KR102500415B1 - Non-invasive hba1c and blood glucose measurement method and device using two wavelengths - Google Patents

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KR102500415B1
KR102500415B1 KR1020220001585A KR20220001585A KR102500415B1 KR 102500415 B1 KR102500415 B1 KR 102500415B1 KR 1020220001585 A KR1020220001585 A KR 1020220001585A KR 20220001585 A KR20220001585 A KR 20220001585A KR 102500415 B1 KR102500415 B1 KR 102500415B1
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김기두
권태호
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(주)한국아이티에스
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Abstract

The present invention relates to a non-invasive glycated hemoglobin and blood sugar measuring method by using two wavelengths and a device thereof, the method comprising: a step of collecting a pulse wave (PPG) signal of a measurement target; a step of calculating a first ratio equation by using the strength of the pulse wave signal from two wavelengths different from each other; a step of measuring oxygen saturation (SpO_2) of the measurement target by using the first ratio equation; a step of calculating a second ratio equation by applying the strength of the pulse wave signal at the two wavelengths to the Beer-Lambert's law or the photon diffusion theory; and a step of measuring the glycated hemoglobin or blood sugar of the measurement target by using the second ratio equation and the oxygen saturation. Therefore, glycated hemoglobin and blood sugar may be measured in a precise and easy manner.

Description

2개의 파장을 이용한 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정 장치 및 방법{NON-INVASIVE HBA1C AND BLOOD GLUCOSE MEASUREMENT METHOD AND DEVICE USING TWO WAVELENGTHS}Non-invasive glycated hemoglobin and blood glucose measuring device and method using two wavelengths

본 발명은 비침습적 당화혈색소 측정 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개의 서로 다른 파장을 이용하여 정확하고 용이하게 비침습적으로 당화혈색소 또는 혈당을 측정할 수 있는 2개의 파장을 이용한 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a non-invasive glycated hemoglobin measurement technology, and more particularly, to non-invasive glycated hemoglobin using two different wavelengths capable of measuring glycated hemoglobin or blood sugar accurately and easily non-invasively using two different wavelengths. and a method and device for measuring blood sugar.

당뇨병은 신체 내에서 혈당 조절에 필요한 인슐린의 분비나 기능 장애로 인해 발생된 고혈당을 특징으로 하는 대사성 질환이다. 당뇨병으로 인한 만성적 고혈당은 신체 각 기관의 손상과 기능 부전을 초래하게 되는데 특히, 망막, 신장, 신경에 나타나는 미세혈관 합병증과 동맥경화, 심혈관, 뇌혈관질환과 같은 거대 혈관 합병증을 유발하고 이로 인한 사망률을 증가시킨다.Diabetes is a metabolic disease characterized by hyperglycemia caused by secretion or dysfunction of insulin necessary for blood sugar control in the body. Chronic hyperglycemia due to diabetes causes damage and malfunction of each organ of the body. In particular, it causes microvascular complications in the retina, kidneys, and nerves, and macrovascular complications such as arteriosclerosis, cardiovascular, and cerebrovascular diseases, resulting in mortality. increases

그러나, 당뇨병은 혈당조절, 체중 감량 및 투약으로 인해 당뇨병의 악화 또는 합병증 발생률을 저하시킬 수 있다. 따라서, 당뇨병 환자들은 혈당 관리를 위하여 수시로 자가 혈당을 측정하고, 당뇨병 환자의 혈당만큼 중요한 치료지표인 당화혈색소(HbA1C) 검사를 주기적으로 받아야 한다.However, diabetes can reduce the rate of exacerbation or complications of diabetes due to glycemic control, weight loss, and medication. Therefore, diabetic patients need to frequently measure their own blood sugar levels to manage blood sugar levels, and periodically receive glycated hemoglobin (HbA1C) tests, which are a treatment index as important as blood sugar levels in diabetic patients.

당화혈색소(HbA1c) 검사는 혈액 내에서 산소를 운반해 주는 역할을 하는 적혈구 내의 혈색소가 어느 정도로 당화(糖化)되었는지를 보는 검사이며, 적혈구의 평균 수명기간에 따라 최근 3~4개월 정도의 혈당 변화를 반영한다. 정상인에서도 당연히 포도당이 존재하므로 우리의 혈액 내에는 혈색소가 어느 정도 당화되어 있는데, 검사 방법에 따라 정상치의 차이가 있으나 대개 5.6%까지가 정상이다.The glycated hemoglobin (HbA1c) test is a test to see how much hemoglobin in red blood cells, which plays a role in transporting oxygen in the blood, is glycated. reflects Normal people naturally have glucose, so hemoglobin in our blood is glycated to some extent. Depending on the test method, there is a difference between normal values, but usually up to 5.6% is normal.

당뇨병 환자의 경우 혈액 내 포도당의 농도가 높아지므로 당화된 혈색소, 즉 당화혈색소 수치 역시 올라가게 된다. 따라서 그 동안의 혈당 관리 정도가 고스란히 드러나는 이 결과를 보고 추후 치료 방향을 결정하게 된다.In the case of a diabetic patient, since the concentration of glucose in the blood increases, the level of glycated hemoglobin, that is, glycated hemoglobin, also increases. Therefore, the direction of future treatment is determined by looking at this result, which reveals the level of blood sugar management so far.

한편, 종래의 당화혈색소(HbA1c)을 측정하는 방법은 측정 대상자 팔의 정맥에서 채혈하거나 손가락 끝을 작고 뾰족한 침으로 찔러 모세혈 검체를 획득하고, 획득한 혈액을 이용하여 당화혈색소(HbA1c)의 농도를 측정하였다. 이러한 침습적 당화혈색소 측정 방법은 측정 대상자들로 하여금 채혈 부담을 가중시키고, 적혈구 수명이 짧거나 임신, 신장질환이 있는 경우에는 부정확한 수치를 제공하는 문제점이 있었다.On the other hand, the conventional method of measuring glycated hemoglobin (HbA1c) is to obtain a capillary blood sample by collecting blood from a vein in the arm of the subject or piercing the fingertip with a small, sharp needle, and using the obtained blood to measure the concentration of glycated hemoglobin (HbA1c). was measured. This invasive glycated hemoglobin measurement method increases the burden of blood collection on measurement subjects, and has problems of providing inaccurate values when red blood cell lifespan is short, pregnancy, or renal disease.

한국등록특허 제10-0871074호 (2008.11.24)Korean Patent Registration No. 10-0871074 (2008.11.24)

본 발명의 일 실시예는 2개의 서로 다른 파장을 이용하여 정확하고 용이하게 비침습적으로 당화혈색소 또는 혈당을 측정할 수 있는 2개의 파장을 이용한 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a method and apparatus for non-invasively measuring glycated hemoglobin and blood sugar using two different wavelengths, which can accurately and easily measure glycated hemoglobin or blood sugar non-invasively using two different wavelengths. .

실시예들 중에서, 2개의 파장을 이용한 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정 방법은 측정 대상자의 맥파(PPG) 신호를 수집하는 단계; 서로 다른 2개의 파장들에서의 상기 맥파 신호의 세기를 이용하여 제1 비율 방정식을 산출하는 단계; 상기 제1 비율 방정식을 이용하여 상기 측정 대상자의 산소포화도(SpO2)를 측정하는 단계; 상기 2개의 파장들에서의 상기 맥파 신호의 세기를 비어램버트 법칙(Beer-Lambert's Law) 또는 광자 확산 이론(Photon Diffusion Theory)에 적용하여 제2 비율 방정식을 산출하는 단계; 및 상기 제2 비율 방정식 및 상기 산소포화도를 이용하여 상기 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 단계;를 포함한다.Among the embodiments, a non-invasive method for measuring glycated hemoglobin and blood glucose using two wavelengths includes collecting a pulse wave (PPG) signal of a measurement subject; calculating a first ratio equation using the intensity of the pulse wave signal at two different wavelengths; Measuring the oxygen saturation (SpO2) of the measurement subject using the first ratio equation; Calculating a second ratio equation by applying the intensity of the pulse wave signal at the two wavelengths to Beer-Lambert's Law or Photon Diffusion Theory; and measuring glycated hemoglobin or blood sugar of the measurement subject using the second ratio equation and the oxygen saturation.

상기 제1 비율 방정식을 산출하는 단계는 상기 2개의 파장들에 관한 다음의 수학식 1을 통해 상기 제1 비율 방정식을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Calculating the first ratio equation may include calculating the first ratio equation through Equation 1 for the two wavelengths.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112022001374542-pat00001
Figure 112022001374542-pat00001

(여기에서,

Figure 112022001374542-pat00002
= d1 - d2이고, d1 및 d2는 각각 혈액이 혈관으로 들어갈 때와 나갈 때의 혈관의 직경이다.)(From here,
Figure 112022001374542-pat00002
= d1 - d2, where d1 and d2 are the diameters of blood vessels when blood enters and leaves the blood vessels, respectively.)

상기 산소포화도(SpO2)를 측정하는 단계는 상기 수학식 1을 기초로 다음의 수학식 2를 통해 상기 산소포화도(SpO2)를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The measuring of the oxygen saturation (SpO2) may include calculating the oxygen saturation (SpO2) through the following Equation 2 based on Equation 1 above.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112022001374542-pat00003
Figure 112022001374542-pat00003

상기 제2 비율 방정식을 산출하는 단계는 상기 비어램버트 법칙에 따라 특정 파장의 흡광도에 관한 제1 속성 방정식을 정의하는 단계; 및 상기 비어램버트 법칙을 기초로 상기 제1 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 상기 제2 비율 방정식을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the second ratio equation may include defining a first property equation for absorbance of a specific wavelength according to the Beer-Lambert law; and generating the second ratio equation by applying each of the signals at the two wavelengths to the first property equation based on the Beer-Lambert law.

상기 제2 비율 방정식을 산출하는 단계는 상기 광자 확산 이론에 따라 총 흡수계수 및 산란계수가 포함된 특정 파장의 투과도 또는 반사도에 관한 제2 속성 방정식을 정의하는 단계; 및 상기 광자 확산 이론을 기초로 상기 제2 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 상기 제2 비율 방정식을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The calculating of the second ratio equation may include defining a second attribution equation related to transmittance or reflectance of a specific wavelength including a total absorption coefficient and a scattering coefficient according to the photon diffusion theory; and generating the second ratio equation by applying each of the signals at the two wavelengths to the second property equation based on the photon diffusion theory.

상기 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 단계는 상기 제2 비율 방정식과 상기 산소포화도를 기초로 다음의 수학식 3을 통해 상기 당화혈색소 또는 혈당을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The measuring of glycated hemoglobin or blood sugar may include calculating the glycated hemoglobin or blood sugar through Equation 3 based on the second ratio equation and the oxygen saturation.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112022001374542-pat00004
Figure 112022001374542-pat00004

(여기에서, P는 당화혈색소 또는 혈당의 농도이고, R은 제2 비율 방정식이고, SpO2는 산소포화도이며, C1 ~ C8은 상수 파라미터로서 당화혈색소 및 혈당에서 각각 서로 다른 값으로 설정된다.)(Here, P is the concentration of glycated hemoglobin or blood sugar, R is the second ratio equation, SpO2 is oxygen saturation, and C 1 to C 8 are constant parameters, which are set to different values for glycated hemoglobin and blood sugar, respectively. )

상기 방법은 상기 당화혈색소 또는 혈당을 기 구축된 보정 모델에 입력하여 교정(calibration)하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include calibrating by inputting the glycated hemoglobin or blood sugar into a previously built calibration model.

실시예들 중에서, 2개의 파장을 이용한 비침습적 당화혈색소(HbA1c) 및 혈당(Blood glucose) 측정 장치는 측정 대상자의 맥파(PPG) 신호를 수집하는 신호 수집부; 서로 다른 2개의 파장들에서의 상기 맥파 신호의 세기를 이용하여 제1 비율 방정식을 산출하는 제1 비율 방정식 산출부; 상기 제1 비율 방정식을 이용하여 상기 측정 대상자의 산소포화도(SpO2)를 측정하는 산소포화도 측정부; 상기 2개의 파장들에서의 맥파 신호의 세기를 비어램버트 법칙(Beer-Lambert's Law) 또는 광자 확산 이론(Photon Diffusion Theory)에 적용하여 제2 비율 방정식을 산출하는 제2 비율 방정식 산출부; 및 상기 제2 비율 방정식 및 상기 산소포화도를 이용하여 상기 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 당화혈색소/혈당 추정부;를 포함한다.Among the embodiments, a non-invasive HbA1c and blood glucose measuring apparatus using two wavelengths includes a signal collecting unit that collects a pulse wave (PPG) signal of a subject to be measured; a first ratio equation calculation unit calculating a first ratio equation using the intensity of the pulse wave signal at two different wavelengths; An oxygen saturation measurement unit for measuring the oxygen saturation (SpO2) of the measurement subject using the first ratio equation; a second ratio equation calculator calculating a second ratio equation by applying Beer-Lambert's Law or Photon Diffusion Theory to the intensity of the pulse wave signal at the two wavelengths; and a glycated hemoglobin/blood sugar estimator for measuring glycated hemoglobin or blood sugar of the measurement subject using the second ratio equation and the oxygen saturation.

상기 제1 비율 방정식 산출부는 상기 2개의 파장들에 관한 다음의 수학식 4를 통해 상기 제1 비율 방정식을 산출할 수 있다.The first ratio equation calculator may calculate the first ratio equation through Equation 4 for the two wavelengths.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112022001374542-pat00005
Figure 112022001374542-pat00005

(여기에서,

Figure 112022001374542-pat00006
= d1 - d2이고, d1 및 d2는 각각 혈액이 혈관으로 들어갈 때와 나갈 때의 혈관의 직경이다.)(From here,
Figure 112022001374542-pat00006
= d1 - d2, where d1 and d2 are the diameters of blood vessels when blood enters and leaves the blood vessels, respectively.)

상기 산소포화도 측정부는 상기 수학식 4를 기초로 다음의 수학식 5를 통해 상기 산소포화도(SpO2)를 산출할 수 있다.The oxygen saturation measurement unit may calculate the oxygen saturation (SpO2) through Equation 5 below based on Equation 4 above.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112022001374542-pat00007
Figure 112022001374542-pat00007

상기 제2 비율 방정식 산출부는 상기 비어램버트 법칙에 따라 특정 파장의 흡광도에 관한 제1 속성 방정식을 정의하고, 상기 비어램버트 법칙을 기초로 상기 제1 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 상기 제2 비율 방정식을 생성할 수 있다.The second ratio equation calculation unit defines a first property equation related to the absorbance of a specific wavelength according to the Beer-Lambert law, and the signals at the two wavelengths are calculated according to the first property equation based on the Beer-Lambert law. It is possible to generate the second ratio equation by applying

상기 제2 비율 방정식 산출부는 상기 광자 확산 이론에 따라 총 흡수계수 및 산란계수가 포함된 특정 파장의 투과도 또는 반사도에 관한 제2 속성 방정식을 정의하고, 상기 광자 확산 이론을 기초로 상기 제2 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 상기 제2 비율 방정식을 생성할 수 있다.The second ratio equation calculation unit defines a second property equation related to transmittance or reflectance of a specific wavelength including a total absorption coefficient and a scattering coefficient according to the photon diffusion theory, and calculates the second property equation based on the photon diffusion theory. The second ratio equation may be generated by applying each of the signals at the two wavelengths.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 파장을 이용한 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정 방법 및 장치는 2개의 서로 다른 파장을 이용하여 정확하고 용이하게 비침습적으로 당화혈색소 또는 혈당을 측정할 수 있다.The method and apparatus for non-invasively measuring glycated hemoglobin and blood sugar using two wavelengths according to an embodiment of the present invention can accurately and easily measure glycated hemoglobin or blood sugar non-invasively using two different wavelengths.

도 1은 본 발명에 따른 당화혈색소 및 혈당 측정 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 당화혈색소 및 혈당 측정 장치에 관한 기능적 구성의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정 방법의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정에 관한 전체 프로세스를 설명하는 도면이다.
1 is a diagram explaining a glycated hemoglobin and blood glucose measurement system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a functional configuration of the HbAlc and blood glucose measurement apparatus of FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for non-invasively measuring glycated hemoglobin and blood glucose according to the present invention.
4 is a diagram explaining the entire process of non-invasively measuring glycated hemoglobin and blood glucose according to the present invention.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiment can be changed in various ways and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in this application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that no intervening elements exist. Meanwhile, other expressions describing the relationship between components, such as “between” and “immediately between” or “adjacent to” and “directly adjacent to” should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions in the singular number should be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “having” refer to an embodied feature, number, step, operation, component, part, or these. It should be understood that it is intended to indicate that a combination exists, and does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (eg, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, and each step clearly follows a specific order in context. Unless otherwise specified, it may occur in a different order than specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be implemented as computer readable code on a computer readable recording medium, and the computer readable recording medium includes all types of recording devices storing data that can be read by a computer system. . Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed to computer systems connected through a network, so that computer-readable codes may be stored and executed in a distributed manner.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.

도 1은 본 발명에 따른 당화혈색소 및 혈당 측정 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a diagram explaining a glycated hemoglobin and blood glucose measurement system according to the present invention.

도 1을 참조하면, 당화혈색소 및 혈당 측정 시스템(100)은 사용자 단말(110), 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130) 및 데이터베이스(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the glycated hemoglobin and blood glucose measuring system 100 may include a user terminal 110 , a glycated hemoglobin and blood sugar measuring device 130 and a database 150 .

사용자 단말(110)은 사용자의 생체신호를 직접 측정하거나 관련 정보를 생성하여 제공할 수 있으며 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정의 결과를 확인할 수 있는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 단말(110)을 통해 자신의 생체신호에 관한 정보를 입력할 수 있고, 측정된 당화혈색소 및 혈당 정보를 시각화 도구(tool)를 통해 직접 확인할 수 있다.The user terminal 110 may directly measure a user's bio-signal or generate and provide related information, and may correspond to a computing device capable of checking results of non-invasive glycated hemoglobin and blood glucose measurement. For example, the user may input information about his/her own bio-signal through the user terminal 110 and directly check the measured HbA1c and blood glucose information through a visualization tool.

일 실시예에서, 사용자 단말(110)은 사용자로부터 생체신호를 직접 측정할 수 있도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(110)은 생체신호를 측정하기 위한 전용 어플리케이션을 설치하여 실행할 수 있으며, 이를 통해 사용자의 생체신호에 관한 맥파 신호를 수집할 수 있다. 다른 예로서, 사용자 단말(110)은 생체신호를 측정할 수 있는 외부 기기와 연동하여 동작할 수 있다. 즉, 사용자 단말(110)은 외부 기기의 동작을 제어할 수 있고, 외부 기기에 의해 측정된 생체신호를 외부 기기로부터 수신할 수 있다.In one embodiment, the user terminal 110 may be implemented to directly measure a biosignal from the user. For example, the user terminal 110 may install and run a dedicated application for measuring bio-signals, and collect pulse wave signals related to the user's bio-signals through the application. As another example, the user terminal 110 may operate in conjunction with an external device capable of measuring biosignals. That is, the user terminal 110 can control the operation of the external device and can receive bio signals measured by the external device from the external device.

또한, 사용자 단말(110)은 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)와 연결되어 동작 가능한 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 사용자 단말(110)은 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)와 유선 또는 무선 네트워크를 통해 연결될 수 있으며, 복수의 사용자 단말(110)들은 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)와 동시에 연결될 수 있다.In addition, the user terminal 110 may be implemented as a smart phone, laptop computer, or computer capable of being connected to the glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130, but is not limited thereto, and may be implemented in various devices such as a tablet PC. there is. The user terminal 110 may be connected to the glycated hemoglobin and blood glucose measurement device 130 through a wired or wireless network, and a plurality of user terminals 110 may be simultaneously connected to the glycated hemoglobin and blood glucose measurement device 130.

당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 측정 대상자의 생체신호를 기반으로 기 정의된 비침습적인 방법들 중 어느 하나를 선택하여 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 사용자 단말(110)과 블루투스, WiFi 등과 같은 무선 네트워크로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 사용자 단말(110)과 데이터를 송·수신할 수 있다. 또한, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 데이터의 수집이나 추가적인 기능을 제공하기 위하여 별도의 외부 시스템(도 1에 미도시함)과 연동하여 동작하도록 구현될 수도 있다.The glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 is a computer or computer capable of performing an operation of measuring glycated hemoglobin or blood sugar of a subject by selecting one of predefined non-invasive methods based on the biosignal of the subject. It can be implemented as a server corresponding to the program. The glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 may be connected to the user terminal 110 through a wireless network such as Bluetooth or WiFi, and may transmit/receive data with the user terminal 110 through the network. In addition, the glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 may be implemented to operate in conjunction with a separate external system (not shown in FIG. 1 ) in order to collect data or provide additional functions.

여기에서는, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)가 사용자 단말(110)과 독립적으로 구현되어 동작하는 것으로 설명하지만, 반드시 이에 한정되지 않고, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130) 또는 사용자 단말(110)이 논리적 구성으로서 다른 장치에 포함되어 동작하는 형태로 구현될 수도 있다.Here, it will be described that the HbAlc and blood glucose measurement device 130 is implemented and operated independently of the user terminal 110, but is not necessarily limited thereto, and the HbAlc and blood glucose measurement device 130 or the user terminal 110 As this logical configuration, it may be implemented in a form that is included in and operated in another device.

데이터베이스(150)는 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)의 동작 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장하는 저장장치에 해당할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스(150)는 사용자로부터 수집된 생체신호에 관한 정보를 저장할 수 있고, 몬테카를로 시뮬레이션이나 다른 비침습적인 방법에 사용되는 정보를 저장할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)가 2개의 서로 다른 파장을 이용하여 정확하고 용이하게 비침습적으로 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.The database 150 may correspond to a storage device for storing various pieces of information necessary for the operation of the glycated hemoglobin and blood glucose measurement device 130 . For example, the database 150 may store information about bio-signals collected from the user, information used for Monte Carlo simulation or other non-invasive methods, but is not necessarily limited thereto, and may store glycated hemoglobin and blood sugar. The measurement device 130 may store information collected or processed in various forms in the process of accurately and easily and non-invasively measuring HbA1c or blood sugar using two different wavelengths.

한편, 도 1에서, 데이터베이스(150)는 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)와 독립적인 장치로서 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)의 논리적인 저장장치로서 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)에 포함되어 구현될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, in FIG. 1, the database 150 is shown as a device independent of the HbAlc and blood glucose measuring device 130, but is not necessarily limited thereto, and is a logical storage device of the HbAlc and blood glucose measuring device 130. Of course, it can be implemented by being included in the glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 .

도 2는 도 1의 당화혈색소 및 혈당 측정 장치의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram explaining the functional configuration of the glycated hemoglobin and blood glucose measuring device of FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 신호 수집부(210), 제1 비율 방정식 산출부(230), 산소포화도 측정부(250), 제2 비율 방정식 산출부(270), 당화혈색소/혈당 추정부(290) 및 제어부(도 2에 미도시함)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the glycated hemoglobin and blood glucose measurement device 130 includes a signal collection unit 210, a first ratio equation calculation unit 230, an oxygen saturation measurement unit 250, and a second ratio equation calculation unit 270. , a glycated hemoglobin/blood sugar estimation unit 290 and a control unit (not shown in FIG. 2).

다만, 본 발명의 실시예에 따른 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)가 상기의 구성들을 동시에 모두 포함해야 하는 것은 아니며, 각각의 실시예에 따라 상기의 구성들 중 일부를 생략하거나, 상기의 구성들 중 일부 또는 전부를 선택적으로 포함하여 구현될 수도 있다. 이하, 각 구성들의 동작을 구체적으로 설명한다.However, the glycated hemoglobin and blood glucose measurement device 130 according to an embodiment of the present invention does not have to include all of the above components at the same time, and some of the above components may be omitted or configured according to each embodiment. It may be implemented by selectively including some or all of them. Hereinafter, the operation of each component will be described in detail.

신호 수집부(210)는 측정 대상자의 맥파(PPG) 신호를 수집할 수 있다. 즉, 신호 수집부(210)는 측정 대상자의 생체신호 중 하나인 맥파 신호를 측정하여 수집할 수 있으며, 데이터베이스(150)에 저장하여 관리할 수 있다. 여기에서, 생체신호는 살아있는 세포의 활동에서 발생되는 생물학적 신호로서 주로 전기 및 자기신호에 해당할 수 있으며, 신호의 크기가 매우 작기 때문에 정밀 측정 기술이 필요할 수 있다. 예를 들어, 생체신호는 체온, 맥박, 혈압, 호흡, 혈당, 뇌파, 심전도, 산소포화도 등 측정 대상자로부터 다양한 측정 장치를 통해 수집될 수 있는 정보들을 포함할 수 있다. 여기에서는, 측정 대상자의 맥파 신호를 측정하여 수집하는 것을 예로 들어 설명한다.The signal collection unit 210 may collect a pulse wave (PPG) signal of a subject to be measured. That is, the signal collection unit 210 may measure and collect the pulse wave signal, which is one of the bio signals of the measurement subject, and may store and manage the pulse wave signal in the database 150 . Here, the biological signal is a biological signal generated from the activity of living cells and may correspond mainly to electric and magnetic signals, and since the size of the signal is very small, precision measurement technology may be required. For example, the bio-signal may include information that can be collected from a subject to be measured through various measuring devices, such as body temperature, pulse rate, blood pressure, respiration, blood sugar, brain wave, electrocardiogram, and oxygen saturation. Here, measuring and collecting a pulse wave signal of a subject to be measured will be described as an example.

일 실시예에서, 신호 수집부(210)는 사용자 단말(110)과 연동하여 맥파 신호에 관한 수집 동작을 수행할 수 있으며, 필요에 따라 맥파 신호 측정을 위한 독립된 장치와 연동하여 동작할 수도 있다. 신호 수집부(210)는 측정 장치의 종류에 따라 측정 대상자의 신체에 직접 접촉하여 맥파 신호를 측정할 수 있다.In one embodiment, the signal collection unit 210 may perform a collection operation on the pulse wave signal in conjunction with the user terminal 110, and may operate in conjunction with an independent device for measuring the pulse wave signal, if necessary. The signal collection unit 210 may measure the pulse wave signal by directly contacting the body of the measurement target according to the type of measurement device.

일 실시예에서, 신호 수집부(210)는 측정 대상자로부터 맥파 신호를 비침습적으로 수집하기 위한 복수의 단계들을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 신호 수집부(210)는 측정 대상자의 신체부위 일측에 위치한 LED 모듈을 통해 신체부위를 향해 광을 조사하는 단계와, LED 모듈에 대응되어 위치한 광검지부를 통해 신체부위를 투과하는 투과광 또는 신체부위에 반사되는 반사광을 검지하는 단계 및, 투과광 또는 반사광의 세기 변화를 기초로 맥파 신호들을 측정하는 단계를 수행할 수 있다.In one embodiment, the signal collection unit 210 may perform a plurality of steps for non-invasively collecting a pulse wave signal from a subject to be measured. More specifically, the signal collection unit 210 irradiates light toward the body part through an LED module located on one side of the body part of the subject to be measured, and transmits light passing through the body part through an optical detection unit located in correspondence with the LED module. Alternatively, the steps of detecting the reflected light reflected from the body part and measuring the pulse wave signals based on the intensity change of the transmitted light or the reflected light may be performed.

여기에서, LED 모듈은 특정 파장을 갖는 광을 투사할 수 있는 광원으로 구현될 수 있고, 단일 또는 복수개로 형성될 수 있으며, 복수개로 형성되는 경우 각 LED 모듈은 서로 다른 파장을 갖는 광들을 투사할 수 있다. 또한, LED 모듈은 측정 대상자의 신체부위 일측에 설치될 수 있다. 예를 들어, LED 모듈은 측정 대상자의 손가락, 손목, 팔목, 이마, 뺨(볼), 귀 등의 신체부위 일측에 설치될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 설치 조건 및 피부 두께에 따라 해당 피부 아래에 존재하는 모세혈관의 감지가 가능한 다양한 신체부위가 포함될 수 있음은 물론이다.Here, the LED module may be implemented as a light source capable of projecting light having a specific wavelength, and may be formed singly or in plurality, and when formed in plurality, each LED module may project light having a different wavelength. can In addition, the LED module may be installed on one side of the body part of the subject to be measured. For example, the LED module may be installed on one side of a body part such as a finger, wrist, wrist, forehead, cheek (cheek), ear, etc. of a subject to be measured, but is not necessarily limited thereto, and depending on installation conditions and skin thickness, the corresponding skin Of course, various body parts capable of detecting capillaries present below may be included.

또한, 광검지부(Photo Detector)는 LED 모듈로부터 투사된 광들을 측정할 수 있는 장치에 해당할 수 있다. 광검지부는 LED 모듈의 위치에 대응하는 곳에 설치될 수 있다. 예를 들어, 광검지부는 LED 모듈의 위치를 기준으로 대향되는 지점에 설치되거나 또는 LED 모듈의 위치와 동일 평면 상의 지점에 설치될 수 있다. 광검지부는 LED 모듈의 위치와의 관계에 따라 입사광으로부터 신체부위를 경유하여 파생되는 반사광 또는 투과광을 검지할 수 있으며, 광의 세기를 측정할 수 있다. 이에 따라, 신호 수집부(210)는 광검지부에 의해 측정된 광의 세기 변화를 관찰할 수 있으며, 광의 세기 변화를 기초로 맥파 신호들을 측정할 수 있다.In addition, the photo detector may correspond to a device capable of measuring light projected from the LED module. The light detection unit may be installed at a location corresponding to the location of the LED module. For example, the light detection unit may be installed at a point opposite to the position of the LED module, or may be installed at a point on the same plane as the position of the LED module. The optical detection unit may detect reflected light or transmitted light derived from incident light via a body part according to a relationship with the position of the LED module, and may measure the intensity of light. Accordingly, the signal collection unit 210 may observe a change in intensity of light measured by the photodetector and measure pulse wave signals based on the change in intensity of light.

제1 비율 방정식 산출부(230)는 맥파 신호 중 서로 다른 2개의 파장들에서의 맥파 신호의 세기를 이용하여 제1 비율 방정식을 산출할 수 있다. 여기에서, 2개의 파장들은 각각 서로 다른 파장값에 대응될 수 있다. 또한, 제1 비율 방정식은 산소포화도를 측정하기 위한 방정식에 해당할 수 있으며, 서로 다른 파장에 대해 정의되는 동일 변수 사이의 비율에 관한 방정식으로 정의될 수 있다.The first ratio equation calculation unit 230 may calculate a first ratio equation using intensities of pulse wave signals at two different wavelengths among pulse wave signals. Here, the two wavelengths may correspond to different wavelength values. In addition, the first ratio equation may correspond to an equation for measuring oxygen saturation and may be defined as an equation for a ratio between the same variables defined for different wavelengths.

일 실시예에서, 제1 비율 방정식 산출부(230)는 2개의 파장들에 관한 다음의 수학식 1을 통해 제1 비율 방정식을 산출할 수 있다.In one embodiment, the first ratio equation calculation unit 230 may calculate the first ratio equation through Equation 1 for the two wavelengths.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112022001374542-pat00008
Figure 112022001374542-pat00008

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00009
는 산소포화도에 관한 제1 비율 방정식이고, λ1 및 λ2는 서로 다른 파장이며, I0는 입사광의 세기이고, I는 투과광의 세기이다. 또한,
Figure 112022001374542-pat00010
Figure 112022001374542-pat00011
는 각각 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 몰 흡광계수이고,
Figure 112022001374542-pat00012
Figure 112022001374542-pat00013
는 각각 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 몰 농도이다. 또한,
Figure 112022001374542-pat00014
= d1 - d2이고, d1 및 d2는 각각 혈액이 혈관으로 들어갈 때와 나갈 때의 혈관의 직경이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00009
Is the first ratio equation for oxygen saturation, λ1 and λ2 are different wavelengths, I 0 is the intensity of incident light, and I is the intensity of transmitted light. also,
Figure 112022001374542-pat00010
and
Figure 112022001374542-pat00011
are the molar extinction coefficients of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, respectively;
Figure 112022001374542-pat00012
and
Figure 112022001374542-pat00013
are the molar concentrations of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, respectively. also,
Figure 112022001374542-pat00014
= d1 - d2, where d1 and d2 are the diameters of blood vessels when blood enters and leaves the blood vessels, respectively.

산소포화도 측정부(250)는 제1 비율 방정식을 이용하여 측정 대상자의 산소포화도(SpO2)를 측정할 수 있다. 즉, 산소포화도 측정부(250)는 제1 비율 방정식에서 산소포화도를 하나의 미지수로 정의한 후 산소포화도에 관한 방정식으로 정리할 수 있으며, 정리된 방정식의 각 변수에 구체적인 값을 적용함으로써 산소포화도에 대한 구체적인 측정값을 도출할 수 있다.The oxygen saturation measurement unit 250 may measure the oxygen saturation (SpO 2 ) of the measurement subject using the first ratio equation. That is, the oxygen saturation measurement unit 250 may define the oxygen saturation as one unknown in the first ratio equation and then organize it into an equation related to the oxygen saturation, and apply specific values to each variable in the organized equation to determine the oxygen saturation. Specific measured values can be derived.

일 실시예에서, 산소포화도 측정부(250)는 상기의 수학식 1을 기초로 다음의 수학식 2를 통해 산소포화도(SpO2)를 산출할 수 있다.In one embodiment, the oxygen saturation measurement unit 250 may calculate the oxygen saturation (SpO2) through the following Equation 2 based on Equation 1 above.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112022001374542-pat00015
Figure 112022001374542-pat00015

한편, 산소포화도 측정부(250)는 서로 다른 2개의 파장들을 이용하여 산소포화도를 산출할 수 있으며, 예를 들어 서로 다른 2개의 파장들에 대해 단순 곡선 적합(curve fitting) 방법을 적용하여 산소포화도를 산출할 수 있다.Meanwhile, the oxygen saturation measurement unit 250 may calculate oxygen saturation using two different wavelengths, for example, by applying a simple curve fitting method to two different wavelengths. can be calculated.

제2 비율 방정식 산출부(270)는 2개의 파장들을 비어램버트 법칙(Beer-Lambert's Law) 또는 광자 확산 이론(Photon Diffusion Theory)에 적용하여 제2 비율 방정식을 산출할 수 있다. 즉, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 서로 다른 2개의 파장들을 기초로 당화혈색소 또는 혈당의 측정에 사용되는 제2 비율 방정식을 생성할 수 있다.The second ratio equation calculator 270 may calculate the second ratio equation by applying Beer-Lambert's Law or Photon Diffusion Theory to the two wavelengths. That is, the second ratio equation calculation unit 270 may generate a second ratio equation used for measurement of glycated hemoglobin or blood sugar based on two different wavelengths.

일 실시예에서, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 비어램버트 법칙에 따라 특정 파장의 흡광도에 관한 제1 속성 방정식을 정의하고, 비어램버트 법칙을 기초로 제1 속성 방정식에 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 제2 비율 방정식을 생성할 수 있다. 여기에서, 제1 속성 방정식은 특정 파장의 속성 중 흡광도에 관한 방정식에 해당할 수 있다.In one embodiment, the second ratio equation calculation unit 270 defines a first property equation for the absorbance of a specific wavelength according to the Beer-Lambert law, and based on the Beer-Lambert law, the first property equation at two wavelengths. A second ratio equation may be generated by applying each of the signals of . Here, the first property equation may correspond to an equation for absorbance among properties of a specific wavelength.

보다 구체적으로, 비어램버트 법칙은 다음의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.More specifically, Beer-Lambert's law can be expressed as Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112022001374542-pat00016
Figure 112022001374542-pat00016

여기에서, A는 흡광도이고, N은 헤모글로빈의 종류 개수이며, ε는 몰 흡광계수이고, c는 광이 투과되는 대상의 몰 농도이며, d는 광의 투과거리이고, I0는 입사광의 세기이며, I는 투과광의 세기이다.Here, A is absorbance, N is the number of types of hemoglobin, ε is the molar extinction coefficient, c is the molar concentration of the object through which light is transmitted, d is the light transmission distance, I 0 is the intensity of the incident light, I is the intensity of the transmitted light.

또한, 혈액은 균일 혼합물로서, 서로 상이한 타입의 헤모글로빈을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 옥시 헤모글로빈(Oxy-hemoglobin, HbO), 디옥시 헤모글로빈(Deoxy-hemoglobin, HHb) 및 당화혈색소(Glycated hemoglobin, HbA1c)에 대한 흡광도를 산출하여 활용할 수 있다.Also, blood is a homogeneous mixture and may contain different types of hemoglobin. In an embodiment of the present invention, absorbance for oxy-hemoglobin (HbO), deoxy-hemoglobin (HHb), and glycated hemoglobin (HbA1c) can be calculated and utilized.

따라서, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 입사광이 균일 혼합물을 투과하는 경우 흡광도(A)를 다음의 수학식 4를 통해 산출할 수 있다.Accordingly, the second ratio equation calculation unit 270 may calculate the absorbance (A) through Equation 4 below when the incident light passes through the homogeneous mixture.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112022001374542-pat00017
Figure 112022001374542-pat00017

Figure 112022001374542-pat00018
Figure 112022001374542-pat00018

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00019
는 당화혈색소의 몰 흡광계수이고,
Figure 112022001374542-pat00020
는 당화혈색소의 몰 농도이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00019
is the molar extinction coefficient of glycated hemoglobin,
Figure 112022001374542-pat00020
is the molar concentration of glycated hemoglobin.

또한, 혈관의 직경(즉, 투과거리)은 혈액의 유입에 따라 확장 및 축소를 반복하므로, 입사광의 투과거리(d)는 혈액 유입에 따라 거리 차가 발생할 수 있다. 따라서, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 상기의 수학식 4에 대해 투과거리의 변화값을 대입하여 특정 파장의 흡광도에 관한 제1 속성 방정식으로서 다음의 수학식 5를 도출할 수 있다.In addition, since the diameter of a blood vessel (ie, the penetration distance) repeats expansion and contraction according to the inflow of blood, a difference in the penetration distance (d) of incident light may occur according to the inflow of blood. Accordingly, the second ratio equation calculating unit 270 may derive the following Equation 5 as a first attribute equation for absorbance of a specific wavelength by substituting the change value of the transmission distance for Equation 4 above.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112022001374542-pat00021
Figure 112022001374542-pat00021

즉, 혈액이 모세혈관 내에 유입되고 유출될 경우에 혈관이 팽창과 수축을 반복하게 되므로 손가락 등의 두께는 미세하게 변경될 수 있으며, 결과적으로 손가락을 투과하여 진행하는 입사광의 투과거리도 미세한 거리 차가 발생할 수 있다. 이에 따라,

Figure 112022001374542-pat00022
는 d1과 d2 사이의 차이값으로 나타낼 수 있다.That is, when blood flows in and out of capillaries, blood vessels expand and contract repeatedly, so the thickness of a finger or the like can be slightly changed. As a result, there is a slight difference in the penetration distance of incident light passing through a finger can happen Accordingly,
Figure 112022001374542-pat00022
can be expressed as a difference between d 1 and d 2 .

이후, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 제1 속성 방정식에 서로 다른 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 제2 비율 방정식을 생성할 수 있으며, 다음의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.Thereafter, the second ratio equation calculation unit 270 may generate a second ratio equation by applying each of the signals at two different wavelengths to the first property equation, which is expressed as Equation 6 below. can

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112022001374542-pat00023
Figure 112022001374542-pat00023

여기에서, λ1 및 λ2는 각각 서로 다른 파장값을 가질 수 있다. 예를 들어, λ1 및 λ2는 525nm, 660nm 및 950nm 중 어느 하나에 각각 대응될 수 있다. 또한,

Figure 112022001374542-pat00024
은 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때
Figure 112022001374542-pat00025
에 상응하는 흡광도이고,
Figure 112022001374542-pat00026
은 제2 파장값 λ2를 갖는 입사광을 조사하였을 때
Figure 112022001374542-pat00027
에 상응하는 흡광도이다. 즉,
Figure 112022001374542-pat00028
Figure 112022001374542-pat00029
는 각각 d1에서의 흡광도와 d2에서의 흡광도의 차이에 상응할 수 있다.Here, λ 1 and λ 2 may have different wavelength values. For example, λ 1 and λ 2 may correspond to any one of 525 nm, 660 nm, and 950 nm, respectively. also,
Figure 112022001374542-pat00024
When incident light having a first wavelength value λ 1 is irradiated
Figure 112022001374542-pat00025
is the absorbance corresponding to
Figure 112022001374542-pat00026
When incident light having a second wavelength value λ 2 is irradiated
Figure 112022001374542-pat00027
is the absorbance corresponding to in other words,
Figure 112022001374542-pat00028
and
Figure 112022001374542-pat00029
may correspond to the difference between the absorbance at d1 and the absorbance at d2, respectively.

한편, 상기의 수학식 6은 다음의 수학식 6-1과 같이 표현될 수 있다.Meanwhile, Equation 6 above may be expressed as Equation 6-1 below.

[수학식 6-1][Equation 6-1]

Figure 112022001374542-pat00030
Figure 112022001374542-pat00030

또한, 당화혈색소(HbA1c) 및 산소포화도(SpO2)의 백분율 정의(percentage definition)는 다음의 수학식 6-2와 같이 표현될 수 있다.In addition, the percentage definition of glycated hemoglobin (HbA1c) and oxygen saturation (SpO2) can be expressed as in Equation 6-2 below.

[수학식 6-2][Equation 6-2]

Figure 112022001374542-pat00031
Figure 112022001374542-pat00031

Figure 112022001374542-pat00032
Figure 112022001374542-pat00032

또한, 상기의 수학식 6-2는 다음의 수학식 6-3과 같이 표현될 수 있다.Also, the above Equation 6-2 can be expressed as the following Equation 6-3.

[수학식 6-3][Equation 6-3]

Figure 112022001374542-pat00033
Figure 112022001374542-pat00033

Figure 112022001374542-pat00034
Figure 112022001374542-pat00034

Figure 112022001374542-pat00035
Figure 112022001374542-pat00035

Figure 112022001374542-pat00036
Figure 112022001374542-pat00036

또한, 상기의 수학식 6-3은 다음의 수학식 6-4와 같이 표현될 수 있다.Also, the above Equation 6-3 can be expressed as the following Equation 6-4.

[수학식 6-4][Equation 6-4]

Figure 112022001374542-pat00037
Figure 112022001374542-pat00037

Figure 112022001374542-pat00038
Figure 112022001374542-pat00038

또한, 상기의 수학식 6-1은 상기의 수학식 6-3 및 6-4를 기초로 다음의 수학식 6-5와 같이 표현될 수 있다.In addition, the above Equation 6-1 can be expressed as the following Equation 6-5 based on the above Equations 6-3 and 6-4.

[수학식 6-5][Equation 6-5]

Figure 112022001374542-pat00039
Figure 112022001374542-pat00039

Figure 112022001374542-pat00040
Figure 112022001374542-pat00040

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00041
이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00041
am.

또한, 상기의 수학식 6-5는 다음의 수학식 6-6과 같이 표현될 수 있다.Also, the above Equation 6-5 can be expressed as the following Equation 6-6.

[수학식 6-6][Equation 6-6]

Figure 112022001374542-pat00042
Figure 112022001374542-pat00042

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00043
,
Figure 112022001374542-pat00044
이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00043
,
Figure 112022001374542-pat00044
am.

일 실시예에서, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 광자 확산 이론에 따라 총 흡수계수 및 산란계수가 포함된 특정 파장의 투과도 또는 반사도에 관한 제2 속성 방정식을 정의하고, 광자 확산 이론을 기초로 제2 속성 방정식에 2개의 파장들 각각을 적용하여 제2 비율 방정식을 생성할 수 있다. 여기에서, 제2 속성 방정식은 특정 파장의 속성 중 투과도 또는 반사도에 관한 방정식에 해당할 수 있다.In one embodiment, the second ratio equation calculation unit 270 defines a second property equation for transmittance or reflectance of a specific wavelength including a total absorption coefficient and a scattering coefficient according to the photon diffusion theory, and based on the photon diffusion theory A second ratio equation may be generated by applying each of the two wavelengths to the second property equation. Here, the second property equation may correspond to an equation related to transmittance or reflectance among properties of a specific wavelength.

보다 구체적으로, 광자 확산 이론에 따른 총 흡수계수와 총 감소산란계수는 다음의 수학식 7 및 8과 같이 표현될 수 있다.More specifically, the total absorption coefficient and the total reduced scattering coefficient according to the photon diffusion theory can be expressed as Equations 7 and 8 below.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112022001374542-pat00045
Figure 112022001374542-pat00045

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00046
는 총 흡수계수이고, Va, Vv 및 Vw는 각각 동맥혈 부피량, 정맥혈 부피량 및 물 부피량이고,
Figure 112022001374542-pat00047
,
Figure 112022001374542-pat00048
,
Figure 112022001374542-pat00049
Figure 112022001374542-pat00050
는 각각 동맥혈 흡수계수, 정맥혈 흡수계수, 물 흡수계수 및 기준조직 흡수계수이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00046
is the total absorption coefficient, V a, V v and V w are arterial blood volume, venous blood volume and water volume, respectively;
Figure 112022001374542-pat00047
,
Figure 112022001374542-pat00048
,
Figure 112022001374542-pat00049
and
Figure 112022001374542-pat00050
are the arterial blood absorption coefficient, the venous blood absorption coefficient, the water absorption coefficient and the reference tissue absorption coefficient, respectively.

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112022001374542-pat00051
Figure 112022001374542-pat00051

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00052
는 총 감소산란계수이며,
Figure 112022001374542-pat00053
Figure 112022001374542-pat00054
은 각각 감소된 혈액 산란계수 및 감소된 피부조직 산란계수이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00052
is the total reduced scattering coefficient,
Figure 112022001374542-pat00053
and
Figure 112022001374542-pat00054
are the reduced blood scattering coefficient and the reduced skin tissue scattering coefficient, respectively.

한편, 혈액은 균일 혼합물로서, 서로 상이한 타입의 헤모글로빈인 옥시 헤모글로빈(Oxy-hemoglobin, HbO), 디옥시 헤모글로빈(Deoxy-hemoglobin, HHb) 및 당화혈색소(Glycated hemoglobin, HbA1c)를 포함한다.Meanwhile, blood is a homogeneous mixture and includes different types of hemoglobin, oxy-hemoglobin (HbO), deoxy-hemoglobin (HHb), and glycated hemoglobin (HbA1c).

따라서, 상기의 수학식 7에서의 동맥혈 흡수계수(

Figure 112022001374542-pat00055
), 정맥혈 흡수계수(
Figure 112022001374542-pat00056
) 및 기준조직 흡수계수(
Figure 112022001374542-pat00057
)는 각각 다음의 수학식 9 내지 11과 같이 표현될 수 있다.Therefore, the arterial blood absorption coefficient in Equation 7 above (
Figure 112022001374542-pat00055
), venous blood absorption coefficient (
Figure 112022001374542-pat00056
) and reference tissue absorption coefficient (
Figure 112022001374542-pat00057
) can be expressed as in Equations 9 to 11, respectively.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112022001374542-pat00058
Figure 112022001374542-pat00058

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00059
는 동맥 산소포화도,
Figure 112022001374542-pat00060
는 옥시 헤모글로빈 흡수계수,
Figure 112022001374542-pat00061
는 디옥시 헤모글로빈 흡수계수,
Figure 112022001374542-pat00062
는 당화혈색소 흡수계수이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00059
is the arterial oxygen saturation,
Figure 112022001374542-pat00060
is the oxyhemoglobin absorption coefficient,
Figure 112022001374542-pat00061
is the deoxyhemoglobin absorption coefficient,
Figure 112022001374542-pat00062
is the glycated hemoglobin absorption coefficient.

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112022001374542-pat00063
Figure 112022001374542-pat00063

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00064
는 정맥 산소포화도이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00064
is the venous oxygen saturation.

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112022001374542-pat00065
Figure 112022001374542-pat00065

한편, 상기의 수학식 9 및 10은 다음의 수학식 12로부터 도출될 수 있다.Meanwhile, Equations 9 and 10 above may be derived from Equation 12 below.

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112022001374542-pat00066
Figure 112022001374542-pat00066

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00067
는 동맥 산소포화도(
Figure 112022001374542-pat00068
)와 정맥 산소포화도(
Figure 112022001374542-pat00069
)를 포함한다.From here,
Figure 112022001374542-pat00067
is the arterial oxygen saturation (
Figure 112022001374542-pat00068
) and venous oxygen saturation (
Figure 112022001374542-pat00069
).

이후, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 광자 확산 이론에 따른 총 흡수계수와 총 감소산란계수에 대해 구면기하학을 적용하여 특정 파장의 투과도에 대한 제2 속성 방정식을 생성할 수 있다. 구면기하학에 대한 정리는 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 공지된 기술이므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 즉, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 특정 파장의 투과도에 대한 제2 속성 방정식을 다음의 수학식 13과 같이 도출할 수 있다.Thereafter, the second ratio equation calculation unit 270 may generate a second property equation for transmittance of a specific wavelength by applying spherical geometry to the total absorption coefficient and the total reduced scattering coefficient according to the photon diffusion theory. Since the arrangement of spherical geometry is a well-known technique that can be easily performed by those skilled in the art, a description thereof will be omitted. That is, the second ratio equation calculation unit 270 may derive a second property equation for transmittance of a specific wavelength as shown in Equation 13 below.

[수학식 13][Equation 13]

Figure 112022001374542-pat00070
Figure 112022001374542-pat00070

Figure 112022001374542-pat00071
Figure 112022001374542-pat00071

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00072
는 투과광의 세기이고, α는 감쇄계수이며,
Figure 112022001374542-pat00073
는 PPG 신호의 피크(peak)값과 밸리(valley)값에서의 광의 세기의 차이이다. PPG 신호는 혈관 내에서의 혈액의 흐름에 따라 변화할 수 있고, 혈액이 모세혈관 내에 최대로 들어오는 밸리(valley) 시점에 최소값을 가질 수 있다. 즉, 모세혈관은 팽창하게 되어 광의 투과거리(d)는 증가할 수 있다. 이와 반대로, PPG 신호는 혈액이 모세혈관에서 최대로 나가는 피크(peak) 시점에 최대값을 가질 수 있다. 즉, 모세혈관은 수축하게 되어 광의 투과거리(d)는 감소할 수 있다. 한편, 감쇄계수는 총 흡수계수 및 총 감소산란계수에 의해 단순화될 수 있으며,
Figure 112022001374542-pat00074
와 같이 표현될 수 있다.From here,
Figure 112022001374542-pat00072
is the intensity of the transmitted light, α is the attenuation coefficient,
Figure 112022001374542-pat00073
Is the difference between the intensity of light at the peak and valley values of the PPG signal. The PPG signal may change according to the flow of blood in the blood vessel, and may have a minimum value at a valley point in time when blood enters the capillary to the maximum. That is, the capillaries are expanded, so that the light transmission distance (d) can be increased. Conversely, the PPG signal may have a maximum value at a peak time when blood is maximally expelled from the capillaries. That is, capillaries are contracted, so that the light transmission distance (d) may decrease. On the other hand, the attenuation coefficient can be simplified by the total absorption coefficient and the total reduction scattering coefficient,
Figure 112022001374542-pat00074
can be expressed as

이후, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 투과도에 관한 제2 속성 방정식에 서로 다른 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 제2 비율 방정식을 생성할 수 있으며, 다음의 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.Thereafter, the second ratio equation calculation unit 270 may generate a second ratio equation by applying each of the signals at two different wavelengths to the second attribute equation for transmittance, and the following Equation 14 can be expressed as

[수학식 14][Equation 14]

Figure 112022001374542-pat00075
Figure 112022001374542-pat00075

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00076
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의 투과도이고,
Figure 112022001374542-pat00077
는 제2 파장값 λ2를 갖는 입사광을 조사하였을 때의 투과도이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00076
Is the transmittance when incident light having a first wavelength value λ 1 is irradiated,
Figure 112022001374542-pat00077
Is transmittance when incident light having a second wavelength value λ 2 is irradiated.

또한, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 투과도와 동일한 방식으로 광자 확산 이론에 따른 총 흡수계수와 총 감소산란계수에 대해 구면기하학을 적용하여 특정 파장의 반사도에 대한 제2 속성 방정식을 생성할 수 있다. 즉, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 특정 파장의 반사도에 대한 제2 속성 방정식을 다음의 수학식 15과 같이 도출할 수 있다.In addition, the second ratio equation calculation unit 270 applies spherical geometry to the total absorption coefficient and the total reduced scattering coefficient according to the photon diffusion theory in the same manner as the transmittance to generate a second property equation for the reflectivity of a specific wavelength. can That is, the second ratio equation calculation unit 270 may derive the second property equation for reflectivity of a specific wavelength as shown in Equation 15 below.

[수학식 15][Equation 15]

Figure 112022001374542-pat00078
Figure 112022001374542-pat00078

Figure 112022001374542-pat00079
Figure 112022001374542-pat00079

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00080
는 확산광의 세기이고,
Figure 112022001374542-pat00081
는 PPG 신호의 피크(peak)값과 밸리(valley)값에서의 광의 세기의 차이이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00080
is the intensity of the diffuse light,
Figure 112022001374542-pat00081
Is the difference between the intensity of light at the peak and valley values of the PPG signal.

이후, 제2 비율 방정식 산출부(270)는 반사도에 관한 제2 속성 방정식에 서로 다른 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 제2 비율 방정식을 생성할 수 있으며, 다음의 수학식 16과 같이 표현될 수 있다.Thereafter, the second ratio equation calculation unit 270 may generate a second ratio equation by applying each of the signals at two different wavelengths to the second property equation for reflectivity, and the following Equation 16 can be expressed as

[수학식 16][Equation 16]

Figure 112022001374542-pat00082
Figure 112022001374542-pat00082

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00083
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의 반사도이고,
Figure 112022001374542-pat00084
는 제2 파장값 λ2를 갖는 입사광을 조사하였을 때의 반사도이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00083
Is reflectivity when incident light having a first wavelength value λ 1 is irradiated,
Figure 112022001374542-pat00084
Is the reflectivity when incident light having the second wavelength value λ 2 is irradiated.

당화혈색소/혈당 추정부(290)는 제2 비율 방정식 및 산소포화도를 이용하여 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 측정할 수 있다. 이때, 혈당에 대한 측정 과정은 당화혈색소에 대한 측정 과정과 동일하게 수행될 수 있으며, 여기에서는 당화혈색소에 대한 측정 과정을 구체적으로 설명한다.The glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 may measure glycated hemoglobin or blood sugar of the measurement subject using the second ratio equation and oxygen saturation. In this case, the measurement process for blood sugar may be performed in the same manner as the measurement process for glycated hemoglobin, and the measurement process for glycated hemoglobin will be described in detail here.

일 실시예에서, 당화혈색소/혈당 추정부(290)는 제2 비율 방정식(R)과 산소포화도를 기초로 다음의 수학식 17을 통해 당화혈색소 또는 혈당을 산출할 수 있다.In one embodiment, the glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 may calculate glycated hemoglobin or blood sugar through Equation 17 based on the second ratio equation (R) and oxygen saturation.

[수학식 17][Equation 17]

Figure 112022001374542-pat00085
Figure 112022001374542-pat00085

여기에서, P는 당화혈색소 또는 혈당의 농도이고, R은 제2 비율 방정식이고, SpO2는 산소포화도이며, C1 ~ C8은 상수 파라미터로서 당화혈색소 및 혈당에서 각각 서로 다른 값으로 설정된다. 즉, PHbA1c는 당화혈색소의 농도이고, PG는 혈당의 농도이다.Here, P is the concentration of glycated hemoglobin or blood sugar, R is the second ratio equation, SpO2 is oxygen saturation, and C 1 to C 8 are constant parameters, each set to different values for glycated hemoglobin and blood sugar. That is, P HbA1c is the concentration of glycated hemoglobin, and P G is the concentration of blood glucose.

이후, 당화혈색소/혈당 추정부(290)는 상기의 수학식 17을 통해 획득한 PHbA1c를 기초로 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 산출할 수 있다. 예를 들어, 당화혈색소의 %수치는 다음의 수학식 18을 통해 산출될 수 있다.Thereafter, the glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 may calculate the glycated hemoglobin or blood sugar of the measurement subject based on P HbA1c obtained through Equation 17 above. For example, the % value of glycated hemoglobin can be calculated through Equation 18 below.

[수학식 18][Equation 18]

%HbA1c = PHbA1c × 100%HbA1c = PHbA1c × 100

여기에서, %HbA1c는 최종 당화혈색소 %수치이다.Here, %HbA1c is the final % glycosylated hemoglobin level.

한편, 당화혈색소/혈당 추정부(290)는 제2 비율 방정식(R)과 산소포화도를 기초로 다음의 수학식 19 내지 22를 통해 측정 대상자의 혈당을 산출할 수 있으며, 상기에서 설명하는 당화혈색소의 산출 과정에 대응될 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Meanwhile, the glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 may calculate the blood sugar of the measurement subject through the following Equations 19 to 22 based on the second ratio equation (R) and oxygen saturation, and the glycated hemoglobin described above Since it may correspond to the calculation process of , a detailed description thereof will be omitted.

[수학식 19][Equation 19]

Figure 112022001374542-pat00086
Figure 112022001374542-pat00086

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00087
Figure 112022001374542-pat00088
는 각각 혈당의 몰 흡광계수 및 몰 농도이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00087
and
Figure 112022001374542-pat00088
are the molar extinction coefficient and molar concentration of blood glucose, respectively.

[수학식 20][Equation 20]

Figure 112022001374542-pat00089
Figure 112022001374542-pat00089

[수학식 21][Equation 21]

Figure 112022001374542-pat00090
Figure 112022001374542-pat00090

[수학식 22][Equation 22]

Figure 112022001374542-pat00091
Figure 112022001374542-pat00091

여기에서,

Figure 112022001374542-pat00092
= 150/64500 mol/dm3이고,
Figure 112022001374542-pat00093
는 최종 혈당 수치이다.From here,
Figure 112022001374542-pat00092
= 150/64500 mol/dm 3 ,
Figure 112022001374542-pat00093
is the final blood glucose level.

일 실시예에서, 당화혈색소/혈당 추정부(290)는 당화혈색소 또는 혈당을 기 구축된 보정 모델에 입력하여 교정(calibration)할 수 있다. 이때, 보정 모델은 당화혈색소 또는 혈당에 관한 참조값(reference value)과 당화혈색소/혈당 추정부(290)에 의해 추정된 추정값을 입력으로 사용하여 당화혈색소 또는 혈당에 관한 최종 예측값을 출력으로 생성할 수 있다. 당화혈색소/혈당 추정부(290)는 1차적으로 추정된 당화혈색소 또는 혈당을 그대로 결정할 수도 있으나, 보다 정확도 높은 결과를 도출하기 위하여 보정 동작을 추가적으로 수행할 수 있다.In one embodiment, the glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 may perform calibration by inputting glycated hemoglobin or blood sugar into a previously built calibration model. In this case, the calibration model may generate a final predicted value for glycated hemoglobin or blood sugar as an output by using a reference value for glycated hemoglobin or blood sugar and an estimated value estimated by the glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 as inputs. there is. The glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 may determine the primarily estimated glycated hemoglobin or blood sugar as it is, but may additionally perform a correction operation to derive a more accurate result.

제어부(도 2에 미도시함)는 신호 수집부(210), 제1 비율 방정식 산출부(230), 산소포화도 측정부(250), 제2 비율 방정식 산출부(270) 및 당화혈색소/혈당 추정부(290) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.The control unit (not shown in FIG. 2 ) includes the signal collection unit 210, the first ratio equation calculation unit 230, the oxygen saturation measuring unit 250, the second ratio equation calculation unit 270, and the glycated hemoglobin/blood sugar estimation unit. Control flow or data flow between governments 290 may be managed.

도 3은 본 발명에 따른 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정 방법을 설명하는 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method for non-invasively measuring glycated hemoglobin and blood sugar according to the present invention.

도 3을 참조하면, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 신호 수집부(210)를 통해 측정 대상자의 맥파(PPG) 신호를 수집할 수 있다(단계 S310). 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 제1 비율 방정식 산출부(230)를 통해 서로 다른 2개의 파장들에서의 맥파 신호의 세기를 이용하여 제1 비율 방정식을 산출할 수 있다(단계 S330).Referring to FIG. 3 , the glycated hemoglobin and blood glucose measurement apparatus 130 may collect a pulse wave (PPG) signal of the measurement subject through the signal collection unit 210 (step S310). The glycated hemoglobin and blood glucose measurement apparatus 130 may calculate a first ratio equation using the intensities of pulse wave signals at two different wavelengths through the first ratio equation calculator 230 (step S330).

또한, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 산소포화도 측정부(250)를 통해 제1 비율 방정식을 이용하여 측정 대상자의 산소포화도(SpO2)를 측정할 수 있다(단계 S350). 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 제2 비율 방정식 산출부(270)를 통해 2개의 파장들에서의 맥파 신호의 세기를 비어램버트 법칙(Beer-Lambert's Law) 또는 광자 확산 이론(Photon Diffusion Theory)에 적용하여 제2 비율 방정식을 산출할 수 있다(단계 S370). 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 당화혈색소/혈당 추정부(290)를 통해 제2 비율 방정식 및 산소포화도를 이용하여 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 측정할 수 있다(단계 S390).In addition, the glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 may measure the oxygen saturation (SpO2) of the measurement subject using the first ratio equation through the oxygen saturation measuring unit 250 (step S350). The glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 uses the second ratio equation calculation unit 270 to calculate the intensity of pulse wave signals at two wavelengths using Beer-Lambert's Law or Photon Diffusion Theory. A second ratio equation may be calculated by applying to (step S370). The glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 may measure the glycated hemoglobin or blood sugar of the measurement subject using the second ratio equation and oxygen saturation through the glycated hemoglobin/blood sugar estimator 290 (step S390).

도 4는 본 발명에 따른 비침습적 당화혈색소 및 혈당 측정에 관한 전체 프로세스를 설명하는 도면이다.4 is a diagram explaining the entire process of non-invasively measuring glycated hemoglobin and blood glucose according to the present invention.

도 4를 참조하면, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 서로 다른 2개의 파장을 이용하여 SpO2를 계산하고, SpO2와 서로 다른 2개의 파장을 기반으로 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 비칩습적으로 측정할 수 있다. 이때, SpO2의 계산 방법은 다양한 방법이 적용될 수 있으며, 예를 들어 Curve fitting 방법이 사용될 수 있다. 당화혈색소 또는 혈당의 추정 과정은 비어 램버트 법칙 또는 광자 확산 이론에 기반하여 수행될 수 있으며, 당화혈색소 및 혈당 측정 장치(130)는 측정 대상자로부터 수집한 서로 다른 2개의 파장에서의 신호를 각 방법에 적용하여 당화혈색소 또는 혈당의 추정값을 보다 정확도 높게 결정할 수 있다.Referring to FIG. 4, the glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 calculates SpO2 using two different wavelengths, and non-invasively measures glycated hemoglobin or blood sugar of a subject based on SpO2 and the two different wavelengths. can be measured At this time, various methods may be applied to calculate SpO2, and for example, a curve fitting method may be used. The process of estimating glycated hemoglobin or blood sugar may be performed based on Beer-Lambert's law or photon diffusion theory, and the glycated hemoglobin and blood glucose measuring device 130 uses signals at two different wavelengths collected from the measurement subject for each method. It is possible to more accurately determine an estimated value of glycated hemoglobin or blood sugar by applying the method.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.

100: 당화혈색소 및 혈당 측정 시스템
110: 사용자 단말 130: 당화혈색소 및 혈당 측정 장치
150: 데이터베이스
210: 신호 수집부 230: 제1 비율 방정식 산출부
250: 산소포화도 측정부 270: 제2 비율 방정식 산출부
290: 당화혈색소/혈당 추정부
100: glycated hemoglobin and blood glucose measurement system
110: user terminal 130: glycated hemoglobin and blood sugar measurement device
150: database
210: signal collection unit 230: first ratio equation calculation unit
250: oxygen saturation measurement unit 270: second ratio equation calculation unit
290: glycated hemoglobin/blood sugar estimation unit

Claims (12)

신호 수집부, 제1 비율 방정식 산출부, 산소포화도 측정부, 제2 비율 방정식 산출부 및 당화혈색소/혈당 추정부를 포함하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 장치에서 수행되는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법에 있어서,
상기 신호 수집부를 통해, 측정 대상자의 맥파(PPG) 신호를 수집하는 단계;
상기 제1 비율 방정식 산출부를 통해, 서로 다른 파장값을 갖는 2개의 파장들에서의 상기 맥파 신호의 세기에 관한 비율로 정의되는 제1 비율 방정식을 산출하는 단계;
상기 산소포화도 측정부를 통해, 상기 제1 비율 방정식에서 산소포화도를 하나의 미지수로 정의한 후 해당 산소포화도에 관한 방정식으로 정리한 다음 각 변수에 구체적인 값을 적용함으로써 상기 측정 대상자의 산소포화도(SpO2)를 측정하는 단계;
상기 제2 비율 방정식 산출부를 통해, 비어램버트 법칙(Beer-Lambert's Law) 또는 광자 확산 이론(Photon Diffusion Theory)에 따라 특정 파장의 속성 중 흡광도, 투과도 또는 반사도에 관한 속성 방정식을 정의하고 상기 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 상기 맥파 신호의 세기를 적용하여 상기 흡광도, 투과도 또는 반사도에 대한 비율로 정의되는 제2 비율 방정식을 산출하는 단계; 및
상기 당화혈색소/혈당 추정부를 통해, 상기 제2 비율 방정식 및 상기 산소포화도에 관한 수학식을 이용하여 당화혈색소 또는 혈당의 농도를 산출하고 산출된 당화혈색소 또는 혈당의 농도를 기초로 상기 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 단계;를 포함하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법.
Non-invasive measurement using two wavelengths performed in a non-invasive measuring device using two wavelengths including a signal collection unit, a first ratio equation calculation unit, an oxygen saturation measurement unit, a second ratio equation calculation unit, and a glycated hemoglobin/blood sugar estimation unit. In the measurement method,
Collecting a pulse wave (PPG) signal of a subject to be measured through the signal collection unit;
calculating a first ratio equation defined as a ratio of intensity of the pulse wave signal at two wavelengths having different wavelength values through the first ratio equation calculation unit;
Through the oxygen saturation measuring unit, oxygen saturation is defined as one unknown in the first ratio equation, organized into equations related to the oxygen saturation, and then specific values are applied to each variable to determine the oxygen saturation (SpO2) of the subject to be measured. measuring;
Through the second ratio equation calculating unit, property equations for absorbance, transmittance, or reflectance among properties of a specific wavelength are defined according to Beer-Lambert's Law or Photon Diffusion Theory, and the property equation Calculating a second ratio equation defined as a ratio of the absorbance, transmittance, or reflectance by applying the intensity of the pulse wave signal at the two wavelengths; and
Through the glycated hemoglobin/blood sugar estimator, the concentration of glycated hemoglobin or blood sugar is calculated using the second ratio equation and the mathematical expression related to the oxygen saturation, and the glycated hemoglobin or blood sugar concentration calculated is used to determine the glycation rate of the measurement subject. A non-invasive measurement method using two wavelengths including; measuring hemoglobin or blood sugar.
제1항에 있어서,
상기 제1 비율 방정식을 산출하는 단계는
상기 2개의 파장들에 관한 다음의 수학식 1을 통해 상기 제1 비율 방정식을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법.
[수학식 1]
Figure 112022138746513-pat00094


(여기에서,
Figure 112022138746513-pat00105
는 산소포화도에 관한 제1 비율 방정식이고, λ1 및 λ2는 서로 다른 파장이며, I0는 입사광의 세기이고, I는 투과광의 세기이다. 또한,
Figure 112022138746513-pat00106
Figure 112022138746513-pat00107
는 각각 파장
Figure 112022138746513-pat00108
(i=1, 2)에 대한 흡광도 변화량 및 (입사 또는 투과)광의 세기이다. 또한,
Figure 112022138746513-pat00109
Figure 112022138746513-pat00110
는 각각 파장
Figure 112022138746513-pat00111
에 대한 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 몰 흡광계수이고,
Figure 112022138746513-pat00112
Figure 112022138746513-pat00113
는 각각 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 몰 농도이다. 또한,
Figure 112022138746513-pat00114
= d1 - d2이고, d1 및 d2는 각각 혈액이 혈관으로 들어갈 때와 나갈 때의 혈관의 직경이다.)
According to claim 1,
Calculating the first ratio equation
A non-invasive measurement method using two wavelengths, characterized in that it comprises calculating the first ratio equation through the following Equation 1 for the two wavelengths.
[Equation 1]
Figure 112022138746513-pat00094


(From here,
Figure 112022138746513-pat00105
Is the first ratio equation for oxygen saturation, λ 1 and λ 2 are different wavelengths, I 0 is the intensity of incident light, and I is the intensity of transmitted light. also,
Figure 112022138746513-pat00106
and
Figure 112022138746513-pat00107
are the respective wavelengths
Figure 112022138746513-pat00108
It is the change in absorbance for (i = 1, 2) and the intensity of (incident or transmitted) light. also,
Figure 112022138746513-pat00109
and
Figure 112022138746513-pat00110
are the respective wavelengths
Figure 112022138746513-pat00111
is the molar extinction coefficient of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin for
Figure 112022138746513-pat00112
and
Figure 112022138746513-pat00113
are the molar concentrations of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, respectively. also,
Figure 112022138746513-pat00114
= d1 - d2, where d1 and d2 are the diameters of blood vessels when blood enters and leaves the blood vessels, respectively.)
제2항에 있어서, 상기 산소포화도(SpO2)를 측정하는 단계는
상기 수학식 1을 기초로 다음의 수학식 2를 통해 상기 산소포화도(SpO2)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법.
[수학식 2]
Figure 112022138746513-pat00096

The method of claim 2, wherein the step of measuring the oxygen saturation (SpO2)
A non-invasive measurement method using two wavelengths, comprising the step of calculating the oxygen saturation (SpO 2 ) through the following Equation 2 based on Equation 1.
[Equation 2]
Figure 112022138746513-pat00096

제1항에 있어서,
상기 제2 비율 방정식을 산출하는 단계는
상기 비어램버트 법칙에 따라 특정 파장의 흡광도에 관한 제1 속성 방정식을 정의하는 단계; 및
상기 비어램버트 법칙을 기초로 상기 제1 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 다음의 수학식 1-1과 같이 표현되는 상기 제2 비율 방정식을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법.
[수학식 1-1]
Figure 112022138746513-pat00125

(여기에서, R은 제2 비율 방정식이고,
Figure 112022138746513-pat00126
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의
Figure 112022138746513-pat00127
에 상응하는 흡광도,
Figure 112022138746513-pat00128
는 제2 파장값 λ2을 갖는 입사광을 조사하였을 때의
Figure 112022138746513-pat00129
에 상응하는 흡광도이며, I0는 입사광의 세기이고, I는 투과광의 세기이며, I(d1)와 I(d2)는 각각 d1와 d2에 대응하는 광의 세기를 나타낸다.)
According to claim 1,
Calculating the second ratio equation
Defining a first property equation for absorbance of a specific wavelength according to the Beer-Lambert law; and
Generating the second ratio equation expressed by Equation 1-1 below by applying each of the signals at the two wavelengths to the first property equation based on the Beer-Lambert law Non-invasive measurement method using two characterized wavelengths.
[Equation 1-1]
Figure 112022138746513-pat00125

(Where R is the second ratio equation,
Figure 112022138746513-pat00126
Is when irradiating incident light having a first wavelength value λ 1
Figure 112022138746513-pat00127
The absorbance corresponding to ,
Figure 112022138746513-pat00128
is the case when incident light having a second wavelength value λ 2 is irradiated
Figure 112022138746513-pat00129
is the absorbance corresponding to , I 0 is the intensity of incident light, I is the intensity of transmitted light, and I(d1) and I(d2) represent the light intensity corresponding to d1 and d2, respectively.)
제1항에 있어서,
상기 제2 비율 방정식을 산출하는 단계는
상기 광자 확산 이론에 따라 총 흡수계수 및 산란계수가 포함된 특정 파장의 투과도 또는 반사도에 관한 제2 속성 방정식을 정의하는 단계; 및
상기 광자 확산 이론을 기초로 상기 제2 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 다음의 수학식 1-2와 같이 표현되는 상기 제2 비율 방정식을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법.
[수학식 1-2]
Figure 112022138746513-pat00130

Figure 112022138746513-pat00131

(여기에서, R은 제2 비율 방정식이고,
Figure 112022138746513-pat00132
는 투과광의 세기이고, α는 감쇄계수이고,
Figure 112022138746513-pat00133
는 PPG 신호의 피크(peak)값과 밸리(valley)값에서의 광의 세기의 차이이고,
Figure 112022138746513-pat00134
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의 투과도이고,
Figure 112022138746513-pat00135
는 제2 파장값 λ2를 갖는 입사광을 조사하였을 때의 투과도이다.
Figure 112022138746513-pat00136
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의 반사도이고,
Figure 112022138746513-pat00137
는 제2 파장값 λ2를 갖는 입사광을 조사하였을 때의 반사도이다.
Figure 112022138746513-pat00138
는 총 감소산란계수이고,
Figure 112022138746513-pat00139
이고,
Figure 112022138746513-pat00140
는 동맥혈 흡수계수이다.)
According to claim 1,
Calculating the second ratio equation
Defining a second property equation for transmittance or reflectance of a specific wavelength including a total absorption coefficient and a scattering coefficient according to the photon diffusion theory; and
Generating the second ratio equation expressed by Equation 1-2 below by applying each of the signals at the two wavelengths to the second property equation based on the photon diffusion theory. Non-invasive measurement method using two characterized wavelengths.
[Equation 1-2]
Figure 112022138746513-pat00130

Figure 112022138746513-pat00131

(Where R is the second ratio equation,
Figure 112022138746513-pat00132
is the intensity of the transmitted light, α is the attenuation coefficient,
Figure 112022138746513-pat00133
Is the difference between the intensity of light at the peak and valley values of the PPG signal,
Figure 112022138746513-pat00134
Is the transmittance when incident light having a first wavelength value λ 1 is irradiated,
Figure 112022138746513-pat00135
Is transmittance when incident light having a second wavelength value λ 2 is irradiated.
Figure 112022138746513-pat00136
Is reflectivity when incident light having a first wavelength value λ 1 is irradiated,
Figure 112022138746513-pat00137
Is the reflectivity when incident light having the second wavelength value λ 2 is irradiated.
Figure 112022138746513-pat00138
is the total reduced scattering coefficient,
Figure 112022138746513-pat00139
ego,
Figure 112022138746513-pat00140
is the arterial blood absorption coefficient.)
제1항에 있어서,
상기 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 단계는
상기 제2 비율 방정식과 상기 산소포화도를 기초로 다음의 수학식 3을 통해 상기 당화혈색소 또는 혈당을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법.
[수학식 3]
Figure 112022138746513-pat00097


(여기에서, P는 당화혈색소 또는 혈당의 농도이고, R은 제2 비율 방정식이고, SpO2는 산소포화도이며, C1 ~ C8은 상수 파라미터로서 당화혈색소 및 혈당에서 각각 서로 다른 값으로 설정된다.)
According to claim 1,
The step of measuring glycated hemoglobin or blood sugar
The non-invasive measurement method using two wavelengths, characterized in that it comprises calculating the glycated hemoglobin or blood sugar through the following Equation 3 based on the second ratio equation and the oxygen saturation.
[Equation 3]
Figure 112022138746513-pat00097


(Here, P is the concentration of glycated hemoglobin or blood sugar, R is the second ratio equation, SpO2 is oxygen saturation, and C 1 to C 8 are constant parameters, which are set to different values for glycated hemoglobin and blood sugar, respectively. )
제1항에 있어서,
상기 당화혈색소 또는 혈당을 기 구축된 보정 모델에 입력하여 교정(calibration)하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 방법.
According to claim 1,
The non-invasive measurement method using two wavelengths, characterized in that it further comprises; the step of calibrating by inputting the glycated hemoglobin or blood sugar into a previously built calibration model.
측정 대상자의 맥파(PPG) 신호를 수집하는 신호 수집부;
서로 다른 파장값을 갖는 2개의 파장들에서의 상기 맥파 신호의 세기에 관한 비율로 정의되는 제1 비율 방정식을 산출하는 제1 비율 방정식 산출부;
상기 제1 비율 방정식에서 산소포화도를 하나의 미지수로 정의한 후 해당 산소포화도에 관한 방정식으로 정리한 다음 각 변수에 구체적인 값을 적용함으로써 상기 측정 대상자의 산소포화도(SpO2)를 측정하는 산소포화도 측정부;
비어램버트 법칙(Beer-Lambert's Law) 또는 광자 확산 이론(Photon Diffusion Theory)에 따라 특정 파장의 속성 중 흡광도, 투과도 또는 반사도에 관한 속성 방정식을 정의하고 상기 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 상기 맥파 신호의 세기를 적용하여 상기 흡광도, 투과도 또는 반사도에 대한 비율로 정의되는 제2 비율 방정식을 산출하는 제2 비율 방정식 산출부; 및
상기 제2 비율 방정식 및 상기 산소포화도에 관한 수학식을 이용하여 당화혈색소 또는 혈당의 농도를 산출하고 산출된 당화혈색소 또는 혈당의 농도를 기초로 상기 측정 대상자의 당화혈색소 또는 혈당을 측정하는 당화혈색소/혈당 추정부;를 포함하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 장치.
a signal collection unit that collects a pulse wave (PPG) signal of a measurement subject;
a first ratio equation calculator calculating a first ratio equation defined as a ratio of the intensity of the pulse wave signal at two wavelengths having different wavelength values;
Oxygen saturation measurement unit for measuring the oxygen saturation (SpO2) of the measurement subject by defining oxygen saturation as one unknown in the first ratio equation, organizing it into an equation for the corresponding oxygen saturation, and then applying a specific value to each variable;
According to Beer-Lambert's Law or Photon Diffusion Theory, property equations for absorbance, transmittance, or reflectance among the properties of a specific wavelength are defined, and the pulse wave at the two wavelengths is defined in the property equation. a second ratio equation calculator calculating a second ratio equation defined as a ratio of the absorbance, transmittance, or reflectance by applying the intensity of the signal; and
Glycated hemoglobin or blood sugar concentration is calculated using the second ratio equation and the equation related to the oxygen saturation, and the glycated hemoglobin or blood sugar of the measurement subject is measured based on the calculated glycated hemoglobin or blood sugar concentration. Non-invasive measuring device using two wavelengths including; blood sugar estimator.
제8항에 있어서, 상기 제1 비율 방정식 산출부는
상기 2개의 파장들에 관한 다음의 수학식 4를 통해 상기 제1 비율 방정식을 산출하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 장치.
[수학식 4]
Figure 112022138746513-pat00098


(여기에서,
Figure 112022138746513-pat00115
는 산소포화도에 관한 제1 비율 방정식이고, λ1 및 λ2는 서로 다른 파장이며, I0는 입사광의 세기이고, I는 투과광의 세기이다. 또한,
Figure 112022138746513-pat00116
Figure 112022138746513-pat00117
는 각각 파장
Figure 112022138746513-pat00118
(i=1, 2)에 대한 흡광도 변화량 및 (입사 또는 투과)광의 세기이다. 또한,
Figure 112022138746513-pat00119
Figure 112022138746513-pat00120
는 각각 파장
Figure 112022138746513-pat00121
에 대한 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 몰 흡광계수이고,
Figure 112022138746513-pat00122
Figure 112022138746513-pat00123
는 각각 옥시 헤모글로빈 및 디옥시 헤모글로빈의 몰 농도이다. 또한,
Figure 112022138746513-pat00124
= d1 - d2이고, d1 및 d2는 각각 혈액이 혈관으로 들어갈 때와 나갈 때의 혈관의 직경이다.)
The method of claim 8, wherein the first ratio equation calculator
Non-invasive measuring device using two wavelengths, characterized in that for calculating the first ratio equation through the following Equation 4 for the two wavelengths.
[Equation 4]
Figure 112022138746513-pat00098


(From here,
Figure 112022138746513-pat00115
Is the first ratio equation for oxygen saturation, λ 1 and λ 2 are different wavelengths, I 0 is the intensity of incident light, and I is the intensity of transmitted light. also,
Figure 112022138746513-pat00116
and
Figure 112022138746513-pat00117
are the respective wavelengths
Figure 112022138746513-pat00118
It is the change in absorbance for (i = 1, 2) and the intensity of (incident or transmitted) light. also,
Figure 112022138746513-pat00119
and
Figure 112022138746513-pat00120
are the respective wavelengths
Figure 112022138746513-pat00121
is the molar extinction coefficient of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin for
Figure 112022138746513-pat00122
and
Figure 112022138746513-pat00123
are the molar concentrations of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin, respectively. also,
Figure 112022138746513-pat00124
= d1 - d2, where d1 and d2 are the diameters of blood vessels when blood enters and leaves the blood vessels, respectively.)
제9항에 있어서, 상기 산소포화도 측정부는
상기 수학식 4를 기초로 다음의 수학식 5를 통해 상기 산소포화도(SpO2)를 산출하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 장치.
[수학식 5]
Figure 112022138746513-pat00100

10. The method of claim 9, wherein the oxygen saturation measuring unit
Non-invasive measuring device using two wavelengths, characterized in that for calculating the oxygen saturation (SpO 2 ) through the following Equation 5 based on Equation 4.
[Equation 5]
Figure 112022138746513-pat00100

제8항에 있어서, 상기 제2 비율 방정식 산출부는
상기 비어램버트 법칙에 따라 특정 파장의 흡광도에 관한 제1 속성 방정식을 정의하고, 상기 비어램버트 법칙을 기초로 상기 제1 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 다음의 수학식 4-1과 같이 표현되는 상기 제2 비율 방정식을 생성하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 장치.
[수학식 4-1]
Figure 112022138746513-pat00141

(여기에서, R은 제2 비율 방정식이고,
Figure 112022138746513-pat00142
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의
Figure 112022138746513-pat00143
에 상응하는 흡광도,
Figure 112022138746513-pat00144
는 제2 파장값 λ2을 갖는 입사광을 조사하였을 때의
Figure 112022138746513-pat00145
에 상응하는 흡광도이며, I0는 입사광의 세기이고, I는 투과광의 세기이며, I(d1)와 I(d2)는 각각 d1와 d2에 대응하는 광의 세기를 나타낸다.)
The method of claim 8, wherein the second ratio equation calculator
A first property equation for the absorbance of a specific wavelength is defined according to the Beer-Lambert law, and each of the signals at the two wavelengths is applied to the first property equation based on the Beer-Lambert law to obtain the following equation A non-invasive measuring device using two wavelengths, characterized in that for generating the second ratio equation expressed as 4-1.
[Equation 4-1]
Figure 112022138746513-pat00141

(Where R is the second ratio equation,
Figure 112022138746513-pat00142
Is when irradiating incident light having a first wavelength value λ 1
Figure 112022138746513-pat00143
The absorbance corresponding to ,
Figure 112022138746513-pat00144
is the case when incident light having a second wavelength value λ 2 is irradiated
Figure 112022138746513-pat00145
is the absorbance corresponding to , I 0 is the intensity of incident light, I is the intensity of transmitted light, and I(d1) and I(d2) represent the light intensity corresponding to d1 and d2, respectively.)
제8항에 있어서, 상기 제2 비율 방정식 산출부는
상기 광자 확산 이론에 따라 총 흡수계수 및 산란계수가 포함된 특정 파장의 투과도 또는 반사도에 관한 제2 속성 방정식을 정의하고, 상기 광자 확산 이론을 기초로 상기 제2 속성 방정식에 상기 2개의 파장들에서의 신호들 각각을 적용하여 다음의 수학식 4-2와 같이 표현되는 상기 제2 비율 방정식을 생성하는 것을 특징으로 하는 2개의 파장을 이용한 비침습적 측정 장치.
[수학식 4-2]
Figure 112022138746513-pat00146

Figure 112022138746513-pat00147

(여기에서, R은 제2 비율 방정식이고,
Figure 112022138746513-pat00148
는 투과광의 세기이고, α는 감쇄계수이고,
Figure 112022138746513-pat00149
는 PPG 신호의 피크(peak)값과 밸리(valley)값에서의 광의 세기의 차이이고,
Figure 112022138746513-pat00150
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의 투과도이고,
Figure 112022138746513-pat00151
는 제2 파장값 λ2를 갖는 입사광을 조사하였을 때의 투과도이다.
Figure 112022138746513-pat00152
는 제1 파장값 λ1을 갖는 입사광을 조사하였을 때의 반사도이고,
Figure 112022138746513-pat00153
는 제2 파장값 λ2를 갖는 입사광을 조사하였을 때의 반사도이다.
Figure 112022138746513-pat00154
는 총 감소산란계수이고,
Figure 112022138746513-pat00155
이고,
Figure 112022138746513-pat00156
는 동맥혈 흡수계수이다.)
The method of claim 8, wherein the second ratio equation calculator
According to the photon diffusion theory, a second property equation related to the transmittance or reflectance of a specific wavelength including the total absorption coefficient and the scattering coefficient is defined, and based on the photon diffusion theory, the second property equation is defined at the two wavelengths. A non-invasive measuring device using two wavelengths, characterized in that for generating the second ratio equation expressed by Equation 4-2 by applying each of the signals.
[Equation 4-2]
Figure 112022138746513-pat00146

Figure 112022138746513-pat00147

(Where R is the second ratio equation,
Figure 112022138746513-pat00148
is the intensity of the transmitted light, α is the attenuation coefficient,
Figure 112022138746513-pat00149
Is the difference between the intensity of light at the peak and valley values of the PPG signal,
Figure 112022138746513-pat00150
Is the transmittance when incident light having a first wavelength value λ 1 is irradiated,
Figure 112022138746513-pat00151
Is transmittance when incident light having a second wavelength value λ 2 is irradiated.
Figure 112022138746513-pat00152
Is reflectivity when incident light having a first wavelength value λ 1 is irradiated,
Figure 112022138746513-pat00153
Is the reflectivity when incident light having the second wavelength value λ 2 is irradiated.
Figure 112022138746513-pat00154
is the total reduced scattering coefficient,
Figure 112022138746513-pat00155
ego,
Figure 112022138746513-pat00156
is the arterial blood absorption coefficient.)
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