WO2019151556A1 - 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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light
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한일택
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Definitions

  • the present invention relates to a method, a system and a non-transitory computer readable recording medium for controlling a monitoring device comprising a plurality of light emitting portions and a plurality of light receiving portions.
  • NIRS Near InfraRed Spectroscopy
  • human body parts e.g., brain, muscle, other body parts, etc.
  • NIRS Near InfraRed Spectroscopy
  • the monitoring of hemodynamic changes due to neural activity occurring in the brain will be described in detail.
  • a near-infrared spectrum having a wavelength range of about 630 nm to 1300 nm is transmitted through the human skull.
  • hemodynamics that occur in the person's cerebral cortex e.g., changes in blood oxygen (ie, concentration of hemoglobin oxidized, etc.) can be monitored.
  • the near-infrared irradiation module i.e., the light emitting unit
  • the near-infrared detection module i.e., the light receiving unit
  • the near-emitting unit is arranged at various intervals of the human head at predetermined intervals, and are generated by the light-emitting unit to generate
  • signals related to hemodynamics e.g, optical density (OD) signals based on near-infrared spectroscopy
  • a monitoring device using an optical signal such as near infrared light may include a plurality of light emitting parts and light receiving parts arranged at predetermined intervals for accurate measurement, but the specific body parts (eg, head, muscle, other body parts, etc.) of the subject are measured. ), It is inevitably subject to the physical constraints of placing a plurality of light emitting parts and light receiving parts (ie, implementing a plurality of measurement channels) within a limited space or area. Therefore, there is a need to develop a monitoring device capable of implementing a high-density measurement channel in a limited space or area.
  • the inventors of the present invention allow the plurality of light emitting units to generate optical signals mutually exclusive and sequentially according to a time division method, and to determine the distance between the light emitting unit for generating the optical signal to be measured and the light receiving unit for sensing the optical signal.
  • a monitoring device control technique that can implement a plurality of measurement channels with high density by dynamically controlling the measurement circuit gains (gains) of the light receiving unit that senses the optical signal based on the above.
  • the object of the present invention is to solve all the above-mentioned problems.
  • the present invention is for controlling a monitoring device including a plurality of light sources (source) and a plurality of light detectors (detector), the plurality of light emitters are mutually exclusive and sequentially generate an optical signal according to the time division method
  • the n-th light receiving unit may refer to a distance between the m-th light emitting unit generating the optical signal to be measured among the plurality of light emitting units and the n-th light receiving unit sensing the optical signal to be measured among the plurality of light receiving units.
  • a method for controlling a monitoring device comprising a plurality of light sources and a plurality of detectors, the plurality of light emitters being mutually exclusive and sequentially light signals in a time division manner.
  • the method includes the step of dynamically controlling the measurement circuit gain (Gain) used by the n-th light receiving unit for detecting the optical signal generated by the m-th light emitting unit.
  • a system for controlling a monitoring device comprising a plurality of sources and a plurality of detectors, the plurality of light emitting units being mutually exclusive and sequentially light signals in a time division manner. And a distance between the mth light emitting unit generating an optical signal to be measured among the plurality of light emitting units and the nth light receiving unit sensing an optical signal to be measured among the plurality of light receiving units.
  • a system including a light receiving manager configured to dynamically control a measurement circuit gain used to sense an optical signal generated by the nth light receiver by the mth light emitter is provided.
  • non-transitory computer readable recording medium for recording another method, system, and computer program for executing the method for implementing the present invention.
  • the plurality of light emitting parts included in the monitoring device can generate optical signals mutually exclusive and sequentially according to the time division method, the plurality of light signals generated from the plurality of light emitting parts do not interfere with each other. Is achieved.
  • the present invention by referring to the distance between the light emitting unit for generating the optical signal and the light receiving unit for detecting the optical signal, it is possible to dynamically control the measurement circuit gain used to detect the optical signal. Therefore, the effect that the optical signal generated in a relatively close position and the optical signal generated in a relatively close position can be detected with the same level of intensity.
  • the signal intensity of the optical signal detected by the light receiving unit can be maintained at the same level in all pairs even though the light signal transmission distances between the light emitting units and the light receiving units which are paired with each other are different for each pair. Therefore, the effect of minimizing the effect of the distance between the light emitting part and the light receiving part is minimized, thereby achieving the effect of enabling a large number of effective measurement channels (defined in correspondence with the pair between the light emitting part and the light receiving part) in a limited space or area. do.
  • DOT diffuse optical tomography
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of a monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of a monitoring system according to an embodiment of the present invention by way of example.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a subset including a plurality of light emitting parts and a plurality of light receiving parts according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram exemplarily illustrating a process in which a plurality of light emitters included in a subset sequentially generate optical signals one by one and at least one of the plurality of light receivers detects the optical signal according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of dynamically controlling the measurement circuit gain of the light receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a plurality of measurement channels that may be defined within the subset of FIG. 3 in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a light receiving unit in which an optical signal generated from a light emitting unit included in the first subset is included in the second subset when the first subset and the second subset are disposed adjacent to each other according to an embodiment of the present invention. Illustrates a situation detected by the example.
  • FIG. 8 is a diagram exemplarily illustrating a configuration of a light emitting part and a light receiving part arrangement of a monitoring device including two or more subsets according to an embodiment of the present invention, and a combination of measurement channels accordingly.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a subset including a plurality of light emitting parts and a plurality of light receiving parts according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram exemplarily illustrating a process in which a plurality of light emitting units included in a subset sequentially generate optical signals one by one and at least one of the plurality of light receiving units senses the optical signal according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a process of dynamically controlling the measurement circuit gain of the light receiver according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a plurality of measurement channels that may be defined within the subset of FIG. 9 in accordance with another embodiment of the present invention.
  • hemodynamics to be monitored by the monitoring device and the monitoring system include constituents in the blood (for example, oxy hemoglobin concentration, deoxy hemoglobin concentration, blood oxygen saturation, etc.). ), Blood flow, blood volume, hemodynamics by muscle depth, and the like.
  • the monitoring device may be worn on a body part (eg, head, muscle, other body parts, etc.) of the subject, and may perform a function of measuring a predetermined signal from the subject. And by processing or analyzing the measured signal as described below, to monitor the activity (e.g., neural activity in the brain, hemodynamic changes in the muscle, etc.) of the subject. can do.
  • a body part eg, head, muscle, other body parts, etc.
  • the monitoring device may be worn on a body part (eg, head, muscle, other body parts, etc.) of the subject, and may perform a function of measuring a predetermined signal from the subject. And by processing or analyzing the measured signal as described below, to monitor the activity (e.g., neural activity in the brain, hemodynamic changes in the muscle, etc.) of the subject. can do.
  • the activity e.g., neural activity in the brain, hemodynamic changes in the muscle, etc.
  • the monitoring device a plurality of light emitting sources (source) for irradiating near infrared rays to the body part of the subject and the reflection from the body part (more specifically, vein blood) of the subject, It may include a plurality of detectors for performing the function of detecting scattered or transmitted near infrared rays.
  • the signal measured by the plurality of light emitters and the plurality of light receivers included in the monitoring device according to an embodiment of the present invention may be an optical density (OD) signal based on near infrared spectroscopy.
  • OD optical density
  • the monitoring device may be configured in a form that can be worn on the head of the subject as shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration of a monitoring system according to an embodiment of the present invention by way of example.
  • the monitoring system 200 includes a light emission manager 210, a light receiver 220, a channel manager 230, a communicator 240, and a controller 250. can do.
  • the light emission manager 210, the light receiver 220, the channel manager 230, the communicator 240, and the controller 250 may include at least some of an external system (not shown).
  • Such program modules may be included in the monitoring system 200 in the form of operating systems, application modules, and other program modules, and may be physically stored on various known storage devices.
  • these program modules may be stored in a remote storage device that can communicate with the monitoring system 200.
  • such program modules include, but are not limited to, routines, subroutines, programs, objects, components, data structures, etc. that perform particular tasks or execute particular abstract data types, described below, in accordance with the present invention.
  • monitoring that is a portable device that at least some of the components or functions of the monitoring system 200 is worn on the body part of the subject as needed It will be apparent to those skilled in the art that they may be implemented within the device or included within the monitoring device. In some cases, all the functions and all the components of the monitoring system 200 may be executed entirely in the monitoring device or may be included in the monitoring device.
  • the light emission management unit 210 may perform a function of causing the plurality of light emitting units included in the monitoring device to generate an optical signal to the body part of the subject.
  • the light emission management unit 210 may allow the plurality of light emitting units to generate optical signals in a mutually exclusive and sequentially according to a time division method.
  • the light receiving management unit 220 a plurality of light receiving units included in the monitoring device to enable the function to detect the light signal generated by the plurality of light emitting units by distinguishing the light emitting unit Can be performed.
  • the light receiving manager 220 dynamically controls the measurement circuit gains of the plurality of light receivers according to a time interval set based on a time division method applied to the plurality of light emitters, thereby providing a plurality of light receivers.
  • the light signal generated by the plurality of light emitting units may be classified and detected for each light emitting unit.
  • the light receiving management unit 220 may refer to the distance between the mth light emitting unit of the plurality of light emitting units and the nth light receiving unit of the plurality of light receiving units, and the nth light receiving unit may be referred to as the mth light emitting unit. It is possible to dynamically control the measurement circuit gain (Gain) used to sense the optical signal generated from the.
  • Gain measurement circuit gain
  • the light receiving management unit 220 may perform a function of detecting the light signal generated by the light receiving unit existing within a predetermined distance from the light receiving unit.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a subset including a plurality of light emitting parts and a plurality of light receiving parts according to an embodiment of the present invention.
  • one subset 300 is configured by arranging eight light emitting parts 311 to 318 and eight light receiving parts 321 to 328 according to a 4 ⁇ 4 grid pattern.
  • the lattice spacing of the lattice pattern arrangements constituting the subset 300 may be set to 1.5 cm.
  • the lattice spacing according to the present invention is not necessarily limited to 1.5 cm, it can be seen that it can be changed as much as possible within the range that can achieve the object of the present invention.
  • the eight light emitting units 311 to 318 may generate optical signals sequentially and mutually exclusive according to a time division method.
  • a near-far problem may occur when two or more light emitters simultaneously generate an optical signal, which is relatively distant due to a relatively close optical signal (ie, an optical signal having a high signal strength). It is possible to prevent the optical signal (that is, the problem of not being able to measure the optical signal having a small signal strength) generated at the place.
  • the measurement circuit gains of the eight light receivers 321 to 328 can be dynamically controlled. have.
  • FIG. 4 illustrates a plurality of light emitting units included in the subset sequentially generating optical signals one by one, and at least one of the plurality of light receiving units (ie, at least one of the light emitting units within a predetermined distance from the target light emitting unit).
  • FIG. The light receiving unit is a diagram illustrating a process of sensing the optical signal by way of example.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of dynamically controlling the measurement circuit gain of the light receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the light receiving management unit 220 may determine a measurement circuit gain of the fifth light receiving unit 325, which detects an optical signal generated from the first light emitting unit 311 1.5 cm away from the fifth light receiving unit 325, as a value a. . That is, according to the exemplary embodiment of the present invention, when the fifth light receiver 325 detects an optical signal having the largest signal strength, the measurement circuit gain of the fifth light receiver 325 may be determined to be the lowest value.
  • the light receiving management unit 220 has a value b as a measurement circuit gain of the fifth light receiving unit 325 for detecting an optical signal generated from the eighth light emitting unit 318 which is about 2.12 cm away from the fifth light receiving unit 325. Can be determined. That is, according to the exemplary embodiment of the present invention, when the fifth light receiver 325 detects an optical signal having a rather large signal strength, the measurement circuit gain of the fifth light receiver 325 may be determined to be a rather low value.
  • the light receiving management unit 220 measures the gain of the measuring circuit of the fifth light receiving unit 325, which detects the optical signal generated from the seventh light emitting unit 317, which is 3 cm away from the fifth light receiving unit 325, to a value of c. You can decide. That is, according to the exemplary embodiment of the present invention, when the fifth light receiver 325 detects an optical signal having a somewhat small signal strength, the measurement circuit gain of the fifth light receiver 325 may be determined to be a rather high value.
  • the light receiving management unit 220 has a value d as a measurement circuit gain of the fifth light receiving unit 325 which detects an optical signal generated from the sixth light emitting unit 316 about 3.35 cm away from the fifth light receiving unit 325. Can be determined. That is, according to an embodiment of the present invention, when the fifth light receiver 325 detects an optical signal having the smallest signal strength, the measurement circuit gain of the fifth light receiver 325 may be determined to be the highest value.
  • the channel manager 230 may determine a measurement channel defined in correspondence with a pair between one of the plurality of light emitting units and one of the plurality of light receiving units. Can manage functions.
  • an optical signal generated by a specific light emitting portion disposed at a unique position within the monitoring device is sensed by a specific light receiving portion disposed at a unique position within the monitoring device through a body part of the subject.
  • the channel (path or region) through which the optical signal is transmitted (propagated or transmitted) may be defined as the measurement channel.
  • the channel manager 230 may allow the measurement channel to be defined in correspondence to a pair between the specific light emitting unit and the specific light receiving unit which exist within a predetermined distance from each other.
  • the channel manager 230 according to an exemplary embodiment of the present invention has a plurality of measurement channels defined corresponding to a plurality of pairs as described above according to the distance between the light emitting unit and the light receiving unit (that is, the light emitting unit). By the signal strength of the optical signal generated by the light receiving unit) can be managed separately.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement channel that may be defined within the subset of FIG. 3 in accordance with an embodiment of the present invention.
  • a plurality of circles indicated by numbers indicates a separate measuring channel, and each of the plurality of circles is paired (ie, paired) with each other between a specific light emitting unit and a specific light receiving unit defining the corresponding measuring channel. Notice that it is marked at the midpoint.
  • various measurement channels may be defined for various distances within a subset of the 4 ⁇ 4 grid pattern shown in FIG. 3.
  • an optical signal having a significant level of signal strength may be detected only when the distance between the light emitter and the light receiver does not exceed about 3.35 cm. Only if possible can a measurement channel be defined.
  • a total of 16 measuring channels may be defined (see FIG. 6A).
  • a total of eight measurement channels can be defined when the distance between the light receiving unit and the light receiving unit is about 2.12 cm (see FIG. 6B), and a total of 16 measuring channels when the distance between the light emitting unit and the light receiving unit is 3 cm. 6 may be defined (see FIG. 6C), and a total of eight measurement channels may be defined when the distance between the light emitter and the light receiver is about 3.35 cm (see FIG. 6D).
  • a plurality of subsets may be included in one monitoring device, which is included in the first subset in this case. Since the optical signal generated by the light emitter may be detected in the light receiver included in the second subset adjacent to the first subset, the optical signal interference may occur between the plurality of subsets.
  • the light emission management unit 210 may be configured in the first subset to prevent optical signal interference between the plurality of subsets and to increase the number of measurement channels per unit area (that is, the density of the measurement channels).
  • the optical signal may be modulated such that the optical signal generated by the light emitter included and the optical signal generated by the light emitter included in the second subset are orthogonal to each other.
  • the light emission management unit 210 according to an embodiment of the present invention, the light signal generated by the light emitting unit included in the first subset and the light signal generated by the light emitting unit included in the second subset. Modulation can be done with code that is orthogonal to each other.
  • FIG. 7 illustrates a light receiving unit in which an optical signal generated from a light emitting unit included in the first subset is included in the second subset when the first subset and the second subset are disposed adjacent to each other according to an embodiment of the present invention. Illustrates a situation detected by the example.
  • the measurement channel is defined only when the distance between the light emitting portion and the light receiving portion does not exceed about 3.35 cm according to one embodiment of the present invention.
  • operations corresponding to phase 3 of FIG. 4 include a seventh light emitting unit 711 of the first subset 710 and a seventh light emitting unit 721 of the second subset 720. It may be assumed that an optical signal is generated.
  • the fifth light receiving unit 722 and the sixth light receiving unit 723 of the second subset 720 may include the seventh light emitting unit (7) of the first subset 710. Both the optical signals 732 and 733 generated by 711 and the optical signals 735 and 736 generated by the seventh light emitter 721 of the second subset 720 can be sensed.
  • the optical signal 732 and 733 and the second subset (generated by the seventh light emitting unit 711 of the first subset 710) Since the optical signals 735 and 736 generated by the seventh light emitter 721 of the 720 may be modulated with codes having orthogonality to each other, the fifth light receiver 722 and the sixth of the second subset 720.
  • the light receiver 723 can accurately sense the above two optical signals without interference, thereby allowing a new measurement channel to be defined between the first subset 710 and the second subset 720.
  • FIG. 8 is a diagram exemplarily illustrating a configuration of a light emitting part and a light receiving part arrangement of a monitoring device including two or more subsets according to an embodiment of the present invention, and a combination of measurement channels accordingly.
  • a light emitting unit-source array included in a monitoring device may include three consecutively arranged subsets of FIG. 3. Each end may be configured in the form of four light receiving parts.
  • the light emitting unit-receiver array shown in FIG. 8 may include 24 light emitting units and 32 light receiving units, and may have a size of 22.5 cm x 4.5 cm.
  • various measurement channels may be defined for various distances in the light emitting unit-receiving unit arrangement.
  • the measurement channel is defined only if the distance between the light emitter and the light receiver does not exceed about 3.35 cm (ie only when an optical signal having a significant level of signal strength can be detected at the light receiver). It is assumed that it is assumed to be.
  • a total of 52 measurement channels may be defined when the distance between the light emitter and the light receiver is 1.5 cm (see FIG. 8B).
  • a total of 36 measuring channels can be defined when the distance between the light emitting part and the light receiving part is about 2.12 cm (see FIG. 8C), and a total of 68 measuring channels when the distance between the light emitting part and the light receiving part is 3 cm.
  • Measurement channels may be defined (see FIG. 8 (d)), and a total of 48 measurement channels may be defined when the distance between the light emitter and the light receiver is about 3.35 cm (see FIG. 8 (e)).
  • the communication unit 240 performs a function to enable the monitoring system 200 to communicate with the external device.
  • the controller 250 performs a function of controlling the flow of data between the light emission manager 210, the light receiver 220, the channel manager 230, and the communicator 240. That is, the controller 250 controls the flow of data from the outside or between each component of the monitoring system 200, thereby controlling the light emission manager 210, the light receiver 220, the channel manager 230, and the communicator 240. Each controls its own function.
  • the embodiment in which the light emitting unit-receiving unit arrangement included in the monitoring device is mainly configured including the subset shown in FIG. 3 has been described, but the subset according to the present invention is necessarily limited to that shown in FIG. It is not to be understood that it can be changed as many as possible within the scope of the object of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a subset including a plurality of light emitting parts and a plurality of light receiving parts according to another embodiment of the present invention.
  • one subset 900 is defined as eight light emitting portions 911 to 918 and eight light receiving portions 921 to 928 are arranged in a 4 ⁇ 4 grid pattern.
  • the lattice spacing of the lattice pattern arrangements that make up the subset 900 may be set to 1.5 cm.
  • the eight light emitting units 911 to 918 may generate optical signals sequentially and mutually exclusive according to a time division method.
  • a near-far problem may occur when two or more light emitters simultaneously generate an optical signal, which is relatively distant due to a relatively close optical signal (ie, an optical signal having a high signal strength). It is possible to prevent the optical signal (that is, the problem of not being able to measure the optical signal having a small signal strength) generated at the place.
  • the measuring circuit gains of the eight light receiving parts 921 to 928 can be dynamically controlled.
  • each of the eight light receiving portions 921 to 928 is a light signal generated by the light emitting portion farther than about 3.35 cm from the magnet (i.e., the signal strength is very weak). Optical signal) may not be detected.
  • FIG. 10 is a diagram exemplarily illustrating a process in which a plurality of light emitting units included in a subset sequentially generate optical signals one by one and at least one of the plurality of light receiving units senses the optical signal according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a process of dynamically controlling the measurement circuit gain of the light receiver according to another embodiment of the present invention.
  • the light receiving management unit 220 may determine a measurement circuit gain of the third light receiving unit 923, which detects an optical signal generated from the first light emitting unit 911 1.5 cm away from the third light receiving unit 923, to a value 'a'. have. That is, according to another embodiment of the present invention, when the third light receiver 923 detects an optical signal having the largest signal strength, the measurement circuit gain of the third light receiver 923 may be determined to be the lowest value.
  • the light receiving management unit 220 measures b) as a measurement circuit gain of the third light receiving unit 923 for detecting an optical signal generated from the second light emitting unit 912 about 3.35 cm away from the third light receiving unit 923. Can be determined by value. That is, according to another embodiment of the present invention, when the third light receiver 923 detects an optical signal having the smallest signal strength, the measurement circuit gain of the third light receiver 923 may be determined to be the highest value.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a plurality of measurement channels that may be defined within the subset of FIG. 9 in accordance with another embodiment of the present invention.
  • a plurality of circles indicated by numbers indicates a separate measuring channel, and each of the plurality of circles is paired (ie, paired) with each other between a specific light emitting unit and a specific light receiving unit defining the corresponding measuring channel. Notice that it is marked at the midpoint.
  • various measurement channels may be defined for various distances within a subset of the 4 ⁇ 4 grid pattern shown in FIG. 9.
  • Fig. 12 only when the distance between the light emitting portion and the light receiving portion does not exceed about 3.35 cm (that is, an optical signal having a significant level of signal strength at the light receiving portion is detected. Only if possible can a measurement channel be defined.
  • a total of 24 measurement channels may be defined (see FIG. 12A).
  • a total of 24 measurement channels can be defined when the distance between the light receiver and the light receiver is about 3.35 cm (see FIG. 12B).
  • the measurement signal is an optical density signal based on near infrared spectroscopy
  • the measurement signal is not necessarily limited thereto, and the purpose of the method, system and non-transitory computer readable recording medium described herein or It is to be noted that as long as the effect can be achieved, any other kind of measurement signal can be assumed.
  • the body part to be monitored is the head part (ie, the brain)
  • the body part to be monitored according to the present invention is not necessarily limited thereto. It will be appreciated that other body parts (eg, muscles, other body parts, etc.) that can be monitored on the basis can be assumed as the subject of monitoring according to the invention.
  • the body part to be monitored is a heterogeneous space composed of a plurality of three-dimensional unit spaces (that is, voxels) that may have various different light absorption characteristics. That is, it may be modeled as a heterogeneous diffusion model.
  • the light irradiated from the light emitting portion of the monitoring device may be incident on all voxels constituting the body part included in the measurement object, and may be transmitted through or reflected from some voxels.
  • the light detected by the light receiver may include information about the voxel.
  • the optical signal sensed by the light receiving unit may be configured as a sum of a plurality of unit optical signals reflecting the influence (or contribution) from each of the plurality of voxels, and included in the monitoring device.
  • Diffuse Optical Tomography for reconstructing light absorption characteristics of each of a plurality of voxels constituting a body part (defined as a heterogeneous diffusion model) to be measured from a plurality of actual measurement signal values respectively measured by the plurality of light receiving units DOT) technique can be used to determine the voxel (or depth) light absorption characteristics of the body part to be measured.
  • a measurement channel defined by a plurality of light emitting parts and light receiving parts is required.
  • a plurality of light emitting parts and light receiving parts arranged at predetermined intervals are defined. Since measurement channels of various distance combinations can be implemented, the unique effect of improving accuracy and reliability in estimating (or calculating) voxel-specific (or depth-specific) light absorption characteristics using diffuse optical tomography techniques is achieved. Is achieved.
  • Embodiments according to the present invention described above may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer components, and may be recorded on a non-transitory computer readable recording medium.
  • the non-transitory computer readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the non-transitory computer readable recording medium may be those specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software arts.
  • non-transitory computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, magnetic-optical media such as floppy disks ( magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the process according to the invention, and vice versa.

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Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 단계, 및 상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

Description

복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법, 시스템 및 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
본 발명은 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 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, 근육, 기타 신체 부위 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. 일 예로서, 뇌에서 발생하는 신경 활동에 의한 헤모다이나믹스 변화를 모니터링하는 경우에 대하여 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, 산란 또는 투과되는 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, 근적외선 조사 모듈(즉, 발광부) 및 근적외선 감지 모듈(즉, 수광부)을 사람의 머리의 여러 부위에 소정의 간격으로 배치하고, 발광부에 의하여 발생되어 수광부에서 감지되는 광 신호로부터 특정되는 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.
근적외선 등의 광 신호를 이용한 모니터링 디바이스는, 정확한 측정을 위하여 소정의 간격을 두고 배열되는 발광부 및 수광부를 다수 포함해야 하면서도 피측정자의 특정 신체 부위(예를 들면, 머리, 근육, 기타 신체 부위 등)와 밀착되어야 하기 때문에, 제한된 공간 또는 면적 내에 다수의 발광부 및 수광부를 배치시켜야 하는(즉, 다수의 측정 채널을 구현시켜야 하는) 물리적인 제약을 받을 수밖에 없다. 따라서, 제한된 공간 또는 면적 내에서 고밀도의 측정 채널을 구현할 수 있는 모니터링 디바이스를 개발할 필요성이 대두되고 있다
이에, 본 발명자는, 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하고, 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 발광부와 그 광 신호를 감지하는 수광부 사이의 거리에 기초하여 그 광 신호를 감지하는 수광부의 측정 회로 게인(Gain, 이득)을 동적으로 제어함으로써, 고밀도로 다수의 측정 채널을 구현할 수 있는 모니터링 디바이스 제어 기술을 제안하는 바이다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 것으로서, 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하고, 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여 제n 수광부가 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어함으로써, 모니터링 디바이스 내의 제한된 공간 또는 면적 내에서 고밀도로 다수의 측정 채널을 구현할 수 있도록 하는 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, 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 단계, 및 상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 시스템으로서, 상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 발광 관리부, 및 상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 수광 관리부를 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, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시킬 수 있으므로, 복수의 발광부로부터 각각 발생되는 복수의 광 신호가 서로 간섭되지 않게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 광 신호를 발생시키는 발광부와 그 광 신호를 감지하는 수광부 사이의 거리를 참조하여 수광부가 그 광 신호를 감지하기 위해 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어할 수 있으므로, 상대적으로 먼 곳에서 발생되는 광 신호와 상대적으로 가까운 곳에서 발생되는 광 신호가 동일한 수준의 세기로 감지될 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 서로 페어(pair)를 이루는 발광부와 수광부 사이의 광 신호 전달 거리가 페어마다 다름에도 불구하고 수광부가 감지하는 광 신호의 신호 세기가 모든 페어에서 동일한 수준으로 유지될 수 있으므로, 발광부와 수광부 사이의 거리가 제각각인 것으로 인한 영향을 최소화하여 제한된 공간 또는 영역 내에서 유효한 측정 채널(발광부와 수광부 사이의 페어에 대응하여 정의됨)을 다수 구현할 수 있게 되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 소정의 간격을 두고 배열되는 복수의 발광부 및 수광부에 의하여 정의되는 다양한 거리 조합의 측정 채널이 구현될 수 있으므로, 확산 광학 토모그래피(Diffuse Optical Tomography; DOT) 기법을 이용하여 복셀별(또는 깊이별) 광 흡수 특성을 추정(또는 산출)함에 있어서 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있게 되는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 모니터링 디바이스의 외부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 내부 구성을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 서브세트와 제2 서브세트가 인접하여 배치되는 경우에 제1 서브세트에 포함되는 발광부로부터 발생되는 광 신호가 제2 서브세트에 포함되는 수광부에 의하여 감지되는 상황을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 둘 이상의 서브세트를 포함하는 모니터링 디바이스의 발광부 및 수광부 배열의 구성과 그에 따른 측정 채널 조합을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 9의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
<부호의 설명>
100: 머리 부위에 착용될 수 있는 모니터링 디바이스
200: 모니터링 시스템
210: 발광 관리부
220: 수광 관리부
230: 채널 관리부
240: 통신부
250: 제어부
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; 혈류역학)에는, 혈액 내 구성 성분(예를 들면, 옥시 헤모글로빈 농도, 디옥시 헤모글로빈 농도, 혈중 산소 포화도 등), 혈류량, 혈액량, 근육 깊이별 혈류역학 등이 포함될 수 있다.
모니터링 시스템의 구성
이하에서는, 본 발명의 구현을 위하여 중요한 기능을 수행하는 모니터링 디바이스 및 모니터링 시스템(200)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스는, 피측정자의 신체 부위(예를 들면, 머리, 근육, 기타 신체 부위 등)에 착용될 수 있고, 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, 근육에서 일어나는 혈류역학 변화 등)을 모니터링하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스는 피측정자의 신체 부위에 대하여 근적외선을 조사하는 복수의 발광부(source)와 피측정자의 신체 부위(더 구체적으로는, 정맥 혈액)로부터 반사, 산란 또는 투과되는 근적외선을 감지하는 기능을 수행하는 복수의 수광부(detector)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스에 포함된 복수의 발광부 및 복수의 수광부에 의하여 측정되는 신호는 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도(OD; Optical Density) 신호일 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스는 도 1에 도시된 바와 같이 피측정자의 머리 부위에 착용될 수 있는 형태로 구성될 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, 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230), 통신부(240) 및 제어부(250)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 내에서 실현되거나 모니터링 디바이스 내에 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하다. 경우에 따라서는, 모니터링 시스템(200)의 모든 기능과 모든 구성요소가 모니터링 디바이스 내에서 전부 실행되거나 모니터링 디바이스 내에 전부 포함될 수도 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 관리부(210)는, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 발광부가 피측정자의 신체 부위에 대하여 광 신호를 발생시키도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 관리부(210)는, 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광 관리부(220)는, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 수광부가 복수의 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 발광부별로 구분하여 감지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는, 복수의 발광부에 적용되는 시분할 방식에 기초하여 설정되는 시간 구간에 따라 복수의 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어함으로써, 복수의 수광부가 복수의 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 발광부별로 구분하여 감지할 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광 관리부(220)는, 복수의 발광부 중 제m 발광부와 복수의 수광부 중 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여 제n 수광부가 제m 발광부로부터 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광 관리부(220)는, 수광부가 해당 수광부로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호만을 감지하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 8개의 발광부(311 내지 318)와 8개의 수광부(321 내지 328)가 4 x 4 격자 패턴에 따라 배열됨으로써 하나의 서브세트(300)가 구성될 수 있고, 서브세트(300)를 구성하는 격자 패턴 배열의 격자 간격은 1.5 cm로 설정될 수 있다. 다만, 본 발명에 따른 격자 간격이 반드시 1.5 cm에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 8개의 발광부(311 내지 318)는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시킬 수 있다. 이로써, 둘 이상의 발광부가 동시에 각각 광 신호를 발생시키는 경우에 나타날 수 있는 원근 문제(Near-Far problem; 상대적으로 가까운 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 큰 광 신호)로 인해 상대적으로 먼 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 작은 광 신호)를 측정할 수 없게 되는 문제)를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 타겟 발광부(311 내지 318 중 어느 하나)로부터의 거리(예를 들면, 1.5 cm, 약 2.12(= 1.5 x √2) cm, 3(= 1.5 x 2) cm, 약 3.35(= 1.5 x √5) cm 등)에 기초하여, 8개의 수광부(321 내지 328)의 측정 회로 게인이 동적으로 제어될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 3에서, 8개의 수광부(321 내지 328) 각각은 자기로부터 약 3.35(= 1.5 x √5) cm보다 더 멀리 떨어진 발광부에 의하여 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 매우 약한 광 신호)를 감지하지 않도록 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나(즉, 타겟 발광부로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 적어도 하나의 수광부)가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5의 실시예에서, 서브세트(300) 내의 제5 수광부(325)를 기준으로 하여, 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 발광부(311)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 1의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 1.5 cm 떨어진 제1 발광부(311)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 a라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 가장 큰 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 가장 낮은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제8 발광부(318)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 2의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 약 2.12 cm 떨어진 제8 발광부(318)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 b라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 다소 큰 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 다소 낮은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제7 발광부(317)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 3의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 3 cm 떨어진 제7 발광부(317)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 c라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 다소 작은 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 다소 높은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 4 및 도 5를 참조하면, 제6 발광부(316)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 4의 경우에), 본 발명의 일 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제5 수광부(325)로부터 약 3.35 cm 떨어진 제6 발광부(316)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인을 d라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제5 수광부(325)가 가장 작은 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제5 수광부(325)의 측정 회로 게인이 가장 높은 값으로 결정될 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 채널 관리부(230)는, 복수의 발광부 중 어느 한 발광부와 복수의 수광부 중 어느 한 수광부 사이의 페어(pair)에 대응하여 정의되는 측정 채널을 관리하는 기능을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 디바이스 내에서 고유한 위치에 배치되는 특정 발광부에 의하여 발생되는 광 신호가 피측정자의 신체 부위를 거쳐 모니터링 디바이스 내에서 고유한 위치에 배치되는 특정 수광부에서 감지될 수 있는데, 이처럼 광 신호가 전달(전파 또는 전송)되는 채널(경로 또는 영역)이 측정 채널로서 정의될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 관리부(230)는, 서로 간에 기설정된 거리 이내에 존재하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 페어에 대응하여 측정 채널이 정의되도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 채널 관리부(230)는, 위와 같이 복수의 페어에 각각 대응하여 정의되는 복수의 측정 채널이 해당 발광부와 해당 수광부 사이의 거리별로(즉, 해당 발광부에 의하여 발생되어 해당 수광부에서 감지되는 광 신호의 신호 세기별로) 구분되어 관리되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 3의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 6에서, 숫자와 함께 표시되는 복수의 동그라미는 각각 별개의 측정 채널을 가리키는 것으로서, 복수의 동그라미 각각은 서로 페어(즉, 짝)를 이루어 해당 측정 채널을 정의하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 중간 지점에 표시되었음을 밝혀 둔다.
도 6을 참조하면, 도 3에 도시된 4 x 4 격자 패턴의 서브세트 내에서 다양한 거리별로 다양한 측정 채널이 정의될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 6에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만(즉, 수광부에서 유의미한 수준의 신호 세기를 가지는 광 신호가 감지될 수 있는 경우에만) 측정 채널이 정의될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 6에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 1.5 cm인 경우에 총 16개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 6의 (a) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 2.12 cm인 경우에 총 8개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 6의 (b) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 3 cm인 경우에 총 16개의 측정 채널이 정의될 수 있으며(도 6의 (c) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm인 경우에 총 8개의 측정 채널이 정의될 수 있다(도 6의 (d) 참조),
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정 대상이 되는 신체 부위의 형상이나 면적에 따라 필요한 경우에는 하나의 모니터링 디바이스 내에 복수의 서브세트가 포함될 수 있는데, 이러한 경우에 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호가 제1 서브세트와 인접하는 제2 서브세트에 포함되는 수광부에서도 감지될 수 있으므로 복수의 서브세트 사이에서 광 신호 간섭이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 관리부(210)는, 복수의 서브세트 사이의 광 신호 간섭을 방지하고 단위 면적 당 측정 채널 수(즉, 측정 채널의 밀도)를 높이기 위하여, 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호가 서로 직교성을 가지도록 광 신호를 모듈레이션할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 관리부(210)는, 제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 서로 간에 직교성을 가지는 코드로 모듈레이션할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 서브세트와 제2 서브세트가 인접하여 배치되는 경우에 제1 서브세트에 포함되는 발광부로부터 발생되는 광 신호가 제2 서브세트에 포함되는 수광부에 의하여 감지되는 상황을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 7의 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따라 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만 측정 채널이 정의된다고 전제하였음을 밝혀 둔다.
도 7을 참조하면, 도 4의 Phase 3에 해당하는 동작으로서, 제1 서브세트(710)의 제7 발광부(711)와 제2 서브세트(720)의 제7 발광부(721)가 각각 광 신호를 발생시키는 경우를 가정할 수 있는데, 이러한 경우에 제2 서브세트(720)의 제5 수광부(722)와 제6 수광부(723)는 제1 서브세트(710)의 제7 발광부(711)에 의하여 발생되는 광 신호(각각 732 및 733)와 제2 서브세트(720)의 제7 발광부(721)에 의하여 발생되는 광 신호(각각 735 및 736)를 모두 감지할 수 있게 된다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템(200)에 의하면, 제1 서브세트(710)의 제7 발광부(711)에 의하여 발생되는 광 신호(732 및 733)와 제2 서브세트(720)의 제7 발광부(721)에 의하여 발생되는 광 신호(735 및 736)가 서로 직교성을 가지는 코드로 모듈레이션될 수 있으므로, 제2 서브세트(720)의 제5 수광부(722)와 제6 수광부(723)는 위의 두 광 신호를 간섭 없이 정확하게 감지할 수 있고, 이에 따라 제1 서브세트(710)와 제2 서브세트(720) 사이에서 새로운 측정 채널이 정의될 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 둘 이상의 서브세트를 포함하는 모니터링 디바이스의 발광부 및 수광부 배열의 구성과 그에 따른 측정 채널 조합을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 디바이스에 포함되는 발광부-수광부 배열(Source-Detector Array)은, 도 3에 도시된 서브세트를 3개 연달아 배치하고 양쪽 끝부분에 각각 4개의 수광부를 덧붙인 형태로 구성될 수 있다. 구체적으로, 도 8에 도시된 발광부-수광부 배열(Source-Detector Array)은, 24개의 발광부와 32개의 수광부를 포함할 수 있고, 그 크기가 가로 22.5 cm x 세로 4.5 cm 일 수 있다.
다음으로, 도 8의 (b) 내지 (e)를 참조하면, 발광부-수광부 배열 내에서 다양한 거리별로 다양한 측정 채널이 정의될 수 있다. 도 8의 실시예에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만(즉, 수광부에서 유의미한 수준의 신호 세기를 가지는 광 신호가 감지될 수 있는 경우에만) 측정 채널이 정의되는 것으로 전제하였음을 밝혀 둔다.
계속하여, 도 8의 (b) 내지 (e)를 참조하면, 발광부와 수광부 사이의 거리가 1.5 cm인 경우에 총 52개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 8의 (b) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 2.12 cm인 경우에 총 36개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 8의 (c) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 3 cm인 경우에 총 68개의 측정 채널이 정의될 수 있으며(도 8의 (d) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm인 경우에 총 48개의 측정 채널이 정의될 수 있다(도 8의 (e) 참조),
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(240)는 모니터링 시스템(200)이 외부 장치와 통신할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(250)는 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230) 및 통신부(240) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행한다. 즉, 제어부(250)는 외부로부터의 또는 모니터링 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터의 흐름을 제어함으로써, 발광 관리부(210), 수광 관리부(220), 채널 관리부(230) 및 통신부(240에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어한다.
이상에서, 모니터링 디바이스에 포함되는 발광부-수광부 배열이 도 3에 도시된 서브세트를 포함하여 구성되는 실시예에 대하여 주로 설명하였지만, 본 발명에 따른 서브세트가 반드시 도 3에 도시된 바에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 얼마든지 변경될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 발광부 및 복수의 수광부를 포함하는 서브세트(subset)를 예시적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 8개의 발광부(911 내지 918)와 8개의 수광부(921 내지 928)가 4 x 4 격자 패턴에 따라 배열됨에 따라 하나의 서브세트(900)가 구성될 수 있고, 서브세트(900)를 구성하는 격자 패턴 배열의 격자 간격은 1.5 cm로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 8개의 발광부(911 내지 918)는 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시킬 수 있다. 이로써, 둘 이상의 발광부가 동시에 각각 광 신호를 발생시키는 경우에 나타날 수 있는 원근 문제(Near-Far problem; 상대적으로 가까운 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 큰 광 신호)로 인해 상대적으로 먼 곳에서 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 작은 광 신호)를 측정할 수 없게 되는 문제)를 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 타겟 발광부(911 내지 918 중 어느 하나)로부터 떨어진 거리(예를 들면, 1.5 cm, 약 3.35(= 1.5 x √5) cm 등)에 기초하여, 8개의 수광부(921 내지 928)의 측정 회로 게인이 동적으로 제어될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 9에서, 8개의 수광부(921 내지 928) 각각은 자기로부터 약 3.35 cm보다 더 멀리 떨어진 발광부에 의하여 발생되는 광 신호(즉, 신호 세기가 매우 약한 광 신호)를 감지하지 않을 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 서브세트에 포함되는 복수의 발광부가 하나씩 순차적으로 광 신호를 발생시키고 복수의 수광부 중 적어도 하나가 그 광 신호를 감지하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11의 실시예에서, 수광부의 측정 회로 게인을 동적으로 제어하는 과정을, 서브세트(900) 내의 제3 수광부(923)를 중심으로 하여, 구체적으로 과정을 살펴보기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 발광부(911)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 1의 경우에), 본 발명의 다른 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제3 수광부(923)로부터 1.5 cm 떨어진 제1 발광부(911)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인을 a'라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제3 수광부(923)가 가장 큰 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인이 가장 낮은 값으로 결정될 수 있게 된다.
계속하여, 도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 발광부(912)가 광 신호를 발생시키고 다른 발광부는 광 신호를 발생시키지 않는 경우에(즉, Phase 2의 경우에), 본 발명의 다른 실시예에 따른 수광 관리부(220)는 제3 수광부(923)로부터 약 3.35 cm 떨어진 제2 발광부(912)로부터 발생되는 광 신호를 감지하는 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인을 b'라는 값으로 결정할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제3 수광부(923)가 가장 작은 신호 세기의 광 신호를 감지하는 경우에 제3 수광부(923)의 측정 회로 게인이 가장 높은 값으로 결정될 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 9의 서브세트 내에서 정의될 수 있는 복수의 측정 채널을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 12에서, 숫자와 함께 표시되는 복수의 동그라미는 각각 별개의 측정 채널을 가리키는 것으로서, 복수의 동그라미 각각은 서로 페어(즉, 짝)를 이루어 해당 측정 채널을 정의하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 중간 지점에 표시되었음을 밝혀 둔다.
도 12를 참조하면, 도 9에 도시된 4 x 4 격자 패턴의 서브세트 내에서 다양한 거리별로 다양한 측정 채널이 정의될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 12에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm를 초과하지 않는 경우에만(즉, 수광부에서 유의미한 수준의 신호 세기를 가지는 광 신호가 감지될 수 있는 경우에만) 측정 채널이 정의될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 12에서, 발광부와 수광부 사이의 거리가 1.5 cm인 경우에 총 24개의 측정 채널이 정의될 수 있고(도 12의 (a) 참조), 발광부와 수광부 사이의 거리가 약 3.35 cm인 경우에 총 24개의 측정 채널이 정의될 수 있다(도 12의 (b) 참조),
이상에서, 측정 신호가 근적외선 분광법에 기초한 광학 밀도 신호인 경우에 대하여 주로 설명되었지만, 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 부위(예를 들면, 근육, 기타 신체 부위 등)도 얼마든지 본 발명에 따른 모니터링의 대상으로서 상정될 수 있음을 밝혀 둔다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링의 대상이 되는 신체 부위는, 서로 다른 다양한 광 흡수 특성을 가질 수 있는 복수의 3차원 단위 공간(즉, 복셀(voxel))으로 구성되는 이질적 공간(즉, 이질적 확산 모델(heterogeneous diffusion model))으로 모델링될 수 있다. 계속하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 디바이스의 발광부로부터 조사되는 광은 측정 대상에 포함되는 신체 부위를 구성하는 모든 복셀에 입사될 수 있고, 어떤 복셀을 투과하거나 어떤 복셀로부터 반사되어 수광부에서 감지된 광에는 해당 복셀에 관한 정보가 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수광부에서 감지되는 광 신호는 복수의 복셀 각각으로부터의 영향(또는 기여)을 반영하는 복수의 단위 광 신호의 합으로서 구성될 수 있고, 모니터링 디바이스에 포함되는 복수의 수광부에 의하여 각각 측정되는 복수의 실제 측정 신호 값으로부터 측정 대상이 되는 신체 부위(이질적 확산 모델로서 정의됨)을 구성하는 복수의 복셀 각각의 광 흡수 특성을 재구성하는 확산 광학 토모그래피(Diffuse Optical Tomography; DOT) 기법을 이용함으로써 측정 대상이 되는 신체 부위의 복셀별(또는 깊이별) 광 흡수 특성을 알아낼 수 있다.
위와 같은 확산 광학 토모그래피 기법의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 다수의 발광부 및 수광부에 의하여 정의되는 측정 채널이 요구되는데, 본 발명에 의하면, 소정의 간격을 두고 배열되는 복수의 발광부 및 수광부에 의하여 정의되는 다양한 거리 조합의 측정 채널이 구현될 수 있으므로, 확산 광학 토모그래피 기법을 이용하여 복셀별(또는 깊이별) 광 흡수 특성을 추정(또는 산출)함에 있어서 정확도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있게 되는 특유의 효과가 달성된다.
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.

Claims (17)

  1. 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 단계, 및
    상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 단계를 포함하는
    방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광부가 발생시키는 광 신호에는, 근적외선(Near InfraRed) 신호가 포함되는
    방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수광부 각각은 자기로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호만을 감지하는
    방법.
  4. 제1항에 있어서,
    서로 기설정된 거리 이내에 존재하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 페어(pair)에 대응하여 측정 채널이 정의되는
    방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링 디바이스는, 소정의 패턴에 따라 배열되는 적어도 하나의 발광부 및 적어도 하나의 수광부로 구성되는 서브세트(subset)를 적어도 하나 포함하는
    방법.
  6. 제5항에 있어서,
    제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호는 서로 직교성을 갖는 코드로 모듈레이션되는
    방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 발광부 및 상기 복수의 수광부는 격자 패턴에 따라 배열되는
    방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 발광부 각각은 적어도 하나의 수광부와 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광부 각각은 적어도 하나의 발광부와 인접하여 배열되는
    방법.
  9. 제1항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 비일시성의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  10. 복수의 발광부(source) 및 복수의 수광부(detector)를 포함하는 모니터링 디바이스를 제어하기 위한 시스템으로서,
    상기 복수의 발광부가 시분할 방식에 따라 상호 배타적이면서도 순차적으로 광 신호를 발생시키도록 하는 발광 관리부, 및
    상기 복수의 발광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 발생시키는 제m 발광부와 상기 복수의 수광부 중 측정 대상이 되는 광 신호를 감지하는 제n 수광부 사이의 거리를 참조하여, 상기 제n 수광부가 상기 제m 발광부에 의하여 발생되는 광 신호를 감지하기 위하여 사용하는 측정 회로 게인(Gain)을 동적으로 제어하는 수광 관리부를 포함하는
    시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 발광부가 발생시키는 광 신호에는, 근적외선(Near InfraRed) 신호가 포함되는
    시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 수광부 각각은 자기로부터 기설정된 거리 이내에 존재하는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호만을 감지하는
    시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    서로 기설정된 거리 이내에 존재하는 특정 발광부와 특정 수광부 사이의 페어(pair)에 대응하여 측정 채널을 정의하는 채널 관리부를 더 포함하는
    시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 모니터링 디바이스는, 소정의 패턴에 따라 배열되는 적어도 하나의 발광부 및 적어도 하나의 수광부로 구성되는 서브세트(subset)를 적어도 하나 포함하는
    시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    제1 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호와 제2 서브세트에 포함되는 발광부에 의하여 발생되는 광 신호는 서로 직교성을 갖는 코드로 모듈레이션되는
    시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 발광부 및 상기 복수의 수광부는 격자 패턴에 따라 배열되는
    시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 발광부 각각은 적어도 하나의 수광부와 인접하여 배열되고, 상기 복수의 수광부 각각은 적어도 하나의 발광부와 인접하여 배열되는
    시스템.
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