WO2020159148A1 - 이산화탄소를 이용한 수면시스템 및 수면 유도 장치 - Google Patents

이산화탄소를 이용한 수면시스템 및 수면 유도 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a sleep system and a sleep induction device using carbon dioxide.
  • insomnia due to stress are expanding into society. Insomnia includes not only the symptoms of not getting a good night's sleep, but also the difficulty of maintaining time or sleeping, or the symptoms of sleep disorders that are not easily restored even when sleeping.
  • Sleeping pills have a strong impact on certain receptors in the brain, causing them to fall asleep, essentially acting like sedatives.
  • Sleeping pills can help you get better sleep right away, but if you take them often, you'll develop resistance and need to take more, and quitting sleeping pills can cause side effects that worsen your insomnia symptoms.
  • An object of the present invention is to provide a sleep induction system capable of inducing sleep by temporarily increasing the concentration of carbon dioxide in the air inhaled by a user who has difficulty sleeping.
  • An object of the present invention is to provide a sleep inducing device capable of inducing sleep by temporarily increasing the carbon dioxide concentration of air inhaled by a user who has difficulty sleeping.
  • the sleep induction system using carbon dioxide is a mixed gas generating unit that mixes supplied carbon dioxide and air to generate a mixed gas whose carbon dioxide concentration satisfies a set range, and the mixed gas from the user's face.
  • the discharge part sprayed at a spaced apart position, a concentration measurement sensor for measuring the carbon dioxide concentration of the injected gas mixture, and adjusts the carbon dioxide concentration of the mixed gas generated in the mixed gas generation part based on the measured carbon dioxide concentration within a set range It includes a control unit.
  • the set range of the carbon dioxide concentration may be 30,000 to 100,000 ppm based on the mixing portion of the mixing gas generation unit, and 15,000 to 25,000 ppm based on user inhalation.
  • the mixed gas generating unit includes a supply unit for supplying the carbon dioxide, a mixing unit for mixing the carbon dioxide supplied from the supply unit with air, and a storage unit for receiving the mixed gas. Including, the control unit, to control the carbon dioxide flow rate supplied from the supply unit to the mixing unit to control the carbon dioxide concentration of the mixed gas, or to control the external air inflow.
  • the supply part may have a structure detachably connected to the mixing part.
  • the discharge portion, the flow path portion for providing a movement passage of the mixed gas and at least one or more injection holes for spraying the mixed gas received through the flow path toward the user's face It includes a portion, the flow path portion may be a structure that can be stretched or changed shape so as to adjust the separation distance between the injection portion and the user's face.
  • one side of the injection unit is provided with a distance measurement sensor for measuring the distance between the injection unit and the user's face, the control unit, the carbon dioxide concentration range of the mixed gas based on the distance measurement signal You can set
  • the concentration measurement sensor may be provided on one side of the injection portion or a part of the flow path portion.
  • the sleep state detection sensor detects the user's sleep state after the mixture gas is sprayed for a set time
  • the control unit may end the injection of the mixed gas when receiving the sleep state detection signal and determine that the user is in the sleep state, and extend the injection time of the mixed gas when the user determines that the user is not in the sleep state.
  • the total number of injection times that can be extended may be limited to within a predetermined range.
  • control unit further includes a purification unit having a diffusion fan for storing solid oxygen to lower the concentration of carbon dioxide in the injected mixed gas and spreading the solid oxygen to the surroundings.
  • the diffusion fan of the purification unit may be driven to diffuse the solid oxygen to the user's periphery.
  • control unit includes a communication unit capable of transmitting and receiving data signals to and from an external terminal, and the control unit can set a carbon dioxide concentration range of the mixed gas according to a signal received from the external terminal.
  • the sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, an external air inlet receiving external air from the outside, disposed under the external air inlet, a supply unit supplying carbon dioxide, the external air inlet, and
  • the mixing unit is disposed between the supply units to mix the carbon dioxide supplied from the supply unit with air to produce a mixed gas whose carbon dioxide concentration satisfies a set range, and is connected to the discharge unit, and the mixed gas from the mixing unit It is provided and includes a discharge unit for injecting the mixed gas at a position spaced from the user's face.
  • the set range of the carbon dioxide concentration is the set range of the carbon dioxide concentration
  • the supply unit may have a structure detachably connected to the mixing unit.
  • the discharge portion is connected to the mixing portion, a flow path portion providing a movement path of the mixing gas, and at least spraying the mixed gas received through the flow path toward the user's face It includes an injection unit having one or more injection holes.
  • the flow path part can be stretched or changed in shape to adjust the separation distance between the injection part and the user's face.
  • the discharge unit further includes a distance measuring sensor for measuring the distance between the injection unit and the user's face.
  • the sleep inducing apparatus using carbon dioxide may further include a housing accommodating the supply part and the mixing part therein, and a fixing part connected to the housing and capable of fixing the sleep inducing device. have.
  • the sleep induction system using carbon dioxide mixes carbon dioxide and air to generate a mixed gas whose concentration of carbon dioxide satisfies a set range, and sprays the mixed gas at a position spaced apart from the user's face for a predetermined time. It is possible to induce the user's sleep by temporarily increasing the carbon dioxide concentration of the air inhaled by the user who has difficulty sleeping.
  • the sleep inducing apparatus using carbon dioxide mixes carbon dioxide and air to generate a mixed gas whose concentration of carbon dioxide satisfies a set range, and sprays the mixed gas at a position spaced apart from the user's face for a predetermined time. It is possible to induce the user's sleep by temporarily increasing the carbon dioxide concentration of the air inhaled by the user who has difficulty sleeping.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a sleep induction system using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of a state in which a mixed gas is injected to a user through a discharge unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of use according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a schematic top view of a sleep induction apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4b is a schematic side view of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4c is a schematic rear view of the sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 is a view sequentially showing that the flow path portion of the sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention is unfolded and the injection portion is discharged from the injection portion.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a part of a housing of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, so that the inside can be observed.
  • the spatially relative terms “below”, “beneath”, “lower”, “above”, “upper”, etc., are as shown in the figure. It can be used to easily describe a correlation between a component and other components.
  • the spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components in use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in the drawing is turned over, a component described as “below” or “beneath” of another component will be placed “above” of the other component. Can.
  • the exemplary term “below” can include both the directions below and above.
  • the component can also be oriented in other directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to the orientation.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a sleep induction system using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • the sleep induction system 10 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, the mixed gas generation unit 100, the discharge unit 200, the sensor unit 300 and the control unit 400 It can contain.
  • the mixed gas generation unit 100 may mix the supplied carbon dioxide (CO 2 ) and air to generate a mixed gas in which the concentration of the carbon dioxide satisfies a set range.
  • the mixed gas generating unit 100 includes a supply unit 110 for supplying carbon dioxide, a mixing unit 120 for receiving carbon dioxide from the supply unit 110 and generating a mixed gas, and a storage unit for accommodating the mixed gas ( 130).
  • the supply unit 110 may store carbon dioxide therein and supply carbon dioxide to the mixing unit 120.
  • the supply unit 110 may be a gas tank, gas cylinder or chamber capable of storing high-pressure gas.
  • the supply unit 110 may include Radio-Frequency Identification (RFID). Accordingly, it is possible to check whether the supply unit 110 is suitable for use in the sleep induction system 10 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, for example, whether it is genuine.
  • RFID Radio-Frequency Identification
  • the supply unit 110 may exhaust carbon dioxide stored therein in the process of supplying carbon dioxide. Therefore, when the supply unit 110 is disposable, the supply unit 110 may be detachably or detachably connected to the mixing unit 120 so that the supply unit 110 can be replaced. In addition, when the supply unit 110 is a rechargeable multi-use, it may be a structure capable of injecting carbon dioxide into the supply unit 110.
  • the supply unit 110 may be connected through a pipe 140 for supplying carbon dioxide to the mixing unit 120, and a valve 145 for adjusting the flow rate of carbon dioxide is provided on the pipe 140 to provide a pipe 140 ) Opening and closing control is possible.
  • valve 145 may be a solenoid valve that is electronically controlled to be opened and closed by the control unit 400, and the control unit 400 controls the opening degree of the valve 145 to be supplied to the mixing unit 120
  • the flow rate of carbon dioxide can be controlled.
  • the mixing unit 120 receives carbon dioxide from the supply unit 110, and mixes the supplied carbon dioxide and air so that the carbon dioxide concentration is 30,000 to 100,000 ppm or 3 to 10% based on the mixing unit, and 15,000 to 25,000 ppm or 1.5 based on user intake. It is possible to produce a mixed gas satisfying ⁇ 2.5%.
  • the concentration of carbon dioxide in the mixing unit 120 is 30,000 ⁇
  • a mixed gas that satisfies 100,000 ppm or 3 to 10% it is possible to provide a mixed gas having a carbon dioxide concentration of 1.5 to 2.5% to the user's face spaced 14 to 21 cm from the injection unit 220.
  • the sleep induction system 10 using carbon dioxide is a safe concentration of carbon dioxide exposure (hereinafter referred to as “safety concentration”) designated by the United States Labor Security Administration and governments around the world, including the Republic of Korea, within the range of TWA-5,000 / STEL-30,000 Creates a mixed gas.
  • safe concentration designated by the United States Labor Security Administration and governments around the world, including the Republic of Korea, within the range of TWA-5,000 / STEL-30,000 Creates a mixed gas.
  • safe concentration designated by the United States Labor Security Administration and governments around the world, including the Republic of Korea, within the range of TWA-5,000 / STEL-30,000 Creates a mixed gas.
  • TWA-5,000 means that the exposure is less than 8 hours at an average of 5,000 ppm or less
  • STEL-30,000 is 15 minutes or less at 30,000 ppm.
  • the mixing unit 120 of the sleep induction system 10 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention generates a mixed gas within a safe concentration range.
  • the sleep induction system 10 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention by providing the mixed gas to the user by the discharge unit 200, the concentration around the user's respiratory system within a safe concentration range While adjusting, it is possible to provide an optimized sleeping environment to the user.
  • the storage unit 130 may accommodate the mixed gas generated in the mixing unit 120.
  • the storage unit 130 is formed of a housing structure provided with an accommodation space therein to accommodate or store the mixed gas.
  • the storage unit 130 and the mixing unit 120 may be integral.
  • FIG. 2 is a schematic view of a state in which a mixed gas is injected to a user through a discharge unit according to an embodiment of the present invention.
  • the discharge unit 200 positions a mixed gas provided from the storage unit 130 by a set distance d from the user's face Can be sprayed from.
  • the discharge unit 200 may, for example, inject the mixed gas to the user's face in at least one of a contact type, a short range injection type, and a long range injection type.
  • the discharge unit 200 may spray the mixed gas using a mask.
  • the discharge unit 200 may spray the mixed gas using an external force of the user's arm or the outside.
  • the discharge unit 200 may inject the mixed gas in a manner in which gas is injected from a humidifier.
  • the discharge unit 200 may include a temperature and humidity control unit that controls at least one of temperature and humidity of the mixed gas discharged from the discharge unit 200.
  • the temperature of the mixed gas discharged from the discharge unit 200 may be controlled by, for example, a hot wire.
  • the humidity of the mixed gas discharged from the discharge unit 200 may be controlled by a humidifier.
  • the discharge part 200 may include a flow path part 210 for moving the mixed gas and an injection part 220 for spraying the mixed gas transmitted through the flow path part 210.
  • the flow path 210 is connected to the storage unit 130 and the other end is connected to the injection unit 220 and the mixed gas may be moved to the injection unit 220 through a flow path provided therein.
  • the flow path 210 may include, for example, a mixing gas providing pipe therein, to move the mixing gas to the injection unit 220.
  • the flow path part 210 may be a structure that can be stretched or changed in shape to adjust or maintain a set distance (d) between the injection part 220 and the user's face. Therefore, the flow path portion 210, the length may be extended so that the distance between the injection portion 220 and the user's face is close, the length is contracted to increase the distance between the injection portion 220 and the user's face Can be.
  • the injection unit 220 may be connected to the other end of the flow path 210 to spray the mixed gas received through the flow path 210 toward the user's face.
  • the injection unit 220 may be provided with at least one injection hole 221 for spraying the mixed gas.
  • the injection unit 220 is connected to the flow path unit 210 and is in a non-contact state spaced apart from the user's face by a set distance (d), and through this non-contact injection, sleep without causing discomfort or discomfort to the user Can induce
  • the sensor unit 300 may include a distance measurement sensor 310, a concentration measurement sensor 320 and a sleep state detection sensor 330.
  • a distance measurement sensor 310 may be provided on one side of the injection unit 220.
  • the distance measurement sensor 310 may measure the distance between the injection unit 220 and the user's face.
  • the distance measurement sensor 310 transmits the measured distance measurement signal to the control unit 400, and the control unit 400 flows so that the distance between the injection unit 220 and the user's face satisfies the set distance d.
  • the length of the portion 210 can be adjusted.
  • the set distance (d) between the injection unit 220 and the user's face may be set to 14 to 21 cm, and preferably set to 17 cm.
  • the set distance is taken into account that the concentration may be reduced due to diffusion until the mixture gas having a carbon dioxide concentration of 3 to 10% is sprayed to reach the user's face, while the mixed gas moves through the set distance (d).
  • the concentration of the lightening decreases to reach the user's face in a state of about 1.5 to 2.5%, and the user can inhale a mixed gas having a carbon dioxide concentration of 1.5 to 2.5%, thereby inducing the user's sleep. .
  • the concentration measurement sensor 320 may measure the carbon dioxide concentration of the mixed gas injected toward the user's face.
  • the concentration measurement sensor 320 may be provided on one side of the injection unit 220 or a part of the flow path unit 210 to measure the concentration of carbon dioxide contained in the mixed gas.
  • the concentration measurement sensor 320 may transmit the measured carbon dioxide concentration signal to the control unit 400, and the control unit 400 may adjust the mixing ratio of carbon dioxide in the mixing unit 120 based on the carbon dioxide concentration signal.
  • the concentration measurement sensor 320 may measure the carbon dioxide concentration of the mixed gas discharged from the injection unit 220, and when the measured carbon dioxide concentration is 35,000 ppm or 3.5%, the control unit 400 The mixing ratio of can be maintained as it is. When the measured carbon dioxide concentration is less than 35,000 ppm or 3.5%, the control unit 400 may increase the mixing ratio of carbon dioxide. When the measured carbon dioxide concentration is more than 35,000 ppm or 3.5%, the control unit 400 may lower the mixing ratio of carbon dioxide.
  • the sleep state detection sensor 330 may detect whether the user is in a sleep state or not.
  • the sleep state detection sensor 330 may be a motion sensor for obtaining a user's movement.
  • the sleep state detection sensor 330 transmits the user's motion signal to the control unit 400, and the control unit 400 determines and determines whether or not the user is sleeping based on the motion signal to end or extend the injection of the mixed gas. I can do it.
  • control unit 400 may end the injection of the mixed gas.
  • control unit 400 may extend the injection time of the mixed gas by 5 minutes, and the total sum of the extended injection time does not exceed 30 minutes.
  • the sensor unit 300 may further include a bio-indicator sensor unit capable of determining a user's bio-indicator when the user is in a sleep state or a non-sleep state.
  • the biological index sensor unit may measure a user's heart rate, blood pressure, and the like.
  • the biological index sensor unit may be a contact type or a non-contact type.
  • the biomarker sensor unit may be, for example, a contact sensor in contact with a user.
  • the biomarker sensor unit is non-contact, the biomarker sensor unit may be, for example, a non-contact radar that does not contact the user.
  • the controller 400 may grasp the user's sleep pattern, sleep quality, and the like based on the user's bio-indicator. If necessary, the bio-indicator sensor unit may provide a user's sleep pattern, quality of sleep, etc. to the controller 400 in conjunction with a camera capable of checking a user's sleep state. At this time, the sleep induction system 10 using the carbon dioxide may further include a camera that can check the user's sleep state.
  • control unit 400 may provide individual feedback necessary to the user, such as whether a hospital visit is necessary.
  • the sensor unit 300 may include a voice recognition unit capable of recognizing a user's voice.
  • the control unit 400 may perform functions such as concentration adjustment, power off, and on according to the user's voice.
  • the voice recognition unit may be, for example, an artificial intelligence speaker.
  • the voice of the first user recognized by the voice recognition unit may be recorded in the voice recording unit.
  • the voice of the first user recorded in the voice recording unit is provided to the control unit 400, so that the first user or the second user can be provided during sleep.
  • a parent of a baby may record a voice through the voice recognition unit and the voice recording unit.
  • the control unit 400 may provide a voice of the parent of the recorded baby (eg, a parent's lullaby) to the baby to help the baby sleep.
  • the voice of the first user may be recorded through an external terminal 50, for example, an app installed on a mobile phone or the like, so that the first user or the second user may be provided during sleep.
  • the sleep induction system 10 using the carbon dioxide may further include a purification unit 500.
  • the purification unit 500 to remove the carbon dioxide contained in the mixed gas injected through the discharge unit 200 to spread the solid oxygen (not shown) for reducing the carbon dioxide concentration and the solid oxygen to the user's surroundings It may include a diffusion fan (not shown) for.
  • the control unit 400 may diffuse the solid oxygen to the user's periphery by driving the diffusion fan of the purification unit 500 when the injection is completed after the mixed gas is injected for a predetermined time through the discharge unit 200. .
  • the solid oxygen can remove carbon dioxide that is spread at a high concentration in the atmosphere to induce sleep of the user.
  • control unit 400 may include a communication unit 410 capable of transmitting and receiving data signals to and from the external terminal 50.
  • the sleep induction system 10 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention may transmit and receive data signals by the communication unit 410 with systems or devices related to a user's sleep environment.
  • the sleep induction system 10 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention may be wirelessly connected to the humidifier, air conditioner, curtain, etc. by the communication unit 410 by the communication unit 410.
  • the sleep induction system 10 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention transmits and receives data by the communication unit 410 to adjust a humidifier, an air conditioner, a curtain, and the like, thereby adjusting an optimized sleep state for a user. Can provide.
  • the control unit 400 may set the carbon dioxide concentration range of the mixed gas according to a signal received from the external terminal 50, and the carbon dioxide concentration range according to the distance the discharge unit 200 is spaced from the user's face. Can be set.
  • the controller 400 may determine the optimized concentration of the mixed gas for each user, and accordingly, may adjust the concentration of the mixed gas.
  • the control unit 400 may consider at least one of factors such as a user's gender, age, height, and weight when determining the concentration of the mixed gas optimized for each user.
  • the sleep induction system 10 using carbon dioxide generates a mixed gas within a safe concentration range in the mixing unit 120 and, by the discharge unit 200, the mixed gas to the user
  • a mixed gas within a safe concentration range in the mixing unit 120 and, by the discharge unit 200, the mixed gas to the user
  • FIG. 4A is a schematic top view of a sleep induction apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4b is a schematic side view of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4c is a schematic rear view of the sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • 5 and 6 is a view sequentially showing that the flow path portion of the sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention is unfolded and the injection portion is discharged from the injection portion.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • 8 is a schematic cross-sectional view of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention.
  • 9 is a perspective view illustrating a part of a housing of a sleep inducing apparatus using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, so that the inside can be observed.
  • the sleep inducing apparatus 1000 using carbon dioxide may include a housing 610 and a fixing part 620.
  • the housing 610 may include the mixed gas generating unit 100.
  • the mixed gas generation unit 100 may mix the supplied carbon dioxide (CO2) and air to generate a mixed gas in which the concentration of the carbon dioxide satisfies a set range.
  • the mixed gas generating unit 100 will be described later in more detail.
  • the fixing part 620 may be connected to the housing 610 to fix the sleep induction device 1000 using carbon dioxide.
  • the width of the fixing part 620 may be wider than the width of the housing 610.
  • the present invention is not limited thereto, and the fixing unit 620 is not particularly limited in width and shape if it can fix the sleep inducing device 1000 using carbon dioxide.
  • the housing 610 and the fixing part 620 are integral. However, the present invention is not limited thereto, and the housing 610 and the fixing part 620 may be separate, but may be fastened to each other.
  • the sleep inducing apparatus 1000 using carbon dioxide may include the mixed gas generation unit 100 and the discharge unit 200.
  • the mixed gas generating unit 100 is accommodated inside the housing 610.
  • the mixed gas generation unit 100 may include the supply unit 110 and the mixing unit 120.
  • the mixed gas generation unit 100 may include the storage unit 130.
  • the mixed gas generating unit 100 may include an external air inlet 140.
  • the supply unit 110 may store carbon dioxide therein and supply carbon dioxide to the mixing unit 120.
  • the supply unit 110 may be accommodated inside the housing 610.
  • the supply part 110 may be provided below the external air inlet part 140 and the mixing part 120.
  • the supply unit 110 may include Radio-Frequency Identification (RFID). Accordingly, it may be confirmed whether the supply unit 110 is suitable for use in the sleep induction apparatus 1000 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention, for example, whether it is genuine.
  • RFID Radio-Frequency Identification
  • the supply unit 110 may exhaust carbon dioxide stored therein in the process of supplying carbon dioxide. Therefore, when the supply unit 110 is disposable, the supply unit 110 may be detachably or detachably connected to the mixing unit 120 so that the supply unit 110 can be replaced. In addition, when the supply unit 110 is a rechargeable multi-use, it may be a structure capable of injecting carbon dioxide into the supply unit 110.
  • the supply unit 110 may be connected through a pipe 140 for supplying carbon dioxide to the mixing unit 120, and a valve 145 for adjusting the flow rate of carbon dioxide is provided on the pipe 140 to provide a pipe 140 ) Opening and closing control is possible.
  • valve 145 may be a solenoid valve that is electronically controlled to be opened and closed by the control unit 400, and the control unit 400 controls the opening degree of the valve 145 to be supplied to the mixing unit 120
  • the flow rate of carbon dioxide can be controlled.
  • the external air inlet 140 receives external air from outside. "Outside” may mean the outside of the housing 610.
  • the external air inlet 140 may be provided in the form of a pen, for example, in the housing 610.
  • the external air inlet 140 may provide external air to the mixing unit 120.
  • the mixing unit 120 receives carbon dioxide from the supply unit 110, and mixes the supplied carbon dioxide with external air provided from the external air inlet unit 140 so that the carbon dioxide concentration is 30,000 to 100,000 ppm or 3 based on the mixing unit. It is possible to generate a mixed gas that satisfies ⁇ 10 %, user intake criteria 15,000 ⁇ 25,000 ppm or 1.5 ⁇ 2.5 %.
  • the mixing unit 120 may be accommodated inside the housing 610.
  • the mixing part 120 may be provided between the external air inlet part 140 and the supply part 110.
  • the mixing part 120 is connected to the discharge part 200.
  • the mixing unit 120 may be connected to the flow path unit 210 to provide mixed air.
  • the mixing unit 120 is made of a housing structure in which an accommodation space is provided, and carbon dioxide and external air can be mixed. Referring to FIG. 8, the storage unit 130 may be integrated. That is, the mixing unit 120 may generate a mixed gas and receive or store the generated mixed gas.
  • the concentration of carbon dioxide in the mixing unit 120 is 30,000 ⁇
  • a mixed gas that satisfies 100,000 ppm or 3 to 10% it is possible to provide a mixed gas having a carbon dioxide concentration of 1.5 to 2.5% to the user's face spaced 14 to 21 cm from the injection unit 220.
  • the sleep inducing apparatus 10 using carbon dioxide is within the range of TWA-5,000 / STEL-30,000, which is the safety concentration of carbon dioxide exposure (hereinafter referred to as "safety concentration") designated by the United States Bureau of Labor Safety and governments around the world, including Korea. Creates a mixed gas.
  • TWA-5,000 means that the exposure is less than 8 hours at an average of 5,000 ppm or less, and "STEL-30,000” is 15 minutes or less at 30,000 ppm.
  • the mixing unit 120 of the sleep inducing apparatus 1000 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention generates a mixed gas within a safe concentration range.
  • the sleep inducing apparatus 1000 using carbon dioxide according to an embodiment of the present invention by providing the mixed gas to the user by the discharge unit 200, the concentration around the user's respiratory system to a safe concentration range While adjusting, it is possible to provide an optimized sleeping environment to the user.
  • the discharge unit 200 may spray the mixed gas at a position spaced apart from the user's face by a set distance (d).
  • the discharge unit 200 may, for example, inject the mixed gas to the user's face in at least one of a contact type, a short range injection type, and a long range injection type.
  • the discharge unit 200 may spray the mixed gas using a mask.
  • the discharge unit 200 sprays the mixed gas in a short-distance injection type
  • the discharge unit 200 may spray the mixed gas using an external force of the user's arm or the outside.
  • the discharge unit 200 injects the mixed gas in a long-distance injection type the discharge unit 200 may inject the mixed gas in a manner in which gas is injected from a humidifier.
  • the discharge unit 200 may include a temperature and humidity control unit that controls at least one of temperature and humidity of the mixed gas discharged from the discharge unit 200.
  • the temperature of the mixed gas discharged from the discharge unit 200 may be controlled by, for example, a hot wire.
  • the humidity of the mixed gas discharged from the discharge unit 200 may be controlled by a humidifier.
  • the discharge part 200 may include a flow path part 210 for moving the mixed gas and an injection part 220 for spraying the mixed gas transmitted through the flow path part 210.
  • the flow path part 210 may be a structure that can be stretched or changed in shape to adjust or maintain a set distance (d) between the injection part 220 and the user's face. 5 to 6, the flow path part 210 may be bent through white paper. In FIGS. 5 to 6, for example, the flow path portion 210 is bent once, but the flow path portion 210 may be bent more than once.
  • the flow path part 210 may be bent when not used by the user, and accommodated at the side of the housing 610 to reduce the space occupied.
  • the flow path 210 is spaced apart from the side of the housing 610 and can be used in the form shown in FIG. 6.
  • the distance between the injection unit 220 and the user's face may be set by adjusting the position of the flow path unit 210.
  • the flow path 210 is connected to the mixing unit 120 and the other end is connected to the injection unit 220, and the mixed gas may be moved to the injection unit 220 through a flow path provided therein.
  • the flow path 210 may include, for example, a mixing gas providing pipe therein, to move the mixing gas to the injection unit 220.
  • the injection unit 220 may be connected to the other end of the flow path unit 210 to spray the mixed gas received through the flow path unit 210 toward the user's face.
  • the injection unit 220 may be provided with at least one injection hole 221 for spraying the mixed gas.
  • the injection unit 220 is connected to the flow path unit 210 and is in a non-contact state spaced apart from the user's face by a set distance (d), and through this non-contact injection, sleep without causing discomfort or discomfort to the user Can induce
  • the sleep inducing apparatus 1000 using carbon dioxide may include the sensor unit 300 and the control unit 400.
  • the sensor unit 330 may include a distance measurement sensor 310, a concentration measurement sensor 320 and a sleep state detection sensor 330.
  • the sensor unit 330 may be provided on the other side of the flow path unit 210 in which the injection unit 220 is provided on one side.
  • the sensor unit 300 may further include a bio-indicator sensor unit capable of determining a user's bio-indicator when the user is in a sleep state or a non-sleep state.
  • the biological index sensor unit may measure a user's heart rate, blood pressure, and the like.
  • the biological index sensor unit may be a contact type or a non-contact type.
  • the biomarker sensor unit may be, for example, a contact sensor in contact with a user.
  • the biomarker sensor unit is non-contact, the biomarker sensor unit may be, for example, a non-contact radar that does not contact the user.
  • the controller 400 may grasp the user's sleep pattern, sleep quality, and the like based on the user's bio-indicator. If necessary, the bio-indicator sensor unit may provide a user's sleep pattern, quality of sleep, etc. to the controller 400 in conjunction with a camera capable of checking a user's sleep state. At this time, the sleep induction system 10 using the carbon dioxide may further include a camera that can check the user's sleep state.
  • control unit 400 may provide individual feedback necessary to the user, such as whether a hospital visit is necessary.
  • the sensor unit 300 may include a voice recognition unit capable of recognizing a user's voice.
  • the control unit 400 may perform functions such as concentration adjustment, power off, and on according to the user's voice.
  • the voice recognition unit may be, for example, an artificial intelligence speaker.
  • the voice of the first user recognized by the voice recognition unit may be recorded in the voice recording unit.
  • the voice of the first user recorded in the voice recording unit is provided to the control unit 400, so that the first user or the second user can be provided during sleep.
  • a parent of a baby may record a voice through the voice recognition unit and the voice recording unit.
  • the control unit 400 may provide a voice of the parent of the recorded baby (eg, a parent's lullaby) to the baby to help the baby sleep.
  • the voice of the first user may be recorded through an external terminal 50, for example, an app installed on a mobile phone or the like, so that the first user or the second user may be provided during sleep.
  • the control unit 400 adjusts the carbon dioxide concentration of the mixed gas generated by the mixed gas generation unit 100 based on the measured carbon dioxide concentration within a set range.
  • the controller 400 may determine the optimized concentration of the mixed gas for each user, and accordingly, may adjust the concentration of the mixed gas.
  • the control unit 400 may consider at least one of factors such as a user's gender, age, height, and weight when determining the concentration of the mixed gas optimized for each user.
  • the sleep inducing apparatus 1000 using carbon dioxide generates a mixed gas within a safe concentration range in the mixing unit 120 and, by the discharge unit 200, the mixed gas to the user
  • a mixed gas within a safe concentration range in the mixing unit 120 and, by the discharge unit 200, the mixed gas to the user

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Abstract

본 발명은 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템에 관한 것으로, 상기 수면 유도시스템은, 공급되는 이산화탄소와 공기를 혼합하여 이산화탄소 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성하는 혼합기체 생성부, 상기 혼합기체를 사용자의 안면으로부터 이격된 위치에서 분사하는 배출부, 상기 분사되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 측정하는 농도측정 센서, 상기 측정된 이산화탄소 농도를 기반으로 상기 혼합기체 생성부에서 생성되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 설정범위 이내로 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

이산화탄소를 이용한 수면시스템 및 수면 유도 장치
본 발명은, 이산화탄소를 이용한 수면시스템 및 수면 유도 장치에 관한 것이다.
스트레스로 인한 불면증 증상은 사회 전반으로 확대되고 있는 실정이다. 불면증이란 단순히 숙면을 취하는 못하는 증상 외에도, 수면 시간이나 유지의 어려움 또는 자고 일어나서도 쉽게 원기회복 되지 않는 수면장애 증상 등을 포함한다.
불면증 증상이 지속될 경우 피로감과 집중력 저하 및 기분장애, 고통, 일상생활 기능장애 등이 초래되며, 오래 지속될수록 질환 발병률이 높아진다.
이러한 불면증을 해결하기 위한 방법으로서 수면제 복용이 널리 알려져 있다. 수면제는 뇌의 특정 수용체에 강한 충격을 가하여 잠이 들게 하는 것으로 본질적으로 진정제와 비슷한 역할을 한다.
수면제는 당장의 수면에는 도움이 될 수 있지만 자주 복용하다 보면 내성이 생겨 더 많은 양을 복용해야 하며, 수면제를 끊을 경우 불면증 증상이 심해지는 부작용이 초래될 수 있다.
이에 따라, 최근에는 수면을 유도할 수 있도록 외부 환경을 조성하여 신체에 직접적인 영향을 주지 않으면서 편안한 수면을 유도하는 장치들이 개발되고 있다.
한편, 밀폐된 공간 내의 이산화탄소의 높은 농도는 졸음을 유발시킨다는 사실은 널리 알려져 있으며, 이산화탄소의 농도가 2,000 ppm 이상이 되면 졸음을 유발시킨다는 것은 미국 공기질 관련 기준에서 확인할 수 있다.
본 발명의 목적은, 수면에 어려움을 겪고 있는 사용자가 흡입하는 공기의 이산화탄소 농도를 일시적으로 높임으로써 수면을 유도할 수 있는 수면 유도시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 수면에 어려움을 겪고 있는 사용자가 흡입하는 공기의 이산화탄소 농도를 일시적으로 높임으로써 수면을 유도할 수 있는 수면 유도 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템은, 공급되는 이산화탄소와 공기를 혼합하여 이산화탄소 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성하는 혼합기체 생성부, 상기 혼합기체를 사용자의 안면으로부터 이격된 위치에서 분사하는 배출부, 상기 분사되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 측정하는 농도측정 센서, 상기 측정된 이산화탄소 농도를 기반으로 상기 혼합기체 생성부에서 생성되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 설정범위 이내로 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소 농도의 설정범위는, 혼합기체 생성부의 혼합부 기준 30,000 ~ 100,000 ppm, 사용자 흡입 기준 15,000 ~ 25,000 ppm 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합기체 생성부는, 상기 이산화탄소를 공급하는 공급부, 상기 공급부로부터 공급받은 이산화탄소를 공기와 혼합하여 상기 혼합기체를 생성하는 혼합부 및 상기 혼합기체를 수용하는 저장부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 혼합기체의 이산화탄소 농도를 조절하기 위해 상기 공급부로부터 혼합부로 공급되는 이산화탄소 유량을 제어하거나 외부 공기 유입량을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공급부는 상기 혼합부에 착탈 가능하게 연결되는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배출부는, 상기 혼합기체의 이동 통로를 제공하는 유로부 및 상기 유로부를 통해 전달받은 상기 혼합기체를 사용자의 안면을 향하여 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구를 구비하는 분사부를 포함하고, 상기 유로부는 상기 분사부와 사용자의 안면까지의 이격거리를 조절할 수 있도록 신축 또는 형상변경 가능한 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사부의 일측에는 분사부와 사용자의 안면 사이의 거리를 측정하는 거리측정 센서가 구비되고, 상기 제어부는, 상기 거리측정 신호를 기반으로 혼합기체의 이산화탄소 농도 범위를 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 농도측정 센서는 상기 분사부의 일측 또는 유로부의 일부분에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 사용자의 수면상태를 감지하는 수면상태 감지센서를 더 포함하고, 상기 수면상태 감지센서는 상기 혼합기체가 설정시간 동안 분사가 이루어진 후에 상기 사용자의 수면상태를 감지하고, 상기 제어부는 상기 수면상태 감지신호를 전달받고 사용자가 수면 상태인 것으로 판단하면 상기 혼합기체의 분사를 종료시키고, 사용자가 수면 상태가 아닌 것으로 판단하면 상기 혼합기체의 분사 시간을 연장시킬 수 있다. 다만, 연장될 수 있는 분사 시간의 총합은 소정의 범위 내로 제한될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사된 혼합기체의 이산화탄소의 농도를 낮추기 위한 고체산소를 저장하고 상기 고체산소를 주변으로 넓게 퍼뜨리기 위한 확산팬을 구비하는 정화부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 혼합기체의 분사가 종료되면, 상기 정화부의 확산팬을 구동시켜 상기 고체산소를 사용자의 주변으로 확산시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 외부 단말기로 데이터 신호를 송수신할 수 있는 통신부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 외부 단말기로부터 수신한 신호에 따라 상기 혼합기체의 이산화탄소 농도 범위를 설정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치는, 외부에서 외부 공기를 제공받는 외부 공기 유입부, 상기 외부 공기 유입부의 하부에 배치되어, 이산화탄소를 공급하는 공급부, 상기 외부 공기 유입부 및 상기 공급부 사이에 배치되어, 상기 공급부로부터 공급받은 이산화탄소를 공기와 혼합하여, 이산화탄소 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성하는 혼합부, 및 상기 배출부와 연결되고, 상기 혼합부로부터 상기 혼합기체를 제공받아 사용자의 안면으로부터 이격된 위치에 상기 혼합 기체를 분사하는 배출부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소 농도의 설정범위는,
상기 혼합부 기준 30,000 ~ 100,000 ppm, 사용자 흡입 기준 15,000 ~ 25,000 ppm일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공급부는, 상기 혼합부에 착탈 가능하게 연결되는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배출부는 상기 혼합부와 연결되어, 상기 혼합기체의 이동 통로를 제공하는 유로부, 및 상기 유로부를 통해 전달받은 상기 혼합기체를 사용자의 안면을 향하여 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구를 구비하는 분사부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유로부는 상기 분사부와 사용자의 안면까지의 이격거리를 조절할 수 있도록 신축 또는 형상변경 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 배출부는 상기 분사부와 사용자의 안면 사이의 거리를 측정하는 거리측정 센서를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치는 상기 공급부 및 상기 혼합부를 내부에 수용하는 하우징, 및 상기 하우징과 연결되고, 상기 수면 유도 장치를 고정할 수 있는 고정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템은, 이산화탄소와 공기를 혼합하여 이산화탄소의 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성하고, 상기 혼합기체를 사용자의 안면으로부터 이격된 위치에서 정해진 시간 동안 분사하여 수면에 어려움을 겪고 있는 사용자가 흡입하는 공기의 이산화탄소 농도를 일시적으로 높임으로써 사용자의 수면을 유도할 수 있다.
본 발명에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치는, 이산화탄소와 공기를 혼합하여 이산화탄소의 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성하고, 상기 혼합기체를 사용자의 안면으로부터 이격된 위치에서 정해진 시간 동안 분사하여 수면에 어려움을 겪고 있는 사용자가 흡입하는 공기의 이산화탄소 농도를 일시적으로 높임으로써 사용자의 수면을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부를 통해 혼합기체가 사용자에게 분사되는 모습의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용 개략도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 졍면도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 측면도이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 배면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 유로부가 펼쳐져서 분사부에서 분사부가 배출되는 것을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 일부 하우징을 제거하여, 내부를 관찰할 수 있도록 도시한 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은, 혼합기체 생성부(100), 배출부(200), 센서부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 혼합기체 생성부(100)는, 공급되는 이산화탄소(CO2)와 공기를 혼합하여 상기 이산화탄소의 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성할 수 있다.
상기 혼합기체 생성부(100)는 이산화탄소 공급을 위한 공급부(110), 상기 공급부(110)로부터 이산화탄소를 공급받고 혼합기체를 생성하기 위한 혼합부(120), 상기 혼합기체를 수용하기 위한 저장부(130)를 포함할 수 있다.
상기 공급부(110)는 내부에 이산화탄소를 저장하고 혼합부(120)로 이산화탄소를 공급할 수 있다.
예를 들면, 상기 공급부(110)는 고압의 가스를 저장할 수 있는 가스탱크, 가스통 또는 챔버일 수 있다.
상기 공급부(110)는 RFID(Radio-Frequency Identification)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 공급부(110)가 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)에 사용되기 적합한지, 예를 들어, 정품인지 여부를 확인할 수 있다.
상기 공급부(110)는 이산화탄소를 공급하는 과정에서 내부에 저장된 이산화탄소를 소진할 수 있다. 따라서, 상기 공급부(110)가 일회용인 경우에는 공급부(110)의 교체가 가능하도록 공급부(110)는 혼합부(120)에 착탈 또는 분리 가능하게 연결되는 구조일 수 있다. 또한, 상기 공급부(110)가 재충전이 가능한 다회용인 경우에는 공급부(110)에 이산화탄소의 주입이 가능한 구조일 수 있다.
상기 공급부(110)는 혼합부(120)에 이산화탄소를 공급하기 위한 배관(140)을 통해 연결될 수 있으며, 상기 배관(140) 상에는 이산화탄소의 유량을 조절하기 위한 밸브(145)가 구비되어 배관(140)의 개폐 제어가 가능하다.
예를 들면, 상기 밸브(145)는 제어부(400)에 의해 전자적으로 개폐가 제어되는 솔레노이드 밸브일 수 있으며, 제어부(400)는 밸브(145)의 개도를 조절하여 혼합부(120)로 공급되는 이산화탄소의 유량을 제어할 수 있다.
상기 혼합부(120)는 공급부(110)로부터 이산화탄소를 공급받고, 공급받은 이산화탄소와 공기를 혼합하여 이산화탄소 농도가 혼합부 기준 30,000 ~ 100,000 ppm 또는 3 ~ 10 %, 사용자 흡기 기준 15,000 ~ 25,000 ppm 또는 1.5 ~ 2.5 %를 만족하는 혼합기체를 생성할 수 있다.
자체적인 실험 결과, 사용자 흡기 기준으로 공기 중 이산화탄소의 농도가 1.5 ~ 2.5 %를 만족하는 경우, 사용자에게 졸음을 유발하여 수면 유도가 가능한 것을 확인하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합기체가 사용자의 안면으로 제공되거나, 또는 분사되는 과정에서 확산에 의해 농도가 옅어질 수 있음을 고려하여, 상기 혼합부(120)에서 이산화탄소의 농도가 30,000 ~ 100,000 ppm 또는 3 ~ 10 %를 만족하는 혼합기체를 생성함으로써, 분사부(220)에서 14 ~ 21 cm 이격된 사용자의 안면으로 이산화탄소 농도가 1.5 ~ 2.5 % 인 혼합기체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 미국 노동 안정청 및 대한민국을 포함한 세계 각국 정부에서 지정한 이산화탄소 노출 안전 농도 (이하 "안전 농도") TWA-5,000 / STEL-30,000 범위 내에서 혼합기체를 생성한다. "TWA-5,000"은 평균 5,000ppm 이하에서 8시간 이하, "STEL-30,000"은 30,000ppm에서 15분 이하로 노출되는 것을 의미한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)의 상기 혼합부(120)는 안전 농도 범위 내에서 혼합기체를 생성한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은, 상기 배출부(200)에 의해, 사용자에게 상기 혼합 기체를 제공하여, 사용자의 호흡기 주변의 농도를 안전 농도 범위 내로 조절하면서도, 사용자에게 최적화된 수면 환경을 제공할 수 있다.
상기 저장부(130)는 상기 혼합부(120)에서 생성된 혼합기체를 수용할 수 있다. 예를 들면, 상기 저장부(130)는 내부에 수용공간이 마련된 하우징 구조로 이루어져 혼합기체를 수용하거나 저장할 수 있다. 상기 저장부(130) 및 상기 혼합부(120)는 일체일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부를 통해 혼합기체가 사용자에게 분사되는 모습의 개략도이다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 배출부(200)는, 저장부(130)로부터 제공받은 혼합기체를 사용자의 안면으로부터 설정거리(d)만큼 이격된 위치에서 분사할 수 있다.
상기 배출부(200)는 예를 들어, 접촉식, 단거리 분사식, 및 장거리 분사식 중 적어도 하나의 방식으로 혼합기체를 사용자의 안면에 분사할 수 있다. 상기 배출부(200)가 접촉식으로 혼합기체를 분사할 경우, 상기 배출부(200)는 마스크를 이용하여 혼합기체를 분사할 수 있다. 상기 배출부(200)가 단거리 분사식으로 혼합기체를 분사할 경우, 상기 배출부(200)는 사용자의 팔 또는 외부의 외력을 이용하여 혼합기체를 분사할 수 있다. 상기 배출부(200)가 장거리 분사식으로 혼합기체를 분사할 경우, 상기 배출부(200)는 가습기에서 기체가 분사되는 방식으로 혼합기체를 분사할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 배출부(200)는 상기 배출부(200)에서 배출되는 혼합기체의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 조절하는 온습도 조절부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배출부(200)에서 배출되는 혼합기체의 온도는 예를 들어, 열선에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 배출부(200)에서 배출되는 혼합기체의 습도는 가습기에 의해 조절될 수 있다.
상기 배출부(200)는 혼합기체의 이동을 위한 유로부(210)와, 상기 유로부(210)를 통해 전달된 혼합기체의 분사를 위한 분사부(220)를 포함할 수 있다.
상기 유로부(210)는 일단이 저장부(130)에 연결되고 타단은 상기 분사부(220)에 연결되며 그 내부에 마련된 유로를 통해 혼합기체를 상기 분사부(220)로 이동시킬 수 있다. 상기 유로부(210)는 예를 들어, 내부에 혼합기체 제공관을 포함하여, 혼합기체를 상기 분사부(220)로 이동시킬 수 있다.
상기 유로부(210)는, 분사부(220)와 사용자의 안면 사이의 설정거리(d)를 조절하거나, 또는 유지시킬 수 있도록 신축 또는 형상변경 가능한 구조일 수 있다. 따라서, 상기 유로부(210)는, 분사부(220)와 사용자의 안면 사이의 거리가 가까워지도록 길이가 연장될 수 있고, 분사부(220)와 사용자의 안면 사이의 거리가 멀어지도록 길이가 수축될 수 있다.
상기 분사부(220)는, 상기 유로부(210)의 타단에 연결되어 유로부(210)를 통해 전달받은 혼합기체를 사용자의 안면을 향해 분사할 수 있다.
상기 분사부(220)는 혼합기체를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구(221)를 구비할 수 있다.
상기 분사부(220)는 유로부(210)에 연결되어 사용자의 안면으로부터 설정거리(d) 만큼 이격되어 있는 비접촉 상태이며, 이러한 비접촉에 의한 분사를 통해 사용자에게 불편함이나 불쾌감을 유발하지 않고 수면을 유도할 수 있다.
상기 센서부(300)는 거리측정 센서(310), 농도측정 센서(320) 및 수면상태 감지센서(330)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분사부(220)의 일측에는 거리측정 센서(310)가 구비될 수 있다.
상기 거리측정 센서(310)는, 분사부(220)와 사용자의 안면 사이의 거리를 측정할 수 있다.
상기 거리측정 센서(310)는 측정된 거리측정 신호를 제어부(400)로 전송하고, 제어부(400)는 분사부(220)와 사용자의 안면까지의 거리가 설정거리(d)를 만족할 수 있도록 유로부(210)의 길이를 조절할 수 있다.
사용자의 수면을 유도하기 위해서, 상기 분사부(220)와 사용자의 안면 사이의 설정거리(d)는 14 ~ 21 cm 로 설정될 수 있으며, 바람직하게 17 cm 로 설정할 수 있다.
이러한 설정거리는 3 ~ 10 %의 이산화탄소 농도를 갖는 혼합기체가 분사되어 사용자의 안면에 도달하기까지 확산으로 인해 농도가 옅어질 수 있음을 고려한 것으로서, 혼합기체는 설정거리(d) 만큼 이동하는 동안 이산화탄소의 농도가 옅어져 약 1.5 ~ 2.5 %의 상태로 사용자의 안면에 도달하게 되고, 사용자는 1.5 ~ 2.5 %의 이산화탄소 농도를 갖는 혼합기체를 흡입할 수 있으며, 이에 따라 사용자의 수면이 유도될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 농도측정 센서(320)는 사용자의 안면을 향하여 분사되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다.
상기 농도측정 센서(320)는 분사부(220)의 일측 또는 유로부(210)의 일부분에 구비되어 혼합기체에 포함된 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다.
상기 농도측정 센서(320)는 측정한 이산화탄소 농도 신호를 제어부(400)로 전송하고, 제어부(400)는 이산화탄소 농도 신호를 기반으로 혼합부(120)에서 이산화탄소의 혼합 비율을 조절할 수 있다.
예를 들면, 상기 농도측정 센서(320)는 분사부(220)에서 배출되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 측정할 수 있고, 측정한 이산화탄소 농도가 35,000 ppm 또는 3.5 % 일 경우, 제어부(400)는 이산화탄소의 혼합 비율을 그대로 유지시킬 수 있다. 측정한 이산화탄소 농도가 35,000 ppm 또는 3.5% 미만일 경우, 제어부(400)는 이산화탄소의 혼합 비율을 높일 수 있다. 측정한 이산화탄소 농도가 35,000 ppm 또는 3.5 % 초과일 경우, 제어부(400)는 이산화탄소의 혼합 비율을 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수면상태 감지센서(330)는 사용자가 수면상태인지 아닌지를 감지할 수 있다.
상기 수면상태 감지센서(330)는 사용자의 움직임을 획득하기 위한 모션센서일 수 있다.
상기 수면상태 감지센서(330)는 사용자의 움직임 신호를 제어부(400)로 전송하고, 제어부(400)는 움직임 신호를 기반으로 사용자의 수면여부를 판단 및 결정하여 혼합기체의 분사를 종료하거나, 연장시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 수면상태 감지센서(330)가 측정한 움직임 신호를 기반으로, 제어부(400)가 사용자가 수면 상태라고 결정한 경우, 제어부(400)는 혼합기체의 분사를 종료시킬 수 있다.
이와 달리, 상기 제어부(400)가 사용자가 수면 상태가 아니라고 결정한 경우, 제어부(400)는 혼합기체의 분사 시간을 5 분씩 연장시킬 수 있으며, 연장되는 분사 시간의 총합은 최대 30 분을 넘지 않는다.
도시하지는 않았으나, 상기 센서부(300)는 사용자가 수면 상태 또는 비수면 상태일 때, 사용자의 생체 지표를 파악할 수 있는 생체 지표 센서부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 생체 지표 센서부는 사용자의 심박수, 혈압 등을 측정할 수 있다. 상기 생체 지표 센서부는 접촉식 또는 비접촉식일 수 있다. 상기 생체 지표 센서부가 접촉식일 경우, 상기 생체 지표 센서부는 예를 들어, 사용자와 접촉하는 접촉 센서일 수 있다. 상기 생체 지표 센서부가 비접촉식일 경우, 상기 생체 지표 센서부는 예를 들어, 사용자와 접촉하지 않는 비접촉식 레이더일 수 있다.
상기 생체 지표 센서부가 사용자의 생체 지표를 센싱하면, 상기 제어부(400)는 사용자의 생체 지표를 기반으로 사용자의 수면 패턴, 수면의 질 등을 파악할 수 있다. 필요할 경우, 상기 생체 지표 센서부는 사용자의 수면 상태를 확인할 수 있는 카메라와 연동하여, 상기 제어부(400)에 사용자의 수면 패턴, 수면의 질 등을 제공할 수 있다. 이 때, 상기 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 사용자의 수면 상태를 확인할 수 있는 카메라를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(400)는 사용자의 수면 패턴, 수면의 질 등을 파악한 후, 병원 방문 등이 필요한지 등 사용자에게 필요한 개별 피드백을 제공할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 센서부(300)는 사용자의 음성을 인식할 수 있는 음성 인식부를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 음성 인식부가 사용자의 음성을 인식하면, 상기 제어부(400)는 사용자의 음성에 따라, 농도 조절, 전원 꺼짐, 켜짐 등의 기능을 수행할 수 있다. 상기 음성 인식부는 예를 들어 인공 지능 스피커일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 음성 인식부에서 인식된 제1 사용자의 음성은 음성 녹음부에 녹음될 수 있다. 상기 음성 녹음부에 녹음된 제1 사용자의 음성은 상기 제어부(400)에 제공되어, 제1 사용자 또는 제2 사용자가 수면 시에 제공될 수 있다. 예를 들어, 아기의 부모는 상기 음성 인식부 및 상기 음성 녹음부를 통해, 음성을 녹음할 수 있다. 상기 제어부(400)는 아기가 수면할 때, 녹음된 아기의 부모의 음성(예를 들어, 부모의 자장가)을 아기에게 제공하여 아기의 수면을 도와줄 수 있다.
제1 사용자의 음성은 외부 단말기(50), 예를 들어 휴대폰 등에 설치된 앱을 통해 녹음되어, 제1 사용자 또는 제2 사용자가 수면 시에 제공될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 정화부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 정화부(500)는, 배출부(200)를 통해 분사된 혼합기체에 포함된 이산화탄소를 제거하여 이산화탄소 농도를 낮추기 위한 고체산소(도시하지 않음)와 상기 고체산소를 사용자의 주변으로 넓게 퍼뜨리기 위한 확산팬(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.
상기 제어부(400)는 배출부(200)를 통해 설정된 시간 동안 혼합기체가 분사된 이후 분사가 종료되면, 상기 정화부(500)의 확산팬을 구동시켜 고체산소를 사용자의 주변으로 확산시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 고체산소는 사용자의 수면 유도를 위해 대기 중에 고농도로 퍼져있는 이산화탄소를 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(400)는 외부 단말기(50)로 데이터 신호를 송수신할 수 있는 통신부(410)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 사용자의 수면 환경에 연관되는 시스템 또는 장치들과 상기 통신부(410)에 의해 데이터 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 상기 통신부(410)에 의해 가습기, 에어컨, 커텐 등과 상기 통신부(410)에 의해 무선으로 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 상기 통신부(410)에 의해 데이터를 송수신하여, 가습기, 에어컨, 커텐 등을 조절하고, 이에 따라, 사용자에게 최적화된 수면 상태를 제공할 수 있다.
상기 제어부(400)는, 외부 단말기(50)로부터 수신한 신호에 따라 상기 혼합기체의 이산화탄소 농도 범위를 설정할 수 있으며, 상기 배출부(200)가 사용자의 안면으로부터 이격된 거리에 따라 이산화탄소 농도 범위를 설정할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 제어부(400)는 사용자들 각각에게 최적화된 혼합 기체의 농도를 결정하고, 이에 따라, 혼합 기체의 농도를 조절할 수 있다. 상기 제어부(400)는 사용자들 각각에게 최적화된 혼합 기체의 농도를 결정할 때, 사용자의 성별, 나이, 키, 몸무게 등의 요소들 중 적어도 하나를 고려할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 상기 혼합부(120)에서 안전 농도 범위 내에서 혼합기체를 생성하고, 상기 배출부(200)에 의해, 사용자에게 상기 혼합 기체를 제공하여, 사용자의 호흡기 주변의 농도를 안전 농도 범위 내로 조절하면서도, 수면에 어려움을 겪고 있는 사용자가 흡입하는 공기의 이산화탄소 농도를 일시적으로 높임으로써, 사용자에게 최적화된 수면 환경을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치에 대하여 설명한다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 시스템과의 차이점을 보다 구체적으로 설명하고, 설명하지 않은 내용은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템에서 설명한 내용과 동일할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 졍면도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 측면도이다. 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 배면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 유로부가 펼쳐져서 분사부에서 분사부가 배출되는 것을 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 사시도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 개략적인 단면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치의 일부 하우징을 제거하여, 내부를 관찰할 수 있도록 도시한 사시도이다.
도 1, 도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)는 하우징(610) 및 고정부(620)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(610)은 상기 혼합기체 생성부(100)를 포함할 수 있다. 상기 혼합기체 생성부(100)는, 공급되는 이산화탄소(CO2)와 공기를 혼합하여 상기 이산화탄소의 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성할 수 있다. 상기 혼합기체 생성부(100)에 대해서는 보다 구체적으로 후술한다.
상기 고정부(620)는 상기 하우징(610)과 연결되어, 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)를 고정할 수 있다. 상기 고정부(620)의 폭은 상기 하우징(610)의 폭보다 넓을 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 상기 고정부(620)는 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)를 고정할 수 있다면, 폭, 모양 등을 특별히 한정하지 않는다.
상기 하우징(610) 및 상기 고정부(620)는 일체이다. 다만 이에 한정하는 것은 아니고, 상기 하우징(610) 및 상기 고정부(620)는 별개이나, 서로 체결되는 것일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)는 상기 혼합기체 생성부(100) 및 상기 배출부(200)를 포함할 수 있다.
상기 혼합기체 생성부(100)는 상기 하우징(610)의 내부에 수용된다. 상기 혼합기체 생성부(100)는 상기 공급부(110), 및 상기 혼합부(120)를 포함할 수 있다. 상기 혼합기체 생성부(100)는 상기 저장부(130)를 포함할 수 있다. 상기 혼합기체 생성부(100)는 외부 공기 유입부(140)를 포함할 수 있다.
상기 공급부(110)는 내부에 이산화탄소를 저장하고 혼합부(120)로 이산화탄소를 공급할 수 있다. 상기 공급부(110)는 상기 하우징(610)의 내부에 수용될 수 있다. 상기 공급부(110)는 상기 외부 공기 유입부(140) 및 상기 혼합부(120)의 하부에 제공될 수 있다.
상기 공급부(110)는 RFID(Radio-Frequency Identification)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 공급부(110)가 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)에 사용되기 적합한지, 예를 들어, 정품인지 여부를 확인할 수 있다.
상기 공급부(110)는 이산화탄소를 공급하는 과정에서 내부에 저장된 이산화탄소를 소진할 수 있다. 따라서, 상기 공급부(110)가 일회용인 경우에는 공급부(110)의 교체가 가능하도록 공급부(110)는 혼합부(120)에 착탈 또는 분리 가능하게 연결되는 구조일 수 있다. 또한, 상기 공급부(110)가 재충전이 가능한 다회용인 경우에는 공급부(110)에 이산화탄소의 주입이 가능한 구조일 수 있다.
상기 공급부(110)는 혼합부(120)에 이산화탄소를 공급하기 위한 배관(140)을 통해 연결될 수 있으며, 상기 배관(140) 상에는 이산화탄소의 유량을 조절하기 위한 밸브(145)가 구비되어 배관(140)의 개폐 제어가 가능하다.
예를 들면, 상기 밸브(145)는 제어부(400)에 의해 전자적으로 개폐가 제어되는 솔레노이드 밸브일 수 있으며, 제어부(400)는 밸브(145)의 개도를 조절하여 혼합부(120)로 공급되는 이산화탄소의 유량을 제어할 수 있다.
상기 외부 공기 유입부(140)는 외부에서 에서 외부 공기를 제공받는다. "외부"는 상기 하우징(610)의 외부를 의미하는 것일 수 있다. 상기 외부 공기 유입부(140)는 예를 들어, 상기 하우징(610)에 펜 형태로 구비될 수 있다. 상기 외부 공기 유입부(140)는 상기 혼합부(120)로 외부 공기를 제공할 수 있다.
상기 혼합부(120)는 상기 공급부(110)로부터 이산화탄소를 공급받고, 공급받은 이산화탄소와 상기 외부 공기 유입부(140)로부터 제공받은 외부 공기를 혼합하여 이산화탄소 농도가 혼합부 기준 30,000 ~ 100,000 ppm 또는 3 ~ 10 %, 사용자 흡기 기준 15,000 ~ 25,000 ppm 또는 1.5 ~ 2.5 %를 만족하는 혼합기체를 생성할 수 있다.
상기 혼합부(120)는 하우징(610)의 내부에 수용될 있다. 상기 혼합부(120)는 상기 외부 공기 유입부(140) 및 상기 공급부(110) 사이에 제공될 수 있다. 상기 혼합부(120)는 상기 배출부(200)와 연결된다. 상기 혼합부(120)는 상기 유로부(210)와 연결되어, 혼합 공기를 제공할 수 있다.
상기 혼합부(120)는 내부에 수용공간이 마련된 하우징 구조로 이루어져, 이산화탄소 및 외부 공기를 혼합할 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 저장부(130)와 일체일 수 있다. 즉, 상기 혼합부(120)는 혼합기체를 생성하고, 생성된 혼합기체를 수용하거나 저장할 수 있다.
자체적인 실험 결과, 사용자 흡기 기준으로 공기 중 이산화탄소의 농도가 1.5 ~ 2.5 %를 만족하는 경우, 사용자에게 졸음을 유발하여 수면 유도가 가능한 것을 확인하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합기체가 사용자의 안면으로 제공되거나, 또는 분사되는 과정에서 확산에 의해 농도가 옅어질 수 있음을 고려하여, 상기 혼합부(120)에서 이산화탄소의 농도가 30,000 ~ 100,000 ppm 또는 3 ~ 10 %를 만족하는 혼합기체를 생성함으로써, 분사부(220)에서 14 ~ 21 cm 이격된 사용자의 안면으로 이산화탄소 농도가 1.5 ~ 2.5 % 인 혼합기체를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(10)는 미국 노동 안정청 및 대한민국을 포함한 세계 각국 정부에서 지정한 이산화탄소 노출 안전 농도 (이하 "안전 농도") TWA-5,000 / STEL-30,000 범위 내에서 혼합기체를 생성한다. "TWA-5,000"은 평균 5,000ppm 이하에서 8시간 이하, "STEL-30,000"은 30,000ppm에서 15분 이하로 노출되는 것을 의미한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)의 상기 혼합부(120)는 안전 농도 범위 내에서 혼합기체를 생성한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)는, 상기 배출부(200)에 의해, 사용자에게 상기 혼합 기체를 제공하여, 사용자의 호흡기 주변의 농도를 안전 농도 범위 내로 조절하면서도, 사용자에게 최적화된 수면 환경을 제공할 수 있다.
상기 배출부(200)는, 혼합기체를 사용자의 안면으로부터 설정거리(d)만큼 이격된 위치에서 분사할 수 있다. 상기 배출부(200)는 예를 들어, 접촉식, 단거리 분사식, 및 장거리 분사식 중 적어도 하나의 방식으로 혼합기체를 사용자의 안면에 분사할 수 있다. 상기 배출부(200)가 접촉식으로 혼합기체를 분사할 경우, 상기 배출부(200)는 마스크를 이용하여 혼합기체를 분사할 수 있다. 상기 배출부(200)가 단거리 분사식으로 혼합기체를 분사할 경우, 상기 배출부(200)는 사용자의 팔 또는 외부의 외력을 이용하여 혼합기체를 분사할 수 있다. 상기 배출부(200)가 장거리 분사식으로 혼합기체를 분사할 경우, 상기 배출부(200)는 가습기에서 기체가 분사되는 방식으로 혼합기체를 분사할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 배출부(200)는 상기 배출부(200)에서 배출되는 혼합기체의 온도 및 습도 중 적어도 하나를 조절하는 온습도 조절부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배출부(200)에서 배출되는 혼합기체의 온도는 예를 들어, 열선에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 배출부(200)에서 배출되는 혼합기체의 습도는 가습기에 의해 조절될 수 있다.
상기 배출부(200)는 혼합기체의 이동을 위한 유로부(210)와, 상기 유로부(210)를 통해 전달된 혼합기체의 분사를 위한 분사부(220)를 포함할 수 있다.
상기 유로부(210)는, 상기 분사부(220)와 사용자의 안면 사이의 설정거리(d)를 조절하거나, 또는 유지시킬 수 있도록 신축 또는 형상변경 가능한 구조일 수 있다. 도 5 내지 도 6을 참조하면, 상기 유로부(210)는 흰지를 통해 구부러질 수 있다. 도 5 내지 도 6에서는 상기 유로부(210)가 한번 구부러지는 것을 예를 들어 도시하였으나, 상기 유로부(210)는 두번 이상의 복수 회 구부러질 수도 있다.
상기 유로부(210)는 예를 들어, 사용자가 이용하지 않을 때는 구부러져 상기 하우징(610)의 측부에 수용되어, 차지하는 공간을 줄일 수 있다. 예를 들어, 상기 유로부(210)는 사용자가 사용할 시에, 상기 하우징(610)의 측부에서 이격되어, 도 6에 도시된 형태로 사용할 수 있다. 이 때, 상기 분사부(220)와 사용자의 안면 사이의 거리는 상기 유로부(210)의 위치를 조절하여 설정할 수 있다.
상기 유로부(210)는 일단이 상기 혼합부(120)에 연결되고 타단은 상기 분사부(220)에 연결되며 그 내부에 마련된 유로를 통해 혼합기체를 상기 분사부(220)로 이동시킬 수 있다. 상기 유로부(210)는 예를 들어, 내부에 혼합기체 제공관을 포함하여, 혼합기체를 상기 분사부(220)로 이동시킬 수 있다.
상기 분사부(220)는, 상기 유로부(210)의 타단에 연결되어 상기 유로부(210)를 통해 전달받은 혼합기체를 사용자의 안면을 향해 분사할 수 있다.
상기 분사부(220)는 혼합기체를 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구(221)를 구비할 수 있다.
상기 분사부(220)는 유로부(210)에 연결되어 사용자의 안면으로부터 설정거리(d) 만큼 이격되어 있는 비접촉 상태이며, 이러한 비접촉에 의한 분사를 통해 사용자에게 불편함이나 불쾌감을 유발하지 않고 수면을 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)는 상기 센서부(300) 및 상기 제어부(400)를 포함할 수 있다.
상기 센서부(330)는 거리측정 센서(310), 농도측정 센서(320) 및 수면상태 감지센서(330)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 센서부(330)는 일측에 상기 분사부(220)가 제공되는 상기 유로부(210)의 타측에 제공될 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 센서부(300)는 사용자가 수면 상태 또는 비수면 상태일 때, 사용자의 생체 지표를 파악할 수 있는 생체 지표 센서부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 생체 지표 센서부는 사용자의 심박수, 혈압 등을 측정할 수 있다. 상기 생체 지표 센서부는 접촉식 또는 비접촉식일 수 있다. 상기 생체 지표 센서부가 접촉식일 경우, 상기 생체 지표 센서부는 예를 들어, 사용자와 접촉하는 접촉 센서일 수 있다. 상기 생체 지표 센서부가 비접촉식일 경우, 상기 생체 지표 센서부는 예를 들어, 사용자와 접촉하지 않는 비접촉식 레이더일 수 있다.
상기 생체 지표 센서부가 사용자의 생체 지표를 센싱하면, 상기 제어부(400)는 사용자의 생체 지표를 기반으로 사용자의 수면 패턴, 수면의 질 등을 파악할 수 있다. 필요할 경우, 상기 생체 지표 센서부는 사용자의 수면 상태를 확인할 수 있는 카메라와 연동하여, 상기 제어부(400)에 사용자의 수면 패턴, 수면의 질 등을 제공할 수 있다. 이 때, 상기 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템(10)은 사용자의 수면 상태를 확인할 수 있는 카메라를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(400)는 사용자의 수면 패턴, 수면의 질 등을 파악한 후, 병원 방문 등이 필요한지 등 사용자에게 필요한 개별 피드백을 제공할 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 센서부(300)는 사용자의 음성을 인식할 수 있는 음성 인식부를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 음성 인식부가 사용자의 음성을 인식하면, 상기 제어부(400)는 사용자의 음성에 따라, 농도 조절, 전원 꺼짐, 켜짐 등의 기능을 수행할 수 있다. 상기 음성 인식부는 예를 들어 인공 지능 스피커일 수 있다.
도시하지는 않았으나, 상기 음성 인식부에서 인식된 제1 사용자의 음성은 음성 녹음부에 녹음될 수 있다. 상기 음성 녹음부에 녹음된 제1 사용자의 음성은 상기 제어부(400)에 제공되어, 제1 사용자 또는 제2 사용자가 수면 시에 제공될 수 있다. 예를 들어, 아기의 부모는 상기 음성 인식부 및 상기 음성 녹음부를 통해, 음성을 녹음할 수 있다. 상기 제어부(400)는 아기가 수면할 때, 녹음된 아기의 부모의 음성(예를 들어, 부모의 자장가)을 아기에게 제공하여 아기의 수면을 도와줄 수 있다.
제1 사용자의 음성은 외부 단말기(50), 예를 들어 휴대폰 등에 설치된 앱을 통해 녹음되어, 제1 사용자 또는 제2 사용자가 수면 시에 제공될 수도 있다.
상기 제어부(400)는 상기 측정된 이산화탄소 농도를 기반으로 상기 혼합기체 생성부(100)에서 생성되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 설정범위 이내로 조절한다.
도시하지는 않았으나, 상기 제어부(400)는 사용자들 각각에게 최적화된 혼합 기체의 농도를 결정하고, 이에 따라, 혼합 기체의 농도를 조절할 수 있다. 상기 제어부(400)는 사용자들 각각에게 최적화된 혼합 기체의 농도를 결정할 때, 사용자의 성별, 나이, 키, 몸무게 등의 요소들 중 적어도 하나를 고려할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치(1000)는 상기 혼합부(120)에서 안전 농도 범위 내에서 혼합기체를 생성하고, 상기 배출부(200)에 의해, 사용자에게 상기 혼합 기체를 제공하여, 사용자의 호흡기 주변의 농도를 안전 농도 범위 내로 조절하면서도, 수면에 어려움을 겪고 있는 사용자가 흡입하는 공기의 이산화탄소 농도를 일시적으로 높임으로써, 사용자에게 최적화된 수면 환경을 제공할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (17)

  1. 공급되는 이산화탄소와 공기를 혼합하여 이산화탄소 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성하는 혼합기체 생성부;
    상기 혼합기체를 사용자의 안면으로부터 이격된 위치에서 분사하는 배출부;
    상기 분사되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 측정하는 농도측정 센서; 및
    상기 측정된 이산화탄소 농도를 기반으로 상기 혼합기체 생성부에서 생성되는 혼합기체의 이산화탄소 농도를 설정범위 이내로 조절하는 제어부;를 포함하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이산화탄소 농도의 설정범위는,
    혼합기체 생성부의 혼합부 기준 30,000 ~ 100,000 ppm, 사용자 흡입 기준 15,000 ~ 25,000 ppm인 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합기체 생성부는,
    상기 이산화탄소를 공급하는 공급부;
    상기 공급부로부터 공급받은 이산화탄소를 공기와 혼합하여 상기 혼합기체를 생성하는 혼합부; 및
    상기 혼합기체를 수용하는 저장부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 혼합기체의 이산화탄소 농도를 조절하기 위해 상기 공급부로부터 혼합부로 공급되는 이산화탄소 유량을 제어하거나 외부 공기 유입량을 제어하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공급부는,
    상기 혼합부에 착탈 가능하게 연결되는 구조를 갖는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 혼합기체의 이동 통로를 제공하는 유로부; 및
    상기 유로부를 통해 전달받은 상기 혼합기체를 사용자의 안면을 향하여 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구를 구비하는 분사부;를 포함하고,
    상기 유로부는 상기 분사부와 사용자의 안면까지의 이격거리를 조절할 수 있도록 신축 또는 형상변경 가능한 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분사부의 일측에는 분사부와 사용자의 안면 사이의 거리를 측정하는 거리측정 센서가 구비되고,
    상기 제어부는,
    상기 거리측정 신호를 기반으로 혼합기체의 이산화탄소 농도 범위를 설정하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 농도측정 센서는 상기 분사부의 일측 또는 유로부의 일부분에 구비되는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 수면상태를 감지하는 수면상태 감지센서를 더 포함하고,
    상기 수면상태 감지센서는,
    상기 혼합기체가 설정시간 동안 분사가 이루어진 후에 상기 사용자의 수면상태를 감지하고,
    상기 제어부는,
    상기 수면상태 감지신호를 전달받고 사용자가 수면 상태인 것으로 판단하면 상기 혼합기체의 분사를 종료시키고, 사용자가 수면 상태가 아닌 것으로 판단하면 상기 혼합기체의 분사 시간을 연장시키는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분사된 혼합기체의 이산화탄소의 농도를 낮추기 위한 고체산소를 저장하고 상기 고체산소를 주변으로 넓게 퍼뜨리기 위한 확산팬을 구비하는 정화부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 혼합기체의 분사가 종료되면, 상기 정화부의 확산팬을 구동시켜 상기 고체산소를 사용자의 주변으로 확산시키는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 외부 단말기로 데이터 신호를 송수신할 수 있는 통신부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 외부 단말기로부터 수신한 신호에 따라 상기 혼합기체의 이산화탄소 농도 범위를 설정하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도시스템.
  11. 외부에서 외부 공기를 제공받는 외부 공기 유입부;
    상기 외부 공기 유입부의 하부에 배치되어, 이산화탄소를 공급하는 공급부;
    상기 외부 공기 유입부 및 상기 공급부 사이에 배치되어, 상기 공급부로부터 공급받은 이산화탄소를 공기와 혼합하여, 이산화탄소 농도가 설정범위를 만족하는 혼합기체를 생성하는 혼합부; 및
    상기 배출부와 연결되고, 상기 혼합부로부터 상기 혼합기체를 제공받아 사용자의 안면으로부터 이격된 위치에 상기 혼합 기체를 분사하는 배출부;를 포함하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이산화탄소 농도의 설정범위는,
    상기 혼합부 기준 30,000 ~ 100,000 ppm, 사용자 흡입 기준 15,000 ~ 25,000 ppm인 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 공급부는,
    상기 혼합부에 착탈 가능하게 연결되는 구조를 갖는 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 혼합부와 연결되어, 상기 혼합기체의 이동 통로를 제공하는 유로부; 및
    상기 유로부를 통해 전달받은 상기 혼합기체를 사용자의 안면을 향하여 분사하는 적어도 하나 이상의 분사구를 구비하는 분사부;를 포함하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 유로부는,
    상기 분사부와 사용자의 안면까지의 이격거리를 조절할 수 있도록 신축 또는 형상변경 가능한 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 배출부는,
    상기 분사부와 사용자의 안면 사이의 거리를 측정하는 거리측정 센서를 더 포함하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 공급부 및 상기 혼합부를 내부에 수용하는 하우징; 및
    상기 하우징과 연결되고, 상기 수면 유도 장치를 고정할 수 있는 고정부;를 더 포함하는 이산화탄소를 이용한 수면 유도 장치.
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