KR20100025979A - 맥파 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맥파 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 복수의 발광소자와 복수의 수광소자를 일렬로 배치하여, 피검자의 손목에 장착 시 각각의 발광소자와 수광소자가 위치한 지점의 맥파신호를 측정하고, 측정된 복수의 맥파신호 중 최적의 맥파신호를 판별하여 그로부터 맥파를 측정하도록 한다. 본 발명에 따르면, 손목시계 또는 손목밴드 등과 같이 피검자의 손목에 착용 가능하도록 구현함에 따라 휴대가 용이하며, 무구속 상태에서 맥파를 측정하는 것이 가능한 이점이 있다. 또한, 복수의 발광소자 및 복수의 수광소자를 번갈아 일렬로 배치한 상태에서 복수의 발광소자 및 복수의 수광소자에 대한 각각의 조합에 따라 맥파신호를 검출함으로써, 피검자의 해당 혈관에 근접한 조합의 발광소자 및 수광소자에 의해 검출된 맥파신호로부터 최적의 맥파를 측정하는 것이 가능하게 된다.

맥파 측정 장치, 수광소자, 발광소자, 맥파신호

Description

맥파 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for pulse wave measuring}

본 발명은 맥파 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 광학소자를 이용하여 무구속 상태에서 피검자의 맥파를 측정하도록 하는 맥파 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-039-01, 과제명: 인간-로봇 상호작용 매개 기술 개발].

일반적으로, 사람의 광전용적맥파(Photoplethysmogram, 이하 'PPG'라 칭함)를 측정하기 위한 방법으로 광학식 센서를 이용하고 있다. 이는, 혈관에 흐르는 혈액에 반응하는 빛을 조사하여 그에 대한 반사량 또는 투과량을 신호로 변환하여 PPG를 측정한다. 이러한 광학 센서 방법은 일반적으로 사람의 손가락 끝, 귓불 등에 센서를 접촉시켜 측정하는 방법을 사용한다. 이는 사람의 신체 특성상 모세 혈관이 가장 잘 발달된 부위가 인체의 손가락 끝, 귓불 부위이고, 이 부위에서 가장 쉽게 측정할 수 있기 때문이다.

PPG를 활용하는 분야는 매우 다양하다. PPG를 측정하고 분석하여 혈관 노화 도, 스트레스를 상태 분석, 감정 상태를 분석 등, 그 활용 범위는 헤아릴 수 없을 정도로 많다. 최근, 유비쿼터스 환경이 대두되면서 PPG 역시 유비쿼터스 환경에 적합하게 측정 가능하도록 하고자 하는 이슈가 대두되고 있다. 유비쿼터스 환경의 핵심적인 특징 중에 하나가 바로 사용자가 의식하고 있지 않은 상태(unawareness)에서 서비스를 지원하는 것이다. 그러나, 기존의 PPG 측정 방법들은 모두 사용자가 측정 행위를 자각 또는 의식하고 있거나 또는 의도적으로 측정하는 방법들이다.

기존에는 PPG를 측정하기 위해 골무형태 또는 집게 형태로 만들어진 측정 센서를 사람의 손가락 또는 귓불 등에 끼우거나 물려서 측정하는 데, 이럴 경우 사용자는 이 장치에 구속당하는 상황이 발생하여 다른 작업 또는 일상 활동을 할 수 없는 문제가 발생한다. 또한, 손가락이든 귓불이든 측정부에 연결되는 케이블이 필수적으로 노출되는 구조를 갖게 된다. 노출된 케이블은 측정하는 사람을 매우 불편하게 만드는 요인으로 작용하여 일상생활을 하면서 PPG를 측정하는 것이 불가능하게 만든다. 이러한 케이블을 없애기 위해서는 측정부 회로에 무선통신 회로부와 전원공급 회로부를 함께 내장해야 하지만, 이럴 경우 측정부의 크기가 매우 커지기 때문에 현실적으로 불가능 하다.

위에서 살펴본 바와 같이 기존에 PPG를 측정하기 위해 제안된 방법은 모두 구속 상태에서 의도적으로 PPG를 측정 방법들로서, 무구속 상태에서 PPG를 측정하기 위한 방안이 강구되고 있다.

본 발명의 목적은, 무구속 상태에서 복수의 발광소자 및 복수의 수광소자 조합에 따라 최적의 맥파신호를 검출하는 것이 가능하도록 하는 맥파 측정 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 맥파 측정 장치는, 피검자의 손목에 착용하여 맥파신호를 측정하는 장치로서, 복수의 발광소자 및 복수의 수광소자를 구비하여, 피검자의 맥파 신호를 검출하는 센서부, 및 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 신호감도에 따라 어느 하나의 조합을 선택하고, 상기 선택된 조합에 대응하는 발광소자와 수광소자를 활성화시켜 맥파를 측정하는 제어부를 포함한다.

상기 센서부는, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자가 일렬로 배치된 것을 특징으로 하며, 또한, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자가 번갈아 배치된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 조합은, 인접한 발광소자와 수광소자의 쌍으로 이루어진 것으로 한다.

한편, 상기 제어부는 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자 각각에 대한 온/오프를 단속하는 스위칭부를 포함한다. 이때, 상기 스위칭부는 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합마다, 해당되는 발광소자와 수광소자를 온 시키도록 한다.

또한, 상기 제어부는 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 RMS를 산출하여, 해당 맥파신호에 대한 신호감도를 측정하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 맥파 측정 방법은, 상기 제어부에 의해 측정된 맥파 측정 데이터를 출력하는 표시부를 더 포함한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 맥파 측정 방법은, 제어부, 센서부 및 표시부를 구비하고, 피검자의 손목에 착용하여 맥파신호를 측정하는 장치의 맥파 측정 방법으로서, 상기 제어부가 상기 센서부에 포함된 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 신호감도를 측정하는 단계, 상기 제어부가 상기 신호감도를 측정하는 단계에서 측정된 신호감도에 의거하여 어느 하나의 조합을 선택하는 단계, 및 상기 제어부가 상기 선택된 조합에 대응하는 발광소자 및 수광소자를 활성화시켜 맥파를 측정하는 단계를 포함한다.

상기 신호감도를 측정하는 단계의 상기 맥파신호는, 상기 복수의 발광소자 및 복수의 수광소자가 번갈아 일렬로 배치된 상태에서, 각 조합에 해당되는 발광소자 및 수광소자로부터 각각 검출된 것이다. 또한, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 조합은 인접한 발광소자와 수광소자의 쌍으로 이루어진 것이다.

한편, 상기 신호감도를 측정하는 단계는, 상기 제어부가 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자 각각에 대한 온/오프를 제어하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 온/오프를 제어하는 단계는, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합 중 상기 선택된 조합에 해당되는 발광소자 및 수광소자만을 온 시키도록 한다.

상기 온/오프를 제어하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합마다, 해당되는 발광소자와 수광소자를 온 시키는 것으로 한다. 한편, 상기 맥파를 측정하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합 중, 상기 선택하는 단계에서 선택된 조합에 해당되는 발광소자와 수광소자만을 온 시키는 것으로 한다.

상기 신호감도를 측정하는 단계는, 상기 제어부가, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 RMS를 산출하여, 해당 맥파신호의 신호감도를 측정한다. 또한, 상기 신호감도를 측정하는 단계는, 최대 신호감도값을 '0'으로 설정하는 단계, 및 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합마다, 측정되는 신호감도값이 이전 신호감도값 보다 큰 경우 최대 신호감도값을 해당 조합으로부터 측정된 신호감도값으로 갱신하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 맥파 측정 방법은 상기 맥파 측정 단계에서 측정된 맥파 측정 데이터를 출력하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 손목시계 또는 손목밴드 등과 같이 피검자의 손목에 착용 가능하도록 구현함에 따라 휴대가 용이하며, 무구속 상태에서 맥파를 측정하는 것이 가능한 이점이 있다.

또한, 복수의 발광소자 및 복수의 수광소자를 번갈아 일렬로 배치한 상태에서 복수의 발광소자 및 복수의 수광소자에 대한 각각의 조합에 따라 맥파신호를 검출함으로써, 피검자의 해당 혈관에 근접한 조합의 발광소자 및 수광소자에 의해 검 출된 맥파신호로부터 최적의 맥파를 측정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 피검자의 맥파 측정 데이터를 외부의 다른기기로 전송하도록 함으로써, 피검자의 스트레스, 건강상태, 감정상태 등을 외부에서 주기적으로 관리하는 것이 가능하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 맥파 측정 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 맥파 측정 장치는 광센서를 이용하여 피검자의 광전용적맥파(Photoplethysmogram, PPG)를 측정하는 장치로서, 크게 센서부(110), 제어부(120), 표시부(130)를 포함하여 구성된다. 여기서, 광전용적맥파는 심장박동수, 혈중산소포화도, 혈관의 수축 및 팽창 등을 반영하므로, 이를 통해 피검자의 상태를 예측할 수 있게 된다.

먼저, 센서부(110)는 피검자의 피부에 접촉되어 해당 부분의 맥파신호를 검출한다. 센서부(110)는 복수의 광센서를 포함하며, 복수의 광센서는 각각 발광부와 수광부로 구분된다. 여기서, 발광부는 광신호를 방출하는 복수의 발광소자(113, 117)를 포함하며, 복수의 발광소자(113, 117)로는 발광 다이오드 등이 이용된다. 이때, 복수의 발광소자(113, 117)는 각각 독립적으로 동작한다.

한편, 수광부는 복수의 발광소자(113, 117)에 의해 방출된 광신호를 수신하는 복수의 수광소자(111, 115)를 포함하며, 복수의 수광소자(111, 115)로는 포토 다이오드 등이 이용된다. 이때, 복수의 수광소자(111, 115)는 각각 독립적으로 동 작한다.

여기서, 센서부(110)는 복수의 발광소자(113, 117) 및 복수의 수광소자(111, 115)를 일렬로 배치한 형태로 구현되며, 이때 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(111, 115)를 번갈아 가며 연속적으로 배치한 형태를 갖는다. 물론, 복수의 발광소자(113, 117) 및 복수의 수광소자(111, 115)를 배치하는 형태는 복수의 발광소자(113, 117) 및 복수의 수광소자(111, 115)를 일직선상에서 지그재그로 배치하는 등 다양한 형태로 실시될 수도 있다.

따라서, 복수의 발광소자(113, 117) 및 복수의 수광소자(111, 115)는 각각의 소자가 위치한 지점에서 피검자의 맥파신호를 검출하게 된다.

제어부(120)는 센서부(110)에 직접 또는 간접적으로 연결되며, 센서부(110)에 의해 검출된 맥파신호를 인가 받아 처리한다. 이때, 제어부(120)는 신호 처리부(121), 발광신호 출력부(122), 신호 증폭부(123), 필터부(124), 스위칭부(125), 맥파신호 출력부(126)를 포함한다.

발광신호 출력부(122)는 복수의 발광소자(113, 117)에 각각 연결되어, 해당 발광소자에 의해 출력되는 광신호를 조절한다. 예를 들면, 발광신호 출력부(122)는 복수의 발광소자(113, 117)에 의해 출력되는 광신호의 밝기 등을 조절한다.

한편, 수광소자는 발광소자에 의해 출력된 광신호를 수신하여, 제어부(120)로 인가하도록 한다. 여기서, 수광센서에 의해 수신된 광신호는 피검자의 혈관을 거쳐 반사된 신호로, 이 신호가 맥파신호가 된다.

신호 증폭부(123)는 복수의 수광소자(111, 115)에 연결되며, 각 수광소 자(111, 115)에 의해 검출된 맥파신호를 입력받아 일정 값 이상의 신호 세기를 갖도록 증폭시킨다. 필터부(124)는 신호 증폭부(123)에서 증폭된 신호로부터 잡음 신호를 제거한다. 이와 같이, 수광소자(111, 115)에 의해 검출된 맥파신호는 신호 증폭부(123) 및 필터부(124)를 거쳐 신호 처리부(121)로 입력된다.

신호 처리부(121)는 기본적으로 발광신호 출력부(122), 신호 증폭부(123), 필터부(124), 스위칭부(125), 및 맥파신호 출력부(126)의 동작을 제어한다. 또한, 신호 처리부(121)는 복수의 수광소자(111, 115)에 의해 각각 검출된 맥파신호를 판독하여, 각 신호에 대한 신호감도를 측정한다. 예를 들어, 신호 처리부(121)는 복수의 수광소자(111, 115)에 의해 각각 검출된 맥파신호의 RMS(Root mean square)를 측정하여, 측정된 RMS로부터 해당 맥파신호의 신호감도를 측정한다.

신호 처리부(121)는 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(11, 115)의 각 조합마다, 해당되는 발광소자와, 수광소자가 온 되도록 스위칭부(125)의 동작을 제어함으로써, 각 조합마다 검출되는 맥파신호의 신호감도를 측정하게 된다. 이때, 신호 처리부(121)는 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(11, 115)의 각 조합 중 신호감도가 가장 센 맥파신호를 검출한 조합을 선택하도록 한다.

스위칭부(125)는 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(111, 115)에 각각 연결되어, 신호 처리부(121)의 제어 명령에 따라 각각의 발광소자(113, 115)와 수광소자(111, 115)의 온/오프를 단속한다. 다시 말해, 신호 처리부(121)는 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(111, 115)의 각 조합마다 순서를 정하고, 정해진 순서에 따라 해당 조합의 발광소자와 수광소자가 활성화되도록 하는 제 어 명령을 발령하면, 스위칭부(125)는 신호 처리부(121)의 제어 명령에 따라 해당 소자를 온 시키고, 그 외의 다른 소자는 오프시키도록 한다. 이때, 스위칭부(125)는 각 조합에 대한 신호감도 측정이 완료될 때까지 계속적으로 발광소자와 수광소자의 온/오프를 각각 단속하도록 한다.

또한, 신호 처리부(121)에 의해 최종적으로 어느 하나의 조합이 선택되면, 마찬가지로 스위칭부(125)는 최종적으로 해당 조합의 발광소자와 수광소자만을 온 시키도록 한다.

따라서, 신호 처리부(121)는 최종적으로 선택된 조합에 해당되는 발광소자와 수광소자에 의해 검출된 맥파신호를 분석하여 맥파를 측정하고, 맥파 측정 결과를 포함하는 맥파 측정 데이터를 생성하여, 맥파신호 출력부(126)를 통해 외부로 출력하도록 한다. 여기서, 맥파 측정 데이터는 해당 맥파신호에 대한 주파수, 맥파 속도, 맥파 전달시간, 맥파 전달속도 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.

이때, 맥파신호 출력부(126)로부터 출력된 맥파 측정 데이터는 무선 또는 유선 통신방식을 통해 외부의 다른기기로 전송될 수도 있다. 예를 들어, 병원 정보 시스템, 의료 포털, 이동통신 기기 등과 연동 됨으로써, 다양한 건강관리, 질병관리 등의 응용 시나리오를 실현할 수 있다. 또한, 지능형 로봇과 연동함으로써, 사람의 맥파신호 분석을 통하여 스트레스, 건강상태, 감정상태 등을 로봇이 감지할 수 있으므로 다양한 지능형 로봇 서비스를 구현하는 핵심 요소로 활용할 수 있다.

표시부(130)는 맥파신호 출력부(126)로부터 출력된 맥파 측정 데이터를 화면에 출력한다. 여기서, 표시부(130)는 LCD, PDP, 터치스크린 등과 같이 일반적으로 쓰이는 디스플레이 수단이라면 모두 적용 가능하다. 물론, 맥파 측정 데이터는, 도면에는 도시되지 않았으나, 스피커와 같은 음성출력수단 및 그 외 다른 방식의 출력수단을 통해 출력될 수도 있음은 당연한 것이다.

한편, 맥파 측정 장치는 센서부(110), 제어부(120), 및 표시부(130)와 각각의 내부 소자에 동작 전원을 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 포함하여 구성된다.

도 2 내지 도 6은 도 1과 같이 구성되는 맥파 측정 장치의 실시 형태를 나타낸 것이다. 이에, 본 발명의 실시예에서는 맥파 측정 장치가 밴드에 장착되어 구현된 것을 예로 하여 설명하고자 하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

먼저, 도 2는 맥파 측정 장치가 장착된 밴드의 앞면과 뒷면을 나타낸 것이다. 이때, 도 2의 (a)는 밴드(1) 앞면을 나타낸 것이고, (b)는 밴드(1) 뒷면을 나타낸 것이다. 이때 뒷면이 피검자의 손목에 직접 닿는 면인 것으로 한다.

도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 피검자의 손목에 착용 가능한 밴드(1)의 중앙부에는 맥파 측정 장치 본체(100)가 구비되며, 그 앞면에는 맥파신호를 출력하기 위한 표시부(130)가 구비된다. 또한, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 밴드(1)의 뒷면에는 맥파 측정 장치 본체(100)에 장착된 제어부(120)와, 피검자의 피부에 직접 접촉되어 혈관으로부터 맥파신호를 검출하는 센서부(110)가 구비된다. 이때, 센서부(110)는 제어부(120)와 이격되도록 배치되며, 제어부(120)에 연결선(L)으로 연결되어, 연결선(L)을 통해 검출 신호를 제어부(120)로 인가한다.

여기서, 센서부(110)는 제어부(120)로부터 좌측 또는 우측으로 이격되어 배 치되며, 센서부(110)와 제어부(120)는 연결선(L)으로 연결되는 것으로 한다. 이때, 연결선(L)은 검출된 맥파신호가 전달되는 신호배선과, 동작 전원을 공급하기 위한 전원선을 포함한다.

한편, 도 3은 도 2의 (b)에 대한 다른 실시예로서, 센서부(110)가 제어부(120)에 직접 연결된 형태를 나타낸 것이다. 이 경우, 센서부(110)가 제어부(120)에 직접 연결되었으므로, 별도의 연결선은 필요로 하지 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 센서부(110)의 구성을 설명하기 위해 참조되는 도면을 나타낸 것으로서, (a)는 센서부(110)를 정면에서 바라본 것이고, (b)는 그의 측단면도를 나타낸 것이다.

센서부(110)는 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(111, 115)가 기판에 일렬로 배치된다. 이때, 피검자 마다 손목의 굵기 및 동맥의 위치 등이 상이함으로, 기판은 유연성이 보장되는 얇은 형태의 재질을 사용하도록 한다. 따라서, 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(111, 115)가 피검자의 손목에 평면상으로 접촉하게 되므로, 각 위치에 따른 맥파 신호를 검출하게 된다.

또한, 피검자 마다 혈관의 위치가 상이함에 따라 복수의 발광소자(113, 117)와 복수의 수광소자(111, 115)를 번갈아 가며 일렬로 배치함으로써, 혈관이 위치한 지점의 발광소자 및 수광소자를 통해 정확한 맥파신호를 측정하는 것이 가능하게 된다. 이에 대한 실시예는 도 5를 참조하도록 한다.

또한, 발광소자(113, 117) 및 수광소자(111, 115)가 부착된 기판의 상, 하면에는 부드럽고 탄성이 좋으며 빛에 대한 투과를 막아주는 실리콘이나 에폭시 등의 소재를 부착하도록 한다. 이때, 기판의 상면에는 센서부(110)의 발광소자(113, 117) 및 수광소자(111, 115) 부분은 맥파 신호를 감지할 수 있도록 개방되도록 한다. 따라서, 피검자의 맥파를 측정하는 경우, 광센서를 이용하여 맥파신호를 감지하기 때문에 발광소자(113, 117)와 수광소자(111, 115) 사이의 광신호를 제외한 빛의 요소를 차단하게 된다.

한편, 밴드(1)에 센서부(110)를 부착하는 경우, 밴드(1)의 소정 영역에 센서부(110) 크기의 홈을 형성하여, 홈에 센서부(110)를 삽입하도록 한다. 따라서, 센서부(110)가 피검자의 피부에 접촉 시, 측면에서 빛이 들어오는 것을 차단할 수 있게 된다.

도 5 내지 도 7은 센서부의 실시예를 나타낸 것이다.

먼저, 도 5는 센서부에 포함되는 발광소자와 수광소자에 대한 소자 조합표로

서, 각 조합마다, 발광소자와 수광소자의 온/오프 상태를 나타낸 것이다. 이때, 본 발명의 실시예에 대한 이해도를 높이기 위해 각 조합에 대해 검출되는 신호에 채널 번호를 부여하도록 한다.

도 6은 복수의 발광소자와 복수의 수광소자 사이에서 송수신되는 신호 채널을 나타낸 것이다. 여기서, 각각의 소자 조합은 도 5의 소자 조합표를 참조하도록 한다.

사람마다 최적의 맥파신호를 감지할 수 있는 혈관의 위치는 다양하며, 이는 복수의 발광소자와 복수의 수광소자들 간의 조합으로 최적의 신호를 검출할 수 있다. 본 발명에서는 4개의 소자, 즉, 수광소자(111, 115)와 발광소자(113, 117)를 각각 2개씩 구비한 것을 구 예로 하였으나, 소자의 크기 및 종류에 따라 그 수를 다르게 구성할 수도 있다.

도 6에 도시된 4개의 소자는 편의상 소자1, 소자2, 소자3, 소자4라 칭하여 설명하고자 한다. 여기서, 소자1은 1번 수광소자(111), 소자2는 2번 수광소자(115), 소자3은 1번 발광소자(113), 소자4는 2번 발광소자(117)인 것으로 한다.

이때, 수광소자(111, 115)와 발광소자(113, 117)를 번갈아 가며 일렬로 배치함으로써, 총 4개의 조합이 만들어지게 된다. 다시 말해, 소자1(111), 소자3(113), 소자2(115), 소자4(117) 순으로 배치된 경우, {소자1, 소자3}, {소자1, 소자4}, {소자2, 소자3}, {소자2, 소자4}와 같은 조합이 만들어지게 된다. 이때, {소자1, 소자3} 조합에 의해 측정된 신호를 1번 채널(cn1), {소자1, 소자4} 조합에 의해 측정된 신호를 2번 채널(cn2), {소자2, 소자3} 조합에 의해 측정된 신호를 3번 채널(cn3), {소자2, 소자4} 조합에 의해 측정된 신호를 4번 채널(cn4)이라 한다.

따라서, 신호 처리부(121)는 각각의 소자 조합에 의해 측정된 4개의 채널(cn1, cn2, cn3, cn4)에 대한 신호감도를 각각 측정하여, 최적의 신호감도를 갖는 채널을 확인하고, 해당 채널에 대응하는 소자만을 활성화시켜 검출된 맥파신호로부터 맥파를 측정하도록 한다.

도 6의 실시예에서는 두 개의 발광소자와 두 개의 수광소자로부터 이루어질 수 있는 모든 경우의 발광소자와 수광소자 쌍으로 조합을 형성하였으나, 경우에 따라서는 인접한 발광소자와 수광소자 쌍으로만 조합을 형성할 수 있다. 예를 들어, 소자3(113) 소자1(111)과 소자2(115)에 인접해 있으므로, {소자1, 소자3}과 {소자 2, 소자3}의 조합을 형성하고, 소자4(117)는 소자2(115)에 인접해 있으므로 {소자2, 소자4}의 조합을 형성하도록 한다. 따라서, 소자1(111)과 소자4(1117)은 서로 인접해 있지 않으므로, 다른 조합에 비해 신호감도가 낮게 측정될 것이므로, 해당 조합은 형성하지 않거나, 이미 형성된 경우에는 맥파신호를 검출하지 않도록 할 수도 있다.

도 7은 피검자의 손목에 장착되는 맥파 측정 장치 중 센서부의 위치에 따른 실시예를 나타낸 것이다. 도 7의 (a)는 센서부(110)가 손목의 좌측에 치우치도록 위치한 경우를 나타낸 것으로서, 이때 센서부(110)는 피검자의 혈관(A, B) 중 요골 동맥인 'A'로부터 맥파신호를 검출하게 된다. 따라서, 신호 처리부(121)는 요골동맥(A)의 주변에 위치한 {소자2, 소자3}의 조합에 따른 3번 채널(cn3)을 통해 맥파를 측정하게 된다.

한편, 도 7의 (b)는 센서부가 피검자의 손목 중앙에 위치한 경우를 나타낸 것으로서, 신호 처리부(121)는 도 7의 (a)와 달리, 요골동맥(A)의 주변에 위치한 {소자1, 소자3}의 조합에 따른 1번 채널(cn1)을 통해 맥파를 측정하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 8은 본 발명에 따른 맥파 측정 장치에 대한 동작 흐름을 도시한 순서도로서, 복수의 소자 조합에 따른 최적의 맥파신호를 검출하는 과정을 나타낸 것이다. 이때, 맥파 측정 장치의 전체 동작 흐름은 도면에서는 생략하도록 한다.

본 발명에 따른 맥파 측정 장치는, 전원이 온(on) 되면, 발광신호 출력부(122)에서 제어신호를 출력함에 따라 센서부(110)의 발광부에서 광신호가 출력된 다. 이때, 발광부에서 출력된 광신호는 피검자의 피부 속 혈관을 통과하여 수광부로 입력된다.

이때, 수광부로 입력된 신호는 맥파신호로서 혈관의 혈류속도 등에 따라 신호 주파수가 다르게 출력된다. 수광부로 입력된 맥파신호는 제어부(120)의 신호 증폭부(123)로 전달되며, 신호 증폭부(123)는 입력된 맥파신호를 일정 값을 갖는 신호로 증폭시킨다. 신호 증폭부(123)에 의해 증폭된 맥파신호는 필터부(124)에 의해 일부 노이즈가 필터링 된 후 신호 처리부(121)로 전달된다.

이때, 신호 처리부(121)는 센서부(110)의 소자 조합에 따라 최적의 맥파 신호를 검출하고, 이때 검출된 맥파신호는 맥파신호 출력부(126)를 통해 외부로 출력된다. 맥파신호 출력부(126)를 통해 출력된 맥파신호는 표시부(130)로 전달되어 화면에 출력되며, 유선 또는 무선 통신방식에 의해 외부의 다른 장치로 전송될 수도 있다.

여기서, 도 8을 참조하여 최적의 맥파신호를 검출하는 과정을 살펴보면, 신호 처리부(121)는 스위칭부(125)의 동작을 제어하여 제1 채널, 즉, cn(1)에 대응하는 소자(소자1, 소자3)가 온(on) 되도록 한다(S210). 물론, 맥파 측정 장치 구동에 따른 초기 제어변수는, 채널 번호인 i=1, 채널수인 N=4, 선택 채널인 s=0, 신호감도인 prev=0으로 각각 설정된다(S200). 물론, prev에 대한 초기 변수값은 설정에 따라 변경 가능하다.

이때, 신호 처리부(121)는 {소자1, 소자3}으로부터 검출된 cn(1)의 RMS(1)을 산출함으로써, cn(1)에 대한 신호감도를 측정하도록 한다(S220). 'S230' 과정에서 RMS(1)은 prev의 초기값인 '0' 보다 높은 값을 가지므로, 'S240' 과정에서 s=1, prev=RMS(1)의 값을 갖게 된다.

또한, 신호 처리부(121)는 'i' 값을 '1' 증가시켜(S250), cn(2)에 대응하는 소자(소자1, 소자4)가 온(on) 되도록 한다(S210). 이때, 신호 처리부(121)는 {소자1, 소자4}로부터 검출된 cn(2)의 RMS(2)를 산출함으로써, cn(2)에 대한 신호감도를 측정하도록 한다(S220). 'S230' 과정에서 RMS(2)와 현재 prev 값인 RMS(1)을 비교하여 높은 값을 prev 값으로 설정하도록 한다. 다시 말해, cn(2)에 대한 신호감도값이 이전 신호감도값 보다 큰 경우에는 최대 신호감도값을 현재 신호감도값으로 갱신하도록 한다.

만일, RMS(1)이 RMS(2) 보다 큰 경우, 'S240' 과정을 생략한 채 바로 'i' 값을 '1' 증가시켜(S250), cn(3)에 대응하는 소자(소자2, 소자3)가 온(on) 되도록 한다S210). 한편, RMS(1)이 RMS(2) 보다 작은 경우에는, 'S240' 과정에서 s=2, prev=RMS(2)의 값을 갖게 된다. 이후, 신호 처리부(121)는 'i' 값을 '1' 증가시켜(S250), cn(3)에 대응하는 소자(소자2, 소자3)가 온(on) 되도록 한다(S210).

마찬가지로, 신호 처리부(121)는 {소자2, 소자3}으로부터 검출된 cn(3)의 RMS(3)을 산출함으로써, cn(3)에 대한 신호감도를 측정하도록 한다(S220). 'S230' 과정에서 RMS(3)과 prev 값을 비교하여 높은 값을 prev 값으로 설정하도록 한다. 만일, RMS(3)이 현재의 prev 보다 큰 경우, 'S240' 과정에서 s=3, prev=RMS(3)의 값을 갖게 된다. 이후, 신호 처리부(121)는 'i' 값을 '1' 증가시켜(S250), cn(4)에 대응하는 소자(소자3, 소자4)가 온(on) 되도록 한다(S210). 반면, RMS(3)이 현재 의 prev 보다 큰 경우에는, 'S240' 과정을 생략한 채 바로 'i' 값을 '1' 증가시켜(S250), cn(4)에 대응하는 소자(소자3, 소자4)가 온(on) 되도록 한다(S210).

마지막으로, 신호 처리부(121)는 {소자3, 소자4}로부터 검출된 cn(4)의 RMS(4)를 산출함으로써, cn(4)에 대한 신호감도를 측정하도록 한다(S220). 'S230' 과정에서 RMS(4)와 prev 값을 비교하여 높은 값을 prev 값으로 설정하도록 한다. 만일, RMS(4)가 현재의 prev 보다 큰 경우, 'S240' 과정에서 s=4, prev=RMS(4)의 값을 갖게 된다. 반면, RMS(4)가 현재의 prev 보다 큰 경우에는, 'S240' 과정을 생략하도록 한다(S210).

이때, 'S260' 과정에서 더 이상 신호감도를 측정할 신호 채널이 더 이상 존재하지 않음으로, 신호 처리부(121)는 최종적인 s 값과, prev 값을 기준으로 신호감도가 가장 높은 신호 채널, 즉, cn(s)을 선택하고, 이때 선택된 cn(s)에 대응하는 소자만을 온(on) 시킴에 따라 최적의 맥파신호를 검출하게 된다(S270).

따라서, 본 발명에 따른 맥파 측정 장치는 복수의 광학소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 맥파신호를 검출함으로써 최적의 맥파를 측정할 수 있어, 피검자에게 보다 정확한 맥파 측정 데이터를 제공하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 맥파 측정 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 맥파 측정 장치의 구성을 설명하는데 참조되는 블록도,

도 2 및 도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 장치의 실시 형태를 도시한 예시도,

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 장치에서 센서부의 구성을 설명하는데 참조되는 도,

도 5 내지 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 장치에서 센서부의 동작을 설명하는데 참조되는 도, 그리고

도 8 은 본 발명의 일실시예에 따른 맥파 측정 장치의 맥파 검출 방법에 대한 흐름을 도시한 순서도이다.

Claims (17)

1. 피검자의 손목에 착용하여 맥파신호를 측정하는 장치로서,

   복수의 발광소자 및 복수의 수광소자를 구비하여, 피검자의 맥파 신호를 검출하는 센서부; 및

   상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 신호감도에 따라 어느 하나의 조합을 선택하고, 상기 선택된 조합에 대응하는 발광소자와 수광소자를 활성화시켜 맥파를 측정하는 제어부;를 포함하는 맥파 측정 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 센서부는,

   상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자가 일렬로 배치된 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 센서부는,

   상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자가 번갈아 배치된 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 조합은,

   인접한 발광소자와 수광소자의 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자 각각에 대한 온/오프를 단속하는 스위칭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 스위칭부는,

   상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합마다, 해당되는 발광소자와 수광소자를 온 시키는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 RMS를 산출하여, 해당 맥파신호에 대한 신호감도를 측정하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어부에 의해 측정된 맥파 측정 데이터를 출력하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 장치.
9. 제어부, 센서부 및 표시부를 구비하고, 피검자의 손목에 착용하여 맥파신호를 측정하는 장치의 맥파 측정 방법으로서,

   상기 제어부가 상기 센서부에 포함된 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 신호감도를 측정하는 단계;

   상기 제어부가 상기 신호감도를 측정하는 단계에서 측정된 신호감도에 의거하여 어느 하나의 조합을 선택하는 단계; 및

   상기 제어부가 상기 선택된 조합에 대응하는 발광소자와 수광소자를 활성화시켜 맥파를 측정하는 단계;를 포함하는 맥파 측정 방법.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 신호감도를 측정하는 단계의 상기 맥파신호는,

    상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자를 번갈아 일렬로 배치한 상태에서, 각 조합에 해당되는 발광소자와 수광소자로부터 각각 검출된 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.
11. 청구항 9에 있어서,

    상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 조합은,

    인접한 발광소자와 수광소자의 쌍으로 이루어진 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.
12. 청구항 9에 있어서,

    상기 신호감도를 측정하는 단계는,

    상기 제어부가, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자 각각에 대한 온/오프를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 온/오프를 제어하는 단계는,

    상기 제어부가, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합마다, 해당되는 발광소자와 수광소자를 온 시키는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.
14. 청구항 9에 있어서,

    상기 맥파를 측정하는 단계는,

    상기 제어부가, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합 중, 상기 선택하는 단계에서 선택된 조합에 해당되는 발광소자와 수광소자만을 온 시키는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.
15. 청구항 9에 있어서,

    상기 신호감도를 측정하는 단계는,

    상기 제어부가, 상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합에 대해 검출된 맥파신호의 RMS를 산출하여, 해당 맥파신호의 신호감도를 측정하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.
16. 청구항 9에 있어서,

    상기 신호감도를 측정하는 단계는,

    최대 신호감도값을 '0'으로 설정하는 단계; 및

    상기 복수의 발광소자와 복수의 수광소자의 각 조합마다, 측정되는 신호감도값이 이전 신호감도값 보다 큰 경우 최대 신호감도값을 해당 조합으로부터 측정된 신호감도값으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.
17. 청구항 8에 있어서,

    상기 맥파 측정 단계에서 측정된 맥파 측정 데이터를 상기 표시부로 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파 측정 방법.

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