KR102105887B1 - Non-invasive mechanical ventilation system to measure change of air voloume in lungs and obstruction degree of airway and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐 내부 공기 부피 변화 및 기도의 폐쇄 정도를 측정하는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템은 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 부착된 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전압을 측정하여 상기 피험자 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 EIT 데이터 처리부, 상기 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부 및 상기 수집된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하고, 상기 주입되는 공기의 누설량을 추정하여 상기 주입되는 공기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a non-invasive mechanical ventilation system for measuring changes in air volume in the lungs and a degree of airway obstruction, and a method for operating the non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention. EIT data processing unit including a plurality of electrodes attached to one site, and measuring the voltage from the at least one site through the plurality of attached electrodes to generate image data for the inside of the subject, the air to the subject Injecting, breathing management unit for collecting the breathing parameters of the subject based on the injected air and comparing the collected breathing parameters and the generated image data, and controlling the injected air by estimating the leakage amount of the injected air It may include a control unit.
Description
본 발명은 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 비침습적(non-invasive) 방법을 이용하여 호흡기 질환 또는 근신경계 질환(neuromuscular disease)을 치유함에 있어서, 전기 임피던스 단층촬영(EIT, Electrical Impedance Tomography) 방법을 이용하여 피험자의 폐 내부 공기 부피 변화 및 기도의 폐쇄 정도를 측정하고, 피험자로 주입되는 공기를 적절하게 제어하여 피험자의 질환을 치료하는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a non-invasive mechanical ventilation system and a method of operating the same, and more specifically, to heal respiratory disease or neuromuscular disease using a non-invasive method, electrical impedance tomography A non-invasive mechanical ventilation system that measures a subject's lung air volume change and airway obstruction using the (EIT, Electrical Impedance Tomography) method, and appropriately controls the air injected into the subject to treat the subject's disease, and It relates to a method of operation.
비침습적 기계환기(Non-Invasive mechanical Ventilation, NIV), 즉 인공호흡기는 폐 질환 환자에게 삽관 또는 기관 절개 등을 하지 않고 호흡을 지원한다.Non-invasive mechanical ventilation (NIV), or ventilator, supports breathing without intubation or tracheostomy in patients with lung disease.
비침습적 기계환기는 감염의 위험이 적을 뿐 아니라, 호흡 실패로 환자의 생존율이 떨어지는 것을 개선한다.Non-invasive mechanical ventilation not only reduces the risk of infection, but also improves the patient's survival rate due to respiratory failure.
비침습적 기계환기는 피험자의 환기능 정도에 따라 정확한 들숨과 날숨 압력 또는 1회 호흡량을 제공하거나, 폐포섬유의 분당 환기능력을 강화하거나, 파괴된 폐포섬유를 활성화할 수 있다.Non-invasive mechanical ventilation can provide precise inhalation and exhalation pressures or tidal volumes, enhance the ventilation capacity per minute of the alveolar fibers, or activate the destroyed alveolar fibers, depending on the degree of the patient's exchange function.
비침습적 기계환기는 수면무호흡(sleep apnea), 만성폐쇄성폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, COPD), 급성 호흡곤란 증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS), 천식(athma) 등의 호흡기 질환의 치료에 활용될 수 있다.Non-invasive mechanical ventilation is used for the treatment of respiratory diseases such as sleep apnea, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), acute respiratory distress syndrome (ARDS), and asthma Can be.
또한, 비침습적 기계환기는 루게릭병(amyotrophic lateral sclerosis, ALS), spinal cord injury 등의 근신경계 질환(nuromuscular disease)의 치료에 활용될 수 있다.In addition, non-invasive mechanical ventilation can be used to treat neuromuscular diseases such as amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and spinal cord injury.
호흡기 질환 중 수면무호흡은 무호흡(apnea)과 저호흡(hypopnea)을 포함한다.Sleep apnea among respiratory diseases includes apnea and hypopopnea.
수면 중에 호흡 기류가 정상 호흡 기류의 10% 이하로 감소한 시간이 10초 이상 지속되는 현상을 무호흡이라 한다.An apnea is a phenomenon in which the time during which the respiratory airflow decreases to less than 10% of the normal respiratory airflow during sleep lasts for more than 10 seconds.
호흡 기류가 정상 호흡 기류의 10-70% 사이로 감소한 시간이 10초 이상 지속되며 동시에 혈중산소포화도가 3 또는 4% 감소하는 현상은 저호흡이라 한다.The time when the respiratory airflow decreases between 10-70% of the normal respiratory airflow lasts more than 10 seconds, and the phenomenon that the blood oxygen saturation decreases by 3 or 4% is called hypoventilation.
수면 중의 무호흡과 저호흡은 호흡 노력은 있으나 상기도(upper airway)의 비정상적 폐쇄 또는 면적 감소에 의해 발생하는 폐쇄성(obstructive)과 호흡 노력 없이 발생하는 중추성(central)으로 구분될 수 있다.Apnea and hypoventilation during sleep can be divided into obstructive, which occurs due to abnormal occlusion or area reduction of the upper airway, but central, which occurs without breathing effort.
전체 인구의 약 17% 이상이 수면무호흡 증상을 가지고 있으며, 그 중에 20% 이하(미국 등 선진국) 또는 1% 이하(개발도상국)의 환자들 만이 진단을 받고 있다.About 17% or more of the total population have symptoms of sleep apnea, of which only 20% or less (developed countries such as the United States) or 1% or less (developing countries) are diagnosed.
수면무호흡 진단은 병원과 가정에서 이루어 진다. 병원에서는 수면다원검사(polysomnography, PSG)를 실시하며 가정에서는 가정수면검사(home sleep test, HST)를 실시한다.Diagnosis of sleep apnea is made in hospitals and at home. Polysomnography (PSG) is performed in hospitals, and home sleep test (HST) is performed in families.
PSG는 전용 검사실에 입원한 환자를 대상으로 수면 도중에 EEG(sleep electroencephalogram), EOG(electrooculogram), EMG(electromyography), oronasal air flow, nasal pressure, chest respiratory effort(호흡노력), abdomen respiratory effort, SpO2, ECG(electrocardiography), 수면자세, 움직임 등을 측정해 수면 상태와 함께 무호흡과 저호흡을 검출한다.PSG targets patients admitted to dedicated laboratories during sleep, such as sleep electroencephalogram (EGG), electrooculogram (EGG), electromyography (EMG), oronasal air flow, nasal pressure, chest respiratory effort, abdomen respiratory effort, SpO2, ECG (electrocardiography), sleep posture, and movement are measured to detect apnea and hypoventilation along with sleep.
각각의 무호흡과 저호흡이 폐쇄성인지 중추성인지와 호흡 노력에 따른 각성 여부 등을 판단한다. 이를 종합해 수면 시간당 무호흡과 저호흡 발생 횟수인 AHI(apnea hypopnea index)를 계산한다.It is determined whether each apnea and hypoventilation is obstructive or central, and whether arousal is caused by the breathing effort. Taken together, the apnea hypopnea index (AHI), which is the number of apneas and low breaths per hour, is calculated.
AHI는 수면무호흡의 정도를 판단하고 치료 여부를 결정하는 기준이 된다.AHI is a criterion for determining the degree of sleep apnea and deciding whether to treat it.
HST는 가정에서 수면 도중에 nasal pressure, respiratory effort, SpO2, 심박수, 수면자세, 움직임 중에서 몇 개의 신호를 측정해 AHI를 추정한다.HST estimates AHI by measuring several signals during sleep at home: nasal pressure, respiratory effort, SpO2, heart rate, sleep posture, and movement.
PSG 또는 HST를 이용한 수면무호흡 진단에서 AHI가 일정 값 이상인 환자에게는 비침습적 환기(noninvasive ventilation) 치료법, 양압기(positive airway pressure, PAP), 구강구조물 또는 상기도 수술 등의 치료를 처방한다.In sleep apnea diagnosis using PSG or HST, noninvasive ventilation therapy, positive airway pressure (PAP), oral structure, or upper respiratory surgery are prescribed to patients with AHI above a certain value.
수면무호흡 치료에 사용하는 PAP은 대기압에 비해 양(positive)의 압력을 가지는 기류를 만드는 공기압 발생기, 코 또는 코와 입 모두에 장착하는 마스크, 그리고 이들을 연결하는 튜브로 구성된다.The PAP used for the treatment of sleep apnea consists of an air pressure generator that creates an airflow with a positive pressure compared to atmospheric pressure, a mask to be attached to both the nose or nose and mouth, and a tube connecting them.
CPAP(continuous PAP)은 미리 정한 공기압으로 출력 공기압을 올리고 흡기와 호기를 포함해 항상 그 값을 유지한다. 흡기시에는 공기 흡입에 도움을 주고 호기시에는 상기도 폐쇄를 예방한다. 그러나 호기시 양압에 의해 환자가 불편감을 느끼는 경우가 많다.CPAP (continuous PAP) increases the output air pressure to a predetermined air pressure and maintains the value at all times, including intake and exhalation. It helps air intake during inhalation and prevents upper respiratory tract obstruction during exhalation. However, the patient often feels discomfort due to positive pressure during exhalation.
APAP(automatic PAP)은 마스크의 공기 압력과 기류를 측정해 출력 공기압을 가변한다.APAP (automatic PAP) measures the air pressure and airflow of the mask to vary the output air pressure.
BiPAP은 호기시와 흡기시에 서로 다른 2가지 값의 출력 공기압을 사용한다. CPAP을 사용하는 경우에는 PAP을 사용하면서 PSG를 실시해 환자에 맞는 출력 공기압을 미리 정하는 titration 과정을 거친다.BiPAP uses two different values of output air pressure during exhalation and inspiration. When CPAP is used, PSG is performed while using PAP, and a titration process is performed to predetermine the output air pressure suitable for the patient.
별도의 PSG 검사 없이 HST 이후에 PAP을 사용하는 경우에는 주로 APAP을 사용한다.When using PAP after HST without a separate PSG test, APAP is mainly used.
BiPAP은 심폐질환이나 신경계질환의 환자들인 경우에 사용한다.BiPAP is used in patients with cardiopulmonary or neurological diseases.
PAP을 사용하는 환자들 중에 약 40-50%는 기기에 적응하지 못하고 사용을 중지하는 것으로 알려져 있다.It is known that about 40-50% of patients using PAP fail to adapt to the device and stop using it.
이는 CPAP, APAP, BiPAP의 모든 종류에서 발생한다. PAP에 적응하지 못하는 환자들의 다수는 결국 치료를 포기하고 수면무호흡 증상을 가지고 생활하게 된다.This occurs in all types of CPAP, APAP, and BiPAP. The majority of patients who cannot adapt to PAP eventually give up treatment and live with sleep apnea symptoms.
PAP을 개선해 더 많은 환자들이 PAP에 적응하도록 하면 수면무호흡 환자에서 발생하는 합병증을 줄이고 근로 생산성을 높이며 졸음 운전에 의한 교통사고와 업무 중 작업사고를 줄이고 헬스케어 비용과 경제 부담을 낮추는 동시에 환자들의 삶의 질을 개선할 수 있다.Improving PAP to allow more patients to adapt to PAP reduces the complications that occur in sleep apnea patients, increases work productivity, reduces traffic accidents caused by drowsy driving, work accidents during work, lowers health care costs and economic burdens, while at the same time reducing patient life. Can improve the quality.
환자가 PAP에 적응하도록 기존 APAP은 마스크 내부의 공기 압력과 기류를 측정하고 그 값에 따라 각 제조사 고유의 방식으로 출력 공기 압력을 변경한다.In order for the patient to adapt to the PAP, the existing APAP measures the air pressure and airflow inside the mask and changes the output air pressure in a manner unique to each manufacturer according to the value.
그러나 현재 사용하는 모든 PAP 마스크는 밀폐형이 아니어서 항상 누설 공기가 발생하며 누설 공기의 양을 정확히 측정하지 못한다.However, all PAP masks currently in use are not hermetic, so there is always leakage air, and the amount of leakage air cannot be accurately measured.
따라서 마스크의 공기 압력 및 기류는 환자 기도에서의 공기 압력 및 기류와 차이를 가지게 된다. 폐활량계와 같은 전문적인 폐기능검사 의료기기에서는 기도의 공기 압력과 기류 측정을 위해 코와 입에 압력 및 기류 센서를 설치하나 PAP 마스크를 착용한 환자에게는 이러한 센서의 장착이 어렵다.Therefore, the air pressure and air flow of the mask are different from the air pressure and air flow in the patient's airway. In professional pulmonary function testing medical devices such as spirometers, pressure and airflow sensors are installed in the nose and mouth to measure air pressure and airflow in the airways, but it is difficult to mount these sensors in patients wearing PAP masks.
또한, 폐기능 개선 치료를 수행할 때, 설정된 공기의 압력 및 부피로 환자의 폐로 공기가 전달되야 하는데 마스크에서 누설되는 공기 때문에 적절한 치료가 어려운 문제가 있다.In addition, when performing a treatment for improving lung function, air must be delivered to the lungs of a patient at a set pressure and volume of air, but there is a problem in that proper treatment is difficult due to air leaking from a mask.
한편, 수면무호흡은 상기도의 해부학적 구조, 호흡관련 근신경계 기능, 호흡 부족에 따른 혈중 산소 및 이산화탄소 농도 변화에 대한 신경계 반응 그리고 이러한 요소들을 포함하는 호흡 부족에 대한 호흡 시스템 전체의 민감도 등 여러 병리 및 생리학적 요소를 포함하는 복잡한 질병이다.On the other hand, sleep apnea has several pathologies, including anatomical structure of the upper respiratory tract, respiratory-related nervous system functions, nervous system reaction to changes in blood oxygen and carbon dioxide concentrations due to lack of breathing, and sensitivity of the entire respiratory system to shortness of breath, including these factors, and It is a complex disease involving physiological factors.
수면무호흡을 AHI로 진단하는 방법을 사용하면 수면무호흡의 중증도와 원인 파악이 어렵고 따라서 중증도와 원인에 따른 치료 방법의 선택이 어렵게 된다. 이에 따라, 수면무호흡 치료의 효과를 지속하기 어려운 문제가 발생하고 있다.When using a method of diagnosing sleep apnea with AHI, it is difficult to determine the severity and cause of sleep apnea, and thus it is difficult to select a treatment method according to the severity and cause. Accordingly, there is a problem that it is difficult to continue the effect of sleep apnea treatment.
본 발명은 기존 비침습적 치료 방법과 전기 임피던스 단층촬영(EIT, Electrical Impedance Tomography) 방법을 함께 사용하여 비침습적 기계환기 치료의 효율성을 증가시키는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a non-invasive mechanical ventilation system and an operation method for increasing the efficiency of non-invasive mechanical ventilation treatment by using an existing non-invasive treatment method and an electrical impedance tomography (EIT) method together.
본 발명은 비침습적 기계환기 치료 시 전기 임피던스 단층촬영 방법을 사용하여 마스크 내부로부터 누설되는 공기량을 정확하게 추정하는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a non-invasive mechanical ventilation system and an operation method for accurately estimating the amount of air leaking from inside a mask using an electric impedance tomography method in the treatment of non-invasive mechanical ventilation.
본 발명은 누설되는 공기량을 정확하게 추정하여 비침습적 기계환기 치료에서의 주입되는 공기의 압력 및 부피를 능동적으로 제어하는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a non-invasive mechanical ventilation system and a method for operating the active air pressure and volume control in a non-invasive mechanical ventilation treatment by accurately estimating the amount of leaked air.
본 발명은 전기 임피던스 단층촬영에 기반하여 폐기능을 모니터링하고, 모니터링 기반하여 호흡 관리 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 EIT 데이터 처리 장치 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide an EIT data processing apparatus and an operation method for monitoring a lung function based on electrical impedance tomography and generating a control signal for controlling a respiratory management apparatus based on monitoring.
본 발명은 마스크를 통하여 수집되는 피험자의 호흡 파라미터와 전기 임피던스 단층촬영에 기반하는 폐기능의 모니터링을 이용하여 피험자의 진단 변수를 산출하는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a non-invasive mechanical ventilation system for calculating a subject's diagnostic variables using a subject's breathing parameters collected through a mask and monitoring of lung function based on electrical impedance tomography and an operation method thereof.
본 발명은 비침습적 치료 방법을 수행함에 있어서 마스크에서 누설되는 공기량을 정확하게 추정하여 호흡기 질환 또는 근신경계 질환의 치료 효과를 향상시키는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a non-invasive mechanical ventilation system and an operation method for improving the therapeutic effect of a respiratory or muscular system disease by accurately estimating an amount of air leaked from a mask in performing a non-invasive treatment method.
본 발명은 비침습적 치료 방법을 수행함에 있어서 피험자에 부착된 마스크에서 누설되는 공기량을 정확하게 추정하고, 추정된 공기량에 기반하여 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 제어함으로써 피험자의 폐기능을 개선하는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention accurately estimates the amount of air leaked from the mask attached to the subject in performing a non-invasive treatment method, and controls one of the subject's lung functions by controlling one of the volume and pressure of the air injected through the mask based on the estimated air amount. It is intended to provide a non-invasive mechanical ventilation system and an operation method thereof.
본 발명은 호흡 파라미터와 전기 임피던스 단층촬영에 기반하여 폐기능 진단을 위한 진단 변수를 산출하는 비침습적 기계환기 시스템 및 그 동작 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a non-invasive mechanical ventilation system and a method of operation for calculating a diagnostic parameter for diagnosing lung function based on respiratory parameters and electrical impedance tomography.
본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템은 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 부착된 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전류 및 전압 중 하나를 측정하여 상기 피험자 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 EIT 데이터 처리부, 상기 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부 및 상기 수집된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하여 상기 주입되는 공기의 누설량을 추정하고, 상기 주입되는 공기를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the non-invasive mechanical ventilation system includes a plurality of electrodes attached to at least one portion of a subject's chest and neck, and a current and current from the at least one portion through the attached plurality of electrodes. EIT data processing unit that measures one of the voltages to generate image data for the inside of the subject, a breath management unit for injecting air into the subject, and collecting breathing parameters of the subject based on the injected air, and the collected breathing parameters And a controller configured to compare the generated image data to estimate the amount of leakage of the injected air, and to control the injected air.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리부는 상기 부착된 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 상기 선택된 전극 쌍에 전류를 공급하며, 상기 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하고, 상기 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하며, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 실시간으로 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the EIT data processing unit controls selection of at least one electrode pair from the plurality of attached electrodes, supplies current to the selected electrode pair, and controls selection of the unselected electrodes. And, by measuring the voltage through the unselected electrodes, it is possible to generate real-time image data for the internal change of at least one of the chest and the neck based on the injected air.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부는 상기 생성된 영상 데이터에 기초하여 폐 내부 공기 부피 변화 및 기도의 폐쇄 정도 변화 중 어느 하나를 모니터링할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit may monitor any one of a change in the air volume inside the lung and a change in the degree of airway obstruction based on the generated image data.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 호흡 관리부는, 상기 피험자의 코 및 입 중 하나와 접촉되는 마스크와 상기 마스크에 연결되는 관을 포함하고, 상기 마스크를 통해 상기 피험자로 상기 공기를 주입하고, 상기 공기를 주입 시 상기 마스크 내 공기 압력 및 기류 신호와 관련된 상기 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the breathing management unit includes a mask connected to one of the subject's nose and mouth and a tube connected to the mask, injecting the air into the subject through the mask, and When breathing air, it is possible to collect the breathing parameters related to air pressure and airflow signals in the mask.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 모니터링된 폐 내부 공기 부피 변화를 미분하여 기류 신호를 산출하고, 상기 마스크 내 기류 신호와 상기 산출된 기류 신호를 비교하여 상기 누설량을 추정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit may calculate the airflow signal by differentiating the monitored air volume change in the lung, and compare the airflow signal in the mask with the calculated airflow signal to estimate the amount of leakage. .
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 추정된 누설량이 기준값보다 클 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 증가시키고, 상기 추정된 누설량이 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the estimated leakage amount is greater than a reference value, the control unit increases one of volume and pressure of air injected through the mask, and when the estimated leakage amount is less than the reference value, One of the volume and pressure of the air injected through the mask may be maintained.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하는 경우, 상기 유지되는 부피 및 압력 중 하나에 상응하는 출력값을 상기 호흡 관리부의 출력 적정값으로 결정하고, 상기 결정된 출력 적정값에 따라 상기 주입되는 공기가 지속되도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the control unit maintains one of the volume and pressure of the air injected through the mask, the output value corresponding to one of the maintained volume and pressure is an appropriate output value of the respiratory management unit. It can be determined, and can be controlled so that the injected air continues according to the determined output power.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 결정된 출력 적정값으로 상기 주입되는 공기가 지속되도록 상기 호흡 관리부를 제어하되, 상기 EIT 데이터 처리부를 통하여 상기 피험자의 상태 변화가 감지될 경우, 상기 감지된 상태 변화에 따라 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit controls the breathing management unit so that the injected air continues with the determined output proper value, but when the state change of the subject is detected through the EIT data processing unit, the detection Air injected through the mask may be controlled according to the changed state.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 호흡 관리부는 공기청정기, 교체형 물병 및 교체형 산소캔 중 적어도 하나가 연결되는 외부 장치 연결부를 포함하고, 상기 호흡 관리부는, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 공기청정기에서 정화된 공기를 상기 피험자로 제공하고, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 교체형 물병으로부터 공급되는 수분을 분사하여 상기 피험자에게 공급하는 공기의 습도를 조절하며, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 교체형 산소캔으로부터 공급되는 산소를 상기 피험자로 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the breath management unit includes an external device connection unit to which at least one of an air purifier, a replaceable water bottle, and a replaceable oxygen can is connected, and the breath management unit comprises the air cleaner through the external device connection unit. The purified air is provided to the subject, and the humidity of the air supplied to the subject is adjusted by spraying moisture supplied from the replaceable water bottle through the external device connection, and the replaceable oxygen is provided through the external device connection. The oxygen supplied from the can can be provided to the subject.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 호흡 관리부는, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 공급되는 수분에 포함된 특정 물질을 상기 피험자로 제공할 수 있다.본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리장치는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극이 형성되고, 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 전극부, 상기 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 영상 데이터 생성부 및 호흡 관리 장치로, 상기 영상 데이터 및 상기 영상 데이터로부터 추출한 신호 데이터를 전달하는 전달부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the respiration management unit may provide a specific substance contained in the supplied moisture as the test subject through the external device connection unit. According to an embodiment of the present invention, the EIT data processing device A plurality of electrodes for current injection and voltage sensing are formed, and an electrode portion attached to at least one of the subject's chest and neck, and current is supplied to at least one selected electrode pair of the plurality of electrodes, and unselected An image data generation unit and a respiratory management device that generates image data for at least one of the chest and the neck by measuring voltage through electrodes, and a delivery unit that delivers the image data and signal data extracted from the image data It can contain.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치는 상기 호흡 관리 장치로부터 상기 피험자의 호흡에 따른 호흡 파라미터를 수신하고, 상기 수신된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 추출한 신호 데이터 중 하나를 비교하여 상기 피험자로 주입되는 공기의 누설량을 추정하는 공기 누설량 추정부 및 상기 추정된 누설량에 기초하여 상기 호흡 관리 장치가 주입하는 공기를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부를 더 포함하고, 상기 전달부는, 상기 호흡 관리 장치로 상기 생성된 제어 신호를 전달할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the EIT data processing apparatus receives the breathing parameters according to the subject's breathing from the breathing management apparatus, and compares one of the received breathing parameters and the generated image data and the extracted signal data Further comprising an air leakage amount estimator for estimating the amount of leakage of the air injected into the subject and a control signal generator for generating a control signal for controlling the air injected by the respiratory management device based on the estimated leakage amount, the The delivery unit may transmit the generated control signal to the respiratory management device.
본 발명의 일실시예에 따르면 영상 데이터 생성부는 상기 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 상기 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하며, 상기 호흡 관리부가 주입하는 공기에 따른 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 실시간으로 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the image data generation unit controls selection of at least one electrode pair from the plurality of electrodes, controls selection of the unselected electrodes, and is configured according to the air injected by the respiratory management unit. Image data of at least one internal change of the chest and the neck may be generated in real time.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 공기 누설량 추정부는 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 영상 데이터로부터 추출된 신호 데이터 중 하나에 기초하여 폐 내부 공기 부피 변화 및 기도의 폐쇄 정도 변화 중 어느 하나를 모니터링하고, 상기 모니터링된 폐 내부 공기 부피 변화를 미분하여 기류 신호를 산출하고, 상기 호흡 관리 장치가 포함하는 마스크 내 기류 신호와 상기 산출된 기류 신호를 비교하여 상기 누설량을 추정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the air leakage amount estimator monitors any one of a change in the air volume inside the lung and a change in the degree of airway obstruction based on one of the generated image data and signal data extracted from the image data, The air volume signal may be calculated by differentiating the monitored change in the volume of air inside the lung, and the leakage amount may be estimated by comparing the airflow signal in the mask included in the respiratory management apparatus with the calculated airflow signal.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어 신호 생성부는, 상기 추정된 누설량이 기준값보다 클 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 증가시키도록 상기 호흡 관리 장치를 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 추정된 누설량이 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하도록 상기 호흡 관리 장치를 제어하는 제어 신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control signal generation unit, when the estimated leakage amount is greater than a reference value, a control signal for controlling the respiratory management device to increase one of the volume and pressure of the air injected through the mask When the estimated leakage amount is smaller than the reference value, a control signal for controlling the respiratory management device to maintain one of the volume and pressure of the air injected through the mask may be generated.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 전달부는, 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 복수의 사물 인터넷 장치 및 사용자 단말 장치 중 적어도 하나 이상으로, 상기 영상 데이터 및 상기 신호 데이터 중 하나에 기초한 상기 피험자의 생체 데이터를 전달할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the delivery unit uses at least one of a plurality of Internet of Things devices and a user terminal device using a cloud computing service, and the biological data of the subject based on one of the video data and the signal data. Can deliver.
본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템은 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 포함하고, 상기 부착된 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전압을 측정하여 상기 피험자 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 EIT 데이터 처리부, 상기 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부 및 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the non-invasive mechanical ventilation system includes a plurality of electrodes attached to at least one portion of a subject's chest and neck, and applies voltage from the at least one portion through the attached plurality of electrodes. EIT data processing unit to measure and generate image data for the inside of the subject, a breath management unit for injecting air into the subject, and collecting breathing parameters of the subject based on the injected air, and the generated image data and the collected It may include a control unit for calculating the pulmonary function diagnostic variables using the respiratory parameters.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는, 상기 호흡 관리부가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 변경하고, 상기 EIT 데이터 처리부는, 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 상기 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 상기 목의 상기도(upper airway) 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고, 상기 호흡 관리부는, 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터의 변화를 수집하고, 상기 제어부는, 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 상기 폐기능 진단 변수를 산출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control unit changes the pressure and volume of the air injected by the respiratory management unit, and the EIT data processing unit is configured to adjust the air distribution and volume inside the lungs of the chest according to the changed pressure and volume. Generates image data for changes in airflow and changes in the area of the upper airway of the neck, and the respiratory management unit collects changes in the breathing parameters of the subject based on air injected according to the changed pressure and volume, , The control unit may calculate the pulmonary function diagnosis variable using the generated image data and changes in the respiratory parameters.
본 발명의 일실시예에 따르면 상기 폐기능 진단 변수는, 상기 피험자의 호흡 시스템 이득 또는 민감도, 상기 피험자의 호흡 부족 유발 각성 문턱치 및 상기 상기도(upper airway) 반응도 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the pulmonary function diagnosis variable may include at least one of the subject's respiratory system gain or sensitivity, the subject's respiratory deficiency threshold, and the upper airway response. .
본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 호흡 관리부에서, 피험자로 공기를 주입하는 단계, EIT 데이터 처리 장치에서, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전압을 측정하여 상기 피험자의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계, 호흡 관리부에서, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 단계 제어부에서, 상기 수집된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하여 상기 주입되는 공기의 누설량을 추정하는 단계 및 상기 제어부에서, 상기 영상 데이터, 상기 호흡 파라미터 및 상기 추정된 누설량 중 하나에 기초하여 상기 주입되는 공기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system includes a step of injecting air into a subject in a breath management unit, and in an EIT data processing apparatus, a plurality attached to at least one of the chest and neck of the subject Measuring the voltage from the at least one site through the electrode of the step to generate image data for the interior of the subject, In the respiratory management unit, Collecting the breathing parameters of the subject based on the injected air In the control unit, The Estimating the amount of leakage of the injected air by comparing the collected respiratory parameters and the generated image data, and in the control unit, the injected air is based on one of the image data, the respiratory parameters, and the estimated leakage amount And controlling.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치의 동작 방법은 영상 데이터 생성부에서, 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하는 단계, 상기 영상 데이터 생성부에서, 상기 복수의 전극 중 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계, 공기 누설량 추정부에서, 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수신하고, 상기 수신된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하여 상기 피험자로 주입되는 공기의 누설량을 추정하는 단계, 제어 신호 생성부에서, 상기 추정된 누설량에 기초하여 호흡 관리 장치가 주입하는 공기를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계 및 전달부에서, 상기 호흡 관리 장치로 상기 생성된 제어 신호를 전달하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an operation method of an EIT data processing apparatus is configured to supply current to at least one selected electrode pair among a plurality of electrodes attached to at least one of a subject's chest and neck in an image data generation unit. Step, in the image data generating unit, measuring the voltage through the unselected electrode among the plurality of electrodes to generate image data for the inside of at least one of the chest and the neck, in the air leakage estimator, Receiving a subject's breathing parameters, and comparing the received breathing parameters and the generated image data to estimate the amount of leakage of air injected into the subject, in the control signal generation unit, breath management based on the estimated amount of leakage Generating a control signal for controlling the air injected by the device and the delivery unit, may include transmitting the generated control signal to the respiratory management device.
본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 호흡 관리부에서, 피험자로 공기를 주입하는 단계, EIT 데이터 처리부에서, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전압을 측정하여 상기 피험자의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계, 호흡 관리부에서, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 단계 및 제어부에서, 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system includes a step of injecting air into a subject in a breath management unit, and in the EIT data processing unit, a plurality of attachments to at least one of the chest and neck of the subject Measuring the voltage from the at least one site through an electrode to generate image data for the inside of the subject, in the breath management unit, collecting the breath parameters of the subject based on the injected air, and in the control unit, the And calculating lung function diagnosis variables using the generated image data and the collected respiratory parameters.
본 발명은 기존 비침습적 치료 방법과 전기 임피던스 단층촬영(EIT, Electrical Impedance Tomography) 방법을 함께 사용하여 비침습적 기계환기 치료의 효율성을 증가시킬 수 있다.The present invention can increase the efficiency of non-invasive mechanical ventilation treatment by using an existing non-invasive treatment method and an electrical impedance tomography (EIT) method together.
본 발명은 비침습적 기계환기 치료 시 전기 임피던스 단층촬영 방법을 사용하여 마스크 내부로부터 누설되는 공기량을 정확하게 추정할 수 있다.The present invention can accurately estimate the amount of air leaking from the inside of the mask using an electric impedance tomography method in the treatment of non-invasive mechanical ventilation.
본 발명은 누설되는 공기량을 정확하게 추정하여 비침습적 기계환기 치료에서의 주입되는 공기의 압력 및 부피를 능동적으로 제어할 수 있다.The present invention can accurately control the pressure and volume of the injected air in non-invasive mechanical ventilation treatment by accurately estimating the amount of leaked air.
본 발명은 전기 임피던스 단층촬영에 기반하여 폐기능을 모니터링하고, 모니터링 기반하여 호흡 관리 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.The present invention can monitor the lung function based on electrical impedance tomography and generate a control signal for controlling the respiratory management device based on the monitoring.
본 발명은 마스크를 통하여 수집되는 피험자의 호흡 파라미터와 전기 임피던스 단층촬영에 기반하는 폐기능의 모니터링을 이용하여 피험자의 진단 변수를 산출할 수 있다.The present invention can calculate the diagnostic parameters of a subject using monitoring of lung functions based on electrical impedance tomography and respiratory parameters of a subject collected through a mask.
본 발명은 비침습적 치료 방법을 수행함에 있어서 마스크에서 누설되는 공기량을 정확하게 추정하여 호흡기 질환 또는 근신경계 질환의 치료 효과를 향상시킬 수 있다.The present invention can improve the therapeutic effect of respiratory diseases or muscular system diseases by accurately estimating the amount of air leaked from the mask in performing a non-invasive treatment method.
본 발명은 비침습적 치료 방법을 수행함에 있어서 피험자에 부착된 마스크에서 누설되는 공기량을 정확하게 추정하고, 추정된 공기량에 기반하여 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 제어함으로써 피험자의 폐기능을 개선할 수 있다.The present invention accurately estimates the amount of air leaked from the mask attached to the subject in performing a non-invasive treatment method, and controls one of the subject's lung functions by controlling one of the volume and pressure of the air injected through the mask based on the estimated air amount. Can improve.
본 발명은 마스크를 통해 수집되는 호흡 파라미터와 전기 임피던스 단층촬영에 기반하여 폐기능 진단을 위한 진단 변수를 산출할 수 있다.The present invention can calculate diagnostic parameters for lung function diagnosis based on respiratory parameters collected through a mask and electrical impedance tomography.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 실시예를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 구성 요소를 설명하는 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치의 구성 요소를 설명하는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치와 호흡 관리 장치의 연결 구성을 설명하는 도면이다.
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치에 연결되는 흉부 벨트를 개략적으로 도시한다.
도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치에 연결되는 목 벨트를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치의 동작 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치의 클라우드 컴퓨팅 서비스와 관련된 구성 요소를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining an embodiment of a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the components of a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
3A is a diagram illustrating components of an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3B is a diagram illustrating a connection configuration between an EIT data processing device and a respiratory management device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3c schematically shows a chest belt connected to an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3d schematically shows a neck belt connected to the EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a flowchart related to a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a flowchart related to an operation method of an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a flowchart related to a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating components related to a cloud computing service of an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.Hereinafter, various embodiments of this document are described with reference to the accompanying drawings.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the embodiments and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and include various modifications, equivalents, and / or substitutes of the embodiments.
하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description, when it is determined that detailed descriptions of related well-known functions or configurations in the description of various embodiments may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in various embodiments, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.In connection with the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar elements.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, expressions such as “A or B” or “at least one of A and / or B” may include all possible combinations of items listed together.
"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," can modify the components, regardless of order or importance, to distinguish one component from another component It is used but does not limit the components.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.When it is said that one (eg, first) component is “connected (functionally or communicatively)” to another (eg, second) component or is “connected,” the component is the other It may be directly connected to a component, or may be connected through another component (eg, a third component).
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.In the present specification, "configured to (or configured) (configured to)", depending on the situation, for example, in hardware or software, "suitable for," "with the ability to", "has been modified to" It can be used interchangeably with "made to do," "can do," or "designed to do."
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.In some situations, the expression "a device configured to" may mean that the device "can" with other devices or parts.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.For example, the phrase “processors configured (or set) to perform A, B, and C” means by executing a dedicated processor (eg, an embedded processor) to perform the operation, or one or more software programs stored in the memory device. , It may mean a general-purpose processor (for example, a CPU or an application processor) capable of performing the corresponding operations.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.In addition, the term 'or' means an inclusive OR 'inclusive or' rather than an exclusive OR.
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.That is, unless stated otherwise or unclear from the context, the expression 'x uses a or b' refers to any of the natural inclusive permutations.
이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The terms '.. part', '.. group', etc., used hereinafter, refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 실시예를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining an embodiment of a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템이 비침습적 방법으로 피험자의 호흡기 질환과 근신경계 질환을 치료하기 위한 환경을 예시한다.Specifically, FIG. 1 illustrates an environment in which a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention treats a subject's respiratory and muscular system diseases in a non-invasive manner.
도 1을 살펴보면, 비침습적 기계환기 시스템(100)은 EIT(Electrical Impedance Tomography) 데이터 처리부(110), 호흡 관리부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.Referring to Figure 1, the non-invasive
본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템(100)은 흉부 전극부(111) 및 목 전극부(112)를 통하여 임피던스 데이터를 수집한다.According to an embodiment of the present invention, the non-invasive
또한, 비침습적 기계환기 시스템(100)은 마스크에 연결된 관(121)을 통하여 호흡 관리부(120)가 공기를 주입하거나 호흡 파라미터를 수집한다.In addition, in the non-invasive
본 발명의 일실시예에 따르면 흉부 전극부(111)는 복수의 전극이 베이스 플레이트 상에 일정한 간격으로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
예를 들어, 베이스 플레이트는 피험자의 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 변형이 가능하고, 흉부 전극부(111)에 한정되지 않는다.For example, the base plate may have a certain length and width so as to measure the impedance in a state surrounded by the measurement target region including the subject's chest or abdomen, but the length and width can be modified according to embodiments. It is not limited to the
일례로, 흉부 전극부(111)는 피험자의 흉부에 부착되어 복수의 전극을 2차원 또는 3차원으로 배열하는 방식으로 전극 배열 구조와 측정 구조의 변경을 통하여 흉부 근처 표면에서의 전기장 분포를 효과적으로 측정할 수 있다.As an example, the
일례로, 흉부 전극부(111)는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극을 포함할 수 있다.For example, the
또한, 흉부 전극부(111)는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정할 수 있다.Also, the
예를 들어, 흉부 전극부(111)가 포함하는 복수의 전극은 5-6번 갈비뼈 사이 등 흉부의 적절한 위치에 정해진 간격으로 부착되고, 흉부 전극부(111)는 선택한 전극들 사이로 교류 전류를 주입하고 나머지 전극들을 이용해 유기된 전압을 측정한다.For example, a plurality of electrodes included in the
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리부(110)는 흉부 전극부(111)를 통하여 획득되는 임피던스 데이터를 영상화하여 폐 내부 공기 분포 및 부피를 정량화할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the EIT
즉, EIT 데이터 처리부(110)는 흉부 전극부(111)을 통하여 측정되는 전압에 기반하여 흉부의 내부에 위치하는 폐의 공기 분포 및 부피와 관련된 영상 데이터를 생성할 수 있다.That is, the EIT
본 발명의 일실시예에 따르면 목 전극부(112)는 복수의 전극이 베이스 플레이트 상에 일정한 간격으로 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
예를 들어, 베이스 플레이트는 피험자의 목에 두른 상태로 임피던스를 측정할 수 있도록 일정한 길이 및 넓이를 가질 수 있으나, 길이 및 넓이는 실시예에 따라 변형이 가능하고, 목 전극부(112)에 한정되지 않는다.For example, the base plate may have a certain length and width to measure impedance while being put on the subject's neck, but the length and width can be modified according to embodiments, and limited to the
일례로, 목 전극부(112)는 피험자의 목에 부착되어 복수의 전극을 2차원 또는 3차원으로 배열하는 방식으로 전극 배열 구조와 측정 구조의 변경을 통하여 흉부 근처 표면에서의 전기장 분포를 효과적으로 측정할 수 있다.As an example, the
일례로, 목 전극부(112)는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극을 포함할 수 있다.As an example, the
또한, 목 전극부(112)는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리부(110)는 흉부 전극부(111)를 통하여 획득되는 임피던스 데이터를 영상화하여 폐 내부 공기 분포 및 부피를 정량화할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the EIT
일례로, EIT 데이터 처리부(110)는 목 전극부(112)를 통하여 획득되는 임피던스 데이터를 영상화하여 상기도(upper airway)의 폐쇄 정도를 정량화할 수 있다.For example, the EIT
예를 들어, EIT 데이터 처리부(110)는 흉부 전극부(111) 또는 목 전극부(112)를 이용하여 임피던스를 측정하고, 측정된 임피던스를 이용하여 폐 또는 기도(airway)에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.For example, the EIT
또한, EIT 데이터 처리부(110)는 여러 전극들 사이에 전류를 주입하면서 이와 같은 측정을 반복한다. 복수의 주입 전류들에 의해 유기된 측정 전압 데이터를 사용해 흉부 단면의 전기적 도전율(electrical conductivity) 변화를 영상으로 복원할 수 있다.In addition, the EIT
여기서, EIT 데이터 처리부(110)는 영상 복원을 초당 25장의 속도로 수행할 수 있다.Here, the EIT
예를 들어, 폐 조직의 도전율 값은 해당 조직 내 폐포에 있는 공기의 부피에 반비례할 수 있다.For example, the conductivity value of a lung tissue can be inversely proportional to the volume of air in the alveoli within that tissue.
따라서, 각 영상의 화소값들을 모두 더하거나 또는 폐 영역에 속하는 화소값들을 더해서 시간에 따라 변하는 신호를 만들면, 이 신호는 폐 내부 공기 부피가 시간에 따라 변화한 것을 나타낼 수 있다.Therefore, when all the pixel values of each image are added or the pixel values belonging to the lung region are added to create a signal that changes over time, this signal may indicate that the air volume inside the lung has changed over time.
본 발명의 일실시예에 따르면 호흡 관리부(120)는 피험자의 환기능 정도에 따라 정확한 들숨과 날숨 압력 또는 1회 호흡량을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 호흡 관리부(120)는 마스크와 그 마스크에 연결되는 관을 통하여 피험자의 환기능 정도에 따라 공기 주입량을 변경하면서 피험자로 공기를 주입할 수 있다.In one example, the
예를 들어, 호흡 관리부(120)는 마스크 내부의 공기 압력과 기류 신호를 감지할 수 있다.For example, the
호흡 관리부(120)는 공기 펌프를 포함하고, 공기 펌프를 제어하여 주입되는 공기의 압력 및 부피를 제어할 수 있다.The
일례로, 호흡 관리부(120)는 공기를 주입하고 공기 주입에 따른 피험자의 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.In one example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(130)는 EIT 데이터 처리부(110) 및 호흡 관리부(120)를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로 제어부(130)는 EIT 데이터 처리부(110)를 제어하여 획득되는 임피던스 데이터에 기반하여 피험자의 폐 내부 공기 분포 및 부피 변화를 측정할 수 있다.For example, the
또한, 제어부(130)는 호흡 관리부(120)를 통해 수집된 호흡 파라미터와 EIT 데이터 처리부(110)를 통해 측정된 폐 내부 공기 분포 및 부피 변화 또는 상기도의 면적 변화에 기반하여 공기 주입량을 제어할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(130)는 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하는 경우, 유지되는 부피 및 압력 중 하나에 상응하는 출력값을 호흡 관리부(120)의 출력 적정값으로 결정하고, 결정된 출력 적정값에 따라 주입되는 공기가 지속되도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the
즉, 본 발명은 출력 적정값을 호흡 관리부(120)의 출력으로 결정하여 결정된 출력에 해당하는 공기를 지속적으로 공급할 수 있다.That is, the present invention can determine the appropriate output value as the output of the
일례로, 제어부(130)는 결정된 출력 적정값으로 주입되는 공기가 지속되도록 호흡 관리부(120)를 제어하되, EIT 데이터 처리부를 통하여 상기 피험자의 상태 변화가 감지될 경우, 감지된 상태 변화에 따라 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기를 제어한다.In one example, the
즉, 제어부(130)는 호흡 관리부(120)를 통하여 주입되는 공기의 출력을 일반적으로 유지하다가, 필요 시 자동으로 공기의 출력을 제어하도록 설정할 수 있다.따라서, 본 발명은 기존 비침습적 치료 방법과 전기 임피던스 단층촬영(EIT, Electrical Impedance Tomography) 방법을 함께 사용하여 비침습적 기계환기 치료의 효율성을 증가시킬 수 있다.That is, the
본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템(100)은 임피던스 데이터 및 호흡 파라미터의 수집과 관련된 신호처리를 비침습적 기계환기 치료와 동시에 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the non-invasive
즉, 비침습적 기계환기 시스템(100)은 비침습적 방법으로 피험자의 폐기능을 개선하거나 근신경계 질환을 치료하면서 임피던스 데이터의 영상화 및 호흡 파라미터의 수집을 동시에 수행한다.That is, the non-invasive
예를 들어, 임피던스 데이터의 영상화는 영상 데이터를 생성하는 과정에 포함될 수 있다.For example, imaging of impedance data may be included in the process of generating image data.
폐기능을 개선하기 위한 치료 중 하나로써 마스크를 통하여 피험자로 공기를 주입하여 수면무호흡증을 치료하는 치료가 존재한다.As one of the treatments for improving lung function, there is a treatment for treating sleep apnea by injecting air into a subject through a mask.
본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템(100)이 수면무호흡증을 치료하는 실시예 및 비침습적 기계환기 시스템(100)의 구성 요소는 도 2에 대한 설명에서 보다 구체적으로 설명한다.An embodiment in which the non-invasive
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 구성 요소를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining the components of a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 EIT 데이터 처리 장치(210), 호흡 관리부(220) 및 제어부(230)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the non-invasive
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치(210)는 측정하고자 하는 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되며, 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the EIT
일례로, EIT 데이터 처리 장치(210)는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정한다.In one example, the EIT
또한, EIT 데이터 처리 장치(210)는 측정된 전압에 기반하여 생성되는 임피던스 데이터로부터 흉부와 목 중 적어도 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성한다.In addition, the EIT
예를 들어, 복수의 전극은 피험자의 흉부를 따라 부착되어 폐 내부에 대한 임피던스 데이터를 측정하기 위한 EIT 전극을 포함할 수 있다.For example, a plurality of electrodes may be attached along the chest of the subject to include an EIT electrode for measuring impedance data about the inside of the lung.
또한, 복수의 전극은 피험자의 목을 따라 부착되어 상기도의 면적에 대한 임피던스 데이터를 측정하기 위한 EIT 전극을 포함할 수 있다.In addition, a plurality of electrodes may be attached along the subject's neck to include an EIT electrode for measuring impedance data for the area of the upper respiratory tract.
예를 들어, EIT 데이터 처리 장치(210)는 임피던스 데이터를 가공하여 영상 데이터를 생성할 수 있다.For example, the EIT
EIT 전극은 피험자가 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 흉부(폐) 폐쇄 시 그 형태와 폐쇄의 원인이 되는 구조적 변화를 검출하는데 사용될 수 있다.The EIT electrode is used to inject a relatively low current that the subject cannot detect, for example, a high frequency current of 1 mA or less, and to measure the induced voltage, and the current-voltage data measured through the EIT electrode is computed through the imaging algorithm to the chest (lung ) It can be used to detect the shape and structural changes that cause the closure.
또한, EIT 전극을 통해 측정된 전류-전압 데이터는 영상화 알고리즘을 통해 목 내부의 구조적 변화를 검출하는데 사용될 수 있다.In addition, the current-voltage data measured through the EIT electrode can be used to detect structural changes in the neck through an imaging algorithm.
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치(210)는 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하며, 주입되는 공기에 기초한 흉부와 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성한다.According to an embodiment of the present invention, the EIT
즉, EIT 데이터 처리 장치(210)는 주입되는 공기에 따라 변화되는 흉부와 목 내부에 위치하는 폐와 기도 등을 영상화한다.That is, the EIT
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치(210)는 피험자의 흉부에 부착된 복수의 전극 중에서 적어도 하나의 선택된 전극 쌍을 통하여 복수의 주파수 범위를 갖는 전류를 주입할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the EIT
일례로, EIT 데이터 처리 장치(210)는 선택된 전극 쌍 및 주파수를 선택하고, 선택된 주파수에 따른 전압 신호를 생성하여 전류로 변환하며, 선택된 전극 쌍들을 통해 피험자의 흉부 또는 목에 변환된 전류를 주입할 수 있다.In one example, the EIT
또한, EIT 데이터 처리 장치(210)는 복수의 전극 중 선택되지 않은 전극들로부터 주입되는 전류에 따라 유기된(induced) 전압을 측정할 수 있다.Also, the EIT
예를 들어, EIT 데이터 처리 장치(210)는 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 EIT
본 발명의 일실시예에 따르면 호흡 관리부(220)는 피험자로 공기를 주입하고, 주입되는 공기에 기초한 피험자의 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 호흡 관리부(220)는 피험자의 코 및 입 중 하나와 접촉되는 마스크와 마스크에 대향된 입구에 연결되는 관을 포함하며, 마스크를 통해 피험자로 공기를 주입하고, 공기를 주입 시 마스크 내 공기 압력 및 기류 신호와 관련된 호흡 파라미터를 수집할 수 있다.In one example, the
바람직하게는, 호흡 파라미터가 임피던스 영상의 판독과 거의 동시에 또는 동시에 샘플링된다.Preferably, the breathing parameters are sampled almost simultaneously or simultaneously with the reading of the impedance image.
예를 들어, 호흡 파라미터는 피험자의 호흡 곡선의 형상, 피험자의 호흡 곡선의 형상의 변화, 피험자의 흡기량에 근거하는 호흡 곡선, 피험자의 호기량에 근거하는 호흡 곡선, 피험자의 흡기 압력에 근거하는 호흡 곡선, 피험자의 호기 압력에 근거하는 호흡 곡선, 피험자의 흡기류에 근거하는 호흡 곡선, 피험자의 호기류에 근거하는 호흡 곡선 및 피험자의 호흡간 간격의 변화, 및 이의 조합 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the breathing parameters include the shape of the subject's breathing curve, the change in the shape of the subject's breathing curve, the breathing curve based on the subject's inspiratory volume, the breathing curve based on the subject's exhalation volume, and the breathing curve based on the subject's inspiratory pressure. , A breathing curve based on the subject's exhalation pressure, a breathing curve based on the subject's inspiratory flow, a breathing curve based on the subject's exhalation, and a change in the interval between subjects' breaths, and combinations thereof. have.
또한, 호흡 파라미터는 피험자의 호흡수, 피험자의 호흡 압력, 피험자의 호흡 기류, 피험자의 호기말 CO2, 피험자의 설하 CO2, 및 피험자의 호흡 강도와 관련될 수 있다.In addition, the respiratory parameters may be related to the subject's respiratory rate, the subject's respiratory pressure, the subject's respiratory airflow, the subject's end-tidal CO 2 , the subject's sublingual CO 2 , and the subject's respiratory intensity.
본 발명의 일실시예에 따르면, 호흡 관리부(220)는 공기청정기, 교체형 물병 및 교체형 산소캔 중 적어도 하나가 연결되는 외부 장치 연결부(221)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 호흡 관리부(220)는 상기 외부 장치 연결부(221)를 통하여 공기청정기에서 정화된 공기를 피험자로 제공하거나, 교체형 물병으로부터 공급되는 수분을 분사하여 피험자에게 공급하는 공기의 습도를 조절할 수 있다.For example, the
또한, 호흡 관리부(220)는 외부 장치 연결부(221)를 통하여 교체형 산소캔으로부터 공급되는 산소를 피험자로 제공할 수 있다.In addition, the
또한, 호흡 관리부(220)는 외부 장치 연결부(221)를 통하여 교체형 물병의 수분에 포함된 특정 물질을 피험자로 제공할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 특정 물질은 수분에 녹을 수 있는 수용성 비타민, 수용성 백신, 수용성 치료제 등을 포함할 수 있다.For example, certain substances may include water-soluble vitamins, water-soluble vaccines, water-soluble therapeutic agents, and the like that are soluble in water.
따라서, 호흡 관리부(220)는 피험자로 수분을 분사하면서 피험자에게 공급하는 공기의 습도를 조절함과 동시에 특정 물질을 피험자에게 제공할 수 있다.Accordingly, the
일례로, 외부 장치 연결부(221)는 공기청정기의 케이블, 교체형 산소캔 및 교체형 물병이 삽입될 수 있는 컨버터형 연결부를 포함할 수 있다.In one example, the external
따라서, 본 발명은 공기청정기의 정화된 공기, 산소캔에 포함된 정제된 산소를 피험자로 제공함으로써, 호흡기 질환을 갖은 환자뿐만 아니라 정상인에게도 건강관리용 의료 서비스를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide purified air contained in an air purifier and purified oxygen contained in an oxygen can as a subject, thereby providing health care medical services to normal patients as well as patients with respiratory diseases.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제어부(230)는 EIT 데이터 처리 장치(210)와 호흡 관리부(220)를 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 제어부(230)는 호흡 파라미터 및 영상 데이터를 비교하여 주입되는 공기의 누설량을 추정할 수 있다.In one example, the
따라서, 본 발명은 비침습적 기계환기 치료 시 전기 임피던스 단층촬영 방법을 사용하여 마스크 내부로부터 누설되는 공기량을 정확하게 추정할 수 있다.Therefore, the present invention can accurately estimate the amount of air leaking from the inside of the mask using an electric impedance tomography method in the treatment of non-invasive mechanical ventilation.
또한, 제어부(230)는 추정된 누설량에 기초하여 주입되는 공기의 압력 및 부피를 제어할 수 있다.Also, the
예를 들어, 제어부(230)는 모니터링된 폐 내부 공기 부피 변화를 미분하여 폐 내부의 기류 신호를 산출하고, 마스크 내에서 측정되는 기류 신호와 비교하여 주입되는 공기의 누설량을 추정할 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어부(230)는 추정된 누설량이 기준값보다 클 경우, 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 증가시키고, 추정된 누설량이 기준값보다 작을 경우, 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the estimated leakage amount is greater than the reference value, the
여기서, 기준값은 마스크를 통하여 주입되는 공기가 폐기능의 정상화를 나타내기 위한 기준치에 상응할 수 있다.Here, the reference value may correspond to a reference value for indicating that the air injected through the mask normalizes lung function.
예를 들어, 제어부(230)는 누설량이 기준값보다 클 경우 폐기능의 정상화를 나타내기 위한 기준치에 상응하는 공기가 주입되지 않은 것으로 판단하고, 누설량이 기준값보다 작을 경우 폐기능을 개선하기 위한 기준치에 상응하는 공기가 주입되는 것으로 판단한다.For example, when the leakage amount is greater than the reference value, the
즉, 본 발명은 누설되는 공기량을 정확하게 추정하여 비침습적 기계환기 치료에서의 주입되는 공기의 압력 및 부피를 능동적으로 제어할 수 있다.That is, the present invention can accurately control the pressure and volume of the injected air in the non-invasive mechanical ventilation treatment by accurately estimating the amount of leaked air.
예를 들어, 기준값은 주입 공기에 따라 변화되는 폐의 부피에 대한 영상 데이터와 관련될 수 있다.For example, the reference value can relate to image data for the volume of the lung that changes with the intake air.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 제어부(230)는 생성된 영상 데이터 및 수집된 호흡 파라미터를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the
일례로, 제어부(230)는 호흡 관리부(220)가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 임의로 변경한다.In one example, the
또한, 제어부(230)는 EIT 데이터 처리 장치를 제어하여, 변경된 압력 및 부피에 따라 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피 그리고 기류의 변화를 영상화하고, 목의 상기도 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성한다.In addition, the
일례로, 제어부(230)는 호흡 관리부(220)가 수집하는 호흡 파라미터의 변화를 획득한다. 여기서, 호흡 파라미터의 변화는 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초할 수 있다.In one example, the
또한, 제어부(230)는 영상화된 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출할 수 있다.In addition, the
즉, 제어부(230)는 호흡 관리부(220)를 제어하여 주입되는 공기의 압력 및 부피를 변경하면서 EIT 데이터 처리 장치(210) 및 호흡 관리부(220)를 통하여 피험자의 폐 및 상기도의 변화를 모니링하여 폐기능 진단 변수를 산출할 수 있다.That is, the
예를 들어, 폐기능 진단 변수는 비침습적 기계환기 시스템의 이득(gain), 피험자의 각성 문턱치 및 상기도 반응도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the pulmonary function diagnostic variable may include at least one of a gain of a non-invasive mechanical ventilation system, a subject's arousal threshold, and upper respiratory responsiveness.
본 발명은 마스크를 통하여 수집되는 피험자의 호흡 파라미터와 전기 임피던스 단층촬영에 기반하는 폐기능의 모니터링을 이용하여 피험자의 진단 변수를 산출할 수 있다.The present invention can calculate the diagnostic parameters of a subject using monitoring of lung functions based on electrical impedance tomography and respiratory parameters of a subject collected through a mask.
또한, 본 발명은 비침습적 치료 방법을 수행함에 있어서 마스크에서 누설되는 공기량을 정확하게 추정하여 호흡기 질환 또는 근신경계 질환의 치료 효과를 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the therapeutic effect of respiratory diseases or muscular system diseases by accurately estimating the amount of air leaked from the mask in performing a non-invasive treatment method.
또한, 본 발명은 비침습적 치료 방법을 수행함에 있어서 피험자에 부착된 마스크에서 누설되는 공기량을 정확하게 추정하고, 추정된 공기량에 기반하여 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 제어함으로써 피험자의 폐기능을 개선할 수 있다.In addition, the present invention accurately estimates the amount of air leaked from the mask attached to the subject in performing a non-invasive treatment method, and controls one of the volume and pressure of the air injected through the mask based on the estimated air amount. It can improve lung function.
본 발명의 일실시예에 따르면 비침습적 기계환기 시스템(200)은 피험자가 착용한 마스크에 비침습적 기계환기를 연결하고, 피험자의 자연 수면을 유도한다. 여기서, 비침?벅 기계환기는 호흡 관리부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the non-invasive
비침습적 기계환기 시스템(200)은 수면이 시작되면 호흡 관리부(220)의 출력 공기 압력 또는 부피를 최소값으로 설정한다.The non-invasive
비침습적 기계환기 시스템(200)은 EIT 데이터 처리 장치(210)를 이용하여 폐 내부 공기 부피 변화 신호를 측정하고, 이 신호를 미분해 기류 신호를 산출한다.The non-invasive
또한, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 호흡 관리부(220)를 통하여 마스크의 공기 압력과 기류 신호를 측정한다.In addition, the non-invasive
또한, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 폐 내부 공기 부피 변화 신호와 마스크 공기 압력 및 기류 신호를 비교해 마스크에서 누설되는 공기의 양을 추정한다.In addition, the non-invasive
또한, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 폐 내부 공기 부피 변화 신호를 이용해 무호흡 또는 저호흡의 발생을 검출한다.In addition, the non-invasive
또한, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 무호흡 또는 저호흡이 발생하면 호흡 관리부(220)의 출력 공기 압력 또는 부피를 증가시키면서 마스크에서 누설되는 공기의 양을 지속적으로 추정한다.In addition, the non-invasive
호흡 관리부(220)의 출력 공기 압력 또는 부피의 증가에 따라 무호흡 또는 저호흡 발생 빈도가 줄어드는지를 판단하면서 무호흡 또는 저호흡이 발생하지 않는 호흡 관리부(220)의 출력 공기 압력 또는 부피의 최소값을 찾는다.While determining whether the frequency of occurrence of apnea or hypoventilation decreases according to an increase in the output air pressure or volume of the
이때 마스크에서 누설되는 공기 양을 계속 추정할 수 있다. 상술한 과정은 폐기능 개선을 위한 공기 적정량 추정(PAP titration) 절차일 수 있다.At this time, the amount of air leaking from the mask can be continuously estimated. The above-described process may be a procedure for estimating air titration (PAP titration) for improving lung function.
이후, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 공기 적정량 추정 절차에 의해 찾은 호흡 관리부(220)의 출력 공기 압력 또는 부피의 최소값을 CPAP 방식으로 동작하는 호흡 관리부(220)의 기본값으로 설정할 수 있다.Thereafter, the non-invasive
비침습적 기계환기 시스템(200)은 임피던스 데이터 측정 없이 호흡 관리부(220)를 사용했을 때 환자가 CPAP 방식에 적응하면 기본 설정값을 유지한다.The non-invasive
임피던스 데이터 측정 없이 호흡 관리부(220)를 사용했을 때 환자가 다시 CPAP 방식에 적응하지 못하면 호흡 관리부(220)와 EIT 데이터 처리 장치(210)를 사용하는 공기 적정량 추정 절차를 반복한다.If the patient does not adapt to the CPAP method again when the
이전 공기 적정량 추정 절차 결과와 비교해 마스크에서 누출되는 공기의 양이 변한 경우에는 마스크 착용법을 수정하거나 마스크를 교체하고 다시 공기 적정량 추정 절차를 실시한다.If the amount of air leaking from the mask changes compared to the previous air titration estimation result, correct the mask wearing method or replace the mask and perform the air titration estimation procedure again.
예를 들어, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 마스크에서 누출되는 공기의 양이 변하지 않았으나 환자가 CPAP 방식에 적응하지 못한 경우에는 새로 실시한 공기 적정량 추정 절차 결과에 의한 호흡 관리부(220)의 출력 공기 압력 또는 부피의 최소값을 이전 공기 적정량 추정 절차 결과에 획득된 값과 비교한다.For example, when the amount of air leaked from the mask is not changed in the non-invasive
다음으로, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 값이 변경된 경우에는 새로운 값을 기본 설정값으로 사용한다.Next, the non-invasive
일례로, 비침습적 기계환기 시스템(200)은 반복적인 공기 적정량 추정 절차에 의해서 환자가 CPAP 방식에 적응하지 못하는 경우에는 호흡 관리부(220)의 사용 도중에 항상 EIT 데이터 처리 장치를 이용한 측정을 실시해서 호흡 관리부(220)의 출력 공기 압력 또는 부피를 지속적으로 실시간 제어할 수 있다.In one example, the non-invasive
도 3a는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치의 구성 요소를 설명하는 도면이다. 3A is a diagram illustrating components of an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 3a는 EIT 데이터 처리 장치가 호흡 관리 장치와 별도의 장치로 구성되어 호흡 관리 장치의 공기 주입을 제어하는 실시예와 관련된다.Specifically, FIG. 3A relates to an embodiment in which the EIT data processing device is configured as a separate device from the respiratory management device to control air injection of the respiratory management device.
도 3a를 참고하면, EIT 데이터 처리 장치(300)는 전극부(301), 영상 데이터 생성부(302), 공기 누설량 추정부(303), 제어 신호 생성부(304) 및 전달부(305)를 포함한다.Referring to FIG. 3A, the EIT
또한, EIT 데이터 처리 장치(300)는 호흡 관리 장치(310)와 직렬 케이블을 통하여 직접 연결되거나 블루투스 또는 Wi-Fi 등의 근거리 무선 통신을 통하여 연결될 수 있다.Further, the EIT
또한, EIT 데이터 처리 장치(300)는 호흡 관리 장치(310)와 별도의 분리된 장치일 수 있다.Also, the EIT
본 발명의 일실시예에 따르면 전극부(301)는 전류 주입 및 전압 감지를 위한 복수의 전극이 형성되며, 측정하고자 하는 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
여기서, 전극부(301)는 도 1에서 설명된 흉부 전극부와 목 전극부를 포함할 수 있다.Here, the
본 발명의 일실시예에 따르면 영상 데이터 생성부(302)는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
또한, 영상 데이터 생성부(302)는 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 임피던스 데이터로부터 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일실시예에 따르면 영상 데이터 생성부(302)는 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하며, 호흡 관리 장치(310)가 주입하는 공기에 기초한 흉부와 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면 전달부(305)는 영상 데이터 및 영상 데이터로부터 추출한 신호 데이터를 호흡 관리 장치(310)로 전달할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
예를 들어, 신호 데이터는 전압 신호 데이터, 전류 신호 데이터, 임피던스 신호 데이터, 주파수 신호 데이터 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the signal data may include at least one of voltage signal data, current signal data, impedance signal data, and frequency signal data.
본 발명의 일실시예에 따르면 전달부(303)는 호흡 관리 장치(310)로 제어 신호를 전달할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
즉, 전달부(303)는 유/무선 통신을 이용하여 호흡 관리 장치(310)로 공기의 부피 및 압력 중 하나를 제어하기 위한 제어 신호를 전달할 수 있다.That is, the
본 발명의 일실시예에 따르면 공기 누설량 추정부(304)는 피험자의 호흡에 따른 호흡 파라미터를 수신하고, 수신된 호흡 파라미터 및 생성된 영상 데이터를 비교하여 피험자로 주입되는 공기의 누설량을 추정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the air
일례로, 공기 누설량 추정부(304)는 영상 데이터에 기초하여 폐 내부 공기 부피 변화 및 기도의 폐쇄 정도 변화 중 어느 하나를 모니터링할 수 있다.As an example, the
또한, 공기 누설량 추정부(304)는 모니터링된 폐 내부 공기 부피 변화를 미분하여 기류 신호를 산출하고, 호흡 관리 장치(310)가 포함하는 마스크 내 기류 신호와 산출된 기류 신호를 비교하여 공기 누설량을 추정할 수 있다.In addition, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제어 신호 생성부(305)는 추정된 누설량에 기초하여 호흡 관리 장치(310)가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the control
즉, 제어 신호 생성부(305)는 피험자의 폐기능을 개선하기 위하여 호흡 관리 장치(310)가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.That is, the
본 발명은 전기 임피던스 단층촬영에 기반하여 폐기능을 모니터링하고, 모니터링 기반하여 호흡 관리 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.The present invention can monitor the lung function based on electrical impedance tomography and generate a control signal for controlling the respiratory management device based on the monitoring.
본 발명의 일실시예에 따르면 제어 신호 생성부(305)는 추정된 누설량이 기준값보다 클 경우, 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 증가시키도록 호흡 관리 장치(310)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
또한, 제어 신호 생성부(305)는 추정된 누설량이 기준값보다 작을 경우, 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하도록 호흡 관리 장치(310)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.In addition, when the estimated leakage amount is smaller than the reference value, the control
도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치와 호흡 관리 장치의 연결 구성을 설명하는 도면이다.3B is a diagram illustrating a connection configuration between an EIT data processing device and a respiratory management device according to an embodiment of the present invention.
도 3b를 참고하면, EIT 데이터 처리 장치(320)가 호흡 관리 장치(330)와 연결되는 구성을 구체적으로 예시한다.Referring to FIG. 3B, a configuration in which the EIT
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치(320)는 케이블을 이용하여 호흡 관리 장치(330)과 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the EIT
EIT 데이터 처리 장치(320)는 도 3a에 도시된 EIT 데이터 처리 장치(310)와 동일한 구성 요소를 포함할 수 있다.The EIT
즉, EIT 데이터 처리 장치(320)는 제어 신호를 생성하여 호흡 관리 장치(330)로 전달함으로써 호흡 관리 장치(330)의 공기 주입을 제어할 수 있다.That is, the EIT
또한, EIT 데이터 처리 장치(320)는 도 1의 EIT 데이터 처리부(110)와 같이, 피험자에 부착된 흉부 전극부를 통하여 임피던스 데이터를 획득하여 흉부의 내부에 위치하는 폐에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.In addition, the EIT
또한, EIT 데이터 처리 장치(320)는 목 전극부를 통하여 임피던스 데이터를 획득하여 목의 내부에 위치하는 상기도에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.In addition, the EIT
본 발명의 다른실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치(320)는 호흡 관리 장치(330)의 마스크로 연결되는 케이블로부터 분기되는 전극을 통하여 임피던스 데이터를 획득하여 폐 및 상기도 중 하나에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the EIT
즉, EIT 데이터 처리 장치(320)는 호흡 관리 장치(330)에 의하여 측정된 임피던스 데이터를 이용하여 폐 및 상기도에 대한 영상 데이터를 생성할 수 있다.That is, the EIT
도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치에 연결되는 흉부 벨트를 개략적으로 도시한다.Figure 3c schematically shows a chest belt connected to an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3c를 참고하면, 흉부 벨트(340)는 도 3b에 도시된 EIT 데이터 처리 장치(320)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3C, the chest belt 340 may be connected to the EIT
흉부 벨트(340)는 전기 케이블(341), 레이저 케이블(342) 및 전극 벨트(343)를 포함한다.The chest belt 340 includes an electrical cable 341, a laser cable 342 and an electrode belt 343.
전극 벨트(343)는 도 1에 도시된 흉부 전극부(111)에 대응될 수 있다.The electrode belt 343 may correspond to the
도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치에 연결되는 목 벨트를 개략적으로 도시한다.Figure 3d schematically shows a neck belt connected to the EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3d를 참고하면, 목 벨트(350)는 도 3b에 도시된 EIT 데이터 처리 장치(320)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 3D, the
목 벨트(350)는 케이블(351)를 통하여 전기 및 데이터를 송수신할 수 있다.The
목 벨트(350)는 도 1에 도시된 목 전극부(112)에 대응될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining a flowchart related to a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 4는 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 피험자의 비침습적 기계환기 치료 절차를 예시한다.Specifically, FIG. 4 illustrates a non-invasive mechanical ventilation treatment procedure of a subject in a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system.
도 4를 참고하면, 단계(401)에서 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 피험자로 공기를 주입한다.Referring to FIG. 4, in
즉, 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 호흡 관리부의 마스크를 통하여 피험자로 공기를 주입한다.That is, the method of operating the non-invasive mechanical ventilation system injects air into the subject through the mask of the respiratory management unit.
단계(402)에서 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전압을 측정하여 피험자 내부에 대한 영상 데이터를 생성한다.The operation method of the non-invasive mechanical ventilation system in
즉, 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 복수의 전극을 이용하여 흉부와 목 중 적어도 하나의 내부와 관련된 전압을 측정하고, 흉부와 목 중 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성한다.That is, the method of operating the non-invasive mechanical ventilation system uses a plurality of electrodes to measure a voltage related to the interior of at least one of the chest and neck, and generates image data for the interior of one of the chest and neck.
다만, 복수의 전극을 포함하는 전극부가 흉부와 목에 동시에 착용된 경우, 비침습적 기계환기 시스템은 흉부와 목 중 선택적으로 영상화할 수 있다.However, when the electrode part including a plurality of electrodes is worn on the chest and neck at the same time, the non-invasive mechanical ventilation system can selectively image the chest and neck.
단계(403)에서 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 피험자의 호흡 파라미터를 수집한다.In
즉, 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 마스크를 통하여 피험자로 주입되는 공기에 따른 호흡에 기초하여 변경되는 호흡 파라미터를 수집한다. That is, the method of operation of the non-invasive mechanical ventilation system collects respiratory parameters that are changed based on breathing according to the air injected into the subject through the mask.
여기서, 호흡 파라미터는 마스크 내부의 공기 압력 및 기류 신호를 포함할 수 있다. 즉, 호흡 파라미터는 피험자가 호흡할 때 마스크 내부의 공기 압력 및 기류 신호와 관련될 수 있다.Here, the breathing parameters may include air pressure and airflow signals inside the mask. That is, the breathing parameters can be related to air pressure and airflow signals inside the mask when the subject breathes.
단계(404)에서 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 생성된 영상 데이터 및 수집된 호흡 파라미터를 비교하여 공기의 누설량을 추정한다.The method of operating the non-invasive mechanical ventilation system in
즉, 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 임피던스 데이터에 기반하여 모니터링되는 폐 내부 공기 부피 변화를 미분하여 기류 신호를 산출하고, 마스크 내 기류 신호와 비교하여 마스크로부터 누설되는 공기량을 추정한다.That is, the method of operating the non-invasive mechanical ventilation system calculates an airflow signal by differentiating a change in the volume of air inside the lungs monitored based on impedance data, and estimates the amount of air leaked from the mask by comparing the airflow signal in the mask.
단계(405)에서 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 추정된 누설량에 기초하여 주입하는 공기를 제어한다.The method of operation of the non-invasive mechanical ventilation system in
즉, 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 마스크로부터 누설되는 공기량에 따라 주입하는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 제어하여 비침습적 기계환기 치료의 효율성을 향상시킨다.That is, the method of operating the non-invasive mechanical ventilation system improves the efficiency of the non-invasive mechanical ventilation treatment by controlling one of the volume and pressure of the injected air according to the amount of air leaking from the mask.
다시 말해, 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 마스크로부터 누설되는 공기량이 기준값보다 크다고 판단할 경우, 공기의 압력 및 부피를 증가시켜, 폐기능을 개선하기에 충분한 공기가 피험자로 주입되도록 호흡 관리부를 제어한다.In other words, the operation method of the non-invasive mechanical ventilation system increases the pressure and volume of the air when it is determined that the amount of air leaking from the mask is greater than the reference value, so that sufficient air is injected into the subject to improve lung function. Control.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치의 동작 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.5 is a diagram for explaining a flowchart related to an operation method of an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 5는 EIT 데이터 처리 장치의 동작 방법은 피험자의 폐기능을 개선하기 위하여 임피던스 데이터 측정에 기초하여 피험자로 주입되는 공기의 압력 및 부피를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 실시예를 예시한다. 이하에서는 EIT 데이터 처리 장치의 동작 방법을 장치 동작 방법으로 설명한다.Specifically, FIG. 5 illustrates an embodiment in which the operation method of the EIT data processing apparatus generates a control signal for controlling the pressure and volume of air injected into the subject based on impedance data measurement in order to improve the lung function of the subject. do. Hereinafter, an operation method of the EIT data processing apparatus will be described as an apparatus operation method.
도 5를 참고하면, 단계(501)에서 장치 동작 방법은 흉부와 목 중 하나에 부착된 복수의 전극 중 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급한다.Referring to FIG. 5, in
즉, 장치 동작 방법은 측정하고자 하는 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급한다.That is, the method of operating the device supplies current to at least one selected electrode pair of a plurality of electrodes attached to at least one of the chest and neck of the subject to be measured.
단계(502)에서 장치 동작 방법은 복수의 전극 중 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 흉부와 목 중 하나의 내부를 영상화한다.In
즉, 장치 동작 방법은 복수의 전극 중 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 임피던스 데이터로부터 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부를 영상화한다.That is, the device operation method measures voltage through unselected electrodes among a plurality of electrodes to image the inside of at least one of the chest and the neck from impedance data.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면 장치 동작 방법은 단계(503)를 수행하기 이전에, 호흡 관리 장치로, 단계(502)에서 생성된 영상 데이터 및 영상 데이터로부터 추출한 신호 데이터를 전달할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, before performing the
단계(503)에서 장치 동작 방법은 호흡 파라미터를 수신하고, 수신된 호흡 파라미터와 영상화된 내부에 기초하여 공기 누설량을 추정한다.In
즉, 장치 동작 방법은 피험자의 호흡 파라미터를 수신하고, 수신된 호흡 파라미터 및 영상화된 내부에 기초하여 피험자로 주입되는 공기의 누설량을 추정할 수 있다.That is, the device operation method may receive the subject's breathing parameters and estimate the amount of leakage of air injected into the subject based on the received breathing parameters and the imaged interior.
단계(504)에서 장치 동작 방법은 호흡 관리 장치가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.The method of operating the device in
즉, 장치 동작 방법은 추정된 누설량에 기초하여 호흡 관리 장치가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.That is, the device operating method generates a control signal for controlling the pressure and volume of air injected by the respiratory management device based on the estimated leakage amount.
여기서, 제어 신호는 피험자의 폐기능을 개선하기 위하여 생성될 수 있다.Here, the control signal may be generated to improve the lung function of the subject.
단계(505)에서 장치 동작 방법은 단계(504)에서 생성된 제어 신호를 호흡 관리 장치로 전달한다.The method of operating the device in
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법과 관련된 흐름도를 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a flowchart related to a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 6은 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법은 호흡 파라미터 및 EIT 데이터 처리부에 의하여 생성되는 영상 데이터에 기반하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 실시예를 예시한다. Specifically, FIG. 6 illustrates an embodiment in which a method of operating a non-invasive mechanical ventilation system calculates a lung function diagnosis variable based on breathing parameters and image data generated by the EIT data processing unit.
또한, 도 6에서는 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법을 시스템 동작 방법으로 설명한다.6, the operation method of the non-invasive mechanical ventilation system is described as a system operation method.
도 6을 참고하면, 단계(601)에서 시스템 동작 방법은 피험자로 공기를 주입한다.Referring to FIG. 6, in
즉, 시스템 동작 방법은 호흡 관리부의 마스크를 통하여 피험자로 공기를 주입한다.That is, in the system operation method, air is injected into the subject through the mask of the breath management unit.
단계(602)에서 시스템 동작 방법은 복수의 전극 중 선택된 전극으로 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극으로 전압을 측정하여 피험자의 내부에 대한 영상 데이터를 생성한다.In
즉, 시스템 동작 방법은 복수의 전극을 이용하여 흉부와 목 중 하나의 내부와 관련된 임피던스를 측정하고, 임피던스 데이터를 이용하여 흉부와 목 중 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성한다.That is, the system operation method measures impedance related to the inside of one of the chest and neck using a plurality of electrodes, and generates image data for the inside of one of the chest and neck using the impedance data.
단계(603)에서 시스템 동작 방법은 피험자의 호흡 파라미터를 수집한다.In
즉, 시스템 동작 방법은 마스크를 통하여 피험자로 주입되는 공기를 이용하여 피험자가 호흡하고, 그 호흡에 기초하여 변경되는 호흡 파라미터를 수집한다. 여기서, 호흡 파라미터는 마스크 내부의 공기 압력 및 기류 신호를 포함할 수 있다.That is, in the system operation method, the subject breathes using the air injected into the subject through the mask, and collects respiratory parameters changed based on the breath. Here, the breathing parameters may include air pressure and airflow signals inside the mask.
단계(604)에서 시스템 동작 방법은 영상 데이터 및 호흡 파라미터를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출한다.In
즉, 시스템 동작 방법은 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류 변화 그리고 목의 상기도 면적 변화에 기초하여 폐기능 진단 변수를 산출한다.That is, the system operation method calculates the lung function diagnosis variables based on the distribution of air inside the lungs, changes in volume and airflow, and changes in the upper airway area of the neck.
폐기능 진단 변수는 피험자의 호흡 시스템 이득 또는 민감도, 피험자의 호흡 부족 유발 각성 문턱치 및 상기도 반응도 중 적어도 하나를 포함한다.Pulmonary function diagnostic parameters include at least one of the subject's respiratory system gain or sensitivity, the subject's respiratory deficiency-induced arousal threshold and upper respiratory response.
시스템 동작 방법은 폐기능 진단 변수를 이용하여 수면무호흡의 중증도와 원인을 진단할 수 있다.The system operation method can diagnose the severity and cause of sleep apnea using the lung function diagnostic parameters.
또한, 시스템 동작 방법은 기도에 인가하는 공기압을 변화시킨다. 그 후, 시스템 동작 방법은 EIT 데이터 처리부를 이용해 목 근처 부위에서 임피던스 단층촬영으로 상기도 면적 변화를 측정하고 이를 이용해 상기도 반응을 계산해 수면무호흡의 중증도와 원인을 분별할 수 있다.In addition, the method of operating the system changes the air pressure applied to the airways. Thereafter, the system operation method can determine the severity and cause of sleep apnea by using the EIT data processing unit to measure changes in the upper respiratory tract area by impedance tomography in the area near the neck and using it to calculate the upper respiratory response.
또한, 시스템 동작 방법은 호흡 관리부로 기도에 인가하는 공기압을 변화시키면서 흉부에서 임피던스 단층촬영으로 폐 내부의 공기 분포 및 부피를 측정한다.In addition, the system operation method measures the air distribution and volume in the lungs by impedance tomography in the chest while changing the air pressure applied to the airway to the respiratory management unit.
다음으로, 시스템 동작 방법은 목 근처 부위에서 임피던스 단층촬영으로 상기도의 면적을 측정해서 호흡 제어 시스템의 이득, 각성 문턱치와 상기도 반응를 계산해 수면무호흡의 중증도와 원인을 분별할 수 있다.Next, the system operation method can determine the severity and cause of sleep apnea by calculating the gain, arousal threshold, and upper respiratory response of the respiratory control system by measuring the area of the upper respiratory tract by impedance tomography in the area near the neck.
예를 들어, 시스템 동작 방법은 수면무호흡의 중증도와 원인을 진단하고, 수면무호흡 치료 방법을 정하는 수면무호흡 치료 계획을 수립할 수 있다.For example, the system operation method may diagnose a sleep apnea severity and cause, and establish a sleep apnea treatment plan that determines a sleep apnea treatment method.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 EIT 데이터 처리 장치의 클라우드 컴퓨팅 서비스와 관련된 구성 요소를 설명하는 도면이다.7 is a diagram illustrating components related to a cloud computing service of an EIT data processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 7은 EIT 데이터 처리 장치가 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 피험자의 생체 데이터를 복수의 사물 인터넷 장치(internet of things, IoT) 및 사용자 단말 장치 중 적어도 하나 이상으로 제공하는 실시예를 예시한다.Specifically, FIG. 7 illustrates an embodiment in which the EIT data processing device provides the subject's biometric data to at least one of a plurality of Internet of things (IoT) and a user terminal device using a cloud computing service. .
도 7을 참고하면, EIT 데이터 처리 장치(710)는 호흡 관리 장치(700)와 유/무선을 통하여 연결된다.Referring to FIG. 7, the EIT
또한, 도 3에 대하여 설명한 바와 같이 EIT 데이터 처리 장치(710)는 호흡 관리 장치(700)의 공기 주입을 제어하기 위한 제어 신호를 생성 및 전달할 수 있다.In addition, as described with reference to FIG. 3, the EIT
일례로, EIT 데이터 처리 장치(710)는 네트워크를 통하여 복수의 사물 인터넷 장치와 사용자 단말 장치 중 적어도 하나 이상과 데이터를 송수신한다.In one example, the EIT
본 발명의 일실시예에 따르면 EIT 데이터 처리 장치(710)는 전달부(미도시)를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the EIT
일례로, 전달부(미도시)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 복수의 사물 인터넷 장치 및 사용자 단말 장치 중 적어도 하나 이상으로, 영상 데이터 및 신호 데이터 중 하나에 기초한 피험자의 생체 데이터를 전달한다.In one example, the delivery unit (not shown) transmits the subject's biometric data based on one of image data and signal data to at least one of a plurality of Internet of Things devices and a user terminal device using a cloud computing service.
예를 들어, EIT 데이터 처리 장치(710)는 피험자의 흉부 및 목 중 적어도 하나 이상의 부위에 부착된 복수의 전극을 통하여 실시간으로 변화하는 폐 및 상기도 중 적어도 하나 이상의 영상 데이터를 생성할 수 있다.For example, the EIT
본 발명의 일실시예에 따르면 피험자의 생체 데이터는 심전도(electrocardiography), 심장박동(heartbeat), 부정맥(arrhythmia), 폐활량(lung ventilation) 이미징(imaging), 호흡량(tidal volume), 무호흡(apnea), 저호흡(hypopnea), 신체 위치(body position), 움직임(movement), 코골이 소리(snoring sound), 신체 구성도(body composition) 및 개인 건강 상태(personal health state) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the subject's biological data includes electrocardiography, heartbeat, arrhythmia, lung ventilation imaging, tidal volume, apnea, Hypopnea, body position, movement, snoring sound, body composition, and personal health state. have.
또한, EIT 데이터 처리 장치(710) 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 폐 또는 상기도의 2차원 이미지를 제1 사물 인터넷 장치(720)를 이용하여 출력할 수 있다.In addition, the EIT
예를 들어, EIT 데이터 처리 장치(710)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 폐 또는 상기도의 영상을 제2 사물 인터넷 장치(721)를 이용하여 표시할 수 있다.For example, the EIT
일례로, EIT 데이터 처리 장치(710)는 피험자의 개인 건강 상태의 변화를 감지하고, 변화에 따라 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 제3 사물 인터넷 장치(722)의 촬영 방향을 변경할 수 있다.As an example, the EIT
예를 들어, EIT 데이터 처리 장치(710)는 피험자의 개인 건강 상태의 변화를 감지하고, 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 제4 사물 인터넷 장치(723)의 동작 상태를 변경할 수 있다.For example, the EIT
일례로, EIT 데이터 처리 장치(710)는 사용자 단말 장치(724)로 피험자의 생체 데이터를 전달하고, 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 생체 데이터와 관련된 어플리케이션을 추천할 수 있다.For example, the EIT
일례로, EIT 데이터 처리 장치(710)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 사용자 단말 장치(724)로 피험자의 생체 데이터에 기반한 웹 서비스를 제공할 수 있다.In one example, the EIT
또한, EIT 데이터 처리 장치(710)는 홈 IoT 플랫폼의 구성 요소인 스마트 워치, 밴드, 저울 등과 피험자의 생체 데이터를 공유할 수 있다.In addition, the EIT
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.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination.
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.The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
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.Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. 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. As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by equivalents, appropriate results 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 also within the scope of the following claims.
200: 비침습적 기계환기 시스템 210: EIT 데이터 처리 장치
220: 호흡 관리부 230: 제어부200: non-invasive mechanical ventilation system 210: EIT data processing device
220: breath management unit 230: control unit
Claims (22)
상기 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부; 및
상기 수집된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하여 상기 주입되는 공기의 누설량을 추정하고, 상기 주입되는 공기를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 호흡 관리부가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 변경하고, 상기 EIT 데이터 처리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 상기 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 상기 목의 상기도(upper airway) 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고, 상기 호흡 관리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터의 변화를 수집하여 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 비침습적 기계환기 시스템.It includes a plurality of electrodes attached to at least one part of the subject's chest and neck, and measures one of the current and voltage from the at least one part through the attached plurality of electrodes to obtain image data for the inside of the subject. EIT data processing unit to generate;
A breath management unit that injects air into the subject and collects the breath parameters of the subject based on the injected air; And
Comprising a control unit for estimating the amount of leakage of the injected air by comparing the collected breathing parameters and the generated image data, and controls the injected air,
The control unit changes the pressure and volume of the air injected by the breathing management unit, and the EIT data processing unit changes the air distribution and volume and airflow in the lungs of the chest and the upper airway of the neck according to the changed pressure and volume ( upper airway) generates image data on the area change, and the respiratory management unit collects and provides a change in the breathing parameter of the subject based on the injected air according to the changed pressure and volume, and provides it to the control unit, and the control unit generates the A non-invasive mechanical ventilation system that calculates pulmonary function diagnostic variables using image data and changes in the respiratory parameters.
상기 EIT 데이터 처리부는 상기 부착된 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 상기 선택된 전극 쌍에 전류를 공급하며, 상기 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하고, 상기 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하며, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 실시간으로 생성하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 1,
The EIT data processor controls selection of at least one electrode pair from the attached plurality of electrodes, supplies current to the selected electrode pair, controls selection of the unselected electrodes, and selects the unselected electrodes. A non-invasive mechanical ventilation system that measures voltage through them and generates real-time image data for internal changes of at least one of the chest and the neck based on the injected air.
상기 제어부는 상기 생성된 영상 데이터에 기초하여 폐 내부 공기 부피 변화 및 기도의 폐쇄 정도 변화 중 어느 하나를 모니터링하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 2,
The control unit is a non-invasive mechanical ventilation system that monitors any one of changes in the air volume inside the lungs and the degree of airway obstruction based on the generated image data.
상기 호흡 관리부는 상기 피험자의 코 및 입 중 하나와 접촉되는 마스크와 상기 마스크에 연결되는 관을 포함하고, 상기 마스크를 통해 상기 피험자로 상기 공기를 주입하고, 상기 공기를 주입 시 상기 마스크 내 공기 압력 및 기류 신호와 관련된 상기 호흡 파라미터를 수집하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 3,
The breathing management unit includes a mask in contact with one of the subject's nose and mouth and a tube connected to the mask, and injects the air into the subject through the mask, and when the air is injected, the air pressure in the mask And a non-invasive mechanical ventilation system that collects the respiratory parameters associated with airflow signals.
상기 제어부는 상기 모니터링된 폐 내부 공기 부피 변화를 미분하여 기류 신호를 산출하고, 상기 마스크 내 기류 신호와 상기 산출된 기류 신호를 비교하여 상기 누설량을 추정하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 4,
The control unit differentiates the monitored air volume change inside the lung to calculate an airflow signal, and compares the airflow signal in the mask with the calculated airflow signal to estimate the amount of leakage.
상기 제어부는 상기 추정된 누설량이 기준값보다 클 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 증가시키고, 상기 추정된 누설량이 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 5,
When the estimated leakage amount is greater than the reference value, the controller increases one of the volume and pressure of the air injected through the mask, and when the estimated leakage amount is less than the reference value, the volume of air injected through the mask And a non-invasive mechanical ventilation system that maintains one of the pressures.
상기 제어부는 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하는 경우, 상기 유지되는 부피 및 압력 중 하나에 상응하는 출력값을 상기 호흡 관리부의 출력 적정값으로 결정하고, 상기 결정된 출력 적정값에 따라 상기 주입되는 공기가 지속되도록 제어하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 6,
When the controller maintains one of the volume and pressure of the air injected through the mask, the control unit determines an output value corresponding to one of the maintained volume and pressure as an output proper value of the respiratory management unit, and the determined output proper value. In accordance with the non-invasive mechanical ventilation system to control the air to be injected.
상기 제어부는 상기 결정된 출력 적정값으로 상기 주입되는 공기가 지속되도록 상기 호흡 관리부를 제어하되, 상기 EIT 데이터 처리부를 통하여 상기 피험자의 상태 변화가 감지될 경우, 상기 감지된 상태 변화에 따라 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기를 제어하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 7,
The control unit controls the breathing management unit so that the injected air is maintained at the determined output proper value, but when the subject's state change is detected through the EIT data processing unit, through the mask according to the detected state change A non-invasive mechanical ventilation system that controls the injected air.
상기 호흡 관리부는 공기청정기, 교체형 물병 및 교체형 산소캔 중 적어도 하나가 연결되는 외부 장치 연결부를 포함하고,
상기 호흡 관리부는 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 공기청정기에서 정화된 공기를 상기 피험자로 제공하고, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 교체형 물병으로부터 공급되는 수분을 분사하여 상기 피험자에게 공급하는 공기의 습도를 조절하며, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 교체형 산소캔으로부터 공급되는 산소를 상기 피험자로 제공하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 1,
The breathing management unit includes an external device connection unit to which at least one of an air purifier, a replaceable water bottle, and a replaceable oxygen can is connected,
The breathing management unit provides air purified by the air purifier to the subject through the external device connection, and sprays moisture supplied from the replaceable water bottle through the external device connection to increase the humidity of the air supplied to the subject. A non-invasive mechanical ventilation system that regulates and provides oxygen supplied from the replaceable oxygen can to the subject through the external device connection.
상기 호흡 관리부는 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 공급되는 수분에 포함된 특정 물질을 상기 피험자로 제공하는 비침습적 기계환기 시스템.The method according to claim 9,
The respiratory management unit is a non-invasive mechanical ventilation system that provides a specific substance contained in the supplied moisture as the subject through the external device connection.
상기 복수의 전극 중 적어도 하나 이상의 선택된 전극 쌍들에 전류를 공급하고, 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 영상 데이터 생성부;
호흡 관리 장치로부터 상기 피험자의 호흡에 따른 호흡 파라미터를 수신하고, 상기 수신된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터 및 추출한 신호 데이터 중 하나를 비교하여 상기 피험자로 주입되는 공기의 누설량을 추정하는 공기 누설량 추정부;
상기 추정된 누설량에 기초하여 호흡 관리 장치가 주입하는 공기를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성부; 및
호흡 관리 장치로, 상기 영상 데이터 및 상기 영상 데이터로부터 추출한 신호 데이터와, 제어신호 생성부에서 생성된 제어 신호를 전달하는 신호 전달부를 포함하고,
상기 제어 신호 생성부는 상기 호흡 관리장치가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 변경하고, 상기 영상 데이터 생성부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 상기 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 상기 목의 상기도(upper airway) 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고, 상기 호흡 관리 장치는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터의 변화를 수집하여 상기 제어 신호 생성부로 제공하고, 상기 제어 신호 생성부는 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 EIT 데이터 처리 장치.A plurality of electrodes for current injection and voltage sensing, and electrode portions attached to at least one of a subject's chest and neck;
An image data generator that supplies current to at least one selected pair of electrodes among the plurality of electrodes, and measures voltage through unselected electrodes to generate image data for at least one of the chest and the neck;
The air leakage amount is calculated by receiving a breathing parameter according to the subject's breathing from a breathing management device and estimating a leak amount of air injected into the subject by comparing one of the received breathing parameter and the generated image data and extracted signal data. government;
A control signal generator for generating a control signal for controlling air injected by the respiratory management device based on the estimated leakage amount; And
A breathing management device, comprising a signal transmission unit for transmitting the image data and the signal data extracted from the image data, and a control signal generated by the control signal generation unit,
The control signal generation unit changes the pressure and volume of the air injected by the respiratory management device, and the image data generation unit changes the air distribution and volume and airflow in the lungs of the chest and changes the volume and airflow according to the changed pressure and volume. Generating image data on the change in the area of the upper airway, and the respiratory management device collects a change in the breathing parameter of the subject based on air injected according to the changed pressure and volume and provides it to the control signal generator , The control signal generation unit EIT data processing apparatus for calculating the lung function diagnostic variables using the generated image data and the change of the respiratory parameters.
상기 영상 데이터 생성부는 상기 복수의 전극에서의 적어도 하나 이상의 전극 쌍들의 선택을 제어하고, 상기 선택되지 않은 전극들의 선택을 제어하며, 상기 호흡 관리 장치가 주입하는 공기에 따른 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부 변화에 대한 영상 데이터를 실시간으로 생성하는 EIT 데이터 처리 장치.The method according to claim 11,
The image data generation unit controls selection of at least one electrode pair from the plurality of electrodes, controls selection of the unselected electrodes, and at least one of the chest and the neck according to the air injected by the respiratory management device. EIT data processing device that generates image data for one internal change in real time.
상기 공기 누설량 추정부는 상기 생성된 영상 데이터에 기초하여 폐 내부 공기 부피 변화 및 기도의 폐쇄 정도 변화 중 어느 하나를 모니터링하고, 상기 모니터링된 폐 내부 공기 부피 변화를 미분하여 기류 신호를 산출하고, 상기 호흡 관리 장치가 포함하는 마스크 내 기류 신호와 상기 산출된 기류 신호를 비교하여 상기 누설량을 추정하는 EIT 데이터 처리 장치.The method according to claim 12,
The air leakage estimator monitors any one of a change in the air volume inside the lung and a change in the degree of airway obstruction based on the generated image data, calculates an airflow signal by differentiating the monitored change in the air volume inside the lung, and breathes EIT data processing apparatus for estimating the amount of leakage by comparing the airflow signal in the mask included in the management device and the calculated airflow signal.
상기 제어 신호 생성부는 상기 추정된 누설량이 기준값보다 클 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 증가시키도록 상기 호흡 관리 장치를 제어하는 제어 신호를 생성하고, 상기 추정된 누설량이 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 마스크를 통하여 주입되는 공기의 부피 및 압력 중 하나를 유지하도록 상기 호흡 관리 장치를 제어하는 제어 신호를 생성하는 EIT 데이터 처리 장치.The method according to claim 13,
The control signal generation unit generates a control signal for controlling the respiratory management device to increase one of the volume and pressure of the air injected through the mask when the estimated leakage amount is greater than the reference value, and the estimated leakage amount If less than the reference value, EIT data processing device for generating a control signal for controlling the respiratory management device to maintain one of the volume and pressure of the air injected through the mask.
상기 신호 전달부는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 이용하여 복수의 사물 인터넷 장치 및 사용자 단말 장치 중 적어도 하나 이상으로, 상기 영상 데이터 및 상기 신호 데이터 중 하나에 기초한 상기 피험자의 생체 데이터를 전달하는 EIT 데이터 처리 장치.The method according to claim 14,
The signal transmission unit is an EIT data processing device for transmitting at least one of a plurality of Internet of Things devices and a user terminal device using a cloud computing service, and transmitting the subject's biometric data based on one of the image data and the signal data.
상기 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부; 및
상기 수집된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하여 상기 주입되는 공기의 누설량을 추정하고, 상기 주입되는 공기를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 호흡 관리부는 공기청정기, 교체형 물병 및 교체형 산소캔 중 적어도 하나가 연결되는 외부 장치 연결부를 포함하고,
상기 호흡 관리부는 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 공기청정기에서 정화된 공기를 상기 피험자로 제공하고, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 교체형 물병으로부터 공급되는 수분을 분사하여 상기 피험자에게 공급하는 공기의 습도를 조절하며, 상기 외부 장치 연결부를 통하여 상기 교체형 산소캔으로부터 공급되는 산소를 상기 피험자로 제공하는 비침습적 기계환기 시스템.
It includes a plurality of electrodes attached to at least one part of the subject's chest and neck, and measures one of the current and voltage from the at least one part through the attached plurality of electrodes to obtain image data for the inside of the subject. EIT data processing unit to generate;
A breath management unit that injects air into the subject and collects the breath parameters of the subject based on the injected air; And
Comprising a control unit for estimating the amount of leakage of the injected air by comparing the collected breathing parameters and the generated image data, and controls the injected air,
The breathing management unit includes an external device connection unit to which at least one of an air purifier, a replaceable water bottle, and a replaceable oxygen can is connected,
The breathing management unit provides air purified by the air purifier to the subject through the external device connection, and sprays moisture supplied from the replaceable water bottle through the external device connection to increase the humidity of the air supplied to the subject. A non-invasive mechanical ventilation system that regulates and provides oxygen supplied from the replaceable oxygen can to the subject through the external device connection.
상기 피험자로 공기를 주입하고, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 호흡 관리부; 및
상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 호흡 관리부가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 변경하고, 상기 EIT 데이터 처리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 상기 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 상기 목의 상기도(upper airway) 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고, 상기 호흡 관리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터의 변화를 수집하여 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 비침습적 기계환기 시스템.
EIT data including a plurality of electrodes attached to at least one portion of a subject's chest and neck, and measuring image voltage from the at least one portion through the attached plurality of electrodes to generate image data about the inside of the subject Processing unit;
A breath management unit that injects air into the subject and collects the breath parameters of the subject based on the injected air; And
And a control unit for calculating a lung function diagnosis variable using the generated image data and the collected respiratory parameters,
The control unit changes the pressure and volume of the air injected by the breathing management unit, and the EIT data processing unit changes the air distribution and volume and airflow in the lungs of the chest and the upper airway of the neck according to the changed pressure and volume ( upper airway) generates image data on the area change, and the respiratory management unit collects and provides a change in the breathing parameter of the subject based on the injected air according to the changed pressure and volume, and provides it to the control unit, and the control unit generates the A non-invasive mechanical ventilation system that calculates pulmonary function diagnostic variables using image data and changes in the respiratory parameters.
상기 폐기능 진단 변수는 상기 피험자의 호흡 시스템 이득 또는 민감도, 상기 피험자의 호흡 부족 유발 각성 문턱치 및 상기 상기도(upper airway) 반응도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 비침습적 기계환기 시스템.
The method according to claim 17,
The pulmonary function diagnosis variable is a non-invasive mechanical ventilation system including at least one of the subject's respiratory system gain or sensitivity, the subject's respiratory deficiency-induced arousal threshold and the upper airway responsiveness.
EIT 데이터 처리부에서, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전압을 측정하여 상기 피험자의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계;
호흡 관리부에서, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 단계;
제어부에서, 상기 수집된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하여 상기 주입되는 공기의 누설량을 추정하는 단계; 및
제어부에서, 상기 영상 데이터, 상기 호흡 파라미터 및 상기 추정된 누설량 중 하나에 기초하여 상기 주입되는 공기를 제어하는 단계를 포함하고,
제어부는 상기 호흡 관리부가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 변경하고, 상기 EIT 데이터 처리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 상기 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 상기 목의 상기도(upper airway) 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고, 상기 호흡 관리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터의 변화를 수집하여 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법.
In the respiratory management unit, injecting air into the subject;
Generating, by the EIT data processing unit, voltage from the at least one site through a plurality of electrodes attached to at least one of the subject's chest and neck to generate image data for the inside of the subject;
In the respiratory management unit, collecting the breathing parameters of the subject based on the injected air;
Estimating a leakage amount of the injected air by comparing the collected breathing parameters and the generated image data in a control unit; And
And controlling, by the control unit, the injected air based on one of the image data, the breathing parameter, and the estimated leakage amount,
The control unit changes the pressure and volume of the air injected by the respiratory management unit, and the EIT data processing unit changes the air distribution and volume and airflow in the lungs of the chest and the upper airway of the neck according to the changed pressure and volume. airway) generates image data for area change, and the respiratory management unit collects and provides a change in the breathing parameter of the subject based on the air injected according to the changed pressure and volume, and provides it to the control unit, and the control unit generates the generated image A method of operating a non-invasive mechanical ventilation system for calculating a lung function diagnostic variable using data and changes in the respiratory parameters.
상기 영상 데이터 생성부에서, 상기 복수의 전극 중 선택되지 않은 전극들을 통해 전압을 측정하여 상기 흉부와 상기 목 중 적어도 하나의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계;
공기 누설량 추정부에서, 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수신하고, 상기 수신된 호흡 파라미터 및 상기 생성된 영상 데이터를 비교하여 상기 피험자로 주입되는 공기의 누설량을 추정하는 단계;
제어 신호 생성부에서, 상기 추정된 누설량에 기초하여 호흡 관리 장치가 주입하는 공기를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 단계; 및
전달부에서, 상기 호흡 관리 장치로 상기 생성된 제어 신호를 전달하는 단계를 포함하고,
상기 제어 신호 생성부는 상기 호흡 관리 장치가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 변경하고, EIT 데이터 처리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 상기 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 상기 목의 상기도(upper airway) 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고, 상기 호흡 관리 장치는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터의 변화를 수집하여 제어 신호 생성부에 제공하고, 상기 제어 신호 생성부는 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 EIT 데이터 처리 장치의 동작 방법.
Supplying current to at least one selected electrode pair of a plurality of electrodes attached to at least one portion of the subject's chest and neck in the image data generation unit;
Generating image data for the inside of at least one of the chest and the neck by measuring a voltage through electrodes not selected from the plurality of electrodes in the image data generation unit;
In the air leakage estimator, receiving the subject's breathing parameters, and comparing the received breathing parameters and the generated image data to estimate the amount of leakage of air injected into the subject;
In the control signal generating unit, generating a control signal for controlling the air injected by the respiratory management device based on the estimated leakage amount; And
In the delivery unit, comprising the step of transmitting the generated control signal to the respiratory management device,
The control signal generation unit changes the pressure and volume of the air injected by the respiratory management device, and the EIT data processing unit changes the air distribution and volume and airflow in the lungs of the chest according to the changed pressure and volume, and the Generates image data for changes in the area of the upper airway, and the respiratory management device collects a change in the breathing parameters of the subject based on air injected according to the changed pressure and volume and provides it to a control signal generator, The control signal generation unit is an operation method of the EIT data processing apparatus for calculating a lung function diagnosis variable by using the generated image data and changes in the respiratory parameters.
EIT 데이터 처리부에서, 상기 피험자의 흉부와 목 중 적어도 하나의 부위에 부착되는 복수의 전극을 통해 상기 적어도 하나의 부위로부터 전압을 측정하여 상기 피험자의 내부에 대한 영상 데이터를 생성하는 단계;
호흡 관리부에서, 상기 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터를 수집하는 단계; 및
제어부에서, 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 수집된 호흡 파라미터를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 단계를 포함하고,
상기 제어부는 상기 호흡 관리부가 주입하는 공기의 압력 및 부피를 변경하고, 상기 EIT 데이터 처리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 상기 흉부의 폐 내부 공기 분포 및 부피와 기류의 변화 및 상기 목의 상기도(upper airway) 면적 변화에 대한 영상 데이터를 생성하고, 상기 호흡 관리부는 상기 변경된 압력 및 부피에 따라 주입되는 공기에 기초한 상기 피험자의 호흡 파라미터의 변화를 수집하여 제어부로 제공하고, 상기 제어부는 상기 생성된 영상 데이터 및 상기 호흡 파라미터의 변화를 이용하여 폐기능 진단 변수를 산출하는 비침습적 기계환기 시스템의 동작 방법.In the respiratory management unit, injecting air into the subject;
Generating, by the EIT data processing unit, voltage from the at least one site through a plurality of electrodes attached to at least one of the subject's chest and neck to generate image data for the inside of the subject;
In the respiratory management unit, collecting the breathing parameters of the subject based on the injected air; And
In the control unit, using the generated image data and the collected breathing parameters include calculating a lung function diagnostic variable,
The control unit changes the pressure and volume of the air injected by the breathing management unit, and the EIT data processing unit changes the air distribution and volume and airflow in the lungs of the chest and the upper airway of the neck according to the changed pressure and volume ( upper airway) generates image data on the area change, and the respiratory management unit collects and provides a change in the breathing parameter of the subject based on the injected air according to the changed pressure and volume, and provides it to the control unit, and the control unit generates the A method of operating a non-invasive mechanical ventilation system that calculates a pulmonary function diagnosis variable using image data and changes in the respiratory parameters.
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