WO2022114858A1 - Respiratory disease sensing patch and system, and method for providing respiratory disease information - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a patch and system capable of sensing respiratory diseases, particularly asthma and chronic obstructive pulmonary disease, by being attached to an object to be analyzed, and a method for providing information on respiratory diseases.
- COPD chronic obstructive pulmonary disease
- the conventional method for performing the diagnosis and examination method of respiratory diseases required expensive equipment and skilled medical staff, but the conventional method was impossible to monitor for a long period of time, and in particular, the examination itself was impossible for pediatric patients under the age of 4 years. There were downsides.
- Korean Patent Registration No. 10-1760449 relates to a patch for diagnosis and treatment of asthma and chronic obstructive pulmonary disease, which is attached to the body to acquire an acoustic signal, and compares the acquired acoustic signal with a reference signal stored in advance to compare asthma or chronic obstructive pulmonary disease
- a technique for diagnosing lung disease and administering a drug to a patient by opening the drug site cover when diagnosed with a respiratory disease is presented. Although different patterns of signals for each patient are detected, asthma or chronic obstructive pulmonary disease is diagnosed through simple comparison with pre-stored reference signals, so the accuracy of diagnosis is very low. It only presents the simple concept of diagnosing respiratory diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease by analyzing the
- U.S. Patent No. 9237862 relates to a device for diagnosing asthma, and it is a technology capable of distinguishing mild and severe asthma by measuring changes according to respiration of the pharynx, airways, and intercostal muscles, and analyzing image patterns of respiration rates and frequency bands. present. It is to classify the mild and severe asthma by using the change in physical deformation of the subject to be analyzed. It is only effective for the subject to be analyzed whose asthma has already progressed considerably, and it is difficult to make an accurate diagnosis in the early stage of asthma. .
- Patent Document 1 Korean Patent Publication No. 10-1760449 (2017.07.21)
- Patent Document 2 US Registered Patent Publication No. 9237862 (2016.01.19)
- the present invention collects the sound generated from the subject to be analyzed using a patch-type sensor attached to the subject to be analyzed, and analyzes the collected sound to determine whether the subject to be analyzed has respiratory diseases, particularly asthma and chronic obstructive pulmonary disease.
- An object of the present invention is to provide a respiratory disease sensing patch and system capable of providing calculation information and administering according to the calculation, and a method for providing information on respiratory diseases.
- An embodiment of the present invention for solving the above problems is attached to the skin of the subject to be analyzed, and the adhesive portion 10 through which the first sound collection passage 11 for collecting the sound coming out through the attached skin is formed.
- the sensor unit 30 that is installed to be positioned above the sound collection passage 11, and outputs a sound signal by collecting the sound that has passed through the sound collection passage 11, the output from the sensor unit 30
- a conversion unit 41 that converts an acoustic signal into a converted sound signal through a preset method, and a feature extractor 42 that extracts respiratory disease-related features from the converted sound signal converted by the conversion unit 41 in a preset method
- an information calculating unit 43 that calculates respiratory disease related information for the collected sound using the respiratory disease related features extracted by the feature extracting unit 42, and a drug is stored therein, and the information calculating unit 43
- provides a respiratory disease sensing patch including an administration unit 80 that is opened so that the medicine is administered to the skin according to the information calculated by.
- the first sound collection passage 11 may be reduced in diameter toward the sensor unit 30 .
- the substrate part ( 20), and the inner diameter of the second sound collection passage 21 may be the same even if it faces the sensor unit 30 , but may be the same as the inner diameter of the upper portion of the first sound collection passage 11 .
- the sensor unit 30 is located above the absorption unit 50 made of a porous material, the sound insulating unit 60 located above the absorption unit 50, and the sound insulating unit 60 upper portion It may further include a cover portion 70 to cover the.
- the conversion unit 41 converts the sound signal output from the sensor unit 30 into a first converted sound signal in the form of an intensity of the sound signal over time, and the The first transformed sound signal is Fourier transformed to convert the second transformed sound signal in the form of intensity of the sound signal according to the frequency band, and the sound signal output from the sensor unit 30 is converted into a spectrogram form Converted to a third converted sound signal of , wherein the third converted sound signal may represent the frequency and intensity of the sound signal according to the passage of time.
- the feature extraction unit 42 extracts a signal having a first peak from the second converted sound signal as a fundamental signal, and the basic signal from the second converted sound signal If there is a peak having a center frequency of n times the center frequency of n (n is an integer greater than or equal to 2), it can be extracted as the nth harmonic signal.
- the information calculating unit 43 when the n-th harmonic signal is extracted by the feature extracting unit 42, calculates that the sound signal includes a wheezing sound, or the basic Whether or not the sound signal includes wheezing may be calculated using a ratio of a signal to the nth harmonic signals.
- the information calculating unit 43 may calculate that the sound signal includes wheezing when a ratio calculated through the following equation is greater than a preset first ratio.
- the feature extracting unit 42 extracts an inspiration duration and an expiration duration from the first converted sound signal, and the information calculating unit 43 includes the inspiration duration and the expiration duration. And it is possible to calculate whether the sound signal includes a wheezing or crackle sound by using the ratio of the expiration duration to the inspiration duration.
- the information calculating unit 43 is configured to, when the expiration duration is longer than a preset first time, and the ratio of the expiration duration to the inspiration duration is greater than a preset second ratio, the It can be calculated that the acoustic signal includes wheezing.
- the information calculating unit 43 may calculate that the sound signal includes a crackling sound when the inspiration duration is within a preset second time range.
- the information calculating unit 43 may calculate that there is a respiratory disease.
- the administering unit 60 when it is calculated that there is a respiratory disease by the information calculating unit 43, the administering unit 60 is opened so that the medicament can be administered to the skin of the subject to be analyzed.
- the present invention is a method using the above-described patch, (a) the sensor unit 30 collects the sound coming from the outside to output a sound signal, (b) the conversion unit 41 is the ( A step of converting the sound signal output in step a) into a converted sound signal by a preset method, (c) the feature extracting unit 42 using a preset method from the converted sound signal converted in step (b) to cause respiratory diseases extracting related features and (d) the information calculating unit 43 obtains respiratory disease related information for the acoustic signal output in step (a) using the respiratory disease related features extracted in step (c). It provides a method of providing respiratory disease information, including the step of calculating.
- the filter (f) further comprises the step of filtering the acoustic signal other than the 50 to 1000 Hz band
- the step (d) may further include the step of calculating, by the information calculating unit 43, whether the sound signal includes wheezing and crackling sounds by using the respiratory disease-related features extracted in step (c).
- the conversion unit 41 converts the sound signal output from the sensor unit 30 into a first converted sound in the form of intensity of the sound signal over time. converting the signal into a signal, the transforming unit 41 performing a Fourier transform on the first transformed sound signal to convert the first transformed sound signal into a second transformed sound signal in the form of intensity of the sound signal according to a frequency band, and the transforming unit (41) converts the sound signal output from the sensor unit 30 into a third converted sound signal in the form of a spectrogram, wherein the third converted sound signal is the frequency and intensity of the sound signal over time may include a step in which is expressed.
- the feature extraction unit 42 extracts a signal having a first peak from the second converted sound signal as a fundamental signal, and the second conversion
- the method may further include extracting a peak having a center frequency n times the center frequency of the basic signal (n is an integer greater than or equal to 2) in the acoustic signal as an nth harmonic signal.
- the step (c) may further include the step of extracting, by the feature extraction unit 42, an inspiration duration and an expiration duration from the first converted sound signal.
- step (d) when the nth harmonic signal is extracted in step (c), the information calculating unit 43 calculates that the sound signal includes wheezing, or The method may further include calculating that the sound signal includes wheezing when the ratio between the fundamental signal and the nth harmonic signal is greater than a preset first ratio.
- the sound signal includes wheezing It may further include the step of calculating the ratio calculated by the information calculating unit 43 through the following equation.
- the information calculating unit 43 determines that the expiratory duration is longer than a preset first time and the ratio of the expiratory duration to the inspiration duration is preset in a second second When the ratio is greater than the ratio, calculating that the sound signal includes wheezing, and when the information calculating unit 43 determines that the inspiratory duration is within a preset second time range, the sound signal includes a whistling sound It may further include the step of calculating.
- the present invention provides a program stored in a computer-readable recording medium for executing the above-described method.
- the respiratory disease of the subject to be analyzed can be calculated just by attaching the patch to the skin of the subject to be analyzed without requiring skilled medical staff.
- a horn-shaped sound collecting passage is formed through the patch, so that the sensitivity of the collected sound is improved.
- an administration unit capable of administering a drug to the subject to be analyzed, and to calculate whether or not the respiratory disease is improved by administering the drug to the administration unit, and accordingly, it is possible to adjust the drug dosage.
- FIG. 1 is a schematic view for explaining a respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
- FIG. 3 is a schematic block diagram illustrating a respiratory disease sensing system according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is an exploded perspective view illustrating the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
- FIG. 5 is a view showing an actual appearance of the respiratory disease sensing patch of FIG. 3 , (a) the respiratory disease sensing patch to which the cover part is not applied (b) the respiratory disease sensing patch to which the cover part is applied.
- FIG. 6 is a view for explaining the structure of an absorption part of the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
- FIG. 7 is a view for explaining first to third converted sound signals obtained by converting sounds collected using the respiratory disease sensing patch of FIG. 4 .
- FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for providing information on respiratory diseases according to an embodiment of the present invention.
- FIG 9 and 10 are diagrams of results according to verification experiment 1 performed using the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 11 is a view for explaining the shape of the converted acoustic signal appearing in normal people and asthma patients, and the shape of the converted acoustic signal appearing in a crackling sound and a wheezing sound.
- FIG. 12 is a view of the results of verification experiment 2 for explaining the shape of the converted acoustic signal appearing in normal persons, asthmatics, and chronic obstructive pulmonary disease using the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a view showing results according to verification experiment 3 for explaining the shape of a converted acoustic signal appearing in a normal asthma patient using the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 14 is a view for explaining the shape of an acoustic signal generated in a normal person, an acoustic signal including a wheezing sound, and an acoustic signal including a crackling sound.
- 15 to 17 are views according to verification experiment 4 for explaining the level of external noise when the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention is compared with a respiratory disease sensing patch without a cover part.
- FIG. 18 is a view according to verification experiment 5 comparing the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention with a conventionally used Littmann electronic stethoscope.
- FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a block diagram of the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
- the respiratory disease sensing patch includes an adhesive unit 10 , a substrate unit 20 , a sensor unit 30 , an operation unit 40 , an absorption unit 50 , and a sound insulation unit. (60), it may include a cover portion (70).
- the adhesive part 10 is a part attached to the analysis target object. More specifically, it is attached to the skin of the subject to be analyzed, and the location where it is attached is not particularly limited, but it is preferably attached to the chest or back in order to collect lung sounds, breathing sounds, and heart sounds with high sensitivity.
- a material of a hydrocolloid component may be applied to the surface of the adhesive part 10 to be attached to the object to be analyzed.
- the first sound collecting passage 11 is formed through the adhesive portion 10 in the vertical direction.
- the first sound collection passage 11 may have a shape in which its inner diameter decreases as it moves away from the object to be analyzed, that is, it may have a shape in which its diameter decreases as it moves away from the object to be analyzed.
- the substrate unit 20 is formed on the bonding unit 10 , and a sensor unit 30 and a calculation unit 40 to be described later are installed. That is, it is a part that serves as a base for the operation of the sensor.
- a second sound collecting passage 21 is formed through the substrate 20 in the vertical direction.
- the second sound collection passage 21 communicates with the first sound collection passage 11 and extends vertically so that the inner diameter is the same even if it is farther away from the object to be analyzed.
- the inner diameter of the second sound collection passage 21 may be the same as the inner diameter of the uppermost portion of the first sound collection passage 11 .
- first sound collection passage 11 and the second sound collection passage 21 are not formed of material, but are formed as empty spaces, sounds such as breathing sound, lung sound, and heart sound generated inside the object to be analyzed are produced. It is possible to directly face the sensor unit 30 through the first sound collection passage 11 and the second sound collection passage 21 . Thus, the performance of sound collection is improved.
- the sensor unit 30 is installed on the substrate unit 20, and the sound introduced from the outside, specifically, comes out of the skin of the subject to be analyzed and passes through the first sound collection passage 11 and the second sound collection passage 21. Outputs a sound signal according to the sound.
- the sensor unit 30 may be a MEMS microphone (Micro Electro-Mechanical System Microphone) including a membrane that moves in response to a change in atmospheric pressure caused by sound waves.
- MEMS microphone Micro Electro-Mechanical System Microphone
- it is a sensor capable of outputting an acoustic signal according to the sound generated by the object to be analyzed, it is not particularly limited thereto.
- the sensor unit 30 is preferably installed above the first sound collection passage 11 and the second sound collection passage 21 , and in FIG. 1 , one sensor unit 30 is formed. Although an embodiment is shown, an embodiment in which two or more sensor units are installed is also possible.
- the MEMS microphone is used as the sensor unit 30, distortion can be minimized in a band of 50 Hz to 1000 Hz, which is a region corresponding to heart sounds and breathing sounds, and it is possible to obtain a flat frequency response in the corresponding band.
- the sensor unit 30 collects the sound that has passed through the first sound collection passage 11 and the second sound collection passage 21 (that is, the sound generated inside the object to be analyzed) and outputs it as a sound signal, In response to the sound coming from the outside, it is output as a sound signal.
- a sound signal For example, external noise caused by friction between clothes and the sensor unit 30, external living environment noise (vehicle noise, etc.) may also be detected by the sensor unit 30, and since the noise corresponds to noise, the present invention
- the respiratory disease sensing patch according to the embodiment further includes an absorption unit 50 , a sound insulating unit 60 , and a cover unit 70 .
- the absorber 50 is located above the sensor unit 30 and is made of a porous material (see FIG. 6 ). As shown in FIG. 6 , various types of porous structures may be applied, and it is possible to attenuate the vibration of sound introduced from the outside through the porous structure. Accordingly, it is minimized that the sound introduced from the outside reaches the sensor unit 30 , so that the sensor unit 30 can collect only the sound emitted from the object to be analyzed.
- the sound insulating unit 60 is located above the absorption unit 50 , and serves to minimize the sound introduced from the outside together with the absorption unit 50 to reach the sensor unit 30 . Since the sound insulating part 60 is formed, the efficiency of external noise reduction can be maximized compared to the use of the absorbing part 50 alone.
- the cover part 70 is located above the sound insulation part 60 and is configured to minimize noise caused by friction between an external object such as clothes and the patch according to the present invention.
- FIG. 1 it may have a hemispherical dome shape, and a contact area with an external object may be minimized and a friction coefficient may be minimized through micro-nano-scale patterning.
- the acoustic signal output from the sensor unit 30 is transmitted to the operation unit 40 , and the operation unit 40 calculates whether the object to be analyzed has a respiratory disease by using the acoustic signal.
- the operation unit 40 may be a microcontroller unit (MCU) or a computer having a data operation and processing function including the conversion unit 41 , the feature extraction unit 42 , and the information operation unit 43 .
- MCU microcontroller unit
- the operation unit 40 may be a microcontroller unit (MCU) or a computer having a data operation and processing function including the conversion unit 41 , the feature extraction unit 42 , and the information operation unit 43 .
- the conversion unit 41 converts the acoustic signal (electrical signal) output from the sensor unit 30 by a predetermined method.
- the sound signal converted by the conversion unit 41 is referred to as a converted sound signal for convenience.
- the operation unit 40 may further include a filter f, and the filter f filters the remaining sound signals except for the sound signals in a preset band, specifically, in the 50 Hz to 1000 Hz band. do.
- the filter f filters the remaining sound signals except for the sound signals in a preset band, specifically, in the 50 Hz to 1000 Hz band. do.
- the conversion unit 41 converts the acoustic signal output from the sensor unit 30 into three data types.
- the conversion unit 41 converts the acoustic signal into the shape of the intensity of the acoustic signal over time. That is, the sound signal may be converted in a graph form with time as the x-axis and the intensity of the sound signal as the y-axis (refer to the middle diagram of FIG. 7 ). This is referred to as a first converted acoustic signal.
- the transform unit 41 performs Fourier transform on the first transformed sound signal, and converts it into the form of intensity of the sound signal according to the frequency band. That is, the acoustic signal may be converted in the form of a graph with the frequency as the x-axis and the intensity of the acoustic signal as the y-axis (refer to the upper drawing of FIG. 9 ). This is referred to as a second converted sound signal.
- the converter 41 converts the acoustic signal into a spectrogram format. That is, the acoustic signal may be converted into a graph in which time is the x-axis, frequency is the y-axis, and the intensity of the acoustic signal is expressed in color (refer to the lower drawing of FIG. 9 ). This is referred to as a third converted acoustic signal.
- the above-described data conversion may be performed using a conventional technique, and a detailed description of the conversion process will be omitted.
- the feature extraction unit 42 extracts respiratory disease-related features by a predetermined method using the data converted by the transformation unit 41 .
- the feature extraction unit 42 calculates the signal strength during inspiration/expiration, inhalation duration, and exhalation duration in the first converted acoustic signal (intensity of the acoustic signal over time). Extract the features of (duration).
- the inspiration signal appears before the expiration signal (see FIG. 9 ), and the feature extraction unit 42 extracts the characteristics of the duration of the inspiration signal and the duration of the expiration signal.
- the feature extraction unit 42 may extract the features of the inspiration duration and the expiration duration from the third converted sound signal in the form of a spectrogram, and the inspiration duration and expiration duration from the two types of data, respectively By extracting the temporal features, the accuracy of the extraction can be improved.
- the feature extraction unit 42 extracts a signal having a first peak from the second converted acoustic signal (intensity of the acoustic signal according to frequency) as a fundamental signal, and the central frequency of the basic signal. frequency), when a peak having a center frequency n times (n is an integer of 2 or more) exists, it is extracted as an nth harmonic signal and the center frequency of the nth harmonic signal is extracted.
- the information calculating unit 43 calculates the respiratory disease-related features extracted by the feature extraction unit 42, more specifically, the signal strength during inspiration/expiration, the inspiratory duration, the expiratory duration, the center frequency of the fundamental signal, and the nth harmonic. Using the center frequency of the signal, it is calculated whether the acoustic signal output from the sensor unit 30 includes a wheezing sound and a crackle sound, and whether or not a respiratory disease is present.
- the information calculating unit 43 may calculate that the acoustic signal includes wheezing, and may calculate that there is a respiratory disease, More specifically, it can be calculated as having asthma.
- the information operation unit 43 is configured to generate a wheezing sound when the center frequency of the n-th harmonic signal to the center frequency of the fundamental signal extracted by the feature extraction unit 42 is greater than a preset first ratio. It can be calculated by including, it can be calculated as having a respiratory disease, and more specifically, it can be calculated as having asthma.
- the ratio of the center frequency of the nth harmonic signal to the center frequency of the fundamental signal may be calculated through Equation 1 below.
- p fundamental is the center frequency of the fundamental signal
- p harmonics is the center frequency of the nth harmonic signal
- the information calculating unit 43 may calculate whether the acoustic signal includes a wheezing or a crackling sound using the signal strength during inspiration/expiration extracted by the feature extraction unit 42, the inspiration duration, and the expiration duration.
- the information calculating unit 43 may calculate that the acoustic signal includes wheezing, and If the intensity is greater than the intensity of the exhalation signal, it can be calculated that the acoustic signal includes a crackling sound (see FIG. 14 ).
- the information calculating unit 43 calculates that the sound signal includes wheezing when the expiration duration is longer than the first preset time and the ratio of the expiration duration to the inspiration duration is greater than the preset second ratio.
- the preset first time may be 72 ms to 88 ms, more specifically, 80 ms.
- the sound signal is continuous, the expiratory duration is longer than the first preset time, and the ratio of the expiratory duration to the inspiratory duration is greater than the preset second ratio, the sound signal is continuous. It can also be calculated that the signal contains wheezing (see FIG. 14).
- the information calculating unit 43 may calculate that the acoustic signal includes a crackling sound.
- the preset second time range may be 5 ms to 15 ms.
- the information calculating unit 43 may calculate that the acoustic signal includes a crackling sound (refer to FIG. 14 ).
- the information calculating unit 43 may calculate that the subject to be analyzed has asthma if the acoustic signal includes wheezing, and may calculate that the subject to be analyzed has chronic obstructive pulmonary disease if the acoustic signal includes a whistling sound. . In addition, when it is calculated that the acoustic signal does not include any wheezing or crackling sounds, it may be calculated that the subject to be analyzed does not have a respiratory disease (normal).
- the respiratory disease sensing patch may include a control unit 44 , a storage unit 45 , and a communication unit 46 .
- the control unit 44 controls the administration unit 80 provided in the patch. Medicines are stored in the dispensing unit 80 , and when the cover of the lower portion of the dispensing unit is opened, the medicaments in the dispensing unit 80 may be administered to the subject to be analyzed. It is preferable that a plurality of dosage units are provided in one patch. In another embodiment, since the amount of the drug stored in each medication unit is different from each other, it is also possible to adjust the amount of the drug administered to the subject to be analyzed later according to the calculation result of the information calculating unit 43 .
- the control unit 44 transmits a dosing signal to open the administration unit 80 to the administration unit 60 ) will be sent to When the dosing signal is transmitted to the dispensing unit 80, the lower portion of the dispensing unit 80 is opened so that the medicament stored in the dispensing unit 80 can be administered to the subject to be analyzed.
- the amount of the drug administered to the subject to be analyzed through the administering unit 80 may be adjusted. For example, it may be calculated that there is a mild or severe respiratory disease based on the frequency of occurrence of wheezing, the strength of the wheezing signal, and the like. When it is calculated that there is no respiratory disease, the control unit 44 may control the administration unit 80 not to be opened. In addition, when it is calculated that there is a mild respiratory disease, the control unit 44 may control the degree of opening of the dispensing unit 80 so that 50% of the medicine stored in the dispensing unit 80 is administered.
- control unit 44 may control the degree of opening of the dispensing unit 80 so that all (ie, 100%) of the drugs stored in the dispensing unit 80 are administered.
- the opening degree of the administration unit 80, time, etc. can be controlled in various ways.
- the storage unit 45 stores acoustic signals collected from the analysis target entity, respiratory disease-related features extracted by the feature extraction unit 42 , and information calculated by the information operation unit 43 .
- the information calculated by the operation unit 40 may be temporarily stored in the storage unit 45 , and communication with the external computer 90 . Even when this is possible, information calculated by the operation unit 40 may be stored in the storage unit 45 according to user settings.
- the communication unit 46 communicates with the external computer 90 .
- a configuration having a Bluetooth function may be applied.
- a communication protocol such as WiFi or Zigbee is applied to perform communication with the external computer 90 , it will not be particularly limited thereto.
- the information stored in the storage unit 45 through the communication unit 46 may be transmitted to the external computer 90, and when the administration signal is transmitted from the external computer 90, the control unit 44 controls the administration unit 80 ) to transmit a dosing signal.
- the respiratory disease sensing patch according to the present invention further includes a temperature sensor and a position sensor.
- the temperature sensor is configured to measure a temperature of an analysis target object to which the respiratory disease sensing patch is attached, and the position sensor is configured to calculate a position of the respiratory disease sensing patch.
- the location sensor may be a GPS sensor that calculates a location using a GPS method, but any sensor capable of calculating a location of a configuration in which the location sensor is installed may be applied.
- the temperature information measured by the temperature sensor and the position information calculated by the position sensor are transmitted to the calculating unit 40, and the calculating unit 40 uses the temperature information transmitted from the temperature sensor to sense a respiratory disease, and is transmitted from the position sensor. Real-time location monitoring of the corresponding analysis target object can be performed using the location information.
- a respiratory disease sensing system includes a respiratory disease sensing patch 100 and an external processing device 200 .
- the respiratory disease sensing patch 100 in the respiratory disease sensing system collects sound. , there is a difference in that only pre-processing of the acoustic signal is performed, and feature extraction from the pre-processed acoustic signal in the external processing device 200 and operation of respiratory disease-related information are performed.
- the respiratory disease sensing patch 100 includes the above-described adhesive part 10 , the substrate part 20 , the sensor part 30 , the communication part 46 , the absorption part 50 , the sound insulation part 60 , the cover part 70 , It includes a dosage unit 80, a temperature sensor and a position sensor, and further includes a filter (f).
- the filter f filters the remaining sound signals except for the sound signals in the preset band, specifically, in the 50 Hz to 1000 Hz band.
- the filtered acoustic signal is transmitted to the external processing device 200 through the communication unit 46 , and the external processing device 200 receives the acoustic signal, extracts respiratory disease-related features, and uses the extracted features for respiratory diseases Calculate related information.
- the communication unit 46 may have, for example, a configuration having a Bluetooth function, and is not particularly limited thereto, and communication protocols such as WiFi and Zigbee are applied to the external processing device Wired/wireless communication with the 200 may be performed.
- the external processing device 200 is a device having a communication function, and for example, a device having an arithmetic function, such as a smart phone, a tablet PC, or a computer, may be applied.
- the external processing device 200 includes a conversion unit 210 , a feature extraction unit 220 , an information operation unit 230 , a control unit 240 , a storage unit 250 , and a communication unit 260 .
- the transformation unit 210 , the feature extraction unit 220 , the information operation unit 230 , and the storage unit 250 are the transformation unit 41 , the feature extraction unit 42 , and the information operation unit 43 in the respiratory disease sensing patch described above. ) and performs the same function as the storage unit 45 , and a detailed description thereof will be omitted.
- the control unit 240 sends the medication signal to the respiratory disease sensing patch 100 send.
- the administration unit 80 When the administration signal is transmitted, the administration unit 80 is opened to administer the medicine to the subject to be analyzed.
- the respiratory disease sensing system When the respiratory disease sensing system is compared with the respiratory disease sensing patch, data calculations such as feature extraction and information calculation are all performed by the external processing device 200 . Compared with the embodiment in which data calculations such as feature extraction and information calculation are performed within the respiratory disease sensing patch, the patch itself has the advantage of minimizing power consumption and heat generation.
- the sensor unit 30 collects sound introduced from the outside and outputs a sound signal (S71).
- the converters 41 and 210 convert the sound signal output from the sensor unit 30 into a converted sound signal by a predetermined method (S72).
- the converted sound signals converted by the converters 41 and 210 are shown in FIGS. 9 to 14 .
- Respiratory disease-related features extracted by the feature extraction units 42 and 220 are signal strength during inspiration/expiration, inspiration duration, expiration duration, fundamental signal, center frequency of the fundamental signal, the nth harmonic signal, and the nth harmonic It may include the center frequency of the signal. Since a detailed description thereof has been described above, it will be omitted.
- the information calculating units 43 and 230 use the respiratory disease-related features extracted by the feature extracting units 42 and 220 to determine whether the acoustic signal output from the sensor unit 30 includes wheezing and crackling sounds, and asthma and asthma symptoms. It is calculated whether or not a respiratory disease including chronic obstructive pulmonary disease (S74).
- the information calculating units 43 and 230 may calculate that the acoustic signal includes wheezing, and may calculate that there is a respiratory disease. It can be, and more specifically, it can be calculated as having asthma.
- the information calculating units 43 and 230 determine that the sound signal is wheezing. It can be calculated as including , it can be calculated as having a respiratory disease, and more specifically, it can be calculated as having asthma.
- the ratio of the center frequency of the nth harmonic signal to the center frequency of the fundamental signal may be calculated through Equation 1 below.
- p fundamental is the center frequency of the fundamental signal
- p harmonics is the center frequency of the nth harmonic signal
- the acoustic signal when the strength of the inspiration signal included in one breathing cycle is less than the strength of the expiration signal, the acoustic signal includes wheezing. It can be calculated as that, and when the strength of the inspiration signal is greater than the strength of the expiration signal, it can be calculated that the acoustic signal includes a crackling sound.
- the information calculating unit 43 , 230 may be calculated as including the wheezing sound, may be calculated as having a respiratory disease, and more specifically, may be calculated as having asthma.
- the preset first time may be 72 ms to 88 ms, more specifically, 80 ms.
- the information calculating units 43 and 230 may calculate that the acoustic signal includes a crackling sound, and the respirator It can be calculated as having a disease, and more specifically, it can be calculated as having chronic obstructive pulmonary disease.
- the preset second time range may be 5 ms to 15 ms.
- the control unit 44, 240 transmits a medication signal for opening the medication unit 60 provided in the patch to the medication unit 60 do. Accordingly, the drug stored in the administering unit 60 may be administered to the subject to be analyzed to which the patch is attached.
- the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention was attached to a human model to which a Lung Sound Simulator was attached, which generates the sound observed in a normal person, the sound observed in an asthma patient, and the sound observed in a chronic obstructive pulmonary disease patient, A verification experiment was conducted to determine whether it is possible to extract only the breathing signal depending on the presence of sounds generated from the Lung Sound Simulator and additional sounds (singing, walking, etc.).
- the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention was attached to a human body model equipped with a Lung sound simulator that generates the sound observed in normal people, the sound observed in asthma patients, and the sound observed in chronic obstructive pulmonary disease patients,
- the sound generated in the lung sound simulator was collected by the sensor unit 30 and the sound signal outputted accordingly was converted.
- the respiratory disease sensing patch was attached to a human body model equipped with a Lung sound simulator that generates the sound observed in normal people, the sound observed in asthma patients, and the sound observed in chronic obstructive pulmonary disease patients,
- the sensor unit 30 collects the sound and Fourier transforms the sound signal output accordingly to obtain the converted sound signal as shown in FIG. 13 .
- n 2 (n is 2) of the center frequency of the fundamental signal
- n-th harmonic signal has a center frequency n (n is an integer of 2 or more) times the center frequency of the basic signal, it can be confirmed that the sound signal includes a wheezing sound, and the sound signal is a wheezing sound. It could be confirmed that the inclusion of asthma becomes a strong basis for judging that a person has asthma.
- the respiratory disease sensing patch (right diagram of FIG. 15, W/_COVER) according to an embodiment of the present invention compared with the control group (left diagram of FIG. 15, W/O_cover), external noise (512Hz, 1024Hz) It could be confirmed that about 25% of the was attenuated (FIG. 16).
- the sound to be detected (wheezing, wheezing, It was confirmed that it was possible to effectively reduce external noise generated in a band other than the band in which the noise was generated (refer to FIG. 17 ).
- a respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention and a conventional Littmann stethoscope were attached to each chronic obstructive pulmonary disease patient to collect sound.
- the signal corresponding to the band in which wheezing was not observed was removed, and the spectrogram as in FIG. 18 was obtained through the above-described process such as Fourier transform (the spectrogram obtained when the upper side of FIG. 18 is a spectrogram obtained when using the patch according to the present invention), it was confirmed that wheezing that occurs periodically in patients with chronic obstructive pulmonary disease can be detected with higher accuracy than the conventional Littmann stethoscope ( arrow in Fig. 18).
- the method according to an embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
- the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
- the program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.
- Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks.
- - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
- Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
- the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to carry out the operations of the present invention, and vice versa.
- control unit 240 control unit
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Abstract
Description
본 발명은 분석 대상 개체에 부착되어 호흡기 질환, 특히 천식과 만성 폐쇄성 폐질환을 센싱할 수 있는 패치 및 시스템, 그리고 호흡기 질환 정보 제공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a patch and system capable of sensing respiratory diseases, particularly asthma and chronic obstructive pulmonary disease, by being attached to an object to be analyzed, and a method for providing information on respiratory diseases.
전 세계에서 천식(asthma) 환자는 3억3천9백만명으로 추산되고 환자의 대부분을 소아가 차지하며, 만성 폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease) 환자는 2억5천1백만명으로 추산되고 대부분을 성인이 차지한다.Worldwide, it is estimated that 339 million people suffer from asthma, and the majority of the patients are children, and the number of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients is estimated at 251 million, most of them being children. occupied by adults.
천식 환자의 경우 그렇지 않은 사람에 비해 기관지염, 폐기종으로 발전할 가능성이 약 10배 이상이고, 만성 폐쇄성 폐질환 환자의 경우 그렇지 않은 사람에 비해 기관지염, 폐기종으로 발전할 가능성이 약 12배 이상으로 보고되고 있다.Asthma patients are about 10 times more likely to develop bronchitis and emphysema than those without asthma, and chronic obstructive pulmonary disease patients are reported to be about 12 times more likely to develop bronchitis and emphysema compared to those who do not. have.
따라서, 천식 또는 만성 폐쇄성 폐질환의 조기 진단이 매우 중요하나, 해당 질환의 진단을 특정할만한 초기 증상이 적은 것이 문제이다.Therefore, although early diagnosis of asthma or chronic obstructive pulmonary disease is very important, the problem is that there are few initial symptoms to specify the diagnosis of the disease.
호흡기 질환을 제외한 기타 만성 질환의 유병률은 조기 진단 및 치료 기술 발전으로 인해 꾸준히 감소하는 반면, 천식 및 만성 폐쇄성 폐질환의 유병률은 전세계적으로 증가하여 미국에서 사망률 3위를 기록하고 있다.While the prevalence of chronic diseases other than respiratory diseases has steadily decreased due to advances in early diagnosis and treatment techniques, the prevalence of asthma and chronic obstructive pulmonary disease has increased worldwide, making it the third leading cause of death in the United States.
한편, 호흡기 질환의 진단 및 검사 방법을 수행하기 위한 종래의 방법은 고가의 장비와 숙련된 의료진이 요구되었으나, 종래의 방법은 장기간 모니터링이 불가능하였고, 특히 4세 미만의 소아 환자는 검사 자체가 불가능한 단점이 있었다.On the other hand, the conventional method for performing the diagnosis and examination method of respiratory diseases required expensive equipment and skilled medical staff, but the conventional method was impossible to monitor for a long period of time, and in particular, the examination itself was impossible for pediatric patients under the age of 4 years. There were downsides.
종래 기술을 살펴보면 다음과 같다.The prior art is as follows.
한국등록특허 제10-1760449호는 천식 및 만성 폐쇄성 폐질환 진단 및 치료용 패치에 관한 것으로, 신체에 부착되어 음향 신호를 취득하고, 취득된 음향 신호를 미리 저장된 레퍼런스 신호와 비교하여 천식 또는 만성 폐쇄성 폐질환을 진단하며, 호흡기 질환으로 진단된 경우 약제부위 커버를 개방시켜 약제를 환자에게 투여하는 기술을 제시한다. 환자마다 다른 패턴의 신호가 검출됨에도, 미리 저장된 레퍼런스 신호와 단순 비교를 통해 천식 또는 만성 폐쇄성 폐질환을 진단하므로, 진단의 정확성이 매우 낮고, 피부에 부착되어 음향 신호를 수집하고, 수집된 음향 신호를 분석함으로써 천식 및 만성 폐쇄성 폐질환 등의 호흡기 질환을 진단한다는 단순 개념만을 제시할 뿐이다.Korean Patent Registration No. 10-1760449 relates to a patch for diagnosis and treatment of asthma and chronic obstructive pulmonary disease, which is attached to the body to acquire an acoustic signal, and compares the acquired acoustic signal with a reference signal stored in advance to compare asthma or chronic obstructive pulmonary disease A technique for diagnosing lung disease and administering a drug to a patient by opening the drug site cover when diagnosed with a respiratory disease is presented. Although different patterns of signals for each patient are detected, asthma or chronic obstructive pulmonary disease is diagnosed through simple comparison with pre-stored reference signals, so the accuracy of diagnosis is very low. It only presents the simple concept of diagnosing respiratory diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease by analyzing the
미국등록특허 제9237862호는 천식 진단 장치에 관한 것으로, 인중, 기도, 늑간 근육의 호흡에 따른 변화를 측정하고, 호흡수, 주파수 대역의 이미지 패턴을 분석하여 천식의 경, 중증도를 구분가능한 기술을 제시한다. 분석 대상 개체의 물리적 변형(physical deformation)의 변화를 이용하여 천식의 경, 중증도를 구분하는 것으로, 이미 천식이 상당히 진행된 분석 대상 개체에 유효할 뿐이고, 천식의 초기 단계에서는 정확한 진단이 어렵다는 단점이 있다.U.S. Patent No. 9237862 relates to a device for diagnosing asthma, and it is a technology capable of distinguishing mild and severe asthma by measuring changes according to respiration of the pharynx, airways, and intercostal muscles, and analyzing image patterns of respiration rates and frequency bands. present. It is to classify the mild and severe asthma by using the change in physical deformation of the subject to be analyzed. It is only effective for the subject to be analyzed whose asthma has already progressed considerably, and it is difficult to make an accurate diagnosis in the early stage of asthma. .
따라서, 일상 생활 중 장시간 모니터링이 가능하고, 호흡기 질환의 초기 단계에서도 호흡기 질환 유무를 정확하게 센싱할 수 있는 장치 및 방법이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a need for an apparatus and method capable of long-term monitoring in daily life and capable of accurately sensing the presence or absence of a respiratory disease even in the initial stage of a respiratory disease.
(특허문헌 1) 한국등록특허공보 제10-1760449호 (2017.07.21)(Patent Document 1) Korean Patent Publication No. 10-1760449 (2017.07.21)
(특허문헌 2) 미국등록특허공보 제9237862호 (2016.01.19)(Patent Document 2) US Registered Patent Publication No. 9237862 (2016.01.19)
본 발명은 분석 대상 개체에 부착되는 패치 형태의 센서를 이용하여, 분석 대상 개체에서 발생하는 음향을 수집하고, 수집된 음향을 분석하여 분석 대상 개체의 호흡기 질환, 특히 천식과 만성 폐쇄성 폐질환 여부를 연산하여, 연산 정보를 제공하고 이에 따른 투약이 가능한 호흡기 질환 센싱 패치 및 시스템, 그리고 호흡기 질환 정보 제공 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.The present invention collects the sound generated from the subject to be analyzed using a patch-type sensor attached to the subject to be analyzed, and analyzes the collected sound to determine whether the subject to be analyzed has respiratory diseases, particularly asthma and chronic obstructive pulmonary disease. An object of the present invention is to provide a respiratory disease sensing patch and system capable of providing calculation information and administering according to the calculation, and a method for providing information on respiratory diseases.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 분석 대상 개체의 피부에 부착되고, 부착된 피부를 통해 나오는 음향을 집읍하는 제1 음향 수집 통로(11)가 관통 형성되는 접착부(10), 상기 음향 수집 통로(11) 상부에 위치되도록 설치되며, 상기 음향 수집 통로(11)를 통과한 음향을 수집하여 음향 신호를 출력하는 센서부(30), 상기 센서부(30)에서 출력된 음향 신호를 미리 설정된 방법을 통해 변환 음향 신호로 변환하는 변환부(41), 상기 변환부(41)에서 변환된 변환 음향 신호로부터 미리 설정된 방법으로 호흡기 질환 관련 특징들을 추출하는 특징 추출부(42), 상기 특징 추출부(42)에 의해 추출된 호흡기 질환 관련 특징들을 이용하여 상기 수집된 음향에 대한 호흡기 질환 관련 정보를 연산하는 정보 연산부(43) 및 내부에 약제가 저장되며, 상기 정보 연산부(43)에 의해 연산된 정보에 따라 상기 약제가 상기 피부에 투여되도록 개방되는 투약부(80)를 포함하는, 호흡기 질환 센싱 패치를 제공한다.An embodiment of the present invention for solving the above problems is attached to the skin of the subject to be analyzed, and the
일 실시예에 있어서, 상기 제1 음향 수집 통로(11)는 상기 센서부(30)를 향할수록 축경될 수 있다.In an embodiment, the first
일 실시예에 있어서, 상기 접착부(10)와 상기 센서부(30) 사이에 형성되고, 상기 제1 음향 수집 통로(11)와 연결되는 제2 음향 수집 통로(21)가 관통 형성되는 기판부(20)를 더 포함하고, 상기 제2 음향 수집 통로(21)의 내경은 상기 센서부(30)를 향하더라도 동일하되, 상기 제1 음향 수집 통로(11)의 상부의 내경과 동일할 수 있다. In one embodiment, formed between the
일 실시예에 있어서, 상기 센서부(30) 상부에 위치되고, 다공성 재질로 이루어진 흡수부(50), 상기 흡수부(50) 상부에 위치되는 차음부(60) 및 상기 차음부(60) 상부를 커버하는 커버부(70)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에 있어서, 상기 변환부(41)는, 상기 센서부(30)에서 출력된 음향 신호를 시간의 흐름에 따른 음향 신호의 강도(intensity) 형태의 제1 변환 음향 신호로 변환하고, 상기 제1 변환 음향 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)하여 주파수 대역에 따른 음향 신호의 강도 형태의 제2 변환 음향 신호로 변환하며, 상기 센서부(30)에서 출력된 음향 신호를 스펙트로그램(Spectrogram) 형태의 제3 변환 음향 신호로 변환하되, 상기 제3 변환 음향 신호는 시간의 흐름에 따른 주파수 및 음향 신호의 강도가 표현될 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에 있어서, 상기 특징 추출부(42)는, 상기 제2 변환 음향 신호에서 첫번째 피크(peak)를 갖는 신호를 기본(fundamental) 신호로 추출하며, 상기 제2 변환 음향 신호에서 상기 기본 신호의 중심 주파수의 n(n은 2이상의 정수)배의 중심 주파수를 갖는 피크가 존재하는 경우 이를 제n 고조파 신호로 추출할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시예에 있어서, 상기 정보 연산부(43)는, 상기 특징 추출부(42)에 의해 상기 제n 고조파 신호가 추출되는 경우 상기 음향 신호가 천명음(wheezing sound)을 포함하는 것으로 연산하거나, 상기 기본 신호와 상기 제n 고조파 신호들의 비율을 이용하여 상기 음향 신호의 천명음 포함 여부를 연산할 수 있다.In one embodiment, the
일 실시예에 있어서, 상기 정보 연산부(43)는 아래의 수식을 통해 연산된 비율(ratio)이 미리 설정된 제1 비율보다 큰 경우, 상기 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있다.In an embodiment, the
[수식][Equation]
일 실시예에 있어서, 상기 특징 추출부(42)는, 상기 제1 변환 음향 신호에서 흡기 지속시간과 호기 지속시간을 추출하고, 상기 정보 연산부(43)는, 상기 흡기 지속시간, 상기 호기 지속시간 및 상기 흡기 지속시간에 대한 상기 호기 지속시간의 비율을 이용하여 상기 음향 신호의 천명음 또는 수포음(crackle sound) 포함 여부를 연산할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시예에 있어서, 상기 정보 연산부(43)는, 상기 호기 지속시간이 미리 설정된 제1 시간보다 길고, 상기 흡기 지속시간에 대한 상기 호기 지속시간의 비율이 미리 설정된 제2 비율보다 큰 경우, 상기 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시예에 있어서, 상기 정보 연산부(43)는, 상기 흡기 지속시간이 미리 설정된 제2 시간 범위 내에 있는 경우, 상기 음향 신호가 수포음을 포함하는 것으로 연산할 수 있다.In an embodiment, the
일 실시예에 있어서, 상기 정보 연산부(43)는 상기 음향 신호가 상기 천명음 또는 상기 수포음을 포함하는 것으로 연산된 경우, 호흡기 질환이 있는 것으로 연산할 수 있다.In an embodiment, when the sound signal is calculated to include the wheezing sound or the crackling sound, the
일 실시예에 있어서, 상기 정보 연산부(43)에 의해 호흡기 질환이 있는 것으로 연산된 경우, 상기 투약부(60)가 개방되어 상기 약제가 분석 대상 개체의 피부에 투여될 수 있다.In one embodiment, when it is calculated that there is a respiratory disease by the
또한, 본 발명은 전술한 패치를 이용한 방법으로써, (a) 상기 센서부(30)가 외부에서 유입되는 음향을 수집하여 음향 신호를 출력하는 단계, (b) 상기 변환부(41)가 상기 (a) 단계에서 출력된 음향 신호를 미리 설정된 방법으로 변환 음향 신호로 변환하는 단계, (c) 상기 특징 추출부(42)가 상기 (b) 단계에서 변환된 변환 음향 신호로부터 미리 설정된 방법으로 호흡기 질환 관련 특징들을 추출하는 단계 및 (d) 상기 정보 연산부(43)가 상기 (c) 단계에서 추출된 상기 호흡기 질환 관련 특징들을 이용하여 상기 (a) 단계에서 출력된 음향 신호에 대한 호흡기 질환 관련 정보를 연산하는 단계를 포함하는, 호흡기 질환 정보 제공 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method using the above-described patch, (a) the
일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계 이후 상기 (b) 단계 이전, (a) 필터(f)가 50 내지 1000 Hz 대역 이외의 음향 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하고, 상기 (d) 단계는, 상기 정보 연산부(43)가 상기 (c) 단계에서 추출된 상기 호흡기 질환 관련 특징들을 이용하여 상기 음향 신호의 천명음 포함 여부 및 수포음 포함 여부를 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, after the step (a) and before the step (b), (a) the filter (f) further comprises the step of filtering the acoustic signal other than the 50 to 1000 Hz band, the step (d) may further include the step of calculating, by the
일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 상기 변환부(41)가 상기 센서부(30)에서 출력된 음향 신호를 시간의 흐름에 따른 음향 신호의 강도(intensity) 형태의 제1 변환 음향 신호로 변환하는 단계, 상기 변환부(41)가 상기 제1 변환 음향 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)하여 주파수 대역에 따른 음향 신호의 강도 형태의 제2 변환 음향 신호로 변환하는 단계 및 상기 변환부(41)가 상기 센서부(30)에서 출력된 음향 신호를 스펙트로그램(Spectrogram) 형태의 제3 변환 음향 신호로 변환하되, 상기 제3 변환 음향 신호는 시간의 흐름에 따른 주파수 및 음향 신호의 강도가 표현되는, 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, in the step (b), the
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 특징 추출부(42)가 상기 제2 변환 음향 신호에서 첫번째 피크(peak)를 갖는 신호를 기본(fundamental) 신호로 추출하며, 상기 제2 변환 음향 신호에서 상기 기본 신호의 중심 주파수의 n(n은 2이상의 정수)배의 중심 주파수를 갖는 피크가 존재하는 경우 이를 제n 고조파 신호로 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, in the step (c), the
일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계는, 상기 특징 추출부(42)가 상기 제1 변환 음향 신호로부터 흡기 지속시간과 호기 지속시간을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the step (c) may further include the step of extracting, by the
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는, 상기 정보 연산부(43)가, 상기 (c) 단계에서 상기 제n 고조파 신호가 추출되는 경우, 상기 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산하거나, 상기 기본 신호와 상기 제n 고조파 신호들의 비율이 미리 설정된 제1 비율보다 큰 경우, 상기 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, in step (d), when the nth harmonic signal is extracted in step (c), the
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는, 상기 정보 연산부(43)가, 아래의 수식을 통해 연산된 비율(ratio)이 미리 설정된 제1 비율보다 큰 경우, 상기 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, in the step (d), when the ratio calculated by the
[수식][Equation]
일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계는, 상기 정보 연산부(43)가, 상기 호기 지속시간이 미리 설정된 제1 시간보다 길고 상기 흡기 지속시간에 대한 상기 호기 지속시간의 비율이 미리 설정된 제2 비율보다 큰 경우, 상기 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산하는 단계 및 상기 정보 연산부(43)가, 상기 흡기 지속시간이 미리 설정된 제2 시간 범위 내에 있는 경우, 상기 음향 신호가 수포음을 포함하는 것으로 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, in the step (d), the
또한, 본 발명은 전술한 방법을 실행하도록 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된, 프로그램을 제공한다.In addition, the present invention provides a program stored in a computer-readable recording medium for executing the above-described method.
본 발명에 따르면, 숙련된 의료진을 요구하지 않고, 패치를 분석 대상 개체의 피부에 부착하는 것만으로도 분석 대상 개체의 호흡기 질환 여부가 연산될 수 있기에 편의성이 향상된다.According to the present invention, convenience is improved because the respiratory disease of the subject to be analyzed can be calculated just by attaching the patch to the skin of the subject to be analyzed without requiring skilled medical staff.
또한, 패치에 호른(horn) 형태의 음향 수집 통로가 관통 형성되어, 수집된 음향의 감도가 향상된다.In addition, a horn-shaped sound collecting passage is formed through the patch, so that the sensitivity of the collected sound is improved.
또한, 패치가 분석 대상 개체에 부착되어 있는 동안 호흡기 질환의 장기간 모니터링이 가능하다.In addition, long-term monitoring of respiratory disease is possible while the patch is attached to the subject being analyzed.
또한, 다양한 형태의 변환 음향 신호에서 호흡기 질환과 관련된 특징들을 추출하고, 추출된 특징들을 이용하여 호흡기 질환을 연산하기에, 연산의 정확도가 향상된다.In addition, since features related to respiratory diseases are extracted from various types of converted acoustic signals, and respiratory diseases are calculated using the extracted features, the accuracy of the calculation is improved.
또한, 분석 대상 개체에 약제를 투여할 수 있는 투약부를 구비하고, 투약부의 약제 투여에 의해 호흡기 질환의 호전 여부를 연산하는 것도 가능하며, 이에 따라 약제 투여량의 조절도 가능하다.In addition, it is also possible to provide an administration unit capable of administering a drug to the subject to be analyzed, and to calculate whether or not the respiratory disease is improved by administering the drug to the administration unit, and accordingly, it is possible to adjust the drug dosage.
또한, 커버부가 구비되어, 분석 대상 개체가 아닌 외부에서 유입되는 음향에 의한 영향이 최소화된다.In addition, since the cover part is provided, the influence of the sound introduced from the outside rather than the analysis target object is minimized.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.1 is a schematic view for explaining a respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 호흡기 질환 센싱 패치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram illustrating a respiratory disease sensing system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 1의 호흡기 질환 센싱 패치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view illustrating the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
도 5는 도 3의 호흡기 질환 센싱 패치의 실제 모습을 나타낸 도면으로서, (a) 커버부가 적용되지 않은 호흡기 질환 센싱 패치 (b) 커버부가 적용된 호흡기 질환 센싱 패치의 모습이다.5 is a view showing an actual appearance of the respiratory disease sensing patch of FIG. 3 , (a) the respiratory disease sensing patch to which the cover part is not applied (b) the respiratory disease sensing patch to which the cover part is applied.
도 6은 도 1의 호흡기 질환 센싱 패치의 흡수부 구조를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining the structure of an absorption part of the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
도 7은 도 4의 호흡기 질환 센싱 패치를 이용하여 수집된 음향을 변환한 제1 내지 제3 변환 음향 신호를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a view for explaining first to third converted sound signals obtained by converting sounds collected using the respiratory disease sensing patch of FIG. 4 .
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 정보 제공 방법을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method for providing information on respiratory diseases according to an embodiment of the present invention.
도 9 및 10은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 이용하여 수행된 검증 실험 1에 따른 결과 도면이다.9 and 10 are diagrams of results according to
도 11은 정상인과 천식 환자에서 나타나는 변환 음향 신호의 형태, 그리고 수포음과 천명음에서 나타나는 변환 음향 신호의 형태를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining the shape of the converted acoustic signal appearing in normal people and asthma patients, and the shape of the converted acoustic signal appearing in a crackling sound and a wheezing sound.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 이용하여 정상인, 천식 환자, 만성 폐쇄성 폐질환에서 나타나는 변환 음향 신호의 형태를 설명하기 위한 검증 실험 2에 따른 결과 도면이다.12 is a view of the results of
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 이용하여 정상인, 천식 환자에서 나타나는 변환 음향 신호의 형태를 설명하기 위한 검증 실험 3에 따른 결과 도면이다.FIG. 13 is a view showing results according to
도 14는 정상인에서 발생하는 음향 신호, 천명음이 포함된 음향 신호, 그리고 수포음이 포함된 음향 신호의 형태를 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining the shape of an acoustic signal generated in a normal person, an acoustic signal including a wheezing sound, and an acoustic signal including a crackling sound.
도 15 내지 17은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를, 커버부가 구비되지 않은 호흡기 질환 센싱 패치와 비교하였을 때의 외부 소음 정도를 설명하기 위한 검증 실험 4에 따른 도면이다.15 to 17 are views according to
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를, 종래에 사용되던 리트만 전자청진기와 비교한 검증 실험 5에 따른 도면이다.18 is a view according to verification experiment 5 comparing the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention with a conventionally used Littmann electronic stethoscope.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1. 호흡기 질환 센싱 패치1. Respiratory disease sensing patch
도 1 및 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 보다 상세히 설명한다.1 and 2, a respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 설명하기 위한 개략도이고, 도 2는 도 1의 호흡기 질환 센싱 패치의 블록도이다.1 is a schematic diagram illustrating a respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the respiratory disease sensing patch of FIG. 1 .
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치는 접착부(10), 기판부(20), 센서부(30), 연산부(40), 흡수부(50), 차음부(60), 커버부(70)를 포함할 수 있다.1 and 2 , the respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention includes an
접착부(10)는 분석 대상 개체에 부착되는 부분이다. 보다 구체적으로는, 분석 대상 개체의 피부에 부착되며, 부착되는 위치는 특별히 제한되지는 않으나 폐음, 호흡음 및 심장음을 높은 감도로 수집하기 위해 가슴 또는 등 부위에 부착되는 것이 바람직하다.The
접착부(10)의 표면에는 분석 대상 개체에 부착될 수 있도록, 하이드로콜로이드 성분의 물질이 도포될 수 있다.A material of a hydrocolloid component may be applied to the surface of the
접착부(10)에는 제1 음향 수집 통로(11)가 상하 방향으로 관통 형성된다. 제1 음향 수집 통로(11)는 분석 대상 개체에서 멀어질수록 그 내경이 감소되는 형태일 수 있으며, 다시 말하면 분석 대상 개체에서 멀어질수록 축경되는 형태일 수 있다. 제1 음향 수집 통로(11)가 상기 형태를 가짐에 따라, 센서부(30)에서 발생하는 문제인 에코(eco) 및 노이즈(noise) 문제를 해결하는 것이 가능하다.The first
기판부(20)는 접착부(10) 상에 형성되고, 후술하는 센서부(30)와 연산부(40)가 설치된다. 즉, 센서의 작동을 위한 베이스 역할을 하는 부분이다.The
기판부(20)에는 제2 음향 수집 통로(21)가 상하 방향으로 관통 형성된다. 제2 음향 수집 통로(21)는 제1 음향 수집 통로(11)와 연통되며, 분석 대상 개체에서 멀어지더라도 내경이 동일하도록 상하 연장되는 형태이다. 또한, 제2 음향 수집 통로(21)의 내경은 제1 음향 수집 통로(11)의 최상부의 내경과 동일할 수 있다.A second
제1 음향 수집 통로(11)와 제2 음향 수집 통로(21)가 물질로 형성되는 것이 아닌, 비어 있는 공간으로 형성됨에 따라 분석 대상 개체 내측에서 발생하는 호흡음, 폐음, 심음 등의 음향이 제1 음향 수집 통로(11)와 제2 음향 수집 통로(21)를 통과하여 곧바로 센서부(30)를 향하는 것이 가능하다. 따라서, 음향 수집의 성능이 향상된다.As the first
센서부(30)는 기판부(20)에 설치되며, 외부에서 유입되는 음향, 구체적으로 분석 대상 개체의 피부에서 나와 제1 음향 수집 통로(11)와 제2 음향 수집 통로(21)를 통과한 음향에 따라 음향 신호를 출력한다.The
일 예로, 센서부(30)는 음파에 의한 대기압 변화에 반응해 움직이는 멤브레인을 포함하는 MEMS 마이크로폰(Micro Electro-Mechanical System Microphone)일 수 있다. 하지만, 분석 대상 개체에서 발생하는 음향에 따라 음향 신호를 출력할 수 있는 센서이면 특별히 이에 제한되지는 않는다.For example, the
음향 수집 성능 향상을 위해, 센서부(30)는 제1 음향 수집 통로(11)와 제2 음향 수집 통로(21) 상부에 설치되는 것이 바람직하며, 도 1에서는 1개의 센서부(30)가 형성되는 실시예가 도시되나, 2개 이상의 센서부가 설치되는 실시예도 얼마든지 가능하다.In order to improve sound collection performance, the
센서부(30)로 MEMS 마이크로폰을 사용함에 따라, 심장음 및 호흡음에 해당하는 영역인 50 Hz 내지 1000 Hz 대역에서 왜곡 현상이 최소화될 수 있으며, 해당 대역에서 평탄한 주파수 반응을 얻는 것이 가능하다.As the MEMS microphone is used as the
센서부(30)는 제1 음향 수집 통로(11)와 제2 음향 수집 통로(21)를 통과한 음향(즉, 분석 대상 개체의 내부에서 발생하는 음향)을 수집하여 이를 음향 신호로 출력하지만, 외부에서 유입되는 음향에 반응하여 이를 음향 신호로 출력하게 된다. 예를 들어, 의류와 센서부(30)의 마찰에 의한 외부 소음, 외부 생활 환경 소음(차량 소음 등) 등도 센서부(30)에 감지될 수 있으며, 상기 소음은 노이즈에 해당하기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치는 흡수부(50), 차음부(60) 및 커버부(70)를 더 포함한다.The
흡수부(50)는 센서부(30) 상부에 위치하며, 다공성 재질로 구성된다(도 6 참조). 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 다공성 구조가 적용될 수 있으며, 다공성 구조를 통해 외부에서 유입되는 음향의 진동이 감쇠되는 것이 가능하다. 따라서, 외부에서 유입되는 음향이 센서부(30)에 도달되는 것이 최소화되어, 센서부(30)는 분석 대상 개체로부터 나오는 음향만을 수집하는 것이 가능해진다.The
차음부(60)는 흡수부(50) 상부에 위치하며, 흡수부(50)와 함께 외부에서 유입되는 음향이 센서부(30)에 최소한으로 도달되도록 하는 역할을 수행한다. 차음부(60)가 형성됨으로 인해, 흡수부(50) 단독으로 사용되는 것보다 외부 노이즈 감소의 효율을 최대화할 수 있다.The
커버부(70)는 차음부(60) 상부에 위치하며, 의류 등의 외부 물체와 본 발명에 따른 패치와의 마찰에 의한 소음이 최소화되도록 구성된다.The
일 예로, 도 1에 도시된 바와 같이 반구형의 돔(dome) 형상을 가질 수 있으며, 마이크로-나노 크기의 패터닝을 통해 외부 물체와의 접촉 면적이 최소화되고, 마찰 계수가 최소화될 수 있다.For example, as shown in FIG. 1 , it may have a hemispherical dome shape, and a contact area with an external object may be minimized and a friction coefficient may be minimized through micro-nano-scale patterning.
센서부(30)에서 출력된 음향 신호는 연산부(40)에 전송되고, 연산부(40)는 음향 신호를 이용하여 분석 대상 개체의 호흡기 질환 여부를 연산하게 된다.The acoustic signal output from the
연산부(40)는 변환부(41), 특징 추출부(42) 및 정보 연산부(43)를 포함하는 데이터 연산, 처리 기능을 갖는 마이크로프로세서(Micro Controller Unit, MCU)나 컴퓨터일 수 있다.The
변환부(41)는 센서부(30)에서 출력된 음향 신호(전기 신호)를 소정의 방법으로 변환한다. 변환부(41)에 의해 변환된 음향 신호를 편의상 변환 음향 신호라 칭한다.The
본 발명의 실시예에 따른 연산부(40)는 필터(f)를 더 포함할 수 있으며, 필터(f)는 미리 설정된 대역, 구체적으로 50 Hz 내지 1000 Hz 대역의 음향 신호를 제외한 나머지 음향 신호를 필터링한다. 필터(f)에 의한 필터링 과정이 이루어지면 미리 설정된 대역의 음향 신호만이 남게 되며, 변환부(41)는 필터링 과정을 거친 음향 신호를 변환하게 된다.The
변환부(41)는 센서부(30)에서 출력된 음향 신호를 크게 세 가지 데이터 형태로 변환한다.The
첫번째 데이터 형태로서, 변환부(41)는 음향 신호를 시간의 흐름에 따른 음향 신호의 강도의 형태로 변환한다. 즉, 시간을 x축으로 하고 음향 신호의 강도(intensity)를 y축으로 한 그래프 형태로 음향 신호를 변환할 수 있다(도 7의 중간 도면 참조). 이를 제1 변환 음향 신호라 칭한다.As a first data format, the
두번째 데이터 형태로서, 변환부(41)는 제1 변환 음향 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)하여, 주파수 대역에 따른 음향 신호의 강도의 형태로 변환한다. 즉, 주파수를 x축으로 하고 음향 신호의 강도를 y축으로 한 그래프 형태로 음향 신호를 변환할 수 있다(도 9의 상부 도면 참조). 이를 제2 변환 음향 신호라 칭한다.As the second data form, the
세번째 데이터 형태로서, 변환부(41)는 음향 신호를 스펙트로그램(Spectrogram) 형태로 변환한다. 즉, 시간을 x축으로 하고 주파수를 y축으로 하며, 음향 신호의 강도를 색으로 표현한 그래프 형태로 음향 신호를 변환할 수 있다(도 9의 하부 도면 참조). 이를 제3 변환 음향 신호라 칭한다.As a third data format, the
전술한 데이터 변환은 종래의 기술을 이용하여 수행될 수 있으며, 변환 과정에 대한 자세한 설명은 생략한다.The above-described data conversion may be performed using a conventional technique, and a detailed description of the conversion process will be omitted.
특징 추출부(42)는 변환부(41)에서 변환된 데이터를 이용하여 소정의 방법으로 호흡기 질환 관련 특징들을 추출한다.The
먼저, 특징 추출부(42)는 제1 변환 음향 신호(시간의 흐름에 따른 음향 신호의 강도)에서 흡기/호기 시의 신호 강도, 흡기(inhalation) 지속시간(duration)과 호기(exhalation) 지속시간(duration)의 특징을 추출한다.First, the
일반적으로, 음향 신호에서는 흡기 신호가 호기 신호보다 먼저 나타나며(도 9 참조), 특징 추출부(42)는 흡기 신호의 지속시간과 호기 신호의 지속시간의 특징을 추출하게 된다.In general, in the acoustic signal, the inspiration signal appears before the expiration signal (see FIG. 9 ), and the
다른 실시예에서는, 특징 추출부(42)가 스펙트로그램 형태의 제3 변환 음향 신호에서 흡기 지속시간과 호기 지속시간의 특징을 추출할 수도 있으며, 두 가지 형태의 데이터에서 각각 흡기 지속시간과 호기 지속시간의 특징을 추출함에 따라 추출의 정확도를 향상시킬 수 있다.In another embodiment, the
또한, 특징 추출부(42)는 제2 변환 음향 신호(주파수에 따른 음향 신호의 강도)에서, 첫번째 피크(peak)를 갖는 신호를 기본(fundamental) 신호로 추출하고, 기본 신호의 중심 주파수(central frequency)의 n(n은 2 이상의 정수)배의 중심 주파수를 갖는 피크가 존재하는 경우 이를 제n 고조파(harmonics) 신호로 추출하고 제n 고조파 신호의 중심 주파수를 추출한다.In addition, the
정보 연산부(43)는 특징 추출부(42)에 의해 추출된 호흡기 질환 관련 특징들, 보다 구체적으로 흡기/호기 시의 신호 강도, 흡기 지속시간, 호기 지속시간, 기본 신호의 중심 주파수, 제n 고조파 신호의 중심 주파수를 이용하여, 센서부(30)에서 출력된 음향 신호의 천명음(wheezing sound) 및 수포음(crackle sound) 포함 여부 및 호흡기 질환 여부를 연산한다.The
일 실시예에서, 정보 연산부(43)는 특징 추출부(42)에 의해 제n 고조파 신호가 추출되는 경우 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있고, 호흡기 질환이 있는 것으로 연산할 수 있으며, 보다 구체적으로 천식이 있는 것으로 연산할 수 있다.In one embodiment, when the n-th harmonic signal is extracted by the
다른 실시예에서, 정보 연산부(43)는 특징 추출부(42)에 의해 추출된 기본 신호의 중심 주파수에 대한 제n 고조파 신호의 중심 주파수가 미리 설정된 제1 비율보다 큰 경우, 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있고, 호흡기 질환이 있는 것으로 연산할 수 있으며, 보다 구체적으로 천식이 있는 것으로 연산할 수 있다.In another embodiment, the
기본 신호의 중심 주파수에 대한 제n 고조파 신호의 중심 주파수의 비율(ratio)은 아래의 수식 1을 통해 연산될 수 있다.The ratio of the center frequency of the nth harmonic signal to the center frequency of the fundamental signal may be calculated through
[수식 1][Formula 1]
여기서, pfundamental은 기본 신호의 중심 주파수이고, pharmonics는 제n 고조파 신호의 중심 주파수이다.Here, p fundamental is the center frequency of the fundamental signal, and p harmonics is the center frequency of the nth harmonic signal.
정보 연산부(43)는 특징 추출부(42)에 의해 추출된 흡기/호기 시의 신호 강도, 흡기 지속시간과, 호기 지속시간을 이용하여 음향 신호의 천명음 또는 수포음 포함 여부를 연산할 수 있다.The
구체적으로, 정보 연산부(43)는 흡기/호기로 이루어지는 하나의 호흡 사이클 내에 포함된 흡기 신호의 강도가 호기 신호의 강도보다 작은 경우, 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있으며, 흡기 신호의 강도가 호기 신호의 강도보다 큰 경우, 음향 신호가 수포음을 포함하는 것으로 연산할 수 있다(도 14 참조).Specifically, when the intensity of the inspiratory signal included in one respiratory cycle consisting of inspiration/expiration is less than the intensity of the expiration signal, the
또한, 정보 연산부(43)는 호기 지속시간이 미리 설정된 제1 시간보다 길고, 흡기 지속시간에 대한 호기 지속시간의 비율이 미리 설정된 제2 비율보다 큰 경우, 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 제1 시간은 72ms 내지 88ms, 보다 구체적으로는 80ms일 수 있다. 또한, 정보 연산부(43)는 음향 신호가 연속적(continuous)이면서, 호기 지속시간이 미리 설정된 제1 시간보다 길고, 흡기 지속시간에 대한 호기 지속시간의 비율이 미리 설정된 제2 비율보다 큰 경우, 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수도 있다(도 14 참조).In addition, the
또한, 정보 연산부(43)는 흡기 지속시간이 미리 설정된 제2 시간 범위 내에 있는 경우, 음향 신호가 수포음을 포함하는 것으로 연산할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 제2 시간 범위는 5ms 내지 15ms일 수 있다. 또한, 정보 연산부(43)는 음향 신호가 불연속적(discontinuous)이면서, 흡기 지속시간이 미리 설정된 제2 시간 범위 내에 있는 경우, 음향 신호가 수포음을 포함하는 것으로 연산할 수도 있다(도 14 참조).Also, when the inspiration duration is within the preset second time range, the
정보 연산부(43)는 음향 신호가 천명음을 포함하는 경우 분석 대상 개체가 천식이 있는 것으로 연산할 수 있으며, 음향 신호가 수포음을 포함하는 경우 분석 대상 개체가 만성 폐쇄성 폐질환이 있는 것으로 연산할 수 있다. 또한, 음향 신호가 천명음 또는 수포음 모두를 포함하지 않는 것으로 연산하는 경우, 분석 대상 개체가 호흡기 질환이 없는 것(정상)으로 연산할 수도 있다.The
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치는 제어부(44), 저장부(45) 및 통신부(46)를 포함할 수 있다.The respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention may include a
제어부(44)는 패치에 구비된 투약부(80)의 제어를 수행한다. 투약부(80) 내에는 약제가 저장되어 있으며, 투약부 하부의 커버를 개방하면 투약부(80) 내의 약제가 분석 대상 개체에 투여될 수 있다. 하나의 패치 내에 투약부는 복수 개 구비되는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서는, 각 투약부에 저장된 약제의 양이 서로 달라서, 추후 정보 연산부(43)의 연산 결과에 따라 분석 대상 개체에 투여되는 약제의 양을 조절하는 것도 가능하다.The
제어부(44)는, 정보 연산부(43)에 의해 분석 대상 개체가 천식, 만성 폐쇄성 폐질환 등의 호흡기 질환이 있는 것으로 연산된 경우, 투약부(80)가 개방되도록 하는 투약 신호를 투약부(60)에 전송하게 된다. 투약 신호가 투약부(80)에 전송된 경우, 투약부(80)의 하부가 개방되어 투약부(80)에 저장된 약제가 분석 대상 개체로 투여될 수 있다.When it is calculated by the
정보 연산부(43)에 의해 연산된 정보에 따라, 투약부(80)를 통해 분석 대상 개체로 투여되는 약제의 양이 조절될 수 있다. 예를 들어 천명음의 발생 빈도, 천명음 신호의 강도 등을 통해 경증 또는 중증의 호흡기 질환이 있는 것으로 연산될 수 있다. 호흡기 질환이 없는 것으로 연산된 경우, 제어부(44)는 투약부(80)가 개방되지 않도록 제어할 수 있다. 또한, 경증의 호흡기 질환이 있는 것으로 연산된 경우, 제어부(44)는 투약부(80)에 저장된 약제의 50%가 투여되도록 투약부(80)의 개방 정도를 제어할 수 있다. 또한, 중증의 호흡기 질환이 있는 것으로 연산된 경우, 제어부(44)는 투약부(80)에 저장된 약제 모두(즉, 100%)가 투여되도록 투약부(80)의 개방 정도를 제어할 수 있다. 하지만, 이는 예시일뿐 다양한 방법으로 투약부(80)의 개방 정도, 시간 등을 제어할 수 있다고 할 것이다.According to the information calculated by the
저장부(45)는 분석 대상 개체로부터 수집된 음향 신호, 특징 추출부(42)에 의해 추출된 호흡기 질환 관련 특징들, 그리고 정보 연산부(43)에 의해 연산된 정보 등이 저장된다.The
후술하는 통신부(46)를 통한 외부 컴퓨터(90)와의 통신이 불가능한 환경일 경우, 연산부(40)에 의해 연산된 정보들은 저장부(45)에 임시 저장될 수 있으며, 외부 컴퓨터(90)와의 통신이 가능한 경우에도 사용자 설정에 따라 연산부(40)의해 연산된 정보들이 저장부(45)에 저장될 수도 있다.In an environment in which communication with the external computer 90 through the communication unit 46 to be described later is impossible, the information calculated by the
통신부(46)는 외부 컴퓨터(90)와의 통신을 수행한다. 외부 컴퓨터(90)와 유무선 통신을 수행할 수 있도록, 일 예로 블루투스 기능을 갖는 구성이 적용될 수 있다. 하지만, WiFi, Zigbee 등의 통신 프로토콜이 적용되어 외부 컴퓨터(90)와의 통신을 수행할 수 있는 것이면, 특별히 이에 제한되지는 않는다고 할 것이다. 통신부(46)를 통해 저장부(45)에 저장되어 있는 정보가 외부 컴퓨터(90)로 전송될 수 있으며, 외부 컴퓨터(90)에서 투약 신호가 전송되는 경우, 제어부(44)가 투약부(80)에 투약 신호를 전송하도록 할 수 있다.The communication unit 46 communicates with the external computer 90 . In order to perform wired/wireless communication with the external computer 90 , for example, a configuration having a Bluetooth function may be applied. However, if a communication protocol such as WiFi or Zigbee is applied to perform communication with the external computer 90 , it will not be particularly limited thereto. The information stored in the
본 발명에 따른 호흡기 질환 센싱 패치는 온도 센서와, 위치 센서를 더 포함한다.The respiratory disease sensing patch according to the present invention further includes a temperature sensor and a position sensor.
온도 센서는 호흡기 질환 센싱 패치가 부착된 분석 대상 개체의 온도를 측정하도록 구성되고, 위치 센서는 호흡기 질환 센싱 패치의 위치를 연산하도록 구성된다. 일 예로, 위치 센서는 GPS 방식으로 위치를 연산하는 GPS 센서일 수 있으나, 위치 센서가 설치된 구성의 위치를 연산할 수 있는 센서이면 어느 것이든 적용될 수 있다.The temperature sensor is configured to measure a temperature of an analysis target object to which the respiratory disease sensing patch is attached, and the position sensor is configured to calculate a position of the respiratory disease sensing patch. As an example, the location sensor may be a GPS sensor that calculates a location using a GPS method, but any sensor capable of calculating a location of a configuration in which the location sensor is installed may be applied.
온도 센서에서 측정된 온도 정보와, 위치 센서에서 연산된 위치 정보는 연산부(40)에 전송되며, 연산부(40)는 온도 센서로부터 전송된 온도 정보를 호흡기 질환을 센싱하는데 이용하고, 위치 센서로부터 전송된 위치 정보를 이용하여 해당 분석 대상 개체의 실시간 위치 모니터링을 수행할 수 있다.The temperature information measured by the temperature sensor and the position information calculated by the position sensor are transmitted to the calculating
2. 호흡기 질환 센싱 시스템2. Respiratory disease sensing system
도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 시스템을 보다 상세히 설명한다.3, a respiratory disease sensing system according to another embodiment of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 시스템은 호흡기 질환 센싱 패치(100)와 외부 처리 디바이스(200)를 포함한다.A respiratory disease sensing system according to an embodiment of the present invention includes a respiratory
전술한 호흡기 질환 센싱 패치가 음향 수집, 음향 신호의 전처리, 특징 추출, 호흡기 질환 관련 정보 연산의 기능을 모두 수행하는 것과 비교하였을 때, 호흡기 질환 센싱 시스템에서의 호흡기 질환 센싱 패치(100)는 음향 수집, 음향 신호의 전처리만을 수행하고, 외부 처리 디바이스(200)에서 전처리된 음향 신호에서의 특징 추출과 호흡기 질환 관련 정보 연산이 수행된다는 점에서 차이가 있다.Compared to the above-described respiratory disease sensing patch performing all functions of sound collection, sound signal preprocessing, feature extraction, and respiratory disease-related information calculation, the respiratory
호흡기 질환 센싱 패치(100)는 전술한 접착부(10), 기판부(20), 센서부(30), 통신부(46), 흡수부(50), 차음부(60), 커버부(70), 투약부(80), 온도 센서 및 위치 센서를 포함하며, 필터(f)를 더 포함한다.The respiratory
필터(f)는 미리 설정된 대역, 구체적으로 50 Hz 내지 1000 Hz 대역의 음향 신호를 제외한 나머지 음향 신호를 필터링한다.The filter f filters the remaining sound signals except for the sound signals in the preset band, specifically, in the 50 Hz to 1000 Hz band.
필터링된 음향 신호는 통신부(46)를 통해 외부 처리 디바이스(200)로 전송되며, 외부 처리 디바이스(200)는 음향 신호를 전송받아, 호흡기 질환 관련 특징을 추출하고, 추출된 특징을 이용하여 호흡기 질환 관련 정보를 연산한다.The filtered acoustic signal is transmitted to the
외부 처리 디바이스(200)와 유무선 통신을 수행할 수 있도록, 통신부(46)는 일 예로 블루투스 기능을 갖는 구성이 적용될 수 있고, 특별히 이에 제한되지 않고 WiFi, Zigbee 등의 통신 프로토콜이 적용되어 외부 처리 디바이스(200)와 유무선 통신을 수행할 수도 있다.In order to perform wired/wireless communication with the
외부 처리 디바이스(200)는 통신 기능을 갖는 기기로서, 일 예로 스마트폰, 태블릿 PC, 컴퓨터와 같은 연산 기능을 갖는 기기가 적용될 수 있다.The
외부 처리 디바이스(200)는 변환부(210), 특징 추출부(220), 정보 연산부(230), 제어부(240), 저장부(250) 및 통신부(260)를 포함한다.The
변환부(210), 특징 추출부(220), 정보 연산부(230) 및 저장부(250)는 전술한 호흡기 질환 센싱 패치에서의 변환부(41), 특징 추출부(42), 정보 연산부(43) 및 저장부(45)와 동일한 기능을 수행하며, 자세한 설명은 생략한다.The
정보 연산부(230)에 의해, 음향 신호가 수포음 또는 천명음을 포함하는 것으로 연산되어, 분석 대상 개체가 호흡기 질환이 있는 것으로 연산된 경우, 제어부(240)는 호흡기 질환 센싱 패치(100)에 투약 신호를 전송한다.By the
투약 신호가 전송되면, 투약부(80)가 개방되어 분석 대상 개체에 약제가 투여된다.When the administration signal is transmitted, the
호흡기 질환 센싱 시스템을 호흡기 질환 센싱 패치와 비교하였을 때, 특징 추출, 정보 연산 등의 데이터 연산이 모두 외부 처리 디바이스(200)에서 수행된다. 특징 추출, 정보 연산 등의 데이터 연산이 호흡기 질환 센싱 패치 내에서 수행되는 실시예와 비교하였을 때, 패치 자체의 전력 소모 및 발열을 최소화할 수 있다는 장점을 갖는다.When the respiratory disease sensing system is compared with the respiratory disease sensing patch, data calculations such as feature extraction and information calculation are all performed by the
3. 호흡기 질환 정보 제공 방법3. How to provide information on respiratory diseases
이하에서는, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 정보 제공 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for providing respiratory disease information according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 8 .
먼저, 센서부(30)가 외부에서 유입되는 음향을 수집하여 음향 신호를 출력한다(S71).First, the
다음, 변환부(41, 210)가 센서부(30)에서 출력된 음향 신호를 소정의 방법으로 변환 음향 신호로 변환한다(S72). 변환부(41, 210)에 의해 변환된 변환 음향 신호가 도 9 내지 14에 도시된다.Next, the
다음, 특징 추출부(42, 220)가 변환 음향 신호를 이용하여 호흡기 질환 관련 특징들을 추출한다(S73). 특징 추출부(42, 220)에 의해 추출되는 호흡기 질환 관련 특징들은 흡기/호기 시의 신호 강도, 흡기 지속시간, 호기 지속시간, 기본 신호, 기본 신호의 중심 주파수, 제n 고조파 신호 및 제n 고조파 신호의 중심 주파수를 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 전술하였으므로, 생략한다.Next, the
다음, 정보 연산부(43, 230)가 특징 추출부(42, 220)에 의해 추출된 호흡기 질환 관련 특징들을 이용하여, 센서부(30)에서 출력된 음향 신호의 천명음 및 수포음 포함 여부, 그리고 천식과 만성 폐쇄성 폐질환을 포함하는 호흡기 질환 여부를 연산한다(S74).Next, the
특징 추출부(42, 220)에 의해 음향 신호에서 제n 고조파 신호가 추출되는 경우, 정보 연산부(43, 230)는 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있고, 호흡기 질환이 있는 것으로 연산할 수 있으며, 보다 구체적으로 천식이 있는 것으로 연산할 수 있다.When the n-th harmonic signal is extracted from the acoustic signal by the
또한, 특징 추출부(42, 220)에 의해 추출된 기본 신호의 중심 주파수에 대한 제n 고조파 신호의 중심 주파수가 미리 설정된 제1 비율보다 큰 경우, 정보 연산부(43, 230)는 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있고, 호흡기 질환이 있는 것으로 연산할 수 있으며, 보다 구체적으로는 천식이 있는 것으로 연산할 수 있다.In addition, when the center frequency of the n-th harmonic signal with respect to the center frequency of the basic signal extracted by the
기본 신호의 중심 주파수에 대한 제n 고조파 신호의 중심 주파수의 비율은 아래의 수식 1을 통해 연산될 수 있다.The ratio of the center frequency of the nth harmonic signal to the center frequency of the fundamental signal may be calculated through
[수식 1][Formula 1]
여기서, pfundamental은 기본 신호의 중심 주파수이고, pharmonics는 제n 고조파 신호의 중심 주파수이다.Here, p fundamental is the center frequency of the fundamental signal, and p harmonics is the center frequency of the nth harmonic signal.
또한, 특징 추출부(42, 220)에 의해 추출된 흡기/호기 시의 신호 강도에서, 하나의 호흡 사이클 내에 포함된 흡기 신호의 강도가 호기 신호의 강도보다 작은 경우, 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있으며, 흡기 신호의 강도가 호기 신호의 강도보다 큰 경우, 음향 신호가 수포음을 포함하는 것으로 연산할 수 있다.In addition, in the signal strength during inspiration/expiration extracted by the
또한, 특징 추출부(42, 220)에 의해 추출된 호기 지속시간이 미리 설정된 제1 시간보다 길고, 흡기 지속시간에 대한 호기 지속시간의 비율이 미리 설정된 제2 비율보다 큰 경우, 정보 연산부(43, 230)는 음향 신호가 천명음을 포함하는 것으로 연산할 수 있고, 호흡기 질환이 있는 것으로 연산할 수 있으며, 보다 구체적으로는 천식이 있는 것으로 연산할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 제1 시간은 72ms 내지 88ms, 보다 구체적으로는 80ms일 수 있다.In addition, when the expiratory duration extracted by the
또한, 특징 추출부(42, 220)에 의해 추출된 흡기 지속시간이 미리 설정된 제2 시간 범위 내에 있는 경우, 정보 연산부(43, 230)는 음향 신호가 수포음을 포함하는 것으로 연산할 수 있고, 호흡기 질환이 있는 것으로 연산할 수 있으며, 보다 구체적으로는 만성 폐쇄성 폐질환이 있는 것으로 연산할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 제2 시간 범위는 5 ms 내지 15ms일 수 있다.In addition, when the inspiratory duration extracted by the
정보 연산부(43, 230)에 의해 음향 신호가 호흡기 질환이 있는 것으로 연산되는 경우, 제어부(44, 240)는 패치에 구비된 투약부(60)를 개방시키는 투약 신호를 투약부(60)에 전송한다. 이에 따라, 투약부(60) 내에 저장된 약제가 패치가 부착된 분석 대상 개체에 투여될 수 있다.When the acoustic signal is calculated as having a respiratory disease by the
4. 검증 실험4. Validation Experiment
(1) 검증 실험 1(1)
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 정상인에서 관찰되는 음향, 천식 환자에서 관찰되는 음향, 그리고 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 관찰되는 음향을 발생시키는 Lung Sound Simulator가 부착된 인체 모형에 부착하였고, Lung Sound Simulator에서 발생하는 음향과, 추가 음향(노래, 걸음걸이 등)에서 발생하는 음향의 유무에 따라 호흡 신호만을 추출하는 것이 가능한 지 검증 실험을 수행하였다.The respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention was attached to a human model to which a Lung Sound Simulator was attached, which generates the sound observed in a normal person, the sound observed in an asthma patient, and the sound observed in a chronic obstructive pulmonary disease patient, A verification experiment was conducted to determine whether it is possible to extract only the breathing signal depending on the presence of sounds generated from the Lung Sound Simulator and additional sounds (singing, walking, etc.).
실험 결과, normal(정상 음향 신호), wheeze(천명음), normal+HB(정상 음향 신호+심음 신호), wheeze+HB(천명음+심음 신호)가 발생되더라도, 각각의 신호가 명확히 구분될 수 있음을 확인하였다(도 9).As a result of the experiment, even though normal (normal sound signal), wheeze (wheeze), normal+HB (normal sound signal + heart sound signal), and wheeze+HB (wheeze + heart sound signal) are generated, each signal can be clearly distinguished. was confirmed (FIG. 9).
또한, normal+Song(정상 음향 신호+노래 신호), wheeze+Song(천명음+노래 신호), normal+walk(정상 음향 신호+걸음걸이), wheeze+walk(천명음+걸음걸이)가 발생되더라도, 각각의 신호가 명확히 구분될 수 있음을 확인하였고(도 10), 따라서 외부 소음이 유입되는 환경에서도 호흡기 질환 관련 특징을 안정적으로 추출 가능함을 확인하였다.Also, although normal+Song (normal sound signal + song signal), wheeze+Song (wheeze + song signal), normal+walk (normal sound signal + gait), and wheeze+walk (wheeze + gait) are generated, each It was confirmed that the signals of can be clearly distinguished (FIG. 10), thus confirming that respiratory disease-related features can be stably extracted even in an environment in which external noise is introduced.
(2) 검증 실험 2(2)
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 정상인에서 관찰되는 음향, 천식 환자에서 관찰되는 음향, 그리고 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 관찰되는 음향을 발생시키는 Lung sound simulator가 부착된 인체 모형에 부착하였고, Lung sound simulator에서 발생하는 음향을 센서부(30)에서 수집하고 이에 따라 출력되는 음향 신호를 변환하였다.The respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention was attached to a human body model equipped with a Lung sound simulator that generates the sound observed in normal people, the sound observed in asthma patients, and the sound observed in chronic obstructive pulmonary disease patients, The sound generated in the lung sound simulator was collected by the
실험 결과, 천식 환자에서 관찰되는 음향과 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 관찰되는 음향은 정상인에서 관찰되는 음향에 비해 불규칙한 음향 신호가 관찰됨을 확인하였으며, 특히 흡기 지속시간, 호기 지속시간, 음향 신호의 패턴의 특징들에서 정상인과 구별됨을 확인할 수 있었다(도 12 참조).As a result of the experiment, it was confirmed that the acoustics observed in asthma patients and the acoustics observed in patients with chronic obstructive pulmonary disease were irregular compared to the acoustics observed in normal persons. It was confirmed that they were distinguished from normal persons in the characteristics (see FIG. 12 ).
(3) 검증 실험 3(3)
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치를 정상인에서 관찰되는 음향, 천식 환자에서 관찰되는 음향, 그리고 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 관찰되는 음향을 발생시키는 Lung sound simulator가 부착된 인체 모형에 부착하였고, 센서부(30)에서 음향을 수집하고 이에 따라 출력되는 음향 신호를 푸리에 변환하여 도 13과 같은 변환 음향 신호를 획득하였다.The respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention was attached to a human body model equipped with a Lung sound simulator that generates the sound observed in normal people, the sound observed in asthma patients, and the sound observed in chronic obstructive pulmonary disease patients, The
정상인에서 관찰되는 음향의 경우 변환 음향 신호에서 하나의 기본 신호(fundamental signal)만이 관찰되나, 천식 환자에서 관찰되는 음향의 경우 변환 음향 신호에서 기본 신호 이외에, 기본 신호의 중심 주파수의 n(n은 2 이상의 정수)배의 중심 주파수를 갖는 제n 고조파 신호(도 13에서는 제2 고조파 신호 및 제3 고조파 신호가 관찰됨)가 관찰됨을 확인할 수 있었다.In the case of the sound observed in normal persons, only one fundamental signal is observed in the converted sound signal, but in the case of the sound observed in asthma patients, in addition to the fundamental signal in the converted sound signal, n (n is 2) of the center frequency of the fundamental signal It was confirmed that the nth harmonic signal (the second harmonic signal and the third harmonic signal are observed in FIG. 13) having a center frequency multiple of the integer) was observed.
따라서, 기본 신호의 중심 주파수의 n(n은 2 이상의 정수)배의 중심 주파수를 갖는 제n 고조파 신호를 갖는 경우, 음향 신호가 천명음(wheezing sound)을 포함하는 것을 확인할 수 있었으며, 음향 신호가 천명음을 포함하는 경우 천식 질환이 있는 것으로 판단할 유력한 근거가 됨을 확인할 수 있었다.Accordingly, when the n-th harmonic signal has a center frequency n (n is an integer of 2 or more) times the center frequency of the basic signal, it can be confirmed that the sound signal includes a wheezing sound, and the sound signal is a wheezing sound. It could be confirmed that the inclusion of asthma becomes a strong basis for judging that a person has asthma.
(4) 검증 실험 4(4)
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치와, 흡수부(50), 차음부(60) 및 커버부(70)가 존재하지 않는 호흡기 질환 센싱 패치에서 각각 거리를 달리하면서, 천명음만을 발생시킨 경우, 천명음+외부 소음(미리 녹음된 주파수 256Hz, 512Hz, 1024Hz 음향)에 의한 영향을 측정하는 실험을 수행하였다. When the respiratory disease sensing patch according to the embodiment of the present invention and the respiratory disease sensing patch in which the
실험 결과, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치(도 15의 우측 도면, W/_COVER)는 대조군(도 15의 좌측 도면, W/O_cover)과 비교하였을 때, 외부 소음(512Hz, 1024Hz)의 약 25% 정도가 감쇠됨을 확인할 수 있었다(도 16).As a result of the experiment, the respiratory disease sensing patch (right diagram of FIG. 15, W/_COVER) according to an embodiment of the present invention compared with the control group (left diagram of FIG. 15, W/O_cover), external noise (512Hz, 1024Hz) It could be confirmed that about 25% of the was attenuated (FIG. 16).
즉, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치의 경우, 외부 소음을 저감하는 흡수부(50), 차음부(60) 및 커버부(70)가 구비됨에 따라, 검출하고자 하는 음향(천명음, 수포음 등)이 발생하는 대역이 아닌 다른 대역에 발생하는 외부 소음을 효과적으로 저감할 수 있음을 확인할 수 있었다(도 17 참조).That is, in the case of the respiratory disease sensing patch according to the embodiment of the present invention, the sound to be detected (wheezing, wheezing, It was confirmed that it was possible to effectively reduce external noise generated in a band other than the band in which the noise was generated (refer to FIG. 17 ).
따라서, 외부에서 유입되는 음향의 영향이 감소되고, 이에 따라 분석 대상 개체의 체내에서 발생하는 음향의 민감도가 향상될 수 있음을 확인하였다.Therefore, it was confirmed that the influence of external sound was reduced, and thus the sensitivity of sound generated in the body of the subject to be analyzed could be improved.
(5) 검증 실험 5(5) Verification Experiment 5
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 질환 센싱 패치와, 종래에 사용되어 왔던 리트만 청진기를 각각 만성 폐쇄성 폐질환 환자에게 부착하여 음향을 수집하였다.A respiratory disease sensing patch according to an embodiment of the present invention and a conventional Littmann stethoscope were attached to each chronic obstructive pulmonary disease patient to collect sound.
동일한 부위에 호흡기 질환 센싱 패치를 부착하거나, 리트만 청진기를 갖다 대어 음향 신호를 수집하였으며, 도 18과 같은 결과를 얻을 수 있었다. Acoustic signals were collected by attaching a respiratory disease sensing patch to the same site or by bringing a Littmann stethoscope to the same site, and the results shown in FIG. 18 were obtained.
천명음이 관찰되지 않은 대역에 해당하는 신호를 제거하고, 푸리에 변환 등의 전술한 과정을 거쳐 도 18과 같은 스펙트로그램을 얻었으며(도 18의 상측 도면이 리트만 청진기를 이용하였을 때 얻어진 스펙트로그램, 도 18의 하측 도면이 본 발명에 따른 패치를 이용하였을 때 얻어진 스펙트로그램임), 종래의 리트만 청진기에 비해 보다 높은 정확도로 만성 폐쇄성 폐질환 환자에서 주기적으로 발생하는 천명음을 검출할 수 있음을 확인하였다(도 18의 화살표).The signal corresponding to the band in which wheezing was not observed was removed, and the spectrogram as in FIG. 18 was obtained through the above-described process such as Fourier transform (the spectrogram obtained when the upper side of FIG. 18 is a spectrogram obtained when using the patch according to the present invention), it was confirmed that wheezing that occurs periodically in patients with chronic obstructive pulmonary disease can be detected with higher accuracy than the conventional Littmann stethoscope ( arrow in Fig. 18).
위 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명을 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to carry out the operations of the present invention, and vice versa.
이상, 본 명세서에는 본 출원을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 출원의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 출원의 보호범위는 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. In the above, the present specification has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present application, but these are merely exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalents from the embodiments of the present application. It will be appreciated that embodiments are possible. Therefore, the protection scope of the present application should be defined by the claims.
(부호의 설명)(Explanation of symbols)
10: 접착부10: adhesive part
11: 제1 음향 수집 통로11: first sound collection passageway
20: 기판부20: substrate part
21: 제2 음향 수집 통로21: second sound collection passageway
30: 센서부30: sensor unit
40: 연산부40: arithmetic unit
41: 변환부41: conversion unit
42: 특징 추출부42: feature extraction unit
43: 정보 연산부43: information calculation unit
44: 제어부44: control unit
45: 저장부45: storage
46: 통신부46: communication department
50: 흡수부50: absorption part
60: 차음부60: sound insulation
70: 커버부70: cover part
80: 투약부80: dosage unit
90: 외부 컴퓨터90: external computer
100: 패치100: patch
200: 외부 처리 디바이스200: external processing device
210: 변환부210: conversion unit
220: 특징 추출부220: feature extraction unit
230: 정보 연산부230: information calculation unit
240: 제어부240: control unit
250: 저장부250: storage
260: 통신부260: communication unit
Claims (22)
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