KR102342997B1 - 오스몰 농도 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오스몰 농도 측정 장치에 관한 것으로서, 일단에 형성되어 검체에 접촉되는 부분으로서 다수의 전기적 패드가 형성되어 있는 접촉부와, 본체와 전기적으로 연결하기 위한 다수의 단자가 형성되어 있는 연결부와, 상기 접촉부의 각 패드와 상기 연결부의 각 단자를 연결하기 위한 와이어를 포함하는 센서 및 상기 센서와 전기적으로 연결되어 있고, 상기 센서에서 검체와의 접촉에 의해 다수의 패드 간에 생성된 임피던스 값을 측정하고, 측정된 임피던스 값을 이용하여 해당 검체의 오스몰 농도를 계산하여 표출하는 본체를 포함한다.
본 발명에 의하면 5개의 다중 패드와 임피더스 네트워크 분석을 통해 한 번에 4개의 임피던스 값을 측정하여 오스몰 농도를 계산할 수 있으므로, 보다 정확한 진단을 구현할 수 있고, 측정기 오류로 인한 일회용 센서의 낭비를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

Description

오스몰 농도 측정 장치 {Apparatus for measuring osmolarity}

본 발명은 오스몰 농도 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안구건조증 진단을 위한 측정 항목 중 하나인 눈물의 오스몰 농도를 측정하는 장치에 관한 것이다.

현대 사회에서 살고 있는 우리의 눈은 각종 유해 요소로부터 노출되어 있다. 컴퓨터의 사용, 수면부족현상, 시력저하, 공해 등으로 말미암아 눈의 피로가 누적되면서 눈 주위에 무수한 모세혈관이 수축 경직되어 혈액순환이 제대로 되지 않아 산소공급이 원활히 이루어지지 않게 되고 이로 말미암아 쉽게 눈이 충혈되거나 눈물이 나거나, 눈이 뻑뻑해지고, 심하면 머리의 통증 현상까지 나타나게 되어 집중 력을 현저히 떨어뜨린다.

안구건조증(Dry eye syndrome)은 건성각결막염 또는 물관이상(dyslacrima)으로도 알려져 있으며, 안과 장애의 일종으로 많은 사람들이 앓고 있는 질환이다. 미국에서는 50세 이상의 인구 중 약 500 만명이 중증 건성안을 갖고 있는 것으로 평가되고 있다.

안구건조증의 증상은 작열감, 건조한 느낌, 충혈, 소양감, 및 지속적인 자극 등이 있다. 안구건조증이 심해지면 시력이 손상될 수도 있으며, 공부, 독서, 운전과 같이 시력이 중요한 작업을 어렵게 할 수도 있다. 단순한 안구 건조증이 아닌, 다른 질환의 증상으로서 안구건조증이 나타날 수도 있는데, 대표적으로 소그렌병에서 안구건조 증상이 발현될 수 있다. 또한, 나이가 들수록 안구의 눈물샘의 수분이 감소해서 안구가 건조해지고 충혈되고 가려워지고 이물감이 생길 수 있어, 안구건조증은 노화의 증상으로서 자주 나타나기도 한다.

안구건조증은 눈물 양이 부족하거나 눈물성분의 이상으로 눈의 불편감의 증상과 시력장애, 눈물 막의 불안정성과 안구표면의 손상을 동반하는 다 인자 질환으로, 눈물 막의 오스몰 농도의 증가 및 안구표면의 염증(염증성 싸이토카인의 증가)을 동반한다고 알려져 있다.

눈물의 삼투압 농도(오스몰 농도) 측정은 안구건조증 진단을 위한 측정 항목 중 하나로서, 측정기에서 눈꺼풀에 접촉된 센서로 전기신호를 발생하여 눈물의 임피던스를 측정하고, 임피던스-삼투압 농도 변환 알고리즘을 통해 삼투압을 측정한다.

도 1은 종래 오스몰 농도 측정기의 센서 구조를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래 오스몰 농도 측정기의 센서를 이용하여 눈꺼풀 접촉 부분에 눈물 임피던스를 측정할 수 있는 패드 쌍을 사용하여 눈물의 임피던스를 측정한다. 이러한 종래 오스몰 농도 측정 방법은 간단하지만 눈꺼풀에 센서가 접촉되는 각도와 면적에 따라서 측정값이 달라질 수 있기 때문에 부정확한 진단이 내려질 수 있으며, 비정상적인 범위의 눈물의 임피던스 값이 측정되면 측정기는 오류메시지와 함께 동작이 종료되어 어떠한 측정값도 확인하지 못하고, 일회용 센서를 낭비하는 문제가 빈번히 발생한다.

이처럼 측정기를 이용하여 눈물과 같은 액체의 삼투압을 측정할 때, 눈꺼풀과 센서의 접촉 불량 등의 이유로 부정확한 임피던스 값이 측정됨으로써, 잘못된 진단이 이루어 질 수 있다.

종래 시중에서 사용되고 있는 안구건조증 진단용 삼투압 측정기는 상기 문제로 인한 부정확한 진단 뿐 아니라 비정상적인 범위의 임피던스 값 측정으로 인한 측정기의 오류 발생으로 일회용 센서의 낭비가 빈번히 발생되고 있다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1606631

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오류로 인한 센서의 낭비를 방지하고, 정확한 오스몰 농도를 측정할 수 있는 오스몰 농도 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 오스몰 농도 측정 장치에 관한 것으로서, 일단에 형성되어 검체에 접촉되는 부분으로서 다수의 전기적 패드가 형성되어 있는 접촉부와, 본체와 전기적으로 연결하기 위한 다수의 단자가 형성되어 있는 연결부와, 상기 접촉부의 각 패드와 상기 연결부의 각 단자를 연결하기 위한 와이어를 포함하는 센서 및 상기 센서와 전기적으로 연결되어 있고, 상기 센서에서 검체와의 접촉에 의해 다수의 패드 간에 생성된 임피던스 값을 측정하고, 측정된 임피던스 값을 이용하여 해당 검체의 오스몰 농도를 계산하여 표출하는 본체를 포함한다.

상기 접촉부는 가운데에 형성된 하나의 중심 패드와, 상기 중심 패드 주위로 형성된 다수의 주변 패드로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 접촉부는 가운데에 형성된 하나의 중심 패드와, 상기 중심 패드 주위로 형성된 네 개의 주변 패드로 이루어질 수 있다.

상기 중심 패드와 연결된 단자를 통해 상기 본체로 전류가 흘러나가고, 상기 본체는 상기 중심 패드와 각각의 주변 패드 사이에 형성된 네 개의 임피던스 값들을 비교하여, 상기 네 개의 임피던스 값들의 차이가 미리 정해진 기준값 미만이면 상기 네 개의 임피던스 값들의 평균값을 계산하고, 이 평균값을 오스몰 농도로 변환하여 표출할 수 있다.

상기 본체는 상기 네 개의 임피던스 값들의 차이가 상기 기준값 이상이면, 에러 메시지를 표출할 수 있다.

본 발명에 의하면 5개의 다중 패드와 임피더스 네트워크 분석을 통해 한 번에 4개의 임피던스 값을 측정하여 오스몰 농도를 계산할 수 있으므로, 보다 정확한 진단을 구현할 수 있고, 측정기 오류로 인한 일회용 센서의 낭비를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래 오스몰 농도 측정기의 센서 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오스몰 농도 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉부의 구조를 확대한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서에서의 임피던스를 표시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스몰 농도 측정 장치에서의 오스몰 농도 측정 방법을 도시한 흐름도이다.

본 명세서에서 개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시에서 제안하고자 하는 실시예는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 실시예들의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.

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

본 명세서에서 사용되는 용어는 개시된 실시예들의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 상세한 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 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, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오스몰 농도 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 구조를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 오스몰 농도 측정 장치는 센서(100) 및 본체(200)를 포함하여 이루어진다.

센서(100)는 일단에 형성되어 검체에 접촉되는 부분으로서 다수의 전기적 패드가 형성되어 있는 접촉부(10)와, 본체(200)와 전기적으로 연결하기 위한 다수의 단자가 형성되어 있는 연결부(30)와, 접촉부(10)의 각 패드와 연결부(30)의 각 단자를 연결하기 위한 와이어(20)를 포함하여 이루어진다.

본체(200)는 센서(100)와 전기적으로 연결되어 있고, 센서(100)에서 검체와의 접촉에 의해 다수의 패드 간에 생성된 임피던스 값을 측정하고, 측정된 임피던스 값을 이용하여 해당 검체의 오스몰 농도를 계산하여 표출한다.

본 발명의 일 실시예에서 접촉부(10)는 가운데에 형성된 하나의 중심 패드와, 중심 패드 주위로 형성된 다수의 주변 패드로 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉부의 구조를 확대한 것이다.

도 4의 실시예에서, 접촉부(10)는 가운데에 형성된 하나의 중심 패드(15)와, 중심 패드(15) 주위로 형성된 네 개의 주변 패드(11, 12, 13, 14)를 포함하여 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서에서의 임피던스를 표시한 것이다.

도 5의 실시예에서, 중심 패드(15)와 연결된 단자를 통해 본체(200)로 전류가 흘러간다. 그리고, 주변 패드(11, 12, 13, 14)는 단자(31, 32, 33, 34)에 각각 연결되어 있다.

본체(200)는 중심 패드(15)와 각각의 주변 패드(11, 12, 13, 14) 사이에 형성된 네 개의 임피던스(R₁, R₂, R₃, R₄) 값들을 비교하여, 네 개의 임피던스(R₁, R₂, R₃, R₄) 값들의 차이가 미리 정해진 기준값 미만이면 네 개의 임피던스(R₁, R₂, R₃, R₄) 값들의 평균값을 계산하고, 이 평균값을 오스몰 농도로 변환하여 표출한다.

그리고, 본체(200)는 네 개의 임피던스(R₁, R₂, R₃, R₄) 값들의 차이가 기준값 이상이면, 에러 메시지를 표출한다. 이렇게 함으로써, 사용자는 재측정을 시도할 수 있다.

예를 들어, 본체(200)는 네 개의 임피던스(R₁, R₂, R₃, R₄) 값들의 차이 값 중에서 최댓값과 기준값을 비교할 수 있다.

도 5는 센서(100)에서의 동작과 임피던스 네트워크를 세부적으로 설명하기 위한 도면으로, 단자들(31-35)은 전기 신호를 본체(200)로부터 입/출력하기 위한 전기적 단자이다.

도 5에서 본체(200)로부터 전기적인 신호가 발생되면 접촉부(10)의 패드들(11-15) 사이에 임피던스들(R₁-R₈)이 형성되는 모습을 확인할 수 있다.

본 발명에서 오스몰 농도 측정을 위한 센서(100)의 동작을 자세히 설명하면, 중심 패드(15)와 연결된 단자(35)는 본체(200)에 연결되며, 각 단자(31-34)를 통해 본체(200)로부터 임피던스 값 측정을 위한 전기적인 신호가 발생된다.

여기서, 각 패드(11-14)와 단자(31-34)는 회로상 같은 노드이므로 각각 같은 전위 레벨로 유지된다. 이 때, 각 패드(11-15)들 사이에 임피던스 네트워크가 형성되며, 각각의 임피던스 값에 따라 각 패드에 생성되는 전압의 레벨이 달라진다.

본체(200)는 패드(11-14)에 생성되는 전압 레벨을 측정하고, 이를 통해 임피던스 네트워크를 분석하여 R₁-R₄ 각각의 임피던스 값 4개를 구할 수 있고, 임피던스-오스몰 농도 변환 알고리즘을 사용하여 오스몰 농도를 얻을 수 있다.

패드(11-14)에 각각 동일한 전기 신호가 발생하면 측정이 잘 된 것으로 판단하며, 이때 임피던스(R₅-R₈)에는 전류가 흐르지 않을 것이고(전위차 0), 임피던스(R₁-R₄)의 임피던스 값이 같으므로 패드(11-14)에서 측정되는 전압 레벨이 모두 같을 것이다. 이런 경우 본체(200)는 측정이 잘 된 것으로 간주하여 4개의 임피던스 값을 평균한 평균 값으로 검체의 오스몰 농도 값을 계산한다.

반면, 검체(예를 들어, 눈꺼풀 등)와 센서(100) 간의 접촉 불량 등의 이유로 임피던스(R₁-R₄)의 값이 각각 다르게 형성될 경우, 임피던스(R₅-R₈)를 통해 전류 패스가 형성되면서 패드(11-14)의 전압 레벨이 모두 다르게 측정될 것이다. 이런 경우, 본체(200)는 측정이 잘 되지 않은 것으로 간주하여 오류 메시지를 표출하여, 재측정을 시도하도록 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스몰 농도 측정 장치에서의 오스몰 농도 측정 방법을 도시한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에서 접촉부(10)가 눈꺼플 등의 검체에 접촉되면, 패드들 사이에 생성된 임피던스를 측정한다(S601).

측정된 임피던스 값들의 차이가 기준값 미만이면(S603), 임피던스 값들의 평균값을 계산한다(S605). 그리고, 변환 알고리즘을 이용하여 평균값을 오스몰 농도로 변환한다(S607).

S603 단계에서 임피던스 값들의 차이가 기준값 이상이면, 재측정을 시도하도록 메시지를 표출한다(S609).

이처럼 본 발명에서 센서(100)의 접촉부(10)의 다중 패드 구조 및 임피던스 네트워크 분석 알고리즘을 사용하여 동시에 4개의 임피던스 값을 측정하는 방법은 빈번히 발생하는 측정기의 오류 가능성을 줄여 일회용 센서 낭비로 인한 소모품 비용을 줄일 수 있고, 보다 정확한 진단을 할 수 있기 때문에 산업상 이용 가능성이 높다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

100 센서 200 본체
10 접촉부 20 와이어
30 와이어

Claims (5)

1. 일단에 형성되어 검체에 접촉되는 부분으로서 다수의 전기적 패드가 형성되어 있는 접촉부와, 본체와 전기적으로 연결하기 위한 다수의 단자가 형성되어 있는 연결부와, 상기 접촉부의 각 패드와 상기 연결부의 각 단자를 연결하기 위한 와이어를 포함하는 센서; 및
   상기 센서와 전기적으로 연결되어 있고, 상기 센서에서 검체와의 접촉에 의해 다수의 패드 간에 생성된 임피던스 값을 측정하고, 측정된 임피던스 값을 이용하여 해당 검체의 오스몰 농도를 계산하여 표출하는 본체를 포함하며,
   상기 접촉부는 가운데에 형성된 하나의 중심 패드와, 상기 중심 패드 주위로 형성된 네 개의 주변 패드로 이루어지고,
   상기 중심 패드와 연결된 단자를 통해 상기 본체로 전류가 흘러나가고,
   상기 본체는 상기 중심 패드와 각각의 주변 패드 사이에 형성된 네 개의 임피던스 값들을 비교하여, 상기 네 개의 임피던스 값들의 차이가 미리 정해진 기준값 미만이면 상기 네 개의 임피던스 값들의 평균값을 계산하고, 이 평균값을 오스몰 농도로 변환하여 표출하는 것을 특징으로 하는 오스몰 농도 측정 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체는 상기 네 개의 임피던스 값들의 차이가 상기 기준값 이상이면, 에러 메시지를 표출하는 것을 특징으로 하는 오스몰 농도 측정 장치.

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