KR20190137230A - 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

일실시예에서, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치는 측정 대상 지점에 압력을 가하여 맥파 신호를 측정하는 가압 측정부, 상기 가압 측정부로부터 상기 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터를 대응하는 시간 인덱스와 함께 수신하는 맥파 데이터 수신부, 상기 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 기준 파형 연산부, 및 상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 파형 특징 분석부를 포함한다.

Description

맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING SMOOTHNESS OF PULSE WAVE SIGNAL}
맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 맥파 신호의 변동성에 대한 파워 스펙트럼 밀도 분석을 통해 맥파 신호의 평활도를 정량화하여 객관적인 지표로 표현할 수 있는 장치 및 방법에 연관된다.
종래에 맥파 신호의 평활도, 즉 맥파 신호의 부드러운 정도는 한의학 등에서 의료인이 손으로 직접 감지하여 판단하는 방식에 의하여 평가되어 왔다.
그러나, 이러한 기존 방법을 이용하는 경우 의료인의 개인적 촉각과 주관에 의해 평가가 이루어지므로 정확하고 객관적인 결과를 얻기 어렵고 결과가 도출되더라도 이를 널리 수용될 수 있는 기준으로 삼기 어려운 측면이 있었다.
따라서, 측정된 맥파 신호의 평활도를 정량화하여 객관적 지표로 표현하는 장치 및 방법이 제시된다면 이와 같은 지표는 맥파 신호의 특성 분류 및 진단에 있어서 새로운 객관적 기준이 될 수 있다.
일측에 따르면, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치는 측정 대상 지점에 압력을 가하여 맥파 신호를 측정하는 가압 측정부, 상기 가압 측정부로부터 상기 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터를 대응하는 시간 인덱스와 함께 수신하는 맥파 데이터 수신부, 상기 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 기준 파형 연산부, 및 상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석(harmonic analysis)을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 파형 특징 분석부를 포함한다.
일실시예에서, 상기 파형 특징 분석부는, 상기 맥파 데이터 내에서 개별 맥파를 추출하고, 상기 개별 맥파 및 상기 기준 파형 간의 차이로부터 상기 트레이스를 추출한다.
일실시예에서, 상기 파형 특징 분석부는, 복수의 맥파에 대응하는 트레이스를 시간 축에서 연결하여 트레이스 시리즈 신호를 생성하고, 상기 트레이스 시리즈 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도를 연산하고, 상기 파워 스펙트럼 밀도에 기초하여 상기 평활도를 결정한다.
일실시예에서, 상기 파형 특징 분석부는, 상기 파워 스펙트럼 밀도로부터 복수의 하모닉 피크를 검출하고, 상기 복수의 하모닉 피크 중 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분을 합산하여 인접 하모닉 피크 증가값(adjacent harmonic peak increments; AHPI)을 연산하고, 상기 인접 하모닉 피크 증가값에 기초하여 상기 평활도를 결정한다.
일실시예에서, 상기 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분 AHPI i 는
Figure pat00001
에 의하여 결정되고, 여기서 i는 자연수이고 HP i 는 i번째 하모닉 피크의 크기를 나타낸다.
일실시예에서, 상기 기준 파형 연산부는, 상기 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하고, 상기 복수의 개별 맥파 중 기준 맥파와 임계값 이상의 차이를 가지는 개별 맥파를 제외한 나머지의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산한다.
일실시예에서, 상기 가압 측정부는 상기 측정 대상 지점에 가해지는 압력을 측정하고, 상기 기준 파형 연산부는 상기 압력의 시간당 변화량이 기준치 이하인 구간의 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하고, 상기 복수의 개별 맥파의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산한다.
일실시예에서, 상기 파형 특징 분석부는, 상기 결정된 평활도에 기초하여 측정 대상자의 월경 주기를 판단한다.
일실시예에서, 상기 파형 특징 분석부는, 상기 결정된 평활도에 기초하여 상기 맥파 신호를 활맥 또는 삽맥으로 분류한다.
다른 일측에 따르면, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치는 측정 대상자의 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 기준 파형 연산부, 및 상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 파형 특징 분석부를 포함한다.
다른 일측에 따르면, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법은 측정 대상 지점에 압력을 가하여 맥파 신호를 측정하는 단계, 상기 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터를 대응하는 시간 인덱스와 함께 수신하는 단계, 상기 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 단계, 및 상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계는, 상기 맥파 데이터 내에서 개별 맥파를 추출하는 단계, 및 상기 개별 맥파 및 상기 기준 파형 간의 차이로부터 상기 트레이스를 추출하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계는, 복수의 맥파에 대응하는 트레이스를 시간 축에서 연결하여 트레이스 시리즈 신호를 생성하는 단계, 상기 트레이스 시리즈 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도를 연산하는 단계, 및 상기 파워 스펙트럼 밀도에 기초하여 상기 평활도를 결정하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 파워 스펙트럼 밀도에 기초하여 상기 평활도를 결정하는 단계는, 상기 파워 스펙트럼 밀도로부터 복수의 하모닉 피크를 검출하는 단계, 상기 복수의 하모닉 피크 중 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분을 합산하여 인접 하모닉 피크 증가값을 연산하는 단계, 및 상기 인접 하모닉 피크 증가값에 기초하여 상기 평활도를 결정하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분 AHPI i 는
Figure pat00002
에 의하여 결정되고, 여기서 i는 자연수이고 HP i 는 i번째 하모닉 피크의 크기를 나타낸다.
일실시예에서, 상기 기준 파형을 연산하는 단계는, 상기 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하는 단계, 및 상기 복수의 개별 맥파 중 기준 맥파와 임계값 이상의 차이를 가지는 개별 맥파를 제외한 나머지의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 상기 기준 파형을 연산하는 단계는, 상기 압력의 시간당 변화량이 기준치 이하인 구간의 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하는 단계, 및 상기 복수의 개별 맥파의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산하는 단계를 포함한다.
일실시예에서, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법은 상기 결정된 평활도에 기초하여 측정 대상자의 월경 주기를 판단하는 단계를 더 포함한다.
일실시예에서, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법은 상기 결정된 평활도에 기초하여 상기 맥파 신호를 활맥 또는 삽맥으로 분류하는 단계를 더 포함한다.
다른 일측에 따르면, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법은 측정 대상자의 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 단계, 및 상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계를 포함한다.
도 1은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예들에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.
또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.
도 1은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치(100)를 개략적으로 도시한 블록도이다. 일실시예에서, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치(100)는 맥파 데이터 수신부(110), 기준 파형 연산부(120) 및 파형 특징 연산부(130)를 포함할 수 있다.
선택적으로, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치(100)는 측정 대상 지점에 압력을 가하여 가압 측정부(미도시), 외부 장치와 데이터를 송수신하는 통신부(미도시) 및/또는 평활도에 연관된 정보를 디스플레이하는 표시부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
제안되는 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치(100)를 이용하면 기존에 용이하게 측정하기 어렵거나 의료인의 주관적인 판단에 의존할 수 밖에 없었던 맥파 신호의 평활도에 대하여 정량화된 객관적 지표를 제공할 수 있다.
일실시예에서, 맥파 데이터 수신부(110)는 측정 대상자로부터 측정된 맥파 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 가압 측정부에서 측정 대상자 신체의 측정 대상 지점에 압력을 가하여 맥파 신호를 획득하면, 맥파 데이터 수신부(110)는 이러한 맥파 신호를 아날로그 또는 디지털 신호 형태로 수신할 수 있다. 일실시예에서, 맥파 데이터 수신부(110)는 가압 측정부로부터 측정 대상 지점에 가해지는 압력에 연관된 정보를 함께 수신할 수 있다.
맥파 데이터 수신부(110)는 아날로그 또는 디지털 방식으로 맥파 신호를 수신할 수 있으며, 유선 또는 무선 통신 수단을 구비한 통신부를 포함할 수 있다. 수신되는 맥파 데이터는 측정 대상자로부터 실시간으로 측정되는 신호를 포함할 수도 있고, 측정된 후 기록 매체 등에 저장된 맥파 데이터를 포함할 수도 있다.
일실시예에서, 기준 파형 연산부(120) 및 파형 특징 분석부(130)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있으며, 맥파 데이터 수신부(110)에서 수신된 맥파 데이터를 처리할 수 있는 임의의 적합한 구성을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기준 파형 연산부(120) 및 파형 특징 분석부(130)는 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함한다.
일실시예에서, 기준 파형 연산부(120)는 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하고, 복수의 개별 맥파의 앙상블 평균(ensemble average)을 이용하여 기준 파형을 연산할 수 있다. 예를 들어, 수신된 맥파 데이터 중 미리 지정된 시간 구간 범위에 포함된 모든 개별 맥파를 추출하거나, 수신된 맥파 데이터 중에서 미리 지정된 개수의 개별 맥파를 추출하여 기준 파형을 연산할 수 있다.
일실시예에서, 기준 파형 연산부(120)는 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파 추출 시에 이상치를 나타내는 개별 맥파를 유효한 데이터가 아닌 것으로 간주하여 기준 파형 연산에서 제외시킬 수 있다. 구체적으로, 복수의 개별 맥파 중 기준 맥파와 임계값 이상의 차이를 가지는 개별 맥파를 제외한 나머지만을 이용하여 기준 파형을 연산할 수 있다. 여기서, 특이 파형의 필터링을 위한 임계값은 설계자에 의해 미리 결정된 값일 수 있다.
일실시예에서, 기준 파형 연산부(120)는 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파 추출 시에 측정된 맥파 데이터의 가압 변동성을 고려하여 측정 대상 지점에 일정한 압력 이상이 가해진 구간의 데이터를 유효한 데이터가 아닌 것으로 간주하여 기준 파형 연산에서 제외시킬 수 있다. 구체적으로, 가압 측정부로부터 맥파 데이터 수신시 측정 대상 지점에 가해지는 압력을 함께 수신하고, 압력의 시간당 변화량이 기준치 이하인 구간의 맥파 데이터만을 이용하여 기준 파형을 연산할 수 있다.
이러한 방식으로, 측정 과정 상의 다양한 변수 또는 측정 대상자의 신체 상에 일시적으로 발생한 변수를 제외함으로써 기준 파형 연산의 신뢰도를 높이고 결과적으로 파형 특징 분석의 정확도를 향상시킬 수 있다.
일실시예에서, 파형 특징 분석부(130)는 기준 파형 연산부(120)에서 연산된 기준 파형과 맥파 데이터 내의 개별 맥파를 기반으로 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스(trace)를 추출할 수 있다. 트레이스는 기준 파형과 개별 맥파 사이의 동일 인덱스에서의 차이로서 정의되며, 개별 맥파의 변화 정도의 양상을 의미할 수 있다.
일실시예에서, 파형 특징 분석부(130)는 복수의 개별 맥파에 대응하는 트레이스를 시간 축에서 연결하여 트레이스 시리즈 신호를 생성할 수 있다. 파형 특징 분석부(130)는 푸리에 변환을 이용하여 트레이스 시리즈 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도를 연산하여 하모닉 분석(harmonic analysis)을 수행할 수 있다.
일실시예에서, 파형 특징 분석부(130)는 파워 스펙트럼 밀도로부터 복수의 하모닉 피크를 검출할 수 있다. 예를 들어, 파워 스펙트럼 밀도의 미리 지정된 주파수 범위 내에서 미리 지정된 개수의 하모닉 피크를 검출할 수 있다. 구체적인 예시로서, 파워 스펙트럼 밀도의 0 내지 10 Hz 구간에서 일반적으로 약 10개의 하모닉 피크가 검출될 수 있다.
일반적으로 맥파 신호와 같은 주기적인 신호에서 복수의 하모닉 피크를 검출하는 경우 차수가 높아질수록 하모닉 피크의 크기는 작아지는 경향이 있다. 예를 들어, i+1번째 하모닉 피크의 크기가 i번째 하모닉 피크의 크기보다 작은 경우가 일반적이다. 인접 하모닉 피크의 크기가 이러한 일반적인 경향과 다르게 나타나는 경우 하모닉 분포에 부조화 성분이 포함되어 있다고 해석할 수 있다.
이러한 해석을 바탕으로, 파형 특징 분석부(130)는 복수의 하모닉 피크 중 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분을 합산하여 인접 하모닉 피크 증가값(adjacent harmonic peak increments; AHPI)을 연산할 수 있다. 예를 들어, 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분 AHPI i 는 아래의 수학식 1과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, i는 자연수이고 HP i 는 i번째 하모닉 피크의 크기를 나타낸다. 수학식 1에서 확인할 수 있는 것처럼, 인접한 2개의 하모닉 피크 사이에 일반적인 경향에 따라 HP i +1 이 HP i 보다 크기보다 작거나 같은 경우에는 AHPIi 값은 0으로 정의되고, 인접한 2개의 하모닉 피크 사이에 일반적인 경향과 달리 HP i +1 이 HP i 보다 크기보다 큰 경우에는 그 증가분만큼이 AHPIi 값으로 정의된다.
일실시예에서, 파형 특징 분석부(130)는 AHPIi 값을 합산하여 AHPI 값을 연산하고, AHPI 값에 기초하여 맥파 신호의 평활도를 결정할 수 있다. 예를 들어, AHPI 값이 높은 경우 맥파 신호의 평활도가 낮은 것으로 판단할 수 있으며, AHPI 값이 낮은 경우 맥파 신호의 평활도가 높은 것으로 판단할 수 있다. 구체적인 예로서, 맥파 신호의 평활도는 AHPI의 값에 반비례하는 수치 또는 등급으로 결정될 수 있다.
일실시예에서, 파형 특징 분석부(130)는 AHPI 값 또는 평활도에 기초하여 측정 대상자의 월경 주기를 판단할 수 있다. 일반적으로, 월경기의 AHPI 값은 상대적으로 높게 측정되고, 비월경기의 AHPI 값은 상대적으로 낮게 측정된다. 따라서, 월경기 및 비월경기의 AHPI 값이 서로 뚜렷한 차이를 나타낸다는 점을 이용하여, AHPI 값을 월경 주기 판단에 이용할 수 있다.
아울러, 측정 대상자의 AHPI 값 또는 평활도는 맥파의 부드러움 정도와 연관되는 한의학적 맥상인 활맥과 삽맥 등의 맥상 진단을 객관화하는 데 기여할 수 있으며, 심혈 관계 건강 상태를 유추하는 데 활용될 수 있다. 한의학에서 활맥은 맥파가 부드럽게 오고 가는 맥이며, 삽맥은 맥파가 거칠거칠하고 난잡하게 뛰는 맥으로 여성의 경우 주로 월경기 때 나타나는 전형적인 맥상이다.
실제 측정 대상자의 맥파 신호에 매우 다양한 유형이 존재함에도 불구하고 종래에는 의료인의 지극히 주관적인 기준으로 평활도를 평가하는 경우가 많았다. 이에 비하여, 제안되는 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치에 의해 결정되는 AHPI 값 및 그에 따른 평활도는 맥파 신호의 다양한 유형에 대한 정확하고 객관적인 지표가 될 수 있다.
도 2 내지 도 5는 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 과정이 설명된다.
도 2에는 수신된 맥파 데이터로부터 추출된 복수의 개별 파형을 시간 인덱스 및 정규화된 진폭으로 표현한 그래프가 예시적으로 도시된다. 또한, 도 3에는 이러한 복수의 개별 파형으로부터 연산된 기준 파형이 예시적으로 도시된다.
기준 파형은 복수의 개별 파형의 인덱스에 따른 앙상블 평균을 이용하여 연산될 수 있다. 다만, 파형 분석의 중요한 기준으로서 이용되는 기준 파형의 신뢰도를 높이기 위하여, 일부 특이 파형 또는 일부 특이 시간 구간의 데이터를 기준 파형 연산에서 제외시킬 수 있다. 여기에서는 특이 파형 또는 특이 시간 구간의 데이터를 기준 파형 연산에서 완전히 제외하는 실시예를 기준으로 설명되지만, 특이 파형 또는 특이 시간 구간의 데이터에 상대적으로 낮은 가중치를 적용하여 기준 파형 연산에 낮은 비중으로 포함시키는 것도 가능하다.
구체적으로, 도 4를 참조하면 측정 과정 상의 다양한 변수 또는 측정 대상자의 신체 상에 일시적으로 발생한 변수에 의해 발생한 특이 파형(410, 420)이 예시적으로 도시된다. 이러한 특이 파형을 기준 파형 연산에서 제외시켜 분석의 신뢰도를 높이기 위하여, 복수의 개별 맥파 중 기준 맥파와 임계값 이상의 차이를 가지는 개별 맥파를 제외한 나머지만을 이용하여 기준 파형을 연산할 수 있다. 기준 맥파는 전체 맥파의 평균치에 기초하여 결정되거나 동일한 측정 대상자의 이전에 측정된 결과를 참조하여 미리 결정될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면 측정 과정 상에서 가압 측정부 등에 의해 가해지는 압력의 변동성이 수인 한도를 초과하여 맥파 신호의 신뢰성을 충분히 담보할 수 없는 경우를 특이 시간 구간으로 규정하는 과정이 예시적으로 도시된다. 예를 들어, 가압 측정부 등에 의해 가해지는 압력의 시간당 변화량이 기준치를 초과하는 구간의 맥파 데이터(520, 540)의 경우 기준 파형 연산에서 제외되고, 가압 측정부 등에 의해 가해지는 압력의 시간당 변화량이 기준치 이하인 구간의 맥파 데이터(510, 530)만을 이용하여 기준 파형이 연산될 수 있다.
도 4 및 도 5를 각각 참조하여 설명된 2가지 데이터 전처리 방식은 제안되는 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법에 단독적으로 적용될 수도 있고 함께 적용될 수도 있으며 적용 순서는 설계에 따라 적합하게 선택될 수 있다.
도 6 내지 도 10은 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 내지 도 10에 도시된 내용은 예를 들어 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치에 포함된 파형 특징 분석부의 동작 과정에 대한 예시일 수 있다.
도 6을 참조하면, 기준 파형 연산부에서 연산된 기준 파형(610)과 맥파 데이터 내의 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스(620)가 예시적으로 도시된다. 위에서 설명된 것처럼, 트레이스는 기준 파형과 개별 맥파 사이의 동일 인덱스에서의 차이로서 정의되며, 개별 맥파의 변화 정도의 양상을 의미할 수 있다.
도 7을 참조하면, 복수의 개별 맥파에 대응하는 트레이스를 시간 축에서 연결하여 생성된 트레이스 시리즈 신호가 예시적으로 도시된다. 또한, 도 8을 참조하면 트레이스 시리즈 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도가 예시적으로 도시된다. 도 8에는, 맥파 신호 분석의 중요 모니터링 구간에 해당하는 파워 스펙트럼 밀도의 0 내지 10 Hz 구간이 도시된다.
도 9를 참조하면, 도 8의 파워 스펙트럼 밀도로부터 검출된 10개의 하모닉 피크가 예시적으로 도시된다. 또한, 도 10을 참조하면 도 9의 하모닉 피크에 대하여 인접 하모닉 피크의 크기를 비교하여 AHPI를 계산하는 과정이 예시적으로 도시된다. 주기적인 신호에서 추출된 복수의 하모닉 피크는 차수가 높아질수록 크기가 작아지는 경향이 있으므로, 이러한 일반적인 경향을 벗어난 증가분을 합산하여 주파수 성분 상에 나타나는 부조화 경향을 반영하는 지표인 AHPI 값을 결정할 수 있다. 도 10의 그래프의 가로축은 인접 하모닉 피크(인접한 2개의 하모닉 피크의 쌍)의 인덱스를 나타내고, 세로축은 인접 하모닉 피크 차분(Adjacent harmonic peak difference; AHPD)을 나타낸다. AHPI의 구체적인 연산의 예는 위에서 수학식 1을 참조하여 설명된 것과 같다.
도 11 및 도 12는 일실시예에 따른 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 11 및 도 12에는 측정 대상자가 여성인 경우 맥파 신호의 평활도 및 측정 대상자의 월경 주기 간의 관련성에 대한 실험 결과가 도시된다.
도 11을 참조하면, 여성의 일반적인 월경 주기가 도시된다. AHPI 값 또는 평활도가 월경 주기와 관련성을 가지는지 여부를 검증하기 위하여, 월경 주기 상의 월경기(1110), 여포기(1120) 및 황체기(1130)에 각각 AHPI 값이 측정되었다. 구체적으로, 1번째 측정 및 4번째 측정은 월경기(1110) 및 그 다음 주기의 월경기(1110)에 수행되었고, 2번째 측정은 여포기(1120)에 수행되었고, 3번째 측정은 황체기(1130)에 수행되었다.
도 12를 참조하면, 상기와 같은 4번의 측정 결과에 따른 AHPI 값이 도시된다. 도 12에 도시된 그래프는 복수의 실험 대상자에 대하여 각 월경 주기 상에서 측정된 AHPI 값의 평균치를 나타낸다. 도 12에서 확인할 수 있는 것처럼, 월경기에 측정된 1번째 및 4번째 측정에서는 AHPI의 값이 상대적으로 높게 나타나고, 비월경기에 측정된 2번째 및 3번째 측정에서는 AHPI의 값이 상대적으로 낮게 나타난다. 이와 같이 월경기 및 비월경기의 AHPI 값이 서로 뚜렷한 차이를 나타낸다는 점을 이용하여, AHPI 값을 월경 주기 판단에 이용할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 제안되는 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치 및 방법을 이용하면 다양한 형태의 맥파 신호에 일괄적으로 적용 가능한 방식으로 맥파 신호의 평활도 지수를 결정하여 맥파의 평활도 특성을 객관적이고 정량적인 지수로 표현할 수 있다.
또한, 평활도 지수를 이용하여 맥파의 부드러움 정도와 연관되는 한의학적 맥상인 활맥과 삽맥 등의 맥상 진단을 객관화하는데 기여할 수 있으며, 심혈 관계 건강 상태를 유추할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위 내에 속한다.

Claims (21)

  1. 측정 대상 지점에 압력을 가하여 맥파 신호를 측정하는 가압 측정부;
    상기 가압 측정부로부터 상기 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터를 대응하는 시간 인덱스와 함께 수신하는 맥파 데이터 수신부;
    상기 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 기준 파형 연산부; 및
    상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석(harmonic analysis)을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 파형 특징 분석부
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파형 특징 분석부는,
    상기 맥파 데이터 내에서 개별 맥파를 추출하고,
    상기 개별 맥파 및 상기 기준 파형 간의 차이로부터 상기 트레이스를 추출하는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 파형 특징 분석부는,
    복수의 맥파에 대응하는 트레이스를 시간 축에서 연결하여 트레이스 시리즈 신호를 생성하고,
    상기 트레이스 시리즈 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도를 연산하고,
    상기 파워 스펙트럼 밀도에 기초하여 상기 평활도를 결정하는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파형 특징 분석부는,
    상기 파워 스펙트럼 밀도로부터 복수의 하모닉 피크를 검출하고,
    상기 복수의 하모닉 피크 중 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분을 합산하여 인접 하모닉 피크 증가값(adjacent harmonic peak increments; AHPI)을 연산하고,
    상기 인접 하모닉 피크 증가값에 기초하여 상기 평활도를 결정하는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분 AHPI i 는
    Figure pat00004

    에 의하여 결정되고, 여기서 i는 자연수이고 HP i 는 i번째 하모닉 피크의 크기를 나타내는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기준 파형 연산부는,
    상기 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하고,
    상기 복수의 개별 맥파 중 기준 맥파와 임계값 이상의 차이를 가지는 개별 맥파를 제외한 나머지의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산하는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가압 측정부는 상기 측정 대상 지점에 가해지는 압력을 측정하고,
    상기 기준 파형 연산부는 상기 압력의 시간당 변화량이 기준치 이하인 구간의 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하고, 상기 복수의 개별 맥파의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산하는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파형 특징 분석부는,
    상기 결정된 평활도에 기초하여 측정 대상자의 월경 주기를 판단하는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 파형 특징 분석부는,
    상기 결정된 평활도에 기초하여 상기 맥파 신호를 활맥 또는 삽맥으로 분류하는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  10. 측정 대상자의 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 기준 파형 연산부; 및
    상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 파형 특징 분석부
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 장치.
  11. 측정 대상 지점에 압력을 가하여 맥파 신호를 측정하는 단계;
    상기 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터를 대응하는 시간 인덱스와 함께 수신하는 단계;
    상기 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 단계; 및
    상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계는,
    상기 맥파 데이터 내에서 개별 맥파를 추출하는 단계; 및
    상기 개별 맥파 및 상기 기준 파형 간의 차이로부터 상기 트레이스를 추출하는 단계
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계는,
    복수의 맥파에 대응하는 트레이스를 시간 축에서 연결하여 트레이스 시리즈 신호를 생성하는 단계;
    상기 트레이스 시리즈 신호에 대한 파워 스펙트럼 밀도를 연산하는 단계; 및
    상기 파워 스펙트럼 밀도에 기초하여 상기 평활도를 결정하는 단계
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파워 스펙트럼 밀도에 기초하여 상기 평활도를 결정하는 단계는,
    상기 파워 스펙트럼 밀도로부터 복수의 하모닉 피크를 검출하는 단계;
    상기 복수의 하모닉 피크 중 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분을 합산하여 인접 하모닉 피크 증가값을 연산하는 단계; 및
    상기 인접 하모닉 피크 증가값에 기초하여 상기 평활도를 결정하는 단계
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 서로 인접한 2개의 하모닉 피크 사이의 증가분 AHPI i 는
    Figure pat00005

    에 의하여 결정되고, 여기서 i는 자연수이고 HP i 는 i번째 하모닉 피크의 크기를 나타내는,
    맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 기준 파형을 연산하는 단계는,
    상기 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하는 단계; 및
    상기 복수의 개별 맥파 중 기준 맥파와 임계값 이상의 차이를 가지는 개별 맥파를 제외한 나머지의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산하는 단계
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 기준 파형을 연산하는 단계는,
    상기 압력의 시간당 변화량이 기준치 이하인 구간의 맥파 데이터로부터 복수의 개별 맥파를 추출하는 단계; 및
    상기 복수의 개별 맥파의 앙상블 평균을 이용하여 상기 기준 파형을 연산하는 단계
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 결정된 평활도에 기초하여 측정 대상자의 월경 주기를 판단하는 단계
    를 더 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 결정된 평활도에 기초하여 상기 맥파 신호를 활맥 또는 삽맥으로 분류하는 단계
    를 더 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  20. 측정 대상자의 맥파 신호에 연관된 맥파 데이터로부터 상기 맥파 신호의 기준 파형을 연산하는 단계; 및
    상기 맥파 데이터 및 상기 기준 파형으로부터 개별 맥파의 변동성을 나타내는 트레이스를 추출하고 상기 트레이스에 대한 하모닉 분석을 통해 상기 맥파 신호의 평활도를 결정하는 단계
    를 포함하는, 맥파 신호의 평활도를 결정하는 방법.
  21. 제11항 또는 제20항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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