KR101949346B1 - 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 태양에 따르면, 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 단계, 및 상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
근적외선 분광법(NIRS; Near InfraRed Spectroscopy)은 사람의 신체 부위(예를 들면, 뇌, 근육, 기타 신체 부위 등)에서 발생하는 활동에 의한 헤모다이나믹스(hemodynamics)(예를 들면, 산화 헤모글로빈과 비산화 헤모글로빈의 농도) 변화에 따라 달라지는 근적외선의 감쇠 정도(산화 헤모글로빈 또는 비산화 헤모글로빈에 의한 산란 및 흡수에 기인한 것임)를 측정함으로써 해당 신체 부위의 활동을 간접적으로 분석하는 방법이다. 일 예로서, 뇌에서 발생하는 신경 활동에 의한 헤모다이나믹스 변화를 모니터링하는 경우에 대하여 구체적으로 설명하면, 약 630 nm 내지 1300 nm의 파장 범위를 가진 근적외선(near-infrared spectrum)은 사람의 두개골을 투과하여 두개골로부터 약 1 cm 내지 3 cm 깊이까지 도달할 수 있는데, 이러한 근적외선을 사람의 머리 부위에 조사하고 그로부터 반사, 산란 또는 투과되는 근적외선을 감지함으로써, 그 사람의 대뇌 피질에서 일어나는 헤모다이나믹스(예를 들면, 혈중 산소(즉, 산화 헤모글로빈)의 농도 등) 변화를 모니터링할 수 있다. 근래에 소개된 근적외선 분광법에 따르면, 근적외선 조사 모듈(즉, 발광부) 및 근적외선 감지 모듈(즉, 수광부)을 사람의 머리의 여러 부위에 소정의 간격으로 배치하고, 발광부에 의하여 발생되어 수광부에서 감지되는 광 신호로부터 특정되는 헤모다이나믹스에 관한 신호(예를 들면, 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호)를 분석함으로써 사람의 뇌(특히, 피질)에서 일어나는 신경 활동을 정량화할 수 있게 된다.
근적외선 등의 광 신호를 이용한 모니터링 디바이스는, 정확한 측정을 위하여 소정의 간격을 두고 배열되는 발광부 및 수광부를 다수 포함해야 하면서도 피측정자의 특정 신체 부위(예를 들면, 머리, 근육, 기타 신체 부위 등)와 밀착되어야 하기 때문에, 제한된 공간 또는 면적 내에 다수의 발광부 및 수광부를 배치시켜야 하는(즉, 다수의 측정 채널을 구현시켜야 하는) 물리적인 제약을 받을 수밖에 없다. 따라서, 제한된 공간 또는 면적 내에서 고밀도의 측정 채널을 구현할 수 있는 모니터링 디바이스를 개발할 필요성이 대두되고 있다
이에, 본 발명자는, 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하고, 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 발광부와 그 광 신호를 감지하는 수광부 사이의 거리에 기초하여 그 광 신호를 감지하는 수광부의 측정 회로 게인(Gain, 이득)을 동적으로 제어함으로써, 고밀도로 다수의 측정 채널을 구현할 수 있는 모니터링 디바이스 제어 기술을 제안하는 바이다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 것으로서, 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하고, 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여 제n 수광부가 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어함으로써, 모니터링 디바이스 내의 제한된 공간 또는 면적 내에서 고밀도로 다수의 측정 채널을 구현할 수 있도록 하는 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 단계, 및 상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 시스템으로서, 상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 발광 관리부, 및 상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 수광 관리부를 포함하는 시스템이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시킬 수 있으므로, 복수의 발광부로부터 각각 발생되는 복수의 광 신호가 서로 간섭되지 않게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 광 신호를 발생시키는 발광부와 그 광 신호를 감지하는 수광부 사이의 거리를 참조하여 수광부가 그 광 신호를 감지하기 위해 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어할 수 있으므로, 상대적으로 먼 곳에서 발생되는 광 신호와 상대적으로 가까운 곳에서 발생되는 광 신호가 동일한 수준의 세기로 감지될 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 서로 페어(pair)를 이루는 발광부와 수광부 사이의 광 신호 전달 거리가 페어마다 다름에도 불구하고 수광부가 감지하는 광 신호의 신호 세기가 모든 페어에서 동일한 수준으로 유지될 수 있으므로, 발광부와 수광부 사이의 거리가 제각각인 것으로 인한 영향을 최소화하여 제한된 공간 또는 영역 내에서 유효한 측정 채널(발광부와 수광부 사이의 페어에 대응하여 정의됨)을 다수 구현할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 소정의 간격을 두고 배열되는 복수의 발광부 및 수광부에 의하여 정의되는 다양한 거리 조합의 측정 채널이 구현될 수 있으므로, 확산 광학 토모그래피(Diffuse Optical Tomography; DOT) 기법을 이용하여 복셀별(또는 깊이별) 광 흡수 특성을 추정(또는 산출)함에 있어서 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 모니터링 디바이스의 외부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 서브세트와 제2 서브세트가 인접하여 배치되는 경우에 제1 서브세트에 포함되는 발광부로부터 발생되는 광 신호가 제2 서브세트에 포함되는 수광부에 의하여 감지되는 상황을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 둘 이상의 서브세트를 포함하는 모니터링 디바이스의 발광부 및 수광부 배열의 구성과 그에 따른 측정 채널 조합을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 9의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 서브세트와 제2 서브세트가 인접하여 배치되는 경우에 제1 서브세트에 포함되는 발광부로부터 발생되는 광 신호가 제2 서브세트에 포함되는 수광부에 의하여 감지되는 상황을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 둘 이상의 서브세트를 포함하는 모니터링 디바이스의 발광부 및 수광부 배열의 구성과 그에 따른 측정 채널 조합을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 9의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서, 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템에 의하여 수행되는 모니터링의 대상이 되는 헤모다이나믹스(hemodynamics; 혈류역학)에는, 혈액 내 구성 성분(예를 들면, 옥시 헤모글로빈 농도, 디옥시 헤모글로빈 농도, 혈중 산소 포화도 등), 혈류량, 혈액량, 근육 깊이별 혈류역학 등이 포함될 수 있다.
모니터링 시스템의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템(200)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스는, 피측정자의 신체 부위(예를 들면, 머리, 근육, 기타 신체 부위 등)에 착용될 수 있고, 피측정자로부터 소정의 신호를 측정하는 기능을 수행할 수 있고, 그 측정되는 신호를 후술할 바와 같이 처리 또는 분석함으로써 피측정자의 해당 신체 부위에서 일어나는 활동(예를 들면, 뇌에서 일어나는 신경 활동, 근육에서 일어나는 혈류역학 변화 등)을 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스는 피측정자의 신체 부위에 대하여 근적외선을 조사하는 복수의 발광부(source)와 피측정자의 신체 부위(더 구체적으로는, 정맥 혈액)로부터 반사, 산란 또는 투과되는 근적외선을 감지하는 기능을 수행하는 복수의 수광부(detector)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스에 포함된 복수의 발광부 및 복수의 수광부에 의하여 측정되는 신호는 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호일 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스는 도 1에 도시된 바와 같이 피측정자의 머리 부위에 착용될 수 있는 형태로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템(200)은, 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)는 그 중 적어도 일부가 외부 시스템(미도시됨)과 통신하는 프로그램 모듈들일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈들은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 및 기타 프로그램 모듈의 형태로 모니터링 시스템(200)에 포함될 수 있으며, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치 상에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈들은 모니터링 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈들은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 모니터링 시스템(200)에 관하여 위와 같이 설명되었으나, 이러한 설명은 예시적인 것이고, 모니터링 시스템(200)의 구성요소 또는 기능 중 적어도 일부가 필요에 따라 피측정자의 신체 부위에 착용되는 휴대용 디바이스인 모니터링 디바이스 내에서 실현되거나 모니터링 디바이스 내에 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하다. 경우에 따라서는, 모니터링 시스템(200)의 모든 기능과 모든 구성요소가 모니터링 디바이스 내에서 전부 실행되거나 모니터링 디바이스 내에 전부 포함될 수도 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 관리부(210)는, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 발광부가 피측정자의 신체 부위에 대하여 광 신호를 발생시키도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 관리부(210)는, 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광 관리부(220)는, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 수광부가 복수의 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 발광부별로 구분하여 감지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는, 복수의 발광부에 적용되는 시분할 방식에 기초하여 설정되는 시간 구간에 따라 복수의 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어함으로써, 복수의 수광부가 복수의 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 발광부별로 구분하여 감지할 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광 관리부(220)는, 복수의 발광부 중 제m 발광부와 복수의 수광부 중 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여 제n 수광부가 제m 발광부로부터 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광 관리부(220)는, 수광부가 해당 수광부로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호만을 감지하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 8개의 발광부(311 내지 318)와 8개의 수광부(321 내지 328)가 4 x 4 격자 패턴에 따라 배열됨으로써 하나의 서브세트(300)가 구성될 수 있고, 서브세트(300)를 구성하는 격자 패턴 배열의 격자 간격은 1.5 cm로 설정될 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 격자 간격이 반드시 1.5 cm에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 8개의 발광부(311 내지 318)는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시킬 수 있다. 이로써, 둘 이상의 발광부가 동시에 각각 광 신호를 발생시키는 경우에 나타날 수 있는 원근 문제(Near-Far problem; 상대적으로 가까운 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 큰 광 신호)로 인해 상대적으로 먼 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 작은 광 신호)를 측정할 수 없게 되는 문제)를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 타겟 발광부(311 내지 318 중 어느 하나)로부터의 거리(예를 들면, 1.5 cm, 약 2.12(= 1.5 x √2) cm, 3(= 1.5 x 2) cm, 약 3.35(= 1.5 x √5) cm 등)에 기초하여, 8개의 수광부(321 내지 328)의 측정 회로 게인이 동적으로 제어될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 8개의 수광부(321 내지 328) 각각은 자기로부터 약 3.35(= 1.5 x √5) cm보다 더 멀리 떨어진 발광부에 의하여 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 매우 약한 광 신호)를 감지하지 않도록 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나(즉, 타겟 발광부로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 적어도 하나의 수광부)가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5의 실시예에서, 서브세트(300) 내의 제5 수광부(325)를 기준으로 하여, 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 발광부(311)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 1의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 1.5 cm 떨어진 제1 발광부(311)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 a라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 가장 큰 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 가장 낮은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제8 발광부(318)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 2의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 약 2.12 cm 떨어진 제8 발광부(318)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 b라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 다소 큰 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 다소 낮은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제7 발광부(317)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 3의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 3 cm 떨어진 제7 발광부(317)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 c라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 다소 작은 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 다소 높은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제6 발광부(316)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 4의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 약 3.35 cm 떨어진 제6 발광부(316)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 d라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 가장 작은 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 가장 높은 값으로 결정될 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 채널 관리부(230)는, 복수의 발광부 중 어느 한 발광부와 복수의 수광부 중 어느 한 수광부 사이의 페어(pair)에 대응하여 정의되는 측정 채널을 관리하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 디바이스 내에서 고유한 위치에 배치되는 특정 발광부에 의하여 발생되는 광 신호가 피측정자의 신체 부위를 거쳐 모니터링 디바이스 내에서 고유한 위치에 배치되는 특정 수광부에서 감지될 수 있는데, 이처럼 광 신호가 전달(전파 또는 전송)되는 채널(경로 또는 영역)이 측정 채널로서 정의될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 관리부(230)는, 서로 간에 기설정된 거리 이내에 존재하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 페어에 대응하여 측정 채널이 정의되도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 관리부(230)는, 위와 같이 복수의 페어에 각각 대응하여 정의되는 복수의 측정 채널이 해당 발광부와 해당 수광부 사이의 거리별로(즉, 해당 발광부에 의하여 발생되어 해당 수광부에서 감지되는 광 신호의 신호 세기별로) 구분되어 관리되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6에서, 숫자와 함께 표시되는 복수의 동그라미는 각각 별개의 측정 채널을 가리키는 것으로서, 복수의 동그라미 각각은 서로 페어(즉, 짝)를 이루어 해당 측정 채널을 정의하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 중간 지점에 표시되었음을 밝혀 둔다.
도 6을 참조하면, 도 3에 도시된 4 x 4 격자 패턴의 서브세트 내에서 다양한 거리별로 다양한 측정 채널이 정의될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 6에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만(즉, 수광부에서 유의미한 수준의 신호 세기를 가지는 광 신호가 감지될 수 있는 경우에만) 측정 채널이 정의될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 6에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 1.5 cm인 경우에 총 16개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 6의 (a) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 2.12 cm인 경우에 총 8개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 6의 (b) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 3 cm인 경우에 총 16개의 측정 채널이 정의될 수 있으며(도 6의 (c) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm인 경우에 총 8개의 측정 채널이 정의될 수 있다(도 6의 (d) 참조),
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 대상이 되는 신체 부위의 형상이나 면적에 따라 필요한 경우에는 하나의 모니터링 디바이스 내에 복수의 서브세트가 포함될 수 있는데, 이러한 경우에 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호가 제1 서브세트와 인접하는 제2 서브세트에 포함되는 수광부에서도 감지될 수 있으므로 복수의 서브세트 사이에서 광 신호 간섭이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 관리부(210)는, 복수의 서브세트 사이의 광 신호 간섭을 방지하고 단위 면적 당 측정 채널 수(즉, 측정 채널의 밀도)를 높이기 위하여, 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호가 서로 직교성을 가지도록 광 신호를 모듈레이션할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 관리부(210)는, 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 서로 간에 직교성을 가지는 코드로 모듈레이션할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 서브세트와 제2 서브세트가 인접하여 배치되는 경우에 제1 서브세트에 포함되는 발광부로부터 발생되는 광 신호가 제2 서브세트에 포함되는 수광부에 의하여 감지되는 상황을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7의 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따라 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만 측정 채널이 정의된다고 전제하였음을 밝혀 둔다.
도 7을 참조하면, 도 4의 Phase 3에 해당하는 동작으로서, 제1 서브세트(710)의 제7 발광부(711)와 제2 서브세트(720)의 제7 발광부(721)가 각각 광 신호를 발생시키는 경우를 가정할 수 있는데, 이러한 경우에 제2 서브세트(720)의 제5 수광부(722)와 제6 수광부(723)는 제1 서브세트(710)의 제7 발광부(711)에 의하여 발생되는 광 신호(각각 732 및 733)와 제2 서브세트(720)의 제7 발광부(721)에 의하여 발생되는 광 신호(각각 735 및 736)를 모두 감지할 수 있게 된다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템(200)에 의하면, 제1 서브세트(710)의 제7 발광부(711)에 의하여 발생되는 광 신호(732 및 733)와 제2 서브세트(720)의 제7 발광부(721)에 의하여 발생되는 광 신호(735 및 736)가 서로 직교성을 가지는 코드로 모듈레이션될 수 있으므로, 제2 서브세트(720)의 제5 수광부(722)와 제6 수광부(723)는 위의 두 광 신호를 간섭 없이 정확하게 감지할 수 있고, 이에 따라 제1 서브세트(710)와 제2 서브세트(720) 사이에서 새로운 측정 채널이 정의될 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 둘 이상의 서브세트를 포함하는 모니터링 디바이스의 발광부 및 수광부 배열의 구성과 그에 따른 측정 채널 조합을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스에 포함되는 발광부-수광부 배열(Source-Detector Array)은, 도 3에 도시된 서브세트를 3개 연달아 배치하고 양쪽 끝부분에 각각 4개의 수광부를 덧붙인 형태로 구성될 수 있다. 구체적으로, 도 8에 도시된 발광부-수광부 배열(Source-Detector Array)은, 24개의 발광부와 32개의 수광부를 포함할 수 있고, 그 크기가 가로 22.5 cm x 세로 4.5 cm 일 수 있다.
다음으로, 도 8의 (b) 내지 (e)를 참조하면, 발광부-수광부 배열 내에서 다양한 거리별로 다양한 측정 채널이 정의될 수 있다. 도 8의 실시예에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만(즉, 수광부에서 유의미한 수준의 신호 세기를 가지는 광 신호가 감지될 수 있는 경우에만) 측정 채널이 정의되는 것으로 전제하였음을 밝혀 둔다.
계속하여, 도 8의 (b) 내지 (e)를 참조하면, 발광부와 수광부 사이의 거리가 1.5 cm인 경우에 총 52개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 8의 (b) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 2.12 cm인 경우에 총 36개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 8의 (c) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 3 cm인 경우에 총 68개의 측정 채널이 정의될 수 있으며(도 8의 (d) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm인 경우에 총 48개의 측정 채널이 정의될 수 있다(도 8의 (e) 참조),
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(240)는 모니터링 시스템(200)이 외부 장치와 통신할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(250)는 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230) 및 통신부(240) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 제어부(250)는 외부로부터의 또는 모니터링 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터의 흐름을 제어함으로써, 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230) 및 통신부(240에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어한다.
이상에서, 모니터링 디바이스에 포함되는 발광부-수광부 배열이 도 3에 도시된 서브세트를 포함하여 구성되는 실시예에 대하여 주로 설명하였지만, 본 발명에 따른 서브세트가 반드시 도 3에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 8개의 발광부(911 내지 918)와 8개의 수광부(921 내지 928)가 4 x 4 격자 패턴에 따라 배열됨에 따라 하나의 서브세트(900)가 구성될 수 있고, 서브세트(900)를 구성하는 격자 패턴 배열의 격자 간격은 1.5 cm로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 8개의 발광부(911 내지 918)는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시킬 수 있다. 이로써, 둘 이상의 발광부가 동시에 각각 광 신호를 발생시키는 경우에 나타날 수 있는 원근 문제(Near-Far problem; 상대적으로 가까운 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 큰 광 신호)로 인해 상대적으로 먼 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 작은 광 신호)를 측정할 수 없게 되는 문제)를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 타겟 발광부(911 내지 918 중 어느 하나)로부터 떨어진 거리(예를 들면, 1.5 cm, 약 3.35(= 1.5 x √5) cm 등)에 기초하여, 8개의 수광부(921 내지 928)의 측정 회로 게인이 동적으로 제어될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 8개의 수광부(921 내지 928) 각각은 자기로부터 약 3.35 cm보다 더 멀리 떨어진 발광부에 의하여 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 매우 약한 광 신호)를 감지하지 않을 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11의 실시예에서, 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을, 서브세트(900) 내의 제3 수광부(923)를 중심으로 하여, 구체적으로 과정을 살펴보기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 발광부(911)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 1의 경우에), 본 발명의 다른 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제3 수광부(923)로부터 1.5 cm 떨어진 제1 발광부(911)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인을 a'라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제3 수광부(923)가 가장 큰 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인이 가장 낮은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 발광부(912)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 2의 경우에), 본 발명의 다른 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제3 수광부(923)로부터 약 3.35 cm 떨어진 제2 발광부(912)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인을 b'라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제3 수광부(923)가 가장 작은 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인이 가장 높은 값으로 결정될 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 9의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12에서, 숫자와 함께 표시되는 복수의 동그라미는 각각 별개의 측정 채널을 가리키는 것으로서, 복수의 동그라미 각각은 서로 페어(즉, 짝)를 이루어 해당 측정 채널을 정의하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 중간 지점에 표시되었음을 밝혀 둔다.
도 12를 참조하면, 도 9에 도시된 4 x 4 격자 패턴의 서브세트 내에서 다양한 거리별로 다양한 측정 채널이 정의될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 12에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만(즉, 수광부에서 유의미한 수준의 신호 세기를 가지는 광 신호가 감지될 수 있는 경우에만) 측정 채널이 정의될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 12에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 1.5 cm인 경우에 총 24개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 12의 (a) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm인 경우에 총 24개의 측정 채널이 정의될 수 있다(도 12의 (b) 참조),
이상에서, 측정 신호가 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도 신호인 경우에 대하여 주로 설명되었지만, 측정 신호가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 명세서에 기재된 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 목적 또는 효과를 달성할 수 있는 범위 내에서, 얼마든지 다른 종류의 측정 신호가 상정될 수 있음을 밝혀 둔다.
또한, 이상에서, 모니터링의 대상이 되는 신체 부위가 머리 부위(즉, 뇌)인 경우에 대하여 주로 설명되었지만, 본 발명에 따른 모니터링의 대상이 되는 신체 부위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 헤모다이나믹스에 기초하여 모니터링될 수 있는 다른 신체 부위(예를 들면, 근육, 기타 신체 부위 등)도 얼마든지 본 발명에 따른 모니터링의 대상으로서 상정될 수 있음을 밝혀 둔다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링의 대상이 되는 신체 부위는, 서로 다른 다양한 광 흡수 특성을 가질 수 있는 복수의 3차원 단위 공간(즉, 복셀(voxel))으로 구성되는 이질적 공간(즉, 이질적 확산 모델(heterogeneous diffusion model))으로 모델링될 수 있다. 계속하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 디바이스의 발광부로부터 조사되는 광은 측정 대상에 포함되는 신체 부위를 구성하는 모든 복셀에 입사될 수 있고, 어떤 복셀을 투과하거나 어떤 복셀로부터 반사되어 수광부에서 감지된 광에는 해당 복셀에 관한 정보가 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광부에서 감지되는 광 신호는 복수의 복셀 각각으로부터의 영향(또는 기여)을 반영하는 복수의 단위 광 신호의 합으로서 구성될 수 있고, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 수광부에 의하여 각각 측정되는 복수의 실제 측정 신호 값으로부터 측정 대상이 되는 신체 부위(이질적 확산 모델로서 정의됨)을 구성하는 복수의 복셀 각각의 광 흡수 특성을 재구성하는 확산 광학 토모그래피(Diffuse Optical Tomography; DOT) 기법을 이용함으로써 측정 대상이 되는 신체 부위의 복셀별(또는 깊이별) 광 흡수 특성을 알아낼 수 있다.
위와 같은 확산 광학 토모그래피 기법의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 다수의 발광부 및 수광부에 의하여 정의되는 측정 채널이 요구되는데, 본 발명에 의하면, 소정의 간격을 두고 배열되는 복수의 발광부 및 수광부에 의하여 정의되는 다양한 거리 조합의 측정 채널이 구현될 수 있으므로, 확산 광학 토모그래피 기법을 이용하여 복셀별(또는 깊이별) 광 흡수 특성을 추정(또는 산출)함에 있어서 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있게 되는 특유의 효과가 달성된다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 머리 부위에 착용될 수 있는 모니터링 디바이스
200: 모니터링 시스템
210: 발광 관리부
220: 수광 관리부
230: 채널 관리부
240: 통신부
250: 제어부
200: 모니터링 시스템
210: 발광 관리부
220: 수광 관리부
230: 채널 관리부
240: 통신부
250: 제어부
Claims (17)
- 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서,
상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 단계, 및
상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 단계를 포함하고,
서로 기설정된 거리 이내에 존재하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 페어(pair)에 대응하여 측정 채널이 정의되고,
상기 복수의 수광부 각각은 자기로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호만을 감지하고,
상기 모니터링 디바이스는, 소정의 패턴에 따라 배열되는 적어도 하나의 발광부 및 적어도 하나의 수광부로 구성되는 서브세트(subset)를 둘 이상 포함하고,
제1 서브세트 및 제2 서브세트가 서로 인접하여 배치되는 경우에, 상기 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 상기 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호는 서로 직교성을 갖는 코드로 모듈레이션되고,
상기 제1 서브세트 내에 포함되는 제1-1 발광부 및 제1-2 발광부는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 제어되고, 상기 제2 서브세트 내에 포함되는 제2-1 발광부 및 제2-2 발광부는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 제어되고,
상기 복수의 수광부 각각은 신호 세기가 기설정된 수준보다 작은 광 신호를 감지하지 않도록 제어되고,
모니터링의 대상이 되는 신체 부위는 서로 다른 광 흡수 특성을 가질 수 있는 3차원 단위 공간인 복수의 복셀(voxel)로 이루어지고, 상기 복수의 발광부에 의하여 발생되는 광 신호는 상기 복수의 복셀 중 적어도 하나의 복셀에 대하여 입사될 수 있고, 상기 적어도 하나의 복셀을 투과하거나 상기 적어도 하나의 복셀로부터 반사되는 광 신호는 상기 복수의 수광부에 의하여 감지될 수 있고,
상기 복수의 수광부에 의하여 각각 측정되는 복수의 실제 측정 신호 값으로부터 상기 복수의 복셀 각각의 광 흡수 특성을 재구성함으로써 상기 신체 부위의 복셀별 광 흡수 특성을 추정하는
방법. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광부가 발생시키는 광 신호에는, 근적외선(Near InfraRed) 신호가 포함되는
방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 발광부 및 상기 복수의 수광부는 격자 패턴에 따라 배열되는
방법. - 제7항에 있어서,
상기 복수의 발광부 각각은 적어도 하나의 수광부와 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광부 각각은 적어도 하나의 발광부와 인접하여 배열되는
방법. - 제1항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
- 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 시스템으로서,
상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 발광 관리부,
상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 수광 관리부, 및
서로 기설정된 거리 이내에 존재하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 페어(pair)에 대응하여 측정 채널을 정의하는 채널 관리부를 포함하고,
상기 복수의 수광부 각각은 자기로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호만을 감지하고,
상기 모니터링 디바이스는, 소정의 패턴에 따라 배열되는 적어도 하나의 발광부 및 적어도 하나의 수광부로 구성되는 서브세트(subset)를 둘 이상 포함하고,
제1 서브세트 및 제2 서브세트가 서로 인접하여 배치되는 경우에, 상기 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 상기 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호는 서로 직교성을 갖는 코드로 모듈레이션되고,
상기 제1 서브세트 내에 포함되는 제1-1 발광부 및 제1-2 발광부는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 제어되고, 상기 제2 서브세트 내에 포함되는 제2-1 발광부 및 제2-2 발광부는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 제어되고,
상기 복수의 수광부 각각은 신호 세기가 기설정된 수준보다 작은 광 신호를 감지하지 않도록 제어되고,
모니터링의 대상이 되는 신체 부위는 서로 다른 광 흡수 특성을 가질 수 있는 3차원 단위 공간인 복수의 복셀(voxel)로 이루어지고, 상기 복수의 발광부에 의하여 발생되는 광 신호는 상기 복수의 복셀 중 적어도 하나의 복셀에 대하여 입사될 수 있고, 상기 적어도 하나의 복셀을 투과하거나 상기 적어도 하나의 복셀로부터 반사되는 광 신호는 상기 복수의 수광부에 의하여 감지될 수 있고,
상기 복수의 수광부에 의하여 각각 측정되는 복수의 실제 측정 신호 값으로부터 상기 복수의 복셀 각각의 광 흡수 특성을 재구성함으로써 상기 신체 부위의 복셀별 광 흡수 특성을 추정하는
시스템. - 제10항에 있어서,
상기 복수의 발광부가 발생시키는 광 신호에는, 근적외선(Near InfraRed) 신호가 포함되는
시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 복수의 발광부 및 상기 복수의 수광부는 격자 패턴에 따라 배열되는
시스템. - 제16항에 있어서,
상기 복수의 발광부 각각은 적어도 하나의 수광부와 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광부 각각은 적어도 하나의 발광부와 인접하여 배열되는
시스템.
Priority Applications (3)
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| KR1020180012197A KR101949346B1 (ko) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 |
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|---|---|---|---|
| KR1020180012197A KR101949346B1 (ko) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2021177797A1 (ko) * | 2020-03-05 | 2021-09-10 | 서울대학교병원 | 심정지 후 예후에 관한 정보를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 |
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| JP2014208268A (ja) * | 2010-07-06 | 2014-11-06 | 株式会社日立メディコ | 生体光計測装置およびそれを用いた生体光計測方法 |
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2019
- 2019-10-15 US US16/601,663 patent/US20200037881A1/en not_active Abandoned
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| JP2014208268A (ja) * | 2010-07-06 | 2014-11-06 | 株式会社日立メディコ | 生体光計測装置およびそれを用いた生体光計測方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| WO2019151556A1 (ko) | 2019-08-08 |
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