KR20200064400A - IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템(1)은 스마트 베개부(10); 모니터링 정보 수집부(20); 데이터 서버부(30); 및 개별 단말부(40);를 포함한다.
본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템은, 사용자가 바른 수면 자세를 유지하도록 자동으로 자세를 교정하는 베개를 도입하여 수면시 신체에 의해 가해지는 압력 변화, 센서의 부정확한 신체 접촉, 왜곡된 생체 정보 생성 등의 문제가 발생되지 않아 사용자의 정확한 생체 신호를 수집할 수 있고, 이로 인해 사용자의 건강 상태를 보다 정확하게 모니터링할 수 있다.
또한, 고령자, 임산부, 비만, 당뇨, 고혈압 등의 만성질환 환자의 보호자 들이 스마트폰 등의 개인용 단말기를 이용해 실시간으로 사용자의 뇌파, 심전도, 혈압, 체온, 맥박 등의 생체 정보를 수집할 수 있어 사용자의 지속적인 건강관리가 가능하다.

Description

IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템{Remote monitoring system for sleep management based on internet of things}

본 발명은 수면 상태에서 사용자가 지속적으로 바른 자세를 유지하도록 하는 장치와 바이오 센서를 포함하는 스마트 베개부를 이용하여 보다 정확하게 사용자의 생체 신호를 수집할 수 있고, 수집한 생체 신호 정보를 이용해 실시간으로 사용자의 건강 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 관한 것이다.

최신 의약품의 개발, 치료 기술의 발달, 인구 고령화 등 세계적으로 기대수명이 크게 연장되고 있으며, 인구 고령화로 국가와 개인의 의료비 부담이 증가하여 이를 억제 또는 절감할 수 있는 다양한 기술이 개발되고 있다.

생체신호 모니터링(vital sign monitoring, VSM) 장치는 웨어러블 기기나 신체에 장착된 센서를 이용하여 사용자의 뇌파, 맥박, 혈압, 심전도, 체온, 혈당 등과 같은 생체 신호를 측정하고, 이에 관련한 정보를 획득하도록 하는 장치로서, 일상생활 중에서도 언제든지 사용자의 건강 상태를 파악할 수 있고 질병 진단이 가능해 의료비 증가를 억제할 수 있다.

최근에는, 인터넷을 기반으로 정보를 상호 소통하는 사물인터넷(IoT) 기술, 무선통신 기술, 각종 웨어러블 장치 기술 등을 생체신호 모니터링 기술에 접목한 다양한 종류의 개인용 생체신호 모니터링 장치가 개발됨에 따라 개인의 건강과 질병 진단이 더욱 용이해지고 있으며, 특히, 개인용 생체신호 모니터링 장치는 비만자, 고령자, 임산부, 비만, 당뇨, 고혈압 등의 만성질환 환자 등을 관리하기 위한 수단으로 활용되어 의료비 부담을 억제 또는 절감시킬 수 있는 대안으로 주목받고 있다.

기존의 개인용 생체신호 모니터링 장치는 사용자가 활동 중인 상태의 생체 정보를 수득하기 위해서 안경, 시계, 밴드, 셔츠 등과 같은 형태로 제조되고 있으나, 앞으로는 디지털 패치, 바이오 센서 모듈 등 신체 부착형 방식으로 진화되어 활동 중이 아닌 상태에도 개인의 건강 상태를 체크할 수 있는 장치들이 개발될 전망으로, 수면 중 개인의 건강을 관리하기 위한 다양한 방법들 또한 개발되고 있다.

일례로, 문헌 1의 한국등록특허 제10-1790944호에는, 원격 수면 모니터링 시스템에 관한 내용이 개시되어 있다.

문헌 1에는, 수면 매트에 센서를 부착하여 수면시 사용자의 움직임을 감지하여 수면 데이터를 생성하고, 생성한 수면 데이터를 수집 분석하여 수면 품질에 대한 알림 메시지를 전달하는 원격 수면 모니터링 시스템에 관한 내용이 개시되어 있다.

또 다른 예로, 문헌 2의 한국공개특허 제10-2017-0007964호에는, 수면 환경 관리를 위한 제어 방법 및 장치에 관한 내용이 개시되어 있다.

문헌 2에는 센서네트워크와 광 조절수단이 구비되어 사용자의 수면 관련 정보를 수집하여 사용자의 수면 몰입도에 따라 광의 세기를 조절하여 수면 환경을 관리하는 방법과 장치에 관한 내용이 개시되어 있다.

또 다른 예로, 문헌 3의 한국등록특허 제10-1893813호에는, 수면 상태 검출 방법 및 수면 상태 검출 장치에 관한 내용이 개시되어 있다.

문헌 3에는 각 시간 구간에 대해서 신체 움직임 크기에 비례하는 활동 강도 값을 갖는 활동 강도 데이터를 수집하고, 활동 강도 값의 크기를 기준으로 각 시간 구간을 수면 상태 및 활동 상태 중 하나로 분류하고, 상태가 지속되는 시간이 임계 값 이하인 경우 대응하는 시간 구간을 기존 상태와 다른 상태로 재분류하여 수면 상태를 검출할 수 있는 방법 및 장치에 관한 기술 내용이 개시되어 있다.

하지만, 기존의 알려진 모니터링 장치들은 수면 중 자세 변경 등의 원인으로 인해 신체에 가해지는 압력 변화, 센서의 부정확한 신체 접촉, 왜곡된 생체 정보 생성 등으로 인해 생체신호 모니터링 장치가 정확한 생체 신호를 수집하기 힘든 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

한국등록특허 제10-1790944호 (공고일 : 2017.10.27) 한국공개특허 제10-2017-0007964호 (공개일 : 2017.01.23) 한국등록특허 제10-1893813호 (공개일 : 2018.07.25) 한국등록특허 제10-0942696호 (공고일 : 2010.02.17)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 발명자들은 사용자가 바른 수면 자세를 유지하는 상태에서 생체신호를 모니터링하는 경우 정확한 생체정보를 얻을 수 있다는 사실에 근거하여, 수면시 사용자가 바른 수면 자세를 유지하도록 자동으로 자세를 교정해주는 경추자동조절 운동기(한국등록특허 제10-1852008호)와 바닥 고정식 롤링 필로우(특허출원 제10-2018-0123499호)에 바이오 센서를 도입하고, 스마트 폰 등의 웨어러블 장치를 이용해 사용자의 생체 정보를 실시간으로 수집하며, 수집한 생체 정보를 근거로 사용자의 건강 상태를 모니터링하고 건강관리에 도움을 주도록 하는 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은, 눕는 자세를 취한 사용자의 목과 머리가 안착되어 지지되도록 하고, 사용자가 반듯하게 눕는 자세를 유지하도록 슬라이드 이동하는 롤러가 구비된 베개를 포함하는 스마트 베개부; 상기 사용자의 목 또는 머리 부분에 배치되도록 상기 스마트 베개부의 일측에 구비되고, 사용자의 뇌파, 심전도, 혈압, 체온 및 맥박을 포함하는 생체 정보를 수집하는 바이오 센서 모듈 및 수집한 생체 정보를 외부로 전송하는 무선통신 모듈을 포함하는 모니터링 정보 수집부; 상기 모니터링 정보 수집부에서 전송한 생체 정보를 수신 받아 저장하고, 수신 받은 생체 정보를 이용해 사용자의 건강 상태를 진단하며, 사용자의 건강 상태를 진단한 결과를 생성하여 저장하며, 사용자의 건강 상태에 대한 알림 정보를 생성하여 제공하는 데이터 서버부; 및 상기 데이터 서버부에서 생성한 알림 정보를 수신 받는 개별 단말부;를 포함하는 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템을 제공한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 베개는 경추자동조절 운동기를 포함하며, 상기 경추자동조절 운동기는, 양측에 복수 개의 결합공이 관통 형성되고 만곡진 구조를 가지며, 제1 가이드 레일홈이 형성된 제1 레일, 양측에 복수 개의 결합공이 관통 형성되고 만곡진 구조를 가지며, 제2 가이드 레일홈이 형성된 제2 레일, 양단에 나사산이 형성된 체결공이 관통 형성되고 상기 결합공에 결합되어 상기 제1 레일과 제2 레일을 결합시키는 적어도 1개 이상의 연결 지지봉 및 상기 연결 지지봉의 양단의 체결공에 내입되어 결합되는 고정 볼트를 포함하는 연결부재를 포함하는 레일 어셈블리; 일면에 길이방향으로 돌출형성된 슬라이딩 돌기부, 상기 슬라이딩 돌기부에 고정형성되고 상기 레일 어셈블리의 제1 가이드 레일홈 및 제2 가이드 레일홈에 각각 삽입되어 슬라이드 이동하는 롤러부를 포함하는 흔들패널; 및 상기 흔들 패널의 상면에 안착 결합되고, 사용자의 목과 머리가 안착되는 받침본체;를 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 베개는 바닥 고정식 롤링 필로우를 포함하며, 상기 바닥 고정식 롤링 필로우는, 바닥에 놓인 상태로 지지력을 제공하며, 상면에 원호형을 이루는 홈형태의 수용공간이 형성되어 사용자의 머리를 상기 수용공간에 수용하는 베이스부재; 상기 베이스부재의 수용공간에 이동가능하게 안착되어 사용자의 머리를 지지하는 쿠션부재; 및 상기 쿠션부재를 상기 베이스부재에 이동가능하게 결합시키고, 사용자의 움직임에 의한 상기 쿠션부재의 이동을 허용하는 쿠션이동부재를 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 데이터 서버부는, 상기 사용자의 생체 정보를 이용해 건강 상태를 진단한 결과, 사용자의 건강 상태가 미리 설정된 예측 범위를 벗어날 경우 병원, 경찰서, 소방서를 포함하는 관련 기관에 알림 정보를 전송할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템은 사용자의 건강 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 상기 데이터 서버부에서 생성한 알림 정보를 인터넷상에서 확인할 수 있도록 하는 플랫폼부를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템은, 사용자가 바른 수면 자세를 유지하도록 자동으로 자세를 교정하는 베개를 도입하여 수면시 신체에 의해 가해지는 압력 변화, 센서의 부정확한 신체 접촉, 왜곡된 생체 정보 생성 등의 문제가 발생되지 않아 사용자의 정확한 생체 신호를 수집할 수 있고, 이로 인해 사용자의 건강 상태를 보다 정확하게 모니터링할 수 있다.

또한, 고령자, 임산부, 비만, 당뇨, 고혈압 등의 만성질환 환자의 보호자 들이 스마트폰 등의 개인용 단말기를 이용해 실시간으로 사용자의 뇌파, 심전도, 혈압, 체온, 맥박 등의 생체 정보를 수집할 수 있어 사용자의 지속적인 건강관리가 가능하다.

또한, 수면 중 사용자의 건강 상태가 미리 설정된 범위를 벗어나거나, 위험 상황이 발생된 것으로 예측될 경우, 보호자, 전문가, 관련 기관에 알림 정보를 생성하여 전송할 수 있기 때문에 위기 대응이 가능하여 위험한 상태의 환자를 보다 안전하게 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템을 모식적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 구비되는 스마트 베개부에 도입된 베개인 경추자동조절 운동기를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 구비되는 스마트 베개부에 도입된 베개인 바닥 고정식 롤링 필로우를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 구비되는 스마트 베개부에 도입된 베개인 바닥 고정식 롤링 필로우의 쿠션부재를 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 구비되는 스마트 베개부에 도입된 베개인 바닥 고정식 롤링 필로우의 쿠션부재 및 슬라이더를 제거한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 구비되는 스마트 베개부에 도입된 베개인 바닥 고정식 롤링 필로우에 구비되는 쿠션이동부재의 다른 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 경추자동조절 운동기(10a)의 받침본체 상에 각각의 바이오 센서가 배치되는 위치를 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템을 모식적으로 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템(1)은 스마트 베개부(10); 모니터링 정보 수집부(20); 데이터 서버부(30); 및 개별 단말부(40);를 포함한다.

스마트 베개부(10)는 사용자가 수면 또는 휴식을 위해 눕는 자세를 취할 때 머리를 괴는 도구인 베개를 포함한다.

스마트 베개부(10)에 구비되는 베개는 눕는 자세를 취한 사용자의 목과 머리가 안착되어 지지되도록 하고, 사용자가 반듯하게 눕는 자세를 유지하도록 슬라이드 이동하는 롤러가 구비된 구조를 가지며, 이와 같은 구조를 갖는 베개는 구비된 롤러에 의해 부드러운 슬라이드 이동이 가능하여 휴식 또는 수면을 취하는 중에 사용자가 자연스럽게 좌우대칭의 균형을 이루는 자세로 교정되도록 하며, 사용자의 두부와 경추부, 상부 흉추부의 정렬 및 균형이 이루어지도록 하여 바른 수면 자세를 유지할 수 있도록 한다.

상기와 같은 베개가 도입된 스마트 베개부(10)는 바른 수면 자세를 유지할 수 있도록 하고, 보다 정확한 사용자의 생체 정보를 수집할 수 있다.

스마트 베개부(10)는 당사가 자체 개발한 경추자동조절 운동기(한국등록특허 제10-1852008호)와 바닥 고정식 롤링 필로우(특허출원 제10-2018-0123499호)를 베개로 도입하여 사용할 수 있으며, 베개에 대한 주요 사항은 이하에서 보다 상세히 설명하도록 한다.

한편, 모니터링 정보 수집부(20)는 스마트 베개부(10)의 일측에 구비되고, 바이오 센서 모듈(21) 및 통신 모듈(23)을 포함하여 사용자의 생체 정보를 수집하며, 수집한 생체 정보를 전송하도록 한다.

특히, 바이오 센서 모듈(21)는 사용자의 목 또는 머리 부분에 배치되는 바이오 센서를 포함하여 사용자의 생체 정보를 수집할 수 있다.

바이오 센서 모듈(21)에 구비되는 바이오 센서는 사용자의 피부와 접촉되어 환자의 생체정보가 전달되는 통로 기능을 수행하며, 뇌파, 심전도 신호, 체온, 맥박, 혈당, 피부습도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 사용자의 생체 정보를 측정할 수 있는 다양한 종류의 센서를 도입하여 사용할 수 있다.

바이오 센서는 스마트 베개부(10) 상에서 위치하는 지점에 따라 측정되는 사용자의 생체 정보에 대한 신호가 각기 상이할 수 있어 설치 위치에 따라 각기 다른 종류의 바이오 센서가 구비될 수 있으며, 바이오 센서는 각각 별도로 위치 정보와 ID 등이 부여되어 ID 별로 생체 정보가 저장되고 업데이트 될 수 있도록 한다.

바이오 센서는 사용자의 피부에 부착되고 두께가 얇은 패치 타입 또는 밴드 타입으로 구성되어 스마트 베개부(10)에 배치될 수 있다.

구체적으로, 바이오 센서는 뇌파 검출 유닛을 포함할 수 있으며, 뇌파 검출 유닛은 스마트 베개부(10) 사용자의 뇌파 신호를 검출할 수 있으며, 뇌파 검출 유닛은 뇌파 신호를 검출하기 위해 사용되는 통상적인 다양한 뇌파 검출 장치를 도입하여 사용할 수 있다.

통상적인 뇌파(electroencephalogram, EEG)는 알파 파, 베타 파, 세타 파 및 델타 파로 분류되어 검출될 수 있고, 알파 파는 뇌파에서 가장 흔한 형태의 파형으로서 초당 8 내지 12회 출력되고, 수면 등과 같이 안정된 상태인 경우에 잘 나타나는 뇌파로서, 두정부, 후두엽에서 우세하게 나타난다.

그리고, 베타 파는 불규칙적이며 초당 18 내지 24회 출력되고, 신경계가 활동 중일 때 또는 흥분상태에서 출력되며, 전두엽, 측두엽에서 우세하게 나타나고, 세타 파는 초당 4 내지 7회 출력되고 감정을 표현하거나 뇌에 장애가 발생된 경우 자주 발생되어 정상상태에서는 잘 나타나지 않는 특성을 보이며, 델타 파는 0.5 내지 3.5초당 4회 정도 출력되고 수면 시 나타나는 진폭이 크고 느린 뇌파이다.

이에 따라, 뇌파를 측정하는 뇌파 검출 유닛은 스마트 베개부(10)에서 알파파와 델타파를 정확하게 검출할 수 있는 두정엽, 전두엽에 인접하는 후두부에 설치하여 사용자에 대한 정확한 뇌파를 검출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 뇌파 검출 유닛은 입력되는 미세 전압을 전류 신호로 변환하여 출력하는 입력 수단, 입력 수단에서 출력되는 전류를 전압으로 변환하고 증폭하여 출력하는 출력 수단, 입력 수단의 오프셋을 제거하기 위한 DC 서브 루프로 구성되는 계측 증폭 수단을 포함하는 구조를 갖는 것을 사용하여 정확한 뇌파 감지가 가능하도록 구성할 수 있다.

바이오 센서는 사용자의 심전도(electrocardiogram, ECG) 신호를 검출하기 위해서 심전도 검출 유닛을 포함할 수 있다.

심전도는 심근에서 발생하는 활동 전류를 체표면에서 전기적 신호로 검출하여 기록한 것으로서, P파, QRS군(Q파, R파, S파) 및 T파로 구성되는 1주기 단위의 파형이 심장 세포의 자기 흥분성에 의해서 규칙적으로 나타나는 특성을 보인다. 단위 심전도 간에는 전단의 단위 심전도의 T파 종점에서 시작하여 후단의 단위 심전도의 P파의 시작점까지 분절구간(Segmentation interval)이라는 하는 갭(gap)이 존재하며, 이 구간에서 정상적인 사람의 경우 U파가 나타나지만, 사용자가 심장 질환 및 부정맥 질환을 앓고 있는 환자인 경우 P파, QRS군(Q파, R파, S파) 및 T파로부터 추출하는 특징점 및 PR 간격(PR interval)을 이용하여 판별할 수 있어 사용자의 질환 여부를 파악할 수 있다.

심전도 검출 유닛은 피부에 접촉되어서 활동 전위를 측정하는 전극과 전극에서 검출되는 신호(심전도 신호, 활동 전류)를 처리하는 제어 수단을 포함하는 구조를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 후두동맥과 후두정맥이 위치하는 부분에 접촉되도록 설치하여 사용자에 대한 정확한 심전도 신호를 검출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

바이오 센서는 사용자의 혈압을 검출하기 위해서 혈압 측정 유닛을 포함하며, 혈압 측정 유닛은 사용자의 혈압을 감지하기 위한 압력 센서가 구비될 수 있으며, 목 척추가 위치되는 부분에 배치되고, 목척추의 좌우측 길이 방향으로 4개 이상 설치되어 일정 간격으로 사용자의 혈압을 검출하도록 구성되어 사용자의 정확한 혈압을 검출할 수 있도록 한다.

바이오 센서는 사용자의 체온을 검출하기 위해서 체온 측정 유닛을 포함하며, 체온 측정 유닛은 적외선 램프가 구비된 적외선 체온 센서를 도입하여 사용자의 정확한 체온을 검출할 수 있도록 한다.

바이오 센서는 사용자의 맥박을 검출하기 위해서 별도로 맥박 검출 유닛을 구비할 수 있으며, 맥박 검출 유닛은 맥박변이도(heart rate variability, HRV)를 측정하는 필터가 구비된 것을 사용할 수 있으며, 심전도 검출 유닛이 설치되는 후두동맥의 상부에 배치되어 사용자의 정확한 맥박을 검출할 수 있도록 한다.

상기와 같은 바이오 센서를 포함하는 바이오 센서 모듈(21)은 뇌파, 심전도, 혈압, 체온, 맥박을 포함하는 사용자의 생체 정보를 수집할 수 있으며, 후술할 데이터 서버부(30)로 수집한 생체 정보를 전달하도록 하여 수면시 사용자의 상태를 모니터링할 수 있도록 하고, 사용자의 건강 상태를 진단할 수 있도록 한다.

통신 모듈(23)은 바이오 센서 모듈(21)과 전기적으로 연결되어 사용자의 생체정보를 외부 전자 장치로 전달하는 구성요소이다.

통신 모듈(23)은 바이오 센서 모듈(21)에서 생성한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함할 수 있으며, 데이터 서버부(30), 사용자 단말기 등과 같은 외부 전자 장치와 무선 네트워크를 통해 연결되어 생체 정보, 제어 명령 등을 송수신할 수 있는 안테나 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 무선 통신모듈은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터, 바이오 센서 모듈(21)에서 생성한 아날로그 신호를 증폭시키는 신호 증폭유닛, 안테나를 통해 송수신되는 신호를 변복조하는 RF 인터페이스, 데이터 서버부(30), 사용자 단말기 등에서 송신한 제어 명령에 따라 바이오 센서 모듈(21)을 제어하는 제어 유닛을 포함하는 구조를 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 통신 모듈(23)은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 적외선(Infra Red, IR), NFC(Near Field Communication), UWV(Ultra Wideband), IEEE 802.15 표준 중 어느 하나의 프로토콜을 이용한 프로토콜로 외부 전자 기기와 생체정보를 전송하는 통신 모듈(23)을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 모니터링 정보 수집부(20)는 수면시 사용자가 내는 소리를 감지할 수 있도록 음성 감지 모듈과 사용자의 움직임을 감지하는 움직임 감지 모듈, 사용자의 수면 상황을 확인할 수 있도록 촬영하는 영상 촬영 모듈을 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.

음성 감지 모듈은 사용자의 음파를 전달받아 음파의 진동에 따른 전기신호를 발생시키는 음성 검출 유닛을 포함할 수 있으며, 사용자의 음성 정보를 수집하여 수면시 사용자의 호흡 소리를 통해 들숨과 날숨을 감지하여 호흡주기와 호흡패턴을 확인할 수 있도록 하여 음성에 관련된 생체 정보를 수집할 수 있도록 한다.

또한, 음성 감지 모듈은 사용자의 사용자의 음파를 전달받아 사용자의 수면 무호흡증 질환 여부를 평가할 수도 있다.

움직임 감지 모듈은 압력 센서가 구비되어 사용자가 스마트 베개부(10)를 사용하고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 하고, 자이로 센서가 구비되어 사용자가 수면 중에 뒤척이는 자세를 취할 때, 뒤척임 횟수를 카운트 하고, 뒤척임 각도를 측정하여 사용자의 수면 자세를 추정할 수 있도록 하며, 이와 같은 움직임 감지 모듈은 사용자의 측정 상황을 확인할 수 있도록 한다.

영상 촬영 모듈은 사용자의 수면 상황을 확인할 수 있도록 사용자를 촬영하는 카메라 등과 같은 수단이 구비되어 사용자의 수면 상황을 확인할 수 있도록 한다.

또한, 모니터링 정보 수집부(20)는 바이오 센서 모듈(21) 및 통신 모듈(23)의 구동을 위한 동력을 제공하는 전원 공급 모듈을 추가로 구비할 수 있으며, 전원 공급 모듈은 소형 베터리 등을 사용할 수 있다.

한편, 데이터 서버부(data server, 30)는 상기 모니터링 정보 수집부(20)에서 전송한 생체 정보를 수신받아 저장하고, 수신받은 생체 정보를 이용해 사용자의 건강 상태를 진단하며, 사용자의 건강 상태를 진단한 결과를 생성하여 저장하며, 사용자의 건강 상태에 대한 알림 정보를 생성하여 제공하는 역할을 한다.

데이터 서버부(30)는 모니터링 정보 수집부(20)에서 생체정보가 수신되면 이를 반영하여 저장 내용을 업데이트 또는 갱신할 수 있고, 생체정보를 기반으로 진단한 사용자의 상태 정보를 스마트 베개부(10)를 사용하는 사용자 또는 보호자의 개별 단말부(40)로 전송할 수 있다.

이를 위해, 데이터 서버부(30)는 저장 모듈(31), 평가 모듈(33), 알림 생성 모듈(35)을 포함하는 구조를 갖는다.

저장 모듈(31)은 모니터링 정보 수집부(20)에서 전송한 생체 정보를 수신 받아 저장하고, 사용자의 기본 생체 정보와 사용자의 건강 상태를 진단한 결과를 저장할 수 있으며, 기본 생체 정보는 기준 건강 정보 표준(standard), 기준 생체 정보, 최근 건강 상태 정보, 사용자의 병력 정보 등을 포함한다.

기본 생체 정보 중에서 기준 건강 정보 표준은 사용자와 유사한 체격을 가진 건강한 사람들을 기준으로 설정한 표준화된 건강 정보이고, 기준 생체 정보는 사용자의 연령, 성별, 체형, 몸무게 등을 포함하며 사용자 ID 등을 기준으로 구분하여 저장한 정보이며, 최근 건강 상태 정보는 사용자의 최근 진찰 또는 진료 받은 다음 저장된 건강 상태 정보이며, 병력 정보는 사용자의 기존 병력 정보를 포함한다.

상기와 같은 기준 건강 정보 표준, 최근 건강 상태 정보, 병력 정보 등은 병원 데이터 베이스에 저장된 자료를 백업받아 저장할 수 있으며, 필요에 따라 사용자가 치료받은 병원들로부터 자료를 수신하여 데이터 서버부(30)의 저장 모듈(31)에 저장될 수 있다.

또한, 저장 모듈(31)은 사용자의 연령, 성별, 체형, 몸무게 등을 포함하는 기준 생체 정보 등의 각종 정보를 개별 단말부(40)를 통해 입력받아 저장할 수 있다.

평가 모듈(33)은 모니터링 정보 수집부(20)에서 수집한 생체 정보를 이용해 사용자의 건강 상태를 평가하고 진단하며, 사용자의 건강 상태를 진단한 결과를 생성한다.

구체적으로, 평가 모듈(33)은 모니터링 정보 수집부(20)에서 수집한 뇌파, 심전도, 혈압, 체온, 맥박 등의 생체 정보를 이용하여 사용자의 건강 상태를 진단할 수 있다.

하지만, 연령, 성별, 체형, 몸무게 등을 포함하는 사용자의 기준 생체 정보는 개인마다 각기 상이한 특성을 나타내어 뇌파, 심전도, 혈압, 체온, 혈당, 맥박 등이 개인별로 차이를 보일 수 있기 때문에 일률적인 기준으로 사용자의 건강 상태를 평가하기에는 무리가 있고, 생체 정보는 상황에 따라 수시로 변화하는 경향을 보이기 때문에 이를 일괄적인 기준치로 판단하기 힘든 문제가 있다.

이에 따라, 평가 모듈(33)은 사용자의 기본 생체 정보 및 기준 생체 정보 표준을 비교하여 사용자 개인에 적합한 맞춤형 개인별 기준을 생성하고, 모니터링 정보 수집부(20)에서 수집한 생체 정보를 적용하여 개인별 기준에 기초한 건강 진단 정보를 생성하도록 하여 사용자의 건강 상태의 정도를 확인할 수 있도록 한다.

또한, 뇌파, 심전도 신호, 체온, 맥박, 혈당 등에 대한 정보가 정상과 비정상 사이를 3단계 이상으로 구분하여 단계별로 표시하여 확인할 수 있도록 한다.

일례로, 뇌파 및 심전도 신호의 경우 사용자가 수면시 일정한 패턴을 반복하는 주기의 파형을 나타내며, 뇌파의 경우 수면시 알파파가 초당 8 내지 12회 검출되는 경우 5 등급, ±5%는 4등급, ±10 내지 ±15%는 3등급, ±15 내지 ±20%는 4등급 순으로 구분하여 사용자의 생체 정보를 단계 별로 분류하여 수면 상태를 표시할 수 있다.

심전도의 경우 P파, QRS군(Q파, R파, S파) 및 T파로부터 추출하는 특징점 및 PR 간격(PR interval)을 구분하여 사용자의 심전도 신호 정보를 단계 별로 분류하여 수면 상태를 표시할 수 있다.

체온의 경우 정상 체온(36.5 ℃)에서 ±1%는 5등급, ±1 내지 ±2%는 4등급, ±2 내지 ±3%는 3등급 순으로 결정하여 표시할 수 있고, 혈압은 수축기 110 mmHg를 기준으로 하여 ±10%는 5등급, ±10 내지 ±15%는 4등급, ±15 내지 ±20%는 3등급 순으로 결정될 수 있고, 이완기 70 mmHg를 기준으로 위와 동일하게 적용될 수 있다.

맥박은 1분당 50 내지 100회 까지를 정상 맥박수로 간주하므로, 75회를 기준으로 ±20%는 5등급, ±20 내지 ±30%는 4등급, ±30 내지 ±35%는 3등급 순으로 결정될 수 있다.

또한, 사용자가 수면 중에 자세를 변경함으로 인해 스마트 베개부(10)가 바른 수면 자세로 교정하는 중에 특정 신체 부위에 압력이 가해지거나, 가해지는 압력이 소실됨으로 인해 사용자의 기준 생체 정보가 변화될 수 있다.

따라서, 평가 모듈(33)은 모니터링 정보 수집부(20)에 구비된 압력 센서 및 자이로 센서에서 수집한 상황 정보를 이용해 사용자가 눕거나 앉고, 일어설 때 동작하여 상황을 자동으로 인지할 수 있도록 하여 사용자의 측정 상황을 추정할 수 있으며, 사용자가 누워 있는 상태가 아닌 것으로 확인되는 경우 모니터링 정보 수집부(20)의 동작을 종료하는 제어 명령을 제어 유닛으로 전송할 수 있다.

또한, 평가 모듈(33)은 모니터링 정보 수집부(20)에 구비된 자이로 센서의 상황 정보를 이용해 사용자의 수면 패턴을 확인할 수 있으며, 총 수면 시간 중에 뒤척임, 램수면 상태, 깨어있는 상태 등을 검출하고, 이를 표시할 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 평가 모듈(33)은 통신 유닛이 구비되어 통신망을 통해 사용자 단말기, 보호자 단말기에 알림 신호 정보를 생성하여 전송할 수 있어, 사용자와 보호자가 스마트폰이나 테블릿, PC 등을 이용해 사용자의 건강 상태를 수시로 측정할 수 있도록 한다.

또한, 모니터링 정보 수집부(20)에서 수집한 생체 정보에서 뇌파, 심전도 신호, 혈압, 체온, 맥박이 미리 설정된 범위를 벗어날 경우에는 알림 정보를 생성하여 사용자, 보호자, 관련 기관 등에 해당 알림 내용을 전송하도록 구성할 수 있다.

통신망(communication section)은 유선 통신망과 무선 통신망을 모두 포함할 수 있으나, 무선 통신망을 통한 송수신 방법을 채용하는 것이 바람직하다.

알림 생성 모듈(35)은 사용자의 모니터링 정보와 평가 모듈(33)에서 진단한 사용자의 건강 상태에 대한 정보를 생성하여 후술할 개별 단말부(40)로 알림 정보를 전송할 수 있다.

알림 생성 모듈(35)에서 생성하는 알림 정보는 뇌파, 심전도 신호, 혈압, 체온, 맥박을 포함하는 베개 사용자의 생체 정보와, 평가 모듈(33)에서 진단한 베개 사용자의 건강 상태, 질병 상태 등을 포함할 수 있다.

알림 생성 모듈(35)은 생성한 알림 정보를 미리 설정된 주기별로 생체 정보와 사용자의 건강 상태에 관련한 정보를 전송할 수 있으며, 알림 생성 모듈(35)에서 전송한 정보는 사용자 단말기, 보호자 단말기에 구비되는 디스플레이 유닛, 오디오 출력장치(예를 들면, 스피커 등), 진동 모터 등을 통해 사용자, 보호자, 관련 기관에 시각, 청각(스피커 소리), 촉각(진동) 등의 다중감각으로 인지시킬 수 있는 정보로 가공되어 표시될 수 있다. 또한, 알림 생성 모듈(35)은 평가 모듈(33)에서 사용자의 상태가 위급 상황인 것으로 평가된 경우 사용자가 위급 상황임을 알리는 알림 정보를 생성하여 개별 단말부(40)로 전송하도록 함으로써 위급 상황을 안전하게 대응할 수 있도록 비상시적으로 알림 정보를 생성할 수도 있다.

알림 생성 모듈(35)은 스마트 베개부(10) 사용자의 수면 상태 모니터링 결과를 날짜(예컨대, yyyy년 mm월 dd일), 시간 별로 나누어 시간에 따라 순차적으로 표시하여 제공할 수 있다.

알림 생성 모듈(35)은 모니터링 정보 수집부(20)와 스마트 베개부(10)가 설치된 사용자가 거주하는 거주지의 주소, 사용자의 성명, 성별, 연락처 등을 표시하여 사용자 단말기, 보호자 단말기 및 관련 기관에 제공할 수 있다.

알림 생성 모듈(35)은 모니터링 정보 수집부(20)에서 수신된 사용자의 생체정보가 설정된 기준의 범위를 벗어날 경우 벗어난 생체 정보, 수치 등을 표시하여 위험 경고, 주의 등의 메시지를 동시에 함께 전송할 수 있도록 한다.

한편, 개별 단말부(individual terminal unit, 40)는 데이터 서버부(30)에서 생성한 알림 정보를 수신 받아 사용자의 생체 정보와 건강 상태에 관련한 정보를 수신받아, 사용자, 보호자, 전문가 및 관련 기관 등이 사용자의 수면 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 구성요소이다.

이에 따라, 개별 단말부(40)는, 사용자 단말기, 보호자 단말기, 전문가 단말기, 관련 기관 단말기를 포함할 수 있다.

상기 개별 단말부(40)는 개인용 PC, 노트북, PDA(personal digital assistant), 스마트 폰(smart phone), 스마트 와치(smart watch), 태블릿(tablet) PC, 아이패드(Ipad)를 포함하며, 또는, IMT-2000(international mobile telecommunication 2000), WCDMA(wideband code division multiple access), GSM/GPRS(global system for mobile communication packet radio service) 및 UMTS(universal mobile telecommunication service) 등과 같은 단말기 타입의 정보통신기기 또는 멀티미디어 기기 등을 포함하며, 데이터를 다운로드 받아서 사용하거나 내장된 애플리케이션을 구동시켜 사용할 수도 있다.

개별 단말부(40)에서, 사용자 단말기, 보호자 단말기, 전문가 단말기는 각각 사용자의 수면 관리를 위한 모니터링 서비스를 제공받을 수 있도록 어플리케이션(application)이 설치될 수 있으며, 어플리케이션을 설치하여 원격 수면 관리 모니터링 서비스를 제공받을 수 있다.

구체적으로, 사용자 단말기 및 보호자 단말기에 설치된 어플리케이션은 데이터 서버부(30)에 접속하거나, 후술할 플렛폼부에 접속하도록 하고, 회원 가입 및 모니터링 서비스 신청 기능, 서비스 비용 결제 기능, 데이터 서버부(30) 관리 기능, 모니터링 정보 확인 기능, 데이터 서버부(30)에서 제공하는 사용자의 건강 상태, 수면 패턴 등을 확인하는 기능, 건강 위험, 특이 수면 패턴, 질병 발생 등으로 판단되는 정보가 생성될 경우 문자 서비스 등을 제공하는 알림 기능 등의 서비스를 제공할 수 있다.

사용자 단말기 및 보호자 단말기에 탑재된 어플리케이션이 실행되면, 데이터 서버부(30)는 스마트 베개부(10)를 사용하는 사용자의 건강 상태 진단 정보를 생성하여 생체 정보와 함께 사용자 단말기 및 보호자 단말기에 제공한다.

보호자 단말기로부터 사용자의 수면 상황에 대한 모니터링 서비스 제공을 요청을 받으면, 데이터 서버부(30)는 저장 모듈(31)에 생체 정보를 분석하고 건강 상태에 대한 진단 정보를 생성하여 보호자 단말기의 화면상에 제시하여 보호자가 사용자의 생체 정보와 건강 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.

특히, 데이터 서버부(30)에서 사용자의 건강에 이상이 발생된 것으로 분석되는 경우가 발생된 것으로 판단되면, 보호자 단말기 및 관련 기관 단말기에 알림 정보를 송신하며, 이로 인해 보호자, 병원, 소방서, 경찰서 등의 관련 기관에 알림 정보를 제공할 수 있도록 하여 사용자의 건강에 이상이 있는 위급 상태에서도 빠르게 확인하여 대처할 수 있도록 한다.

보호자 단말기는 어플리케이션 또는 플랫폼을 통해 사용자의 정보를 업데이트할 수 있으며, 오류가 발생된 사용자의 정보를 수정하거나, 병원 검진 등을 통해 수집한 새로운 사용자의 건강 정보 등을 업데이트할 수 있도록 하여 정확한 진단이 가능하도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 스마트 베개부(10)에 도입한 모니터링 정보 수집부(20)를 통해 사용자의 신체를 구속하지 않은 상태에서 정확한 생체 정보를 수집할 수 있고, 수집한 생체 정보를 이용해 데이터 서버부(30)에서 사용자의 생체 정보와 건강 진단에 대한 정보를 제공할 수 있어 사용자 및 보호자가 언제 어디서나 실시간으로 사용자의 생체 정보를 확인할 수 있어 사용자의 수면 관리가 가능하다.

또한, 사용자 단말기 및 보호자 단말기는 각각 플레이스토어나 애플스토어 등에서 어플리케이션을 다운 받아 설치할 수 있으며, 플렛폼부에 직접적으로 접속하는 방식을 통해서도 사용자의 정보를 확인할 수 있다.

전문가 단말기는 데이터 서버부(30)에서 생성한 알림 정보를 수신받아 사용자의 건강 상태에 대한 진단 정보를 확인할 수 있도록 하며, 사용자의 건강 상태에 적합한 건강 관리 방법을 입력하여 데이터 서버부(30)로 전송할 수 있도록 하고, 입력 받은 건강 관리 방법은 사용자 단말기에 표시되도록 하여 사용자의 건강을 지속적으로 모니터랑하도록 구성할 수 있다. 건강 관리 방법을 입력한 전문가는 개별 전문가 ID 등을 입력하도록 하여 전문가 정보를 식별하도록 구성할 수 있다.

데이터 서버부(30)는 전문가 단말기를 통해 업로드된 진단결과, 건강 관리 방법 등의 정보를 알림 생성 모듈(35)을 통해 사용자 단말기와 보호자 단말기에 각각 전송하도록 한다.

또한, 평가 모듈(33)은 수면 습관을 개선하는 정보, 사용자의 건강에 이상이 발생시 원인정보, 질병정보, 운동정보 등을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템(1)은 바른 수면 자세를 취하고 있는 상태에서 사용자의 생체정보를 수집하여 정확한 사용자의 건강 상태를 진단할 수 있고, 진단 결과에 따른 개선 정보, 건강 관리 방법 등을 전문가 단말부를 통해 수신받아 사용자 단말기에 표시할 수 있어 올바른 수면 자세를 유도할 수 있으며, 활동을 통한 건강상의 문제점을 인지하고 이를 정확하게 진단받아서 치료할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템(1)는 사용자의 건강 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 데이터 서버부(30)에서 생성한 알림 정보를 디스플레이하여 인터넷 상에서 알림 정보를 확인할 수 있도록 하는 플랫폼부를 추가로 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템은, 사용자가 바른 수면 자세를 유지하도록 수면 자세를 자동으로 교정하는 스마트 베개부가 구비되고, 스마트 베개부에 바이오 센서 모듈을 장착하여 뇌파, 심전도, 혈압, 체온, 맥박 등의 생체 정보를 가장 정확하게 수집할 수 있는 목 또는 머리 부분에서 생체 정보를 수집할 수 있고, 수면시 신체에 의해 가해지는 압력 변화, 센서의 부정확한 신체 접촉, 왜곡된 생체 정보 생성 등의 문제가 발생되지 않아 사용자의 정확한 생체 신호를 수집할 수 있어 이로 인해 사용자의 건강 상태를 보다 정확하게 모니터링 및 관리할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템은, 당뇨, 고혈압 등의 질환을 앓고 있는 만성질환 환자, 고령자, 임산부 등의 노약자의 건강 상태를 실시간으로 보호자 단말기를 통해 확인할 수 있으며, 수면중 스마트 베개 사용자의 건강 상태가 미리 설정된 범위를 벗어나 위험 상황이 발생된 것으로 예측될 경우, 보호자, 전문가, 관련 기관에 알림 정보를 생성하여 전송할 수 있기 때문에 건강이 위험한 상태의 환자를 보다 안전하게 관리할 수 있다.

한편, 스마트 베개부(10)에 도입되는 베개는 당사가 자체 개발한 경추자동조절 운동기(한국등록특허 제10-1852008호)와 바닥 고정식 롤링 필로우(특허출원 제10-2018-0123499호)를 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 구비되는 스마트 베개부(10)에 도입되는 베개인 경추자동조절 운동기(10a)를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 IoT 기반 원격 수면 모니터링 시스템에 구비되는 스마트 베개부(10)에 도입된 베개인 바닥 고정식 롤링 필로우(10b)를 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 전술한 경추자동조절 운동기(10a)는 휴식 또는 수면을 취하는 중에 천장을 똑바로 바라보도록 좌우대칭의 균형 잡힌 자세를 자동적으로 유지하도록 설계되었으며, 이로 인해, 사용자가 상기 운동기를 착용하고 누운 상태에서 압박과 불편함을 느껴 무의식중에 몸을 틀게 될 경우 흔들패널과 받침본체가 동시에 자동으로 움직여서 목의 균형을 유지하도록 하고 자세를 정렬할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 경추자동조절 운동기를 사용할 경우 사용자가 바르게 눕는 자세를 자연스럽게 유지할 수 있어 장기간 사용하는 경우에 똑바로 누워 자는 습관을 지닐 수 있게 한다.

상기 경추자동조절 운동기(10a)는 레일 어셈블리(100); 흔들패널(200) 및 받침본체(300)를 포함한다.

레일 어셈블리(100)는 제1 레일(110), 제2 레일(130) 및 연결부재(150)를 구성요소로 포함하며 모듈형으로 상기 구성요소를 각각 결합시켜 형성시킬 수 있다.

제1 레일(110)은 반원 형상, U 형상 또는 C 형상 등과 같이 만곡진 구조를 가지며, 양측에 복수 개의 결합공(115)이 관통 형성되고 일면에 제1 가이드 레일홈(119)이 각각 형성된 구조를 갖는다.

제2 레일(130)은 제1 레일(110)과 대응되는 구조를 가지며, 양측에 복수 개의 결합공(135)이 관통 형성되고 일면에 제2 가이드 레일홈(139)이 각각 형성된 구조를 가지며, 전술한 제1 레일(110)과 결합해 후술할 흔들패널(200) 및 받침 본체(300)가 소정 각도로 슬라이드 이동되는 궤도를 형성할 수 있다.

제1 레일(110) 및 제2 레일(130)은 일면에 제1 가이드 레일홈(119) 및 제2 가이드 레일홈(139)이 각각 형성된 만곡진 구조의 일체형 프래임 부재를 이용해 형성시킨 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 반원 형상을 갖는 일체형 프레임 부재를 사용할 수 있다.

상기 제1 레일(110) 및 제2 레일(130)은 연결부재(150)를 이용해 결합되어 레일 어셈블리(100)를 형성할 수 있으며, 상기 연결부재(150)는 복수 개의 연결 지지봉(151)과 고정 볼트(156)를 포함한다.

연결 지지봉(151)은 양단에 나사산이 형성된 체결공(152)이 관통 형성된 구조의 봉상 구조물로서 상기 제1 레일(110) 및 제2 레일(130)의 결합공(115, 135)에 각각 삽입되어 제1 레일(110)과 제2 레일(130)을 결합시키는 구조를 형성할 수 있다. 연결 지지봉(151)의 양단에 형성된 체결공(152)에는 고정 볼트(156)가 결합되어 제1 레일(110) 및 제2 레일(130)을 결합시켜 레일 어셈블리(100)를 형성시키도록 하며, 연결 지지봉(151)은 2개 이상 사용하여 레일 어셈블리(100)를 형성시킬 수 있다.

제1 레일(110) 및 제2 레일(130)은 각각 양단 및 중앙에 형성된 결속공(115, 135)이 3개씩 형성되어 있는 구조를 갖는 것을 사용하는 것이 좋으며, 이에 따라, 3개의 연결 지지봉(151)을 결속공(115, 135)에 삽입하여 레일 어셈블리(100)를 형성시키도록 구성할 수 있다.

제1 레일(110) 및 제2 레일(130)을 연결부재(150)를 이용해 결속하여 형성되는 레일 어셈블리(100)는 제1 레일(110) 및 제2 레일(130)에 형성된 제1 가이드 레일홈(119) 및 제2 가이드 레일홈(139)에 후술할 흔들패널의 롤러부(211, 231)가 장착되도록 하여 휴식 또는 수면을 취하는 중에 사용자가 몸을 움질일 경우에도 부드럽게 슬라이드 이동이 가능한 구조를 형성하도록 레일 어셈블리를 구현하고, 레일 어셈블리(100)를 구성하는 각종 구성요소들을 모듈화하여 부품 교체가 용이하면서도, 경량의 장치를 구현할 수 있는 장점을 갖는다.

레일 어셈블리(100)를 이루는 제1 레일(110), 제2 레일(130) 및 연결부재(150)는 섬유강화 플라스틱, 강화 플라스틱 등과 같은 고강도 플라스틱, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등을 포함하는 경량금속 합금, 일반 금속 합금 등을 소재로 제조한 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 레일(110) 및 제2 레일(130)은 강화 플라스틱을 소재로 제조한 것을 사용하도록 하고, 상기 연결부재(150)는 경량의 알루미늄 합금 등을 소재로 제조한 것을 사용하도록 하여 운동기(10)의 경량화를 달성할 수 있도록 한다.

특히, 연결지지봉(151)은 외주면을 감싸 수용하는 완충부재(154)를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 완충부재(154)는 우수한 탄성을 갖는 스타이렌 부타디엔 고무(SBR), 천연 고무(NR) 또는 에틸렌프로필렌 고무(EPDM) 등의 소재를 사용하여 제조한 것을 사용할 수 있다.

경추자동조절 운동기(10a)에 구비되는 흔들패널(200)은 레일 어셈블리(100)에 결합되어 슬라이드 이동하도록 하는 만곡진 구조의 판형상 부재로서, 머리 또는 목이 이동하면 자동적으로 부드럽게 슬라이딩 되는 구조를 형성할 수 있게 한다.

흔들패널(200)은 레일 어셈블리(100)에 결합될 수 있도록 단면이 반원 형상, U 형상 또는 C 형상 등과 같이 만곡진 구조를 가지며, 일면에 길이방향으로 돌출 형성된 제1 슬라이딩 돌기부(210) 및 제2 슬라이딩 돌기부(230)와, 제1 슬라이딩 돌기부(210) 및 제2 슬라이딩 돌기부(220)에 고정형성되고 레일 어셈블리(100)의 제1 가이드 레일홈(119) 및 제2 가이드 레일홈(139)에 각각 삽입되어 슬라이드 이동하도록 하는 적어도 2개 이상의 롤러부(211, 231)를 포함하는 구조를 갖는다.

롤러부(211, 231)는 레일 어셈블리(100)에 장착되는 흔들패널(200)이 소정의 각도 범위 내에서 양방향으로 슬라이드 이동하도록 구동력을 제공하는 역할을 하며, 이로 인해 사용자가 경추자동조절 운동기(10a)를 착용하고 누운 상태에서 압박과 불편함을 느껴 무의식중에 몸을 틀게 될 경우 흔들패널(200)이 동시에 자동으로 움직여지도록 하여 목의 균형을 맞춰줄 수 있도록 정렬하기 때문에 천장을 똑바로 바라보도록 좌우대칭을 이루는 자세를 자동적으로 유지하도록 할 수 있다.

이를 위해, 롤러부(211, 231)는 슬라이딩 돌기부(210, 230)에 복수 개 구비되도록 하여 레일 어셈블리(100)에서 흔들패널(200)이 쉽게 슬라이드 이동하도록 하는 구조를 형성할 수 있으며, 슬라이딩 돌기부(210, 230)에는 2개 이상의 롤러를 장착하여 롤러부(211, 231)가 형성되도록 하여 슬라이드 운동이 유도되도록 구성할 수 있다. 바람직하게는, 롤러부(211, 231)는 슬라이딩 돌기부(210, 230)의 양측에 각각 2개씩 구비되도록 구성할 수 있다.

흔들패널(200)은 슬라이딩 돌기부(210, 230) 이외에도 흔들패널(200)이 머리를 충분히 지지하도록 강성을 유지하도록 하는 적어도 한개 이상의 지지 돌기부(250)가 추가로 형성된 구조를 가질 수 있다.

나아가, 흔들패널(200) 또한 섬유강화 플라스틱, 강화 플라스틱 등과 같은 고강도 플라스틱, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등을 포함하는 경량금속 합금, 일반 금속 합금 등을 소재로 제조한 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 경추자동조절 운동기(10a)에 구비되는 받침본체(300)는 상기 흔들패널(200)의 상면에 안착 결합되고, 사용자의 목과 머리가 안착되는 공간을 제공하는 역할을 하며, 사용자가 누워있거나 수면을 취할 때 바닥면과 닿지 않는 경추 부위를 안정적으로 지지해주게 되어 경추를 보호해 주고, 바른 자세를 유지할 수 있도록 하여 편안한 수면을 이룰 수 있게 해준다.

받침본체(300)는 흔들패널(200)의 상면에 장착될 수 있도록 반원 형상, U 형상 또는 C 형상 등과 같이 만곡진 구조를 가지고 사용자의 목과 머리의 외주면을 감싸 수용할 수 있는 구조를 갖는 다양한 형상을 갖는 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 받침본체(300)는 사용자의 목을 지지하는 목지지부(310), 사용자의 머리가 안착되는 머리안착부(330)를 포함하는 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다.

또한, 받침본체(300)의 목지지부(310)는 경추의 형상과 대응되도록 중앙이 볼록하게 융기된 구조를 갖도록 하여 목 부분이 안착되어 경추를 보다 안정적으로 지지해줄 수 있는 구조를 형성할 수 있게 하고, 상기 목지지부(310)의 양측부는 사용자의 목 외주면을 안정적으로 받쳐줄 수 있도록 양측부가 융기되고 굴곡진 구조를 가지고 있어 목 부분의 피로도를 줄일 수 있는 구조를 가진 것을 사용하는 것이 좋다.

그리고, 머리안착부(330)는 상부와 측부를 목지지부(310) 보다 상측으로 돌출되도록 융기된 구조를 형성하여 머리의 측부 전체를 감싸도록 할 수도 있으며, 이에 따라, 사용자가 수면이나 휴식 시에 안정감을 갖는 구조를 형성할 수 있게 된다.

또한, 받침본체(300)의 목지지부(310)에는 내면에 복수 개의 가압돌기가 추가로 구비되도록 구성하여 착용시 사용자의 목에 위치한 특정 부분이 가압되도록 하여 지압 효과를 유도하도록 구성할 수 있으며, 단면 직경이 0.5 내지 2.0 cm인 원기둥형 또는 반구형 구조의 가압돌기가 구비되도록 구성하여 지압효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 받침본체(300)는 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 라텍스 또는 통기성 실리콘(open cell silicon) 등을 소재로 하여 제조한 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 사용자의 체열을 원활하게 방출하고, 형상의 장기간 유지성능 등을 고려할 때, 통기성 실리콘으로 제조한 것을 사용할 수 있다.

또는, 상기 받침본체(300)는 내부에 공기 주입된 에어 쿠션의 형태로 제조한 것을 사용할 수 있으며, 전술한 에어 쿠션은 목지지부(310)와 머리 안착부(330)가 각각 두 부분으로 나뉘어 격리되도록 구성하여 내부에 충진된 공기가 연통되지 않도록 하고, 이를 통해 사용자가 목에 보다 큰 압력이 가해지는 상태일 때 턱이 당겨지는 효과가 유도되도록 하며 목 부분에 가해지는 압력에 의해 머리 부분 쪽으로 공기가 이동하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 레일 어셈블리(100)는 전체가 모듈화된 구조로 제작하여 구성성분의 교체가 더욱 용이한 구조를 갖도록 구성할 수 있으며, 이에 관련된 사항은 제10-1852008호에 기재되어 있어 상세한 설명을 생략하기로 한다.

따라서, 상기한 바와 같은 경추자동조절 운동기(10a)는 레일 어셈블리(100)의 제1 가이드 레일홈(119)과 제2 가이드 레일홈(139)에 흔들패널의 롤러부(211, 231)가 장착되어 슬라이드 이동가능한 구조를 형성하고, 상기 흔들패널(200)의 상부에는 받침본체(300)가 장착되도록 하여 사용자의 목과 머리를 안정적으로 지지하는 구조를 형성할 수 있다.

또한, 상기와 같은 결합상태에서 사용자가 경추자동조절 운동기(10a)를 착용하고 누워있거나 수면을 취하는 도중에 옆으로 돌아눕는 등 몸을 좌우로 움직이는 경우,레일 어셈블리(100)에 안착된 흔들패널(200)과 받침본체(300)가 레일 어셈블리(200) 상에서 슬라이드 이동됨으로써 사용자의 경추를 안정적으로 보호하면서 사용자가 숙면을 취할 수 있게 해준다.

이때, 상기 받침본체(300)는 사용자의 목과 머리를 안정적으로 지지하는 구조를 형성해 몸과 밀착되기 때문에 흔들 패널이 좌우로 회전할 경우에도 머리가 받침본체에서 탈락하지 않는 구조를 형성하게 되어 사용자가 안정적으로 수면자세를 유지할 수 있다.

스마트 베개부(10)로 일반적인 베개를 사용하여 누운 자세로 휴식 또는 수면을 취할 때 압박 또는 불편함을 느끼게 되면 무의식중에 몸을 틀게 되는데, 이와 같은 과정에서는 목과 머리가 같이 움직이면서 두개골 부위가 편안한 상태로 중심을 잡으려고 하며, 이때, 보통의 움직임이라면 목의 균형 및 정렬이 어긋나게 되고 이와 같은 자세를 오래 유지할 경우 경추와 근육에 부담을 주는 문제가 발생하게 된다.

하지만, 상기 경추자동조절 운동기(10a)는 착용 후 수면 또는 휴식을 취할 때, 사용자가 좌우대칭을 이루는 자세인 천장을 똑바로 누워 자는 자세를 유지하도록 정렬하고 목의 균형을 유지하도록 하여 바르게 눕는 자세를 자연스럽게 유지시켜 주며, 이로 인해, 장기간 사용할 경우에는 똑바로 누워 자는 습관을 지닐 수 있게 한다.

또한, 상기 경추자동조절 운동기(10a)는 상부 경추부의 움직임을 내부에서 만들어서 교정하는 효과가 있어 목의 정렬과 균형이 자동적으로 얻어지도록 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 두부와 경추부, 상부 흉추부의 정렬 및 균형 운동이 저절로 일어나게 한다.

상기 흔들패널(200)은 반원 형상, U 형상 또는 C 형상 등과 같이 만곡진 구조를 이루고 있어 사용자의 머리와 목이 좌우로 회전할 때에도 머리가 흔들패널 위에서 탈락하지 않게 되어 사용자가 안정적인 자세를 취하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 바닥에 닿는 곳은 면이 좁은 직선으로 접촉하고, 머리에 접촉하는 부분은 머리 모양에 맞게 약간 둥근 곡선형의 모양을 이루고 있기 때문에, 후두부의 기저부를 적절하게 압박하는 효과가 있고, 후두부의 항중선 전체를 압박하여 두개천골 리듬을 호전시키고, 자율신경계와 중추신경계가 활동할 수 있게 하는 물리적인 환경을 제공하며, 근골격계 회복력을 도와줄 수 있다.

특히, 상기 후두부에 있는 섬유들은 우리 근골격계와 내장계가 문제가 있을 때, 신경 반사작용으로 반응이 나타나는 곳으로 본 발명에 따른 경추자동조절 운동기는 후두부에 있는 섬유들을 두드러지게 자극할 수 있어 수면 중이거나 휴식 중에도 신경계, 근골격계, 내장계의 적절한 신경반사조절 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 받침본체(300)는 사용자의 목이 놓이는 목지지부(310)에서 사용자의 머리가 놓이는 머리안착부(330)로 갈수록 폭이 넓어지는 구조를 가짐으로써, 하부에 위치하는 흔들패널(200)이 목과 머리의 균형이 어긋난 움직임을 자동적으로 교정하고 2차적으로 상부경추부의 움직임을 흔들패널(200)에서 교정함으로 인해 목 정렬과 균형이 자동적으로 얻어지게 되며, 두부와 경추부, 상부 흉추부의 정렬 및 균형운동 또한 저절로 일어나도록 하고, 사용 중 호흡을 원활하게 하는 시스템 구조를 형성할 수 있다.

상기와 같은 경추자동운동 조절기(10)는 평평한 바닥이나 침대 위에 위치시키고 흔들패널(200) 위에 받침본체의 머리안착부(330)가 머리쪽으로 향하도록 안착시키고 목과 어깨사이가 벌어지지 않도록 경추자동운동 조절기(10)를 당겨서 베개에 눕는 것처럼 자연스럽게 받침본체(300)에 머리를 안착시키고 편안히 휴식을 취하거나 수면을 취하도록 하여 사용할 수 있다.

한편, 도 4를 참조하면, 전술한 바닥 고정식 롤링 필로우(10b)는 베이스부재(400), 쿠션부재(500) 및 쿠션이동부재(600)를 포함하는 구조를 가지며, 사용자의 수면시 머리를 지지하여 베개 기능을 하는 것으로, 사용자의 머리가 움직일 경우 머리움직임에 따라 쿠션부재를 이동시킴으로써 사용자의 중심축을 자연스럽게 유지시켜줄 수 있다.

베이스부재(400)는 바닥 고정식 롤링 필로우의 몸체를 이루면서 바닥에 놓인 상태로 지지력을 제공하는 구성요소이다.

구체적으로, 베이스부재(400)는 블록형태로 형성되어 바닥에 놓이며, 상면에 사용자의 머리를 수용하기 위한 수용공간(110)이 원호형의 홈형태로 형성됨으로써 후술되는 쿠션부재(500)를 매개로 사용자의 머리를 수용하면서 지지할 수 있고, 수용공간은 베이스부재(400)의 상면에 'C'자형의 단면을 이루면서 형성되어 사용자의 머리를 수용할 수 있다.

이러한 베이스부재(400)는 저면에 논슬립패드가 설치되어 바닥면을 지지하면서 미끄러짐이 방지될 수 있으며, 논슬립패드는 복수 개가 구비되어 베이스부재(400) 저면의 꼭지점 부분에 각각 설치될 수 있으며, 각각이 길이조절이 가능하게 구성됨으로써 베이스부재(400)의 높이 또는 경사각도를 조절할 수 있다.

상기 쿠션부재(500)는 사용자의 머리를 직접적으로 지지하는 부재로서, 사용자의 머리와 목을 지지할 수 있는 형상으로 형성되어 후술되는 쿠션이동부재(600)를 매개로 베이스부재(400)의 수용공간에 이동가능하게 안착되는 구조를 형성할 수 있다.

즉, 쿠션부재(500)는 베이스부재(400)의 수용공간과 대응하는 원호형으로 형성되어 수용공간(400)의 상면에 이동가능하게 안착될 수 있고, 쿠션부재(500)는 페브릭재질이나 섬유재, 합성수지배 또는 피혁재로 형성될 수 있으며, 표면에 미도시된 지압돌기가 형성되어 목이나 머리부분을 지압돌기로 지지할 수도 있다.

쿠션이동부재(600)는 전술한 쿠션부재(500)를 베이스부재(400)의 수용공간에 이동가능하게 결합시킴으로써, 사용자의 수면시 발생하는 사용자의 움직임(뒤척임)의 발생시 쿠션부재(500)의 이동을 허용함으로써 사용자의 중심축(무게중심)이 유지될 수 있도록 하는 구성요소이다.

즉, 쿠션이동부재(600)는 사용자의 머리 또는 목이 수면 중 움직일 경우 머리 또는 목이 쿠션부재(500)에 접촉한 상태에서 쿠션부재(500)를 이동시킴으로써 사용자의 어깨나 몸의 중심이 비틀림이 없이 유지될 수 있도록 하며, 이를 위해, 쿠션이동부재(600)는 가이드레일(610), 슬라이더(620) 및 롤러(630)를 포함하는 구조를 갖는다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 가이드레일(610)은 쿠션부재(500)의 이동경로를 제공하는 구성요소로서, 베이스부재(400)의 수용공간 상면에 길이방향이나 폭방향 중 적어도 하나의 방향으로 연장 형성되면서 쿠션부재(500)의 이동경로를 제공할 수 있다.

이러한 가이드레일(610)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 베이스부재(400)의 상면에 홈형태로 형성될 수 있으며, 이와 달리 돌출된 형태로 형성되어 연장될 수도 있다. 가이드레일(610)은 베이스부재(400)의 길이방향 즉, 가로방향(횡방향)을 따라 홈형태로 연장되는 가로레일(311)을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 가이드레일(610)은 베이스부재(400)의 길이방향 즉, 가로방향(횡방향)을 따라 홈형태로 연장되는 가로레일(311) 및 베이스부재(400)의 폭방향 즉, 세로방향(종방향)을 따라 홈형태로 연장되면서 가로레일(311)과 직교상태를 이루는 세로레일(312)을 포함하여 구성될 수도 있다.

여기서, 가로레일(311)은 복수를 이루면서 서로 나란하게 형성될 수 있으며, 도시된 바와 달리 단수로 구성되어 베이스부재(400)의 길이방향을 따라 연장될 수도 있다.

또한, 세로레일(312)은 도 7에 도시된 바와 같이 단수로 구성될 수 있으며, 복수로 구성되어 서로 나란하게 연장될 수도 있다.

상기 슬라이더(620)는 쿠션부재(500)와 함께 이동하는 것으로, 쿠션부재(500)의 저면에 고정된 상태로 가이드레일(610)에 이동가능하게 결합되어 사용자의 움직임에 의해 가이드레일(610)을 따라 이동할 수 있다.

슬라이더(620)는 베이스부재(400)의 수용공간에 대응하는 곡률을 갖는 판상으로 형성될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 가이드레일(610)의 홈에 끼워지는 결합돌기(621)가 형성되어 가이드레일(610)에 이동가능하게 결합될 수 있고, 결합돌기(621) 및 가이드레일(610)은 슬라이더(620)가 임의로 분리되지 않도록 구성될 수 있다.

일례로, 결합돌기(621) 및 가이드레일(610)은 하광상협의 형태로 형성될 수 있으며, 이와 달리 결합돌기(621)의 길이방향을 따라 별도의 이탈방지돌기가 돌출되고 가이드레일(610)의 길이방향을 따라 이탈방지홈이 형성되어 서로 결합될 수도 있다.

또한, 가이드레일(610)에는 슬라이더(620)의 과도한 이동을 방지할 수 있는 미도시된 스토퍼가 구비될 수 있다.

롤러(630)는 슬라이더(620)를 이동가능하게 지지하는 구성요소이다.

좀 더 구체적으로, 롤러(630)는 도 6에 도시된 바와 같이 베이스부재(400)이 상면에 공회전 가능하게 설치된 상태로 슬라이더(620)의 저면을 지지함으로써 슬라이더(620)가 쿠션부재(500)와 함께 가이드레일(610)을 따라 이동할 수 있도록 할 수 있다. 상기 롤러(630)는 휠형태로 형성되는 가이드휠(631)을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 가이드휠(631)은 통상의 바퀴형태로 형성되어 회전축을 통해 베이스부재(400)에 회전가능하게 결합되며, 가로레일(611)의 길이방향에 대응하는 방향으로 정회전하거나 역회전하면서 슬라이더(620)를 가로레일(611)을 따라 이동시킬 수 있다. 즉, 롤러(630)는 가이드휠(631)로 구성될 경우, 슬라이더(620)를 가로방향으로만 이동가능하게 지지할 수 있다.

한편, 롤러(630)는 도 7에 도시된 바와 같이 볼형태로 형성되는 가이드볼(635)을 포함하여 구성될 수도 있다.

즉, 가이드볼(635)은 구체로 형성되어 베이스부재(400)에 회전가능하게 내장됨으로써 여러 방향으로 회전할 수 있으며, 이에 따라 가로레일(611) 및 세로레일(312)에 대응하는 방향으로 정회전하거나 역회전하면서 슬라이더(620)를 이동시킬 수 있다.

종합하면, 가이드레일(610)이 가로레일(611)로만 구성될 경우에는 롤러(630)가 가이드휠(631)로 구성될 수 있으며, 가이드레일(610)이 가로레일(611) 및 세로레일(612)로 구성될 경우에는 롤러(630)가 가이드볼(635)로 구성될 수 있다.

한편, 상기와 같은 구조를 갖는 바닥 고정식 롤링 필로우(10b)는 도 7에 도시된 바와 같이 롤러브레이크(350)를 추가로 포함할 수 있으며, 롤러브레이크(650)는 전술한 롤러(630)의 회전을 선택적으로 구속함으로써 슬라이더(620)의 이동을 선택적으로 허용하는 구성요소이다.

즉, 롤러브레이크(650)는 슬라이더(620)의 이동을 제한하여 쿠션부재(500)를 고정식으로 사용할 수 있도록 하며, 도 7에 도시된 바와 같이 베이스부재(400)에 돌출된 상태로 설치되어 사용자의 가압에 의해 롤러(630)의 일부분에 걸리거나 롤러(630)를 가압하는 가압돌기(651)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 가압돌기(651)는 롤러(630)를 가압한 상태로 록킹될 수 있도록 미도시된 록킹돌기가 형성될 수 있으며, 언록킹시 다시 원위치로 복귀할 수 있도록 미도시된 리턴스프링이 구비될 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 바닥 고정식 롤링 필로우(10b)는 쿠션부재(500)가 슬라이더(620)와 함께 롤러(630)에 의해 가이드레일(610)을 따라 이동하므로 쿠션부재(500)가 사용자의 움직임에 의해 원활하게 이동할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 움직임에 의해서도 사용자의 무게중심이 유지되어 어깨나 몸이 틀어짐이 없이 수면자세가 유지될 수 있다.

상기와 같은 경추자동조절 운동기(한국등록특허 제10-1852008호)와 바닥 고정식 롤링 필로우(특허출원 제10-2018-0123499호)의 보다 상세한 설명은 관련 특허 문헌을 참조하도록 하며, 추가적인 설명은 생략하도록 한다.

한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 스마트 베개부(10)에 장착되는 바이오 센서 모듈(21)의 위치를 특정하여 정확한 생체 정보를 수집하도록 구성할 수 있다.

일례로, 스마트 베개부(10)의 베개로, 경추자동조절 운동기(10a)를 사용하는 경우, 경추자동조절 운동기(10a)에서 사용자의 목과 머리가 안착되는 공간을 제공하는 받침본체(300) 상에 바이오 센서를 배치하여 사용자의 정확한 생체 정보를 수집할 수 있다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 경추자동조절 운동기(10a)의 받침본체(300) 상에 각각의 바이오 센서가 배치되는 위치를 나타낸 개념도이다.

도 8을 참조하면, 뇌파 검출 유닛(brain wave detecting unit, BWDU)은 후두부 중앙 상중하 양측에 각각 복수 개 설치하여 두정엽, 전두엽에 인접하는 뇌파를 검출하여 사용자에 대한 정확한 뇌파를 검출할 수 있도록 하는 것이 좋으며, 받침본체(300)에서 목지지부(310)의 상단 일측에 뇌파 검출 유닛(BWDU)을 배치할 수 있다.

심전도 검출 유닛(electrocardiography detecting unit, ECGDU)은 후두동맥과 후두정맥이 위치하는 부분에 접촉되도록 설치하여 사용자에 대한 정확한 심전도 신호를 검출할 수 있도록 두판상근(Splenius Capitis)이 위치하는 부분에 배치되도록 하는 것이 좋으며, 받침본체(300)에서 목지지부(310)와 머리안착부(330) 사이에 심전도 검출 유닛(ECGDU)을 배치할 수 있다.

혈압 측정 유닛(blood pressure detecting unit, BPDU)과 맥박 검출 유닛(pulse detecting unit, PDU)은 각각 경추 좌우측에 배치되도록 하여 사용자에 대한 정확한 혈압을 측정할 수 있으며, 목지지부(310)의 중앙 양측에 좌우 대칭이 되도록 한쌍 씩 2개 이상 설치하여 사용자의 정확한 혈압을 검출할 수 있도록 한다.

혈압 측정 유닛(BPDU)과 맥박 검출 유닛(PDU)은 각각 한 쌍의 혈압 측정 유닛(BPDU)과 맥박 검출 유닛(PDU)에서 검출되는 혈압 차이, 또는 맥박 차이가 각각 1 내지 5% 미만일 때의 혈압값과 맥박값을 각각 사용자의 혈압 및 맥박으로 생체 정보를 생성하게 한다.

체온 측정 유닛(body temperature detecting unit, BTDU)은 경추에서 후두부 중앙 사이 부분에 배치되도록 하여 정확한 체온을 측정할 수 있으며, 목지지부(310)의 최상단에 배치되고 경추 중앙 양측에 좌우 대칭이 되도록 한쌍을 설치하여 사용자의 정확한 체온을 검출할 수 있도록 한다.

상기와 같은 뇌파 검출 유닛, 심전도 검출 유닛, 혈압 측정 유닛, 맥박 검출 유닛 및 체온 측정 유닛을 포함하는 바이오 센서 모듈은 모두 바른 수면 상태를 취하고 있는 것으로 확인되는 경우 미리 설정된 시간 간격으로 생체 신호를 검출할 수 있으며, 받침 본체(300) 또는 흔들 패널(200)에 설치된 자이로 센서가 사용자가 수면 중에 뒤척이는 자세를 취한 것으로 감지될 때 생체 신호 검출을 중단하고, 바른 수면 자세를 취하고 있는 것으로 확인되면 생체 정보를 수집할 수 있도록 구성할 수 있다.

또 다른 예로, 스마트 베개부(10)의 베개로, 바닥 고정식 롤링 필로우(10b)를 사용하는 경우, 사용자의 머리와 목이 안착되는 쿠션부재(500) 상에 뇌파 검출 유닛, 심전도 검출 유닛, 혈압 측정 유닛, 맥박 검출 유닛 및 체온 측정 유닛을 설치할 수 있으며, 경추자동조절 운동기(10a)의 받침 본체(300)에 바이오 센서가 설치된 부분과 대응되는 위치로 쿠션부재(500) 상에서 바이오 센서를 부착할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템은, 사용자가 바른 수면 자세를 유지하도록 자동으로 자세를 교정하는 베개를 도입하여 수면시 신체에 의해 가해지는 압력 변화, 센서의 부정확한 신체 접촉, 왜곡된 생체 정보 생성 등의 문제가 발생되지 않아 사용자의 정확한 생체 신호를 수집할 수 있고, 이로 인해 사용자의 건강 상태를 보다 정확하게 모니터링할 수 있다.

또한, 고령자, 임산부, 비만, 당뇨, 고혈압 등의 만성질환 환자의 보호자 들이 스마트폰 등의 개인용 단말기를 이용해 실시간으로 사용자의 뇌파, 심전도, 혈압, 체온, 맥박 등의 생체 정보를 수집할 수 있어 사용자의 지속적인 건강관리가 가능하다.

또한, 수면 중 사용자의 건강 상태가 미리 설정된 범위를 벗어나거나, 위험 상황이 발생된 것으로 예측될 경우, 보호자, 전문가, 관련 기관에 알림 정보를 생성하여 전송할 수 있기 때문에 위기 대응이 가능하여 위험한 상태의 환자를 보다 안전하게 관리할 수 있다.

1 : IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템
10 : 스마트 베개부
10a : 경추자동조절 운동기
10b : 바닥 고정식 롤링 필로우
20 : 모니터링 정보 수집부
30 : 데이터 서버부
40 : 개별 단말부
100 : 레일 어셈블리
200 : 흔들패널
300 : 받침본체
400 : 베이스부재
500 : 쿠션부재
600 : 쿠션이동부재

Claims (5)

1. 눕는 자세를 취한 사용자의 목과 머리가 안착되어 지지되도록 하고, 사용자가 반듯하게 눕는 자세를 유지하도록 슬라이드 이동하는 롤러가 구비된 베개를 포함하는 스마트 베개부;
   상기 사용자의 목 또는 머리 부분에 배치되도록 상기 스마트 베개부의 일측에 구비되고, 사용자의 뇌파, 심전도, 혈압, 체온 및 맥박을 포함하는 생체 정보를 수집하는 바이오 센서 모듈 및 수집한 생체 정보를 외부로 전송하는 무선통신 모듈을 포함하는 모니터링 정보 수집부;
   상기 모니터링 정보 수집부에서 전송한 생체 정보를 수신 받아 저장하고, 수신 받은 생체 정보를 이용해 사용자의 건강 상태를 진단하며, 사용자의 건강 상태를 진단한 결과를 생성하여 저장하며, 사용자의 건강 상태에 대한 알림 정보를 생성하여 제공하는 데이터 서버부; 및
   상기 데이터 서버부에서 생성한 알림 정보를 수신 받는 개별 단말부;를 포함하는 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 베개는 경추자동조절 운동기를 포함하며,
   상기 경추자동조절 운동기는,
   양측에 복수 개의 결합공이 관통 형성되고 만곡진 구조를 가지며, 제1 가이드 레일홈이 형성된 제1 레일, 양측에 복수 개의 결합공이 관통 형성되고 만곡진 구조를 가지며, 제2 가이드 레일홈이 형성된 제2 레일, 양단에 나사산이 형성된 체결공이 관통 형성되고 상기 결합공에 결합되어 상기 제1 레일과 제2 레일을 결합시키는 적어도 1개 이상의 연결 지지봉 및 상기 연결 지지봉의 양단의 체결공에 내입되어 결합되는 고정 볼트를 포함하는 연결부재를 포함하는 레일 어셈블리;
   일면에 길이방향으로 돌출형성된 슬라이딩 돌기부, 상기 슬라이딩 돌기부에 고정형성되고 상기 레일 어셈블리의 제1 가이드 레일홈 및 제2 가이드 레일홈에 각각 삽입되어 슬라이드 이동하는 롤러부를 포함하는 흔들패널; 및
   상기 흔들 패널의 상면에 안착 결합되고, 사용자의 목과 머리가 안착되는 받침본체;를 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 베개는 바닥 고정식 롤링 필로우를 포함하며,
   상기 바닥 고정식 롤링 필로우는,
   바닥에 놓인 상태로 지지력을 제공하며, 상면에 원호형을 이루는 홈형태의 수용공간이 형성되어 사용자의 머리를 상기 수용공간에 수용하는 베이스부재; 상기 베이스부재의 수용공간에 이동가능하게 안착되어 사용자의 머리를 지지하는 쿠션부재; 및 상기 쿠션부재를 상기 베이스부재에 이동가능하게 결합시키고, 사용자의 움직임에 의한 상기 쿠션부재의 이동을 허용하는 쿠션이동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 서버부는,
   상기 사용자의 생체 정보를 이용해 건강 상태를 진단한 결과, 사용자의 건강 상태가 미리 설정된 예측 범위를 벗어날 경우 병원, 경찰서, 소방서를 포함하는 관련 기관에 알림 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   사용자의 건강 상태를 실시간으로 확인할 수 있도록 상기 데이터 서버부에서 생성한 알림 정보를 인터넷상에서 확인하기 위한 플랫폼부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 원격 수면 관리 모니터링 시스템.

Images