KR20150105619A - 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치 및 방법 - Google Patents

시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 혈관에 인접한 코일을 통해 상기 혈관에 시변자계(time-varying magnetic field)를 인가하고, 상기 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 상기 코일의 유도용량(inductance) 변화가 반영된 검출 신호를 생성하는 발진(oscillator) 모듈; 및 상기 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산하는 신호 처리 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 (1) 혈관에 인접한 코일을 통해 상기 혈관에 시변자계(time-varying magnetic field)를 인가하는 단계; (2) 상기 인가된 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 상기 코일의 유도용량(inductance) 변화가 반영된 검출 신호를 검출하는 단계; 및 (3) 상기 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치 및 방법에 따르면, 혈관에 시변자계를 인가하고, 시변자계의 영향을 받은 혈류에 의한 코일의 유도용량 변화를 검출하여 맥파 데이터를 생산함으로써, 추가적인 센서 없이 발진 모듈을 이용해 전자기적 방법으로 정확하고 편리하게 혈류를 측정할 수 있고, 자장 치료 시 추가적인 혈류 측정 장치 없이도 자장 치료와 동시에 맥파를 측정할 수 있다.

Description

시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING MAGNETIC PLETHYSMOGRAPHY USING TIME VARYING MAGNETIC FIELD}
본 발명은 맥파 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
심장이 수축할 때마다 혈액이 심장으로부터 대동맥을 통하여 전신에 공급되며, 이때 대동맥에 압력의 변동이 일어난다. 이 압력의 변동은 손과 발의 말초 소동맥까지 전달되며, 광용적맥파란 동맥의 내압변동에 따른 말초 혈관의 용적변동을 파형으로 표현한 것이다.
이러한 맥동에 의하여 혈관의 부피가 변동되며, 혈관에 적외선 또는 가시광선 등의 일정한 파장을 가진 빛을 제공하였을 경우, 혈관의 부피가 증가 또는 감소함에 따라 빛을 흡수하는 양이 달라진다. 예를 들어, 100만큼의 빛을 발산하였을 경우, 흡수되지 않고 반사되는 양이 맥박이 뜀에 따라 바뀔 수 있다. 이런 원리를 이용하여 발광부를 통하여 빛이 발산된 후, 반사되는 적외선의 속도 또는 양이 수광부로 입력되고, 입력되는 적외선의 속도 또는 양에 따라 전류 및 전압이 다르게 나타나는 특징을 이용하여 광용적맥파를 측정할 수 있다.
한편, 혈류를 측정하기 위한 또 하나의 유형으로서 전자기적 방법을 이용하는 장치가 있다. 이와 관련하여, 자장을 생체에 인가한 후 혈류 내에서의 자장의 영향에 의한 혈류의 변화를 평가하는 장치 및 그 방법이 개시된바 있다(공개특허 제10-2005-0097208호). 그러나 이는 자장을 신체에 인가하기는 하나, 혈류의 흐름은 광용적맥파를 이용하여 측정하기 때문에, 자장을 신체에 인가하는 장치와 혈류 변화를 측정하는 장치가 각각 필요하여, 구조가 복잡해지는 한계가 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 혈관에 시변자계를 인가하고, 시변자계의 영향을 받은 혈류에 의한 코일의 유도용량 변화를 검출하여 맥파 데이터를 생산함으로써, 추가적인 센서 없이 발진 모듈을 이용해 전자기적 방법으로 정확하고 편리하게 혈류를 측정할 수 있고, 자장 치료 시 추가적인 혈류 측정 장치 없이도 자장 치료와 동시에 맥파를 측정할 수 있는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치는,
혈관에 인접한 코일을 통해 상기 혈관에 시변자계(time-varying magnetic field)를 인가하고, 상기 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 상기 코일의 유도용량(inductance) 변화가 반영된 검출 신호를 생성하는 발진(oscillator) 모듈; 및
상기 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산하는 신호 처리 모듈을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 발진 모듈은,
LC 발진회로를 통해 상기 혈관에 시변자계를 인가할 수 있다.
바람직하게는, 상기 발진 모듈은,
발진 주파수에 의해 상기 혈관에 시변자계를 인가할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 검출 신호는,
상기 유도용량 변화에 의해 상기 발진 주파수가 변조된 변조 주파수일 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 변조 주파수는, 100㎑ 이상 90㎒ 이하일 수 있다.
더더욱 바람직하게는,
상기 변조 주파수를 복조(frequency demodulation)하여, 상기 발진 주파수와 변조 주파수 사이의 주파수 변이를 검출하는 복조 모듈을 더 포함할 수 있다.
더더욱 바람직하게는,
상기 검출된 주파수 변이 신호를 증폭시키는 증폭 모듈을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호 처리 모듈은,
상기 유도용량의 변화량과 혈류속도 변화량의 비례 관계를 이용하여 맥파 데이터를 생산할 수 있다.
바람직하게는,
혈관에 상기 코일을 인접시켜 시변자계를 인가할 수 있도록, 일면에 코일이 구비된 신체 접촉 모듈을 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 신체 접촉 모듈은,
일면에 코일이 구비된 밴드, 집게, 링 또는 패드 형태일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법은,
(1) 혈관에 인접한 코일을 통해 상기 혈관에 시변자계(time-varying magnetic field)를 인가하는 단계;
(2) 상기 인가된 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 상기 코일의 유도용량(inductance) 변화가 반영된 검출 신호를 검출하는 단계; 및
(3) 상기 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,
LC 발진회로를 통해 상기 혈관에 시변자계를 인가할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,
발진 모듈이 발진 주파수에 의해 상기 혈관에 시변자계를 인가할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2)에서는,
상기 유도용량 변화에 의해 상기 발진 주파수가 변조된 변조 주파수 형태의 검출 신호를 검출할 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 변조 주파수는, 100㎑ 이상 90㎒ 이하일 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2)와 단계 (3) 사이에는,
(2-1) 상기 변조 주파수를 복조(frequency demodulation)하여, 상기 발진 주파수와 변조 주파수 사이의 주파수 변이를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
더더욱 바람직하게는, 상기 단계 (2-1)과 단계 (3) 사이에는,
(2-2) 상기 검출된 주파수 변이 신호를 증폭시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,
상기 유도용량의 변화량과 혈류속도 변화량의 비례 관계를 이용하여 맥파 데이터를 생산할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,
일면에 상기 코일이 구비된 신체 접촉 모듈을 이용하여 상기 혈관에 코일을 인접시켜 시변자계를 인가할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 신체 접촉 모듈은,
일면에 코일이 구비된 밴드, 집게, 링 또는 패드 형태일 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치 및 방법에 따르면, 혈관에 시변자계를 인가하고, 시변자계의 영향을 받은 혈류에 의한 코일의 유도용량 변화를 검출하여 맥파 데이터를 생산함으로써, 추가적인 센서 없이 발진 모듈을 이용해 전자기적 방법으로 정확하고 편리하게 혈류를 측정할 수 있고, 자장 치료 시 추가적인 혈류 측정 장치 없이도 자장 치료와 동시에 맥파를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치가 맥파를 측정하는 원리를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치를 이용하여 맥파를 측정하는 모습을 예를 들어 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치가 적용된 상태를 예를 들어 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치가 적용된 상태를 예를 들어 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치에 의해 측정된 자기용적맥파(MPG)를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법에서, 주파수 변이 신호를 통해 맥파를 측정하는 과정의 세부적인 흐름을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치는, 발진 모듈(100) 및 신호 처리 모듈(200)을 포함하여 구성될 수 있으며, 복조 모듈(300), 증폭 모듈(400), 신체 접촉 모듈(500), 입력 모듈(600) 및 디스플레이 모듈(700) 중 적어도 하나 이상을 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치가 맥파를 측정하는 원리를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 코일에 흐르는 전류는 전류의 방향 축을 중심으로 그 주변에 자계(magnetic field)를 생성하여, 자속
Figure pat00001
을 생성하게 된다. 이때 코일이 생체조직에 근접하게 되면, 패러데이의 유도이론(Faraday's law of induction)에 의해, 생체조직 내부의 혈액을 구성하는 혈장, 적혈구, 백혈구, 혈소판 등의 성분이 외부로부터 인가된 시변자계의 영향을 받아 2차의 원형 전류를 유도하게 되는데, 이를 와전류(eddy current)라고 한다. 이 와전류는 코일 주면에 2차 자속
Figure pat00002
을 만드는데 즉, 렌쯔의 법칙에 따라 시변자계에 반하는 2차 자속을 생성하게 되는 것이다. 이때 생체조직 안에 생성되어지는 와전류밀도(eddy current density)
Figure pat00003
는 다음 수학식 1의 전류밀도 확산방정식(diffusion equation for current density)에 의하여 표현될 수 있다.
Figure pat00004
여기서, σ는 생체조직의 전도도(conductivity), μ는 투자율(permeability)을 나타낸다.
생물학적 유체인 혈액이 지나가는 혈관의 경우, 인접한 코일에 의하여 발생된 시변자계는, 혈액내부의 구성성분에 의한 전기전도도와 투자율에 의하여, 코일의 유도용량의 변화가 일어나게 된다.
혈액의 흐름인 혈류가 정지해 있거나, 일정한 속도로 흐르는 경우에는 혈액이 가지는 고유한 투자율과 전기전도도에 의하여 외부 자극코일은 특정한 유도용량을 가지게 될 것이다. 그러나 혈액이 흐르는 경우, 혈류(blood flow, F[cm3/sec])와 혈류속도(blood flow velocity, V[cm/sec]) 사이에는 다음 수학식 2와 같은 관계가 성립하게 된다.
Figure pat00005
여기서 A는 혈관의 단면적을 의미한다.
외부의 코일에 의하여 자기학적으로 영향을 미치는 관심체적(volume-of-interest; VOI)안으로, t=t 0 에 혈류가 들어오고, 관심체적을 지나 t=t 1 에 혈류가 빠져 나가게 된다면, 다음 수학식 3과 같이 혈류 변화량을 표현할 수 있다.
Figure pat00006
여기서, 혈관의 평균단면적
Figure pat00007
는 일정한 상수 값을 갖는다고 가정할 수 있다. 실제 혈관은 자율신경계에 의하여 수축과 이완을 하게 되는데, 그 변위 정도가 일반적인 혈관에서는 작게 나타나므로, 일정한 상수로 가정하기로 한다. 혈액이 관심체적(VOI)을 통과하는 시간차 Δt =|t 0 -t 1 |를 수학식 3의 양변에 곱하면, 다음 수학식 4와 같은 체적 변화량(ΔQ)을 나타낼 수 있다.
Figure pat00008
혈관의 평균단면적이 관심체적(VOI) 내에서 일정하게 유지한다고 가정하고 혈류 속도가 시간에 따라 변화하는 비등속 운동을 한다고 가정하면, 관심체적(VOI)을 통과하는 혈액의 체적은 혈류속도에 선형적으로 비례하게 되며, 혈액을 구성하는 구성성분(적혈구, 백혈구, 혈장, 등)에 의한 전도도(σ), 투자율(μ)도 체적 변화량에 비례하여 변화하게 된다.
따라서 외부의 코일에 의하여 자기적으로 영향을 미치는 관심체적 내부를 통과하는 혈액의 체적은 시간에 따라 혈류속도에 비례하는 변화를 일으키게 되며, 혈액의 체적 내부의 자기적 특성을 결정하는 주된 성분인 전도도(σ) 또한 혈류속도에 비례하는 변화를 일으키게 된다. 결과적으로 외부 코일의 유도용량 변화는 혈류속도 변화에 비례하게 된다. 또한, 유도용량 변화는 혈액의 체적의 변화에 비례하기 때문에, 제안한 기술을 이용한 측정신호를 ‘자기용적맥파(Magnetic Plethysmography; MPG)’라고 부를 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치를 이용하여 맥파를 측정하는 모습을 예를 들어 도시한 도면이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치의 각 구성요소에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
발진 모듈(100)은, 혈관에 인접한 코일(10)을 통해 혈관에 시변자계를 인가하고, 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 코일(10)의 유도용량 변화가 반영된 검출 신호를 생성할 수 있다. 발진 모듈(100)은, LC 발진회로를 통해 혈관에 시변자계를 인가할 수 있다. 또한, 발진 모듈(100)은, 발진 주파수에 의해 혈관에 시변자계를 인가할 수 있다. 즉, 본 발명의 발진 모듈(100)은, 코일(10)과 커플링 된 관심체적(VOI)을 통과하는 혈류에 의한 유도용량의 변화가 발진 회로의 유도용량(inductance) 값을 변화시켜 발진 회로의 발진 주파수가 변화하는 주파수변조(frequency modulation) 방식으로 회로를 구성할 수 있다.
따라서 발진 모듈(100)에 의해 생성된 검출 신호는, 유도용량 변화에 의해 발진 주파수가 변조된 변조 주파수일 수 있다. 이때, 변조 주파수는, 인체조직의 전자기파에 대한 침투 깊이(penetration depth)를 고려하여 100㎑ 이상 90㎒ 이하로 할 수 있다.
신호 처리 모듈(200)은, 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산할 수 있다. 이때, 도 2에서 전술한 바와 같은 원리를 이용하여, 신호 처리 모듈(200)은 유도용량의 변화량과 혈류속도 변화량의 비례 관계를 이용하여 맥파 데이터를 생산할 수 있다. 신호 처리 모듈(200)에서 생산한 맥파 데이터는, 시간 변화에 따른 파동의 형태로 표현될 수 있다.
복조 모듈(300)은, 변조 주파수를 복조(frequency demodulation)하여, 발진 주파수와 변조 주파수 사이의 주파수 변이를 검출할 수 있다. 즉, 복조 모듈(300)은, 발진 모듈(100)에 의해 생성된 검출 신호를 이용하여, 혈류에 의한 유도용량의 변화에 따른 주파수 변화량을 검출할 수 있으며, 검출된 주파수 변이를 증폭 모듈(400)에 전달할 수 있다.
증폭 모듈(400)은, 검출된 주파수 변이 신호를 증폭시킬 수 있다. 즉, 복조 모듈(300)에서 검출된 주파수 변이는 그 신호가 미약한 상태이므로, 증폭 모듈(400)에서 이를 증폭하여 신호 처리 모듈(200)에 전달할 수 있다. 신호 처리 모듈(200)은 증폭된 신호를 이용하여, 혈류 속도에 비례하는 자기용적 맥파 데이터를 생산할 수 있다.
신체 접촉 모듈(500)은, 혈관에 코일(10)을 인접시켜 시변자계를 인가할 수 있도록, 일면에 코일(10)을 구비할 수 있다. 즉, 신체 접촉 모듈(500)은, 맥파 측정을 위해 손가락, 상완동맥, 경동맥 등에 코일(10)을 접촉시키기 위한 구성으로서, 일면에 코일(10)이 구비된 밴드, 집게, 링, 패드 등의 형태로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치가 적용된 상태를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치는, 밴드 형태의 신체 접촉 모듈(500)을 이용하여 손가락의 말초혈관에 코일(10)을 인접시킬 수 있다. 다만, 신체 접촉 모듈(500)의 구체적인 형태는 측정 가능한 부위에 따라 상이할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치가 적용된 상태를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치는, 신체 접촉 모듈(500)을 이용하여 손가락의 말초혈관에 코일(10)을 인접시키되, 신체 접촉 모듈(500)의 형태는 링과 같은 반지 형태로 할 수 있다.
입력 모듈(600)은, 맥파 측정 장치의 전원을 연결하거나, 발진 모듈(100)에서 발진되는 주파수 범위 등을 조절할 수 있다. 즉, 맥파 측정 장치를 이용해 맥파를 측정하는 사용자가 필요에 따라 입력 모듈(600)을 통해 조절 신호를 입력할 수 있도록, 버튼, 다이얼, 터치스크린 패널 등으로 입력 모듈(600)을 구성할 수 있다.
디스플레이 모듈(700)은, 신호 처리 모듈(200)에서 생산된 맥파 데이터를 표시할 수 있으며, 입력 모듈(600)에 의해 입력된 신호나 맥파 측정 장치의 상태 등을 표시할 수도 있다. 디스플레이 모듈(700)은, 신호 처리 모듈(200)로부터 맥파 데이터를 전달받아, 그래프 등으로 표시할 수 있다.
본 발명에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치의 성능을 검증하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 맥파 측정 장치와 일반적으로 많이 사용되는 광용적맥파(PPG) 측정 장치를 사용하여, 동시에 맥파를 측정하였다. 또한, 비교를 위하여 심전도를 동시에 측정하였다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치에 의해 측정된 자기용적맥파(MPG)를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치에 의해 측정된 자기용적맥파는 광용적맥파와 유사한 패턴을 보이며, 신호의 세기가 보다 강하여 맥파 데이터를 이용한 이상 여부 판단이 용이한 특징이 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법은, 혈관에 시변자계를 인가하는 단계(S100), 유도용량 변화가 반영된 검출 신호를 검출하는 단계(S200) 및 맥파 데이터를 생산하는 단계(S300)를 포함하여 구현될 수 있다.
단계 S100에서는, 혈관에 인접한 코일(10)을 통해 혈관에 시변자계를 인가할 수 있으며, 발진 모듈(100)에 의해 구현될 수 있다. 보다 구체적으로는, 단계 S100에서는 발진 모듈(100)의 한 형태인 LC 발진회로를 통해 혈관에 시변자계를 인가할 수 있으며, 발진 모듈(100)이 발진 주파수에 의해 혈관에 시변자계를 인가할 수 있다.
또한, 단계 S100에서는, 일면에 코일(10)이 구비된 신체 접촉 모듈(500)을 이용하여 혈관에 코일(10)을 인접시켜 시변자계를 인가할 수 있다. 이때, 신체 접촉 모듈(500)은, 일면에 코일(10)이 구비된 밴드, 집게, 링 또는 패드 형태일 수 있다.
단계 S200에서는, 인가된 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 코일(10)의 유도용량 변화가 반영된 검출 신호를 검출할 수 있으며, 발진 모듈(100)에 의해 구현될 수 있다. 이때, 단계 S200에서는, 유도용량 변화에 의해 발진 주파수가 변조된 변조 주파수 형태의 검출 신호를 검출할 수 있다. 변조 주파수는, 100㎑ 이상 90㎒ 이하일 수 있다.
단계 S300에서는, 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산할 수 있으며, 단계 S300은 맥파 측정 장치의 신호 처리 모듈(200)에서 처리될 수 있다. 특히, 단계 S300에서는, 유도용량의 변화량과 혈류속도 변화량의 비례 관계를 이용하여 맥파 데이터를 생산할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법에서, 주파수 변이 신호를 통해 맥파를 측정하는 과정의 세부적인 흐름을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법은, 변조 주파수를 복조하여 주파수 변이를 검출하는 단계(S210) 및 주파수 변이 신호를 증폭시키는 단계(S220)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
단계 S210에서는, 변조 주파수를 복조하여, 발진 주파수와 변조 주파수 사이의 주파수 변이를 검출할 수 있다. 단계 S210은, 복조 모듈(300)이 발진 모듈(100)로부터 검출 신호를 전달받아 처리할 수 있으며, 단계 S210에서 검출된 주파수 변이는 증폭 모듈(400)로 전달될 수 있다.
단계 S220에서는, 검출된 주파수 변이 신호를 증폭시킬 수 있다. 단계 S220은, 증폭 모듈(400)이 복조 모듈(300)로부터 주파수 변이 신호를 전달받아 처리할 수 있으며, 단계 S220에서 미약한 주파수 변이 신호를 증폭시켜 신호 처리 모듈(200)에 전달할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 코일 100: 발진 모듈
200: 신호 처리 모듈 300: 복조 모듈
400: 증폭 모듈 500: 신체 접촉 모듈
600: 입력 모듈 700: 디스플레이 모듈
S100: 혈관에 시변자계를 인가하는 단계
S200: 유도용량 변화가 반영된 검출 신호를 검출하는 단계
S210: 변조 주파수를 복조하여 주파수 변이를 검출하는 단계
S220: 주파수 변이 신호를 증폭시키는 단계
S300: 맥파 데이터를 생산하는 단계

Claims (14)

  1. 맥파 측정 장치로서,
    혈관에 인접한 코일(10)을 통해 상기 혈관에 시변자계(time-varying magnetic field)를 인가하고, 상기 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 상기 코일(10)의 유도용량(inductance) 변화가 반영된 검출 신호를 생성하는 발진(oscillator) 모듈(100); 및
    상기 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산하는 신호 처리 모듈(200)을 포함하되,
    상기 발진 모듈(100)은 발진 주파수에 의해 상기 혈관에 시변자계를 인가하되,
    상기 검출 신호는 상기 유도용량의 변화에 의해 상기 발진 주파수로부터 변조된 변조 주파수이되,
    상기 변조 주파수는 상기 발진 주파수의 주파수 범위의 조절에 따라 100㎑ 이상 90㎒ 이하 중 어느 하나로 결정되는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발진 모듈(100)은,
    LC 발진회로를 통해 상기 혈관에 시변자계를 인가하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변조 주파수를 복조(frequency demodulation)하여, 상기 발진 주파수와 변조 주파수 사이의 주파수 변이를 검출하는 복조 모듈(300)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검출된 주파수 변이 신호를 증폭시키는 증폭 모듈(400)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 신호 처리 모듈(200)은,
    상기 유도용량의 변화량과 혈류속도 변화량의 비례 관계를 이용하여 맥파 데이터를 생산하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    혈관에 상기 코일(10)을 인접시켜 시변자계를 인가할 수 있도록, 일면에 코 일(10)이 구비된 신체 접촉 모듈(500)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 신체 접촉 모듈(500)은,
    일면에 코일(10)이 구비된 밴드, 집게, 링 또는 패드 형태인 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 장치.
  8. 맥파 측정 방법으로서,
    (1) 혈관에 인접한 코일(10)을 통해 상기 혈관에 시변자계(time-varying
    magnetic field)를 인가하는 단계;
    (2) 상기 인가된 시변자계의 영향을 받은 혈관 내부의 혈류에 의한 상기 코일(10)의 유도용량(inductance) 변화가 반영된 검출 신호를 검출하는 단계; 및
    (3) 상기 검출 신호를 처리하여 맥파 데이터를 생산하는 단계를 포함하되,
    상기 단계 (1)에서는 발진 모듈(100)이 발진 주파수에 의해 상기 혈관에 시변자계를 인가하되,
    상기 검출 신호는 상기 유도용량의 변화에 의해 상기 발진 주파수로부터 변조된 변조 주파수이되,
    상기 변조 주파수는 상기 발진 주파수의 주파수 범위의 조절에 따라 100㎑ 이상 90㎒ 이하 중 어느 하나로 결정되는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단계 (1)에서는,
    LC 발진회로를 통해 상기 혈관에 시변자계를 인가하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 단계 (2)와 단계 (3) 사이에는,
    (2-1) 상기 변조 주파수를 복조(frequency demodulation)하여, 상기 발진 주파수와 변조 주파수 사이의 주파수 변이를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 단계 (2-1)과 단계 (3) 사이에는,
    (2-2) 상기 검출된 주파수 변이 신호를 증폭시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 단계 (3)에서는,
    상기 유도용량의 변화량과 혈류속도 변화량의 비례 관계를 이용하여 맥파 데이터를 생산하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 단계 (1)에서는,
    일면에 상기 코일(10)이 구비된 신체 접촉 모듈(500)을 이용하여 상기 혈관에 코일(10)을 인접시켜 시변자계를 인가하는 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 신체 접촉 모듈(500)은,
    일면에 코일(10)이 구비된 밴드, 집게, 링 또는 패드 형태인 것을 특징으로 하는, 시변자계를 이용한 자기용적맥파 측정 방법.
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