KR102363493B1

KR102363493B1 - 무선 요속 측정 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102363493B1
Application number: KR1020190163460A
Authority: KR
Inventors: 김태욱; 조준희
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2022-02-17
Also published as: KR20210073035A

Abstract

본 발명은 무선 요속 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 일실시예에 따른 요속 측정 시스템은 사용자의 방광으로 전파를 송신하는 송신부와, 방광을 투과한 전파를 수신하는 수신부 및 수신한 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하고, 측정된 진폭의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단하는 요속 판단부를 포함할 수 있다.

Description

무선 요속 측정 시스템 및 그 방법{WIRELESS UROFLOWMETRY SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 무선 요속 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 방광을 투과한 전파를 모니터링하여 사용자의 요속을 측정하는 기술적 사상에 관한 것이다.

최근 배뇨곤란, 요폐, 지연뇨, 빈뇨, 야간뇨 등의 배뇨 관련된 장애들이 증가 추세에 있다. 특히, 지연뇨 증상은 노인층에서 흔히 발견되는데, 그 원인은 방광염일 수도 있으며, 남성의 경우 전립성비대증, 전립선염, 전입선암, 급성 요폐 등에 따른 증상일 수 있다.

따라서, 배뇨 관련 장애를 정확하고 신속하게 진단하는 것이 중요하다. 배뇨 관련 장애의 진단 방법으로는 문진, 신체검사, 요속검사, 전립선 특이항원 검사, 증상점수표검사 및 경직장초음파검사가 있다. 이중에서 가장 많이 사용되는 방법은 비침습적이며 검사방법이 비교적 간단한 요속검사(Uroflowmetry)가 일반적으로 사용되고 있다.

구체적으로, 요속검사는 인체가 배뇨(Urination) 시의 소변을 수집하여 요(소변)의 부피(요량, V)를 시간(t) 함수로 측정하는 검사로서, 주로 사용자의 소변의 무게를 직접 측정하거나 디스크의 회전 속도를 통해 요속을 판단하고 있다.

그러나, 소변의 무게를 직접 측정 하거나 디스크의 회전 속도를 이용한 기존의 요속검사는 사용자의 심리적인 원인에 의해 요속 측정이 원활하지 못한 경우가 많으며, 시스템이 구현되는 장치의 사이즈가 커서 일상 생활 중에 반복적인 측정이 어렵다는 문제가 있다.

한국공개특허 제10-2017-0003241호 "밸브를 구비한 요속 측정 시스템 및 이를 이용한 요속 측정 방법"

본 발명은 방광을 투과하는 전파의 감쇄 변화를 모니터링하여 요속을 판단함으로써, 측정 시스템의 사이즈를 최소화할 수 있다.

본 발명은 벨트 또는 기저귀 형태로 구현되어 사용자의 심리적인 상태 또는 환경적인 요인에 따른 요속 측정의 오차를 최소화할 수 있다.

본 발명은 사용자의 방광에 대응되는 위치에 빈틈없이 배치되는 복수의 안테나를 통해 전파를 송수신하여 전파의 누설에 따른 손실을 감소시킴으로써, 요속 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.

일실시예에 따른 요속 측정 시스템은 사용자의 방광으로 전파를 송신하는 송신부와, 방광을 투과한 전파를 수신하는 수신부 및 수신한 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하고, 측정된 진폭의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단하는 요속 판단부를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 전파는 임펄스(Impulse) 신호일 수 있다.

일측에 따르면, 송신부 및 수신부는 방광의 주변 둘레에 배치되는 복수의 안테나와 각각 연결될 수 있다.

일측에 따르면, 수신부는 부분 샘플링(Sub-sampling) 과정을 통해 수신한 전파를 디지털화하고, 요속 판단부는 디지털화된 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하여, 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부는 기설정된 시간동안 진폭의 피크 전압(Peak voltage)의 크기 변화를 추적하고, 추적한 피크 전압의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부는 측정된 진폭의 크기 변화에 따른 방광의 부피 변화율을 측정하고, 방광의 부피 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부는 기설정된 변환계수를 통해 측정된 진폭의 크기 변화를 무게 변화율로 환산하고, 환산된 무게 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부는 환산된 무게 변화율을 통해 사용자 소변의 최대 유량(Maximum urine flow rate) 정보 및 배뇨 패턴(Urination pattern) 정보를 판단할 수 있다.

일실시예에 따른 요속 측정 방법은 송신부에서 사용자의 방광으로 전파를 송신하는 단계와, 수신부에서 방광을 투과한 전파를 수신하는 단계 및 요속 판단부에서 수신한 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하고, 측정된 진폭의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 수신하는 단계는 수신부에서 부분 샘플링(Sub-sampling) 과정을 통해 수신한 전파를 디지털화하고, 요속을 판단하는 단계는 요속 판단부에서 디지털화된 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하여, 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 요속을 판단하는 단계는 요속 판단부에서 기설정된 시간동안 진폭의 피크 전압(Peak voltage)의 크기 변화를 추적하고, 추적한 피크 전압의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 요속을 판단하는 단계는 요속 판단부에서 기설정된 변환계수를 통해 측정된 진폭의 크기 변화를 무게 변화율로 환산하고, 환산된 무게 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일실시예에 따르면, 방광을 투과하는 전파의 감쇄 변화를 모니터링하여 요속을 판단함으로써, 요속 측정 시스템의 사이즈를 최소화할 수 있다.

일실시예에 따르면, 벨트 또는 기저귀 형태로 구현되어 사용자의 심리적인 상태 또는 환경적인 요인에 따른 요속 측정의 오차를 최소화할 수 있다.

일실시예에 따르면, 사용자의 방광에 대응되는 위치에 빈틈없이 배치되는 복수의 안테나를 통해 전파를 송수신하여 전파 누설에 따른 손실을 감소시킴으로써, 요속 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 요속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 방광을 투과하는 전파의 감쇄정도를 측정하는 실험예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 일실시예에 따른 요속 측정 시스템과 종래의 요속 측정 시스템을 이용한 실험 결과의 비교예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 요속 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 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 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 일실시예에 따른 요속 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 요속 측정 시스템(100)은 방광을 투과하는 전파의 감쇄 변화를 모니터링하여 요속을 판단함으로써, 측정 시스템의 사이즈를 최소화할 수 있다.

또한, 요속 측정 시스템(100)은 벨트 또는 기저귀 형태로 구현되어 사용자의 심리적인 상태 또는 환경적인 요인에 따른 요속 측정의 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 요속 측정 시스템(100)은 사용자의 방광에 대응되는 위치에 빈틈없이 배치되는 복수의 안테나를 통해 전파를 송수신하여 전파 누설에 따른 손실을 감소시킴으로써, 요속 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.

이를 위해, 요속 측정 시스템(100)는 송신부(110), 수신부(120) 및 요속 판단부(130)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 일실시예에 따른 송신부(110)는 사용자의 방광(Bladder)으로 전파를 송신할 수 있다.

일측에 따르면, 송신부(110)는 사용자의 방광으로 송신되는 전파를 생성하는 펄스 생성기(Pulse generator)를 더 포함할 수 있다.

예를 들면, 사용자의 방광으로 송신되는 전파는 IR-UWB(Infrared Ray Ultra Wide Band) 신호와 같은 임펄스(Impulse) 신호일 수 있으나, 일실시예에 따른 전파는 전술한 예시에 한정되지 않고 기설정된 진폭을 갖는 다양한 형태의 전파가 사용될 수 있다.

일실시예에 따른 수신부(120)는 방광을 투과한 전파를 수신할 수 있다.

일측에 따르면, 송신부(110) 및 수신부(120)는 방광의 주변 둘레에 배치되는 복수의 안테나와 각각 연결될 수 있다. 또한, 복수의 안테나는 기저귀 또는 벨트 형태로 구현된 측정 장치에서 사용자의 방광에 대응되는 위치에 빈틈없이 배치될 수 있다.

예를 들면, 복수의 안테나 각각은 송신부(110) 또는 수신부(120)와 연결되어, 사용자의 방광으로 전파를 송신하는 송신 안테나(Tx Antenna) 또는 방광을 투과한 전파를 수신하는 수신 안테나(Rx Antenna)로서 동작할 수 있다.

또한, 복수의 안테나 각각은 스위치를 통해 송신부(110) 및 수신부(120)와 모두 연결되고, 스위치의 스위칭 동작에 따라 송신부(110) 또는 수신부(120)와 선택적으로 연결될 수도 있다. 즉, 복수의 안테나 각각은 스위칭 동작에 따라 선택적으로 송신 안테나 또는 수신 안테나로서 동작할 수도 있다.

한편, 복수의 안테나 각각은 하나의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나로 동작할 수 있고, 복수의 송신 안테나와 복수의 수신 안테나로 동작할 수도 있다.

즉, 본 발명을 이용하면, 사용자의 방광에 대응되는 위치에 빈틈없이 배치되는 복수의 안테나를 통해 전파를 송수신하여 전파 누설에 따른 손실을 감소시킬 수 있다.

일측에 따르면, 수신부(120)는 부분 샘플링(Sub-sampling) 과정을 통해 수신한 전파를 디지털화할 수 있다.

다시 말해, 수신부(120)는 서브 샘플링 방법을 이용하여 고속의 임펄스 신호를 저속의 샘플링 클럭으로 디지털화할 수 있다.

일측에 따르면, 수신부(120)는 저잡음 증폭기(Low pass amplifier; LNA)로부터 믹서(Mixer)를 통하지 않고, 방광을 투과한 전파를 직접 샘플링할 수 있다.

보다 구체적으로, 수신부(120)는 클록 생성기(Clock generator), 샘플러(Sampler), 신호 복원기 및 저잡음 증폭기를 포함할 수 있다.

클록 생성기는 무선 주파수 신호의 주기와 델타t(△t) 만큼의 차이가 반영된 샘플링 인터벌(Sampling interval)로 샘플링 타이밍을 결정하는 샘플링 클록을 생성하거나, 생성된 샘플링 클록과 지연 마진(delay margin)의 차이를 갖는 회로 구동 클록을 생성할 수 있다.

즉, 클록 생성기는 샘플러의 동작 제어와 관련된 샘플링 클록을 생성하거나 신호 복원기의 동작 제어와 관련된 회로 구동 클록을 생성할 수 있다.

저잡음 증폭기는 방광을 투과한 전파를 수신하고, 수신한 전파의 대역폭(bandwidth)를 증폭시킬 수 있다.

다음으로, 샘플러는 저잡음 증폭기로부터 대역폭이 증폭된 전파를 직접(Direct) 수신하고, 샘플링 클록에 기초하여 직접 수신된 전파에서 샘플링 타이밍에 상응하는 부분 펄스 신호를 샘플링할 수 있다.

다음으로, 신호 복원기는 회로 구동 클록에 기초하여 샘플링된 부분 펄스 신호를 저장하고, 저장된 부분 펄스 신호를 이용하여 방광을 투과한 전파를 복원할 수 있다.

예를 들면, 신호 복원기는 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter; DAC), 비동기 로직(Asynchronous logic) 및 비교기(Comparator)를 더 포함할 수 있다.

한편, 일실시예에 따른 요속 판단부(130)는 수신부(120)로부터 수신한 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하고, 측정된 진폭의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부(130)는 수신부(120)로부터 수신한 디지털화된 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하여, 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

예를 들면, 요속 판단부(130)는 수신부(120)로부터 수신한 디지털화된 전파의 평균화 및 저역 통과 필터링(Low pass filtering) 과정을 수행할 수도 있으며, 필터링된 진폭의 크기 변화를 측정할 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부(130)는 기설정된 시간동안 진폭의 피크 전압(Peak voltage)의 크기 변화를 추적하고, 추적한 피크 전압의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

다시 말해, 요속 판단부(130)는 기설정된 시간동안 시간 경과에 따른 피크 전압(최대 진폭)의 크기 변화를 모니터링하여 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

예를 들면, 기설정된 시간은 요속 측정을 위해 사용자 또는 전문가가 설정한 시간일 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부(130)는 측정된 진폭의 크기 변화에 따른 방광의 부피 변화율을 측정하고, 방광의 부피 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 요속 판단부(130)는 기설정된 시간 동안 수신부(120)로부터 수신한 전파의 진폭들 중에서 최대 진폭(피크 전압)을 도출하고, 시간 경과에 따른 최대 진폭의 크기 변화를 추적할 수 있다.

다음으로, 요속 판단부(130)는 피크 전압의 크기 변화에 대응하는 방광의 부피 변화율을 측정하고, 방광의 부피 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

사용자의 방광을 투과한 전파는 방광 내에 존재하는 소변의 양에 따라 진폭의 감쇄 정도가 상이하게 나타날 수 있다. 예를 들면, 방광 내에 소변의 양이 많을수록 감쇄정도가 크게 나타나고, 방광 내의 소변의 양이 적을수록 감쇄정도가 작게 나타날 수 있다.

즉, 요속 판단부(130)는 방광으로 송신되는 전파의 진폭과 방광을 투과한 전파의 진폭 사이의 감쇄정도를 비교하여 소변의 양에 따른 방광의 부피를 측정할 수 있으며, 시간의 경과에 따른 감쇄정도의 변화를 통해 도출된 방광의 부피 변화율에 기초하여 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

예를 들면, 요속 판단부(130)는 도출된 방광의 부피 변화율을 미분하여 사용자의 요속을 판단할 수도 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부(130)는 기설정된 변환계수를 통해 측정된 진폭의 크기 변화를 무게 변화율로 환산하고, 환산된 무게 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

예를 들면, 기설정된 변환계수는 진폭의 감쇄정도를 무게 변화로 환산하는 계수로서, 기설정된 환경 변수에서 반복 수행되는 요속 측정 실험을 통해 도출될 수 있다.

또한, 기설정된 환경 변수는 사용자의 나이 또는 몸무게를 포함할 수 있으나, 전술한 예시에 한정되지 않고 요속 측정에 영향을 미칠 수 있는 다양한 변수를 포함할 수 있다.

다시 말해, 변환계수는 동일한 환경변수 조건하에서 소변의 무게 변화율을 직접 측정하는 실험과, 방광을 투과한 전파의 진폭 크기 변화를 측정하는 실험을 동시에 진행하고, 직접 측정된 무게 변화율과 진폭의 크기 변화 사이에 상관 관계를 분석하여 도출될 수 있다.

또한, 변환계수는 동일한 환경변수 조건하에서 반복 측정된 무게 변화율과, 진폭의 크기 변화를 기계학습하여 도출될 수 있으며, 평균화 과정을 통해 도출될 수도 있다.

바람직하게는, 기설정된 변환계수는 하기 수학식1을 통해 도출될 수 있다.

[수학식1]

여기서,

는 수신한 전파에서 임의의 시간에 측정된 진폭의 크기일 수 있다. 예를 들면,

는 임의의 시간에 측정된 진폭의 피크 전압일 수 있다.

일측에 따르면, 요속 판단부(130)는 환산된 무게 변화율을 통해 사용자 소변의 최대 유량(Maximum urine flow rate) 정보 및 배뇨 패턴(Urination pattern) 정보를 판단할 수 있다.

다시 말해, 요속 판단부(130)를 통해 환산된 무게 변화율은 시간의 경과에 따라 가변 되므로, 시간의 경과에 따른 환산된 무게 변화율을 분석하여 사용자 소변의 최대 유량 및 배뇨 패턴 정보를 도출할 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 방광을 투과하는 전파의 감쇄정도를 측정하는 실험예를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 참조부호 210은 송신 안테나(Tx Antenna)와 수신 안테나(Rx Antenna)를 이용하여 소변으로 인해 부피가 최대가 된 방광(Bladder FULL)에 전파를 투과시키는 실험예를 나타내고, 참조부호 220은 송신 안테나와 수신 안테나를 이용하여 배뇨로 인해 부피가 최소가 된 방광(Bladder EMPTY)에 전파를 투과시키는 실험예를 나타낸다.

또한, 참조부호 230 내지 240은 상술한 실험에 따른 결과로서, 방광을 투과하는 전파에 대한 그래프를 나타낸다.

참조부호 230 및 240의 그래프에 도시된 것과 같이, 방광을 투과하는 전파는 방광 내에 존재하는 소변의 양에 따라 진폭의 감쇄 정도가 상이하게 나타났으며, 방광 내에 소변의 양이 많을수록 감쇄정도(진폭의 크기 변화)가 크게 나타나고, 방광 내의 소변의 양이 적을수록 감쇄정도가 작게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

구체적으로, 참조부호 230의 그래프를 살펴보면, 부피가 최대가 된 방광(Bladder FULL)의 최대 진폭(피크 전압)은 약 65mV이지만, 소변이 완전히 방출되어 부피가 최소가 된 방광(Bladder EMPTY)의 최대 진폭은 약 20mV 증가한 것을 확인할 수 있다.

또한, 참조부호 240에 도시된 사용자의 배뇨에 의한 시간 경과에 따른 진폭 변화 그래프를 살펴보면, 방광의 부피가 최소가 될 때까지 방광을 투과하는 전파의 진폭의 크기가 점진적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 방광을 투과하는 전파의 시간 경과에 따른 진폭 변화의 모니터링을 통해 요속을 도출할 수 있음을 확인할 수 있다.

다시 말해, 일실시예에 따른 요속 측정 시스템은 방광으로 송신되는 전파의 진폭과 방광을 투과한 전파의 진폭 사이의 감쇄정도를 비교하여 방광 내 소변의 양에 따른 방광의 부피를 측정할 수 있으며, 시간의 경과에 따른 감쇄정도의 변화를 통해 도출되는 방광의 부피 변화율로부터 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 일실시예에 따른 요속 측정 시스템과 종래의 요속 측정 시스템을 이용한 실험 결과의 비교예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 참조부호 310은 임펄스 신호를 이용하는 일실시예에 따른 요속 측정 시스템(Impulse Uroflowmetry)과 사용자의 소변의 무게를 직접 측정하는 종래의 요속 측정 시스템(Weight Uroflowmetry)을 통해 측정된 시간 변화에 따른 배뇨량의 변화를 나타내는 그래프이다.

참조부호 320은 참조부호 310의 그래프에서 일실시예에 따른 요속 측정 시스템의 임펄스 신호의 진폭 크기 변화율을 기설정된 변환계수를 통해 무게 변화율로 환산한 결과를 나타내는 그래프이다.

또한, 참조부호 330은 일실시예에 따른 요속 측정 시스템과 종래의 요속 측정 시스템을 통해 측정된 시간 경과에 따른 요속의 변화를 나타내는 그래프이다.

참조부호 310의 그래프를 살펴보면, 임펄스 신호는 시간의 경과에 따라 배뇨량이 증가할수록 진폭(Amplitude)의 크기 또한 증가하는 것을 확인할 수 있다.

다시 말해, 방광을 투과하는 임펄스 신호의 진폭의 크기는 배뇨로 인해 방광의 부피가 최소가 될 때까지 점진적으로 증가하는 것을 확인할 수 있다.

즉, 일실시예에 따른 요속 측정 시스템은 방광으로 송신되는 전파의 진폭과 방광을 투과한 전파의 진폭 사이의 감쇄정도를 비교하여 방광 내 소변의 양에 따른 방광의 부피를 측정할 수 있으며, 시간의 경과에 따른 감쇄정도의 변화를 통해 도출되는 방광의 부피 변화율로부터 사용자의 요속을 판단할 수 있음을 확인할 수 있다.

참조부호 320의 그래프를 살펴보면, 임펄스 신호의 진폭의 크기 변화율을 기설정된 변환계수를 통해 무게 변화율로 환산한 결과, 종래의 요속 측정 시스템을 이용한 실험 결과와 매우 유사한 결과가 도출되는 것을 확인할 수 있다.

즉, 기설정된 변환계수를 통해 환산된 무게 변화율을 이용하는 일실시예에 따른 요속 측정 시스템은 무게를 직접 측정하는 종래의 요속 측정 시스템과 거의 동일한 측정 정확도를 구현함과 동시에, 측정 시스템의 사이즈를 최소화하여 웨어러블 장치로 구현할 수 있다.

다시 말해, 일실시예에 따른 요속 측정 시스템은 소변의 무게를 직접 측정하는 것이 아니라, 임펄스 신호의 진폭의 크기 변화율을 기설정된 변환계수를 통해 소변의 무게 변화율로 환산하여 측정함으로써, 소변의 무게를 직접 측정하기 위한 별도의 수단을 구비하지 않아, 웨어러블 장치로 구현될 수 있다.

참조부호 330를 살펴보면, 일실시예에 따른 요속 측정 시스템은 시간 경과에 따른 요속의 변화를 도출함으로써 사용자 소변의 최대 유량(Maximum urine flow rate) 정보 및 배뇨 패턴(Urination pattern) 정보를 추가적으로 판단할 수도 있다.

도 4는 일실시예에 따른 요속 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.

다시 말해, 도 4는 도 1 내지 도 3c를 통해 설명한 일실시예에 따른 요속 측정 장치에서 요속을 측정하는 방법에 관한 도면으로서, 이후 도 4를 통해 설명하는 내용 중 일실시예에 따른 요속 측정 장치를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 4를 참조하면, 410단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 송신부에서 사용자의 방광(Bladder)으로 전파를 송신할 수 있다.

일측에 따르면, 송신부(110)는 펄스 생성기(Pulse generator)를 통해 사용자의 방광으로 송신되는 전파를 생성할 수 있다.

다음으로, 420단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 수신부에서 방광을 투과한 전파를 수신할 수 있다.

예를 들면, 복수의 안테나 각각은 송신부 또는 수신부와 연결되어, 사용자의 방광으로 전파를 송신하는 송신 안테나(Tx Antenna) 또는 방광을 투과한 전파를 수신하는 수신 안테나(Rx Antenna)로서 동작할 수 있다.

또한, 복수의 안테나 각각은 스위치를 통해 송신부 및 수신부와 모두 연결되고, 스위치의 스위칭 동작에 따라 송신부 또는 수신부와 선택적으로 연결될 수도 있다. 즉, 복수의 안테나 각각은 스위칭 동작에 따라 선택적으로 송신 안테나 또는 수신 안테나로서 동작할 수도 있다.

일측에 따르면, 420단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 수신부에서 부분 샘플링(Sub-sampling) 과정을 통해 수신한 전파를 디지털화할 수 있다.

다음으로, 430단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 요속 판단부에서 수신한 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하고, 측정된 진폭의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 430단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 요속 판단부에서 디지털화된 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하여, 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 430단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 요속 판단부에서 기설정된 시간동안 진폭의 피크 전압(Peak voltage)의 크기 변화를 추적하고, 추적한 피크 전압의 크기 변화에 따라 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

다시 말해, 요속 판단부는 기설정된 시간동안 시간 경과에 따른 피크 전압(최대 진폭)의 크기 변화를 모니터링하여 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

일측에 따르면, 430단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 요속 판단부에서 측정된 진폭의 크기 변화에 따른 방광의 부피 변화율을 측정하고, 방광의 부피 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

보다 구체적으로, 요속 판단부는 기설정된 시간 동안 수신부로부터 수신한 전파의 진폭의 피크 전압들을 수집하고, 시간 경과에 따른 피크 전압의 크기 변화를 추적할 수 있다.

다음으로, 요속 판단부는 피크 전압의 크기 변화에 대응하는 방광의 부피 변화율을 측정하고, 방광의 부피 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

즉, 요속 판단부는 방광으로 송신되는 전파의 진폭과 방광을 투과한 전파의 진폭 사이의 감쇄정도를 비교하여 소변의 양에 따른 방광의 부피를 측정할 수 있으며, 시간의 경과에 따른 감쇄정도의 변화를 통해 도출된 방광의 부피 변화율에 기초하여 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

예를 들면, 요속 판단부는 도출된 방광의 부피 변화율을 미분하여 사용자의 요속을 판단할 수도 있다.

일측에 따르면, 430단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 요속 판단부에서 기설정된 변환계수를 통해 측정된 진폭의 크기 변화를 무게 변화율로 환산하고, 환산된 무게 변화율에 대응되는 사용자의 요속을 판단할 수 있다.

다시 말해, 변환계수는 동일한 환경변수 조건하에서 소변의 무게 변화율을 직접 측정하는 실험과, 방광을 투과한 전파의 진폭 크기 변화를 측정하는 실험을 동시에 진행하고, 측정된 무게 변화율과 진폭의 크기 변화 사이에 상관 관계를 분석하여 도출될 수 있다.

일측에 따르면, 430단계에서 일실시예에 따른 요속 측정 방법은 요속 판단부에서 환산된 무게 변화율을 통해 사용자 소변의 최대 유량(Maximum urine flow rate) 정보 및 배뇨 패턴(Urination pattern) 정보를 판단할 수 있다.

결국, 본 발명을 이용하면, 방광을 투과하는 전파의 감쇄 변화를 모니터링하여 요속을 판단함으로써, 요속 측정 시스템의 사이즈를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 벨트 또는 기저귀 형태로 구현되어 사용자의 심리적인 상태 또는 환경적인 요인에 따른 요속 측정의 오차를 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 사용자의 방광에 대응되는 위치에 빈틈없이 배치되는 복수의 안테나를 통해 전파를 송수신하여 전파 누설에 따른 손실을 감소시킴으로써, 요속 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 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 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.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 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.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 요속 측정 시스템 110: 송신부
120: 수신부 130: 요속 판단부

Claims

사용자의 방광으로 전파를 송신하는 송신부;
상기 방광을 투과한 전파를 수신하는 수신부 및
상기 수신한 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하고, 상기 측정된 진폭의 크기 변화에 따라 상기 사용자의 요속을 판단하는 요속 판단부
를 포함하고,
상기 송신부 및 상기 수신부는
상기 방광의 주변 둘레에 배치되는 복수의 안테나와 스위치를 통해 각각 연결되며,
상기 복수의 안테나 각각은
상기 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 송신부 및 상기 수신부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되고,
상기 요속 판단부는
진폭의 감쇄정도를 무게 변화로 환산하는 기설정된 변환계수를 통해 상기 측정된 진폭의 크기 변화를 무게 변화율로 환산하고, 상기 환산된 무게 변화율에 대응되는 상기 사용자의 요속을 판단하며,
상기 기설정된 변환계수는
동일한 환경변수 조건 하에서 반복 측정된 무게 변화율과 진폭의 크기 변화에 대한 평균화 과정을 통해 도출된 하기 수학식1을 통해 결정되는
[수학식1]

여기서,
는 기설정된 변환계수,
는 진폭의 크기인
요속 측정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 전파는 임펄스(Impulse) 신호인 것을 특징으로 하는
요속 측정 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 수신부는
부분 샘플링(Sub-sampling) 과정을 통해 상기 수신한 전파를 디지털화하고,
상기 요속 판단부는
상기 디지털화된 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하여, 상기 사용자의 요속을 판단하는
요속 측정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 요속 판단부는
기설정된 시간동안 상기 진폭의 피크 전압(Peak voltage)의 크기 변화를 추적하고, 상기 추적한 피크 전압의 크기 변화에 따라 상기 사용자의 요속을 판단하는
요속 측정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 요속 판단부는
상기 측정된 진폭의 크기 변화에 따른 상기 방광의 부피 변화율을 측정하고, 상기 방광의 부피 변화율에 대응되는 상기 사용자의 요속을 판단하는
요속 측정 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 요속 판단부는
상기 환산된 무게 변화율을 통해 상기 사용자 소변의 최대 유량(Maximum urine flow rate) 정보 및 배뇨 패턴(Urination pattern) 정보를 판단하는
요속 측정 시스템.
송신부에서 사용자의 방광으로 전파를 송신하는 단계;
수신부에서 상기 방광을 투과한 전파를 수신하는 단계 및
요속 판단부에서 상기 수신한 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하고, 상기 측정된 진폭의 크기 변화에 따라 상기 사용자의 요속을 판단하는 단계
를 포함하고,
상기 송신부 및 상기 수신부는
상기 방광의 주변 둘레에 배치되는 복수의 안테나와 스위치를 통해 각각 연결되며,
상기 복수의 안테나 각각은
상기 스위치의 스위칭 동작에 따라 상기 송신부 및 상기 수신부 중 어느 하나와 선택적으로 연결되며,
상기 요속을 판단하는 단계는
상기 요속 판단부에서 진폭의 감쇄정도를 무게 변화로 환산하는 기설정된 변환계수를 통해 상기 측정된 진폭의 크기 변화를 무게 변화율로 환산하고, 상기 환산된 무게 변화율에 대응되는 상기 사용자의 요속을 판단하며,
상기 기설정된 변환계수는
동일한 환경변수 조건 하에서 반복 측정된 무게 변화율과 진폭의 크기 변화에 대한 평균화 과정을 통해 도출된 하기 수학식1을 통해 결정되는
[수학식1]

여기서,
는 기설정된 변환계수,
는 진폭의 크기인
요속 측정 방법.
제9항에 있어서,
상기 수신하는 단계는
상기 수신부에서 부분 샘플링(Sub-sampling) 과정을 통해 상기 수신한 전파를 디지털화하고,
상기 요속을 판단하는 단계는
상기 요속 판단부에서 상기 디지털화된 전파의 진폭의 크기 변화를 측정하여, 상기 사용자의 요속을 판단하는
요속 측정 방법.
제9항에 있어서,
상기 요속을 판단하는 단계는
상기 요속 판단부에서 기설정된 시간동안 상기 진폭의 피크 전압(Peak voltage)의 크기 변화를 추적하고, 상기 추적한 피크 전압의 크기 변화에 따라 상기 사용자의 요속을 판단하는
요속 측정 방법.
삭제