KR102364842B1 - 맥파 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
맥파 측정 장치 및 방법이 제공된다. 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치는 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신하는 수신부, 수신된 맥파 신호 중 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하고, 증폭된 전압차를 적분하는 아날로그 신호 처리부, 및 적분 결과를 AD(Analog to Digital) 컨버팅하여, 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.
Description
개시된 실시예들은 맥파 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 맥파 전달 시간 측정 방법 중 하나로, 심전도 신호를 측정하여, 신체의 말단 부위에서 측정된 맥파와 비교하여 맥파 전달 시간(PTT; Pulse Transit Time)을 구하는 방식이 있다. 심전도를 이용하는 방식의 경우 심장을 포함하는 전기적 경로를 통하여 전위차를 측정해야 하므로, 양 손을 기기에 접촉하거나, 가슴 부위에 패치를 접촉해야 한다.
심전도 신호의 측정 없이 맥파를 측정하는 방법으로, 신체의 일 말단 부위의 두 지점에서 맥파를 측정하여, 심장과 가까운 쪽의 맥파 신호와 신체 말단과 가까운 쪽의 맥파 신호 사이의 시간차를 측정하는 방식이 있다. 이 때, 맥파 신호가 감지되는 두 지점 사이의 거리가 가까울수록, 두 맥파 신호 사이의 시간차가 작아진다. 따라서, 맥파 신호가 감지되는 두 지점 사이의 거리가 가까울수록, 신호 측정을 위해 높은 샘플링 주파수(sampling frequency)가 요구된다.
개시된 일 실시예는 대상체의 두 지점에서 감지된 맥파 신호에 대해 차동 증폭한 결과를 적분하고, 적분 결과를 AD(Analog to Digital) 컨버팅하여 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득하는 장치 및 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치는, 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신된 맥파 신호 중 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하고, 상기 증폭된 전압차를 적분하는 아날로그 신호 처리부; 및 상기 적분 결과를 AD(Analog to Digital) 컨버팅하여, 상기 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득하는 디지털 신호 처리부를 포함한다.
또한, 상기 아날로그 신호 처리부는, 상기 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하는 차동 증폭부; 및 상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 적분하는 적분부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아날로그 신호 처리부는, 상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류(rectification)하는 정류부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정류부는, 상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정파 정류(full-wave rectification)할 수 있다.
또한, 상기 정류부는, 상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 반파 정류(half-wave rectification)할 수 있다.
또한, 상기 아날로그 신호 처리부는, 상기 수신된 맥파 신호를 증폭시키는 증폭부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 아날로그 신호 처리부는, 상기 증폭된 맥파 신호가 소정의 값 이상인 경우, 상기 소정의 값으로 상기 증폭된 맥파 신호의 진폭을 제한하는 진폭 제한부(amplitude limiter)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 디지털 신호 처리부는, 상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점을 결정하고, 상기 결정된 시점마다 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 상기 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
또한, 상기 디지털 신호 처리부는, 상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 맥파 신호의 피크를 검출하는 피크 검출부를 더 포함하고, 상기 피크가 검출된 시점과 대응하는 시점마다 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 상기 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
또한, 상기 디지털 신호 처리부는, 상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분부를 초기화(reset)하는 시점을 결정하고, 상기 적분부는, 상기 결정된 시점마다 초기화될 수 있다.
또한, 상기 대상체에 대하여 광을 조사하는 발광부를 더 포함하고, 상기 수신부는, 상기 발광부로부터 조사되어 상기 대상체를 투사한 광 및 상기 발광부로부터 조사되어 상기 대상체로부터 반사된 광 중 적어도 하나를 수신하여 광전(photoelectric) 변환하여 상기 맥파 신호를 생성하는 수광부를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 맥파 측정 방법은, 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 맥파 신호 중 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하고, 상기 증폭된 전압차를 적분하는 단계; 및 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 상기 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 전압차를 적분하는 단계는, 상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정류하는 단계는, 상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정파 정류하는 것일 수 있다.
또한, 상기 정류하는 단계는, 상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 반파 정류하는 것일 수 있다.
또한, 상기 맥파 신호를 수신하는 단계는, 상기 수신된 맥파 신호를 증폭시키는 단계를 더 포함할 수 있다
또한, 상기 수신된 맥파 신호를 증폭시키는 단계는, 상기 증폭된 맥파 신호가 소정의 값 이상인 경우, 상기 증폭된 맥파 신호의 진폭을 상기 소정의 값으로 제한하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 맥파 전달 시간을 획득하는 단계는, 상기 결정된 시점마다 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 상기 맥파 전달 시간을 획득하는 것일 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분 결과를 초기화하는 시점을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 증폭된 전압차를 적분하는 단계는, 상기 결정된 시점마다 상기 적분 결과를 초기화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 대상체에 대하여 광을 조사하는 단계; 상기 조사된 광이 상기 대상체를 투사한 광 및 상기 조사된 광이 상기 대상체로부터 반사된 광 중 적어도 하나를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 광을 광전 변환하여 상기 맥파 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 방법은 아날로그 신호 처리 과정을 포함하여, 샘플링 주파수 등 이산적 특성에 영향을 받지 않고, 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
도 1은 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따라 정류부를 포함하는 맥파 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 맥파 측정 장치에서의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 증폭부 및 진폭 제한부를 포함하는 맥파 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시된 맥파 측정 장치에서의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따라 정류부를 포함하는 맥파 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 맥파 측정 장치에서의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 증폭부 및 진폭 제한부를 포함하는 맥파 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시된 맥파 측정 장치에서의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 실시예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 권리범위를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1(a)는 맥파 측정 장치(100)가 대상체(105)의 두 지점에서 맥파를 감지하여, 심장에 가까운 쪽의 신호와 신체 말단에 가까운 쪽의 신호 사이의 전달 시간을 측정하는 것을 나타낸다.
도 1(b)는 심장에 가까운 쪽의 신호(110) 및 신체 말단에 가까운 쪽의 신호(120)의 시간에 따른 파형을 나타낸다. 여기서, 두 파형 각각의 피크 지점 사이의 간격(Δt)은 맥파 전달 시간을 나타낼 수 있다.
비 침습적인 맥파 측정 방법으로, 맥파 측정 장치(100)는 한쪽 체말단에 접하여, 두 개 이상의 생체 신호를 감지하고, 감지된 신호들 사이의 전달 시간을 획득할 수 있다. 체말단이란 예를 들어, 손목, 발목, 손 바닥 및 발 바닥 등을 포함할 수 있다. 동맥을 따라 진행하는 맥파의 전달 속도는 1 내지 5 m/s 정도로, 신호를 측정하는 두 지점 사이의 거리가 가까울수록, 두 지점 사이의 신호 전달 시간이 작아진다. 두 지점 사이의 신호 전달 시간이 작아질수록, 디지털 시스템에서의 샘플링 주파수(sampling frequency)는 높아져야 한다. 이에 따라, 맥파 측정 장치를 위해 고 용량의 메모리가 요구되며, 시스템 전체의 연산량이 증가하고, 전력 소모가 증가하여, 웨어러블 장치(wearable device)로의 구현이 어렵게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 두 지점에서 감지된 맥파 신호(110, 120)에 대해 아날로그 신호 처리를 하여, 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 구체적으로, 맥파 측정 장치(100)는 두 지점에서 감지된 맥파 신호(110, 120)에 대해 차동 증폭한 결과를 적분하고, 적분 결과를 AD(Analog to Digital) 컨버팅하여 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 개시된 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 신호를 측정하는 두 지점 사이의 거리가 가까워져도, 신호가 측정되는 샘플링 주파수의 영향을 받지 않고 신호 전달 시간을 획득할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 측정된 신호의 크기가 매우 작은 경우에도, 증폭을 통하여 용이하게 높은 정확도로 신호 전달 시간을 획득할 수 있다. 측정된 맥파 전달 시간은 혈압, 혈관 탄성도 등 심혈관계 특징을 분석하는 데 활용될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 맥파 측정 장치(100)는 수신부(210), 아날로그 신호 처리부(220) 및 디지털 신호 처리부(230)를 포함한다. 맥파 측정 장치(100)는 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해서도 구현될 수 있다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
수신부(210)는 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신한다.
여기서, 대상체의 적어도 두 지점은, 대상체의 한쪽 체말단에 위치한 적어도 두 지점을 의미한다.
수신부(210)는 발광부(미도시)로부터 조사되어 대상체를 투사한 광 및 대상체로부터 반사된 광 중 적어도 하나를 수신하고, 광전(photoelectric) 변환하여 맥파 신호를 생성하는 수광부(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 발광부(미도시)는 대상체에 대하여 광을 조사하는 적어도 하나의 발광 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발광부는 가시광선 발광 다이오드, 근적외선 발광 다이오드 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
아날로그 신호 처리부(220)는 수신된 맥파 신호 중 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하고, 증폭된 전압차를 적분한다.
일 실시예에 따른 아날로그 신호 처리부(220)는 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하는 차동 증폭부 및 증폭된 전압차에 대한 신호를 적분하는 적분부를 포함할 수 있다. 이 경우, 적분부의 출력 전압은 맥파 전달 시간에 비례하므로, 적분부의 출력 전압은 맥파 전달 시간 획득에 이용될 수 있다.
또한, 아날로그 신호 처리부(220)는 수신된 맥파 신호에 대해 맥파 측정의 정확성을 향상시키기 위한 전처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 신호 처리부(220)는 수신된 맥파 신호의 신호 대 잡음비를 개선하기 위하여 노이즈 필터링을 수행할 수 있다. 다른 예로, 아날로그 신호 처리부(220)는 수신된 맥파 신호의 크기가 작은 경우, 이후의 신호 처리 과정을 용이하게 하기 위한 증폭을 수행할 수 있다.
다른 실시예에 따른 아날로그 신호 처리부(220)는 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류(rectification)하는 정류부를 더 포함할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.
또 다른 실시예에 따른 아날로그 신호 처리부(220)는 수신된 맥파 신호를 증폭시켜 진폭을 제한할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.
디지털 신호 처리부(230)는 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득한다.
일 실시예에 따른 디지털 신호 처리부(230)는 소정의 시점에 아날로그 신호 처리부(220)의 적분 결과를 전달 받아, AD 컨버팅 후 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호 처리부(230)는 심장 박동 주기보다 작은 주기마다 아날로그 신호 처리부(220)의 적분 결과를 전달 받아, AD 컨버팅 후 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 디지털 신호 처리부(230)는, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점을 결정할 수 있다. 디지털 신호 처리부(230)는 아날로그 신호 처리부(220)의 적분 결과를 전달 받아, AD 컨버팅을 수행하는 시점을 결정하기 위하여, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 수신할 수 있다. 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점은 예를 들어, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 피크(peak)가 검출된 시점과 대응하는 시점, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 밸리(valley)가 검출된 시점과 대응하는 시점, 및 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 크기가 0V인 시점과 대응하는 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점이 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 피크가 검출된 시점과 대응하는 시점인 경우, 디지털 신호 처리부(230)는 피크 검출부(미도시)를 포함할 수 있다. 피크가 검출된 시점과 대응하는 시점은, 피크가 검출된 시점, 피크가 검출된 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 예로, 디지털 신호 처리부(230)는 수신된 맥파 신호 중 어느 하나의 맥파 신호의 밸리가 검출된 시점과 대응하는 시점마다 아날로그 신호 처리부(220)로부터 적분 결과를 전달 받아 AD 컨버팅 수행할 수 있다. 밸리가 검출된 시점과 대응하는 시점은, 밸리가 검출된 시점, 밸리가 검출된 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또 다른 예로, 디지털 신호 처리부(230)는 수신된 맥파 신호 중 어느 하나의 맥파 신호의 크기가 0V인 시점과 대응하는 시점마다 아날로그 신호 처리부(220)로부터 적분 결과를 전달 받아 AD 컨버팅 수행할 수 있다. 맥파 신호의 크기가 0V인 시점과 대응하는 시점은, 맥파 신호의 크기가 0V인 시점, 맥파 신호의 크기가 0V인 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따른 디지털 신호 처리부(230)는, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 적분 결과를 초기화(reset)하는 시점을 결정할 수 있다. 디지털 신호 처리부(230)는, 아날로그 신호 처리부(220)의 적분 결과를 초기화하는 시점을 결정하기 위하여, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 수신할 수 있다. 적분 결과를 초기화하는 시점은 예를 들어, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 피크가 검출된 시점과 대응하는 시점, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 밸리가 검출된 시점과 대응하는 시점, 및 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 크기가 0V인 시점과 대응하는 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 적분 결과를 초기화하는 시점이 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 신호의 피크가 검출된 시점과 대응하는 시점인 경우, 디지털 신호 처리부(230)는 피크 검출부(미도시)를 포함할 수 있다. 피크가 검출된 시점과 대응하는 시점은, 피크가 검출된 시점, 피크가 검출된 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다른 예로, 디지털 신호 처리부(230)는 수신된 맥파 신호 중 어느 하나의 맥파 신호의 밸리가 검출된 시점과 대응하는 시점마다 적분 결과를 초기화할 수 있다. 밸리가 검출된 시점과 대응하는 시점은, 밸리가 검출된 시점, 밸리가 검출된 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또 다른 예로, 디지털 신호 처리부(230)는 수신된 맥파 신호 중 어느 하나의 맥파 신호의 크기가 0V인 시점과 대응하는 시점마다 적분 결과를 초기화할 수 있다. 맥파 신호의 크기가 0V인 시점과 대응하는 시점은, 맥파 신호의 크기가 0V인 시점, 맥파 신호의 크기가 0V인 시점으로부터 소정의 시간이 경과한 시점 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 3은 일 실시예에 따라 정류부를 포함하는 맥파 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 수신부(210), 아날로그 신호 처리부(220) 및 디지털 신호 처리부(230)를 포함한다. 수신부(210)는 적어도 두 개의 센서를 포함할 수 있다. 아날로그 신호 처리부(220)는 차동 증폭부(310), 정류부(320) 및 적분부(330)를 포함할 수 있다. 디지털 신호 처리부(230)는 AD 컨버터(340) 및 맥파 전달 시간 획득부(350)를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 맥파 측정 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 맥파 측정 장치(100)는 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 수신부(210), 아날로그 신호 처리부(220) 및 디지털 신호 처리부(230)는 도 2에 도시된 수신부(210), 아날로그 신호 처리부(220) 및 디지털 신호 처리부(230)와 동일 대응되므로, 도 2에서와 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따른 수신부(210)는 적어도 두 개의 센서를 포함할 수 있다. 즉, 수신부(210)는 적어도 두 개의 센서를 이용하여, 대상체의 적어도 두 개의 지점에서 맥파 신호를 감지할 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 적어도 세 개의 센서에서 맥파 신호를 감지하여, 신호 대 잡음비(SNR)가 좋은 두 개의 맥파 신호를 선택하여, 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 이 경우, 동잡음이나 센서의 전위(dislocation) 등에 따라 신호가 열화되는 경우에도 안정적으로 맥파를 측정할 수 있다.
예를 들어, 일 신체 말단 부위에서, 심장으로부터 제1 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 지점, 및 심장으로부터 제2 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 지점에, 각각의 센서가 위치할 수 있다. 이 경우, 맥파 측정 장치(100)는 심장으로부터 제1 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 센서 중 하나의 센서에서 감지한 맥파 신호, 및 심장으로부터 제2 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 센서 중 하나의 센서에서 감지한 맥파 신호를 선택하여, 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
다른 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 적어도 세 개의 센서에서 맥파 신호를 감지하고, 이들 신호를 조합하여, 맥파 신호 어레이(array)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 일 신체 말단 부위에서, 심장으로부터 제1 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 지점, 및 심장으로부터 제2 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 지점에, 각각의 센서가 위치할 수 있다. 이 경우, 맥파 측정 장치(100)는 심장으로부터 제1 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 센서 중 하나의 센서에서 감지한 맥파 신호, 및 심장으로부터 제2 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 센서 중 하나의 센서에서 감지한 맥파 신호를 선택하여, 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 맥파 측정 장치(100)는 심장으로부터 제1 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 센서에서 감지한 맥파 신호 및 심장으로부터 제2 거리만큼 떨어진 곳에 위치한 적어도 두 개의 센서에서 감지한 맥파 신호를 조합하여, 각각의 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 맥파 측정 장치(100)는 복수의 지점에서 감지된 맥파 신호의 조합으로부터 획득한 맥파 전달 시간으로부터, 맥파 신호 어레이를 생성할 수 있다. 생성된 맥파 신호 어레이는 심혈관계 특성 파악에 이용될 수 있다.
일 실시예에 따른 아날로그 신호 처리부(220)는 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류하는 정류부(320)를 포함할 수 있다. 차동 증폭부(310)는 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하는데, 차동 증폭부(310)의 출력은 이상(biphasic) 신호의 형태를 갖을 수 있다. 차동 증폭부(310) 출력의 한 주기의 적분 값이 0이 되는 경우, 맥파 전달 시간을 측정하기 어려울 수 있다. 따라서, 정류부(320)는 이상 신호를 단상(monophasic) 신호로 변환하여, 정확한 맥파 전달 시간 측정을 가능케 한다.
예를 들어, 정류부(320)는 증폭된 전압차에 대한 신호에 대해 정파 정류를 수행할 수 있다. 다른 예로, 정류부(320)는 증폭된 전압차에 대한 신호에 대해 반파 정류를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 적분부(330)는, 일정 시점마다 초기화될 수 있다. 일 실시예에 따른 적분부(330)는, 디지털 신호 처리부(230)에서 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여 결정된 시점에 초기화될 수 있다.
예를 들어, 적분부(330)는 감지된 맥파 신호 중 하나의 맥파 신호의 피크가 검출된 시점과 대응하는 시점마다 초기화될 수 있다. 예를 들어, 심박 주기가 1sec인 경우, 피크 발생 시간 간격은 심장 박동 주기와 같고, 소정의 시간은 250ms으로 정해질 수 있다. 이 경우, 적분부(330)는 감지된 맥파 신호 중 하나의 맥파 신호의 피크가 검출된 시점으로부터 250ms가 지난 시점마다 초기화될 수 있다.
일 실시예에 따른 AD 컨버터(340)는 아날로그 신호 처리부(220)에서 적분 결과를 전달 받아, 디지털 신호로 변환한다.
일 실시예에 따른 맥파 전달 시간 획득부(350)는 적분 결과가 디지털 신호로 변환된 결과를 이용하여, 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 맥파 전달 시간은 적분부(330)의 출력 전압에 비례할 수 있다.
디지털 신호 처리부(230)는 아날로그 신호 처리부(220)에서 적분 결과를 전달 받아 디지털 신호로 변환하는 시점 및 적분부(330)를 초기화하는 시점을 결정하기 위해, 소정의 샘플링 주파수로, 수신된 맥파 신호를 모니터링할 수 있다. 또한, 디지털 신호 처리부(230)는 아날로그 신호 처리부(220)에서 적분 결과를 전달 받아 디지털 신호로 변환하는 시점 및 적분부(330)를 초기화하는 시점을 결정하기 위해, 소정의 샘플링 주파수로, 전처리된 맥파 신호를 모니터링할 수 있다. 소정의 샘플링 주파수는 심박수보다 큰 값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 소정의 샘플링 주파수는 100Hz 내지 500 Hz 사이의 값으로 결정될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 맥파 측정 장치에서의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4(a)는 수신된 두 맥파 신호에 대해 전처리를 수행한 결과를 나타낸다. 예를 들어, 대상체의 두 지점에서 감지된 맥파 신호 각각에 대해 노이즈 필터링을 수행하여, 맥파 신호의 신호 대 잡음비를 개선한 결과를 나타낸다.
도 4(b)는 두 맥파 신호를 차동 증폭한 결과를 나타낸다. 도 4(b)를 참조하면, 두 맥파 신호의 차동 증폭 결과는 이상 신호의 형태를 갖는다. 즉, 제1 맥파 신호(410)가 제2 맥파 신호(420)보다 큰 시점에는, 차동 증폭 신호는 음의 값을 갖는다. 제1 맥파 신호(410)가 제2 맥파 신호(420)보다 작은 시점에는, 차동 증폭 신호는 양의 값을 갖는다.
도 4(c)는 도 4(b)에 나타난 차동 증폭 신호를 정파 정류한 결과를 나타낸다. 즉, 정파 정류된 차동 증폭 신호는 단상 신호의 형태를 갖는다.
두 맥파 신호를 차동 증폭한 결과는 이상 신호의 형태를 갖을 수 있다. 이에 따라, 한 주기의 적분 값이 0이 되는 경우, 맥파 전달 시간을 측정하기 어려울 수 있다. 정류부(320)는 이상 신호를 단상(monophasic) 신호로 변환하여, 맥파 전달 시간 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 증폭부 및 진폭 제한부를 포함하는 맥파 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 수신부(210), 아날로그 신호 처리부(220) 및 디지털 신호 처리부(230)를 포함한다. 도 5에 도시된 수신부(210), 아날로그 신호 처리부(220) 및 디지털 신호 처리부(230)는 도 2 및 도 3에 도시된 수신부(210), 아날로그 신호 처리부(220) 및 디지털 신호 처리부(230)와 동일 대응되므로, 도 2 및 도 3에서와 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따른 아날로그 신호 처리부(220)는 증폭부(510), 진폭 제한부(amplitude limiter)(520), 차동 증폭부(530), 정류부(540) 및 적분부(550)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 차동 증폭부(530), 정류부(540) 및 적분부(550)는 도 3에 도시된 차동 증폭부(310), 정류부(320) 및 적분부(330)와 동일 대응되므로, 도 3에서와 중복되는 설명은 생략한다.
두 지점에서 감지된 맥파 신호 사이에는 진폭의 차이가 존재할 수 있다. 이는, 각 신호의 측정 위치에서의 센서와 체표면 사이의 특성이 상이하거나, 하나의 생체 신호 또한 시간에 따라 센서와 체표면 사이의 특성이 달라질 수 있기 때문이다. 이러한 경우, 두 신호를 단순 차동 증폭하면, 차동 증폭 신호의 적분 결과가 펄스(pulse)마다 다르게 측정이 되어, 맥파 전달 시간 측정의 정확도를 저하시킬 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는, 차동 증폭 전 각각의 맥파 신호를 증폭하고, 증폭된 맥파 신호의 진폭을 소정의 값으로 제한한 후, 차동 증폭을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 증폭부(510)는 수신된 각각의 맥파 신호를 증폭시킬 수 있다. 수신된 맥파 신호에 대해 신호 대 잡음 비를 개선하기 위한 전처리가 수행된 경우, 증폭부(510)는 전처리된 각각의 신호를 증폭시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 증폭부(510)는 각각의 맥파 신호를 증폭하여, 맥파 신호의 기울기(slope)를 가파르게 하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 진폭 제한부(520)는 증폭된 맥파 신호가 소정의 값 이상인 경우, 상기 소정의 값으로 증폭된 맥파 신호의 진폭을 제한할 수 있다.
맥파 신호가 증폭 단계를 거쳐, 진폭이 소정의 값으로 제한되면, 상승 에지(rising edge) 및 하강 에지(falling edge)를 제외한 나머지 구간은 일정한 값을 가지게 된다. 따라서, 진폭 제한이 수행된 신호는 디지털 펄스와 유사한 형태를 나타낼 수 있다.
다른 실시예에 따라, 아날로그 신호 처리부(220)가 진폭 제한기를 포함하지 않는 경우에도, 증폭기의 세츄레이션(saturation) 전압으로 진폭이 제한될 수 있다. 따라서, 증폭기만으로 진폭 제한 기능을 수행할 수 있다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시된 맥파 측정 장치에서의 신호 처리 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6a는 수신된 두 맥파 신호에 대해 전처리를 수행한 결과를 나타낸다. 예를 들어, 대상체의 두 지점에서 감지된 맥파 신호 각각에 대해 노이즈 필터링을 수행하여, 맥파 신호의 신호 대 잡음비를 개선한 결과를 나타낸다.
도 6b는 도 6a에 나타난 두 신호(610, 620) 각각을 증폭시켜, 진폭 제한을 수행하는 단계를 설명하기 위한 예시도이다. 도 6a에 나타난 두 신호(610, 620)를 증폭시킬수록, 두 신호(610, 620)의 기울기는 가파르게 된다. 일 실시예에 따른 진폭 제한부(520)는 증폭된 신호가 소정의 값 이상인 경우, 증폭된 맥파 신호의 진폭을 상기 소정의 값으로 제한할 수 있다. 두 신호(610, 620)가 증폭 단계를 거쳐, 진폭이 소정의 값으로 제한되면, 상승 에지 및 하강 에지를 제외한 나머지 구간은 일정한 값을 가지게 된다. 따라서, 진폭 제한이 수행된 신호는 디지털 펄스와 유사한 형태를 나타낼 수 있다.
도 6c는 도 6a에 나타난 두 신호(610, 620) 각각을 증폭시켜, 진폭 제한을 수행한 결과를 나타낸다. 도 6c의 상단의 그래프는 두 신호(610, 620) 중 심장으로부터 더 가까운 지점에서 감지된 맥파 신호에 대응하는 신호(610)에 대해 노이즈 필터링, 증폭 및 진폭 제한이 수행된 결과를 나타낸다. 도 6c의 하단의 그래프는 두 신호(610, 620) 중 심장으로부터 더 먼 지점에서 감지된 맥파 신호에 대응하는 신호(620)에 대해 노이즈 필터링, 증폭 및 진폭 제한이 수행된 결과를 나타낸다.
도 6d는 진폭 제한이 수행된 두 신호를 차동 증폭한 결과를 나타낸다. 도 6d를 참조하면, 진폭 제한이 수행된 두 신호를 차동 증폭 결과는 이상 신호의 형태를 갖는다. 즉, 제1 맥파 신호(410)가 제2 맥파 신호(420)보다 큰 시점에는, 차동 증폭 신호는 음의 값을 갖는다. 제1 맥파 신호(410)가 제2 맥파 신호(420)보다 작은 시점에는, 차동 증폭 신호는 양의 값을 갖는다.
도 6e는 도 6d에 나타난 차동 증폭 신호를 정파 정류한 결과를 나타낸다. 즉, 정파 정류된 차동 증폭 신호는 단상 신호의 형태를 갖는다.
도 6f는 도 6d에 나타난 정파 정류된 신호를 적분부(550)에서 적분하는 것을 설명하기 위한 예시도이다. 일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 전처리가 수행된 두 신호 중 어느 하나(610)의 신호에 대한 피크 검출 시점으로부터 소정의 시간이 지난 시점마다(650) 적분부(550)를 초기화할 수 있다. 적분 결과(640)는 두 신호(610, 620)의 전달 시간 차이에 비례한다. 따라서, 맥파 측정 장치(100)는 적분 결과(640)를 이용하여 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 710에서, 맥파 측정 장치(100)는 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신한다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호에 대해 맥파 측정의 정확성을 향상시키기 위한 전처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호의 신호 대 잡음비를 개선하기 위하여 노이즈 필터링을 수행할 수 있다. 다른 예로, 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호의 크기가 작은 경우, 이후의 신호 처리 과정을 용이하게 하기 위한 증폭을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점을 결정할 수 있다. 또한, 맥파 측정 장치(100)는, 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 적분 결과를 초기화하는 시점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호 중 하나의 맥파 신호의 피크를 검출할 수 있다.
단계 720에서, 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호 중 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하고, 증폭된 전압차를 적분한다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 맥파 측정 장치(100)는 증폭된 전압차에 대한 신호에 대해 정파 정류를 수행할 수 있다. 다른 예로, 맥파 측정 장치(100)는 증폭된 전압차에 대한 신호에 대해 반파 정류를 수행할 수 있다.
단계 730에서, 맥파 측정 장치(100)는 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득한다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 일정 시간마다 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다. 여기서 일정 시간이란 예를 들어, 수신된 맥파 신호 중 하나의 맥파 신호에 대한 피크 검출 시점에 대응하는 시점을 포함할 수 있다. 다른 예로, 일정 시간은 수신된 맥파 신호 중 하나의 맥파 신호에 대한 밸리 검출 시점에 대응하는 시점으로 결정될 수 있다. 또 다른 예로, 일정 시간은 수신된 맥파 신호 중 하나의 크기가 0V인 시점과 대응하는 시점으로 결정될 수 있다.
맥파 측정 장치(100)는 획득된 맥파 전달 시간을 심혈관계 특성 분석에 이용할 수 있다. 예를 들어, 획득된 맥파 전달 시간은 혈압, 혈관 탄성도 및 혈관 나이 등을 추정하는 데 이용될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 810에서, 맥파 측정 장치(100)는 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 대상체에 대하여 광을 조사할 수 있다. 맥파 측정 장치(100)는 조사된 광이 대상체를 투사한 광 및 조사된 광이 대상체로부터 반사된 광 중 적어도 하나를 수신할 수 있다. 맥파 측정 장치(100)는 수신된 광을 광전 변환하여 맥파 신호를 생성할 수 있다. 맥파 측정 장치(100)는 수신된 광을 광전 변환하여 맥파 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호에 대해 맥파 측정의 정확성을 향상시키기 위한 전처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호의 신호 대 잡음비를 개선하기 위하여 노이즈 필터링을 수행할 수 있다. 다른 예로, 맥파 측정 장치(100)는 수신된 맥파 신호의 크기가 작은 경우, 이후의 신호 처리 과정을 용이하게 하기 위한 증폭을 수행할 수 있다.
단계 820에서, 맥파 측정 장치(100)는 수신된 각각의 맥파 신호를 증폭할 수 있다.
맥파 신호에 대한 증폭률이 높을수록, 맥파 신호의 기울기가 가파르게 된다.
일 실시예에 따라 수신된 광에 대해 전처리가 수행된 경우, 맥파 측정 장치(100)는 전처리가 수행된 각각의 신호를 증폭시킬 수 있다.
단계 830에서, 맥파 측정 장치(100)는 증폭된 각각의 맥파 신호의 진폭을 제한할 수 있다.
맥파 측정 장치(100)는 증폭된 맥파 신호가 소정의 값 이상인 경우, 증폭된 맥파 신호의 진폭을 상기 소정의 값으로 제한할 수 있다. 예를 들어, 맥파 측정 장치(100)는 진폭 제한기 이용하여, 증폭된 신호 진폭을 일정한 값으로 제한할 수 있다. 다른 예로, 맥파 측정 장치가 진폭 제한기를 포함하지 않는 경우, 증폭기의 세츄레이션 전압으로 증폭된 맥파 신호의 진폭이 제한될 수 있다.
맥파 신호가 증폭 단계를 거쳐, 진폭이 소정의 값으로 제한되면, 상승 에지 및 하강 에지를 제외한 나머지 구간은 일정한 값을 가지게 된다. 따라서, 맥파 전달 시간 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
단계 840에서, 맥파 측정 장치(100)는 진폭 제한된 두 신호의 전압차를 증폭시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 차동 증폭기를 이용하여, 두 신호의 전압차를 증폭시킬 수 있다. 두 신호의 전압차는 두 신호의 위상차를 나타낼 수 있다. 따라서, 두 신호의 전압차를 이용하여 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
단계 850에서, 맥파 측정 장치(100)는 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류할 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 증폭된 전압차에 대한 신호가 단상 신호의 형태를 갖도록 반파 정류 또는 정파 정류를 수행할 수 있다.
단계 860에서, 맥파 측정 장치(100)는 정류된 신호를 적분할 수 있다.
이 때, 적분 결과는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간과 비례한다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 소정의 시점마다 적분 결과를 초기화할 수 있다. 예를 들어, 적분 결과를 초기화 하는 주기는 심장 박동 주기에 대응될 수 있다.
단계 870에서, 맥파 측정 장치(100)는 적분 결과를 AD 컨버팅할 수 있다.
일 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는 소정의 시점마다 적분 결과를 AD 컨버팅할 수 있다. 예를 들어, 적분 결과를 AD 컨버팅하는 주기는 심장 박동 주기에 대응될 수 있다.
단계 880에서, 맥파 측정 장치(100)는 디지털화된 적분 결과를 이용하여, 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득할 수 있다.
개시된 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는, 감지된 맥파 신호에 대해 아날로그 신호 처리 과정을 수행하여, 고속의 샘플링 주파수 없이도 정확한 맥파 측정을 가능케 한다. 따라서, 개시된 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는, 요구되는 컴퓨팅 전력(computing power), 연산량 및 메모리 용량을 감소시켜 모바일(mobile) 건강 관리 시스템에 활용될 수 있다. 또한, 개시된 실시예에 따른 맥파 측정 장치(100)는, 비교적 낮은 시스템 스펙으로 가까운 두 지점에서 맥파를 측정하여 맥파 전달 시간을 획득할 수 있으므로, 웨어러블 장치에도 활용될 수 있다.
본 실시예들에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
본 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100: 맥파 측정 장치 210: 수신부
220: 아날로그 신호 처리부 230: 디지털 신호 처리부
310, 530: 차동 증폭부 320, 540: 정류부
330, 550: 적분부 340, 560: AD 컨버터
350, 570: 맥파 전달 시간 획득부 510: 증폭부
520: 증폭 제한부
220: 아날로그 신호 처리부 230: 디지털 신호 처리부
310, 530: 차동 증폭부 320, 540: 정류부
330, 550: 적분부 340, 560: AD 컨버터
350, 570: 맥파 전달 시간 획득부 510: 증폭부
520: 증폭 제한부
Claims (20)
- 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신된 맥파 신호 중 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하고, 상기 증폭된 전압차를 적분하는 아날로그 신호 처리부; 및
상기 적분 결과를 AD(Analog to Digital) 컨버팅하여, 상기 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득하고, 상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분 결과를 초기화하는 시점을 결정하는 디지털 신호 처리부를 포함하는 맥파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 아날로그 신호 처리부는,
상기 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하는 차동 증폭부; 및
상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 적분하는 적분부를 포함하는 맥파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 아날로그 신호 처리부는,
상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류(rectification)하는 정류부를 더 포함하는 맥파 측정 장치. - 제3항에 있어서,
상기 정류부는,
상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정파 정류(full-wave rectification)하는, 맥파 측정 장치. - 제3항에 있어서,
상기 정류부는,
상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 반파 정류(half-wave rectification)하는, 맥파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 아날로그 신호 처리부는,
상기 수신된 맥파 신호를 증폭시키는 증폭부를 더 포함하는 맥파 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 아날로그 신호 처리부는,
상기 증폭된 맥파 신호가 소정의 값 이상인 경우, 상기 증폭된 맥파 신호의 진폭을 상기 소정의 값으로 제한하는 진폭 제한부(amplitude limiter)를 더 포함하는 맥파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리부는,
상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점을 결정하고, 상기 결정된 AD 컨버팅하는 시점마다 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 상기 맥파 전달 시간을 획득하는 맥파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리부는,
상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나의 맥파 신호의 피크를 검출하는 피크 검출부를 더 포함하고,
상기 피크가 검출된 시점에 대응하는 시점마다 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 상기 맥파 전달 시간을 획득하는 맥파 측정 장치. - 제2항에 있어서,
상기 적분부는,
상기 결정된 시점마다 초기화되는 맥파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 대상체에 대하여 광을 조사하는 발광부를 더 포함하고,
상기 수신부는,
상기 발광부로부터 조사되어 상기 대상체를 투사한 광 및 상기 발광부로부터 조사되어 상기 대상체로부터 반사된 광 중 적어도 하나를 수신하여 광전(photoelectric) 변환하여 상기 맥파 신호를 생성하는 수광부를 포함하는 맥파 측정 장치. - 대상체의 적어도 두 지점에서 감지된 맥파 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 맥파 신호 중 두 맥파 신호의 전압차를 증폭하고, 상기 증폭된 전압차를 적분하는 단계;
상기 적분 결과를 AD(Analog to Digital) 컨버팅하여, 상기 두 맥파 신호에 대응하는 두 지점 사이의 맥파 전달 시간을 획득하는 단계; 및
상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분 결과를 초기화하는 시점을 결정하는 단계를 포함하는, 맥파 측정 장치에 의해 수행되는 맥파 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 전압차를 적분하는 단계는,
상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정류(rectification)하는 단계를 더 포함하는 맥파 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 정류하는 단계는,
상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 정파 정류(full-wave rectification)하는 것인, 맥파 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 정류하는 단계는,
상기 증폭된 전압차에 대한 신호를 반파 정류(half-wave rectification)하는 것인, 맥파 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 맥파 신호를 수신하는 단계는,
상기 수신된 맥파 신호를 증폭시키는 단계를 더 포함하는 맥파 측정 방법. - 제16항에 있어서,
상기 수신된 맥파 신호를 증폭시키는 단계는,
상기 증폭된 맥파 신호가 소정의 값 이상인 경우, 상기 증폭된 맥파 신호의 진폭을 상기 소정의 값으로 제한하는 단계를 더 포함하는 맥파 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 감지된 맥파 신호 중 어느 하나를 이용하여, 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하는 시점을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 맥파 전달 시간을 획득하는 단계는,
상기 결정된 AD 컨버팅하는 시점마다 상기 적분 결과를 AD 컨버팅하여, 상기 맥파 전달 시간을 획득하는 것인, 맥파 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 증폭된 전압차를 적분하는 단계는,
상기 결정된 시점마다 상기 적분 결과를 초기화하는 단계를 더 포함하는 맥파 측정 방법. - 제12항에 있어서,
상기 대상체에 대하여 광을 조사하는 단계;
상기 조사된 광이 상기 대상체를 투사한 광 및 상기 조사된 광이 상기 대상체로부터 반사된 광 중 적어도 하나를 수신하는 단계; 및
상기 수신된 광을 광전(photoelectric) 변환하여 상기 맥파 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 맥파 측정 방법.
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