PVDF 필름을 이용한 기관음 검출 및 수면무호흡 판정 알고리즘 수립 (Detection of Tracheal Sounds using PVDF Film and Algorithm Establishment for Sleep Apnea Determination)

서지정보

· 발행기관 : 한국인터넷방송통신학회
· 수록지 정보 : 한국인터넷방송통신학회 논문지 / 23권 / 2호 / 119 ~ 129페이지
· 저자명 : 임재중, 리웅, 채수민

초록

수면 무호흡증은 고혈압, 뇌졸중, 심근경색, 우울증 및 인지기능 장애 등 다양한 2차 질환을 일으키며 심혈관및 뇌혈관 질환의 발생 원인이 되기에 수면 무호흡의 조기 발견 및 지속적인 관리가 절실히 필요하다. 본 연구에서는수면 중 호흡을 모니터링하기 위해 목의 기관 부위에서 호흡에 의한 미세한 진동을 검출할 수 있는 PVDF 필름 진동센서를 이용하여 정상호흡과 수면 무호흡을 판단하는 웨어러블 디바이스를 개발하였다. 검출된 호흡음 데이터를 기반으로 호흡수, 무호흡 등의 변수들을 추출하였고 잡음 제거 알고리즘을 수립하여 잡음 신호가 있을 시에도 영향을 최소화하는 방법을 적용하였다. 또한 변동 문턱치 알고리즘을 수립하여 불규칙적인 호흡 패턴에서도 분석이 가능함을 확인하였다. 그 결과 분당 호흡수의 정확도는 98.7%이고 무호흡 횟수와 무호흡 지속 시간에 대한 개발기기와 수면다원검사의결과를 비교한 결과 무호흡 횟수 측정 정확도는 92.6%, 무호흡 지속 시간의 정확도는 94.0%임을 확인하였다. 본 연구의결과는 일상생활 중 가정에서 간편하고 정확하게 수면 정보를 모니터링하고 치료 경과를 확인할 수 있는 웨어러블 디바이스의 제품화로 이어져 수면장애의 관리에 큰 도움이 될 것이다.

영어초록

Sleep apnea causes various secondary disease such as hypertension, stroke, myocardial infarction, depression and cognitive impairment. Early detection and continuous management of sleep apnea are urgently needed since it causes cardio-cerebrovascular diseases. In this study, wearable device for monitoring respiration during sleep using PVDF film was developed to detect vibration through trachea caused by breathing, which determines normal breathing and sleep apnea. Variables such as respiration rate and apnea were extracted based on the detected breathing sound data, and a noise reduction algorithm was established to minimize the effect even when there is a noise signal. In addition, it was confirmed that irregular breathing patterns can be analyzed by establishing a moving threshold algorithm. The results show that the accuracy of the respiratory rate from the developed device was 98.7% comparing with the polysomnogrphy result. Accuracy of detection for sleep apnea event was 92.6% and that of the sleep apnea duration was 94.0%. The results of this study will be of great help to the management of sleep disorders and confirmation of treatment by commercialization of wearable devices that can monitor sleep information easily and accurately at home during daily life and confirm the progress of treatment.

참고자료

· 없음