KR101656746B1 - Apparatus and method for correcting blood glucose concentration - Google Patents

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Abstract

본 발명은 혈당농도 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 환자의 혈관의 PPG신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도와, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호를 수신하여, 상기 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한 본 발명의 보정 방법은, 상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행하고, 상기 참조 혈당농도와, 상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행한 신호를 PLS처리하여, 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하고, 상기 보정모델과 보정을 수행한 상기 광학신호를 PLS처리하여, 혈당농도의 보정을 수행한다. 본 발명에 따르면, 혈관의 부피 변화를 고려하여 혈당농도를 보정함으로써, 정확한 혈당농도를 얻을 수 있다. The present invention relates to an apparatus and method for correcting a blood glucose concentration, and more particularly, to an apparatus and method for correcting a blood glucose concentration by receiving a PPG signal of a blood vessel of a patient and an actually measured reference blood glucose concentration of the patient and an optical signal obtained by irradiating light to a predetermined body region of the patient , The correction method of the present invention for correcting the blood glucose concentration of the optical signal includes a step of performing a correction for dividing the optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal and comparing the reference blood glucose concentration and the PPG signal And the corrected signal is subjected to PLS processing to establish a correction model for blood glucose concentration and PLS processing of the corrected signal and the corrected optical signal to correct the blood glucose concentration . According to the present invention, accurate blood glucose concentration can be obtained by correcting the blood glucose concentration in consideration of the volume change of the blood vessel.

Description

혈당농도 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING BLOOD GLUCOSE CONCENTRATION}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING BLOOD GLUCOSE CONCENTRATION [0002]

본 발명은 혈당농도 보정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무채혈 혈당측정 시스템에 사용되는 혈당농도 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for correcting blood glucose concentration, and more particularly, to an apparatus and method for correcting blood glucose concentration used in a bloodless blood glucose measurement system.

병의 예방, 진단 및 관리를 위한 비침습(non-invasive) 측정 기술은 현재 활발하게 연구가 이루어지고 있는 분야 중 하나이다. 특히 무채혈 혈당측정은 최근 발병률이 급격하게 증가하고 있는 당뇨병과 관련하여 그 중요성이 크다. Non-invasive measurement techniques for the prevention, diagnosis and management of diseases are currently one of the areas of active research. Especially, bloodless blood sugar measurement is of great importance in relation to diabetes, which has recently increased in incidence.

일반적으로, 무채혈 혈당측정을 위하여 광학적 측정방식, 역이온 삼투방식, 임피던스 측정방식, 및 전기영동방식 등이 제안되어 왔다. 이 중 특히 많은 연구가 이루어지고 있는 광학적 측정방식은 특정 파장대의 빛을 주사하여 얻어진 신호를 통해 혈당농도를 추정하는 것이다. 이러한 광학적 측정방식은 다시 사용되는 빛에 따라 근적외선 분광법(NIR spectroscopy), 중적외선 분광법(MIR spectroscopy), 라만 분광법(Raman spectroscopy), 광음향 분광법(photoacoustic spectroscopy) 등으로 분류된다. In general, an optical measuring method, a reverse ion osmosis method, an impedance measuring method, and an electrophoresis method have been proposed for bloodless blood glucose measurement. Among these, optical measurement methods, which are especially studied, are to estimate blood glucose concentration through signals obtained by scanning light of a certain wavelength band. These optical measurement methods are classified into NIR spectroscopy, MIR spectroscopy, Raman spectroscopy, and photoacoustic spectroscopy according to the light used again.

위와 같은 종래의 광학적 측정 방식은, 광학신호가 생체내 변화에 따라 영향을 받기 때문에 광학신호를 통해 추정한 혈당농도 추정치도 영향을 받게 되며, 이는 혈당농도 추정에 있어서 오차를 발생시키게 되어, 정확한 혈당농도 추정을 어렵게 하는 문제점이 있다. In the conventional optical measuring method as described above, since the optical signal is affected by changes in the living body, the estimated blood glucose concentration through the optical signal is also affected, which causes an error in the blood glucose concentration estimation, There is a problem that it is difficult to estimate the concentration.

한편, 혈당농도 추정에 영향을 주는 생체 내의 변화 중 하나가 혈관의 맥동(perturbation) 및 그에 따른 혈관의 부피 변화이다. 광학적 측정 방식에서 얻은 광학신호를 분석하기 위한 도구로써, 부분최소제곱(Partial Least Square; 이하, 간단히 'PLS'라 함)법이 많이 사용되는데, 종래의 PLS처리를 이용한 농도추정은 광학신호가 포함하고 있는 혈관내 혈당신호의 양이 혈관의 부피변화에 따라 달라지는 것을 고려하지 않아 오차가 발생하는 문제점이 있다.
On the other hand, one of the in vivo changes that affect the blood glucose concentration estimation is the perturbation of the blood vessel and consequently the volume change of the blood vessel. Partial Least Square (PLS) method is widely used as a tool for analyzing an optical signal obtained from an optical measurement method. Conventionally, concentration estimation using a PLS process includes optical signals There is a problem in that an error occurs because the amount of the blood glucose signal in the blood vessel changes depending on the volume change of the blood vessel.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 광학적 측정방식의 무채혈 혈당측정 시스템에서 맥동으로 인한 혈관의 부피변화를 고려하여 혈당농도를 보정함으로써, 정확한 혈당측정을 가능하게 하는 혈당농도 보정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a bloodless blood glucose measurement system using an optical measuring method, in which blood glucose concentration is corrected in consideration of volume change of blood vessels due to pulsation, And an object of the present invention is to provide a concentration correction apparatus and method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 환자의 혈관의 광혈류량측정(PPG)신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도를 이용하여, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 본 발명의 보정 장치는, 상기 광학신호를 상기 PPG신호의 변화가 존재하는 부분(AC부분)의 면적으로 나누는 보정을 수행하기 위한 제1보정부; 상기 참조 혈당농도를 이용하여 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하기 위한 수립부; 및 상기 수립부가 수립한 보정모델과 상기 제1보정부가 보정한 광학신호를 부분최소제곱(PLS)처리하여 혈당농도의 보정을 수행하기 위한 제2보정부를 포함하고, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, 주성분 분석(PCA)방식, 독립성분 분석(ICA)방식, 및 비음수행렬 인수분해(NMF)방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In order to achieve the above object, an optical signal obtained by irradiating light on a predetermined body part of a patient using a PPG signal of a blood vessel of a patient and an actually measured reference blood glucose concentration of the patient, The correction device of the present invention for correcting the blood glucose concentration of the PPG signal comprises: a first correction unit for performing a correction for dividing the optical signal by the area of the portion (AC portion) where the change of the PPG signal is present; A setup unit for establishing a calibration model for blood glucose concentration using the reference blood glucose concentration; And a second correction unit for performing a partial least squares (PLS) process on the correction model established by the setting unit and the optical signal corrected by the first correction unit to perform correction of blood glucose concentration, It is preferable to further include a preprocessing unit for performing a preprocessing using any one of a background removal method using a principal component analysis (PCA) method, an independent component analysis (ICA) method, and a non-numerical factor factorization (NMF) .

이때, 상기 수립부는, 상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행하기 위한 제3보정부; 및 상기 참조 혈당농도와 상기 제3보정부가 보정한 광학신호를 PLS처리하여, 보정모델을 생성하기 위한 생성부를 포함하고, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, PCA방식, ICA방식, 및 NMF방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the establishing unit may include: a third correcting unit for performing a correction for dividing the optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal; And a generation unit for generating a correction model by PLS-processing the reference blood glucose concentration and the third correction unit-corrected optical signal, wherein the background removal method, the PCA method, and the ICA method And a pre-processing unit for performing pre-processing using any one of the NMF methods.

또한, 환자의 혈관의 PPG신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도와, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호를 수신하여, 상기 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 본 발명의 보정 방법은, 상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행하는 단계; 상기 참조 혈당농도와, 상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행한 신호를 PLS처리하여, 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하기 위한 단계; 및 상기 보정모델과 보정을 수행한 상기 광학신호를 PLS처리하여, 혈당농도의 보정을 수행하는 단계를 포함한다.
It is also possible to provide a blood glucose analyzer that receives a PPG signal of a blood vessel of a patient, an actually measured reference blood glucose concentration of the patient, and an optical signal obtained by irradiating light to a predetermined body part of the patient, , The correction method of the present invention includes the steps of: performing correction to divide the optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal; A step of PLS-processing a signal obtained by performing a correction for dividing the reference blood glucose concentration and the optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal to establish a correction model for blood glucose concentration; And performing PLS processing on the correction model and the optical signal on which the correction is performed to perform correction of blood glucose concentration.

한편, 환자의 혈관의 PPG신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도를 이용하여, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 본 발명의 보정 장치는, 상기 참조 혈당농도를 이용하여 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하기 위한 수립부; 상기 수립부가 수립한 보정모델과 상기 광학신호를 PLS처리하여, 혈당농도를 추정하기 위한 추정부; 및 상기 추정부가 추정한 혈당농도와 상기 PPG신호의 AC부분의 면적을 나누는 보정을 수행하기 위한 제1보정부를 포함하고, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, PCA방식, ICA방식, 및 NMF방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to correct the blood glucose concentration of an optical signal obtained by irradiating light on a predetermined body part of the patient using the PPG signal of the patient's blood vessel and the actually measured reference blood glucose concentration of the patient, The apparatus comprises: an establishment unit for establishing a correction model for blood glucose concentration using the reference blood glucose concentration; An estimating unit for estimating blood glucose concentration by PLS processing the optical signal and the correction model established by the establishing unit; And a first correction unit for performing a correction for dividing an area of the AC portion of the PPG signal by the estimated part and a blood sugar concentration estimated by the estimation part, wherein a background removal method using a polynomial fitting, a PCA method, an ICA method And a pre-processing unit for performing pre-processing using any one of the NMF methods.

이때, 상기 수립부는, 상기 참조 혈당농도와 상기 PPG신호의 AC부분의 면적과 곱하여 상기 참조 혈당농도에 대한 보정을 수행하기 위한 제2보정부; 및 상기 제2보정부의 출력신호와 상기 광학신호를 PLS처리하여, 보정모델을 생성하기 위한 생성부를 포함하고, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, PCA방식, ICA방식, 및 NMF방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the establishing unit may include: a second correcting unit for performing the correction on the reference blood glucose concentration by multiplying the reference blood glucose concentration by the area of the AC portion of the PPG signal; And a generation unit for generating a correction model by PLS-processing the output signal of the second correcting unit and the optical signal, wherein the background elimination method using the polynomial fitting, the PCA method, the ICA method, And a pre-processing unit for performing pre-processing using any one of the NMF methods.

또한, 환자의 혈관의 PPG신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도와, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호를 수신하여, 상기 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 본 발명의 보정 방법은, 상기 참조 혈당농도와 상기 PPG신호의 AC부분의 면적을 곱하는 보정을 수행한 신호와 상기 광학신호를 PLS처리하여, 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하는 단계; 상기 광학신호와 상기 보정모델을 PLS처리하여, 혈당농도를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 혈당농도를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누어 혈당농도의 보정을 수행하는 단계를 포함한다.
It is also possible to provide a blood glucose analyzer that receives a PPG signal of a blood vessel of a patient, an actually measured reference blood glucose concentration of the patient, and an optical signal obtained by irradiating light to a predetermined body part of the patient, , The correction method of the present invention comprises a step of PLS-processing a signal obtained by performing a correction for multiplying the reference blood glucose concentration and the area of the AC portion of the PPG signal and the optical signal to establish a correction model for blood glucose concentration; Performing PLS on the optical signal and the correction model to estimate blood glucose concentration; And performing correction of the blood glucose concentration by dividing the estimated blood glucose concentration by the area of the AC portion of the PPG signal.

상기와 같은 본 발명은, 무채혈 혈당측정 시스템에서, 혈관의 부피 변화를 고려하여 혈당농도를 보정함으로써, 정확한 혈당농도를 얻을 수 있도록 하는 효과가 있다.
The present invention as described above has the effect of enabling accurate blood glucose concentration to be obtained by correcting the blood glucose concentration in consideration of the volume change of blood vessels in the bloodless blood glucose measurement system.

도 1은 본 발명이 적용되는 무채혈 혈당 시스템의 일예시도,
도 2는 본 발명에 따른 혈당농도 보정 장치의 제1실시예 구조도,
도 3은 도 2의 보정모델 수립부의 일실시예 상세 구조도,
도 4는 본 발명에 따른 혈당농도 보정 방법을 설명하기 위한 제1실시예 흐름도,
도 5a는 도 2의 PPG신호 측정부가 출력하는 PPG신호의 일예시도,
도 5b는 본 발명의 보정 장치로 입력되는 광학신호의 스펙트럼의 일예시도,
도 5c는 도 2의 전처리부가 출력하는 신호의 스펙트럼의 일예시도,
도 5d는 도 2의 광학신호 보정부가 출력하는 신호의 스펙트럼의 일예시도,
도 5e는 도 3의 보정모델 생성부로 입력되는 참조 혈당농도의 스펙트럼의 일예시도,
도 5f는 도 3의 보정모델 생성부의 출력신호의 일예시도,
도 5g는 도 2의 혈당농도 보정부가 출력하는 보정이 수행된 혈당농도의 일예시도,
도 6은 본 발명에 따른 혈당농도 보정 장치의 제2실시예 구조도,
도 7은 도 6의 보정모델 수립부의 일실시예 상세 구조도,
도 8은 본 발명에 따른 혈당농도 보정 방법을 설명하기 위한 제2실시예 흐름도,
도 9a는 도 6의 PPG신호 측정부가 출력하는 PPG신호의 일예시도,
도 9b는 본 발명의 보정 장치로 입력되는 광학신호의 스펙트럼의 일예시도,
도 9c는 도 6의 전처리부가 출력하는 신호의 스펙트럼의 일예시도,
도 9d는 도 7의 참조 혈당농도 보정부로 입력되는 참조 혈당농도의 스펙트럼의 일예시도,
도 9e는 도 7의 참조 혈당농도 보정부의 출력신호의 일예시도,
도 9f는 도 7의 보정모델 생성부의 출력신호의 일예시도,
도 9g는 도 6의 혈당농도 추정부의 출력신호의 일예시도,
도 9h는 도 6의 혈당농도 보정부의 출력신호의 일예시도.
1 is an example of a bloodless blood sugar system to which the present invention is applied,
FIG. 2 is a structural view of a blood glucose concentration correcting apparatus according to a first embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a detailed structural diagram of an embodiment of the correction model establishing unit of FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart of a first embodiment for explaining a blood glucose concentration correction method according to the present invention;
5A is an example of a PPG signal outputted by the PPG signal measuring unit of FIG. 2,
5B is an example of a spectrum of an optical signal input to the correction device of the present invention,
FIG. 5C is an example of a spectrum of a signal output by the preprocessing unit of FIG. 2,
FIG. 5D is an example of a spectrum of a signal outputted from the optical signal correcting unit of FIG. 2,
FIG. 5E is an example of a spectrum of the reference blood glucose concentration input to the correction model generation unit of FIG. 3,
FIG. 5F is an example of an output signal of the correction model generation unit of FIG. 3,
FIG. 5G is an example of the concentration of blood glucose in which the blood glucose concentration correcting unit of FIG.
6 is a structural view of a second embodiment of a blood glucose concentration correcting device according to the present invention,
FIG. 7 is a detailed structural diagram of one embodiment of the correction model establishing unit of FIG. 6;
FIG. 8 is a flowchart of a second embodiment for explaining the method of correcting blood glucose concentration according to the present invention.
FIG. 9A is an example of a PPG signal outputted by the PPG signal measuring unit of FIG. 6,
9B is an example of a spectrum of an optical signal input to the correction device of the present invention,
FIG. 9C is an example of a spectrum of a signal output by the preprocessing unit of FIG. 6,
FIG. 9D is an example of a spectrum of a reference blood glucose concentration input to the reference blood glucose concentration correction unit of FIG. 7,
FIG. 9E is an example of an output signal of the reference blood glucose concentration correction unit of FIG. 7,
FIG. 9F is an example of an output signal of the correction model generation unit of FIG. 7,
FIG. 9G is an example of an output signal of the blood glucose level estimating unit of FIG. 6,
FIG. 9H is an example of an output signal of the blood glucose concentration correcting unit of FIG. 6; FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 무채혈 혈당 시스템의 일예시도로서, 라만 분광방식을 사용하는 시스템에서 최종적으로 출력되는 광학신호의 신호처리에 본 발명이 적용되는 것이다. 도 1에서는, 환자의 손가락에서의 혈당을 측정하는 것을 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 위와 같은 측정에 한정되는 것은 아니며, 팔을 이용하여 측정하는 등, 신체의 다른 부위에 대하여 혈당을 측정하는 것을 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 발명이 라만 분광방식을 사용하여 광학신호를 얻는 것에 한정되는 것이 아니고, 다른 측정방식을 통해 광학신호를 획득할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.1 is a diagram illustrating an example of a bloodless blood sugar system to which the present invention is applied. The present invention is applied to signal processing of an optical signal finally output in a system using Raman spectroscopy. In FIG. 1, measurement of blood glucose in a finger of a patient will be described as an example. However, the present invention is not limited to the above-described measurement, and measurement of blood sugar with respect to other parts of the body, such as measurement using an arm, is not excluded. It should be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to acquiring an optical signal using the Raman spectroscopy system and that an optical signal can be acquired through another measurement system .

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 시스템은 빛을 방사하는 광원(102)으로써, 예를 들어 830nm 다이오드 레이저를 사용할 수 있다. 광원(102)으로부터 출력된 빔(beam)(106)은 대역통과 필터(bandpass filter)(104)를 거쳐, 포커싱 렌즈(focusing lens)(108)와 프리즘(110)에 의해 포물면 거울(paraboloidal mirror)(112)로 입사된다. 포물면 거울(112)에 의해 후방산란된(backscattered) 빛은 노치 필터(notch filter)(114)와 포커싱 렌즈(116)를 거쳐 집광된다. As shown in the drawing, a system to which the present invention is applied may use a light source 102 emitting light, for example, an 830 nm diode laser. The beam 106 output from the light source 102 is passed through a bandpass filter 104 and is then passed through a focusing lens 108 and a prism 110 to form a paraboloidal mirror, (112). The light backscattered by the parabolic mirror 112 is condensed through a notch filter 114 and a focusing lens 116.

이와 같이 집광된 혈당과 관련된 광학신호를 이용하여, 본 발명의 혈당농도 보정 장치(10)가 정확한 혈당치를 측정할 수 있게 된다. 다만, 위와 같은 시스템에서 광학신호를 집광하는데 사용하는 다른 장치들이 더 포함될 수 있으나, 이에 대한 설명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 것이므로 그에 대한 설명은 생략하기로 한다. The blood glucose concentration correcting apparatus 10 of the present invention can measure an accurate blood glucose level by using the optical signal related to the condensed blood glucose as described above. However, other devices used for collecting optical signals in the above system may be further included, but the description thereof will be omitted in the description of the present invention since it is obvious in the technical field of the present invention.

위와 같이 출력된 광학신호에 대하여, 본 발명의 혈당농도 보정 장치는, 혈관의 부피 변화를 고려하여 혈당농도를 보정한다. 이하, 도면을 참조로 본 발명의 혈당농도 보정 장치 및 방법을 설명하기로 한다.
With respect to the optical signal output as described above, the blood glucose concentration correcting apparatus of the present invention corrects the blood glucose concentration in consideration of the volume change of the blood vessel. Hereinafter, an apparatus and method for correcting blood glucose concentration according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 혈당농도 보정 장치의 제1실시예 구조도로서, 측정된 광학신호를 보정하는 방식을 설명한 것이다.FIG. 2 is a structural view of a blood glucose concentration correcting device according to a first embodiment of the present invention, which illustrates a method of correcting a measured optical signal.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 혈당농도 보정 장치(10)는, 광혈류량측정(PhotoPlethysmoGragh; 이하, 간단히 'PPG'라 함)신호 측정부(12), 전처리부(14), 광학신호 보정부(16), 혈당농도 보정부(18) 및 보정모델 수립부(20)를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the blood glucose concentration correcting apparatus 10 of the present invention includes a blood flow measuring unit 12, a preprocessing unit 14, A blood glucose concentration correcting unit 18, and a correction model establishing unit 20, as shown in FIG.

PPG신호 측정부(12)는 환자의 혈관의 PPG신호를 측정하는 기능을 담당한다. PPG신호 측정부(12)가 측정하는 PPG신호란, 말초혈관에서 혈류파형을 측정하는 생리신호를 말하는 것으로, 이를 통해 혈관의 맥동 및 부피변화를 유추할 수 있는 것이다. PPG신호는 보통 피부에 빛을 가하여 광흡수(light absorption)의 변화를 측정하는 펄스 산소농도계(pulse oximeter)를 사용하여 얻을 수 있다. 즉, 도 2의 PPG신호 측정부(12)는 펄스 산소농도계일 수 있다. 펄스 산소농도계의 상세한 작동에 대해서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다. 도 5a는 도 2의 PPG신호 측정부(12)가 출력하는 PPG신호의 일예시도이다.The PPG signal measurement unit 12 is responsible for measuring the PPG signal of the patient's blood vessel. The PPG signal measured by the PPG signal measuring unit 12 refers to a physiological signal for measuring a blood flow waveform in a peripheral blood vessel, through which pulsation and volume change of a blood vessel can be deduced. The PPG signal can be obtained using a pulse oximeter, which usually measures light absorption by applying light to the skin. That is, the PPG signal measuring unit 12 of FIG. 2 may be a pulse oximeter. Detailed operation of the pulse oximeter is well known in the technical field to which the present invention belongs, and a detailed description thereof will be omitted. 5A is an example of a PPG signal output from the PPG signal measuring unit 12 of FIG.

전처리부(14)는 입력되는 광학신호를 전처리하는 기능을 담당한다. 전처리에 대해서는, 다항맞춤(polynomial fitting)을 이용하여 배경제거(background subtraction)를 수행하는 방식으로 실시할 수 있다. 다항맞춤이란, 원래의 신호와 가장 가까이 근사되는 다항식(polynomial)을 구하는 것을 말하며, 원래 신호에서 다항맞춤을 통해 구한 신호를 제거하는 것을 말한다. 즉, 원래의 광학신호를 'X'라 하고, 다항맞춤을 통해 얻어지는 다항식을 'polynomial'이라 하면, 전처리부(14)가 출력하는 신호는 'X-polynomial'과 같다. 다항맞춤의 원리 및 상세한 설명에 대해서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려져 있으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 5b는 본 발명의 보정 장치로 입력되는 광학신호의 스펙트럼의 일예시도이고, 도 5c는 도 2의 전처리부(14)가 출력하는 신호의 스펙트럼의 일예시도이다. 즉, 도 5b의 그래프는 전처리부(14)의 입력신호이고, 도 5c의 그래프는 전처리부(14)의 출력신호일 수 있다. 다만, 본 발명의 전처리부(14)가 수행하는 전처리로써, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 기술분야에서 널리 알려진 주성분 분석(Principal Component Analysis; 이하, 간단히 'PCA'라 함)방식, 독립성분 분석법(Independent Component Analysis; 이하, 간단히 'ICA'라 함)방식, 비음수행렬 인수분해법(Non-negative Matrix Factorization; 이하, 간단히 'NMF'라 함)방식 등을 사용할 수 있고, 전처리를 수행하지 않을 수도 있다. The preprocessing unit 14 preprocesses the input optical signal. For the preprocessing, a background subtraction may be performed using a polynomial fitting. Polynomial fitting refers to finding a polynomial closest to the original signal and removing the signal obtained through polynomial fitting in the original signal. That is, when the original optical signal is denoted by 'X' and the polynomial obtained through polynomial fitting is referred to as 'polynomial', the signal output by the preprocessing unit 14 is equal to 'X-polynomial'. The principle of the polynomial fitting and the detailed description thereof are well known in the technical field of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted. FIG. 5B is an example of a spectrum of an optical signal input to the correction apparatus of the present invention, and FIG. 5C is an example of a spectrum of a signal output by the preprocessing unit 14 of FIG. 5B is the input signal of the preprocessor 14, and the graph of FIG. 5C may be the output signal of the preprocessor 14. However, the background removal method using polynomial fitting has been described as the pre-processing performed by the preprocessing unit 14 of the present invention. However, the present invention is not limited thereto, and principal component analysis (hereinafter simply referred to as " (Hereinafter, simply referred to as 'ICA') method and a non-negative matrix factorization (hereinafter referred to simply as 'NMF') method, And may not perform the preprocessing.

도 2의 광학신호 보정부(16)는, 전처리부(14)에 의해 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호에 대하여, PPG신호 측정부(12)가 측정한 PPG신호에 따라 보정을 수행하는 기능을 담당한다. 도 5a를 참조하면, PPG신호는 신호 중 변화가 존재하는 AC부분과, 변화가 존재하지 않는 DC부분으로 나뉠 수 있다. 이때, AC부분의 면적(즉, 도 5a에서 빗금친 부분)은 혈관부피에 비례하는 것이므로, 광학신호 보정부(16)는, 입력되는 광학신호를 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누어 보정을 수행한다. 이와 같은 보정에 의하여, 광학신호에 존재하는 혈당과 관련된 신호가 실제의 혈당농도 수치와 비례하게 된다. 도 5d는 도 2의 광학신호 보정부(16)가 출력하는 신호의 스펙트럼의 일예시도이다.The optical signal correcting unit 16 of Fig. 2 corrects the optical signal which has undergone the preprocessing by the preprocessing unit 14 or which has not undergone the preprocessing, according to the PPG signal measured by the PPG signal measuring unit 12 It is responsible for performing functions. Referring to FIG. 5A, the PPG signal can be divided into an AC portion in which a change is present in a signal and a DC portion in which a change does not exist. Since the area of the AC portion (that is, the portion hatched in FIG. 5A) is proportional to the volume of the blood vessel, the optical signal correcting unit 16 divides the input optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal to perform correction do. By such a correction, the signal related to the blood glucose present in the optical signal becomes proportional to the actual blood glucose concentration value. 5D is an example of a spectrum of a signal output from the optical signal correcting unit 16 of FIG.

도 2의 보정모델 수립부(20)는, 보정모델을 수립하는 당시의 실제 측정된 참조(reference) 혈당농도를 이용하여 혈당농도의 보정을 위한 모델을 수립하는 기능을 담당한다. 이를 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. The calibration model establishing unit 20 of FIG. 2 takes charge of establishing a model for correcting the blood glucose concentration using the actually measured reference blood glucose concentration at the time of establishing the calibration model. This will be described in more detail with reference to FIG.

도 3은 도 2의 보정모델 수립부의 일실시예 상세 구조도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 도 2의 보정모델 수립부(20)는, PPG신호 측정부(22), 전처리부(24), 광학신호 보정부(26) 및 보정모델 생성부(28)를 포함하여 구성된다. 보정모델 수립부(20)의 PPG신호 측정부(22), 전처리부(24) 및 광학신호 보정부(26)는 도 2의 PPG신호 측정부(12), 전처리부(14) 및 광학신호 보정부(16)와는 별개의 구성일 수도 있고, 동일한 구성에서 별개의 시간에 측정한 것일 수도 있다. 이에 대해서는 위에서 설명한 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 3 is a detailed structural diagram of one embodiment of the correction model establishment unit of FIG. 2 includes a PPG signal measuring section 22, a preprocessing section 24, an optical signal correcting section 26, and a correction model generating section 28 . The PPG signal measuring unit 22, the preprocessing unit 24 and the optical signal correcting unit 26 of the correction model setting unit 20 are connected to the PPG signal measuring unit 12, the preprocessing unit 14, It may be a separate configuration from the portion 16, or it may be measured at a different time in the same configuration. Since this is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted.

보정모델 생성부(28)로 입력되는 신호는, 광학신호 보정부(26)의 출력신호와 실제 채혈에 의해 얻은 실제 측정치인 참조 혈당농도이다. 이와 같은 참조 혈당농도를 사용하는 이유는, 일단 광학신호가 측정된 때의 농도를 알아야, 그것을 토대로 농도와 신호의 관계를 추정할 수 있기 때문이다. 본 발명의 보정모델 생성부(28)는, 널리 알려진 PLS처리를 수행하는 것으로 하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다. 도 5e는 도 3의 보정모델 생성부(28)로 입력되는 참조 혈당농도의 스펙트럼의 일예시도이고, 도 5f는 도 3의 보정모델 생성부(28)의 출력신호의 일예시도이다.The signal input to the correction model generation unit 28 is a reference blood glucose concentration which is an actual measurement value obtained by an output signal of the optical signal correction unit 26 and actual blood collection. The reason for using such a reference blood glucose concentration is that once the concentration of the optical signal is measured, the relationship between the concentration and the signal can be estimated based on the concentration. The correction model generation unit 28 of the present invention performs well-known PLS processing, and a detailed description thereof will be omitted. FIG. 5E is an example of a spectrum of the reference blood glucose concentration input to the correction model generation unit 28 of FIG. 3, and FIG. 5F is an example of an output signal of the correction model generation unit 28 of FIG.

다시, 도 2의 혈당농도 보정부(18)는, 광학신호 보정부(16) 및 보정모델 수립부(20)로부터 각각 신호를 수신하여, 혈당농도를 보정하는 기능을 담당한다. 도 5g는 도 2의 혈당농도 보정부(18)가 출력하는 보정이 수행된 혈당농도의 일예시도이다. 본 발명의 혈당농도 보정부(18)는 입력되는 신호에 대하여, PLS처리를 수행할 수 있다.
The blood glucose concentration correction unit 18 of FIG. 2 receives signals from the optical signal correction unit 16 and the correction model setting unit 20, respectively, and serves to correct the blood glucose concentration. FIG. 5G is an example of the blood glucose concentration at which the correction output from the blood glucose concentration correction unit 18 of FIG. 2 is performed. The blood glucose concentration correction unit 18 of the present invention can perform PLS processing on an input signal.

이하에서는, 도 4를 참조로, 본 발명의 혈당농도 보정 방법을 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 혈당농도 보정 방법을 설명하기 위한 제1실시예 흐름도이다. 각 단계에서의 출력 신호의 예는 도 5a 내지 도 5g에 나타나 있다. Hereinafter, the method for correcting the blood glucose concentration of the present invention will be described with reference to FIG. 4 is a flowchart of a first embodiment for explaining a method of correcting blood glucose concentration according to the present invention. Examples of output signals at each step are shown in Figs. 5A to 5G.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은, 무채혈 혈당 시스템에서 측정한 광학신호를 수신하고(S41), 광학신호가 측정된 때의 농도인 참조 혈당농도를 수신한다(S43). S41 및 S43은 시계열적인 순서를 설명하는 것은 아니고, 동시에, 순차적으로(순서에 무관함), 또는 서로 개별적으로 실행될 수 있다. 참조 혈당농도는, 위에서 설명한 바와 같이, 채혈에 의해 직접 측정한 혈당의 농도이다. 이후, PPG신호 측정부(12)가 환자의 혈관의 PPG신호를 측정한다(S45). 위에서 설명한 바와 같이, PPG신호 측정부(12)는 펄스 산소농도계일 수 있으며, 펄스 산소농도계의 동작에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다. As shown in the drawing, the method of the present invention receives an optical signal measured in a bloodless blood sugar system (S41), and receives a reference blood glucose concentration, which is a concentration at the time when the optical signal is measured (S43). S41 and S43 do not describe the time-series order, but can be executed sequentially (independently of the order) or independently of each other. The reference blood glucose concentration is the concentration of blood glucose directly measured by blood collection as described above. Then, the PPG signal measuring unit 12 measures the PPG signal of the patient's blood vessel (S45). As described above, the PPG signal measuring unit 12 may be a pulse oximeter, and a detailed description of the operation of the pulse oximeter will be omitted.

본 발명의 방법은, 수신된 광학신호에 대하여 다항맞춤을 이용하여 배경제거를 수행하는 방식, PCA 방식, ICA 방식 및 NMF 방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행한다(S47). 위의 방식에 대한 설명은 위에서 언급한 바와 같다. 다만, S47는, 편의상 S45 이후에 설명하였으나, S45 이전에 수행될 수도 있음은 물론이고, S47을 수행하지 않을 수도 있음은 위에서 설명한 바와 같다. The method of the present invention performs preprocessing using any one of a method of performing background removal using polynomial fitting, a PCA method, an ICA method, and an NMF method with respect to a received optical signal (S47). The above method is described above. However, although S47 has been described after S45 for the sake of convenience, S47 may be performed before S45, and S47 may not be performed, as described above.

본 발명의 방법은, S47에 의해 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호에 대하여, PPG신호에 따라 보정을 수행한다(S49). 상세하게는, 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호를 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행한다. 이후, 참조 혈당농도를 이용하여 생성된 보정모델로 S49에 의해 보정된 광학신호에서 혈당농도를 보정한다(S51). In the method of the present invention, correction is performed according to the PPG signal for an optical signal that has undergone the preprocessing by S47 or has not undergone the preprocessing (S49). Specifically, correction is performed to divide the optical signal, which has undergone the pre-processing or the non-preprocessing, by the area of the AC portion of the PPG signal. Thereafter, the blood glucose concentration is corrected in the optical signal corrected by S49 using the correction model generated using the reference blood glucose concentration (S51).

S51의 보정모델을 이용한 혈당농도 보정에서, 보정모델의 생성은, 도면에 도시되지는 않았지만, 수신된 광학신호를 S47과 같은 과정에 의해 전처리하고(다만, 전처리는 수행하지 않을 수도 있음), PPG신호를 측정하여 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호를 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행하고, 보정된 광학신호와, 참조 혈당농도에 대하여 PLS처리하여, 보정모델을 생성하는 것이다. 또한, S51의 보정은, 보정모델과 PPG신호에 의해 보정을 수행한 광학신호를 입력으로 하여, PLS처리를 수행하는 것이다. 이에 의해, 정확하게 보정된 혈당농도를 얻을 수 있다.
In the blood glucose concentration correction using the correction model of S51, the generation of the correction model is performed by preprocessing the received optical signal by the same procedure as S47 (though the preprocessing may not be performed) A signal is measured to perform a correction for dividing an optical signal that has undergone pre-processing or not subjected to a preprocessing operation into an area of an AC portion of the PPG signal, performs a PLS process on the corrected optical signal and the reference blood glucose concentration, . The correction of S51 is to perform PLS processing with the correction model and the optical signal corrected by the PPG signal as an input. Thus, the blood glucose concentration accurately corrected can be obtained.

도 6은 본 발명에 따른 혈당농도 보정 장치의 제2실시예 구조도로서, 혈당농도를 보정하는 방식을 설명한 것이다.FIG. 6 is a structural diagram of a second embodiment of a blood glucose concentration correcting apparatus according to the present invention, which illustrates a method of correcting blood glucose concentration.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 혈당 농도 보정 장치(10)는, PPG신호 측정부(62), 전처리부(64), 혈당농도 추정부(66), 혈당농도 보정부(68) 및 보정모델 수립부(70)를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the blood glucose concentration correcting apparatus 10 of the present invention includes a PPG signal measuring unit 62, a preprocessing unit 64, a blood glucose concentration estimating unit 66, a blood glucose concentration correcting unit 68, And a model setting unit 70. [

PPG신호 측정부(62)는 환자의 혈관의 PPG신호를 측정하는 기능을 담당한다. PPG신호란, 말초혈관에서 혈류파형을 측정하는 생리신호를 말하는 것으로, 이를 통해 혈관의 맥동 및 부피변화를 유추할 수 있는 것이다. PPG신호는 보통 피부에 빛을 가하여 광흡수의 변화를 측정하는 펄스 산소농도계를 사용하여 얻을 수 있으며, 도 6의 PPG신호 측정부(62)는 펄스 산소농도계일 수 있다. 펄스 산소농도계의 상세한 작동에 대해서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다. 도 9a는 도 6의 PPG신호 측정부(62)가 출력하는 PPG신호의 일예시도이다.The PPG signal measuring unit 62 functions to measure the PPG signal of the patient's blood vessel. The PPG signal refers to a physiological signal that measures the blood flow waveform in the peripheral blood vessels, and through this, pulsation and volume change of the blood vessel can be deduced. The PPG signal can be obtained using a pulse oximeter, which usually measures the change in light absorption by applying light to the skin. The PPG signal measuring unit 62 in FIG. 6 may be a pulse oximeter. Detailed operation of the pulse oximeter is well known in the technical field to which the present invention belongs, and a detailed description thereof will be omitted. 9A is an example of a PPG signal outputted by the PPG signal measuring unit 62 of FIG.

전처리부(64)는 입력되는 광학신호를 전처리하는 기능을 담당한다. 전처리에 대해서는, 다항맞춤을 이용하여 배경제거를 수행하는 방식으로 실시할 수 있다. 다항맞춤이란, 원래의 신호와 가장 가까이 근사되는 다항식을 구하는 것을 말하며, 원래 신호에서 다항맞춤을 통해 구한 신호를 제거하는 것을 말한다. 다항맞춤의 원리 및 상세한 설명에 대해서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려져 있으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 9b는 본 발명의 보정 장치로 입력되는 광학신호의 스펙트럼의 일예시도이고, 도 9c는 도 6의 전처리부(64)가 출력하는 신호의 스펙트럼의 일예시도이다. 즉, 도 9b는 전처리부(64)의 입력신호이고, 도 9c는 전처리부(64)의 출력신호일 수 있다. 다만, 본 발명의 전처리부(64)가 수행하는 전처리로써, 다항맞춤을 이용한 배경제거기법을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 기술분야에서 널리 알려진 PCA 방식, ICA 방식, NMF 방식 등을 사용할 수 있고, 전처리를 수행하지 않을 수도 있다. The preprocessing unit 64 preprocesses the input optical signal. As for the preprocessing, it is possible to perform the background removal using the polynomial fitting. Polynomial fitting refers to finding polynomials that are closest to the original signal and removing signals obtained through polynomial fitting in the original signal. The principle of the polynomial fitting and the detailed description thereof are well known in the technical field of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted. FIG. 9B is an example of a spectrum of an optical signal input to the correction apparatus of the present invention, and FIG. 9C is an example of a spectrum of a signal output by the preprocessing unit 64 of FIG. 9B is an input signal of the preprocessing unit 64, and FIG. 9C is an output signal of the preprocessing unit 64. FIG. However, the background removal technique using polynomial fitting has been described as a pre-processing performed by the preprocessing unit 64 of the present invention. However, the present invention is not limited thereto, and a PCA method, ICA method, NMF method or the like widely known in the art can be used And may not perform the preprocessing.

도 6의 보정모델 수립부(70)는, 보정모델을 수립하는 당시의 실제 측정된 참조 혈당농도를 이용하여 혈당농도의 보정을 위한 모델을 수립하는 기능을 담당한다. 이를 도 7을 참조하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. The correction model establishing unit 70 of FIG. 6 takes charge of establishing a model for correcting the blood glucose concentration using the actually measured reference blood glucose concentration at the time of establishing the correction model. This will be described in more detail with reference to FIG.

도 7은 도 6의 보정모델 수립부의 일실시예 상세 구조도이다.7 is a detailed structural diagram of one embodiment of the correction model establishing unit of FIG.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보정모델 수립부(70)는, PPG신호 측정부(72), 전처리부(74), 참조 혈당농도 보정부(76) 및 보정모델 생성부(78)를 포함하여 구성된다. 보정모델 수립부(70)의 PPG신호 측정부(72) 및 전처리부(74)는 도 6의 PPG신호 측정부(62) 및 전처리부(64)와는 별개의 구성일 수도 있고, 동일한 구성에서 별개의 시간에 측정한 것일 수도 있다. 이에 대해서는 위에서 설명한 바와 같으므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. As shown in the figure, the correction model establishing unit 70 of the present invention includes a PPG signal measuring unit 72, a preprocessor 74, a reference blood glucose concentration correction unit 76, and a correction model generating unit 78 . The PPG signal measuring section 72 and the preprocessing section 74 of the correction model establishing section 70 may be configured separately from the PPG signal measuring section 62 and the preprocessing section 64 of FIG. Lt; / RTI > Since this is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted.

참조 혈당농도 보정부(76)로 입력되는 신호는, PPG신호와 보정모델을 수립하는 당시의 실제 채혈에 의해 얻은 실제 측정치인 참조 혈당농도이다. 이와 같은 참조 혈당농도를 사용하는 이유는, 일단 광학신호가 측정된 때의 농도를 알아야, 그것을 토대로 농도와 신호의 관계를 추정할 수 있기 때문이다. 참조 혈당농도 보정부(76)는, PPG신호 중 변화가 있는 부분(AC부분) 아래의 면적을 혈관의 부피와 비례하는 것으로 보고, 참조 혈당농도를 PPG신호의 AC부분의 면적과 곱하여 보정을 수행한다. 도 9d는 도 7의 참조 혈당농도 보정부(76)로 입력되는 참조 혈당농도의 스펙트럼의 일예시도이고, 도 9e는 도 7의 참조 혈당농도 보정부(76)의 출력신호의 일예시도이다.The signal input to the reference blood glucose concentration correction unit 76 is a reference blood glucose concentration which is an actual measurement value obtained by actual blood collection at the time of establishing the PPG signal and the correction model. The reason for using such a reference blood glucose concentration is that once the concentration of the optical signal is measured, the relationship between the concentration and the signal can be estimated based on the concentration. The reference blood glucose concentration correction unit 76 regards the area under the changed portion (AC portion) of the PPG signal as being proportional to the volume of the blood vessel, and performs the correction by multiplying the reference blood glucose concentration by the area of the AC portion of the PPG signal do. FIG. 9D is an example of a spectrum of the reference blood glucose concentration input to the reference blood glucose concentration correction unit 76 of FIG. 7, and FIG. 9E is an example of an output signal of the reference blood glucose concentration correction unit 76 of FIG. 7 .

보정모델 생성부(78)는 참조 혈당농도 보정부(76)의 출력신호와, 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호에 대하여, PLS처리를 수행하여, 보정모델을 생성하는 기능을 담당한다. PLS처리에 대해서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 바와 같으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 9f는 도 7의 보정모델 생성부(78)의 출력신호의 일예시도이다.The correction model generation unit 78 performs a PLS process on the output signal of the reference blood glucose concentration correction unit 76 and the optical signal that has undergone the preprocessing or has not undergone the preprocessing, do. The PLS processing is well known in the technical field to which the present invention belongs, and a detailed description thereof will be omitted. FIG. 9F is an example of an output signal of the correction model generation unit 78 of FIG.

다시, 도 6의 혈당농도 추정부(66)는, 보정모델 수립부(70)로부터 수신한 보정모델과, 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호를 입력으로 하여, 혈당농도를 추정하는 기능을 담당하며, 이때, PLS처리를 수행한다. 도 9g는 도 6의 혈당농도 추정부(66)의 출력신호의 일예시도이다. 이와 같이 추정된 혈당농도에 대하여, 혈당농도 보정부(68)는, PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누어 혈당농도를 보정하여, 정확한 혈당농도를 출력하는 기능을 담당한다. 도 9h는 도 6의 혈당농도 보정부(68)의 출력신호의 일예시도이다.
The blood glucose concentration estimating unit 66 of FIG. 6 receives the calibration model received from the calibration model establishing unit 70 and an optical signal that has undergone the preprocessing or has not undergone the preprocessing, and estimates the blood glucose concentration Function, and performs PLS processing at this time. FIG. 9G is an example of an output signal of the blood glucose concentration estimating unit 66 of FIG. With respect to the estimated blood glucose concentration, the blood glucose concentration correction unit 68 performs a function of correcting the blood glucose concentration by dividing by the area of the AC portion of the PPG signal to output an accurate blood glucose concentration. FIG. 9H is an example of an output signal of the blood glucose concentration correction unit 68 of FIG.

이하에서는, 도 8을 참조로, 본 발명의 혈당농도 보정 방법을 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명에 따른 혈당농도 보정 방법을 설명하기 위한 제2실시예 흐름도이다. 각 단계에서의 출력 신호의 예는 도 9a 내지 도 9h에 나타나 있다. Hereinafter, with reference to FIG. 8, the method for correcting blood sugar concentration of the present invention will be described. FIG. 8 is a flowchart of a second embodiment for explaining the method of correcting blood glucose concentration according to the present invention. Examples of output signals at each step are shown in Figs. 9A to 9H.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은, 도 1과 같은 무채혈 혈당 시스템에서 측정한 광학신호를 수신하고(S81), 광학신호가 측정된 때의 농도인 참조 혈당농도를 수신한다(S83). S81 및 S83은 시계열적인 순서를 설명하는 것은 아니고, 동시에, 순차적으로(순서에 무관함), 또는 서로 개별적으로 실행될 수 있다. 참조 혈당농도는, 위에서 설명한 바와 같이, 채혈에 의해 직접 측정한 혈당의 농도이다. 이후, PPG신호 측정부(62)가 환자의 혈관의 PPG신호를 측정한다(S85). 위에서 설명한 바와 같이, PPG신호 측정부(62)는 펄스 산소농도계일 수 있으며, 펄스 산소농도계의 동작에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다. As shown in the figure, the method of the present invention receives an optical signal measured in the bloodless blood sugar system as shown in FIG. 1 (S81), and receives a reference blood glucose concentration which is a concentration at the time when the optical signal is measured (S83 ). S81 and S83 do not describe the time-series order, but can be executed sequentially (independently of the order) or independently of each other. The reference blood glucose concentration is the concentration of blood glucose directly measured by blood collection as described above. Then, the PPG signal measuring unit 62 measures the PPG signal of the blood vessel of the patient (S85). As described above, the PPG signal measuring unit 62 may be a pulse oximeter, and a detailed description of the operation of the pulse oximeter will be omitted.

또한, 본 발명의 방법은, 수신된 광학신호에 대하여 다항맞춤을 이용하여 배경제거를 수행하는 방식, PCA 방식, ICA 방식 및 NMF 방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행한다(S87). 위의 방식에 대한 설명은 위에서 언급한 바와 같다. 다만, S87는, 편의상 S85 이후에 설명하였으나, S85 이전에 수행될 수도 있음은 물론이고, S87의 전처리를 수행하지 않을 수도 있음은 위에서 설명한 바와 같다. In addition, the method of the present invention performs preprocessing using any one of a method of performing background removal using polynomial fitting for the received optical signal, a PCA method, an ICA method, and an NMF method (S87). The above method is described above. However, although S87 has been described after S85 for the sake of convenience, it may be performed before S85, and it may be that the preprocessing of S87 may not be performed as described above.

이후, 본 발명의 방법은, 참조 혈당농도를 이용하여 생성한 보정모델을 이용하여 혈당농도를 추정한다(S89). S89의 보정모델을 이용한 혈당농도의 추정에서, 보정모델의 생성에 대해서는, 도면에 도시되지는 않았지만, PPG신호를 측정하고, 수신된 광학신호를 S87과 같은 과정에 의해 전처리를 수행하고, 참조 혈당농도를 PPG신호의 AC부분의 면적과 곱하여 보정을 수행한다. 이와 같이 생성된 보정된 혈당농도와, 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호에 대하여 PLS처리를 수행하여, 보정모델을 생성하는 것이다. 또한, S89의 혈당농도 추정은, 보정모델과, 전처리를 수행한 또는 전처리를 수행하지 않은 광학신호에 대하여 PLS처리를 수행하는 것을 말한다. Thereafter, the method of the present invention estimates the blood glucose concentration using the correction model generated using the reference blood glucose concentration (S89). In the estimation of the blood glucose concentration using the correction model in S89, the generation of the correction model is performed by performing the preprocessing by measuring the PPG signal and the received optical signal in the same manner as S87, The correction is performed by multiplying the concentration by the area of the AC portion of the PPG signal. The corrected blood glucose concentration thus generated and the optical signal for which the pre-processing is performed or the pre-processing is not performed are subjected to the PLS processing to generate the correction model. In addition, the blood glucose concentration estimation in S89 refers to a correction model and PLS processing for an optical signal that has undergone the preprocessing or has not undergone the preprocessing.

이후, 추정된 혈당농도를, PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누어 혈당농도를 보정하여, 정확한 혈당농도를 출력한다.
Thereafter, the estimated blood glucose concentration is divided by the area of the AC portion of the PPG signal to correct the blood glucose concentration, thereby outputting an accurate blood glucose concentration.

이와 같은 본원발명의 혈당농도 보정 장치 및 방법에 의해, 무채혈 혈당측정에서, 혈관의 부피 변화를 고려하여 혈당농도를 보정함으로써, 정확한 혈당농도를 얻을 수 있다.
According to the blood glucose concentration correcting apparatus and method of the present invention, accurate blood glucose concentration can be obtained by correcting the blood glucose concentration in consideration of the volume change of blood vessels in bloodless blood glucose measurement.

12, 22, 62, 72: PPG신호 측정부 14, 24, 64, 74:전처리부
16, 26: 광학신호 보정부 18: 혈당농도 보정부
20, 70: 보정모델 수립부 28,78: 보정모델 생성부
66: 혈당농도 추정부 68: 혈당농도 보정부
76: 참조 혈당농도 보정부
12, 22, 62, 72: PPG signal measuring unit 14, 24, 64, 74:
16, 26: optical signal correcting unit 18: blood glucose concentration correcting unit
20, 70: correction model establishing unit 28, 78:
66: blood glucose concentration estimating unit 68: blood glucose concentration correcting unit
76: reference blood glucose concentration correction unit

Claims (10)

환자의 혈관의 광혈류량측정(PPG)신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도를 이용하여, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 보정 장치에 있어서,
상기 광학신호를 상기 PPG신호의 변화가 존재하는 부분(AC부분)의 면적으로 나누는 보정을 수행하기 위한 제1보정부;
상기 참조 혈당농도를 이용하여 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하기 위한 수립부; 및
상기 수립부가 수립한 보정모델과 상기 제1보정부가 보정한 광학신호를 부분최소제곱(PLS)처리하여 혈당농도의 보정을 수행하기 위한 제2보정부를 포함하는 보정 장치.
A method for correcting a blood sugar concentration of an optical signal obtained by irradiating light on a predetermined body part of a patient using a PPG signal of a blood vessel of a patient and an actually measured reference blood glucose concentration of the patient, In the apparatus,
A first correcting unit for performing a correction for dividing the optical signal by an area of a portion where the change of the PPG signal exists (AC portion);
A setup unit for establishing a calibration model for blood glucose concentration using the reference blood glucose concentration; And
And a second correction unit for performing a partial least squares (PLS) process on the correction model established by the setting unit and the optical signal corrected by the first correction unit to perform correction of blood glucose concentration.
제1항에 있어서, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, 주성분 분석(PCA)방식, 독립성분 분석(ICA)방식, 및 비음수행렬 인수분해(NMF)방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 보정 장치.
The method of claim 1, wherein the optical signal is one of a background removal method using a polynomial fitting, a principal component analysis (PCA) method, an independent component analysis (ICA) method, and a non-numerical factor factorization (NMF) And a preprocessing unit for performing preprocessing.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수립부는,
상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행하기 위한 제3보정부; 및
상기 참조 혈당농도와 상기 제3보정부가 보정한 광학신호를 PLS처리하여, 보정모델을 생성하기 위한 생성부를 포함하는 보정 장치.
3. The apparatus according to claim 1 or 2,
A third corrector for performing a correction for dividing the optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal; And
And a generation unit for performing a PLS process on the reference blood glucose concentration and the optical signal corrected by the third correction unit to generate a correction model.
제3항에 있어서, 상기 수립부는, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, PCA방식, ICA방식, 및 NMF방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 보정 장치.
4. The apparatus of claim 3, wherein the configuration unit further comprises a preprocessing unit for performing preprocessing on the optical signal using any one of a background removal method using polynomial fitting, a PCA method, an ICA method, and an NMF method. Device.
환자의 혈관의 PPG신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도와, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호를 수신하여, 상기 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 보정 방법에 있어서,
상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행하는 단계;
상기 참조 혈당농도와, 상기 광학신호를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누는 보정을 수행한 신호를 PLS처리하여, 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하기 위한 단계; 및
상기 보정모델과 보정을 수행한 상기 광학신호를 PLS처리하여, 혈당농도의 보정을 수행하는 단계를 포함하는 보정 방법.
A correction unit for receiving a PPG signal of a blood vessel of a patient, an actually measured reference blood glucose concentration of the patient, and an optical signal obtained by irradiating light to a predetermined body part of the patient to correct the blood glucose concentration of the optical signal, In the method,
Performing a correction to divide the optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal;
A step of PLS-processing a signal obtained by performing a correction for dividing the reference blood glucose concentration and the optical signal by the area of the AC portion of the PPG signal to establish a correction model for blood glucose concentration; And
Performing PLS processing on the correction signal and the optical signal on which the correction has been performed to thereby perform correction of blood glucose concentration.
환자의 혈관의 PPG신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도를 이용하여, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 보정 장치에 있어서,
상기 참조 혈당농도를 이용하여 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하기 위한 수립부;
상기 수립부가 수립한 보정모델과 상기 광학신호를 PLS처리하여, 혈당농도를 추정하기 위한 추정부; 및
상기 추정부가 추정한 혈당농도와 상기 PPG신호의 AC부분의 면적을 나누는 보정을 수행하기 위한 제1보정부를 포함하는 보정 장치.
A correction device for correcting a blood glucose concentration of an optical signal obtained by irradiating a predetermined body part of a patient with a PPG signal of a patient's blood vessel and an actually measured reference blood glucose concentration of the patient,
A setup unit for establishing a calibration model for blood glucose concentration using the reference blood glucose concentration;
An estimating unit for estimating blood glucose concentration by PLS processing the optical signal and the correction model established by the establishing unit; And
And a first correction section for performing correction for dividing the blood glucose concentration estimated by the estimation section and the area of the AC section of the PPG signal.
제6항에 있어서, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, PCA방식, ICA방식, 및 NMF방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 보정 장치.
The apparatus of claim 6, further comprising a preprocessor for performing preprocessing on the optical signal using any one of a background removal method using polynomial fitting, a PCA method, an ICA method, and an NMF method.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 수립부는,
상기 참조 혈당농도와 상기 PPG신호의 AC부분의 면적과 곱하여 상기 참조 혈당농도에 대한 보정을 수행하기 위한 제2보정부; 및
상기 제2보정부의 출력신호와 상기 광학신호를 PLS처리하여, 보정모델을 생성하기 위한 생성부를 포함하는 보정 장치.
8. The image processing apparatus according to claim 6 or 7,
A second corrector for performing a correction on the reference blood glucose concentration by multiplying the reference blood glucose concentration by an area of an AC portion of the PPG signal; And
And a generation unit for PLS-processing the output signal of the second correction unit and the optical signal to generate a correction model.
제8항에 있어서, 상기 수립부는, 상기 광학신호에 대하여, 다항맞춤을 이용한 배경제거방식, PCA방식, ICA방식, 및 NMF방식 중 어느 하나를 이용하여 전처리를 수행하기 위한 전처리부를 더 포함하는 보정 장치.
9. The apparatus of claim 8, wherein the configuration unit further comprises a preprocessing unit for performing preprocessing on the optical signal using any one of a background removal method using polynomial fitting, a PCA method, an ICA method, and an NMF method. Device.
환자의 혈관의 PPG신호와, 해당 환자의 실제 측정된 참조 혈당농도와, 해당 환자의 소정의 신체부위에 빛을 조사하여 얻은 광학신호를 수신하여, 상기 광학신호의 혈당농도를 보정하기 위한, 보정 방법에 있어서,
상기 참조 혈당농도와 상기 PPG신호의 AC부분의 면적을 곱하는 보정을 수행한 신호와 상기 광학신호를 PLS처리하여, 혈당농도에 대한 보정모델을 수립하는 단계;
상기 광학신호와 상기 보정모델을 PLS처리하여, 혈당농도를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 혈당농도를 상기 PPG신호의 AC부분의 면적으로 나누어 혈당농도의 보정을 수행하는 단계를 포함하는 보정 방법.
A correction unit for receiving a PPG signal of a blood vessel of a patient, an actually measured reference blood glucose concentration of the patient, and an optical signal obtained by irradiating light to a predetermined body part of the patient to correct the blood glucose concentration of the optical signal, In the method,
Performing a PLS processing on a signal obtained by performing a correction for multiplying the reference blood glucose concentration by an area of an AC portion of the PPG signal and the optical signal to establish a correction model for blood glucose concentration;
Performing PLS on the optical signal and the correction model to estimate blood glucose concentration; And
Dividing the estimated blood glucose concentration by the area of the AC portion of the PPG signal to perform correction of blood glucose concentration.
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