KR101310157B1 - 발성 역학 다차원 평가 장치 및 방법 - Google Patents

발성 역학 다차원 평가 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치는 발성에 관여하는 근육, 호흡 및 소리의 패턴을 측정하고, 호흡과 발성 간의 불균형 및 좌우 근육의 비대칭적 움직임을 기초로 발성 상의 문제점을 추출해내는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 발성시 교근, 승모근 및 흉쇄유돌근 중의 적어도 하나를 포함하는 발성 근육의 근전도를 계측하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성하는 발성 근육 계측부; 발성시 흉곽 근육 및 복부 근육을 포함하는 호흡 근육의 근전도를 계측하여 호흡 근육의 근전도 정보를 생성하는 호흡 근육 계측부; 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 동기화하는 동기화부; 및 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 모니터링하여 화면으로 출력하고, 발성시 문제점을 추출하는 발성 평가부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 기존의 주관적인 발성 검사에서 벗어나 발성시 발성 근육과 호흡 근육의 움직임 및 성대를 통한 공기 흐름을 계측하고, 계측된 정보를 바탕으로 객관적으로 피검자의 발성 상의 문제점을 추출함으로써, 피검자의 발성 패턴을 교정하고 피검자가 최상의 목소리를 유지할 수 있도록 할 수 있다.

Description

발성 역학 다차원 평가 장치 및 방법{Multichannel phonokinetic evaluating apparatus and method}
본 발명은 발성 역학 다차원 평가 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 발성에 관여하는 근육, 호흡 및 소리의 패턴을 측정하고, 호흡과 발성 간의 불균형 및 좌우 근육의 비대칭적 움직임을 기초로 발성 상의 문제점을 추출해내는 장치 및 방법에 관한 것이다.
좋은 발성을 위해서는, 뇌의 언어중추의 명령에 의하여 신경망을 통하여 폐 등의 호흡 기관과 흉곽과 복부에 위치한 호흡 관련 근육들과 성대 등의 발성 기관 그리고 인두, 구강 및 비강 등의 공명 기관의 근육들이 유기적으로 작용하여야 한다. 이런 협력 체제에 문제가 생기면, 다양한 종류의 질환이 유발될 수 있으며 발성에 문제가 생길 수 있다.
현재 임상에서 음성 및 발성 분석을 위해 사용되는 시스템은 대부분 성대의 진동을 측정하기 위해 stroboscopy, 전기 성문 파형 검사법 (EGG, electroglottography), 후두 근전도 중의 한 방법을 이용하거나 음성을 분석하는 분석 프로그램을 이용하고 있다. 그러나, 발성은 호흡과 밀접한 관계가 있으므로, 음성, 성대의 진동, 호흡, 호흡과 관련된 근육, 발성과 관련된 근육들의 상호적 관계를 종합적으로 관찰할 필요가 있다.
따라서, 발성의 문제점을 찾기 위해 발성 패턴을 기존의 주관적인 관점으로만 평가하던 검사에서 벗어나, 발성 및 호흡에 따른 근육의 움직임을 상호 분석함으로써 발성의 문제점을 객관적이고 정확하게 찾을 수 있는 발성 평가 방식에 대한 필요성이 커지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발성에 관여하는 근육, 호흡 및 소리의 패턴을 측정하고, 호흡과 발성 간의 불균형 및 좌우 근육의 비대칭적 움직임을 기초로 발성 상의 문제점을 추출해내는 발성 역학 다차원 평가 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치는, 발성시 교근, 승모근 및 흉쇄유돌근 중의 적어도 하나를 포함하는 발성 근육의 근전도를 계측하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성하는 발성 근육 계측부; 발성시 흉곽 근육 및 복부 근육을 포함하는 호흡 근육의 근전도를 계측하여 호흡 근육의 근전도 정보를 생성하는 호흡 근육 계측부; 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 동기화하는 동기화부; 및 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 모니터링하여 화면으로 출력하고, 발성시 문제점을 추출하는 발성 평가부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 근전도 측정부는, 발성 근육의 좌측 부위의 근전도를 계측하는 좌측 근전도 계측부; 및 발성 근육의 우측 부위의 근전도를 계측하는 우측 근전도 계측부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발성 평가부는, 발성 근육에서 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 근전도 신호가 계측되는 경우를 과긴장 상태로서 추출하는 과긴장 추출부; 발성 근육의 좌측 부위와 우측 부위의 근전도 신호의 크기 차이가 미리 설정된 좌우 균형 범위를 초과하는 경우를 좌우 불균형 상태로서 추출하는 좌우 불균형 추출부; 및 호흡 근육에서 흉곽 근육 및 복부 근육의 근전도 신호의 차이가 미리 설정된 호흡 균형 범위를 초과하는 경우를 호흡 불균형 상태로서 추출하는 호흡 불균형 추출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발성 역학 다차원 평가 장치는, 발성시 공기의 출입량을 계측하는 공기 흐름 계측부를 더 포함하며, 공기가 흡입되는 구간에서 발성 근육이 상기 정상 범위를 초과하는 경우를 불협 상태로서 추출하는 불협 추출부를 더 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 방법은, (a) 발성시 교근, 승모근 및 흉쇄유돌근 중의 적어도 하나를 포함하는 발성 근육의 근전도를 계측하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성하는 단계; (b) 발성시 흉곽 근육 및 복부 근육을 포함하는 호흡 근육의 근전도를 계측하여 호흡 근육의 근전도 정보를 생성하는 단계; (c) 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 동기화하는 단계; (d) 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 모니터링하여 화면으로 출력하는 단계; 및 (e) 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 기초로 발성시 문제점을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (e) 단계는, 발성 근육에서 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 근전도 신호가 계측되는 경우를 과긴장 상태로서 추출하는 단계; 발성 근육의 좌측 부위와 우측 부위의 근전도 신호의 크기 차이가 미리 설정된 좌우 균형 범위를 초과하는 경우를 좌우 불균형 상태로서 추출하는 단계; 및 호흡 근육에서 흉곽 근육 및 복부 근육의 근전도 신호의 차이가 미리 설정된 호흡 균형 범위를 초과하는 경우를 호흡 불균형 상태로서 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 상기 발성 역학 다차원 평가 방법을 실현하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에 의하면, 기존의 주관적인 발성 검사에서 벗어나 발성시 발성 근육과 호흡 근육의 움직임 및 성대를 통한 공기 흐름을 계측하고, 계측된 정보를 바탕으로 객관적으로 피검자의 발성 상의 문제점을 추출함으로써, 피검자의 발성 패턴을 교정하고 피검자가 최상의 목소리를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치를 예시한 도면.
도 2은 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치를 나타낸 블록도.
도 3은 발성과 연관된 발성 근육을 설명하는 도면.
도 4는 발성시 정상 상태인 경우의 모니터링 결과를 예시한 도면.
도 5는 과긴장 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면.
도 6은 좌우 불균형 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면.
도 7은 호흡 불균형 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면.
도 8은 불협 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 방법을 나타낸 흐름도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 발성 역학 다차원 장치 및 그 방법은 발성시 발성과 관계하는 발성 근육 및 호흡 근육의 근전도 신호를 분석하여 발성시의 문제점을 추출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치를 예시한 도면이다.
본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치는 피검자의 발성 상의 문제점을 다원적으로 검사하여 평가하는 장치로서, 발성에 영향을 미치는 근육에 센서를 부착하여 근육의 움직임을 계측하고 발성 시 호흡에 따른 공기 흐름을 계측한 후, 발성 시 근육의 움직임, 호흡과 근육의 상호 작용 기능을 객관적인 데이터로 획득하고 이를 분석하여 발성 상의 문제점을 추출해내는 장치이다.
도 1을 참조하면, 발성 역학 다차원 평가 장치는, 발성 근육과 호흡 근육에 부착되는 근전도 센서를 이용하여 발성에 관계되는 발성 근육 및 호흡 근육의 근전도를 계측하고, 발성 시 코 및/또는 성대를 통과하여 나오는 공기 흐름을 계측하며, 추가로 마이크(microphone)를 이용하여 피검자의 발성 시의 음성을 녹음하거나, 카메라(camera)를 이용하여 피검자의 발성하는 모습을 촬영할 수 있다.
발성 근육은 교근(Masseter muscles, MM), 승모근(Trapezius muscles, TZ), 및 흉쇄유돌근(Sternocleidomastoideus muscles, SCM)을 포함하며, 추가로 설골상근(Suprahyoid muscles, SH)과 설골하근(infrahyoid muscles, TH)을 포함할 수 있다. 그리고 호흡 근육은 흉곽(chest) 근육 및 복부(abdominal) 근육을 포함한다.
한편 그 외에도 발성 근육 평가 장치는 뇌파 검사(electroephalography, EGG) 및/또는 심전도 검사(Electrocardiogram, EKG)를 병행할 수도 있다.
도 2은 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치는, 발성 근육 계측부(110), 호흡 근육 계측부(120), 동기화부(130), 및 발성 평가부(140)를 포함하며, 공기 흐름 계측부(150), 저장부(160), 및 출력부(170) 중의 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
발성 근육 계측부(110)는 발성시 교근, 승모근 및 흉쇄유돌근 중의 적어도 하나를 포함하는 발성 근육의 근전도를 계측하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성하는 역할을 수행한다.
도 3은 발성과 연관된 발성 근육을 설명하는 도면이다.
발성 근육은 교근(Masseter muscles, MM), 승모근(Trapezius muscles, TZ), 및 흉쇄유돌근(Sternocleidomastoideus muscles, SCM)을 포함하며, 추가로 설골상근(Suprahyoid muscles, SH), 설골하근(infrahyoid muscles, TH), 및 턱 근육 중의 적어도 하나를 더 포함할 수 있으며, 각각의 근육은 도 3에 도시되어 있다.
발성 근육 계측부(110)는 발성 근육의 근전도를 계측하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성한다.
근전도(electromyogram, EMG)란 골격근의 활동전위를 세포외전극을 이용하여 유도 및 기록한 곡선 그래프이다. 근전도는 피부 표면에 전극을 붙여 바로 밑의 근육의 활동전류를 기록하는 표면도출법과, 침상전극을 근육에 꽂아 하나의 신경근 단위에 속하는 근섬유군의 동기적 활동을 기록하는 침전극법을 통해 획득할 수 있으며, 본 발명에서는 상기 2가지 방법 중 어느 한 방식이 이용될 수 있다.
이를 위해 발성 근육 계측부(110)는 발성 근육의 근전도 신호를 수집하기 위해 피검자의 발성 근육 바로 위의 피부 표면에 붙여지는 전극 및 전극으로부터 획득되는 근전도 신호를 수집하는 근전도 획득부(111)를 포함할 수 있다. 근전도 획득부의 전극은 전술한 교근, 승모근, 흉쇄유돌근, 설골상근 및 설골하근의 바로 위의 피부 표면에 부착된다.
한편, 발성 근육은 사람의 좌측 부위와 우측 부위에 대칭적으로 존재한다.
따라서 발성 근육 계측부(110)는 발성 근육의 좌측 부위의 근전도를 계측하는 좌측 근전도 계측부(112) 및 우측 근전도 계측부(113)를 더 포함할 수 있다.
좌측 근전도 계측부(112)는 좌측 부위의 교근, 승모근, 흉쇄유돌근, 설골상근 및 설골하근의 근전도를 계측하고, 우측 근전도 계측부(113)는 우측 부위의 교근, 승모근, 흉쇄유돌근, 설골상근 및 설골하근의 근전도를 계측한다.
이를 위해 좌측 근전도 계측부(112)는 좌측 교근 계측부(1121), 좌측 승모근 계측부(1122), 좌측 흉쇄유돌근 계측부(1123), 좌측 설골상근 계측부(1124) 및 좌측 설골하근 계측부(1125)를 포함하며, 우측 근전도 계측부(113)은 우측 교근 계측부(1131), 우측 승모근 계측부(1132), 우측 흉쇄유돌근 계측부(1133), 우측 설골상근 계측부(1134) 및 우측 설골하근 계측부(1135)를 포함한다.
호흡 근육 계측부(120)는 발성시 흉곽(chest) 근육 및 복부(abdominal) 근육을 포함하는 호흡 근육의 근전도를 계측하여 호흡 근육의 근전도 정보를 생성하는 역할을 수행한다.
발성시 발성 근육과 호흡 근육의 움직임뿐만 아니라 성대 및/또는 공기를 통과하는 공기 출입량도 발성에 관계되므로, 공기 출입량도 계측되어야 한다. 성대 및/또는 코를 통과하는 공기 흐름은 들숨과 날숨으로 표현될 수 있다. 들숨이란 성대 및/또는 코를 통해 공기가 폐로 들어오는 것을 의미하고, 날숨이란 성대 및/또는 코를 통해 공기가 폐로부터 외부로 나가는 것을 의미한다. 발성 시에는 코 및/또는 성대를 통해 날숨을 쉬거나 혹은 공기 흐름이 없는 경우가 일반적이므로, 발성 시 들숨이 있는 경우는 발성에 문제가 있는 것으로 예상될 수 있다. 따라서 발성 시의 호흡의 문제점을 찾기 위해, 공기 흐름 계측부(150)는 발성시 공기의 출입량을 계측하여 공기 출입량 정보를 생성한다.
동기화부(130)는 발성시 발성 근육의 근전도 정보와 호흡 근육의 근전도 정보와 공기 출입량 정보를 동기화한다. 전술한 것처럼 발성 근육 및 호흡 근육은 다수의 상이한 근육으로 이루어져 있으므로, 발성 근육 및 호흡 근육의 근전도 정보는 다수 근육의 근전도 신호들로 구성된다. 각 근육의 근전도 신호를 동시에 분석하기 위해서 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보는 동기화될 필요가 있다.
한편 동기화부(130)는 발성시의 발성 근육 및 호흡 근육의 근전도 정보와 공기 출입량도 함께 동기화할 수 있다.
발성 평가부(140)는 후술할 출력부(170)를 통해 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보 및 성대의 공기 출입량 정보를 모니터링하여 화면으로 출력하고, 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보 및 성대의 공기 출입량 정보를 분석하여 발성시 문제점을 추출하는 역할을 수행한다. 이를 위해 발성 평가부(140)는 발성 근육과 호흡 근육에 포함된 각 근육의 근전도 정보 및 공기 출입량 정보를 분석한다.
발성 평가부(140)는 발성 분석부(141), 발성 과제 선택부(142), 및 결과 평가부(143)를 포함한다.
발성 분석부(141)는 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보 및/또는 공기 출입량 정보를 분석하여 발성 상의 문제점을 추출해내는 역할을 수행하며, 과긴장 추출부(1411), 좌우 불균형 추출부(1412), 호흡 불균형 추출부(1413)를 포함하며, 추가로 불협 추출부(1414)를 더 포함할 수 있다. 또한 발성 분석부(141)는 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보 외에 동기화된 발성 시의 공기 출입량도 함께 분석하여 발성 상의 문제점을 추출할 수 있다.
과긴장 추출부(1411)는 발성 근육에서 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 근전도 신호가 계측되는 경우를 과긴장 상태로서 추출하는 역할을 수행한다.
좌우 불균형 추출부(1412)는 발성 근육의 좌측 부위와 우측 부위의 근전도 신호의 크기 차이가 미리 설정된 좌우 균형 범위를 초과하는 경우를 좌우 불균형 상태로서 추출한다.
호흡 불균형 추출부(1413)는 호흡 근육에서 흉곽 근육 및 복부 근육의 근전도 신호의 차이가 미리 설정된 호흡 균형 범위를 초과하는 경우를 호흡 불균형 상태로서 추출한다.
불협 추출부(1414)는 공기가 흡입되는 구간에서 발성 근육이 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 경우를 불협 상태로서 추출한다. 한편 발성시 피검자가 공기를 흡입하거나 내뿜는 구간은 전술한 공기 출입량 정보로서 파악될 수 있다.
저장부(160)는 결과 저장부(161) 및 기준 저장부(162)를 포함한다.
결과 저장부(161)는 피검자가 발성할 때 계측한 각종 결과 정보, 예를 들어 좌측과 우측을 포함하는 발성 근육의 근전도 정보, 호흡 근육의 근전도 정보 및 공기 출입량 정보를 포함하는 결과 정보를 저장한다.
기준 저장부(162)는 전술한 미리 설정된 정상 범위, 좌우 균형 범위 및 호흡 균형 범위에 대한 정보를 포함하는 기준 정보를 저장하고 있다.
한편 정상 범위, 좌우 균형 범위 및 호흡 균형 범위는 각 피검자의 성별, 나이, 키, 몸무게 등에 따라 상이할 수 있다. 따라서 기준 저장부(162)는 피검자의 성별, 나이, 키, 몸무게 등에 맞춰 적절하게 설정된 다수의 기준 정보를 저장할 수 있다. 이러한 기준 정보는 다수의 피검자에 대하여 측정한 결과를 통계화함으로써 획득될 수 있다.
기준 정보는 피검자의 성별, 나이, 키, 몸무게 등을 고려하여 평균적인 사람에 대한 검사 결과를 기준으로 획득될 수 있는데, 발성에 문제점이 없는 평균적인 정상인이 편안한 호흡 시에 계측된 검사 결과, 저음 /a/ 발성 시에 계측된 검사 결과, 편안한 음의 /a/ 발성 시에 계측된 검사 결과, 고음의 /a/ 발성 시에 계측된 검사 결과, 저음의 허밍 /m/ 발성 시에 계측된 검사 결과, 편안한 음의 허밍 /m/ 발성 시에 계측된 검사 결과, 고음의 허밍 /m/ 발성 시에 계측된 검사 결과 등을 기초로 통계화하여 획득될 수 있다.
한편 피검자에 대한 발성 검사 전에, 후술할 발성 과제 선택부(142)를 통해 피검자의 성별, 나이, 키, 몸무게에 대한 정보를 포함하는 인적정보를 입력받을 수 있으며, 발성 과제 선택부(142)는 입력받은 피검자의 인적정보를 발성 분석부(141)로 제공한다. 발성 분석부(141)는 기준 저장부(162)에서 입력받은 인적정보 및 후술할 발성 과제와 대응되는 기준 정보를 추출하여 최종적으로 피검자의 발성에 대한 분석을 수행할 수 있다. 기준 정보란 정상 범위, 좌우 균형 범위 및 호흡 균형 범위에 대한 정보를 포함한다.
결과 평가부(143)는 발성 분석부(141)를 통해 분석된 각 정보를 수집하여, 결과 정보를 생성하고, 이를 결과 저장부(161)로 제공한다.
결과 평가부(143)는 과긴장 상태, 발성 근육 불균형 상태, 호흡 불균형 상태, 및 불협 상태 중에서 적어도 하나 이상의 상태가 추출된 경우에 피검자의 발성에 문제가 있는 것으로 판단한다. 그리고 결과 평가부(143)는 문제가 되는 상태를 확인하고 이를 결과 정보에 포함시킨다.
만일 상기 4가지 상태 중에서 어느 하나도 검출되지 않은 경우, 결과 평가부(143)는 피검자의 발성에 문제가 없는 정상 상태로 판단하고, 이를 결과 정보에 포함시킨다.
출력부(170)는 피검자의 발성 상의 문제점 존재 여부를 포함하는 결과 정보를 화면이나 종이로 출력한다. 물론 출력부(170)는 피검자의 발성시 수집된 각종 정보, 예를 들어 좌측과 우측을 포함하는 발성 근육의 근전도 정보, 호흡 근육의 근전도 정보, 공기 출입량 정보를 동기화시켜 화면이나 종이로 출력할 수 있으며, 추가로 피검자의 인적정보도 출력할 수 있다.
발성 과제 선택부(142)는 전술한 피검자의 인적정보를 입력받는 동시에 피검자의 발성 과제를 선택받는 역할을 수행한다. 피검자는 발성 과제로서, 1) 편안한 호흡, 2) 저음의 /a/ 발성, 3) 편안한 음의 /a/ 발성, 4) 고음의 /a/ 발성, 5) 저음의 허밍 /m/ 발성, 6) 편안한 음의 허밍 /m/ 발성, 7) 고음의 허밍 /m/ 발성, 8)편안하게 부를 수 있는 자기 분야 또는 자신에게 어울린다고 생각되는 분야(예를 들어 성악 또는 실용음악)의 노래, 9) 평소 부르기 어려운 곡이나 발성학적 문제가 유발되는 자기 분야의 노래, 10) 자기 분야 외의 노래(예를 들어 오페라 가수는 아리아 두 곡을 부른 후, 대중음악 한 곡을 부르도록 함) 등을 선택할 수 있다. 한편 각 과제에 따른 기준 정보는 각각 기준 저장부(162)에 저장되어 있을 수 있다.
도 4 내지 도 8은 발성시 정상 상태와 발성에 문제가 있는 경우를 본 발명의 발성 역학 다차원 평가 장치를 통해 모니터링한 결과를 예시한 그래프이다.
각 도면에서, LMM-REF, RMM-REF, Chin, TZRT-REF, TZLT-REF, SHRT-REF, SHLT-REF, THRT-REF, THLT-REF, SCMRT-REF, SCMLT-REF는 각각 좌측 교근, 우측 교근, 턱, 우측 승모근, 좌측 승모근, 우측 설골상근, 좌측 설골상근, 우측 설골하근, 좌측 설골하근, 우측 흉쇄유돌근, 좌측 흉쇄유돌근의 근전도 신호를 나타낸다.
그리고 Chest-CR과, ABD-ABR은 각각 흉곽 근육의 근전도 및 복부 근육의 근전도 신호를 나타낸다.
그리고 Voice는 실제 발성 중인 소리의 주파수를 나타내고, Airflow-AR은 발성시 성대 및/또는 코를 통한 공기의 출입량을 나타내며, EKG-REF는 심전도를 의미한다.
발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보, 공기의 출입량 정보, 및 심전도 정보는 동기화되어 화면으로 출력된다.
도 4는 발성시 정상 상태인 경우의 모니터링 결과를 예시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 발성 근육의 좌측과 우측 근육의 근전도 정보는 서로 유사한 패턴으로 움직임을 알 수 있다.
발성 평가부(140)는 동기화된 발성 근육의 근전도 신호를 분석하여, 근전도 신호가 정상 상태인지 여부를 판단한다. 정상 상태에 대한 근전도 신호 패턴은 기준 정보로서 저장부(160)에 저장되어 있으며, 발성 평가부(140)는 분석된 발성 근육의 근전도 신호가 저장부(160)에 저장되어 있는 기준 정보에 포함된 정상 상태의 패턴 유형과의 일치 여부를 판단하고, 일치하는 경우를 정상 상태로 판단한다.
정상 상태란 우선 발성 근육의 좌우측 근육의 근전도 신호가 서로 큰 차이 없이 유사한 패턴으로 움직이는 동시에, 교근, 승무근, 및 흉쇄유돌근에서 정상 범위를 초과하지 않는 근전도 신호가 관찰되어야 한다.
근전도 신호의 파형의 는 경우 정상 상태인 것으로 판단한다. 정상 상태의 경우 각 근육에 대한 좌우측 근전도 정보를 분석하여 최대값을 기준으로 30% 내의 차이만 나는 경우는 정상 상태로 판단한다.
즉, 발성 평가부(140)는 교근의 좌측과 우측, 승모근의 좌측과 우측, 흉쇄유돌근의 좌측과 우측을 각각 비교하여 좌측 발성 근육과 우측 발성 근육의 근전도 신호가 최대값을 기준으로 30% 범위 내에 존재하는지를 판단할 수 있다.
도 5는 과긴장 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면이다.
과긴장 상태란 과잉 운동을 보이지 않아야 하는 발성 근육에서 과잉 운동 상태가 발견되는 경우를 의미한다. 즉, 과잉 운동 상태란 발성 근육 중의 적어도 하나 이상에서 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 근전도 신호가 계측되는 상태를 의미한다.
미리 설정된 정상 범위란 기준 정보로서 저장된 정상 상태에 해당하는 근전도 신호의 최대값에서 약 ±30%인 값의 범위 내에 있는 것을 의미한다. 따라서 계측된 발성 근육의 근전도 신호가 미리 설정된 점상 범위를 초과하는 경우란, 계측된 발성 근육의 근전도 신호가 기준 정보로서 저장된 정상 상태에 해당하는 근전도 신호의 최대값에서 약 ±30%를 초과한 값이 계측되는 경우를 의미한다.
도 5를 참조하면, 교근, 승모근, 흉쇄유돌근, 설골하근, 및 설골상근에서 계측된 각 근전도 신호는 미리 설정된 정상 범위를 초과하고 있으며, 도 4의 근전도 신호와 비교하여 상하로 심하게 요동치고 있음을 알 수 있다.
과긴장 추출부(1411)는 교근, 승모근, 흉쇄유돌근, 설골하근, 및 설골상근 중의 적어도 하나를 포함하는 발성 근육의 근전도 신호를 각각 분석하여, 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 근전도 신호가 계측되는 경우를 과긴장 상태로서 추출한다.
도 6은 좌우 불균형 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면이다.
좌우 불균형 상태란 발성 근육의 좌우 불균형을 의미하며, 한쪽 근육의 과도한 긴장으로 인한 피검자가 선택한 대부분의 발성 과제를 수행하는 동안 한쪽 근육의 과긴장이 보이는 경우를 의미한다.
도 6을 참조하면, 교근, 승모근, 흉쇄유돌근, 설골하근, 및 설골상근의 좌우측 근전도 신호의 움직임이 서로 상이함을 관찰할 수 있다.
좌우 불균형 추출부(1412)는 교근, 승모근, 흉쇄유돌근, 설골하근, 및 설골상근의 좌우측 근전도 신호를 각각 서로 비교하고, 발성 근육의 좌측 부위와 우측 부위의 근전도 신호의 크기 차이가 미리 설정된 좌우 균형 범위를 초과하는 경우를 좌우 불균형 상태로서 판단한다.
미리 설정된 좌우 균형 범위란 한편의 근전도 신호가 다른 한편의 근전도 신호와 약 ±30% 이내의 차이가 나는 경우를 의미한다. 따라서 발성 근육의 좌측 부위와 우측 부위의 근전도 신호의 크기 차이가 미리 설정된 좌우 균형 범위를 초과하는 경우, 즉 좌우 불균형 상태의 경우는, 동기화된 어느 한쪽 (좌측 또는 우측)의 근전도 신호의 출력값이 다른 한쪽의 근전도 신호의 출력값과 비교하여 약 ±30% 이상의 차이가 나는 경우를 의미한다.
도 7은 호흡 불균형 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면이다.
호흡 불균형 상태란 흉곽 근육의 움직임이 복부 근육의 움직임보다 크거나 이 두 근육의 움직임이 불균형을 보이는 경우를 의미한다.
호흡 불균형 추출부(1413)는 흉곽 근육 및 복부 근육을 포함하는 호흡 근육의 근전도 신호를 각각 비교하고, 호흡 근육에서 흉곽 근육 및 복부 근육의 근전도 신호의 차이가 미리 설정된 호흡 근육 균형 범위를 초과하는 경우를 호흡 불균형 상태로서 추출한다. 발성 및 호흡 시에 흉곽 근육 및 복부 근육은 서로 연관된 움직임을 보이므로 흉곽 근육 및 복부 근육의 근전도 신호를 계측하면, 발성 시 호흡상의 문제점을 추출할 수 있다.
도 8은 불협 상태의 모니터링 결과를 예시한 도면이다.
불협 상태란 공기가 흡입되는 구간에서 발성 근육이 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 상태를 의미한다.
불협 추출부(1414)는 공기 흐름 계측부(150)로부터 공기의 출입량 정보를 획득하고, 공기의 출입량 정보 및 발성 근육의 근전도 신호를 상호 비교하여 공기가 흡입되는 구간에서 발성 근육이 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 과긴장 상태를 보이는 경우를 불협 상태로서 추출한다.
발성 시에는 날숨을 쉬거나 코를 통한 공기의 흐름이 거의 없는 경우가 일반적이므로, 발성 시 공기가 흡입되는 구간에서 발성 근육이 비정상적인 형태를 보이는 경우가 계측되면 발성에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다.
이하에서는 발성 역학 다차원 평가 방법을 설명하도록 한다. 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 방법은 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 장치에 의해 수행되는 방법으로서 본질적으로 동일하므로, 상세한 설명 및 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 9는 본 발명에 따른 발성 역학 다차원 평가 방법을 나타낸 흐름도이다.
우선 발성 평가부(140)의 발성 과제 선택부(142)는 피검자의 발성 검사에 대한 발성 과제를 입력받으며, 추가로 성별, 나이, 키, 몸무게에 대한 정보를 포함하는 피검자의 인적정보를 입력받을 수 있다(S10).
그리고 나서 발성 평가부(140)는 저장부(160)로부터 선택된 발성 과제에 따른 기준 정보를 추출한다. 물론 발성 평가부(140)는 추가로 입력된 피검자의 인적정보를 더 고려하여 기준 정보를 추출할 수 있다.
발성 근육 계측부(110)는 피검자가 발성할 때 발성 근육의 근전도 신호를 획득하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성한다(S30).
호흡 근육 계측부(120)는 피검자가 발성할 때 호흡 근육의 근전도 신호를 획득하여 호흡 근육의 근전도 정보를 생성한다(S40).
공기 흐름 계측부(150)는 피검자의 성대 및/또는 코를 통과하는 공기 흐름을 계측하여 공기 출입량 정보를 생성한다(S50). S30~S50 단계는 동시에 수행된다.
동기화부(130)는 근전도 정보와 공기 출입량 정보에 따라 피검자의 발성 상태를 정확히 분석하기 위하여 발성 근육 및 호흡 근육의 근전도 정보와 공기 출입량 정보를 동기화한다(S60).
발성 평가부(140)는 동기화된 근전도 정보와 공기 출입량 정보를 출력부(170)를 통해 화면이나 종이로 출력하고, 이를 저장부(160)에 저장한다.
발성 평가부(140)는 근정도 정보와 공기 출입량 정보를 기준 정보와 상호 비교하여 발성 분석 및 평가를 수행한다. 발성 분석 및 평가에서 근전도 정보, 공기 출입량 정보를 기준 정보와 상호 비교하면서, 피검자의 발성 상태가 전술한 과긴장 상태, 좌우 불균형 상태, 호흡 불균형 상태, 및 불협 상태 중 어느 상태에 속하는지를 판단한다.
발성 평가부(140)는 피검자의 발성 상태가 과긴장 상태, 좌우 불균형 상태, 호흡 불균형 상태, 및 불협 상태 중의 어디에도 속하지 않는 경우를 정상 상태로 판단한다(S90).
한편 발성 평가부(140)는 피검자의 발성 상태가 과긴장 상태, 좌우 불균형 상태, 호흡 불균형 상태, 및 불협 상태 중의 적어도 한 상태에 속하는 경우를 정상 상태가 아닌 것, 즉 비정상 상태로 판단한다.
정상 상태가 아닌 것으로 판단된 경우, 발성 평가부(140)는 문제점을 출력부(170)를 통해 출력하고, 문제점을 저장부(160)에 저장한다(S100).
본 발명의 상기 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등 및 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 발성 근육 계측부 120, 호흡 근육 계측부
130, 동기화부 140, 발성 평가부
150, 공기 흐름 계측부 160, 저장부
170, 출력부

Claims (8)

  1. 발성시 교근, 승모근 및 흉쇄유돌근 중의 적어도 하나를 포함하는 발성 근육의 근전도를 계측하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성하는 발성 근육 계측부;
    발성시 흉곽 근육 및 복부 근육을 포함하는 호흡 근육의 근전도를 계측하여 호흡 근육의 근전도 정보를 생성하는 호흡 근육 계측부;
    상기 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 동기화하는 동기화부; 및
    상기 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 모니터링하여 화면으로 출력하고, 발성시 문제점을 추출하는 발성 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발성 근육 계측부는
    상기 발성 근육의 좌측 부위의 근전도를 계측하는 좌측 근전도 계측부; 및
    상기 발성 근육의 우측 부위의 근전도를 계측하는 우측 근전도 계측부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 발성 평가부는,
    상기 발성 근육에서 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 근전도 신호가 계측되는 경우를 과긴장 상태로서 추출하는 과긴장 추출부;
    상기 발성 근육의 좌측 부위와 우측 부위의 근전도 신호의 크기 차이가 미리 설정된 좌우 균형 범위를 초과하는 경우를 좌우 불균형 상태로서 추출하는 좌우 불균형 추출부; 및
    상기 호흡 근육에서 흉곽 근육 및 복부 근육의 근전도 신호의 차이가 미리 설정된 호흡 균형 범위를 초과하는 경우를 호흡 불균형 상태로서 추출하는 호흡 불균형 추출부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 발성 역학 다차원 평가 장치는
    발성시 공기의 출입량을 계측하는 공기 흐름 계측부를 더 포함하며,
    공기가 흡입되는 구간에서 상기 발성 근육이 상기 정상 범위를 초과하는 경우를 불협 상태로서 추출하는 불협 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 장치.
  5. (a) 발성시 교근, 승모근 및 흉쇄유돌근 중의 적어도 하나를 포함하는 발성 근육의 근전도를 계측하여 발성 근육의 근전도 정보를 생성하는 단계;
    (b) 발성시 흉곽 근육 및 복부 근육을 포함하는 호흡 근육의 근전도를 계측하여 호흡 근육의 근전도 정보를 생성하는 단계;
    (c) 상기 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 동기화하는 단계; 및
    (d) 상기 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 모니터링하여 화면으로 출력하는 단계; 및
    (e) 상기 동기화된 발성 근육과 호흡 근육의 근전도 정보를 기초로 발성시 문제점을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    상기 발성 근육의 좌측 부위의 근전도를 계측하는 단계; 및
    상기 발성 근육의 우측 부위의 근전도를 계측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (e) 단계는,
    상기 발성 근육에서 미리 설정된 정상 범위를 초과하는 근전도 신호가 계측되는 경우를 과긴장 상태로서 추출하는 단계;
    상기 발성 근육의 좌측 부위와 우측 부위의 근전도 신호의 크기 차이가 미리 설정된 좌우 균형 범위를 초과하는 경우를 좌우 불균형 상태로서 추출하는 단계; 및
    상기 호흡 근육에서 흉곽 근육 및 복부 근육의 근전도 신호의 차이가 미리 설정된 호흡 균형 범위를 초과하는 경우를 호흡 불균형 상태로서 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 발성 역학 다차원 평가 방법은,
    발성시 공기의 출입량을 계측하는 단계를 더 포함하며,
    상기 (e) 단계는, 공기가 흡입되는 구간에서 상기 발성 근육이 상기 정상 범위를 초과하는 경우를 불협 상태로서 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발성 역학 다차원 평가 방법.
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