KR20230048998A - 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법 및 기록 매체 - Google Patents

수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법, 및 기록매체에 관한 기술로, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법에 있어서, 웨어러블 기기로부터 측정된 사용자의 수면 상태 정보를 수집하는 단계; 상기 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질을 판단하는 단계; 사용자에 투여할 약물의 종류와 허용 한계치 및 상기 사용자의 수면의 질에 기초하여 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 약물 주입 장치에 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법 및 기록 매체{METHOD AND MEDIUM TO DETERMINE A INJECTION VOLUME FOR TREATMENT OF SLEEP DISORDERS}
본 개시는 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법 및 기록 매체에 관한 기술이다.
일상 생활에서 많은 사람들이 수면에 어려움을 겪거나, 더 나아가 수면 장애로 인한 증상까지 호소할 수 있지만, 수면 장애를 치료하는 것은 쉽지 않은 과제이다.
수면 장애란 통상적으로 수면의 이상으로 인해 낮과 밤에 증상을 나타내는 경우를 말하며, 현재 국제 수면장애 분류에는 80여 가지의 수면장애가 있다. 수면 장애에서 보여질 수 있는 특징적인 증상들을 보면 불면증 이외에도 낮에 느끼는 과도한 졸림과 자다가 보이는 이상행동 등이 있고 그밖에 집중력 저하, 우울이나 불안정서, 일상생활에서의 기능저하, 심혈관계 장애, 성기능과 면역기능 저하와 같이 다양한 증상들이 나타날 수 있다.
본 발명은 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법 및 기록 매체를 제공한다.
여기서 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
본 개시의 제1 측면은, 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법에 있어서, 웨어러블 기기로부터 측정된 사용자의 수면 상태 정보를 수집하는 단계; 상기 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질을 판단하는 단계; 사용자에 투여할 약물의 종류와 허용 한계치 및 상기 사용자의 수면의 질에 기초하여 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 약물 주입 장치에 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 약물 주입 장치는, 사용자의 신체에 부착되어 상기 수면 장애 치료용 약물을 상기 결정된 주입 용량, 주입 횟수, 주입 시기에 따라 사용자에 주입하는 기기이고, 상기 수면 장애 치료용 약물은 액체 제재일 수 있다.
상기 사용자의 수면의 질을 판단하는 단계는, 사용자에 대한 소정의 적정 수면 그래프를 산출하는 단계; 및 상기 적정 수면 그래프와 사용자의 수면 상태 정보를 비교하여 수면의 양, 수면의 주기, 깊은 수면 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에 대한 수면의 질을 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정하는 단계는, 초기 주입 용량과, 수면 주기 동안 투여될 주기별 주입 용량, 및 수면 조절 주입 용량 중 적어도 하나를 결정하는 하는 것을 포함할 수 있다.
상기 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정하는 단계는, 사용자의 수면 상태 정보 중 상기 약물 주입 전후의 시점 비교를 통해 상기 약물 주입에 따른 해당 사용자에 대한 약물 영향성을 판단하는 단계; 및 상기 판단한 약물 영향성에 기초하여 사용자별 일회당 적정 약물 주입 용량을 산출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 개시의 제2 측면은, 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 약물 주입 장치에 포함된 니들을 통해 액체 제재로서 약물이 주입되기 때문에 보다 적은 용량의 약물 투여만으로도 혈중 최고 농도에 도달할 수 있으며, 소정의 주기에 따라 1일 한계 허용치보다 훨씬 적은 용량을 수시로 사용자에게 주입할 수 있다.
본 발명과 같이 약물에 대한 주입 용량, 주입 횟수, 주입 시기를 조정할 수 있는 약물 주입량 계산기가 개발된다면, 사용자의 수면 장애 치료를 위한 치료 방법이 훨씬 다양해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 위와 같은 다양한 수면 장애를 겪는 사람들에게도 약물의 주입 용량과 주입 횟수, 주입 시기를 조절함으로써 충분히 효과적인 수면의 질 개선 효과를 가져올 수 있다.
도 1은 사용자 단말, 컨트롤러 및 약물 주입 장치를 포함하는 수면장애 치료용 약물 주입 시스템(10) 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 약물 주입량 계산기(100)를 이용하여 수면장애 치료용 약물 주입량 계산 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자의 수면 상태에 기초한 약물 주입 알고리즘에 관한 일 예이다.
도 5를 참고하면, 소정의 적정 수면 그래프에 대한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멜라토닌 제형별 투여 용량 및 혈중 최고 농도 도달시간에 관해 설명하는 표이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 사용자 단말, 컨트롤러 및 약물 주입 장치를 포함하는 수면 장애 치료용 약물 주입 시스템(10) 블록도이다.
일 실시 예에 따른 약물 주입 시스템(10)은 사용자 단말(1000), 컨트롤러(2000) 및 약물 주입 장치(3000)를 포함할 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 약물 주입 시스템(10)에는 일 실시예와 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 약물 주입 시스템(10)에는 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다.
사용자 단말(1000)은 유무선 통신 환경을 이용할 수 있는 통신 단말을 의미한다. 예를 들어, 사용자 단말(1000)은 스마트폰, 태블릿 PC, PC, 스마트 TV, 휴대폰, PDA(personal digital assistant), 랩톱, 미디어 플레이어, 마이크로 서버, GPS(global positioning system) 장치, 전자책 단말기, 디지털방송용 단말기, 네비게이션, 키오스크, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 가전기기, 카메라가 탑재된 디바이스 및 기타 모바일 또는 비모바일 컴퓨팅 장치일 수 있다.
또한, 사용자 단말(1000)은 통신 기능 및 데이터 프로세싱 기능을 구비한 시계, 안경, 헤어 밴드 및 반지 등의 웨어러블 디바이스일 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 유무선 통신이 가능한 애플리케이션을 탑재한 단말은 제한 없이 차용될 수 있다.
사용자 단말(1000)은 등록된 컨트롤러(2000)와 1대1로 연결될 수 있다. 또한, 사용자 단말(1000)은 외부의 장치로부터의 제어를 막기 위해서, 컨트롤러(2000)로부터 데이터를 수신할 수 있다. 사용자 단말(1000)은 기 설정된 범위 안에서 설정 정보, 예를 들어 시스템 시간 정보를 컨트롤러(2000)로 전달할 수 있다.
컨트롤러(2000)는 약물 주입 장치(3000)와 데이터를 송수신하는 기능을 수행하며, 약물 주입 장치(3000)로 약물의 주입과 관련된 제어 신호를 전송할 수 있다.
약물 주입 장치(3000)는 사용자에게 주입되어야 하는 인슐린, 글루카곤, 마취제, 진통제, 멜라토닌, 도파민, 성장 호르몬, 금연 보조제 등의 약물을 주입하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 약물 주입 장치(3000)는 수면 장애 치료용 약물을 사용자에게 주입할 수 있고, 사용자에게 주입되어야 할 약물의 양은 약물 주입량 계산기에서 계산되어, 약물 주입 장치(3000)에 전달될 수 있다.
약물 주입 장치(3000)는 사용자에게 주기적으로 주입되어야 하는 물질을 보관하는 저장부를 더 포함할 수 있으며, 컨트롤러에 의해 발생된 주입 신호에 따라 주입되어야 하는 주입량이 저장부로부터 주입되도록 제어될 수 있다.
이때, 약물 주입 장치(3000)는 측정값 및 주입량 등의 정보를 컨트롤러(2000)에 전달할 수 있다. 선택적으로 약물 주입 장치(3000)는 장치 상태 메시지, 생체값 측정 메시지, 약물 주입 메시지 등을 컨트롤러(2000)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입 장치(3000)는 장치의 잔여 배터리 용량 정보, 장치의 부팅 성공 여부, 주입 성공 여부 등을 포함하는 장치 상태 메시지를 컨트롤러(2000)에 전달할 수 있다. 컨트롤러로 전달된 메시지들은 컨트롤러(2000)를 거쳐 사용자 단말(1000)로 전달될 수 있다. 또는 컨트롤러(2000)는 수신된 메시지들을 가공한 개량 데이터를 사용자 단말(1000)로 전달할 수 있다. 약물 주입 장치(3000) 역시 미리 등록된 컨트롤러와만 통신가능하도록 구현될 수 있다.
한편, 약물 주입 장치(3000)는 하드웨어적으로 사용자의 수면 상태를 측정할 수 있는 생체값 측정 장치를 포함할 수 있다. 또는 약물 주입 장치(3000)와 생체값 측정 장치는 별개의 기기에 독립적으로 구현될 수도 있다. 사용자의 수면 상태를 트래킹하기 위한 생체값 측정 장치는 전술한 사용자 단말(1000)에 포함되거나, 사용자의 신체에 부착되는 웨어러블 형태의 별도 기기에 탑재될 수도 있다. 본 발명은 사용자의 수면 상태를 측정하는 생체값 측정 장치를 하나의 장치 또는 단말로 한정하지 않고, 컨트롤러(2000)와 통신할 수 있는 다양한 기기들에 의해 구현되거나 기존 단말에 어플리케이션 형태로 배포될 수 있음을 설명한다.
사용자 단말(1000), 컨트롤러(2000) 및 약물 주입 장치(3000)는 네트워크를 이용하여 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN), 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN), 이동 통신망(mobile radio communication network), 위성 통신망 및 이들의 상호 조합을 포함하며, 각 네트워크 구성 주체가 서로 원활하게 통신을 할 수 있도록 하는 포괄적인 의미의 데이터 통신망이며, 유선 인터넷, 무선 인터넷 및 모바일 무선 통신망을 포함할 수 있다. 또한, 무선 통신은 예를 들어, 무선 랜(Wi-Fi), 블루투스, 블루투스 저 에너지(Bluetooth low energy), 지그비, WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), NFC(Near Field Communication) 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 1의 예시는 사용자 단말(1000), 컨트롤러(2000), 약물 주입 장치(3000) 각각을 하나의 블록 단위로 도시하였으나, 이는 기능적 단위를 설명하는 것으로 물리적으로 구분되는 하드웨어를 지칭하는 것이 아닐 수 있다. 일 예로, 사용자 단말(1000)에 컨트롤러(2000)의 기능이 포함되도록 하는 일체형 단말이 있을 수 있고, 이때 컨트롤러(2000)는 프로그램 형태로 사용자 단말에 배포될 수 있다. 다른 예로, 사용자 단말(1000)은 전술한 기재 예 이외에 서버 등 서버 프로그램이 실행되고 있는 컴퓨터 하드웨어 등을 지칭할 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 약물 주입 장치의 내부 구성을 도시한 도면이다.도 2를 참조하면, 약물 주입 장치(1)는 외측을 커버하는 하우징(5), 사용자의 피부에 부착되는 부착부(6)를 구비할 수 있다. 약물 주입 장치(1)는 하우징(5)과 부착부(6) 사이의 내부 공간에 복수개의 부품이 배치된다.
약물 주입 장치(1)는 베이스 바디(50), 니들 조립체(100), 저장부(201), 구동부(300), 구동 유닛(400), 클러치 유닛(500), 트리거 부재(600) 및 배터리(700)를 포함할 수 있다.
베이스 바디(50)는 하우징(5)의 기본적인 틀을 형성하며, 하우징(5)의 내부 공간에 장착된다. 베이스 바디(50)는 복수 개로 구비될 수 있다. 일 실시예로, 내부 부품들의 상측을 커버하는 제1 바디(50a)와, 내부 부품들의 하측을 커버하는 제2 바디(50b)를 구비할 수 있다. 제1 바디(50a)와 제2 바디(50b)는 조립되어, 약물 주입 장치(1)의 내부 부품을 기 설정 위치에 고정시킬 수 있다. 다른 실시예로, 베이스 바디는 일체형의 하나의 프레임으로 형성될 수 있다.
저장부(201)는 베이스 바디(50)에 장착되며, 니들 조립체(100)와 유체적으로 연결된다. 저장부(201)의 내부에서는 플런저(미도시)가 선형 이동하여, 약물을 니들(N)로 배출할 수 있다.
구동부(300)는 구동력을 생성하여 구동 유닛(400)에 구동력을 전달할 수 있다. 구동 유닛(400)에 의해 전달된 구동력은 플런저(230)를 저장부(201) 내부에 선형 이동시켜서, 약물을 배출할 수 있다.
구동부(300)는 전기에 의해 약물 흡입력과 약물 토출력을 갖는 모든 종류의 펌프가 사용될 수 있다. 예를 들면, 기계변위형 마이크로펌프와 전자기운동형 마이크로펌프 등의 모든 종류의 펌프가 사용될 수 있다. 기계변위형 마이크로펌프는 유체의 흐름을 유도하기 위해 압력차를 일으키도록 기어나 다이어그램과 같은 고체 혹은 유체의 운동을 이용하는 펌프로서, 다이어프람 변위 펌프(Diaphragm displacement pump), 유체 변위 펌프(Fluid displacement pump), 회전 펌프(Rotary pump) 등이 있다. 전자기운동형 마이크로펌프는 전기적 또는 자기적 형태의 에너지를 바로 유체의 이동에 이용하는 펌프로서, 전기유체역학 펌프(Electro hydrodynamic pump, EHD), 전기삼투식 펌프(Electro osmotic pump), 자기유체역학 펌프(Magneto hydrodynamic pump), 전기습식 펌프(Electro wetting pump)등이 있다.
구동부(300)는 클러치 유닛(500)에 의해서 구동 유닛(400)이 연결되면(engaged), 구동 유닛(400)의 구동 휠을 회전시키고, 구동 휠의 회전으로 로드가 선형 이동하여 플런저(미도시)가 저장부(201)의 내부에서 이동할 수 있다.
구동부(300)는 커버(310)의 내부에 배치되는 멤브레인(320)을 구비할 수 있다. 멤브레인(320)은 구동부(300)의 내부 공간을 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구획할 수 있다. 구동부(300)는 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 체적 변화에 의해서 구동축(330)을 선형 이동할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 약물 주입량 계산기(100)를 이용하여 수면 장애 치료용 약물 주입량 계산 방법을 설명하는 흐름도이다. 일 실시 예에 따르면 수면 장애 치료용 약물 주입량 계산기(100)는 사용자 단말(1000), 컨트롤러(2000) 또는 약물 주입 장치(3000) 중 어느 하나에 탑재될 수 있다. 또한, 본 발명의 약물 주입량 계산기(100)는 응용 프로그램 형태로 각 하드웨어에의 프로세서를 통해서 동작할 수 있다.
약물 주입량 계산기(100)는 기초 주입과 별도로 사용자에게 주입 되어야 하는 약물의 양을 계산하는 계산기일 수 있다. 여기서, 주입되어야 할 약물의 양은 특정 시간 내에 투입되는 일시적 주입량인 볼루스 단위로 계산될 수 있다. 약물 주입량 계산기(100)는 볼루스 계산기로 칭할 수 있고, 볼루스 계산기는 볼루스 주입량을 계산할 수 있다.
단계 S110에서, 약물 주입량 계산기(100)는 웨어러블 기기로부터 측정된 사용자의 수면 상태 정보를 수집 할 수 있다.
웨어러블 기기는 사용자의 신체에 부착되어 사용자의 생체값을 측정할 수 있다. 일 예로, 웨어러블 기기는 사용자로부터 뇌파, 심박수, 활동량, 체온, 조도량, HRV, 호흡수 중 적어도 하나 이상의 생체 데이터를 측정하고, 이로부터 사용자의 수면 상태 또는 비수면 상태를 판별할 수 있다.
일 예로, 웨어러블 기기는 두뇌의 전기적 활동성을 기록하는 뇌파기록장치(EEG)를 이용하여 REM 수면 판단의 기준이 되는 사용자의 급속한 안구 운동 여부를 측정할 수 있다. 웨어러블 기기에서 획득한 사용자의 수면 상태 정보는 통신을 통해 약물 주입량 계산기(100)로 전송될 수 있다.
약물 주입량 계산기(100)는 웨어러블 기기로부터 수신한 사용자의 수면 상태 정보를 가공하여 수면 상태 그래프 형태로 나타내거나, 사용자의 수면 상태에 대한 특징 정보를 추출할 수 있다 . 만일, 약물 주입량 계산기(100)가 소정의 기간 이상에 대해 사용자의 수면 상태를 수집한다면, 수집 결과에 기초하여 해당 사용자의 수면 패턴을 추출할 수 있다.
단계 S120에서, 약물 주입량 계산기(100)는 상기 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질을 판단 할 수 있다. 일 실시 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 수면 상태 정보와 적정 수면 그래프를 비교하여 사용자의 수면의 질을 판단할 수 있다.
일 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자로부터 이름, 성별, 나이, 전날 잠든 시간, 당일 일어난 시간, 평균 취침 시작 시간, 평균 기상 시간, 평균적인 수면의 양, 희망하는 수면의 양 중 적어도 하나 이상을 포함하는 사용자 수면 정보를 입력 받을 수 있다. 약물 주입량 계산기(100)는 사용자로부터 이러한 정보가 입력되는 경우, 입력된 수면 정보로부터 사용자에 대한 적정 수면 그래프를 생성할 수 있다.
선택적 실시 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 웨어러블 기기를 통해 사용자에 대해 적정 수면 그래프를 획득할 수 있다. 이 경우, 약물 주입량 계산기(100)는 웨어러블 기기를 통해 획득한 적정 수면 그래프에 기초하여 사용자의 수면의 질을 판단할 수 있다.
다른 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 수면 패턴에 기초한 적정 수면 그래프를 산출하고, 사용자의 현재 수면 상태 정보와 적정 수면 그래프를 비교하여 사용자의 수면의 질을 판단할 수 있다.
도 5를 참고하면, 소정의 적정 수면 그래프에 대한 예시가 나타나있다. 여기서 REM(Rapid eye movement) 수면은 급속 안구 운동 수면을 의미하는 용어로, 뇌파가 빠르고, 전압이 낮으며 심장박동수나 호흡과 같은 자율신경성 활동이 불규칙적인 수면의 시기를 일컫을 수 있다. REM 수면 시기에는 꿈, 가벼운 불수의적 근육경련, 급속한 안구운동을 수반할 수 있다.
도 5를 참고하면, 일반적으로 성인은 밤에 약 4~6회의 수면 주기를 반복하고, 수면은 대게 Non-REM 수면으로 시작하여 점점 깊은 수면으로 들어간다. 보통 수면 시작 후 80~100분에 첫 번째 REM수면이 나타나고, 그 후로는 REM수면이 약 80분 내지 120분 간격으로 3~4회 반복될 수 있으며, REM수면은 각각 5분 내지 1시간 이상 지속될 수 있다. REM수면은 전체 수면 시간의 20~25%를 차지한다. REM수면 시기에 사람은 꿈을 꾸게 되는데 REM수면 중에 깨어나면 대부분 꿈을 기억하지만 REM수면이 끝난 후에 깨어나면 꿈을 거의 기억하지 못하는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 약물 주입량 계산기(100)는 일반적인 성인의 소정의 적정 수면 그래프에 기초하여, 사용자가 입력한 수면 정보 중 취침 시간, 수면의 양, 기상 시간 정보에 기초하여 해당 사용자에 특화된 적정 수면 그래프를 생성할 수 있다. 약물 주입량 계산기(100)는 해당 사용자에 특화된 상기 적정 수면 그래프를 생성하면, 그 날의 수면 상태, 즉 수면의 질을 판단하는 시점에 수집되는 사용자의 현재 수면 상태 정보와 비교하여 사용자의 수면의 질의 높고 낮음을 판단할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 충분한 권장 수면의 양으로 수면을 취한 경우이거나, 사용자의 수면 시간이 짧더라도 REM 수면이 충분히 확보된 경우, 또는 사용자의 수면 효율이 좋은 경우 등은 수면의 질이 좋다고 판단될 수 있다. 수면의 질의 높고 낮음은 소정의 지표로 환산하여 계산될 수 있다.
단계 S130에서, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자에 투여할 약물의 종류와 허용 한계치 및 상기 사용자의 수면의 질에 기초하여 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정할 수 있다. 일 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 초기 주입 용량과, 수면 주기 동안 투여될 주기별 주입 용량, 및 수면 조절 주입 용량 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
이때, 약물 주입량 계산기(100)는 인공신경망에 기반한 소정의 약물량 주입 알고리즘을 통해 약물 주입량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 약물량 주입 알고리즘은 DNN (Deep Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), DCNN (Deep Convolution Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), RBM (Restricted Boltzmann Machine), DBN (Deep Belief Network), SSD (Single Shot Detector) 중 적어도 하나의 추론 모델의 일 종일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 수면 상태 정보 중 상기 약물 주입 전후의 시점 비교를 통해 상기 약물 주입에 따른 해당 사용자에 대한 약물 영향성을 판단하고, 판단한 약물 영향성에 기초하여 사용자별 일회당 적정 약물 주입 용량을 산출할 수 있다.
예를 들어, 약물 주입량 계산기(100)는 웨어러블 기기를 통해 사용자의 수면 상태 정보를 수집하여, 약물 주입 전후의 소정의 시간에 대한 사용자의 수면 상태 정보를 모니터링할 수 있다. 이에 따르면, 약물 주입량 계산기(100)는 약물 주입 후 사용자의 수면 상태 정보를 피드백으로 하여 사용자에 특유한 약물의 영향성을 판단하고, 이를 지표화하여 해당 사용자에게 투여할 약물의 용량을 결정하는데 반영할 수 있다.
수면 장애를 겪는 사람들의 증상과 치료 방법에 따라 의사로부터 처방 받은 약물 또는 건강에 유효한 기능을 가지는 권장 약물의 종류는 상이할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 수면 장애 치료용 약물 주입 시스템(10)은 약물이 액체 제재라면 약물의 종류에 상관없이 약물 주입량을 계산할 수 있다.
일 예로, 멜라토닌은 수면 진정 및 신경 안정 효과가 있고, 불면증 환자에 대한 단기 치료에 사용될 수 있다. 약물 주입량 계산기(100)는 약물 주입 장치를 통해 주입될 약물이 선정되면, 소정의 셋팅에 기초한 멜라토닌에 대한 기초 설정 값을 불러올 수 있다. 일 예로, 약물 주입량 산출기(100)는 수면 장애 치료용 약물의 1일 허용 한계치, 1회당 투여 용량과 혈중 최고 농도, 반감기 등을 고려하여 약물 주입량을 계산할 수 있다.
단계 S140에서, 약물 주입량 계산기(100)는 결정된 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 약물 주입 장치(3000)에 전송할 수 있다. 약물 주입 장치(3000)는 결정한 약물의 양을 볼루스 단위로 투입할 수 있고, 이때, 볼루스 단위는 mg/l일 수도 있으나, 상술한 단위 예시에 제한되지 않는다. 한편, 약물 주입 장치(3000)는 오차 범위에 기초하여 약물 주입량을 투여할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 경구를 통해 투약되는 알약(Tablet)과 달리 사용자의 현재 상태에 맞는 적절한 용량의 약물이 적절한 시점에 투입될 수 있다. 예를 들어, 의사들은 심한 수면 장애를 겪고 있는 환자들의 경우 멜라토닌과 같은 수면 유도제로 환자의 수면 장애를 치료하기 부족하다고 판단하여, 직접적인 수면을 유도하는 향정신성 의약품인 트리아졸람, 알프라졸람, 로라제팜, 플루라제팜, 플루니트라제팜, 디아제팜, 졸피뎀, 에스조피클론 등을 처방할 수 있다. 향정신성 의약품의 경우 사람의 신체에 직접적인 영향을 나타내지만 약물에 대한 의존성이 생길 수 있어 주의를 요하는 약물이다. 그러나, 본 발명과 같이 약물에 대한 주입 용량, 주입 횟수, 주입 시기를 조정할 수 있는 약물 주입량 계산기(100)가 개발된다면, 사용자의 수면 장애 치료를 위한 치료 방법이 훨씬 다양해질 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 약물 주입 장치(3000)에 포함된 니들을 통해 주사방법으로 약물이 주입되기 때문에 보다 적은 용량의 약물 투여만으로도 혈중 최고 농도에 도달할 수 있으며, 소정의 주기에 따라 1일 한계 허용치보다 훨씬 적은 용량을 수시로 사용자에게 주입할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 약물 주입 장치(3000)는 피하 주사(Subcutaneous injection) 방법으로 피하결합조직 내 니들을 삽입하여 약물을 주입할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 약물 주입에 있어 편의성을 증가시키고, 심한 수면 장애 증상을 겪는 사람들에게 보다 다양한 치료 방법이 제공될 수 있는 기반을 제공한다.
예를 들어, 단순히 불면증을 앓고 있는 사람들에게는 멜라토닌 등이 효과적으로 수면 유도제로서 작용할 수 있겠지만, 불안의 정도가 심해 수면 유도제로는 해당 증상을 개선하기 어려운 사람이 있을 수 있다. 이 경우, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 약물 주입량 계산기(100)가 산출한 초기 주입 용량으로 사용자에게 약물을 주입 한 후, 사용자의 수면 상태를 모니터링하여 수면에 들지 않았다고 판단되는 경우 추가적으로 주입 용량을 산출하여 사용자에 약물을 더 주입할 수 있다.
다른 예로, 기존 알약 형태의 멜라토닌을 이용하는 사람들은 멜라토닌의 수면 유도 기전에 의해 잠이 들었다가 어떤 이유로 다시 깰 수 있다. 특히 단순히 불면증(입면 장애)뿐 아니라 수면 유지 장애를 가진 사람들은 너무 일찍 잠에서 깨어나는 것에 대한 문제를 가지고 있을 수 있다. 또는 짧고 단속적인 수면만 취하는 사람들이나, 원하는 수면 시간보다 훨씬 빨리 잠에서 깨게 되는 조기 각성 등도 수면 장애의 한 유형으로 볼 수 있다. 본 발명에 따르면, 위와 같은 다양한 수면 장애를 겪는 사람들에게도 약물의 주입 용량과 주입 횟수, 주입 시기를 조절함으로써 충분히 효과적인 수면의 질 개선 효과를 가져올 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자의 수면 상태에 기초한 약물 주입 알고리즘에 관한 일 예이다.
단계 S210에서, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자로부터 수면 정보 입력을 받아 사용자의 적정 수면 그래프를 산출할 수 있다. 일 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 나이, 성별, 평균 취침 시간, 희망 수면의 양, 평균 기상 시간 등을 사용자로부터 입력 받아 이를 기초로 소정의 수면 주기 및 REM 수면 횟수 등을 포함하는 적정 수면 그래프를 생성할 수 있다. 다른 예로, 위에 개시된 정보 이외에 다른 사용자 정보를 기초로 적정 수면 그래프를 생성하는 실시 예도 다양하게 존재할 수 있다.
단계 S220에서, 약물 주입량 계산기(100)는 취침시간 전 사용자의 수면 유도를 위한 초기 주입 용량을 결정할 수 있다. 일 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 적정 수면 그래프를 기초로 취침 예정 시간 전 초기 주입 용량을 결정하여, 사용자가 소정의 취침 시간에 잠이 들 수 있도록 적정 용량을 산출할 수 있다. 이때, 사용자에 투여될 초기 주입 용량은 수면 유지를 위한 주입 용량 또는 수면 조절 주입 용량보다 용량이 클 수 있다.
단계 S230에서, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 사용자의 수면 상태를 트래킹할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입량 계산기(100)는 웨어러블 기기로부터 사용자의 수면 상태 정보를 계속 수신함으로써 사용자의 실시간 수면 상태 정보를 획득할 수 있다.
단계 S240에서, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 사용자가 잠에 들었는가를 판단할 수 있다. 이때, 만일 사용자가 잠에 들지 않은 경우, 단계 S250에서 약물 주입량 계산기(100)는 사용자에 투여할 수면 조절 주입 용량을 결정할 수 있다.
예를 들어, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 수면 상태를 트래킹하여, 사용자가 수면에 들지 않았다던지 사용자가 수면에서 깨려고 하는 상황, 또는 사용자가 잠에서 깨는 상황에 대하여 약물 주입 여부 및 주입할 약물의 수면 조절 주입 용량을 결정할 수 있다. 한편, 단계 S250에서 수면 조절 주입 용량이 결정되면, 약물 주입량 계산기(100)는 단계 S230의 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 사용자의 수면 상태를 트래킹하는 단계를 수행할 수 있다.
다른 예로, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자에게 주입할 수면 주입 용량을 결정하고 사용자의 수면 상태를 트래킹 하는 단계를 반복함으로써 사용자가 잠에 들기 위해 필요한 최적의 주입 용량을 학습할 수 있다. 약물 주입량 계산기(100)는 사용자가 잠에 들었다고 판단하는 경우, 단계 S260에서 사용자의 수면 주기 동안 주기별 주입 용량을 결정할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입량 계산기(100)는 약물을 사용자의 수면 주기 동안 여러 번에 나눠서 주입할 수 있다. 만일 얕은 잠에서 깊은 잠 단계로 잘 넘어가지 않는 수면 장애를 겪고 있는 사람이라면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사용자의 수면 주기별 주입 용량에 기초하여 보다 깊은 잠을 잘 수 있도록 약물이 주입될 수 있다. 이때, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자 별 1일 최대 허용 용량에 기초하여 회당 최대 주입 용량 또는 일별 최대 주입 용량의 상한을 설정할 수 있다.단계 S270에서, 약물 주입량 계산기(100)는 적정 수면 그래프와 사용자의 수면 상태 정보를 비교하여 임계치 이상의 수면의 질이 유지되는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 약물 주입량 계산기(100)는 사용자의 수면의 질을 판단한 결과 소정의 임계치 미만으로 판단되는 경우, 단계 S280에서 수면 조절 주입 용량을 결정할 수 있다. 약물 주입량 계산기(100)는 단계 S280에서 수면 조절 주입 용량을 결정한 후, 단계 S230의 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 사용자의 수면 상태를 트래킹할 수 있다. 단계 S290에서, 약물 주입량 계산기(100)는 권장 수면시간이 종료될 때까지 전술한 프로세스를 통해 사용자의 수면 상태를 지속적으로 모니터링 하고, 추가적인 수면 조절 주입 용량 결정(S250, S280)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 잠에서 깼을 때 수면 조절 주입 용량을 결정(S250)하거나, 적정 수면 그래프와 사용자의 수면 상태 정보를 비교하여 수면 조절 주입 용량을 결정(S280) 하는 등으로 사용자의 상태에 적합한 맞춤형 수면 유도를 수행할 수 있다.
전술한 과정을 거쳐, 본 발명의 일 실시 예에 따른 약물 주입량 계산기(100)를 통해 사용자에 투여할 약물의 양을 계산하는 경우, 사용자가 수면에 이르기 전부터 기상할 때까지 수면의 전 주기에 걸쳐 사용자의 현재 수면 상태가 모니터링 될 수 있고, 이에 기초하여 해당 사용자에게 적절한 시점에 적절한 용량의 약물이 주입될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 멜라토닌 제형별 투여 용량 및 혈중 최고 농도 도달시간에 관해 설명하는 표이다. 사용자가 멜라토닌을 투여할 수 있는 대표적인 제형으로 정맥주사(Intravenous), 패치(Transdermal), 두피 국소부위 패치(Topical(on Scalp)), 구강 점막 패치(Buccal), 구강(Oral) 등이 있을 수 있다.
한편, 비경구 투약의 방법으로 정맥주사 이외에, 피하 주사(Subcutaneous injection), 피내주사(Intradermal injection), 근육주사(Intramuscular injection) 등이 있을 수 있다. 본 발명은 약물 주입 형태를 한정하는 것은 아니나, 약물 주입량 계산기(100)에 따르면 사용자 별 1일 투여 허용 가능치를 기준으로 약물 주입 형태에 따라 소정의 주기별 소정의 주입 용량이 산출될 수 있다.
한편, 도 6의 표에는 소정의 제품 별로 권장되는 투여량(Dose, (mg))과, 혈중 최고 농도 도달 시간(Tmax, (h))에 관한 조사가 포함되어 있으며, 여기서 각 제품의 특성이 본 발명의 핵심적인 내용을 구성하는 것은 아니다.
기존 패치 또는 구강을 통해 멜라토닌을 투여하는 방법은 다소 알려져왔으나, 본 발명과 같이 약물 주입 장치(3000)를 통해 사용자의 신체에 직접적으로 수면 장애 치료용 약물을 투여하는 실시 예는 다소 생소할 수 있다. 그러나 도 6의 표를 참고하면, 정맥주사를 통해 멜라토닌을 사용자에 투여하는 경우 0.02 mg 만으로도 5h 동안 그 효과가 지속될 수 있다. 만일 본 발명의 일 실시 예를 통해 이보다 소량인 0.023 mg의 멜라토닌을 사용자에게 투여하는 경우 혈중 최고 농도 도달 시간은 1.9h 로 그 어떤 멜라토닌 제형보다 그 효율이 좋다.
비교 예로, 패치형의 경우 비교적 간단하게 사용자의 신체에 부착할 수 있으나 약물을 피부, 두피, 구강 등을 통해 흡수시키는 것이기 때문에 필요한 멜라토닌의 양이 훨씬 많다. 도 6의 표를 참고하면 패치형의 필요 용량은 대략 0.25mg 에서 20mg에 이르기까지 그 편차가 크고 정맥주사에 비해 상당히 많은 투여 용량을 요한다. 구강형의 경우 실제 많이 활용되고 있고 많은 제품들이 시중에서 판매되고 있다. 도 6의 표를 참고하면, 당으로 코팅된 젤라틴 캡슐(Sugar beads coated with Aquacoat in gelatin capsules) 형태의 멜라토닌의 경우 0.76 mg을 투여했을 때 1.3h 만에 혈중 최고 농도에 도달한다. 액체(Liquid) 형태이지만 구강으로 투여되는 멜라토닌의 경우 1mg을 투여했을 때 0.73h, 3mg을 투여했을 때 0.56h 만에 혈중 최고 농도에 도달한다. 혈중 최고 농도에 도달하는 시간이 빠른 경우 그만큼 혈중 농도 역시 빨리 떨어지는 것을 의미하므로, 액체형 멜라토닌을 구강으로 투여할 경우 그 효과도 빠르게 소진될 수 있다.
또한, 알약(Tablet) 형태의 멜라토닌이 많이 사용되는데 알약 형태의 25%는 투여후 즉시, 그리고 나머지 75%는 조절된 속도로 효과를 나타낼 수 있다. 여기서, 알약 형태의 멜라토닌은 0.4 mg을 투여했을 때 혈중 최고 농도는 1.3h 만에 도달할 수 있고, 4mg을 투여했을 때 혈중 최고 농도에 1.5h 만에 도달할 수 있다.
관련하여, 멜라토닌 보조제를 알약으로 하루에 4mg씩 복용하면, REM 수면에 들어갈 확률과 REM 수면에 머무르는 시간을 늘려준다는 연구 결과가 있다. 그러나, 건강기능 식품으로의 멜라토닌은 반감기가 약 30~40분으로 복용 후 혈중 농도가 급격히 상승하지만 2~3시간 안에 모두 소멸되므로 취침 후 2~3시간 경과 후 약효가 남아있지 않게 될 수 있다.
다른 예로, 멜라토닌을 아주 천천히 방출하는 서방형 멜라토닌은 전문의약품으로써 취급된다. 전문의약품으로서 서방형(PR Prolonged release) 멜라토닌의 경우 알약으로 섭취할 경우, 0.11mg을 투여했을 때 혈중 최고 농도가 5.8h만에 도달하고, 0.44mg을 투여했을 때 혈중 최고 농도가 5.5h만에 도달할 수 있다. 혈중 최고 농도 도달 후에 약효는 천천히 사라지게 되므로, 서방형 멜라토닌의 경우 8시~10시간에 이르는 장시간 동안 혈중에 천천히 방출될 수 있다.
그러나, 이와 같은 서방형 멜라토닌도 경구를 통해 투입되는 만큼 사용자가 잠들기 전 알약을 먹는 방식으로 섭취하게 되어 본 발명과 같이 사용자의 현재 상태에 따라 주입되는 양이 조절될 수 없다. 특히, 서방형 멜라토닌의 경우 전문의약품으로 취급되어 사람에게 장기간 투여할 수 없다.
게다가 구강형 멜라토닌의 경우 전술한 실시예와 같이 사용자의 수면 장애 유형에 따라 사용의 효과가 떨어지는 경우가 종종 있을 수 있고, 본 발명과 같이 사용자의 수면 상태를 모니터링하여 약물의 투여 용량을 조절하는 것이 불가능하다.
본 개시의 다양한 실시예들은 기기(machine) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예:　프로그램))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시예에 따르면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방법은　컴퓨터　프로그램　제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다.　컴퓨터　프로그램　제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다.　컴퓨터　프로그램　제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에,　컴퓨터　프로그램　제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
또한, 본 명세서에서, "부"는 프로세서 또는 회로와 같은 하드웨어 구성(hardware component), 및/또는 프로세서와 같은 하드웨어 구성에 의해 실행되는 소프트웨어 구성(software component)일 수 있다.
본 실시예의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 약물 주입 시스템
1000: 사용자 단말
2000: 컨트롤러
3000: 약물 주입 장치
1: 약물 주입 장치
50: 베이스 바디
100: 약물 주입량 계산기
101: 니들 조립체
201: 저장부
300: 구동부

Claims (6)

  1. 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법에 있어서,
    웨어러블 기기로부터 측정된 사용자의 수면 상태 정보를 수집하는 단계;
    상기 사용자의 수면 상태 정보에 기초하여 상기 사용자의 수면의 질을 판단하는 단계;
    사용자에 투여할 약물의 종류와 허용 한계치 및 상기 사용자의 수면의 질에 기초하여 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 약물 주입 장치에 전송하는 단계;를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약물 주입 장치는,
    사용자의 신체에 부착되어 상기 수면 장애 치료용 약물을 상기 결정된 주입 용량, 주입 횟수, 주입 시기에 따라 사용자에 주입하는 기기이고,
    상기 수면 장애 치료용 약물은 액체 제재인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 수면의 질을 판단하는 단계는,
    사용자에 대한 소정의 적정 수면 그래프를 산출하는 단계; 및
    상기 적정 수면 그래프와 사용자의 수면 상태 정보를 비교하여 수면의 양, 수면의 주기, 깊은 수면 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 사용자에 대한 수면의 질을 판단하는 단계;를 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정하는 단계는,
    초기 주입 용량과, 수면 주기 동안 투여될 주기별 주입 용량, 및 수면 조절 주입 용량 중 적어도 하나를 결정하는 하는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 약물의 주입 용량, 주입 횟수 및 주입 시기를 결정하는 단계는,
    사용자의 수면 상태 정보 중 상기 약물 주입 전후의 시점 비교를 통해 상기 약물 주입에 따른 해당 사용자에 대한 약물 영향성을 판단하는 단계; 및
    상기 판단한 약물 영향성에 기초하여 사용자별 일회당 적정 약물 주입 용량을 산출하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  6. 제1항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020220013315A 2021-10-05 2022-01-28 수면 장애 치료용 약물 주입량 산출 방법 및 기록 매체 KR20230048998A (ko)

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