KR102226406B1 - 적외선 이미징 기반 무채혈 점도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 채혈 없이 혈액의 점도를 측정하는 무채혈 혈액 점도 측정 장치는, 적외선을 피사체에 조사하는 광원부, 혈관에 대한 이미지 정보를 수신하는 이미지 수신부, 이미지 수신부에서 수신된 이미지 정보에 기초하여 혈액 점도를 산출하는 연산부를 포함하고, 이미지 수신부는 혈액의 흐름이 일시적으로 차단되었다가 차단이 해제되는 과정의 이미지 정보를 수신하고, 연산부는 혈액의 흐름의 차단이 해제된 직후부터 혈액의 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 산출하는 것을 특징으로 한다.

Description

적외선 이미징 기반 무채혈 점도 측정 장치 및 방법 {NON-INVASIVE VISCOSITY MEASUREMENT APPARATUS AND METHOD BASED ON NEAR-INFRARED IMAGING}

본 발명은 적외선 이미징을 기반으로 하여 채혈 없이 혈액의 점도를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

혈액의 점도는 혈관벽에 대한 혈류의 내적 저항을 말하며, 혈류 속도와 혈관 지름 및 혈압에 따라 달라진다. 고혈압, 당뇨, 고지혈증 환자의 혈관은 일부분이 좁아져 혈액의 점도를 높이는 특징이 있으며, 고혈압, 당뇨, 고지혈증 환자는 정상인에 비하여 심뇌혈관질환 발생 위험이 상당히 높은 것으로 알려져 있다. 또한 혈액의 점도가 높으면 혈관 내벽에 대한 마찰력의 증가로 혈관 내피에 손상을 줄 수 있으며, 비정상적인 혈류의 흐름을 유발할 수 있으므로 심뇌혈관질환을 유발할 위험이 있다. 따라서 혈액 점도의 검사는 고혈압, 당뇨, 고지혈증 환자의 상태뿐만 아니라, 심뇌혈관질환의 예방과 조기 발견에 매우 중요하다.

종래의 혈액 점도 검사 방법으로는 콘플레이트 회전법, 스캐닝 모세관법 등이 대표적으로 알려져 있다.

콘플레이트 회전법은 일정량의 채혈된 혈액을 콘과 플레이트 사이에 넣고 콘을 회전시켰을 때 표현되는 혈액의 저항을 측정하여 혈액 점도를 구하는 방법이다. 그러나 콘플레이트 회전법은 별도의 회전 설비를 필요로 하며, 환자로부터 채혈을 할 필요가 있다는 단점이 있다. 환자로부터 채혈을 하는 경우 환자에게 심리적 부담을 줄 수 있으며, 채혈하는 과정에서 예기치 못한 감염을 유발할 수도 있다는 문제가 있다.

스캐닝 모세관법은 일정량의 채혈된 혈액을 중력으로 모세관에 유동시켜 체내의 혈류에 따른 높은 전단율부터 낮은 전단율까지 혈액 점도 변화를 체외에서 구현하는 방법이다. 예를 들어, 특허문헌 1 은 스캐닝 모세관법을 사용한 점도계 및 액체 점도 측정 방법에 관한 것으로, U 자형의 모세관에 액체를 흘려 보내고, 유체 역학에 기초하여 액체의 점도를 측정하는 것을 기재하고 있다. 그러나 스캐닝 모세관법 또한 환자로부터 채혈을 할 필요가 있으며, 혈액을 통과시키는 밸브, 모세관 등의 복잡한 설비를 필요로 한다는 단점이 있다. 또한 특허문헌 1 에서와 같은 U 자형의 모세관에 점도가 높은 혈액을 흘려 보낼 경우 혈액에 벽에 달라 붙어 측정 오차가 발생할 수 있다는 문제가 있다.

특허문헌 1 : 한국 등록특허공보 제 10-1831303 호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 채혈 없이 혈액의 점도를 측정하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 적외선 이미징을 기반으로 하여 혈액의 흐름을 직접 이미지로 확인 하고, 이를 바탕으로 혈액의 점도를 측정하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 무채혈의 방법으로 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하였다가 다시 흘려 보낼 때 혈액의 점도를 측정하여 다양한 속도의 혈액의 흐름에 대해 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 측정하는 것을 목적으로 한다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 채혈 없이 혈액의 점도를 측정하는 무채혈 혈액 점도 측정 장치는, 적외선을 피사체에 조사하는 광원부, 혈관에 대한 이미지 정보를 수신하는 이미지 수신부, 이미지 수신부에서 수신된 이미지 정보에 기초하여 혈액 점도를 산출하는 연산부를 포함하고, 이미지 수신부는 혈액의 흐름이 일시적으로 차단되었다가 차단이 해제되는 과정의 이미지 정보를 수신하고, 연산부는 혈액의 흐름의 차단이 해제된 직후부터 혈액의 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하는 혈액 차단부를 더 포함할 수 있고, 혈액 차단부는 휴대 가능한 막대 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 이미지 수신부는 광원부로부터 조사되어 피사체로부터 반사된 빛을 수용하는 광학 렌즈, 광학 렌즈를 통과한 빛이 투과하는 적외선 투과 필터 및 적외선 투과 필터를 투과한 빛을 검출하는 카메라 검출부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 혈관에 대한 이미지 정보는, 혈관의 길이, 혈관의 반지름, 혈관의 지름, 혈액의 흐름에 대한 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 연산부는 이미지 정보를 사용하여 혈액의 흐름의 시작점의 속도, 종료점의 속도, 평균 속도를 도출할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 연산부에 의해 산출된 혈액의 점도를 표시하는 디스플레이부를 포함하고, 디스플레이부는 혈액의 전단율 대 점도의 정보를 그래프로 도시할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 혈액의 점도는 μ = πr⁴·ΔP / (8LQ) 로부터 도출될 수 있고, μ 는 혈액의 점도를 나타내고, ΔP 는 혈관의 압력 강하를 나타내고, L 은 혈관의 길이를 나타내고, Q 는 체적 속도를 나타내고, r 은 혈관의 반지름을 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 혈액의 전단율은 γ = 8 v_mean / d 로부터 도출될 수 있고, γ 는 혈액의 전단율을 나타내고, v_mean 은 혈액의 평균 속도를 나타내고, d 는 혈관의 지름을 나타낼 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈액 점도 측정 방법은, 적외선 광원을 포함하는 광원부를 통하여 적외선을 피사체에 조사하는 단계, 피사체로부터 반사된 빛을 이미지 수신부에서 수신하는 단계, 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하는 단계, 혈액의 흐름의 차단을 일시에 해제하는 단계, 이미지 수신부에서 수신된 이미지에 기초하여 혈액의 흐름의 차단이 해제된 직후부터 혈액의 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 혈액 점도 측정 장치 및 혈액 점도 측정 방법은, 채혈 없이 혈액의 점도를 측정하는 것이므로, 환자에게 신체적인 부담을 주지 않으며 채혈 시의 위생상 문제 없이 혈액의 점도를 측정하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 혈액 점도 측정 장치 및 혈액 점도 측정 방법은, 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하였다가 해제 한 후 혈액의 점도를 측정하므로, 혈액의 전단율에 따라 혈액의 점도를 산출할 수 있어 비뉴턴유체인 혈액에 대해서도 정확한 점도의 측정이 가능하다.

본 발명에 따른 혈액 점도 측정 장치 및 혈액 점도 측정 방법은, 별도의 채혈 장치, 회전 장치 등을 필요로 하지 않아 비교적 저렴한 장비로 활용될 수 있으며, 본 발명에 따른 혈액 점도 측정 장치는 휴대가 가능하도록 구현될 수 있기 때문에 혈액의 점도 정보를 보다 용이하게 획득할 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 이에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈액 점도 측정 장치의 블록도이다.
도 2 는 혈액의 흐름의 속도를 측정하는 방법의 일 예시를 나타낸다.
도 3 은 혈액의 흐름의 속도를 측정하기 위해 혈관의 위치를 결정하는 방법의 일 예시를 나타낸다.
도 4 는 혈액의 전단율 대 점도의 그래프의 일 예시를 나타낸다.
도 5a 는 본 발명의 혈액 차단부의 일 예시를 나타낸다.
도 5b 는 본 발명의 혈액 차단부의 일 예시를 나타낸다.
도 6a 는 본 발명의 무채혈 혈액 점도 측정 장치의 일 예시를 나타낸다.
도 6b 는 본 발명의 무채혈 혈액 점도 측정 장치의 일 예시를 나타낸다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 무채혈 혈액 점도 측정 방법의 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 하기 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하지 않는다. 또한, 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미할 수 있다.

또한, 명세서에서 사용되는 "사용자" 는 의료 전문가로서 의사, 간호사, 임상병리사, 의료 영상 전문가 등이 될 수 있으며, 의료 장치를 수리하는 기술자가 될 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.

또한, 명세서에서 사용되는 "부" 라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC 과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.

또한, 명세서 전체에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일부 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 점도 측정 장치 (100) 의 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 점도 측정 장치 (100) 는, 도 1 과 같이 광을 피사체에 조사하는 광원부 (10), 혈관에 관한 이미지 정보를 수신하고 이미지 정보를 처리하는 이미지 수신부 (20), 수신된 이미지 정보에 기초하여 혈액 점도를 산출하는 연산부 (30), 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하는 혈액 차단부 (40), 사용자에게 필요한 정보를 표시하는 디스플레이부 (50) 를 포함한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 예시이며, 혈액 점도 측정 장치는 도 1 에 도시된 구성요소 이외의 다른 구성요소를 더 포함하거나, 도 1 에 도시된 구성요소와 균등한 구성요소로 치환될 수 있다는 것은 당업자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 점도 측정 장치 (100) 에 대해 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 광원부 (10) 는 적외선을 피사체에 조사하기 위한 광원을 포함한다. 본 명세서에 기재된 "피사체" 에는 예를 들어, 사용자 또는 환자의 피부 등이 포함될 수 있다. 본 발명의 광원부는 지지대 및 상기 지지대의 일 내면에 배열되는 적외선 광원을 포함할 수 있다. 지지대의 형상은, 피사체로 적외선을 조사할 수 있도록 내면에 적외선 광원을 배열시킬 수 있는 형상이라면 어떤 형상이어도 무방하다. 본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 광원부는 휴대 가능한 것일 수 있다. 광원부가 휴대 가능할 경우 상기 광원부는 휴대 가능한 광원부 바디 및 상기 광원부 바디의 일 내면에 배열되는 적외선 광원을 포함한다. 상기 적외선 광원은 휴대 가능한 광원부 바디의 일 내면에 배열되며, 사용자는 상기 광원부 바디를 휴대하여 원하는 위치에 원하는 거리로 적외선 광을 조사할 수 있다. 본 발명의 혈액 점도 측정 장치는 휴대 가능한 광원부를 사용하는 것을 통하여 장소에 구애 받지 않고 용이하게 혈액 점도를 측정하는 것이 가능하다.

본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 이미지 수신부 (20) 는 광원부로부터 조사되어 피사체로부터 반사된 빛을 수용하는 광학 렌즈 (21), 광학 렌즈를 통과한 빛이 투과하는 적외선 투과 필터 (22), 적외선 투과 필터를 투과한 빛을 검출하는 카메라 검출부 (23), 신호 처리부 (24) 를 포함할 수 있고, 이들로부터 획득된 혈관 탐지 영상을 수신할 수 있고, 상기 수신된 혈관 영상에 기초하여 혈관에 관한 이미지 정보를 얻을 수 있다. 본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 이미지 수신부 (20) 는 통상적으로 혈액이 흐르고 있는 상태, 혈액의 흐름이 일시적으로 차단된 상태, 혈액의 흐름의 차단이 해제된 상태에 걸쳐 혈관에 관한 이미지 정보를 얻을 수 있다. 본 명세서에 기재된 "혈관" 에는 모세혈관, 정맥, 동맥 등이 포함될 수 있다. 본 명세서에 기재된 "이미지" 는 이산적인 이미지 요소들 (예를 들어, 2차원 이미지에 있어서의 픽셀들 및 3차원 이미지에 있어서의 복셀들) 로 구성된 다차원 (multi-dimensional) 데이터를 의미할 수 있다.

본 발명의 혈액 점도 측정 장치는, 광학 렌즈 (21) 를 사용하여 광원부로부터 조사되어 피사체로부터 반사된 빛을 수용할 수 있다. 또한, 본 발명의 광학 렌즈는 광학 줌렌즈일 수도 있으며, 광학 줌렌즈를 통하여 광학적으로 확대된 영상을 얻을 수 있다. 디지털 영상 처리를 통한 화면 확대와는 달리 렌즈를 이용하여 원본 영상 자체를 확대함으로써, 영상의 흐려짐이 없고, 선명한 확대 영상을 얻을 수 있다. 이를 토대로 굵기가 가늘어서 식별이 불가능한 모세 혈관 등을 뚜렷하게 탐지할 수 있다. 아울러, 광학 렌즈 내부에 셔터를 장착하여 들어오는 영상의 세기를 조절하는 기능을 포함하도록 할 수도 있다.

본 발명은 조사된 적외선이 피사체에서 반사하고 난 후, 카메라 검출부 (23) 에 의하여 검출되기 직전에 적외선 투과 필터 (22) 로 반사된 빛을 걸러 줌으로써 효과적인 노이즈 제거 효과를 얻을 수 있다. 적외선 투과 필터는 광원의 파장을 선택적으로 거르는 데 쓰는 것이 아니라 외부 광원에 의한 노이즈가 검출기로 들어오는 것을 막기 위한 목적으로 쓰인다. 예를 들면, 적외선 LED 는 10nm의 좁은 파장 영역을 가지기 때문에 램프 등 광대역 파장의 광원을 썼을 때 특정 파장을 선택하기 위해 반드시 필요한 필터의 효과도 동시에 가지고 있어서 전체적으로는 이중의 필터링 효과를 갖는 구조이다. 적외선 LED에 의해 특정 파장에 의한 혈액의 흡수가 강화되고, 광학 필터에 의해 외부 광원에 의한 잡음이 차단되기 때문에 영상의 선명도가 극대화될 수 있다.

본 발명은 카메라 검출부 (23) 를 통하여 혈관의 실시간 영상 정보를 디지털 데이터의 형태로 얻음으로써, 용이하게 상기 실시간 영상 정보를 가공하여 원하는 형태로 가시화할 수 있다. 예를 들면, 카메라 검출부는 혈관 내의 혈액의 흐름의 변화를 검출하고 기록한다. 또한 카메라 검출부는 디지털화된 혈관 이미지정보를 이용하므로 혈관의 정확한 위치를 별도의 선으로 표현하는 등 다양한 형태로 가시화할 수 있으므로 이를 이용하여 혈관의 정확한 위치 탐지에 도움을 줄 수도 있다. 또한 영상에 다양한 색상을 첨가하여 실제 피부에 있는 혈관을 보는 것과 같은 효과를 얻을 수 있도록 실제 관찰 대상의 색 및 형태를 구현할 수 있다. 또한, 카메라 검출부는 하나 이상의 CCD (Charge Coupled Device) 디지털 카메라를 포함할 수 있으며, 복수개의 CCD 디지털 카메라를 포함하는 것을 통하여 흑백의 실시간 혈관 영상과 천연색 피부의 실시간 영상을 각각 획득하고, 획득된 영상들을 결합할 수도 있다.

본 발명의 이미지 수신부 (20) 내의 신호 처리부 (24) 는 카메라 검출부로부터 획득된 빛을 디스플레이부 (50) 에 표시될 수 있도록 영상 정보를 가공 및 생성할 수 있다. 예를 들면, 신호 처리부는 획득된 혈관 영상 정보로부터 혈액의 흐름, 혈관의 위치, 혈관의 지름, 연산에 필요로 하는 혈관의 길이 등에 대한 정보를 문자, 수치, 도형 등으로 나타낼 수 있으며, 이를 디스플레이부에 표시되도록 할 수 있다. 또한, 신호 처리부는 획득된 혈관 영상 정보 및 획득된 혈관 영상 정보로부터 도출된 정보를 그 자체로 또는 이미지 정보로서 연산부 (30) 로 보낼 수 있다. 또한, 신호 처리부는 생성된 영상 정보가 소정의 조건을 만족하지 않는 경우 디스플레이부 (50) 에 경고 또는 안내 메시지를 표시하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 신호 처리부는 생성된 영상 정보의 노이즈가 소정의 비율 이상으로 포함된 경우, 적외선 이미지 센서로부터 광을 조사하는 거리 또는 각도를 조절하도록 하는 경고 또는 안내 메시지가 디스플레이부 (50) 에 표시되도록 할 수도 있다. 이를 통하여, 사용자는 적외선 이미지 센서의 광 조사 각도 또는 거리를 조절함으로써, 최적의 혈관 탐지 영상이 획득되도록 할 수 있다.

본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 연산부 (30) 는, 영상 또는 이미지 정보로부터 혈액의 점도를 측정한다. 알려진 바와 같이, 혈액은 물과 같은 유체와는 달리 적혈구, 백혈구, 혈소판 등을 포함하고 있음에 따라 전단율과 점도의 관계가 일정하지 않은 비뉴턴 유체 (non-Newtonian Fluid) 에 해당한다. 비뉴턴 유체에서는 전단율에 따라 점도가 변화하므로 점도의 측정이 용이하지 않으며, 혈액의 점도의 정확한 측정을 위해서는 다양한 전단율에서의 점도의 측정을 필요로 한다. 본 발명에서는 혈액의 흐름을 일시적으로 차단했다가 해제하고, 이 때의 각 구간별 평균 속도를 이용하여 다양한 속도의 혈액의 흐름에 대해 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 측정할 수 있다.

본 발명에서는 푸아죄유의 법칙 (Poiseuille's law) 을 기반으로 혈액의 점도를 도출할 수 있다.

푸아죄유의 법칙의 방정식은 다음과 같다.

여기서 ΔP 는 혈관의 압력 강하를 나타내고, μ 는 유체 (혈액) 의 점도를 나타내고, L 은 관 (혈관) 의 길이를 나타내고, Q 는 체적 속도를 나타내고, r 은 관 (혈관) 의 반지름을 나타낸다.

상기 식으로부터 혈액의 점도 (μ) 를 유도하면 다음과 같다.

혈관의 압력 강하 (ΔP) 는 다음 식 (베르누이 방정식) 을 통하여 도출 가능하다.

여기서 v₁ 은 혈액의 흐름의 시작점의 속도를 나타내고, v₂ 는 혈액의 흐름의 종료점의 속도를 나타낸다.

또한, 혈관의 길이 (L), 혈관의 반지름 (r) 은 본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 이미지 수신부에 수신된 혈관에 대한 영상 정보로부터 측정 가능하다.

뉴턴의 점도의 법칙에 따르면, 전단율 (γ) 은 다음과 같이 계산된다.

여기서 v_mean 은 혈액의 평균 속도를 나타내고, d 는 혈관의 지름을 나타낸다. 본 발명에서는 이미지 수신부에 수신된 혈관에 대한 영상 정보로부터 혈관의 지름 (d) 을 측정할 수 있다.

혈액의 흐름의 시작점의 속도 (v₁), 종료점의 속도 (v₂), 평균 속도 (v_mean) 를 구하는 방법은 다음과 같다.

사용자는 이미지 수신부에서 수신된 혈관의 이미지에서 관찰하고자 하는 혈관의 제 1 위치 (시작점) 와 제 2 위치 (종료점) 를 특정하고, 상기 제 1 위치 (시작점) 과 상기 제 2 위치 (종료점) 의 거리를 측정한다.

예를 들어, 도 2 와 같이 사용자는 이미지 수신부에서 수신된 혈관의 이미지에서 관찰하고자 하는 혈관의 제 1 위치 (시작점) 와 제 2 위치 (종료점) 를 특정하고, 상기 제 1 위치 (시작점) 와 상기 제 2 위치 (종료점) 의 거리 (L) 를 측정한다. 상기 측정된 거리의 단위는 예를 들어, 센티미터 (cm) 또는 밀리미터 (mm) 가 될 수 있다. 또한, 제 1 위치와 제 2 위치 사이에 추가적으로 임의의 구간을 나눌 수도 있다 (도 2 의 거리 1, 거리 2, 거리 3). 임의의 구간의 개수는 제한되지 않으며, 추가적인 구간 분할을 통하여 보다 정밀한 속도의 측정이 가능하다. 또한, 도 3 에 도시되는 바와 같이, 혈관 영상 정보의 혈관의 중심 거리를 사용하여 각 구간의 정확한 거리를 도출할 수 있다.

다음으로, 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 혈액의 흐름을 차단한다. 혈액의 흐름을 차단하는 방법 및 수단은 제한되지 않으며, 혈액 차단부 (40) 를 사용하여 혈액의 흐름을 차단할 수도 있고, 사용자가 직접 해당 혈관 부분을 손가락 등으로 가압하여 혈액의 흐름을 차단할 수도 있다. 사용자는 이미지 수신부에서 수신된 혈관에 관한 이미지가 디스플레이부에 표시된 것을 통하여 혈액의 흐름이 차단된 것을 직관적으로 확인할 수 있다. 예를 들면, 사용자는 혈관의 이미지의 밝기를 확인하는 것을 통하여 혈액의 흐름이 차단된 것을 직관적으로 확인할 수 있다.

다음으로, 혈액의 흐름의 차단을 일시에 해제한다. 상기 혈액의 흐름의 차단은 사용자가 직접 혈관 부분을 가압하였던 손가락 등을 격리시키거나 혈액 차단부를 피부로부터 제거하는 방식일 수도 있고, 디스플레이부를 조작하는 것을 통하여 혈액 차단부의 차단 상태가 해제되도록 하는 방식일 수도 있다. 상기 외에도 차단되었던 혈액의 흐름을 일시에 해제할 수 있는 것이라면 그 방식은 제한되지 않는다.

차단되었던 혈액이 일시에 흐르기 시작하면 이미지의 밝기에 변화가 생기고, 연산부 (30) 는 밝기의 변화를 검출하는 것을 통하여 혈액이 각 구간에 도달하는 시간 및 각 구간을 통과하는데 걸리는 시간을 도출할 수 있다. 예를 들면, 도 2 에 도시된 바와 같이 시간 1 내지 3 의 변화에 따라 각 구간의 밝기가 변화하는 시간을 확인하여 혈액이 각 구간을 통과하는 데 걸린 시간을 도출할 수 있고, 이를 그래프로 도시할 수도 있다.

본 발명의 연산부 (30) 는 상기 단위 거리 및 시간 정보로부터 혈액의 순간 속도 및 평균 속도를 산출할 수 있으며, 이로부터 혈액의 전단율 (γ) 을 산출하는 것이 가능하다.

또한 본 발명의 연산부 (30) 는 산출한 혈액의 전단율 (γ) 및 점도 (μ) 정보를 이용하여, 도 4 와 같은 혈액의 전단율 대 점도의 그래프를 도시할 수 있다. 도 4 의 그래프의 가로축은 혈액의 전단율, 세로축은 혈액의 점도를 나타내며, 실선 그래프는 정상인의 혈액의 전단율에 따른 점도의 변화를, 점선은 심혈관 질환 환자의 혈액의 전단률에 따른 점도의 변화를 나타낸다. 도 4 의 그래프로부터, 전단율이 낮을수록 정상인과 심혈관 질환 환자의 점도의 차이가 커짐을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명의 혈액 점도 측정 장치는 측정된 혈액의 전단율 및 점도 정보를 정상인의 혈액의 전단율 및 점도 정보와 비교하는 것을 통하여 측정 대상자의 이상 유무를 확인하는 것이 가능하다. 또한, 연산부의 연산 결과는 도 4 와 같은 그래프로 한정되는 것은 아니며, 막대 그래프, 표 등의 다양한 형식으로 도시 또는 표시될 수 있다.

본 발명의 혈액 차단부 (40) 는 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하고, 혈액의 흐름의 차단을 일시에 해제할 수 있는 것이라면, 그 형식 또는 구성에 제한되지 않는다. 예를 들면, 혈액 차단부는 환자의 손목, 발목, 팔, 다리 등의 혈관의 혈액의 흐름을 차단할 수 있다.

혈액 차단부 (40) 는 혈관을 가압하는 가압부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 가압부는 공기주머니일 수 있고, 공기가 주입되는 것을 통하여 혈액의 흐름을 차단할 수도 있다. 예를 들면, 가압부는 링 또는 바 (bar) 의 형상을 가지고, 혈관에 압력을 가하여 혈액의 흐름을 차단할 수도 있다. 가압부는 사용자의 물리적인 조작을 통하여 혈액의 흐름을 차단할 수도 있고, 신호 처리부로부터 신호를 수신하여 혈액의 흐름을 차단할 수도 있다. 이 경우, 사용자는 디스플레이부를 조작하여 혈액 차단부에 가압 신호를 송신할 수도 있다.

혈액 차단부 (40) 는 혈액의 흐름의 차단을 일시에 해제할 수 있는 가압 해제부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 가압 해제부는 가압부에 주입된 공기를 일시에 배출하는 방식으로 가압을 일시에 해제할 수도 있다. 예를 들면, 가압 해제부는 링 또는 바 (bar) 형상의 가압부에 가해진 압력을 제거하여 가압을 일시에 해제할 수도 있다. 가압부는 사용자의 물리적인 조작을 통하여 가압을 해제할 수도 있고, 신호 처리부로부터 신호를 수신하여 가압을 해제할 수도 있다. 이 경우, 사용자는 디스플레이부를 조작하여 혈액 차단부에 가압 해제 신호를 송신할 수도 있다.

도 5a 는 본 발명의 혈액 차단부의 일 예시를 나타낸다. 도 5a 는 제품 장착 모듈형 혈액 차단부 (500A) 의 일 예시를 도시하고 있다. 제품 장착 모듈형 혈액 차단부는 레버 (510A) 와 가압부 (520A) 를 포함할 수 있다. 도 5a 의 제품 장착 모듈형 혈액 차단부는 레버를 좌우로 이동시키는 것에 따라 가압부가 상하로 이동하여 혈관 부분을 가압할 수 있으며, 이에 따라 혈액의 흐름을 차단시킬 수 있다. 또한, 가압 시와 반대 방향으로 레버를 조작하는 것을 통하여 혈액의 흐름의 차단을 해제할 수 있다. 제품 장착 모듈형 혈액 차단부의 레버는 사용자가 물리적으로 직접 조작할 수도 있으며, 디스플레이부와 연결되어 가압 또는 해제 신호를 통하여 사용자의 물리적인 조작 없이도 혈액의 흐름을 차단 또는 해제시키는 것이 가능하다. 도 5a 의 제품 장착 모듈형 혈액 차단부는 본 발명의 혈액 점도 측정 장치에 분리 가능한 형태로 장착될 수 있다.

도 5b 는 본 발명의 혈액 차단부의 일 예시를 나타낸다. 도 5b 는 수동 막대형 혈액 차단부 (500B) 의 일 예시를 도시하고 있다. 수동 막대형 혈액 차단부는 지지부 (510B) 와 가압부 (520B) 를 포함할 수 있다. 도 5b 의 수동 막대형 혈액 차단부는 사용자가 지지부를 파지하고 가압부에 힘을 가하여 원하는 부위의 혈액의 흐름을 차단할 수 있다. 수동 막대형 혈액 차단부를 사용하는 것을 통하여, 제품 장착 모듈형 혈액 차단부에 비하여 보다 세밀한 혈관 부분의 혈액의 흐름을 차단하는 것이 가능하다. 도 5b 의 수동 막대형 혈액 차단부는 추가적으로 마커부 (530B) 를 포함하여, 원하는 위치에 정확히 혈액의 흐름의 차단이 이루어졌는지를 확인할 수도 있다.

본 발명의 디스플레이부 (50) 는 본 발명에 따른 혈액 점도 측정과 관련한 어떠한 정보도 표시할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부는 도 2, 도 3 과 같이 혈관의 정보를 이미지로 표시할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부는 도 4 와 같이 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도 정보를 그래프로 도시하거나, 표 또는 수치로서 표시할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부는 혈액 점도 측정을 위해 사용자에게 편의를 제공하는 어떠한 정보도 표시할 수 있다.

본 발명의 혈액 점도 측정 장치는, 일 실시예로서 도 6a 와 같이 스탠드형으로 구현될 수 있다. 도 6a 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스탠드형 혈액 점도 측정 장치는, 예를 들어, 스탠드 (610A), 및 디스플레이 (620A) 를 포함할 수 있다. 본 발명의 스탠드형 혈액 점도 측정 장치의 스탠드부는 광원부 (10), 이미지 수신부 (20), 연산부 (30) 를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 혈액 차단부 (40) 는 스탠드부에 장착될 수도 있고, 스탠드부와는 별개로 구성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 혈액 점도 측정 장치의 이미지 수신부 (20), 연산부 (30) 는 디스플레이 (620A) 내에 포함될 수도 있다.

본 발명의 혈액 점도 측정 장치는, 일 실시예로서 도 6b 와 같이 손목형으로 구현될 수 있다. 도 6b 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 손목형 혈액 점도 측정 장치는 혈액 차단부 (610B) 와 디스플레이 (620B) 가 일체로 형성될 수도 있다. 사용자는 손목형 혈액 점도 측정 장치의 혈액 차단부의 레버를 조작하는 것을 통하여, 손목 부위의 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하거나 차단을 해제하는 것이 가능하고, 디스플레이를 통하여 측정 결과를 직관적으로 확인할 수 있다.

본 발명의 혈액 점도 측정 장치는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태의 장치로 구현될 수 있다.

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 측정 방법의 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 혈류 측정 방법은, 도 7 과 같이 적외선 광원을 포함하는 광원부를 통하여 적외선을 피사체에 조사하는 단계 (S710), 상기 피사체로부터 반사된 빛을 이미지 수신부에서 수신하는 단계 (S720), 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하는 단계 (S730), 혈액의 흐름의 차단을 일시에 해제하는 단계 (S740), 상기 이미지 수신부에서 수신된 이미지에 기초하여 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 산출하는 단계 (S750) 를 포함한다.

S710 내지 S750 의 각 단계는 각각 도 1 에 도시된 혈류 측정 장치의 광원부 (10), 이미지 수신부 (20), 연산부 (30), 혈액 차단부 (40) 의 동작과 각각 대응되므로, 도 1 과 중복되는 설명은 생략한다.

본 명세서에서 개시된 방법 또는 프로세스에서 설명된 동작의 순서는 일 예로서 설명된 것이다. 따라서, 필요에 따라 각 단계들의 순서는 본 발명의 사상 내에서 조정될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시된 장치 및 시스템은 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행할 수 있는 수단들을 포함할 수 있고, 필요에 따라 독립된 장치 또는 시스템으로 구현되거나 또는 다른 시스템과 연동되거나 통합된 형태로 존재할 수도 있다.

본 명세서에서 설명된 기술들은 적어도 부분적으로 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 이들은 예를 들어 하나 이상의 프로세서들, DSP, ASIC, FPGA, 또는 등가의 로직 회로, 또는 이들 중 적어도 하나 이상의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 이러한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어는 본 명세서에 개시된 동작들 및 기능들을 지원하기 위해 하나의 또는 복수개의 시스템이나 디바이스 내에서 구현될 수 있고, 또는 다른 시스템이나 디바이스와 연동되거나 통합된 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 설명된 컴포넌트들은 별개이지만 상호 운용 가능한 로직 디바이스들과 함께 또는 별개로 구현될 수도 있다. 본 명세서에서 구분되어 설명된 각 기능 및 동작들은 각각의 기능을 강조하기 위하여 그와 같이 설명된 것일 뿐, 그러한 기능들이 각각 별개의 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 컴포넌트들에 실현되어야 하는 것은 아니며, 공통의 또는 별개의 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 조합 내에 통합될 수도 있다.

또한, 본 명세서에서 설명된 기술들은 또한 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체에서 구현되거나 저장될 수도 있다. 그리고, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 명령들은 프로세서에 의해 그 명령과 관련된 방법 및 동작이 수행되게 할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, CD-ROM, 자기 매체, 광학 매체, 또는 기타 저장 매체들을 포함할 수도 있다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

상기에서는 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 광원부
20 이미지 수신부
21 광학 렌즈
22 적외선 통과 필터
23 카메라 검출부
24 신호 처리부
30 연산부
40 혈액 차단부
50 디스플레이부
500A 제품 장착 모듈형 혈액 차단부
510A 레버
520A 가압부
500B 수동 막대형 혈액 차단부
510B 지지부
520B 가압부
530B 마커부
610A 스탠드
620A 디스플레이
610B 혈액 차단부
620B 디스플레이

Claims (10)

1. 채혈 없이 혈액의 점도를 측정하는 무채혈 혈액 점도 측정 장치로서,
   적외선을 피사체에 조사하는 광원부;
   혈관에 대한 이미지 정보를 수신하는 이미지 수신부; 및
   상기 이미지 수신부에서 수신된 이미지 정보에 기초하여 혈액 점도를 산출하는 연산부를 포함하고,
   상기 이미지 수신부는 혈액의 흐름이 일시적으로 차단되었다가 차단이 해제되는 과정의 이미지 정보를 수신하고,
   상기 연산부는 혈액의 흐름의 차단이 해제된 직후부터 혈액의 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 산출하는 것을 특징으로 하는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   혈액의 흐름을 일시적으로 차단하는 혈액 차단부를 더 포함하는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 혈액 차단부는 휴대 가능한 막대 형상을 가지는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 이미지 수신부는,
   광원부로부터 조사되어 피사체로부터 반사된 빛을 수용하는 광학 렌즈;
   상기 광학 렌즈를 통과한 빛이 투과하는 적외선 투과 필터; 및
   상기 적외선 투과 필터를 투과한 빛을 검출하는 카메라 검출부를 포함하는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈관에 대한 이미지 정보는, 혈관의 길이, 혈관의 반지름, 혈관의 지름, 혈액의 흐름에 대한 정보를 포함하는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 연산부는,
   상기 이미지 정보를 사용하여 혈액의 흐름의 시작점의 속도, 종료점의 속도, 평균 속도를 도출하는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 연산부에 의해 산출된 혈액의 점도를 표시하는 디스플레이부를 포함하고,
   상기 디스플레이부는 혈액의 전단율 대 점도의 정보를 그래프로 도시하는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈액의 점도는 다음 식으로부터 도출되는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
   

   

   
   (μ 는 혈액의 점도를 나타내고, ΔP 는 혈관의 압력 강하를 나타내고, L 은 혈관의 길이를 나타내고, Q 는 체적 속도를 나타내고, r 은 혈관의 반지름을 나타낸다.)
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 혈액의 전단율은 다음 식으로부터 도출되는, 무채혈 혈액 점도 측정 장치.
   

   

   
   (γ 은 혈액의 전단율을 나타내고, v_mean 은 혈액의 평균 속도를 나타내고, d 는 혈관의 지름을 나타낸다.)
10. 적외선 광원을 포함하는 광원부를 통하여 적외선을 피사체에 조사하는 단계;
    상기 피사체로부터 반사된 빛을 이미지 수신부에서 수신하는 단계;
    혈액 차단부를 이용하여 혈액의 흐름을 일시적으로 차단하는 단계;
    상기 혈액 차단부를 이용하여 혈액의 흐름의 차단을 일시에 해제하는 단계; 및
    연산부에 의하여, 상기 이미지 수신부에서 수신된 이미지에 기초하여 혈액의 흐름의 차단이 해제된 직후부터 혈액의 복수의 전단율에 따른 혈액의 점도를 산출하는 단계를 포함하는, 무채혈 혈액 점도 측정 방법.

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