KR20190071307A - 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템 및 방법이 개시된다. 대상자의 수면 상태 여부를 감지하는 수면 상태 감지 모듈; 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하는 레이더 모듈; 상기 수면 상태 감지 모듈에서 상기 대상자가 수면 상태로 감지되는 경우, 상기 레이더 모듈이 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 제어하는 제어 모듈; 상기 레이더 모듈에서 측정된 대상자의 호흡 상태를 이용하여 상기 대상자의 무호흡증 상태를 판단하고 모니터링하는 무호흡증 상태 모니터링 모듈; 상기 모호흡증 상태 모니터링 모듈에서 판단되고 모니터링되는 무호흡증 상태를 출력하는 출력 모듈을 구성한다. 상술한 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템 및 방법에 의하면, 레이더를 이용하여 대상자의 흉부의 움직임을 원격 감지하여 수면 무호흡 상태를 모니터링하도록 구성됨으로써, 다양한 센서의 부착없이도 편리하게 대상자의 무호흡 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있는 효과가 있다.

Description

레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHODOF MONITOING SLEEP APNEA USING RADAR}

본 발명은 수면 무호흡 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 레이더(radar)를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.

수면 무호흡증은 본인이 잘 인지하지 못하는 경우가 많다.

수면 무호흡증은 오래 지속되는 경우 더 큰 질병을 유발하거나 악화시키는 것으로 알려져 있다.

특히, 뇌졸중 환자의 경우에는 수면 무호흡증으로 인해 사망률을 40배 이상 높이는 것으로 보고되고 있으며, 암 환자의 경우에도 수면 무호흡 중에 암세포의 활성화를 증가시키는 것으로 밝혀져 있다.

수면 무호흡증 환자의 경우 그 양태는 다양하게 나타나고 있는데, 수면중 무호흡 상태가 분당 10초 이상 지속되는 경우가 3회 이상이면 경증, 15회 정도이면 중간 정도, 그리고 30회 이상이면 중증으로 분류되고 있다.

수면 무호흡 상태를 모니터링하는 다양한 시스템이 공개되어 있지만, 여러 장비들을 부착하거나 복잡하여 일반적으로 상용화하여 사용하기에는 부적합한 면이 많이 있다.

또한, 이는 수면 상태를 방해하는 요인이 되기도 한다.

10-2014-0006256 10-2017-0092259

본 발명의 목적은 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적에 따른 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템은, 대상자의 수면 상태 여부를 감지하는 수면 상태 감지 모듈; 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하는 레이더 모듈; 상기 수면 상태 감지 모듈에서 상기 대상자가 수면 상태로 감지되는 경우, 상기 레이더 모듈이 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 제어하는 제어 모듈; 상기 레이더 모듈에서 측정된 대상자의 호흡 상태를 이용하여 상기 대상자의 무호흡증 상태를 판단하고 모니터링하는 무호흡증 상태 모니터링 모듈; 상기 모호흡증 상태 모니터링 모듈에서 판단되고 모니터링되는 무호흡증 상태를 출력하는 출력 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 레이더 모듈은, 상기 대상자의 흉부로 레이더 신호를 송신하여 반사 신호를 수신하고, 수신된 반사 신호의 주파수의 변화 추이에 따라 호흡 상태를 측정하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 수면 상태 감지 모듈은, 상기 대상자의 뇌파를 감지하여 수면 상태 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 무호흡증 상태 모니터링 모듈에서 모니터링되는 무호흡증 상태의 빈도수 및 지속 시간에 따라 무호흡증의 경중을 판단하는 무호흡증 경중 판단 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 출력 모듈이, 상기 무호흡증 경중 판단 모듈에서 판단된 무호흡증의 경중을 출력하도록 구성될 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법은, 수면 상태 감지 모듈이 대상자의 수면 상태 여부를 감지하는 단계; 상기 수면 상태 감지 모듈에서 수면 상태로 감지되는 경우, 제어 모듈이 레이더 모듈이 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 제어하는 단계; 상기 레이더 모듈이 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하는 단계; 무호흡증 상태 모니터링 모듈이 상기 레이더 모듈에서 측정된 대상자의 호흡 상태를 이용하여 상기 대상자의 무호흡증 상태를 판단하고 모니터링하는 단계; 출력 모듈이 상기 모호흡증 상태 모니터링 모듈에서 판단되고 모니터링되는 무호흡증 상태를 출력하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 수면 상태 감지 모듈이 대상자의 수면 상태 여부를 감지하는 단계는, 상기 대상자의 뇌파를 감지하여 수면 상태 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 레이더 모듈이 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하는 단계는, 상기 대상자의 흉부로 레이더 신호를 송신하여 반사 신호를 수신하고, 수신된 반사 신호의 주파수의 변화 추이에 따라 호흡 상태를 측정하도록 구성될 수 있다.

그리고 무호흡증 경중 판단 모듈이 상기 무호흡증 상태 모니터링 모듈에서 모니터링되는 무호흡증 상태의 빈도수 및 지속 시간에 따라 무호흡증의 경중을 판단하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 출력 모듈이 상기 무호흡증 경중 판단 모듈에서 판단된 무호흡증의 경중을 출력하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

상술한 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템 및 방법에 의하면, 레이더를 이용하여 대상자의 흉부의 움직임을 원격 감지하여 수면 무호흡 상태를 모니터링하도록 구성됨으로써, 다양한 센서의 부착없이도 편리하게 대상자의 무호흡 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법의 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템(100)은 수면 상태 감지 모듈(110), 레이더 모듈(120), 제어 모듈(130), 무호흡증 상태 모니터링 모듈(140), 무호흡증 경중 판단 모듈(150), 출력 모듈(160), 알람 모듈(170), 베개 진동 모듈(180)을 포함하도록 구성될 수 있다.

레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템(100)은 대상자의 흉부의 호흡에 의한 움직임을 레이더로 감지하여 수면 무호흡 상태를 실시간 감지하도록 구성될 수 있다.

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

수면 상태 감지 모듈(110)은 대상자의 수면 상태 여부를 감지하도록 구성될 수 있다. 수면 상태 감지 모듈(110)의 방식에는 제한이 없다. 일례로서 대상자의 뇌파를 감지하여 수면 상태를 감지하도록 구성될 수 있다.

레이더 모듈(120)은 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 구성될 수 있다. 레이더 모듈(120)은 대상자의 흉부에 레이더 신호를 주사하고, 흉부에서 반사되는 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 수신 신호의 주기 내지는 주파수는 흉부가 호흡에 의해 전후 움직임이 생길 때마다 변하게 된다. 이러한 주파수의 변화 추이에 의해 수면 무호흡 여부를 판단할 수 있다.

이를 통해 대상자의 호흡 상태 내지는 수면중 무호흡증을 판단할 수 있다.

제어 모듈(130)은 수면 상태 감지 모듈(110)에서 대상자가 수면 상태로 감지되는 경우, 레이더 모듈(120)이 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 제어하도록 구성될 수 있다.

한편, 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템(100)은 뒤척임 감지 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 뒤척임 감지 모듈(미도시)은 대상자의 수면중 뒤척임 상태를 감지하도록 구성될 수 있다. 뒤척임 상태에서는 대상자의 흉부 호흡 상태를 감지하기 어렵기 때문에 수면 중이라도 뒤척임이 없는 상태에서 레이더 모듈(120)을 구동 제어하도록 구성될 수 있다.

뒤척임 감지 모듈(미도시)은 사용자의 흉부나 신체 일부에 부착되는 자이로 센서로 구성될 수 있다. 자이로 센서 외에 사용자의 뒤척임을 감지할 수 있는 적외선 영상 센서가 될 수도 있다.

무호흡증 상태 모니터링 모듈(140)은 레이더 모듈(120)에서 측정된 대상자의 호흡 상태를 이용하여 대상자의 무호흡증 상태를 판단하고 모니터링하도록 구성될 수 있다. 즉, 흉부의 전후 움직임을 통해 무호흡 상태인지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.

출력 모듈(160)은 모호흡증 상태 모니터링 모듈(140)에서 판단되고 모니터링되는 무호흡증 상태를 출력하도록 구성될 수 있다.

무호흡증 경중 판단 모듈(150)은 무호흡증 상태 모니터링 모듈(140)에서 모니터링되는 무호흡증 상태의 빈도수 및 지속 시간에 따라 무호흡증의 경중을 판단하도록 구성될 수 있다.

무호흡증 경중 판단 모듈(150)은 수면 중 무호흡 상태가 10초 이상 지속되면 무호흡증으로 판단하도록 구성될 수 있다. 그리고 무호흡증 경중 판단 모듈(150)은 수면 중 무호흡 상태가 3회 이상이면 경증, 15회 정도이면 중간 정도, 그리고 30회 이상이면 중증으로 분류하여 판단하도록 구성될 수 있다.

이때, 출력 모듈(160)은 무호흡증 경중 판단 모듈(150)에서 판단된 무호흡증의 경중을 출력하도록 구성될 수 있다.

알람 모듈(170)은 대상자의 무호흡증 상태를 즉시 경고하도록 구성될 수 있다. 알람 모듈(170)은 대상자의 신체에 부착된 진동기일 수도 있으며 스피커일 수도 있다. 그리고 알람 모듈(170)으 대상자의 보호자나 관리자의 단말(미도시)로 경고 알람 메시지를 송신하도록 구성될 수 있다.

무호흡증 상태 모니터링 모듈(140)에서 대상자가 현재 무호흡증 상태인 것으로 판단되면, 알람음을 출력하도록 구성될 수 있다.

베개 진동 모듈(180)은 무호흡증 상태 모니터링 모듈(140)에서 대상자가 현재 무호흡증 상태인 것으로 판단되는 경우, 대상자의 무호흡 상태를 중지시키기 위하여 베개에 미리 구비된 진동 모터(motor)를 진동시켜 대상자의 호흡 상태에 변화를 주도록 구성될 수 있다. 이 외에도 베개 경사각 변경 모듈(미도시)에 의해 베개의 경사각을 변경하여 대상자의 무호흡 상태를 중지시키도록 구성될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법의 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 먼저 수면 상태 감지 모듈이 대상자의 수면 상태 여부를 감지한다(S101).

이때, 수면 상태 감지 모듈은 대상자의 뇌파를 감지하여 수면 상태 여부를 감지하도록 구성될 수 있다.

다음으로, 수면 상태 감지 모듈에서 수면 상태로 감지되는 경우, 제어 모듈이 레이더 모듈이 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 제어한다(S102).

다음으로, 레이더 모듈이 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 대상자의 호흡 상태를 측정한다(S103).

여기서, 레이더 모듈은 대상자의 흉부로 레이더 신호를 송신하여 반사 신호를 수신하고, 수신된 반사 신호의 주파수의 변화 추이에 따라 호흡 상태를 측정하도록 구성될 수 있다.

다음으로, 무호흡증 상태 모니터링 모듈이 레이더 모듈에서 측정된 대상자의 호흡 상태를 이용하여 대상자의 무호흡증 상태를 판단하고 모니터링한다(S104).

다음으로, 출력 모듈이 모호흡증 상태 모니터링 모듈에서 판단되고 모니터링되는 무호흡증 상태를 출력한다(S105).

다음으로, 무호흡증 경중 판단 모듈이 무호흡증 상태 모니터링 모듈에서 모니터링되는 무호흡증 상태의 빈도수 및 지속 시간에 따라 무호흡증의 경중을 판단한다(S106).

다음으로, 출력 모듈이 무호흡증 경중 판단 모듈에서 판단된 무호흡증의 경중을 출력한다(S107).

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 수면 상태 감지 모듈
120: 레이더 모듈
130: 제어 모듈
140: 무호흡증 상태 모니터링 모듈
150: 무호흡증 경중 판단 모듈
160: 출력 모듈
170: 알람 모듈
180: 베개 진동 모듈

Claims (10)

1. 대상자의 수면 상태 여부를 감지하는 수면 상태 감지 모듈;
   레이더 신호(radar signal)를 이용하여 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하는 레이더 모듈;
   상기 수면 상태 감지 모듈에서 상기 대상자가 수면 상태로 감지되는 경우, 상기 레이더 모듈이 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 제어하는 제어 모듈;
   상기 레이더 모듈에서 측정된 대상자의 호흡 상태를 이용하여 상기 대상자의 무호흡증 상태를 판단하고 모니터링하는 무호흡증 상태 모니터링 모듈;
   상기 모호흡증 상태 모니터링 모듈에서 판단되고 모니터링되는 무호흡증 상태를 출력하는 출력 모듈을 포함하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 레이더 모듈은,
   상기 대상자의 흉부로 레이더 신호를 송신하여 반사 신호를 수신하고, 수신된 반사 신호의 주파수의 변화 추이에 따라 호흡 상태를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 수면 상태 감지 모듈은,
   상기 대상자의 뇌파를 감지하여 수면 상태 여부를 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 무호흡증 상태 모니터링 모듈에서 모니터링되는 무호흡증 상태의 빈도수 및 지속 시간에 따라 무호흡증의 경중을 판단하는 무호흡증 경중 판단 모듈을 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 시스템.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 출력 모듈이,
   상기 무호흡증 경중 판단 모듈에서 판단된 무호흡증의 경중을 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡증 모니터링 시스템.
   
6. 수면 상태 감지 모듈이 대상자의 수면 상태 여부를 감지하는 단계;
   상기 수면 상태 감지 모듈에서 수면 상태로 감지되는 경우, 제어 모듈이 레이더 모듈이 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하도록 제어하는 단계;
   상기 레이더 모듈이 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하는 단계;
   무호흡증 상태 모니터링 모듈이 상기 레이더 모듈에서 측정된 대상자의 호흡 상태를 이용하여 상기 대상자의 무호흡증 상태를 판단하고 모니터링하는 단계;
   출력 모듈이 상기 모호흡증 상태 모니터링 모듈에서 판단되고 모니터링되는 무호흡증 상태를 출력하는 단계를 포함하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 수면 상태 감지 모듈이 대상자의 수면 상태 여부를 감지하는 단계는,
   상기 대상자의 뇌파를 감지하여 수면 상태 여부를 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 레이더 모듈이 레이더 신호(radar signal)를 이용하여 상기 대상자의 호흡 상태를 측정하는 단계는,
   상기 대상자의 흉부로 레이더 신호를 송신하여 반사 신호를 수신하고, 수신된 반사 신호의 주파수의 변화 추이에 따라 호흡 상태를 측정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   무호흡증 경중 판단 모듈이 상기 무호흡증 상태 모니터링 모듈에서 모니터링되는 무호흡증 상태의 빈도수 및 지속 시간에 따라 무호흡증의 경중을 판단하는 단계를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡 모니터링 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 출력 모듈이 상기 무호흡증 경중 판단 모듈에서 판단된 무호흡증의 경중을 출력하는 단계를 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이더를 이용한 수면 무호흡증 모니터링 방법.

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