KR20180017576A - 헤모다이나믹스를 모니터링하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 태양에 따르면, 헤모다이나믹스(hemodynamics)를 모니터링하기 위한 방법으로서, 모니터링 디바이스를 착용한 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 획득하는 단계, 적어도 하나의 피측정자의 자세와 상기 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델 및 상기 획득되는 상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 모니터링 디바이스에 의하여 측정되는 상기 제1 피측정자로부터의 측정 분광 신호에 포함될 것으로 예상되는 동잡음을 추정하는 단계, 및 상기 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 상기 추정되는 동잡음을 제거하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 헤모다이나믹스(hemodynamics)를 모니터링하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
근적외선 분광법(NIRS; Near InfraRed Spectroscopy)은 사람의 신체 부위(예를 들면, 뇌 등)에서 발생하는 활동에 의한 헤모다이나믹스(hemodynamics)(예를 들면, 산화 헤모글로빈과 비산화 헤모글로빈의 농도) 변화에 따라 달라지는 근적외선의 감쇠 정도(산화 헤모글로빈 또는 비산화 헤모글로빈에 의한 산란 및 흡수에 기인한 것임)를 측정함으로써 해당 신체 부위의 활동을 간접적으로 분석하는 방법이다. 뇌에서 발생하는 신경 활동에 의한 헤모다이나믹스 변화를 모니터링하는 경우를 예로 들어 보다 구체적으로 설명하면, 약 630 nm 내지 1300 nm의 파장 범위를 가진 근적외선(near-infrared spectrum)은 사람의 두개골을 투과하여 두개골로부터 약 1 cm 내지 3 cm 깊이까지 도달할 수 있는데, 이러한 근적외선을 사람의 머리 부위에 조사하고 그로부터 반사 또는 산란되는 근적외선을 감지함으로써, 그 사람의 대뇌 피질에서 일어나는 헤모다이나믹스(예를 들면, 혈중 산소(즉, 산화 헤모글로빈)의 농도 등) 변화를 모니터링할 수 있다.
근래에 소개된 근적외선 분광법에 따르면, 광 센서(optode)라고 하는 근적외선 조사 모듈 또는 근적외선 감지 모듈을 사람의 머리의 여러 부위에 소정의 간격으로 배치하고, 광 센서로부터 획득되는 헤모다이나믹스에 관한 신호(예를 들면, 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호)를 분석함으로써 사람의 뇌(특히, 피질)에서 일어나는 신경 활동을 정량화할 수 있게 된다.
한편, 뇌 활동에 의한 헤모다이나믹스 변화를 모니터링하는 디바이스를 착용한 피측정자는 그 측정 중에 머리가 기울어져 있는 자세를 취하거나 머리를 기울이는 움직임을 행할 수 있는데, 이에 따라 모니터링 디바이스에서 측정되는 신호에서는 피측정자의 위와 같은 자세 또는 움직임으로 인한 동잡음(motion artifact)이 발생할 수 있다. 이러한 동잡음은, 광 센서와 두피 사이의 접촉 상태가 틀어지거나 뇌 혈관 내 혈액량이 급격하게 변함으로 인해 발생하는 것이다.
위와 같은 동잡음을 제거하기 위한 종래 기술로서, 자이로 센서나 가속도 센서와 같은 모션 센서를 이용하여 피측정자의 자세 또는 움직임을 감지하고 그 감지된 자세 또는 움직임에 관한 정보(예를 들면, 자세 또는 움직임에 관한 데이터의 표준편차 등)에 직접 근거하여 측정 신호를 보정함으로써 동잡음을 제거하는 기술이 소개된 바 있다. 하지만, 이러한 종래 기술에 따르면, 동잡음의 원인이 되는 다양한 인자를 연역적으로 모두 고려하기 어렵기 때문에 동잡음 제거의 정확도가 높지 않다는 한계가 있고, 동잡을 제거를 위해 많은 연산 자원이 소요되기 때문에 실시간 처리가 어렵다는 문제점이 존재한다.
이에, 본 발명자는, 피측정자의 자세와 동잡음 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델을 구축하고, 그 동잡음 추정 모델을 이용하여 피측정자로부터의 측정 신호에서 동잡음을 정확하고도 효율적으로 제거할 수 있는 기술을 제안하는 바이다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 모니터링 디바이스를 착용한 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 획득하고, 적어도 하나의 피측정자의 자세와 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델 및 위의 획득되는 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 참조로 하여, 모니터링 디바이스에 의하여 측정되는 제1 피측정자로부터의 측정 신호에 포함될 것으로 예상되는 동잡음을 추정하고, 위의 측정되는 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 위의 추정되는 동잡음을 제거함으로써, 경험적인 데이터로부터 귀납적으로 도출될 수 있는 동잡음 추정 모델을 이용하여 피측정자로부터의 측정 신호에서 동잡음을 정확하고도 효율적으로 제거할 수 있는 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 헤모다이나믹스(hemodynamics)를 모니터링하기 위한 방법으로서, 모니터링 디바이스를 착용한 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 획득하는 단계, 적어도 하나의 피측정자의 자세와 상기 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델 및 상기 획득되는 상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 모니터링 디바이스에 의하여 측정되는 상기 제1 피측정자로부터의 측정 분광 신호에 포함될 것으로 예상되는 동잡음을 추정하는 단계, 및 상기 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 상기 추정되는 동잡음을 제거하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 헤모다이나믹스(hemodynamics)를 모니터링하기 위한 시스템으로서, 모니터링 디바이스를 착용한 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 획득하는 자세 정보 관리부, 및 적어도 하나의 피측정자의 자세와 상기 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델 및 상기 획득되는 상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 모니터링 디바이스에 의하여 측정되는 상기 제1 피측정자로부터의 측정 분광 신호에 포함될 것으로 예상되는 동잡음을 추정하고, 상기 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 상기 추정되는 동잡음을 제거하는 동잡음 제거부를 포함하는 시스템이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 경험적인 데이터로부터 귀납적으로 도출될 수 있는 동잡음 추정 모델을 이용하여 피측정자로부터의 측정 신호에서 동잡음을 정확하고도 효율적으로 제거할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 헤모다이나믹스(hemodynamics) 모니터링이 진행되는 시점 이전에 미리 구축될 수 있는 동잡음 추정 모델에 근거하여 동잡음을 제거할 수 있으므로, 측정 신호에 대한 후(後) 처리뿐만 아니라 실시간 처리도 가능하게 되는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 모니터링 시스템의 외부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자가 취할 수 있는 자세를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자의 머리가 기울어진 방향 및 각도와 그 각도에 대응하여 나타나는 광학 밀도 신호의 변화 사이의 상관 관계에 기초한 동잡음 추정 모델을 도출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 개인화된 동잡음 추정 모델을 도출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자로부터의 측정 신호에서 제거하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자로부터의 측정 신호에서 동잡음을 제거하는 실험을 수행한 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자가 취할 수 있는 자세를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자의 머리가 기울어진 방향 및 각도와 그 각도에 대응하여 나타나는 광학 밀도 신호의 변화 사이의 상관 관계에 기초한 동잡음 추정 모델을 도출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 개인화된 동잡음 추정 모델을 도출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자로부터의 측정 신호에서 제거하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자로부터의 측정 신호에서 동잡음을 제거하는 실험을 수행한 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서, 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템에 의하여 수행되는 모니터링의 대상이 되는 헤모다이나믹스(hemodynamics)에는, 혈액 내 구성 성분(예를 들면, 옥시 헤모글로빈 농도, 디옥시 헤모글로빈 농도, 혈중 산소 포화도 등), 혈류량, 혈액량 등이 포함될 수 있다.
모니터링 시스템의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 모니터링 시스템(200) 및 모니터링 디바이스(100)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 모니터링 디바이스의 외부 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스(100)는, 피측정자의 신체 부위(예를 들면, 머리 부위 등)에 착용될 수 있고(도 1의 (b) 참조), 피측정자로부터 소정의 신호를 측정하는 기능을 수행할 수 있고, 그 측정되는 신호를 후술할 바와 같이 처리 또는 분석함으로써 피측정자의 해당 신체 부위에서 일어나는 활동(예를 들면, 뇌에서 일어나는 신경 활동 등)을 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스(100)는 피측정자의 머리 부위에 대하여 근적외선을 조사하고 피측정자의 머리 부위(더 구체적으로는, 대뇌 정맥 혈액)로부터 반사 또는 산란되는 근적외선을 감지하는 기능을 수행하는 복수의 광 센서(optode)(110)를 포함할 수 있다(도 1의 (a) 참조). 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스(100)에 포함된 복수의 광 센서(110)에 의하여 측정되는 신호는 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템(200)은, 디바이스 관리부(210), 자세 정보 관리부(220), 동잡음 제거부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 관리부(210), 자세 정보 관리부(220), 동잡음 제거부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)는 그 중 적어도 일부가 외부 시스템(미도시됨)과 통신하는 프로그램 모듈들일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈들은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 및 기타 프로그램 모듈의 형태로 모니터링 시스템(200)에 포함될 수 있으며, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치 상에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈들은 모니터링 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈들은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 모니터링 시스템(200)에 관하여 위와 같이 설명되었으나, 이러한 설명은 예시적인 것이고, 모니터링 시스템(200)의 구성요소 또는 기능 중 적어도 일부가 필요에 따라 피측정자의 신체 부위에 착용되는 휴대용 디바이스인 모니터링 디바이스(100) 내에서 실현되거나 모니터링 디바이스(100) 내에 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하다. 경우에 따라서는, 모니터링 시스템(200)의 모든 기능과 모든 구성요소가 모니터링 디바이스(100) 내에서 전부 실행되거나 모니터링 디바이스(100) 내에 전부 포함될 수도 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디바이스 관리부(210)는, 모니터링 디바이스(100)에 포함된 복수의 광 센서(110)가 피측정자의 신체 부위(예를 들면, 머리 부위 등)에 대하여 근적외선을 조사하고 피측정자의 해당 신체 부위로부터 반사 또는 산란되는 근적외선을 감지할 수 있도록 모니터링 디바이스(100)를 관리하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디바이스 관리부(210)는, 피측정자의 헤모다이나믹스에 대한 모니터링을 수행하기 위하여 필요한 모니터링 디바이스(100)의 다른 기능 또는 구성요소를 관리할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자세 정보 관리부(220)는, 모니터링 디바이스(100)를 착용한 피측정자의 자세에 관한 정보를 획득하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 자세 정보 관리부(220)는, 모니터링 디바이스(100)가 착용된 신체 부위(예를 들면, 머리 부위 등)가 기울어진 방향 및 각도에 관한 정보를 획득할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스(100)에는, 피측정자의 신체 부위(예를 들면, 머리 부위 등)에 착용된 모니터링 디바이스(100)의 자세나 움직임에 관한 물리적인 정보를 획득할 수 있는 기술 수단이 적어도 하나 포함될 수 있다. 이러한 기술 수단의 예로서, 공지의 구성요소인, 움직임 센서, 가속도 센서, 자이로스코프, 자기 센서, 위치 결정 모듈(GPS 모듈, 비콘 기반의 위치 결정(확인) 모듈 등), 기압계, 거리 센서, 카메라 등의 센싱 모듈을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스(100)에는, 모니터링 디바이스(100)를 착용하고 있는 피측정자의 인체로부터 획득되는 생체 정보에 기초하여 해당 피측정자의 특정 신체 부위의 자세나 움직임에 관한 물리적인 정보를 획득할 수 있는 기술 수단이 포함될 수 있다. 이러한 기술 수단의 예로서, 근전도 신호 측정 장치 등의 센싱 모듈을 들 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자가 취할 수 있는 자세를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 머리에 모니터링 디바이스(100)를 착용하고 있는 피측정자가 자신의 머리를 앞쪽으로 θ만큼 기울이는 자세(즉, 도 3의 Z축을 중심으로 하여 양(+)의 방향으로 θ만큼 회전시키는 자세)를 취하는 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우에, 피측정자가 머리를 기울이는 자세를 취한 상태에서 해당 피측정자의 대뇌 정맥 혈액에 가해지는 압력(CVPi + 1)은 피측정자가 머리를 기울이지 않는 똑바른 자세를 취한 상태에서 해당 피측정자의 대뇌 정맥 혈액에 가해지는 압력(CVPi)에 비하여 높을 수 있고, 그 압력 증가량(ΔCVP)은 피측정자의 머리의 높이 차이를 비율로써 나타내는 1-cosθ라는 인자에 비례하는 것으로 나타날 수 있다.
계속하여, 도 3을 참조하면, 피측정자가 머리를 기울이는 자세를 취함으로 인해 대뇌 정맥 혈액에 가해지는 압력이 증가하면, 대뇌 정맥 혈관을 흐르는 혈액양도 증가할 수 있고, 이에 따라 본 발명에 따른 모니터링을 위해 피측정자의 머리 부위에 대하여 조사되는 근적외선이 대뇌 정맥 혈액에 의하여 흡수되는 정도가 증가하게 될 수 있고, 결과적으로 모니터링 디바이스(100)에 의하여 측정되는 피측정자로부터의 측정 신호(더 구체적으로는, 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도 신호)의 세기 역시 증가하게 될 수 있다. 이하에서는, 위와 같은 상관 관계를 이용하여, 피측정자로부터의 측정 신호에서 피측정자의 자세로 인한 동잡음을 제거하는 방법에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동잡음 제거부(230)는, 적어도 하나의 피측정자의 자세와 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델과 현재 모니터링의 대상이 되고 있는 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 참조로 하여, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 측정되는 제1 피측정자로부터의 측정 분광 신호에 포함되어 있을 것으로 예상되는 동잡음을 추정하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위의 추정되는 동잡음은, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 측정되는 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 나타나는 세기 변화 및 시간 지연(time delay)에 의하여 특정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동잡음 제거부(230)는, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 실제로 측정되는 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 위의 추정되는 동잡음을 제거하는 기능을 수행할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동잡음 제거부(230)는, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 제1 피측정자로부터의 측정 신호가 모두 측정된 이후에 그 측정 신호에서 동잡음을 제거하는 후(後) 처리뿐만 아니라, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 측정되고 있는 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 동잡음을 실시간으로 제거하는 실시간 처리를 수행할 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 피측정자로부터 측정되는 신호는, 근적외선 분광법에 기초하여 대뇌 정맥을 흐르는 혈액량을 나타내는 광학 밀도 신호일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 피측정자로부터 측정되는 신호에 포함되어 있을 것으로 예상되는 동잡음은 광학 밀도 신호의 세기 변화 및 시간 지연에 의하여 특정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동잡음 제거부(230)는, 적어도 하나의 피측정자의 자세와 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음에 관한 경험적인 데이터를 이용하여 동잡음 추정 모델을 미리 도출(또는 구축)할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 적어도 하나의 피측정자(위의 제1 피측정자도 포함될 수 있음)가 머리에 모니터링 디바이스(100)를 착용한 상태에서 자신의 머리를 다양한 방향(예를 들면, 전, 후, 좌, 우)으로 다양한 각도만큼 기울이는 자세를 취하는 경우에, 적어도 하나의 피측정자가 취하는 다양한 자세 각각에 관한 정보와 적어도 하나의 피측정자가 그 다양한 자세 각각을 취할 때에 모니터링 디바이스(100)에 의하여 측정되는 적어도 하나의 피측정자로부터의 광학 밀도 신호에서 나타나는 세기 변화 및 시간 지연에 관한 정보를 수집할 수 있고, 나아가, 위와 같이 수집되는 정보에 기초하여, 피측정자가 취하는 자세와 그 자세에 대응하여 피측정자로부터의 광학 밀도 신호에서 나타나는 세기 변화 및 시간 지연(time delay) 사이의 상관 관계를 도출함으로써 동잡음 추정 모델을 구축할 수 있다.
예를 들면, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 특정 방향으로 기울어진 각도(θ)와 그 각도에 대응하여 나타나는 광학 밀도 신호의 세기 변화(ΔOD) 사이의 상관 관계는, 대뇌 정맥 혈액에 대하여 가해지는 압력의 변화 정도를 간접적으로 나타내는 인수(1-cosθ)와 위의 인수가 반영된 가상의 광학 밀도 신호의 세기와 실제로 측정된 광학 밀도 신호의 세기 사이의 상대적인 비율로서 도출되는 이득(G)의 곱으로서 정의될 수 있다(즉, ΔOD = G(1-cosθ)).
계속하여, 예를 들면, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 기울어진 각도(θ)와 그 각도에 대응하여 나타나는 광학 밀도 신호의 시간 지연 사이의 상관 관계는, 피측정자가 머리를 중력 방향에 대하여 특정 방향으로 θ만큼 기울이는 자세를 취한 시점과 실제로 측정된 광학 밀도 신호에서 유의미한 세기 변화가 나타나는 시점 사이의 간격으로서 정의될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 피측정자의 머리 부위(대뇌 피질)에 대하여 조사되거나 피측정자의 머리 부위(대뇌 피질)로부터 감지되는 근적외선의 파장대별로 동잡음 추정 모델을 각각 도출할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 모니터링 디바이스(100)에 포함된 복수의 광 센서에 대응하는 복수의 채널에 대하여 채널별로 동잡음 추정 모델을 각각 도출할 수 있다.
예를 들면, 피측정자의 전두엽 또는 후두엽 부위에 배치되는 광 센서에 대응하는 채널에서, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 앞뒤로 기울어지는 것(즉, 도 3의 Z축을 중심으로 하여 회전하는 것)에 대응하여 피측정자로부터의 광학 밀도 신호가 변화하는 상관 관계가 나타날 수 있다. 다른 예를 들면, 피측정자의 좌측 측두엽 또는 우측 측두엽 부위에 배치되는 광 센서에 대응하는 채널에서는, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 좌우로 기울어지는 것(즉, 도 3의 X축을 중심으로 하여 회전하는 것)에 대응하여 피측정자로부터의 광학 밀도 신호가 변화하는 상관 관계가 나타날 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자의 머리가 기울어진 방향 및 각도와 그 각도에 대응하여 나타나는 광학 밀도 신호의 변화 사이의 상관 관계에 기초한 동잡음 추정 모델을 도출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 모니터링 디바이스(100)에 포함되는 48개의 광 센서에 각각 대응하는 48개의 채널(도 4의 CH 1 내지 48)에 대하여 채널별로 동잡음 추정 모델을 각각 도출하는 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 적어도 하나의 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 소정의 방향으로 θ만큼 기울어짐에 따라 대뇌 정맥 혈액에 대하여 가해지는 압력이 변화하는 정도를 비율로써 나타내는 가상의 광학 밀도 신호(도 4의 ②에 해당하는 신호)의 세기(도 4의 A)와 모니터링 디바이스(100)에 의하여 실제로 측정되는 적어도 하나의 피측정자로부터의 광학 밀도 신호(도 4의 ③에 해당하는 신호)의 세기(도 4의 B)를 비교함으로써 위의 두 신호 사이의 이득(도 4의 G)을 산출할 수 있다.
계속하여, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 소정의 방향으로 θ만큼 기울어짐에 따라 피측정자로부터의 광학 밀도 신호에서 나타날 수 있는 세기 변화(ΔOD)(즉, 동잡음의 세기)를 대뇌 정맥 혈액에 대하여 가해지는 압력의 변화 정도를 상대적인 비율로써 나타내는 인수(1-cosθ)와 위의 산출되는 이득(G)을 곱한 값이라고 추정하는 동잡음 추정 모델(즉, ΔOD = G(1-cosθ))을 도출할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 앞서 언급한 바와 같이, 위와 같은 동잡음 추정 모델은 복수의 채널 각각에 대하여(즉, 모니터링 디바이스(100)에 포함된 복수의 광 센서(110) 각각에 대하여) 도출될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동잡음 제거부(230)는, 미리 저장된(구축된) 동잡음 추정 모델을 참조로 하는 것에 그치지 않고, 새롭게 획득되는 정보(즉, 새롭게 감지되는 피측정자의 자세에 관한 정보 및 새롭게 획득되는 피측정자로부터의 측정 신호에 관한 정보)에 기초하여 기존의 동잡음 추정 모델을 갱신하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 피측정자는 다른 피측정자와 구별되는 고유한 신체적 특성(예를 들면, 혈관 벽 저항, 혈액 점성)을 가지는 것이 일반적이기 때문에, 복수의 피측정자가 동일한 각도로 머리를 숙이는 자세를 취한다고 하더라도, 그 자세로 인해 측정 신호에서 나타나는 시간 지연(time delay) 및 변화 기울기(slope)는 피측정자마다 서로 다르게 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동잡음 제거부(230)는, 측정 신호에 피측정자마다 다르게 나타나는 시간 지연 및 변화 기울기를 참조로 하여, 피측정자별로 개인화된 동잡음 추정 모델을 도출할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 개인화된 동잡음 추정 모델을 도출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7의 실시예에서, 측정 신호(즉, 광학 밀도 신호(OD))에서 나타나는 시간 지연은, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 특정 방향으로 기울어진 각도(θ)에서 변화가 나타나기 시작하는 시점(예를 들면, 총 변화량의 1%에 도달하는 시점)과 해당 피측정자로부터의 측정 신호(OD)에서 변화가 나타나기 시작하는 시점(예를 들면, 총 변화량의 1%에 도달하는 시점) 사이의 시간 간격(Tdelay)으로서 특정될 수 있다.
또한, 도 5 내지 도 7의 실시예에서, 측정 신호(즉, 광학 밀도 신호(OD))에서 나타나는 변화 기울기는, 피측정자로부터의 측정 신호(OD)에서 변화가 나타나기 시작하는 시점(예를 들면, 총 변화량의 1%에 도달하는 시점)과 피측정자로부터의 측정 신호(OD)에서 유의미한 수준의 변화가 완료된 시점(예를 들면, 총 변화량의 63%에 도달하는 시점) 사이의 시간 간격(τ)으로서 특정될 수 있다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 각 피측정자의 자세 변화(θ) 및 측정 신호(OD)로부터 피측정자별 시간 지연 및 변화 기울기를 산출할 수 있고, 위와 같이 산출되는 피측정자별 시간 지연(Tdelay) 및 변화 기울기(τ)에 기초하여 피측정자별로 개인화된 보상 필터(human variation compensation filter)를 도출할 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하면, 피측정자별로 개인화된 보상 필터는, 1차 무한 임펄스 응답(IIR; Infinite Impulse Response) 필터로서 정의될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 1차 무한 임펄스 응답 필터에서, 위의 시간 지연(Tdelay)에 해당하는 만큼의 시간 지연(nTdelay)이 적용될 수 있고, 상수 a는 위의 산출되는 변화 기울기(τ)에 기초하여 결정될 수 있고, 상수 b는 임의의 양수로서 결정될 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 모니터링 디바이스(100)에 포함되는 48개의 광 센서에 각각 대응하는 48개의 채널(도 4의 CH 1 내지 48)에 대하여 채널별로 개인화된 동잡음 추정 모델을 각각 도출하는 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 적어도 하나의 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 소정의 방향으로 θ만큼 기울어짐에 따라 대뇌 정맥 혈액에 대하여 가해지는 압력이 변화하는 정도를 비율로써 나타낸 신호(1-cosθ; gyro[n])에 위의 피측정자별로 개인화된 보상 필터(human variation compensation filter)를 적용시킨 결과로서 도출되는 가상의 광학 밀도 신호(도 7의 ②에 해당하는 신호; filtered_gyro[n])의 세기(도 7의 A)와 모니터링 디바이스(100)에 의하여 실제로 측정되는 피측정자로부터의 광학 밀도 신호(도 7의 ③에 해당하는 신호)의 세기(도 7의 B)를 비교함으로써 위의 두 신호 사이의 이득(도 7의 G)을 산출할 수 있다.
계속하여, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 소정의 방향으로 θ만큼 기울어짐에 따라 피측정자로부터의 광학 밀도 신호에서 나타날 수 있는 세기 변화(ΔOD)(즉, 동잡음의 세기)를 대뇌 정맥 혈액에 대하여 가해지는 압력의 변화 정도를 상대적인 비율로써 나타내는 인수(1-cosθ)와 위의 산출되는 이득(G)을 곱한 값이라고 추정하는 동잡음 추정 모델(즉, ΔOD = G(1-cosθ))을 도출할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 앞서 언급한 바와 같이, 위와 같은 동잡음 추정 모델은 복수의 채널 각각에 대하여(즉, 모니터링 디바이스(100)에 포함된 복수의 광 센서(110) 각각에 대하여) 도출될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자로부터의 측정 신호에서 제거하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 모니터링 디바이스(100)에 포함되는 특정 광 센서에 대응하는 특정 채널을 통하여 실제로 측정되는 제1 피측정자로부터의 광학 밀도 신호에서 동잡음을 제거하는 경우를 가정할 수 있다. 이러한 경우에, 본 발명의 일 실시예에 따른 동잡음 제거부(230)는, 모니터링 디바이스(100)를 착용한 제1 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 특정 방향으로 θ만큼 기울어졌다는 취지의 자세 정보와 동잡음 추정 모델에 근거하여 추정되는 동잡음(즉, 동잡음 추정 모델에 근거할 때 제1 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 특정 방향으로 θ만큼 기울어지는 것에 대응하여 제1 피측정자로부터의 광학 밀도 신호에서 나타날 것으로 예상되는 세기 변화 및 시간 지연)을 참조로 하여, 모니터링 디바이스(100)에 의하여 실제로 측정되는 제1 피측정자로부터의 광학 밀도 신호(도 8의 ④에 해당하는 신호)에서 위의 추정되는 동잡음 신호(즉, 그 세기가 ΔOD = G(1-cosθ)인 신호)(도 8의 ③에 해당하는 신호)를 빼는 연산을 수행함으로써, 동잡음이 제거된 제1 피측정자로부터의 광학 밀도 신호(도 8의 ⑤에 해당하는 신호)를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위의 추정되는 동잡음 신호는, 피측정자의 머리가 중력 방향에 대하여 소정의 방향으로 θ만큼 기울어짐에 따라 대뇌 정맥 혈액에 대하여 가해지는 압력이 변화하는 정도를 비율로써 나타낸 신호(1-cosθ)에 도 5 내지 도 7의 피측정자별로 개인화된 보상 필터(human variation compensation filter)를 적용시킴에 따라 도출되는 가상의 광학 밀도 신호에 도 7의 이득을 곱한 결과에 해당하는 신호일 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 피측정자로부터의 측정 신호에서 동잡음을 제거하는 실험을 수행한 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10의 실시예에서, 실험의 대상이 된 피측정자 A로부터의 측정 신호에서 나타나는 시간 지연(즉, 피측정자 A의 머리가 중력 방향에 대하여 특정 방향으로 기울어진 각도에서 변화가 나타나기 시작하는 시점과 해당 피측정자 A로부터의 측정 신호에서 변화가 나타나기 시작하는 시점 사이의 시간 간격)은 0.62초이고, 측정 신호에서 나타나는 변화 기울기(즉, 피측정자 A로부터의 측정 신호에서 변화가 나타나기 시작하는 시점과 피측정자 A로부터의 측정 신호에서 유의미한 수준의 변화가 완료된 시점 사이의 시간 간격)는 2.33초인 것으로 산출되었다.
도 9의 그래프에서, 실선(910)은 제1 파장의 광학 밀도 신호를 가리키고, 점선(920)은 제2 파장의 광학 밀도 신호를 가리키고, 굵은 실선(930)은 제1 파장의 광학 밀도 신호에 포함되어 있을 것으로 추정된 동잡음 신호를 가리키고, 굵은 점선(940)은 제2 파장의 광학 밀도 신호에 포함되어 있을 것으로 추정된 동잡음 신호를 가리킨다. 또한, 도 10의 그래프에서, 실선(1050)은 동잡음이 제거된 제1 파장의 광학 밀도 신호를 가리키고, 점선(1060)은 동잡음이 제거된 제2 파장의 광학 밀도 신호를 가리킨다.
도 9를 참조하면, 피측정자 A가 착용하고 있는 모니터링 디바이스(100)에 구비된 3개의 채널(각각 도 9의 (a), (b) 및 (c))을 통하여 각각 측정된 측정 신호에는, 피측정자 A의 자세 변화에 따라 큰 폭으로 변화하는 나타나는 동잡음이 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다.
도 10을 참조하면, 모니터링 디바이스(100)에 구비된 3개의 채널(각각 도 10의 (a), (b) 및 (c))에 대하여, 피측정자 A로부터의 측정 신호(즉, 도 9의 실선(910) 또는 점선(920))에서 본 발명에 따라 추정된 동잡음(즉, 도 9의 굵은 실선(930) 또는 굵은 점선(940))을 제거한 결과로서 도출되는 신호(1050, 1060)(즉, 보정된 측정 신호)에서 나타나는 변화 또는 파문(ripple)이 현저하게 줄어든 것을 확인할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 동잡음 추정 모델에 관한 구체적인 구성이 반드시 이상에서 언급된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터베이스(240)에는 동잡음 추정 모델에 관한 정보(즉, 피측정자가 취할 수 있는 다양한 자세, 피측정자의 다양한 자세에 대응하여 피측정자로부터의 측정 신호 및 피측정자의 자세와 피측정자로부터의 측정 신호에서 나타나는 동잡음 사이의 상관 관계에 관한 정보)가 저장될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터베이스(240)에는 본 발명에 따라 동잡음이 제거된 측정 신호에 기초하여 수행되는 모니터링에 관한 다양한 정보가 더 저장될 수 있다. 비록 도 2에서 데이터베이스(240)가 모니터링 시스템(200)에 포함되어 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명을 구현하는 당업자의 필요에 따라, 데이터베이스(240)는 모니터링 시스템(200)과 별개로 구성될 수도 있다. 한편, 본 발명에서의 데이터베이스(240)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함하는 개념으로서, 협의의 데이터베이스뿐만 아니라 파일 시스템에 기반을 둔 데이터 기록 등을 포함하는 광의의 데이터베이스일 수도 있으며, 단순한 로그의 집합이라도 이를 검색하여 데이터를 추출할 수 있다면 본 발명에서의 데이터베이스(240)가 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(250)는 모니터링 시스템(200)이 외부 장치와 통신할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(260)는 디바이스 관리부(210), 자세 정보 관리부(220), 동잡음 제거부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 제어부(260)는 외부로부터의 또는 모니터링 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터의 흐름을 제어함으로써, 디바이스 관리부(210), 자세 정보 관리부(220), 동잡음 제거부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어한다.
이상에서, 동잡음 제거의 대상이 되는 측정 신호가 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도 신호인 경우에 대하여 주로 설명되었지만, 동잡음 제거의 대상이 될 수 있는 측정 신호가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 명세서에 기재된 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 목적 또는 효과를 달성할 수 있는 범위 내에서, 얼마든지 다른 종류의 측정 신호가 상정될 수 있음을 밝혀 둔다.
또한, 이상에서, 모니터링의 대상이 되는 신체 부위가 머리 부위(즉, 뇌)인 경우에 대하여 주로 설명되었지만, 본 발명에 따른 모니터링의 대상이 되는 신체 부위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 헤모다이나믹스에 기초하여 모니터링될 수 있는 다른 신체 부위도 얼마든지 본 발명에 따른 모니터링의 대상으로서 상정될 수 있음을 밝혀 둔다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 모니터링 디바이스
200: 모니터링 시스템
210: 디바이스 관리부
220: 자세 정보 관리부
230: 동잡음 제거부
240: 데이터베이스
250: 통신부
260: 제어부
200: 모니터링 시스템
210: 디바이스 관리부
220: 자세 정보 관리부
230: 동잡음 제거부
240: 데이터베이스
250: 통신부
260: 제어부
Claims (17)
- 헤모다이나믹스(hemodynamics)를 모니터링하기 위한 방법으로서,
모니터링 디바이스를 착용한 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 획득하는 단계,
적어도 하나의 피측정자의 자세와 상기 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델 및 상기 획득되는 상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 모니터링 디바이스에 의하여 측정되는 상기 제1 피측정자로부터의 측정 분광 신호에 포함될 것으로 예상되는 동잡음을 추정하는 단계, 및
상기 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 상기 추정되는 동잡음을 제거하는 단계
를 포함하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보에는, 상기 모니터링 디바이스가 착용된 상기 제1 피측정자의 신체 부위가 기울어진 방향 및 각도에 관한 정보가 포함되는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 피측정자로부터의 측정 신호는, 근적외선 분광법(NIRS; Near InfraRed Spectroscopy)에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호인 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동잡음 추정 모델은, 상기 제1 피측정자의 자세와 상기 제1 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동잡음 추정 모델은, 상기 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 광 센서(optode)에 대응하는 복수의 채널 각각에 대하여 도출되는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 동잡음 추정 모델은, 상기 모니터링 디바이스에 의하여 조사되거나 감지되는 근적외선의 파장대별로 각각 도출되는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 추정되는 동잡음은, 상기 측정되는 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 나타나는 세기 변화, 시간 지연 및 변화 기울기에 기초하여 특정되는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보는, 상기 모니터링 디바이스에 포함되고 상기 모니터링 디바이스 또는 상기 제1 피측정자의 자세나 움직임에 관한 물리적인 정보를 획득할 수 있는 센싱 모듈로부터 획득되는 방법. - 제1항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
- 헤모다이나믹스(hemodynamics)를 모니터링하기 위한 시스템으로서,
모니터링 디바이스를 착용한 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 획득하는 자세 정보 관리부, 및
적어도 하나의 피측정자의 자세와 상기 적어도 하나의 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 동잡음 추정 모델 및 상기 획득되는 상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보를 참조로 하여, 상기 모니터링 디바이스에 의하여 측정되는 상기 제1 피측정자로부터의 측정 분광 신호에 포함될 것으로 예상되는 동잡음을 추정하고, 상기 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 상기 추정되는 동잡음을 제거하는 동잡음 제거부
를 포함하는 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보에는, 상기 모니터링 디바이스가 착용된 상기 제1 피측정자의 신체 부위가 기울어진 방향 및 각도에 관한 정보가 포함되는 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 제1 피측정자로부터의 측정 신호는, 근적외선 분광법(NIRS; Near InfraRed Spectroscopy)에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호인 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 동잡음 추정 모델은, 상기 제1 피측정자의 자세와 상기 제1 피측정자로부터 측정되는 신호에서 나타나는 동잡음(motion artifact) 사이의 상관 관계를 정의하는 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 동잡음 추정 모델은, 상기 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 광 센서(optode)에 대응하는 복수의 채널 각각에 대하여 도출되는 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 동잡음 추정 모델은, 상기 모니터링 디바이스에 의하여 조사되거나 감지되는 근적외선의 파장대별로 각각 도출되는 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 추정되는 동잡음은, 상기 측정되는 제1 피측정자로부터의 측정 신호에서 나타나는 세기 변화, 시간 지연 및 변화 기울기(slope)에 기초하여 특정되는 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 제1 피측정자의 자세에 관한 정보는, 상기 모니터링 디바이스에 포함되고 상기 모니터링 디바이스 또는 상기 제1 피측정자의 자세나 움직임에 관한 물리적인 정보를 획득할 수 있는 센싱 모듈로부터 획득되는 시스템.
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