KR102326251B1 - 스마트 폐활량 훈련 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스마트 폐활량 훈련 시스템은, 마우스피스를 구비하여 흡기 및 호기에 따라 공기를 유입 및 배출하여 호흡데이터를 측정하는 호흡 측정기; 사용자로부터 성별 및 나이를 포함하는 사용자정보를 입력받는 정보 입력 모듈, 상기 호흡 측정기를 매개로 상기 사용자의 호흡데이터 측정을 지시하는 측정 지시 모듈, 측정된 상기 호흡데이터를 기반으로 상기 사용자의 노력성 폐활량(FVC:Forced Vital Capacity)를 포함하는 폐활량 데이터를 분석하는 데이터 분석 모듈, 상기 폐활량 데이터를 상기 사용자에게 제공하는 자료 제공 모듈을 포함하는 메인서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스마트 폐활량 훈련 시스템{Smart Lung-Capacity Training System}

본 발명은 스마트 폐활량 훈련 시스템에 관한 것으로서, 운동선수, 일반인, 호흡기 질환자, 노약자 등 호흡에 대한 측정 및 폐활량에 대한 훈련이 필요한 다양한 사용자들이 본인의 호흡 상태 및 폐활량을 분석하고, 호흡 훈련을 수행할 수 있도록 한 스마트 폐활량 훈련 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 호흡량 검사에 사용되는 측정 장치는 두 가지 방식으로 분류된다. 첫 번째 방식은 폐의 팽창과 수축에 따른 변화, 즉 폐용적의 변화를 양적으로 측정하는 방식으로서, 미리 정해진 양식에 따라 피검사자가 호흡하는 동안 폐용적의 변화를 직접 측정하는 방식이다. 두 번째 방식은 피검사자가 숨을 쉬는 동안에 폐 내외로 유동하는 공기의 흐름을 감지 및 측정하여 호흡량을 측정하는 방식이다.

종래에는 호흡량 측정 방식으로 첫 번째 방식인 폐용적의 변화를 직접 측정하는 방식이 주로 사용되었으나, 사용되는 검사 장치의 구조가 복잡하고 이동에 따른 사용이 불편한 문제점이 있어, 근래에는 피검사자의 호흡에 따른 기류를 측정하는 방식 및 장치가 주로 이용되고 있다.

더불어 호흡에 따른 기류를 측정하는 방식을 통해 호흡에 대한 훈련을 수행하기도 하는데, 여기서 호흡 훈련이란 호흡 곤란 등의 증상을 완화하거나 호흡을 통해 신체적, 정서적 안정을 가질 수 있도록 하는 것이다. 특히, 폐 수술 후 환자 또는 호흡 질환을 갖고 있는 환자, 기타 노약자등의 경우 이와 같은 호흡 훈련이 치료 및 회복을 위해 필수적이라 할 수 있다.

또한, 호흡근 및 횡경막 등의 호흡기 근육강화, 들숨 및 날숨 훈련을 통한 폐 확장 및 안정적인 산소공급, 꾸준한 호흡훈련을 통한 폐활량 및 심폐기능 발달, 원활한 산소공급을 통한 체내 신진대사 활발, 심폐기능강화를 통한 레저/스포츠 활동 참여를 위해 지속적인 호흡 훈련이 필요할 수 있다.

이러한 호흡 운동을 위한 훈련에 관한 선행기술로서, 한국 등록특허 제 10-2113999호에 ‘휴대용 호흡운동 및 호흡측정장치’가 개시되어 있다.

상기 발명은 휴대용 호흡운동 및 호흡측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 본체부와 상기 본체부의 일측에 필요에 따라 선택적으로 결합되는 마우스피스모듈을 포함하고, 상기 본체부는, 정지상태에서 상기 마우스피스모듈을 통한 사용자의 흡기 또는 호기에 따라 승강되는 피스톤과 상기 본체부의 일측에 원통 형상으로 구비되어, 상기 피스톤의 승강을 안내하는 피스톤가이드와 상기 마우스피스모듈을 통한 상기 사용자의 흡기 또는 호기에 따라 승강하는 유속게이지를 포함하며, 상기 사용자의 흡기에 의해 승강된 상기 피스톤이 정지된 상태에서, 상기 본체부를 회동시킨 후, 상기 사용자의 호기에 의해 상기 피스톤의 승강되는 정도를 통해 상기 사용자의 흡기와 호기를 비교하여 운동하거나 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 흡기와 호기에 대한 운동 및 측정이 가능한 호흡운동 및 측정장치의 경우, 사용자가 호흡운동을 수행할 수 있도록 하는 기계적 장치를 제시하고 있으나 사용자의 호흡에 대한 세부적 분석이나 그를 통한 데이터의 제공 구성에 대해서는 구체화되어 있지 않다.

따라서 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 사용자의 호흡데이터를 기반으로 폐활량에 대한 데이터를 세부 분석하여 폐활량 훈련을 가능케 한, 폐활량 훈련 시스템을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 호흡 측정기를 통해 사용자의 호흡데이터를 측정하고 이를 분석하여 폐활량에 대한 세부 분석 자료 및 호흡 훈련을 가능케 한, 폐활량 훈련 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 폐활량 분석 자료를 차트의 형태로 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 게임과 같은 구성을 통해 호흡에 대한 테스트 수행을 가능케 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은, 차트를 통한 호흡데이터 분석 내용을 구체화하고 세분화하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스마트 폐활량 훈련 시스템은, 마우스피스를 구비하여 흡기 및 호기에 따라 공기를 유입 및 배출하여 호흡데이터를 측정하는 호흡 측정기; 사용자로부터 성별 및 나이를 포함하는 사용자정보를 입력받는 정보 입력 모듈, 상기 호흡 측정기를 매개로 상기 사용자의 호흡데이터 측정을 지시하는 측정 지시 모듈, 측정된 상기 호흡데이터를 기반으로 상기 사용자의 노력성 폐활량(FVC:Forced Vital Capacity)를 포함하는 폐활량 데이터를 분석하는 데이터 분석 모듈, 상기 폐활량 데이터를 상기 사용자에게 제공하는 자료 제공 모듈을 포함하는 메인서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 호흡 측정 모듈은, 상기 호흡 측정기를 매개로 상기 호흡데이터를 3회 내지 5회 측정하고, 상기 메인서버는, 측정된 호흡데이터를 기반으로 시간에 따른 사용자의 호흡에 의한 유속의 변동 상황을 차트로 표시하는 차트 표시모듈을 포함하며, 상기 자료 제공 모듈은, 상기 폐활량 데이터 및 상기 차트를 상기 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 측정 지시 모듈은, 상기 사용자가 소지한 사용자단말을 매개로 풍선이 부풀어오르는 게임 영상을 상기 사용자에게 제공하는 영상 제공부와, 상기 게임 영상 제공 시 상기 호흡 측정기를 매개로 상기 사용자에게 풍선을 부는 조작을 지시하는 지시부를 포함하며, 상기 데이터 분석 모듈은, 상기 사용자의 노력성 폐활량 및 최대호기압력을 포함하는 폐활량 데이터를 분석하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차트 표시모듈은, 상기 유속의 변동 범위를 흡기 및 호기를 포함하는 호흡 주기로 구간화하는 구간 설정부 및, 복수의 상기 구간을 중첩한 중첩 그래프를 생성하는 중첩 그래프 생성부와, 상기 중첩 그래프를 분석하여 유속 변동 대표 데이터를 생성하는 대표 데이터 생성부를 포함하며, 상기 데이터 분석 모듈은, 상기 유속 변동 대표 데이터를 기반으로 상기 사용자의 폐활량 데이터를 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스마트 폐활량 훈련 시스템은,

1) 호흡 훈련이 필요한 일반인, 호흡기 질환자, 운동선수, 재활 훈련 대상자, 노약자와 같은 사용자들에 대해 호흡 측정기를 통해 호흡데이터를 측정하고 이를 분석하여 노력성 폐활량을 포함하는 폐활량 데이터를 분석하고 호흡 훈련을 가능케 하였으며,

2) 시간에 따른 사용자의 호흡에 의한 유속의 변동 상황을 차트로 표시할 수 있도록 하고,

3) 풍선을 부는 듯한 게임을 통해 호흡에 대한 테스트 수행을 가능케 함과 동시에,

4) 차트를 통한 호흡데이터 분석 내용을 호기, 흡기별로 주기적으로 구간화하여 구간별 분석을 수행할 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 시스템에 대한 개략적인 구성을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 시스템의 호흡 측정기를 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 메인서버의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 폐활량 데이터의 예시를 도시한 개념도.
도 5는 본 발명의 게임 영상의 예시를 도시한 개념도.
도 6은 본 발명의 차트를 도시한 개념도.
도 7은 본 발명의 중첩 그래프를 도시한 개념도.
도 8은 본 발명의 대표 호흡량 그래프를 도시한 개념도.
도 9는 본 발명의 마스크와 함께 구비되는 호흡 측정기를 도시한 개념도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 시스템에 대한 개략적인 구성을 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명의 시스템의 호흡 측정기를 도시한 개념도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 폐활량 훈련 시스템은 호흡 측정기(10) 및 메인서버(20)로 이루어진다.

호흡 측정기(10)는 마우스피스(11)를 구비하여 사용자가 마우스피스(11)를 입에 물고 호흡, 즉 흡기와 호기에 따라 공기를 유입 또는 배출함으로써 호흡데이터를 측정할 수 있는 장비를 구비한다. 바람직하게 이러한 호흡 측정기(10)는 본체(12) 및 마우스피스(11)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본체(12)는 사용자의 호흡에 따라 공기를 유입 및 배출할 수 있는 흡기구 및 배기구를 포함하며, 이러한 흡기구 및 배기구는 바람직하게는 일체로 형성되어 하나의 통공을 구비한 상태에서 해당 통공이 흡기구 및 배기구의 역할을 겸할 수 있다. 더불어 본체(12)의 일 측에는 센서부가 구비되어 센서부를 매개로 유입되거나 배출된 공기에 의한 본체(12)의 내부 압력 변화를 감지하고, 호흡 강도 및 호흡량을 포함하는 호흡데이터를 측정하게 된다.

또한 본체(12)에는 전원을 공급하는 전원부가 구비될 수 있는데, 이러한 전원부는 내장된 배터리 형태로 구현되어 전원을 공급할 수 있으며, 혹은 외부의 전원선과 연결되는 구조로 구현될 수도 있고, 배터리 역시 충전식 및 교체식 중 어느 하나의 형태로 구현될 수 있다.

더불어 본체(12)의 일 측에는 마우스피스(11)가 탈착 가능하게 결합할 수 있는데, 마우스피스(11)는 사용자가 실제로 입에 물고 호흡 측정 및 훈련을 수행하는 것으로서, 이러한 마우스피스(11)는 중공을 가져 중공을 매개로 공기를 본체(12)로부터 유입 또는 배출시킬 수 있도록 한다.

이러한 마우스피스(11)는 바람직하게 본체(12)의 일 측에 탈착 가능하게 끼움 결합되므로, 사용자의 입에 물려지는 특성 상 오염에 취약한바 분리하여 세척하거나 마우스피스(11) 자체에 대한 교체가 가능하다.

더불어 이러한 호흡 측정기(10)는 호흡 배기/흡기(호기/흡기) 시 공기저항을 조절하기 위한 수단인 저항 조절부를 더 포함할 수 있는데, 이러한 저항 조절부는 흡기구 및 배기구를 아우르는 통공의 사이즈를 조절하거나 혹은 통공에 반원형 막을 씌우는 방식을 통해 호기나 흡기 시의 공기저항을 부여할 수 있도록 하여, 호기나 흡기가 저항 없이 이루어지도록 하는 것이 아닌, 부하를 부여한 상태에서 호흡이 이루어지도록 하는 것 역시 가능하다.

메인서버(20)는 호흡 측정기(10)를 통해 측정된 호흡데이터에 대한 분석을 통해 폐활량 데이터를 생성하고 이를 사용자에게 제공하는 기능을 수행한다. 이와 같은 메인서버(20)는 바람직하게는 사용자가 가지고 있는 스마트폰이나 태블릿PC와 같은 사용자단말일 수 있으며, 메인서버(20)는 통신 및 정보를 전송하기 위한 통신부 및 전송수단을 구비한 상태에서 CPU와 저장수단을 구비한 하드웨어를 의미하는 것으로, 이 CPU에서 수행될 소프트웨어에 의해 후술할 일련의 모듈 및 이의 구체적 기능이 도출될 수 있다.

즉 메인서버(20)는 중앙처리장치(CPU) 및 메모리와 하드디스크와 같은 저장수단을 구비한 하드웨어 기반에서 중앙처리장치에서 수행될 수 있는 프로그램, 즉 소프트웨어가 설치되어 이 소프트웨어를 실행할 수 있는데 이러한 소프트웨어에 대한 일련의 구체적 구성을 '모듈' 및 '부', '인터페이스'라는 구성 단위로서 후술할 예정이다.

이때, 메인서버(20)는 이 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시), 프로세서를 포함할 수 있다.

또한, 메인서버(20)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.

프로세서는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다

메모리에는 후술할 모듈 내지 부의 실행 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

즉, 본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'의 구성은 메인서버(20)의 저장수단에 설치 및 저장된 상태에서 CPU 및 메모리를 매개로 실행되는 소프트웨어 또는 FPGA 내지 ASIC과 같은 하드웨어의 일 구성을 의미한다. 이때, '모듈' 또는 '부', '인터페이스'라는 구성은 하드웨어에 한정되는 의미는 아니고, 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 일예로서 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.

이러한 '모듈' 또는 '부' 또는 '인터페이스'에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.

이하, 이와 같은 거시적 구성을 기반으로 이에 대한 세부 구성 및 기능을 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 메인서버의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 폐활량 훈련 시스템에 포함되는 메인서버(20)는, 정보 입력 모듈(100), 측정 지시 모듈(200), 데이터 분석 모듈(300), 자료 제공 모듈(400)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

정보 입력 모듈(100)은 본 발명의 스마트 폐활량 훈련 시스템을 통해 호흡 및 폐활량의 측정, 그리고 훈련을 수행하고자 하는 사용자로부터 사용자정보를 입력받는 기능을 수행한다. 상술한 바와 같이 메인서버(20)는 바람직하게는 사용자가 소지한 스마트폰과 같은 사용자단말일 수 있으므로, 가장 바람직하게는 스마트 폐활량 훈련 시스템과 연동되어 사용자에게 폐활량 데이터를 제공하도록 사용자단말에 설치된 어플리케이션을 통해 사용자정보를 입력할 수 있다.

여기서 사용자정보라 함은 사용자의 기본적인 신체적 정보, 즉 성별 및 나이를 포함할 수 있으며 나아가 신장(키), 몸무게, 폐활량에 관련이 있는 흡연 유무나 호흡기 관련 기저질환 유무, 혹은 기타 기저질환의 유무나 기저질환이 있는 경우 해당 기저질환의 병명을 포함하는 기저질환정보가 사용자정보로써 포함될 수 있다.

측정 지시 모듈(200)은 호흡 측정기(10)를 통해 사용자에게 호흡데이터 측정을 지시하는 역할을 수행하는 것으로서, 이 역시 어플리케이션을 매개로 이루어질 수 있다.

이때 사용자가 원활하게 호흡을 측정할 수 있도록 측정 방법을 어플리케이션을 매개로 사용자에게 안내하는 것 역시 가능한데, 예를 들어 ‘치아로 마우스피스를 살짝 물고, 공기가 옆으로 새지 않게 입술로 마우스피스를 감싼 상태에서 평상시와 같이 3회 이상 호흡합니다. 그 후 최대한 공기를 많이 들여 마시고, 가능한 빨리 있는 힘을 다하여 ‘삐’소리가 날 때까지 끝까지 내뱉습니다. ‘삐’소리가 다시 나는 경우 가능한 빨리, 있는 힘을 다하여 끝까지 들이마십니다. 이와 같은 호흡데이터를 3회 측정합니다.’란 안내 튜토리얼을 측정 지시 시 사용자에게 제공하여 사용자가 호흡 측정기(10)를 매개로 호흡을 측정하도록 지시 가능하다.

더불어 호흡 측정기(10)를 통해 호흡데이터를 측정하고 해당 호흡데이터를 메인서버(20)가 제공받을 수 있도록, 측정 지시 모듈(200)은 메인서버(20)의 기능을 구현하는, 바람직하게는 사용자가 소지한 스마트폰일 수 있는 사용자단말과 호흡 측정기(10) 사이의 블루투스 페어링을 요청하거나, 블루투스 연결 여부를 확인할 수 있다.

따라서 이와 같이 호흡 측정기(10)와의 블루투스 연결 여부를 확인하고, 호흡데이터 측정 방법을 사용자에게 안내한 후 사용자가 호흡 측정기(10)를 통해 호흡데이터를 측정하도록 측정 지시 모듈(200)을 통해 안내를 수행한다.

도 4는 본 발명의 폐활량 데이터의 예시를 도시한 개념도이다.

상술한 도 3과 함께 도 4를 참조하여 설명하면, 데이터 분석 모듈(300)은 호흡 측정기(10)를 매개로 측정된 호흡데이터를 블루투스를 통해 전송받아, 측정된 호흡데이터의 분석을 통하여 사용자의 폐활량 데이터, 보다 상세하게는 노력성 폐활량(FVC:Forced Vital Capacity)을 분석 처리하게 된다.

노력성 폐활량이라 함은 최대흡기값(최대들숨수준, maximal inspiratory level)에서 최대한 숨을 내쉬는 노력을 했을 때의 공기량을 의미하는 것으로서, 센서부를 통해 호흡 측정기(10)의 공기 유입/배출을 측정함으로써 노력성 폐활량의 분석 처리가 이루어진다.

최대한 숨을 들이쉰 상태에서 최대한 숨을 내쉬는 동작을 할 때의 공기의 배출량을 측정하여 노력성 폐활량을 측정하는 것이며, 본 발명에서는 이를 호흡 측정기(10)를 매개로 측정된 공기의 흡입량 및 배출량을 통해 측정하고 이를 분석 처리하여 노력성 폐활량을 포함하는 폐활량 데이터를 분석 처리하게 된다.

이러한 노력성 폐활량은 기본적으로 공기의 출입량인 만큼 부피의 단위인 L(리터) 단위로 분석 처리되며, 본 발명에서 폐활량 데이터는 사용자의 노력성 폐활량 자체를 제공할 뿐만 아니라 사용자의 성별, 나이에 해당하는 다른 사용자들의 노력성 폐활량의 평균치와 개별 사용자의 노력성 폐활량의 수치를 비교 처리하여 본인의 폐활량이 다른 사람들과 비교하였을 때 상대적으로 어느 수준인지를 함께 파악할 수 있도록 한다.

더불어 이러한 폐활량 데이터는 노력성 폐활량 말고도 1초 호기량(FEV1:Forced Expiratory Volume)을 함께 포함할 수 있는데, 1초 호기량은 1초동안 최대한 빨리 배출한 공기에 대한 배출량을 의미하는 것으로서, 이러한 1초 호기량 역시 단위는 일반적으로 부피인 리터(L, Liter)를 사용할 수 있다. 이러한 1초 호기량 역시 호흡 측정기(10)를 통한 공기의 유입 및 배출을 측정함으로써 파악할 수 있다.

더불어 폐활량 데이터는 상술한 노력성 폐활량, 1초 호기량 이외에도 FEV1/FVC (노력성 폐활량 대비 1초 호기량의 비율)을 더 판단할 수 있는데, 노력성 폐활량 대비로 1초 호기량의 비율이 70% 미만인 경우 폐쇄성 기도질환을 가지고 있는 것으로 판단할 수 있어, 이와 같은 데이터 분석을 통해 호흡기 관련 질환에 대한 자가 점검을 가능케 할 수 있다.

자료 제공 모듈(400)은, 데이터 분석 모듈(300)을 통해 분석된 폐활량 데이터를 사용자에게 제공하는 기능을 수행한다. 이때 상술한 바와 같이 메인서버(20)가 사용자가 소지한 스마트폰이나 태블릿PC와 같은 사용자단말일 수 있는 만큼, 폐활량 데이터 역시 사용자단말에 설치되는 스마트 폐활량 훈련용 어플리케이션을 매개로 하여 사용자에게 제공될 수 있다.

따라서 도 4와 같이 폐활량 데이터 수치를 표나 그래프와 같이 시각화하여 이를 제공하는 것이며, 혹은 호흡 측정기(10)를 통해 호흡데이터가 일정 기간 동안 반복적으로 측정되었을 경우, 해당 측정일마다 판단된 폐활량 데이터, 즉 노력성 폐활량의 변화, 1초 호기량의 변화 등을 그래프화하여 이를 사용자에게 제공하는 것 역시 가능함은 물론이다.

따라서 이와 같은 스마트 폐활량 훈련 시스템을 통해, 호흡 측정기(10)를 통해 사용자의 호흡을 측정할 수 있도록 하고, 이를 분석하여 상세한 폐활량 데이터를 측정하도록 한 뒤 사용자에게 제공할 수 있도록 함으로써 사용자로 하여금 본인의 폐활량 상태에 대한 점검을 수행할 수 있도록 하고, 호흡 측정기(10)를 통해 호흡 훈련을 수행하도록 하여 노력성 폐활량 및 1초 호기량의 변동 상황을 파악하여 폐활량 훈련에 이용할 수 있도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 게임 영상의 예시를 도시한 개념도이다.

상술한 도 3과 함께 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 측정 지시 모듈(200)은 게임 영상을 매개로 호흡 측정을 지시하여 마치 게임을 하는 것처럼 폐활량 훈련을 수행하도록 할 수 있다.

이를 위해 측정 지시 모듈(200)은 세부 구성으로써 영상 제공부(210) 및 지시부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

영상 제공 모듈은 사용자가 소지한 스마트폰, 태블릿PC와 같은 사용자단말을 매개로 하여 풍선이 부풀어오르는 모션이 나타나는 게임 영상을 사용자에게 제공하는 기능을 수행한다. 이때 게임 영상의 예시가 도 5에 나타나있으며, 이러한 게임 영상은 상술한 바와 같이 본 발명의 폐활량 훈련 시스템이 구현되는 것으로서 사용자의 사용자단말에 설치되는 어플리케이션을 통해 제공될 수 있다.

이러한 영상 제공부(210)는 가상의 애니메이션 상에서 풍선이 부풀어올라 점차 커지는 게임 영상을 제공하게 되는 것이며, 이때 지시부(220)를 통해 게임 영상 제공에 따라 사용자에게 호흡 측정기(10)를 통해 풍선을 부는 듯한 조작을 지시하여 마치 사용자가 풍선을 부는 것처럼 호흡 측정기(10)를 불어(호흡 측정기(10)에 대고 폐에서 공기를 배기하여) 마치 풍선을 부는 것처럼 동작을 수행하게 된다.

따라서 이와 같은 측정 지시 모듈(200)의 구성을 통해, 단순히 호흡 측정기(10)에 대고 호흡을 하는 것 뿐 아니라 마치 사용자단말을 통해 풍선이 부풀어 오르는 것을 확인하며 풍선을 부는 것처럼 호흡 측정기(10)를 불 수 있게 되며, 여기서 상술한 호흡 측정기(10)에 공기 저항을 부여하여 더 안 불어지는 풍선처럼, 부하를 걸고 호흡 훈련을 수행하도록 할 수도 있다.

더불어 이와 같이 풍선을 부는 경우에는 일반적으로 사용자가 있는 힘껏 호흡을 내뱉게 되는 만큼, 사용자의 호기(배기) 시의 최대 유량 등을 판단할 수 있게 되는데. 이 경우 데이터 분석 모듈(300)은 폐활량 데이터로써 노력성 폐활량 뿐 아니라 최대호기유량(PEFR:Peak Expiratory Flow Rate)를 분석 처리한다.

여기서 최대호기유량이라 함은 호흡을 최대로 흡입한 상태에서 노력성 호기, 즉 최대한 열심히 숨을 내뱉었을 때 얻어진 최고 유속을 말한다. 단위로서는 L/s 또는 L/min 이 이용될 수 있다.

따라서 이와 같은 최대호기유량이 판별되는 경우 최대호기압력 역시 판정될 수 있는데, 이는 노력성 호기, 즉 최대한 열심히 숨을 내뱉었을 때 얻어진 최고 압력을 의미한다.

그에 따라 폐활량 데이터로써 노력성 폐활량, 최대호기유량, 나아가 최대호기압력을 함께 분석하여 사용자에게 제공할 수 있게 됨으로써 사용자에게 호흡 훈련을 통해 보다 다양한 정보를 제공할 수 있도록 하고, 나아가 본인의 최대호기압력에 따라 적절한 수준으로 호흡 훈련기에 공기저항을 설정할 수 있도록 하여 본인에게 최적화된 호흡 훈련을 가능케 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 차트를 도시한 개념도이다.

도 3과 함께 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 메인서버(20)는 측정된 호흡데이터를 분석하여 차트를 표시하는 차트 표시 모듈을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 자료 제공 모듈(400)은 폐활량 데이터 뿐 아니라 차트를 사용자에게 함께 제공할 수 있다.

여기서 차트라 함은, 호흡 측정기(10)를 매개로 3 내지 5회 측정된 호흡데이터를 분석하여, 사용자의 호흡에 의한 호흡 측정기(10)의 유속이 시간에 따라 변화하는, 즉 시간에 따른 유속의 변동 상황을 차트로 표시하는 기능을 수행한다. 여기서 유속의 변동은 사용자가 호흡 측정기(10)를 통해 수행한 호흡에 의해 발생된다.

호흡을 수행하는 경우 호기, 흡기에 따라 유속이 양의 값(내뱉을 때, 호기) 및 음의 값(들이마실 때, 흡기)를 가지게 되며, 시간에 따라 주기적으로 호흡(호기+흡기)이 나타나는 모양새를 가진다. 따라서 이를 시간에 따른 유속의 변동 상황을 타나낸 차트로 표현하는 것인데, 차트는 두 개 이상의 상호 관계와 변화의 상태를 도형적으로 표현한 것으로 그래프, 표 등이 될 수 있다.

이때, 본 발명의 차트는 그래프의 형태로 제공될 수 있는데 x축에는 시간, y축에는 유속이 될 수 있으며, x축인 시간의 단위는 분 및 초 등이 될 수 있으며, 바람직하게 y축은 L/min 또는 L/sec단위로 표시될 수 있다. 또한, 차트는 표의 형태로 제공될 수도 있으나, 유속의 변동 상황을 시각적으로 쉽게 확인할 수 있는 그래프의 형태로 구현됨이 바람직하다고 할 수 있다.

따라서 이와 같은 차트가 폐활량 데이터와 함께 생성되고, 이것이 사용자에게 제공됨으로써 본인의 호흡 상태의 유속 변화에 대해 한눈에 차트의 형태로 사용자가 확인하게 할 수 있음과 동시에, 반복적인 호흡데이터 측정에 따른 유속 변동 상황 차트에서의 파형 변화, 호흡 주기의 변화 등을 시각적으로 관찰할 수 있도록 할 수 있으며, 나아가 의료용 진단자료로써 참조할 수 있도록 하는 것 역시 가능하다.

도 7은 본 발명의 중첩 그래프를 도시한 개념도이다.

도 3과, 도 6과 함께 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 호흡데이터의 경우 3 내지 5회 측정될 수 있다 하였는데, 여기서 호흡데이터 1회라 함은 호기와 흡기를 1회씩 포함하는 노력성 1회 호흡(최대한 열심히, 빠르게 내뱉고 최대한 열심히 들이쉼)이라 할 수 있다.

따라서 호흡데이터 1회에 따라 차트에 있어 호기 및 흡기가 한 번씩 나타나게 되는데, 예시로서 3회의 호흡데이터 측정 시 호기가 3번, 흡기가 3번 나타나는 형태를 가지고, 5회의 호흡데이터 측정 시 호기가 5번, 흡기가 5번 나타난다.

이와 같은 반복적인 주기의 호흡에 있어, 차트 상에서도 유속의 변동 상황이 호기-흡기-호기-흡기 식으로 패턴화되어 나타나는 만큼, 차트 상에서 유속의 변동 범위를 1회 호흡 주기, 즉 1회의 호흡데이터 측정 범위에 따라 구간화할 수 있다.

이를 위해 차트 표시모듈(500)은 구간 설정부(510)를 더 포함할 수 있는데, 이러한 구간 설정부(510)는 시간에 따른 유속의 변동 범위를 호흡 주기에 따라 구간화하는 것이며, 여기서 1회 호흡 주기라 함은 호기 1회에 흡기 1회를 의미한다.

따라서 호기 1회 및 흡기 1회를 포함하는 호흡 주기에 따라 유속의 변동 범위를 구간화하여, 노력성 호흡 1회 시마다 구간을 구별하여 구간별로 분석할 수 있게 된다. 바람직하게는 호흡데이터가 3회 측정된 경우 구간도 3개, 호흡데이터가 5회 측정된 경우 5개의 구간이 나타난다.

나아가 구간 별 비교라 함은, 3 내지 5회 측정된 호흡데이터 별 비교를 의미하는데, 이때 유속의 변동 상황을 보다 시각적으로 분명히 비교 처리하기 위해, 구간을 중첩 처리한 중첩 그래프를 생성하여 중첩 그래프 상에서 비교 처리를 수행할 수 있다.

이를 위해 차트 표시모듈(500)은 중첩 그래프 생성부(520)를 포함할 수 있는데, 여기서 중첩 그래프의 예시가 도 7에 도시되어 있다. 이는 도 6의 차트를 구간화하고, 구간화에 의해 생성된 복수의 상기 구간을 하나로 중첩하여 유속의 변동 상황을 한 눈에 비교할 수 있도록 한 중첩 그래프를 생성하는 것이다.

따라서 여기서는 1회의 호흡데이터에 의해 생성된 유속의 변동 상황 그래프 여러 개가 중첩된 모양을 가지며, 이와 같은 중첩 그래프를 비교 처리함으로써 반복적인 측정에도 유사한 파형을 나타내었는지, 하나의 구간을 이루는 시간 길이의 변동은 어떠하였는지, 최대 호기 유량은 어떤 차이가 있는지 등을 한눈에 비교 처리할 수 있다.

더불어 여기서 복수의 구간이 중첩되어 여러 개의 데이터가 한 눈에 나타난 중첩 그래프에 있어, 대푯값을 산정하는 것 역시 중요하다 할 수 있는데, 이를 위해 차트 표시모듈(500)은 대표 데이터 생성부(530)를 더 포함할 수 있다.

대표 데이터 생성부(530)는 중첩 그래프에 속한 복수의 데이터값, 즉 복수의 유속의 변동 상황 차트의 데이터를 기반으로 하여 복수의 데이터를 대표하는 대표 데이터라 할 수 있는 유속 변동 대표 데이터를 생성하는 기능을 수행한다. 이는 중첩 그래프에 속한 여러 데이터값을 아우르는 대표 데이터라 할 수 있으며, 여기서 유속 변동 대표 데이터를 산정하는 방식에는 제한이 없다.

따라서 중첩 그래프에 속한 여러 데이터값에 있어 시간별 데이터값을 각각 평균내어, 이를 시간별 유속 변동 대표 데이터의 값으로 하여 새로운 그래프를 형성하는 것 역시 가능하다.

혹은 중첩 그래프에 속한 여러 변동 상황 데이터에 있어 가장 좋은 값, 즉 호기에서도 가장 높은 유량의 값, 흡기에서도 가장 절대값이 큰 유량의 값을 대표 데이터로 지정하여 그를 기반으로 그래프화된 유속 변동 대표 데이터를 기본적인 변동 상황의 파형에 따라 그려내는 것 역시 가능하다.

혹은 보수적으로 산정하여 시간별 데이터값에 있어, 절대값이 가장 작은 중첩 그래프의 값만을 대푯값으로 산정하여 그를 기반으로 보수적인 유속 변동 대표 데이터를 생성하는 것 또한 가능하다.

여기서 유속 변동 대표 데이터라 함은 호기와 흡기를 포함하는 구간에 있어, 일반적으로 특정 사용자가 나타내는 차트의 파형을 대표하는 대푯값이라 할 수 있다. 이러한 대푯값은 시간별로 나타나므로, 1회 호흡에 대한 대표적인 유속의 변동 범위 그래프를 나타낸 것이라 할 수 있다.

따라서 이와 같이 유속 변동 대표 데이터가 산정되면, 이와 같이 정해진 유속 변동 대표 데이터를 기반으로 사용자에 대한 폐활량 데이터를 분석 처리함으로써 여러 번 측정된 호흡데이터에 대해 대표적인 데이터를 산정하고, 이와 같은 대표 데이터를 기반으로 분석을 수행하여 분석에 대한 신뢰도를 보다 높일 수 있게 된다.

여기서 대표 데이터 생성부(530)의 구성에 대해 보다 상세히 설명하면, 대표 데이터 생성부(530)는 최대 유속 검출파트(531), 최대 유속 대푯값 산정파트(532), 대표 데이터 생성파트(533), 대표 호흡량 그래프 생성파트(534)를 포함하여 구성될 수 있다.

최대 유속 검출파트(531)는 중첩 그래프를 구성하는 복수의 구간, 즉 복수의 호흡데이터에 의해 생성된 유속의 변동 상황 구간에서 최대 유속값을 각각 검출하는 기능을 수행한다.

이는 각각의 구간별로 유속의 최대값을 검출하는 것이며, 이러한 최대 유속값은 구간에 속한 호기-흡기 중에서 호기의 최대값에 해당한다. 즉 각각의 구간에서 나타나는 최대 유속값이라 함은, 각각의 호흡데이터에서 호기에서의 유속 최대값을 의미하는 것이다. 이는 해당 구간에서의 피크(peak)를 검출하는 것이라고도 할 수 있다.

최대 유속 대푯값 산정파트(532)는, 각각의 구간별로 검출된 복수의 최대 유속값을 기반으로 하여 최대 유속 대푯값을 산정한다. 이때 가장 단순하게는 최대 유속값의 평균을 통해 최대 유속 대푯값을 산정할 수도 있고, 검출된 복수의 최대 유속값 중에서도 최대값을 최대 유속 대푯값으로 산정하거나 최솟값을 최대 유속 대푯값으로 산정할 수도 있으므로 그 산정 방식에 있어서는 제한을 두지 않는다.

대표 데이터 생성파트(533)는 산정된 최대 유속 대푯값을 포함하는 유속 변동 대표 데이터를 산정한다. 이는 일종의 피크를 대표하는 값이라 할 수 있는 최대 유속 대푯값을 산정하고, 최대 유속 대푯값에 구간을 이루는 차트의 파형을 반영하여 유속 변동 대표 데이터를 산정하는 것이라 할 수 있다. 더불어 대표 데이터 생성파트(533)는 상술한 대표 데이터 생성부(530)의 기본 구성이라고도 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 대표 호흡량 그래프를 도시한 개념도이다.

도 3과, 도 6, 도 7, 그리고 도 8을 참조하여 대표 호흡량 그래프 생성파트(534)를 설명하면, 대표 호흡량 그래프 생성파트(534)는 산출된 유속 변동 대표 데이터를 기반으로 하여 환기 호흡량의 변동 상황을 나타내는 대표 호흡량 그래프를 생성하는 기능을 수행한다.

여기서 바람직하게 대표 호흡량 그래프의 x축은 시간, y축은 환기 호흡량(tidal volume)이 될 수 있다. 따라서 시간에 따른 환기 호흡량의 변동 상황을 그래프의 형태로 나타내는 것인데, 이때 환기 호흡량의 변동 상황을 나타내는 기준 데이터가 유속 변동 대표 데이터가 된다.

여기서 환기 호흡량은 1회 환기량 또는 1회 호흡량이라고도 불리는 것이며, 1회호흡시 출입하는 공기의 양을 의미한다. 따라서 시간에 따라 출입하는 공기의 양을 데이터화한 것이라 할 수 있다.

따라서 데이터 분석 모듈(300)은 폐활량 데이터의 분석에 있어 유속 변동 대표 데이터 및 대표 호흡량 그래프를 기반으로 하여 사용자의 폐활량 데이터를 분석 처리하여, 1회 호흡량, 흡기량, 호기량, 노력성 폐활량, 최대호기유량 등을 분석 처리할 수 있게 된다.

더불어 상술한 설명에서 사용자정보는 사용자가 가지고 있는 기타 질환이나 폐질환과 같은 기저질환정보를 더 포함할 수 있다 하였다. 따라서 상술한 중첩 그래프에서의 피크값(최대 유속값) 검출 및 이에 따른 대푯값(최대 유속 대푯값) 산정에 있어 사용자의 기저질환정보를 반영하여 최대 유속 대푯값에 대한 차등 산출을 수행할 수도 있다.

이는 바람직하게, 최대 유속 대푯값의 산정에 있어 검출된 복수의 최대 유속값만을 반영하는 것이 아닌, 사용자의 기저질환에 따라 설정된 가중치를 부여함으로써 이루어질 수 있다.

여기서 기저질환가중치는 바람직하게 0 내지 1의 실수 범위 내에서 설정될 수 있는데, 기저질환의 종류에 따라, 중증도에 따라 설정될 수 있으며, 바람직하게는 기저질환이 없고 건강할수록 0에 가까운 값을 갖고, 기저질환이 있고 중증도가 높을수록 1에 가까운 값을 가질 수 있다. 여기서 기저질환가중치는 시스템 관리자에 의해 설정될 수 있다.

더불어 중첩 그래프에서 나타나는 시간별 유속의 변동 상황에 있어, 일반적으로 동일한 사용자로부터 측정된 호흡데이터를 기반으로 중첩 그래프를 생성한다면 그래프의 파형은 유사한 모양을 갖는다. 이때 중첩 그래프에서 나타난 유속의 변동 상황 그래프 파형에 따라, 사용자의 호흡의 상태를 그룹화할 수 있는데, 이를 위해 대표 데이터 생성부(530)는 파형 분류파트(535)를 포함하여 구성될 수 있다.

파형 분류파트(535)는 중첩 그래프에 속한 복수의 구간에 있어, 해당 구간에서 나타나는 시간 별 유속의 변동 상황 그래프의 파형에 따라 사용자의 호흡을 복수의 호흡그룹으로 분류한다. 여기서 호흡그룹은 일반형그룹, 폐색형그룹, 억제형그룹으로 구별될 수 있다. 여기서 파형이라 함은 그래프가 변동되는 모양을 의미한다.

여기서 일반형그룹은 일반적인 건강한 호흡을 나타내며, 폐색형그룹은 폐색성 폐질환의 우려가 있는 호흡 파형을 나타내는 경우, 억제형그룹은 억제성 폐질환의 우려가 있는 호흡 파형을 의미한다. 일반형 그룹은 일반적인 건강한 호흡을 나타내는 것으로, 호기 및 흡기에 무리가 없는 상황을 의미하며, 폐색성그룹은 호기의 기능이 떨어진 상황, 억제성그룹은 흡기의 기능이 떨어진 상황을 의미한다.

즉 호기-흡기의 파형 모두가 정상적인 형태를 나타내면 일반형그룹으로 분류되고, 호기-흡기의 파형 중 호기의 기능이 상대적으로 떨어진 파형인 경우 폐색성그룹으로 분류되고, 호기-흡기의 파형 중 흡기의 기능이 상대적으로 떨어진 파형인 경우 억제성그룹으로 분류되는 것이다. 이러한 파형 분류는 시스템 상에서 일반적인 정상 데이터와 비교 처리하여 자동 분류 처리할 수도 있으며, 혹은 시스템 관리자에 의해 분류가 수행될 수도 있다.

따라서 이와 같이 호흡그룹이 분류되는 경우, 최대 유속 대푯값 산정에 있어 호흡그룹별로 가중치를 반영하는 것 역시 가능한데, 이를 위해서는 각각의 호흡그룹별로, 즉 일반형그룹, 폐색성그룹, 억제성그룹에 따라 호흡그룹가중치가 차등 부여될 수 있다. 여기서 바람직하게 호흡그룹가중치는 0 내지 2 범위 내에서 설정될 수 있으며, 가장 바람직하게는 일반형그룹을 1로 잡고, 폐색성 그룹의 경우 1 미만의 값, 억제성그룹은 1 초과의 값을 갖도록 호흡그룹가중치를 설정할 수 있다. 여기서 호흡그룹가중치 역시 시스템 관리자에 의해 설정될 수 있다.

이는 억제성그룹의 경우 일반적으로 폐조직의 문제로 호흡기능 자체에, 즉 수축과 팽창 자체에 문제가 생겨 호흡에 지장이 있는 경우가 많으므로, 호흡기능 자체가 타 그룹에 비해 많이 떨어진 상태를 대비하기 때문에, 최대 유속 대푯값의 보정에 있어 상대적으로 높은 값을 부여하도록 하는 것이다.

반대로 폐쇄성그룹의 경우 폐 자체의 운동성의 문제라기보단 기도의 운동성이 감소한 것을 의미하여 상대적으로 폐 자체, 즉 호흡기 자체의 문제인 경우가 적기에, 상대적으로 호흡그룹가중치로서 낮은 값을 부여하게 된다.

따라서 이와 같이 기저질환가중치 및 호흡그룹가중치가 모두 설정되는 경우, 최대 유속 대푯값은 검출된 복수의 최대 유속값에 기저질환가중치 및 호흡그룹가중치를 반영한 다음의 수학식 1을 기반으로 산출될 수 있다.

수학식 1.

여기서,

는 최대 유속 대푯값,

은 검출된 복수의 최대 유속값 중 최대값,

는 검출된 복수의 최대 유속값의 최솟값,

은 호흡그룹가중치,

은 기저질환가중치,

는 검출된 복수의 최대 유속값의 평균값을 의미한다.

상술한 바와 같은 수학식 1은, 검출된 복수의 최대 유속값의 평균값에 하이퍼탄젠트 항에 섞인 보정치를 곱하여 최대 유속 대푯값을 산정하는 식으로써, 여기서 보정치는 기저질환가중치, 호흡그룹가중치, 그리고 최대 유속값의 최댓값 및 최솟값이 반영된다.

따라서 바람직하게는 최대 유속값의 최댓값이 크고 최솟값이 작을수록 최대 유속 대푯값이 커지는 것을 기반으로 하며, 여기서 기저질환가중치 및 호흡그룹가중치가 반영되어 있는 형태에 있어 기저질환가중치는 익스포넨셜 함수를 써 추가적인 보정을 수행할 수 있도록 하였다.

나아가 이와 같은 보정치는 하이퍼탄젠트 함수의 항 내부에 포함되어, 보정치가 선형으로 증가하는 것이 아닌 비선형적으로 점차적으로 증가할 수 있도록 하되, 이때 한계치를 정하여 최대 유속값의 평균이 과하게 보정되어 값이 왜곡되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

도 9는 본 발명의 마스크와 함께 구비되는 호흡 측정기를 도시한 개념도이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 본 발명의 호흡 측정기(10)는 도 2에서와 같이 손으로 파지하여 이용하는 방식 외에도, 마스크(30)과 같이 귀에 걸어 착용한 뒤 입에 물 수 있는 형태로 구비될 수도 있다.

이 경우 호흡 측정기(10)는 바람직하게 고리(31)와 탄성 시트(32)를 구비한 마스크(30)에서, 탄성 시트(32)의 입에 대응되는 부위에 장착되어 사용자가 마스크(30)를 착용한 상태에서 입에 호흡 측정기(10)의 마우스피스(11)를 물고 호흡 측정을 수행할 수 있다.

여기서 마스크(30)는 바람직하게 사용자의 양 귀에 걸 수 있는 한 쌍의 고리(31), 그리고 한 쌍의 고리(31) 사이에 위치하여 사용자의 입 주위를 포함하는 안면부 일부를 덮는 탄성 시트(32)를 구비하게 된다.

따라서 탄성 재질로 이루어진 탄성 시트(32)가 입 주위를 커버하는 상태에서 호흡 측정기(10)를 입에 물고 호흡데이터의 측정을 수행하여, 외부로 공기가 빠져나가지 않도록 함과 동시에 손으로 호흡 측정기(10)를 별도로 파지하지 않아도 보다 편하게 호흡데이터 측정을 이룰 수 있는 것이다.

이때 탄성 시트(32)는 사용자의 피부에 직접적으로 접촉되는 만큼, 일반적으로는 탄성을 갖는 섬유 재질, 예를 들어 폴리아미드 66(polyamide 66), 폴리에스테르(Polyester), 폴리올레핀(polyolefine), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)와 같은 재질로 이루어질 수 있다.

따라서 마스크(30)에 포함되는 탄성 시트(32)는 편안한 착용감을 갖는 섬유재를 기본으로 하되 탄성을 갖도록 하여 입 주변에 대한 압박과 함께 외부로 공기가 이탈하는 것을 일부 막아 호흡 측정기(10)에만 공기를 불어넣게 하는 것을 보조하는 기능을 수행할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 폐활량 훈련 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

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10 : 호흡 측정기 11 : 마우스피스
12 : 본체 20 : 메인서버
30 : 마스크 31 : 고리
32 : 탄성 시트 100 : 정보 입력 모듈
200 : 측정 지시 모듈 210 : 영상 제공부
220 : 지시부 300 : 데이터 분석 모듈
400 : 자료 제공 모듈 500 : 차트 표시모듈
510 : 구간 설정부 520 : 중첩 그래프 생성부
530 : 대표 데이터 생성부 531 : 최대 유속 검출파트
532 : 최대 유속 대푯값 산정파트 533 : 대표 데이터 생성파트
534 : 대표 호흡량 그래프 생성파트 535 : 파형 분류파트

Claims (8)

1. 스마트 폐활량 훈련 시스템으로서,
   마우스피스를 구비하여 흡기 및 호기에 따라 공기를 유입 및 배출하여 호흡데이터를 3회 내지 5회 측정하는 호흡 측정기;
   사용자로부터 성별 및 나이, 기저질환정보를 포함하는 사용자정보를 입력받는 정보 입력 모듈, 상기 호흡 측정기를 매개로 상기 사용자의 호흡데이터 측정을 지시하는 측정 지시 모듈, 측정된 상기 호흡데이터를 기반으로 상기 사용자의 노력성 폐활량(FVC:Forced Vital Capacity)를 포함하는 폐활량 데이터를 분석하는 데이터 분석 모듈, 측정된 호흡데이터를 기반으로 시간에 따른 사용자의 호흡에 의한 유속의 변동 상황을 차트로 표시하는 차트 표시모듈, 상기 폐활량 데이터 및 상기 차트를 상기 사용자에게 제공하는 자료 제공 모듈, 을 포함하는 메인서버;를 포함하되,
   상기 차트 표시모듈은,
   상기 유속의 변동 범위를 호기 및 흡기를 포함하는 호흡 주기로 구간화하는 구간 설정부 및, 복수의 상기 구간을 중첩한 중첩 그래프를 생성하는 중첩 그래프 생성부와, 상기 중첩 그래프를 분석하여 유속 변동 대표 데이터를 생성하는 대표 데이터 생성부를 포함하고,
   상기 데이터 분석 모듈은,
   상기 유속 변동 대표 데이터를 기반으로 상기 사용자의 폐활량 데이터를 분석하며,
   상기 대표 데이터 생성부는,
   상기 중첩 그래프를 구성하는 각각의 상기 구간에서 최대 유속값을 검출하는 최대 유속 검출파트와, 검출된 복수의 상기 최대 유속값을 기반으로 최대 유속 대푯값을 산정하는 최대 유속 대푯값 산정파트 및, 최대 유속 대푯값을 포함하는 유속 변동 대표 데이터를 생성하는 대표 데이터 생성파트와, 상기 유속 변동 대표 데이터를 기반으로 시간에 따른 환기 호흡량(tidal volume)의 변동 상황을 나타내는 대표 호흡량 그래프를 생성하는 대표 호흡량 그래프 생성파트를 포함하고,
   상기 데이터 분석 모듈은,
   상기 유속 변동 대표 데이터 및 상기 대표 호흡량 그래프를 기반으로 상기 사용자의 폐활량 데이터를 분석하며,
   상기 대표 데이터 생성부는,
   상기 중첩 그래프를 통해 나타나는 시간별 유속의 변동 상황의 파형을 기반으로 상기 사용자의 호흡을 일반형그룹, 폐색형그룹, 억제형그룹을 포함하는 호흡그룹으로 분류하는 파형 분류파트를 포함하고,
   상기 최대 유속 대푯값 산정파트는,
   검출된 복수의 상기 최대 유속값에 상기 사용자의 기저질환정보에 따라 설정된 기저질환가중치 및 상기 사용자가 속한 호흡그룹에 따라 설정된 호흡그룹가중치를 반영하여 최대 유속 대푯값을 산출하는 것을 특징으로 하는, 폐활량 훈련 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 측정 지시 모듈은,
   상기 사용자가 소지한 사용자단말을 매개로 풍선이 부풀어오르는 게임 영상을 상기 사용자에게 제공하는 영상 제공부와, 상기 게임 영상 제공 시 상기 호흡 측정기를 매개로 상기 사용자에게 풍선을 부는 조작을 지시하는 지시부를 포함하며,
   상기 데이터 분석 모듈은,
   상기 사용자의 노력성 폐활량 및 최대호기유량(PEFR)을 포함하는 폐활량 데이터를 분석하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐활량 훈련 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 최대 유속 대푯값은,
   다음의 수학식 1을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는, 폐활량 훈련 시스템.
   수학식 1.

   

   
   (여기서,

   

   는 최대 유속 대푯값,

   

   은 검출된 복수의 최대 유속값 중 최대값,

   

   는 검출된 복수의 최대 유속값의 최솟값,

   

   은 호흡그룹가중치,

   

   은 기저질환가중치,

   

   는 검출된 복수의 최대 유속값의 평균값)
4. 제 1항에 있어서,
   상기 호흡 측정기는,
   상기 사용자의 양 귀에 걸 수 있는 한 쌍의 고리와, 상기 한 쌍의 고리 사이에 위치하여 상기 사용자의 입 주위를 덮는 탄성 시트를 구비한 마스크에서,
   상기 탄성 시트의 입에 대응되는 부위에 장착되는 것을 특징으로 하는, 폐활량 훈련 시스템.
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