 예시일 뿐 이에 한정되지는 않는다.

Claims (10)

  1. 모션 센서를 통해 사용자로부터 원시 신호를 검출하는 단계;
    적정 임계 주파수에 근거하여 상기 원시 신호로부터 코골이 신호를 판별하는 단계; 및
    상기 코골이 신호에 기초하여 상기 사용자에게 피드백을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피드백은 진동, 오디오 경고 및 시각적 경고 중 하나인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 마이크로폰은 상기 원시 신호의 검출을 보충하기 위하여 사용자로부터의 가청 사운드를 검출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 원시 신호는 가속도계 및 자이로 스코프(gyrometer) 중 하나에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 시간-도메인 프로세싱 및 시간-주파수 프로세싱 중 하나로 상기 원시 신호를 사전 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 시간-도메인 프로세싱은 밴드 패스 필터링 및 하이 패스 필터링 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 시간-주파수 프로세싱은 웨이브렛(wavelets) 계수 복원을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 원시 신호를 모니터링하기 위한 다수의 채널이 있다면, 상기 원시 신호를 모니터링하기 위한 다수의 채널 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 수면 위치에 대해서 사용자에게 가이드를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 사용자의 신체 위치를 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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