KR20200064774A - Method of measuring for using a ppg sensor - Google Patents

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조성두
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Abstract

The present invention relates to a method for measuring respiration using a PPG sensor to monitor respiration data by measuring a respiration state of a patient using a change in minimum values of pulse data measured through a PPG sensor. The method comprises the steps of: measuring a change in minimum values of pulse data by a PPG sensor; analyzing a period of inhalation of a patient, which is changed by increase of the minimum values of the pulse data changes and a period of exhalation of the patient, which is changed by decrease of the minimum values of the pulse data; and monitoring a respiration status through the periods of the inhalation and exhalation of the patient.

Description

광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법{METHOD OF MEASURING FOR USING A PPG SENSOR}METHOD OF MEASURING FOR USING A PPG SENSOR

본 발명은 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광혈류 센서에서 감지되는 맥박의 최소 값 변화를 통해 환자의 호흡 상태를 모니터링할 수 있도록 된 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a respiration measurement method using a photo blood flow sensor, and more specifically, a respiration measurement method using a photo blood flow sensor capable of monitoring a patient's breathing state through a change in the minimum value of the pulse detected by the photo blood flow sensor. It is about.

일반적으로 광혈류 신호, 즉 PPG(Photoplethysmograph) 신호는 광을 이용하여 손끝 등 동맥이 지나는 신체 부위에서 심박수나 산소포화도 등을 측정하는 기술이다. 이러한 PPG 신호는 심박수나 산소포화도와 같은 다양한 심혈관계와 관련된 심부전, 고혈압, 스트레스 상태 등 임상적으로 의미 있는 정보를 많이 가지고 있다.In general, a photo blood flow signal, that is, a PPG (Photoplethysmograph) signal is a technique for measuring heart rate or oxygen saturation in a body part passing through an artery such as a fingertip using light. These PPG signals have a lot of clinically meaningful information such as heart failure, hypertension, and stress related to various cardiovascular systems such as heart rate and oxygen saturation.

특히 병원에서 수술이나 치료를 할 때에 환자의 PPG 신호 모니터링은 매우 중요하다. PPG 신호를 기반으로 환자의 여러 임상적 상태를 판단하기 때문에 신뢰성 있는 신호를 얻는 것이 매우 중요하다.Monitoring the PPG signal of a patient is very important, especially when performing surgery or treatment in a hospital. It is very important to obtain a reliable signal because the patient's clinical status is judged based on the PPG signal.

상기와 같은 장점이 있음에도 불구하고, PPG 신호는 PPG 센서와 측정 부위와의 접촉력에 따라 변화하는 문제점을 가지고 있다. 신뢰성 있는 신호를 얻기 위해서는 접촉력을 일정하게 유지해야 하지만, 종래 PPG 센서의 경우에는 접촉력을 일정하게 유지할 수 있도록 반지형 또는 집개형 구조를 만들어 손가락에 끼우거나 집어서 고정시키고 있다.Despite the above advantages, the PPG signal has a problem that changes according to the contact force between the PPG sensor and the measurement site. In order to obtain a reliable signal, the contact force needs to be kept constant, but in the case of the conventional PPG sensor, a ring-shaped or plucked-type structure is formed to be fixed by pinching or pinching the finger so that the contact force can be kept constant.

그러나, 환자가 조금만 움직여도 접촉력이 변화하게 되어 신뢰성 있는 신호를 얻기 어렵고, 특히 영유아의 경우에는 행동의 제약이 어려워 지속적인 주의가 필요하다.However, it is difficult to obtain a reliable signal because the contact force is changed even if the patient moves a little, and in particular, in infants and toddlers, it is difficult to limit the behavior, so constant attention is required.

또한, 영유아의 경우에는 호흡과 관련된 데이터가 매우 중요하나 상기 PPG 센서로는 호흡 주기나 호흡과 관련된 데이터를 측정하기 어려운 실정이다.In addition, in the case of infants and toddlers, data related to breathing is very important, but it is difficult to measure data related to breathing cycles or breathing with the PPG sensor.

이에 따라, 상기 PPG 센서와는 별도로 고가의 호흡측정 모니터링 장비를 사용하여야 하는 어려움이 있었다.Accordingly, there was a difficulty in using expensive respiratory measurement monitoring equipment separately from the PPG sensor.

대한민국 공개특허공보 제10-2008-0054855호(발명의 명칭 : 광혈류측정 센서를 이용한 바이오 피드백 이동 단말기 및 그 방법, 2008. 06. 19. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2008-0054855 (Name of the invention: bio-feedback mobile terminal using a photo blood flow measurement sensor and its method, published on June 19, 2008) 대한민국 등록특허공보 제10-1780264호(발명의 명칭 : 광혈류 측정장치 및 광혈류 측정방법, 2017. 10. 11. 공고)Republic of Korea Registered Patent Publication No. 10-1780264 (Name of invention: photo blood flow measurement device and photo blood flow measurement method, October 10, 2017 announcement)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 광혈류 센서를 통해 측정되는 맥박 데이터들의 최소 값 변화를 이용하여 환자의 호흡 상태를 측정함으로써 호흡 데이터를 모니터링할 수 있도록 된 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised in view of the above points, and uses a photo blood flow sensor capable of monitoring respiratory data by measuring a patient's respiratory state using a change in the minimum value of pulse data measured by the photo blood flow sensor. The purpose is to provide a method of measuring breathing.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법은 광혈류 센서로 맥박 데이터들의 최소 값 변화를 측정하는 단계, 상기 맥박 데이터의 최소 값이 증가로 변화하는 환자의 들숨과 상기 맥박 데이터의 최소 값이 감소로 변화하는 환자의 날숨의 주기를 분석하는 단계, 및 환자의 들숨과 날숨의 주기를 통해 호흡 상태를 모니터링 하는 단계를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment for achieving the object of the present invention described above, the method for measuring respiration using a photo blood flow sensor according to the present invention comprises the steps of measuring a change in the minimum value of pulse data with the photo blood flow sensor, the minimum value of the pulse data Analyzing the period of exhalation of the patient changing with this increase and the period of exhalation of the patient in which the minimum value of the pulse data changes with decreasing, and monitoring the respiratory state through the period of exhalation and exhalation of the patient have.

상기 날숨과 들숨의 주기를 분석하는 단계에서, 상기 맥박 데이터의 최소 값이 증가하는 주기와 감소하는 주기를 비교하여 환자의 들숨과 날숨의 주기를 파악할 수 있다.In the step of analyzing the period of exhalation and inhalation, it is possible to grasp the period of inhalation and exhalation of the patient by comparing the period of increasing and decreasing periods of the minimum value of the pulse data.

본 발명에 따른 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법에 따르면, 광혈류 센서에서 감지되는 맥박의 최소 값 변화를 통해 환자의 호흡 상태를 모니터링할 수 있기 때문에 호흡 상태가 특히 중요한 영유아 환자에게 유용하게 이용될 수 있다.According to the respiration measurement method using the photo blood flow sensor according to the present invention, since the patient's respiratory status can be monitored through a change in the minimum value of the pulse detected by the photo blood flow sensor, the respiratory status is particularly useful for infants and toddlers. You can.

또한, 광혈류 센서를 통해 환자의 호흡 데이터를 모니터링할 수 있기 때문에 기존 고가의 호흡 측정 모니터링 장비를 대체함으로써 경제적인 효과를 도모할 수 있다.In addition, since the patient's respiratory data can be monitored through a photo-flow sensor, it is possible to achieve economical effects by replacing the existing expensive respiratory measurement monitoring equipment.

또한, 별도의 장비 없이 광혈류 센서를 통해 호흡 데이터를 모니터링할 수 있기 때문에 의사와 간호사 같은 의료진이 보다 편리하게 환자의 상태를 파악할 수 있다.In addition, since the respiratory data can be monitored through a photo-flow sensor without additional equipment, medical staff such as doctors and nurses can more conveniently grasp the patient's condition.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 측정방법에서 맥박 데이터들의 최소 값 변화를 측정하는 상태를 도시한 도면이다.
1 is a diagram illustrating a respiratory measurement algorithm using a photo blood flow sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a state for measuring a change in the minimum value of the pulse data in the respiratory measurement method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, an exemplary embodiment of a method for measuring breathing using a photo blood flow sensor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, the present invention is not limited or limited by the examples. In addition, in describing the present invention, detailed descriptions of known functions or configurations may be omitted to clarify the gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정 알고리즘을 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 측정방법에서 맥박 데이터들의 최소 값 변화를 측정하는 상태를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a respiratory measurement algorithm using a photo blood flow sensor according to an embodiment of the present invention. 2 is a view showing a state for measuring a change in the minimum value of the pulse data in the respiratory measurement method according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광혈류(PPG) 센서를 이용한 호흡 측정방법은 혈류 센서로 맥박 데이터들의 최소 값 변화를 측정하는 단계, 상기 맥박 데이터의 최소 값이 증가로 변화하는 환자의 들숨과 상기 맥박 데이터의 최소 값이 감소로 변화하는 환자의 날숨의 주기를 분석하는 단계, 및 환자의 들숨과 날숨의 주기를 통해 호흡 상태를 모니터링 하는 단계를 포함한다.1 and 2, the respiratory measurement method using a photo blood flow (PPG) sensor according to an embodiment of the present invention comprises the steps of measuring a change in the minimum value of pulse data with the blood flow sensor, the minimum value of the pulse data Analyzing the period of exhalation of the patient changing as the increase and the exhalation period of the patient where the minimum value of the pulse data changes to decrease, and monitoring the respiratory state through the period of the patient's exhalation and exhalation.

즉, 상기 광혈류 센서를 이용하여 호흡 데이터를 모니터링 하는 기능을 광혈류 센서에 추가함으로써 고가의 호흡 측정 모니터링 장비를 대체할 수 있다.That is, by adding the function of monitoring the respiratory data using the photo blood flow sensor to the photo blood flow sensor, it is possible to replace the expensive respiratory measurement monitoring equipment.

여기서, 상기 광혈류를 측정하는 원리는 적색광(660nm)이나 적외선광(940nm)을 모두 사용하여 산소포화도를 측정할 수 있고, 헤모글로빈의 산소와 결합된 상태에 따라 흡광률이 다른 특성을 이용하여 측정할 수 있다.Here, the principle of measuring the photo blood flow can be measured by using both red light (660nm) or infrared light (940nm) oxygen saturation, and using the characteristics of the absorbance is different depending on the combined state of hemoglobin oxygen can do.

상기 광혈류 신호에는 맥박에 의해 움직임이 있는 동맥혈액은 빛의 흡수량이 계속 변하기 때문에 발생하는 AC 성분이 있고, 측정 부위(손가락)의 정맥혈액, 뼈, 기타 생체 조직들에 의해 일정하게 흡수되기 때문에 발생하는 DC 성분이 있다.In the light blood flow signal, arterial blood, which is moved by the pulse, has an AC component that is generated because the amount of light absorption continuously changes, and is constantly absorbed by venous blood, bone, and other biological tissues at the measurement site (finger). There is a DC component that occurs.

본 실시예에서, 상기 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법은 상기 AC 성분의 광혈류 신호에서 맥박 1회 데이터(a)를 추출한 후, 맥박 데이터들의 최소 값(b) 변화를 측정하게 된다.In the present embodiment, the method for measuring respiration using the photo blood flow sensor extracts the pulse data (a) from the photo blood flow signal of the AC component, and then measures a change in the minimum value (b) of the pulse data.

상기 호흡 측정방법에서 호흡 측정의 기본 원리는 호흡에 의해 산소를 들이 마시고 심장 운동으로 신체에 산소를 보내는 일련의 과정에서, 들숨일 경우 산소가 많이 포함된 혈류가 신체에 공급되고, 날숨일 경우 산소가 적게 포함된 혈류가 신체에 공급되는 현상을 상기 광혈류 센서의 신호에서 추출하여 측정하게 된다.In the respiratory measurement method, the basic principle of the respiratory measurement is a series of processes in which oxygen is breathed by breathing and the oxygen is sent to the body through cardiac exercise. The phenomenon in which the blood flow containing less is supplied to the body is extracted from the signal of the photo-flow sensor and measured.

즉, 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법은 광혈류 센서로 맥박 데이터들의 최소 값 변화를 측정하고, 상기 맥박 데이터의 최소 값이 증가로 변화하는 환자의 들숨과 상기 맥박 데이터의 최소 값이 감소로 변화하는 환자의 날숨의 주기를 분석하며, 환자의 들숨과 날숨의 주기를 통해 호흡 상태를 모니터링 하게 된다.That is, in the respiratory measurement method using the photo blood flow sensor, the minimum value change of pulse data is measured by the photo blood flow sensor, and the minimum value of the pulse data changes as the minimum value of the pulse data increases and the minimum value of the pulse data changes. It analyzes the patient's exhalation cycle and monitors the breathing state through the patient's exhalation and exhalation cycles.

또한, 상기 날숨과 들숨의 주기를 분석하는 과정에서, 상기 맥박 데이터의 최소 값이 증가하는 주기와 감소하는 주기를 비교하여 환자의 들숨과 날숨의 주기를 파악할 수 있다.In addition, in the process of analyzing the period of exhalation and inhalation, it is possible to grasp the period of inhalation and exhalation of the patient by comparing the period of increasing and decreasing periods of the minimum value of the pulse data.

여기서, 상기 들숨과 날숨의 주기가 짧으면 짧을수록 환자는 가쁜 숨을 몰아쉬고 있다는 것을 모니터링할 수 있고, 상기 들숨과 날숨의 주기가 길면 길수록 환자는 긴 호흡 또는 호흡이 미약하다는 것을 모니터링할 수 있다. 상기 들숨과 날숨의 주기가 일정하지 않으면 환자의 호흡이 불안정하다는 것을 모니터링할 수 있다.Here, the shorter the period of the exhalation and exhalation, the shorter the patient can monitor that the patient is breathing a bad breath, and the longer the exhalation and exhalation period, the longer the patient can monitor that the long breath or weak breath. If the period of inhalation and exhalation is not constant, it may be monitored that the patient's breathing is unstable.

그러므로, 상기 광혈류 센서는 맥박 데이터의 최소 값이 증가로 변화되는 지점을 통해 들숨을 인지할 수 있고, 맥박 데이터의 최소 값이 감소로 변화되는 지점을 통해 날숨을 인지할 수 있게 되어, 이 상태를 모니터를 통해 의료진에게 표시함으로써 의료진은 환자의 호흡 상태를 파악할 수 있다.Therefore, the optical blood flow sensor can recognize the inhalation through the point where the minimum value of the pulse data changes with increasing, and the exhalation can be recognized through the point where the minimum value of the pulse data changes with decreasing. By displaying on the monitor to the medical staff, the medical staff can grasp the patient's breathing state.

따라서, 상기 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법에 의하면, 광혈류 센서에서 감지되는 맥박의 최소 값 변화를 통해 환자의 호흡 상태를 모니터링할 수 있기 때문에 호흡 상태가 특히 중요한 영유아 환자에게 유용하게 이용될 수 있다.Therefore, according to the respiratory measurement method using the photo-flow sensor, it is possible to monitor the patient's breathing state through the change in the minimum value of the pulse detected by the photo-flow sensor, so it can be useful for infants and toddlers whose breathing condition is particularly important. have.

또한, 광혈류 센서를 통해 환자의 호흡 데이터를 모니터링할 수 있기 때문에 기존 고가의 호흡 측정 모니터링 장비를 대체함으로써 경제적인 효과를 도모할 수 있다.In addition, since the patient's respiratory data can be monitored through a photo-flow sensor, it is possible to achieve economical effects by replacing the existing expensive respiratory measurement monitoring equipment.

또한, 별도의 장비 없이 광혈류 센서를 통해 호흡 데이터를 모니터링할 수 있기 때문에 의사와 간호사 같은 의료진이 보다 편리하게 환자의 상태를 파악할 수 있다.In addition, since the respiratory data can be monitored through a photo-flow sensor without additional equipment, medical staff such as doctors and nurses can more conveniently grasp the patient's condition.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Above, the present invention has been shown and described in connection with a preferred embodiment for illustrating the principles of the present invention, but the present invention is not limited to the configuration and operation as described and described as such. Rather, those skilled in the art will appreciate that many changes and modifications to the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.

a: 1회 맥박 구간 b: 맥박 데이터들의 최소 값a: 1 time pulse interval b: Minimum value of pulse data

Claims (2)

광혈류 센서로 맥박 데이터들의 최소 값 변화를 측정하는 단계;
상기 맥박 데이터의 최소 값이 증가로 변화하는 환자의 들숨과 상기 맥박 데이터의 최소 값이 감소로 변화하는 환자의 날숨의 주기를 분석하는 단계; 및
환자의 들숨과 날숨의 주기를 통해 호흡 상태를 모니터링 하는 단계;를 포함하는 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법.
Measuring a minimum value change of pulse data with a photo blood flow sensor;
Analyzing a period of exhalation of a patient whose minimum value of the pulse data changes with an increase and a period of exhalation of a patient whose minimum value of the pulse data changes with a decrease; And
Monitoring the breathing state through the cycle of inhalation and exhalation of the patient; Respiration measurement method using a photo blood flow sensor comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 날숨과 들숨의 주기를 분석하는 단계에서, 상기 맥박 데이터의 최소 값이 증가하는 주기와 감소하는 주기를 비교하여 환자의 들숨과 날숨의 주기를 파악하는 광혈류 센서를 이용한 호흡 측정방법.
According to claim 1,
In the step of analyzing the period of exhalation and inhalation, a method of measuring respiration using a photo blood flow sensor that compares a period in which the minimum value of the pulse data increases and a period in which the pulse data increases and determines the period of inhalation and exhalation of the patient.
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