KR20180046472A - 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템 - Google Patents

가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20180046472A
KR20180046472A KR1020160141615A KR20160141615A KR20180046472A KR 20180046472 A KR20180046472 A KR 20180046472A KR 1020160141615 A KR1020160141615 A KR 1020160141615A KR 20160141615 A KR20160141615 A KR 20160141615A KR 20180046472 A KR20180046472 A KR 20180046472A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
subject
respiration
exhalation
image
measuring
Prior art date
Application number
KR1020160141615A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101868782B1 (ko
Inventor
김현준
Original Assignee
아주대학교산학협력단
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 아주대학교산학협력단 filed Critical 아주대학교산학협력단
Priority to KR1020160141615A priority Critical patent/KR101868782B1/ko
Priority to US16/345,230 priority patent/US11013458B2/en
Priority to PCT/KR2017/011018 priority patent/WO2018080048A1/ko
Publication of KR20180046472A publication Critical patent/KR20180046472A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101868782B1 publication Critical patent/KR101868782B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • 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
    • GPHYSICS
    • G16INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16HHEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/67ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0002Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
    • A61B5/0015Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by features of the telemetry system
    • A61B5/0022Monitoring a patient using a global network, e.g. telephone networks, internet
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0077Devices for viewing the surface of the body, e.g. camera, magnifying lens
    • 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
    • A61B5/01Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • A61B5/015By temperature mapping of body part
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A61B5/02055Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02444Details of sensor
    • A61B5/0478
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816Measuring devices for examining respiratory frequency
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0826Detecting or evaluating apnoea events
    • 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
    • A61B5/1032Determining colour for diagnostic purposes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/291Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369Electroencephalography [EEG]
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/33Transforming infrared radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04Arrangements of multiple sensors of the same type
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/083Measuring rate of metabolism by using breath test, e.g. measuring rate of oxygen consumption
    • A61B5/0836Measuring rate of CO2 production
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/091Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은, 피검자와 인접하도록 배치되어, 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기(날숨)을 촬영하는 호기촬영부; 및 상기 호기촬영부와 전기적으로 연결되어, 상기 호기촬영부를 통해 촬영된 영상으로 호흡주기 및 호흡량, 호흡성분 등을 데이터로 산출 및 저장하는 제어부를 포함하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 비접촉으로 피검자의 호흡 유무를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 피검자가 내쉬는 호기의 양을 정량화하여, 저호흡을 판별할 수 있어, 저호흡에 따른 질환도 유추 가능한 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템을 제공한다.

Description

가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템{respiratory analysis measurement system using gas imaging detection technique}
본 발명은 호흡 분석 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적외선 카메라를 이용하여 피검자의 호기(날숨)를 가스 영상 탐지 적외선 카메라로 촬영하고, 촬영된 영상 및 이미지를 이용하여 호흡을 정량화해, 호흡의 정량적 차이 또는 온도 등의 변화를 이용하여 피검자의 호흡 유무와 정도 및 성분을 측정하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 30대 이상의 성인들 중에서 코골이를 심하게 하는 사람들이 많은데 이러한 코골이는 극심한 피로, 비만, 스트레스, 비염, 인후염에 의한 원인으로 꼽고 있다.
문제는 이러한 코골이 중에 수초에서 수 십초 정도 호흡이 중지되는 무호흡증을 일으켜 심한 피로현상을 가져와 생활의 질을 급격히 저하시켜 학습과 일의 효율성을 저하시키고 산업재해와 교통사고의 원인이 될 수 있고 심하면 체내 산소공급 부족으로 인하여 심혈관활동과 뇌활동의 부전의 원인이 되는 경우가 있다. 특히 부정맥, 심근경색, 심부전 등의 심질환자와 뇌경색 및 뇌졸증의 병력을 가진 뇌질환자의 경우에 이러한 수면 무호흡증으로 인한 돌연사와 급사의 원인이 되기도 한다.
수면 무호흡증으로 인한 피해를 미연에 방지하기 위해서 수면 무호흡증을 가진 사람이 스스로 조심하면 되겠지만, 불행하게도 수면 무호흡증은 본인이 자각할 수 없다.
따라서 수면 무호흡증을 옆에 있는 가족들이 말하여 주어야 하지만, 7시간의 수면 중에 20회 이상 호흡이 정지되는 상태가 수면무호흡증인 것을 감안한다면 주위 사람들이 자지 않고 장시간 관찰하는 것도 간단한 것이 아니다.
최근에 이러한 무호흡증을 측정하고 모니터링하는 장치가 등장하고 있는데, 대상자의 입과 코의 사이즈에 맞는 호흡 마스크를 장착하여 수면 중 호흡의 변화에 따른 환기량의 변화를 측정하여 컴퓨터에 입력하여 측정하는 장치가 있다.
이러한 마스크는 모든 사람들에게 통일시킬 수 있는 것이 아니고 대상자의 입과 코의 모양에 따라 특수하게 제작된 것이 되어야 하고 장시간 측정된 호흡 환기량의 변화를 전기적인 신호로 바꾸어 컴퓨터에 입력하여 해석하는데 고가의 변환장치와 소프트웨어가 필요하고 전문의나 임상기사의 도움이 필요하다.
종래의 수면 무호흡증 측정 장치가 사용이 복잡하고 고가인 것도 있지만, 무엇보다도 수면 중에 입과 코에 특수한 마스크를 착용하는 점과 호흡환기량을 전송하는 연결선이 컴퓨터에 길게 연결되어 있어서 측정 장치 자체가 스트레스가 되어 수면에 영향을 준다는 문제점이 있다.
종래의 선행기술로는 공개특허 제10-2015-0033197호(2015.04.01)에서 확인할 수 있다.
본 발명은 적외선 카메라를 이용하여 피검자의 호기(날숨)를 가스 영상 탐지 적외선 카메라로 촬영하고, 촬영된 영상 및 이미지를 이용하여 호흡을 정량화하여, 비접촉으로 피검자의 호흡 유무를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 피검자가 내쉬는 호기의 양을 정량화하여, 저호흡을 판별할 수 있어 저호흡에 따른 질환도 유추 가능한 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템은 피검자와 인접하도록 배치되어, 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기(날숨)을 촬영하는 호기촬영부, 및 상기 호기촬영부와 전기적으로 연결되어, 상기 호기촬영부를 통해 촬영된 영상으로 호흡주기 및 호흡량을 데이터로 산출 및 저장하는 제어부를 포함한다.
이때, 본 발명에 따른 상기 호기촬영부는 적외선카메라로 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기에 따른 온도 및 습도 변화에 따라 색상 또는 색농도가 변하는 열화상이미지로 촬영하거나, 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기 중 이산화탄소 분포 정도에 따라 색상 또는 색농도가 변하는 열화상이미지로 촬영하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 호기촬영부는 복수 개로 구비하여 피검사의 얼굴을 기준으로 직교 선상에서 호기를 촬영하는 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부와 전기적으로 연결되어, 피검자의 신체에 장착되고, 피검자의 생체신호를 측정하는 생체신호측정부 더 포함하고, 상기 생체신호측정부는 피검자의 머리에 장착되어, 피검자의 뇌파를 측정하는 뇌파측정센서와, 피검자의 신체에 장착되어, 피검자의 체온을 측정하는 온도측정센서와, 피검자의 신체에 장착되어, 피검자의 맥박을 측정하는 맥박측정센서를 포함할 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 상기 호기촬영부 및 제어부와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부에 저장되는 생체신호에 따른 데이터를 나타내고, 촬영되거나 촬영된 호기의 영상을 나타내는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 호기촬영부, 제어부, 디스플레이부가 하나의 몸체로 이루어져, 피검자의 호흡을 살피는 관찰자의 머리 또는 신체에 장착되는 웨어러블 기기(wearable device)나 컴퓨터 그리고 네트워크 시스템을 이용한 원격 검사장비로 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템은 적외선 카메라를 이용하여 피검자의 호기(날숨)를 열화상으로 촬영하고, 촬영된 영상 및 이미지를 이용하여 호흡을 정량화하여, 비접촉으로 피검자의 호흡 유무를 측정할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 호흡의 유무뿐만 아니라, 피검자가 내쉬는 호기의 양을 정량화하여 저호흡을 판별할 수 있어, 저호흡에 따른 질환도 유추 가능한 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템을 개략적으로 도시한 구성도,
도 2는 도 1에 나타낸 호흡 분석 시스템의 호기촬영부에서 기류: 100%인 정상호흡을 촬영한 이미지 및 그 호흡의 시간에 따른 온도, 호흡량, 이산화탄소의 농도를 그래프로 예시한 예시도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 호흡 분석 시스템의 호기촬영부에서 기류: 50%인 기류감소호흡을 촬영한 이미지 및 그 호흡의 시간에 따른 온도, 호흡량, 이산화탄소의 농도를 그래프로 예시한 예시도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 호흡 분석 시스템의 호기촬영부에서 기류 0%인 기류소실호흡을 촬영한 이미지 및 그 호흡의 시간에 따른 온도, 호흡량, 이산화탄소의 농도를 그래프로 예시한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 적외선 카메라를 이용하여 피검자의 호기(날숨)를 가스 영상 탐지 적외선 카메라로 촬영하고, 촬영된 영상 및 이미지를 이용하여 호흡을 정량화해, 호흡의 정량적 차이 또는 온도 등의 변화를 이용하여 피검자의 호흡 유무와 정도 및 성분을 측정하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 호흡 분석 시스템의 호기촬영부에서 기류: 100%인 정상호흡을 촬영한 이미지 및 그 호흡의 시간에 따른 온도, 호흡량, 이산화탄소의 농도를 그래프로 예시한 예시도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 호흡 분석 시스템의 호기촬영부에서 기류: 50%인 기류감소호흡을 촬영한 이미지 및 그 호흡의 시간에 따른 온도, 호흡량, 이산화탄소의 농도를 그래프로 예시한 예시도이고, 도 4는 도 1에 나타낸 호흡 분석 시스템의 호기촬영부에서 기류 0%인 기류소실호흡을 촬영한 이미지 및 그 호흡의 시간에 따른 온도, 호흡량, 이산화탄소의 농도를 그래프로 예시한 예시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템은 호기(날숨)촬영부(30)와 제어부(40)를 포함하고, 추가하여 측정베드(10), 생체신호측정부(20), 디스플레이부(50)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 호기촬영부(30)를 상세하게 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 호기촬영부(30)는 피검자의 얼굴 주변에 배치되어, 피검자의 입과, 코에서 배출되는 호기(날숨)을 촬영한다.
이때, 상기 호기촬영부(30)는 적외선카메라로, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기에 따른 온도 및 습도 변화에 따라 피검사의 입과, 코 주변의 색상 또는 색농도가 변하는 열화상이미지로 촬영하거나, 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기 중 이산화탄소의 분포에 따라 피검사의 입과, 코 주변의 색상 또는 색농도가 변하는 열화상이미지로 촬영할 수 있다.
적외선카메라로 촬영되는 열화상이미지(Thermogram image)는 어떠한 표면에서 방사되는 적외선의 측정에 의해 얻어진 표면의 온도분포를 흑백의 농담(濃淡; 짙고 엷음) 또는 색깔로 표시되는 화상을 말하는데, 본 발명의 실시예에 따른 상기 호기촬영부(30)는 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기(날숨)에서 방사되는 적외선을 통해 피검사의 입과, 코 주변에서의 호기(날숨)에 따른 온도 및 습도 변화를 열화상이미지(Thermogram image)로 촬영하는 것이 바람직하다.
그리고 특정 주파수 대역의 적외선 필터링을 통해 피검자가 입과 코를 통해 배출하는 호기 중 해당 선별 가스인 이산화탄소의 분포를 열화상이미지(Thermogram image)로 촬영할 수도 있다.
또한, 상기 호기촬영부(30)는 거치대(11)에 복수 개로 구비하여 피검사의 얼굴을 기준으로 직교 선상에서 호기를 촬영할 수 있는데, 도 1에 따른 본 발명의 일 실시예로 피검자의 얼굴 정면과 측면에 각각 호기촬영부(30)을 배치하여, 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기를 피검자의 얼굴 정면과 측면에서 각각 촬영할 수 있다.
이때, 호기촬영부(30)는 길이방향을 따라 피검자의 얼굴을 추적하여 이동할 수 있다.
상기한 바와 같은 호기촬영부(30)는 제어부(40)와 전기적으로 연결되어 촬영된 열화상이미지는 제어부(40)로 전송하는데, 상기 제어부(40)는 상기 호기촬영부(30)와 전기적으로 연결되어 데이터통신이 가능하여, 상기 호기촬영부(30)가 촬영한 영상 또는 이미지를 전송받으면서, 열화상영상 및 열화상이미지를 가공하여 저장한다.
이때, 상기 제어부(40)는 상기 호기촬영부(30)를 통해 촬영된 영상인 열화상이미지를 토대로 호흡을 정량화할 수 있도록 가공하는데, 여기서 호흡의 정량화를 위해 상기 제어부(40)는 촬영된 열화상이미지를 프레임별로 나누고, 각 프레임에서 피검자의 코와 입 주변을 측정 영역으로 선정하며, 선정된 측정 영역에는 가상으로 해당 크기의 격자로 나누어 측정 영역의 기준으로 하고, 다수의 격자로 나누어진 상기 측정 영역에서 상기 피검자의 호흡에 따라 색이 변한 격자를 카운트하면서, 색이 변한 격자의 색 농도 변화 정도를 산출하여, 이를 시간대 별로 데이터화해 저장한다.
따라서, 열화상이미지를 통해 피검자의 입과 코 주변의 색변화로 호흡을 유무를 판단할 수 있고, 색이 변한 격자의 갯수 및 색 농도의 정도로 호흡량의 많고 적음을 판별할 수 있어 호흡의 정량화가 가능하다.
상기한 과정에 의해 호흡의 정량화가 이루어지면, 이를 바탕으로 상기 생체신호 데이터를 참조해 피검자가 호흡의 유무, 호흡주기, 호흡량을 비교 가능하여, 피검자의 무호흡증 질환을 유추 가능하도록 할 수 있다.
더불어, 측정베드(10)는 통상의 침대와 같이 지면에 설치되는 베이스와 상기 베이스의 상에 구비되어, 피검자가 눕는 메트리스를 포함할 수 있다.
그리고 상기 측정베드(10)에는 상기 호기촬영부(30)를 거치하는 거치대(11)를 구비하는데, 상기 거치대(11)는 상기 측정베드(10)에서 피검자의 머리 위치에 위치하여, 상기 피검자의 얼굴 주변에 호기촬영부(30)를 위치할 수 있도록 한다.
이때, 상기 거치대(11)는 상기 측정베드(10)에 구비된 이송수단(12)에 의해 이송되어, 상기 측정베드(10)에서 피검자의 얼굴을 추적하여 촬영할 수 있다.
여기서, 상기 거치대(11)의 이송은 운영자가 조이스틱 등의 조작수단을 직접 조작하여 상기 거치대(11) 및 호기촬영부(30)를 수동으로 이송하거나, 상기 호기촬영부(30)으로 촬영되는 영상을 토대로 추출한 피검자의 얼굴 위치좌표 변위를 따라 상기 거치대(11) 및 상기 호기촬영부(30)가 피검자의 얼굴을 추적하여 자동으로 이동하게 할 수 있다.
상기 거치대(11)을 이송하는 이송수단(12)으로는 이송스크류가 이용될 수 있고, 상기 거치대(11)의 길이방향을 따라 이동하는 호기촬영부(30)는 리니어모터 등이 이용될 수 있는데 이에 한정하지는 않는다.
그리고 상기 생체신호측정부(20)는 피검자의 신체에 장착되어, 피검자의 피검자의 생체신호를 측정할 수 있다.
이때, 상기 생체신호측정부(20)는 피검자의 머리에 장착되어, 피검자의 뇌파를 측정하는 뇌파측정센서(21)와, 피검자의 신체에 장착되어, 피검자의 체온을 측정하는 온도측정센서(22)와, 피검자의 신체에 장착되어, 피검자의 맥박을 측정하는 맥박측정센서(23) 등을 포함할 수 있는데, 필요에 따라 상기한 센서 중 하나 종류 이상의 측정센서를 피검자의 신체에 장착하여, 그에 따른 측정값을 제어부(40)로 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 생체신호측정부(20)에 의해 측정된 피검자의 생체신호는 상기 생체신호측정부(20)와 데이터통신이 가능하게 전기적으로 연결된 제어부(40)로 전송된다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호측정부(20)는 뇌파측정센서(21)와, 온도측정센서(22)와, 맥박측정센서(23)에 한정하여 설명하나, 이에 한정하지 않고 심박의 주기 및 정도를 측정할 수 있는 심전도측정센서 등이 포함될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 디스플레이부(50)는 상기 호기촬영부(30) 및 제어부(40)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(40)에 저장되는 생체신호 데이터를 나타내고, 촬영되는 호기의 영상을 나타낸다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 분석 시스템의 호기촬영부에서 기류 100%, 50%, 0%의 호흡을 촬영한 이미지 및 그 호흡의 시간에 따른 온도, 호흡량, 이산화탄소의 농도를 그래프로 예시한 것으로, 피검자의 호기(날숨)를 가스 영상 탐지 적외선 카메라로 촬영하고, 촬영된 영상 및 이미지를 이용하여 호흡을 정량화 가능하고, 정량화된 데이터를 참고로 호흡에 관련된 질환도 유추할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템은 상기와 같이 코골이나 수면 무호흡 진단에 한정하지 않고, 영유나, 중환자, 노인 등과 같은 위험군뿐만 아니라, 정상인의 호흡 유무와 호흡량을 모니터링 할 수 있으며, 피검자가 수면 중일 때는 물론, 피검자가 깨어 있는 상태에서도 별도의 기구 장착 없이 피검자의 호흡 변화를 측정할 수 있다.
그리고, 호흡 유무 및 정량 및 호흡 기류의 모양 및 속도에 따라 호흡 횟수, 호흡의 주기, 호흡과 기침의 구분, 기침의 정도 등을 측정 가능하고, 의학적으로 사람의 호흡 성분을 분석하여 질병 유무를 진단할 수도 있어, 사람의 호기(expiration) 중의 NO(Nitric Oxide)는 천식과 같은 호흡기 염증 반응에서 증가하여 이를 측정함으로써 호흡기 질환(감기 및 천식 등)의 스크리닝(screening) 방법으로 사용되고 있습니다.(말투가 약간 어색한 것 같습니다.)
따라서, 호흡기 질환에 관련하여 비접촉식으로 의료진단이 가능하고, 또한 적외선카메라가 구비된 스마트폰(smart phone)에 소형 적외선 카메라를 장착할 수도 있고, PC에 장착된 적외선 카메라를 이용하여 환자 상태를 진찰 및 분석해서 실시간으로 원격 의료진단이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템은 카메라에 사용하는 적외선의 파장에 따라 다른 성분의 기체를 측정할 수 있는데, 일례로 에탄올을 측정할 수 있는 파장의 카메라를 사용하면 호흡 중의 알코올 성분을 측정함으로써 비접촉식으로 음주 유무를 판단할 수 있어 음주 운전 등을 간접적으로 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템은 피검자의 호기를 촬영하는 호기촬영부, 촬영된 영상으로 호흡주기 및 호흡량을 데이터로 산출 및 저장하는 제어부, 생체신호에 따른 데이터를 나타내고, 촬영되거나 촬영된 호기의 영상을 나타내는 디스플레이부가 하나의 몸체로 이루어진 헤드 마운티드 디스플레이(HMD), 구글글라스(google glass) 등과 같은 웨어러블 기기(wearable device)로 구성하여, 비접촉 의료진단뿐만 아니라, 통신수단을 이용한 원격 의료진단이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 측정베드 11: 거치대
12: 이송수단 20: 생체신호측정부
21: 뇌파측정센서 22: 온도측정센서
23: 맥박측정센서 30: 호기촬영부
40: 제어부 50: 디스플레이부

Claims (8)

  1. 피검자와 인접하도록 배치되어, 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기(날숨)을 촬영하는 호기촬영부; 및
    상기 호기촬영부와 전기적으로 연결되어, 상기 호기촬영부를 통해 촬영된 영상으로 호흡주기 및 호흡량을 데이터로 산출 및 저장하는 제어부를 포함하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 호기촬영부는
    적외선카메라로 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기에 따른 온도 및 습도 변화에 따라 색상 또는 색농도가 변하는 열화상이미지로 촬영하는 것을 특징으로 하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 호기촬영부는
    적외선카메라로 피검사의 입과, 코에서 배출되는 호기 중 이산화탄소 분포 정도에 따라 색상 또는 색농도가 변하는 열화상이미지로 촬영하는 것을 특징으로 하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 호기촬영부는
    복수 개로 구비하여 피검사의 얼굴을 기준으로 직교 선상에서 호기를 촬영하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부와 전기적으로 연결되어, 피검자의 신체에 장착되고 피검자의 생체신호를 측정하는 생체신호측정부를 더 포함하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 생체신호측정부는
    피검자의 머리에 장착되어, 피검자의 뇌파를 측정하는 뇌파측정센서와,
    피검자의 신체에 장착되어, 피검자의 체온을 측정하는 온도측정센서와,
    피검자의 신체에 장착되어, 피검자의 맥박을 측정하는 맥박측정센서를 포함하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 호기촬영부 및 제어부와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부에 저장되는 생체신호에 따른 데이터를 나타내고, 촬영되거나 촬영된 호기의 영상을 나타내는 디스플레이부를 더 포함하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 호기촬영부, 제어부, 디스플레이부가 하나의 몸체로 이루어져, 피검자의 호흡을 살피는 관찰자의 머리 또는 신체에 장착되는 웨어러블 기기(wearable device)로 구성하는 것을 특징으로 하는 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템.
KR1020160141615A 2016-10-28 2016-10-28 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템 KR101868782B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141615A KR101868782B1 (ko) 2016-10-28 2016-10-28 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템
US16/345,230 US11013458B2 (en) 2016-10-28 2017-09-29 Breath analysis system using gas image detection method
PCT/KR2017/011018 WO2018080048A1 (ko) 2016-10-28 2017-09-29 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141615A KR101868782B1 (ko) 2016-10-28 2016-10-28 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180046472A true KR20180046472A (ko) 2018-05-09
KR101868782B1 KR101868782B1 (ko) 2018-07-23

Family

ID=62025142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160141615A KR101868782B1 (ko) 2016-10-28 2016-10-28 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11013458B2 (ko)
KR (1) KR101868782B1 (ko)
WO (1) WO2018080048A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220009202A (ko) 2020-07-15 2022-01-24 아주대학교산학협력단 열화상을 이용한 호흡 모니터링 장치 및 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11589776B2 (en) * 2018-11-06 2023-02-28 The Regents Of The University Of Colorado Non-contact breathing activity monitoring and analyzing through thermal and CO2 imaging
CN111568388B (zh) * 2020-04-30 2021-09-07 清华大学 一种非接触式口呼吸检测装置、方法及存储介质
CN111772633B (zh) * 2020-07-16 2023-06-23 韩锋 一种遥感呼吸功能监护装置及方法
CN111904393B (zh) * 2020-08-06 2021-08-06 苏州国科医工科技发展(集团)有限公司 具有腺样体肥大概率判断功能的智能儿童睡眠监测系统
US20220254509A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Cisco Technology, Inc. Systems and methods for detecting and tracking infectious diseases using sensor data

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007105147A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Konica Minolta Holdings Inc データ検出装置及びデータ検出方法
JP2013070997A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Xerox Corp 呼気中の二酸化炭素(co2)濃度に関する、画像ベースの低侵襲性の決定
KR20140057867A (ko) * 2012-11-05 2014-05-14 주식회사 엘에스엘시스템즈 열화상을 이용한 스트레스 지수 측정 시스템

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003000015A2 (en) 2001-06-25 2003-01-03 Science Applications International Corporation Identification by analysis of physiometric variation
JP3691479B2 (ja) 2002-11-25 2005-09-07 三洋電機株式会社 心拍/呼吸計測装置
US20060264762A1 (en) * 2005-03-28 2006-11-23 Ric Investments, Llc. PC-based physiologic monitor and system for resolving apnea episodes during sedation
US20130245396A1 (en) * 2010-06-07 2013-09-19 Affectiva, Inc. Mental state analysis using wearable-camera devices
KR101070389B1 (ko) 2010-12-30 2011-10-06 김용중 환자 상태 모니터링 시스템
US8790269B2 (en) * 2011-05-09 2014-07-29 Xerox Corporation Monitoring respiration with a thermal imaging system
KR101242755B1 (ko) * 2012-06-28 2013-03-12 주식회사 엘에스엘시스템즈 열화상 카메라를 이용한 신생아 모니터링 시스템
KR20150033197A (ko) 2013-09-23 2015-04-01 삼성전자주식회사 수면 무호흡증 추정 방법, 상기 방법을 기록한 컴퓨터 판독 가능 저장매체 및 수면 무호흡증 추정 장치
JP6205556B2 (ja) 2014-06-03 2017-10-04 株式会社イデアクエスト 呼吸運動測定装置
KR20160110847A (ko) 2015-03-13 2016-09-22 주식회사 소소 다중 생체신호를 이용한 건강 이상 징후 알람 시스템
US10136856B2 (en) * 2016-06-27 2018-11-27 Facense Ltd. Wearable respiration measurements system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007105147A (ja) * 2005-10-12 2007-04-26 Konica Minolta Holdings Inc データ検出装置及びデータ検出方法
JP2013070997A (ja) * 2011-09-27 2013-04-22 Xerox Corp 呼気中の二酸化炭素(co2)濃度に関する、画像ベースの低侵襲性の決定
KR20140057867A (ko) * 2012-11-05 2014-05-14 주식회사 엘에스엘시스템즈 열화상을 이용한 스트레스 지수 측정 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220009202A (ko) 2020-07-15 2022-01-24 아주대학교산학협력단 열화상을 이용한 호흡 모니터링 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018080048A1 (ko) 2018-05-03
US20190274621A1 (en) 2019-09-12
US11013458B2 (en) 2021-05-25
KR101868782B1 (ko) 2018-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101868782B1 (ko) 가스 영상 탐지 방법을 이용한 호흡 분석 시스템
JP6054584B2 (ja) 患者の生命状態を取得するための患者インタフェースを具備する治療システム
CN101874734B (zh) 检测和治疗呼吸功能不全的装置
CN107529991A (zh) 用于检测对象的心脏和/或呼吸疾病的设备、系统和方法
JP5323532B2 (ja) 呼吸計測方法及び呼吸計測装置
JP2008067941A (ja) 酸素供給装置
CN102973244A (zh) 基于热红外成像技术的非接触式睡眠呼吸暂停监测方法及装置
US6626845B2 (en) Method and apparatus for measurement of in vivo air volumes
CN106037745A (zh) 一种内科护理诊断检测呼吸装置
CN106580325A (zh) 睡眠呼吸监测设备及睡眠呼吸监测方法
US7771365B2 (en) Method and apparatus for laryngeal examination
CN208319203U (zh) 一种用于睡眠呼吸暂停综合症监测的装置
TWM521450U (zh) 睡眠檢測系統
WO2018104308A1 (en) System and method for facilitating detection of a respiratory status
Sato et al. Non-contact breath motion monitor ing system in full automation
CN115607123A (zh) 一种心肺功能监测和呼吸机闭环控制一体化装置
Hill et al. Touchless respiratory monitor preliminary data and results
JP2017093647A (ja) 被験体の呼吸に起因する生体活動を計測する計測システムおよび計測方法
CN115191924B (zh) 用于评估上气道塌陷的多模态鼻咽喉镜系统
CN209826693U (zh) 一种睡眠中呼吸和心跳的监测装置
TWM520379U (zh) 用於正壓呼吸器之智慧型呼吸面罩
CN115779220A (zh) 一种基于多传感器电子融合技术的应急呼吸系统
EP4079221A1 (en) System for identifying a condition of a user
CN207118901U (zh) 睡眠呼吸监测设备
CN209826731U (zh) 一种睡眠呼吸障碍检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal