WO2011027942A1 - Capacitive respiration sensor, signal processing method of respiratory motion and apparatus therefor - Google Patents

Capacitive respiration sensor, signal processing method of respiratory motion and apparatus therefor Download PDF

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WO2011027942A1
WO2011027942A1 PCT/KR2009/007013 KR2009007013W WO2011027942A1 WO 2011027942 A1 WO2011027942 A1 WO 2011027942A1 KR 2009007013 W KR2009007013 W KR 2009007013W WO 2011027942 A1 WO2011027942 A1 WO 2011027942A1
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respiratory
breathing
amplitude
tmax
cycle
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Application number
PCT/KR2009/007013
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
정동근
Original Assignee
동아대학교 산학협력단
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/113—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb occurring during breathing

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for processing a respiratory signal, by analyzing respiratory signals related to respiratory movements, capable of discriminating respiratory signals for emergency recognition, and analyzing respiratory patterns.
  • the present invention also relates to a capacitive respiratory sensor and a respiratory motion detecting apparatus and method, and a capacitive respiratory sensor and a respiratory motion detecting apparatus and method for detecting a respiratory motion signal for an active subject in a home healthcare environment. It is about.
  • Respiration is a physiological action that supplies fresh air (oxygen) to the body and simultaneously releases carbon dioxide, a byproduct of metabolism, out of the body and is essential for life support.
  • Biological signals related to respiration may be classified into respiratory volume and respiratory movement signals.
  • the respiratory function may be used to diagnose the respiratory function
  • the respiratory movement signal may be used to monitor the respiratory condition.
  • the respiratory volume can be measured by a pneumotachogram, but it is difficult to apply to active subjects, and recently, respiratory flowmeters have been proposed for application to active subjects.
  • Respiratory movements can measure mechanical movements of the chest wall or abdominal wall using pressure or displacement sensors.
  • Respiratory monitoring according to the prior art uses the respiratory frequency to detect apnea or respiratory frequency outside the normal range and then generate an alarm signal.
  • the respiratory movement monitoring according to the prior art transmits the raw data of the measured respiratory movement signal without processing, the amount of information is excessive, the complexity of the system may increase. Because of this, the respiratory movement monitoring according to the prior art may take a long time to determine the emergency situation and feedback.
  • the device for monitoring the respiratory condition should be easily worn by the subject, be able to quickly identify the respiratory movement signal and analyze the pattern of respiration.
  • Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for processing a respiratory signal, which is easy to wear and enables respiratory signal identification within a short time and analyzes a pattern of respiration.
  • embodiments of the present invention in the transmission of information related to the respiratory movement, can reduce the transmission load, and provides a method and apparatus for processing a respiratory movement signal capable of fast feedback in the event of an emergency.
  • embodiments of the present invention provides a method and apparatus for processing a respiratory exercise signal, which is suitable for a personal terminal for respiratory exercise signal analysis.
  • a method of processing a breathing exercise signal comprising: receiving a breathing exercise signal related to a breathing exercise, detecting amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information; Analyzing the respiratory movement based on amplitude information and time information corresponding to the amplitude information.
  • the detecting may include bandpass filtering the respiratory exercise signal and setting a threshold for amplitude detection.
  • the amplitude information may include an amplitude maximum value Amax (n) and an amplitude minimum value Amin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal.
  • the time information corresponding to the amplitude information may include an amplitude maximum value time point Tmax (n) and an amplitude minimum value time point Tmin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal.
  • the analyzing may include calculating at least one of a breathing cycle, an intake time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information, and in the breathing cycle, the intake time fraction, and the depth of breath.
  • the method may include determining at least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypopentilation, and irregular breathing using at least one.
  • the breathing period may be calculated as Tmax (n) -Tmax (n-1).
  • the suction time fraction may be calculated as ⁇ Tmax (n) -Tmin (n-1) ⁇ / ⁇ Tmax (n) -Tmax (n-1) ⁇ .
  • the breathing depth can be calculated as Amax (n) -Amin (n).
  • a method of processing a breathing exercise signal comprising: receiving amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information and time information corresponding to the amplitude information and the amplitude information. On the basis of the step of analyzing the breathing movement.
  • the respiratory motion signal receiving unit for receiving a respiratory motion signal associated with the respiratory motion, and detects the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information of the respiratory motion signal
  • a respiratory index analyzer configured to analyze the respiratory movement based on the respiratory index detector and the time information corresponding to the amplitude information and the amplitude information.
  • the respiratory index analysis unit based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information, a calculation unit for calculating at least one of the respiratory period, the suction time fraction and the breathing depth and the respiration cycle, the suction time fraction and breathing depth
  • the at least one may include a determination unit for determining at least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypopentilation, and irregular breathing.
  • a respiratory index receiver for receiving the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information of the respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information and the amplitude information Based on, may include a respiratory index analysis unit for analyzing the respiratory movement.
  • Capacitive respiratory sensor the insulator composed of an elastic insulator; A first electrode plate provided on the insulator; And a second electrode plate provided under the insulator.
  • a first cover provided on an upper side of the first electrode plate to protect the first electrode plate; And a second cover provided below the second electrode plate to protect the second electrode plate.
  • the insulator, the first electrode plate, and the second electrode plate may be provided in a roll form to form a multilayer.
  • the insulator may be any one of paper, fiber, polymer sponge, and air gap.
  • respiratory movement detection device using an elastic insulator, the capacitance-type respiratory sensor that changes the capacitance in accordance with the chest cavity volume change; And it may include a respiratory movement detector for detecting the respiratory movement in accordance with the capacitance change.
  • a method and apparatus for processing a respiratory signal capable of easily determining a respiratory signal within a short time and analyzing a pattern of respiration.
  • a method and apparatus for processing a respiratory exercise signal which is suitable for a personal terminal for respiratory exercise signal analysis.
  • FIG. 1 illustrates a method of processing a respiratory movement signal according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows in detail the step of analyzing the respiratory movement of FIG.
  • Figure 3 shows a method of processing the respiratory movement signal according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates an apparatus for processing a breathing exercise signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a detailed configuration example of the respiratory index analyzer shown in FIG. 4.
  • Figure 6 shows a signal processing device of the respiratory movement according to another embodiment of the present invention.
  • Tmin (n) shows Amin (n), Amax (n), Tmax (n), Tmin (n), Amin (n-1), Amax (n + 1), Tmax (n + 1), detected from the respiratory motion signal. And an example of Tmin (n-1).
  • FIG. 8 is a view showing a capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which a force is applied to the capacitive breathing sensor of FIG.
  • FIG. 10 is a view showing the capacitive breathing sensor of FIG.
  • 11 to 13 and 14 show the principle of the capacitive breathing sensor.
  • FIG. 15 is a view showing a capacitive breathing sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view showing an embodiment in which the respiratory movement detection device is applied to the human body.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to another embodiment of the present invention.
  • 21 is a view showing a respiratory movement detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a view illustrating the inside of the respiratory movement detecting apparatus of FIG. 11.
  • FIG. 23 is a view showing a capacitive breathing sensor according to another embodiment of the present invention.
  • a method for detecting respiratory indices for emergency determination from a respiratory movement signal and a method for determining a respiratory state are described. It also describes a device and method that can detect abnormalities or emergencies of respiratory movements early.
  • a capacitive sensor and a respiratory signal detection apparatus for detecting a respiratory movement signal will be described.
  • FIG. 1 illustrates a method of processing a respiratory movement signal according to an embodiment of the present invention.
  • the method shown in FIG. 1 may be performed by a device for processing respiratory motion signals capable of wireless communication and having at least one processor.
  • the apparatus for processing a breathing exercise signal may be provided in the personal portable terminal.
  • the apparatus for processing a breathing exercise signal receives a breathing exercise signal.
  • the respiratory movement signal is a signal associated with the respiratory movement and has the same periodicity as the respiration cycle.
  • the apparatus for processing a respiratory signal may remove unwanted frequency components by bandpass filtering the respiratory signal received after step 110.
  • the apparatus for processing a respiratory signal may band-pass filter the received respiratory signal and set an amplitude detection threshold for detecting the amplitude of the respiratory signal.
  • the amplitude detection threshold may be set in consideration of mechanical noise.
  • the breathing exercise signal may be a signal measured by the capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the capacitive type breathing sensor includes an insulator composed of an elastic insulator; A first electrode plate provided on the insulator; And a second electrode plate provided under the insulator. A first cover provided on an upper side of the first electrode plate to protect the first electrode plate; And a second cover provided below the second electrode plate to protect the second electrode plate.
  • the insulator, the first electrode plate, and the second electrode plate may be provided in a roll form to form a multilayer.
  • the insulator may be any one of paper, fiber, polymer sponge, and air gap. Respiratory motion detection apparatus using the capacitive breathing sensor and the capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the apparatus for processing a breathing exercise signal detects amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
  • the amplitude information may include an amplitude maximum value Amax (n) and an amplitude minimum value Amin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal.
  • the time information corresponding to the amplitude information may include an amplitude maximum time point Tmax (n) and an amplitude minimum value time point Tmin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal.
  • the values detected in step 120 may be used for respiratory movement analysis. 7 shows Amin (n), Amax (n), Tmax (n), Tmin (n), Amin (n-1), Amax (n + 1), Tmax (n + 1), detected from the respiratory motion signal. And an example of Tmin (n-1).
  • the apparatus for processing a breathing exercise signal analyzes the breathing exercise based on the amplitude information and time information corresponding to the amplitude information.
  • step 130 may include step 231 of calculating a respiration index and step 233 of determining a respiratory movement as shown in FIG. 2. That is, in operation 231, the apparatus for processing a breathing exercise signal may calculate at least one of a breathing period, a suction time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information. In operation 231, the apparatus for processing a respiratory motion signal may include apnea, tachypnea, bradypnea, and hyperventilation using at least one of the respiratory cycle, inhalation time fraction, and respiratory depth. ), Hypopentilation, and irregular breathing can be determined.
  • the breathing period P (n) can be calculated as Tmax (n) -Tmax (n-1).
  • Tmax (n) represents the start point of the amplitude maximum value in the nth cycle
  • Tmax (n-1) represents the start point of the amplitude maximum value in the n-1th cycle.
  • the intake time fraction Fi (n) can be calculated as ⁇ Tmax (n) -Tmin (n-1) ⁇ / ⁇ Tmax (n) -Tmax (n-1) ⁇ .
  • the breathing depth A (n) can be calculated as Amax (n) -Amin (n).
  • Jitter may be calculated at the rate of change for 10 minutes of P (n)
  • Shimmer may be calculated at the rate of change of 10 minutes of A (n). Jitter and Shimmer can be used to determine irregular breathing.
  • Determination of the respiratory movement can be determined as shown in Table 1 below, the specific numbers listed in Table 1 as an example, does not limit the scope of the invention.
  • the apparatus for processing a respiratory signal may not perform respiratory analysis if Amax (n) is less than the amplitude detection threshold. That is, the respiratory motion signal processing apparatus can make only the signal which exceeds the amplitude detection threshold as the object of respiratory motion analysis.
  • the apparatus for processing the respiratory movement signal may record only the respiratory index without recording all the respiratory signals received by the storage means.
  • the respiratory index is distinguished from the respiratory movement signal that is the raw data, and includes Amax (n), Tmax (n), Amin (n), and Tmin (n).
  • the respiratory index may further include a breathing cycle, inhalation time fraction and breathing depth.
  • the apparatus for processing the respiratory motion signal may reduce the amount of information transmitted by transmitting a respiration index instead of raw data to a remote server or monitoring apparatus.
  • the respiration index may be transmitted in packet units.
  • the apparatus for processing a respiratory exercise signal may calculate P (n), Fi (n), and A (n), and set a threshold to perform emergency determination.
  • the respiratory exercise signal processing device may set an alarm message differently according to each emergency situation.
  • the analysis of the respiratory exercise signal for chronic patients can determine, for example, in which section there was apnea or western breath by analyzing the respiratory index for 10 minutes to 10 hours.
  • Figure 3 shows a method of processing the respiratory movement signal according to another embodiment of the present invention. 3, unlike the method shown in FIG. 1, shows a case of receiving a breathing index from the terminal and analyzing the breathing movement.
  • the method illustrated in FIG. 3 may be performed by a device for processing a breathing exercise signal provided in a server or a remote monitoring device.
  • the apparatus for processing a breathing exercise signal receives amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
  • the apparatus for processing a breathing exercise signal analyzes the breathing exercise based on amplitude information and time information corresponding to the amplitude information.
  • the same process as operation 130 of FIG. 1 may be performed.
  • Respiratory movement signal processing device 400 may be provided in a personal portable terminal.
  • the apparatus 400 for processing a breathing exercise signal may perform the method of processing the breathing exercise signal shown in FIG. 1.
  • the apparatus 400 for processing a respiratory motion signal includes a respiratory motion signal receiver 410, a respiratory index detector 420, and a respiratory index analyzer 430.
  • the breathing exercise signal receiving unit 410 receives a breathing exercise signal related to the breathing exercise.
  • the respiratory motion signal receiving unit 410 may receive a respiratory motion signal from a respiratory motion signal measuring device (not shown) or a respiratory motion sensor (not shown).
  • the respiratory sensor may be a capacitive respiratory sensor.
  • the respiratory index detector 420 detects amplitude information of the respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
  • the respiratory index analyzer 430 analyzes the respiratory movement based on amplitude information and time information corresponding to the amplitude information.
  • the respiratory index analyzer 430 may include a calculator 531 and a determiner 533.
  • the calculator 531 may calculate at least one of a breathing period, a suction time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information.
  • the discriminating unit 533 may use apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypoventilation, and the like by using at least one of the breathing cycle, the inhalation time fraction, and the breathing depth. At least one of irregular breathing may be determined.
  • the apparatus 400 for processing a respiratory motion signal may further include wired and wireless communication means (not shown) for transmitting a respiratory index to a remote server or a monitoring device.
  • Figure 6 shows a signal processing device of the respiratory movement according to another embodiment of the present invention.
  • the apparatus 600 for processing a breathing exercise signal illustrated in FIG. 6 may be provided in a server or a remote monitoring apparatus. Accordingly, the apparatus 600 for processing a breathing exercise signal may perform the signal processing method of the breathing exercise shown in FIG. 5.
  • the apparatus 600 for processing a respiratory motion signal includes a respiratory index receiver 610 and a respiratory index analyzer 620.
  • the respiratory index receiver 610 receives a respiratory index for determining a respiratory exercise signal.
  • the respiratory index may include amplitude information of the respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
  • the respiratory index analyzer 620 analyzes the respiratory movement based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information.
  • the respiratory index analyzer 620 may have the same configuration as the respiratory index analyzer 430 illustrated in FIG. 4.
  • the respiratory index received by the respiratory index receiver 610 may further include a breathing cycle, an inhalation time fraction, and a breathing depth.
  • the respiratory index analyzer 620 includes apnea, tachypnea, bradypnea, Only the operation of determining at least one of hyperventilation, hypoventilation, and irregular breathing may be performed.
  • Capacitive sensors are a type of capacitive sensor, and have recently been applied to various products. For example, home automation devices with hidden capacitive touch sense buttons, as well as computer keyboards with capacitive slides, touch pads, buttons and the like, have been commercialized in recent years as a replacement for mechanical and analog products. These sensors can also be applied to mobile phones and music players.
  • capacitive touch sensors are rapidly progressing as essential components of many electronic products. Just as touch sensors have been applied to Apple's iPods, capacitive sensors are emerging as replacements for mechanical buttons, switches and slides. This is because capacitive touch sensors are durable, stable, and have aesthetic value over conventional mechanical buttons.
  • FIG. 8 is a view showing a capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the respiration sensor 800 is a sensor in which capacitance is changed according to a force for pressing an electrode by inserting an elastic insulator between electrode plates. To generate capacitance.
  • the respiration sensor 800 may include an insulator 810, a first electrode plate 820, a second electrode plate 830, a first cover 840, and a second cover 850.
  • the insulator 810 is composed of a compressible elastic insulator, and an insulator of various materials such as paper, fiber, polymer sponge, and air gap may be used.
  • the elastic insulator may be composed of a single material, or may be configured by combining two or more materials. Since the dielectric constant is changed according to the insulation of the insulator 810, the breathing sensor 800 having a large dynamic range can be manufactured by adjusting the insulator in consideration of the use purpose, the condition of the subject, and the surrounding environment. have.
  • the first electrode plate 820 may be provided above the insulator 810, and the second electrode plate 830 may be provided below the insulator 810. That is, the insulator 810 is filled between two parallel metal electrode plates 820 and 830.
  • the first cover 840 is provided on the upper side of the first electrode plate 820 to protect the first electrode plate 820.
  • the second cover 850 is provided below the second electrode plate 830 to protect the second electrode plate 830.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which a force is applied to the capacitive breathing sensor of FIG. 8
  • FIG. 10 is a view showing the capacitive breathing sensor of FIG. 9 and 10, the indicated force shows that the volume of the thoracic cavity is changed by the breathing of the user wearing the breathing sensor 800, thereby applying a force to the breathing sensor 800.
  • the force ie, the volume change of the chest cavity, can be exerted from both directions or at least one direction of the breathing sensor 800.
  • the insulator 810, the first electrode plate 820, the second electrode plate 830, the first cover 840, and the second cover 850 are spaced apart from each other. May have a form of coalescing.
  • 11 to 13 and 14 show the principle of the capacitive breathing sensor.
  • 11 and 13 there is an insulator 810 having a dielectric constant between the first electrode plate 820 and the second electrode plate 830, and the first electrode plate 820 and the second electrode plate 830.
  • ) Moves by the distance x, the area where charges accumulate decreases from A to (A- ⁇ A).
  • the capacitance is proportional to the area.
  • the first electrode plate 820 moves in a direction perpendicular to the moving direction of the first electrode plate 820 of FIG. 11, and the insulator 810 and each electrode plate 120, 130. ) Are spaced apart by (dx) and d.
  • the breathing sensor 1500 is a view showing a capacitive breathing sensor according to another embodiment of the present invention.
  • the breathing sensor 1500 may be implemented in a roll form, and thus has a multilayer structure. That is, the respiratory sensor 1500 has the insulator 810, the first electrode plate 820, the second electrode plate 830, the first cover (not shown), and the second cover (not shown) in the form of a roll. Can be prepared.
  • the respiratory sensor 1500 has a roll shape, the capacitance change regularly appears according to the position at which the respiratory sensor 800 is compressed, and may also increase the capacitance.
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the respiratory motion detection apparatus 1600 may include a respiratory sensor 800 and a respiratory motion detection unit 1600a.
  • the respiratory sensor 800 uses an elastic insulator and allows the capacitance to change according to a change in the chest cavity volume.
  • the breathing sensor 800 may be in the form of a plate as shown in FIG. 9 or in the form of a roll as shown in FIG. 15. Since the respiration sensor 800 has been described with reference to FIGS. 8 to 15, a detailed description thereof will be omitted.
  • the breathing sensor 800 provided at a portion related to respiratory movement, such as a thoracic cavity or abdomen of a user, generates a capacitance according to a change in a user's breathing volume.
  • the respiratory motion detector 1600a may detect the respiratory motion according to the capacitance change of the respiratory sensor 800.
  • the respiratory motion detection unit 1600a may include a first oscillator 1610, a frequency counter 1620, a first storage unit 1630, a first control unit 1640, and a first warning generator 1650. have.
  • the first oscillator 1610 outputs an oscillation frequency that changes according to the capacitance change of the breathing sensor 800. This is because the change in capacitance due to the change in the chest cavity volume changes the oscillation frequency of the first oscillator 1610 using a resistor and a capacitor.
  • the frequency counter 1620 counts the oscillation frequency output from the first oscillator 1610.
  • the frequency counter 1620 may count frequencies using a high speed counter.
  • the frequency counter 1620 may detect a peak of the oscillation frequency to detect an upward or downward change in the frequency and count the frequency accordingly.
  • the first storage 1630 can store the counting result of the frequency counter 1620.
  • the first storage unit 1630 may sequentially store counting values per unit time.
  • the first control unit 1640 may determine a breathing cycle in consideration of the period in which the oscillation frequency is counted, and determine whether an emergency situation occurs.
  • the first controller 1640 may determine that a respiratory abnormality occurs when the oscillation frequency is counted, that is, when the respiration period is greater than the predetermined upper limit reference value or smaller than the predetermined lower limit reference value. That is, the first control unit 1640 may determine that the breathing rate is rapidly increased when the breathing period is greater than the upper limit reference value, and may be determined to be rapidly reduced when the breathing period is smaller than the lower limit reference value. When it is determined that an emergency situation occurs, the first control unit 1640 may control the first warning generation unit 1650 to generate a warning signal.
  • the first warning generator 1650 may generate a warning signal informing of an emergency.
  • the first warning generation unit 1650 outputs a warning sound around, and may include a speaker (not shown) for this purpose.
  • the first warning generator 1650 may send a short message to a guardian or a hospital official stored in the first storage 1630 or attempt an automatic telephone connection to an emergency center such as 119.
  • the first warning generator 1650 may further include an RF transmitter (not shown).
  • FIG. 17 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to another embodiment of the present invention.
  • the respiratory movement detecting apparatus 1700 may include a respiratory sensor 800 and a respiratory movement detecting unit 1700a.
  • the respiratory sensor 800 uses an elastic insulator and allows the capacitance to change according to a change in the chest cavity volume.
  • the breathing sensor 800 may be in the form of a plate as shown in FIG. 9 or in the form of a roll as shown in FIG. 15. Since the respiration sensor 800 has been described with reference to FIGS. 8 to 15, a detailed description thereof will be omitted.
  • the respiratory movement detector 1700a may detect the respiratory movement according to the capacitance change of the respiratory sensor 800.
  • the respiratory movement detection unit 1700a may include a second oscillator 1710, a converter 1720, a second storage unit 1730, a second control unit 1740, and a second warning generator 1750. have.
  • the second oscillator 1710 outputs an oscillation frequency that changes according to the capacitance change of the respiratory sensor 800. This is because the change in capacitance due to the change in the chest cavity volume changes the oscillation frequency of the second oscillator 1710 using a resistor and a capacitor.
  • the converter 1720 converts the oscillation frequency output from the second oscillator 1710 into a voltage.
  • the converted voltage output from the converter 1720 that is, the respiratory cycle pattern may have an analog form.
  • the second storage unit 1730 may store an analog voltage, that is, a pattern of a respiratory cycle.
  • the converted analog voltage may be converted into a digital signal and stored.
  • the second controller 1740 may detect a zero crossing of the converted voltage to determine a breathing cycle and determine whether an emergency situation occurs.
  • the second control unit 1740 detects the breathing pattern of the suction and arc type by differentiating the signal of the converted voltage, and detects the zero crossing of the differentiated breathing signal to perform the breathing cycle. Can be analyzed.
  • the second controller 1740 detects the zero crossing from the analog voltage, and determines that the respiration has changed whenever the zero crossing is detected. Each time zero crossing is detected, the second control unit 1740 may determine that suction and arcing alternately occur.
  • the second control unit 1740 checks the interval at which the zero crossing is detected, that is, the breathing cycle, and if the confirmed breathing cycle is greater than the predetermined upper limit reference value or less than the predetermined lower limit reference value, the breathing abnormality is generated. You can judge. When the detected breathing period is greater than the upper limit reference value, the second control unit 1740 may determine that the breathing rate is rapidly increased. If the breathing period is less than the lower limit reference value, the second control unit 1740 may determine that the breathing rate is rapidly decreased. In addition, the second controller 1740 determines that an emergency situation has occurred, and may control the second warning generator 1750 to generate a warning signal.
  • the second warning generator 1750 may generate a warning signal informing of an emergency situation. Since this is the same as the first warning generation unit 1650, a detailed description thereof will be omitted.
  • the above-described respiratory movement detection apparatuses 1600 and 1700 may be provided in the form of a patch or a belt on the user's rib cage.
  • the user may attach the respiratory motion detection apparatuses 1600 and 1700 having the respiratory sensor 800 to the body or the clothing and wear the belt 800a.
  • the volume change of the thoracic cavity (or thoracic cavity) in response to respiratory movements provides a tension force to the belt and a compressive force to the capacitive breathing sensor 800.
  • the change in capacitance with the change in thoracic volume changes the oscillation frequency, resulting in the detection of the breathing cycle.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to an embodiment of the present invention.
  • the chest cavity volume may be changed according to the breathing movement of the subject.
  • the interval between the electrode plates 820 and 830 of the respiratory sensor 800 may change according to the transformation of the chest cavity volume.
  • the capacitance may change as the gap between the electrode plates 820 and 830 changes.
  • the first oscillator 1610 may output an oscillation frequency corresponding to a changing capacitance.
  • the frequency counter 1620 counts the oscillation frequency output in operation 1940, and the counting result may be stored.
  • the first controller 1640 may determine a breathing cycle using the counting result of the oscillation frequency.
  • the first controller 1640 may control the first alert generator 1650 to output a warning signal to the outside.
  • the first controller 1640 may compare the respiratory cycle and the predetermined reference values every time a respiratory cycle is detected to determine whether breathing is abnormal.
  • FIG. 20 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to another embodiment of the present invention.
  • the chest cavity volume may be changed according to the breathing movement of the subject.
  • the interval between the electrode plates 820 and 830 of the respiratory sensor 800 may change according to the transformation of the chest cavity volume.
  • the capacitance may change as the gap between the electrode plates 820 and 830 changes.
  • the second oscillator 1710 may output an oscillation frequency corresponding to the changing capacitance.
  • the converter 1720 converts the oscillation frequency output in operation 1040 into a voltage, and the converted voltage may be stored in a digital form.
  • the second controller 1740 may determine a breathing cycle by detecting zero crossing from the analog pattern of the converted voltage. That is, whenever the zero crossing is detected, the second controller 1740 may determine that breathing or breathing occurs alternately, and may determine a breathing cycle.
  • the second controller 1740 may control the second warning generator 1750 to externally output a warning signal.
  • the second control unit 1740 may compare the respiratory cycle and the predetermined reference values every time the respiratory cycle is detected, and determine whether abnormal breathing occurs.
  • the respiratory motion detection apparatus of FIG. 16 has been described using the respiratory sensor 800 illustrated in FIG. 8 as an example, but is not limited thereto.
  • the respiratory motion detection apparatuses 1600 and 1700 may be roll-shaped respirators as illustrated in FIG. 15. Of course, the sensor 1500 can be used.
  • the above-described respiratory movement detection device and method using the capacitive type breathing sensor 800 detects a voltage signal proportional to the conversion of the thoracic volume, and uses a method of detecting a relative change in the thoracic volume. Since the capacitance change of the capacitive type breathing sensor 800 causes a change in the oscillation frequency, the capacitance accuracy of the breathing sensor 800 is not a problem in detecting the breathing movement.
  • FIG. 21 is a view showing a respiratory movement detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the respiratory movement detection device 2100 illustrated in FIG. 21 may be worn by the subject in the form of a buckle. That is, the examinee may easily carry the respiratory movement detecting device 2100 in the waist belt of the examinee using the holes h1 and h2 provided at both sides of the respiratory movement detecting device 2100.
  • FIG. 22 is a view illustrating the inside of the respiratory movement detecting apparatus of FIG. 21.
  • the capacitive breathing sensor 2130 and the breathing movement detecting circuit 2140 are cased by the housings 2110 and 2120 to be protected from external shock.
  • the capacitive breathing sensor 2130 may be smaller than or equal to the size of the hole h3 provided in the upper housing 2110. Therefore, the capacitive type breathing sensor 2130 may be provided at the same height as the surface of the respiratory movement detecting device 2100 or at a lower or higher protrusion through the hole h3 to detect the respiratory movement.
  • the capacitive breathing sensor 2130 may be the breathing sensors 800 and 1500 illustrated in FIG. 8 or 15, and the breathing motion detecting circuit 2140 is the breathing motion detecting unit 1600 described with reference to FIG. 16 or 17. 1700). Therefore, for convenience of description, detailed descriptions of the capacitive type breathing sensor 2130 and the breathing movement detection circuit 2140 will be omitted.
  • the method according to the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded on a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to computer software operators.
  • the capacitive breathing sensor may have a different multilayer structure, unlike the multilayer structure shown in FIG. 15.
  • FIG. 23 shows a multilayer structure composed of two insulators 2310 and 2311 and four electrode plates 2320, 2321, 330, and 2331. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

Abstract

The present invention relates to a signal processing method of a respiratory motion which can distinguish the signal of a respiratory motion for emergency recognition and analyze respiration patterns, by respiratory motion signal analysis related with respiratory motion; and an apparatus therefor. Also, the present invention relates to a capacitive respiration sensor, a respiratory motion detecting apparatus and a method thereof, more specifically, to a capacitive respiration sensor detecting a respiratory motion signal for the subject taking on an active part in home health-care fields, a respiratory motion detecting apparatus and a method thereof.

Description

정전용량형 호흡 센서, 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치Capacitive breathing sensor, method and device for processing respiratory movement signal
호흡운동과 관련된 호흡운동 신호를 분석함으로써, 응급상황 인지를 위한 호흡운동 신호 판별이 가능하고 호흡의 패턴을 분석할 수 있는, 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 정전용량형 호흡 센서, 호흡운동 검출장치 및 방법에 관한 것으로서, 홈헬스케어 환경에서 활동 중인 피검자를 대상으로 호흡운동신호를 검출하는 정전용량형 호흡 센서, 호흡운동 검출장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for processing a respiratory signal, by analyzing respiratory signals related to respiratory movements, capable of discriminating respiratory signals for emergency recognition, and analyzing respiratory patterns. The present invention also relates to a capacitive respiratory sensor and a respiratory motion detecting apparatus and method, and a capacitive respiratory sensor and a respiratory motion detecting apparatus and method for detecting a respiratory motion signal for an active subject in a home healthcare environment. It is about.
호흡(respiration)은 체내에 신선한 공기(산소)를 공급하고 동시에 대사 작용의 부산물인 이산화탄소를 체외로 배출하는 생리적 작용으로 생명 유지에 필수적이다. Respiration is a physiological action that supplies fresh air (oxygen) to the body and simultaneously releases carbon dioxide, a byproduct of metabolism, out of the body and is essential for life support.
호흡과 관련된 생체 신호는, 호흡량과 호흡운동 신호로 구분할 수 있다. 이때, 호흡 기능을 진단하기 위해서는 호흡량을 사용할 수 있고, 호흡 상태를 모니터링 하기 위해서는 호흡운동 신호를 사용할 수 있다. Biological signals related to respiration may be classified into respiratory volume and respiratory movement signals. In this case, the respiratory function may be used to diagnose the respiratory function, and the respiratory movement signal may be used to monitor the respiratory condition.
호흡량은 호흡기류계(pneumotachogram)로 측정할 수 있으나, 활동중인 피검자에게 적용하기는 어렵고, 최근에는 활동중인 피검자에 적용하기 위한 호흡기류계들이 제안되고 있다. The respiratory volume can be measured by a pneumotachogram, but it is difficult to apply to active subjects, and recently, respiratory flowmeters have been proposed for application to active subjects.
호흡 운동은 흉벽 또는 복벽의 기계적 움직임을 압력 또는 변위센서를 이용하여 계측할 수 있다. Respiratory movements can measure mechanical movements of the chest wall or abdominal wall using pressure or displacement sensors.
종래기술에 따른 호흡운동 모니터링은 호흡 빈도를 사용하여, 무호흡 또는 정상 범위를 벗어난 호흡 빈도를 검출한 후, 알람 신호를 발생시키는 것이다. 또한, 종래 기술에 따른 호흡 운동 모니터링은 계측되는 호흡 운동 신호의 raw data를 가공 없이 전송하기 때문에 정보량이 과다하고, 시스템의 복잡도가 증가할 수 있다. 이 때문에, 종래 기술에 따른 호흡운동 모니터링은 응급상황을 판별하고 피드백하는 시간이 길어질 수 있다. Respiratory monitoring according to the prior art uses the respiratory frequency to detect apnea or respiratory frequency outside the normal range and then generate an alarm signal. In addition, the respiratory movement monitoring according to the prior art transmits the raw data of the measured respiratory movement signal without processing, the amount of information is excessive, the complexity of the system may increase. Because of this, the respiratory movement monitoring according to the prior art may take a long time to determine the emergency situation and feedback.
호흡 상태를 모니터링 하기 위한 장치는 피검자가 간편하게 착용할 수 있어야 하며, 빠른 시간 내에 호흡운동 신호 판별이 가능하고 호흡의 패턴을 분석할 수 있어야 한다. The device for monitoring the respiratory condition should be easily worn by the subject, be able to quickly identify the respiratory movement signal and analyze the pattern of respiration.
본 발명의 실시 예들은, 착용이 간편하고 빠른 시간 내에 호흡운동 신호 판별이 가능하고 호흡의 패턴을 분석할 수 있는 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치를 제공한다. Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for processing a respiratory signal, which is easy to wear and enables respiratory signal identification within a short time and analyzes a pattern of respiration.
또한, 본 발명의 실시 예들은, 호흡운동과 관련된 정보의 전송에 있어서, 전송 부하를 줄일 수 있고, 응급상황 발생 시 빠른 피드백이 가능한 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치를 제공한다.In addition, embodiments of the present invention, in the transmission of information related to the respiratory movement, can reduce the transmission load, and provides a method and apparatus for processing a respiratory movement signal capable of fast feedback in the event of an emergency.
또한, 본 발명의 실시 예들은, 호흡 운동 신호 분석을 위한 개인용 단말기에 적합한, 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치를 제공한다.In addition, embodiments of the present invention provides a method and apparatus for processing a respiratory exercise signal, which is suitable for a personal terminal for respiratory exercise signal analysis.
본 발명의 일 측에 따른 호흡운동 신호의 처리 방법은, 호흡운동과 관련된 호흡운동 신호를 수신하는 단계와, 상기 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 검출하는 단계 및 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of processing a breathing exercise signal, the method comprising: receiving a breathing exercise signal related to a breathing exercise, detecting amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information; Analyzing the respiratory movement based on amplitude information and time information corresponding to the amplitude information.
상기 검출하는 단계는, 상기 호흡운동 신호를 대역통과 필터링하는 단계 및 진폭 검출을 위한 문턱치를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. The detecting may include bandpass filtering the respiratory exercise signal and setting a threshold for amplitude detection.
상기 진폭 정보는, 상기 호흡운동 신호의 n번째 주기에서의 진폭 최대값 Amax(n) 및 진폭최소값 Amin(n)을 포함할 수 있다.The amplitude information may include an amplitude maximum value Amax (n) and an amplitude minimum value Amin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal.
상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보는, 상기 호흡운동 신호의 n번째 주기에서의 진폭 최대값 시점 Tmax(n) 및 진폭 최소값 시점 Tmin(n)을 포함할 수 있다. The time information corresponding to the amplitude information may include an amplitude maximum value time point Tmax (n) and an amplitude minimum value time point Tmin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal.
상기 분석하는 단계는, 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산하는 단계 및 상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별하는 단계를 포함할 수 있다. The analyzing may include calculating at least one of a breathing cycle, an intake time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information, and in the breathing cycle, the intake time fraction, and the depth of breath. The method may include determining at least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypopentilation, and irregular breathing using at least one.
상기 호흡 주기는, Tmax(n)-Tmax(n-1)로 계산될 수 있다. The breathing period may be calculated as Tmax (n) -Tmax (n-1).
상기 흡식 시간 분율은, {Tmax(n)-Tmin(n-1)}/{Tmax(n)-Tmax(n-1)}로 계산될 수 있다. The suction time fraction may be calculated as {Tmax (n) -Tmin (n-1)} / {Tmax (n) -Tmax (n-1)}.
상기 호흡 깊이는, Amax(n)-Amin(n)로 계산될 수 있다. The breathing depth can be calculated as Amax (n) -Amin (n).
본 발명의 다른 일 측에 따른 호흡운동 신호의 처리 방법은, 상기 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 수신하는 단계 및 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of processing a breathing exercise signal, the method comprising: receiving amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information and time information corresponding to the amplitude information and the amplitude information. On the basis of the step of analyzing the breathing movement.
본 발명의 다른 일 측에 따른 호흡운동 신호의 처리 장치는, 호흡운동과 관련된 호흡운동 신호를 수신하는 호흡운동 신호 수신부와, 상기 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 검출하는 호흡 지수 검출부 및 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 호흡지수 분석부를 포함한다. Respiratory motion signal processing apparatus according to another aspect of the present invention, the respiratory motion signal receiving unit for receiving a respiratory motion signal associated with the respiratory motion, and detects the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information of the respiratory motion signal And a respiratory index analyzer configured to analyze the respiratory movement based on the respiratory index detector and the time information corresponding to the amplitude information and the amplitude information.
상기 호흡지수 분석부는, 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산하는 계산부 및 상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별하는 판별부를 포함할 수 있다. The respiratory index analysis unit, based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information, a calculation unit for calculating at least one of the respiratory period, the suction time fraction and the breathing depth and the respiration cycle, the suction time fraction and breathing depth The at least one may include a determination unit for determining at least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypopentilation, and irregular breathing.
본 발명의 다른 일 측에 따른 호흡운동 신호의 처리 장치는, 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 수신하는 호흡 지수 수신부 및 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 호흡지수 분석부를 포함할 수 있다. Respiratory motion signal processing apparatus according to another aspect of the present invention, a respiratory index receiver for receiving the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information of the respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information and the amplitude information Based on, may include a respiratory index analysis unit for analyzing the respiratory movement.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량형 호흡 센서는, 탄성체 절연물로 구성되는 절연체; 상기 절연체의 상측에 구비되는 제1전극판; 및 상기 절연체의 하측에 구비되는 제2전극판을 포함할 수 있다.Capacitive respiratory sensor according to an embodiment of the present invention, the insulator composed of an elastic insulator; A first electrode plate provided on the insulator; And a second electrode plate provided under the insulator.
상기 제1전극판의 상측에 구비되어 상기 제1전극판을 보호하는 제1커버; 및 상기 제2전극판의 하측에 구비되어 상기 제2전극판을 보호하는 제2커버를 더 포함할 수 있다.A first cover provided on an upper side of the first electrode plate to protect the first electrode plate; And a second cover provided below the second electrode plate to protect the second electrode plate.
상기 절연체, 상기 제1전극판 및 상기 제2전극판은 두루마리 형태로 구비되어 멀티레이어를 형성할 수 있다.The insulator, the first electrode plate, and the second electrode plate may be provided in a roll form to form a multilayer.
절연물은, 종이, 섬유, 고분자물 스폰지, 에어갭 중 어느 하나일 수 있다.The insulator may be any one of paper, fiber, polymer sponge, and air gap.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡운동 검출장치는, 탄성체 절연물을 이용하며, 흉강 체적 변화에 따라 정전 용량이 변하는 정전용량형 호흡 센서; 및 상기 정전 용량 변화에 따라 호흡 운동을 검출하는 호흡운동 검출부를 포함할 수 있다.On the other hand, respiratory movement detection device according to an embodiment of the present invention, using an elastic insulator, the capacitance-type respiratory sensor that changes the capacitance in accordance with the chest cavity volume change; And it may include a respiratory movement detector for detecting the respiratory movement in accordance with the capacitance change.
제안되는 실시 예들에 따르면, 착용이 간편하고 빠른 시간 내에 호흡운동 신호 판별이 가능하고 호흡의 패턴을 분석할 수 있는 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치가 제공된다. According to the embodiments of the present disclosure, there is provided a method and apparatus for processing a respiratory signal capable of easily determining a respiratory signal within a short time and analyzing a pattern of respiration.
또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 호흡운동과 관련된 정보의 전송에 있어서, 전송 부하를 줄일 수 있고, 응급상황 발생 시 빠른 피드백이 가능한 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치가 제공된다.In addition, according to embodiments of the present invention, in the transmission of information related to the respiratory movement, it is possible to reduce the transmission load, and to provide a method and apparatus for processing a respiratory movement signal capable of fast feedback in the event of an emergency.
또한, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 호흡 운동 신호 분석을 위한 개인용 단말기에 적합한, 호흡운동 신호의 처리 방법 및 장치가 제공된다.In addition, according to embodiments of the present invention, there is provided a method and apparatus for processing a respiratory exercise signal, which is suitable for a personal terminal for respiratory exercise signal analysis.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 호흡 운동 신호의 처리 방법을 나타낸다.1 illustrates a method of processing a respiratory movement signal according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 호흡운동을 분석하는 단계를 상세히 나타낸다. Figure 2 shows in detail the step of analyzing the respiratory movement of FIG.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 호흡운동 신호의 처리 방법을 나타낸다.Figure 3 shows a method of processing the respiratory movement signal according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 호흡운동 신호의 처리 장치를 나타낸다.4 illustrates an apparatus for processing a breathing exercise signal according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 호흡지수 분석부의 구체적인 구성 예를 나타낸다. FIG. 5 shows a detailed configuration example of the respiratory index analyzer shown in FIG. 4.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 호흡운동의 신호처리 장치를 나타낸다.Figure 6 shows a signal processing device of the respiratory movement according to another embodiment of the present invention.
도 7은 호흡운동 신호로부터 검출되는, Amin(n), Amax(n), Tmax(n), Tmin(n), Amin(n-1), Amax(n+1), Tmax(n+1) 및 Tmin(n-1)의 예를 나타낸다.7 shows Amin (n), Amax (n), Tmax (n), Tmin (n), Amin (n-1), Amax (n + 1), Tmax (n + 1), detected from the respiratory motion signal. And an example of Tmin (n-1).
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량형 호흡 센서를 도시한 도면이다.8 is a view showing a capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention.
도 9는 도 8의 정전용량형 호흡 센서에 힘이 가해지는 상태를 보여주는 도면이다.9 is a view showing a state in which a force is applied to the capacitive breathing sensor of FIG.
도 10은 도 9의 정전용량형 호흡 센서를 기호로 표시한 도면이다.FIG. 10 is a view showing the capacitive breathing sensor of FIG.
도 11 내지 도 13 및 도 14는 정전용량형 호흡 센서의 원리를 보여주는 도면이다.11 to 13 and 14 show the principle of the capacitive breathing sensor.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량형 호흡 센서를 보여주는 도면이다.15 is a view showing a capacitive breathing sensor according to another embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 센서를 이용하는 호흡운동 검출장치를 도시한 블록도이다.16 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to an embodiment of the present invention.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡 센서를 이용하는 호흡운동 검출장치를 도시한 블록도이다.17 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to another embodiment of the present invention.
도 18은 호흡운동 검출장치를 인체에 적용한 실시예를 보여주는 도면이다.18 is a view showing an embodiment in which the respiratory movement detection device is applied to the human body.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡운동 검출방법을 도시한 흐름도이다. 19 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to an embodiment of the present invention.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡운동 검출방법을 도시한 흐름도이다.20 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to another embodiment of the present invention.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡운동 검출장치를 도시한 도면이다.21 is a view showing a respiratory movement detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 22는 도 11의 호흡운동 검출장치의 내부를 도시한 도면이다.FIG. 22 is a view illustrating the inside of the respiratory movement detecting apparatus of FIG. 11.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량형 호흡 센서를 도시한 도면이다.23 is a view showing a capacitive breathing sensor according to another embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terminology used herein is a term used to properly express a preferred embodiment of the present invention, which may vary according to a user, an operator's intention, or a custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.
하기에서는, 먼저, 호흡 운동 신호로부터 응급상황 판별을 위한 호흡 지수들을 검출하는 방법 및 호흡상태를 판별하기 위한 방법을 기술한다. 또한, 호흡 운동의 이상 또는 응급상황을 조기에 발견할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 기술한다. 또한, 호흡운동 신호를 검출하기 위한 정전용량형 센서 및 호흡신호 검출 장치에 대하여 기술한다. In the following, first, a method for detecting respiratory indices for emergency determination from a respiratory movement signal and a method for determining a respiratory state are described. It also describes a device and method that can detect abnormalities or emergencies of respiratory movements early. In addition, a capacitive sensor and a respiratory signal detection apparatus for detecting a respiratory movement signal will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 호흡 운동 신호의 처리 방법을 나타낸다. 도 1에 도시된 방법은, 무선 통신이 가능하고 적어도 하나의 프로세서를 갖는 호흡운동 신호의 처리 장치에 의하여 수행될 수 있다. 이때, 호흡운동 신호의 처리 장치는 개인 휴대 단말에 구비될 수 있다. 1 illustrates a method of processing a respiratory movement signal according to an embodiment of the present invention. The method shown in FIG. 1 may be performed by a device for processing respiratory motion signals capable of wireless communication and having at least one processor. In this case, the apparatus for processing a breathing exercise signal may be provided in the personal portable terminal.
110단계에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 호흡운동 신호를 수신한다. In operation 110, the apparatus for processing a breathing exercise signal receives a breathing exercise signal.
이때, 호흡운동 신호는 호흡운동과 관련된 신호이며 호흡 주기와 동일한 주기성을 갖는다. 호흡운동 신호의 처리 장치는, 110단계 이후에 수신된 호흡운동 신호를 대역통과 필터링함으로써, 원치 않는 주파수 성분을 제거할 수 있다. 또한, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 수신된 호흡운동 신호를 대역통과 필터링하고, 호흡운동 신호의 진폭을 검출하기 위한 진폭 검출 문턱치를 설정할 수 있다. 이때, 진폭 검출 문턱치는 기계적 잡음을 고려하여 설정될 수 있다. At this time, the respiratory movement signal is a signal associated with the respiratory movement and has the same periodicity as the respiration cycle. The apparatus for processing a respiratory signal may remove unwanted frequency components by bandpass filtering the respiratory signal received after step 110. In addition, the apparatus for processing a respiratory signal may band-pass filter the received respiratory signal and set an amplitude detection threshold for detecting the amplitude of the respiratory signal. In this case, the amplitude detection threshold may be set in consideration of mechanical noise.
한편, 호흡운동 신호는 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 호흡 센서에 의하여 측정된 신호일 수 있다. 정전용량형 호흡 센서는, 탄성체 절연물로 구성되는 절연체; 상기 절연체의 상측에 구비되는 제1전극판; 및 상기 절연체의 하측에 구비되는 제2전극판을 포함할 수 있다. 상기 제1전극판의 상측에 구비되어 상기 제1전극판을 보호하는 제1커버; 및 상기 제2전극판의 하측에 구비되어 상기 제2전극판을 보호하는 제2커버를 더 포함할 수 있다. 상기 절연체, 상기 제1전극판 및 상기 제2전극판은 두루마리 형태로 구비되어 멀티레이어를 형성할 수 있다. 절연물은, 종이, 섬유, 고분자물 스폰지, 에어갭 중 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 정전용량형 호흡 센서 및 정전용량형 호흡센서를 이용한 호흡운동 검출장치는, 도 8 내지 도 23을 통해 설명하기로 한다. On the other hand, the breathing exercise signal may be a signal measured by the capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention. The capacitive type breathing sensor includes an insulator composed of an elastic insulator; A first electrode plate provided on the insulator; And a second electrode plate provided under the insulator. A first cover provided on an upper side of the first electrode plate to protect the first electrode plate; And a second cover provided below the second electrode plate to protect the second electrode plate. The insulator, the first electrode plate, and the second electrode plate may be provided in a roll form to form a multilayer. The insulator may be any one of paper, fiber, polymer sponge, and air gap. Respiratory motion detection apparatus using the capacitive breathing sensor and the capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
120단계에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 상기 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 검출한다. In operation 120, the apparatus for processing a breathing exercise signal detects amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
이때, 상기 진폭 정보는, 호흡운동 신호의 n번째 주기에서의 진폭 최대값 Amax(n) 및 진폭최소값 Amin(n)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보는, 상기 호흡운동 신호의 n번째 주기에서의 진폭 최대값 시점 Tmax(n) 및 진폭 최소값 시점 Tmin(n)을 포함할 수 있다. 120단계에서 검출된 값들은, 호흡운동 분석에 사용될 수 있다. 도 7은 호흡운동 신호로부터 검출되는, Amin(n), Amax(n), Tmax(n), Tmin(n), Amin(n-1), Amax(n+1), Tmax(n+1) 및 Tmin(n-1)의 예를 나타낸다. In this case, the amplitude information may include an amplitude maximum value Amax (n) and an amplitude minimum value Amin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal. The time information corresponding to the amplitude information may include an amplitude maximum time point Tmax (n) and an amplitude minimum value time point Tmin (n) in the nth period of the respiratory exercise signal. The values detected in step 120 may be used for respiratory movement analysis. 7 shows Amin (n), Amax (n), Tmax (n), Tmin (n), Amin (n-1), Amax (n + 1), Tmax (n + 1), detected from the respiratory motion signal. And an example of Tmin (n-1).
130단계에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡운동을 분석한다. In operation 130, the apparatus for processing a breathing exercise signal analyzes the breathing exercise based on the amplitude information and time information corresponding to the amplitude information.
이때, 130단계는, 도 2에 도시된 바와 같이 호흡 지수를 계산하는 231단계 및 호흡운동을 판별하는 233 단계를 포함할 수 있다. 즉, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 231 단계에서, 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산할 수 있다. 또한, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 231 단계에서, 상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별할 수 있다. In this case, step 130 may include step 231 of calculating a respiration index and step 233 of determining a respiratory movement as shown in FIG. 2. That is, in operation 231, the apparatus for processing a breathing exercise signal may calculate at least one of a breathing period, a suction time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information. In operation 231, the apparatus for processing a respiratory motion signal may include apnea, tachypnea, bradypnea, and hyperventilation using at least one of the respiratory cycle, inhalation time fraction, and respiratory depth. ), Hypopentilation, and irregular breathing can be determined.
호흡 주기 P(n)은, Tmax(n)-Tmax(n-1)로 계산될 수 있다. 이때, Tmax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점, Tmax(n-1)는 n-1번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점을 나타낸다. The breathing period P (n) can be calculated as Tmax (n) -Tmax (n-1). At this time, Tmax (n) represents the start point of the amplitude maximum value in the nth cycle, and Tmax (n-1) represents the start point of the amplitude maximum value in the n-1th cycle.
흡식 시간 분율 Fi(n)은, {Tmax(n)-Tmin(n-1)}/{Tmax(n)-Tmax(n-1)}로 계산될 수 있다. The intake time fraction Fi (n) can be calculated as {Tmax (n) -Tmin (n-1)} / {Tmax (n) -Tmax (n-1)}.
호흡 깊이 A(n)는, Amax(n)-Amin(n)로 계산될 수 있다. The breathing depth A (n) can be calculated as Amax (n) -Amin (n).
한편, Jitter는 P(n)의 10분간 변동율로 계산되고, Shimmer는 A(n)의 10분간 변동율로 계산될 수 있다. Jitter 및 Shimmer는 불규칙 호흡을 판별하는데 사용될 수 있다. On the other hand, Jitter may be calculated at the rate of change for 10 minutes of P (n), and Shimmer may be calculated at the rate of change of 10 minutes of A (n). Jitter and Shimmer can be used to determine irregular breathing.
호흡운동의 판별은 아래 표 1과 같이 판별될 수 있으나, 표 1에 기재된 구체적인 숫자는 예를 든 것으로서, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. Determination of the respiratory movement can be determined as shown in Table 1 below, the specific numbers listed in Table 1 as an example, does not limit the scope of the invention.
[표 1] TABLE 1
Figure PCTKR2009007013-appb-I000001
Figure PCTKR2009007013-appb-I000001
일 실시 예에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, Amax(n)이 진폭 검출 문턱치 보다 작은 경우 호흡 운동 분석을 수행하지 않을 수 있다. 즉, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 진폭 검출 문턱치를 초과하는 신호 만을 호흡 운동 분석의 대상으로 할 수 있다. In one embodiment, the apparatus for processing a respiratory signal may not perform respiratory analysis if Amax (n) is less than the amplitude detection threshold. That is, the respiratory motion signal processing apparatus can make only the signal which exceeds the amplitude detection threshold as the object of respiratory motion analysis.
일 실시 예에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 저장 수단에 수신된 호흡신호를 모두 기록하지 않고, 호흡 지수만을 기록할 수 있다. 이때, 호흡 지수는 raw data인 호흡운동 신호와 구분되며, Amax(n), Tmax(n), Amin(n) 및 Tmin(n)을 포함한다. 또한, 호흡 지수는 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이를 더 포함할 수 있다. 호흡운동 신호의 처리 장치는, 원격지의 서버 또는 모니터링 장치로 raw data 대신 호흡 지수를 전송함으로써, 전송되는 정보의 량을 줄일 수 있다. 호흡지수는 패킷 단위로 전송될 수 있다.In one embodiment, the apparatus for processing the respiratory movement signal may record only the respiratory index without recording all the respiratory signals received by the storage means. At this time, the respiratory index is distinguished from the respiratory movement signal that is the raw data, and includes Amax (n), Tmax (n), Amin (n), and Tmin (n). In addition, the respiratory index may further include a breathing cycle, inhalation time fraction and breathing depth. The apparatus for processing the respiratory motion signal may reduce the amount of information transmitted by transmitting a respiration index instead of raw data to a remote server or monitoring apparatus. The respiration index may be transmitted in packet units.
일 실시 예에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, P(n), Fi(n) 및 A(n)을 계산하고, 임계값을 설정하여 응급 상황 판별을 수행할 수 있다. 이때, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 각각의 응급 상황에 따라 알람 메시지를 다르게 설정할 수 있다. 만성질환자를 위한 호흡운동 신호의 분석은, 예를 들어 10분~10시간 동안의 호흡 지수를 분석함으로써, 어느 구간에서 무호흡이 있었는지 또는 서호흡이 있었는지 등을 판별할 수 있다. In an embodiment, the apparatus for processing a respiratory exercise signal may calculate P (n), Fi (n), and A (n), and set a threshold to perform emergency determination. In this case, the respiratory exercise signal processing device may set an alarm message differently according to each emergency situation. The analysis of the respiratory exercise signal for chronic patients can determine, for example, in which section there was apnea or western breath by analyzing the respiratory index for 10 minutes to 10 hours.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 호흡운동 신호의 처리 방법을 나타낸다. 도 3에 도시된 예는, 도 1에 도시된 방법과 달리, 호흡지수를 단말로부터 수신하고, 호흡운동을 분석하는 경우를 나타낸다. 따라서, 도 3에 도시된 방법은 서버 또는 원격 모니터링 장치에 구비된 호흡운동 신호의 처리 장치에 의하여 수행될 수 있다. Figure 3 shows a method of processing the respiratory movement signal according to another embodiment of the present invention. 3, unlike the method shown in FIG. 1, shows a case of receiving a breathing index from the terminal and analyzing the breathing movement. Thus, the method illustrated in FIG. 3 may be performed by a device for processing a breathing exercise signal provided in a server or a remote monitoring device.
310단계에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 수신한다. In operation 310, the apparatus for processing a breathing exercise signal receives amplitude information of the breathing exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
320단계에서, 호흡운동 신호의 처리 장치는, 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석한다. 320단계는, 도 1의 130단계와 동일한 과정이 수행될 수 있다. In operation 320, the apparatus for processing a breathing exercise signal analyzes the breathing exercise based on amplitude information and time information corresponding to the amplitude information. In operation 320, the same process as operation 130 of FIG. 1 may be performed.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 호흡운동 신호의 처리 장치를 나타낸다. 호흡운동 신호의 처리 장치(400)는 개인 휴대 단말에 구비될 수 있다. 또한, 호흡운동 신호의 처리 장치(400)는 도 1에 도시된 호흡운동 신호의 처리 방법을 수행할 수 있다.4 illustrates an apparatus for processing a breathing exercise signal according to an embodiment of the present invention. Respiratory movement signal processing device 400 may be provided in a personal portable terminal. In addition, the apparatus 400 for processing a breathing exercise signal may perform the method of processing the breathing exercise signal shown in FIG. 1.
도 4를 참조하면, 호흡운동 신호의 처리 장치(400)는 호흡운동 신호 수신부(410), 호흡 지수 검출부(420) 및 호흡지수 분석부(430)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the apparatus 400 for processing a respiratory motion signal includes a respiratory motion signal receiver 410, a respiratory index detector 420, and a respiratory index analyzer 430.
호흡운동 신호 수신부(410)는 호흡운동과 관련된 호흡운동 신호를 수신한다. 호흡운동 신호 수신부(410)는 호흡운동 신호 계측 장치(미 도시 함) 또는 호흡운동 센서(미 도시 함)로부터 호흡운동 신호를 수신할 수 있다. 이때, 호흡운동 센서는 정전용량형 호흡운동 센서일 수 있다. The breathing exercise signal receiving unit 410 receives a breathing exercise signal related to the breathing exercise. The respiratory motion signal receiving unit 410 may receive a respiratory motion signal from a respiratory motion signal measuring device (not shown) or a respiratory motion sensor (not shown). In this case, the respiratory sensor may be a capacitive respiratory sensor.
호흡 지수 검출부(420)는 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 검출한다. The respiratory index detector 420 detects amplitude information of the respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
호흡지수 분석부(430)는 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석한다. 이때, 호흡지수 분석부(430)는 도 5에 도시된 바와 같이, 계산부(531) 및 판별부(533)를 포함할 수 있다. The respiratory index analyzer 430 analyzes the respiratory movement based on amplitude information and time information corresponding to the amplitude information. In this case, as illustrated in FIG. 5, the respiratory index analyzer 430 may include a calculator 531 and a determiner 533.
계산부(531)는 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산할 수 있다. The calculator 531 may calculate at least one of a breathing period, a suction time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information.
판별부(533)는 상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별할 수 있다. The discriminating unit 533 may use apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypoventilation, and the like by using at least one of the breathing cycle, the inhalation time fraction, and the breathing depth. At least one of irregular breathing may be determined.
한편, 호흡운동 신호의 처리 장치(400)는 원격지 서버 또는 모니터링 장치로 호흡 지수를 전송하기 위한 유무선 통신 수단(미 도시 함)을 더 구비할 수 있다. Meanwhile, the apparatus 400 for processing a respiratory motion signal may further include wired and wireless communication means (not shown) for transmitting a respiratory index to a remote server or a monitoring device.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 호흡운동의 신호처리 장치를 나타낸다. 도 6에 도시된 호흡운동 신호의 처리 장치(600)는 서버 또는 원격 모니터링 장치에 구비될 수 있다. 따라서, 호흡운동 신호의 처리 장치(600)는 도 5에 도시된 호흡운동의 신호 처리 방법을 수행할 수 있다. Figure 6 shows a signal processing device of the respiratory movement according to another embodiment of the present invention. The apparatus 600 for processing a breathing exercise signal illustrated in FIG. 6 may be provided in a server or a remote monitoring apparatus. Accordingly, the apparatus 600 for processing a breathing exercise signal may perform the signal processing method of the breathing exercise shown in FIG. 5.
도 6을 참조하면, 호흡운동 신호의 처리 장치(600)는 호흡 지수 수신부(610) 및 호흡 지수 분석부(620)를 포함한다. Referring to FIG. 6, the apparatus 600 for processing a respiratory motion signal includes a respiratory index receiver 610 and a respiratory index analyzer 620.
호흡 지수 수신부(610)는, 호흡운동 신호의 판별을 위한 호흡 지수를 수신한다. 이때, 호흡 지수는, 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 포함할 수 있다. The respiratory index receiver 610 receives a respiratory index for determining a respiratory exercise signal. In this case, the respiratory index may include amplitude information of the respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information.
호흡 지수 분석부(620)는, 상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석한다. 호흡지수 분석부(620)는 도 4에 도시된 호흡지수 분석부(430)과 동일한 구성을 가질 수 있다. The respiratory index analyzer 620 analyzes the respiratory movement based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information. The respiratory index analyzer 620 may have the same configuration as the respiratory index analyzer 430 illustrated in FIG. 4.
실시 예에 따라서, 호흡 지수 수신부(610)에 수신되는 호흡지수는 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이를 더 포함할 수 있다. 호흡 지수 수신부(610)에 수신되는 호흡 지수에 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이가 포함되는 경우, 호흡지수 분석부(620)는 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별하는 동작만을 수행할 수 있다. According to an embodiment, the respiratory index received by the respiratory index receiver 610 may further include a breathing cycle, an inhalation time fraction, and a breathing depth. When the respiratory index received by the respiratory index receiver 610 includes a breathing cycle, an inhalation time fraction, and a respiratory depth, the respiratory index analyzer 620 includes apnea, tachypnea, bradypnea, Only the operation of determining at least one of hyperventilation, hypoventilation, and irregular breathing may be performed.
정전용량형 센서는 커패시티브 센서(Capacitive Sensor)의 일종으로서, 최근 다양한 제품들에 적용되고 있다. 예를 들어, 최근 기계식 및 아날로그 제품들을 대체하면서 커패시티브 슬라이드, 터치패드, 버튼 등을 가진 컴퓨터 키보드뿐만 아니라, 숨겨진 커패시티브 터치 센스 버튼을 가진 홈오토메이션 기기들이 제품화되고 있다. 이러한 센서는 모바일폰과 뮤직 플레이어에서도 적용될 수 있다.Capacitive sensors are a type of capacitive sensor, and have recently been applied to various products. For example, home automation devices with hidden capacitive touch sense buttons, as well as computer keyboards with capacitive slides, touch pads, buttons and the like, have been commercialized in recent years as a replacement for mechanical and analog products. These sensors can also be applied to mobile phones and music players.
특히, 커패시티브 터치 센서(Capacitive Touch Sensors)는 최근 많은 전자제품의 필수 구성품으로 빠르게 진행되고 있다. 애플의 아이팟에 터치 센서가 적용된 것과 같이, 커패시티브 센서는 기계식 버튼, 스위치, 슬라이드 등을 대체하는 기기로 각광받고 있다. 이는, 커패시티브 터치 센서는 내구성이 강하고 안정적이며, 기존 기계식 버튼에 비해 미적 가치가 있기 때문이다.In particular, capacitive touch sensors are rapidly progressing as essential components of many electronic products. Just as touch sensors have been applied to Apple's iPods, capacitive sensors are emerging as replacements for mechanical buttons, switches and slides. This is because capacitive touch sensors are durable, stable, and have aesthetic value over conventional mechanical buttons.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 정전용량형 호흡 센서를 도시한 도면이다.8 is a view showing a capacitive breathing sensor according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 호흡 센서(800)는 전극판 사이에 탄성체 절연물을 삽입하여 전극을 누르는 힘에 따라 정전용량이 변하는 센서로서, 본 발명의 실시예에서는 호흡에 따른 흉강 체적의 변화에 따라 가변하는 정전 용량을 발생할 수 있다. 이를 위하여, 호흡 센서(800)는 절연체(810), 제1전극판(820), 제2전극판(830), 제1커버(840) 및 제2커버(850)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, the respiration sensor 800 is a sensor in which capacitance is changed according to a force for pressing an electrode by inserting an elastic insulator between electrode plates. To generate capacitance. To this end, the respiration sensor 800 may include an insulator 810, a first electrode plate 820, a second electrode plate 830, a first cover 840, and a second cover 850.
절연체(insulator)(810)는 압축가능한 탄성체 절연물로 구성되며, 종이, 섬유, 고분자물 스폰지, 에어갭 등 다양한 재료의 절연물이 사용될 수 있다. 이때, 탄성체 절연물은 단일 재료로 구성할 수도 있고, 2개 이상의 재료를 조합하여 구성할 수도 있다. 정전용량은 절연체(810)의 절연물에 따라 유전률이 변경되므로, 사용용도, 피검자의 상태, 주변 환경 등을 고려하여 절연물을 조정함으로써 동작범위(Dynamic range)가 큰 호흡 센서(800)를 제조할 수 있다.The insulator 810 is composed of a compressible elastic insulator, and an insulator of various materials such as paper, fiber, polymer sponge, and air gap may be used. At this time, the elastic insulator may be composed of a single material, or may be configured by combining two or more materials. Since the dielectric constant is changed according to the insulation of the insulator 810, the breathing sensor 800 having a large dynamic range can be manufactured by adjusting the insulator in consideration of the use purpose, the condition of the subject, and the surrounding environment. have.
제1전극판(Electric plate)(820)은 절연체(810)의 상측에 구비되고, 제2전극판(830)은 절연체(810)의 하측에 구비될 수 있다. 즉, 절연체(810)는 두 개의 평행한 금속 전극판(820, 830) 사이에 채워진다. 호흡 센서(800)에 전압이 인가되면, 호흡 센서(800)에는 전하가 축적되며, 전하가 축적되는 능력의 정도를 정전용량이라 한다.The first electrode plate 820 may be provided above the insulator 810, and the second electrode plate 830 may be provided below the insulator 810. That is, the insulator 810 is filled between two parallel metal electrode plates 820 and 830. When a voltage is applied to the respiratory sensor 800, charge is accumulated in the respiratory sensor 800, and the degree of the ability to accumulate the charge is called capacitance.
제1커버(840)는 제1전극판(820)을 보호하기 위하여 제1전극판(820)의 상측에 구비된다. 제2커버(850)는 제2전극판(830)을 보호하기 위하여 제2전극판(830)의 하측에 구비된다. The first cover 840 is provided on the upper side of the first electrode plate 820 to protect the first electrode plate 820. The second cover 850 is provided below the second electrode plate 830 to protect the second electrode plate 830.
도 9는 도 8의 정전용량형 호흡 센서에 힘이 가해지는 상태를 보여주는 도면, 도 10은 도 8의 정전용량형 호흡 센서를 기호로 표시한 도면이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 표기된 힘은 호흡 센서(800)를 착용한 사용자의 호흡에 의해 흉강의 체적이 변화하고, 이로써 호흡 센서(800)에 힘이 가해지는 것을 보여준다. 힘, 즉, 흉강의 체적 변화는 호흡 센서(800)의 양방향 또는 적어도 하나의 방향으로부터 가해질 수 있다.9 is a view showing a state in which a force is applied to the capacitive breathing sensor of FIG. 8, FIG. 10 is a view showing the capacitive breathing sensor of FIG. 9 and 10, the indicated force shows that the volume of the thoracic cavity is changed by the breathing of the user wearing the breathing sensor 800, thereby applying a force to the breathing sensor 800. The force, ie, the volume change of the chest cavity, can be exerted from both directions or at least one direction of the breathing sensor 800.
또한, 도 9를 참조하면, 절연체(810), 제1전극판(820), 제2전극판(830), 제1커버(840) 및 제2커버(850)는 서로 이격되어 있으나, 실질적으로는 유착되는 형태를 가질 수 있다.In addition, referring to FIG. 9, the insulator 810, the first electrode plate 820, the second electrode plate 830, the first cover 840, and the second cover 850 are spaced apart from each other. May have a form of coalescing.
도 11 내지 도 13 및 도 14는 정전용량형 호흡 센서의 원리를 보여주는 도면이다. 도 11 및 도 13을 참조하면, 제1전극판(820)과 제2전극판(830) 사이에는 유전률을 가지는 절연체(810)가 있으며, 제1전극판(820)과 제2전극판(830)이 거리 x만큼 이동함으로써, 전하가 축적되는 면적은 A에서 (A-△A)로 감소한다. 정전용량은 면적에 비례한다. 11 to 13 and 14 show the principle of the capacitive breathing sensor. 11 and 13, there is an insulator 810 having a dielectric constant between the first electrode plate 820 and the second electrode plate 830, and the first electrode plate 820 and the second electrode plate 830. ) Moves by the distance x, the area where charges accumulate decreases from A to (A-ΔA). The capacitance is proportional to the area.
도 11과 도 14를 참조하면, 제1전극판(820)은 도 11의 제1전극판(820)의 이동방향과 수직하는 방향으로 이동하며, 절연체(810)와 각 전극판(120, 130)이 (d-x) 및 d만큼 이격되어 있음을 보여준다. 11 and 14, the first electrode plate 820 moves in a direction perpendicular to the moving direction of the first electrode plate 820 of FIG. 11, and the insulator 810 and each electrode plate 120, 130. ) Are spaced apart by (dx) and d.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전용량형 호흡 센서를 보여주는 도면이다. 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡 센서(1500)는 롤 형태로 구현될 수 있으며, 이로써 멀티레이어 구조를 갖는다. 즉, 호흡 센서(1500)는 상술한 절연체(810), 제1전극판(820), 제2전극판(830), 제1커버(미도시) 및 제2커버(미도시)가 두루마리 형태로 제조될 수 있다. 호흡 센서(1500)가 롤 형태를 갖는 경우, 호흡 센서(800)가 압축되는 위치에 따라 정전용량 변화가 규칙적으로 나타나고 또한 정전용량 증가 효과를 가져올 수 있다.15 is a view showing a capacitive breathing sensor according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 15, the breathing sensor 1500 according to another embodiment of the present invention may be implemented in a roll form, and thus has a multilayer structure. That is, the respiratory sensor 1500 has the insulator 810, the first electrode plate 820, the second electrode plate 830, the first cover (not shown), and the second cover (not shown) in the form of a roll. Can be prepared. When the respiratory sensor 1500 has a roll shape, the capacitance change regularly appears according to the position at which the respiratory sensor 800 is compressed, and may also increase the capacitance.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 센서를 이용하는 호흡운동 검출장치를 도시한 블록도이다.16 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to an embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 호흡운동 검출장치(1600)는 호흡 센서(800) 및 호흡운동 검출부(1600a)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 16, the respiratory motion detection apparatus 1600 may include a respiratory sensor 800 and a respiratory motion detection unit 1600a.
호흡 센서(800)는 탄성체 절연물을 이용하며, 흉강 체적 변화에 따라 정전 용량이 변하도록 한다. 호흡 센서(800)는 도 9에 도시된 바와 같이 평판 형태이거나 도 15에 도시된 바와 같이 롤 형태일 수 있다. 호흡 센서(800)는 도 8 내지 도 15를 참조하여 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략한다. 사용자의 흉강 또는 복부와 같이 호흡운동과 관련된 부위에 구비되는 호흡 센서(800)는 사용자의 호흡량 변화에 따른 정전용량을 발생한다.The respiratory sensor 800 uses an elastic insulator and allows the capacitance to change according to a change in the chest cavity volume. The breathing sensor 800 may be in the form of a plate as shown in FIG. 9 or in the form of a roll as shown in FIG. 15. Since the respiration sensor 800 has been described with reference to FIGS. 8 to 15, a detailed description thereof will be omitted. The breathing sensor 800 provided at a portion related to respiratory movement, such as a thoracic cavity or abdomen of a user, generates a capacitance according to a change in a user's breathing volume.
호흡운동 검출부(1600a)는 호흡 센서(800)의 정전 용량 변화에 따라 호흡 운동을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 호흡운동 검출부(1600a)는 제1발진기(1610), 주파수 카운터(1620), 제1저장부(1630), 제1제어부(1640) 및 제1경고 발생부(1650)를 포함할 수 있다.The respiratory motion detector 1600a may detect the respiratory motion according to the capacitance change of the respiratory sensor 800. To this end, the respiratory motion detection unit 1600a may include a first oscillator 1610, a frequency counter 1620, a first storage unit 1630, a first control unit 1640, and a first warning generator 1650. have.
제1발진기(1610)는 호흡 센서(800)의 정전 용량 변화에 따라 변하는 발진 주파수를 출력한다. 이는, 흉강 체적의 변화에 따른 정전 용량 변화는 저항과 콘덴서를 이용한 제1발진기(1610)의 발진 주파수를 변화시키기 때문이다.The first oscillator 1610 outputs an oscillation frequency that changes according to the capacitance change of the breathing sensor 800. This is because the change in capacitance due to the change in the chest cavity volume changes the oscillation frequency of the first oscillator 1610 using a resistor and a capacitor.
주파수 카운터(1620)는 제1발진기(1610)로부터 출력되는 발진 주파수를 카운팅한다. 주파수 카운터(1620)는 고속 카운터를 이용하여 주파수를 카운팅할 수 있다. 예를 들어, 주파수 카운터(1620)는 발진 주파수의 피크를 검출하여 주파수의 상향 또는 하향 변화를 감지하고, 그에 따라 주파수를 카운팅할 수 있다.The frequency counter 1620 counts the oscillation frequency output from the first oscillator 1610. The frequency counter 1620 may count frequencies using a high speed counter. For example, the frequency counter 1620 may detect a peak of the oscillation frequency to detect an upward or downward change in the frequency and count the frequency accordingly.
제1저장부(1630)는 주파수 카운터(1620)의 카운팅 결과를 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1저장부(1630)는 단위 시간 당 카운팅 값을 순차적으로 저장할 수 있다.The first storage 1630 can store the counting result of the frequency counter 1620. For example, the first storage unit 1630 may sequentially store counting values per unit time.
제1제어부(1640)는 발진 주파수가 카운팅되는 주기를 고려하여 호흡 주기를 판단하고, 응급상황의 발생 여부를 판단할 수 있다. The first control unit 1640 may determine a breathing cycle in consideration of the period in which the oscillation frequency is counted, and determine whether an emergency situation occurs.
자세히 설명하면, 제1제어부(1640)는 발진 주파수가 카운팅되는 주기, 즉, 호흡 주기가 기설정된 상한 기준값보다 크거나 기설정된 하한 기준값보다 작으면, 호흡 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제1제어부(1640)는 호흡 주기가 상한 기준값보다 크면, 호흡 속도가 급격히 증가한 것으로 판단하고, 호흡 주기가 하한 기준값보다 작으면, 호흡 속도가 급격히 감소한 것으로 판단할 수 있다. 제1제어부(1640)는 응급상황이 발생한 것으로 판단되면, 경고신호를 발생하도록 제1경고 발생부(1650)를 제어할 수 있다.In detail, the first controller 1640 may determine that a respiratory abnormality occurs when the oscillation frequency is counted, that is, when the respiration period is greater than the predetermined upper limit reference value or smaller than the predetermined lower limit reference value. That is, the first control unit 1640 may determine that the breathing rate is rapidly increased when the breathing period is greater than the upper limit reference value, and may be determined to be rapidly reduced when the breathing period is smaller than the lower limit reference value. When it is determined that an emergency situation occurs, the first control unit 1640 may control the first warning generation unit 1650 to generate a warning signal.
제1경고 발생부(1650)는 응급상황임을 알리는 경고신호를 발생할 수 있다. 예를 들어, 제1경고 발생부(1650)는 경고음을 주변에 출력하며, 이를 위하여 스피커(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 제1경고 발생부(1650)는 제1저장부(1630)에 저장된 보호자 또는 병원 관계자에게 단문 메시지를 보내거나 119와 같은 응급센터로의 자동 전화 연결을 시도할 수 있다. 이를 위해, 제1경고 발생부(1650)는 RF 전송부(미도시)를 추가로 구비할 수 있다.The first warning generator 1650 may generate a warning signal informing of an emergency. For example, the first warning generation unit 1650 outputs a warning sound around, and may include a speaker (not shown) for this purpose. In addition, the first warning generator 1650 may send a short message to a guardian or a hospital official stored in the first storage 1630 or attempt an automatic telephone connection to an emergency center such as 119. To this end, the first warning generator 1650 may further include an RF transmitter (not shown).
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡 센서를 이용하는 호흡운동 검출장치를 도시한 블록도이다.17 is a block diagram illustrating a respiratory movement detection apparatus using a respiratory sensor according to another embodiment of the present invention.
도 17을 참조하면, 호흡운동 검출장치(1700)는 호흡 센서(800) 및 호흡운동 검출부(1700a)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 17, the respiratory movement detecting apparatus 1700 may include a respiratory sensor 800 and a respiratory movement detecting unit 1700a.
호흡 센서(800)는 탄성체 절연물을 이용하며, 흉강 체적 변화에 따라 정전 용량이 변하도록 한다. 호흡 센서(800)는 도 9에 도시된 바와 같이 평판 형태이거나 도 15에 도시된 바와 같이 롤 형태일 수 있다. 호흡 센서(800)는 도 8 내지 도 15를 참조하여 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.The respiratory sensor 800 uses an elastic insulator and allows the capacitance to change according to a change in the chest cavity volume. The breathing sensor 800 may be in the form of a plate as shown in FIG. 9 or in the form of a roll as shown in FIG. 15. Since the respiration sensor 800 has been described with reference to FIGS. 8 to 15, a detailed description thereof will be omitted.
호흡운동 검출부(1700a)는 호흡 센서(800)의 정전 용량 변화에 따라 호흡 운동을 검출할 수 있다. 이를 위하여, 호흡운동 검출부(1700a)는 제2발진기(1710), 변환부(1720), 제2저장부(1730), 제2제어부(1740) 및 제2경고 발생부(1750)를 포함할 수 있다.The respiratory movement detector 1700a may detect the respiratory movement according to the capacitance change of the respiratory sensor 800. To this end, the respiratory movement detection unit 1700a may include a second oscillator 1710, a converter 1720, a second storage unit 1730, a second control unit 1740, and a second warning generator 1750. have.
제2발진기(1710)는 호흡 센서(800)의 정전 용량 변화에 따라 변하는 발진 주파수를 출력한다. 이는, 흉강 체적의 변화에 따른 정전 용량 변화는 저항과 콘덴서를 이용한 제2발진기(1710)의 발진 주파수를 변화시키기 때문이다.The second oscillator 1710 outputs an oscillation frequency that changes according to the capacitance change of the respiratory sensor 800. This is because the change in capacitance due to the change in the chest cavity volume changes the oscillation frequency of the second oscillator 1710 using a resistor and a capacitor.
변환부(1720)는 제2발진기(1710)로부터 출력되는 발진 주파수를 전압으로 변환한다. 이로써, 변환부(1720)로부터 출력되는 변환된 전압, 즉, 호흡주기 패턴은 아날로그 형태를 가질 수 있다. The converter 1720 converts the oscillation frequency output from the second oscillator 1710 into a voltage. As a result, the converted voltage output from the converter 1720, that is, the respiratory cycle pattern may have an analog form.
제2저장부(1730)는 아날로그 형태의 전압, 즉, 호흡주기의 패턴을 저장할 수 있다. 변환된 아날로그 형태의 전압은 디지털신호로 변환되어 저장될 수 있다.The second storage unit 1730 may store an analog voltage, that is, a pattern of a respiratory cycle. The converted analog voltage may be converted into a digital signal and stored.
제2제어부(1740)는 변환된 전압의 제로크로싱을 검출하여 호흡 주기를 판단하고, 응급상황의 발생 여부를 판단할 수 있다. 자세히 설명하면, 제2제어부(1740)는 변환된 전압의 신호를 미분하여 흡식(吸息)과 호식(呼息)의 호흡 패턴을 검출하고, 미분된 호흡 신호의 제로크로싱을 검출하여 호흡주기를 분석할 수 있다. 제2제어부(1740)는 아날로그 형태의 전압으로부터 제로크로싱을 검출하고, 제로크로싱이 검출될 때마다 호흡이 변한 것으로 판단한다. 제로크로싱이 검출될 때마다 제2제어부(1740)는 흡식과 호식이 교번적으로 발생한 것으로 판단할 수 있다.The second controller 1740 may detect a zero crossing of the converted voltage to determine a breathing cycle and determine whether an emergency situation occurs. In detail, the second control unit 1740 detects the breathing pattern of the suction and arc type by differentiating the signal of the converted voltage, and detects the zero crossing of the differentiated breathing signal to perform the breathing cycle. Can be analyzed. The second controller 1740 detects the zero crossing from the analog voltage, and determines that the respiration has changed whenever the zero crossing is detected. Each time zero crossing is detected, the second control unit 1740 may determine that suction and arcing alternately occur.
제2제어부(1740)는 제로크로싱이 검출되는 간격, 즉, 호흡 주기를 확인하고, 확인된 호흡 주기가 기설정된 상한 기준값보다 크거나, 또는, 기설정된 하한 기준값보다 작으면, 호흡 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 제2제어부(1740)는 검출되는 호흡 주기가 상한 기준값보다 크면, 호흡 속도가 급격히 증가한 것으로 판단하고, 호흡 주기가 하한 기준값보다 작으면, 호흡 속도가 급격히 감소한 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 제2제어부(1740)는 응급상황이 발생한 것으로 판단하고, 경고신호를 발생하도록 제2경고 발생부(1750)를 제어할 수 있다.The second control unit 1740 checks the interval at which the zero crossing is detected, that is, the breathing cycle, and if the confirmed breathing cycle is greater than the predetermined upper limit reference value or less than the predetermined lower limit reference value, the breathing abnormality is generated. You can judge. When the detected breathing period is greater than the upper limit reference value, the second control unit 1740 may determine that the breathing rate is rapidly increased. If the breathing period is less than the lower limit reference value, the second control unit 1740 may determine that the breathing rate is rapidly decreased. In addition, the second controller 1740 determines that an emergency situation has occurred, and may control the second warning generator 1750 to generate a warning signal.
제2경고 발생부(1750)는 응급상황임을 알리는 경고신호를 발생할 수 있다. 이는 제1경고 발생부(1650)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.The second warning generator 1750 may generate a warning signal informing of an emergency situation. Since this is the same as the first warning generation unit 1650, a detailed description thereof will be omitted.
상술한 호흡운동 검출장치(1600, 1700)는 사용자의 흉곽 부위에 패치 형태 또는 벨트 형태로 구비될 수 있다. 도 18의 경우, 사용자는 호흡 센서(800)가 내장된 호흡운동 검출장치(1600, 1700)를 신체 또는 의복에 부착시키고 벨트(800a)를 착용할 수 있다. 호흡운동에 따른 흉강(또는 흉곽)의 체적 변화는 벨트에 인장력 및 정전용량형 호흡 센서(800)에 압축력을 제공한다. 흉강체적의 변화에 따른 정전용량 변화는 발진주파수를 변화시키며, 결과적으로 호흡 주기를 검출할 수 있도록 한다.The above-described respiratory movement detection apparatuses 1600 and 1700 may be provided in the form of a patch or a belt on the user's rib cage. In FIG. 18, the user may attach the respiratory motion detection apparatuses 1600 and 1700 having the respiratory sensor 800 to the body or the clothing and wear the belt 800a. The volume change of the thoracic cavity (or thoracic cavity) in response to respiratory movements provides a tension force to the belt and a compressive force to the capacitive breathing sensor 800. The change in capacitance with the change in thoracic volume changes the oscillation frequency, resulting in the detection of the breathing cycle.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡운동 검출방법을 도시한 흐름도이다.19 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to an embodiment of the present invention.
도 16 및 도 19를 참조하면, 910단계에서, 탄성체 절연물을 이용하는 정전용량형 호흡 센서(800)가 피검자에게 구비되면, 피검자의 호흡 운동에 따른 흉강 체적이 변화할 수 있다.16 and 19, in operation 910, when the capacitive breathing sensor 800 using the elastic insulator is provided to the subject, the chest cavity volume may be changed according to the breathing movement of the subject.
1920단계에서, 흉강 체적이 변환에 따라 호흡 센서(800)의 전극판(820, 830) 사이 간격이 변할 수 있다.In operation 1920, the interval between the electrode plates 820 and 830 of the respiratory sensor 800 may change according to the transformation of the chest cavity volume.
1930단계에서, 전극판(820, 830) 사이 간격이 변함에 따라 정전 용량이 변할수 있다.In operation 1930, the capacitance may change as the gap between the electrode plates 820 and 830 changes.
1940단계에서, 제1발진기(1610)는 변하는 정전 용량에 대응하는 발진 주파수를 출력할 수 있다.In operation 1940, the first oscillator 1610 may output an oscillation frequency corresponding to a changing capacitance.
1950단계에서, 주파수 카운터(1620)는 1940단계에서 출력되는 발진 주파수를 카운팅하며, 카운팅 결과는 저장될 수 있다.In operation 1950, the frequency counter 1620 counts the oscillation frequency output in operation 1940, and the counting result may be stored.
1960단계에서, 제1제어부(1640)는 발진 주파수의 카운팅 결과를 이용하여 호흡 주기를 판단할 수 있다.In operation 1960, the first controller 1640 may determine a breathing cycle using the counting result of the oscillation frequency.
1970단계에서, 호흡에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 1980단계에서, 제1제어부(1640)는 제1경고 발생부(1650)를 제어하여 경고신호를 외부로 출력하도록 할 수 있다. 제1제어부(1640)는 호흡 주기와 기설정된 기준값들을 호흡 주기가 검출될 때마다 비교하여, 호흡의 이상 발생 여부를 판단할 수 있다.If it is determined in step 1970 that an abnormality in breathing occurs, in step 1980, the first controller 1640 may control the first alert generator 1650 to output a warning signal to the outside. The first controller 1640 may compare the respiratory cycle and the predetermined reference values every time a respiratory cycle is detected to determine whether breathing is abnormal.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡운동 검출방법을 도시한 흐름도이다.20 is a flowchart illustrating a respiratory movement detection method according to another embodiment of the present invention.
도 17 및 도 20을 참조하면, 2010단계에서, 탄성체 절연물을 이용하는 정전용량형 호흡 센서(800)가 피검자에게 구비되면, 피검자의 호흡 운동에 따른 흉강 체적이 변화할 수 있다.17 and 20, in step 2010, when the capacitive breathing sensor 800 using the elastic insulator is provided to the subject, the chest cavity volume may be changed according to the breathing movement of the subject.
2020단계에서, 흉강 체적이 변환에 따라 호흡 센서(800)의 전극판(820, 830) 사이 간격이 변할 수 있다.In operation 2020, the interval between the electrode plates 820 and 830 of the respiratory sensor 800 may change according to the transformation of the chest cavity volume.
2030단계에서, 전극판(820, 830) 사이 간격이 변함에 따라 정전 용량이 변할수 있다.In operation 2030, the capacitance may change as the gap between the electrode plates 820 and 830 changes.
2040단계에서, 제2발진기(1710)는 변하는 정전 용량에 대응하는 발진 주파수를 출력할 수 있다.In operation 2040, the second oscillator 1710 may output an oscillation frequency corresponding to the changing capacitance.
1050단계에서, 변환부(1720)는 1040단계에서 출력되는 발진 주파수를 전압으로 변환하며, 변환된 전압은 디지털 형태로 저장될 수 있다.In operation 1050, the converter 1720 converts the oscillation frequency output in operation 1040 into a voltage, and the converted voltage may be stored in a digital form.
1060단계에서, 제2제어부(1740)는 변환된 전압의 아날로그 패턴으로부터 제로크로싱을 검출하여 호흡주기를 판단할 수 있다. 즉, 제2제어부(1740)는 제로크로싱이 검출될 때마다 호흡의 호식 또는 흡식이 교번적으로 발생한 것으로 판단하고, 호흡주기를 판단할 수 있다.In operation 1060, the second controller 1740 may determine a breathing cycle by detecting zero crossing from the analog pattern of the converted voltage. That is, whenever the zero crossing is detected, the second controller 1740 may determine that breathing or breathing occurs alternately, and may determine a breathing cycle.
1070단계에서, 호흡에 이상이 발생한 것으로 판단되면, 1080단계에서, 제2제어부(1740)는 제2경고 발생부(1750)를 제어하여 경고신호를 외부로 출력하도록 할 수 있다. 제2제어부(1740)는 호흡 주기와 기설정된 기준값들을 호흡 주기가 검출될 때마다 비교하여, 호흡의 이상 발생 여부를 판단할 수 있다.In operation 1070, when it is determined that an abnormality occurs in breathing, in operation 1080, the second controller 1740 may control the second warning generator 1750 to externally output a warning signal. The second control unit 1740 may compare the respiratory cycle and the predetermined reference values every time the respiratory cycle is detected, and determine whether abnormal breathing occurs.
도 16 및 도 17의 호흡운동 검출장치는 도 8에 도시된 호흡 센서(800)를 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 호흡운동 검출장치(1600, 1700)는 도 15와 같은 롤 형태의 호흡 센서(1500)를 이용할 수 있음은 물론이다.16 and 17, the respiratory motion detection apparatus of FIG. 16 has been described using the respiratory sensor 800 illustrated in FIG. 8 as an example, but is not limited thereto. The respiratory motion detection apparatuses 1600 and 1700 may be roll-shaped respirators as illustrated in FIG. 15. Of course, the sensor 1500 can be used.
또한, 상술한 정전용량형 호흡 센서(800)를 이용한 호흡운동 검출장치 및 검출방법은 흉강체적의 변환에 비례하는 전압신호를 검출하는 것으로서, 흉강체적의 상대적인 변화를 검출하는 방식을 사용한다. 정전용량형 호흡 센서(800)의 정전용량 변화는 발진주파수의 변화를 유발하므로 호흡 센서(800)의 정전용량 정확도는 호흡운동 검출에 문제가 되지 않는다.In addition, the above-described respiratory movement detection device and method using the capacitive type breathing sensor 800 detects a voltage signal proportional to the conversion of the thoracic volume, and uses a method of detecting a relative change in the thoracic volume. Since the capacitance change of the capacitive type breathing sensor 800 causes a change in the oscillation frequency, the capacitance accuracy of the breathing sensor 800 is not a problem in detecting the breathing movement.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡운동 검출장치를 도시한 도면이다. 도 21에 도시된 호흡운동 검출장치(2100)는 버클 형태로 피검자에게 착용될 수 있다. 즉, 피검자는 호흡운동 검출장치(2100)의 양측에 마련된 홀(h1, h2)을 이용하여 피검자의 허리 벨트에 호흡운동 검출장치(2100)을 용이하게 휴대할 수 있다.21 is a view showing a respiratory movement detection apparatus according to another embodiment of the present invention. The respiratory movement detection device 2100 illustrated in FIG. 21 may be worn by the subject in the form of a buckle. That is, the examinee may easily carry the respiratory movement detecting device 2100 in the waist belt of the examinee using the holes h1 and h2 provided at both sides of the respiratory movement detecting device 2100.
도 22는 도 21의 호흡운동 검출장치의 내부를 도시한 도면이다. 도 22를참조하면, 정전용량형 호흡 센서(2130)와 호흡운동 검출회로(2140)는 하우징(2110, 2120)에 의해 케이싱되어 외부 충격으로부터 보호된다.FIG. 22 is a view illustrating the inside of the respiratory movement detecting apparatus of FIG. 21. Referring to FIG. 22, the capacitive breathing sensor 2130 and the breathing movement detecting circuit 2140 are cased by the housings 2110 and 2120 to be protected from external shock.
정전용량형 호흡 센서(2130)는 상부 하우징(2110)에 마련된 홀(h3)의 크기보다 작거나 동일할 수 있다. 따라서, 정전용량형 호흡 센서(2130)는 홀(h3)을 통해 호흡운동 검출장치(2100)의 표면과 같은 높이로 또는 낮거나 또는 높게 돌출형태로 구비되어 호흡운동을 검출할 수 있다. 정전용량형 호흡 센서(2130)는 도 8 또는 도 15에 도시된 호흡 센서(800, 1500)일 수 있으며, 호흡운동 검출회로(2140)는 도 16 또는 도 17을 참조하여 설명한 호흡운동 검출부(1600, 1700)일 수 있다. 따라서, 설명의 편의상 정전용량형 호흡 센서(2130)와 호흡운동 검출회로(2140)에 대한 상세한 설명은 생략한다.The capacitive breathing sensor 2130 may be smaller than or equal to the size of the hole h3 provided in the upper housing 2110. Therefore, the capacitive type breathing sensor 2130 may be provided at the same height as the surface of the respiratory movement detecting device 2100 or at a lower or higher protrusion through the hole h3 to detect the respiratory movement. The capacitive breathing sensor 2130 may be the breathing sensors 800 and 1500 illustrated in FIG. 8 or 15, and the breathing motion detecting circuit 2140 is the breathing motion detecting unit 1600 described with reference to FIG. 16 or 17. 1700). Therefore, for convenience of description, detailed descriptions of the capacitive type breathing sensor 2130 and the breathing movement detection circuit 2140 will be omitted.
본 발명에 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 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 사업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The method according to the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to computer software operators.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
예들 들어, 정전 용량형 호흡 센서는, 도 15에 도시된 멀티 레이어 구조와는 달리 다른 형태의 멀티 레이어 구조도 가능하다. 도 23은 두 개의 절연체(2310, 2311) 및 4개의 전극판(2320, 2321, 330, 2331)으로 구성된 멀티 레이어 구조를 나타낸다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.For example, the capacitive breathing sensor may have a different multilayer structure, unlike the multilayer structure shown in FIG. 15. FIG. 23 shows a multilayer structure composed of two insulators 2310 and 2311 and four electrode plates 2320, 2321, 330, and 2331. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

Claims (25)

  1. 호흡운동과 관련된 호흡운동 신호를 수신하는 단계;Receiving a respiratory movement signal associated with the respiratory movement;
    상기 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 검출하는 단계; 및Detecting amplitude information of the respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 단계를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 방법.And analyzing the respiratory movement based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출하는 단계는, The method of claim 1, wherein the detecting comprises:
    상기 호흡운동 신호를 대역통과 필터링하는 단계; 및Bandpass filtering the respiratory motion signal; And
    진폭 검출을 위한 문턱치를 설정하는 단계를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 방법.Setting a threshold for amplitude detection.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진폭 정보는,The method of claim 1, wherein the amplitude information,
    상기 호흡운동 신호의 n번째 주기에서의 진폭 최대값 Amax(n) 및 진폭최소값 Amin(n)을 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 방법.And an amplitude maximum value Amax (n) and an amplitude minimum value Amin (n) in the nth period of the respiratory signal.
  4. 제1항에 있어서, 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보는, The method of claim 1, wherein the time information corresponding to the amplitude information,
    상기 호흡운동 신호의 n번째 주기에서의 진폭 최대값 시점 Tmax(n) 및 진폭 최소값 시점 Tmin(n)을 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 방법.And a maximum amplitude time point Tmax (n) and an amplitude minimum value time point Tmin (n) in the nth period of the respiratory signal.
  5. 제1항에 있어서, 상기 분석하는 단계는,The method of claim 1, wherein the analyzing comprises:
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산하는 단계; 및Calculating at least one of a breathing period, an intake time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별하는 단계를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 방법.At least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypoventilation, and irregular breathing using at least one of the breathing cycle, inhalation time fraction, and breathing depth And determining the respiratory movement signal.
  6. 제5항에 있어서, 상기 호흡 주기는, The method of claim 5, wherein the breathing cycle,
    Tmax(n)-Tmax(n-1)로 계산되고, Calculated as Tmax (n) -Tmax (n-1),
    여기서, Tmax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점, Tmax(n-1)는 n-1번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점인, 호흡운동 신호의 처리 방법.Wherein Tmax (n) is the time point of the amplitude maximum value in the nth cycle, and Tmax (n-1) is the time point of the amplitude maximum value in the n-1th cycle.
  7. 제5항에 있어서, 상기 흡식 시간 분율은, The method of claim 5, wherein the suction time fraction,
    {Tmax(n)-Tmin(n-1)}/{Tmax(n)-Tmax(n-1)}로 계산되고, Calculated as {Tmax (n) -Tmin (n-1)} / {Tmax (n) -Tmax (n-1)},
    여기서, Tmax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점, Tmin(n-1)는 n-1번째 주기에서의 진폭 최소값의 시점, Tmax(n)-Tmax(n-1)는 호흡주기인, 호흡운동 신호의 처리 방법.Where Tmax (n) is the point of amplitude maximum in the nth cycle, Tmin (n-1) is the point of amplitude minimum in the n-1th cycle, and Tmax (n) -Tmax (n-1) is breathing A cycle, the method of processing the respiratory signal.
  8. 제5항에 있어서, 상기 호흡 깊이는,The method of claim 5, wherein the breathing depth is,
    Amax(n)-Amin(n)로 계산되고, 여기서, Amax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값, Amin(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최소값인, 호흡운동 신호의 처리 방법.Calculated as Amax (n) -Amin (n), where Amax (n) is the amplitude maximum value in the nth cycle, and Amin (n) is the amplitude minimum value in the nth cycle.
  9. 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 수신하는 단계; 및Receiving amplitude information of a respiratory exercise signal and time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 단계를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 방법.And analyzing the respiratory movement based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information.
  10. 제9항에 있어서, 상기 분석하는 단계는,The method of claim 9, wherein the analyzing comprises:
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산하는 단계; 및Calculating at least one of a breathing period, an intake time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별하는 단계를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 방법.At least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypoventilation, and irregular breathing using at least one of the breathing cycle, inhalation time fraction, and breathing depth And determining the respiratory movement signal.
  11. 제10항에 있어서, 상기 호흡 주기는, The method of claim 10, wherein the breathing cycle,
    Tmax(n)-Tmax(n-1)로 계산되고, Calculated as Tmax (n) -Tmax (n-1),
    여기서, Tmax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점, Tmax(n-1)는 n-1번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점인, 호흡운동 신호의 처리 방법.Wherein Tmax (n) is the time point of the amplitude maximum value in the nth cycle, and Tmax (n-1) is the time point of the amplitude maximum value in the n-1th cycle.
  12. 제10항에 있어서, 상기 흡식 시간 분율은, The method of claim 10, wherein the suction time fraction,
    {Tmax(n)-Tmin(n-1)}/{Tmax(n)-Tmax(n-1)}로 계산되고, Calculated as {Tmax (n) -Tmin (n-1)} / {Tmax (n) -Tmax (n-1)},
    여기서, Tmax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점, Tmin(n-1)는 n-1번째 주기에서의 진폭 최소값의 시점, Tmax(n)-Tmax(n-1)는 호흡주기인, 호흡운동 신호의 처리 방법.Where Tmax (n) is the point of amplitude maximum in the nth cycle, Tmin (n-1) is the point of amplitude minimum in the n-1th cycle, and Tmax (n) -Tmax (n-1) is breathing A cycle, the method of processing the respiratory signal.
  13. 제10항에 있어서, 상기 호흡 깊이는,The method of claim 10, wherein the breathing depth is,
    Amax(n)-Amin(n)로 계산되고, Calculated as Amax (n) -Amin (n),
    여기서, Amax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값, Amin(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최소값인, 호흡운동 신호의 처리 방법.Wherein Amax (n) is the amplitude maximum value in the nth cycle, and Amin (n) is the amplitude minimum value in the nth cycle.
  14. 호흡운동과 관련된 호흡운동 신호를 수신하는 호흡운동 신호 수신부;Respiratory movement signal receiving unit for receiving a respiratory movement signal associated with the respiratory movement;
    상기 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 검출하는 호흡 지수 검출부; 및A respiratory index detector detecting amplitude information of the respiratory motion signal and time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 호흡지수 분석부를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 장치.And a respiratory index analyzer configured to analyze the respiratory movement based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information.
  15. 제14항에 있어서, 상기 호흡지수 분석부는, The method of claim 14, wherein the respiratory rate analysis unit,
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산하는 계산부; 및A calculator configured to calculate at least one of a breathing period, an inhalation time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별하는 판별부를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 장치.At least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypoventilation, and irregular breathing using at least one of the breathing cycle, inhalation time fraction, and breathing depth Respiratory movement signal processing device comprising a discriminating unit for discriminating.
  16. 제15항에 있어서, 상기 호흡 주기는, The method of claim 15, wherein the breathing cycle,
    Tmax(n)-Tmax(n-1)로 계산되고, Calculated as Tmax (n) -Tmax (n-1),
    여기서, Tmax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점, Tmax(n-1)는 n-1번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점인, 호흡운동 신호의 처리 장치.Wherein Tmax (n) is the point of time of the maximum amplitude in the nth cycle, and Tmax (n-1) is the point of time of the maximum amplitude in the n-1th cycle.
  17. 제15항에 있어서, 상기 흡식 시간 분율은, The method of claim 15, wherein the suction time fraction,
    {Tmax(n)-Tmin(n-1)}/{Tmax(n)-Tmax(n-1)}로 계산되고, Calculated as {Tmax (n) -Tmin (n-1)} / {Tmax (n) -Tmax (n-1)},
    여기서, Tmax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값의 시점, Tmin(n-1)는 n-1번째 주기에서의 진폭 최소값의 시점, Tmax(n)-Tmax(n-1)는 호흡주기인, 호흡운동 신호의 처리 방법.Where Tmax (n) is the point of amplitude maximum in the nth cycle, Tmin (n-1) is the point of amplitude minimum in the n-1th cycle, and Tmax (n) -Tmax (n-1) is breathing A cycle, the method of processing the respiratory signal.
  18. 제15항에 있어서, 상기 호흡 깊이는,The method of claim 15, wherein the breathing depth,
    Amax(n)-Amin(n)로 계산되고, Calculated as Amax (n) -Amin (n),
    여기서, Amax(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최대값, Amin(n)는 n번째 주기에서의 진폭 최소값인, 호흡운동 신호의 처리 장치.Wherein Amax (n) is the amplitude maximum value in the nth cycle, and Amin (n) is the amplitude minimum value in the nth cycle.
  19. 호흡운동 신호의 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보를 수신하는 호흡 지수 수신부; 및A respiratory index receiver configured to receive amplitude information of a respiratory motion signal and time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 상기 호흡운동을 분석하는 호흡지수 분석부를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 장치.And a respiratory index analyzer configured to analyze the respiratory movement based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information.
  20. 제19항에 있어서, 상기 호흡지수 분석부는, The method of claim 19, wherein the respiratory rate analysis unit,
    상기 진폭 정보 및 상기 진폭 정보에 대응하는 시간 정보에 기초하여, 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 계산하는 계산부; 및A calculator configured to calculate at least one of a breathing period, an inhalation time fraction, and a breathing depth based on the amplitude information and the time information corresponding to the amplitude information; And
    상기 호흡주기, 흡식 시간 분율 및 호흡 깊이 중 적어도 하나를 이용하여, 무호흡(apnea), 빈호흡(tachypnea), 서호흡(bradypnea), 과환기(hyperventilation), 저환기(hypoventilation) 및 불규칙 호흡 중 적어도 하나를 판별하는 판별부를 포함하는, 호흡운동 신호의 처리 장치.At least one of apnea, tachypnea, bradypnea, hyperventilation, hypoventilation, and irregular breathing using at least one of the breathing cycle, inhalation time fraction, and breathing depth Respiratory movement signal processing device comprising a discriminating unit for discriminating.
  21. 탄성체 절연물로 구성되는 절연체;An insulator composed of an elastic insulator;
    상기 절연체의 상측에 구비되는 제1전극판; 및A first electrode plate provided on the insulator; And
    상기 절연체의 하측에 구비되는 제2전극판을 포함하는 정전용량형 호흡 센서.Capacitive breathing sensor comprising a second electrode plate provided on the lower side of the insulator.
  22. 제21항에 있어서,The method of claim 21,
    상기 제1전극판의 상측에 구비되어 상기 제1전극판을 보호하는 제1커버; 및A first cover provided on an upper side of the first electrode plate to protect the first electrode plate; And
    상기 제2전극판의 하측에 구비되어 상기 제2전극판을 보호하는 제2커버를 더 포함하는 정전용량형 호흡 센서.Capacitive breathing sensor further comprises a second cover provided on the lower side of the second electrode plate to protect the second electrode plate.
  23. 제21항에 있어서,The method of claim 21,
    상기 절연체, 상기 제1전극판 및 상기 제2전극판은 두루마리 형태로 구비되어 멀티레이어를 형성하는 정전용량형 호흡 센서.The insulator, the first electrode plate and the second electrode plate is provided in a roll form to form a multilayer breathing sensor.
  24. 제21항에 있어서, The method of claim 21,
    상기 탄성체 절연물은, 종이, 섬유, 고분자물 스폰지, 에어갭 중 어느 하나인, 정전용량형 호흡 센서.The elastic insulator is any one of paper, fiber, polymer sponge, air gap, capacitive breathing sensor.
  25. 탄성체 절연물을 이용하며, 흉강 체적 변화에 따라 정전 용량이 변하는 정전용량형 호흡 센서; 및A capacitive type breathing sensor using an elastomeric insulator, the capacitance of which varies according to a change in the chest cavity volume; And
    상기 정전 용량 변화에 따라 호흡 운동을 검출하는 호흡운동 검출부를 포함하는 호흡운동 검출장치.Respiratory movement detection device including a respiratory movement detection unit for detecting the respiratory movement in accordance with the capacitance change.
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