KR20210128565A - 향기를 이용한 수면 케어 시스템 - Google Patents

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Abstract

향기를 이용한 수면 케어 시스템은 향기 분사 장치, 서보모터, 제1 라이다, 제2 라이다, 및 수면 평가 모듈을 포함한다. 향기 분사 장치는 서로 다른 향기의 방향 물질을 배출하는 제1 내지 제n 향기 캡슐들이 장착된다. 서보모터는 기준 시간마다 기준 각도만큼 회전하여 최소 각도에서 최대 각도까지의 회전 범위를 반복적으로 왕복한다. 제1 라이다는 서보모터에 장착되고, 서모보터가 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 사용자의 일 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제1 거리 데이터를 생성한다. 제2 라이다는 제1 라이다와 서로 다른 방향을 향하도록 서보모터에 장착되고, 서모보터가 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 사용자의 다른 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제2 거리 데이터를 생성한다. 수면 평가 모듈은 제1 거리 데이터 및 제2 거리 데이터에 기초하여 사용자의 큰 움직임 및 작은 움직임을 판단하고, 수면시간 동안 발생한 큰 움직임의 횟수 및 작은 움직임의 횟수에 기초하여 수면 점수를 결정한다. 향기 분사 장치는 수면 점수에 기초하여 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 개별적으로 제어하여 발산되는 향들의 조합을 결정한다.

Description

향기를 이용한 수면 케어 시스템{SLEEP CARE SYSTEM USING AROMA}
본 발명은 수면 케어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 향기를 이용하여 사용자의 수면의 질을 향상시킬 수 있는 수면 케어 시스템에 관한 것이다.
최근 나이, 직업 등에 무관하게 수면 장애를 겪고 있는 사람들이 증가하고 있다.
따라서 수면 장애를 해결하기 위한 첫 번째 단계로, 수면의 질을 측정하기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있다.
가장 보편적으로 사용되고 있는 수면의 질 측정 방법은 스마트 시계, 스마트 안대, 헤어 밴드, 등과 같은 부착식 기기를 이용하여 신체의 바이오 신호를 측정함으로써 수면의 질을 측정한다.
그러나 부착식 기기를 사용하는 방법은 전자 장치를 착용한 상태에서 수면을 취해야 하므로 사용자가 불편함을 느끼게 되어 지속적인 사용이 어렵다는 문제점이 있다.
별도의 부착식 기기를 사용하지 않고 스마트폰에 설치되는 어플리케이션을 사용하여 수면의 질을 측정하는 방법도 있으나, 스마트폰 어플리케이션은 정확도가 현저히 떨어진다는 문제점이 있다.
또한 기존의 수면의 질 측정 방법은 수면 평가만 할 뿐이지 수면의 질 향상을 위한 솔루션은 제공하지 않으므로, 사용자가 직접 수면의 질 향상을 위한 조치를 취해야 한다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 부착식 기기의 사용 없이 사용자의 수면의 질을 측정하고, 사용자 맞춤형 향기를 제공함으로써 수면의 질을 향상시킬 수 있는 향기를 이용한 수면 케어 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 향기를 이용한 수면 케어 시스템은 향기 분사 장치, 서보모터(servomotor), 제1 라이다, 제2 라이다, 및 수면 평가 모듈을 포함한다. 상기 향기 분사 장치는 서로 다른 향기의 방향 물질을 배출하는 제1 내지 제n(n은 2 이상의 정수) 향기 캡슐들이 장착된다. 상기 서보모터는 기준 시간마다 기준 각도만큼 회전하여 최소 각도에서 최대 각도까지의 회전 범위를 반복적으로 왕복한다. 상기 제1 라이다는 상기 서보모터에 장착되고, 상기 서모보터가 상기 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 사용자의 일 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제1 거리 데이터를 생성한다. 상기 제2 라이다는 상기 제1 라이다와 서로 다른 방향을 향하도록 상기 서보모터에 장착되고, 상기 서모보터가 상기 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 상기 사용자의 다른 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제2 거리 데이터를 생성한다. 상기 수면 평가 모듈은 상기 제1 거리 데이터 및 상기 제2 거리 데이터에 기초하여 상기 사용자의 큰 움직임 및 작은 움직임을 판단하고, 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수 및 상기 작은 움직임의 횟수에 기초하여 수면 점수를 결정한다. 상기 향기 분사 장치는 상기 수면 점수에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 개별적으로 제어하여 발산되는 향들의 조합을 결정한다.
일 실시예에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은, 상기 서보모터의 현재 회전 주기 및 직전 회전 주기에서, 상기 서보모터가 동일한 각도에 위치할 때 생성되는 상기 제1 거리 데이터들 사이의 차이 및 상기 제2 거리 데이터들 사이의 차이에 기초하여 상기 현재 회전 주기에 대한 거리 변화량을 계산하고, 상기 거리 변화량의 크기에 기초하여 상기 현재 회전 주기에서 상기 큰 움직임 및 상기 작은 움직임의 발생 여부를 결정할 수 있다.
상기 수면 평가 모듈은, 상기 현재 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 상기 제1 거리 데이터들 각각과 상기 직전 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 상기 제1 거리 데이터들 각각의 차이에 대한 RMS(Root Mean Square) 값에 상응하는 제1 변위를 계산하고, 상기 현재 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 상기 제2 거리 데이터들 각각과 상기 직전 회전 주기 동안 순차적으로 생성된 상기 제2 거리 데이터들 각각의 차이에 대한 RMS 값에 상응하는 제2 변위를 계산하고, 상기 제1 변위와 상기 제2 변위의 평균을 상기 현재 회전 주기에 대한 상기 거리 변화량으로 결정할 수 있다.
상기 서보모터가 상기 회전 범위를 왕복하는 동안, 상기 제1 라이다는 전면 방향이 상기 사용자의 상체 부위를 향하고, 상기 제2 라이다는 전면 방향이 상기 사용자의 하체 부위를 향하는 경우, 상기 수면 평가 모듈은 상기 제1 변위보다 상기 제2 변위에 더 큰 가중치를 적용하여 상기 제1 변위와 상기 제2 변위의 가중 평균을 계산하고, 상기 가중 평균을 상기 현재 회전 주기에 대한 상기 거리 변화량으로 결정할 수 있다.
상기 수면 평가 모듈은, 상기 거리 변화량이 제1 기준 크기보다 큰 경우, 상기 큰 움직임이 발생한 것으로 판단하고, 상기 거리 변화량이 상기 제1 기준 크기보다 작거나 같고 제2 기준 크기보다 큰 경우, 상기 작은 움직임이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 수면 평가 모듈은, 상기 수면시간 동안 매 회전 주기마다 계산되는 상기 거리 변화량들의 평균값에 제1 비율을 곱한 값을 상기 제1 기준 크기로 결정하고, 상기 평균값에 상기 제1 비율 보다 작은 제2 비율을 곱한 값을 상기 제2 기준 크기로 결정할 수 있다.
상기 제1 비율은 2.5보다 크고 3보다 작은 값을 갖고, 상기 제2 비율은 2보다 크고 2.5보다 작은 값을 가질 수 있다.
상기 수면 평가 모듈은, 상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수와 제1 표준 횟수를 비교하고, 상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수와 제2 표준 횟수를 비교하여 상기 수면 점수를 계산할 수 있다.
상기 수면 평가 모듈은, 상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수와 상기 제1 표준 횟수의 차이가 작을수록 큰 값을 갖고 상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수와 상기 제1 표준 횟수의 차이가 클수록 작은 값을 갖는 제1 점수를 결정하고, 상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수와 상기 제2 표준 횟수의 차이가 작을수록 큰 값을 갖고 상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수와 상기 제2 표준 횟수의 차이가 클수록 작은 값을 갖는 제2 점수를 결정하고, 상기 제1 점수와 상기 제2 점수를 합한 값을 상기 수면 점수로 결정할 수 있다.
상기 수면 평가 모듈은, 상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수가 0이거나 상기 제1 표준 횟수의 2배보다 큰 경우, 상기 제1 점수를 0으로 결정하고, 상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수가 0이거나 상기 제2 표준 횟수의 2배보다 큰 경우, 상기 제2 점수를 0으로 결정할 수 있다.
상기 수면 평가 모듈은, 상기 수면시간을 m개의 구간으로 나누고, 상기 m개의 구간들 각각에서 발생한 상기 큰 움직임의 횟수 및 상기 작은 움직임의 횟수를 카운트하고, 상기 m개의 구간들 각각에 대해, 상기 큰 움직임의 횟수에 제1 가중치를 곱한 값과 상기 작은 움직임의 횟수에 상기 제1 가중치보다 작은 제2 가중치를 곱한 값을 합하여 상응하는 구간에서의 움직임 결과값을 계산하고, 상기 m개의 구간들 각각에 대한 상기 움직임 결과값을 나타내는 수면 그래프를 생성하고, 상기 향기 분사 장치는, 상기 사용자의 수면 종료 후 상기 사용자의 모바일 단말기에 상기 수면 평가 모듈로부터 생성되는 상기 수면 그래프를 전송할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은, 현재 생성된 상기 제1 거리 데이터가 문턱값보다 큰 경우, 현재 생성된 상기 제1 거리 데이터를 직전에 생성된 상기 제1 거리 데이터로 변경하고, 현재 생성된 상기 제2 거리 데이터가 상기 문턱값보다 큰 경우, 현재 생성된 상기 제2 거리 데이터를 직전에 생성된 상기 제2 거리 데이터로 변경할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 향기 분사 장치는, 상기 사용자의 매 수면 시마다, 현재 설정된 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 제1 내지 제n 설정값들과 상기 수면 점수를 연관시켜 누적하여 저장하고, 상기 사용자의 다음 수면 시, 누적하여 저장된 상기 수면 점수들 중에서 가장 높은 수면 점수와 연관되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 향기 분사 장치는, 상기 사용자의 수면 종료 후 상기 사용자의 모바일 단말기에 수면의 주관적인 평가에 관한 설문을 전송하고, 상기 모바일 단말기로부터 수신되는 설문 결과에 기초하여 주관적 점수를 계산하고, 상기 수면 점수와 상기 주관적 점수에 기초하여 최종 점수를 결정하고, 상기 최종 점수에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 개별적으로 제어하여 발산되는 향들의 조합을 결정할 수 있다.
상기 향기 분사 장치는, 상기 사용자의 매 수면 시마다, 현재 설정된 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 제1 내지 제n 설정값들과 상기 최종 점수를 연관시켜 누적하여 저장하고, 상기 사용자의 다음 수면 시, 누적하여 저장된 상기 최종 점수들 중에서 가장 높은 최종 점수와 연관되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 향기를 이용한 수면 케어 시스템은 신체에 부착하는 기기를 사용하지 않고도 제공되는 향기의 종류에 따른 사용자 수면의 질을 정확하게 평가함으로써 사용자의 수면의 질을 향상시킬 수 있는 사용자 맞춤형 최적의 향기를 효과적으로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 향기를 이용한 수면 케어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 향기를 이용한 수면 케어 시스템에 포함되는 향기 분사 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 향기를 이용한 수면 케어 시스템에 포함되는 수면 평가 모듈의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 1의 수면 평가 모듈에 포함되는 움직임 감지부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 수면 평가 모듈에 포함되는 수면 그래프 생성부에 의해 생성되는 수면 그래프의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 6은 사용자의 수면 종료 후 도 1의 향기 분사 장치가 모바일 단말기에 전송하는 설문의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 사용자의 수면 종료 후 도 1의 향기 분사 장치가 모바일 단말기에 전송하는 수면 결과 레포트의 일 예를 나타내는 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 향기를 이용한 수면 케어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 향기를 이용한 수면 케어 시스템(10)은 향기 분사 장치(100) 및 수면 분석 장치(200)를 포함한다.
향기 분사 장치(100)는 무선 통신 모듈을 포함한다. 향기 분사 장치(100)는 상기 무선 통신 모듈을 사용하여 사용자(20)의 모바일 단말기(30)와 무선 통신을 통해 서로 통신을 수행한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 무선 통신은 인터넷 통신일 수 있다. 이 경우, 향기 분사 장치(100)에 포함되는 상기 무선 통신 모듈은 와이파이(Wi-Fi) 통신 모듈에 상응하고, 향기 분사 장치(100)는 외부의 무선 접속 장치(Access Point; AP)를 통해 인터넷에 연결되어 모바일 단말기(30)와 통신을 수행할 수 있다.
그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따라서 상기 무선 통신은 다양한 종류의 무선 통신일 수 있다. 예를 들어, 상기 무선 통신은 블루투스(Bluetooth) 통신일 수 있다. 이 경우, 향기 분사 장치(100)에 포함되는 상기 무선 통신 모듈은 블루투스 통신 모듈에 상응하고, 향기 분사 장치(100)는 블루투스 통신 모듈을 사용하여 모바일 단말기(30)와 직접 연결되어 통신을 수행할 수도 있다.
도 1에서 모바일 단말기(30)는 스마트폰(smart phone)인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 실시예에 따라서 모바일 단말기(30)는 태블릿 컴퓨터(tablet computer), 휴대폰(mobile phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 노트북(laptop computer) 등과 같은 휴대 가능한 임의의 모바일 단말기일 수 있다.
도 2는 도 1의 향기를 이용한 수면 케어 시스템에 포함되는 향기 분사 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 향기 분사 장치(100)는 본체(110) 및 하우징(housing)(120)을 포함할 수 있다.
또한, 향기 분사 장치(100)는 하우징(120)의 내부 공간에 장착되는 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)을 포함할 수 있다. 여기서, n은 2 이상의 정수를 나타낸다.
제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)은 서로 다른 향기의 방향 물질을 배출할 수 있다.
예를 들어, 사용자(20)는 서로 다른 향기의 방향 물질을 배출하는 복수의 향기 캡슐들 중에서 n개의 향기 캡슐들을 선택하고, 상기 선택된 n개의 향기 캡슐들은 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)로서 하우징(120)의 내부 공간에 장착될 수 있다.
사용자(20)의 기호에 따라, 하우징(120)의 내부 공간에 장착된 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각은 상기 복수의 향기 캡슐들 중에서 다른 향기의 방향 물질을 배출하는 향기 캡슐로 교체될 수 있다.
또한, 향기 분사 장치(100)는 하우징(120)의 내부 공간에 장착되는 제1 내지 제n 팬(fan)들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각은 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각에 인접한 위치에 장착될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각은 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 하부에 장착될 수 있다.
따라서 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각의 회전 속도가 증가할수록 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기가 증가하고, 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각의 회전 속도가 감소할수록 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기가 감소할 수 있다.
이 때, 향기 분사 장치(100)는 제1 내지 제n 설정값들 각각에 기초하여 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각의 회전 속도를 제어할 수 있다.
도 2에는 예시적으로 네 개의 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 및 네 개의 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4)이 하우징(120)의 내부 공간에 장착되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예들에 따라 임의의 개수의 향기 캡슐들 및 팬들이 하우징(120)의 내부 공간에 장착될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하우징(120)은 복수의 개구부들(121)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 개구부들(121)은 하우징(120)의 상부면에 형성될 수 있다.
제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4)로부터 배출되는 방향 물질들은 하우징(120)에 형성되는 복수의 개구부들(121)을 통해 향기 분사 장치(100)의 외부로 발산될 수 있다.
한편, 본체(110)의 내부에는 향기 분사 장치(100)의 동작을 제어하는 회로 기판(CB)(150)이 장착될 수 있다.
예를 들어, 모바일 단말기(30)와 무선 통신을 수행하는 상기 무선 통신 모듈 및 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각의 회전 속도를 제어하는 제어 모듈이 회로 기판(150)에 실장될 수 있다.
도 2를 참조하여 향기 분사 장치(100)의 일 예에 대해 설명하였으나, 도 2에 도시된 향기 분사 장치(100)의 형상은 예시적인 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예들에 따라 향기 분사 장치(100)는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 향기 분사 장치(100)의 동작 모드는 사용자 설정 모드 및 수면 케어 모드를 포함할 수 있다.
상기 사용자 설정 모드에서, 향기 분사 장치(100)에 장착되는 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기는 모바일 단말기(30)에 의해 제어될 수 있다.
이 때, 모바일 단말기(30)는 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기를 정수값으로 수치화하여 제어할 수 있다.
예를 들어, 모바일 단말기(30)는 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 제1 내지 제n 설정값들을 향기 분사 장치(100)에 전송하고, 향기 분사 장치(100)는 모바일 단말기(30)로부터 수신되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각의 회전 속도를 조절함으로써 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기를 조절할 수 있다.
한편, 상기 수면 케어 모드에서, 향기 분사 장치(100)는 수면 분석 장치(200)를 통해 분석된 사용자(20)의 수면 상태에 기초하여 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기를 개별적으로 제어하여 발산되는 향들의 조합을 결정할 수 있다.
예를 들어, 수면 분석 장치(200)는 사용자(20)의 수면시간 동안 사용자(20)의 움직임을 감지하고, 감지된 움직임에 기초하여 사용자(20)의 수면의 질을 나타내는 수면 점수를 결정할 수 있다.
향기 분사 장치(100)는 사용자(20)의 매 수면 종료 시마다 현재 설정된 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 상기 제1 내지 제n 설정값들 및 상기 수면 점수를 연관시켜 누적하여 저장할 수 있다.
사용자(20)의 다음 수면 시에 사용자(20)에 의해 상기 수면 케어 모드가 선택되는 경우, 향기 분사 장치(100)는 누적하여 저장된 상기 수면 점수들 중에서 가장 높은 수면 점수와 연관되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기를 조절함으로써 사용자 맞춤형 향기를 발산할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 향기를 이용한 수면 케어 시스템(10)의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다.
사용자(20)는 수면하기 이전에 상기 사용자 설정 모드 및 상기 수면 케어 모드 중의 하나를 선택할 수 있다.
상술한 바와 같이, 향기 분사 장치(100)는 상기 사용자 설정 모드에서는 모바일 단말기(30)로부터 수신되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각의 회전 속도를 조절함으로써 상기 제1 내지 제n 설정값들에 상응하는 향들의 조합을 발산하고, 상기 수면 케어 모드에서는 수면 분석 장치(200)로부터 결정되는 상기 수면 점수에 기초하여 상기 제1 내지 제n 설정값들을 선택하고, 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 제1 내지 제n 팬들(140-1, 140-2, 140-3, 140-4) 각각의 회전 속도를 조절함으로써 상기 제1 내지 제n 설정값들에 상응하는 향들의 조합을 발산할 수 있다.
상기 수면 케어 모드에서 향기 분사 장치(100)가 수면 분석 장치(200)로부터 결정되는 상기 수면 점수에 기초하여 상기 제1 내지 제n 설정값들을 선택하는 상세 과정에 대해서는 후술한다.
도 1을 참조하면, 수면 분석 장치(200)는 제1 라이다(lidar)(210), 제2 라이다(220), 서보모터(servomotor)(230), 라이다 지지대(240), 바닥 케이스(250), 및 수면 평가 모듈(260)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 바닥 케이스(250)의 내부에는 수면 분석 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하는 회로 기판이 장착되고, 바닥 케이스(250)의 상부에 향기 분사 장치(100)가 놓여진 상태로 향기 분사 장치(100)와 수면 분석 장치(200)는 서로 연결될 수 있다.
바닥 케이스(250)의 일 측에 라이다 지지대(240)가 형성되고, 라이다 지지대(240)의 끝단에 서보모터(230)가 장착될 수 있다.
서보모터(230)는 기준 시간마다 기준 각도만큼 회전하여 최소 각도에서 최대 각도까지의 회전 범위를 반복적으로 왕복할 수 있다.
제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)는 서보모터(230)에 장착될 수 있다. 이 때, 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)는 서로 다른 방향을 향하도록 서보모터(230)에 장착될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 라이다(210)는 전면 방향이 사용자(20)의 상체 부위를 향하도록 서보모터(230)에 장착되고, 제2 라이다(220)는 전면 방향이 사용자(20)의 하체 부위를 향하도록 서보모터(230)에 장착될 수 있다.
따라서 서보모터(230)가 회전함에 따라 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)는 사용자(20)의 서로 다른 신체 부위를 스캔할 수 있다.
제1 라이다(210)는 서보모터(230)가 상기 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 사용자(20)의 일 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제1 거리 데이터(DD1)를 생성할 수 있다.
제2 라이다(220)는 서보모터(230)가 상기 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 사용자(20)의 다른 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제2 거리 데이터(DD2)를 생성할 수 있다.
라이다는 빛을 주위의 대상 물체에 발사하고 상기 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 빛에 기초하여 상기 대상 물체까지의 거리를 측정하는 센서로서, 라이다가 대상 물체까지의 거리를 측정하는 방법은 널리 공지된 사실이므로, 여기서는 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)가 전면 방향에 위치하는 수면중인 사용자(20)의 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)를 생성하는 동작에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 서보모터(230)의 회전 범위에 상응하는 상기 최소 각도 및 상기 최대 각도는 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)가 침대 등과 같이 사용자(20)가 수면하고 있는 공간 전체를 스캔할 수 있는 각도 범위로 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 최소 각도는 0도에 상응하고, 상기 최대 각도는 70도에 상응할 수 있다.
또한, 상기 기준 시간 및 상기 기준 각도는 작은 값으로 설정될수록 수면 분석 장치(200)는 사용자(20)의 움직임을 보다 정밀하게 감지할 수 있다.
예를 들어, 상기 기준 시간은 0.15초로 설정되고, 상기 기준 각도는 5도로 설정될 수 있다.
이 경우, 서보모터(230)는 약 4.2초의 주기로 0도에서 70도 사이의 범위를 왕복할 수 있고, 서보모터(230)가 0도에서 70도 사이의 회전 범위를 왕복하는 매 회전 주기마다 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)는 각각 28개의 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)를 생성할 수 있다.
또한, 사용자(20)가 약 8시간 동안 수면하는 경우 서보모터(230)는 약 7000 주기 동안 회전하므로, 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)는 약 7000 주기 동안 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)를 생성할 수 있다.
한편, 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)로부터 생성되는 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)는 수면 평가 모듈(260)에 전달될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수면 평가 모듈(260), 서보모터(230)의 움직임을 제어하는 모터 제어 모듈, 및 향기 분사 장치(100)와 데이터 송수신을 수행하는 데이터 통신 모듈 등은 회로 기판(150)에 실장될 수 있다.
수면 평가 모듈(260)은 상기 기준 시간마다 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)로부터 생성되는 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)에 기초하여 사용자(20)의 큰 움직임(B_M) 및 작은 움직임(S_M)을 판단하고, 사용자(20)의 수면시간 동안 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수 및 작은 움직임(S_M)의 횟수에 기초하여 사용자(20)의 수면의 질을 나타내는 수면 점수(S_SCORE)를 결정할 수 있다.
이하 도 3 내지 5를 참조하여 수면 평가 모듈(260)의 구성 및 동작에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 도 1의 향기를 이용한 수면 케어 시스템에 포함되는 수면 평가 모듈의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 수면 평가 모듈(260)은 노이즈 필터부(261), 거리 변화 계산부(263), 움직임 감지부(265), 수면 그래프 생성부(267), 및 수면 점수 계산부(269)를 포함할 수 있다.
라이다 또는 회로 기판의 하드웨어적인 특성으로 인해 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)로부터 생성되는 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)는 간헐적으로 비정상적인 크기의 값을 갖는 경우가 발생할 수 있다.
따라서 노이즈 필터부(261)는 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)로부터 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)를 수신하고, 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)에 포함되는 노이즈를 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 노이즈 필터부(261)는 제1 라이다(210)로부터 현재 생성된 제1 거리 데이터(DD1)가 문턱값보다 큰 경우, 현재 생성된 제1 거리 데이터(DD1)를 직전에 생성된 제1 거리 데이터(DD1)로 변경하고, 제2 라이다(220)로부터 현재 생성된 제2 거리 데이터(DD2)가 상기 문턱값보다 큰 경우, 현재 생성된 제2 거리 데이터(DD2)를 직전에 생성된 제2 거리 데이터(DD2)로 변경할 수 있다.
거리 변화 계산부(263)는 노이즈 필터부(261)로부터 노이즈가 제거된 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)를 수신할 수 있다.
또한, 거리 변화 계산부(263)는 상기 모터 제어 모듈로부터 서보모터(230)가 상기 회전 주기 상의 어느 각도에 있는지 여부를 나타내는 모터 위치 정보(M_POS)를 수신할 수 있다.
따라서 거리 변화 계산부(263)는 모터 위치 정보(M_POS)에 기초하여 현재 수신되는 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)가 상기 회전 주기 상의 어느 각도에 상응하는 데이터인지 여부를 파악할 수 있다.
거리 변화 계산부(263)는 서보모터(230)가 상기 회전 범위를 왕복하는 현재 회전 주기에서 생성되는 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)와 상기 회전 범위를 왕복하는 직전 회전 주기에서 생성되는 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)를 비교하여 상기 현재 회전 주기에 상응하는 거리 변화량(DIFF)을 계산할 수 있다.
구체적으로, 거리 변화 계산부(263)는 서보모터(230)의 상기 현재 회전 주기 및 상기 직전 회전 주기에서, 서보모터(230)가 동일한 각도에 위치할 때 생성되는 제1 거리 데이터(DD1)들 사이의 차이 및 서보모터(230)가 동일한 각도에 위치할 때 생성되는 제2 거리 데이터(DD2)들 사이의 차이에 기초하여 상기 현재 회전 주기에 대한 거리 변화량(DIFF)을 계산할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 거리 변화 계산부(263)는 아래의 [수학식 1]에 기초하여 상기 현재 회전 주기에 대한 거리 변화량(DIFF)을 계산할 수 있다.
[수학식 1]
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여기서, DD1[j,i]는 서보모터(230)의 j번째 회전 주기에서 i번째로 생성되는 제1 거리 데이터(DD1)를 나타내고, DD1[j-1,i]는 서보모터(230)의 (j-1)번째 회전 주기에서 i번째로 생성되는 제1 거리 데이터(DD1)를 나타내고, DD2[j,i]는 서보모터(230)의 j번째 회전 주기에서 i번째로 생성되는 제2 거리 데이터(DD2)를 나타내고, DD2[j-1,i]는 서보모터(230)의 (j-1)번째 회전 주기에서 i번째로 생성되는 제2 거리 데이터(DD2)를 나타내고, k는 서보모터(230)의 한 회전 주기 동안 생성되는 제1 거리 데이터(DD1) 및 제2 거리 데이터(DD2)의 개수를 나타내고, DIFFj는 j번째 회전 주기에 대한 거리 변화량(DIFF)을 나타낸다.
상기 [수학식 1]에 기재된 바와 같이, 거리 변화 계산부(263)는 상기 현재 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 제1 거리 데이터(DD1)들 각각과 상기 직전 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 제1 거리 데이터(DD1)들 각각의 차이에 대한 RMS(Root Mean Square) 값에 상응하는 제1 변위를 계산하고, 상기 현재 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 제2 거리 데이터(DD2)들 각각과 상기 직전 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 제2 거리 데이터(DD2)들 각각의 차이에 대한 RMS 값에 상응하는 제2 변위를 계산할 수 있다.
이후, 거리 변화 계산부(263)는 상기 제1 변위와 상기 제2 변위의 산술 평균을 상기 현재 회전 주기에 대한 거리 변화량(DIFF)으로 결정할 수 있다.
한편, 상체의 움직임보다 하체의 움직임이 수면의 질에 더 많은 영향을 미칠 수 있다.
따라서 서보모터(230)가 상기 회전 범위를 왕복하는 동안 제1 라이다(210)는 전면 방향이 사용자(20)의 상체 부위를 향하고 제2 라이다(220)는 전면 방향이 사용자(20)의 하체 부위를 향하도록 설정되는 경우, 거리 변화 계산부(263)는 상기 제1 변위보다 상기 제2 변위에 더 큰 가중치를 적용하여 상기 제1 변위와 상기 제2 변위의 가중 평균을 계산하고, 상기 가중 평균을 상기 현재 회전 주기에 대한 거리 변화량(DIFF)으로 결정할 수도 있다.
거리 변화 계산부(263)는 매 회전 주기마다 생성되는 거리 변화량(DIFF)을 움직임 감지부(265)에 제공할 수 있다.
움직임 감지부(265)는 매 회전 주기마다 생성되는 거리 변화량(DIFF)의 크기에 기초하여 상응하는 회전 주기에서 큰 움직임(B_M) 및 작은 움직임(S_M)의 발생 여부를 결정할 수 있다.
도 4는 도 1의 수면 평가 모듈에 포함되는 움직임 감지부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에는 사용자(20)의 수면시간에 상응하는 7000회의 회전 주기(T)에 대한 거리 변화량(DIFF)을 나타내는 그래프가 예시적으로 도시된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각 회전 주기(T)에서의 거리 변화량(DIFF)은 대부분 50 이하의 값을 가지나, 해당 회전 주기(T)에서 사용자(20)가 뒤척이는 경우 거리 변화량(DIFF)은 높은 값을 갖게 된다.
따라서 움직임 감지부(265)는 거리 변화량(DIFF)이 제1 기준 크기보다 큰 경우 큰 움직임(B_M)이 발생한 것으로 판단하고, 거리 변화량(DIFF)이 상기 제1 기준 크기보다 작거나 같고 제2 기준 크기보다 큰 경우 작은 움직임(S_M)이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 움직임 감지부(265)는 상기 수면시간 동안 매 회전 주기(T)마다 계산되는 거리 변화량(DIFF)들의 평균값에 제1 비율을 곱한 값을 상기 제1 기준 크기로 결정하고, 상기 평균값에 상기 제1 비율 보다 작은 제2 비율을 곱한 값을 상기 제2 기준 크기로 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 비율은 2.5보다 크고 3보다 작은 값을 갖고, 상기 제2 비율은 2보다 크고 2.5보다 작은 값을 가질 수 있다.
도 4에 도시된 그래프에는 예시적으로 상기 수면시간 동안 매 회전 주기(T)마다 계산되는 거리 변화량(DIFF)들의 평균값은 약 74이고, 상기 제1 비율은 2.7로 설정되고, 상기 제2 비율은 2.2로 설정되어, 상기 제1 기준 크기는 약 200에 상응하고, 상기 제2 기준 크기는 약 163에 상응하는 것으로 도시된다.
이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 움직임 감지부(265)는 거리 변화량(DIFF)이 약 200에 상응하는 상기 제1 기준 크기보다 큰 경우 해당 회전 주기(T)에서 큰 움직임(B_M)이 발생한 것으로 판단하고, 거리 변화량(DIFF)이 상기 제1 기준 크기보다 작거나 같고 약 163에 상응하는 상기 제2 기준 크기보다 큰 경우 해당 회전 주기(T)에서 작은 움직임(S_M)이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 4의 그래프에서 큰 움직임(B_M)은 삼각형으로 표시되고 작은 움직임(S_M)은 원형으로 표시된다.
다시 도 3을 참조하면, 움직임 감지부(265)는 각 회전 주기(T)에서 큰 움직임(B_M)의 발생 여부 및 작은 움직임(S_M)의 발생 여부를 수면 그래프 생성부(267) 및 수면 점수 계산부(269)에 제공할 수 있다.
수면 그래프 생성부(267)는 각 회전 주기(T)에서 큰 움직임(B_M)의 발생 여부 및 작은 움직임(S_M)의 발생 여부에 기초하여 사용자(20)의 수면시간 동안의 수면 상태를 나타내는 수면 그래프(S_GRAPH)를 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수면 그래프 생성부(267)는 사용자(20)의 전체 수면시간을 동일한 간격의 m개의 구간으로 나누고, 상기 m개의 구간들 각각에서 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수 및 작은 움직임(S_M)의 횟수를 카운트할 수 있다.
이후, 수면 그래프 생성부(267)는 상기 m개의 구간들 각각에 대해, 큰 움직임(B_M)의 횟수에 제1 가중치를 곱한 값과 작은 움직임(S_M)의 횟수에 상기 제1 가중치보다 작은 제2 가중치를 곱한 값을 합하여 상응하는 구간에서의 움직임 결과값(MR)을 계산할 수 있다.
예를 들어, 수면 그래프 생성부(267)는 아래의 [수학식 2]에 기초하여 움직임 결과값(MR)을 계산할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, MR은 상응하는 구간에서의 움직임 결과값(MR)을 나타내고, BMN은 상응하는 구간에서의 큰 움직임(B_M)의 횟수를 나타내고, SMN은 상응하는 구간에서의 작은 움직임(S_M)의 횟수를 나타내고, wt1은 상기 제1 가중치를 나타내고, wt2는 상기 제2 가중치를 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 가중치는 0.9로 설정되고, 상기 제2 가중치는 0.1로 설정될 수 있다.
이후, 수면 그래프 생성부(267)는 상기 m개의 구간들 각각에 대한 움직임 결과값(MR)을 나타내는 수면 그래프(S_GRAPH)를 생성할 수 있다.
도 5는 도 1의 수면 평가 모듈에 포함되는 수면 그래프 생성부에 의해 생성되는 수면 그래프의 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 사용자(20)의 전체 수면시간을 동일한 간격의 80개의 구간(SEC)으로 나누고, 상기 제1 가중치는 0.9로 설정되고, 상기 제2 가중치는 0.1로 설정된 상태에서 수면 그래프 생성부(267)에 의해 생성된 구간별 움직임 결과값(MR)을 나타내는 수면 그래프(S_GRAPH)가 예시적으로 도시된다.
도 5에는 수면 그래프(S_GRAPH)가 계단형 그래프인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예들에 따라 수면 그래프(S_GRAPH)는 곡선형 그래프, 막대 그래프 등과 같은 다양한 형태의 그래프로 표시될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 수면 점수 계산부(269)는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수와 제1 표준 횟수를 비교하고, 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 작은 움직임(S_M)의 횟수와 제2 표준 횟수를 비교하여 수면 점수(S_SCORE)를 계산할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수면 점수 계산부(269)는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수와 상기 제1 표준 횟수의 차이가 작을수록 큰 값을 갖고, 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수와 상기 제1 표준 횟수의 차이가 클수록 작은 값을 갖는 제1 점수를 결정할 수 있다.
또한, 수면 점수 계산부(269)는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 작은 움직임(S_M)의 횟수와 상기 제2 표준 횟수의 차이가 작을수록 큰 값을 갖고, 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 작은 움직임(S_M)의 횟수와 상기 제2 표준 횟수의 차이가 클수록 작은 값을 갖는 제2 점수를 결정할 수 있다.
이 때, 상기 제1 표준 횟수는 일반적인 사람의 전체 수면시간 동안 발생하는 큰 움직임의 평균적인 횟수를 나타내고, 상기 제2 표준 횟수는 일반적인 사람의 전체 수면시간 동안 발생하는 작은 움직임의 평균적인 횟수를 나타낸다.
예를 들면, 상기 제1 표준 횟수는 20회로 설정되고, 상기 제2 표준 횟수는 80회로 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 수면 점수 계산부(269)는 아래의 [수학식 3]에 기초하여 상기 제1 점수를 계산하고, 아래의 [수학식 4]에 기초하여 상기 제2 점수를 계산할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Figure pat00006
[수학식 4]
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
여기서, SC1은 상기 제1 점수를 나타내고, BMNt는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수를 나타내고, rn1은 상기 제1 표준 횟수를 나타내고, MAX1은 상기 제1 점수에 부여되는 최고 점수를 나타낸다. 또한, SC2는 상기 제2 점수를 나타내고, SMNt는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 작은 움직임(S_M)의 횟수를 나타내고, rn2는 상기 제2 표준 횟수를 나타내고, MAX2는 상기 제2 점수에 부여되는 최고 점수를 나타낸다.
상기 [수학식 3] 및 상기 [수학식 4]에 기재된 바와 같이, 수면 점수 계산부(269)는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수가 0이거나 상기 제1 표준 횟수의 2배보다 큰 경우 0의 값을 갖고, 큰 움직임(B_M)의 횟수와 상기 제1 표준 횟수의 차이가 줄어들수록 점점 증가하며, 큰 움직임(B_M)의 횟수와 상기 제1 표준 횟수가 일치하는 경우 MAX1 값을 갖도록 상기 제1 점수를 결정할 수 있다.
이와 유사하게, 수면 점수 계산부(269)는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 작은 움직임(S_M)의 횟수가 0이거나 상기 제2 표준 횟수의 2배보다 큰 경우 0의 값을 갖고, 작은 움직임(S_M)의 횟수와 상기 제2 표준 횟수의 차이가 줄어들수록 점점 증가하며, 작은 움직임(S_M)의 횟수와 상기 제2 표준 횟수가 일치하는 경우 MAX2 값을 갖도록 상기 제2 점수를 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 점수에 부여되는 최고 점수(MAX1) 및 상기 제2 점수에 부여되는 최고 점수(MAX2)는 각각 40으로 설정될 수 있다.
이후, 수면 점수 계산부(269)는 상기 제1 점수와 상기 제2 점수를 합한 값을 수면 점수(S_SCORE)로 결정할 수 있다.
한편, 사용자(20)의 수면 종료 후, 수면 분석 장치(200)는 수면 그래프 생성부(267)로부터 생성되는 수면 그래프(S_GRAPH) 및 수면 점수 계산부(269)로부터 생성되는 수면 점수(S_SCORE)를 향기 분사 장치(100)에 제공하고, 향기 분사 장치(100)는 수면 분석 장치(200)로부터 수신되는 수면 그래프(S_GRAPH) 및 수면 점수(S_SCORE)를 모바일 단말기(30)에 전송할 수 있다.
따라서 사용자(20)는 매 수면 종료 시마다 모바일 단말기(30)를 통해 수면 그래프(S_GRAPH) 및 수면 점수(S_SCORE)를 확인함으로써 자신의 수면의 질을 쉽게 파악할 수 있다.
한편, 사용자(20)의 수면의 질은 수면 중에 향기 분사 장치(100)로부터 발산되는 향기의 종류에 따라 달라질 수 있다.
따라서 향기 분사 장치(100)는 수면 중에 제공되는 향기의 종류에 따른 수면 점수(S_SCORE)를 분석하여, 사용자(20)의 다음 수면 시 수면의 질을 향상시킬 수 있는 최적의 향기의 종류를 선택하여 제공할 수 있다.
이를 위해, 향기 분사 장치(100)는 사용자(20)의 매 수면 시마다, 수면 분석 장치(200)로부터 수신되는 수면 점수(S_SCORE)를 현재 설정된 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 상기 제1 내지 제n 설정값들과 연관시켜 누적하여 저장할 수 있다.
사용자(20)의 다음 수면 시에 사용자(20)에 의해 상기 수면 케어 모드가 선택되는 경우, 향기 분사 장치(100)는 누적하여 저장된 수면 점수(S_SCORE)들 중에서 가장 높은 수면 점수(S_SCORE)와 연관되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기를 조절함으로써 사용자(20)의 수면의 질을 향상시킬 수 있는 사용자 맞춤형 최적 향기를 발산할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 향기 분사 장치(100)는 수면 분석 장치(200)로부터 생성되는 수면 점수(S_SCORE)와 해당 수면에 대한 사용자(20)의 주관적인 평가를 모두 고려하여 사용자(20)의 다음 수면 시 수면의 질을 향상시킬 수 있는 최적의 향기의 종류를 선택하여 제공할 수도 있다.
이를 위해, 향기 분사 장치(100)는 사용자(20)의 수면 종료 후 모바일 단말기(30)에 수면의 주관적인 평가에 관한 설문을 전송할 수 있다.
도 6은 사용자의 수면 종료 후 도 1의 향기 분사 장치가 모바일 단말기에 전송하는 설문의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6에는 모바일 단말기(30)의 화면에 향기 분사 장치(100)로부터 수신된 "오늘의 수면은 어땠나요?", "잠에 드는 데 문제는 없었나요?", "오늘은 잠에 잘 드셨나요?", "오늘 제공된 수면 향은 어떠셨나요?", 및 "오늘은 개운하게 깨셨나요?" 라는 설문이 표시된 것이 예시적으로 도시된다.
그러나 도 6에 도시된 설문들은 일 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 실시예들에 따라 향기 분사 장치(100)는 모바일 단말기(30)에 수면의 주관적인 평가에 관한 다양한 종류의 설문을 전송할 수 있다.
사용자(20)는 모바일 단말기(30)에 표시된 설문들에 대한 응답을 입력하고, 향기 분사 장치(100)는 모바일 단말기(30)로부터 상기 설문 결과를 수신할 수 있다.
향기 분사 장치(100)는 모바일 단말기(30)로부터 상기 설문 결과에 기초하여 주관적 점수를 계산할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 설문들이 5점 척도의 설문인 경우, 향기 분사 장치(100)는 각각의 설문에 대해 사용자(20)가 입력한 점수를 합산하여 상기 주관적 점수를 계산할 수 있다.
이후, 향기 분사 장치(100)는 수면 분석 장치(200)로부터 생성되는 수면 점수(S_SCORE)와 사용자(20)의 상기 설문 결과에 기초하여 계산되는 상기 주관적 점수에 기초하여 최종 점수를 결정할 수 있다.
예를 들어, 향기 분사 장치(100)는 수면 점수(S_SCORE)와 상기 주관적 점수를 합산하여 상기 최종 점수를 결정할 수 있다.
이 경우, 향기 분사 장치(100)는 수면 중에 제공되는 향기의 종류에 따른 상기 최종 점수를 분석하여, 사용자(20)의 다음 수면 시 수면의 질을 향상시킬 수 있는 최적의 향기의 종류를 선택하여 제공할 수 있다.
이를 위해, 향기 분사 장치(100)는 사용자(20)의 매 수면 시마다, 상기 최종 점수를 현재 설정된 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 상기 제1 내지 제n 설정값들과 연관시켜 누적하여 저장할 수 있다.
사용자(20)의 다음 수면 시에 사용자(20)에 의해 상기 수면 케어 모드가 선택되는 경우, 향기 분사 장치(100)는 누적하여 저장된 상기 최종 점수들 중에서 가장 높은 최종 점수와 연관되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 제1 내지 제n 향기 캡슐들(130-1, 130-2, 130-3, 130-4) 각각의 방향 물질 배출 세기를 조절함으로써 사용자(20)의 수면의 질을 향상시킬 수 있는 사용자 맞춤형 최적 향기를 발산할 수 있다.
한편, 매 수면 종료 시마다, 향기 분사 장치(100)는 해당 수면에 대한 평가 결과를 나타내는 수면 결과 레포트를 모바일 단말기(30)에 전송할 수 있다.
도 7은 사용자의 수면 종료 후 도 1의 향기 분사 장치가 모바일 단말기에 전송하는 수면 결과 레포트의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 수면 결과 레포트는 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 큰 움직임(B_M)의 횟수, 사용자(20)의 전체 수면시간 동안 발생한 작은 움직임(S_M)의 횟수, 수면 그래프(S_GRAPH), 수면 점수(S_SCORE), 및 상기 주관적 점수를 포함할 수 있다
따라서 사용자(20)는 매 수면 종료 시마다 모바일 단말기(30)를 통해 자신의 수면 평가 결과를 확인함으로써 자신의 수면의 질을 쉽게 파악할 수 있다.
도 1 내지 7을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 향기를 이용한 수면 케어 시스템(10)은 신체에 부착하는 기기를 사용하지 않고도 제공되는 향기의 종류에 따른 사용자 수면의 질을 정확하게 평가함으로써 사용자의 수면의 질을 향상시킬 수 있는 사용자 맞춤형 최적의 향기를 효과적으로 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 향기를 이용한 수면 케어 시스템(10)은 수면 중인 사용자(20)의 서로 다른 신체 부위를 향하는 제1 라이다(210) 및 제2 라이다(220)를 사용하여 동작하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 실시예들에 따라서 향기를 이용한 수면 케어 시스템(10)은 수면 중인 사용자(20)의 서로 다른 신체 부위를 향하는 세 개 이상의 라이다들을 사용하여 구현될 수도 있다. 이 경우, 향기를 이용한 수면 케어 시스템(10)은 사용자(20)의 움직임을 더욱 정밀하게 감지하여 사용자 수면의 질을 보다 정확하게 평가함으로써, 사용자 맞춤형 향기 제공을 통한 수면의 질 향상 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
본 발명은 부착식 기기의 사용 없이 사용자의 수면의 질을 측정하고, 사용자 맞춤형 향기를 제공함으로써 수면의 질을 향상시키는 데에 유용하게 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 향기를 이용한 수면 케어 시스템 20: 사용자
30: 모바일 단말기 100: 향기 분사 장치
110: 본체 120: 하우징
121: 개구부 130: 향기 캡슐
140: 팬(fan) 150: 회로 기판
200: 수면 분석 장치 210: 제1 라이다
220: 제2 라이다 230: 서보모터
240: 라이다 지지대 250: 바닥 케이스
260: 수면 평가 모듈 261: 노이즈 필터부
263: 거리 변화 계산부 265: 움직임 감지부
267: 수면 그래프 생성부 269: 수면 점수 계산부

Claims (15)

  1. 서로 다른 향기의 방향 물질을 배출하는 제1 내지 제n(n은 2 이상의 정수) 향기 캡슐들이 장착되는 향기 분사 장치;
    기준 시간마다 기준 각도만큼 회전하여 최소 각도에서 최대 각도까지의 회전 범위를 반복적으로 왕복하는 서보모터(servomotor);
    상기 서보모터에 장착되고, 상기 서모보터가 상기 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 사용자의 일 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제1 거리 데이터를 생성하는 제1 라이다;
    상기 제1 라이다와 서로 다른 방향을 향하도록 상기 서보모터에 장착되고, 상기 서모보터가 상기 기준 각도만큼 회전할 때마다 전면 방향에 위치하는 수면중인 상기 사용자의 다른 신체 부위까지의 거리를 측정하여 제2 거리 데이터를 생성하는 제2 라이다; 및
    상기 제1 거리 데이터 및 상기 제2 거리 데이터에 기초하여 상기 사용자의 큰 움직임 및 작은 움직임을 판단하고, 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수 및 상기 작은 움직임의 횟수에 기초하여 수면 점수를 결정하는 수면 평가 모듈을 포함하고,
    상기 향기 분사 장치는 상기 수면 점수에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 개별적으로 제어하여 발산되는 향들의 조합을 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 서보모터의 현재 회전 주기 및 직전 회전 주기에서, 상기 서보모터가 동일한 각도에 위치할 때 생성되는 상기 제1 거리 데이터들 사이의 차이 및 상기 제2 거리 데이터들 사이의 차이에 기초하여 상기 현재 회전 주기에 대한 거리 변화량을 계산하고, 상기 거리 변화량의 크기에 기초하여 상기 현재 회전 주기에서 상기 큰 움직임 및 상기 작은 움직임의 발생 여부를 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 현재 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 상기 제1 거리 데이터들 각각과 상기 직전 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 상기 제1 거리 데이터들 각각의 차이에 대한 RMS(Root Mean Square) 값에 상응하는 제1 변위를 계산하고,
    상기 현재 회전 주기 동안 순차적으로 생성되는 상기 제2 거리 데이터들 각각과 상기 직전 회전 주기 동안 순차적으로 생성된 상기 제2 거리 데이터들 각각의 차이에 대한 RMS 값에 상응하는 제2 변위를 계산하고,
    상기 제1 변위와 상기 제2 변위의 평균을 상기 현재 회전 주기에 대한 상기 거리 변화량으로 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 서보모터가 상기 회전 범위를 왕복하는 동안, 상기 제1 라이다는 전면 방향이 상기 사용자의 상체 부위를 향하고, 상기 제2 라이다는 전면 방향이 상기 사용자의 하체 부위를 향하는 경우,
    상기 수면 평가 모듈은 상기 제1 변위보다 상기 제2 변위에 더 큰 가중치를 적용하여 상기 제1 변위와 상기 제2 변위의 가중 평균을 계산하고, 상기 가중 평균을 상기 현재 회전 주기에 대한 상기 거리 변화량으로 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 거리 변화량이 제1 기준 크기보다 큰 경우, 상기 큰 움직임이 발생한 것으로 판단하고,
    상기 거리 변화량이 상기 제1 기준 크기보다 작거나 같고 제2 기준 크기보다 큰 경우, 상기 작은 움직임이 발생한 것으로 판단하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 수면시간 동안 매 회전 주기마다 계산되는 상기 거리 변화량들의 평균값에 제1 비율을 곱한 값을 상기 제1 기준 크기로 결정하고,
    상기 평균값에 상기 제1 비율 보다 작은 제2 비율을 곱한 값을 상기 제2 기준 크기로 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제1 비율은 2.5보다 크고 3보다 작은 값을 갖고, 상기 제2 비율은 2보다 크고 2.5보다 작은 값을 갖는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  8. 제2 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수와 제1 표준 횟수를 비교하고, 상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수와 제2 표준 횟수를 비교하여 상기 수면 점수를 계산하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수와 상기 제1 표준 횟수의 차이가 작을수록 큰 값을 갖고 상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수와 상기 제1 표준 횟수의 차이가 클수록 작은 값을 갖는 제1 점수를 결정하고,
    상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수와 상기 제2 표준 횟수의 차이가 작을수록 큰 값을 갖고 상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수와 상기 제2 표준 횟수의 차이가 클수록 작은 값을 갖는 제2 점수를 결정하고,
    상기 제1 점수와 상기 제2 점수를 합한 값을 상기 수면 점수로 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 수면시간 동안 발생한 상기 큰 움직임의 횟수가 0이거나 상기 제1 표준 횟수의 2배보다 큰 경우, 상기 제1 점수를 0으로 결정하고,
    상기 수면시간 동안 발생한 상기 작은 움직임의 횟수가 0이거나 상기 제2 표준 횟수의 2배보다 큰 경우, 상기 제2 점수를 0으로 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  11. 제2 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    상기 수면시간을 m개의 구간으로 나누고, 상기 m개의 구간들 각각에서 발생한 상기 큰 움직임의 횟수 및 상기 작은 움직임의 횟수를 카운트하고,
    상기 m개의 구간들 각각에 대해, 상기 큰 움직임의 횟수에 제1 가중치를 곱한 값과 상기 작은 움직임의 횟수에 상기 제1 가중치보다 작은 제2 가중치를 곱한 값을 합하여 상응하는 구간에서의 움직임 결과값을 계산하고,
    상기 m개의 구간들 각각에 대한 상기 움직임 결과값을 나타내는 수면 그래프를 생성하고,
    상기 향기 분사 장치는, 상기 사용자의 수면 종료 후 상기 사용자의 모바일 단말기에 상기 수면 평가 모듈로부터 생성되는 상기 수면 그래프를 전송하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 수면 평가 모듈은,
    현재 생성된 상기 제1 거리 데이터가 문턱값보다 큰 경우, 현재 생성된 상기 제1 거리 데이터를 직전에 생성된 상기 제1 거리 데이터로 변경하고,
    현재 생성된 상기 제2 거리 데이터가 상기 문턱값보다 큰 경우, 현재 생성된 상기 제2 거리 데이터를 직전에 생성된 상기 제2 거리 데이터로 변경하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 향기 분사 장치는,
    상기 사용자의 매 수면 시마다, 현재 설정된 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 제1 내지 제n 설정값들과 상기 수면 점수를 연관시켜 누적하여 저장하고,
    상기 사용자의 다음 수면 시, 누적하여 저장된 상기 수면 점수들 중에서 가장 높은 수면 점수와 연관되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 제어하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 향기 분사 장치는,
    상기 사용자의 수면 종료 후 상기 사용자의 모바일 단말기에 수면의 주관적인 평가에 관한 설문을 전송하고, 상기 모바일 단말기로부터 수신되는 설문 결과에 기초하여 주관적 점수를 계산하고,
    상기 수면 점수와 상기 주관적 점수에 기초하여 최종 점수를 결정하고,
    상기 최종 점수에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 개별적으로 제어하여 발산되는 향들의 조합을 결정하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 향기 분사 장치는,
    상기 사용자의 매 수면 시마다, 현재 설정된 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기에 상응하는 제1 내지 제n 설정값들과 상기 최종 점수를 연관시켜 누적하여 저장하고,
    상기 사용자의 다음 수면 시, 누적하여 저장된 상기 최종 점수들 중에서 가장 높은 최종 점수와 연관되는 상기 제1 내지 제n 설정값들에 기초하여 상기 제1 내지 제n 향기 캡슐들 각각의 방향 물질 배출 세기를 제어하는 향기를 이용한 수면 케어 시스템.
KR1020200046335A 2020-04-16 2020-04-16 향기를 이용한 수면 케어 시스템 KR102348185B1 (ko)

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