KR100777085B1 - 전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법 - Google Patents

전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법이 개시된다. 전파생성부는 소정 범위의 주파수를 갖는 전파를 생성한다 센서부는 생성된 전파의 전파모드를 TE 모드, TM 모드 및 TEM 모드 중에서 어느 하나의 모드로 형성한 후 피측정 객체에 조사하고, 피측정 객체에 의해 반사되는 전파를 검출한다. 분석부는 검출된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량을 측정한다. 중앙처리부는 전파생성부를 제어하여 전파의 주파수를 결정하고, 측정된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량를 기초로 피측정 객체로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성한다. 화상출력부는 중앙처리부에 의해 생성된 데이터를 출력한다. 본 발명에 따르면, 혈당을 비채혈 방식을 통해 안전하고 신속하게 측정할 수 있고, 실시간으로 혈당 변화에 따른 변화를 측정하여 원격에 위치한 의사로부터 의학적 진단을 받을 수 있다.
혈당 측정기, 유전체 공진기, 혈당, 당뇨폰, 마이크로파

Description

전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법{Apparatus for measuring blood sugar level using radio wave and method of the same}
도 1은 환자로부터 채취한 혈액에 의해 혈당을 측정하는 종래의 혈당측정장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 혈당측정장치에 대한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 3a는 본 발명에 따른 혈당측정장치에서 사용되는 공진기와 안테나로 구성되는 적층 구조체의 일예를 도시한 도면,
도 3b는 도 3a에 도시된 적층 구조체의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명에 따른 혈당측정장치에 사용되는 패치형 안테나와 적층형 공진기의 결합구조체의 사시도 및 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 혈당측정장치에 환자의 측정부위를 근접시키지 않은 상태에서 패치안테나를 포함한 일체형 평면 적층 유전체 공진기의 공진주파수를 도시한 도면,
도 6a 내지 도 6c는 각각 측정 혈당을 포함하는 물체가 있을때 패치형 안테나를 포함한 적층형 공진기의 사시도, 일측면도, 그리고, 타측면도,
도 7a 및 도 7b는 각각 환자의 측정부위와의 상호작용을 거친 적층 유전체 공진기의 공진주파수와 스미스도표,
도 8a 및 도 8b는 각각 도 7a 및 도 7b에 도시된 환자의 측정부위보다 큰 측정부위와의 상호작용을 거친 적층 유전체 공진기의 공진주파수와 스미스도표를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 혈당측정장치에서 방사되는 필드의 방사패턴을 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 혈당측정장치에 있어서 입력 및 출력 포트의 스트립라인이 TE 모드를 커플링하는 예에 대한 사시도,
도 11은 유전율 6인 유리에 대하여 측정된 당도에 따른 반사계수의 변화를 도시한 도면, 그리고,
도 12는 본 발명에 따른 전파를 이용한 혈당측정방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전파를 이용하여 비채혈방식으로 환자의 혈당을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 혈당을 측정하는 기구로는 혈당측정기와 약국에서 간편하게 구할 수 있는 시험지가 있다. 도 1에는 환자로부터 채취한 혈액에 의해 혈당을 측정하는 종래 의 혈당측정장치가 도시되어 있다. 혈당측정기는 채혈을 통하여 혈당을 측정할 수 있는 기구로 일반인도 가정에서 손쉽게 혈당량을 알 수 있는 당뇨를 관리할 수 있는 기구이다. 하지만 혈당측정기는 혈당 측정시 매번 채혈을 해야하고 채혈부의 감염을 막기 위한 소독이 필요하고 채혈시 바늘을 사용해야만 하는 점에서 비위생적인 단점이 있다. 이와 같은 기구 이외에 혈당을 측정할 수 있는 장치로는 바이오센서를 이용한 측정장치가 있다. 1962년 클라크 박사가 당산화효소를 고정한 막을 산소측정 전극의 표면에 부착하는 방법으로 제작한 포도당센서가 바이오센서의 시초로 알려져 있다. 포도당센서는 생물 또는 생물에서 유래한 물질을 전기·화학·광학적인 기술을 적용해 측정하는 생화학센서로 정의되며 특정한 물질을 간단한 방법으로 측정할 때 유용하다. 바이오센서는 환경측정장비, 의료측정기기, 계측기기 등의 핵심부품으로도 사용되고 있으며 점차 적용분야가 확대될 것으로 예상된다.
이 외에 당뇨병 환자의 혈당치가 위험한 수준까지 내려갔을 때 환자의 몸에 새겨놓은 문신의 변화에 의해 혈당치를 파악하는 '스마트 문신'이 최근 개발돼 동물실험에서 낙관적인 결과를 낳았다는 보고가 있다. 이 같은 장치가 실용화되면 지금까지 손가락 끝을 찔러 피를 내어 혈당치를 측정하는 장치에 의존해 왔던 당뇨병 환자들은 문신의 색깔 변화만 보고도 투약시기가 됐음을 알 수 있을 것이다. 최근에는 헨드폰을 이용하여 혈당을 측정할 수 있는 당뇨폰이 출시되었지만, 이 역시 채혈이 수반되어야 하는 점에서는 종래의 혈당측정기와 다를 바 없는 점에서 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 당뇨병 환자로부터 채혈을 하지 않고 안전하고 정확하게 혈당을 측정할 수 있는 전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 혈당측정장치는, 소정 범위의 주파수를 갖는 전파를 생성하는 전파생성부; 상기 생성된 전파의 전파모드를 TE 모드, TM 모드 및 TEM 모드 중에서 어느 하나의 모드로 형성한 후 피측정 객체에 조사하고, 상기 피측정 객체에 의해 반사되는 전파를 검출하는 센서부; 상기 센서부에 의해 검출된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량을 측정하는 분석부; 상기 전파생성부를 제어하여 상기 전파의 주파수를 결정하고, 상기 측정된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량를 기초로 상기 피측정 객체로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성하는 중앙처리부; 및 상기 중앙처리부에 의해 생성된 데이터를 출력하는 화상출력부;를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 혈당측정방법은, 소정 범위의 주파수를 갖는 전파를 생성하는 단계; 상기 생성된 전파의 전파모드를 TE 모드, TM 모드 및 TEM 모드 중에서 어느 하나의 모드로 형성한 후 피측정 객체에 조사하고, 상기 피측정 객체에 의해 반사되는 전파를 검출하는 단계; 상기 검출된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량를 기초로 상기 피측정 객체로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성하는 단계;를 포함한다.
이에 의해, 혈당을 비채혈 방식을 통해 안전하고 신속하게 측정할 수 있고, 실시간으로 혈당 변화에 따른 변화를 측정하고 유무선 통신단말기에 결합되어 원격에 위치한 의사로부터 의학적 진단을 받을 수 있고 음식물 섭취 및 신체 조절 방법에 대하여 실시간으로 상담할 수 있어 많은 당뇨병 환자들에게 보다 효과적인 의료 서비스를 제공할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 혈당측정장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 혈당측정장치에 대한 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 혈당측정장치(200)는 전파발생부(210), 센서부(220), 분석부(230), 중앙처리부(240) 및 화상출력부(250)를 구비한다.
전파발생부(210)는 마이크로파 영역으로부터 밀리미터파 영역 사이의 주파수를 갖는 전파를 생성한다. 전파발생부(210)에 의해 생성되는 전파의 주파수는 중앙처리부(240)로부터 입력되는 제어신호에 따라 결정되며, 생성된 전파는 센서부(220)에 제공된다.
센서부(220)는 전파를 환자의 측정부위에 조사하고 환자의 측정부위에 의해 반사되어 입력되는 전파를 검출한다. 센서부(220)는 공진기(222), 안테나(224) 및 탐침부(226)로 구성된다. 공진기(222)는 전파발생부(210)로부터 입력된 전파의 모드를 형성한다. 공진기(222)를 통과한 전파는 TE, TM 및 TEM 모드 중 하나의 모드를 형성한다. 안테나(224)는 환자의 측정부위에 공진기(222)를 통과한 전파를 방출 하고, 환자의 측정부위로부터 반사되는 전파를 수신한다. 탐침부(226)는 안테나(224)를 통해 방사되는 전파를 환자의 측정부위에 조사하고, 환자의 측정부위로부터 반사되는 전파를 수집한다.
도 3a는 본 발명에 따른 혈당측정장치에서 사용되는 공진기와 안테나로 구성되는 적층 구조체의 일예를 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 적층 구조체(300)는 유전체 공진기(310) 및 λ/4파 패치형 안테나(320)로 구성된다. 적층 구조체(300)는 안테나(320)를 통해 수신된 신호나 정보를 유전체 공진기(310)의 비아(via)홀을 통한 TM 모드 커플링으로 물질의 특성 및 물질상수를 인식할 수 있는 장치이다. 유전체 공진기(310)는 실린더 모양의 고유전율과 높은 Q를 갖는 공진기(330)와 공진기(330)를 둘러싸고 있는 저유전율을 가지는 기판(340)으로 구성된다. 유전체 기판(340)은 제작의 용이성을 고려하여 3개로 분리 적층된다.
도 3b에는 도 3a에 도시된 적층 구조체의 상세한 구성이 도시되어 있다.
도 3b를 참조하면, 적층 구조체(300)의 가장 아래층(342)은 전체 기판두께의 일부를 차지하고, 기판(340)의 중간층(344)에는 고유전율의 높은 Q를 가지는 공진기(330)가 들어갈 수 있도록 일정한 지름을 가지는 구멍(350)이 형성된다. 구멍(350)은 기판(340)을 완전히 관통하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 기판(340)의 상부층(346)에는 입력선과 출력선이 형성된다. 입력선은 금속 패턴에 의한 스트립라인으로 형성되며 외부의 전파발생부(210)에 의해 발생된 전파를 유전체 공진기(310) 내로 인가한다. 출력선은 환자의 측정부위와 상호작용한 후 안테나 (320)를 통해 수신되어 유전체 공진기(310)로 진행된 전파를 검출부(230)로 인가한다. 기판(340)의 상부층(346)의 일측 단부는 공진기(330)와 대향된다. 아울러 기판(340)의 하부층(342)은 금속 패턴으로 전면을 덮어 접지가 되도록 구성된다. 기판(340)의 중간층(344)은 고유전율의 높은 Q를 가지는 공진기(330)가 완전히 관통될 수 있도록 하부층(342)과 동일한 지름을 가지는 구멍(350)을 갖는다. 또한, 기판(340)의 중간층(344)의 적절한 위치에 비아(via)홀이 3개 형성되며, 2개의 비아홀은 하부층(342)의 스트립라인과 접한다. 그리고, 나머지 1개의 비아홀은 공진기(330)와 대향하면서 안테나(320)와 연결된다.
또한, 필요에 따라 커플링의 값을 조절하기 위하여 안테나(320)와 연결된 비아홀은 기판(340)의 하부층(342)을 통과할 수 있도록 한다. 비아(via)홀은 내부를 금속 분말을 함유하는 도전성 페이스트로 인쇄하여 같은 재질의 스트립라인과 접하여 공진기(330)와 커플링 루프(coupling loop)를 형성하도록 한다. 기판(340)의 상부층(346)은 필요에 따라 공진기(330)가 들어갈 수 있는 구멍이 형성된다. 또한, 상부층(346)의 상면은 금속 패턴으로 전면을 덮어 안테나(320)가 직접 접할 수 있게 한다. 나아가, 상부층(346)의 상면의 금속 패턴은 안테나(320)의 접지로 작용하면서 안테나(320)와 유전체 공진기(310)가 바로 접해 있는 경우에 서로의 간섭을 차단하는 역할을 수행한다.
기판(340)의 상부층(346)의 상면의 접지를 바탕으로 안테나(320)는 평면인 도체를 포함하는 패치 안테나의 형태로 형성되며, 필요에 따라 종종 직사각형 또는 원형으로 형성된다. 이러한 안테나(320)는 안테나 위의 한점과 접지 도체 위의 한 점 사이에 전압을 인가함으로써 전력을 공급받는다. 접지 도체는 흔히 평면이며, 안테나(320)에 실질적으로 평행하다. 패치 안테나(320)의 공진주파수는 공급(feed) 포인트의 위치를 변경시킴으로써, 그리고 상기 도체사이에 여분의 단락 회로를 추가함으로써 변경될 수 있다. 유전체 공진기(310)는 공진기(330)와 대향하도록 스트립라인이 형성되어 외부에서 그 단부에 입력 및 출력 포트가 형성된 부분을 제외하고, 적층기판의 측면인 4면이 모두 금속패턴으로 덮혀져 접지되어 있다. 입력 및 출력 포트는 적층 기판의 중간 높이에서 스트립라인과 수직한 면으로 금속패턴과는 완전히 분리 독립되도록 구성된다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명에 따른 혈당측정장치에 사용되는 패치형 안테나와 적층형 공진기의 결합구조체의 사시도 및 단면도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 혈당측정장치에 사용되는 패치형 안테나와 적층형 공진기의 결합구조체(400)는 안테나(410)와 유전체 공진기(450)로 구성된다. 안테나(410)는 평면이고 직사각형인 접지도체(415) 및 접지도체(415)에 실질적으로 평행하게 지지된 평면이고 직사각형인 제1패치도체(420)로 구성된다. 나아가, 선택적으로 원하는 특성을 얻기 위해 원형으로 분리되어 실제 방사를 이루는 제2패치도체(425)가 추가적으로 구비된다. 각각의 접지도체(415)와 제1패치도체(420) 또는 제2패치도체(425) 사이에는 유전체 기판(430)이 포함된다. 안테나(410)는 기존의 패치 안테나에서 일반적으로 사용되는 전파를 급전하는 동축선로(Coaxial Probe) 대신에 유전체 공진기(450)의 제1유전체기판(455)과 제2유전체기판(460)을 관통하는 비아홀(475)을 가진다. 아울러, 비아홀(475)은 금, 은 및 구 리 중에서 선택된 금속을 함유하는 금속박으로 메탈라이징된다.
또한, 유전체 공진기(450)는 안테나(410)의 아랫단에 일체형으로 형성되며, 유전체 기판이 적층되어 형성되는 공진기(450)는 TE01 모드, TM01 모드 그리고 TEM 모드를 형성한다. 유전체 공진기(450)는 안테나(410) 아래층의 제1유전체기판(455)의 상면에 실드 전극을 메탈라이징하여 형성되며, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 접지 도체의 기능을 담당하면서 동시에 유전체 공진기(450)에서 발생하는 전파가 상단으로 방사되는 것을 차단한다. 유전체 공진기(450)는 저유전율을 가지는 제1 내지 제3유전체기판(455, 460, 465)과 내부 중심에 주파수 공진을 발생하는 고유전율의 높은 Q값을 가지는 디스크 또는 실린더 형태의 유전체 드럼(470)을 갖는다.
유전체 기판(455 내지 465)은 제조공정의 효율성을 위해 세부분으로 나뉘어 적층되며, 입출력 포트단과 연결된 스트립라인이 제3유전체기판(465)의 상면에 금, 은 및 구리 중에서 선택된 금속을 함유하는 금속박으로 메탈라이징되어 내부에서 유전체 드럼(470)과 커플링 또는 섭동을 이룬다. 입출력 포트단과 연결된 스트립라인은 수평면의 패턴을 이루면 TE모드를 여기시키고, 제2유전체기판(460)에 수직으로 형성된 비아홀(475)과 연결하면 TM모드를 여기시킬 수 있다. 더불어 스트립라인과 비아홀(475)을 적절히 이루면 TEM모드도 여기시킬 수 있다. 이상과 같이 안테나(410)에 연결된 전파 급전선로는 유전체 공진기(450)를 형성하는 유전체 기판(455 내지 465)에서 각각의 모드에 맞게 유사한 스트립라인과 비아홀(475)의 구조를 형성하여 환자의 측정부위와 안테나(410)의 상호작용을 감지한다.
분석부(230)는 센서부(220)에 의해 검출된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량을 측정한다. 분석부(230)는 파워미러(232), 회로망 분석기(234) 및 스펙트럼 분석기(236)를 구비한다. 파워미러(232)는 환자의 측정부위에 의해 반사되어 센서부(220)의 공진기(212)를 통과한 전파를 회로망 분석기(234)로 제공한다. 회로망 분석기(234)는 입력된 전파의 크기, 위상, 반사율, 전송율, 그룹지연값 등을 측정한다. 스펙트럼 분석시(236)는 입력되는 신호의 스펙트럼을 측정한다.
중앙처리부(240)는 분석부(230)에 의해 측정된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량를 기초로 상기 피측정 객체로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성한다. 또한, 중앙처리부(240)는 조작자의 선택에 따라 전파생성부(210)를 제어하여 전파의 주파수를 조절한다. 화상출력부(250)는 중앙처리부(240)에 의해 생성된 화상데이터를 출력한다.
도 5는 본 발명에 따른 혈당측정장치에 환자의 측정부위를 근접시키지 않은 상태에서 패치안테나를 포함한 일체형 평면 적층 유전체 공진기의 공진주파수를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 혈당측정장치에 환자의 측정부위를 근접시키지 않은 상태에서 패치안테나를 포함한 일체형 평면 적층 유전체 공진기의 공진주파수는 대략 5.832GHz이다.
도 6a 내지 도 6c는 각각 측정 혈당을 포함하는 물체가 있을때 패치형 안테나를 포함한 적층형 공진기의 사시도, 일측면도, 그리고, 타측면도이다. 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 적층형 공진기는 혈당량을 측정하고자 하는 환자의 측정부위의 하부에 위치하며, 비아홀이 환자의 측정부위의 수직하방에 위치하도록 한다.
도 7a 및 도 7b는 각각 환자의 측정부위와의 상호작용을 거친 적층 유전체 공진기의 공진주파수와 스미스도표이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 측정 혈당을 포함하는 물체가 있을때 패치형 안테나를 포함한 일체형 평면 적층 유전체 공진기의 공진주파수는 대략 5.829GHz이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 7a 및 도 7b에 도시된 환자의 측정부위보다 큰 측정부위와의 상호작용을 거친 적층 유전체 공진기의 공진주파수와 스미스도표를 도시한 도면이다. 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 샘플의 크기가 커짐에 따라 상호작용에 의한 필드의 섭동도 영향을 많이 받아 TM 모드 커플링을 가지는 유전체 공진기의 공진주파수 변화가 커지는 경향을 보인다.
도 9는 본 발명에 따른 혈당측정장치에서 방사되는 필드의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 혈당측정장치에 있어서 입력 및 출력 포트의 스트립라인이 TE 모드를 커플링하는 예에 대한 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 혈당측정장치(1000)는 패치형 안테나를 포함한 적층형 유전체 공진기의 반사율 변화를 통하여 혈액의 혈당을 측정할 수 있는 장치로서 마이크로파의 반사계수를 분석함으로써 혈당을 정량적으로 측정한다. 혈액에 포함된 혈당은 기본적으로 혈액내에 포함된 혈당에 대하여 유전율 변화를 가진다. 따라서 혈액내의 혈당 변화를 유전율 변화를 통하여 측정할 수 있으며, 혈당 측정 장치의 원리는 다음과 같다. 이 때, 물질의 굴절율 n 은 다음의 수학식과 같이 정의된다.
Figure 112004047559772-pat00001
여기서,
Figure 112004047559772-pat00002
인 유전체에서 Fresnel's equation은 아래와 같이 정리된다.
Figure 112004047559772-pat00003
단, 수학식 2에서 θ는 입사각, φ는 투과각, ni는 입사매질의 굴절율, nt는 투과매질의 굴절율이다. θ 및 φ가 0인 경우에 수학식 2는 다음과 같다.
Figure 112004047559772-pat00004
여기서, 반사도 (Reflectance) R은 다음의 수학식으로 정의된다.
Figure 112004047559772-pat00005
수학식 4에서 입사파와 반사파는 같은 매질에 있으므로, vr=vi, εr=ε i이 성립되고, 위 조건에 의하여 수학식 4는 다음과 같다.
Figure 112004047559772-pat00006
결과적으로, θ 및 φ가 0인 경우에 R의 수직성분과 수평성분의 구분이 없어지고, R=R∥=R⊥이 된다. 이 때, 반사도(Reflectance) R과 투과도(Transmittance) T의 관계는 다음식을 만족한다.
Figure 112004047559772-pat00007
따라서 혈당의 유전율 변화에 따라 수학식 5에 의해 유전율 변화와 반사율 변화를 예측할 수 있다. 결론적으로, 본 발명에 따른 혈당측정장치는 반사율에 해당되는 반사계수 S11 값을 측정함으로써 물질의 중요한 유전 상수를 얻을 수 있고 이에 의해 혈당을 측정할 수 있다. 유전율에 따르는 반사계수 특성 및 공진주파수 변화는 도 11에 도시되어 있다. 혈당에 대한 마이크로파 반사계수 및 공진주파수 변화를 정확히 예측할 수 있다. 도 11에는 유전율 6인 유리에 대하여 측정된 당도에 따른 반사계수의 변화가 도시되어 있다. 도 11을 참조하면, 당도가 증가할 수록 반사계수가 감소함을 알 수 있다. 따라서 당도에 따르는 변화를 TM 모드를 이용하여 측정한 결과에 의하면 TM 모드에 대한 변화가 큼을 알 수 있다. 반사계수의 특성을 이용하면, 공진 주파수 변화를 통하여 당도의 변화를 측정할 수 있으며, 공진주파수에서 반사계수의 크기를 측정할 수 있다. 또한, 반사계수를 고정시킨 상태에서 반사계수의 변화를 측정할 수 있고, 임의의 한 주파수에 대하여 반사계수의 크 기 측정을 통해서 당도의 변화를 측정할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 혈당측정장치는 혈당 기준값에 대한 상대적 변화를 측정하므로 혈당 변화가 있는 상태를 민감하게 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 혈당측정장치는 핸드폰, PDA, 노트북 컴퓨터, PC 등의 유무선 통신단말기에 결합될 수 있다. 혈당측정장치는 전파를 이용하여 인체의 혈당을 채혈하지 않고 측정한 후 통신단말기의 통신기능을 이용하여 네트워크를 통해 연결되어 있는 진단시스템으로 전송한다. 의사는 병원에 구비된 진단시스템에 출력된 혈당량을 기초로 환자의 상태를 파악하여 당뇨병환자에 대한 진단 및 처방을 수행한다.
도 12는 본 발명에 따른 전파를 이용한 혈당측정방법에 대한 일 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 전파생성부(210)는 중앙처리부(240)의 제어에 따라 소정 범위의 주파수를 갖는 전파를 생성한다(S1200). 센서부(220)는 생성된 전파의 전파모드를 TE 모드, TM 모드 및 TEM 모드 중에서 어느 하나의 모드로 형성한 후 피측정 객체에 조사한다(S1210). 또한, 센서부(220)는 피측정 객체에 의해 반사되는 전파를 검출한다(S1220). 분석부(230)는 검출된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량을 측정한다(S1230). 중앙처리부(240)는 측정된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량를 기초로 피측정 객체로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성한다(S1240). 화상출력부(250)는 중앙처리부(240)에 의해 생성된 데이터를 출력한다(S1250).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따른 전파를 이용한 혈당측정장치 및 방법에 의하면, 혈당을 비채혈 방식을 통해 안전하고 신속하게 측정할 수 있고, 실시간으로 혈당 변화에 따른 변화를 측정하고 유무선 통신단말기에 결합되어 원격에 위치한 의사로부터 의학적 진단을 받을 수 있고 음식물 섭취 및 신체 조절 방법에 대하여 실시간으로 상담할 수 있어 많은 당뇨병 환자들에게 보다 효과적인 의료 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 혈당 측정장치의 센서를 패치안테나를 포함한 적층형 유전체 공진기로 구현함 으로써 외부 환경과 조건에 관계없이 항시적으로 안정적이고 우수한 성능을 얻을 수 있다. 또한, 패치안테나를 포함한 적층형 유전체 공진기를 하나의 센서 부분으로 분리함으로써 데이터를 처리하는 중앙처리부와 분리될 수 있고 송수신 단말기와 유뮤선으로 연결하여 사용할 수 있어 센서의 기동성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 혈당측정장치의 패치안테나는 용도에 맞는 금속 및 유전체 탐침으로 대체될 수 있으며, 패치안테나를 포함한 적층형 유전체 공진기의 모드를 TE모드, TM모드 및 이를 혼합한 다양한 모드로 구현함으로써 혈당에 대한 특성 감도를 높일 수 있다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 소정의 주파수를 갖는 전파를 생성하는 전파생성부;
    상기 생성된 전파의 전파모드를 TE 모드, TM 모드 및 TEM 모드 중에서 어느 하나의 모드로 형성한 후 피측정 객체에 조사하고, 상기 피측정 객체에 의해 반사되는 전파를 검출하는 센서부;
    상기 센서부에 의해 검출된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량을 측정하는 분석부;
    상기 전파생성부를 제어하여 상기 전파의 주파수를 결정하고, 상기 측정된 전파의 공진주파수 및 반사율의 변화량를 기초로 상기 피측정 객체로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성하는 중앙처리부; 및
    상기 중앙처리부에 의해 생성된 데이터를 출력하는 화상출력부;를 포함하고,
    상기 센서부는,
    상기 전파생성부로부터 입력된 전파의 모드를 형성하는 공진기;
    상기 피측정 객체에 상기 공진기를 통과한 전파를 방출하고, 상기 피측정 객체로부터 반사되는 전파를 수신하는 안테나; 및
    상기 안테나를 통해 방사되는 전파를 상기 피측정 객체에 조사하고, 상기 피측정 객체로부터 반사되는 전파를 수집하는 탐침부;를 포함하고,
    상기 전파생성부에서 생성되는 전파의 상기 소정의 주파수는 상기 중앙처리부에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 안테나와 상기 공진기는 적층 구조체를 형성하며,
    상기 적층 구조체는 상기 안테나를 통해 수신된 신호를 상기 공진기에 형성된 비아홀을 통한 TM 모드 커플링으로 상기 피측정 객체의 특성 및 물질상수를 측정하는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 공진기는,
    고유전율과 높은 Q를 갖는 실린더 형상의 공진부; 및
    상기 공진부를 둘러싸는 저유전율을 갖는 기판부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기판부는 복수개의 층으로 구성되며,
    상기 복수개의 층중에서 어느 하나의 층에는 적어도 하나의 비아홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 비아홀은 복수개가 형성되며,
    복수개의 비아홀 중에서 두개의 비아홀은 하부층에 형성된 스트립라인과 접하고, 한개의 비아홀은 상기 안테나에 연결되는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 안테나에 연결된 비아홀은 상기 기판부의 하부층을 관통하는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 비아홀의 내부는 금속 분말을 함유하는 도전성 페이스트로 인쇄되어 상 기 기판부의 하부층에 형성된 스트립라인과 접하여 상기 공진기와 커플링 루프(coupling loop)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 기판부는 복수개의 층으로 구성되며,
    상기 복수개의 층중에서 상부층의 상기 안테나와 접하는 면에는 상기 안테나의 접지로 동작하고 상기 안테나와 상기 공진기의 간섭을 차단하는 금속패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 전파발생부에 의해 발생된 전파를 상기 공진기 내로 인가하는 입력선; 및
    상기 피측정 객체로부터 반사되어 상기 안테나에 의해 수신된 전파를 상기 공진기를 통해 상기 검출부로 인가하는 출력선;을 포함하며,
    상기 입력선과 상기 출력선은 상기 안테나와 상기 공진기가 접하는 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 안테나는 평면형상의 도체를 포함하는 패치 안테나인 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  12. 제 2항에 있어서,
    상기 안테나는,
    상기 공진기와 접하는 접지도체;
    상기 접지도체에 평행한 제1패치도체;
    상기 제1패치도체와 동일한 평면상에 형성되며 원형루프 형상을 갖는 적어도 하나의 제2패치도체; 및
    상기 접지도체, 상기 제1패치도체 및 상기 제2패치도체를 전기적으로 절연하는 유전체 기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  13. 제 2항에 있어서,
    상기 중앙처리부에 의해 생성된 시각적인 데이터를 유무선 통신망을 통해 연결되어 있는 진단시스템으로 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전파를 이용한 혈당측정장치.
  14. 삭제
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101095574B1 (ko) 2010-05-28 2011-12-19 국민대학교산학협력단 정보수집장치 및 방법
WO2023003098A1 (ko) * 2021-07-19 2023-01-26 주식회사 에스비솔루션 센서 상태 측정을 고려한 생체 정보 측정 장치 및 방법

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009500096A (ja) * 2005-07-06 2009-01-08 ファーリン メディカル リミテッド 生物組織構造中の成分濃度を測定する装置及び方法
KR100823728B1 (ko) * 2006-10-09 2008-04-21 서강대학교산학협력단 혈당측정장치 및 혈당측정방법
KR100856010B1 (ko) * 2006-10-20 2008-09-02 케이엠에이치 주식회사 경시적 당대사 변화 측정 장치 및 상기 장치를 이용한경시적 당대사 변화 측정 시스템
KR100910034B1 (ko) * 2007-10-30 2009-07-30 고려대학교 산학협력단 다중 포트를 갖는 전파 혈당 측정장치 및 그 제어방법
KR100938562B1 (ko) * 2008-02-01 2010-01-25 고려대학교 산학협력단 루프 안테나를 이용한 무채혈 혈당측정 장치 및 방법
KR101109556B1 (ko) * 2009-10-22 2012-03-13 연세대학교 산학협력단 초소형의 혈당 감지센서
KR101132634B1 (ko) * 2009-11-27 2012-04-03 연세대학교 산학협력단 인체 삽입형 혈당 센서 및 이를 이용한 실시간 혈당 측정 장치
GB201018413D0 (en) 2010-11-01 2010-12-15 Univ Cardiff In-vivo monitoring with microwaves
ES2507502T3 (es) * 2010-11-24 2014-10-15 Eesy-Id Gmbh Dispositivo de registro para registrar un parámetro de hemograma
KR101282767B1 (ko) * 2011-06-30 2013-07-05 서강대학교산학협력단 전자기파를 이용한 혈당 측정 장치 및 방법
KR101431011B1 (ko) * 2012-07-31 2014-08-20 서강대학교산학협력단 전자기파와 캐비티 공진을 이용한 유전체 공진기, 이를 이용한 혈당 측정 장치 및 방법
GB201602773D0 (en) * 2016-02-17 2016-03-30 Orsus Medical Ltd A method and apparatus for measuring the concentration of target substances in blood
CN108714032B (zh) * 2018-06-25 2023-09-12 河南师范大学 一种用于血糖检测的微波传感器
US11576586B2 (en) * 2018-12-18 2023-02-14 Movano Inc. Methods for radio wave based health monitoring that utilize data derived from amplitude and/or phase data
KR102566427B1 (ko) 2021-06-16 2023-08-11 서강대학교산학협력단 비채혈 혈당 측정 장치 및 그 제어 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040075205A (ko) * 2003-02-20 2004-08-27 학교법인 서강대학교 도파관 공진기를 이용한 근접장 현미경
KR20050119992A (ko) * 2004-06-17 2005-12-22 삼성전자주식회사 밀리미터파를 이용한 무혈혈당측정장치 및 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003038463A (ja) * 2001-07-26 2003-02-12 Ichiro Furui 生体反応の計測方法および生体反応の計測システム
JP3962250B2 (ja) * 2001-08-29 2007-08-22 株式会社レアメタル 生体内情報検出システム及びこれに用いるタグ装置、中継装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040075205A (ko) * 2003-02-20 2004-08-27 학교법인 서강대학교 도파관 공진기를 이용한 근접장 현미경
KR20050119992A (ko) * 2004-06-17 2005-12-22 삼성전자주식회사 밀리미터파를 이용한 무혈혈당측정장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101095574B1 (ko) 2010-05-28 2011-12-19 국민대학교산학협력단 정보수집장치 및 방법
WO2023003098A1 (ko) * 2021-07-19 2023-01-26 주식회사 에스비솔루션 센서 상태 측정을 고려한 생체 정보 측정 장치 및 방법

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