KR20230072807A - 치매 예방을 위한 자율신경 안정화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생활패턴 및 심전도 신호를 모니터링하며 안정시의 심전도 파형을 수집하고 스트레스 발생상황에서 안정시의 심전도 파형이 적용된 음원을 재생하여 자율신경을 안정화시키고 인지기능 향상시킴으로 치매 예방에 도움을 주는 자율신경 안정화 시스템에 관한 것이다.

Description

치매 예방을 위한 자율신경 안정화 시스템 {Autonomic nerve stabilization system for dementia prevention}

본 발명은 자율신경 안정화 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 생활패턴 및 심전도 신호를 모니터링하며 안정시의 심전도 파형을 수집하고 스트레스 발생상황에서 안정시의 심전도 파형이 적용된 음원을 재생하여 자율신경을 안정화시키고 인지기능 향상시킴으로 치매 예방에 도움을 주는 자율신경 안정화 시스템에 관한 것이다.

치매는 후천적으로 기억, 언어, 판단력 등의 여러 영역의 인지 기능이 감소하여 일상생활을 제대로 수행하지 못하는 임상 증후군으로, 알츠하이머병이라 불리는 노인성 치매, 중풍 등으로 인해 생기는 혈관성 치매 등 명확하게 밝혀지지 않았으나 고령화나 각종 스트레스, 상실감 등의 다양한 원인에 의해 발생하는 것으로 추정하고 있다.

다른 병들과 마찬가지로 치매도 조기에 발견하는 것이 가장 중요하나, 치매 증상이 아주 서서히 진행하여 환자나 보호자도 눈치채지 못하는 경우가 많고, 그 원인 및 치료에서 아직 명확하게 밝혀지지 않는 부분이 많은 분야이므로 무엇보다도 예방이 중요하다.

치매 예방을 위해 규칙적인 운동, 금연 및 절주, 뇌 건강에 좋은 음식물의 섭취, 적절한 체중 유지와 함께 사회활동과 긍정적인 사고 및 두뇌활동을 꾸준히 할 것 등이 요구되나 이는 건강한 삶을 위해 기본적으로 요구되는 것들로서, 최근 자율신경의 안정 및 인지능력 향상을 통해 치매를 효과적으로 예방할 수 있다는 연구결과가 밝혀진바있다.

또한, 2013년 잠과 치매의 연관성의 비밀을 풀 단서가 되는 연구결과가 나왔으며, 잠을 자는 동안 뇌도 청소가 이뤄지고, 얕은 잠이나 꿈꾸는 잠보다 깊은 잠을 자는 동안 뇌에 쌓이는 노폐물들이 더 많이 청소돼 빠져나가는 것이 검증연구를 통해 확인되기도 하였다.

즉 잠을 잘 자는 것이 치매를 예방하는 또 하나의 방법으로 확인되었으나, 60세 이상 노인의 69~80%가 수면장애를 동반하고, 수면무호흡증이나 하지불안도 노인에서 많이 나타나는 것으로 알려졌으며, 그 외에도 내과적인 질환, 정형외과적인 질환 등으로 인해 수면에 방해를 받을 수 있고, 멜라토닌 호르몬 수치도 55세가 되면 절반으로, 70대가 되면 젊었을 때의 3분의 1 수준으로 줄어드는 등 치매예방을 방해하는 요인이 확인되고 있어 이를 해결하기 위한 방안들이 활발히 연구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-2220738호 (2021.02.22)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 생활패턴 및 심전도를 수집 및 모니터링하며 안정 상태에서의 심전도 파형을 획득하고 스트레스 발생 상황에서 안정기의 심전도 파형을 반영하여 음파가 재구성된 음원을 제공함으로 스트레스 수준 및 자율신경을 안정화시키고 인지기능 향상시킴으로 치매 예방에 도움을 주는 치매 예방을 위한 자율신경 안정화 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 사용자의 심전도 신호를 측정하는 제1센서부와, 사용자의 위치 및 행동정보를 수집하는 제2센서부를 구비하는 측정모듈; 측정된 심전도 신호를 통해 심박의 진폭과 주파수를 포함하는 파형정보를 수집 및 분석하며 심리적 안정기의 파형정보를 추출하는 분석모듈; 안정기의 파형정보의 진폭 및 주파수에 대한 특징벡터를 추출하여 동일한 음파특성의 음파정보를 생성하는 음파생성부와, 설정된 범위의 BPM을 갖는 다수의 음원을 입력받아 저장하는 음원저장부를 구비하는 음원관리모듈; 상기 제2센서부를 통해 측정된 사용자의 위치 및 행동정보를 모니터링 및 분석하여 작동시점과, 학습 및 수면을 위한 작동모드를 판단하는 모니터링모듈; 작동시점으로 판단됨에 따라, 심리적 안정기의 파형정보에 따른 BPM과 동일한 음원을 상기 음원저장부에서 추출 후, 검색된 음원을 상기 음파생성부를 통해 생성된 음파정보를 반영하여 가공하는 음원처리모듈; 가공된 음원을 사용자가 들을 수 있도록 출력하는 출력부와, 판단된 작동모드에 대응하여 음원 출력시간을 설정받아 제어하는 타이머부를 구비하는 출력모듈; 을 특징으로 한다.

이때 상기 출력모듈의 동작시간 동안 상기 측정모듈을 통해 수집되는 심전도 신호의 실시간 변화를 분석하는 추적부와, 심전도 신호 분석결과 안정된 수면진행 범위로 판단시 변화속도를 반영하여 음원 출력시간의 재설정 및 재설정된 출력시간에 대응하는 볼륨의 페이드아웃 변화가 이루어지도록 제어하는 제어부를 구비하는 수면지원모듈; 을 더 포함할 수 있다.

또한, 수집된 심전도 신호 및 행동정보를 통해 사용자의 상태를 판단하며 스트레스 상승 상황을 인지하는 인지부와, 스트레스 상승변화를 행동정보와 연계하여 상관관계정보를 도출하는 연계부와, 누적된 상관관계정보를 분석함에 따라 상기 분석모듈이 안정기로 판단할 수 있는 기준정보를 생성하는 설정부를 구비하는 연동모듈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 누적 수집된 행동정보를 통해 생활패턴정보를 생성하는 패턴분석부와, 사용자의 현재 행동정보에 따른 생활패턴정보 및 상관관계정보를 활용하여 상기 출력모듈을 동작시키는 예방동작부를 구비하는 생활지원모듈; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 대상자가 채매 원인 중 하나인 스트레스와 수면장애를 해결할 수 있도록 지원하며, 일상생활뿐 아니라 학습상황에서 자율신경을 안정화시키고 인지기능을 향상시킴으로 효과적으로 치매를 예방할 수 있도록 지원한다.

특히 약물이나 뇌파에 영향을 주는 방식이 아닌 안정기 심박 파형이 반영된 음원을 사용함으로 어떠한 부작용이나 거부감 없이 누구나 사용할 수 있으며 음원의 선택의 폭이 넓고 모니터링 및 피드백 과정을 통해 더 정확한 맞춤형 케어가 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 치매 예방을 위한 자율신경 안정화 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 개념도로서, 본 발명은 사용자의 심적 안정기의 심박동수를 반영하여 최적화된 음원을 활동 특별히 학습시간이나 수면 전 청취함으로 스트레스 및 자율신경을 안정화시키고 인지기능 향상시킴으로 치매 예방에 도움을 주도록 한다.

즉 적절한 훈련 등의 개입을 통해 개인의 인지보유고(인지예비력, cognitive reserve)를 증진하는 것이 가능하며, 이러한 예방적 개입을 통해 치매의 발병의 지연과, 치매 위험도를 감소시킬 수 있으므로 본 발명을 병행사용 함으로 이러한 학습효과를 크게 높일 수 있으며, 앞서 언급한 바와 같이 치매의 원인 중 하나인 스트레스와 질 낮은 수면, 수면장애를 해소함으로 효과적으로 치매를 예방할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 1 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로, 본 발명은 이를 위한 주요 구성으로 측정모듈(110)과, 분석모듈(120)과, 음원관리모듈(130)과, 모니터링모듈(140)과, 음원처리모듈(150)과, 출력모듈(160)을 비롯하여 효과 향상을 위한 구성으로 수면지원모듈(170)과, 연동모듈(180) 및 생활지원모듈(190)을 구비하게 된다.

상기 측정모듈(110)은 사용자의 심전도 신호를 측정하고 사용자의 행동정보를 수집하기 위한 구성으로, 사용자의 심전도 신호를 측정하는 제1센서부(111)와, 사용자의 위치 및 행동정보를 수집하는 제2센서부(112)로 구성된다.

지팡이 등 사용자가 상시 휴대할 수 있는 형태로 이루어져 손에 쥐고 사용할 수도 있으나 신체, 예를 들어 손목이나 심전도 측정이 가능한 다양한 부위에 착용이나 부착할 수 있는 형태로 구성되어 사용자의 심전도 신호뿐 아니라 움직임 정보를 함께 얻도록 구성된다.

상기 제1센서부(111)를 통해 수집되는 심전도 신호는 심장의 박동에 따라 심근에서 발생하는 활동 전류를 체표면의 적당한 2개소로 유도해서 전류계로 기록하며 심근 활동전류의 기록을 얻게 되며, 특히 본 발명에서는 측정되는 심전도 신호에서 심전도 파형이 매우 중요한 요소로 작용한다.

도 1에는 전형적인 심전도 파형을 나타낸 그래프가 포함되어 있으며, 곡선 중 P는 심방의 수축을 나타내고, QRST는 심실의 수축에 유래한다.

이때 PQ의 간격은 흥분이 동결절(洞結節)에서 일어나 자극 전도계의 방실결절(房室結節)에 전도되는 시간을 보인다.

또한, QRS군은 시간적으로는 심첨박동(心尖搏動), 제1심음(心音)의 시작과 대개 일치해서 R이 가장 큰 전압변화를 보이며, S와 T 사이 부분은 심실 전체가 평균해서 수축되고 있을 때이고, T의 융기는 심첨부의 수축이 끝나가더라도 심장 기저부의 수축이 남아 있기 때문에 일어나게 된다. T의 끝은 시간적으로 제2심음의 시작과 일치된다.

상기 제2센서부(112)는 기본적으로 GPS 모듈과, IMU 센서나 3축 가속도센서로 이루어져 사용자의 위치를 비롯하여 자세 변환, 위치 이동에 대한 변화속도, 변위량을 측정한다. 이를 통해 사용자가 어떤 위치에서 어떤 방향으로 움직이는지를 판단하며 이를 통해 어떤 방향으로 어떤 속도로 움직이는지 즉 걷거나 뛰는 동작을 비롯하여 앉거나 서는 동작과 같은 주요 행동과 관련된 정보를 행동정보로 파악할 수 있다. 어떤 센서를 어떻게 사용하느냐에 따라 달라질 수 있으나 본 발명의 실시예에서는 기본적으로 사용자가 어느 장소에 위치하는지와 움직이는지 휴식 중인지 설정된 어떤 행동을 하고 있는지가 행동정보로 분류되고, 수면이나 학습활동의 경우 사용자가 직접 행동정보를 입력할 수도 있도록 구성된다.

상기 분석모듈(120)은 측정된 심전도 신호를 통해 심박의 진폭과 주파수를 포함하는 파형정보를 수집 및 분석하며 심리적 안정기의 파형정보를 추출하는 구성이다.

안정기 또는 그에 최대한 근접한 상태의 심전도 신호를 얻기 위해서는 가급적 1회성의 측정이 아닌 스트레스원을 제거한 상태의 기간을 두고 다수의 측정을 통해 가장 안정적인 상태로 판단되는 심전도 신호를 얻을 필요가 있다.

이를 위해 미리 스트레스원이 없거나 최대한 제거한 상태에서 연속적으로 심전도 신호를 측정하며 심정정보를 함께 입력받거나, 자율신경계 측정장비를 이용하여 설정 시간 연속적으로 측정한 후 심박동변화율(Heart Rate Variability; HRV)을 토대로 자율신경계 균형도(Balance of Autonomic Nervous System)를 표준유도법으로 정량화하여 나타낸 값을 심적 정보로 활용할 수도 있다. 심리적 안정기의 심전도 신호에서의 심전도 파형정보의 추출이 이루어진다.

상기 음원관리모듈(130)은 스트레스 완화를 위해 사용될 음원을 입력받아 저장하며, 세부구성으로 음파생성부(131)와, 음원저장부(132)를 구비한다.

상기 음파생성부(131)는 안정기의 파형정보의 진폭 및 주파수에 대한 특징벡터를 추출하여 동일한 음파특성의 음파를 생성하는 구성이다. 즉 사용자의 안정상태에서의 심전도의 정상리듬 P-QRS-T 파형 변화 분석을 통하여 진폭과 진동수에 대한 특징 벡터를 추출 후 동일한 음파로 변환하게 된다.

상기 음원저장부(132)는 설정된 범위의 BPM을 갖는 다수의 음원을 입력받아 저장하는 구성으로, 심신의 안정을 줄 수 있는 다양한 음악이나 자연의 소리 등과 같은 음원을 미리 입력받아 활용할 수 있다. 특히 안정기 심박수와 동일한 BPM의 음원이 효과적이므로 특정 음원의 빠르기를 특정 BPM 을 갖도록 인위적으로 조절하는 방식도 가능하나 가급적 해당 BPM을 갖는 별도의 음원을 수집, 저장하는 것이 바람직하다.

즉 사람의 정상 심박동수의 범위인 분당 60회 내지 100회이므로 이를 기준으로 이 사이의 BPM을 갖는 다수의 음원을 입력받게 된다.

음원을 구성하는 스케일, 코드 및 코드의 진행, 악기를 포함하는 음원정보를 부여하여 관리하도록 구성될 수 있으며, 사전 전문가로부터 설정된 음원정보에 적합한 음원을 추천받거나 시스템적으로 음원정보에 부적합한 음원을 배제하도록 구성할 수도 있다.

이는 음악의 스케일, 코드 및 코드의 진행, 악기가 스트레스 완화효과에 영향을 줄 수 있음에 따라 최적의 효과를 갖는 음악을 제공하기 위한 것으로 본 발명의 실시예에서는 4분의 4박자로 반복적인 G-C-D-G 코드로 구성된 리듬의 패턴으로 건반과 기타의 합주 음악을 사용하였으나 다양한 특성의 음원을 활용할 수 있음은 당연하다.

음원에 사용된 Scale은 어떤 음에서 한 옥타브 높은 음까지의 배열을 의미한다. 음악을 만들 때 사용하는 scale 에 따라 사용하는 음이 달라지고, 그에 따라 분위기가 결정되며 우리가 듣는 대부분의 음악은 Ionian scale 혹은 Aeolian Scale을 사용하고, 이를 각각 Major scale 과 Minor scale 이라고 부른다.

이는 우리 귀에 가장 익숙한 음악들이 바로 위의 두 scale을 이용해 만들어진다는 것으로 Major scale의 음악들은 밝은 분위기, Minor scale의 음악들은 어두운 분위기를 조성한다. Healing beat의 음악은 우리 귀에 친숙하면서도 밝은 분위기를 내기 위해서 Major Scale을 사용한다.

사용한 Chord는 앞서 언급한 Scale의 각각의 음들 위로 쌓아서 나오는 것으로 Diatonic Chord라고 부른다. Scale에 속한 음들을 사용하여 만들어지는 코드이므로 주어진 Scale에서 이질감이 없다고 할 수 있다. Healing beat는 G Major scale을 기본으로 작곡된 음악을 사용하며, 그에 따른 Diatonic chord 는 G, Am, Bm, C, D, Em, F#m7(b5) 이다. 그중 구성상 불안하다고 할 수 있는 F#m7(b5)를 제외하고 나머지 여섯 개의 Chord를 가지고 만들었다.

Chord의 진행은 1-6-4-5 도로 이루어지는 진행은 많은 노래에서 쉽게 찾아볼 수 있는 유형으로, 가장 일반적으로 사람들이 편하게 들을 수 있는 진행을 사용하였다. Bridge 부분도 흔히 볼 수 있는 4-5-3-6 도로 이루어진 진행과 2-1-4-5도의 진행을 사용하여 Diatonic Chord 내에서도 가장 자연스런 진행을 선택한다. 앞서 나왔던 1-6-4-5 도의 진행이 다시 등장해서 익숙한 느낌으로 곡을 끝마치게 된다.

Melody의 진행은 충분히 예측 가능하도록 작곡된 음악을 사용하며, 너무 심한 도약(8도 이상)이나, Scale 에 포함되지 않는 음들은 사용하지 않도록 한다. 불안하다고 느낄 수 있는 증4도의 진행 또한 배제한다.

주로 순차적인 진행(상행, 하행)을 사용하여 쉽게 들을 수 있게 작곡되었으며, BPM을 60부터 100까지 만들기 위해서 적당한 빠르기를 유지해야 하는데, 주로 8분 음표를 사용하여 곡이 늘어지는 느낌이 들거나 지나치게 빠르다고 느끼지 않도록 한다.

악기의 선택은 주변에서 가장 쉽게 접할 수 있는 악기인 기타와 피아노를 선택하게 되며, 피아노는 Chord로 배경을 연주하는데 사용하고, 그 위에 기타로 Melody를 연주하는 음악을 사용한다.

상기 모니터링모듈(140)은 상기 제2센서부(112)를 통해 측정된 사용자의 위치 및 행동정보를 모니터링 및 분석하여 작동시점과, 학습 및 수면을 위한 작동모드를 판단하는 구성이다.

즉 앞서 언급한 바와 같이 행동정보는 사용자가 어느 위치에서 어떤 행동을 하는가를 나타내는 정보이며 특히 본 발명을 적용하게 되는 기본적인 시점인 수면전과 학습전 상황을 작동시점으로 하게 되며, 각각의 상황에서의 작동모드가 설정된다.

학습의 경우 일반적인 인지재활 등 치매예방에 효과적인 학습이 될 수 있으며, 이러한 인지재활을 위한 장소 및 특정행동을 인지하여 학습을 위한 작동시점임을 판단할 수 있다. 수면 또한 설정된 수면장소에서 사용자가 눕는 행동을 인지하여 수면을 위한 작동시점임을 판단할 수 있으며, 정형화된 행동패턴으로 파악이 어려운 경우 사용자가 학습, 수면상황을 입력하도록 하여 해당 작동모드가 이루어지도록 할 수 있다.

기본적으로 작동모드는 후술되는 바와 같이 심리적 안정기의 파형정보를 통해 가공된 음원을 출력한다는 점에서는 동일하나 재생시간, 재생볼륨변화 및 음원의 설정을 달리하여 출력되도록 세팅될 수 있다. 이를테면 학습을 위한 작동모드인 경우 사용자가 음원을 끝까지 청취할 수 있도록 음원에 대응하는 설정시간 동안 동일한 볼륨을 유지하도록 구성되고, 수면을 위한 작동모드에서는 청취 중 수면에 돌입하는 것을 감안하여 비교적 재생시간이 긴 음원을 설정시간 내 페이드아웃하는 방식으로 볼륨조절이 이루어지도록 구성될 수 있다.

상기 음원처리모듈(150)은 상기 모니터링모듈(140)에서 작동시점으로 판단함에 따라 심리적 안정기의 파형정보에 따른 BPM과 동일한 음원을 상기 음원저장부(132)에서 추출 후, 검색된 음원을 상기 음파생성부(131)를 통해 생성된 음파정보를 반영하여 가공하는 구성이다.

즉 기본적으로 사용자의 심리적 안정기의 심박동수 BPM과 상기 음원저장부(132)에서 음원의 BPM이 일치하는 곡의 선정이 이루어지며, 추출된 음원을 상기 음파생성부(131)를 통해 생성된 음파를 반영하여 가공하되, 음원의 음파특성을 사용자의 안정기 심박파형의 특징벡터로부터 추출된 음파와 동일하도록 가공한다.

상기 출력모듈(160)은 음원을 통해 스트레스를 완화하도록 동작하는 구성으로, 세부구성으로 출력부(161)와 타이머부(162)를 구비한다.

상기 출력부(161)는 스피커에 대응하는 구성으로, 사용자가 청취 가능하도록 설치된 별도의 스피커나 오디오 시스템과 연계동작할 수도 있으며, 상기 음원처리모듈(150)을 통해 가공된 음원을 사용자가 들을 수 있도록 적절한 음량으로 출력하게 된다.

상기 타이머부(162)는 취침시간 및 음원 출력시간을 설정받아 제어하는 구성으로, 기본적으로 사용자가 취침하기 전 및 학습 전 10~20분, 바람직하게는 15분 전에는 음원을 들을 수 있도록 하되, 특히 수면시 음원 청취 중 잠이 든 경우에도 설정된 시간 후 음원재생을 멈출 수 있도록 사용자가 시간을 설정할 수 있도록 구성된다.

본 발명은 Healing Beat Program로 명명되는 박자 및 음파를 이용한 Beat induction 중재 프로그램을 인지 향상을 위해 다양한 환자들에게 적용하여 다양한 스트레스원에 노출된 사용자에게 안정 시 심전도 파형과 동일한 파형 특성의 음원을 출력하며 진정을 유도하는 것으로 이러한 음원을 통한 자율신경 안정 및 인지능력이 향상되는 효과는 본 발명자가 참여한 다양한 연구논문을 통해 입증될 수 있다.

상기 수면지원모듈(170)은 앞서 언급한 음원 청취 중 사용자가 수면상태로 돌입됨에 따른 음원 재생시간 및 볼륨을 제어하며 더 깊은 수면을 유도하며 수면의 질을 향상하기 위한 구성으로, 세부구성으로 추적부(171)와 제어부(172)를 구비한다.

상기 추적부(171)는 상기 출력모듈의 동작시간 동안 상기 측정모듈(110)을 통해 수집되는 심전도 신호의 실시간 변화를 분석하는 구성이다. 즉 정상적으로 수면에 돌입하는 경우 심전도 변화가 수면시와 동일하게 완화되는 결과를 나타낸다.

사람에 따라 수면시 심전도 변화가 조금씩 다를 수 있으나 기본적으로 깊은 잠에 들 때까지 조금씩 지속적으로 낮아지다가 기상시간까지 다시 조금씩 회복되는 패턴을 보이거나 기상 때까지 지속적으로 하강하는 것이 일반적이며, 경우에 따라서는 일반적인 패턴에서 벗어나 늦은 시간에 잠자리에 들거나 수면을 돕기 위해 멜라토닌이 초기 과도하게 분비되는 경우 일정시간 상승하는 경우도 있다. 바람직하게는 개인의 안정적인 수면 중 심박수를 미리 측정하여 적용하거나 안정기 심전도와 비교하여 판단하여 수면이 진행되는 것으로 판단하게 된다. 만약 꿈이나 렘수면장애의 경우 안정적이지 않은 심전도가 나타날 경우 실제 수면 중이라도 음원재생 시간이 계속확보될 필요가 있다.

상기 제어부(172)는 심전도 신호 분석결과 안정된 수면진행 범위로 판단시 변화속도를 반영하여 음원 출력시간의 재설정 및 재설정된 출력시간에 대응하는 볼륨의 페이드아웃 변화가 이루어지도록 제어하는 구성이다.

즉 수면에 들어갔을 때 볼륨이 적절히 제어되지 않은 상태의 음원 재생은 오히려 수면의 질 향상에 방해될 수 있으므로 상기 추적부(171)를 통해 안정적인 수면상태 돌입이 확인되면 서서히 볼륨을 줄이며 음원재생을 멈추도록 하며 안정적인 수면이 지속될 수 있도록 한다.

이때 심전도 변화 속도를 반영하여 빠른 안정화가 이루어진 경우는 짧은 시간내 볼륨의 페이드아웃 및 음원 재생정지가 이루어지도록 하고 느린 안정화가 이루어진 경우 상대적으로 긴 시간에 걸쳐 볼륨의 페이드아웃 및 음원 재생정지가 이루어질 필요가 있다. 즉 안정화 속도가 느린 것은 잠에 드는 시간이 더 소요되는 것으로 예민한 상태에서 주위 환경변화에 쉽게 잠에서 깰 우려가 크다는 것을 의미한다.

이에 음원재생 초기로부터 심전도 신호의 안정화가 이루어진 시점까지의 시간과 동일한 시간 내지는 비례한 설정시간을 적용하여 설정시간에 걸쳐 볼륨을 페이드아웃하며 최종 볼륨이 0이 되는 시점에서 음원 재생을 정지시키는 것이 바람직하다.

상기 연동모듈(180)은 사용자의 행동정보와 연계하여 스트레스를 분석하기 위한 구성으로 세부구성으로 인지부(181)와, 연계부(182)와, 설정부(183)를 구비한다. 즉 사용자의 행동특성이 스트레스 상황을 반영할 수 있으며 이는 스트레스의 완화를 위해 중요하게 고려해야 할 요소가 되므로 이를 반영한 음원 가공을 통해 효율적인 시스템 운용이 이뤄질 수 있다.

상기 인지부(181)는 수집된 심전도 신호 및 행동정보를 통해 사용자의 상태를 판단하며 스트레스 상승 상황을 인지하는 구성이다. 즉 스트레스를 유발과 연관된 행동적인 상태를 판단하는 것으로, 대표적으로 넘어짐이나, 어떤 어려움으로 움직임이 여의치 않은 상황, 급한 움직임의 변화, 신체의 흔들림, 지속적이거나 반복되는 움직임 증 평상시 수집된 행동정보와 다른 특이한 상황을 반영한 행동정보의 확인이 이루어진다. 기본적으로 이러한 상황에서 스트레스가 증가할 수밖에 없으나 앞서 언급한 제1센서부(111)를 통해 측정되는 심전도의 변화를 통해 실질적으로 스트레스가 증가하는 상황을 인지할 수 있다.

상기 연계부(182)는 스트레스 상승변화를 행동정보와 연계하여 상관관계정보를 도출하는 구성으로, 측정모듈(110)로부터 수집되는 스트레스 변화, 즉 심박동수 증가 등을 통해 판단된 스트레스 상승 및 제2센서부(112)를 통해 수집되는 특이한 행동상태가 누적됨에 따라 이를 분석하여 상관관계를 도출할 수 있게 된다.

상기 설정부(183)는 누적된 상관관계정보를 분석함에 따라 상기 분석모듈(120)이 안정기로 판단할 수 있는 기준정보를 생성하게 된다.

앞서 언급한 바와 같이 상기 분석모듈(120)을 통해 사용자의 안정상태에서의 심전도 신호를 파악함에 있어 스트레스원이 차단된 특정 상황에서 기준정보를 미리 생성하여 평상시 행동 중 이를 적용하여 안정상태를 파악하는 것이 바람직하나, 이러한 방법이 원활치 않을 경우 일상생활 중 수집된 정보를 통해 사용자가 심리적으로 안정상태임을 판단하여 이를 통해 기준정보를 생성할 수도 있다.

이를 위해 행동정보를 통해 어떠한 스트레스 유발 요인이 없는 상황에서 수집되는 심전도 신호를 기준으로 사용자가 안정한 상태에 있음을 판단할 수 있으며, 이러한 절차는 다수의 상관관계정보의 도출에 따라 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 생활지원모듈(190)은 앞서 수집된 행동정보를 분석하여 사용자의 성향을 반영한 맞춤형 스트레스 완화기능이 동작하도록 하며, 세부구성으로 패턴분석부(191)와 예방동작부(192)를 구비한다.

상기 패턴분석부(191)는 누적 수집된 행동정보를 통해 생활패턴정보를 생성하는 구성으로, 본 발명의 대상이 되는 사용자의 대부분은 이동하는 경로를 비롯한 시간별 행동패턴이 있게 마련이며, 사용자마다 특유의 행동습관 또한 존재한다. 상기 패턴분석부(191)는 누적된 행동정보를 통해 이러한 패턴을 파악하기 위한 것으로, 행동정보를 분석하여 분석을 통해 자주 이동하는 경로 및 행동습관이 반영된 생활패턴정보가 생성된다.

상기 예방동작부(192)는 사용자의 현재 행동정보에 따른 생활패턴정보 및 상관관계정보를 활용하여 상기 출력모듈(160)을 동작시키는 구성이다. 즉 생활패턴정보에 포함된 사용자의 행동패턴 및 행동습관이 파악되고 이와 연관된 스트레스 증가요인을 파악됨에 따라 상기 예방동작부(192)는 스트레스가 증가한 상황에서 출력모듈(160)를 통해 음원을 출력하기에 앞서 선제적으로 음원 출력을 통해 스트레스를 효과적으로 제어할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

110: 측정모듈 111: 제1센서부
112: 제2센서부 120: 분석모듈
130: 음원관리모듈 131: 음파생성부
132: 음원저장부 140: 모니터링모듈
150: 음원처리모듈 160: 출력모듈
161: 출력부 162: 타이머부
170: 수면지원모듈 171: 추적부
172: 제어부 180: 연동모듈
181: 인지부 182: 연계부
183: 설정부 190: 생활지원모듈
191: 패턴분석부 192: 예방동작부

Claims (4)

1. 사용자의 심전도 신호를 측정하는 제1센서부(111)와, 사용자의 위치 및 행동정보를 수집하는 제2센서부(112)를 구비하는 측정모듈(110);
   측정된 심전도 신호를 통해 심박의 진폭과 주파수를 포함하는 파형정보를 수집 및 분석하며 심리적 안정기의 파형정보를 추출하는 분석모듈(120);
   안정기의 파형정보의 진폭 및 주파수에 대한 특징벡터를 추출하여 동일한 음파특성의 음파정보를 생성하는 음파생성부(131)와, 설정된 범위의 BPM을 갖는 다수의 음원을 입력받아 저장하는 음원저장부(132)를 구비하는 음원관리모듈(130);
   상기 제2센서부(112)를 통해 측정된 사용자의 위치 및 행동정보를 모니터링 및 분석하여 작동시점과, 학습 및 수면을 위한 작동모드를 판단하는 모니터링모듈(140);
   작동시점으로 판단됨에 따라, 심리적 안정기의 파형정보에 따른 BPM과 동일한 음원을 상기 음원저장부(132)에서 추출 후, 검색된 음원을 상기 음파생성부(131)를 통해 생성된 음파정보를 반영하여 가공하는 음원처리모듈(150);
   가공된 음원을 사용자가 들을 수 있도록 출력하는 출력부(161)와, 판단된 작동모드에 대응하여 음원 출력시간을 설정받아 제어하는 타이머부(162)를 구비하는 출력모듈(160); 을 구비하는 것을 특징으로 하는 치매 예방을 위한 자율신경 안정화 시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 출력모듈의 동작시간 동안 상기 측정모듈을 통해 수집되는 심전도 신호의 실시간 변화를 분석하는 추적부(171)와, 심전도 신호 분석결과 안정된 수면진행 범위로 판단시 변화속도를 반영하여 음원 출력시간의 재설정 및 재설정된 출력시간에 대응하는 볼륨의 페이드아웃 변화가 이루어지도록 제어하는 제어부(172)를 구비하는 수면지원모듈(170); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면의 질 향상을 위한 자율신경 안정화 시스템.
   
3. 제1항에 있어서,
   수집된 심전도 신호 및 행동정보를 통해 사용자의 상태를 판단하며 스트레스 상승 상황을 인지하는 인지부(181)와, 스트레스 상승변화를 행동정보와 연계하여 상관관계정보를 도출하는 연계부(182)와, 누적된 상관관계정보를 분석함에 따라 상기 분석모듈이 안정기로 판단할 수 있는 기준정보를 생성하는 설정부(183)를 구비하는 연동모듈(180); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면의 질 향상을 위한 자율신경 안정화 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   누적 수집된 행동정보를 통해 생활패턴정보를 생성하는 패턴분석부(191)와, 사용자의 현재 행동정보에 따른 생활패턴정보 및 상관관계정보를 활용하여 상기 출력모듈을 동작시키는 예방동작부(192)를 구비하는 생활지원모듈(190); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치매 예방을 위한 자율신경 안정화 시스템.

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