KR20190023289A - self - diagnostic method of chronic obstructive pulmonary disease based on IoT - Google Patents
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- H04M1/72522—
Abstract
Description
본 발명은 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐활량을 장소에 구애받지 않고 측정할 수 있으며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료기관 방문을 위한 비용을 저감하며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료서비스의 질을 향상시킬 수 있고, 정확성, 이동성, 가격, 확장성을 모두 만족시킬 수 있으며, Wifi, Bluetooth 등의 IoT기반의 통신으로 데이터 통신비용이 감소되며, 스마트 다이어리 기반 헬스케어 서비스를 제공하는 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for self-diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease based on IoT, more specifically, it can measure the volume of lung capacity without regard to a place, It is possible to improve the quality of medical service through accuracy, mobility, price and scalability. It can reduce the data communication cost by IoT based communication such as Wifi and Bluetooth, and provide smart diary based health care service And a method for self-diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease based on IoT.
오늘날에는, 헬스케어 산업을 통해 질병치료보다 진단, 예방, 사후관리를 통해 건강한 삶을 유지할 수 있도록 인식의 체계가 바뀌어가고 있다.Today, the healthcare industry is changing the system of perception so that it can maintain a healthy life through diagnosis, prevention, and follow-up management rather than disease treatment.
특히, 인구의 고령화, 생활수준의 향상, 의료비 부담의 증가에 따라, 질병의 예방 및 일상관리의 중요성이 증대되고 있는 실정이며, 건강을 유지할 수 있는 개인 맞춤형 헬스케어니즈가 확대되고 있다.Particularly, as the population ages, the living standard increases, and the burden of medical expenses increases, the importance of preventive and daily management of diseases is increasing, and personalized healthcare needs that can maintain health are expanding.
그러므로 헬스케어와 ICT기술의 융합의 활용성이 증가하고 있는 실정이며, 언제 어디서나 의료서비스 및 건강관리를 제공할 수 있는 헬스케어 산업이 성장하고 있다.Therefore, the availability of the convergence of healthcare and ICT technology is increasing, and the healthcare industry is growing, which can provide medical service and health care anytime and anywhere.
특히, 질병 중에서 만성폐쇄형폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Didease)은 가스 등의 유해한 입자의 흡입에 의해 폐에 비정상적인 염증 반응이 일어나면서 점차 기류 제한이 진행되어 폐 기능이 저하되고 호흡곤란을 유발하게 되는 호흡기 질환으로, 천식, 관지염, 폐염 등을 유발한다. 상기 만성폐쇄형폐질환을 예방하기 위해서는 자가진단 폐활량 훈련이 필요하다.Chronic Obstructive Pulmonary Disease (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) is a disease caused by the inhaling of harmful particles such as gas and abnormal inflammation reaction in the lungs, It causes asthma, gastritis, pneumonia and the like. To prevent chronic obstructive pulmonary disease, self-diagnostic lung capacity training is needed.
종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-0998630호의 폐질환 자동 분류 방법에는, (a) CT 기법을 통해 획득된 3차원 흉부 볼륨데이터로부터 폐 영역을 구분하고, 상기 폐 영역의 질감 및 형태 분석을 위해 화질 전처리를 수행하되, 상기 폐 영역에 대한 저음영 부위의 형태 분석을 수행하는 단계; (b) 상기 폐 영역의 질감 및 형태를, 기 저장된 특정 질환별 폐 부분의 질감 및 형태 데이터와 비교 분석하는 단계; 및 (c) 상기 비교 분석에 따라, 상기 폐 영역의 각 부분을 상기 특정 질환별로 분류하는 단계를 포함하는 폐질환 자동 분류 방법이라고 기재되어 있다.As a conventional technique, the automatic classification method for pulmonary diseases of Patent Registration No. 10-0998630 includes (a) dividing the lung region from the three-dimensional thoracic volume data acquired through the CT technique, and analyzing the texture and morphology of the lung region Performing an image quality preprocessing for the lung region, performing a morphological analysis of the low-frequency region for the lung region; (b) comparing and analyzing the texture and morphology of the lung area with texture and morphological data of a previously stored lung-specific disease; And (c) classifying each part of the lung area by the specific disease according to the comparative analysis.
다른 종래기술로서 등록특허공보 등록번호 제10-16939968호의 마이크로 RNA miR-3615, miR-5701, miR-5581-3p, miR-4792 및 miR-2467-5p의 만성 폐쇄성 폐질환에 대한 진단 용도에는 마이크로 RNA miR-3615, miR-5701, miR-5581-3p, miR-4792, 또는 miR-2467-5p를 검출할 수 있는 제제를 포함하는 만성폐쇄성폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)의 진단용 조성물이라고 기재되어 있다.Other conventional techniques for diagnosing chronic obstructive pulmonary disease of the microRNA miR-3615, miR-5701, miR-5581-3p, miR-4792 and miR-2467-5p of Patent Registration No. 10-16939968 include micro- A composition for the diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) comprising an agent capable of detecting RNA miR-3615, miR-5701, miR-5581-3p, miR-4792 or miR- .
그러나 상기와 같은 종래의 구성은 폐활량 측정을 장소에 구애받으며, 정확성, 이동성, 가격, 확장성을 만족시키기 어려우며, 데이터통신이 없거나 데이터 통신비용이 많이 발생하며, 스마트 다이어리 기반 헬스케어 서비스를 제공하지 못하는 단점이 있었다.However, the conventional configuration as described above is incapable of satisfying the accuracy, mobility, price, and scalability, is subject to the measurement of the volume of the spiromy, has no data communication, generates a lot of data communication costs, and provides a smart diary-based health care service There was a disadvantage that it could not.
따라서 본 발명 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법을 통하여, 폐활량을 장소에 구애받지 않고 측정할 수 있으며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료기관 방문을 위한 비용을 저감하며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료서비스의 질을 향상시킬 수 있고, 정확성, 이동성, 가격, 확장성을 모두 만족시킬 수 있으며, Wifi, Bluetooth 등의 IoT기반의 통신으로 데이터 통신비용이 감소되며, 스마트 다이어리 기반 헬스케어 서비스를 제공하는 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법을 제공하고자 하는 것이다.Therefore, it is possible to measure the spirometric capacity regardless of the place through the self-diagnosis method of chronic obstructive pulmonary disease based on the IoT according to the present invention, and it is possible to reduce the cost for visiting the medical institution through remote / IOT-based chronotherapy that provides smart diary-based health care services. It can meet the requirements of accuracy, mobility, price, and scalability. And to provide a method for self-diagnosis of obstructive pulmonary disease.
본 발명 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법은 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치와 폐활량 분석 어플리케이션이 설치된 스마트 디바이스가 서로 통신하되, 상기 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치가 사용자의 폐활량을 감지하여 스마트 디바이스로 폐질환 신호를 전송하면, 상기 스마트 디바이스가 폐질환 정보를 산출하여 자기진단 하는 것을 특징으로 한다.The IoT-based dual mode wearable health care device communicates with a smart device equipped with an IoT based dual mode wearable health care device and a spirometry analysis application, wherein the IoT based dual mode wearable health care device senses a user & When the lung disease signal is transmitted to the device, the smart device calculates lung disease information and performs self diagnosis.
본 발명 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법은 폐활량을 장소에 구애받지 않고 측정할 수 있으며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료기관 방문을 위한 비용을 저감하며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료서비스의 질을 향상시킬 수 있고, 정확성, 이동성, 가격, 확장성을 모두 만족시킬 수 있으며, Wifi, Bluetooth 등의 IoT기반의 통신으로 데이터 통신비용이 감소되며, 스마트 다이어리 기반 헬스케어 서비스를 제공하는 현저한 효과가 있다.According to the present invention, the self-diagnostic method of chronic obstructive pulmonary disease based on IoT can measure the spirometric activity regardless of the place, and it can reduce the cost for visiting the medical institution through remote / constant monitoring and improve the quality of medical service through remote / And it can satisfy all the accuracy, mobility, price, and scalability. Also, data communication cost is reduced by IoT based communication such as Wifi and Bluetooth, and there is a remarkable effect of providing smart diary based health care service.
또한, 위급상황에 신속히 대처함으로써 국민과 환자의 편익 향상을 도모하며, 의료서비스 산업, 의료제품(의료기기, 의료장비 포함)산업, 및 ICT산업의 동반 성장을 통하여 의료기기 수출 및 국제 표준화를 주도하여 의료산업 발전을 통한 국민경제 발전 기여할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, we will promote the convenience of the public and patients by coping with emergencies promptly, leading medical equipment export and international standardization through joint development of medical service industry, medical products (including medical devices and medical equipment) industry and ICT industry Therefore, there is a remarkable effect that can contribute to national economic development through development of medical industry.
도 1 내지 2는 시스템 개념도
도 3은 베른이 방적식을 응용한 호흡기류를 동압력으로 변환하여 계측하는 개념도
도 4는 단방향 호흡관의 설계 개념도
도 5는 단방향 호흡관 데이터 분석 및 데이터통신 구성도
도 6은 스마트 디바이스의 흐름도
도 7은 폐활량 정보 온토로지 구성도
도 8은 개인별 온톨로지 구성도Figures 1-2 illustrate system concepts
FIG. 3 is a conceptual diagram in which Berne transforms a respiratory flow applying a wedge type into dynamic pressure and measures it
Figure 4 is a schematic view of a unidirectional
Figure 5 shows a unidirectional tracheal data analysis and data communication configuration diagram
6 is a flow chart of a smart device
Fig. 7 is a view showing the configuration of the spirometric information on-
Figure 8 shows the ontology configuration diagram
본 발명 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법은 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치와 폐활량 분석 어플리케이션이 설치된 스마트 디바이스가 서로 통신하되, 상기 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치가 사용자의 폐활량을 감지하여 스마트 디바이스로 폐질환 신호를 전송하면, 상기 스마트 디바이스가 폐질환 정보를 산출하여 자기진단 하는 것을 특징으로 한다.The IoT-based dual mode wearable health care device communicates with a smart device equipped with an IoT based dual mode wearable health care device and a spirometry analysis application, wherein the IoT based dual mode wearable health care device senses a user & When the lung disease signal is transmitted to the device, the smart device calculates lung disease information and performs self diagnosis.
또한, 상기 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치는 제어부와, 통신부와, 이상징후 알림부와, 자가진단 폐활량 검사부로 이루어진 것으로, 상기 자가진단 폐활량 검사부는 단방향 호흡관과, 신호센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.The IoT-based dual mode wearable health care device includes a control unit, a communication unit, an abnormality notification unit, and a self-diagnosis spirometry unit. The self-diagnosis spirometry unit includes a unidirectional breathing tube and a signal sensor .
또한, 상기 자가진단 폐활량 검사부의 신호센서는 단방향 호흡관에 사용자의 호흡인 호흡기류가 단방향으로 이동되는 것을 측정하게 되며, 측정한 폐활량 신호를 제어부로 전달하고, 상기 제어부는 통신부를 통해 폐활량 신호를 스마트 디바이스로 전송하게 되는 것을 특징으로 한다.In addition, the signal sensor of the self-diagnosis diagnostic spirometry unit measures the unilateral movement of the user's respiratory respiratory flow to the unidirectional breathing tube, transmits the measured lung volume signal to the controller, To the smart device.
본 발명을 첨부 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 2는 시스템 개념도, 도 3은 베른이 방적식을 응용한 호흡기류를 동압력으로 변환하여 계측하는 개념도, 도 4는 단방향 호흡관의 설계 개념도, 도 5는 단방향 호흡관 데이터 분석 및 데이터통신 구성도, 도 6은 스마트 디바이스의 흐름도, 도 7은 폐활량 정보 온토로지 구성도, 도 8은 개인별 온톨로지 구성도이다.FIG. 4 is a conceptual diagram of a unidirectional breathing apparatus; FIG. 5 is a schematic view showing a unidirectional breathing tube data analysis and a data communication configuration; FIG. Fig. 6 is a flowchart of a smart device, Fig. 7 is a configuration diagram of a spirometric information ontology, and Fig. 8 is an individual ontology configuration diagram.
본 발명에 대해 구체적으로 기술하면, 본 발명 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법은 폐활량 분석 어플리케이션이 설치된 스마트 디바이스와; 사용자의 폐활량을 감지하며 상기 스마트 디바이스와 통신하는 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치; 로 이루어지는 것이다.More specifically, the present invention provides a method for self-diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease based on IoT, comprising: a smart device equipped with a spirometry analysis application; An IoT-based dual mode wearable health care device that senses a user's lung capacity and communicates with the smart device; .
상기 스마트 디바이스는 통상의 스마트폰, 테블릿PC 등의 장치를 사용하는 것이다.The smart device uses a device such as a general smart phone or a tablet PC.
상기 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치는 제어부와, 통신부와, 이상징후 알림부와, 자가진단 폐활량 검사부로 이루어진 것으로, 상기 자가진단 폐활량 검사부는 단방향 호흡관과, 신호센서가 구비되는 것이다.The IoT-based dual mode wearable health care device includes a control unit, a communication unit, an abnormality notification unit, and a self-diagnosis capacity-of-spirometer unit. The self-diagnosis capacity unit includes a unidirectional breathing tube and a signal sensor.
특히, 상기 자가진단 폐활량 검사부의 신호센서는 단방향 호흡관에 사용자의 호흡, 즉 호흡기류가 단방향으로 이동되는 것을 측정하게 되며, 측정한 폐활량 신호를 제어부로 전달하고, 상기 제어부는 통신부를 통해 폐활량 신호를 스마트 디바이스로 전송하게 된다.In particular, the signal sensor of the self-diagnosis diagnostic spirometry unit measures the user's breathing, that is, the respiratory flow in one direction, to the unidirectional breathing tube, and transmits the measured lung volume signal to the control unit, To the smart device.
상기 IoT기반 듀얼 모드 웨어러블 장치의 통신부에서는 wifi, bluetooth 등의 IoT기반으로 스마트 디바이스와 통신할 수 있으며, 상기 스마트 디바이스는 만성폐쇄성 폐질환을 분석할 수 있는 폐활량 분석 어플리케이션이 설치된 것이다.The communication unit of the IoT-based dual mode wearable device can communicate with a smart device based on IoT such as wifi and bluetooth, and the smart device is installed with a spirometry analysis application capable of analyzing chronic obstructive pulmonary disease.
상기 스마트 디바이스는 폐활량 분석 어플리케이션을 통해 수신한 폐활량 신호를 통해 만성폐쇄성 폐질환을 진단하며 관리하기 위해 알고리즘을 적용하여 폐질환 정보를 산출하는 것이다.The smart device calculates lung disease information by applying an algorithm to diagnose and manage chronic obstructive pulmonary disease through a spirometric signal received through a spirometric analysis application.
상기 스마트 디바이스의 제어부는 폐질환 정보를 통해 이상 징후가 발생한 것으로 판단 할 시, IoT기반 듀얼 모드 웨어러블 장치로 통신하여 이상징후 신호를 보내고, 상기 IoT기반 듀얼 모드 웨어러블 장치의 제어부는 수신한 이상징후 신호를 확인하여 이상징후 알림부를 통해 사용자에게 알려주게 되는 것이다.The controller of the smart device transmits an abnormal symptom signal by communicating with the IoT-based dual mode wearable device when it is determined that an abnormal symptom occurs through the lung disease information, and the controller of the IoT-based dual mode wearable device transmits the received abnormal symptom signal And notifies the user through an abnormal symptom notification unit.
상기 이상징후 알림부는 소리를 통해 이상신호를 알려주는 스피커, 화면을 통해 이상징후를 알려주는 디스플레이부 등인 것이다.The abnormality symptom notification unit is a speaker that notifies an abnormal signal through a sound, a display unit that notifies an abnormal symptom through a screen, and the like.
상기 폐활량 검사시에는 베르누이(Bernoulli) 방정식의 원리를 통해 실제 유체인 호흡기류에도 적용할 수 있는 것으로, 상기 베르누이 방정식을 응용하여 호흡기류를 동압력으로 변환하여 계측할 수 있는 것이다. 도 3에 도시된 양방향 Pitot 튜브 개념에서, PL은 유체의 흐름을 막아서 측정한 압력으로 총압력(Total Pressure)이며, P1은 유체 자체가 보유한 압력으로 정압력(Static pressure)이다.The above-mentioned Bernoulli equation can be applied to the respiratory airflow through the principle of the Bernoulli equation, and the respiratory flow can be converted into dynamic pressure and measured by applying the Bernoulli equation. In the concept of the bidirectional Pitot tube shown in FIG. 3, PL is the total pressure measured by blocking the flow of the fluid, and P1 is the static pressure due to the pressure held by the fluid itself.
상기 신호센서에서 측정하는 압력의 기준을 대기압으로 보면 호흡기류가 생성하는 동압력(Dynamic Pressure)만이 측정되므로, 호흡관 입구로부터 안쪽으로 정압력을 동시 측정 하기위한 관을 설치하는 것이다.Since only the dynamic pressure generated by the respiratory flow is measured when the standard of the pressure measured by the signal sensor is taken as the atmospheric pressure, a tube for simultaneously measuring static pressure from the inlet of the breathing tube is provided.
상기 정압력은 피검자가 호식할 때 관의 유체저항을 반영하며, 관의 직경이 작아질수록 유체저항이 커지므로 정압력도 증가하며, 정압력의 값은 직경의 축소 가능 정도를 파악하는 기준이 된다.The static pressure reflects the fluid resistance of the tube when the subject wears it. As the diameter of the tube decreases, the fluid resistance increases, so that the static pressure also increases. The static pressure value is a criterion for determining the reduction of the diameter do.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 호흡관의 직경(D)은 호흡저항과 센싱로드에서 변환되는 동압력에 직결되므로 직경 변화에 따른 호흡관 실험 제작하여 최적의 직경(D) 도출할 수 있는 것이다.As shown in FIG. 4, since the diameter D of the breathing tube is directly related to the breathing resistance and the dynamic pressure that is converted at the sensing rod, an optimal diameter D can be obtained by making a breathing tube experiment according to the diameter change .
상기 호흡기류의 유량을 기류(Air Flow rate) 방정식으로 도출하면, If the flow rate of the respiratory flow is derived by an air flow rate equation,
(1) 
식 (1)이나, 휴대용 및 소형화를 위하여 양방향 기류 대신 호식기류 단방향만을 측정하도록 기류-동압력 변환소자인 센싱로드를 단방향 Pitot관 기능으로 국한하고 센싱로드가 삽입되는 호흡관의 길이를 결정하는 것이다.For the purpose of portable and miniaturization, the sensing rod, which is an airflow-dynamic pressure conversion element, is limited to a one-way Pitot tube function so as to measure only the unidirectional airflow for bidirectional airflow, and the length of the breathing tube to which the sensing rod is inserted is determined.
상기 자가진단 폐활량 검사부는 폐활량 검사시 흡식 및 호식기류 모두를 측정하여 분석하는 것이며, 대부분의 진단에 필요한 폐활량 신호의 매개변수들은 호식기류로부터 획득할 수 있다.The self-diagnosed spirometry unit analyzes and analyzes both the aspiration and the expiratory flow during the spirometric examination, and the parameters of the spirometric signal necessary for most of the diagnoses can be obtained from the resuscitator.
상기 단방향 호흡관은 A의 길이를 피검자가 입으로 물고 검사 할 수 있는 최소의 길이로 설정하고, 센싱로드를 적용하는 것이다.The unidirectional breathing tube sets the length of A to a minimum length that the subject can examine and inspect with the mouth, and applies the sensing rod.
상기 센싱로드는 단방향 호식기류만을 측정하기 위하여 단방향 Pitot관의 기능을 부여한 것으로, 위치에너지 성분이 상쇄되고 총 압력의 형태를 나타나므로, 이를 방지하기 위하여 센싱로드를 가능한 외부 대기에 가까워지도록 관 외부로부터 적당한 지점을 설정한 것이다.In order to measure only the unidirectional arc flow, the sensing rod is provided with a function of a unidirectional Pitot tube. In order to prevent this, the sensing energy is removed from the outside of the tube I set a suitable point.
상기 단방향 호흡관의 데이터 분석 및 IoT기반 통신부의 구현하기 위한 구성하기 위한 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 두 개의 계측구(Ps, Pd)에 각각 압력센서를 연결하여 두 개의 계측구(Ps, Pd)를 동시에 측정할 수 있는 것이며,As shown in FIG. 5, a pressure sensor is connected to two measurement ports Ps and Pd, and two measurement ports S 1 and S 2 are connected to the two measurement ports Ps and Pd, respectively, for the analysis of the unidirectional airway and the implementation of the IoT- (Ps, Pd) can be measured at the same time,
상기 두 개의 계측구(Ps, Pd)의 신호를 증폭하고, 차단주파수 20Hz인 저역통과 여파기를 거친후, 표준에 따라 100Hz, 12bit로 A/D 변환을 하여 제어부의 내장 메모리에 데이터를 누적시키며, 상기 제어부의 내장메모리에 누적된 데이터를 실시간 또는 지정된 시간에 따라 통신부를 이용하여 스마트 디바이스로 데이터를 전송하는 것이며, 상기 스마트 디바이스에서는 데이터를 축적 및 분석을 하는 것이다.The signals of the two measurement ports Ps and Pd are amplified and passed through a low pass filter having a cutoff frequency of 20 Hz and then A / D converted to 100 Hz and 12 bit according to the standard, thereby accumulating data in the internal memory of the control unit, The data accumulated in the internal memory of the control unit is transmitted to the smart device using a communication unit according to a real time or a designated time, and the smart device accumulates and analyzes data.
상기 스마트 디바이스는 폐활량 분석 어플리케이션을 통해 센싱 데이터 전송 패킷 설계 및 최적화를 구현하며, 저전력 블루투스(BLE) 4.0 기반의 IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치와 스마트 디바이스의 연동 인터페이스를 구축하며, 폐활량 신호를 통해 폐질환 정보를 산출하는 알고리즘의 흐름도를 구축하는 것이다.The smart device implements sensing data transmission packet design and optimization through a spirometry analysis application and establishes an interfacing interface between a dual mode wearable healthcare device based on a low power Bluetooth (BLE) 4.0 based on IoT and a smart device, To construct a flowchart of an algorithm for calculating lung disease information.
상기 알고리즘은 도 6에 도시된 바와 같이, IoT 기반 듀얼 모드 웨어러블 헬스케어 장치에서 스마트 디바이스로 데이터를 전송하는 데이터 전송단계; 스마트 디바이스의 인터페이스 I/O, 타이머, 및 변수를 초기화하는 초기화단계; 압력신호 제로잉(Zeroing)단계; 발견단계; 산출단계; 출력단계; 로 이루어지는 것이다.The algorithm includes a data transferring step of transferring data from the IoT-based dual mode wearable healthcare device to the smart device, as shown in FIG. 6; An initialization step of initializing an interface I / O, a timer, and a variable of the smart device; A pressure signal zeroing step; Discovery phase; Calculating step; An output step; .
상기 압력신호 제로잉(Zeroing)단계는 압력센서가 안정화되는 최소한의 시간을 기다린 후, 폐활량 측정이 시작되기 직전에 주위 온도와 압력센서 자체의 온도 변화에 따른 압력센서의 츨력 오프셋(Offset)을 제거하는 것이다.The pressure signal zeroing step may include waiting for a minimum time for the pressure sensor to stabilize and then removing the pressure offset of the pressure sensor according to the ambient temperature and the temperature change of the pressure sensor itself just before the measurement of the volume will be.
상기 발견단계는 압력신호가 시작 임계점이 넘으면 측정 및 데이터 분석을 개시하는 것이다.The discovery step is to initiate measurement and data analysis when the pressure signal exceeds a starting threshold.
상기 산출단계는 압력신호가 종료 임계점을 넘으면 측정 및 데이터 분석을 종료하는 것이다.The calculating step ends the measurement and data analysis when the pressure signal exceeds the end threshold.
상기 출력단계는 진단 매개변수들을 계산하고, flow-volume loop를 생성하여 결과를 화면에 출력하며, 계산되는 매개변수는 FVC, PEF, FET, FET 0.25~ 0.75, FEV1, 즉 5종으로 가정하는 것이다.The output step calculates the diagnostic parameters, generates a flow-volume loop and outputs the result to the screen. The calculated parameters are FVC, PEF, FET, FET 0.25 ~ 0.75, FEV1, .
상기 FVC(Forced Vital Capacity)는 최대한 숨을 들이 쉰 상태에서 가능한 세고 빠르게 호식했을 때, 최대 호식용적을 측정한 것이며, 상기 FEV1(Forced Expiratory Volume in first second)는 FVC 측정시 처음 1초 동안의 호식용적을 측정한 것이며, 상기 PEFR(Peak Expiratory Flow Rate)는 FVC 측정시 나타나는 최대 기류값으로 최소 10msec 이상 지속되는 가장 큰 기류값이며, 상기 FEFR 25% ~ 75%(Forced Expiratory Flow Rate)는 FVC 측정시 기류의 중간 평균값이며, 상기 FET(Forced Expiratory Time)는 FVC 측정 과정에서 소요된 총 시간이다.The FVC (Forced Vital Capacity) is a measure of the maximum breathing volume when breathing as fast as possible, and the FEV1 (Forced Expiratory Volume in first second) And the Peak Expiratory Flow Rate (PEFR) is a maximum airflow value measured during FVC measurement, which is the largest airflow value lasting for at least 10 msec. The FEFR 25% to 75% (Forced Expiratory Flow Rate) And the FET (Forced Expiratory Time) is the total time spent in the FVC measurement process.
한편, 상기 스마트 디바이스는 IoT기반 듀얼 모드 웨어러블 장치부터 수신한 폐활량 신호를 통해 폐활량 훈련에 대한 지속적인 관리와 모니터링 할 수 있는 스마트 다이어리 기반 헬스케어 서비스를 제공하는 것이며, 만성폐쇄성 질환자의 폐활량 훈련, 자가진단 및 관리, 병원 및 의원 등의 의료기관에 연계하여 지속적인 폐활량 데이터를 모니터링 및 사용자 자가관리 서비스를 제공할 수 있는 것이다.Meanwhile, the smart device provides a smart diary-based healthcare service capable of continuously managing and monitoring the spirometric training through the received spirometric signal from the IoT-based dual mode wearable device, And can monitor the spirometric data continuously and provide the user self-management service in cooperation with the medical institutions such as the management, the hospital and the clinic.
상기 사용자 자가관리 서비스의 구성은, 사용자를 위한 전체 구성요소가 컨텍스트 어플리케이션 레이어(Context Application Layer), 컨텍스트 서버(Context Server)에서 컨텍스트 서비스(Context Service)를 수행하며 정의된 온톨로지 사항들이 저장된 룰(Rule)에 포함된 컨텍스트 서비스 레이어(Context Service Layer), 센서장치 및 기기들에 관한 컨텍스트 센싱 레이어(Context Sensing Layer)로 구성되는 것이다.The configuration of the user self-management service includes a context application layer for all the components for the user, a context service in the context server, a rule storage unit for storing defined ontology items, (Context Service Layer), a sensor device, and a context sensing layer for devices.
상기 컨텍스트 센싱 레이어(Context Sensing Layer)는 폐활량 감지 센서 및 알고리즘들이 있으며, 이를 제어 및 관리하는 노드로 구성되고, Context Service Layer는 센싱에서 수집된 정보들을 무선통신을 통해 받게 되며, 상기 정보들은 기기들을 운용하기 위해 JMX(Java Management Extension) agent가 MBean화하여 관리 및 상황을 추론하게 되며, 상기 추론에 필요한 정보는 센싱 노드들로부터 수집한 정보 및 스마트 디바이스 정보 등을 포함하여 건강정보 온톨로지를 통해 healthInfo를 설정한 후 온토 로지와 비교한 후 해당 상황을 추론하는 것이다.The context sensing layer is composed of nodes for controlling and managing the volume and volume of the subject, and the context service layer receives information collected through sensing by wireless communication, In order to operate, JMX (Java Management Extension) agent MBeans and deduce management and the situation. The information required for reasoning includes healthInfo, health information ontology including information collected from sensing nodes and smart device information. After setting and comparing with the ontology, it will infer the situation.
상기 컨텍스트 어플리케이션 레이어(Context Application Layer)는 매니저 프로그램이라 할 수 있는 HTTP Client와 TCP Client들로 구성되며, 웹 또는 Client 프로그램을 통한 모니터링이 가능하게 되는 것이다.The Context Application Layer is composed of an HTTP client and a TCP client, which can be called a manager program, and can be monitored through a web or client program.
상기 상황정보를 분류하면, 고유ID, 성명, 나이, 등의 사용자 상황, FVC, FEV1, FET 등의 폐활량 상황, 시간, 일자, 계절, 시각 등의 시간 상황, 위치, 방향, 속도 등의 공간상황, 온도, 습도 등의 환경 상황으로 분류 할 수 있다.When the situation information is classified, it is possible to classify the situation information such as a user's status such as a unique ID, a name, an age, etc., a spatial condition such as a spirometric situation such as FVC, FEV1 or FET, a time status such as time, date, , Temperature, and humidity.
그리고 상기 상황을 분류하는 예측 구성은, 각 항목의 데이터를 통해 정상범위 정보를 HealthInfo로 확인하며, 이를 통해 개인의 온토로지 값과 비교하게 되는 폐활량 정보 온토로지와; 개인별 측정값 중 정상 범위가 벗어난 것이 있는지를 확인할 수 있으며, 이를 통해 건강 및 활동량 상태를 체크할 수 있는 개인별 온토로지; 로 구분된다.The predictive configuration for classifying the above situation includes a spatiotemporal information ontology which confirms the normal range information with each health data through the data of each item and compares it with the ontology value of the individual through the data; Individual on-the-go that can check whether the individual measurement values are out of the normal range and can check health and activity status through this. Respectively.
상기 개인별 온토로지에서 제공되는 각 상황에 따라 거주자로부터 얻은 데이터는 시간과 위치 그리고 환경 요소 및 행동에 의해 상황을 추론하는 과정에 영향을 끼치게 된다.The data obtained from the resident according to each situation provided in the individual on-road affects the process of inferring the situation by time and location and environmental factors and behavior.
따라서 본 발명 IoT기반 만성폐쇄성 폐질환 자기진단 방법은 폐활량을 장소에 구애받지 않고 측정할 수 있으며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료기관 방문을 위한 비용을 저감하며 원격/상시 모니터링을 통하여 의료서비스의 질을 향상시킬 수 있고, 정확성, 이동성, 가격, 확장성을 모두 만족시킬 수 있으며, Wifi, Bluetooth 등의 IoT기반의 통신으로 데이터 통신비용이 감소되며, 스마트 다이어리 기반 헬스케어 서비스를 제공하는 현저한 효과가 있다.Therefore, the self-diagnosis method of chronic obstructive pulmonary disease based on IoT according to the present invention can measure the spirometric activity regardless of the place, and it can reduce the cost for visit to the medical institution through remote / constant monitoring and improve the quality of medical service through remote / And can satisfy all the accuracy, mobility, price, and scalability. Also, data communication cost is reduced by IoT-based communication such as Wifi and Bluetooth, and a smart diary-based healthcare service is provided.
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