KR101491853B1

KR101491853B1 - 비침습 혈당 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101491853B1
Application number: KR20080068471A
Authority: KR
Inventors: 심봉주; 오현호; 김경수; 김무섭; 강연재; 조성문; 구윤희; 현석정; 강선길; 임귀삼
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2015-02-09
Also published as: KR20100008073A

Abstract

본 발명은 비침습 혈당 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 비침습 혈당 측정 장치 및 방법은 혈액을 채혈하지 않아도 혈당을 측정할 수 있기에, 채혈로 인한 피검사자의 고통을 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 비침습 혈당 측정 장치 및 방법은 혈관 내에 있는 혈액에 포함된 혈당을 측정할 수 있기에, 피검사자의 혈당량을 정확하게 측정할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

혈당, 혈관, 정보, 산란, 비침습

Description

비침습 혈당 측정 장치 및 방법 { Apparatus and method for noninvasively measuring blood sugar }

본 발명은 피검사자의 혈당량을 정확하게 측정할 수 있는 비침습 혈당 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

당뇨병은 현대인이 가지고 있는 고질병 중의 하나로, 미국만하더라도 전체 인구의 5% 이상이 당뇨병을 앓고 있다.

당뇨병은 췌장에서 분비되는 인슐린이라는 호르몬이 적게 분비되거나 제대로 작용하지 못해 혈액 내의 당이 세포로 전달되어 에너지로 사용되지 못하고, 혈액 내 당이 쌓이는 질환으로 고혈압, 신부전증, 시력손상 등의 합병증을 유발할 수 있다.

혈액 내의 당을 관리하기 위해 식이요법, 운동요법 및 약물요법 등이 행해지고 있는데 이러한 요법들 위에 본인의 혈당량을 정확히 아는 것은 기본이라 할 수 있다.

현재까지 가장 많이 사용되는 혈당 측정방법은 글루코오스 옥시다아제(Glucose oxidase)라는 효소를 이용한 전기화학 검출방법으로, 손가락 끝을 혈침으로 찔러 나온 혈액을 스트립이라 불리는 글루코오스 옥시다아제가 고정화된 패턴이 있는 전극 위에 묻히고 산화 환원 전위를 걸어 글루코오스 양에 따라 나오는 전류를 측정하는 것이다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는 손가락 끝을 혈침(10)으로 찔러서 혈액을 뽑아내어 혈당을 측정하였다.

그러나, 이러한 종래 기술의 방법은 매 측정시 혈침으로 손가락을 찌르는 고통 외에 1회용인 스트립을 지속적으로 구매해야 하는 높은 구입단가 및 정확한 측정을 위해 스트립의 고유번호 인식 등의 번거로움이 존재한다.

본 발명은 종래 기술의 피검사자의 고통 및 부정확한 혈당값 측정 문제를 해결하는 것이다.

본 발명의 바람직한 양태(樣態)는,

피부 내부에 있는 혈관 이미지를 촬영하는 혈관 이미지 촬영부와;

상기 혈관 이미지 촬영부에서 촬영된 혈관 이미지에서 혈당을 측정하기 위한 혈관 정보를 추출하는 혈관 정보 추출부와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관 정보를 저장하는 저장부와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관이 있는 피부의 산란광 세기를 측정하는 산란광 세기 측정부와;

상기 저장부에 저장된 혈관 정보로 상기 산란광 세기 측정부에서 측정된 피부의 산란광 세기 중 혈관에 해당하는 산란광 세기로 혈당값을 추출하는 혈당값 추출부로 구성된 비침습 혈당 측정 장치가 제공된다.

본 발명의 바람직한 다른 양태(樣態)는,

피부 내부에 있는 혈관 이미지를 혈관 이미지 촬영부에서 촬영하는 단계와;

상기 혈관 이미지 촬영부에서 촬영된 혈관 이미지에서 혈당을 측정하기 위한 혈관 정보를 혈관 정보 추출부에서 추출하는 단계와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관 정보를 저장부에서 저장하는 단계와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관이 있는 피부의 산란광 세기를 산란광 세기 측정부에서 측정하는 단계와;

상기 저장부에 저장된 혈관 정보로 상기 산란광 세기 측정부에서 측정된 피부의 산란광 세기 중 혈관에 해당하는 산란광 세기로 혈당값을 혈당값 추출부에서 추출하는 단계로 구성된 비침습 혈당 측정 방법이 제공된다.

본 발명의 바람직한 또 다른 양태(樣態)는,

피부 내부에 혈관의 위치에 대한 정보를 검출하는 단계와;

상기 피부의 산란광 세기를 검출하는 단계와;

상기 혈관의 위치에 대한 정보로부터 상기 검출된 산란광 세기에서 상기 혈관의 산란광 세기를 획득하여 혈당값을 추출하는 단계로 구성된 비침습 혈당 측정 방법이 제공된다.

본 발명은 혈액을 채혈하지 않아도 혈당을 측정할 수 있기에, 채혈로 인한 피검사자의 고통을 제거할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 혈관 내에 있는 혈액에 포함된 혈당을 측정할 수 있기에, 피검사자의 혈당량을 정확하게 측정할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 혈관 정보를 사용하여 혈당값을 측정함으로써, 정확한 혈당값을 측정할 수 있으며, 정확한 혈당값에 따라 피검사자에게 적합한 처방을 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 비침습 혈당 측정 장치는 피부 내부에 있는 혈관 이미지를 촬영하는 혈관 이미지 촬영부(100)와; 상기 혈관 이미지 촬영부(100)에서 촬영된 혈관 이미지에서 혈당을 측정하기 위한 혈관 정보를 추출하는 혈관 정보 추출부(110)와; 상기 혈관 정보 추출부(110)에서 추출된 혈관 정보를 저장하는 저장부(120)와; 상기 혈관 정보 추출부(110)에서 추출된 혈관이 있는 피부의 산란광 세기를 측정하는 산란광 세기 측정부(130)와; 상기 저장부(120)에 저장된 혈관 정보로 상기 산란광 세기 측정부(130)에서 측정된 피부의 산란광 세기 중 혈관에 해당하는 산란광 세기로 혈당값을 추출하는 혈당값 추출부(150)로 구성된다.

이렇게 구성된 본 발명의 비침습 혈당 측정 장치의 동작을 설명하면, 먼저, 상기 혈관 이미지 촬영부(100)에서 특정 피부 영역 내부에 있는 혈관 이미지를 촬영한다.

여기서, 상기 혈관 이미지 촬영부(100)는 공초점 현미경(Confocal microscopy), 초음파(Ultrasound)와 MRI(Magnetic resonance imaging) 중 하나를 이용하여 혈관 이미지를 촬영하는 혈관 이미지 촬영부인 것이 바람직하다.

그 다음, 상기 혈관 정보 추출부(110)는 상기 혈관 이미지 촬영부(100)에서 촬영된 혈관 이미지에서 혈당을 측정하기 위한 혈관 정보를 추출한다.

이때, 상기 혈관은 굵기가 50㎛ 이상인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 혈관 정보는 피부 표면에서 혈관까지의 깊이와 혈관의 직경이다.

이어서, 상기 혈관 정보 추출부(110)에서 추출된 혈관 정보를 저장부(120)에서 저장한다.

연이어, 상기 산란광 세기 측정부(130)는 상기 혈관 정보 추출부(110)에서 추출된 혈관이 있는 피부의 산란광 세기를 측정한다.

즉, 상기 산란광 세기에 대한 신호는 예를 들어, OCT(Optical Coherence Tomigraphy) 신호와 같은 것으로, 상기 피부의 깊이 방향으로의 구조를 비파과적으로 분석하기 위한 것이다.

이후, 상기 저장부(120)에 저장된 혈관 정보로 상기 산란광 세기 측정부(130)에서 측정된 피부의 산란광 세기 중 혈관에 해당하는 산란광 세기로 혈당값을 혈당값 추출부(150)에서 추출한다.

이러한, 혈당값 추출부(150)는 피부 영역에서 산란된 광세기의 신호에서 혈관 정보에 의해 혈관에 관한 산란광 세기만을 획득하게 된다.

그러므로, 상기 혈당값 추출부(150)는 다른 피부 조직의 산란광 세기는 무시하고, 혈관의 산란광 세기로부터 혈당값을 추출할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 비침습 혈당 측정 장치는 혈액을 채혈하지 않아도 혈당을 측정할 수 있기에, 채혈로 인한 피검사자의 고통을 제거할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 비침습 혈당 측정 장치는 혈관 내에 있는 혈액에 포함된 혈당을 측정할 수 있기에, 피검사자의 혈당량을 정확하게 측정할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치의 산란광 세기 측정부를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 도 2의 산란광 세기 측정부(130)는 피부에 광을 조사하는 광 조사부(131)와; 상기 광 조사부(131)에 상기 피부로 조사된 후, 상기 피부에서 산란된 광을 수광하는 수광부(132)와; 상기 수광부(132)에서 수광된 산란된 광의 세기를 추출하는 산란광 세기 추출부(133)로 구성된다.

이런 산란광 세기 측정부(130)는 상기 광 조사부(131)는 피부에 광을 조사하고, 상기 피부에서 산란된 광을 상기 수광부(132)에서는 수광하게 된다.

그리고, 상기 산란광 세기 추출부(133)는 상기 수광부(132)에서 수광된 산란된 광의 세기를 추출하는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치로 혈당값을 추출하는 것을 설명하기 위한 개략적인 그래프로서, 전술된 산란광 세기 측정부에서, 측정된 피부의 산란광 세기는 도 4와 같은 그래프로 나타난다.

이 그래프는 피부 깊이에 따른 산란광의 세기이다.

그러므로, 본 발명에서는 피부 표면에서 혈관까지의 깊이와 혈관의 직경과 같은 혈관 정보로, 혈관의 산란광 세기를 획득하게 된다.

즉, 도 4의 그래프와 같이, 'A'에서 'B'까지의 구간이 혈관의 산란광 세기이다.

이 혈관의 산란광 세기로 정확한 혈당값을 추출할 수 있는 것이다.

결국, 본 발명은 피부 내부에 혈관의 위치에 대한 정보를 검출하고, 상기 피 부의 산란광 세기를 검출하고, 상기 혈관의 위치에 대한 정보로부터 상기 검출된 산란광 세기에서 상기 혈관의 산란광 세기를 획득하여 혈당값을 추출하는 것이다.

도 5는 본 발명의 비교예로 혈당값을 추출하는 것을 설명하기 위한 개략적인 그래프로서, 본 발명과 같이 혈관 정보를 사용하지 않고, 도 5와 같은 피부에서 산란된 광의 세기의 그래프에서 혈관의 산란광 세기를 획득하기 위해서는 그래프 자체의 특성을 이용해야 한다.

즉, 피부에서 산란된 광의 세기의 그래프는 'C'와 'D'와 같은 굴곡점이 존재하게 되고, 이 굴곡점이 혈관의 위치라고 판단한다.

그러므로, 'C'에서 'D'까지의 구간이 피검사자의 혈관의 산란광 세기라 추정하고, 그 산란광 세기에 대한 혈당값을 획득하는 것이다.

따라서, 본 발명과 같이 혈관 정보를 사용하지 않으면, 정확한 혈당값을 획득할 수 없게 되어, 피검사자에게 정확한 혈당값을 제공할 수 없을뿐더러, 피검사자가 혈당값에 대하여 적당하게 처방할 수 없게 된다.

도 6은 본 발명에 따라 혈관 정보를 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 혈관 정보는 도 6에 도시된 바와 같이, 피부 표면에서 혈관까지의 깊이(d1)와 혈관의 직경(d2)이다.

이때, 상기 피부 표면에서 혈관까지의 깊이(d1)와 혈관의 직경(d2)의 합(合) 은, 정밀한 산란광의 세기를 얻기 위해, 1 - 3㎜인 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명에 따라 비침습 혈당 측정 방법의 개략적인 흐름도로서, 피부 내부에 있는 혈관 이미지를 혈관 이미지 촬영부에서 촬영한다.(S110단계)

그 후, 상기 혈관 이미지 촬영부에서 촬영된 혈관 이미지에서 혈당을 측정하기 위한 혈관 정보를 혈관 정보 추출부에서 추출한다.(S120단계)

이어서, 상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관 정보를 저장부에서 저장한다.(S130단계)

그 다음, 상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관이 있는 피부의 산란광 세기를 산란광 세기 측정부에서 측정한다.(S140단계)

계속, 상기 저장부에 저장된 혈관 정보로 상기 산란광 세기 측정부에서 측정된 피부의 산란광 세기 중 혈관에 해당하는 산란광 세기로 혈당값을 혈당값 추출부에서 추출한다.(S150단계)

도 8a와 8b는 본 발명에 따라 혈관 이미지 촬영부의 프로브와 산란광 세기 측정부의 프로브를 설명하기 위한 개략적인 도면으로서, 혈관 이미지 촬영부가 초음파를 이용하여 혈관의 이미지를 촬영하는 장치인 경우, 혈관 이미지 촬영부는 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들을 이용하여 혈관 이미지를 촬영하는 것이다.

이때, 상기 발신 튜랜스듀서들은 피부로 초음파를 발진하고, 피부 표면 및 내부에서 반사된 초음파를 상기 수신 트랜스듀서들이 수신하여 혈관의 이미지를 촬영할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들은 어레이되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 산란광 세기 측정부는 피부로 광을 조사하는 발광센서와 피부에서 산란된 광을 수광하는 수광센서를 이용하여 산란광 세기를 측정하는 것이 바람직하다.

그러므로, 본 발명은 상기 혈관 이미지 촬영부가 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들을 구비하고 있고, 상기 산란광 세기 측정부가 발광센서와 수광센서의 모듈을 구비되어 있으면, 하나의 프로브 상에 산란광 세기를 측정하기 위한 어레이로 배열시킬 수 있다.

즉, 도 8a와 같이, 프로브(300)의 선단에 상기 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들(311a,311b,311c,311d,311e,311f)을 어레이하고, 상기 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들(311a,311b,311c,311d,311e,311f)를 사이에 상기 발광센서와 수광센서의 모듈(312)을 배열하여 구성할 수 있다.

또 다르게, 도 8b에 도시된 바와 같이, 프로브(300)의 선단에 상기 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들(311a,311b,311c,311d,311e,311f,311g)를 일렬로 배열하고, 상기 일렬로 배열된 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들(311a,311b,311c,311d,311e,311f,311g)에 인접하여 상기 발광센서와 수광센서의 모듈(312)을 배열하여 구성할 수 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따라 혈당을 측정하기 위해 채혈하는 것을 설명하기 위한 도면

도 2는 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도

도 3은 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치의 산란광 세기 측정부를 설명하기 위한 개략적인 구성도

도 4는 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치로 혈당값을 추출하는 것을 설명하기 위한 개략적인 그래프

도 5는 본 발명의 비교예로 혈당값을 추출하는 것을 설명하기 위한 개략적인 그래프

도 6은 본 발명에 따라 혈관 정보를 설명하기 위한 개략적인 단면도

도 7은 본 발명에 따라 비침습 혈당 측정 방법의 개략적인 흐름도

도 8a와 8b는 본 발명에 따라 혈관 이미지 촬영부의 프로브와 산란광 세기 측정부의 프로브를 설명하기 위한 개략적인 도면

Claims

피부 내부에 있는 혈관 이미지를 촬영하는 혈관 이미지 촬영부와;

상기 혈관 이미지 촬영부에서 촬영된 혈관 이미지에서 혈당을 측정하기 위한 혈관 정보를 추출하는 혈관 정보 추출부와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관 정보를 저장하는 저장부와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관이 있는 피부의 산란광 세기를 측정하는 산란광 세기 측정부와;

상기 저장부에 저장된 혈관 정보로 상기 산란광 세기 측정부에서 측정된 피부의 산란광 세기 중 혈관에 해당하는 산란광 세기로 혈당값을 추출하는 혈당값 추출부로 구성된 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 산란광 세기 측정부는,

피부에 광을 조사하는 광 조사부와;

상기 광 조사부에 상기 피부로 조사된 후, 상기 피부에서 산란된 광을 수광하는 수광부와;

상기 수광부에서 수광된 산란된 광의 세기를 추출하는 산란광 세기 추출부로 구성된 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 혈관 이미지 촬영부는,

공초점 현미경(Confocal microscopy), 초음파(Ultrasound)와 MRI(Magnetic resonance imaging) 중 하나를 이용하여 혈관 이미지를 촬영하는 혈관 이미지 촬영부인 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 1 또는 2에 있어서,

상기 혈관 정보는,

피부 표면에서 혈관까지의 깊이와 혈관의 직경인 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 피부 표면에서 혈관까지의 깊이와 혈관의 직경의 합(合)은,

1 - 3㎜인 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 혈관 이미지 촬영부는,

발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들을 이용하여 혈관 이미지를 촬영하는 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 6에 있어서,

상기 산란광 세기 측정부는,

피부로 광을 조사하는 발광센서와 피부에서 산란된 광을 수광하는 수광센서를 이용하여 산란광 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 7에 있어서,

상기 발신 튜랜스듀서들, 수신 트랜스듀서들, 발광센서와 수광센서의 모듈은 하나의 프로브 상에 어레이로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 프로브의 선단에 상기 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들이 어레이되어 있고,

상기 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들 사이에 상기 발광센서와 수광센서의 모듈이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 프로브의 선단에 상기 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들이 일렬로 배열되어 있고,

상기 일렬로 배열된 발신 튜랜스듀서들 및 수신 트랜스듀서들에 인접하여 상기 발광센서와 수광센서의 모듈이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
피부 내부에 있는 혈관 이미지를 혈관 이미지 촬영부에서 촬영하는 단계와;

상기 혈관 이미지 촬영부에서 촬영된 혈관 이미지에서 혈당을 측정하기 위한 혈관 정보를 혈관 정보 추출부에서 추출하는 단계와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관 정보를 저장부에서 저장하는 단계와;

상기 혈관 정보 추출부에서 추출된 혈관이 있는 피부의 산란광 세기를 산란광 세기 측정부에서 측정하는 단계와;

상기 저장부에 저장된 혈관 정보로 상기 산란광 세기 측정부에서 측정된 피 부의 산란광 세기 중 혈관에 해당하는 산란광 세기로 혈당값을 혈당값 추출부에서 추출하는 단계로 구성된 비침습 혈당 측정 방법.
청구항 11에 있어서,

상기 혈관 정보는,

피부 표면에서 혈관까지의 깊이와 혈관의 직경인 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 방법.
피부 내부에 혈관의 위치에 대한 정보를 검출하는 단계와;

상기 혈관의 혈관 정보를 추출하는 단계와;

상기 피부의 산란광 세기를 검출하는 단계와;

상기 혈관의 위치에 대한 정보 및 상기 혈관 정보로부터 상기 검출된 산란광 세기에서 상기 혈관에 해당하는 산란광 세기를 획득하여 혈당값을 추출하는 단계로 구성된 비침습 혈당 측정 방법.