KR102519262B1

KR102519262B1 - Implant sensor operated by alignment key, implant device including the implant sensor and system for measuring biometrics information including the implant device

Info

Publication number: KR102519262B1
Application number: KR1020210062699A
Authority: KR
Inventors: 프랭클린 돈 변; 변강일
Original assignee: 울산과학기술원
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2023-04-10
Also published as: KR20210146795A; KR102519262B9

Abstract

얼라인먼트 키로 동작하는 임플란트 센서, 임플란트 센서를 포함하는 임플란트 디바이스 및 임플란트 디바이스를 포함하는 생체 정보 측정 시스템을 개시한다. 본 실시예에 따른 임플란트 디바이스는 체내에서 체외의 일 방향으로의 자기 쌍극자 모멘트를 형성하는 임플란트 센서를 포함할 수 있으며, 체내에 삽입되어 임플란트 센서를 이용하여 생체 정보를 측정할 수 있다.Disclosed are an implant sensor operating with an alignment key, an implant device including the implant sensor, and a biometric information measurement system including the implant device. The implant device according to the present embodiment may include an implant sensor that forms a magnetic dipole moment in one direction from inside the body to outside the body, and may measure biometric information using the implant sensor inserted into the body.

Description

An implant sensor operated by an alignment key, an implant device including an implant sensor, and a biometric information measurement system including an implant device

실시예들은 얼라인먼트 키로 동작하는 임플란트 센서, 임플란트 센서를 포함하는 임플란트 디바이스 및 임플란트 디바이스를 포함하는 생체 정보 측정 시스템과 관련된다.Embodiments relate to an implant sensor operating with an alignment key, an implant device including the implant sensor, and a biometric information measuring system including the implant device.

당뇨병, 고지혈증 및 혈전증과 같은 성인 질병의 증가 사례가 지속적으로 보도되고 있다. 이러한 질병을 지속적으로 모니터링하고 관리하는 것이 중요하므로 다양한 바이오 센서를 사용하여 주기적으로 측정해야 한다. 일반적인 유형의 바이오 센서는 손가락에서 채취 한 혈액을 테스트 스트립에 주입한 후 전기 화학적 방법 또는 광도 측정 방법을 사용하여 출력 신호를 정량화하는 방법이다. 이 접근법은 매번 혈액 채취가 필요하기 때문에 사용자에게 많은 고통을 안겨준다.Increasing cases of adult diseases such as diabetes, hyperlipidemia and thrombosis are continuously being reported. It is important to continuously monitor and manage these diseases, so they should be measured periodically using various biosensors. A common type of biosensor is a method in which blood taken from a finger is injected into a test strip and then the output signal is quantified using an electrochemical method or a photometric method. This approach causes a lot of pain to the user as blood draws are required every time.

침습적 방법을 이용하는 경우에 임플란트 센서를 피부 내부로 침투시켜 일정 시간동안 측정한 후 외부의 리더기에 인식시켜 생체정보를 측정하는 방법이 존재한다. 이때, 외부의 리더기에서 임플란트 센서가 측정한 생체정보를 수집하기 위해서는 피부 내부에 삽입된 임플란트 센서의 위치를 정확하게 파악할 수 있어야 한다.In the case of using an invasive method, there is a method of measuring biometric information by infiltrating an implant sensor into the skin, measuring it for a certain period of time, and then recognizing it in an external reader. At this time, in order to collect the biometric information measured by the implant sensor in an external reader, it is necessary to accurately determine the position of the implant sensor inserted into the skin.

상기에서 설명된 정보는 단지 이해를 돕기 위한 것이며, 종래 기술의 일부를 형성하지 않는 내용을 포함할 수 있으며, 종래 기술이 통상의 기술자에게 제시할 수 있는 것을 포함하지 않을 수 있다.The information described above is for illustrative purposes only and may include material that does not form part of the prior art, and may not include what the prior art may suggest to those skilled in the art.

[선행기술문헌번호] [Prior art document number]

한국등록특허 제10-2185556호 Korean Registered Patent No. 10-2185556

임플란트 디바이스 및 익스터널 디바이스를 통해 분석물 변화에 따른 특성변화를 측정하여 정확한 생체정보의 측정이 가능한 생체 정보 측정 시스템 및 방법을 제공한다. To provide a biometric information measurement system and method capable of accurately measuring biometric information by measuring characteristic changes according to analyte changes through an implant device and an external device.

체외의 익스터널 디바이스에서 체내의 임플란트 디바이스의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 얼라인먼트 키로 동작하는 임플란트 센서 및 임플란트 센서를 포함하는 임플란트 디바이스를 제공한다.Provided is an implant sensor that operates as an alignment key and an implant device including an implant sensor so that an external device outside the body can accurately determine the position of the implant device inside the body.

체내에서 체외의 일 방향으로의 자기 쌍극자 모멘트를 형성하는 임플란트 센서를 포함하고, 체내에 삽입되어 상기 임플란트 센서를 이용하여 생체 정보를 측정하는 것을 특징으로 하는 임플란트 디바이스를 제공한다.An implant device comprising an implant sensor that forms a magnetic dipole moment in one direction from inside the body to outside the body, and is inserted into the body to measure biometric information using the implant sensor.

일측에 따르면, 상기 임플란트 센서는, 하나의 포트 급전과 폴디드 더블 루프(folded double loop)가 병합된 3중 폴디드 루프 구조를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one side, the implant sensor may be characterized in that it has a triple folded loop structure in which one port power supply and a folded double loop are merged.

다른 측면에 따르면, 상기 포트 급전과 폴디드 더블 루프는 단일 급전으로 자기 쌍극자 공진을 형성하도록 병합되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the port power supply and the folded double loop may be merged to form magnetic dipole resonance with a single power supply.

또 다른 측면에 따르면, 상기 임플란트 디바이스는 상기 3중 폴디드 루프 구조의 상하 대칭 형상에 의해, 상기 3중 폴디드 루프 구조의 상단의 전류와 상기 3중 폴디드 루프 구조의 하단의 전류가 상쇄되어 서브-레이디에이티브(sub-radiative) 공진이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, in the implant device, the upper current of the triple folded loop structure and the current of the lower end of the triple folded loop structure are offset by the vertically symmetrical shape of the triple folded loop structure. It may be characterized in that a sub-radiative resonance is formed.

또 다른 측면에 따르면, 상기 포트 급전의 제1 측은 상기 폴디드 더블 루프의 제1 폴디드 루프의 상단의 제1 측과 연결되고, 상기 포트 급전의 제2 측은 상기 폴디드 더블 루프의 제2 폴디드 루프의 상단의 제1 측과 연결되고, 상기 제1 폴디드 루프의 하단의 제2 측과 상기 제2 폴디드 루프의 하단의 제2 측이 서로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the first side of the port power supply is connected to the first side of the upper end of the first folded loop of the folded double loop, and the second side of the port power supply is connected to the second pole of the folded double loop. It may be characterized in that it is connected to the first side of the upper end of the folded loop, and the second side of the lower end of the first folded loop and the second side of the lower end of the second folded loop are connected to each other.

또 다른 측면에 따르면, 상기 3중 폴디드 루프 구조는 PCB(Printed Circuit Board)에 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the triple folded loop structure may be implemented on a printed circuit board (PCB).

또 다른 측면에 따르면, 상기 임플란트 디바이스는 상기 임플란트 센서로 전류를 가하는 전원을 더 포함하고, 상기 전원에서 상기 임플란트 센서로 가해진 전류에 의해 형성되는 자기 필드에 의해 루프 구조를 갖는 체외의 익스터널 센서에 전류가 유도되고, 상기 익스터널 센서에 유도된 전류의 크기에 기반하여 상기 임플란트 센서의 위치가 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the implant device further includes a power source for applying current to the implant sensor, and a magnetic field formed by a current applied from the power source to the implant sensor generates an external sensor having a loop structure. A current may be induced, and the position of the implant sensor may be determined based on the magnitude of the current induced in the external sensor.

또 다른 측면에 따르면, 상기 임플란트 센서는, 타원형 구조의 3중 폴디드 루프 구조를 갖고, 타원형 구조의 루프 구조를 갖는 체외의 익스터널 센서에 유도되는 전류의 크기에 기반하여 상기 임플란트 센서의 방향이 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the implant sensor has an elliptical triple folded loop structure, and the direction of the implant sensor is determined based on the magnitude of the current induced in the external sensor having an elliptical loop structure. It can be characterized as determined.

또 다른 측면에 따르면, 상기 생체 정보를 유전율의 변화에 따른 상기 자기 쌍극자 모멘트 공진의 변화에 기반하여 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the biometric information may be measured based on a change in magnetic dipole moment resonance according to a change in permittivity.

하나의 포트 급전 및 폴디드 더블 루프(folded double loop)가 병합된 3중 폴디드 루프 구조를 갖는 임플란트 센서를 제공한다.Provided is an implant sensor having a triple folded loop structure in which one port power supply and a folded double loop are merged.

일측에 따르면, 상기 포트 급전과 폴디드 더블 루프는 단일 급전으로 자기 쌍극자 공진을 형성하도록 병합되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one side, the port power supply and the folded double loop may be merged to form magnetic dipole resonance with a single power supply.

다른 측면에 따르면, 상기 3중 폴디드 루프 구조의 상하 대칭 형상에 의해, 상기 3중 폴디드 루프 구조의 상단의 전류와 상기 3중 폴디드 루프 구조의 하단의 전류가 상쇄되어 서브-레이디에이티브(sub-radiative) 공진이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another aspect, the current at the upper end of the triple folded loop structure and the current at the lower end of the triple folded loop structure are offset by the vertically symmetrical shape of the triple folded loop structure, so that the sub-radiative (sub-radiative) resonance may be formed.

또 다른 측면에 따르면, 상기 포트 급전 및 상기 폴디드 더블 루프는 타원형을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. According to another aspect, the port power supply and the folded double loop may have an elliptical shape.

임플란트 디바이스 및 익스터널 디바이스를 통해 분석물 변화에 따른 특성변화를 측정하여 생체정보의 측정이 가능하며, 상기 임플란트 디바이스는 체내에서 체외의 일 방향으로의 자기 쌍극자 모멘트를 형성하는 임플란트 센서를 포함하고, 체내에 삽입되어 상기 임플란트 센서를 이용하여 생체 정보를 측정하며, 상기 익스터널 디바이스는 임플란트 디바이스의 구동을 위한 전력을 전달하고, 상기 임플란트 디바이스로부터 전달되는 디지털 데이터를 이용하여 생체 정보에 대한 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 생체 정보 측정 시스템이 제공된다.It is possible to measure biometric information by measuring characteristic changes according to analyte changes through an implant device and an external device, and the implant device includes an implant sensor that forms a magnetic dipole moment in one direction from inside the body to outside the body, It is inserted into the body to measure biometric information using the implant sensor, and the external device transmits power for driving the implant device and generates data for biometric information using digital data transmitted from the implant device. There is provided a biometric information measurement system characterized in that.

임플란트 디바이스 및 익스터널 디바이스를 통해 분석물 변화에 따른 특성변화를 측정하여 정확하게 생체정보를 측정할 수 있다.Through the implant device and the external device, it is possible to accurately measure the biometric information by measuring the characteristic change according to the analyte change.

체외의 익스터널 디바이스에서 체내의 임플란트 디바이스의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.The external device outside the body can accurately determine the position of the implant device inside the body.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 내부 구성의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 익스터널 디바이스의 내부 구성의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 S11 파라미터의 응답 곡선을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 익스터널 디바이스의 S21 파라미터의 응답 곡선을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 시스템의 모드별 동작을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 분석물 측정 센서의 모드별 전파 패턴을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 시스템에서 임플란트 디바이스 및 익스터널 디바이스의 산란 파라미터의 응답 곡선을 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 익스터널 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 도면이다.
도 11 내지 도 14는 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 예들을 도시한 도면들이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 단일 피딩 구조를 갖는 폴디드 루프의 예를 도시한 도면들이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, 삽입형 센서의 원리와 설계 과정의 예를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 있어서, 3중 루프 구조가 구현된 PCB(Printed Circuit Board)의 예를 도시한 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전율에 따른 센서의 공진 변화의 예를 나타낸 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 있어서, 삽입형 센서 구조에 흐르는 전류의 예를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 있어서, 삽입형 센서의 다중극 전개 결과의 예를 도시한 그래프이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기 커플링을 이용하여 삽입형 센서 구조에 흐르는 전류를 위쪽의 리더기에서 리드아웃(read-out)할 수 있음을 도시한 도면이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 있어서, 단일 센서의 S11 파라미터 측정 결과의 예를 도시한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 있어서, 리더기의 부하(load)에 걸리는 전류의 예를 도시한 그래프이다.
도 25 및 도 26은 본 발명의 일실시예에 있어서, 임플란트 센서와 익스터널 센서간의 거리에 따른 주파수 특성변화의 예를 도시한 그래프들이다.
도 27은 본 발명의 일실시예에 있어서, 익스터널 센서의 위치 이동의 예를 도시한 도면이다.
도 28은 본 발명의 일실시예에 있어서, 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류를 측정한 그래프이다.
도 29는 본 발명의 일실시예에 있어서, 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류의 그래프에서의 최대값, 최소값, 노치 밴드위스(Notch Bandwidth) 등의 값들을 색상으로 시각화한 데이터의 예를 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of a system for measuring biometric information according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an example of an internal configuration of an implant device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of an external device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the response curve of the parameter S11 of the implant device according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a response curve of the S21 parameter of an external device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating the operation of each mode of the biometric information measuring system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a propagation pattern for each mode of an analyte measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing response curves of scattering parameters of an implant device and an external device in a system for measuring biometric information according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an example of a method for measuring biometric information of an implant device according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating an example of a method for measuring biometric information of an external device according to an embodiment of the present invention.
11 to 14 are diagrams showing examples of magnetic dipole moments.
15 and 16 are diagrams illustrating an example of a folded loop having a single feeding structure according to an embodiment of the present invention.
17 is a diagram illustrating an example of a principle and a design process of an implantable sensor according to an embodiment of the present invention.
18 is a diagram illustrating an example of a printed circuit board (PCB) in which a triple loop structure is implemented according to an embodiment of the present invention.
19 is a graph showing an example of resonance change of a sensor according to permittivity according to an embodiment of the present invention.
20 is a diagram illustrating an example of a current flowing through an implantable sensor structure according to an embodiment of the present invention.
21 is a graph showing an example of a multipole deployment result of an implantable sensor according to an embodiment of the present invention.
22 is a diagram showing that a current flowing in an implantable sensor structure can be read out from an upper reader by using magnetic coupling in one embodiment of the present invention.
23 is a graph illustrating an example of S11 parameter measurement results of a single sensor according to an embodiment of the present invention.
24 is a graph showing an example of current applied to a load of a reader according to an embodiment of the present invention.
25 and 26 are graphs illustrating examples of frequency characteristic change according to a distance between an implant sensor and an external sensor according to an embodiment of the present invention.
27 is a diagram illustrating an example of position movement of an external sensor according to an embodiment of the present invention.
28 is a graph in which current applied to a load of an external sensor is measured according to an embodiment of the present invention.
29 illustrates an example of data visualized in color for values such as maximum value, minimum value, and notch bandwidth in a graph of current applied to a load of an external sensor according to an embodiment of the present invention; it is a drawing

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 청구범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 청구범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes can be made to the embodiments, the claims of the patent application are not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or alternatives to the embodiments are included in the scope of the claims.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the examples are used only for the purpose of explanation and should not be construed as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components regardless of reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description will be omitted.

또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".

어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Components included in one embodiment and components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless stated to the contrary, descriptions described in one embodiment may be applied to other embodiments, and detailed descriptions will be omitted to the extent of overlap.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 시스템의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 시스템은 임플란트 디바이스(100) 및 익스터널 디바이스(200)를 포함할 수 있다.1 is a diagram illustrating an example of a system for measuring biometric information according to an embodiment of the present invention. The biometric information measurement system according to the present embodiment may include the implant device 100 and the external device 200 .

간질액에서 생체 정보의 측정을 위해 제작된 EM(Electro-Magnetic) 기반 센서(110)를 포함하는 임플란트 디바이스(100)는 피부 밑에 위치하여 임플란트 디바이스(100) 주변의 유전율(Permittivity)에 따라서 그 공진주파수(Resonant frequency)가 바뀌는 특성을 가진다. 임플란트 디바이스(100)가 포함하는 EM 기반 센서(110)를 동작시키려면 주파수가 일정하게 변하는 신호가 주입되어야 하고, 이러한 신호가 EM 기반 센서(110)를 통해 변화되면 이를 측정하는 인터페이스 회로(120)가 필요하다. 또한, 익스터널 디바이스(200)는 프린징 전계(fringing field)를 기반으로 한 커플링 세기 변화를 통해 간질액의 생체 정보의 변화(일례로, 혈당의 농도 변화)를 예측할 수 있다. 이때, 이러한 임플란트 디바이스(100)와 익스터널 디바이스(200)를 이용한 여러 가지 다중모드를 이용함으로써 생체 정보의 측정의 정확도를 보완할 수 있다.An implant device 100 including an EM (Electro-Magnetic) based sensor 110 manufactured for measuring biometric information in interstitial fluid is located under the skin and resonates according to the permittivity around the implant device 100 It has the characteristic of changing the frequency (resonant frequency). In order to operate the EM-based sensor 110 included in the implant device 100, a signal whose frequency is constantly changing must be injected, and when this signal is changed through the EM-based sensor 110, the interface circuit 120 for measuring it is needed In addition, the external device 200 may predict a change in biometric information of interstitial fluid (eg, a change in blood sugar concentration) through a change in coupling strength based on a fringing field. At this time, by using various multi-modes using the implant device 100 and the external device 200, the accuracy of biometric information measurement can be supplemented.

임플란트 디바이스(100)는 간질액에서 생체 정보의 측정을 위해 제작된 EM 기반 센서(110)와 함께, EM 기반 센서(110)를 통해 변화되는 신호를 측정하기 위한 센서 인터페이스(120)를 포함할 수 있으며, 센서 인터페이스(120)는 LNA(Low-Noise Amplifier, 121), 포락선 검출기(Envelope Detector, 122) 및 ADC(Analog-Digital Converter, 123)를 포함할 수 있다. 이러한 센서 인터페이스(120)에 대해서는 도 2를 통해 더욱 자세히 설명한다.The implant device 100 may include an EM-based sensor 110 manufactured for measuring biometric information in interstitial fluid and a sensor interface 120 for measuring a signal changed through the EM-based sensor 110. And, the sensor interface 120 may include a Low-Noise Amplifier (LNA) 121, an Envelope Detector (122), and an Analog-Digital Converter (ADC) 123. This sensor interface 120 will be described in more detail with reference to FIG. 2 .

익스터널 디바이스(200)는 공진기(300)를 통해 임플란트 디바이스(100)로 전력을 전달할 수 있으며, 임플란트 디바이스(100)와 익스터널 디바이스(200)간의 데이터 전송도 이러한 공진기(300)를 이용하여 이루어질 수 있다. 공진기(300)는 임플란트 디바이스(100)에 포함되는 제1 회로(일례로, 코일 및 콘덴서로 이루어지는 전기회로로서 무선전력수신부)와 익스터널 디바이스(200)에 포함되는 회로(일례로, 코일 및 콘덴서로 이루어지는 전기회로로서 무선전력전송부)간의 공진현상을 이용하여 특정 주파수의 파나 진동을 유도할 수 있다. 도 1의 실시예에서는 13.56MHz의 주파수를 사용하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The external device 200 may transmit power to the implant device 100 through the resonator 300, and data transmission between the implant device 100 and the external device 200 may also be performed using the resonator 300. can The resonator 300 includes a first circuit included in the implant device 100 (eg, a wireless power receiver as an electric circuit composed of a coil and a condenser) and a circuit included in the external device 200 (eg, a coil and a condenser). As an electric circuit composed of, it is possible to induce a wave or vibration of a specific frequency by using a resonance phenomenon between wireless power transmission units). Although the embodiment of FIG. 1 has been described as using a frequency of 13.56 MHz, it is not limited thereto.

이때, 임플란트 디바이스(100)는 공진기(300)를 통해 전달되는 전력의 관리를 위해, 정류기(Rectifier, 130), 프로텍터(Protector, 120) 및 레귤레이터(Regulator, 130)를 더 포함할 수 있다. 정류기(110)는 공진기(300)를 통해 전달되는 교류전력에서 직류전력을 얻기 위해 사용될 수 있으며, 레귤레이터(130)는 일정한 전압을 유지시키기 위해 사용될 수 있다. 프로텍터(120)는 과전압 보호기로서 익스터널 디바이스(200)로부터 전력을 송신할 때, 임플란트 디바이스(100)에서 높은 전력에 의해 시스템에 손상이 가는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다.In this case, the implant device 100 may further include a rectifier 130, a protector 120, and a regulator 130 for management of power transmitted through the resonator 300. The rectifier 110 may be used to obtain DC power from AC power transmitted through the resonator 300, and the regulator 130 may be used to maintain a constant voltage. The protector 120 is an overvoltage protector and may be used to prevent damage to a system caused by high power in the implant device 100 when power is transmitted from the external device 200 .

익스터널 디바이스(200)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 증폭기(Power Amplifier, 210), AP(Application Processor, 220), 데이터 복구(Data Recovery) 모듈(230), 익스터널 센서(240), 배터리(Battery, 250), 크리스탈 오실레이터(X-tal OSC(oscillator), 260), 레귤레이터(270) 및 블루투스 모듈(280)을 포함할 수 있다. 익스터널 센서(240)는 익스터널 디바이스(200)가 직접 생체 정보를 측정하기 위한 EM 기반의 혈당 센서(Glucose Sensor, 241) 및 주변 환경에 대한 정보(일례로, 온도)를 측정하기 위한 환경 센서(Environmental Sensor, 242)를 포함할 수 있다. EM 기반의 혈당 센서(241)는 하나의 예시로, 다양한 생체 정보를 측정하기 위한 하나 이상의 EM 기반 센서가 익스터널 센서(240)에 포함될 수 있다. 배터리(250)는 익스터널 디바이스(200)로 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있으며, 크리스탈 오실레이터(260)는 정확한 주파수를 생성하기 위해 사용될 수 있다. 레귤레이터(270)는 일정한 전압을 유지시키기 위해 사용될 수 있으며, 블루투스 모듈(280)은 스마트폰 등과 같은 다른 익스터널 디바이스와 통신하기 위해 사용될 수 있다. 블루투스는 하나의 예시일 뿐, 다른 익스터널 디바이스와 통신하기 위한 다양한 통신 프로토콜과 통신 프로토콜에 대응하는 통신 모듈들이 활용될 수도 있다. AP(220)는 MCU(Micro Control Unit)으로서 임플란트 디바이스(100)와 익스터널 디바이스(200)의 전력을 모니터링하여 필요 이상의 전력이 송신되는 것을 관리(Power Control)할 수 있다. 또한, 블루투스 모듈(280), 익스터널 센서(240)로부터 수신되는 데이터들을 제어할 수 있으며, 임플란트 디바이스(100)로부터 전달되는 데이터를 처리할 수 있다. 이러한 전력의 관리나 데이터의 제어/처리는 AP가 포함하는 알고리즘(Algorithm)에 따라 이루어질 수 있다. 데이터 복구 모듈(230)은 임플란트 디바이스(100)로부터 전달되는 데이터를 복구할 수 있는 인밴드 데이터 복구(in-band data recovery) 시스템을 포함할 수 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(100)는 측정한 데이터를 변조(modulation, LSK, FSK, OSK 등) 방법을 통해 수백에서 수천 kHz의 신호로 변조한 후, 13.56 MHz의 신호에 실어서 보낼 수 있다. 이 경우, 익스터널 디바이스(200)의 데이터 복구 모듈(230)은 데이터에 따라 전력이 일정 부분 감소했다가 다시 정상 전력 레벨을 보이는 것을 복조하여 13.56MHz의 신호를 필터링함으로써, 데이터를 위한 신호를 복원할 수 있다. 이 외에도, 익스터널 디바이스(200)는 임플란트 디바이스(100)의 구동을 위한 전력의 전달을 위한 무선전력전송 시스템을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the external device 200 includes a power amplifier 210, an application processor (AP) 220, a data recovery module 230, an external sensor 240, A battery (Battery, 250), a crystal oscillator (X-tal Oscillator (OSC), 260), a regulator 270, and a Bluetooth module 280 may be included. The external sensor 240 includes an EM-based glucose sensor 241 for directly measuring biometric information of the external device 200 and an environmental sensor for measuring information on the surrounding environment (eg, temperature). (Environmental Sensor, 242) may be included. The EM-based blood glucose sensor 241 is an example, and one or more EM-based sensors for measuring various biometric information may be included in the external sensor 240 . The battery 250 may be used to supply power to the external device 200, and the crystal oscillator 260 may be used to generate an accurate frequency. The regulator 270 may be used to maintain a constant voltage, and the Bluetooth module 280 may be used to communicate with other external devices such as smart phones. Bluetooth is just one example, and various communication protocols for communication with other external devices and communication modules corresponding to the communication protocols may be used. The AP 220, as a Micro Control Unit (MCU), may monitor the power of the implant device 100 and the external device 200 to manage (power control) transmission of more than necessary power. In addition, data received from the Bluetooth module 280 and the external sensor 240 may be controlled, and data transmitted from the implant device 100 may be processed. Such power management or data control/processing may be performed according to an algorithm included in the AP. The data recovery module 230 may include an in-band data recovery system capable of recovering data transferred from the implant device 100 . For example, the implant device 100 may modulate the measured data into a signal of hundreds to thousands of kHz through a modulation (modulation, LSK, FSK, OSK, etc.) method, and then transmit the signal loaded with a 13.56 MHz signal. In this case, the data recovery module 230 of the external device 200 restores the signal for the data by demodulating the power after a certain amount of decrease according to the data and then returning to the normal power level and filtering the 13.56 MHz signal. can do. In addition to this, the external device 200 may include a wireless power transmission system for transmitting power for driving the implant device 100 .

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 내부 구성의 예를 도시한 도면이다. 센서 인터페이스(120)는 EM 기반 센서(110)의 S-파라미터(S-parameter) 특성, 즉 EM 기반 센서(110)로부터 반사되어 돌아오는 RF(Radio Frequency)의 전력 수준(power level)을 측정하여 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 디지털 데이터로 변환된 데이터는 임플란트 디바이스(100)에 의해 체외(일례로, 익스터널 디바이스(200))로 전송될 수 있다.2 is a diagram showing an example of an internal configuration of an implant device according to an embodiment of the present invention. The sensor interface 120 measures the S-parameter characteristics of the EM-based sensor 110, that is, the power level of Radio Frequency (RF) reflected back from the EM-based sensor 110 to It can be converted into digital data. Data converted into digital data may be transmitted outside the body (eg, the external device 200) by the implant device 100.

센서 인터페이스(120)는 앞서 설명한 바와 같이 LNA(121), 포락선 검출기(122) 및 ADC(123)를 포함할 수 있다. 도 2의 실시예에서는 주파수 선택 필터(frequency-selective filter, 124) 및 증폭기(AMP(Amplifier), 125)를 더 포함할 수 있다.As described above, the sensor interface 120 may include the LNA 121, the envelope detector 122, and the ADC 123. In the embodiment of FIG. 2 , a frequency-selective filter 124 and an amplifier 125 may be further included.

LNA(121)는 익스터널 디바이스(200)에서 전송하는 특정 주파수의 RF 신호를 수신할 수 있으며, 주파수 선택 필터(124)는 피하 삽입된 EM 기반 센서(110)와 연동되어 센서 주변의 타겟 물질(일례로, 혈당)의 농도에 따른 주파수 선택 특성을 가져 EM 기반 센서(110)에 의해 반사되어 돌아오는 신호의 크기에 대한 필터동작을 처리할 수 있다. 포락선 검출기(122)는 S-파라미터 중 S11에서 반사된 신호를 DC(Direct Current) 레벨로 변환하여 최저점을 찾을 수 있다. 증폭기(125)는 포락선 검출기(122)의 출력을 ADC(123)에 맞게 조절할 수 있으며, ADC(123)는 증폭된 신호를 디지털화하여 SWIPT(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer) IC(Integrated Circuit)으로 전달할 수 있다. 이러한 SWIPT IC는 앞서 설명한 정류기(130), 프로텍터(120), 레귤레이터(130), 그리고 공진기(300) 중 임플란트 디바이스(100)에 포함되는 제1 회로 등을 포함하는 회로일 수 있다. ADC(123)는 일례로, 30 dB 이상의 신호범위를 충분히 다룰 수 있도록 구현될 수 있다.The LNA 121 can receive an RF signal of a specific frequency transmitted from the external device 200, and the frequency selection filter 124 is interlocked with the EM-based sensor 110 inserted under the skin to detect a target material around the sensor ( For example, it has a frequency selection characteristic according to the concentration of blood sugar) and can process a filter operation for the magnitude of a signal reflected by the EM-based sensor 110 and returned. The envelope detector 122 may find the lowest point by converting the signal reflected at S11 among the S-parameters into a DC (Direct Current) level. The amplifier 125 may adjust the output of the envelope detector 122 to match the ADC 123, and the ADC 123 digitizes the amplified signal and transmits it to a Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (SWIPT) IC (Integrated Circuit). can Such a SWIPT IC may be a circuit including the first circuit included in the implant device 100 among the above-described rectifier 130, protector 120, regulator 130, and resonator 300. The ADC 123 may be implemented to sufficiently handle, for example, a signal range of 30 dB or more.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 익스터널 디바이스의 내부 구성의 예를 도시한 도면이다. 외부 판독 모듈(External Reader Module, 400)은 익스터널 디바이스(200)에 포함될 수 있으며, 전력 증폭기(Power AMP(Amplifier), 210) 및 위상 고정 루프(Phase-Locked Loop, 410)를 포함할 수 있다. 이러한 외부 판독 모듈(400)은 임플란트 디바이스(100)가 포함하는 EM 기반 센서(110)의 S-파라미터 특성 변화를 측정할 수 있도록 충분히 넓은 주파수 대역에 걸쳐 EM 기반 센서(110)를 구동해주는 주파수 스위핑 및 구동(frequency sweeping and driving) 회로를 포함할 수 있다. 이를 통해 외부 판독 모듈(400)을 구성하는 위상 고정 루프(410)는 피하에 삽입된 임플란트 디바이스(100)의 주파수 스캔을 처리할 수 있으며, 전력 증폭기(210)는 임플란트 디바이스(100)의 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다. 3 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of an external device according to an embodiment of the present invention. The external reader module 400 may be included in the external device 200 and may include a power amplifier 210 and a phase-locked loop 410 . This external readout module 400 is frequency sweeping that drives the EM-based sensor 110 over a sufficiently wide frequency band to measure changes in the S-parameter characteristics of the EM-based sensor 110 included in the implant device 100 and a driving (frequency sweeping and driving) circuit. Through this, the phase-locked loop 410 constituting the external reading module 400 can process the frequency scan of the implant device 100 inserted under the skin, and the power amplifier 210 drives the implant device 100. power can be provided.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 S11 파라미터의 응답 곡선을 도시한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 익스터널 디바이스의 S21 파라미터의 응답 곡선을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing a response curve of the S11 parameter of an implant device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a graph showing a response curve of the S21 parameter of an external device according to an embodiment of the present invention. .

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 시스템의 모드별 동작을 도시한 도면이다. 생체 정보 측정 시스템의 모드는 침습모드, 단일모드 및 배열모드의 세 가지 모드를 포함할 수 있다.6 is a diagram illustrating the operation of each mode of the biometric information measuring system according to an embodiment of the present invention. The mode of the biometric information measurement system may include three modes: an invasive mode, a single mode, and an array mode.

침습모드는 세 가지 모드 중에서 정밀한 혈당 측정 역할을 맡은 모드로, 피부 밑에 주사기로 삽입될 수 있는 직경 3mm 미만의 초소형 EM 센서를 통해, 간질액층에 확산된 혈당 변화를 5분 간격으로 측정하는 모드일 수 있다. 침습모드를 위한 센서는 전자기파를 광대역에 걸쳐 조밀한 주파수로 센서 주변을 스캔하며, 주파수별로 반사되는 EM의 특성 분석을 통해 혈당 변화에 따른 유전율 변화를 정밀하게 측정할 수 있다. 이러한 침습모드는 EM 기반의 비침습식 외부 부착형 혈당 센서에 비하여 측정시의 압력, 온도, 습도, 움직임 등의 영향이 배제되어 정확한 혈당 측정을 가능하게 할 수 있다.Invasive mode is the mode that takes on the role of precise blood glucose measurement among the three modes. It is a mode that measures blood glucose changes diffused in the interstitial fluid layer at 5-minute intervals through an ultra-small EM sensor with a diameter of less than 3 mm that can be inserted with a syringe under the skin. can The sensor for the invasive mode scans electromagnetic waves around the sensor at a dense frequency over a wide band, and the change in permittivity according to the change in blood sugar can be precisely measured through the characteristic analysis of the reflected EM for each frequency. In this invasive mode, compared to the EM-based non-invasive externally attached blood glucose sensor, the influence of pressure, temperature, humidity, movement, etc. during measurement is excluded, thereby enabling accurate blood glucose measurement.

단일모드는 침습모드에 비해 정밀도는 조금 떨어져도 보다 광범위한 영역에서의 혈당측정을 맡은 모드로, 체외 피부 표면에 부착하는 EM 센서를 통하여, 침습모드와 동일한 간질액층의 혈당 변화를 5분 간격으로 측정하는 모드일 수 있다. 단일모드 센서는 두 개의 EM 센서 간의 간섭(coupling) 변화로부터 간질액층에 침투하는 전자기파의 변화 분석을 통해 혈당을 측정하는 비침습식 혈당 센싱 모드입니다. 즉, 단일모드는 다소 거칠지만 넓은 영역에 걸쳐 대략적인 혈당의 범위를 결정하고(coarse scanning), 침습모드는 결정된 범위 내에서 정밀하게 스캔하여(fine scanning), Mode1과 Mode2 센싱정보의 융합(fusion)을 통해 40~600mg/dl에 달하는 넓은 영역에서 정확한 혈당값 측정을 가능하게 하는 이종(異種) 센서 반복(heterogeneous sensor redundancy)을 구현할 수 있다.The single mode is a mode in charge of blood glucose measurement in a wider area, although the accuracy is slightly lower than that of the invasive mode. Through an EM sensor attached to the skin surface outside the body, the change in blood glucose in the interstitial fluid layer identical to that of the invasive mode is measured at 5-minute intervals. can be a mod The single-mode sensor is a non-invasive blood glucose sensing mode that measures blood glucose by analyzing changes in electromagnetic waves penetrating into the interstitial fluid layer from changes in coupling between two EM sensors. That is, the single mode determines the approximate range of blood glucose over a rather coarse but wide area (coarse scanning), and the invasive mode scans precisely within the determined range (fine scanning), and the fusion of Mode1 and Mode2 sensing information (fusion) ), it is possible to implement heterogeneous sensor redundancy that enables accurate blood glucose measurement in a wide range of 40 to 600 mg/dl.

배열모드는 정밀도는 많이 떨어져도 큰 혈당 변화가 있을 때 실시간으로 그 위험성을 감지하는 역할을 맡은 모드로, 체외 피부 표면에 부착하는 EM 센서를 통하여 간질액층을 통과해 더 깊은 곳에 위치한 혈관 내의 혈당 변화를 실시간으로 모니터링하는 모드일 수 있다. 배열모드 센서는 여러 개의 EM 센서를 동시에 병렬로 동작시켜 EM의 침투 깊이를 증가시키는 원리로, 혈관 내에서의 급격한 혈당 변화를 실시간으로 센싱할 수 있다. 간질액층에서의 혈당값은 혈관 내 실제 혈당값에 비하여 5~20분 가량의 시간 지연이 있기 때문에 배열모드는 혈관 내 혈당변화를 통해 실시간 혈당측정을 구현할 수 있다.Array mode is a mode that is in charge of detecting the risk in real time when there is a large change in blood sugar, although the accuracy is much lower. It may be a real-time monitoring mode. The array mode sensor operates several EM sensors simultaneously and in parallel to increase the penetration depth of the EM, and can sense rapid changes in blood glucose in blood vessels in real time. Since the blood glucose value in the interstitial fluid layer has a time delay of about 5 to 20 minutes compared to the actual blood glucose value in the blood vessel, the array mode can implement real-time blood glucose measurement through the blood glucose change in the blood vessel.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 혈당 측정 센서의 모드별 전파 패턴을 도시한 도면이다. 모드 1인 침습 모드에서는 피하의 지방층에 대해, 모드 2인 단일모드에서는 근육층 일부까지, 모드 3인 배열모드에서는 혈관까지 전파가 도달하는 예를 나타내고 있다.7 is a diagram illustrating a propagation pattern for each mode of a blood glucose measurement sensor according to an embodiment of the present invention. Examples are shown in which radio waves reach the subcutaneous fat layer in mode 1, the invasive mode, mode 2, single mode, to part of the muscle layer, and mode 3, array mode, to blood vessels.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 시스템에서 임플란트 디바이스 및 익스터널 디바이스의 산란 파라미터의 응답 곡선을 도시한 그래프이다. 도 8의 그래프들은 생체 정보(일례로, 혈당)의 변화에 따른 임플란트 디바이스(100) 및 익스터널 디바이스(200)에서의 공진 주파수(resonance frequency)의 변화를 나타내고 있다. 임플란트 디바이스(100)에서 유전율이 올라가면, 혈당수치는 내려가는 현상을 시뮬레이션으로 도출한 것으로, 혈당수치가 올라가면 유전율이 내려가고 공진 주파수는 올라가게 된다.8 is a graph showing response curves of scattering parameters of an implant device and an external device in a system for measuring biometric information according to an embodiment of the present invention. The graphs of FIG. 8 show changes in resonance frequencies of the implant device 100 and the external device 200 according to changes in biometric information (eg, blood sugar). When the dielectric constant of the implant device 100 increases, a phenomenon in which the blood sugar level decreases is derived by simulation. When the blood sugar level increases, the dielectric constant decreases and the resonance frequency increases.

내부의 센서(일례로, 임플란트 디바이스(100))를 구동하기 위한 주파수를 생성하기 위한 주파수 생성 시스템의 면적이 크기 때문에, 본 발명의 실시예들에서는 이를 극복하기 위해서 외부(일례로, 익스터널 디바이스(200))에서 내부의 센서로 주파수를 전달해줄 수 있다.Since the area of the frequency generation system for generating a frequency for driving an internal sensor (eg, implant device 100) is large, in embodiments of the present invention, in order to overcome this, an external (eg, external device) (200)) may transmit a frequency to an internal sensor.

이러한 생체 정보 측정 시스템에서는 무선전력전송과 데이터 전송에 대해서 13.56 MHz의 주파수를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 무선전력전송기법을 통해서 익스터널 디바이스(200)에서 배터리와 같은 별도의 전력공급유닛이 없는 임플란트 디바이스(100)로 전력이 공급될 수 있으며, 임플란트 디바이스(100)의 센서 인터페이스(120)에 전력이 공급될 수 있다. 임플란트 디바이스(100)를 구동하기 위한 수 기가헤르츠의 주파수를 일정 간격에 맞춘 스위핑 주파수(sweeping frequency)를, 익스터널 디바이스(200)는 외부 판독 모듈(400)을 통해 생성하고, 임플란트 디바이스(100)로 전달할 수 있다. In this biometric information measurement system, a frequency of 13.56 MHz can be used for wireless power transmission and data transmission, but is not limited thereto. Power can be supplied from the external device 200 to the implant device 100 without a separate power supply unit such as a battery through a wireless power transmission technique, and power can be supplied to the sensor interface 120 of the implant device 100. can be supplied. The external device 200 generates a sweeping frequency matching the frequency of several gigahertz at regular intervals for driving the implant device 100 through the external reading module 400, and the implant device 100 can be forwarded to

익스터널 디바이스(200)에서 임플란트 디바이스(100)로 전달된 주파는 EM 기반 센서(110)를 구동할 수 있다. 이때, EM 기반 센서(110)는 주변의 혈당 변화에 의해서 유전율(permittivity)이 변화하여 S-파라미터 특성을 변화시킨다.The frequency transmitted from the external device 200 to the implant device 100 may drive the EM-based sensor 110 . At this time, the EM-based sensor 110 changes the S-parameter characteristics by changing the permittivity of the surrounding blood sugar.

산란 파라미터(S11)의 값은 특정 공진주파수에서 낮아지게 된다. 최저점을 찾기 위해, 익스터널 디바이스(200)는 외부 판독 모듈(400)을 통해서 넓은 대역을 주파수 스윕(frequency sweep)하여 임플란트 디바이스(100)로 전달한다. EM 기반 센서(110)로부터 반사된 각각의 주파수 특성들은 주파수 선택 필터(124)에 의해 EM 기반 센서(110)에서와 마찬가지로 주변 타겟 물질(일례로, 혈당)의 농도에 따라 주파수 선택(frequency selective)의 특성이 변화하여 필터링될 수 있다. 각각의 주파수들은 포락선 검출기(122)로 전달될 수 있으며, 포락선 검출기(122)에서 최소값을 찾을 수 있다. 포락선 검출기(Envelope Detector)에서의 출력의 크기가 너무 크거나 작으면 ADC(123) 입력에 영향을 줄 수 있기 때문에 기저대역 증폭기(Baseband amplifier, 일례로 증폭기(125))를 통해서 ADC(123)에 입력되는 신호의 크기를 30 dB 이상의 입력으로 맞출 수 있다. 기저대역 증폭기(Baseband amplifier)에서 조절된 출력이 ADC(123)의 입력으로 들어가 0, 1의 디지털신호로 변환된 뒤 LSK(Load Shift Keying) 변조 등의 역산란 통신(back scattering communication) 기법을 통해 외부의 익스터널 디바이스(200)로 전달될 수 있다. 익스터널 디바이스(200)는 임플란트 디바이스(100)로부터 전달되는 디지털신호(디지털 데이터)를 이용하여 생체 정보에 대한 데이터를 생성할 수 있으며, 통신 모듈을 통해 다른 익스터널 디바이스(일례로, 스마트폰)로 생성된 데이터를 전달할 수 있다.The value of the scattering parameter S11 is lowered at a specific resonant frequency. To find the lowest point, the external device 200 performs a frequency sweep over a wide band through the external reading module 400 and transfers the frequency sweep to the implant device 100 . Each frequency characteristic reflected from the EM-based sensor 110 is frequency selective according to the concentration of the surrounding target material (eg, blood sugar) as in the EM-based sensor 110 by the frequency selective filter 124 The characteristics of may be changed and filtered. Each frequency may be transmitted to the envelope detector 122, and a minimum value may be found in the envelope detector 122. If the size of the output from the envelope detector is too large or too small, it may affect the input of the ADC 123. The size of the input signal can be adjusted to an input of 30 dB or more. The adjusted output from the baseband amplifier enters the input of the ADC 123 and is converted into digital signals of 0 and 1, and then through back scattering communication techniques such as LSK (Load Shift Keying) modulation. It can be delivered to the external external device 200. The external device 200 can generate data on biometric information using a digital signal (digital data) transmitted from the implant device 100, and another external device (for example, a smartphone) through a communication module. The generated data can be passed.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법은 앞서 설명한 임플란트 디바이스(100)에 의해 수행될 수 있다.9 is a diagram illustrating an example of a method for measuring biometric information of an implant device according to an embodiment of the present invention. The biometric information measurement method according to the present embodiment may be performed by the implant device 100 described above.

단계(910)에서 임플란트 디바이스(100)는 익스터널 디바이스(200)가 전송하는 특정 주파수의 RF 신호를 수신할 수 있다. 여기서 수신되는 RF 신호는 무선전력전송을 통해 전송되는 전력을 포함할 수 있으며, 임플란트 디바이스(100)의 구동을 위해 활용될 수 있다.In operation 910, the implant device 100 may receive an RF signal of a specific frequency transmitted by the external device 200. The RF signal received here may include power transmitted through wireless power transmission and may be utilized for driving the implant device 100 .

단계(920)에서 임플란트 디바이스(100)는 익스터널 디바이스(200)가 전송하는 주파수가 스윕된 신호에 따라 임플란트 디바이스가 포함하는 EM 기반 센서(110)가 반사하는 신호를 주파수 선택 필터(124)를 통해 필터링할 수 있다. 임플란트 디바이스(100)의 주변의 유전율에 따라 공진주파수가 바뀌는 특성에 기반하여 혈당이 측정될 수 있으며, 이를 위해, 익스터널 디바이스(200)는 위상 고정 루프(410)를 통해 주파수를 스윕하면서 신호를 임플란트 디바이스(100)로 전달할 수 있다. 이때, 임플란트 디바이스(100)는 EM 기반 센서(110)가 반사하는 신호를 수신하여 주파수 선택 필터(124)를 통해 필터링함으로써, 필터링된 주파수의 신호들을 출력할 수 있다.In step 920, the implant device 100 applies the frequency selection filter 124 to the signal reflected by the EM-based sensor 110 included in the implant device according to the frequency-swept signal transmitted from the external device 200. can be filtered through. Blood sugar can be measured based on the characteristic that the resonant frequency changes according to the permittivity of the surroundings of the implant device 100. To this end, the external device 200 generates a signal while sweeping the frequency through the phase-locked loop 410. It can be delivered to the implant device 100. In this case, the implant device 100 may receive signals reflected by the EM-based sensor 110 and filter them through the frequency selection filter 124, thereby outputting signals of filtered frequencies.

단계(930)에서 임플란트 디바이스(100)는 필터링된 신호를 포락선 검출기(122)를 통해 DC 레벨로 변환하여 최소값을 찾을 수 있다.In operation 930, the implant device 100 converts the filtered signal into a DC level through the envelope detector 122 to find a minimum value.

단계(940)에서 임플란트 디바이스(100)는 최소값을 포함하는 신호를 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(100)는 증폭기(125)로 최소값을 포함하는 신호의 크기를 일정 크기 이상으로 증폭할 수 있으며, ADC(123)로 증폭된 신호를 디지털 데이터로 변환할 수 있다.In operation 940, the implant device 100 may convert the signal including the minimum value into digital data. For example, the implant device 100 may amplify a signal including a minimum value to a predetermined level or more with the amplifier 125, and convert the amplified signal into digital data with the ADC 123.

단계(950)에서 임플란트 디바이스(100)는 디지털 데이터를 익스터널 디바이스(200)로 전송할 수 있다. 앞서 SWIPT IC를 이용하여 디지털 데이터를 익스터널 디바이스(200)로 전달할 수 있음을 설명한 바 있다.In operation 950, the implant device 100 may transmit digital data to the external device 200. It has been described above that digital data can be transmitted to the external device 200 using the SWIPT IC.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 익스터널 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 방법은 앞서 설명한 익스터널 디바이스(200)에 의해 수행될 수 있다.10 is a diagram illustrating an example of a method for measuring biometric information of an external device according to an embodiment of the present invention. The biometric information measuring method according to the present embodiment may be performed by the external device 200 described above.

단계(1010)에서 익스터널 디바이스(200)는 임플란트 디바이스(100)가 포함하는 EM 기반 센서(110)의 구동을 위해, 위상 고정 루프(410)를 통해 주파수를 스윕하면서 신호를 임플란트 디바이스(100)로 전송할 수 있다.In step 1010, the external device 200 sends a signal to the implant device 100 while sweeping a frequency through the phase-locked loop 410 to drive the EM-based sensor 110 included in the implant device 100. can be sent to

단계(1020)에서 익스터널 디바이스(200)는 전력 증폭기를 통해 임플란트 디바이스(100)의 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다. 일례로, 익스터널 디바이스(200)는 전력 증폭기(210)를 통해 특정 주파수의 RF 신호를 임플란트 디바이스(100)로 전송할 수 있다.In step 1020, the external device 200 may provide power for driving the implant device 100 through a power amplifier. For example, the external device 200 may transmit an RF signal of a specific frequency to the implant device 100 through the power amplifier 210 .

단계(1030)에서 익스터널 디바이스(200)는 주파수가 스윕된 신호에 따라 EM 기반 센서(110)가 반사하는 신호 중 임플란트 디바이스(100)가 검출한 최소값을 포함하는 신호로부터 변환된 디지털 데이터를 임플란트 디바이스로부터 수신할 수 있다. 이 경우, 익스터널 디바이스(200)는 임플란트 디바이스의 주변의 유전율에 따라 공진주파수가 바뀌는 특성에 기반하여 혈당이 측정할 수 있다.In step 1030, the external device 200 implants digital data converted from a signal including the minimum value detected by the implant device 100 among signals reflected by the EM-based sensor 110 according to the frequency-swept signal. can be received from the device. In this case, the external device 200 may measure blood sugar based on the characteristic that the resonant frequency changes according to the permittivity around the implant device.

도 11 내지 도 14는 자기 쌍극자 모멘트(magnetic dipole moment)의 예들을 도시한 도면들이다. 자석과 같이 한쪽은 N극 반대쪽은 S극을 갖는 물질을 자기쌍극자라 한다. 전기력에서 전기력을 일으키는 단위는 (-)전하와 (+)전하다. 물질은 전기적으로 (-)극을 갖거나 (+)극을 갖는 물질로 나눌 수 있고, 이 둘 사이에 작용하는 전기력 현상을 볼 수 있다. 하지만 자기력을 갖는 물질은 N극과 S극으로 양분될 수 없고, 항상 한쪽은 N극 다른 쪽은 S극을 띤 자기 쌍극자 형태로 나타나게 된다. 이때, 자기 쌍극자의 크기는 자기 쌍극자 모멘트로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 원형으로 만든 전선에 전류 I가 흐를 때, 이 원형 전선의 넓이를 S라 하면, 자기 쌍극자 모멘트의 크기는 전류와 넓이를 곱한 값 IS가 되고, 자기 쌍극자 모멘트의 방향은 전류의 방향으로 오른손 검지를 감쌀 때 엄지손가락이 가리키는 방향이 된다.11 to 14 are diagrams showing examples of magnetic dipole moments. A substance that has a N pole on one side and a S pole on the other side, like a magnet, is called a magnetic dipole. In electric force, the units that generate electric force are (-) charge and (+) charge. Materials can be electrically divided into materials having a (-) pole or a (+) pole, and an electric force phenomenon acting between the two can be seen. However, materials with magnetic force cannot be divided into N-pole and S-pole, and always appear in the form of a magnetic dipole with N-pole on one side and S-pole on the other. At this time, the size of the magnetic dipole can be expressed as a magnetic dipole moment. For example, when a current I flows in a circular wire, and the area of the circular wire is S, the magnitude of the magnetic dipole moment is the product of the current and the area, IS, and the direction of the magnetic dipole moment is the direction of the current. When wrapping the index finger of the right hand with , it becomes the direction the thumb is pointing.

이때, 도 11은 스몰 루프(small loop)의 예로서, λ/2의 둘레를 가지며, 한 방향으로 회전하지만, 전류 비대칭으로 자기 쌍극자 모멘트 공진을 가질 수 있다. 도 12는 라지 루프(large loop)의 예로서, λ의 둘레를 가지며, 반대방향의 전류를 가지므로 자기 쌍극자 모멘트가 상쇄될 수 있다. 도 13 및 도 14는 폴디드 루프(folded loop)의 예(도 13의 폴디드 싱글 루프(folded single loop)와 도 14의 폴디드 더블 루프(folded double loop))로서, λ의 둘레를 가지는 루프를 접을 경우 강한 자기 쌍극자 모멘트가 생성되며 보강간섭을 일으킬 수 있음을 나타내고 있다.At this time, FIG. 11 is an example of a small loop, which has a circumference of λ/2 and rotates in one direction, but may have magnetic dipole moment resonance with current asymmetric. 12 is an example of a large loop, which has a circumference of λ and has a current in the opposite direction, so that the magnetic dipole moment can be canceled out. 13 and 14 are examples of folded loops (folded single loop in FIG. 13 and folded double loop in FIG. 14), loops having a circumference of λ. It shows that when folded, a strong magnetic dipole moment is generated and constructive interference can occur.

자기 쌍극자 공진을 위해 가장 일반적인 루프의 반 파장 둘레(λ/2의 둘레)를 갖는 형상(일례로, 도 11의 스몰 루프)을 적용하게 되는 경우, 한 방향으로 회전하지만, 전류 비대칭으로 인해 자기 쌍극자 모멘트가 유효한 공진을 가질 수 있다. 이때, 한 파장의 둘레(λ의 둘레)를 갖게 되는 경우에서도 반대방향의 전류를 갖게 되므로, 자기 쌍극자 모멘트가 상쇄될 수 있다. 하지만 이를 접게 되는 경우(도 13의 폴디드 싱글 루프)에는 동일한 방향으로의 전류가 형성되고, 반대편에 동위상의 루프를 위치시킬 경우(도 14의 폴디드 더블 루프) 강한 자기 쌍극자 모멘트를 생성시킬 수 있다.When a shape having a half-wavelength circumference (circumference of λ/2) of the most common loop (eg, a small loop in FIG. 11) is applied for magnetic dipole resonance, it rotates in one direction, but due to current asymmetry, the magnetic dipole A moment can have an effective resonance. At this time, even in the case of having a circumference of one wavelength (circumference of λ), since a current in the opposite direction is obtained, the magnetic dipole moment can be canceled. However, when it is folded (folded single loop in FIG. 13), current in the same direction is formed, and when a loop of the same phase is placed on the opposite side (folded double loop in FIG. 14), a strong magnetic dipole moment can be generated. there is.

도 15 및 도 16은 본 발명의 일실시예에 있어서, 단일 피딩 구조를 갖는 폴디드 루프의 예를 도시한 도면들이다. 본 실시예에 따른 폴디드 루프는 임플란트 디바이스(100)에 포함되는 임플란트 센서의 형상의 예일 수 있다. 이러한 임플란트 센서의 형상은 하나의 포트 급전(one port feeding)과 폴디드 더블 루프(folded double loop)를 병합하여, 단일 급전으로 자기 쌍극자 공진을 가능하게 할 수 있다. 도 15는 하나의 포트 급전의 제1 측이 폴디드 더블 루프의 제1 폴디드 루프의 상단의 제1 측과 연결되고, 하나의 포트 급전의 제2 측이 폴디드 더블 루프의 제2 폴디드 루프의 상단의 제1 측과 연결되며, 제1 폴디드 루프의 하단의 제2 측과 제2 폴디드 루프의 하단의 제2 측이 서로 연결된 모습을 나타내고 있다. 이때, 도 15에는 나타나 있지 않지만, 하나의 포트 급전이 전원과도 연결되어 3중 폴디드 루프 구조에 전류가 가해질 수 있다.15 and 16 are diagrams illustrating an example of a folded loop having a single feeding structure according to an embodiment of the present invention. The folded loop according to the present embodiment may be an example of a shape of an implant sensor included in the implant device 100 . The shape of the implant sensor may enable magnetic dipole resonance with single feeding by merging one port feeding and a folded double loop. 15 shows that the first side of the one-port power supply is connected to the first side of the top of the first folded loop of the folded double loop, and the second side of the one-port power supply is connected to the second folded loop of the folded double loop. It is connected to the first side of the upper end of the loop, and the second side of the lower end of the first folded loop and the second side of the lower end of the second folded loop are connected to each other. At this time, although not shown in FIG. 15, one port power supply is also connected to a power source so that current can be applied to the triple folded loop structure.

이러한 3중 폴디드 루프 구조의 경우 상하 대칭 형상으로서 전류의 상쇄를 유도하여 서브-레이디에이티브(sub-radiative) 공진이 형성될 수 있다. In the case of such a triple folded loop structure, sub-radiative resonance may be formed by inducing current cancellation in a vertically symmetrical shape.

도 17은 본 발명의 일실시예에 있어서, 임플란트 센서의 원리와 설계 과정의 예를 도시한 도면이고, 도 18은 본 발명의 일실시예에 있어서, 3중 루프 구조가 구현된 PCB(Printed Circuit Board)의 예를 도시한 도면이며, 도 19는 본 발명의 일실시예에 있어서, 유전율에 따른 센서의 공진 변화의 예를 도시한 그래프이다. 17 is a diagram showing an example of the principle and design process of an implant sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a PCB (Printed Circuit) in which a triple loop structure is implemented according to an embodiment of the present invention. Board), and FIG. 19 is a graph showing an example of resonance change of a sensor according to permittivity in one embodiment of the present invention.

이때, 도 17은 3중 루프 구조에 의해 상하 대칭 형상으로서 전류의 상쇄를 유도하여 자기 쌍극자 모멘트가 한 방향으로 형성되어 서브-레이디에이티브 공진이 형성될 수 있음을 나타내고 있으며, 도 18은 이러한 3중 루프 구조가 FR4 기판의 PCB에 구현된 예를 나타내고 있다. 도 19에서는 유전율이 바뀜에 따라 공진점이 바뀌는 것을 볼 수 있다.At this time, FIG. 17 shows that the magnetic dipole moment is formed in one direction by inducing current cancellation in a vertically symmetrical shape by the triple loop structure, thereby forming sub-radiative resonance. FIG. An example in which the middle loop structure is implemented on a PCB of an FR4 board is shown. In FIG. 19 , it can be seen that the resonance point changes as the permittivity changes.

도 20은 본 발명의 일실시예에 있어서, 임플란트 센서 구조에 흐르는 전류의 예를 도시한 도면이며, 도 21은 본 발명의 일실시예에 있어서, 임플란트 센서의 다중극 전개 결과의 예를 도시한 그래프이고, 도 22는 본 발명의 일실시예에 있어서, 자기 커플링을 이용하여 임플란트 센서(일례로, 임플란트 디바이스(100)의 센서) 구조에 흐르는 전류를 위쪽의 익스터널 센서(일례로, 익스터널 디바이스(200)의 센서)에서 리드아웃(read-out)할 수 있음을 도시한 도면이다.20 is a diagram showing an example of a current flowing in an implant sensor structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 21 shows an example of a multipole deployment result of an implant sensor according to an embodiment of the present invention. 22 is a graph, in one embodiment of the present invention, the current flowing in the structure of the implant sensor (eg, the sensor of the implant device 100) using magnetic coupling is transferred to the upper external sensor (eg, the excitation sensor). It is a view showing that read-out can be performed from the sensor of the tunnel device 200).

이때, 도 20은 2.9 GHz 대역에서 임플란트 센서의 루프 구조에 전류가 어떻게 흐르는지를 나타내며, 도 21은 그에 따른 다중극 전개의 결과를 보여준다. 도 21의 그래프에서 빨간색 선과 같이, 공진이 생기는 2.9GHz 대역에서 자기 쌍극자가 극대화됨을 볼 수 있다. 이러한 현상을 이용해, 도 22에서와 같이 자기 커플링(magnetic coupling)을 이용하여, 아래쪽의 임플란트 센서에 흐르는 전류가 위쪽 익스터널 센서로 유도될 수 있으며, 이에 따라 익스터널 센서를 통해 신호를 리드아웃할 수 있다.At this time, FIG. 20 shows how the current flows in the loop structure of the implant sensor in the 2.9 GHz band, and FIG. 21 shows the result of multipole development accordingly. As shown in the red line in the graph of FIG. 21, it can be seen that the magnetic dipole is maximized in the 2.9 GHz band where resonance occurs. Using this phenomenon, by using magnetic coupling as shown in FIG. 22, the current flowing in the lower implant sensor can be induced to the upper external sensor, thereby reading out the signal through the external sensor can do.

도 23은 본 발명의 일실시예에 있어서, 단일 센서의 S11 파라미터 측정 결과의 예를 도시한 그래프이고, 도 24는 본 발명의 일실시예에 있어서, 리더기의 부하(load)에 걸리는 전류의 예를 도시한 그래프이다. 앞서 도 22에서와 같이 임플란트 센서의 위측에 익스터널 센서를 병렬로 배치시켜 임플란트 센서에는 급전을, 익스터널 센서에는 부하(load)를 연결한 후, 임플란트 센서에 생기는 전류 루프를 통해 자기 쌍극자가 우세하게 되며, 이에 따른 와상 전류(eddy-current)를 통해 익스터널 센서의 루프 구조에 전류를 유도하였다. 도 24의 그래프는 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류를 확인한 그래프로서 익스터널 센서의 전류 루프에 전류가 유도되었음을 확인할 수 있다. 다시 말해, 임플란트 센서는 도 23의 그래프와 같이 S-파라미터를 측정할 수 있으며, 이를 익스터널 센서로 전달할 수 있다.23 is a graph showing an example of S11 parameter measurement results of a single sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 24 is an example of current applied to a load of a reader according to an embodiment of the present invention. is a graph showing As shown in FIG. 22, the external sensor is placed in parallel above the implant sensor to supply power to the implant sensor and a load to the external sensor, and then the magnetic dipole dominates through the current loop generated in the implant sensor. and current was induced in the loop structure of the external sensor through the resulting eddy-current. The graph of FIG. 24 is a graph confirming the current applied to the load of the external sensor, and it can be confirmed that the current is induced in the current loop of the external sensor. In other words, the implant sensor may measure the S-parameter as shown in the graph of FIG. 23 and transmit it to the external sensor.

도 25 및 도 26은 본 발명의 일실시예에 있어서, 임플란트 센서와 익스터널 센서간의 거리에 따른 주파수 특성변화의 예를 도시한 그래프들이다.25 and 26 are graphs illustrating examples of frequency characteristic change according to a distance between an implant sensor and an external sensor according to an embodiment of the present invention.

임플란트 센서의 루프와 익스터널 센서의 루프의 중간부분을 한 축 상에 놓고 병렬적으로 배치한 후, 임플란트 센서와 익스터널 센서간의 거리 d를 변화시키면서 주파수에 따른 S-파라미터를 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 도 25의 그래프는 임플란트 센서와 익스터널 센서간의 거리 d가 가까울수록 단일 센서(임플란트 센서)에서 자기 쌍극자에 의해 생기는 공진 부분에서 반사가 증가함을 나타내고 있으며, 도 26의 그래프는 부하에 걸리는 전류 또한 거리 d가 가까울수록 자기 쌍극자가 생기는 주파수를 기준으로 두 전류 피크(current Peak)가 멀어짐을 나타내고 있다. 역으로, 이러한 주파수 특성변화에 기반하여 임플란트 센서와 익스터널 센서간의 거리를 측정할 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.After placing the loop of the implant sensor and the middle part of the loop of the external sensor on one axis and arranging them in parallel, the S-parameter according to the frequency was analyzed through simulation while changing the distance d between the implant sensor and the external sensor. . The graph of FIG. 25 shows that as the distance d between the implant sensor and the external sensor gets closer, the reflection increases in the resonance part caused by the magnetic dipole in a single sensor (implant sensor), and the graph of FIG. 26 shows that the current applied to the load also The closer the distance d is, the further away the two current peaks are based on the frequency at which magnetic dipoles are generated. Conversely, it will be easily understood that the distance between the implant sensor and the external sensor can be measured based on the frequency characteristic change.

도 27은 본 발명의 일실시예에 있어서, 익스터널 센서의 위치 이동의 예를 도시한 도면이고, 도 28은 본 발명의 일실시예에 있어서, 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류를 측정한 그래프이고, 도 29는 본 발명의 일실시예에 있어서, 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류의 그래프에서의 최대값, 최소값, 노치 밴드위스(Notch Bandwidth) 등의 값들을 색상으로 시각화한 데이터의 예를 도시한 도면이다. 가운데 얼라인먼트가 일직선으로 되어있을 때, [최대값: 붉은색] 및 [최소값: 노란색]의 둘 중 하나를 갖는 것을 볼 수 있으며, 이를 실제 제품에 적용할 수 있다. 다시 말해, 임플란트 센서의 루프와 익스터널 센서의 루프의 중간부분이 한 축 상에 놓이는 경우에 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류가 최대값을 가질 수 있으며, 이는 임플란트 센서가 얼라인먼트 키로서 동작할 수 있음을 의미할 수 있다. 임플란트 센서가 얼라인먼트 키로서 동작할 수 있다는 것은 체외의 익스터널 센서를 통해 익스터널 디바이스(200)에서 체내의 임플란트 디바이스(100)의 임플란트 센서의 위치를 정확하게 측정할 수 있음을 의미할 수 있다.27 is a diagram showing an example of position movement of an external sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 28 is a graph measuring a current applied to a load of an external sensor according to an embodiment of the present invention. 29 shows an example of data visualized in color for values such as maximum value, minimum value, and notch bandwidth in a graph of current applied to a load of an external sensor according to an embodiment of the present invention. It is an illustrated drawing. When the center alignment is in a straight line, you can see that it has one of [maximum value: red] and [minimum value: yellow], which can be applied to actual products. In other words, when the loop of the implant sensor and the middle part of the loop of the external sensor are placed on one axis, the current applied to the load of the external sensor can have the maximum value, which means that the implant sensor can operate as an alignment key. can mean that there is That the implant sensor can operate as an alignment key may mean that the position of the implant sensor of the implant device 100 inside the body can be accurately measured by the external device 200 through the external sensor outside the body.

한편, 이상의 실시예들에서는 임플란트 센서와 익스터널 센서의 루프가 원형인 예들을 설명하고 있으나, 실시예에 따라 임플란트 센서와 익스터널 센서의 루프는 타원형으로 구현될 수도 있다. 이 경우, 타원형의 루프에 의해 형성되는 자기 필드(일례로, 앞서 설명한 프린징 전계)에 의해 익스터널 디바이스(200)는 임플란트 센서의 방향까지 탐지할 수 있다. 예를 들어, 위 아래로 배치된 두 타원형의 루프들에서 두 타원의 장축이 서로 평행한 경우에 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류가 최대값을 가질 수 있으며, 두 타원의 장축이 서로 틀어질수록(장축간의 각도가 커질수록) 익스터널 센서의 부하에 걸리는 전류가 감소할 수 있다. 따라서, 이러한 전류의 세기를 통해 현재 임플란트 센서의 방향까지 파악할 수 있게 된다.Meanwhile, in the above embodiments, examples in which the loops of the implant sensor and the external sensor are circular have been described, but the loops of the implant sensor and the external sensor may be implemented in an elliptical shape according to embodiments. In this case, the external device 200 may even detect the direction of the implant sensor by the magnetic field formed by the elliptical loop (eg, the fringing electric field described above). For example, in two elliptical loops arranged up and down, the current applied to the load of the external sensor can have a maximum value when the long axes of the two ellipses are parallel to each other, and as the long axes of the two ellipses are twisted from each other, (As the angle between the major axes increases), the current applied to the load of the external sensor may decrease. Therefore, it is possible to grasp the current direction of the implant sensor through the strength of the current.

임플란트 센서의 위치나 거리, 방향은 임플란트 센서를 포함하는 임플란트 디바이스(100)의 위치나 거리, 방향으로 확장되어 인식될 수 있다.The position, distance, and direction of the implant sensor may be extended and recognized as the position, distance, and direction of the implant device 100 including the implant sensor.

이때, 본 발명의 실시예들에 따르면, 임플란트 디바이스 및 익스터널 디바이스를 통해 혈당 변화에 따른 특성변화를 측정하여 정확하게 혈당을 측정할 수 있다. 또한, 체외의 익스터널 디바이스에서 체내의 임플란트 디바이스의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.At this time, according to embodiments of the present invention, blood sugar can be accurately measured by measuring characteristic changes according to blood sugar changes through the implant device and the external device. In addition, the position of the implant device inside the body can be accurately grasped from the external device outside the body.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component or a combination of hardware components and software components. For example, devices and components described in the embodiments include a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), and a programmable PLU (programmable logic unit). logic unit), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For convenience of understanding, there are cases in which one processing device is used, but those skilled in the art will understand that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it can include. For example, a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device. The software and/or data may be embodied in any tangible machine, component, physical device, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. there is. Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. In this case, the medium may continuously store a program executable by a computer or temporarily store the program for execution or download. In addition, the medium may be various recording means or storage means in the form of a single or combined hardware, but is not limited to a medium directly connected to a certain computer system, and may be distributed on a network. Examples of the medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROM and DVD, magneto-optical media such as floptical disks, and ROM, RAM, flash memory, etc. configured to store program instructions. In addition, examples of other media include recording media or storage media managed by an app store that distributes applications, a site that supplies or distributes various other software, and a server.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims are within the scope of the following claims.

Claims

An implant sensor that forms a magnetic dipole moment in one direction from inside the body to outside the body
including,
It is inserted into the body to measure biometric information using the implant sensor,
The implant sensor has a triple folded loop structure in which one port power supply and a folded double loop are merged.
Implant device characterized by.

delete

According to claim 1,
The port feed and the folded double loop are merged to form a magnetic dipole resonance with a single feed.
Implant device characterized by.

According to claim 1,
Due to the vertically symmetrical shape of the triple folded loop structure, the current at the top of the triple folded loop structure and the current at the bottom of the triple folded loop structure are offset, resulting in sub-radiative resonance is formed
Implant device characterized by.

According to claim 1,
The first side of the port power supply is connected to the first side of the upper end of the first folded loop of the folded double loop,
The second side of the port power supply is connected to the first side of the upper end of the second folded loop of the folded double loop,
A second side of the lower end of the first folded loop and a second side of the lower end of the second folded loop being connected to each other
Implant device characterized by.

According to claim 1,
The triple folded loop structure is implemented on a PCB (Printed Circuit Board)
Implant device characterized by.

According to claim 1,
Power supply for applying current to the implant sensor
Including more,
A current is induced in an external sensor having a loop structure by a magnetic field formed by a current applied from the power source to the implant sensor,
Determining the position of the implant sensor based on the magnitude of the current induced in the external sensor
Implant device characterized by.

An implant sensor that forms a magnetic dipole moment in one direction from inside the body to outside the body
including,
It is inserted into the body to measure biometric information using the implant sensor,
The implant sensor has a triple folded loop structure of an elliptical structure,
Determining the direction of the implant sensor based on the magnitude of the current induced in the external sensor having an elliptical loop structure
A characterized implant device.

According to claim 1,
Measuring the biometric information based on a change in magnetic dipole moment resonance according to a change in permittivity
Implant device characterized by.

An implant sensor with a triple folded loop structure in which one port power supply and a folded double loop are merged.

According to claim 10,
The port feed and the folded double loop are merged to form a magnetic dipole resonance with a single feed.
Characterized by the implant sensor.

According to claim 10,
Due to the vertically symmetrical shape of the triple folded loop structure, the current at the top of the triple folded loop structure and the current at the bottom of the triple folded loop structure are offset, resulting in sub-radiative resonance is formed
Characterized by the implant sensor.

According to claim 10,
The first side of the port power supply is connected to the first side of the upper end of the first folded loop of the folded double loop,
The second side of the port power supply is connected to the first side of the upper end of the second folded loop of the folded double loop,
A second side of the lower end of the first folded loop and a second side of the lower end of the second folded loop being connected to each other
Characterized by the implant sensor.

According to claim 10,
The port feeding and the folded double loop have an elliptical shape
Characterized by the implant sensor.

In the biometric information measuring system,
It is possible to measure biometric information by measuring the characteristic change according to the analyte change through the implant device and the external device.
The implant device,
It includes an implant sensor that forms a magnetic dipole moment in one direction from inside the body to outside the body, and is inserted into the body to measure biometric information using the implant sensor, and one port power supply and folded double loop has a merged triple folded loop structure,
The external device transmits power for driving the implant device and generates data for biometric information using digital data transmitted from the implant device.
Biometric information measurement system characterized by.