KR20200099874A - 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법 - Google Patents
기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치는 전극; fNIRS측정을 위해 다파장 발광(multi-wavelength) LED(source)로 구성되고 상기 전극에서 광섬유로 연결되어 외부로 돌출된 발광부; 및 근적외선 측정용 반도체 센서(detector)로 구성된 회로를 이용하여 상기 전극 내에 집속된 수광부;를 포함하여 fNIRS 시스템에서 광케이블을 사용하게 될 경우 신호품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법에 대한 것으로써, 더욱 상세하게는 fNIRS 발광 및 수광 모듈을 일체형 전극 내에 집속함으로서 fNIRS 측정 시 전극이 두피 표면에 올바르게 부착되었는지에 대한 검사하고, 일정시간 동안 전극에서 두 가지 이상의 파장을 발광하고 수광한 값을 비교하여 접촉여부를 판단할 수 있는 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법에 관한 것이다.
기능적 근적외선 분광법 (Functional near infrared spectroscopy: fNIRS)는 근적외선 광의 생체조직에서의 산란 및 흡수특성을 이용하여 뇌 활동정보를 제공하는 기법이다.
비록 높은 산란 특성을 가지는 인체 특성상 뇌 깊은 영역의 정보를 획득할 수 없지만, 충분한 뇌 피질영역의 활동을 얻을 수 있기에 현재 뇌 인지 관찰 및 다양한 뇌 과학 및 공학 분야에 활용되고 있다.
또한 fNIRS 기반 확산광영상(diffuse optical imaging techniques)은 뇌의 우수한 공간 및 시간에 따른 정보를 얻을 수 있다.
기존 제품에서는 광원과 디텍터가 동일한 위치에서 동일한 각도를 유지하지 않는 특성이 있어서, 기존제품에 적용이 불가하며, 송·수신부가 별개(서로 다른 위치)로 구성되어 있어서 송신부(발광부) 혹은 수신부(수광부)의 전극이 피부와 접촉이 올바르게 되었는지에 대한 확인이 어려운 문제점이 있다.
또한, 기존의 제품들은 송·수신부가 별개로 구성되어 있어서 송신부 혹은 수신부의 전극이 피부와 접촉이 올바르게 되었는지에 대한 확인이 어려운 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 fNIRS 발광 및 수광 모듈을 일체형 전극 내에 집속함으로서 fNIRS 측정 시 전극이 두피 표면에 올바르게 부착되었는지에 대한 검사하고, 일정시간 동안 전극에서 두 가지 이상의 파장을 발광하고 수광한 값을 비교하여 접촉여부를 판단할 수 있는 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법을 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법은 전극; fNIRS측정을 위해 다파장 발광(multi-wavelength) LED(source)로 구성되고 상기 전극에서 광섬유로 연결되어 외부로 돌출된 발광부; 및 근적외선 측정용 반도체 센서(detector)로 구성된 회로를 이용하여 상기 전극 내에 집속된 수광부;를 포함하는 검사장치에 의해 검사방법인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법은 fNIRS 시스템에서 광케이블을 사용하게 될 경우 신호품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법은 fNIRS 전극의 올바른 접촉여부를 평가할 수 있는 기술을 통해서, 전극의 피부 접촉상태를 평가할 수 있고, 측정된 신호를 바탕으로 접촉상태를 실시간으로 평가할 수 있어, 실험의 결과정확도 평가를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
마지막으로 본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법은 신호 품질에 대한 정보를 사용자에게 전달함으로써 더욱 정확한 실험을 위한 세팅을 준비할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치를 대략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치의 사용예를 도시한 도면이다.
도 2는 능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치의 사용예를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이한, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치은 전극(100), 발광부(200), 및 수광부(300)를 포함한다.
상기 발광부(200)는 fNIRS측정을 위해 다파장 발광(multi-wavelength) LED(source)로 구성된 발광 모듈이다.
한편, 상기 수광부(300)는 근적외선 측정용 반도체 센서(detector)로 구성된 회로를 이용하여 전극(100) 내에 집속함으로 구성된 발광 모듈이다.
상기 발광부(200)와 상기 수광부(300)에 광섬유를 연결하여 전극 외부로 돌출시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치의 사용예를 도 2를 참조하여 설명한다.
참고도, 도 2는 능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치의 사용예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 전극을 접촉시키거나, 1mm, 2mm, 3mm 떨어뜨려 측정할 수 있다.
또한, 사용 실시예로써, 본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 상기 발광부(200)만 접촉한 상태로 30도, 45도, 60도 기울이거나, 상기 수광부(300)만 접촉한 상태로 30도, 45도, 60도 기울여 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치에서 fNIRS의 신호 품질에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 전극이 두피 표면에 정확히 접촉되었는지 여부이다.
본 발명에서 제안한 수광부와 발광부의 일체형 전극은 수광부와 발광부가 근접한 거리에 존재하고, 피부에 올바르게 접촉된 경우 굴절 및 확산에 의해 수광되는 근적외선의 양이 많아지게 되고, 피부에 적절히 부착되지 않을 경우, 그 수광되는 근적외선의 양은 급격히 줄어들게 된다.
이러한 원리를 이용하여 본 발명에서 제안하는 전극은 두피와의 부착여부를 검사할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치는 fNIRS 발광 및 수광 모듈을 일체형 전극 내에 집속함으로서 fNIRS 측정 시 전극이 두피 표면에 올바르게 부착 되었는지에 대한 검사를 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치는 일정시간 동안 전극에서 두 가지 이상의 파장을 발광하고 수광한 값을 비교하여 접촉여부를 판단할 수 있다.(동일한 위치에 광원과 디텍터를 위치시킴)
또한, 본 발명에 따른 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치는 fNIRS 데이터 측정 전에 실시간으로 접촉상태를 체크할 수 있고, fNIRS 실험중 (데이터 수집중) 중간 중간에 위의 과정을 넣어서, 측정중 실시간으로 접촉상태를 기록하는 방법 및 이를 시계열 fNIRS데이터와 함께 저장한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사장치로 도 2에 도시된 바와 같이 전극을 접촉하였을 경우와, 1mm 떨어뜨렸을 경우를 측정하였고, source만 접촉하고 30도, 45도, 60도 기울여졌을 경우와 detector만 접촉하고 30도, 45도, 60도 기울여졌을 경우를 측정하였다.
Phantom을 이용한 두 가지 파장에서의 측정값실험결과 Phantom에 735nm와 810nm의 두 가지 대역의 파장을 상기 발광부(200)에서 1초에 32회, 16회 발광하고 1분간 3회씩 측정하였고 상기 수광부(300)에서는 산란되거나 반사되어 나오는 빛을 감지하고 측정하였다.
감지된 평균값의 차이는 아래의 [표 1] 및 [표 2]와 같으며, 접촉되어 있을 경우에는 흡수되는 빛의 양이 가장 많고 산란되거나 반사되어 나오는 빛의 양은 가장 적기 때문에 차이가 가장 많음을 알 수 있다.
| 32Hz |
0mm | 1mm | source 30 | detector 30 | source 45 | detector 45 | source 60 | detector 60 |
| difference 1 | 0.033 | 0.030 | 0.028 | 0.029 | 0.030 | 0.030 | 0.029 | 0.030 |
| difference 2 | 0.033 | 0.030 | 0.029 | 0.029 | 0.030 | 0.030 | 0.029 | 0.030 |
| difference 3 | 0.033 | 0.030 | 0.028 | 0.029 | 0.029 | 0.029 | 0.029 | 0.030 |
| 16Hz |
0mm | 1mm | source 30 | detector 30 | source 45 | detector 45 | source 60 | detector 60 |
| difference 1 | 0.032 | 0.029 | 0.029 | 0.029 | 0.029 | 0.030 | 0.030 | 0.030 |
| difference 2 | 0.033 | 0.030 | 0.029 | 0.029 | 0.030 | 0.030 | 0.029 | 0.030 |
| difference 3 | 0.033 | 0.029 | 0.029 | 0.029 | 0.030 | 0.030 | 0.029 | 0.030 |
또한, 상기 [표 1] 및 [표 2]를 통해 기본적으로 전극을 떨어뜨리게 되면 두 파장에서 측정되는 신호의 상대적인 차이가 작아지게 되는 현상을 발견할 수 있고, 접속상태가 불량(30도)일 때 상대적 차이가 적게나고, 접속상태가 우수(접촉 또는 60도 이상)일 때 상대적 흡수강도 차이가 크게 나타난다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전극
200 : 발광부
300 : 수광부
200 : 발광부
300 : 수광부
Claims (1)
- 전극(100);
fNIRS측정을 위해 다파장 발광(multi-wavelength) LED(source)로 구성되고 상기 전극(100)에서 광섬유로 연결되어 외부로 돌출된 발광부(200); 및
근적외선 측정용 반도체 센서(detector)로 구성된 회로를 이용하여 상기 전극(100) 내에 집속된 수광부(300);를 포함하는 검사장치를 이용한 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법.
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| KR1020190018059A KR20200099874A (ko) | 2019-02-15 | 2019-02-15 | 기능적 근적외선 분광법에서 전극의 올바른 접촉 여부에 대한 검사방법 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101658896B1 (ko) | 2014-10-28 | 2016-09-22 | 재단법인대구경북과학기술원 | 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 |
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2019
- 2019-02-15 KR KR1020190018059A patent/KR20200099874A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR101658896B1 (ko) | 2014-10-28 | 2016-09-22 | 재단법인대구경북과학기술원 | 근적외선용 디텍터소자 및 그 제조방법 |
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