[논문]폐쇄성수면 무호흡 환자의 자세변환 시스템 구현

예수영; 엄상희

doi:10.6109/jkiice.2017.21.6.1231

폐쇄성수면 무호흡 환자의 자세변환 시스템 구현
Implement the system of the Position Change for Obstructive sleep apnea patient 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.21 no.6, 2017년, pp.1231 - 1236

예수영 (Department of Radiological Science, College of Health Science, Catholic University of Pusan) , 엄상희 (Department of Electricity and Electronic, Dognju College)

초록
AI-Helper

본 연구에서는 폐쇄성 수면 무호흡증을 개선하기 위하여 환자의 자세를 변환 시킬 수 있는 시스템을 구현하고자 한다. 폐쇄성 수면 무호흡증의 원인이 되는 기도 폐쇄는 수면 중 세로로 누운 자세로 변경 시켜 줄 경우 무호흡 증상을 완화 시켜 줄 수 있다. 이러한 자세 변환 시스템을 구현하기 위하여 어레이 형태의 FSR 402 압력센서를 사용하였고, 에어 실린더는 자세변환 시스템인 침대를 들어 올리는데 사용하였다. 본 연구에서 구현된 시스템을 이용하여 누운자세와 세로로 변경된 자세에서 압력센서 값의 차이를 계산하여 자세변환을 확인하였다. 그 결과 누운 자세에서 센서값이 차이는 $0.41{\pm}0.30$ 이고 세로로 자세를 변경하였을 때는 $1.09{\pm}0.73$로 나타났다. 즉, 자세를 변경하여 세로로 누운 자세에서는 센서값의 차이가 크게 나타났다. 그러므로 본 연구에서 제시한 폐쇄성수면 무호흡 환자의 자세변환시스템은 기도를 확보하여 무호흡 증상을 완화시켜 줄 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we developed a system that can change position to improve obstructive sleep apnea. Blocking of the breathing airway caused by obstruction of the apnea, lateral position is provided by the airway to improve the apnea. We used a pressure sensor (FSR402) in the form of an array to determine the position of patient. The air cylinder was controlled to raise and lower the bed. As a result of calculating the pressure difference between the supine position and the lateral position, it was $0.41{\pm}0.30$ and $1.09{\pm}0.73$. In other words, when the patient is lateral position, the difference between the sensor values on the right and left side is large. Therefore, it is confirmed that the system can maintain airway to breath for improvement of obstructive sleep.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 폐쇄성수면 무호흡증 개선을 위하여 자세를 바꿀 수 있는 시스템을 제작하고자 한다. 숨 쉬는 공기 통로가 막혀 유발 되는 무호흡증은 누워 있는 자세를 세로로 변환시켜 주게 되면 기도가 확보되어 무호흡증이 개선된다[11,12].
본 연구에서는 폐쇄성수면 무호흡증 개선을 위하여 자세를 바꿀 수 있는 침대를 제작하였다. 에어실린더(air cylinder : ACM-N B50-S400) 2개를 제어하기 위하여 무소음 콤프레샤(LX110PDP)를 이용하였다.
이를 위하여 어레이 형태로 제작된 압력센서(FSR402)를 이용하여 누워있는 환자의 자세를 판별하고, 에어 실린더를 제어하여 실린더 상단에 연결된 침대를 상승, 하강 할 수 있도록 침대를 제작하였다. 수면 중 환자가 깨지 않도록 자세를 변화시켜 수면 무호흡 치료에 도움을 주고자 한다.

제안 방법

40개의 센서가 척추를 중심으로 오른쪽 · 왼쪽으로 20개씩 배치되어 있는 상태에서 환자의 자세를 검출 하기 위하여 20개씩 대칭되는 센서들의 압력 차이를 계산하였다.
46mm이고 100 g∼10 Kg까지의 무게를 측정할 수 있다. FSR은 위치 정보를 얻기 위하여 사용하였고 40개의 센서를 환자의 어깨와 심장 부근에 배치하여 누워 있는 사람의 자세를 알 수 있도록 하였다.
실린더가 상승·하강 하면서 경첩으로 연결된 2개의 판자 중 한쪽을 상승·하강 할 수 있도록 해주어 환자의 자세를 바꿀 수 있는 침대를 제작하였다.
압력센서 FRS (force sensing resistor) 402를 이용하여 수면 중 무호흡 환자의 자세를 파악하였다. 파악된 위치 정보를 기반으로 하여 에어실린더 (ACM-N B50-S400) 2개와 무소음 콤프레샤(LX110PDP)를 사용하여 환자의 자세를 변환시키는 시스템을 개발하였다.
폐쇄성수면 무호흡 환자의 자세변환 시스템 구현 1233그림 2 (a)는 공기압으로 적당히 부풀린 매트 위에 센서를 부착 하여 누워 있는 환자 상태에 따른 자세를 알아보기 위한 실험 장치를 나타내었다. 위치 정보를 얻기 위하여 측정된 신호는 압력에 따른 저항 값의 변화량을 전압값으로 변환하여 계측하였다. 그림 2 (b)는 공기압 매트 위에 부착된 압력센서 배열과 압력신호를 계측하는 ATmega 128 모듈을 나타내었다.
숨 쉬는 공기 통로가 막혀 유발 되는 무호흡증은 누워 있는 자세를 세로로 변환시켜 주게 되면 기도가 확보되어 무호흡증이 개선된다[11,12]. 이를 위하여 어레이 형태로 제작된 압력센서(FSR402)를 이용하여 누워있는 환자의 자세를 판별하고, 에어 실린더를 제어하여 실린더 상단에 연결된 침대를 상승, 하강 할 수 있도록 침대를 제작하였다. 수면 중 환자가 깨지 않도록 자세를 변화시켜 수면 무호흡 치료에 도움을 주고자 한다.
입력된 전압 값은 압력 정도에 따라 숫자와 색깔로 나타내었으며, 색깔 정보를 이용하여 누워 있는 자세를 파악할 수 있도록 하였다. 그림 4와 같이 오른쪽 · 왼쪽에 5*4 매트릭스 형태로 센서들을 배열하였다.
제작된 시스템의 상승·하강 속도는 수면 중의 환자가 깨지 않을 정도로 느리게 하였고 무소음의 콤프레샤를 사용하였다.
압력센서 FRS (force sensing resistor) 402를 이용하여 수면 중 무호흡 환자의 자세를 파악하였다. 파악된 위치 정보를 기반으로 하여 에어실린더 (ACM-N B50-S400) 2개와 무소음 콤프레샤(LX110PDP)를 사용하여 환자의 자세를 변환시키는 시스템을 개발하였다.
폐쇄성수면 무호흡 환자의 자세를 변화시켜 무호흡 상태를 개선시킬 수 있는 침대를 제작하였다.
에어 실린더로 들어갈 공기를 솔레노이드 벨브와 ATmega 128 모듈을 이용하여 제어 하였다. 환자가 누울 수 있는 침대는 상판을 두 개로 나누어 경첩을 이용하여 연결하고 한쪽이 올라 갈 수 있도록 하였다. 실린더의 하단에 공기를 주입하여 환자가 누워 있는 판을 올려 주고, 실린더의 상단에 공기를 주입해주면 실린더가 하강하여 환자의 자세를 변경할 수 있게 된다.
표 1은 오른쪽․왼쪽 20개씩 배치된 센서들로부터 얻어진 압력값의 차이를 나타내었다. 환자가 바로 누워있을 때와 세로로 누웠을 때를 용이하게 파악하기 위하여 오른쪽․왼쪽의 5*4 매트릭스의 각 센서에 해당하는 값들의 차이를 수치화 하였다. 즉, 왼쪽 센서 1번과 오른쪽 21번 센서 값의 차이, 2번과 22번 센서 값의 차이, 마지막으로 왼쪽 20번 센서 값과 오른쪽 40번 센서값의 차이를 나타내었다.

대상 데이터

10명의 실험대상자들은 총 40개가 배치된 침대에 누워 실험을 진행하였다.
에어 실린더로 들어갈 공기를 솔레노이드 벨브와 ATmega 128 모듈을 이용하여 제어 하였다. 환자가 누울 수 있는 침대는 상판을 두 개로 나누어 경첩을 이용하여 연결하고 한쪽이 올라 갈 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 폐쇄성수면 무호흡증 개선을 위하여 자세를 바꿀 수 있는 침대를 제작하였다. 에어실린더(air cylinder : ACM-N B50-S400) 2개를 제어하기 위하여 무소음 콤프레샤(LX110PDP)를 이용하였다.
제작된 침대를 이용하여 10명의 지원자들을 대상으로 실험을 실시하였다.

성능/효과

73로 나타났다. 즉 바로 누워 있을 때 보다 세로로 누워 있을 때 오른쪽과 왼쪽의 센서 값 차이가 많이 나타났고 표준 편차 또한 크게 나타났다.
73으로 나타났다. 즉 세로로 누워 있을 때가 오른쪽 왼쪽의 센서 값의 차이가 많이 나타나므로 폐쇄성 수면 무호흡 개선을 위한 기도 확보 자세를 유지 할 수 있는 시스템임을 확인하였다. 추후 폐쇄성 수면 무호흡 환자들을 대상으로 본 연구에서 제작한 시스템을 이용하여 실험을 할 필요성이 있다
환자가 바로 누워있을 때와 세로로 누웠을 때를 용이하게 파악하기 위하여 오른쪽․왼쪽의 5*4 매트릭스의 각 센서에 해당하는 값들의 차이를 수치화 하였다. 즉, 왼쪽 센서 1번과 오른쪽 21번 센서 값의 차이, 2번과 22번 센서 값의 차이, 마지막으로 왼쪽 20번 센서 값과 오른쪽 40번 센서값의 차이를 나타내었다.

후속연구

즉 세로로 누워 있을 때가 오른쪽 왼쪽의 센서 값의 차이가 많이 나타나므로 폐쇄성 수면 무호흡 개선을 위한 기도 확보 자세를 유지 할 수 있는 시스템임을 확인하였다. 추후 폐쇄성 수면 무호흡 환자들을 대상으로 본 연구에서 제작한 시스템을 이용하여 실험을 할 필요성이 있다

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	폐쇄성 수면무호흡증이란 무엇인가?	폐쇄성 수면무호흡증(Obstructive sleep apnea ; OSA)은 잠자는 동안 숨 쉬는 통로가 완전히 막혀 호흡 장애를 일으키며, 10초 이상 숨이 멎는 현상이 반복적으로 일어나는 증상을 말한다[1,2]. 이러한 호흡 정지는 수면 중 잦은 각성 상태를 유발하게 되어 수면의 질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 졸음, 피로, 집중력 저하와 같은 증상을 유발된다.
	무호흡증이 개선될 수 있는 방법은 무엇인가?	본 연구에서는 폐쇄성수면 무호흡증 개선을 위하여 자세를 바꿀 수 있는 시스템을 제작하고자 한다. 숨 쉬는 공기 통로가 막혀 유발 되는 무호흡증은 누워 있는 자세를 세로로 변환시켜 주게 되면 기도가 확보되어 무호흡증이 개선된다[11,12]. 이를 위하여 어레이 형태로 제작된 압력센서(FSR402)를 이용하여 누워있는 환자의 자세를 판별하고, 에어 실린더를 제어하여 실린더 상단에 연결된 침대를 상승, 하강 할 수 있도록 침대를 제작하였다.
	폐쇄성수면 무호흡증의 정확한 진단과 치료가 필요한 이유는 무엇인가?	폐쇄성수면 무호흡증은 중년 성인 남성에서 4～5%가 앓고 있으나 대부분 모르고 지내고 있는 실정이다. 이러한 수면무호흡증은 고혈압, 심부정맥, 협심증, 심근경색 등 심장질환이나 뇌졸중, 간기능 이상 등 성인병등을 유발할 수 있으므로 정확한 진단과 치료가 필요하다. 폐쇄성 수면무호흡증의 원인으로는 수면 중 상부 호흡기의 공기 통로가 막히면서 발생하는데, 이는 인두의 연조직이 이완되면서 공기의 흐름을 차단하기 때문이다[5-7].

참고문헌 (12)

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D. Hwang, "Monitoring Progress and Adherence with Positive Airway Pressure Therapy for Obstructive Sleep Apnea: The Roles of Telemedicine and Mobile Health Applications.," Sleep Medicine Clinics, vol.11, no.2, pp. 161-171, March 2016.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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