KR100346312B1 - 휴대용 근적외선 분광 분석장치를 이용한 혈중 알코올 농도 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신체의 일부분에 근적외선을 조사하는 조사 단계와, 상기 근적외선이 신체의 일부분에서 반사 및 투과되어 발생되는 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼을 센싱하는 센싱 단계와, 센싱된 상기 반사 및 투과 스펙트럼을 근적외선 분광 분석법으로 모델링하는 모델링 단계와, 모델링된 상기 반사 및 투과 스펙트럼을 소정 단위로 미분하는 미분 단계와, 상기 미분된 스펙트럼을 다변량 회귀분석법으로 계산하여 계산값을 기 저장된 표준 검량곡선 데이터와 비교하여 혈중 알코올 농도를 측정하는 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서 상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따르면 근적외선 분광 분석법을 이용한 음주 측정기로 혈액을 채취하지 않고도 근적외선 영역에 해당하는 빛을 손가락이나 손등 또는 손목에 조사하고 반사 및 투과되는 스펙트럼으로 혈중 알코올 농도를 측정함으로써 위생적이고 신속 정확한 음주측정이 가능하게 된다.
Description
본 발명은 혈중 알코올 농도 측정 방법에 관한 것으로, 특히 근적외선 분광 분석법을 이용하여 비침습으로 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있는 휴대용 근적외선 분광 분석 장치를 이용한 혈중 알코올 농도 측정 방법에 관한 것이다.
현대문명의 이기인 자동차의 등장으로 우리의 생활은 편리해졌으나, 교통사고로 인하여 수많은 인명의 손실과 이에 따른 사회적, 경제적 문제가 제기되고 있다. 음주운전으로 인한 교통사고는 우리 나라의 경우 1997년 통계에 따르면 전체 사고발생 246,452건 중 22,892건으로 9.3%의 점유율을 나타냈으며, 이 중 사망자는 1,004명, 부상자는 36,023명으로 각각 2.6%과 7.4%의 점유율을 보였다. 미국의 경우, National Highway Traffic Safety Administration(NHTSA)의 발표에 따르면 1997년 음주운전으로 인한 교통사고는 전체의 38.6%에 이른다고 한다.
이와 같은 음주운전으로 인한 교통사고를 줄이기 위한 노력이 날로 증가되었고, 결국 운전자의 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있는 음주측정기가 개발되었다.
최초의 음주측정기는 미국의 Rolla Harger가 만든 'Drunkometer'로 인디애나 경찰에서 1939년에 처음 사용했다. 오늘날 경찰이 사용하는 음주측정기는 전자식으로 피측정자가 튜브로 불어넣은 알코올을 연소시켜 발생하는 전류의 크기를 측정하는 것인데, 이는 튜브로 입김을 불어넣으면 입김 속에 들어있던 알코올 성분이 백금 양극판에 닿아 아세트산으로 산화한 후 디스크에서 전류가 발생하여 음극판 쪽으로 흐르게 되고, 이 전류의 양을 측정해 피측정자의 혈중 알코올 농도를 알아내는 것이다. 그러나 피측정자가 튜브로 입김을 불어 넣는 방법은 부정확하며, 불특정 다수인 피측정자가 사용함으로써 비위생적이고, 피측정자에게 불쾌감을 주고 있어 새로운 음주측정기의 필요성이 대두되고 있다.
또한 혈중 알코올농도를 정확하게 측정하기 위해서는 병원 등에서 실제로 혈액을 채취하여 이를 검사하여야만 하는데 이 경우 인권 유린 등의 문제가 야기되어 법원 등에서 검찰의 고소가 기각되는 등의 문제점이 나타나고 있다.
따라서 혈액을 채취하지 않고 손가락이나 손목 등에 빛을 조사한 후 투과 및 반사되는 스펙트럼을 이용하여 혈중 알코올농도를 측정하는 방법이 개발되었다.
이러한 스펙트럼을 이용하여 혈중 알코올 농도를 측정하는 방법으로는 기체크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, UV 분광 광도법, IR분광 광도법 등이 있다.
또한 알코올 측정의 다른 방법으로는 금속산화물을 이용한 전압전류법과, enzyme을 이용한 전압전류법이 있다.
그러나 상기와 같은 기체 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, UV 분광 광도법, IR분광 광도법 등은 실험적으로 매우 복잡하고 화학적 방해가 크며, 연속측정이 불가능하므로 시간당 처리 시료수가 적은 문제점이 있었다.
또한 금속산화물을 이용한 알코올측정법은 200℃이상의 고온에서 동작되며 아직은 재현성과 수명에 문제점이 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 근적외선 분광 분석(Near Infrared Spectroscopy : NIRS)법을 이용한 음주 측정기로 혈액을 채취하지 않고도 근적외선영역에 해당하는 빛을 손가락이나 손목에 조사하고 반사 및 투과되는 스펙트럼을 측정하여 혈중 알코올의 양을 측정함으로써 위생적이고 정확한 음주측정이 가능하도록 하는데 있다.
도 1은 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도
도 2는 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 근적외선을 조사한 알코올(검체)의 스펙트럼
도 4는 도 3의 그래프를 2차 미분한 스펙트럼
도 5는 도 4의 스펙트럼을 PLSR법을 이용하여 계산한 결과를 나타낸 테이블
도 6은 도 5의 결과를 파일롯한 상태
도 7은 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치를 이용한 혈중 알코올 농도 측정방법을 설명하기 위한 동작 설명도
도 8은 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치로 피측정자가 일정량의 알코올을 음용한 후 인체에 근적외선을 조사하여 나타나는 체내 알코올의 스펙트럼
도 9는 도 8의 스펙트럼을 2차 미분한 그래프
도 10은 도 9의 스펙트럼을 PLSR법을 이용하여 계산한 결과를 나타낸 테이블
도 11은 도 10의 결과를 파일롯한 상태
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 전원 공급부 200: 소형 텅스텐 할로겐 램프
300: 광학 필터 400: 광케이블
500: 칩형 스펙트로미터 510: 투과광 검출기
520: 투과광 검출기 521: 광인입구
522: 자체 초점 그레이팅 523: 포토 다이오드 어레이 검출기
600: 아날로그-디지털 변환기 600 : 마이크로 컴퓨터
800: 조작 패널 Amp: 증폭기
LCD: 엘씨디
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 특징은,
전원 공급부와, 텅스텐 할로겐 램프와, 광학 필터와, 광케이블과, 칩형 스펙트로미터와, 증폭기와, 아날로그-디지털 변환기와, 마이크로 컴퓨터와, 조작 패널 및 엘씨디로 구성되는 휴대용 근적외선 분광 분석장치의 운용방법에 있어서,상기 텅스텐 할로겐 램프로부터 발생되어 상기 광학 필터를 통해 집광된 후 상기 광케이블을 통해 피측정자의 신체의 일부분에 근적외선을 조사하는 조사 단계와,
상기 근적외선이 신체의 일부분에서 반사 및 투과되어 발생되는 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼을 상기 칩형 스펙트로미터의 반사광 검출기 및 투과광 검출기에서 센싱하여 이에 대응되는 전기 신호를 증폭시켜 출력하는 센싱 및 증폭 단계와,
증폭된 상기 전기 신호인 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼을 상기 아날로그-디지털 변환기를 통해 디지털 신호로 변환시킨 후 상기 마이크로 컴퓨터에서 변환된 디지털 신호를 근적외선 분광 분석법으로 모델링하는 모델링 단계와,
상기 마이크로 컴퓨터에서 모델링된 상기 반사 및 투과 스펙트럼을 3nm 무빙 윈도우 단위로 2차 미분하는 미분 단계와,
상기 마이크로 컴퓨터에서 미분된 반사 및 투과 스펙트럼을 다변량 회귀분석법으로 계산하고, 혈액에 포함된 방해 물질의 간섭을 피하기 위해 상기 계산값을 보정 데이터에 의해 보정한 후, 보정된 상기 계산값을 기 저장된 표준 검량곡선 데이터와 비교하여 혈중 알코올 농도를 측정하는 측정 단계와,
측정이 완료되면 상기 엘씨디를 통해 혈중 알코올 농도를 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석 장치의 구성 및 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성이고, 도 2는 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치는 전원 공급부(100)와, 텅스텐 할로겐 램프(200)와, 광학 필터(300)와, 광케이블(400)과, 칩형 스펙트로미터(500)와, 증폭기(Amp)와, 아날로그-디지털 변환기(600)와, 마이크로 컴퓨터(700)와, 조작 패널(800) 및 엘씨디(LCD)로 구성된다.
전원 공급부(100)는 입력되는 제어 신호에 의해 각 구성부에 6V~12V의 전압을 공급하도록 배터리(미도시)가 내부에 구비된다.
소형 텅스텐 할로겐 램프(200)는 입력되는 제어 신호에 의해 전원 공급부(100)의 배터리 전압을 공급받아 동작되어 500nm~2000nm 파장의 근적외선을 발생시키도록 구성된다.
광학 필터(300)는 소형 텅스텐 할로겐 램프(200)에서 발생되는 근적외선을 집광시키도록 소형 텅스텐 할로겐 램프(200)의 광경로상에 고정 설치된다.
광케이블(400)은 피측정자의 피부에 근적외선을 조사하고, 피부에서 반사 또는 투과되는 반사 스펙트럼과 투과 스펙트럼을 전달하도록 구성된다. 여기에서 광케이블(400)의 내측 케이블(410)은 광학 필터(300)를 통해 조사되는 근적외선을 피부에 전달하고, 외측 케이블(420)은 피부에서 반사 및 투과되는 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼을 전달하도록 구성된다.
칩형 스펙트로미터(500)는 반사광 검출기(510)와, 투과광 검출기(520)로 구성된다.
반사광 검출기(510)는 입력되는 제어 신호에 따라 피부에서 반사되는 반사 스펙트럼을 센싱하여 전기 신호로 변환시키도록 구성된다.
투과광 검출기(520)는 도 2에 도시된 바와 같이 투과 스펙트럼이 입사되는 광인입구(521)와, 광인입구(521)를 통해 조사되는 투과 스펙트럼을 분리 및 반사시키도록 광인입구(521)에 대응 위치에 고정 설치되는 자체 초점 그레이팅(Self Focusing Grating)(522)과, 입력되는 제어 신호에 따라 투과 스펙트럼중 자체 초점 그레이팅(522)에서 반사되고, 파장이 1100nm~1750nm 사이의 투과 스펙트럼을 10nm간격으로 센싱하여 전기 신호로 변환시키도록 자체 초점 그레이팅(522)에 대응되는 위치에 고정 설치되는 포토 다이오드 어레이 검출기(523)로 구성된다.
증폭기(Amp)는 입력되는 제어 신호에 의해 반사광 검출기(510) 및 투과광 검출기(520)의 포토 다이오드 어레이 검출기(523)의 출력단에 연결되어 각 검출기에서 출력되는 전기 신호를 소정 크기 이상으로 증폭시키도록 구성된다.
아날로그-디지털 변환기(600)는 입력되는 제어 신호에 의해 동작되어 증폭기(Amp)에서 출력되는 아날로그 형태의 전기 신호를 디지털 신호로 변환시키도록 구성된다.
마이크로 컴퓨터(700)는 시스템의 각 구성부를 전반적으로 제어하고, 특히, 측정자가 혈중 알코올 농도를 측정하기 위하여 조작 패널(800)의 임의의 기능 키를 조작하면 소형 텅스텐 할로겐 램프(200) 및 칩형 스펙트로미터(500)를 제어하여 근적외선이 발생되도록 한다. 또한, 칩형 스펙트로미터(500)의 반사광 검출기(510) 및 투과광 검출기(520)의 포토 다이오드 어레이 검출기(523)에서 출력되어 증폭기(Amp)와 아날로그-디지털 변환기(600)를 거쳐 출력되는 디지털 신호를 메모리(710)에 기 저장된 표준 검량곡선 데이터와 비교해서 혈중 알코올 농도를 검색한 후, 검색된 혈중 알코올 농도를 사용에게 디스플레이시킨다. 여기에서 마이크로 컴퓨터(700)에는 외부로 데이터를 전송하거나 전달받을 수 있는 인터페이스부(720)를 추가적으로 갖는 것이 바람직하다.
메모리(710)는 시스템에 필요한 각종 데이터가 저장되고, 업그레이드가 가능한 RAM이다. 특히 표준 검량곡선 데이터와 보정 데이터가 테이블 형태로 저장된다. 여기에서 표준 검량곡선 데이터는 근적외선 분광 분석법인 SIMCA(Soft Independent Modeling of Class Analogy)법에 체내에서 투과 및 반사된 스펙트럼을 모델링한 후, 모델링된 스펙트럼을 3nm 무빙 윈도우(moving window) 단위로 2차 미분한다. 그리고 2차 미분된 스펙트럼을 다변량 회귀분석법중의 하나인 PLSR(Partial Least Squares Regression)법을 이용하여 계산하여 이를 디지털 데이터로 변환시켜 테이블화시킨 데이터이다.
여기에서 도 3 내지 도 6을 참조하여 표준 검량곡선 데이터를 측정하여 데이터화시키는 과정을 보다 일예를 들어 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 근적외선을 조사한 알코올(검체)의 스펙트럼이고, 도 4는 도 3의 그래프를 2차 미분한 스펙트럼이며, 도 5는 도 6의 스펙트럼을 PLSR법을 이용하여 계산한 결과를 나타낸 테이블이고, 도 6은 도 5의 결과를 파일롯(plot)한 상태이다.
근적외선 분광 분석법을 이용한 알코올 스펙트럼을 얻기 위하여 99.5%m의 무수 에탄올(Oriental Chemical Industries)을 물로 희석하여 검체를 조제한 후, 검량식 작성을 위하여 에탄올의 농도가 0.01%부터 0.1%까지 각각의 농도 차가 0.01%가 되도록 10개의 검체를 조제하여 측정 세트(calibration set)를 만든다. 이 때의 검량식을 검증하기 위하여 0.015%에서 0.095%의 13개의 검체를 위와 동일한 방법으로 조제하여 검증 세트(validation set)를 만든다.
이러한 상태에서 준비된 측정 세트를 근적외선분광 분석장치로 측정하면 도 3에 도시된 바와 같은 스펙트럼이 나타난다. 여기에서 도 3에 도시된 스펙트럼은 일반적인 적외선 흡수 스펙트럼과는 달리 1400nm와 1500nm 사이에서 하나의 큰 피크만이 관찰되는데 이것은 수분에 의한 O-H band이다. 알코올의 농도를 달리해도 육안으로 다른 피크를 확인 할 수 없는 것은 O-H band에 의한 흡광도가 너무 크기 때문이다. 상기와 같은 산란 효과를 감소시키기 위해 원래의 스펙트럼을 도 4에 도시된 바와 같이 3nm 무빙 윈도우(moving window) 단위로 2차 미분한다.
그런 후 2차 미분된 스펙트럼을 다변량회귀분석법중의 하나인 PLSR법을 이용하여 계산하고, 검증 셋트에 측정 셋트를 비교하면 도 5에 도시된 바와 같은 결과가 얻어진다. 도 5는 2차 미분후 PLSR법을 이용하여 계산하였을 때 각 팩터수에 따른 SEC(Standard Error of Calibration: 측정 표준 에러)와 SEP(Standard Error of Prediction: 예상 표준 에러)의 상관성을 나타낸 것이다. 이때 6개의 팩터를 사용하여 도 5에 도시된 바와 같이 SEC 0.0001%, SEP 0.0196%의 결과가 얻어지면 이를 디지털 데이터로 변환시켜 메모리(710)에 표준 검량곡선 데이터를 기 저장시키는 과정을 거친다. 도 6중 ×는 측정 세트를 나타내고, ○는 검증 세트를 나타낸다.
조작 패널(800)은 다수개의 디지트 키와 각종 메뉴 키 및 각종 기능 키 등으로 구성되어 각 키가 측정자에 의해 조작될 때마다 그에 대응되는 제어 신호를 출력하도록 구성된다.
엘씨디(LCD)는 마이크로 컴퓨터(700)의 제어 신호에 의해 혈중 알코올 농도 및 시스템의 상태 등을 디스플레이시킨다.
이하 본 발명에 의한 휴대용 근적외선 분광 분석장치를 이용한 혈중 알코올 농도 측정방법을 도 7을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치를 이용한 혈중 알코올 농도 측정방법을 설명하기 위한 동작 설명도이다.
먼저 본 발명의 동작을 설명하기 앞서 이해를 돕기 위해 근적외선 분광 분석법을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 근적외선 분광 분석법은 측정 검체에 대한 전처리가 거의 필요 없는 방법으로 비파괴분석법이라 할 수 있다. 근적외선 분광 분석법은 700∼2500nm의 영역에서 검체를 분석하며 IR 영역에서 유래되는 -CH, -NH, -OH 등의 기본 분자진동 에너지의 결합대(combination band)와 1차에서 4차 배음대(1st∼4th overtone band)에 의한 흡수를 이용한다. 근적외선 영역은 1800년대 William Herschel에 의해 발견된 이후, 많은 잡음과 약한 신호로 인하여 활발한 연구가 진행되지 않았다. 1960년대 초 Karl Norris가 복잡한 근적외선 스펙트럼에 다변량분석법을 적용하여 농산물의 화학적 고체 검체를 분석함으로서 처음으로 근적외선 분광 분석법의 실용화를 가져왔다. 이후 농업분야에서 시작된 근적외선 분광 분석법의 적용은 식품, 사료, 섬유, 석유화학 및 고분자 분야 뿐만 아니라 의약업계에서도 그 응용이 확대되어지고 있다. 근적외선 분광 분석법은 검체에 대한 전처리를 최소화하며 신속한 분석이 가능하다. 또한 여러 성분을 동시에 측정할 수 있고 실시간에 반복측정이 가능한 비파괴적 분석법이라는 장점이 있다.
상기와 같이 표준 검량곡선 데이터가 메모리(710)에 미리 저장된다(S100).
이러한 상태에서 측정자가 피측정자의 혈중 알코올 농도를 측정하기 위해서는 광케이블(400)의 일단을 광학 필터(300)측의 고정시키고 광케이블(400)의 타단을 피측정자의 신체(손가락 또는 팔목)에 고정시킨 후 조작 패널(800)을 조작하여 전원을 온시킨다.
전원이 온되면 마이크로 컴퓨터(700)는 소형 텅스텐 할로겐 램프(200)를 제어하여 소형 텅스텐 할로겐 램프(200)에서 근적외선을 발생시킨다.
소형 텅스텐 할로겐 램프(200)에서 발생된 근적외선은 광학 필터(300)를 통해 근적외선이 집광된 후 광케이블(400)을 통해 피측정자의 신체로 조사된다(S200).
그리고 마이크로 컴퓨터(700)는 전원이 온되면 칩형 스펙트로미터(500)의 반사광 검출기(510) 및 투과광 검출기(520)의 포토 다이오드 어레이 검출기(523)를 동작시키도록 칩형 스펙트로미터(500)로 제어 신호를 출력한다.
이로 인하여 소형 텅스텐 할로겐 램프(200)에서 발생되어 광학 필터(300)를 통해 피측정자의 신체로 조사된 근적외선은 신체에 의해 반사 및 투과가 되어 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼이 발생되고, 반사 스펙트럼은 반사광 검출기(510)로 조사되고, 반사광 검출기(510)는 반사 스펙트럼의 양에 따라 전기 신호를 발생시켜 이를 증폭기(Amp)로 출력시킨다. 그리고 파장이 1100nm~1750nm 사이의 투과 스펙트럼은 투과광 검출기(520)의 포토 다이오드 어레이 검출기(523)에서 10nm 간격으로 측정하여 투과 스펙트럼의 양에 따라 전기 신호를 발생하여 증폭기(Amp)로 출력시킨다.
한편, 증폭기(Amp)는 마이크로 컴퓨터(700)의 제어에 따라 입력된 전기 신호를 소정의 크기로 증폭시킨 후 아날로그-디지털 변환기(600)로 입력시키고, 아날로그-디지털 변환기(600)는 마이크로 컴퓨터(700)의 제어에 따라 입력되는 전기 신호를 이에 대응되는 디지털 신호로 변환한 후, 변환된 디지털 신호를 마이크로 컴퓨터(700)로 출력시킨다(S310).
마이크로 컴퓨터(700)는 입력된 디지털 신호를 SIMCA법으로 반사 및 투과 스펙트럼을 모델링한 후, 이를 3nm 무빙 윈도우 단위로 2차 미분한다(S320, S400).
그리고 마이크로 컴퓨터(700)는 2차 미분된 스펙트럼을 PLSR법에 의해 계산하여(S510), 계산값을 보정 데이터, 즉 보정값에 의해 보정한 후(S520), 보정이 완료된 측정값을 메모리(710)에 저장된 표준 검량곡선 데이터와 비교한다(S530).
비교가 완료되면 마이크로 컴퓨터(700)는 엘씨디(LCD)를 통해 혈중 알코올 농도를 디스플레이한다(S600). 여기에서는 혈중 알코올 농도를 알리는 방법으로 디스플레이시키는 방법이 사용되었으나, 규정치 이상의 알코올 농도로 검사되면 경보를 울려 측정자에게 알리는 방법이 사용될 수도 있다. 또한 마이크로 컴퓨터(700)에서 인터페이스부(720)를 통해 다른 저장 매체나 처리 매체로 데이터를 전송하여 데이터를 저장 및 프린팅하거나 또는 디스플레이하는 방법이 사용될 수 있다.
일예를 들어 혈중 알코올 농도를 측정하는 방법을 도 8 내지 도 11의 실험치를 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명이 적용된 휴대용 근적외선 분광 분석장치로 피측정자가 일정량의 알코올을 음용한 후 인체에 근적외선을 조사하여 나타나는 체내 알코올의 스펙트럼이고, 도 9는 도 8의 스펙트럼을 2차 미분한 그래프이며, 도 10은 도 9의 스펙트럼을 PLSR법을 이용하여 계산한 결과를 나타낸 테이블이고, 도 11은 도 10의 결과를 파일롯(plot)한 상태이다.
먼저 피측정자가 일정량의 알코올을 음용한 후 피측정자의 손가락과 팔목에근적외선을 조사하면 피측정자의 체내에 포함되어 있는 알코올로 인해 도 8에 도시된 바와 같은 스펙트럼이 검출된다. 그리고 이를 3nm 무빙 윈도우 단위로 2차 미분하면 도 9와 같은 결과가 나타난다.
그리고 이 결과를 PLSR법을 이용하여 계산하면 도 10과 같은 결과가 나오는데, 이 결과를 살펴보면 SEC 0.0095%, SEP 0.2838%의 값을 얻게 된다. 도 11중 ×는 측정 세트를 나타내고, ○는 검증 세트를 나타낸다.
그러면 이 SEC 0.0095%, SEP 0.2838%의 값을 보정값에 따라 보정하면 혈중 알코올 농도를 정확하게 계산할 수 있다.
따라서 근적외선을 이용하여 피측정자의 혈중 알코올 농도를 빠른 시간 내에 정확하게 측정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 근적외선 분광 분석법을 이용한 음주 측정기로 혈액을 채취하지 않고도 근적외선영역에 해당하는 빛을 손가락이나 손등 또는 손목에 조사하고 반사 및 투과되는 스펙트럼을 측정하여 혈중 알코올 농도를 측정함으로써 위생적이고 정확한 음주측정이 가능하다.
Claims (3)
- 전원 공급부와, 텅스텐 할로겐 램프와, 광학 필터와, 광케이블과, 칩형 스펙트로미터와, 증폭기와, 아날로그-디지털 변환기와, 마이크로 컴퓨터와, 조작 패널 및 엘씨디로 구성되는 휴대용 근적외선 분광 분석장치의 운용방법에 있어서,상기 텅스텐 할로겐 램프로부터 발생되어 상기 광학 필터를 통해 집광된 후 상기 광케이블을 통해 피측정자의 신체의 일부분에 근적외선을 조사하는 조사 단계와,상기 근적외선이 신체의 일부분에서 반사 및 투과되어 발생되는 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼을 상기 칩형 스펙트로미터의 반사광 검출기 및 투과광 검출기에서 센싱하여 이에 대응되는 전기 신호를 증폭시켜 출력하는 센싱 및 증폭 단계와,증폭된 상기 전기 신호인 반사 스펙트럼 및 투과 스펙트럼을 상기 아날로그-디지털 변환기를 통해 디지털 신호로 변환시킨 후 상기 마이크로 컴퓨터에서 변환된 디지털 신호를 근적외선 분광 분석법으로 모델링하는 모델링 단계와,상기 마이크로 컴퓨터에서 모델링된 상기 반사 및 투과 스펙트럼을 3nm 무빙 윈도우 단위로 2차 미분하는 미분 단계와,상기 마이크로 컴퓨터에서 미분된 반사 및 투과 스펙트럼을 다변량 회귀분석법으로 계산하고, 혈액에 포함된 방해 물질의 간섭을 피하기 위해 상기 계산값을 보정 데이터에 의해 보정한 후, 보정된 상기 계산값을 기 저장된 표준 검량곡선 데이터와 비교하여 혈중 알코올 농도를 측정하는 측정 단계와,측정이 완료되면 상기 엘씨디를 통해 혈중 알코올 농도를 디스플레이하는 디스플레이 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 근적외선 분광 분석장치를 이용한 혈중 알코올 농도 측정방법.
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