생체신호를 이용한 침대구동장치

생체신호를 이용한 침대구동장치{Bed controlled by biological signal}

본 발명은 생체신호를 이용한 침대구동장치에 관한 것으로서, 더 상세히는 사용자의 수면중 생체신호를 측정하여 이를 처리한 후 그 신호의 처리결과에 따라 침대의 경사도를 자동으로 조정하여 수면중 사용자의 생체신호가 정상값을 갖도록 하여 사용자가 숙면을 할 수 있도록 한 생체신호를 이용한 침대구동장치에 관한 것이다.

수면 중 짧은 기간 동안 호흡이 멈추는 질환인 수면무호흡증은 구강의 타고난 구조로 인한 선천적 이유 또는 비만과 같은 후천적 이유 등 여러 가지 사유로 발생하게 된다.

이러한 수면무호흡증이 장기적으로 지속되면 심장과 폐에 부담을 주게 되어 고혈압이나 부정맥 등의 심혈관계 질환을 일으킬 수 있는 중요한 요인이 된다. 따라서 이러한 증상을 개선하기 위하여 코골이 수술과 같은 외과적 처치로부터 양압기와 같은 기기를 활용한 처방까지 활용된다.

그러나 현재 제일 효과적인 처방 중 하나로 일컬어지는 양압기의 경우 산소호흡기와 같이 호흡을 강제로 제어하기 때문에 적응하기 쉽지 않고, 양압기를 사용하는 데 적응한다고 하더라도 어느정도 이상의 신체적 불편이 지속되고, 또한 양압기를 통한 감염이 일어나지 않도록 복잡한 유지보수 과정이 뒤따르게 된다. 따라서 많은 사람들이 양압기의 사용을 꺼려하는 것이 현실이다.

따라서 이러한 불편이 없이도 수면무호흡을 제거하고 안정적인 숙면을 유도할 수 있는 장치가 요구된다.

이러한 요구에 의해서 숙면을 취할 수 있도록 다양한 형태의 침대들이 개발되고 있는 데, 그 일예의 침대가 실용신안등록 제0353688호에 개시되어 있다.

이 침대는 도 1에 도시된 바와 같이, 사용자가 잠자리에 들면서 모터(60)를 가동시키게 되면 매트(20)(30)(40)들이 각도조절되면서 저속으로 작동되어 신체의 상체부위, 허리부위 및 하체부위에 대한 운동을 사용자가 전혀 느끼지 못하는 상태에서 골고루 하게 됨으로써 숙면을 취할 수 있게 하는 것이다.

그러나 상기와 같은 숙면용 침대는 각 매트들이 일정한 동작을 반복적으로 수행하도록 하는 것으로서, 이용자의 신체조건에 상관없이 작동되게 되므로 오히려 숙면에 방해가 될 수 있다.

또한, 한국특허등록 제0316320호에 개시된 자동침대는 사용자의 성별, 신장, 체중 및 누운자세등에 따라 신체 각 부분의 체압을 측정 비교하고 차이가 나는 부분의 침대높이를 조절하도록 하여서 숙면을 취할 수 있도록 한 것이다.

그러나 선행기술의 자동침대는 단순히 사용자의 누운 자세에 대한 체압을 측정하여서 침대를 구동하도록 한 것으로써, 수면무호흡증을 제거하는 데는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 인체의 호흡곡선(airflow), 호기노력(respiratory effort) 곡선, 뇌파, 심장박동수, 산소포호도등의 생체신호를 측정하여 정상의 생체신호에서 수면을 취할 수 있도록 침대가 수평 또는 경사지도록 한 생체신호를 이용한 침대구동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명 생체신호를 이용한 침대구동장치는,

사용자가 눕게 되는 침대와, 상기 침대를 수평 또는 경사지게 조절하는 조절수단과, 상기 사용자로부터 생체신호를 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정한 측정값과 생체신호의 정상값을 비교하는 비교부와, 상기 비교부에서의 비교값이 정상값보다 크거나 작을 때 상기 침대를 경사지게 구동시키는 구동제어부를 구비하되,
상기 조절수단은 고정프레임과, 상기 고정프레임에 대하여 회동가능하게 지지되고 상기 침대가 회동가능하게 지지되는 회동프레임과, 상기 고정프레임에 대해 상기 회동프레임을 회동시키는 제1구동원과,상기 회동프레임에 대해 상기 침대를 회동시키는 제2구동원을 구비하여서, 상기 구동제어부에 의해서 상기 제1,2구동원이 구동되어 상기 침대를 수평 또는 경사지게 조절되도록 하고,

상기 구동제어부에 의한 침대의 유동시 사용자로부터 측정한 생체신호 측정값이 정상값일 경우 상기 침대의 구동이 정지되도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명 생체신호를 이용한 침대구동장치는,

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사용자가 눕게 되는 침대와, 상기 침대를 수평 또는 경사지게 조절하는 조절수단과, 상기 사용자로부터 생체신호를 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정한 측정값과 생체신호의 정상값을 비교하는 비교부와, 상기 비교부에서의 비교값이 정상값보다 크거나 작을 때 상기 침대를 경사지게 구동시키는 구동제어부를 구비하되,
상기 조절수단은 상기 침대가 회동가능하게 지지되는 사각형상의 베이스와, 상기 베이스의 네모서리를 받치며 유압구동되어 상하로 신축되는 4개의 유압실린더와, 상기 베이스에 대해 상기 침대를 회동시키는 모터를 구비하여서, 상기 구동제어부에 의해서 상기 유압실린더와 모터가 구동되어 상기 침대를 수평 또는 경사지게 조절되도록 하고,
상기 구동제어부에 의한 침대의 유동시 사용자로부터 측정한 생체신호 측정값이 정상값일 경우 상기 침대의 구동이 정지되도록 된 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명 구동장치에 있어서, 상기 생체신호는 뇌파이고, 상기 뇌파의 정상값은 0~7㎐ 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 구동장치에 있어서, 상기 생체신호는 산소포화도이고, 상기 산소포화도의 정상값은 95~100%인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 구동장치에 있어서, 상기 생체신호는 심장박동수이고, 상기 심장박동수의 정상값은 60~100/분 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 구동장치에 있어서, 상기 생체신호는 호흡곡선(airflow) 및 호기노력(respiratory effort) 곡선이고, 그의 정상값은 90~100% 인 것을 특징으로 한다.

첫째, 취침중인 사용자로부터 생체신호를 취득하여 정상적인 생체신호가 발생되도록 침대의 경사도를 자동으로 조절함으로써, 사용자가 정상적인 상태에서 숙면을 취할 수 있도록 한다.

둘째, 조절수단으로서 4개의 유압실린더(300)를 구비하여 각 유압실린더(300)의 행정길이를 달리 하도록 구동제어함으로써, 침대(100)의 다양한 경사도를 구현시킬 수 있게 한다. 따라서 취침중인 사용자의 자세를 다양하게 함으로써 취침자세에 따른 다양한 생체신호를 얻을 수 있게 하여, 보다 정밀하게 침대(100)의 경사도를 보정하여 신속한 숙면을 취할 수 있도록 유도가 가능해진다.

도 1은 종래 침대장치를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명 일 실시예의 장치를 나타낸 사시도,
도 3은 도 2의 요부 절제 사시도,
도 4는 도 2의 AA 단면도,
도 5는 도 2의 BB 단면도,
도 6은 본 발명 장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도,
도 7은 외곽프레임을 포함하는 도 6의 단면도,
도 8은 도 6의 개략 작동도,
도 9는 본 발명 장치의 구동 블럭도이다.

본 발명 실시예의 침대구동장치는 사용자의 수면중 생체신호를 측정하여 이를 처리한 후 그 신호의 처리결과에 따라 침대가 자동으로 경사지도록 하면서 수면중인 사용자의 생체신호가 정상값을 갖도록 하여 사용자가 숙면을 할 수 있도록 한다.

본 발명 일 실시예의 침대구동장치를 나타낸 도 2 내지 도 5 및 도 9를 참조하면, 이는 사용자가 눕게 되는 침대(100)와, 상기 침대(100)를 수평 또는 경사지게 조절하는 조절수단과,상기 사용자로부터 생체신호를 측정하는 측정부와, 상기 측정부에서 측정한 측정값과 생체신호의 정상값을 비교하는 비교부와, 상기 비교부에서의 비교값이 정상값보다 크거나 작을때 상기 침대(100)를 경사지게 구동시키는 구동제어부를 구비한다.

상기 조절수단은 바닥에 고정지지되는 고정프레임(110)과, 상기 고정프레임(110)에 대하여 회동가능하게 지지되고 상기 침대(100)가 회동가능하게 지지되는 회동프레임(120)과, 상기 고정프레임(110)에 대해 상기 회동프레임(120)을 회동시키는 제1구동원(115)과, 상기 회동프레임(120)에 대해 상기 침대(100)를 회동시키는 제2구동원(125)을 구비하여서, 상기 구동제어부에 의해서 상기 제1,2구동원(115)(125)이 구동되어 상기 침대(100)를 수평 또는 경사지게 조절되도록 한다.

상기 회동프레임(120)은 제1회동축(121)에 의해서 회동가능하게 지지되어 있고, 제1구동원(115)으로서 유압실린더의 상하작동에 의해 회동가능해진다.

또한, 상기 침대(100)는 제2회동축(101)에 의해서 상기 회동프레임(120)에 회동가능하게 지지되어 있고, 제2구동원(125)으로서 유압실린더의 상하작동에 의해 회동가능해진다.

한편, 상기 생체신호는 뇌파측정기에 의해 측정된 뇌파가 될 수 있다. 신체의 뇌파는 통상 깊은 수면상태에서는 0~3㎐ 이고, 보통의 수면상태에서는 4~7㎐이며, 안정적인 휴식을 취하는 상태에서는 8~12㎐이며, 스트레스를 받는 상태에서는 21~50㎐에 이른다.

따라서 수면중인 사용자로부터 측정한 뇌파의 측정값이 8㎐ 이상이면 제1,2구동원(115)(125)에 전원이 인가되어 구동되면서 침대(100)를 경사지게 하여 수면중인 사용자의 신체각도를 경사조절하게 한다.

침대(100)의 경사조절속도는 사용자가 침대의 기울어지는 상태를 거의 느낄수 없을 정도로 예컨대 1˚/초 의 속도로 조절되는 것이 바람직하다.

이와 같이 침대(100)의 기울기가 조절되는 동안 지속적으로 사용자의 뇌파를 검출하여서 비교부를 통한 측정값이 정상값의 범위로 되는 경우 침대(100)의 작동이 정지되도록 구동제어부가 제1,2구동원(115)(125)의 작동을 정지시킨다.

한편, 상기 생체신호로서 산소포화도를 적용할 수 있다. 산소포화도는 혈액내 산소와 결합한 헤모글로빈의 양이 전체 헤모글로빈의 양에서 차지하는 비율로서, 헤모글로빈의 역할은 혈액내에서 산소와 붙어서 산소를 운반하는 기능을 한다.

통상 산소포화도의 정상값은 95~100%으로서, 취침중인 사용자로부터 산소포화도를 검출하고, 측정된 측정값을 비교부에서 정상값과 비교하여 측정값이 정상값을 벗어나게 되면, 구동제어부가 제1,2구동원(115)(125)을 제어하여 회동프레임(120) 및 침대(100)를 고정프레임(110)에 대하여 회동되도록 한다.

이때 사용자는 기울어지는 침대(100)에 의해서 함께 취침자세가 기울어지게 되며, 취침자세 변화에 따른 산소포화도를 지속적으로 검출하여 비교부에서 비교하도록 하며, 취침자세 변화에 따른 산소포화도의 변화를 측정하여 측정값이 정상값의 범위로 들어오게 되면 구동제어부가 제1,2구동원(115)(125)의 작동을 멈추게 하여 취침자세를 유지하도록 한다.

한편, 상기 생체신호는 심장박동수를 이용할 수 있으며, 심장박동수의 정상값은 나이에 따라 다르지만 통상 60~100/분 이다. 취침중인 사용자의 심장박동수를 측정하여 상기 예들에서와 같이 취침자의 심장박동수가 정상범위로 될때까지 제1,2구동원(115)(125)을 작동하도록 한다.

또한, 상기 생체신호는 수면자의 일회 호흡용적(tidal Volume, TV)을 이용할 수 있다. 호흡용적은 정상적인 안정 상태에서 호흡할 때 들어오거나 나가는 공기의 양으로 정상 성인 남자에서 약 500㎖이다. 취침중인 사용자의 호흡용적을 측정하여 정상범위(450~ 550㎖)로 될때 까지 상기 제1,2구동원(115)(125)을 작동하도록 한다.

상기 생체신호 이외에 맥파 등을 생체신호호 적용할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도 6 내지 도 8을 참조하면, 이는 상기 조절수단의 다른 실시예를 나타낸다.

이 실시예의 조절수단은 상기 침대(100)가 회동가능하게 지지되는 사각형상의 베이스(200)와, 상기 베이스(200)의 네모서리를 받치며 유압구동되어 상하로 신축되는 4개의 유압실린더(300)와, 상기 베이스(200)에 대해 상기 침대(100)를 회동시키는 모터(400)를 구비하여서, 상기 구동제어부에 의해서 상기 유압실린더(300)와 모터(400)가 구동되어 상기 침대(100)를 수평 또는 경사지게 조절되도록 한 구성을 가진다.

상기와 같은 구성의 조절수단은 4개의 유압실린더(300)를 구비하여 각 유압실린더(300)의 행정길이를 달리 하도록 구동제어함으로써, 침대(100)의 다양한 경사도를 구현시킬 수 있게 한다.

따라서 취침중인 사용자의 자세를 다양하게 함으로써 취침자세에 따른 다양한 생체신호를 얻을 수 있게 하여, 보다 정밀하게 침대(100)의 경사도를 보정하여 신속한 숙면을 취할 수 있도록 유도가 가능해진다.

취침자의 습관적인 취침자세 정보를 얻음으로써 추후 취침시 침대(100)의 경사도를 미리 설정하여 취침할 수 있도록 한다.

생체신호를 측정하고 정상값과 비교하여 구동제어하는 시스템은 상기 실시예와 같으므로 상세한 설명은 생략한다.

100...침대 101...제2회동축
110...고정프레임 115...제1구동원
120...회동프레임 121...제1회동축
125...제2구동원