KR100856010B1 - 경시적 당대사 변화 측정 장치 및 상기 장치를 이용한경시적 당대사 변화 측정 시스템 - Google Patents

경시적 당대사 변화 측정 장치 및 상기 장치를 이용한경시적 당대사 변화 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 섭취에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치 및 시스템에 관한 것이다. 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치는 무채혈 방식의 당대사 측정 센서부 및 본체부로 이루어진다. 상기 당대사 측정 센서부는 착용자의 음식물 섭취에 따른 당대사 측정 신호를 본체부로 전송한다 상기 본체부의 제어부는 상기 당대사 측정 센서부로부터 입력되는 당대사 측정 신호로부터 당대사값을 측정한다. 특히, 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치는 특정 음식물을 섭취한 시각부터 일정 시간동안 주기적으로 당대사값들을 측정하고, 측정된 당대사값들의 전체 범위, 이웃한 당대사값들에 의해 형성되는 기울기, 측정된 당대사값들에 의해 그래프 상에 형성되는 면적(AUC) 등을 계산함으로써, 해당 음식물의 섭취에 따른 착용자의 비만 및 건강 관리에 대한 유해성 여부를 착용자가 스스로 판단할 수 있는 정보를 제공하게 된다.
본 발명에 의하여 착용자가 섭취한 음식물에 대한 비만 및 건강관리에 대한 유해성 여부를 스스로 판단할 수 있는 정보를 제공하고, 그 결과를 실시간으로 착용자에게 전달할 수 있게 되어 착용자의 식이요법에 도움을 줄 수 있게 된다.
당대사, 당지수, GI, GL

Description

경시적 당대사 변화 측정 장치 및 상기 장치를 이용한 경시적 당대사 변화 측정 시스템{Apparatus for measuring time-course glucose variation and system using the apparatus}
도 1은 당 지수(GI)의 개념을 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 당대사 측정 센서부의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 제어부의 제1 실시 형태를 설명하기 위하여 예시적으로 도시한 디스플레이부의 화면의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 제어부의 제2 실시 형태를 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 제어부의 제3 실시 형태를 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 혈당 변화 측정 시스템의 구성을 전체적으로 도시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 경시적 당대사 변화 측정 장치
22 : 본체부
24 : 당대사 측정 센서부
210 : 제어부
220 : 메모리부
230 : 디스플레이부
240 : 키입력부
250 : 통신 인터페이스부
260 : 알림부
300, 302 : 친수고분자 겔
310 : 베이스 필름
320 : 전극부
330 : 절연막
340 : 겔 고정부
350 : 가이드부
70 : 경시적 혈당 변화 측정 시스템
80 : 관리 컴퓨터
90 : 혈당값 관리 프로그램
92 : 데이터베이스
본 발명은 경시적 당대사 변화 측정 장치 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 무채혈 방식의 당대사 측정 센서를 이용하여 특정 음식을 섭취한 후 일정 시간 동안 주기적으로 인체내의 당대사량을 자동 측정하고, 측정된 당대사량을 나타내는 수치들의 시간에 따른 변화 상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 함으로써, 착용자의 비만 및 건강 관리에 대한 해당 음식물의 유해성 여부를 판단할 수 있도로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치 및 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치를 이용하여 다양한 건강 관련 정보를 제공하는 경시적 당대사 변화 측정 시스템에 관한 것이다.
1990년대 캐나다의 토론토 대학의 한 연구팀에 의해 여러 종류의 탄수화물 음식에 의한 식후 혈당 변화에 차이가 있다는 사실을 확인하였는 바, 예를 들면, 감자나 콘플레이크가 현미, 잡곡, 오트밀보다 당대사를 급격히 유발시킴에 따라 인체내의 혈당치를 올리고 그 결과 혈중 인슐린을 대량 분비하게 한다는 연구 결과를 보고되었다.
즉, 우리가 음식물로 섭취하는 탄수화물이 몸 속에서 포도당으로 바뀌어 몸에 흡수되는 속도가 음식물에 따라 다르다는 것이다. 그런데, 탄수화물이 포도당으로 바뀌는 속도가 느린 음식물의 경우, 섭취후 포도당이 느린 속도로 공급되기 때문에 몸 속에서 모두 에너지원으로 사용되므로, 포도당이 인체내에 지방의 형태로 쌓이지 않게 된다. 하지만 탄수화물이 포도당으로 바뀌는 속도가 빠른 음식물의 경우, 음식물 섭취후 인체내의 포도당 수치가 급격히 높아지게 되며, 그 결과 인슐린이 대량으로 분비되어 일시적으로 많은 양의 포도당을 다른 장기나 근육에 보내고, 다 쓰이지 못하고 남은 포도당은 다시 인슐린에 의해 지방으로 전환되어 지방세포에 축적된다. 따라서 급격한 포도당 수치 변화를 보이는 음식을 섭취하면 인슐린 분비가 촉진되어 살이 찌게 되고, 느린 포도당 수치 변화를 보이는 음식을 섭취하면 인슐린 분비를 최소화시킬 수 있게 되며 그로 인해 살이 빠지게 된다. 이러한 포도당 수치는 음식 칼로리와 전혀 상관이 없기 때문에, 느린 포도당 수치 변화를 보이는 음식을 먹음으로써 다이어트를 시도하는 경우, 식사량을 줄이거나 굶어야 하는 고통이 전혀 없다. 또한, 탄수화물을 적게 먹고, 동일한 종류의 음식이라도 당수치가 낮은 음식물만을 섭취하는 경우, 혈액내의 글루코스 농도 상승이 느리고 인슐린 분비가 억제되어 인슐린의 과잉 분비에 의해 유발되는 비만, 당뇨, 성인병 등의 예방 및 개선에도 도움이 되는 것으로 알려져 있다.
이러한 연구 결과로서, 각 음식에 따라 달리 나타나는 포도당 변화의 차이를 수치화하게 되었으며, 이를 당 지수(Glycemic Index:이하 'GI'라 한다)라고 명명하게 되었다. GI는 순수한 포도당에 대한 당지수를 표준 수치 100으로 정하고, 다른 음식들은 표준 수치를 기준으로 하여 설정하였다. 보다 구체적으로 설명하면, 각 음식을 섭취한 후 해당 음식내의 탄수화물의 당대사에 의해 변환된 혈액내의 글루코스 농도를 기준값 100과 비교한 비율을 나타낸 수치가 각 음식에 대한 GI가 된다. 포도당 100에 비해 몇 음식의 GI 수치를 예를 들면 다음과 같다. 흰빵=70, 백 미/현미=72/66, 옥수수 59, 감자 80, 당근 92, 팝콘 79 등이다.
도 1은 GI를 나타내는 그래프들로서, 탄수화물을 섭취한 후 2시간 동안의 당대사에 의한 혈액내 글루코즈의 농도 변화를 나타낸 것으로서, (a)는 GI 표준 수치를 도시한 그래프이며, (b)는 흰빵에 대한 혈액내 글루코스 농도 변화를 나타내는 GI 곡선을 도시한 그래프이다.
각 음식은 GI 수치에 따라 다음 3개의 고(High), 중(Moderate), 저(Low) 그룹으로 구분한다. 고 GI 그룹은 70이상, 중 GI 그룹은 50~69, 저 GI 그룹은 49 이하이다.
GI 가 높다는 것은 탄수화물이 빠르게 포도당으로 분해됨을 의미하므로, 이와 같이 GI가 높은 식품은 당대사가 빠르고 높게 진행된다. 반대로, GI가 낮다는 것은 탄수화물이 포도당으로 분해되는 속도가 느림을 의미하므로, 이와 같이 GI가 낮은 식품은 당대사가 느리게 진행되어, 혈액으로 포도당을 천천히 내보내게 된다.
그런데, 전술한 GI는 당 성분이 약한 당근과 팝콘의 수치가 지나치게 높게 나타나는 문제점이 있다. 이는 수분이 주성분인 당근과 공기가 주인 팝콘의 특성을 고려치 않은 결과이다.
이러한 GI 지수의 불합리한 점을 해결하기 위하여, 당 부하(Glycemic Load;이하, 'GL'이라 한다)라는 개념이 새로 도입되었다. GL은 수학식 1과 같이 식품의 GI를 100으로 나누고, 여기에 식품중의 탄수화물량(단위:gm)을 곱한 숫자이다.
GL = GI/100 × 탄수화물량
전술한 특징을 갖는 GL은 각 음식의 GL 수치에 따라 다음 3개의 고(High), 중(Moderate), 저(Low) 그룹으로 구분한다. 고 GL 그룹은 20이상, 중 GL 그룹은 11~19, 저 GL 그룹은 10 이하이다.
저 GL 음식은 다음과 같은 특징을 갖는다. (1) 식후 혈당 상승이 적다. (2) 체중 감소에 도움을 준다. (3) 인슐린 효과(Sensitivity)를 호전시킨다. (4) 운동 후 체내에 축적된 탄수화물을 재이용하는데 도움 준다. (5) 음식 에너지 효과를 오래 지속시킨다.
따라서, 본 출원인은 GI 및 GL의 기본 원리를 이용하여 섭취된 음식물에 대한 당대사에 의해서 변화되는 혈액내 글루코스 농도를 확인함으로써, 식이요법을 하는 당뇨 환자나 비만 환자들에게 맞는 최적의 음식물 섭취를 유도할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 음식물 섭취후의 일정 시간 간격 동안 인체내에서 진행되는 당대사에 의해 변화되는 혈액내의 글루코스 농도의 변화를 지속적으로 측정하고 그 측정 결과를 시각적으로 제공해 줄 수 있는 경시적 당대사 변화 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 특정 음식을 섭취한 후 포도당으로 완전히 분해되는 일정 시간 동안 당대사의 변화를 주기적으로 자동으로 측정하고, 그 측정 결과를 통해 섭취된 음식물에 대한 유해성 여부를 판단하고 그 결과를 제공하는 경시적 당대사 변화 측정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전술한 경시적 당대사 변화 측정 장치를 이용하여 상기 장치를 착용한 착용자에게 다양한 형태의 당대사 관련 정보들을 제공하는 경시적 혈당 변화 측정 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치는 당대사 측정 신호를 제공하는 당대사 측정 센서부, 및 상기 당대사 측정 센서부로부터 제공되는 당대사 측정 신호를 이용하여 소정의 정보를 출력하는 본체부로 이루어지며,
상기 본체부는
소정의 데이터를 디스플레이시키는 디스플레이부,
소정의 데이터를 저장하는 메모리부,
상기 당대사 측정 센서부를 이용하여 기설정된 측정 시간 동안 적어도 2 이상의 시점에서의 당대사값들을 측정하고, 상기 측정된 당대사값들을 상기 메모리부에 저장시킨 후 상기 디스플레이부의 하나의 화면상에 시간축을 기준으로 하여 순차적으로 디스플레이시키는 제어부를 구비하여, 착용자가 특정 음식물을 섭취한 후 시간에 따라 변화되는 당대사값의 변화를 시각적으로 확인할 수 있도록 한다.
전술한 특징을 갖는 경시적 당대사 변화 측정 장치의 본체부의 제어부는 측정 시간 동안의 당대사값들의 전체 분포 범위를 추출하고, 상기 당대사값 분포 범위가 상기 메모리부에 기설정된 기준 당대사값 분포 레벨들 중 대응되는 레벨을 검색하고, 검색된 레벨에 해당되는 음식물 유해성 정도를 나타내는 정보를 상기 메모 리부로부터 판독하여 디스플레이부에 출력하거나,
상기 제어부는 상기 측정된 당대사값들에 의해 형성되는 당대사값 분포 곡선의 하부 면적(Area Under the Curve:AUC)을 계산하고, 계산된 AUC 값을 디스플레이부의 화면에 출력시키되, 상기 메모리부에 사전에 저장된 기준 AUC 값과 상기 계산된 AUC 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 섭취 음식물에 따른 착용자의 비만 및/또는 건강관리에 대한 유해성 여부를 판단하고, 판단 결과를 상기 디스플레이부에 출력시키거나,
상기 제어부는 시간적으로 연속되는 2 이상의 시점에서의 당대사값들에 의한 기울기를 계산하고, 상기 계산된 기울기를 디스플레이부의 화면에 출력하되, 상기 제어부는 대응되는 구간에 대하여 사전에 설정된 기준 기울기를 상기 메모리부로부터 판독하고, 판독된 기준 기울기와 상기 계산된 기울기를 비교하고, 비교 결과에 따라 섭취 음식물의 유해성 여부를 판단하고, 판단 결과를 상기 디스플레이부에 출력시키는 것이 바람직하다.
전술한 특징을 갖는 당대사 변화 측정 장치의 상기 당대사 측정 센서부는,
포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 효소가 포함되어 있는 제1 및 제2 친수 고분자 겔, 및
전기 전도성을 갖는 물질로 형성되며, 제1 추출전극, 제2 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극으로 이루어지며, 상기 제1 추출전극은 제1 감지 영역으로부터 연장되어 본체부와 연결되도록 형성되며, 제2 추출전극은 제5 감지 영역으로부터 연장되어 본체부와 연결되도록 형성되며, 작업전극, 상대전극 및 기준전극 은 각각 제2 감지 영역, 제3 감지 영역 및 제4 감지 영역으로부터 연장되어 본체부와 연결되도록 형성되며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 감지 영역은 상기 제1 친수 고분자 겔에 대응되는 위치이며, 상기 제5 감지 영역은 상기 제2 친수 고분자 겔에 대응되는 위치인 것을 특징으로 하는 전극부를 구비하여, 무채혈 방식으로 당대사의 변화에 따른 혈액내의 글루코스 농도를 측정하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치(20)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치(20)는 본체부(22) 및 당대사 측정 센서부(24)로 이루어지며, 상기 본체부(22)는 제어부(210), 메모리부(220), 디스플레이부(230), 키입력부(240), 통신 인터페이스부(250), 알림부(260) 등을 구비한다. 상기 본체부(22)는 외부 표면에 전극 단자들을 더 구비하고, 상기 전극 단자들을 통해 상기 당대사 측정 센서부(24)와 전기적 접촉을 하게 된다.
전술한 구성을 갖는 경시적 당대사 변화 측정 장치(20)는 전체적으로 시계 등과 같이 인체의 소정의 부위에 착용할 수 있는 형태로 제작되어, 환자에 대한 당대사값을 주기적으로 측정할 수 있도록 하며, 주기적으로 측정된 당대사값들을 이용하여 시간에 따른 당대사 변화 상태를 시각적으로 제공할 수 있게 된다. 또한, 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치(20)는 본체부(22)에 당대사 측정 센서부(24)를 탈부착시킬 수 있도록 하여, 당대사 측정 센서부(24)가 장착되지 않은 상태에서는 상기 본체부(22)를 시계로도 사용할 수 있게 된다. 이하, 전술한 각 구성 요소들에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 당대사 측정 센서부(24)는 무채혈 방식을 이용하여 착용자의 인체내에서 진행되는 당대사에 의하여 변화되는 혈액내의 글루코스의 농도량(이하 '당대사량'이라 한다)을 측정하는 센서로서, 제어부로부터의 제어 신호에 따라 착용자의 표피를 통해 당대사 측정 신호를 획득한 후 상기 본체부로 전송하게 된다. 이하, 도 3을 참조하여 당대사 측정 센서부(24)의 구조 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 당대사 측정 센서부(24)는 두 개의 친수고분자 겔(300, 302), 베이스 필름(310), 전극부(320), 절연막(330), 겔 고정부(340) 및 가이드부(350)를 구비한다.
상기 친수 고분자 겔(300, 302)은 포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 포도당 산화효소 (glucose oxidase)가 포함되어 있으며, 전류가 인가될 경우 이온성 물질을 이동시킬 수 있는 매질이면 어느 것이나 포함될 수 있다. 상기 친수고분자 겔에는 전도성 고분자 겔, 친수성 고분자 겔이 포함되며, 바람직하게는, 상기 친수고분자 겔은 이온전도성 친수고분자 겔이다. 상기 이온전도성 친수 고분자 겔은 각각 피부에 접촉하는 면 및 전기 역이온영동에 의하여 세포 간액 내의 포도당을 추출하기 위한 추출전극과 추출된 포도당을 검출하기 위한 검출 전극에 전기적으로 연결될 수 있는 특성을 제공할 수 있는 것이면 어느 것이나 포함될 수 있 다.상기 친수고분자 겔에 포함된 효소는 포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 것이면 어느 것이나 포함되며, 가장 바람직하게는 포도당 산화효소이다. 상기 화학적 신호는 상기 포도당으로부터 상기 효소에 의하여 형성되는 물질 또는 그 파생물일 수 있다. 예를 들면, 상기 화학적 신호는 과산화수소가 될 수 있다. 상기 효소는 상기 친수고분자 겔 중 어느 하나 또는 둘 모두에 포함될 수 있다.
상기 베이스 필름(310)은 그 상부면에 전극부(320)가 형성된다.
상기 전극부(320)는 베이스 필름(310)위에 형성되되 제1 추출전극(322), 제2 추출전극(324), 작업전극(325), 상대전극(326) 및 기준전극(327)으로 이루어진다. 상기 제1 추출전극(322)은 상기 베이스 필름의 제1 감지영역으로부터 연장되어 본체부(22)와 연결되도록 형성되며, 제2 추출전극(324)은 상기 베이스 필름의 제5 감지 영역으로부터 연장되어 본체부(22)와 연결되도록 형성되며, 작업전극(325), 상대전극(326) 및 기준전극(327)은 각각 상기 베이스 필름의 제2 감지 영역, 제3 감지 영역 및 제4 감지영역으로부터 연장되어 본체부(22)와 연결되도록 형성된다. 상기 전극부가 형성되는 상기 베이스 필름의 제1, 제2, 제3 및 제4 감지 영역은 상기 제1 친수 고분자 겔(300)과 대응되는 위치에 형성되며, 상기 제5 감지 영역은 상기 제2 친수 고분자 겔(302)과 대응되는 위치에 형성된다.
상기 절연막(330)은 상기 전극부(320)의 각 전극들을 고정시킴과 동시에 인접한 전극들이 서로 절연되도록 하기 위하여 전극부(320)의 상부에 배치시키는 필름(film)이다. 상기 절연막(330)은 당업계에 알려진 임의의 절연성 재질(예를 들면, 폴리에틸렌(PE))로 이루어질 수 있다.
상기 제1 추출 전극(322) 및 제2 추출 전극(324)은 각각 서로 반대 방향의 전원이 연결되어 있다. 제1 및 제2 추출 전극에 일정 전류를 인가할 경우 피부에 접촉된 친수고분자 겔을 통하여 경피 내 세포 간액에 전류가 인가되어 세포 간액 중 소듐 등의 양이온과의 상호작용에 의하여 양이온성을 띄는 포도당이 피부를 통하여 상기 친수고분자 겔에 축적된다. 이온 전도성 매질인 상기 친수 고분자 겔에 축적된 포도당은 상기 친수 고분자 겔내에 고정화되어 있는 포도당 산화효소에 의하여 과산화수소를 생성하게 되고, 생성된 과산화수소는 작업전극(325)과 기준전극(327) 사이에 인가된 일정 전압에 의해 산화되어 전류를 발생시킨다.
상기 작업전극(325), 상대전극(326) 및 기준전극(327)은 역이온영동에 의해 경피 내 세포간액으로 부터 추출되어 친수고분자 겔에 축적된 포도당이 친수고분자 겔에 고정화된 포도당 산화효소와 반응하여 생성된 과산화수소를 전기화학적으로 산화시켜 발생된 전기적 신호를 검출하는 검출 전극으로서의 역할을 한다.
상기 제1 및 제2 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극의 재질은 특별히 한정되지 않으나, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 이들에 탄소(C)를 포함하는 전극 또는 은/염화은(Ag/AgCl) 전극일 수 있으나, 이에 한정하는 것만은 아니다.
제1 추출전극(322)은 상기 친수고분자 겔 중 하나(300)에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극(324)은 다른 하나의 상기 친수고분자 겔(302)에 대응하여 위치하고 상기 작업전극(325)의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 상대전극(326)은 상기 제2 추출전극(324)의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 기준전극(327)은 상기 상대전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 제2 추출전극의 둘레에 제공되는 것 일 수 있다. 여기서, 상기 각 전극은 단자에 연결하기 위하여 연장되는 연결부분을 가질 수 있다.
상기 겔 고정부(340)은 사용시에 상기 당대사 측정 센서부를 착용자의 피부에 고정시키는 역할을 하는 것으로서, 양면 접착 테이프 등이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 겔 고정부에 의하여, 별도의 친수고분자 겔을 고정화기 위한 틀이 없더라도, 안정하게 친수고분자 겔을 피부에 고정시켜, 착용자의 움직임으로부터 친수고분자 겔을 보호할 수 있다.
상기 겔 고정부는 상기 감지 영역들을 제외한 베이스 필름(310)의 상부 영역 및 전극부의 상부 영역을 덮을 수 있는 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 겔 고정부는 상기 베이스 필름(310)의 감지 영역을 노출시키는 개구부(343, 344)를 구비하게 된다. 그 결과, 겔 고정부의 상기 개구부에 상기 친수고분자 겔이 배치되고, 상기 친수고분자 겔에서 발생되는 전기적 신호가 전극부를 통해 본체부로 전달될 수 있게 된다.
상기 가이드부(350)는 상기 베이스 필름(310)의 하부에 고정되어 상기 당대사 측정 센서부를 전체적으로 지지할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명에 따른 당대사 변화 측정 장치(20)의 본체부(22)의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 본체부(22)는 상기 당대사 측정 센서부(24)가 장착되지 않은 상태에서는 시계 모드로 작동하여 디스플레이부의 화면에 현재 시각을 디스플레이시킨다. 그리고, 상기 당대사 측정 센서부(24)가 장착되는 경우, 상기 본체부(22)는 주기적 으로 당대사 측정 센서부(24)로부터 입력되는 당대사 측정 신호들을 이용하여 당대사값을 추출하고, 추출된 당대사값들 및 시간에 따라 변화되는 당대사값 변화 상태를 디스플레이시키게 된다. 이하, 본체부(22)를 구성하는 각 요소들의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다.
상기 제어부(210)는 당대사 변화 측정 장치(20)의 전체적인 동작을 제어하는 것으로서, 상기 제어부의 동작에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
상기 메모리부(220)는 기설정된 기준값들에 대한 정보를 저장하거나, 여러 시점에서 각각 측정된 당대사값들을 저장하거나, 측정 시각 정보와 함께 상기 당대사값들을 저장할 수 도 있다.
상기 디스플레이부(230)는 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 사용될 수 있으며, 상기 제어부의 제어에 따라 당대사값이나 그래프 등을 표시하거나, 현재 시각 등을 표시하게 된다.
상기 키입력부(240)는 모드 선택 버튼, 확인 버튼, 좌,우 화살표 버튼등을 구비하며, 추가적으로 숫자 키 등을 더 구비할 수도 있다.
상기 통신 인터페이스부(250)는 USB(Universal Serial Bus), RS232 직렬 통신 모듈 등을 사용하여, 외부의 컴퓨터 등과 데이터를 송수신할 수 있게 된다. 상기 통신 인터페이스부(250)는 유선 통신뿐만 아니라 지그비(Zigbee), 블루투스(bluetooth), UWB(Ultra-wideband) 등과 같이 홈 네트워크에 널리 사용되는 무선 통신 모듈을 장착함으로써, 외부의 컴퓨터 등과 무선으로 데이터를 송수신할 수도 있다.
상기 알림부(260)는 표시부, 부저음 발생부 등으로 이루어지나 이들 중 하나 이상을 선택적으로 구비할 수도 있다. 상기 표시부는 3 색상의 LED(Light Emitting Diode)들로 구성되며, 상기 부저음 발생부는 부저(buzzer) 등으로 구성될 수 있다. 상기 제어부는 측정된 당대사값에 대한 위험 정도에 따라 해당 LED를 턴온(Turn-On)시키거나 부저를 작동시킴으로써, 당대사 변화 상태를 착용자에게 실시간으로 알려줄 수 있게 된다.
상기 제어부(210)는 사용자로부터 시작 버튼이 입력되는 순간부터 종료 시각까지 일정 시간 동안 주기적으로 당대사값을 측정하고, 각 시점에 따라 측정된 당대사값들을 이용하여 시간에 따른 당대사 변화 상태를 디스플레이부에 디스플레이시키고, 시간에 따른 당대사 변화 상태를 측정한 데이터들과 기설정된 기준값들을 비교하여 기준값을 초과하는 경우 알림부를 통해 사용자에게 경고 메시지를 보내게 된다. 이하, 제어부(210)가 적어도 2 시점 이상에서 측정한 당대사값들을 이용하여 디스플레이부의 화면상에 경시적 당대사 변화 상태를 제공하는 여러 가지의 실시 형태들을 설명한다.
제1 실시형태
도 4의 (a)는 본 발명에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 제어부의 제1 실시 형태에 따라 디스플레이부의 화면상에 도시한 그래프이며, 도 4의 (b)는 각 레벨을 예시적으로 정의한 막대그래프이다.
사용자로부터 시작 신호가 입력되면, 상기 제어부는 시작 시간(tSTART)부터 종 료 시간(tEND)까지 기설정된 시간 간격에 따라 주기적으로 상기 당대사 측정 센서부를 작동시켜 당대사값들을 자동으로 측정하게 된다. 예컨대, 일반적으로 섭취된 음식물의 대부분이 포도당으로 변환되기 까지 약 2시간 정도가 소요되므로, 시작 신호가 입력된 시작 시간(tSTART)부터 종료 시간(tEND)까지 2시간 동안을 20분 간격으로 하여 당대사값들을 지속적으로 측정하게 된다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제어부는 측정 시간동안 각 시점(t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6)에서 측정된 당대사값들(G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6)을 상기 디스플레이부의 화면상에 그래프 형태로 순차적으로 디스플레이시킴으로서, 섭취한 음식에 의한 경시적 당대사 변화 그래프를 시각적으로 제공하게 된다. 이때, 그래프의 X 축은 시간(min)을 나타내며, Y 축은 당대사값(mg/dl)을 나타낸다.
다음, 상기 제어부는 측정된 당대사값들의 분포된 범위를 추출한다.
한편, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 사전에 당대사값의 분포 범위를 일정 갯수로 분류하고, 각 분포 범위에 대하여 레벨을 할당하고, 할당 정보를 상기 메모리부에 등록한다. 예컨대, 제1 레벨은 19이하, 제2 레벨은 20~29, 제3 레벨은 30~39, 제4 레벨은 40~49로서 저 GI 음식물을 나타내며, 제5 레벨은 50~59, 제6 레벨은 60~69로서 중 GI 음식물을 나타내며, 제7 레벨은 70이상으로서 고 GI 음식물을 나타내게 된다.
다음, 상기 제어부는 상기 메모리부로부터 당대사값 분포 범위에 대한 정보를 판독하고, 상기 메모리부로부터 판독된 당대사값 분포 범위에 대한 정보를 이용 하여 상기 추출된 당대사값 분포 범위에 대응되는 레벨을 검출하고, 해당 레벨에 대한 정보를 화면상에 출력한다.
제2 실시 형태
도 5는 본 발명에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 제어부의 제2 실시 형태에 따른 AUC 값을 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.
상기 제어부는, 먼저 시간을 나타내는 X축과 당대사값을 나타내는 Y축으로 이루어지는 그래프상에 각 시점(t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6)의 당대사값들(G0, G1, G2, G3, G4, G5, G6)을 순차적으로 표시하여 곡선(Curve)을 형성한 후, 곡선 하부 면적(Area Under Curve;이하 'AUC'라 한다)(도 5의 (b)의 500 영역)을 측정한다.
다음, 사전에 설정되어 메모리부에 저장된 기준 AUC 값을 판독한 후, 상기 측정 AUC 값과 상기 판독된 기준 AUC 값(도 5의 (a)의 510 영역)을 비교한다. 만약 상기 측정 AUC 값이 상기 기준 AUC 값보다 큰 경우, 해당 음식물을 고 GI 음식물로 판단하고 알림부를 작동시켜 착용자에게 통지한다.
이때, 상기 기준 AUC값은 GI가 50~69 인 식품, 즉 중(Moderate) GI 음식물에 의해 형성되는 곡선에 의한 AUC 값을 말한다.
제3 실시 형태
도 6은 본 발명에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치의 제어부의 제3 실시 형태에 따라 이웃한 시점의 당대사값들에 의해 측정되는 기울기를 설명하기 위하여 도시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상기 제어부는 가장 최근 시간에 측정된 2 시점(예컨대 t0, t1)의 당대사값들인 제1 당대사값(G0) 및 제2 당대사값(G1)을 연결하는 직선에 대한 기울기(도 6의 (b)의 Grad(t0-t1))를 계산한다. 여기서, 기울기는 시간 변화(Δt(t1-t0))에 따른 당대사 변화(ΔG(G0-G1))의 변화율로 정의한다.
한편, 사전에 설정되어 상기 메모리부에 저장된 해당 구간에 대한 기준 기울기(도 6의 (a)의 Gradref)를 상기 메모리부로부터 판독한다. 다음, 상기 계산된 기울기(Grad(t0-t1))와 상기 판독된 기준 기울기(Gradref)를 비교한다. 만약 상기 계산된 기울기가 상기 기준 기울기보다 더 큰 경우, 해당 식품을 높은 당지수(GI)를 갖는 식품으로 판단하고 알림부 등을 작동시켜 사용자에게 통지한다.
이때 상기 메모리부에 저장된 기준 기울기는, 중(Moderate) GI 음식물에 의한 당대사 변화 곡선에 대한 각 구간별 기울기인 것이 바람직하다.
본 발명의 여러 가지 실시예에 따른 경시적 당대사 변화 측정 장치는 특정 음식을 섭취한 시각부터 2시간 동안 주기적으로 당대사값을 측정하고, 시간에 따른 당대사값들로부터 당대사값 분포 범위, 당대사 분포 곡선에 대한 AUC 값, 이웃한 시점의 당대사값들에 의해 형성되는 기울기들을 선택적으로 확인함으로써, 해당 음식물이 착용자에게 유해한지 여부를 판단하고, 그 결과를 디스플레이부 또는 알림부를 통해 착용자에게 알려주게 된다.
이하, 전술한 구성을 갖는 경시적 당대사 변화 측정 장치를 이용하는 경시적 당대사 변화 측정 시스템(70)의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 경시적 당대사 변화 측정 시스템은 관리 컴퓨터(80), 데이터베이스(92) 및 적어도 하나 이상의 경시적 당대사 변화 측정 장치들(20)을 구비한다.
상기 경시적 당대사 변화 측정 장치(20)는 통신 인터페이스부를 이용하여 각 시점에서 측정된 당대사값들에 대한 데이터들을 상기 관리 컴퓨터로 전송한다.
상기 관리 컴퓨터(80)는 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치와 데이터를 송수신할 수 있는 통신 인터페이스부, 및 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치로부터 수신된 당대사값들을 관리하는 당대사값 관리 프로그램(90)을 구비한다.
상기 관리 컴퓨터의 통신 인터페이스부는 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치의 통신 인터페이스부와 동일한 통신 프로토콜을 사용하는 통신 모듈로 이루어진다.
상기 당대사값 관리 프로그램(90)은 당대사값 저장 모듈 및 검색 모듈을 구비한다. 상기 당대사값 저장 모듈은 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치로부터 데이터가 수신되면 당대사값인지 여부를 확인한 후, 수신된 당대사값 및 해당 당대사값에 대한 시간 정보들을 상기 데이터베이스(92)에 저장하고, 관리자로부터 식별 태그를 입력받아 상기 당대사값 및 시간 정보등과 함께 상기 데이터베이스에 저장한다. 이때, 상기 식별 태그를 관련 음식의 이름으로 설정함으로써, 각 음식에 대한 당대사 변화 데이터베이스를 구축할 수 있게 된다.
상기 검색 모듈은 관리자로부터 입력되는 태그에 해당하는 정보를 상기 데이 터베이스로부터 검색하고, 관리자에 의해 선택된 그래프의 형태로 상기 검색된 정보들을 화면상에 디스플레이시킨다.
전술한 구성을 갖는 경시적 당대사 변화 측정 시스템은 각 음식 종류들에 대한 시간별 당대사값 및 일정 시간 간격 동안의 당대사 변화 상태 정보들을 데이터베이스(92)에 저장 및 관리하고, 사용자의 요청에 따라 특정 음식에 대한 정보들을 상기 데이터베이스로부터 검색하여 해당 정보를 다양한 형태의 그래프나 챠트 등으로 제공할 수 있도록 한다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하여, 착용자가 특정 음식물을 섭취한 후 해당 음식물에 의한 일정 시간동안의 당대사값 변화 상태를 스스로 시각적으로 확인할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 의하여, 당대사값 변화 상태를 당대사값 분포 범위, 당대사 분포 곡선에 대한 AUC 값, 이웃한 시점에서의 당대사값 들에 의한 기울기 등을 계산하고, 기준값들과 비교함으로써, 해당 음식믈이 착용자에게 유해한지 여부를 간단하게 실시간으로 판단할 수 있게 된다.
이와 같이, 섭취한 음식의 당대사값 변화 상태를 실시간으로 확인함으로써, 비만 환자나 당뇨 환자는 자신의 건강을 지킬 수 있게 될 뿐만 아니라 자신의 건강에 유익한 음식만을 섭취할 수 있게 되어 보다 건강한 상태를 유지할 수 있게 된다.

Claims (13)

  1. 당대사 측정 신호를 제공하는 당대사 측정 센서부; 및
    상기 당대사 측정 센서부로부터 제공되는 당대사 측정 신호를 이용하여 추출된 정보를 출력하는 본체부로 이루어지며,
    상기 본체부는
    디스플레이부;
    사전에 설정된 기준 당대사값 분포 레벨들에 대한 정보 및 각 당대사값 분포 레벨에 대한 음식물 유해성 정도를 나타내는 정보를 저장하는 메모리부; 및
    상기 당대사 측정 센서부를 이용하여 기설정된 측정 시간 동안 적어도 2 이상의 시점에서의 당대사값들을 측정하고, 상기 측정된 당대사값들을 상기 메모리부에 저장시킨 후 상기 디스플레이부에 출력시키며, 그리고 상기 측정 시간 동안의 당대사값들의 전체 분포 범위를 추출하고, 상기 당대사값 분포 범위가 상기 메모리부에 기설정된 기준 당대사값 분포 레벨들 중 대응되는 레벨을 검색하고, 검색된 레벨에 해당되는 음식물 유해성 정도를 나타내는 정보를 상기 메모리부로부터 판독하여 디스플레이부에 출력시키는 제어부;
    를 구비하여, 착용자가 특정 음식물을 섭취한 후 시간에 따라 변화되는 당대사값의 변화를 시각적으로 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 측정된 당대사값들에 의해 형성되는 당대사값 분포 곡선의 하부 면적(Area Under the Curve:AUC)을 계산하고, 계산된 AUC 값을 디스플레이부의 화면에 출력시키는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 메모리부는 사전에 설정된 기준 AUC 값을 저장하며,
    상기 제어부는 상기 메모리부로부터 판독된 상기 기준 AUC 값과 상기 계산된 AUC 값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 섭취 음식물에 따른 착용자의 비만 또는 건강관리에 대한 유해성 여부를 판단하고, 판단 결과를 상기 디스플레이부에 출력시키는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기준 AUC 값은 중 당지수(Moderate GI)를 갖는 음식물에 대한 당대사값 변화 곡선의 AUC 값인 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  6. 당대사 측정 신호를 제공하는 당대사 측정 센서부; 및
    상기 당대사 측정 센서부로부터 제공되는 당대사 측정 신호를 이용하여 추출된 정보를 출력하는 본체부로 이루어지며,
    상기 본체부는
    디스플레이부;
    측정된 당대사값들을 저장하는 메모리부; 및
    상기 당대사 측정 센서부를 이용하여 기설정된 측정 시간 동안 적어도 2 이상의 시점에서의 당대사값들을 측정하고, 상기 측정된 당대사값들을 상기 메모리부에 저장시킨 후 상기 디스플레이부에 출력시키며, 그리고 시간적으로 연속되는 2 이상의 시점에서의 당대사값들에 대한 기울기를 계산하고, 상기 계산된 기울기를 디스플레이부의 화면에 출력시키는 제어부;
    를 구비하여, 착용자가 특정 음식물을 섭취한 후 시간에 따라 변화되는 당대사값의 변화를 시각적으로 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 메모리부에는 각 구간별로 당대사값들의 기준 기울기들을 저장하며,
    상기 제어부는 대응되는 구간에 대한 기준 기울기를 상기 메모리부로부터 판독하고, 판독된 기준 기울기와 상기 계산된 기울기를 비교하고, 비교 결과에 따라 섭취 음식물의 유해성 여부를 판단하고, 판단 결과를 상기 디스플레이부에 출력시키는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기준 기울기는 중 당지수(Moderate GI)를 갖는 음식물에 대한 각 구간별 당대사값들의 기준 기울기들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  9. 제1항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치는 적어도 하나 이상의 버튼들로 이루어지는 키 입력부를 더 구비하고,
    상기 제어부는 상기 측정 시간 간격동안 측정된 2이상의 당대사값들에 대한 정보를 상기 메모리부에 저장하되, 상기 키 입력부를 통해 사용자로부터 입력되는 명칭을 식별 태그로 하여 저장하는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  10. 제1항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경시적 당대사 변화 측정 장치는 알림부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 측정된 당대사값들에 대한 판단 결과에 따라 상기 알림부를 작동시키는 것을 결정하는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  11. 제1항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 당대사 측정 센서부는 무채혈 방식을 이용하여 당대사값을 측정하는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
  12. 제1항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 당대사 측정 센서부는,
    포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 효소가 포함되어 있는 제1 및 제2 친수고분자 겔,
    전기 전도성을 갖는 물질로 형성되며, 제1 추출전극, 제2 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극으로 이루어지며, 상기 제1 추출전극은 제1 감지 영역으로부터 연장되어 본체부와 연결되도록 형성되며, 제2 추출전극은 제5 감지 영역으로부터 연장되어 본체부와 연결되도록 형성되며, 작업전극, 상대전극 및 기준전극은 각각 제2 감지 영역, 제3 감지 영역 및 제4 감지 영역으로부터 연장되어 본체부와 연결되도록 형성되며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 감지 영역은 상기 제1 친수 고분자 겔에 대응되는 위치이며, 상기 제5 감지 영역은 상기 제2 친수 고분자 겔에 대응되는 위치인 것을 특징으로 하는 전극부
    를 구비하여 무채혈 방식으로 당대사의 변화에 따른 혈액내의 글루코스 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 당대사 변화 측정 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 당대사 측정 센서부의 감지부 및 친수고분자 겔은 생물계로부터 분석물을 추출하기 위하여 역이온 영동 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 경시적 당대사 변화 측정 장치.
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