JP6884433B2 - 睡眠無呼吸測定装置及びその方法 - Google Patents
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Description
睡眠時無呼吸症の種類には、閉塞性無呼吸(obstructive apnea)、中枢性無呼吸(central apnea)及び複合性無呼吸がある。
呼吸と無呼吸の定義は、下記の参考文献を介して裏付けられる。
本発明の実施形態に係る睡眠無呼吸測定装置は、前記被験者の生体信号をセンシングする感知部をさらに含むことができる。
図1は、本発明の実施形態に係る睡眠無呼吸測定装置の構成を説明するために示すブロック図である。
上氣道の電極部110は、電流注入及び電圧感知のための複数の第1電極が形成され、測定しようとする被験者の顔と首の周りに沿って取り付けられる。
前記複数の第1電極は、被験者の顔と首の周りに沿って取り付けられて上気道のインピーダンスデータを測定するためのEITの電極で有り得る。
胸部電極部120は、電流注入及び電圧感知のための複数の第2電極が形成され、測定しようとする被験者の胸部の周りに沿って取り付けられる。
前記複数の第2電極は、被験者の胸部に応じて取り付けられて、肺の内部のインピーダンスデータを測定するためのEITの電極で有り得る。
前記EIT電極はフレキシブル(Flexible)な材質で構成されたベースプレートの一面に配列されて被験者の胸部の周りに付けられることができる。
また、前記複数の第1電極と前記複数の第2電極は、単純電極または複合電極の内、少なくともいずれか1つで有り得る。
インピーダンスデータ獲得モジュール134は、測定された電圧に基づいてインピーダンスデータを獲得することができる。
図5a及び図5bは、本発明の実施形態に係る信号分離アルゴリズムを適用してインピーダンスデータを分離する例を説明するために示したものである。
のそれぞれに信号の大きさの復元アルゴリズムである下記の[数式1]を適用して信号の大きさが復元された独立信号
を獲得することができる。
[数式1]
ここで、a及びbは、信号の大きさの復元変数を意味し、xは独立信号を意味し、yは原信号を意味する。
ここで、復元アルゴリズムは、3次元映像を復元するためのアルゴリズムとして一般的に使用されるアルゴリズムが適用されることができる。
本発明の実施形態に係る睡眠無呼吸測定装置100は、被験者の生体信号をセンシングする感知部140をさらに含むことができる。
心電図測定センサは、被験者の測定対象部位に接触されて、心電図(electroencephalogram、ECG)を測定することができる。
例えば、無呼吸診断部150は、定量化された上氣道映像や胸部映像と、センシングされた生体信号を用いて、被験者の睡眠状態を検出することができる。
図2aは、本発明の実施形態に係る睡眠無呼吸測定装置の実施形態を示したものであり、図2bは、上氣道電極部と胸部電極部の概略図を示すものである。
以下においては、図3a及び図3bを参照して、複数の電極20を含む電極ベルトについて詳細に説明する。
図3a及び図3bは、図2bに示された睡眠無呼吸測定装置に採用された複合電極を概略的に示したものである。
また、電極20、20’は、柔軟な素材の伝導性繊維または伝導性高分子物質で製作されたり乾式電極形状を有することができる。
図4a〜図4dは、電極ベルトを概略的に示したものであり、図4eは、電極ベルトが被験者の人体に取り付けられた例を示すものである。
感知部140の構成は、図1及び図2aから前術したので、省略する。
図6a及び図6bは、被験者の上気道の経時測定データ及び映像を示したものである。
図6aを参照すると、本発明の実施形態に係る睡眠無呼吸測定装置は、被験者の測定対象部位でのセンシングされた生体信号の測定データを示したものである。
図7bは感知された無呼吸区間での映像化された胸部映像を示したものである。
従って、胸部インピーダンス映像を通じて無呼吸、低呼吸時の肺の内部基底空気量と変化量を映像化することができる。
図8a及び図8bは、無呼吸区間における上氣道映像と胸部映像の変化を示したものである。
図9は、本発明の実施形態に係る睡眠無呼吸測定装置を用いて被験者の睡眠無呼吸を測定する方法を示すフローチャートである。
段階920において、複数の第1電極と複数の第2電極の内、選択されない電極を介して電圧を測定する。
段階930で測定された電圧に応じたインピーダンスデータを獲得する。
段階950において、上氣道のインピーダンスデータと胸部インピーダンスデータに基づいて上氣道映像と胸部映像を映像化する。
段階950は、復元された上氣道のインピーダンスデータと胸部インピーダンスデータから、上氣道映像と胸部映像を映像化する段階で有り得る。
本発明の実施形態に係る睡眠無呼吸の測定方法は、被験者の生体信号をセンシングする段階(図示せず)をさらに含むことができる。
段階960において映像化された上氣道映像と胸部映像を定量化して無呼吸を診断する。
従って、他の実現、他の実施形態及び特許請求の範囲と均等なものも、後述する特許請求の範囲に属する。
Claims (18)
- 電流注入及び電圧感知のための複数の第1電極が形成され、測定しようとする被験者の顔と首の周囲に沿って直接的に取り付けられる、上氣道電極ベルトと、
電流注入及び電圧感知のための複数の第2電極が形成され、測定しようとする被験者の胸部の周りに沿って直接的に取り付けられる胸部電極ベルトと、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極の各々での少なくとも一つ以上選択された電極対に電流を選択的に供給し、選択されない電極を介して電圧を測定し、前記測定された電圧のそれぞれに応じた上氣道インピーダンスデータと胸部インピーダンスデータを基にして映像化する制御部と、
前記映像化された上氣道映像と胸部映像を定量化して無呼吸を診断する無呼吸の診断部 を含み、
前記上氣道映像は前記上氣道の内部映像であり、前記胸部映像は前記胸部の内部映像である、睡眠無呼吸測定装置。 - 前記制御部は、
前記被験者の顔と首周りに取り付けられた前記複数の第1電極の内、少なくとも一つの選択された電極対を介して、複数の周波数範囲を有する電流を注入する第1電流注入モジュールと、
前記被験者の胸部のまわりに取り付けられた前記複数の第2電極の内、少なくとも一つの選択された電極対を介して、複数の周波数範囲を有する電流を注入する第2電流注入モジュール
を含む、請求項1に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記第1電流注入モジュールおよび前記第2電流注入モジュールのいずれかは、
前記選択された電極対と周波数を選択し、前記選択された周波数に応じた電圧信号を生成して電流に変換し、前記選択された電極対を介して前記被験者の顔と首、前記胸部に前記変換された電流をそれぞれ注入することを特徴とする、請求項2に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記制御部は、
前記複数の第1電極の内、選択されない電極及び前記複数の第2電極の内、選択されない電極から前記注入される電流に応じて、誘起された(induced)電圧を測定する電圧測定モジュールと、
前記測定された電圧に基づいてインピーダンスデータを獲得するインピーダンスデータ獲得モジュールと、
前記獲得されたインピーダンスデータに信号分離アルゴリズムを適用して、前記上氣道インピーダンスデータ及び前記胸部インピーダンスデータからノイズを分離するアルゴリズム機能モジュールと、
前記上氣道インピーダンスデータ及び前記胸部インピーダンスデータに基づいて上氣道映像と胸部映像を映像化する映像生成モジュール
をさらに含む、請求項2に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記電圧測定モジュールは、
前記測定された電圧の傾きに基づいて前記測定された電圧に含まれたノイズを除去し、前記測定された電圧の傾きがしきい値を超える場合、前記しきい値を超える区間の電圧を既設定された電圧値に代替し、
前記インピーダンスデータ獲得モジュールは、
前記ノイズが除去された電圧に基づいて前記インピーダンスデータを獲得することを特徴とする、請求項4に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記アルゴリズム機能モジュールは、
前記獲得されたインピーダンスデータにICA(Independent Component Analyses)アルゴリズムである前記信号分離アルゴリズムを適用して、互いに異なる前記上氣道インピーダンスデータ及び前記胸部インピーダンスデータからノイズを分離し、前記上氣道インピーダンスデータ及び前記胸部インピーダンスデータのそれぞれに信号の大きさの復元アルゴリズムを適用して原信号の大きさを得て、
前記上氣道インピーダンスデータは上氣道の開閉に関係し、かつ前記胸部インピーダンスは肺内の空気分布に関係することを特徴とする、請求項5に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記制御部は、
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極の各々での少なくとも一つ以上の電極対の選択を制御し、前記選択されない電極の選択を制御し、前記被験者の生体信号のセンシングを制御する制御モジュール
をさらに含む、請求項4に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記被験者の生体信号をセンシングする感知部
をさらに含む、請求項1に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記無呼吸の診断部は、
前記上氣道映像に基づいて、時間に応じた上気道の開閉変化、程度、及び形状の内、少なくとも一つを定量化し、前記胸部映像に基づいて、時間に応じた肺内部の空気分布の変化、程度、及び形状の内、少なくとも一つを定量化することを特徴とする、請求項8に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記無呼吸の診断部は、
前記上氣道映像及び前記胸部映像における前記定量化された結果と、前記感知部からセンシングされた前記生体信号を用いて閉塞性無呼吸、中枢性無呼吸及び複合性無呼吸の内、少なくともいずれか一つの無呼吸症状を診断する、請求項9に記載の睡眠無呼吸測定装置。 - 前記複数の第1電極と前記複数の第2電極は、単純な電極または複合電極の内、少なくともいずれか一つであり、フレキシブル(Flexible)な弾性材質で構成されたベースプレートの一面に配列され、前記上氣道及び前記胸部のそれぞれに取り付けられることを特徴とする、請求項1に記載の睡眠無呼吸測定装置。
- 被験者の睡眠無呼吸を測定する睡眠無呼吸測定装置の作動方法であって、
複数の第1電極と複数の第2電極の各々での少なくとも一つ以上の選択された電極対に電流を選択的に供給する段階と
前記複数の第1電極と前記複数の第2電極の内、選択されない電極を介して電圧を測定する段階と
前記測定された電圧に応じたインピーダンスデータを獲得する段階と、
前記獲得されたインピーダンスデータに信号分離アルゴリズムを適用して、互いに異なる、上氣道インピーダンスデータと胸部インピーダンスデータを分離する段階と
前記上氣道インピーダンスデータ及び前記胸部インピーダンスデータに基づいて上氣道映像と胸部映像を映像化する段階と、
前記映像化された上氣道映像と胸部映像を定量化して無呼吸に関する情報を表示する段階と、
を含み、
前記複数の第1の電極は上氣道電極ベルトに配置され、前記上氣道電極ベルトは測定しようとする被験者の顔と首の周囲に沿って直接的に取り付けられ、
前記複数の第2の電極は胸部電極ベルトに配置され、前記胸部電極ベルトは測定しようとする被験者の胸部の周囲に沿って直接的に取り付けられ、
前記上氣道映像は前記上氣道の内部映像であり、前記胸部映像は前記胸部の内部映像である、睡眠無呼吸測定装置の作動方法。 - 前記電流を選択的に供給する段階は、
前記複数の第1電極の内、選択された電極対と前記複数の第2電極の内、選択された電極対、及び周波数を選択し、前記選択された周波数に応じた電圧信号を生成して電流に変換し、前記選択された電極対を介して前記被験者の顔首と、前記胸部に前記変換された電流をそれぞれ注入することを特徴とする、請求項12に記載の睡眠無呼吸測定装置の作動方法。 - 前記データを分離する段階は、
前記獲得されたインピーダンスデータにICA(Independent Component Analyses)アルゴリズムである前記信号分離アルゴリズムを適用して、互いに異なる前記上氣道インピーダンスデータ及び前記胸部インピーダンスデータからノイズを除去する、請求項12に記載の睡眠無呼吸測定装置の作動方法。 - 前記映像化する段階は、
復元された前記上氣道インピーダンスデータ及び前記胸部インピーダンスデータから前記上氣道映像及び前記胸部映像を映像化する、請求項14に記載の睡眠無呼吸測定装置の作動方法。 - 前記被験者の生体信号をセンシングする段階
をさらに含む、請求項12に記載の睡眠無呼吸測定装置の作動方法。 - 前記無呼吸に関する情報を表示する段階は、
前記上氣道映像及び前記胸部映像からの定量化された結果と、前記センシングされた生体信号を用いて閉塞性無呼吸、中枢性無呼吸及び複合性無呼吸の内、少なくともいずれか一つの無呼吸症状に関する情報を表示することを特徴とする、請求項16に記載の睡眠無呼吸測定装置の作動方法。 - 第12項乃至第17項の内、いずれか一項の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
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