KR102036087B1 - 수면 무호흡 중증도를 측정하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수면 무호흡 중증도 및 그 원인을 측정하여 치료 계획을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 부착된 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 상기 피험자 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 EIT 데이터 처리부 및 상기 호흡 관리부를 제어하되, 상기 주입되는 공기를 제어하고, 상기 제어된 공기에 따른 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 정량화하여 상기 피험자의 수면 무호흡 정도를 측정하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

수면 무호흡 중증도를 측정하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING SEVERITY OF SLEEP APNEA}
본 발명은 수면 무호흡 중증도를 측정하여 피험자의 치료 계획을 제공하는 기술적 사상에 관한 것으로, 양압기 및 임피던스 단층촬영 장치를 함께 이용해서 피험자의 수면 무호흡 중증도를 측정하고, 그에 따른 치료 계획을 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
수면 중에 호흡 기류가 정상치의 10% 이하로 감소한 시간이 10초 이상 지속되는 현상을 무호흡(apnea)이라 한다.
호흡 기류가 정상치의 10-70% 사이로 감소한 시간이 10초 이상 지속되며 동시에 혈중산소포화도가 3 또는 4% 감소하는 현상은 저호흡(hypopnea)이라 한다(The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events, American Academy of Sleep Medicine, 2017).
수면 무호흡 진단은 병원의 수면다원검사(polysomnography, PSG)와 가정의 가정수면검사(home sleep test, HST)가 있다.
수면다원검사는 전용 검사실에 입원한 환자를 대상으로 수면 도중에 뇌전도(electroencephalogram, EEG), 전기후각도(electrooculogram, EOG), 근전도(electromyography, EMG), 코와 입 기류(oronasal air flow), 코 압력(nasal pressure), 호흡 노력(respiratory effort), 심전도(electrocardiogram, ECG), 수면자세, 움직임 등을 측정해 수면 상태와 함께 무호흡과 저호흡을 검출한다.
수면다원검사는 각각의 무호흡과 저호흡이 폐쇄성에 해당하는지 중추성에 해당하는지 판단할 수 있다.
또한, 수면다원검사는 호흡 노력 유발 각성(RERA, respiratory effort related arousal) 등을 판단할 수 있다.
이를 종합해 수면 시간당 무호흡과 저호흡 발생 횟수인 AHI(apnea hypopnea index)를 계산한다. AHI는 수면 무호흡의 정도를 판단하고 치료 여부를 결정하는 기준이 될 수 있다.
가정수면검사는 가정에서 수면 도중에 코 압력(nasal pressure), 호흡 노력(respiratory effort), 심박수, 수면자세, 움직임 중에서 몇 개의 신호를 측정해 AHI를 추정할 수 있다.
수면다원검사 또는 가정수면검사를 이용한 수면 무호흡 진단에서 AHI가 15 이상인 환자에게는 양압기(positive airway pressure, PAP), 하악전진장치 또는 상기도 수술 등의 치료 계획을 처방할 수 있다.
다만, 단순한 지표인 AHI로 수면 무호흡을 진단하면 수면 무호흡의 중증도와 원인 파악이 어렵고 따라서 중증도와 원인에 따른 치료 방법의 선택이 불가능하다. 따라서, 수면 무호흡 치료 효과가 저조한 문제가 발생하고 있다.
이 문제를 해결하고자 수면 무호흡의 원인 파악(OSA phenotyping)을 위한 여러 측정 방법들이 제안되어 왔다(Andrew Wellman 외 8명, A method for measuring and modeling the physiological traits causing obstructive sleep apnea, J Appl Physiol 110: 1627-1637, 2011.).
그러나, 이러한 방법들은 입 또는 코에서 측정한 기류 데이터를 이용해 정확도가 낮거나 폐활량, 호흡노력, 기도저항 등의 측정을 위해 침습적이거나 환자에게 불편을 주는 방법들을 사용해 임상 적용에 어려움이 있다.
따라서, 환자의 불편을 감소시키면서, 수면 무호흡의 중증도 및 원인을 측정하여 임상 적용의 효율성을 향상시키는 방법이 제안될 필요성이 있다.
한국공개특허 제10-2017-0037704호, "흉부임피던스를 측정을 위한 다중 전극 및 이를 이용한 흉부 임피던스 측정 방법" 미국공개특허 US 2014/0088373, "SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING SLEEP STAGE" 한국등록특허 제10-1302052호, "의료용 양압 조절 마스크" 미국공개특허 US 2015/0327806, "AIRFLOW AND AIRWAY FACTORS"
Andrew Wellman 외 8명, A method for measuring and modeling the physiological traits causing obstructive sleep apnea, J Appl Physiol 110: 1627-1637, 2011. Andrew Wellman 외 7명, A simplified method for determining phenotypic traits in patients with obstructive sleep apnea, Appl Physiol 114: 911-922, 2013.
본 발명은 양압기와 임피던스 단층촬영 장치를 이용해서 수면 무호흡의 중중도를 측정하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡의 중증도 및 원인을 파악하여 치료 계획을 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하고, 제어된 공기에 따른 피험자의 호흡 파라미터 및 영상 데이터를 정량화하여 수면 무호흡 중증도를 측정하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하고, 제어된 공기에 따른 피험자의 호흡 파라미터 및 영상 데이터를 정량화하여 수면 무호흡 진단 변수를 산출하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡 중증도를 측정하는 가정용 또는 병원용 수면 무호흡 진단기를 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하여 피험자의 반응을 측정하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡의 치료효과를 개선하여 수면 무호흡에 의한 직간접적 의료비용 감소, 근로 생산성 개선, 졸음운전 사고 예방, 삶의 질 개선함에 따라 사회적 비용을 감소시키는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명은 상기도 개폐에 따른 폐 내부의 공기분포를 영상화하여 무호흡 중증도를 진단하고, 그에 따른 치료 계획을 수립하여 제공하는 것을 목적으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 부착된 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 상기 피험자 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 EIT 데이터 처리부 및 상기 호흡 관리부를 제어하되, 상기 주입되는 공기를 제어하고, 상기 제어된 공기에 따른 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 정량화하여 상기 피험자의 수면 무호흡 정도를 측정하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 EIT 데이터 처리부는, 상기도 EIT 데이터 처리부 및 흉부 EIT 데이터 처리부 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 부착된 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 상기 선택된 전극 쌍에 전류를 공급하며, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하고, 상기 제어되는 공기에 기초한 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 흉부의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출하고, 상기 산출된 폐 내부 공기 부피 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하고, 상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 제어되는 공기의 공기압 변화에 따른 상기 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출하여 상기 피험자의 반응 변화를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 상기도(upper airway)가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 상기도(upper airway)가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 이득 및 루프게인 중 하나, 상기 상기도(upper airway)의 폐쇄성, 이득, 각성 문턱치(arousal threshold) 및 반응을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 목의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 상기도 면적 변화량을 산출하고, 상기 산출된 상기도 면적 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하고, 상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 상기도(upper airway)가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 상기도(upper airway)가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 이득 및 루프게인 중 하나, 상기 상기도(upper airway)의 폐쇄성, 이득, 각성 문턱치(arousal threshold) 및 반응을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 측정된 수면 무호흡 정도에 기초하여 상기 피험자의 수면 무호흡 치료 계획을 수립하고, 상기 측정된 수면 무호흡 정도 및 상기 수립된 수면 무호흡 치료 계획 중 적어도 하나를 표시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 호흡 관리부는, 상기 제어된 공기에 따른 상기 피험자의 기도 내 공기압과 기류와 관련된 상기 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 호흡 관리부가 상기 피험자의 기도로 주입하는 공기의 공기압을 시간의 변화에 따라 변경하도록 상기 호흡 관리부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 호흡 관리부에서, 피험자로 공기를 주입하는 단계, 제어부에서, 상기 호흡 관리부를 제어하되, 상기 주입되는 공기를 제어하는 단계, 상기 호흡 관리부에서, 상기 제어되는 공기에 따른 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 단계, EIT 데이터 처리부에서, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 상기 제어되는 공기에 기초한 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계 및 상기 제어부에서, 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 정량화하여 상기 피험자의 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계는, 상기 흉부의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출하는 단계, 상기 산출된 폐 내부 공기 부피 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하는 단계 및 상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계는, 상기 목의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 상기도 면적 변화량을 산출하는 단계, 상기 산출된 상기도 면적 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하는 단계, 상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 상기 적어도 하나 이상의 진단 변수를 정량화하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 상기도(upper airway)가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 상기도(upper airway)가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 이득 및 루프게인 중 하나, 상기 상기도(upper airway)의 폐쇄성, 이득, 각성 문턱치(arousal threshold) 및 반응을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 상기 제어부에서, 상기 측정된 수면 무호흡 정도에 기초하여 상기 피험자의 수면 무호흡 치료 계획을 수립하는 단계 및 상기 제어부에서, 상기 측정된 수면 무호흡 정도 및 상기 수립된 수면 무호흡 치료 계획 중 적어도 하나를 표시하도록 디스플레이를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 양압기와 임피던스 단층촬영 장치를 이용해서 수면 무호흡의 중중도를 측정할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡의 중증도 및 원인을 파악하여 치료 계획을 제공할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하고, 제어된 공기에 따른 피험자의 호흡 파라미터 및 영상 데이터를 정량화하여 수면 무호흡 중증도를 측정할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하고, 제어된 공기에 따른 피험자의 호흡 파라미터 및 영상 데이터를 정량화하여 수면 무호흡 진단 변수를 산출할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡 중증도를 측정하는 가정용 또는 병원용 수면 무호흡 진단기를 제공할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하여 피험자의 반응을 측정할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡의 치료효과를 개선하여 수면 무호흡에 의한 직간접적 의료비용 감소, 근로 생산성 개선, 졸음운전 사고 예방, 삶의 질 개선함에 따라 사회적 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 상기도 개폐에 따른 폐 내부의 공기분포를 영상화하여 무호흡 중증도를 진단하고, 그에 따른 치료 계획을 수립하여 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 연결 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 구성 요소를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 구성 요소를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 동작에 기반한 피험자의 반응 변화를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 동작에 기반한 공기압 변화를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
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.
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.
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.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"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.
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.
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.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
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.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
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.
이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 연결 구성을 설명하는 도면이다.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치가 침습적 또는 비침습적 방법으로 피험자의 수면 무호흡 중증도 및 원인을 측정하는 환경을 예시한다.
도 1을 살펴보면, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(100)는 호흡 관리부(110), EIT(Electrical Impedance Tomography) 데이터 처리부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치(100)는 피험자(140)가 착용하는 마스크를 통하여 호흡 관리부(110)가 피험자(140)의 기도로 공기를 주입하거나 피험자(140)의 호흡 파라미터를 수집한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 호흡 관리부(120)는 피험자(140)의 환기능 정도에 따라 정확한 들숨과 날숨 압력 또는 1회 호흡량을 제공할 수 있다.
일례로, 호흡 관리부(120)는 마스크를 통하여 피험자(140)의 환기능 정도에 따라 공기 주입량을 변경하면서 피험자(140)로 공기를 주입할 수 있다.
예를 들어, 호흡 관리부(120)는 마스크 내부의 공기 압력과 기류 신호를 감지할 수 있다.
호흡 관리부(120)는 공기 펌프를 포함하고, 공기 펌프를 제어하여 주입되는 공기의 압력 및 부피를 제어할 수 있다.
일례로, 호흡 관리부(120)는 공기를 주입하고 공기 주입에 따른 피험자(140)의 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치(100)는 피험자(140)로부터 임피던스 데이터를 수집하는 EIT 데이터 처리부(120)를 포함한다.
일례로, EIT 데이터 처리부(120)는 흉부 전극부(121) 및 목 전극부(122)를 통하여 임피던스 데이터를 수집한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 흉부 전극부(121)는 복수의 전극이 베이스 플레이트 상에 일정한 간격으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 베이스 플레이트는 피험자(140)의 흉부 또는 복부를 포함하는 측정 대상 부위에 두른 상태로 임피던스를 측정할 수 있도록 일정한 길이 및 넓이를 가질 수 있으나, 길이 및 넓이는 실시예에 따라 변형이 가능하고, 흉부 전극부(121)에 한정되지 않는다.
일례로, 흉부 전극부(121)는 피험자(140)의 흉부에 부착되어 복수의 전극을 2차원 또는 3차원으로 배열하는 방식으로 전극 배열 구조와 측정 구조의 변경을 통하여 흉부 근처 표면에서의 전기장 분포를 효과적으로 측정할 수 있다.
일례로, 흉부 전극부(121)는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극을 포함할 수 있다.
또한, 흉부 전극부(121)는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정할 수 있다.
예를 들어, 흉부 전극부(121)가 포함하는 복수의 전극은 5-6번 갈비뼈 사이 등 흉부의 적절한 위치에 정해진 간격으로 부착되고, 흉부 전극부(121)는 선택한 전극들 사이로 교류 전류를 주입하고 나머지 전극들을 이용해 유기된 전압을 측정한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리부(120)는 흉부 전극부(121)를 통하여 획득되는 임피던스 데이터를 영상화하여 폐 내부 공기 분포 및 부피를 정량화할 수 있다.
즉, EIT 데이터 처리부(120)는 흉부 전극부(121)을 통하여 측정되는 전압에 기반하여 흉부의 내부에 위치하는 폐의 공기 분포 및 부피와 관련된 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 목 전극부(122)는 복수의 전극이 베이스 플레이트 상에 일정한 간격으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 베이스 플레이트는 피험자의 목에 두른 상태로 임피던스를 측정할 수 있도록 일정한 길이 및 넓이를 가질 수 있으나, 길이 및 넓이는 실시예에 따라 변형이 가능하고, 목 전극부(122)에 한정되지 않는다.
일례로, 목 전극부(122)는 피험자의 목에 부착되어 복수의 전극을 2차원 또는 3차원으로 배열하는 방식으로 전극 배열 구조와 측정 구조의 변경을 통하여 흉부 근처 표면에서의 전기장 분포를 효과적으로 측정할 수 있다.
일례로, 목 전극부(122)는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극을 포함할 수 있다.
또한, 목 전극부(122)는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리부(120)는 흉부 전극부(121)를 통하여 획득되는 임피던스 데이터를 영상화하여 폐 내부 공기 분포 및 부피를 정량화할 수 있다.
일례로, EIT 데이터 처리부(120)는 목 전극부(122)를 통하여 획득되는 임피던스 데이터를 영상화하여 상기도(upper airway)의 폐쇄 정도를 정량화할 수 있다.
예를 들어, EIT 데이터 처리부(120)는 흉부 전극부(121) 또는 목 전극부(122)를 이용하여 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 이용하여 폐 또는 기도(airway)에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
또한, EIT 데이터 처리부(120)는 여러 전극들 사이에 전류를 주입하면서 이와 같은 측정을 반복한다. 복수의 주입 전류들에 의해 유기된 측정 전압 데이터를 사용해 흉부 단면의 전기적 도전율(electrical conductivity) 변화를 영상으로 복원할 수 있다.
여기서, EIT 데이터 처리부(120)는 영상 복원을 초당 25장의 속도로 수행할 수 있다.
예를 들어, 폐 조직의 도전율 값은 해당 조직 내 폐포에 있는 공기의 부피에 반비례할 수 있다.
따라서, 각 영상의 화소값들을 모두 더하거나 또는 폐 영역에 속하는 화소값들을 더해서 시간에 따라 변하는 신호를 만들면, 이 신호는 폐 내부 공기 부피가 시간에 따라 변화한 것을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(130)는 EIT 데이터 처리부(120) 및 호흡 관리부(120)를 제어할 수 있다.
일례로, 제어부(130)는 EIT 데이터 처리부(120)를 제어하여 획득되는 임피던스 데이터에 기반하여 피험자의 폐 내부 공기 분포 및 부피 변화를 측정할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 호흡 관리부(120)를 통해 수집된 호흡 파라미터와 EIT 데이터 처리부(120)를 통해 측정된 폐 내부 공기 분포 및 부피 변화 또는 상기도의 면적 변화에 기반하여 공기 주입량을 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(130)는 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하는 경우, 유지되는 부피 및 압력 중 하나에 상응하는 출력값을 호흡 관리부(120)의 출력 적정값으로 결정하고, 결정된 출력 적정값에 따라 주입되는 공기가 지속되도록 제어할 수 있다.
즉, 본 발명은 출력 적정값을 호흡 관리부(120)의 출력으로 결정하여 결정된 출력에 해당하는 공기를 지속적으로 공급할 수 있다.
일례로, 제어부(130)는 결정된 출력 적정값으로 주입되는 공기가 지속되도록 호흡 관리부(120)를 제어하되, EIT 데이터 처리부를 통하여 상기 피험자의 상태 변화가 감지될 경우, 감지된 상태 변화에 따라 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기를 제어한다.
즉, 제어부(130)는 호흡 관리부(120)를 통하여 주입되는 공기의 출력을 일반적으로 유지하다가, 필요 시 자동으로 공기의 출력을 제어하도록 설정할 수 있다.따라서, 본 발명은 기존 비침습적 치료 방법과 전기 임피던스 단층촬영(EIT, Electrical Impedance Tomography) 방법을 함께 사용하여 비침습적 기계환기 치료의 효율성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치(100)는 임피던스 데이터 및 호흡 파라미터의 수집과 관련된 신호처리를 수면 무호흡 치료와 동시에 수행할 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(100)는 침습적 또는 비침습적 방법으로 피험자(140)의 수면 무호흡 증상을 치료하면서 임피던스 데이터의 영상화 및 호흡 파라미터의 수집을 동시에 수행할 수 있다.
예를 들어, 임피던스 데이터의 영상화는 영상 데이터를 생성하는 과정에 포함될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치(100)이 수면 무호흡 중증도를 측정하고, 치료 계획을 제공하는 실시예 및 수면 무호흡 중증도 측정 장치(100)의 구성 요소는 도 2에 대한 설명에서 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 구성 요소를 설명하는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치(200)는 호흡 관리부(210), EIT 데이터 처리부(220) 및 제어부(230)를 포함한다.
일례로, 호흡 관리부(210)는 피험자(250)로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 피험자(250)의 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 호흡 관리부(210)는 공기의 공기압 변화에 따른 피험자(250)의 기도 내 공기압과 기류와 관련된 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.
즉, 호흡 관리부(210)는 주입하는 공기의 공기압 변화에 따라 피험자(250)의 기도 내에서 공기압과 기류에 대한 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.
예를 들어, 호흡 관리부(210)는 침습형 인공 호흡기, 비침습형 인공 호흡기, 양압기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리부(220)는 피험자(250)의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 포함하고, 부착된 복수의 전극을 통해 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 피험자(250) 내부에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하고, 제어된 공기에 따른 피험자의 호흡 파라미터 및 영상 데이터를 정량화하여 수면 무호흡 중증도를 측정할 수 있다.
일례로, EIT 데이터 처리부(220)는 상기도 EIT 데이터 처리부(221) 및 흉부 EIT 데이터 처리부(222)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리부(220)는 부착된 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어할 수 있다.
또한, EIT 데이터 처리부(220)는 선택된 전극 쌍에 전류를 공급하며, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하고, 제어되는 공기에 기초한 흉부와 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
일례로, 상기도 EIT 데이터 처리부(221)는 호흡 관리부(210)가 피험자(250)의 기도로 주입하는 공기의 변화에 따른 목 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 목 내부 변화에 대한 영상 데이터는 상기도의 면적 변화를 포함할 수 있다.
일례로, 흉부 EIT 데이터 처리부(222)는 호흡 관리부(210)가 피험자(250)의 기도로 주입하는 공기의 변화에 따른 흉부 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 흉부 내부 변화에 대한 영상 데이터는 폐의 부피 변화를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(230)는 흉부의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 피험자의 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출할 수 있다.
또한, 제어부(230)는 산출된 폐 내부 공기 부피 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하고, 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 수면 무호흡 정도를 측정할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하고, 제어된 공기에 따른 피험자의 호흡 파라미터 및 영상 데이터를 정량화하여 수면 무호흡 진단 변수를 산출할 수 있다.
일례로, 제어부(230)는 수면 무호흡 정도에 기초하여 수면 무호흡 중증도를 측정할 수 있다.
또한, 제어부(230)는 수면 무호흡 정도에 상응하는 수치가 기준치보다 높게 측정될 경우, 수면 무호흡 중증도가 높은 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(230)는 제어되는 공기의 공기압 변화에 따른 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출하여 피험자의 반응 변화를 측정할 수 있다.
일례로, 제어부(230)는 목의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 피험자의 상기도 면적 변화량을 산출할 수 있다.
또한, 제어부(230)는 산출된 상기도 면적 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하고, 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 수면 무호흡 정도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기도 면적 변화량은 상기도의 폐쇄 정도를 포함할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나 이상의 진단 변수는 피험자(250)의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 피험자(250)의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류, 피험자(250)의 상기도가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기도가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 피험자(250)의 호흡 제어 시스템의 이득 및 루프게인 중 하나, 상기도의 폐쇄성, 이득, 각성 문턱치(arousal threshold) 및 반응을 포함할 수 있다.
즉, 제어부(230)는 피험자(250)로 주입되는 공기의 공기압을 변화 시키면서, 수집되는 호흡 파라미터 및 영상 데이터에 기반하여 피험자(250)의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 피험자(250)의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류에 따라 수면 무호흡 중증도를 측정할 수 있다.
또한, 제어부(230)는 피험자(250)로 주입되는 공기의 공기압을 0cmH2O로 제어하면서 상기도가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기도가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류에 따라 수면 무호흡 중증도를 측정할 수 있다.
또한, 제어부(230)는 측정된 수면 무호흡 중증도에 기초하여 수면 무호흡의 원인을 결정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(230)는 측정된 수면 무호흡 정도에 기초하여 피험자(250)의 수면 무호흡 치료 계획을 수립하고, 측정된 수면 무호흡 정도 및 수면 무호흡 치료 계획 중 적어도 하나를 표시하도록 디스플레이(240)를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(230)는 호흡 관리부(210)가 피험자(250)의 기도로 주입하는 공기의 공기압을 시간의 변화에 따라 변경하도록 호흡 관리부(210)를 제어할 수 있다.
본 발명은 양압기와 임피던스 단층촬영 장치를 이용해서 수면 무호흡의 중중도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 수면 무호흡의 중증도 및 원인을 파악하여 치료 계획을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 디스플레이(240)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 디스플레이(240)는 터치 감지 영역을 포함하는 스크린을 통해서 소정의 기능 집합의 동작을 수행할 수 있는 터치 스크린을 포함할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(240)상에서 수면 무호흡 중증도 측정 장치(200)의 동작을 위한 기본적인 입력 및 제어가 가능할 수 있다.
디스플레이(240)는 소정의 기능 집합의 동작을 수행하도록, 복수의 터치 아이템을 표시할 수 있다.
또한, 디스플레이(240)는 피험자(250) 또는 다른 사용자가 터치하면, 메인 메뉴 또는 루트 메뉴와 같은 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡 중증도를 측정하는 가정용 또는 병원용 수면 무호흡 진단기를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 구성 요소를 설명하는 도면이다.
구체적으로, 도 3은 수면 무호흡 중증도 측정 장치(310)가 호흡 관리 장치(300)와 별도의 장치로 구성되어 호흡 관리 장치(300)와 유선으로 연결되는 구성을 예시한다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(310)는 호흡 관리 장치(300)와 직렬 케이블을 통하여 직접 연결되거나 블루투스 또는 Wi-Fi 등의 근거리 무선 통신을 통하여 연결될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 수면 무호흡 중증도 측정 장치(310)는 도 2에 대하여 설명된 EIT 데이터 처리부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.
일례로, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(310)는 피험자(320)의 목 및 흉부에 부착된 전극들을 통하여 임피던스 데이터를 수집하여 영상 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(310)는 호흡 관리 장치(300)가 주입하는 공기를 제어할 수 있다.
또한, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(310)는 수면 무호흡 정도에 기초하여 피험자(320)의 수면 무호흡 치료 계획을 수립하고, 수면 무호흡 정도 및 수면 무호흡 치료 계획 중 적어도 하나를 표시하도록 디스플레이를 제어할 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(310)는 수면 무호흡 중증도 및 원인을 측정하여 피험자(320)에게 제공하면서, 수면 무호흡 중증도 및 원인에 상응하는 치료 계획을 함께 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 동작에 기반한 피험자의 반응 변화를 설명하는 도면이다.
구체적으로, 도 4의 (a)는 수면 무호흡 중증도 측정 장치가 호흡 관리부가 주입하는 공기의 공기압을 제어하여 피험자에게 제1 자극(401)과 제2 자극(402)을 발생하는 경우에 해당하는 그래프를 예시한다.
도 4의 (b)는 수면 무호흡 중증도 측정 장치가 EIT 데이터 처리부를 통해 생성된 영상 데이터를 정량화하여 측정한 폐 내부 공기 부피 변화량을 나타내는 그래프를 예시한다.
도 4를 살펴보면, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 피험자로 주입되는 공기압을 감소시켜 피험자에게 제1 자극(401)을 발생하고, EIT 데이터 처리부를 통해 생성된 영상 데이터에 기반하여 제1 반응(411)을 측정한다.
또한, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 EIT 데이터 처리부를 통해 생성된 영상 데이터에 기반하여 제2 반응(412)을 측정한다.
일례로, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 호흡 관리부를 제어하여 주입되는 공기의 공기압을 증가시켜 제2 자극(402)을 발생시킨다.
또한, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 EIT 데이터 처리부를 통해 생성된 영상 데이터에 기반하여 제2 자극(402)에 따라 변화되는 폐 내부 공기 부피 변화량에 상응하는 제3 반응(413), 제4 반응(414) 및 제5 반응(415)을 측정할 수 있다.
예를 들어, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 피험자로 주입되는 공기압을 감소시키고, 감소된 공기압을 일정 시간 유지하고, 일정 시간 경과 후 공기압을 증가시키면서 제1 반응(411) 내지 제5 반응(415)을 측정한다.
예를 들어, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 제2 자극(402)을 발생 시킬 경우, 제3 반응(413)을 호흡 관리부가 주입하는 공기의 공기압 변화에 따른 장애(disturbance)로 결정할 수 있다.
또한, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 제4 반응(414)에 상응하는 폐 내부 공기 부피에서 제3 반응(413)에 상응하는 폐 내부 공기 부피를 제외할 경우, 피험자의 루프 게인을 산출할 수 있다.
예를 들어, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(200)는 피험자의 폐 부피 변화량 또는 상기도 면적 변화량을 호흡 관리부가 주입하는 공기의 변화량으로 나눠서 상기도 이득을 산출할 수 있다. 예를 들어, 상기도 면적 변화량은 상기도의 폐쇄 정도에 기초하여 변경될 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 장치(200)는 영상 데이터를 정량화하여 획득되는 폐 부피 변화량 또는 상기도 폐쇄 정도와 호흡 관리부가 주입하는 공기의 변화량의 비율에 기초하여 수면 무호흡 중증도를 측정할 수 있다.
본 발명은 양압기가 주입하는 공기를 제어하여 피험자의 반응을 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 장치의 동작에 기반한 공기압 변화를 설명하는 도면이다.
도 5를 참고하면, 공기압 변화 그래프의 세로축은 공기압을 나타낼 수 있고, 가로축은 피험자의 호흡횟수 또는 시간을 나타낼 수 있다.
일례로, 공기압 변화 그래프는 수면 무호흡 중증도 측정 장치가 호흡 관리부를 제어하여 주입하는 공기의 공기압 변화를 나타낼 수 있다.
공기압 변화 그래프를 살펴보면, 공기압 변화 그래프는 수동 하강 구간, 1분 단위로 감소시키는 구간, 동일한 공기압을 유지하는 구간, 능동 하강 구간 및 다이얼 업 구간을 포함한다.
수동 하강 구간에서 공기압이 10cmH20에서 0cmH20로 하강하는 구간을 포함한다.
1분 단위로 감소시키는 구간은 공기압이 10cmH20부터 4cmH20까지 공기압을 변화시키는 구간을 포함한다.
동일한 공기압을 유지하는 구간은 공기압이 4cmH20가 유지되는 구간을 포함한다.
능동 하강 구간은 공기압이 4cmH20에서 0cmH20로 감소하였다가 4cmH20로 돌아오는 구간을 포함한다.
다이얼 업 구간은 공기압이 4cmH20에서 10cmH20로 증가하였다가 4cmH20로 돌아오는 구간을 포함한다.
또한, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 1분 단위로 감소시키는 구간에 기반하여 동일한 공기압을 주입할 때 최소 공기압에 해당하는 구간을 결정할 수 있다.
예를 들어, 수면 무호흡 중증도 측정 장치가 호흡 관리부가 CPAP(continuous positive airway pressure)의 최소 공기압은 4cmH20일 수 있다.
또한, 수면 무호흡 중증도 측정 장치는 공기압 변화 그래프와 같이 공기압을 변경하면서 피험자의 각성에 상응하는 최소 공기압을 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수면 무호흡 중증도 측정 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.
구체적으로, 도 6은 수면 무호흡 중증도 측정 방법이 호흡 관리부 및 EIT 데이터 처리부를 제어하여 피험자의 수면 무호흡 중증도를 측정하는 절차를 예시한다.
도 6을 참고 하면, 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 단계(601)에서 피험자로 공기를 주입할 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 호흡 관리부의 펌프를 제어하여 마스크를 통해 피험자의 기도로 공기를 주입할 수 있다.
단계(602)에서 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 호흡 관리부의 펌프를 제어하여 피험자의 기도로 주입되는 공기를 제어할 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 호흡 관리부가 피험자의 기도로 주입하는 공기의 공기압을 시간의 변화에 따라 변경하도록 호흡 관리부를 제어할 수 있다.
단계(603)에서 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 피험자의 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 호흡 관리부가 주입하는 공기의 공기압 변화에 기반한 피험자의 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.
예를 들어, 호흡 파라미터는 피험자의 기도에서 공기압 및 기류를 포함할 수 있다.
단계(604)에서 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 피험자의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 상기 제어되는 공기에 기초한 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.
단계(605)에서 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 영상 데이터 및 호흡 파라미터를 정량화하여 수면 무호흡 정도를 측정할 수 있다.
즉, 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 흉부 또는 목의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 피험자의 폐 내부 공기 부피 변화량 또는 상기도 면적 변화량을 산출하고, 산출된 폐 내부 공기 부피 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하고, 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 수면 무호흡 정도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 상기도 면적 변화량은 상기도의 폐쇄 정도를 포함할 수 있다.
단계(606)에서 수면 무호흡 중증도 측정 방법은 측정된 수면 무호흡 정도 및 수면 무호흡 치료 계획을 제공할 수 있다.
본 발명은 수면 무호흡의 치료효과를 개선하여 수면 무호흡에 의한 직간접적 의료비용 감소, 근로 생산성 개선, 졸음운전 사고 예방, 삶의 질 개선함에 따라 사회적 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 상기도 개폐에 따른 폐 내부의 공기분포를 영상화하여 무호흡 중증도를 진단하고, 그에 따른 치료 계획을 수립하여 제공할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 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.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200: 수면 무호흡 중증도 측정 장치 210: 호흡 관리부
220: EIT 데이터 처리부 231: 상기도 EIT 데이터 처리부
232: 흉부 EIT 데이터 처리부 230: 제어부
240: 디스플레이 250: 피험자

Claims (15)

  1. 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부;
    상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 부착된 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 상기 피험자 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 EIT 데이터 처리부; 및
    상기 호흡 관리부를 제어하되, 상기 주입되는 공기를 제어하고, 상기 제어된 공기에 따른 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 정량화하여 상기 피험자의 수면 무호흡 정도를 측정하는 제어부를 포함하되,
    상기 EIT 데이터 처리부는,
    상기도 EIT 데이터 처리부 및 흉부 EIT 데이터 처리부 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 부착된 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 상기 선택된 전극 쌍에 전류를 공급하며, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하고, 상기 제어되는 공기에 기초한 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고,
    상기 제어부는,
    상기 흉부의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출하고, 상기 산출된 폐 내부 공기 부피 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하고, 상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정하고,
    상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 루프게인을 포함하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제어되는 공기의 공기압 변화에 따른 상기 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출하여 상기 피험자의 반응 변화를 측정하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 상기도(upper airway)가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 상기도(upper airway)가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 이득, 상기 상기도(upper airway)의 폐쇄성, 이득, 각성 문턱치(arousal threshold) 및 반응을 포함하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 상기도 면적 변화량을 산출하고, 상기 산출된 상기도 면적 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하고, 상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 상기도(upper airway)가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 상기도(upper airway)가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 이득 및 루프게인 중 하나, 상기 상기도(upper airway)의 폐쇄성, 이득, 각성 문턱치(arousal threshold) 및 반응을 포함하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 측정된 수면 무호흡 정도에 기초하여 상기 피험자의 수면 무호흡 치료 계획을 수립하고, 상기 측정된 수면 무호흡 정도 및 상기 수립된 수면 무호흡 치료 계획 중 적어도 하나를 표시하도록 디스플레이를 제어하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 호흡 관리부는, 상기 제어된 공기에 따른 상기 피험자의 기도 내 공기압과 기류와 관련된 상기 호흡 파라미터를 수집하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 호흡 관리부가 상기 피험자의 기도로 주입하는 공기의 공기압을 시간의 변화에 따라 변경하도록 상기 호흡 관리부를 제어하는
    수면 무호흡 중증도 측정 장치.
  11. 호흡 관리부에서, 피험자로 공기를 주입하는 단계;
    제어부에서, 상기 호흡 관리부를 제어하되, 상기 주입되는 공기를 제어하는 단계;
    상기 호흡 관리부에서, 상기 제어되는 공기에 따른 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 단계;
    EIT 데이터 처리부에서, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 상기 제어되는 공기에 기초한 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 제어부에서, 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 정량화하여 상기 피험자의 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계를 포함하되,
    상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계는,
    상기 흉부의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 폐 내부 공기 부피 변화량을 산출하는 단계;
    상기 산출된 폐 내부 공기 부피 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하는 단계; 및
    상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 루프게인을 포함하는
    수면 무호흡 중증도 측정 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계는,
    상기 목의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 정량화하여 상기 피험자의 상기도 면적 변화량을 산출하는 단계;
    상기 산출된 상기도 면적 변화량에 기초하여 적어도 하나 이상 진단 변수를 정량화하는 단계; 및
    상기 정량화된 적어도 하나 이상의 진단 변수를 이용하여 상기 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계를 포함하는
    수면 무호흡 중증도 측정 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 진단 변수는, 상기 피험자의 정상 수면 시 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 수면 도중 각성을 유발하는 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 상기도(upper airway)가 폐쇄된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 상기도(upper airway)가 개방된 상태에서의 호흡 공기 부피와 기류, 상기 피험자의 호흡 제어 시스템의 이득, 상기 상기도(upper airway)의 폐쇄성, 이득, 각성 문턱치(arousal threshold) 및 반응을 포함하는
    수면 무호흡 중증도 측정 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부에서, 상기 피험자의 수면 무호흡 정도를 측정하는 단계 이후, 상기 측정된 수면 무호흡 정도에 기초하여 상기 피험자의 수면 무호흡 치료 계획을 수립하는 단계; 및
    상기 제어부에서, 상기 피험자의 수면 무호흡 치료 계획을 수립하는 단계 이후, 상기 측정된 수면 무호흡 정도 및 상기 수립된 수면 무호흡 치료 계획 중 적어도 하나를 표시하도록 디스플레이를 제어하는 단계를 더 포함하는
    수면 무호흡 중증도 측정 방법.
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