KR101716663B1 - 무채혈 혈당 측정 보정 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무채혈 혈당 측정 보정 방법 및 장치에 관한 것으로, 피부로부터 반사된 백색광의 이미지 영상으로부터 측정된 혈당 신호를 보정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 원천적 혈당 신호를 추출하여 정확한 혈중 혈당량을 측정하는 방법 및 장치가 제공된다. 이 방법은 백색광 광원을 이용하여 백색광을 피부에 조사하는 단계, 피부로부터 반사된 백색광을 제 1 파장 필터 및 제 2 파장 필터에 의해 필터링하는 단계, 제 1 파장 필터에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상에 기초하여 혈당 신호와 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호를 획득하는 단계, 제 2 파장 필터에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상에 기초하여 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호를 획득하는 단계, 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 혈당 신호를 획득하는 단계, 및 획득된 혈당 신호에 기초하여 피하 혈관에서의 혈당량을 계산하는 단계를 포함할 수도 있다. 개시된 무채혈 혈당 측정 보정 방법 및 장치에 따르면, 실시간으로 원천적 혈당 신호를 채혈하지 않는 방법으로 추출할 수 있다.
Description
본 발명은 피하 혈관의 혈당 측정 보정 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피부로부터 반사된 백색광에 기초한 신호들을 감산하여 혈당 신호 이외의 신호들을 보정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
혈당은 일반적으로 혈액 속에 함유되어 있는 포도당을 의미한다. 인체는 생명 유지를 위해서는 일정한 양의 혈당을 유지하는 것이 필수적이며, 지나치게 높은 혈당은 당뇨병을 유발한다. 혈중 혈당량을 측정함으로써 일정한 양의 혈당이 유지되고 있는지 파악할 수 있으며, 정상 범위가 아닌 혈당량이 측정될 경우 적절한 조치를 통해 건강을 유지할 수 있다.
생체에 있어서의 혈당 측정 방법은 크게 채혈 방법과 무채혈 방법으로 구분된다. 채혈 방법은 신체의 일부, 예를 들면 손가락을 찔러서 채취한 혈액 샘플을 화학 처리하여 혈중 혈당의 농도를 측정하는 방법이다. 그러나, 채혈 방법은 혈당 측정 시마다 혈액을 얻기 위해 손가락을 찔러야 한다는 점에서 환자에게 심리적 부담을 줄 수 있고, 채혈하는 과정에서 예기치 못한 감염을 유발할 수 있다는 문제가 있다.
이러한 문제점에 대응하여, 최근 채혈하지 않고 피하 혈관의 혈당을 측정하기 위한 무채혈 측정장치가 요구되고 있다. 그러나, 이미지 센서를 이용한 무채혈 혈당 측정 방법 및 장치는 지금까지 소개된 바가 없었다.
본원에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 방법 및 장치는 이미지 센서를 이용하여 얻은 이미지를 복수의 픽셀로 구현하고, 이를 픽셀 단위로 분석하여 측정하고자 하는 부분의 픽셀에서 측정하고자 하는 신호를 추출하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 이미지 센서를 이용한 무채혈 혈당 측정 방법은 반사된 빛에 혈당 신호 이외에 함께 검출되는 노이즈로 인해 정확한 혈당량을 계산할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 실시간으로 혈당 신호 측정 시, 혈관이 아닌 곳에서 검출되는 신호가 혈당의 정확한 측정 값에 영향을 줄 수 있다. 특히, 혈당 신호는 매우 정밀한 미세 신호이므로 심장 박동에 따른 혈류량의 변화와 개개인의 피부 환경에 따른 피부 환경 신호는 정량 분석에 방해가 되는 잡음이 될 수 있으므로, 실시간으로 측정되는 혈당의 원천적 혈당 신호를 추출하기 어렵다는 단점이 있다.
이에, 본 발명은, 피하 혈관의 혈당량을 측정함에 있어서, 혈당 신호 및 맥박신호를 포함하는 제 1 신호와 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호간의 차이에 따른 보정 방법을 이용하여, 채혈하지 않으면서도 맥박 신호를 보정하여 정확한 혈당량을 측정하고 분석할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 혈류량의 변화, 혈관의 굵기, 및 피부색 중 적어도 하나 이상에 대한 신호를 포함하는 피부 환경 신호를 보정하는 방법 및 장치를 포함하여, 보다 정확한 혈당량을 측정할 수 있다.
본 발명에서는 채혈하지 않는 혈당 측정 보정 방법이 제공된다. 본 방법은 백색광 광원을 이용하여 백색광을 피부에 조사하는 단계와, 피부로부터 반사된 백색광을 제 1 파장 필터 및 제 2 파장 필터에 의해 필터링하는 단계 단계와, 제 1 파장 필터에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상에 기초하여, 혈당 신호와 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호를 획득하는 획득하는 단계와, 제 2 파장 필터에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상에 기초하여, 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호를 획득하는 단계와, 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 혈당 신호를 획득하는 단계와, 획득된 혈당 신호에 기초하여 피하 혈관에서의 혈당량을 계산하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에 있어서, 제 1 파장 필터에 의해 필터링된 반사된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상은 피부의 제 1 영역으로부터의 혈당 신호, 맥박신호, 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 3 신호와 피부의 제 2 영역으로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 4 신호를 포함하고, 제 1 신호를 획득하는 단계는 제 3 신호에서 제 4 신호를 감산하여 획득할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 제 2 파장 필터에 의해 필터링된 반사된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상은 피부의 제 1 영역으로부터의 맥박신호 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 5 신호와 피부의 제 2 영역으로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 6 신호를 포함하고, 제 2 신호를 획득하는 단계는, 제 5 신호에서 제 6 신호를 감산하여 획득할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 피부의 제 1 영역은 피하혈관이고, 피부의 제 2 영역은 피하 혈관을 제외한 피부일 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 피부 환경 신호는 혈류량의 변화, 혈관의 굵기, 및 피부색 중 하나 이상에 대한 신호를 포함할 수도 있다.
본 발명에서는 채혈하지 않는 혈당 측정 보정 장치가 제공된다. 이 장치는 백색광 광원을 이용하여 백색광을 피부에 조사하는 수단과, 피부로부터 반사된 백색광을 제 1 파장 필터 및 제 2 파장 필터에 의해 필터링하는 수단과, 제 1 파장 필터에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상에 기초하여, 혈당 신호와 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호를 획득하는 수단과, 제 2 파장 필터에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상에 기초하여, 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호를 획득하는 수단과, 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 혈당 신호를 획득하는 수단과, 획득된 혈당 신호에 기초하여, 피하 혈관에서의 혈당량을 계산하는 수단을 포함할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 제 1 파장 필터에 의해 필터링된 반사된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상은 피부의 제 1 영역으로부터의 혈당 신호, 맥박신호, 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 3 신호와 피부의 제 2 영역으로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 4 신호를 포함하고, 제 1 신호를 획득하는 단계는 제 3 신호에서 제 4 신호를 감산하여 획득할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 제 2 파장 필터에 의해 필터링된 반사된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상은 피부의 제 1 영역으로부터의 맥박신호 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 5 신호와 피부의 제 2 영역으로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 6 신호를 포함하고, 제 2 신호를 획득하는 단계는, 제 5 신호에서 제 6 신호를 감산하여 획득할 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 피부의 제 1 영역은 피하혈관이고, 피부의 제 2 영역은 피하 혈관을 제외한 피부일 수도 있다.
일 실시형태에 있어서, 피부 환경 신호는 혈류량의 변화, 혈관의 굵기, 및 피부색 중 하나 이상에 대한 신호를 포함할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 측정하고자 하는 혈당 신호 이외에 혈당 신호와 함께 측정되는 맥박 신호를 보정할 수 있어 맥박 신호를 제외한 정확한 혈당 신호를 획득할 수 있다. 피부로부터 반사된 백색광을 필터링한 피부의 영상을 이용하기 때문에 채혈하지 않고 혈당량을 측정할 수 있고, 혈당량을 여러 번 측정하더라도 환자에게 채혈에 대한 부담을 덜 수 있으며, 채혈 과정에서 발생할 수 있는 위생적인 문제 또는 감염에 대한 위험을 피할 수 있다.
또한, 실시간으로 원천적 혈당 신호를 추출할 수 있어, 시간의 흐름에 따른 혈당량의 변화를 확인할 수 있다는 장점이 있다.
본원 발명에 의하면, 피부 환경 신호에 대한 노이즈를 보정함으로써, 개개인이 가지고 있는 피부 환경 신호에 관계 없이 원척적 혈당 신호를 추출할 수 있다는 장점이 있다.
더불어, 본원 발명에 따른 무채혈 혈당 보정 장치는 카메라의 이미지 센서를 통한 이미지 영상을 분석하여 혈당 신호를 추출하는 것으로서, 작고 휴대하기 간편하도록 장치를 구현할 수 있으며, 이에 따라 장치의 제작 과정에 드는 비용을 절감할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 무채혈 혈당 보정 시스템의 서버를 도시하는 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 방법에 따른 맥박 신호를 보정한 혈당 신호를 획득하기 위한 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 도시한다.
도 4 는 제 1 파장 필터 및 제 2 파장 필터가 필터링하는 파장의 스펙트럼을 도시한다.
도 5a 는 혈당 신호 및 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호를 도시한다.
도 5b 는 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호를 도시한다.
도 5c 는 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 획득한 혈당 신호를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 방법에 따른 맥박 신호 및 피부 환경 신호를 보정한 혈당 신호를 획득하기 위한 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 도시한다.
도 7 은 이미지 센서를 이용하여 복수의 픽셀로 획득한 이미지 영상을 픽셀 단위로 분석하는 방법을 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 무채혈 혈당 보정 시스템의 서버를 도시하는 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 방법에 따른 맥박 신호를 보정한 혈당 신호를 획득하기 위한 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 도시한다.
도 4 는 제 1 파장 필터 및 제 2 파장 필터가 필터링하는 파장의 스펙트럼을 도시한다.
도 5a 는 혈당 신호 및 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호를 도시한다.
도 5b 는 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호를 도시한다.
도 5c 는 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 획득한 혈당 신호를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 방법에 따른 맥박 신호 및 피부 환경 신호를 보정한 혈당 신호를 획득하기 위한 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 도시한다.
도 7 은 이미지 센서를 이용하여 복수의 픽셀로 획득한 이미지 영상을 픽셀 단위로 분석하는 방법을 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 시스템은 서버 (100), 피부에 피부로부터 반사된 백색광을 필터링하여 이미지 영상을 얻는 복수의 카메라들 (200), 복수의 카메라들 (200) 과 서버 (100) 를 연결하는 통신망 (300), 그리고 도시되지는 않았지만 백색광을 조사하는 광원 (400) 을 포함한다.
상세히, 본원 발명에 따른 카메라의 이미지 센서를 이용한 무채혈 혈당 측정 방법은 카메라들 (200) 의 이미지 센서 (212 및 222) 를 통해 복수의 픽셀로 획득한 피하혈관을 포함하는 이미지 영상을 픽셀 단위로 정밀하게 분석하여 혈관의 위치를 파악하고, 혈관 굵기와 혈류 속도로부터 혈관의 혈류량을 계산하여 혈당의 절대값을 측정하는 방법을 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 방법의 경우 혈관이 아닌 곳에서 검출되는 신호가 혈당의 정확한 측정 값에 영향을 줄 수 있고, 혈당 신호는 매우 정밀한 미세 신호이므로 심장 박동에 따른 혈류량의 변화와 개개인의 피부 환경에 따른 피부 환경 신호는 정량 분석에 방해가 되는 잡음이 된다는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 수행하기 위한 서버 (100) 는 심장 박동에 따른 혈류량의 변화를 나타내는 맥박 신호와 검출 위치에 따라 변할 수 있는 피부 환경 신호를 보정하여, 원천적인 혈당 신호를 실시간으로 획득할 수 있음과 동시에, 작고 휴대성이 좋은 혈당 측정 장치를 제공하는 것을 일 특징으로 한다. 서버 (100) 의 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 복수의 카메라들 (200) 은 혈당 정보 카메라 (210) 및 맥박 정보 카메라 (220) 를 포함할 수 있고, 혈당 정보 카메라 (210) 는 제 1 파장 필터 (211) 및 이미지 센서 (212) 를 포함하며, 맥박 정보 카메라 (220) 는 제 2 파장 필터 (221) 및 이미지 센서 (222) 를 포함한다. 설명의 편의를 위해 도 1 에서는 복수의 카메라들 (200) 로 표현했지만, 본원의 무채혈 혈당 측정 보정 시스템은 반드시 복수의 카메라들이 복수의 필터와 복수의 이미지 센서를 구비할 필요는 없고, 하나의 카메라가 복수의 필터와 복수의 이미지 센서를 포함할 수 있고, 하나의 카메라의 하나의 이미지 센서가 동일한 영역을 상이한 이미지 영상으로 검출할 수도 있으며, 혹은 복수의 카메라가 하나의 필터와 복수의 이미지 센서를 포함할 수도 있다.
한편, 피부로부터 반사된 백색광은 각각 혈당 정보 카메라 (210) 및 맥박 정보 카메라 (220) 의 렌즈를 통과하고, 혈당 정보 카메라 (210) 를 통과한 빛은 제 1 파장 필터 (211) 를 통과하며, 맥박 정보 카메라 (220) 를 통과한 빛은 제 2 파장 필터 (221) 를 통과한다. 혈당 정보 카메라 (210) 의 이미지 센서 (212) 는 제 1 파장 필터 (211) 를 통과한 빛을 복수의 픽셀로 구성되는 이미지 영상으로 구현하고, 맥박 정보 카메라 (220) 의 이미지 센서 (222) 는 제 2 파장 필터 (221) 를 통과한 빛을 복수의 픽셀로 구성되는 이미지 영상으로 구현한다. 혈당 정보 카메라 (210) 및 맥박 정보 카메라 (220) 는 각각 제 1 파장 필터 (211) 및 제 2 파장 필터 (221) 라는 특수 광학 필터를 이용하여, 동일한 피부 영역에 대하여 각각 다른 정보를 추출해낼 수 있다.
한편, 통신망 (300) 은 복수의 카메라들 (200) 과 서버 (100) 를 연결하는 역할을 수행한다. 즉, 통신망 (300) 은 복수의 카메라들 (200) 이 서버 (100) 에 접속한 후 이미지 영상을 송수신할 수 있도록 접속 경로를 제공하는 통신망을 의미한다.
한편, 광원 (400) 은 바람직하게는 가장 넓은 파장 범위를 가지는 백색광 광원일 수 있으며, 백색광 광원에 한정되지 않는다. 광원 (400) 은 피부에 빛을 조사하기 위한 역할을 하며, 빛을 조사하는 광원 (400) 과 반사된 빛을 받아들여 이미지 영상을 생성하는 카메라들 (200) 은 각각 독립적으로 동작한다.
도 2는 도 1의 무채혈 혈당 측정 보정 시스템의 서버 (100) 를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 시스템의 서버 (100) 는 복수의 카메라들 (200) 로부터 전송된 이미지 영상들을 제 3 신호 내지 제 6 신호로 생성하는 신호 처리부 (101) 와, 생성된 제 3 신호 및 제 5 신호에서 각각 피부 환경 신호에 해당하는 제 4 신호 및 제 6 신호를 감산하는 피부 환경 신호 보정부 (102) 와, 피부 환경 신호인 제 4 신호가 감산된 제 1 신호에서 피부 환경 신호인 제 6 신호가 감산된 제 2 신호를 감산하는 맥박 신호 보정부 (103) 와, 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 획득한 혈당 신호를 기초로 혈당량을 계산하는 혈당량 계산부 (104) 를 포함한다.
상세히, 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 혈당 정보 카메라 (210) 의 제 1 파장 필터 (211) 를 통과한 이미지 영상을 분석할 경우, 혈당 정보 스펙트럼에 해당하는 파장 범위가 필터링되고, 이미지 센서는 이미지 영상의 혈관 부분의 픽셀로부터 각각 혈당 신호, 맥박 신호, 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 3 신호와, 혈관을 제외한 피부의 픽셀로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 4 신호를 생성할 수 있다. 맥박 정보 카메라 (220) 의 제 2 파장 필터 (30) 를 통과한 이미지 영상을 분석할 경우, 맥박 정보 스펙트럼에 해당하는 파장 범위가 필터링되고, 이미지 센서는 이미지 영상의 혈관 부분의 픽셀로부터 각각 맥박 신호 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 5 신호와, 혈관을 제외한 피부의 픽셀로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 6 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 피부의 혈관 부분은 제 1 영역, 피부의 혈관을 제외한 부분은 제 2 영역으로 지칭될 수 있다.
서버 (100) 의 피부 환경 신호 보정부 (102) 는 혈관으로부터의 혈당 신호, 맥박 신호, 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 3 신호에서 혈관을 제외한 피부로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 4 신호를 감산하여, 피부 환경 신호가 보정된 제 1 신호를 획득할 수 있다. 서버 (100) 의 피부 환경 신호 보정부 (102) 는, 또한, 혈관으로부터의 맥박 신호 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 5 신호에서 혈관을 제외한 피부로부터의 피부 환경 신호를 포함하는 제 6 신호를 감산하여, 피부 환경 신호가 보정된 제 2 신호를 획득할 수 있다.
서버 (100) 의 맥박 신호 보정부 (103) 는 혈당 신호와 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호에서 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호를 감산할 수 있다. 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 맥박 신호 및 피부 환경 신호가 보정된 혈당 신호를 획득할 수 있다. 이로써, 카메라의 이미지 영상에서 맥박 신호 및 피부 환경 신호를 보정하여 심장 박동에 따른 혈류량의 변화와 개개인의 피부 환경에 관계없이 정확한 혈당 신호를 추출할 수 있다.
서버 (100) 의 혈당량 계산부 (104) 는 맥박 신호 보정부 (103) 가 획득한 혈당 신호에 기초하여 혈관의 굵기와 혈류 속도를 곱해 혈류량을 계산하고, 계산된 혈류량에 기초하여 정확한 혈당 수치를 계산하는 역할을 수행한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 나타내는 흐름도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 광원 (400) 을 이용하여 측정하고자 하는 사람의 피부에 백색광을 조사한다 (단계 S300). 백색광은 가장 넓은 파장 범위를 가져 혈당 측정에 적합하나, 광원은 백색광에 한정되지 않는다.
백색광을 조사한 피부로부터 반사된 백색광은 카메라들 (200) 의 제 1 파장 필터 (211) 및 제 2 파장 필터 (221) 를 통과하여 필터링된다 (단계 S310). 도 4 에 도시된 바와 같이, 피부로부터 반사된 빛을 상이한 특수 광학 필터에 필터링하면, 특수 광학 필터가 필터링하는 파장 범위에 따라 동일한 피부 영역에 대해 상이한 스펙트럼의 정보를 얻을 수 있다. 이에, 본원 발명은 맥박 정보 선택용 특수 광학 필터인 제 2 파장 필터 (221) 를 이용하여 맥박 정보 스펙트럼에 해당하는 파장 범위를 필터링하며, 혈당 정보 선택용 특수 광학 필터인 제 1 파장 필터 (211) 를 이용하여 혈당 정보 스펙트럼에 해당하는 파장 범위를 필터링한다. 혈당 정보 카메라 (210) 의 제 1 파장 필터 (211) 를 통과한 빛은 혈당 정보 카메라 (210) 의 이미지 센서 (212) 를 통해 복수의 픽셀로 구성된 이미지 영상으로 구현된다. 맥박 정보 카메라 (220) 의 제 2 파장 필터 (221) 를 통과한 빛은 맥박 정보 카메라 (220) 의 이미지 센서 (222) 를 통해 복수의 픽셀로 구성된 이미지 영상으로 구현된다. 서버 (100) 는 구현된 이미지 영상들을 통신망 (300) 을 통해 수신받는다.
서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 제 3 신호 내지 제 6 신호를 생성하고, 피부 환경 신호 보정부 (102) 는 혈당 신호와 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호를 생성할 수 있다 (단계 S320). 도 5a 를 참조하면, 제 1 파장 필터 (211) 에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상을 통해 획득한 혈당 신호 및 맥박 신호를 포함하는 제 1 신호 (1) 를 도시한다.
서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 제 3 신호 내지 제 6 신호를 생성하고, 피부 환경 신호 보정부 (102) 는 제 5 신호에 기초하여, 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호를 생성할 수 있다 (단계 S330). 도 5b를 참조하면, 제 2 파장 필터 (221) 에 의해 필터링된 백색광에 의해 생성된 이미지 영상을 통해 획득한 맥박 신호를 포함하는 제 2 신호 (2) 를 도시한다.
서버 (100) 의 맥박 신호 보정부 (103) 는 획득한 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산한다 (단계 S340). 도 5c 를 참조하면, 혈당 신호 및 맥박 신호가 함께 측정되는 제 1 신호 (1) 에서 맥박 신호가 측정되는 제 2 신호 (2) 를 감산하여 혈당 신호 (3) 를 획득한 결과 그래프가 도시되어 있다. 획득한 혈당 신호 (3) 는 맥박 신호를 보정한 것으로, 심장 박동에 따른 혈류량의 변화가 함께 검출되지 않는다는 것을 알 수 있다.
서버 (100) 의 혈당량 계산부 (104) 는 계산된 혈류량과 맥박 신호가 보정된 획득한 혈당 신호 (3) 를 기초로 정확한 혈당 수치를 계산한다 (단계 S350).
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무채혈 혈당 측정 보정 방법을 나타내는 흐름도이다. 앞에서 설명한 단계는 중복 기재를 피하기 위해 설명하지 않는다.
제 1 신호를 획득하는 단계 (S320) 는 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 에서 혈당 신호, 맥박 신호, 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 3 신호와 피부 환경 신호를 포함하는 제 4 신호를 획득하는 단계 (단계 S321) 와, 피부 환경 신호 보정부 (102) 에서 제 3 신호에서 제 4 신호를 감산하는 단계 (S322) 를 포함한다. 이와 관련하여, 도 7은 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 가 이미지 센서의 각 픽셀에 들어오는 정보를 픽셀 단위로 분석하여 혈관에 해당하는 픽셀과 혈관을 제외한 피부에 해당하는 픽셀을 분리하여 얻은 정보를 도시한다. 도 7 의 하단의 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 혈관이 있는 곳의 픽셀로부터 얻은 신호는 혈관을 제외한 피부의 픽셀로부터 얻은 신호와 상이하며, 특히 혈관을 제외한 피부로부터 획득한 신호는 피부 환경 신호에 해당할 수 있다. 본원은 이렇게 얻은 피부 환경 신호를 혈관이 있는 곳의 픽셀로부터 얻은 신호에서 감산하여, 개개인의 피부 환경에 따른 오차를 보정할 수 있다.
다시, 단계 S321 로 돌아가서, 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 제 1 파장 필터 (211) 를 통과한 복수의 픽셀로 구성된 이미지 영상으로부터 픽셀 단위로 혈관의 위치를 분석하여, 혈관 위치의 픽셀로부터 혈당 신호, 맥박 신호, 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 3 신호를 획득할 수 있다. 또한, 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 혈관을 제외한 피부 위치의 픽셀로부터 피부 환경 신호를 포함하는 제 4 신호를 획득할 수 있다. 서버 (100) 의 피부 환경 신호 보정부 (102) 는 제 3 신호에서 제 4 신호를 감산하여 피부 환경 신호가 보정된 제 1 신호를 획득할 수 있다.
제 2 신호를 획득하는 단계 (S330) 는 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 에서 맥박 신호 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 5 신호와 피부 환경 신호를 포함하는 제 6 신호를 획득하는 단계 (단계 S331) 와, 피부 환경 신호 보정부 (102) 에서 제 5 신호에서 제 6 신호를 감산하여 제 2 신호를 획득하는 단계 (S332) 를 포함한다. 보다 상세히, 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 이미지 센서의 각 픽셀에 들어오는 정보를 픽셀마다 분석할 수 있으므로, 혈관에 해당하는 픽셀과 혈관을 제외한 피부에 해당하는 픽셀로 분리하여 정보를 얻을 수 있다. 따라서, 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 제 2 파장 필터 (221) 를 통과한 복수의 픽셀로 구성된 이미지 영상으로부터 픽셀 단위로 혈관의 위치를 분석하여, 혈관 위치의 픽셀로부터 맥박 신호 및 피부 환경 신호를 포함하는 제 5 신호를 획득할 수 있다. 또한, 서버 (100) 의 신호 처리부 (101) 는 혈관을 제외한 피부 위치의 픽셀로부터 피부 환경 신호를 포함하는 제 6 신호를 획득할 수 있다. 서버 (100) 의 피부 환경 신호 보정부 (102) 는 제 5 신호에서 제 6 신호를 감산하여 피부 환경 신호가 보정된 제 2 신호를 획득할 수 있다.
서버 (100) 의 맥박 신호 보정부 (103) 는 피부 환경 신호가 보정된 제 1 신호에서 제 2 신호를 감산하여 (S340), 피부 환경 신호와 맥박 신호가 보정된 혈당 신호를 획득할 수 있다 (S350).
본 발명은 혈당을 측정하고자 하는 사람의 피부에 백색광을 조사하여, 피부로부터 반사된 빛을 특정 파장의 필터로 필터링하고, 필터링된 빛을 이미지 센서로 분석하여 획득한 여러 개의 신호를 감산하여 정확한 혈당 신호를 추출하기 위한 발명이다. 본 발명에 의하면, 측정하고자 하는 혈당 신호 이외에 혈당 신호와 함께 측정되는 맥박 신호를 보정할 수 있어 맥박 신호를 제외한 정확한 혈당 신호를 획득할 수 있다. 피부로부터 반사된 백색광을 필터링한 피부의 영상을 이용하기 때문에 채혈하지 않고 혈당량을 측정할 수 있고, 혈당량을 여러 번 측정하더라도 환자에게 채혈에 대한 부담을 덜 수 있으며, 채혈 과정에서 발생할 수 있는 위생적인 문제 또는 감염에 대한 위험을 피할 수 있다.
또한, 실시간으로 원천적 혈당 신호를 추출할 수 있어, 시간의 흐름에 따른 혈당량의 변화를 확인할 수 있다는 장점이 있다.
본원 발명에 의하면, 피부 환경 신호에 대한 노이즈를 보정함으로써, 개개인이 가지고 있는 피부 환경 신호에 관계 없이 원척적 혈당 신호를 추출할 수 있다는 장점이 있다.
더불어, 본원 발명에 따른 무채혈 혈당 보정 장치는 카메라의 이미지 센서를 통한 이미지 영상을 분석하여 혈당 신호를 추출하는 것으로서, 작고 휴대하기 간편하도록 장치를 구현할 수 있으며, 이에 따라 장치의 제작 과정에 드는 비용을 절감할 수 있을 것이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 명세서 전체에 걸친, "하나의 예", "하나의 특징", "일 예" 또는 "특징" 에 대한 언급은, 그 특징 및/또는 예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 청구된 요지의 적어도 하나의 특징 및/또는 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서의 여러 곳에서, 어구 "하나의 예에서", "일 예", "하나의 특징에서" 또는 "특징" 의 출현은 반드시 모두 동일한 특징 및/또는 예를 지칭하는 것은 아니다. 게다가, 특정 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 예들 및/또는 특징들에 결합될 수도 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이러한 예시들은 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
100: 서버
200: 복수의 카메라들
300: 통신망
400: 광원
200: 복수의 카메라들
300: 통신망
400: 광원
Claims (14)
- 무채혈 혈당 측정 보정 방법으로서,
측정 대상 피부 영역에 광을 조사하는 단계;
피부로부터 반사된 광으로부터, 카메라의 이미지 센서를 이용하여 피하 혈관을 포함하는 피부 영역에 대한 픽셀 이미지를 획득하는 단계로서, 상기 카메라는 혈당정보 선택용 제 1 파장 필터 및 맥박정보 선택용 제 2 파장 필터를 포함하고, 상기 픽셀 이미지를 획득하는 단계는,
상기 반사된 광을 상기 제 1 필터에 통과시켜 제 1 픽셀 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 반사된 광을 상기 제 2 필터에 통과시켜 제 2 픽셀 이미지를 획득하는 단계를 포함하는, 상기 픽셀 이미지를 획득하는 단계;
획득된 픽셀 이미지로부터 피하 혈관에 해당되는 픽셀들을 식별하고, 식별된 픽셀들로부터 피부 상의 특정 위치에 대응되는 제 1 픽셀을 선택하여, 상기 제 1 픽셀 이미지의 상기 제 1 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 1 신호를 획득하고, 상기 제 2 픽셀 이미지의 상기 제 1 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 2 신호를 획득하는 단계로서, 획득된 제 1 신호는 특정 피하 혈관 영역의 혈당 정보 및 맥박 정보를 포함하고, 획득된 제 2 신호는 상기 특정 피하 혈관 영역의 맥박 정보를 포함하는, 상기 제 1 및 제 2 신호를 획득하는 단계;
상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호를 제거하여 혈당 신호를 획득하는 단계; 및
상기 혈당 신호로부터 혈당량을 계산하는 단계를 포함하는, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 픽셀 이미지는 피부 환경 정보를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 신호를 획득하는 단계는, 상기 피부 환경 정보를 보정하는 단계를 포함하는, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 피부 환경 정보를 보정하는 단계는,
획득된 픽셀 이미지로부터 피하 혈관이 지나지 않는 피부 영역의 특정 위치에 대응되는 제 2 픽셀을 선택하는 단계;
상기 제 1 픽셀 이미지의 상기 제 2 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 3 신호를 획득하는 단계;
상기 제 2 픽셀 이미지의 상기 제 2 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 4 신호를 획득하는 단계;
상기 제 1 픽셀 이미지의 상기 제 1 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 신호로부터 상기 제 3 신호를 제거하여, 피부 환경 정보가 보정된 제 1 신호를 획득하는 단계; 및
상기 제 2 픽셀 이미지의 상기 제 1 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 신호로부터 상기 제 4 신호를 제거하여, 피부 환경 정보가 보정된 제 2 신호를 획득하는 단계를 포함하는, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 3 항에 있어서,
피하 혈관으로 식별된 영역에 해당되는 상기 제 1 픽셀과 피하 혈관이 지나지 않는 피부 영역에 해당되는 상기 제 2 픽셀은 서로 인접한 픽셀인, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 피부 환경 정보는, 혈류량의 변화, 혈관의 굵기 및 피부색 중 하나 이상에 대한 정보인, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광은 백색광인, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 파장 필터는 혈당 정보 스펙트럼이 추출되는 파장 대역을 통과시키는 특수 광학 필터이고, 상기 제 2 파장 필터는, 상기 혈당 정보 스펙트럼이 추출되는 파장 대역과는 상이한, 맥박 정보 스펙트럼이 추출되는 파장 대역을 통과시키는 특수 광학 필터인, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 혈당 신호로부터 혈당량을 계산하는 단계는, 상기 혈당 신호로부터 혈관의 혈류량을 산출하고, 혈관 굵기와 혈류 속도에 기초하여 혈당의 절대값을 측정하는 단계를 포함하는, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 피하 혈관을 포함하는 피부 영역은 손목인, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 제 1 항에 있어서,
실시간 혈당 확인이 가능하도록, 상기 혈당 신호는 하나의 맥박 펄스만으로도 측정가능한 것을 특징으로 하는, 무채혈 혈당 측정 보정 방법. - 무채혈 혈당 측정 보정 장치로서,
측정 대상 피부 영역에 광을 조사하는, 광원; 및
피부로부터 반사된 광으로부터, 피하 혈관을 포함하는 피부 영역에 대한 픽셀 이미지를 획득하기 위한 이미지 센서를 포함하는 카메라로서, 혈당정보 선택용 제 1 파장 필터 및 맥박정보 선택용 제 2 파장 필터를 포함하고, 상기 픽셀 이미지는, 상기 반사된 광을 상기 제 1 필터에 통과시켜 획득된 제 1 픽셀 이미지 및 상기 반사된 광을 상기 제 2 필터에 통과시켜 획득된 제 2 픽셀 이미지를 포함하는, 상기 카메라; 및
혈당 정보 처리부를 포함하고,
상기 혈당 정보 처리부는,
획득된 픽셀 이미지로부터 피하 혈관에 해당되는 픽셀들을 식별하고, 식별된 픽셀들로부터 피부 상의 특정 위치에 대응되는 제 1 픽셀을 선택하여, 상기 제 1 픽셀 이미지의 상기 제 1 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 1 신호를 획득하고, 상기 제 2 픽셀 이미지의 상기 제 1 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 2 신호를 획득하되, 획득된 제 1 신호는 특정 피하 혈관 영역의 혈당 정보 및 맥박 정보를 포함하고, 획득된 제 2 신호는 상기 특정 피하 혈관 영역의 맥박 정보를 포함하고;
상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호를 제거하여 혈당 신호를 획득하며;
상기 혈당 신호로부터 혈당량을 계산하도록 구성되는, 무채혈 혈당 측정 보정 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 픽셀 이미지는 피부 환경 정보를 포함하고,
상기 혈당 정보 처리부는, 상기 피부 환경 정보를 보정하여 상기 제 1 및 제 2 신호를 획득하도록 구성되는, 무채혈 혈당 측정 보정 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 혈당 정보 처리부는, 상기 피부 환경 정보를 보정하기 위해서,
획득된 픽셀 이미지로부터 피하 혈관이 지나지 않는 피부 영역의 특정 위치에 대응되는 제 2 픽셀을 선택하고;
상기 제 1 픽셀 이미지의 상기 제 2 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 3 신호를 획득하고;
상기 제 2 픽셀 이미지의 상기 제 2 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 제 4 신호를 획득하고;
상기 제 1 픽셀 이미지의 상기 제 1 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 신호로부터 상기 제 3 신호를 제거하여, 피부 환경 정보가 보정된 제 1 신호를 획득하며;
상기 제 2 픽셀 이미지의 상기 제 2 픽셀에서의 시간에 따른 픽셀 정보의 변화를 나타내는 신호로부터 상기 제 4 신호를 제거하여, 피부 환경 정보가 보정된 제 2 신호를 획득하도록 구성되는, 무채혈 혈당 측정 보정 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 혈당 정보 처리부는, 통신망을 통해 상기 장치와 연결된 서버에 위치하는, 무채혈 혈당 측정 보정 장치.
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