KR101981632B1 - 혈당 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피부와 접촉될 수 있고, 상기 피부와 접하는 도광 공간이 형성되는 몸체; 상기 도광 공간의 일단부에 설치되고, 상기 피부 내부를 흐르는 혈액 중 글루코스(glucose) 농도를 측정하기 위해서 측정광을 발생시키는 발광 모듈; 상기 도광 공간의 타단부에 설치되고, 상기 피부로부터 전달받은 반응광을 수광하는 수광 모듈; 및 상기 수광 모듈로부터 측정된 값으로부터 혈당 수치를 산출하는 제어부;를 포함하고, 상기 수광 모듈은, 상기 발광 모듈에서 발생된 측정광 대비 상기 반응광의 전체 감소율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 1 센서; 및 상기 반응광 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 2 센서;를 포함할 수 있다.

Description

혈당 측정 장치{Glucose measuring device}
본 발명은 혈당 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적외선을 이용하여 혈당을 측정할 수 있는 혈당 측정 장치에 관한 것이다.
침습적인 혈당 측정기는 바늘 또는 주사 등을 통해 사용자로부터 혈액을 채혈하여 혈당량을 측정한다. 따라서, 침습적인 혈당 측정기는 사용자에게 채혈로 인한 신체적인 고통을 유발한다. 또한, 침습적인 혈당 측정기는 청결하게 관리되지 않으면, 사용자가 세균에 감염될 우려가 있다.
반면에, 비침습적인 혈당 측정기는 신체적인 고통을 유발하지 않는다. 비침습적인 혈당 측정기의 종류로서, 적외선을 이용한 혈당 측정기, 전자장을 이용한 혈당 측정기, 날숨을 이용한 혈당 측정기 및 패치(patch)를 이용한 혈당 측정기 등이 있다.
이중에서 적외선을 이용한 혈당 측정기는, 피부에 여러 파장의 적외선을 조사하고, 센서로 적외선에 대한 피부의 반응광을 분석하여 혈당량을 측정한다. 그러나, 피부의 상태나 신체적 특성이나 혈관의 분포 등 다양한 상황에 따라 반응광의 양상이 모두 다르기 때문에 센서에서 측정된 광량 편차가 심해서 정확한 혈당량을 측정하기 어려웠다.
특허공개번호 제10-2016-0050399호(2016.05.11)
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 측정광 대비 반응광의 전체 감소율을 측정하여 이를 감안한 글루코스의 실제 부분 흡광율을 산출할 수 있게 하는 혈당 측정 장치를 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 혈당 측정 장치는, 피부와 접촉될 수 있고, 상기 피부와 접하는 도광 공간이 형성되는 몸체; 상기 도광 공간의 일단부에 설치되고, 상기 피부 내부를 흐르는 혈액 중 글루코스(glucose) 농도를 측정하기 위해서 측정광을 발생시키는 발광 모듈; 상기 도광 공간의 타단부에 설치되고, 상기 피부로부터 전달받은 반응광을 수광하는 수광 모듈; 및 상기 수광 모듈로부터 측정된 값으로부터 혈당 수치를 산출하는 제어부;를 포함하고, 상기 수광 모듈은, 상기 발광 모듈에서 발생된 측정광 대비 상기 반응광의 전체 감소율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 1 센서; 및 상기 반응광 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 2 센서;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 발광 모듈은 장파장 적외선(LWIR)을 발광시키는 LWIR 발광체를 포함하고, 상기 제 1 센서는 LWIR을 감지하는 LWIR 측정 센서이고, 상기 제 2 센서는 LWIR 중 상기 글루코스 흡광 파장 대역을 감지하는 글루코스 흡광 파장 대역 측정 센서일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 글루코스 흡광 파장 대역은 9.2 내지 9.8 마이크로 미터 파장을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서는 어레이 배열될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 혈당 측정 장치는, 상기 발광 모듈에서 발생된 상기 측정광이 상기 피부에 적어도 1회 반사되고, 상기 피부로부터 반사된 상기 반응광이 적어도 1회 이상 반사되어 상기 수광 모듈로 유도될 수 있도록 상기 몸체의 상기 도광 공간에 설치되는 반사층;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 혈당 측정 장치는, 상기 발광 모듈과 상기 수광 모듈이 위치되는 상기 도광 공간의 상부 영역과, 상기 피부와 접하는 상기 도광 공간의 하부 영역 사이에 설치되어 LWIR 영역대의 광을 통과시키는 제 1 LWIR 필터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제 1 센서로부터 상기 발광 모듈에서 발생된 측정광 대비 상기 반응광의 전체 감소율을 산출하고, 상기 반응광 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 산출하여 혈당치를 도출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 혈당 측정 장치는, 상기 발광 모듈의 출광 경로에 설치되는 제 2 LWIR 필터;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 혈당 측정 장치는, 상기 수광 모듈의 수광 경로에 설치되는 제 3 LWIR 필터;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 측정광 대비 반응광의 전체 감소율과 반응광 중에서 글루코스의 부분 흡광율을 함께 고려하여 다양한 환경에서도 정확한 혈당치를 산출할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 혈당 측정 장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 혈당 측정 장치의 수광 모듈의 일례를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 혈당 측정 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 혈당 측정 장치(100)를 나타내는 개념도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 혈당 측정 장치(100)는, 피부(1)와 접촉될 수 있고, 상기 피부(1)와 접하는 도광 공간(A)이 형성되는 몸체(10)와, 상기 도광 공간(A)의 일단부에 설치되고, 상기 피부(1) 내부를 흐르는 혈액 중 글루코스(glucose) 농도를 측정하기 위해서 측정광(L1)을 발생시키는 발광 모듈(20)과, 상기 도광 공간(A)의 타단부에 설치되고, 상기 피부(1)로부터 전달받은 반응광(L2)을 수광하는 수광 모듈(30) 및 상기 수광 모듈(30)로부터 측정된 값으로부터 혈당 수치를 산출하는 제어부(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 예컨대, 상기 몸체(10)는 인체의 피부, 예컨대, 손, 발, 몸통, 귀, 이마, 겨드랑이, 허벅지 등 적외선을 이용하여 혈당 측정이 용이한 위치에 접촉시키는 일종의 하방이 개방된 박스 형태의 구조체로서, 합성수지 또는 금속 재질로 이루어지고, 상술된 상기 발광 모듈(20)과, 상기 수광 모듈(30) 및 상기 제어부(40)를 지지할 수 있는 충분한 강도와 내구성을 갖는 각종 블록 또는 프레임 구조체일 수 있다. 그러나, 이러한 상기 몸체(10)의 형상은 도면에 국한되지 않고, 내부에 도광 공간(A)이 형성될 수 있는 매우 다양한 형태의 구조체들이 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 발광 모듈(20)은 장파장 적외선(long wave infra red, LWIR)을 발광시키는 적외선 LED나 적외선 램프 등의 LWIR 발광체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 발광 모듈(20)은 파장이 2.5 ㎛ 내지 14 ㎛인 장파장 적외선 대역의 조사광을 방사할 수 있는 각종 적외선 발광 장치가 모두 적용될 수 있다.
그러나, 이러한 상기 발광 모듈(20)은 반드시 적외선 발광 장치로 국한되지 않고, 장파장 적외선 대역을 포함하는 모든 적외선 주파수 대역의 빛을 방사할 수 있는 LED 또는 램프 등이 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 수광 모듈(30)은, 상기 피부(1)로부터 전달받은 반응광(L2)을 수광하는 센서로서, 상기 발광 모듈(20)에서 발생된 측정광(L1) 대비 상기 반응광(L2)의 전체 감소율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 1 센서(31) 및 상기 반응광(L2) 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 2 센서(32)를 포함할 수 있다.
여기서, 예를 들면, 상기 제 1 센서(31)는 LWIR을 감지하는 LWIR 측정 센서이고, 상기 제 2 센서(32)는 LWIR 중 상기 글루코스 흡광 파장 대역을 감지하는 글루코스 흡광 파장 대역 측정 센서일 수 있다.
이러한 상기 제 2 센서(32)는 특히, 글루코스 성분의 주요한 흡광 파장 대역인 9.2 내지 9.8 마이크로 미터 파장을 포함하는 대역의 파장을 주로 측정할 수 있는 적외선 센서가 적용될 수 있다.
제 1 센서(31) 및 제 2 센서(32)는 열센서 또는 적외선 센서의 하나로서, 예컨대 자가 발열 문제 없이 정적 및 동적으로 온도 측정이 가능한 써모파일 센서로 제공될 수 있다. 이러한 써모파일 센서는 두 가지 서로 다른 물질을 한쪽은 접점(junction)을 만들고, 한쪽은 떼어놓은(open) 구조로 형성하여, 이 접점 부분과 개방된 부분에 온도차가 생기면 이 온도차의 크기에 비례하여 기전력(thermoelectric power)이 발생하는 제벡효과(Seebeck effect)를 이용함으로써 온도를 감지하는 센서를 말한다.
도 2는 도 1의 혈당 측정 장치(100)의 수광 모듈(30)의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 제 1 센서(31)와 상기 제 2 센서(32)는 M행 N열(M과 N은 양의 정수)로 어레이 배열되고, 상기 제 1 센서(31)와 상기 제 2 센서(32)는 서로 교번적으로 배치되는 등 어느 한 쪽 방향으로 치우쳐짐이 없이 균일하게 배치될 수 있다.
예컨대, 1개의 상기 제 1 센서(31)와 1개의 상기 제 2 센서(32)로 이루어지는 것도 가능하고, 이외에도 복수개의 상기 제 1 센서(31)와 복수개의 상기 제 2 센서(32)로 이루어지는 어레이는 도면에 국한되지 않고 매우 다양한 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제 1 센서(31)를 이용하여 상기 발광 모듈(20)에서 발생된 다양한 파장의 광역 측정광(L1) 대비 최종적으로 입광된 광역 반응광(L2)의 전체 감소율을 측정할 수 있고, 상기 제 2 센서(32)를 이용하여 입광된 상기 반응광(L2) 중에서 특정 대역, 즉 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 측정할 수 있다.
그러므로, 실질적인 혈당량은 상기 제 1 센서(31)에서 측정된 적외선의 전체 감소율과 상기 제 2 센서(32)에서 측정된 글루코스의 부분 흡광율을 고려하여 산출할 수 있기 때문에 예를 들면, 피부의 상태가 달라지거나, 신체적 특성이 달라지거나 혈관의 분포가 달라지는 등 다양한 상황에 따라 반응광의 전체 감소율과 글루코스의 부분 흡광율을 고려하여 광량 편차를 줄이고, 이를 통해서 정확한 혈당량을 산출할 수 있다.
예를 들면, 종래에는 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율만 고려되었기 때문에 단순히 흡광율이 낮으면 혈당치가 낮아서 단순히 혈당이 안전하다고 판명될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 혈당 측정 장치(100)에 의하면, 상기 제 1 센서(31)를 이용하여 측정광(L1) 대비 반응광(L2)의 전체 감소율을 측정할 수 있기 때문에 비록 클루코스에 의한 흡광률 수치는 낮더라도 반응광의 전체 감소율이 높다면 실질 혈당치는 이를 고려하여 훨씬 높게 산출할 수 있기 때문에 위험한 혈당치로 판명될 수도 있다. 이를 통해서 실질 혈당치에 가까운 보다 정확한 혈당치를 측정할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(40)는, 상기 제 1 센서(31)로부터 상기 발광 모듈(20)에서 발생된 측정광(L1) 대비 상기 반응광(L2)의 전체 감소율을 산출하고, 상기 반응광(L2) 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 산출하여 혈당치를 도출할 수 있다.
예컨대, 상기 제어부(40)는 각종 프로그램이 입력된 정보처리장치, 연산장치, 연산소자, 회로기판, 전자부품, 중앙처리장치, 저장장치, 입출력장치, 디스플레이장치, 컴퓨터, 랩탑컴퓨터, 스마트폰, 스마트패드, 정보단말기 등을 포함할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 혈당 측정 장치(100)는, 상기 발광 모듈(20)에서 발생된 상기 측정광(L1)이 상기 피부(1)에 적어도 1회 반사되고, 상기 피부(1)로부터 반사된 상기 반응광(L2)이 적어도 1회 이상 반사되어 상기 수광 모듈(30)로 유도될 수 있도록 상기 몸체(10)의 상기 도광 공간(A)에 설치되는 반사층(R)을 더 포함할 수 있다.
예컨대, 이러한 상기 반사층(R)은 상기 발광 모듈(20)의 하방의 일측면과, 상기 수광 모듈의 하방의 타측면 및 상기 도광 공간(A)의 천장면 등에 형성될 수 있다. 그러나, 도면에 반드시 국한되지 않고 상기 도광 공간(A)의 내측 벽면에 다양한 형태로 형성될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 발광 모듈(20)과 상기 수광 모듈(30)이 위치되는 상기 도광 공간(A)의 상부 영역(A1)과, 상기 피부와 접하는 상기 도광 공간(A)의 하부 영역(A2) 사이에 설치되어 LWIR 영역대의 광을 통과시키는 제 1 LWIR 필터(F1)와, 상기 발광 모듈(20)의 출광 경로에 설치되는 제 2 LWIR 필터(F2) 및 상기 수광 모듈(30)의 수광 경로에 설치되는 제 3 LWIR 필터(F3)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 혈당 측정 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 먼저, 상기 몸체(10)를 상기 피부(1)에 접촉시킨 다음, 상기 발광 모듈(20)을 이용하여 상기 피부(1)에 다양한 여러 적외선 파장 대역이 포함된 상기 조사광(L1)을 방사시킬 수 있다.
이어서, 상기 조사광(L1)은 상기 제 2 LWIR 필터(F2) 및 제 1 LWIR 필터(F1)를 거치면서 상기 피부(1)에 침투될 수 있고, 이들 중 일부가 상기 도광 공간(A)으로 전달되면서 상기 반사층(R)에 의해 다수회 반사되어 상기 피부(1)로 재조사될 수 있다.
이어서, 상기 수광 모듈(30)은 이렇게 상기 피부(1)로 전달받을 수 있고, 상기 제어부(40)는 상기 수광 모듈(30) 중 넓은 영역의 적외선광을 측정할 수 있는 상기 제 1 센서(31)를 이용하여 상기 발광 모듈(20)에서 발생된 측정광(L1) 대비 상기 반응광(L2)의 전체 감소율을 산출할 수 있고, 상기 제 2 센서(32)를 이용하여 상기 반응광(L2) 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 특정 대역 부분만 측정하여 부분 흡광율을 산출할 수 있다.
이어서, 상기 제어부(40)는 이러한 상기 반응광(L2)의 감소율과 클루코스에 의해 흡광된 특정 대역 부분의 흡광율을 이용하여 보다 정확한 혈당치를 도출할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 피부
L1: 측정광
L2: 반응광
10: 몸체
20: 발광 모듈
30: 수광 모듈
31: 제 1 센서
32: 제 2 센서
40: 제어부
R: 반사층
A: 도광 공간
A1: 상부 영역
A2: 하부 영역
F1: 제 1 LWIR 필터
F2: 제 2 LWIR 필터
F3: 제 3 LWIR 필터
100: 혈당 측정 장치

Claims (9)

  1. 피부와 접촉될 수 있고, 상기 피부와 접하는 도광 공간이 형성되는 몸체;
    상기 도광 공간의 일단부에 설치되고, 상기 피부 내부를 흐르는 혈액 중 글루코스(glucose) 농도를 측정하기 위해서 측정광을 발생시키는 발광 모듈;
    상기 도광 공간의 타단부에 설치되고, 상기 피부로부터 전달받은 반응광을 수광하는 수광 모듈; 및
    상기 수광 모듈로부터 측정된 값으로부터 혈당 수치를 산출하는 제어부;를 포함하고,
    상기 수광 모듈은,
    상기 발광 모듈에서 발생된 측정광 대비 상기 반응광의 전체 감소율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 1 센서; 및
    상기 반응광 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 측정할 수 있는 적어도 하나의 제 2 센서;
    를 포함하고,
    상기 발광 모듈은 장파장 적외선(LWIR)을 발광시키는 LWIR 발광체를 포함하고,
    상기 제 1 센서는 LWIR을 감지하는 LWIR 측정 센서이고,
    상기 제 2 센서는 LWIR 중 상기 글루코스 흡광 파장 대역을 감지하는 글루코스 흡광 파장 대역 측정 센서이고,
    상기 글루코스 흡광 파장 대역은 9.2 내지 9.8 마이크로 미터 파장을 포함하고,
    상기 제 1 센서와 상기 제 2 센서는 서로 교번적으로 어레이 배열되고,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 센서로부터 상기 발광 모듈에서 발생된 측정광 대비 상기 반응광의 전체 감소율을 산출하고, 상기 반응광 중에서 상기 글루코스에 의해 흡광된 부분 흡광율을 산출하여 혈당치를 도출하는, 혈당 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 모듈에서 발생된 상기 측정광이 상기 피부에 적어도 1회 반사되고, 상기 피부로부터 반사된 상기 반응광이 적어도 1회 이상 반사되어 상기 수광 모듈로 유도될 수 있도록 상기 몸체의 상기 도광 공간에 설치되는 반사층;
    을 더 포함하는, 혈당 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 모듈과 상기 수광 모듈이 위치되는 상기 도광 공간의 상부 영역과, 상기 피부와 접하는 상기 도광 공간의 하부 영역 사이에 설치되어 LWIR 영역대의 광을 통과시키는 제 1 LWIR 필터;
    를 더 포함하는, 혈당 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 모듈의 출광 경로에 설치되는 제 2 LWIR 필터;를 더 포함하는, 혈당 측정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 수광 모듈의 수광 경로에 설치되는 제 3 LWIR 필터;를 더 포함하는, 혈당 측정 장치.
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