KR20110006032A

KR20110006032A - 혈류계측장치 및 혈류계측장치를 이용한 뇌활동 계측장치

Info

Publication number: KR20110006032A
Application number: KR1020090063466A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 산카이
Original assignee: 고쿠리쯔 다이가쿠 호징 츠쿠바 다이가쿠
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2011-01-20
Also published as: KR101628218B1

Abstract

본 발명의 과제는 혈류를 정확히 계측할 수 있도록 하는 것이다.

뇌활동 계측장치(100)는 헤드부에 장착되는 혈류계측장치(20)와, 혈류계측장치(20)에 의해 계측된 투과광량의 검출신호에 기초하여 뇌의 활동상태(적혈구의 분포)를 계측하는 제어부(30)와, 제어부(30)로부터 출력된 계측결과(혈류 데이터)를 외부기기에 무선으로 송신하는 무선통신장치(40)를 갖는다. 혈류계측장치(20)는 모자타입의 베이스(22)에 광을 조사하여 광도파로를 형성하는 광학식 센서유닛(24 ; 24₁~24_n)이 다수 배치되어 있다. 데이터 관리장치(50)는, 무선통신장치(40)로부터 송신된 혈류계측 데이터를 수신하는 무선통신장치(60)와, 무선통신장치(60)로부터 얻어진 혈류계측 데이터를 저장하는 데이터 베이스(70)와, 데이터 베이스(70)를 통해 공급된 혈류계측 데이터에 기초하여 화상 데이터를 작성하는 계측 데이터 화상표시 제어장치(80)와, 계측 데이터 화상표시 제어장치(80)에 의해 생성된 계측결과의 화상 데이터를 표시하는 모니터(90)를 갖는다.

Description

혈류계측장치 및 혈류계측장치를 이용한 뇌활동 계측장치{BLOOD FLOW MEASURING MACHINE AND BRAIN ACTIVITY MEASURING MACHINE USING BLOOD FLOW MEASURING MACHINE}

본 발명은 혈액에 포함되는 산소포화농도의 영향을 받지 않고 혈액의 공급상태를 정확하게 계측하도록 구성된 혈류계측장치 및 혈류계측장치를 이용한 뇌활동 계측장치에 관한 것이다.

예컨대, 혈액의 흐름을 계측하는 장치로는, 광 도파로를 형성하는 프로브를 헤드부에 장착하고, 뇌의 혈류를 계측하여 뇌의 활동상태에 관한 화상을 모니터에 표시하는 뇌활동 계측장치가 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).

또한, 다른 뇌활동 계측장치로는, 생체에 대하여 광을 조사하는 광원, 생체로부터 방출되는 복수 파장의 광을 검출하는 송수광기(送受光器)를 포함하는 광 계측수단과, 복수 파장의 투과광량의 변화로부터 혈액 내에 포함되는 특정 성분의 경시(經時)변화를 구하는 경시변화 계측수단과, 특정 성분의 경시변화 및 특정 성분의 혈액 내 비율로부터 혈류를 산출하는 혈류연산수단을 구비하는 장치도 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조). 상기 특허문헌 1, 2에 따른 장치는, 복수의 발광부, 복 수의 수광부를 헤드부에 장착하고, 근적외분광법을 이용하여 뇌 내부에 전파된 투과광량을 검출함으로써 뇌기능의 활동상태를 맵핑처리하는 장치로서, 광 포토그래피 장치라고도 불린다.

또한, 뇌 이외의 혈류를 계측하는 혈류계측장치로서는, 혈액층에 광을 조사하고 혈액층을 투과하는 투과광량을 계측하여 혈전의 유무를 계측하는 장치도 있다(예컨대, 특허문헌 3 참조).

상기 특허문헌 1 내지 3에 기재된 장치와 같이 광 도파로를 형성하는 발광부와 수광부를 이용하여 혈류를 계측하는 방법은, 혈액 속을 투과한 광의 투과광량이 변화하지만, 뇌의 활동에 따라 변동하는 적혈구의 양 또는 밀도(헤마토크리트)를 계측하는 것은 아니다. 한편, 적혈구 속에 포함되는 헤모글로빈(Hb)은, 광을 흡수·산란반사하는 성질을 가지며, 그 광학특성은 혈액 속의 Hb 밀도나 산소포화도, 광로 길이에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 상기와 같은 광 계측수단을 이용하여 혈류를 계측하는 계측방법에서는, 적혈구의 세포 내에 포함되는 헤모글로빈과, 산소포화도(적혈구에 의해 운반되는 산소량)라는 2가지 조건에 따라 계측결과가 변화한다.

이 때문에, 혈액 내 산소포화도가 일정한 경우에는, 적혈구의 양 또는 밀도(헤마토크리트)에 따른 투과광량에 기초하여 혈류를 정확히 계측할 수 있으나, 뇌나 근육의 활동에 따라서는, 산소의 소비량이 증감되었을 경우, 산소분압(PaO2)에 따라 산소포화도가 변동되고, 산소포화도에 따라 광의 흡수율이 변화함으로써, 산소포화도에 따른 투과광량의 변동도 혈류의 변화로서 계측될 우려가 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 제2003-149137호

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 제2003-144401호

[특허문헌 3] 일본 특허공개공보 제2002-345787호

상기 특허문헌 1 내지 3의 계측장치를 이용하여 뇌나 근육에 혈액을 공급하는 혈관의 혈류를 계측하는 경우, 뇌나 근육의 활동이 활발해지면 혈액 속의 산소분압이 변화하기 때문에, 산소분압에 따라 산소포화도가 변동함으로써 뇌나 근육의 활동상태를 정확히 계측하기가 어려웠다.

또한, 뇌의 경우, 활동이 활발해짐에 따라 뇌에서의 산소 소비량이 증대되기 때문에, 무수한 모세혈관에 의해 뇌에 대한 혈액의 공급이 이루어진다. 이 때문에, 센서의 크기(광 도파로를 형성하는 프로브의 직경)에 따라 복수의 모세혈관이 존재하는 소정 범위의 혈류를 계측하게 된다. 그러나, 종래의 혈류계측장치 및 뇌활동 계측장치에서는, 산소포화도가 다른 혈액이 복수의 모세혈관을 흐를 경우, 산소포화도의 변화에 따른 투과광량의 변화도 검출되기 때문에, 뇌의 활동상태를 정확하게 계측하기가 어려웠다.

또, 뇌 이외의 혈관의 혈류를 계측하는 경우에도, 혈액 속의 산소포화도가 일정하지 않을 때에는, 적혈구의 양 또는 밀도(헤마토크리트)와, 산소포화도라는 2가지 인자(因子)에 의해 투과광량이 변동되기 때문에, 혈류를 정확히 계측하기가 어려웠다.

이에, 본 발명은 상기 사정을 감안하여, 상기 과제를 해결한 혈류계측장치 및 혈류계측장치를 이용한 뇌활동 계측장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 이하와 같은 수단을 갖는다.

본 발명은, 피계측영역에 광을 조사하는 발광부 및 상기 피계측영역에 전파된 광을 수광하는 수광부를 갖는 센서유닛과, 상기 수광부로부터 출력된 신호에 기초하여 피계측영역의 혈류상태를 계측하는 제어부를 구비하는 혈류계측장치로서, 상기 발광부로부터 출사된 광을 상기 발광부로부터 다른 거리의 위치에 배치된 적어도 2개의 상기 수광부에서 수광하고, 상기 제어부는, 적어도 상기 2개의 수광부로부터 얻어진 신호에 포함되는 산소포화도에 의한 성분을 상쇄하는 연산처리를 수행하여 상기 피계측영역의 혈류상태를 계측함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 1에 기재된 혈류계측장치로서, 상기 발광부는, 혈액 내 산소포화도에 의해 광학특성이 영향을 잘 받지 않는 파장을 갖는 제 1 광과, 혈액의 산소포화도에 의해 광학특성이 영향을 받는 파장을 갖는 제 2 광을 출사함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 혈류계측장치로서, 상기 제어부는, 상기 수광부가 상기 제 1 광을 수광하였을 때의 제 1 투과광량과, 상기 제 2 광을 수광하였을 때의 제 2 투과광량을 비교하여 상기 피계측영역의 혈류상태를 계측함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 3에 기재된 혈류계측장치로서, 상기 제어부는, 적어도 상기 2개의 수광부로부터 출력된 상기 제 1, 제 2 광의 투과광량에 따른 계측데이터에 기초하여 상기 피계측영역의 혈류상태를 계측함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 혈류계측장치로서, 상기 센서유닛은, 상기 발광부로부터 상기 피계측영역으로 진행하는 광에 대한 굴절률과, 상기 피계측영역으로부터 상기 수광부로 진행하는 광의 굴절률이 다르도록 구성된 광로분리부재를 가지며, 상기 발광부와 상기 수광부가 상기 광로분리부재를 통해 광의 발광 및 수광을 수행함으로써 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 상기 혈류계측장치를 이용하여 뇌의 혈류를 계측하고, 상기 혈류계측장치에 의해 계측된 결과에 기초하여 상기 뇌의 활동상태를 계측함으로써 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 6에 기재된 뇌활동 계측장치로서, 상기 센서유닛을 다른 위치에 복수 개 설치하고, 상기 제어부는, 상기 복수의 센서유닛 중 하나의 센서유닛의 발광부로부터 광을 발광시키고, 상기 하나의 센서유닛으로부터 다른 거리로 이격된 적어도 2개의 상기 센서유닛의 수광부에서 수광된 광의 투과광량을 검출하며, 상기 2개의 수광부로부터 출력된 상기 제 1, 제 2 광의 투과광량에 따른 계측데이터에 기초하여 상기 피계측영역의 뇌활동상태를 계측함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 7에 기재된 뇌활동 계측장치로서, 상기 제어부는, 상기 복수의 센서유닛 전체의 상기 발광부를 순차적으로 발광시키고, 그 발광시킨 하나의 센서유닛으로부터 다른 거리로 이격된 적어도 2개의 센서유닛의 수광부에서 수광된 광의 강도를 검출하며, 상기 2개의 수광부로부터 출력된 상기 제 1, 제 2 광의 투과광량에 따른 계측데이터에 기초하여 상기 피계측영역의 뇌활동상태를 계측함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 6 내지 8에 기재된 뇌활동 계측장치로서, 상기 센서유닛은, 뇌파를 계측하기 위한 뇌파계측용 전극을 가짐으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

또한, 본 발명은, 청구항 9에 기재된 뇌활동 계측장치로서, 상기 뇌파계측용 전극은, 상기 광로분리부재의 선단면으로부터 측면에 형성됨으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.

본 발명에 따르면, 발광부로부터 출사된 광을 발광부로부터 다른 거리의 위치에 배치된 적어도 2개 이상의 수광부에서 수광하고, 적어도 2개 이상의 수광부로부터 얻어진 신호에 기초하여 피계측영역의 혈류상태를 계측하기 때문에, 2개 이상의 수광부로부터 얻어진 신호에 포함되는 산소포화도에 의한 성분을 상쇄할 수 있게 되어, 피계측영역을 흐르는 혈액 속에 포함되는 적혈구의 용적비율에 따른 신호로부터 혈류 및 뇌활동상태를 정확하게 계측할 수 있게 된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 관해 설명하도록 한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명에 따른 혈류계측장치를 이용한 뇌활동 계측장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 뇌활동 계측시스템(10)은, 뇌활동 계측장치(100)와, 뇌활동 계측장치(100)에 의해 계측된 데이터를 관리하는 데이터 관리장치(50)를 갖는다. 또한, 도 1에서는, 뇌활동 계측장치(100)를 헤드부 한쪽에만 도시하였으나, 지면(紙面)의 안쪽이 되는 반대쪽도 같은 구성으로 되어 있다.

뇌활동 계측장치(100)는, 헤드부에 장착되는 혈류계측장치(20)와, 혈류계측장치(20)에 의해 계측된 투과광량의 검출신호에 기초하여 뇌의 활동상태(적혈구의 분포)를 계측하는 제어부(30)와, 제어부(30)로부터 출력된 계측결과(혈류 데이터)를 외부기기에 무선으로 송신하는 무선통신장치(40)를 갖는다.

제어부(30)에는, 적어도 2개 이상의 수광부로부터 얻어진 신호에 포함되는 산소포화도에 의한 성분을 상쇄하는 연산처리(후술하는 연산식 참조)를 수행하기 위한 제어 프로그램이 저장되어 있다.

혈류계측장치(20)는 모자 타입의 베이스(22)에 광을 조사하여 광 도파로를 형성하는 광학식 센서유닛(24 ; 24₁~24_n)이 다수 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 센서유닛(24)의 직경이 10mm~50mm 정도이기 때문에, 반구형상의 베이스(22)에는, 150~300개 정도의 센서유닛(24)이 소정의 배치패턴(소정의 간격)으로 부착되어 있 다. 다수의 센서유닛(24)은, 미리 계측대상의 계측위치에 따른 어드레스 데이터에 의해 각각 별개로 관리되고 있으며, 각 센서유닛(24)으로부터 얻어진 계측 데이터는, 각각의 어드레스 데이터와 함께 송신되어 보존된다.

또한, 다수의 센서유닛(24₁~24_n)의 배치패턴은, 일정한 간격마다 매트릭스 형상으로 배열되는 것이 바람직하지만, 피계측체가 되는 헤드부의 형상이 일정하지 않고 헤드부의 크기나 곡면의 형상도 다양하므로, 불규칙적인 간격으로 배치되도록 하여도 무방하다.

또, 뇌활동 계측장치(10)는, 출력수단으로서 무선통신장치(40)를 갖기 때문에, 본 실시예에서 무선통신장치(40)로부터 송신된 혈류 데이터를 관리하는 데이터 관리장치(50)와 조합하여 사용되지만, 다른 외부기기(예컨대, 개인용 컴퓨터 등의 전자기기나 혹은 액추에이터 등의 제어대상이 되는 기기)에 데이터를 송신할 수도 있다.

데이터 관리장치(50)는, 무선통신장치(40)로부터 송신된 혈류 계측 데이터를 수신하는 무선통신장치(60)와, 무선통신장치(60)로부터 얻어진 혈류 계측 데이터를 저장하는 데이터 베이스(70)와, 데이터 베이스(70)를 통해 공급된 혈류 계측 데이터에 기초하여 화상 데이터를 작성하는 계측 데이터 화상표시 제어장치(80)와, 계측 데이터 화상표시 제어장치(80)에 의해 생성된 계측결과의 화상 데이터를 표시하는 모니터(90)를 갖는다.

또한, 데이터 관리장치(50)는 뇌활동 계측장치(100)와 무선통신이 가능하기 때문에, 뇌활동 계측장치(100)로부터 떨어진 장소에 설치할 수도 있으며, 예컨대, 피계측자쪽에서 보이지 않는 장소에 설치할 수도 있다.

도 2a는 센서유닛(24)의 부착구조를 확대하여 나타낸 도면이다. 도 2a에서는 다수 배치된 센서유닛(24) 중 센서유닛 24A, 24B, 24C가 장착된 상태가 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 각 센서유닛(24A,24B,24C)은 가요성(可撓性)을 가진 반구형상의 베이스(22)의 부착구멍(26)에 삽입되어 접착제 등에 의해 고정된다. 따라서, 각 센서유닛(24A,24B,24C)은 베이스(22)의 부착구멍(26)에 고정됨에 따라 선단부분이 피험자(被驗者)의 헤드부 표면(220)에 접촉하도록 유지된다. 각 센서유닛(24A,24B,24C)은 각각이 동일한 구성이며, 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하도록 한다.

센서유닛(24)은, 헤드부 표면(220)에 레이저 광(출사광 ; A)을 조사하는 레이저 다이오드로 이루어진 발광부(120)와, 수광된 투과광량에 따른 전기신호를 출력하는 수광소자로 이루어진 수광부(130)와, 발광부(120)로부터 피계측영역을 향해 조사된 레이저 광(A)에 대한 굴절률과, 피계측영역을 통과하여 입사되어 수광부(130)로 진행하는 입사광(B,C)의 굴절률이 다르도록 구성된 홀로그램으로 이루어진 광로분리부재(140)를 갖는다.

또한, 광로분리부재(140)의 외주에는 뇌파를 계측하기 위한 뇌파계측용 전극(150)이 끼움결합되어 있으며, 뇌파계측용 전극(150)은 원통형상으로 형성되어, 광로분리부재(140)의 선단면으로부터 측면에 형성되어 있다. 뇌파계측용 전극(150)의 상단은 가요성 배선판(160)의 배선패턴에 전기적으로 접속되어 있다.

발광부(120) 및 수광부(130)는 상면쪽이 가요성 배선판(160)의 하면쪽에 실장(實裝)되어 있다. 가요성 배선판(160)에는, 제어부(30)에 접속되는 배선패턴이 형성되어 있으며, 배선패턴에는 각 센서유닛(24)에 대응하는 위치에 발광부(120) 및 수광부(130)의 접속단자가 납땜 등에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 가요성 배선판(160)은 센서유닛(24)의 선단이 피계측영역에 접촉하였을 때의 헤드부의 형상에 따라 휠 수 있어, 장착 또는 탈부착 조작을 할 때 단선(斷線)이 일어나지 않도록 구성되어 있다.

뇌파계측용 전극(150)은, 선단에서 내측으로 구부러진 접촉자(152)가 광로분리부재(140)의 단면(端面)보다 돌출되어 있다. 이 때문에, 광로분리부재(140)의 단면이 피계측영역에 맞닿았을 때, 접촉자(152)도 해당 피계측영역에 접촉하여 뇌파를 계측할 수 있게 된다. 또, 뇌파계측용 전극(150)은 광로분리부재(140)의 외주 및 선단 가장자리부에 증착이나 도금 등의 박막형성법에 의해 도전성 막을 피복하는 방법으로 형성할 수도 있다. 더욱이, 뇌파계측용 전극(150)의 재질로서, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide)이라 불리는 산화인듐주석에 의한 투명한 도전성 막을 광로분리부재(140)의 외주 및 선단 가장자리부에 형성할 수도 있다. 이러한 투명 도전성 막으로 뇌파계측용 전극(150)을 형성하였을 경우에는, 뇌파계측용 전극(150)이 투광성을 갖게 되기 때문에, 광로분리부재(140)의 외주 및 선단면 전체를 뇌파계측용 전극(150)으로 덮을 수 있게 된다.

또한, 통상적으로는 뇌의 단층사진을 촬영하는 등에 의해 혈류의 상태를 계측하면서 뇌파를 계측할 수는 없지만, 센서유닛(24)에 전극(150)을 설치함으로써, 혈류와 뇌파를 동시에 계측할 수 있게 되어, 뇌 내부의 혈류와 뇌파간의 상관관계를 상세히 분석할 수 있게 된다.

혈류를 계측할 때, 제어부(30)는 다수 배열된 센서유닛(24) 중에서 임의의 센서유닛(24)을 선택하고, 해당 센서유닛(24)의 발광부(120)로부터 레이저 광(A)을 발광시킨다. 이 때, 발광부(120)로부터 출사되는 레이저 광은, 산소포화도의 영향을 받지 않는 파장(λ≒805nm)으로 출력된다.

또, 각 센서유닛(24)은 선단(광로분리부재(140)의 단면)이 헤드부의 피계측영역에 맞닿은 상태로 유지되어 있다. 발광부(120)로부터 출사되는 레이저 광(A)은, 광로분리부재(140)를 투과하여 헤드부의 두피에 대해 수직방향으로부터 뇌 내부를 향해 입사된다. 뇌 내부에서는, 레이저 광(A)이 뇌 중심부를 향해 진행하는 동시에, 레이저 광(A)이 입사위치를 기점으로 하여 뇌 표면을 따르듯이 주변을 향해 전파된다. 이러한 레이저 광(A)의 뇌 내부의 광 전파경로(170)는, 측방에서 보면 원호형상으로 형성되며, 헤드부의 혈관(180)을 통과하여 헤드부 표면(220)으로 되돌아온다.

이와 같이 광 전파경로(170)를 통과한 광은, 혈관(180)을 흐르는 혈액에 포함되는 적혈구의 양 또는 밀도에 따른 투과광량으로 변화하면서 수광측의 센서유닛(24B,24C)에 도달한다. 또, 레이저 광(A)은 뇌 내부에서 전파되는 과정에서 투과광량이 서서히 저하되기 때문에, 레이저 광(A)의 입사위치가 기점으로부터 멀어질수록, 거리에 비례하여 수광부(130)의 수광레벨이 저하된다. 따라서, 레이저 광(A)의 입사위치로부터의 이격거리에 따라서도 수광되는 투과광량이 변화된다.

도 2a에 있어서, 좌측단에 위치하는 센서유닛(24A)을 발광측 기점으로 하면, 그 센서유닛(24A) 자체와, 그 우측 옆의 센서유닛(24B)과 다시 그 우측 옆의 센서유닛(24C)은 수광측 기점(계측 포인트)이 된다.

광로분리부재(140)는 예컨대, 투명한 아크릴수지의 밀도분포를 변화시킴으로써 레이저 광(A)을 직진시켜 입사광(B,C)을 수광부(130)로 유도하도록 형성되어 있다. 또, 광로분리부재(140)는 발광부(120)로부터 출사된 레이저 광(A)을 기단측(도 2a에서는 상면측)으로부터 선단측(도 2a에서는 하면측)으로 투과시키는 출사측 투과영역(142)과, 뇌 내부에 전파된 광을 선단측(도 2a에서는 하면측)으로부터 기단측(도 2a에서는 상면측)으로 투과시키는 입사측 투과영역(144)과, 출사측 투과영역(142)과 입사측 투과영역(144)의 사이에 형성된 굴절영역(146)을 갖는다. 상기 굴절영역(146)은 레이저 광(A)은 투과시키지만, 혈류를 통과한 광(입사광(B,C))은 반사시키는 성질을 갖는다. 굴절영역(146)은 예컨대, 아크릴수지의 밀도를 변화시키거나 상기 영역에 금속박막을 설치하거나, 금속 미립자를 분산시킴으로써 형성된다. 이로써, 광로분리부재(140)의 선단으로부터 입사된 광은 모두 수광부(130)로 집광(集光)된다.

도 2b는 센서유닛(24)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 변형예에 따른 센서유닛(24X)에서는, 광로분리부재(140)의 하단에 회절격자(190)가 설치되어 있다. 회절격자(190)의 하면측 가장자리부는, 뇌파계측용 전극(150)의 선단을 내측으로 구부린 접촉자(152)에 의해 유지된다. 회절격자(190)는, 이면 및 표면에 미세한 요철패턴이 형성되어 있으며, 헤드부 표면(220)으로부 터의 입사광이 요철패턴의 경계부분을 통과할 때 회절작용에 의해 수광부(130)쪽으로 굴절되도록 구성된 광학소자이다.

여기서, 혈류계측방법의 원리에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 혈류계측방법의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 외부로부터 혈액에 대하여 레이저 광(A)을 조사하면, 혈액층(230)에 입사된 레이저 광(A)은, 통상의 적혈구(240)에 의한 반사 산란광 성분, 및 부착 혈전에 의한 반사 산란광 성분이라는 2가지 성분의 광으로서 혈액 속을 투과하며 진행한다.

광이 혈액층을 투과하는 과정에서 받는 영향은, 혈액의 상태에 따라 시시각각 변화하기 때문에, 투과광량(반사광량이어도 무방함)을 연속적으로 계측하고, 그 광량의 변화를 관측함으로써 다양한 혈액의 성질 변화를 관찰할 수 있게 된다.

뇌의 활동이 활발해지면, 뇌 내 산소소비량이 증가하기 때문에, 산소를 운반하는 적혈구의 헤마토크리트 및 혈액의 산소포화도에 기인하는 혈류의 상태가 광량의 변화로서 나타난다.

여기서, 헤마토크리트(Hct : 단위체적당 적혈구의 체적비, 즉, 단위체적당 적혈구의 체적농도를 나타냄. Ht라고도 표기함.) 등의 변화도 마찬가지로 헤모글로빈 밀도의 변화에 관계하는 요인으로서, 광량의 변화에 영향을 미친다. 본 실시예에서의 기본적인 원리는, 이와 같이 레이저 광(A)을 이용한, 혈류에 의한 광로·투과광량의 변화로 혈류의 상태를 계측하며, 나아가 뇌 내부의 혈류상태로부터 뇌 활동상태를 계측하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 특징을 그 원리적인 구성에 의해 설명하도록 한다. 혈액의 광학적 특성은, 혈구성분(특히 적혈구의 세포내부의 헤모글로빈)에 의해 결정된다. 또한, 적혈구는 헤모글로빈이 산소와 결합하기 쉬운 성질을 갖고 있기 때문에, 뇌 세포에 산소를 운반하는 역할도 하고 있다. 그리고, 혈액의 산소포화도는, 혈액 속의 헤모글로빈의 몇 %가 산소와 결합되어 있는가를 나타내는 수치이다. 또한, 산소포화도는 동맥혈액 속의 산소분압(PaO2)과 상관이 있으며, 호흡기능(가스교환)의 중요한 지표이다.

산소분압이 높으면 산소포화도도 높아지는 것으로 알려져 있으며, 산소포화도가 변동되면, 혈액을 투과한 광의 투과광량도 변동된다. 이 때문에, 혈류를 계측할 때에는, 산소포화도의 영향을 제거함으로써 정확한 계측이 가능해진다.

또한, 산소분압(PaO2)에 영향을 주는 인자로는, 폐포환기량(肺胞換氣量)이 있으며, 나아가 대기압이나 흡입산소농도(FiO2) 등의 환경, 환기/혈류비나 가스확산능, 단락률(短絡率) 등의 폐포에서의 가스교환이 있다.

제어부(30)는 상기 센서유닛(24A,24B,24C)의 수광부(130)에 의해 생성된 투과광량(광강도)에 따른 신호의 처리를 수행하는 연산수단을 갖는다. 상기 연산수단에서는, 후술하는 바와 같이 센서유닛(24B,24C)의 수광부(130)로부터 출력된 계측치에 기초하여 혈류상태를 검출하기 위한 연산처리를 수행한다.

발광부(120)의 레이저 광(A)은 소정의 시간간격(예컨대, 10Hz~1MHz)으로 간헐적으로 조사되는 펄스광 또는 연속광으로서 조사된다. 이 경우, 펄스광을 이용할 경우에는, 펄스광이 점감하는 주파수인 점감 주파수를, 혈액의 유속에 따라 결 정하며, 연속적으로 또는 상기 점감 주파수의 2배 이상이 되는 계측 샘플링 주파수로 계측한다. 또한, 연속광을 이용할 경우에는, 계측 샘플링 주파수를 혈액의 유속에 따라 결정하여 계측한다.

혈액 속의 헤모글로빈(Hb)은 호흡함에 따라 폐에서 산소와 화학반응을 일으켜 HbO2가 되어 혈액 속으로 산소를 가져오게 되는데, 호흡상태 등에 따라 혈액에 산소를 가져오는 정도(산소포화도)가 미묘하게 다르다. 즉, 본 발명에서는, 혈액에 광을 조사하면, 그 산소포화도에 따라 광의 흡수율이 변화하는 현상을 발견하였으며, 이러한 현상은 상기 레이저 광(A)에 의한 혈류의 계측에 있어서 외란(disturbance) 요소가 되기 때문에, 산소포화도에 의한 영향을 제거하기로 하였다.

도 4는 레이저 광의 파장과, 혈액의 산소포화도를 변경한 경우의 광의 흡수상태의 관계를 나타낸 그래프이다. 체내에서는 적혈구에 포함되는 헤모글로빈은, 산소와 결합한 산화헤모글로빈(HbO2 : 그래프Ⅱ)과 산화되지 않은 헤모글로빈(Hb : 그래프Ⅰ)으로 나뉜다. 이들 2개의 상태에서는, 광에 대한 광흡수율이 크게 다르다. 예컨대, 산소를 가득 포함한 혈액은 선혈(鮮血)로서 색상이 선명하다. 한편, 정맥혈은 산소를 소모하기 때문에 어두침침한 검은 빛을 띄고 있다. 이들의 광 흡수율의 상태는, 도 4의 그래프 Ⅰ,Ⅱ에 나타낸 바와 같이 넓은 광 파장영역에서 변화한다.

상기 도 4의 그래프 Ⅰ,Ⅱ로부터, 특정 파장을 선택함으로써 생체 내의 산소대사 등에 의해 적혈구 속의 헤모글로빈의 산소포화도가 크게 변동하여도, 광 흡수 율이 영향을 받지 않아 혈액에 광을 조사하여 혈류를 계측할 수 있음을 알 수 있다.

적혈구 속의 헤모글로빈의 산소포화도에 상관없이, 어느 파장영역에서는 광 흡수율이 작아져 있다. 이로써, 광이 파장(λ)에 따라 혈액층을 통과하기가 용이한지 아닌지가 정해지게 된다. 따라서, 소정의 파장영역(예컨대, λ=800nm부근에서 1300nm 부근)의 광을 이용하면, 산소포화도의 영향을 작게 억제하여 혈류를 계측할 수가 있게 된다.

따라서, 본 발명에서는 파장영역이 거의 600nm부근에서 1500nm인 레이저 광(A)을 이용하며, 이로써, 헤모글로빈(Hb)의 광 흡수율이 실용상 충분히 낮으며, 또한 이 영역에 등흡수점(等吸收点 ; X)이 포함되기 때문에, 2파장 이상의 계측점을 활용하여, 계산상 등흡수점이라 간주할 수 있다. 즉, 산소포화도의 영향을 받지 않는 사양으로 할 수 있게 된다. 또한, 그 이외의 파장영역에서는, λ=600nm미만이면 광 흡수율이 높아져 S/N이 저하되고, λ=1500nm을 초과한 파장에서는 수광부(130)의 수광감도가 충분하지 않아 혈액 속의 다른 성분 등의 외란요소가 영향을 미치므로 양호한 정밀도로 계측할 수 없게 된다.

이 때문에, 본 실시예에서는 발광부(120)에 파장가변 반도체 레이저로 이루어진 발광소자를 이용하여, 발광부(120)로부터 발광되는 레이저 광(A)의 파장을, 그래프 Ⅰ,Ⅱ에서 등흡수점(X)이 되는 λ1=805nm(제 1 광)과, 그래프 Ⅰ에서 광 흡수율이 가장 낮은 파장 λ2=680nm(제 2 광)의 2종류로 설정한다.

여기서, 레이저 광(A)이 광전파경로(170, 도 2 참조)를 통해 전파된 광을 수 광하는 경우의 투과광량에 기초한 적혈구 농도(R, Rp, Rpw)의 검출방법에 관해 설명하도록 한다.

종래의 계측방법에 의해 수행된 1점 1파장방식을 이용하였을 경우의 적혈구 농도(R)의 연산식(1)은, 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

R = log10(Iin/Iout) = f(Iin, L, Ht) … (1)

상기 (1)식의 방법에서는, 적혈구 농도가 발광부(120)로부터 출사된 레이저 광(A)의 입사투과광량(Iin)과, 발광부(120)와 수광부(130)의 거리(광로길이 ; L)와, 상술한 헤마토크리트(Ht)의 함수가 된다. 이 때문에, (1)식의 방법으로 적혈구 농도를 구할 때에는, 3가지 인자에 따라 적혈구 농도가 변동하므로, 적혈구 농도를 정확히 계측하기가 어렵다.

본 실시예에 따른 2점 1파장방식을 이용하였을 경우의 적혈구 농도(Rp)의 연산식(2)은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

Rp = log10{Iout/(Iout-ΔIout)} = Φ(ΔL, Ht) … (2)

상기 (2)식의 방법에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 레이저 광(A)으로부터 거리가 다른 2점(센서유닛(24B,24C)의 수광부(130))에서 광을 수광하기 때문에, 적혈구 농도는 2개의 수광부(130)간 거리(ΔL)와, 상술한 헤마토크리트(Ht)의 함수가 된다. 이 때문에, (2)식의 방법으로 적혈구 농도를 구할 때에는, 2가지 인자 중 수광부(130)간 거리(ΔL)를 미리 알고 있기 때문에, 적혈구 농도가 헤마토크리트(Ht)를 계수로 하는 값으로서 계측된다. 따라서, 본 연산방법에서는, 적혈구 농도를 헤마토크리트(Ht)에 따른 계측치로서 정확히 계측할 수 있게 된다.

더욱이, 본 실시예의 변형예에 따른 2점 2파장방식을 이용한 경우의 적혈구 농도(Rpw)의 연산식(3)은 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.

Rpw = [log10{Iout/(Iout-ΔIout)}λ1]/[log10{Iout/(Iout-ΔIout)}λ2]

= ξ(Ht) … (3)

상기 (3)식의 방법에서는, 발광부(120)로부터 출사되는 레이저 광(A)의 파장을 다른 λ1, λ2(본 실시예에서는 λ1=805nm, λ2=680nm으로 설정한다)로 함으로써 적혈구 농도를 헤마토크리트(Ht)만으로 이루어진 함수로서 계측할 수 있다. 따라서, 상기 연산방법에 따르면, 적혈구 농도를 헤마토크리트(Ht)에 따른 계측치로서 정확히 계측할 수 있게 된다.

여기서, 피계측영역이 되는 뇌에 관해 설명하도록 한다. 도 5는 뇌를 좌측면에서 본 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 인간의 뇌(300)는 대뇌(301), 소뇌(302), 뇌간(腦幹 ; 303)으로 이루어진다. 대뇌(301)는 인체의 운동기능을 조절하는 중추로서, 대뇌피질이 인체의 각 부(손, 팔꿈치, 어깨, 허리, 무릎, 발목의 각 관절 등)에 대응하여 각 운동영역(motor area)으로 나뉜다. 예컨대, 대뇌(301)는 전전두엽피질(prefrontal cortex ; 330), 전운동영역(premotor area ; 340), 운동영역(350), 체성감각영역(somatosensory area ; 360) 등을 갖는다. 더욱이, 대뇌(301)에는 전두엽 안구운동영역(332), 브로커영역(334), 후각영역(336)이 있으며, 전운동영역(340)에는 운동연합영역(342)이 있다.

더욱이, 운동영역(350)은 인체의 손발의 운동을 수행하기 위한 영역으로서, 예컨대, 어깨 운동영역(352), 팔꿈치 운동영역(354)을 갖는다. 이 때문에, 어깨 운동영역(352), 팔꿈치 운동영역(354)의 혈류를 계측하고, 각 영역의 혈류의 변화를 맵핑처리함으로써 어깨나 팔꿈치를 어떻게 움직이려 하고 있는지를 검지할 수 있게 된다.

도 6은 뇌의 혈류로부터 뇌활동을 계측하는 경우의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 뇌(300)는 수액(髓液 ; 400), 두개골(410), 두피(420)에 의해 덮여 있다. 각 센서유닛(24)은, 광로분리부재(140)의 선단면을 두피(420)에 접촉시켜 혈류를 계측한다. 센서유닛(24A)의 발광부(120)로부터 출사된 레이저 광(A)은 두피(420), 두개골(410), 수액(400)을 투과하여 뇌(300) 내부로 진행한다. 그리고, 헤드부에 조사된 광은, 도 6의 파선으로 나타낸 바와 같은 원호형상의 패턴(440)으로 방사방향(깊이방향 및 반경방향)으로 전파된다.

이러한 광의 전파는, 레이저 광이 조사된 기점(基点 ; 450)으로부터 반경방향으로 이격될수록 광 전파경로가 길어져 광 투과율이 저하되기 때문에, 발광측의 센서유닛(24A)에 소정 거리 이격되어 인접해 있는 센서유닛(24B)의 수광레벨(투과광량)은 강하며, 그 다음으로는 그 옆에 소정 거리 이격되어 설치된 센서유닛(24C)의 수광레벨(투과광량)이 센서유닛(24B)의 수광레벨보다 약하게 검출된다. 또한, 발광측의 센서유닛(24A)의 수광부에서도, 뇌(300)로부터 광을 수광한다. 이러한 복수의 센서유닛(24)에서 수광된 광의 강도에 따른 검출신호를 맵핑처리함으로써 혈류의 변화에 따른 광 강도분포가 줄무늬모양의 도형(등고선)으로서 얻어진다.

또한, 각 센서유닛(24)으로부터 출력된 검출신호(수광된 투과광량에 따른 신호)를 상술한 (2)식 또는 (3)식의 Iout으로 함으로써 적혈구 농도를 헤마토크리 트(Ht)에 따른 계측치(산소포화도에 영향을 받지 않는 값)로서 정확히 계측할 수 있게 된다.

여기서, 도 7을 참조하여 뇌활동 계측장치(100)의 제어부(30)가 실행하는 뇌의 혈류계측처리에 관해 설명하도록 한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 제어부(30)는, 대뇌피질을 각 운동영역마다 블록으로 나누어 혈류계측처리를 수행하며, 예컨대, 전전두엽피질(330), 전운동영역(340), 운동영역(350), 체성감각영역(360)의 각 계측 블록의 혈류계측처리를 병렬처리한다. 여기서, 이하에서는 예컨대, 운동영역(350)의 혈류를 계측하여 운동영역(350)의 활동상태를 맵핑처리하는 경우에 관해 설명하도록 한다.

먼저, 제어부(30)는 도 7의 S11에서 다수 배치된 센서유닛으로부터 임의의 센서유닛(24A ; 어드레스번호 n=1의 센서유닛)을 선택하고, 해당 센서유닛(24A)의 발광부(120)로부터 레이저 광을 피계측영역(운동영역(350)이 포함된 헤드부 영역)에 조사시킨다. 이어서, S12에서는, 어드레스 번호 n=1에 인접한 n=n+1의 센서유닛(24B)의 수광부(130)로부터 출력된 검출신호(수광된 투과광량에 대응하는 전기신호)를 무선통신장치(40)로부터 데이터 관리장치(50)로 송신한다. 데이터 관리장치(50)에서는, 무선통신장치(60)로부터 얻어진 n=n+1의 데이터를 데이터 베이스(70)에 저장한다.

다음의 S13에서는, 어드레스 번호 n=n+1에 인접한 n=n+2의 센서유닛(24C)의 수광부(130)로부터 출력된 검출신호(수광된 투과광량에 대응하는 전기신호)를 무선통신장치(40)로부터 데이터 관리장치(50)로 송신한다. 데이터 관리장치(50)에서 는, 무선통신장치(60)로부터 얻어진 n=n+2의 데이터를 데이터 베이스(70)에 저장한다.

이와 같이, 레이저 광(A)을 발광한 센서유닛(24A)을 기점으로 하여 그 주위에 배치된 모든 센서유닛(24)의 검출신호를 데이터 관리장치(50)로 송신한다.

그리고, S14에서는, 발광점이 되는 센서유닛의 어드레스를 n+1로 변경한다. 다음의 S15에서는, 모든 센서유닛(24)이 발광되었는지 여부를 체크한다. S15에서, 모든 센서유닛(24)의 발광이 완료되지 않았을 때에는, 상기 n+1의 센서유닛(24B)의 발광부(120)로부터 레이저 광(A)을 조사시켜 S11~S15의 처리를 반복한다.

또한, S15에서, 모든 센서유닛(24)의 발광이 완료되었을 때에는, 해당 계측 블록의 혈류계측처리를 종료하거나, 혹은 해당 계측 블록에 대한 상기 혈류계측처리를 처음부터 다시 수행하여도 무방하다.

여기서, 데이터 관리장치(50)의 계측 데이터 화상표시 제어장치(80)가 실행하는 계측 데이터 화상표시처리에 관해 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 계측 데이터 화상표시 제어장치(80)는, 도 8의 S21에서 데이터 베이스(70)에 저장된 계측 데이터(혈류에 따른 투과광량에 의한 데이터)를 읽어들인다. 이어서, S22로 진행하여, 계측 데이터와 상술한 연산식 (2) 또는 (3)을 이용하여 적혈구 농도(Rp 또는 Rpw)를 연산한다.

다음의 S23에서는, 각 계측 포인트마다의 적혈구 농도의 분포도(등고선으로 나타낸 선도면)를 작성하고, 이 분포도의 화상 데이터를 데이터 베이스(70)에 저장한다. 그리고, S24로 진행하여, 전체 계측 포인트에 대한 적혈구 농도(Rp 또는 Rpw)의 연산이 완료되었는지 여부를 체크한다. S24에서 전체 계측 포인트에 대한 적혈구 농도(Rp 또는 Rpw)의 연산이 완료되지 않았을 때에는, 상기 S21로 되돌아가 S21 이후의 처리를 반복한다.

또한, S24에서 전체 계측 포인트에 대한 적혈구 농도(Rp 또는 Rpw)의 연산이 완료되었을 때에는 S25로 진행하여, 적혈구 농도의 분포를 나타낸 뇌 활동상태도를 모니터(90)에 표시한다.

이와 같이, 뇌활동 계측장치(100)에 의해 계측된 혈류에 따른 계측 데이터로부터 적혈구 농도(Rp 또는 Rpw)를 연산하여 해당 계측 블록에서의 적혈구 농도 분포에 기초한 뇌활동상태가 모니터(90)에 표시되기 때문에, 피계측영역의 뇌활동상태를 정확히 확인할 수 있게 된다.

여기서, 계측데이터 화상표시 제어장치(80)에 있어서, 뇌활동 계측장치(100)로부터 송신된 계측데이터를 분석하여 뇌의 혈류량(적혈구 농도)의 계측결과로서 얻어지는 화상 데이터의 표시예에 관해 설명하도록 한다. 도 9a는 어깨 운동영역(352), 팔꿈치 운동영역(354)의 계측전 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 9b는 팔을 들려고 하는 경우의 계측 데이터로부터 얻어진 화상 데이터를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 9c는 팔꿈치를 구부리면서 팔을 들려고 하는 경우의 계측 데이터로부터 얻어진 화상 데이터를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 9a에 도시된 바와 같이, 뇌(300)의 어깨운동영역(352 ; 파선으로 나타낸 영역)에는, 어깨관절의 내전근(內轉筋) 영역(352a), 외전근(外轉筋) 영역(352b)이 있고, 팔꿈치 운동영역(354 ; 파선으로 나타낸 영역)에는, 팔꿈치 관절의 굴곡근 영역(354a), 신전근(伸展筋) 영역(354b)이 있다.

도 9b에 나타낸 바와 같이, 예컨대, 뇌(300)가 팔을 들려고 생각했을 때, 어깨운동영역(352)의 내전근 영역(352a), 외전근 영역(352b)을 중심으로 하는 등고선과 같은 활동영역(360)의 화상 데이터가 작성되어 모니터(90)에 표시된다. 이 활동영역(360)의 화상 데이터에 있어서, 조밀한 부분은 광 강도가 강하고 혈류가 많음을 나타내며, 성긴 부분은 광 강도가 약하고 혈류가 적음을 나타낸다. 따라서, 도 9b에 도시된 도형에서 어깨운동영역(352)의 내전근 영역(352a), 외전근 영역(352b)에서의 뇌 활동이 활발해져 있는 것으로부터, 팔을 들도록 지령이 내려져 있음을 알 수가 있다.

도 9c에 나타낸 바와 같이, 예컨대, 뇌(300)가 팔꿈치를 구부리면서 팔을 들려고 생각했을 때, 어깨운동영역(352)의 내전근 영역(352a), 외전근 영역(352b) 및 팔꿈치 운동영역(354)의 굴곡근 영역(354a)을 중심으로 하는 등고선과 같은 활동영역(370)의 화상 데이터가 작성되어 모니터(90)에 표시된다. 이 활동영역(370)의 화상 데이터에 있어서, 조밀한 부분은 광 강도가 강하고 혈류가 많음을 나타내며, 성긴 부분은 광 강도가 약하고 혈류가 적음을 나타낸다. 따라서, 도 9c에 도시된 도형에서 어깨운동영역(352)의 내전근 영역(352a), 외전근 영역(352b) 및 팔꿈치운동영역(354)의 굴곡근 영역(354a)에서의 뇌 활동이 활발해져 있는 것으로부터, 팔꿈치를 구부리면서 팔을 들도록 지령이 내려져 있음을 알 수가 있다.

도 10a~10D를 참조하여 깊이방향의 혈류의 계측결과에 대한 표시예에 대해 설명하도록 한다. 도 10a는 발광부(120)로부터 출사된 광의 광전파경로를 모식적 으로 나타낸 도면이다. 도 10b는 발광부(120)로부터 광이 조사된 직후(경과시간 t1)의 상태를 나타내는 A-A선을 따른 종단면도이다. 도 10c는 발광부(120)로부터 광이 조사되고 나서 경과시간 t2가 경과된 상태를 나타내는 A-A선을 따른 종단면도이다. 도 10d는 발광부(120)로부터 광이 조사되고 나서 경과시간 t3이 경과된 상태를 나타내는 A-A선을 따른 종단면도이다.

도 10a에 도시된 바와 같이, 발광부(120)로부터 출사된 레이저 광(A)은 예컨대, 3개의 광전파경로(170)로 나타낸 바와 같이 거의 원호형상의 궤적을 밟도록 전파된다. 또한, 도 10b~10D에서는, 3개의 광전파경로(170)와 A-A선이 교차하는 계측점(A1,A2,A3)의 광 강도의 변화가 화상으로 도시되어 있다.

도 10b에 나타낸 바와 같이, 발광부(120)로부터 광이 조사된 직후(경과시간 t1)의 상태의 광전파경로(170)는, 계측점(A3)에서의 혈류량(수광강도)이 가장 강하게 검출됨을 알 수 있다.

도 10c에 나타낸 바와 같이, 발광부(120)로부터 광이 조사되고 나서 경과시간 t2이 경과된 상태의 광전파경로(170)는, 계측점(A2)에서의 혈류량(수광강도)이 가장 강하게 검출됨을 알 수 있다.

도 10d에 나타낸 바와 같이, 발광부(120)로부터 광이 조사되고 나서 경과시간 t3이 경과된 상태의 광전파경로(170)는 계측점(A1)에서의 혈류량(수광강도)이 가장 강하게 검출됨을 알 수 있다.

이와 같이, 광전파경로(170)에 따른 깊이방향의 계측점(A1,A2,A3)에서의 투과광량에 기초하여, 깊이방향의 혈류량의 분포를 계측할 수 있게 된다. 예컨대, 도 10b로부터 도 10d와 같은 경우에는, 시간의 경과에 따라 혈류량이 가장 많은 점이 뇌의 내부로부터 표층부로 이동해감을 계측할 수가 있다.

다음으로 뇌활동 계측장치(100)의 변형예에 관해 설명하도록 한다.

도 11a는 뇌활동 계측장치의 변형예 1에 따른 장착상태를 나타낸 도면이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 변형예 1의 뇌활동 계측장치(100A)의 혈류계측장치(20A)는, 구형(球形)으로 형성된 네트형상 베이스(22A)에 복수의 센서유닛(24)이 부착되어 있다. 또, 도 11a에서는, 뇌활동 계측장치(100A)가 헤드부 한쪽에만 도시되어 있으나, 지면의 안쪽이 되는 반대쪽도 같은 구성으로 되어 있다.

각 센서유닛(24)은 네트의 교차부분에 관통된 상태로 유지되어 있다. 또한, 네트형상 베이스(22A)는 그 장착된 헤드부의 표면형상에 따라 사각형상의 연결구조가 마름모 형상으로 변형되어 신축하기 때문에, 헤드부의 표면형상에 대응된 구형으로 변형될 수 있다.

네트형상 베이스(22A)는, 각 교차부분에 접속되는 네트형상의 아암부(4개~8개)가 탄성을 가진 수지재에 의해 형성되어 있기 때문에, 재질 자체의 탄성에 의해 장착된 헤드부 표면에 복수의 센서유닛(24)의 단부를 밀착시킬 수 있게 되어, 헤드부의 표면형상에 관계없이 복수의 센서유닛(24)의 선단부를 계측대상인 헤드부 표면에 맞닿게 할 수 있게 된다.

본 변형예 1에서는, 센서유닛(24)의 직경이 10mm~50mm 정도이기 때문에, 네트형상 베이스(22A)에는 150~300개 정도의 센서유닛(24)이 소정의 배치패턴(소정의 간격)으로 부착되어 있다. 또한, 다수의 센서유닛(24)은 상술한 실시예 1과 마찬 가지로, 미리 계측대상의 계측위치에 따른 어드레스 데이터에 의해 별개로 관리되고 있으며, 각 센서유닛(24)으로부터 얻어진 계측 데이터는, 각각의 어드레스 데이터와 함께 데이터 관리장치(50)로 송신되어 보존된다.

또한, 네트형상 베이스(22A)는 복수의 블록(A~N)으로 구획되어 있으며, 각 블록(A~N)마다 소형의 무선통신장치(400A~400N, 도 11에서 검게 동그라미 표시함)가 설치되어 있다. 이 때문에, 복수의 센서유닛(24)에 의한 계측 데이터는, 각 블록(A~N)마다 무선통신장치(400A~400N)로부터 데이터 관리장치(50)로 송신할 수가 있다.

도 11b는 변형예 1의 각 기기의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 11b에 나타낸 바와 같이, 복수의 센서유닛(24)은 예컨대, 뇌(300)를 기능별로 구획하는 각 블록(A~N)마다 분류되어 있으며, 예컨대, 24A1~24An, 24B1~24Bn … 24N1~24Nn과 같이 그룹화되어 있다. 각 블록(A~N)마다 설치된 무선통신장치(400A~400N)는 데이터 관리장치(50)와의 무선신호에 의한 송수신을 수행하며, 데이터 관리장치(50)로부터 송신되는 발광지령을 수신하면, 각 블록(A~N)의 각 센서유닛(24)에 대하여 병렬로 발광신호를 출력한다. 이로써, 각 블록(A~N)의 각 발광부(120)는, 순차적으로 레이저 광을 발광하여 각 블록의 헤드부 표면(피계측영역)에 조사한다. 이와 함께, 각 블록(A~N)마다 설치된 센서유닛(24A1~24An, 24B1~24Bn … 24N1~24Nn)의 수광부(130)에서 수광된 투과광량에 따른 계측 데이터가 무선통신장치(400A~400N)로부터 데이터 관리장치(50)로 송신된다. 이 때문에, 데이터 관리장치(50)에서는 센서유닛(24A1~24An, 24B1~24Bn … 24N1~24Nn)에 의해 계측된 각 블록(A~N)의 각 데이 터가 병렬처리된다.

본 변형예 1에서는, 뇌활동 계측장치(100A)가 복수의 무선통신장치(400A~400N)를 갖기 때문에, 센서유닛(24A1~24An, 24B1~24Bn … 24N1~24Nn)이 계측한 계측 데이터를 단시간에 송신할 수 있는 동시에, 데이터 관리장치(50)에서, 각 블록(A~N)마다 계측 데이터를 분석하여 각 블록(A~N)마다의 화상 데이터를 병렬처리에 의해 효율적으로 작성할 수 있게 된다.

또한, 네트형상 베이스(22A)는, 각 교차부분에 접속되는 복수의 아암부 중 2개를 도전재에 의해 형성하고, 상기 2개의 도전재를 센서유닛(24)의 발광부(120), 수광부(130)에 접속하여 발광의 지시 및 수광된 계측 데이터의 검출을 수행할 수도 있다.

도 12는 뇌활동 계측장치의 변형예 2의 장착상태를 나타낸 도면이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 변형예 2의 뇌활동 계측장치(100B)의 혈류계측장치(20B)는 수지재로 이루어진 가요성 배선판(500)에 복수의 노치(510A~510N)가 방사상으로 형성되어 있다. 또한, 도 12에서는 뇌활동 계측장치(100B)가 헤드부 한쪽에만 도시되어 있으나, 지면의 안쪽이 되는 반대쪽도 같은 구성으로 되어 있다. 또한, 가요성 배선판(500)에는, 상술한 실시예 1과 마찬가지로 복수의 센서유닛(24)이 소정 간격마다 유지되어 있다.

가요성 배선판(500)은 가요성을 갖기 때문에, 복수의 노치(510A~510N)에 의해 헤드부 표면형상에 따른 곡면형상으로 용이하게 변형될 수 있다. 더욱이, 평판형상으로 형성된 가요성 배선판(500)의 외측으로부터 중심부분을 향하여 복수의 노 치(510A~510N)를 형성하는 동시에, 노치각도나 노치길이를 조정함으로써 다양한 곡면형상에 대응할 수 있게 된다. 이 때문에, 본 변형예에서는, 가요성 배선판(500)을 휘면서 헤드부 표면에 간단하게 장착할 수 있는 동시에, 계측 종료 후에 가요성 배선판(500)을 평면형상으로 되돌리는 것만으로 용이하게 분리시킬 수도 있다.

또, 가요성 배선판(500)에 보유된 복수의 센서유닛(24)은, 노치(510A~510N)에 의해 구획된 각 영역마다 제어되며, 24A1~24An, 24B1~24Bn … 24N1~24Nn와 같이 그룹화되어 있다. 따라서, 복수의 노치(510A~510N)를 임의의 위치에 형성할 수 있으므로, 피계측영역에 따라 각 블록(A~N)마다의 영역을 설정할 수 있게 된다.

또한, 본 변형예 2에서도, 상술한 변형예 1과 마찬가지로, 각 블록(A~N)마다 소형의 무선통신장치(400A~400N, 도 12에서 검게 동그라미 표시함)가 설치되어 있다. 이 때문에, 복수의 센서유닛(24)에 의한 계측 데이터는 각 블록(A~N)마다 무선통신장치(400A~400N)로부터 데이터 관리장치(50)로 송신할 수 있다.

도 13은 뇌활동 계측장치의 변형예 3의 장착상태를 나타낸 도면이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 변형예 3의 뇌활동 계측장치(100C)의 혈류계측장치(20C)는, 수지재로 이루어진 가요성 배선판(600)을 띠형상으로 형성하고, 또한 가요성 배선판(600)을 나선형으로 감아붙인 것이다. 또, 도 13에서는 뇌활동 계측장치(100C)가 헤드부 한쪽에만 도시되어 있으나, 지면의 안쪽이 되는 반대쪽도 같은 구성으로 되어 있다. 또한, 가요성 배선판(600)에는, 상술한 변형예 2와 마찬가지로 복수의 센서유닛(24) 및 무선통신장치(400A~400N, 도 13에서 검게 동그라미 표시함)가 소정 간격마다 유지되어 있다.

가요성 배선판(600)은 가요성을 갖는 띠형상으로 형성되기 때문에, 헤드부의 표면형상으로 자유롭게 감아붙일 수가 있으며, 헤드부의 곡면형상에 밀착하도록 용이하게 장착할 수가 있다. 또한, 피계측자의 헤드부 형상이 다양하지만, 가요성 배선판(600)의 감기범위를 적절히 조정하도록 장착할 수 있다.

도 14는 센서유닛의 변형예를 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 14에 있어서 상술한 도 2의 센서유닛(24)과 동일한 부분에는 동일 부호를 사용하고 그에 대한 설명은 생략하기로 한다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 변형예의 센서유닛(700)은, 테이퍼형 통형상으로 형성된 뇌파계측용 전극(710)의 내측에 테이퍼형상으로 형성된 광로분리부재(720)가 삽입되어 유지되어 있다. 본 변형예에서는, 광로분리부재(720)의 외주에 뇌파계측용 전극(710)이 일체로 끼움결합되어 있다. 또, 뇌파계측용 전극(710) 및 광로분리부재(720)의 테이퍼 각도는, 전체 길이 및 상하단부면적 등에 따라 임의로 설정된다. 또한, 광로분리부재(720)는 상술한 실시예 1와 마찬가지로 홀로그램으로 이루어지며, 발광부(120)로부터의 레이저 광을 선단부(722)로부터 출사하고, 뇌(300)로 전파하며 선단부(722)로부터 입사된 광을 수광부(130)로 집광시킨다.

뇌파계측용 전극(710)의 선단부(712)는, 광로분리부재(720)의 선단부(722)보다 약간 하방으로 돌출되어 있기 때문에, 헤드부 표면(220)에 접촉되어 해당 피계측영역의 뇌파를 계측할 수가 있다.

또, 뇌파계측용 전극(710)의 기단측에는 직경이 큰 플랜지부(714)가 설치되어 있다. 상기 플랜지부(714)는 도전재로 형성된 외통부재(730)의 내벽을 축방향 (상하방향)으로 슬라이딩할 수 있도록 삽입되어 있다. 외통부재(730)는 상기 뇌파계측용 전극(710) 및 광로분리부재(720)를 축방향으로 슬라이딩시키기 위한 공간(740)과, 공간(740)의 상부를 에워싸도록 형성된 상부 벽부(732)와, 공간(740)의 하부를 에워싸도록 형성된 하부 벽부(734)를 갖는다.

뇌파계측용 전극(710)의 플랜지부(714)와 상부 벽부(732)의 사이에는, 뇌파계측용 전극(710)을 하방으로 가압하는 가압부재(코일스프링 ; 750)가 끼워져 장착되어 있다. 상기 가압부재(750)는 뇌파계측용 전극(710) 및 광로분리부재(720)의 선단이 헤드부 표면(220)에 접촉하면, 그 가압력에 의해 압축되기 때문에, 그 압축력에 대한 탄발력으로 뇌파계측용 전극(710) 및 광로분리부재(720)의 선단을 헤드부 표면(220)으로 가압한다.

따라서, 외통부재(730)를 하방으로 가압하도록 장착함으로써, 가압부재(750)의 가압력이 작용하여 뇌파계측용 전극(710) 및 광로분리부재(720)의 선단을 헤드부 표면(220)에 밀착시킬 수가 있다. 이 때문에, 피계측영역에 두발이 존재할 경우에도 뇌파계측용 전극(710) 및 광로분리부재(720)의 선단을 헤드부 표면(220)에 확실히 접촉시킬 수 있게 된다.

광로분리부재(720)의 상단면(724)에는, 발광부(120)와 수광부(130)가 탑재되어 있다. 본 변형예의 광로분리부재(720)는, 상단의 직경이 커지도록 테이퍼형상으로 형성되어 있기 때문에, 상단면(724)의 면적을 발광부(120) 및 수광부(130)의 의 사이즈에 따른 크기로 설정할 수가 있다. 또, 발광부(120) 및 수광부(130)의 사이즈에 관계없이 광로분리부재(720)의 선단부(722)의 직경을 작게 하여 헤드부 표면(220)과의 접촉면적을 작게 할 수 있다. 이로써, 광로분리부재(720)의 상단면(724)을 헤드부 표면(220)에 접촉시킬 때, 두발이 끼는 경우가 감소하여 계측 정밀도가 높아진다.

또한, 본 변형예에 있어서, 헤드부 표면(220)으로부터 발광된 레이저 광(A) 및 광로분리부재(720)의 선단부(722)로부터 수광된 광은, 테이퍼형상의 내벽에 반사되면서 도파로를 형성하기 때문에, 투과광량에 영향을 미치는 일은 없다.

(실시예 2)

도 15는 실시예 2에 따른 혈류계측장치의 개략 구성을 나타낸 계통도이다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 실시예 2의 혈류계측장치(800)는, 인공투석할 때의 혈류량을 계측하는 장치로서, 인공투석장치(810)에 접속된 투석튜브(812)에 장착되는 센서유닛(820)과, 센서유닛(820)으로부터 출력된 계측 데이터에 기초하여 인공투석장치(810)를 제어하는 제어부(830)를 갖는다.

투석튜브(812)는 탄성을 갖는 반투명한 수지튜브로 이루어진다. 또, 투석튜브(812)는 투석을 받는 환자(840)의 혈관(842,844)에 접속되어 있으며, 혈관(842,844)으로부터 취출(取出)된 혈액을 인공투석장치(810)에 공급한다. 인공투석장치(810)에는, 혈액을 여과하며 투석액을 공급하는 인공신장(다이얼라이저) 및 혈액을 보내는 펌프장치가 구비된다.

제어부(830)는, 센서유닛(820)에 의해 계측된 계측 데이터로부터 혈류량 및 적혈구 농도를 연산하고, 혈류량에 따라 인공투석장치(810)에 대한 투석액의 공급량 및 펌프회전수를 제어한다. 또, 제어부(830)는 센서유닛(820)의 계측결과 및 투석 데이터를 개인용 컴퓨터(850)로 출력한다. 개인용 컴퓨터(850)에서는 계측결과 및 투석 데이터의 축적 및 분석 등을 수행한다.

도 16은 실시예 2에 따른 센서유닛(820)의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 16에 도시된 바와 같이 센서유닛(820)은, 투석튜브(812)의 일부를 상하방향에서 가압한 상태로 유지하는 유지부재(860)와, 2세트의 센서부(870,880)를 갖는다. 제 1 센서부(870)는 투석튜브(812)의 상부에 배치된 제 1 발광부(872)와, 투석튜브(812)의 하부에 배치된 제 1, 제 2 수광부(874,876)로 구성되어 있다. 또한, 제 2 센서부(880)는 제 1 센서부(870)와 마찬가지로, 투석튜브(812)의 상부에 배치된 제 2 발광부(882)와, 투석튜브(812)의 하부에 배치된 제 3, 제 4 수광부(884,886)로 구성되어 있다.

본 실시예 2에서는, 상술한 연산식(3)을 이용하여 2점 2파장방식의 계측방법에 의해 적혈구 농도(Rpw)를 계측한다. 즉, 제 1 발광부(872)와 제 2 발광부(882)로부터 출사되는 레이저 광의 파장을 다른 파장 λ1, λ2(본 실시예에서는 λ1=805nm, λ2=680nm으로 설정함)로 함으로써 적혈구 농도를 헤마토크리트(Ht)만으로 이루어진 함수로서 계측할 수 있다. 따라서, 본 연산방법에 따르면, 적혈구 농도를 헤마토크리트(Ht)에 따른 계측치로서 정확하게 계측할 수 있게 된다.

(실시예 3)

도 17은 실시예 3에 따른 혈류계측장치의 개략 구성을 나타낸 계통도이다. 도 17에 나타낸 바와 같이, 실시예 3의 혈류계측장치(900)는, 피계측영역의 피부표면(910)에 접촉되는 계측부(920)와, 계측부(920)에 내장된 센서유닛(930)과, 센서 유닛(930)으로부터 출력된 계측 데이터에 기초하여 혈류계측화상을 생성하는 제어부(940)를 갖는다.

계측부(920)는 손에 들고 이동시킬 수 있는 크기로 형성되어 있으며, 예컨대, 인체의 어느 부위의 혈류를 계측하는가에 따라서 적절히 이동시킬 수가 있다. 또한, 계측부(920)는 원추형상부(922)의 바닥면이 피계측영역에 접촉되는 계측면(924)이며, 원추형상부(922)의 상부에 파지부(把持部 ; 926)가 돌출되어 있다. 따라서, 혈류를 계측하는 계측자는, 파지부(926)를 쥐고 계측면(924)을 적절히 피계측영역의 피부표면(910)에 접촉시킴으로써 해당 피계측영역의 혈류를 계측할 수 있다.

센서유닛(930)은 레이저 광(A)을 출사하는 발광부(950)와, 광 출사점으로부터 다른 거리로 배치된 한 쌍의 수광부(960,962)와, 홀로그램으로 이루어진 광로분리부재(970)를 갖는다. 광로분리부재(970)의 상면에는, 발광부(950) 및 한 쌍의 수광부(960,962)가 탑재되어 있으며, 광로분리부재(970)의 하면이 계측면(924)을 형성하고 있다.

이 때문에, 발광부(950)로부터의 레이저 광(A)이 광로분리부재(970)를 통과하여 임의의 피계측영역의 피부표면(910)에 조사되면, 레이저 광(A)은 피부표면(910)의 하측에 배치된 혈관(912)을 흐르는 혈류를 투과하여 계측면(924)에 전파된다. 그리고, 한 쌍의 수광부(960,962)에서는, 각각 광로분리부재(970)에 전파된 광을 수광하며, 그 수광된 투과광의 양에 따른 전기신호를 제어부(940)로 출력한다.

본 실시예에서는, 상술한 연산식 (2)를 이용하여 2점 1파장방식의 계측방법에 의해 혈관(912)을 흐르는 적혈구 농도(Rp)를 계측한다. 즉, 적혈구 농도는, 2개의 수광부(960,962)간 거리(ΔL)와, 상술한 헤마토크리트(Ht)간의 함수가 된다. 이 때문에, 적혈구 농도(Rp)를 구할 때에는, 2개의 인자 중 수광부(960,962)간 거리(ΔL)를 미리 알고 있기 때문에, 적혈구 농도가 헤마토크리트(Ht)를 계수로 하는 값으로서 계측된다. 따라서, 본 연산방법에 따르면, 적혈구 농도를 헤마토크리트(Ht)에 따른 계측치로서 정확하게 계측할 수 있게 된다.

제어부(940)는 모니터(980)에 접속되어 있으며, 계측부(920)의 센서유닛(930)에 의해 계측된 혈류의 계측 데이터로부터 화상 데이터를 생성하고, 그 화상 데이터에 의한 계측화상(982)을 모니터(980)에 표시시킨다. 이로써, 계측자는 모니터(980)에 표시된 계측화상(982)을 보면서 계측부(920)를 손에 든 채로 계측면(924)을 피부표면(910)에 접촉시켜 혈류가 정상인지 아닌지를 확인할 수 있게 된다.

또한, 혈류계측장치(900)는 계측부(920)를 적절히 이동시킬 수 있기 때문에, 헤드부 이외의 부위의 혈류도 용이하게 계측할 수 있는 동시에, 운반이 가능하여 사용장소를 고를 필요가 없으므로 의료기관의 진찰실 이외의 장소(예컨대, 지진발생지역에서의 임시진료소나 의료기관 이외의 건물, 텐트 혹은 옥외)에서도 사용할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 혈류계측장치를 이용한 뇌활동 계측장치의 일 실시예를 나타내는 시스템 구성도이다.

도 2a는 센서유닛(24)의 부착구조를 확대하여 나타내는 종단면도이다.

도 2b는 센서유닛(24)의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

도 3은 혈류계측방법의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 레이저 광의 파장과, 혈액의 산소포화도를 변경한 경우의 광 흡수상태의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 뇌를 좌측면에서 본 도면이다.

도 6은 뇌의 혈류로부터 뇌활동을 계측하는 경우의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 뇌활동 계측장치(100)의 제어부(30)가 실행하는 뇌의 혈류계측처리를 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 8은 데이터 관리장치(50)의 계측 데이터 화상표시 제어장치(80)가 실행하는 계측 데이터 화상표시처리를 설명하기 위한 플로우차트이다.

도 9a는 어깨운동영역(352), 팔꿈치운동영역(354)의 계측 전 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 9b는 팔을 들려고 하는 경우의 계측 데이터로부터 얻어진 화상 데이터를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 9c는 팔꿈치를 구부리면서 팔을 들려고 하는 경우의 계측 데이터로부터 얻어진 화상 데이터를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 10a는 발광부(120)로부터 출사된 광의 광전파경로를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 10b는 발광부(120)로부터 광이 조사된 직후(경과시간 t1)의 상태를 나타내는 A-A선을 따른 종단면도이다.

도 10c는 발광부(120)로부터 광이 조사되고 나서 경과시간 t2이 경과한 상태를 나타내는 A-A선을 따른 종단면도이다.

도 10d는 발광부(120)로부터 광이 조사되고 나서 경과시간 t3이 경과한 상태를 나타내는 A-A선을 따른 종단면도이다.

도 11a는 뇌활동 계측장치의 변형예 1에 따른 장착상태를 나타내는 도면이다.

도 11b는 변형예 1의 각 기기의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 12는 뇌활동 계측장치의 변형예 2에 따른 장착상태를 나타내는 도면이다.

도 13은 뇌활동 계측장치의 변형예 3에 따른 장착상태를 나타내는 도면이다.

도 14는 센서유닛의 변형예를 나타내는 종단면도이다.

도 15는 실시예 2에 따른 혈류계측장치의 개략 구성을 나타내는 계통도이다.

도 16은 실시예 2에 따른 센서유닛(820)의 구성을 나타내는 종단면도이다.

도 17은 실시예 3에 따른 혈류계측장치의 개략 구성을 나타내는 계통도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 뇌활동 계측 시스템 20, 800 : 혈류계측장치

22 : 베이스 22A : 네트형상 베이스

24(24₁~24_n), 24A~24C, 24A1~24An, 24B1~24Bn…24N1~24Nn, 24X, 700,

820, 930 : 센서유닛

30, 830, 940 : 제어부 40, 60 : 무선통신장치

50 : 데이터 관리장치 70 : 데이터 베이스

80 : 계측 데이터 화상표시 제어장치 90 : 모니터

100, 100A~100C : 뇌활동 계측장치 120, 950 : 발광부

130, 960, 962 : 수광부 140, 720 : 광로분리부재

150, 710 : 뇌파계측용 전극 160, 500, 600 : 가요성 배선판

170 : 광 전파경로 180 : 혈관

220 : 헤드부 표면 230 : 혈액층

240 : 적혈구 300 : 뇌

301 : 대뇌 400A~400N : 무선통신장치

810 : 인공투석장치 812 : 투석튜브

860 : 유지부재 870,880 : 센서부

872 : 제 1 발광부 874, 876, 884, 886 : 제 1~4 수광부

882 : 제 2 발광부 900 : 혈류계측장치

910 : 피부표면 920 : 계측부

924 : 계측면 970 : 광로분리부재

980 : 모니터

Claims

피계측영역에 광을 조사하는 발광부 및 상기 피계측영역에 전파된 광을 수광하는 수광부를 갖는 센서유닛과, 상기 수광부로부터 출력된 신호에 기초하여 피계측영역의 혈류상태를 계측하는 제어부를 구비하는 혈류계측장치로서,

상기 발광부로부터 출사된 광을 상기 발광부로부터 다른 거리의 위치에 배치된 적어도 2개의 상기 수광부에서 수광하고,

상기 제어부는, 적어도 상기 2개의 수광부로부터 얻어진 신호에 포함되는 산소포화도에 의한 성분을 상쇄하는 연산처리를 수행하여 상기 피계측영역의 혈류상태를 계측하는 것을 특징으로 하는 혈류계측장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광부는, 혈액 내 산소포화도에 의해 광학특성이 영향을 잘 받지 않는 파장을 갖는 제 1 광과, 혈액의 산소포화도에 의해 광학특성이 영향을 받는 파장을 갖는 제 2 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 혈류계측장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 수광부가 상기 제 1 광을 수광하였을 때의 제 1 투과광량과, 상기 제 2 광을 수광하였을 때의 제 2 투과광량을 비교하여 상기 피계측영역의 혈류상태를 계측하는 것을 특징으로 하는 혈류계측장치.
제 3항에 있어서,

상기 제어부는, 적어도 상기 2개의 수광부로부터 출력된 상기 제 1, 제 2 광의 투과광량에 따른 계측데이터에 기초하여 상기 피계측영역의 혈류상태를 계측하는 것을 특징으로 하는 혈류계측장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 센서유닛은,

상기 발광부로부터 상기 피계측영역으로 진행하는 광에 대한 굴절률과, 상기 피계측영역으로부터 상기 수광부로 진행하는 광의 굴절률이 다르도록 구성된 광로분리부재를 가지며,

상기 발광부와 상기 수광부가 상기 광로분리부재를 통해 광의 발광 및 수광을 수행하는 것을 특징으로 하는 혈류계측장치.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 상기 혈류계측장치를 이용하여 뇌의 혈류를 계측하고, 상기 혈류계측장치에 의해 계측된 결과에 기초하여 상기 뇌의 활동상태를 계측하는 것을 특징으로 하는 뇌활동 계측장치.
제 6항에 있어서,

상기 센서유닛을 다른 위치에 복수 개 설치하고,

상기 제어부는, 상기 복수의 센서유닛 중 하나의 센서유닛의 발광부로부터 광을 발광시키고, 상기 하나의 센서유닛으로부터 다른 거리로 이격된 적어도 2개의 상기 센서유닛의 수광부에서 수광한 광의 투과광량을 검출하며, 상기 2개의 수광부로부터 출력된 상기 제 1, 제 2 광의 투과광량에 따른 계측데이터에 기초하여 상기 피계측영역의 뇌활동상태를 계측하는 것을 특징으로 하는 뇌활동 계측장치.
제 7항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 복수의 센서유닛 전체의 상기 발광부를 순차적으로 발광시키고, 그 발광시킨 하나의 센서유닛으로부터 다른 거리로 이격된 적어도 2개의 센서유닛의 수광부에서 수광된 광의 강도를 검출하며, 상기 2개의 수광부로부터 출력된 상기 제 1, 제 2 광의 투과광량에 따른 계측데이터에 기초하여 상기 피계측영역의 뇌활동상태를 계측하는 것을 특징으로 하는 뇌활동 계측장치.
제 6항 내지 제 8항에 있어서,

상기 센서유닛은, 뇌파를 계측하기 위한 뇌파계측용 전극을 갖는 것을 특징으로 하는 뇌활동 계측장치.
제 9항에 있어서,

상기 뇌파계측용 전극은, 상기 광로분리부재의 선단면으로부터 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 뇌활동 계측장치.