[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102531994B1 - 생체 성분 측정 장치 및 방법 - Google Patents

생체 성분 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102531994B1
KR102531994B1 KR1020170184312A KR20170184312A KR102531994B1 KR 102531994 B1 KR102531994 B1 KR 102531994B1 KR 1020170184312 A KR1020170184312 A KR 1020170184312A KR 20170184312 A KR20170184312 A KR 20170184312A KR 102531994 B1 KR102531994 B1 KR 102531994B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
light source
detector
signal
blood vessel
Prior art date
Application number
KR1020170184312A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190081634A (ko
Inventor
엄근선
이준형
황정은
남정용
장기영
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020170184312A priority Critical patent/KR102531994B1/ko
Priority to US16/173,695 priority patent/US11013412B2/en
Priority to CN201811322243.1A priority patent/CN109984727B/zh
Priority to JP2018231769A priority patent/JP7152287B2/ja
Priority to EP18248009.5A priority patent/EP3505044B1/en
Publication of KR20190081634A publication Critical patent/KR20190081634A/ko
Priority to US17/239,047 priority patent/US11607133B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102531994B1 publication Critical patent/KR102531994B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062Arrangements for scanning
    • A61B5/0064Body surface scanning
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0638Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0071Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by measuring fluorescence emission
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02007Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14546Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring analytes not otherwise provided for, e.g. ions, cytochromes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4887Locating particular structures in or on the body
    • A61B5/489Blood vessels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7225Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

일 양상에 따른 생체 성분 측정 장치는 피검체에 광을 조사하는 제1 광원 및 제2 광원, 제1 광원에서 조사된 제1 광 신호 및 제2 광원에서 조사된 제2 광 신호를 검출하는 검출기 및 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출하고, 검출된 제2 광 신호를 기초로 혈관의 깊이 정보를 산출하며, 산출된 혈관의 깊이 정보를 기초로 산란 계수를 보정하여 생체 성분을 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

생체 성분 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING BIOLOGICAL COMPONENTS}
비침습 방식의 생체 성분 측정 기술로서, 생체 성분을 측정하기 위해 광을 조사하고, 검출된 광 신호를 사용하여 생체 성분을 측정하는 기술에 관련된다.
혈중 중성 지방은 비만, 운동 부족, 흡연등과 같은 원인에 의해 상승이 나타날 수 있다. 중성 지방이 높은 경우 대사 증후군과 연관되어 동맥경화의 위험 인자로 작용할 수 있어 혈중 중성 지방 농도의 관리 필요성이 있다. 생체 내 중성 지방을 측정하는 방법 중에서 침습적 방법을 사용하면 중성 지방의 정확한 농도를 측정할 수 있으나, 심리적 및 육체적 고통을 수반하여 상시 측정을 통한 건강 관리에 어려움이 있다.
이에 따라, 비침습(non-invasive) 방식의 생체 성분 측정 장치로 산란광을 사용하는 기술들이 연구되고 있으며, 피부의 표면에 광을 조사하고, 조사된 광의 후산란광의 강도 및 광원과 검출기 사이의 거리를 기초로 생체 성분을 추정하는 방식들이 알려져 있다.
미국 특허공보 US 2006/0058595 (2006.03.16.)
비침습적으로 생체 성분을 측정하는 장치와 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 양상에 따른 생체 성분 측정 장치는 피검체에 광을 조사하는 제1 광원 및 제2 광원, 제1 광원에서 조사된 제1 광 신호 및 제2 광원에서 조사된 제2 광 신호를 검출하는 검출기 및 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출하고, 검출된 제2 광 신호를 기초로 혈관의 깊이 정보를 산출하며, 산출된 혈관의 깊이 정보를 기초로 산란 계수를 보정하여 생체 성분을 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
제1 광원 및 검출기는, 피검체의 표면에서, 혈관의 위치와 정렬(align)되도록 배치될 수 있다.
검출기는, 제1광원과 서로 다른 거리에 복수 개 배치될 수 있다.
또한, 제2 광원은 검출기와 미리 정해진 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
한편, 제2 광원은 500nm~855nm 파장대역의 광을 조사할 수 있다.
이때, 제1 광원 및 제2 광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서는 검출된 광 신호의 광 강도(light intensity), 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio), 제1 광원과의 거리 및 혈관 깊이 정보 중의 적어도 하나를 기초로, 적어도 하나의 검출기를 선택할 수 있다.
또한, 프로세서는 혈관의 깊이 정보를 기초로, 복수의 검출기들 중에서 동일 깊이의 혈관 위치에 배치된 적어도 둘 이상의 검출기를 선택하고, 선택된 검출기에서 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
프로세서는 제1 광원, 제2 광원 및 검출기를 개별적으로 제어하여, 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 산출하고, 신호대잡음비의 크기 순서에 따라 적어도 하나 이상의 제1 광원 및 검출기를 선택할 수 있다.
여기서, 프로세서는 혈관의 깊이 정보를 기초로 검출된 제1 광 신호의 검출 깊이를 결정하고, 결정된 검출 깊이와 기준 깊이의 비교 결과를 기초로 산출된 산란 계수를 보정할 수 있다.
프로세서는 제1 광 신호로부터 광 강도(scattered light intensity)를 산출하고, 광 강도와, 검출기 및 제1 광원 사이의 거리를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
또한, 프로세서는 제2 광 신호로부터 광 강도(reflected light intensity)를 산출하고, 광 강도의 변화에 따라 혈관의 깊이 변화를 추정하여 혈관의 깊이 정보를 생성할 수 있다.
또한, 제1 광원, 제2 광원 및 검출기는 사각형, 원형, 동심원형 및 띠형 중의 하나 이상의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 배치될 수 있다.
다른 양상에 따른 생체 성분 측정 장치는 광원 및 검출기의 작동 상태, 혈관의 위치 및 깊이, 생체 산란된 광 강도, 반사된 광 강도, 생체 성분의 종류 및 농도, 가이드 정보 및 경고 정보 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 생체 성분은 혈중 중성지방, 콜레스테롤, 단백질, 혈당 및 요산중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 양상에 따른 생체 성분 측정 장치는 피검체에 광을 조사하는 광원 어레이(array), 광원 어레이의 각 광원에서 조사된 광 신호를 검출하는 검출기 어레이(array) 및 광원 어레이에 포함된 각 광원을 개별적으로 구동하고, 구동된 광원에서 조사된 광에 대하여, 검출기 어레이의 각 검출기에서 검출된 각 광 신호를 기초로 구동된 광원과 각 검출기 사이의 광 경로 길이(light path length) 정보를 생성하고, 생성된 광 경로 길이 정보를 기초로 산란 계수를 보정하여 생체 성분을 측정하는 프로세서를 포함할 수 있다.
프로세서는 검출기 어레이의 각 검출기를 개별적으로 제어하여 하나 이상의 검출기를 구동할 수 있다.
또한, 프로세서는 구동된 광원에 대한 광 경로 길이 정보와 구동된 광원에 대한 기준 광 경로 길이 정보를 비교하고, 비교 결과를 기초로 산출된 산란계수를 보정할 수 있다.
또한, 프로세서는 광 경로 길이 정보를 기초로 둘 이상의 검출기를 선택하고, 선택된 검출기에서 검출된 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
이때, 광원 어레이의 각 광원 및 검출기 어레이의 각 검출기는 사각형, 원형, 동심원형 및 띠형 중의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 배치될 수 있다.
일 양상에 따른 생체 성분 측정 방법은, 제1 광원에서 조사된 제1 광 신호, 제2 광원에서 조사된 제2 광 신호를 검출하는 단계, 검출된 제1 광 신호(light signal)를 기초로 산란 계수를 산출하고, 검출된 제2 광 신호를 기초로 혈관의 깊이 정보를 산출하는 단계 및 산출된 혈관의 깊이 정보를 기초로 산란 계수를 보정하여 생체 성분을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 광 신호를 검출하는 단계는 피검체의 표면에서, 혈관의 위치와 정렬(align)되도록 배치된 제1광원 및 검출기를 통해 제1 광 신호를 검출할 수 있다.
또한, 제2 광원은 500nm~855nm 파장대역의 광을 조사할 수 있다.
또한, 생체 성분 측정 방법은 검출된 광 신호의 광 강도(light intensity), 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio), 제1 광원과의 거리, 혈관 깊이 정보 중의 적어도 하나를 기초로, 적어도 하나의 검출기를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 검출기를 선택하는 단계는 혈관의 깊이 정보를 기초로, 복수의 검출기들 중에서 동일 깊이의 혈관 위치에 배치된 적어도 둘 이상의 검출기를 선택하고, 선택된 검출기에서 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
또한, 검출기를 선택하는 단계는 제1 광원, 제2 광원 및 검출기를 개별적으로 제어하여, 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 산출하고, 신호대잡음비의 크기 순서에 따라 적어도 하나 이상의 제1 광원 및 검출기를 선택할 수 있다.
생체 성분을 측정하는 단계는, 혈관의 깊이 정보를 기초로 검출된 제1 광 신호의 검출 깊이를 결정하고, 결정된 검출 깊이와 기준 깊이의 비교 결과를 기초로 산출된 산란 계수를 보정할 수 있다.
산출하는 단계는 제1 광 신호로부터 광 강도(scattered light intensity)를 산출하는 단계 및 제1 광 신호로부터 산출된 광 강도와, 검출기 및 제1 광원 사이의 거리를 기초로 산란 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 산출하는 단계는 제2 광 신호로부터 광 강도(reflected light intensity)를 산출하는 단계 및 제2 광 신호로부터 산출된 광 강도의 변화에 따라 혈관의 깊이 변화를 추정하여 혈관의 깊이 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
산출된 산란 계수를 혈관의 깊이 정보에 따라 보정함으로써, 생체 성분을 비침습적이고 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 생체 성분 측정 장치의 일 예를 도시한 블록도이다.
도 2는 생체 성분 측정 장치의 산란 계수 산출을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3a은 생체 성분 측정 장치의 혈관 깊이 정보 산출을 설명하기 위한 예시도이다.
3b는 생체 성분 측정 장치의 혈관 깊이 정보 산출을 설명하기 위한 다른 예시도이다.
도 4는 생체 성분 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 5는 생체 성분 측정 장치의 또 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 6은 광원 어레이의 각 광원 및 검출기 어레이의 각 검출기의 일 예에 따른 배열 형태를 도시한 예시도이다.
도 7은 생체 성분 측정 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 생체 성분 측정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 생체 성분 측정 장치의 일 예를 도시한 블록도이다.
생체 성분 측정 장치(100)는 피검체에 광을 조사하고, 피검체의 혈관 내의 혈액에 포함된 생체 성분에 의해 산란된 광 신호를 검출하여 산란된 광 강도(scattered light intensity)를 산출하고, 산란된 광 강도와 광원 및 검출기 사이의 거리를 기초로 생체 성분의 농도를 측정 및/또는 추정할 수 있다. 여기서 생체 성분은, 혈중 중성지방, 콜레스테롤, 단백질, 혈당 및 요산중의 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 입자의 크기 및 종류에 따라 혈관의 내부 또는 외부에만 존재하는 다양한 생체 구성성분을 포함할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 혈관의 깊이 정보를 기초로 측정된 생체 성분의 농도를 보정할 수 있다.
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)는 피검체에 광을 조사하고, 혈관 깊이 변화에 따른 반사광의 신호 강도의 변화로부터 혈관의 깊이를 추정할 수 있다. 생체 성분 측정 장치(100)는 검출된 산란된 광 신호를 기초로 생체 성분의 농도를 측정하고, 측정된 생체 성분의 농도 변화가 있는 경우 혈관 깊이 정보를 기초로 실제로 생체 성분의 농도가 변한 것인지 또는 혈관의 깊이 변화에 따라 생체 성분의 농도가 다르게 측정된 것인지 판단할 수 있다.
이때, 생체 성분 측정 장치(100)는 측정된 생체 성분의 농도 변화가 혈관의 깊이 변화로부터 기인된 것으로 판단되면, 생성된 혈관 깊이 정보를 기초로 측정된 생체 성분의 농도를 보정할 수 있다.
이와 같이, 생체 성분 측정 장치(100)는 피검체의 혈관 깊이 정보를 기초로 측정된 생체 성분의 농도를 보정함으로써, 외부 요인으로 인한 측정 오류를 수정하여 정확한 생체 성분의 측정을 수행할 수 있다.
이하, 도 1, 도2 및 도 3a 내지 도 3b를 참조하여 생체 성분 측정 장치(100)의 생체 성분 측정에 관하여 상세히 설명한다.
도 2는 생체 성분 측정 장치의 산란 계수 산출을 설명하기 위한 예시도이며, 도 3a 내지 3b는 생체 성분 측정 장치의 혈관 깊이 정보 산출을 설명하기 위한 예시도이다.
생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광원(110), 제2 광원(111), 검출기(120) 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다. 이때, 프로세서(130)는 하나 이상의 프로세서, 메모리 및 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
제1 광원(110) 및 제2 광원(111)은 피검체에 광을 조사할 수 있다. 이때, 제1 광원(110) 및 제2 광원(111)은 가시 광선의 특정 파장 대역, 근적외선(Near Infrared Ray, NIR)이나 중적외선(Mid Infrared Ray, MIR) 대역의 광을 조사할 수 있다.
이하 설명의 편의를 위해 제1 광원(110)은 근적외선 파장 영역의 광을 조사하고, 제2 광원(111)은 소정의 파장 영역(예: Green ~ Infrared 대역으로써, 500nm~855nm 파장 대역 등)의 광을 조사하는 실시 예를 중심으로 설명하지만, 제1 광원(110) 및 제2 광원(111)이 조사하는 광 파장 영역은 서로 동일하거나 상이할 수 있고, 특정 파장 영역에 제한되지 않으며, 산란 계수 측정을 위한 광 파장 영역과 혈관의 깊이를 추정하기 위한 광 파장 영역은 서로 다른 파장 영역으로 구분될 수 있다. 예컨대, 이하 일 실시예의 제2 광원(111)은 적색광(예: 630nm~780nm 파장 대역 등)을 조사하도록 구현될 수 있다.
또한, 제1 광원(110) 및 제2 광원(111)은 특정 파장 대역의 광을 조사하는 물리적으로 독립된 광원일 수 있으나, 다중 파장 대역의 광을 조사할 수 있는 광원일 수 있다.
검출기(120)는 다중 광원(110)에서 조사된 광을 수광 할 수 있다.
여기서 검출기(120)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo teabsistor: PTr) 또는 전자 결합소자(charge-couple device: CCD)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 검출기(120)는 다중 광원으로부터 조사된 광이 대상체의 피부로부터 반사된(reflected) 광, 흡수(absorption) 광, 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광중의 적어도 하나를 광 신호(light signal)로 검출할 수 있다.
또한, 검출기(120)는 하나 이상 배치될 수 있으며, 미리 정해진 구조의 배열(array)로 다중 광원(110)과 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다. 이하, 필요에 의해 설명되는 광 신호(light signal)는 하나 이상의 검출기(120)가, 다중 광원(110)으로부터 조사되어 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광을 검출한 신호 및/또는 반사된(reflected) 광을 검출한 신호를 의미할 수 있다.
또한, 설명의 편의를 위해, 제1 광 신호는 제1 광원에서 조사되어 피검체의 혈관 내부의 혈액에서 생체 성분에 의해 산란되어 되돌아오는 산란된 광 신호(scattered light signal), 제2 광 신호는 피검체의 혈관에 반사되어 되돌아오는 광 신호(reflected light signal)을 의미하는 것으로 설명하지만, 이에 제한되지 않으며 제1 광 신호는 피검체의 생체 성분 측정을 위한 광 신호, 제2 광 신호는 혈관의 깊이 정보 생성을 위한 광 신호일 수 있다.
또한, 검출기(120)는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 미리 정해진 구조의 배열(array)로 제1 광원(110) 및 제2 광원(111)과 일정 거리 이격되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 1, 3a 및 도 3b를 참조하면, 제2 광원(111)은 검출기(120)와 미리 정해진 거리(d)만큼 이격되어 배치될 수 있으며, 일 예로, 검출기(120)가 복수개인 경우, 제2 광원(111)은 복수의 검출기 각각에 대하여 그 측면에 배치될 수 있다.
즉, 제2 광원(111)은 검출기(120)에서 검출되는 제1 광 신호 및 제2 광 신호가 피검체의 표면으로부터 얼마나 깊은 깊이에 위치한 혈관에서 산란 또는 반사되어 되돌아오는 광 신호인지 구분하기 위해 검출기(120)와 미리 정해진 거리(d)만큼 인접하여 각 검출기(120)에 대응되도록 배치될 수 있다.
검출기(120)는 제1 광원과 서로 다른 거리에 복수 개 배치될 수 있다. 생체 성분 측정 장치(100)가 산란 계수(scattering coefficient)를 기초로 생체 성분을 측정하는 경우, 제1 광 신호와 제1 광원(110) 및 검출기(120) 사이의 거리를 기초로 산란 계수를 산출하고, 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분의 농도를 추정할 수 있다.
예를 들어, 검출기(120)는 제1 광원과 서로 다른 거리에 배치된 제1 검출기 및 제2 검출기를 포함할 수 있으며, 생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광 신호의 광 강도(light intensity)와 제1 광원 및 제1 검출기 사이의 거리(
Figure 112017131216095-pat00001
) 및 제1 광원 및 제2 검출기 사이의 거리(
Figure 112017131216095-pat00002
)를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
이때, 검출기(120)의 개수는 프로세서(130)의 연산 능력 및 생체 성분 측정 장치(100)가 탑재되는 디바이스의 소비 전력 및 형태에 따라 달라질 수 있으며, 그 개수에 제한되는 것은 아니다.
제1 광원(110) 및 검출기(120)는 피검체의 표면에서 혈관의 위치와 정렬(align)되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(110)은 피검체의 표면에서 혈관을 따라 나란히 배치되고, 검출기(120)는 제1 광원(110)과 일정 거리 이격되어 혈관을 따라 나란히 배치될 수 있다.
또한, 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)는 하나 이상 존재할 수 있으며, 복수개가 배치된 경우 미리 정해진 배열(array) 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)는 사각형, 원형, 동심원형 및 띠형 중의 하나 이상의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 배치될 수 있다.
프로세서(130)는 검출된 제1 광 신호(light signal)를 기초로 산란 계수를 산출하고, 검출된 제2 광 신호를 기초로 혈관의 깊이 정보를 산출하여, 산출된 혈관의 깊이 정보를 기초로 산란 계수를 보정할 수 있다.
도 1, 2 및 3a를 참조하면, 프로세서(130) 검출기(120)를 통해 검출된 제1 광 신호를 기초로 제1 광 신호의 광 강도(light intensity)를 산출할 수 있다. 광 강도가 산출되면, 프로세서(130)는 제1 광 신호의 광 강도와, 제1 광원(110) 및 검출기(120) 사이의 거리(
Figure 112017131216095-pat00003
)를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다. 이때, 검출기(120)가 둘 이상 존재하는 경우 프로세서(130)는 제1 광원과 각 검출기 사이의 거리와, 각 검출기에서 검출된 제1 광 신호의 광 강도를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
도 3c는 혈관의 깊이 및 농도 변화에 따른 산란 계수의 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3c를 참조하면, 혈중 중성 지방 농도 변화에 따른 산란 계수는 혈관의 깊이에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 시각 t1 및 측정 지점 A에서 산출된 산란계수의 값이 -0.114이고, 시각 t1으로부터 일정 시간이 흐른 이후 시각 t2 및 측정 지점 A에서 산출된 산란 계수의 값이 -0.12인 경우를 가정하면, 시각 t1 및 t2에서 산출된 산란 계수의 차이는 혈관의 깊이가 1mm로 동일한데 혈중 중성 지방의 농도가 약 0.27% 에서 약0.85%로 증가한 것인지 또는 실제로 혈중 중성 지방의 농도 변화는 없으나 피검체의 움직임 등에 따라 혈관의 깊이만이 1mm에서 2mm로 바뀐 것인지 구분하기 어려워, 정확한 혈중 중성 지방의 농도를 추정할 수 없다.
한편, 설명의 편의를 위해 동일한 측정 지점 A에서 산출된 산란 계수의 변화를 예시하였으나, 시각 t2에서 측정 지점이 측정 지점 A와는 다른 위치인 측정 지점, 예컨대 측정 지점 B로 변경된 경우도 같다.
이때, 프로세서(130)는 산출된 산란 계수를 혈관 깊이 정보를 이용하여 보정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 제2 광원(111)에서 조사되어 되돌아 오는 반사된 광 강도(reflected light intensity)를 기초로 혈관의 깊이 정보를 생성할 수 있다.
일 예로, 제2 광원이 적색광 영역(예: 630nm~780nm 파장 대역)의 광을 피검체에 조사하는 경우, 혈관의 깊이 변화에 대한 반사된 광 강도의 변화는 약 0.07V/mm로 나타나는 반면, 혈중 중성 지방의 농도 변화에 대한 반사된 광 강도의 변화는 0.002V/0.1%로 나타난다.
즉, 제2 광원이 적색광 영역(예: 630nm~780nm 파장 대역)의 광을 피검체에 조사하는 경우, 혈관의 깊이 변화에 따른 반사된 광 강도의 변화는 생체 성분의 농도 변화에 비해 더 민감하게 변화하므로, 프로세서(130)는 제2 광원(111)에서 조사되어 피검체의 혈관에 반사되어 되돌아오는 제2 광 신호(예: 반사된 광 신호(reflected light signal))의 강도 변화를 기초로 혈관의 깊이 정보를 생성할 수 있다.
프로세서(130)는 혈관의 깊이 정보를 기초로 검출된 제1 광 신호의 검출 깊이를 결정하고, 결정된 검출 깊이와 기준 깊이의 비교 결과를 기초로 산출된 산란 계수를 보정할 수 있다.
여기서 기준 깊이란, 생성된 혈관의 깊이 정보 중에서 피검체의 표면에서 가장 얕은 깊이에 위치한 혈관의 깊이가 될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 미리 정해진 깊이(예: 3mm 등)를 기준 깊이로 결정할 수 있다.
또한, 검출 깊이는 제1 광 신호가 획득된 혈관의 깊이를 의미할 수 있으며, 예를 들어, 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)가 혈관을 따라 정렬되어 배치된 경우, 제1 광 신호를 검출하는 검출기(120) 위치의 혈관 깊이를 의미할 수 있다.
프로세서(130)는 제1 광 신호의 검출 깊이와 기준 깊이가 서로 다른 경우, 검출 깊이에서 산출된 산란 계수를 기준 깊이에서의 산란 계수로 보정할 수 있다.
일 예로, 검출 깊이가 기준 깊이보다 깊은 경우, 검출기(120)를 통해 검출된 광 신호의 강도는 기준 깊이에서 검출된 광신호의 강도보다 작을 수 있으므로, 프로세서(130)는 양(positive)의 보정값을 산출된 산란계수에 더함으로써 산란계수를 보정할 수 있다. 반면, 검출 깊이가 기준 깊이보다 얕은 경우, 검출기(120)를 통해 검출된 광 신호의 강도는 기준 깊이에서 검출된 광신호의 강도보다 더 클 수 있으므로, 프로세서(130)는 음(negative)의 보정값을 산출된 산란계수에 더함으로써 산란계수를 보정할 수 있다.
이와 같이, 혈관의 깊이 정보를 기초로 검출 깊이에서 산출된 산란 계수를 기준 깊이에서의 산란 계수로 보정함으로써, 생체 성분 측정시 사용자의 활동, 건강 상태, 시간의 경과 및 측정 지점의 변화에 따라 서로 다른 검출 깊이에서 산출된 산란 계수에도 불구하고, 생체 성분 측정의 정확도 및 신뢰도를 보장할 수 있다.
다시, 도 3c를 참조하면 시각 t1 및 측정 지점 A에서 산출된 산란 계수가 -0.114이고, 일정 시간 이후 시각 t2 및 측정 지점 A에서 산출된 산란 계수가 -0.12인 경우, 프로세서(130)는 혈관 깊이 정보를 기초로 시각 t1 및 측정 지점 A에서 산출된 산란 계수는 피검체 표면으로부터 1mm 깊이에 위치한 혈관에서 산란된 제1 광신호를 기초로 산출된 것이고, 일정 시간 이후 시각 t2 및 측정 지점 A에서 산출된 산란 계수는 피검체 표면으로부터 2mm 깊이에 위치한 혈관에서 산란된 제1 광 신호를 기초로 산출된 것임을 판단할 수 있다.
이에 따라, 프로세서(130)는 실제 혈중 중성 지방의 농도가 혈관의 깊이에 따라 달라졌음을 판단하고, 산출된 산란 계수를 혈관 깊이에 대한 정보를 기초로 보정할 수 있다.
예를 들어, 측정 지점 A에서 시각 t1 및 t2에 각각 산출된 산란 계수가 0.22 및 0.24이고, 혈관 깊이 정보가 각각 1mm 및 3mm인 경우, 프로세서(130)는 시각 t2에서 3mm의 깊이의 혈관에서 산출된 산란 계수 0.24를 1mm 산출된 산란 계수의 값으로 변환 할 수 있다. 일 예로, 프로세서(130)는 혈관 깊이 정보를 기초로 3mm 깊이의 혈관에서 산출된 산란 계수에 혈관 깊이에 따른 보정 값 -0.02를 더함으로써 시각 t2에서 3mm의 깊이의 혈관에서 산출된 산란 계수를 1mm의 깊이의 혈관에서 산출된 산란 계수로 보정할 수 있다.
다른 예로, 측정 지점 A에서 시각 t1 및 t2에 각각 산출된 산란 계수가 0.22 및 0.24이고, 혈관 깊이 정보가 각각 1mm인 경우, 프로세서(130)는 산출된 산란 계수가 동일한 혈관 깊이에서 산란된 광 강도(scattered light intencity)를 기초로 산출된 것임을 판단하고, 산란 계수의 변동은 생체 성분의 농도 변화에 의한 것 임을 판단할 수 있다. 이 경우, 프로세서(130)는 산출된 산란 계수의 보정 없이 생체 성분 농도를 측정함으로써 보다 정확하게 생체 성분을 측정할 수 있다.
한편, 프로세서(130)는 검출된 광 신호의 광 강도(light intensity), 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio), 제1 광원과의 거리, 혈관 깊이 정보 중의 적어도 하나의 검출기를 선택할 수 있다.
예를 들어, 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)가 복수 개 배치되거나, 미리 정해진 배열(array)구조로 배치된 경우 프로세서(130)는 제1 광원(110) 및 검출기(120)를 혈관을 따라 정렬(align)시키거나, 동일한 깊이의 혈관이 위치한 제1 광원(110) 및 검출기(130)만을 구동 또는 선택하기 위해 복수의 제1 광원(110) 및 검출기(130) 중의 적어도 일부를 선택할 수 있다.
일 예로, 프로세서(130)는 검출된 제 1광신호의 광 강도를 기초로 복수의 검출기들 중에서 적어도 하나 이상의 검출기를 선택할 수 있다. 예컨대, 프로세서(130)는 복수의 검출기들 각각에서 검출된 제1 광신호의 광 강도를 산출하고, 광 강도가 가장 높게 검출된 검출기들 중에서 일부의 검출기를 선택할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(130)는 제1 광원, 제2 광원 및 검출기를 개별적으로 제어하여, 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비(signal to noise ratio)를 산출하고, SNR의 크기 순서에 따라 적어도 하나 이상의 제1 광원 및 검출기를 선택할 수 있다. 예컨대, 복수의 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)가 배치된 경우, 프로세서(130)는 어느 하나의 제1 광원(110)와 검출기(120)들 중에서 어느 하나만을 구동 시킴으로써, 제1 광원(110)중 어느 하나에 대한 각 검출기에서 검출되는 제1 광 신호의 신호대잡음비를 산출하고, 신호대잡음비의 크기 순서를 신호 특성이 가장 양호한 것으로 결정하고, 신호대잡음비의 크기 순서에 따라 적어도 하나 이상의 제1 광원 및 검출기를 선택할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 어느 하나의 제1 광원(110)에 대한 각 검출기의 신호대잡음비를 산출하는 대신, 어느 하나의 검출기에 대해 각 제1 광원들을 순차적으로 구동 시킴으로써, 각 제1 광원들의 어느 하나의 검출기에 대한 신호대잡음비를 산출하여, 산출된 신호대잡음비의 크기 순서에 따라 적어도 하나 이상의 제1 광원 및 검출기를 선택할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(130)는 제1 광원과 검출기들 사이의 거리에 기초하여 적어도 하나의 검출기를 선택할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(130)는 제1 광원과 가까운 거리 순서대로 두 개의 검출기를 차례로 선택할 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 프로세서(130)는 제1 광원과 가장 가까운 거리에 배치된 검출기를 선택하고, 제1 광원과 가장 먼 거리에 배치된 검출기를 선택할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(130)는 혈관의 깊이 정보를 기초로, 복수의 검출기들 중에서 동일 깊이의 혈관 위치에 배치된 적어도 둘 이상의 검출기를 선택할 수 있다.
프로세서(130)는 복수의 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)들 중에서 적어도 하나 이상의 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)가 선택되면, 선택된 제1 광원(110), 제2 광원(111) 및 검출기(120)만을 구동시켜 광 신호를 검출하고, 검출된 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(130)는 가장 높은 광 강도, 신호대잡음비 및 제1 광원과 검출기 사이의 거리를 기초로 선택된 제1 광원 및 검출기를 사용하여 제1 광 신호를 검출함으로써 신호 특성이 양호한 제1 광 신호에 기초하여 산란 계수를 산출할 수 있다.
또한, 프로세서(130)는 동일한 깊이의 혈관 위치에 배치된 적어도 둘 이상의 검출기에서 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출함으로써, 산출된 산란 계수의 신뢰도를 보장할 수 있다.
프로세서(130)는 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다. 예를 들어, 산란 계수는 혈관 속 혈액에 포함된 생체 성분에 의해 산란을 일으키고, 산란되어 되돌아오는 산란된 광 강도(scattered light intensity)의 크기를 기초로 생체 성분의 농도를 측정할 수 있으며, 예컨대, 혈액내 측정 대상 생체 성분의 농도와 산란계수의 농도는 비례할 수 있으므로, 산란 계수의 변화에 따라 생체 성분의 농도를 측정할 수 있다.
이때, 프로세서(130)는 측정 대상이 되는 생체 성분의 종류, 측정 지점, 혈관의 깊이 정보와 산란 계수에 관한 상관 관계 또는 기계 학습(machine learning)을 기초로 미리 생성된, 생체 성분 추정 모델을 기초로 생체 성분의 농도를 측정할 수 있다.
또한, 생체 성분 추정 모델은, 인종, 성별, 나이, 체중, 체지방률, BMI 지수 중의 적어도 하나를 포함하는 사용자 특성 정보 및, 간 경화, 당뇨 및 고지혈증 중의 적어도 하나를 포함하는 건강 정보를 기초로 적어도 하나 이상의 그룹으로 구별되어 생성된 추정모델일 수 있다.
도 4는 생체 성분 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다. 도 4를 참조하면, 생체 성분 측정 장치(400)는 광원(410), 검출기(420), 프로세서(430), 입력부(440), 통신부(450), 출력부(460), 센서부(470) 및 저장부(480)를 포함할 수 있다. 이때, 광원(410)은 복수 개 포함될 수 있으며 예를 들어, 도 1에 도시된 제1 광원(110) 및 제2 광원(111)과 기본적으로 동일한 구성일 수 있으며, 검출기(420) 및 프로세서(430)는 도 1의 생체 성분 측정 장치(100)의 검출기(120) 및 프로세서(130)와 기본적으로 동일한 구성일 수 있다. 이하 중복되지 않는 구성을 중심으로 설명한다.
입력부(430)는 사용자로부터 다양한 조작신호 및 생체 성분 측정에 필요한 데이터를 입력 받을 수 있다.
예를 들어, 입력부(430)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(touch pad)(정압/정전), 조그 휠(Jog wheel), 조그 스위치(Jog switch), H/W 버튼 등을 포함할 수 있다. 특히, 터치 패드가 디스플레이와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치 스크린이라 부를 수 있다.
예를 들어, 입력부(430)는 인종, 성별, 나이, 체중, 체지방률, BMI 지수 중의 적어도 하나를 포함하는 사용자 특성 정보 및, 간 경화, 당뇨 및 고지혈증 중의 적어도 하나를 포함하는 건강 정보와, 측정 지점, 측정 대상 생체 성분과 관련된 정보를 입력 받을 수 있다.
통신부(450)는 프로세서(430)의 제어 신호에 따라, 외부 장치와 유무선 네트워크로 연결되어 생체 성분 측정 결과를 외부 장치에 송신할 수 있다.
이때, 외부 장치는 혈관 깊이 및 생체 성분 추정 모델 데이터 베이스(DB) 및/또는 측정된 생체 성분을 사용하는 의료 장비, 결과물을 출력하기 위한 프린트, 또는 생체 성분 측정 결과를 디스플레이하는 디스플레이 장치일 수 있다. 이외에도 외부 장치는 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 통신부(450)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, 3G, 4G 및 5G 통신 방식 등으로 통신하는 하나 이상의 모듈일 수 있다. 또한, 여기서 외부 장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 이동통신단말 등의 모바일 단말이나 데스크탑 PC, 노트북 PC, 랩탑 PC 등을 포함할 수 있다.
프로세서(430)는 생체 성분 측정 장치(400)의 광원(410) 및 검출기(420)으로부터 광 신호를 검출하는 대신, 통신부(450)를 통해 외부 장치로부터 광 신호에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이때, 프로세서(430)는 통신부(450)를 제어하여 외부의 광 신호 검출 장치로부터 피검체의 광 신호에 관한 정보를 수신할 수 있다.
출력부(460)는 광원 및 검출기의 작동 상태, 혈관의 위치 및 깊이, 산란된 광 강도, 반사된 광 강도, 생체 성분의 종류 및 농도, 가이드 정보 및 경고 정보 중의 적어도 하나를 출력 및 통신부(460)의 데이터 송수신 상태를 포함한 각종 정보를 출력할 수 있다.
예를 들어, 출력부(460)는 프로세서(430)의 생성된 혈관 깊이 생성 정보와 생체 신호 측정 결과, 및 산란 계수의 보정 여부를 구획을 나누어 표시하고, 측정 대상 생체 성분 및 사용자의 상세 정보를 표시할 수 있는 사용자 인터페이스(User Interface, UI)를 포함하는 터치 가능한 디스플레이일 수 있다.
한편, 이에 제한되지 않으며 출력부(460)는 청각(예: 음성 알람 등) 및 촉각(예: 진동 등)과 같은 비시각적 출력 방식을 사용하여 각종 정보를 출력할 수 있다.
또한, 출력부(460)는 광원(410) 및 검출기(420)의 접촉 상태가 불량한 경우 또는 생체 성분 측정을 위한 측정 지점을 안내하기 위해, 가이드 이미지를 출력하거나, 측정된 생체 성분이 위험 수위를 넘는 경우 경고 정보를 출력할 수 있다.
예를 들어, 출력부(460)는 측정된 혈중 중성 지방이 200mg/dL을 초과하는 경우 '위험'과 같은 경고 정보를 디스플레이할 수 있다.
센서부(470)는 피검체의 측정 위치의 변경 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(400)가 모바일 단말 또는 웨어러블 기기에 탑재된 경우, 움직임 또는 사용자의 변경 등에 따라 생체 성분 측정을 위한 광원(410)의 광 조사 위치 및/또는 검출기(420)의 광 신호 검출 위치가 달라질 수 있다. 이때, 센서부(470)는 광원(410) 및/또는 검출기(420)의 위치가 소정 임계 범위를 벗어나는 경우 피검체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지할 수 있다.
일 예로, 생체 성분 측정 장치(400)가 손목에 착용하는 웨어러블 기기(예: 스마트 워치)에 탑재된 경우, 센서부(470)는 초기 위치를 감지하고, 감지된 초기 위치의 중심으로부터 반경 1cm를 벗어나는 위치 변화가 감지되면, 피검체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지할 수 있다. 이때, 센서부(470)는 가속도 센서, 자이로센서, 모션 센서, 변위 센서, 압력 센서, 근접 센서, 중력 센서 및 이미지 센서 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
센서부(470)에 의해 피검체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지되면, 프로세서(430)는 혈관의 깊이 정보를 다시 생성할 수 있다. 즉, 프로세서(470)는 생체 성분 측정 장치(400)의 초기화 시에 피검체의 측정 위치와 복수의 광원 및 검출기 중에서 적어도 하나 이상의 광원 및 검출기를 선택하여 피검체의 생체 성분을 검출할 수 있고, 피검체의 측정 위치가 변경되면, 변경된 위치에서 혈관의 깊이 정보를 다시 생성하거나, 복수의 광원 및 검출기 중에서 적어도 하나 이상의 광원 및 검출기를 다시 선택할 수 있다.
저장부(480)는 광원(410)의 출력 상태(예: 점멸 상태, 파장 대역 등), 검출기(420)의 배치 상태(예: 배열 등), 검출기(420)에서 검출된 광 신호 광 강도, 신호대잡음비, 선택된 광원 및/또는 검출기 생체 성분 측정 결과 및 통신부(460)의 데이터 송수신 상태를 포함한 각종 정보를 저장할 수 있다.
예를 들어, 저장부(480)는 피검체의 생체 성분 별로 카테고리를 분류하여 측정 결과를 저장할 수 있고, 하나 이상의 그룹으로 분류된 생체 성분 추정 모델을 저장할 수 있다.
이때, 저장부(480)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광 디스크를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 5는 생체 성분 측정 장치의 또 다른 예를 도시한 블록도이다. 도 5는 광원 어레이(510), 검출기 어레이(520) 및 프로세서(530)를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 광원 어레이(510)는 피검체에 광을 조사할 수 있다.
광원 어레이(510)는 가시 광선의 특정 파장 대역, 근적외선(Near Infrared Ray, NIR)이나 중적외선(Mid Infrared Ray, MIR) 대역의 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는 다중 광원(multiple light sources)일 수 있다.
예를 들어, 광원 어레이(510)는 적어도 하나 이상의 근적외광(NIR, Near Infrared)을 조사하는 제1 광원 및 특정 파장 영역(예: Green ~ infrared 영역으로서 500nm~855nm 파장 영역 등)을 조사하는 제2 광원을 포함할 수 있다. 또한, 광원 어레이(510)는 독립 모듈로 구성된 하나 이상의 광원일 수 있고, 프로세서(530)에 의해 각 광원은 서로 다른 파장 대역의 광을 조사하도록 개별적으로 제어될 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않으며 광원 어레이(510)는 물리적으로 하나의 모듈로 구성될 수 있고, 다중 파장 대역의 광을 순차적으로 반복하여 조사하도록 설정될 수 있다.
검출기 어레이(520)는 광원 어레이의 각 광원에서 조사된 광 신호를 검출할 수 있다.
예를 들어, 검출기 어레이(520)는 광원 어레이(520)로부터 조사된 광이 피검체로부터 반사된(reflected) 광, 흡수(absorption) 광, 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광중의 적어도 하나를 광 신호(light signal)로 검출할 수 있다. 또한, 검출기 어레이(520)는 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있으며, 미리 정해진 구조의 배열(array)로 배치될 수 있다.
일 예로, 광원 어레이(510) 및 검출기 어레이(520)의 각 광원 및 각 검출기는 사각형, 원형, 동심원형 및 띠형 중에서 미리 정해진 구조의 배열(array)로 배치될 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않으며 광원 어레이(510) 및 검출기 어레이(520)의 각 광원 및 각 검출기 사이의 거리는 임의의 거리로 불규칙하게 배치될 수 있다.
이하, 필요에 의해 설명하는 광 신호(light signal)는 검출기 어레이(520)의 하나 이상의 검출기가 광원 어레이(510)의 광원들로부터 조사되어 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광을 검출한 것을 의미할 수 있다.
프로세서(530)는 광원 어레이(510) 및 검출기 어레이(520)의 각 광원 및 검출기를 개별적으로 제어하여 적어도 하나의 광원 및 검출기를 구동할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(530)는 광원 어레이(510)의 각 광원 및 검출기 어레이(520)의 각 검출기를 순차적으로 구동 시켜 광원-검출기의 일대일 대응이 되는 조합으로 광원 및 검출기를 구동 시킬 수 있으며 광원과 검출기가 다대일 대응이 되는 조합으로 광원 및 검출기를 개별적으로 구동시킬 수 있다.
또한, 프로세서(530)는 미리 정해진 광원-검출기의 구동 패턴에 따라 광원 어레이(510)의 각 광원 및 검출기 어레이(520)의 각 검출기를 구동 시킬 수 있다.
프로세서(530)는 구동된 검출기에서 검출된 광 신호의 혈관의 깊이에 따른 변화를 기초로 검출기-혈관에 대한 광 경로 길이(light path length) 정보를 생성할 수 있다.
도 6은 광원 어레이의 각 광원 및 검출기 어레이의 각 검출기의 일 예에 따른 배열 형태를 도시한 예시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 광원 어레이(510)의 각 광원(511, 512, 513, 514)들과 검출기 어레이(520)의 각 검출기(521,522,523,524)들은 프로브(60)상에서 띠형 배열로 동일 간격 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(530)는 검출기(521)를 구동시킨 상태에서, 각 광원들(511,512,513,514)를 순차적으로 구동 시키고, 구동된 광원과 검출기 사이의 거리(d)와 검출기(521)에서 검출되는 광 신호의 강도 변화를 기초로 광 경로 길이 정보를 생성할 수 있다.
예컨대, 구동된 검출기(521)는 각 광원들(511,512,513,514) 중의 일부 광원(511, 512, 513)과 동일한 거리(d)만큼 이격되어 배치되어 있고, 일부 광원(514)와는 더 먼 거리에 배치되어 있다. 이때, 프로세서(530)는 검출기(521)와 동일한 거리만큼 이격된 일부 광원(511, 512, 513)에서 조사되어, 피검체에서 반사된 광 강도(reflected light intensity)의 변화를 기초로 혈관에 대한 광 경로 길이를 산출할 수 있다.
즉, 검출기(521)와 동일한 거리만큼 이격된 일부 광원(511, 512, 513)에서 조사되어, 피검체에서 반사된 광 강도(reflected light intensity)에 차이가 있는 경우, 프로세서(530)는 검출된 광 강도가 클수록 광 경로 길이가 짧은 것으로 판단할 수 있고, 검출된 광 강도의 세기를 기초로 광원 어레이(510)의 각 광원 및 검출기 어레이(520)의 각 검출기 사이의 광 경로 길이 정보를 생성할 수 있다.
다시 말하면, 혈관이 광원 어레이(510)의 각 광원(511, 512, 513, 514)들 또는 검출기 어레이(520)의 각 검출기(521,522,523,524)들과 멀리 위치하거나, 피검체 표면으로부터 깊이 있을수록, 각 검출기(521,522,523,524)들에서 검출되는 광 강도는 기하급수적으로 작아지게 되므로, 혈관이 깊이 변화에 따라 광 강도의 세기가 변화하게 되고, 프로세서(530)는 광 강도의 세기 변화를 기초로 광 경로 길이 정보를 생성할 수 있다.
다른 예로, 광원 어레이(510)가 하나 이상의 근적외광(NIR, Near Infrared)을 조사하는 제1 광원 및 특정 파장 영역(예: Green ~ infrared 영역으로서 500nm~855nm 파장 영역 등)을 조사하는 제2 광원을 포함하는 경우, 프로세서(530)는 구동된 검출기에서 검출되는 광 신호의 광 강도 및 구동된 검출기와 제2 광원 사이의 거리를 기초로 광 경로 길이 정보를 생성할 수 있다.
또한, 프로세서(530)는 검출기 어레이(520)의 각 검출기(521,522,523,524)들에 대해, 광원 어레이(510)의 각 광원(511,512,513,514)을 순차적으로 구동시켜 각 검출기(521,522,523,524)들의 혈관에 대한 광 경로 길이를 산출할 수 있다.
프로세서(530)는 생성된 광 경로 길이 정보를 기초로 산란 계수를 보정하여 생체 성분을 측정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(530)는 검출기 어레이(520)에서 검출된 광 신호의 광 강도 및 검출기 어레이(520)의 구동된 검출기와 광원 어레이(510)의 구동된 광원 사이의 거리를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
이때, 프로세서(530)는 광 경로 길이 정보가 산출되면, 검출된 광 신호에 대한 광 경로 길이와 미리 정해진 기준 길이를 비교하여, 산출된 산란 계수를 기준 거리에서 산출된 산란 계수로 보정할 수 있다. 여기서, 기준 길이는 광 경로 길이 정보를 기초로, 가장 짧은 거리의 광 경로 길이로 결정될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 미리 정해진 광 경로 길이(예: 4mm 등)를 기준 길이로 결정할 수 있다.
이와 같이, 산출된 산란 계수를 혈관에 대한 광 경로 길이 정보를 기초로 기준 길이에서의 산란 계수로 보정함으로써, 생체 성분 측정시 사용자의 활동, 건강 상태, 시간의 경과 및 측정 지점의 변화에 따라 서로 다른 광 경로 길이에서 산출된 산란 계수에도 불구하고, 생체 성분 측정의 정확도 및 신뢰도를 보장할 수 있다.
다른 예로, 프로세서(530)는 광 경로 길이 정보를 기초로, 제1 광 신호의 검출 깊이를 결정하고, 결정된 검출 깊이와 기준 깊이의 비교 결과를 기초로 산출된 산란 계수를 보정할 수 있다. 예컨대, 혈관이 피검체의 표면으로부터 깊이 위치하거나, 광원 어레이(510)의 구동된 광원 및 검출기 어레이(520)의 구동된 검출기로부터 멀리 위치한 경우 광 경로 길이가 길어질 수 있고, 프로세서(530)는 광 신호의 검출 거리와 기준 거리가 서로 다른 경우, 검출 거리에서 산출된 산란 계수를 기준 거리에서의 산란 계수로 보정할 수 있다.
일 예로, 검출 거리가 기준 거리보다 깊은 경우, 검출기 어레이(520)를 통해 검출된 광 신호의 강도는 기준 거리에서 검출된 광신호의 강도보다 작을 수 있으므로, 프로세서(530)는 양(positive)의 보정값을 산출된 산란계수에 더함으로써 산란계수를 보정할 수 있다. 반면, 검출 거리가 기준 거리보다 얕은 경우, 검출기 어레이(520)를 통해 검출된 광 신호의 강도는 기준 거리에서 검출된 광신호의 강도보다 더 클 수 있으므로, 프로세서(130)는 음(negative)의 보정값을 산출된 산란계수에 더함으로써 산란계수를 보정할 수 있다.
또 다른 예로, 프로세서(530)는 광 경로 길이 정보를 기초로, 복수의 검출기들 중에서 동일한 광 경로 길이를 갖는 적어도 둘 이상의 검출기를 선택하고, 선택된 검출기에서 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
예컨대, 프로세서(530)는 광원 어레이(510) 및 검출기 어레이(520)를 개별적으로 제어하여, 광원 어레이(510)의 각 광원에서 조사되어 검출기 어레이(520)의 각 검출기에서 검출되는 광 신호의 광 경로 길이를 각각 산출함으로써, 동일한 광 경로 길이를 갖는 검출기를 선택할 수 있다. 이때, 프로세서(530)는 동일한 광 경로 길이를 갖는 광원 및 검출기만을 구동시켜 광 신호를 검출함으로써, 산출된 산란 계수의 신뢰도를 보장할 수 있다.
프로세서(530)는 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다. 예를 들어, 산란 계수는 혈관 속 혈액에 포함된 생체 성분에 의해 산란을 일으키고, 산란되어 되돌아오는 산란된 광 강도(scattered light intensity)의 크기를 기초로 생체 성분의 농도를 측정할 수 있으며, 예컨대, 혈액 내 측정 대상 생체 성분의 농도와 산란계수의 농도는 비례할 수 있으므로, 산란 계수의 변화에 따라 생체 성분의 농도를 측정할 수 있다.
도 7은는 생체 성분 측정 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다. 도 7의 생체 성분 측정 방법은 도 1 및 도 4에 도시된 생체 성분 측정 장치(100, 400)에 의해 수행될 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광원에서 조사된 제1 광 신호, 제2 광원에서 조사된 제2 광 신호를 검출할 수 있다(510).
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광원 및 제2 광원을 포함하고, 제1 광원 및 제2 광원은 피검체에 광을 조사할 수 있다. 이때, 제1 광원 및 제2 광원은 가시 광선의 특정 파장 대역, 근적외선(Near Infrared Ray, NIR)이나 중적외선(Mid Infrared Ray, MIR) 대역의 광을 조사할 수 있으며, 예컨대, 제1 광원은 근적외선 파장 영역의 광을 조사하고, 제2 광원은 특정 파장 영역(예: Green ~ infrared 영역으로서 500nm~855nm 파장 영역 등) 을 조사할 수 있으며, 이 중에서 적색광(예: 630nm~780nm의 파장 영역 등)을 조사할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광원 및 제2 광원으로부터 조사된 광이 피검체의 피부로부터 반사된(reflected) 광, 흡수(absorption) 광, 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광중의 적어도 하나를 광 신호(light signal)로 검출할 수 있다.
이때, 생체 성분 측정 장치(100)는 피검체의 표면에서, 혈관의 위치와 정렬(align)되도록 배치된 제1광원 및 검출기를 통해 제1 광 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 광원은 피검체의 표면에서 혈관을 따라 나란히 배열되고, 검출기는 제1 광원과 일정 거리 이격되어 혈관을 따라 나란히 배열될 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 검출된 제1 광 신호(light signal)를 기초로 산란 계수를 산출하고, 검출된 제2 광 신호를 기초로 혈관의 깊이 정보를 산출할 수 있다(720).
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광 신호와 서로 다른 거리에 배치된 제1 검출기 및 제2 검출기 사이의 거리(
Figure 112017131216095-pat00004
)와 제1 광 신호의 광 강도를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
또한, 생체 성분 측정 장치(100)는 제2 광원에서 조사되어 되돌아오는 반사된 광 강도를 기초로 혈관의 깊이 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)의 제2 광원이 특정 파장 영역(예: Green ~ infrared 영역으로서 500nm~855nm 파장 영역 등)의 광을 피검체에 조사하는 경우, 생체 성분 측정 장치(100)는 혈관의 깊이 변화에 대한 반사된 광 강도의 변화를 기초로 혈관의 깊이 정보를 생성할 수 있다.
예컨대, 생체 성분 측정 장치(100)가 적색광 영역(예: 630nm~780nm 파장 영역 등)의 광을 피검체에 조사하는 경우 반사된 광 강도의 변화는 생체 성분의 농도 변화에 비해 혈관의 깊이 변화에 더 민감하게 변화하므로, 생체 성분 측정 장치(100)는 제2 광원에서 조사되고 피검체의 혈관에 반사되어 되돌아오는 제2 광 신호의 강도 변화를 기초로 혈관의 깊이 정보를 생성할 수 있다.
그 다음, 생체 성분 측정 장치(100)는 산출된 혈관의 깊이 정보를 기초로 산란 계수를 보정할 수 있다(730).
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)는 혈관의 깊이 정보를 기초로 검출된 제1 광 신호의 검출 깊이를 결정하고, 결정된 검출 깊이와 기준 깊이의 비교 결과를 기초로 산출된 산란 계수를 보정할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광 신호의 검출 깊이와 기준 깊이가 서로 다른 경우, 검출 깊이에서 산출된 산란 계수를 기준 깊이에서의 산란 계수로 보정할 수 있다.
이와 같이, 혈관의 깊이 정보를 기초로 검출 깊이에서 산출된 산란 계수를 기준 깊이에서의 산란 계수로 보정함으로써, 생체 성분 측정시 사용자의 활동, 건강 상태, 시간의 경과 및 측정 지점의 변화에 따라 서로 다른 검출 깊이에서 산출된 산란 계수에도 불구하고, 생체 성분 측정의 정확도 및 신뢰도를 보장할 수 있다.
또한, 생체 성분 측정 장치(100)는 검출된 광 신호의 광 강도(light intensity), 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio), 제1 광원과의 거리, 혈관 깊이 정보 중의 적어도 하나의 검출기를 선택할 수 있다.
예를 들어, 제1 광원, 제2 광원 및 검출기가 복수 개 배치되거나, 미리 정해진 배열(array)구조로 배치된 경우 생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광원 및 검출기를 혈관을 따라 정렬(align)시키거나, 동일한 깊이의 혈관이 위치한 제1 광원 및 검출기만을 구동 또는 선택하기 위해 복수의 제1 광원 및 검출기 중의 적어도 일부를 선택할 수 있다.
다른 예로, 생체 성분 측정 장치(100)는 제1 광원, 제2 광원 및 검출기를 개별적으로 제어하여, 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비(signal to noise ratio)를 산출하고, SNR의 크기 순서에 따라 적어도 하나 이상의 제1 광원 및 검출기를 선택할 수 있다. 예컨대, 복수의 제1 광원, 제2 광원 및 검출기가 배치된 경우, 생체 성분 측정 장치(100)는 어느 하나의 제1 광원와 검출기들 중에서 어느 하나만을 구동 시킴으로써, 제1 광원 중 어느 하나에 대한 각 검출기에서 검출되는 제1 광 신호의 신호대잡음비를 산출하고, 신호대잡음비의 크기 순서를 신호 특성이 가장 양호한 것으로 결정하고, 신호대잡음비의 크기 순서에 따라 적어도 하나 이상의 제1 광원 및 검출기를 선택할 수 있다.
또 다른 예로, 생체 성분 측정 장치(100)는 혈관의 깊이 정보를 기초로, 복수의 검출기들 중에서 동일 깊이의 혈관 위치에 배치된 적어도 둘 이상의 검출기를 선택할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 복수의 제1 광원, 제2 광원 및 검출기들 중에서 적어도 하나 이상의 제1 광원, 제2 광원 및 검출기가 선택되면, 선택된 제1 광원, 제2 광원 및 검출기만을 구동시켜 광 신호를 검출하고, 검출된 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출할 수 있다.
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)는 가장 높은 광 강도, 신호대잡음비 및 제1 광원과 검출기 사이의 거리를 기초로 선택된 제1 광원 및 검출기를 사용하여 제1 광 신호를 검출함으로써 신호 특성이 양호한 제1 광 신호에 기초하여 산란 계수를 산출할 수 있다.
또한, 생체 성분 측정 장치(100)는 동일한 깊이의 혈관 위치에 배치된 적어도 둘 이상의 검출기에서 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출함으로써, 산출된 산란 계수의 신뢰도를 보장할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다(740).
산란 계수는 혈관 속 혈액에 포함된 생체 성분에 의해 산란을 일으키고, 산란되어 되돌아오는 산란된 광 강도(scattered light intensity)의 크기를 기초로 생체 성분의 농도를 측정할 수 있으며, 예컨대, 혈액 내 측정 대상 생체 성분의 농도와 산란계수의 농도는 비례할 수 있으므로, 산란 계수의 변화에 따라 생체 성분의 농도를 측정할 수 있다.
이때, 생체 성분 측정 장치(100)는 측정 대상이 되는 생체 성분의 종류, 측정 지점, 혈관의 깊이 정보와 산란 계수에 관한 상관 관계 또는 기계 학습(machine learning)을 기초로 미리 생성된, 생체 성분 추정 모델을 기초로 생체 성분의 농도를 측정할 수 있다.
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 생체 성분 측정 장치
110: 제1 광원
111: 제2 광원
120: 검출기
130: 프로세서
400: 생체 성분 측정 장치
410: 광원
420: 검출기
430: 프로세서
440: 입력부
450: 통신부
460: 출력부
470: 센서부
480: 저장부
500: 생체 성분 측정 장치
510: 광원 어레이
520: 검출기 어레이
530: 프로세서
60: 프로브
511, 512, 513, 514: 광원
521, 522, 523, 524: 검출기

Claims (29)

  1. 피검체에 각각 서로 다른 파장의 광을 조사하는 제1 광원 및 제2 광원;
    상기 제1 광원에서 조사된 제1 광 신호 및 상기 제2 광원에서 조사된 제2 광 신호를 검출하는 검출기; 및
    상기 검출된 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출하고, 상기 검출된 제2 광 신호를 기초로 혈관의 깊이 정보를 산출하며, 상기 산출된 혈관의 깊이 정보를 기초로 상기 산란 계수를 보정하여 생체 성분을 측정하는 프로세서;를 포함하는 생체 성분 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 검출기는,
    상기 피검체의 표면에서, 혈관의 위치와 정렬(align)되도록 배치되는 생체 성분 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출기는,
    상기 제1 광원으로부터 서로 다른 거리에 복수개 배치되는 생체 성분 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광원은,
    상기 검출기와 미리 정해진 거리만큼 이격되어 배치되는 생체 성분 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 광원은 500nm ~ 855nm 파장 대역의 광을 조사하는 생체 성분 측정 장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 제2 광원은 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode) 및 형광체 중의 적어도 하나를 포함하는 생체 성분 측정 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    각 검출기로부터 검출된 복수의 제1 광 신호의 광 강도(light intensity), 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio), 각 검출기와 제1 광원과의 거리 및 각 검출기에 대응하는 혈관 깊이 정보 중의 적어도 하나를 기초로 하나 이상의 검출기를 선택하는 생체 성분 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 혈관의 깊이 정보를 기초로, 복수의 검출기들 중에서 동일 깊이의 혈관 위치에 배치된 하나 이상의 검출기를 선택하고, 선택된 하나 이상의 검출기에서 검출한 제1 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출하는 생체 성분 측정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 광원이 복수인 경우, 상기 각 검출기에서 검출된 복수의 제1 광 신호의 신호대잡음비를 산출하고, 신호대잡음비의 크기 순서에 따라 하나 이상의 제1 광원을 선택하며,
    상기 선택된 하나 이상의 제1 광원의 제1 광신호에 대하여 산출된 신호대잡음비의 크기 순서에 따라 상기 하나 이상의 검출기를 선택하는 생체 성분 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 혈관의 깊이 정보를 기초로 상기 검출된 제1 광 신호의 검출 깊이를 결정하고, 상기 결정된 검출 깊이와 기준 깊이의 비교 결과를 기초로 상기 산출된 산란 계수를 보정하는 생체 성분 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제1 광 신호로부터 광 강도(scattered light intensity)를 산출하고, 상기 광 강도와, 상기 검출기 및 제1 광원 사이의 거리를 기초로 상기 산란 계수를 산출하는 생체 성분 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제2 광 신호로부터 광 강도(reflected light intensity)를 산출하고, 상기 광 강도의 변화에 따라 혈관의 깊이 변화를 추정하여 상기 혈관의 깊이 정보를 생성하는 생체 성분 측정 장치.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 제1 광원, 제2 광원 및 검출기는,
    사각형, 원형, 동심원형 및 띠형 중의 하나 이상의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 배치되는 생체 성분 측정 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    광원 및 검출기의 작동 상태, 혈관의 위치 및 깊이, 생체 산란된 광 강도, 반사된 광 강도, 생체 성분의 종류 및 농도, 가이드 정보 및 경고 정보 중의 적어도 하나를 출력하는 출력부를 더 포함하는 생체 성분 측정 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 생체 성분은 혈중 중성지방, 콜레스테롤, 단백질, 혈당 및 요산중의 적어도 하나를 포함하는 생체 성분 측정 장치.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    피검체에 각각 서로 다른 파장의 광을 조사하는 제1 광원 및 제2 광원을 포함하는 광원 어레이(array);
    상기 광원 어레이의 각 광원에서 조사된 광 신호를 검출하는 검출기 어레이(array); 및
    상기 광원 어레이에 포함된 각 광원을 개별적으로 구동하고, 상기 제1 광원에서 조사되어 상기 검출기 어레이에서 검출된 제1 광신호를 기초로 산란계수를 산출하고, 상기 제2 광원에서 조사되어 상기 검출기 어레이의 각 검출기에서 검출된 제2 광 신호를 기초로 상기 제2 광원과 상기 각 검출기 사이의 광 경로 길이(light path length) 정보를 생성하고, 생성된 광 경로 길이 정보를 기초로 상기 산출된 산란 계수를 보정하여 생체 성분을 측정하는 프로세서를 포함하는 생체 성분 측정 장치.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 검출기 어레이의 각 검출기를 개별적으로 제어하여 하나 이상의 검출기를 구동하는 생체 성분 측정 장치.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제17항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 구동된 광원에 대한 상기 광 경로 길이 정보와 상기 구동된 광원에 대한 기준 광 경로 길이 정보를 비교하고, 비교 결과를 기초로 상기 산출된 산란계수를 보정하는 생체 성분 측정 장치.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 광 경로 길이 정보를 기초로 둘 이상의 검출기를 선택하고, 선택된 검출기에서 검출된 광 신호를 기초로 산란 계수를 산출하는 생체 성분 측정 장치.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서,
    상기 광원 어레이의 각 광원 및 상기 검출기 어레이의 각 검출기는,
    사각형, 원형, 동심원형 및 띠형 중의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 배치되는 생체 성분 측정 장치.
  21. 생체 성분 측정 장치가,
    검출기를 통해 제1 광원에서 조사된 제1 파장의 제1 광 신호를 검출하는 단계;
    상기 검출기를 통해 제2 광원에서 조사된 상기 제1 파장과 다른 제2 파장의 제2 광 신호를 검출하는 단계;
    상기 검출된 제1 광 신호(light signal)를 기초로 산란 계수를 산출하는 단계;
    상기 검출된 제2 광 신호를 기초로 혈관의 깊이 정보를 산출하는 단계;
    상기 산출된 혈관의 깊이 정보를 기초로 상기 산출된 산란 계수를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 산란계수를 이용하여 생체 성분을 측정하는 단계;를 포함하는 생체 성분 측정 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 광원 및 검출기는 혈관의 위치와 정렬(align)되도록 배치되는 생체 성분 측정 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제2 광원은 500nm ~ 855nm 파장대역의 광을 조사하는 생체 성분 측정 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 검출기가 복수인 경우, 각 검출기를 통해 검출된 검출된 제1 광 신호 및 제2 광신호의 광 강도(light intensity), 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio), 각 검출기와 제1 광원과의 거리, 각 검출기에 대응하는 혈관 깊이 정보 중의 적어도 하나를 기초로, 하나 이상의 검출기를 선택하는 단계를 더 포함하는 생체 성분 측정 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 검출기를 선택하는 단계는,
    상기 복수의 검출기들 중에서 동일 깊이의 혈관 위치에 배치된 하나 이상의 검출기를 선택하는 생체 성분 측정 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 제1 광원이 복수인 경우, 상기 각 검출기에서 검출된 제1 광 신호의 신호대잡음비를 산출하는 단계; 및
    상기 제1 광신호의 신호대잡음비의 크기 순에 따라 하나 이상의 제1 광원을 선택하는 단계를 더 포함하고,
    상기 검출기를 선택하는 단계는,
    상기 선택된 하나 이상의 제1 광원의 제1 광 신호에 대하여 산출된 신호대잡음비의 크기 순에 따라 하나 이상의 검출기를 선택하는 생체 성분 측정 방법.
  27. ◈청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제21항에 있어서,
    상기 산란 계수를 보정하는 단계는,
    상기 혈관의 깊이 정보를 기초로 상기 검출된 제1 광 신호의 검출 깊이를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 결정된 검출 깊이와 기준 깊이의 비교 결과를 기초로 상기 산출된 산란 계수를 보정하는 생체 성분 측정 방법.
  28. ◈청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제21항에 있어서,
    상기 산란계수를 산출하는 단계는,
    상기 제1 광 신호로부터 광 강도(scattered light intensity)를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 광 강도 및, 상기 검출기와 제1 광원 사이의 거리를 기초로 상기 산란 계수를 산출하는 단계를 포함하는 생체 성분 측정 방법.
  29. ◈청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제21항에 있어서,
    상기 혈관의 깊이 정보를 산출하는 단계는,
    상기 제2 광 신호로부터 광 강도(reflected light intensity)를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 광 강도의 변화에 따라 혈관의 깊이 변화를 추정하여 상기 혈관의 깊이 정보를 생성하는 단계를 포함하는 생체 성분 측정 방법.
KR1020170184312A 2017-12-29 2017-12-29 생체 성분 측정 장치 및 방법 KR102531994B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170184312A KR102531994B1 (ko) 2017-12-29 2017-12-29 생체 성분 측정 장치 및 방법
US16/173,695 US11013412B2 (en) 2017-12-29 2018-10-29 Biological component measuring apparatus and biological component measuring method
CN201811322243.1A CN109984727B (zh) 2017-12-29 2018-11-07 生物成分测量装置和生物成分测量方法
JP2018231769A JP7152287B2 (ja) 2017-12-29 2018-12-11 生体成分測定装置及び方法
EP18248009.5A EP3505044B1 (en) 2017-12-29 2018-12-27 Biological component measuring apparatus and biological component measuring method
US17/239,047 US11607133B2 (en) 2017-12-29 2021-04-23 Biological component measuring apparatus and biological component measuring method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170184312A KR102531994B1 (ko) 2017-12-29 2017-12-29 생체 성분 측정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190081634A KR20190081634A (ko) 2019-07-09
KR102531994B1 true KR102531994B1 (ko) 2023-05-15

Family

ID=65023665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170184312A KR102531994B1 (ko) 2017-12-29 2017-12-29 생체 성분 측정 장치 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11013412B2 (ko)
EP (1) EP3505044B1 (ko)
JP (1) JP7152287B2 (ko)
KR (1) KR102531994B1 (ko)
CN (1) CN109984727B (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102094596B1 (ko) * 2018-03-30 2020-03-27 한국과학기술원 생체 정보 감지 센서
KR20210012259A (ko) * 2019-07-24 2021-02-03 삼성전자주식회사 미세먼지 측정 장치 및 방법
KR20210069945A (ko) 2019-12-04 2021-06-14 삼성전자주식회사 생체정보 추산 장치 및 방법
US12082925B2 (en) 2019-12-26 2024-09-10 Korea Electronics Technology Institute Self-reference point setting type blood component measuring method and apparatus
KR102335211B1 (ko) * 2019-12-26 2021-12-07 한국전자기술연구원 자가기준점 설정형 혈액성분 측정 방법 및 장치
JP2021117143A (ja) * 2020-01-28 2021-08-10 メディカルフォトニクス株式会社 血管検知装置及びその方法
CN111297374B (zh) * 2020-02-24 2022-05-27 京东方科技集团股份有限公司 一种体征参数检测设备及体征参数检测方法
CN113303793B (zh) * 2020-02-26 2022-08-26 先阳科技有限公司 一种组织成分无创检测方法、装置、系统及可穿戴设备
EP3936037A1 (en) * 2020-07-09 2022-01-12 Polar Electro Oy Optical light guide for optical sensor
US20220031232A1 (en) * 2020-07-30 2022-02-03 Novotec Llc Vessel location assistance device
KR20220030089A (ko) 2020-09-02 2022-03-10 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법
WO2022059063A1 (ja) * 2020-09-15 2022-03-24 日本電気株式会社 生体情報取得装置、システム、生体情報取得方法、および記録媒体
KR102615428B1 (ko) * 2020-11-27 2023-12-21 단국대학교 산학협력단 플라크 측정방법
KR102615423B1 (ko) * 2020-11-27 2023-12-21 단국대학교 산학협력단 생체 외 플라크 모사 장치 및 이의 제작 방법
KR20220107439A (ko) * 2021-01-25 2022-08-02 삼성전자주식회사 생체정보 추정 장치 및 방법
KR102613083B1 (ko) * 2021-11-02 2023-12-11 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 광 검출기를 이용한 비접촉 생체 신호 측정 장치
KR102457772B1 (ko) * 2022-07-11 2022-10-24 주식회사 룰루랩 다파장을 이용하여 피부 성분량을 분석하는 방법 및 장치
CN115251853A (zh) * 2022-07-26 2022-11-01 中国科学院深圳先进技术研究院 一种微血管的位置检测方法、装置、系统及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060058595A1 (en) 2003-03-13 2006-03-16 Vera Herrmann Blood optode
US20100054576A1 (en) 2008-08-26 2010-03-04 Kazuhiro Tsujita Image processing apparatus, image processing method, and image processing program
JP2012019833A (ja) 2010-07-12 2012-02-02 Seiko Epson Corp 濃度定量装置、濃度定量方法及びプログラム
US20120209094A1 (en) 2004-08-11 2012-08-16 Glt Acquisition Corp. Monitoring blood constituent levels in biological tissue
US20120253122A1 (en) 2011-04-01 2012-10-04 Fujifilm Corporation Endoscope system and calibration method
JP2017108924A (ja) 2015-12-17 2017-06-22 セイコーエプソン株式会社 生体情報取得装置および生体情報取得方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6029128B2 (ja) 1977-10-13 1985-07-09 日本電気株式会社 マイクロプログラム制御装置
EP0875201B1 (en) * 1995-12-27 2005-06-15 Sysmex Corporation Noninvasive blood examination apparatus
GB2329015B (en) 1997-09-05 2002-02-13 Samsung Electronics Co Ltd Method and device for noninvasive measurement of concentrations of blood components
WO2003096272A1 (en) 2002-05-09 2003-11-20 Sony Corporation Method of detecting biological pattern, biological pattern detector, method of biological certificate and biological certificate apparatus
CN100478733C (zh) 2004-06-17 2009-04-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 光谱系统和用于确定所关心容积位置的方法
JP2008546430A (ja) 2005-06-02 2008-12-25 グルコライト・コーポレーシヨン 個体の被検体レベルの非侵襲的な測定方法
JP2007117221A (ja) 2005-10-25 2007-05-17 Hirato Koji Ftirを用いた非侵襲血液検査「光人間ドックシステム」
US8406861B2 (en) * 2007-03-28 2013-03-26 Trustees Of Boston University Detecting optical properties of a turbid medium
JP5278854B2 (ja) 2007-12-10 2013-09-04 富士フイルム株式会社 画像処理システムおよびプログラム
KR101491853B1 (ko) 2008-07-15 2015-02-09 엘지전자 주식회사 비침습 혈당 측정 장치 및 방법
US7884933B1 (en) 2010-05-05 2011-02-08 Revolutionary Business Concepts, Inc. Apparatus and method for determining analyte concentrations
JP5990906B2 (ja) 2011-12-19 2016-09-14 ソニー株式会社 測定装置、測定方法、プログラムおよび記録媒体
EP2930495B1 (en) 2012-12-06 2020-08-19 Medical Photonics Co., Ltd. Non-invasive biolipid metabolism measuring device, non-invasive method for measuring biolipid concentration
JP6201315B2 (ja) 2012-12-27 2017-09-27 セイコーエプソン株式会社 血液成分測定方法、血液成分測定装置及び医療機器
JP6201316B2 (ja) 2012-12-27 2017-09-27 セイコーエプソン株式会社 血液成分測定方法、血液成分測定装置及び医療機器
AU2014241420B2 (en) 2013-03-14 2018-05-31 Profusa, Inc. Method and device for correcting optical signals
CN106163399B (zh) * 2014-03-31 2019-07-12 索尼公司 测量装置、测量方法、程序和记录介质
JP2016106870A (ja) * 2014-12-08 2016-06-20 セイコーエプソン株式会社 生体情報取得装置および生体情報取得方法
KR102411658B1 (ko) * 2015-01-15 2022-06-21 삼성전자주식회사 생체 정보 검출 장치
KR102461185B1 (ko) 2015-11-30 2022-11-01 삼성전자주식회사 스펙트럼 분석법을 이용한 혈중 성분 수치의 추정 장치
WO2017119130A1 (ja) 2016-01-08 2017-07-13 株式会社三菱ケミカルホールディングス 非侵襲型生体脂質計測器及び非侵襲型生体脂質計測方法
JP6029128B1 (ja) 2016-05-18 2016-11-24 メディカルフォトニクス株式会社 血中脂質濃度計測装置及びその作動方法
JP6576895B2 (ja) * 2016-09-29 2019-09-18 富士フイルム株式会社 内視鏡システム、プロセッサ装置、及び内視鏡システムの作動方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060058595A1 (en) 2003-03-13 2006-03-16 Vera Herrmann Blood optode
US20120209094A1 (en) 2004-08-11 2012-08-16 Glt Acquisition Corp. Monitoring blood constituent levels in biological tissue
US20100054576A1 (en) 2008-08-26 2010-03-04 Kazuhiro Tsujita Image processing apparatus, image processing method, and image processing program
JP2012019833A (ja) 2010-07-12 2012-02-02 Seiko Epson Corp 濃度定量装置、濃度定量方法及びプログラム
US20120253122A1 (en) 2011-04-01 2012-10-04 Fujifilm Corporation Endoscope system and calibration method
JP2017108924A (ja) 2015-12-17 2017-06-22 セイコーエプソン株式会社 生体情報取得装置および生体情報取得方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3505044A1 (en) 2019-07-03
US20190200866A1 (en) 2019-07-04
JP7152287B2 (ja) 2022-10-12
KR20190081634A (ko) 2019-07-09
JP2019120684A (ja) 2019-07-22
US11607133B2 (en) 2023-03-21
CN109984727A (zh) 2019-07-09
EP3505044B1 (en) 2020-09-09
US11013412B2 (en) 2021-05-25
CN109984727B (zh) 2023-06-02
US20210235990A1 (en) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102531994B1 (ko) 생체 성분 측정 장치 및 방법
KR102681121B1 (ko) 생체 성분 측정 장치 및 방법
KR102409382B1 (ko) 생체 정보 검출 장치 및 방법
CN109348727B (zh) 用于感测肌肉组织中糖原的近红外光谱学技术
US11204276B2 (en) Apparatus and method for analyzing component of object, and image sensor
CN109549652A (zh) 生物成分估计装置及其操作方法
CN116098579A (zh) 电子装置和使用电子装置估计生物信息的方法
KR102534851B1 (ko) 생체 정보 측정 장치 및 방법
KR102673720B1 (ko) 혈중 물질 추정 장치 및 방법
CN111134688B (zh) 光学传感器、测量光信号的方法及估计血液浓度的装置
US20170319084A1 (en) Measuring apparatus and measuring method
US11331044B2 (en) Apparatus and method for measuring bio-information
US11350878B2 (en) Apparatus and method for estimating bio-information
KR102553032B1 (ko) 생체정보 추정 장치, 다중신호 측정센서
KR102640317B1 (ko) 체액 측정 장치 및 방법
US20190083010A1 (en) Bio-signal detecting apparatus, and apparatus and method for processing bio-information
KR20200037952A (ko) 분석 물질의 혈중 농도 추정 장치 및 방법과, 모델 생성 장치 및 방법
US20240138722A1 (en) Apparatus and method for measuring triglyceride level
US20220175252A1 (en) Spectro-mechanical imaging for characterizing embedded lesions
KR20220150804A (ko) 바이오마커 농도 추정장치와, 이를 포함하는 전자장치
KR20220155937A (ko) 생체 변화를 색상으로 표시하는 정보 제공 장치
CN114788697A (zh) 用于估计生物信息的设备和方法
KR20190019378A (ko) 생체 정보 추정 장치, 스펙트럼 품질 평가 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant