KR20040075536A

KR20040075536A - 맥파 분석 시스템 및 맥파 분석 방법

Info

Publication number: KR20040075536A
Application number: KR1020030011074A
Authority: KR
Inventors: 박영배; 남동현
Original assignee: 학교법인 고황재단
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-08-30

Abstract

본 발명은 맥파 분석 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 맥파를 검출하고 분석하는 맥파 검출/분석 수단; 상기 맥파 검출/분석 수단으로부터 맥파에 대한 분석 결과를 입력받아 표시하는 표시 수단; 및 상기 맥파 검출/분석 수단과 상기 표시 수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공하며, 이는 맥파를 주파수 영역에서 분석함으로써 보다 많은 정보를 얻을 수 있도록 하며, 특히 부분파에 대한 정보를 정량적으로 측정함으로써 질병과 건강상태에 대한 정보를 획득할 수 있도록 한다.

Description

맥파 분석 시스템 및 맥파 분석 방법{PULSE WAVE ANALYSIS SYSTEM AND PULSE WAVE ANALYSIS METHOD}

본 발명은 맥파 분석 시스템 및 맥파 분석 방법에 대한 것으로서, 특히 맥파를 주파수 영역으로 변환하여 주파수 영역에서 고조파 성분 및 부분파 성분을 분석하고 부분파의 성분을 정량적으로 연산함으로써 질병, 건강 상태 등을 판별할 수 있도록 하는 맥파 분석 시스템 및 맥파 분석 방법에 관한 것이다.

맥파는 심장박동에 의해 생기는 동맥계파동의 전달이다. 즉 체동맥계에 있어서는 심장박동에 의하여 좌심실내압이 대동맥내압을 능가하는 순간에 대동맥판막이 개방과 더불어 혈액이 구출되면 대동맥기시부에 내압증가를 초래하여 동맥이 확장되고, 다음에 수축이 완료되어 심실내압이 대동맥내압보다 낮아지면 대동맥판이 폐쇄되면서 동시에 내압은 급강하하는데 이때 혈관벽은 탄력에 의해 수축하게 된다. 이렇게 대동맥내압이 상승 혹은 하강하는 변화에 따라서 혈관벽이 확장하였다가 수축하는 동맥벽의 변화가 계속하여 일어난다. 이와 같은 파동이 혈관벽을 따라서 말초로 전파하는 것을 맥파라고 하며, 맥파에는 일반적으로 압맥파(壓脈波)와 용적맥파(容積脈波)로 나뉜다.

압맥파는 혈관 내압의 시간적 변화를 기록한 것으로서, 경동맥파(頸動脈波)와 그 밖에 대혈관의 맥파를 반도체 감압소자(感壓素子) 등을 이용하여 측정한다.

용적맥파는 혈관용적의 시간적 변화를 기록한 것으로서, 말초혈관계의 용적변화를 기계적 측정법과 광학적 측정법 등을 이용하여 측정한다. 기계적 측정법은 일정한 크기의 압용기에 손가락 등을 넣고 물이나 공기의 압력변화를 측정하여 기록하는 방법이며, 광학적 측정법은 손가락이나 귀바퀴 등에 헤로글로빈에 대해 민감하게 흡수되는 일정한 파장의 광선을 조사하여 그 흡광도의 변화를 측정하여 기록하는 방법이다. 맥파의 변화를 보면 심장, 혈관계(血管系), 펌프기능, 동맥경화 등의 이상 정도를 알 수 있어 정밀검사에 쓰인다.

상기와 같은 맥파를 한의사가 직접 진맥함으로써 인체의 건강을 진단하는 전통적 방식을 탈피해 맥파를 기계적, 전기적으로 분석하는 기법들이 나타나고 있는데, 그 대표적인 것이 대한민국 특허출원 제20-1968-0002556호로서 손목 부위에서 혈관 내압을 시간적 변화를 기록한 압맥파를 이용하는 맥진계이다.

또한, 대한민국 특허출원 제10-2001-0073094호는 맥상 분석장치에 대한 것인데, 혈압이 높아지면 말초혈관에 혈액이 집중되고 이에 따라 혈관 속 혈액의 용적이 넓어지는데 이때 혈액속의 적외선 등의 빛을 흡수하는 헤모글로빈의 양이 증가하는 것을 이용하여 손가락 등의 신체의 일부에 빛의 투과함으로써 용적맥파를 측정하며, 이렇게 측정된 용적맥파를 시간적으로 분석하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기계적, 전자적인 맥파 분석 기술은 맥파를 측정하여 시간 영역에서만 분석함으로써 맥파에 담겨있는 건강에 대한 정보를 효율적으로 활용할 수 없었다.

상기 대한민국 특허출원 제10-2001-0073094호는 주파수 스펙트럼 분석기를 포함하고 있으나, 이는 맥파의 측정시에 추가될 수 있는 노이즈를 제거하기 위한 것일 뿐 맥파를 주파수 영역에서 분석하고자 하는 접근은 아니었다.

-종래 기술의 문제점의 해결-

상술한 종래 기술의 문제점을 극복하도록 하는 본 발명은 다음과 같은 배경에서 착안되었다.

도1은 용적맥파를 도시한 그래프이며, 도2는 도1의 용적맥파를 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)하여 주파수 영역에서 도시하였으며, 고조파를 표시한 그래프이며, 도3은 도2의 그래프에 고조파의 주파수 사이의 중점을 표시한 그래프이며, 도4a는 정상인의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며, 도4b는 뇌경색 및 고혈압 환자의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며, 도5a는 당뇨병이 없는 사람의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며, 도5b는 당뇨병 환자의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며, 이를 참조하여 설명한다.

사람의 신체의 일부를 통해 압맥파 내지 용적맥파를 시간의 변화에 따라 측정하여 도시하면 도1과 같은 형상을 나타낸다. 이때 주기적으로 최대치를 나타내는 점들을 관찰할 수 있는데 이러한 최대치의 주파수가 맥박수이다.

상기와 같은 맥파는 맥박수 이외에도 많은 건강에 대한 정보를 포함하고 있는데 종래에는 이에 대한 정확한 정보가 없으며, 또한 시간 영역에서만 맥파를 분석하는 접근을 해 오고 있다.

그런데, 한의학에서는 사람의 생명은 위기(胃氣) 유무에 의해 결정된다고 보며, 후천적인 수곡지기(水穀之氣)의 지속적인 공급에 의해서만 유지될 수 있다고 본다. 이러한 위기(胃氣)가 없어져서 종용화완(從容和緩)의 맥상(脈象)이 나타나지 않는 것을 진장맥(眞藏脈)이라 한다. 상기 진장맥(眞藏脈)은 사맥(死脈)으로서 환자의 예후를 추정하는 중요한 지표들 중 하나로 사용되고 있다.

본 출원인은 이에 대한 연구를 하던 중 도1의 시간 영역에서의 맥파를 주파수 영역으로 변환하여 도2와 같은 그래프를 관찰할 수 있었다.

즉, 도2에서 상기 진장맥(眞藏脈)에 해당하는 것은 일정한 주기로 최고치를 나타내는 부분에 해당하는 맥파로서 최고치를 제외한 나머지 파형들이 제거된 맥파를 의미하는 것이며, 종용화완(從容和緩)의 맥상(脈象)이 바로 최고치를 제외한 나머지 파형에 해당하는 것이다(이하 최고치에 해당하는 복수개의 파형을 고조파라 하며, 고조파를 제외한 나머지 파를 부분파라 한다).

상기와 같은 맥파의 기본파(1 hz의 부근에서의 최고치의 파)에 가장 인접한 고조파의 주파수는 맥박수와 일치하며, 부분파의 다소(多少)는 위기(胃氣)에 해당하는 맥파로서 건강을 나타내는 지표로 사용될 수 있다.

도4a는 정상인의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프인데, 주기적인 고조파가 선명하게 나타나며, 부분파 또한 명확하게 나타남을 알 수 있는 반면, 도4b는 뇌경색 및 고혈압 환자의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프인데, 고조파를 제외한 나머지 영역에서는 부분파가 거의 나타나지 않는 것을 관찰할 수 있다.

또한, 도5a는 당뇨병이 없는 사람의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프인데, 고조파를 제외한 영역 특히 높은 주파수 영역에서 부분파가 나타나는 반면, 도5b는 당뇨병 환자의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프인데, 높은 주파수 영역에서는 부분파가 거의 나타나지 않는 것을 관찰할 수 있다.

본 출원인은 이에 근거하여 부분파를 정량적으로 계측하고, 또한 부분파와 고조파의 비를 구함으로써 환자의 건강 상태무 내지 질병에 대해 진단할 수 있음에 착안하여 본 발명을 발명하였다.

-본 발명의 목적-

본 발명의 목적은 기계적, 전자적으로 측정된 맥파를 주파수 영역으로 변환함으로써 맥파에 담겨져 있는 수많은 건강에 대한 정보를 분석할 수 있는 기술을제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 맥파의 고조파와 부분파를 각각 정량적으로 측정할 수 있도록 함으로써 수많은 건강에 대한 정보를 분석할 수 있도록 하는 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 맥파의 부분파를 정량적으로 분석함으로써 수많은 건강에 대한 정보를 분석할 수 있도록 하는 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 맥파의 부분파를 분석함으로써 수많은 건강에 대한 정보를 자동으로 분석할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 맥파를 인터넷 등을 통해 원격으로 검출할 수 있는 수단을 제공함으로써 보다 편리하게 건강을 진단할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

도1은 용적맥파를 도시한 그래프이며,

도2는 도1의 용적맥파를 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)하여 주파수 영역에서 도시하였으며, 고조파를 표시한 그래프이며,

도3은 도2의 그래프에 고조파의 주파수 사이의 중점을 표시한 그래프이며,

도4a는 정상인의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며,

도4b는 뇌경색 및 고혈압 환자의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며,

도5a는 당뇨병이 없는 사람의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며,

도5b는 당뇨병 환자의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프이며,

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 분석 시스템의 블록도이며,

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 분석 방법의 흐름도이며,

도8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분파 분석을 설명하기 위한 그래프이며,

도8b는 본발명의 다른 실시예에 따른 부분파 분석을 설명하기 위한 그래프이며,

도9a은 부정맥 환자의 시간 영역에서의 맥파와 상기 맥파의 1차 및 2차 미분파의 그래프이며,

도9b는 부정맥 환자의 주파수 영역에서의 맥파의 그래프이며,

도10a는 정상인의 주파수 영역에서의 맥파이며,

도10b는 도10a의 그래프에서 고조파를 제거한 맥파의 그래프이며,

도10c는 고혈압 환자의 주파수 영역에서의 맥파이며,

도10d는 도10c의 그래프에서 고조파를 제거한 맥파의 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 맥파 검출 수단 20 : 맥파 분석 수단

21 : 부정맥 판별 수단 22 : 맥파 변환 수단

23 : 주파수 분석 수단 30 : 표시 수단

40 : 제어수단 50 : 데이터 베이스

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일 실시예로서 맥파를 검출하고 분석하는 맥파 검출/분석 수단; 상기 맥파 검출/분석 수단으로부터 맥파에 대한 분석 결과를 입력받아 표시하는 표시 수단; 및 상기 맥파 검출/분석 수단과 상기 표시 수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 검출/분석 수단은 맥파를 검출하여 전기신호로 변환하는 맥파 검출 수단; 및 상기 맥파 검출 수단으로부터 입력받은 맥파의 전기신호를 주파수 영역으로 변환하여 고조파 및 부분파 성분을 분석하는 맥파 분석 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 검출 수단은 압맥파를 측정하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 검출 수단은 용적맥파를 측정하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 검출 수단은 맥파를 측정하고자 하는 신체의 일부에 광을 주사하는 발광 수단; 및 상기 발광 수단으로부터 주사된 광 중 상기 신체의 일부에 투과 내지 반사된 광을 수신하여 광전변환하는 수광 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 분석 수단은 상기 맥파 검출 수단으로부터 전기신호로 변환된 맥파를 입력받아 부정맥의 여부를 판별하는 부정맥 판별 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 부정맥 판별 수단은 상기 맥파 검출 수단으로부터 전기신호로 변환된 맥파를 입력받아 소정의 회수로 미분하는 미분 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 제어 수단은 상기 부정맥 판별 수단에 의해 부정맥으로 판별되면, 맥파 분석을 중단하고 상기 표시 수단에 결과를 표시하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 맥파 분석 수단은 상기 맥파 검출 수단으로부터 입력 받은 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 맥파 변환 수단; 및 상기 맥파 변환 수단으로부터 입력받은 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 및 부분파 성분을 분석하는 주파수 분석 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 변환 수단은 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 이용하여 입력받은 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 주파수 분석 수단은 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파의 부분파 성분에 대한 소정의 정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 성분을 제거한 후 상기 부분파를 적분한 값에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 각각의 고조파의 주파수에서의 해당 고조파의 크기를 높이로 하고, 상기 각각의 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수 사이의 두 개의 중점을 연결한 변을 밑변으로 하는 직사각형의 넓이와 상기 직사각형의 영역에 포함되며 상기 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수사이의 두 개의 중점의 구간에 대해 구간 적분한 상기 맥파의 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는 기본파의 주파수 및 각각의 인접하는 고조파의 주파수와 상기 기본파의 크기 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 크기에 해당하는 네 개의 점을 연결한 사다리꼴의 넓이와 상기 사다리꼴의 영역에 포함되며 상기 기본파의 주파수 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 주파수 사이에 대해 구간 적분한 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 분석 수단은 상기 맥파 수단으로부터 입력된 맥파를 이용해 평균 맥박수를 구하고, 상기 평균 맥박수의 주파수의 배수에 해당하는 주파수를 고조파의 주파수로 사용하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 제어 수단은 상기 맥파 분석 수단에 의해 분석된 정보 및 상기 맥파의 다양한 부분파 정보에 대응되는 건강 상태, 질병 등의 미리 저장된 의학 정보를 저장하는 데이터 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로서 상기 맥파 검출 수단은 공중망을 통해 맥파 분석 수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템을 제공한다.

본 발명은 또 다른 실시예로서 맥파를 검출하는 제 1단계; 상기 검출된 맥파를 전기신호로 변환하는 제 2단계; 상기 전기신호로 변환된 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 제 3단계; 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 및 부분파 성분을 분석하는 제 4단계; 및 상기 분석된 고조파 및 부분파 성분을 표시하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 제 1단계는 압맥파를 검출하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 제 1단계는 용적맥파를 검출하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 제 3단계는 부정맥을 판별한 후, 부정맥으로 판별될 경우 맥파 분석을 중단하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 부정맥의 판별은 제 1단계에서 검출된 맥파에 대해 소정의 회수로 미분한 신호에 기초해 판별하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 제 3단계는 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 이용하여 입력받은 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 제 4단계는 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파의 부분파 성분에 대한 소정의 정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 성분을 제거한 후 상기 부분파를 적분한 값에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 각각의 고조파의 주파수에서의 해당 고조파의 크기를 높이로 하고, 상기 각각의 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수 사이의 두 개의 중점을 연결한 변을 밑변으로 하는 직사각형의 넓이와 상기 직사각형의 영역에 포함되며 상기 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수사이의 두 개의 중점의 구간에 대해 구간 적분한 상기 맥파의 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는 기본파의 주파수 및 각각의 인접하는 고조파의 주파수와 상기 기본파의 크기 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 크기에 해당하는 네 개의 점을 연결한 사다리꼴의 넓이와 상기 사다리꼴의 영역에 포함되며 상기 기본파의 주파수 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 주파수 사이에 대해 구간 적분한 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 또 다른 실시예로서 상기 제 4단계는 상기 제 1단계로부터 검출된 맥파를 이용해 평균 맥박수를 구하고, 상기 평균 맥박수의 주파수의 배수에 해당하는 주파수를 고조파의 주파수로 사용하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법을 제공한다.

본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 분석 시스템의 블록도이다.

본 발명은 맥파 검출 수단(10), 맥파 분석 수단(20), 표시 수단(30), 제어수단(40) 및 데이터 베이스(50)로 구성된다.

상기 맥파 검출 수단(10)은 맥파를 검출하는 수단으로 용적맥파 또는 압맥파를 검출하며, 본 발명의 일 실시예는 용적맥파를 검출하도록 구성된다.

상기 맥파 검출 수단(10)은 광을 주사하는 발광 수단; 및 상기 발광 수단으로부터 주사된 광을 수신하여 광전변환하는 수광 수단을 포함하며, 상기 발광 수단과 수광 수단 사이에 손가락과 같은 신체의 일부를 삽입하면, 상기 발광 수단에서 광을 주사하여 손가락을 투과시키고, 손가락에서 맥파의 변화에 따라 헤모글로빈의 양이 달라지고, 상기 수광 수단에서 검출되는 광은 상기 헤모글로빈이 흡수하고 남은 광량만큼이다. 맥파의 검출은 귀바퀴, 발가락 등의 맥파를 검출하는 것도 가능하며, 상기와 같은 투과형이 아닌 반사형 맥파 검출 수단을 사용할 경우에는 이마나 인체의 다른 어떤 부위에서도 검출이 가능하다.

상기 수광 수단이 검출하여 전기신호로 변환된 신호는 도1과 같으며, 도1은 상기 수광 수단이 검출한 광의 역수-즉 상기 발광수단에서 주사된 광량에서 상기 수광 수단이 검출한 광량을 차감한 광량을 표시한 것으로 흡광량의 변화를 나타낸다.

상기 맥파 검출 수단(10)은 상기 맥파 분석 수단(20) 내지 상기제어수단(40)과 하나의 시스템으로 직접적으로 구성될 수도 있으나, 인터넷, 무선통신망 등의 공중망을 통해 연결됨으로써 원격진료를 가능하게 할 수도 있다.

상기 맥파 분석 수단(20)은 상기 맥파 검출 수단(10)으로부터 맥파를 입력받아 맥파를 분석하는 수단이다. 상기 맥파 분석 수단(20)은 상기 맥파 검출 수단(10)으로부터 입력 받은 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 맥파 변환 수단(22); 및 상기 맥파 변환 수단(20)으로부터 입력받은 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 및 부분파 성분을 분석하는 주파수 분석 수단(23)으로 구성된다.

상기 맥파 변환 수단(22)은 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 사용하여 상기 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 것이 바람직하며, 상기 주파수 분석 수단(23)은 도10a 내지 10d에서와 같이 상기 맥파 변환 수단(22)으로부터 입력받은 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파를 제거한 뒤 부분파 성분에 대해 적분을 함으로써 부분파를 정량적으로 분석하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주파수 분석 수단(23)은 고조파를 제거하지 않고, 도8a에서와 같이 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 각각의 고조파의 주파수(h1, h2, ...)에서의 해당 고조파의 크기{f(h1), f(h2), ...}를 높이로 하고, 상기 각각의 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수 사이의 두 개의 중점(m1, m2, ...)을 연결한 변을 밑변으로 하는 직사각형의 넓이를 구하고, 또한 상기 직사각형의 영역에 포함되며 상기 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수사이의 두 개의 중점의 구간에 대해 구간 적분한 상기 맥파의값(,, ...)을 구한 후 각각의 구간에 대해 비(,, ...)를 구함으로써 부분파 성분을 정량적으로 분석하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 주파수 분석 수단(23)은 고조파를 제거하지 않고, 도8b에서와 같이 기본파의 주파수 및 각각의 인접하는 고조파의 주파수와 상기 기본파의 크기 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 크기에 해당하는 네 개의 점을 연결한 사다리꼴의 넓이(,, ...)와 상기 사다리꼴의 영역에 포함되며 상기 기본파의 주파수 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 주파수 사이에 대해 구간 적분한 값(,, ...)의 각각의 비(,, ...)에 기초하여 분석되는 것도 바람직하다.

상기 고조파의 주파수는 주파수 영역에서의 최고치를 나타내는 주파수인 것이 바람직하지만, 계산의 편의상 맥박수에 해당하는 주파수와 그 배수가 되는 것도 바람직하다.

또한, 상기 맥파 분석 수단(20)은 상기 맥파 검출 수단(10)으로부터 입력되는 시간 영역에서 표시되는 맥파에 대해 부정맥(맥박의 리듬이 빨라졌다가 늦어졌다가 하는 불규칙적인 상태) 여부를 판별하는 부정맥 판별 수단(21)을 더 포함하여 구성될 수 있는데, 부정맥의 판별을 위해 상기 맥파를 소정의 회수로 미분하는 것이 바람직하다.

도9a는 부정맥 환자의 시간 영역에서의 맥파와 1차 및 2차 미분파를 도시하고 있는데, 미분파를 구하는 이유는 미분파가 맥파의 변화를 보다 명확하게 나타내기 때문이다.

도9b는 부정맥 환자의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프인데, 정상인의 맥파와 비슷하게 부분파 성분이 다수 나타난다. 따라서, 부정맥의 여부는 주파수 영역에서는 판별하기가 곤란하므로 상기와 같이 시간 영역의 맥파를 미분함으로써 판단하는 것이 바람직하다.

또한, 부정맥임이 판별되면 주파수 영역에서 맥파를 분석하는 것은 의미없는 작업이므로 맥파 분석 작업을 중단하고 그 결과를 표시하는 것이 바람직하다.

상기 맥파 분석 수단(20)의 상기 부정맥 판별 수단(21), 상기 맥파 변환 수단(22) 및 상기 주파수 분석 수단(23)은 하드웨어 내지 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 소프트웨어로의 구현은 내셔널 인스트루먼트(National Insturment U.S.A)의 랩뷰 5.1(Labview 5.1)을 이용해 구현하는 것이 바람직하다.

상기 표시 수단(30)은 상기 맥파 분석 수단의 결과를 표시하는 장치로서 통상의 모니터, 액정표시수단 등을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 시간 영역에서의 맥파를 표시하기 위해 오실로시코프(Oscilloscope)를 소프트웨어적으로 구현할 수 있는데 이는 바이오팩 시스템(Biopac System U.S.A)의 어크날리지 소프트웨어3.22(acknowledge software 3.22)로 구현하는 것이 바람직하다.

상기 제어 수단(40)은 상기 맥파 검출 수단(10), 상기 맥파 분석 수단(20) 및 상기 표시 수단(30)에 연결되어 상기 맥파의 검출 및 전송, 맥파의 분석 내지 그 결과의 표시를 제어하는 수단으로서 통상의 제어기를 통해 구현하는 것이 바람직하다.

상기 데이터 베이스(50)는 상기 맥파 분석 수단에 의해 분석된 부분파 정보를 저장하고, 또한 부분파에 대한 각각의 정보에 따라 질병등의 정보를 미리 저장하는 수단으로서 생략 가능하며, 통상의 데이터 베이스를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 분석 방법의 흐름도이다.

먼저, 상기 맥파 검출 수단(10)에 피검자가 손가락을 삽입하면 상기 발광 소자에서 적외선 내지 적색광을 주사한다. 상기 주사된 광은 손가락을 통과하고 상기 수광 소자는 손가락을 통과한 광을 검출한다. 상기 수광 소자에 의해 검출된 맥파는 전기신호로 변환되어 상기 맥파 분석 수단(20)으로 전송된다(S01). 전기신호로 변환되어 상기 맥파 분석 수단(20)으로 전송되는 맥파는 도1과 같다. 상기 예는 용적맥파를 측정하기 위한 것이나, 압맥파를 측정하는 경우에 압전소자를 이용해 맥파를 측정한 후 전송하는 것은 상기 예와 동일하다.

다음으로 상기 맥파 분석 수단(20)은 상기 맥파 검출 수단(10)으로부터 전송받은 맥파를 시간 영역에서 일회 내지 이회 미분하여 맥파의 주기성을 분석함으로써 부정맥 여부를 판단한다(S02). 미분값을 이용하여 부정맥 여부를 판단하는 것은 미분값이 주기성에 대한 정보를 보다 잘 나타내기 때문이다. 상기 부정맥 여부의 판별 단계는 생략 가능하다.

만일 측정된 맥파가 주기성이 없다면, 즉 부정맥이라면(YES) 주파수 영역에서의 맥파의 분석은 큰 의미를 가지지 않으므로 맥파 분석을 중단하고 상기 표시 장치(30)에 그 결과를 표시한다(S03).

상기 부정맥 여부의 판별에서 맥파의 주기성이 인정되면, 즉 부정맥이 아니라면(NO), 상기 맥파 변환 수단(22)는 고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 이용하여 맥파를 주파수 영역으로 변환한다(S04). 주파수 영역으로 변환된 맥파는 도2 내지 도3과 같다.

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파는 상기 주파수 분석 수단(23)에 의해 분석된다(S05).

도10a은 정상인의 맥파를 주파수 영역에서 도시한 그래프인데, 일정 구간에서 최고치인 고조파를 제거하면 도10b와 같이 부분파 성분만 남게 된다. 도10c는 고혈압 환자의 주파수 영역에서의 맥파를 도시한 그래프이며, 도10d는 도10c의 그래프에서 고조파를 제거한 맥파의 그래프로서 정상인의 맥파인 도10b에 비해 부분파의 성분이 확연히 적은 것을 확인할 수 있다.

상기 도10b와 같은 부분파 성분에 대해 적분을 하며, 상기 적분 값을 상기 표시수단(30)에 표시함으로써 의사에 의해 피검자의 건강 상태, 질병 등을 판별하도록 한다. 또한, 이에 대한 값을 상기 데이터 베이스(50)에 대한 정보와 비교함으로써 자동으로 피검자의 건강 상태, 질병 등을 판별하고 이를 상기 표시 수단(30)에 표시하거나, 또는 상기 맥파 검출 수단(10)이 공중망을 통해 연결되어 있을 경우에는 공중망을 통해 피검자에게 자동으로 피검자의 건강 상태, 질병 등을 판별된 정보를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 맥파 분석 수단(20)은 고조파를 제거하고 부분파의 성분을 구하는 방식 외에도 고조파를 제거하지 않고 부분파의 상대적 크기를 측정하는 방식도 바람직하다.

즉, 도8a에서와 같이 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 각각의 고조파의 주파수(h1, h2, ...)에서의 해당 고조파의 크기(f(h1), f(h2), ...)를 높이로 하고, 상기 각각의 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수 사이의 두 개의 중점(m1, m2, ...)을 연결한 변을 밑변으로 하는 직사각형의 넓이를 구하고, 또한 상기 직사각형의 영역에 포함되며 상기 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수사이의 두 개의 중점의 구간에 대해 구간 적분한 상기 맥파의 값(,, ...)을 구한 후 각각의 구간에 대해 비(,, ...)를 구함으로써 부분파 성분을 정량적으로 분석할 수 있다.

또한, 도8b에서와 같이 기본파의 주파수 및 각각의 인접하는 고조파의 주파수와 상기 기본파의 크기 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 크기에 해당하는 네개의 점을 연결한 사다리꼴의 넓이(,, ...)와 상기 사다리꼴의 영역에 포함되며 상기 기본파의 주파수 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 주파수 사이에 대해 구간 적분한 값(,, ...)의 각각의 비(,, ...)에 기초하여 분석할 수도 있다.

상기 두 가지 예 모두 고조파에 대한 부분파의 상대적 크기를 나타내는 기준치로서 값이 클수록 부분파 성분이 큰 것으로서 정상인의 수치에 가깝다.

마지막으로 상기 분석 단계(S05)의 결과를 상기 데이터 베이스(50)에 저장하고 상기 표시수단(30)에 표시한다(S06).

상기 분석 결과는 피검자별로 관리가 되는 것이 바람직하며, 따라서 치료의 경과에 따라 처방을 조절하는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 분석 결과의 자료를 축적함으로써 부분파의 정보에 대응되는 다양한 질병 내지 건강 상태에 대한 정보를 획득하는 데 사용할 수 있다.

상기 표시수단(30)은 상기 맥파 분석 수단(20) 및 제어수단에 의해 분석된 정보를 표시할 뿐만 아니라 상기 맥파 검출 수단(10)에 의해 검출된 시간 영역의맥파를 오실로스코프와 같은 화면으로 표시하는 것도 바람직하다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

상기와 같은 본 발명은 기계적, 전자적으로 측정된 맥파를 주파수 영역으로 변환함으로써 맥파에 담겨져 있는 수많은 건강에 대한 정보를 분석할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 맥파의 고조파와 부분파를 각각 정량적으로 측정할 수 있도록 함으로써 수많은 건강에 대한 정보를 분석할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 맥파의 부분파를 정량적으로 분석함으로써 수많은 건강에 대한 정보를 분석할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 맥파의 부분파를 분석함으로써 수많은 건강에 대한 정보를 자동으로 분석할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 맥파를 인터넷 등을 통해 원격으로 검출할 수 있는 수단을 제공함으로써 보다 편리하게 건강을 진단할 수 있도록 한다.

Claims

맥파를 검출하고 분석하는 맥파 검출/분석 수단;

상기 맥파 검출/분석 수단으로부터 맥파에 대한 분석 결과를 입력받아 표시하는 표시 수단; 및

상기 맥파 검출/분석 수단과 상기 표시 수단을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 맥파 검출/분석 수단은

맥파를 검출하여 전기신호로 변환하는 맥파 검출 수단; 및 상기 맥파 검출 수단으로부터 입력받은 맥파의 전기신호를 주파수 영역으로 변환하여 고조파 및 부분파 성분을 분석하는 맥파 분석 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 맥파 검출 수단은

압맥파를 측정하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 맥파 검출 수단은

용적맥파를 측정하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 4항에 있어서, 상기 맥파 검출 수단은

맥파를 측정하고자 하는 신체의 일부에 광을 주사하는 발광 수단; 및 상기 발광 수단으로부터 주사된 광 중 상기 신체의 일부에 투과 내지 반사된 광을 수신하여 광전변환하는 수광 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 맥파 분석 수단은

상기 맥파 검출 수단으로부터 전기신호로 변환된 맥파를 입력받아 부정맥의 여부를 판별하는 부정맥 판별 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 6항에 있어서, 상기 부정맥 판별 수단은

상기 맥파 검출 수단으로부터 전기신호로 변환된 맥파를 입력받아 소정의 회수로 미분하는 미분 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 6항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 부정맥 판별 수단에 의해 부정맥으로 판별되면, 맥파 분석을 중단하고 상기 표시 수단에 결과를 표시하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 2항에 있어서, 맥파 분석 수단은

상기 맥파 검출 수단으로부터 입력 받은 맥파를 주파수 영역으로 변환하는맥파 변환 수단; 및 상기 맥파 변환 수단으로부터 입력받은 상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 및 부분파 성분을 분석하는 주파수 분석 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 9항에 있어서, 상기 맥파 변환 수단은

고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 이용하여 입력받은 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 9항에 있어서, 상기 주파수 분석 수단은

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파의 부분파 성분에 대한 소정의 정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 11항에 있어서, 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 성분을 제거한 후 상기 부분파를 적분한 값에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 11항에 있어서, 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 각각의 고조파의 주파수에서의 해당 고조파의 크기를 높이로 하고, 상기 각각의 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수 사이의 두 개의 중점을 연결한 변을 밑변으로 하는 직사각형의 넓이와 상기 직사각형의 영역에 포함되며 상기 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수사이의 두 개의 중점의 구간에 대해 구간 적분한 상기 맥파의 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 11항에 있어서, 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는

기본파의 주파수 및 각각의 인접하는 고조파의 주파수와 상기 기본파의 크기 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 크기에 해당하는 네 개의 점을 연결한 사다리꼴의 넓이와 상기 사다리꼴의 영역에 포함되며 상기 기본파의 주파수 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 주파수 사이에 대해 구간 적분한 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 맥파 분석 수단은 상기 맥파 수단으로부터 입력된 맥파를 이용해 평균 맥박수를 구하고, 상기 평균 맥박수의 주파수의 배수에 해당하는 주파수를 고조파의 주파수로 사용하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 맥파 분석 수단에 의해 분석된 정보 및 상기 맥파의 다양한 부분파 정보에 대응되는 건강 상태, 질병 등의 미리 저장된 의학 정보를 저장하는 데이터 베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 맥파 검출 수단은 공중망을 통해 맥파 분석 수단과 연결되는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 시스템.
맥파를 검출하는 제 1단계;

상기 검출된 맥파를 전기신호로 변환하는 제 2단계;

상기 전기신호로 변환된 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 제 3단계;

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 및 부분파 성분을 분석하는 제 4단계; 및

상기 분석된 고조파 및 부분파 성분을 표시하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 1단계는

압맥파를 검출하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 1단계는

용적맥파를 검출하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 3단계는

부정맥을 판별한 후, 부정맥으로 판별될 경우 맥파 분석을 중단하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 21항에 있어서, 상기 부정맥의 판별은

제 1단계에서 검출된 맥파에 대해 소정의 회수로 미분한 신호에 기초해 판별하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 3단계는

고속 푸리에 변환(fast fourier transform)을 이용하여 입력받은 맥파를 주파수 영역으로 변환하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 4단계는

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파의 부분파 성분에 대한 소정의 정보를 분석하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 24항에 있어서, 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 고조파 성분을 제거한 후 상기 부분파를 적분한 값에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 24항에 있어서, 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는

상기 주파수 영역으로 변환된 맥파에 대해 각각의 고조파의 주파수에서의 해당 고조파의 크기를 높이로 하고, 상기 각각의 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수 사이의 두 개의 중점을 연결한 변을 밑변으로 하는 직사각형의 넓이와 상기 직사각형의 영역에 포함되며 상기 해당 주파수에 인접하는 고조파의 주파수들과 해당 주파수사이의 두 개의 중점의 구간에 대해 구간 적분한 상기 맥파의 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 24항에 있어서, 상기 부분파 성분에 대한 소정의 정보는

기본파의 주파수 및 각각의 인접하는 고조파의 주파수와 상기 기본파의 크기 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 크기에 해당하는 네 개의 점을 연결한 사다리꼴의 넓이와 상기 사다리꼴의 영역에 포함되며 상기 기본파의 주파수 및 상기 각각의 인접하는 고조파의 주파수 사이에 대해 구간 적분한 값의 각각의 비에 기초하여 분석된 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.
제 25항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 4단계는

상기 제 1단계로부터 검출된 맥파를 이용해 평균 맥박수를 구하고, 상기 평균 맥박수의 주파수의 배수에 해당하는 주파수를 고조파의 주파수로 사용하는 것을 특징으로 하는 맥파 분석 방법.