KR20200098020A - Internet-based sleep detection and heat generation system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사물 인터넷 기반의 수면 자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템에 관한 것으로, 특히 침대 커버에 결합된 센서를 이용하여 수면하는 동안 사용자의 수면상태를 신체 온도를 측정하여 일정 온도 이하로 온도가 떨어지는 경우에 신체 접촉이 빈번하지 않은 부분에 집중적인 발열이 제공되도록 하는 사물 인터넷 기반의 수면 자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an Internet of Things-based sleeping posture detection bedding and heat supply system, in particular, when the temperature falls below a certain temperature by measuring the body temperature of the user while sleeping using a sensor coupled to the bed cover The present invention relates to an IoT-based sleeping posture detection bedding and heat providing system based on the Internet of Things to provide intensive heat generation to areas where physical contact is not frequent.
최근 현대인들의 수면장애가 심해지면서 사회적인 문제가 되고 있지만, 수면장애 증상을 스스로 발견하기 힘들뿐만 아니라 증상의 심각성을 인지하기 힘들다.In recent years, sleep disorders in modern people have become more severe and have become a social problem, but it is difficult not only to detect the symptoms of sleep disorders by themselves, but also to recognize the severity of the symptoms.
또한, 올바르지 않은 수면자세는 수면 후의 기분이나 숙면도에 영향을 주게 되며, 수면자세가 올바르지 않으면 피로가 풀리지 않아 건강에 영향을 미치게 된다.In addition, an incorrect sleep posture affects the mood or sleep level after sleep, and if the sleep posture is not correct, fatigue does not resolve and affects health.
즉, 피로가 지속되면 불면증, 기면증 등의 질병뿐만 아니라 여러 증상으로 인하여 사회생활에 어려움을 격는 문제점이 있다.In other words, if fatigue persists, there is a problem that social life is difficult due to various symptoms as well as diseases such as insomnia and narcolepsy.
그리고 수면장애를 가볍게 생각하는 현대인들은 수면장애를 질병이라 인식하지 못하고 오랫동안 방치하거나, 수면장애를 병원에 방문하여 검사하거나 치료받는 것을 기피하는 문제점도 있다.In addition, modern people who take sleep disorder lightly do not recognize the sleep disorder as a disease and neglect it for a long time, or avoid visiting a hospital for a sleep disorder to be examined or treated.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 침대 커버에 결합된 센서를 이용하여 수면하는 동안 사용자의 수면상태를 신체 온도를 측정하여 일정 온도 이하로 온도가 떨어지는 경우에 신체 접촉이 빈번하지 않은 부분에 집중적인 발열이 제공되도록 하는 사물 인터넷 기반의 수면 자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, by measuring the body temperature of the user while sleeping by using a sensor coupled to the bed cover, when the temperature falls below a certain temperature, body contact is not frequent. It is to provide an Internet of Things-based sleeping posture detection bedding and heat supply system that provides intensive heat to a part.
본 발명은 매트리스의 커버에 구비되고, 사용자의 수면상태의 신체 온도를 감지하여 감지된 사용자의 수면 상태의 신체 온도를 출력하는 센서부; 상기 센서부의 데이터를 휴대용 단말기의 어플리케이션에 무선으로 송수신하는 송수신부; 상기 송수신부를 통해 전송받은 사용자의 수면상태의 신체 온도가 일정 온도 이하인 경우에 발열 스마트 직물 의류의 컨트롤러로 발열 제어 신호를 전송하는 어플리케이션; 및 직물 의류의 구획 영역 각각에 내장되는 복수의 발열체와, 상기 어플리케이션에서 발열 제어 신호가 수신되면 선택된 발열체에 발열 전원이 공급되어 발열되도록 하는 컨트롤러를 구비하는 발열 스마트 직물 의류를 포함한다.The present invention is provided on the cover of the mattress, a sensor unit for detecting the body temperature of the user's sleeping state and outputting the detected body temperature of the user's sleeping state; A transceiver for transmitting and receiving data from the sensor unit wirelessly to an application of a portable terminal; An application that transmits a heat control signal to the controller of a heat generating smart fabric when the body temperature in the sleeping state of the user transmitted through the transmission/reception unit is below a certain temperature; And a heating smart textile garment having a plurality of heating elements embedded in each of the partition regions of the textile garment, and a controller that supplies heat to the selected heating element when a heat control signal is received in the application to generate heat.
또한, 본 발명의 상기 센서부는 사용자의 수면상태를 감지하여 감지 결과를 데이터로 출력하며, 상기 송수신부는 상기 센서부의 데이터를 휴대용 단말기에 무선으로 송수신하고, 상기 어플리케이션은 상기 송수신부를 통해 전송받은 데이터를 출력하고, 기준 수면상태의 데이터와 비교 분석한다.In addition, the sensor unit of the present invention detects the user's sleeping state and outputs the detection result as data, the transmission/reception unit wirelessly transmits and receives the data of the sensor unit to a portable terminal, and the application transmits the data transmitted through the transmission/reception unit. Output and compare and analyze the data of the standard sleep state.
또한, 본 발명의 상기 센서부는 음성감지 센서, 체온감지 센서, 움직임감지 센서 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.In addition, the sensor unit of the present invention is characterized in that at least one of a voice sensor, a body temperature sensor, and a motion sensor.
또한, 본 발명의 상기 센서부는 상기 매트리스의 커버와 탈부착 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the sensor unit of the present invention is characterized in that it is detachable from the cover of the mattress.
또한, 본 발명의 상기 어플리케이션은 기준 수면상태의 데이터와 사용자의 수면상태 데이터를 비교 분석하여 수면자세, 배게 종류, 배게 높이 중 어느 하나 이상의 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the application of the present invention is characterized in that the data of the reference sleep state and the sleep state data of the user are compared and analyzed to provide information on at least one of sleep posture, pillow type, and pillow height.
또한, 본 발명의 상기 발열 스마트 직물 의류는 마이크로폰을 통하여 입력받은 사용자의 음성 정보로부터 연령과 성별을 구별하는 성별-연령 판단부를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 성별-연령 판단부에서 구별된 연령과 성별에 따라 발열 제공 부위와 발열 온도를 제어한다.In addition, the heating smart textile clothing of the present invention further comprises a gender-age determination unit for distinguishing age and gender from the user's voice information input through a microphone, the controller is the gender-age and age determined by the age determination unit Depending on the gender, the heat generation site and the heat generation temperature are controlled.
또한, 본 발명의 상기 복수의 발열체중에서 제1 발열체는 엉덩이 부분에 위치하고, 제2 발열체는 허벅지 부분에 위치하며, 제3 발열체는 무릎 아래 부분에 위치한다.In addition, among the plurality of heating elements of the present invention, the first heating element is located on the hip, the second heating element is located on the thigh, and the third heating element is located on the lower knee.
또한, 본 발명의 상기 컨트롤러는 남성인 경우에 제1 발열체는 온도를 설정온도보다 낮게 유지하도록 하고, 제2 발열체와 제2 발열체는 설정 온도보다 높게 유지하도록 한다.In addition, the controller of the present invention keeps the temperature of the first heating element lower than the set temperature, and keeps the second heating element and the second heating element higher than the set temperature in the case of a male.
또한, 본 발명의 상기 컨트롤러는 여성인 경우에 제1 발열체는 온도를 설정온도보다 높게 유지하도록 하고, 제2 발열체와 제2 발열체는 설정 온도보다 낮게 유지하도록 한다.In addition, the controller of the present invention keeps the temperature of the first heating element higher than the set temperature, and keeps the second heating element and the second heating element lower than the set temperature in the case of a female.
또한, 본 발명의 상기 컨트롤러는 연령이 10대~30대인 경우에 설정 온도보다 10도 정도 낮은 온도를 유지하도록 하고, 30대~50대인 경우에는 설정 온도를 유지하며, 50대 이상인 경우에는 나이에 비례하여 증가된 온도를 유지하도록 한다.In addition, the controller of the present invention maintains a temperature that is about 10 degrees lower than the set temperature when the age is in the teens to the 30s, maintains the set temperature when the age is in the 30s to 50s, and when the age is over 50 Try to maintain a proportionally increased temperature.
또한, 본 발명의 상기 발열 스마트 직물 의류는 마이크로폰을 통하여 입력받은 사용자의 음성 정보로부터 사용자의 감정을 판단하여 판단된 감정을 상기 컨트롤러로 제공하는 감정 판단부를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 감정 판단부에서 전송받은 사용자의 감정을 기반으로 발열 온도를 조절한다.In addition, the heating smart textile clothing of the present invention further comprises an emotion determination unit that determines the emotion of the user from the user's voice information input through a microphone and provides the determined emotion to the controller, wherein the controller includes the emotion determination unit The heating temperature is adjusted based on the user's emotions transmitted from.
또한, 본 발명의 상기 컨트롤러는 사용자가 쾌활한 상태이면 설정 온도보다 10도 정도 낮은 온도를 유지하도록 하고, 보통인 경우에는 설정 온도를 유지하며, 우울 상태인 경우에는 나이에 비례하여 증가된 온도를 유지하도록 한다.In addition, the controller of the present invention maintains a temperature about 10 degrees lower than the set temperature when the user is cheerful, maintains the set temperature in normal cases, and maintains the temperature increased in proportion to age in the depressed state. Do it.
또한, 본 발명의 상기 감정 판단부는 신호 에너지(signal energy) 기반의 voice activity detection으로서 사용자의 음성을 감지하고, 특징 파라미터를 추출하여 사용자의 감정을 판단한다.In addition, the emotion determination unit of the present invention detects the user's voice as voice activity detection based on signal energy, and determines the user's emotion by extracting a feature parameter.
또한, 본 발명의 상기 감정 판단부는 신호 에너지(signal energy) 기반의 voice activity detection으로서 사용자의 음성을 감지하는 감지 모듈; 상기 감지 모듈이 감지한 사용자의 음성에서 특징 파라미터를 추출하는 추출 모듈; 및 상기 추출 모듈이 추출한 특징 파라미터를 이용하여 사용자의 감정을 판단하는 인식 모듈을 포함한다.In addition, the emotion determination unit of the present invention includes a detection module for detecting a user's voice as voice activity detection based on signal energy; An extraction module for extracting a feature parameter from the user's voice detected by the detection module; And a recognition module that determines the user's emotion by using the feature parameter extracted by the extraction module.
또한, 본 발명의 상기 발열 스마트 직물 의류는 직물 의류의 구획 영역 각각에 내장되어 사용자의 접촉 여부를 감지하는 복수의 직물 센서; 및 상기 복수의 직물 센서로부터 접촉 여부를 감지한 결과를 전송받아 사용자의 접촉 상태를 파악하는 접촉 상태 판단부를 더 포함한다.In addition, the heating smart fabric clothing of the present invention is a plurality of fabric sensors that are embedded in each of the compartment area of the fabric to detect whether the user touches; And a contact state determination unit configured to receive a result of sensing contact from the plurality of fabric sensors to determine a user's contact state.
본 발명은 수면상태의 사용자의 신체 온도를 측정하여 일정 온도 이하가 되는 경우에 신체 접촉이 빈번하지 않은 부분에 집중적인 발열이 제공되도록 한다.The present invention measures the body temperature of a user in a sleeping state so that when the temperature falls below a certain temperature, intensive heat generation is provided to a portion where body contact is not frequent.
도 1은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구의 블록도,
도 2는 도 1에 따른 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구를 나타내는 사시도,
도 3은 도 1에 따른 센서부의 움직임감지 센서의 분포를 나타내는 일 실시예,
도 4는 도 1에 따른 휴대용 단말기에 출력되는 데이터를 나타내는 일 실시예.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발열 시스템에 이용되는 발열 스마트 직물 의류의 구성도.
도 6은 도 5에 직물 센서와 접촉 상태 판단부가 더 포함된 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 컨트롤러의 블럭 구성도.
도 8는 본 발명에 따른 컨트롤러의 구체적인 회로도.
도 9는 본 발명에 따른 감정 판단부의 상세 구성도.
도 10의 도 9의 직물 센서의 도선사를 나타내는 도면.
도 11은 도 10의 도전사를 이용한 일 실시예의 압력 측정이 가능한 직물의 평면도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전사를 이용한 압력 측정의 원리를 설명하는 도면.
도 13은 도 11의 도전사를 이용한 다른 실시예의 압력 측정이 가능한 직물의 평면도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직물 센서의 위사와 경사 사이에 형성되는 복수의 슬릿을 설명하기 위한 도면.1 is a block diagram of an IoT-based sleeping posture detection bedding according to the present invention;
FIG. 2 is a perspective view showing an IoT-based sleep posture detection bedding according to FIG. 1;
3 is an embodiment showing the distribution of the motion detection sensor of the sensor unit according to FIG. 1;
4 is an exemplary embodiment showing data output to the portable terminal according to FIG. 1.
Figure 5 is a configuration diagram of a heating smart fabric clothing used in the heating system according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram further including a fabric sensor and a contact state determination unit in FIG. 5.
7 is a block diagram of a controller according to the present invention.
8 is a detailed circuit diagram of the controller according to the present invention.
9 is a detailed configuration diagram of an emotion determination unit according to the present invention.
A view showing a lead yarn of the fabric sensor of FIG. 9 of FIG. 10.
11 is a plan view of a fabric capable of measuring pressure in an embodiment using the conductive yarn of FIG. 10.
12 is a view for explaining the principle of pressure measurement using a conductive yarn according to an embodiment of the present invention.
13 is a plan view of a fabric capable of measuring pressure of another embodiment using the conductive yarn of FIG. 11.
14 is a view for explaining a plurality of slits formed between the weft and warp of the fabric sensor according to another embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.For a detailed description of the present invention to be described later, reference is made to the accompanying drawings, which illustrate specific embodiments in which the present invention may be practiced. These embodiments are described in detail sufficient to enable a person skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other, but need not be mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the present invention in relation to one embodiment. In addition, it should be understood that the location or arrangement of individual components in each disclosed embodiment may be changed without departing from the technical spirit and scope of the present invention. Accordingly, the detailed description to be described below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is limited only by the appended claims, along with all scopes equivalent to those claimed by the claims. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions over several aspects.
도 1은 본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구의 블록도이고, 도 2는 도 1에 따른 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 1에 따른 센서부의 움직임감지 센서의 분포를 나타내는 일 실시예이고, 도 4는 도 1에 따른 휴대용 단말기에 출력되는 데이터를 나타내는 일 실시예이다.1 is a block diagram of an IoT-based sleep posture detection bedding according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the IoT-based sleep posture detection bedding according to FIG. 1, and FIG. 3 is a movement of a sensor unit according to FIG. An embodiment showing the distribution of detection sensors, and FIG. 4 is an embodiment showing data output to the portable terminal according to FIG. 1.
본 발명에 따른 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 시스템(100)은 매트리스(110), 프레임(120), 센서부(130), 전원부(140), 송수신부(150), 어플리케이션(160)을 포함하여 이루어진다.The IoT-based sleep
침대는 사용자가 누울 수 있는 매트리스(110)와 매트리스(110)를 지지하는 프레임(120)으로 이루어진다.The bed consists of a
프레임(120)의 넓이와 길이는 매트리스(110)의 크기에 따라 결정되며, 매트리스(110)의 종류는 라텍스, 스프링등 다양한 종류가 있다.The width and length of the
또한, 센서부(130)는 매트리스(110)의 커버와 결합되어 사용자의 수면상태를 감지하고, 감지 결과를 데이터로 출력하게 된다.In addition, the
센서부(130)에 소리감지 센서, 체온감지 센서, 움직임감지 센서 중 어느 하나 이상으로 이루어지며, 소리감지센서는 센서 주변에서 발생하는 소리를 마이크로 모아 측정하는 센서로, 사용자가 수면중에 코를 골거나, 이를 가는 등의 수면장애 행동으로 인한 소리를 발생할 시에 소리를 감지하게 된다.The
온도감지 센서는 유체, 고체 등의 온도를 검출하여 그 온도를 기록하거나 제어하기 위하여 사용되는 센서로 검출한 온도를 전기 신호로 변환하여 전송하게 된다.The temperature sensing sensor detects the temperature of a fluid, solid, etc. and converts the temperature detected by a sensor used to record or control the temperature into an electric signal and transmits it.
이러한 온도감지 센서의 온도를 검출하는 검출 소자는 서미스터, 백금, 니켈, 열정싼 등으로 이루어져 있고, 검출 소자는 사용자가 자는 동안의 체온 변화를 감지하여 감지된 온도를 전기 신호로 변환하게 되고, 변환된 신호를 어플리케이션(160)에 전송한다.The detection element that detects the temperature of such a temperature sensor is composed of a thermistor, platinum, nickel, and hot air, and the detection element detects the change in body temperature while the user is sleeping and converts the sensed temperature into an electric signal. The resulting signal is transmitted to the
움짐임감지 센서는 압력센서를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하는 것으로, 압력이 감지되는 부분의 변화에 따라 사용자가 자는 동안에 일어나는 움직임의 범위, 움직임의 빈도 등의 정보를 알아낼 수 있다.The motion detection sensor detects a user's motion using a pressure sensor, and can find out information such as a range of motion and frequency of motion during a user's sleep according to a change in a part where pressure is sensed.
예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 센서부(130)의 일면에 가로, 세로 일정간격으로 센서가 분포하여 사용자의 움직임을 감지하게 되고, 감지된 센서의 가로, 세로의 위치를 X, Y 축으로 계산하여 전자 신호로 변환하게 된다.For example, as shown in FIG. 3, sensors are distributed on one surface of the
센서부(130)는 매트리스(110)의 커버와 탈부착 가능하여 세척, 오염 제거 등의 필요 시에 탈착이 가능하다.The
예를 들어, 매트리스(110)의 커버가 오염되어 위하여 세탁이 필요할 시에는 센서부(130)와 탈착하여 별도로 세척하고, 건조 후에 다시 센서부(130)와 연결하여 사용할 수 있다.For example, when washing is necessary because the cover of the
전원부(140)는 센서부(130)의 일면에 형성되어 전원을 공급한다.The
송수신부(150)는 센서부(130)의 데이터를 휴대용 단말기에 송수신한다.The transmission/
송수신부(150)는 유선통신 또는 무선통신으로 이루어지며, 무선통신의 경우에는 블루투스, NFC, 비콘, Wi-Fi 등의 무선통신채널 중 어느 하나 이상으로 휴대용 단말기와 연결되어 데이터를 송수신한다.The transmission/
어플리케이션(160)은 휴대용 단말기에 설치되어 송수신부(150)에 의해 데이터를 전송받고, 기준 수면상태의 데이터와 비교 분석한다.The
어플리케이션(160)은 연령별, 성별 등의 기준에 따라 수면시간, 수면자세 등의 데이터를 저장하고 있으며, 이를 이용한 데이터를 이용하여 사용자의 수면상태의 데이터와 비교하고, 사용자의 수면상태를 분석한다.The
예를 들어, 연령별에 따른 기준 수면시간은 미국수면재단의 발표에 따르면 12개월 미만의 아이의 경우에는 약 14시간 36개월 미만의 아이의 경우 약 13시간, 3세에서 5세의 경우에는 약 12시간, 6세에서 13세의 경우에는 약 10시간, 14세에서 17세의 경우에는 약 9시간, 18세에서 64세의 경우에는 약 8시간, 65세 이상의 경우에는 약 7시간으로 알려져 있다.For example, the standard sleep time by age is about 14 hours for children under 12 months and 13 hours for children under 36 months, and about 12 hours for children aged 3 to 5, according to the National Sleep Foundation's announcement. Time is known to be about 10 hours for 6 to 13 years old, about 9 hours for 14 to 17 years old, about 8 hours for 18 to 64 years old, and about 7 hours for 65 years or older.
이 외에도 특별한 상황인 임산부의 경우에는 평균 8시간 내지 9시간이며, 국가에 따라 평균 수면시간도 다르다.In addition, in the case of pregnant women, which are special circumstances, average 8 to 9 hours, and the average sleeping time varies depending on the country.
이러한 수면 데이터를 기준인 사람의 몸이 회복되기 위한 적정 수면시간, 자는 동안에 깨는 횟수, 자는 동안에 코를 고는 횟수 등으로 숙면의 여부를 판단하기 사용자의 수면상태를 체크하여 기준 수면 데이터와 비교를 한다.Based on these sleep data, the appropriate sleep time for the human body to recover, the number of times a person wakes up while sleeping, and the number of times he snores while sleeping to determine whether he or she has a good night's sleep.Check the user's sleep state and compare it with the reference sleep data. .
만약, 사용자의 5시간 동안 자면서 코를 골았을 경우에는 기준 수면상태보다 수면시간이 부족하고, 자는 동안에 코를 얼마나 골았는지 사용자에게 알리게 된다.If the user snores while sleeping for 5 hours, the sleep time is shorter than that of the standard sleep state, and the user is informed of how much he snores while sleeping.
어플리케이션(160)은 기준 수면상태의 데이터와 사용자의 수면상태 데이터를 비교 분석하여 수면자세, 배게 종류, 배게 높이, 수면습관, 수면환경 중 어느 하나 이상의 정보를 제공한다.The
수면자세는 천장을 보는 자세, 왼쪽으로 눕는 자세, 오른쪽으로 눕는 자세, 웅크린 자세, 베개를 이용한 자세등 다양한 자세가 있으며, 베개의 종류에는 라텍스, 솜, 나무, 곡물 등으로 이루어진 베개가 있고, 높이 또한 사용자의 수면자세에 따라 다른 다양한 베개가 있다.There are various postures such as a ceiling-looking posture, a left-sided posture, a right-sided posture, a crouched posture, and a posture using a pillow. Types of pillows include pillows made of latex, cotton, wood, grain, etc. In addition, there are various pillows depending on the user's sleeping position.
그리고 수면습관은 수면 전 운동, 식사시간, 음식, 목욕 등 다양한 종류가 있으며, 수면환경에는 조명의 밝기, 침구의 종류, 침실의 온도 및 습도, 침실의 향기, 잠옷의 종류 등이 있다.In addition, there are various types of sleep habits such as exercise before sleep, meal time, food, and bath, and sleep environment includes brightness of lighting, type of bedding, temperature and humidity of bedroom, fragrance of bedroom, type of pajamas, etc.
예를 들어, 어플리케이션(160)은 숙면을 원하는 사용자에게 침실의 적정 온도와 습도, 밝기 등의 환경적 정보를 제공하게 되며, 잠자기 전 사용자가 숙면을 취할 수 있는 스트레칭, 운동 등의 정보를 제공하여 사용자의 체내에 엔돌핀, 피로감 등에 영향을 주어 숙면도움이 되도록 한다.For example, the
어플리케이션(160)은 사용자의 수면상태 데이터를 비교 분석하여 수면장애 여부를 판단하고, 증상 호전에 도움되는 방법을 제공한다.The
수면장애의 종류에는 잠을 제대로 잘 수 없는 불면증, 수면 중에 호흡이 고르지 못한 수면무호흡증, 시간과 장소를 가리지 않고 잠에 취해있는 기면증 등이 있다.Types of sleep disorders include insomnia, inability to sleep properly, uneven breathing during sleep, sleep apnea, and narcolepsy in any time and place.
어플리케이션(160)은 송수신부(150)를 통하여 전송받은 사용자의 수면 데이터를 분석하여 수면장애의 여부와 수면장애의 종류 등을 판단하여 증상에 따른 완화방법을 제공한다.The
예를 들어, 사용자가 수면 중에 코를 고는 횟수가 기준치보다 높을 시에는 코를 고는 횟수에 따라 수면무호흡증의 여부를 판단하고, 수면무호흡증 완화에 도움이 되는 수면자세, 수면환경 등의 정보를 제공하게 된다.For example, if the number of times the user snores while sleeping is higher than the standard value, it determines the presence of sleep apnea according to the number of snores, and provides information such as sleep posture and sleep environment to help relieve sleep apnea. do.
어플리케이션(160)은 기상 알람 기능이 있다.The
사용자는 수면 시에 센서부(130)가 결합된 매트리스(110)의 커버를 사용하기 때문에 알람 기능을 이용하여 사용자가 원하는 시간에 기상할 수 있다.When the user sleeps, since the cover of the
사용자가 원하는 시간에 기상할 수 있도록 도와주는 알람 기능은 센서부(130)가 감지하는 압력의 여부로 온/오프 된다.The alarm function that helps the user to wake up at a desired time is turned on/off based on the pressure sensed by the
예를 들어, 사용자가 어플리케이션(160)을 이용하여 알람시간을 오전 7시로 설정하고 잘 경우에 자는 동안 사용자의 체중에 의해 센서부(130)에 압력이 감지되게 되고, 오전 7시에 알람시간이 되어 알람이 울리기 시작하면 센서부(130)에 감지된 압력이 감지되지 않을 때까지 계속하여 알람이 울린다.For example, the user sets the alarm time to 7 am using the
또한, 사용자의 설정에 따라 센서부(130)에 감지되는 압력의 여부에 따라 알람을 온/오프할 수 있을 뿐만 아니라 휴대용 단말기의 조작으로 알람을 온/오프할 수 있다.In addition, the alarm can be turned on/off depending on whether or not there is a pressure sensed by the
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발열 시스템에 이용되는 발열 스마트 직물 의류의 구성도이고, 도 6은 도 5에 직물 센서와 접촉 상태 판단부가 더 포함된 구성도이다.5 is a configuration diagram of a heating smart fabric clothing used in a heating system according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a configuration diagram including a fabric sensor and a contact state determination unit in FIG. 5.
도 5와 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발열 스마트 직물 의류는 직물 의류(1)의 구획 영역 각각에 내장되어 배치되는 복수의 발열체(H;H1~H3)와, 발열체(H;H1~H3)에 발열을 위한 전원을 공급하는 배터리(B)와, 복수의 발열체(H;H1~H3)와 배터리(B)의 전기적 연결을 온오프하는 절환부(S)와, 사용자의 조작에 따른 명령신호를 입력받아 절환부(S)의 온오프를 제어함으로써 선택된 발열체에 배터리의 발열전원이 공급되도록 하는 컨트롤러(C)와, 성별-연령 판단부(D)와, 감정 판단부(E)와, 복수의 직물 센서(FS;FS1~FS3) 및 접촉 상태 판단부(T)의 구성요소로 대별된다.5 and 6, the heating smart fabric clothing according to a preferred embodiment of the present invention includes a plurality of heating elements H; H1 to H3, which are built-in and disposed in each of the partition regions of the
상기 복수의 발열체(H;H1~H3)는 각각 직물 의류(1)의 구획 영역에 내장되어 배치되고, 절환부(S)에 연결된다.The plurality of heating elements (H; H1 to H3) are each built-in and disposed in a partition area of the textile garment (1), and are connected to the switching portion (S).
일예로, 하나의 발열체 H1은 엉덩이 부분에 위치하고, 다른 하나의 발열체 H2는 허벅지 부분에 위치하며, 또 다른 발열체 H3는 무릎 아래 부분에 위치한다.For example, one heating element H1 is located on the hip, the other heating element H2 is located on the thigh, and another heating element H3 is located on the lower knee.
상기 복수의 발열체(H;H1~H3)의 각각은 상기 절환부(S)를 통해 배터리(B)로부터 발열전원을 공급받을 수 있도록 두 개의 전원라인, 즉, (+)전원라인(L1, L2, L3)과 (-)전원라인(미도시)을 갖는데, 한 전원라인((+)전원라인)은 독립되고 다른 전원라인((-)전원라인)은 공통된다. 그리고 각각이 독립된 전원라인(L1, L2, L3)은 절환부(S)를 통해 상기 배터리(B)와 전기적 연결이 온오프되고, 공통된 전원라인은 배터리(B)에 항시 전기적으로 연결되어 있다. 그리하여 절환부(S)가 온시켜 전기적으로 연결한 전원라인(L1, L2, L3)에 해당하는 발열체(H;H1~H3)는 배터리(B)로부터 발열전원이 인가된다.Each of the plurality of heating elements (H; H1 to H3) has two power lines, that is, (+) power lines (L1, L2) so as to receive heating power from the battery (B) through the switching unit (S). , L3) and a (-) power line (not shown), one power line ((+) power line) is independent and the other power line ((-) power line) is common. In addition, each of the independent power lines L1, L2, and L3 are electrically connected to the battery B through the switching unit S, and the common power line is always electrically connected to the battery B. Thus, the heating elements H; H1 to H3 corresponding to the power lines L1, L2, and L3 electrically connected by turning on the switching unit S are supplied with heating power from the battery B.
상기 절환부(S)는 상기 컨트롤러(C)의 제어에 의해 복수의 발열체(H;H1~H3) 각각에 독립된 전원라인(L1, L2,L3) 중에서 발열 직물 의류(1) 착용자가 선택한 발열체(H;H1~H3)에 해당하는 전원라인(L1, L2, L3)은 온시켜 발열전원이 공급되도록 한다.The switching part (S) is a heating element selected by the wearer of the heating fabric clothing (1) among independent power lines (L1, L2, L3) to each of the plurality of heating elements (H; H1 to H3) under the control of the controller (C) ( The power lines L1, L2, and L3 corresponding to H; H1 to H3) are turned on so that the heating power is supplied.
이때, 상기 절환부(S)는 발열직물 의류(1) 착용자의 선택에 따라 독립된 전원라인(L1, L2, L3) 전체를 온시킬 수도 있고, 어느 하나의 전원라인(L1, L2, L3)만을 온시킬 수도 있고, 다수의 독립된 전원라인(L1, L2, L3) 중 임의로 선택된 개수의 전원라인을 온시킬 수도 있다. 그리고 절환부(S)는 선택된 전원라인(L1, L2, L3)을 온시킬 때에는 당연히 선택되지 아니한 전원라인(L1, L2, L3)은 오프시킨다.At this time, the switching part (S) may turn on the entire independent power lines (L1, L2, L3) according to the selection of the wearer of the heating fabric clothing (1), and only one of the power lines (L1, L2, L3) It may be turned on, or a randomly selected number of power lines among a plurality of independent power lines L1, L2, and L3 may be turned on. In addition, when the switching unit S turns on the selected power lines L1, L2, and L3, it turns off the unselected power lines L1, L2, and L3 of course.
상기 배터리(B), 컨트롤러(C) 및 절환부(S)는 각각 별개로 케이스에 내장되고, 컨넥터 또는 케이블을 통해 서로 전기적으로 연결될 수도 있지만, 그럴 경우 외관이 조잡하고, 발열 직물 의류(1)에 이들 각각을 부착시키거나 넣을 수 있는 주머니를 만들어야 하는 등의 불편과 문제가 있으므로, 배터리(B), 컨트롤러(C) 및 절환부(S)는 하나의 하우징에 함께 내장하여 패키지화함으로써, 외관을 깔끔하게 하고, 부피를 줄이고, 발열 직물 의류(1)에 소지하기 편리하고, 취급이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.The battery (B), the controller (C) and the switching part (S) are each separately built into the case, and may be electrically connected to each other through a connector or cable, but in that case, the appearance is crude, and the heating fabric clothing (1) There are inconveniences and problems, such as having to make a pocket to attach or put each of them on the device, so the battery (B), the controller (C) and the switching part (S) are packaged together in one housing, thereby improving the appearance. It is desirable to make it neat, reduce the volume, and make it convenient to carry on the
한편, 연령-성별 판단부(D)는 마이크로폰(미도시)을 통하여 입력받은 사용자의 음성 정보로부터 연령과 성별을 구별하여, 이를 컨트롤러(C)로 제공한다.Meanwhile, the age-gender determination unit D distinguishes age and gender from the user's voice information input through a microphone (not shown), and provides them to the controller C.
그러면, 컨트롤러(C)는 연령과 성별에 따라 발열체(H;H1~H3)의 온도를 조절한다.Then, the controller (C) adjusts the temperature of the heating elements (H; H1 ~ H3) according to the age and gender.
일예로, 컨트롤러(C)는 남성인 경우에 엉덩이 부위에 있는 발열체(H1)는 온도를 설정온도보다 낮게 유지하도록 하고, 허벅지 발열체(H2)와 무릅 아래 발열체(H3)는 설정 온도보다 높게 유지하도록 한다.For example, in the case of a male, the controller (C) maintains the temperature of the heating element (H1) in the hip region lower than the set temperature, and the thigh heating element (H2) and the heating element under the knee (H3) to maintain the temperature higher than the set temperature. do.
이와 반대로 컨트롤러(C)는 여성인 경우에 엉덩이 부위에 있는 발열체(H1)는 온도를 설정온도보다 높게 유지하도록 하고, 허벅지 발열체(H2)와 무릅 아래 발열체(H3)는 설정 온도보다 낮게 유지하도록 한다.On the contrary, the controller (C) keeps the temperature of the heating element (H1) in the hip area higher than the set temperature in the case of a female, and the heating element (H2) of the thigh and the heating element under the knee (H3) to be kept lower than the set temperature. .
또한, 컨트롤러(C)는 연령이 10대~30대인 경우에 설정 온도보다 10도 정도 낮은 온도를 유지하도록 하고, 30대~50대인 경우에는 설정 온도를 유지하며, 50대 이상인 경우에는 나이에 비례하여 증가된 온도를 유지하도록 한다.In addition, the controller (C) maintains a temperature that is about 10 degrees lower than the set temperature when the age is in the teens to 30s, and maintains the set temperature when the age is in the 30s to 50s, and proportional to the age when the age is over 50 To maintain the increased temperature.
더 상세히 설명하면, 연령-성별 판단부(D)는 음성 정보에 대하여 하나 이상의 특징값 또는 특징벡터(이하에서는, '특징값'이라 통칭함)을 추출한다. In more detail, the age-gender determination unit D extracts one or more feature values or feature vectors (hereinafter, collectively referred to as'feature values') for voice information.
이러한 연령-성별 판단부(D)는 선형예측계수(Linear PredictiveThis age-gender determination unit (D) is a linear predictive coefficient (Linear Predictive).
Coefficient) 방법, 켑스트럼(Cepstrum) 방법, 멜프리퀀시켑스트럼(Mel Frequency Cepstral Coefficient, MFCC) 방법, 주파수 대역별 에너지(Filter Bank Energy) 방법 등을 이용하거나, 이들을 조합하여 특징값을 추출할 수 있다.Coefficient) method, Cepstrum method, Mel Frequency Cepstral Coefficient (MFCC) method, filter bank energy method, etc., or a combination of them to extract feature values. I can.
연령-성별 판단부(D)는 전술한 특징값 판별방법을 복수 적용하여 동일한 음성 정보에서 복수 개의 특징값을 추출하거나, 단일의 특징값 판별방법을 사용하되 복수의 샘플을 이용하여 복수 개의 특징값을 판별할 수 있으며, N 개의 특징판별 방법으로 M개의 음성 샘플을 대상으로 특징값을 얻으면 (N * M)의 행렬형태로 특징값을 나타낼 수 있다.The age-gender determination unit (D) extracts a plurality of feature values from the same voice information by applying a plurality of the aforementioned feature value discrimination methods, or uses a single feature value discrimination method but uses a plurality of samples to obtain a plurality of feature values. Can be determined, and if the feature values are obtained for M voice samples by the N feature discrimination method, the feature values can be expressed in the form of a matrix of (N * M).
상기 연령-성별 판단부(D)는 입력된 음성 정보에 대한 남성과 여성의 차이, 즉 성별 특징을 반영하여 특징값을 추출하고, 그 추출된 특징값을 기준으로 음성 정보를 남성그룹(M) 또는 여성 및 어린이 그룹(FC)으로 구분한다.The age-gender determination unit (D) extracts a feature value by reflecting the difference between the male and the female, that is, the gender feature of the input voice information, and converts the voice information to the male group (M) based on the extracted feature value. Or divide into women and children group (FC).
그리고, 연령-성별 판단부(D)는 남성 그룹(M)으로 구분된 음성 정보에 대하여 남성의 연령별 특징을 반영하여 특징값을 추출할 수 있다.In addition, the age-gender determination unit D may extract a feature value by reflecting the age-specific features of men with respect to the voice information divided into the male group M.
또한, 연령-성별 판단부(D)는 여성 및 어린이 그룹(FC)으로 구분된 음성 정보에 대하여, 여성 및 어린이의 연령별 특징을 반영하여 특징값을 추출할 수 있으며, 그 결과 입력 음성 정보를 다시 여성 그룹(F)과 어린이 그룹(C)으로 구분한다. In addition, the age-gender determination unit D can extract feature values by reflecting the age-specific features of women and children for voice information divided into women and children group (FC), and as a result, input voice information again. It is divided into female group (F) and children group (C).
이때, 어린이 그룹(C)은 남녀 특징이 구분되기 어려운 변성기 이전의 사람을 대상으로 하는 그룹이다.At this time, the children's group (C) is a group targeting people before the metamorphic period, where male and female characteristics are difficult to distinguish.
그리고, 연령-성별 판단부(D)는 여성 그룹(F)으로 구분된 음성 정보에 대하여, 여성의 연령별 특징을 반영하여 특징값을 추출할 수 있다.In addition, the age-gender determination unit D may extract a feature value by reflecting the age-specific features of women with respect to the voice information divided into the female group F.
또한, 연령-성별 판단부(D)는 어린이 그룹(C)으로 구분된 상기 음성 정보에In addition, the age-gender determination unit (D) is based on the voice information divided into children group (C).
대하여, 어린이의 성별 특징을 반영하여 특징값을 추출한다.On the other hand, feature values are extracted by reflecting the gender features of children.
계속하여, 연령-성별 판단부(D)는 추출된 특징값에 대하여 가중치를 반영하여 대표 특징값을 결정하고, 결정된 대표 특징값에 기초하여, 성별 및 연령별 기준 특징값 또는 음성 및 영상 기준 샘플을 저장하고 있는 기준 DB를 참조하여 성별 및 연령을 판별한다.Subsequently, the age-gender determination unit (D) determines a representative feature value by reflecting a weight on the extracted feature value, and based on the determined representative feature value, a reference feature value for each gender and age or a voice and image reference sample Gender and age are determined by referring to the stored standard DB.
다음으로, 감정 판단부(E)는 마이크로폰을 통하여 입력된 사용자의 음성에 대하여 신호 에너지(signal energy) 기반의 voice activity detection으로서 사용자의 음성을 감지하고, 특징 파라미터를 추출하여 사용자의 감정을 판단하여 판단한 감정 상태를 컨트롤러(C)로 전달한다.Next, the emotion determination unit E detects the user's voice as voice activity detection based on signal energy for the user's voice input through the microphone, extracts the feature parameter, and determines the user's emotion. The determined emotional state is transmitted to the controller C.
컨트롤러(C)는 사용자가 쾌활한 상태이면 설정 온도보다 10도 정도 낮은 온도를 유지하도록 하고, 보통인 경우에는 설정 온도를 유지하며, 우울 상태인 경우에는 나이에 비례하여 증가된 온도를 유지하도록 한다. The controller (C) maintains a
상기 복수의 직물 센서(FS;FS1~FS3)의 각각은 직물 의류(1)의 구획 영역에 내장되어 배치되고, 접촉 상태 판단부(T)에 연결된다.Each of the plurality of fabric sensors FS (FS1 to FS3) is disposed to be embedded in a partition area of the
일예로, 하나의 직물 센서 FS1은 엉덩이 부분에 위치하고, 다른 하나의 직물 센서 FS2는 허벅지 부분에 위치하며, 또 다른 직물 센서 FS3는 무릎 아래 부분에 위치한다.For example, one fabric sensor FS1 is located at the hip, the other fabric sensor FS2 is located at the thigh, and another fabric sensor FS3 is located below the knee.
접촉 상태 판단부(T)는 복수의 직물 센서(FS)가 센싱한 압력 신호를 입력받아 사용자의 신체가 접촉했는지를 판단하고, 접촉했다면 일정 시간이상 지속되는지를 판단하여 판단 결과를 컨트롤러(C)로 제공한다.The contact state determination unit T receives the pressure signals sensed by the plurality of fabric sensors FS to determine whether the user's body has been in contact, and if it does, determines whether the user's body has been in contact with it, and determines whether it lasts for a certain time or longer, and determines the determination result to the controller C. Provided as
그러면, 컨트롤러(C)는 신체가 접촉하지 않은 경우에 해당 직물 센서(FS)에 대응되는 발열체(H)는 온도를 설정온도보다 높게 유지하도록 하며, 신체가 접촉과 분리를 반복하는 경우에는 직물 센서(FS)에 대응하는 발열체(H)가 설정 온도를 유지하도록 하며, 신체가 직물 센서(FS)에 일정 시간 이상 접촉하고 있으며 발열체(H)는 설정 온도보다 낮게 유지하도록 한다.Then, when the body is not in contact with the body, the heating element H corresponding to the fabric sensor FS maintains the temperature higher than the set temperature, and when the body repeats contact and separation, the fabric sensor The heating element H corresponding to (FS) maintains the set temperature, the body is in contact with the fabric sensor FS for a certain time or longer, and the heating element H is kept lower than the set temperature.
한편, 상기 컨트롤러(C)에는 도 7에 도시된 바와 같이 사용자의 조작을 위해, 사용자가 터치로 명령신호를 입력하는 터치패널(2)과, 발열체(H)의 발열온도를 점등되는 개수로 표시하는 발열온도 표시용 엘이디(3)와, 배터리(B)의 방전 가능한 전원의 잔량을 표시하는 배터리 잔량 표시창(4) 및 무선 통신부(5)가 구비된다.On the other hand, as shown in FIG. 7, the controller (C) displays the touch panel (2) through which the user inputs a command signal by touch, and the heating temperature of the heating element (H) by the number of lights. An
상기 배터리(B)는 상용전원을 통해 충전되는 2차전지를 사용하는 것이 바람직하고, 2차전지 중에서는 소형이면서 용량이 큰 리튬 이온 전지를 사용하는 것이 바람직하다.As the battery (B), it is preferable to use a secondary battery that is charged through a commercial power source, and among the secondary batteries, it is preferable to use a lithium ion battery that is small and has a large capacity.
또한, 상기 컨트롤러(C)는 도 7에서 보는 바와 같이 스위칭부(10), 저항측정부(20), 제어부(U4), 보호부(50), 정전압부(40)를 포함하여 이루어진다.In addition, the controller C includes a
상기 스위칭부(10)는 상기 배터리(B)가 방전하여 출력하는 전원을 스위칭하여 펄스형태의 발열전원을 생성하여 상기 발열체(H)로 인가한다.The switching
상기 스위칭부(10)는 상기 제어부(U4)에 의해 온오프 스위칭이 제어되어 펄스의 듀티비가 조절된다.On-off switching of the switching
상기 스위칭부(10)는 도 8에 도시된 바와 같이, 배터리(B)와 발열체(H)를 연결하는 전원라인에 구비되는 제1스위칭소자(U5)와, 상기 제1스위칭소자(U5)의 게이트단자와 제어부(U4)를 연결하여, 제어부(U4)의 제어신호에 따라 상기 제1스위칭 소자(U5)를 온오프시키는 제2스위칭소자(Q1)를 포함하고, 제1스위칭소자(U5)와 제2스위칭소자(Q1)에 직렬 또는 병렬로 연결되어 안정적인 스위칭 동작이 이루어지도록 하는 저항(R14,15,16)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 8, the switching
상기 제1스위칭소자(U5)는 응답속도(스위칭속도)가 빠르고, 고전압에 적합하고, 스위칭 동작이 안정적인, 전압제어 소자인 FET 또는 IGBT를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable to use a voltage control element FET or IGBT as the first switching element U5, which has a fast response speed (switching speed), suitable for high voltage, and stable switching operation.
상기 저항측정부(20)는 출력단에 연결되어 있는 상기 발열체(H)의 저항값을 측정하여, 발열체에서 발산되는 열의 온도를 감지하도록 하고, 측정된 발열체의 저항값을 상기 제어부(U4)로 전송한다. 그리하여 상기 제어부(U4)가 설정 온도에 맞도록 발열체의 발열 온도가 조절되도록 상기 스위칭부(10)의 스위칭을 제어하여, 발열전원 펄스의 듀티비를 조절한다.The
상기 저항측정부(20)는 도 8에 도시된 바와 같이, 발열체(H)가 비반전단자에 연결되어, 발열체(H)의 저항값을 이득율에 따라 증폭시키는 오피앰프(U7A)와, 상기 오피앰프(U7A)의 반전단자에 연결되어 이득율을 결정하는 두 저항(R26,27)과, 상기 정전압부(40)가 공급하며, 발열체(H)의 저항값을 측정하는데 사용되는 기준전압(VCC1)이 상기 오피앰프(U7A)에 공급되는 것을 제어하는 제1트랜지스터(U6)와, 상기 제어부(U4)에 의해 온오프가 제어되고, 상기 제1트랜지스터(U6)의 온오프를 제어하는 제2트랜지스터(Q3)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 8, the
상기 저항측정부(20)에서 측정되는 발열체(H) 저항값의 정확도를 높이기 위해, 저항값 측정 시에는 상기 제어부(U4)는 상기 발열체(H)로 인가되는 발열전원을 차단(즉, 상기 제1스위칭소자(U5)를 오프 상태로 유지시킴)하고, 상기 제2트랜지스터(Q3)를 온시켜 상기 제1트랜지스터(U5)가 도통되어 상기 정전압부(40)의 기준전압(VCC1)이 공급되도록 한다. 공급된 기준전압(VCC1)은 발열체(H)에 인가되어 발열체(H)의 저항값을 감지할 수 있도록 한다.In order to increase the accuracy of the resistance value of the heating element H measured by the
발열체(H)의 저항값은 일반적으로 발열 온도가 높아질수록 커진다. 온도에 따른 발열체(H)의 저항값은 발열체(H)의 성분, 굵기, 길이 등에 따라 달라지므로, 사전에 실험을 통해 얻은 발열체(H)의 발열 온도와 저항값에 관한 정확한 데이터를 확보해 놓는 것이 바람직할 수 있다.The resistance value of the heating element H generally increases as the heating temperature increases. Since the resistance value of the heating element (H) according to the temperature varies depending on the component, thickness, and length of the heating element (H), it is necessary to secure accurate data on the heating temperature and resistance value of the heating element (H) obtained through experiments in advance. It may be desirable.
상기 제어부(U4)는 컨트롤러(C)를 전체적으로 제어한다. 보다 구체적으로 설명하면, 우선, 터치패널(2)을 통해 사용자가 조작하여 입력하는 명령신호를 입력받아 처리한다. 사용자가 입력하는 명령신호는 컨트롤러를 온 또는 오프시키는 전원신호와, 발열체(H)가 발열 온도를 희망하는 온도로 설정하는, 즉, 설정 온도신호 등이 있다.The controller U4 controls the controller C as a whole. In more detail, first, a command signal manipulated and input by a user through the
다음으로, 상기 저항측정부(20)가 감지 측정하여 전송하는 발열체(H)의 저항값으로부터 발열체(H)의 발열 온도를 연산하고, 연산된 저항값에 따른 발열 온도와 기 설정된 설정 온도와 비교하고, 그 비교결과에 따라 상기 스위칭부(10)를 제어하여 발열전원의 펄스 듀티비를 조절하여, 발열체(H)의 발열 온도가 설정 온도를 유지하도록 한다. 이때, 상기 제어부(U4)는 내부적으로 A/D컨버터를 통해 상기 저항측정부(20)에서 전송하는 저항값의 아날로그신호를 디지털신호로 변환하고, 변환된 디지털신호를 가지로 발열 온도를 연산한다.Next, the heat generation temperature of the heating element H is calculated from the resistance value of the heating element H that is sensed and measured by the
그리고 상기 저항측정부(20)를 통해 발열체(H)의 저항값을 감지 측정할 때에는 상기 스위칭부(10)의 제1스위칭소자(U5)를 오프시켜 발열전원을 차단하고, 상기 저항측정부(20)의 제1트랜지스터(U6)를 온시켜 상기 정전압부(40)의 기준전압이 공급되도록 한다.In addition, when sensing and measuring the resistance value of the heating element H through the
그리고 무부하검출부(30)를 제어하여 출력단에 발열체(H)가 정상적으로 연결되어 있는지 여부를 검출하고, 검출결과 발열체(H)가 연결되어 있지 아니한 때에는 발열전원이 발열체(H)에 인가되지 않도록 상기 스위칭부(10)를 오프시킨다.And, by controlling the no-
참고로, 상기 무부하검출부(30)는 발열체(H)의 연결 여부를 검출하는 검출저항(R18)과, 상기 검출저항(R18)에의 전원공급을 제어하는 제3트랜지스터(Q2)와, 상기 검출저항(R18)이 검출한 결과를 상기 제어부(U4)로 전송하는 전송저항(R19)를 포함하여 이루어진다.For reference, the no-
상기 보호부(50)는 배터리(B)에 직접 연결되어, 배터리(B)가 출력하는 전원에서 서지와 같은 순간적인 고전압이 포함되어 있는 경우 이를 차단하여 그 뒤에 연결되는 정전압부(40), 제어부(U4) 등의 손상되는 것을 방지하여 보호하고, 후단에 연결되어 있는 정전압부(40)를 통해 역기전력이 배터리(B)로 인가되어 배터리(B)가 손상되는 것을 방지하여 보호하고, 배터리(B)가 기준치 이하로 방전된 경우 더 이상의 방전을 차단하여 배터리(B)를 보호한다.The
상기 정전압부(40)는 상기 배터리(B)가 공급하는 전원을 정전압화하여, 상기 제어부(U4)에 구동전원을 공급하고, 상기 저항측정부(20)에 기준전압을 공급한다.The
상기 정전압부(40)는 상기 배터리(B)에서 입력되는 공급전원을 정전압화하여 출력하는 레귤레이터(U3)와, 상기 레귤레이터(U3)의 출력전압을 구동전압(VCC)으로 하여 상기 제어부(U4)에 공급하는 캐패시터(C5)와, 상기 캐패시터의 전압을 전압분배하여 기준전압(VCC1)으로 상기 저항측정부(20)에 공급하는 두 분배저항(R6, R7)을 포함하여 이루어진다.The
한편, 상기 감정 판단부(E)는 도 9에 도시된 바와 같이 신호 에너지(signal energy) 기반의 voice activity detection으 로서 사용자의 음성을 감지하는 감지 모듈(31), 특징 파라미터를 추출하는 추출 모듈(32), 사용자의 감정을 판단하는 인식 모듈(33) 및 메모리(34) 등으로 구성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 9, the emotion determination unit E includes a
이때, 감지 모듈(31)은 신호 에너지(signal energy) 기반의 voice activity detection을 수행하며, 사용자의 음성을 감지할 수 있다.At this time, the
그리고, 추출 모듈(32)은 사용자의 음성이 포함된 음원으로부터 특징 파라미터를 추출하며, 상기 특징 파라미터는 MFCC(Mel-Frequency Cepstral Coefficient)와 Log-energy를 기반으로 한다.In addition, the
MFCC는 Hamming Window를 거친 사용자의 음성에 FFT(Fast Fourier Transform)을 적용하고, 상기 FFT가 적용된 결과에 Mel-scale의 필터 뱅크를 적용하여 파워스펙트럼을 구하며, 상기 파워스펙트럼에 로그(log)를 취하고, 상기 로그를 취한 결과에 DCT(Discrete Cosine Transform)를 적용하여 얻어질 수 있다.MFCC applies FFT (Fast Fourier Transform) to the user's voice that has passed through the Hamming Window, applies a Mel-scale filter bank to the result of applying the FFT to obtain a power spectrum, and takes a log of the power spectrum. , It can be obtained by applying DCT (Discrete Cosine Transform) to the result of taking the log.
특징 파라미터는 음성의 매 프레임마다 39차의 실수열을 추출하여 얻어진다.The feature parameter is obtained by extracting a real sequence of 39th order every frame of speech.
여기서 프레임의 길이는 30ms로 설정될 수 있다. 39차의 실수열은 3개의 13차 실수열로 구성된다. 첫번째 13차 실수열은 현재 프레임에서 추출한 MFCC(12차)와 Log-energe(1차)를 이용하여 얻어지고, 두번째 13차 실수열은 현재 프레임과 1차 이전 프레임과의 요소별 차분을 이용하여 얻어지며, 세번재 13차 실수열은 현재 프레임과 2차 이전 프레임과의 요소별 차분을 이용하여 얻어진다.Here, the length of the frame may be set to 30 ms. The 39th real sequence consists of three 13th real sequences. The first 13th real sequence is obtained by using MFCC (12th order) and Log-energe (1st order) extracted from the current frame, and the second 13th real sequence is obtained by using the difference of each element between the current frame and the 1st previous frame. The third real sequence is obtained by using the difference between the current frame and the second previous frame by element.
인식 모듈(33)은 사용자 음성의 특징 파라미터를 메모리(34)에 저장된 감정별 음향 모델과 비교하여 사용자의 감정을 판단한다.The
상기 메모리(34)는 복수의 감정에 대한 각 감정별 음성 데이터로부터 훈련된 은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model)과 같은 음향 모델 데이터를 저장할 수 있다. 이 같은 음향 모델 데이터는 인식 모듈(33)에 의하여 사용자의 감정을 판단하는 데 사용된다.The
여기서 분류된 복수의 감정은 중립, 기쁨, 분노, 슬픔 등이 될 수 있다. 단, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 기준에 따라 복수의 감정(예를 들어, 놀람, 혐오, 공포 등)으로 분류되는 것도 가능하다.The multiple emotions classified here can be neutrality, joy, anger, sadness, etc. However, the content of the present invention is not limited thereto, and may be classified into a plurality of emotions (for example, surprise, dislike, fear, etc.) according to other criteria.
한편, 직물 센서(FS)는 직물 센서(FS)에 가해지는 압력을 수치화 된 값으로 측정할 수 있는 구성으로서, 도 10과 같은 도전사(110-10)가 도 11과 같이 경사 및 위사로 이용되어 제조되어 형성된다.On the other hand, the fabric sensor (FS) is a configuration that can measure the pressure applied to the fabric sensor (FS) as a numerical value, the conductive yarn (110-10) as shown in Figure 10 is used as a warp and weft yarn as shown in FIG. It is manufactured and formed.
도 10을 참조하면, 일 실시예의 도전사(110-10)는 중심사(110-11)와, 중심사(110-11)의 외면을 감싸도록 압출성형된 탄성 고분자 피복층(110-12)을 포함한다.Referring to Figure 10, the conductive yarn (110-10) of an embodiment includes a core yarn (110-11) and an elastic polymer coating layer (110-12) extruded to surround the outer surface of the core yarn (110-11) do.
도전사(110-10)는 중심사(110-11)에 의해 전류의 통전이 가능한다. 중심사(110-11)는 합성섬유로 된 멀티필라멘트의 외면에 은 등의 도전성 금속으로 금속 도금되어 형성된 것이 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 이러한 중심사(110-11)는 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 나일론, 폴리에스테르 등으로 된 합성섬유를 방사팩을 통해 멀티필라멘트로 방사한 후, 이를 도금처리하여 제조할 수 있다. 멀티필라멘트의 외면에 금속 도금처리하는 방법 역시 도전사 제조시 사용되는 통상의 도금방법을 그대로 적용할 수 있다. 중심사(110-11)의 단면 형상은 원형, 타원형 등이 모두 가능하며, 그 지름 역시 원단의 용도에 따라 조절할 수 있는데, 예를 들어 20 내지 1,000 마이크로미터일 수 있다.The conductive thread 110-10 can conduct current through the central thread 110-11. The core yarn 110-11 may be formed by metal plating with a conductive metal such as silver on the outer surface of the multifilament made of synthetic fibers, but is not limited thereto. This core yarn (110-11) can be manufactured by a conventional method. That is, after spinning a synthetic fiber made of nylon, polyester, etc. as multifilament through a spinning pack, it can be produced by plating it. As for the method of metal plating treatment on the outer surface of the multifilament, the usual plating method used in manufacturing the conductive yarn can be applied as it is. The cross-sectional shape of the core yarn 110-11 may be circular or elliptical, and its diameter may also be adjusted according to the use of the fabric, and may be, for example, 20 to 1,000 micrometers.
탄성 고분자 피복층(110-12)은 중심사(110-11)의 외면을 감싸도록 중심사(110-11)와 함께 압출성형하여 형성한다. 이러한 탄성 고분자 피복층(110-12)은 중심사(110-11)를 완전히 감싸면서 압출성형됨으로서 중심사(110-11)를 안정적으로 내부에 고정 및 지지하게 된다. 이러한 공정이 가능하도록 탄성 고분자 피복층(110-12)을 구성하는 고분자는 열가소성의 성질을 갖으면서 동시에 탄성을 갖고 있어야 하며 상대적으로 높은 저항을 가져야 한다. 여기서 상대적으로 높은 저항은 수Ω에서 수천Ω이다. 이와 같이 탄성 고분자 피복층(110-12)을 완전 절연체가 아닌 상대적으로 높은 저항을 갖도록 하는 이유는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 서로 교차하여 접촉하는 두 도전사(110-10)의 교차 지점의 압력을 측정하기 위함이다. 본 발명에서는 두 도전사(110-10)의 교차 지점에 압력이 가해질 때 발생하는 두 도전사(110-10) 사이의 정전 용량 또는 저항의 변화를 측정하여 압력 정도를 측정하는데, 탄성 고분자 피복층(110-12)을 완전 절연체로 할 경우 정전 용량 또는 저항의 변화를 측정할 수 없다.The elastic polymer coating layer 110-12 is formed by extrusion molding together with the core yarn 110-11 so as to surround the outer surface of the core yarn 110-11. The elastic polymer coating layer 110-12 is extruded while completely enclosing the core yarn 110-11 to stably fix and support the core yarn 110-11 therein. In order to enable such a process, the polymer constituting the elastic polymer coating layer 110-12 must have thermoplastic properties and at the same time have elasticity, and must have a relatively high resistance. The relatively high resistance here is from a fewΩ to a few thousandΩ. The reason why the elastic polymer coating layer 110-12 has a relatively high resistance rather than a complete insulator is, as described below, the pressure at the intersection point of the two conductive yarns 110-10 in contact with each other. This is to measure. In the present invention, the degree of pressure is measured by measuring the change in capacitance or resistance between the two conductive threads 110-10, which occurs when pressure is applied to the intersection of the two conductive threads 110-10, and the elastic polymer coating layer 110- If 12) is a complete insulator, the change in capacitance or resistance cannot be measured.
바람직하게, 이러한 성질의 탄성 고분자 피복층(110-12)의 재료는 카본 입자가 분산된 엘라스토머이다. 탄성 고분자 피복층(110-12)의 피복 두께는 원단의 용도에 따라 조절할 수 있는데, 예를 들어 10 내지 500 마이크로미터일 수 있다.Preferably, the material of the elastic polymer coating layer 110-12 of this property is an elastomer in which carbon particles are dispersed. The coating thickness of the elastic polymer coating layer 110-12 may be adjusted according to the use of the fabric, and may be, for example, 10 to 500 micrometers.
이러한 도전사(110-10)가 경사 및 위사로 이용되어 직물이 제조된다. 도 11은 도 10의 도전사를 이용한 일 실시예의 압력 측정이 가능한 직물의 평면도이다.This conductive yarn (110-10) is used as warp and weft yarn to produce a fabric. 11 is a plan view of a fabric capable of measuring pressure according to an embodiment using the conductive yarn of FIG. 10.
도 11을 참조하면, 직물은 도전사(111b)와 일반적인 고분자사(111a)를 포함하는 위사(111) 및, 도전사(112b)와 일반적인 고분자사(112a)를 포함하는 경사(112)로 제직된다. 즉, 일 실시예의 압력 측정이 가능한 직물에는, 일부 위사(111)에만 도전사(111b)가 이용되고 나머지 위사(111)는 일반적인 고분자사가 이용될 수 있고, 또한 일부 경사(112)에만 도전사(112b)가 이용되고 나머지 경사(112)는 일반적인 고분자사(112a)가 이용될 수 있다. 그러나 여기에 제한되는 것은 아니고 도전사가 모든 위사(111) 및 경사(112)에 이용될 수 있다. 압력을 측정할 부분에 경사(112)로 이용되는 도전사(112b)와 위사(111)로 이용되는 도전사(111b)의 교차점이 있도록 위사(111)와 경사(112)에 도전사를 적절히 배치하면 된다. 중요한 것은 위사(111)에는 적어도 하나의 도전사(111b)가 있어야 하고, 마찬가지로 경사(112)에도 적어도 하나의 도전사(112b)가 있어야 한다. 그래야 도전사(111b, 112b)의 교차점이 발생하기 때문이다. 위사(111) 및 경사(112)에서 이용되는 일반적인 고분자사(111a, 112a)는, 면사, 마사, 폴리에스테르사, 나일론사 등의 일반적인 고분자사가 이용될 수 있다. 도 11에서는, 직물이 평직으로 제직된 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 능직, 주자직 또는 이들의 변화조직으로 제직될 수 있다.Referring to FIG. 11, the fabric is woven with a weft 111 including a
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도전사를 이용한 압력 측정의 원리를 설명하는 도면으로, 도 11의 A-A'선의 단면을 나타낸다.12 is a view for explaining the principle of pressure measurement using a conductive yarn according to an embodiment of the present invention, and shows a cross section taken along line A-A' of FIG. 11.
도 12를 참조하면, 직물에서 위사인 도전사(111b)와 경사인 도전사(112b)의 교차점에서는 두 도전사(111b, 112b)의 탄성 고분자 피복층(110-12)이 서로 접촉한다. 그리고 두 도전사(111b, 112b)에 전류를 인가한 상태에서 해당 교차점에 압력이 가해지면 탄성 고분자 피복층(110-12)의 두께는 압력에 비례해서 작아지고 따라서 전극의 역할을 하는 두 도전사(111b, 112b) 간의 거리(d)도 이에 비례하여 줄어들게 된다. 두 도전사(111b, 112b) 간의 거리(d)가 줄어들게 되면 두 도전사(111b, 112b) 사이의 정전 용량(capacitance)(C)은 그에 비례해서 커지게 된다. 일반적으로 정전용량(C)은 도체 사이의 전위차에 대한 총 전하량의 비율로서, 유전율(ε)과 전극의 단면적(S)에 비례하고 전극간의 거리(d)에 반비례한다. 본 발명의 도전사(111b, 112b)의 탄성 고분자 피복층(110-12)은 유전체의 역할을 하고 중심사(110-11)는 전극의 역할을 하여, 상기 교차점에 압력이 가해져 탄성 고분자 피복층(110-12)의 두께가 줄어들면 두 도전사(111b, 112b) 간의 거리(d)가 줄어들어 결국 두 중심사 사이의 정전 용량은 커진다.Referring to FIG. 12, the elastic polymer coating layers 110-12 of the two
도 12의 실시예에서는 정전 용량을 이용하여 압력을 측정하는 원리를 설명하였으나 여기에 제한되는 것은 아니며 저항 값을 이용하여 압력을 측정할 수 있다. In the embodiment of FIG. 12, the principle of measuring pressure using capacitance has been described, but is not limited thereto, and pressure may be measured using a resistance value.
저항 값(R)은 물질의 고유 저항(ρ) 및 길이(ℓ)에 비례하고 단면적(A)에 반비례한다. 본 발명의 도전사(111b, 112b)의 중심사(110-11)에 전류를 흐르게 하면 탄성 고분자 피복층(110-12)이 저항의 역할을 하고, 상기 교차점에 압력이 가해져 탄성 고분자 피복층(110-12)의 두께가 줄어들면 두 도전사(111b, 112b) 간의 거리(d)가 줄어들어 결국 저항 물질의 길이(ℓ)가 줄어든 결과가 된다. 따라서 저항 값(R)도 줄어들게 된다. 이러한 압력 변화에 따른 저항 값(R)의 측정을 통해 압력 정도를 측정할 수 있다.The resistance value (R) is proportional to the specific resistance (ρ) and length (l) of the material and inversely proportional to the cross-sectional area (A). When a current flows through the center yarns 110-11 of the
상기 도 11에 도시된 위사(111)와 경사(112)의 배열 구조는 직물 의류에 직접 적용되는 직조되는 경우에도 직물 의류를 두껍게 만들어 최근에 얇은 직물 의류를 추구하는 추세에 부합하지 않는 측면이 있다. 또한, 직조방식이 너무 단조로워 원하는 문향등을 형성하기 어렵다.The arrangement structure of the weft yarn 111 and the
이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 13에 도시된 바와 같이 단층으로 직물 센서를 구성할 수 있다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 13, a fabric sensor may be configured with a single layer.
도 13은 도 10의 도전사를 이용한 다른 실시예의 압력 측정이 가능한 직물의 평면도이다.13 is a plan view of a fabric capable of measuring pressure of another embodiment using the conductive yarn of FIG. 10.
도 13을 참조하면, 다수의 위사(220)와 다수의 경사(230)가 접촉 부위가 접착제를 통하여 부착되어 직물 센서(210)을 구성한다.Referring to FIG. 13, a contact portion of a plurality of
상기 위사(220)와 경사(230)는 도 10의 도선사와 동일하며 직조 방법이 접촉 부위를 접착제를 통하여 부착하는 점에서 차이가 있다.The
본 실시예에서, 다수의 위사(220)와 경사(230)는 X-Y 좌표 평면으로 정의되는 2차원 평면에서 X 축 또는 Y 축 방향으로 서로 연결되며, 다수의 위사(220)와 경사(230)는 매우 좁은 폭을 갖는 복수의 슬릿(225)이 형성된다.In this embodiment, the plurality of
이를 다른 관점에서 설명하면, 각 단위 위사(220)와 경사(230)를 적어도 하나 포함하는 단위 감지 셀(Unit Sensing Cell)을 정의할 수 있다. 단위 감지 셀은 도 14에 도시된 바와 같이 사각형 형상을 가질 수 있으며, 그 내부에 하나 이상의 단위 위사(220)와 경사(230)를 포함한다.Explaining this from a different perspective, a unit sensing cell including at least one of each
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직물 센서의 위사와 경사 사이에 형성되는 복수의 슬릿을 설명하기 위한 도이다.14 is a view for explaining a plurality of slits formed between the weft and warp of the fabric sensor according to another embodiment of the present invention.
먼저, 도 14를 참조하면, 복수의 슬릿(225)은 단위 감지 셀(240)을 정의하는 사각형 형상의 대각선이 교차하는 지점, 즉, 위사(220)와 경사(230)가 교차하는 교차점을 기준으로 사각형 형상의 꼭지점을 향해 연장되며, 사인 곡선의 형상을 가질 수 있다. 낮은 지름의 도전봉에 따른 터치 감지율을 높이기 위해 복수의 슬릿(225)의 사인 곡선 형상이 반파장의 사인 곡선인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사인 곡선 형상은 여러 주기가 반복되도록 형성될 수 있다. 또한, 복수의 슬릿(225)은 단위 감지 셀(240)에서 위사(220)와 경사(230)가 교차하는 교차점을 기준으로 점대칭되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 단위 감지 셀의 중심에서 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿을 90도 회전시킨 가상의 슬릿은, 상기 꼭지점과 인접한 꼭지점에 이르는 방향으로 형성된 슬릿과 일치하도록 형성된다.First, referring to FIG. 14, a plurality of
이와 같이, X 축 및 Y 축 방향간 위사 및 경사 패턴의 동일성을 유지하면서, 단위 감지 셀(240)에 형성되는 복수의 슬릿의 영역을 높여, 감지 신호의 정전용량 변화량은 크게 유지하면서 보간성을 높일 수 있다. 또한, 정전용량 변화량의 최대값과 최소값의 차이를 나타내는 분해능이 향상되어, 잡음에 유리하다.In this way, while maintaining the sameness of the weft and warp patterns between the X-axis and Y-axis directions, the area of the plurality of slits formed in the unit sensing cell 240 is increased, and interpolation is maintained while maintaining a large amount of change in capacitance of the sensing signal. You can increase it. In addition, the resolution representing the difference between the maximum value and the minimum value of the capacitance change amount is improved, which is advantageous for noise.
한편, 위에서 설명한 직물 센서(110-1, 210)가 직물 의류(100)에 일부로 형성되거나 부착되거나, 삽입된 후 사용자가 직물 의류(100)를 착용한 상태에서 움직이거나, 사용자의 자세가 변경되거나, 외부 객체에 앉거나 눕는 경우, 사용자 신체 또는 외부 객체에 의해 직물 센서(110-1, 210)에 대해 수직 방향으로 힘이 가해지게 된다.Meanwhile, the fabric sensors 110-1 and 210 described above are partially formed or attached to or inserted into the
그러면, 직물 센서(110-1, 210)는 직물 센서(110-1, 210)에 가해지는 힘과 직물 센서(110-1, 210)가 신축되는 변화(예: 직물 센서(110-1, 210)의 길이 변화)에 따른 저항 변화나 정정 용량의 변화를 감지할 수 있다. Then, the fabric sensor (110-1, 210) is the force applied to the fabric sensor (110-1, 210) and the change in which the fabric sensor (110-1, 210) is stretched (for example, the fabric sensor (110-1, 210) ), the change in resistance or change in the setting capacity can be detected.
이러한 저항 변화는 직물 센서(110-1, 210)에 흐르는 전류의 변화를 직물 센서(110-1, 210)가 자체적으로 감지하거나, 저항 또는 전류의 변화를 감지할 수 있는 별도의 센서를 더 포함함으로써 감지할 수 있다. This resistance change further includes a separate sensor capable of detecting a change in the current flowing through the fabric sensors 110-1 and 210 by the fabric sensors 110-1 and 210 by itself, or detecting a change in resistance or current. It can be detected by doing.
직물 센서(110-1, 210)는 감지된 저항 변화값을 접촉 상태 판단부(T)에 제공할 수 있다.The fabric sensors 110-1 and 210 may provide the sensed resistance change value to the contact state determination unit T.
배터리(B)는 직물 센서(FS)에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. The battery B performs a function of supplying power to the fabric sensor FS.
이와 같은 본 발명에서 사물 인터넷 기반의 수면자세 감지 시스템의 센서부(130)에서 사용자의 온도를 측정하여 어플리케이션(160)으로 전송하면, 어플리케이션(160)은 사용자의 온도가 설정된 온도보다 낮으면 발열 직물 의류(1)의 컨트롤러(C)로 발열 제어 신호를 전송하여 착용자가 선택한 발열체(H;H1~H3)에 해당하는 전원라인(L1, L2, L3)은 온시켜 발열 전원이 공급되어 발열되도록 한다.In the present invention, when the
이때, 접촉 상태 판단부(T)는 직물 센서(110-1, 210)를 이용하여 매트리스(110)에 접촉되는 부위를 감지하고 접촉부위와 대응되는 부위의 발연체(H;H1~H3)에 해당하는 전원라인(L1, L2, L3)은 온시켜 발열 전원이 공급되어 발열되도록 한다.At this time, the contact state determination unit (T) detects a part that is in contact with the
일예로, 등부분이 매트릭스에 접촉되어 있다면 복부에 해당하는 부위에 존재하는 발연체(H;H1~H3)에 해당하는 전원라인(L1, L2, L3)은 온시켜 발열 전원이 공급되어 발열되도록 하며, 오른쪽 팔부분이 매트릭스에 접촉되어 있다면 왼쪽 팔부분에 해당하는 부위에 존재하는 발연체(H;H1~H3)에 해당하는 전원라인(L1, L2, L3)은 온시켜 발열 전원이 공급되어 발열되도록 하여 사용자의 신체에 균형잡히게 열이 공급되어 신체의 온도가 전체적으로 고른 상태를 유지하도록 한다.For example, if the back part is in contact with the matrix, the power lines (L1, L2, L3) corresponding to the fuming bodies (H; H1 to H3) present in the part corresponding to the abdomen are turned on to supply heat generation power to generate heat. , If the right arm is in contact with the matrix, the power lines (L1, L2, L3) corresponding to the fuming bodies (H; H1 to H3) present in the left arm are turned on to supply heat generation power to generate heat. So that heat is supplied to the user's body in a balanced manner so that the body temperature is maintained evenly.
본 발명은 침대 매트릭스의 커버에 결합된 센서를 이용하여 수면하는 동안 사용자의 자세, 코골이 등의 수면상태를 데이터로 출력하여 수면장애 등을 예방하고, 증상을 호전시킬 수 있는 수면상태의 자세를 감지할 수 있다.The present invention uses a sensor coupled to the cover of the bed matrix to output the user's posture and sleep conditions such as snoring as data during sleep to prevent sleep disorders, etc., and to establish a sleep posture that can improve symptoms. Can be detected.
또한, 본 발명은 신체 접촉 여부를 지속적으로 모니터링하여 신체 접촉이 빈번하지 않은 부분에 집중적인 발열이 제공되도록 한다.In addition, the present invention continuously monitors the presence or absence of physical contact so that intensive heat generation is provided to areas in which the physical contact is not frequent.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at around the examples. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered from an illustrative point of view rather than a limiting point of view. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
1 : 발열 직물 의류 2 : 터치패널
3 : 발열온도표시 엘이디 4 : 배터리 잔량 표시창
B : 배터리 H : 발열체
U1 : 제어부 10 : 스위칭부
20 : 저항측정부 30 : 무부하검출부
40 : 정전압부 50 : 보호부
100 : 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 시스템
110 : 매트리스
120 : 프레임
130 : 센서부
140 : 전원부
150 : 송수신부
160 : 어플리케이션1: heating fabric clothing 2: touch panel
3: Heating temperature display LED 4: Battery level display window
B: battery H: heating element
U1: control unit 10: switching unit
20: resistance measurement unit 30: no-load detection unit
40: constant voltage unit 50: protection unit
100: IoT-based sleep posture detection system
110: mattress
120: frame
130: sensor unit
140: power supply
150: transceiver
160: application
Claims (15)
상기 매트리스 커버에 구비되고, 사용자의 수면상태의 신체 온도를 감지하여 감지된 사용자의 수면 상태의 신체 온도를 출력하는 센서부;
상기 센서부의 데이터를 휴대용 단말기의 어플리케이션에 무선으로 송수신하는 송수신부;
상기 송수신부를 통해 전송받은 사용자의 수면상태의 신체 온도가 일정 온도 이하인 경우에 발열 스마트 직물 의류의 컨트롤러로 발열 제어 신호를 전송하는 어플리케이션; 및
직물 의류의 구획 영역 각각에 내장되는 복수의 발열체와, 상기 어플리케이션에서 발열 제어 신호가 수신되면 선택된 발열체에 발열 전원이 공급되어 발열되도록 하는 컨트롤러를 구비하는 발열 스마트 직물 의류를 포함하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.mattress cover;
A sensor unit provided on the mattress cover to detect a body temperature of the user's sleeping state and output the detected body temperature of the user's sleeping state;
A transceiver for transmitting and receiving data from the sensor unit wirelessly to an application of a portable terminal;
An application that transmits a heat control signal to the controller of a heat generating smart fabric when the body temperature in the sleeping state of the user transmitted through the transmission/reception unit is below a certain temperature; And
Internet-based sleep including a plurality of heating elements embedded in each partition area of the textile clothing, and a heating smart textile clothing including a controller that supplies heating power to the selected heating element when a heating control signal is received from the application to generate heat Posture detection bedding and heat delivery system.
상기 센서부는 사용자의 수면상태를 감지하여 감지 결과를 데이터로 출력하며,
상기 송수신부는 상기 센서부의 데이터를 휴대용 단말기에 무선으로 송수신하고,
상기 어플리케이션은 상기 송수신부를 통해 전송받은 데이터를 출력하고, 기준 수면상태의 데이터와 비교 분석하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 1,
The sensor unit detects the user's sleep state and outputs the detection result as data,
The transmitting and receiving unit wirelessly transmits and receives the data of the sensor unit to the portable terminal,
The application outputs the data transmitted through the transmission and reception unit, the IoT-based sleep posture detection bedding and heat providing system for comparing and analyzing the data of the reference sleep state.
상기 센서부는 음성감지 센서, 체온감지 센서, 움직임감지 센서 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 1,
The IoT-based sleep posture detection bedding and heat supply system, characterized in that the sensor unit is at least one of a voice sensor, a body temperature sensor, and a motion sensor.
상기 센서부는 상기 매트리스 커버와 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 1,
The IoT-based sleep posture detection bedding and heat supply system, characterized in that the sensor unit is detachable from the mattress cover.
상기 어플리케이션은 기준 수면상태의 데이터와 사용자의 수면상태 데이터를 비교 분석하여 수면자세, 배게 종류, 배게 높이 중 어느 하나 이상의 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 1,
The application is an IoT-based sleep posture detection bedding and heat provision system, characterized in that the application provides information on any one or more of a sleep posture, a pillow type, and a pillow height by comparing and analyzing data of a reference sleep state and data of a user's sleep state .
상기 발열 스마트 직물 의류는
마이크로폰을 통하여 입력받은 사용자의 음성 정보로부터 연령과 성별을 구별하는 성별-연령 판단부를 더 포함하며,
상기 컨트롤러는 상기 성별-연령 판단부에서 구별된 연령과 성별에 따라 발열 제공 부위와 발열 온도를 제어하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 1,
The heating smart fabric clothing
Further comprising a gender-age determination unit for distinguishing age and gender from the user's voice information input through the microphone,
The controller is an IoT-based sleep posture detection bedding and heat providing system for controlling a heat generating site and a heat temperature according to the age and gender identified by the gender-age determination unit.
상기 복수의 발열체중에서 제1 발열체는 엉덩이 부분에 위치하고, 제2 발열체는 허벅지 부분에 위치하며, 제3 발열체는 무릎 아래 부분에 위치하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 6,
Among the plurality of heating elements, the first heating element is located in the hip part, the second heating element is located in the thigh part, and the third heating element is located in the lower part of the knee. IoT-based sleeping posture detection bedding and heat providing system.
상기 컨트롤러는 남성인 경우에 제1 발열체는 온도를 설정온도보다 낮게 유지하도록 하고, 제2 발열체와 제2 발열체는 설정 온도보다 높게 유지하도록 하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 7,
In the case of a male, the first heating element maintains a temperature lower than a set temperature, and the second heating element and the second heating element maintain higher than a set temperature.
상기 컨트롤러는 여성인 경우에 제1 발열체는 온도를 설정온도보다 높게 유지하도록 하고, 제2 발열체와 제2 발열체는 설정 온도보다 낮게 유지하도록 하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 7,
In the case of a female, the first heating element maintains a temperature higher than a set temperature, and the second heating element and the second heating element maintain a set temperature lower than a set temperature.
상기 컨트롤러는 연령이 10대~30대인 경우에 설정 온도보다 10도 정도 낮은 온도를 유지하도록 하고, 30대~50대인 경우에는 설정 온도를 유지하며, 50대 이상인 경우에는 나이에 비례하여 증가된 온도를 유지하도록 하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 7,
The controller maintains a temperature that is about 10 degrees lower than the set temperature when the age is in the teens to 30s, maintains the set temperature when the age is in the 30s to 50s, and increases in proportion to the age when the age is over 50 IoT-based sleeping posture detection bedding and heat supply system to maintain
상기 발열 스마트 직물 의류는
마이크로폰을 통하여 입력받은 사용자의 음성 정보로부터 사용자의 감정을 판단하여 판단된 감정을 상기 컨트롤러로 제공하는 감정 판단부를 더 포함하며,
상기 컨트롤러는 상기 감정 판단부에서 전송받은 사용자의 감정을 기반으로 발열 온도를 조절하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 1,
The heating smart fabric clothing
Further comprising an emotion determination unit for determining the user's emotion from the user's voice information input through the microphone and providing the determined emotion to the controller,
The controller is an IoT-based sleep posture detection bedding and heat provision system that adjusts the heating temperature based on the user's emotion transmitted from the emotion determination unit.
상기 컨트롤러는 사용자가 쾌활한 상태이면 설정 온도보다 10도 정도 낮은 온도를 유지하도록 하고, 보통인 경우에는 설정 온도를 유지하며, 우울 상태인 경우에는 나이에 비례하여 증가된 온도를 유지하도록 하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 11,
The controller is based on IoT, which maintains a temperature that is about 10 degrees lower than the set temperature when the user is cheerful, maintains the set temperature in normal cases, and maintains the temperature increased in proportion to age in the depressed state. Sleeping posture detection bedding and fever delivery system.
상기 감정 판단부는 신호 에너지(signal energy) 기반의 voice activity detection으로서 사용자의 음성을 감지하고, 특징 파라미터를 추출하여 사용자의 감정을 판단하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 11,
The emotion determination unit detects the user's voice as voice activity detection based on signal energy, and extracts characteristic parameters to determine the user's emotion.
상기 감정 판단부는 신호 에너지(signal energy) 기반의 voice activity detection으로서 사용자의 음성을 감지하는 감지 모듈;
상기 감지 모듈이 감지한 사용자의 음성에서 특징 파라미터를 추출하는 추출 모듈; 및
상기 추출 모듈이 추출한 특징 파라미터를 이용하여 사용자의 감정을 판단하는 인식 모듈을 포함하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 11,
The emotion determination unit includes: a detection module for detecting a user's voice as voice activity detection based on signal energy;
An extraction module for extracting a feature parameter from the user's voice detected by the detection module; And
An IoT-based sleep posture detection bedding and heat providing system comprising a recognition module that determines the user's emotion by using the feature parameter extracted by the extraction module.
상기 발열 스마트 직물 의류는
직물 의류의 구획 영역 각각에 내장되어 사용자의 접촉 여부를 감지하는 복수의 직물 센서; 및
상기 복수의 직물 센서로부터 접촉 여부를 감지한 결과를 전송받아 사용자의 접촉 상태를 파악하는 접촉 상태 판단부를 더 포함하는 사물인터넷 기반의 수면자세 감지 침구 및 발열 제공 시스템.The method of claim 1,
The heating smart fabric clothing
A plurality of fabric sensors embedded in each of the compartment areas of the fabric clothing to detect whether a user touches it; And
Internet-based sleep posture detection bedding and heat providing system further comprising a contact state determination unit that receives a result of sensing contact from the plurality of fabric sensors and determines a user's contact state.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190015594A KR20200098020A (en) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | Internet-based sleep detection and heat generation system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20220153447A (en) * | 2021-05-11 | 2022-11-18 | 국민대학교산학협력단 | Measuring apparatus and method for predicting personal thermal sensation |
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KR20110069332A (en) | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 한국전자통신연구원 | Smart bed apparatus based on sensing sleeping status |
KR20120073392A (en) | 2010-12-27 | 2012-07-05 | 윤성훈 | Automatic correctional bed by sleeping posture |
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2019
- 2019-02-11 KR KR1020190015594A patent/KR20200098020A/en not_active Application Discontinuation
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