KR20190022081A - Multi Biosignal Measuring System for Improving Urination Trouble System and System for Estimating Urination Time - Google Patents

Abstract

Disclosed is an urination time estimation system based on a multi bio-signal measuring system for increasing an urination disease treatment effect. The urination time estimation system comprises: a measurement unit measuring impedance of an abdomen by using a BIA measurement technique; a calculation unit calculating a change amount of the signal; and an estimation unit estimating an urination time based on a calculation result of the calculation unit.

Description

배뇨질환 치료 효과 개선을 위한 멀티 생체신호 측정 시스템 기반의 배뇨시점 예측 시스템{Multi Biosignal Measuring System for Improving Urination Trouble System and System for Estimating Urination Time}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a multi-biosignal measuring system,

본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 사용자 편의를 제공하는 사용자 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic apparatus, and more particularly, to a user apparatus that provides user convenience.

전기 및 전자 기술이 발전하면서, 사용자에게 다양한 편의를 제공하는 다양한 사용자 장치들이 개발되고 있다. 사용자 장치는 사용자가 휴대할 수 있으며 사용자에게 지속적으로 편의를 제공하는 이동형 장치 및 특정한 위치에 고정되어 있으며 고정된 위치에 접근하는 사용자에게 편의를 제공하는 고정형 장치를 포함한다.As electrical and electronic technologies have evolved, a variety of user devices have been developed that provide various conveniences to the user. The user device includes a portable device that the user can carry and which continually provides convenience to the user, and a stationary device that is fixed at a specific location and provides convenience to the user accessing the fixed location.

현재까지 다양한 편의들을 제공하는 사용자 장치들이 제공되어 왔으나, 기존의 사용자 장치들은 여전히 수많은 문제점들을 갖고 있다. 따라서, 기존의 사용자 장치들을 개선하기 위한 다양한 장치들 및 방법들이 요구되고 있다.[0002] User devices that provide various conveniences have been provided to date, but existing user devices still have a number of problems. Accordingly, various devices and methods for improving existing user devices are required.

본 발명의 목적은 향상된 성능을 갖는 배뇨질환 치료 효과 개선을 위한 멀티 생체신호 측정 시스템 기반의 배뇨시점 예측 시스템을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a system for predicting urination time on the basis of a multi-bio signal measurement system for improving the therapeutic effect of urination disease with improved performance.

본 발명의 일 측면에 따르면, BIA 측정 기법을 이용하여 복부의 임피던스를 측정하는 측정부; 상기 신호의 변화량을 연산부; 및 상기 연산부의 연산 결과에 기초하여 배뇨 시점을 예측하는 예측부를 포함하는 배뇨 시점 예측 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a measurement apparatus comprising: a measurement unit for measuring an impedance of the abdomen using a BIA measurement technique; An amount of change of the signal; And a predicting unit for predicting a urination time point based on the calculation result of the calculating unit.

본 발명에 따르면 향상된 성능을 갖는 배뇨질환 치료 효과 개선을 위한 멀티 생체신호 측정 시스템 기반의 배뇨시점 예측 시스템이 제공된다.According to the present invention, there is provided a system for predicting a urination time on the basis of a multi-bio signal measurement system for improving the therapeutic effect of a urination disease with improved performance.

도 1은 소아 야뇨증 개선을 위한 시스템의 예를 보여준다.
도 2는 생체 신호 감지를 위한 기기의 세부 구성의 예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 야뇨 예측 시스템을 보여준다.
도 4는 방광 상태 변화 모니터링 시스템에서 수면시 발생하는 잡음 제거 기법의 예를 보여준다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예의 적용 결과를 보여준다.
도 6은 임피던스의 변화를 측정한 예를 보여준다.
도 7은 1차 미분 신호와 소변 시점의 관계를 보여준다.Figure 1 shows an example of a system for improving pediatric enuresis.
2 shows an example of a detailed configuration of a device for detecting a biological signal.
FIG. 3 shows a noisy prediction system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows an example of a noise elimination technique occurring during sleep in a bladder state change monitoring system.
Fig. 5 shows the application result of the first embodiment of the present invention.
Fig. 6 shows an example of measuring a change in impedance.
Figure 7 shows the relationship between the first derivative signal and the urine time point.

이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.In the following, embodiments of the present invention will be described in detail and in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명의 제1 실시 예는 배뇨질환 치료 효과 개선을 위한 멀티 생체 신호 측정 시스템 기반의 배뇨 시점 예측 시스템을 포함한다. 사람의 기본적인 활동인 배뇨 작용은 질환이 발생할 경우 많은 불편함과 수치심으로 인해 일상 생활에 큰 지장을 초래하게 된다. 특히, 단체생활이 시작되는 5세 이상의 소아의 경우에는 인격 형성 및 성격장애등의 문제가 동반되어 소아야뇨증이라는 질병으로 치료를 진행하게 된다. 본 발명의 제1 실시 예에서는 소아 야뇨증의 치료 방법중 학습 치료의 효과를 극대화 하기 위한 H/W와 운용 시스템을 제안한다.The first embodiment of the present invention includes a urination time prediction system based on a multi-bio signal measurement system for improving the therapeutic effect of a urination disease. The urinary action, which is a basic activity of a person, causes a lot of discomfort and shame in daily life when a disease occurs. Particularly, children aged 5 years or older who begin their group life are treated with diseases such as childhood nocturnal enuresis, accompanied by problems such as personality formation and personality disorder. In the first embodiment of the present invention, a H / W and an operation system for maximizing the effect of learning therapy among methods for treating childhood nocturnal encephalopathy are proposed.

본 발명의 제1 실시 예의 주요 제안사항은 배뇨 질환의 개선을 위하여 방광의 변화를 연속적으로 모니터링 하고, 배뇨습관을 개선할 수 있는 방법이다. 야뇨증은 5세 이상의 대상자가 1주일에 2회이상, 적어도 3개월 이상 지속되는 상태로 정의한다. 일반적으로 배뇨장애를 진단하기 위하여는 방광의 상태를 확인하는 것이 가장 중요하다.The main proposal of the first embodiment of the present invention is a method for continuously monitoring the change of the bladder and improving the urination habit for the improvement of the urination disease. Enuresis is defined as a condition in which a subject aged 5 years or older persists at least twice a week for at least three months. In general, it is most important to check the status of the bladder to diagnose voiding dysfunction.

방광의 상태를 측정하기 위한 방법으로는 초음파, CT 등의 기술을 사용하고 있다. 이 기술들은 매우 정확한 측정이 가능하지만, 병원내에서 전문가의 도움이 필요하며 측정 시점의 상태만을 진단이 가능하다. 연속적인 측정을 위하여는 요도내에 카테터를 삽입 후 물을 주입하여 방광의 변화량을 모니터링 하는 방법이 있지만, 이 방법은 고통이 크게 동반된다는 단점이 있다.Techniques such as ultrasound and CT are used to measure the state of the bladder. Although these techniques allow for very accurate measurements, they require expert assistance within the hospital and can only diagnose the condition at the time of measurement. For continuous measurement, there is a method of inserting a catheter into the urethra and injecting water to monitor the amount of change of the bladder. However, this method has a disadvantage that the pain is greatly accompanied.

야뇨증의 일차적 치료는 약물치료(항이뇨호르몬 투여)나 야뇨경보기 치료가 권장되고 있다. 이는 전통적인 야뇨증의 3가지 발생원인중 야간 소변량 증가 및 야간 방광용적 감소에 대한 치료를 목적으로 진행된다. 이중 야뇨경보기 치료는 아동의 속옷에 수분센서를 장착한 후 소변을 싸게 되면 이를 감지하여 경보를 울리게 하는 장치이다.The primary treatment of nocturnal enuresis is recommended for medication (antidiuretic hormone administration) or for treatment of sleep disturbances. This is one of the three causes of traditional nocturnal enuresis for the purpose of increasing the nighttime urine volume and reducing the bladder volume at night. A dual-function alarm device is a device that attaches a moisture sensor to a child's undergarment and detects an alarm when the urine becomes low.

이 치료법은, 아이가 스스로 깨거나, 부모가 아이를 깨운 후 화장실에 가서 남아있는 잔뇨를 배출하게 하는 치료이다. 이 기술은 야뇨증 자체를 치료할 수 있는 장점은 있으나, 야뇨 직전이 아니라, 직후에 깨운다는 원리적 측면에서 한계가 있으며, 야뇨 직후 젖은 옷과 이불을 처리해야 하는 불편함이 따른다. 이로 인해 치료중에 탈락율이 높은 것으로 알려져 있다. 이러한 이유로 현재까지 적용 가능한 방법을 모두 적용하였을 경우 약 70%정도의 치료효과가 있으나, 아직도 약 30% 정도는 개선효과를 보지 못하고 있다.This treatment is a treatment that causes the child to wake up on his own, to wake up the child, and then to go to the bathroom to get rid of the residual urine. Although this technique has the advantage of being able to cure nocturnal enuresis itself, there is a limit in the principle aspect of waking up immediately after the nighttime rather than immediately before the nighttime, and there is the inconvenience of handling wet clothes and bedding immediately after the nighttime. It is known that the dropout rate is high during treatment. For this reason, if all the applicable methods are applied to the present, about 70% of the treatment effect is provided, but about 30% of the treatment methods do not yet show the improvement effect.

이를 개선하기 위하여, 본 발명의 제1 실시 예에서는 생체신호를 연속적으로 측정하여 방광의 변화를 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 하고, 이를 기반으로 소변을 보는 시점을 편리하게 사전에 예측 하는 시스템을 제안하여 치료 효과를 극대화 할 수 있다.In order to solve this problem, in the first embodiment of the present invention, a system for continuously monitoring a change in a bladder by measuring a living body signal continuously, and a system for conveniently predicting the time of urinating based on the same is proposed The treatment effect can be maximized.

본 발명의 제1 실시 예에서는 수면중 소변 배뇨 시점을 사전 예측하기 위한 구체적인 방법과 야뇨증 치료 효과 개선을 위한 시스템을 제안하고자 한다. 도 1은 소아 야뇨증 개선을 위한 시스템의 예를 보여준다. 도 2는 생체 신호 감지를 위한 기기의 세부 구성(복부 착용형 wearable 기기)의 예를 보여준다.In the first embodiment of the present invention, a specific method for predicting the time of urine urination during sleep and a system for improving the treatment effect of nocturnal enuresis are proposed. Figure 1 shows an example of a system for improving pediatric enuresis. Fig. 2 shows an example of a detailed configuration of a device for detecting a living body signal (a wearable wearable device).

본 발명의 제1 실시 예에 따른 기기의 형태는 속옷에 부착할 수 있는 형태로 구성이 된다. 본 기기의 목적은 복부에서 인체 임피던스, 심전도, 수분 감지를 목적으로 한다. 6개의 전극으로 구성이 되며, 4개의 전극은 인체 임피던스와 심전도를 측정하고, 2개의 전극은 야뇨 발생시 속옷에 수분을 감지는 목적으로 사용된다. 착용하는 기기에서 감지된 신호는 블루투스를 이용하여 스마트폰으로 전달이 되고, 스마트폰에 설치된 앱에서 서비스 시나리오를 구현하여 신체 상태를 지속적으로 저장하고, 야뇨발생 시점이 예측되면 스마트폰의 알람을 이용하여 대상자 및 보호자를 깨울수 있도록 한다.The configuration of the device according to the first embodiment of the present invention is configured to be attachable to the undergarment. The purpose of this device is to detect human body impedance, electrocardiogram, and moisture in the abdomen. It consists of six electrodes, four electrodes measure human impedance and electrocardiogram, and two electrodes are used to detect moisture in undergarments in the event of nocturnal urination. The signal detected by the device to be worn is transmitted to the smartphone using Bluetooth, and the service scenario is implemented in the app installed in the smartphone to continuously store the body condition, and when the time of nocturnal is predicted, So that the subject and the guardian can be awakened.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 야뇨 예측 시스템을 보여준다. 본 발명의 제1 실시 예에서는 심전도, 인체 임피던스, 수분센서, 가속도센서를 이용한 야뇨 예측 시스템을 제안한다. 기존 연구들에서 야뇨증 발생전에 몇가지 징후가 있는 것으로 알려져 있다. 그 예로는 심박수 변화, 발목떨림(PLMS), 수면 상태 변화 등이 그 대표적이 예이다.FIG. 3 shows a noisy prediction system according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, a sleep prediction system using an electrocardiogram, a human body impedance, a moisture sensor, and an acceleration sensor is proposed. Previous studies have shown that there are some indications before the onset of nocturnal enuresis. Examples include heart rate changes, ankle tremor (PLMS), and changes in sleep status.

본 발명의 제1 실시 예에서는 세가지 정보와 더불어 방광의 상태를 직접 모니터링 하는 기술을 포함하여 전체 시스템을 구현하였다. 제안하는 웨어러블(wearable) 기기를 측정된 심전도는 심박수, 심박변이도로 변화하여 사용하게 되며, 인체 임피던스는 방광 상태 변화 모니터링을 목적으로 사용하게 된다. 수분센서는 기존의 야뇨경보기와 동일하게 소변이 발생하게 되면 강제적으로 알람을 울리도록 한다.In the first embodiment of the present invention, the entire system including the technology for directly monitoring the state of the bladder with three pieces of information is implemented. In the proposed wearable device, the measured electrocardiogram is used to change the heart rate and heart rate variability, and the human impedance is used to monitor the change of the bladder state. The moisture sensor will force the alarm to sound if urine occurs the same as a conventional alarm.

또한, 발목에 부착된 가속도 센서를 통하여 발목의 떨림 현상을 감지하게 된다. 위의 시스템에서 측정된 데이터들은 임상실험을 거쳐 확보된 데이터를 기반으로 머신러닝 기법이 적용된 야뇨 예측 시스템으로 입력되고, 최종적으로 소변을 보는 시점을 사전에 예측할 수 있게 된다. 이 기술은 기존의 기술과 다르게 방광의 상태가 지속적으로 모니터링 가능하며, 야뇨 발생 이전의 시점을 예측하여 피드백 함으로써, 기존 기술에서 해결하지 못한 치료효과를 개선할 수 있다.In addition, an acceleration sensor attached to the ankle senses an ankle tremor. The data measured in the above system are input to the noon prediction system using machine learning technique based on the data acquired through the clinical experiment, and finally, the time of urination can be predicted in advance. Unlike conventional techniques, this technique can continuously monitor the state of the bladder, and predicts the timing before the occurrence of nocturnal encephalopathy, thereby improving the therapeutic effect that has not been solved by existing techniques.

도 4는 방광 상태 변화 모니터링 시스템에서 수면시 발생하는 잡음 제거 기법의 예를 보여준다. 방광은 소변의 양이 증가함에 따라서 체적이 변화하게 되고, 소변은 수분으로 구성되어 있기 때문에 복부에서의 임피던스 감소로 나타나게 된다. 이는 BIA 기술을 이용하여 연속적으로 측정된 임피던스 값을 사용한다. 특히, 수면 상태에서 자세의 변화에 따라 동잡음이 발생하게 된다.FIG. 4 shows an example of a noise elimination technique occurring during sleep in a bladder state change monitoring system. The bladder changes in volume as the amount of urine increases, and the urine is made up of water, resulting in a decrease in impedance in the abdomen. It uses continuously measured impedance values using BIA technology. Particularly, in the sleep state, motion noise occurs due to the change of the posture.

특히, 복부에서 신호를 측정하는 경우 인체의 회전보다는 복부의 접힘이 큰 영향을 발생 시키게 된다. 본 발명에서는 동잡음을 제거하기 위하여 인체에 인가되는 전류의 주파수를 가변하여 사용함으로써 추가적인 센서 없이 동잡음을 제거한다. 도 4와 같이 일반적으로 사용하는 50kHz 전류원과 함께, 인체 투과도가 낮은 저주파 전류원을 번갈아 가면서 측정하여 움직이는 시점을 찾아낸다.In particular, when measuring signals in the abdomen, folding of the abdomen rather than rotation of the human body will have a large effect. In the present invention, in order to remove motion noise, the frequency of the current applied to the human body is varied to remove motion noise without additional sensors. As shown in FIG. 4, a low frequency current source having low human permeability is alternately measured while measuring a 50 kHz current source, which is generally used.

이렇게 정의된 시점의 변화량은 제거하는 형태로 필터링을 진행하게 된다. 본 제안사항의 결과는 그림 4.에 나타내었다. 본 실험은 누워 있을때의 자세를 대변하기 위하여 앉음->일어남->누움의 경우를 반복하였고, 이 데이터를 기반으로 본 발명의 제1 실시 예를 검토하였다.Filtering is performed in such a manner that the change amount of the defined time is removed. The results of this proposal are shown in Figure 4. This experiment repeated the cases of sitting -> rising -> lying to represent the posture when lying down. Based on this data, the first embodiment of the present invention was examined.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예의 적용 결과를 보여준다. 도 6은 임피던스의 변화를 측정한 예를 보여준다. 도 6에서, 원신호는 빨간색으로, 잡음이 제거된 신호는 파랑색으로, 그리고 최종 필터링된 신호는 검정색으로 나타난다. 도 7은 1차 미분 신호와 소변 시점의 관계를 보여준다.Fig. 5 shows the application result of the first embodiment of the present invention. Fig. 6 shows an example of measuring a change in impedance. In Figure 6, the original signal appears in red, the noise-canceled signal appears in blue, and the final filtered signal appears in black. Figure 7 shows the relationship between the first derivative signal and the urine time point.

임피던스 신호는 소변이 증가함에 따라 점점 감소하는 형태로 나타나게 된다. 소변이 마려울때의 변화를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 진행하였다. 주간에 사람이 인지가 가능한 상태에서 연속적으로 임피던스를 측정하였고, 소변을 보는 시점을 기록한 후 분석을 진행하였다.Impedance signals appear to decrease as urine increases. The following experiment was carried out to confirm the change in urine flow. Impedance was continuously measured in a state where the human being was able to recognize during the day, and the time of urination was recorded and analyzed.

그 결과 도 6과 같이 배뇨 시첨 이전에 임피던스 감소의 속도가 점점 감소하다가 오히려 임피던스가 증가하는 형태의 패턴을 보이며, 어느 정도 시간이 지난 후 소변이 마렵다는 것을 사람이 인지하게 된다는 것을 확인하였다. 아래의 예시로 나타낸 도 7에서는 약 8분전에 미분값의 부호가 바뀌는 것을 확인 할 수 있다. 이 결과를 기반으로 1차 미분 된 신호를 사용하여 소변을 보아야 하는 시점을 예측 가능하다.As a result, as shown in FIG. 6, the rate of impedance decrease decreases gradually before the urination, but the impedance increases. As a result, it is confirmed that the human recognizes that the urine does not pass after a certain period of time. In FIG. 7 shown in the following example, it can be confirmed that the sign of the differential value is changed about eight minutes ago. Based on these results, it is possible to predict when to urinate using the first differentiated signal.

본 발명의 제1 실시 예는 치료 기술이 해결하지 못한 영역을 지속적인 관리가 가능한 기술을 적용하여 질병을 치료하는데 도움이 되는 역할을 할 수 새로운 응용(Application)을 발굴하는데 큰 의미가 있다. 이는 다양한 치료법을 적용하기 위한 헬스케어(Healthcare)의 신규 시장의 창출로 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 제1 실시 예는 바이오-프로세서(Bio-processor)가 지향하고 있는 다중 신호 감지(Multi signal sensing)의 장점을 가장 잘 부각할 수 있는 응용(Application)으로 활용 가능하다.The first embodiment of the present invention has great significance in finding a new application that can serve as an aid to treat diseases by applying techniques capable of continuously managing the areas that are not solved by the therapeutic techniques. This can result in the creation of a new market for healthcare to apply a variety of therapies. In addition, the first embodiment of the present invention can be utilized as an application that can best highlight the advantages of a multi-signal sensing that is aimed at a bio-processor.

본 발명의 제1 실시 예는 BIA 측정 기법을 이용하여 복부의 임피던스를 측정하게 되고, 이 신호의 변화량을 계산하여 배뇨 시점을 사전에 예측하는 시스템을 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 제1 실시 예는 일반적으로 인체 임피던스 측정시 사용하는 50kHz 전류원 이외에 10kHz 소스(Source)를 이용하여 수변시 발생하는 움직임을 예측하고, 이를 기반으로 동잡음을 제거하는 기법을 이용한다.The first embodiment of the present invention includes a system for measuring the impedance of the abdomen using the BIA measurement technique and calculating a change amount of the signal to predict the urination time in advance. For example, in the first embodiment of the present invention, in addition to a 50-kHz current source used for human impedance measurement, a 10-kHz source is used to predict movement occurring at the water surface, .

예를 들어, 본 발명의 제1 실시 예는 야뇨증 개선을 위하여 방광 체적 변화량 모니터링, 심박변이도, PLMS의 신호를 동시에 측정하는 웨어러블(Wearable)기기를 포함한다. 예를 들어, 본 발명의 제1 실시 예는 측정된 신호를 기반으로 스마트 폰을 이용해 소변을 보는 시점을 예측 하는 기술을 이용한다. 예를 들어, 본 발명의 제1 실시 예는 측정된 신호를 바탕으로 사용자 및 보호자에게 알람을 울려 소변 보는 시점 이전에 피드백을 주는 기술을 이용한다.For example, the first embodiment of the present invention includes a wearable device for simultaneously measuring bladder volume change amount, heart rate variability, and PLMS signal to improve nocturnal enuresis. For example, the first embodiment of the present invention utilizes a technique of predicting when to urinate using a smartphone based on a measured signal. For example, the first embodiment of the present invention utilizes a technique of giving an alarm to a user and a guardian based on a measured signal to give feedback before a urine view.

상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.The above description is specific embodiments for carrying out the present invention. The present invention will also include embodiments that are not only described in the above-described embodiments, but also can be simply modified or changed easily. In addition, the present invention will also include techniques that can be easily modified and implemented using the embodiments. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the claims equivalent to the claims of the present invention as well as the following claims.

Claims (1)

BIA 측정 기법을 이용하여 복부의 임피던스를 측정하는 측정부;
상기 신호의 변화량을 연산부; 및
상기 연산부의 연산 결과에 기초하여 배뇨 시점을 예측하는 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배뇨 시점 예측 시스템.

A measuring unit for measuring the impedance of the abdomen using a BIA measurement technique;
An amount of change of the signal; And
And a predicting unit for predicting a urination time point based on the calculation result of the calculating unit.

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