KR101424634B1 - 마이크 및 전기성문파형검사기를 이용하는 후두 스트로보스코프 - Google Patents

마이크 및 전기성문파형검사기를 이용하는 후두 스트로보스코프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후두 스트로보스코프에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 후두 스트로보스코프는 피검자의 음성신호를 감지하는 마이크, 상기 피검자가 상기 음성신호를 발할 때 상기 피검자의 성대의 진동신호를 상기 성대의 폭 변화를 이용하여 감지하는 전기성문파형검사기, 상기 마이크가 감지한 상기 음성신호의 한 주기 내 특징점인 제 1 피크 및 상기 전기성문파형검사기가 감지한 진동신호의 한 주기 내 특징점인 제 2 피크를 검출하는 신호처리부, 단속적인 빛을 외부로 방출하는 발광수단, 상기 검출한 제 1 피크를 이용하여 상기 음성신호의 기본주파수인 제 1 피치를 산출하고, 상기 검출한 제 2 피크를 이용하여 상기 진동신호의 기본주파수인 제 2 피치를 산출하며, 상기 제 1 피치 및 제 2 피치 중 적어도 하나를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 발광주기를 결정하는 제어부 및 상기 결정된 발광주기에 따라 상기 발광수단에서 방출된 빛을 이용하여 상기 피검자의 성대를 촬영하는 카메라를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제 1 피치를 먼저 이용하고, 상기 발광주기와 상기 음성신호의 주기가 일치하지 않는 경우 상기 제 2 피치를 이용할 수 있다.

Description

마이크 및 전기성문파형검사기를 이용하는 후두 스트로보스코프{Laryngeal Stroboscope Using Microphone and Electroglottograph}
본 발명은 내시경과 연결하여 성대를 촬영하는 후두 스트로보스코프에 관한 것으로, 특히 마이크와 전기성문파형검사기(Electroglottograph)를 이용하여 음성신호의 피치를 구하고 상기 피치와 내시경의 발광타임을 동기화시키는 후두 스트로보스코프에 관한 것이다.
스트로보스코프(stroboscope)는 대상 물체에 주기적으로 깜박이는 빛을 쬠으로써 급속히 회전(또는 진동)하는 물체를 정지했을 때와 같은 상태 혹은 느리게 회전할 때와 같은 상태로 관측하는 장치를 말한다.
이 중, 후두 스트로보스코프(laryngeal stroboscope)는 성대의 기본주파수(fundamental frequency)와 같은 횟수로 발광을 동기화(synchronization)시켜, 발성 중에 계속해서 진동하는 성대를 어느 한 위상점에서 정지된 상태 혹은 느린 상태로 볼 수 있게 하는 장치이다. 이러한 후두 스트로보스코프는 성대의 미세 병변 뿐 아니라 성대마비의 조기 예후 평가 등에 유용한 검사 장비이다.
하지만 후두 스트로보스코프는 실제 한 주기마다의 이미지를 보여 주는 것이 아니라, 실제로는 많은 연속적인 후두의 주기로부터의 이미지의 합성화면을 보여준다. 그러므로 성대의 기본주파수에 일치할 수 있도록 스트로보스코프 신호의 동기화를 구현하는 것이 이 검사 기기의 기본이라고 할 수 있다.
그러나 후두 스트로보스코프 검사시 성대의 기본주파수에 일치할 수 있도록 스트로보스코프 신호의 동기화를 구현하는 것은 매우 복잡한 과정이 필요하며, 완벽하게 구현되지 못하면 정확한 성대의 진동상태를 관찰할 수 없다.
즉, 후두스트로보스코프 개발에 있어 최대의 난제는 피검자 성대의 정확한 기본주파수(fundamental frequency), 즉 피치(pitch) 검출(detection)과, 한 주기(cycle) 내에서 확실히 차이가 나는 정점(peak)을 구현할 수 있는 방법을 찾는 것이다.
현재까지 개발된 피치 검출 방법은 다음과 같다.
첫째, 전기성문파형검사기(EGG, electroglottograph 이하 EGG라고 호칭한다.)를 이용한 경우로써, 현재 시판되고 있는 대부분의 후두 스트로보스코프가 이 방법을 이용하고 있다. EGG는 미분된 EGG를 통해 성문폐쇄시점을 정확하게 파악하면서, 항상 한 주파수내 한 개의 피크를 갖는 파형을 나타내므로 타 방법에 비해 가장 선호되고 있다.
하지만 EGG의 장치가 추가로 필요하며, 검사 때 마다 피검자의 전경부, 즉 양측 갑상연골판에 전극을 부착하여야 하는 단점이 있다. 또한, 부피가 크기 때문에 이동이 거의 불가능하고, 매우 고가이어서 대학병원을 제외한 대부분의 병원에서는 거의 사용을 못하고 있는 실정이다.
둘째, 진동검출기(Vibration pick-up)를 이용하는 방법으로, 피검자의 음성 신호를 진동으로써 감지하여, 소정의 신호처리 후 발광에 동기화시키는 것이다. 진동검출기로는 진동센서 등을 사용할 수 있는데, 성대의 진동과 기도의 압력의 변동을 진동측정용 센서를 사용하여 측정하는 경우에 발성부를 통과하여 다양한 고주파가 혼재한 음성과는 달리 성대 진동에 해당하는 기본 주파수의 피치를 보다 직접적으로 추출할 수 있다.
셋째, 음성을 이용하는 경우로써, 아날로그 음성신호 자체를 이용하는 방법과, DSP(digital signal processing)를 이용하여 음성신호를 역여과(inverse filtering)하여 피치를 구하는 방법이 있다.
그러나 강직형 후두경을 사용하여 후두 스트로보스코프 검사를 시행하는 경우에는 혀를 전방으로 당겨서 모음 /e/ 혹은 /i/와 비슷한 발성을 하여야만 성대의 노출이 가능하기 때문에 문제가 있다.
넷째, 청진기(stethoscope)에 마이크로폰을 연결하여 성문 하부 전경부에 부착시켜 피치를 검출하는 경우로써, 1980년대 개발된 후두 스트로보스코프는 모두 이 방법을 이용하였으나 EGG를 이용한 방법에 비해 피치 검출의 정확도가 다소 떨어지고 피검자의 목에 부착하는 것이 불편하여 점차 사용이 줄어들고 있는 실정이다.
피치 검출 방법으로써 음성을 이용하면 피검자의 목에 어떠한 장치를 부착하지 않고 검사할 수 있기 때문에 가장 이상적이나, 강직형 후두경을 사용하여 후두 스트로보스코프 검사를 시행하는 경우에는 혀를 전방으로 당겨서 모음 /e/ 혹은 /i/와 비슷한 발성을 하여야만 성대의 노출이 가능하기 때문에 문제가 있다.
한편, EGG를 사용하게 되면 양측 갑상연골판에 전극을 부착하여야 하는 문제가 있다.
따라서 피치 검출 방법으로써 음성과 EGG를 모두 이용할 수 있는 후두 스트로보스코프의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
공개실용신안 20-2009-0000349
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피치 검출수단으로써 마이크와 EGG를 모두 사용할 수 있는 후두 스트로보스코프를 사용자에게 제공하는데 그 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 음성만으로 피치를 검출 가능할 때에는 음성신호로써 발광타임을 동기화하지만 음성신호만으로 동기화를 하기 어려울 때에는 EGG 또는 청진기형 진동검출기를 추가적으로 사용하여 동기화를 하는 후두 스트로보스코프를 제공할 수 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 후두 스트로보스코프는, 피검자의 음성신호를 감지하는 마이크, 상기 피검자가 상기 음성신호를 발할 때 상기 피검자의 성대의 진동신호를 상기 성대의 폭 변화를 이용하여 감지하는 전기성문파형검사기, 상기 마이크가 감지한 상기 음성신호의 한 주기 내 특징점인 제 1 피크 및 상기 전기성문파형검사기가 감지한 진동신호의 한 주기 내 특징점인 제 2 피크를 검출하는 신호처리부, 단속적인 빛을 외부로 방출하는 발광수단, 상기 검출한 제 1 피크를 이용하여 상기 음성신호의 기본주파수인 제 1 피치를 산출하고, 상기 검출한 제 2 피크를 이용하여 상기 진동신호의 기본주파수인 제 2 피치를 산출하며, 상기 제 1 피치 및 제 2 피치 중 적어도 하나를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 발광주기를 결정하는 제어부 및 상기 결정된 발광주기에 따라 상기 발광수단에서 방출된 빛을 이용하여 상기 피검자의 성대를 촬영하는 카메라를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제 1 피치를 먼저 이용하고, 상기 발광주기와 상기 음성신호의 주기가 일치하지 않는 경우 상기 제 2 피치를 이용할 수 있다.
또한, 상기 마이크는 상기 음성신호 중 80 Hz이상의 신호만을 통과시키는 고역통과필터 및 상기 음성신호 중 350 Hz이하의 신호만을 통과시키는 저역통과필터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호처리부는 상기 음성신호 및 상기 상기 진동신호를 증폭하는 증폭부 및 상기 증폭부에서 증폭된 상기 음성신호 및 상기 진동신호의 크기를 일정하게 조절하는 이득조절부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 성대의 움직임을 느린 영상으로 관찰할 수 있도록 하는 저속 모드, 상기 저속 모드보다는 빠른 고속모드 및 정지된 영상을 관찰할 수 있도록 하는 고정 모드로 상기 발광수단이 구동되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 마이크, 상기 전기성문파형검사기, 상기 카메라, 상기 발광수단 및 상기 제어부를 연결하는 통신부를 더 포함하고, 상기 통신부는 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 후두 스트로보스코프는 피검자의 음성신호를 감지하는 마이크, 상기 피검자가 상기 음성신호를 발할 때 상기 피검자의 음성신호를 마이크가 연결된 청진기로 감지하고 상기 피검자 성대의 진동신호를 상기 성대의 진동과 상기 피검자 기도의 압력 변동을 측정하여 감지하는 청진기형 진동검출기, 상기 마이크가 감지한 상기 음성신호의 한 주기 내 특징점인 제 1 피크 및 상기 청진기형 진동검출기가 감지한 진동신호의 한 주기 내 특징점인 제 2 피크를 검출하는 신호처리부, 단속적인 빛을 외부로 방출하는 발광수단, 상기 검출한 제 1 피크를 이용하여 상기 음성신호의 기본주파수인 제 1 피치를 산출하고, 상기 검출한 제 2 피크를 이용하여 상기 진동신호의 기본주파수인 제 2 피치를 산출하며, 상기 제 1 피치 및 제 2 피치 중 적어도 하나를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 발광주기를 결정하는 제어부 및 상기 결정된 발광주기에 따라 상기 발광수단에서 방출된 빛을 이용하여 상기 피검자의 성대를 촬영하는 카메라를 포함하되, 상기 제어부는 상기 제 1 피치를 먼저 이용하고, 상기 발광주기와 상기 음성신호의 주기가 일치하지 않는 경우 상기 제 2 피치를 이용할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 후두 촬영방법은 마이크가 피검자의 음성신호를 감지하는 제 1 단계, 상기 감지한 음성신호의 한 주기 내 특징점인 제 1 피크를 검출하는 제 2 단계, 상기 제 1 피크를 이용하여 상기 음성신호의 기본주파수인 제 1 피치를 산출하는 제 3 단계, 상기 제 1 피치를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 제 1 발광주기를 결정하는 제 4 단계, 상기 제 1 발광주기에 따라 발광수단이 단속적인 빛을 외부로 방출하는 제 5 단계, 상기 방출된 빛을 이용하여 카메라가 상기 피검자의 성대를 촬영하는 제 6 단계, 상기 제 1 발광주기와 상기 음성신호의 주기가 일치하지 않는 경우, 상기 피검자가 상기 음성신호를 발할 때 전기성문파형검사기가 상기 피검자의 성대의 폭 변화를 이용하여 상기 성대의 진동신호를 감지하는 제 7 단계, 상기 감지한 진동신호의 한 주기 내 특징점인 제 2 피크를 검출하는 제 8 단계, 상기 제 2 피크를 이용하여 상기 진동신호의 기본주파수인 제 2 피치를 산출하는 제 9 단계, 상기 제 2 피치를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 제 2 발광주기를 결정하는 제 10 단계, 상기 제 2 발광주기에 따라 발광수단이 단속적인 빛을 외부로 방출하는 제 11 단계 및 상기 방출된 빛을 이용하여 카메라가 상기 피검자의 성대를 촬영하는 제 12 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단계는 상기 음성신호 중 80 Hz이상의 신호만을 통과시키는 단계 및 상기 음성신호 중 350 Hz이하의 신호만을 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 단계는 상기 음성신호를 증폭하는 단계, 상기 증폭된 상기 음성신호의 크기를 일정하게 조절하는 단계 후 제 1 피크를 검출하고, 상기 제 7 단계는 상기 진동신호를 증폭하는 단계, 상기 증폭된 상기 진동신호의 크기를 일정하게 조절하는 단계 후 제 2 피크를 검출할 수 있다.
본 발명은 후두 스트로보스코프의 피치검출수단으로써 마이크뿐만 아니라 보다 정확한 피치검출을 위해 전기성문파형검사기 또는 청진기형 진동검출기를 추가적으로 사용할 수 있는 후두 스트로보스코프를 사용자에게 제공할 수 있다.
구체적으로, 마이크만으로 피치검출이 가능할 때에는 음성신호로써 발광을 동기화하지만 음성신호만으로 동기화를 하기 어려울 때 전기성문파형검사기를 추가적으로 사용하여 피치검출을 하기 때문에 피치검출의 정확성이 높아지는 효과가 있다.
또한, 고역통과필터, 저역통과필터, 증폭부 및 이득조절부를 이용하기 때문에 피치검출의 정확성이 높아지는 효과가 있다.
또한, 음성신호에 따라 발광수단의 빛을 일정 횟수로 단속하여 스트로보 효과를 구현하여 성대의 움직임을 선명하게 관찰할 수 있으므로, 성대 및 후두의 염증 및 부종 등의 정확한 진단을 할 수 있어, 질병의 조기진단 및 치료가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 카메라, 마이크, 전기성문파형검사기, 청진기형 진동검출기, 제어부 및 표시부를 연결하는 통신부가 무선통신으로 연결이 가능하여 보다 편리하게 검사가 가능하다는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 후두 스트로보스코프의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 신호검출부의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 신호처리부의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 후두 촬영방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
이하에서는, 본 명세서에서 제안하는 후두 스트로보스코프를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 후두 스트로보스코프의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 후두 스트로보스코프는 후두내시경(100), 신호검출부(200), 신호처리부(300), 제어부(400) 및 모니터(500)를 포함할 수 있다.
단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 후두 스트로보스코프가 설치될 수도 있다.
먼저, 후두내시경(100)은 후두의 상태를 관찰하기 위한 것으로써, 공지의 어떠한 후두내시경(100)도 이용가능하다.
한편, 후두내시경(100)은 발광수단(110)과 카메라(120)를 포함한다.
먼저, 발광수단(110)은 카메라(120)의 렌즈 인접부분에 장착되어 성대에 빛을 쪼여 조명역할을 하는 것으로서, 전력소모가 적으며, 저가, 경량화를 위해 엘이디(LED, light emitting diode)가 사용되는 것이 바람직하며, 특히 백색 LED가 사용되는 것이 더욱 바람직하다. 발광수단(110)은 사용자가 원하는 휘도를 발생시키기 위해 다수개의 LED로 형성될 수도 있다.
한편, 카메라(120)는 후두, 즉 성대의 상태를 촬영하기 위한 것으로서, 일반적인 소형 카메라가 이용될 수 있다.
이때 카메라(120) 중 렌즈는 내시경의 전단부에 배치되고, 구동회로 등은 내시경의 후단부에 배치될 수 있다.
다음으로 신호검출부(200)는 피검자의 음성신호 및 성대의 진동신호를 감지하는 역할을 한다.
이하에서는 도 2를 참조하여 도 1에서 설명한 신호검출부(200)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 도시된 신호검출부의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 2를 참조하면 신호검출부는 마이크(210), 전기성문파형검사기(EGG, Electroglottograph)(220) 및 청진기형 진동검출기(230)를 포함할 수 있다.
마이크(210)는 피검자의 음성신호를 감지하는 역할을 하고, 종래기술과는 달리 피검자의 목 등에 부착되지 않는다.
다음으로, 마이크(210)로부터 출력된 음성신호는 고역통과필터(211)와 저역통과필터(212)를 통과하게 된다.
한편, 고역통과필터(211)는 음성신호 중 높은 주파수 대역의 신호만 통과시키는 필터로서, 본 발명에서는 80 Hz 이상의 음성신호만을 얻기 위해 사용한다. 아래에 설명하는 것처럼 80 Hz 이하의 음성신호는 의미가 없기 때문이다.
한편, 저역통과필터(212)는 음성신호 중 낮은 주파수 대역의 신호만 통과시키는 필터로서, 본 발명에서는 350 Hz 이하의 신호를 통과시키는 것이 바람직하다. 음성신호의 피크(peak) 포인트는 남성의 경우 120 Hz ~ 600 Hz 대역내에 불규칙하게 분포되어 있고, 여성의 경우 약 250 Hz ~ 900 Hz 대역내에 불규칙하게 분포되어 있기 때문이다.
즉, 대다수 남녀 피검자들의 음성 피크 대역은 통합 120 Hz ~ 900 Hz 대역내에 불규칙하게 분포되어 있는데, 피크점의 주파수 포인트가 빠른 속도로 변화되므로, 기본주파수를 제외한 배음 성분의 피크 신호를 제거하기 위해 저역통과필터를 사용한다.
한편, 전기성문파형검사기(EGG, Electroglottograph)(220)는 시간에 따른 성문 폭의 변화를 그래프화 할 수 있는 대표적인 장비이다. 전기성문파형검사기(EGG)(220)는 피검자의 목(후두 부위) 양측에 두 개의 전극을 대고 두 전극 사이에 발생하는 저항의 변화를 측정한다. 성대가 열리면, 전류가 통하지 않으므로 저항이 최대가 되며, 성대가 닫혀 갈수록 저항이 작아진다는 것을 활용해서 시간에 따른 저항의 변화를 그래프로 그려낸다. 이러한 저항의 변화로써 성대 진동의 주기성과 규칙성을 판단한다.
한편, 청진기형 진동검출기(230)는 피치 검출 방법으로써 진동검출기 및 청진기를 혼합한 장비이다. 청진기형 진동검출기(230)는 청진기에 마이크를 연결하여 성문 하부 전경부에 부착시켜 피치를 검출함과 동시에 피검자의 음성 신호를 진동으로써 감지하여 피치를 검출한다. 성대의 진동과 기도의 압력의 변동을 진동측정용 센서를 사용하여 측정하는 경우에 다양한 고주파가 혼재한 발성부를 통과한 음성과는 달리 성대 진동에 해당하는 기본 주파수의 피치를 보다 직접적으로 추출할 수 있다. 특히, 사람의 음성 신호를 효율적으로 감지하기 위해 10~200Hz 구간의 성분을 강조하고, 그보다 높은 주파수 성분은 억제하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 3을 참조하여 도 1에서 설명한 신호처리부(300)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3은 신호처리부의 구성을 설명하는 블록도이다.
단, 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 후두 스트로보스코프가 설치될 수도 있다.
신호처리부(300)는 신호검출부(200)에 입력된 음성신호를 제어부(400)가 광원 또는 카메라의 셔터타임을 제어하기 위한 신호로써 사용할 수 있도록 적절하게 처리하는 역할을 한다.
신호처리부(300)는 도 3에 도시된 것처럼 증폭부(310), 이득조절부(320), 피크검출부(330)를 포함할 수 있다.
증폭부(310)는 신호검출부(200)에서 수집된 음성 신호를 증폭하여 피크검출을 용이하게 하는 역할을 한다.
또한, 피크 검출부(330)는 음성 파형의 한 주기 내에서 하나의 피크(peak)를 검출하는 역할을 한다. 음성신호 및 진동신호의 기본주파수, 즉 피치(pitch)를 구하기 위해서는 한 주기내에서의 특징점인 피크를 검출해야하기 때문이다.
한편, 신호검출부(200)에서 수집된 사람의 음성 신호의 파형을 분석해 보면, 한 주기 내에는 최소 한 번 이상의 구분 가능한 피크가 존재하고, 저음 보다는 고음에서 구분이 용이함을 알 수 있다.
그러나 이러한 음성 신호의 피크 검출부(330)는 그 자체만으로는 완벽한 동작을 보장하지 못할 수도 있다.
예를 들어, 피검자의 목소리가 너무 작아서 증폭부(310)의 출력신호가 약한 경우, 피크검출부(330)가 피크 검출을 놓치는 부분이 발생할 수 있다. 반대로 피검자의 목소리가 너무 커서 증폭부(310)의 출력 신호가 포화될 경우에는 한 주기 내에 여러 번의 피크가 검출될 수 있다. 이렇게 되면 음성 신호와 광원의 동기가 제대로 되지 않는 문제점이 있을 수 있다.
이를 해결하기 위해 부가적으로 증폭부(310)의 출력이 일정하게 유지되도록 하는 회로가 필요하다.
따라서, 증폭부(310)와 피크검출부(330)의 사이에 증폭부의 이득을 자동으로 조절해주는 이득조절부(320;Automatic Gain Control)를 추가할 수 있다. 즉, 이득조절부(320)는 증폭부의 출력 레벨을 일정하게 유지하는 기능을 한다.
다음으로, 신호처리부(300)에서 처리된 신호는 제어부(400)로 전달된다.
먼저, 제어부(400)는 신호처리부(300)로부터 입력된 신호를 이용하여 성대 진동의 피치를 산출한다. 신호검출부에서 수집한 음성신호 및 진동신호에 발광타임을 동기화시키기 위해서는, 음성 신호 및 진동신호로부터 피치 검출을 해야 하기 때문이다.
또한, 제어부(400)는 광원이 단속되도록 발광수단(110)을 제어하고 카메라(120)에 의해 피검자의 후두가 촬영되도록 할 수 있다. 따라서 발광수단(110)은 피검자의 음성신호의 주파수와 동기화되어 꺼짐과 켜짐(단속)이 반복된다.
한편, 제어부(400)는 여러가지 모드로 발광수단(110)을 제어할 수 있다.
즉, 본 발명에 의한 후두 스트로보스코프는 성대의 움직임을 느린 영상으로 관찰할 수 있도록 하는 저속(Slow) 모드와, 저속 모드보다는 조금 빠른 고속(Fast) 모드, 그리고 정지된 영상을 관찰할 수 있도록 하는 고정(Fixed) 모드를 가질 수 있다.
예를 들어, 저속 모드에서는 성대의 움직임을 2초 주기의 느린 영상으로 관찰하고, 고속 모드에서는 성대의 움직임을 0.5초 주기의 빠른 영상으로 관찰할 수 있다. 아울러, 고정 모드에서는 정지된 성대의 모습을 관찰하며, 위상 조절을 통해 특정 위치에서의 모습을 관찰할 수 있다.
이렇게 촬영된 영상은 모니터(500) 등에 연결되어 의사가 관찰할 수 있게 된다. 모니터는 LCD(Liquid Crystal Display) 등의 어떠한 디스플레이 수단으로 대체 가능하다.
한편, 후두내시경(100), 신호검출부(200), 신호처리부(300), 제어부(400) 및 모니터(500)를 연결하는 통신부는 유선으로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
또한, 무선 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여 상기 설시한 본 발명의 구성을 기초로 후두를 촬영하는 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 후두 촬영방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 마이크가 피검자의 음성신호를 감지한다.(S100)
이어서, 상기 마이크가 감지한 상기 음성신호의 한 주기 내 특징점인 제 1 피크를 검출한다.(S200)
이어서, 상기 제 1 피크를 이용하여 상기 음성신호의 기본주파수인 제 1 피치를 산출한다.(S300)
이어서, 상기 제 1 피치를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 제 1 발광주기를 결정한다.(S400)
이어서, 상기 제 1 발광주기에 따라 발광수단이 단속적인 빛을 외부로 방출한다.(S500)
이어서, 상기 방출된 빛을 이용하여 카메라가 상기 피검자의 성대를 촬영한다.(S600)
이어서, 상기 제 1 발광주기와 상기 음성신호의 주기가 일치하는지 확인한다.(S700)
상기 제 1 발광주기와 상기 음성신호가 일치하지 않는 경우, 상기 피검자가 상기 음성신호를 발할 때 전기성문파형검사기가 상기 피검자의 성대의 폭 변화를 이용하여 상기 성대의 진동신호를 감지한다.(S800)
이어서, 상기 전기성문파형검사기 또는 청진기형 진동검출기가 감지한 진동신호의 한 주기 내 특징점인 제 2 피크를 검출한다.(S900)
이어서, 상기 제 2 피크를 이용하여 상기 진동신호의 기본주파수인 제 2 피치를 산출한다.(S1000)
이어서, 상기 제 2 피치를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 제 2 발광주기를 결정한다.(S1100)
이어서, 상기 제 2 발광주기에 따라 발광수단이 단속적인 빛을 외부로 방출한다.(S1200)
이어서, 상기 방출된 빛을 이용하여 카메라가 상기 피검자의 성대를 촬영한다.(S1300)
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 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, 분상방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
상기 살펴본 본 발명의 스트로보스코프에 의하면, 피치검출수단으로써 마이크뿐만 아니라 EGG를 추가적으로 사용하거나 청진기형 진동검출기를 추가적으로 사용하여 정확한 피치검출을 할 수 있고, 피크 검출을 할 때 고역통과필터, 저역통과필터, 증폭부 및 이득조절부를 이용하기 때문에 피치검출의 정확성이 높일 수 있다.
또한, 카메라, 마이크, 정기성문파형검사기, 청진기형 진동검출기, 제어부 및 표시부를 연결하는 통신부가 무선통신으로 연결이 가능하여 보다 편리하게 검사가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 성대 및 후두의 염증 및 부종 등의 정확한 진단을 할 수 있어, 질병의 조기진단 및 치료가 가능하다는 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 피검자의 음성신호를 감지하는 마이크;
    상기 피검자가 상기 음성신호를 발할 때 상기 피검자의 성대의 진동신호를 상기 성대의 폭 변화를 이용하여 감지하는 전기성문파형검사기;
    상기 마이크가 감지한 상기 음성신호의 한 주기 내 특징점인 제 1 피크 및 상기 전기성문파형검사기가 감지한 진동신호의 한 주기 내 특징점인 제 2 피크를 검출하는 신호처리부;
    단속적인 빛을 외부로 방출하는 발광수단;
    상기 검출한 제 1 피크를 이용하여 상기 음성신호의 기본주파수인 제 1 피치를 산출하고, 상기 검출한 제 2 피크를 이용하여 상기 진동신호의 기본주파수인 제 2 피치를 산출하며, 상기 제 1 피치 및 제 2 피치 중 적어도 하나를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 발광주기를 결정하는 제어부; 및
    상기 결정된 발광주기에 따라 상기 발광수단에서 방출된 빛을 이용하여 상기 피검자의 성대를 촬영하는 카메라;를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제 1 피치를 먼저 이용하고, 상기 발광주기와 상기 음성신호의 주기가 일치하지 않는 경우 상기 제 2 피치를 이용하고,
    상기 마이크는,
    상기 음성신호 중 80 Hz이상의 신호만을 통과시키는 고역통과필터; 및
    상기 음성신호 중 350Hz이하의 신호만을 통과시키는 저역통과필터;를 더 포함하며,
    상기 신호처리부는,
    상기 음성신호 및 상기 진동신호를 증폭하는 증폭부; 및
    상기 증폭부에서 증폭된 상기 음성신호 및 상기 진동신호의 크기를 일정하게 조절하는 이득조절부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 성대의 움직임을 느린 영상으로 관찰할 수 있도록 하는 저속 모드, 상기 저속 모드보다는 빠른 고속모드 및 정지된 영상을 관찰할 수 있도록 하는 고정 모드 중 하나로 상기 발광수단이 구동되도록 제어하며,
    상기 마이크, 상기 전기성문파형검사기, 상기 카메라, 상기 발광수단 및 상기 제어부를 연결하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 통신부는 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 후두 스트로보스코프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 피검자의 음성신호를 감지하는 마이크;
    상기 피검자가 상기 음성신호를 발할 때 상기 피검자의 음성신호를 마이크가 연결된 청진기로 감지하고 상기 피검자 성대의 진동신호를 상기 성대의 진동과 상기 피검자 기도의 압력 변동을 측정하여 감지하는 청진기형 진동검출기;
    상기 마이크가 감지한 상기 음성신호의 한 주기 내 특징점인 제 1 피크 및 상기 청진기형 진동검출기가 감지한 진동신호의 한 주기 내 특징점인 제 2 피크를 검출하는 신호처리부;
    단속적인 빛을 외부로 방출하는 발광수단;
    상기 검출한 제 1 피크를 이용하여 상기 음성신호의 기본주파수인 제 1 피치를 산출하고, 상기 검출한 제 2 피크를 이용하여 상기 진동신호의 기본주파수인 제 2 피치를 산출하며, 상기 제 1 피치 및 제 2 피치 중 적어도 하나를 이용하여 상기 발광수단의 구동 타이밍인 발광주기를 결정하는 제어부; 및
    상기 결정된 발광주기에 따라 상기 발광수단에서 방출된 빛을 이용하여 상기 피검자의 성대를 촬영하는 카메라;를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 제 1 피치를 먼저 이용하고, 상기 발광주기와 상기 음성신호의 주기가 일치하지 않는 경우 상기 제 2 피치를 이용하고,
    상기 마이크는,
    상기 음성신호 중 80 Hz이상의 신호만을 통과시키는 고역통과필터; 및
    상기 음성신호 중 350Hz이하의 신호만을 통과시키는 저역통과필터;를 더 포함하며,
    상기 신호처리부는,
    상기 음성신호 및 상기 진동신호를 증폭하는 증폭부; 및
    상기 증폭부에서 증폭된 상기 음성신호 및 상기 진동신호의 크기를 일정하게 조절하는 이득조절부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 성대의 움직임을 느린 영상으로 관찰할 수 있도록 하는 저속 모드, 상기 저속 모드보다는 빠른 고속모드 및 정지된 영상을 관찰할 수 있도록 하는 고정 모드 중 하나로 상기 발광수단이 구동되도록 제어하며,
    상기 마이크, 상기 청진기형 진동검출기, 상기 카메라, 상기 발광수단 및 상기 제어부를 연결하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 통신부는 와이파이(WiFi, Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 후두 스트로보스코프.
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