WO2018093163A1 - Neonatal apnea measuring device, operation method thereof, and neonatal apnea measuring system - Google Patents

Neonatal apnea measuring device, operation method thereof, and neonatal apnea measuring system Download PDF

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apnea
chest
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voltage
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경희대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a neonatal apnea measurement apparatus and its operation method, and a neonatal apnea measurement and alarm system, and more specifically to the newborn apnea symptoms based on the image and the bio-signal according to the impedance data in the chest of the newborn or premature infants
  • the present invention relates to a newborn apnea measurement apparatus and method for operating the same, and a newborn apnea measurement and alarm system for diagnosing and transmitting an alarm signal according to a diagnosis result.
  • Sleep apnea is a serious health care problem that causes adults with heart disease, obesity, fatigue and drowsiness, and there is an increasing number of people worldwide. These sleep apneas can be fatal to newborns and infants.
  • the present invention provides a newborn apnea measurement apparatus for attaching a plurality of electrodes to the chest of the newborn or wearing an electrode belt or electrode vest and imaging changes in the air distribution in the lung according to the impedance data measured from the electrodes attached to the chest surface and It is intended to provide a method of operation and a neonatal apnea measurement system.
  • the present invention lowers the probability of false alarms using changes in the air distribution inside the lung based on anatomical location on the chest image of the newborn, and diagnoses more accurate newborn apnea symptoms through integrated analysis with sensed bio signals.
  • the present invention provides a newborn apnea measurement apparatus and its operation method, and a newborn apnea measurement system.
  • the present invention is to provide a newborn baby apnea measurement apparatus and its operation method, and a newborn apnea measurement and alarm system that can provide care to newborns more safely and conveniently by providing an immediate warning to the designated caregiver of the newborn apnea symptoms.
  • the newborn apnea measurement apparatus is formed with a plurality of electrodes for current injection and voltage sensing, the chest electrode portion attached along the chest circumference of the newborn to be measured, the contact area of the newborn
  • a sensing unit for sensing a bio-signal, selectively supplying current to at least one or more selected pairs of electrodes in the plurality of electrodes, measuring a voltage through the unselected electrodes, and obtaining impedance data at the measured voltage
  • Apnea diagnosis for diagnosing apnea symptoms of the newborn by using a controller for imaging the inside of the chest of the newborn and an imaged chest image and the sensed biosignal, and transmitting an alarm according to the diagnosis result Contains wealth.
  • the neonatal apnea measurement system selectively supplies current to at least one or more selected electrode pairs of a plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn, and measures the voltage through the unselected electrodes.
  • Neonatal apnea for diagnosing apnea symptoms in newborns by imaging the inside of the chest according to the distribution of air in the lungs of the newborn from the acquired impedance data and using the imaged chest image and the bio signals sensed in contact with the newborn's target And an external terminal for receiving any one of a measuring device and an alarm signal according to the diagnosis result, and the chest image to monitor the apnea state of the newborn baby.
  • a method of measuring neonatal apnea using a newborn apnea measurement apparatus comprises the steps of selectively supplying current to at least one or more selected electrode pairs of a plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn Measuring a voltage through the unselected electrodes of the plurality of electrodes, imaging the inside of the chest based on the acquired impedance data at the measured voltage, and contacting a measurement target part of the newborn And sensing a signal, diagnosing the apnea symptoms of the newborn by using the quantified result of the imaged chest image and the sensed biosignal, and transmitting an alarm according to the diagnosis result.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2a shows an embodiment of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2b shows a schematic view of the chest electrode portion.
  • 3A and 3B schematically illustrate a composite electrode employed in the newborn apnea measurement apparatus shown in FIG. 2B.
  • FIG. 4A to 4D schematically illustrate the electrode belt
  • FIG. 4E illustrates an example in which the electrode belt is attached to a human body of a newborn baby.
  • 5A and 5B show changes in measurement data and chest images in the apnea section.
  • Figure 6 illustrates the configuration of the newborn apnea measurement and alarm system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 shows an example of monitoring the symptoms of apnea in newborns.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of measuring apnea symptoms in a newborn baby using a newborn apnea measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • an embodiment As used herein, “an embodiment”, “an example”, “side”, “an example”, etc., should be construed that any aspect or design described is better or advantageous than other aspects or designs. It is not.
  • the term 'or' means inclusive or 'inclusive or' rather than 'exclusive or'.
  • the expression 'x uses a or b' means any one of natural inclusive permutations.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a newborn apnea measuring apparatus 100 images impedance data measured from a plurality of electrodes attached to a chest circumference of a newborn, and uses a chest image and a sensed biosignal. Diagnose apnea symptoms in the newborn and send an alarm signal.
  • the newborn apnea measurement apparatus 100 includes a chest electrode 110, a detector 120, a control unit 130 and the apnea diagnosis unit 140.
  • the chest electrode 110 is formed with a plurality of electrodes for current injection and voltage sensing, and is attached along the chest circumference of the newborn to be measured.
  • the plurality of electrodes may be electrical impedance tomography (EIT) electrodes attached along the chest circumference of the newborn to measure impedance data for the chest.
  • EIT electrical impedance tomography
  • the EIT electrode may be arranged on one surface of a base plate made of a flexible material and attached to a circumference of a newborn baby's chest.
  • the EIT electrode may have a belt shape or a vest shape.
  • the EIT electrode may be disposed on one surface of the base plate made of a fiber material corresponding to the sensitive skin of the newborn.
  • EIT electrodes are used to inject relatively low currents, for example, high frequency currents of 1 mA or less, and to measure induced voltages, which are not detectable by newborns. It can be used to detect the form of closure and the structural changes that cause it.
  • the plurality of electrodes may be at least one of a simple electrode and a composite electrode.
  • the detector 120 is in contact with a measurement target part of the newborn and senses a bio signal.
  • the sensing unit 120 may include a plurality of sensors, and may perform a function of sensing a biological signal of a newborn baby sleeping with a fiber-based sensor.
  • the plurality of sensors may be fiber sensors corresponding to sensitive skin of a newborn baby.
  • the detection unit 120 detects a blood oxygen saturation level sensor for measuring blood oxygen saturation degree (SpO 2 ) signal of arterial blood according to a measurement target site when the baby is sleeping, and detects a sound according to the biological activity of the newborn. At least one of a sound sensor, a posture measurement sensor for detecting the movement of the newborn, and an ECG sensor for measuring the ECG of the measurement target site.
  • a blood oxygen saturation level sensor for measuring blood oxygen saturation degree (SpO 2 ) signal of arterial blood according to a measurement target site when the baby is sleeping, and detects a sound according to the biological activity of the newborn.
  • a sound sensor for detecting the movement of the newborn
  • an ECG sensor for measuring the ECG of the measurement target site.
  • the blood oxygen saturation measurement sensor is to measure the blood saturation degree (SpO 2 , Saturation of peripheral Oxygen) that is attached to the measurement target of the newborn and indicates the oxygen content present in hemoglobin among various components constituting the blood. Can be.
  • SpO 2 Saturation of peripheral Oxygen
  • the blood oxygen saturation measurement sensor uses light to measure a signal relating to the photoplethysmography (PPG) of the human body of a newborn baby reflected or transmitted, and based on the measured signal related to the optical volumetric pulse wave Blood oxygen saturation can be measured.
  • PPG photoplethysmography
  • the sound sensor may detect the sound of at least one of breathing, snoring, crying and drooling according to the sleep, according to the embodiment, the sound sensor is attached to the measurement target of the newborn, or the newborn during sleep It may be in the form of a non-contact present at a distance away from it.
  • the posture measuring sensor may be formed from at least one of a gyro sensor and an acceleration sensor, and may be attached to a measurement target portion of the newborn to measure a posture according to the movement of the newborn.
  • the posture measuring sensor may detect a change in the sleeping posture of the newborn using an acceleration sensor.
  • cardiograph (BCG) and the cardiopulmonary wave (SCG) near the heart may be detected from the output of the minute attitude sensor.
  • the ECG sensor may contact an area to be measured of the newborn and measure an electrocardiogram (ECG).
  • ECG electrocardiogram
  • the electrocardiogram is a waveform composed of a vector sum of action potentials generated by a special excitatory & conductive system of the heart.
  • SA node sinoatrial node
  • AV node atrioventricular node
  • His bundle His bundle
  • Hiss branch aundle branch
  • furkinje fibers furkinje fibers
  • the vector sum signal of the generated action potential may be referred to as a signal measured from an electrode attached to the body.
  • the detector 120 may detect at least one of electroencephalogram (EEG), electromyography (EMG), eye conduction (EOG), thoracic oscillation wave (SCG), and cardioballography (BCG). You can also measure.
  • EEG electroencephalogram
  • EMG electromyography
  • EOG eye conduction
  • SCG thoracic oscillation wave
  • BCG cardioballography
  • the sensing unit 140 of the sleep apnea measurement apparatus 100 may further include a sleep environment sensor for measuring a sleep environment, and the sleep environment sensor has a predetermined distance from a newborn baby. Located at a distance, at least one of noise, light, vibration, temperature, and humidity of the sleeping space may be measured.
  • the controller 130 selectively supplies current to at least one or more selected electrode pairs in the plurality of electrodes, measures the voltage through the unselected electrodes, and based on the acquired impedance data at the measured voltage, Imaging the inside of the chest
  • the controller 130 may include a current injection module 131, a voltage measuring module 132, an image generating module 133, and a control module 134.
  • the current injection module 131 may inject a current having a plurality of frequency ranges through at least one selected electrode pair among a plurality of electrodes attached to the chest of the newborn baby.
  • the current injection module 131 may select the selected electrode pair and frequency, generate a voltage signal according to the selected frequency, convert the current into a current, and inject the converted current into the chest of the newborn through the selected electrode pair. have.
  • the current injection module 131 converts a voltage signal into two currents of different phases, corrects the two currents so that their amplitude and frequency are the same, and corrects the two currents corrected to the chest of the newborn through the selected electrode pair. It can also be injected.
  • the voltage measuring module 132 may measure the induced voltage according to the current injected from the non-selected electrodes among the plurality of electrodes.
  • the voltage measuring module 132 removes noise included in the detected voltage based on the measured slope of the voltage, and exceeds the threshold value when the slope of the detected voltage exceeds a preset threshold.
  • the voltage of the section to be replaced by a predetermined voltage value.
  • the image generation module 133 may image the inside of the chest by measuring impedance data at the chest based on the measured voltage.
  • the image generation module 133 acquires a voltage difference signal induced by the injected current through electrodes that are not selected among the plurality of electrodes, and acquires impedance data according to a chest circumference and electrode position of the newborn baby. Can be.
  • the image generating module 133 may image the chest image by restoring the conductivity and dielectric constant image of the chest of the newborn with the measured impedance data value.
  • the image generation module 133 may control the sensitivity and the resolution according to the position of the chest electrode 110 because the imaging protocol has a measurement protocol of the plurality of electrodes for imaging the chest of the newborn baby.
  • Conductivity and dielectric constant images, i.e., impedance images, in the chest of a newborn baby, using an improved sensitivity matrix from three-dimensional modeling images generated through the chest electrode unit 110 and a combination of the measured values or a combination thereof using a plurality of measurement protocols Generate a chest image.
  • the control module 134 controls the selection of at least one or more electrode pairs in the plurality of electrodes, controls the selection of non-selected electrodes, and controls the sensing of the sensing unit 120 in contact with the measurement target part of the newborn baby. can do.
  • the control module 134 may control the current injecting module 131 to measure impedance data of the newborn's chest and control the sensing unit 120 to measure the biosignal for the measurement target part of the newborn. .
  • the control module 134 monitors the contact state of the electrodes in the chest electrode unit 110 to lower the possibility of false alarms due to electrode contact.
  • control module 134 may control at least one of the voltage measuring module 132 and the image generating module 133 to measure the vertical and horizontal impedance of the newborn's chest.
  • controller 130 may further include a communication module 135.
  • the communication module 135 may transmit the health state information according to the apnea symptoms of the newborn to the outside.
  • the communication module 135 may transmit the generated protocol packet to the outside through a communication module which is a WIFI method, and, when present within a predetermined distance from a server that receives the protocol packet, generates a radio frequency identification (RFID). It can also be used for transmission.
  • the communication module 135 may transmit and receive information using BLE (Bluetooth Low Energy) or a data communication network in addition to WIFI and RFID.
  • BLE Bluetooth Low Energy
  • control module 134 may provide the guardian with the alarm signal of any one of image, voice, and vibration according to the apnea symptom information of the newborn through the communication module 135.
  • control module 134 transmits a control command based alarm signal when the diagnosis result diagnosed from the apnea diagnosis unit 140 is out of a predetermined normal range. 135 may be controlled to transmit to the outside.
  • control module 134 may control to transmit a false alarm (false alarm) according to the contact state of the electrodes in the chest electrode unit 110 to the outside.
  • An electric impedance tomography (EIT) method for acquiring chest images of a newborn baby of the newborn apnea measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is as follows.
  • the controller 130 selects a channel and a sinusoidal frequency according to the command, and selects a pair of electrodes in the chest electrode unit 110 corresponding to the selected channel.
  • the selected pair of electrodes is used to inject current into the chest of the newborn, and the unselected electrodes are used to measure the voltage on the surface of the newborn.
  • the controller 130 When the frequency of the channel and the sine wave is selected, the controller 130 outputs a control signal for controlling the FPGA (not shown).
  • the control signal may include information about the selected frequency.
  • the FPGA receives and stores control signals and generates sinusoidal voltage signals based on the received control signals.
  • the FPGA generates a voltage signal based on the frequency information included in the control signal, and transmits the generated voltage signal to two 16-bit D / A converters (not shown).
  • the FPGA controls an 8-bit D / A converter (not shown) to adjust the full width of the voltage signal transmitted to the 16-bit D / A converter.
  • the voltage signals output to the two 16-bit D / A converters are converted into currents by voltage-current converters (not shown), and the two currents are transmitted to the calibrator (not shown).
  • a calibrator (not shown) regulates both currents so that their amplitude and frequency are the same.
  • the two currents have a phase difference of 180 °.
  • control module 134 of the controller 130 injects current into the chest of the newborn through the current injection module 131 so that the two currents passed through the braces are transmitted to the selected electrode pair in the chest electrode unit 110, respectively. do.
  • the current injected around the chest of a newborn will induce different magnitudes of voltage on its surface depending on the difference in resistivity or conductivity of the internal tissues. If electrodes not selected at the chest electrode 110 detect a surface voltage around the chest of the newborn, the voltage measurement module 132 receives the sensed surface voltages corresponding to the unselected electrodes.
  • the voltage measuring module 132 determines whether noise is included in the surface voltage data based on the detected slope of the surface voltage data, and if the noise is included, replaces the voltage data with another voltage value.
  • the control module 134 adjusts the gain of the voltage amplifier (not shown) according to the maximum value of the voltage data. For example, the control module 134 does not adjust the gain of the voltage amplifier when the maximum value of the voltage data reaches 90% of the maximum output of the A / D converter (not shown). If it does not reach 90% of the maximum output of the D converter, increase the gain of the voltage amplifier.
  • the voltage measuring module 132 When noise is removed from the voltage data and the gain of the voltage amplifier is adjusted, the voltage measuring module 132 amplifies the voltage data according to the adjusted gain value, and the A / D converter converts the voltage data into a digital value.
  • the image generating module 133 processes the voltage data in consideration of channel-specific gain information based on the channel information and the gain information. Because the gain values are different, if the detected voltage data is used as it is, it is difficult to accurately represent the electrical characteristics inside the chest of the newborn baby. Therefore, the corresponding voltage value should be subtracted or increased according to the gain value. For example, if the gain value is greater than the reference gain value, the corresponding voltage value may be reduced, and the ratio of the gain value and the reference gain value may be multiplied with the corresponding voltage value.
  • the image generation module 133 may process the voltage data in consideration of gain information for each channel, and then obtain impedance data using the voltage data.
  • the image generating module 133 images the inside of the chest of the newborn from the impedance data.
  • various methods for imaging the inside of the measurement target (the chest) using voltage data of the chest surface of the newborn may be applied.
  • the image generating module 133 may acquire the appearance information by using the optical imaging device and the length measuring device using a marker located on the electrode to form a three-dimensional reconstruction model according to the shape of the newborn's rib cage.
  • a reconstruction algorithm can be generated.
  • a reconstruction algorithm may be generally used as an algorithm for reconstructing a 3D image.
  • the apnea diagnosis unit 140 of the newborn apnea measurement apparatus 100 diagnoses apnea symptoms of a newborn baby using an imaged chest image and a sensed biosignal, and diagnoses the diagnosis.
  • the alarm signal is transmitted according to the result.
  • the apnea diagnostic unit 140 may quantify at least one of a change, a degree, and a shape of the air distribution inside the lung over time based on the anatomical position of the imaged chest image and the average heart rate and respiratory rate of the newborn baby.
  • the apnea diagnosis unit 140 classifies the ages of newborns at birth, 6 months, 1 year, 3-4 years, 5-10 years, 10-15 years, and 15 years or more, and the classified ages. As described above, the apnea symptom can be diagnosed based on the preset normal range of breathing rate / minute and heart rate / minute.
  • the apnea diagnosis unit 140 acquires a fast and stable signal for a predetermined time, thereby accurately diagnosing the apnea symptoms of the newborn.
  • the apnea diagnosis unit 140 may diagnose the apnea symptom using the quantification result in the chest image and the biosignal sensed by the detection unit 120.
  • the newborn apnea measurement apparatus 100 may include a user interface (not shown) to display and provide an alarm signal according to the apnea symptoms of the newborn, diagnosed from the apnea diagnosis unit 140 If the result is out of the predetermined normal range, it may further include a warning signal providing unit (not shown) for providing a warning signal of at least one of the sound, vibration and color change.
  • Figure 2a shows an embodiment of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2b shows a schematic view of the chest electrode portion.
  • the newborn apnea measurement apparatus includes a chest electrode portion 110 that can be attached to the chest of the newborn, and includes a detector 120 attached to the measurement target site of the newborn. Can be.
  • the chest electrode 110 attached to the chest circumference of the newborn is formed by maintaining a distance of a certain distance on the base plate, attached to the chest of the newborn to measure the impedance from the lung shape due to breathing during the newborn's sleeping state Can be.
  • the plurality of electrodes on the chest electrode unit 110 may include a conductive fiber electrode manufactured based on silver (Ag) plated elastic fibers or polymer nanofibers (PVDF nanofiber web). Therefore, the electrode may be formed of various materials having less skin response to long-term measurement, but is not limited thereto.
  • the base plate on which the chest electrode unit 110 according to the embodiment of the present invention is formed is not necessarily limited to the shape of the belt-shaped array electrode.
  • the chest electrode unit 110 of the array having at least one of the shape or structure of the vest form, belt form and patch form
  • the base plate can also be sufficiently applied.
  • the plurality of electrodes of the chest electrode unit 110 are formed at regular intervals on the base plate or arranged in various arrangements and structures according to the characteristics and utilization of the measurement target site (thorax). Can be.
  • the base plate may have a predetermined length and width so as to measure impedance in a state in which the measurement target including the chest or abdomen of the newborn is measured, but the length and width may be modified according to the embodiment. It is not.
  • the chest electrode 110 is attached to the chest of the newborn to the plurality of electrodes arranged in a two-dimensional or three-dimensional manner by changing the electrode arrangement structure and measurement structure on the surface near the chest The electric field distribution of can be measured effectively.
  • the chest electrode portions 110 formed on the base plate are arranged in a three-dimensional array to enable impedance measurement corresponding to each layer, thereby providing only a two-dimensional cross-sectional image at a specific position. More accurate and effective diagnosis can be achieved.
  • the detection unit 120 of the newborn apnea measurement apparatus may be in contact with the measurement target site of the newborn to sense a bio-signal.
  • the sensing unit 120 may be in contact with any place of the measurement target of the newborn, the position and number of the measurement target region to be contacted are not limited to those shown in FIG. 2A.
  • the sensing unit 120 may be at least one of a sound sensor, a posture measuring sensor, and an ECG sensor, and may be a fiber-based sensor for attaching to a human body of a newborn baby.
  • the detection unit of the newborn apnea measurement apparatus in order to measure the blood oxygen saturation of the newborn, the light to measure the amount of light transmitted through the blood flow through the peripheral blood vessels at the fingertips or toes using a red light source Sensors can be used to measure SpO 2 signals.
  • the sensing unit is configured in the form of a measuring terminal fitted to the fingertips
  • the light emitting unit is composed of a 660nm red LED and 940nm infrared LED
  • the light receiving unit is attached with a photo diode and a photo transistor It may be composed of one optical module.
  • the chest electrode unit 110 may be provided with a plurality of electrodes 20 and may be mounted along a chest circumference of a newborn to be measured.
  • the chest electrode unit 110 includes a base plate 30 (hereinafter referred to as an electrode belt) in which a plurality of electrodes 20 are provided.
  • an electrode belt including a plurality of electrodes 20 will be described in detail with reference to FIGS. 3A and 3B.
  • 3A and 3B schematically illustrate a composite electrode employed in the newborn apnea measurement apparatus shown in FIG. 2B.
  • the cable belt 61 is connected to a connector 22 that exposes a plurality of electrodes 20 (hereinafter referred to as composite electrodes) through fixed electrode mounting holes 31.
  • the cable belt 61 may include a plurality of connection cable terminals 61a for injecting a current, corresponding to the composite electrode 20.
  • the voltage measuring module 132 of the newborn apnea measuring apparatus 100 measures the voltage induced by the current injected into the composite electrode 20 through the cable belt 61. Specifically, while generating a multi-frequency current through the cable belt 61 to control the size and phase, a current is applied to the plurality of electrodes 20 of the electrode belt 30 mounted on the newborn chest. In this case, the multi-frequency current is injected through the first electrode 21 of the composite electrode 20, and the voltage difference signal induced by the injected current is applied to the second electrode 24 of the composite electrode 20. Obtain by using.
  • the composite electrode 20 is a button connected to a first electrode 21 of a conductive material for injecting current, a second electrode 24 of a conductive material for measuring a voltage, and a cable belt 61. It consists of a connector 22 of the form.
  • the first electrode 21 injects a current having a relatively large area compared to the second electrode 24, and the second electrode 24 has a relatively small area compared to the first electrode 21 to apply voltage. It is measured and provided in pairs on the second electrode 24 and the cable belt 61 of the repeated composite electrode 20.
  • the first electrode 21 has a flat plate shape
  • the button-shaped connector 22 has a pair of protrusion shapes so as to protrude and connect with the first electrode 21 and the second electrode 24.
  • the first and second electrodes 21 and 24 of each of the plurality of composite electrodes 20 are installed on the electrode belt 30 with the non-conductor 23 formed of a non-conductive material therebetween.
  • the plurality of electrodes 20 is shown and illustrated as including a composite electrode, but is not limited to this, a modification including a simple electrode 20 'as shown in Figure 3b is possible.
  • the simple electrode 20 ' the injection of current or the measurement of the voltage is made of one conductive electrode 21' and supported by the non-conductor 22 '.
  • the electrodes 20 and 20 ' may be made of a conductive fiber of a flexible material or a conductive polymer material or have a dry electrode form.
  • FIG. 4A to 4D schematically illustrate the electrode belt
  • FIG. 4E illustrates an example in which the electrode belt is attached to a human body of a newborn baby.
  • the electrode belt 30 is formed of an elastic material such as a polymer compound such as fiber or silicon, and the number of the plurality of electrode installation holes 31 and the number of the plurality of composite electrodes 20 installed. Is changeable.
  • both ends of the electrode belt 30 is provided with a pair of fixing portions 32 are coupled to each other, to maintain the state wound around the human body of the newborn baby.
  • the electrode belt 30 is shown and illustrated as being fixed to each other by a Velcro-type fixing part 32 is provided on both ends wrapped around the chest circumference of the newborn subject.
  • the fixing part 32 may be adopted as one of various fixing means such as a hook type.
  • the electrode belt 30 is provided with a plurality of composite electrodes 20 to face the contact surface 33 contacting the newborn and the contact surface 33 as shown in FIG. 4C.
  • the first electrode 21 and the second electrode 24 of the composite electrode 20 are exposed on the contact surface 33 of the electrode belt 30, and the connector 22 connected to the cable belt is exposed on the exposed surface 34.
  • a display unit 40 formed of a plurality of colors and patterns corresponding to information of each of the plurality of composite electrodes 20, that is, a marker is formed on the exposed surface 34 of the electrode belt 30.
  • a plurality is provided to correspond to each of the 20).
  • the display unit 40 that is, the marker, may be formed in a different shape for each composite electrode 20, and may include different channel numbers or data information accordingly, thereby recognizing (detecting) the display unit 40. ), You can check the position of the electrode.
  • the electrode belt 30 may further include a detector 120 attached to a measurement target site of the newborn baby, and the detector 120 may be attached to the surface of the newborn baby.
  • the composite electrode 20 included in the electrode belt is disposed in a three-dimensional array along the circumference of the human body of the newborn baby 1 to be measured, injects current through the selected electrode pair, and injects the injected current.
  • the applied voltage can be measured by measuring the impedance corresponding to each layer, it is possible to obtain a three-dimensional image at a specific position (chest).
  • 5A and 5B show changes in measurement data and chest images in the apnea section.
  • FIG. 5A shows measurement data of lung EIT according to voltage detected in the chest of a newborn and measurement data of optical volume pulse wave (PPG) and blood oxygen saturation (SpO 2 ) signals sensed from the detection unit. .
  • PPG optical volume pulse wave
  • SpO 2 blood oxygen saturation
  • the newborn apnea measurement apparatus apnea based on the measurement data of the lung EIT according to the air distribution in the lungs, the measured optical volume pulse wave signal and blood oxygen saturation signal (apnea)
  • the section can be detected, and it is more direct and immediate than the conventional method of using indirect bio signals such as PPG and SpO 2 .
  • 5B shows chest images of newborns imaged in the detected apnea section.
  • the neonatal apnea measurement apparatus may check expiration and inspiration according to air distribution in the lung through a chest image.
  • the newborn apnea measuring apparatus detects an apnea section based on the image of the chest image, the sensed biosignal, and the voltage measured from the chest electrode unit. Neonate apnea can be diagnosed more accurately based on the air distribution inside the lung in the detected apnea section.
  • Figure 6 illustrates the configuration of the newborn apnea measurement and alarm system according to an embodiment of the present invention.
  • the newborn apnea measurement system monitors an apnea symptom diagnosed by a newborn apnea measurement device 610 through an external terminal 620.
  • the newborn apnea measurement system includes a newborn apnea measurement device 610 and an external terminal 620.
  • the newborn apnea measurement apparatus 610 of the newborn apnea measurement system may transmit and receive data or control commands with the guardian terminal 620a and the external server 620b through a network.
  • the neonatal apnea measurement apparatus 610 may transmit the apnea symptom result of the newborn to the guardian terminal 620a or the external server 620b in real time, and the guardian terminal 620a or the external server 620b may monitor the newborn. At least one of the apnea symptoms, the chest image, and the acquired impedance data may be monitored in real time.
  • At least one of apnea symptoms, chest images, and acquired impedance data of the newborn may be stored in an external database.
  • the guardian terminal 620a may measure impedance data measured from a plurality of electrodes and a sensing unit attached to the chest circumference of the newborn in real time from the newborn apnea measuring apparatus 610 according to an embodiment of the present invention.
  • a biosignal can be received, and thus chest images and neonatal apnea symptoms can be monitored in real time.
  • the guardian terminal 620a compares at least one of the apnea symptom, the chest image, and the acquired impedance data of the newborn baby received from the newborn apnea measuring apparatus 610 based on a preset normal range, and the numerical value, value, At least one of a percentage, an image, a picture, a graph, a message, and a voice may be output, and in some embodiments, a notification signal including at least one of a warning message, an alarm, a voice, a light, and a vibration may be provided.
  • the guardian terminal 620a may control the newborn apnea measurement apparatus 610 based on a control command input from the guardian.
  • the guardian terminal 620a monitors at least one of apnea symptoms, a chest image, and acquired impedance data of a newborn baby received from the newborn apnea measuring apparatus 610, and accordingly, monitors the newborn apnea measuring apparatus 610.
  • a control command including at least one of an operation (On / Off), a biosignal detection cycle change, an impedance data calculation cycle change, and a communication cycle change may be generated and transmitted.
  • the guardian terminal 620a may be at least one of a terminal, a smartphone, a tablet PC, and a PC carried by a guardian of a newborn baby, and the type of the terminal is not limited thereto.
  • the external terminal 620 including the guardian terminal 620a and the external server 620b may include an application processor for data transmission, reception, control command generation, and display.
  • the external server 620b comprehensively manages the apnea symptom results of the newborn baby received from the newborn apnea measuring apparatus 610 or the guardian terminal 620a, and analyzes the apnea symptoms of the newborn guardian terminal 620a. ) Can provide analysis results.
  • the external server 620b may provide apnea symptoms of the newborn to doctors, nurses, pharmacists, and managers who manage the health of the newborn, and may provide real-time services for neonatal health care and prevention to the guardian terminal 620a. It may be.
  • the external server 620b may further provide a service for managing various neonatal apnea symptoms in addition to the above-described services, and thus may be configured to establish a database or to communicate with another external server. It is not.
  • the external server 620b may be at least one of a sleep management server, a newborn health care server, a data integration server, a disease diagnosis server, and a monitoring server.
  • Figure 7 shows an example of monitoring the symptoms of apnea in newborns.
  • the guardian can monitor the apnea symptoms of the newborn from the information (push) pushed through the application installed in the possession of the terminal.
  • the newborn apnea measurement apparatus may transmit an emergency message to the guardian terminal when the apnea symptoms of the diagnosed newborn are out of a predetermined normal range.
  • the emergency message may be transmitted as a message as shown in FIG. 7, but may be provided to the guardian through an output signal of at least one of an alarm, a vibration, and a light.
  • the guardian terminal illustrated in FIG. 7 may have an application that is responsible for various application functions, and may communicate with an external server or a newborn apnea measurement apparatus using an application installed in the terminal. Therefore, the guardian terminal may refer to an application installed in the terminal.
  • the example of monitoring the apnea symptoms of the newborn illustrated in FIG. 7 may be made based on the caregiver's or user's preset settings, but various examples may be applied to provide a caregiver with apnea symptoms of the newborn in real time, and the present invention is limited thereto. It doesn't happen.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of measuring apnea symptoms in a newborn baby using a newborn apnea measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a current is selectively supplied to at least one or more selected electrode pairs in the plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn.
  • Step 810 may be a step of selecting a selected electrode pair and a frequency among the plurality of electrodes, generating a voltage signal according to the selected different frequency, converting the current into current, and injecting current into the chest of the newborn through the selected electrode pairs. have.
  • a voltage is measured through electrodes that are not selected among the plurality of electrodes.
  • the inside of the chest is imaged based on the acquired impedance data at the voltage measured at step 830.
  • Step 830 may be a step of obtaining a voltage difference signal induced by the injected current through the unselected electrodes among the plurality of electrodes, and imaging the inside of the chest by acquiring impedance data according to the chest circumference and electrode position of the newborn baby. have.
  • the target area of the newborn baby is touched to sense a biological signal.
  • step 850 the apnea symptoms of the newborn are diagnosed using the quantified result of the imaged chest image and the sensed biosignal.
  • the operation 850 may be a step of outputting at least one warning signal among sound, vibration, and color change.
  • step 850 may be a step of transmitting a warning signal to an external terminal when the diagnosis result is out of a predetermined normal range.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

The present invention relates to a neonatal apnea measuring device, an operation method thereof and a neonatal apnea measuring system which diagnose the symptom of apnea of a newborn baby based on an image obtained from impedance data of the chest of the newborn baby and on a bio-signal of the newborn baby, and transmit an alarm signal depending on the diagnosis result. By using a change in the air distribution inside the lung based on an anatomical location in a chest image obtained from impedance data measured by electrodes attached to the surface of the chest of the newborn baby, the probability of a false alarm can be lowered and, by interpreting the change together with a sensed bio-signal, the symptom of apnea of the newborn baby can be more accurately diagnosed and warned.

Description

신생아 무호흡 측정장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 시스템Neonatal apnea measurement apparatus and its operation method, and neonatal apnea measurement system
본 발명은 신생아 무호흡 측정장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 및 경보 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 신생아 또는 미숙아의 흉부에서의 임피던스 데이터에 따른 영상 및 생체 신호를 기반으로 신생아의 무호흡 증상을 진단하고, 진단 결과에 따른 경보 신호를 전송하는 신생아 무호흡 측정장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 및 경보 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a neonatal apnea measurement apparatus and its operation method, and a neonatal apnea measurement and alarm system, and more specifically to the newborn apnea symptoms based on the image and the bio-signal according to the impedance data in the chest of the newborn or premature infants The present invention relates to a newborn apnea measurement apparatus and method for operating the same, and a newborn apnea measurement and alarm system for diagnosing and transmitting an alarm signal according to a diagnosis result.
수면 무호흡은 성인에게 심장질환, 비만, 피로와 졸음에 의한 사고 등을 유발하는 심각한 보건의료 문제이며 세계적으로 대상자가 늘어나고 있는 추세이다. 이러한 수면 무호흡은 신생아와 유아에게는 치명적인 위험이 될 수 있다. Sleep apnea is a serious health care problem that causes adults with heart disease, obesity, fatigue and drowsiness, and there is an increasing number of people worldwide. These sleep apneas can be fatal to newborns and infants.
기존의 신생아의 호흡 여부를 연속적으로 감지하는 방법들은 대부분 간접적인 생체 신호를 측정하는 방법들이며, 신생아의 무호흡 측정이 부정확하여 틀린 경보(false alarm)를 제공하는 문제점이 존재하였다. Conventional methods of continuously detecting whether a newborn is breathing are mostly indirect methods of measuring bio signals, and there is a problem in that false apnea measurement of a newborn is incorrect and provides a false alarm.
기존의 비강 산소주입관(nasal canula) 내 공기흐름을 압력으로 측정하는 방법이나 서미스터(thermistor)를 이용한 호흡(airflow) 측정 방법이 무호흡을 검출하는 방식으로 사용되어 왔으나, 착용에 대한 큰 거부감과 측정 시 오차발생의 가능성이 존재하였다.Conventional methods of measuring air flow in nasal oxygen canals by pressure or airflow measurement using thermistors have been used to detect apnea. There was a possibility of error.
또한, 산소포화도 및 심전도를 이용한 간접적 무호흡 감지 방법의 경우, 경보를 제공하는데 있어 시간적 지연이 존재하였으며, 무호흡에 의한 생체의 2차적 변화를 모니터링하는 간접적 측정방식의 한계가 존재하였다. In addition, in the case of the indirect apnea detection method using oxygen saturation and electrocardiogram, there was a time delay in providing an alarm, and there was a limitation of the indirect measurement method for monitoring the secondary change of the living body by apnea.
이에 따라서, 신생아의 호흡 여부 뿐만 아니라, 호흡에 의한 공기의 실제 흐름에 따른 호흡의 정도와 상태를 연속적으로 보다 직접적인 방법으로 측정하고, 그에 따른 정확한 경보를 제공하기 위한 호흡감시기의 개발이 요구되어 왔다. Accordingly, it has been required to develop a respiratory monitor to measure not only the breathing of the newborn but also the degree and condition of the breathing according to the actual flow of air by the breathing in a more direct manner and to provide an accurate alarm accordingly. .
종래의 1차원적 시변 임피던스 변화를 측정하여 신생아의 무호흡을 모니터링하고 경보를 제공하는 기술이 존재하였으나, 이는 흉부 내 발생하는 다양한 임피던스 변화의 원인들(호흡, 혈류의 이동, 흉부 체적의 변화 및 움직임 등)을 구별해 내지 못하기 때문에 경보의 신뢰도가 떨어지는 틀린 경보(false alarm)가 많이 발생하였다. Conventional techniques exist for monitoring and alerting apneas in newborns by measuring changes in one-dimensional time-varying impedance, but this is due to various causes of impedance changes in the chest (breathing, blood flow, chest volume changes and movements). Etc.), many false alarms have been generated, which is less reliable.
본 발명은 신생아의 흉부에 복수의 전극을 부착하거나 전극 벨트 또는 전극 조끼 등을 착용하고 흉부 표면에 부착된 전극들로부터 측정되는 임피던스 데이터에 따른 폐 내부 공기 분포의 변화를 영상화하는 신생아 무호흡 측정장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 시스템을 제공하고자 한다.The present invention provides a newborn apnea measurement apparatus for attaching a plurality of electrodes to the chest of the newborn or wearing an electrode belt or electrode vest and imaging changes in the air distribution in the lung according to the impedance data measured from the electrodes attached to the chest surface and It is intended to provide a method of operation and a neonatal apnea measurement system.
또한, 본 발명은 신생아의 흉부 영상에서의 해부학적 위치에 기반한 폐 내부의 공기분포 변화를 이용하여 틀린 경보의 확률을 낮추고, 센싱된 생체 신호와의 통합해석을 통해 보다 정확한 신생아의 무호흡 증상을 진단할 수 있는 신생아 무호흡 측정장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 시스템을 제공하고자 한다. In addition, the present invention lowers the probability of false alarms using changes in the air distribution inside the lung based on anatomical location on the chest image of the newborn, and diagnoses more accurate newborn apnea symptoms through integrated analysis with sensed bio signals. The present invention provides a newborn apnea measurement apparatus and its operation method, and a newborn apnea measurement system.
또한, 본 발명은 지정된 보호자에게 신생아의 무호흡 증상에 대한 즉각적인 경고를 제공하여 보다 안전하고 편리하게 신생아를 돌볼 수 있는 신생아 무호흡 측정장치 및 그 동작 방법과, 신생아 무호흡 측정 및 경보 시스템을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a newborn baby apnea measurement apparatus and its operation method, and a newborn apnea measurement and alarm system that can provide care to newborns more safely and conveniently by providing an immediate warning to the designated caregiver of the newborn apnea symptoms.
본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극들이 형성되며, 측정하고자 하는 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착되는 흉부 전극부, 상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱하는 감지부, 상기 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하며, 상기 측정된 전압에서의 획득되는 임피던스 데이터에 기초하여 상기 신생아의 흉부 내부를 영상화하는 제어부 및 영상화된 흉부 영상 및 상기 센싱된 생체 신호를 이용하여 상기 신생아의 무호흡 증상을 진단하고, 상기 진단 결과에 따른 경보 신호(alarm)를 전송하는 무호흡 진단부를 포함한다.The newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention is formed with a plurality of electrodes for current injection and voltage sensing, the chest electrode portion attached along the chest circumference of the newborn to be measured, the contact area of the newborn A sensing unit for sensing a bio-signal, selectively supplying current to at least one or more selected pairs of electrodes in the plurality of electrodes, measuring a voltage through the unselected electrodes, and obtaining impedance data at the measured voltage Apnea diagnosis for diagnosing apnea symptoms of the newborn by using a controller for imaging the inside of the chest of the newborn and an imaged chest image and the sensed biosignal, and transmitting an alarm according to the diagnosis result Contains wealth.
본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정 시스템은 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착된 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 획득되는 임피던스 데이터로부터 상기 신생아의 폐 내부 공기 분포에 따른 흉부 내부를 영상화하며, 영상화된 흉부 영상 및 상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 센싱된 생체 신호를 이용하여 신생아의 무호흡 증상을 진단하는 신생아 무호흡 측정장치 및 상기 진단 결과에 따른 경보 신호, 및 상기 흉부 영상 중 어느 하나를 수신하여 상기 신생아의 무호흡 상태를 모니터링하는 외부 단말기를 포함한다.The neonatal apnea measurement system according to an embodiment of the present invention selectively supplies current to at least one or more selected electrode pairs of a plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn, and measures the voltage through the unselected electrodes. Neonatal apnea for diagnosing apnea symptoms in newborns by imaging the inside of the chest according to the distribution of air in the lungs of the newborn from the acquired impedance data and using the imaged chest image and the bio signals sensed in contact with the newborn's target And an external terminal for receiving any one of a measuring device and an alarm signal according to the diagnosis result, and the chest image to monitor the apnea state of the newborn baby.
본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치를 이용하여 신생아의 무호흡을 측정하는 방법은 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착된 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하는 단계, 상기 복수의 전극들 중 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하는 단계, 상기 측정된 전압에서의 획득되는 임피던스 데이터에 기초하여 흉부의 내부를 영상화하는 단계, 상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱하는 단계 및 영상화된 흉부 영상의 정량화 결과 및 상기 센싱된 생체 신호를 이용하여 상기 신생아의 무호흡 증상을 진단하고, 상기 진단 결과에 따른 경보 신호(alarm)를 전송하는 단계를 포함한다. A method of measuring neonatal apnea using a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention comprises the steps of selectively supplying current to at least one or more selected electrode pairs of a plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn Measuring a voltage through the unselected electrodes of the plurality of electrodes, imaging the inside of the chest based on the acquired impedance data at the measured voltage, and contacting a measurement target part of the newborn And sensing a signal, diagnosing the apnea symptoms of the newborn by using the quantified result of the imaged chest image and the sensed biosignal, and transmitting an alarm according to the diagnosis result.
본 발명의 실시예에 따르면, 신생아의 흉부에 복수의 전극을 부착하거나 전극 벨트 또는 전극 조끼 등을 착용하고, 흉부 표면에 부착된 전극들로부터 측정되는 임피던스 데이터에 따른 폐 내부 공기 분포의 변화를 영상화할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by attaching a plurality of electrodes to the chest of the newborn or wearing an electrode belt or electrode vest, imaging the change in the air distribution in the lung according to the impedance data measured from the electrodes attached to the chest surface can do.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 신생아의 흉부 영상에서의 해부학적 위치에 기반한 폐 내부의 공기분포 변화를 이용하여 틀린 경보의 확률을 낮추고, 센싱된 생체 신호와의 통합해석을 통해 보다 정확한 신생아의 무호흡 증상을 진단할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, using a change in the air distribution in the lung based on the anatomical position in the chest image of the newborn to reduce the probability of false alarm, more accurate newborn through integrated analysis with the sensed bio-signal Diagnosis of apnea symptoms
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 지정된 보호자에게 신생아의 무호흡 증상에 대한 즉각적인 경고를 제공하여 보다 안전하고 편리하게 신생아를 돌볼 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to take care of the newborn baby more safely and conveniently by providing a designated guardian an immediate warning of the apnea symptoms of the newborn baby.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치의 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating the configuration of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치의 실시예를 도시한 것이고, 도 2b는 흉부 전극부의 계략적인 도면을 도시한 것이다. Figure 2a shows an embodiment of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2b shows a schematic view of the chest electrode portion.
도 3a 및 도 3b는 도 2b에 도시된 신생아 무호흡 측정장치에 채용된 복합 전극을 개략적으로 도시한 것이다.3A and 3B schematically illustrate a composite electrode employed in the newborn apnea measurement apparatus shown in FIG. 2B.
도 4a 내지 도 4d는 전극벨트를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4e는 전극벨트가 신생아의 인체에 부착된 예를 도시한 것이다. 4A to 4D schematically illustrate the electrode belt, and FIG. 4E illustrates an example in which the electrode belt is attached to a human body of a newborn baby.
도 5a 및 도 5b는 무호흡 구간에서의 측정 데이터 및 흉부 영상의 변화를 도시한 것이다.5A and 5B show changes in measurement data and chest images in the apnea section.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정 및 경보 시스템의 구성을 도시한 것이다.Figure 6 illustrates the configuration of the newborn apnea measurement and alarm system according to an embodiment of the present invention.
도 7은 신생아의 무호흡 증상을 모니터링하는 예를 도시한 것이다.Figure 7 shows an example of monitoring the symptoms of apnea in newborns.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치를 이용하여 신생아의 무호흡 증상을 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of measuring apnea symptoms in a newborn baby using a newborn apnea measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.
본 명세서에서 사용되는 “실시예”, “예”, “측면”, “예시” 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, “an embodiment”, “an example”, “side”, “an example”, etc., should be construed that any aspect or design described is better or advantageous than other aspects or designs. It is not.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다. 즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다. In addition, the term 'or' means inclusive or 'inclusive or' rather than 'exclusive or'. In other words, unless stated otherwise or unclear from the context, the expression 'x uses a or b' means any one of natural inclusive permutations.
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 단수 표현("a" 또는 "an")은, 달리 언급하지 않는 한 또는 단수 형태에 관한 것이라고 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 일반적으로 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.Also, the singular forms “a” or “an”, as used in this specification and in the claims, generally refer to “one or more” unless the context clearly dictates otherwise or in reference to a singular form. Should be interpreted as
또한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms such as first and second used in the present specification and claims may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.On the other hand, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terminology used herein is a term used to properly express an embodiment of the present invention, which may vary according to a user, an operator's intention, or a custom in the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치의 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating the configuration of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치(100)는 신생아의 흉부 둘레에 부착된 복수의 전극들로부터 측정된 임피던스 데이터를 영상화하고, 흉부 영상 및 센싱된 생체 신호를 이용하여 신생아의 무호흡 증상을 진단하여 경보 신호를 전송한다.Referring to FIG. 1, a newborn apnea measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention images impedance data measured from a plurality of electrodes attached to a chest circumference of a newborn, and uses a chest image and a sensed biosignal. Diagnose apnea symptoms in the newborn and send an alarm signal.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치(100)는 흉부 전극부(110), 감지부(120), 제어부(130) 및 무호흡 진단부(140)를 포함한다.To this end, the newborn apnea measurement apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a chest electrode 110, a detector 120, a control unit 130 and the apnea diagnosis unit 140.
흉부 전극부(110)는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극들이 형성되며, 측정하고자 하는 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착된다.The chest electrode 110 is formed with a plurality of electrodes for current injection and voltage sensing, and is attached along the chest circumference of the newborn to be measured.
복수의 전극들은 신생아의 흉부 둘레에 따라 부착되어 흉부에 대한 임피던스 데이터를 측정하기 위한 EIT(Electrical Impedance Tomography) 전극일 수 있다. The plurality of electrodes may be electrical impedance tomography (EIT) electrodes attached along the chest circumference of the newborn to measure impedance data for the chest.
상기 EIT 전극은 플렉시블(Flexible)한 재질로 구성된 베이스 플레이트의 일면에 배열되어 신생아의 흉부 둘레에 부착될 수 있으며, 실시예에 따라서는 벨트 형태 또는 조끼 형태일 수 있다.The EIT electrode may be arranged on one surface of a base plate made of a flexible material and attached to a circumference of a newborn baby's chest. In some embodiments, the EIT electrode may have a belt shape or a vest shape.
또한, EIT 전극은 신생아의 민감한 피부에 대응하는 섬유재질로 구성된 베이스 플레이트의 일면에 배치될 수도 있다. In addition, the EIT electrode may be disposed on one surface of the base plate made of a fiber material corresponding to the sensitive skin of the newborn.
또한, EIT 전극은 신생아가 감지할 수 없는 비교적 낮은 전류, 예를 들면 1mA 이하의 고주파 전류를 주입하고 유도 전압을 측정하는데 사용되며, EIT 전극을 통해 측정된 전류-전압 데이터는 영상화 알고리즘을 통해 흉부의 폐쇄 형태와 폐쇄의 원인이 되는 구조적 변화를 검출하는데 사용될 수 있다. In addition, EIT electrodes are used to inject relatively low currents, for example, high frequency currents of 1 mA or less, and to measure induced voltages, which are not detectable by newborns. It can be used to detect the form of closure and the structural changes that cause it.
또한, 상기 복수의 전극들은 단순 전극 또는 복합 전극 중 적어도 어느 하나일 수 있다. In addition, the plurality of electrodes may be at least one of a simple electrode and a composite electrode.
감지부(120)는 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱한다.The detector 120 is in contact with a measurement target part of the newborn and senses a bio signal.
예를 들면, 감지부(120)는 복수의 센서를 포함할 수 있으며, 섬유 기반 센서로 수면 중인 신생아의 생체 신호를 센싱(sensing)하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 복수의 센서는 신생아의 민감한 피부에 대응하는 섬유센서일 수 있다. For example, the sensing unit 120 may include a plurality of sensors, and may perform a function of sensing a biological signal of a newborn baby sleeping with a fiber-based sensor. The plurality of sensors may be fiber sensors corresponding to sensitive skin of a newborn baby.
실시예에 따라서, 감지부(120)는 신생아의 수면 상태 시, 측정 대상 부위에 따른 동맥혈의 혈중산소포화도(SpO2) 신호를 측정하는 혈중산소포화도 측정 센서, 신생아의 생체 활동에 따른 소리를 감지하는 소리 감지 센서, 신생아의 움직임을 감지하는 자세 측정 센서, 및 측정 대상 부위의 심전도를 측정하는 심전도 측정 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the detection unit 120 detects a blood oxygen saturation level sensor for measuring blood oxygen saturation degree (SpO 2 ) signal of arterial blood according to a measurement target site when the baby is sleeping, and detects a sound according to the biological activity of the newborn. At least one of a sound sensor, a posture measurement sensor for detecting the movement of the newborn, and an ECG sensor for measuring the ECG of the measurement target site.
여기서, 혈중산소포화도 측정 센서는 신생아의 측정 대상 부위에 부착되어 혈액을 구성하고 있는 여러 가지 성분 중 헤모글로빈 내에 존재하는 산소의 함유량을 나타내는 혈중산소포화도(SpO2, Saturation of peripheral Oxygen)를 측정하는 것일 수 있다.Here, the blood oxygen saturation measurement sensor is to measure the blood saturation degree (SpO 2 , Saturation of peripheral Oxygen) that is attached to the measurement target of the newborn and indicates the oxygen content present in hemoglobin among various components constituting the blood. Can be.
실시예에 따라서, 혈중산소포화도 측정 센서는 광을 이용하여, 반사되거나 투과한 신생아의 인체의 광용적맥파(PPG, Photoplethysmography)에 관한 신호를 측정하고, 측정된 광용적맥파에 관한 신호에 기초하여 혈중산소포화도를 측정할 수 있다.According to the embodiment, the blood oxygen saturation measurement sensor uses light to measure a signal relating to the photoplethysmography (PPG) of the human body of a newborn baby reflected or transmitted, and based on the measured signal related to the optical volumetric pulse wave Blood oxygen saturation can be measured.
또한, 소리 감지 센서는 수면에 따른 호흡, 코골이, 울음 및 잠꼬대 중 적어도 어느 하나의 소리를 감지할 수 있으며, 실시예에 따라서, 소리 감지 센서는 수면 시, 신생아의 측정 대상 부위에 부착되거나 신생아로부터 일정 거리가 떨어져 존재하는 비-접촉의 형태일 수 있다.In addition, the sound sensor may detect the sound of at least one of breathing, snoring, crying and drooling according to the sleep, according to the embodiment, the sound sensor is attached to the measurement target of the newborn, or the newborn during sleep It may be in the form of a non-contact present at a distance away from it.
또한, 자세 측정 센서는 자이로 센서 및 가속도 센서 중 적어도 어느 하나로부터 형성될 수 있으며, 신생아의 측정 대상 부위에 부착되어 신생아의 움직임에 따른 자세를 측정할 수 있다.In addition, the posture measuring sensor may be formed from at least one of a gyro sensor and an acceleration sensor, and may be attached to a measurement target portion of the newborn to measure a posture according to the movement of the newborn.
예를 들면, 자세 측정 센서는 가속도 센서를 이용하여 신생아의 수면 자세의 변동을 감지할 수 있다.For example, the posture measuring sensor may detect a change in the sleeping posture of the newborn using an acceleration sensor.
또한, 미세한 자세 측정 센서의 출력으로부터 심장 근처의 심탄도계(BCG), 심진동파(SCG)를 감지할 수 있다. In addition, the cardiograph (BCG) and the cardiopulmonary wave (SCG) near the heart may be detected from the output of the minute attitude sensor.
심전도 측정 센서는 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 심전도(electroencephalogram, ECG)를 측정할 수 있다.The ECG sensor may contact an area to be measured of the newborn and measure an electrocardiogram (ECG).
여기서, 심전도(ECG)는 심장의 특수흥분전도시스템(special excitatory & conductive system)에 의해 발생되는 활동전위(action potential)을 벡터 합으로 구성된 파형이다. 즉, 심장의 각 구성요소인 동방결절(SA node, sinoatrial node), 방실결절(AV node, atrioventricular node), 히스속(His bundle), 히스속 브랜치(bundle branch), 퍼킨스 섬유(furkinje fibers) 등에서 발생되는 활동전위의 벡터 합 신호를 체외에 부착한 전극으로부터 측정한 신호를 일컫을 수 있다.Here, the electrocardiogram (ECG) is a waveform composed of a vector sum of action potentials generated by a special excitatory & conductive system of the heart. In other words, each component of the heart (SA node, sinoatrial node), atrioventricular node (AV node, atrioventricular node), His bundle (His bundle), Hiss branch (bundle branch), furkinje fibers (furkinje fibers), etc. The vector sum signal of the generated action potential may be referred to as a signal measured from an electrode attached to the body.
다른 실시예에 따라서, 감지부(120)는 신생아의 뇌파(EEG), 근전도(EMG), 안구전도(EOG), 흉부의 신진동파(SCG) 및 심탄도법(BCG) 중 적어도 어느 하나 이상을 측정할 수도 있다. According to another exemplary embodiment, the detector 120 may detect at least one of electroencephalogram (EEG), electromyography (EMG), eye conduction (EOG), thoracic oscillation wave (SCG), and cardioballography (BCG). You can also measure.
본 발명의 실시예에 따른 수면 무호흡 측정장치(100)의 감지부(140)는 실시예에 따라서, 수면 환경을 측정하는 수면 환경 센서를 더 포함할 수 있으며, 수면 환경 센서를 신생아와 일정 거리가 떨어진 곳에 위치하여 수면 공간의 소음, 빛, 진동, 온도 및 습도 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다. According to an embodiment, the sensing unit 140 of the sleep apnea measurement apparatus 100 may further include a sleep environment sensor for measuring a sleep environment, and the sleep environment sensor has a predetermined distance from a newborn baby. Located at a distance, at least one of noise, light, vibration, temperature, and humidity of the sleeping space may be measured.
제어부(130)는 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하며, 측정된 전압에서의 획득되는 임피던스 데이터에 기초하여 신생아의 흉부 내부를 영상화한다.The controller 130 selectively supplies current to at least one or more selected electrode pairs in the plurality of electrodes, measures the voltage through the unselected electrodes, and based on the acquired impedance data at the measured voltage, Imaging the inside of the chest
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(130)는 전류 주입 모듈(131), 전압 측정 모듈(132), 영상 생성 모듈(133) 및 제어 모듈(134)을 포함할 수 있다.To this end, the controller 130 according to an embodiment of the present invention may include a current injection module 131, a voltage measuring module 132, an image generating module 133, and a control module 134.
전류 주입 모듈(131)은 신생아의 흉부에 부착된 복수의 전극들 중에서 적어도 하나의 선택된 전극 쌍을 통하여 복수의 주파수 범위를 갖는 전류를 주입할 수 있다.The current injection module 131 may inject a current having a plurality of frequency ranges through at least one selected electrode pair among a plurality of electrodes attached to the chest of the newborn baby.
예를 들면, 전류 주입 모듈(131)은 선택된 전극 쌍 및 주파수를 선택하고, 선택된 주파수에 따른 전압 신호를 생성하여 전류로 변환하며, 선택된 전극 쌍들을 통해 신생아의 흉부에 변환된 전류를 주입할 수 있다.For example, the current injection module 131 may select the selected electrode pair and frequency, generate a voltage signal according to the selected frequency, convert the current into a current, and inject the converted current into the chest of the newborn through the selected electrode pair. have.
또 다른 예로, 전류 주입 모듈(131)은 전압 신호를 위상이 서로 다른 두 전류로 변환하고, 진폭 및 주파수가 동일하도록 두 전류를 교정하며, 선택된 전극 쌍을 통해 신생아의 흉부에 교정된 두 전류를 주입할 수도 있다.As another example, the current injection module 131 converts a voltage signal into two currents of different phases, corrects the two currents so that their amplitude and frequency are the same, and corrects the two currents corrected to the chest of the newborn through the selected electrode pair. It can also be injected.
전압 측정 모듈(132)은 복수의 전극들 중 선택되지 않은 전극들로부터 주입되는 전류에 따라 유기된(induced) 전압을 측정할 수 있다. The voltage measuring module 132 may measure the induced voltage according to the current injected from the non-selected electrodes among the plurality of electrodes.
예를 들면, 전압 측정 모듈(132)은 측정된 전압의 기울기를 근거로 하여 검출된 전압에 포함된 노이즈를 제거하고, 검출된 전압의 기울기가 기설정된 임계값을 초과하는 경우, 임계값을 초과하는 구간의 전압을 기설정된 전압값으로 대체할 수 있다. For example, the voltage measuring module 132 removes noise included in the detected voltage based on the measured slope of the voltage, and exceeds the threshold value when the slope of the detected voltage exceeds a preset threshold. The voltage of the section to be replaced by a predetermined voltage value.
영상 생성 모듈(133)은 측정된 전압을 기반으로 흉부에서의 임피던스 데이터를 측정하여 흉부의 내부를 영상화할 수 있다. The image generation module 133 may image the inside of the chest by measuring impedance data at the chest based on the measured voltage.
예를 들면, 영상 생성 모듈(133)은 주입된 전류에 의해 유기된 전압차 신호를 복수의 전극들 중 선택되지 않은 전극들을 통해 획득하며, 신생아의 흉부 둘레 및 전극 위치에 따른 임피던스 데이터를 획득할 수 있다. For example, the image generation module 133 acquires a voltage difference signal induced by the injected current through electrodes that are not selected among the plurality of electrodes, and acquires impedance data according to a chest circumference and electrode position of the newborn baby. Can be.
이후, 영상 생성 모듈(133)은 측정된 임피던스 데이터 값으로 신생아의 흉부에 대한 도전율 및 유전율 영상을 복원하여 흉부 영상을 영상화할 수 있다.Thereafter, the image generating module 133 may image the chest image by restoring the conductivity and dielectric constant image of the chest of the newborn with the measured impedance data value.
구체적으로, 영상 생성 모듈(133)은 신생아의 흉부의 영상화를 위해, 복수의 전극들이 갖는 측정 프로토콜을 갖음으로 인해, 흉부 전극부(110)의 위치에 따른 민감도와 해상도를 제어할 수도 있다. 이러한 다수의 측정 프로토콜을 이용한 측정값들 또는 그 조합과 흉부 전극부(110)를 통해 생성한 3차원 모델링 영상에서 개선한 민감도 행렬을 이용하여, 신생아의 흉부 내부의 도전율과 유전율 영상 즉, 임피던스 영상인 흉부 영상을 생성할 수 있다. In detail, the image generation module 133 may control the sensitivity and the resolution according to the position of the chest electrode 110 because the imaging protocol has a measurement protocol of the plurality of electrodes for imaging the chest of the newborn baby. Conductivity and dielectric constant images, i.e., impedance images, in the chest of a newborn baby, using an improved sensitivity matrix from three-dimensional modeling images generated through the chest electrode unit 110 and a combination of the measured values or a combination thereof using a plurality of measurement protocols Generate a chest image.
제어 모듈(134)은 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하며, 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되는 감지부(120)의 센싱을 제어할 수 있다.The control module 134 controls the selection of at least one or more electrode pairs in the plurality of electrodes, controls the selection of non-selected electrodes, and controls the sensing of the sensing unit 120 in contact with the measurement target part of the newborn baby. can do.
제어 모듈(134)은 신생아의 흉부에 대한 임피던스 데이터를 측정하도록 전류 주입 모듈(131)을 제어할 수 있고, 신생아의 측정 대상 부위에 대한 생체 신호를 측정하도록 감지부(120)를 제어할 수 있다.The control module 134 may control the current injecting module 131 to measure impedance data of the newborn's chest and control the sensing unit 120 to measure the biosignal for the measurement target part of the newborn. .
제어 모듈(134)은 흉부 전극부(110) 내 전극들의 접촉상태를 모니터링하여 전극 접촉에 의한 틀린 경보(false alarm)의 가능성을 낮춘다.The control module 134 monitors the contact state of the electrodes in the chest electrode unit 110 to lower the possibility of false alarms due to electrode contact.
또한, 제어 모듈(134)은 신생아의 흉부에 대한 수직방향 및 수평방향의 임피던스를 측정하기 위해 전압 측정 모듈(132) 및 영상 생성 모듈(133) 중 적어도 어느 하나 이상의 모듈을 제어할 수도 있다.In addition, the control module 134 may control at least one of the voltage measuring module 132 and the image generating module 133 to measure the vertical and horizontal impedance of the newborn's chest.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(130)는 통신 모듈(135)을 더 포함할 수 있다. In addition, the controller 130 according to an embodiment of the present invention may further include a communication module 135.
통신 모듈(135)은 신생아의 무호흡 증상에 따른 건강 상태 정보를 외부로 전송할 수 있다. The communication module 135 may transmit the health state information according to the apnea symptoms of the newborn to the outside.
실시예에 따라서, 통신 모듈(135)는 생성된 프로토콜 패킷을 WIFI 방식인 통신 모듈을 통해 외부로 전송할 수 있으며, 프로토콜 패킷을 수신하는 서버와 지정된 일정 거리 내에 존재할 경우, RFID(Radio Frequency Identification)를 이용하여 전송할 수도 있다. 또한, 실시예에 따라서 통신 모듈(135)는 WIFI 및 RFID 방식 외에 BLE(Bluetooth Low Energy)나 데이터 통신망을 이용하여 정보를 송수신할 수 있다.According to an embodiment, the communication module 135 may transmit the generated protocol packet to the outside through a communication module which is a WIFI method, and, when present within a predetermined distance from a server that receives the protocol packet, generates a radio frequency identification (RFID). It can also be used for transmission. In addition, according to an embodiment, the communication module 135 may transmit and receive information using BLE (Bluetooth Low Energy) or a data communication network in addition to WIFI and RFID.
이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 제어 모듈(134)은 통신 모듈(135)을 통해 보호자에게 신생아의 무호흡 증상 정보에 따른 영상, 음성 및 진동 중 어느 하나의 경보 신호를 제공할 수 있다. Accordingly, the control module 134 according to the embodiment of the present invention may provide the guardian with the alarm signal of any one of image, voice, and vibration according to the apnea symptom information of the newborn through the communication module 135.
보다 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 제어 모듈(134)은 무호흡 진단부(140)로부터 진단된 진단 결과가 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우 제어 커맨드(command) 기반의 경보 신호를 통신 모듈(135)을 통해 외부로 전송하도록 제어할 수 있다. In more detail, the control module 134 according to the embodiment of the present invention transmits a control command based alarm signal when the diagnosis result diagnosed from the apnea diagnosis unit 140 is out of a predetermined normal range. 135 may be controlled to transmit to the outside.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 제어 모듈(134)은 흉부 전극부(110) 내 전극들의 접촉상태에 따른 틀린 경보(false alarm)를 외부로 전송하도록 제어할 수도 있다. In addition, the control module 134 according to the embodiment of the present invention may control to transmit a false alarm (false alarm) according to the contact state of the electrodes in the chest electrode unit 110 to the outside.
본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치(100)의 신생아의 흉부 영상을 획득하기 위한 전기 임피던스 단층촬영(EIT) 방법을 설명하면 다음과 같다. An electric impedance tomography (EIT) method for acquiring chest images of a newborn baby of the newborn apnea measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is as follows.
본 발명의 실시예에 따른 제어부(130)는 명령에 따른 채널 및 정현파 주파수를 선택하고, 선택된 채널에 해당하는 흉부 전극부(110)에서의 한 쌍의 전극을 선택한다. 선택된 한 쌍의 전극은 신생아의 흉부에 전류를 주입하는 용도로 사용되고, 선택되지 않은 전극들은 신생아의 표면의 전압을 측정하는 용도로 사용된다.The controller 130 selects a channel and a sinusoidal frequency according to the command, and selects a pair of electrodes in the chest electrode unit 110 corresponding to the selected channel. The selected pair of electrodes is used to inject current into the chest of the newborn, and the unselected electrodes are used to measure the voltage on the surface of the newborn.
상기 채널 및 정현파의 주파수가 선택되면, 제어부(130)는 FPGA(미도시)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. 상기 제어신호는 선택된 주파수에 관한 정보를 포함할 수 있다.When the frequency of the channel and the sine wave is selected, the controller 130 outputs a control signal for controlling the FPGA (not shown). The control signal may include information about the selected frequency.
FPGA는 제어신호를 수신 및 저장하고, 수신된 제어신호를 근거로 하여 정현파 전압 신호를 생성한다. 특히 FPGA는 제어신호에 포함된 주파수 정보를 근거로 하여 전압 신호를 생성하고, 생성된 전압 신호를 두 개의 16bit D/A 컨버터(미도시)에 전송한다. 이때, FPGA는 16bit D/A 컨버터에 전송된 전압 신호의 전폭을 조절하기 위해 8bit D/A 컨버터(미도시)를 제어한다. 이후, 두 개의 16bit D/A 컨버터에 출력된 전압 신호들은 전압-전류 컨버터(미도시)들에 의해 전류로 변환되고, 두 전류는 교정기(미도시)에 전송된다. 교정기(미도시)는 진폭 및 주파수가 동일하도록 두 전류를 조절한다. 여기서, 상기 두 전류는 180°의 위상차를 갖는다.The FPGA receives and stores control signals and generates sinusoidal voltage signals based on the received control signals. In particular, the FPGA generates a voltage signal based on the frequency information included in the control signal, and transmits the generated voltage signal to two 16-bit D / A converters (not shown). In this case, the FPGA controls an 8-bit D / A converter (not shown) to adjust the full width of the voltage signal transmitted to the 16-bit D / A converter. Thereafter, the voltage signals output to the two 16-bit D / A converters are converted into currents by voltage-current converters (not shown), and the two currents are transmitted to the calibrator (not shown). A calibrator (not shown) regulates both currents so that their amplitude and frequency are the same. Here, the two currents have a phase difference of 180 °.
더불어, 제어부(130)의 제어 모듈(134)은 교정기를 통과한 두 전류가 흉부 전극부(110)에서의 선택된 전극 쌍에 각각 전송되도록 전류 주입 모듈(131)을 통해 신생아의 흉부에 전류를 주입한다. In addition, the control module 134 of the controller 130 injects current into the chest of the newborn through the current injection module 131 so that the two currents passed through the braces are transmitted to the selected electrode pair in the chest electrode unit 110, respectively. do.
신생아의 흉부 둘레에 주입된 전류는 내부 조직들의 저항률 또는 도전율 차이에 따라 그 표면에 서로 다른 크기의 전압을 유도(induce)하게 된다. 흉부 전극부(110)에서 선택되지 않은 전극들이 신생아의 흉부 둘레의 표면 전압을 감지하면, 전압 측정 모듈(132)은 선택되지 않은 전극들에 대응하는 감지된 표면 전압을 수신한다. The current injected around the chest of a newborn will induce different magnitudes of voltage on its surface depending on the difference in resistivity or conductivity of the internal tissues. If electrodes not selected at the chest electrode 110 detect a surface voltage around the chest of the newborn, the voltage measurement module 132 receives the sensed surface voltages corresponding to the unselected electrodes.
이후, 전압 측정 모듈(132)은 감지된 표면 전압 데이터의 기울기를 근거로 하여 표면 전압 데이터에 노이즈가 포함되었는지를 판단한 후, 노이즈가 포함되었다면 해당 전압 데이터를 다른 전압 값으로 대체한다. 또한, 제어 모듈(134)은 전압 데이터의 최대값에 따라 전압 증폭기(미도시)의 이득을 조절한다. 예를 들어, 제어 모듈(134)은 전압 데이터의 최대값이 A/D 컨버터(미도시) 최대출력의 90%에 도달하면 전압 증폭기의 이득을 조절하기 않고, 반대로 전압 데이터의 최대값이 A/D 컨버터 최대출력의 90%에 미치지 못하면 전압 증폭기의 이득을 크게 한다. Thereafter, the voltage measuring module 132 determines whether noise is included in the surface voltage data based on the detected slope of the surface voltage data, and if the noise is included, replaces the voltage data with another voltage value. In addition, the control module 134 adjusts the gain of the voltage amplifier (not shown) according to the maximum value of the voltage data. For example, the control module 134 does not adjust the gain of the voltage amplifier when the maximum value of the voltage data reaches 90% of the maximum output of the A / D converter (not shown). If it does not reach 90% of the maximum output of the D converter, increase the gain of the voltage amplifier.
전압 데이터로부터 노이즈가 제거되고 전압 증폭기의 이득이 조절되면, 전압 측정 모듈(132)은 조절된 이득 값에 따라 전압 데이터를 증폭시키고, A/D 컨버터는 전압 데이터를 디지털 값으로 변환한다.When noise is removed from the voltage data and the gain of the voltage amplifier is adjusted, the voltage measuring module 132 amplifies the voltage data according to the adjusted gain value, and the A / D converter converts the voltage data into a digital value.
이후, 영상 생성 모듈(133)은 채널정보 및 이득정보에 기초하여, 채널별 이득정보를 고려하여 전압 데이터를 처리한다. 이득 값이 서로 다르므로 검출된 전압 데이터를 그대로 사용한다면, 신생아의 흉부 내부의 전기적 특성을 정확하게 표현하기 어렵기 때문이다. 따라서, 이득 값에 따라 해당 전압 값을 차감하거나 증대시켜야 한다. 예를 들면, 이득 값이 기준 이득 값보다 더 크다면 해당 전압 값을 줄이고, 이득 값과 기준 이득 값의 비율을 해당 전압 값과 곱할 수 있다.Thereafter, the image generating module 133 processes the voltage data in consideration of channel-specific gain information based on the channel information and the gain information. Because the gain values are different, if the detected voltage data is used as it is, it is difficult to accurately represent the electrical characteristics inside the chest of the newborn baby. Therefore, the corresponding voltage value should be subtracted or increased according to the gain value. For example, if the gain value is greater than the reference gain value, the corresponding voltage value may be reduced, and the ratio of the gain value and the reference gain value may be multiplied with the corresponding voltage value.
이에 따라서, 영상 생성 모듈(133)은 채널별 이득정보를 고려하여 전압 데이터를 처리한 후, 전압 데이터를 이용하여 임피던스 데이터를 획득할 수 있다.Accordingly, the image generation module 133 may process the voltage data in consideration of gain information for each channel, and then obtain impedance data using the voltage data.
이후, 영상 생성 모듈(133)은 임피던스 데이터로부터 신생아의 흉부 내부를 영상화한다. 다만, 신생아의 흉부 표면의 전압 데이터를 이용하여 측정 대상(흉부) 내부를 영상화하기 위한 다양한 방법이 적용될 수 있다. Thereafter, the image generating module 133 images the inside of the chest of the newborn from the impedance data. However, various methods for imaging the inside of the measurement target (the chest) using voltage data of the chest surface of the newborn may be applied.
또한, 영상 생성 모듈(133)은 신생아의 흉곽 형태에 따른 3차원 복원 모델을 형성하기 위해 전극에 위치한 마커를 이용하여 광학적 영상장치 및 길이 측정 장치를 이용하여 외형 정보를 획득할 수 있으며, 이를 이용한 복원 알고리즘을 생성할 수 있다.In addition, the image generating module 133 may acquire the appearance information by using the optical imaging device and the length measuring device using a marker located on the electrode to form a three-dimensional reconstruction model according to the shape of the newborn's rib cage. A reconstruction algorithm can be generated.
여기서, 복원 알고리즘은 3차원 영상을 복원하기 위한 알고리즘으로 일반적으로 사용되는 알고리즘이 적용될 수 있다. In this case, a reconstruction algorithm may be generally used as an algorithm for reconstructing a 3D image.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치(100)의 무호흡 진단부(140)는 영상화된 흉부 영상 및 센싱된 생체 신호를 이용하여 신생아의 무호흡 증상을 진단하고, 진단 결과에 따른 경보 신호(alarm)를 전송한다. Referring back to FIG. 1, the apnea diagnosis unit 140 of the newborn apnea measurement apparatus 100 according to an embodiment of the present invention diagnoses apnea symptoms of a newborn baby using an imaged chest image and a sensed biosignal, and diagnoses the diagnosis. The alarm signal is transmitted according to the result.
무호흡 진단부(140)는 영상화된 흉부 영상의 해부학적 위치와 신생아의 평균심박수 및 호흡수에 기초하여 시간에 따른 폐 내부 공기분포의 변화, 정도 및 모양 중 적어도 하나를 정량화할 수 있다.The apnea diagnostic unit 140 may quantify at least one of a change, a degree, and a shape of the air distribution inside the lung over time based on the anatomical position of the imaged chest image and the average heart rate and respiratory rate of the newborn baby.
실시예에 따라서, 무호흡 진단부(140)는 출생시, 6개월, 1세, 3~4세, 5~10세, 10~15세 및 15세 이상으로 신생아의 연령을 분류하고, 분류된 연령에 따라 기설정된 정상범위의 호흡수/분 및 심박수/분에 기초하여 무호흡 증상을 진단할 수 있다. According to an embodiment, the apnea diagnosis unit 140 classifies the ages of newborns at birth, 6 months, 1 year, 3-4 years, 5-10 years, 10-15 years, and 15 years or more, and the classified ages. As described above, the apnea symptom can be diagnosed based on the preset normal range of breathing rate / minute and heart rate / minute.
일반적으로 신생아의 경우, 심박수 및 호흡수가 성인보다 빠르고 변화량이 작으므로 무호흡 진단부(140)는 일정 시간 동안의 빠르고 안정된 신호를 획득함으로써, 신생아의 무호흡 증상을 정확하게 진단할 수 있다. In general, in the case of a newborn, since the heart rate and the respiratory rate are smaller than those of the adult, the apnea diagnosis unit 140 acquires a fast and stable signal for a predetermined time, thereby accurately diagnosing the apnea symptoms of the newborn.
이에 따라서, 무호흡 진단부(140)는 흉부 영상에서의 정량화 결과와, 감지부(120)로부터 센싱된 생체 신호를 이용하여 무호흡 증상을 진단할 수 있다.Accordingly, the apnea diagnosis unit 140 may diagnose the apnea symptom using the quantification result in the chest image and the biosignal sensed by the detection unit 120.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치(100)는 신생아의 무호흡 증상에 따른 경보 신호를 디스플레이하여 제공하도록 사용자 인터페이스(미도시)를 포함할 수 있고, 무호흡 진단부(140)로부터 진단된 결과가 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우, 소리, 진동 및 색상 변화 중 적어도 어느 하나의 경고 신호를 제공하는 경고 신호 제공부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. In addition, the newborn apnea measurement apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a user interface (not shown) to display and provide an alarm signal according to the apnea symptoms of the newborn, diagnosed from the apnea diagnosis unit 140 If the result is out of the predetermined normal range, it may further include a warning signal providing unit (not shown) for providing a warning signal of at least one of the sound, vibration and color change.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치의 실시예를 도시한 것이고, 도 2b는 흉부 전극부의 계략적인 도면을 도시한 것이다. Figure 2a shows an embodiment of a newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2b shows a schematic view of the chest electrode portion.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치는 신생아의 흉부에 부착 가능한 흉부 전극부(110)를 포함하고, 신생아의 측정 대상 부위에 부착된 감지부(120)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 2a, the newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention includes a chest electrode portion 110 that can be attached to the chest of the newborn, and includes a detector 120 attached to the measurement target site of the newborn. Can be.
신생아의 흉부 둘레에 부착된 흉부 전극부(110)는 베이스 플레이트 상에 일정 거리의 간격을 유지하여 형성되며, 신생아의 흉부에 부착되어 신생아의 수면 상태 시, 호흡에 따른 폐 형상으로부터 임피던스를 측정할 수 있다.The chest electrode 110 attached to the chest circumference of the newborn is formed by maintaining a distance of a certain distance on the base plate, attached to the chest of the newborn to measure the impedance from the lung shape due to breathing during the newborn's sleeping state Can be.
실시예에 따라서, 흉부 전극부(110) 상의 복수의 전극들은 은(Ag) 도금된 탄성섬유 또는 고분자 나노 섬유(PVDF nanofiber web)를 기반으로 제작된 전도성 섬유전극을 포함할 수 있으나, 실시예에 따라서는 장시간 측정에 대한 피부 반응이 적은 다양한 재질의 전극으로 형성될 수도 있으므로, 이에 한정되는 것은 아니다. According to an embodiment, the plurality of electrodes on the chest electrode unit 110 may include a conductive fiber electrode manufactured based on silver (Ag) plated elastic fibers or polymer nanofibers (PVDF nanofiber web). Therefore, the electrode may be formed of various materials having less skin response to long-term measurement, but is not limited thereto.
다른 실시예에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 흉부 전극부(110)가 형성된 베이스 플레이트는 벨트형 배열 전극의 형상으로 반드시 한정되지는 않는다. 이외에도 자연 수면 시 신생아가 느끼는 압박감을 최소화하면서 데이터 측정 수준을 높이기 위한 접촉수준을 고려하여 조끼 형태, 벨트 형태 및 패치 형태 중 적어도 어느 하나의 형상이나 구조를 가지는 배열의 흉부 전극부(110)를 포함하는 베이스 플레이트도 충분히 적용될 수 있다. According to another embodiment, the base plate on which the chest electrode unit 110 according to the embodiment of the present invention is formed is not necessarily limited to the shape of the belt-shaped array electrode. In addition, in consideration of the contact level to increase the data measurement level while minimizing the pressure felt by the newborn during sleep, the chest electrode unit 110 of the array having at least one of the shape or structure of the vest form, belt form and patch form The base plate can also be sufficiently applied.
도 2a에서, 본 발명의 실시예에 따른 흉부 전극부(110)의 복수의 전극들은 베이스 플레이트 상에 일정한 간격으로 형성되거나 측정 대상 부위(흉부)의 특성 및 활용 용도에 따라 다양한 배열 및 구조로 배치될 수 있다. 또한, 베이스 플레이트는 신생아의 흉부 또는 복부를 포함하는 측정 대상 부위에 두른 상태로 임피던스를 측정할 수 있도록 일정한 길이 및 넓이를 가질 수 있으나, 길이 및 넓이는 실시예에 따라 변형 가능하므로, 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 2A, the plurality of electrodes of the chest electrode unit 110 according to the embodiment of the present invention are formed at regular intervals on the base plate or arranged in various arrangements and structures according to the characteristics and utilization of the measurement target site (thorax). Can be. In addition, the base plate may have a predetermined length and width so as to measure impedance in a state in which the measurement target including the chest or abdomen of the newborn is measured, but the length and width may be modified according to the embodiment. It is not.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 흉부 전극부(110)는 신생아의 흉부에 부착되어 복수의 전극들을 2차원 또는 3차원으로 배열하는 방식으로 전극 배열 구조와 측정 구조의 변경을 통하여 흉부 근처 표면에서의 전기장 분포를 효과적으로 측정할 수 있다.In addition, the chest electrode 110 according to an embodiment of the present invention is attached to the chest of the newborn to the plurality of electrodes arranged in a two-dimensional or three-dimensional manner by changing the electrode arrangement structure and measurement structure on the surface near the chest The electric field distribution of can be measured effectively.
실시예에 따라서, 베이스 플레이트 상에 형성된 흉부 전극부(110)는 3차원적 배열로 배치되어 각각의 레이어에 대응하는 임피던스 측정이 가능하게 함으로써, 특정 위치에서의 2차원적인 단면 영상만을 제공하는 종래의 방법보다 정확하고 효과적인 진단을 도모할 수 있다. According to an embodiment, the chest electrode portions 110 formed on the base plate are arranged in a three-dimensional array to enable impedance measurement corresponding to each layer, thereby providing only a two-dimensional cross-sectional image at a specific position. More accurate and effective diagnosis can be achieved.
본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치의 감지부(120)는 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱할 수 있다.The detection unit 120 of the newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention may be in contact with the measurement target site of the newborn to sense a bio-signal.
감지부(120)는 신생아의 측정 대상 부위의 어느 곳에나 접촉될 수 있으므로, 접촉되는 측정 대상 부위의 위치 및 개수는 도 2a에 도시된 바에 한정되는 것은 아니다.Since the sensing unit 120 may be in contact with any place of the measurement target of the newborn, the position and number of the measurement target region to be contacted are not limited to those shown in FIG. 2A.
실시예에 따라서, 감지부(120)는 소리 감지 센서, 자세 측정 센서 및 심전도 측정 센서 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 신생아의 인체에 부착하기 위한 섬유 기반의 센서일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the sensing unit 120 may be at least one of a sound sensor, a posture measuring sensor, and an ECG sensor, and may be a fiber-based sensor for attaching to a human body of a newborn baby.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치의 감지부는 신생아의 혈중산소포화도를 측정하기 위해, 손끝이나 발끝에 있는 말초혈관에 흐르는 혈류 량을 적색 광원을 이용하여 투과하는 광량을 측정하는 광센서를 사용하여 산소포화도(SpO2) 신호를 측정할 수 있다.In addition, the detection unit of the newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, in order to measure the blood oxygen saturation of the newborn, the light to measure the amount of light transmitted through the blood flow through the peripheral blood vessels at the fingertips or toes using a red light source Sensors can be used to measure SpO 2 signals.
예를 들면, 감지부는 손가락 끝에 끼워지는 측정 단자 형태로 구성되며, 발광부에 660nm의 적색 LED와 940nm의 적외선 LED가 구성되고, 수광부에는 포토 다이오드(photo diode) 및 포토 트랜지스터(photo transistor)를 부착한 광 모듈(optic module)로 구성될 수 있다.For example, the sensing unit is configured in the form of a measuring terminal fitted to the fingertips, the light emitting unit is composed of a 660nm red LED and 940nm infrared LED, and the light receiving unit is attached with a photo diode and a photo transistor It may be composed of one optical module.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흉부 전극부(110)는 복수의 전극(20)이 마련되며, 측정하고자 하는 신생아의 흉부 둘레를 따라 장착 가능하다. 이를 위해, 흉부 전극부(110)는 복수의 전극들(20)이 마련되는 베이스 플레이트(30)(이하, 전극벨트로 지칭함)을 포함한다.Referring to FIG. 2B, the chest electrode unit 110 according to an exemplary embodiment of the present invention may be provided with a plurality of electrodes 20 and may be mounted along a chest circumference of a newborn to be measured. To this end, the chest electrode unit 110 includes a base plate 30 (hereinafter referred to as an electrode belt) in which a plurality of electrodes 20 are provided.
이하에서는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 복수의 전극들(20)을 포함하는 전극벨트에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, an electrode belt including a plurality of electrodes 20 will be described in detail with reference to FIGS. 3A and 3B.
도 3a 및 도 3b는 도 2b에 도시된 신생아 무호흡 측정장치에 채용된 복합 전극을 개략적으로 도시한 것이다.3A and 3B schematically illustrate a composite electrode employed in the newborn apnea measurement apparatus shown in FIG. 2B.
도 2b를 다시 살펴보면, 케이블 벨트(61)는 복수의 전극들(20)(이하, 복합 전극으로 지칭함)이 고정된 전극 설치홀(31)을 통해 노출되는 커넥터(22, connecter)에 연결된다. 이때, 케이블 벨트(61)는 복합 전극(20)에 대응하여, 전류를 주입하기 위한 복수의 연결 케이블 단자(61a)를 포함할 수 있다. Referring again to FIG. 2B, the cable belt 61 is connected to a connector 22 that exposes a plurality of electrodes 20 (hereinafter referred to as composite electrodes) through fixed electrode mounting holes 31. In this case, the cable belt 61 may include a plurality of connection cable terminals 61a for injecting a current, corresponding to the composite electrode 20.
이에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치(100)의 전압 측정 모듈(132)은 케이블 벨트(61)를 통해 복합 전극(20)에 주입된 전류에 의해 유기된 전압을 측정한다. 구체적으로, 케이블 벨트(61)를 통해 다 주파수의 전류를 생성하여 크기와 위상을 제어하면서 신생아 흉부에 장착된 전극벨트(30)의 복수의 전극들(20)로 전류를 인가한다. 이때, 상기 다 주파수를 갖는 전류는 복합 전극(20)의 제1전극(21)을 통해 주입되며, 주입된 전류에 의해 유기된 전압차 신호를 복합 전극(20)의 제2전극(24)를 이용해 획득한다. Accordingly, the voltage measuring module 132 of the newborn apnea measuring apparatus 100 according to the embodiment of the present invention measures the voltage induced by the current injected into the composite electrode 20 through the cable belt 61. Specifically, while generating a multi-frequency current through the cable belt 61 to control the size and phase, a current is applied to the plurality of electrodes 20 of the electrode belt 30 mounted on the newborn chest. In this case, the multi-frequency current is injected through the first electrode 21 of the composite electrode 20, and the voltage difference signal induced by the injected current is applied to the second electrode 24 of the composite electrode 20. Obtain by using.
도 3a를 참조하면, 복합 전극(20)은 전류를 주입하는 도전성 재질의 제1전극(21)과, 전압을 측정하는 도전성 재질의 제2전극(24), 케이블 벨트(61)과 연결되는 버튼형태의 커넥터(22)로 구성된다. 제1전극(21)은 제2전극(24)과 비교하여 상대적으로 넓은 면적을 가지고 전류를 주입하며, 제2전극(24)은 제1전극(21)에 비해 상대적으로 작은 면적을 가지고 전압을 측정하며, 반복되는 복합 전극(20)의 제2전극(24)과 케이블 벨트(61) 상에서 한 쌍으로 마련된다.Referring to FIG. 3A, the composite electrode 20 is a button connected to a first electrode 21 of a conductive material for injecting current, a second electrode 24 of a conductive material for measuring a voltage, and a cable belt 61. It consists of a connector 22 of the form. The first electrode 21 injects a current having a relatively large area compared to the second electrode 24, and the second electrode 24 has a relatively small area compared to the first electrode 21 to apply voltage. It is measured and provided in pairs on the second electrode 24 and the cable belt 61 of the repeated composite electrode 20.
이때, 제1전극(21)의 평판 형상을 가지며, 단추모양의 커넥터(22)는 제1전극(21) 및 제2전극(24)과 연결되어 돌출되도록 한 쌍의 돌기 형상을 가진다. 이러한 복수의 복합 전극(20) 각각의 제1 및 제2 전극(21)(24)은 비전도성 재질로 형성되는 비전도체(23)를 사이에 두고 전극벨트(30)에 설치된다. At this time, the first electrode 21 has a flat plate shape, and the button-shaped connector 22 has a pair of protrusion shapes so as to protrude and connect with the first electrode 21 and the second electrode 24. The first and second electrodes 21 and 24 of each of the plurality of composite electrodes 20 are installed on the electrode belt 30 with the non-conductor 23 formed of a non-conductive material therebetween.
한편, 복수의 전극들(20)이 복합 전극을 포함하는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 도 3b와 같은 단순 전극(20')을 포함하는 변형예도 가능하다. 단순 전극(20')의 경우, 전류의 주입 또는 전압의 측정이 하나의 도전성 전극(21')으로 이루어지며, 비전도체(22')에 지지된다.On the other hand, the plurality of electrodes 20 is shown and illustrated as including a composite electrode, but is not limited to this, a modification including a simple electrode 20 'as shown in Figure 3b is possible. In the case of the simple electrode 20 ', the injection of current or the measurement of the voltage is made of one conductive electrode 21' and supported by the non-conductor 22 '.
또한, 전극(20, 20')은 유연한 소재의 전도성 섬유 또는 전도성 고분자 물질로 제작되거나 건식전극 형태를 갖을 수 있다.In addition, the electrodes 20 and 20 'may be made of a conductive fiber of a flexible material or a conductive polymer material or have a dry electrode form.
도 4a 내지 도 4d는 전극벨트를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4e는 전극벨트가 신생아의 인체에 부착된 예를 도시한 것이다. 4A to 4D schematically illustrate the electrode belt, and FIG. 4E illustrates an example in which the electrode belt is attached to a human body of a newborn baby.
도 4a를 참조하면, 전극벨트(30)는 섬유, 실리콘과 같은 고분자 화합물과 같은 탄성 재질로 형성되며, 마련된 복수의 전극 설치홀(31)의 개수 및 설치되는 복수의 복합 전극(20)의 개수는 변경 가능하다. 한편, 전극벨트(30)의 양단부에는 상호 결합되는 한 쌍의 고정부(32)가 마련되어, 신생아의 인체의 둘레에 감겨진 상태를 상호 고정되어 유지시킨다.Referring to FIG. 4A, the electrode belt 30 is formed of an elastic material such as a polymer compound such as fiber or silicon, and the number of the plurality of electrode installation holes 31 and the number of the plurality of composite electrodes 20 installed. Is changeable. On the other hand, both ends of the electrode belt 30 is provided with a pair of fixing portions 32 are coupled to each other, to maintain the state wound around the human body of the newborn baby.
본 발명의 실시예에서는 전극벨트(30)가 신생아의 측정 대상 부위인 흉부 둘레를 따라 감싸져 양단부에 마련된 벨크로(Velcro) 타입의 고정부(32)에 의해 상호 고정되는 것으로 도시 및 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 고정부(32)가 후크 타입 등과 같이 다양한 고정수단 중 어느 하나로 채용될 수 있음은 당연하다.In the embodiment of the present invention, the electrode belt 30 is shown and illustrated as being fixed to each other by a Velcro-type fixing part 32 is provided on both ends wrapped around the chest circumference of the newborn subject. However, the present invention is not limited thereto, and the fixing part 32 may be adopted as one of various fixing means such as a hook type.
전극벨트(30)는 도 4b와 같이 복수의 복합 전극(20)이 설치되어 신생아에 접촉되는 접촉면(33)과 도 4c와 같이 접촉면(33)에 대향하여 본 발명의 실시예에 따른 제어부(130)를 향해 노출되는 노출면(34)를 구비한다. 이때, 전극벨트(30)의 접촉면(33)에는 복합 전극(20)의 제1전극(21)과 제2전극(24)이 노출되며, 노출면(34)에는 케이블 벨트와 연결되는 커넥터(22)가 전극 설치홀(31)을 통해 노출된다. 아울러, 전극벨트(30)의 노출면(34)에는 복수의 복합 전극(20) 각각의 정보에 대응되는 다수의 색과 패턴으로 형성된 표시부(40) 즉, 마커(marker)가 복수의 복합 전극(20)에 각각 대응되도록 복수개 마련된다.As shown in FIG. 4B, the electrode belt 30 is provided with a plurality of composite electrodes 20 to face the contact surface 33 contacting the newborn and the contact surface 33 as shown in FIG. 4C. Has an exposed surface 34 which is exposed toward. In this case, the first electrode 21 and the second electrode 24 of the composite electrode 20 are exposed on the contact surface 33 of the electrode belt 30, and the connector 22 connected to the cable belt is exposed on the exposed surface 34. ) Is exposed through the electrode mounting hole 31. In addition, a display unit 40 formed of a plurality of colors and patterns corresponding to information of each of the plurality of composite electrodes 20, that is, a marker is formed on the exposed surface 34 of the electrode belt 30. A plurality is provided to correspond to each of the 20).
실시예에 따라서, 표시부(40) 즉, 마커는 복합 전극(20) 마다 각기 다른 모양으로 형성되어 있을 수 있고, 그에 따른 서로 다른 채널번호 혹은 데이터정보를 포함하고 있어 표시부(40)의 인식(감지)에 따라 전극의 위치를 확인할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the display unit 40, that is, the marker, may be formed in a different shape for each composite electrode 20, and may include different channel numbers or data information accordingly, thereby recognizing (detecting) the display unit 40. ), You can check the position of the electrode.
도 4d를 참조하면, 전극벨트(30)는 신생아의 측정 대상 부위에 부착되는 감지부(120)를 더 포함할 수 있으며, 감지부(120)가 포함되어 신생아의 표면에 부착될 수 있다. Referring to FIG. 4D, the electrode belt 30 may further include a detector 120 attached to a measurement target site of the newborn baby, and the detector 120 may be attached to the surface of the newborn baby.
감지부(120)의 구성은 도 1 및 도 2a에서 전술하였으므로, 생략하기로 한다.Since the configuration of the detector 120 has been described above with reference to FIGS. 1 and 2A, it will be omitted.
도 4e를 참조하면, 전극벨트에 포함된 복합 전극(20)은 측정하고자 하는 신생아(1)의 인체 둘레에 따라 3차원 배열로 배치되며, 선택되는 전극 쌍을 통해 전류를 주입하고, 주입된 전류에 따라 인가된 전압을 측정하여 각각의 레이어에 대응하는 임피던스 측정이 가능하므로, 특정 위치(흉부)에서의 3차원적인 영상을 획득할 수 있다. Referring to FIG. 4E, the composite electrode 20 included in the electrode belt is disposed in a three-dimensional array along the circumference of the human body of the newborn baby 1 to be measured, injects current through the selected electrode pair, and injects the injected current. According to the applied voltage can be measured by measuring the impedance corresponding to each layer, it is possible to obtain a three-dimensional image at a specific position (chest).
도 5a 및 도 5b는 무호흡 구간에서의 측정 데이터 및 흉부 영상의 변화를 도시한 것이다.5A and 5B show changes in measurement data and chest images in the apnea section.
보다 상세하게는, 도 5a는 신생아의 흉부에서 감지된 전압에 따른 폐 EIT의 측정 데이터 및 감지부로부터 센싱된 광용적맥파(PPG) 및 혈중산소포화도(SpO2) 신호의 측정 데이터를 도시한 것이다. More specifically, FIG. 5A shows measurement data of lung EIT according to voltage detected in the chest of a newborn and measurement data of optical volume pulse wave (PPG) and blood oxygen saturation (SpO 2 ) signals sensed from the detection unit. .
도 5a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치는 폐 내부의 공기분포에 따른 폐 EIT의 측정 데이터와, 측정된 광용적맥파 신호 및 혈중산소포화도 신호에 기초하여 무호흡(apnea) 구간을 감지할 수 있으며, 기존의 PPG, SpO2 등의 간접적 생체신호를 이용하는 방식에 비해 보다 직접적이며, 즉시적 감지가 가능하다.Referring to Figure 5a, the newborn apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention apnea based on the measurement data of the lung EIT according to the air distribution in the lungs, the measured optical volume pulse wave signal and blood oxygen saturation signal (apnea) The section can be detected, and it is more direct and immediate than the conventional method of using indirect bio signals such as PPG and SpO 2 .
도 5b는 감지된 무호흡 구간에서의 영상화된 신생아의 흉부 영상을 도시한 것이다.5B shows chest images of newborns imaged in the detected apnea section.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치는 흉부 영상을 통해 폐 내부의 공기분포에 따른 날숨(expiration) 및 들숨(inspiration)을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5B, the neonatal apnea measurement apparatus according to an embodiment of the present invention may check expiration and inspiration according to air distribution in the lung through a chest image.
이에 따라서, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치는 영상화된 흉부 영상, 센싱된 생체 신호 및 흉부 전극부로부터 측정된 전압에 기초하여 무호흡 구간을 감지하고, 감지된 무호흡 구간에서의 폐 내부의 공기분포에 기초하여 신생아의 무호흡을 보다 정확하게 진단할 수 있다. Accordingly, referring to FIGS. 5A and 5B, the newborn apnea measuring apparatus according to an embodiment of the present invention detects an apnea section based on the image of the chest image, the sensed biosignal, and the voltage measured from the chest electrode unit. Neonate apnea can be diagnosed more accurately based on the air distribution inside the lung in the detected apnea section.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정 및 경보 시스템의 구성을 도시한 것이다.Figure 6 illustrates the configuration of the newborn apnea measurement and alarm system according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정 시스템은 신생아 무호흡 측정장치(610)로부터 진단된 신생아의 무호흡 증상을 외부 단말기(620)를 통해 모니터링한다. Referring to FIG. 6, the newborn apnea measurement system according to an exemplary embodiment of the present invention monitors an apnea symptom diagnosed by a newborn apnea measurement device 610 through an external terminal 620.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정 시스템은 신생아 무호흡 측정장치(610) 및 외부 단말기(620)를 포함한다.To this end, the newborn apnea measurement system according to an embodiment of the present invention includes a newborn apnea measurement device 610 and an external terminal 620.
본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정 시스템의 신생아 무호흡 측정장치(610)는 네트워크를 통해 보호자 단말기(620a) 및 외부 서버(620b)와 데이터 또는 제어 커맨드를 송수신할 수 있다.The newborn apnea measurement apparatus 610 of the newborn apnea measurement system according to an embodiment of the present invention may transmit and receive data or control commands with the guardian terminal 620a and the external server 620b through a network.
예를 들면, 신생아 무호흡 측정장치(610)는 신생아의 무호흡 증상 결과를 실시간으로 보호자 단말기(620a) 또는 외부 서버(620b)에 전송할 수 있고, 보호자 단말기(620a) 또는 외부 서버(620b)는 신생아의 무호흡 증상, 흉부 영상 및 획득되는 임피던스 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 실시간으로 모니터링할 수 있다.For example, the neonatal apnea measurement apparatus 610 may transmit the apnea symptom result of the newborn to the guardian terminal 620a or the external server 620b in real time, and the guardian terminal 620a or the external server 620b may monitor the newborn. At least one of the apnea symptoms, the chest image, and the acquired impedance data may be monitored in real time.
실시예에 따라서, 신생아의 무호흡 증상, 흉부 영상 및 획득되는 임피던스 데이터 중 적어도 어느 하나는 외부의 데이터베이스에 저장될 수도 있다.In some embodiments, at least one of apnea symptoms, chest images, and acquired impedance data of the newborn may be stored in an external database.
다시 도 6을 참조하면, 보호자 단말기(620a)는 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치(610)로부터 실시간으로 신생아의 흉부 둘레에 부착된 복수의 전극들 및 감지부로부터 측정된 임피던스 데이터 및 생체 신호를 수신할 수 있으며, 이에 따른 흉부 영상 및 신생아의 무호흡 증상을 실시간으로 모니터링할 수 있다.Referring back to FIG. 6, the guardian terminal 620a may measure impedance data measured from a plurality of electrodes and a sensing unit attached to the chest circumference of the newborn in real time from the newborn apnea measuring apparatus 610 according to an embodiment of the present invention. A biosignal can be received, and thus chest images and neonatal apnea symptoms can be monitored in real time.
예를 들면, 보호자 단말기(620a)는 기설정된 정상 범위를 기준으로 신생아 무호흡 측정장치(610)로부터 수신된 신생아의 무호흡 증상, 흉부 영상 및 획득되는 임피던스 데이터 중 적어도 어느 하나를 비교하여 수치, 값, 퍼센트, 영상, 그림, 그래프, 메시지 및 음성 중 적어도 어느 하나로 출력할 수 있으며, 실시예에 따라서는 경고메시지, 알람, 음성, 불빛 및 진동 중 적어도 어느 하나를 포함하는 알림 신호를 제공할 수도 있다.For example, the guardian terminal 620a compares at least one of the apnea symptom, the chest image, and the acquired impedance data of the newborn baby received from the newborn apnea measuring apparatus 610 based on a preset normal range, and the numerical value, value, At least one of a percentage, an image, a picture, a graph, a message, and a voice may be output, and in some embodiments, a notification signal including at least one of a warning message, an alarm, a voice, a light, and a vibration may be provided.
실시예에 따라서, 보호자 단말기(620a)는 보호자로부터 입력된 제어 커맨드(command)에 기초하여 신생아 무호흡 측정장치(610)를 제어할 수 있다.According to an embodiment, the guardian terminal 620a may control the newborn apnea measurement apparatus 610 based on a control command input from the guardian.
예를 들면, 보호자 단말기(620a)는 신생아 무호흡 측정장치(610)로부터 수신된 신생아의 무호흡 증상, 흉부 영상 및 획득되는 임피던스 데이터 중 적어도 어느 하나를 모니터링하고, 그에 따른 신생아 무호흡 측정장치(610)의 동작(On/Off), 생체 신호 감지 주기 변경, 임피던스 데이터 산출 주기 변경 및 통신 주기 변경 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제어 커맨드를 생성하여 전송할 수 있다.For example, the guardian terminal 620a monitors at least one of apnea symptoms, a chest image, and acquired impedance data of a newborn baby received from the newborn apnea measuring apparatus 610, and accordingly, monitors the newborn apnea measuring apparatus 610. A control command including at least one of an operation (On / Off), a biosignal detection cycle change, an impedance data calculation cycle change, and a communication cycle change may be generated and transmitted.
실시예에 따라서, 보호자 단말기(620a)는 신생아의 보호자가 소지하는 단말기, 스마트폰, 태블릿 PC 및 PC 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 단말기의 종류는 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment, the guardian terminal 620a may be at least one of a terminal, a smartphone, a tablet PC, and a PC carried by a guardian of a newborn baby, and the type of the terminal is not limited thereto.
또한, 보호자 단말기(620a) 및 외부 서버(620b)를 포함하는 외부 단말기(620)는 데이터 송수신, 제어 커맨드 생성 및 디스플레이를 위한 어플리케이션(Application) 프로세서를 포함할 수 있다. In addition, the external terminal 620 including the guardian terminal 620a and the external server 620b may include an application processor for data transmission, reception, control command generation, and display.
도 6에서의 신생아 무호흡 측정장치(610)에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 5b를 통해 전술하였으므로, 생략하기로 한다. Since the detailed description of the newborn apnea measurement apparatus 610 in FIG. 6 has been described above with reference to FIGS. 1 to 5B, it will be omitted.
다시 도 6을 참조하면, 외부 서버(620b)는 신생아 무호흡 측정장치(610) 또는 보호자 단말기(620a)로부터 수신된 신생아의 무호흡 증상 결과를 종합 관리하고, 신생아의 무호흡 증상을 분석하여 보호자 단말기(620a)로 분석 결과를 제공할 수 있다.Referring back to FIG. 6, the external server 620b comprehensively manages the apnea symptom results of the newborn baby received from the newborn apnea measuring apparatus 610 or the guardian terminal 620a, and analyzes the apnea symptoms of the newborn guardian terminal 620a. ) Can provide analysis results.
또한, 외부 서버(620b)는 신생아의 건강을 관리하는 의사, 간호사, 약사 및 관리자에게 신생아의 무호흡 증상을 제공할 수 있고, 보호자 단말기(620a)로 신생아 건강 관리 및 예방에 대한 실시간 서비스를 제공할 수도 있다.In addition, the external server 620b may provide apnea symptoms of the newborn to doctors, nurses, pharmacists, and managers who manage the health of the newborn, and may provide real-time services for neonatal health care and prevention to the guardian terminal 620a. It may be.
다만, 외부 서버(620b)는 전술한 서비스 외에 보다 다양한 신생아 무호흡 증상을 관리하기 위한 서비스를 더 제공할 수 있으며, 그에 따른 데이터베이스를 구축하거나 또 다른 외부 서버와의 통신이 이루어질 수 있으므로, 이에 한정되는 것은 아니다. However, the external server 620b may further provide a service for managing various neonatal apnea symptoms in addition to the above-described services, and thus may be configured to establish a database or to communicate with another external server. It is not.
실시예에 따라서, 외부 서버(620b)는 수면 관리 서버, 신생아 건강 관리 서버, 데이터 통합 서버, 질병 진단 서버 및 모니터링 서버 중 적어도 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment, the external server 620b may be at least one of a sleep management server, a newborn health care server, a data integration server, a disease diagnosis server, and a monitoring server.
도 7은 신생아의 무호흡 증상을 모니터링하는 예를 도시한 것이다.Figure 7 shows an example of monitoring the symptoms of apnea in newborns.
도 7을 참조하면, 보호자는 소지하고 있는 단말기에 설치된 어플리케이션을 통해 푸시(push)되는 정보로부터 신생아의 무호흡 증상을 모니터링할 수 있다. Referring to Figure 7, the guardian can monitor the apnea symptoms of the newborn from the information (push) pushed through the application installed in the possession of the terminal.
예를 들면, 신생아 무호흡 측정장치는 진단된 신생아의 무호흡 증상이 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우, 보호자 단말기로 긴급 메시지를 전송할 수 있다.For example, the newborn apnea measurement apparatus may transmit an emergency message to the guardian terminal when the apnea symptoms of the diagnosed newborn are out of a predetermined normal range.
실시예에 따라서, 긴급 메시지는 도 7에 도시된 바와 같이 메시지로 전송될 수 있으나, 알람, 진동 및 불빛 중 적어도 어느 하나의 출력 신호를 통해 보호자에게 제공될 수도 있다.According to an embodiment, the emergency message may be transmitted as a message as shown in FIG. 7, but may be provided to the guardian through an output signal of at least one of an alarm, a vibration, and a light.
도 7에 도시된 보호자 단말기는 다양한 응용 기능을 담당하는 어플리케이션이 설치되어 있을 수 있고, 단말기에 설치된 어플리케이션을 이용하여 외부 서버 또는 신생아 무호흡 측정장치와 통신할 수 있다. 그러므로, 보호자 단말기는 단말기에 설치된 어플리케이션을 일컫을 수 있다.The guardian terminal illustrated in FIG. 7 may have an application that is responsible for various application functions, and may communicate with an external server or a newborn apnea measurement apparatus using an application installed in the terminal. Therefore, the guardian terminal may refer to an application installed in the terminal.
또한, 도 7에 도시된 신생아의 무호흡 증상을 모니터링하는 예는 보호자 또는 사용자의 기설정에 기초하여 이루어질 수 있으나, 신생아의 무호흡 증상을 실시간으로 보호자에게 제공하기 위해 보다 다양한 예가 적용될 수 있으므로, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the example of monitoring the apnea symptoms of the newborn illustrated in FIG. 7 may be made based on the caregiver's or user's preset settings, but various examples may be applied to provide a caregiver with apnea symptoms of the newborn in real time, and the present invention is limited thereto. It doesn't happen.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 신생아 무호흡 측정장치를 이용하여 신생아의 무호흡 증상을 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of measuring apnea symptoms in a newborn baby using a newborn apnea measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 단계 810에서 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착된 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급한다.Referring to FIG. 8, in step 810, a current is selectively supplied to at least one or more selected electrode pairs in the plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn.
단계 810은 복수의 전극들 중 선택된 전극 쌍, 및 주파수를 선택하고, 선택된 서로 다른 주파수에 따른 전압 신호를 생성하여 전류로 변환하며, 선택된 전극 쌍들을 통해 신생아의 흉부에 전류를 주입하는 단계일 수 있다. Step 810 may be a step of selecting a selected electrode pair and a frequency among the plurality of electrodes, generating a voltage signal according to the selected different frequency, converting the current into current, and injecting current into the chest of the newborn through the selected electrode pairs. have.
단계 820에서 복수의 전극들 중 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정한다.In operation 820, a voltage is measured through electrodes that are not selected among the plurality of electrodes.
단계 830에서 측정된 전압에서의 획득되는 임피던스 데이터에 기초하여 흉부의 내부를 영상화한다.The inside of the chest is imaged based on the acquired impedance data at the voltage measured at step 830.
단계 830은 주입된 전류에 의해 유기된 전압차 신호를 복수의 전극들 중 선택되지 않은 전극들을 통해 획득하며, 신생아의 흉부 둘레 및 전극 위치에 따른 임피던스 데이터를 획득하여 흉부 내부를 영상화하는 단계일 수 있다. Step 830 may be a step of obtaining a voltage difference signal induced by the injected current through the unselected electrodes among the plurality of electrodes, and imaging the inside of the chest by acquiring impedance data according to the chest circumference and electrode position of the newborn baby. have.
단계 840에서 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱한다.In operation 840, the target area of the newborn baby is touched to sense a biological signal.
단계 850에서 영상화된 흉부 영상의 정량화 결과 및 센싱된 생체 신호를 이용하여 신생아의 무호흡 증상을 진단한다.In step 850, the apnea symptoms of the newborn are diagnosed using the quantified result of the imaged chest image and the sensed biosignal.
실시예에 따라서, 단계 850은 진단 결과가 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우, 소리, 진동 및 색상 변화 중 적어도 어느 하나의 경고 신호를 출력하는 단계일 수 있다. According to an embodiment, when the diagnosis result is out of the preset normal range, the operation 850 may be a step of outputting at least one warning signal among sound, vibration, and color change.
다른 실시예에 따라서, 단계 850은 진단 결과가 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우 외부 단말기로 경고 신호를 전송하는 단계일 수 있다. According to another embodiment, step 850 may be a step of transmitting a warning signal to an external terminal when the diagnosis result is out of a predetermined normal range.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.

Claims (13)

  1. 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극들이 형성되며, 측정하고자 하는 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착되는 흉부 전극부;A plurality of electrodes formed for current injection and voltage sensing, the chest electrode being attached along the circumference of the chest of the newborn to be measured;
    상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱하는 감지부;A sensing unit which contacts a measurement target part of the newborn and senses a biological signal;
    상기 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하며, 상기 측정된 전압에서의 획득되는 임피던스 데이터에 기초하여 상기 신생아의 흉부 내부를 영상화하는 제어부; 및Selectively supplying current to at least one or more selected electrode pairs in the plurality of electrodes, measuring the voltage through the unselected electrodes, and inside the chest of the newborn based on the acquired impedance data at the measured voltage Control unit for imaging the; And
    영상화된 흉부 영상 및 상기 센싱된 생체 신호를 이용하여 상기 신생아의 무호흡 증상을 진단하고, 상기 진단 결과에 따른 경보 신호(alarm)를 전송하는 무호흡 진단부An apnea diagnosis unit for diagnosing apnea symptoms of the newborn by using the imaged chest image and the sensed bio-signal, and transmits an alarm signal according to the diagnosis result
    를 포함하는 신생아 무호흡 측정장치.Neonatal apnea measurement device comprising a.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제어부는The control unit
    상기 신생아의 흉부에 부착된 상기 복수의 전극들 중에서 적어도 하나의 선택된 전극 쌍을 통하여 복수의 주파수 범위를 갖는 전류를 주입하는 전류 주입 모듈; A current injection module for injecting a current having a plurality of frequency ranges through at least one selected electrode pair among the plurality of electrodes attached to the chest of the newborn baby;
    상기 복수의 전극들 중 선택되지 않은 전극들로부터 상기 주입되는 전류에 따라 유기된(induced) 전압을 측정하는 전압 측정 모듈; 및A voltage measurement module configured to measure a voltage induced according to the injected current from unselected ones of the plurality of electrodes; And
    상기 측정된 전압을 기반으로 흉부에서의 상기 임피던스 데이터를 측정하여 상기 흉부의 내부를 영상화하는 영상 생성 모듈Image generation module for imaging the inside of the chest by measuring the impedance data in the chest based on the measured voltage
    을 포함하는 신생아 무호흡 측정장치. Neonatal apnea measurement device comprising a.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 전류 주입 모듈은The current injection module
    상기 선택된 전극 쌍 및 주파수를 선택하고, 상기 선택된 주파수에 따른 전압 신호를 생성하여 전류로 변환하며, 상기 선택된 전극 쌍들을 통해 상기 신생아의 흉부에 상기 변환된 전류를 주입하는 것을 특징으로 하는 신생아 무호흡 측정장치. The newborn apnea measurement, characterized in that for selecting the selected electrode pair and frequency, generating a voltage signal according to the selected frequency to convert into a current, and injecting the converted current into the chest of the newborn through the selected electrode pair Device.
  4. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 제어부는The control unit
    상기 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 상기 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하며, 상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되는 상기 감지부의 센싱을 제어하는 제어 모듈A control module for controlling selection of at least one or more electrode pairs in the plurality of electrodes, controlling selection of the non-selected electrodes, and controlling sensing of the sensing unit in contact with a measurement target part of the newborn
    을 더 포함하는 신생아 무호흡 측정장치. Neonatal apnea measurement device further comprising.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 무호흡 진단부는 The apnea diagnosis unit
    상기 영상화된 흉부 영상에 기초하여 시간에 따른 폐 내부 공기분포의 변화, 정도 및 모양 중 적어도 하나를 정량화하는 신생아 무호흡 측정장치. A newborn apnea measurement apparatus for quantifying at least one of the change, the degree and the shape of the air distribution in the lung over time based on the imaged chest image.
  6. 제5항에 있어서,The method of claim 5,
    상기 무호흡 진단부는The apnea diagnosis unit
    상기 흉부 영상에서의 정량화 결과와, 상기 감지부로부터 센싱된 상기 생체 신호를 이용하여 상기 신생아의 무호흡 증상을 진단하고, Diagnosing apnea symptoms of the newborn using the quantification result in the chest image and the bio-signals sensed from the detection unit,
    상기 제어부는The control unit
    상기 진단 결과가 기설정된 정상 범위를 벗어나는 경우 제어 커맨드(command) 기반의 상기 경보 신호를 외부로 전송하도록 제어하는 신생아 무호흡 측정장치. And a newborn apnea measurement apparatus for controlling to transmit the alarm signal based on a control command when the diagnosis result is out of a predetermined normal range.
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 복수의 전극들은 The plurality of electrodes
    단순 전극 또는 복합 전극 중 적어도 어느 하나이며, 플렉시블(Flexible)한 탄성 재질로 구성된 베이스 플레이트의 일면에 배열되어 상기 흉부에 부착되는 것을 특징으로 하는 신생아 무호흡 측정장치. At least one of a simple electrode or a composite electrode, the newborn apnea measurement apparatus, characterized in that attached to the chest arranged on one surface of the base plate made of a flexible (flexible) elastic material.
  8. 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착된 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 획득되는 임피던스 데이터로부터 상기 신생아의 폐 내부 공기 분포에 따른 흉부 내부를 영상화하며, 영상화된 흉부 영상 및 상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 센싱된 생체 신호를 이용하여 신생아의 무호흡 증상을 진단하는 신생아 무호흡 측정장치; 및Pulmonary air distribution in the newborn from impedance data obtained by selectively supplying current to at least one or more selected electrode pairs in a plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn and measuring voltage through the unselected electrodes A newborn apnea measurement apparatus for imaging the inside of the chest and diagnosing apnea symptoms of the newborn by using the imaged chest image and the bio signals sensed by contacting the measurement target of the newborn; And
    상기 진단 결과에 따른 경보 신호, 및 상기 흉부 영상 중 어느 하나를 수신하여 상기 신생아의 무호흡 상태를 모니터링하는 외부 단말기External terminal for monitoring the apnea state of the newborn by receiving any one of the alarm signal and the chest image according to the diagnosis result
    를 포함하는 신생아 무호흡 측정 시스템. Neonatal apnea measurement system comprising a.
  9. 제8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 신생아 무호흡 측정장치는 The newborn apnea measurement device
    전류 주입 및 전압 감지를 위한 상기 복수의 전극들이 형성되며, 측정하고자 하는 신생아의 흉부 둘레를 따라 부착되는 흉부 전극부;A plurality of electrodes formed with a plurality of electrodes for current injection and voltage sensing and attached along a circumference of a chest of a newborn to be measured;
    상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱하는 감지부;A sensing unit which contacts a measurement target part of the newborn and senses a biological signal;
    상기 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하며, 상기 측정된 전압에서의 획득되는 상기 임피던스 데이터에 기초하여 상기 신생아의 폐 내부 공기 분포에 따른 흉부의 내부를 영상화하는 제어부; 및Selectively supplying current to at least one or more selected electrode pairs in the plurality of electrodes, measuring a voltage through the unselected electrodes, and lung of the newborn based on the impedance data obtained at the measured voltage A controller for imaging the inside of the chest according to the internal air distribution; And
    상기 영상화된 흉부 영상의 정량화 결과 및 상기 센싱된 생체 신호를 이용하여 상기 신생아의 무호흡 증상을 진단하는 무호흡 진단부An apnea diagnosis unit for diagnosing apnea symptoms of the newborn using the quantified result of the imaged chest image and the sensed biosignal
    를 포함하는 신생아 무호흡 측정 시스템. Neonatal apnea measurement system comprising a.
  10. 제8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 외부 단말기는The external terminal
    사용 권한이 부여된 보호자 단말기에 설치된 어플리케이션을 통해 제어되는 신생아 무호흡 측정 시스템. Neonatal apnea measurement system controlled through an application installed on a licensed parental terminal.
  11. 신생아 무호흡 측정장치를 이용하여 신생아의 무호흡을 측정하는 방법에 있어서,In the method of measuring the apnea of a newborn baby using a newborn apnea measuring device,
    신생아의 흉부 둘레를 따라 부착된 복수의 전극들에서의 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 선택적으로 공급하는 단계;Selectively supplying current to at least one or more selected electrode pairs in the plurality of electrodes attached along the chest circumference of the newborn;
    상기 복수의 전극들 중 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하는 단계;Measuring a voltage across unselected electrodes of the plurality of electrodes;
    상기 측정된 전압에서의 획득되는 임피던스 데이터에 기초하여 흉부의 내부를 영상화하는 단계;Imaging the interior of the chest based on the acquired impedance data at the measured voltage;
    상기 신생아의 측정 대상 부위에 접촉되어 생체 신호를 센싱하는 단계; 및Sensing a vital signal by contacting a measurement target part of the newborn baby; And
    영상화된 흉부 영상의 정량화 결과 및 상기 센싱된 생체 신호를 이용하여 상기 신생아의 무호흡 증상을 진단하고, 상기 진단 결과에 따른 경보 신호(alarm)를 전송하는 단계Diagnosing apnea symptoms of the newborn by using a quantified result of the imaged chest image and the sensed biosignal, and transmitting an alarm according to the diagnosis result
    를 포함하는 신생아 무호흡 측정방법. Newborn apnea measurement method comprising a.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 전류를 선택적으로 공급하는 단계는 Selectively supplying the current
    상기 복수의 전극들 중 선택된 전극 쌍, 및 주파수를 선택하고, 상기 선택된 주파수에 따른 전압 신호를 생성하여 전류로 변환하며, 상기 선택된 전극 쌍들을 통해 신생아의 흉부에 상기 변환된 전류를 주입하는 것을 특징으로 하는 신생아 무호흡 측정방법. Selecting a selected pair of electrodes and a frequency among the plurality of electrodes, generating a voltage signal according to the selected frequency, converting the current into a current, and injecting the converted current into the chest of the newborn through the selected pair of electrodes Newborn apnea measurement method.
  13. 제11항 및 제12항 중 어느 한 항의 방법을 수행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable recording medium for carrying out the method of claim 11.
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