WO2022154355A1 - 3g 센서 마스크 및 이를 이용한 지속적 양압기 시스템 - Google Patents

3g 센서 마스크 및 이를 이용한 지속적 양압기 시스템 Download PDF

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WO2022154355A1
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김종철
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(주) 멕아이씨에스
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Definitions

  • the present invention relates to a continuous positive pressure device, in particular, by immediately correcting the positive treatment pressure according to the change of the patient's posture, and immediately controlling the treatment pressure corresponding to the changed sleeping posture even if the sleeping posture of the patient during sleep is changed frequently, so that the patient can control breathing. It relates to a pressure-regulating positive pressure system that allows you to continue sleeping without discomfort.
  • a snoring patient or a patient with symptoms such as sleep apnea may improve their quality of life through treatment using a continuous positive airway pressure (CPAP).
  • CPAP continuous positive airway pressure
  • the continuous positive pressure system continuously blows air at a predetermined pressure through the mask while the patient is sleeping, when apnea occurs due to occlusion of the airway and the respiratory volume decreases or the inspiratory or exhaust flow rate decreases due to an increase in respiratory airway resistance.
  • the fixed positive pressure machine which always blows air at a fixed pressure, has a disadvantage in that it cannot actively correct various patient conditions compared to the automatic positive pressure machine.
  • the automatic positive pressure system has the advantage of actively maintaining the patient's respiration volume by adjusting the pressure through the blower according to the patient's condition (apnea, hypoventilation, snoring, etc.) Because it is adjusted, it takes at least several tens of seconds and up to several minutes to respond to changes in the patient's condition. Due to this, when the patient changes his or her posture during sleep, there is a problem in that it is difficult to immediately adjust the pressure.
  • the process of changing the patient's posture during sleep occurs within a few seconds, but the process of changing the treatment pressure to an appropriate value due to the slow response of the positive pressure device takes tens of seconds or longer. Therefore, despite the situation in which a relatively higher airway opening pressure is required than before by changing the patient's posture, a low airway opening pressure is supplied due to the slow response of the positive pressure device, so that the patient may enter into hypopnea or apnea.
  • a high airway opening pressure may be supplied to the patient compared to the patient's posture during the time of moving from high pressure to low pressure, causing discomfort in breathing and waking up.
  • the present invention is to solve the above problems, when the sleeping posture of the patient is changed during sleep, the airway obstructive pressure that changes according to the changed sleeping posture is detected, and the treatment pressure is immediately applied through a blower based on the detected airway obstructive pressure. It is an object of the present invention to provide a continuous positive pressure system that allows the patient to continue sleeping without discomfort in breathing during sleep by calibrating.
  • another object of the present invention is to not only assist the patient's respiration rate by supplying air at a predetermined pressure to the patient's face, but also sense the patient's sleeping position and use the sensed sleeping position information as a positive pressure device in a wired or wireless way
  • another object of the present invention is to recognize the non-sleep state through the 3G sensor mask when the patient takes a rising posture and switch to the non-sleep treatment mode instead of the sleep treatment mode to provide active treatment for the non-sleep state that wakes up make it possible to provide
  • a continuous positive pressure system using a 3G sensor mask includes: a 3G sensor mask mounted on a patient's face to sense the patient's sleeping posture during sleep; and connected to the 3G sensor mask by wire or wireless to receive the patient's sleeping posture information sensed through the 3G sensor mask, and detect the pressure required for airway opening and airway obstruction pressure in response to the received change in the patient's sleeping posture, , a positive pressure device that immediately corrects the pressure through the blower based on the detected airway occlusion pressure and the corresponding posture information.
  • the positive pressure device collects the patient's sleeping posture information sensed through the 3G sensor mask through sleep monitoring and the patient's airway obstruction pressure information during sleep, and matches the collected data to the patient's sleeping posture information. It is characterized by analyzing the airway obstruction pressure that varies depending on the
  • the positive pressure device ACPAP (Auto CPAP) for controlling the pressure by adjusting the blower according to the airway obstruction pressure of the patient during sleep, regardless of the sleeping position of the patient;
  • ACPAP Auto CPAP
  • PCPAP Purposition CPAP
  • analyzing the airway obstruction pressure that varies depending on the sleeping posture of the patient during sleep, and immediately correcting the pressure based on the airway obstruction pressure according to the analysis result sleeping posture; may be included.
  • the positive pressure device ACPAP (Auto CPAP) for controlling the pressure by adjusting the blower according to the airway obstruction pressure of the patient during sleep, regardless of the sleeping position of the patient;
  • ACPAP Auto CPAP
  • the patient's airway obstruction pressure information measured through the ACPAP is collected, and at the same time, the patient's sleeping posture information sensed through the 3G sensor mask is collected, and the collected amount data is matched.
  • the control module for immediately correcting the pressure based on the airway obstructive pressure according to the result of the analysis according to the sleeping posture.
  • the 3G sensor mask according to an embodiment of the present invention is a positive pressure mask
  • the supply hose is mounted on the patient's face to supply air of a predetermined pressure to the throat
  • 3G sensor module for sensing the sleeping posture of the patient during sleep
  • a communication unit that transmits the patient's sleeping posture information sensed through the 3G sensor module to the positive pressure device in real time to reflect the patient's sleeping posture in real time.
  • the 3G sensor mask may further include a switch module provided to set a reference position by sensing the position of the basic posture when sensing the sleeping posture of the patient through the 3G sensor module.
  • the 3G sensor module is provided integrally with the frame that enables it to be mounted on the patient's face, or is detachably provided so that it can be applied to an existing positive pressure mask.
  • the patient's sleeping position is sensed through the 3G sensor mask, and airway obstruction pressure for each patient (referring to the pressure required to open the airway, airway opening pressure varies depending on the sensed sleeping position) Also called ), there is an effect that the patient can continue sleeping without disturbing sleep by providing immediate control. That is, even if the patient frequently changes the sleeping position, the target value can be immediately controlled without time delay, thereby having a remarkable effect in resolving the discomfort of breathing caused by the change in the patient's posture.
  • airway obstruction pressure is detected when the patient is in a supine position and a side-lying position, respectively, and airway obstruction pressure due to gravity is analyzed from this to predict airway obstruction pressure for each sleeping posture at various angles. This has the effect of being able to correct pressure for sleeping postures at various angles with a single measurement.
  • the present invention there is an effect that the patient's sleeping posture can be reflected in real time by sensing the patient's posture and transmitting it to the positive pressure device while the patient is wearing it on the face. Furthermore, the present invention has the effect of expanding the range of application so that the sensor module can be provided integrally with the mask, or can be attached to the mask for an existing positive pressure device and can be used by providing the sensor module to be detachably attached.
  • the non-sleeping state is recognized through the 3G sensor mask and switched to the non-sleep treatment mode instead of the sleep treatment mode, so that active and continuous treatment is possible even in the non-sleep state.
  • FIG. 1 is a view showing a continuous positive pressure system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of a positive pressure system system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing the configuration of a positive pressure device system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a positive pressure system system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating the function of the control unit in the positive pressure device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a graph for detecting airway obstruction pressure matched according to a change in sleeping posture.
  • FIG. 7 is a view showing a graph for predicting airway obstruction pressure for each sleeping posture according to various angles based on the gravity direction angle.
  • FIG. 8 is an operation flowchart for explaining a method of controlling a positive pressure device system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a continuous positive pressure system according to an embodiment of the present invention.
  • the continuous positive pressure system is implemented including a 3G sensor mask 100 mounted on a patient's face and a positive pressure device 200 .
  • the 3G sensor mask 100 is mounted on the patient's face as shown in FIG. 1 to supply air at a predetermined pressure to the patient's throat to assist the patient's respiration rate. Then, the 3G sensor mask 100 senses the sleeping posture of the patient while the patient is wearing it on the face and transmits it to the positive pressure device 200 . At this time, the 3G sensor mask 100 is connected to the positive pressure device 200 by wire or wirelessly and transmits data to the positive pressure device 200 .
  • the positive pressure device 200 receives the patient's sleeping posture information sensed through the 3G sensor mask 100, and detects an airway occlusive pressure at which the airway is to be closed in response to the received patient's sleeping posture change. And based on the detected airway obstruction pressure, the pressure is immediately corrected through the blower.
  • the positive pressure device 200 detects airway obstruction pressure that changes depending on the sleeping posture and corrects the blower pressure to prevent airway obstruction.
  • a sleep monitoring process for diagnosing a sleep pattern for each patient should be performed.
  • airway obstruction depends on sleeping positions, such as supine and side-lying positions, and is anatomically different from person to person.
  • airway obstruction due to gravity is higher when lying down than when lying on the side.
  • the patient's sleeping posture pattern and the airway obstruction pressure pattern during sleep are collected as sleep diagnosis data through sleep monitoring, and the airway obstruction pressure according to the patient's sleeping posture is determined in advance. Thereafter, when the sleeping posture of the patient is changed, it is characterized in that the airway obstruction pressure corresponding to the sleeping posture measured by the 3G sensor mask 100 is extracted and immediately adjusted.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a positive pressure system according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the configuration of a positive pressure system according to other embodiments of the present invention
  • FIG. 5 is this It is a structural block diagram for explaining the function of the control unit in the positive pressure device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a system implemented with a 3G sensor mask 100 and one positive pressure device 200, and in FIG. 3, a 3G sensor mask 100 and two positive pressure devices 300 and 400, that is, ACPAP (Auto A system implemented with Continuous Positive Airway Pressure (300) and PCPAP (Position Continuous Positive Airway Pressure; 400) is shown.
  • ACPAP Auto A system implemented with Continuous Positive Airway Pressure (300)
  • PCPAP Porition Continuous Positive Airway Pressure; 400
  • 4 illustrates a system in which only the control module 600 for controlling the sleeping posture is additionally configured in the ACPAP 500 .
  • ACPAP refers to an existing automatic positive pressure machine
  • PCPAP refers to an automatic positive pressure machine that controls pressure according to a change in sleeping posture according to embodiments of the present invention. Accordingly, the present invention may be implemented by applying or merging the existing automatic positive pressure ACPAP as it is through various embodiments.
  • the 3G sensor mask 100 is a positive pressure mask, which is basically mounted on the patient's face and includes a supply hose for supplying air of a predetermined pressure to the throat. , a 3G sensor module 120 for sensing the sleeping posture of the patient during sleep, and a switch module 140 . And, it may include a communication unit (not shown) that transmits the sleeping posture information of the patient sensed through the 3G sensor module 120 to the communication unit 260 of the positive pressure device 200 in a wired or wireless manner.
  • the wired method can be connected by wire through the supply hose, and the wireless method uses RF (RADIO FREQUENCY) wireless communication, Bluetooth (BLUETOOTH) communication, WiFi communication, NFC (NEAR FIELD COMMUNICATION), Beacon, etc. It can be connected using short-distance wireless communication, etc.
  • RF RADIO FREQUENCY
  • Bluetooth BLUETOOTH
  • WiFi Wireless FIELD
  • NFC NEAR FIELD COMMUNICATION
  • Beacon etc. It can be connected using short-distance wireless communication, etc.
  • the 3G sensor module 120 is a device for sensing the current position by measuring the speed, position, distance, etc. in the three-axis direction.
  • the 3G sensor module 120 includes a 3-axis acceleration sensor, a 3-axis gyro sensor, a sensor using a laser, and the like.
  • the power of the 3G sensor module 120 may use a battery or a rechargeable battery.
  • the switch module 140 is used to set a reference position when sensing the sleeping posture of the patient through the 3G sensor module 120 . That is, when the patient manipulates the switch module 140 , the sensed value in the corresponding posture is recognized as the basic posture, and it is set as the reference position.
  • the switch module 140 may provide a guide message to maintain the basic posture for a few seconds if there is a user's manipulation for setting the reference position using voice or a visual expression method using a screen or indicator light.
  • the basic posture generally refers to a posture lying while looking at the sky straight up, but is not limited thereto, and a posture lying on the side may be set as the basic posture according to the user's convenience.
  • the 3G sensor mask 100 senses the patient's sleeping posture through the 3G sensor module 120 while being mounted on the patient's face, and receives the sensed patient's sleeping posture information. It is transmitted to the positive pressure device 200 to reflect the change in the patient's sleeping posture in real time.
  • the 3G sensor module 120 may be provided integrally with a frame provided to be mounted on the patient's face, or may be provided to be detachably attached. In the latter case, the 3G sensor module 120 can be used by attaching it to the existing positive pressure mask, so that the range of application can be extended to patients who have the existing positive pressure mask.
  • the positive pressure device 200 includes a pressure sensor 210 , a blower 220 , a storage unit 230 , a control unit 240 , a mode selection unit 250 , and a communication unit 260 . .
  • the pressure sensor 210 measures the pressure of the incoming oxygen and air, and the blower 220 serves to inject and supply the incoming air to the inside.
  • the control unit 230 adjusts the pressure of the blower 220 according to the condition of the patient based on the pressure of the air measured through the pressure sensor 210 .
  • the positive pressure device 200 according to the embodiment of the present invention can actively control the pressure of air supplied to the patient's throat.
  • control unit 240 receives the patient's sleeping posture information sensed from the 3G sensor mask 100 through the communication unit 260, and responds to the received change in the patient's sleeping posture, that is, the pressure required to open the airway, that is, airway closure. pressure (also called airway opening pressure) is detected. Then, the pressure is corrected through the blower 220 based on the detected airway obstruction pressure.
  • the controller 200 performs a sleep monitoring process for diagnosing a sleep pattern for each patient. That is, the airway obstruction pressure of the patient is monitored during sleep, and at the same time, the sleeping posture of the patient is monitored using the 3G sensor mask 100 .
  • the control unit 240 controls the sleeping posture information of the patient sensed through the 3G sensor mask 100 in the sleep data collection unit, as shown in FIG. 5 , and the sleeping patient sensed through the pressure sensor 210 .
  • airway obstructive pressure information of each is collected.
  • the airway obstruction pressure analysis unit for each sleeping posture matches the collected data to analyze the airway obstruction pressure that varies depending on the sleeping posture of the patient.
  • the airway obstruction pressure analysis unit for each sleeping posture matches the patient's sleep posture information sensed by the 3G sensor mask 100 and the airway obstruction pressure information of the patient during sleep sensed by the pressure sensor 210 to obtain the patient's sleep Airway obstructive pressure corresponding to posture can be analyzed.
  • the airway obstructive pressure when the patient is in a supine position and airway obstructive pressure when the patient is in a supine position are respectively detected from the collected data, and each detected airway obstructive pressure is detected.
  • a waveform function eg, a sine waveform
  • airway obstruction pressure can be predicted and extracted according to various angles of sleeping posture.
  • the airway obstructive pressure analysis detects the first airway obstructive pressure when the patient is in a supine position and the second airway obstructive pressure when the patient is in a lateral position, respectively, based on the collected data, and the detected second One of the first and second airway obstruction pressures is determined as the maximum pressure according to the gravity direction angle, and the other is determined as the minimum pressure by the gravity direction angle, and then within the airway obstruction pressure value range between the maximum pressure and the minimum pressure.
  • a waveform function eg, a sine waveform
  • airway obstruction pressure can be predicted and extracted according to various angles of sleeping posture based on the generated function.
  • the blower pressure control unit of the control unit 240 immediately corrects the pressure of the blower based on the airway obstruction pressure detected through the airway obstruction pressure analyzer for each sleeping posture.
  • control unit 240 determines in advance the airway occlusion pressure according to the sleeping posture of the patient through sleep monitoring, and then, when the sleeping posture of the patient is changed, the 3G sensor mask 100 By extracting the airway obstruction pressure corresponding to the sleeping posture measured by the sleeping posture from the function analyzed by the airway obstruction pressure analyzer for each sleeping posture, the pressure of the blower 220 is immediately adjusted.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a graph for detecting airway obstruction pressure matched according to a change in sleeping posture.
  • the ACPAP curve (dotted line) is the values measured by monitoring the airway obstruction pressure of the patient during sleep, and it can be seen that the ACPAP curve changes gradually whenever the patient's sleeping posture is approximately changed.
  • point A indicates when the position becomes 0°, that is, when the patient is lying on the side
  • point B indicates when the position becomes 90°, that is, when the patient is in a supine position.
  • the positive pressure device can acquire the ACPAP curve and the sleeping posture curve shown in FIG. 6 by collecting airway obstruction pressure information and sleeping posture information of the patient during sleep, and matching them with each other.
  • the pressure at point A that is, the airway obstruction pressure when the patient is in a supine position
  • the pressure at point B ie, the airway obstruction pressure when the patient is in a supine position
  • the PCPAP curve (solid line) is a value obtained by measuring the airway obstruction pressure according to an embodiment of the present invention by monitoring the result of performing control for each sleeping posture of the patient according to an embodiment of the present invention. Comparing the PCPAP curve and the ACPAP curve, the two curves form almost similar waveforms, but in detail, it can be seen that the PCPAP curve actively changes whenever the patient's sleeping posture is changed. In other words, it shows the result of active and immediate control according to the sleeping posture of the patient without time delay.
  • the control is gradually controlled according to the ACPAP curve.
  • the pressure is gradually controlled as in the ACPAP operation mode regardless of the sleeping position. After entering sleep, active control is performed according to changes in sleeping posture.
  • FIG. 7 is a view showing a graph for predicting airway obstruction pressure for each sleeping posture according to various angles based on the gravity direction angle.
  • the airway obstruction pressure (Pt) detected in the graph of FIG. 6 above, the airway obstruction pressure (Pt) when the patient is in a supine position, and the airway obstruction pressure (Ps) when the patient is in a supine position are determined by the direction angle of gravity. If the maximum pressure and minimum pressure are set, and the three-axis information is combined and expressed as an angle in the direction of gravity, the airway obstruction pressure proportional to the angle of gravity can be predicted with a sine waveform.
  • the positive pressure device may predict and extract the corresponding airway occlusion pressure with respect to the sleeping posture according to various angles.
  • Gravity direction angle or gravity direction angle refers to a state in which the X, Y, and Z axes, which are information such as lying posture and neck posture, are combined and converted into an angle in the direction of gravity. The weight may be reflected differently.
  • point O indicates a sideways supine posture
  • point P indicates a supine posture
  • point Q indicates a sideways supine posture opposite to point O.
  • the controller 240 detects a non-sleep state when the posture of the patient is sensed from the 3G sensor mask 100 and the mode selector 250 and the In conjunction, the operation is controlled by switching the mode to the non-sleep treatment mode instead of the sleep treatment mode.
  • the mode selection unit 250 divides into a sleep treatment mode and a non-sleep treatment mode, and provides operation entry into the non-sleep treatment mode by simple mode switching (or selection). Normally, when a patient enters sleep, the airway obstruction pressure is higher than usual. Therefore, the non-sleep treatment mode is set to lower the overall pressure control compared to the sleep treatment mode.
  • control unit 240 when the patient wakes up, or when operating in the non-sleep treatment mode and wants to enter the sleep mode again, to resume treatment in a pressure control method according to the sleeping posture. It is determined whether or not, and when an operation request for resumption of treatment is input from the user, the controller 240 controls the operation to be performed in a pressure control method according to the pre-profiled sleeping posture for each patient.
  • control unit 240 performs remote monitoring and pressure adjustment when performing sleep monitoring, or stores and records sleep diagnosis data in the storage unit 230 of the positive pressure device 200 to Profile each patient.
  • Another embodiment of the present invention shows an example implemented with two positive pressure devices, ACPAP (300) and PCPAP (400).
  • the ACPAP 300 includes the pressure sensor 310, the blower 320, and the control unit 330, which are basic components, and adjusts the blower according to the airway obstruction pressure of the patient during sleep regardless of the sleeping position to increase the pressure.
  • control The ACPAP 300 is applied for a predetermined time (eg, about overnight) to monitor the patient's sleep pattern, and after the monitoring is finished, the PCPAP 400 to be described later is applied.
  • the ACPAP 300 is a device having a function of a general positive pressure machine, and an existing automatic positive pressure machine can be applied as it is.
  • the PCPAP 400 is provided separately from the ACPAP 300 , and may be connected to the ACPAP 300 and the 3G sensor mask 100 by wire or wirelessly through the communication unit 460 , respectively.
  • the PCPAP 400 includes a control unit 430 , a storage unit 440 , a mode selection unit 450 , and a communication unit 460 , similarly to the configuration in the embodiment of FIG. 2 . That is, the PCPAP 400 receives the patient's sleeping posture information sensed through the mask from the 3G sensor mask 100 in the communication unit 460 , and the controller 420 receives the patient's sleeping posture information transmitted through the communication unit 460 . After detecting the airway obstruction pressure in response to the change, the pressure is corrected through the blower 420 based on this.
  • the PCPAP 400 collects the airway obstruction pressure information of the patient measured through the ACPAP 300 in the controller 420 , and at the same time, the patient's sleeping posture information sensed through the 3G sensor mask 100 . collect Then, the airway obstructive pressure that varies depending on the sleeping posture of the patient during sleep is analyzed by matching the collected data. As a result of the analysis, the PCPAP 400 immediately corrects the pressure based on the airway obstruction pressure according to the sleeping posture.
  • a specific method for analyzing airway obstruction pressure is the same as described with reference to FIGS. 2 and 5, 6, and 7 above.
  • the configuration of the 3G sensor mask 100 is also the same as the configuration described in FIG. 2 , a configuration overlapping with the configuration described above will be omitted.
  • the system according to another embodiment of the present invention performs sleep monitoring using the ACPAP 300 and collects and analyzes data monitored by the PCPAP 400 . That is, for sleep monitoring, treatment is initially performed in ACPAP mode through the ACPAP 300, and after data analysis of airway obstructive pressure according to the sleeping position and profiling for each patient, the sleeping posture through the PCPAP 400 is performed. Treatment is performed in PCPAP mode based on airway obstruction pressure information according to In other words, the system according to another embodiment of the present invention of FIG. 3 includes PCPAP separately from the existing automatic positive pressure device, ACPAP, but since the existing positive pressure device can be applied as it is, the patient does not have to prepare new equipment and only an additional configuration is provided Therefore, you can receive active treatment according to your sleeping position.
  • FIG. 4 Reference is now made to another embodiment of FIG. 4 .
  • control module 600 for performing pressure control according to the sleeping posture is additionally configured in the existing automatic positive pressure ACPAP 500 .
  • the control module 600 includes a control unit 630 , a storage unit 640 , a mode selection unit 650 , and a communication unit 660 .
  • the control module 600 collects the airway obstruction pressure information of the patient measured through the ACPAP 500 for monitoring the patient's sleep, and at the same time the 3G sensor The patient's sleeping posture information sensed through the mask 100 is collected, and the airway obstruction pressure that varies depending on the sleeping position of the patient during sleep is analyzed by matching the collected data. Then, the analysis result control module 600 immediately corrects the pressure based on the airway obstruction pressure according to the sleeping posture.
  • control module 600 is different from the embodiment of FIG. 3 in that it controls the pressure by immediately adjusting the blower of the ACPAP 500 .
  • the system according to another embodiment of the present invention also has a configuration in which the existing positive pressure device can be applied as it is, like the embodiment of FIG. 3, and from the patient's point of view, only an additional configuration is provided without providing a new positive pressure device, so that active according to the sleeping posture You can get treatment.
  • FIG. 8 is an operation flowchart for explaining a method of controlling a positive pressure device system according to an embodiment of the present invention.
  • step S1 the control unit starts the sleep monitoring by the operation of the patient or user (nurse, doctor). During sleep monitoring, the control unit performs treatment in ACPAP mode for a certain period of time.
  • the ACPAP mode refers to a control method by a conventional automatic positive pressure device, that is, a method to control according to the patient's breathing state, rather than a pressure control method according to a sleeping position.
  • the 3G sensor mask 100 operates simultaneously with the start of sleep monitoring to sense the sleeping posture of the patient during sleep.
  • control unit detects and collects the sleep posture information of the patient sensed through the 3G sensor mask 100 and the airway obstruction pressure information that has been treated in the ACPAP mode, respectively.
  • the data is analyzed and stored in the storage unit to match the data collected by the controller to analyze the airway obstruction pressure information according to the sleeping posture.
  • the control unit enables profiling for each patient through the storage thereof.
  • control unit detects airway obstruction pressure when the patient is in a supine position and an airway obstruction pressure when the patient is in a supine position, respectively, and based on the detected airway obstruction pressure, airway occlusion according to the direction of gravity of the sleeping posture pressure can be predicted and detected.
  • the control unit performs the treatment in the PCPAP mode based on the airway obstruction pressure information according to the sleeping position. That is, the controller immediately corrects (controls) the blower based on the airway obstruction pressure according to the sleeping posture change analyzed for each patient to supply the optimal pressure according to the sleeping posture.
  • the controller determines whether to resume treatment before operating in the PCPAP mode.
  • this step is a process of confirming whether to continue treatment when the patient wakes up.
  • step S11 if a manipulation to resume treatment is input from the user, the process returns to step S4 and continues to perform treatment in PCPAP mode based on airway obstruction pressure according to the sleeping position as before.
  • step S11 when an operation indicating not to resume treatment is input from the user, the control unit checks whether or not to check the sleeping posture again as in the next step S12.
  • control unit In case of diagnosis, the control unit returns to the first step S1 to perform a routine operation.
  • control unit terminates.
  • the existing positive pressure Treatment will be performed through ACPAP, and subsequent data analysis and operation will be performed through PCPAP or control module.
  • the present invention is used in a field related to a continuous positive pressure system using a 3G sensor mask.

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Abstract

본 발명은 수면 중 환자의 수면자세를 센싱하여 수면 자세가 변경되면 변경된 수면 자세에 따라 즉각적으로 블로워를 통해 압력을 보정하는 3G 센서마스크 및 이를 이용한 지속적 양압기 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 시스템은 환자의 얼굴에 장착되어 수면 중 환자의 수면자세를 센싱하는 3G 센서 마스크, 및 3G 센서 마스크와 유무선으로 연결되어 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 전송받으며, 전송받은 환자의 수면 자세 변화에 대응하여 기도 개방에 필요한 기도 폐쇄압을 검출하고 검출된 수면 자세별 기도 폐쇄압에 근거하여 치료 압력을 즉각 보정하는 양압기를 포함한다.

Description

3G 센서 마스크 및 이를 이용한 지속적 양압기 시스템
본 발명은 지속적 양압기에 관한 것으로, 특히 환자의 자세 변화에 따라 즉각적으로 치료 양압을 보정하여, 수면 중 환자의 수면자세가 수시로 변경되더라도 변경된 수면자세에 대응되는 치료 압력으로 즉시 제어하여 환자가 호흡의 불편함없이 수면을 지속할 수 있도록 하는 압력조정 양압기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 코골이 환자나 수면무호흡증과 같은 증상을 가진 환자는, 지속적 양압기(Continuous positive airway pressure, CPAP)를 이용한 치료를 통해 삶의 질을 향상시킬 수 있다.
지속적 양압기는, 환자가 잠자는 동안에, 기도의 폐쇄에 의해 무호흡이 발생하여 호흡량이 줄어들거나, 호흡기도저항의 증가로 흡기 또는 배기 유속이 감소하는 경우, 마스크를 통해 정해진 압력의 공기를 불어넣어 지속적으로 양압(대기압보다 높은 압력)을 유지하게 함으로써 기도의 폐쇄를 방지하는 장치이다.
이러한 지속적 양압기에는, 고정 양압기와 자동 양압기가 있는데, 항상 고정된 압력의 공기를 불어넣어주는 고정 양압기는, 자동 양압기에 비하여 다양한 환자의 상태를 능동적으로 보정하지 못하는 단점이 있다. 자동 양압기는, 환자의 상태(무호흡, 저호흡, 코골이 등)에 따라 블로워를 통한 압력 조정으로 능동적으로 환자의 호흡량을 유지하는 장점이 있으나, 수 회 ~ 수십 회 이상 호흡을 통해 점진적으로 압력을 조정하기 때문에 환자의 상태 변화에 따른 응답에 최소 수십 초, 최대 수 분의 시간이 소요된다. 이로 인해 환자가 수면 중 자세를 변경하게 되는 경우, 즉각적인 압력 조정이 어려운 문제점이 있다.
예를 들어, 환자가 수면 중 자세를 바꾸는 과정은, 수 초 이내 발생하지만, 양압기의 느린 반응으로 인해 치료 압력을 알맞은 값으로 변화시키는 과정은, 수십 초 이상이 걸린다. 따라서, 환자가 자세를 변경하여 이전보다 상대적으로 높은 기도 개방압력이 필요한 상황에도 불구하고, 양압기의 느린 반응으로 인해 낮은 기도 개방압력이 공급되어 환자가 저호흡 또는 무호흡으로 진입할 수 있다. 또는 높은 압력에서 낮은 압력으로 이동하는 시간동안 환자에게 환자의 자세에 비해 높은 기도 개방압력이 공급되어, 호흡에 불편함을 느끼고 잠에서 깨는 현상이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수면 중 환자의 수면자세가 변경되면 변경된 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 검출하고 검출된 기도 폐쇄압에 근거하여 즉각적으로 블로워를 통해 치료 압력을 보정함으로써 환자가 수면 중 호흡함에 있어 불편함없이 수면을 지속할 수 있도록 하는 지속적 양압기 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 환자의 얼굴에 장착되어 목구멍으로 정해진 압력의 공기를 공급함으로써 환자의 호흡량을 보조함은 물론, 환자의 수면자세를 센싱하고 센싱된 수면 자세 정보를 양압기로 유선 또는 무선 방식에 의해 전송하여 환자의 수면자세를 실시간 반영하게 하는 3G 센서 마스크를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 환자가 일어나는 자세를 취하는 경우 3G 센서 마스크를 통해 비수면 상태를 인식하여 수면 치료모드가 아닌 비수면 치료모드로 전환하여 잠에서 깨어난 비수면 상태에 대해서도 능동적 치료가 가능하도록 제공한다.
이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템은, 환자의 얼굴에 장착되어 수면 중 상기 환자의 수면자세를 센싱하는 3G 센서 마스크; 및 상기 3G 센서 마스크와 유무선으로 연결되어 상기 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 전송받으며, 전송받은 상기 환자의 수면 자세 변화에 대응하여 기도 개방에 필요한 압력, 기도 폐쇄압을 검출하고, 검출된 기도 폐쇄압과 그에 따른 자세 정보에 근거하여 블로워를 통해 압력을 즉각 보정하는 양압기;를 포함한다.
여기서, 상기 양압기는, 수면 모니터링을 통해 상기 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보와, 수면 중 환자의 기도 폐쇄압 정보를 각각 수집하고, 수집된 양 데이터를 매칭하여 상기 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예로, 상기 양압기는, 상기 환자의 수면 자세와는 관계없이 수면 중 상기 환자의 기도 폐쇄압에 따라 블로워를 조절하여 압력을 제어하는 ACPAP(Auto CPAP); 상기 환자의 수면 모니터링을 위해 상기 ACPAP를 통해 측정된 상기 환자의 기도 폐쇄압 정보를 수집하고, 이와 동시에 상기 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 상기 환자의 수면 자세 정보를 수집하며, 수집된 양 데이터를 매칭하여 수면 중 상기 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석하고, 분석 결과 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압에 근거하여 압력을 즉각 보정하는 PCPAP(Position CPAP);를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예로, 상기 양압기는, 상기 환자의 수면 자세와는 관계없이 수면 중 상기 환자의 기도 폐쇄압에 따라 블로워를 조절하여 압력을 제어하는 ACPAP(Auto CPAP); 상기 환자의 수면 모니터링을 위해 상기 ACPAP를 통해 측정된 상기 환자의 기도 폐쇄압 정보를 수집하고, 이와 동시에 상기 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 상기 환자의 수면 자세 정보를 수집하며, 수집된 양 데이터를 매칭하여 수면 중 상기 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석하고, 분석 결과 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압에 근거하여 압력을 즉각 보정하는 제어 모듈;을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 3G 센서 마스크는, 양압기용 마스크로서, 환자의 얼굴에 장착되어 목구멍으로 정해진 압력의 공기를 공급하는 공급호스; 수면 중 상기 환자의 수면자세를 센싱하는 3G 센서 모듈; 및 상기 3G 센서 모듈을 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 유무선으로 상기 양압기에 전송하여 환자의 수면자세를 실시간 반영하게 하는 통신부;를 포함한다.
추가로, 상기 3G 센서 마스크는, 상기 3G 센서 모듈을 통해 상기 환자의 수면자세를 센싱할 시 기본자세의 위치를 센싱하여 기준위치를 셋팅하도록 구비한 스위치 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 3G 센서 모듈은, 상기 환자의 얼굴에 장착 가능하게 하는 프레임과 일체로 구비되거나, 탈부착이 가능하게 구비되어 기존 양압기용 마스크에 적용 가능한 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명에 따르면, 환자가 수면 중 자세가 변경되면 3G 센서 마스크를 통해 환자의 수면자세를 센싱하고 센싱된 수면자세에 따라 달라지는 환자별 기도 폐쇄압(기도 개방에 필요한 압력을 말하며, 기도 개방압이라고도 칭함)을 즉각 제공하여 제어함으로써 환자가 수면 방해없이 수면을 지속할 수 있는 효과가 있다. 즉, 환자가 수시로 수면자세를 변경하더라도 시간 지연없이 해당 목표치로 즉각 제어가 가능하게 됨으로써 환자의 자세 변화에 따라 발생하는 호흡의 불편함을 해소하는 현저한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 수면 모니터링 과정을 통해 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 사전 분석하여 기록해 둠으로써 시간 지연을 최소화하고 즉각 대응이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 환자가 똑바로 누운 자세일 때, 옆으로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압을 각각 검출하고 이로부터 중력에 의한 기도 폐쇄압을 분석하여 다양한 각도의 수면자세별 기도 폐쇄압을 예측함으로써 한 번의 측정으로 다양한 각도의 수면자세에 대한 압력 보정이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 3G 센서 마스크에 따르면, 환자가 얼굴에 장착하는 동안 환자의 자세를 센싱하여 양압기에 전송함으로써 환자의 수면자세를 실시간 반영할 수 있는 효과가 있다. 더욱이, 본 발명은 센서 모듈을 마스크에 일체화로 마련할 수 있고, 또는 탈부착이 가능하게 마련함으로써 기존 양압기용 마스크에 부착하여 사용이 가능하도록 그 활용범위를 확대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환자가 일어나는 자세를 취하는 경우 3G 센서 마스크를 통해 비수면 상태를 인식하여 수면 치료모드가 아닌 비수면 치료모드로 전환하여 비수면 상태에서도 능동적이고 지속 치료가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지속적 양압기 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양압기 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양압기 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양압기 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양압기에서 제어부의 기능을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 6은 수면 자세 변화에 따라 매칭되는 기도 폐쇄압을 검출하는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 7은 중력방향각도에 기초하여 다양한 각도에 따른 수면자세별 기도 폐쇄압을 예측하는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 양압기 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지속적 양압기 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 지속적 양압기 시스템은 환자의 얼굴에 장착되는 3G 센서 마스크(100)와, 양압기(200)를 포함하여 구현된다.
3G 센서 마스크(100)는 도 1에 도시한 것처럼 환자의 얼굴에 장착되어 환자의 목구멍으로 정해진 압력의 공기를 공급하여 환자의 호흡량을 보조한다. 그리고, 3G 센서 마스크(100)는 환자가 얼굴에 장착하는 동안 환자의 수면자세를 센싱하여 양압기(200)로 전송한다. 이때, 3G 센서 마스크(100)는 유선 또는 무선으로 양압기(200)와 연결되어 데이터를 양압기(200)로 전송한다.
양압기(200)는 3G 센서 마스크(100)를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 전송받고, 전송받은 환자의 수면 자세 변화에 대응하여 기도가 폐쇄될 기도 폐쇄압을 검출한다. 그리고 검출된 기도 폐쇄압에 근거하여 블로워를 통해 압력을 즉각 보정한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 양압기(200)는 수면 중 환자의 수면자세가 바뀌면 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 검출하여 기도의 폐쇄를 방지하기 위해 블로워의 압력을 보정하는 것이다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 양압기(200)는 환자별 수면 패턴을 진단하기 위한 수면 모니터링 과정이 수행되어야 한다. 일반적으로 기도 폐쇄는 수면 자세, 예컨대 똑바로 누운 자세와 옆으로 누운 자세에 따라 달라지며, 또 해부학적으로 사람마다 차이가 있다. 보통 똑바로 누웠을 때 중력에 의한 기도 폐쇄가 옆으로 누웠을 때보다 높다. 이러한 이유로 본 발명의 실시예에서는 수면 모니터링을 통해 환자의 수면자세 패턴과 수면 중 기도 폐쇄압 패턴을 수면 진단 데이터로 수집하고, 환자의 수면자세에 따른 기도 폐쇄압을 미리 결정해 둔다. 이후 환자의 수면자세가 바뀌면 3G 센서 마스크(100)에 의해 측정된 수면 자세와 대응되는 기도 폐쇄압을 추출하여 즉각 조절하는 것에 특징이 있다.
이하, 다양한 실시예들을 참조하여 본 발명의 시스템 구성을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양압기 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 양압기 시스템의 구성을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 양압기에서 제어부의 기능을 설명하기 위한 구성 블록도이다.
도 2는 3G 센서 마스크(100)와 하나의 양압기(200)로 구현되는 시스템을 도시하고 있고, 도 3에서는 3G 센서 마스크(100)와 두 개의 양압기(300, 400) 즉, ACPAP(Auto Continuous Positive Airway Pressure; 300)와 PCPAP(Position Continuous Positive Airway Pressure; 400)로 구현되는 시스템을 도시하고 있다. 도 4는 ACPAP(500)에, 수면 자세에 따른 제어를 위한 제어모듈(600)만을 추가 구성한 시스템에 대하여 도시하고 있다.
여기서, ACPAP는 기존 자동 양압기를 의미하고, PCPAP는 본 발명의 실시예들에 의해 수면 자세 변화에 따라 압력을 제어하는 자동 양압기를 말한다. 따라서, 본 발명은 다양한 실시예를 통해 기존의 자동 양압기인 ACPAP를 그대로 적용 또는 병합하여 구현할 수 있을 것이다.
먼저 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3G 센서 마스크(100)는, 양압기용 마스크로서, 기본적으로 환자의 얼굴에 장착되어 목구멍으로 정해진 압력의 공기를 공급하는 공급호스를 포함하고, 수면 중 환자의 수면 자세를 센싱하는 3G 센서 모듈(120)과, 스위치 모듈(140)을 포함한다. 그리고, 3G 센서 모듈(120)을 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 양압기(200)의 통신부(260)로 유무선 방식에 의해 전송하는 통신부(미도시)를 포함할 수 있다.
유선 방식은 공급호스를 통하여 유선으로 연결할 수 있으며, 무선 방식은 RF(RADIO FREQUENCY) 무선통신, 블루투스(BLUETOOTH) 통신, 와이파이(WiFi) 통신, NFC(NEAR FIELD COMMUNICATION), 비콘(BEACON) 등을 이용한 근거리 무선통신 등을 이용하여 연결할 수 있다.
3G 센서 모듈(120)은 3축 방향의 속도, 위치, 거리 등을 측정하여 현 위치를 센싱하는 장치이다. 예컨대, 3G 센서 모듈(120)은 3축 가속도센서, 3축 자이로센서, 레이저를 이용한 센서 등을 포함한다. 3G 센서 모듈(120)의 전원은 배터리 또는 충전지를 이용할 수 있다.
스위치 모듈(140)은 3G 센서 모듈(120)을 통해 환자의 수면 자세를 센싱할 시 기준위치를 셋팅하는 데 이용된다. 즉, 환자가 스위치 모듈(140)을 조작하면 해당 자세에서의 센싱값을 기본자세로 인식하고 그것을 기준위치로 셋팅한다.
또한, 스위치 모듈(140)은 기준위치 셋팅을 위한 사용자의 조작이 있으면 기본자세를 몇 초간 유지하라는 안내 메세지를 음성, 혹은 화면이나 표시등을 이용한 시각적인 표출 방법 등을 이용하여 제공할 수 있다. 여기서, 기본자세는 일반적으로 똑바로 하늘을 보고 누운 자세를 의미하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 사용자의 편의에 따라 옆으로 누운 자세를 기본자세로 셋팅할 수 있을 것이다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 3G 센서 마스크(100)는 환자의 얼굴에 장착되는 동안 3G 센서 모듈(120)을 통해 환자의 수면자세를 센싱하고 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 양압기(200)로 전송하여 환자의 수면 자세 변화를 실시간 반영하도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 3G 센서 모듈(120)은 환자의 얼굴에 장착 가능하게 마련되는 프레임과 일체로 구비되거나, 탈부착이 가능하게 구비될 수 있다. 후자의 경우 3G 센서 모듈(120)은 기존 양압기용 마스크에 부착하여 사용이 가능하므로, 기존 양압기용 마스크를 소지한 환자에게까지 그 활용범위를 확대할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양압기(200)는 압력센서(210)와 블로워(220), 저장부(230), 제어부(240), 모드 선택부(250), 통신부(260)를 포함한다.
압력센서(210)는 유입되는 산소와 공기의 압력을 측정하고, 블로워(220)는 유입되는 공기를 내부로 분사하여 공급하는 역할을 한다.
제어부(230)는 압력센서(210)를 통해 측정된 공기의 압력에 기초하여 환자의 상태에 따라 블로워(220)의 압력을 조절한다. 이러한 구성에 의해 본 발명의 실시예에 따른 양압기(200)는 환자의 목구멍으로 공급되는 공기의 압력을 능동적으로 제어할 수 있다.
또한, 제어부(240)는 통신부(260)를 통해 3G 센서 마스크(100)로부터 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 전송받고, 전송받은 환자의 수면 자세 변화에 대응하여 기도 개방에 필요한 압력 즉, 기도 폐쇄압(또는 기도 개방압이라 부르기도 함)을 검출한다. 그리고, 검출된 기도 폐쇄압에 근거하여 블로워(220)를 통해 압력을 보정한다.
수면자세별 기도 폐쇄압을 검출하기 위해, 제어부(200)는 환자별 수면 패턴을 진단하는 수면 모니터링 과정을 수행한다. 즉, 수면 중 환자의 기도 폐쇄압을 모니터링하고, 이와 동시에 3G 센서 마스크(100)를 이용하여 환자의 수면자세를 모니터링한다.
모니터링 결과, 제어부(240)는 도 5에 도시한 것처럼, 수면 데이터 수집부에서, 3G 센서 마스크(100)를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보와, 압력센서(210)를 통해 센싱된 수면 중 환자의 기도 폐쇄압 정보를 각각 수집한다. 그리고 수면 자세별 기도 폐쇄압 분석부에서, 수집된 양 데이터를 매칭하여 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석한다.
즉, 수면 자세별 기도 폐쇄압 분석부는, 3G 센서 마스크(100)로부터 센싱된 환자의 수면 자세 정보와, 압력센서(210)로부터 센싱된 수면 중 환자의 기도 폐쇄압 정보를 서로 매칭하여 환자의 수면 자세에 상응하는 기도 폐쇄압을 분석할 수 있다.
기도 폐쇄압을 분석하는 방법으로는, 수집된 데이터들로부터 환자가 똑바로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압과 환자가 옆으로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압을 각각 검출하고, 검출된 각 기도 폐쇄압을 중력 방향각에 의한 최대압, 최소압으로 정하여 그 사이값 범위내에서 중력 방향각에 대하여 비례하여 변하는 파형 함수(예컨대, sine 파형)를 생성한다. 생성된 함수를 근거로, 수면자세의 다양한 각도에 따라 기도 폐쇄압을 예측하여 추출할 수 있다.
즉, 기도 폐쇄압 분석은, 수집된 데이터들을 기반으로 환자가 똑바로 누운 자세일 때의 제1 기도 폐쇄압과 환자가 옆으로 누운 자세일 때의 제2 기도 폐쇄압을 각각 검출하고, 검출된 제1, 제2 기도 폐쇄압 중 어느 하나를 중력 방향각에 의한 최대압으로 결정하고, 나머지 다른 하나를 중력 방향각에 의한 최소압으로 결정한 다음, 최대압과 최소압 사이의 기도폐쇄압값 범위내에서 중력 방향각에 대하여 비례하여 변하는 파형 함수(예컨대, sine 파형)를 생성하며, 생성된 함수를 기반으로 수면자세의 다양한 각도에 따라 기도 폐쇄압을 예측하여 추출할 수 있다.
제어부(240)의 블로워 압력 제어부는 수면자세별 기도 폐쇄압 분석부를 통해 검출된 기도 폐쇄압에 근거하여 블로워의 압력을 즉각 보정한다.
이러한 구성에 의해, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(240)는 수면 모니터링을 통해 환자의 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압을 미리 결정해 두고, 이후 환자의 수면자세가 바뀌면 3G 센서 마스크(100)에 의해 측정된 수면 자세와 대응되는 기도 폐쇄압을 수면자세별 기도 폐쇄압 분석부에서 분석된 함수로부터 추출하여 즉각 블로워(220)의 압력을 조절한다.
도 6은 수면 자세 변화에 따라 매칭되는 기도 폐쇄압을 검출하는 그래프를 나타낸 도면이다.
그래프에서, ACPAP 곡선(점선)은 수면 중 환자의 기도 폐쇄압을 모니터링하여 측정한 값들이며, 대략적으로 환자의 수면 자세가 바뀔 때마다 ACPAP의 곡선이 서서히 바뀌는 것을 알 수 있다.
이때, A지점은 position이 0°가 될 때 즉, 환자가 옆으로 누운 자세일 때를 나타내는 것이고, B지점은 position이 90°가 될 때 즉, 환자가 똑바로 누운 자세일 때를 나타낸 것이다.
수면 모니터링을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 양압기는 수면 중 환자의 기도 폐쇄압 정보와 수면 자세 정보를 수집하여 도 6에서 나타낸 ACPAP 곡선과 수면자세 곡선을 획득하고 이들을 서로 매칭할 수 있다.
따라서, A지점에서의 압력 즉, 환자가 옆으로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압과, B지점에서의 압력 즉, 환자가 똑바로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압을 각각 검출할 수 있다.
한편, PCPAP 곡선(실선)은 본 발명의 일 실시예에 따라 환자의 수면자세별 제어를 수행한 결과를 모니터링하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기도 폐쇄압을 측정한 값들이다. PCPAP 곡선과 ACPAP 곡선을 비교해보면, 두 곡선이 거의 유사한 파형을 이루고 있지만, 세부적으로 PCPAP 곡선이 환자의 수면 자세가 바뀔 때마다 능동적으로 바뀌는 것을 볼 수 있다. 다시 말해, 시간 지연없이 환자의 수면자세에 따라 능동적으로 즉각 제어가 이루어진 결과를 보여주고 있다.
그리고, PCPAP 곡선에서 초반 잠이 들기 전까지의 수면진입시간 동안에는, ACPAP 곡선을 따라 점진적으로 제어한다. 일반적으로 환자가 수면에 진입하게 되면 평소보다 기도 폐쇄압이 서서히 올라가게 되므로 이에 따라 본 발명에서도 수면 자세와 관계없이 ACPAP 동작 모드처럼 점진적으로 압력을 제어하게 된다. 수면 진입 이후에는 수면 자세 변화에 따라 능동 제어한다.
도 7은 중력방향각도에 기초하여 다양한 각도에 따른 수면자세별 기도 폐쇄압을 예측하는 그래프를 나타낸 도면이다.
앞서 도 6의 그래프에서 검출된 각 기도폐쇄압, 환자가 똑바로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압(Pt)과, 환자가 옆으로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압(Ps)을 중력 방향각에 의한 최대압, 최소압으로 정하고, 3축 정보를 종합하여 중력 방향 각도로 표현하면, sine 파형으로 중력 방향각과 비례하는 기도 폐쇄압을 예측할 수 있다.
이러한 곡선을 근거로, 본 발명의 일 실시예에 따른 양압기는 다양한 각도에 따른 수면자세에 대하여 해당 기도 폐쇄압을 예측하여 추출할 수 있다.
중력 방향 각도 또는 중력 방향각이란, 누운 자세 및 목의 자세 등의 정보인 X, Y, Z축을 종합하여 중력 방향으로의 각도로 변환한 상태를 말하며, 해부학적으로 볼 때 X, Y, Z 축의 비중은 각각 다르게 반영될 수 있다.
도 7의 곡선에서, O지점은 옆으로 누운 자세인 경우, P지점은 똑바로 누운 자세인 경우, Q지점은 O와 반대편인 옆으로 누운 자세를 의미한다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는, 3G 센서 마스크(100)로부터 환자가 일어나는 자세가 센싱되는 경우, 비수면 상태로 인식하여 모드 선택부(250)와 연계하여 수면 치료모드가 아닌 비수면 치료모드로 모드 전환하여 동작 제어한다.
모드 선택부(250)는 수면 치료모드 및 비수면 치료모드로 구분하여 간단한 모드 전환(또는 선택)으로 비수면 치료모드로 동작 진입이 가능하게 제공한다. 통상적으로, 환자가 수면으로 진입하게 되면 평소보다 기도 폐쇄압이 올라간다. 따라서, 비수면 치료모드는 수면 치료모드에 비해 전체적으로 압력 제어를 낮추어 조절하도록 설정된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는, 환자가 잠에서 깼을 경우 또는 비수면 치료모드에서 동작하다가 다시 수면 모드로 진입하려는 경우, 수면 자세에 따른 압력 제어 방식으로 치료를 재개할 것인지에 대하여 판단하고, 사용자로부터 치료 재개에 대한 조작 요청이 입력되면 제어부(240)는 기 프로파일화된 환자별 수면 자세에 따른 압력 제어 방식으로 동작을 수행하도록 제어한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는, 수면 모니터링을 수행할 때 원격 모니터링 및 압력 조정을 하거나, 수면 진단 데이터를 양압기(200)의 저장부(230)에 저장 및 기록하여 환자별 프로파일화한다.
다음으로 도 3의 다른 실시예를 참조한다.
본 발명의 다른 실시예에서는 두 개의 양압기인 ACPAP(300)와, PCPAP(400)로 구현된 예를 도시하고 있다.
즉, ACPAP(300)는 기본적인 구성요소인 압력센서(310) 및 블로워(320), 제어부(330)를 포함하여, 수면 자세와 관계없이 수면 중 환자의 기도 폐쇄압에 따라 블로워를 조절하여 압력을 제어한다. ACPAP(300)는 환자의 수면 패턴을 모니터링하기 위한 것으로 일정 시간 (예컨대 하룻밤 정도) 동안 적용하고, 모니터링을 마친 후에는 후술하는 PCPAP(400)을 적용한다.
이러한 ACPAP(300)는 일반적인 양압기의 기능을 갖는 장치로서, 기존 자동 양압기를 그대로 적용할 수 있다.
PCPAP(400)는 ACPAP(300)과 별개로 구비되며, 통신부(460)를 통해 ACPAP(300) 및 3G 센서 마스크(100)와 각각 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.
PCPAP(400)는 도 2의 일 실시예에서의 구성과 마찬가지로, 제어부(430), 저장부(440), 모드 선택부(450), 통신부(460)를 포함한다. 즉, PCPAP(400)는 통신부(460)에서 3G 센서 마스크(100)로부터 마스크를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 전송받고, 제어부(420)는 통신부(460)를 통해 전송받은 환자의 수면 자세 변화에 대응하여 기도 폐쇄압을 검출한 후, 이를 근거로 블로워(420)를 통해 압력을 보정한다.
이를 위해, PCPAP(400)는 제어부(420)에서, ACPAP(300)를 통해 측정된 환자의 기도 폐쇄압 정보를 수집하고, 이와 동시에 3G 센서 마스크(100)를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 수집한다. 그리고, 수집된 양 데이터를 매칭하여 수면 중 상기 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석한다. 분석 결과, PCPAP(400)는 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압에 근거하여 압력을 즉각 보정한다.
기도 폐쇄압을 분석하는 구체적인 방법으로는, 이상의 도 2 및 도 5, 6, 7에서 설명한 것과 동일하다. 또한, 3G 센서 마스크(100)의 구성 또한 도 2에서 설명한 구성과 동일하므로 앞서 설명한 것과 중복되는 구성에 대해서는 생략하기로 한다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템은, ACPAP(300)를 이용하여 수면 모니터링을 수행하고, PCPAP(400)에서 모니터링한 데이터를 수집하여 분석하는 역할을 한다. 즉, 수면 모니터링을 위해 처음에는 ACPAP(300)를 통해 ACPAP 모드로 치료를 수행하고, 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압을 데이터 분석한 후 환자별 프로파일링한 이후부터는, PCPAP(400)를 통해 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압 정보에 근거한 PCPAP 모드로 치료를 수행한다. 다시 말해, 도 3의 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템은 기존 자동 양압기인 ACPAP와 별개로 PCPAP를 구비하되, 기존 양압기를 그대로 적용할 수 있으므로 환자 입장에서는 새로운 장비를 마련하지 않고 추가 구성만 구비하여 수면 자세에 따른 능동적 치료를 받을 수 있다.
다음으로 도 4의 또 다른 실시예를 참조한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 기존의 자동 양압기인 ACPAP(500)에 수면 자세에 따른 압력 제어를 수행하는 제어 모듈(600)을 추가 구성하였다. 제어 모듈(600)로는 제어부(630), 저장부(640), 모드 선택부(650), 통신부(660)를 포함한다.
이러한 제어 모듈(600)은 도 3의 실시예에서의 PCPAP(400)와 유사하게, 환자의 수면 모니터링을 위해 ACPAP(500)를 통해 측정된 환자의 기도 폐쇄압 정보를 수집하고, 이와 동시에 3G 센서 마스크(100)를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 수집하며, 수집된 양 데이터를 매칭하여 수면 중 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석한다. 그리고, 분석 결과 제어 모듈(600)은 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압에 근거하여 압력을 즉각 보정한다.
이때, 제어 모듈(600)은 ACPAP(500)의 블로워를 즉각 조절하여 압력을 제어한다는 점에서, 도 3의 실시예와 차이가 있다.
그러나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시스템 또한 도 3의 실시예와 마찬가지로 기존 양압기를 그대로 적용할 수 있는 구성으로, 환자 입장에서는 새로운 양압기를 마련하지 않고 추가 구성만 구비하여 수면 자세에 따른 능동적 치료를 받을 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 양압기 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
먼저 S1 단계에서, 제어부가 환자 또는 사용자(간호사, 의사)의 조작에 의해 수면 모니터링을 개시한다. 수면 모니터링 시에는 제어부가 ACPAP 모드로 일정 시간동안 치료를 수행하게 된다. 여기서, ACPAP 모드란 수면 자세에 따른 압력 제어 방식이 아닌 기존 일반적인 자동 양압기에 의한 제어 방식, 즉, 환자의 호흡 상태에 따라 제어하는 방식을 일컫는다.
다음, 수면 모니터링 개시와 동시에 3G 센서 마스크(100)가 동작하여 환자의 수면 중 수면 자세를 센싱한다.
다음 S2 단계에서, 제어부가 3G 센서 마스크(100)를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보와 ACPAP 모드로 치료를 수행한 기도 폐쇄압 정보를 각각 검출하여 수집한다.
다음 S3 단계에서, 제어부가 수집한 양 데이터를 매칭하여 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압 정보를 데이터 분석하고 저장부에 저장한다. 제어부는 이의 저장을 통해 환자별 프로파일링이 가능하다.
구체적으로, 제어부는 환자가 똑바로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압과 옆으로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압을 각각 검출하고, 검출된 기도 폐쇄압을 근거로 수면자세의 중력 방향각에 따른 기도 폐쇄압을 예측하여 검출할 수 있다.
다음 S4 단계에서, 제어부가 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압 정보에 근거한 PCPAP 모드로 치료를 수행한다. 즉, 제어부가 환자별 분석한 수면 자세 변화에 따른 기도 폐쇄압에 근거하여 블로워를 즉각 보정(제어)하여 수면 자세에 따른 최적의 압력을 공급한다.
다음 S10 및 S11 단계에서, 환자가 잠이 깨었거나 또는 비수면 모드로 진입하였다가 다시 수면 모드로 진입하고자 하는 경우, 제어부가 PCPAP 모드로 동작하기 전에 치료를 재개할 것인지에 대하여 판단한다.
통상적으로는 환자가 잠이 든다는 전제하에 본 발명의 양압기 동작을 수행하는 것이므로, 이 단계는 환자가 잠이 깬 경우 치료를 지속적으로 할 것인지에 대하여 확인하는 과정이다.
상기 S11 단계에서, 사용자로부터 치료를 재개할 것이라는 조작이 입력되면 S4 단계로 리턴하여 이전처럼 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압을 기준으로 PCPAP 모드로 치료를 계속 수행한다.
상기 S11 단계에서, 사용자로부터 치료를 재개하지 않을 것이라는 조작이 입력되면, 다음 S12 단계와 같이 제어부가 수면 자세를 다시 체크할 것인지에 대한 진단 여부를 확인한다.
진단할 경우, 제어부가 처음 S1 단계로 리턴하여 루틴 동작을 수행한다.
진단하지 않을 경우, 제어부가 종료한다.
이상의 설명은 하나의 양압기로 통합 구현된 시스템의 구성에 기초하여 설명하였지만, 도 3 및 도 4와 같이 기존 양압기에 추가적으로 PCPAP 또는 제어 모듈이 포함된 시스템의 경우 수면 모니터링 단계(S1)에서는 기존의 양압기인 ACPAP를 통해 치료를 수행하였다가, 이후의 데이터 분석 및 동작은 PCPAP 또는 제어 모듈을 통해 수행될 것이다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
다양한 실시 예가 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에서 설명되었다.
본 발명은 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템과 관련된 분야에서 이용된다.
본 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 동등 범위 내에서 제공되는 본 발명의 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (12)

  1. 환자의 얼굴에 장착되어 수면 중 상기 환자의 수면자세를 센싱하는 3G 센서 마스크; 그리고,
    상기 3G 센서 마스크와 유무선으로 연결되어 상기 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 전송받으며, 전송받은 상기 환자의 수면 자세 변화에 대응하여 기도 개방에 필요한 압력, 기도 폐쇄압을 검출하고, 검출된 기도 폐쇄압과 그에 따른 자세 정보에 근거하여 블로워를 통해 압력을 즉각 보정하는 양압기를 포함하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 양압기는,
    수면 모니터링을 통해 상기 3G 센서 마스크로부터 센싱된 환자의 수면 자세 정보와, 수면 중 환자의 기도 폐쇄압 정보를 각각 수집하고, 수집된 양 데이터를 매칭하여 상기 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 양압기는,
    상기 환자의 수면 자세와는 관계없이 수면 중 상기 환자의 기도 폐쇄압에 따라 블로워를 조절하여 압력을 제어하는 ACPAP(Auto CPAP); 그리고,
    상기 환자의 수면 모니터링을 위해 상기 ACPAP를 통해 측정된 상기 환자의 기도 폐쇄압 정보를 수집하고, 이와 동시에 상기 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 상기 환자의 수면 자세 정보를 수집하며, 수집된 양 데이터를 매칭하여 수면 중 상기 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석하고, 분석 결과 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압에 근거하여 압력을 즉각 보정하는 PCPAP(Position CPAP)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 양압기는,
    상기 환자의 수면 자세와는 관계없이 수면 중 상기 환자의 기도 폐쇄압에 따라 블로워를 조절하여 압력을 제어하는 ACPAP(Auto CPAP); 그리고,
    상기 환자의 수면 모니터링을 위해 상기 ACPAP를 통해 측정된 상기 환자의 기도 폐쇄압 정보를 수집하고, 이와 동시에 상기 3G 센서 마스크를 통해 센싱된 상기 환자의 수면 자세 정보를 수집하며, 수집된 양 데이터를 매칭하여 수면 중 상기 환자의 수면자세에 따라 달라지는 기도 폐쇄압을 분석하고, 분석 결과 수면 자세에 따른 기도 폐쇄압에 근거하여 압력을 즉각 보정하는 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 양압기는,
    상기 수집된 데이터들로부터 상기 환자가 똑바로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압과, 상기 환자가 옆으로 누운 자세일 때의 기도 폐쇄압을 각각 검출하고, 검출된 각 기도 폐쇄압을 중력 방향각에 의한 최대압, 최소압으로 정하여 그 사이 범위내에서 중력 방향각에 대하여 비례하여 변하는 함수를 근거로, 다양한 각도의 수면자세에 따른 기도 폐쇄압을 예측하여 추출하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 양압기는,
    상기 3G 센서 마스크를 통해 상기 환자가 일어나는 자세가 센싱되는 경우, 비수면 상태로 인식하여 수면 치료모드가 아닌 비수면 치료모드로 모드 전환하여 동작하여 지속 치료가 가능한 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 3G 센서 마스크는,
    상기 환자의 수면자세를 센싱할 시 기준위치를 셋팅하기 위해 기본자세의 위치를 센싱하여 상기 양압기로 전송하며,
    상기 양압기는,
    상기 3G 센서 마스크로부터 전송받은 위치를 기준위치로 설정하고, 설정 완료 및 센싱 동작에 관한 안내를 음성, 알람, 빛 중 하나 이상을 이용하여 사용자에게 출력하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 양압기는,
    원격 모니터링 및 압력 조정을 하는 수면 모니터링을 수행하거나, 또는 수집된 데이터를 저장부에 저장 및 기록하여 환자별 프로파일링하는 수면 모니터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 양압기는,
    상기 환자가 잠에서 깬 경우, 수면 자세에 따른 압력 제어 방식으로 치료를 재개할 것인지에 대하여 판단하고, 사용자로부터 치료 재개에 대한 조작 요청이 입력되면 기 프로파일화된 환자별 수면 자세에 따른 압력 제어 방식으로 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크를 이용한 지속적 양압기 시스템.
  10. 양압기용 마스크로서,
    환자의 얼굴에 장착되어 목구멍으로 정해진 압력의 공기를 공급하는 공급호스;
    수면 중 상기 환자의 수면자세를 센싱하는 3G 센서 모듈; 그리고,
    상기 3G 센서 모듈을 통해 센싱된 환자의 수면 자세 정보를 유무선으로 상기 양압기에 전송하여 환자의 수면자세를 실시간 반영하게 하는 통신부를 포함하는 3G 센서 마스크.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 3G 센서 모듈을 통해 상기 환자의 수면자세를 센싱할 시 기본자세의 위치를 센싱하여 기준위치를 셋팅하도록 구비한 스위치 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 3G 센서 모듈은,
    상기 환자의 얼굴에 장착 가능하게 하는 프레임과 일체로 구비되거나, 탈부착이 가능하게 구비되어 기존 양압기용 마스크에 적용 가능한 것을 특징으로 하는 3G 센서 마스크.
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