KR102637471B1 - Data processing apparatus for detecting respiratory event according to polysomnography and operating method of the same - Google Patents

Data processing apparatus for detecting respiratory event according to polysomnography and operating method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR102637471B1
KR102637471B1 KR1020210168949A KR20210168949A KR102637471B1 KR 102637471 B1 KR102637471 B1 KR 102637471B1 KR 1020210168949 A KR1020210168949 A KR 1020210168949A KR 20210168949 A KR20210168949 A KR 20210168949A KR 102637471 B1 KR102637471 B1 KR 102637471B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
section
signal data
sleep
data processing
Prior art date
Application number
KR1020210168949A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230081148A (en
Inventor
이영준
하태경
이호동
Original Assignee
(주)허니냅스
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)허니냅스 filed Critical (주)허니냅스
Priority to KR1020210168949A priority Critical patent/KR102637471B1/en
Publication of KR20230081148A publication Critical patent/KR20230081148A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102637471B1 publication Critical patent/KR102637471B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4806Sleep evaluation
    • A61B5/4818Sleep apnoea
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/03Detecting, measuring or recording fluid pressure within the body other than blood pressure, e.g. cerebral pressure; Measuring pressure in body tissues or organs
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/113Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb occurring during breathing
    • A61B5/1135Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb occurring during breathing by monitoring thoracic expansion
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7203Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
    • A61B5/7207Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
    • A61B5/7214Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using signal cancellation, e.g. based on input of two identical physiological sensors spaced apart, or based on two signals derived from the same sensor, for different optical wavelengths
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7271Specific aspects of physiological measurement analysis
    • A61B5/7278Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals

Abstract

본 발명은 수면다원검사에 따른 호흡 이벤트 감지를 위한 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수면다원검사의 결과 분석에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 신호데이터 처리의 기술적 사상에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 데이터 처리 장치는 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하고, 상기 수집된 신호데이터를 전 처리하여 호흡 신호를 추출하며, 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 결정하고, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하며, 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리하는 신호데이터 처리부 및 상기 처리된 제1 후보 신호데이터 및 상기 처리된 제2 후보 신호데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지하는 수면상태 감지 처리부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a data processing device and operating method for detecting breathing events according to polysomnography, and more specifically, to the technical idea of signal data processing for automatic determination of sleep state according to analysis of polysomnography results. According to one embodiment of the present invention, the data processing device collects signal data detected by polysomnography, pre-processes the collected signal data to extract a breathing signal, and breathes from the extracted breathing signal. The event (respiratory event) section is determined, the signal excursion for the determined respiratory event section is calculated and processed as first candidate signal data, and the calculated signal excursion is normalized to create a second candidate. Using a signal data processing unit that processes signal data, the processed first candidate signal data, and the processed second candidate signal data, the determined respiratory event section is divided into a sleep apnea section, sleep hypopnea ( It may include a sleep state detection processing unit that detects any one of a hypopnea section, a RERA (Respiratory Effort Related Arousal) section, and a normal breathing section.

Description

수면다원검사에 따른 호흡 이벤트 감지를 위한 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법{DATA PROCESSING APPARATUS FOR DETECTING RESPIRATORY EVENT ACCORDING TO POLYSOMNOGRAPHY AND OPERATING METHOD OF THE SAME}Data processing device and operating method for detecting breathing events according to polysomnography {DATA PROCESSING APPARATUS FOR DETECTING RESPIRATORY EVENT ACCORDING TO POLYSOMNOGRAPHY AND OPERATING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 수면다원검사에 따른 호흡 이벤트 감지를 위한 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수면다원검사의 결과 분석에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 신호데이터 처리의 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to a data processing device and operating method for detecting breathing events according to polysomnography, and more specifically, to the technical idea of signal data processing for automatic determination of sleep state according to analysis of polysomnography results. will be.

수면다원검사(Polysomnography)는 수면장애를 진단하기 위한 검사로서, 수면 중 뇌파, 안구운동, 근육의 움직임, 호흡, 심전도 등을 종합적으로 측정하고 동시에 수면 상태를 비디오로 녹화한 후, 측정 및 녹화된 기록을 분석하여 수면과 관련된 질환을 진단하고 치료방침을 정하는데 사용되고 있다. Polysomnography is a test to diagnose sleep disorders. It comprehensively measures brain waves, eye movements, muscle movements, respiration, and electrocardiogram during sleep, and simultaneously records the sleeping state on video. By analyzing records, it is used to diagnose sleep-related diseases and determine treatment policies.

전술한 수면다원검사는 수면 무호흡증, 수면 장애, 수면 보행증 등의 증상을 진단할 수 있으며, 이러한 질환들을 판단하기 위한 지수로서, 수면단계(Sleep stage), 무호흡 지수(Apnea-hypopnea index, AHI), 상기도 저항 증후군(Respiratory Effort Related Arousal; RERA) 지수 등이 사용되고 있다.The above-described polysomnography can diagnose symptoms such as sleep apnea, sleep disorders, and sleep gait, and as indices for determining these diseases, sleep stage and apnea index (AHI) are used. , Respiratory Effort Related Arousal (RERA) index, etc. are being used.

수면 다원 검사는 환자가 시설을 갖춘 수면 센터에서 하룻밤 수면을 취하면서 수면 질환에 대한 진단을 받기 위해서 시행하는 검사로, 최소 10종 센서를 24개 부착하고 검사를 진행한다.Polysomnography is a test performed to diagnose sleep disorders while the patient sleeps overnight at a well-equipped sleep center. At least 24 sensors of 10 types are attached and the test is performed.

검사 시간은 개인별 수면시간에 따라 다르나 6시간 내지 8시간 정도가 되고, 검사 결과를 판독하기 위해서는 자격이 있는 숙달된 전문기사가 판독을 하여도 일반적으로 4시간 정도의 시간이 소요가 된다.The test time varies depending on each individual's sleep time, but is approximately 6 to 8 hours, and it generally takes about 4 hours to read the test results, even if a qualified and skilled technician reads the test results.

국내는 2018년 7월 이후 수면다원검사가 건강보험에 포함이 되어 수면 다원검사를 받은 환자가 급격히 늘어났고, 미국의 경우 2014년부터 수면다원검사에 대한 공공보험의 적용이 이루어지면 수면 다원 검사를 받는 환자수가 급격히 증가하고 있다.In Korea, polysomnography has been included in health insurance since July 2018, and the number of patients who have undergone polysomnography has increased rapidly. In the United States, polysomnography has been available since 2014 when public insurance for polysomnography was implemented. The number of patients receiving treatment is rapidly increasing.

국내의 경우, 수면다원검사의 급여기준을 살펴보면 치료적 유용성이 입증된 수면무호흡증 및 기면증 등에 한해 진단 시 1회, 진단 후 양압기 치료 및 수술 등 후 1회로 인정되고 있다.In Korea, looking at the reimbursement standards for polysomnography, it is recognized as once upon diagnosis and once after diagnosis, such as positive airway pressure treatment or surgery, only for sleep apnea and narcolepsy that have proven therapeutic usefulness.

따라서, 수면다원검사에서 특히, 수면무호흡증 관련 수면상태에 대한 진단 자동화 및 정확도에 대한 시장의 요구가 증가하고 있다.Therefore, market demand for diagnostic automation and accuracy in polysomnography, especially for sleep apnea-related sleep conditions, is increasing.

수면무호흡증 관련 수면상태는 수면 무호흡 상태, 수면 저호흡 상태, RERA 상태 및 정상 호흡 상태로 구분될 수 있다.Sleep apnea-related sleep states can be divided into sleep apnea state, sleep hypopnea state, RERA state, and normal breathing state.

수면 무호흡은 구강 열 호흡 센서(Oronasal thermal flow sensor)의 최대 진폭이 베이스 라인(baseline)의 90% 이상 감소하고, 이벤트 지속시간(event duration)의 90% 이상에서 무호흡의 진폭 감소 기준이 10초 이상인 경우에 수면 무호흡 구간으로 분류될 수 있다.Sleep apnea is defined as a decrease in the maximum amplitude of the oronasal thermal flow sensor by more than 90% of the baseline, and a decrease in apnea amplitude of more than 10 seconds for more than 90% of the event duration. In some cases, it can be classified as a sleep apnea section.

여기서, 베이스 라인은 이벤트 구간 발생 전 2분 동안의 안정적인 호흡 및 산소 공급의 평균 진폭 또는 2분 동안 3번의 가장 큰 호흡의 평균 진폭으로 정의될 수 있다.Here, the baseline can be defined as the average amplitude of stable respiration and oxygen supply for 2 minutes before the event period or the average amplitude of the three largest respirations over 2 minutes.

수면 저호흡은 1)비압 센서(Nasal pressure sensor)의 출력이 이전의 호흡 곡선 기준치(pre-event baseline)에 대하여 30프로 이상 감소하는 경우, 2)30프로 이상 떨어지는 지속시간(duration)이 10초 이상이고, 3)호흡 곡선 기준치의 산소 포화도 보다 3프로 이상 떨어지거나 또는 각성(arousal)이 동반되는 경우에 해당될 수 있다.Sleep hypopnea occurs when 1) the output of the nasal pressure sensor decreases by more than 30% relative to the pre-event baseline of the respiratory curve, and 2) the duration of the decrease by more than 30% is 10 seconds. 3) This may be the case when the oxygen saturation falls by more than 3% below the respiratory curve standard value or is accompanied by arousal.

또한, 수면 저호흡은 1)비압 센서(Nasal pressure sensor)의 출력이 이전의 호흡 곡선 기준치(pre-event baseline)에 대하여 30프로 이상 감소하는 경우, 2)30프로 이상 떨어지는 지속시간(duration)이 10초 이상이고, 3)호흡 곡선 기준치의 산소 포화도 보다 4프로 이상 떨어지는 경우에 해당될 수 있다.In addition, sleep hypopnea occurs when 1) the output of the nasal pressure sensor decreases by more than 30% with respect to the previous respiratory curve baseline (pre-event baseline), and 2) the duration of the decrease by more than 30% occurs. This may apply if it is more than 10 seconds and 3) the oxygen saturation falls by more than 4% compared to the breathing curve standard value.

기존 시장에 출시된 제품들을 살펴보면 수면 간 발생하는 수면 무호흡 및 수면 저호흡에 대한 감지와 관련하여 정확한 신호 발생 구간에 대해서 수면 전문기사처럼 감지하지 못한다는 문제점이 있다.Looking at products released on the existing market, there is a problem in that they cannot detect the exact signal generation section like a sleep technician in relation to the detection of sleep apnea and sleep hypopnea that occur during sleep.

대신, 30초 에폭(epoch) 단위로 호흡 이벤트에 대한 감지 유무만을 판별하여 수면 질환 진단에 기준이 되는 AHI(Apenea-Hypopnea index) 지수를 도출한다.Instead, the AHI (Apenea-Hypopnea index), which is the standard for diagnosing sleep disorders, is derived by only determining whether or not a breathing event is detected in 30-second epoch units.

AHI 지수는 수면 간 무호흡 수와 수면 간 저호흡 수의 합에 60을 곱하고 총 수면 시간으로 나눠서 계산하는데 이 경우, 한 에폭 안에 호흡 이벤트 구간이 2개 이상 존재하거나 혹은 에폭과 에폭 간에 호흡 이벤트가 존재하는 경우 수면 무호흡 진단에 오차가 발생한다.The AHI index is calculated by multiplying the sum of the number of sleep apneas and the number of sleep hypopneas by 60 and dividing by the total sleep time. In this case, there are two or more breathing event sections within one epoch or a breathing event exists between epochs. In this case, errors occur in sleep apnea diagnosis.

따라서, 정확한 호흡 이벤트 구간의 감지는 중요 수면 질환 지수 중의 하나인 수면무호흡증 진단에 매우 중요한 요소일 수 있다.Therefore, detection of an accurate breathing event period may be a very important factor in diagnosing sleep apnea, one of the important sleep disease indices.

RERA는 무호흡 또는 저호흡의 기준을 만족하지 않으면서 비압 센서의 출력이 평평한 파형(flattening waveform)이 수면 중 각성(arousal)을 일으키는 10초 이상의 연속된 호흡을 지칭한다.RERA refers to continuous breathing of more than 10 seconds in which the flattening waveform of the output of the nasal pressure sensor causes arousal during sleep without meeting the criteria for apnea or hypopnea.

기존 시장에 출시된 제품들을 살펴보면 수면 간 발생하는 RERA 이벤트 구간의 감지에 대해서 정확한 신호 발생 구간에 대해서 수면 전문기사처럼 감지하기 어렵다는 문제점이 있다.Looking at the products released in the existing market, there is a problem that it is difficult to detect the exact signal generation section like a sleep specialist in detecting the RERA event section that occurs during sleep.

대신 30초 에폭(epoch) 단위로 RERA 이벤트 구간의 감지유무 만을 판별하여 수면 질환 진단에 이용 되는 RDI (Respiratory Disturbance Index) 지수를 도출해 낼 수 있다.Instead, it is possible to derive the RDI (Respiratory Disturbance Index), which is used to diagnose sleep disorders, by only determining whether or not the RERA event section is detected in 30-second epoch units.

RDI 지수는 수면 간 RERA 구간의 수, 수면간 무호흡 구간의 수 및 수면간 저호흡 구간의 수의 합에 60을 곱하고, 총 수면시간 으로 나눈 값으로 계산될 수 있다.The RDI index can be calculated as the sum of the number of intersleep RERA sections, the number of intersleep apnea sections, and the number of intersleep hypopnea sections multiplied by 60 and divided by the total sleep time.

이 경우 한 에폭(epoch)안에 RERA 이벤트 구간이 2개 이상 존재하거나 혹은 에폭과 에폭 간에 RERA 이벤트 구간이 존재하는 경우 RDI 진단에 오차가 발생할 수 밖에 없다.In this case, if there are two or more RERA event sections in one epoch or if a RERA event section exists between epochs, an error is bound to occur in RDI diagnosis.

따라서, 정확한 RERA 이벤트 구간의 감지는 중요 수면 질환 지수 중의 하나인 RDI 확인에 매우 중요한 요소일 수 있다.Therefore, detection of an accurate RERA event section may be a very important factor in confirming RDI, one of the important sleep disease indices.

한국등록특허 제10-1868888호, "비강압력신호를 이용한 수면호흡장애 환자의 수면/각성 분류 장치 및 방법"Korean Patent No. 10-1868888, “Sleep/wake classification device and method for patients with sleep-disordered breathing using nasal pressure signals” 한국등록특허 제10-2068484호, "수면무호흡증 예측 모델의 생성 방법 및 이 모델을 이용한 수면무호흡증 예측 방법"Korean Patent No. 10-2068484, “Method for creating a sleep apnea prediction model and method for predicting sleep apnea using this model” 한국등록특허 제10-2258726호, "딥러닝을 이용한 수면질환 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법"Korean Patent No. 10-2258726, “Data processing device and method of operation for automatic determination of sleep disorders using deep learning”

본 발명은 수면다원검사의 결과 분석을 자동화하기 위한 신호데이터 처리를 통해 수면다원검사 후 개인간 차이 및 측정 환경에 따른 노이즈 신호의 영향을 최소화할 수 있는 수면다원검사에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides data for automatically determining sleep status according to polysomnography, which can minimize the influence of noise signals depending on individual differences and measurement environments after polysomnography through signal data processing to automate the analysis of polysomnography results. The purpose is to provide a processing device and method.

본 발명은 수면 무호흡 및 저호흡 신호를 정확하게 감지하고, RERA(Respiratory Effort Related arousal)를 발생시킬 수 있는 호흡 신호를 감지한 결과를 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to accurately detect sleep apnea and hypopnea signals and to provide results of detecting breathing signals that can cause RERA (Respiratory Effort Related arousal).

본 발명은 수면 무호흡 상태 구간, 수면 저호흡 상태 구간 및 RERA 구간을 감지하기 위해서 호흡 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to detect the amplitude and duration of a breathing signal in order to detect a sleep apnea state section, a sleep hypopnea state section, and a RERA section.

본 발명은 신호 변동(signal excursion)의 계산 및 신호 정규화(normalization)를 이용하여 수면 무호흡 상태 구간, 수면 저호흡 상태 구간 및 RERA 구간을 보다 정확하게 감지 및 구별하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to more accurately detect and distinguish sleep apnea state sections, sleep hypopnea state sections, and RERA sections by using signal excursion calculation and signal normalization.

본 발명은 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 출력 신호를 미분하고, 미분된 출력 신호에 대한 절대값을 취하여 미분값에 대한 이동 평균 필터링(moving average filtering)을 통해 평평한(flattening) 신호를 정확하게 감지하여 RERA 구간을 보다 정확하게 감지 및 구별하는 것을 목적으로 한다.The present invention differentiates the output signal of a nasal pressure sensor, takes the absolute value of the differentiated output signal, and accurately detects a flattening signal through moving average filtering on the differential value. The purpose is to detect and distinguish RERA sections more accurately.

본 발명의 일실시예에 따르면 데이터 처리 장치는 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하고, 상기 수집된 신호데이터를 전 처리하여 호흡 신호를 추출하며, 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 결정하고, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하며, 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리하는 신호데이터 처리부 및 상기 처리된 제1 후보 신호데이터 및 상기 처리된 제2 후보 신호데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지하는 수면상태 감지 처리부를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the data processing device collects signal data detected by polysomnography, pre-processes the collected signal data to extract a breathing signal, and respiratory events in the extracted breathing signal ( respiratory event) section is determined, signal excursion for the determined respiratory event section is calculated and processed as first candidate signal data, and normalization processing is performed on the calculated signal excursion to produce second candidate signal data. Using a signal data processing unit and the processed first candidate signal data and the processed second candidate signal data, the determined respiratory event section is divided into a sleep apnea section and a sleep hypopnea section. It may include a sleep state detection processing unit that detects any one of the sleep state section, RERA (Respiratory Effort Related Arousal) section, and normal breathing section.

상기 신호데이터 처리부는 신호데이터 수집부, 신호데이터 추출부 및 신호데이터 가공부를 포함할 수 있다.The signal data processing unit may include a signal data collection unit, a signal data extraction unit, and a signal data processing unit.

상기 신호데이터 수집부는 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 신호데이터, 온도 센서(Thermistor Sensor)의 신호데이터, 산소 포화도(oxygen saturation)의 신호데이터 및 각성 신호데이터 중 적어도 하나의 신호데이터를 상기 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터로 수집할 수 있다.The signal data collection unit collects at least one signal data from among signal data of a nasal pressure sensor, signal data of a temperature sensor, signal data of oxygen saturation, and arousal signal data through the polysomnography. It can be collected as signal data detected by .

상기 신호데이터 추출부는 상기 수집된 신호데이터를 저주파 필터링(low pass filtering) 및 DC 성분 제거(DC cancelling)의 신호 전처리 이후 호흡 신호를 추출할 수 있다.The signal data extraction unit may extract a respiratory signal from the collected signal data after signal preprocessing of low pass filtering and DC component removal.

상기 신호데이터 가공부는 상기 추출된 호흡 신호에서 양(positive)의 피크 신호 및 음(negative)의 피크 신호를 추출하여 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트 구간을 결정하고, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 상기 양의 피크 신호에 해당하는 양의 신호 변동 수와 상기 음의 피크 신호에 해당하는 음의 신호 변동 수에 대한 상기 제1 후보 신호 데이터로 처리할 수 있다.The signal data processing unit extracts a positive peak signal and a negative peak signal from the extracted respiration signal, determines a respiration event section in the extracted respiration signal, and determines a respiration event section for the determined respiration event section. Signal excursion may be calculated and processed as the first candidate signal data for the number of positive signal excursions corresponding to the positive peak signal and the number of negative signal excursions corresponding to the negative peak signal.

상기 신호데이터 가공부는 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행한 후, 상기 정규화 처리된 신호 변동에 대한 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 상기 제2 후보 신호 데이터로 처리할 수 있다.The signal data processing unit may perform normalization processing on the calculated signal fluctuations, extract positive peak signals and negative peak signals for the normalized signal fluctuations, and process them as the second candidate signal data. .

상기 수면상태 감지 처리부는 상기 제1 후보 신호 데이터와 상기 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지하여 상기 감지된 크기의 수를 신호 변동의 임계 값과 비교하고, 상기 감지된 지속시간의 수를 지속 시간의 임계 값과 비교하여 상기 어느 하나의 수면상태 구간을 감지할 수 있다.The sleep state detection processing unit compares the first candidate signal data and the second candidate signal data to detect the amplitude and duration of the signal in the determined breathing event section and detects the number of the detected amplitudes. is compared with a threshold value of signal fluctuation, and the detected number of durations is compared with a threshold value of durations to detect any one of the sleep state sections.

상기 수면상태 감지 처리부는 상기 감지된 어느 하나의 수면상태 구간과 관련하여 무호흡 구간 감지신호, 저호흡 구간 감지신호, RERA 구간 감지신호 및 정상 호흡 구간 감지신호 중 어느 하나의 감지 신호를 출력할 수 있다.The sleep state detection processing unit may output one of an apnea section detection signal, a hypopnea section detection signal, a RERA section detection signal, and a normal breathing section detection signal in relation to any one of the detected sleep state sections. .

상기 수면상태 감지 처리부는 상기 제1 후보 신호 데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간에서의 수면 무호흡 및 수면 저호흡을 비교하고, 상기 제2 후보 신호 데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간에서의 수면 무호흡 구간 및 수면 저호흡 구간과 관련된 범위(range)를 비교할 수 있다.The sleep state detection processor compares sleep apnea and sleep hypopnea in the determined respiratory event section using the first candidate signal data, and uses the second candidate signal data to determine the determined respiratory event ( The ranges related to the sleep apnea section and the sleep hypopnea section in the respiratory event section can be compared.

본 발명의 일실시예에 따르면 데이터 처리 장치의 동작 방법은 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하는 단계, 상기 수집된 신호데이터를 전 처리하여 호흡 신호를 추출하는 단계, 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 결정하는 단계, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하는 단계, 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리하는 단계 및 상기 처리된 제1 후보 신호데이터 및 상기 처리된 제2 후보 신호데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a method of operating a data processing device includes the steps of collecting signal data detected by polysomnography, preprocessing the collected signal data to extract a respiration signal, and the extracted respiration signal. determining a respiratory event section, calculating signal excursion for the determined respiratory event section and processing it as first candidate signal data, and normalizing the calculated signal excursion. Processing the second candidate signal data and converting the determined respiratory event section into a sleep apnea section and sleep using the processed first candidate signal data and the processed second candidate signal data. It may include a step of detecting any one of a hypopnea section, a Respiratory Effort Related Arousal (RERA) section, and a normal breathing section as a sleep state section.

상기 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하는 단계는 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 신호데이터, 온도 센서(Thermistor Sensor)의 신호데이터, 산소 포화도(oxygen saturation)의 신호데이터 및 각성 신호데이터 중 적어도 하나의 신호데이터를 상기 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터로 수집하는 단계를 포함할 수 있다.The step of collecting signal data detected by the polysomnography includes signal data from a nasal pressure sensor, signal data from a temperature sensor, signal data from oxygen saturation, and arousal signal data. It may include collecting at least one signal data as signal data detected by the polysomnography.

상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하는 단계는, 상기 추출된 호흡 신호에서 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트 구간을 결정하고, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 상기 양의 피크 신호에 해당하는 양의 신호 변동 수와 상기 음의 피크 신호에 해당하는 음의 신호 변동 수에 대한 상기 제1 후보 신호 데이터로 처리할 수 있다.The step of calculating signal excursion for the determined breathing event section and processing it as first candidate signal data includes extracting a positive peak signal and a negative peak signal from the extracted breathing signal to obtain the extracted breathing signal. Determine the breathing event section in and calculate the signal excursion for the determined breathing event section to calculate the number of positive signal excursions corresponding to the positive peak signal and the negative signal corresponding to the negative peak signal. The first candidate signal data for the variation number can be processed.

상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리하는 단계는, 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행한 후, 상기 정규화 처리된 신호 변동에 대한 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 상기 제2 후보 신호 데이터로 처리하는 단계를 포함할 수 있다.The step of processing the calculated signal fluctuations into second candidate signal data by performing normalization processing on the calculated signal fluctuations includes performing normalization processing on the calculated signal fluctuations, a positive peak signal for the normalized signal fluctuations, and It may include extracting a negative peak signal and processing it as the second candidate signal data.

상기 처리된 제1 후보 신호데이터 및 상기 처리된 제2 후보 신호데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지하는 단계는, 상기 제1 후보 신호 데이터와 상기 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지하여 상기 감지된 크기의 수를 신호 변동의 임계 값과 비교하고, 상기 감지된 지속시간의 수를 지속 시간의 임계 값과 비교하여 상기 어느 하나의 수면상태 구간을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.Using the processed first candidate signal data and the processed second candidate signal data, the determined respiratory event section is divided into a sleep apnea section, a sleep hypopnea section, and a RERA (Respiratory Effort Related) section. The step of detecting any one of the arousal) section and the normal breathing section as a sleep state section includes comparing the first candidate signal data and the second candidate signal data to determine the amplitude of the signal in the determined breathing event section and Detecting the duration, comparing the detected number of magnitudes with a threshold value of signal fluctuation, and comparing the detected number of durations with a threshold value of the duration to detect the sleep state section. May include steps.

본 발명은 수면다원검사의 결과 분석을 자동화하기 위한 신호데이터 처리를 통해 수면다원검사 후 개인간 차이 및 측정 환경에 따른 노이즈 신호의 영향을 최소화할 수 있는 수면다원검사에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present invention provides data for automatically determining sleep status according to polysomnography, which can minimize the influence of noise signals depending on individual differences and measurement environments after polysomnography through signal data processing to automate the analysis of polysomnography results. Processing devices and methods can be provided.

본 발명은 수면 무호흡 및 저호흡 신호를 정확하게 감지하고, RERA(Respiratory Effort Related arousal)를 발생시킬 수 있는 호흡 신호를 감지한 결과를 제공할 수 있다.The present invention can accurately detect sleep apnea and hypopnea signals and provide results of detecting breathing signals that can cause RERA (Respiratory Effort Related arousal).

본 발명은 수면 무호흡 상태 구간, 수면 저호흡 상태 구간 및 RERA 구간을 감지하기 위해서 호흡 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지할 수 있다.The present invention can detect the amplitude and duration of a breathing signal to detect a sleep apnea state section, a sleep hypopnea state section, and a RERA section.

본 발명은 신호 변동(signal excursion)의 계산 및 신호 정규화(normalization)를 이용하여 수면 무호흡 상태 구간, 수면 저호흡 상태 구간 및 RERA 구간을 보다 정확하게 감지 및 구별할 수 있다.The present invention can more accurately detect and distinguish sleep apnea state sections, sleep hypopnea state sections, and RERA sections by using signal excursion calculation and signal normalization.

본 발명은 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 출력 신호를 미분하고, 미분된 출력 신호에 대한 절대값을 취하여 미분값에 대한 이동 평균 필터링(moving average filtering)을 통해 평평한(flattening) 신호를 정확하게 감지하여 RERA 구간을 보다 정확하게 감지 및 구별할 수 있다.The present invention differentiates the output signal of a nasal pressure sensor, takes the absolute value of the differentiated output signal, and accurately detects a flattening signal through moving average filtering on the differential value. RERA sections can be detected and distinguished more accurately.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호데이터 처리부를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 감지 처리부를 설명하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 신호 변동(signal excursion)을 계산하는 신호데이터 처리부의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 변동의 정규화 처리를 수행하는 신호데이터 처리부의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 수면 저호흡에 대한 예시를 설명한다.
도 5b 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 수면 무호흡 및 수면 저호흡 구간에서의 노이즈에 대한 예시를 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 관련 호흡 신호를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신호데이터에서 수면상태 구간을 감지하기 위한 호흡 신호 처리를 설명하는 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치에서 신호데이터를 처리하여 감지한 수면상태 구간의 표시하는 화면에 대한 예시를 설명하는 도면이다.
1 is a diagram illustrating a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram explaining a signal data processing unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram explaining a sleep state detection processor according to an embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams illustrating a method of operating a signal data processor that calculates signal excursion in an embodiment of the present invention.
FIG. 4C is a diagram illustrating the operation method of the signal data processing unit that performs normalization processing of signal fluctuations according to an embodiment of the present invention.
Figure 5A illustrates an example of sleep hypopnea detected according to an embodiment of the present invention.
5B to 5D illustrate examples of noise in sleep apnea and sleep hypopnea sections according to an embodiment of the present invention.
Figures 6a and 6b are diagrams illustrating respiratory signals related to RERA (Respiratory Effort Related Arousal) according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram illustrating respiration signal processing for detecting a sleep state section from signal data according to an embodiment of the present invention.
8 to 10 are diagrams illustrating a method of operating a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram illustrating an example of a screen displaying a sleep state section detected by processing signal data in a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of this document are described with reference to the attached drawings.

실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments and terms used herein are not intended to limit the technology described in this document to a specific embodiment, and should be understood to include various changes, equivalents, and/or substitutes for the embodiments.

하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of various embodiments, if a detailed description of a related known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the invention, the detailed description will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms described below are terms defined in consideration of functions in various embodiments, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.In connection with the description of the drawings, similar reference numbers may be used for similar components.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Singular expressions may include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise.

본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, expressions such as “A or B” or “at least one of A and/or B” may include all possible combinations of the items listed together.

"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.Expressions such as “first,” “second,” “first,” or “second,” can modify the corresponding components regardless of order or importance and are used to distinguish one component from another. It is only used and does not limit the corresponding components.

어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.When a component (e.g. a first) component is said to be "connected (functionally or communicatively)" or "connected" to another (e.g. a second) component, it means that the component is connected to the other component. It may be connected directly to a component or may be connected through another component (e.g., a third component).

본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.In this specification, “configured to” means “suitable for,” “having the ability to,” or “changed to,” depending on the situation, for example, in terms of hardware or software. ," can be used interchangeably with "made to," "capable of," or "designed to."

어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.In some contexts, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” working with other devices or components.

예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.For example, the phrase "processor configured (or set) to perform A, B, and C" refers to a processor dedicated to performing the operations (e.g., an embedded processor), or by executing one or more software programs stored on a memory device. , may refer to a general-purpose processor (e.g., CPU or application processor) capable of performing the corresponding operations.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.Additionally, the term 'or' means 'inclusive or' rather than 'exclusive or'.

즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.That is, unless otherwise stated or clear from the context, the expression 'x uses a or b' means any of the natural inclusive permutations.

이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Terms such as '..unit' and '..unit' used hereinafter refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 구성 요소를 예시한다.Figure 1 illustrates the components of a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치(100)는 신호데이터 처리부(110) 및 수면상태 감지 처리부(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the data processing device 100 according to an embodiment of the present invention may include a signal data processing unit 110 and a sleep state detection processing unit 120.

예를 들어, 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치는 수면다원검사에 따른 호흡 이벤트 감지를 위한 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다.For example, a data processing device for automatically determining a sleep state may include a data processing device for detecting a breathing event according to polysomnography.

본 발명의 일실시예에 따르면 신호데이터 처리부(110)는 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하고, 수집된 신호데이터를 전 처리하여 호흡 신호를 추출할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the signal data processing unit 110 can collect signal data detected by polysomnography, and extract a respiratory signal by pre-processing the collected signal data.

또한, 신호데이터 처리부(110)는 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 결정하고, 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하며, 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리할 수 있다.In addition, the signal data processing unit 110 determines a respiratory event section in the extracted breathing signal, calculates the signal excursion for the determined respiratory event section, and processes it as first candidate signal data, The calculated signal fluctuations can be processed as second candidate signal data by performing normalization processing.

다시 말해, 신호데이터 처리부(110)는 호흡 신호에서 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간에 대하여 신호 변동(signal excursion) 계산 결과를 제1 후보 신호데이터 및 신호 변동 계산 결과에 대한 정규화 처리 결과에 따른 지속시간(duration) 계산 결과를 제2 후보 신호데이터로 처리할 수 있다.In other words, the signal data processing unit 110 continues the signal excursion calculation result for the respiratory event section determined from the breathing signal according to the normalization process for the first candidate signal data and the signal excursion calculation result. The duration calculation result can be processed as second candidate signal data.

본 발명의 일실시예에 따르면 신호데이터 처리부(110)는 수면다원검사 후 개인간 차이 및 측정 환경에 따른 노이즈 신호의 영향을 최소화하기 위한 신호데이터를 신호 변동 계산 및 정규화 처리를 통해서 후보 신호데이터로 처리함에 따라 수면 무호흡증에 대한 진단을 자동화할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the signal data processing unit 110 processes signal data after polysomnography to minimize the influence of noise signals according to individual differences and measurement environments as candidate signal data through signal variation calculation and normalization processing. As a result, the diagnosis of sleep apnea can be automated.

일례로, 수면상태 감지 처리부(120)는 신호데이터 처리부(110)에 의해 처리된 제1 후보 신호데이터 및 제2 후보 신호데이터를 이용하여 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지할 수 있다.For example, the sleep state detection processing unit 120 uses the first candidate signal data and the second candidate signal data processed by the signal data processing unit 110 to divide the respiratory event section into a sleep apnea section, It can be detected as one of the following sleep state sections: hypopnea section, RERA (Respiratory Effort Related Arousal) section, and normal breathing section.

본 발명의 일실시예에 따르면, 수면상태 감지 처리부(120)는 제1 후보 신호 데이터와 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 결정된 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sleep state detection processor 120 determines the amplitude and duration of the signal in the breathing event section determined by comparing the first candidate signal data and the second candidate signal data. It can be detected.

또한, 수면상태 감지 처리부(120)는 기 감지된 크기의 수를 신호 변동의 임계 값과 비교하고, 기 감지된 지속시간의 수를 지속 시간의 임계 값과 비교하여 어느 하나의 수면상태 구간을 감지할 수 있다. 예를 들어, 지속 시간의 임계 값은 임계 시간으로 지칭될 수 있다.In addition, the sleep state detection processing unit 120 compares the number of previously detected sizes with a threshold value of signal fluctuation and compares the number of previously detected durations with a threshold value of the duration to detect any one sleep state section. can do. For example, a threshold value of duration may be referred to as a threshold time.

본 발명의 일실시예에 따르면 수면상태 감지 처리부(120)는 제1 후보 신호데이터에서의 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag), 제2 후보 신호데이터에서의 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta)을 계산할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sleep state detection processor 120 determines the value (Mag) of the number of signal fluctuations in the first candidate signal data by subtracting the odd number from the even number and the number of signal fluctuations in the second candidate signal data. You can calculate the value (Delta) of the number of durations by subtracting the odd number from the even number.

또한, 수면상태 감지 처리부(120)는 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수를 계산할 수 있다.Additionally, the sleep state detection processor 120 may calculate the number of sleep apnea durations and the number of sleep hypopnea durations.

또한, 수면상태 감지 처리부(120)는 신호 변동의 최대 세개에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth) 및 임계 시간으로 설정 할 수 있다. 예를 들어, 임계 시간은 10초일 수 있다.Additionally, the sleep state detection processor 120 may set the threshold value (M th ) and threshold time corresponding to the average value of up to three signal fluctuations. For example, the threshold time may be 10 seconds.

일례로, 수면상태 감지 처리부(120)는 값(Mag), 값(Delta), 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수 및 임계 값(Mth) 및 임계 시간을 이용하여 기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지할 수 있다.For example, the sleep state detection processing unit 120 includes a value (Mag), a value (Delta), the number of sleep apnea (apena) durations, the number of sleep hypopnea (hypopnea) durations, and a threshold (M th ) and threshold. Using time, a predetermined respiratory event section is detected as a sleep state section among sleep apnea section, hypopnea section, RERA (Respiratory Effort Related Arousal) section, and normal breathing section. can do.

본 발명의 일실시예에 따르면 수면상태 감지 처리부(120)는 제1 후보 신호 데이터와 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 결정된 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sleep state detection processor 120 detects the amplitude and duration of the signal in the breathing event section determined by comparing the first candidate signal data and the second candidate signal data. can do.

또한, 수면상태 감지 처리부(120)는 AASM(American Academy of Sleep Medicine) 표준을 참고하여 신호 변동의 최대 세개에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth)을 감지된 크기의 수를 신호 변동의 임계 값(Mth)으로 설정할 수 있다.In addition, the sleep state detection processing unit 120 determines the number of detected magnitudes by setting a threshold value (M th ) corresponding to the average value of up to three signal fluctuations with reference to the American Academy of Sleep Medicine (AASM) standard. It can be set to the threshold value (M th ).

구체적으로, 최대 세개에 대한 평균 값은 호흡 이벤트 구간이 시작 지점에서의 음의 피크 신호가 추출되는 지점 이전의 2분에서 최대 신호 변동의 세 개의 평균 값을 추출하여 결정되는 임계 값(Mth)일 수 있다.Specifically, the average value for the three maximums is a threshold (M th ) determined by extracting the three average values of the maximum signal fluctuations in the 2 minutes preceding the point at which the negative peak signal at the start of the respiratory event interval is extracted. It can be.

본 발명의 일실시예에 따르면 수면상태 감지 처리부(120)는 감지된 어느 하나의 수면상태 구간과 관련하여 무호흡 구간 감지신호, 저호흡 구간 감지신호, RERA 구간 감지신호 및 정상 호흡 구간 감지신호 중 어느 하나의 감지 신호를 출력 신호로서 출력할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sleep state detection processing unit 120 detects any one of an apnea section detection signal, a hypopnea section detection signal, a RERA section detection signal, and a normal breathing section detection signal in relation to any one detected sleep state section. One detection signal can be output as an output signal.

예를 들어, 출력 신호는 무호흡 구간, 저호흡 구간, RERA 구간 및 정상 호흡 구간의 감지와 관련되고, 산소포화도 관련 신호는 저호흡 구간의 감지에 활용될 수 있고, 각성(arousal) 관련 신호는 저호흡 구간과 RERA 구간 감지에 활용될 수 있다.For example, the output signal is related to the detection of apnea zone, hypopnea zone, RERA zone and normal breathing zone, oxygen saturation-related signal can be utilized for detection of hypopnea zone, and arousal-related signal can be used for detection of hypopnea zone. It can be used to detect breathing sections and RERA sections.

본 발명의 일실시예에 따르면 수면상태 감지 처리부(120)는 제1 후보 신호 데이터를 이용하여 호흡 이벤트(respiratory event) 구간에서의 수면 무호흡 및 수면 저호흡을 비교하고, 제2 후보 신호 데이터를 이용하여 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간에서의 수면 무호흡 구간 및 수면 저호흡 구간과 관련된 범위(range)를 비교할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the sleep state detection processor 120 compares sleep apnea and sleep hypopnea in the respiratory event section using the first candidate signal data, and uses the second candidate signal data. Thus, the ranges related to the sleep apnea section and the sleep hypopnea section in the determined respiratory event section can be compared.

본 발명은 수면다원검사의 결과 분석을 자동화하기 위한 신호데이터 처리를 통해 수면다원검사 후 개인간 차이 및 측정 환경에 따른 노이즈 신호의 영향을 최소화할 수 있는 수면다원검사에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present invention provides data for automatically determining sleep status according to polysomnography, which can minimize the influence of noise signals depending on individual differences and measurement environments after polysomnography through signal data processing to automate the analysis of polysomnography results. Processing devices and methods can be provided.

또한, 본 발명은 수면 무호흡 상태 구간, 수면 저호흡 상태 구간 및 RERA 구간을 감지하기 위해서 호흡 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지할 수 있다.In addition, the present invention can detect the amplitude and duration of the breathing signal to detect the sleep apnea state section, sleep hypopnea state section, and RERA section.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호데이터 처리부를 설명하는 도면이다.Figure 2 is a diagram explaining a signal data processing unit according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 신호데이터 처리부의 구성 요소를 예시한다.Figure 2 illustrates the components of a signal data processing unit according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 신호데이터 처리부(200)는 신호데이터 수집부(210), 신호데이터 추출부(220) 및 신호데이터 가공부(230)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the signal data processing unit 200 according to an embodiment of the present invention includes a signal data collection unit 210, a signal data extraction unit 220, and a signal data processing unit 230.

일례로, 신호데이터 수집부(210)는 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 신호데이터, 온도 센서(Thermistor Sensor)의 신호데이터, 산소 포화도(oxygen saturation)의 신호데이터 및 각성 신호데이터 중 적어도 하나의 신호데이터를 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터로 수집할 수 있다.For example, the signal data collection unit 210 collects at least one of signal data from a nasal pressure sensor, signal data from a temperature sensor, signal data from oxygen saturation, and arousal signal data. Data can be collected as signal data detected by polysomnography.

예를 들어, 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터는 EEG(Electroencephalogram) 센서, EOG(Electrooculography) 센서, EMG(Electromyogram) 센서, EKG(Electrokardiogramme) 센서, PPG(Photoplethysmography) 센서, 체스트 벨트(Chest belt), 앱더먼 벨트(Abdomen belt), 서미스터(Thermister), 유동(Flow) 센서 및 마이크(Microphone) 중 적어도 하나의 감지 수단을 통해 피검체로부터 측정되는 생체 데이터로 해석될 수 있다.For example, signal data detected by polysomnography includes EEG (Electroencephalogram) sensor, EOG (Electrooculography) sensor, EMG (Electromyogram) sensor, EKG (Electrokardiogramme) sensor, PPG (Photoplethysmography) sensor, and chest belt. , It can be interpreted as biometric data measured from the subject through at least one sensing means of an Abdomen belt, thermistor, flow sensor, and microphone.

또한, 예를 들어, 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터는 실시간으로 수집되는 데이터로 해석될 수 있고, 사전에 수행된 수면다원검사에 의해 수면다원검사 데이터베이스에 기록된 데이터로 해석될 수도 있다.Additionally, for example, signal data detected by polysomnography may be interpreted as data collected in real time, or may be interpreted as data recorded in a polysomnography database by a polysomnography performed in advance.

본 발명의 일실시예에 따르면 신호데이터 추출부(220)는 수집된 신호데이터를 저주파 필터링(low pass filtering) 및 DC 성분 제거(DC cancelling)의 신호 전처리 이후 호흡 신호를 추출할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the signal data extraction unit 220 may extract a respiratory signal from the collected signal data after signal preprocessing of low pass filtering and DC component removal.

다시 말해, 신호데이터 추출부(220)는 입력 신호에 해당하는 수집된 신호데이터에서 DC 신호를 제거하여 호흡 신호만을 추출하는데 0.01 내지 0.35 Hz 밴드 패스 필터를 이용할 수 있다.In other words, the signal data extraction unit 220 may use a 0.01 to 0.35 Hz band pass filter to extract only the respiration signal by removing the DC signal from the collected signal data corresponding to the input signal.

본 발명의 일실시예에 따르면 신호데이터 가공부(230)는 추출된 호흡 신호에서 양(positive)의 피크 신호 및 음(negative)의 피크 신호를 추출하여 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트 구간을 결정할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the signal data processing unit 230 extracts a positive peak signal and a negative peak signal from the extracted breathing signal to determine a breathing event section in the extracted breathing signal. You can.

또한, 신호데이터 가공부(230)는 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 양의 피크 신호에 해당하는 양의 신호 변동 수와 음의 피크 신호에 해당하는 음의 신호 변동 수에 대한 제1 후보 신호 데이터로 처리할 수 있다.In addition, the signal data processing unit 230 calculates the signal excursion for the determined breathing event section and calculates the number of positive signal excursions corresponding to the positive peak signal and the number of negative signal excursions corresponding to the negative peak signal. It can be processed as the first candidate signal data for.

즉, 제1 후보 신호 데이터는 신호 변동의 계산 결과에 해당하는 양의 신호 변동 수와 음의 피크 신호에 해당하는 음의 신호 변동 수를 포함할 수 있다.That is, the first candidate signal data may include the number of positive signal fluctuations corresponding to the calculation result of the signal fluctuations and the number of negative signal fluctuations corresponding to the negative peak signal.

예를 들어, 양(positive)의 피크 신호 및 음(negative)의 피크 신호를 추출은 신호데이터 추출부(220)에 의해서 추출된 뒤, 신호데이터 가공부(230)로 전달될 수 있다.For example, the positive peak signal and the negative peak signal may be extracted by the signal data extraction unit 220 and then transmitted to the signal data processing unit 230.

본 발명의 일실시예에 따르면 신호데이터 가공부(230)는 기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행한 후, 정규화 처리된 신호 변동에 대한 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 제2 후보 신호 데이터로 처리할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the signal data processing unit 230 performs normalization processing on the previously calculated signal fluctuations, then extracts the positive peak signal and the negative peak signal for the normalized signal fluctuations to produce 2 Can be processed as candidate signal data.

즉, 신호데이터 가공부(230)는 신호 변동 계산 결과를 제1 후보 신호데이터로 가공 처리하고, 신호 변동 계산 결과에 대한 정규화(normalization) 처리 결과에 따른 지속시간 계산 결과를 제2 후보 신호데이터로 가공 처리할 수 있다.That is, the signal data processing unit 230 processes the signal variation calculation result into first candidate signal data, and processes the duration calculation result according to the normalization process for the signal variation calculation result into second candidate signal data. It can be processed.

일례로, 신호데이터 가공부(230)는 호흡 신호 중 비압 센서에 기반한 호흡 신호를 미분하고, 미분된 신호의 절대 값을 RERA 구간 판단 데이터로 가공 처리할 수 있다.For example, the signal data processing unit 230 may differentiate a breathing signal based on a specific pressure sensor among the breathing signals and process the absolute value of the differentiated signal into RERA section judgment data.

즉, 신호데이터 가공부(230)는 RERA 구간 감지를 위해서 수면다원검사의 신호데이터 중 비압 센서에 기반한 호흡 신호에 대한 미분 값을 산출한 뒤 이동 평균 필터링(moving average filtering)을 적용하기 위하여 절대 값을 취함에 따라 평탄화(flattening) 신호의 일부가 미분 값보다 크게 나오는 구간이 발생하는 것을 방지할 수 있다.That is, in order to detect the RERA section, the signal data processing unit 230 calculates the differential value for the breathing signal based on the nasal pressure sensor among the signal data of the polysomnography, and then calculates the absolute value to apply moving average filtering. By taking , it is possible to prevent the occurrence of a section where part of the flattening signal is larger than the differential value.

이에 따라, 본 발명은 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 출력 신호를 미분하고, 미분된 출력 신호에 대한 절대값을 취하여 미분값에 대한 이동 평균 필터링(moving average filtering)을 통해 평평한(flattening) 신호를 정확하게 감지하여 RERA 구간을 보다 정확하게 감지 및 구별할 수 있다.Accordingly, the present invention differentiates the output signal of a nasal pressure sensor, takes the absolute value of the differentiated output signal, and produces a flattening signal through moving average filtering on the differential value. By detecting accurately, RERA sections can be detected and distinguished more accurately.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 감지 처리부를 설명하는 도면이다.Figure 3 is a diagram explaining a sleep state detection processor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 감지 처리부의 구성 요소를 예시한다.Figure 3 illustrates the components of a sleep state detection processor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일실시예 따른 수면상태 감지 처리부(300)는 수면 무호흡 구간 감지부(310), 수면 저호흡 구간 감지부(320) 및 RERA 구간 감지부(330)를 포함한다.Referring to Figure 3, the sleep state detection processing unit 300 according to an embodiment of the present invention includes a sleep apnea section detection unit 310, a sleep hypopnea section detection unit 320, and a RERA section detection unit 330. .

일례로, 수면상태 감지 처리부(300)는 수면 무호흡 구간 감지부(310), 수면 저호흡 구간 감지부(320) 및 RERA 구간 감지부(330)를 포함함에 따라 수면다원검사 데이터에서 호흡 신호 데이터에 대하여 호흡 이벤트 구간을 감지하고, 감지된 호흡 이벤트 구간이 무호흡 구간, 저호흡 구간, RERA 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 구간인지 분류하여 감지할 수 있다.For example, the sleep state detection processing unit 300 includes a sleep apnea section detection unit 310, a sleep hypopnea section detection unit 320, and a RERA section detection unit 330, thereby detecting breathing signal data from polysomnography data. For this reason, the breathing event section can be detected, and the detected breathing event section can be classified and detected as whether it is an apnea section, a hypopnea section, a RERA section, or a normal breathing section.

수면 무호흡 구간 감지부는 제1 후보 신호데이터에서의 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag)이 신호 변동이 시작하기 직전의 2분 동안의 최대 세개의 신호 변동에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth)을 10으로 나눈 값 미만이 아닌지(과 같거나 초과하는지) 판단한다.The sleep apnea section detection unit determines the value (Mag) minus the odd number from the even number of the number of signal fluctuations in the first candidate signal data for up to three signal fluctuations during the 2 minutes immediately before the signal fluctuation starts. Determine whether it is less than (equal to or exceeds) the threshold value (M th ) corresponding to the average value divided by 10.

또한, 수면 무호흡 구간 감지부(210)는 제2 후보 신호데이터에서의 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta)과 무호흡 지속시간(A_Delta)의 합이 무호흡 지속시간(A_Delta)과 동일하지 않은 경우에 해당하는 지 판단한다.In addition, the sleep apnea section detection unit 210 determines that the sum of the apnea duration (A_Delta) and the even number minus the odd number for the number of durations in the second candidate signal data is the apnea duration. Determine if it is not the same as (A_Delta).

또한, 수면 무호흡 구간 감지부(210)는 상술한 판단 결과에 해당할 경우, 수면 무호흡의 판단 대상으로 감지하고, 무호흡 지속시간(A_Delta)이 임계 시간인 10초를 초과하는 경우에 호흡 이벤트 구간을 수면 무호흡 구간으로 감지할 수 있다.In addition, the sleep apnea section detection unit 210 detects sleep apnea as a judgment target when the above-mentioned determination result is met, and detects the breathing event section when the apnea duration (A_Delta) exceeds the critical time of 10 seconds. It can be detected as a sleep apnea section.

본 발명의 일실시예에 따르면 수면 저호흡 구간 감지부(220)는 값(Mag)이 임계 값(Mth)을 70으로 나눈 값 미만이 아니면서, 값(Delta)과 저호흡 지속시간(H_Delta)의 합이 상기 저호흡 지속시간(H_Delta)과 동일하지 않은 경우인지 판단한다.According to one embodiment of the present invention, the sleep hypopnea section detection unit 220 detects the value (Delta) and the hypopnea duration (H_Delta) while the value (Mag) is not less than the threshold value (M th ) divided by 70. ) Determine whether the sum of the hypoventilation duration (H_Delta) is not equal to the above.

또한, 수면 저호흡 구간 감지부(220)는 해당 조건에 해당하면 수면 저호흡의 판단 대상으로 감지하고, 저호흡 지속시간(H_Delta)이 임계 시간인 10초를 초과하는 경우에 결정된 호흡 이벤트 구간을 수면 저호흡 구간으로 감지할 수 있다.In addition, the sleep hypopnea section detection unit 220 detects the determined breathing event section as a judgment target of sleep hypopnea if the condition is met, and the hypopnea duration (H_Delta) exceeds the threshold time of 10 seconds. It can be detected as a sleep hypopnea section.

본 발명의 일실시예에 따르면 RERA 구간 감지부(330)는 값(Mag)이 임계 값(Mth)을 70으로 나눈 값 및 임계 값(Mth) 미만이 아니면서, RERA 구간 판단 데이터가 평탄화 임계 값의 미만이 아니고, 값(Delta)과 저호흡 지속시간(H_Delta)의 합이 저호흡 지속시간(H_Delta)과 동일하지 않은 경우에 RERA의 판단 대상으로 감지한다.According to one embodiment of the present invention, the RERA section detection unit 330 flattens the RERA section determination data as long as the value (Mag) is not less than the threshold value (M th ) divided by 70 and the threshold value (M th ). If it is not less than the threshold and the sum of the value (Delta) and the hypoventilation duration (H_Delta) is not equal to the hypoventilation duration (H_Delta), it is detected as the subject of RERA judgment.

또한, RERA 구간 감지부(330)는 저호흡 지속시간(H_Delta)이 임계 시간인 10초를 초과하는 경우에 결정된 호흡 이벤트 구간을 RERA 구간으로 감지할 수 있다.Additionally, the RERA section detection unit 330 may detect the determined breathing event section as the RERA section when the hypoventilation duration (H_Delta) exceeds the threshold time of 10 seconds.

이에 따라, 본 발명의 일실시예 따른 수면상태 감지 처리부(300)는 제1 후보 신호데이터에서의 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag), 제2 후보 신호데이터에서의 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta), 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수, 신호 변동의 최대 세개에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth) 및 임계 시간, RERA 구간 판단 데이터 및 평탄화 임계 값을 이용하여 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 상기 수면 무호흡 구간, 상기 수면 저호흡 구간, 상기 RERA 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지할 수 있다. 예를 들어, 평탄화 임계 값은 임계 전압값(Vth)에 상응할 수 있다.Accordingly, the sleep state detection processor 300 according to an embodiment of the present invention calculates the number of signal fluctuations in the first candidate signal data by subtracting the odd number from the even number (Mag), the second candidate signal data. The value of the odd number minus the even number for the number of durations (Delta), the number of sleep apnea durations, the number of sleep hypopnea durations, and up to three of the signal fluctuations. The respiratory event section determined using the threshold value (M th ) and threshold time corresponding to the average value, RERA section judgment data, and the flattening threshold value is divided into the sleep apnea section, the sleep hypopnea section, the RERA section, and It can be detected as any sleep state section among the normal breathing sections. For example, the flattening threshold may correspond to a threshold voltage value (V th ).

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 신호 변동(signal excursion)을 계산하는 신호데이터 처리부의 동작 방법을 설명하는 도면이다.4A and 4B are diagrams illustrating a method of operating a signal data processor that calculates signal excursion in an embodiment of the present invention.

도 4a를 참고하면, 그래프(400)의 출력 파형은 입력 신호에 해당하는 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터에서 외부 환경이나 환자의 움직임에 의한 노이즈(noise)에 의한 DC 변화 및 호흡 신호 이외의 신호가 제거된 호흡 신호를 예시한다.Referring to FIG. 4A, the output waveform of the graph 400 is the signal data detected by polysomnography corresponding to the input signal, other than the DC change and respiration signal due to noise due to the external environment or patient movement. Illustrates the respiratory signal with the signal removed.

신호데이터 처리부의 동작 방법은 외부 환경이나 환자의 움직임에 의한 노이즈(noise)에 의한 DC 변화 및 호흡 신호 이외의 신호가 제거된 호흡 신호를 추출하는데, 추출된 출력 파형은 그래프(400)와 같을 수 있다.The operating method of the signal data processing unit extracts a respiration signal from which signals other than the respiration signal and DC changes caused by noise caused by the external environment or patient movement are removed. The extracted output waveform may be as shown in the graph 400. there is.

그래프(400)에서, 양의 피크 신호(401)와 음의 피크 신호(402)는 신호데이터 처리부에 의해서 추출될 수 있다.In the graph 400, the positive peak signal 401 and the negative peak signal 402 can be extracted by the signal data processor.

신호데이터 처리부의 동작 방법은 양의 피크 신호(401)와 음의 피크 신호(402)의 추출점을 따라 양의 피크 신호(401)와 음의 피크 신호(402)의 파형의 크기가 작아지는 구간을 호흡 이벤트 구간(403)으로 감지할 수 있다.The operating method of the signal data processing unit is a section in which the size of the waveforms of the positive peak signal 401 and the negative peak signal 402 decreases along the extraction point of the positive peak signal 401 and the negative peak signal 402. Can be detected as a breathing event section 403.

도 4b를 참고하면, 그래프(410)의 화살표는 호흡 신호의 신호 변동 계산 결과를 나타낸다.Referring to FIG. 4B, the arrow in the graph 410 represents the result of calculating the signal variation of the respiration signal.

신호데이터 처리부의 동작 방법은 호흡 신호에 대한 신호 변동 계산 결과를 그래프(410)와 같이 계산할 수 있다.The operation method of the signal data processing unit can calculate the signal variation calculation result for the breathing signal as shown in the graph 410.

그래프(410)에서, 양의 피크 신호(411)와 음의 피크 신호(412)에 대한 신호 변동 계산 결과는 신호데이터 처리부에 의해서 계산될 수 있다.In the graph 410, the signal variation calculation results for the positive peak signal 411 and the negative peak signal 412 may be calculated by the signal data processor.

신호데이터 처리부의 동작 방법은 양의 피크 신호(411)와 음의 피크 신호(412)의 신호 변동에 따라 양의 피크 신호(411)와 음의 피크 신호(412)의 신호 변동 계산 결과의 크기가 작아지는 구간을 호흡 이벤트 구간(413)으로 감지할 수 있다.The operation method of the signal data processing unit is that the size of the signal variation calculation result of the positive peak signal 411 and the negative peak signal 412 is determined according to the signal variation of the positive peak signal 411 and the negative peak signal 412. The section that becomes smaller can be detected as the breathing event section 413.

도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 변동의 정규화 처리를 수행하는 신호데이터 처리부의 동작 방법을 설명하는 도면이다.FIG. 4C is a diagram illustrating the operation method of the signal data processing unit that performs normalization processing of signal fluctuations according to an embodiment of the present invention.

도 4c를 참고하면, 그래프(420)의 화살표는 호흡 신호의 신호 변동 계산 결과에 대한 정규화 처리 결과를 나타낸다.Referring to FIG. 4C, the arrow in the graph 420 represents the result of normalization processing for the signal variation calculation result of the respiration signal.

신호데이터 처리부의 동작 방법은 호흡 신호에 대한 신호 변동 계산 결과의 정규화 처리 결과를 그래프(420)와 같이 계산할 수 있다.The operation method of the signal data processing unit can calculate the normalization processing result of the signal variation calculation result for the breathing signal as shown in the graph 420.

그래프(420)에서, 양의 피크 신호(421)와 음의 피크 신호(422)에 대한 신호 변동 계산 결과의 정규화 처리는 신호데이터 처리부에 의해서 수행될 수 있다.In the graph 420, normalization of the signal variation calculation results for the positive peak signal 421 and the negative peak signal 422 may be performed by the signal data processor.

신호데이터 처리부의 동작 방법은 양의 피크 신호(421)와 음의 피크 신호(422)의 신호 변동에 따라 양의 피크 신호(421)와 음의 피크 신호(422)의 신호 변동 계산 결과에 따라 호흡 신호의 지속 시간(duration) 계산결과를 도출할 수 있다.The operation method of the signal data processing unit is based on the signal variation calculation results of the positive peak signal 421 and the negative peak signal 422 according to the signal variation of the positive peak signal 421 and the negative peak signal 422. Calculation results for the duration of the signal can be derived.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 수면 저호흡에 대한 예시를 설명한다.Figure 5A illustrates an example of sleep hypopnea detected according to an embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 수면 저호흡에 대한 예시한다.Figure 5a illustrates sleep hypopnea detected according to an embodiment of the present invention.

도 5a를 참고하면, 출력 화면(500)은 호흡 신호를 파형으로 나타내고, 나타낸 파형에서 영역(501)을 참고하면 수면 저호흡 구간을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the output screen 500 displays the breathing signal as a waveform, and the sleep hypopnea section can be confirmed by referring to the area 501 in the displayed waveform.

영역(501)에서 파형은 호흡곡선 기준치의 30프로 이상 감소하면서 지속시간이 10초 이상이고, 호흡곡선 기준치의 산소 포화도보다 3프로 이상 떨어지면서 각성이 동반되거나 4프로 이상 떨어지는 경우에 해당됨을 확인할 수 있다.In area 501, it can be confirmed that the waveform decreases by more than 30% of the breathing curve standard value, has a duration of more than 10 seconds, and falls by more than 3% than the breathing curve standard value, accompanied by arousal, or falls by more than 4%. there is.

도 5b 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 수면 무호흡 및 수면 저호흡 구간에서의 노이즈에 대한 예시를 설명한다.5B to 5D illustrate examples of noise in sleep apnea and sleep hypopnea sections according to an embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 수면 저호흡에서 노이즈 구간을 예시한다.Figure 5b illustrates a noise section in sleep hypopnea detected according to an embodiment of the present invention.

도 5b를 참고하면, 출력 화면(510)은 호흡 신호를 파형으로 나타내고, 나타낸 파형에서 영역(511)을 참고하면 수면 저호흡 구간에서 노이즈가 존재함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5B, the output screen 510 displays the breathing signal as a waveform, and by referring to the area 511 in the displayed waveform, it can be confirmed that noise exists in the sleep hypopnea section.

여기서, 노이즈는 수면 저호흡 구간의 감지에 장애를 발생시키는 요인으로 작용될 수 있다.Here, noise may act as a factor that causes problems in detection of the sleep hypopnea section.

도 5c는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 수면 무호흡에서 노이즈 구간을 예시한다.Figure 5c illustrates a noise section in sleep apnea detected according to an embodiment of the present invention.

도 5c를 참고하면, 출력 화면(520)은 호흡 신호를 파형으로 나타내고, 나타낸 파형에서 영역(521)을 참고하면 수면 무호흡 구간에서 노이즈가 존재함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5C, the output screen 520 displays the breathing signal as a waveform, and by referring to the area 521 in the displayed waveform, it can be confirmed that noise exists in the sleep apnea section.

여기서, 노이즈는 수면 무호흡 구간의 감지에 장애를 발생시키는 요인으로 작용될 수 있다.Here, noise may act as a factor that causes problems in detection of the sleep apnea section.

도 5d는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 수면 저호흡에서 노이즈 구간을 예시한다.Figure 5D illustrates a noise section in sleep hypopnea detected according to an embodiment of the present invention.

도 5d를 참고하면, 출력 화면(530)은 호흡 신호를 파형으로 나타내고, 나타낸 파형에서 영역(531)을 참고하면 수면 저호흡 구간에서 노이즈가 존재하고, 피크 신호(532)가 상대적으로 노이즈 때문에 높게 출력되는 것을 나타낸다.Referring to FIG. 5D, the output screen 530 displays the breathing signal as a waveform, and referring to the area 531 in the displayed waveform, noise exists in the sleep hypopnea section, and the peak signal 532 is relatively high due to the noise. Indicates what is output.

여기서, 노이즈는 수면 저호흡 구간의 감지에 장애를 발생시키는 요인으로 작용될 수 있다.Here, noise may act as a factor that causes problems in detection of the sleep hypopnea section.

다시 말해, 실제 호흡 이벤트 구간을 감지하기 위해서는 일반적으로 첨두치(peak)를 감지하여 구간을 설정해야 한다.In other words, in order to detect the actual breathing event section, it is generally necessary to detect the peak value and set the section.

그러나, 피크 신호만을 감지하는 경우에는 노이즈들 때문에 구간을 정확히 감지하기 어렵다.However, when detecting only the peak signal, it is difficult to accurately detect the section due to noise.

이에 따라, 상대적으로 피크 신호의 값이 노이즈 때문에 높게 출력됨에 따라 더 호흡 이벤트 구간을 감지하기에 어려움이 따를 수 있다.Accordingly, as the value of the peak signal is output relatively high due to noise, it may be difficult to detect the breathing event section.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 관련 호흡 신호를 설명하는 도면이다.Figures 6a and 6b are diagrams illustrating respiratory signals related to RERA (Respiratory Effort Related Arousal) according to an embodiment of the present invention.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 RERA 구간을 정상 호흡 구간과 비교하여 예시한다.Figure 6a illustrates the RERA section detected according to an embodiment of the present invention compared to the normal breathing section.

도 6a를 참고하면, 출력 화면(600)에서는 RERA 구간을 예시하고, 출력 화면(610)에서는 정상 호흡 구간을 예시한다.Referring to FIG. 6A, the output screen 600 illustrates the RERA section, and the output screen 610 illustrates the normal breathing section.

출력 화면(600)과 출력 화면(610)을 비교하면, 출력 화면(600)은 영역(601)에서 RERA 구간이 나타나지만, 출력 화면(600)은 출력 파형이 동일한 크기 및 지속 시간으로 반복되는 것을 확인할 수 있다.Comparing the output screen 600 and the output screen 610, the output screen 600 shows a RERA section in the area 601, but the output screen 600 confirms that the output waveform repeats with the same size and duration. You can.

예를 들어, 영역(601)은 비압 센서(Nasal Flow Sensor)의 출력 데이터이고, 출력 파형에서 상승 곡선 부부인 평탄화(flattening) 신호임을 확인할 수 있다.For example, area 601 is the output data of a nasal flow sensor, and it can be confirmed that it is a flattening signal that is a rising curve in the output waveform.

도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 감지되는 RERA 구간을 정상 호흡 구간과 비교하여 예시한다.Figure 6b illustrates the RERA section detected according to an embodiment of the present invention compared to the normal breathing section.

도 6b를 참고하면, 출력 화면(620)에서는 RERA 구간을 예시하고, RERA 구간에서 평탄화 신호 중에 피크(peak)가 발생하는 지점(621)이 존재하는 것을 확인시켜 준다.Referring to FIG. 6B, the output screen 620 illustrates the RERA section and confirms that there is a point 621 where a peak occurs in the flattening signal in the RERA section.

RERA 구간을 감지하기 위해서는 RERA의 정의에 따른 신호가 평탄화 되는 구간을 감지하는 것이 중요한데 평탄화 신호를 감지하기 위해서는 입력되는 비압 센서의 신호를 미분을 수행해야한다.In order to detect the RERA section, it is important to detect the section where the signal is flattened according to the definition of RERA. In order to detect the flattened signal, the signal from the input specific pressure sensor must be differentiated.

미분 값이 정해진 임계 값 이하의 경우에서는 평탄화 신호로 간주하여 RERA 구간을 잡을 수 있는데 지점(621)과 같이 미분 값보다 크게 나오는 부분이 존재함에 따라 미분 값을 구한 후 절대값을 취하여 미분 값에 대한 이동 평균 필터링(moving average filtering)이 필요하다.If the differential value is below a set threshold, it can be regarded as a flattening signal and the RERA section can be set. However, as there is a part such as point 621 where the differential value is greater than the differential value, the differential value is obtained and the absolute value is taken to calculate the differential value. Moving average filtering is required.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신호데이터에서 수면상태 구간을 감지하기 위한 호흡 신호 처리를 설명하는 도면이다.Figure 7 is a diagram illustrating respiration signal processing for detecting a sleep state section from signal data according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 신호데이터에서 수면상태 구간을 감지하기 위한 호흡 신호 처리를 그래프를 이용하여 예시한다.Figure 7 illustrates breathing signal processing for detecting a sleep state section in signal data according to an embodiment of the present invention using a graph.

도 7을 참고하면, 그래프(700)는 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하고, 상기 수집된 신호데이터를 전 처리하여 추출된 호흡 신호를 나타낸다.Referring to FIG. 7, a graph 700 shows a respiratory signal extracted by collecting signal data detected by polysomnography and preprocessing the collected signal data.

그래프(710)는 그래프(700)의 호흡 신호 중 호흡 이벤트 구간을 확대하여 나타낸다.The graph 710 shows an enlarged respiration event section among the respiration signals of the graph 700.

그래프(720)는 그래프(700)의 호흡 신호 중 호흡 이벤트 구간에 해당하는 그래프(710)에 대한 신호 변동 계산 결과를 나타낸다.The graph 720 shows the result of calculating the signal change for the graph 710 corresponding to the breathing event section among the breathing signals of the graph 700.

보다 구체적으로, 그래프(720)는 그래프(710)에서 양의 피크 신호들과 음의 피크 신호들을 추출하고, 추출된 양의 피크 신호들과 음의 피크 신호들에 대한 신호 변동 계산 결과를 나타낸다.More specifically, the graph 720 extracts positive peak signals and negative peak signals from the graph 710 and displays signal variation calculation results for the extracted positive peak signals and negative peak signals.

예를 들어, 그래프(720)는 제1 후보 신호데이터에 해당될 수 있다.For example, the graph 720 may correspond to first candidate signal data.

그래프(720)에서는 신호 변동의 홀수 및 짝수를 나타내고, 홀수의 수는 음의 피크 신호의 수에 대응하고, 짝수의 수는 양의 피크 신호의 수에 대응될 수 있다.The graph 720 represents odd and even numbers of signal fluctuations, with odd numbers corresponding to the number of negative peak signals and even numbers corresponding to the number of positive peak signals.

그래프(730)는 그래프(720)에서 계산된 신호 변동을 이용하여 정규화하면 도출될 수 있다.The graph 730 can be derived by normalizing the signal variation calculated in the graph 720.

그래프(740)는 그래프(730)에 대한 신호 변동 계산 결과를 나타낸다.The graph 740 represents the signal variation calculation results for the graph 730.

보다 구체적으로, 그래프(740)는 그래프(730)에서 양의 피크 신호들과 음의 피크 신호들을 추출하고, 추출된 양의 피크 신호들과 음의 피크 신호들에 대한 신호 변동 계산 결과를 나타낸다.More specifically, the graph 740 extracts positive peak signals and negative peak signals from the graph 730 and displays signal variation calculation results for the extracted positive peak signals and negative peak signals.

예를 들어, 그래프(740)는 제2 후보 신호데이터에 해당될 수 있다.For example, the graph 740 may correspond to second candidate signal data.

그래프(740)에서는 신호 변동의 홀수 및 짝수를 나타내고, 홀수의 수는 음의 피크 신호에 대한 정규화 결과 수에 대응하고, 짝수의 수는 양의 피크 신호에 대한 정규화 결과의 수에 대응될 수 있다.Graph 740 represents odd and even numbers of signal fluctuations, with odd numbers corresponding to the number of normalization results for negative peak signals, and even numbers corresponding to the number of normalization results for positive peak signals. .

본 발명의 일실시예에 따르면 데이터 처리 장치의 동작 방법은 그래프(720)와 그래프(740)를 이용하여 호흡 이벤트 구간에서 신호의 크기와 지속시간을 계산할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the operating method of the data processing device can calculate the size and duration of the signal in the breathing event section using the graph 720 and the graph 740.

여기서, 호흡 이벤트 구간의 시작 기준이 음의 피크 신호 기준이므로 음의 피크 신호 기준으로 수면 무호흡 구간과 수면 저호흡 구간을 감지하기 위한 알고리즘 그리고, RERA 구간을 감지하기 위한 알고리즘이 수행될 수 있다.Here, since the starting standard of the breathing event section is based on the negative peak signal, an algorithm for detecting the sleep apnea section and the sleep hypopnea section and the algorithm for detecting the RERA section may be performed based on the negative peak signal.

수면 무호흡 구간과 수면 저호흡 구간을 감지하기 위한 알고리즘은 도 9를 통해서 설명되고, RERA 구간을 감지하기 위한 알고리즘은 도 10을 통해서 추가 설명된다.The algorithm for detecting the sleep apnea section and the sleep hypopnea section is explained in Figure 9, and the algorithm for detecting the RERA section is further explained in Figure 10.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법을 설명하는 도면이다.8 to 10 are diagrams illustrating a method of operating a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법이 신호 변동의 계산 및 신호 정규화를 이용하여 수면상태 구간을 감지하는 실시예를 예시한다.Figure 8 illustrates an embodiment in which a method of operating a data processing device for automatically determining a sleep state according to an embodiment of the present invention detects a sleep state section using signal fluctuation calculation and signal normalization.

도 8을 참고하면, 단계(801)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 수면 다원 검사의 신호데이터를 수집한다.Referring to FIG. 8, in step 801, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention collects signal data from polysomnography.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집한다.In other words, the operating method of the data processing device collects signal data detected by polysomnography.

여기서, 수집되는 신호데이터는 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 신호데이터, 온도 센서(Thermistor Sensor)의 신호데이터, 산소 포화도(oxygen saturation)의 신호데이터 및 각성 신호데이터 중 적어도 하나의 신호데이터를 포함할 수 있다.Here, the collected signal data may include at least one of signal data from a nasal pressure sensor, signal data from a temperature sensor, signal data from oxygen saturation, and arousal signal data. You can.

단계(802)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 신호데이터를 전 처리하여 호흡 신호를 추출한다.In step 802, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention extracts a respiratory signal by pre-processing signal data.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 단계(801)에서 수집된 신호데이터를 저주파 필터링(low pass filtering) 및 DC 성분 제거(DC cancelling)의 신호 전 처리 이후 호흡 신호를 추출할 수 있다.That is, the method of operating the data processing device may extract a respiratory signal after pre-processing the signal data collected in step 801 by performing low pass filtering and DC component removal.

단계(803)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 신호의 제1 피크 신호 및 제2 피크 신호를 추출하여 호흡 이벤트 구간을 결정한다. 여기서, 제1 피크 신호는 양(positive)의 피크 신호를 나타내고, 제2 피크 신호는 음(negative)의 피크 신호를 나타낼 수 있다.In step 803, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention extracts the first peak signal and the second peak signal of the respiration signal to determine the respiration event section. Here, the first peak signal may represent a positive peak signal, and the second peak signal may represent a negative peak signal.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 신호에서 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 추출된 호흡 신호에서의 파형의 크기가 급격히 감소하는 구간에 해당되는 호흡 이벤트 구간을 결정할 수 있다.That is, the operating method of the data processing device may extract a positive peak signal and a negative peak signal from the respiration signal and determine a respiration event section corresponding to a section in which the size of the waveform in the extracted respiration signal rapidly decreases.

단계(804)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 신호 변동을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리한다.In step 804, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention calculates signal fluctuations and processes them as first candidate signal data.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 양의 피크 신호에 해당하는 양의 신호 변동 수와 음의 피크 신호에 해당하는 음의 신호 변동 수에 대한 제1 후보 신호 데이터로 처리할 수 있다.In other words, the operating method of the data processing device calculates the signal excursion for the breathing event section and calculates the number of positive signal excursions corresponding to the positive peak signal and the number of negative signal excursions corresponding to the negative peak signal. It can be processed as first candidate signal data.

단계(805)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 단계(804)에서 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 통해 제2 후보 신호데이터로 처리할 수 있다.In step 805, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention may process the signal fluctuation calculated in step 804 as second candidate signal data through normalization processing.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행한 후, 정규화 처리된 신호 변동에 대한 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 제2 후보 신호 데이터로 처리할 수 있다.In other words, the operating method of the data processing device is to perform normalization processing on the calculated signal fluctuations, then extract the positive peak signal and negative peak signal for the normalized signal fluctuations and process them as second candidate signal data. there is.

단계(806)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 제1 후보 신호데이터 및 제2 후보 신호데이터를 이용하여 수면상태 구간을 감지한다.In step 806, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention detects a sleep state section using first candidate signal data and second candidate signal data.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 제1 후보 신호데이터 및 제2 후보 신호데이터를 이용하여 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지할 수 있다.In other words, the operating method of the data processing device is to use the first candidate signal data and the second candidate signal data to transform the respiratory event section into a sleep apnea section, a sleep hypopnea section, and a RERA (Respiratory Effort) section. It can be detected as either a sleep state section (Related Arousal) section or a normal breathing section.

따라서, 본 발명은 신호 변동(signal excursion)의 계산 및 신호 정규화(normalization)를 이용하여 수면 무호흡 상태 구간, 수면 저호흡 상태 구간 및 RERA 구간을 보다 정확하게 감지 및 구별할 수 있다.Therefore, the present invention can more accurately detect and distinguish the sleep apnea state section, the sleep hypopnea state section, and the RERA section by using signal excursion calculation and signal normalization.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법이 신호 변동의 계산 및 신호 정규화를 이용하여 수면상태 구간 중 수면 무호흡 상태 구간, 수면 저호흡 상태 구간을 감지하는 알고리즘을 이용하는 실시예를 예시한다.Figure 9 shows a method of operating a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention, detecting a sleep apnea state section and a sleep hypopnea state section among sleep state sections by calculating signal fluctuations and signal normalization. An example using the algorithm is illustrated.

본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법은 도 7에서 설명된 신호 처리 단계는 이미 수행한 이후에 도 9에서 설명되는 실시예를 수행할 수 있다.The method of operating a data processing device for automatically determining a sleep state according to an embodiment of the present invention may perform the embodiment described in FIG. 9 after the signal processing step described in FIG. 7 has already been performed.

도 9를 참고하면, 단계(901)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 이벤트 구간 이전의 복수의 신호 변동에 대한 평균값에 해당하는 임계값(Mth)을 설정한다.Referring to FIG. 9, in step 901, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention sets a threshold value (M th ) corresponding to the average value of a plurality of signal fluctuations before the breathing event section. .

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 제1 후보 신호 데이터와 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지하고, AASM(American Academy of Sleep Medicine) 표준을 참고하여 신호 변동의 최대 세개에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth)을 신호 변동의 임계 값(Mth)으로 설정할 수 있다.That is, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention detects the amplitude and duration of the signal in the breathing event section by comparing the first candidate signal data and the second candidate signal data. And, referring to the American Academy of Sleep Medicine (AASM) standard, the threshold value (M th ) corresponding to the average value of up to three signal fluctuations can be set as the threshold value of signal fluctuation (M th ).

단계(902)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 이벤트 구간의 신호 변동 관련 변수(Mag) 및 지속시간(duration) 관련 변수(Delta)를 계산한다.In step 902, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention calculates a signal variation-related variable (Mag) and a duration-related variable (Delta) of the breathing event section.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 제1 후보 신호데이터에서의 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag)을 계산하고, 제2 후보 신호데이터에서의 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta)를 계산할 수 있다.That is, the operating method of the data processing device calculates the value (Mag) of the number of signal fluctuations in the first candidate signal data by subtracting the odd number from the even number, and calculates the number of durations in the second candidate signal data. You can calculate the value (Delta) by subtracting the odd numbers from the even numbers.

단계(903)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 변수(Mag)가 임계 값(Mth)을 10으로 나눈 값 미만이면서 변수(Delta)와 무호흡 지속시간(A_Delta)의 합이 무호흡 지속시간(A_Delta)과 동일한 경우에 해당하는지 판단한다.In step 903, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention is the sum of the variable (Delta) and the apnea duration (A_Delta) while the variable (Mag) is less than the threshold value (Mth) divided by 10. Determine whether this is the same as the apnea duration (A_Delta).

데이터 처리 장치의 동작 방법은 해당 경우에 만족하는 경우에는 단계(902)로 돌아가고, 해당 경우에 만족하지 않는 경우에는 수면 무호흡의 판단 대상으로 감지하고 단계(904)로 진행하거나 수면 저호흡을 판단하기위해 단계(907)로 진행한다.The operation method of the data processing device returns to step 902 if the case is satisfied, and if the case is not satisfied, detects sleep apnea as a determination target and proceeds to step 904 or determines sleep hypopnea. Proceed to step 907.

단계(904)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 무호흡 지속시간(A_Delta)이 임계 시간인 10초를 초과하는 경우에 해당하는지 판단한다.In step 904, the operating method of the data processing device according to an embodiment of the present invention determines whether the apnea duration (A_Delta) exceeds the threshold time of 10 seconds.

데이터 처리 장치의 동작 방법은 해당 경우에 만족하는 경우에는 단계(905)에서 호흡 이벤트 구간을 수면 무호흡 구간으로 감지하면서 해당 절차를 종료한다.If the operation method of the data processing device is satisfied, the procedure is terminated in step 905 by detecting the breathing event section as a sleep apnea section.

한편, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 해당 경우에 만족하지 않는 경우에는 무호흡 지속시간(A_Delta)을 0으로 판단하여 단계(902)로 돌아간다.Meanwhile, if the operation method of the data processing device is not satisfied with the corresponding case, the apnea duration time (A_Delta) is determined to be 0 and returns to step 902.

단계(907)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 변수(Mag)가 임계 값(Mth)을 70으로 나눈 값 미만이면서 변수(Delta)와 저호흡 지속시간(H_Delta)의 합이 저호흡 지속시간(H_Delta)과 동일한 경우에 해당하는지 판단한다.In step 907, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention is that the variable (Mag) is less than the threshold value (Mth) divided by 70 and the variable (Delta) and the hypoventilation duration (H_Delta) are Determine whether the sum is equal to the hypoventilation duration (H_Delta).

데이터 처리 장치의 동작 방법은 해당 경우에 만족하는 경우에는 단계(902)로 돌아가고, 해당 경우에 만족하지 않는 경우에는 수면 저호흡의 판단 대상으로 감지하고 단계(908)로 진행하거나 단계(911)로 진행한다.The operation method of the data processing device returns to step 902 if the case is satisfied, and if the case is not satisfied, detects sleep hypopnea as a judgment target and proceeds to step 908 or proceeds to step 911. Proceed.

단계(908)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 저호흡 지속시간(H_Delta)이 임계 시간인 10초를 초과하는 경우에 해당하는지 판단한다.In step 908, the operating method of the data processing device according to an embodiment of the present invention determines whether the hypoventilation duration (H_Delta) exceeds the threshold time of 10 seconds.

데이터 처리 장치의 동작 방법은 해당 경우에 만족하는 경우에는 단계(909)에서 호흡 이벤트 구간을 수면 저호흡 구간으로 감지하면서 해당 절차를 종료한다.If the operation method of the data processing device is satisfied, the procedure is terminated in step 909 by detecting the breathing event section as a sleep hypopnea section.

한편, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 해당 경우에 만족하지 않는 경우에는 저호흡 지속시간(H_Delta)을 0으로 판단하여 단계(902)로 돌아간다.Meanwhile, if the operating method of the data processing device is not satisfied with the corresponding case, the hypoventilation duration time (H_Delta) is determined to be 0 and returns to step 902.

단계(911)에서 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 이벤트 구간을 정상 호흡 구간 또는 RERA 구간으로 감지하여 해당절차를 종료한다.In step 911, the operation method of the data processing device detects the breathing event section as a normal breathing section or a RERA section and ends the procedure.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법이 신호 변동의 계산 및 신호 정규화를 이용하여 수면상태 구간 중 RERA 상태 구간을 감지하는 알고리즘을 이용하는 실시예를 예시한다.Figure 10 shows an embodiment in which the operating method of the data processing device for automatically determining the sleep state according to an embodiment of the present invention uses an algorithm to detect the RERA state section among the sleep state sections using signal fluctuation calculation and signal normalization. Illustrate.

본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법은 도 7에서 설명된 신호 처리 단계는 이미 수행한 이후에 도 10에서 설명되는 실시예를 수행할 수 있다.The method of operating a data processing device for automatically determining a sleep state according to an embodiment of the present invention may perform the embodiment described in FIG. 10 after the signal processing step described in FIG. 7 has already been performed.

도 10을 참고하면, 단계(1001)에서 데이터 처리 장치의 동작 방법은 수면 다원 검사의 신호데이터를 수집한다.Referring to FIG. 10, in step 1001, the method of operating the data processing device collects signal data from polysomnography.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집한다.In other words, the operating method of the data processing device collects signal data detected by polysomnography.

여기서, 수집되는 신호데이터는 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 신호데이터, 온도 센서(Thermistor Sensor)의 신호데이터, 산소 포화도(oxygen saturation)의 신호데이터 및 각성 신호데이터 중 적어도 하나의 신호데이터를 포함할 수 있다.Here, the collected signal data may include at least one of signal data from a nasal pressure sensor, signal data from a temperature sensor, signal data from oxygen saturation, and arousal signal data. You can.

단계(1002)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 신호데이 중 비압 센서에 기반한 호흡 신호를 미분하고, 미분된 호흡 신호의 절대 값을 RERA 구간 판단 데이터(flatten)로 처리한다.In step 1002, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention differentiates a respiration signal based on a specific pressure sensor among signal data, and processes the absolute value of the differentiated respiration signal as RERA section judgment data (flattened). do.

단계(1003)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 이벤트 구간 이전의 복수의 신호 변동에 대한 평균값에 해당하는 임계값(Mth)을 설정한다.In step 1003, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention sets a threshold value (M th ) corresponding to the average value of a plurality of signal fluctuations before the breathing event section.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 제1 후보 신호 데이터와 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지하고, AASM(American Academy of Sleep Medicine) 표준을 참고하여 신호 변동의 최대 세개에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth)을 신호 변동의 임계 값(Mth)으로 설정할 수 있다.In other words, the method of operating the data processing device detects the amplitude and duration of the signal in the breathing event section by comparing the first candidate signal data and the second candidate signal data, and detects the amplitude and duration of the signal in the breathing event section and AASM (American Academy of Sleep Referring to the Medicine) standard, the threshold value (M th ) corresponding to the average value of up to three signal fluctuations can be set as the threshold value of signal fluctuation (M th ).

단계(1004)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 호흡 이벤트 구간의 신호 변동 관련 변수(Mag) 및 지속시간(duration) 관련 변수(Delta)를 계산한다.In step 1004, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention calculates a signal variation-related variable (Mag) and a duration-related variable (Delta) of the breathing event section.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 제1 후보 신호데이터에서의 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag)을 계산하고, 제2 후보 신호데이터에서의 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta)를 계산할 수 있다.That is, the operating method of the data processing device calculates the value (Mag) of the number of signal fluctuations in the first candidate signal data by subtracting the odd number from the even number, and calculates the number of durations in the second candidate signal data. You can calculate the value (Delta) by subtracting the odd numbers from the even numbers.

단계(1005)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 무호흡 구간 및 저호흡 구간을 감지한다.In step 1005, the method of operating a data processing device according to an embodiment of the present invention detects an apnea section and a hypopnea section.

즉, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 도 9에서의 단계(903) 내지 단계(909)를 진행하여 무호흡 구간 및 저호흡 구간을 감지한다.That is, the operating method of the data processing device detects the apnea section and the hypopnea section by performing steps 903 to 909 in FIG. 9.

단계(1006)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 정상 호흡 구간과 RERA 구간을 구분 감지하기 위해 변수(Mag)가 임계 값(Mth)을 70으로 나눈 값 및 임계 값(Mth) 미만이면서, RERA 구간 판단 데이터가 평탄화 임계 값에 해당하는 임계 전압(Vth)의 미만이고, 변수(Delta)와 저호흡 지속시간(H_Delta)의 합이 저호흡 지속시간(H_Delta)과 동일한지 여부를 판단한다.In step 1006, the method of operating the data processing device according to an embodiment of the present invention is to detect the normal breathing section and the RERA section by dividing the variable (Mag) by 70 and dividing the threshold value (M th ) by 70. (M th ), the RERA section judgment data is less than the threshold voltage (V th ) corresponding to the flattening threshold, and the sum of the variable (Delta) and the hypopnea duration (H_Delta) is the hypopnea duration (H_Delta). Determine whether it is the same as .

데이터 처리 장치의 동작 방법은 상술한 조건에 만족할 경우에는 단계(1005)로 돌아가서 무호흡 구간 및 저호흡 구간 중 하나인지 다시한번 판단한다.The operation method of the data processing device returns to step 1005 when the above-mentioned conditions are satisfied and determines again whether it is one of the apnea section and the hypopnea section.

단계(1007)에서 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 처리 장치의 동작 방법은 저호흡 변수(H_Delta)가 10초 보다 작은 경우에 RERA 구간으로 감지하거나 정상 호흡 구간으로 감지할 수 있다. 여기서, 저호흡 변수(H_Delta)는 저호흡 지속시간(H_Delta)과 동일하다.In step 1007, the operating method of the data processing device according to an embodiment of the present invention can detect a RERA section or a normal breathing section when the hypoventilation variable (H_Delta) is less than 10 seconds. Here, the hypopnea variable (H_Delta) is equal to the hypopnea duration (H_Delta).

또한, 데이터 처리 장치의 동작 방법은 저호흡 변수(H_Delta)가 10초 보다 클 경우에는 저호흡 변수(H_Delta)가 0이라고 판단하여 단계(1005)로 돌아가서 무호흡 구간 및 저호흡 구간 중 하나인지 다시한번 판단할 수 도 있다.In addition, the operation method of the data processing device determines that the hypopnea variable (H_Delta) is 0 when the hypopnea variable (H_Delta) is greater than 10 seconds, and returns to step 1005 to check once again whether it is one of the apnea section and the hypopnea section. You can also judge.

예를 들어, 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치의 동작 방법은 수면다원검사에 따른 호흡 이벤트 감지를 위한 데이터 처리 방법을 포함할 수 있다.For example, a method of operating a data processing device for automatically determining a sleep state may include a data processing method for detecting a breathing event according to polysomnography.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치에서 신호데이터를 처리하여 감지한 수면상태 구간의 표시하는 화면에 대한 예시를 설명하는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a screen displaying a sleep state section detected by processing signal data in a data processing device for automatically determining sleep state according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참고하면, 출력 화면(1100)은 수면다원검사 데이터에 대한 파형을 출력하면서 결과를 함께 텍스트 컨텐츠로 제공할 수 있다.Referring to FIG. 11, the output screen 1100 can output waveforms for polysomnography data and provide the results as text content.

수면상태 자동 판정을 위한 데이터 처리 장치는 출력 화면(1100)에서 영역(1101)을 통해 저호흡 구간을 감지한 것을 표시하면서, 영역(1102)을 통해 호흡 이벤트 종류, 시작 시간, 종료 시간 및 지속 시간을 함께 텍스트 컨텐츠로 제공할 수 있다.The data processing device for automatically determining the sleep state displays the detected hypoventilation section through area 1101 on the output screen 1100, and displays the breathing event type, start time, end time, and duration through area 1102. can be provided together as text content.

따라서, 본 발명은 수면 무호흡 및 저호흡 신호를 정확하게 감지하고, RERA(Respiratory Effort Related arousal)를 발생시킬 수 있는 호흡 신호를 감지한 결과를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can accurately detect sleep apnea and hypopnea signals and provide results of detecting breathing signals that can cause Respiratory Effort Related arousal (RERA).

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, devices and components described in embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general-purpose or special-purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications that run on the operating system. Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For ease of understanding, a single processing device may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. Software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.

100: 데이터 처리 장치
110: 신호데이터 처리부 120: 수면상태 감지 처리부
100: data processing device
110: signal data processing unit 120: sleeping state detection processing unit

Claims (14)

수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하고, 상기 수집된 신호데이터를 전 처리하여 호흡 신호를 추출하며, 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 결정하고, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하며, 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리하는 신호데이터 처리부; 및
상기 처리된 제1 후보 신호데이터에서 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag)을 계산하고, 상기 처리된 제2 후보 신호데이터에서 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta)을 계산하며, 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수를 계산하고, 신호 변동에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth) 및 임계 시간으로 설정하며, 상기 값(Mag), 상기 값(Delta), 상기 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 상기 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수 및 상기 임계 값(Mth) 및 상기 임계 시간을 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지하는 수면상태 감지 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
Collecting signal data detected by polysomnography, preprocessing the collected signal data to extract a respiratory signal, determining a respiratory event section in the extracted respiratory signal, and determining the determined respiratory event A signal data processing unit that calculates signal excursion for a section and processes it as first candidate signal data, and normalizes the calculated signal excursion to process it as second candidate signal data; and
Calculate a value (Mag) minus the odd number from the even number for the number of signal fluctuations in the processed first candidate signal data, and calculate the even number for the number of durations in the processed second candidate signal data. Calculate the value (Delta) excluding odd numbers, calculate the number of sleep apnea durations, the number of sleep hypopnea durations, and the threshold corresponding to the average value for signal fluctuations ( Mth) and threshold time, and the value (Mag), the value (Delta), the number of sleep apnea (apena) durations, the number of sleep hypopnea (hypopnea) durations, and the threshold (Mth) And using the threshold time, the determined respiratory event section is classified into any one of sleep apnea section, sleep hypopnea section, RERA (Respiratory Effort Related Arousal) section, and normal breathing section. Characterized by comprising a sleep state detection processing unit that detects by section
Data processing device.
제1항에 있어서,
상기 신호데이터 처리부는 신호데이터 수집부, 신호데이터 추출부 및 신호데이터 가공부를 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
According to paragraph 1,
The signal data processing unit includes a signal data collection unit, a signal data extraction unit, and a signal data processing unit.
Data processing device.
제2항에 있어서,
상기 신호데이터 수집부는 비압 센서(Nasal pressure sensor)의 신호데이터, 온도 센서(Thermistor Sensor)의 신호데이터, 산소 포화도(oxygen saturation)의 신호데이터 및 각성 신호데이터 중 적어도 하나의 신호데이터를 상기 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터로 수집하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
According to paragraph 2,
The signal data collection unit collects at least one signal data from among signal data of a nasal pressure sensor, signal data of a temperature sensor, signal data of oxygen saturation, and arousal signal data through the polysomnography. Characterized by collecting signal data detected by
Data processing device.
제3항에 있어서,
상기 신호데이터 추출부는 상기 수집된 신호데이터를 저주파 필터링(low pass filtering) 및 DC 성분 제거(DC cancelling)의 신호 전처리 이후 호흡 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
According to paragraph 3,
The signal data extraction unit extracts a respiratory signal after signal preprocessing of the collected signal data by low-pass filtering and DC component removal.
Data processing device.
제4항에 있어서,
상기 신호데이터 가공부는 상기 추출된 호흡 신호에서 양(positive)의 피크 신호 및 음(negative)의 피크 신호를 추출하여 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트 구간을 결정하고, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 상기 양의 피크 신호에 해당하는 양의 신호 변동 수와 상기 음의 피크 신호에 해당하는 음의 신호 변동 수에 대한 상기 제1 후보 신호 데이터로 처리하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
According to clause 4,
The signal data processing unit extracts a positive peak signal and a negative peak signal from the extracted respiration signal, determines a respiration event section in the extracted respiration signal, and determines a respiration event section for the determined respiration event section. Calculating signal excursion and processing the number of positive signal excursions corresponding to the positive peak signal and the number of negative signal excursions corresponding to the negative peak signal as the first candidate signal data. doing
Data processing device.
제5항에 있어서,
상기 신호데이터 가공부는 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행한 후, 상기 정규화 처리된 신호 변동에 대한 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 상기 제2 후보 신호 데이터로 처리하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
According to clause 5,
The signal data processing unit performs normalization processing on the calculated signal fluctuations, extracts positive peak signals and negative peak signals for the normalized signal fluctuations, and processes them as the second candidate signal data. to do
Data processing device.
제6항에 있어서,
상기 수면상태 감지 처리부는 상기 제1 후보 신호 데이터와 상기 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지하여 상기 감지된 크기의 수를 신호 변동의 임계 값과 비교하고, 상기 감지된 지속시간의 수를 지속 시간의 임계 값과 비교하여 상기 어느 하나의 수면상태 구간을 감지하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
According to clause 6,
The sleep state detection processing unit compares the first candidate signal data and the second candidate signal data to detect the amplitude and duration of the signal in the determined breathing event section and detects the number of the detected amplitudes. Comparing with a threshold value of signal fluctuation, and comparing the number of detected durations with a threshold value of duration to detect any one of the sleep state sections.
Data processing device.
제7항에 있어서,
상기 수면상태 감지 처리부는 상기 감지된 어느 하나의 수면상태 구간과 관련하여 무호흡 구간 감지신호, 저호흡 구간 감지신호, RERA 구간 감지신호 및 정상 호흡 구간 감지신호 중 어느 하나의 감지 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
In clause 7,
The sleep state detection processing unit outputs one of an apnea section detection signal, a hypopnea section detection signal, a RERA section detection signal, and a normal breathing section detection signal in relation to any one of the detected sleep state sections. to do
Data processing device.
제6항에 있어서,
상기 수면상태 감지 처리부는 상기 제1 후보 신호 데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간에서의 수면 무호흡 및 수면 저호흡을 비교하고, 상기 제2 후보 신호 데이터를 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간에서의 수면 무호흡 구간 및 수면 저호흡 구간과 관련된 범위(range)를 비교하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치.
According to clause 6,
The sleep state detection processor compares sleep apnea and sleep hypopnea in the determined respiratory event section using the first candidate signal data, and uses the second candidate signal data to determine the determined respiratory event ( Characterized by comparing the ranges related to the sleep apnea section and the sleep hypopnea section in the respiratory event section.
Data processing device.
신호데이터 처리부에서, 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하는 단계;
상기 신호데이터 처리부에서, 상기 수집된 신호데이터를 전 처리하여 호흡 신호를 추출하는 단계;
상기 신호데이터 처리부에서, 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 결정하는 단계;
상기 신호데이터 처리부에서, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하는 단계;
상기 신호데이터 처리부에서, 상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리하는 단계; 및
수면상태 감지 처리부에서, 상기 처리된 제1 후보 신호데이터에서 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag)을 계산하고, 상기 처리된 제2 후보 신호데이터에서 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta)을 계산하며, 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수를 계산하고, 신호 변동에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth) 및 임계 시간으로 설정하며, 상기 값(Mag), 상기 값(Delta), 상기 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 상기 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수 및 상기 임계 값(Mth) 및 상기 임계 시간을 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치의 동작 방법.
In a signal data processing unit, collecting signal data detected by polysomnography;
In the signal data processing unit, pre-processing the collected signal data to extract a respiratory signal;
In the signal data processing unit, determining a respiratory event section in the extracted respiratory signal;
In the signal data processing unit, calculating a signal excursion for the determined breathing event section and processing it as first candidate signal data;
In the signal data processing unit, normalizing the calculated signal fluctuations and processing them into second candidate signal data; and
In the sleep state detection processing unit, a value (Mag) is calculated by subtracting the odd number from the even number for the number of signal fluctuations in the processed first candidate signal data, and the duration of the processed second candidate signal data is calculated. Calculate the value (Delta) by subtracting the odd number from the even number, calculate the number of sleep apnea durations, the number of sleep hypopnea durations, and the average value for signal fluctuations. Set to the threshold value (Mth) and threshold time corresponding to the value (Mag), the value (Delta), the number of sleep apnea durations, the number of sleep hypopnea durations, and Using the threshold value (Mth) and the threshold time, the determined respiratory event sections are divided into sleep apnea section, sleep hypopnea section, RERA (Respiratory Effort Related Arousal) section, and normal breathing section. Characterized in that it includes the step of detecting any one of the sleep state sections.
Method of operation of a data processing device.
제10항에 있어서,
상기 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터를 수집하는 단계는
비압 센서(Nasal pressure sensor)의 신호데이터, 온도 센서(Thermistor Sensor)의 신호데이터, 산소 포화도(oxygen saturation)의 신호데이터 및 각성 신호데이터 중 적어도 하나의 신호데이터를 상기 수면다원검사에 의해서 검출되는 신호데이터로 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치의 동작 방법.
According to clause 10,
The step of collecting signal data detected by the polysomnography is
A signal detected by the polysomnography at least one of signal data of a nasal pressure sensor, signal data of a temperature sensor, signal data of oxygen saturation, and arousal signal data. Characterized by comprising the step of collecting data
Method of operation of a data processing device.
제11항에 있어서,
상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 제1 후보 신호데이터로 처리하는 단계는,
상기 추출된 호흡 신호에서 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 상기 추출된 호흡 신호에서의 호흡 이벤트 구간을 결정하고, 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에 대한 신호 변동(signal excursion)을 계산하여 상기 양의 피크 신호에 해당하는 양의 신호 변동 수와 상기 음의 피크 신호에 해당하는 음의 신호 변동 수에 대한 상기 제1 후보 신호 데이터로 처리하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치의 동작 방법.
According to clause 11,
The step of calculating signal excursion for the determined breathing event section and processing it as first candidate signal data,
A positive peak signal and a negative peak signal are extracted from the extracted respiration signal to determine a respiration event section in the extracted respiration signal, and a signal excursion for the determined respiration event section is calculated to determine the positive peak signal and the negative peak signal. Characterized in that processing the first candidate signal data for the number of positive signal fluctuations corresponding to the peak signal and the number of negative signal fluctuations corresponding to the negative peak signal.
Method of operation of a data processing device.
제12항에 있어서,
상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행하여 제2 후보 신호데이터로 처리하는 단계는,
상기 계산된 신호 변동에 대한 정규화 처리를 진행한 후, 상기 정규화 처리된 신호 변동에 대한 양의 피크 신호 및 음의 피크 신호를 추출하여 상기 제2 후보 신호 데이터로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치의 동작 방법.
According to clause 12,
The step of normalizing the calculated signal fluctuations and processing them into second candidate signal data is:
After normalizing the calculated signal fluctuations, extracting positive peak signals and negative peak signals for the normalized signal fluctuations and processing them as the second candidate signal data. doing
Method of operation of a data processing device.
제13항에 있어서,
상기 처리된 제1 후보 신호데이터에서 신호 변동의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Mag)을 계산하고, 상기 처리된 제2 후보 신호데이터에서 지속시간의 개수에 대한 짝수의 수에서 홀수의 수를 제외한 값(Delta)을 계산하며, 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수를 계산하고, 신호 변동에 대한 평균 값에 해당하는 임계 값(Mth) 및 임계 시간으로 설정하며, 상기 값(Mag), 상기 값(Delta), 상기 수면 무호흡(apena) 지속시간의 수, 상기 수면 저호흡(hypopnea) 지속시간의 수 및 상기 임계 값(Mth) 및 상기 임계 시간을 이용하여 상기 결정된 호흡 이벤트(respiratory event) 구간을 수면 무호흡(apena) 구간, 수면 저호흡(hypopnea) 구간, RERA(Respiratory Effort Related Arousal) 구간 및 정상 호흡 구간 중 어느 하나의 수면상태 구간으로 감지하는 단계는,
상기 제1 후보 신호 데이터와 상기 제2 후보 신호 데이터를 비교하여 상기 결정된 호흡 이벤트 구간에서의 신호의 크기(amplitude) 및 지속시간(duration)을 감지하여 상기 감지된 크기의 수를 신호 변동의 임계 값과 비교하고, 상기 감지된 지속시간의 수를 지속 시간의 임계 값과 비교하여 상기 어느 하나의 수면상태 구간을 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 처리 장치의 동작 방법.
According to clause 13,
Calculate a value (Mag) minus the odd number from the even number for the number of signal fluctuations in the processed first candidate signal data, and calculate the even number for the number of durations in the processed second candidate signal data. Calculate the value (Delta) excluding odd numbers, calculate the number of sleep apnea durations, the number of sleep hypopnea durations, and the threshold corresponding to the average value for signal fluctuations ( Mth) and threshold time, and the value (Mag), the value (Delta), the number of sleep apnea (apena) durations, the number of sleep hypopnea (hypopnea) durations, and the threshold (Mth) And using the threshold time, the determined respiratory event section is converted to any one of sleep apnea section, sleep hypopnea section, RERA (Respiratory Effort Related Arousal) section, and normal breathing section. The stage of detecting a section is,
By comparing the first candidate signal data and the second candidate signal data, the amplitude and duration of the signal in the determined breathing event section are detected, and the number of detected magnitudes is set as a threshold value for signal fluctuation. , and comparing the detected number of durations with a threshold value of duration to detect the one sleep state section.
Method of operation of a data processing device.
KR1020210168949A 2021-11-30 2021-11-30 Data processing apparatus for detecting respiratory event according to polysomnography and operating method of the same KR102637471B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210168949A KR102637471B1 (en) 2021-11-30 2021-11-30 Data processing apparatus for detecting respiratory event according to polysomnography and operating method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210168949A KR102637471B1 (en) 2021-11-30 2021-11-30 Data processing apparatus for detecting respiratory event according to polysomnography and operating method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230081148A KR20230081148A (en) 2023-06-07
KR102637471B1 true KR102637471B1 (en) 2024-02-16

Family

ID=86761627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210168949A KR102637471B1 (en) 2021-11-30 2021-11-30 Data processing apparatus for detecting respiratory event according to polysomnography and operating method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102637471B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101601895B1 (en) * 2014-08-29 2016-03-22 연세대학교 원주산학협력단 Apparatus and method for automatic evaluation of apnea-hypopnea, reflecting sleep states and severity

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002951984A0 (en) * 2002-10-10 2002-10-31 Compumedics Limited Sleep quality and auto cpap awakening
KR101868888B1 (en) 2016-07-29 2018-06-26 연세대학교 원주산학협력단 Classification of Sleep/Wakefulness using Nasal Pressure for Patients with Sleep-disordered Breathing
KR102068484B1 (en) 2018-08-01 2020-01-21 서울대학교병원 Method for making prediction model for sleep apnea syndrome and method for predicting sleep apnea syndrome by using the same model
KR102258726B1 (en) 2019-08-12 2021-06-01 (주)허니냅스 Apparatus of data processing for automatic determination of sleeping condition using deep running and method of the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101601895B1 (en) * 2014-08-29 2016-03-22 연세대학교 원주산학협력단 Apparatus and method for automatic evaluation of apnea-hypopnea, reflecting sleep states and severity

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230081148A (en) 2023-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11896388B2 (en) Method for detecting and discriminating breathing patterns from respiratory signals
JP6199330B2 (en) Identification of Chain Stokes breathing patterns using oximetry signals
US6936011B2 (en) Analysis of sleep apnea
JP5070701B2 (en) Method and apparatus for analyzing respiratory signal obtained by changing load of test subject applied to bedding
US10512429B2 (en) Discrimination of cheyne-stokes breathing patterns by use of oximetry signals
Morales et al. Sleep apnea hypopnea syndrome classification in spo 2 signals using wavelet decomposition and phase space reconstruction
CN113827202A (en) Sleep quality detection method and device based on machine learning
KR102637471B1 (en) Data processing apparatus for detecting respiratory event according to polysomnography and operating method of the same
KR102637472B1 (en) Data processing apparatus for detecting respiratory event section according to polysomnography and operating method of the same
KR102637473B1 (en) Data processing apparatus for detecting respiratory effort related arousal section according to polysomnography and operating method of the same
AU2013221962C1 (en) Discrimination of Cheyne-Stokes Breathing Patterns by Use of Oximetry Signals
JP2023066909A (en) Sleep apnea determination device, sleep apnea determination method, and sleep apnea determination program

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant