KR20130062858A - 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 데이터 측정 모듈 및 데이터 분석 모듈을 포함하되, 상기 데이터 측정 모듈은, 적색광, 적외선광, 청색광, 자색광 및 자외선광을 포함하는 군에서 선택된 적어도 두 개 이상의 다른 파장을 가지는 입력 광을 조사하는 광입력부; 상기 광입력부에서 조사된 입력 광으로 사용자의 신체를 스캐닝하는 스캐닝부; 및 상기 신체를 스캐닝한 출력 광을 수집하는 광 출력부를 포함하고, 상기 데이터 분석 모듈은, 상기 입력 광 및 출력 광을 포함하는 광 스캐닝 정보로부터, 상기 입력 광의 파장 및 신체의 물리화학적 상태에 따라 다르게 나타나는 광 출력 특성을 이용하여 추출한 파라미터로 사용자의 건강 상태를 분석하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 진단장치 및 시스템에 따르면, 사용자가 신체를 삽입하면 삽입된 신체를 광 스캐닝하여 파라미터를 추출하고 이로써 건강 상태를 분석할 수 있도록 함으로써, 비침습적이고 방사선 피복 등의 문제가 없으며, 사용방법이 간단하여 환자는 물론 어린이나 노인들이 쉽게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다파장 광 스캐닝을 이용함으로써, 단편적 데이터가 아닌 종합적 건강 상태 정보를 제공할 수 있으며, 데이터 분석 모듈을 통해 일반인이 이해하기 쉬도록 해석된 건강 상태 정보를 도출하도록 함으로써, 의료전문가의 도움 없이 시간 및 공간의 제약을 받지 않고 건강 상태를 측정할 수 있게 되어, 의료비, 교통비, 및 시간 절약 효과가 있을 뿐만 아니라, 간편하게 지속적으로 건강 상태를 진단 및 분석하여 질병의 진행 경과 확인 및 질병 예방 효과를 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 데이터의 네트워크가 가능한 데이터 측정 모듈 및 데이터 분석 모듈을 포함하는 건강 상태 모니터링 장치를 인터넷상에서 구현함으로써, 유헬스케어의 측정기로 응용 가능할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 진단장치 및 시스템에 따르면, 사용자가 신체를 삽입하면 삽입된 신체를 광 스캐닝하여 파라미터를 추출하고 이로써 건강 상태를 분석할 수 있도록 함으로써, 비침습적이고 방사선 피복 등의 문제가 없으며, 사용방법이 간단하여 환자는 물론 어린이나 노인들이 쉽게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다파장 광 스캐닝을 이용함으로써, 단편적 데이터가 아닌 종합적 건강 상태 정보를 제공할 수 있으며, 데이터 분석 모듈을 통해 일반인이 이해하기 쉬도록 해석된 건강 상태 정보를 도출하도록 함으로써, 의료전문가의 도움 없이 시간 및 공간의 제약을 받지 않고 건강 상태를 측정할 수 있게 되어, 의료비, 교통비, 및 시간 절약 효과가 있을 뿐만 아니라, 간편하게 지속적으로 건강 상태를 진단 및 분석하여 질병의 진행 경과 확인 및 질병 예방 효과를 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 데이터의 네트워크가 가능한 데이터 측정 모듈 및 데이터 분석 모듈을 포함하는 건강 상태 모니터링 장치를 인터넷상에서 구현함으로써, 유헬스케어의 측정기로 응용 가능할 수 있다.
Description
본 발명은 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법에 관한 것이다.
최근 삶의 질이 향상됨에 따라 질병의 예방을 목적으로 하는 의료서비스에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한, 고령화 사회에 접어들면서 만성질환자 및 질병에 취약한 노인인구가 증가하고 있다. 이와 같은 현상으로 인하여 정기적으로 건강을 검진하고 지속적으로 건강을 모니터링해주는 의료 서비스를 제공받고자 하는 요구가 늘고 있다. 그러나 내원을 통한 지속적인 건강 진단은 시간 및 공간적 제약으로 인하여 바쁘게 살아가는 현대인들과 몸이 불편한 노인들에게는 힘든 것이 현실이다. 또한, 의료비 지출에 대한 부담이 크다는 문제도 있다.
이에 시간과 공간에 제약을 받지 않고 누구나 손쉽게 자신의 건강을 체크할 수 있는 헬스케어기술에 대한 많은 연구들이 이루어지고 있으며, 비침습적인 방법으로 건강 상태를 진단하기 위하여 생체신호를 계측하고 분석하는 방법들이 많이 연구되고 있다. 일례로 가정에서 자가로 혈압을 측정하는 혈압측정기 등이 있으며, 자가 측정을 넘어서 병원에 가지 않고도 자가 측정 데이터를 통하여 건강 상태를 모니터링할 수 있는 기술도 개발되고 있다. 특히, 유비쿼터스(ubiquitous) 기술과 의료 진단 기술이 접목된 유헬스케어(U-Healthcare) 관련 기술이 각광을 받고 있다. 유헬스케어란 병원에 직접 가지 않고도 온라인으로 건강 상태를 측정할 수 있는 원격의료 기술을 활용해 시간과 공간의 제한 없이 의료서비스를 받을 수 있는 건강관리 서비스를 말한다. 현재 수많은 지자체에서 지역 내 노인들이 건강관리에 대한 많은 요구에 대한 해결책으로 유헬스케어 시스템들이 속속 개발되고 있다.
그럼에도 불구하고, 현재까지의 유헬스케어 관련 기술은 개발 초기 단계에 불과하여, 헬스케어용 적용기기의 개발 및 기존 의료기기에 적용하는 기술이 미흡한 상태이다. 실제로, 많은 시범사업에서 기존 의료기기에의 적용에 이르지 못하여 실질적으로 활용되지 못하는 문제점이 나타나고 있다. 뿐만 아니라, 복잡한 기기의 사용방법으로 인한 고령자를 포함한 사용자가 기기를 사용하는 것이 용이하지 않다는 문제도 있다. 또한, 종래의 헬스케어용 기기들은 단순히 골밀도, 심전도, 또는 혈압과 같은 단편적인 데이터만을 제공할 뿐이고, 이와 같은 복잡한 데이터를 의료 전문가가 아닌 일반 사용자가 분석하여 해석하는 것은 용이하지 않았다. 이에 사용이 편리하면서도 종합적인 정보를 제공할 수 있는 기기 및 이를 모니터링하는 서비스 제공 방법의 개발이 요구되었다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자가 신체를 삽입하면 삽입된 신체를 광 스캐닝하여 파라미터를 추출하고 추출된 파라미터를 이용하여 건강 상태를 분석할 수 있도록 함으로써, 비침습적이고 간편하게 건강 상태를 모니터링할 수 있는, 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 다파장 광 스캐닝을 함으로써, 단편적 데이터가 아닌 종합적 건강 상태 정보를 제공하며, 데이터 분석 모듈을 통해 일반인이 이해하기 쉽도록 해석된 건강 상태 정보를 도출하도록 함으로써, 의료전문가의 도움 없이 시간 및 공간의 제약을 받지 않고 건강 상태를 측정할 수 있는, 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 데이터의 네트워크가 가능한 데이터 측정 모듈 및 데이터 분석 모듈을 포함하는 건강 상태 모니터링 장치를 인터넷상에서 구현함으로써, 유헬스케어의 측정기로 응용 가능한, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치는,
데이터 측정 모듈 및 데이터 분석 모듈을 포함하되,
상기 데이터 측정 모듈은,
적색광, 적외선광, 청색광, 자색광 및 자외선광을 포함하는 군에서 선택된 적어도 두 개 이상의 다른 파장을 가지는 입력 광을 조사하는 광입력부;
상기 광입력부에서 조사된 입력 광으로 사용자의 신체를 스캐닝하는 스캐닝부; 및
상기 신체를 스캐닝한 출력 광을 수집하는 광 출력부를 포함하고,
상기 데이터 분석 모듈은,
상기 입력 광 및 출력 광을 포함하는 광 스캐닝 정보로부터, 상기 입력 광의 파장 및 신체의 물리화학적 상태에 따라 다르게 나타나는 광 출력 특성을 이용하여 추출한 파라미터로 사용자의 건강 상태를 분석하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치를 통해 추출되는 파라미터는, 혈관의 분포, 조직대비 혈장분포, 혈중 혈장농도, 맥동신호, 신진대사 값, 표피조직 상태, 심박수, 심동의 값 변위, 맥박 수, 산소포화도, 혈관 위치별 맥동 크기, 골 분포, 골 투과도, 골밀도, 근육량을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상에 관한 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 데이터 분석 모듈은,
상기 입력 광의 파장에 따라 각각 상이한 파라미터들을 추출하는 것으로서, 상기 적색광은 헤모글로빈의 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출하고, 상기 적외선광은 헤모글로빈 또는 혈관조직 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출하며, 상기 청색광은 신체 표피 및 조직 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출하고, 상기 자색광 및 자외선광은 신체 조직의 신진대사(metabolism) 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출할 수 있다.
바람직하게는, 상기 데이터 분석 모듈은,
광 경로거리 정보를 더 수집하고, 하기 수식에 따라 밀도 값(C)을 추출함으로써, 골밀도 또는 혈중 혈장농도를 분석할 수 있다.
(I: 출력 광, I0: 입력 광, C: 밀도 값, D: 광 경로거리, : 엡실론)
바람직하게는,
상기 신체는 손일 수 있다.
바람직하게는,
상기 광 출력 특성을 이용하여 상기 신체의 온도 특성을 측정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 데이터 분석 모듈은,
표시부를 포함하며, 상기 추출된 복수의 파라미터들을 조합하여 도출한 혈관 나이, 골격 나이, 심장 상태, 신체 건강도, 및 스트레스 정도를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 건강 상태정보를 상기 표시부에 표시할 수 있다.
바람직하게는, 상기 데이터 분석 모듈은,
복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계 낸 기준 값을 데이터베이스화하고, 상기 사용자로부터 추출된 파라미터를 상기 데이터베이스화된 기준 값과 비교함으로써 건강 상태를 분석할 수 있다.
바람직하게는, 상기 데이터 분석 모듈은,
상기 사용자로부터 추출된 파라미터를 날짜별로 데이터베이스화하고, 날짜별 파라미터 추출 값의 변화량을 이용하여 건강 상태의 변화를 분석할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법은, 건강 상태 모니터링 서비스를 제공하는 서버가,
(1) 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치로부터 상기 장치의 광조사부에서 조사된 입력 광과 사용자의 신체를 상기 입력 광이 스캐닝한 출력 광을 포함하는 스캐닝 정보를 수집하는 단계;
(2) 상기 스캐닝 정보로부터 상기 입력 광의 파장에 따른 광 출력 특성을 이용하여 파라미터를 추출하는 단계;
(3) 복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계를 내어 기준 값을 데이터베이스화하는 단계;
(4) 상기 사용자로부터 추출된 파라미터와 상기 데이터베이스화된 기준 값을 비교하여 건강 상태를 분석하는 단계; 및
(5) 상기 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 상기 사용자에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (4)를 수행한 후에,
상기 사용자로부터 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 날짜별로 데이터베이스화하여, 날짜별 파라미터 추출 값 또는 건강 상태 분석 결과를 이용하여 건강 상태의 변화를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 진단장치 및 시스템에 따르면, 사용자가 신체를 삽입하면 삽입된 신체를 광 스캐닝하여 파라미터를 추출하고 추출된 파라미터를 이용하여 건강 상태를 분석할 수 있도록 함으로써, 비침습적이고 방사선 피복 등의 문제가 없으며, 사용방법이 간단하여 환자는 물론 어린이나 노인들이 쉽게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다파장 광 스캐닝을 이용함으로써, 단편적 데이터가 아닌 종합적 건강 상태 정보를 제공할 수 있으며, 데이터 분석 모듈을 통해 일반인이 이해하기 쉽도록 해석된 건강 상태 정보를 도출하도록 함으로써, 의료전문가의 도움 없이 시간 및 공간의 제약을 받지 않고 건강 상태를 측정할 수 있게 되어, 의료비, 교통비, 및 시간 절약 효과가 있을 뿐만 아니라, 간편하게 지속적으로 건강 상태를 진단 및 분석하여 질병의 진행 경과 확인 및 질병 예방 효과를 높일 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 데이터의 네트워크가 가능한 데이터 측정 모듈 및 데이터 분석 모듈을 포함하는 건강 상태 모니터링 장치를 인터넷상에서 구현함으로써, 유헬스케어의 측정기로 응용 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치를 도식화한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 측정 모듈을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 분석 모듈로서 표시부에 건강 상태가 표시된 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 분석 모듈로서 표시부에 건강 상태가 표시된 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 도식화한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 이용하여 건강 상태를 모니터링하는 모습을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 측정 모듈을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 분석 모듈로서 표시부에 건강 상태가 표시된 상태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 분석 모듈로서 표시부에 건강 상태가 표시된 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 도식화한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 이용하여 건강 상태를 모니터링하는 모습을 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 측면은 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치를 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치를 도식화한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 건강 상태 모니터링 장치는, 데이터 측정 모듈(100) 및 데이터 분석 모듈(200)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 데이터 측정 모듈(100)은 광입력부(110), 스캐닝부(120) 및 광 출력부(130)를 포함할 수 있고, 데이터 분석 모듈(200)은 입력 광 및 출력 광을 포함하는 광 스캐닝 정보로부터, 입력 광의 파장 및 신체의 물리화학적 특성에 따라 다르게 나타나는 광 출력 특성을 이용하여 추출한 파라미터로 사용자의 건강 상태를 분석할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 측정 모듈을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광입력부(110)는, 스캐닝부(120)의 상측에 구비될 수 있고, 적색광, 적외선광, 청색광, 자색광 및 자외선광을 포함하는 군에서 선택된 적어도 두 개 이상의 다른 파장을 가지는 입력 광을 조사할 수 있다. 이와 같이 두 개 이상의 다른 파장을 가지는 입력 광을 조사함으로써, 복수의 광 스캐닝 정보를 얻을 수 있고, 이들을 이용하여 다양한 생체정보 및 건강 상태 정보를 얻을 수 있다. 파장이 다른 입력 광으로부터 생체정보 및 건강 상태 정보를 얻는 과정은 추후 데이터 분석 모듈(200)과 관련하여 상세하게 설명하기로 한다.
스캐닝부(120)는 광입력부(110)의 하측에 구비될 수 있으며, 사용자의 신체가 삽입되어 위치할 수 있는 공간을 구비하고 있다. 스캐닝부(120)에서는 광입력부(110)에서 조사된 입력 광으로 사용자의 신체가 스캐닝될 수 있다. 스캐닝부(120)에 삽입되는 신체는 말단부인 손인 것이 바람직한데, 손은 조직이 얇아 광이 투과하기 쉽고, 본 발명에 따른 장치에 삽입이 용이하다는 편의성을 가지기 때문이다. 또한, 손 부분 전체를 광 스캐닝하게 되면 혈관의 분포, 조직 대비 혈장 분포, 골 분포 및 골밀도 등을 측정할 수 있다.
광 출력부(130)는, 스캐닝부(120)의 하측 또는 좌우 측면에 구비될 수 있으며, 사용자의 신체를 스캐닝한 후에 출력되는 출력 광을 수집할 수 있다. 수집된 출력 광은 데이터 분석 모듈(200)로 전송된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 데이터 측정 모듈(100)에서 측정된 입력 광 및 출력 광을 포함하는 광 스캐닝 정보는 데이터 분석 모듈(200)로 전송되고, 데이터 분석 모듈(200)은 전송된 광 스캐닝 정보를 이용하여 광 출력을 분석하고 신호를 처리하며, 통계적 데이터를 도출, 분석하는 역할을 할 수 있다. 또한, 도출된 건강 상태 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
데이터 분석 모듈(200)은 데이터 측정 모듈(100)로부터 광 스캐닝 정보를 수집하여 이를 소스로 하고, 입력 광의 파장 및 신체의 물리화학적 상태에 따라 다르게 나타나는 광 출력 특성의 차이를 이용하여 파라미터를 추출할 수 있다.
본 발명에서 ‘파라미터’란 조건에 따라 변화하며, 특성을 결정하는 가치의 양을 의미한다. 즉, 본 발명에서의 파라미터는 건강 상태를 모닝터링하는데 이용될 수 있는 요소를 각각 수치화한 것으로서, 예를 들면 혈관의 분포, 조직대비 혈장분포, 혈중 혈장농도, 맥동신호, 신진대사 값, 표피조직 상태, 심박수, 심동의 값 변위, 맥박 수, 산소포화도, 혈관 위치별 맥동 크기, 골 분포, 골 투과도, 골밀도, 근육량 등이 포함될 수 있다.
특정 파장의 입력 광을 조사하여 신체를 스캐닝하고 출력된 출력 광은 입력 광의 종류(파장), 스캐닝되는 신체 상태에 따라 그 양, 성질, 반응이 특징적으로 나타난다. 따라서 입력 광 및 출력 광을 포함하는 광 스캐닝 정보로부터 추출된 파라미터는 입력되는 광의 종류(파장에 따라 분류됨), 스캐닝되는 신체의 물리화학적 상태에 따라 변화되며, 그 수치로서 건강 상태를 분석할 수 있다. 즉, 신체(세포, 조직, 기관, 개체)에 적외선광, 가시광선(적색광, 청색광, 자색광 등), 자외선광 등을 조사하면 신체의 생체 조직이 가지는 물리화학적 특성에 의해 다양한 상호 작용(산란, 라만 산란, 흡수, 형광, 비선형 광학 현상 등)을 하게 되는데, 이를 측정하여 분석함으로써 생체 조직의 물리화학적 특성을 비침습적으로 확인할 수 있다. 이러한 광을 이용한 분석 방법은 X-선이나 감마선과 같은 고에너지의 전자기파를 이용하는 기타 영상 방법들에 비해 물질을 이온화시키지 않을 정도의 낮은 에너지 광원을 이용하기 때문에 다루기 쉽고 안전하며, 방사선 피폭의 문제가 없다는 장점이 있다.
입력 광의 파장에 따라 추출할 수 있는 파라미터 정보를 보다 구체적으로 살펴보면, 조직을 통과하는 적색광 또는 적외선광을 이용하여 혈관 내의 정보를 얻을 수 있다. 적색광의 경우 헤모글로빈에 대하여 반응이 높고, 적외선광의 경우 헤모글로빈 및 혈관조직에 대하여 반응이 높기 때문이다. 따라서 본 발명에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치를 이용하여 혈관 밀도, 혈류(blood flow) 또는 혈관 투과도 등과 관련된 파라미터를 추출할 수도 있다. 청색광은 표피 및 조직에 대한 상태를 분석하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 청색광(410~440㎚)을 피부에 가하면, 이를 강하게 흡수하는 Porphrins(Hp), Lipo-pigments, Flavins 등이 흡수한 파장과는 다른 각각이 가지는 고유한 파장대를 뿜어내게 된다. 청색광이 조사된 피부에 분포되어 있는 물질은 물리화학적 특성에 따라 광을 흡수하는 정도가 다르고 방출하는 스펙트럼, 즉 형광이 다르기 때문에, 피부에 분포되어 있는 물질을 이 형광으로 구분할 수 있다. 자색광과 자외선광은 각각의 물질이 분포되어 있는 위치에 따라 형광 반응을 보임으로써, 세포의 에너지 대사 활성 상태(flavins) 등을 분석할 수 있다.
또한, 데이터 분석 모듈은, 입력 광 및 출력 광 정보뿐만 아니라 광 경로거리 정보를 더 수집하고, 다음 수학식 1에 따라 밀도 값(C)을 추출함으로써, 골밀도 또는 혈중 혈장농도를 분석할 수 있다. 광 경로거리란 광의 입력에서 출력까지의 거리, 즉, 광이 투과하는 거리를 말한다.
(I: 출력 광, I0: 입력 광, C: 밀도 값, D: 광 경로거리, : 엡실론)
상기 수학식 1은 균일한 매질을 통과하는 입사된 입력 광과 투과된 출력 광의 감쇄에 대한 법칙인 비어-람베르트 법칙(Beer-Lambert law)에 따른 것으로서, 입력된 광(입력 광)의 강도는 흡수된 광과 통과된 광(출력 광)의 합과 같다는 법칙을 따른다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치는, 광 출력특성을 이용하여 상기 신체의 온도 특성을 측정할 수도 있다.
본 발명에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치는, 앞서 설명한 바와 같이 추출된 파라미터를 이용하여 건강 상태를 진단할 수 있는데, 혈관분포도, 맥동 신호의 파라미터로는 혈관 나이를, 표피조직 및 신진대사(Metabolism)의 파라미터로는 전반적인 신체 건강도를, 적색광과 적외선광을 입력하여 추출한 심박수 및 심동의 값 변위의 파라미터로는 스트레스 정도를, 맥박 수, 산소포화도, 혈관 위치별 맥동 크기의 파라미터로는 심장 상태를, 입력 광의 파장별 골 투과도 및 근육 정도의 파라미터로는 골격 나이를 추정할 수 있다. 또한, 혈중 혈장의 농도는 몸이 붓거나 건강 상태가 나빠지면 값이 변하므로 건강 상태의 척도로 이용할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 방법에 따라 추출한 파라미터로 사용자의 건강 상태를 분석하기 위해서는 파라미터를 비교할 수 있는 기준 값이 필요하다. 이를 위하여, 데이터 분석 모듈은 복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계 낸 기준 값을 데이터베이스화할 수 있다. 사용자로부터 추출된 파라미터를 데이터베이스화된 기준 값과 비교함으로써 건강 상태를 분석할 수 있다. 이러한 데이터베이스화를 위해서는 복수의 정상인으로부터 통계적 데이터를 수집하고 분석하여야 하는데, 이는 관리 서버를 이용한 네트워크 방식으로 수집할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안하고 있는 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치를 인터넷을 통하여 연결 가능하도록 구현하여 정보 활용의 동의를 얻은 사용자 중 정상인 측정 정보를 관리 서버가 수신받아 통계 분석을 수행할 수 있다.
통계 분석 및 비교에는 제트 스코어(Z-score), 티 스코어(T-score) 등을 이용할 수 있는데, 다른 요인에 영향을 받지 않고 정확한 결과를 도출하기 위해서는 성별, 연령 등의 조건별로 통계 분석하는 것이 바람직하다. 제트 스코어(Z-score)는 검사의 결과를 해석할 때 측정 단위가 다른 것과 환산하여 직접적인 비교를 가능케 하는 방법의 하나로서, 이를 통하여 측정치가 평균에서 얼마만큼 일탈하였는가를 확인할 수 있다. 또한, 티 스코어(T-score)는 Z득점이 정규 분포된 것을 말하는 것으로서, 사용자의 파라미터를 통계 분석하는 데에 이용할 수 있다.
또한, 사용자로부터 추출된 파라미터를 날짜별로 데이터베이스화하고, 날짜별 파라미터 추출 값의 변화량을 이용하여 건강 상태의 변화를 분석할 수도 있다. 이는 건강 상태의 변화 추이를 정기적이고 지속적으로 살피는 것이 필요한 만성질환자에게 특히 유용하다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치의 데이터 분석 모듈로서 표시부에 건강 상태가 표시된 상태를 도시한 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 분석 모듈(200)은 표시부(210)를 포함할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 표시부(210)에는 추출된 복수의 파라미터들을 조합하여 도출한 혈관 나이, 골격 나이, 심장 상태, 신체 건강도, 및 스트레스 정도를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 건강 상태정보가 표시될 수 있다. 뿐만 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자의 일별 파라미터 추출 값(골밀도 등)의 변화량을 표시할 수도 있다.
한편, 본 발명에서 제안하고 있는 건강 상태 모니터링 장치를 인터넷상에서 구현하는 경우, 병원과 사용자 간의 네트워크를 통하여 내원하지 않고도 질병의 진단 및 처방이 가능한 유헬스케어의 측정기로도 응용할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 제공한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 도식화한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 건강 상태 모니터링 서비스를 제공하는 서버가, (1) 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치로부터 상기 장치의 광조사부에서 조사된 입력 광과 사용자의 신체를 상기 입력 광이 스캐닝한 출력 광을 포함하는 스캐닝 정보를 수집하는 단계; (2) 상기 스캐닝 정보로부터 상기 입력 광의 파장에 따른 광 출력 특성을 이용하여 파라미터를 추출하는 단계; (3) 복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계를 내어 기준 값을 데이터베이스화하는 단계; (4) 상기 사용자로부터 추출된 파라미터와 상기 데이터베이스화된 기준 값을 비교하여 건강 상태를 분석하는 단계; 및 (5) 상기 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 상기 사용자에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 단계 (4)를 수행한 후에, 상기 사용자로부터 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 날짜별로 데이터베이스화하여, 날짜별 파라미터 추출 값 또는 건강 상태 분석 결과를 이용하여 건강 상태의 변화를 분석하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 각 단계에 대한 설명은, 앞서 설명한 건강 상태 모니터링 장치에서 설명한 내용과 동일하므로 생략하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 건강 상태 모니터링 장치 및 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법을 이용하여 건강 상태를 모니터링하는 모습을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자(300)는 데이터 측정 모듈(100)에 손을 삽입하여 손을 광 스캐닝한 후에, 데이터 분석 모듈(200)이 광 스캐닝 정보를 이용하여 추출한 파라미터로 건강 상태를 분석하여 표시부에 표시하며, 스캐닝 정보 또는 건강 상태 분석 결과를 인터넷을 통하여 관리 서버(300)에 전송할 수 있다. 관리 서버(300)는 전송된 정보들을 이용하여 통계 분석 과정을 거쳐 기준 값을 도출하고, 이를 다른 사용자(300’)의 데이터 분석 모듈(200’)에 전송함으로써, 사용자(300’)의 건강 상태를 분석하는데 이용할 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 100’: 데이터 측정 모듈 110: 광입력부
120: 스캐닝부 130: 광 출력부
200, 200’: 데이터 분석 모듈 210: 표시부
300, 300’: 사용자 400: 관리 서버
S100: 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치로부터 상기 장치의 광조사부에서 조사된 입력 광과 사용자의 신체를 상기 입력 광이 스캐닝한 출력 광을 포함하는 스캐닝 정보를 수집하는 단계
S200: 상기 스캐닝 정보로부터 상기 입력 광의 파장에 따른 광 출력 특성을 이용하여 파라미터를 추출하는 단계
S300: 복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계를 내어 기준 값을 데이터베이스화하는 단계
S400: 상기 사용자로부터 추출된 파라미터와 상기 데이터베이스화된 기준 값을 비교하여 건강 상태를 분석하는 단계
S500: 상기 사용자로부터 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 날짜별로 데이터베이스화하여, 날짜별 파라미터 추출 값 또는 건강 상태 분석 결과를 이용하여 건강 상태의 변화를 분석하는 단계
S600: 상기 사용자로부터 추출된 파라미터와 상기 데이터베이스화된 기준 값을 비교하여 건강 상태를 분석하는 단계
120: 스캐닝부 130: 광 출력부
200, 200’: 데이터 분석 모듈 210: 표시부
300, 300’: 사용자 400: 관리 서버
S100: 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치로부터 상기 장치의 광조사부에서 조사된 입력 광과 사용자의 신체를 상기 입력 광이 스캐닝한 출력 광을 포함하는 스캐닝 정보를 수집하는 단계
S200: 상기 스캐닝 정보로부터 상기 입력 광의 파장에 따른 광 출력 특성을 이용하여 파라미터를 추출하는 단계
S300: 복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계를 내어 기준 값을 데이터베이스화하는 단계
S400: 상기 사용자로부터 추출된 파라미터와 상기 데이터베이스화된 기준 값을 비교하여 건강 상태를 분석하는 단계
S500: 상기 사용자로부터 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 날짜별로 데이터베이스화하여, 날짜별 파라미터 추출 값 또는 건강 상태 분석 결과를 이용하여 건강 상태의 변화를 분석하는 단계
S600: 상기 사용자로부터 추출된 파라미터와 상기 데이터베이스화된 기준 값을 비교하여 건강 상태를 분석하는 단계
Claims (11)
- 데이터 측정 모듈 및 데이터 분석 모듈을 포함하는 건강 상태 모니터링 장치로서,
상기 데이터 측정 모듈은,
적색광, 적외선광, 청색광, 자색광 및 자외선광을 포함하는 군에서 선택된 적어도 두 개 이상의 다른 파장을 가지는 입력 광을 조사하는 광입력부;
상기 광입력부에서 조사된 입력 광으로 사용자의 신체를 스캐닝하는 스캐닝부; 및
상기 신체를 스캐닝한 출력 광을 수집하는 광 출력부를 포함하고,
상기 데이터 분석 모듈은,
상기 입력 광 및 출력 광을 포함하는 광 스캐닝 정보로부터, 상기 입력 광의 파장 및 신체의 물리화학적 상태에 따라 다르게 나타나는 광 출력 특성을 이용하여 추출한 파라미터로 사용자의 건강 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 진단장치를 통해 추출되는 파라미터는, 혈관의 분포, 조직대비 혈장분포, 혈중 혈장농도, 맥동신호, 신진대사 값, 표피조직 상태, 심박수, 심동의 값 변위, 맥박 수, 산소포화도, 혈관 위치별 맥동 크기, 골 분포, 골 투과도, 골밀도, 근육량을 포함하는 군에서 선택된 하나 이상에 관한 것인, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 데이터 분석 모듈은,
상기 입력 광의 파장에 따라 각각 상이한 파라미터들을 추출하는 것으로서,
상기 적색광은 헤모글로빈의 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출하고,
상기 적외선광은 헤모글로빈 또는 혈관조직 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출하며,
상기 청색광은 신체 표피 및 조직 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출하고,
상기 자색광 및 자외선광은 신체 조직의 신진대사(metabolism) 상태로부터 결정되는 파라미터를 추출하는 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 데이터 분석 모듈은,
광 경로거리 정보를 더 수집하고,
하기 수식에 따라 밀도 값(C)을 추출함으로써, 골밀도 또는 혈중 혈장농도를 분석하는 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
(I: 출력 광, I0: 입력 광, C: 밀도 값, D: 광 경로거리, : 엡실론)
- 제1항에 있어서,
상기 신체는 손인 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 광 출력특성을 이용하여 상기 신체의 온도 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 데이터 분석 모듈은,
표시부를 포함하며,
상기 추출된 복수의 파라미터들을 조합하여 도출한 혈관 나이, 골격 나이, 심장 상태, 신체 건강도, 및 스트레스 정도를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 건강 상태정보를 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 데이터 분석 모듈은,
복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계 낸 기준 값을 데이터베이스화하고,
상기 사용자로부터 추출된 파라미터를 상기 데이터베이스화된 기준 값과 비교함으로써 건강 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 데이터 분석 모듈은,
상기 사용자로부터 추출된 파라미터를 날짜별로 데이터베이스화하고,
날짜별 파라미터 추출 값의 변화량을 이용하여 건강 상태의 변화를 분석하는 것을 특징으로 하는, 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치.
- 건강 상태 모니터링 서비스를 제공하는 서버가,
(1) 다파장 광 스캐닝을 통한 건강 상태 모니터링 장치로부터 상기 장치의 광조사부에서 조사된 입력 광과 사용자의 신체를 상기 입력 광이 스캐닝한 출력 광을 포함하는 스캐닝 정보를 수집하는 단계;
(2) 상기 스캐닝 정보로부터 상기 입력 광의 파장에 따른 광 출력 특성을 이용하여 파라미터를 추출하는 단계;
(3) 복수의 정상인으로부터 추출된 파라미터들을 성별, 연령, 신장, 및 몸무게를 포함하는 군에서 선택된 하나 이상의 조건에 따라 통계를 내어 기준 값을 데이터베이스화하는 단계;
(4) 상기 사용자로부터 추출된 파라미터와 상기 데이터베이스화된 기준 값을 비교하여 건강 상태를 분석하는 단계; 및
(5) 상기 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 상기 사용자에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 서버가,
상기 단계 (4)를 수행한 후에, 상기 사용자로부터 추출된 파라미터 또는 건강 상태 분석 결과를 날짜별로 데이터베이스화하여, 날짜별 파라미터 추출 값 또는 건강 상태 분석 결과를 이용하여 건강 상태의 변화를 분석하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 건강 상태 모니터링 서비스 제공 방법.
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| US10595757B2 (en) | 2016-11-15 | 2020-03-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for measuring biological component |
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-
2011
- 2011-12-30 KR KR1020110146827A patent/KR20130062858A/ko not_active Application Discontinuation
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| US10595757B2 (en) | 2016-11-15 | 2020-03-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Apparatus and method for measuring biological component |
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