KR102390874B1 - 혈당 측정기 및 그에 따른 혈당 측정 방법 - Google Patents

혈당 측정기 및 그에 따른 혈당 측정 방법 Download PDF

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Abstract

대상체에 대한 압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 압력이 소정의 값 이상이면, 상기 대상체에 근적외선을 조사하는 근적외선(NIR, near infrared) 조사부, 상기 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 상기 대상체를 투과한 근적외선 중 적어도 하나를 수신하는 근적외선 수신부 및 상기 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정하는 분석부를 포함하는 혈당 측정기가 개시된다.

Description

혈당 측정기 및 그에 따른 혈당 측정 방법 {GLUCOSE MEASURE APPARATUS AND METHOD OF MEASURING GLUCOSE THEREOF}
본원 발명은 혈당 측정기 및 혈당 측정 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본원 발명은 적외선을 이용한 비침습 혈당 측정기 및 그에 따른 혈당 측정 방법에 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.
적외선을 이용한 혈당 측정기는, 사용자에게 여러 파장의 적외선을 조사하고, 적외선에 대한 사용자의 반응을 분석하여 혈당량을 측정한다. 그러나, 포도당(glucose)을 제외한 다른 성분들도 적외선에 반응하기 때문에, 혈당량을 정밀하게 측정하는데 어려움이 있다. 이외에도, 외부 압력 등에 의한 오류로 인하여, 적외선을 이용한 혈당 측정기는 혈당량을 효율적으로 측정하는데 어려움이 있다.
따라서, 비침습적인 방법으로 사용자에게 고통을 유발하지 않으면서, 정밀하고, 효율적으로 혈당량을 측정할 수 있는 혈당 측정기 및 혈당 측정 방법을 제공할 필요가 있다.
공개특허공보 제10-2008-0073988호 공개특허공보 제10-2010-0054131호 미국 특허출원공개공보 US2002/0151773호 미국 특허출원공개공보 US2011/0105867호
본원 발명의 목적은, 적외선을 이용한 비침습적인 혈당 측정기 및 그에 따른 혈당 측정 방법을 제공하는 것이다.
구체적으로, 본원 발명은 포도당 이외의 체내 성분에 의한 노이즈 및 외부 압력에 의한 오차를 최소화할 수 있는 적외선 혈당 측정기 및 그에 따른 혈당 측정 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 혈당 측정기는 대상체에 대한 압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 압력이 소정의 값 이상이면, 상기 대상체에 근적외선을 조사하는 근적외선(NIR, near infrared) 조사부, 상기 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 상기 대상체를 투과한 근적외선 중 적어도 하나를 수신하는 근적외선 수신부 및 상기 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정하는 분석부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 근적외선의 파장은 0.8um 이상 1.8um 이하가 될 수 있다.
또한, 상기 압력 측정부는 상기 대상체에 대한 압력을 견디는 탄성부를 포함하고 상기 탄성부가 견디는 상기 압력을 측정할 수 있다.
또한, 상기 압력 측정부는 압력 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혈당 측정기는 상기 대상체에 상기 압력을 가하는 압력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 혈당 측정기는 상기 대상체가 인접 또는 접촉하는 마우스피스(mouthpiece)의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 마우스피스는 날숨이 통과하는 날숨 배관(exhalation duct)을 포함하고, 상기 분석부는 상기 수신된 근적외선 및 상기 날숨에 기초하여, 상기 혈당량을 측정할 수 있다.
또한, 상기 근적외선 수신부는 상기 수신된 근적외선을 모으는 적분구(integrating sphere)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혈당 측정기는 대상체에 대한 압력을 측정하는 압력 측정부, 상기 대상체에 인접하는 제1 광도 파로(waveguide), 상기 압력이 소정의 값 이상이면, 상기 제1 광도 파로(waveguide)에 근적외선을 조사하는 근적외선 조사부, 상기 제1 광도 파로로부터 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR, attenuated total reflection near infrared)을 수신하는 근적외선 수신부, 상기 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 상기 혈당량을 측정하는 분석부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 광도 파로는 폴리머를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리머는 PMMA(polymethyl methacrylate), PS(poly styrene) 및 PC(polycarbonate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 광도 파로는 상기 혈당 측정기 내에서 교체 가능할 수 있다.
또한, 상기 제1 광도 파로는 테이퍼링 광도 파로(taperd waveguide)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혈당 측정기는 상기 대상체에 인접하지 않는 제2 광도 파로를 더 포함하고, 상기 근적외선 조사부는 상기 근적외선의 일부를 상기 제1 광도 파로에 조사하고, 나머지 일부를 상기 제2 광도 파로에 조사할 수 있다. 또한, 상기 근적외선 수신부는 상기 제2 광도 파로로부터 대조군 근적외선(control NIR)을 더 수신하고, 상기 분석부는 상기 감쇠 전반사 근적외선 및 상기 대조군 근적외선에 기초하여, 상기 혈당량을 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혈당 측정기는 상기 대상체가 인접 또는 접촉하는 마우스피스(mouthpiece)의 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 마우스피스는 날숨이 통과하는 날숨 배관을 포함하고, 상기 분석부는 상기 감쇠 전반사 근적외선 및 상기 날숨에 기초하여, 상기 혈당량을 측정할 수 있다.
또한, 상기 근적외선의 파장은 0.8um 이상 1.8um 이하가 될 수 있다.
또한, 상기 압력 측정부는 상기 대상체에 대한 압력을 견디는 탄성부를 포함하고 상기 탄성부가 견디는 상기 압력을 측정할 수 있다.
또한, 상기 압력 측정부는 압력 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혈당 측정기는 상기 대상체에 상기 압력을 가하는 압력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 근적외선 수신부는 상기 수신된 근적외선을 모으는 적분구(integrating sphere)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따른 혈당 측정 방법은 대상체에 대한 압력을 측정하는 단계, 상기 압력이 소정의 값 이상이면, 상기 대상체에 근적외선을 조사하는 단계, 상기 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 상기 대상체를 투과한 근적외선 중 적어도 하나를 수신하는 단계 및 상기 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 혈당 측정 방법은 대상체에 대한 압력을 측정하는 단계, 상기 압력이 소정의 값 이상이면, 상기 대상체에 인접하는 제1 광도 파로(waveguide)에 근적외선을 조사하는 단계, 상기 제1 광도 파로로부터 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR, attenuated total reflection near infrared)을 수신하는 단계 및 상기 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 상기 혈당량을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 광도 파로는 폴리머를 포함할 수 있다.
또한, 상기 근적외선을 조사하는 단계는 상기 근적외선의 일부를 상기 제1 광도 파로에 조사하고, 나머지 일부를 상기 대상체에 인접하지 않는 제2 광도 파로에 조사하고, 상기 근적외선을 수신하는 단계는 상기 제2 광도 파로로부터 대조군 근적외선(control NIR)을 더 수신하고, 상기 혈당량을 측정하는 단계는 상기 감쇠 전반사 근적외선 및 상기 대조군 근적외선에 기초하여, 상기 혈당량을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 혈당 측정 방법 중 어느 한 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록될 수 있다.
도 1은 적외선을 이용한 혈당 측정 방법의 일반적인 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 혈당 측정기에서 조사되는 근적외선의 파장을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 혈당 측정시 외부 압력에 따라 발생하는 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 혈당 측정기의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 혈당 측정기의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 일부 실시예에 따라 대상체에 근적외선을 조사하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따라 대상체에 근적외선을 조사하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따라 대상체에 근적외선을 조사하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일부 실시예에 따라 휴대용 디바이스에 결합된 혈당 측정기를 도시한 도면이다.
도 10은 일부 실시예에 따라 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR)을 이용한 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10의 혈당 측정기의 구성을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 12는 제1 광도 파로로부터 수신한 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR) 및 제2 광도 파로로부터 수신한 대조군 근적외선(Control NIR)의 투과율의 일 예를 도시한다.
도 13는 혈당 측정기에 포함되는 압력 측정부의 구성을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 14는 다른 실시예에 따라 휴대용 디바이스에 결합된 혈당 측정기를 도시한 도면이다.
도 15는 일부 실시예에 따라 근적외선 및 날숨에 기초하여 대상체의 혈당량을 측정하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 일부 실시예에 따른 근적외선 수신부에 포함되는 적분구의 일 예를 도시한다.
도 17은 다른 실시예에 따라 근적외선 및 날숨에 기초하여 대상체의 혈당량을 측정하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 일부 실시예에 따른 혈당 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 19는 다른 실시예에 따른 혈당 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 20은 다른 실시예에 따른 혈당 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
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 어드레싱 할 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.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 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 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서 "사용자"는 혈당 측정기를 이용하여 자신의 혈당량을 측정하려는 사람을 의미한다. 예를 들어, 사용자는 당뇨병 환자 등이 될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 "대상체(object)"는 혈당량을 측정하기 위한 사용자의 소정의 신체 부위를 의미한다. 예를 들어, 대상체는 입술, 혀 및 손가락 등이 될 수 있다. 혈당 측정기는 대상체에 포함된 혈액 또는 조직의 근적외선에 대한 반응에 기초하여, 사용자의 혈당량을 측정할 수 있다.
도 1은 적외선을 이용한 혈당 측정 방법의 일반적인 원리를 설명하기 위한 도면이다.
적외선을 이용한 혈당 측정 방법은 적외선 분광법(IR spectroscopy)에 기초한다. 구체적으로, 분자의 결합 구조, 분자의 모양, PES(potential energy surface), 원자들의 질량(masses of atoms), vibration coupling 등에 따라, 분자들은 특정 파장의 적외선을 흡수할 수 있다. 따라서, 환자의 적외선 스펙트럼 상에서, 포도당에 의해 흡수되는 파장의 투과율(transmittance) 또는 흡광도(absorbance)를 분석하면, 환자의 혈당량을 측정할 수 있다.
도 1을 참조하면, 파수(wavenumbers)에 따른 포도당의 적외선 투과율(transmittance)(100)의 일 예가 도시된다. 예를 들어, 포도당은 λ1, λ2 및 λ3 파장의 적외선을 다른 파장의 적외선에 비하여 상대적으로 많이 흡수할 수 있다.
따라서, 환자의 적외선 스펙트럼 상에서, λ1, λ2 및 λ3 파장에 대한 투과율을 분석하면 환자의 혈당량을 측정할 수 있다. λ1, λ2 및 λ3 파장의 투과율이 낮을수록, 환자의 혈당량이 높다는 것을 의미한다.
도 2는 일부 실시예에 따른 혈당 측정기에서 조사되는 근적외선의 파장을 설명하기 위한 도면이다.
적외선은 파장의 길이에 따라, 근적외선(NIR), 중적외선(MIR) 및 원적외선(FIR)으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 0.78 ~ 2.5(um)의 파장은 근적외선, 2.5 ~ 25(um)의 파장은 중적외선, 25 ~ 250(um)의 파장은 원적외선으로 구분될 수 있다. 여기서, 적외선의 종류를 구분 짓는 상술된 구간들은 위 예시에 한정되지 않으며, 구분 방법에 따라 달라질 수 있다.
일부 실시예에 따른 혈당 측정기는 수분에 의한 노이즈를 최소화하기 위하여, 근적외선을 이용한다.
혈당량 측정에 있어서, 적외선의 파장이 길수록 SNR(signal to noise ratio)이 감소하게 된다. 구체적으로, 적외선의 파장이 길수록, 물에 대한 투과율이 낮아져, 신체 내의 수분에 의한 노이즈가 증가하게 된다. 신체 내의 수분의 예로서, 혈액 내의 수분, 땀 등이 있다. 따라서, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기는 적외선 중에서, 파장이 충분히 짧은 근적외선을 사용한다. 근적외선 이외의 적외선이 사용되는 경우, 대부분의 적외선이 신체 내의 수분에 흡수되어 혈당 측정기가 혈당량을 측정하기가 어려워진다.
또한, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기가 조사하는 근적외선의 파장은 0.8um 이상 1.8um 이하가 될 수 있다.
혈당량 측정에 있어서, 적외선의 파장이 짧을수록, 적외선은 지문 영역(fingerprint region)으로부터 멀어지게 된다. 여기서 지문 영역이란, 적외선이 개별 분자에 의해 고유하게 흡수될 수 있는 영역을 의미한다. 구체적으로, 적외선의 파장이 짧을수록, 에너지가 증가하여 적외선이 서로 다른 종류의 분자들에 의해흡수되거나 다른 모드(mode)에 의해 흡수되는 에너지가 겹쳐지는 중첩영역(combination region) 또는 배음영역(overtone region)이 형성된다. 예를 들어, 적외선의 파장이 짧을수록, 동일한 파장의 적외선이 포도당 뿐만 아니라 단백질에 의해서도 흡수될 확률이 높다. 반면에, 적외선의 파장이 길수록, 동일한 파장의 적외선이 포도당에 의해서만 흡수될 확률이 상대적으로 높다. 따라서, 짧은 파장의 적외선에 비하여, 긴 파장의 적외선을 이용해야 혈당량을 정밀하게 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 혈당 측정기는, 근적외선 중에서도, 0.8(um) 이상 1.8(um) 이하의 충분히 긴 파장을 이용할 수 있다.
도 3은 혈당 측정시 외부 압력에 따라 발생하는 오차를 설명하기 위한 도면이다.
대상체에 대한 압력은, 혈당 측정에 있어서 오차의 원인이 될 수 있다. 구체적으로, 대상체가 외부의 압력을 받으면, 대상체의 형태가 변형되어 적외선이 대상체를 투과하는 깊이가 달라질 수 있다. 예를 들어, 혈관이 압력을 받으면 혈액이 퍼지게 되어, 조사된 광과 상호작용하는 혈액량이 혈관이 압력을 받기 전과 비교하여 줄어들 수 있다. 따라서, 대상체에 대한 혈당량 측정 결과는 외부의 압력에 따라 상이해질 수 있다.
예를 들어, 외부의 압력이 없는 대상체(310a)에서 적외선이 투과하는 혈관의 깊이(d1)는, 외부의 압력이 존재하는 대상체(310b)에서 적외선이 투과하는 깊이(d2)보다 깊을 수 있다. 따라서, 동일한 대상체(310a, 310b)라 하여도, 외부의 압력이 존재하지 않는 대상체(310a)에서 적외선이 더욱 많이 흡수되어, 외부의 압력이 존재하는 대상체(310b)보다 더 많은 혈당량이 측정될 수 있다. 따라서, 정확한 혈당량을 측정하기 위하여, 외부의 압력을 일정하게 유지할 필요가 있다.
도 4a는 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(400a)의 구성을 도시한 도면이다.
일부 실시예에 따른 혈당 측정기(400a)는 대상체에 직접 근적외선을 조사하고, 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 대상체를 투과한 근적외선 중 하나에 기초하여 혈당량을 측정할 수 있다(이하, "흡광 모드(absorption mode)"라 한다).
구체적으로, 흡광 모드에 따른 혈당 측정기(400a)는 압력 측정부(410a), 근적외선 조사부(420a), 근적외선 수신부(430a) 및 분석부(440a)를 포함한다. 또한, 혈당 측정기(400a)는 제어부(450a)를 더 포함할 수 있다.
도 4a에 도시된 구성 요소 모두가 혈당 측정기(400a) 의 필수 구성 요소인 것은 아니다. 도 4a에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 혈당 측정기(400a)가 구현될 수도 있고, 도 4a에 도시된 구성 요소보다 적은 구성 요소에 의해 혈당 측정기(400a) 가 구현될 수도 있다.
압력 측정부(410a)는 대상체에 대한 압력을 측정한다.
구체적으로, 압력 측정부(410a)는 혈당 측정기(400a)와 대상체 사이의 압력을 측정한다. 광원이 피부와 밀착되지 않아 발생되는 오차를 줄여서 정밀한 혈당 측정이 이루어지도록, 사용자는 혈당 측정기(400a)를 대상체에 밀착시킬 필요가 있다. 따라서, 혈당 측정기(400a)와 대상체 사이에 압력이 발생하게 된다.
근적외선 조사부(420a)는 압력 측정부(410a)에 의해 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 대상체에 근적외선을 조사한다.
도 3를 통해 전술한 바와 같이, 혈당 측정기(400a)와 대상체 사이의 압력이 적외선이 조사될 때마다 달라지게 된다면, 대상체의 형태가 변형되어 적외선이 투과하는동안 적외선과 상호작용하는 혈액량이 달라질 수 있다.
따라서, 근적외선 조사부(420a)는 압력 측정부(410a)에 의해 측정된 압력에 기초하여, 근적외선이 조사되는 시점을 제어하고, 혈당 측정에 있어서 발생되는 오류를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 대상체에 혈당 측정기(400a)를 밀착하는 과정에서, 압력 측정부(410a)에 의해 측정되는 압력이 소정의 값을 넘어서는 순간에, 근적외선 조사부(420a)는 대상체에 근적외선을 조사할 수 있다.
근적외선 수신부(430a)는 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 대상체를 투과한 근적외선 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
분석부(440a)는 근적외선 수신부(430a)에 의해 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정한다.
구체적으로, 분석부(440a)는 도 1에서 전술한 바와 같이, 적외선 분광법(IR spectroscopy)에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다. 다시 말하여, 수신된 근적외선의 파장에 따른 흡광도를 분석하여, 혈당량을 측정할 뿐만 아니라, 대상체에 포함된 포도당의 종류도 분석할 수 있다.
제어부(450a)는, 통상적으로 혈당 측정기(400a)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(450a)는, 메모리에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 압력 측정부(410a), 근적외선 조사부(420a), 근적외선 수신부(430a) 및 분석부(440a) 등을 전반적으로 제어할 수 있다.
도 4b는 또 다른 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(400b)의 구성을 도시한 도면이다.
일부 실시예에 따른 혈당 측정기(400b)는 광도 파로에 근적외선을 조사하고, 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR, attenuated total reflection infrared)에 기초하여 혈당량을 측정할 수 있다(이하 "감쇠 전반사 모드(ATR mode)라 한다).
여기서, "감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR, attenuated total reflection near infrared)"이란, 근적외선이 광도 파로 내에서 전반사 될 때, 근적외선이 광도 파로의 중심(core)을 벗어났다가 광도 파로의 중심으로 재돌입하는 현상을 이용하여 물질을 분석할 수 있는 기술을 의미한다. 구체적으로, 근적외선이 광도 파로 내에서 전반사를 통해 전파될 때, 에바네센트파(evanescent wave)가 발생할 수 있다. 에바네센트파란 광도 파로 내에서 근적외선이 전반사 될 때, 광도 파로의 경계면에서 외부로 일부 전파되는 근적외선을 의미한다. 따라서, 감쇠 전반사 근적외선은 최초 조사된 근적외선에 비하여, 대상체에 일부 흡수된 에바네센트파가 제외될 수 있다. 또한, 에바네센트파가 대상체로 흡수되면, 혈당 측정기(400b)는 감쇠 전반사 근적외선의 스펙트럼을 통해 혈당량을 측정할 수 있다.
구체적으로, 감쇠 전반사 모드에 따른 혈당 측정기(400b)는 압력 측정부(410b), 근적외선 조사부(420b), 근적외선 수신부(430b), 분석부(440b), 및 제1 광도 파로(460b)를 포함한다. 또한, 혈당 측정기(400b)는 제어부(450b)를 더 포함할 수 있다.
도 4b에 도시된 구성 요소 모두가 혈당 측정기(400b) 의 필수 구성 요소인 것은 아니다. 도 4b에 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 혈당 측정기(400b)가 구현될 수도 있고, 도 4b에 도시된 구성 요소보다 적은 구성 요소에 의해 혈당 측정기(400b)가 구현될 수도 있다.
압력 측정부(410b)는 대상체에 대한 압력을 측정한다.
구체적으로, 압력 측정부(410b)는 혈당 측정기(400b)와 대상체 사이의 압력을 측정한다. 정밀한 혈당 측정을 위해서는 에바네센트파가 대상체를 투과할 수 있도록, 사용자가 혈당 측정기(400b)를 대상체에 밀착시킬 필요가 있다. 따라서, 혈당 측정기(400b)와 대상체 사이에 압력이 발생하게 된다.
혈당 측정기(400b)는 대상체에 인접하는 제1 광도 파로(460b)를 포함한다. 제1 광도 파로(460b)는, 에바네센트파가 대상체를 투과할 수 있도록, 대상체에 인접할 수 있다.
근적외선 조사부(420b)는 압력 측정부(410b)에 의해 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 제1 광도 파로(460b)에 근적외선을 조사한다.
도 3를 통해 전술한 바와 같이, 혈당 측정기(400b)와 대상체 사이의 압력이 적외선이 조사될 때마다 달라지게 된다면, 대상체의 형태가 변형되어 적외선이 투과하는 대상체의 깊이와 적외선과 상호작용하는 혈액량이 상이해질 수 있다.
따라서, 근적외선 조사부(420b)는 압력 측정부(410b)에 의해 측정된 압력에 기초하여, 근적외선이 조사되는 시점을 제어하고, 혈당 측정에 있어서 발생되는 오류를 최소화할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 대상체에 혈당 측정기(400b)를 밀착하는 과정에서, 압력 측정부(410b)에 의해 측정되는 압력이 소정의 값을 넘어서는 순간에, 근적외선 조사부(420b)는 제1 광도 파로(460b)에 근적외선을 조사할 수 있다.
근적외선 수신부(430b)는 제1 광도 파로(460b)로부터 감쇠 전반사 근적외선을 수신한다.
분석부(440b)는 근적외선 수신부(430b)에 의해 수신된 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정한다.
구체적으로, 분석부(440b)는 도 1에서 전술한 바와 같이, 적외선 분광법(IR spectroscopy)에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다. 다시 말하여, 감쇠 전반사 근적외선의 파장에 따른 흡광도를 분석하여, 혈당량을 측정할 뿐만 아니라, 대상체에 포함된 포도당의 종류도 분석할 수 있다.
제어부(450b)는, 통상적으로 혈당 측정기(400b)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(450b)는, 메모리에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 압력 측정부(410b), 근적외선 조사부(420b), 근적외선 수신부(430b) 및 분석부(440b) 등을 전반적으로 제어할 수 있다.
혈당 측정기(400a, 400b)는 대상체에 대한 혈당 측정을 복수 번 수행하여, 혈당량의 평균값을 산출할 수 있다.
구체적으로, 혈당 측정기(400a, 400b)는 적외선을 이용하여 매우 짧은 순간에 혈당량을 측정할 수 있다. 따라서, 압력 측정부(410a, 410b)에서 측정한 압력이 소정의 값 이상이 되면, 근적외선 조사부(420a, 420b)에서 근적외선을 복수 번 조사할 수 있다. 그러면, 분석부(440a, 440b)는 복수 번 조사된 근적외선 각각에 대해, 혈당량을 측정하고, 측정된 복수 개의 혈당에 대한 평균값을 산출할 수 있다. 혈당 측정기(400a, 400b)는 평균값을 산출하여 더욱 정확하게 혈당량을 측정할 수 있다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 혈당 측정기(500)의 구성을 도시한 도면이다.
또한, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(500)는 흡광 모드 및 감쇠 전반사 모드 중 어느 하나를 선택하여 혈당량을 측정할 수 있다. 또는 혈당 측정기(500)는 흡광 모드 및 감쇠 전반사 모드에 함께 기초하여 혈당량을 측정할 수 있다.
도 5의 혈당 측정기(500)는 도 4a의 혈당 측정기(400a) 및 및 도 4b의 혈당 측정기(400b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 5의 혈당 측정기(500)의 압력 측정부(510), 근적외선 조사부(520), 근적외선 수신부(530), 분석부(540) 및 제어부(550)는 각각 도 4a의 압력 측정부(410a), 근적외선 조사부(420a), 근적외선 수신부(430a), 분석부(440a) 및 제어부(450a)를 포함할 수 있다. 또한, 도 5의 혈당 측정기(500)의 압력 측정부(510), 근적외선 조사부(520), 근적외선 수신부(530), 분석부(540), 제어부(550) 및 제1 광도 파로(561)는 각각 도 4b의 압력 측정부(410b), 근적외선 조사부(420b), 근적외선 수신부(430b), 분석부(440b), 제어부(450b) 및 제1 광도 파로(460b)를 포함할 수 있다. 따라서, 도 4a 및 도 4b와 중복되는 설명은 생략한다.
또한, 도 5의 혈당 측정기(500)는 도 4a 및 도 4b의 혈당 측정기(400a, 400b)에 비하여, 제2 광도 파로(562), 마우스피스(570), 출력부(580), 입력부(590), 메모리(591) 및 통신부(592) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
압력 측정부(510)는 탄성부(511) 및 압력 센서(512) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
탄성부(511)는 대상체에 대한 압력을 견딜 수 있다. 구체적으로, 사용자가 혈당 측정기(500)를 대상체에 밀착시킬 때, 혈당 측정기(500)와 대상체 사이에 발생하는 압력이 탄성부(511)에 가해질 수 있다. 또한, 압력 측정부(510)는 탄성부(511)가 견디는 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 측정부(510)는 탄성부(511)가 견디는 압력이 소정의 값 이상이 되면, 소정의 스위치를 킬 수 있다. 탄성부(511)를 포함하는 혈당 측정기(500)에 대해서는 이하, 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
이외에도, 압력 측정부(510)는 압력 센서(512)를 통해, 대상체에 대한 압력을 측정할 수 있다. 구체적으로, 사용자가 혈당 측정기(500)를 대상체에 밀착시킬 때, 압력 센서(512)는 혈당 측정기(500)와 대상체 사이에 발생하는 압력을 측정할 수 있다. 압력 센서(512)를 포함하는 혈당 측정기(500)에 대해서는 이하, 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
일부 실시예에 따른 혈당 측정기(500)는 대상체가 인접 또는 접촉하는 마우스피스(570)의 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 인체에서 반사된 긴 파장의 근적외선은 피부와 가까운 정보를 내포하고 있기 때문에, 피부 근처에 혈관이 많은 신체 부위가 혈당 측정기(500)의 효율적인 대상체가 될 수 있다. 예를 들어, 입술 및 혀 등이 혈당 측정기(500)의 효율적인 대상체가 될 수 있다.
따라서, 혈당 측정기(500)는 입술 및 혀 등에 근적외선이 조사될 수 있도록 마우스피스(570)의 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 마우스피스(570)는 사용자가 입술로 물거나, 입술을 밀착시킬 수 있는 혈당 측정기(500)의 하우징(housing)이 될 수 있다. 또한, 에바네센트파가 대상체에 효과적으로 흡수되기 위하여, 제1 광도 파로(561)는 마우스피스(570) 상에 위치할 수 있다.
일부 실시예에 따른 혈당 측정기(500)는 적외선 이외에, 사용자의 날숨에 더 기초하여 혈당량을 측정할 수 있다. 구체적으로, 마우스피스(570)는 사용자의 날숨이 통과하는 날숨 배관(571)을 포함할 수 있다. 분석부(540)는 사용자의 날숨에 포함된 아세톤 또는 Methyl nitrate, 톨루엔, isoprene, 일산화탄소, 2-pentanone, acetonitrile, acrylonitrile 등의 밀도를 분석하여, 혈당량을 측정할 수 있다. 또한, 분석부(540)는 근적외선과 날숨을 함께 분석하기 위하여, 분광부(541) 및 날숨 분석부(540)로 구분될 수 있다.
출력부(580)는, 오디오 신호 또는 비디오 신호 또는 진동 신호를 출력할 수 있으며, 디스플레이부(581), 음향 출력부(582) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이부(581)는 혈당 측정기(500)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다. 예를 들어, 디스플레이부(581)는 분석부(540)에서 측정된 혈당량을 디스플레이할 수 있다. 또한, 디스플레이부(581)는 가상 이미지를 선택하기 위한 사용자 인터페이스, 가상 이미지의 동작을 설정하기 위한 사용자 인터페이스 등을 디스플레이할 수 있다.
디스플레이부(581)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
음향 출력부(582)는 통신부(592)로부터 수신되거나 메모리(591)에 저장된 오디오 데이터를 출력한다. 또한, 음향 출력부(582)는 혈당 측정기(500)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음, 알림음)과 관련된 음향 신호를 출력한다. 이러한 음향 출력부(582)에는 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
진동 모터(583)는 진동 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 진동 모터(583)는 오디오 데이터 또는 비디오 데이터(예컨대, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)의 출력에 대응하는 진동 신호를 출력할 수 있다. 또한, 진동 모터(583)는 터치스크린에 터치가 입력되는 경우 진동 신호를 출력할 수도 있다.
입력부(590)는 사용자로부터 소정 명령 또는 데이터를 입력받기 위한 사용자 인터페이스 화면을 생성 및 출력하며, 사용자 인터페이스 화면을 통하여 사용자로부터 소정 명령 또는 데이터를 입력받는다. 또한, 입력부(590)에서 출력되는 사용자 인터페이스 화면은 디스플레이부(581)로 출력된다. 그러면, 디스플레이부(581)는 사용자 인터페이스 화면을 디스플레이 할 수 있다. 사용자는 디스플레이부(581)를 통하여 디스플레이 되는 사용자 인터페이스 화면을 보고, 소정 정보를 인식할 수 있으며, 소정 명령 또는 데이터를 입력할 수 있다.
예를 들어, 입력부(590)는 마우스, 키보드, 또는 소정 데이터 입력을 위한 하드 키들을 포함하는 입력 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 입력부(590)에 포함되는 마우스, 키보드, 또는 기타 입력 장치 중 적어도 하나를 조작하여, 소정 데이터 또는 명령을 입력할 수 있다.
또한, 입력부(590)는 터치 패드로 형성될 수 있다. 구체적으로, 입력부(590)는 디스플레이부(581)에 포함되는 디스플레이 패널(display panel) 과 결합되는 터치 패드(touch pad) 를 포함하여, 디스플레이 패널 상으로 사용자 인터페이스 화면을 출력한다. 그리고, 사용자 인터페이스 화면을 통하여 소정 명령이 입력되면, 터치 패드에서 이를 감지하여, 사용자가 입력한 소정 명령을 인식할 수 있다.
구체적으로, 입력부(590)가 터치 패드로 형성되는 경우, 사용자가 사용자 인터페이스 화면의 소정 지점을 터치하면, 입력부(590)는 터치된 지점을 감지한다. 그리고, 감지된 정보를 제어부(550)로 전송할 수 있다. 그러면, 제어부(550)는 감지된 지점에 표시된 메뉴에 대응되는 사용자의 요청 또는 명령을 인식하며, 인식된 요청 또는 명령을 수행할 수 있다.
메모리(591)는 혈당 측정에 필요한 각종 데이터, 혈액 검사에 필요한 필요그램 등을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(591)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(SD, XD 메모리 등), 램(RAM; Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM; Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 메모리(591)는 혈당 측정에 따른 진행 과정, 검사 결과 등을 저장할 수 있다.
통신부(592)는, 혈당 측정기(500)와 다른 디바이스 또는 혈당 측정기(500)와 서버 간에 데이터 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(592)는 혈당 측정기(500)에서 측정된 혈당량을 병원의 서버에 전송할 수 있다.
도 6은 일부 실시예에 따라 대상체에 근적외선을 조사하는 혈당 측정기(600)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)는 일부 실시예에 따른 휴대용 혈당 측정기(600)를 도시한다. 당뇨병 환자는 주기적이고 지속적으로 혈당량을 측정할 필요가 있다. 따라서, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(600)는 사용자가 휴대할 수 있도록 충분히 작은 독립적인 모듈로 구현될 수 있다. 이외에도, 혈당 측정기(600)는 스마트폰 및 웨어러블 디바이스 등과 같은 휴대용 디바이스에 결합될 수 있다. 휴대용 디바이스에 결합된 혈당 측정기에 대해서는 이하 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
혈당 측정기(600)는 압력 측정부(640, 650), 근적외선 조사부(610), 근적외선 수신부(620, 630), 분석부(미도시)를 포함할 수 있다.
근적외선 조사부(610)는 압력 측정부(640, 650)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 대상체에 복수의 파장을 갖는 근적외선을 조사한다. 또한, 근적외선 조사부(610)에서 조사하는 근적외선의 파장은 0.8 um 이상 1.8 um 이하가 될 수 있다. 혈당 측정기(600)는 0.8 um 이상 1.8 um 이하의 파장을 갖는 근적외선을 이용함으로써, 지문 영역 내에서 체내 수분에 의한 노이즈를 최소화하여, 혈당량을 효율적으로 측정할 수 있다.
근적외선 수신부(620, 630)는 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 대상체를 투과한 근적외선 중 적어도 하나를 수신한다. 예를 들어, 근적외선 수신부(620)의 일부 또는 전부는 대상체로부터 반사되거나 산란된 근적외선을 수신하기 위하여, 혈당 측정기(600) 상에서 근적외선 조사부(610)와 나란히 위치할 수 있다. 또 다른 예로, 근적외선 수신부(630)의 일부 또는 전부는 대상체를 투과한 근적외선을 수신하기 위하여, 혈당 측정기(600) 상에서 근적외선 조사부(610)와 마주보고 위치할 수 있다.
분석부는 근적외선 수신부(620, 630)에서 수신한 근적외선에 기초하여, 혈당량을 분석할 수 있다. 구체적으로, 수신된 근적외선의 스펙트럼 상에서, 포도당이 흡수하는 파장의 투과율이 낮을수록, 분석부는 혈당량을 높게 측정할 수 있다.
혈당 측정기(600)는 대상체, 즉 입술(660)이 인접하는 마우스피스(670)의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 혈당 측정기(600)의 하우징(housing)은 마우스피스(670)의 형태가 될 수 있다. 구체적으로, 마우스피스(670)는 사용자의 아랫입술(660)이 끼워질 수 있도록, 아치 형태의 구조를 포함할 수 있다.
도 6의 (b)는 마우스피스(670)에 입술(660)이 밀착되기 전의 혈당 측정기(600)를 도시한다. 또한, 도 6의 (c)는 마우스피스(670)에 입술(660)이 밀착한 후의 혈당 측정기(600)를 도시한다.
압력 측정부(640, 650)는 대상체에 대한 압력을 측정한다. 예를 들어, 압력 측정부(640, 650)는 대상체에 대한 압력을 견디는 탄성부(640)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 사용자가 혈당 측정기(600)를 대상체에 밀착시킴에 따라, 혈당 측정기(600)와 대상체 사이에 발생하는 압력이 탄성부(640)에 가해질 수 있다. 예를 들어, 사용자가 마우스피스(670)에 입술(660)에 밀착시키고, 손으로 마우스피스(670)를 누르면, 탄성부(640)에 압력이 가해질 수 있다.
또한, 압력 측정부는 탄성부(640)가 견디는 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 측정부는 탄성부(640)가 견디는 압력이 소정의 값 이상이 되면 켜지는 스위치(650)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 탄성부(640)에 가해지는 압력이 점점 커짐에 따라, 탄성부(640)가 점점 수축하여 스위치(650)가 연결될 수 있다.
또한, 근적외선 조사부(610)는 스위치(650)가 켜지면 입술에 근적외선을 조사할 수 있다.
혈당 측정기(600)는 대상체에 대한 압력에 따라 근적외선을 조사하는 시점을 제어하여, 혈당 측정에 있어서 발생할 수 있는 압력에 의한 오차를 최소화할 수 있다.
도 7은 다른 일부 실시예에 따라 대상체에 근적외선을 조사하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a)는 다른 일부 실시예에 따른 휴대용 혈당 측정기(700)를 도시한다. 도 7의 (b)는 마우스피스(770)에 입술(760)이 밀착되기 전의 혈당 측정기(700)를 도시한다. 또한, 도 7의 (c)는 마우스피스(770)에 입술(760)이 밀착한 후의 혈당 측정기(700)를 도시한다.
도 7과 도 6을 비교하면, 도 7의 압력 측정부는 탄성부(640) 대신 압력 센서(740)를 포함할 수 있다. 이외의 도 7의 혈당 측정기(700)의 구성들은 도 6의 혈당 측정기(600)의 구성들과 동일 대응될 수 있다. 구체적으로, 도 7의 근적외선 조사부(710), 근적외선 수신부(720, 730), 분석부(미도시) 및 마우스피스(770)는 도 6의 근적외선 조사부(610), 근적외선 수신부(620, 630), 분석부(미도시) 및 마우스피스(670)에 동일 대응될 수 있다. 따라서, 도 6과 중복되는 설명은 생략한다.
압력 센서(740)는 혈당 측정기(700)와 대상체 사이의 압력을 측정할 수 있다. 구체적으로, 사용자가 혈당 측정기(700)를 대상체에 밀착시킴에 따라, 압력 센서(740)는 혈당 측정기(700)와 대상체 사이에 발생하는 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 압력 센서(740)는 마우스피스(770) 상에 위치할 수 있다. 또한, 사용자가 마우스피스(770)에 입술(760)에 밀착시키고, 손으로 마우스피스(770)를 누르면, 압력 센서(740)는 마우스피스(770)와 입술(760) 사이의 압력을 측정할 수 있다.
또한, 근적외선 조사부(710)는 압력 센서(740)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이 되면, 대상체에 근적외선을 조사할 수 있다.
도 8의 (a)는 다른 일부 실시예에 따른 휴대용 혈당 측정기(800)를 도시한다. 도 8의 (b)는 마우스피스(870)에 입술(860)이 밀착되기 전의 혈당 측정기(800)를 도시한다. 또한, 도 8의 (c)는 마우스피스(870)에 입술(860)이 밀착한 후의 혈당 측정기(800)를 도시한다.
도 8과 도 7을 비교하면, 도 8의 혈당 측정기(800)는 압력부(880)를 더 포함할 수 있다. 이외의 도 8의 혈당 측정기(800)의 구성들은 도 7의 혈당 측정기(700)의 구성들과 동일 대응될 수 있다. 구체적으로, 도 8의 근적외선 조사부(810), 근적외선 수신부(820, 830), 분석부(미도시), 마우스피스(870) 및 압력 센서는 도 7의 근적외선 조사부(710), 근적외선 수신부(720, 730), 분석부(미도시), 마우스피스(770) 및 압력 센서(740)에 동일 대응될 수 있다. 따라서, 도 7과 중복되는 설명은 생략한다.
압력부(880)는 대상체에 압력을 가할 수 있다. 예를 들어, 압력부(880)는 마우스피스(870) 상에 위치하는 경첩을 포함하여, 대상체에 직접 압력을 가할 수 있다. 따라서, 도 7의 혈당 측정기와 달리, 도 8의 혈당 측정기(800)는 사용자가 혈당 측정기(800)에 압력을 가할 필요가 없다.
압력 측정부(840)는 압력부(880)에 의해 가해진 대상체에 대한 압력을 측정한다. 또한, 근적외선 조사부(810)는 압력 측정부(840)에 의해 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 대상체에 근적외선을 조사할 수 있다.
혈당 측정기(800)는 대상체에 대한 압력에 따라 근적외선을 조사하는 시점뿐만 아니라, 대상체에 가해지는 압력을 제어하여, 혈당 측정에 있어서 발생할 수 있는 압력에 의한 오차를 최소화할 수 있다.
도 9는 일부 실시예에 따라 휴대용 디바이스에 결합된 혈당 측정기를 도시한 도면이다. 도 9의 (a)는 휴대용 디바이스(900)에 결합된 혈당 측정기(910)가 혈당량을 측정하는 동작을 도시한다. 또한, 도 9 의 (b)는 휴대용 디바이스(900)에 결합된 혈당 측정기(910)를 확대하여 도시한 도면이다.
혈당 측정기(910)는 스마트폰 및 웨어러블 디바이스 등과 같은 휴대용 디바이스(900)에 결합되어 구현될 수 있다. 예를 들어, 혈당 측정기(910)는 휴대용 디바이스(900)의 어느 한 면에 결합될 수 있다.
또한, 혈당 측정기(910)는 압력 측정부(950, 960), 근적외선 조사부(920, 940), 근적외선 수신부(930) 및 분석부(미도시)를 포함할 수 있다. 압력 측정부는 대상체에 대한 압력을 견디는 탄성부(950) 및 대상체에 대한 압력이 소정의 값 이상이 되면 켜지는 스위치(960)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 탄성부(950)에 가해지는 압력이 점점 커짐에 따라, 탄성부(950)가 수축하여 스위치(960)가 연결된다.
예를 들어, 사용자가 입술(970)을 혈당 측정기(910)에 밀착하면, 입술(970)과 혈당 측정기(910) 사이의 압력이 탄성부(950)에 가해진다. 또한, 탄성부(950)의 수축에 의하여, 스위치(960)가 연결되고, 근적외선 조사부(920, 940)에서 입술(970)에 근적외선을 조사할 수 있다.
근적외선 조사부(920, 940)는 혈당 측정기(910)의 소형화를 위해, 특정 파장의 근적외선만을 조사하도록 구현될 수 있다. 구체적으로, 근적외선 조사부(920, 940)는 혈당량을 효율적으로 측정할 수 있는 소정의 파장들만을 조사하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 근적외선 조사부는 0.8 um 근방의 상대적으로 짧은 파장의 근적외선을 조사하는 제1 근적외선 조사부(920) 및 1.8 um 근방의 상대적으로 긴 파장의 근적외선을 조사하는 제2 근적외선 조사부(940)를 포함할 수 있다.
또한, 복수의 근적외선 조사부(920, 940)들은 근적외선 수신부(930)에 대하여 대칭적으로 위치할 수 있다. 예를 들어, 복수의 근적외선 조사부(920, 940)들은 근적외선 수신부(930)로부터 소정의 원호 상에 위치할 수 있다.
근적외선 수신부(930)는 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 대상체를 투과한 근적외선 중 적어도 하나를 수신하고, 분석부는 수신된 근적외선에 기초하여 혈당량을 분석한다.
도 10은 일부 실시예에 따라 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR, attenuated total reflection near infrared)을 이용한 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 9를 통해 설명한 바와 같이, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(1000)는 대상체에 직접 근적외선을 조사하여, 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 대상체를 투과한 근적외선 중 하나에 기초하여 혈당량을 측정할 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(1000)는 광도 파로에 근적외선을 조사하여, 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여 혈당량을 측정할 수 있다.
혈당 측정기(1000)는 흡광 모드 및 감쇠 전반사 모드를 함께 사용할 수 있다. 또한, 혈당 측정기(1000)는 흡광 모드 및 감쇠 전반사 모드를 선택적으로 사용할 수 있다. 도 6 내지 도 9를 참조하여 흡광 모드에 대해서 설명한바, 이하에서는, 감쇠 전반사 모드를 사용하는 혈당 측정기(1000)에 대하여 설명한다.
도 10의 (a)는 다른 일부 실시예에 따른 휴대용 혈당 측정기(1000)를 도시한다.
혈당 측정기(1000)는 압력 측정부(1040, 1050), 제1 광도 파로(1014)를 포함하는 필름(1010), 마우스피스(1070), 근적외선 조사부(1014), 근적외선 수신부(1013) 및 분석부(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 광도 파로(1014) 및 제1 광도 파로(1014)를 포함하는 필름(1010)에 대해서는 이하, 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.
근적외선 조사부(1014)는 압력 측정부(1040, 1050)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 제1 광도 파로(1014)에 복수의 파장을 갖는 근적외선을 조사한다. 또한, 근적외선 조사부(1014)에서 조사하는 근적외선의 파장은 0.8 um 이상 1.8 um 이하가 될 수 있다. 혈당 측정기(1000)는 0.8 um 이상 1.8 um 이하의 파장을 갖는 근적외선을 이용함으로써, 지문 영역 내에서 체내 수분에 의한 노이즈를 최소화하여, 혈당량을 효율적으로 측정할 수 있다.
근적외선 수신부(1013)는 제1 광도 파로(1014)로부터 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR)을 수신한다. 구체적으로, 근적외선 조사부(1014)에서 조사된 근적외선이 제1 광도 파로(1014)를 통해 전파되면서 에바네센트파가 발생하여, 근적외선의 일부가 대상체에 흡수된다. 따라서, 근적외선 수신부(1013)는 제1 광도 파로(1014)로부터 감쇠 전반사 근적외선을 수신할 수 있다.
분석부는 근적외선 수신부(1013)에서 수신한 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 혈당량을 분석할 수 있다. 구체적으로, 수신된 감쇠 전반사 근적외선의 스펙트럼 상에서, 포도당이 흡수하는 파장의 근적외선의 투과율이 낮을수록, 분석부는 혈당량을 높게 측정할 수 있다.
혈당 측정기(1000)는 대상체, 즉 입술(1030)이 인접 또는 접촉하는 마우스피스(1070)의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 혈당 측정기(1000)의 하우징(housing)은 마우스피스(1070)의 형태가 될 수 있다. 구체적으로, 마우스피스(1070)는 사용자의 아랫입술(1030)이 끼워질 수 있도록, 아치 형태의 구조를 포함할 수 있다.
도 10의 (b)는 마우스피스(1070)에 입술(1030)이 밀착되기 전의 혈당 측정기(1000)를 도시한다. 또한, 도 10의 (c)는 마우스피스(1070)에 입술(1030)이 밀착한 후의 혈당 측정기(1000)를 도시한다.
도 10의 압력 측정부(1040, 1050)는 도 6의 압력 측정부(1040, 1050)와 동일 대응될 수 있다. 구체적으로, 도 10의 대상체에 대한 압력을 견디는 탄성부(1040) 및 탄성부(1040)가 견디는 압력이 소정의 값 이상이면 켜지는 스위치(1050)는 도 6의 탄성부(1040) 및 스위치(1050)에 각각 동일 대응될 수 있다. 따라서, 도 6과 중복되는 설명은 생략한다.
또한, 압력 측정부(1040, 1050)는 압력 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 다시말하여, 탄성부(1040) 및 스위치(1050) 대신, 압력 센서를 이용하여 마우스피스(1070)와 대상체 사이의 압력을 측정할 수 있다.
도 11은 도 10의 혈당 측정기의 구성을 설명하기 위한 일 도면이다.
도 11의 (a)의 혈당 측정기(1100)는 도 10의 (a)의 혈당 측정기(1100)에 동일 대응된다. 따라서, 도 10과 중복되는 설명은 생략한다.
도 11의 (b)는 제1 광도 파로(1114)를 포함하는 필름(1110)을 도시한다. 여기서, 필름(1110)은 혈당 측정기(1100)로부터 결합 및 분리될 수 있는 독립적인 모듈을 의미한다.
제1 광도 파로(1114)는 대상체에 인접한다. 구체적으로, 제1 광도 파로(1114)는 에바네센트파가 대상체 내에 흡광될 수 있도록, 대상체에 인접한다. 예를 들어, 제1 광도 파로(1114)는 마우스피스(1170) 상에 위치할 수 있다.
또한, 제1 광도 파로(1114)는 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광도 파로는 PMMA(polymethyl methacrylate), PS(poly styrene) 및 PC(polycarbonate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
에바네센트파는 대상체에 투과되는 깊이가 매우 얕기 때문에, 혈당량을 정밀하게 측정하기 위해서, 대상체와 제1 광도 파로(1114) 사이의 커플링(coupling)이 중요하다. 다시 말하여, 대상체가 제1 광도 파로(1114)에 인접할 때, 틈이 없을수록 혈당량이 정밀하게 측정될 수 있다.
일반적으로, 감쇠 전반사를 이용한 적외선 분광법은 ZnSe 혹은 Ge 재질의 크리스탈 광도 파로를 사용한다. 탄성이 없는 크리스탈 광도 파로는 대상체와 비효율적으로 커플링 될 수 있다. 구체적으로, 크리스탈 광도 파로는 대상체에 의한 압력을 받아도 형태의 변형이 없기 때문에, 대상체와 틈 없이 인접 하는 것이 어렵다. 따라서, 크리스탈 광도 파로가 이용되면, 에바네센트파가 대상체에 흡수되기가 어렵고, 혈당량 측정에 오류가 발생할 수 있다.
반면에, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(1100)의 제1 광도 파로(1114)는 폴리머를 포함하여, 대상체에 제1 광도 파로(1114)가 효율적으로 커플링 될 수 있다. 구체적으로, 제1 광도 파로(1114)의 일부 또는 전부가 폴리머 재질을 포함하면, 제1 광도 파로(1114)가 유연(flexible)해져서 대상체와 틈 없이 인접할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 폴리머 제1 광도 파로(1114)에 입술을 밀착하면, 입술의 형태에 따라 폴리머 제1 광도 파로(1114)에 압력이 가해져서, 폴리머 제1 광도 파로(1114)의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 입술과 폴리머 제1 광도 파로(1114)가 효율적으로 커플링될 수 있다. 또한, 제1 광도 파로(1114)를 포함하는 필름(1110)도 폴리머를 포함할 수 있다.
폴리머 제1 광도 파로(1114)는 혈당 측정기(1100) 내에서 교체 가능 할 수 있다. 구체적으로, 폴리머 제1 광도 파로(1114)는 일정 기간 사용 후 혈당 측정기(1100)로부터 분리되어 새로운 폴리머 제1 광도 파로로 교체될 수 있다. 예를 들어, 제1 광도 파로(1114)는 혈당 측정기(1100)로부터 결합 또는 분리될 수 있다. 또는, 제1 광도 파로(1114)를 포함하는 필름(1110)이 혈당 측정기(1100)로부터 결합 또는 분리될 수 있다.
폴리머 제1 광도 파로(1114)가 교체 가능하면, 지속적인 사용으로 인한 마모 및 위생 상의 문제를 예방할 수 있다. 또한, 사용자는 혈당 측정기(1100)의 본체는 계속하여 사용하고, 제1 광도 파로(1114)만 교체하면 되므로, 혈당 측정기(1100)의 유지 비용을 절약할 수 있다.
제1 광도 파로(1114)는 테이퍼링 광도 파로(1140, Taperd waveguide)를 포함할 수 있다. 여기서, "테이퍼링 광도 파로(1140)"란 클래딩(cladding)이 얇게 깎여진 광도 파로를 의미한다. 얇게 깎여진 클래딩에 의해 에바네센트파가 대상체에 더욱 효율적으로 흡광될 수 있으며, 혈당량이 더욱 정밀하게 측정될 수 있다.
도 11의 (c)는 제1 광도 파로(1114) 내의 에바네센트파(1180) 및 감쇠 전반사 근적외선(1190)을 설명하기 위한 도면이다.
근적외선 조사부(1111)에 의해 조사된 근적외선은, 제1 광도 파로(1114) 내에서 전반사(total reflection)를 통해 전파된다. 구체적으로, 근적외선(1170)이 굴절률이 높은 코어(1114)로부터, 굴절률이 낮은 클래딩(1160)을 향해 진행하고, 입사각이 임계각 이상일 때, 전반사가 발생한다.
또한, 에바네센트파(1180)란 전반사가 발생할 때 코어(1114) 외부로 일부 전파되는 근적외선을 의미한다. 에바네센트파(1180)는 코어(1114) 외부로 매우 얕은 깊이(1150)만큼 진행할 수 있다.
에바네센트파(1180)가 코어(1114) 외부로 전파되어 대상체에 일부 흡광되면, 전반사 전 최초 근적외선(1170)에 비하여, 전반사 후 근적외선(119)의 일부 파장은 투과율이 낮아진다. 따라서, 에바네센트파(1180)에 의해 대상체에 일부가 흡수되고, 제1 광도 파로(1114)에서 전반사를 통해 전파되는 근적외선을 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR)이라 한다.
또한, 분석부(미도시)는 적외선 분광법에 기초하여, 감쇠 전반사 근적외선(1190)을 분석하고 혈당량을 측정할 수 있다.
일부 실시예에 따른 혈당 측정기(1100)는 제1 광도 파로(1114)로부터 수신한 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR, attenuated total reflection near infrared)과 제2 광도 파로(1115)로부터 수신한 대조군 근적외선(control NIR)을 비교하여, 혈당량을 더욱 효율적으로 측정할 수 있다.
여기서, 제2 광도 파로(1115)로부터 수신한 대조군 근적외선이란, 대상체에 흡광되지 않고, 제2 광도 파로(1115)로부터 전반사를 통해 전파된 근적외선을 의미한다. 따라서, 제2 광도 파로(1115)로부터 수신한 전반사 근적외선은 대조군(對照群, control group)이 될 수 있고, 제1 광도 파로(1114)로부터 수신한 전반사 근적외선은 실험군(實驗群, experimental group)이 될 수 있다.
구체적으로, 도 11의 (b)를 참조하면, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(1100)는 제2 광도 파로(1115)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 광도 파로(1115)는 대상체에 인접하지 않는다. 예를 들어, 제1 광도 파로(1114)는 마우스피스(1170)의 외부 표면 상에 위치하는 반면, 제2 광도 파로(1115)는 마우스피스(1170)의 내부에 위치할 수 있다. 또는, 필름(1110)은 제1 광도 파로(1114) 및 제2 광도 파로(1115)를 포함할 수 있으며, 제2 광도 파로(1115)는 대상체에 인접하지 않도록 폴리머 등으로 코팅될 수 있다. 따라서, 제2 광도 파로(1115)로부터 수신된 대조군 근적외선은 에바네센트파가 발생하더라도, 대상체에 대한 정보를 포함하지 않는다.
또한, 근적외선 조사부(1111)는 근적외선의 일부를 제1 광도 파로(1114)에 조사하고, 나머지 일부를 제2 광도 파로(1115)에 조사할 수 있다. 근적외선 조사부(1111)는 제1 광도 파로(1114)에 조사되는 근적외선과 제2 광도 파로(1115)에 조사되는 근적외선 사이의 비율을 자유롭게 조절할 수 있다. 구체적으로, 제2 광도 파로(1115)로부터 수신한 전반사 근적외선은 대조군에 해당하므로, 근적외선 조사부(1111)는 제2 광도 파로(1115)에 소량의 근적외선을 조사할 수 있다. 예를 들어, 근적외선 조사부(1111)는 제1 광도 파로(1114)에 90%의 근적외선을 조사하고, 제2 광도 파로(1115)에 10%의 근적외선을 조사할 수 있다.
근적외선 수신부(1112, 1113)는 제1 광도 파로(1114)로부터 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR)을 수신하고, 제2 광도 파로(1115)로부터 대조군 근적외선(control-NIR)을 수신할 수 있다.
분석부는 감쇠 전반사 근적외선 및 전반사 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다.
도 12는 제1 광도 파로(1230)로부터 수신한 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR) 및 제2 광도 파로(1220)로부터 수신한 대조군 근적외선(control-NIR)의 투과율의 일 예를 도시한다.
예를 들어, 분석부(미도시)는 대조군 근적외선의 투과율(1221)과 감쇠 전반사 근적외선의 투과율(1231)의 차이에 기초하여, 혈당량을 더욱 정밀하게 측정할 수 있다. 구체적으로, 대조군 근적외선의 투과율(1221)은 근적외선이 대상체 이외의 물질에 흡광되어 발생하는 노이즈를 포함할 수 있다. 따라서, 대조군 근적외선의 투과율(1221)에서 감쇠 전반사 근적외선의 투과율(1231)을 빼면, SNR을 높일 수 있다.
또한, 분석부는 대조군 근적외선의 투과율(1221)과 감쇠 전반사 근적외선의 투과율(1231)의 차이를 산출할 때, 제1 광도 파로(1230)에 조사된 근적외선 및 제2 광도 파로(1220)에 조사된 근적외선 사이의 비율을 고려할 수 있다. 예를 들어, 근적외선 조사부가 제1 광도 파로(1230)에 90%의 근적외선을 조사하고, 제2 광도 파로(1220)에 10%의 근적외선을 조사했다면, 분석부는 제2 광도 파로(1220)로부터 수신한 대조군 근적외선의 이득(gain)을 9배 증폭하여, 감쇠 전반사 근적외선과의 차이를 산출할 수 있다. 또 다른 예로, 근적외선 조사부가 제1 광도 파로(1230)에 50%의 근적외선을 조사하고, 제2 광도 파로(1220)에 다른 50%의 근적외선을 조사했다면, 분석부는 제2 광도 파로(1220)로부터 수신한 대조군 근적외선의 이득(gain)을 증폭하지 않고, 감쇠 전반사 근적외선과의 차이를 산출할 수 있다.
도 13은 도 11의 혈당 측정기(1100)에 포함되는 압력 측정부의 구성을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 13의 (a)는 제1 광도 파로(1330)를 포함하는 필름(1300)을 도시한다. 도 13의 (a)의 필름(1300)은 도 11의 (b)의 필름(1110)에 비하여, 압력 측정부(1310, 1320)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 도 11의 (b)와 중복되는 설명은 생략한다.
도 13의 (b)는 대상체가 인접하기 전, 압력 측정부(1310, 1320)를 도시한다. 또한, 도 13의 (c)는 대상체가 인접한 후, 압력 측정부(1310, 1320)를 도시한다.
도 13의 압력 측정부()와 도 10의 압력 측정부(1040, 1050)을 비교하면, 도 10의 압력 측정부(1040, 1050)는 마우스피스(1070) 내부에 위치하는 반면, 도 13의 압력 측정부(1310, 1320)는 필름(1300) 내부에 위치한다.
대상체는 제1 광도 파로(1330)에 인접하므로, 일부 실시예에 따른 혈당 측정기(1100)는 제1 광도 파로(1330)와 대상체 사이의 압력을 측정하여 근적외선의 개시 시점을 제어할 수 있다.
구체적으로, 사용자가 제1 광도 파로(1330)를 대상체에 밀착시키면, 대상체와 제1 광도 파로(1330) 사이의 압력이 탄성부(1310)에 가해질 수 있다. 또한, 탄성부(1310)에 가해지는 압력이 점점 커짐에 따라, 탄성부(1310)가 점점 수축하여 스위치(1320)가 연결될 수 있다.
근적외선 조사부(1111)는 압력 측정부(1310, 1320)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 대상체에 근적외선을 조사할 수 있다. 예를 들어, 탄성부(1310)가 점점 수축하여 스위치(1320)가 켜지면, 근적외선 조사부(1111)는 대상체에 근적외선을 조사할 수 있다.
도 14는 다른 실시예에 따라 휴대용 디바이스에 결합된 혈당 측정기를 도시한 도면이다. 도 14의 (a)는 휴대용 디바이스(1400)에 결합된 혈당 측정기(1410)가 혈당량을 측정하는 동작을 도시한다. 또한, 도 14 의 (b)는 휴대용 디바이스(1400)에 결합된 혈당 측정기(1410)를 확대하여 도시한 도면이다.
혈당 측정기(1410)는 스마트폰 및 웨어러블 디바이스 등과 같은 휴대용 디바이스(1400)에 결합되어 구현될 수 도 있다. 예를 들어, 혈당 측정기(1410)는 휴대용 디바이스(1400)의 어느 한 면에 결합될 수 있다.
또한, 혈당 측정기(1410)는 압력 측정부(1420, 1430), 근적외선 조사부(1411), 근적외선 수신부(1412, 1413) 및 분석부(미도시)를 포함할 수 있다. 도 14의 압력 측정부(1420, 1430)는 도 9의 압력 측정부(950, 960)에 동일 대응될 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
예를 들어, 사용자가 입술(1440)을 혈당 측정기(1410)에 밀착하면, 입술(1440)과 혈당 측정기(1410) 사이의 압력이 탄성부(1420)에 가해진다. 또한, 탄성부(1420)의 수축에 의하여, 스위치(1430)가 연결되고, 근적외선 조사부에서 제1 광도 파로(1450)에 근적외선을 조사할 수 있다. 근적외선 수신부(1412, 1413)는 제1 광도 파로(1450)로부터 감쇠 전반사 근적외선을 수신하고, 분석부(미도시)는 수신된 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여 혈당량을 분석한다.
도 15는 일부 실시예에 따라 근적외선 및 날숨에 기초하여 혈당량을 측정하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15의 혈당 측정기(1500)는 도 10의 혈당 측정기(1000)에 비하여, 날숨 배관(1520)을 더 포함한다. 도 15의 혈당 측정기(1500)의 이외의 구성들은 도 10의 혈당 측정기(1000)의 구성들에 동일 대응된다. 구체적으로, 도 15의 혈당 측정기(1500)의 압력 측정부(1540, 1550), 근적외선 조사부(1511), 근적외선 수신부(1513), 제1 광도파로(1514), 필름(1510) 및 마우스피스(1570)는 도 10의 혈당 측정기(1000)의 압력 측정부(1040, 1050), 근적외선 조사부(1011), 근적외선 수신부(1013), 제1 광도파로(1014), 필름(1510) 및 마우스피스(1070)에 동일 대응될 수 있다. 따라서, 도 10과 중복되는 설명은 생략한다.
일부 실시예에 따른 혈당 측정기(1500)는 근적외선과 함께 날숨에 기초하여, 혈당량을 더욱 효율적으로 측정할 수 있다.
구체적으로, 마우스피스(1570)는 날숨이 통과하는 날숨 배관(1520, exhalation duct)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 마우스피스(1570)를 물어서, 입술(1530)을 제1 광도 파로(1514)에 밀착시키고, 날숨 배관에 날숨을 불어넣을 수 있다.
분석부는 근적외선과 날숨을 함께 분석하기 위하여, 분광부 및 날숨 분석부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 날숨 분석부는 날숨 배관(1520)을 통해 사용자의 날숨을 받고, 사용자의 날숨에 포함된 아세톤 또는 케톤의 농도를 분석할 수 있다. 예를 들어, 당뇨병 환자의 날숨에는 지방의 불완전산화로 인해 아세톤이 포함될 수 있는데, 아세톤의 농도가 높을수록 당뇨가 심할 수 있다. 또한, 날숨 분석부는 가스 농도와 당뇨와의 상관관계를 높이기 위해 몇 가지 가스종을 추가로 모니터링할 수 있다. 따라서, 날숨 분석부는 날숨에 포함된 아세톤 및 기타 가스의 농도에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다.
근적외선 조사부(1511)는 압력 측정부(1540, 1550)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 제1 광도 파로(1514)에 근적외선을 조사한다.
근적외선 수신부(1513)는 제1 광도 파로(1514)로부터 감쇠 전반사 근적외선을 수신한다.
분광부(541)는 적외선 분광법에 기초하여, 근적외선 수신부(1513)에서 수신한 근적외선을 분석한다.
도 16은 일부 실시예에 따른 근적외선 수신부에 포함되는 적분구의 일 예를 도시한다.
근적외선 수신부는 근적외선을 모으는 적분구(1600)를 포함할 수 있다. 적분구(1600)는 근적외선의 반사 및 산란에 기초하여, 수신된 근적외선을 한 곳에 집중적으로 모아주는 기능을 할 수 있다. 적분구(1600)는 흡광 모드 및 감쇠 전반사 모드 모두에서 사용될 수 있다.
구체적으로, 대상체로부터 반사되거나 산란된 근적외선, 대상체를 투과한 근적외선 및 제1 광도 파로를 통해 전파된 근적외선 중 적어도 하나는 컬렉션 포트(collection port)를 통해 적분구(1600) 내로 전파된다. 적분구(1600) 내에서 근적외선들은 입사각에 따라 반사 및 산란되며, 디텍션 포트(1620, detection port)를 통해 외부로 전파된다. 디텍션 포트를 통해 외부로 전파된 근적외선은 조리개(1630, aperture)를 통해 디텍터(1640)로 모아진다.
적분구(1600)는 근적외선 수신부에서 수신된 근적외선의 양 또는 이득(gain)이 충분하지 못할 때 효율적이다. 분석부(440, 540)는 디텍터(1640)에 모여진 근적외선을 통해, 혈당량을 더욱 효율적으로 측정할 수 있다.
도 17은 다른 일부 실시예에 따라 근적외선 및 날숨에 기초하여 혈당량을 측정하는 혈당 측정기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
혈당 측정기(1700)는 날숨에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 혈당 측정기(1700)는 날숨 배관(1710)을 포함하는 마우스피스(1740)를 통해, 사용자의 날숨을 받는다. 또한, 날숨 분석부(미도시)는 날숨에 포함된 아세톤 또는 케톤의 농도에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다.
또한, 혈당 측정기(1700)는 입술 또는 혀에 근적외선을 조사하여 혈당량을 측정할 수 있다. 구체적으로, 혈당 측정기(1700)는 제1 근적외선 조사부(1750) 및 제1 근적외선 수신부(1751)를 포함할 수 있다. 제1 근적외선 조사부(1750)는 입술에 근적외선을 직접 조사하기 위하여, 입술 또는 혀에 인접하는 마우스피스(1740) 상에 위치할 수 있다. 또한, 제1 근적외선 수신부(1751)는 입술에서 반사된 근적외선을 수신하기 위하여, 입술 또는 혀에 인접하는 마우스피스(1740) 상에 위치할 수 있다. 제1 근적외선 조사부(1750)는 제1 압력 측정부(미도시)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 입술 또는 혀에 근적외선을 조사한다. 제1 압력 측정부는 도 6 내지 도 9를 통해 설명한 바와 같이, 탄성부를 포함하거나 압력 센서를 포함할 수 있다. 또한, 분광부(미도시)는 근적외선 수신부(1751)에 의해 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다.
또한, 혈당 측정기(1700)는 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다. 구체적으로, 혈당 측정기(1700)는 제1 광도 파로(1764)를 포함할 수 있다. 제1 광도 파로(1764)는 입술 또는 혀에 인접하기 위하여, 마우스피스(1740) 상에 위치할 수 있다. 또한, 혈당 측정기(1700)는 제1 광도 파로(1764)를 포함하는 필름(1760)을 포함할 수 있다. 또한, 혈당 측정기(1700)는 제1 광도 파로(1764)에 근적외선을 조사하는 제2 근적외선 조사부(1761) 및 제1 광도 파로(1764)로부터 근적외선을 수신하는 제2 근적외선 수신부(1762, 1763)를 포함할 수 있다. 제2 근적외선 조사부(1761)는 압력 측정부(미도시)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 제1 광도 파로(1764)에 근적외선을 조사한다. 압력 측정부는 도 10 내지 도 15를 통해 설명한 바와 같이, 탄성부를 포함하거나 압력 센서를 포함할 수 있다. 또한, 분광부(541)는 근적외선 수신부(1751)에 의해 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다.
또 다른 예로, 혈당 측정기(1700)는 손가락에 근적외선을 조사하여 혈당량을 측정할 수 있다. 구체적으로, 혈당 측정기(1700)는 방아쇠(1730), 제3 근적외선 조사부(1731) 및 제3 근적외선 수신부(1732, 1733)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 방아쇠는 손가락으로 당기거나, 손가락을 밀착시킬 수 있는 혈당 측정기(1700)의 하우징(housing)이 될 수 있다. 또한, 방아쇠(1730)는 제3 압력 측정부(1734, 1735)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제3 압력 측정부(1734, 1735)는 사용자가 손가락으로 방아쇠를 당길 때, 방아쇠(1730)와 손가락 사이의 압력을 견디는 탄성부(1734)를 포함할 수 있다. 또한, 제3 압력 측정부(1734, 1735)는 탄성부(1734)가 견디는 압력을 측정할 수 있다. 예를 들어, 제3 압력 측정부(1734, 1735)는 탄성부(1734)가 견디는 압력이 소정의 값 이상이면 켜지는 스위치(1735)를 포함할 수 있다.
제3 근적외선 조사부(1731)는 제3 압력 측정부(1734, 1735)에서 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 손가락에 근적외선을 조사한다. 근적외선 수신부(1732)는 손가락으로부터 반사된 근적외선을 수신할 수 있다. 또는 근적외선 수신부(1733)는 손가락을 투과한 근적외선을 수신할 수 있다. 분광부(미도시)는 근적외선 수신부(1732, 1733)에 의해 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정할 수 있다.
또한, 혈당 측정기(1700)는 적분구(1720)를 포함할 수 있다. 적분구(1720)는 근적외선의 반사 및 산란에 기초하여, 수신된 근적외선을 한 곳에 집중적으로 모아주는 기능을 할 수 있다. 적분구(1720)는 흡광 모드 및 감쇠 전반사 모드 모두에서 사용될 수 있다.
도 18은 일부 실시예에 따른 혈당 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
혈당 측정 방법(1800)의 동작 구성은 혈당 측정기(400a, 500)의 동작 구성과 동일하다. 따라서, 혈당 측정 방법(1800)을 설명하는데 있어서, 도 1 내지 도 17과 중복되는 설명은 생략한다.
도 18을 참조하면, 일부 실시예에 따른 혈당 측정 방법(1800)의 1810 단계는 대상체에 대한 압력을 측정한다. 구체적으로, 혈당 측정 방법(1800)은 탄성부가 견디는 압력을 측정하거나, 압력센서를 통해 압력을 측정할 수 있다(1810 단계). 1810 단계의 동작은 압력 측정부(410a, 510)에서 수행될 수 있다.
또한, 혈당 측정 방법(1800)은 대상체에 직접 압력을 가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 대상체에 직접 압력을 가하는 단계는 압력부(513)에 의해 수행될 수 있다.
1820 단계는 1810 단계에서 측정된 압력이 소정의 값 이상인지를 판단한다. 혈당 측정 방법(1800)은 1820 단계의 판단 결과, 측정된 압력이 소정의 값 이상이 아닌 경우, 다시 대상체에 대한 압력을 측정한다.
1830 단계는 1820 단계의 판단 결과, 측정된 압력이 소정의 값 이상인 경우, 대상체에 근적외선을 조사한다. 구체적으로, 근적외선의 파장은 0.8um 이상 1.8um 이하가 될 수 있다. 1820 단계 및 1830 단계의 동작은 근적외선 조사부(420a, 520)에서 수행될 수 있다.
1840 단계는 대상체로부터 반사된 근적외선, 산란된 근적외선 및 대상체를 투과한 근적외선 중 적어도 하나를 수신한다. 1840 단계의 동작은 근적외선 수신부(430a, 530)에서 수행될 수 있다.
1850 단계는 수신된 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정한다. 구체적으로, 혈당 측정 방법(1800)은 적외선 분광법에 기초하여, 수신된 근적외선을 분석하고, 혈당량을 측정할 수 있다. 1850 단계의 동작은 분석부(440a, 540)에서 수행될 수 있다.
도 19는 다른 일부 실시예에 따른 혈당 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
혈당 측정 방법(1900)의 동작 구성은 혈당 측정기(400b, 500)의 동작 구성과 동일하다. 따라서, 혈당 측정 방법(1800)을 설명하는데 있어서, 도 1 내지 도 17과 중복되는 설명은 생략한다.
도 19를 참조하면, 일부 실시예에 따른 혈당 측정 방법(1900)의 1910 단계는 대상체에 대한 압력을 측정한다. 구체적으로, 혈당 측정 방법(1900)은 탄성부가 견디는 압력을 측정하거나, 압력센서를 통해 압력을 측정할 수 있다(1910 단계). 1910 단계의 동작은 압력 측정부(410b, 510)에서 수행될 수 있다.
혈당 측정 방법(1900)의 1930 단계는 1920 단계의 판단 결과, 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 대상체에 인접하는 제1 광도 파로에 근적외선을 조사할 수 있다. 여기서, 제1 광도 파로는 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광도 파로는 PMMA(polymethyl methacrylate), PS(poly styrene) 및 PC(polycarbonate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1 광도 파로는 혈당 측정기 내에서 교체 가능할 수 있다. 또한, 제1 광도 파로는 테이퍼링 광도 파로(taperd waveguide)를 포함할 수 있다. 1930 단계의 동작은 근적외선 조사부(420b, 520)에 의해 수행될 수 있다.
1940 단계는 제1 광도 파로로부터 감쇠 전반사 근적외선을 수신한다. 1940 단계의 동작은 근적외선 수신부(430b, 530)에 의해 수행될 수 있다.
1950 단계는 1940 단계에서 수신된 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정한다. 1950 단계의 동작은 분석부(440b, 540)에 의해 수행될 수 있다.
도 20은 다른 일부 실시예에 따른 혈당 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
2010 단계 내지 2020 단계는 1910 단계 내지 1920 단계에 동일 대응된다. 따라서 도 19와 중복되는 설명은 생략한다.
혈당 측정 방법(2000)의 2030 단계는 2020 단계의 판단 결과, 측정된 압력이 소정의 값 이상이면, 대상체에 인접하는 제1 광도 파로에 근적외선의 일부를 조사하고, 대상체에 인접하지 않는 제2 광도 파로에 나머지 일부를 조사할 수 있다(2030 단계).
2050 단계는 제1 광도 파로로부터 감쇠 전반사 근적외선을 수신하고, 제2 광도 파로로부터 대조군 근적외선을 수신하는 단계를 포함한다. 2050 단계의 동작은 근적외선 수신부(430b, 530)에 의해 수행될 수 있다.
2060 단계는 감쇠 전반사 근적외선 및 대조군 근적외선에 기초하여 혈당량을 측정한다. 2060 단계의 동작은 분석부(440b, 540)에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정기 및 혈당 측정 방법에 따르면, 포도당 이외의 체내 성분에 의한 노이즈 및 외부 압력에 의한 오차를 최소화하여, 혈당량을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일부 실시예에 따른 혈당 측정기 및 혈당 측정 방법에 따르면, 적외선과 함께 날숨에 기초하여 혈당량을 더욱 효율적으로 측정할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (26)

  1. 혈당 측정기는,
    대상체에 대한 압력을 측정하는 압력 측정부;
    상기 대상체에 인접한 제1 광도 파로를 포함하는 필름;
    상기 압력이 소정의 값 이상이면, 상기 제1 광도 파로에 근적외선을 조사하는 근적외선(NIR, near infrared) 조사부;
    상기 제1 광도 파로로부터 감쇠 전반사 근적외선(ATR-NIR, attenuated total reflection near infrared)를 수신하는 근적외선 수신부; 및
    상기 수신된 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정하는 분석부를 포함하고,
    상기 필름은, 상기 혈당 측정기로부터 결합 및 분리될 수 있는 독립적인 모듈인 혈당 측정기.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 근적외선의 파장은
    0.8um 이상 1.8um 이하인 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 압력 측정부는
    상기 대상체에 대한 압력을 견디는 탄성부를 포함하고; 및
    상기 탄성부가 상기 견디는 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 압력 측정부는
    압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 대상체에 상기 압력을 가하는 압력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 혈당 측정기는
    상기 대상체가 인접 또는 접촉하는 마우스피스(mouthpiece)의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 마우스피스는
    날숨이 통과하는 날숨 배관(exhalation duct)을 포함하고,
    상기 분석부는
    상기 수신된 근적외선 및 상기 날숨에 기초하여, 상기 혈당량을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 근적외선 수신부는
    상기 수신된 근적외선을 모으는 적분구(integrating sphere)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서, 상기 제1 광도 파로는
    폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 폴리머는
    PMMA(polymethyl methacrylate), PS(poly styrene) 및 PC(polycarbonate) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  12. 제10 항에 있어서, 상기 제1 광도 파로는
    상기 혈당 측정기 내에서 교체 가능한 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 제1 광도 파로는
    테이퍼링 광도 파로(taperd waveguide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 대상체에 인접하지 않는 제2 광도 파로를 더 포함하고,
    상기 근적외선 조사부는
    상기 근적외선의 일부를 상기 제1 광도 파로에 조사하고, 나머지 일부를 상기 제2 광도 파로에 조사하고,
    상기 근적외선 수신부는
    상기 제2 광도 파로로부터 대조군 근적외선(control NIR)을 더 수신하고,
    상기 분석부는
    상기 감쇠 전반사 근적외선 및 상기 대조군 근적외선에 기초하여, 상기 혈당량을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  15. 제1항에 있어서, 상기 혈당 측정기는
    상기 대상체가 인접 또는 접촉하는 마우스피스의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 마우스피스는
    날숨이 통과하는 날숨 배관을 포함하고,
    상기 분석부는
    상기 감쇠 전반사 근적외선 및 상기 날숨에 기초하여, 상기 혈당량을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈당측정기.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 혈당 측정기가 혈당을 측정하는 방법에 있어서,
    대상체에 대한 압력을 측정하는 단계;
    상기 압력이 소정의 값 이상이면, 상기 대상체에 인접한 제1 광도 파로에 근적외선을 조사하는 단계;
    상기 제1 광도 파로로부터 감쇠 전반사 근적외선을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 감쇠 전반사 근적외선에 기초하여, 혈당량을 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 광도 파로는, 필름에 포함되고, 상기 필름은 상기 혈당 측정기로부터 결합 및 분리될 수 있는 독립적인 모듈인 혈당 측정 방법.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서, 상기 제1 광도 파로는
    폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정 방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 근적외선을 조사하는 단계는
    상기 근적외선의 일부를 상기 제1 광도 파로에 조사하고, 나머지 일부를 상기 대상체에 인접하지 않는 제2 광도 파로에 조사하고,
    상기 근적외선을 수신하는 단계는
    상기 제2 광도 파로로부터 대조군 근적외선(control NIR)을 더 수신하고,
    상기 혈당량을 측정하는 단계는
    상기 감쇠 전반사 근적외선 및 상기 대조군 근적외선에 기초하여, 상기 혈당량을 측정하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정 방법.
  26. 제22 항 또는 제24항 내지 제25항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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