KR101097399B1 - Apparatus for diagnosis of diseases by estimation advanced glycation end products using skin autofluorescence - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for diagnosing a disease with the amount of final glycated substances using auto skin fluorescence is provided to diagnose self-fluorescence of a skin, thereby easily diagnosing a diabetic disease. CONSTITUTION: A first light source(11b) emits light whose wavelength is between 350 and 400nm. A second light source(11a) emits white light for measuring a reflective spectrum in a visible ray wavelength area. A probe unit includes an optical fiber channel for a light source(21) connected to the light sources and an optical fiber detection channel(22).

Description

피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치 {Apparatus for diagnosis of diseases by estimation advanced glycation end products using skin autofluorescence}Apparatus for diagnosis of diseases by estimation advanced glycation end products using skin autofluorescence}

본 발명은 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피부의 자가형광 측정에 의하여 최종 당화 산물의 양을 평가함으로써 당뇨와 관련된 다양한 질환들에 대한 진단을 수행할 수 있는 질병 진단 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for diagnosing a disease by evaluating the amount of the final glycation product using skin autofluorescence, and more particularly, to evaluating the amount of the final glycation product by measuring the amount of the final glycation product of the skin. A disease diagnosis apparatus capable of performing a diagnosis.

최종 당화 산물(Advanced Glycation End products; AGE)은 메일라드 화학 반응(Maillard reaction)의 결과로 신체 기관의 단백질의 산화에서 형성된다. 이러한 반응은 많은 단백질의 기능을 손상시킨다. 건강한 사람도 나이가 들어 가면서 지속적으로 이러한 생성물이 축적된다.Advanced Glycation End products (AGEs) are formed in the oxidation of proteins in body organs as a result of the Maillard reaction. This reaction impairs the function of many proteins. Healthy people continue to accumulate these products as they age.

도 10은 일생동안 최종 당화 산물(AGE)가 축적되는 것을 나타내고 있는 것이다. 도 10에 나타나는 바와 같이, 흡연, 고지방산(high fatty acid)을 포함하는 식사 또는 과콜레스테롤혈증 (hypercholesterolemia)과 같은 심장 위험 인자에 노출뿐만 아니라 패혈증(sepsis)과 같은 급성 질환에 의해 산화 스트레스(oxidative stress)가 급속히 증가함에 따라, 최종 당화 산물(AGE)가 발생한다. 이러한 최종 당화 산물(AGE)는 전 시간에 걸쳐 느리게 분해되고 축적된다. 최종 당화 산물(AGE)의 증가는 동맥경화증(atherosclerosis)과 같은 만성 질환의 진행과 관련된다. 최종 당화 산물(AGE)는 사람의 일생동안 나이가 증가함에 따라 신체에 축적되면서 증가하게되는 경향을 보인다.Figure 10 shows the accumulation of the final glycation product (AGE) over a lifetime. As shown in FIG. 10, oxidative stress may be caused by smoking, eating meals containing high fatty acids, or exposure to heart risk factors such as hypercholesterolemia, as well as acute diseases such as sepsis. As the stress increases rapidly, the final glycation product (AGE) occurs. This final saccharification product (AGE) slowly degrades and accumulates over time. Increases in end glycation products (AGEs) are associated with the development of chronic diseases such as atherosclerosis. The final glycation product (AGE) tends to increase as it accumulates in the body as the person ages.

고혈당이 지속되는 경우에는 비효소적 단백질 당화(glycation) 및 산화(glycoxidation)의 계속적인 반응이 일어나며 이에 따라 비가역적 당과 단백질의 복합체인 최종 당화 산물(Advanced Glycation End products; AGE)이 형성된다.If hyperglycemia persists, a continuous reaction of non-enzymatic protein glycation and glycation occurs, resulting in the formation of an advanced glycation end product (AGE), a complex of irreversible sugars and proteins.

당뇨병, 신부전(renal failure), 심혈관질환(cardiovascular)과 같은 혈관 계통의 질환을 앓고 있는 사람들에게 최종 당화 산물(AGE)의 축적은 상당히 빨리 진행된다. 최종 당화 산물(AGE) 생성물은 피부를 포함하여 다양한 조직들에 축적된다. 최종 당화 산물(AGE)는 자외선 영역 (370 ㎚ 근처에서 최대)의 여기 광 조사에 의해 파랑 스펙트럼 영역 (440㎚ 근처에서 최대)에서 자가 형광(AF)을 방사하는 특성을 갖는다.Accumulation of end glycation products (AGEs) proceeds fairly rapidly in people with diseases of the vascular system such as diabetes, renal failure, and cardiovascular diseases. The final glycation product (AGE) product accumulates in various tissues, including the skin. The final glycation product (AGE) has the property of emitting self fluorescence (AF) in the blue spectral region (maximum near 440 nm) by excitation light irradiation in the ultraviolet region (maximum near 370 nm).

알려진 바에 의하면, 최종 당화 산물(AGE)는 일련의 질병에 대해 바이오 마커로써 역할을 할 수 있으며, 비침습적(non-invasive) 방법에 의해 피부의 자가 형광을 측정함으로써 신체 전 기관의 생리적인 상태의 손상을 평가할 수 있다.As is known, the final glycosylation product (AGE) can serve as a biomarker for a series of diseases, and by measuring the autofluorescence of the skin by non-invasive methods, Damage can be assessed.

그러므로, 최종 당화 산물(AGE)는 연령과 관련된 질병에서 장기간 합병증을 예측한다. 구체적으로, 피부 자가형광의 양은 당뇨병 및 신부전증(renal failure)을 가진 환자에서 증가하고, 혈관합병증(vascular complication)과 관상 동맥 질환(coronary heart disease; CHD)의 진행과 관련된다.Therefore, final glycation end products (AGEs) predict long-term complications in age-related diseases. Specifically, the amount of skin autofluorescence increases in patients with diabetes and renal failure and is associated with the progression of vascular complications and coronary heart disease (CHD).

이러한 최종 당화 산물(AGE)의 축적은 피부 자가형광으로 나타나며 비침습적으로 측정할 수 있으며, 비침습 임상 도구로서 당뇨 및 최종 당화 산물(AGE) 축적과 관련된 환경에서 장기간의 혈관 합병증의 위험 평가를 위해 유용하다.Accumulation of these final glycation products (AGEs) is manifested by skin autofluorescence and can be measured non-invasively, and as a non-invasive clinical tool for assessing the risk of long-term vascular complications in conditions related to diabetes and the accumulation of final glycation products (AGEs). useful.

첨부된 도 11은 다양한 연령대의 당뇨 환자군 및 당뇨 환자가 아닌 대조군에 대한 피부 자가 형광을 측정한 것이다. 도 11의 피부 자가 형광의 측정 결과로부터 연령과 자가형광 크기 사이에 상당한 연관 관계가 있음을 알 수 있다(대조군 0.32, 당뇨 환자군 0.64). 또한, 당뇨 환자(실선)의 경우 대조군(점선)에 비해 평균 25%가 높음을 알 수 있다.Attached FIG. 11 measures skin autofluorescence for diabetic patients of various ages and non-diabetic controls. It can be seen from the measurement results of skin autofluorescence in FIG. 11 that there is a significant correlation between age and autofluorescence size (control group 0.32, diabetic group 0.64). In addition, diabetes patients (solid line) can be seen that the average 25% higher than the control (dotted line).

이와 관련하여 피부 자가형광(AF) 측정에 의해 최종 당화 산물(AGE) 평가를 위해 제안된 방법과 장비로서, 미국공개특허 제2004-186363호에서는 환자의 하박 부위의 피부 형광을 측정하여 최종 당화 산물(AGE)를 평가하는 기술을 제안한다.In this regard, the proposed method and equipment for the evaluation of the final glycation product (AGE) by the measurement of skin autofluorescence (AF), US Patent Publication No. 2004-186363 to measure the skin fluorescence of the lower part of the patient to determine the final glycation product Suggest a technique for evaluating (AGE).

위 문헌에서 여기 광원은 300-420 ㎚ 파장 범위의 자외선 영역에서 발광하는 검은 유리의 루미네센스 램프(blacklight fluorescent tube)이다. 광을 수집하고 기록하는 것은 광섬유 스펙트로미터에 의해 수행된다. 측정 면적을 증가시키기 위해 광섬유의 끝 면은 장비의 투명창에서 어느정도 거리(d: 5-9 mm)를 두고 배치하였으며, 피부로부터 반사되는 반사광의 영향을 줄이기 위해 광섬유는 창의 표면에 대해 45 각도로 방향을 설정하였다.In the above literature the excitation light source is a black glass luminescent lamp which emits in the ultraviolet region in the 300-420 nm wavelength range. Collecting and recording light is performed by an optical fiber spectrometer. To increase the measuring area, the end face of the optical fiber was placed at a distance (d: 5-9 mm) from the transparent window of the instrument. The optical fiber was placed at an angle of 45 degrees to the surface of the window to reduce the influence of reflected light reflected from the skin. The direction was set.

피부의 색소침착의 영향을 줄이기 위해 285-420 ㎚의 반사 여기광에 대한 420-600 ㎚의 자가 형광(AF)의 동등한 비율의 복합 계수가 도입되었다. 위의 제안에 따라 제작된 장치로, <DiagnOptics>의 "AGE-reader"가 도 12에서 보여 진다( <DiagnOptics>. Groningen. The Netherlands. http://www.diagnoptics.com/ ). 책상 위에 설치된 AGE-reader는 USB 케이블에 의해 퍼스널 컴퓨터와 연결되며, 0.4 ㎠의 크기의 피부 면적에서 측정이 수행된다.In order to reduce the effects of pigmentation of the skin, a complex coefficient of equal proportion of autofluorescence (AF) of 420-600 nm to reflected excitation light of 285-420 nm was introduced. With the device manufactured according to the above proposal, "AGE-reader" of <DiagnOptics> is shown in Figure 12 (<DiagnOptics>. Groningen. The Netherlands. Http://www.diagnoptics.com/). The AGE-reader, mounted on a desk, is connected to a personal computer via a USB cable, and measurements are made on a 0.4 square foot skin area.

특히, 미국공개특허 제2004-186363호에서의 피부 표면의 측정 면적과 관련하여, 소형 설비로 보다 넓은 조사 및 측정 면적을 제공하기 위하여, 투명창 내의 피부 표면은 측정창보다 적어도 3~20배 크도록 설정한다. 설정된 피부 표면의 측정 면적은 적어도 0.1㎠이어야 하며, 특별히 1에서 4㎠가 선호된다.In particular, in connection with the measurement area of the skin surface in US Patent Publication No. 2004-186363, the skin surface in the transparent window is at least three to twenty times larger than the measurement window in order to provide a larger irradiation and measurement area in a compact installation. To be set. The measurement area of the set skin surface should be at least 0.1 cm 2, with 1 to 4 cm 2 being especially preferred.

피부 색소는 자가형광에 영향을 줄 수 있기 때문에 피부 광 타입(Skin Photo Type; SPT)에 따라 피검사자(subject)에 대해 피부 자가 형광(AF)에 대한 상대적인 피부 반사(R%)의 관계를 조사하였다. 420-600 ㎚의 범위에서 측정한 자가 형광의 총량의 광 강도(light intensity)를 285-420 ㎚ 범위에서 측정한 반사 여기광의 총량의 광 강도로 나눔에 의해 정규화하였다.Because skin pigments can affect autofluorescence, we investigated the relationship of relative skin reflection (R%) to skin autofluorescence (AF) for subjects according to Skin Photo Type (SPT). . The light intensity of the total amount of autofluorescence measured in the range of 420-600 nm was normalized by dividing by the light intensity of the total amount of reflected excitation light measured in the range of 285-420 nm.

종래의 미국공개특허 제2004-186363호로부터 제안된 장비의 주요 단점은 다음과 같다.The main disadvantages of the equipment proposed from the prior US Patent Publication No. 2004-186363 are as follows.

먼저, 위 문헌으로부터 제안된 장비들은 수집한 광신호들의 평균 값을 계산하여 최종 당화 산물(AGE)를 측정하여야 함에도 불구하고, 검사 대상 부위 면적이 크지 않아 데이터 표본 수가 작아 정확도가 떨어지는 문제점이 존재한다.First, although the devices proposed from the above literature have to measure the final glycation product (AGE) by calculating the average value of the collected optical signals, there is a problem that the accuracy of the data sample is small due to the small area of the inspection target area, which is not accurate. .

또한, 특정한 신체 부위(하박)에 대하여 측정이 이루어지도록 구현되어, 측정 부위가 제한된 구조를 가지므로 다른 신체 부위에 대한 측정이 어려워, 측정을 원하는 신체 부위에 대한 선택적 진단이 불가능한 단점이 존재한다.In addition, the measurement is made for a specific body part (habak), because the measurement site has a limited structure, it is difficult to measure the other body parts, there is a disadvantage that the selective diagnosis of the body part to be measured is impossible.

구체적으로, 미국공개특허 제2004-186363호에서는 광의 수집 면적을 증가시키기 위해 광을 수집하는 광섬유의 끝 면을 대상 부위로부터 가능한 거리를 띄어서 배치하였으며, 이 경우에 측정되는 대상 부위 면적은 약 0.4㎠이다. 그러나 이 경우에는 측정 대상 부위 면적을 증가시키 위하여 측정 거리(d)를 증가시킴에 따라 수집되는 형광 신호가 크게 감소되는 문제점이 있다.Specifically, in US 2004-186363, in order to increase the light collecting area, the end face of the optical fiber for collecting light is disposed at a distance from the target site, and in this case, the measured target area is about 0.4 cm 2. to be. However, in this case, there is a problem that the fluorescence signal collected is greatly reduced as the measurement distance d is increased in order to increase the area to be measured.

그러므로, 종래 미국공개특허 제2004-186363호의 경우에는 측정가능한 피부 면적의 크기 한계로 인하여, 데이터 검출의 신뢰성이 저하되는 문제점이 존재한다. 특히, 이러한 정확도 문제는 피부의 불균질한 것들, 예를 들어 피부의 반점, 보여지는 혈관, 상처 등과 같은 부위에서 크게 나타나게 된다.Therefore, in the case of US Patent Publication No. 2004-186363, there is a problem that the reliability of data detection is deteriorated due to the size limitation of the measurable skin area. In particular, this accuracy problem is prevalent in areas of skin irregularities such as spots on the skin, blood vessels seen, wounds and the like.

한편, 여러 피부 부위에 대한 지점을 선택하여 측정하는 것이 불가능하다면, 질환에 따라 최적의 정확도를 갖는 측정치를 획득할 수 없다. 예로써 당뇨성 발(Diabetic Foot)의 경우 측정의 정확도를 높이기 위해서는 앞에서 제안된 방식과는 달리 발 부위에서의 측정이 필요하다.On the other hand, if it is impossible to select and measure points for several skin areas, it is not possible to obtain a measurement with optimal accuracy depending on the disease. For example, diabetic foot requires measurement at the foot area unlike the previously proposed method in order to increase the accuracy of the measurement.

당뇨병은 흔히 당뇨성 발(Diabetic Foot)의 질환을 수반하는데, 이 경우에 질병의 진행에 따라 당뇨성 족부 궤양이 발생하며 결국에는 하지 절단을 해야 한다. 당뇨를 가진 전체 환자의 15%에서 당뇨발이 발생하며, 전체 하지 절단환자의 40~60%가 당뇨환자이다. 하지 절단 환자의 80% 이상은 족부궤양이 원인이며, 하지 절단을 하는 대부분은 전문가가 관찰하지 못한 경우이다. 당뇨 발을 가진 약 90% 이상의 환자는 초기에 적절한 조치를 취할 경우 하지 절단없이 치유될 수 있다. Diabetes often involves a disease of the diabetic foot, in which case the diabetic foot ulcer develops as the disease progresses and eventually requires amputation of the lower extremities. Diabetes foot develops in 15% of all diabetic patients, and 40-60% of all lower extremity amputations are diabetic. More than 80% of lower extremity amputations are caused by foot ulcers, and most of the lower extremity amputations have not been observed by a specialist. About 90% or more patients with diabetic feet can be cured without cutting the lower extremities, if appropriate measures are taken initially.

자가 형광 측정 검사는 당뇨발의 초기 진단을 위해 사용될 수 있다. 당뇨발 초기에는 하지 중의 하나에서 다른 쪽 발보다 먼저 질환이 발생한다. 따라서 형광 검사에 의한 당뇨발의 초기 진단은 발의 대칭부위의 피부의 형광 정도를 비교 평가함에 의해 알 수 있다.Autofluorescence assays can be used for early diagnosis of diabetic feet. In the early stages of diabetes, the disease develops in one of the lower legs before the other. Therefore, early diagnosis of diabetic foot by fluorescence can be seen by comparing and evaluating the degree of fluorescence of the skin at the symmetrical part of the foot.

그러므로, 일반적인 당뇨 진단과 함께, 당뇨발과 같은 질환을 조기 진단하기 위해서는, 측정을 원하는 신체 부위에 대한 선택적인 진단이 가능한 진단 장치가 요청된다.
Therefore, in order to diagnose a disease such as diabetic foot as well as general diabetes diagnosis, a diagnosis apparatus capable of selective diagnosis of a body part to be measured is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 피부로부터 최종 당화 산물(AGE) 형광을 측정함에 있어서, 측정의 정확도를 높이고 피부 형광 스펙트럼의 검사 부위를 확장시킬 수 있도록 구성된 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공하고자 한다.The present invention has been made to solve the above problems, in the present invention, in measuring the final glycation product (AGE) fluorescence from the skin, the skin configured to increase the accuracy of the measurement and to expand the inspection site of the skin fluorescence spectrum An apparatus for diagnosing a disease by evaluating the final glycation product amount using autofluorescence is provided.

특히, 본 발명에서는 이러한 목적을 구현하고자 광섬유를 포함하는 탐침부가 피부 표면을 스캐닝하는 방식으로 진단이 이루어질 수 있도록 구현하는 한편, 이러한 스캐닝 방식의 진단이 가능하도록 소형화 및 광검출의 효율성/정확성을 동시에 구현할 수 있는 진단 장치를 제공하고자 한다.Particularly, in the present invention, to realize this object, the probe part including the optical fiber can be diagnosed by scanning the skin surface, and at the same time, the miniaturization and the efficiency / accuracy of light detection can be simultaneously performed to enable the scanning method. It is intended to provide a diagnostic apparatus that can be implemented.

따라서, 본 발명에서는 피부의 자가형광 측정에 의한 최종 당화 산물(AGE)를 정확하게 평가함으로써 당뇨와 관련된 다양한 질환들에 대한 진단 가능성을 향상시킨다.Therefore, the present invention improves the diagnosis possibility for various diseases related to diabetes by accurately evaluating the final glycation product (AGE) by the autofluorescence measurement of the skin.

구체적으로, 본 발명에서는 A) 일반 다수를 대상으로 신속한 검사를 통해 당뇨 잠재 환자를 알아내는 진단 기능, B) 당뇨성 혈관 합병증의 위험 진행 평가, C) 당뇨발 증후군의 초기 검사와 같은 여러 진단 기능들을 복합적으로 수행할 수 있는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공하고자 한다.
Specifically, the present invention provides a number of diagnostic functions, such as A) diagnostic function to identify potential diabetic patients through rapid examination of the general majority, B) risk progress assessment of diabetic vascular complications, and C) initial examination of diabetic foot syndrome. To provide a device for diagnosing a disease by evaluating the amount of the final glycation product using the skin autofluorescence that can be carried out in combination.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 피부에 자가 형광을 여기시키는 광원을 포함하는 광원부와; 피부로부터의 이차 방사광을 측정하는 검출부와; 상기 광원부에 연결되는 광원 광섬유 채널 및 상기 검출부로 연결되는 검출 광섬유 채널을 포함하는 탐침부;를 포함하고, 상기 탐침부 내의 광섬유들은 하나의 검출 광섬유를 중심으로 그 주변에 다수의 광원 광섬유들이 배치되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a light source unit including a light source for exciting the self-fluorescence on the skin; A detection unit for measuring secondary emission light from the skin; And a probe unit including a light source optical fiber channel connected to the light source unit and a detection optical fiber channel connected to the detection unit, wherein the optical fibers in the probe unit include a plurality of light source optical fibers disposed around the single detection optical fiber. Provided is a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using skin autofluorescence.

이 경우, 상기 광원은 여기광으로 370㎚ 파장을 갖는 자외선 광을 방사하는 발광 다이오드의 제1광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In this case, the light source provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the amount of the final glycation product using the skin autofluorescence, characterized in that the first light source of the light emitting diode that emits ultraviolet light having a wavelength of 370nm as excitation light do.

또한, 상기 광원부에는 400㎚ 이상의 광을 차단하는 단파장 통과 필터가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the light source unit provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that it further comprises a short-wave pass filter for blocking light of 400nm or more.

또한, 상기 제1광원으로부터의 광을 상기 광원 광섬유 채널로 전달하는 광학 렌즈를 더 포함하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.The present invention also provides an apparatus for diagnosing a disease by evaluating a final glycation product amount using skin autofluorescence further comprising an optical lens for transmitting light from the first light source to the light source optical fiber channel.

또한, 상기 광원부에는 가시광선 파장 영역에서 반사 스펙트럼 측정을 위한 백색광을 방사하는 발광 다이오드의 제2광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.The light source unit may further include a second light source of a light emitting diode emitting white light for measuring a reflection spectrum in a visible wavelength range. to provide.

또한, 상기 제2광원은 상기 제1광원을 중심으로 그 주변에 배열되는 다수의 발광 다이오드이며, 상기 단파장 통과 필터와 상기 광원 광섬유 채널 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the second light source is a plurality of light emitting diodes arranged around the first light source, the final glycation product using the skin autofluorescence, characterized in that located between the short-pass filter and the light source optical fiber channel. Provide a device for diagnosing diseases by quantitative evaluation.

또한, 상기 제1광원은 그 표면이 상기 광원 광섬유 채널에 근접 배치되어 상기 광원 광섬유 채널로 직접 광을 전달하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the first light source provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the amount of the final glycation product using the skin autofluorescence characterized in that the surface is disposed in close proximity to the light source optical fiber channel to transmit light directly to the light source optical fiber channel. do.

또한, 상기 검출부는 다색화장치와 선형 어레이 센서를 갖는 어레이 카메라를 포함하는 스펙트로포토미터로 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the detection unit provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that consisting of a spectrophotometer comprising an array camera having a multicoloring device and a linear array sensor.

또한, 상기 검출부에서는 자가 형광을 통과시키는 한편, 확산 반사광을 상기 자가 형광 강도의 수준까지 감쇄시키는 장파장 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the detection unit further includes a long wavelength pass filter for passing autofluorescence and attenuating diffused reflected light to the level of the autofluorescence intensity, thereby diagnosing a disease by evaluating the final glycation product amount using skin autofluorescence. Provide a device.

또한, 상기 검출부는 상기 검출 광섬유 채널로부터 피검사자의 정보가 담긴 바코드를 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the detection unit provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that configured to recognize the barcode containing the subject's information from the detection optical fiber channel.

또한, 상기 장파장 통과 필터는 상기 검출부가 바코드를 인식하는 동안 검출 광섬유 채널의 경로 상에서 제거되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the long-wave pass filter provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that the detection unit is configured to be removed on the path of the detection optical fiber channel while the barcode is recognized.

또한, 상기 제1광원 및 상기 제2광원 간의 전환을 제어하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that it further comprises a switch for controlling the switching between the first light source and the second light source.

또한, 상기 탐침부는 파지가 용이하도록 원통형 케이스에 다수의 광섬유들이 수납되도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the probe unit provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that a plurality of optical fibers are accommodated in a cylindrical case for easy gripping.

또한, 상기 원통형 케이스에는 원거리 제어/계기 모듈이 형성된 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the cylindrical case provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that the remote control / instrument module is formed.

또한, 상기 검출부로부터의 신호 처리를 위한 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that it further comprises a signal processing unit for signal processing from the detection unit.

또한, 상기 신호처리부는 검출된 형광 매개변수(F/R)로부터 당뇨 배개변수(F/R)d, 합병증 매개변수(F/R)c 또는 당뇨발 매개변수(F/R)s를 계산하고, 이를 소정의 임계치와 비교함으로써 당뇨성 질환을 진단하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치를 제공한다.
In addition, the signal processing unit calculates the diabetic parameters (F / R) d , complication parameters (F / R) c or diabetes foot parameters (F / R) s from the detected fluorescence parameters (F / R) The present invention provides a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using skin autofluorescence characterized by diagnosing diabetic disease by comparing it with a predetermined threshold.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치 및 이를 이용한 당뇨성 질환의 진단 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the disease diagnosis apparatus by evaluating the amount of the final glycation product using the skin autofluorescence according to the present invention and the diabetic disease diagnosis method using the same have the following effects.

- 본 발명에서는 피부의 자가 형광을 평가하여 당뇨성 질환을 용이하게 진단할 수 있는 것으로, 잠재성 당뇨환자 파악을 위한 대량 검사가 가능하며, 심장-혈관 및 관련 합병증의 위험을 예측가능하고, 당뇨발의 증세에 대한 초기 진단이 가능한 효과가 있다.In the present invention, it is possible to easily diagnose diabetic diseases by evaluating the autofluorescence of the skin, enabling mass screening to identify potential diabetic patients, predicting the risk of cardiovascular and related complications, Early diagnosis of foot symptoms is possible.

- 탐침부에 의한 피부 접촉 및 스캐닝 방식으로 측정이 이루어지므로, 비침습적(non-invasive) 방법에 의한 실시간 측정이 가능하다.Measurements are made by skin contact and scanning by the probe, enabling real-time measurements by non-invasive methods.

- 파지가 용이한 소형의 탐침부로 구성됨에 따라, 질병에 관한 정확한 진단을 수행하기 위한 최적의 장소를 임의로 선택하여 측정할 수 있다.-As it consists of a small probe that is easy to grasp, it is possible to arbitrarily select and measure the optimal place for performing accurate diagnosis of the disease.

- 스캐닝 방식으로 측정가능하여, 측정 대상 부위의 면적을 일정 수준 이상으로 확대할 수 있어 신호의 신뢰성을 향상시켜 진단의 정확도를 개선하는 효과가 있다.-By measuring by scanning method, the area of the measurement target area can be enlarged to a certain level or more, thereby improving the reliability of the signal and improving the accuracy of diagnosis.

- 측정된 신호에 대한 신호 통계 처리를 수행하여, 피부에서 지엽적으로 불균일적으로 발생하는 오차 요인을 제거함으로써 측정값의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.-By performing signal statistical processing on the measured signal, it is possible to improve the reliability of the measured value by eliminating error factors that occur locally in the skin.

- 여러 피검사자들의 측정 데이터를 비교하기 위해 생물학적인 연령에 의존하지 않는 매개변수를 사용함으로써, 별도의 보정 없이 전연령에 대한 진단을 수행할 수 있다.By using parameters that do not depend on biological age to compare measurement data from different subjects, a diagnosis can be made for all ages without additional corrections.

- 파지가 가능한 탐침부에 측정 시작 및 종료에 관한 스위치 및 계기 기능을 수행하는 원거리 제어/계기 모듈을 장착하여, 검사자가 탐침부를 파지한 상태에서 간단하게 진단을 수행할 수 있는 효과가 있다.-The remote control / instrument module which performs switch and meter functions for start and end of measurement on the gripping probe is equipped with the effect that the inspector can easily perform diagnosis while gripping the probe.

- 탐침부의 광섬유는 신호처리부(컴퓨터)로 피검사자의 정보를 신속히 입력하기 위해 피검사자가 착용하고 있는 바코드를 인식하도록 구성함으로써 간단하게 피검사자의 정보를 입력 가능하다.-The optical fiber of the probe can be easily inputted by checking the barcode worn by the examinee in order to quickly input the examinee's information into the signal processing unit (computer).

- 장비 사용이 간편하여 검사자가 특별한 교육 과정이 필요치 않으며 피검사자를 위한 준비 과정이 간편하다.-Easy to use the equipment, no special training is required for the inspector, and preparation for the examinee is easy.

- 장비를 사용한 피검사자의 측정 시간은 수 초 이내이며, 장비는 이동하기에 편리한 소형이며 가볍다.
-The measurement time of the examinee using the equipment is within several seconds, and the equipment is small and light, which is convenient to move.

도 1은 본 발명에서 피부로부터의 이차 방사 스펙트럼의 그래프.
도 2는 피부로부터 산란된 반사 여기광(R)과 자가형광(F) 관계를 나타내는 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 진단 장치를 이용하여 피부 표면을 스캐닝하는 방식의 예를 도시한 개념도.
도 4는 당뇨환자와 대조군의 연령에 따른 피부의 자가 형광에 대한 분산 그래프.
도 5는 본 발명에 따라 최종 당화 산물 양의 평가를 통한 당뇨성 질환의 진단 방법의 구현예를 도시하는 순서도.
도 6은 본 발명의 바람직한 구현예로 제작된 진단 장치의 구성도.
도 7a는 탐침부 말단에서의 광섬유 배열을 도시하고 있는 탐침부의 단면도.
도 7b는 탐침부 말단에서의 광섬유 채널과 광궤적을 도시하고 있는 단면도.
도 8은 광원으로부터 직접 광원 광섬유 채널로 광을 전달하기 위하여 구현된 광원과 광원 광섬유 채널의 구성도.
도 9는 본 발명의 바람직한 구현예로 실제 제작된 진단 장치의 외형 사진.
도 10은 일생동안의 인체에 축적되는 최종 당화 산물(AGE)을 나타내는 그래프.
도 11은 당뇨병 환자와 대조군에서의 연령에 따른 피부 자가 형광의 분산 그래프.
도 12는 종래 제작된 당뇨 진단 장치의 외형 사진.
1 is a graph of secondary emission spectra from the skin in the present invention.
2 is a graph showing a relationship between reflected excitation light (R) and autofluorescence (F) scattered from the skin.
3 is a conceptual diagram illustrating an example of a method of scanning the skin surface using the diagnostic device according to the present invention.
4 is a dispersion graph of self-fluorescence of skin according to age of diabetic patients and control group.
5 is a flow chart illustrating an embodiment of a method for diagnosing diabetic disease through the evaluation of the final glycation product amount in accordance with the present invention.
Figure 6 is a block diagram of a diagnostic device made in a preferred embodiment of the present invention.
Fig. 7A is a cross sectional view of the probe section showing the optical fiber arrangement at the probe tip end;
Fig. 7B is a sectional view showing the optical fiber channel and the light trajectory at the probe end;
8 is a block diagram of a light source and a light source optical fiber channel implemented to transfer light from the light source directly to the light source optical fiber channel.
Figure 9 is a photograph of the appearance of the actual diagnostic device produced in a preferred embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the final glycation product (AGE) accumulated in the human body over a lifetime.
FIG. 11 is a graph of variance of skin autofluorescence with age in diabetics and controls.
12 is a photograph of the appearance of a conventionally manufactured diabetes diagnosis device.

본 발명은 피부의 자가형광 측정을 이용하여 원하는 신체 부위에서의 최종 당화 산물(AGE)를 정확하게 평가함으로써 당뇨와 관련된 다양한 질환들에 대한 정확한 진단이 가능한 질병 진단 장치에 관한 것으로, 당뇨 잠재 환자의 파악, 당뇨성 혈관 합병증의 진단, 당뇨발 증후군의 초기 검사를 복합적으로 수행할 수 있는 진단 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a disease diagnosis apparatus capable of accurate diagnosis of various diseases related to diabetes by accurately evaluating a final glycation product (AGE) at a desired body part using autofluorescence measurement of the skin. The present invention relates to a diagnostic apparatus capable of performing a combination of the diagnosis of diabetic vascular complications and the initial examination of diabetic foot syndrome.

또한, 본 발명에서는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양에 대한 측정 및 이 측정값으로부터 당뇨와 관련된 질환의 정확한 진단이 이루어질 수 있도록, 측정 및 진단 과정에서 여러 인자들의 영향을 보정함으로써 진단의 정확성을 향상시킬 수 있는 구체적인 측정 방법을 제공한다.In addition, in the present invention, the accuracy of diagnosis is corrected by correcting the influence of various factors in the measurement and diagnosis process so that the measurement of the final glycation product amount using skin autofluorescence and accurate diagnosis of a disease related to diabetes can be made from this measurement value. It provides specific measurement methods that can be improved.

이를 위하여, 본 발명에서는 형광 측정의 정확도를 향상시키고, 질환과 관련된 피부 부위에서의 측정을 위하여, 광섬유-광학 스펙트로포토미터를 사용한다.To this end, the present invention uses an optical fiber-optic spectrophotometer to improve the accuracy of fluorescence measurements and to measure in skin areas associated with disease.

본 발명에서 제안된 장비는 기존 장비와 달리 탐침부는 하박의 피부뿐만 아니라 신체의 임의의 부위를 측정할 수 있으며 정해진 측정 부위를 검사자가 탐침부를 파지한 채 상기 탐침부의 이동에 따라 충분하게 측정 면적을 증가시키게 된다.Unlike the existing equipment, the proposed device of the present invention can measure any part of the body as well as the skin of the lower chest, and the measurement area is sufficiently measured according to the movement of the probe while the inspector grips the probe. Is increased.

또한, 최종 당화 산물(AGE) 형광 값에 대한 정확도를 저하시키는 피부의 반점, 보여지는 혈관, 상처 등 측정 부위의 피부에 있는 불균질한 것(large skin irregularities)들을 측정 부위에 대한 이동 경로 상에서 제외시킬 수 있다. 이 외에 측정 부위에서 가시적으로 보이지 않거나 피할 수 없이 존재하는 불균질한 것들 예를 들면, 피부의 두께의 변화, 표피에서의 멜라닌 농도, 혈관, 털, 모공, 주름 등과 같이 물리적으로 피할 수 없는 경우에도 통계적 처리를 통하여 정확한 측정치를 획득할 수 있는 방법을 제안한다.In addition, large skin irregularities in the skin of the measurement site, such as spots of the skin, visible blood vessels, wounds, etc., which reduce the accuracy of the final glycation product (AGE) fluorescence value, are excluded from the migration path to the measurement site. You can. Other inhomogeneities that are invisible or inevitable at the measurement site, such as changes in skin thickness, melanin concentration in the epidermis, blood vessels, hair, pores, wrinkles, etc. We propose a method for obtaining accurate measurements through statistical processing.

그러므로, 본 발명에서 다음과 같은 방식들을 사용하였다.Therefore, the following manners were used in the present invention.

a) 측정 방식은 기존 장비의 고정 방식과 달리 손으로 스캐닝하면서 측정하는 방식을 채택하고, 이것이 구현가능한 진단 장치를 제안함으로써 기존 장비에 비해 상당히 큰 부위의 면적을 측정할 수 있다.a) As the measurement method adopts the method of scanning by hand, unlike the fixed method of the existing equipment, and proposes a diagnostic device that can implement this, it is possible to measure the area of a considerably larger area than the existing equipment.

b) 신체 중 하박과 비교하여 보다 균일한 장소를 선택한다. 당뇨발 질환 이외에 이러한 장소는 상박(upper arm)이다. 당뇨발의 검사에서는 두 발의 대칭적인 부위들에서 측정이 수행된다.b) Choose a more uniform place in the body compared to Habakkuk. In addition to diabetic foot disease, this place is the upper arm. In the examination of diabetic feet, measurements are performed at symmetrical sites of both feet.

c) 피부로부터 반사되는 여기광의 반사 강도와 자가형광의 강도 사이의 관련성을 고려하여 반사율에 의존하지 않는 고유한 자가형광 값을 구하기 위한 매개변수들의 비교 함수에 의한 계산이 필요하다. 한편, 자가 형광 강도를 구하기 위한 형광 스펙트럼의 적분 영역은 최종 당화 산물(AGE) 방출 최대 스펙트럼 근처 영역으로 제한한다. c) A calculation by comparison function of the parameters to obtain a unique autofluorescence value that does not depend on reflectance is necessary, taking into account the relationship between the reflection intensity of excitation light reflected from the skin and the intensity of autofluorescence. On the other hand, the integral region of the fluorescence spectrum to obtain the autofluorescence intensity is limited to the region near the final glycation product (AGE) emission maximum spectrum.

d) 국소적으로 불균질성이 상당히 있는 부위를 제외시키고 측정 결과들의 통계 처리가 수행되었다.d) Statistical treatment of the measurement results was carried out with the exclusion of sites of considerable local inhomogeneity.

위와 같은 방식에 의해 최종 당화 산물(AGE)의 비정상적인 축적과 관련된 당뇨 및 관련 질환을 갖는 환자들의 혈관 합병증의 위험 평가 방법은 다음과 같다. The risk assessment of vascular complications in patients with diabetes and related diseases associated with abnormal accumulation of final glycation product (AGE) by the above method is as follows.

선택된 피부 부위에서 광섬유-광학 스펙트로미터의 탐침에 의해 광조사되었으며, 측정은 2~4초 동안 10 ㎠ 이상의 면적 부위를 스캐닝하였다. 여기광에 대해 이차 방사되는 광들의 스펙트럼을 20번 이상 측정하였다. 각각의 스펙트럼들을 구성하는 반사 여기광(R)과 자가 형광(F) 신호들에 대해 대응되는 정해진 파장 영역에서 적분을 시행하였으며, 적분된 반사와 자기형광의 값의 비 (F/R) 또는 당뇨발의 경우는 두 발의 대칭적인 피부 부위에서 측정한 값을 계산하였다. 자가형광 스펙트럼의 적분은 최종 당화 산물(AGE) 방사 스펙트럼의 최대 영역(440±20 nm)에서 수행되었다. 스캐닝 검사에서 불균질성있는 것들은 제거를 하며, 획득된 일련의 신호들에 대해 통계 처리를 통해 이들의 평균값은 더 정확히 계산되었다. 연령과 함께 증가하는 최종 당화 산물(AGE)의 축적 양이 환자와 건강한 사람의 데이터 비교를 어렵지 않게 하기 위해 연령에 따른 형광 값의 의존치를 제거하는 매개변수를 도입하여 연령에 의존하지 않고 단지 질환의 정도에 따른 정보만이 제공되어야 한다. The selected skin area was irradiated with a probe of a fiber-optic spectrometer, and the measurement was scanned over an area of 10 cm 2 or more for 2-4 seconds. The spectrum of the light emitted secondary to the excitation light was measured at least 20 times. The integrated excitation (R) and autofluorescence (F) signals constituting the respective spectra were integrated in the corresponding wavelength ranges, and the ratio of the integrated reflection to the value of autofluorescence (F / R) or diabetes For the foot, the values measured at the symmetrical skin area of the two feet were calculated. Integration of the autofluorescence spectrum was performed in the maximum region (440 ± 20 nm) of the final glycation product (AGE) emission spectrum. Inconsistencies in the scanning test were eliminated, and their average value was calculated more accurately through statistical processing on the obtained series of signals. In order to ensure that the amount of final glycation product (AGE) that increases with age does not make it difficult to compare data between patients and healthy people, we introduce a parameter that removes the dependence of fluorescence values with age, and is not dependent on age, but only for disease. Only information by degree should be provided.

본 발명을 구체화하기 위한 장비를 제작하였다. 여기에서 광원으로 370㎚ 근처에서 최대값을 갖는 자외선 파장 영역에서 발광하는 발광 다이오드가 채택되었다. 광의 전달과 수집은 광섬유-광학 탐침을 사용하였다. 검사자에게 파지된 탐침부는 검사자에게 파지된 상태로 측정을 수행하게 되며, 정해진 조건에 따라 검사자가 장비를 제어할 수 있도록 원거리 제어 모듈이 설치되었다. 장비의 부가적인 기능으로 컴퓨터에 환자의 정보를 신속히 입력하기 위해 광섬유-광학 탐침에 의한 환자의 정보가 들어있는 바코드를 인식하도록 구성한다.Equipment for embodying the present invention was constructed. Here, a light emitting diode that emits light in an ultraviolet wavelength region having a maximum value near 370 nm is adopted as a light source. The transmission and collection of light used fiber-optic probes. The probe part held by the inspector performs measurement while being held by the inspector, and a remote control module is installed to allow the inspector to control the equipment according to a predetermined condition. As an additional feature of the equipment, it is configured to recognize a barcode containing the patient's information by means of a fiber-optic probe to quickly enter the patient's information into a computer.

검출부로는 선형 어레이 센서의 광검출기를 갖는 광섬유 광학 스펙트로포토미터가 사용되었다. 스펙트로포토미터에 설치된 장파장 통과 필터 (long-wave pass filter)는 반사 여기광에 의해 발생한 스펙트럼 성분의 강도를 자가 형광 신호 강도 수준까지 약화시키는 역할을 한다. 스펙트로포토미터는 USB 케이블을 통해 컴퓨터와 연결되며, 컴퓨터는 수집된 신호를 처리 및 분석과 저장을 하며 또한 장비 전체를 제어한다.As the detection unit, an optical fiber optical spectrophotometer having a photodetector of a linear array sensor was used. The long-wave pass filter installed in the spectrophotometer weakens the intensity of spectral components caused by the reflected excitation light to the level of the autofluorescence signal. The spectrophotometer is connected to a computer via a USB cable, which processes, analyzes and stores the collected signals and also controls the entire instrument.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일구현예에 의한 진단 장치를 설명함에 앞서, 그 진단 장치에 의하여 수행되는 구체적인 단계들을 설명함으로써, 피부의 자가 형광 측정을 이용하여 최종 당화 산물(AGE) 양을 검출하고, 당뇨와 관련된 질환을 보다 정확하게 진단하기 위한 방법을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, prior to explaining the diagnostic device according to an embodiment of the present invention, by explaining the specific steps performed by the diagnostic device, by using the self-fluorescence measurement of the skin (AGE) ) To detect the amount and explain in more detail how to diagnose diabetes-related diseases more accurately.

본 발명에서는 광섬유-광학 스펙트로포토미터를 사용하여 피부의 자가 형광 측정에서 자가 형광 스펙트럼과 함께 반사 여기광에 의한 스펙트럼 성분이 동시에 측정된다. 이를 위해 스펙트로포토미터에 장파장 통과 필터(long-wave pass filter)가 설치되어 반사 여기광을 부분적으로 투과시킨다. 이와 같은 복합 스펙트럼은 형광-반사 스펙트럼으로 불려지며, 대응되는 합계 방사는 이차 방사로 불린다(fluorescence-reflectance spectrum of secondary radiation).In the present invention, the spectral component due to the reflected excitation light is measured simultaneously with the autofluorescence spectrum in the skin autofluorescence measurement using an optical fiber-optical spectrophotometer. For this purpose, a long-wave pass filter is installed on the spectrophotometer to partially transmit the reflected excitation light. This composite spectrum is called the fluorescence-reflection spectrum, and the corresponding sum total radiation is called the secondary emission (fluorescence-reflectance spectrum of secondary radiation).

이러한 스펙트럼의 형태는 도 1에 보여 진다. 이러한 스펙트럼에서 400㎚보다 작은 영역은 여기광이 피부 조직에서 반사되는 확산 산란 방사에 의하며, 400 ㎚ 이상의 영역은 피부 조직에 있는 형광물질들의 형광에 의한다. 대응되는 스펙트럼 영역에서 적분된 신호는 반사 여기광 신호(R)와 자가 형광 신호(F)로 표시된다. 아래 보여진 측정 결과는 반사 여기광(R)의 경우 365-395㎚ 스펙트럼 영역에서 적분하고 자가 형광(F)의 경우 430-450㎚에서 적분하여 획득되었다. 첫 번째 영역은 365㎚의 LED의 방사 스펙트럼에 대응되어 선택되었으며, 광원에 단파장 통과 필터 (short-wave pass filter)를 설치하여 장파장 쪽을 제한하였다. 반면에 최종 당화 산물(AGE) 자가 형광 방사의 최대 값(440㎚ 근방)의 위치에 대응하여 두 번째 영역이 선택되었다.The shape of this spectrum is shown in FIG. Areas smaller than 400 nm in this spectrum are due to diffuse scattered radiation in which excitation light is reflected from the skin tissue, and areas greater than 400 nm are due to the fluorescence of the phosphors in the skin tissue. The integrated signal in the corresponding spectral region is represented by a reflected excitation light signal R and a self-fluorescence signal F. The measurement results shown below were obtained by integrating in the 365-395 nm spectral region for reflected excitation light (R) and at 430-450 nm for self fluorescence (F). The first area was selected corresponding to the emission spectrum of the 365nm LED, and the short wavelength side was limited by installing a short-wave pass filter in the light source. On the other hand, a second region was selected corresponding to the position of the maximum value of the final glycosylated product (AGE) autofluorescence emission (near 440 nm).

일반적으로 F/R 비를 계산하기 위해 F와 R 신호들을 동시에 측정한다. 이를 통해 피부 조직의 광 흡수 및 광 산란 특성 영향을 최소로 줄이고 또한 광원의 밝기의 변동 영향을 최소화시킨다. 본 발명의 구현예에서는 자가 형광(F) 측정 값은 420-600㎚ 파장 영역에서 선택하였으며 선택된 지정 영역에서의 자가형광의 총 강도 합이며, 반사 여기광(R) 측정 값은 280-420㎚ 파장 영역에서 선택되었으며 지정 영역에서의 총 강도 합이다. 형광 측정 값을 반사 여기광 측정 값으로 나눔에 의해 형광 측정값을 정규화시킨다.Typically, the F and R signals are measured simultaneously to calculate the F / R ratio. This minimizes the effect of light absorption and light scattering characteristics of skin tissue and minimizes the influence of fluctuations in brightness of the light source. In an embodiment of the present invention, the autofluorescence (F) measurement value is selected in the 420-600 nm wavelength region and the total intensity of autofluorescence in the selected designated region is the reflected excitation light (R) measurement value is the 280-420 nm wavelength. Selected in the area, the total intensity in the specified area. The fluorescence measurement is normalized by dividing the fluorescence measurement by the reflected excitation light measurement.




측정 부위 면적(㎠)



Measuring Area Area (㎠)

상대표준편차 (%RSD)

Relative standard deviation (% RSD)

상박

brachium

하박

forearm

F

F

F/R

F / R

F

F

F/R

F / R

점(point)

Point

24.7%

24.7%

11.3%

11.3%

29.0%

29.0%

9.5%

9.5%

0.5

0.5

8.7%

8.7%

5.6%

5.6%

9.3%

9.3%

7.7%

7.7%

10 이상

over 10

4.5%

4.5%

2.5%

2.5%

5.1%

5.1%

3.5%

3.5%

아래 표 1 및 첨부된 도 2는 구현된 장비로부터 측정된 F와 F/R 측정 신호 값의 수렴성 및 재현성을 의미하는 상대표준편차(relative standard deviation, RSD)를 나타내고 있다. 평가를 위하여 동일한 사람에게 같은 시각에 여러 신체 부위(상박, 하박, 발)와 다양한 측정 부위 면적에 대한 측정을 수행하였다.Table 1 and FIG. 2 below show relative standard deviations (RSDs), indicating the convergence and reproducibility of F and F / R measurement signal values measured from the implemented equipment. For evaluation, the same person was measured for several body parts (upper, lower, and foot) and various measurement area areas at the same time.

도 2는 피부로부터 산란된 반사 여기광(R)과 국부 자가형광(F) 관계를 나타내는 분산그래프이다. 측정 면적은 0.5㎠ 크기 내에서 피부를 태운 정도(피부를 전혀 태우지 않은 상태를 1로 하여, 이를 기준으로 피부를 태운 정도에 따라 1 부터 4까지 상태로 구분)에 따라 피부 타입 III의 피검사자의 동일한 상박의 여러 점들에서 측정되었다.FIG. 2 is a scatter graph showing a relationship between reflected excitation light R scattered from the skin and local autofluorescence F. FIG. The measurement area is the same as that of the skin type III subjects according to the degree of burning the skin within the size of 0.5 cm 2 (divided into 1 state based on the degree to which the skin was not burned at 1 and 4). Measured at various points in the upper arm.

도 2로부터 피검사자(피부 타입 III)의 동일한 상박에서 피부를 태운 정도에 따라 측정된 점들의 F와 R 신호들의 분산 그래프(Scatter plot)를 분석하면, 피부를 태운 정도에 따른 피부 색의 영향은 F/R의 매개변수에서 감소됨을 확인할 수 있다. 따라서 표 1와 도 2에서 보는 바와 같이 반사 여기광에 의해 정규화된 형광 신호 F/R 은 하박과 상박에서 F만으로 평가된 결과에 비하여 훨씬 신뢰성이 높음을 알 수 있다. Scatter plot of the F and R signals of the points measured according to the degree of burning the skin in the same upper arm of the subject (skin type III) from Figure 2, the effect of the color of the skin according to the degree of burning the skin You can see the decrease in the parameter of / R. Therefore, as shown in Table 1 and Figure 2 it can be seen that the fluorescence signal F / R normalized by the reflected excitation light is much more reliable than the results evaluated by only F in the lower and upper lean.

또한, 표 1의 데이터에 의하면, 측정 검사 면적 크기에 따른 측정의 정확도와의 관계를 확인할 수 있다. 즉, 면적이 가장 작은 점(point) 측정의 경우에는 가장 나쁜 결과가 확인되며, 종래 기술에 따라 제작된 유사 제품들의 측정 면적(최대 0.5㎠)에 대한 평균 값은 점 측정의 경우에 비하여 두 배 이상 개선된다.Moreover, according to the data of Table 1, the relationship with the accuracy of the measurement according to the measurement inspection area size can be confirmed. That is, the worst results are found in the case of the smallest point measurement, and the average value of the measured area (up to 0.5 cm 2) of similar products manufactured according to the prior art is twice as large as that of the point measurement. Is improved over.

이에 반하여, 평균 10㎠ 이상의 면적에서 시행된 본 발명에서 제안된 검사 방법(Skin-Scan-Reader)을 사용할 경우, 기존 유사 제품의 측정 방식(최대 0.5 ㎠)에 비하여 측정 정확도가 약 두 배 정도 향상되었다. In contrast, an average of 10 cm 2 When using the scan method (Skin-Scan-Reader) proposed in the present invention carried out in the above area, the measurement accuracy is approximately double compared to the conventional measurement method (up to 0.5 cm 2) of similar products.

한편, 표 1의 데이터에서 확인할 수 있는 또 다른 사항은, F와 F/R 측정 신호 값에 대한 측정 정확성이 측정이 이루어지는 위치에 의존한다는 것이다. 표 1에서 보여진 데이터에 따르면 동일 시간에 수행된 측정 결과의 수렴도는 하박보다 상박에서 높다. 이러한 결과는 동일한 피검사자에 대하여 장기간 측정한 실험 데이터(표 2)에서도 확인된다.
On the other hand, another point that can be found in the data of Table 1 is that the measurement accuracy of the F and F / R measurement signal values depends on the position where the measurement is made. According to the data shown in Table 1, the convergence of the measurement results performed at the same time is higher at upper than lower than at night. These results are also confirmed by long-term experimental data (Table 2) for the same subject.


측정장소

Measurement place

상대표준편차

Relative standard deviation

하박

forearm

6.9%

6.9%

상박

brachium

2.3%

2.3%

표 2에서 보는 바와같이 22일동안의 측정에서 상대 표준편차는 상박의 경우 2.3%이고 하박에서는 6.9%이다. 이를 통하여 신체 시스템의 파괴(당뇨 환자 및 심장-혈관 훼손 영향 파악)와 관련된 문제 해결을 위해 하박 보다는 상박에서 측정하는 것이 정확도를 높일 수 있음을 알 수 있다.As shown in Table 2, the relative standard deviation is 2.3% for upper arm and 6.9% for lower arm in the 22-day measurement. This suggests that measuring from upper arm rather than lower arm can improve accuracy in solving problems related to disruption of the body system (to identify diabetics and cardiovascular damage).

그러므로, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 보다 향상된 정확도로 당뇨성 질환을 진단할 수 있도록 피험자의 상박에서 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 측정이 이루어지도록 한다.Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, the final glycation product amount is measured by using skin autofluorescence in the upper arm of the subject to diagnose diabetic disease with improved accuracy.

당뇨발의 검사의 경우는 장해 가능성이 높은 부위에서 오른발과 왼발의 대칭되는 지점에서 직접 측정이 이루어져야 한다.In the case of diabetic foot examination, direct measurements should be made at the point of symmetry between the right foot and the left foot in areas of high probability of injury.

한편, 각 부위에서의 측정의 정확도를 높이기 위해서는 피부의 측정 면적을 크게 설정할 필요가 있으며, 이를 위해 본 발명에서는 스캐닝 방식의 검사 방식을 제안한다.On the other hand, in order to increase the accuracy of the measurement at each site, it is necessary to set a large measurement area of the skin, for this purpose, the present invention proposes a scanning method of scanning.

본 발명에 의해 제안된 방법은 도 3에서 보여진다. 측정 부위로 이두박근이 선택되었으며, 이두박근의 위치에서 선택된 최소한 10㎠ 의 면적의 피부 표면을 따라 광섬유의 탐침부의 말단이 가볍게 피부와 접촉을 하고 탐침부를 이동하면서 측정하였다. 검사는 2-4초간 행해지며 이 경우 20 개 이상의 스펙트럼이 기록된다. 이러한 스펙트럼들은 정보 처리를 통하여 F와 R이 구해진다. 탐침부는 충분한 측정 면적을 갖도록 소정의 이동 경로를 통해 측정이 이루어지도록 구성되며, 바람직하게는 일정 영역에 대하여 도 3에서와 같이 지그 재그 형태의 이동 경로로 탐침부를 이동시키면서 측정을 수행한다.The method proposed by the present invention is shown in FIG. 3. The biceps muscle was selected as the measurement site, and the tip of the optical fiber was lightly contacted with the skin along the skin surface of the area of at least 10 cm 2 selected from the biceps position and measured while moving the probe. The test is conducted for 2-4 seconds, in which case more than 20 spectra are recorded. These spectra are obtained from F and R through information processing. The probe is configured to measure through a predetermined movement path so as to have a sufficient measurement area. Preferably, the probe is measured while moving the probe in a zigzag-shaped movement path as shown in FIG. 3.

또한, 본 발명의 구현예에 따른 진단 장치 내의 정보 처리 과정에서 피부 표면에 국부적으로 심하게 불균일성을 일으키는 임의의 지점들을 미리 배제하여 측정 결과의 통계 처리에 있어 영향을 주지 않도록 할 수 있다. 이를 위하여 상기 탐침부의 이동 경로 상에 위치한 불균질한 피부(반점, 혈관, 상처 등) 영역을 회피할 수 있으며, 측정값을 통계적으로 처리함에 있어서 절사 평균(trimmed mean) 방식 을 이용하여, 최고점과 최저점들을 제외하고 나머지 값들로 평균을 내고, 평균으로부터 벗어난 비이상적인 수치들을 제거함으로써, 측정 결과의 통계적 처리를 통해 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다. 아래 표 3에서는 이러한 절사 평균 방식에 의한 통계 처리된 데이터가 나타나고 있다.
In addition, in the processing of information in the diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention, it is possible to exclude in advance any points causing severe non-uniformity locally on the skin surface so as not to affect the statistical processing of the measurement result. To this end, it is possible to avoid heterogeneous areas of skin (spots, blood vessels, wounds, etc.) located on the movement path of the probe, and by using a trimmed mean method in statistically processing the measured values, By averaging the remaining values, except for the lowest points, and removing non-ideal values that deviate from the mean, more accurate results can be obtained through statistical processing of the measurement results. Table 3 below shows the statistically processed data using this truncation average method.


샘플

Sample

평균값

medium

표준
편차

Standard
Deviation

상대
오차

opponent
error

측정값

Measures

8

8

8.5

8.5

8.2

8.2

4.3

4.3

8.2

8.2

8.4

8.4

8.3

8.3

8.1

8.1

8.4

8.4

8.2

8.2

7.86

7.86

1.26

1.26

16.0%

16.0%

실제

real

8

8

8.5

8.5

8.2

8.2

8

8

8.2

8.2

8.4

8.4

8.3

8.3

8.1

8.1

8.4

8.4

8.2

8.2

8.23

8.23

0.17

0.17

2.1%

2.1%

절사처리

Cut off

8

8

-

-

8.2

8.2

-

-

8.2

8.2

8.4

8.4

8.3

8.3

8.1

8.1

8.4

8.4

8.2

8.2

8.23

8.23

0.139

0.139

1.7%

1.7%

표 3에 관한 데이터는 선택된 피부의 주어진 면적을 스캐닝하여 10개에 해당하는 샘플 측정 값을 획득하였다. 검출된 측정값은 8.0, 8.5, 8.2, 4.3, 8.1, 8.4, 8.3, 8.1, 8.4, 8.2이며, 이러한 측정 값 중에서 특이하게 낮은 값인 4.3은 측정 지역에 어떤 오차 요인(예: 두꺼운 털)이 우연히 들어간 것으로 판단된다. 이 경우 산술적인 평균 7.86은 실제 평균 값 8.23에 비해 4.5% 감소되며, 표준 편차 1.26은 오차 요인이 없는 경우(0.17)에 비하여 7.4배 증가한다.Data relating to Table 3 was obtained by scanning a given area of selected skin corresponding to 10 sample measurements. Detected measurements were 8.0, 8.5, 8.2, 4.3, 8.1, 8.4, 8.3, 8.1, 8.4, 8.2, and the unusually low value of 4.3 means that some error sources (e.g. It seems to have entered. In this case, the arithmetic mean 7.86 is reduced by 4.5% compared to the actual mean value of 8.23, and the standard deviation 1.26 is increased by 7.4 times compared with the absence of error factor (0.17).

반면, 가장 큰 값과 가장 작은 값을 제외하고 다음과 같이 8개의 값을 선택할 경우 8.0, 8.2, 8.1, 8.4, 8.3, 8.1, 8.4, 8.2. 평균값은 8.23으로 실제 평균값과 같다. 이와같이 절사 평균 방식을 사용한다면 평균값의 측정의 정확도는 증가할 수 있다. On the other hand, if eight values are selected as follows except for the largest and smallest values, 8.0, 8.2, 8.1, 8.4, 8.3, 8.1, 8.4, 8.2. The average value is 8.23, which is equal to the actual average value. In this way, the accuracy of the measurement of the mean value can be increased by using the trimming averaging method.

신체로부터 측정되는 최종 당화 산물(AGE) 값은 당뇨 관련 질환 뿐만 아니라 연령에 관하여 의존적인 것으로 관찰된다. 본 출원에서 제안된 검사 방법을 사용하여 당뇨를 앓지 않은 대조군(정상)과 당뇨 환자 각 15명을 대상으로 연령에 따른 형광 신호(F/R)을 측정하여 도 4에 나타내었다.Final glycation product (AGE) values measured from the body are observed to be dependent on age as well as diabetes related diseases. Fluorescence signals (F / R) according to age were measured in each of the control group (normal) and diabetic patients who did not suffer from diabetes using the test method proposed in the present application, and are shown in FIG. 4.

도 4에 나타난 것처럼 대조군의 경우 매개변수 (F/R)의 값은 연령과 밀접하게 관계된다(상관 계수(correlation coefficient): r=0.936, 선형 추세(linear trend): y=0.064x+2.48). 따라서 잠재성 당뇨 환자를 파악하기 위한 검사에서 지적된 매개변수 (F/R)뿐만 아니라 검사를 받는 사람의 연령을 고려해야 한다. As shown in FIG. 4, in the case of the control group, the value of the parameter (F / R) is closely related to age (correlation coefficient: r = 0.936, linear trend: y = 0.064x + 2.48) . Therefore, the age of the subject to be examined should be considered, as well as the indicated parameters (F / R) in tests to identify potential diabetics.

이를 위해 형광 매개변수 (F/R) 대신에 연령의 의존성을 고려한 매개변수를 사용한다.For this the fluorescence parameter (F / R) Instead, use parameters that take into account age dependence.

(F/R)d = (F/R) / f(Age)(F / R) d = (F / R) / f (Age)

위 식에서 f(Age)는 주어진 집단에서 연령에 따른 통계적인 의존성을 나타내는 매개변수에 해당한다.In the above equation, f (Age) corresponds to a parameter representing statistical dependence on age in a given population.

이와 같이 형광 매개변수(F/R)에 대한 연령 관계를 고려한 보정 매개변수 (F/R)t를 적용함으로써, 도 4에서도 나타나는 것처럼 그래프 상에서 연령에 따른 의존성은 없어지고 연령과 무관하게 형광 신호를 비교할 수 있게 된다.By applying the correction parameter (F / R) t in consideration of the age relationship to the fluorescence parameter (F / R) as described above, as shown in FIG. 4, the dependency of age on the graph disappears and the fluorescence signal is irrelevant to age. Can be compared.

본 발명에서 제안된 진단 방식에 따라 검사를 위해 수행되는 각각의 단계들의 구체적인 구현예를 살펴보면, 도 5에 도시된 순서도와 같다. Looking at a specific embodiment of each step performed for the test according to the diagnostic method proposed in the present invention, it is shown in the flowchart shown in FIG.

먼저, 진단 장치로부터 측정이 이루어지기 이전에 피검사자의 연령 정보를 컴퓨터에 입력한다. 입력 방법은 컴퓨터에 수동으로 입력시키거나 피검사자의 정보가 들어가 있는 바코드 등을 통해 자동 입력한다. 이후 진단 장치에 내장되어 있으며 사람 피부와 광학적 특성이 유사한 표준 시편을 이용하여 장치의 교정 작업을 시작한다.First, the age information of the examinee is input into the computer before the measurement is made from the diagnostic apparatus. The input method is manually inputted to a computer or automatically inputted through a bar code containing information of an examinee. The device is then calibrated using standard specimens embedded in the diagnostic device and similar in optical properties to human skin.

또한, 검사하는 목적에 맞게 피검사자의 측정 부위를 선택한다.In addition, the measurement site of the examinee is selected according to the purpose of examination.

잠재성 당뇨 환자를 파악하거나 당뇨합병증 환자의 질환 진행 정도를 평가하기 위해서는 측정 부위는 피검사자의 상박에서 선택되었다. 이 경우는 도 5의 순서도의 오른쪽 지선을 따라 수행된다.In order to identify potential diabetic patients and to evaluate the progression of the disease in diabetic complications, the measurement site was selected at the upper arm of the subject. This case is performed along the right branch line of the flowchart of FIG.

반면, 당뇨 발 증세의 발생의 위험성을 평가하기 위해서는 대칭적인 두 개의 발의 부위들의 피부에서 측정이 수행된다. 이 경우에는 도 5의 순서도의 왼쪽 지선을 따라 수행된다.On the other hand, measurements are performed on the skin of two symmetrical sites in order to assess the risk of developing diabetic foot symptoms. In this case, it is performed along the left branch line of the flowchart of FIG. 5.

측정 부위에 대한 선택이 이루어지면, 탐침부의 말단을 선택된 피부 부위에 가볍게 접촉하고, 측정을 개시한다. 선택된 부위에서의 측정은 피검사자의 피부 특성 및 검사 목적에 따라 타이머에 의해 설정한 2~4초의 검사 시간 동안 검사자에 의하여 수행된다. 즉, 검사자는 타이머를 작동 후 10㎠ 이상의 면적을 갖는 선택된 부위를 탐침부를 가지고 피부의 표면을 따라 일정한 이동 경로를 따라 연속적으로 부드럽게 스캐닝한다.Once the selection for the measurement site is made, the end of the probe is lightly contacted with the selected skin site and the measurement is initiated. Measurement at the selected site is performed by the inspector for a test time of 2 to 4 seconds set by a timer according to the subject's skin characteristics and examination purpose. That is, after the timer is operated, the inspector continuously scans a selected area having an area of 10 cm 2 or more along the surface of the skin along a constant moving path with a probe.

스캐닝되는 이동 경로는 측정 부위의 위치 및 측정하고자 하는 면적 등에 맞게 적절하게 설정할 수 있으며, 바람직하게는 10㎠ 이상의 면적을 갖는 일정한 구역에 대하여 균일하고도 연속적인 측정이 가능하도록 지그 재그 형태의 이동 경로를 갖도록 스캐닝한다.The movement path to be scanned can be appropriately set according to the position of the measurement site and the area to be measured. Preferably, the movement path of the zigzag shape is to enable uniform and continuous measurement for a certain area having an area of 10 cm 2 or more. Scan to have

한편, 형광 신호의 측정을 위해 중심 파장이 370 ㎚ 인 여기광을 피부 부위에 광 조사를 하고 350-600 ㎚의 파장 영역의 n 개의 스펙트럼들을 측정한다. 350-400 ㎚ 영역에 있는 스펙트럼들은 적분된 반사 여기광 신호(R)의 평가를 위해 사용되었으며, 400-600㎚의 영역에 있는 스펙트럼들은 적분된 자가 형광 신호(F)의 평가를 위해 사용된다. 앞의 첫 번째 파장 영역은 예로 360-390 ㎚, 두 번째는 430-450㎚ 일 수 있다.On the other hand, to measure the fluorescent signal, the excitation light having a center wavelength of 370 nm is irradiated to the skin area and n spectra of the wavelength region of 350-600 nm are measured. Spectra in the 350-400 nm region were used for the evaluation of the integrated reflected excitation light signal R, and spectra in the region of 400-600 nm were used for the evaluation of the integrated autofluorescence signal F. The first wavelength region in front may be, for example, 360-390 nm and the second may be 430-450 nm.

측정된 n 개의 스펙트럼 값들을 가지고 상대적인 형광 매개변수(F/R)를 구한다. 이러한 형광 매개변수(F/R)는 F와 비교하여 피부의 구조적인 특성에 대해 영향이 적으며 이 외에 광원의 순간적인 밝기의 변동에도 영향이 적다.The relative fluorescence parameter (F / R) is obtained from the measured n spectral values. These fluorescence parameters (F / R) have less effect on the structural characteristics of the skin compared to F and in addition to the instantaneous fluctuations in brightness of the light source.

획득된 n개의 형광 매개변수(F/R)에서 피부에 국부적으로 상당한 비균일성을 가진 m개의 오차 요인을 제외시키고 통계 처리를 해야 한다. 이를 위해 절사 평균 방식 등을 사용할 수 있으며 이러한 방식은 우연한 발생하는 오차 요인을 포함한 단순 산술적인 평균 계산에 비해 통계적으로 더 신뢰할 수 있는 평균값을 제공한다. 예로써 절사 평균 방식의 계산에서 최대 m/2 및 최소 m/2를 선택하여 제거하고 나머지 선택된 수 (n-m)에서 계산할 수 있다. 이 외에 다양한 방법에 의해 신뢰할 수 있는 형광 매개변수(F/R)의 평균 값이 구해질 수 있다.From the n fluorescence parameters (F / R) obtained, m error factors with significant nonuniformity locally on the skin should be excluded and statistically processed. For this purpose, the truncation average method can be used, and this method provides a statistically more reliable average value than the simple arithmetic average calculation including accidental error factors. For example, in the calculation of trimmed averaging, the maximum m / 2 and the minimum m / 2 can be selected and removed, and the remaining selected number (n-m) can be calculated. In addition, the average value of the reliable fluorescence parameter (F / R) can be obtained by various methods.

측정에 따른 n개의 스펙트럼 값들로부터 얻어진 형광 매개변수(F/R)를 이용하여, 각 선택된 측정 부위에 따른 진단이 수행된다.With the fluorescence parameter (F / R) obtained from the n spectral values according to the measurement, a diagnosis according to each selected measurement site is performed.

각각의 진단 과정은 선택된 측정부위가 상박인지 또는 발인지에 따라 구분되며, 상박이 선택된 경우, 형광 매개변수로부터 당뇨 가능성 및 당뇨 진행 상태를 진단하고, 발이 선택된 경우, 상기 형광 매개변수로부터 당뇨발 증상을 진단한다.Each diagnostic procedure is classified according to whether the selected measurement site is an upper arm or a foot, and when upper arm is selected, diagnosing the possibility of diabetes and the progression of diabetes from the fluorescence parameter, and when the foot is selected, diabetic foot symptoms from the fluorescence parameter Diagnose

상박이 선택되어 당뇨 가능성을 진단하는 단계는, 피검사자들로부터 잠재성 당뇨 환자를 찾아내기 위해 당뇨 매개변수(F/R)d의 계산이 수행되었다.In the step where the upper arm was selected to diagnose the possibility of diabetes, the calculation of the diabetes parameter (F / R) d was performed to identify potential diabetes patients from the subjects.

Figure 112010056981037-pat00001
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여기서 형광 매개변수(F/R)는 위의 단계들로부터 측정된 값으로, 피검사자의 상박 피부의 자가 형광(AF)의 상대적인 강도 평균 값을 의미하며, f(Age)의 경우 주어진 집단에서 연령에 따른 통계적인 의존성을 나타내는 매개변수에 해당한다.Where the fluorescence parameter (F / R) is the value measured from the above steps, which refers to the average value of the relative intensity of autofluorescence (AF) of the subject's upper arm skin, and f (Age) Corresponds to a parameter representing statistical dependence.

상기 당뇨 매개변수(F/R)d 값은 주어진 상수D와 비교되며 부등식 (F/R)d ≥ D 의 경우 당뇨 의심의 판단 기준을 제공한다.The diabetic parameter (F / R) d value is compared with a given constant D and provides a criterion for diabetic suspicion for inequality (F / R) d ≧ D.

또한, 당뇨 진행 상태의 진단에 있어서, 당뇨 환자의 건강 상태 변화 평가와 당뇨 합병증의 발전 위험성 예측을 위해 합병증 매개변수의 계산이 수행되며, 합병증 매개변수를 계산하기 위한 식은 아래와 같다.In addition, in diagnosing the progression of diabetes, complication parameters are calculated to evaluate the change in health status of the diabetic patient and to predict the risk of developing diabetes complications, and the formula for calculating the complication parameters is as follows.

Figure 112010056981037-pat00002
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여기서, (F/R)N은 현재 상태의 형광 매개변수 값이고, (F/R)0는 형광 매개변수의 초기 값에 해당한다.Here, (F / R) N is the fluorescence parameter value of the current state, and (F / R) 0 corresponds to the initial value of the fluorescence parameter.

계산된 (F/R)c 값은 상수C 와 비교되었으며, (F/R)c ≥ C 의 비교 결과의 경우 심장-혈관 합병증 환자에게서 질환의 발전 정도의 판단 기준을 제공한다. The calculated (F / R) c values were compared with the constant C, and the comparison results of (F / R) c ≥ C provide a criterion of the extent of disease development in patients with cardio-vascular complications.

한편, 측정 부위의 선택에 있어서, 발이 선택되는 경우에는 당뇨발의 증세에 관한 진단이 수행되며, 당뇨발의 증세의 진행 가능성을 예측하기 위해 당뇨발 매개변수(F/R)s의 계산이 수행되며, 이에 관한 계산식은 아래와 같다. On the other hand, in the selection of the measurement site, when the foot is selected, the diagnosis about the symptoms of the diabetic foot is performed, and the calculation of the diabetic foot parameter (F / R) s is performed to predict the progression of the symptoms of the diabetic foot, The calculation formula is as follows.

Figure 112010056981037-pat00003
Figure 112010056981037-pat00003

여기서 (F/R)l 와 (F/R)r은 각 피검사자의 왼발 및 오른발의 대칭되는 지점에서의 형광 매개변수 (F/R)의 평균값이고, 당뇨발 매개변수(F/R)s의 값은 상수 S와 비교되어, │(F/R)s │ ≥ S의 비교 결과에 따라 왼발[(F/R)s 양] 또는 오른발[(F/R)s 음]에서 당뇨발의 진행가능성을 판단할 기준을 제공한다.Where (F / R) l and (F / R) r are the mean values of the fluorescence parameters (F / R) at the symmetrical points of the left and right feet of each subject, and the diabetic foot parameters (F / R) s of the value is compared with the constant s, │ (F / R) s │ left foot [(F / R) s positive] according to the comparison result of ≥ s or right foot [(F / R) s up sound proceeding diabetic foot possible in Provide criteria for judgment.

이상과 같은 일련의 단계에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에서는 측정된 형광 매개변수(F/R)로부터 당뇨 가능성, 당뇨 진행 상태 또는 당뇨발 증세의 진단을 위한 각각의 진단 매개변수(당뇨 매개변수, 합병증 매개변수, 당뇨발 매개변수)에 대한 연산을 수행할 수 있으며, 연산된 각 진단 매개변수를 미리 설정된 임계값과 비교한 결과로부터 진단 결과를 출력함으로써, 피검사자의 당뇨성 질환에 대한 진단 결과를 제공한다.As can be seen from the above series of steps, in the present invention, each diagnostic parameter (diabetes parameter, complications) for diagnosing the possibility of diabetes, the progression of diabetes or the symptoms of diabetic foot from the measured fluorescence parameter (F / R) Parameter, diabetic foot parameter), and the diagnosis result is output from the result of comparing each calculated diagnosis parameter with a preset threshold value, thereby providing a diagnosis result for the diabetic disease of the examinee. do.

이상과 같은 구체적인 진단 방법으로 당뇨성 질환의 진단을 수행하는 진단 장치의 구체적인 구현예에 관하여, 첨부된 도 6을 참조하여 아래에서 상세하게 설명한다.A specific embodiment of a diagnostic apparatus for diagnosing diabetic disease by the above specific diagnostic method will be described in detail below with reference to FIG. 6.

본 발명의 일구현예에 따른 장비는 피부 자가형광을 이용하여 측정 부위에서의 최종 당화 산물 양을 평가함으로써 당뇨성 질환을 진단할 수 있는 질병 진단 장치로서, 원하는 신체 부위에서의 측정이 가능한 한편, 일정 수준 이상의 측정 면적을 확보할 수 있도록, 스캐닝 방식의 진단이 가능하도록 구현된 질병 진단 장치이다.The device according to one embodiment of the present invention is a disease diagnosis apparatus for diagnosing diabetic disease by evaluating the amount of the final glycation product at the measurement site by using skin autofluorescence, while measuring at a desired body part, It is a disease diagnosis device implemented to enable a scanning method of diagnosis so as to secure a measurement area of a predetermined level or more.

구체적으로, 본 발명의 구현예에서는 광원부(10), Y 모양의 광섬유 센서(Y- shaped fiber optic sensor, 20), 스펙트로포토미터(spectrophotometer unit)로 구성되는 검출부(30), 신호처리부(40), 전원부(50)를 포함한다. 광원부(10)에서 여기 광원으로는 370㎚ 파장에서 최대값을 가지며 350-400㎚ 파장 범위에서 자외선 광을 방사하는 발광 다이오드(light-emitting diode; LED)로 구성된 제1광원이 사용되며, 피부 질환 부위를 가시광 파장 범위에서 관찰하기 위해 백색 광을 발광하는 발광 다이오드에 해당하는 제2광원(11b)이 각각 설치된다. 상기 제1 및 제2광원(11a, 11b)에 해당하는 발광 다이오드(LED) 이외에, 상기 광원부(10)에는 광필터(13)와 광학 렌즈(Lens of Coupling optics; 12a, 12b)가 포함된다.Specifically, in the embodiment of the present invention, the light source unit 10, the Y-shaped fiber optic sensor (Y-shaped fiber optic sensor 20), the detection unit 30 consisting of a spectrophotometer unit (spectrophotometer unit), the signal processing unit 40 And a power supply unit 50. As the excitation light source in the light source unit 10, a first light source having a maximum value at a wavelength of 370 nm and composed of a light-emitting diode (LED) emitting ultraviolet light in the 350-400 nm wavelength range is used. In order to observe the portion in the visible light wavelength range, second light sources 11b corresponding to light emitting diodes emitting white light are respectively provided. In addition to the light emitting diodes (LEDs) corresponding to the first and second light sources 11a and 11b, the light source unit 10 includes an optical filter 13 and a lens of coupling optics 12a and 12b.

광섬유 센서(20)는 기능상 광원 광섬유 채널(21), 검출 광섬유 채널(22)과 탐침 광섬유 채널(23)에 해당하는 3개의 채널로 구성된다. 상기 광원 광섬유 채널(21)은 광원부(10)로부터 피부 부위까지 광을 전달하는 기능을 수행하며, 상기 검출 광섬유 채널(22)은 피부로부터 이차 방사되는 광을 수집하여 스펙트로포토미터(30)에 전달하는 역할을 한다. 이러한 두 개의 채널은 탐침 광섬유 채널(23)에서 합쳐져 피검사자(60)의 피부의 표면과 접촉을 하는 탐침부 말단(24)까지 이어진다.The optical fiber sensor 20 is functionally composed of three channels corresponding to the light source optical fiber channel 21, the detection optical fiber channel 22, and the probe optical fiber channel 23. The light source optical fiber channel 21 performs a function of transmitting light from the light source unit 10 to the skin region, and the detection optical fiber channel 22 collects secondary light emitted from the skin and transmits the light to the spectrophotometer 30. It plays a role. These two channels join in the probe fiber optic channel 23 and extend to the probe end 24 in contact with the surface of the skin of the subject 60.

상기 광원 광섬유 채널은 제1광원 및 제2광원으로부터 조사되는 광을 통합적으로 수용하고 전달할 수 있도록 구성되는 한편, 스위치(14)에 의하여 상기 제1광원 또는 제2광원으로의 전환이 가능하도록 구성함으로써, 선택적으로 상기 제1광원 또는 제2광원으로부터 상기 광원 광섬유 채널로 광을 전달할 수 있도록 구성한다.The light source optical fiber channel is configured to integrally receive and transmit light irradiated from the first and second light sources, while being configured to switch to the first or second light source by a switch 14. And selectively transmit light from the first light source or the second light source to the light source optical fiber channel.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 구현예에서의 탐침 광섬유 채널에 대한 횡단면도 및 종단면도를 각각 도시하고 있다.7A and 7B show cross-sectional and longitudinal cross-sectional views, respectively, for a probe fiber channel in an embodiment according to the present invention.

도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구현예에서는 상기 검출 광섬유 채널이 탐침부의 단면의 중앙에 배치되도록 구성하는 한편, 상기 광원 광섬유 채널을 구성하는 다수의 광섬유들은, 단면 중앙의 상기 검출 광섬유 채널을 둘러싼 형태로 배치되도록 구성하고, 바람직하게는 도 7a에서와 같이 6개의 검출 광섬유 채널로 구성되는 경우, 6개의 광섬유들은 동일 거리에서 검출 광섬유 채널을 둘러 싸도록 구성할 수 있다.As shown in FIG. 7A, in the embodiment of the present invention, the detection optical fiber channel is configured to be disposed at the center of the cross section of the probe, while the plurality of optical fibers constituting the light source optical fiber channel include the detection optical fiber channel at the center of the cross section. When configured to be arranged in a surrounding form, and preferably composed of six detection optical fiber channels, as shown in Figure 7a, six optical fibers can be configured to surround the detection optical fiber channel at the same distance.

위와 같은 구성의 탐침 광섬유 채널 내에서 광원 및 검출의 기능을 수행하도록 배치되는 두 채널의 광섬유들은 광원 광섬유가 중앙에 놓이는 일반적인 방식과는 달리, 광원 광섬유들이 검출 광섬유를 중심으로 주변을 둘러싸도록 구성되어, 보다 많은 수의 광원이 공급됨으로써 피검자의 피부에 더 많은 광을 공급할 수 있는 한편, 광검출 채널에서 효율적인 광신호의 검출이 이루어질 수 있도록 구현한다.The optical fibers of the two channels arranged to perform the function of the light source and the detection in the probe optical fiber channel of the above configuration are configured such that the light source optical fibers surround the detection fiber around the detection fiber, unlike the general manner in which the light source fiber is centered. In addition, since a greater number of light sources are supplied, more light can be supplied to the skin of the examinee, and an efficient light signal can be detected in the photodetection channel.

첨부된 도 7b은 탐침부 말단의 단면과 함께, 여기광의 피부 조사에 의해 피부에서 발생하는 반사 여기광과 자가 형광이 광원 광섬유 채널과 검출 광섬유 채널 사이에 지나가는 광 궤적을 나타내고 있는 것으로, 도 7b에서 확인되는 바와 같이, 이러한 광 궤적은 바나나 모양을 이루게 된다.7B is a cross-sectional view of the tip of the probe, and shows a light trajectory through which the reflected excitation light and the autofluorescence generated by the skin by the irradiation of the excitation light pass between the light source optical fiber channel and the detection optical fiber channel. As can be seen, these light trajectories have a banana shape.

각 광 투과 깊이(Z)와 광원 광섬유 채널 및 검출 광섬유 채널 사이의 거리(d)는 다음과 같은 관계를 가지며, 본 구현예에서의 두 채널 간의 거리(d)는 광섬유 채널의 지름과 실질적으로 동일하다.Each light transmission depth Z and the distance d between the light source fiber channel and the detection fiber channel have the following relationship, and the distance d between the two channels in this embodiment is substantially equal to the diameter of the fiber channel. Do.

Figure 112010056981037-pat00004
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따라서, 도 7a 및 도 7b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 중앙에 검출 광섬유 채널을 배치하고, 다수의 광원 광섬유 채널에 의하여 중앙의 상기 검출 광섬유 채널이 둘러싸여 지도록 배치되는 단면 구조로 인하여, 광원 광섬유 채널이 상기 제1광원 및 제2광원으로부터 여기광과 백색광을 선택적으로 전달받아 피부 표면으로 조사하게 됨으로써 광섬유 채널의 크기를 소형화하고 광조사 효율을 개선할 수 있으며, 중앙에 배치돈 검출 광섬유 채널에 의하여 피부로부터 발생하는 보다 많은 양의 광신호들을 보다 효율적으로 검출할 수 있다.Therefore, as can be seen in FIGS. 7A and 7B, the light source optical fiber channel is disposed due to the cross-sectional structure in which the detection optical fiber channel is disposed in the center and the detection optical fiber channel in the center is surrounded by a plurality of light source optical fiber channels. By selectively receiving excitation light and white light from the first light source and the second light source and irradiating it to the surface of the skin, the size of the optical fiber channel can be reduced and the light irradiation efficiency can be improved. It is possible to detect a larger amount of light signals generated from the more efficiently.

또한, 탐침부 말단의 단면적을 감소시킬 수 있어 탐침부의 소형화를 통한 스캐닝 방식으로의 진단이 가능하고, 광섬유 배열이 간단하여 제작이 용이한 구조이다.In addition, the cross-sectional area of the end of the probe can be reduced, so that the diagnosis can be made by a scanning method through the miniaturization of the probe, and the structure of the optical fiber is simple and easy to manufacture.

한편, 본 구현예에서는 탐침부 말단에서 별도의 측정창을 형성하지 않고, 직접 탐침부 말단이 피부에 접촉하여 측정 부위의 피부 표면에 대한 스캐닝이 이루어지도록 구성된다. 이러한 구성은 피부 광 반사에 의한 밝은 점(spot of light)이 검출 광섬유 채널로 들어오는 것을 배제하게 된다.On the other hand, in the present embodiment, without forming a separate measurement window at the end of the probe, it is configured so that the end of the probe directly contacts the skin to scan the skin surface of the measurement site. This configuration excludes bright spots of light from skin light reflections entering the detection fiber channel.

상기 광원 및 검출 광섬유 채널의 일단부는 광원부(10)와 검출부에 해당하는 스펙트로포토미터(30)에 대응되는 커넥터(26a, 26b)와 각각 연결된다. 두 채널의 타단부는 상기 탐침 광섬유 채널(23) 내에 각각 포함되며, 상기 탐침 광섬유 채널은 다수의 채널들이 연장된 방향을 따라 길게 형성된 케이스에 수납되어 원통형 탐침부를 구성하고, 이러한 원통형 탐침부는 검사자의 손으로 용이하게 움직일 수 있어, 검사자가 원하는 이동경로를 따라 용이하게 스캐닝할 수 있다. 또한, 상기 원통형 탐침부를 구성하는 케이스에는 원거리 제어/계기 모듈(25)이 부착되며 측정 시작 및 종료 스위치 제어와 함께 계기 기능을 수행한다.One end of the light source and the detection optical fiber channel is connected to the light source unit 10 and the connectors 26a and 26b corresponding to the spectrophotometer 30 corresponding to the detection unit, respectively. The other ends of the two channels are respectively included in the probe optical fiber channel 23, and the probe optical fiber channel is housed in a casing formed along the extending direction of the plurality of channels to form a cylindrical probe. It can be easily moved by hand so that the inspector can easily scan along the desired path of travel. In addition, the case constituting the cylindrical probe portion is attached to the remote control / instrument module 25 and performs the instrument function together with the measurement start and end switch control.

피부로부터 이차 방사(secondary radiation)되는 광은 검출 광섬유 채널을 통해 스펙트로포토미터(30)에 들어가며, 선형 어레이 센서(linear array sensor)를 갖는 어레이 카메라(32)의 초점면에 맺힌다. 다색화장치(polychromator)와 선형 어레이 센서를 갖는 상기 어레이 카메라(32)는 광신호 검출 및 신호 처리를 위하여 마이크로프로세서(electronic board microprocessor), 아날로그-디지털 컨버터(AD converter) 및 인터페이스(USB/RS232 interface) 등을 포함하고, 이들에 의하여 검출된 광신호의 디지털 변환과 일차 신호 처리 및 컴퓨터로의 신호 전달을 수행한다. 상기 스펙트로포토미터(30)의 내부에는 장파장 통과 필터(31)가 설치되어 있어 도 1에서 보여지는 것처럼 반사여기광에 의한 신호(R)의 강도 크기를 방사된 형광에 의한 신호(F)의 크기까지 약화시킨다. The light that is secondary radiation from the skin enters the spectrophotometer 30 through the detection fiber channel and enters the focal plane of the array camera 32 with a linear array sensor. The array camera 32 having a polychromator and a linear array sensor includes an electronic board microprocessor, an analog-to-digital converter and an interface (USB / RS232 interface) for optical signal detection and signal processing. Digital conversion, primary signal processing, and signal transmission to a computer. The long wavelength pass filter 31 is installed inside the spectrophotometer 30, and as shown in FIG. 1, the magnitude of the intensity of the signal R by the reflected excitation light is the magnitude of the signal F by the emitted fluorescence. Weak until

신호처리부(40)는 이차 신호 처리를 수행하는 컴퓨터로 구성되며 총괄적으로 본 구현예에 따른 진단 장치 내의 모든 기기들을 제어한다. 전원부(50)는 광원과 어레이 카메라 및 원거리 제어/계기 모듈에 전원을 공급한다. 진단 장치 내에서 측정의 신뢰성 및 각각의 진단 장치들로부터 획득된 결과 비교를 위해 반사 및 형광 표준 샘플(70)이 제공된다. 이 것은 탐침부 말단(24)을 덮을 수 있는 뚜껑 형태로 표준 샘플 기능과 함께 광섬유의 탐침부 말단의 오염 및 파손을 방지하는 보호 기능을 수행한다.The signal processor 40 is configured as a computer that performs secondary signal processing and collectively controls all devices in the diagnostic apparatus according to the present embodiment. The power supply unit 50 supplies power to the light source, the array camera, and the remote control / instrument module. Reflective and fluorescent standard samples 70 are provided for the reliability of the measurements within the diagnostic device and for comparing the results obtained from the respective diagnostic devices. This, together with the standard sample function in the form of a lid that can cover the probe end 24, performs a protective function to prevent contamination and breakage of the probe end of the optical fiber.

광원부(10)에 설치된 백색광의 제2광원(11b)은 단파장 통과 필터(13)와 광학 렌즈(12b) 사이에 위치하며 피부에 광을 비추어 피부의 상태를 컬러로 볼 수 있게 하며, 또한 장비의 보정을 위해 표준 샘플(70)을 사용한다. 백색광의 제1광원(11b)과 자외선의 제2광원(11a)의 전환은 스위치(14)를 통해 이루어 진다.The second light source 11b of the white light installed in the light source unit 10 is located between the short pass filter 13 and the optical lens 12b and illuminates the skin so that the state of the skin can be seen in color. Standard sample 70 is used for calibration. Switching of the first light source 11b of the white light and the second light source 11a of the ultraviolet light is performed through the switch 14.

한편, 광원부(10)에는 광학 렌즈(12a, 12b)를 포함하지 않도록 구성할 수 있다. 이 경우 광원인 발광 다이오드의 발광면과 광원 광섬유 채널의 광섬유를 근접시킴으로써 광을 직접 전달하도록 구성한다.On the other hand, the light source unit 10 can be configured not to include the optical lenses 12a and 12b. In this case, the light emitting surface of the light emitting diode, which is a light source, and the optical fiber of the light source optical fiber channel are configured to transmit light directly.

이러한 구현예에 관하여는 첨부된 도 8에 상세하게 도시하고 있으며, 이를 참조하면, 발광 다이오드(LED)의 발광면가 광원 광섬유 채널의 광섬유를 단파장 통과 필터(13)를 사이에 두고 근접시킴으로써, 상기 발광 다이오드에서 발광하는 광을 직접 전달하도록 구성할 수 있다.This embodiment is illustrated in detail with reference to FIG. 8, and referring to this, the light emitting surface of the light emitting diode (LED) is close to the optical fiber of the light source optical fiber channel with the short pass filter 13 interposed therebetween, thereby emitting the light. It can be configured to directly transmit the light emitted from the diode.

또한 바람직한 구현예로써, 피검사자가 연령 등을 포함하는 피검사자의 정보들이 포함된 바코드를 착용하고 있을 경우 탐침을 통하여 피검사자의 정보를 자동적으로 입력하도록 구성할 수 있다. 이 경우 바코드 정보를 판독 및 입력하기 위해 펜 타입의 탐침 끝이 피검사자의 바코드와 접촉하여 바코드를 따라 이동하게 된다. 바코드로부터 반사되는 광의 강도 변화를 읽고 컴퓨터에 내장된 특수 프로그램을 통해 피검사장의 정보가 컴퓨터에 입력된다.In addition, as a preferred embodiment, when the subject is wearing a barcode containing the subject's information, including age, it can be configured to automatically enter the subject's information through the probe. In this case, in order to read and input barcode information, the pen-type probe tip contacts the subject's barcode and moves along the barcode. The intensity of the light reflected from the barcode is read and the information of the site under test is input into the computer through a special program built into the computer.

도 9에서는 본 발명의 구현예에 따라 제작된 진단 장치의 외형을 도시하고 있다. 이와 같이 제작된 진단 장치 내에 포함된 광원으로 high-power UVA LED model YL-UVP-370 (Yes International Co., Hong Kong)이 사용되었으며, 스펙트로포토미터는 AvaSpec 2048 Spectrometer System (Avantes BV, The Netherlands)로 구성되었다.9 shows the appearance of a diagnostic device manufactured according to an embodiment of the present invention. The high-power UVA LED model YL-UVP-370 (Yes International Co., Hong Kong) was used as the light source included in the diagnostic device.The spectrophotometer is an AvaSpec 2048 Spectrometer System (Avantes BV, The Netherlands). It consisted of

본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that modifications and variations of the elements of the invention may be made without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to particular circumstances or materials without departing from the essential scope of the invention. Therefore, the invention is not limited to the details of the preferred embodiments of the invention, but will include all embodiments within the scope of the appended claims.

10: 광원부 11a: 제1광원
11b: 제2광원 12a, b: 광학 렌즈
13: 단파장 통과 필터 14: 스위치
20: 광섬유 센서 21: 광원 광섬유 채널
22: 검출 광섬유 채널 23: 탐침 광섬유 채널
24: 탐침부 말단 25a, b: 커넥터
26: 원거리 제어/계기 모듈 30: 스펙트로포토미터(검출부)
31: 장파장 통과 필터 32: 어레이 카메라
40: 컴퓨터(신호처리부) 50: 전원부
60: 피검사자 70: 표준 샘플
10: light source 11a: first light source
11b: second light source 12a, b: optical lens
13: Short pass filter 14: Switch
20: optical fiber sensor 21: light source optical fiber channel
22: detection optical fiber channel 23: probe optical fiber channel
24: probe end 25a, b: connector
26: remote control / meter module 30: spectrophotometer (detector)
31: long pass filter 32: array camera
40: computer (signal processing section) 50: power supply section
60: Testee 70: Standard Sample

Claims (16)

피부에 자가 형광을 여기시키는 350 내지 400㎚ 파장 범위의 광을 방사하는 제1광원과, 가시광선 파장 영역에서 반사 스펙트럼 측정을 위한 백색광을 방사하는 제2광원과, 400㎚ 이상의 광을 차단하는 단파장 통과 필터를 포함하는 광원부와;
피부로부터의 이차 방사광을 측정하는 검출부와;
상기 광원부에 연결되는 광원 광섬유 채널 및 상기 검출부로 연결되는 검출 광섬유 채널을 포함하는 탐침부;를 포함하고,
상기 탐침부 내의 광섬유들은 하나의 검출 광섬유를 중심으로 그 주변에 다수의 광원 광섬유들이 배치되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
A first light source that emits light in the wavelength range of 350 to 400 nm to excite self-fluorescence to the skin, a second light source that emits white light for reflection spectrum measurement in the visible wavelength range, and a short wavelength that blocks light of 400 nm or more A light source unit including a pass filter;
A detection unit for measuring secondary emission light from the skin;
And a probe unit including a light source optical fiber channel connected to the light source unit and a detection optical fiber channel connected to the detection unit.
The optical fiber in the probe unit is a disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence, characterized in that a plurality of light source optical fibers are arranged around the detection optical fiber.
청구항 1에 있어서, 상기 제1광원은 중심파장이 370㎚ 파장을 갖는 자외선 광을 방사하는 발광 다이오드로 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the first light source comprises a light emitting diode that emits ultraviolet light having a central wavelength of 370 nm. 5.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 제1광원으로부터의 광을 상기 광원 광섬유 채널로 전달하는 광학 렌즈를 더 포함하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The disease diagnosis apparatus of claim 1, further comprising an optical lens configured to transmit light from the first light source to the light source optical fiber channel.
삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 제2광원은 상기 제1광원을 중심으로 그 주변에 배열되는 다수의 발광 다이오드이며, 상기 단파장 통과 필터와 상기 광원 광섬유 채널 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The method according to claim 1, wherein the second light source is a plurality of light emitting diodes arranged around the first light source, and is located between the short-wave pass filter and the light source optical fiber channel using skin autofluorescence Device for diagnosing diseases by evaluation of the amount of final glycation products.
청구항 2에 있어서, 상기 제1광원은 그 표면이 상기 광원 광섬유 채널에 근접 배치되어 상기 광원 광섬유 채널로 직접 광을 전달하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
3. The disease diagnosis according to claim 2, wherein the first light source has a surface disposed in close proximity to the light source optical fiber channel to transmit light directly to the light source optical fiber channel. Device.
청구항 1에 있어서, 상기 검출부는 다색화장치와 선형 어레이 센서를 갖는 어레이 카메라를 포함하는 스펙트로포토미터로 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the detection unit comprises a spectrophotometer including a multicolorization device and an array camera having a linear array sensor.
청구항 1 또는 청구항 8에 있어서, 상기 검출부에서는 자가 형광을 통과시키는 한편, 확산 반사광을 상기 자가 형광 강도의 수준까지 감쇄시키는 장파장 통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The method according to claim 1 or 8, wherein the detection unit further comprises a long-wave pass filter for passing the self-fluorescence while attenuating the diffuse reflected light to the level of the self-fluorescence intensity, the final glycation product amount using the skin autofluorescence Disease diagnosis device by evaluation of the.
청구항 9에 있어서, 상기 검출부는 상기 검출 광섬유 채널로부터 피검사자의 정보가 담긴 바코드를 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The apparatus of claim 9, wherein the detection unit is configured to recognize a barcode containing information of the examinee from the detection optical fiber channel. 11.
청구항 10에 있어서, 상기 장파장 통과 필터는 상기 검출부가 바코드를 인식하는 동안 검출 광섬유 채널의 경로 상에서 제거되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The apparatus of claim 10, wherein the long-pass filter is configured to be removed on a path of a detection fiber channel while the detection unit recognizes a barcode.
청구항 1에 있어서, 상기 제1광원 및 상기 제2광원은 광원 광섬유 채널을 공유하고, 상기 제1광원 및 상기 제2광원 간의 전환을 제어하는 스위치로부터 선택적으로 상기 제1광원 또는 상기 제2광원으로부터 광조사가 수행되는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The method of claim 1, wherein the first light source and the second light source share a light source optical fiber channel, and selectively from the first light source or the second light source from a switch that controls switching between the first light source and the second light source. A device for diagnosing diseases by evaluating the amount of the final glycation product using skin autofluorescence, characterized in that light irradiation is performed.
청구항 1에 있어서, 상기 탐침부는 파지가 용이하도록 원통형 케이스에 다수의 광섬유들이 수납되도록 구성된 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the probe unit is configured to accommodate a plurality of optical fibers in a cylindrical case so as to easily hold the probe.
청구항 13에 있어서, 상기 원통형 케이스에는 원거리 제어/계기 모듈이 형성된 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The apparatus for diagnosing diseases according to claim 13, wherein the cylindrical case is provided with a remote control / instrument module.
청구항 1에 있어서, 상기 검출부로부터의 신호 처리를 위한 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The apparatus for diagnosing diseases according to claim 1, further comprising a signal processing unit for processing a signal from the detection unit.
청구항 15에 있어서, 상기 신호처리부는 검출된 형광 매개변수(F/R)로부터 당뇨 배개변수(F/R)d, 합병증 매개변수(F/R)c 또는 당뇨발 매개변수(F/R)s를 계산하고, 이를 소정의 임계치와 비교함으로써 당뇨성 질환을 진단하는 것을 특징으로 하는 피부 자가형광을 이용한 최종 당화 산물 양의 평가에 의한 질병 진단 장치.
The method according to claim 15, wherein the signal processing unit from the detected fluorescence parameters (F / R) diabetic parameters (F / R) d , complication parameters (F / R) c or diabetic foot parameters (F / R) s And diagnosing diabetic disease by comparing it with a predetermined threshold, wherein the disease diagnosis apparatus by evaluating the final glycation product amount using the skin autofluorescence.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103536275A (en) * 2012-07-09 2014-01-29 韩国电气研究院 Reflection detection measurement device for skin autofluorescence
KR101444730B1 (en) 2012-03-21 2014-09-26 한국전기연구원 Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
KR101454271B1 (en) * 2012-07-09 2014-10-27 한국전기연구원 Reflection detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
KR101454298B1 (en) 2013-01-29 2014-10-27 한국전기연구원 A pyramidal skin autofluorescence measurement apparatus for detecting reflected light
KR101483087B1 (en) 2012-03-21 2015-01-16 한국전기연구원 Reflection detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
US9155473B2 (en) 2012-03-21 2015-10-13 Korea Electrotechnology Research Institute Reflection detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
US9723990B2 (en) 2012-03-21 2017-08-08 Korea Electro Technology Research Institute Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
US9955871B2 (en) 2012-03-21 2018-05-01 Korea Electrotechnology Research Institute Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
KR20210004894A (en) 2019-07-05 2021-01-13 주식회사 엘지생활건강 System for diagnosing of skin condition based on an information of Skin Glycation And Recommendation System based on the information of Skin Glycation using the same
KR102498594B1 (en) 2022-05-09 2023-02-10 한국전기연구원 Method for measuring multi-spectral properties of tissue and system therefor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040064053A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Chang Sung K. Diagnostic fluorescence and reflectance

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040064053A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-01 Chang Sung K. Diagnostic fluorescence and reflectance

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101444730B1 (en) 2012-03-21 2014-09-26 한국전기연구원 Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
KR101483087B1 (en) 2012-03-21 2015-01-16 한국전기연구원 Reflection detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
US9155473B2 (en) 2012-03-21 2015-10-13 Korea Electrotechnology Research Institute Reflection detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
US9723990B2 (en) 2012-03-21 2017-08-08 Korea Electro Technology Research Institute Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
US9955871B2 (en) 2012-03-21 2018-05-01 Korea Electrotechnology Research Institute Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
CN103536275A (en) * 2012-07-09 2014-01-29 韩国电气研究院 Reflection detection measurement device for skin autofluorescence
KR101454271B1 (en) * 2012-07-09 2014-10-27 한국전기연구원 Reflection detection type measurement apparatus for skin autofluorescence
KR101454298B1 (en) 2013-01-29 2014-10-27 한국전기연구원 A pyramidal skin autofluorescence measurement apparatus for detecting reflected light
KR20210004894A (en) 2019-07-05 2021-01-13 주식회사 엘지생활건강 System for diagnosing of skin condition based on an information of Skin Glycation And Recommendation System based on the information of Skin Glycation using the same
KR102498594B1 (en) 2022-05-09 2023-02-10 한국전기연구원 Method for measuring multi-spectral properties of tissue and system therefor

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