KR100869515B1 - 대맥 및 세맥 진단 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대맥 및 세맥 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 맥진센서를 이용하여 피검진자의 진맥위치인 손목의 촌, 관, 척의 맥상 정보를 측정하기 위한 맥진장치 상기 맥진장치와 작동가능하게 연결되며 상기 맥진장치로부터 측정된 맥압정보를 분석하고 정량화된 대세계수를 연산하여 대맥 또는 세맥으로 판정하기 위한 대·세맥 판정장치 및 상기 대·세맥 판정장치와 연결되며, 그의 판정 결과를 디스플레이하기 위한 출력장치를 포함하는 대맥 및 세맥 진단 시스템을 제공하며, 본 발명의 상기 진단 시스템은 한의학 고전에 기술된 맥상 중 대맥 및 세맥에 대한 물리학적 고찰에 근거하여 설계된 출력변수를 대량의 임상 데이터를 기반으로 정량화한 것이므로 피검자의 맥상을 자동으로 진단하여 객관적이고 신뢰도가 높은 진단 결과를 제공할 수 있다.

대맥, 세맥, 맥진, 진맥, 센서, 장치, 시스템

Description

대맥 및 세맥 진단 시스템{DIAGNOSIS SYSTEM OF LARGE AND FINE PULSE}

도. 1은 ‘찰병지남 33 맥상도’를 도시한 것이다.

도. 2a는 ‘해부학적 동맥 순환계’를 도시한 것이며, 도. 2b는 ‘한의학의 고전 맥진 위치 총괄도’ 이다.

도. 3은 진맥위치인 ‘촌’, ‘관’, ‘척’과 ‘한의사의 진맥과정’을 보여주는 그림이다.

도. 4a는 종래 맥진장치의 일예이다. 도. 4b는 종래 맥진장치의 또 다른 일예이다.

도. 5는 ‘촌, 관, 척 3지점의 상대적 위치 및 거리에 관한 해석’을 나타낸 그림이다.

도. 6a는 종래 개발된 ‘맥진 시스템’의 대표적 일례를 도시한 것이며, 도. 6b는 상기 ‘맥진 시스템의 맥진분석 흐름도'로서, 부맥 및 침맥의 분석과정을 일례로서 보여주고 있다.

도. 7a는 본 발명에 따른 '대맥 및 세맥 진단 시스템의 개략도’를 도시한 것이며, 도. 7b는 본 발명에 따른 '대맥 및 세맥 진단 시스템의 제작 모형도'이다.

도. 8은 본 발명에 따른 ‘대맥 및 세맥 진단 시스템의 블록도’이다.

도. 9는 본 발명에 따른 ‘대맥 및 세맥 진단 시스템의 데이터 흐름도’이다.

도. 10a는 ‘맥진위치에 적용된 맥진센서와 맥진센서의 맥상 측정예’를 도시한 것이며, 도. 10b는 ‘단일센서와 다채널 어레이 센서의 맥상 측정결과’를 도시한 것이다.

도. 11a는 본 발명에 따른 ‘어레이 센서의 맥진부위상 접촉방향’을 도시한 그림이고, 도. 11b는 본 발명에 따른 ‘어레이 센서의 가로방향 센서군 및 세로방향 센서군’을 도시한 그림이며, 도. 11c는 본 발명에 따른 ‘어레이 센서의 다양한 배열형태’를 나타낸 그림이다.

도. 12는‘대맥 및 세맥의 한의학적 정의, 출력요소 및 출력변수’를 간단히 정리한 그림이다.

도. 13는‘ 촌, 관, 척 진맥 위치에서의 맥압의 패턴을 분석한 결과’를 나타낸 그림이다.

도. 14는 본 발명에 따른 ‘출력변수 맥의 굵기를 가우시안 함수로 모델링하는 과정’을 보여주는 그림이다.

도. 15는 본 발명에 따른 ‘가로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수 및 세로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수’을 보여주는 그림이다.

도. 16는 본 발명에 따른 ‘대맥 및 세맥 맥상 분석 흐름도’이다.

도. 17은 본 발명에 따른 ‘대맥 및 세맥 진단 시스템의 분석창’의 일예를 나타낸 것이다.

도. 18은 ‘2006년 11월 현재 본 발명에 따른 대맥 및 세맥 진단시스템을 이용한 임상데이터 수집 현황’을 나타낸 그래프이다.

도. 19는 ‘한의사의 진맥 결과와 대맥 및 세맥 진단 시스템의 유의성 분석결과’를 보여주는 그림이다.

본 발명은 대맥 및 세맥 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 맥진센서를 이용하여 피검진자의 진맥위치인 손목의 촌, 관, 척의 맥상 정보를 측정하기 위한 맥진장치 상기 맥진장치와 작동가능하게 연결되며 상기 맥진장치로부터 측정된 맥압정보를 분석하고 정량화된 대세계수를 연산하여 대맥 또는 세맥으로 판정하기 위한 대·세맥 판정장치 및 상기 대·세맥 판정장치와 연결되며, 그의 판정 결과를 디스플레이하기 위한 출력장치를 포함하는 대맥 및 세맥 진단 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 한의학의 진단법은 크게 4가지의 방법으로 구성되어 있는데, 각각 문진(問診), 문진(聞診), 망진(望診), 절진(切診)이 그것이며, 한의학적 진단방법의 하나인 맥진은 절진의 하나로써, 손가락 끝에서 느껴지는 맥의 느낌을 맥상(脈象)이라는 용어로 설명하여 다양한 손끝의 느낌에 따라 진단에 활용하고 있다. 사람의 손가락은 수십만 개의 감각세포로 이루어져 있으며, 그 발달 정도에 따라 감도가 각 개체마다 모두 다르다 할 수 있다. 때문에 정밀한 계측기가 없던 시절에 사용되었고, 경험에 의해 구전되거나 전수되어 온 ‘맥상’이라는 것은 그 판단기준이 매우 모호하고 표준화하기 어려운 대상이 되어 왔다(도. 1 참조).

한의학에서는 이러한 맥상을 감지하기 위해 다양한 맥진(진맥)법을 사용하여 왔으며, 현재 주로 통용되고 있는 6부맥법에서는 검진자의 중지를 중심으로 3개의 손가락을 피검진자 왼쪽 손목 안쪽의 ‘촌(寸)’, ‘관(關)’, ‘척(尺)’의 3부위에 대고 맥동을 측정하게 된다.

도. 2a 와 도 . 2b는 해부학적 동맥 순환계와 한의학적 고전 맥진 위치에 대해 보여주고 있으며, 도. 3으로부터 촌, 관, 척의 진맥위치가 왼쪽 손목의 요골동맥에 위치함을 알 수 있다.

보다 구체적으로 검진자는 고골상의 요골동맥 위치를 ‘관(關)’이라 하여 그 위에 검진자의 중지를 올려놓고, 그보다 10~13㎜ 손바닥쪽인 ‘촌(寸)’과 10~13㎜ 팔꿈치쪽인 ‘척(尺)’에 검지와 약지를 각각 올려놓은 후, 세 손가락에 감지되는 맥동을 측정하게 된다. 이 상태에서 세 손가락에 힘을 가하면서 맥동 상태를 검진하게 되는데, 첫단계로 힘을 가감하면서 맥동이 느껴지는 가압범위를 찾는다. 그 다음 단계로 세 손가락에 힘을 서서히 주면서 최대로 맥의 힘이 느껴질 때의 맥압을 최대맥압이라고 한다. 따라서 피검자의 병세를 맥진법으로 판별할 때는 상기과 같이 세 손가락을 ‘촌’, ‘관’, ‘척’의 3부위에 올려놓고 압력상태를 변화시키면서 맥동이 느껴지는 가압범위와 최대맥압시 맥상을 감지하여 진단하게 된다.

그러나 사람이 직접 이러한 맥진을 수행하게 되면, 전적으로 검진자의 주관적인 감각과 경험에만 의존해서 피검진자의 맥상이 판단되게 되므로, 검진자에 따라 측정결과의 차이가 있을 수 있고, 진단의 신뢰도가 저하될 수 있다.

따라서, 한의사의 주관적 기준을 배제하고, 사람의 감각보다 정확한 신호를 탐색할 수 있는 센서를 이용하여 객관적인 맥진 진단 결과를 수집하고, 피검진자의 맥동을 객관적이면서 시각적으로 확인할 수 있게 해주는 맥파 측정 장치의 연구가 진행되었다.

종래 맥진장치의 대표적 일예는 도. 4a 및 도. 4b에 도시되어 있으며, 보다 상세하게는 고정지지대를 이용한 진맥장치(등록특허 제104746호)와 커프를 이용한 진맥장치(등록특허 제 158047호), 압전센서를 이용하는 진맥장치(등록특허 제0344211호), 어레이센서를 이용한 맥진장치(등록실용신안 제02616245호) 등이 이미 개시된 바 있다.

또한 등록특허 제0672083호는 상기 어레이 압력센서를 이용한 맥파 분석 방법에 대해 개시하고 있으며, 상기 분석 방법은 피검자의 맥파 정보를 3차원 그래프 공간에서 가압력의 변화 또는 시간의 경과에 따른 변화 상태로 표현할 수 있게 한다.

따라서, 현재 기 개발된 맥진장치와 상기 3차원 맥상 정보 분석 방법의 접목을 통해 피검진자의 진맥위치에서 비교적 정확한 맥상정보를 검출하여 이를 출력장치를 통해 입체적으로 디스플레이할 수 있는 기술적 토대는 마련된 것으로 평가할 수 있다.

한편, 종래 개발된 맥진(진맥) 장치들 대부분은 각 용도별, 선호도별, 또한 증상 및 질환별로 다르게 사용되어 오고 있는 맥상에 대하여 문헌적, 임상적 고찰없이 단순히 압전센서 등에 의한 생체임피던스 측정결과를 출력화면으로 단순 제시함으로써, 진맥위치에서 측정된 피검진자의 맥진정보는 사실상 맥진시스템 자체에서의 해석이 불가하여 한의사에 의한 실제 임상 진료전의 참고자료로만 그 의미가 있었다.

보다 구체적으로 종래 맥진 장치들은 주로 맥진센서, 가압부 등의 성능개선에 중점을 두고 개발되어 왔기 때문에, 이러한 맥진 장치 또는 진맥 장치를 이용한 맥진 시스템은 상기 맥상정보의 3차원 분석 기술과 접목하더라도 맥진 시스템 자체 적으로 피검진자의 맥상에 대한 자동 진단이 불가능하다는 한계가 있었다.

또한 피검진자의 정확한 맥진정보 획득을 위해서 진맥위치인 촌, 관, 척 3지점의 위치 설정과 이에 따른 맥진센서의 동작제어가 맥진장치 설계에 있어서 중요한 요소로 고려되어야 한다.

보다 구체적으로 한의사에 의한 피검진자의 진맥과정을 살펴보면, 우선적으로 피검진자의 관맥 위치를 정한 다음, 상기 관맥을 기준으로 촌맥 및 척맥의 위치를 결정하게 되는데, 전통적으로 많은 의가들이 촌, 관, 척 부위의 길이에 대하여 다음과 같이 다양한 의견을 피력하였다. 즉, 난경은 관의 거리를 1분으로 정의하고, 촌, 관, 척 3부의 거리를 총 1촌 9분으로 해석한 반면, 왕숙화, 양현조, 왕빙 등은 관의 거리를 10분으로 하고, 촌, 관, 척 3부의 거리를 총 3촌으로 규정하기도 하였다(도. 5 참조). 또한 황보밀은 촌, 관, 척 총 1촌 8분을 6:6:6으로 나누었고, 양현조의 주석에 의하면 화타는 1寸 9分을 8:3:8로 나누었다. 고양생은 《왕숙화맥결》에서 총 3촌을 10:10:10으로 나누었으며, 손사막은 1촌 9분을 7:6:6으로 나누었다. 양현조와 왕빙은 《왕숙화맥결》에 의거하여 총 3촌을 10:10:10으로 나누어 촌관척을 규정하였다. 이렇듯 의가들 각각의 길이 규정에 대해서 시대적인 견해의 차이가 있음에도 불구하고, 양현조와 왕빙의 주장 이후에는 대부분의 한의학자들은 촌 관 척을 각 1촌으로 간주하였다.

실제로 1촌은 일반적으로 알려진 도량형 환산을 사용하였을 때, 대략 20㎜이므로, 이를 그대로 따를 경우 촌관척 삼맥의 길이는 총 60㎜가 되나 자연스럽게 맥진의 자세를 취했을 때, 둘째손가락의 배와 넷째손가락의 배 사이의 길이는 측정데이터에 의하면 약 26㎜이기 때문에, 전통적인 삼지맥진법으로서는 잴 수 없는 범위가 된다. 따라서 실제 임상에서는 촌관척이 각 1촌이라는 주장을 무시하고, 단순히 한의사의 삼지맥진법에 의하여 임의대로 측정하는 것이 현실이다.

이와 같이 촌, 관, 척의 상대적 위치 내지 거리관계에 대한 정의가 매우 중요함에도 불구하고 종래 맥진기 내지 진맥장치들은 진맥의 기준이 되는 관맥의 위치가 검진자의 촉진 또는 기구를 통해 고골의 위치를 파악하여 결정되면, 일정 거리로 배열된 다수개의 맥진센서로 촌, 관, 척 3지점의 맥상정보를 측정하거나 미리 설정된 거리값에 의해 우선적으로 관맥의 맥상정보를 측정하고, 촌 및/또는 척 위치로 이동하여 맥상정보를 수집하도록 설계되었다.

그러나 이렇게 설계된 맥진기는 실제 원전에 기술된 촌, 관, 척 맥진 위치의 개념에 부합되지 않는 맥진위치에서 맥진정보를 수집할 가능성이 매우 농후하며, 실제 맥상정보의 측정과정에서도 정확하고 신뢰도 높은 결과를 획득할 수 없기 때문에 측정과정이 반복되는 문제가 있었다.

더 나아가, 종래 맥진기 내지 진맥장치에 구비된 맥상분석을 위한 맥진 분석 알고리즘은 맥상의 한의학적 정의에 대한 물리학적 고찰에 근거한 출력변수의 설계와 임상데이터에 근거한 정량화 과정을 거치지 아니하였기 때문에 신뢰도 높은 맥진 분석 결과를 제공하지 못하였다.

보다 구체적으로 도 . 6a는 종래 개발된 ‘맥진 분석 시스템’의 대표적일 일예를 보여주며, 도. 6b는 상기 맥진 분석 시스템의 ‘부맥 및 침맥 분석 흐름도‘를 도시하고 있다. 그러나 상기 도 . 6a 및 도. 6b에서 알 수 있듯이, 종래의 맥진시스템들은 맥진장치에 의해 수집된 피검진자의 맥상정보(예를 들면, 측정맥압)에 어떠한 분석기준, 즉 정량화된 출력변수와 그에 근거한 판별논리를 적용하여 맥상을 진단할 것인지에 대한 명확한 근거를 제시하지 못하였다.

즉, 맥진(진맥)기 개발의 특수성상 한의학 전문가, 기계공학자 등 관련분야의 전문가들이 연계한 체계적인 연구가 어렵기 때문에, 맥진기 내지 맥진 시스템 설계 및 성능향상을 위해 필수적인 조건인 한의학적 고찰과 임상데이터에 근거한 출력변수의 설계 및 그의 정량화는 등한시될 수밖에 없는 태생적 한계가 존재하였던 것이 사실이다.

이렇듯 한의학적 맥상 개념의 물리적 고찰과 객관적인 임상데이터에 근거하지 아니한 진단 알고리즘에 기반한 맥진기 내지 맥진 시스템은 실제 임상에서 그 효용성이 매우 떨어지며, 더 나아가 맥진 측정 결과의 객관성 및 재현성면에서 그 신뢰도가 극히 낮다는 점에 한계가 있다.

기존의 맥진장치를 포함한 맥진 시스템이 단순한 생체임피던스 측정결과의 출력장치에서 벗어나 자동 진단 맥진 시스템으로 격상되기 개선되기 위해서는 반드시 한의학 고전에 정의된 맥상에 대한 물리학적 해석에 따른 출력변수의 설계, 설계된 출력변수에 입각한 맥진 시스템의 개량, 개량된 맥진 시스템에 의한 임상데이터의 수집 및 수집된 임상데이터의 통계적 분석 등 출력변수의 정량화를 위한 다양한 노력이 뒷받침되어야 한다.

따라서, 한의학 고전에 정의된 중요 맥상별로 그 특색에 부합되는 출력변수의 설계, 그의 정량화, 임상데이터에 근거한 상기 출력변수의 수정 및 보완을 거쳐 상기 출력변수를 확정하는 일련의 과정이 맥진 시스템의 개량을 위하여 필수적으로 요구된다.

본 발명은 피검진자의 정확한 맥상정보 검출 및 분석의 전제조건으로서, 맥진위치인 촌, 관, 척의 정확한 위치 결정이 가능한 자동 진단 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명은 종래 개시된 맥진장치 및 맥상정보의 3차원 분석기술을 대량 임상 데이터에 기반하여 정량화된 출력변수와 접목하여 객관적이고 신뢰도 높은 맥진 진단 결과를 제시할 수 있는 자동 맥진 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명은 한의학 고전에 정의된 중요 맥상 중 특히, 대맥 및 세맥 진단 시스템을 제공하며, 보다 구체적으로 맥진센서를 이용하여 피검진자의 진맥위치인 손목의 촌, 관, 척의 맥상 정보를 측정하기 위한 맥진장치 상기 맥진장치와 작동가능하게 연결되며 상기 맥진장치로부터 측정된 맥압정보를 분석하고 정량화된 대세계수를 연산하여 대맥 또는 세맥으로 판정하기 위한 대· 세맥 판정장치 및 상기 대·세맥 판정장치와 연결되며, 그의 판정 결과를 디스플레이하기 위한 출력장치를 포함하는 대맥 및 세맥 진단 시스템을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대맥 및 세맥 진단 시스템은, 맥진센서를 이용하여 피검진자의 진맥위치인 손목의 촌, 관, 척의 맥상 정보를 측정하기 위한 맥진장치 상기 맥진장치와 작동가능하게 연결되며 상기 맥진장치로부터 측정된 맥압정보를 분석하고 정량화된 대세계수를 연산하여 대맥 또는 세맥으로 판정하기 위한 대· 세맥 판정장치 및 상기 대·세맥 판정장치와 연결되며, 그의 판정 결과를 디스플레이하기 위한 출력장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 대맥 및 세맥 진단 시스템을 상세히 설명한다.

본 발명의 대맥 및 세맥 진단 시스템의 상기 맥진 장치에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 상기 맥진 장치는 피검진자의 손목을 고정시키기 위한 손목고정부, 피검진자의 손목내측표면과 접촉되어서 촌, 관, 척 3지점의 시간에 따른 맥압을 측정하여 그에 상응하는 전기적 신호로 출력하는 맥진센서, 상기 맥진센서의 수평이동을 가능하게 하는 수평이동부, 상기 맥진센서에 의해 피검진자의 진맥부위에 가해지는 압력을 다단계로 조정하기 위한 수직이동부, 상기 맥진센서의 수직 및 수평 위치제어용 마이크로프로세서, 상기 맥진센서로부터 출력되는 아날로그 신호를 증폭하기 위한 증폭기, 상기 증폭 아날로그 신호로부터 노이즈를 제거하기 위한 필터부, 상기 필터링된 증폭 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D변환부 및 대·세맥 판정장치와의 통신을 위한 통신인터페이스를 구비한다.

보다 구체적으로 본 발명의 상기 맥진장치는 다수개의 압력센서, 손목고정부, 증폭기, 필터부 및 A/D변환부를 포함하여 피검진자의 손목의 상하이동에 의하여 발생되는 과도한 신호성분을 제거하여 정확한 맥압 또는 맥파형의 추출이 가능한 통상의 맥진장치를 의미하며, 그러한 예로서 맥진장치(등록특허 제0464806호), 진맥장치(등록특허 제0344211호) 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 맥진센서는, 압력검출소자를 포함하는 압력센서 또는 반도체 압력센서로 구성된 어레이 센서인 것이 바람직하다. 상기 맥진센서의 예로서, 통상의 어레이 센서(등록실용신안 제261624호) 또는 반도체 어레이 센서(등록실용신안 제2784313호) 등이 이용될 수 있다.

보다 구체적으로 상기 맥진센서는 진맥위치인 ‘촌’, ‘관’, ‘척’ 3지점을 1개의 압력센서로 측정하는 경우보다, 측정 감도 향상과 맥상 추출 정보의 입체적 분석을 위해 다수개의 압력센서 또는 반도체 압력센서로 구성된 어레이 센서를 이용하는 것이 바람직하다(도. 10a 및 도. 10b 참조).

도. 10b는 임의의 시간 t1~t5에서 단일 센서와 다채널 어레이 센서에서 획득되는 신호의 대표적인 예를 보여주고 있으며, 이로부터 단일센서는 한 지점의 맥파신호만을 측정할 수 있으나, 다채널 어레이 센서는 여러 지점의 맥파신호를 동시에 측정할 수 있는 장점이 있음을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 바람직한 구현예로 상기 맥진센서는 다채널 어레이 센서를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 어레이 센서는 팔목 안쪽에서 손으로 진행되는 방향을 '가로', 손목의 요골뼈에서 손목을 따라 나란히 진행되는 방향을 '세로'로 규정하였을 때, 진맥부위인 촌, 관, 척 해당 진맥위치에서 가로방향으로 접촉하여 맥압을 측정하는 가로방향 센서군 및 세로방향으로 접촉하여 맥압을 측정하는 세로방향 센 서군을 모두 구비하는 것을 특징으로 하며, 5 내지 13개의 반도체 압력센서가 십자형, 정사각형, 직사각형, 마름모 또는 육각형의 배열을 이루는 것이 바람직하다(도. 11 참조).

본 발명에 따른 바람직한 구현예로서, 도. 11b는 센서의 입체적 배향과 측정 효율을 고려하여 5개의 반도체 압력센서가 십자형으로 배열된 맥진센서를 개시하고 있다. 보다 구체적으로 상기 십자형 어레이 센서에서 가운데 위치한 중심센서(Sc)를 기준으로 좌우에 위치하는 압력센서들을 가로방향 센서군이라고 정의하며, 상기 중심센선(Sc)를 기준으로 상하로 위치하는 압력센서들을 세로방향 센서군으로 정의한다.

상기 도 . 11b의 맥진센서에서, 맥의 굵기는 세로방향의 3개 센서값을 통해 추정할 수 있고 맥의 길이는 가로방향의 3개 센서값을 통해 추정가능하다. 맥의 굵기는 대맥과 세맥을 판단할 수 있는 근거가 되기 때문에 5개의 반도체 압력센서가 십자형으로 배열되는 것이 대맥 및 세맥의 진단에 필요한 맥의 굵기를 측정할 수 있는 최소한의 센서의 개수 및 배치라고 할 수 있다.

도. 11c는 본 발명에 따른 어레이센서가 취할 수 있는 배열방향의 다양한 구현예를 도시하고 있으며, 도. 11b에 개시한 가로방향 센서군 및 세로방향 센서군을 모두 구비하는 한, 센서의 개수를 추가하여 정사각형, 직사각형, 마름모 또는 육각 형의 배열을 택할 수 있다.

본 발명의 상기 맥진센서는 진맥부위에 3 내지 10 단계로 가압력을 조정하며 맥상정보를 추출하게 된다.

상기 가압력은 5단계로 조정되어 가압되는 것이 가장 적절하며, 상기 가압단계가 적을 경우에는 하기하는 대세계수의 변별력이 낮아지고, 가압단계가 많을 경우에는 정확한 측정은 가능하나, 시간이 많이 소요될 수 있다.

보다 구체적으로 맥진센서가 가압력을 1단계에서 5단계로 증가시키면서 진맥위치의 맥압을 측정하게 되며, 이때 맥압이 일정크기 이상으로 측정되기 시작하는 시점의 가압력을 1단계로 정의하고, 맥압이 증가하다 일정크기 이하로 작아진 시점의 가압력을 5단계로 정의하며, 상기 정의된 가압력 범위를 5등분하여 등간격으로 가압하게 된다.

본 발명의 상기 위치제어용 마이크로프로세서는, 맥진센서를 구동시키는 상기 수평이동부 및 수직이동부를 제어하며, 맥압이 미리 지정된 임계값으로 측정되기 시작하는 시점의 가압력과, 맥압이 증가하다가 미리 지정된 임계값 이하로 작아지는 시점의 가압력 사이를 상기 맥진센서에 가해지는 가압력 범위로 설정하고, 상기 가압력 범위를 등간격으로 나누어 각 단계별로 가압력을 증가시키면서 맥압을 측정하는 가압수단에 의해 상기 수직이동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로 상기 임계값의 범위는 1 내지 5mmHg인 것이 바람직하며, 3mmHg인 것이 가장 바람직하다.

본 발명의 상기 위치제어용 마이크로프로세서는 한의학 원전에 기술된 촌, 관, 척의 위치를 가장 잘 반영하며, 피검진자의 맥상 정보 측정을 위한 진맥 위치 결정 시간을 단축하기 위한 맥진위치 결정수단을 추가적으로 포함할 수 있다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 상기 맥진위치 결정수단은 1) 미리 결정된 관맥위치로부터 좌측 가로방향(손목에서 원위방향)으로 미리 설정된 촌맥 이동거리값 11.4mm를 이동한 지점을 촌맥으로 결정하는 제 1이동모듈, 2) 촌맥 또는 척맥에서 맥압측정완료후 미리 결정된 관맥위치로 맥진센서를 복귀시키는 복귀모듈 및 3) 미리 결정된 관맥위치로부터 우측 가로방향(손목에서 근위방향)으로 미리 설정된 척맥 이동거리값 14.9mm를 이동한 지점을 척맥으로 결정하는 제 2이동모듈을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 특정수치로 설정된 촌맥 및 척맥이동거리는 피검진자에 대한 실측결과에 근거한 것이다. 즉, 피검진자 78명을 대상으로 측정한 결과, 검진대상자들의 고골에서 완관절까지 거리는 평균 19.0mm이고, 고골에서 주관절까지의 거리는 평균 229.2 mm인 것으로 분석되었다. 따라서 본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 맥진위치 결정수단은 신속한 검진이 요구되는 경우, 미리 설정된 상기 촌맥 및 척맥 이동거리값을 이용하여 진맥위치인 촌맥 및 척맥을 결정하도록 설정할 수 있다.

본 발명의 맥진 위치 결정수단은 보다 정확한 진맥위치 결정을 위해 피검진자의 촌, 관, 척 3맥의 진맥시 센서의 위치를 개인별로 달리 설정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 구현하기 위하여 상기 맥진위치 결정수단은

1) 피검진자가 한쪽 팔을 바닥에 옆으로 세워 편안하게 자세를 취한 후 손목을 위쪽으로 약간 들어서 엄지의 아래쪽 부위와 손목이 일직선이 되도록 한 자세에서 고골(高骨 : 엄지 손가락 쪽 팔목에 튀어나온 돌기, 관의 위치)에서부터 완관절(주상골(scaphoid)과 요골(radius)의 사이)까지의 측정된 거리값(a) 및 고골(高骨)에서부터 주관절(요골(radius)과 상완골(humerus)의 사이)까지의 측정된 거리값(b)를 입력받아 저장하는 거리정보 저장모듈;

2) 상기 저장수단으로부터 제공되는 거리값(a)를 이용하여 촌맥이동거리를 연산하는 제 1 연산모듈;

3) 상기 저장수단으로부터 제공되는 거리값(b)를 이용하여 척맥이동거리를 연산하는 제 2연산모듈;

4) 미리 결정된 관맥 위치로부터 수평이동부를 상기 제 1연산수단에 의해 계산된 거리값을 제공받아 좌측(손목에서 원위방향(distal direction))으로 이동시켜 이동 지점을 ‘촌’ 위치로 결정하는 제 1 위치결정모듈;

5) 상기 제 1 위치결정모듈 의해 이동한 촌맥 위치에서 맥압측정 완료후 상기 제 1연산수단에 의해 계산된 거리를 역이동하여 미리 결정된 관맥 위치로 복귀시키는 복귀모듈;

6) 상기 미리 결정된 관맥 위치로부터 수평이동부를 상기 제 2연산수단에 의해 계산된 거리값을 제공받아 우측으로(손목에서 근위방향(proximal direction)) 이동시켜 이동 지점을 ‘척맥’ 위치로 결정하는 제 2이동모듈;을 포함하며,

여기서, 촌맥이동거리는 0.6*(a)이며, 척맥이동거리는 0.065*(b)인 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 결정수단은 수평이동부가 촌맥으로 이동하기 이전에 척맥 위치로 우선적으로 이동하도록 설정할 수 있으며, 이때 상기 복귀수단은 척맥 위치에서 0.065*(b)만큼 역이동하여 미리 설정된 관맥 위치로 복귀하도록 하며, 이후 상기 제 1이동수단에 의해 이동하여 촌맥 위치를 결정하게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예로서 상기 수직이동부 및 수평이동부는 다축형 로봇손으로 구현될 수 있으며, 또한 상기 위치제어용 마이크로프로세서는 상기 다축형 로봇손의 동작제어부로 대체될 수 있다.

보다 구체적으로 상기 다축형 로봇손을 구비한 맥진장치는 다축형 로봇손(50)에 압력센서(40)를 구비하며, 상기 압력센서는 진맥위치에서 맥압, 맥파형 등 맥상신호를 추출하고, 추출된 맥상신호는 아날로그 증폭기(60)에 의해 증폭되고, 증폭된 아날로그 신호는 필터부(70)에 의해 노이즈가 제거되며, 상기 필터링된 증폭 아날로그 신호는 A/D변환부(80)에 의해 디지털 신호로 전환되어, 통신인터페 이스부( 90)에 의해 대·세맥 판정장치에 송출되며, 상기 다축형 로봇손은 모터 구동부(52)의 모터(51)에 의해 수평 또는 수직으로 구동되며, 상기 모터 구동부는 동작제어부(53)에 의해 제어된다.

본 발명에 따른 상기 다축형 로봇손을 구비한 맥진장치에 관한 일 구현예는 도. 7의 대맥 및 세맥 진단시스템 블록도에 도시되어 있다.

보다 구체적으로 상기 다축형 로봇손은 압력센서의 이동 및 상기 압력센서의 피검진자의 진맥위치에서의 최상의 접촉을 위한 유동적인 움직임을 고려하여 4개의 축을 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 구현예에서 필터부에 의해 노이즈가 제거된 신호는 A/D 변환부에 의해 증폭되기 전에 2차 증폭기(61)에 의해 증폭되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 다축형 로봇손을 구비한 맥진장치를 포함한 대맥 및 세맥 진단 시스템에서 맥진정보의 흐름은 도. 8에 도시되어 있다.

본 발명의 맥진 장치에서 상기 통신인터페이스는, RSC-232C, IEEE 1394, USB, Parallel port 등의 통신포트인 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 대·세맥 판정장치에 대해 상세히 설명한다.

보다 구체적으로 상기 대·세맥 판정장치는 상기 맥진장치로부터 진맥위치에서 측정된 맥압정보를 전송받아 기억하는 기억수단; 상기 맥압정보로부터 각 단계 별 가압력 및 그에 따른 맥압을 그래프화하는 그래프화 수단; 상기 그래프로부터 최대맥압 및 당해 최대맥압시의 가압력을 판별하는 판별수단; 상기 판별된 최대맥압시 가압력이 가해진 시점에서 진맥위치 ‘관’에 접촉된 압력센서 중 최대맥압이 감지된 중심센서(Sc)를 중심으로 좌우 1 개 또는 2개의 압력센서로 구성되는 가로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값 및 상기 중심센서(Sc)를 중심으로 상하 1개 또는 2개의 압력센서로 구성되는 세로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값을 선별하는 맥압값 선별수단; 상기 선별된 가로방향 및 세로방향 측정맥압값에 ‘0’으로 디폴트된 맥압값(P0, P0')을 각각 추가하는 맥압값 추가수단; 상기 추가된 맥압값이 포함된 가로방향 측정맥압값 및 세로방향 측정맥압값을 이용하여 각각의 가우시안 함수로 구현하는 가우시안 모델링(Gaussian modeling) 수단; 상기 가우시안 함수들의 최적계수(a, b, c)를 판별하는 가우시안 함수 최적계수 판별수단; 상기 판별된 최적계수를 이용하여 맥동부피를 계산하는 맥동부피 계산수단; 상기 세로방향 가우시안 함수의 최적계수 및 맥동부피를 이용하여 대세계수를 계산하는 대세계수 연산수단; 상기 연산된 대세계수로부터 피검진자의 맥이 대맥인지 세맥인지 판정하는 대·세맥 판정수단; 및 상기 대·세맥 판정결과를 출력장치로 송출하기 위한 송출수단을 포함하며, 상기 각각의 수단을 구현하는 대맥 및 세맥 자동 진단 소프트웨어가 탑재된 통상의 컴퓨터일 수 있다.

본 발명의 상기 가우시안 함수는 하기 <수학식 1>로 표기되며,

이때, a는 가우시안 모델링에 의해 구현되는 가우시안 함수의 맥압축(y) 최대값, b는 가우시안 함수의 y축 최대값에 대응되는 거리축(x) 값, c는 0.3a 내지 0.4a, 바람직하게는 0.3679a인 y축값에 대응되는 x축값과 b와의 거리로서 가우시안 함수의 폭을 대표하는 값으로 정의된다.

본 발명에서 상기 맥동부피는 가로방향, 세로 방향의 Gaussian 함수를 구하여 이 두 가지 함수에 의해 생성된 입체의 부피로 정의되며, 상기 입체는 분석하고자 하는 맥상의 특성을 가장 잘 반영하는 입체이다(도. 15 참조).

보다 구체적으로 가로방향 센서간 거리를 의미하는 x축, 세로방향 센서간 거리를 의미하는 y축 및 상기 각 축의 센서에서 측정된 맥압을 의미하는 z축으로 구성된 xyz 평면에서 상기 가로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수를 f(x), 세로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수를 f(y)라고 가정하였을 때,

상기 f(x) 및 f(y)는 각각

및

으로 표기되며,

여기서, a₁는 가로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수(f(x))에서 z축 최대값, c₁는 상기 a₁의 0.3a₁ 내지 0.4a₁, 바람직하게는 0.3679a₁인 z축값에 대응되는 x축값과 상기 z축 최대값일 때의 x값 간의 거리를 의미하며,

a₂는 가로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수(f(y))에서 z축 최대값, c₂는 상기 a₂의 0.3a₂ 내지 0.4a₂, 바람직하게는 0.3679a₂인 z축값에 대응되는 y축값과 상기 z축 최대값일 때의 y값 간의 거리로 정의된다.

상기 보간된 함수 f(x) 및 f(y)로부터 맥동부피는 하기 <수학식 4>에 의해 계산되며,

이때, a₁은 가로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수(f(x))에서 z축 최대값, c₁는 상기 a₁의 0.3a₁ 내지 0.4a₁, 바람직하게는 0.3679a₁인 z축 값에 대응되는 x축 값과 상기 z축 최대값 일 때의 x값 간의 거리로 정의되며,

a₂는 가로방향에서 가우시안 형태로 보간한 함수(f(y))에서 z축 최대값, c₂는 상기 a₂의 0.3a₂ 내지 0.4a₂, 바람직하게는 0.3679a₂인 z축 값에 대응되는 y축 값과 상기 z축 최대값 일 때의 y값 간의 거리로 정의된다.

보다 구체적으로 상기 맥동부피(V)는 하기 <수학식 5>로 정의할 수 있으며,

상기 <수학식 5>를 풀이하면, 맥동부피(V)는 결국 상기 <수학식 4>로 귀결 된다.

결과적으로 상기 f(x)는 가로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값을 이용하여 구현된 가우시안 함수에 해당하며, 또한 f(y)는 세로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값을 이용하여 구현된 가우시안 함수를 의미하는 것이므로, 상기 <수학식 3>으로 표기되는 계산식에서, 상기 a₁ 및 c₁은 가로방향 센서군으로부터 획득한 맥압값을 이용하여 구현한 가우시안 함수의 최적계수 a 및 c, 상기 a₂ 및 c₂는 세로방향 센서군으로부터 획득한 맥압값을 이용하여 구현한 가우시안 함수의 최적계수 a 및 c로 정의할 수 있다.

본 발명의 상기 대세계수는 하기 <수학식 6>에 의해 산출되며,

여기서, 상기 맥동부피(V)는 <수학식 4>로 계산된 값을 의미하며, 상기 Gaussian c₂는 세로방향 가우시안 함수의 최적계수 c값으로 정의된다.

본 발명의 상기 판정수단은 하기 <수학식 7>에 의해 Px값을 계산하며, 상기 계산된 Px값이 0≤Px≤0.25이면 대맥, 0.25<Px<0.75이면 중맥, 0.75≤Px≤1.0이면 세맥으로 판정하는 것을 특징으로 하며,

여기서, t는 상기 <수학식 6>에 의해 연산된 대세계수 원값으로 정의된다.

본 발명에 따른 대맥 및 세맥 분석과정을 도. 16의 ‘대맥 및 세맥 맥상 분석 흐름도’에 근거하여 설명한다.

보다 구체적으로 상기 도 . 16의 ‘대맥 및 세맥 맥상 분석 흐름도’에서 상기 맥압 측정 시작까지의 과정은 ‘1) 검진자가 피검진자에게 한쪽 팔을 바닥에 옆으로 세워 편안하게 자세를 취한 후 손목을 위쪽으로 약간 들어서 엄지의 아래쪽 부위와 손목이 일직선이 되도록 한 자세를 취하도록 하고 고골(高骨 : 엄지 손가락 쪽 팔목에 튀어나온 돌기, 관의 위치)에서부터 완관절(주상골(scaphoid)과 요골(radius)의 사이)까지의 거리값(a) 및 고골(高骨)에서부터 주관절(요골(radius)과 상완골(humerus)의 사이)까지의 거리값(b)을 측정하여 이를 입력하는 단계; 및 2) 피검진자를 촉진하여 관맥 위치를 지정하는 단계’를 포함하는 맥상정보측정전 준비과정을 의미한다.

‘대표 맥압 비트 검출과정’에서는 맥압이 최대가 되는 단계의 맥파 비트를 앙상블 에버리징 과정을 통해 평균 비트를 생성한다. 보다 구체적으로 상기 앙상블 에버리징 과정은 측정된 다수의 맥파비트에서 시작점과 피크점 그리고 끝점을 찾아서 비트단위로 이를 분리하고, 상기 피크점을 기준으로 비트들을 겹쳐서 같은 시점(x축)에 발생된 맥압값(y축)들의 평균값을 구하는 앙상블 에버리징 과정으로 통해 평균비트를 생성하고 이를 대표비트로 정하는 것을 의미한다.

상기 생성된 평균비트는 가압대 맥압그래프(PH-curve)로 구현되며, 상기 구현된 그래프로부터 맥진센서의 단계별 가압시, 최대 맥압이 감지된 중심센서(Sc)를 기준으로 상하에 위치하는 세로방향 센서군(S1, S2, S3) 및 상기 중심센서(Sc)를 기준으로 좌우에 위치하는 가로방향 센서군(S4, S2, S5)의 센서들에 의해 측정된 맥압값이 선별되며, 상기 선별된 가로방향 및 세로방향 센서군의 맥압값들에 ‘0’으로 디폴트된 P0 및 P0‘값이 각각 부가되고, 상기 값들을 포인트로 활용하여 가우시안 함수로 모델링하게 된다.

상기 가우시안 모델링에 의해 구현된 가로방향 및 세로방향 가우시안 함수로부터 각각의 최적계수를 판별하며, 상기 가로방향 및 세로방향 가우시안 함수를 보간하여 맥파의 특성을 반영하는 입체를 가정하여 상기 판별된 최적계수를 이용하여 맥동부피를 계산하며, 상기 판별된 최적계수 및 맥동부피를 이용하여 대세계수를 연산하며, 상기 연산결과에 따라 대맥 또는 세맥을 판정하고, 판정결과를 표준점수를 환산하며, 상기 판정결과 및 표준점수환산결과를 기록, 저장함으로써 본 발명에 따른 대맥 및 세맥 맥상 분석 흐름도를 완성하게 된다.

또한 본 발명의 대·세맥 판정장치는 대량 임상 DB를 기반으로 하여 계산된 피검진자의 대세계수 값을 표준점수로 환산하고 이에 근거하여 연령별 / 성별로 구분하여 피검진자의 상태를 백분위 점수로 나타내는 환산수단을 더 포함할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 환산수단은

1) 정상인을 모집단으로 수집된 맥진정보를 전송받아 저장하는 저장모듈;

2) 상기 저장된 맥진정보를 이용하여 대세계수를 계산하는 계산모듈;

3) 상기 계산된 대세계수를 순위대로 정렬하는 정렬모듈;

4) 상기 정렬된 각각의 대세계수에 대한 분포도를 작성하는 분포도작성모듈; 및

5) 상기 작성된 분포도에서 각각의 계산된 대세계수가 차지하는 상대적 위치를 나타내는 분위수를 계산하여 표준점수화하는 분위수 연산모듈;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 정렬모듈은 대세계수를 연령별 또는 성별로 구분하여 정렬하는 것이 바람직하다.

도. 17은 본 발명에 따른 대맥 및 세맥 진단 시스템의 분석창의 일예로서, 상기 분석창의 우측은 본 발명에 따른 상기 환산수단에 의해 표준점수로 환산된 피검진자의 표준점수와 정상인의 평균 대비 상대적 수준을 백분위로 표시한 결과를 보여준다.

본 발명의 대·세맥 판정장치는 상기 대·세맥 판정결과를 파일로 저장하기 위한 보조기억장치와 환자의 정보를 입력할 수 있는 입력장치를 포함할 수 있다.

상기 보조기억장치는 플로피디스크드라이버, 내장 또는 외장형 하드디스크 등일 수 있으며, 상기 입력장치로는 키보드 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 출력장치는 상기 대·세맥 판정장치와 연결되어 통신이 가능한 장치로서, 통상의 모니터 또는 프린터 등일 수 있다.

본 발명의 대맥 및 세맥 출력변수 정량화 과정에 대해 이하에서 상세히 설명한다.

● 한의학 문헌조사 및 주요 맥상 도출

문헌 조사 및 정리대상은 황제내경(皇帝內徑), 난경(蘭徑), 맥경(脈俓), 빈호맥학(瀕湖脈學)을 중심으로 하였으며, 각각의 문헌에서 설명내용이 공통된 맥상을 주요 맥상으로 설정하였다. 이를 토대로 임상에서 선호해서 활용되며, 진단 및 치료에 적극적으로 활용되고 있는 맥상을 중심으로 설문조사 및 방문조사 등의 방법을 통해 순위조사를 행하였다. 그 결과를 정리하면, 하기 표 1과 같다.

중요 ‘맥상’ 순위조사결과

순위	맥상 구분 요소	맥상
1	맥위(脈位)의 심천(深淺)	부(浮)/침(沈)
2	맥수(脈數)의 다소(多少)	지(遲)/삭(數)
3	맥박(脈搏)의 강약(强弱)	허(虛)/실(實)
4	맥폭(脈幅)의 대소(大小)	세(細)/대(大) 또는 홍(洪)
5	맥체(脈體)의 장단(長短)	장(長)/단(短)
6	맥형(脈形)의 변화(變化)	활(滑)/삽(澁)/현(弦)
7	맥율(脈律)의 변화(變化)	촉(促)/결(結)/대(代)

상기 순위조사결과를 바탕으로 부/침, 지/삭, 허/실, 대/세 및 장/단을 중요 10대맥으로 결정하였다.

상기 결정된 중요 10대맥 중 본 발명에서는 대맥 및 세맥의 출력변수를 설계하고 이를 정량화하기 위한 시도를 하였다.

● 대맥 및 세맥의 출력변수 설계

본 발명자들은 한의학적 이론에 근거한 대맥 및 세맥 진단 시스템을 개발하기 위해 출력변수를 설계하였다.

대세맥의 정의와 출력변수

구분	정의	출력변수
대	대맥은 홍맥의 별명이다. 홍맥은 손 끝에 매우 크게 감촉된다	맥파의 굵기
세	미맥보다 약간 크고 실과 같이 가늘게 느껴진다. 미맥은 몹시 가늘면서 연하고 약하면서 때론 끊어지려고 한다.

보다 구체적으로 동의보감에 기술된 대맥 및 세맥에 대한 한의학적 정의는 상기 표 2와 같으며, 상기 맥상정의에 부합되는 출력변수는 '맥파의 굵기’인 것으로 결정되었다.

● 맥상정보 계측 및 임상데이터 수집

- 임상데이터 수집

연구대상자는 실험 공고를 통하여 자발적으로 실험에 응한 하기 표 3에 기재된 조건을 만족시키는 건강한 남, 여를 연구대상자로 선정하였다.

연구대상자 선발조건

선발조건

-혈관순환 장애가 없는자 -고혈압, 저혈압, 부정맥을 포함한 심장질환이 없는 자 -촌, 관, 척 세부위의 맥이 동시에 잘 측정되는 자 -식사 후 30분 경과 여부 -30분 이내에 카페인 섭취 및 흡연 여부. -3시간 이내에 음주 여부 -여성의 경우 생리 및 임신 여부.

본 발명자들은 663명을 대상으로 임상시험을 실시하고 데이터를 수집하였으며, 피검진자의 연령분포는 하기 표 4와 같다.

피검진자 수와 연령별 분포

연령대	남	여	합계
10대	58	36	94
20대	286	123	409
30~40대	65	35	100
50대이상	25	35	60
총합계	434	229	663

- 맥상정보 계측

표 4의 피검진자의 맥상정보는 다음의 과정에 의해 계측되었다.

1. 한의사 또는 진맥 경험자가 피험자의 ‘관’위치를 지정하고, 상기 관 위치에 맥진센서를 위치시킨다. 상기 ‘관’ 위치의 맥압을 우선 측정하고, 그 후 ‘촌’ 및 ‘척’의 위치로 센서를 이동시켜 측정한다.

2. 촌, 관, 척 각각의 맥 측정위치에서 피험자의 맥동이 느껴지는 맥압의 범위를 센서가 자동으로 검출하고 그 가압범위를 등간격으로 나누고 맥진센서가 부착된 수직이동부(또는 로봇손)가 압력을 가하면서 각 가압력이 가해진 때에 감지되는 맥상정보(맥압)를 측정 및 기록한다.

보다 구체적으로 본 발명의 바람직한 실시예로서, 가압력을 1단계에서 5단계로 증가시키면서 맥압을 측정한다.

상기 1단계는 맥압이 일정크기 이상으로 측정되기 시작하는 시점의 가압력을 의미하며, 상기 5단계는 맥압이 증가하다가 일정크기 이하로 작아진 시점의 가압력을 뜻한다.

상기 측정된 1 내지 5단계 가압력 사이를 가압력 범위로 규정하고 이를 등분하여 등간격으로 가압하며 각 가압력에서 감지되는 맥압을 측정한다.

3. 피검진자의 측정된 맥압을 맥진센서가 받아들이고, 이 아날로그 신호값을 디지털로 변환하는 A/D converter를 거쳐 맥진장치와 연결된 대·세맥 판정장치 전달한다.

4. 상기 데이터는 일정시간동안 미리 설정된 주기로 샘플링 되며, 대·세맥 판정장치에서는 각 단계별로 측정된 데이터를 모니터 또는 프린터를 통해 출력함과 동시에 저장하며, 이 저장된 맥진 시계열 데이터와 자동 진단 알고리즘을 이용하여 대세계수를 계산 및 분석한다.

본 발명의 바람직한 구현예로서, 가압범위를 5등분하여 각 단계별로 가압할 경우, 상기 샘플링 주기는 최소 256Hz 및 샘플링 시간은 각 단계별 5초 이상인 것이 바람직하다.

상기 피검진자를 대상으로 수집한 임상데이터와 한의사의 진맥결과를 통계학적으로 비교분석하였다.

보다 구체적으로 도 . 13은 촌, 관, 척에서의 맥압의 패턴 분석결과를 나타낸 것이며, 이에 따라 대맥은 진맥위치 ‘관’에의 세로방향 3개의 맥진센서에서 맥압이 모두 강하게 측정되나, 세맥의 경우 중심센서보다 나머지 두 개의 센서가 상대적으로 약하게 감지되는 형상의 맥압 패턴을 보여줌을 알 수 있다.

본 발명자들은 한의학 고전상의 맥상 정의와 상기 맥압 패턴 분석결과를 고찰하여, 물리학적인 측면에서 세로방향으로 배열된 맥진 센서에 특정 크기의 맥압이 느껴지는 범위가 넓으면 대맥, 좁으면 세맥에 해당하는 것으로 정의하였다.

● 대세계수의 정량화 시도

본 발명의 대·세맥 판정장치는 상기 대맥 및 세맥의 물리학적 정의가 구현되도록 상기 <수학식 6>와 같이 대세계수가 설계되었으며, 상기 대세계수는 하기 과정에 의해 정량화되었다.

이하 대세계수 정량화 과정에 대해 도. 14에 제시된 바람직한 구현예에 근거하여 상세히 설명한다.

1. 맥진장치에서 가압력을 일정단계로 증가하면서 측정한 맥압을 이용하여 PH-곡선(PULSE HEIGHT-curve, 가압력대 맥압 곡선)을 생성한다.

2. 상기 PH-곡선상에서 최대맥압시의 가압력을 검출한다.

3. 맥압이 최대로 측정된 단계에서 ‘관’ 위치에 접촉된 세로방향 센서군의 3개 센서(S1, S2, S3)에서 측정된 측정맥압값(P1, P2, P3)을 취한다. 보다 구체적으로 상기 세로방향 센서군은 최대 맥압이 감지된 중심센서(Sc), 즉 S2를 기준으로 상하로 위치한 센서(S1 및 S3)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로 상기 측정맥압은 측정된 맥파데이터 중 잡음이 없으며, 피검진자의 상태를 가장 잘 반영하는 맥압비트의 첫 번째 피크값을 의미한다.

4. 상기 P1, P2, P3를 이용하여 가우시안 모델링(Gaussian modeling)하여 세로방향 가우시안 함수의 최적계수 a, b, c 값을 검출한다.

본 발명자들은 대세계수(t) 산출시, 오류 및 오차를 최소화하기 위해 가우시안 모델링 기법을 적용하였다.

보다 구체적으로 상기 가우시안 모델링 기법은 P1, P2, P3 값에 디폴트 값 ‘0’으로 설정된 P0, P0'를 부가하여, 총 5개 포인트 값(P0, P1, P2, P3, P0')을 이용하여 가우시안 함수를 도출하게 된다.

상기 가우시안 모델링을 위한 함수식은 상기 <수학식 1>로 표기되며, 본 발명자들은 상기 <수학식 1>로부터 최적계수를 도출하고자 Levenberg-Marquardt 알고리즘을 이용하였다.

상기 레벤버그-마르쿠아드트(Levenberg-Marquardt) 알고리즘은 원데이터를 (xi, yi)라고 하고, 사용자가 원하는 모델형태와 이에 들어갈 계수(a)로 이루어진 모델함수를 yi' = f(xi;a)로 표현하여 원데이터와 모델화된 데이터값 간의 차이(yi-yi')를 최소화 시킬 수 있는 최적의 계수를 찾아 가장 적합한 모델 함수를 구현하는 것을 목적으로 한다(Marquardt, D.W. 1963, Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, vol. 11, pp. 431-441 참조).

보다 구체적으로 본 발명자들은 원데이터와 모델함수결과값 간의 차이정도를 나타내주는 함수를 다음 <수학식 8>과 같이 구성하고,

상기 값이 최소화 되도록 수식을 반복하면서 계수에 가중치를 조절하여 적절한 정도로 수렴할 때까지 최적의 계수를 찾아내었다. 보다 구체적으로 대세계수 구현을 위한 바람직한 모델형태는 가우시안 함수(Gaussian Function)이며, 계수는 a, b 및 c이며, 각 센서간의 거리가 d, 세로방향 센서의 개수가 m일 때, 원 데이터 xi=i*d (i=0, ±1, ±2, ... ±(m-1)/2), yi는 P0 ~ Pm+1 (단, P0 = Pm+1 =0)으로 정의하고 가장 적합한 계수 a, b, c를 찾아 제시하도록 설계하였으며, 반복횟수는 30을 기준으로 하였다.

보다 구체적으로 본 발명에 따른 바람직한 구현예로서, 상기 <수학식 1>로 표기되는 가우시안 함수에서 최적계수 c값은 a의 0.3 내지 0.4배, 특히 0.3679배가 되는 y축값에 대응되는 x축값과 b와의 거리값으로 설정하는 경우, 맥진 시스템의 맥상 분석결과와 한의사의 진단결과 간의 유의성이 가장 높은 것으로 분석되었다.

또한 획득된 가우시안 최적계수 중 세로방향 가우시안 함수의 최적계수 ‘Gaussian c값'을 대세계수함수의 변수로 이용하는 것이 대세계수 정량화에 가장 바람직함을 도출해 내었다.

5. 가로방향 센서군의 3개 센서(S4, S2, S5)에서 측정된 맥압값(P4, P2, P5)을 이용하여 위와 동일한 방법으로 Gaussian 모델링을 하여 Gaussian 함수의 최적 계수 a, b, c값을 검출한다.

6. 가로 및 세로 방향 두 개의 Gaussian 함수를 보간(interpolation)하여 맥의 특성을 반영하는 입체를 생성하고 이에 대한 맥동부피(V)를 <수학식 4> 의해 구한다.

7. 상기 세로방향 Gaussian c값 및 맥동부피를 이용하여 <수학식 6>에 정의된 대세계수(t)를 구하고, 상기 대세계수(t)값을 원값으로 하여 <수학식 7>에 정의된 대·세맥 판정수단인 Px값을 구한다. 본 발명자들은 Px값이 25%이하일 때 대맥으로 판정하고, 75%이상일 때 세맥으로 판정하도록 하였다.

본 발명에 따른 바람직한 구현예에서는 상기 정량화된 Px값을 대세계수로 연산하고, 상기 대세계수를 대량 임상 DB를 기반으로 한 표준점수로 환산하는 환산수단을 부가하여 피검진자의 상대적 위치를 평가하도록 대맥 및 세맥 진단 시스템을 설계하였다(도. 16 및 도. 17 참조).

● 유의성 검증

본 발명에 따른 정량화된 출력변수가 연산되는‘대맥 및 세맥 진단 시스템’의 유의성 검증을 위해 한의사의 진맥결과와 본 발명의 진단시스템의 진단결과를 비교하였다.

보다 구체적으로 상기 표 4의 피험자를 포함하여 총 2459명(2006년 11월 현재)을 대상으로 정량화된 대세계수에 입각하여 설계된 맥진 시스템에 의한 피검진자의 대세맥 분석결과와 함께 한의사에 의한 진단 결과를 수집하여 대량 임상 DB를 구축하였다(도. 18 참조).

상기 구축된 대량 임상 DB에서 무작위로 100명을 표본추출하여 한의사의 진단결과와 대맥 및 세맥 진단 시스템 간의 유의성 분석을 실시하였다(도. 19 참조).

보다 구체적으로 한의사가 대맥 및 세맥으로 진단한 100명(대맥 50명, 세맥 50명)을 대상으로 본 발명에 따른 맥진 시스템으로 진단시, 대맥은 52명, 세맥은 48명으로 분석되었다.

한의사와 맥진시스템간의 진단 결과를 비교분석하면, 대맥의 경우 84%, 세맥의 경우, 80%의 일치도를 나타냄을 알 수 있으며, 이는 한의사의 진맥 결과와 본 발명의 대맥 및 세맥 진단 시스템을 이용한 진단 결과 간의 상관도가 매우 높은 것 으로 평가할 수 있다.

한편, 한의사의 진맥결과 자체는 검진자의 감정상태, 신체상태, 숙련도 등에 의해 차이가 있으므로, 본 발명의 대맥 및 세맥 진단 시스템이 한의학 원전에 충실하며, 더 객관적이고, 재현성 및 신뢰도가 높은 맥상 진단 결과를 제시한 것이라 하겠다.

본 발명의 대맥 및 세맥 진단 시스템은, 한의학 고전의 맥상 개념에 대한 물리학적 고찰과 이에 근거한 출력변수의 설계, 임상시험 방법론에 의한 질 높은 한방 임상데이터의 수집, 상기 수집된 데이터의 통계학적 분석 및 축적된 대량의 임상 DB에 기반한 수정 및 보완 과정을 통해 그 출력변수가 정량화된 것이므로, 객관적이고 신뢰도가 높은 대맥 및 세맥 진단 결과를 제공할 수 있다.

본 발명이 개시한 대맥 및 세맥 진단을 위한 대세계수와 이를 이용한 분석 알고리즘은 기 개발된 맥진기 또는 맥상 분석 장치에 용이하게 적용될 수 있으므로, 임상 데이터 수집에 장기간이 소요되는 한의학 분야의 연구기간을 단축할 수 있으며, 실제 임상의들의 의견을 최대한 반영한 맥상 분석방법이 구현될 수 있을 것으로 기대된다.

또한 본 발명의 시스템은 맥진분야에 있어서, 기술적으로 한방진단에 사용되는 인체 신호들의 효율적인 처리 및 자동 진단 성능을 향상시킬 수 있으며 생체 정보를 객관적으로 기술하는데 기여할 수 있다. 이를 통해 한방 진단기기를 이용한 환자 모니터링을 함으로써 한방임상평가체계를 정립하고, 한의학 이론의 과학적이고 정량적인 접근을 할 수 있을 것이다.

경제 및 산업적 측면에서는 건강 증진과 질병의 조기 발견 효과를 통해 의료비용이 절감될 수 있고, 유비쿼터스 의료시장으로 확대되어 재택 의료시장에 한의학이 진출할 수 있는 기반 마련에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

공학, 자연과학 및 한의학의 접목을 통해 체계적인 한의의료기기 개발체계의 확립 및 이에 기반한 한의의료기기 시장 확대에 이바지할 수 있다. 보다 구체적으로 한의 임상평가 체계를 정립하는데 기여할 수 있으며, 이를 통해 맥진기를 포함한 한의의료기기 산업 발전을 촉진하고 그 경쟁력을 향상시킬 수 있을 것이다.

사회적 측면에서는 한의학의 기초 연구를 위한 기반을 제공함으로써 한의학의 과학화에 기여할 수 있고, 한의학적 건강관과 건강 증진 방법의 대중적 확산 내지 보편화에 기여할 수 있을 것으로 전망된다.

Claims (17)

1. 맥진센서를 이용하여 피검진자의 진맥위치인 손목의 촌, 관, 척의 맥상 정보를 측정하기 위한 맥진장치, 상기 맥진장치와 작동가능하게 연결되며 상기 맥진장치로부터 측정된 맥압정보를 분석하고 정량화된 대세계수를 연산하여 대맥 또는 세맥으로 판정하기 위한 대·세맥 판정장치, 및 상기 대·세맥 판정장치와 연결되며 상기 대·세맥 판정장치로부터 판정된 결과를 디스플레이하기 위한 출력장치를 포함하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 맥진장치는 상기 피검진자의 손목을 고정시키기 위한 손목고정부, 피검진자의 손목내측표면과 접촉되어서 촌, 관, 척 3지점의 맥압을 측정하여 상기 측정된 맥압에 상응하는 전기적 신호로 출력하는 맥진센서, 상기 맥진센서의 수평이동을 가능하게 하는 수평이동부, 상기 맥진센서에 의해 피검진자의 진맥부위에 가해지는 압력을 다단계로 조정하기 위한 수직이동부, 상기 맥진센서의 수직 및 수평 위치제어용 마이크로프로세서, 상기 맥진센서로부터 출력되는 아날로그 신호를 증폭하기 위한 증폭기, 상기 증폭 아날로그 신호로부터 노이즈를 제거하기 위한 필터부, 상기 필터링된 증폭 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D변환부 및 상기 대·세맥 판정장치와 통신을 위한 통신인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 맥진센서는 압력검출소자를 포함하는 압력센서 또는 반도체 압력센서로 구성된 어레이센서인 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 어레이센서는 5 내지 13개의 반도체 압력센서가 십자형, 정사각형, 직사각형, 마름모 및 육각형으로 구성된 군에서 선택된 어느 하나의 배열형태를 이루는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 어레이센서는 5개의 반도체 압력센서가 십자형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
6. 제 2항에 있어서, 상기 진맥부위에 가해지는 압력은 3 내지 10 단계로 조정되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 진맥부위에 가해지는 압력은 5단계로 조정되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
8. 제 1항에 있어서, 상기 대·세맥 판정장치는 상기 맥진장치로부터 진맥위치에서 측정된 맥압정보를 전송받아 기억하는 기억수단; 상기 맥압정보로부터 각 단계별 가압력 및 상기 단계별 가압력에 따른 맥압을 그래프화하는 그래프화 수단; 각 단계별 가압력에 따른 맥압을 나타내는 그래프로부터 최대맥압 및 상기 최대맥압시의 가압력을 판별하는 판별수단; 상기 판별된 최대맥압시 가압력이 가해진 시점에서 진맥위치 ‘관’에 접촉된 압력센서 중 최대맥압이 감지된 중심센서(Sc)를 중심으로 좌우 1 개 또는 2개의 압력센서로 구성되는 가로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값 및 상기 중심센서(Sc)를 중심으로 상하 1개 또는 2개의 압력센서로 구성되는 세로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값을 선별하는 맥압값 선별수단; 상기 선별된 가로방향 및 세로방향 측정맥압값에 ‘0’으로 디폴트된 맥압값(P0, P0')을 각각 추가하는 맥압값 추가수단; 상기 추가된 맥압값이 포함된 가로방향 측정맥압값 및 세로방향 측정맥압값을 이용하여 각각의 가우시안 함수로 구현하는 가우시안 모델링(Gaussian modeling) 수단; 상기 가우시안 함수들의 최적계수(a, b, c)를 판별하는 가우시안 함수 최적계수 판별수단; 상기 판별된 최적계수를 이용하여 맥동부피를 계산하는 맥동부피 계산수단; 상기 세로방향 가우시안 함수의 최적계수 및 맥동부피를 이용하여 대세계수를 계산하는 대세계수 연산수단; 상기 연산된 대세계수로부터 피검진자의 맥이 대맥인지 세맥인지 판정하는 대·세맥 판정수단; 및 상기 대·세맥 판정수단에 의해 판정된 결과를 출력장치로 송출하기 위한 송출수단을 포함하며,

   여기서 상기 가우시안 함수는 하기 <수학식 1>로 표기되며,

   <수학식 1>

   

   이때, a는 맥압축(y) 최대값, b는 맥압축(y)축 최대값에 대응되는 거리축(x) 값, c는 0.3a 내지 0.4a인 y축값에 대응되는 x축값과 b와의 거리로서 가우시안 함수의 폭을 대표하는 값으로 정의되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
9. 제 8항에 있어서, 상기 가우시안 함수 최적계수 c는 0.3679a인 맥압축(y) 값에 대응되는 x축값과 b와의 거리로 정의되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
10. 제 8항에 있어서, 상기 맥동부피는 하기 <수학식 4>로 표기되는 계산식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템:

    <수학식 4>

    

    여기서, a₁ 및 c₁은 가로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값을 이용하여 구현된 가우시안 함수의 최적계수 a 및 c로 정의되며, a₂ 및 c₂는 세로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값을 이용하여 구현된 가우시안 함수의 최적계수 a 및 c로 정의된다.
11. 제 8항에 있어서, 상기 대세계수는 하기 <수학식 6>에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.

    <수학식 6>

    

    여기서, 상기 t는 대세계수 원값을 의미하고, 맥동부피(V)는 제 10항의 <수학식 4>에 의해 계산된 값을 의미하며, Gaussian c₂는 세로방향 센서군에 의해 측정된 맥압값을 이용하여 구현된 가우시안 함수의 최적계수 c값으로 정의된다.
12. 제 8항에 있어서, 상기 판정수단은 하기 <수학식 7>에 의해 Px값을 계산하며, 상기 계산된 Px값이 Px값이 0≤Px≤0.25이면 대맥, 0.25<Px<0.75이면 중맥, 0.75≤Px≤1.0이면 세맥으로 판정하는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템:

    <수학식 7>

    

    여기서, t는 제 11항의 <수학식 6>에 의해 연산된 대세계수 원값으로 정의된다.
13. 제 8항에 있어서, 상기 대·세맥 판정장치는 상기 계산된 대세계수 값을 대량 임상 DB를 기반으로 산출된 표준점수로 환산하기 위한 환산수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
14. 제 13항에 있어서, 상기 환산수단은

    1) 정상인을 모집단으로 수집된 맥진정보를 전송받아 저장하는 저장모듈;

    2) 상기 저장된 맥진정보를 이용하여 대세계수를 계산하는 계산모듈;

    3) 상기 계산된 대세계수를 순위대로 정렬하는 정렬모듈;

    4) 상기 정렬된 각각의 대세계수에 대한 분포도를 작성하는 분포도작성모듈; 및

    5) 상기 작성된 분포도에서 각각의 계산된 대세계수가 차지하는 상대적 위치를 나타내는 분위수를 계산하여 표준점수화하는 분위수 연산모듈;로 이루어진 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
15. 제 13항에 있어서, 상기 정렬모듈은 대세계수 순위를 연령별 또는 성별로 정렬하는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
16. 제 8항에 있어서, 상기 대·세맥 판정결과를 파일로 저장하기 위한 보조기억장치를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.
17. 제 8항에 있어서, 상기 대·세맥 판정장치는 피검진자의 정보를 입력할 수 있는 입력장치가 추가적으로 포함되는 것을 특징으로 하는 대맥 및 세맥 진단 시스템.

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