KR20190052626A

KR20190052626A - 호흡 센싱 디바이스 및 이를 포함하는 호흡 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20190052626A
Application number: KR1020180134595A
Authority: KR
Inventors: 임재중
Original assignee: 주식회사 엠프로스; 전북대학교산학협력단
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2019-05-16
Also published as: KR102220150B9; KR102220150B1; KR20190052636A; KR20190052635A

Abstract

본 발명은 환자의 신체에 부착되고, 압전 효과를 이용하여 상기 환자의 호흡으로 인해 발생하는 진동을 감지함으로써 상기 환자의 호흡 상태에 관한 정보를 획득하는 호흡 모니터링 시스템(Respiratory sensing System)으로서, 환자의 호흡에 따른 진동 신호가 인가되는 상기 환자의 목울대의 제1 지점에 부착되는 호흡 센싱 디바이스인 제1 호흡 센싱 디바이스; 상기 제1 지점과 상이한 제2 지점에 부착되는 상기 호흡 센싱 디바이스인 제2 호흡 센싱 디바이스; 및 상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제1 전기적 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제2 전기적 신호를 처리하는 신호 처리 모듈;을 포함하고, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스가 상기 제1 전기적 신호에 대하여 상기 제1 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하고 상기 제2 호흡 센싱 디바이스가 상기 제2 전기적 신호에 대하여 상기 제2 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용함으로써, 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

호흡 센싱 디바이스 및 이를 포함하는 호흡 모니터링 시스템 {RESPIRATORY SENSING DEVICE AND RESPIRATORY MONITORING SYSTEM}

본 발명은 호흡 센싱 디바이스 및 이를 포함하는 호흡 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 압전 소재를 이용하여 환자의 호흡을 감지하는 호흡 센싱 디바이스 및 이를 포함하는 호흡 모니터링 시스템에 관한 것이다.

최근 진정(Sedation)법을 시행하여 환자의 긴장을 완화시키고 불안과 공포를 최소화시켜 효과적인 치료를 시행하려는 노력이 증가되고 있다. 이러한 진정법은 시행 방법에 따라 경구진정법, 흡입진정법 그리고 정주진정법 등이 있을 수 있고, 진정의 깊이에 따라 일반적으로 의식하 진정, 깊은 진정 등으로 나뉠 수 있다. 그런데, 진정법에 의해 의식 억제 상태로 유도된 경우, 환자가 임상적 자극을 알아차리지 못하거나 최소한의 반응만 할 수 있기 때문에 독자적으로 기도(trachea)를 확보하는 능력 등 신체 능력이 현저히 떨어질 수 있다. 따라서 안정한 진정법 시행을 위해서는 적극적인 환자감시가 필요하고, 특히 환자의 호흡 상태에 대한 모니터링을 수행하는 것은 수술의 성공율 및 환자의 생명과 직결되는 매우 중요한 부분이라고 할 수 있다.

이를 해결하기 위한 호흡저하 모니터링 방법으로는 산소포화도를 이용한 산소화 감시법(Pulse oximetry), 이산화탄소 분압 또는 기관 청진을 이용한 환기의 감시법 및 혈압 또는 심전도(electrocardiogram)를 이용한 순환의 감시법 등을 예로 들 수 있다.

그러나, 기존의 호흡 모니터링 방법은 이를 수행하기 위한 장치의 기구적 구조가 복잡하고, 조작이 어려우며, 주변 잡음에 쉽게 영향을 받으며, 가격이 매우 비싸다는 점 등의 문제점을 수반한다. 이에 따라 SNR(Signal to Noise Ratio)이 높으면서도 구조 및 사용법이 간단한 새로운 형태의 호흡 모니터링 장치의 필요성이 대두되고 있다.

일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 ECG(심전도)나 EMG(근전도) 등과 같이 환자의 신체로부터 발생하는 전기적 생체 신호에 의한 간섭이 최소화되는 호흡 센싱 디바이스 및 호흡 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 압전 필름의 전극의 외부 접지가 용이한 구조를 갖는 호흡 센싱 디바이스 및 호흡 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 압전 필름이 환자의 신체에 밀착시키기 위한 스트랩(strap) 부재나 어쿠스틱 커플러(acoustic coupler)가 없이도 환자의 신체로부터 압전 필름으로의 진동 전달 경로가 용이하게 형성되는 호흡 센싱 디바이스 및 호흡 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 호흡 이외의 환자의 뒤척임 및 기타 요인으로 발생하는 외부 진동 등의 영향을 최소화하는 호흡 센싱 디바이스 및 호흡 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

또 다른 일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 환자의 호흡의 종류를 파악할 수 있는 호흡 센싱 디바이스 및 호흡 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템은 환자의 호흡에 따른 진동 신호가 인가되는 상기 환자의 목울대의 제1 지점에 부착되는 호흡 센싱 디바이스인 제1 호흡 센싱 디바이스, 상기 제1 지점과 상이한 제2 지점에 부착되는 상기 호흡 센싱 디바이스인 제2 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제1 전기적 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제2 전기적 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 포함하고, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스가 상기 제1 전기적 신호에 대하여 상기 제1 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하고 상기 제2 호흡 센싱 디바이스가 상기 제2 전기적 신호에 대하여 상기 제2 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용함으로써, 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유하는 것을 특징으로 할 수 있다.

다른 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 호흡 종류 판단 방법은 상기 제1 호흡 센싱 디바이스로부터 발생 된 상기 호흡 정보를 포함하는 제1전기 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스로부터 발생 된 상기 호흡 정보를 포함하는 제2 전기 신호를 획득하는 단계, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호에 포함된 상기 호흡의 감지 시점의 차이를 판단하는 단계 및 상기 판단된 감지 시점의 차이를 기초로 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류는 들숨 신호, 날숨 신호 및 호흡 외의 신호일 수 있다.

본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

발명에 의하면, 압전 필름과 환자의 신체 사이에 절연막을 마련함으로써, 환자의 신체로부터 발생하는 전기적 생체 신호의 압전 필름에 대한 간섭을 최소화하여 호흡 신호로부터 노이즈를 제거할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 절연막의 관통공이 압전 필름의 하부 전극과 전도성을 갖는 접착층을 전기적으로 연결함으로써, 하부 전극이 환자의 신체에 접지되어 호흡 신호로부터 노이즈를 제거할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 압전 필름이 유동성을 가진 겔 상으로 제공됨에 따라 환자의 신체 부위에 밀착하여 부착되는 접착층을 통해 환자의 신체와 연결됨으로써, 환자의 신체 부위에서 발생하는 진동이 압전 필름에 잘 전달될 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 겔 상으로 제공되는 접착층이 환자의 신체 부위에서 발생하는 진동에 대하여 밴드-패스 필터(band-pass filter)의 기능을 수행함으로써, 노이즈를 최소화할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 구성에 관한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 사시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 분해 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 측단면도이다.
도 7는 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 분해 측단면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 블록도 이다.
도 9는 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 환자가 숨을 들이쉬는 경우 상기 호흡 모니터링 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 12는 환자가 숨을 내쉬는 경우 상기 호흡 모니터링 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 13은 도 9에 따라 부착된 호흡 모니터링 시스템의 한 호흡 주기 동안의 전기적 신호를 나타낸 도면이다
도 14는 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 개략도이다.
도 16은 도 15에 따라 호흡 센싱 디바이스가 부착된 환자의 한 호흡 주기 동안의 전기적 신호를 나타낸 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.

본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분양에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.

본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 도는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

일 실시예에 따르면, 환자의 신체에 부착되고, 압전 효과를 이용하여 상기 환자의 호흡으로 인해 발생하는 진동을 감지함으로써 상기 환자의 호흡 상태에 관한 정보를 획득하는 호흡 모니터링 시스템(Respiratory sensing System)으로서, 환자의 호흡에 따른 진동 신호가 인가되는 상기 환자의 목울대의 제1 지점에 부착되는 호흡 센싱 디바이스인 제1 호흡 센싱 디바이스, 상기 제1 지점과 상이한 제2 지점에 부착되는 상기 호흡 센싱 디바이스인 제2 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제1 전기적 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제2 전기적 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 포함하고, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스가 상기 제1 전기적 신호에 대하여 상기 제1 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하고 상기 제2 호흡 센싱 디바이스가 상기 제2 전기적 신호에 대하여 상기 제2 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용함으로써, 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유하는 것을 특징으로 하는 호흡 모니터링 시스템이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 호흡 센싱 디바이스는 각각, 박막 형태의 압전 소재, 상기 압전 소재를 사이에 두고 상기 압전 소재의 상부에 위치하는 상부 전극 및 상기 압전 소재의 하부에 위치하는 하부 전극을 구비하고, 상기 환자의 호흡으로 인해 발생한 진동에 따라 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전기적 신호를 발생시키는 압전 필름을 포함하고, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스의 하부 전극이 상기 제1 지점과 전기적으로 연결됨에 따라 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하고, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스의 하부 전극이 상기 제2 지점과 전기적으로 연결됨에 따라 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용할 수 있다.

여기서, 상기 호흡 센싱 디바이스는 각각, 상기 압전 필름의 하부에 상기 하부 전극과 마주보도록 위치하고, 접착성 물질로 제공되어 상기 환자의 신체에 접촉 부착되고, 상기 환자의 호흡으로 인해 발생하는 진동을 상기 압전 필름에 전달하며, 전도성을 띔으로써 그 상면과 하면을 전기적으로 연결할 수 있는 접착층 및 상기 압전 필름과 상기 접착층의 사이에 개재되고, 상기 압전 필름과 상기 접착층 간의 전기적 연결을 차단하되, 상기 압전 현상에 따른 전기적 신호의 노이즈를 감소시키기 위하여 상기 하부 전극이 상기 접착층을 통해 상기 환자의 신체에 접지되도록 상기 하부 전극과 상기 접착층을 서로 전기적으로 연결시키는 관통공이 형성되는 절연막을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 신호 처리 모듈의 결과에 기초하여 상기 환자의 호흡 상태에 관한 정보를 디스플레이하는 모니터링 디바이스에 설치될 수 있다.

여기서, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스 중 어느 하나에 설치될 수 있다.

여기서, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 호흡 시 숨의 이동 경로를 따라서 상기 환자의 신체에 부착되며, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 및 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 간의 관계에 기초하여 호흡의 종류를 판단할 수 있다.

여기서, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 지점으로부터 상기 환자의 두부에 가까운 상기 환자의 목울대의 제2 지점에 설치되고, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 호흡의 종류를 날숨으로 판단하고, 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 호흡의 종류를 들숨으로 판단하는

여기서, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점과 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 간의 시간 차이가 상기 제1 호흡 센싱 디바이스와 상기 제2 호흡 센싱 디바이스의 이격 간격에 대응하는 미리 정해진 시간 범위를 더 고러하여 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 및 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 간의 관계에 기초하여 호흡의 종류를 판단할 수 있다.

여기서, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 각각 그 길이 방향이 상기 제1 호흡 센싱 디바이스와 상기 제2 호흡 센싱 디바이스의 배치 방향과 직교하도록 상기 환자의 신체에 부착될 수 있다.

여기서, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 환자의 목울대로부터 미리 정해진 거리 이상 이격된 제2 지점에 부착되고, 상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호와 그라운드를 공유하는 상기 제2 전기적 신호를 이용하여 상기 제1 전기적 신호를 보정함으로써, 상기 제1 전기적 신호로부터 노이즈를 제거할 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면, 환자의 신체에 부착되고, 압전 효과를 이용하여 상기 환자의 호흡으로 인해 발생하는 진동을 감지함으로써 상기 환자의 호흡에 관한 정보를 획득하는 호흡 센싱 디바이스(Respiratory sensing device)를 포함하고, 상기 환자의 두부에서 먼 목울대에 부착되는 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제1 호흡 센싱 디바이스보다 상기 환자의 두부에서 가까운 목울대에 부착되는 제2 호흡 센싱 디바이스를 이용하여 상기 환자의 호흡 종류를 판단하는 방법으로서, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스로부터 발생 된 상기 호흡 정보를 포함하는 제1전기 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스로부터 발생 된 상기 호흡 정보를 포함하는 제2 전기 신호를 획득하는 단계, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호에 포함된 상기 호흡의 감지 시점의 차이를 판단하는 단계 및 상기 판단된 감지 시점의 차이를 기초로 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 판단하는 단계를 포함하되, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류는 들숨 신호, 날숨 신호 및 호흡 외의 신호인 호흡 종류 판단 방법이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 신호의 종류를 판단하는 단계는 상기 제1 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제2 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 날숨 신호로 판단하고, 상기 제2 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제1 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 들숨 신호로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 신호의 종류를 판단하는 단계는 상기 제1 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점과 상기 제2 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점의 차이가 일정 시간 이내인 경우, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 호흡 외의 신호로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이하에서는 본 명세서의 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(100)에 관하여 설명하기로 한다.

호흡 모니터링 시스템(100)은 환자의 신체 일 부분에 부착된 호흡 센싱 디바이스(1000)를 통해 상기 환자의 호흡에 따른 진동을 측정하고, 상기 측정한 진동을 분석함으로써 상기 환자의 호흡 상태를 진단하는 시스템이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(100)의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 호흡 모니터링 시스템(100)은 호흡 센싱 디바이스(1000) 및 호흡 모니터링 디바이스(120)를 포함할 수 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는, 기도 등의 환자(1)의 신체 일부에 부착되어 환자(1)의 호흡으로 인한 진동을 감지할 수 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000)가 부착되는 부착 부위(2) 는 호흡이 반복될 때 움직임이 발생되는 곳일 수 있다. 예를 들면, 호흡 시 폐 및 복강의 부피 변화를 반영하는 흉곽, 정맥을 통해 맥박을 감지할 수 있는 손목, 그 내부에 심장이 위치하는 흉곽의 일 영역 또는 인중 등일 수 있다. 호흡 센싱 디바이스(1000)는 바람직하게는 도 1에서 도시된 바와 같이 목 부위에 부착될 수 있다. 이때 호흡 센싱 디바이스(1000)는 보다 바람직하게는 목 부위 중 환자(1)의 호흡에 따른 움직임이 비교적 큰 기도에 부착될 수 있다. 물론, 호흡 센싱 디바이스(1000)의 부착 부위가 위에 상술한 예시로 한정되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 호흡으로 인한 진동 발생 시, 압전 효과에 따라 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 호흡 센싱 디바이스(1000)는 상기 전기적 신호를 호흡 모니터링 디바이스(120)로 전송할 수 있다. 여기서, 호흡 센싱 디바이스(1000)는 압전 효과에 따라 발생된 신호를 가공하여 전송하는 것도 가능하다.

호흡 센싱 디바이스(1000)에 관한 상세한 설명은 이후 더 후술하기로 한다.

호흡 모니터링 디바이스(120)는, 호흡 센싱 디바이스(1000)로부터 전기적 신호를 수신하고, 이를 이용해 환자(1)의 호흡 상태를 모니터링할 수 있다.

구체적으로 호흡 모니터링 디바이스(120)는 전기적 신호로부터 호흡 상태를 파악하기 위한 각종 알고리즘을 수행하거나 상기 알고리즘을 수행하기 위해 상기 전기적 신호에 대한 노이즈 제거를 비롯한 각종 전처리 작업을 수행할 수 있다. 상술한 과정에 따라 획득된 분석 결과에 의해 호흡 모니터링 디바이스(120)는 환자(1)의 호흡 상태를 파악하여 이를 모니터링할 수 있다.

호흡 모니터링 디바이스(120)가 호흡 센싱 디바이스(1000)로부터 수신하는 전기적 신호에는 환자(10)의 호흡과 무관하게 발생하는 각종 진동으로 인한 성분이 포함될 수 있다. 이러한 성분에는 예를 들어, 의도치 않게 환자(100)의 기도를 터치하는 내시경 및 수술 기구에 의해 발생한 진동이 있을 수 있다. 또는 노이즈는 환자(1)가 침을 삼킬 때 발생하는 진동일 수 있다. 또는 노이즈는 환자(1)의 갑작스런 움직임에 의해 발생하는 진동일 수 있다.

호흡 모니터링 디바이스(120)의 전처리 작업의 일 예를 들면, 상술한 호흡과 무관한 진동으로 인한 성분을 전기적 신호로부터 제거하는 노이즈 필터링 작업이 있을 수 있다.

호흡 모니터링 디바이스(120)가 획득하는 호흡 상태에 관한 정보는 예를 들면, 무호흡 상태, 코골이 상태, 호기 유속, 1회 호흡량 등 호흡과 관련된 특징일 수 있다. 나아가, 호흡 모니터링 디바이스(120)는 환자(1)의 건강 상태를 진단할 수도 있다. 예를 들면, 호흡 관련 특징 중 무호흡 시간이 일정 시간 이상 지속(apnea)되거나, 호흡이 저하(hypopnea)되거나 또는 상부 기도 저항 증후군(UARS: Upper Airway Resistance Syndrome) 상태에 진입하는 등의 이상 징후 또는 질병을 진단할 수 있다.

호흡 모니터링 디바이스(120)는 환자(1)의 호흡 상태에 관한 정보를 실시간 또는 일정 조건 하에 사용자에게 출력할 수 있다. 일 예로 호흡 모니터링 디바이스(120)는 디스플레이나 스피커와 같은 시청각 정보 출력 수단을 구비하고, 이를 통해 호흡 신호를 시각적으로 디스플레이하거나, 또는 청각적으로 스피커를 통해서 사용자에게 호흡 상태 관련 정보를 제공할 수 있다.

또 호흡 모니터링 디바이스(120)는 환자(1)의 호흡 상태를 통해 환자(1)의 건강 상태에 이상이 발생하는 것을 감지하고, 이에 관한 알람을 출력할 수 있다. 일 예로 호흡 모니터링 디바이스(120)는 호흡 이상 상태나 무호흡 상태가 계속되는 경우, 디스플레이나 스피커 등을 통해 사용자에게 경보를 제공할 수 있다.

호흡 모니터링 디바이스(120)는 상술한 기능들을 수행하기 위한 정보 연산 장치일 수 있다. 호흡 모니터링 디바이스(120)는 하드웨어나 소프트웨어 또는 이들의 조합에 따라 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 호흡 모니터링 디바이스(120)는 하드웨어적으로는 데이터를 저장 및 처리하는 정보 처리 장치일 수 있고, 소프트웨어적으로는 회로를 구동시키는 프로그램이나 코드 형태로 제공될 수 있다.

호흡 모니터링 디바이스(120)는 하나 이상의 호흡 센싱 디바이스(1000) 또는 기타 센싱 디바이스(미도시)와 유선 또는 무선(미도시)으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 각 호흡 센싱 디바이스(1000)는 동일한 환자(1)의 상이한 신체 일부분에 부착될 수 있고, 또한 다른 외부 기기는 산소 포화도를 측정하는 기구(Pluse oximeter)일 수 있다. 호흡 센싱 디바이스(1000)는 다른 호흡 센싱 디바이스(1000) 또는 외부 디바이스에서 수신된 정보를 독립적으로 처리하거나 또는 상호 연관지어서 관련 연산을 수행할 수도 있다.

이하에서는 본 명세서의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)에 관하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 사용 상태를 도시한 도면이다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 호흡에 의해 진동을 발생시키는 환자(1)의 신체 부위에 부착될 수 있다. 이하에서는 호흡 센싱 디바이스(1000)가 부착되는 환자(1)의 신체 부위를 '부착 부위'(2)라고 지칭하기로 한다.

도 2를 참조하면, 부착 부위(2)는 울대뼈일 수 있다. 울대뼈는, 하기도의 일 구성으로서 호흡 시 들숨과 날숨이 지나감에 따라 미세한 진동이 발생하는 영역이다. 따라서 호흡 센싱 디바이스(1000)는 울대뼈에 부착됨으로써 호흡 시 발생하는 진동 및 움직임을 측정할 수 있다. 다만, 도 2에서는 부착 부위(2)가 울대뼈 부위인 것으로 도시하고 있으나, 본 발명에서 부착 부위(2)가 울대뼈로 한정되는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 호흡 센싱 디바이스(1000)는 전체적으로 직사각형의 형상을 가질 수 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 울대뼈의 형상을 고려하여 호흡에 따른 움직임을 가장 효과적으로 측정할 수 있는 형태로 부착될 수 있다. 예를 들면, 호흡 센싱 디바이스(1000)는 직사각형의 긴 변이 수평 방향을 향하도록 울대뼈에 위치할 수 있다. 호흡 센싱 디바이스(1000)는 그 긴 변이 울대뼈의 둘레를 따라서 감싸도록 부착될 수 있다. 이 때 호흡 센싱 디바이스(1000)의 긴 변의 정 중앙에 울대뼈가 위치할 수도 있고, 또는 호흡 센싱 디바이스(1000)의 일 측으로 치우친 부분에 울대뼈가 위치할 수도 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000)의 일 측에서는 진동에 의해 발생된 전기적 신호를 호흡 모니터링 디바이스(120)로 전송하기 위한 케이블이 연장될 수 있다. 이 때 케이블은 노이즈를 발생시키지 않도록 울대뼈를 가로지르지 않고 울대뼈의 반대 방향으로 연장될 수 있다.

이하에서는, 본 명세서의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 구성에 관하여 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 구성에 관한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 호흡 센싱 디바이스(1000)는 케이스(1200), 센싱 모듈(1400), 커버(1600) 및 신호 처리 모듈(1800)을 포함할 수 있다. 도 3에는 상술한 구성이 모두 호흡 센싱 디바이스(1000)에 일체를 이루고 구비되는 것으로 도시되어 있으나, 신호 처리 모듈(1800)이 호흡 센싱 디바이스(1000)에서 제외되어 외부에 별도로 존재하는 것도 가능하다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 케이스(1200)에 의해 외관이 형성되며, 그 내부 내지 아래에 진동을 센싱하는 센싱 모듈(1400) 및 진동에 따른 전기적 신호를 처리하는 신호 처리 모듈(1800)을 구비하고, 접착성 물질을 가리는 커버(1600)를 포함할 수 있다.

케이스(1200)는, 호흡 센싱 디바이스(1000)의 외관을 형성하는 구성이다.

케이스(1200)는 외부 충격이나 오염 등으로부터 호흡 센싱 디바이스(1000)의 타 구성 요소들을 보호할 수 있다. 케이스(1200)는 호흡 센싱 디바이스(1000)가 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 예를 들면, 박막 형상으로 제공되어서 센싱 모듈(1400) 및 신호 처리 모듈(1800)을 위에서 덮을 수 있다.

케이스(1200)는 부착되는 신체 부위의 형태에 맞게 그 형상이 변형될 수 있도록 플렉서블한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 케이스(1200)는 고무의 일 종류로 구성될 수 있다.

케이스(1200)는 부전도체로 이루어질 수 있다. 케이스(1200)는 호흡 센싱 디바이스(1000) 내 전기 신호가 데이터 전송의 목적 외에는 외부로 누출되지 않도록 호흡 센싱 디바이스(1000) 내 타 구성요소를 절연시킬 수 있다.

또한 케이스(1200)는 케이스(1200)에 진동을 센싱하는 센싱 모듈(1400)이 배치되는 반대측으로부터 발생하는 외부 진동이 센싱 모듈(1400)에 전달되는 것을 방지하는 역할을 할 수도 있다. 호흡 센싱 디바이스(1200)가 사용되는 수술실 등과 같은 환경에서는 수술이나 기타 원인으로 인하여 호흡과는 무관한 오디오 신호가 발생할 수 있다. 예를 들어, 케이스(1200)는 외부 오디오 신호를 저감하는 고무 등의 재질로 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 외부 오디오 신호가 센싱 모듈(1400)로 전달되는 것이 차단됨으로써, 센싱 모듈(1400)로부터 노이즈가 제거 또는 감소될 수 있다.

나아가 케이스(1200)는 센싱 모듈(1400)에서 감지되는 호흡으로 인한 진동을 증폭시킬 수도 있다. 호흡으로 인한 진동은 주로 200~1,000Hz 대역의 주파수를 가지는데, 케이스(1200)는 해당 주파수 대역에 대한 공진 주파수를 가지는 재질로 마련되어 센싱 모듈(1400)에서 감지되는 진동을 증폭시키는 역할을 할 수도 있다.

센싱 모듈(1400)은, 부착 부위(2)의 진동에 따라 전기적 신호를 발생시키는 구성이다. 센싱 모듈(1400)은 부착 부위(2)에 접착될 수 있고, 부착 부위(2)에서 발생된 진동이 내부로 전달되면, 압전 효과를 이용해서 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

센싱 모듈(1400)은 접착층(1420), 절연막(1440) 및 압전 필름(1460)을 포함할 수 있다.

접착층(1420)은 부착 부위(2)에 호흡 센싱 디바이스(1000)가 부착될 수 있도록 접착력을 제공할 수 있다. 또한 접착층(1420)은 전도성을 띔으로써 압전 필름(1460)을 신체에 접지시키기 위한 전기적 통로로 기능할 수도 있다.

절연막(1440)은 압전 필름(1460)과 접착층(1420)을 전기적으로 절연시킴으로써 환자(1)의 신체에서 발생하는 심전도(ECG: EletroCardioGram) 신호 및 근전도(EMG:ElectroMyoGraphy) 신호 등으로 인한 외부 영향을 차단 내지 감소시킬 수 있다.

압전 필름(1460)은 접착층(1420) 및 절연막(1440)을 통해 전달된 진동에 대응하여 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

구체적으로, 접착층(1420)은 접착성 물질을 포함할 수 있다. 접착성 물질은 진동 측정 시에는 호흡 센싱 디바이스(1000)가 부착 부위(2)의 표면과 간극 없이 밀착될 수 있는 접촉력을 제공하되, 진동 측정 후에는 외력에 의해 호흡 센싱 디바이스(1000)가 쉽게 분리될 수 있는 정도의 접촉력을 제공할 수 있다. 접착성 물질은 접착층(1420)의 전체 면적에 도포될 수도 있고, 또는 접착층(1420) 일부에만 도포될 수도 있다.

접착층(1420)은 부착 부위(2) 표면의 굴곡 및 형태에 따라서 그 형상이 유연하게 변형될 수 있도록, 접착층(1420)은 유연한 재질로 구성될 수 있다. 이로써 접착층(1420)이 신체에 접촉하는 표면적이 증가할 수 있다. 이에 따라 접착층(1420)과 신체 간의 접착력이 증가할 수 있다. 또한 이에 따라 부착 부위(2)에서 전달되는 진동이 효과적으로 접착층(1420)으로 전달될 수 있다.

또한, 접착층(1420)은 부착 부위(2)의 진동을 절연막(1440)을 통해 압전 필름(1460)까지 전달하는 기능을 한다. 이때 접착층(1420)이 상층의 레이어로 전달하는 진동은 선택적일 수 있다. 예를 들면, 접착층(1420)은 호흡으로 인한 진동의 주파수를 갖는 파는 투과를 허용하되, 이외의 주파수를 갖는 파는 차단할 수 있다. 즉, 접착층(1420)은 부착 부위(2)에서 전달되는 진동에 대한 일종의 밴드패스 필터(band-pass filter)로서 기능할 수 있다. 이로써, 접착층(1420)에 의해 센싱 감도가 향상될 수 있다. 이에 대해서는 후에 더 자세히 설명한다.

접착층(1420)은 인체에 무해한 재질로 구성될 수 있다. 특히 접착성 물질은 인체에 분리 후 일부분이 인체에 남을 수도 있는 만큼 인체에 무해한 재질로 구성되는 것이 중요할 수 있다.

또한, 구체적으로 절연막(1440)은 절연 물질로 구성되어서 압전 필름(1460)을 절연시킬 수 있다. 특히, 절연막(1440)은 압전 필름(1460)과 접착층(1420)의 접촉을 방지함으로써 압전 필름(1460)을 절연시킬 수 있다. 절연막(1440)에 의해 신체로부터 발산되는 전자기파가 압전 필름에 도달하는 것이 차단됨으로써 전자기파에 의한 영향이 최소화될 수 있다. 이에 대해서는 더 후술하기로 한다.

또한, 절연막(1440)은 접착층(1420)을 통해 전달된 진동을 압전 필름(1460)으로 재전달할 수 있다.

또한, 절연막(1440)은 부착 부위(2)의 굴곡에 맞게 유연하게 그 형상이 변형될 수 있다. 이러한 형상의 변형은 접착층(1420)으로부터 전달된 진동을 압전 필름(1460)으로 재전달하는 데 도움을 줄 수 있다.

한편, 절연막(1440)의 일 영역에서는 압전 필름(1460)이 접착층(1420)을 통해 신체에 접지될 수 있다. 압전 필름(1460)은 전기 용량이 큰 신체와 접지됨으로써 기준 전위을 설정하는 것이 용이해지고, 신호의 노이즈를 감소시킬 수 있다.

또한, 구체적으로 압전 필름(1460)은 상부 전극(1480a), 압전 소재(1470) 및 하부 전극(1480b)을 포함할 수 있다. 상부 전극(1480a), 압전 소재(1470) 및 하부 전극(1480b)은 박막 형태로 제공될 수 있고, 서로 주면을 마주보면서 포개짐으로 인해 축전기(Capacitor)와 유사한 역할을 할 수 있다. 압전 소재(1470)는 압전 효과에 의해 외력에 대응하여 상부 전극(1480a) 및 하부 전극(1480b)에 전위차를 발생시킬 수 있다. 상부 및 하부 전극(1480b)에는 전위차에 따라 전기적 신호가 발생할 수 있다.

압전 효과(Piezoelectric effect)는 압전 결정에 압력 또는 비틀림 힘이 작용함으로써 결정의 상대하는 두 면 사이에 전압이 발생하는 현상을 말한다. 또는 이에 대한 역 현상으로서, 두 면 사이에 전압을 부여함으로써 그 전압의 주파수에서 변화하는 일그러짐이 발생하는 현상을 가리킨다. 압전 효과의 성질은 고체 안에서 전기 쌍극자 모멘트가 발생하는 것과 깊은 연관이 있다. 기계적인 힘이 가해졌을 때 편극이 변화하는 것은, 외부 응력의 영향으로 분자 배열 방향이 변화하여 쌍극자 모멘트의 방향이 바뀜에 따라 발생하는 것이기 때문이다. 이러한 압전 효과를 나타내는 물질로는, 자연적으로 존재하는 석영, 베르리나이트(Berlinite), 자당, 황옥 및 전기석 등이 있고, 인공 압전 물질로는 인산화 갈륨, 랑가사이트(Langasite) 또는 PZT 및 산화 아연 등을 비롯한 페로브스카이트(Perovskite)구조와 텅스텐-브론즈(Tungsten-bronze)구조를 한 세라믹스 등이 있다. 그 중 대표적으로 널리 사용되고 압전 효과가 우수한 물질은 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)으로서, 석영보다 몇 배나 큰 압전 효과를 일으킬 수 있다.

압전 소재(1470)는 상술한 압전 물질 중에서 선택되는 물질일 수 있다.

커버(1600)는, 접착층(1420)을 덮는 구성이다. 커버(1600)는 호흡 센싱 디바이스(1000)가 부착 부위(2)에 부착되기 이전에는 접착층(1420)이 외부 물질에 노출되는 것을 방지함으로써 접착력을 양질로 유지시킬 수 있다. 커버(1600)는 호흡 센싱 디바이스(1000)가 부착되기 직전에 제거됨으로써 접착층(1420)을 외부로 노출시키고, 접착층(1420)이 피부에 접촉 부착되도록 한다. 커버(1600)는 적은 정도의 외력에는 벗겨지지 않도록 접착층(1420)과 일정 수준의 접착력을 가질 수 있다. 그러나 한편으로는 일정 크기 이상의 외력에 쉽게 벗겨질 수 있도록 일정 수준 이하의 접착력으로 접착층(1420)과 접해 있어야 하며, 벗겨질 때 파손되지 않도록 일정한 장력 및 전단력을 견딜 수 있는 재질로 구성될 수 있다.

신호 처리 모듈(1800)은, 전기 신호를 수신하고, 처리하는 구성이다.

신호 처리 모듈(1800)은 센싱 모듈(1400)로부터 전기 신호를 수신할 수 있다.

신호 처리 모듈(1800)은 수신한 전기 신호를 처리하는데 필요한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 신호 처리 모듈(1800)은 수신한 전기적 신호에 대하여 노이즈 제거를 위한 처리를 수행할 수 있고, 이를 위한 노이즈 제거 회로를 포함할 수 있다.

또는 신호 처리 모듈(1800)은 센싱 모듈(1400)의 출력에 대한 임피던스 매칭을 수행할 수 있고, 이를 위한 FET 회로를 포함할 수 있다.

또는 신호 처리 모듈(1800)은 전기 신호를 증폭하는 동작을 수행할 수 있다.

신호 처리 모듈(1800)은 이후 가공된 전기 신호를 케이블을 통해서 호흡 모니터링 디바이스(120)에게 전송할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 구조 및 각 구성에 관하여 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 측단면도이고, 도 7는 본 발명의 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스(1000)의 분해 측단면도이다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 그 외관을 바라볼 때, 호흡 센싱 디바이스(1000)는 대체로 두께가 얇은 평판 형태일 수 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 위에서 내려다 보았을 때 사각형 형태로 제작될 수 있다. 구체적으로, 호흡 센싱 디바이스(1000)는 부착 부위(2)를 감쌀 수 있도록 일단이 더 긴 직사각형 형태일 수 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000) 상부의 일 영역은 위쪽 방향으로 돌출된 형상일 수 있다. 상기 돌출된 형상은 호흡 센싱 디바이스(1000)에서 좌우 일 측으로 치우친 위치에 형성될 수 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000)의 일 측에서는 케이블이 연결될 수 있다.

호흡 센싱 디바이스(1000)는 커버(1600), 접착층(1420), 절연막(1440), 압전 필름(1460) 및 케이스(1200)가 최하층부터 최상층까지 순서대로 적층된 구조일 수 있다. 이 때 신호 처리 모듈(1800)은 압전 필름(1460)과 수평으로 위치하면서 절연막(1440)과 케이스(1200) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 호흡 센싱 디바이스(1000)는 최하층에 커버(1600)가 위치하고, 커버(1600) 위에 접착층(1420)이 위치하며, 접착층(1420) 위에 압전 필름(1460) 및 신호 처리 모듈(1800)이 위치하며, 최상층에 케이스(1200)가 위치하는 적층 구조일 수 있다.

커버(1600)는 박막 형태로 제공될 수 있다. 커버(1600)는 위에서 보았을 때 접착층(1420)의 면적과 동일하거나 그보다 큰 면적을 가질 수 있다.

접착층(1420)은 박막 형태로 제공될 수 있다. 접착층(1420)은 접착성, 전도성 및 유연성을 모두 구비하는 겔 상의 물질로 제공될 수 있다. 여기서, 겔 상의 물질의 예로는, 하이드로 겔이 이용될 수 있다. 하이드로 겔의 예로는 아가로스 겔을 들 수 있다. 겔은 다공성 망상 구조를 갖는 물질로서, 외력에 의해 그 형태가 유연하게 변경될 수 있다. 또한, 그 중 하이드로 겔은 그 망상 구조 내부에 물을 포함하기 때문에 전기 전도성을 가질 수 있다. 또한, 겔은 망상 구조를 이루는 크로스링킹으로 인해 접착성을 가질 수도 있다.

접착층(1420)은 호흡 센싱 디바이스(1000)에 충분한 접착력을 제공할 수 있도록 충분한 길이로 제공될 수 있다. 특히, 접착층(1420)은 상층에 위치하며, 상대적으로 무거울 수 있는 케이블 및 신호 처리 모듈(1800)을 정확히 접착시킬 수 있도록 신호 처리 모듈(1800)이 수용되는 수납부(1202)의 양측으로 충분한 길이로 연장될 수 있다.

한편, 접착층(1420)을 구성하는 겔 상의 물질은 부착 부위(2)에 호흡 센싱 디바이스(1000)를 접착시키는 이외에도 하부 전극(1480b)의 접지를 위한 전기적 채널 기능과 호흡 진동에 대한 필터링 기능을 더 가질 수 있다.

절연막(1440)은 박막 형태로 제공될 수 있다. 절연막(1440)은 접착층(1420)과 압전 필름(1460) 사이에 개재될 수 있다. 위에서 보았을 때 절연막(1440)의 면적은 압전 필름(1460)의 면적 이상으로 제공될 수 있다.

절연막(1440)의 제조 원료 또는 두께 및 면적과 같은 제조상 스펙은 절연막(1440)의 절연성, 유연성 및 진동 전달률 등을 고려하여 결정될 수 있다.

한편, 절연막(1440)에는 관통공(1442)이 형성될 수 있다. 관통공(1442)은 압전 필름(1460)과 접착층(1420)을 전기적으로 연결함으로써, 압전 필름(1460)을 접착층(1420)을 통해 신체에 접지시키는 구성이다.

관통공(1442)은 절연막(1440)의 상면에서 하면까지 절연막(1440)을 관통하면서 연장되는 빈 공간일 수 있다.

관통공(1442)은 접착층(1420), 절연막(1440) 및 압전 필름(1460)이 포개지는 경우, 접착층(1420)과 압전 필름(1460)에 맞닿는 절연막(1440)의 일 영역에 형성될 수 있다. 이로써, 접착층(1420), 절연막(1440) 및 압전 필름(1460)이 밀착되어서 포개지는 경우, 관통공(1442)에 대응되는 접착층(1420)의 일부가 관통공(1442) 내부로 삽입되면서 압전 필름(1460)의 하부 전극(1480b)에 접촉될 수 있다(도 6 참조). 이로써 관통공(1442)에 대응되는 영역에서는 압전 필름(1460)과 접착층(1420)이 전기적으로 연결될 수 있다.

관통공(1442)은 대체로 원형의 단면을 갖는 실린더일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 단면이 다각형이거나, 슬릿 형태로 최소한의 단면을 갖는 형상일 수도 있다.

압전 필름(1460)은 압전 소재(1470), 상부 전극(1480a) 및 하부 전극(1480b)을 포함할 수 있다. 압전 소재(1470), 상부 전극(1480a) 및 하부 전극(1480b)은 박막 형태일 수 있다. 상부 전극(1480a)은 압전 소재(1470)의 상면에 형성되고, 하부 전극(1480b)은 압전 소재(1470)의 하면에 형성될 수 있다.

압전 필름(1460)의 구조 및 각 구성 요소의 형태 등에 대해서는 이후 더 자세히 설명하기로 한다.

신호 처리 모듈(1800)은 압전 필름(1460)과 근접한 곳에 위치할 수 있다. 임피던스 매칭을 위해서는 신호 처리 모듈(1800)이 출력단과 근접 위치하는 것이 유리하기 때문이다. 신호 처리 모듈(1800)과 압전 필름(1460)을 연결하기 위한 경로가 길어지면, 압전 필름(1460)에서 출력되는 전기 신호의 출력 및 감도가 떨어질 수 있다. 모든 물질은 자체적으로 내재된 임피던스를 가지고 있고, 연결 경로가 길어질수록 임피던스가 증가하여 압전 필름(1460)으로부터 출력되는 전기 신호가 노이즈에 보다 취약해질 수 있다.

신호 처리 모듈(1800)은 상부에서 볼 때 압전 필름(1460)과 나란한 위치에 배치될 수 있다. 다시 말해, 상부에서 볼 때 신호 처리 모듈(1800)은 압전 필름(1460)과 겹치는 영역이 발생하지 않도록 위치할 수 있다. 이는 상부 전극(1480a)와 하부 전극(1480b) 간의 간격 방향 상에 신호 처리 모듈(1800)을 배치하지 않음으로써 신호 처리 모듈(1800)에 의한 전기적 영향이 양 전극(1480a, 1480b) 간의 정전 용량을 교란시키지 않도록 하기 위함이다.

이 때 신호 처리 모듈(1800)과 압전 필름(1460)이 오버랩됨으로 인해 발생할 수 있는 노이즈가 제거될 수 있다. 예를 들면, 신호 처리 모듈(1800)과 압전 필름(1460)이 오버랩되는 경우, 신호 처리 모듈(1800)의 질량 및 부피로 인하여 압전 필름(1460)의 진동 센싱 감도에 영향을 미칠 수 있는 노이즈가 초래될 수 있다. 또는, 신호 처리 모듈(1800)은 회로기판의 일반적 특성 상 경성의 재질이 될 수 있는데, 이때 경성의 신호 처리 모듈(1800)과 연성의 압전 필름(1460)이 각각 진동에 따라 반응하는 정도가 다를 수 있고, 이로 인하여 진동 시 신호 처리 모듈(1800) 및 압전 필름(1460) 사이에 간극이 발생할 수 있다. 이는 노이즈의 원인이 될 수 있다. 따라서, 신호 처리 모듈(1800)과 압전 필름(1460)을 겹치는 영역 없이 수평 방향으로 나란히 위치함으로써 상술한 잠재적 노이즈 원인들을 감소 또는 제거될 수 있다

신호 처리 모듈(1800)은 회로 기판, 접속 단자, 케이블 및 하우징을 포함할 수 있다.

회로 기판은 신호를 수신하고, 처리하는 구성이다. 회로 기판에는 신호 처리에 필요한 각종 전자 장치들이 배치될 수 있다. 회로 기판은 신체 굴곡에 따라 휘어지는 유연한 재질일 수도 있고, 일반적 경성의 PCB(Printed Circuit Board)일 수도 있다. 물론, 회로 기판로 유연성 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)를 이용하는 것도 가능하다.

접속 단자는 압전 필름(1460)과 연결되어 압전 필름(1460)으로부터 전기 신호를 수신할 수 있다. 이때 접속 단자는 압전 필름(1460)의 단자부(1484)와 리베팅(Riveting) 형태로 결합될 수 있다. 또는 접속 단자는 압전 필름(1460)의 단자부(1484)와 납땜(Soldering) 형태로 결합될 수 있다. 또는 접속 단자는 압전 필름(1460)의 단자부(1484)와 연결되는 도선이 연결될 수도 있다.

케이블은 회로 기판에서 처리된 신호를 호흡 모니터링 디바이스(120)로 송신하는 구성이다. 케이블은 하우징의 일 측면에서 수평으로 하우징 안으로 삽입되고, 회로 기판과 연결될 수 있다. 케이블은 압전 필름(1460)을 가로지르지 않도록 압전 필름(1460)과 먼 쪽으로부터 연장되면서 신호 처리 모듈(1800)에 접근할 수 있다.

하우징은 회로 기판, 접속 단자 및 케이블이 그 내부에 위치되는 공간을 제공하는 구성이다. 하우징은 회로 기판, 접속 단자 및 케이블을 보호하기 위한 외장재일 수 있다. 이로써, 하우징 내 회로 기판, 접속 단자 및 케이블을 외부 진동에 대해서도 연결이 단단하게 유지될 수 있다.

또한, 하우징은 회로 기판이 케이스(1200) 및 절연막(1440) 사이에 개재되는 것이 용이한 형상일 수 있다. 예를 들면, 하우징은 평판 형상으로 제공되어서, 고정이 용이할 수 있다.

또한, 하우징은 접속 단자 외의 영역에서는 외부 구성 요소와 전기적으로 연결되지 않도록 전기 신호를 차단할 수 있다. 따라서 하우징은 절연체로 구성될 수 있다.

하우징의 일 측면에서 회로 기판은 압전 필름(1460)의 단자부(1484)와 수평으로 나란하게 연결될 수 있다.

케이스(1200)는 호흡 센싱 디바이스(1000)의 최상면에 위치할 수 있다. 케이스(1200)는 대체로 박막 형태일 수 있다. 케이스(1200)는 위에서 보았을 때 절연막(1440)과 동일하거나 절연막(1440) 이상의 면적을 가질 수 있다. 케이스(1200)는 절연막(1440)을 위에서 덮으면서 포개질 수 있고, 그 사이에 압전 필름(1460) 및 신호 처리 모듈(1800)이 개재될 수 있다.

케이스(1200)는 신호 처리 모듈(1800)이 수용되는 수납부(1202)를 구비할 수 있다. 수납부(1202)는 케이스(1200)의 일 영역이 위로 볼록하게 돌출되고, 그 내부에는 빈 공간을 구비하는 형상일 수도 있다. 수납부(1202)는 케이스(1200)와 압전 필름(1460)이 포개졌을 때, 압전 필름(1460)과 겹치지 않도록 압전 필름(1460) 측면에 형성될 수 있다. 수납부(1202)를 고려하여, 접착층(1420)에서는 압전 필름(1460)과 멀어지는 방향으로 일정 길이만큼 수납부(1202)의 일측으로부터 접착층(1420)이 연장될 수 있다. 수납부(1202)에는 케이블이 관통되는 구멍이 형성될 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 구성을 나타낸 블록도 이다.

도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(2000)은 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 및 호흡 모니터링 디바이스(2300)를 포함할 수 있으며, 상기 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 복수개의 호흡 센싱 디바이스 및 신호 처리 모듈(2400)을 포함할 수 있다. 다만, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 신호 처리 모듈(2400)은 상기 모니터링 디바이스(2300)에 포함될 수도 있다.

상기 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 도면에 도시된 바와 같이 압전필름(2110,2210), 절연막(2120,2220) 및 접착층(2130, 2230)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 압전효과를 이용하여 환자의 신체에서 발생하는 진동을 감지하여 신체에 관한 정보를 획득할 수 있는 구성일 수 있다. 예를 들어, 상기 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 상기 절연막을 제외하고, 상기 압전필름 및 상기 접착층을 포함할 수 있으며, 또는 상기 접착층을 제외하고, 압전필름 및 절연막을 포함 할 수 있고, 또는 압전효과를 이용하여 신체에서 발생하는 진동을 감지하기 위한 추가적인 구성을 포함할 수도 있다.

또한, 상기 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각은 상기 환자의 신체에서 발생하는 진동을 감지하여 이에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 그리고, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에서 발생하는 상기 전기적 신호는 상기 환자의 신체에서 발생하는 진동의 종류에 따라 발생 시기, 강도 등이 상이할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 상기 환자의 신체 중 임의의 지점에 부착될 수 있다. 이 때, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)가 부착되는 위치에 따라서 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에서 발생하는 전기적 신호의 발생 시기, 강도 등이 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 중 어느 하나(2100)가 상기 환자의 목울대에 부착되는 경우 상기 환자의 목울대에 부착된 호흡 센싱 디바이스(2100)는 상기 환자의 호흡에 의해 발생되는 진동을 감지하여 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)가 부착된 위치가 이격된 정도, 상기 진동의 발생 지점, 및 상기 진동의 종류 등에 따라 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에서 발생하는 상기 전기적 신호의 발생 시기, 강도 등이 상이할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)가 상기 환자의 신체에 부착됨에 따라 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용할 수 있다. 이 때, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)가 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하는 경우, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)에서 발생하는 전기적 신호에 포함된 노이즈가 감소될 수 있다.

또한, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)가 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하는 경우, 추가적인 그라운드의 구성 없이 상기 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)를 좀 더 간편하게 구성할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)가 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용함에 따라 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유할 수 있다. 따라서, 상기 환자의 신체 조건이 변경되는 경우에도 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유하기 때문에, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)에서 발생하는 전기적 신호의 오차가 줄어들 수 있다. 여기서 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스에서 발생하는 전기적 신호의 오차는 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스 중 어느 하나가 부착된 위치에 다른 하나가 부착되었을 경우에 동일한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호의 차이를 말할 수 있다.

또한, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하기 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 접착층(2130,2230)을 통할 수 있다. 구체적으로 상기 접착층(2130,2230)은 상기 환자의 신체에 부착되며, 상기 절연막(2120,2220)을 관통하여 상기 압전필름(2110,2210)에 포함되는 상부 전극에 연결되어 상기 상부 전극을 그라운드로 이용할 수 있다. 또는 상기 접착층(2130,2230)은 상기 환자의 신체에 부착되며, 상기 절연막(2120,2220)을 관통하여 상기 압전필름(2110,2210)에 포함되는 하부 전극에 연결 되어 상기 하부 전극을 그라운드로 이용할 수 있다.

또한 상기 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)는 신호 처리 모듈(2400)을 포함할 수 있다. 상기 신호 처리 모듈(2400)은 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)에서 발생하는 전기적 신호를 처리할 수 있다.

또한 상기 신호 처리 모듈(2400)은 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200)에서 발생하는 전기적 신호에 기초하여 상기 환자의 신체 정보를 획득할 수 있다.

또한 상기 신호 처리 모듈(2400)은 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 중 일부에 포함될 수 있으며, 또는 상기 모니터링 디바이스(2300)에 포함될 수 있다. 다만, 도 8에는 상기 신호 처리 모듈(2400)이 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 중 일부에 포함된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 및 상기 모니터링 디바이스(2300)와 독립적으로 존재하여 상기 호흡 모니터링 시스템에 포함될 수도 있다.

또한, 상기 신호 처리 모듈(2400)은 복수개 일 수 있으며, 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에 포함될 수도 있고, 이 경우 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에서 발생되는 전기적 신호를 공통으로 처리하는 신호 처리 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 신호 처리 모듈(2400)은 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에서 발생하는 전기적 신호의 시간적 차이에 기초하여 상기 환자의 신체 정보를 획득할 수 있다.

또한, 상기 신호 처리 모듈(2400)은 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에서 발생하는 전기적 신호의 강도의 차이에 기초하여 상기 환자의 신체 정보를 획득할 수 있다.

또한, 상기 신호처리 모듈(2400)은 상기 복수개의 호흡 센싱 디바이스(2100,2200) 각각에서 발생하는 전기적 신호를 합친 신호에 기초하여 상기 환자의 신체 정보를 획득할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 개략도이다.

도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(2500)은 호흡 센싱 디바이스(2510.2520) 및 호흡 모니터링 디바이스(2530)를 포함할 수 있으며, 상기 호흡 센싱 디바이스는 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)를 포함할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 환자(1)의 신체에 부착될 수 있으며, 구체적으로 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있다. 이 때, 상기 환자(1)의 목울대(2502)는 상기 환자가 호흡하는 경우 상기 환자가 들이쉬고 내쉬는 공기의 이동 경로를 대표적으로 의미할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2510.2520)는 상기 환자의 목울대가 아니더라도 상기 환자가 호흡하는 경우 들이쉬고 내쉬는 공기의 이동 경로를 따라 부착될 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)는 상기 환자(1)의 목울대(2502) 중 상기 환자(1)의 머리와 가까운 지점(2503)에 부착 될 수 있으며, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자의 목울대 중 상기 환자의 가슴과 가까운 지점(2504)에 부착될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 상기 환자의 목울대 중 상기 환자의 머리와 가까운 지점(2503)에 부착되고, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)가 상기 환자의 목울대 중 상기 환자의 가슴과 가까운 지점(2504)에 부착될 수도 있다.

또한 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2510,2520)는 상기 환자(1)의 호흡에 의해 발생하는 진동을 감지하고, 이에 따라 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 환자(1)의 호흡에 의해 공기가 상기 환자의 기도를 따라 이동하며, 상기 기도를 둘러싸고 있는 상기 목울대(2502)가 진동하고 이에 따라, 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2510,2520)는 상기 목울대(2502)의 진동을 감지하여 이에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 호흡 모니터링 시스템(2500)은 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다. 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510), 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520) 및 상기 모니터링 디바이스(2530) 중 어느 하나에 포함 될 수 있다.

또한 상기 신호 처리 모듈은 복수개 일 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510), 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520) 및 상기 모니터링 디바이스(2530)모두에 포함 될 수도 있다.

또한, 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2510,2520)에서 발생하는 전기적 신호의 차이에 기초하여 상기 환자(1)의 호흡의 종류를 판단할 수도 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 호흡 센싱 디바이스의 사용 상태를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(2500)은 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)를 포함하며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 길이가 긴 장모서리와, 길이가 짧은 단 모서리를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 장모서리와 평행한 중심축인 장축(2511,2521)과 단모서리와 평행한 중심축인 단축(2512,2522)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 호흡의 이동 경로를 따라서 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 장축이 상기 환자(1)의 호흡의 이동경로와 수직 하며, 상기 단축이 상기 환자(1)의 호흡의 이동 경로와 평행하도록 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있다. 이처럼 상기 환자(1)의 호흡의 이동 경로와 상기 장축이 수직하도록 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착되는 경우, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)에서 감지되는 시점의 차이를 좀 더 정확하게 할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자의 호흡으로부터 발생되는 진동을 감지 할 수 있으며, 상기 진동은 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 또는 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 부착된 면적을 통해 감지 될 수 있다. 따라서, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 무작위하게 부착되어 있는 경우 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)에서 진동이 감지되는 시점 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)에서 진동이 감지되는 시점의 차이가 명확하지 않을 수 있다. 이에 반해, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 각각의 장축과 상기 환자의 호흡의 이동경로가 수직하도록 부착되는 경우 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)와 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)의 이격 거리(D) 및 환자(1)의 호흡의 이동 속도에 따라 상기 호흡 센싱 디바이스(2510,2520) 각각에서 진동이 감지되는 시점이 명확하게 차이가 날 수 있다.

또한, 상기 장축과 평행한 방향은 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2510,2520)의 길이방향을 의미할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2510,2520)의 중심을 이은 선을 포함하는 방향을 배치방향이라 할 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 각각 그 길이 방향이 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)와 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)의 배치방향과 직교하도록 상기 환자의 신체에 부착될 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 일정한 이격거리(D)를 가지고 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있다. 상기 호흡 센싱 디바이스(2510,2520) 각각에서 진동을 감지하는 시점은 상기 환자(1)의 호흡에 의해 상기 환자(1)의 목울대(2502)가 진동하는 시점, 상기 호흡 센싱 디바이스(2510,2520) 각각에서 상기 진동을 전기적 신호로 변환하기 위한 시간 등에 의해 결정될 수 있다. 따라서 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 일정거리 이상 이격되어 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있다. 또한 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 일정한 이격거리(D)를 가지고 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착되는 경우 상기 환자(1)의 호흡의 이동 속도 및 상기 이격거리(D)에 기초하여 진동을 감지하는 시점에 차이가 생길 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2510,2520)는 상기 환자의 신체에 부착됨에 따라 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유할 수 있다.

도 11은 환자가 숨을 들이쉬는 경우 상기 호흡 모니터링 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(2500)은 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 호흡에 의해 발생된 진동을 감지하고, 상기 진동에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있으며, 일정 이격거리(D)를 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)는 상기 환자(1)의 두부에서 가까운 곳(2503)에 위치할 수 있으며, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 두부에서 먼 방향으로 일정 이격거리(D)를 가지고 위치(2504)할 수 있다.

또한, 상기 환자(1)가 숨을 들이쉬는 경우, 상기 환자(1)가 들이쉬는 숨은 상기 환자(1)의 코 또는 입을 통해서 들어올 수 있다. 또한, 상기 환자(1)의 코 또는 입을 통해서 들어온 숨은 상기 환자(1)의 목울대(2502) 내에 포함되는 기도의 상부를 거쳐 상기 환자의 목울대(2502) 내에 포함되는 기도의 하부를 통해 상기 환자의 폐로 이동 할 수 있다.

또한, 상기 환자(1)가 호흡하는 경우, 공기는 상기 환자(1)의 목울대(2502) 내에 포함되는 기도를 통해 이동할 수 있으며, 이에 따라 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 진동이 발생할 수 있다.

따라서, 상기 환자(1)가 숨을 들이쉬는 경우, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520) 중 상기 환자(1)의 두부에 가까운 곳(2503)에 위치하는 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 상부(2503)에서 먼저 진동이 발생할 수 있다. 또한 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520) 중 상기 환자(1)의 두부에서 먼 곳(2504)에 위치하는 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 하부(2504)에서 나중에 진동이 발생할 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 목울대(2502)에서 발생한 진동에 기초하여 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 이때 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)에서 발생한 전기적 신호(2511)는 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)에서 발생한 전기적 신호(2521)보다 빨리 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 상부(2503)에서 먼저 진동이 발생하고 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 하부(2504)에서 나중에 진동이 발생하므로, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)가 상기 환자(1)의 목울대(2502) 상부(2503)에서 발생한 진동을 감지하고 이를 기초로 전기적 신호(2511)를 먼저 발생시키며, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 상기 환자의 목울대(2502) 하부(2504)에서 발생한 진동을 감지하고 이를 기초로 전기적 신호(2521)를 나중에 발생시킬 수 있다.

도 12는 환자가 숨을 내쉬는 경우 상기 호흡 모니터링 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(2500)은 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 호흡에 의해 발생된 진동을 감지하고, 상기 진동에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 목울대(2502)에 부착될 수 있으며, 일정 이격거리를 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)는 상기 환자(1)의 두부에서 가까운 곳에 위치할 수 있으며, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 두부에서 먼 방향으로 일정 이격거리를 가지고 위치할 수 있다.

또한, 상기 환자(1)가 숨을 내쉬는 경우, 상기 환자(1)의 내쉬는 숨은 상기 환자(1)의 폐에서부터 상기 환자(1)의 목울대(2502) 내에 포함되는 기도의 하부를 거쳐 상기 환자의 목울대(2502) 내에 포함되는 기도의 상부를 통해 상기 환자(1)의 코 또는 입으로 나갈 수 있다.

따라서, 상기 환자(1)가 숨을 내쉬는 경우, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520) 중 상기 환자(1)의 두부에 먼 곳에 위치하는 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 하부(2504)에서 먼저 진동이 발생할 수 있다. 또한 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520) 중 상기 환자의 두부에서 가까운 곳에 위치하는 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 상부(2503)에서 나중에 진동이 발생할 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)는 상기 환자(1)의 목울대(2502)에서 발생한 진동에 기초하여 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 이 때, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)에서 발생한 전기적 신호(2522)는 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)에서 발생한 전기적 신호(2512)보다 빨리 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2520)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 하부(2504)에서 먼저 진동이 발생하고, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)가 부착된 상기 환자(1)의 목울대(2502) 상부(2503)에서 나중에 진동이 발생하므로, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2502)가 상기 환자(1)의 목울대(2502) 하부(2504)에서 먼저 발생한 진동을 감지하고 이를 기초로 전기적 신호(2522)를 발생시키며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2510)가 상기 환자(1)의 목울대(2502) 상부(2503)에서 나중에 발생한 진동을 감지하고 이를 기초로 전기적 신호(2512)를 발생시킬 수 있다.

도 13은 도 9에 따라 부착된 호흡 모니터링 시스템의 한 호흡 주기 동안의 전기적 신호를 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템에 포함되는 제1 호흡 센싱 디바이스 및 제2 호흡 센싱 디바이스는 각각 전기적 신호를 발생시킬 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 제1 전기적 신호(2610) 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 제2 전기적 신호(2620)의 차이를 이용하여 상기 호흡 모니터링 시스템이 부착된 환자의 호흡 종류를 판단할 수 있다.

구체적으로, 상술한 바와 같이, 상기 환자가 숨을 들이쉬는 경우, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 상기 제1 전기적 신호(2610)는 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 상기 제2 전기적 신호(2620)보다 발생 시점이 빠르다. 또한 상기 환자가 숨을 내쉬는 경우, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 상기 제1 전기적 신호(2610)는 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 상기 제2 전기적 신호(2620)보다 발생 시점이 느리다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스가 일정거리 이격된 경우, 상기 환자의 호흡에 따라 발생한 상기 제1 전기적 신호(2610) 및 상기 제2 전기적 신호(2620)의 발생 시점은 일정 시간이상 차이 날 수 있다.

또한, 상기 환자의 호흡 외의 요인으로 인한 진동은 상기 제1 호흡 센싱디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 일정 시간 이하의 차이로 감지 될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 전기적 신호(2610) 및 상기 제2 전기적 신호(2620)의 발생 시점은 일정 시간 이하로 차이 날 수 있으며, 발생 시점의 차이가 없을 수 도 있다.

따라서, 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제1 전기적 신호(2610) 및 상기 제2 전기적 신호(2620)의 차이에 기초하여 상기 환자의 호흡의 종류를 판단할 수 있으며, 나아가 상기 환자의 호흡에 인해 발생한 전기적 신호인지, 산기 환자의 호흡 외의 요인으로 인해 발생한 전기적 신호인지 판단할 수 있다.

구체적으로, 도 13을 참조하면, 임의의 구간인 제1 구간(2630) 동안 상기 제1 전기적 신호(2610)의 발생시점(2611)은 상기 제2 전기적 신호(2622)의 발생 시점(2621)보다 빠를 수 있다. 또한, 이에 따라 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제1 구간(2630) 동안 발생한 전기적 신호(2610,2620)를 상기 환자의 들숨에 의한 진동으로부터 발생한 전기적 신호로 판단할 수 있다.

또한, 다른 임의의 구간인 제2 구간(2640) 동안 상기 제1 전기적 신호(2610)의 발생 시점(2612)과 상기 제2 전기적 신호(2620)의 발생 시점(2622)이 동일 할 수 있다. 또한, 이에 따라 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제2 구간(2640) 동안 발생한 전기적 신호(2610,2620)를 상기 환자의 호흡 외의 원인으로 인해 발생한 전기적 신호로 판단할 수 있다.

또한, 또 다른 임의의 구간인 제3 구간(2650) 동안 상기 제1 전기적 신호(2610)의 발생 시점(2613)은 상기 제2 전기적 신호(2620)의 발생 시점(2623)보다 느릴 수 있다. 또한, 이에 따라 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제3 구간(2650) 동안 발생한 전기적 신호(2610,2620)를 상기 환자의 날숨에 의한 진동으로부터 발생한 전기적 신호로 판단할 수 있다.

또한, 상기 제1 구간(2630) 동안 발생한 제1 및 제2 전기적 신호(2610,2620)의 발생 시점(2611,2621)의 차이와 상기 제3 구간(2650) 동안 발생한 제1 및 제2 전기적 신호(2610,2620)의 발생 시점(2613,2623)의 차이는 동일 할 수 있으나, 상기 환자의 호흡 속도에 따라 다를 수도 있으며, 상기 호흡 센싱 디바이스의 전기적 신호 발생 속도에 따라 다를 수도 있다. 예를 들어, 상기 환자가 숨을 들이쉬고 내쉬는 속도에 변화가 있을 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 진동을 감지하고 전기적 신호를 발생하는데 걸리는 시간에 차이가 있을 수도 있다.

도 14는 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템은 상기 호흡 센싱 디바이스가 부착된 환자의 호흡 종류를 판단할 수 있다.

구체적으로, 상기 호흡 모니터링 시스템은 제1 호흡 센싱 디바이스, 제2 호흡 센싱 디바이스 및 신호 처리 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스는 제1 전기적 신호를 발생시키고, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는 제2 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 획득하며, 상기 환자의 호흡 종류를 판단할 수 있다.

상기 호흡 모니터링 시스템의 동작은 제1 및 제2 전기적 신호를 획득하는 단계(S2710)를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 호흡 모니터링 시스템에 포함된 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는 각각 부착된 환자의 신체에서 발생하는 진동을 감지하고, 상기 진동을 기초로 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 획득 할 수 있다.

또한, 상기 호흡 모니터링 시스템의 동작은 상기 제1 및 제2 전기적 신호의 획득 시간 차이를 판단하는 단계(S2720)를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 호흡 모니터링 시스템에 포함된 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 획득한 시간을 각각 판단하여 상기 제1 및 제2 전기적 신호의 획득 시간 차이를 판단 할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 전기적 신호를 더하거나 빼서 상기 제1 및 제2 전기적 신호의 획득 시간 차이를 판단할 수도 있다. 또한 이 때, 상기 신호 처리 모듈에서 판단된 상기 제1 및 제2 전기적 신호의 획득 시간 차이는 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 전기적 신호의 발생 시간 차이와 동일 할 수 있으며, 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 신호 처리 모듈과 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 사이의 거리가 상기 신호 처리 모듈과 상기 제2 호흡 센싱 디바이스 사이의 거리와 같은 경우 상기 신호 처리 모듈에서 판단된 획득 시간 차이와 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 전기적 신호의 발생 시간 차이가 동일 할 수 있다. 또한, 상기 신호처리 모듈과 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 사이의 거리가 상기 신호 처리 모듈과 상기 제2 호흡 셍싱 모듈 사이의 거리와 다른 경우 상기 신호 처리 모듈에서 판단된 획득 시간 차이와 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 전기적 신혼의 발생 시간 차이가 상이 할 수도 있다. 또한, 이 때, 상기 호흡 센싱 디바이스 각각과 상기 신호 처리 모듈의 거리는 물리적 거리를 의미할 수 있으며, 전기적 신호가 이동하는 경로를 따라 형성되는 전기적 거리를 의미할 수도 있다.

또한, 상기 호흡 모니터링 시스템의 동작은 상기 환자의 호흡 종류를 판단하는 단계(S2730)를 포함할 수 있다. 구체적으로 상술한 바와 같이, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스가 상기 환자의 두부에 가까운 상기 환자의 목울대 상부에 부착되고 상기 제2 호흡 센싱 디바이스가 상기 환자의 두부에서 먼 상기 환자의 목울대 하부에 부착되는 경우, 상기 신호 처리 모듈이 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 획득하는 획득시간에 차이가 있을 수 있으며, 상기 제1 전기적 신호의 획득 시간이 상기 제2 전기적 신호의 획득 시간보다 빠른 경우 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제1 및 제2 전기적 신호가 상기 환자의 들숨으로 인한 진동으로부터 발생한 것으로 판단 할 수 있고, 상기 제1 전기적 신호의 획득 시간이 상기 제2 전기적 신호의 획득 시간 보다 느린 경우 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제1 및 제2 전기적 신호가 상기 환자의 날숨으로 인한 진동으로부터 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 제1 전기적 신호의 획득 시간과 상기 제2 전기적 신호의 획득 시간의 차이가 일정 시간 간격 이하인 경우 상기 제1 및 제2 전기적 신호가 상기 환자의 호흡 외의 원인으로 인한 진동으로부터 발생한 것으로 판단할 수도 있다.

도 15는 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 개략도이다.

도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템(2800)은 호흡 센싱 디바이스(2810,2820) 및 호흡 모니터링 디바이스(2830)를 포함할 수 있으며, 상기 호흡 센싱 디바이스는 제1 호흡 센싱 디바이스(2810) 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2820)를 포함할 수 있다.

또한, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2810)는 상기 환자(1)의 목울대(2802)에 부착될 수 있으며, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2820)는 상기 환자(1)의 목울대 외에 다른 부분(2803)에 부착될 수 있다. 이 때, 상기 환자(1)의 목울대(2802)는 상기 환자가 호흡하는 경우 상기 환자가 들이쉬고 내쉬는 공기의 이동 경로를 대표적으로 의미할 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2810)는 상기 환자(1)의 목울대가 아니더라도 상기 환자가 호흡하는 경우 들이쉬고 내쉬는 공기의 이동경로를 따라 부착될 수 있다. 또한 상기 환자(1)의 목울대 외에 다른 부분(2803)은 상기 환자(1)의 호흡으로 인해 발생하는 진동이 직접적으로 전달되지 않는 부분을 의미할 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2810)는 상기 환자(의 호흡에 의해 )발생하는 진동을 감지하고, 이에 따라 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 환자(1)의 호흡에 의해 공기가 상기 환자(1)의 기도를 따라 이동하며, 상기 기도를 둘러싸고 있는 상기 목울대(2802)가 진동하고 이에 따라, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2810)는 상기 목울대(2802)의 진동을 감지하여 이에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2820)는 상기 환자(1)의 호흡 외의 원인으로 인해 발생하는 진동을 감지하고, 이에 따라 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 환자(1)의 뒤척임 등 상기 환자(1)의 움직임으로 인해 진동이 발생하고 이에 따라 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2820)는 상기 환자(1)의 신체에서 발생한 진동을 감지하여 이에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수 있으며, 또는 상기 환자(1)의 생명을 위한 신체활동으로부터 발생되는 진동을 감지하여 이에 따른 전기적 신호를 발생시킬 수도 있다.

또한 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 호흡 모니터링 시스템(2800)은 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다. 상기 신호처리 모듈은 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2810), 상기 제2 호흡 센싱 디바이스(2820) 및 상기 모니터링 디바이스(2830) 중 어느 하나에 포함될 수 있다.

또한, 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스(2810,2820)에서 발생하는 전기적 신호의 차이에 기초하여 노이즈를 제거하거나 상기 제1 호흡 센싱 디바이스(2810)에서 발생한 전기적 신호를 보정할 수 있다.

도 16은 도 15에 따라 호흡 센싱 디바이스가 부착된 환자의 한 호흡 주기 동안의 전기적 신호를 나타낸 도면이다.

도 16을 참조하면, 일 실시예에 다른 호흡 모니터링 시스템에 포함되는 제1 호흡 센싱 디바이스 및 제2 호흡 센싱 디바이스는 각각 전기적 신호를 발생시킬 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 제1 전기적 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생한 제2 전기적 신호의 차이를 이용하여 상기 제1 전기적 신호를 보정하거나 노이즈를 제거할 수 있다. 이 때, 노이즈는 상기 환자의 호흡 외의 원인으로 인한 진동을 감지하여 발생하는 전기적 신호를 의미할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 상기 제1 호흡 센싱 디바이스는 상기 환자의 목울대에 부착될 수 있으며, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는 상기 환자의 목울대 외에 다른 부위에 상기 제1 호흡 센싱 디바이스와 미리 정해진 거리 이상 이격되어 부착될 수 있다.

또한, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스는 상기 환자의 신체에서 발생하는 진동을 감지하고 이에 따라 제1 전기적 신호를 발생시킬 수 있으며, 상기 제1 전기적 신호는 상기 환자의 호흡에 의해 발생한 진동에 따른 전기적 신호 및 상기 환자의 호흡에 의해 발생한 진동 외에 다른 원인에 의한 진동에 따른 전기적 신호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는 상기 환자의 신체에서 발생하는 진동을 감지하고 이에 따라 제2 전기적 신호를 발생시킬 수 있으며, 상기 제2 전기적 신호는 상기 환자의 호흡에 의해 발생한 진동 외에 다른 원인에 의한 진동에 따른 전기적 신호를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스는 상기 환자의 신체에 부착됨에 따라 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유할 수 있다.

또한, 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스는 상기 환자의 호흡 외의 다른 원인에 의한 진동에 따른 전기적 신호를 포함함에 따라 노이즈를 공유할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스는 상기 환자의 뒤척임으로 인해 발생하는 진동을 감지하고, 이에 따라 각각 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.

따라서, 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제2 전기적 신호에 기초하여 상기 제1 전기적 신호를 보정함으로써 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 전기적 신호는 상기 환자의 뒤척임으로 인한 진동에 따른 전기적 신호를 포함할 수 있으며, 상기 제1 전기적 신호에서 상기 제2 전기적 신호 만큼을 감소시키는 경우 보정된 상기 제1 전기적 신호는 상기 환자의 뒤척임으로 인한 진동에 따른 전기적 신호를 포함하지 않을 수 있다.

구체적으로, 도 16을 참조하면, 임의의 구간인 제1 구간(2930) 동안 상기 제1 전기적 신호(2910)는 상기 환자(1)의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2912)를 포함 할 수 있다. 그러나 상기 제1 구간(2930) 동안 상기 제2 전기적 신호(2920)는 상기 환자(1)의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호를 포함하지 않을 수 있다. 다만 이 때, 상기 제1 전기적 신호(2910) 및 상기 제2 전기적 신호(2920)는 상기 환자(1)의 호흡 외의 원인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2911,2921)를 포함할 수 있다.

또한, 다른 임의의 구간인 제2 구간(2940) 동안 상기 제1 및 제2 전기적 신호(2910,2920)는 상기 환자(1)의 뒤척임으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2914,2924)를 포함할 수 있다. 다만 이 때, 상기 제1 및 제2 전기적 신호(2910,2920)는 상기 환자의 호흡 외의 원인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2913,2923)를 포함할 수 있다.

또한, 또 다른 임의의 구간인 제3 구간(2950) 동안 상기 제1 전기적 신호(2910)는 상기 환자(1)의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2916)를 포함 할 수 있다. 그러나 상기 제3 구간(2950) 동안 상기 제2 전기적 신호(2920)는 상기 환자(1)의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호를 포함하지 않을 수 있다. 다만 이 때, 상기 제1 및 제2 전기적 신호(2910,2920)는 상기 환자(1)의 호흡 외의 원인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2915,2925)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 제1 전기적 신호(2910)와 상기 제2 전기적 신호(2920)의 차이에 기초하여 상기 제1 전기적 신호(2910)를 보정하는 경우, 보정 된 상기 제1 전기적 신호(2960)는 상기 환자(1)의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2962,2966)를 포함하며, 상기 환자(1)의 호흡 외의 원인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 보정 된 상기 제1 전기적 신호(2960)는 상기 제1 구간(2930) 및 제3 구간(2950) 동안 상기 환자의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호(2962,2966)를 포함 할 수 있으며, 상기 환자(1)의 뒤척임으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호 및 상기 환자(1)의 호흡 외의 원인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호는 포함하지 않을 수 있다.

따라서, 상기 호흡 모니터링 시스템은 상기 제2 전기적 신호(2920)를 이용하여 상기 제1 전기적 신호(2910)를 보정함에 따라 상기 제1 전기적 신호(2910)로부터 노이즈를 제거 할 수 있다.

도 17은 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템의 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.

도 17을 참조하면, 일 실시예에 따른 호흡 모니터링 시스템은 상기 호흡 센싱 디바이스가 부착된 환자의 호흡을 판단하기 위해 노이즈를 제거할 수 있다.

구체적으로, 상기 호흡 모니터링 시스템은 제1 호흡 센싱 디바이스, 제2 호흡 센싱 디바이스 및 신호 처리 모듈을 포함할 수 있으며, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스는 제1 전기적 신호를 발생시키고, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는 제2 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 획득하며, 상기 제1 전기적 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.

상기 호흡 모니터링 시스템의 동작은 제1 및 제2 전기적 신호를 획득하는 단계(S2740)를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 호흡 모니터링 시스템에 포함된 상기 제1 및 제2 호흡 센싱 디바이스는 각각 부착된 환자의 신체에서 발생하는 진동을 감지하고, 상기 진동을 기초로 제1 전기적 신호 및 제2 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 신호 처리 모듈은 상기 제1 전기적 신호 및 상기 제2 전기적 신호를 획득할 수 있다.

또한, 상기 호흡 모니터링 시스템의 동작은 상기 제2 전기적 신호를 이용하여 상기 제1 전기적 신호를 처리하는 단계(S2750)를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 호흡 모니터링 시스템에 포함된 상기 신호 처리 모듈은 상기 제2 전기적 신호의 세기만큼 상기 제1 전기적 신호의 세기를 줄일 수 있으며, 상기 제1 전기적 신호에서 상기 제2 전기적 신호를 뺄 수 있다.

이 때, 상기 제1 전기적 신호는 상기 환자의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호, 상기 환자의 뒤척임 등 외부적 요인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호 및 상기 환자의 호흡 외의 신체활동 등 내부적 요인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호를 포함할 수 있으며, 상기 제2 전기적 신호는 상기 환자의 뒤척임 등 외부적 요인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호 및 상기 환자의 호흡 외의 신체활동 등 내부적 요인으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호를 포함할 수 있다. 따라서 상기 제2 전기적 신호를 이용하여 상기 제1 전기적 신호를 처리함에 따라 상기 환자의 호흡으로 인한 진동에 따라 발생하는 전기적 신호 외의 노이즈를 제거 할 수 있다.

다만, 상기 노이즈는 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스가 동작함으로써 발생하는 기계적, 전기적 노이즈를 포함 할 수 있으며, 상기 노이즈는 전부 제거되지 않을 수도 있다. 즉, 상기 노이즈는 제거되지 않고 세기만 줄어들 수도 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.

Claims

환자의 신체에 부착되고, 압전 효과를 이용하여 상기 환자의 호흡으로 인해 발생하는 진동을 감지함으로써 상기 환자의 호흡 상태에 관한 정보를 획득하는 호흡 모니터링 시스템(Respiratory sensing System)으로서,
환자의 호흡에 따른 진동 신호가 인가되는 상기 환자의 목울대의 제1 지점에 부착되는 호흡 센싱 디바이스인 제1 호흡 센싱 디바이스;
상기 제1 지점과 상이한 제2 지점에 부착되는 상기 호흡 센싱 디바이스인 제2 호흡 센싱 디바이스; 및
상기 제1 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제1 전기적 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스에서 발생된 제2 전기적 신호를 처리하는 신호 처리 모듈;을 포함하고,
상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스가 상기 제1 전기적 신호에 대하여 상기 제1 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하고 상기 제2 호흡 센싱 디바이스가 상기 제2 전기적 신호에 대하여 상기 제2 지점을 통해 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용함으로써, 상기 환자의 신체를 그라운드로 공유하는 것을 특징으로 하는
호흡 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 호흡 센싱 디바이스는 각각,
박막 형태의 압전 소재, 상기 압전 소재를 사이에 두고 상기 압전 소재의 상부에 위치하는 상부 전극 및 상기 압전 소재의 하부에 위치하는 하부 전극을 구비하고, 상기 환자의 호흡으로 인해 발생한 진동에 따라 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극에 전기적 신호를 발생시키는 압전 필름;을 포함하고,
상기 제1 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스의 하부 전극이 상기 제1 지점과 전기적으로 연결됨에 따라 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하고,
상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제2 호흡 센싱 디바이스의 하부 전극이 상기 제2 지점과 전기적으로 연결됨에 따라 상기 환자의 신체를 그라운드로 이용하는
호흡 모니터링 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 호흡 센싱 디바이스는 각각,
상기 압전 필름의 하부에 상기 하부 전극과 마주보도록 위치하고, 접착성 물질로 제공되어 상기 환자의 신체에 접촉 부착되고, 상기 환자의 호흡으로 인해 발생하는 진동을 상기 압전 필름에 전달하며, 전도성을 띔으로써 그 상면과 하면을 전기적으로 연결할 수 있는 접착층; 및
상기 압전 필름과 상기 접착층의 사이에 개재되고, 상기 압전 필름과 상기 접착층 간의 전기적 연결을 차단하되, 상기 압전 현상에 따른 전기적 신호의 노이즈를 감소시키기 위하여 상기 하부 전극이 상기 접착층을 통해 상기 환자의 신체에 접지되도록 상기 하부 전극과 상기 접착층을 서로 전기적으로 연결시키는 관통공이 형성되는 절연막;을 더 포함하는
호흡 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 신호 처리 모듈은, 상기 신호 처리 모듈의 결과에 기초하여 상기 환자의 호흡 상태에 관한 정보를 디스플레이하는 모니터링 디바이스에 설치되는
호흡 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스 중 어느 하나에 설치되는
호흡 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 호흡 시 숨의 이동 경로를 따라서 상기 환자의 신체에 부착되며,
상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 및 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 간의 관계에 기초하여 호흡의 종류를 판단하는
호흡 모니터링 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 제1 지점으로부터 상기 환자의 두부에 가까운 상기 환자의 목울대의 제2 지점에 설치되고,
상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 호흡의 종류를 날숨으로 판단하고, 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 호흡의 종류를 들숨으로 판단하는
호흡 모니터링 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점과 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 간의 시간 차이가 상기 제1 호흡 센싱 디바이스와 상기 제2 호흡 센싱 디바이스의 이격 간격에 대응하는 미리 정해진 시간 범위를 더 고러하여 상기 제1 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 및 상기 제2 전기적 신호에 따른 호흡의 감지 시점 간의 관계에 기초하여 호흡의 종류를 판단하는
호흡 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 각각 그 길이 방향이 상기 제1 호흡 센싱 디바이스와 상기 제2 호흡 센싱 디바이스의 배치 방향과 직교하도록 상기 환자의 신체에 부착되는
호흡 모니터링 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제2 호흡 센싱 디바이스는, 상기 환자의 목울대로부터 미리 정해진 거리 이상 이격된 제2 지점에 부착되고,
상기 신호 처리 모듈은, 상기 제1 전기적 신호와 그라운드를 공유하는 상기 제2 전기적 신호를 이용하여 상기 제1 전기적 신호를 보정함으로써, 상기 제1 전기적 신호로부터 노이즈를 제거하는
호흡 모니터링 시스템.
환자의 신체에 부착되고, 압전 효과를 이용하여 상기 환자의 호흡으로 인해 발생하는 진동을 감지함으로써 상기 환자의 호흡에 관한 정보를 획득하는 호흡 센싱 디바이스(Respiratory sensing device)를 포함하고, 상기 환자의 두부에서 먼 목울대에 부착되는 제1 호흡 센싱 디바이스 및 상기 제1 호흡 센싱 디바이스보다 상기 환자의 두부에서 가까운 목울대에 부착되는 제2 호흡 센싱 디바이스를 이용하여 상기 환자의 호흡 종류를 판단하는 방법으로서,
상기 제1 호흡 센싱 디바이스로부터 발생 된 상기 호흡 정보를 포함하는 제1전기 신호 및 상기 제2 호흡 센싱 디바이스로부터 발생 된 상기 호흡 정보를 포함하는 제2 전기 신호를 획득하는 단계;
상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호에 포함된 상기 호흡의 감지 시점의 차이를 판단하는 단계; 및
상기 판단된 감지 시점의 차이를 기초로 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 판단하는 단계를 포함하되,
상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류는 들숨 신호, 날숨 신호 및 호흡 외의 신호인
호흡 종류 판단 방법.
제11 항에 있어서,
상기 신호의 종류를 판단하는 단계는
상기 제1 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제2 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 날숨 신호로 판단하고, 상기 제2 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점이 상기 제1 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점보다 앞선 경우 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 들숨 신호로 판단하는 것을 특징으로 하는
호흡 종류 판단 방법.
제11 항에 있어서,
상기 신호의 종류를 판단하는 단계는
상기 제1 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점과 상기 제2 전기 신호에 따른 호흡의 감지 시점의 차이가 일정 시간 이내인 경우, 상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호의 종류를 호흡 외의 신호로 판단하는 것을 특징으로 하는
호흡 종류 판단 방법.