본 논문에서 코골이 검출과 호흡 측정이 가능한 수면 관리 베개 시스템에 대해 연구 조사 하였다. 수면 관리 베개 시스템은 4개의 압력센서, 두 개의 마이크로폰, 하나의 베개, 측정 시스템으로 구성되어있다. 베개의 하단부에 설치된 4개의 압력 센서는 호흡 신호를 측정 하는데 사용되고, 베개 중앙 왼쪽과 오른 쪽에 설치된 두 개의 마이크로폰은 코골이 신호만 검출하는데 사용된다. 데이터 수집 장치와 컴퓨터로 구성된 측정 시스템을 사용하여 10명의 젊은 사람들의 코골이 신호와 호흡신호를 측정하였다. 호흡 신호 측정 정확도는 약 98%이였고, 코골이 신호 측정 정확도는 약 97% 이였다. 본 연구에서 수행된 실험 결과들이 수면 관리 베개 시스템이 수면 중 사람의 코골이 신호와 호흡신호를 측정하는데 사용 가능함을 보여 주고 있다.
본 논문에서 코골이 검출과 호흡 측정이 가능한 수면 관리 베개 시스템에 대해 연구 조사 하였다. 수면 관리 베개 시스템은 4개의 압력센서, 두 개의 마이크로폰, 하나의 베개, 측정 시스템으로 구성되어있다. 베개의 하단부에 설치된 4개의 압력 센서는 호흡 신호를 측정 하는데 사용되고, 베개 중앙 왼쪽과 오른 쪽에 설치된 두 개의 마이크로폰은 코골이 신호만 검출하는데 사용된다. 데이터 수집 장치와 컴퓨터로 구성된 측정 시스템을 사용하여 10명의 젊은 사람들의 코골이 신호와 호흡신호를 측정하였다. 호흡 신호 측정 정확도는 약 98%이였고, 코골이 신호 측정 정확도는 약 97% 이였다. 본 연구에서 수행된 실험 결과들이 수면 관리 베개 시스템이 수면 중 사람의 코골이 신호와 호흡신호를 측정하는데 사용 가능함을 보여 주고 있다.
In this paper, a sleep management pillow system for snoring detection and respiration measurement is investigated. The sleep management pillow system consists of four force sensing resistor(FSR) sensors, two microphones(MIC), a pillow, a measurement system. Four FSR sensors attached at the bottom pa...
In this paper, a sleep management pillow system for snoring detection and respiration measurement is investigated. The sleep management pillow system consists of four force sensing resistor(FSR) sensors, two microphones(MIC), a pillow, a measurement system. Four FSR sensors attached at the bottom part of the pillow are used for respiration measurement and snoring detection. Two microphones located at the middle left and right of the pillow are utilized for only snoring detection. The respiration and the snoring of ten young people were measured using the sleep management pillow system composed of a data acquisition board, interface circuit, and personal computer. The measurement accuracy of the respiration was about 98% and the measurement accuracy of the snoring was about 97%. The experiment results show that the sleep management pillow system can be used for snoring detection and respiration rate measurement during sleeping.
In this paper, a sleep management pillow system for snoring detection and respiration measurement is investigated. The sleep management pillow system consists of four force sensing resistor(FSR) sensors, two microphones(MIC), a pillow, a measurement system. Four FSR sensors attached at the bottom part of the pillow are used for respiration measurement and snoring detection. Two microphones located at the middle left and right of the pillow are utilized for only snoring detection. The respiration and the snoring of ten young people were measured using the sleep management pillow system composed of a data acquisition board, interface circuit, and personal computer. The measurement accuracy of the respiration was about 98% and the measurement accuracy of the snoring was about 97%. The experiment results show that the sleep management pillow system can be used for snoring detection and respiration rate measurement during sleeping.
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문제 정의
그러나 이들은 각각 코골이 신호 혹은 호흡 신호만 측정하는 베게 시스템이어서 정확한 수면 정보를 얻기 어렵다. 그래서 본 논문에서는 코골이와 호흡을 동시에 측정할 수 있는 수면 관리 베개 시스템에 대한연구 결과를 나타내었다. 수면 관리 베개 시스템(Fig.
수면의 질을 판단할 때 중요한 요소인 호흡과 코골이 정보를 얻을 수 있는 수면 관리 베개 시스템에 대해 연구하였다. 수면 관리 베개 시스템은 베개의 하단부에 부착된 4개의 FSR 압력센서, 베개의 중앙 좌우에 설치된 2개의 마이크로폰 센서, 베개, interface 회로, DAQ 보드, 그리고 PC로 구성되어 있다.
제안 방법
호흡신호 추출 시 제일 먼저 4개의 FSR 센서 출력신호 중 크기가 가장 FSR 출력 신호를 선택하여 호흡 신호 분석에 사용한다. FSR 출력 신호 선택은 4개의 FSR센서로부터 sampling된 세 개의 값이 모두 threshold보다 크고, 세 번째 sampling에서 첫 번째 sampling된 값을 뺐을 때 그 차이가 가장 큰 값을 가지는 FSR 센서가 호흡 신호 출력 신호가 가장 큰 값이 발생하는FSR센서로 판단하고 메인 센서로 선택하여 호흡신호분석 시 이용한다. 호흡발생은 선택된 FSR 센서 출력신호만을 가지고 판단한다.
5배 정도 호흡 신호가 커짐을 보여주고 있다. 그리고 60dB 정도의 음악소리가 있는 환경에서도 호흡신호 검출 실험을 수행하였다. 실험결과 음악소리가 없는 조용한 환경과 동일한 결과를 얻었다.
수면관리 베개 시스템의 특성을 알아보기 위하여 체형이 다른 20대에서 30대 사이의 남성 10명의 호흡 신호 및 코골이 신호를 검출하여 호흡신호는 상용화 장비인 바이오팩과 코골이 신호는 관측자의 실측값과 비교하였다(Table 1). 모든 측정 결과가 98% 이상의 검출정확도를 보여주고 있고, 호흡수의 검출 정확도가 평균 약 98.
제작된 호흡 측정 수면 베개를 사용하여 20대 중반의 건장한 남자의 호흡 신호를 검출하여 보았다. Figure 3은 건장한 남자의 호흡신호를 검출하기 위해실험하고 있는 사진이다.
호흡신호 추출 시 제일 먼저 4개의 FSR 센서 출력신호 중 크기가 가장 FSR 출력 신호를 선택하여 호흡 신호 분석에 사용한다. FSR 출력 신호 선택은 4개의 FSR센서로부터 sampling된 세 개의 값이 모두 threshold보다 크고, 세 번째 sampling에서 첫 번째 sampling된 값을 뺐을 때 그 차이가 가장 큰 값을 가지는 FSR 센서가 호흡 신호 출력 신호가 가장 큰 값이 발생하는FSR센서로 판단하고 메인 센서로 선택하여 호흡신호분석 시 이용한다.
대상 데이터
FSR 센서 신호에서 호흡신호만 추출하는 역할을 하는 회로는 high pass filter, low pass filter 및 증폭기로 구성되어 있다. 본 연구에서 사용된 interface 회로의high pass filter와 low pass filter는 저항과 콘덴서로만 설계되었으며 high pass filter의 cutoff 주파수는0.19Hz, low pass filter의 cutoff 주파수는 1.06Hz이었다. 증폭기는 OP-AMP로 설계 제작되었으며 신호 증폭도는 151이었다.
디지털신호로 변환된 호흡 신호는 PC로 전달되어 분석된다. 여기서 사용된 FSR센서는 Interlink 사의 FSR-406이였고 DAQ는 National Instrument 사의 NI9215이었다. 본 연구에서 사용된DAQ의 Sampling 주파수는 약 10Hz이었다.
성능/효과
수면관리 베개 시스템의 특성을 알아보기 위하여 체형이 다른 20대에서 30대 사이의 남성 10명의 호흡 신호 및 코골이 신호를 검출하여 호흡신호는 상용화 장비인 바이오팩과 코골이 신호는 관측자의 실측값과 비교하였다(Table 1). 모든 측정 결과가 98% 이상의 검출정확도를 보여주고 있고, 호흡수의 검출 정확도가 평균 약 98.8%로 나타났으며, 코골이의 경우 평균 약98.6%의 정확도를 보였다. 본 연구에서 제안한 수면관리 수면 베개시스템이 수면의 질을 판단할 때 매우 중요한 요소인 수면 중 사람의 호흡과 코골이 정보를 얻을 수 있다는 것을 보여주고 있다.
6%의 정확도를 보였다. 본 연구에서 제안한 수면관리 수면 베개시스템이 수면의 질을 판단할 때 매우 중요한 요소인 수면 중 사람의 호흡과 코골이 정보를 얻을 수 있다는 것을 보여주고 있다.
6%의 정확도를 보였다. 이 실험 결과들이 제안한 수면 관리 수면 베개시스템이 수면의 질을 판단할 때 매우 중요한 요소인 수면 중 사람의 호흡과 코골이 정보를 얻을 수 있다는 것을 보여주고 있다. 다음 연구에서는 본 실험으로 제작된 베개에 대해 소음의 영향을 추가적으로 분석해야 하며 추가적인 실험대상군 확보를 통해 보다 신뢰성 있는 데이터를 획득할 필요가 있다.
FSR 압력 센서는 호흡신호를 획득하는 데 사용되었고, 마이크로폰센서는 코골이 신호를 획득하는 데 사용되었다. 체형이 다른 20대에서 30대 사이의 남성 10명을 실험 대상자로 하여 수면관리 배게 시스템의 특성 실험을 수행한 결과, 모든 검출의 정확도가 98% 이상이었으며, 호흡수의 경우 약 98.8%의 검출 정확도를, 코골이의 경우 평균 약 98.6%의 정확도를 보였다. 이 실험 결과들이 제안한 수면 관리 수면 베개시스템이 수면의 질을 판단할 때 매우 중요한 요소인 수면 중 사람의 호흡과 코골이 정보를 얻을 수 있다는 것을 보여주고 있다.
후속연구
이 실험 결과들이 제안한 수면 관리 수면 베개시스템이 수면의 질을 판단할 때 매우 중요한 요소인 수면 중 사람의 호흡과 코골이 정보를 얻을 수 있다는 것을 보여주고 있다. 다음 연구에서는 본 실험으로 제작된 베개에 대해 소음의 영향을 추가적으로 분석해야 하며 추가적인 실험대상군 확보를 통해 보다 신뢰성 있는 데이터를 획득할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
4개의FSR 센서를 사용하는 이유는?
수면자 호흡 정보를 추출하기 위해4개의 FSR 센서를 베개에 부착하여 사용한다. 4개의FSR 센서를 사용하는 이유는 수면자의 수면 위치가변하더라도 항상 일정한 호흡 신호를 검출하기 위해서다. 수면자의 호흡신호는 수면자의 호흡에 의한 미세한 어께 움직임이 센서 출력신호를 변화시킨다.
수면 관리 베개 시스템의 구성은?
본 논문에서 코골이 검출과 호흡 측정이 가능한 수면 관리 베개 시스템에 대해 연구 조사 하였다. 수면 관리 베개 시스템은 4개의 압력센서, 두 개의 마이크로폰, 하나의 베개, 측정 시스템으로 구성되어있다. 베개의 하단부에 설치된 4개의 압력 센서는 호흡 신호를 측정 하는데 사용되고, 베개 중앙 왼쪽과 오른 쪽에 설치된 두 개의 마이크로폰은 코골이 신호만 검출하는데 사용된다.
수면 장애 치료기술의 두 가지 방법과 장단점은?
수면 중 발생하는 모든 수면 장애 관련 문제들을 극복하기 위하여 많은 수면 장애 치료기술들이 개발되었다. 수면 장애를 치료하기 위해서는 약물적인 방법과비약물적인 방법이 있는데 약물적인 치료는 빠른 효과는 있으나 장기적으로 볼 때 부작용을 유발하고 중독을 초래할 수 있는 위험성을 크게 내포하고 있고, 비약물적으로 치료하는 방법은 환자 개인의 상황에 맞도록 능동적 조절을 할 수 없으며 일반적이고 수동적인therapy만을 제공한다[2-3]. 그래서 능동적인 수면 관리를 위한 수면 관련 생체신호를 모니터링 하는 기술둘이 많이 개발되어졌다.
참고문헌 (12)
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