KR101696791B1

KR101696791B1 - Pulmonary function test apparatus using chest impedance and thereof method

Info

Publication number: KR101696791B1
Application number: KR1020150108537A
Authority: KR
Inventors: 윤영로; 허정현; 이정직; 김현우; 박주용; 조은일; 임지현; 이승환; 이재훈
Original assignee: 연세대학교 원주산학협력단
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2015-07-31
Publication date: 2017-01-17

Abstract

The present invention relates to an apparatus and method for monitoring a pulmonary function by using chest impedance, which utilize body impedance electrodes to detect a chest impedance signal from a chest, correct the detected chest impedance by using curve fitting with a reference pulmonary function impedance signal, and detect a pulmonary function evaluation parameter by using the corrected chest impedance so as to monitor a state of the pulmonary function. The apparatus for monitoring a pulmonary function of the present invention comprises a pulmonary function impedance analyzer including: a chest impedance detection unit that detects a chest impedance signal by using two chest impedance electrodes, one attached above one side nipple and the other attached below the other side nipple; a digital signal preprocessing unit that detects a pulmonary function impedance signal by subtracting pre-stored base impedance from the chest impedance signal received from the chest impedance detection unit, and performs curve fitting on the detected pulmonary function impedance signal with a pre-stored reference pulmonary function impedance signal; and a parameter extraction unit that receives the pulmonary function impedance signal output from the digital signal preprocessing unit to detect one or more among pulmonary function evaluation parameters including forced vital capacity, forced expiratory volume per second, a ratio of the forced expiratory volume per second to the forced vital capacity, and a forced maximal midexpiratory flow rate parameter.

Description

흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치 및 방법{Pulmonary function test apparatus using chest impedance and thereof method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulmonary function test apparatus using chest impedance,

본 발명은, 체임피던스 전극을 이용하여, 흉부에서 흉부 임피던스 신호를 검출하고, 검출된 흉부임피던스를 기준 폐기능 임피던스 신호와의 커브피팅을 이용하여 보정하고, 보정된 흉부임피던스를 이용하여 폐기능 평가 파라미터를 검출하여, 폐기능 상태를 모니터링하는, 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention uses a body impedance electrode to detect a chest impedance signal at the chest, corrects the detected chest impedance using a curve fitting with the reference lung function impedance signal, and uses the corrected chest impedance to evaluate the lung function And more particularly to an apparatus and method for monitoring pulmonary function using chest impedance, which monitors the pulmonary function status.

폐는 흉곽 안에 있으며 심장을 사이에 두고 오른허파와 왼허파로 나뉘어 존재하며, 가로막 바로 위에서 빗장뼈 위쪽까지 걸쳐서 위치한다. 폐는 가슴흉곽의 거의 전체에 걸쳐 위치된다.The lungs are located in the thoracic cavity, separated by the right lung and left lung, with the heart in between, and located just above the diaphragm bones above the diaphragm. The lung is located over almost the entire chest rib cage.

일반적으로 폐기능 검사는 폐활량계(spirometer)를 이용하여 기도의 폐쇄여부와 그 정도, 폐용적 등을 측정하는 것을 의미한다. 이를 위해 사용자는 폐활량계와 연결된 마우스피스를 입에 물고 지시에 따라 숨을 둘이시고 내시는 것을 행하여만 하며, 이때 압력 센서로 호흡기류의 압력변화를 측정한다. 마우스피스를 입에 물고 숨을 들이시고 내시는 것은 피검자에게 상당히 고통스러운 일이다.In general, pulmonary function tests are performed using a spirometer to measure the degree of airway obstruction, its degree, and lung volume. To do this, the user puts the mouthpiece connected to the spirometer into the mouth and breathe according to the instructions. The pressure sensor measures the pressure change of the respiratory flow. It is very painful for the subject to bite the mouthpiece and to breathe.

최근들어 폐기능 검사를 압력 센서를 사용하지 않고 모니터링하는 방법들이 제안되고 있으나, 이들 방법들은 정확도가 떨어진다. In recent years, methods for monitoring pulmonary function tests without using pressure sensors have been proposed, but these methods are less accurate.

예를들어, 국내 등록특허 제10-1159209호는 양손 임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 평가 대상의 양손에서 검출되는 생체 전기적 임피던스로 폐 용적의 변화 추이를 나타내는 폐기능 임피던스 신호를 추출한다. 그러나 이 경우, 양손은 폐로부터 멀리 떨어져 있어, 추출된 폐 용적에 대한 정보의 정확도가 떨어진다.For example, Korean Patent No. 10-1159209 discloses an apparatus and method for monitoring pulmonary function using two-hand impedance. The pulmonary function impedance signal indicating a change in lung volume due to bioelectrical impedance detected in both hands . However, in this case, both hands are far away from the lungs, and the accuracy of information about the extracted lung volume is poor.

즉, 무구속적으로 폐기능을 모니터링하되, 보다 정확도가 높은 폐기능 모니터링 장치 및 방법이 요망된다. That is, there is a need for a lung function monitoring apparatus and method that monitors the lung function without restriction, but has a higher accuracy.

따라서 본 발명은 폐가 위치되는 흉부에서, 흉부 임피던스 신호를 검출하여 폐기능 파라미터를 추출하되, 검출된 흉부임피던스 데이터와 기 저장된 기준 데이터를 커브 피팅을 통해 보정하여 오차율을 줄여진 흉부 임피던스 데이터로 폐 용적의 변화를 분석한다.Therefore, in the present invention, the lung function parameters are extracted by detecting the chest impedance signal at the chest where the lungs are located, and the corrected chest impedance data and the stored reference data are corrected through curve fitting, .

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 폐가 위치되는 흉부에서, 흉부 임피던스 신호를 검출하여 폐기능 파라미터를 추출하되, 검출된 흉부임피던스 데이터와 기 저장된 기준 데이터를 커브 피팅을 통해 보정하여 오차율을 줄이며, 이렇게 얻어진 흉부 임피던스 데이터로 폐 용적의 변화를 분석하는, 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to detect a pulmonary function parameter by detecting a chest impedance signal in a chest where a lung is located and correct the detected chest impedance data and pre-stored reference data through curve fitting to reduce the error rate, And to provide an apparatus and method for monitoring pulmonary function using chest impedance that analyzes the change in lung volume with the obtained impedance data of the chest.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 하나의 체임피던스 전극에 전류 출력전극과 전압 검출전극이 들어 있으며, 이러한 체임피던스 전극을 2개 이용하되, 하나는 일측 유두점 위에 장착하고, 다른 하나는 다른 일측 유두점 아래에 장착하여 흉부 임피던스 신호를 검출하고, 이를 이용하여 폐기능 파라미터를 추출하여, 폐기능 상태를 모니터링하는, 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide an impedance matching method in which a current impedance electrode and a voltage detection electrode are included in one impedance impedance electrode and two impedance impedance electrodes are used, And a lung function monitoring device using the chest impedance to detect a chest impedance signal by using the chest impedance signal to extract lung function parameters and monitor the pulmonary function status.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 폐기능 모니터링 장치는 흉부에 2개의 흉부 임피던스 전극을 장착하여 흉부임피던스를 검출하고, 검출된 흉부임피던스로부터 기 저장된 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출하고, 검출된 폐기능 임피던스 신호를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호와 커브 피팅(curve fitting)을 행하는 폐기능 임피던스 분석기; 상기 폐기능 임피던스 분석기로 부터 수신된 폐기능 임피던스 신호를 데이터베이스부에 저장하는 모니터링 단말기;를 포함하여 이루어진 것을 특징을 한다.In order to solve the above problem, the lung function monitoring apparatus of the present invention detects two thoracic impedance electrodes on the chest, detects the thoracic impedance, subtracts the base impedance stored from the detected thoracic impedance, and detects the pulmonary function impedance signal A pulsed function impedance analyzer for performing curve fitting with the stored reference pulsed function impedance signal of the detected pulsed function impedance signal; And a monitoring terminal for storing a pulsed function impedance signal received from the pulsed function impedance analyzer in a database unit.

또한, 본 발명의 폐기능 모니터링 장치는, 2개의 흉부임피던스 전극을 이용하되, 하나는 일측 유두점 위에 장착하고, 다른 하나는 다른 일측 유두점 아래에 장착하여 흉부 임피던스 신호를 검출하는, 흉부임피던스 검출부; 흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스 신호에서 기 저장된 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출하고, 검출된 폐기능 임피던스 신호를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호와 커브 피팅(curve fitting)을 행하는 디지탈 신호 전처리부; 디지탈 신호 전처리부로부터 출력된 폐기능 임피던스 신호를 수신하여, 폐기능 평가 파라미터인, 노력성 폐활량, 1초간 호기량, 1초간 호기량과 노력성 폐활량의 비율, 노력성 최고 중간 호기유속 파라미터 중 하나 이상을 검출하는 파라미터 추출부;를 포함하는 폐기능 임피던스 분석기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The lung function monitoring apparatus of the present invention is a lung function monitoring apparatus that uses two thoracic impedance electrodes, one mounted on one teat point and the other mounted below the other teat point to detect a thoracic impedance signal, ; A digital signal processing unit for detecting a pulmonary function impedance signal by subtracting the previously stored base impedance from the thoracic impedance signal received from the thoracic impedance detection unit and performing a curve fitting with the previously stored pulmonary function impedance signal A preprocessing unit; The lung function impedance signal output from the digital signal preprocessing unit is received, and at least one of a lung function evaluation parameter, an effortful lung capacity, a breathing volume for one second, a ratio of breathing volume to effortful lung capacity for one second, And a parameter extracting unit that detects a pulse function of the lung function analyzer.

폐기능 임피던스 분석기는, 폐기능 임피던스 신호를 검출하기 전에, 흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스 신호를 저역통과 필터링을 행하고, 저역통과 필터링된 흉부임피던스 신호에서 기 저장된 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출한다.The pulmonary function impedance analyzer performs low-pass filtering of the chest impedance signal received from the chest impedance detection unit, subtracts the previously stored base impedance from the low-pass filtered chest impedance signal, .

파라미터 추출부는, 폐기능 평가 파라미터를 검출하기 전에, 커브 피팅된 폐기능 임피던스 데이터를 이동평균 필터링과 칼만필터링을 순차적으로 행한다.The parameter extracting unit sequentially performs the moving average filtering and the Kalman filtering on the curve-fitted pulsed function impedance data before detecting the pulmonary function evaluation parameter.

모니터링 단말기는 폐기능 임피던스 분석기로부터 수신된 폐기능 임피던스 신호와 폐기능 평가 파라미터들을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.The monitoring terminal includes a display unit for displaying pulmonary function impedance signals and pulmonary function evaluation parameters received from the pulmonary function impedance analyzer.

흉부 임피던스 전극은 1개의 전류출력전극과 1개의 전압검출전극을 포함하되, 상기 전류출력전극과 상기 전압검출전극은 점대칭인 위치에 구비된 다중 전극이다.The chest impedance electrode includes one current output electrode and one voltage detection electrode, and the current output electrode and the voltage detection electrode are multi-electrodes provided in point-symmetrical positions.

폐기능 평가 파라미터들은, 칼만필터링을 행하여진 폐기능 임피던스로부터, 진폭의 피크치와 최저치를 구하고, 상기 피크치와 최저치의 시간차, 진폭차를 이용하여 구하여진다.The lung function evaluation parameters are obtained by obtaining the peak value and the minimum value of the amplitude from the lung function impedance subjected to the Kalman filtering and using the time difference and the amplitude difference between the peak value and the minimum value.

기 설정된 시간동안 흉부임피던스 검출부에서 검출된 흉부임피던스에서, 베이스 라인을 검출하고, 검출된 베이스 라인의 평균을 베이스 임피던스로 한다.The base line is detected at the chest impedance detected by the chest impedance detecting unit for a predetermined time, and the average of the detected baseline is set as the base impedance.

디지탈 신호 전처리부는 마스터 보드이고, 파라미터 추출부는 슬레이브 보드이다.The digital signal preprocessing unit is a master board, and the parameter extracting unit is a slave board.

또한, 흉부 임피던스 신호로부터 폐기능 파라미터를 출력하는 본 발명의 폐기능 모니터링 장치의 구동방법에 있어서, 폐기능 임피던스 분석기는 흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스로부터 기 저장된 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출하는, 폐기능 임피던스 추출단계; 폐기능 임피던스 분석기는 폐기능 임피던스 추출단계에서 검출된 폐기능 임피던스 신호를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호에 따라 커브 피팅(curve fitting)을 행하는, 임피던스 데이터 포메팅단계; 임피던스 데이터 포메팅단계에서 커브 피팅된 폐기능 임피던스 신호를 이용하여, 폐기능 임피던스 분석기는, 폐기능 평가 파라미터인, 노력성 폐활량, 1초간 호기량, 1초간 호기량과 노력성 폐활량의 비율, 노력성 최고 중간 호기유속 파라미터 중 하나 이상을 검출하는, 폐기능 평가 파라미터 추출단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The pulmonary function impedance analyzer of the present invention for outputting a pulmonary function parameter from a thoracic impedance signal is characterized in that the pulmonary function impedance analyzer subtracts the previously stored base impedance from the thoracic impedance received from the thoracic impedance detector, A lung function impedance extraction step of detecting a lung function impedance; Wherein the pulmonary function impedance analyzer comprises: an impedance data forming step of performing curve fitting according to a pre-stored reference pulmonary function impedance signal of the pulmonary function impedance signal detected in the pulmonary function impedance extraction step; Using the pulsed function impedance signal curve-fitted in the impedance data formatting step, the pulmonary function impedance analyzer calculates pulmonary function evaluation parameters such as the effortful lung capacity, the expiratory volume for one second, the ratio of expiratory volume to the effortful lung capacity for one second, And a lung function evaluation parameter extraction step of detecting at least one of the intermediate respiratory flow parameters.

임피던스 데이터 포메팅단계와 폐기능 평가 파라미터 추출단계의 사이에, 잡음 제거단계를 구비하되, 잡음 제거단계는, 임피던스 데이터 포메팅단계에서 커브 피팅된 폐기능 임피던스 데이터를 이동평균 필터링 및 칼만 필터링을 순차적으로 행하는 것으로, 폐기능 평가 파라미터 추출단계는 잡음 제거단계에서 이동평균 필터링 및 칼만 필터링을 순차적으로 행한 페기능 임피던스에서 폐기능 평가 파라미터를 검출한다.A noise elimination step is provided between the impedance data forming step and the lung function evaluation parameter extracting step, wherein the noise removing step comprises: performing moving average filtering and Kalman filtering on the pulsed function impedance data curve-fitted in the impedance data forming step , And the lung function evaluation parameter extraction step detects the lung function evaluation parameter at the PA function impedance that performs the moving average filtering and the Kalman filtering sequentially in the noise removal step.

폐기능 임피던스 추출단계는, 흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스를 저역 필터링하고, 필터링된 데이터에서 기 저장한 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출한다.The lung function impedance extraction step low-pass filters the thoracic impedance received from the thoracic impedance detector and subtracts the base impedance stored in the filtered data to detect the pulmonary function impedance signal.

임피던스 데이터 포메팅단계는, 1차보정함수와 2차보정함수를 도출하고, 1차보정함수와 2차보정함수 중 오차가 적은 보정 함수를 커브 피팅을 위한 보정함수로 선정하여 커브피팅을 행할 수 있다.In the impedance data forming step, a curve fitting can be performed by deriving a primary correction function and a secondary correction function, and selecting a correction function having a small error among the primary correction function and the secondary correction function as a correction function for curve fitting have.

1차보정함수와 2차보정함수 각각의 오차의 평균과 오차의 표준편차를 구하고, 1차보정함수와 2차보정함수 중 오차의 평균과 오차의 표준편차가 작은 값을 보정함수로 선정하여 커브피팅을 행할 수 있다.The average of the errors of the first correction function and the second correction function and the standard deviation of the error are obtained and the average of the errors among the first correction function and the second correction function and the standard deviation of the error are smaller, Fitting can be performed.

폐기능 임피던스 추출단계의 전에, 디지탈 신호 전처리부에 흉부임피던스 검출부로부터 흉부 임피던스 신호가 입력되면, 디지털 신호 전처리부는 파라미터 추출부로 시작(start) 신호를 전송하며, 파라미터 추출부는 임시 메모리를 클리어 하는 초기화를 행한다.When the chest impedance signal is input from the chest impedance detection unit to the digital signal preprocessing unit before the pulsation function impedance extraction step, the digital signal preprocessor transmits a start signal to the parameter extraction unit, and the parameter extraction unit initializes the temporary memory I do.

폐기능 평가 파라미터 추출단계 후, 모니터링 단말기는 폐기능 임피던스 분석기로 부터 폐기능 임피던스 신호 및 폐기능 평가 파라미터를 수신하여 데이터베이스부에 저장하는, 폐기능 평가 파라미터 저장단계;를 더 포함한다.After the lung function evaluation parameter extraction step, the monitoring terminal receives the lung function impedance signal and the lung function evaluation parameter from the lung function impedance analyzer, and stores the received lung function impedance signal and the lung function evaluation parameter in the database unit.

본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치 및 방법에 따르면, 폐가 위치되는 흉부에서, 흉부 임피던스 신호를 검출하여 폐기능 파라미터를 추출하되, 검출된 흉부임피던스 데이터와 기 저장된 기준 데이터를 커브 피팅을 통해 보정하여 오차율을 줄이며, 이렇게 얻어진 흉부 임피던스 데이터로 폐 용적의 변화를 분석한다. 그러므로, 본 발명은 무구속적으로 폐기능을 모니터링하되, 보다 정확도가 높은 폐기능 모니터링 장치 및 방법을 제공한다.According to the lung function monitoring apparatus and method using the thoracic impedance of the present invention, the lung function parameters are extracted by detecting a chest impedance signal in the chest where the lung is located, and the detected thorax impedance data and the stored reference data are subjected to curve fitting The error rate is reduced by the correction, and the change of the lung volume is analyzed by the obtained impedance data of the chest. Therefore, the present invention provides an apparatus and method for monitoring lung function without monitoring the lung function without restriction.

본 발명은, 하나의 체임피던스 전극에 전류 출력전극과 전압 검출전극이 들어 있으며, 이러한 체임피던스 전극을 2개 이용하되, 하나는 일측 유두점 위에 장착하고, 다른 하나는 다른 일측 유두점 아래에 장착하여 흉부 임피던스 신호를 검출하고, 이를 이용하여 폐기능 파라미터를 추출하여, 폐기능 상태를 모니터링한다. In the present invention, one current impedance electrode and a current detection electrode are contained in one impedance electrode, and two impedance impedance electrodes are used. One impedance electrode is mounted on one point and the other is mounted on the other To detect the chest impedance signal, extract the pulmonary function parameters using it, and monitor the pulmonary function status.

전류 출력전극과 전압 검출전극의 부착에 있어서, 초보자라고 하더라도 쉽게 적정한 위치에 부착할 수 있으며, 환자의 흉부에 여러개의 전극을 부착하지 않아 보다 깨끗함을 유지할 수 있다. In the attachment of the current output electrode and the voltage detection electrode, even if a novice is admitted, it can be easily attached at an appropriate position, and a plurality of electrodes are not attached to the chest of the patient, so that it can be kept clean.

즉, 본 발명은 기존의 폐기능 검사의 구속성을 해결하였으며, 폐기능의 장기적인 모니터링 및 질환의 조기 진단에 적극적으로 활용할 수 있으며, 더 나아가 심폐소생술 시에도 흉부 임피던스를 지속적으로 보다 정확하게 모니터링이 가능하게 한다.That is, the present invention solves the limitation of the conventional lung function test, can be utilized for long-term monitoring of the lung function and early diagnosis of the disease, and furthermore, it is possible to monitor the impedance of the chest continuously even more accurately do.

도 1은 흉부 임피던스의 검출에 대한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 체임피던스 전극의 피부접촉면의 모식도이다.
도 3은 폐기능 모니터링을 위해 흉부임피던스를 검출하기 위해, 도 2의 체임피던스 전극을 장착한 모습을 나타낸다.
도 4는 체임피던스를 여러 위치에 부착하였을 때 측정되는 임피던스를 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 개략적 구동방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에서의 임피던스 커브 피팅을 설명하는 그래프이다.
도 8은 도 7에서 적용된 1차 보정 함수와 2차 보정 함수의 적용 후의 오차의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 9는 도 7의 잡음제거단계를 상세히 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 도 9의 칼만필터링 단계를 상세히 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 사용상태도이다.
도 12는 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 사용시 모니터링 단말기의 디스플레이부의 화면의 일예이다.
도 13은 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 사용시 모니터링 단말기의 디스플레이부의 화면의 다른 일예이다.Fig. 1 is an explanatory diagram for detection of a thoracic impedance. Fig.
2 is a schematic view of a skin contact surface of a body impedance electrode of the present invention.
FIG. 3 shows a state in which the body impedance electrode of FIG. 2 is mounted to detect the thoracic impedance for monitoring lung function.
4 is a schematic view for explaining the impedance measured when the body impedance is attached to various positions.
5 is a configuration diagram of a lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention.
6 is a flowchart showing a schematic driving method of a lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention.
7 is a graph for explaining the impedance curve fitting in the present invention.
FIG. 8 is a graph showing changes in error after the application of the first-order correction function and the second-order correction function applied in FIG.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the noise removal step of FIG. 7 in detail.
FIG. 10 is a flowchart for explaining the Kalman filtering step of FIG. 9 in detail.
11 is a use state diagram of a lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention.
12 is an example of a screen of the display unit of the monitoring terminal when the lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention is used.
13 is another example of the screen of the display unit of the monitoring terminal when using the lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention.

이하, 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for monitoring pulmonary function using the thoracic impedance of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 흉부 임피던스의 검출에 대한 설명도이다.Fig. 1 is an explanatory diagram for detection of a thoracic impedance. Fig.

흉부의 2개의 위치 사이에 교류 정전류원으로부터 미세 전류를 흘려주면, 그 전류는 흉부의 생체 조직의 임피던스, 즉 흉부 임피던스를 거쳐서 흐르게 되는 데, 상기 2개의 위치 사이의 전압을 검출하고, 그 검출된 전압과 흘려준 전류를 옴의 법칙에 의해 흉부 임피던스를 구한다. 여기서 교류 정전류원은 일반적으로 50KHz-1MHz의 주파수 범위, 20μA-20mA의 전류범위를 가지는 교류 정전류원을 사용한다.When a microcurrent is flowed from the alternating current source between two positions of the chest, the current flows through the impedance of the living tissue of the chest, that is, the chest impedance. The voltage between the two positions is detected, The impedance of the chest is obtained by the Ohm's law of the voltage and the current flowing. Here, the AC constant current source generally uses an AC constant current source having a frequency range of 50 KHz-1 MHz and a current range of 20 μA-20 mA.

따라서, 전류출력 전극 2개, 전압검출 전극 2개가 필요하다. Therefore, two current output electrodes and two voltage detection electrodes are required.

폐는 흉곽의 거의 전체에 걸쳐 위치되므로, 본 발명에서는 하나의 전류출력 전극과 하나의 전압검출 전극을 구비하는 흉부임피던스 전극을 사용하였다.Since the lungs are positioned over almost the whole of the thorax, in the present invention, a thoracic impedance electrode having one current output electrode and one voltage detection electrode is used.

도 2는 본 발명의 흉부임피던스 전극의 피부접촉면의 모식도이고, 도 3은 폐기능 모니터링을 위해 흉부임피던스를 검출하기 위해, 도 2의 흉부임피던스 전극을 장착한 모습을 나타내며, 도 4는 흉부임피던스를 여러 위치에 부착하였을 때 측정되는 임피던스를 설명하기 위한 모식도이다.FIG. 2 is a schematic view of the skin contact surface of the thoracic impedance electrode of the present invention. FIG. 3 shows a state in which the thoracic impedance electrode of FIG. 2 is mounted to detect the thoracic impedance for monitoring pulmonary function, And is a schematic diagram for explaining the impedance measured when attached at various positions.

도 2에서와 같이, 흉부임피던스 전극(100)은 전류출력 전극(110)과 전압검출 전극(120)을 구비하도록 이루어지되, 전류출력 전극(110)과 전압검출 전극(120)이 점대칭을 이루도록 배치된다. 즉, 전류출력 전극(110)과 전압검출 전극(120)은 사선을 이루도록 배치된다.2, the chest impedance electrode 100 includes a current output electrode 110 and a voltage detection electrode 120. The current output electrode 110 and the voltage detection electrode 120 are arranged so as to form point symmetry do. That is, the current output electrode 110 and the voltage detection electrode 120 are arranged to be diagonal.

도 3에서와 같이, 폐기능 모니터링을 위해 흉부임피던스를 검출하기 위해, 흉부임피던스 전극(100)을 일측 유두점 위(예로, 피검자의 우측 유두점 위)의 흉곽부분에 장착하고, 다른 하나는 다른 일측 유두점 아래(예로, 피검자의 좌측 유두점 아래)에 장착하여 흉부 임피던스 신호를 검출한다. 즉, 2개의 흉부임피던스 전극(100)을 점대칭 형태로 장착하였다. 즉, 2개의 흉부임피던스 전극(100)을 사선을 이루도록 장착하였다.3, in order to detect the thoracic impedance for lung function monitoring, a chest impedance electrode 100 is mounted on the thoracic portion of one papillary point (for example, above the right papillary point of the subject) (For example, below the left papillary point of the subject) to detect the thoracic impedance signal. That is, the two thorax impedance electrodes 100 are mounted in a point symmetrical manner. That is, the two chest impedance electrodes 100 are mounted in a diagonal line.

도 4의 (a)는 흉부임피던스 전극(100)을 좌우의 손목에 장착한 경우로, 여기서 는 양팔의 사이부분의 임피던스(도 4의 (a)의 파란색 부분)가 구하여 진다.4A shows a case where the chest impedance electrode 100 is mounted on the left and right wrists. Here, the impedance (the blue part in FIG. 4A) between the arms is found here.

도 4의 (b)는, 본 발명과 같이, 2개의 흉부임피던스 전극(100)을 피검자의 흉곽에 점대칭 형태로 장착한 경우로, 여기서는 흉곽의 전체에 걸쳐진 임피던스(도 4의 (b)의 파란색 부분)가 구하여 진다. 4B shows a case in which two chest impedance electrodes 100 are mounted on the chest of the subject in point symmetry as in the present invention. In this case, the impedance across the entire chest cavity (blue in Fig. 4B) Part) is obtained.

도 4의 (c)는 2개의 흉부임피던스 전극(100)을 피검자의 흉곽의 중앙에 일직선을 이루도록 장착한 경우로, 여기서는 흉곽 중앙부의 임피던스(도 4의 (a)의 파란색 부분)가 구하여 진다. 4 (c) shows a case where two chest impedance electrodes 100 are mounted so as to be straight on the center of the chest of the examinee. In this case, the impedance at the center of the chest (blue part in Fig. 4 (a)) is obtained.

폐가 흉곽의 거의 전체에 걸쳐있다는 점을 고려할 때, 도 4의 (a) 및 (c)에서 구하여진 흉부 임피던스는 폐 기능 정보를 잘 반영하고 있다고 볼 수 없다. 본 발명과 같은, 도 4의 (b)에서 구하여진 흉부임피던스가 폐기능 정보를 보다 잘 반영하고 있다. 즉, 도 4의 (b)의 흉부임피던스의 전극 위치가 폐기능 모니터링을 위해서는 보다 적합한 위치이다. Considering that the lungs span almost the entire thorax, the chest impedance obtained in Figs. 4 (a) and 4 (c) does not reflect the lung function information well. Like the present invention, the impedance of the chest found in FIG. 4 (b) better reflects pulmonary function information. That is, the electrode position of the thoracic impedance in Fig. 4 (b) is a more suitable position for monitoring lung function.

본 발명은 도 4의 (b)와 같이 흉부임피던스의 전극을 위치시켜, 흉부임피던스, 즉, 호흡에 따른 폐 용적(volume)의 시간적 변화를 나타내는 폐기능 임피던스 신호(IPFS)를 포함한 신호를 검출해낸다. 여기서 폐 용적의 변화는 부피를 나타내는 값이고, 임피던스의 변화도 폐 용적의 변화를 나타내는 전압 값임에 따라 두 값은 서로의 연관성을 유지하는 값임을 알 수 있다.The present invention detects the signal including the pulmonary function impedance signal (IPFS) indicating the temporal change of the thoracic impedance, that is, the volume of the lung due to respiration, by positioning the electrode of the thoracic impedance as shown in FIG. 4 (b) . Here, the change in the lung volume is a value indicating the volume, and the change in the impedance is also a voltage value indicating the change in the lung volume, so that the values are values that maintain the correlation with each other.

도 5는 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 구성도로, 폐기능 임피던스 분석기(10)와 모니터링 단말기(300)로 이루어진다.FIG. 5 is a block diagram of a lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention. The lung function impedance analyzer 10 and the monitoring terminal 300 are provided.

폐기능 임피던스 분석기(10)는 폐기능 임피던스를 검출하여, 검출된 폐기능 임피던스로부터 폐기능 평가 파라미터들을 검출하기 위한 수단이다. 폐기능 임피던스 분석기(10)는 흉부임피던스 검출부(50), 폐기능 임피던스 연산처리부(250), 폐기능 임피던스 메모리부(260)를 포함하여 이루어진다. The pulmonary function impedance analyzer 10 is a means for detecting pulmonary function impedance and detecting pulmonary function evaluation parameters from the detected pulmonary function impedance. The pulmonary function impedance analyzer 10 includes a chest impedance detecting unit 50, a lung function impedance calculating unit 250, and a lung function impedance memory unit 260.

흉부임피던스 검출부(50)는 피부로부터 흉부임피던스를 검출하는 수단으로, 제1 흉부임피던스 전극(101), 제2 흉부임피던스 전극(102), 파형 발생부(95), 정전류원(97), 아날로그 신호 전처리부(200), A/D 변환부(240)를 포함하여 이루어지며, 아날로그 신호 전처리부(200)는 차동 증폭부(210), 교류/직류 변환부(220), 필터링부(230)를 포함한다.The chest impedance detecting unit 50 is a means for detecting the chest impedance from the skin and includes a first chest impedance electrode 101, a second chest impedance electrode 102, a waveform generating unit 95, a constant current source 97, The analog signal preprocessor 200 includes a differential amplifier 210, an AC / DC converter 220, and a filtering unit 230. The preamplifier 200 and the A / .

제1 흉부임피던스 전극(101) 및 제2 흉부임피던스 전극(102)은 전류출력 전극(110)과 전압검출 전극(120)을 구비하며, 전류출력 전극(110)을 통해 미세전류가 피부로 출력되며, 전압검출 전극(120)을 통해 전압을 측정하여 흉부 임피던스를 검출한다. 즉, 제1 흉부임피던스 전극(100)은 제1 전류 전극(CH)과 제1 전압 전극(VH)을 구비하며, 제2 흉부임피던스 전극(100)은 제2 전류 전극(CL)과 제2 전압 전극(VL)으로 이루어진다. 정전류원(97)에서 공급되는 정전류를 제1 전류 전극(CH)과 제2 전류 전극(CL)을 통해 피측정자의 측정부위에 전류를 공급하게 되며, 그에 따라 두 측정부위에 발생되는 전위차를 제1전압전극(VH)과 제2전압전극(VL)을 통해 측정하게 된다. The first thoracic impedance electrode 101 and the second thoracic impedance electrode 102 are provided with a current output electrode 110 and a voltage detection electrode 120. A minute current is output to the skin through the current output electrode 110 , And the voltage is measured through the voltage detecting electrode 120 to detect the thoracic impedance. That is, the first thoracic impedance electrode 100 has the first current electrode CH and the first voltage electrode VH, and the second thoracic impedance electrode 100 has the second current electrode CL and the second voltage And an electrode VL. The constant current supplied from the constant current source 97 is supplied to the measurement site of the subject through the first current electrode CH and the second current electrode CL so that the potential difference generated at the two measurement sites 1 voltage electrode (VH) and the second voltage electrode (VL).

파형 발생부(95)는 전극에 공급하기 위한 정현파 신호를 발생시키는 장치이다.The waveform generating unit 95 is a device for generating a sinusoidal wave signal to be supplied to the electrode.

정전류원(97)은 파형 발생부(95)에서 출력된 정현파 신호를 정전류원으로 변환하여 전류출력 전극을 통해 피부에 출력하게 되는 장치로서, 파형 발생부(95)의 출력을 정전류로 변환하여 전류 전극으로 내보낸다.The constant current source 97 converts the sinusoidal signal output from the waveform generating unit 95 into a constant current source and outputs it to the skin through the current output electrode. The constant current source 97 converts the output of the waveform generating unit 95 into a constant current, Electrode is emitted.

차동 증폭부(210)는 두 전압 전극(VH, VL)에서 측정되는 전위차를 차동 증폭하여 인체의 두 지점에 대한 임피던스 신호의 차이값을 출력한다.The differential amplification unit 210 differentially amplifies the potential difference measured at the two voltage electrodes VH and VL and outputs the difference value of the impedance signal to the two points of the human body.

교류/직류 변환부(220)는 차동 증폭부(210)를 통해 증폭된 전위차를 직류 형태로 변환하여 출력한다. 즉 증폭된 전위차를 직류 형태로 변환하여 차동 증폭부를 통해 증폭 및 직류 바이어스된 임피던스 신호에서 인체 임피던스값, 즉 흉부 임피던스를 추출한다. The AC / DC converter 220 converts the amplified potential difference through the differential amplifier 210 into a DC current and outputs the DC current. That is, the amplified potential difference is converted into a DC type, and a human body impedance value, that is, a chest impedance, is extracted from the impedance signal amplified and DC biased through the differential amplifier.

필터링부(230)는 교류/직류 변환부(220)에서 출력된 흉부임피던스 신호에서 잡음을 제거하기 위한 수단으로, 차단주파수 0.03Hz의 고역통과필터, 차단주파수 100Hz의 저역통과필터를 포함하여 이루어질 수 있다. 경우에 따라서는 필터링부(230)는 베이스 임피던스 신호 차감부를 더 구비할 수 있다.The filtering unit 230 may include a high-pass filter with a cut-off frequency of 0.03 Hz and a low-pass filter with a cut-off frequency of 100 Hz as means for removing noise from the chest impedance signal output from the AC / DC converter 220 have. In some cases, the filtering unit 230 may further include a base impedance signal subtraction unit.

A/D 변환부(240)은 필터링부(230)를 통해 잡음이 제거된 흉부임피던스 신호(폐기능 임피던스 신호)를 연산처리부로 전송한다.The A / D converter 240 transmits the noise-canceled thoracic impedance signal (pulsed-function impedance signal) to the arithmetic processing unit through the filtering unit 230.

폐기능 임피던스 연산처리부(250)는 디지탈 신호 전처리부(251)와 파라미터 추출부(252)를 포함하여 이루어진다. 경우에 따라서 디지탈 신호 전처리부(251)는 마스터 보드이고, 파라미터 추출부(252)는 슬레이브 보드로 이루어질 수 있다.The pulsed function impedance calculation processing unit 250 includes a digital signal preprocessing unit 251 and a parameter extraction unit 252. In some cases, the digital signal preprocessing unit 251 may be a master board, and the parameter extracting unit 252 may be a slave board.

디지탈 신호 전처리부(251)는 A/D 변환부(240)로부터 수신된 흉부임피던스 신호를 필터링(저역 필터링)하여 잡음을 제거하여 신호 대 잡음비(SNR)를 향상시키고, 필터링된 데이터에서 기 저장한 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호(IPFS)를 검출하고, 보정을 위해, 구하여진 폐기능 임피던스 신호(IPFS)를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호와 커브 피팅(curve fitting)을 행하는, 폐기능 임피던스 데이터 포맷팅을 행한다. The digital signal preprocessing unit 251 performs filtering (low-pass filtering) on the chest impedance signal received from the A / D converting unit 240 to remove noise to improve a signal-to-noise ratio (SNR) A pulsed function impedance signal (IPFS) for detecting a pulsed function impedance signal (IPFS) by subtracting the base impedance and performing a curve fitting with the stored reference pulsed function impedance signal for the corrected pulsed function impedance signal (IPFS) Data formatting is performed.

폐기능 임피던스 데이터 포맷팅은 폐기능 임피던스 신호가 보다 실제 폐기능 임피던스 신호에 가깝도록 만들어준다.Pulse function Impedance data formatting makes the Pulse Function Impedance signal closer to the actual Pulse Function Impedance signal.

베이스 임피던스는 테스트의 초기 일정한 시간동안 A/D 변환부(240)로부터 수신된 흉부임피던스 신호를 필터링하고, 필터링된 데이터를 이용하여 검출된 흉부 임피던스에서 베이스 라인을 검출하여 평균을 구하고, 상기 구하여진 평균을 베이스 임피던스로 검출한다. 베이스 임피던스는 측정부위가 갖는 기본적인 임피던스로, 이는 폐용적 변화와는 무관한 신호이다. 따라서, A/D 변환부(240)로부터 수신된 신호에서 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호(IPFS)를 검출한다. 폐기능 임피던스 신호(IPFS)는 호흡에 따른 폐 용적(volume)의 시간적 변화를 나타내는 신호이다. 여기서 폐 용적의 변화는 부피를 나타내는 값이고, 임피던스의 변화도 폐 용적의 변화를 나타내는 전압 값임에 따라 두 값은 서로의 연관성을 유지하는 값임을 알 수 있다.The base impedance is obtained by filtering the chest impedance signal received from the A / D converter 240 for a predetermined initial time of the test, detecting the baseline at the detected thoracic impedance using the filtered data to obtain an average, The average is detected as the base impedance. The base impedance is the fundamental impedance of the measurement site, which is independent of the change in the lung volume. Therefore, the base impedance is subtracted from the signal received from the A / D converter 240 to detect the pulsation impedance signal IPFS. Pulmonary function Impedance signal (IPFS) is a signal that indicates the temporal change of lung volume with respiration. Here, the change in the lung volume is a value indicating the volume, and the change in the impedance is also a voltage value indicating the change in the lung volume, so that the values are values that maintain the correlation with each other.

파라미터 추출부(252)는 잡음 제거를 위해, 폐기능 임피던스 데이터 포맷팅이 행하여진 폐기능 임피던스 데이터를 수집하여, 이동평균 필터를 사용하여 고주파의 노이즈를 제거하고, 이동평균 필터링된 신호를 칼만 필터로 필터링을 행하여 외부의 노이즈와 동잡음에 강해지게 한다. 이렇게 잡음 제거를 행하여진 폐기능 임피던스 데이터에서 피크치와 최저치를 순차적으로 검출하며, 순차적 검출을 통해 피크치와 최저치가 획득되면 각 값의 시간지수와 진폭정보를 이용하여 피크치와 최저치 사이의 시간 간격과 진폭을 계산하고, 그 계산된 두 정보의 결과를 이용하여 폐기능 평가 파라미터인, 노력성 폐활량, 1초간 호기량 및 그 1초간 호기량과 노력성 폐활량의 비율, 노력성 최고 중간 호기유속 파라미터를 획득한다. 이렇게 획득된 폐기능 평가 파라미터들을 모니터링 단말기(300)의 데이터베이스에 저장한다.The parameter extracting unit 252 collects the pulsed function impedance data subjected to the pulsed function impedance data formatting to remove the noise, removes the high frequency noise using the moving average filter, and outputs the moving average filtered signal to the Kalman filter Filtering is performed so that external noise and dynamic noise are strengthened. The peak value and the minimum value are successively detected from the noise-canceled pulmonary function impedance data. When the peak value and the bottom value are obtained through the sequential detection, the time interval and the amplitude between the peak value and the minimum value are obtained using the time index and amplitude information of each value, And the results of the two computed information are used to obtain the lung function evaluation parameters, the effort-induced lung capacity, the one-second aerobic dose, the ratio of the one-second aerobic dose to the effortful voluntary capacity, and the labor-intensive maximum intermediate exchange rate parameter. The lung function evaluation parameters thus obtained are stored in the database of the monitoring terminal 300.

폐기능 임피던스 메모리부(260)는 파라미터 추출부(252)로 부터 수신된 폐기능 평가 파라미터들을 임시 저장한다. 또한, 추출된 베이스 임피던스를 저장하고, 기준 폐기능 임피던스 신호를 저장하고 있으며, 보정함수도 저장하고 있다. 여기서 기준 폐기능 임피던스 신호는 공장 출하시 저장될 수도 있고, 사용자를 사용초기에 측정하여 저장된 신호일 수 있다. The lung function impedance memory unit 260 temporarily stores lung function evaluation parameters received from the parameter extraction unit 252. [ It stores the extracted base impedance, stores the reference pulsed function impedance signal, and also stores the correction function. Here, the reference pulsed function impedance signal may be stored at the time of shipment from the factory, or may be a signal stored by measuring the user at the initial use.

모니터링 단말기(300)는 폐기능 임피던스 분석기(10)의 폐기능 임피던스 연산처리부(250)로부터 수신된 폐기능 임피던스 신호와 폐기능 평가 파라미터들을, 사용자의 설정에 따라, 디스플레이하여, 폐기능 임피던스를 관찰하게 한다.The monitoring terminal 300 displays the pulmonary function impedance signal and the pulmonary function evaluation parameters received from the pulmonary function impedance calculation processing unit 250 of the pulmonary function impedance analyzer 10 according to the setting of the user and observes the pulmonary function impedance .

모니터링 단말기(300)는 소정 응용프로그램을 설치한 단말기로, 일반 PC, 노트북, 아이패드 등일 수 있다.The monitoring terminal 300 is a terminal equipped with a predetermined application program, and may be a general PC, a notebook computer, an iPad, or the like.

모니터링 단말기 연산처리부(350)는 폐기능 임피던스 연산처리부(250)로부터 수신된 폐기능 임피던스 신호와 폐기능 평가 파라미터들을 피검자별로 데이터베이스부(360)에 저장하게 한다. 사용자가 키입력부(390)를 통해 선택한 폐기능 평가 파라미터들을, 디스플레이부(380)에서 소정 형태로 출력한다.The monitoring terminal operation processing unit 350 causes the database unit 360 to store the lung function impedance signal and lung function evaluation parameters received from the lung function impedance calculation processing unit 250 for each subject. The display unit 380 outputs the lung function evaluation parameters selected by the user through the key input unit 390 in a predetermined form.

키입력부(390)는 GUI일 수 있다.The key input unit 390 may be a GUI.

도 6은 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 개략적 구동방법을 나타내는 흐름도이고, 도 7은 본 발명에서 임피던스 커브 피팅(Impedance Curve Fitting)을 설명하는 그래프이고, 도 8은 도 7에서 적용된 1차 보정 함수와 2차 보정 함수의 적용 후의 오차의 변화를 그래프로 나타낸 것이고, 도 9는 도 7의 잡음제거단계를 상세히 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 도 9의 칼만필터링 단계를 상세히 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 6 is a flow chart showing a schematic driving method of a lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention, FIG. 7 is a graph illustrating impedance curve fitting in the present invention, FIG. 8 is a graph 9 is a flowchart for explaining the noise removal step of FIG. 7 in detail, and FIG. 10 is a flowchart for explaining the Kalman filtering step of FIG. 9 in detail Fig.

흉부 임피던스 데이터 수집단계, 제1 흉부임피던스 전극(101) 및 제2 흉부임피던스 전극(102)으로부터 검출되어, 아날로그 신호 전처리부(200) 및 A/D 변환부(240)을 거쳐 폐기능 임피던스 연산처리부(250)의 디지털 신호 전처리부(251)로 흉부 임피던스 신호가 입력되며(S110), 디지털 신호 전처리부(251)는 파라미터 추출부(252)로 시작(start) 신호를 전송한다.A chest impedance data collecting step, a first chest impedance electrode 101 and a second chest impedance electrode 102. The chest impedance impedance data is obtained from an analog signal preprocessor 200 and an A / D converter 240, The chest impedance signal is input to the digital signal preprocessing unit 251 of the digital signal processing unit 250 at step S110 and the digital signal preprocessing unit 251 transmits a start signal to the parameter extraction unit 252. [

폐기능 임피던스 추출단계로, 흉부 임피던스 데이터 수집단계(S110)에서 수신된 흉부 임피던스를 저역 필터링하고, 필터링된 데이터에서 기 저장한 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호(IPFS)를 검출한다(S120).In the lung function impedance extraction step, the thorax impedance received in the thorax impedance data collection step (S110) is low-pass filtered and the basemap impedance stored in the filtered data is subtracted to detect the pulmonary function impedance signal (IPFS) .

여기서, 저역 필터링은 100Hz의 저역통과필터링 일 수 있으며, 경우에 따라서, 저역필터링은 생략할 수 있다. 즉, 폐기능 임피던스 추출단계는, 흉부 임피던스 데이터 수집단계(S110)에서 수신된 흉부 임피던스를 기 저장한 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호(IPFS)를 검출할 수 있다.Here, the low-pass filtering may be a low-pass filtering of 100 Hz, and in some cases, the low-pass filtering may be omitted. That is, the lung function impedance extraction step may detect the pulmonary function impedance signal (IPFS) by subtracting the base impedance stored in the thorax impedance received in the thorax impedance data collection step (S110).

임피던스 데이터 포메팅단계로, 폐기능 임피던스 추출단계(S120)에서 검출된 폐기능 임피던스 신호(IPFS)를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호에 따라 커브 피팅(curve fitting)을 행하여 임피던스 데이터 포메팅을 행하고, 임피던스 데이터 포메팅이된 폐기능 임피던스 신호를 파라미터 추출부(252)로 전송한다(S130). In the impedance data forming step, curve fitting is performed according to a previously stored reference pulsed function impedance signal of the pulsed function impedance signal IPFS detected in the pulsed function impedance extracting step (S120) to perform impedance data formatting, The impulse data formatted impulse function impedance signal is transmitted to the parameter extraction unit 252 (S130).

임피던스 커브 피팅은, 도 7에서와 같이 1차보정함수와 2차보정함수를 도출하고, 그 중 오차가 적은 보정 함수를 커브 피팅을 위한 보정함수로 선정하여 커브피팅을 행한다. 즉, 오차의 평균과 표준편차를 구하여, 오차의 표준편차와 평균이 적은 함수를 보정함수로 선정하여 이에 따라 커브 피팅을 행한다. 여기서, 2차 보정함수는 선형성을 유지하기 위해 측정범위를 10Ω에서 250Ω으로 제한한다.In the impedance curve fitting, as shown in Fig. 7, a primary correction function and a secondary correction function are derived, and curve fitting is performed by selecting a correction function having a small error among them as a correction function for curve fitting. That is, the average and standard deviation of the error are obtained, and the standard deviation of the error and the function with a small average are selected as the correction function, and the curve fitting is performed accordingly. Here, the secondary compensation function limits the measurement range from 10? To 250? To maintain the linearity.

예를들어, 1차 보정함수는

이고, 2차 보정함수는

이며, 이들 보정함수의 오차의 평균과 표준편차는 표1과 같다.For example, the first order correction function

, And the secondary correction function is

. The mean and standard deviation of the errors of these correction functions are shown in Table 1.

표 1 및 도 8에서와 같은 경우에는, 2차보정함수를 사용하여 커브피팅을 행하게 된다.In the case of Table 1 and Fig. 8, the curve fitting is performed using the secondary correction function.

이들 보정함수는 측정의 정확도를 보정하기 위해 사용된 것이다.These correction functions are used to correct the measurement accuracy.

파라미터 추출부의 초기화 단계로, 파라미터 추출부(252)는 디지털 신호 전처리부(251)로부터 시작(start) 신호를 수신하면(S140), 파라미터 추출부(252)의 임시 메모리(폐기능임피던스메모리부(260)의 일부 메모리) 및 레지스터 등을 클리어하며, 데이터 수신준비를 한다(S150).The parameter extracting unit 252 receives the start signal from the digital signal preprocessing unit 251 in step S140 so as to initialize the parameter extracting unit 252 in the temporary memory of the parameter extracting unit 252 260), a register, and the like, and prepares to receive data (S150).

잡음 제거단계로, 임피던스 데이터 포메팅단계(S130)에서 포메팅 된 폐기능 임피던스 데이터를 임시 메모리(일종의 디지털 필터 적용을 위한 윈도우)에 저장하여 이동평균 필터링을 행하고, 이동평균 필터링이 된 폐기능 임피던스 데이터를 칼만 필터링을 행한다(S160).In the noise elimination step, the impedance function data stored in the impedance memory (S130) is stored in a temporary memory (a window for application of a digital filter) to perform moving average filtering. Then, Kalman filtering is performed on the data (S160).

잡음 제거단계는 도 9와 같이 이동평균 필터링단계과 칼만 필터링 단계를 포함하여 이루어진다.The noise removal step includes a moving average filtering step and a Kalman filtering step as shown in FIG.

이동평균 필터링단계는, 임피던스 데이터 포메팅단계(S130)에서 포메팅 된 데이터를 수집하여(S160), 이들 데이터가 임시 메모리(일종의 디지털 필터 적용을 위한 윈도우)를 채우면, 이동평균 필터링을 행하여 고주파의 노이즈를 제거한다(S163). 이렇게 되면 신호는 스무딩 효과가 나타나 전체적인 신호에 부드러운 연속성의 특징을 부여할 수 있다. In the moving average filtering step, the formatted data is collected in the impedance data formatting step S130 (S160). When these data are filled in the temporary memory (window for application of a digital filter of some sort), moving average filtering is performed, Noise is removed (S163). This allows the signal to have a smoothing effect and give the overall signal a smooth continuity characteristic.

칼만 필터링 단계는, 이동평균 필터링단계에서 이동평균 필터링된 신호를 칼만 필터를 사용하여 필터링을 행하면, 외부의 노이즈와 동잡음에 강해질 수 있게 된다(S165). 칼만 필터는 일종의 추정하는 특징을 가지므로, 많은 변수가 적용되는 생체신호 측정환경에서 실시간으로 변화하는 신호의 오차를 벗어나지 않는 범위에서 추적성능을 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다. 칼만 필터링 단계는 이미 공지된 것으로, 도 10과 같으며, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
도 10을 간략히 설명하면, 초기값 설정 단계는, 처음 수신된 흉부 임피던스 값을 통해 측정전에 초기 설정해주는 단계이고(S167), 동잡음 파라미터 결정단계는, 신체의 미세한 움직임을 통한 근전도 및 다른 생체신호로 인해 발생되는 노이즈를 측정하고 측정치와 추정치의 오차를 연산/저장하는 단계(S169)이다. 추정값과 오차 공분산 예측단계는, 저장된 오차를 통해 추정값의 범위와 오차 공분산을 구하여 칼만 필터의 펙터로써 가공하는 단계로, 추정값과 오차공분산은 기준 저항 하나를 지정하고 그에따라 측정되어야 하는 값과, 오차를 통해 도출한다(S171). 칼만이득계산단계는, 오차공분산을 통해 선형적인지 비선형적인지의 관계를 파악하고 이를 이용하여 칼만 이득을 도출하는 단계(S173)이다. 흉부임피던스 추적값 계산단계는, 추정치와 오차를 칼만 필터를 통해 보정하여 측정되어야 하는 값으로 추적하는 연산 단계(S177)이다. 흉부 임피던스 추적값 사용단계는 칼만 필터를 통해 연산된 추적값을 기존의 측정 치와의 차를 연산하여 오차공분산을 다시 결정하는 단계이다(S177). 이렇게 하여 오차가 줄어든다. 오차 공분산 업데이트단계는, 칼만필터를 통해 보정된 추적값을 통해 감소된 오차를이용하여 공분산을 구하고 그 값을 다시 칼만 필터를 하는데 사용하도록 하는 단계(S179)로 이 단계이다(S179).In the Kalman filtering step, if the moving average filtered signal is filtered using the Kalman filter in the moving average filtering step, it can be strengthened against external noise and dynamic noise (S165). Since the Kalman filter has a kind of estimation feature, it provides a method for improving the tracking performance within a range in which the error of the signal changes in real time in the bio-signal measurement environment to which many variables are applied. The Kalman filtering step is already known and is similar to that of FIG. 10, and a detailed description thereof will be omitted.
10, the initial value setting step is a step of initially setting the initial received chest impedance value before the measurement (S167), and the dynamic noise parameter determining step is a step of setting the initial value of the electromyogram based on the micro- (S169) of calculating and storing the error between the measured value and the estimated value. The estimation step and the error covariance prediction step are steps of calculating the range of the estimated value and the error covariance through the stored error and processing it as a factor of the Kalman filter. The estimation value and the error covariance are determined by designating one reference resistance, (S171). The Kalman gain calculation step is a step (S173) of obtaining the Kalman gain by grasping the relationship between linear or non-linear through the error covariance. The step of calculating the chest impedance trace value is an operation step (S177) of tracking the estimated value and the error with a value to be measured by calibrating through a Kalman filter. The step of using the chest impedance trace value is a step of determining again the error covariance by calculating a difference between the trace value calculated through the Kalman filter and the existing measurement value (S177). This reduces the error. In the error covariance update step, step S179 is performed to obtain a covariance using the reduced error through the corrected tracking value through the Kalman filter, and to use the covariance again for the Kalman filter (S179).

일반적으로 칼만필터는 잡음이 표준정규분포를 따른다고 가정하기 때문에, 잡음의 분산을 결정하면 되는데, 이러한 이론적 기반에서 칼만필터에서 흉부임피던스(σ)의 상태모델의 잡음(Q)은 공분산 행렬로 표현될 수 있다.Since the Kalman filter generally assumes that the noise follows a normal normal distribution, it is only necessary to determine the variance of the noise. On this theoretical basis, the noise (Q) of the state model of the chest impedance () in the Kalman filter is expressed as a covariance matrix .

본 발명에서 칼만필터는 생체신호를 추정하는데 2차원(x축, y축)정보를 가질 수 있으므로 흉부임피던스 데이터의 갯수 N값을 최대 2까지 나타낼 수 있다. 이론적으로, 상태모델의 잡음(Q)의 인자값이 커질수록 측정 값에 영향을 더 받게 되며, 작을수록 측정값의 영향을 덜 받고 변화가 완만한 추정값을 얻게 된다.In the present invention, since the Kalman filter can have two-dimensional (x-axis, y-axis) information for estimating a bio-signal, the number N of the number of chest impedance data can be represented up to two. Theoretically, as the factor of noise (Q) of the state model increases, it is affected more by the measured value, and the smaller the influence of the measured value is, the gentler the change is obtained.

본 발명에서 칼만필터를 실시하는 예에 따른 동잡음 파라미터 결정단계(S169)는, 흉부임피던스 추적단계의 일예로 적용된 선형칼만필터 뿐만 아니라 시스템의 모델 설계방식에 따라 비선형 시스템을 다루는 확장칼만필터(Extended Kalman Filter)와 무향칼만필터(Unscented Kalman Filter) 등에도 적용될 수 있다. In the present invention, the dynamic noise parameter determination step S169 according to an example of performing the Kalman filter may include not only a linear Kalman filter applied as an example of the chest impedance tracking step, but also an extended Kalman filter for handling a nonlinear system Kalman Filter, and Unscented Kalman Filter.

흉부 임피던스 추적단계(S167~S179) 중, 동잡음파라미터 결정단계(S169) 후의 절차인 추정값과 오차공분산 예측단계(S171), 칼만이득 계산단계(S173), 흉부임피던스 추적값 계산단계(S175), 및 오차공분산 업데이트단계(S179)는 일반적으로 널리 알려진 칼만필터의 수행단계들로서 여기서 구체적 설명은 생략한다. 칼만 필터링 단계(S165)는 잡음 제거단계의 초기에 설정된 초기값과 칼만필터 상태모델의 잡음파라미터 값을 적용하여 추정값과 오차공분산을 예측하는 단계와 칼만이득을 계산하는 단계를 순차적으로 수행한다.An error covariance prediction step S171, a Kalman gain calculation step S173, a chest impedance trace value calculation step S175, and a chest impedance calculation step S177, which are procedures after the dynamic noise parameter determination step S169, And the error covariance updating step (S179) are generally known performance steps of the Kalman filter, and a detailed description thereof will be omitted here. The Kalman filtering step S165 sequentially performs a step of estimating the estimated value and error covariance by applying the initial value set at the beginning of the noise removing step and the noise parameter value of the Kalman filter state model, and calculating the Kalman gain.

동잡음과 외부의 노이즈를 제거시켜 흉부임피던스를 측정하고자 사용되는 칼만필터는 흉부임피던스의 오차의 공분산 업데이트를 통해 계속적으로 오차를 줄여주고 적용함으로써 흉부임피던스의 노이즈 제거 성능 및 결과 도출 성능을 향상시킬 수 있다.The Kalman filter, which is used to measure the impedance of the chest by removing the motion noise and the external noise, can improve the noise elimination performance of the chest impedance and the resultant performance by continuously reducing the error by updating the covariance of the error of the chest impedance have.

폐기능임피던스 평균값과 변화 패턴 분석단계로, 잡음 제거단계(S160)(구체적으로는, 칼만 필터링단계(S165))를 거친 페기능 임피던스 데이터에서 피크치와 최저치를 순차적으로 검출하며, 순차적 검출을 통해 피크치와 최저치가 획득되면, 각 값의 시간지수와 진폭정보를 이용하여 피크치와 최저치 사이의 시간 간격과 진폭을 계산하고, 그 계산된 두 정보의 결과를 이용하여 폐기능 평가 파라미터인, 노력성 폐활량(Forced Vital Capacity, FVC), 1초간 호기량(Forced Expiratiory Volume in 1s, FEV1), 1초간 호기량과 노력성 폐활량의 비율(FEV1/FVC), 노력성 최고 중간 호기유속 파라미터(FEF25-75%)를 획득하고, 획득된 폐기능 평가 파라미터들을 모니터링 단말기(300)로 전송하며, 그 후 파라미터 추출부(252)는 종료한다.The peak value and the bottom value are successively detected in the peak function impedance data that has undergone the noise elimination step S160 (specifically, the Kalman filtering step S165) and the peak value and the bottom value are sequentially detected by the pulsed function impedance average value and the variation pattern analysis step, And the minimum value are obtained, the time interval and the amplitude between the peak value and the peak value are calculated using the time index and the amplitude information of each value, and the results of the calculated two pieces of information are used to calculate the lung function evaluation parameter, Forced Vital Capacity (FVC), forced expiratory volume in 1s (FEV1), ratio of expiratory volume to forced expiratory volume in 1 second (FEV1 / FVC), and best effort median expiratory flow parameter (FEF25-75%) And sends the obtained lung function evaluation parameters to the monitoring terminal 300, after which the parameter extraction unit 252 ends.

여기서, 노력성 폐활량은 최대한 숨을 들이마신 후에 최대한으로 내쉴 수 있는 공기의 양을 의미하고, 1초간 호기량은 초당 강제 호기량으로 1초 동안 내쉴 수 있는 최대 공기양을 의미하며, 1초간 호기량과 노력성 폐활량의 비율은 FEV1과 FVC의 비율이고, 노력성 최고 중간 호기유속 파라미터는 FEV1의 25 ~ 75% 해당하는 구간의 기울기를 의미한다. In this case, the effort-induced lung capacity means the amount of air that can be released to the maximum after breathing as much as possible, and the 1-second breathing amount means the maximum amount of air that can be released for one second due to forced breathing per second. The ratio of sexual vital capacity is the ratio of FEV1 to FVC, and the maximum mid - expiratory flow parameter of the effort means the slope of the interval corresponding to 25 to 75% of FEV1.

USB 통신의 연결상태 체크단계로, 모니터링 단말기(300)는 파라미터 추출부(252)로부터 수신된 폐기능 평가 파라미터 및 폐기능 임피던스 신호가 수신되면, 모니터링 단말기(300)과 파라미터 추출부(252)의 USB 통신의 연결상태를 체크한다.The monitoring terminal 300 receives the pulmonary function evaluation parameter and the pulmonary function impedance signal received from the parameter extractor 252 and transmits the pulse signal to the monitoring terminal 300 and the parameter extractor 252 Check the connection status of USB communication.

폐기능 평가 파라미터 저장단계로, USB 통신의 연결상태 체크단계에서 USB 통신의 연결이 온(ON)상태이면, 모니터링 단말기(300)는 파라미터 추출부(252)로부터 수신된 폐기능 평가 파라미터 및 폐기능 임피던스 신호를 모니터링 단말기(300)의 데이터베이스부(360)에 저장하고, 이를 디스플레이한다. When the connection of the USB communication is turned on in the connection state checking step of the USB communication with the lung function evaluation parameter storing step, the monitoring terminal 300 transmits the lung function evaluation parameter and the lung function received from the parameter extracting unit 252, Stores the impedance signal in the database unit 360 of the monitoring terminal 300, and displays the impedance signal.

도 11은 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 사용상태도이다.11 is a use state diagram of a lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention.

폐기능 모니터링을 위해 흉부임피던스를 검출하기 위해, 흉부임피던스 전극(100)을 일측 유두점 위(예로, 피검자의 우측 유두점 위)의 흉곽부분에 장착하고, 다른 하나는 다른 일측 유두점 아래(예로, 피검자의 좌측 유두점 아래)에 장착하며, 흉부임피던스 전극(100)들과 연결된 전선들은 페기능 임피던스 분석기(10)의 커넥터에 연결된다.In order to detect the thoracic impedance for lung function monitoring, a chest impedance electrode 100 is mounted on the thoracic portion of one of the papillary points (for example, above the right papillary point of the subject) and the other is placed below the other papillary point , Below the left papillary point of the subject), and the wires connected to the thoracic impedance electrodes 100 are connected to the connector of the papillary impedance analyzer 10.

페기능 임피던스 분석기(10)는 폐기능 평가 파라미터들을 검출하고, 이 폐기능 평가 파라미터와 폐기능 임피던스 신호를 USB통신을 통해 모니터링 단말기(300)로 전송하여 저장하며, 사용자는 모니터링 단말기(300)의 디스플레이부(380)을 통해 폐기능 평가 파라미터와 폐기능 임피던스 신호를 관찰할 수 있다.The function analyzer 10 detects the lung function evaluation parameters and transmits the lung function evaluation parameter and the lung function impedance signal to the monitoring terminal 300 through the USB communication and stores the result. The lung function evaluation parameter and the pulmonary function impedance signal can be observed through the display unit 380.

도 12는 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 사용시 모니터링 단말기의 디스플레이부의 화면의 일예이다.12 is an example of a screen of the display unit of the monitoring terminal when the lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention is used.

도 12의 (a)는 느린 호흡에서의 흉곽의 변화를 나타내는 예이며, 도 12의 (b)는 빠른 호흡에서의 흉곽의 변화를 나타내는 예로, 도 12의 (a)와 (b)에 대한 폐기능 임피던스가 구하여짐을 알 수 있다.FIG. 12A shows an example of a change in the chest in slow breathing, FIG. 12B shows an example of change in the chest in fast breathing, FIG. It can be seen that the functional impedance is obtained.

도 13은 본 발명의 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치의 사용시 모니터링 단말기의 디스플레이부의 화면의 다른 일예이다.13 is another example of the screen of the display unit of the monitoring terminal when using the lung function monitoring apparatus using the thoracic impedance of the present invention.

도 13의 ①은 통신 포트를 설정하는 부분이고, 도 13의 ②는 폐기능 임피던스 그래프를 화면에 출력하는 부분이고, 도 13의 ③은 페기능 임피던스 분석기(10)와 모니터링 단말기(300)와의 통신상태를 나타내며, 도 13의 ④는 임피던스와 위상의 측정결과를 출력하거나, 임피던스와 위상의 크기(magnitude)와 게인 팩터(gain factor, 또는 증폭율)를 입력하는 부분이고, 도 13의 ⑤는 위상 그래프를 나타내며, 도 13의 ⑥은 입력된 magnitude와 gain factor를 파라미터로 전송하는 버튼이고, 도 13의 ⑦은 정지 버튼이다.13 is a part for setting a communication port, Fig. 13 (2) is a part for outputting a pulsed function impedance graph to the screen, and Fig. 13 (3) is for communication between the PA function impedance analyzer 10 and the monitoring terminal 300 13 shows a part for outputting measurement results of impedance and phase or inputting magnitude and gain factor or gain factor of the impedance and phase, 13 is a graphical representation of the graph, and FIG. 13 (6) is a button for transmitting the input magnitude and gain factor as parameters, and (7) in FIG. 13 is a stop button.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Modification is possible. Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only in accordance with the following claims, and all equivalents or equivalent variations thereof are included in the scope of the present invention.

10 : 폐기능 임피던스 분석기 50 : 흉부임피던스 검출부
95 : 파형 발생부 97 : 정전류원
100 : 흉부임피던스 전극 101 : 제1 흉부임피던스 전극
102 : 제2 흉부임피던스 전극 110 : 전류출력 전극
120 : 전압검출 전극 200 : 아날로그 신호 전처리부
210 : 차동 증폭부 220 : 교류/직류 변환부
230 : 필터링부 240 : A/D 변환부
250 : 폐기능 임피던스 연산처리부 251 : 디지털 신호 전처리부
252 : 파라미터 추출부 260 : 폐기능 임피던스 메모리부
300 : 모니터링 단말기 350 : 모니터링 단말기 연산처리부
360 : 데이터베이스부 380 : 디스플레이부
390 : 키입력부10: lung function impedance analyzer 50: chest impedance detector
95: Waveform generator 97: Constant current source
100: Chest Impedance Electrode 101: First Chest Impedance Electrode
102: second thoracic impedance electrode 110: current output electrode
120: voltage detecting electrode 200: analog signal preprocessing unit
210: differential amplifier 220: AC / DC converter
230: filtering section 240: A / D conversion section
250: Pulse function impedance calculation processing unit 251: Digital signal preprocessing unit
252: Parameter extraction unit 260: Pulse function Impedance memory unit
300: monitoring terminal 350: monitoring terminal operation processor
360: Database part 380: Display part
390:

Claims

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2개의 흉부임피던스 전극을 이용하되, 하나는 일측 유두점 위에 장착하고, 다른 하나는 다른 일측 유두점 아래에 장착하여 흉부 임피던스 신호를 검출하는, 흉부임피던스 검출부;
흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스 신호에서 기 저장된 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출하고, 검출된 폐기능 임피던스 신호를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호와 커브 피팅(curve fitting)을 행하는 디지탈 신호 전처리부;
디지탈 신호 전처리부로부터 출력된 폐기능 임피던스 신호를 수신하여, 폐기능 평가 파라미터인, 노력성 폐활량, 1초간 호기량, 1초간 호기량과 노력성 폐활량의 비율, 노력성 최고 중간 호기유속 파라미터 중 하나 이상을 검출하는 파라미터 추출부;
를 포함하는 폐기능 임피던스 분석기를 포함하여 이루어진 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치에 있어서,
디지탈 신호 전처리부는, 폐기능 임피던스 신호를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호와 커브 피팅(curve fitting)을 행할 때, 1차보정함수와 2차보정함수를 도출하고, 1차보정함수와 2차보정함수 중 오차가 적은 보정 함수를 커브 피팅을 위한 보정함수로 선정하여 커브피팅을 행하는 것을 특징으로 하는, 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.A chest impedance detector for detecting a chest impedance signal using two chest impedance electrodes, one mounted on one of the papillary points and the other mounted below the other papillary point;
A digital signal processing unit for detecting a pulmonary function impedance signal by subtracting the previously stored base impedance from the thoracic impedance signal received from the thoracic impedance detection unit and performing a curve fitting with the previously stored pulmonary function impedance signal A preprocessing unit;
The lung function impedance signal output from the digital signal preprocessing unit is received, and at least one of a lung function evaluation parameter, an effortful lung capacity, a breathing volume for one second, a ratio of breathing volume to effortful lung capacity for one second, A parameter extracting unit for detecting the parameter;
And a lung function impedance analyzer including the lung impedance analyzer,
The digital signal preprocessor derives a first correction function and a second correction function when performing a curve fitting with a previously stored reference pulsed impedance signal and a first correction function and a second correction function Wherein the curve fitting is performed by selecting a correction function with a small error as a correction function for curve fitting.

제2항에 있어서, 폐기능 임피던스 분석기는,
폐기능 임피던스 신호를 검출하기 전에, 흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스 신호를 저역통과 필터링을 행하고,
저역통과 필터링된 흉부임피던스 신호에서 기 저장된 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.3. The apparatus of claim 2, wherein the pulmonary function impedance analyzer comprises:
Before detecting the pulmonary function impedance signal, low-pass filtering is performed on the thoracic impedance signal received from the thoracic impedance detecting unit,
And a pulsed impedance signal is detected by subtracting the pre-stored base impedance from the low-pass filtered thoracic impedance signal.

제2항에 있어서,
상기 폐기능 임피던스 분석기로 부터 수신된 폐기능 임피던스 신호를 데이터베이스부에 저장하는 모니터링 단말기;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징을 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
A monitoring terminal for storing a pulsed-function impedance signal received from the pulsed-function impedance analyzer in a database unit;
And a lung function monitoring device using the thoracic impedance.

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제2항에 있어서, 파라미터 추출부는,
폐기능 평가 파라미터를 검출하기 전에, 커브 피팅된 폐기능 임피던스 데이터를 이동평균 필터링과 칼만필터링을 순차적으로 행하는 것을 특징으로 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.The apparatus according to claim 2,
Characterized in that before the lung function evaluation parameter is detected, the curve-fitted lung function impedance data is subjected to moving average filtering and Kalman filtering sequentially.

제4항에 있어서,
모니터링 단말기는 폐기능 임피던스 분석기로부터 수신된 폐기능 임피던스 신호와 폐기능 평가 파라미터들을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the monitoring terminal includes a display unit for displaying pulmonary function impedance signals and pulmonary function evaluation parameters received from the pulmonary function impedance analyzer.

제2항에 있어서,
흉부 임피던스 전극은 1개의 전류출력전극과 1개의 전압검출전극을 포함하되, 상기 전류출력전극과 상기 전압검출전극은 점대칭인 위치에 구비된 다중 전극인 것을 특징으로 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the chest impedance electrode includes one current output electrode and one voltage detection electrode, wherein the current output electrode and the voltage detection electrode are multi-electrodes provided in point-symmetric positions. .

제6항에 있어서,
폐기능 평가 파라미터들은, 칼만필터링을 행하여진 폐기능 임피던스로부터, 진폭의 피크치와 최저치를 구하고, 상기 피크치와 최저치의 시간차, 진폭차를 이용하여 구하여지는 것을 특징으로 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.The method according to claim 6,
Wherein the pulmonary function evaluation parameters are obtained by using a difference between a peak value and a peak value and an amplitude difference between the peak value and the minimum value from the pulmonary function impedance subjected to Kalman filtering, .

제2항에 있어서,
기 설정된 시간동안 흉부임피던스 검출부에서 검출된 흉부임피던스에서, 베이스 라인을 검출하고, 검출된 베이스 라인의 평균을 베이스 임피던스로 하는 것을 특징으로 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the base line is detected at the chest impedance detected by the chest impedance detecting unit for a predetermined time and the average of the detected baseline is used as the base impedance.

제2항에 있어서,
디지탈 신호 전처리부는 마스터 보드이고, 파라미터 추출부는 슬레이브 보드인 것을 특징으로 하는 흉부임피던스를 이용한 폐기능 모니터링 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the digital signal preprocessing unit is a master board and the parameter extracting unit is a slave board.

흉부 임피던스 신호로부터 폐기능 파라미터를 출력하는 폐기능 모니터링 장치의 구동방법에 있어서,
폐기능 임피던스 분석기는 흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스로부터 기 저장된 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출하는, 폐기능 임피던스 추출단계;
폐기능 임피던스 분석기는 폐기능 임피던스 추출단계에서 검출된 폐기능 임피던스 신호를 기 저장된 기준 폐기능 임피던스 신호에 따라 커브 피팅(curve fitting)을 행하는, 임피던스 데이터 포메팅단계;
임피던스 데이터 포메팅단계에서 커브 피팅된 폐기능 임피던스 신호를 이용하여, 폐기능 임피던스 분석기는, 폐기능 평가 파라미터인, 노력성 폐활량, 1초간 호기량, 1초간 호기량과 노력성 폐활량의 비율, 노력성 최고 중간 호기유속 파라미터 중 하나 이상을 검출하는, 폐기능 평가 파라미터 추출단계;
를 포함하여 이루어지며,
임피던스 데이터 포메팅단계는, 1차보정함수와 2차보정함수를 도출하고, 1차보정함수와 2차보정함수 중 오차가 적은 보정 함수를 커브 피팅을 위한 보정함수로 선정하여 커브피팅을 행하는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.A method of driving a lung function monitoring apparatus for outputting a lung function parameter from a thoracic impedance signal,
Wherein the pulmonary function impedance analyzer is a pulmonary function impedance extracting step of detecting a pulmonary function impedance signal by subtracting a previously stored base impedance from a thoracic impedance received from a thoracic impedance detector;
Wherein the pulmonary function impedance analyzer comprises: an impedance data forming step of performing curve fitting according to a pre-stored reference pulmonary function impedance signal of the pulmonary function impedance signal detected in the pulmonary function impedance extraction step;
Using the pulsed function impedance signal curve-fitted in the impedance data formatting step, the pulmonary function impedance analyzer calculates pulmonary function evaluation parameters such as the effortful lung capacity, the expiratory volume for one second, the ratio of expiratory volume to the effortful lung capacity for one second, A lung function evaluation parameter extraction step of detecting at least one of an intermediate expiratory flow parameter;
And,
In the impedance data forming step, curve fitting is performed by deriving a primary correction function and a secondary correction function, and selecting a correction function having a small error among the primary correction function and the secondary correction function as a correction function for curve fitting Wherein the pulmonary function monitoring apparatus comprises:

제12항에 있어서,
임피던스 데이터 포메팅단계와 폐기능 평가 파라미터 추출단계의 사이에, 잡음 제거단계를 구비하되,
잡음 제거단계는, 임피던스 데이터 포메팅단계에서 커브 피팅된 폐기능 임피던스 데이터를 이동평균 필터링 및 칼만 필터링을 순차적으로 행하는 것으로,
폐기능 평가 파라미터 추출단계는 잡음 제거단계에서 이동평균 필터링 및 칼만 필터링을 순차적으로 행한 페기능 임피던스에서 폐기능 평가 파라미터를 검출하는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.13. The method of claim 12,
Between the impedance data forming step and the lung function evaluation parameter extracting step, a noise removing step is provided,
The noise removing step sequentially performs the moving average filtering and the Kalman filtering on the pulsed function impedance data subjected to the curve fitting in the impedance data forming step,
Wherein the lung function evaluation parameter extracting step detects the lung function evaluation parameter at the peak function impedance in which the moving average filtering and the Kalman filtering are sequentially performed in the noise canceling step.

제13항에 있어서, 폐기능 임피던스 추출단계는,
흉부임피던스 검출부로부터 수신된 흉부임피던스를 저역 필터링하고, 필터링된 데이터에서 기 저장한 베이스 임피던스를 차감하여 폐기능 임피던스 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.14. The method of claim 13, wherein the pulmonary function impedance extraction step comprises:
A low-pass filter for low-pass filtering the chest impedance received from the chest impedance detector, and subtracting the stored base impedance from the filtered data to detect the pulmonary function impedance signal.

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제12항에 있어서,
1차보정함수와 2차보정함수 각각의 오차의 평균과 오차의 표준편차를 구하고, 1차보정함수와 2차보정함수 중 오차의 평균과 오차의 표준편차가 작은 값을 보정함수로 선정하여 커브피팅을 행하는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.13. The method of claim 12,
The average of the errors of the first correction function and the second correction function and the standard deviation of the error are obtained and the average of the errors among the first correction function and the second correction function and the standard deviation of the error are smaller, And performing fitting of the lung function monitoring device.

제12항에 있어서,
기 설정된 시간동안 흉부임피던스 검출부에서 검출된 흉부임피던스에서, 베이스 라인을 검출하고, 검출된 베이스 라인의 평균을 베이스 임피던스로 저장하는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.13. The method of claim 12,
Wherein the base line is detected at the chest impedance detected by the chest impedance detecting unit for a predetermined time and the average of the detected baseline is stored as the base impedance.

제12항에 있어서,
폐기능 임피던스 추출단계의 전에, 디지탈 신호 전처리부에 흉부임피던스 검출부로부터 흉부 임피던스 신호가 입력되면, 디지털 신호 전처리부는 파라미터 추출부로 시작(start) 신호를 전송하며,
파라미터 추출부는 임시 메모리를 클리어 하는 초기화를 행하는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.13. The method of claim 12,
When the chest impedance signal is input from the chest impedance detection unit to the digital signal preprocessing unit before the lung function impedance extraction step, the digital signal preprocessing unit transmits a start signal to the parameter extraction unit,
And the parameter extracting unit performs initialization for clearing the temporary memory.

제13항에 있어서,
폐기능 평가 파라미터 추출단계에서, 폐기능 임피던스 분석기는 칼만필터링이 행하여진 폐기능 임피던스로부터, 진폭의 피크치와 최저치를 구하고, 상기 피크치와 최저치의 시간차, 진폭차를 이용하여 폐기능 평가 파라미터들이 구하여지는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.14. The method of claim 13,
In the pulmonary function evaluation parameter extracting step, the pulmonary function impedance analyzer obtains the peak value and the peak value of the amplitude from the pulmonary function impedance subjected to the Kalman filtering, and calculates the pulmonary function evaluation parameters using the difference in time and amplitude between the peak value and the peak value Wherein the pulmonary function monitoring apparatus comprises:

제19항에 있어서,
폐기능 평가 파라미터 추출단계 후, 모니터링 단말기는 폐기능 임피던스 분석기로 부터 폐기능 임피던스 신호 및 폐기능 평가 파라미터를 수신하여 데이터베이스부에 저장하는, 폐기능 평가 파라미터 저장단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폐기능 모니터링 장치의 구동방법.20. The method of claim 19,
After the lung function evaluation parameter extraction step, the monitoring terminal receives the lung function impedance signal and the lung function evaluation parameter from the lung function impedance analyzer and stores the received lung function impedance signal and the lung function evaluation parameter in the database unit;
Further comprising the step of monitoring the lung function monitoring device.