WO2020067772A1 - 스마트 매트리스 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하향 경사지는 복수의 면으로 분할되는 상면부 및 상향 경사지는 복수의 면으로 분할되어, 상기 상면부와 대칭을 이루며 내부에 내부공간이 형성되도록 상기 상면부와 연결되는 하면부를 포함하는 복수의 에어 포켓이 복수의 행 및 열로 배열된 에어 포켓 유닛을 포함하는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

Description

스마트 매트리스 시스템

본 발명은 사용자의 수면 자세에 따라 에어 매트리스의 압력 조절이 가능한 스마트 매트리스 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 침구용 매트리스는 내부에 코일 스프링을 구비하는 스프링 매트리스가 많이 사용되고 있다. 그러나 스프링 매트리스는 일부분에 가해진 충격이 주변에 전달되어 진동이 생기게 되고, 코일 스프링의 탄성은 제조시 일괄적으로 설정되어 사용자가 임의로 쿠션의 강도를 조절할 수 없으며, 장기간 사용시 코일 스프링의 탄성력이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 스프링 매트리스의 단점을 보완하고자, 매트리스의 내부를 공기로 채운 에어 매트리스가 사용된다.

일반적으로 에어 매트리스란 공기를 주입하여 내부에 형성된 공기압을 통해 적절한 쿠션이 이루어지도록 한다. 이러한 에어 매트리스는 복수개의 에어 포켓 형태로 이루어진 쿠션부, 쿠션부의 하면에 접합되는 하판 및 쿠션부 측면을 지지하기 위한 프레임 결합체로 구성된다.

그러나, 기존의 에어 매트리스는 제조시에 압력 센서를 에어 포켓이 아닌 밸브와 연결하여 에어 포켓의 압력을 측정한다. 밸브를 통해 압력을 측정하므로, 오차 시간 및 측정값 오차 범위가 발생하여, 노이즈가 발생한다.

또한, 직육면체 형태로 형성된 에어 포켓은 사용자의 하중이 가해지는 방향과 대향하도록 형성된 수직면에 사용자의 하중이 반복적으로 가해짐으로써, 에어 포켓의 파손이 발생하는 경우가 빈번하다.

또한, 사용자가 원하는 대로 매트리스의 강도나 압력을 조절하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 사용자의 수면의 질 및 수면 패턴을 측정하고 분석하는 것이 불가능하다.

본 발명의 실시예들은, 보다 정확하고 빠르게 에어 포켓의 압력을 측정하여, 에어 포켓의 압력을 조절할 수 있는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상부와 하부가 서로 대칭되며, 경사면으로 형성된 에어 포켓을 통해, 에어 포켓의 파손율을 감소시키고 에어 포켓의 강도를 증가시킬 수 있는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 사용자의 체중에 의해 에어포켓이 무너지지 않도록, 에어 포켓을 보호할 수 있는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 사용자의 수면 자세를 판단하여, 사용자의 수면 자세에 따라 에어 매트리스의 압력 조절이 가능한 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 사용자의 수면 패턴 및 수면 퀄리티를 분석할 수 있는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하향 경사지는 복수의 면으로 분할되는 상면부 및 상향 경사지는 복수의 면으로 분할되어, 상기 상면부와 대칭을 이루며 내부에 내부공간이 형성되도록 상기 상면부와 연결되는 하면부를 포함하는 복수의 에어 포켓이 복수의 행 및 열로 배열된 에어 포켓 유닛을 포함하는 스마트 매트리스 시스템을 제공한다.

또한, 상기 상면부는, 한 개의 꼭짓점을 기준으로 대칭되게 배치되는 제1 상부지지면 및 제2 상부지지면과 상기 제1 상부지지면과 상기 제2 상부지지면의 양 측에서, 서로 마주보도록 배치되는 제1 상부보강면 및 제2 상부보강면을 함하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 상부지지면 및 상기 제2 상부지지면의 밑변의 길이는 상기 제1 상부보강면 및 상기 제2 상부보강면의 밑변의 길이와 적어도 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 제1 상부지지면 및 상기 제2 상부지지면이 가압되면, 상기 제1 상부지지면 및 상기 제2 상부지지면 하측의 공기가 팽창되고, 팽창된 공기가 상기 제1 상부보강면 및 상기 제2 상부보강면으로 이동하면서, 상기 제1 상부보강면 및 상기 제2 상부보강면이 팽창하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 각 행에 배열된 복수의 상기 에어 포켓을 서로 연통시키는 유로;를 더 포함하는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 일 단은 각 행의 일 측에 배치된 상기 에어 포켓에 연결되고, 단은 각 행의 상기 에어 포켓에 공기를 공급하거나 공기를 배출하는 밸브와 연결되는 공기 공급 라인; 및 일 단은 각 행의 타 측에 배치된 상기 에어 포켓에 연결되고, 타 단은 각 행의 상기 에어 포켓의 압력을 측정하기 위한 압력 센서와 연결되는 압력 측정 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템을 공할 수 있다.

또한, 상기 밸브의 개폐를 조절하여, 상기 에어 포켓의 압력을 조절하는 제어 모듈을 더 포함하되, 상기 제어 모듈은 상기 압력 측정 라인을 통해 상기 압력 센서에서 측정된 상기 에어 포켓의 압력값을 전달받아, 상기 밸브의 개폐를 조절하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 보다 정확하고 빠르게 에어 포켓의 압력을 측정하여, 에어 포켓의 압력을 조절할 수 있다.

또한, 상부와 하부가 서로 대칭되며, 경사면으로 형성된 에어 포켓을 통해, 에어 포켓의 파손율을 감소시키고 에어 포켓의 강도를 증가시킬 수 있다.

또한, 사용자의 체중에 의해 에어포켓이 무너지지 않도록, 에어 켓을 보호할 수 있다.

또한, 사용자의 수면 자세를 판단하여, 사용자의 수면 자세에 따라 에어 매트리스의 압력 조절이 가능하다.

또한, 사용자의 수면 패턴 및 수면 퀄리티를 분석할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 포켓 유닛을 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 따른 에어 포켓을 확대한 도면이다.

도 3은 도 1에 따른 에어 포켓 유닛의 측면도와 단면도를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 1에 따른 에어 포켓 유닛을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 포켓 유닛의 평면도이다.

도 6은 도 5에 따른 에어 포켓 유닛의 저면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 매트리스의 블록도를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 매트리스의 제어 모듈의 블록도를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 매트리스 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 퀄리티를 점수화 하기 위해, 시간에 따른 압력 변화율을 그래프로 나타낸 것이다.

도 11b는 도 11a에 따른 수면 퀄리티를 점수화하는 식을 나타낸 것이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 설정 화면을 나타낸 것이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 수면 퀄리티 점수 화면을 나타낸 것이다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 수면 패턴 분석 화면을 나타낸 것이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 베개를 나타낸 사시도이다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 베개의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 17 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 베개를 포함하는 스마트 매트리스 시스템의 작동 방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 매트리스를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 에어 포켓을 확대한 도면이고, 도 3은 도 1에 따른 에어 포켓 유닛의 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 에어 매트리스(10)는 프레임(11), 에어 포켓 유닛(12), 공기 공급 라인(13), 압력 측정 라인(14), 밸브(15), 에어 펌프(16), 압력 센서(17), 마이크로 폰(18) 및 제어 모듈(19)을 포함할 수 있다.

프레임(11)은 에어 매트리스(10)의 외형을 이루는 것으로, 내측에 에어 포켓 유닛(12)이 안착되어 삽입될 수 있는 형태로 형성될 수 있다.

프레임(11)은 하부 프레임(111) 및 상부 프레임(112)을 포함할 수 있다. 하부 프레임(111)은 에어 포켓 유닛(12)이 삽입될 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 상부 프레임(112)은 하부 프레임(112) 내측에 에어 포켓 유닛(12)이 삽입된 상태에서 에어 포켓 유닛(12) 및 하부 프레임(112)의 상면에 배치될 수 있다. 일 예로, 하부 프레임(111)은 나무, 플라스틱, 금속 등 단단한 소재로 이루어질 수 있으며, 상부 프레임(112)은 천, 가죽 등 부드러운 소재로 이루어질 수 있다.

에어 포켓 유닛(12)은 복수의 에어 포켓(121)을 포함할 수 있다. 에어 포켓 유닛(12)은 에어 포켓(121)이 복수의 행 및 열로 배열되어 구성될 수 있다.

에어 포켓(121)은 내부에 공기 주입 및 배출이 가능하다. 에어 매트리스(10)를 사용하는 사용자에 따라 에어 포켓(121) 내부의 공기 압력을 조절할 수 있다. 에어 포켓(121)의 공기 조절에 따라, 사용자는 딱딱한 침대, 푹신한 침대 등으로 조절 가능하며, 사용자의 신체 부위 또는 수면 자세에 따라 에어 포켓(121)의 강도 조절을 할 수 있다.

여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 에어 포켓 유닛(12)은 복수의 에어 포켓(121), 유로(122) 및 피팅부(123)를 포함할 수 있다.

에어 포켓(121)은 내부로 공기 유입에 의해 팽창하거나 공기 유출에 의해 수축한다. 이러한 에어 포켓(121)은 복수개가 서로 연결될 수 있다. 일 예로, 에어 포켓(121)은 복수의 행 및 열로 배열될 수 있으며, 일 예로, 9행 5열로 에어 포켓(121)이 배열될 수 있다. 또한, 각 행에 인접한 에어 포켓(121)간에 서로 연결될 수 있다.

구체적으로, 에어 포켓(121)은 상면부(1210), 하면부(1220), 실링부(1230) 및 내부공간(1240)을 포함할 수 있다.

상면부(1210)는 에어 포켓(121)의 상부를 이룬다. 사용자가 에어 매트리스(10)에 누울 경우, 상면부(1210)는 사용자를 지지하는 부분으로서, 사용자의 하중을 직접적으로 받는 부분일 수 있다. 상면부(1210)는 사용자의 하중에 의해 눌려질 수 있다.

상면부(1210)는 하향 경사지는 복수의 면으로 분할되어 형성될 수 있다. 상면부(1210)는 제1 상부지지면(1211), 제2 상부지지면(1212), 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)을 포함할 수 있다.

제1 상부지지면(1211)과 제2 상부지지면(1212)은 한 개의 꼭짓점을 기준으로 서로 마주보며 대칭되도록 배치될 수 있다. 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)은 제1 상부지지면(1211)과 제2 상부지지면(1212)의 양 측에서 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 상부지지면(1211)과 제2 상부 지지면(1212)이 서로 마주보고, 제1 상부보강면(1213)과 제2 상부보강면(1214)이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

구체적으로, 제1 상부지지면(1211)의 일측 변은 제1 상부보강면(1213)의 타측 변과 접촉되고, 제1 상부보강면(1213)의 일측 변은 제2 상부지지면(1212)의 타측 변과 접촉될 수 있다. 또한, 제2 상부지지면(1212)의 일측 변은 제2 상부보강면(1214)의 타측 변과 접촉될 수 있다. 제2 상부보강면(1214)의 일측 변은 제1 상부지지면(1212)의 타측 변과 접촉되도록 연결될 수 있다.

이때, 제1 상부지지면(1211), 제2 상부지지면(1212), 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)는 삼각형 형태로 형성되어, 하나의 꼭짓점에서 만나며, 서로 인접하게 배치될 수 있다.

일 예로, 상면부(1210)는 총 4개의 면으로 형성되며, 상면부(1110)가 사각뿔 형태인 것을 예로 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상면부(1210)는 5개의 측면을 포함하는 오각뿔 형태로 형성될 수도 있으며, 이 밖의 다양한 형태를 모두 포함할 수 있다.

상면부(1210)의 복수의 면들이 경사지도록 형성됨으로써, 수직인 면이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 하향 경사지도록 형성된 상면부(1210)는 상측에서 가해지는 사용자의 하중에 따른 압력 방향과 수평을 이루지 않는다. 다시 말해, 상면부(1210)가 경사면으로 이루어짐으로써, 압력 방향과 대향하지 않는다.

경사지게 형성되는 상면부(1210)는 상면부(1210)에 가해지는 사용자의 하중을 분산시켜, 사용자의 하중에 의해 눌리는 에어 포켓(12)의 함몰 또는 모양 변형을 방지할 수 있다.

구체적으로, 사용자의 하중을 받는 상면부(1110)는 사용자의 하중에 의해 하측 방향 즉, 에어 포켓(110) 내측으로 눌리게 된다. 종래의 에어 포켓과 같이, 상면과 측면이 수직을 이루어 에어 포켓에 수직인 면이 존재할 경우, 사용자의 하중에 의해 에어 포켓(121)이 내측으로 눌릴 때, 수직으로 형성되는 상면과 측면 사이에서 상호간에 높이차가 발생하게 된다. 이러한 높이차가 반복적으로 발생하면 에어 포켓의 모서리 부위가 쉽게 함몰되어 에어 포켓이 파손될 수 있다.

이를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 상면부(1210)는 하나의 꼭짓점에서 만나는 하향 경사지는 복수의 면으로 형성되어, 상면부(1210)를 이루는 면들이 상면부(1210)에 가해지는 하중이 대향하는 방향으로 형성되지 않을 수 있다. 이에, 상면부(1210)가 하중을 받더라도 하중에 따른 에어 포켓(12)의 파손 발생율을 줄일 수 있다. 따라서, 경사지는 면들로 이루어진 상면부(1210)는 사용자의 하중이 가해져서 응력이 집중됨에 따라 에어 포켓(121)이 무너지거나 비정상적으로 함몰되는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 에어 포켓(121)에 공기가 공급되면, 에어 포켓(121)은 팽창된다. 종래의 에어 포켓은 인접한 에어 포켓이 팽창되면 서로 접촉되고, 인접한 에어 포켓간의 접촉에 의해, 에어 포켓 내부의 압력 형성을 저해한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상면부(1210)가 하나의 꼭짓점을 기준으로 하향 경사지도록 형성됨으로써, 에어포켓(121)이 팽창되더라도, 인접한 에어 포켓(121)간에 접촉이 발생하지 않을 수 있다.

제1 상부지지면(1211) 및 제2 상부지지면(1212)의 밑변의 길이는 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)의 밑변의 길이와 적어도 동일하지 않게 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 상부지지면(1211) 및 제2 상부지지면(1212)의 밑변의 길이는 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)의 밑변의 길이보다 길게 형성될 수 있다.

따라서, 사용자의 하중에 의해 제1 상부지지면(1211) 및 제2 상부지지면(1212)이 가압되는 경우, 제1 상부지지면(1211) 및 제2 상부지지면(1212)이 보다 더 굽어지는 곡선 형태로 가압되면서 제1 상부지지면(1211) 및 제2 상부지지면(1212) 하측의 공기가 팽창될 수 있다.

이때, 팽창된 공기가 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)으로 이동하게되면서, 제1 상부보강면(1211) 및 제2 상부보강면(1212)이 팽창할 수 있다.

이와 같이, 에어 포켓(121) 내부의 공기의 이동에 의해, 제1 상부지지면(1211), 제2 상부지지면(1212), 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)이 수축 및 팽창되면서, 에어 포켓(121)이 파손되지 않고, 에어 포켓(121) 내부의 압력을 안정적으로 유지할 수 있다.

하면부(1220)는 에어 포켓(121)의 하부를 이룬다. 일 예로, 하면부(1220)는 하부 프레임(111)과 접촉될 수 있다. 하면부(1220)는 상면부(1210) 보다 하측에서, 상면부(1210)에 가해지는 사용자의 하중을 지지할 수 있다.

하면부(1220)는 하면부(1220)는 상면부(1210)와 대칭을 이루도록, 상향 경사지는 복수의 면으로 분할되어 형성될 수 있다. 하면부(1220)는 상면부(1210)와 대칭을 이루며, 상면부(1210)와 연결될 수 있다.

하면부(1220)는 제1 하부지지면(1221), 제2 하부지지면(1222), 제1 하부보강면(1223) 및 제2 하부보강면(1224)을 포함할 수 있다.

하면부(1220)는 상면부(1110)와 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제1 하부지지면(1221), 제2 하부지지면(1222), 제1 하부보강면(1223) 및 제2 하부보강면(1224)는 제1 상부지지면(1211), 제2 상부지지면(1212), 제1 상부보강면(1213) 및 제2 상부보강면(1214)에 대응되도록 형성되며, 각 구성들의 형태 및 기능, 효과도 대응된다.

실링부(1230)는 상면부(1210)와 하면부(1220)가 연결되는 부위에 형성될 수 있다. 구체적으로, 실링부(120)는 상면부(1210)의 둘레와 하면부(1220)의 둘레를 따라 형성되어, 상면부(1210)와 하면부(1220) 내부의 내부공간(1240)을 밀폐할 수 있다.

내부공간(1240)은 상면부(1210)와 하면부(1220)가 연결되면서, 내부에 형성되는 중공 형상일 수 있다. 내부공간(1240)에 공기가 주입되거나 배출됨으로써, 에어 포켓(121)의 압력이 조절될 수 있다.

유로(122)는 각 행에 배열된 복수의 에어 포켓(121)을 서로 연통시킬 수 있다. 따라서, 각 행에 배열된 복수의 에어 포켓(121) 간에 공기가 서로 이동될 수 있다.

구체적으로, 유로(122)는 각 행에 인접한 에어 포켓(121)을 연통시킨다. 즉, 유로(122)는 가로 방향으로 배치된 인접한 에어 포켓(121)들 간에 공기를 연통시킨다. 이러한 유로(122)는 인접한 에어 포켓(121) 사이에서 하나 이상 형성될 수 있다. 바람직하게는, 인접한 에어 포켓(121) 사이 마다 2개의 유로(122)가 형성될 수 있다.

일 예로, 에어 포켓(121)이 9행으로 형성될 경우, 유로(122)는 각 행마다 형성되어, 각 행의 에어 포켓(121)을 연통시킬 수 있다.

피팅부(123)는 에어 포켓(121)과 후술할 공기 공급 라인(13)과 압력 측정 라인(14)을 고정 연결하기 위해, 에어 포켓(121)에 설치될 수 있다.

피팅부(123)는 에어 포켓(121)으로 공기를 공급 및 배출되도록 하는 주입구 일 수 있다. 피팅부(123)는 각 행마다 배치될 수 있다. 구체적으로, 피팅부(123)는 각 행에 배열된 복수의 에어 포켓(121) 중 가장자리에 배치된 양 측의 에어 포켓(121) 각각에 설치될 수 있다. 일 예로, 피팅부(123)는 복수의 행 각각의 일 측 에어 포켓(121) 마다 설치되어 공기 공급 라인(13)과 연결될 수 있고, 피팅부(123)는 복수의 행 각각의 타 측 에어 포켓(121) 마다 설치되어 압력 측정 라인(14)과 연결될 수 있다.

피팅부(123)는 에어 포켓(121)과 각 라인들을 안정적으로 연통시켜, 공기가 외부로 새어나가지 않고, 에어 포켓(121)과 라인들 내에서만 이동 가능하도록 설치될 수 있다.

도 4는 도 1에 따른 에어 포켓 유닛을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 포켓 유닛의 평면도이고, 도 6은 도 5에 따른 에어 포켓 유닛의 저면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 매트리스의 블록도를 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 에어 포켓 유닛(12)은 복수의 에어포켓(121)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 에어 포켓(121)이 가로 방향 및 세로 방향 각각으로 복수개 배치되어, 복수의 행(raw) 및 열(column)을 형성하여 하나의 에어 포켓 유닛(12)을 이룰 수 있다.

본 실시예에서, 에어 포켓 유닛(12)은 9행x5열로 배치되는 에어 포켓(121)을 포함하는 것을 예로 들어 설명한다.

9행x5열을 이루는 에어 포켓 유닛(121)은 각 행마다 에어 포켓(121)의 압력을 조절할 수 있다. 따라서, 에어 매트리스(10)의 상하 구분 없이, 사용자가 누울 수 있다. 즉, 어느 방향으로 에어 매트리스(10)에 눕더라도 사용자의 체형 또는 수면 자세에 따라 에어 포켓(121)의 압력 조절이 가능하다. 뿐만 아니라, 아이, 어른 등 사용자의 신체에 대응되어 에어 포켓(121)의 압력 조절이 가능하다.

아울러, 에어 포켓 유닛(12)에 배치되는 에어 포켓(121)의 각 행 간의 간격은 150mm일 수 있다. 이는 에어 포켓(121)이 팽창하였을 때, 인접한 에어 포켓(121)간에 서로 간섭되지 않을 수 있는 간격이다. 또한, 각 열 간의 간격은 125mm일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

공기 공급 라인(13)은 에어 포켓 유닛(12)의 복수의 행 각각의 일측 에어 포켓(121)에 설치된 피팅부(123)에 연결될 수 있다. 즉, 공기 공급 라인(13)은 복수의 행 각각의 에어 포켓(121)과 연결될 수 있다. 공기 공급 라인(13)은 복수의 피팅부(123) 각각에 연통된다.

공기 공급 라인(13)은 피팅부(123)과 밸브(15)를 연결할 수 있다. 공기 공급 라인(13)의 일 단은 각 행의 일 측에 배치된 에어 포켓(121)에 연결되고, 타 단은 각 행의 에어 포켓(121)에 공기를 공급하거나 공기를 배출하는 밸브(15)와 연결될 수 있다.

공기 공급 라인(13) 각각은 밸브(15)를 통해 에어 포켓(121)으로의 공기 공급과 에어 포켓(121)의 공기 배출이 전환되며 이루어질 수 있다.

압력 측정 라인(14)은 에어 포켓 유닛(12)의 복수의 행 각각의 타측 에어 포켓(121)에 설치된 피팅부(123)에 연결될 수 있다. 즉, 압력 측정 라인(14)은 복수의 행 각각의 에어 포켓(121)과 연결될 수 있다.

압력 측정 라인(14)은 피팅부(123)과 압력 센서(17)를 연결할 수 있다. 압력 측정 라인(14)은 일 단은 각 행의 타 측에 배치된 에어 포켓(121)에 연결되고, 타 단은 각 행의 에어 포켓(121)의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(17)와 연결될 수 있다.

다시 말해, 압력 측정 라인(14)은 압력 센서(17)가 각 행의 에어 포켓(121)의 압력을 측정할 수 있도록, 에어 포켓(121)과 압력 센서(17)를 연결할 수 있다.

밸브(15)는 에어펌프(16)으로부터 에어 포켓(121)으로의 공기 공급 및 에어 포켓(121)에서의 공기 배출을 조절할 수 있다. 밸브(15)는 솔레노이드 밸브 형태로 형성된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 밸브(15) 형태를 모두 포함할 수 있다.

에어펌프(16)는 공기 공급 라인(13)을 통해 에어 포켓(121)으로 공기를 공급할 수 있다.

압력 센서(17)는 에어 포켓 유닛(12)의 압력을 측정할 수 있다.

압력 센서(17)는 에어 포켓(121)의 압력을 측정하되, 각 행의 에어 포켓(121)의 압력을 측정할 수 있다. 압력 센서(17)에서 측정되는 압력에 따라, 제어 모듈(19)에서 각각의 에어 포켓(121) 공기 공급 및 공기 배출을 제어하여, 에어 포켓(121)의 압력을 조절할 수 있다.

압력 센서(17)는 압력 측정 라인(14)과 연결될 수 있다. 구체적으로, 압력 센서(17)는 복수의 각 행에 각각 연결된 복수의 압력 측정 라인(14)과 모두 연결될 수 있다. 압력 측정 라인(14)과 연결된 압력 센서(17)는 각 행마다 에어 포켓(121)의 압력을 측정할 수 있다.

압력 측정 라인(14)이 공기 공급 라인(13)과 별도로 마련됨으로써, 압력 센서(17)는 밸브(15)를 통하지 않고 에어 포켓(121) 내부의 압력을 측정할 수 있다. 따라서, 보다 정확한 압력 측정이 가능하다.

압력 센서(17)에서 측정된 압력을 바탕으로, 제어 모듈(19)은 에어 포켓(121)의 압력을 조절할 수 있다.

마이크로 폰(18)은 에어 매트리스(10) 내에 설치되어, 소리를 인식할 수 있다. 마이크로 폰(18)은 에어 매트리스(10)의 사용 시간 동안, 에어 매트리스(10) 주변의 소음을 측정할 수 있다. 마이크로 폰(18)에서 인식하는 소리에 따라, 후술할 코골이 판단부(198)가 사용자의 코골이 여부를 판단할 수 있다.

제어 모듈(19)은 에어 포켓(121)의 압력을 조절할 수 있다. 일 예로, 밸브(15)의 개폐를 조절하여, 에어 포켓(121)의 압력을 조절할 수 있다. 이때, 제어 모듈(19)은은 압력 측정 라인(14)을 통해 압력 센서(17)에서 측정된 에어 포켓(121)의 압력값을 전달받아, 밸브(15)의 개폐를 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 매트리스의 제어 모듈의 블록도를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 제어 모듈(19)은 매트리스 제어부(191), 매트리스 통신부(192), 매트리스 메모리부(193), 수면 시간 측정부(194), 압력 변화량 산출부(195), 사용 영역 판단부(196), 압력 조절량 산출부(197) 및 코골이 판단부(198)를 포함한다.

매트리스 제어부(191)는 바디부(12)에 장착되고, 매트리스 제어부(191)는 에어 매트리스(10)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 매트리스 제어부(191)는 매트리스 통신부(192), 매트리스 메모리부(193), 수면 시간 측정부(194), 압력 변화량 산출부(195), 압력 조절량 산출부(197) 및 사용 영역 판단부(196), 코골이 판단부(198) 및 사용 영역 인식부(199)에서 전송되는 정보에 따라, 에어 포켓 유닛(12)의 각 행의 에어 포켓(121) 압력을 조절할 수 있다.

매트리스 통신부(192)는 후술할 사용자 단말기(30) 및 서버(50)와 통신하여, 데이터를 송수신할 수 있다. 매트리스 통신부(192)는 사용자 단말기(30)로부터 설정값 또는 사용자 정보를 전송받을 수 있다. 여기서, 설정값은 사용자가 원하는 압력 세기, 수면 시간 등을 포함하는 것으로 에어 매트리스(10)의 조건 및 환경을 설정하기 위한 설정값일 수 있으며, 사용자 정보는 사용자의 신장, 체중, 의류 사이즈, 건강 상태 등을 포함하는 사용자 신체에 관련된 정보일 수 있다.

매트리스 통신부(192)는 서버 통신부(51, 도 10참조)와 연결되어 서버(50)로 측정 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 측정 데이터는 에어 매트리스(10)에서 측정되는 압력 측정값, 압력 변화량, 수면 시간, 에어 포켓(121)의 각 행별 압력 조절량 등을 포함한다.

매트리스 메모리부(193)는 매트리스 통신부(192)를 통해 전송받은 설정값 또는 사용자 정보를 저장할 수 있다. 아울러, 압력 센서(17), 수면 시간 측정부(194), 압력 변화량 산출부(195), 압력 조절량 산출부(197)에서 측정 및 산출된 측정 데이터를 저장할 수 있다.

수면 시간 측정부(194)는 에어 매트리스(10)를 사용하는 시간을 통해, 수면 시간을 측정한다. 사용자가 에어 매트리스(10)를 ON하는 순간부터 OFF하는 순간까지의 시간을 측정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말기(30)로부터 설정받은 시간을 수면 시간으로 측정할 수 있다.

또한, 수면 시간 측정부(194)는 타이머 기능을 포함할 수 있다. 사용자가 설정값으로 설정한 수면 시간 등에 맞춰 자동으로 종료 기능 또는 알람 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 설정한 시간이 지나면 자동으로 에어 매트리스(10)의 에어 포켓(121)의 압력 조절 기능, 압력 측정 등의 기능을 종료할 수 있다.

또한, 수면 시간 측정부(194)는 사용자가 수면 시간을 설정하지 않더라도, 에어 포켓 유닛(12)에 가해지는 압력을 바탕으로 사용자가 에어 매트리스(10)를 사용하는 시간을 측정할 수 있다. 예를 들어, 에어 포켓 유닛(12)에 하중이 가해지는 동안의 시간을 측정하고, 이를 사용 시간으로 측정할 수 있다.

압력 변화량 산출부(195)는 사용자가 에어 매트리스(10)를 사용하는 동안, 에어 포켓 유닛(12)의 압력 변화량을 산출할 수 있다. 구체적으로, 압력 변화량 산출부(195)는 수면 시간 동안, 압력 센서(17)에서 실시간으로 측정된 압력 측정값을 이용하여 에어 포켓 유닛(12)의 압력 변화량을 산출한다. 압력 변화량 산출부(195)는 에어 포켓(121)의 압력 변화가 감지될 때마다, 압력 변화량을 산출할 수 있다.

예를 들어, 압력 변화량은 기본값, 설정값 또는 사용자 정보에 의해 초기에 설정된 초기 압력 측정값과 에어 포켓(121)의 압력이 변화되는 변화 압력 측정값의 차일 수 있다. 구체적으로, 압력 변화량 산출부(195)가 1시간 간격으로 압력 변화량을 산출하는 경우, 압력 변화량 산출부(195)는 초기 압력 측정값과 변화 압력 측정값의 차일 수 있다. 예를 들어, T2시간에서의 압력 변화량은, T2시간에서의 변화 압력 측정값에서 초기 압력 측정값을 빼서 구할 수 있다. 마찬가지로, T3 시간에서의 압력 변화량은, T3에서의 변화 압력 측정값에서 초기 압력 측정값을 빼서 구할 수 있다.

또는, 1시간 간격으로 변화되는 변화 압력 측정값간의 차로 압력 변화량을 구할 수도 있다. 예를 들어, T1시간의 1시간 뒤인 T2시간까지의 압력 변화량은, T2에서의 압력 측정값에서 T1에서의 압력 측정값을 빼서 산출할 수 있다.

사용 영역 판단부(196)는 압력 변화량 산출부(195)에서 산출된 압력 변화량에 따라, 사용자의 체형 조건, 에어 매트리스(10)에 누워있는 상태를 파악할 수 있다.

구체적으로, 에어 매트리스(10)의 에어 포켓(121)에는 기본적으로 일정량의 공기가 주입되어 있다. 이를, 에어 포켓(121) 압력의 기본값이라 하도록 한다. 즉, 사용자가 사용하지 않더라도, 에어 포켓(121) 내부에는 일정량의 공기가 주입되어 있는 상태를 유지한다.

이 상태에서, 사용자가 에어 매트리스(10)에 누울 경우, 사용자의 하중이 가해지는 영역의 에어 포켓(121)에 압력이 가해진다. 에어 포켓(121)의 압력 변화가 감지되어, 압력 변화량 산출부(195)에서 각 행 별로 압력 변화량을 산출한 결과에 따라, 사용 영역 판단부(196)가 에어 매트리스(10)의 사용 영역을 판단할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 신체 조건은, 에어 포켓 유닛(12)의 총 몇 행에 압력의 변화가 발생하였는지에 따라 사용자의 키를 판단할 수 있다. 일 예로, 사용자가 어른인 경우는 제1 행부터 제8 행까지 총 8개의 행의 에어 포켓(121)에 압력 변화가 발생할 수 있고, 사용자가 아기인 경우는 제3행부터 제6행까지 총 3개의 에어 포켓(121)에 압력 변화가 발생할 수 있다.

또한, 사용자가 누워 있는 상하 방향의 구분은, 압력 변화량이 큰 쪽에 사용자의 상체가 위치되고, 압력 변화량이 상대적으로 작은 쪽에 사용자의 하체가 위치된 것으로 판단할 수 있다. 구체적으로, 사용자가 에어 매트리스(10)에 누울 경우, 하체보다 어깨, 등을 포함하는 상체 쪽의 하중이 다리, 발 쪽의 하중보다 크다. 따라서, 총 사용하고 있는 행의 개수 내에서, 보다 하중이 큰 영역 측에 사용자의 상체가 위치된 것을 파악할 수 있다.

또한, 사용 영역 판단부(196)는 사용자가 사용하고 있는 영역 내에서 복수의 구역으로 나눌 수 있다.

예를 들어, 9행x5열을 이루는 에어 포켓 유닛(12)은 복수의 구역으로 나뉠 수 있다. 이때, 사용자의 신체 부위가 위치되는 것을 기준으로 복수의 구역으로 나뉠 수 있다.

예시적으로, 에어 포켓 유닛(12)은 제1 구역(121-1), 제2 구역(121-2), 제3 구역(121-3) 및 제4 구역(121-4)으로 구분될 수 있다.

제1 구역(121-1)은 사용자의 어깨(또는 머리 및 어깨)가 위치되는 부분으로서, 에어 포켓 유닛(12) 중 하나 이상의 행으로 이루어질 수 있다.

제2 구역(121-2)은 사용자의 허리가 위치되는 부분으로서, 에어 포켓 유닛(12) 중 하나 이상의 행으로 이루어질 수 있다.

제3 구역(121-3)은 사용자의 엉덩이가 위치되는 부분으로서, 에어 포켓 유닛(12) 중 하나 이상의 행으로 이루어질 수 있다.

제4 구역(121-4)은 사용자의 허벅지 및 무릎이 위치되는 부분으로서, 에어 포켓 유닛(12) 중 복수의 행으로 이루어질 수 있다.

사용자가 사용하고 있는 에어 포켓(121)의 복수의 행을 기준으로 영역이 구분될 수 있다. 일 예로, 사용자의 신장에 의해 9행의 에어 포켓(121)이 모두 압력이 가해지는 경우, 제1 구역(121-1)은 2행으로 이루어지고, 제2 구역(121-2)은 1행으로 이루어지고, 제3 구역(121-3)은 2행으로 이루어지고, 제4 구역(121-4)은 4행으로 이루어질 수 있다. 또는 어린 아이가 에어 매트리스(10)를 사용하여, 4행의 에어 포켓(121)에 압력이 가해지는 경우, 제1 구역(121-1) 내지 제4 구역(121-4) 각각 1행으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 신체 조건에 따라 다양한 방법으로 영역이 구분될 수 있다.

이하에서는, 사용 영역 판단부(196)가 제1 구역(121-1)은 2행으로 이루어지고, 제2 구역(121-2)은 1행으로 이루어지고, 제3 구역(121-3)은 2행으로 이루어지고, 제4 구역(121-4)은 4행으로 이루어도록 영역을 구분한 것으로 예를 들어 설명하도록 한다.

한편, 사용자의 머리와 발이 위치되는 부분은 제5 구역(미도시)일 수 있다. 머리가 위치하는 부분은 에어 포켓(121)이 배치되지 않고, 일반적인 매트로 형성될 수 있다. 일반적으로 머리가 위치하는 부분은 사용자가 베개를 사용하거나 압력 변화가 필요하지 않을 수 있기 때문에, 에어 포켓(121)이 배치되지 않을 수도 있다. 마찬가지로, 발이 위치하는 부분 또한 에어 포켓(121)이 배치되지 않을 수도 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 머리와 발 부분에도 에어 포켓(121)이 배치될 수 있고, 압력을 조절할 수도 있다.

압력 조절량 산출부(197)는 산출된 압력 변화량을 통해 에어 포켓 유닛(12)의 압력을 사용자에 따른 최적 에어포켓 압력 범위 내에 위치시키기 위한 압력 조절량을 산출한다. 예를 들어, 압력 조절량 산출부(197)는 사용자의 수면 자세에 따라 사용자가 편안함을 느낄 수 있도록 사용자의 신체별 압력 조절량을 산출할 수 있다.

여기서, 최적 에어포켓 압력 범위는 설정값 및 사용자 정보에 의해 결정된 압력의 기 설정된 하한값부터 기 설정된 상한값까지의 범위일 수 있다.

압력 조절량 산출부(197)는 후술할 사용 영역 판단부(196)에서 산출된 사용자의 체형 조건, 누운 위치 등에 따라 복수의 행들이 복수개로 구분된 구역에 따라 압력 조절량을 산출할 수 있다.

구체적으로, 복수의 구역 중 압력 변화량이 기 설정된 상한값 이상 높아지는 구역에는, 해당 구역의 에어 포켓(121)의 압력을 기 설정된 상한값보다 낮아지도록 압력 조절량을 산출할 수 있다. 또한, 복수의 구역 중 압력 변화량이 기 설정된 하한값 이하로 낮아지는 구역에는, 해당 구역의 에어 포켓(121)의 압력을 기 설정된 하한값보다 높아지도록 압력 조절량을 산출할 수 있다.

이와 같이, 압력 조절량 산출부(197)가 산출한 압력 조절량에 따라, 매트리스 제어부(191)는 에어 포켓(121)의 공기를 조절할 수 있다.

구체적으로, 매트리스 제어부(191)는 복수의 구역 중 압력 변화량이 기 설정된 상한값 이상 높아지는 구역에는, 상기 압력 조절량 산출부(197)에서 산출한 압력 조절량에 따라 상기 에어 포켓(121)의 공기를 배출하도록 제어할 수 있다. 또한, 복수의 구역 중 압력 변화량이 기 설정된 하한값 이하로 낮아지는 구역에는, 상기 압력 조절량 산출부(197)에서 산출한 압력 조절량에 따라 상기 에어 포켓(121)으로 공기를 공급하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 자세에 따라, 에어 매트리스(10)의 각 구역별로 가해지는 압력의 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 하중이 제3 구역(121-3)으로 집중되어 제3 구역(121-3)의 압력이 기 설정된 상한값보다 높아지는 경우, 해당 구역의 에어 포켓(121)내의 공기를 배출하여 제3 구역(121-3)의 압력을 기 설정된 상한값보다 낮아지도록 조절할 수 있다.

코골이 판단부(198)는 마이크로 폰(18)에 소음이 감지된 경우, 소음이 감지된 소음 감지 시점(T3)을 기준으로 기 설정된 시간 범위(T4)동안 에어 포켓(121)의 압력 변화량의 평균 변화량을 확인하여, 사용자의 코골이 여부를 감지할 수 있다.

구체적으로, 마이크로 폰(18)에 소음이 감지된 경우, 소음 감지 시점(T3)으로부터 기 설정된 범위 시간(T4)동안 산출된 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 D이내인 경우 코골이 상태로 인식하고, 평균 변화량이 기 설정된 범위 D미만이거나 초과이면 외부 소음으로 인식할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 매트리스 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 스마트 매트리스 시스템(1)은 에어 매트리스(10), 사용자 단말기(30), 서버(50) 및 에어 베개(70)를 포함한다.

에어 매트리스(10)는 상술한 에어 포켓 유닛(12)을 포함하며, 에어 포켓 유닛(12)의 에어 포켓(121) 압력 조절이 가능하다. 구체적으로, 사용자가 설정 및 입력하는 설정값 또는 사용자 정보에 따라, 에어 매트리스(10)의 에어 포켓 유닛(12)에서 복수개로 구분된 각 구역별로 에어 포켓(121)의 압력을 조절할 수 있다.

또한, 에어 포켓 유닛(12)은 프레임(11) 내부에 한 개 이상 삽입될 수 있다. 예를 들어, 2개의 에어 포켓 유닛(12)이 프레임(11) 내부에 삽입될 수 있다. 구체적으로, 프레임(11)의 좌측에는 제1 에어포켓 유닛(l2L)이 배치되고, 우측에는 제2 에어포켓 유닛(12R)이 배치될 수 있다. 제1 에어포켓 유닛(12L)과 제2 에어포켓 유닛(12R)은 제어 모듈(19)을 통해 각각 제어될 수 있다.

사용자 단말기(30)는 사용자로부터 초기 압력값, 알람 설정 등을 포함하는 설정값 또는 사용자의 몸무게, 키 등 사용자의 신체 정보를 포함하는 사용자 정보를 입력 받을 수 있다. 사용자 단말기(30)는 사용자로부터 입력받은 설정값 또는 사용자 정보를 에어 매트리스(10) 또는 에어 베개(70)에 전송한다. 사용자 단말기(30)는 노트북, 컴퓨터, 핸드폰 중 어느 하나일 수 있다.

서버(50)는 에어 매트리스(10)로부터 측정 데이터를 전송받아, 사용자의 수면 패턴 및 수면 퀄리티를 분석하고, 분석된 수면 패턴 및 수면 퀄리티를 사용자 단말기(30)로 전송할 수 있다.

에어 베개(70)는 에어 매트리스(10), 사용자 단말기(30) 및 서버(50)와 연결될 수 있다. 에어 베개(70)는 압력 조절이 가능하다. 특히, 에어 베개(70)는 에어 매트리스(10)에서 측정된 압력 측정값에 따라 사용자의 수면 자세가 파악되면, 그에 따라 압력 조절이 될 수 있다.

에어 매트리스(10), 서버(50) 및 에어 베개(70)에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 10을 참조하면, 서버(50)는 서버 통신부(51), 서버 메모리부(52), 수면 패턴 분석부(53) 및 수면 퀄리티 분석부(54)를 포함할 수 있다.

서버(50)는 에어 매트리스(10)에서 측정 데이터를 전송받아, 사용자의 수면 패턴 및 수면 퀄리티를 분석하여 사용자 단말기(30)로 전송한다.

서버 통신부(51)는 에어 매트리스(10) 및 사용자 단말기(30)와 통신할 수 있다. 구체적으로, 에어 매트리스(10)로부터 측정 데이터를 전송받고, 분석한 수면 패턴 정보 및 수면 퀄리티 정보를 사용자 단말기(30)로 전송할 수 있다.

서버 메모리부(52)는 사용자별로 사용자의 측정 데이터, 수면 패턴 정보 및 수면 퀄리티 정보를 저장한다.

수면 패턴 분석부(53)는 측정 데이터를 바탕으로 수면 시간, 수면 자세를 분석할 수 있다. 구체적으로, 수면 시간 분석은 수면 시간 측정부(194)에서 전송받은 수면 시간 데이터를 바탕으로, 일일 수면 시간, 주간 평균 수면 시간, 월간 평균 수면 시간 등을 산출할 수 있다.

또한, 수면 패턴 분석부(53)는 압력 센서(17)에 의해 압력이 높아지는 각 구역을 측정하여, 사용자의 수면 자세를 판단 분석할 수 있다. 예를 들어, 제1 구역(121-1)의 압력 변화량이 다른 구역의 변화량 보다 큰 경우, 사용자가 옆으로 누운 것으로 판단할 수 있다. 사용자가 옆으로 눕게 되면, 상대적으로 어깨 부분의 제1 구역(121-1)에 하중이 많이 가해지고, 허리 부분의 제2 구역(121-2)에 하중이 덜 가해지게 된다.

또한, 제3 구역(121-3)의 압력 변화량이 다른 구역의 압력 변화량 보다 큰 경우, 사용자가 등을 대고 누운 것으로 판단할 수 있다. 엉덩이 부분의 위치하는 제3 구역(121-3)의 전체에 하중이 많이 가해지면 사용자가 똑바로 누운 것으로 파악할 수 있다.

더불어, 제1 구역(121-1) 및 제2 구역(121-2)으로 하중이 몰리거나, 제2 구역(121-2) 및 제3 구역(121-3)으로 하중이 몰리는 것과 같이, 특정 구역에 하중이 쏠리게 되면 사용자가 웅크리고 있는 것으로 판단할 수도 있다.

이와 같이, 구역별 하중 분포에 따라 사용자의 자세를 파악할 수 있다. 따라서, 수면 패턴 분석부(53)는 사용자가 수면 시간 동안 취하는 주 수면 자세 및 수면 자세 별 시간을 분석할 수 있다.

구체적으로, 사용자의 수면 시간 동안, 구역별 에어 포켓(121)의 압력 변화를 통해, 옆으로 누워 있는 자세, 등을 대고 누워 있는 자세, 엎드린 자세, 웅크린 자세 등을 포함하는 사용자의 수면 자세를 파악할 수 있다. 또한, 각각의 자세 유지 시간을 파악하여, 사용자가 수면 시간 동안 주로 취하는 주 수면 자세 및 수면 자세 별 시간을 분석할 수 있다.

수면 퀄리티 분석부(54)는 사용자의 수면 상태를 깊은 수면 상태, 얕은 수면 상태, 깨어 있는 상태로 구분하고, 측정 데이터를 바탕으로 수면 상태를 판단 분석하여, 수면 퀄리티를 점수화할 수 있다.

수면 퀄리티 분석부(54)는 에어 포켓(121) 전체 구역의 압력 변화량의 평균 변화량(즉, 평균 변화율)이 기 설정된 범위 A인 경우, 사용자가 깊은 수면 상태(NREM sleep: nonrapid eye movement sleep)로 판단할 수 있다. 또한, 에어 포켓 유닛(12) 전체 구역의 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 B인 경우, 사용자가 얕은 수면인 상태(REM sleep: rapid eye movement sleep)로 판단할 수 있다. 또한, 에어 포켓 유닛(12) 전체 구역의 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 C인 경우, 사용자가 깨어 있는 상태로 판단할 수 있다.

즉, 수면 퀄리티 분석부(54)는 에어 포켓 유닛(12) 전체 구역의 압력 변화량의 평균 변화량에 따른, A, B, C 각각의 범위에 점수를 부여하고, 수면 시간에 따라 평균값을 산출하여 사용자의 수면 퀄리티를 점수화할 수 있다. 구체적으로, 기 설정된 범위 A인 경우, 점수 a를 부여하고, 기 설정된 범위 B인 경우, 점수 b를 부여하고, 기 설정된 범위 C인 경우, 점수 c를 부여할 수 있다.

예를 들어, 수면 퀄리티 분석부(54)는 압력의 평균 변화량이 10% 이하인 경우는 깊은 수면 상태인 것으로 판단하고, 압력의 평균 변화량이 10% 초과 30% 이하인 경우에는 얕은 수면 상태인 것으로 판단하고, 압력의 평균 변화량이 30% 초과인 경우에는 깨어 있는 상태인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 깊은 수면 상태일 때는 10점을 부여하고, 얕은 수면 상태일 때는 5점을 부여하고, 깨어 있는 상태일 때는 1점을 부여할 수 있다. 이와 같이, 각각의 단계에 점수를 부여하고, 시간에 따른 각각 상태의 점수를 합산하고, 총 시간으로 나누어 수면 퀄리티 점수를 산출할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 퀄리티를 점수화하는 과정을 나타낸 것이다. 도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 퀄리티를 점수화 하기 위해, 시간에 따른 압력 변화율을 그래프로 나타낸 것이고, 도 11b는 도 11a에 따른 수면 퀄리티를 점수화하는 식을 나타낸 것이다.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 수면 퀄리티 분석부(54)는 압력 변화율 측정부(19)에서 측정된 에어 포켓 유닛(12) 전체 구역의 압력 변화량의 평균 변화량을 시간에 따라 나타낸다. 예를 들어, 1시간 간격으로 압력의 평균 변화량을 나타낼 수 있다.

도 11a는 예시적으로, 사용자의 수면 시간을 오전 12시부터 오전 9시까지인 것을 예로 들어, 수면 시간 동안 측정한 에어 포켓 유닛(12)의 압력 변화율을 그래프로 나타낸 것이다.

사용자가 수면을 시작하기 시작한 12시부터 2시까지는, 압력의 평균 변화량이 기 설정된 범위 C 초과인 것으로 보아, 사용자가 깨어 있는 상태인 것으로 판단할 수 있다.

2시부터 3시 사이에서는 압력의 평균 변화량이 기 설정된 범위 B인 것으로, 사용자가 얕은 수면 상태인 것으로 판단할 수 있다.

이후, 3시 이후부터 7시 사이에서는 압력의 평균 변화량이 기 설정된 범위 A 이하인 것으로, 사용자가 깊은 수면 상태인 것으로 판단할 수 있다.

7시 이후부터 9시 사이에서는 압력의 평균 변화량이 기 설정된 범위 B에서 C로 점점 상승한 것을 보면, 사용자가 점차 수면 상태에서 깨는 것을 확인할 수 있다.

정리하면, 압력의 평균 변화량이 기 설정된 범위 A로 측정된 시간은 3시부터 7시까지로 총 4시간이고, 기 설정된 범위 B로 측정된 시간은 1시부터 3시, 7시부터 8시로 총 3시간이고, 기 설정된 범위 C로 측정된 시간은 12시부터 1시, 8시부터 9시로 총 2시간이다.

기 설정된 범위 A, B, C 각각에 점수 a, b, c를 부여하여, 수면 퀄리티를 점수화할 수 있다. 깊은 수면 상태일 때 높은 점수를 부여하고, 깨어 있는 상태일 때 낮은 점수를 부여하고, 얕은 수면 상태일 때 중간 점수를 부여할 수 있다.

도 11b는 기 설정된 범위에 부여한 점수를 통하여, 수면 퀄리티를 점수화한 것이다.

도 11b를 참조하면, 각각의 수면 상태에 해당하는 점수 와 각각의 수면 상태를 유지한 시간을 곱하고, 전체 시간으로 나누어 수면 퀄리티의 평균 점수를 구할 수 있다.

예를 들어, 기 설정된 범위 A 내로 측정된 깊은 수면 상태의 점수 a와 깊은 수면 시간 4시간을 곱하고, 기 설정된 범위 B 내로 측정된 깊은 수면 상태의 점수 b와 깊은 수면 시간 3시간을 곱하고, 기 설정된 범위 C 내로 측정된 깊은 수면 상태의 점수 c와 깊은 수면 시간 2시간을 곱한다. 후에, 총 수면 시간인 9시간으로 나누어 평균 점수를 산출할 수 있다.

기 설정된 범위 A는 10점을 부여하고, 기 설정된 범위 B는 5점을 부여하고, 기 설정된 범위 C는 1점을 부여할 수 있다. 이러한 경우, 도 13b의 경우, (10x5), (5x3) 및 (1x2)의 합을 총 수면 시간인 9로 나누어 수면 퀄리티를 점수화 할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 설정 화면을 나타낸 것이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 수면 퀄리티 점수 화면을 나타낸 것이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 수면 패턴 분석 화면을 나타낸 것이다.

도 12를 참조하면, 사용자는 압력 조절 메뉴(x1)를 통해, 수동으로 압력을 조절할 수 있다. 다만, 도 12에서는 압력 조절 메뉴(x1)를 통해 사용자가 수동으로 압력을 조절하는 것에 대해 예를 들어 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 앞서 설명한 바와 같이, 압력은 매트리스 제어부(191), 압력 조절량 산출부(197)를 포함하는 구성에 의해 자동으로 조절될 수 있다.

좌우 스위칭 메뉴(x2)를 통해, 좌측에 배치되는 제1 에어포켓 유닛(l2L)(도 9참조)과, 우측에 배치되는 제2 에어포켓 유닛(12R)의 설정을 전환시킬 수 있다.

시간 설정 메뉴(x3)를 통해, 사용자는 에어 매트리스(10)의 사용 시간 즉, 수면 시간을 설정할 수 있다. 다만, 사용자가 수면 시간을 설정하는 것에 한정되지 않으며, 자동으로 사용자의 에어 매트리스(10) 이용 시간에 맞춰 설정될 수도 있다.

사용자 정보 입력 메뉴(x4)를 통해, 사용자는 키, 몸무게 등을 포함하는 사용자의 신체 조건을 입력할 수 있다.

도 13을 참조하면, 스마트 매트리스 시스템(1)은 사용자 단말기(30)를 통해 사용자에게 수면 퀄리티를 점수화하여 제공할 수 있다. 사용자가 각자의 수면 퀄리티를 확인할 수 있도록, 총 점수를 표시하고, 시간에 따른 사용자의 수면 상태를 그래프로 나타낸다. 또한, 총 수면 시간, 깊은 수면 상태의 수면 시간, 얕은 수면 상태의 수면 시간, 깨어 있는 상태의 수면 시간을 표시할 수 있다.

도 14를 참조하면, 스마트 매트리스 시스템(1)은 사용자 단말기(30)를 통해, 사용자에게 수면 패턴을 제공한 화면을 나타낸 것이다. 사용자가 각자의 수면 패턴을 확인할 수 있도록, 총 수면 시간을 표시하고, 각 수면 자세별로 시간을 표시할 수 있다. 예를 들어, 등을 대고 누운 상태, 옆으로 누운 상태, 웅크리고 누운 상태 등 사용자의 자세에 따른 시간을 표시할 수 있다. 이를 바탕으로, 가장 많은 시간 동안 유지한 사용자의 자세를 주 수면 자세로 표시할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 베개를 나타낸 사시도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 베개의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 에어 베개(70)는 커버(71), 에어셀(72), 베개 밸브(73), 공기 공급부(74), 베개 압력 센서부(75), 베개 통신부(76) 및 베개 제어부(77)를 포함할 수 있다.

커버(71)는 에어 베개(70)의 외관을 형성할 수 있다.

에어셀(72)은 커버(71) 내측에 배치될 수 있다. 에어셀(72)은 내부에 중공이 형성되어 공기 유입에 의해 팽창하거나, 공기 유출에 의해 수축할 수 있다.

에어셀(72)은 제1 에어셀(72a) 및 제2 에어셀(72b)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 에어셀(72)이 2개 마련되는 것을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 에어셀(72)이 마련될 수 있고 복수의 에어셀(72)이 마련될 수 있다.

예시적으로, 제1 에어셀(72a)은 사용자의 두부 부분에 위치될 수 있고, 제2 에어셀(72b)은 사용자의 목 부분에 위치될 수 있다. 따라서, 사용자의 목과 두부 부분의 높이를 각각 조절할 수 있다. 다시 말해, 베개(70)의 상단에서 2/3부분에 제1 에어셀(72a)이 위치되고, 그 하측으로 1/3부분에 제2 에어셀(72b)이 위치될 수 있다.

제1 에어셀(72a) 및 제2 에어셀(72b) 각각은 제1 노즐(721) 및 제2 노즐(722)과 각각 연결될 수 있다. 제1 노즐(721)은 제1 에어셀(72a)로의 공기 공급 및 제1 에어셀(72a)내의 공기 배출 가능하도록 하는 주입구일 수 있다. 마찬가지로, 제2 노즐(722)은 제2 에어셀(72b)로의 공기 공급 및 제2 어에설(72b)내의 공기 배출 가능하도록 하는 주입구일 수 있다.

제1 에어셀(72a) 및 제2 에어셀(72b)에 제1 노즐(721)과 제2 노즐(722)이 각각 마련됨으로써, 제1 에어셀(72a) 및 제2 에어셀(72b)의 압력을 각각 조절할 수 있다. 본 실시예에서는, 제1 노즐(721) 및 제2 노즐(722)이 형성되는 것에 대해 예시적으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 노즐은 에어셀(72)의 개수에 대응되도록, 에어셀(72) 각각에 마련될 수 있다.

베개 밸브(73)는 공기 공급부(74)로부터 에어셀(72)으로의 공기 공급 및 에어셀(72)에서의 공기 배출을 조절할 수 있다. 밸브(73)는 솔레노이드 밸브 형태로 형성된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 밸브(73) 형태를 모두 포함할 수 있다.

공기 공급부(74)는 에어셀(72)으로 공기를 공급할 수 있다. 구체적으로, 에어셀(72)의 중공 내부로 공기를 공급할 수 있다. 예를 들어, 공기 공급부(74)는 공기를 공급하기 위한 펌프로 이루어질 수 있다. 공기 공급부(74)는 커버(71)내에 마련될 수 있다. 공기 공급부(74)는 제1 공급 라인(741)과 제2 공급 라인(742)를 통해 에어를 에어셀(72) 내부로 공급할 수 있다.

제1 공급 라인(741)은 제1 에어셀(72a)의 제1 노즐(721)과 베개 밸브(73)를 연결할 수 있고, 제2 공급 라인(742)은 제2 에어셀(72b)의 제2 노즐(722)과 베개 밸브(73)를 연결할 수 있다. 다시 말해, 베개 밸브(73)가 개방되면, 공기 공급부(74)에서 공급되는 공기는 제1 공급 라인(741)을 통해 제1 에어셀(72a)로 공급될 수 있다. 또한, 공기 공급부(74)에서 공급되는 공기는 제2 공급 라인(742)를 통해 제2 에어셀(72b)로 공급될 수 있다.

베개 압력 센서부(75)는 에어셀(72)의 압력을 측정할 수 있다. 베개 압력 센서부(75)는 에어셀(72)의 압력을 측정하되, 제1 에어셀(72a)의 압력과 제2에어셀(72b)의 압력을 각각 측정할 수 있다. 베개 압력 센서부(75)는 베개 밸브(73) 내부에 마련될 수 있다. 일 예로, 하나의 베개 압력 센서부(75)는 베개 밸브(73) 내에서, 제1 공급 라인(741) 및 제2 공급 라인(742)과 연결되어, 제1 공급 라인(741) 및 제2 공급 라인(742) 각각의 압력을 측정할 수 있다. 이에 따라, 베개 압력 센서부(75)는 제1 에어셀(72a) 및 제2 에어셀(72b) 각각의 압력을 측정할 수 있다.

베개 통신부(76)는 에어 매트리스(10)의 매트리스 통신부(192), 사용자 단말기(30) 및 서버(50)와 통신하여 데이터를 송수신할 수 있다. 구체적으로, 베개 통신부(76)는 사용자 단말기(30)로부터 설정값 또는 사용자 정보를 전송받을 수 있다. 또한, 베개 통신부(76)는 매트리스 통신부(192)로부터 에어 매트리스(10)에서 측정된 압력 측정값에 따른 사용자의 수면 자세를 전송받을 수 있다.

베개 제어부(77)는 커버(71) 내측에 배치되어, 에어셀(72)의 압력을 조절할 수 있다. 베개 제어부(77)는 사용자 단말기(30)로부터 전송받은 초기 설정값에 따라 에어셀(72)의 압력을 조절할 수 있다. 또한, 베개 제어부(77)는 베개 통신부(76)가 매트리스 통신부(192)로부터 전송받은 사용자의 수면 자세에 따라, 공기 공급부(74)와 베개 밸브(73)를 제어하여 에어셀(72)의 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 에어 매트리스(10)에서 엉덩이가 위치되는 제3 구역(121-3)의 압력 변화량이 다른 구역의 압력 변화량 보다 큰 것으로 판단되는 경우는 사용자가 등을 대고 누운 것으로 판단될 수 있다. 사용자가 등을 대고 누워있는 경우에는, 목 부분의 제2 에어셀(72b)의 높이를 높여주는 것이 사용자가 편안한 수면 자세를 유지할 수 있다. 따라서, 베개 제어부(77)는 에어 매트리스(10)의 매트리스 통신부(192)에서 전송받은 측정된 압력 측정값에 따라 사용자가 등을 대고 누운 것으로 판단되는 경우, 제2 에어셀(72b)에 공기를 공급하여, 제2 에어셀(72b)의 압력을 높일 수 있다.

반대로, 에어 매트리스(10)에서 측정된 제1 구역(121-1)의 압력 변화량이 다른 구역의 압력 변화량 보다 큰 것으로 판단되어, 사용자가 옆으로 누워있는 것으로 판단되는 경우, 베개 제어부(77)는 사용자의 두부가 위치되는 제1 에어셀(72a)에 공기를 공급하여 제1 에어셀(72a)의 압력을 높일 수 있다.

따라서, 에어 베개(70)는 사용자의 수면 자세에 따라 압력이 조절되어, 사용자에게 편안한 수면을 제공할 수 있다.

도 17 내지 도 20는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 베개를 포함하는 스마트 매트리스 시스템의 작동 방법을 나타낸 순서도이다.

도 17 내지 도 20을 참조하면, 스마트 매트리스 시스템(1)은 에어 매트리스(10) 및 에어 베개(70)가 사용자 단말기(30)로부터 초기 압력값, 알람 시간 등을 포함하는 설정값 또는 사용자의 신체 정보를 포함하는 사용자 정보를 전달받는 설정값 정보 수신 단계(S100)로부터 개시될 수 있다.

전달받은 설정값 또는 사용자 정보에 따라, 매트리스 제어부(191) 및 베개 제어부(77) 각각은 에어 매트리스(10)의 에어 포켓(121) 압력 및 에어 베개(70)의 에어셀(72) 압력을 각각 조절하는 초기 압력 조절 단계(S200)를 포함할 수 있다.

초기 압력 조절 단계(S200)는 에어 매트리스 초기 압력 조절 단계(S210) 및 에어 베개 초기 압력 조절 단계(S220)를 포함할 수 있다.

에어 매트리스 초기 압력 조절 단계(S210)는 정보 수신 단계(S100)에서 전송받은 설정값 또는 사용자 정보를 바탕으로 에어 매트리스(10)의 초기 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 사용자 단말기(30)를 통해 에어 매트리스(10)의 초기 압력값을 50pa로 설정할 경우, 초기 압력 조절 단계(S210)에서 에어 매트리스(10)의 압력값이 50pa에 대응되도록 압력이 조절될 수 있다.

한편, 사용자는 사용자 단말기(30)에 에어 매트리스(10)의 강도를 설정하기 위한 압력 범위를 입력할 수 있다. 예를 들어, 압력 조절 범위는 1pa 부터 100pa일 수 있다. 이를 5범위로 나눌 수 있다. 가장 압력이 낮은 범위인 제1 범위는 1pa부터 20pa까지이다. 순차적으로, 제2 범위는 21pa부터 40pa까지, 제3 범위는 41pa부터 60pa까지, 제4 범위는 61pa부터 80pa까지, 마지막으로 제5 범위는 81pa부터 100pa까지로 구분할 수 있다. 제1 범위는 압력이 가장 낮은 범위로서, 에어 매트리스(10)의 강도가 낮다. 따라서, 푹신푹신한 에어 매트리스(10)를 구현할 수 있다. 반대로, 제5 범위는 압력 범위가 가장 높은 범위로서, 에어 매트리스(10)의 강도가 높아, 단단한 에어 매트리스(10)를 구현할 수 있다.

에어 베개 초기 압력 조절 단계(220)도 에어 매트리스 초기 압력 조절 단계(S210) 와 마찬가지로 정보 수신 단계(S100)에서 전송받은 설정값 또는 사용자 정보를 바탕으로 에어 베개(70)의 초기 압력을 조절할 수 있다.

사용자의 움직임에 따라 변하는 에어 포켓(121)의 압력 및 에어셀(72)의 압력을 매트리스 압력 센서(17) 및 베개 압력 센서부(75)를 통해 각각 실시간으로 측정하는 압력 측정 단계(S300)를 포함할 수 있다.

압력 측정 단계(S300)는 매트리스 압력 측정 단계(S310) 및 베개 압력 측정 단계(S320)를 포함할 수 있다.

매트리스 압력 측정 단계(S310)에서는 압력 센서(17)를 통해 실시간으로 변하는 에어 포켓(121)의 압력을 측정할 수 있다. 이때, 압력 센서(17)는 에어 포켓 유닛(12)에서 각 구역별로 에어 포켓(121)의 압력을 측정할 수 있다.

베개 압력 측정 단계(S320)에서는 베개 압력 센서부(75)를 통해 실시간으로 변하는 에어셀(72)의 압력을 측정할 수 있다. 다만, 베개 압력 센서부(75)는 에어 베개(70)에 형성된 하나 이상의 에어셀(72)의 압력을 각각 측정할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 에어셀(72)이 형성되는 경우는 두 개의 에어셀(72) 각각의 압력을 측정할 수 있다. 다시 말해, 베개 압력 측정 단계(S320)에서는 베개 압력 센서부(75)를 통해 제1 에어셀(72a) 및 제2 에어셀(72b) 각각의 압력을 실시간으로 측정할 수 있다.

압력 측정 단계(S300)에서 실시간으로 측정된 압력 측정값을 이용하여, 압력 변화량 산출부(195)를 통해 에어 포켓(121)의 압력 변화량을 산출하는 압력 변화량 산출 단계(S400)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 매트리스 압력 측정 단계(S310)에서 실시간으로 측정된 에어 매트리스(10)의 에어 포켓(121) 압력 측정값을 통해, 압력 변화량 산출부(195)가 에어 포켓(121)의 압력 변화량을 산출할 수 있다.

또한, 압력 측정 단계(S300)에서는, 사용 영역 판단부(196)가 에어 포켓(121)의 압력 변화량에 따라 사용자의 신체 조건 또는 상체 하체 위치를 판단할 수 있다. 또한, 사용 영역 판단부(196)는 판단된 사용자의 신체 조건과 상체 하체 위치에 따라, 에어 포켓 유닛(12)을 복수의 구역으로 구분할 수 있다.

압력 변화량 산출 단계(S400) 후, 수면 자세 판단 단계(S410) 및 수면 상태 판단 단계(S420)가 이루어질 수 있다.

수면 자세 판단 단계(S410)에서는 압력 변화량 산출 단계(S400)에서 산출된 에어 포켓(121)의 압력 변화량을 바탕으로 사용자의 수면 자세를 판단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 에어 매트리스(10)는 제1 구역(121-1), 제2 구역(121-2), 제3 구역(121-3) 및 제4 구역(121-4)을 포함하는 복수의 구역으로 구분되고, 각 구역의 압력 변화량에 따라 사용자의 수면 자세를 판단할 수 있다. 일 예로, 제1 구역(121-1)의 압력 변화량이 다른 구역의 압력 변화량보다 큰 경우는 옆으로 누운 자세로 판단할 수 있고, 제3 구역(121-3)의 압력 변화량이 다른 구역의 압력 변화량보다 큰 경우는 등을 대고 누운 자세로 판단할 수 있다.

수면 상태 판단 단계(S420)는 압력 변화량 산출 단계(S400)에서 산출된 압력 변화량의 평균 변화량을 바탕으로 사용의 수면 상태가 깊은 수면 상태(NREM sleep)인지 얕은 수면 상태(REM sleep)인지 판단할 수 있다.

수면 상태 판단 단계(S420)에서 매트리스 제어부(191)는 압력 변화량 산출 단계(S400)에서 산출된 상기 에어 포켓(121)의 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 A인 경우, 사용자가 깊은 수면 상태(NREM sleep)인 것으로 판단할 수 있다. 또한, 매트리스 제어부(191)는 에어 포켓(121)의 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 B인 경우, 사용자가 얕은 수면 상태(REM sleep)인 것으로 판단할 수 있다.

압력 조절량 산출부(197)를 통해 산출된 압력 변화량을 바탕으로 에어 포켓(121) 및 에어셀(72)의 압력 조절량을 각각 산출하는 압력 조절량 산출 단계(S500)를 포함할 수 있다.

압력 조절량 산출 단계(S500)는 매트리스 압력 조절량 산출 단계(S510) 및 베개 압력 조절량 산출 단계(S520)를 포함할 수 있다.

압력 조절량 산출 단계(S500)에서는 수면 자세 판단 단계(S410)에서 판단된 수면 자세에 따라, 압력 조절량이 결정될 수 있다.

매트리스 압력 조절량 산출 단계(S510)는 수면 자세 판단 단계(S410)에서 판단된 사용자의 수면 자세에 따라 에어 포켓(121)의 압력 조절량을 산출할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 등을 대고 누운 것으로 판단되는 경우, 사용자의 하중이 제3 구역(121-3)으로 집중되어 제3 구역(121-3)의 압력이 기 설정된 상한값보다 높아질 수 있다. 이러한 경우, 제3 구역(121-3)의 에어 포켓(121)의 압력이 기 설정된 상한값보다 낮아지도록 압력 조절량을 산출할 수 있다.

베개 압력 조절량 산출 단계(S520)는 수면 자세 판단 단계(S410)에서 판단된 사용자의 수면 자세에 따라 에어셀(72)의 압력 조절량을 산출할 수 있다.

예시적으로, 사용자가 옆으로 누워있는 자세로 판단되는 경우, 사용자의 두부 부위에 위치하는 제1 에어셀(72a)에 하중이 더 가해지고, 사용자의 목 부위에 위치하는 제2 에어셀(72b)에 하중이 덜 가해질 수 있다. 이에 따라, 사용자의 두부 부위에 위치하는 제1 에어셀(72a)에 공기를 유입시키고, 사용자의 목 부위에 위치하는 제2 에어셀(72b)의 공기를 배출시킬 수 있다. 또는, 제1 에어셀(72a)에 공기 유입량에 비해 제2 에어셀(72b)의 공기 유입량을 줄여서 공기를 유입시킬 수 있다. 따라서, 사용자가 옆으로 누워있는 경우, 목에 압력이 가해지지 않도록 할 수 있다. 다시 말해, 제1 에어셀(72a)과 제2 에어셀(72b)에 가해지는 하중에 따라서, 공기 유입량과 공기 배출량이 결정될 수 있다.

압력 조절량 산출부(197)에서 산출된 압력 조절량에 따라 에어 포켓(121) 및 에어셀(72)의 압력을 각각 제어하는 압력 조절 단계(S600)를 포함할 수 있다.

압력 조절 단계(S600)는 매트리스 압력 조절 단계(S610) 및 베개 압력 조절 단계(S620)를 포함할 수 있다. 일 예로, 압력 조절 단계(S600)는 수면 자세 판단 단계(S410)에서 판단된 수면 자세에 따라 압력이 조절될 수 있다.

매트리스 압력 조절 단계(S610)는 매트리스 압력 조절량 산출 단계(S510)에서 산출된 압력 조절량에 따라 에어 포켓(121)의 압력을 조절할 수 있다.

베개 압력 조절 단계(S620)는 베개 압력 조절량 산출 단계(S520)에서 산출된 압력 조절량에 따라 에어셀(72)의 압력을 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 수면 자세 판단 단계(S410)에서 사용자가 옆으로 누워있는 자세로 판단되면, 에어 베개(70)의 베개 제어부(77)는 사용자의 두부 부위에 위치되는 제1 에어셀(72a)에 공기를 유입시키도록 제어할 수 있다. 또한, 수면 자세 판단 단계(S410)에서 사용자가 등을 대고 누워있는 자세로 판단되면, 에어 베개(70)의 베게 제어부(77)는 사용자의 목 부위에 위치되는 제2 에어셀(72b)에 공기를 유입시키도록 제어할 수 있다.

서버(50)는 상기 에어 매트리스(10)에서 압력 측정값, 압력 변화량, 수면 시간, 각 구역 별 압력 조절량을 포함하는 측정 데이터를 전송받아, 사용자의 수면 패턴 및 수면 퀄리티를 분석하는 수면 정보 분석 단계(S700)를 포함할 수 있다.

수면 정보 분석 단계(S700)는, 서버(50)가 에어 매트리스(10)에서 전송받은 측정 데이터를 바탕으로 수면 자세 및 수면 시간을 분석하는 수면 패턴 분석 단계(S710)를 포함할 수 있다.

수면 패턴 분석 단계(S710)에서는, 수면 패턴 분석부(53)를 통해 압력 센서(17)에 의해 압 력이 높아지는 각 구역을 측정하여, 사용자의 수면 자세를 판단하되, 제1 구역(121-1)의 압력 변화량이 다른 구역의 변화량 보다 큰 경우, 사용자가 옆으로 누운 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제3 구역(121-3)의 압력 변화량이 다른 구역의 압력 변화량 보다 큰 경우, 사용자가 등을 대고 누운 것으로 판단할 수 있다. 사용자가 수면 시간 동안 취하는 주로 취하는 주 수면 자세 및 수면 자세 별 시간을 분석하여, 사용자에게 사용자의 수면 패턴 정보를 제공할 수 있다.

서버(50)가 상기 에어 매트리스(10)에서 전송받은 측정 데이터를 바탕으로, 사용자의 수면 상태를 깊은 수면 상태, 얕은 수면 상태, 깨어 있는 상태로 구분하고, 측정 데이터를 바탕으로 수면 상태를 판단하여, 수면 퀄리티를 분석하는 수면 퀄리티 분석 단계(S730)를 포함할 수 있다.

상기 서버(50)에서 분석한 사용자의 수면 정보를 사용자 단말기(30)로 전송하여, 사용자에게 수면 정보를 제공하는 정보 제공 단계(S800)를 포함할 수 있다.

사용자의 수면 시간 중, 코골이 여부를 감지하는 코골이 감지 단계(S900)를 포함할 수 있다.

코골이 감지 단계(S900)는 소음 감지 단계(S910), 코골이 상태 확인 단계(S920) 및 코골이 중단 단계(S930)를 포함할 수 있다.

소음 감지 단계(S910)에서는 마이크로 폰(23)을 통해 소음을 감지할 수 있다.

코골이 상태 확인 단계(S920)에서는 소음 감지 단계(S910)에서 소음이 감지되면, 소음이 발생한 소음 감지 시점(T3)으로부터 기 설정된 시간 범위(T4)동안 산출된 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 D이내인지 확인하여 코골이 상태를 확인할 수 있다.

압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 D이내인 경우 코골이 상태로 인식하고, 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 D미만이거나 초과이면 외부 소음으로 인식할 수 있다.

기 설정된 범위 D는 사용자가 침대를 사용하고 있는 동시에 수면 상태인 것을 판단할 수 있는 범위일 수 있다. 기 설정된 범위 D의 최소값은 사용자가 침대를 사용할 때 가해지는 최소한의 하중에 의해 결정될 수 있다. 압력 변화량이 기 설정된 범위 D의 최소값보다 낮은 경우는 사용자가 매트리스를 사용하지 않는 경우일 수 있다. 따라서, 사용자가 매트리스를 사용하지 않을 때 마이크로 폰(23)에 감지되는 소리는 외부 소음으로 인식되도록 할 수 있다.

기 설정된 범위 D의 최대값은 사용자가 수면상태에서 최대한으로 움직였을 때의 압력 변화량에 의해 결정될 수 있다. 압력 변화량이 기 설정된 범위 D의 최대값을 초과하는 경우는 사용자가 수면 상태가 아닌 깨어 있는 상태에서 매트리스를 사용하는 경우일 수 있다. 따라서, 압력 변화량이 기 설정된 범위 D를 초과할 때 마이크로 폰(23)에 감지되는 소음은 외부 소음으로 인식될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 움직임이 많은 경우에 감지된 소음은 TV 소리, 사용자의 대화 소리 등 사용자의 코골이 소리가 아닌 외부 소음으로 판단할 수 있다.

일 예로, 기 설정된 범위 D는 깊은 수면 상태(NREM sleep)인 것으로 판단되는 기 설정된 범위 A와, 얕은 수면 상태(REM sleep)로 판단되는 기 설정된 범위 B를 포함할 수 있다.

코골이 중단 단계(S930)에서는 코골이 상태 확인 단계(S920)에서 사용자가 코골이 중인 것으로 판단되면, 에어 포켓(121) 또는 에어셀(72)의 공기 유입과 공기 배출을 반복하여 사용자에게 진동을 가함으로써, 사용자의 깊은 수면 상태(NREM sleep)를 얕은 수면 상태(REM sleep)로 변화시켜 코골이를 중지시킬 수 있다. 예를 들어, 코골이 중단 단계(S930)에서는, 에어 포켓(121)의 전체 구역의 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 A인 경우, 사용자가 깊은 수면 상태(NREM sleep)인 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이, 에어 포켓(121)의 전체 구역의 압력 변화량의 평균 변화량이 기 설정된 범위 B인 경우, 사용자가 얕은 수면 상태(REM sleep)인 것으로 판단할 수 있다.

사용자가 알람을 설정한 경우, 사용자의 수면 상태를 깨우는 알람 단계(S1000)를 포함할 수 있다.

알람 단계(S1000)는 알람 설정 확인 단계(S1010), 수면 상태 확인 단계(S1020), 수면 상태 전환 단계(S1030) 및 알람 발생 단계(S1040)를 포함할 수 있다.

알람 설정 확인 단계(S1010)에서는 설정값 정보 수신 단계(S100)에서, 사용자의 알람 설정 여부를 확인할 수 있다.

수면 상태 확인 단계(S1020)에서는 알람 설정 확인 단계(S1010)에서 알람 설정이 확인되면, 알람 시간으로부터 기 설정된 알람 시간(T5) 전에, 수면 상태 판단 단계(S430)로부터 사용자의 수면 상태가 깊은 수면 상태(NREM sleep)인지 얕은 수면 상태(REM sleep)인지 확인할 수 있다.

수면 상태 전환 단계(S1030)에서는 수면 상태 확인 단계(S1020)에서 확인된 사용자의 수면 상태가 깊은 수면 상태(NREM sleep)인 경우, 알람 시간으로 부터 기 설정된 알람 시간(T5) 전에, 에어 포켓(121) 또는 에어셀(72)의 압력을 조절하여 사용자의 수면 상태를 깊은 수면 상태(NREM sleep)에서 얕은 수면 상태(REM sleep)로 전환할 수 있다. 구체적으로, 수면 상태 전환 단계(S1030)는 진동 발생 단계(1031) 및 스트레칭 발생 단계(S1032)를 포함할 수 있다.

진동 발생 단계(S1031)는 사용자의 깊은 수면 상태(NREM sleep)를 얕은 수면 상태(REM sleep)로 변화시키기 위해, 에어 포켓(121) 또는 에어셀(72)의 공기 유입 및 공기 배출을 반복하여 사용자에게 진동을 가할 수 있다. 구체적으로, 복수의 상기 에어 포켓(121)의 공기를 동시에 유입 및 배출을 반복하거나, 복수의 상기 에어셀(72)의 공기를 동시에 유입 및 배출을 반복하여 진동을 발생시킬 수 있다.

또는, 사용자의 깊은 수면 상태(NREM sleep)를 얕은 수면 상태(REM leep)로 변화시키기 위해 스트레칭 발생 단계(S1032)를 포함할 수 있다. 스트레칭 발생 단계(S1032)는 에어 포켓(121)의 공기 유입 및 배출을 각 구역간에 대조적으로 유입 및 배출하여, 사용자의 신체에 스트레칭을 발생시킬 수 있다. 또는, 에어셀(72)의 공기 유입 및 공기 배출을 복수의 셀 각각 대조적으로 유입 및 배출할 수 있다.

알람 발생 단계(S1040)는 사용자의 수면 상태가 얕은 수면 상태(REM sleep)로 전환된 후, 설정값 정보 수신 단계(S100)에서 전송받은 알람 시간 정각에 알람을 발생시킬 수 있다.

한편, 수면 상태 확인 단계(S1020)에서 사용자가 얕은 수면 상태(REM sleep)인 것으로 판단되면, 수면 상태 전환 단계(S1030)를 거치지 않고, 바로 알람 발생 단계(S1040)로 전환될 수 있다. 따라서, 사용자가 얕은 수면 상태(REM sleep)인 것으로 판단되면, 바로 기 설정된 알람 시간(T5)에 알람을 발생시킬 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 사용자가 얕은 수면 상태 (REM sleep)인 것으로 판단되더라도, 수면 상태 전환 단계(S1030)를 거친 후에 알람 발생 단계(S1040)으로 전환될 수 있다.

에어 매트리스(10)의 압력 센서(17)에서 측정되는 압력 측정값이 0이 되는 경우, 사용자가 에어 매트리스(10)의 사용을 마친 것으로 판단하여, 스마트 매트리스 시스템(1)의 작동이 중단될 수 있다.

그러나, 상기와 같은 작동 과정을 거쳤음에도, 에어 매트리스(10)에서 지속적으로 압력이 측정되면 다시 처음 단계인 설정값 정보 수신 단계(S100)부터 반복될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 하향 경사지는 복수의 면으로 분할되는 상면부 및

   상향 경사지는 복수의 면으로 분할되어, 상기 상면부와 대칭을 이루며 내부

   에 내부공간이 형성되도록 상기 상면부와 연결되는 하면부를 포함하는 복수의 에어 포켓이 복수의 행 및 열로 배열된 에어 포켓 유닛을 포함하는 스마트 매트리스 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 상면부는,

   한 개의 꼭짓점을 기준으로 대칭되게 배치되는 제1 상부지지면 및 제2 상부지지면과 상기 제1 상부지지면과 상기 제2 상부지지면의 양 측에서, 서로 마주보도록 배치되는 제1 상부보강면 및 제2 상부보강면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 제1 상부지지면 및 상기 제2 상부지지면의 밑변의 길이는 상기 제1 상부보강면 및 상기 제2 상부보강면의 밑변의 길이와 적어도 동일하지 않은 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1 상부지지면 및 상기 제2 상부지지면이 가압되면, 상기 제1 상부지지면 및 상기 제2 상부지지면 하측의 공기가 팽창되고,

   팽창된 공기가 상기 제1 상부보강면 및 상기 제2 상부보강면으로 이동하면서, 상기 제1 상부보강면 및 상기 제2 상부보강면이 팽창하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,

   각 행에 배열된 복수의 상기 에어 포켓을 서로 연통시키는 유로;를 더 포함하는 스마트 매트리스 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,

   일 단은 각 행의 일 측에 배치된 상기 에어 포켓에 연결되고, 타 단은 각 행의 상기 에어 포켓에 공기를 공급하거나 공기를 배출하는 밸브와 연결되는 공기 공급 라인; 및

   일 단은 각 행의 타 측에 배치된 상기 에어 포켓에 연결되고, 타 단은 각 행의 상기 에어 포켓의 압력을 측정하기 위한 압력 센서와 연결되는 압력 측정 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 밸브의 개폐를 조절하여, 상기 에어 포켓의 압력을 조절하는 제어 모듈을 더 포함하되,

   상기 제어 모듈은 상기 압력 측정 라인을 통해 상기 압력 센서에서 측정된 상기 에어 포켓의 압력값을 전달받아, 상기 밸브의 개폐를 조절하는 것을 특징으로 하는 스마트 매트리스 시스템.

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