KR102342105B1 - Method of grid pattern-based disease screening using multi-capillary column-ion mobility spectrometry - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MCC-IMS를 이용한 질병 진단 방법에 관한 것으로, MCC-IMS를 이용하여 측정한 특정 환자 그룹의 호기 데이터를 그리드 셀로 구분하여 그룹화하고 의미있는 데이터만을 저장하여 피검사자의 호기 데이터와 비교하여 질병을 진단함으로써, 특정 센서에 의존하던 호기 분석과 달리 다양한 호기 성분을 분석할 수 있어서 센서 의존도를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 오진단율을 낮출 수 있는 효과도 있다.The present invention relates to a method for diagnosing diseases using MCC-IMS. The expiration data of a specific patient group measured using MCC-IMS is divided into grid cells, grouped, and only meaningful data is stored and compared with the patient's expiration data for disease. By diagnosing this, it is possible to analyze various components of expiration, unlike expiration analysis that relied on a specific sensor, and thus has the effect of reducing the sensor dependence as well as the false diagnosis rate.

Description

다중 모세관 컬럼 이온 이동도 분석장치를 이용한 그리드 패턴 기반 질병 진단 방법{METHOD OF GRID PATTERN-BASED DISEASE SCREENING USING MULTI-CAPILLARY COLUMN-ION MOBILITY SPECTROMETRY}Grid pattern-based disease diagnosis method using multi-capillary column ion mobility analyzer {METHOD OF GRID PATTERN-BASED DISEASE SCREENING USING MULTI-CAPILLARY COLUMN-ION MOBILITY SPECTROMETRY}

본 발명은 질병 검사 방법에 관한 것으로, 특히 사람의 호흡을 분석하여 질병을 진단하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for testing a disease, and more particularly, to a method for diagnosing a disease by analyzing a person's respiration.

의학기술의 발달로 인간의 기대수명은 점점 늘어나고 있다. 기대수명이 늘어남에 따라 건강한 삶에 대한 관심도 높아지고 있는데, 건강한 삶을 위해 질병의 치료는 물론이고 질병의 조기 진단에 관한 연구들이 활발히 이루어지고 있다.With the development of medical technology, human life expectancy is increasing. As life expectancy increases, interest in a healthy life is also increasing. For a healthy life, studies on early diagnosis of diseases as well as treatment of diseases are being actively conducted.

질병의 조기 진단을 위한 검사방법의 하나로 호기(날숨, Exhaled breath) 분석이 사용된다. 종래에는 질병의 진단을 위해서 병원에 방문하여 혈액을 채취하고 엑스선 촬영을 하는 등 전문적인 장비가 필요하고 인체에 해를 끼치는 검사방법이 사용되어 왔다. 하지만 호기 분석은 사람의 일상적인 호흡 중 호기를 검사하는 비 침습적(non-invasive) 방법이기 때문에 인체에 해가 없는 장점이 있다.As one of the test methods for early diagnosis of disease, analysis of exhaled breath is used. Conventionally, for diagnosing a disease, professional equipment such as visiting a hospital to collect blood and taking X-rays is required, and an examination method that harms the human body has been used. However, breath analysis has the advantage of not harming the human body because it is a non-invasive method of examining the breath during daily breathing of a person.

호기 분석을 위해 종래에는 센서를 사용해왔다. 호기에서 특정한 성분, 즉, 바이오마커(Biomarker)를 탐지하기 위해 특정 성분을 감지할 수 있는 센서로 원하는 물질을 검출하는 방식이었다. 하나의 센서로는 아주 적은 양의 물질을 탐지하기 어려우므로 주로 여러 개의 센서를 어레이(array) 방식으로 배열하여 전기적 신호 변화를 분석하는 방법이 사용되고 있다.Sensors have been conventionally used for breath analysis. It was a method of detecting a desired substance with a sensor capable of detecting a specific component in order to detect a specific component, that is, a biomarker in exhaled air. Since it is difficult to detect a very small amount of material with one sensor, a method of analyzing electrical signal changes by arranging several sensors in an array method is mainly used.

하지만 이러한 센서 어레이 방식은 여러 문제점들이 있다. 우선 바이오 마커의 패턴을 분석하기 위해서는 바이오마커에 대한 반응도가 ppb(part per billion) 수준이어야 하는데 이러한 센서를 제작하는 과정이 쉽지 않고, 특정 바이오마커를 타겟으로 센서를 제작하므로 새로운 물질을 검출해야 할 필요가 있으면 그 물질에 대한 센서를 또 새로 제작해야하는 어려움이 있다. 또한 센서에서 바이오마커가 검출되었을 때 발생하는 전기적 신호가 다시 처음상태로 안정되는 데 많은 시간이 소요될 수 있으므로 검사 시간이 길어질 수 있는 문제도 있다. However, this sensor array method has several problems. First of all, in order to analyze the pattern of a biomarker, the reactivity to the biomarker must be at the level of parts per billion (ppb), but the process of manufacturing such a sensor is not easy. If necessary, there is a difficulty in manufacturing a new sensor for the material. In addition, since it may take a lot of time for the electrical signal generated when the biomarker is detected by the sensor to be stabilized back to the initial state, there is a problem that the test time may be prolonged.

특정 바이오마커를 타겟으로 센서 어레이를 제작했다 하더라도 센서에 여러 가스가 흡착되면 그 특성이 변화한다. 그렇기 때문에 바이오마커가 아닌 물질들의 상호작용으로 전기적 신호의 변화가 발생할 수 있어서 바이오마커를 정확하게 탐지하고 그 농도를 판별하기가 쉽지 않다. 센서에 흡착되는 가스 때문에 장시간 사용시 감도 및 재현도가 떨어지는 것도 문제이다.Even if a sensor array is manufactured with a specific biomarker as a target, its characteristics change when various gases are adsorbed to the sensor. Therefore, it is difficult to accurately detect a biomarker and determine its concentration because an electrical signal may be changed due to the interaction of substances other than biomarkers. It is also a problem that sensitivity and reproducibility are deteriorated when used for a long time due to the gas adsorbed to the sensor.

이렇게 센서 어레이 방식으로는 바이오마커를 정확하게 탐지하는 데 한계가 있기 때문에 센서 어레이를 이용한 질병 진단 또한 그 민감도(sensitivity)와 특이도(specificity)가 낮아져서 오진단율이 증가하는 문제가 있다.Since the sensor array method has a limitation in accurately detecting biomarkers, the sensitivity and specificity of disease diagnosis using the sensor array are also lowered, thereby increasing the false diagnosis rate.

본 발명의 발명자들은 이러한 종래 기술의 센서를 이용한 호기 분석의 방법의 문제점을 해결하기 위해 연구 노력해 왔다. 센서 방식의 단점을 보완할 수 있는 Multi-capillary column-ion mobility spectrometry(MCC-IMS) 기반의 질병 진단 방법을 완성하기 위해 많은 노력 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have been researching and trying to solve the problems of the method of exhalation analysis using the sensor of the prior art. After much effort to complete a disease diagnosis method based on multi-capillary column-ion mobility spectrometry (MCC-IMS) that can compensate for the disadvantages of the sensor method, the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 종래의 센서 어레이 방식의 호기 분석 방법의 문제점을 보완하기 위한 MCC-IMS 기반의 호기 분석 질병 진단 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method for diagnosing respiratory diseases based on MCC-IMS to supplement the problems of the conventional sensor array method for analyzing breath.

특정 물질만을 탐지할 수 있는 센서를 사용하는 것이 아니라 MCC-IMS를 사용함으로써 호기에 포함된 다양한 휘발성 유기 화합물을 모두 분석하여 질병을 진단함으로써 오진단율을 감소시키는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.It is another object of the present invention to reduce the false diagnosis rate by diagnosing diseases by analyzing all various volatile organic compounds contained in the exhaled air by using MCC-IMS rather than using a sensor that can detect only a specific substance.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other objects not specified in the present invention will be additionally considered within the range that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.

본 발명은 MCC-IMS를 이용한 그리드 패턴 기반 질병 검사 방법으로써, The present invention is a grid pattern-based disease screening method using MCC-IMS,

MCC-IMS(Multi-capillary column-ion mobility spectrometry)를 이용하여 동일한 특징을 가지는 복수의 사용자들의 호기 정보를 수집하는 단계; 상기 MCC-IMS에서 출력된 복수의 사용자들의 호기 정보 자료들을 x축은 IMS에 의한 드리프트 타임(Drift Time), y축은 MCC에 의한 리텐션 타임(Retention Time), z축은 검출 성분의 농도에 따른 출력 신호 세기를 각각 나타내는 3차원 그리드 데이터(Grid Data)로 정규화하는 단계; 상기 사용자들의 각 그리드 데이터 중 x축과 y축이 같은 그리드 데이터들의 z축 출력 신호 세기를 합산하여 평균한 평균 그리드 데이터를 계산하는 단계; 및 상기 평균 그리드 데이터를 질병이 없는 정상 사용자 그룹의 평균 그리드 데이터와 비교하여, 상기 정상 사용자 그룹의 평균 그리드 데이터보다 크면서 미리 정해진 임계값 이상 차이가 있는 평균 그리드 데이터만 제1 그룹으로 저장하고, 상기 정상 사용자 그룹의 평균 그리드 데이터보다 작으면서 미리 정해진 임계값 이상 차이가 있는 평균 그리드 데이터만 제2 그룹으로 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다collecting expiration information of a plurality of users having the same characteristics using multi-capillary column-ion mobility spectrometry (MCC-IMS); For the expiratory information data of a plurality of users output from the MCC-IMS, the x-axis is the drift time by IMS, the y-axis is the retention time by the MCC, and the z-axis is the output signal according to the concentration of the detection component. Normalizing each intensity to three-dimensional grid data (Grid Data); calculating average grid data by summing the z-axis output signal strengths of grid data having the same x-axis and y-axis among the grid data of the users; and comparing the average grid data with the average grid data of a normal user group without disease, and storing only average grid data larger than the average grid data of the normal user group and having a difference by more than a predetermined threshold as the first group, and storing only average grid data smaller than the average grid data of the normal user group and having a difference by more than a predetermined threshold value as a second group.

또한, 상기 평균 그리드 데이터를 저장하는 단계 이후에, 피검사자의 호기 정보를 MCC-IMS를 이용하여 수집하는 단계; 상기 MCC-IMS에서 출력된 상기 피검사자의 호기 정보 자료를 상기 x축, y축, z축의 3차원 그리드 데이터로 정규화하는 단계; 상기 피검사자의 그리드 데이터의 z축 값과, 상기 피검사자의 그리드 데이터의 x축과 y축이 같은 위치에 있는 상기 저장된 평균 그리드 데이터를 비교하는 단계; 및 비교 결과 상기 제1 그룹의 평균 그리드 데이터보다 큰 상기 피검사자의 그리드 데이터의 개수와, 상기 제2 그룹의 평균 그리드 데이터보다 작은 상기 피검사자의 그리드 데이터의 개수에 따라 상기 피검사자의 질병 진단 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, after the step of storing the average grid data, collecting the exhalation information of the subject using MCC-IMS; normalizing the exhalation information data of the examinee outputted from the MCC-IMS into three-dimensional grid data of the x-axis, y-axis, and z-axis; comparing the z-axis value of the grid data of the examinee with the stored average grid data in which the x-axis and the y-axis of the grid data of the examinee are at the same position; and determining whether to diagnose a disease of the examinee according to the comparison result, the number of grid data of the examinee that is greater than the average grid data of the first group and the number of grid data of the examinee that is smaller than the average grid data of the second group It may include further steps.

본 발명의 다른 실시예에 따른 MCC-IMS를 이용한 그리드 패턴 기반 질병 검사 방법은, A grid pattern-based disease screening method using MCC-IMS according to another embodiment of the present invention,

MCC-IMS(Multi-capillary column-ion mobility spectrometry)를 이용하여 동일한 특징을 가지는 복수의 사용자들의 호기 정보를 수집하는 단계; 상기 MCC-IMS에서 출력된 호기 정보 자료를 x축은 IMS에 의한 드리프트 타임(Drift Time), y축은 MCC에 의한 리텐션 타임(Retention Time), z축은 검출 성분의 농도에 따른 출력 신호 세기를 각각 나타내는 3차원 그리드 데이터(Grid Data)로 정규화하는 단계; 상기 사용자들의 각 그리드 데이터 중 x축과 y축이 같은 그리드 데이터들의 z축 출력 신호 세기를 합산하여 평균한 평균 그리드 데이터를 계산하는 단계; 상기 평균 그리드 데이터들을 x축과 y축이 일정한 간격을 가지는 그리드 셀(Grid Cell)들로 그룹화하고, 그리드 셀에 포함되는 평균 그리드 데이터들을 합산하여 평균한 값을 각 그리드 셀의 대표값으로 계산하는 단계; 및 상기 각 그리드 셀의 대표값을 질병이 없는 정상 사용자 그룹의 대응하는 그리드 셀 대표값과 비교하여, 상기 정상 사용자 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 크면서 미리 정해진 임계값 이상 차이가 있는 그리드 셀의 대표값을 제3 그룹으로 저장하고, 상기 정상 사용자 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 작으면서 미리 정해진 임계값 이상 차이가 있는 그리드 셀의 대표값을 제4 그룹으로 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.collecting expiration information of a plurality of users having the same characteristics using multi-capillary column-ion mobility spectrometry (MCC-IMS); For the expiratory information data output from the MCC-IMS, the x-axis represents the drift time by IMS, the y-axis represents the retention time by the MCC, and the z-axis represents the output signal intensity according to the concentration of the detection component, respectively. Normalizing to three-dimensional grid data (Grid Data); calculating average grid data by summing the z-axis output signal strengths of grid data having the same x-axis and y-axis among the grid data of the users; Grouping the average grid data into grid cells having regular intervals on the x-axis and y-axis, summing the average grid data included in the grid cells, and calculating the average value as a representative value of each grid cell step; and comparing the representative value of each grid cell with a corresponding representative value of a grid cell of a normal user group without disease. Storing the representative value as a third group, and storing the representative value of the grid cell that is smaller than the representative value of the grid cell of the normal user group and has a difference by more than a predetermined threshold as a fourth group do.

바람직하게는 상기 그리드 셀의 대표값을 저장하는 단계 이후에, 피검사자의 호기 정보를 MCC-IMS를 이용하여 수집하는 단계; 상기 MCC-IMS에서 출력된 상기 피검사자의 호기 정보 자료를 상기 x축, y축, z축의 3차원 그리드 데이터로 정규화하는 단계; 상기 피검사자의 그리드 데이터들을 x축과 y축이 일정한 간격을 가지는 그리드 셀(Grid Cell)들로 그룹화하고, 그리드 셀에 포함되는 상기 피검사자의 그리드 데이터의 z축 신호 세기들을 합산하여 평균한 값을 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값으로 저장하는 단계 x축과 y축이 같은 범위에 있는 상기 저장된 그리드 셀의 대표값과 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값을 비교하는 단계; 및 비교 결과 상기 제3 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 큰 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값의 개수와, 상기 제4 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 작은 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값의 개수에 따라 상기 피검사자의 질병 진단 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것이 좋다.Preferably, after the step of storing the representative value of the grid cell, the step of collecting the exhalation information of the subject using MCC-IMS; normalizing the exhalation information data of the examinee outputted from the MCC-IMS into three-dimensional grid data of the x-axis, y-axis, and z-axis; The grid data of the examinee is grouped into grid cells having regular intervals on the x-axis and the y-axis, and an average value is obtained by summing the z-axis signal intensities of the grid data of the examinee included in the grid cells. storing the representative values of the grid cells of the examinee; comparing the stored representative values of the stored grid cells in the same range as the x-axis and the y-axis with the representative values of the grid cells of the examinee; and as a result of the comparison, the number of representative values of the grid cells of the examinee that is greater than the representative value of the grid cells of the third group and the number of representative values of the grid cells of the examinee that are smaller than the representative value of the grid cells of the fourth group Accordingly, it is preferable to further include the step of determining whether the subject is diagnosed with a disease.

위와 같은 본 발명의 과제해결수단에 의해서 본 발명은 하나의 MCC-IMS 장치에 의해 다양한 성분의 분석이 가능하므로 특정 물질 탐지를 위해 추가로 센서를 설치하지 않아도 되고, 장기간 운용에도 재현성이 뛰어난 장점이 있다.By means of the above-described problem solving means of the present invention, the present invention enables analysis of various components by one MCC-IMS device, so there is no need to install an additional sensor to detect a specific substance, and it has excellent reproducibility even in long-term operation. have.

또한, 수십 ppb 수준 이하의 농도 분석이 가능하므로 우수한 감도를 제공하여 질병 진단의 민감도와 특이도를 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, since it is possible to analyze a concentration of several tens of ppb or less, it has an effect of increasing the sensitivity and specificity of disease diagnosis by providing excellent sensitivity.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if it is an effect not explicitly mentioned herein, it is added that the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 질병 진단지표 자료 수집 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따라 수집한 데이터를 분석한 그래프의 한 예를 나타낸다.
도 3는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 질병 진단 방법의 흐름도이다.
도 4은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 질병 진단지표 자료 수집 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 질병 진단지표 자료의 그룹화를 나타낸 예이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 그룹화된 질병 진단지표 자료 패턴의 한 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 질병 진단 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명을 실시하기 위한 질병 진단지표 자료 수집장치의 한 예를 나타낸다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
1 is a flowchart of a method for collecting disease diagnostic index data according to a preferred embodiment of the present invention.
2 shows an example of a graph analyzing data collected according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a flowchart of a method for diagnosing a disease according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method for collecting disease diagnostic index data according to another preferred embodiment of the present invention.
5 is an example showing grouping of disease diagnostic index data according to another preferred embodiment of the present invention.
6 shows an example of a disease diagnostic index data pattern grouped according to another preferred embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a disease diagnosis method according to another preferred embodiment of the present invention.
8 shows an example of an apparatus for collecting disease diagnostic index data for carrying out the present invention.
※ It is revealed that the accompanying drawings are exemplified as a reference for understanding the technical idea of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereby.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, the configuration of the present invention guided by various embodiments of the present invention and effects resulting from the configuration will be described with reference to the drawings. In the description of the present invention, if it is determined that related known functions are obvious to those skilled in the art and may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 8은 본 발명에 사용되는 호기 분석을 통한 질병진단장치의 한 예를 나타낸 도면이다. 8 is a view showing an example of a disease diagnosis device through expiration analysis used in the present invention.

호기 분석을 통한 질병진단장치는, 호기 유입부(100), 및 검출부를 포함한다. The apparatus for diagnosing diseases through breath analysis includes an expiratory inlet 100 and a detection unit.

호기 유입부(100)는 피검자가 날숨으로 호기를 불어넣는 곳으로, 마우스피스(mouthpiece)를 포함할 수 있다. 피검자가 마우스피스를 입에 물고 길게 호흡을 내뱉어서 호기를 전달한다. 입에 물고 사용하므로 마우스피스는 내열성과 내화학성이 우수한 재질로 이루어지는 것이 좋다.The exhalation inlet 100 is a place where the examinee blows the exhalation by exhalation, and may include a mouthpiece. The subject holds the mouthpiece in his mouth and exhales for a long time to deliver exhalation. It is recommended that the mouthpiece be made of a material with excellent heat resistance and chemical resistance because it is used while being held in the mouth.

검출부는 호기 유입부(100)를 통과한 상기 호기 중의 휘발성 유기물(VOCs: Volatile Organic Compounds) 혼합 가스를 검출하는 기능을 한다. 검출부는 다중 모세관 컬럼(MCC: Multi Capilary Column, 400), 이온 이동도 분석장치(IMS: Ion Mobility Spectrometry, 200)를 포함한다.The detection unit functions to detect the volatile organic compounds (VOCs) mixed gas in the exhaled air that has passed through the exhalation inlet 100 . The detection unit includes a multi capillary column (MCC: Multi Capilary Column, 400) and an ion mobility analyzer (IMS: Ion Mobility Spectrometry, 200).

IMS(200)는 피검자의 호기 중의 이온화된 분자 또는 이온들의 크기, 모양, 질량, 전하 등에 따라 이온이동도 차이를 통해 성분을 식별하여 바이오마커를 검출할 수 있다.The IMS 200 may detect a biomarker by identifying a component through a difference in ion mobility according to the size, shape, mass, charge, etc. of ionized molecules or ions in the exhalation of a subject.

MCC (400)은 유입된 호기를 IMS(200)로 이동시켜 분석하기 전에 호기 내의 다양한 혼합가스 성분을 분리할 수 있다. 즉, IMS(200)로 호기를 분리하기 이전에 Pre-seperation 장치로 MCC(400)를 사용하는 것이다. MCC(400)는 약 천 개의 얇은 평행 모세관이 다발로 구성되어 매우 높은 수용력을 가지며, 흐를 수 있는 유량의 범위가 넓고, 컬럼의 총 길이가 센티미터(cm) 단위로 짧기 때문에 단 시간 내에 우수한 분리능으로 혼합성분을 분리할 수 있다.The MCC 400 may separate the various mixed gas components in the expiratory air before analysis by moving the introduced expiratory air to the IMS 200 . That is, the MCC 400 is used as a pre-seperation device before the exhalation is separated by the IMS 200 . The MCC 400 is composed of about a thousand thin parallel capillaries and has a very high capacity, a wide range of flow rates, and a short total length of the column in centimeters (cm), so it has excellent resolution in a short time. Mixtures can be separated.

도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 질병 진단지표 자료 수집 방법의 흐름도이다.1 is a flowchart of a method for collecting disease diagnostic index data according to a preferred embodiment of the present invention.

질병 진단지표 수집을 위해서는 특정 질병을 가지고 있는 환자들의 호기 데이터들을 수집하여 데이터베이스화 하여야 한다. 예를 들면 폐암 또는 COPD(chronic obstructive pulmonary disease, 만성 폐쇄성 폐 질환) 환자들의 데이터를 수집하여 건강한 사람들의 데이터와 비교하여 데이터베이스화 하는 것이다.In order to collect disease diagnostic indexes, it is necessary to collect and database the expiration data of patients with specific diseases. For example, data from lung cancer or chronic obstructive pulmonary disease (COPD) patients are collected and compared with data from healthy people and compared to data from healthy people.

본 발명에서는 이를 위해 도 8의 MCC-IMS를 이용하여 특정 그룹 환자들의 호기를 수집한다(S110).For this purpose, in the present invention, the expiration of a specific group of patients is collected using the MCC-IMS of FIG. 8 (S110).

본 발명에서 사용하는 MCC-IMS는 종래 특정 타겟 바이오마커만을 검출하는 센서 어레이와는 달리 호기중의 다양한 휘발성 유기물들(VOCs: Volatile Organic Compounds)을 검출할 수 있으므로 호기 내의 다양한 VOCs의 농도변화를 통해 체내 변화를 확인하여 질병을 진단하기 위한 지표로 활용할 수 있다.Unlike the conventional sensor array that detects only a specific target biomarker, the MCC-IMS used in the present invention can detect various volatile organic compounds (VOCs) in the air. It can be used as an index for diagnosing diseases by checking changes in the body.

MCC-IMS를 이용해 수집한 호기 데이터는 x축이 IMS에 의한 drift time, y축이 MCC에 의한 retention time, z축이 신호의 세기를 나타내는 3차원 그리드 데이터(grid data)로 정규화된다(S120).The expiratory data collected using MCC-IMS is normalized to three-dimensional grid data in which the x-axis represents the drift time by IMS, the y-axis represents the retention time by the MCC, and the z-axis represents the signal strength (S120) .

도 2는 호기데이터를 3차원 그리드 데이터로 정규화하여 지형데이터(Topographic plot) 형식으로 나타낸 예이다.FIG. 2 is an example of normalizing expiratory air data to three-dimensional grid data and showing it in a topographic plot format.

도 2의 (a)는 그리드 데이터를 3차원 그래프로 나타낸 한 예이고, 도 2의 (b)는 신호의 세기를 다른 색으로 표현하여 등고선처럼 나타내는 Topographic plot을 사용하여 그리드 데이터를 표현한 예이다.Fig. 2 (a) is an example of expressing grid data as a three-dimensional graph, and Fig. 2 (b) is an example of expressing grid data using a topographic plot that expresses signal strength in different colors and shows it like a contour line.

Topographic plot의 y축에는 10분동안 1.5초 간격의 retention time별로 총 400개의 IMS 스펙트럼이 누적되어 표시된다.On the y-axis of the topographic plot, a total of 400 IMS spectra are accumulated and displayed for each retention time at 1.5 second intervals for 10 minutes.

Topographic plot의 x축은 각 retention time 별 IMS 스펙트럼의 drift time이 0ms부터 25ms까지 0.02ms 간격으로 총 1,250개의 포지션을 표시한다.The x-axis of the topographic plot displays a total of 1,250 positions with an IMS spectrum drift time of 0 ms to 25 ms at 0.02 ms intervals for each retention time.

Topographic plot의 retention time과 drift time의 포지션에는 신호의 세기(Amplitude, mV)가 신호 세기에 따른 다른 색깔로 표시된다.In the positions of retention time and drift time of the topographic plot, the signal strength (Amplitude, mV) is displayed in different colors according to the signal strength.

따라서 한 개의 Topographic plot이 표시하는 데이터는 1250x400=500000개의 데이터가 포함되는 것이다.Therefore, the data displayed by one topographic plot includes 1250x400=500000 data.

데이터 정규화가 끝나고 x축, y축 동일한 위치의 그리드 데이터들을 평균하여 평균 그리드 데이터를 구한다(S130). After data normalization, the average grid data is obtained by averaging the grid data at the same position on the x-axis and y-axis (S130).

MCC-IMS를 이용하여 구한 환자들의 호기 데이터는 1인당 50만개나 되지만 모든 데이터가 질병 진단 정보를 제공하는 것은 아니다. 따라서 진단 지표로 사용하기 위해 저장할 데이터를 선별(스크리닝)해야 한다(S140).Although the expiratory data of patients obtained by using MCC-IMS is 500,000 per person, not all data provide disease diagnosis information. Therefore, it is necessary to select (screen) the data to be stored in order to be used as a diagnostic index (S140).

진단 지표 데이터를 선별하기 위해 각 포지션 별로 환자 그룹의 평균 그리드 데이터를 질병이 없는 정상 그룹의 평균 그리드 데이터와 비교한다. In order to select the diagnostic index data, the average grid data of the patient group for each position is compared with the average grid data of the normal group without disease.

비교 결과 유의미한 차이가 있는 평균 그리드 데이터들만 선별하여 데이터베이스에 진단 지표 데이터로 저장한다(S150). 이 때 질병을 진단하기 위해서는 평균 그리드 데이터보다 큰 값일 경우에 질병을 진단하는지 평균 그리드 데이터보다 작은 값일 경우에 질병을 진단하는지도 함께 저장해 두어야 할 것이다. 예를 들면 정상 그룹의 평균 그리드 데이터보다 큰 환자 그룹의 평균 그리드 데이터를 제1 그룹으로 저장하고, 정상 그룹의 평균 그리드 데이터보다 작은 환자 그룹의 평균 그리드 데이터를 제2 그룹으로 저장하는 것이다.As a result of comparison, only average grid data having a significant difference is selected and stored as diagnostic index data in the database (S150). At this time, in order to diagnose a disease, it is necessary to store the diagnosis of disease when the value is larger than the average grid data or the disease is diagnosed when the value is smaller than the average grid data. For example, average grid data of a patient group larger than the average grid data of a normal group is stored as a first group, and average grid data of a patient group smaller than the average grid data of a normal group is stored as a second group.

유의미한 차이는 미리 정해놓은 임계값에 의해 결정할 수 있다. 즉, 환자 그룹의 평균 그리드 데이터와 정상 그룹의 평균 그리드 데이터의 차이가 임계값 이상인 경우 진단 지표 데이터로 저장하는 것이다.A significant difference may be determined by a predetermined threshold value. That is, when the difference between the average grid data of the patient group and the average grid data of the normal group is equal to or greater than a threshold value, the data is stored as diagnostic index data.

그런데 이러한 임계값은는 호기의 VOCs의 종류에 따라 다르게 나타날 수 있다. 아주 작은 차이만으로도 유의미한 차이가 되는 VOCs가 있고, 비교적 큰 차이가 있어야 유의미한 차이가 되는 VOCs가 있을 수 있는 것이다. 따라서 임계값은는 VOCs의 종류, 즉, Topographic plot의 위치에 따라 달리 할 수 있다.However, this threshold may appear differently depending on the type of VOCs in the exhalation. There are VOCs that are significant even with a very small difference, and there can be VOCs that become meaningful only when there is a relatively large difference. Therefore, the threshold value can be changed according to the type of VOCs, that is, the position of the topographic plot.

도 3은 이렇게 데이터베이스로 저장한 진단 지표 데이터를 이용하여 질병을 진단하는 방법의 개략적인 흐름도이다.3 is a schematic flowchart of a method for diagnosing a disease using the diagnostic index data stored in the database.

우선 질병을 진단하기 위한 피검사자의 호기를 수집하고(S210), 데이터를 표준화하는 과정(S220)는 앞서 설명한 바와 같다.First, the process of collecting the exhaled breath of the examinee for diagnosing the disease (S210) and standardizing the data (S220) is as described above.

수집한 피검사자의 그리드 데이터 중 진단지표가 되는 위치의 그리드 데이터를 저장된 평균 그리드 데이터와 비교한다(S230). 저장된 평균 그리드 데이터를 기준값으로 하여 평균 그리드 데이터보다 큰 지, 작은지를 비교하는 것이다.Among the collected grid data of the examinee, the grid data of the location serving as the diagnostic index is compared with the stored average grid data (S230). Using the stored average grid data as a reference value, it is compared whether it is larger or smaller than the average grid data.

비교한 결과 저장된 평균 그리드 데이터의 특성에 따라 평균 그리드 데이터보다 크거나 작으면 진단 카운트를 증가시킨다(S250). 앞의 예에서 제1 그룹에 속하는 평균 그리드 데이터보다 크면 진단 카운트를 증가시키고, 제2 그룹에 속하는 평균 그리드 데이터보다 작으면 진단 카운트를 증가시키는 것이다.As a result of comparison, if it is larger or smaller than the average grid data according to the characteristics of the stored average grid data, the diagnosis count is increased (S250). In the previous example, if it is greater than the average grid data belonging to the first group, the diagnostic count is increased, and if it is smaller than the average grid data belonging to the second group, the diagnostic count is increased.

피검사자의 그리드 데이터 중 진단지표가 되는 비교대상 그리드 데이터를 모두 비교하여 진단 카운트를 결정하면 전체 진단지표 그리드 데이터 개수 대비 진단 카운트의 비중에 따라 질병 진단 여부를 결정한다(S260).When a diagnosis count is determined by comparing all of the grid data to be compared as a diagnostic index among the grid data of the subject, whether or not to diagnose a disease is determined according to the ratio of the diagnostic count to the total number of diagnostic index grid data (S260).

질병 진단 여부는 진단 카운트가 아닌 진단 점수를 이용하는 방법도 다른 실시예로 가능하다. 각 그리드 데이터의 위치별 중요도에 따라 가중치를 달리 하고, 저장된 평균 그리드 데이터보다 크거나 작은지 여부에 따라 가중치를 진단점수에 누적하고, 진단 점수가 일정 임계값을 넘는지 여부에 따라 질병 진단 여부를 결정하는 것이다. 가중치가 높은 몇 개의 중요 그리드 데이터에 의해 질병을 진단할 수 있는 것이다. 또는 각 그리드 데이터의 차이값과 임계값을 곱한 값을 누적하여 진단 점수를 계산하고 질병 여부를 결정할 수도 있다.A method of using a diagnosis score instead of a diagnosis count to determine whether a disease is diagnosed is also possible as another embodiment. Weights are different according to the importance of each grid data location, weights are accumulated in the diagnosis score according to whether it is larger or smaller than the stored average grid data, and whether or not a disease is diagnosed is determined based on whether the diagnosis score exceeds a certain threshold. will decide A disease can be diagnosed based on several important grid data with high weight. Alternatively, a diagnosis score may be calculated by accumulating a value multiplied by a threshold value and a difference value of each grid data, and disease may be determined.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 질병 진단지표 자료 수집 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method for collecting disease diagnostic index data according to another preferred embodiment of the present invention.

MCC-IMS에 의해 수집한 그리드 데이터는 1인당 총 50만개로 이를 전부 저장하고 비교하여 질병을 진단하는 것은 비효율적이다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에서는 이를 효과적으로 그룹화하여 연산량을 줄이면서도 정확도는 거의 차이 없는 질병 진단 방법을 제시한다.Grid data collected by MCC-IMS is a total of 500,000 per person, and it is inefficient to store and compare all of them to diagnose diseases. Accordingly, in another embodiment of the present invention, a method for diagnosing diseases with little difference in accuracy while reducing the amount of computation by effectively grouping them is presented.

우선 특정 질병 환자 그룹의 호기 정보를 수집하여(S110) 데이터를 표준화하는(S120) 과정은 앞선 실시예와 같다.First, the process of collecting expiratory information of a specific disease patient group (S110) and standardizing the data (S120) is the same as in the previous embodiment.

수집된 그리드 데이터는 환자 1인당 50만개 이므로 이들을 진단 지표 설정을 위해 선별하는 것도 쉽지 않다. 따라서 본 발명의 다른 실시예에서는 이들을 셀단위로 구분하고 그룹화하여 진단 지표 데이터를 저장하는 방법을 사용했다.Since the collected grid data is 500,000 per patient, it is not easy to select them to set diagnostic indicators. Therefore, in another embodiment of the present invention, a method of storing diagnostic index data by dividing and grouping them in cell units was used.

Topographic plot의 x축 1250개, y축 400개의 패턴 중 의미 있는 영역에서 그리드 데이터들을 셀 단위로 그룹화한다(S430).Grid data are grouped in a cell unit in a meaningful area among 1250 x-axis and 400 y-axis patterns of the topographic plot (S430).

도 5는 셀 단위로 그리드 데이터들을 그룹화한 예를 나타낸다.5 shows an example of grouping grid data in units of cells.

도 5의 (a)에서 전체 400x1250 데이터들 중 x?? drift time의 470~610 포지션을 20포지션 간격으로, y축은 0~400 포지션을 10포지션 간격으로 하여 그리드 셀을 형성한 모습을 나타낸다. 즉 x축 17개의 셀과 y축 40개의 셀로 그룹화하여 총 680개의 셀로 그룹화 되는 것이다.In (a) of FIG. 5, of all 400x1250 data, x?? The grid cells are formed with 470~610 positions of drift time at 20 position intervals and 0~400 positions at 10 position intervals on the y-axis. That is, 17 cells on the x-axis and 40 cells on the y-axis are grouped into a total of 680 cells.

도 5의 (b)는 그룹화 된 셀만 확대하여 나타낸 모습이다. 그룹화된 680개의 그리드 셀은 각각 번호를 붙여 관리할 수 있다. 그리드 셀은 drift time과 retention time을 내포한다.5 (b) is an enlarged view of only grouped cells. 680 grouped grid cells can be managed by assigning a number to each. Grid cells include drift time and retention time.

그리드 데이터들을 그리드 셀로 그룹화하면, 해당 그리드 셀 내의 그리드 데이터들의 신호 세기를 모두 합하고, 그렇게 구한 환자 그룹의 동일 그리드 셀들의 값들의 평균을 그리드 셀의 대표값으로 설정할 수 있다. 또는 그리드 셀 내의 그리드 데이터들의 평균값을 먼저 구한 후 평균값들을 합산하여도 동일한 대표값을 얻을 수 있다.When the grid data is grouped into grid cells, the signal strengths of the grid data in the corresponding grid cell are all summed, and the average of values of the same grid cells of the patient group thus obtained may be set as a representative value of the grid cell. Alternatively, the same representative value may be obtained by first obtaining an average value of grid data in a grid cell and then summing the average values.

환자 그룹의 그리드 셀의 대표값을 정상 그룹의 그리드 셀의 대표값과 비교하면 그리드 셀의 패턴을 얻을 수 있다(S440).By comparing the representative values of the grid cells of the patient group with the representative values of the grid cells of the normal group, a grid cell pattern can be obtained (S440).

환자 그룹의 그리드 셀 대표값과 정상 그룹의 그리드 셀 대표값의 차이가 임계값 이상이면 유의미한 차이가 있는 것으로 보고 환자 그룹의 그리드 셀 대표값을 해당 그리드 셀의 기준값으로 정한다. 유의미한 차이를 결정하는 임계값은 특정 질병별로 정해놓을 수 있고, 또는 각 그리드 셀별로 정할 수 있다.If the difference between the grid cell representative value of the patient group and the grid cell representative value of the normal group is greater than or equal to the threshold, it is considered that there is a significant difference, and the representative grid cell value of the patient group is set as the reference value of the corresponding grid cell. A threshold value for determining a significant difference may be determined for each specific disease or may be determined for each grid cell.

도 6은 이렇게 셀 단위로 그룹화된 그리드 셀 중 의미 있는 셀만을 표시한 그리드 패턴의 한 예를 나타낸다.6 shows an example of a grid pattern in which only meaningful cells are displayed among grid cells grouped in cell units.

의미 있는 그리드 셀은 그리드 셀의 대표값을 기준값으로 설정하고, 다른 셀과 색상을 달리하여 표시할 수 있다. 예를 들면, 피검사자의 그리드 셀의 대표값이 기준값 이상인 경우 진단 카운트를 증가시키는 셀은 빨간색으로, 기준값 이하인 경우 진단 카운트를 증가시키는 셀은 파란색으로 표시할 수 있는 것이다. 도 6에서 이렇게 의미 있는 108개의 그리드 셀이 그 기준값과 함께 표시된 모습이 나타나있다.A meaningful grid cell can be displayed by setting the representative value of the grid cell as a reference value and displaying a different color from other cells. For example, when the representative value of the grid cell of the examinee is greater than or equal to the reference value, a cell increasing the diagnostic count may be displayed in red, and when the representative value of the grid cell of the subject is equal to or greater than the reference value, a cell increasing the diagnostic count may be displayed in blue. 6 shows a state in which 108 meaningful grid cells are displayed together with their reference values.

그리드 패턴이 정해지면 그리드 패턴의 각 그리드 셀의 기준값과 함께 특정 환자 그룹의 데이터 베이스로 저장된다(S450). 이 때 질병을 진단하기 위해서는 기준값보다 큰 값일 경우에 질병을 진단하는지 기준값보다 작은 값일 경우에 질병을 진단하는지도 함께 저장해 두어야 할 것이다. 예를 들면 정상 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 큰 환자 그룹의 그리드 셀의 대표값을 제3 그룹으로 저장하고, 정상 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 작은 환자 그룹의 그리드 셀의 대표값을 제4 그룹으로 저장하는 것이다.When the grid pattern is determined, it is stored as a database of a specific patient group together with the reference value of each grid cell of the grid pattern (S450). At this time, in order to diagnose a disease, it is necessary to store the diagnosis of disease when the value is greater than the reference value or the diagnosis of the disease when the value is less than the reference value. For example, the representative value of the grid cell of the patient group that is larger than the representative value of the grid cell of the normal group is stored as the third group, and the representative value of the grid cell of the patient group that is smaller than the representative value of the grid cell of the normal group is stored in the fourth group to save as a group.

도 7은 데이터 베이스에 저장된 그리드 패턴을 이용하여 질병을 진단하는 방법의 흐름도를 나타낸다.7 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a disease using a grid pattern stored in a database.

우선 피검사자의 호기 데이터를 MCC-IMS를 이용하여 수집하고(S710), 그리드 데이터를 표준화한다(S720).First, exhalation data of a subject is collected using MCC-IMS (S710), and grid data is standardized (S720).

표준화 한 그리드 데이터들은 셀 단위로 그룹화된다(S730). 그리드 데이터들을 의미 있는 셀 단위로 그룹화하는 방법은 앞서 데이터베이스를 생성할 때 사용했던 방법과 같다.The standardized grid data are grouped in units of cells (S730). The method of grouping grid data into meaningful cell units is the same as the method used when creating the database.

그룹화된 그리드 셀에 속하는 그리드 데이터의 신호 세기를 모두 합산하면 해당 그리드 셀의 대표값을 구할 수 있다. 이렇게 구한 피검사자의 호기데이터 그리드 셀의 대표값이 대상 질병의 데이터 베이스에 저장된 그리드 셀의 대표값보다 큰 지, 작은 지 판단한다(S740).By summing all the signal strengths of grid data belonging to the grouped grid cells, a representative value of the corresponding grid cell can be obtained. It is determined whether the representative value of the exhalation data grid cell of the subject obtained in this way is larger or smaller than the representative value of the grid cell stored in the database of the target disease (S740).

판단 결과 차이가 임계값보다 크면 진단 카운트를 증가시키는데(S750), 피검사자 그리드 셀의 대표값을 데이터 베이스의 대응되는 그리드 셀의 대표값과 비교하는 것은 그리드 셀의 특성에 따라 달라진다. 앞의 예에서 제3 그룹과 제4 그룹으로 저장된 특정 환자 그룹의 그리드 셀의 대표값과 비교하여, 피검사자의 그리드 셀의 대표값이 제3 그룹에 속하는 그리드 셀의 대표값보다 크면 진단 카운트를 증가시키고, 제4 그룹에 속하는 그리드 셀의 대표값보다 작으면 진단 카운트를 증가시킨다.If the difference as a result of the determination is greater than the threshold, the diagnosis count is increased ( S750 ). Comparing the representative value of the grid cell to be inspected with the representative value of the corresponding grid cell in the database varies depending on the characteristics of the grid cell. In the previous example, compared with the representative values of the grid cells of the specific patient group stored as the third group and the fourth group, if the representative value of the grid cell of the subject is greater than the representative value of the grid cells belonging to the third group, the diagnosis count is increased and, if it is less than the representative value of the grid cells belonging to the fourth group, the diagnostic count is increased.

그리드 패턴의 모든 셀들에 대해 기준값 비교를 마치면 진단 카운트를 연산하여 판정 결과를 연산한다(S760).When the comparison of the reference values for all cells of the grid pattern is completed, a diagnosis count is calculated to calculate a determination result (S760).

판정 결과는 그리드 패턴의 셀들의 개수 중 진단 카운트의 개수의 비율로 결정할 수 있다. 또는 각 셀 별 가중치를 달리 하여 점수로 연산하는 방법을 사용할 수도 있다. 그렇게 계산한 비율 혹은 점수가 일정 기준을 넘으면 피검사자가 비교 대상 질병을 가질 가능성이 있다고 판단하고, 기준보다 낮으면 대상 질병을 가질 가능성이 없다고 판단하는 것이다.The determination result may be determined as a ratio of the number of diagnostic counts among the number of cells of the grid pattern. Alternatively, a method of calculating a score by varying the weight for each cell may be used. If the calculated ratio or score exceeds a certain standard, it is determined that the subject has a possibility of having the target disease, and if it is lower than the standard, it is determined that there is no possibility of having the target disease.

판정 결과의 기준을 100%로 하면 오진단율은 낮아지겠지만 실제 질병이 있는 피검사자가 질병이 없다고 판단할 가능성이 생긴다. 반대로 기준을 80~90%로 낮추면 질병 검출율은 높아지겠지만 정상인을 질병이 있다고 판단하는 오진단율이 높아지는 결과가 나타날 수 있다. 따라서 보다 많은 데이터를 수집하여 오류를 줄일 수 있는 기준 설정이 중요하다.If the standard of the judgment result is set to 100%, the false diagnosis rate will be lowered, but there is a possibility that an examinee with an actual disease will judge that there is no disease. Conversely, if the standard is lowered to 80-90%, the disease detection rate will increase, but the false diagnosis rate for judging normal people as having a disease may increase. Therefore, it is important to set a standard that can reduce errors by collecting more data.

이상과 같은 MCC-IMS를 이용한 그리드 패턴 기반 질병 진단 방법은 센서 어레이의 수에 따라 검출 물질이 한정되던 종래 기술의 한계를 극복하고 다양한 물질을 검출하여 질병 진단에 활용할 수 있는 장점이 있다. 또한 그리드 패턴을 이용하기 때문에 데이터 양과 연산량을 줄이면서도 정확한 질병 진단 결과를 얻을 수 있는 효과도 얻을 수 있다.The grid pattern-based disease diagnosis method using MCC-IMS as described above has the advantage of overcoming the limitations of the prior art in which detection materials are limited according to the number of sensor arrays, and detecting various substances and utilizing them for disease diagnosis. In addition, since the grid pattern is used, it is possible to obtain accurate disease diagnosis results while reducing the amount of data and computation.

참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 MCC-IMS를 이용한 그리드 패턴 기반 질병 진단 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독가능매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. For reference, the grid pattern-based disease diagnosis method using MCC-IMS according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독가능매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체, 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급언어코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다Examples of computer-readable media include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floppy disks, and ROM, RAM, A hardware device specifically configured to store and execute program instructions, such as flash memory, may be included. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The protection scope of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is added once again that the protection scope of the present invention cannot be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention pertains.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 다중 모세관 컬럼 이온 이동도 분석장치(MCC-IMS: Multi-capillary column-ion mobility spectrometry)를 이용하여 동일한 특징을 가지는 복수의 사용자들의 호기 정보를 수집하는 단계;
상기 다중 모세관 컬럼 이온 이동도 분석장치에서 출력된 호기 정보 자료를 x축은 IMS에 의한 드리프트 타임(Drift Time), y축은 MCC에 의한 리 텐션 타임(Retention Time), z축은 검출 성분의 농도에 따른 출력 신호 세기를 각각 나타내는 3차원 그리드 데 이터(Grid Data)로 정규화하는 단계;
상기 사용자들의 각 그리드 데이터 중 x축과 y축이 같은 그리드 데이터들의 z축 출력 신호 세기를 합산하여 평균한 평균 그리드 데이터를 계산하는 단계;
상기 평균 그리드 데이터들을 x축과 y축이 일정한 간격을 가지는 그리드 셀(Grid Cell)들로 그룹화하고, 그리드 셀에 포함되는 평균 그리드 데이터들을 합산하여 평균한 값을 각 그리드 셀의 대표값으로 계산하는 단계; 및
상기 각 그리드 셀의 대표값을 미리 등록되어 있는 정상 사용자 그룹의 대응하는 그리드 셀 대표값과 비교하여, 상기 정상 사용자 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 크면서 미리 정해진 임계값 이상 차이가 있는 그리드 셀의 대표값을 제3 그룹으로 저장하고, 상기 정상 사용자 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 작으면서 미리 정해진 임계값 이상 차이가 있는 그리드 셀의 대표값을 제4 그룹으로 저장하는 단계; 를 포함하고,
상기 x축과 y축이 일정한 간격을 가지는 그리드 셀로 그룹화하는 것은 x축과 y축의 미리 정해진 일정한 범위내에 있는 그리드 데이터들만 대상으로 하는 것이며,
상기 임계값은 상기 각 그리드 셀 별로 다르게 정해지는 것이며,
상기 그리드 셀의 대표값을 저장하는 단계 이후에, 피검사자의 호기 정보를 다중 모세관 컬럼 이온 이동도 분석장치를 이용하여 수집하는 단계;
상기 다중 모세관 컬럼 이온 이동도 분석장치에서 출력된 상기 피검사자의 호기 정보 자료를 상기 x축, y축, z축의 3차원 그리드 데이터로 정규화하는 단계;
상기 피검사자의 그리드 데이터들을 x축과 y축이 일정한 간격을 가지는 그리드 셀(Grid Cell)들로 그룹화하고, 그리드 셀에 포함되는 상기 피검사자의 그리드 데이터의 z축 신호 세기들을 합산하여 평균한 값을 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값으로 저장하는 단계
x축과 y축이 같은 범위에 있는 상기 저장된 그리드 셀의 대표값과 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값을 비교하는 단계; 및
비교 결과 상기 제3 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 큰 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값의 개수와, 상기 제 4 그룹의 그리드 셀의 대표값보다 작은 상기 피검사자의 그리드 셀의 대표값의 개수에 따라 상기 피검사자의 비교 대상 질병의 유무를 판단하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 모세관 컬럼 이온 이동도 분석장치를 이용한 그리드 패턴 기반 호기 정보 검사 방법.
collecting expiratory information of a plurality of users having the same characteristics using a multi-capillary column-ion mobility spectrometry (MCC-IMS);
The x-axis is the drift time by IMS, the y-axis is the retention time by MCC, and the z-axis is the output according to the concentration of the detection component for the expiratory information data output from the multi-capillary column ion mobility analyzer. Normalizing the three-dimensional grid data (Grid Data) representing the signal strength, respectively;
calculating the average grid data by summing the z-axis output signal strengths of the grid data having the same x-axis and y-axis among the grid data of the users;
Grouping the average grid data into grid cells having regular intervals on the x-axis and y-axis, summing the average grid data included in the grid cells, and calculating the average value as a representative value of each grid cell step; and
By comparing the representative value of each grid cell with the corresponding grid cell representative value of the pre-registered normal user group, the grid cell that is larger than the representative value of the grid cell of the normal user group and has a difference by more than a predetermined threshold storing the representative values as a third group, and storing the representative values of grid cells that are smaller than the representative values of the grid cells of the normal user group and have a difference by more than a predetermined threshold as a fourth group; including,
The grouping of the x-axis and y-axis into grid cells having a constant interval is to target only grid data within a predetermined range of the x-axis and the y-axis,
The threshold value is determined differently for each grid cell,
collecting, after storing the representative value of the grid cell, the exhalation information of the subject using a multi-capillary column ion mobility analyzer;
normalizing the exhalation information data of the subject output from the multi-capillary column ion mobility analyzer to the three-dimensional grid data of the x-axis, y-axis, and z-axis;
The grid data of the examinee is grouped into grid cells having regular intervals on the x-axis and the y-axis, and the average value is obtained by summing the z-axis signal intensities of the grid data of the examinee included in the grid cells. Saving as a representative value of the grid cell of the subject
comparing the stored representative values of the stored grid cells in the same range as the x-axis and the y-axis with the representative values of the grid cells of the subject; and
According to the comparison result, the number of representative values of the grid cells of the subject that are greater than the representative values of the grid cells of the third group and the number of representative values of the grid cells of the subject that are smaller than the representative values of the grid cells of the fourth group determining the presence or absence of a disease to be compared in the subject;
Grid pattern-based expiratory information inspection method using a multi-capillary column ion mobility analyzer, characterized in that it further comprises.
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