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WO2016140408A1 - 수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템 - Google Patents

수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템 Download PDF

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WO2016140408A1
WO2016140408A1 PCT/KR2015/007282 KR2015007282W WO2016140408A1 WO 2016140408 A1 WO2016140408 A1 WO 2016140408A1 KR 2015007282 W KR2015007282 W KR 2015007282W WO 2016140408 A1 WO2016140408 A1 WO 2016140408A1
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WO
WIPO (PCT)
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sleep
user
unit
information
sensor
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/007282
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English (en)
French (fr)
Inventor
우효준
Original Assignee
주식회사 프라센
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by 주식회사 프라센 filed Critical 주식회사 프라센
Priority to US15/526,681 priority Critical patent/US10589056B2/en
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Definitions

  • the present invention relates to a sleep guidance device and a sleep management system comprising the same.
  • the present invention relates to a sleep inducing device capable of measuring a sleep state of a user and inducing desirable sleep, and a sleep management system including the same.
  • brain waves can be classified into alpha waves (7-14 Hz), beta waves (14-30 Hz), delta waves (0.5-4 Hz), and theta waves (4-8 Hz).
  • beta waves When the arousal level is too high, the beta wave usually appears, when the sleep or sleep is mainly delta wave, and when the awakening level is not too high or too low may appear alpha or theta wave.
  • REM Rapid Eye Movement
  • non-REM sleep is generally divided into four stages according to the depth of sleep. It may be reclassified.
  • Beta waves are often observed when people are awake. Then, when you close your eyes and relax, the alpha waves begin to increase and fall into the sleepy sleep, and as your sleep progresses deeper, the brain also calms and emits delta waves. At this time, when too few or too many specific stages of sleep patterns, mental or physical problems may occur.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a sleep induction device for measuring the sleep state based on the brain wave, and adjusts the sleep state of the user using sound or light based on this close to the ideal sleep pattern.
  • the problem to be solved by the present invention is to measure the sleep state based on the brain wave, based on this to adjust the sleep state of the user by using sound or light, close to the ideal sleep pattern based on this, and provides the user with recommended life pattern information It is to provide a sleep management system.
  • An aspect of the sleep induction apparatus of the present invention for solving the above problems is a housing portion including a frame capable of shape change, disposed on one surface of the housing portion, the brain wave measurement sensor for measuring the brain wave signal of the user
  • a sensor unit comprising: a first output unit positioned at one side of the housing unit and outputting a sound or a light source having a first frequency; and a second output unit disposed at the other side of the housing unit and outputting a sound or a light source having a second frequency different from the first frequency;
  • An output unit including an output unit; and a control unit configured to calculate a sleep pattern of the user based on the brain wave signal measured by the sensor unit, and to change an output signal of the output unit so that the sleep pattern approaches a predetermined value.
  • the housing portion is formed in the shape of the eye patch, the cover portion including the frame capable of changing the shape to fit the user's head, and the material in contact with one surface of the cover portion, the elastic material It may include an elastic portion including.
  • the housing portion, the angle between the central portion and the side end portion by the external force can be adjusted from the first angle to the second angle.
  • the sensor unit may further include a temperature sensor disposed on one surface of the housing part and positioned on the same surface as the EEG sensor, and an illumination sensor or a humidity sensor disposed on the other surface of the housing part. Can be.
  • the apparatus may further include a memory unit for storing data measured by the sensor unit in real time, and a communication unit for wirelessly transmitting the stored data to an external device.
  • the data may include information about brain wave, body temperature, external illuminance or humidity of the user.
  • the controller may adjust the output frequency of the output unit such that the ratio of the REM sleep state and the non-REM sleep state of the user is within a predetermined range. You can control your sleep.
  • the controller may measure a response speed of the user's sleep state according to the change of the output frequency, and adjust the rate of change of the output frequency based on the response rate.
  • the output unit includes a first speaker for outputting the first frequency and a second speaker for outputting the second frequency whose difference from the first frequency is a first wavelength.
  • a light source unit including a speaker unit, a first light source for adjusting the intensity of light based on the change of the first frequency, and a second light source for adjusting the intensity of light based on the change in the second frequency.
  • the sensor unit for measuring the user's biometric information, environmental information, including illuminance, temperature or humidity, and the user through the sound or light source
  • An output unit for simultaneously providing an output signal of a frequency
  • a control unit for adjusting an output signal of the output unit based on the biometric information and the environment information measured by the sensor unit, and wirelessly transmitting the biometric information and the environment information
  • a sleep inducing device including a communication unit, an interface unit for receiving the biometric information and the environment information, and a calculation unit for calculating sleep pattern information and recommended life pattern information of the user based on the received biometric information and the environment information
  • a display unit configured to display the sleep pattern and the recommended sleep pattern. And a device.
  • the mobile device receives life pattern information including the age, gender, average sleep time, alcohol intake, or caffeine intake of the user, and transmits the life pattern information to the sleep induction device.
  • the controller may be configured to change the output signal based on the biometric information, the environment information, and the living pattern information.
  • the controller may further include a ratio of a REM sleep state to a non-REM sleep state of the user based on the biometric information, the environment information, and the life pattern information. Calculate an optimal sleep cycle including a RAM sleep state entry time, or a RAM sleep state duration, and adjust the output frequency of the output unit to adjust the output signal to bring the user's sleep state closer to the optimal sleep cycle. Can be.
  • the controller may measure a rate of change of the biometric information according to a change of the output signal of the output unit, and adjust the rate of change of the output signal based on the change.
  • the sensor unit may include at least one of an EEG sensor, a PPG sensor, an EDA sensor, an ECG sensor, and an EMG sensor.
  • the sleep pattern information may include change information of a sleep stage over time
  • the recommended lifestyle pattern information may include information about a bedtime, wake up time, nutrient intake, recommended temperature, or recommended illuminance. May contain information.
  • the mobile device receives, from the sleep induction device, a sleep adaptability of the user calculated based on a change rate of the biometric information according to the change of the output signal, and starts from the user. And receiving travel time difference information including an arrival destination, and calculating recommended sleep information including a recommended bedtime time and a recommended wake-up time based on the sleep adaptation degree and the travel time difference information, and display the calculated sleep information.
  • the sleep inducing device or the mobile device calculates a sleep state of the user based on the biometric information of the user, and based on the sleep state, an external illuminance, temperature, or humidity is determined.
  • a wireless signal including a control signal to be adjusted may be output.
  • the sleep guidance apparatus and sleep management system including the same of the present invention can increase the quality of sleep of the user.
  • the present invention detects the user's sleep state and surrounding environment information using various sensors, and changes the output signal such as sound or light based on the feedback using the sensed information to induce the best sleep state for the user. Can be.
  • the shape of the sleep guidance device to match the shape of the user's face, it is possible to prevent the user's sleep is disturbed by external light.
  • the user may provide recommended sleep information that may help the user solve a parallax adjustment problem that may occur when traveling.
  • FIG. 1 is a front view for explaining a sleep guidance device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a rear view for explaining a sleep induction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a side view for explaining the shape change of the sleep induction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining a sleep inducing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • 5 is a graph illustrating an example of a general sleep stage.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a method of maintaining and changing a user's sleep state in a sleep induction device according to some embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a view for explaining an induction technique according to the brain wave tuning method of the sleep induction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view for explaining the operation of the sleep guidance device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a sleep management system including a sleep guidance apparatus according to some example embodiments.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an operation of a sleep management system including a sleep inducing device according to some exemplary embodiments.
  • spatially relative terms below “, “ beneath “, “ lower”, “ above “, “ upper” It may be used to easily describe the correlation of a device or components with other devices or components. Spatially relative terms are to be understood as including terms in different directions of the device in use or operation in addition to the directions shown in the figures. For example, when flipping a device shown in the figure, a device described as “below” or “beneath” of another device may be placed “above” of another device. Thus, the exemplary term “below” can encompass both an orientation of above and below. The device can also be oriented in other directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
  • first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, these elements, components and / or sections are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component or section from another element, component or section. Therefore, the first device, the first component, or the first section mentioned below may be a second device, a second component, or a second section within the technical spirit of the present invention.
  • FIG. 1 is a front view for explaining a sleep guidance device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a rear view for explaining a sleep induction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a side view for explaining the shape change of the sleep induction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the sleep induction apparatus 100 includes a housing unit 110 and 150, a sensor unit S1 to S3, and an output unit 161 and 162. can do.
  • the housing parts 110 and 150 may include a cover part 110 and an elastic part 150.
  • the cover 110 may correspond to the outer surfaces of the housing parts 110 and 150
  • the elastic part 150 may correspond to the inner surfaces of the housing parts 110 and 150.
  • the cover unit 110 may be formed in a shape that can cover the eyes of the user.
  • the cover 110 may have an eye patch shape.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the elastic part 150 may be formed to contact one surface of the cover 110 and may include an elastic material.
  • the elastic part 150 may include a material having elasticity such as sponge, rubber, silicone, etc. and having a cushioning feeling.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the elastic part 150 may be in direct contact with the face of the user, the portion overlapping with the user's eyes may be formed in a concave shape, it may include a shape that can be over the user's nose.
  • the cover unit 110 may include a material capable of changing a shape.
  • the cover 110 has a first angle (for example, an angle between the center part and the side end part is 0 degree) due to the external force F, that is, the center part and the side end part are in the same plane. ) May be adjusted to a second angle (eg, an angle between the central and side ends is an angle of 0 to 90 degrees).
  • the cover part 110 may include frame parts F1 and F2 capable of changing shapes.
  • the frame units F1 and F2 may include a first frame F1 and a second frame F2.
  • the first frame F1 may be located at the upper end of the cover part 110
  • the second frame F2 may be located at the lower end of the cover part 110.
  • the cover 110 may be made of a material having elasticity that can be bent at a predetermined angle, and the first frame F1 and the second frame F2 fix the shape or angle of the cover 110. It can play a role.
  • the present invention is not limited thereto, and the entire cover portion 110 may be changed in shape by the external force F, and may be made of a material whose shape is fixed after the external force F is applied.
  • the frame parts F1 and F2 may include a material having rigidity.
  • the housing parts 110 and 150 may be changed in shape to fit the face shape of the user. Since the user has various facial features, light may penetrate into a space generated between the housing parts 110 and 150 and the face. Since the housing parts 110 and 150 of the sleep induction device 100 of the present invention can be changed in a custom shape according to the shape of the user's face, it is possible to reduce the disturbance of the user's sleep due to external light.
  • the first sensor part S1 and the second sensor part S2 may be disposed on the cover part 110 (that is, the outer surfaces of the housing parts 110 and 150). As shown in FIG. 1, the first sensor part S1 and the second sensor part S2 may be disposed on both sides of the cover part 110, but the present invention is not limited thereto.
  • the first and second sensor units S1 and S2 may include an illuminance sensor for measuring illuminance of a user's surrounding environment, a temperature sensor for measuring an external temperature, a humidity sensor for measuring an external humidity, and the user generating during sleep It may include a microphone for measuring sound or external sound, a motion sensor for acquiring a user's movement, and the like.
  • the first and second sensor units S1 and S2 may further include an acceleration sensor, a gyro sensor, a magnetic sensor, a gravity sensor, and the like.
  • the third sensor unit S3 and the output units 161 and 162 may be disposed on the elastic unit 150 (that is, the inner surfaces of the housing units 110 and 150).
  • the third sensor unit S3 may be located at the center of the upper end of the elastic unit 150. However, this is only one example and the present invention is not limited thereto.
  • the third sensor S3 includes an EEG sensor (hereinafter, referred to as an EEG sensor) for acquiring a brain wave of a user, a PPG sensor for acquiring a blood oxygen saturation of the user, an EDA sensor for acquiring a user's tension, and a user's body temperature. It may include at least one of a temperature sensor for acquiring, an ECG sensor for acquiring a heart rate of the user, an EMG sensor for acquiring the movement of the body muscles of the user, and an EOG sensor for acquiring the eye movement of the user. .
  • the output units 161 and 162 may include a first output unit 161 and a second output unit 162.
  • the first output unit 161 may be located at one side of the elastic unit 150 and output a sound or a light source having a first frequency.
  • the second output unit 162 may be located at the other side of the elastic unit 150 to output a sound or a light source having a second frequency different from the first frequency.
  • the output units 161 and 162 may include speaker units SP1 and SP2 for outputting sound and light source units L1 and L2 for generating light.
  • the present invention is not limited thereto, and the output units 161 and 162 may stimulate at least one of the five senses of the user through at least one of vibration, sound, light, taste, and aroma.
  • the output units 161 and 162 may further include a fragrance output unit for spraying a substance containing fragrance and a vibration output unit for generating vibration.
  • the speaker units SP1 and SP2 may include a first speaker SP1 that outputs a first frequency and a second speaker SP2 that outputs a second frequency whose difference from the first frequency is a first wavelength.
  • the first speaker SP1 may be located at the upper left of the housing parts 110 and 150
  • the second speaker SP2 may be located at the upper right of the housing parts 110 and 150.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the first speaker SP1 and the second speaker SP2 may simultaneously output sound waves having different frequencies, thereby inducing a brain wave or a sleep state of the user.
  • human audible frequencies range from 20Hz to 20kHz.
  • Human brain waves for example, alpha waves (7-14 Hz), beta waves (14-30 Hz), delta waves (0.5-4 Hz), theta waves (4-8 Hz)
  • the general method cannot deliver the desired frequency to the brain (in contrast, if light is arbitrarily set to the stimulus corresponding to the sleep stage in the case of light, electroencephalogram may occur accordingly).
  • the sleep induction apparatus 100 of the present invention may induce an EEG by using a binaural beat.
  • the brain uses a principle that the frequency corresponding to the frequency difference of the sound waves delivered to each ear is transmitted. Detailed description thereof will be described later with reference to FIG. 9.
  • the speaker units SP1 and SP2 may be used to remove external noise.
  • the speaker units SP1 and SP2 may cancel the noise by providing a sound wave having a frequency opposite to that of the noise.
  • the light source units L1 and L2 may include a first light source L1 for adjusting the intensity of light based on the change of the first frequency, and a second light source L2 for adjusting the intensity of light based on the change in the second frequency. It may include.
  • the first light source L1 may be located at the left recess of the housing parts 110 and 150
  • the second light source L2 may be located at the right recess of the housing parts 110 and 150. That is, the first light source L1 may be irradiated to the left eye of the user, and the second light source L2 may be irradiated to the right eye of the user.
  • the first light source L1 and the second light source L2 may be composed of one or more LEDs or light emitters.
  • the first light source L1 may output a light source having a first frequency
  • the second light source L2 may output a light source having a second frequency.
  • the light source units L1 and L2 may use the principle of the stereoscopic beat described above.
  • the light intensity, color change, and illuminance change of the light sources L1 and L2 may be changed based on the first frequency and the second frequency.
  • the volume of the sound may correspond to the intensity of the light of the light sources L1 and L2
  • the change in the type of sound may correspond to the change of the color of the light of the light sources L1 and L2.
  • the light sources L1 and L2 may use a color that has the greatest influence on inducing sleep of the user for output.
  • the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 4 is a block diagram for explaining a sleep inducing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the sleep guidance device 200 according to another embodiment of the present invention, the sensor unit 210, the output unit 220, the control unit 230, the communication unit 240, the memory unit 250 It may include.
  • Sensor unit 210 includes the user's brain waves, heart rate, respiration, blood oxygen saturation, body movements, eye movements, muscle movements, snoring, changes in body temperature, illuminance of the surrounding environment, humidity, Environmental information including temperature and the like can be measured.
  • the sensor unit 210 is an EEG sensor for obtaining the user's brain waves, PPG sensor for obtaining the blood oxygen saturation of the user, EDA sensor for obtaining the user's tension, temperature sensor for obtaining the user's body temperature , ECG sensor for acquiring the heart rate of the user, EMG sensor for acquiring the movement of the body muscles of the user, EOG sensor for acquiring the movement of the eyeball of the user, camera for acquiring the image of the user, the user is sleeping
  • the microphone may include at least one of a microphone for acquiring a sound to be generated, a motion sensor for acquiring a user's movement, and an illumination sensor for acquiring information on the amount of ambient light of the user.
  • the output unit 220 may stimulate at least one of the five senses of the user through at least one of vibration, sound, light, taste, and aroma.
  • the output unit 220 may include a first output unit 161 of FIG. 2 and a second output unit 162 of FIG. 2.
  • the first output unit 161 of FIG. 2 may be positioned at one side of the housing units 110 and 150 to output a sound or a light source having a first frequency.
  • the second output unit 162 of FIG. 2 may be located at the other side of the housing parts 110 and 150 to output a sound or a light source having a second frequency different from the first frequency.
  • the output unit 220 may simultaneously output sounds of different frequencies to generate a stereoscopic beat.
  • the output unit 220 may simultaneously output the first light source L1 of FIG. 2 and the second light source L2 of FIG. 2 based on different frequencies.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the controller 230 may control the sensor unit 210 and the output unit 220.
  • the controller 230 may adjust the output signal of the output unit 220 based on the biometric information and the environment information measured by the sensor unit 210. That is, the controller 230 may adjust the output signal of the output unit 220 by using the feedback based on the data measured by the sensor unit 210, and induce sleep to the user to have an optimal sleep pattern. have.
  • the controller 230 calculates a sleep pattern of the user based on a biosignal (for example, an EEG signal) measured by the sensor unit 210, and outputs 220 so that the sleep pattern approaches a predetermined value. Can change the output signal.
  • the controller 230 may calculate an optimal sleep pattern of the user based on the biometric information and the environment information of the user. Through this, the controller 230 adjusts the output frequency of the output unit 220 so that the ratio of the REM sleep state and the non-REM sleep state of the user is within a predetermined range, the sleep state of the user. Can be adjusted. Detailed description thereof will be described later.
  • the controller 230 may measure the response speed of the user's sleep state according to the change of the output frequency of the output unit 220, and adjust the rate of change of the output frequency based on the response rate. This represents the degree of adaptation to the user's sleep induction, the controller 230 may adjust the entry time and the retention time of the REM sleep or non-REM sleep in consideration of the degree of adaptation to the sleep induction of the user. For example, when the adaptability to sleep induction is low, the rate of change of the output frequency may be increased, and when the adaptability to sleep induction is large, the rate of change of the output frequency may be reduced.
  • the communication unit 240 may include a wired interface module, a wireless internet module, a short range communication module, and the like to communicate with an external device through wired / wireless communication.
  • Wireless Internet module refers to a module for wireless Internet access.
  • Wireless Internet module (Wireless LAN), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), etc.
  • Data communication can be performed through a communication technology.
  • the short range communication module refers to a module for short range communication.
  • Bluetooth Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and the like may be used.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • the wired interface module receives data from an external device, receives power, transfers the power to each component inside the sleep induction device 200, or transmits data in the sleep induction device 200 to an external device.
  • wired / wireless headset port receives power
  • wired / wireless data port receives power
  • memory card port receives data from an external device
  • audio input / output (I / O) port receives data from an external device
  • video input / output (I / O) port may include an earphone port, a telephone line port, a universal serial bus (USB) port, a LAN line port, and a coaxial cable port.
  • USB universal serial bus
  • the memory unit 250 may store data measured by the sensor unit 210 in real time.
  • the memory unit 250 may store sleep information including biometric information and environment information of the user collected through the sensor unit 210.
  • the memory unit 250 may store information of an optimal sleep pattern.
  • the memory unit 250 may store a driver, an operating system (OS), and software required for driving other components, including the controller 230.
  • OS operating system
  • the memory unit 250 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read-Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Programmable Read-Only Memory (PROM), Magnetic Memory, It may include a storage medium of at least one type of magnetic disk, optical disk.
  • the sleep guidance apparatus 200 of the present invention may operate in connection with a web storage that performs a storage function of the memory unit 250 on the Internet.
  • the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and the like. It may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions. Embodiments, such as the procedures and functions described herein, may be implemented as separate software modules, each of which may perform one or more of the functions and operations described herein.
  • Software code may be implemented as a software application. The code may be stored in the memory 250 and executed by the controller 230.
  • the user input unit may further include a user input unit for receiving a command from the user.
  • the user input unit may include one or more key buttons corresponding to at least one command.
  • the key button may be implemented as a hardware key button or a virtual key button on the touch screen.
  • the command that may be input through the user input unit may include a command for checking / outputting information obtained through the sensor unit, a command for selecting a desired sleep pattern, a command for controlling an external device, and the like.
  • 5 is a graph illustrating an example of a general sleep stage.
  • the general sleep stage may be classified into one to four stages according to the generated brain waves.
  • the early stages of sleep e.g., about 3 hours after the start of sleep
  • the human being hard to wake up in the middle of the REM sleep state 110 may feel unpleasant, but when waking from the end of the REM sleep 120 may feel a refreshing with relatively little unpleasantness.
  • each stage of sleep has its own necessary functions, and mental or physical problems can occur if too few or too many specific stages occur (cardiovascular disease, diabetes, dementia, etc.). Therefore, the quality of sleep can be improved by inducing the sleep stages proportionally and reducing the wake-up during sleep so that the sleep function can be properly performed according to the sleep cycle of the individual. For example, if the ratio of Deep Sleep: REM: Shallow Sleep is 1: 2: 1 (25%: 50%: 25%) is the ideal ratio, the ratio can be maintained while the user is sleeping. , The sleep inducing apparatus of the present invention can induce the sleep stage of the user.
  • Sleep stages include subject's biometric information (e.g., EEG, heart rate, respiration, blood oxygen saturation, retraction, snoring, eye movements, muscle movements, body temperature, etc.) and environmental information (e.g., noise, light, Temperature, humidity, etc.).
  • biometric information e.g., EEG, heart rate, respiration, blood oxygen saturation, retraction, snoring, eye movements, muscle movements, body temperature, etc.
  • environmental information e.g., noise, light, Temperature, humidity, etc.
  • a change in the sleep state may be induced by applying an external stimulus through the sensory organ of the subject.
  • the sleep state may be changed to the sleep stage corresponding to the specific frequency (brain wave tuning theory).
  • the sleep induction apparatus 200 of the present invention may induce a sleep state to measure a sleep state of a user and adjust an output frequency according to the sleep state of a user to be close to an optimal sleep pattern. For example, if sleep is difficult, sleep induction may be performed to quickly wake up, or a desired form of sleep brain waves may be continuously induced to prevent waking in the middle of sleep. In addition, the ratio between REM sleep and non-REM sleep can be adjusted. Through this, the sleep induction apparatus 200 of the present invention may allow the user to take a good night's sleep and induce the user to wake up with a refreshing mood.
  • FIG. 6 is a graph illustrating a method of maintaining and changing a user's sleep state in a sleep induction device according to some embodiments of the present disclosure.
  • the sleep guidance apparatus may determine the sleep state of the user by acquiring the body information and the surrounding environment information of the user detected through the sensor unit.
  • the horizontal axis corresponds to time and the vertical axis corresponds to the depth of the water surface.
  • the sleep stage may be reduced (step 310).
  • the controller 230 may adjust the output signal of the output unit 220 according to the response rate of the brain wave tuning of the user.
  • the EEG signal applied to the user may be reduced in the order of 25 Hz-> 12 Hz-> 5 Hz-> 2 Hz to 0.5 Hz.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the stimulus for the corresponding frequency band (eg, delta wave) is continuously maintained (step 320) so as to stay in the deep sleep stage at a preset ratio.
  • the data regarding the ideal sleep pattern and the change in the sleep stage may be stored in the memory 250 in advance.
  • the controller 230 may adjust a ratio between deep sleep (or non-remem sleep) and shallow sleep (or rem sleep) based on the data stored in the memory 250.
  • the stimulus may be stopped after a predetermined time or a predetermined number of induction stimuli. Can be. Subsequently, if a shallow sleep (or REM sleep) entry is required, an output signal may be applied to the user to arbitrarily enter a shallow step (step 330).
  • the stimulus may be applied again to be guided to the lower deep sleep according to the individual sleep cycle. (350 steps).
  • the stimulus may be temporarily changed to change the sleep stage. Stop.
  • a point no longer descends into the sleep phase e.g., REM sleep
  • it stimulates the frequency band to maintain REM sleep step 340 or reenters deep sleep. May be applied again (step 350).
  • the user may wake up the user by adjusting the frequency, intensity, color change, temperature, etc. of stimulating the user's sensory organs (step 360).
  • the sleep guidance device can provide the user with an optimal weather condition.
  • the present invention is not limited thereto, and the sleep state change described above is exemplary and may be variously set according to a situation.
  • FIG. 7 is a view for explaining an induction technique according to the brain wave tuning method of the sleep induction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the controller 230 controls the output unit 220 to generate an output signal reflecting feedback based on the current sleep state and the desired sleep state of the user. Can be.
  • the sleep state of the user may be changed by being affected by the wavelength transmitted to the human brain.
  • the controller 230 may transmit the output signal of the corresponding frequency to the brain through the output unit 220 in a binaural beat method.
  • the 3D sound beat method uses a principle in which wavelengths corresponding to frequency differences of different sounds transmitted to the left and right ears are transmitted to the brain. Therefore, by transmitting sounds of different frequencies to both ears, it is possible to transmit a signal of the wavelength desired by the user to the brain.
  • a sound of a first frequency (for example, 100 Hz) is output to one ear through the left first speaker SP1, and a second frequency (for example) to the other ear through the second speaker SP2.
  • a signal having a wavelength of 10Hz can be transmitted to the brain.
  • a light source it may be applied to achieve brain wave tuning by using a specific wavelength, light intensity, color change of light, or color temperature of light.
  • the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 8 is a view for explaining an operation method of the sleep guidance device according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates a sleep cycle of a user.
  • the first sleep pattern which is a high quality sleep cycle
  • the second sleep pattern which is a low quality sleep cycle
  • the second sleep pattern it takes a long time to reach an initial sleep state, does not reach a deep sleep state, and mainly stays only in a shallow sleep state.
  • the user frequently wakes up while sleeping, and when the user sleeps in the second sleep pattern, the user wakes up with tiredness.
  • the period between the shallow and deep sleep stages is constant, the time taken to reach the deep sleep state is relatively short, and the ratio of the deep sleep state to the shallow sleep state remains constant. do.
  • the sleep induction apparatus 200 continuously applies an output signal having a constant wavelength to the user, grasps a change in the sleep state of the user, and adjusts the output signal so that the user takes a sleep close to the first sleep pattern. Can be.
  • the response rate of the user's sleep state (ie, EEG response rate) may be measured, and the rate of change of the output signal may be adjusted based on the response rate. For example, a user who has a slow response time in sleep state may apply a wider range of stimulus changes to reach a desired sleep stage in a short time.
  • the user can accurately analyze the change in response to external stimuli and adjust the sleep stage in consideration of this.
  • the individual sleep according to the external stimulus for example, by adjusting the air conditioner among the peripheral devices to change the temperature, etc.
  • Analyze trends in phase status depending on the degree of response of the user to external stimuli, the stage of sleep can be optimized and induced from the low stage (awake state or shallow sleep stage, beta / alpha increase) to the deep stage (deep sleep, delta wave increase).
  • the stage of sleep can be optimized and induced from the low stage (awake state or shallow sleep stage, beta / alpha increase) to the deep stage (deep sleep, delta wave increase).
  • the stage of sleep can be optimized and induced from the low stage (awake state or shallow sleep stage, beta / alpha increase) to the deep stage (deep sleep, delta wave increase).
  • the degree of stimulation can be adjusted according to the time it takes to reach the set target approximation. In other words, by applying a stimulus to broaden or narrow the change according to the response rate of the EEG, in practice, the overall elevation time is reduced to the minimum that is optimally matched to the individual EEG response rate. Allows you to reach sleep (low frequency range).
  • the output signal that stimulates the user is not only wide or narrow like sound waves, but also strong or weak intensity such as light, temperature, fragrance, humidity, touch, change of color, change of temperature, degree of pressure, etc.
  • Scheme control pattern may be used.
  • the individual stimulation degree control method according to the EEG response rate can be applied not only to the elevation time, but also to the stimulation method to keep awake and wake up after falling asleep.
  • the user may wake up through various alarm types after comprehensively analyzing the bio signal and surrounding environment information to determine an optimal timing for waking up.
  • Light is recommended to be exposed to the time of day necessary for the body's healthy periodic activities (eg, melatonin production), and to emit light in the eye products that are provided even when waking up in the morning (lights, indoor lighting, Stand lighting, etc.) can be a strong exposure to wake up healthy and effective.
  • the exposed light does not merely expose a single light of uniform brightness uniformly, but the bio signal according to the stimulus in a manner suitable for an individual such as light color (yellow, blue, etc.), brightness, flickering (frequency), etc.
  • the response can be provided in a way that the product determines as it is constantly learning and wakes up most comfortably.
  • other stimulation sources sound, fragrance, touch, temperature, etc.
  • the sound may be provided with a time plan so that the user feels the most preferred and comfortable sound gradually from a small state to a high state and gradually wakes up on a shallow surface.
  • the external stimulus may be gradually adjusted to move to the optimal sleep cycle.
  • the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 9 is a diagram for describing a sleep management system including a sleep guidance apparatus according to some example embodiments.
  • a sleep management system including a sleep guidance apparatus according to some example embodiments.
  • duplicate descriptions of the same items as the above-described exemplary embodiments will be omitted and the description will be made based on differences.
  • the sleep management system 1000 includes a sleep guidance device 100, a mobile device 400, and a server 500.
  • the sleep guidance apparatus 100 may include substantially the same components as the sleep guidance apparatuses 100 and 200 described with reference to FIGS. 1 to 8, and may operate in the same manner.
  • the mobile device 400 may be a mobile communication device such as a PCS having a communication port, a “mobile phone”, or a communication port such as a notebook computer, a PC, a personal digital assistant (PDA), a handheld PC (HPC), a web pad, a tablet PC, or the like. It can be various types of information terminals having a.
  • the mobile device 400 may be connected to the Internet or a network using a communication port.
  • the present invention is not limited thereto, and a person having ordinary skill in the art may easily implement the present invention through another type of mobile communication device and an information terminal only by the description of the present invention.
  • the mobile device 400 may include an interface unit, a calculator, and a display.
  • the interface unit may receive the biometric information and the environmental information measured by the sensor units S1 to S3 of the sleep induction apparatus 100.
  • the calculator may calculate sleep pattern information and recommended life pattern information of the user based on the received biometric information and the environment information.
  • the display unit may display the sleep pattern and the recommended sleep pattern on the screen and provide the same to the user.
  • the mobile device 400 may receive life pattern information through a query response from a user.
  • Life pattern information may include the age, sex, average sleep time, alcohol intake, or caffeine intake of the user.
  • the mobile device 400 may transmit the received life pattern information to the sleep induction device 100.
  • the controller 230 of the sleep induction apparatus 100 may calculate a sleep pattern suitable for the user based on the biometric information, the environment information, and the life pattern information of the user, and change an output signal applied to the user. .
  • the calculator may generate sleep pattern information based on data measured during sleep of the user.
  • the sleep pattern information may include change information of a user's sleep stage over time.
  • the calculator may calculate recommended lifestyle information including information on recommended bedtime, recommended wake up time, recommended nutrient intake, recommended temperature, or recommended illuminance.
  • the sleep pattern information and the recommended living information calculated by the calculator may be provided to the user through the display.
  • the lifestyle pattern information input from the user, the sleep pattern information of the user, and the recommended lifestyle information may be bundled into one cluster and transmitted or stored in the server 500 or the mobile device 400.
  • Server 500 refers to a computer or software for providing services to other computers or mobile devices in a computer network.
  • the server 500 may exchange data with the sleep guidance apparatus 100 or the mobile device 400 using the information communication network 350.
  • the server 500 may include a preset web server, a medical institution server, and a social network service (SNS) server. Therefore, the server 500 may provide a clouding service, a web hard service, or the like.
  • the server 500 may provide a user with a platform or database that stores and retrieves life pattern information, sleep pattern information, and recommended life information including personal information.
  • the information communication network 350 may connect the sleep guidance device 100 and the mobile device 400, the sleep guidance device 100 and the server 500, or the server 500 and the mobile device 400.
  • the information communication network 350 may transmit data using a preset communication protocol.
  • the preset communication protocol may be any one of a TCP / IP protocol, a protocol conforming to IEEE 802.11, and a WAP protocol. However, the present invention is not limited thereto.
  • the mobile device 400 and the sleep induction device 100 may communicate using a wireless internet module or a local area network module without using the information communication network 350.
  • Wireless Internet module refers to a module for wireless Internet access.
  • Wireless Internet module (Wireless LAN), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), etc.
  • Data communication can be performed through a communication technology.
  • the short range communication module refers to a module for short range communication.
  • Bluetooth Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and the like may be used.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • the mobile device 400 may operate a sleep management application.
  • the sleep management application may provide a user with data visualization, personal sleep management, SNS interworking, and parallax adaptation.
  • the data visualization function may provide the user with data visualized on the sleep pattern information of the user received from the sleep induction apparatus 100 using a graph or a table.
  • the personal sleep management function may provide the user with recommended life pattern information tailored to the user calculated based on the life pattern information input by the user and the sleep pattern information measured by the sleep induction apparatus 100.
  • the recommended lifestyle pattern information may include information on bedtime, wake-up time, nutrient intake (eg, caffeine or alcohol intake), recommended temperature of sleeping space, or recommended illumination of sleeping space.
  • the user may be suggested an optimal nap time that can be applied in everyday life.
  • the SNS interworking function may provide a service for sharing a user's sleep pattern information through an SNS or sharing information of surrounding areas, ages, genders and acquaintances having better sleep.
  • the parallax adaptation function may provide the user with a solution to solve the parallax adaptation problem that occurs when traveling between countries.
  • the sleep induction apparatus 100 calculates the sleep adaptability of the user based on a change rate of the user's biometric information according to a change in the output signal.
  • the sleep fitness is communicated to the mobile device 400.
  • the mobile device 400 then receives the travel parallax information from the user.
  • the travel parallax information may include information such as a departure country of the user, a destination country, and days for overcoming time difference.
  • the recommended sleep information including the recommended sleep time and the recommended wake up time may be calculated and displayed on the display unit.
  • the mobile device 400 calculates the time difference for overcoming the parallax based on information about the user's sleep cycle, age, gender, etc.
  • the number of days of adaptation coping can be input.
  • the mobile device 400 may suggest a recommendation bed time and a recommendation wake up time to the user based on the number of days for overcoming the parallax adaptation.
  • the present invention is not limited thereto.
  • parallax adaptation function may be stored and used in the memory unit 250 of the sleep induction apparatus 100.
  • FIG. 10 is a diagram for describing an operation of a sleep management system including a sleep inducing device according to some exemplary embodiments.
  • a sleep management system including a sleep inducing device according to some exemplary embodiments.
  • duplicate descriptions of the same items as the above-described exemplary embodiments will be omitted and the description will be made based on differences.
  • the sleep management system 1100 may communicate with a plurality of devices according to various wireless communication schemes.
  • each device 2200-2600 including the lighting device 2100 may include at least one communication module.
  • the lighting device 2100 may be connected to communicate with the sleep management system 1100 by a wireless communication protocol such as WiFi, Zigbee, LiFi, etc.
  • the control module for at least one lamp ( 2110).
  • the plurality of devices 2100-2600 connected to communicate with the sleep management system 1100 may include a lighting device 2100, a television 2200, a central control device 2300, and an air conditioner 2400. ), A heater 2500, a dehumidifier 2600, and the like.
  • the central control unit 2300 may wirelessly control the automatic curtain adjusting device 2310, the digital door lock 5400, the automatic window opening and closing device 2330, and the like.
  • the sleep management system 1100 may control operations of the plurality of devices 2100-2600 according to a user's sleep state using a wireless communication network (Zigbee, WiFi, LiFi, etc.) installed in a home. For example, the sleep management system 1100 may automatically adjust the illuminance of the lighting device 2100 itself according to whether the user sleeps. In addition, the sleep management system 1100 may turn on / off the television 2200 according to a user's sleep state or biometric information, or may adjust the illumination and ventilation of the room by using the central control unit 2300. .
  • the indoor temperature may be controlled by controlling the air conditioner 2400 or the heater 2500, or the humidity may be controlled by controlling the dehumidifier 2600.
  • the sleep management system 1100 may be utilized as a device capable of maintaining building security or detecting and responding to an emergency. For example, when a smoke or a temperature sensor is attached to the lighting device 2100, damage may be minimized by quickly detecting whether a fire occurs and informing the user.
  • the central control device 2300 may be controlled in consideration of external weather or sunshine to save energy and provide a comfortable lighting environment.
  • the sleep management system 1100 of the present invention collects and analyzes patterns of data on sleep quality of the user to maintain an optimized sleep quality, so that the user sleeps, sleeps, wakes up, takes a nap. It is possible to provide a service that proposes such. For example, based on the degree of snoring or frequent snoring and the change of shallow sleep, the user's sleep quality can be maintained above a certain level, and the schedule is linked with the schedules of electronic devices (smartphone, PDA, tablet, etc.). Provide a user with an action guide to improve the quality of sleep that was lacking during the last night of the day, such as a lack of daytime or early bedtime from the server 500 or an alarm within the device itself. Can
  • the sleep management system 1100 may provide information such as specific bedtime, wake up time, nutrient intake (caffeine or alcohol intake), recommended temperature, or recommended illuminance to the mobile device 400 (eg, smartphone, PDA). , Tablets, computers, etc.) as feedback to the user.
  • the feedback information may help to improve the quality of sleep of the user.
  • the sleep management system 1100 may share information with other biosignal information collecting devices. For example, data measured from a device (bracelet type, anklet type, attached patch, etc.) that measures the amount of exercise, calories ingested, heart rate, breathing information, stress information, or conversation volume information during the day or night. Can be shared.
  • the sleep management system 1100 may use the received data to change a sleep stage of a user, to improve sleep induction, and the like. That is, the sleep management system 1100 of the present invention may manage and improve all lifestyles of the entire user, not just when sleeping. For example, a quantitative relationship between the amount of exercise or caffeine intake of the user and the quality of sleep may be analyzed, and the recommended amount of exercise and the recommended amount of caffeine may be suggested for the user.
  • the sleep management system 1100 may transmit the user's biometric information, life pattern information, and the like to the server 500 of a medical institution, and provide feedback to the user through the mobile device 400.
  • the sleep management system 1100 analyzes the measured data and may recommend hospital visits when a serious symptom is found that requires hospital visits or the like.
  • the sleep management system 1100 may provide an automatic notification service for contacting a nearby emergency center or a pre-registered contact network when an emergency occurs to the user during sleep (for example, sleep apnea).

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Abstract

수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템이 제공된다. 상기 수면 유도 장치는, 형상 변화가 가능한 프레임을 포함하는 하우징부, 상기 하우징부의 일면에 배치되고, 사용자의 뇌파 신호를 측정하는 뇌파 측정 센서를 포함하는 센서부, 상기 하우징부의 일측에 위치하고 제1 주파수의 소리 또는 광원을 출력하는 제1 출력부와, 상기 하우징부의 타측에 위치하고 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 소리 또는 광원을 출력하는 제2 출력부를 포함하는 출력부, 및 상기 센서부에서 측정한 상기 뇌파 신호를 기초로 상기 사용자의 수면 패턴을 계산하고, 상기 수면 패턴이 미리 정한 값과 가까워지도록 상기 출력부의 출력 신호를 변화시키는 제어부를 포함한다.

Description

수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템
본 발명은 수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 사용자의 수면 상태를 측정하고, 바람직한 수면을 유도할 수 있는 수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템에 관한 것이다.
인간의 수면은 뇌파와 아주 밀접한 관련이 있다. 뇌의 활동상태에 따라 뇌파는 알파파 (7-14Hz), 베타파 (14-30Hz), 델타파 (0.5-4Hz), 쎄타파 (4-8Hz)로 구분될 수 있는데, 흥분하거나 긴장 했을 때처럼 각성수준이 너무 높은 경우에는 주로 베타파가 나타나고, 졸립거나 수면 시에는 델타파가 주로 나타나며, 각성수준이 너무 높지도 너무 낮지도 않은 상태에서는 알파파나 세타파가 나타날 수 있다.
수면 중에서도 뇌파의 형태에 따라 크게 렘(Rapid Eye Movement; REM, 급속안구운동수면)수면과 비(非)렘(non-REM)수면으로 나뉘며, 비렘수면은 일반적으로 수면의 깊이에 따라 4단계로 재분류 되기도 한다.
사람이 깨어 있을 때는 베타파가 주로 관측된다. 그러다가 눈을 감고 편안해지면 알파파가 증가하기 시작하고 비렘수면에 빠져들게 되며, 비렘수면의 단계가 지나갈수록 더 깊게 잠이 들면 뇌 역시 고요해지며 델타파를 방출하게 된다. 이 때, 수면 패턴 중에서 특정 단계가 너무 적거나 많이 발생하는 경우 정신적 또는 신체적 문제가 발생하게 된다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 뇌파를 기초로 수면 상태를 측정하고, 이를 기초로 이상적인 수면 패턴에 가깝도록, 소리 또는 빛을 이용하여 사용자의 수면 상태를 조절하는 수면 유도 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 뇌파를 기초로 수면 상태를 측정하고, 이를 기초로 이상적인 수면 패턴에 가깝도록, 소리 또는 빛을 이용하여 사용자의 수면 상태를 조절하고, 사용자에게 권장 생활 패턴 정보를 제공하는 수면 관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수면 유도 장치의 일 면(aspect)은, 형상 변화가 가능한 프레임을 포함하는 하우징부, 상기 하우징부의 일면에 배치되고, 사용자의 뇌파 신호를 측정하는 뇌파 측정 센서를 포함하는 센서부, 상기 하우징부의 일측에 위치하고 제1 주파수의 소리 또는 광원을 출력하는 제1 출력부와, 상기 하우징부의 타측에 위치하고 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 소리 또는 광원을 출력하는 제2 출력부를 포함하는 출력부, 및 상기 센서부에서 측정한 상기 뇌파 신호를 기초로 상기 사용자의 수면 패턴을 계산하고, 상기 수면 패턴이 미리 정한 값과 가까워지도록 상기 출력부의 출력 신호를 변화시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 하우징부는, 안대 형상으로 형성되고, 상기 사용자의 두상에 맞도록 형상 변화가 가능한 상기 프레임을 포함하는 커버부와, 상기 커버부의 일면과 접하고, 탄성을 지닌 물질을 포함하는 탄성부를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 하우징부는, 외력에 의해 중앙부와 측단부 사이의 각도가 제1 각도에서 제2 각도로 조절될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 센서부는, 상기 하우징부의 일면에 배치되어, 상기 뇌파 측정 센서와 동일면 상에 위치하는 온도 센서와, 상기 하우징부의 타면에 배치되는 조도 센서 또는 습도 센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 센서부가 측정한 데이터를 실시간으로 저장하는 메모리부와, 상기 저장된 데이터를 외부 장치에 무선으로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 데이터는, 상기 사용자의 뇌파, 체온, 외부의 조도 또는 습도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 사용자의 렘(REM) 수면 상태와, 비렘(non-REM) 수면 상태의 비율이 미리 정한 범위 내에 있도록, 상기 출력부의 출력 주파수를 조절하여 상기 사용자의 수면 상태를 조절할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 출력 주파수의 변화에 따른 상기 사용자의 수면 상태의 반응 속도를 측정하고, 이를 기초로 상기 출력 주파수의 변화율을 조절할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 출력부는, 상기 제1 주파수를 출력하는 제1 스피커와, 상기 제1 주파수와의 차이가 제1 파장이 되는 상기 제2 주파수를 출력하는 제2 스피커를 포함하는 스피커부와, 상기 제1 주파수의 변화를 기초로 빛의 세기를 조절하는 제1 광원과, 상기 제2 주파수의 변화를 기초로 빛의 세기를 조절하는 제2 광원을 포함하는 광원부를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수면 관리 시스템의 일 면은, 사용자의 생체 정보와, 조도, 온도 또는 습도를 포함하는 환경 정보를 측정하는 센서부와, 상기 사용자에게 소리 또는 광원을 통하여 서로 다른 주파수의 출력 신호를 동시에 제공하는 출력부와, 상기 센서부에서 측정한 상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 기초로 상기 출력부의 출력 신호를 조절하는 제어부와, 상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 무선으로 송신하는 통신부를 포함하는 수면 유도 장치, 및 상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 수신하는 인터페이스부와, 수신된 상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 기초로 상기 사용자의 수면 패턴 정보 및 권장 생활 패턴 정보을 계산하는 연산부와, 상기 수면 패턴 및 상기 권장 수면 패턴을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 모바일 장치를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 모바일 장치는, 상기 사용자의 나이, 성별, 평균 수면시간, 알코올 섭취량, 또는 카페인 섭취량을 포함하는 생활 패턴 정보를 입력받아, 상기 생활 패턴 정보를 상기 수면 유도 장치에 전달하고, 상기 수면 유도 장치의 상기 제어부는, 상기 생체 정보, 상기 환경 정보, 및 상기 생활 패턴 정보를 기초로, 상기 출력 신호를 변화시킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 생체 정보, 상기 환경 정보, 및 상기 생활 패턴 정보를 기초로, 상기 사용자의 렘(REM) 수면 상태와, 비렘(non-REM) 수면 상태의 비율, 렘 수면 상태 진입 시기, 또는 렘 수면 상태 지속 시간을 포함하는 최적 수면 사이클을 계산하고, 상기 출력부의 출력 주파수를 조절하여, 상기 사용자의 수면 상태가 상기 최적 수면 사이클과 가까워지도록 상기 출력 신호를 조절할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 출력부의 상기 출력 신호의 변화에 따른 상기 생체 정보의 변화 속도를 측정하고, 이를 기초로 상기 출력 신호의 변화율을 조절할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 센서부는, EEG 센서, PPG 센서, EDA 센서, ECG 센서, EMG 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 수면 패턴 정보는, 시간에 따른 수면 단계의 변화 정보를 포함하고, 상기 권장 생활 패턴 정보는, 취침 시간, 기상 시간, 영양소 섭취량, 권장 온도, 또는 권장 조도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 모바일 장치는, 상기 수면 유도 장치로부터 상기 출력 신호의 변화에 따른 상기 생체 정보의 변화 속도를 기초로 계산된 상기 사용자의 수면 적응도를 수신하고, 상기 사용자로부터 출발지와 도착지를 포함하는 여행 시차 정보를 입력받고, 상기 수면 적응도와, 상기 여행 시차 정보를 기초로, 추천 취침 시간과 추천 기상 시간을 포함하는 추천 수면 정보를 계산하여 디스플레이부에 표시할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 수면 유도 장치 또는 상기 모바일 장치는, 상기 사용자의 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 수면 상태를 계산하고, 상기 수면 상태를 기초로, 외부의 조도, 온도 또는 습도를 조절하는 제어 신호를 포함하는 무선 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템은 사용자의 수면의 질을 높일 수 있다. 본 발명은 다양한 센서를 이용하여 사용자의 수면 상태 및 주위 환경 정보를 감지하고, 감지된 정보를 이용한 피드백을 기초로, 소리 또는 빛 등의 출력 신호에 변화를 주어 사용자에게 가장 적합한 수면 상태를 유도 할 수 있다. 또한, 사용자의 얼굴 형상에 맞도록 수면 유도 장치의 형상을 변형시켜, 외부의 빛에 의해 사용자의 수면이 방해 받는 것을 방지할 수 있다.
또한, 사용자에게 가장 알맞은 취침 시간, 기상 시간, 영양소 섭취량, 권장 실내 온도, 권장 실내 조도 등을 포함하는 권장 생활 패턴 정보를 제공함으로써, 사용자가 질 높은 수면을 취할 수 있는 방법을 제시할 수 있다.
또한, 사용자가 여행시에 발생할 수 있는 시차 적응 문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있는 추천 수면 정보를 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치를 설명하기 위한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치를 설명하기 위한 배면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치의 형상 변화를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 유도 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 5는 일반적인 수면 단계의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치에서 사용자의 수면 상태 유지 및 변경 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 유도 장치의 뇌파동조 방식에 따른 유도 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치를 포함하는 수면 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치를 포함하는 수면 관리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하, 본 발명과 관련된 수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치를 설명하기 위한 정면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치를 설명하기 위한 배면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치의 형상 변화를 설명하기 위한 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치(100)는, 하우징부(110, 150), 센서부(S1~S3), 출력부(161, 162)를 포함할 수 있다.
하우징부(110, 150)는 커버부(110)와 탄성부(150)를 포함할 수 있다. 커버부(110)는 하우징부(110, 150)의 외면에 해당하고, 탄성부(150)는 하우징부(110, 150)의 내면에 해당할 수 있다.
커버부(110)는 사용자의 눈을 가릴 수 있는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 커버부(110)는 안대 형상을 지닐 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
탄성부(150)는 커버부(110)의 일면과 접하도록 형성되고, 탄성을 지닌 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄성부(150)는 스폰지, 고무, 실리콘 등의 탄성을 지니고 쿠션감을 지니는 소재를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 탄성부(150)는 사용자의 안면에 직접적으로 접촉될 수 있으며, 사용자의 눈과 오버랩되는 부분은 오목한 형상으로 형성되고, 사용자의 코에 걸칠 수 있는 형상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 커버부(110)는 형상 변화가 가능한 물질을 포함할 수 있다. 커버부(110)는 외력(F)에 의해 중앙부와 측단부 사이의 각도가 제1 각도(예를 들어, 중앙부와 측단부 사이의 각도는 0도; 즉, 중앙부와 측단부가 동일 평면에 위치)에서 제2 각도(예를 들어, 중앙부와 측단부 사이의 각도는 0 내지 90도의 각도)로 조절될 수 있다.
다시 도 1 및 도 3을 참조하면, 커버부(110)는 형상 변화가 가능한 프레임부(F1, F2)를 포함할 수 있다. 프레임부(F1, F2)는 제1 프레임(F1)과 제2 프레임(F2)을 포함할 수 있다. 제1 프레임(F1)는 커버부(110)의 상단에, 제2 프레임(F2)는 커버부(110)의 하단에 위치할 수 있다. 이때, 커버부(110)는 일정한 각도로 구부러 질 수 있는 탄성을 지니는 물질로 이루어 질 수 있고, 제1 프레임(F1)와 제2 프레임(F2)은 커버부(110)의 형상 또는 각도를 고정시키는 역할을 할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 커버부(110) 전체가 외력(F)에 의해 형상 변화가 가능하고, 외력(F)이 작용한 이후에 형상이 고정되는 물질로 이루어 질 수 있다. 프레임부(F1, F2)는 강성을 지닌 물질을 포함할 수 있다.
이를 통해, 하우징부(110, 150)는 사용자의 안면 형태에 맞도록 형상이 변화될 수 있다. 사용자는 다양한 얼굴 생김새를 갖기 때문에, 하우징부(110, 150)와 안면 사이에 생기는 공간으로 빛이 침투될 수 있다. 본 발명의 수면 유도 장치(100)의 하우징부(110, 150)는 사용자의 안면 형태에 따른 맞춤 형태 변화가 가능하므로, 외부의 빛으로 인해 사용자가 수면을 방해받는 것을 줄일 수 있다.
커버부(110)(즉, 하우징부(110, 150)의 외면)에는 제1 센서부(S1) 및 제2 센서부(S2)가 배치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 센서부(S1)와 제2 센서부(S2)는 커버부(110)의 양측에 배치될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 센서부(S1, S2)는 사용자의 주위 환경의 조도를 측정하는 조도 센서, 외부의 온도를 측정하는 온도 센서, 외부의 습도를 측정하는 습도 센서, 상기 사용자가 수면 중 발생시키는 음향 또는 외부의 소리를 측정하기 위한 마이크, 사용자의 움직임을 획득하기 위한 모션 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 센서부(S1, S2)는 가속도 센서, 자이로 센서, 마그네틱 센서, 중력 센서 등을 더 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 탄성부(150)(즉, 하우징부(110, 150)의 내면)에는 제3 센서부(S3), 출력부(161, 162)가 배치될 수 있다.
제3 센서부(S3)는 탄성부(150)의 상단 중앙에 위치할 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 센서부(S3)는 사용자의 뇌파를 획득하기 위한 뇌파 측정 센서(이하, EEG 센서), 사용자의 혈중 산소 포화도를 획득하기 위한 PPG 센서, 사용자의 긴장도를 획득하기 위한 EDA 센서, 사용자의 체온을 획득하기 위한 온도 센서, 사용자의 심장 박동수를 획득하기 위한 ECG 센서, 사용자의 신체 근육의 움직임을 획득하기 위한 EMG 센서, 사용자의 안구의 움직임을 획득하기 위한 EOG 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
출력부(161, 162)는 제1 출력부(161)와 제2 출력부(162)를 포함할 수 있다. 제1 출력부(161)는 탄성부(150)의 일측에 위치하고 제1 주파수의 소리 또는 광원을 출력할 수 있다. 제2 출력부(162)는 탄성부(150)의 타측에 위치하고 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 소리 또는 광원을 출력할 수 있다.
출력부(161, 162)는 소리를 출력하는 스피커부(SP1, SP2), 빛을 발생시키는 광원부(L1, L2)를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 출력부(161, 162)는 진동, 음향, 빛, 맛, 향기 중 적어도 하나를 통하여 사용자의 오감 중 적어도 하나를 자극할 수 있다. 예를 들어, 출력부(161, 162)는 향을 함유한 물질을 살포하는 향기 출력부, 진동을 발생시키는 진동 출력부를 더 포함할 수 있다.
스피커부(SP1, SP2)는 제1 주파수를 출력하는 제1 스피커(SP1)와, 상기 제1 주파수와의 차이가 제1 파장이 되는 제2 주파수를 출력하는 제2 스피커(SP2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 스피커(SP1)는 하우징부(110, 150)의 좌측 상단에, 제2 스피커(SP2)는 하우징부(110, 150)의 우측 상단에 위치할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 제1 스피커(SP1)와 제2 스피커(SP2)는 서로 다른 주파수의 음파를 동시에 출력하여, 사용자의 뇌파 또는 수면 상태를 유도할 수 있다. 일반적으로 사람이 감지할 수 있는 가청주파수는 20Hz~20kHz이다. 사람의 뇌파(예를 들어, 알파파 (7-14Hz), 베타파 (14-30Hz), 델타파 (0.5-4Hz), 쎄타파 (4-8Hz))는 모두 가청주파수 이하(<20Hz)의 주파수를 갖기 때문에 일반적인 방법으로는 바람직한 주파수를 뇌에 전달할 수가 없다(반면, 빛의 경우에는 수면 단계의 뇌파에 해당되는 자극을 임의로 설정하여 줄 경우, 이에 따라 뇌파동조가 일어날 수 있다).
따라서, 본 발명의 수면 유도 장치(100)는, 입체 음향 비트(binaural beat)를 이용하여 뇌파를 유도할 수 있다. 이는 사람의 양측 귀에 서로 다른 주파수의 음파를 전달할 경우, 뇌에서는 각 귀로 전달되는 음파의 주파수 차이에 해당하는 주파수가 전달되는 원리를 이용한 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 도 9를 참조하여 후술하도록 한다.
또한, 스피커부(SP1, SP2)는 외부의 노이즈를 제거하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 방안에 소음이 발생하는 경우, 스피커부(SP1, SP2)는 소음과 상반되는 주파수의 음파를 제공하여 노이즈를 상쇄시킬 수 있다.
광원부(L1, L2)는 제1 주파수의 변화를 기초로 빛의 세기를 조절하는 제1 광원(L1)과, 제2 주파수의 변화를 기초로 빛의 세기를 조절하는 제2 광원(L2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(L1)은 하우징부(110, 150)의 좌측 오목부에, 제2 광원(L2)은 하우징부(110, 150)의 우측 오목부에 위치할 수 있다. 즉, 제1 광원(L1)은 사용자의 왼쪽 눈에 조사되고, 제2 광원(L2)은 사용자의 오른쪽 눈에 조사될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 광원(L1)과 제2 광원(L2)은, 하나 이상의 LED 또는 발광체로 구성될 수 있다.
제1 광원(L1)은 제1 주파수의 광원을 출력하고, 제2 광원(L2)은 제2 주파수의 광원을 출력할 수 있다. 광원부(L1, L2)는 앞서 설명한 입체 음향 비트(binaural beat)의 원리를 이용할 수 있다. 이때, 광원부(L1, L2)의 빛의 세기, 색 변화, 빛의 조도 변화는 제1 주파수 및 제2 주파수를 기초로 변경될 수 있다. 예를 들어, 소리의 크기는 광원부(L1, L2)의 빛의 세기에 대응되고, 소리의 종류의 변화는 광원부(L1, L2)의 빛의 색깔의 변화에 대응될 수 있다. 또한, 광원부(L1, L2)는 사용자의 수면 유도에 가장 큰 영향을 미치는 색을 출력에 이용할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 유도 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수면 유도 장치(200)는, 센서부(210), 출력부(220), 제어부(230), 통신부(240), 메모리부(250)를 포함할 수 있다.
센서부(210)는 사용자의 뇌파, 심박수, 호흡, 혈중 산소포화도, 몸의 움직임, 안구의 움직임, 근육의 움직임, 코골이, 체온의 변화 등을 포함하는 생체 정보와 주위 환경의 조도, 습도, 온도 등을 포함하는 환경 정보를 측정할 수 있다.
구체적으로, 센서부(210)는 사용자의 뇌파를 획득하기 위한 EEG센서, 사용자의 혈중 산소 포화도를 획득하기 위한 PPG센서, 사용자의 긴장도를 획득하기 위한 EDA센서, 사용자의 체온을 획득하기 위한 온도센서, 사용자의 심장 박동수를 획득하기 위한 ECG 센서, 사용자의 신체 근육의 움직임을 획득하기 위한 EMG 센서, 사용자의 안구의 움직임을 획득하기 위한 EOG센서, 사용자의 영상을 획득하기 위한 카메라, 사용자가 수면 중 발생시키는 음향을 획득하기 위한 마이크, 사용자의 움직임을 획득하기 위한 모션센서, 사용자의 주위 환경 빛의 양 정보를 획득하기 위한 조도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
출력부(220)는 진동, 음향, 빛, 맛, 향기 중 적어도 하나를 통하여 사용자의 오감 중 적어도 하나를 자극할 수 있다. 출력부(220)는 제1 출력부(도 2의 161)와 제2 출력부(도 2의 162)를 포함할 수 있다. 제1 출력부(도 2의 161)는 하우징부(110, 150)의 일측에 위치하고 제1 주파수의 소리 또는 광원을 출력할 수 있다. 제2 출력부(도 2의 162)는 하우징부(110, 150)의 타측에 위치하고 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 소리 또는 광원을 출력할 수 있다. 이를 통해, 출력부(220)는 서로 다른 주파수의 음향을 동시에 출력하여 입체 음향 비트(binaural beat)를 생성할 수 있다. 또한, 출력부(220)는 서로 다른 주파수를 기초로 하는 제1 광원(도 2의 L1)과 제2 광원(도 2의 L2)을 동시에 출력할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(230)는 센서부(210)와 출력부(220)를 제어할 수 있다. 제어부(230)는 센서부(210)에서 측정한 생체 정보 및 환경 정보를 기초로 출력부(220)의 출력 신호를 조절할 수 있다. 즉, 제어부(230)는 센서부(210)에서 측정한 데이터를 기초로 한 피드백을 이용하여, 출력부(220)의 출력 신호를 조절하고, 사용자가 최적의 수면 패턴을 갖도록 수면을 유도할 수 있다.
구체적으로, 제어부(230)는 센서부(210)에서 측정한 생체 신호(예를 들어, 뇌파 신호)를 기초로 사용자의 수면 패턴을 계산하고, 수면 패턴이 미리 정한 값과 가까워지도록 출력부(220)의 출력 신호를 변화시킬 수 있다. 제어부(230)는 사용자의 생체 정보 및 환경 정보를 기초로 사용자의 최적의 수면 패턴을 계산할 수 있다. 이를 통해, 제어부(230)는 사용자의 렘(REM) 수면 상태와, 비렘(non-REM) 수면 상태의 비율이 미리 정한 범위 내에 있도록, 출력부(220)의 출력 주파수를 조절하여 사용자의 수면 상태를 조절할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
또한, 제어부(230)는 출력부(220)의 출력 주파수의 변화에 따른 사용자의 수면 상태의 반응 속도를 측정하고, 이를 기초로 출력 주파수의 변화율을 조절할 수 있다. 이는 사용자의 수면 유도에 대한 적응도를 나타내며, 제어부(230)는 사용자의 수면 유도에 대한 적응도를 고려하여 렘 수면 또는 비렘 수면의 진입 시기와 유지 시간을 조절할 수 있다. 예를 들어, 수면 유도에 대한 적응도가 낮은 경우, 출력 주파수의 변화율을 크게 하고, 수면 유도에 대한 적응도가 큰 경우, 출력 주파수의 변화율을 낮출 수 있다.
통신부(240)는 외부 장치와 유/무선으로 통신을 수행하기 위하여 유선 인터페이스 모듈, 무선 인터넷 모듈 및 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선통신 기술을 통하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
유선 인터페이스 모듈은 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 수면 유도 장치(200) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 수면 유도 장치(200) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트, 전화선 포트, 범용직렬버스(USB) 포트, LAN선 포트, 동축케이블 포트 등이 유선 인터페이스 모듈에 포함될 수 있다.
메모리부(250)는 센서부(210)가 측정한 데이터를 실시간으로 저장할 수 있다. 구체적으로, 메모리부(250)는 센서부(210)를 통해 수집된 사용자의 생체 정보와 환경 정보를 포함하는 수면 정보를 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(250)는 최적의 수면 패턴의 정보를 저장할 수 있다. 메모리부(250)는 제어부(230)를 포함한 다른 구성요소의 구동에 필요한 드라이버나 운영체계(OS), 어플리케이션 등의 소프트웨어를 저장할 수 있다. 메모리부(250)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 유형의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 유형의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 수면 유도 장치(200)는 인터넷(internet)상에서 메모리부(250)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시 예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다.　 적절한 프로그램 언어로 쓰인 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리부(250)에 저장되고, 제어부(230)에 의해 실행될 수 있다.
이외에도, 비록 도시되지는 않았으나, 사용자로부터 명령을 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다. 사용자 입력부는 적어도 하나의 명령과 대응되는 키버튼을 하나 이상 포함할 수 있다. 키버튼은 하드웨어 키버튼으로 구현될 수도 있고 터치스크린 상의 가상 키버튼으로 구현될 수도 있다. 사용자 입력부를 통해 입력될 수 있는 커맨드는, 센서부를 통해 획득된 정보를 확인/출력하기 위한 커맨드, 희망 수면 패턴을 선택하기 위한 커맨드, 외부 장치를 제어하기 위한 커맨드 등을 포함할 수 있다.
도 5는 일반적인 수면 단계의 일 예를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 일반적인 수면 단계는, 발생되는 뇌파에 따라 1 단계 내지 4 단계로 구분할 수 있다. 수면 초기 단계(예를 들어, 수면 시작 후 3시간 내외)에는 깊은 비렘 수면과 얕은 비렘 수면 사이를 단계적으로 오가며, 수면 시간이 지속될수록 렘 수면의 비중이 커질 수 있다. 일반적으로, 인간은 렘 수면 상태의 중간(110)에서 깨어나면 일어나기 힘들며 불쾌감을 느낄 수 있으나, 렘수면의 끝(120)에서 깨어나면 비교적 적은 불쾌함으로 개운함을 느끼며 깨어날 수 있다.
또한, 각각의 수면의 단계들은 고유의 필요한 기능들이 있으며, 특정 단계가 너무 적거나 많이 발생하는 경우 정신적 또는 신체적 문제가 발생할 수 있다(심혈관 질환, 당뇨병, 치매 등). 따라서, 수면의 단계별 기능이 개인의 수면 주기에 맞춰 잘 발휘될 수 있도록 해당 수면 단계들을 비율적으로 유도하고 수면 도중 깨는 현상을 줄임으로써 수면의 질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 깊은 잠 : REM : 얕은 잠의 비율을 1 : 2 : 1 (25% : 50% : 25%)이 가장 이상적인 비율이라 할 경우, 사용자가 수면을 취하는 동안 상기 비율이 유지될 수 있도록, 본 발명의 수면 유도 장치는 사용자의 수면 단계를 유도할 수 있다.
수면 단계에 따라 뇌파가 각기 다르며, 신체의 변화 또한 수면의 단계별로 다르게 나타날 수 있다. 수면 단계는 피험자의 생체 정보(예를 들어, 뇌파, 심박수, 호흡, 혈중 산소포화도, 뒤척임, 코골이, 안구의 움직임, 근육의 움직임, 체온 등) 및 환경 정보(예를 들어, 소음, 빛, 온도, 습도 등)를 이용하여 계산할 수 있다. 피험자의 생체 정보 및 환경 정보를 측정함으로써, 피험자가 수면하는 동안에 수면 단계의 변화를 나타내는 수면 패턴을 알아낼 수 있다.
또한, 피험자의 감각 기관을 통해 외부의 자극을 인가함으로써 수면 상태의 변화를 유도할 수 있다. 예를 들어, 특정 주파수의 음향 또는 광원이 감각 기관을 통해 뇌에 전달되면, 상기 특정 주파수에 대응되는 수면 단계로 수면 상태가 변화될 수 있다(뇌파동조 이론).
본 발명의 수면 유도 장치(200)는 사용자의 수면 상태를 측정하고, 사용자의 수면 상태에 따른 출력 주파수의 조절을 통해, 최적의 수면 패턴에 가깝도록 수면 상태를 유도할 수 있다. 예를 들어, 잠이 들기 어려운 경우 잠을 빠르게 들게 하는 수면 유도를 수행하거나, 잠을 한창 자고 있는 중간에 깨어나지 않도록 바람직한 수면 뇌파의 형태를 지속적으로 유도할 수 있다. 또한, 렘 수면과 비렘 수면의 비율을 조절할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 수면 유도 장치(200)는 사용자가 숙면을 취할 수 있게 하고, 사용자가 개운한 기분으로 기상할 수 있도록 유도할 수 있다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치에서 사용자의 수면 상태 유지 및 변경 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치는 센서부를 통해 감지된 사용자의 신체 정보 및 주위 환경 정보를 획득하여 사용자의 수면 상태를 판단할 수 있다. 도 6의 그래프에서 가로축은 시간에 대응되며, 세로축은 수면의 깊이에 대응된다.
우선 사용자가 깨어있는 상태에서 초기 수면 상태로 진입할 수 있도록 수면 단계의 감소를 유도할 수 있다(310 단계). 이때, 제어부(230)는 사용자의 뇌파동조 반응속도에 따라 출력부(220)의 출력 신호를 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자에게 인가되는 뇌파 신호는 25Hz -> 12Hz -> 5Hz -> 2Hz~0.5Hz 순으로 감소될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이어서, 사용자가 깊은 수면 단계에 도달 된 뒤에는, 미리 설정된 비율로 깊은 수면 단계에 머무를 수 있도록 해당 주파수 대역(예를 들어, 델타파)에 대한 자극을 지속적으로 유지한다(320 단계). 이상적인 수면 패턴 및 수면 단계의 변화에 대한 데이터는 메모리부(250)에 미리 저장될 수 있다. 제어부(230)는 메모리부(250)에 저장된 데이터를 기초로 깊은 수면(또는 비렘 수면)과 얕은 수면(또는 렘 수면)의 비율을 조절할 수 있다.
만약, 뇌파동조를 통해 수면 단계가 출력 신호에 의해 지속적으로 유도되지 않고, 자연적으로 얕은 수면(또는 렘 수면)으로 변화할 경우, 미리 설정된 시간 혹은 일정 횟수의 유도 자극을 시도해 본 뒤에 잠시 자극을 멈출 수 있다. 이어서, 얕은 수면(또는 렘 수면) 진입이 필요한 경우, 임의로 얕은 단계에 진입하도록 출력 신호를 사용자에게 인가할 수 있다(330 단계).
이어서, 얕은 수면의 단계(또는 렘 수면)의 단계에 도달된 상태가 감지된 경우(340 단계), 다시 개인의 수면 사이클에 맞춰 낮은 단계의 깊은 수면으로 유도될 수 있도록 자극을 다시 인가할 수 있다(350 단계).
즉, 깊은 단계의 수면 상태에서 얕은 단계의 수면 상태로 이동하려는 변화가 나타날 경우, 기 설정된 일정 기준에 따라 추가적인 시도를 해보고 효과가 더 이상 나타나지 않을 경우 자연스럽게 수면의 단계가 변화될 수 있도록 자극을 잠시 중단한다. 그런 뒤 더 이상 얕은 수면의 단계로 내려가지 않는 시점(예: 렘 수면)이 나타나게 되면 렘 수면을 일정 시간 유지하기 위한 주파수 대역을 자극하거나(340 단계) 혹은 깊은 수면의 단계로 재진입 할 수 있도록 자극을 다시 인가할 수 있다(350 단계).
만일, 이러한 과정이 수면을 하는 동안 반복되다가 기상을 해야 하는 경우, 사용자의 감각 기관을 자극하는 빈도수, 강도, 색변화, 온도 등의 조절하여, 사용자를 기상 상태로 만들 수 있다(360 단계). 이를 통해서, 수면 유도 장치는 사용자에게 최적의 기상 상태를 제공할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 앞에서 설명한 수면 상태 변화는 예시적인 것으로, 상황에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수면 유도 장치의 뇌파동조 방식에 따른 유도 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 사용자의 수면 상태를 유지시키거나 변경하기 위하여, 제어부(230)는 출력부(220)를 제어하여 사용자의 현재 수면 상태 및 희망 수면 상태에 따른 피드백이 반영된 출력 신호를 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 사람의 뇌로 전달되는 파장에 영향을 받아, 사용자의 수면 상태가 변경될 수 있다. 이때, 희망 수면 상태에 대응되는 파장의 주파수를 뇌로 전달하기 위해, 제어부(230)는 출력부(220)를 통해 입체 음향 비트(binaural beat) 방식 등으로 해당 주파수의 출력 신호를 뇌로 전달할 수 있다. 이때, 입체 음향 비트 방식은 좌측 귀와 우측 귀에 각각 전달되는 서로 다른 음향의 주파수 차분에 해당하는 파장이 뇌로 전달되는 원리를 이용한 것이다. 따라서, 양 귀에 서로 다른 주파수의 음향을 전달함으로써, 사용자가 원하는 파장의 신호를 뇌에 전달할 수 있다. 예를 들어, 좌측 제1 스피커(SP1)를 통해서 일측의 귀에 제1 주파수(예를 들어, 100Hz)의 음향을 출력하고, 제2 스피커(SP2)를 통해서 타측의 귀에 제2 주파수(예를 들어, 110Hz)의 음향을 출력함으로써, 10Hz의 파장을 갖는 신호를 뇌로 전달할 수 있다. 광원의 경우에는 특정 파장, 빛의 세기, 빛의 색변화 또는 빛의 색온도를 활용하여 뇌파동조를 이루는데 적용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치의 동작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 8은 사용자의 수면 사이클을 나타낸다. 그래프 상에서, 질 높은 수면 사이클인 제1 수면 패턴은 실선으로, 질 낮은 수면 사이클인 제2 수면 패턴은 점선으로 표시되었다.
제2 수면 패턴의 경우, 초기 수면 상태에 도달하는데 걸리는 시간이 길고, 깊은 수면 상태에 도달하지 못하며, 얕은 수면 상태에만 주로 머무른다. 또한, 자는 도중 깨어나는 경우가 빈번이 발생하고, 사용자가 제2 수면 패턴으로 잠을 잘 경우, 피곤함을 동반한 기상을 하게 된다.
반면, 제1 수면 패턴의 경우, 얕은 수면 단계와 깊은 수면 단계 사이의 주기가 일정하고, 깊은 수면 상태에 도달하는데 걸리는 시간이 상대적으로 짧으며, 깊은 수면 상태와 얕은 수면 상태의 비율이 일정하게 유지된다.
본 발명의 수면 유도 장치(200)는 일정한 파장의 출력 신호을 사용자에게 지속적으로 인가하고, 그에 따른 사용자의 수면 상태의 변화를 파악하여, 사용자가 제1 수면 패턴에 가까운 수면을 취하도록 출력 신호를 조절할 수 있다.
보다 효율적인 뇌파동조를 이루어내기 위해, 사용자의 수면 상태의 반응 속도(즉, 뇌파동조 반응속도)를 측정하고, 이를 기초로 출력 신호의 변화율을 조절 할 수 있다. 예를 들어, 수면 상태의 반응 속도가 느린 사용자에게는 보다 큰 자극 변화의 폭을 적용하여 빠른 시간에 희망하는 상태의 수면 단계에 도달 할 수 있도록 유도할 수 있다.
또한, 수면의 질을 개선하기 위하여 사용자마다 외부자극에 대한 반응 변화를 정확히 분석하고, 이를 고려하여 수면 단계를 조절할 수 있다. 구체적으로, 입면 시간(잠에 들기까지 잠자리에 든 후 걸리는 시간)을 줄이고 깊게 잠에 들게 하기 위하여, 외부 자극(예를 들어, 주변기기 중 에어컨 등을 조절하여 온도 변화를 주는 등)에 따른 개인별 수면 단계 상태의 변화 추이를 분석한다. 이어서, 외부 자극에 대해 사용자의 반응 정도에 따라, 수면의 단계를 낮은 단계(각성 상태 혹은 얕은 수면의 단계, 베타/알파파 증가)로부터 깊은 단계(깊은 잠, 델타파 증가)로 최적화되어 유도할 수 있다. 즉, 단순 뇌파만이 아닌 다양한 생체신호들의 상호 복합적인 상관관계에 대한 분석을 통해 가장 효율적인 뇌파동조 현상과 함께 실제적으로 수면의 상태를 개선할 수 있다.
예를 들어, 음파의 제어인 경우 현재의 수면 뇌파 17Hz에서 2Hz인 낮은 주파수의 단계로 유도할 경우, 일률적으로 그 차이를 계속 1Hz씩 낮춰가며 높은 주파수에서 낮은 주파수로 유도를 하는 것이 아니라 1Hz의 변화를 줬을 때 16Hz와 유사한 근사치 값(+, - 특정 값. 예: 0.3Hz)에 도달 하는데 걸리는 시간을 측정하여 다음에 더 낮은 주파수 단계로 유도할 때에는 변화의 폭을 변화 시켜 각 다른 변화의 폭에 따른 그때 설정된 목표 근사치 값에 도달하는데 걸리는 시간에 따라 자극의 정도를 조절할 수 있다. 즉, 뇌파동조 반응속도에 따라 그 변화의 폭을 더 넓게 하거나 좁게 하는 자극을 인가함으로써, 실제적으로 전체적인 입면 시간을 개인별 뇌파동조 반응속도에 최적으로 맞춰 최소한으로 줄여 각성상태(높은 주파수 영역)에서 깊은 수면상태(낮은 주파수 영역)로 도달 할 수 있도록 할 수 있다.
사용자에게 자극을 주는 출력 신호는 음파와 같이 넓거나 좁은 것 뿐 만이 아니라 빛, 온도, 향기, 습도, 촉감 등과 같이 강도가 세거나 약하거나 색감의 변화라던가 혹은 온도의 변화, 압력의 정도 등 전혀 다른 방식의 제어 패턴이 이용될 수 있다. 이러한 뇌파동조 반응속도에 따른 개인별 자극 정도 조절 방식은 입면 시간뿐만 아니라, 잠이든 이후에도 잠을 유지하고 개운하게 깨어나기 위한 자극 방식에도 적용될 수 있다.
또한, 사용자가 개운하게 잠자리에서 깨어나기 위한 최적의 타이밍을 생체 신호 및 주위 환경 정보를 종합적으로 분석하여 결정한 뒤 다양한 방식의 알람 형식을 통해 잠을 깨울 수 있다. 빛은 신체의 낮과 밤의 건강한 주기적인 활동을 위해 (멜라토닌 생성 등) 필요한 시간대에 노출되는 것이 좋으며, 아침에 깨어날 때에도 제공되는 안대 제품 속에서 빛을 발광하는 장치 혹은 주변기기(전등, 실내조명, 스탠드 조명 등)를 통해서 빛을 강하게 노출시켜 건강하고 효과적으로 잠에서 깨어나게 할 수 있다. 이때 노출되는 빛은 단순히 일률적으로 하나의 일정 밝기의 빛을 단순하게 노출시키는 것이 아니라, 빛의 색(노란색, 파란색 등), 밝기, 깜빡임(주파수) 등을 개인에게 적합한 방식으로 자극에 따른 생체 신호 반응을 제품이 지속적으로 학습해 가며 가장 개운히 편안하게 깨어날 수 있다고 판단되는 방식으로 제공될 수 있다. 또한 다른 자극원들(소리, 향기, 촉감, 온도 등)의 경우에도 사용자에게 가장 불편함 없이 잠에서 깨어날 수 있도록 하는 특정 패턴 자극을 사용자 개인별로 학습하여 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 소리의 경우 사용자가 가장 선호하고 편하게 느끼는 소리를 볼륨을 작은 상태에서 높은 상태로 점차적으로 수면 단계 변화를 관찰하며 부드럽게 얕은 수면위에서 깨어날 수 있도록 시간 계획을 세워 제공될 수도 있다. 예를 들어, 사용자를 수면 상태에서 깨어있는 상태로 전환시키는 경우, 최적의 수면 주기로 이동될 수 있도록 외부 자극을 서서히 단계적으로 조절할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치를 포함하는 수면 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 관리 시스템(1000)은, 수면 유도 장치(100), 모바일 장치(400), 서버(500)를 포함한다.
수면 유도 장치(100)는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 수면 유도 장치(100, 200)와 실질적으로 동일한 구성요소를 포함하고, 동일한 방식으로 동작할 수 있다.
모바일 장치(400)는 통신 포트를 갖는 PCS,　휴대폰　등의 이동 통신 장치가 될 수 있고, 또는 노트북, PC, PDA(Personal Digital Assistant), HPC(Handheld PC), 웹패드, 태블릿 PC, 등 통신 포트를 갖는 다양한 형태의 정보단말기가 될 수 있다. 모바일 장치(400)는 통신 포트를 이용하여 인터넷 또는 네트워크 접속이 가능하다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 설명만으로도 쉽게 다른 형태의 이동 통신 장치와 정보단말기를 통해 본 발명을 실시할 수 있다.
도면에 명확하게 도시하지는 않았으나, 모바일 장치(400)는 인터페이스부, 연산부, 디스플레이부를 포함할 수 있다. 인터페이스부는 수면 유도 장치(100)의 센서부(S1~S3)에서 측정한 생체 정보 및 환경 정보를 수신할 수 있다. 연산부는 수신된 생체 정보 및 환경 정보를 기초로 사용자의 수면 패턴 정보 및 권장 생활 패턴 정보을 계산할 수 있다. 디스플레이부는 수면 패턴 및 권장 수면 패턴을 화면에 표시하여 사용자에게 제공할 수 있다.
모바일 장치(400)는 사용자로부터 질의 응답을 통한 생활 패턴 정보를 입력받을 수 있다. 생활 패턴 정보는 사용자의 나이, 성별, 평균 수면시간, 알코올 섭취량, 또는 카페인 섭취량 등을 포함할 수 있다. 모바일 장치(400)는 입력받은 생활 패턴 정보를 수면 유도 장치(100)에 전달할 수 있다. 이어서, 수면 유도 장치(100)의 제어부(230)는 사용자의 생체 정보, 환경 정보, 및 생활 패턴 정보를 기초로, 사용자에게 알맞은 수면 패턴을 계산하고, 사용자에게 인가하는 출력 신호를 변화시킬 수 있다.
연산부는 사용자의 수면 중에 측정된 데이터를 기초로 수면 패턴 정보를 생성할 수 있다. 수면 패턴 정보는 시간에 따른 사용자의 수면 단계의 변화 정보를 포함할 수 있다. 또한, 연산부는 권장 취침 시간, 권장 기상 시간, 권장 영양소 섭취량, 권장 온도, 또는 권장 조도에 대한 정보를 포함하는 권장 생활 패턴 정보를 계산할 수 있다. 연산부에서 계산된 수면 패턴 정보와 권장 생활 정보는 사용자에게 디스플레이부를 통해 제공될 수 있다.
또한, 사용자로부터 입력 받은 생활 패턴 정보, 사용자의 수면 패턴 정보, 및 권장 생활 정보는 하나의 클러스터로 묶여서, 서버(500), 또는 모바일 장치(400)에 전송 또는 저장될 수 있다.
서버(500)는 컴퓨터 네트워크에서 다른 컴퓨터 또는 모바일 장치에 서비스를 제공하기 위한 컴퓨터 또는 소프트웨어를 의미한다. 서버(500)는 정보통신망(350)을 이용하여 수면 유도 장치(100) 또는 모바일 장치(400)와 데이터를 교환할 수 있다. 서버(500)는 미리 설정된 웹 서버, 의료 기관 서버 및 소셜 네트워크 서비스(SNS) 서버를 포함할 수 있다. 따라서, 서버(500)는 클라우딩 서비스, 웹하드 서비스 등을 제공할 수 있다. 서버(500)는 사용자에게 개인 정보를 포함한 생활 패턴 정보, 수면 패턴 정보, 및 권장 생활 정보를 저장하고, 조회할 수 있는 플랫폼 또는 데이터 베이스를 제공할 수 있다.
정보통신망(350)은 수면 유도 장치(100)와 모바일 장치(400), 수면 유도 장치(100)와 서버(500), 또는 서버(500)와 모바일 장치(400)를 연결할 수 있다. 정보통신망(350)은 기 설정된 통신 프로토콜을 이용하여 데이터를 전송할 수 있다. 기 설정된 통신 프로토콜은, TCP/IP 프로토콜, IEEE 802.11에 따르는 프로토콜 및 WAP 프로토콜 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
모바일 장치(400)와 수면 유도 장치(100)는 정보통신망(350)을 이용하지 않고, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신망 모듈을 이용하여 통신할 수 있다. 무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선통신 기술을 통하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
모바일 장치(400)는 수면 관리 어플리케이션을 동작시킬 수 있다.
수면 관리 어플리케이션은 데이터 시각화 기능, 개인 수면 관리 기능, SNS 연동 기능, 시차 적응 기능을 사용자에게 제공할 수 있다.
데이터 시각화 기능은, 수면 유도 장치(100)로부터 수신한 사용자의 수면 패턴 정보를 그래프나 표를 이용하여 시각화한 자료를 사용자에게 제공할 수 있다.
개인 수면 관리 기능은, 사용자가 입력한 생활 패턴 정보, 수면 유도 장치(100)가 측정한 수면 패턴 정보를 기초로 계산한 사용자에 맞춘 권장 생활 패턴 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 권장 생활 패턴 정보는 취침 시간, 기상 시간, 영양소 섭취량(예를 들어, 카페인 또는 알코올 섭취량), 수면 공간의 권장 온도, 또는 수면 공간의 권장 조도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 사용자에게 일상생활에서도 적용할 수 있는 최적의 낮잠 시간을 제안할 수 있다.
SNS 연동 기능은, 사용자의 수면 패턴 정보를 SNS를 통해 비슷한 경험을 하거나 수면이 나아진 주위 지역, 연령, 성별, 지인들의 정보를 서로 공유할 수 있도록 하는 서비스를 제공할 수 있다.
시차 적응 기능은, 사용자에게 국가간 이동 시 발생하는 시차 적응 문제를 해결할 수 있는 솔루션을 제공할 수 있다.
구체적으로, 수면 유도 장치(100)는 출력 신호의 변화에 따른 사용자의 생체 정보의 변화 속도를 기초로, 사용자의 수면 적응도를 계산한다. 상기 수면 적응도는 모바일 장치(400)에 전달된다.
이어서, 모바일 장치(400)는 사용자로부터 여행 시차 정보를 수신한다. 여행 시차 정보는 사용자의 출발 국가, 도착 국가, 시차 적응 극복 일수 등의 정보를 포함할 수 있다.
이어서, 수면 유도 장치(100)로부터 수신된 수면 적응도와, 사용자로부터 입력받은 여행 시차 정보를 기초로, 추천 취침 시간과 추천 기상 시간을 포함하는 추천 수면 정보를 계산하여 디스플레이부에 표시할 수 있다.
예를 들어, 사용자의 여행 출발지와, 여행 도착지 사이의 시차가 발생한 경우, 모바일 장치(400)는 사용자의 수면 사이클, 나이, 성별 등에 대한 정보를 기초로 시차 적응 극복 일수를 계산하거나, 사용자에게 시차 적응 극복 일수를 입력받을 수 있다. 모바일 장치(400)는 시차 적응 극복 일수를 기초로, 사용자에게 추천 취침 시간, 추천 기상 시간을 제안할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 시차 적응 기능은 수면 유도 장치(100)의 메모리부(250) 내에 저장되어 이용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 수면 유도 장치를 포함하는 수면 관리 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의를 위하여, 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 동일한 사항에 대해서는 중복된 설명을 생략하고 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 10을 참조하면, 수면 관리 시스템(1100)은, 다양한 무선 통신 방식에 따라 복수의 장치와 통신할 수 있다. 도면에 명확하게 도시하지는 않았으나, 사물인터넷 환경에 기초하여 네트워크 시스템을 구현하기 위해, 조명 장치(2100)를 비롯한 각각의 장치(2200-2600)들은 적어도 하나의 통신 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 조명 장치 (2100)는 WiFi, 지그비(Zigbee), LiFi 등의 무선 통신 프로토콜에 의해 수면 관리 시스템(1100)과 통신 가능하도록 연결될 수 있으며, 이를 위해 적어도 하나의 램프용 제어 모듈(2110)을 가질 수 있다.
사물인터넷 기술에 기초하여, 수면 관리 시스템(1100)과 통신 가능하도록 연결되는 복수의 장치(2100-2600)는, 조명 장치(2100), 텔레비전(2200), 중앙 컨트롤 장치(2300), 에어컨(2400), 온열기(2500), 제습기(2600) 등을 포함할 수 있다.
중앙 컨트롤 장치(2300)는 자동 커튼 조절 장치(2310), 디지털 도어록(5400), 자동 창문 개폐장치(2330) 등을 무선으로 제어할 수 있다.
수면 관리 시스템(1100)은, 가정 내에 설치된 무선 통신 네트워크(Zigbee, WiFi, LiFi 등)를 이용하여 사용자의 수면 상태에 따라 복수의 장치(2100-2600)의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 수면 관리 시스템(1100)은, 사용자의 수면 여부에 따라 조명 장치(2100) 자체의 조도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한, 수면 관리 시스템(1100)은, 사용자의 수면 상태 또는 생체 정보에 따라, 텔레비전(2200)을 턴온/턴오프 하거나, 중앙 컨트롤 장치(2300)를 이용하여, 방안의 조도 및 환기 여부를 조절하거나. 에어컨(2400) 또는 온열기(2500)를 제어하여 실내의 온도를 조절하거나, 제습기(2600)를 제어하여 실내의 습도를 조절할 수 있다.
한편, 수면 관리 시스템(1100)은, 건물 보안을 유지하거나 긴급상황을 감지하고 대응할 수 있는 장치로 활용할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치(2100)에 연기 또는 온도 감지 센서 등이 부착된 경우, 화재 발생 여부 등을 신속하게 감지하고 사용자에게 알림으로써 피해를 최소화할 수 있다. 또한, 외부의 날씨나 일조량 등을 고려하여 중앙 컨트롤 장치(2300)를 제어하여, 에너지를 절약하고 쾌적한 조명환경을 제공할 수도 있다.
추가적으로, 본 발명의 수면 관리 시스템(1100)은, 사용자의 수면의 질에 대한 데이터들의 패턴을 수집 및 분석하여 최적화된 수면의 질을 유지하기 위해, 사용자에게 취침 시간, 수면 시간, 기상 시간, 낮잠 등을 제안하는 서비스를 제공할 수 있다. 에를 들어, 코골이 혹은 잦은 뒤척임, 얕은 수면의 변화 정도 등을 토대로 사용자의 수면의 질이 일정 수준 이상 유지할 수 있도록 하고, 전자기기(스마트폰, PDA, 태블릿 등)의 일정들과 연동되어 스케줄이 없는 낮 시간이나 혹은 이른 취침 시간 등을 서버(500)로부터 전달받거나 기기 자체 내에서 알람 등의 방식으로 하루 일과 중 지난 밤 시간 동안 부족했던 수면의 질을 개선하기 위한 행동 지침 등을 사용자에게 제공할 수 있다
또한, 수면 관리 시스템(1100)은, 구체적인 취침 시간, 기상 시간, 영양소 섭취량(카페인 또는 알코올 섭취량), 권장 온도, 또는 권장 조도 등의 정보를 모바일 장치(400)(예를 들어, 스마트폰, PDA, 태블릿, 컴퓨터 등)를 통해서 사용자에게 피드백으로 제공할 수 있다. 상기 피드백 정보는 사용자의 수면의 질을 향상시키는데 도움이 될 수 있다.
수면 관리 시스템(1100)은 다른 생체 신호 정보 수집 기기와도 정보를 공유할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 낮 또는 밤에 운동량, 섭취된 칼로리량, 심박수 정도, 호흡 정보, 스트레스 정보, 대화량 정보 등을 측정하는 기기(팔찌 타입, 발찌 타입, 부착형 패치 등)로부터 측정된 데이터를 공유받을 수 있다. 수면 관리 시스템(1100)은 수신된 데이터를 사용자의 수면의 단계 변화, 최적화된 수면 유도 개선 등에 활용될 수 있다. 즉, 본 발명의 수면 관리 시스템(1100)은 잠잘 때만이 아닌 전체 사용자의 생활 스타일을 모두 관리하고 개선할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 운동량 또는 카페인 섭취량과 수면의 질과의 정량적 관계를 분석하고, 사용자에게 알맞은 권장 운동량 및 권장 카페인 섭취량을 제안할 수 있다.
수면 관리 시스템(1100)은 사용자의 생체 정보, 생활 패턴 정보 등을 의료 전문 기관의 서버(500)에 전달하고, 이에 대한 피드백을 사용자에게 모바일 장치(400)를 통해 제공할 수 있다. 수면 관리 시스템(1100)은 측정된 데이터를 분석하여, 병원 진료 등이 필요할 정도로 심각한 징후가 발견될 때에는 병원 내방 진료를 추천해 줄 수 있다. 수면 관리 시스템(1100)은 수면 도중 사용자에게 응급 상황이 발생한 경우(예를 들어, 수면 무호흡 등), 가까운 응급센터 혹은 미리 등록된 연락망에 연락을 취하는 자동 알림 서비스를 제공할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (17)

  1. 형상 변화가 가능한 프레임을 포함하는 하우징부;
    상기 하우징부의 일면에 배치되고, 사용자의 뇌파 신호를 측정하는 뇌파 측정 센서를 포함하는 센서부;
    상기 하우징부의 일측에 위치하고 제1 주파수의 소리 또는 광원을 출력하는 제1 출력부와, 상기 하우징부의 타측에 위치하고 상기 제1 주파수와 다른 제2 주파수의 소리 또는 광원을 출력하는 제2 출력부를 포함하는 출력부; 및
    상기 센서부에서 측정한 상기 뇌파 신호를 기초로 상기 사용자의 수면 패턴을 계산하고, 상기 수면 패턴이 미리 정한 값과 가까워지도록 상기 출력부의 출력 신호를 변화시키는 제어부를 포함하는 수면 유도 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징부는,
    안대 형상으로 형성되고, 상기 사용자의 두상에 맞도록 형상 변화가 가능한 상기 프레임을 포함하는 커버부와,
    상기 커버부의 일면과 접하고, 탄성을 지닌 물질을 포함하는 탄성부를 포함하는 수면 유도 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징부는, 외력에 의해 중앙부와 측단부 사이의 각도가 제1 각도에서 제2 각도로 조절되는 수면 유도 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 하우징부의 일면에 배치되어, 상기 뇌파 측정 센서와 동일면 상에 위치하는 온도 센서와,
    상기 하우징부의 타면에 배치되는 조도 센서 또는 습도 센서를 더 포함하는 수면 유도 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부가 측정한 데이터를 실시간으로 저장하는 메모리부와,
    상기 저장된 데이터를 외부 장치에 무선으로 전송하는 통신부를 더 포함하는 수면 유도 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 데이터는, 상기 사용자의 뇌파, 체온, 외부의 조도 또는 습도에 대한 정보를 포함하는 수면 유도 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자의 렘(REM) 수면 상태와, 비렘(non-REM) 수면 상태의 비율이 미리 정한 범위 내에 있도록, 상기 출력부의 출력 주파수를 조절하여 상기 사용자의 수면 상태를 조절하는 수면 유도 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력 주파수의 변화에 따른 상기 사용자의 수면 상태의 반응 속도를 측정하고, 이를 기초로 상기 출력 주파수의 변화율을 조절하는 수면 유도 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 출력부는,
    상기 제1 주파수를 출력하는 제1 스피커와, 상기 제1 주파수와의 차이가 제1 파장이 되는 상기 제2 주파수를 출력하는 제2 스피커를 포함하는 스피커부와,
    상기 제1 주파수의 변화를 기초로 빛의 세기를 조절하는 제1 광원과, 상기 제2 주파수의 변화를 기초로 빛의 세기를 조절하는 제2 광원을 포함하는 광원부를 포함하는 수면 유도 장치.
  10. 사용자의 생체 정보와, 조도, 온도 또는 습도를 포함하는 환경 정보를 측정하는 센서부와, 상기 사용자에게 소리 또는 광원을 통하여 서로 다른 주파수의 출력 신호를 동시에 제공하는 출력부와, 상기 센서부에서 측정한 상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 기초로 상기 출력부의 출력 신호를 조절하는 제어부와, 상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 무선으로 송신하는 통신부를 포함하는 수면 유도 장치; 및
    상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 수신하는 인터페이스부와, 수신된 상기 생체 정보 및 상기 환경 정보를 기초로 상기 사용자의 수면 패턴 정보 및 권장 생활 패턴 정보을 계산하는 연산부와, 상기 수면 패턴 및 상기 권장 수면 패턴을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 모바일 장치를 포함하는 수면 관리 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 모바일 장치는, 상기 사용자의 나이, 성별, 평균 수면시간, 알코올 섭취량, 또는 카페인 섭취량을 포함하는 생활 패턴 정보를 입력받아, 상기 생활 패턴 정보를 상기 수면 유도 장치에 전달하고,
    상기 수면 유도 장치의 상기 제어부는, 상기 생체 정보, 상기 환경 정보, 및 상기 생활 패턴 정보를 기초로, 상기 출력 신호를 변화시키는 수면 관리 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생체 정보, 상기 환경 정보, 및 상기 생활 패턴 정보를 기초로, 상기 사용자의 렘(REM) 수면 상태와, 비렘(non-REM) 수면 상태의 비율, 렘 수면 상태 진입 시기, 또는 렘 수면 상태 지속 시간을 포함하는 최적 수면 사이클을 계산하고,
    상기 출력부의 출력 주파수를 조절하여, 상기 사용자의 수면 상태가 상기 최적 수면 사이클과 가까워지도록 상기 출력 신호를 조절하는 수면 관리 시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 출력부의 상기 출력 신호의 변화에 따른 상기 생체 정보의 변화 속도를 측정하고, 이를 기초로 상기 출력 신호의 변화율을 조절하는 수면 관리 시스템.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 센서부는, EEG 센서, PPG 센서, EDA 센서, ECG 센서, EMG 센서 중 적어도 하나를 포함하는 수면 관리 시스템.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 수면 패턴 정보는, 시간에 따른 수면 단계의 변화 정보를 포함하고,
    상기 권장 생활 패턴 정보는, 취침 시간, 기상 시간, 영양소 섭취량, 권장 온도, 또는 권장 조도에 대한 정보를 포함하는 수면 관리 시스템.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 모바일 장치는,
    상기 수면 유도 장치로부터 상기 출력 신호의 변화에 따른 상기 생체 정보의 변화 속도를 기초로 계산된 상기 사용자의 수면 적응도를 수신하고,
    상기 사용자로부터 출발지와 도착지를 포함하는 여행 시차 정보를 입력받고,
    상기 수면 적응도와, 상기 여행 시차 정보를 기초로, 추천 취침 시간과 추천 기상 시간을 포함하는 추천 수면 정보를 계산하여 디스플레이부에 표시하는 수면 관리 시스템.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 수면 유도 장치 또는 상기 모바일 장치는,
    상기 사용자의 생체 정보를 기초로 상기 사용자의 수면 상태를 계산하고,
    상기 수면 상태를 기초로, 외부의 조도, 온도 또는 습도를 조절하는 제어 신호를 포함하는 무선 신호를 출력하는 수면 관리 시스템.
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