수면 무호흡증 관리를 위한 섬유센서 기반의 슬립 모니터링 스마트 웨어 개발에 관한 연구 A Study on the Development of Sleep Monitoring Smart Wear based on Fiber Sensor for the Management of Sleep Apnea원문보기
본 연구에서는 수면무호흡증이 다양한 합병증을 유발하는 질병으로서, 이를 위한 표준화된 수면다원검사가 고가이며 측정이 불편함을 고려하여, 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있도록 스트레치 섬유센서를 이용한 무구속 상태의 웨어러블 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다. 성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠 형태로 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여, 수면무호흡 진단 지표 중 섬유형 센서를 기반으로 측정하는 호흡수(breathing rate)측정용 섬유센서, 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)를 실시간 측정하였다. 최적의 조합비 샘플 4가지를 통한 gauge factor를 측정한 결과, gauge factor 20.3을 확인하였고, 3회 숨을 크게 내쉴 때 호흡유량이 최대 2048ml였다. 산소포화도 69.45%로 최소 측정 가능 산소포화도 70% 정도의 결과를 나타내었다. 세탁 후 인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor 18 수준의 값으로, 세탁에 대한 내구성이 입증되었다. 본 연구를 통하여 수면무호흡증 환자의 수면효율이 떨어지고 여러 합병증을 동반하는 문제에 대해, 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여 호흡수, 호흡유량, 산소포화도의 3가지 지표를 측정 가능함을 확인하였다.
본 연구에서는 수면무호흡증이 다양한 합병증을 유발하는 질병으로서, 이를 위한 표준화된 수면다원검사가 고가이며 측정이 불편함을 고려하여, 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있도록 스트레치 섬유센서를 이용한 무구속 상태의 웨어러블 모니터링 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다. 성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠 형태로 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여, 수면무호흡 진단 지표 중 섬유형 센서를 기반으로 측정하는 호흡수(breathing rate)측정용 섬유센서, 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)를 실시간 측정하였다. 최적의 조합비 샘플 4가지를 통한 gauge factor를 측정한 결과, gauge factor 20.3을 확인하였고, 3회 숨을 크게 내쉴 때 호흡유량이 최대 2048ml였다. 산소포화도 69.45%로 최소 측정 가능 산소포화도 70% 정도의 결과를 나타내었다. 세탁 후 인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor 18 수준의 값으로, 세탁에 대한 내구성이 입증되었다. 본 연구를 통하여 수면무호흡증 환자의 수면효율이 떨어지고 여러 합병증을 동반하는 문제에 대해, 가정에서 쉽게 사용할 수 있는 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여 호흡수, 호흡유량, 산소포화도의 3가지 지표를 측정 가능함을 확인하였다.
Sleep apnea, a medical condition associated with a variety of complications, is generally monitored by standard sleep polysomnography, which is expensive and uncomfortable. To overcome these limitations, this study proposes an unconstrained wearable monitoring system with stretch-fiber sensors that ...
Sleep apnea, a medical condition associated with a variety of complications, is generally monitored by standard sleep polysomnography, which is expensive and uncomfortable. To overcome these limitations, this study proposes an unconstrained wearable monitoring system with stretch-fiber sensors that integrate with the wearer's clothing. The system allows patients to undergo examinations in a familiar environment while minimizing the occurrence of skin allergies caused by adhesive tools. As smart clothing for adult males with sleep apnea, long-sleeved T-shirts embedding fibrous sensors were developed, enabling real-time monitoring of the patients' breathing rate, oxygen saturation, and airflow as sleep apnea diagnostic indicators. The gauge factor was measured as 20.3 in sample 4. The maximum breathing intake, measured during three large breaths, was 2048 ml. the oxygen saturation was measured before and during breath-holding. The oxygen saturation change was 69.45%, showing a minimum measurable oxygen saturation of 70%. After washing the garment, the gauge factor reduced only to 18.0, confirming the durability of the proposed system. The wearable sleep apnea monitoring smart clothes are readily available in the home and can measure three indicators of sleep apnea: respiration rate, breathing flow and oxygen saturation.
Sleep apnea, a medical condition associated with a variety of complications, is generally monitored by standard sleep polysomnography, which is expensive and uncomfortable. To overcome these limitations, this study proposes an unconstrained wearable monitoring system with stretch-fiber sensors that integrate with the wearer's clothing. The system allows patients to undergo examinations in a familiar environment while minimizing the occurrence of skin allergies caused by adhesive tools. As smart clothing for adult males with sleep apnea, long-sleeved T-shirts embedding fibrous sensors were developed, enabling real-time monitoring of the patients' breathing rate, oxygen saturation, and airflow as sleep apnea diagnostic indicators. The gauge factor was measured as 20.3 in sample 4. The maximum breathing intake, measured during three large breaths, was 2048 ml. the oxygen saturation was measured before and during breath-holding. The oxygen saturation change was 69.45%, showing a minimum measurable oxygen saturation of 70%. After washing the garment, the gauge factor reduced only to 18.0, confirming the durability of the proposed system. The wearable sleep apnea monitoring smart clothes are readily available in the home and can measure three indicators of sleep apnea: respiration rate, breathing flow and oxygen saturation.
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문제 정의
이에, 본 연구는 기존 검사의 한계를 극복하고 보다 정확한 검사를 위해 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있고, 번거로운 검사 장비의 부착으로 평소대로 잠들지 못하거나 접착도구의 불편함 등 피부 알레르기 등의 발생을 최소화할 수 있는 스트레치 섬유센 서를 이용한 무구속 상태의 웨어러블 모니터링 시스템을 개발하고 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다.
본 연구에서는 수면무호흡증이 다양한 합병증을 유발하고, 표준화된 수면다원검사의 비용이 고가이며 측정의 불편함을 고려하여, 기존 검사의 한계를 극복하고 보다 정확한 검사를 위해 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있는 방법을 모색하였다. 번거로운 검사 장비의 부착으로 평소대로 잠들지 못하거나 접착도구의 불편함 등 피부 알레르기 등의 발생을 최소화할 수있는 스트레치 섬유센서를 이용한 무구속 상태의 웨어 러블 모니터링 시스템을 개발하고 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다.
호흡기 유량 테스트 조건은 3회 숨을 크게 내쉴 때 호흡유량을 측정 하였는데, 이는 수면무호흡중에는 10초 이상 무호흡을 하다가 한 번에 몰아서 크게 호흡하는 경우가 있어서, 이 때 호흡유량 체크가 어느 정도까지 가능한지 확인하기 위한 것이다. 산소포화도 측정은 산소포화도 측정 후, 숨을 참으며 변화하는 산소포화도 값을 측정하였고 이는, 호흡이 없을 때, 산소포화도가 떨어지는 정도를 측정함으로써 최소로 측정 가능한 산소 포화도가 어느 정도인지 파악하기 위한 것이다.
성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠를 제작하여 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하고자 한다. 수면무호흡 진단 지표 중 호흡수(breathing rate), 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)의 총 3가지 지표를 실시간 측정할 수 있는 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 제작하였다.
이에 본 연구에서는, 기존의 하드한 기기부착으로 인한 착용감의 저하를 개선하고자 섬유형 센서를 이용한 측정 의류로 대체하고자 한다. 이는 간편한 착용으로 일상생활 중 검사가 가능하므로, 집에서도 상시적으로 측정 가능한 무구속성 웨어러블 기기를 개발하고 그 실용성을 제안하고자 한다.
이에 본 연구에서는, 기존의 하드한 기기부착으로 인한 착용감의 저하를 개선하고자 섬유형 센서를 이용한 측정 의류로 대체하고자 한다. 이는 간편한 착용으로 일상생활 중 검사가 가능하므로, 집에서도 상시적으로 측정 가능한 무구속성 웨어러블 기기를 개발하고 그 실용성을 제안하고자 한다.
이에, 본 연구는 기존 검사의 한계를 극복하고 보다 정확한 검사를 위해 환자가 익숙한 환경에서 검사를 받을 수 있고, 번거로운 검사 장비의 부착으로 평소대로 잠들지 못하거나 접착도구의 불편함 등 피부 알레르기 등의 발생을 최소화할 수 있는 스트레치 섬유센 서를 이용한 무구속 상태의 웨어러블 모니터링 시스템을 개발하고 의복과 일체화된 디자인으로 제품화하여 그 유용성을 제안하고자 한다.
피험자는 조용한 실험실의 간이침대에 누워 30분간 휴식한 상태에서 실험에 참여하였다. 호흡기 유량 테스트 조건은 3회 숨을 크게 내쉴 때 호흡유량을 측정 하였는데, 이는 수면무호흡중에는 10초 이상 무호흡을 하다가 한 번에 몰아서 크게 호흡하는 경우가 있어서, 이 때 호흡유량 체크가 어느 정도까지 가능한지 확인하기 위한 것이다. 산소포화도 측정은 산소포화도 측정 후, 숨을 참으며 변화하는 산소포화도 값을 측정하였고 이는, 호흡이 없을 때, 산소포화도가 떨어지는 정도를 측정함으로써 최소로 측정 가능한 산소 포화도가 어느 정도인지 파악하기 위한 것이다.
제안 방법
측정 항목은 호흡수, 호흡기류, 산소포화도이며, 이를 위해 섬유센서, 호흡기류 센서, 산소포화도 센서를 연결하였다. MCU와 전원모듈은 상단에 배치하였으며, 전극부는 MCU 및 전원모듈의 하단의 죄우측에 위치하였고 산소포화도 센서와 호흡기류 센서는 연결을 위해 4핀 커넥터를 이용하여 배치하였다. 호흡수 측정용 텍스타일 센서는 커넥터를 MCU 및 전원모듈의 하단 중앙에 배치하였다.
37%, 6mm 세탁볼 10개, 세탁 시간 45분으로 세팅하였고 세탁 후, 상온에 건조하였다. 건조 후 인장-저항 변화를 분석하여 세탁 전 데이터와 비교 분석하여 gauge factor 값의 변화를 확인하였다. 또한 센서 부위의 변퇴색의 세탁 견뢰도를 확인하기 위하여 센서를 부착한 원단 상태를 KS K ISO 105-C06시험을 진행하여 세탁에 대한 내구성을 확인하였다.
생체정보 취합 소형 IoT 디바이스는 마그네틱 체결방식을 사용하여, 호흡수, 산소포화도, 호흡유량 데이터 취합 및 블루투스를 이용한 정보 송신을 가능하게 하였다. 기구 설계 및 스마트 의류와의 체결을 위해 support plate를 티셔츠 위쪽에 배치하였으며, 전극부와 커넥터가 티셔츠 바깥쪽으로 돌출되어, 전도성 소재의 사용으로 결합과 동시에 작동 가능 하였다. 디바이스 구조와 사진은 Fig.
6과 같다. 네오디뮴 마그네틱으로 의류와 디바이스를 결합하고 데이터 전송을 일체화하였다.
의류용 제품의 경우 세탁이 가능해야 하며, 전도성 재료로 구성된 제품 특성상, 세탁 내구성이 확보되어야 한다. 따라서 세탁 20회 이상의 내구성을 확보하기 위하여, 세탁 후 샘플의 저항 변화 및 gauge factor 변화 분석 및 세탁 내구성을 판단하였다. 스트레치 센서의 세탁조건은 KS K ISO 1A 규격을 준수하여, 세탁 온도 40도, 세탁용액량 0.
3을 확인하였고 센서의 민감도가 가장 높게 나타났다. 따라서, 4번 sample의 제조 컨디션 그대로 센서 제작을 진행하였고. Fig.
건조 후 인장-저항 변화를 분석하여 세탁 전 데이터와 비교 분석하여 gauge factor 값의 변화를 확인하였다. 또한 센서 부위의 변퇴색의 세탁 견뢰도를 확인하기 위하여 센서를 부착한 원단 상태를 KS K ISO 105-C06시험을 진행하여 세탁에 대한 내구성을 확인하였다.
호흡기류(airflow) 측정은 호흡 유량 정도를 통한 호흡기류 분석을 하였고 산소포화도는 측정 센서를 손목부분에 결합한 형태로 티셔츠에 결합하여 제작하였다. 산소포화도 센서는 적외선과 적색 가시광선을 이용하여 산소 포화도를 측정한다.
성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠를 제작하여 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하였고, 수면무호흡 진단 지표 중 섬유형 센서를 기반으로 측정 하는 호흡수(breathing rate) 측정용 섬유센서 성능, 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)를 실시간 측정하였다. 수면무호흡 모니터링 스마트 의류는 기존 EMG 방식의 센서 타입이 아닌 MMG 방식의 텍스타일 센서를 통한 호흡수 측정방법을 활용하고 섬유형 센서를 적용하여 가정용으로도 개발해 볼 수 있다고 사료된다.
성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠를 제작하여 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하고자 한다. 수면무호흡 진단 지표 중 호흡수(breathing rate), 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)의 총 3가지 지표를 실시간 측정할 수 있는 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 제작하였다. 기존 EMG (Electromyography) 의 전기적 근육 활성도 측정방식의 센서 타입이 아닌 MMG (Mechanomyography)의 기계적 근육 활성도 측정 방식의 유연한 텍스타일 센서를 통한 호흡수 측정 방법을 활용하여, 하드타입의 센서에서 느낄 수 있는 불편함을 최소화하였다.
따라서 세탁 20회 이상의 내구성을 확보하기 위하여, 세탁 후 샘플의 저항 변화 및 gauge factor 변화 분석 및 세탁 내구성을 판단하였다. 스트레치 센서의 세탁조건은 KS K ISO 1A 규격을 준수하여, 세탁 온도 40도, 세탁용액량 0.2L, 세제량 0.37%, 6mm 세탁볼 10개, 세탁 시간 45분으로 세팅하였고 세탁 후, 상온에 건조하였다. 건조 후 인장-저항 변화를 분석하여 세탁 전 데이터와 비교 분석하여 gauge factor 값의 변화를 확인하였다.
이후, gauge factor 테스트는 tension 측정과 동시에 멀티미터를 통한 전도성 측정이 동시에 가능한, 인장하면서 저항 변화값을 데이터로 얻을수 있는 universal testing machine을 이용하여 측정하 였다. 실험 시 모든 샘플을 파지길이 30mm를 기준으로 8mm 인장 후 다시 원래 위치로 돌아와 8mm 밴딩 하는 조건으로 진행하였다. Table 4에 그 테스트 조건을 나타내었다.
이후, gauge factor 테스트는 tension 측정과 동시에 멀티미터를 통한 전도성 측정이 동시에 가능한, 인장하면서 저항 변화값을 데이터로 얻을수 있는 universal testing machine을 이용하여 측정하 였다. 실험 시 모든 샘플을 파지길이 30mm를 기준으로 8mm 인장 후 다시 원래 위치로 돌아와 8mm 밴딩 하는 조건으로 진행하였다. Table 4에 그 테스트 조건을 나타내었다.
함침 조건은 초음파 장비의 사용 유무, 스터링 6시간, 건조온도 100도, 함침 횟수 3회 혹은 4회로 진행하였다. 이후, gauge factor 테스트는 tension 측정과 동시에 멀티미터를 통한 저항 변화값을 측정하였다. 실험시 모든 샘플을 파지길이 30mm를 기준으로 8mm 인장 후 다시 원래 위치로 돌아와 8mm 밴딩하는 조건 으로 진행하였다.
Table 3에 함침 조건을 나타내었다. 이후, gauge factor 테스트는 tension 측정과 동시에 멀티미터를 통한 전도성 측정이 동시에 가능한, 인장하면서 저항 변화값을 데이터로 얻을수 있는 universal testing machine을 이용하여 측정하 였다. 실험 시 모든 샘플을 파지길이 30mm를 기준으로 8mm 인장 후 다시 원래 위치로 돌아와 8mm 밴딩 하는 조건으로 진행하였다.
전도성 스트레치 센서의 제작은 스트레치 원단에 CNT 입자를 3WT%(weight percent)로 MEK solvent에녹여 분산시킨 용액에 다음의 조건으로 함침하였다. 함침 조건은 초음파 장비의 사용 유무, 스터링 6시간, 건조온도 100도, 함침 횟수 3회 혹은 4회로 진행하였다.
의류 안쪽 중심 부에는 호흡수 측정용 ㄷ자 모양 스트레치 센서를 부착하였다. 최적의 조합비 샘플 4가지를 통한 gauge factor를 측정한 결과, 4번 sample에서 gauge factor 20.3을 확인하였고 4번 sample의 제조 컨디션대로 센서 제작을 진행하였다. 호흡유량은 3회 숨을 크게 내쉴 때 측정하였고 최대 호흡유량은 2048ml였다.
측정 항목은 호흡수, 호흡기류, 산소포화도이며, 이를 위해 섬유센서, 호흡기류 센서, 산소포화도 센서를 연결하였다. MCU와 전원모듈은 상단에 배치하였으며, 전극부는 MCU 및 전원모듈의 하단의 죄우측에 위치하였고 산소포화도 센서와 호흡기류 센서는 연결을 위해 4핀 커넥터를 이용하여 배치하였다.
호흡수 측정을 위하여 티셔츠 내부에 스트레치센서및 저압력 센서섬유를 사용하였으며, 전도성 스트레치 센서의 제작은 스트레치 원단에 CNT 입자를 3WT% (weight percent) MEK solvent에 녹여 분산시킨 용액에 다음의 조건으로 함침하였다. 함침 조건은 초음파 장비의 사용 유무, 스터링 6시간, 건조온도 100도, 함침 횟수 3회 혹은 4회로 진행하였다. Table 3에 함침 조건을 나타내었다.
호흡기류(airflow) 측정은 호흡 유량 정도를 통한 호흡기류 분석을 하였고 산소포화도는 측정 센서를 손목부분에 결합한 형태로 티셔츠에 결합하여 제작하였다. 산소포화도 센서는 적외선과 적색 가시광선을 이용하여 산소 포화도를 측정한다.
호흡수 측정, 호흡기류 측정, 산소포화도 측정 및 정보 취합 및 전달 가능한 PCB 설계 및 소형 디바이스와 소형 배터리 활용으로 작동시간 연장을 위한 저전력 설계를 진행하였다. 생체정보 취합 소형 IoT 디바이스는 마그네틱 체결방식을 사용하여, 호흡수, 산소포화도, 호흡유량 데이터 취합 및 블루투스를 이용한 정보 송신을 가능하게 하였다.
호흡수 측정을 위하여 티셔츠 내부에 스트레치센서및 저압력 센서섬유를 사용하였으며, 전도성 스트레치 센서의 제작은 스트레치 원단에 CNT 입자를 3WT% (weight percent) MEK solvent에 녹여 분산시킨 용액에 다음의 조건으로 함침하였다. 함침 조건은 초음파 장비의 사용 유무, 스터링 6시간, 건조온도 100도, 함침 횟수 3회 혹은 4회로 진행하였다.
대상 데이터
본 연구에서 개발한 스마트 수면무호흡복을 착용하고 섬유센서, 호흡기량, 산소포화도를 측정하기 위하여 25세-30세의 평균체형을 가진 4명의 남성 피험자를 선정하였고 각 사이즈는 Table 5에 제시하였다. 착용시 수면무호흡복은 피험자들의 가슴부분 및 전체적 으로 붙는 형태로, 섬유센서가 밀착되는 형태였으며, 허리부분은 약간의 여유가 있는 편이었다.
기존 EMG (Electromyography) 의 전기적 근육 활성도 측정방식의 센서 타입이 아닌 MMG (Mechanomyography)의 기계적 근육 활성도 측정 방식의 유연한 텍스타일 센서를 통한 호흡수 측정 방법을 활용하여, 하드타입의 센서에서 느낄 수 있는 불편함을 최소화하였다. 의류 제작은 남성 타이트 T-shirt로 cotton 95%/span 5% 혼용 원단을 사용하였고 사이즈는 Table 1에, 모니터링 셔츠의 구조는 Fig. 2에 나타내었다.
성능/효과
수면무호흡 진단 지표 중 호흡수(breathing rate), 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)의 총 3가지 지표를 실시간 측정할 수 있는 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 제작하였다. 기존 EMG (Electromyography) 의 전기적 근육 활성도 측정방식의 센서 타입이 아닌 MMG (Mechanomyography)의 기계적 근육 활성도 측정 방식의 유연한 텍스타일 센서를 통한 호흡수 측정 방법을 활용하여, 하드타입의 센서에서 느낄 수 있는 불편함을 최소화하였다. 의류 제작은 남성 타이트 T-shirt로 cotton 95%/span 5% 혼용 원단을 사용하였고 사이즈는 Table 1에, 모니터링 셔츠의 구조는 Fig.
이는 센서로서 민감한 수준으로 스트레치 센서로서의 적용에 적합하다는 결과를 보이고 있어, 본실험의 센서의 결과가 매우 민감한 센서임을 나타내고 있다. 따라서 스트레치 센서로 적합한 센서임을 확인할 수 있었다.
Table 7에 세탁 후, gauge factor 값을 나타내고 있다. 또한 세탁견뢰도 KS K ISO 105-C06 시험에 따른 견뢰도 테스트에서 변퇴색, 오염에서 4-5 등급으로 나타나 센서의 성능은 세탁 후에도 사용하는 데는 지장이 없음을 알 수 있다.
본 연구를 통하여 수면무호흡증 환자의 수면효율이 떨어지고 여러 합병증을 동반하는 문제에 대해, 가정 에서 쉽게 사용할 수 있는 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여 호흡수측정용 섬유센서, 호흡유량, 산소포화도의 3가지 지표를 측정 가능함을 확인하였다. 고령화 사회에 접어들면서 다양한 합병 증을 예방하는 차원으로 향후 연구에서는 실시간 데이터를 서버나 클라우드에 저장하여 주변의 가족들이나 의료진들이 함께 공유할 수 있는 모니터링시스템 개발이 필요할 것으로 사료된다.
호흡유량은 3회 숨을 크게 내쉴 때 측정하였고 최대 호흡유량은 2048ml였다. 산소포화도 측정 후, 숨을 참으며 변화하는 산소포화도 값을 측정하였으며, 산소 포화도 69.45%로 최소 측정 가능한 산소포화도 약 70% 정도의 결과를 나타내었다. 세탁조건은 KS K ISO 1A 규격에 준수하여, 센서를 10회, 20회 세탁 후인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor 18 수준의 값으로 측정 정확도에는 큰 영향이 없음을 확인하였고, 세탁견뢰도 테스트 결과, 세탁에 대한 내구성이 입증되었다.
10에서와 같이 최대 호흡유량은 2048ml을 나타내고 있다. 산소포화도 측정은 산소포화도 측정 후, 숨을 참으며 변화하는 산소포 화도 값을 측정하였고 산소포화도 최소값이 69.45% 로, 최소 측정 가능 산소포화도 70% 이상의 결과를 나타내고 있다. Table 6에는 산소포화도 측정값을 나타내고 있다.
45%로 최소 측정 가능한 산소포화도 약 70% 정도의 결과를 나타내었다. 세탁조건은 KS K ISO 1A 규격에 준수하여, 센서를 10회, 20회 세탁 후인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor 18 수준의 값으로 측정 정확도에는 큰 영향이 없음을 확인하였고, 세탁견뢰도 테스트 결과, 세탁에 대한 내구성이 입증되었다.
5 정도를 나타내 었으며. 이는 센서로서 민감한 수준으로 스트레치 센서로서의 적용에 적합하다는 결과를 보이고 있어, 본실험의 센서의 결과가 매우 민감한 센서임을 나타내고 있다. 따라서 스트레치 센서로 적합한 센서임을 확인할 수 있었다.
측정 결과 4번 sample에서 gauge faotor 20.3을 확인하였고 센서의 민감도가 가장 높게 나타났다. 따라서, 4번 sample의 제조 컨디션 그대로 센서 제작을 진행하였고.
텍스타일 센서를 10회, 20회 세탁 후 인장에 따른 센서 성능 평가 결과는 전체적으로 gauge factor가 다소 떨어진 것은 확인하였지만, 함침횟수 3회의 센서에서 gauge factor 18 수준의 값으로 측정 정확도에는 큰영향이 없음을 확인하여, 세탁 후에도 센서를 사용 가능하다고 사료된다. Table 7에 세탁 후, gauge factor 값을 나타내고 있다.
후속연구
본 연구를 통하여 수면무호흡증 환자의 수면효율이 떨어지고 여러 합병증을 동반하는 문제에 대해, 가정 에서 쉽게 사용할 수 있는 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하여 호흡수측정용 섬유센서, 호흡유량, 산소포화도의 3가지 지표를 측정 가능함을 확인하였다. 고령화 사회에 접어들면서 다양한 합병 증을 예방하는 차원으로 향후 연구에서는 실시간 데이터를 서버나 클라우드에 저장하여 주변의 가족들이나 의료진들이 함께 공유할 수 있는 모니터링시스템 개발이 필요할 것으로 사료된다.
성인 남성용 롱 슬리브 티셔츠를 제작하여 착용형 수면무호흡 모니터링 스마트 의류를 개발하였고, 수면무호흡 진단 지표 중 섬유형 센서를 기반으로 측정 하는 호흡수(breathing rate) 측정용 섬유센서 성능, 산소포화도(oxygen saturation), 호흡기류(airflow)를 실시간 측정하였다. 수면무호흡 모니터링 스마트 의류는 기존 EMG 방식의 센서 타입이 아닌 MMG 방식의 텍스타일 센서를 통한 호흡수 측정방법을 활용하고 섬유형 센서를 적용하여 가정용으로도 개발해 볼 수 있다고 사료된다.
(2013)은 안대형 폐쇄성 수면 무호흡증 검출 시스템을 위하여 숙면을 돕기 위해 착용하는 안대의 코부분에 온도센서를 부착하여 실제 호흡에 따른 온도 변화를 감지하는 시스템과 알림 설정을 위하여 스마 트폰과 연동하여 어플리케이션을 구현하였다. 이는 실측 데이터를 서버 및 웹 모니터링 시스템에 구현하는 것에 대한 후속 연구가 필요하였다. Kim(2013)은가속도 센서를 이용한 수면 무호흡증 모니터링 시스템을 개발하고 호흡 모니터링을 위해 가속도 센서를 7번 갈비뼈 근처에 위치하여 측정하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
수면무호흡증이란?
수면무호흡증은 수면 중 호흡정지가 10초 이상 지속되는 현상이 평균 시간당 5회 이상 발생하거나, 수면중 총 30회 이상 발생하는 경우로 정의되며, 수면 중 호흡정지에 따른 교감신경계 활성화로 인해 수면의 질을 저하시키는 대표적 수면 장애이다(Park, 2017). 흔히, 수면 중 코골이를 동반하는 경우가 많으며, 낮 시간 졸음과 만성적 피로감을 느끼고, 심한 경우 기면증을 동반한다(Park, 2017; Young, 1993; Vassetti, 1999; Duran, 2001).
수면 무호흡증은 발생기전에 따라 어떻게 분류되는가?
흔히, 수면 중 코골이를 동반하는 경우가 많으며, 낮 시간 졸음과 만성적 피로감을 느끼고, 심한 경우 기면증을 동반한다(Park, 2017; Young, 1993; Vassetti, 1999; Duran, 2001). 수면 무호흡증은 발생기전에 따라 폐쇄성, 중추성, 복합성의 3가지로 분류되며 폐쇄성 수면 무호흡증이 이 중 대부분을 차지한다(Park, 2017; Morgenthaler, 2006). 수면다원검사상 10초 이상 호흡이 없는 경우 무호흡이라고 정의하며 공기 흐름이 10-50% 감소된 경우 저호흡이라고 정의한다.
폐쇄성 수면무호흡증과 타 수면장애와 같이 병발하는 경우 확진을 위해 무엇이 필요한가?
폐쇄성 수면무호흡증은 종종 기면병, 주기성 사지운동증, 몽유병 등의 타 수면장애와 병발한다. 이런 경우, 환자의 증상이 어떤 수면 장애에 의한 것인지 판단하기 어렵고 확진을 위해서는 야간수면다원검사가 필요하며, 검사상 무호흡과 저호흡 이외에도 저산소혈증, 수면분절 등이 관찰된다. 폐쇄성 수면무호흡증에서는 심각한 합병증이 함께 나타나는데, 고혈압이 잘 동반되며, 비만을 통제한 이후에도 폐쇄성 수면무호흡증의 정도는 혈압과 유관하며 부정맥의 발생율 등 역시 높다.
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