KR101838813B1 - 생체 정보 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
생체 정보 측정 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치는 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 제1 측정부, 상기 국소 부위 자극에 따른 혈류의 변화를 측정하는 제2 측정부 및 상기 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생체 정보를 결정하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 생체 정보 측정 장치 및 이를 이용한 생체 정보 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 한의학에서는 침을 이용하여 경혈 점을 자극하여, 심폐 기능을 강화하고 정신적 안정을 유도하는 치료법이 널리 활용되고 있다. 하지만, 침 자극을 이용하는 침습적 치료 방법은 근육 긴장을 유발하여 교감신경의 활성화시키기 때문에 심리적 안정화 치료가 반감되는 문제점이 발생한다. 또한, 침에 대한 거부감이 있는 사용자에 적용하기 어려우며, 경혈 자극에 따를 환자 생체 변화를 확인하기 어려운 문제점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하고자 최근에는 비침습적인 방법으로 신경 및 근육을 자극하는 방법 및 장치가 다양하게 개발되고 있는 실정이며, 그 대표적인 예로는 자기장 자극을 이용한 치료법이 있다. 생체 자기 자극 기술은 1985년 운동 피질 자기 자극에서 시작되어, 이후 오랫동안 연구되어 다양한 의료기기 및 진단기기에 이용되고 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치는, 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 제1 측정부; 상기 국소 부위 자극에 따른 혈류의 변화를 측정하는 제2 측정부; 및 상기 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생체 정보를 결정하는 신호 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치는, 침 자극, 전기 자극, 자기 자극, 광 자극, 열 자극, 압력 자극, 냉 자극, 온 자극 또는 초음파 자극에 기초하여 상기 인체의 국소 부위를 자극하는 국소 부위 자극부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치에서, 상기 국소 부위 자극부가 냉 자극 또는 온 자극에 기초하여 상기 인체의 국소 부위를 자극하는 경우, 상기 신호 처리부는, 상기 냉 자극 또는 상기 온 자극에 따른 혈류의 변화 패턴과 상기 전류 밀도의 변화 패턴에 기초하여 상기 생체 정보를 추정할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치에서, 상기 신호 처리부는, 상기 혈류의 변화 패턴과 상기 전류 밀도의 변화 패턴을 비교하여 혈류 및 혈액적 특성과 세포 외액에 존재하는 이온 분포 특성을 비할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치는, 상기 인체의 피부 온도, 상기 인체의 습도 및 상기 국소 부위 자극부와 상기 인체 사이 간의 압력 중 적어도 하나를 측정하는 제3 측정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치에서, 상기 신호 처리부는, 상기 인체의 피부 온도, 상기 습도 및 상기 압력 중 적어도 하나에 기초하여 상기 생체 정보를 보정할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치에서, 상기 제1 측정부는, 전류 밀도의 측정을 위한 배열 전극 및 기준 전극을 포함하고, 상기 배열 전극과 상기 기준 전극 사이에 위치한 인체에 교류 전류를 인가하여 상기 배열 전극에서 상기 인체 내부를 통과한 전류를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치에서, 상기 신호 처리부는, 상기 배열 전극을 통해 측정된 전류에 기초하여 상기 전류 밀도의 변화를 추정할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치에서, 상기 신호 처리부는, 상기 배열 전극에서 측정된 전위의 분포를 계산하고, 상기 계산된 전위의 분포를 이용하여 자극할 국소 부위를 재산출하고, 상기 재산출된 국소 부위에 기초하여 상기 배열 전극 또는 상기 기준 전극의 위치가 조정될 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치에서, 상기 제2 측정부는, 복수의 서로 다른 파장의 근적외선을 상기 인체에 조사하는 발광부; 및 상기 근적외선이 상기 인체에 반사된 반사광을 측정하는 수광부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법은, 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 단계; 상기 국소 부위 자극에 따른 혈류의 변화를 측정하는 단계; 및 상기 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생체 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법에서, 상기 생체 정보를 결정하는 단계는, 상기 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나의 공간 분포를 계산하는 단계; 및 상기 공간 분포에 기초하여 전류 밀도, 전위 분포 및 혈류 중 적어도 하나에 관하여 깊이 정보를 포함하는 3차원 분포를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법에서, 상기 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 단계는, 인체의 국소 부위에 자극을 가하기 전과 상기 자극을 가한 후 사이의 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법에서, 상기 혈류의 변화를 측정하는 단계는, 인체의 국소 부위에 자극을 가하기 전과 상기 자극을 가한 후 사이의 혈류의 변화를 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 정보의 측정을 위한 프로브를 도시하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 다른 실시예에 따른 생체 정보의 측정을 위한 프로브를 도시하는 도면들이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전류 밀도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 혈류 변화를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전위 분포 분석에 의한 경혈 또는 자극점 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 국소 부위 자극 효과를 분류하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 생체 정보의 측정을 위한 시스템 구성을 도시하는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 냉/온 자극에 따른 임피던스 변화에 대한 임상 연구 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 냉/온 자극에 따른 전류 밀도 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 임피던스 변화에 대한 예측 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 다른 실시예에 따른 생체 정보의 측정을 위한 프로브를 도시하는 도면들이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전류 밀도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 혈류 변화를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
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도 6은 일 실시예에 따른 전위 분포 분석에 의한 경혈 또는 자극점 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 국소 부위 자극 효과를 분류하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
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도 9는 일 실시예에 따른 냉/온 자극에 따른 임피던스 변화에 대한 임상 연구 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 냉/온 자극에 따른 전류 밀도 특성을 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 임피던스 변화에 대한 예측 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 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 해당 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 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 생체 전기와 혈류 변화 등과 같은 생체 정보를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 제한된 범위(바람직하게는, 약 3cm2 내지 25cm2)의 피부 영역에서 생체 전위 분포, 전류 밀도 분포, 혈류의 변화를 비침습적인 방법으로 측정하고, 측정된 정보를 분석하여 사용자의 생체 정보를 추정할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면 경혈 자극에 따른 전류 밀도의 변화, 전위 분포의 변화, 혈류의 변화를 실시간으로 동시에 측정이 가능하다. 이러한 본 발명은 경혈 자극에 의한 목표 질환 호전도를 비침습적으로 평가하는 도구로서 이용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 경혈 또는 특정 국소 부위를 자극하면서 동시에 해당 자극에 따른 생체 정보의 측정이 가능한 구조를 가지는 생체 정보 측정 장치가 제공된다. 또한, 일 실시예에 따르면, 전위 분포에 기반하여 자극점을 정밀하게 탐색하는 방법이 제공되고, 전류 밀도 분포의 변화와 혈류의 변화에 깊이 정보가 반영된 3차원의 분포를 추정하는 방법 및 전위 분포의 변화와 혈류의 변화를 이용한 자극에 따른 증상 호전도 효과를 모니터링하는 방법이 제공된다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 정보의 측정을 위한 프로브를 도시하는 도면이다. 프로브(100)는 본 발명의 생체 정보 측정 장치에 포함된다. 생체 정보 측정 장치는 프로브(100)를 이용하여 사용자의 생체 정보를 측정하는 장치로서, 프로브(100)를 통해 측정된 전류 밀도의 변화, 전위 분포의 변화, 혈류의 변화 등에 기초하여 생체 정보를 결정하는 신호 처리부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 프로브(100)는 경혈(또는, 인체의 국소 부위)을 자극하는 기능뿐만 아니라 다양한 생체 정보를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 프로브(100)는 국소 부위 자극부(110), 제1 측정부에 포함된 배열 전극(140) 및 제2 측정부를 포함할 수 있다.
국소 부위 자극부(110)는 인체의 국소 부위를 자극할 수 있다. 예를 들어, 국소 부위 자극부(110)는 침 자극, 전기 자극, 자기 자극, 광(레이저) 자극, 열 자극, 압력 자극, 냉 자극, 온 자극 또는 초음파 자극에 기초하여 인체의 국소 부위를 자극할 수 있다. 제1 측정부는 국소 부위 자극부(110)에 의해 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 제1 측정부는 전류 밀도 또는 전위 분포를 측정하기 위한 배열 전극(140) 및 기준 전극을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배열 전극(140)은 도 1에 도시된 바와 같이, 국소 부위 자극부(110)를 중심으로 하여 국소 부위 자극부(110) 주위로 넓고 균일하게 배치된 형태를 가질 수 있다. 제2 측정부는 국소 부위 자극부(110)에 의해 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 혈류의 변화를 측정할 수 있다. 제2 측정부는 혈류 변화를 측정하기 위한 광을 방사하는 발광부(120)와 발광부(120)로부터 방사된 광이 인체에 반사된 반사광을 측정하는 수광부(130)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 프로브(100)는 인체의 피부 온도, 인체의 습도 및 국소 부위 자극부(110)와 인체 사이 간의 압력 중 적어도 하나를 측정하는 제3 측정부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 신호 처리부는 제3 측정부에 의해 측정된 인체의 피부 온도, 습도 및 압력 중 적어도 하나에 기초하여 생체 정보를 보정할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 다른 실시예에 따른 생체 정보의 측정을 위한 프로브를 도시하는 도면들이다. 실시예에 따라, 프로브(200)는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 프로브(200)는 도 1과 유사하게 국소 부위 자극부(210), 혈류의 변화를 측정하기 위한 발광부(220) 및 수광부(230), 전류 밀도 또는 전위 분포를 측정하기 위한 배열 전극(240)을 포함할 수 있다.
도 2a에 도시된 프로브(200)에서는, 프로브(200)의 중심에 국소 부위 자극부(210)가 배치되고, 국소 부위 자극부(210)의 주변에 혈류의 변화를 측정하기 위한 광을 방사하는 발광부(220)가 배치될 수 있다. 수광부(230)는 프로브(200)의 바깥 영역에 배치될 수 있다. 전류 밀도 또는 전위의 분포를 측정하기 위한 배열 전극(240)은 국소 부위 자극부(210)를 중심으로 하여 프로브(200) 상의 넓은 면적에 규칙적으로 배열될 수 있다. 도 2b에 도시된 프로브(200)에서는 도 2a에서와 달리, 발광부(220)와 수광부(230)가 각각 프로브(200)의 바깥 영역에 서로 대칭적으로 배치되어 있다.
프로브에 포함된 국소 부위 자극부, 발광부, 수광부 및 전극의 배치 형태는 위 실시예들에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다.
도 3은 일 실시예에 따른 전류 밀도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 생체 정보 측정 장치의 제1 측정부는 전류 밀도의 측정을 위한 배열 전극(310)과 기준 전극(320)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 측정부는 프로브에 배치된 배열 전극(310)과 기준 전극(320) 사이에 교류 전류를 인가하여 배열 전극(310)에서 인체(340) 내부를 통과한 전류를 측정할 수 있다. 여기서, 교류 전류는 약 1000 마이크로암페어 (
) 미만의 미약한 미세 전류로서, 인체(340)에 흐르는 약한 생체 전류와 비슷한 전류 크기를 가진다. 미세 전류는 인체(340) 자체의 생리적 전류 범위 정도이기 때문에 미세 전류에 의해 근수축이 일어나지 않으며, 전기적인 불쾌감이 없고 안정성도 높다. 생체 정보 측정 장치의 신호 처리부(330)는 배열 전극(310)을 통해 측정된 전류에 기초하여 인체(340)에서의 전류 밀도의 변화를 추정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 제1 측정부는 배열 전극(310)과 기준 전극(320) 사이에 위치한 인체(340)에 전류를 인가하여 배열 전극(310)에서 전위를 측정할 수 있다. 신호 처리부(330)는 배열 전극(310)에서 측정된 전위의 분포를 계산하고, 계산된 전위의 분포를 이용하여 자극할 국소 부위를 재산출할 수 있다. 재산출된 국소 부위에 기초하여 배열 전극(310) 또는 기준 전극(320)의 위치가 조정될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 혈류 변화를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 생체 정보 측정 장치의 제2 측정부는 혈류의 변화를 측정할 수 있다. 제2 측정부는 복수의 서로 다른 파장의 근적외선(430)을 인체에 조사하는 발광부(410)와 근적외선(430)이 인체에 반사된 반사광을 측정하는 수광부(420)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 신호 처리부는 수광부(420)를 통해 측정되는 반사광을 분석하여 혈류 변화를 추정할 수 있다. 신호 처리부는 헤모글로빈(Hb)과 산소헤모글로빈(HbO2)이 근적외선을 흡수하는 정도인 흡광도의 차이와 Beer-Lambert 법칙을 이용하여 혈류 변화를 추정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 국소 부위 자극부가 냉 자극 또는 온 자극에 기초하여 인체의 국소 부위를 자극하는 경우, 신호 처리부는 냉 자극 또는 온 자극에 따른 혈류의 변화 패턴과 전류 밀도의 변화 패턴을 비교하여 실시간 혈류 및 혈액적 특성과 세포 외액에 존재하는 이온(예를 들어, Na+, K+, Cl-, Ca2 +, Mg2 +, HCO3 - 등) 분포 특성을 비교할 수 있다. 혈류가 증가하면 이에 따라 전류 밀도도 비례하여 증가하고, 이온 분포 특성의 변동은 전류 밀도의 변화를 유발하지만 혈류를 변화시키지는 않는다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법을 보다 설명하기 위한 흐름도들이다. 생체 정보 측정 방법은 생체 정보 측정 장치에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법은 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 단계, 국소 부위 자극에 따른 혈류의 변화를 측정하는 단계 및 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생체 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 단계는 인체의 국소 부위에 자극을 가하기 전과 자극을 가한 후 사이의 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 혈류의 변화를 측정하는 단계는 인체의 국소 부위에 자극을 가하기 전과 상기 자극을 가한 후 사이의 혈류의 변화를 측정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 생체 정보를 결정하는 단계는 전류 밀도의 변화, 전위 분포의 변화 및 혈류의 변화 중 적어도 하나의 공간 분포를 계산하는 단계와 해당 공간 분포에 기초하여 전류 밀도, 전위 분포 및 혈류 중 적어도 하나에 관하여 깊이 정보를 포함하는 3차원 분포를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 전위를 측정하기 위한 흐름도이다. 도 5a를 참조하면, 단계(510)에서 기준 전극이 인체에 부착될 수 있다. 예를 들어, 이마 또는 배꼽 등에 기준 전극이 부착될 수 있다. 단계(515)에서, 생체 정보 측정 장치는 인체에 미세 전류를 인가할 수 있다. 전위 측정을 위한 미세 전류는 800 마이크로암페어(mA) 이내가 바람직하다. 단계(520)에서, 생체 정보 측정 장치는 배열 전극의 각 전극에서 전위를 측정할 수 있다.
도 5b는 일 실시예에 따른 전류 밀도를 측정하기 위한 흐름도이다. 도 5b를 참조하면, 단계(525)에서 교류 파형이 생성될 수 있다. 교류 파형의 주파수 범위는 10 헤르쯔(Hz)와 1 메가헤르쯔(MHz) 사이가 바람직하다. 단계(530)에서, 생체 정보 측정 장치는 전압을 프로브에 인가하고, 단계(535)에서 생체 정보 측정 장치는 배열 전극의 각 전극에서 전류를 측정할 수 있다.
도 5c는 일 실시예에 따른 혈류 변화를 측정하기 위한 흐름도이다. 도 5c를 참조하면, 단계(540)에서 생체 정보 측정 장치는 발광부를 통해 근적외선을 인체에 조사할 수 있다. 여기서, 근적외선의 파장 범위는 700 나노미터(nm)와 1000 nm 사이가 바람직하다. 또한, 바람직하게 발광부는 2개 또는 3개의 서로 다른 파장의 근적외선을 교차로 방사할 수 있다. 단계(545)에서, 생체 정보 측정 장치는 수광부를 통해 근적외선이 인체에 의해 산란된 산란광 또는 반사광을 측정할 수 있다. 단계(550)에서, 생체 정보 측정 장치는 모든 광원의 사용을 확인하고, 모든 광원의 사용이 확인된 경우 혈류 정보를 계산(555)할 수 있다. 모든 광원의 사용이 확인되지 않은 경우, 생체 정보 측정 장치는 광원을 변경(560)할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전위 분포 분석에 의한 경혈 또는 자극점 탐색 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 단계(610)에서, 인체의 경혈 부위에 프로브가 배치되고, 단계(620)에서 생체 정보 측정 장치는 배열 전극을 이용하여 전위 분포를 측정할 수 있다. 단계(630)에서, 생체 정보 측정 장치는 최저 전위점을 탐색할 수 있다. 단계(640)에서, 생체 정보 측정 장치는 단계(630)에서 탐색된 위치로 프로브의 중심 위치를 조정하고, 단계(650)에서 생체 정보 측정 장치는 위치가 조정된 프로브를 이용하여 인체의 경혈을 자극하고, 자극에 따른 생체 정보를 측정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 국소 부위 자극 효과를 분류하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 생체 정보 측정 장치는 측정된 혈류의 변화량 
과 혈류의 변화량에 대한 임계값 Qth 를 비교하고, 측정된 전류 밀도의 변화량 
과 전류 밀도의 변화량에 대한 임계값 Ith 를 비교하고, 각 비교 결과에 따라 국소 부위 자극에 따른 서로 다른 효과 단계를 결정할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 피부 온도, 전위 분포의 변화를 추가적으로 고려하여 효과 단계를 더 세밀하게 결정할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 생체 정보의 측정을 위한 시스템 구성을 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 생체 정보의 측정을 위한 시스템은 프로브(810), 전류계 모듈(ammeter module, 830) 및 메인 회로부(850)를 포함할 수 있다. 프로브(810)는 배열 전극을 포함하는 전극 어레이(815) 및 근적외선을 방사하는 IRED (near-infrared light emitting diode)를 포함하는 광원 어레이(820)를 포함할 수 있다. 전류계 모듈(830)은 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환기(835), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터(analog to digital converter; ADC, 840) 및 통신 모듈(845)을 포함할 수 있다. 메인 회로부(850)는 멀티플렉서(855), 전압 소스(860), 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(digital to analog convertor; DAC, 865), 교류 파형을 생성하는 파형 생성기(870), 광 이미터(light emitter, 875), 통신 모듈(880), 메인 회로부(850)를 제어하는 콘트롤러(885) 및 디스플레이 모듈(890)을 포함할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 냉/온 자극에 따른 임피던스 변화에 대한 임상 연구 결과를 나타내는 도면이다. 도 9의 그래프는 풍시혈에 냉/온 자극을 가하기 전/후의 임피던스 변화를 측정한 결과를 나타낸다. 그래프를 통해 혈류 특성은 냉 자극 후 감소하고 온 자극 후 증가한다는 것을 알 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 냉/온 자극에 따른 전류 밀도 특성을 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 전류 밀도는 냉 자극이 가해지면 감소하고, 온 자극이 가해지는 경우에는 전류 밀도가 더 많이 회복하는 것을 알 수 있다. 또한, 자극 이후에 정상 온도로 회복하였음에도 불구하고 전류 밀도는 감소하는 것을 알 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 임피던스 변화에 대한 예측 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 피하 혈관의 위치 및 혈류 량에 따라 분석 가능한 임피던스의 변화가 확인될 수 있다. (a)는 혈관이 전극 아래에 위치하고, 혈관의 지름이 2.8 밀리미터(mm)인 경우의 예측 시뮬레이션 결과를 나타내고, (b)는 혈관이 전극 아래에 위치하고, 혈관의 지름이 2.4 mm인 경우의 예측 시뮬레이션 결과를 나타낸다. (c)는 혈관이 전극들 사이에 위치하고, 혈관의 지름이 2.8 mm인 경우의 예측 시뮬레이션 결과를 나타내고, (d)는 혈관이 전극들 사이에 위치하고, 혈관의 지름이 2.4 mm인 경우의 예측 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 경혈 자극 시, 경혈점 주위의 생체 전위 분포, 전류 밀도 분포, 혈류/혈액 분포의 변화를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 원위혈 자극에 의해 치료하고자 하는 병증의 호전도를 비침습적으로 평가할 수 있는 생체 전기, 혈류 변화를 측정할 수 있다. 그리고, 일 실시예에 따르면, 비침습적으로 깊이 정보를 포함하는 생체 전위, 전류 밀도, 혈류 변화의 특징을 동시에 추정할 수 있다. 본 발명에서는 전위, 전류 밀도 및 혈류의 변화를 동시에 측정하여 자극에 의한 생체 전기적, 혈액 특성의 효과를 상호 보완적으로 확인할 수 있다. 경혈 자극 시 혈류와 같은 혈액 특성 변화와 인체의 전기적 변화가 동시에 측정이 가능해 진다. 또한, 일 실시예에 따르면, 측정된 결과를 피부 온도, 습도, 프로브와 피부 사이의 압력 정보를 이용하여 보정함으로써 보다 정확한 생체 정보를 획득할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
Claims (17)
- 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 제1 측정부;
상기 국소 부위 자극에 따른 혈류의 변화를 측정하는 제2 측정부; 및
상기 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생체 정보를 결정하는 신호 처리부
를 포함하고,
상기 제2 측정부는,
복수의 서로 다른 파장의 근적외선을 상기 인체에 조사하는 발광부; 및
상기 복수의 서로 다른 파장의 근적외선이 상기 인체에 반사된 반사광을 측정하는 수광부
를 포함하고,
상기 신호 처리부는,
헤모글로빈(Hb)과 산소헤모글로빈(HbO2)의 상기 복수의 서로 다른 파장의 근적외선을 흡수하는 정도인 흡광도의 차이를 이용하여 상기 혈류의 변화를 계산하고,
상기 혈류의 변화 패턴과 상기 전류 밀도의 변화 패턴을 비교함으로써, 실시간 혈류 및 혈액적 특성과 세포 외액에 존재하는 이온의 분포 특성을 비교하는 것을 특징으로 하는 - 상기 이온은, Na+, K+, Cl- 중 적어도 하나를 포함함 -,
생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
침 자극, 전기 자극, 자기 자극, 광 자극, 열 자극, 압력 자극, 냉 자극, 온 자극 또는 초음파 자극에 기초하여 상기 인체의 국소 부위를 자극하는 국소 부위 자극부
를 더 포함하는 생체 정보 측정 장치. - 제2항에 있어서,
상기 국소 부위 자극부가 냉 자극 또는 온 자극에 기초하여 상기 인체의 국소 부위를 자극하는 경우,
상기 신호 처리부는, 상기 냉 자극 또는 상기 온 자극에 따른 혈류의 변화 패턴과 상기 전류 밀도의 변화 패턴에 기초하여 상기 생체 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 장치. - 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 인체의 피부 온도, 상기 인체의 습도 및 상기 국소 부위 자극부와 상기 인체의 적어도 두 개의 부위들 간의 압력 중 적어도 하나를 측정하는 제3 측정부
를 더 포함하는 생체 정보 측정 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 인체의 피부 온도, 상기 습도 및 상기 압력 중 적어도 하나에 기초하여 상기 생체 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 측정부는,
전류 밀도의 측정을 위한 배열 전극 및 기준 전극을 포함하고,
상기 배열 전극과 상기 기준 전극 사이에 위치한 인체에 교류 전류를 인가하여 상기 배열 전극에서 상기 인체 내부를 통과한 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 장치. - 제7항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 배열 전극을 통해 측정된 전류에 기초하여 상기 전류 밀도의 변화를 추정하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 측정부는,
전위 분포의 측정을 위한 배열 전극 및 기준 전극을 포함하고,
상기 배열 전극과 상기 기준 전극 사이에 위치한 인체에 전류를 인가하여 상기 배열 전극에서 전위를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 장치. - 제9항에 있어서,
상기 신호 처리부는,
상기 배열 전극에서 측정된 전위의 분포를 계산하고, 상기 계산된 전위의 분포를 이용하여 자극할 국소 부위를 재산출하고,
상기 재산출된 국소 부위에 기초하여 상기 배열 전극 또는 상기 기준 전극의 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 생체 정보 측정 장치는,
상기 측정된 혈류의 변화량과 상기 측정된 전류 밀도의 변화량에 기초하여 국소 부위 자극에 따른 효과를 분류하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 장치. - 인체에 가해진 국소 부위 자극에 따른 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 단계;
상기 국소 부위 자극에 따른 혈류의 변화를 측정하는 단계; 및
상기 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나에 기초하여 생체 정보를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 혈류의 변화를 측정하는 단계는,
복수의 서로 다른 파장의 근적외선을 상기 인체에 조사하는 단계; 및
상기 복수의 서로 다른 파장의 근적외선이 상기 인체에 반사된 반사광을 측정하는 단계
를 포함하고,
상기 생체 정보를 결정하는 단계는,
헤모글로빈(Hb)과 산소헤모글로빈(HbO2)의 상기 복수의 서로 다른 파장의 근적외선을 흡수하는 정도인 흡광도의 차이를 이용하여 상기 혈류의 변화를 계산하고,
상기 혈류의 변화 패턴과 상기 전류 밀도의 변화 패턴을 비교함으로써, 실시간 혈류 및 혈액적 특성과 세포 외액에 존재하는 이온의 분포 특성을 비교하는 것을 특징으로 하는 - 상기 이온은, Na+, K+, Cl- 중 적어도 하나를 포함함 -,
생체 정보 측정 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 생체 정보를 결정하는 단계는,
상기 전류 밀도의 변화, 상기 전위 분포의 변화 및 상기 혈류의 변화 중 적어도 하나의 공간 분포를 계산하는 단계; 및
상기 공간 분포에 기초하여 전류 밀도, 전위 분포 및 혈류 중 적어도 하나에 관하여 깊이 정보를 포함하는 3차원 분포를 계산하는 단계
를 포함하는 생체 정보 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 단계는,
인체의 국소 부위에 자극을 가하기 전과 상기 자극을 가한 후 사이의 전류 밀도의 변화 및 전위 분포의 변화 중 적어도 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 혈류의 변화를 측정하는 단계는,
인체의 국소 부위에 자극을 가하기 전과 상기 자극을 가한 후 사이의 혈류의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 방법. - 제13항 내지 제16항 중에서 어느 한 항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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|---|---|---|---|
| KR1020160142334A KR101838813B1 (ko) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | 생체 정보 측정 장치 및 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2019189970A1 (ko) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 주식회사 씨엠랩 | 압력에 의한 노이즈 보정기능을 포함하는 혈류 측정 장치 및 방법 |
| WO2020242087A1 (ko) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 삼성전자 주식회사 | 적어도 하나의 센서를 이용하여 측정된 전자 장치와 사용자 간 거리에 기반하여 생체 데이터를 보정하는 전자 장치 및 방법 |
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- 2016-10-28 KR KR1020160142334A patent/KR101838813B1/ko active IP Right Grant
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| WO2020242087A1 (ko) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 삼성전자 주식회사 | 적어도 하나의 센서를 이용하여 측정된 전자 장치와 사용자 간 거리에 기반하여 생체 데이터를 보정하는 전자 장치 및 방법 |
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