KR20140007125A - 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치 - Google Patents

투과광 검출형 피부 형광 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피부의 자가형광을 측정함으로써 다양한 질환들에 대한 평가를 수행할 수 있도록 피부 자가 형광을 측정할 수 있는 형광 측정 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에서는 피부 형광을 측정함에 있어서, 광원으로부터의 광을 효율적으로 집적하여 광 집적도 및 광 균질도를 개선한 광을 피부 조직에 조사하는 한편, 피부 조직 표면에서의 거울반사를 최소화함으로써 광효율을 개선한 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 피부 표면에서의 투과광, 그리고 피부 안에서 발생하는 광의 산란 및 흡수로 인한 피부 형광의 측정 오차를 간단하게 보정하는 한편, 수 있는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공하고자 한다.
따라서, 본 발명에서는 여기광을 조사하는 광원부와; 상기 광원부로부터 조사된 여기광에 대한 투과광 및 형광 신호를 검출할 수 있도록 배치되는 광검출부와; 상기 광원부로부터 조사되는 여기광을 측정 대상으로 전달하고, 상기 투과광 및 형광 신호를 광검출부로 전달하도록 구성되는 한 쌍의 광 전달부;를 포함하며, 각각의 광 전달부는 광원부 또는 광검출부가 장착되는 장착면과, 상기 장착면으로부터 측정 대상 측으로 연장되면서 광을 반사시키는 반사면과, 측정 대상으로 광이 인입되도록 연결되는 접촉면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.

Description

투과광 검출형 피부 형광 측정 장치 {Transmitted light detection type measurement apparatus for skin autofluorescence }
본 발명은 피부에 축적된 물질로부터의 피부 자가형광을 측정함으로써 다양한 질환들에 대한 평가를 수행할 수 있도록 피부의 자가 형광을 측정할 수 있는 형광 측정 장치에 관한 것이다.
근래에 이르러 질병의 진단 및 치료의 목적으로 광을 이용하는 다양한 설비들이 개발되어 왔으며, 특히 광원으로부터 조사되는 여기광에 의하여 피부 밖으로 나오는 피부의 형광을 이용하여 다양한 질병을 진단하는 장치들이 개발, 이용되고 있다.
이러한 형광은 여기광이 피부에 흡수되어 다시 광이 되어 피부 밖으로 나오는 것으로, 피부 내부의 생체 정보를 가지고 있기 때문에 질병에 대해 바이오 마커로써 역할을 할 수 있으며, 이를 통해 비침습적(non-invasive) 방법에 의해 신체 전 기관의 생리적인 상태의 손상를 파악할 수 있다.
예를 들어, 최종당화산물(Advanced Glycation End products; AGE)은 메일라드 화학 반응(Maillard reaction)의 결과로 신체 기관의 단백질의 산화에서 형성된다. 이러한 반응은 많은 단백질 기능을 손상시킨다. 흡연, 고지방산(high fatty acid)을 포함하는 식사 또는 과클레스테롤혈증 (hypercholesterolemia)과 같은 심장 위험 인자에 노출뿐만 아니라 패혈증(sepsis)과 같은 급성 질환에 의해 산화 스트레스(oxidative stress)가 급속히 증가함에 따라, 최종당화산물(AGE)이 발생한다. 이러한 최종당화산물(AGE)은 전 시간에 걸쳐 느리게 분해되고 축적된다. 최종당화산물(AGE)의 증가는 동맥경화증(atherosclerosis)과 같은 만성 질환의 진행과 관련되며, 사람의 일생동안 나이가 증가함에 따라 신체에 축적되는 경향을 보인다.
고혈당이 지속되는 경우에는 비효소적 단백질 당화(glycation) 및 산화(glycoxidation)의 계속적인 반응이 일어나며 이에 따라 비가역적 당과 단백질의 복합체인 최종당화산물(Advanced Glycation End products; AGE)이 형성된다. 당뇨병, 신부전(renal failure), 심혈관질환(cardiovascular)과 같은 혈관 계통의 질환을 앓고 있는 사람들에게 최종당화산물(AGE)의 축적은 상당히 빨리 진행된다. 최종당화산물(AGE) 생성물은 피부를 포함하여 다양한 조직들에 축적된다. 최종당화산물(AGE)은 자외선 영역 (370 ㎚ 근처에서 최대)의 여기 광 조사에 의해 청색 스펙트럼 영역 (440㎚ 근처에서 최대)에서 자가 형광(AF)을 방사하는 특성을 갖는다.
알려진 바에 의하면, 최종당화산물(AGE)는 일련의 질병에 대해 바이오 마커로써 역할을 할 수 있으며, 비침습적(non-invasive) 방법에 의해 피부의 자가 형광을 측정함으로써 신체 전 기관의 생리적인 상태의 손상을 평가할 수 있다. 그러므로 최종당화산물(AGE)은 연령과 관련된 질병에서 장기간 합병증을 예측한다. 구체적으로, 피부 자가형광의 양은 당뇨병 및 신부전증(renal failure)을 가진 환자에서 증가하고, 혈관합병증(vascular complication)과 관상 동맥 질환(coronary heart disease; CHD)의 진행과 관련된다. 이러한 최종당화산물(AGE)의 축적은 피부 자가형광으로 나타나며 비침습적으로 측정할 수 있으며, 비침습 임상 도구로서 당뇨 및 최종당화산물(AGE) 축적과 관련된 환경에서 장기간의 혈관 합병증의 위험 평가를 위해 유용하다.
피부 자가형광(AF) 측정에 의해 최종당화산물(AGE) 평가를 위해 제안된 방법과 장비로서, 미국특허공개 제2004-186363호(이하, '문헌 1')에서는 환자의 하박 부위의 피부 형광을 측정하여 최종당화산물(AGE)를 평가하는 기술을 제안한다.
문헌 1에서 여기 광원은 300-420 ㎚ 파장 범위의 자외선 영역에서 발광하는 검은 유리의 루미네센스 램프(blacklight fluorescent tube)이다. 광을 수집하고 기록하는 것은 광섬유 분광기에 의해 수행된다. 측정 면적을 증가시키기 위해 광섬유의 끝 면은 장비의 투명창에서 어느정도 거리(d: 5-9 mm)를 두고 배치하였으며, 피부로부터 반사되는 반사광의 영향을 줄이기 위해 광섬유는 창의 표면에 대해 45 각도로 방향을 설정하였다.
구체적으로, 문헌 1에서는 광의 수집 면적을 증가시키기 위해 광을 수집하는 광섬유의 끝 면을 대상 부위로부터 가능한 거리를 띄어서 배치하였으며, 이 경우에 측정되는 대상 부위 면적은 약 0.4㎠이다.
그러나 이 경우에는 측정 대상 부위 면적을 증가시키 위하여 측정 거리(d)를 증가시킴에 따라 수집되는 형광 신호가 크게 감소되는 문제점이 있다. 그러므로, 종래 문헌 1의 경우에는 측정 가능한 피부 면적의 크기 한계로 인하여, 데이터 검출의 신뢰성이 저하되는 문제점이 존재한다. 특히, 이러한 정확도 문제는 피부의 불균질한 것들, 예를 들어 피부의 반점, 혈관, 상처 등과 같은 부위에서 크게 나타나게 된다.
한편, 미국공개특허 제2008-103373호(이하, '문헌 2')에서는 당뇨 환자의 스크린 검사 수행을 위해 최종당화산물(AGE)를 측정하는 유사한 장비에 관하여 개시하고 있다. 문헌 2의 장비는 문헌 1에서와 마찬가지로 광섬유 분광기를 가지고 하박 피부에서의 형광 측정을 수행하도록 구성된다. 다만, 문헌 1에서와 달리, 문헌 2에서는 광섬유 프로브들이 수개의 지선으로 이루어진 번들의 형태로 구성되어 있다.
문헌 2의 장치에서는 발광 다이오드들로부터 방출되는 자외선 및 청색 광이 광섬유 프로브를 통해 피험자의 하박에 조사되며 이로부터 나오는 피부 형광 및 확산 반사광이 프로브를 통해 수집된다. 수집된 광은 분광기에서 파장 분산되어져 선형 어레이 검출기에 의해 감지된다. 광섬유 프로브의 지선 중 두 개 (illumination fibers, channel 1 and channel 2)는 대상 부위에 광을 조사하는 역할을 하며 세 번째 지선(collection fibers)은 대상으로부터 나오는 광을 다채널 분광기에 전달한다. 광섬유 프로브 지선 번들이 결합되는 부분(tissue interface)의 끝 면이 조사되는 피부 부위와 접촉된다.
광섬유 프로브 지선 중의 하나는 반사광 스펙트럼 측정을 위해 백색광 LED 로부터 광이 방사되고, 또 하나의 지선에서는 자외선으로부터 청색 광 스펙트럼 범위 내에서 광을 발광하는 LED 중에 적당한 LED를 스위칭 장치를 통해 선택하여 광을 방사한다. 최적의 형광 여기 조건을 선택하기 위해 다양한 파장을 선택할 수 있도록 하였으며, 반사광 스펙트럼 측정은 멜라닌과 헤모글로빈의 영향에 의해 발생하는 자가 형광을 검출하여 측정 결과를 보정하기 위해 사용된다. 광섬유 번들 안에 각 자의 광섬유는 일정한 순서에 의해 배치되며, 광섬유 지선들이 모아진 광섬유 번들 내에서 세 개의 각 지선으로 나오는 광섬유들은 모자이크 형태로 간격은 b=0.5㎜로 하여 순번으로 배치된다.
그러나 문헌 2에서는 광섬유 프로브를 통해 피험자의 하박에 광이 조사되도록 구성함에 따라 광의 전달 매체로서 광섬유 프로브를 포함하고 있어, 이러한 광섬유 프로브가 갖는 고유한 문제점이 발생한다. 즉, 광섬유는 자체 매질 특성에 따라 특정 파장별 전달 손실이 발생하는 문제점이 있으며, 또한, 광원에서 발생하는 광을 광섬유 전반사 조건에 맞추어 입사시키기 위한 부가적인 광학 설계 및 광학계가 필요하다.
아울러, 위 문헌 1, 2의 장치들은 공통적으로 광을 수광하는 수광부에서 광섬유를 사용하고 있어, 수광부에서의 광섬유 프로브 자체가 갖는 고유한 문제점이 병존하며, 상기 문헌들에서는 광섬유 분광기와 선형 어레이 검출기를 사용하도록 구성됨으로써 최종당화산물의 자가 형광 신호 파장이 선형 어레이 검출기에서 점유되는 검출 면적이 상대적으로 작아지는 단점이 있다. 그러므로, 검출되는 형광 신호가 분산되고 선형 어레이 검출기에서 검출하고자하는 파장의 광 세기가 상대적으로 작아지게 된다. 또한, 광섬유 프로브, 광섬유 분광기 등을 포함하고 있어 설비를 소형화할 수 없는 문제점이 존재하였다.
한편, 질병을 진단하기 위하여 피부 형광을 측정함에 있어서, 피부로 조사된 광이 반사되는 영역에서 반사광과 피부 형광을 검출하는 반사광 검출 방식 이외에, 피부로 조사된 광에 대한 투과광과 상기 투과광이 측정되는 위치에서의 피부 형광을 검출하는 투과광 검출 방식을 고려할 수 있다.
이러한 투과광 검출 방식에서는 피부로부터 발생하는 고유 형광 강도 측정을 위해 측정되는 대상 피부는 조사 광이 투과되어 대상 피부의 반대편 피부에서 광이 검출되어야 한다.
일반적으로 투과광 검출 방식으로 고려될 수 있는 대상 피부 부위는 다음과 같다. 먼저, 귓볼의 경우 두께가 약 3 mm 정도로 투과 광의 손실이 크며 광을 흡수하는 혈액의 영향이 매우 크다. 손가락의 경우는 손톱과 맞은편 피부 사이에서 측정할 경우 손톱에서 발생하는 형광에 의해 크게 영향을 받는다. 반면 손톱의 직각 방향과 손톱 반대편 피부 사이의 형광을 측정할 경우는 광경로가 길어져 손실율이 커지며 손가락 피부 상태와 혈액의 영향을 크게 받는다. 반면, 손가락 사이의 피부 특히 엄지와 검지 사이의 피부 막을 측정하는 경우는 다음과 같은 장점이 있다. 첫째로 두께가 1 mm 정도로 광의 손실이 크지 않으며 둘째로 혈액의 영향이 적다. 셋째로 피부 색소의 영향이 작으며 끝으로 측정하기가 편리하다.
한편, 일부 신체 부위에 대한 투과광을 이용한 선택적인 진단을 수행하는 경우라 하더라도, 피부로부터 발생하는 형광 강도는 피부에 포함된 형광 물질 뿐만 아니라 또한 피부 안에서 발생하는 광의 산란 및 광 흡수 성질에 영향을 받게 된다.
그러므로, 이와 같은 광의 산란 및 광 흡수 성질에 의한 영향으로 인하여 측정에 따라 오차가 발생하게 되므로, 형광 여기로 인한 피부 형광을 정확하게 검출하기 위해서는 이러한 오차를 보정하는 것이 필요하다. 특히, 피부 형광 측정치로부터 당뇨와 같은 질환을 진단하는 경우에는, 피검자 중 질환을 가진 자와 그렇지 않은 자 간의 수치 차이가 이러한 오차를 상쇄할 만큼 충분히 크지 않기 때문에, 위와 같은 투과광 검출 방식으로 피부 형광을 측정하는 경우라 하더라도 보다 정확하게 피부 형광 신호를 검출할 수 있는 장치가 요청된다.
그러므로, 이러한 투과광 검출 방식을 이용한 선택적 진단 장치를 구현함에 있어서, 장치의 소형화 및 이동성이 선결되어야 하므로, 장치 내에서의 광조사 및 형광 검출의 효율성이 요구된다.
또한, 피검자 중 질환을 가진 자와 그렇지 않은 자를 보다 분명하게 구분해냄으로써 선택적인 진단 부위에서의 정확한 진단을 수행하기 위해서는 광조사 및 형광 검출의 효율성을 향상시키는 한편, 피부 내에서의 광의 산란 및 광 흡수 성질에 의한 영향으로 인한 측정 오차를 감소시키는 것이 매우 중요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 피부 형광을 측정함에 있어서, 광원으로부터의 광을 효율적으로 집적하여 피부 조직에 조사하는 한편, 피부 조직 표면에서의 거울반사를 최소화함으로써 광효율을 개선한 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 광원으로부터 측정 대상으로 조사되는 광들을 균일하게 집적함으로써, 광 집적도 및 광 균질도를 개선한 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에서는 조사광의 피부 표면에서의 반사광, 그리고 피부 안에서 발생하는 광의 산란 및 흡수로 인한 피부 형광의 측정 오차를 간단하게 보정함으로써 각종 질병에 대한 진단 인자를 정확하게 평가함으로써 다양한 질환에 대한 진단 가능성을 향상시킬 수 있는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다
또한, 본 발명에서는 이러한 진단 과정이 간편하게 이루어질 수 있도록 광학계 및 광원 시스템이 간단하게 구성될 수 있는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 여기광을 조사하는 광원부와; 상기 광원부로부터 조사된 여기광에 대한 투과광 및 형광 신호를 검출할 수 있도록 배치되는 광검출부와; 상기 광원부로부터 조사되는 여기광을 측정 대상으로 전달하고, 상기 투과광 및 형광 신호를 광검출부로 전달하도록 구성되는 한 쌍의 광 전달부;를 포함하며, 각각의 광 전달부는 광원부 또는 광검출부가 장착되는 장착면과, 상기 장착면으로부터 측정 대상 측으로 연장되면서 광을 반사시키는 반사면과, 측정 대상으로 광이 인입되도록 연결되는 접촉면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광원부는 여기광을 조사하는 제1광원 및 상기 제1광원과 서로 다른 파장의 광을 조사하는 제2광원을 포함하도록 구성되고, 상기 광검출부는 형광 신호 및 반사광 신호에 대한 서로 다른 두 개의 파장을 검출하도록 설치되는 제1광검출기 및 제2광검출기를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제2광원은 상기 제1광원으로부터의 여기광에 의하여 여기되어 방출되는 피부 형광의 파장대의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광원 및 제2광원의 온/오프를 제어하는 광원 스위칭 제어부; 상기 제1광검출기 및 제2광검출기로부터 검출된 형광 신호 및 투과광 신호로부터 보정된 피부 형광 신호를 산출하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 한 쌍의 광 전달부는 상기 광원부와 연결되는 제1광학 프리즘 및 상기 광검출부와 연결되는 제2광학 프리즘인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광학 프리즘 및 제2광학 프리즘은 삼각형의 수직 단면 형상을 갖는 삼각 기둥 프리즘인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광학 프리즘의 장착면에는 제1광원이 설치되고, 상기 제1광원에 대한 반사면에는 제2광원이 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제2광학 프리즘의 장착면에는 제1광검출기가 설치되고, 제2광검출기에 대한 반사면에는 제2광검출기가 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 한 쌍의 광 전달부는 상기 광원부와 연결되는 제1광 파이프 및 상기 광검출부와 연결되는 제2광 파이프인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프는 경사진 반사면을 가지며, 장착면이 접촉면 보다 더 넓은 면적을 갖는 테이퍼진 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프의 장착면에는 제1광원 및 제2광원이 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제2광 파이프의 장착면에는 제1광검출기 및 제2광검출기가 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제2광 파이프의 장착면 측으로 검출되는 광의 파장을 두 개의 대역으로 분리하기 위한 다이크로익 프리즘이 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광검출기는 상기 다이크로익 프리즘에서의 반사광을 검출하도록 설치되고, 상기 제2광검출기는 상기 다이크로익 프리즘에서의 투과광을 검출하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프는 측정 대상과의 접촉면에 수직하게 연장되는 수직형 광 파이프인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프는 측정 대상과의 접촉면과 수평하게 연장되는 수평형 광 파이프인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 반사면은 장착면으로부터 접촉면 측으로 단면적이 좁아지면서 경사진 반사면인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 장착면은 그 반사면에 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 반사면은 접촉면에 대해 경사진 절곡반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 반사면은 미러 코팅된 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광전달부를 상하로 승강시키기 위한 이송부와; 두 개의 광전달부 간의 거리를 측정하여 측정 대상의 두께를 알려주는 두께 지시자가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광 전달부의 장착면에는 측정 대상에 접촉하는 광학적 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광학적 연결부는 상기 광 전달부와 측정 대상 사이에서 액상 물질 또는 탄성 재료로 이루어지는 연결층을 구성하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광원 스위칭 제어부는 상기 제1광원과 상기 제2광원의 점등 상태가 시간적으로 분리되도록 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 스위칭 제어부는 상기 제1광원과 상기 제2광원을 순차적으로 점등 및 소등시키는 과정을 연속적으로 반복하면서 제1광원에 대한 형광신호 및 투과광 신호와 제2광원에 대한 투과광 신호를 각각 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광원 및 상기 제2광원의 광경로 상에는 측정 대상과 표준시편이 선택적으로 위치할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광원은 370nm ± 20nm 의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제2광원은 440nm ± 20nm 의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광원 스위칭 제어부는 각 광원을 점등시키기 전, 제1광원과 제2광원이 모두 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광원 스위칭 제어부가 제1광원 및 제2광원을 모두 소등시킨 경우, 상기 제1광검출기 및 제2광검출기에서는 암신호를 측정하고, 상기 연산부는 측정된 암신호를 저장하고, 저장된 암신호로부터 검출된 형광 신호 및 투과광 신호를 보상하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광원 스위칭 제어부는 제1광원 및 제2광원이 10 ~ 100Hz 의 주기로 점등 및 소등을 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광검출기 및 제2광검출기의 온/오프를 제어하는 광검출기 스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1광원, 제2광원, 제1광검출기 및 제2광검출기를 포함하는 광학 센서와; 상기 광학 센서에 전기적으로 연결가능하도록 구성되며, 상기 연산부를 포함하는 본체;로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광학 센서는 검출된 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광학 센서에는 이동 가능한 표준 시편이 장착되고, 상기 표준 시편은 상기 광 전달부 사이의 삽입 공간에서 측정 대상이 제거된 경우, 상기 삽입 공간에 위치하도록 이동되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광학 센서는 삽입 공간에 측정 대상인 피부가 위치한 경우 피부에 대한 측정을 수행하고, 측정 대상이 제거되어 표준 시편이 삽입 공간에 위치한 경우 표준 시편에 대한 측정을 수행하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 광학 센서는 측정 대상인 피부 및 표준 시편에 대하여 측정된 결과를 저장하고, 저장된 피부 및 표준시편에 대한 검출 정보를 본체로 전송하여 상기 연산부에서 보정된 피부 형광값을 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 본체는 디스플레이부를 더 포함하며, 상기 디스플레이부에서는 상기 연산부에서 산출된 보정된 피부 형광 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 상기 연산부는 하기 수식에 의하여 보정된 피부 형광값을 산출하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
수식: AFcorr =K[I(λ2,t1)/I0(λ2,t1)]/{[T(λ1)] k1 [T(λ2)]}k2
(여기서, T(λ1)= I(λ1,t1) / I0(λ1,t1) : 여기 파장에서 확산 투과 계수
T(λ2)= I(λ2,t2) / I0(λ2,t2) : 방사 파장에서 확산 투과 계수
I(λ2,t1) : 피부 조직의 고유 형광(피부 형광) 신호 값
I(λ1,t1) : 여기광 파장에서 피부 조직의 투과광 신호 값
I(λ2,t2) : 방사광 파장에서 피부 조직의 투과광 신호 값
k1, k2 : 여기광과 방사광 파장에 대한 교정 함수의 지수 계수
I0(λ2,t1) : 표준 시편에서의 고유 형광 신호 값
I0(λ1,t1) : 여기광 파장에서 표준 시편에서의 투과광 신호 값
I0(λ2,t2) : 방사광 파장에서 표준 시편에서의 투과광 신호 값)
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에서는 피부의 자가 형광을 평가하여 당뇨성 질환을 용이하게 진단할 수 있는 것으로, 잠재성 당뇨환자 파악을 위한 대량 검사가 가능하며, 심장-혈관 및 관련 합병증의 위험이 예측가능하다.
둘째, 본 발명에서는 광원으로부터 조사되는 광에 대한 광집적도 및 광 균질도를 향상되어 측정대상에 보다 균일한 광을 조사하게 되는 효과가 있다.
셋째, 본 발명에서는 광원으로부터의 광을 효율적으로 집적하여 피부 조직에 조사하는 한편, 피부 조직 표면에서의 거울반사를 최소화함으로써 광효율을 개선할 수 있어 장치의 소형화가 가능한 효과가 있다.
넷째, 본 발명에서는 피부 형광을 측정함에 있어서, 투과광을 측정하는 방식을 채용하여 피부 표면에서의 거울 반사로 인한 오차 발생 요인을 근본적으로 제거할 수 있는 한편, 피부의 거칠기, 흉터, 털 등의 피부 외적 요소와 피부의 색소와 혈액의 헤모글로빈 등 내적 요소의 영향이 최소로 되어, 이를 통해 정확한 질병의 진단이 가능한 효과가 있다.
다섯째, 본 발명에서는 피부 내부에서 발생하는 광의 산란 및 흡수로 인한 오차를 간단하게 보정할 수 있으므로, 피부 형광의 정확한 측정이 가능하며, 이를 통해 정확한 질병의 진단이 가능한 효과가 있다.
여섯째, 본 발명에서는 광원 및 검출부를 포함하되, 일단부가 피부와 접촉하면서 피부형광을 측정할 수 있도록 파지가능한 소형 스캐너 형태로 제작할 수 있으며, 이와 같은 구성을 통해 피부에 접촉하여 검사자가 진단 영역을 스캐닝하는 방식으로 측정가능하므로, 비침습적(non-invasive) 방법에 의한 실시간 진단이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 측정 원리를 설명하기 위하여 광원으로부터 입력되는 광과 광검출기에서 검출되는 광을 시간 별로 구분하여 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서, 광원 및 광검출기와 측정 대상 피부 사이에 공간이 존재하지 않는 경우에 대한 바람직한 광원 및 광검출기 배치 구조를 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서, 광원 및 광검출기와 측정 대상 피부 사이에 공간이 존재하는 경우에 대한 바람직한 광원 및 광검출기 배치 구조를 개략적으로 도시한 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서, 광학 프리즘 및 광학적 연결부를 포함하는 예를 도시하고 있는 것이고,
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 바람직한 구현예로써, 광 파이프 및 광학적 연결부를 포함한 또 다른 구현예를 각각 도시한 것이고,
도 11은 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 바람직한 구현예로써, 변형된 광 파이프 및 광학적 연결부를 포함한 또 다른 구현예를 도시한 것이다.
본 발명은 당뇨와 같은 질환들에 대한 진단의 목적으로 피부에 여기광을 조사하고, 이로 인해 발생되는 피부 형광을 검출하는 피부 형광 측정 장치에 관한 것으로, 특히, 광원으로부터 피부로의 광전달 효율 및 피부를 투과하여 검출되는 피부 형광의 광검출 효율을 개선하고, 측정오차를 정확하게 보상함으로써 질병 진단을 위한 파라미터인 피부 형광을 정확하게 측정할 수 있는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명에서는 실제 진단하고자 하는 측정 대상과 표준시편에 대하여 순차적인 측정을 진행하고, 측정 대상이 가지는 개별적인 편차를 제거하기 위하여 상기 측정 대상으로부터 수득된 정보와 표준시편으로부터 수득된 정보를 대비하는 한편, 그 과정에서 요구되는 일정한 조건에 따라 광원 및 광검출기를 순차적으로 온/오프 제어함으로써 보정된 피부 형광값을 제공할 수 있는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에서는 광원 및 광검출기와 측정 대상 사이에 광학 프리즘 또는 광학 파이프를 설치하고, 상기 광학 프리즘 또는 광학 파이프와 측정 대상인 피부 부위 사이에 광학적 연결부를 삽입함으로써 광전달 및 광검출 효율을 개선한 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 구체적으로 설명한다.
피부에서 발생하는 형광을 측정하기 위해 피부 대상을 선정하는 것과 함께 측정되는 형광에 영향을 주는 요소들을 고려해야 한다. 측정되는 형광은 피부에 포함된 형광물질뿐만 아니라 피부 안에서 발생하는 광의 산란 및 광 흡수 성질에도 의존한다. 특히 형광물질을 여기시키기 위해 조사되는 여기광 파장과 형광물질에서 발생하는 형광 파장에서의 광흡수 및 광산란 영향을 고려하여 측정된 형광값을 보정할 필요성이 있다. 따라서 이러한 형광 강도에 영향을 주는 광학적 요소들의 영향을 감소시키기 위해 다음과 같은 경험식을 고려할 수 있다.
AFcorr = AF/(T1 k1 T2 k2) - 식 (1)
여기서 보정된 형광 값 AFcorr을 구하기 위해 측정된 형광 값 AF은 여기 확산투과광 값 T1과 형광 파장대에서의 방사광(emissioin)의 확산 투과광 값 T2 들에 의해 나누었다. 두 개의 확산 투과광 값은 차수가 없는 지수 k1와 k2에 의해 조정된다.
본 발명에서는 투과광 검출 방식에 의하여 보정된 피부 형광 값을 구하기 위해 식 (1)을 이용하였으며, 또한 실제적으로 실험을 통한 보정된 형광 값을 구하기 위해 구체적인 값들을 도입하였다.
I(λ2,t1) : 피부 조직의 고유 형광(피부 형광) 신호 값
I(λ1,t1) : 여기광 파장에서 피부 조직의 투과광 신호 값
I(λ2,t2) : 방사광 파장에서 피부 조직의 투과광 신호 값
k1, k2 : 여기광과 방사광 파장에 대한 교정 함수의 지수 계수
이를 통해 투과광 검출 방식에 의해 새로 유도된 보정된 피부 형광값에 대한 관계식은 다음과 같다.
AFtissue = [I(λ2,t1)] /[I (λ1,t1)k1 I (λ2,t2)k2] ; k1, k2 <1: - 식 (2)
여기서, AFtissue 는 피부 조직의 고유 형광의 보정 신호이다,.
위에 광 측정은 각 자 다른 시간 간격 t1과 t2에서 주기적으로 반복 시행되며, 정확도 향상을 위해 획득된 측정 결과는 평균을 낸다. 적시에 변화를 추적하기 위해 측정값은 시간 다이어그램의 형태에서 기록한다.
한편, 장비에 의존하는 편차에 대한 교정 및 각 자 다른 시편들에서 획득한 결과들과의 비교를 위한 교정 측정 작업이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 피부 대상 조직의 측정과 함께 표준 시편을 도입하여 동일한 측정을 수행하였다. 측정 정확도를 높이기 위해 표준 시편 형광 강도 I0(λ2, t1)와 여기광 및 방사광에서 표준 시편의 투과광 신호 값 I0 (λ1, t1) 및 I0 (λ2, t2)는 피부의 광학 특성과 유사한 것이 바람직하다.
도입된 표준 시편의 측정 과정에서 발생한 신호 값들은 대상 피부 조직 기호와 유사하게 다음과 같이 표시한다.
I0(λ2,t1) : 표준 시편에서의 고유 형광 신호 값
I0(λ1,t1) : 여기광 파장에서 표준 시편에서의 투과광 신호 값
I0(λ2,t2) : 방사광 파장에서 표준 시편에서의 투과광 신호 값
표준 시편에서 획득한 신호의 처리는 또한 식 (2)와 유사하게 하기 식 (3)을 통해 적용한다.
AFreference= [I0(λ2,t1)] /[I0 (λ1,t1)k1 I0 (λ2,t2)k2] - 식 (3)
AFtissue 를 AFreference 로 나눈 결과는 정규화되고 최종 보정된 고유 형광 값은 다음과 같다.
AFcorr =K(AFtissue /AFreference) - 식 (4)
AFcorr =K[I(λ2,t1)/I0(λ2,t1)]/{[I(λ1,t1)/I0(λ1,t1)] k1 [I(λ2,t2)/I0 (λ2,t2)]} k2 - 식 (5)
(여기서, K는 사용된 표준 시편의 특징을 고려한 비율 계수이다.)
식 (5)를 다시 간단히 작성하면 다음과 같다.
AFcorr =K[I(λ2,t1)/I0(λ2,t1)]/{[T(λ1)] k1 [T(λ2)]}k2 - 식 (6)
T(λ1)= I(λ1,t1) / I0(λ1,t1) : 여기 파장에서 확산 투과 계수
T(λ2)= I(λ2,t2) / I0(λ2,t2) : 방사 파장에서 확산 투과 계수
그러므로, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 위와 같은 연산 과정을 통해 보정된 피부 형광값을 산출하게 된다.
이와 관련, 측정을 위해 제안된 원리는 도 1를 통해 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 측정 원리를 설명하기 위하여 광원으로부터 입력되는 광과 광검출기에서 검출되는 광을 시간 별로 나타낸 것으로, 도 1에서와 같이, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 입력으로 여기광의 파장대(제1파장, λ1)에 해당되는 광을 조사하는 제1조건과 상기 여기광에 의하여 생성되는 피부 형광의 파장대(제2파장, λ2)에 대응되는 광을 조사하는 제2조건이 시간적으로 분리된 채, 제1조건과 제2조건에서의 측정이 연속적으로 이루어지게 된다. 상기 제1조건 및 제2조건에 해당되는 조사광의 파장대는 검출하고자 하는 피부 형광에 따라 선택적으로 구성될 수 있으며, 가령, 본 발명의 바람직한 실시예로써 AGE에 대한 피부 형광을 검출하는 경우를 고려하면, 형광 여기를 위한 여기광으로 370nm ± 20nm의 제1파장을 갖는 광을 제1조건에서 이용할 수 있으며, 제2조건에서는 AGE에 대한 피부 형광의 파장에 대응되는 440nm ± 20nm의 제2파장을 갖는 광을 선택적으로 이용할 수 있다.
즉, 두 개의 서로 다른 파장의 광을 방사하는 광원들과 두개의 서로 다른 파장의 광을 검출하는 광검출기를 포함하는 광학 센서를 이용하여, 진단 관찰 과정에서 측정 대상에 해당하는 피부 조직(Tissue) 또는 교정 과정에서 표준 시편(Reference sample)과 상기 광학 센서를 접촉하여 측정을 시행한다.
측정 과정과 관련, 도 1의 (a)에서는 서로 다른 두 파장에 대한 각 광원이 시간적으로 분리되어 동작하고 있음을 나타내는 작동의 시간 다이어그램을 보여 주는 것이다. 이 때, 여기 광원인 제1광원으로부터 조사되는 광 Ф(λ1, t1)과 다른 파장대의 표준 광원인 제2광원으로부터의 광 Ф(λ2, t2)이 상이하고 교차되지 않은 시간 대에서 존재하도록 구성하는 것이 중요하다.
한편, 도 1의 (b)에서는 두 개의 광검출기에 대한 작동 시간 다이어그램을 보여 주는 것이다. 제1광원으로부터의 광 Ф(λ1,t1)이 광 조사되는 동일 시간 대에는 여기된 피부 형광과 투과광에 대한 두 개의 신호가 생성된다. 즉, 여기광 파장에서 생성되는 두 개의 신호는 투과광 신호 I(λ1,t1)와 여기된 형광 신호 I(λ2, t1)이다.
한편, 제2광원에 의한 광 Ф(λ2,t2)이 광 조사하는 시간대에 단지 단일 신호만이 형성된다. 즉, 제2광원에 의하여 생성되는 신호는 조사되는 광의 파장대에서 투과광 신호 I(λ2,t2)만이 검출된다.
그러므로, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 도 1에서와 같이 제1광원에 의한 광조사와 제2광원에 의한 광조사를 시간적으로 분리한 채, 연속적으로 측정 대상에 조사시키는 한편, 각각의 광조사 시 광검출기로부터 검출되는 신호를 수집한 다음, 이를 위 수식을 통해 연산함으로써 보정된 피부 형광값을 산출하게 된다.
한편, 도 2 내지 도 4에서는 위와 같은 측정 원리에 따라 구현된 것으로, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 실시예를 각각 도시하고 있는 것이다.
도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치는 피부로 여기광 등을 조사하고, 피부 형광 등을 검출할 수 있는 광학 센서와, 상기 광학 센서에 연결되어, 광학 센서로부터 검출된 정보를 분석하고 그 정보를 디스플레이하기 위한 본체로 구성된다.
다만, 이와 같이 광학 센서와 본체로 구분하여 구성하는 것은 본 발명의 바람직한 구현예 중 하나일 뿐이면, 필요에 따라 별도의 본체를 구성하지 않고, 단일한 센서 형태로 제작할 수도 있으며, 다른 구성을 추가적으로 연결하여 제작할 수도 있다.
본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치는 측정하고자 하는 대상에 대하여 광을 조사하고, 조사한 광에 의하여 발생하는 피부 형광 등을 검출할 수 있도록 광원과 광검출기를 포함하도록 구성된다.
특히, 본 발명에서는 검출된 피부 형광값을 보정하여 정확한 피부 형광값을 제공하기 위하여 서로 다른 파장의 광을 조사하는 두 개의 광원과 위 두 개의 조사광에 의하여 발생하는 서로 다른 파장의 투과광과 피부 형광을 검출할 수 있는 두 개의 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 이러한 두 개의 광원은 여기광의 파장대(제1파장, λ1)에 해당되는 광을 방출하는 제1광원과 상기 여기광에 의하여 생성되는 피부 형광의 파장대(제2파장, λ2)에 해당되는 광을 방출하는 제2광원으로 구성되며, 두 개의 광검출기는 상기 제1광원 및 제2광원에 대한 투과광을 검출할 수 있는 위치에 설치된다.
이러한 두 개의 광검출기는 제1광원으로부터의 여기광에 대한 투과광(λ1)을 검출하는 제1광검출기와 여기광에 의하여 생성되는 피부 형광(λ2) 및 제2광원으로부터의 방사광에 대한 투과광(λ2)을 검출하는 제2광검출기로 구분된다.
그러므로, 상기 두 개의 광원과 광검출기는 투과광과 상기 피부 형광을 동시에 검출할 수 있는 위치에 배치되며, 바람직하게는 광학 센서의 단부에서 측정 대상 또는 표준시편이 삽입될 수 있는 공간을 형성하도록 광원과 광검출기가 서로 마주보고 배치되도록 구성할 수 있다.
이 때, 상기 광원과 광검출기가 직접 마주보고 배치될 필요는 없으며, 광 가이드와 같은 광 신호 전송 수단에 의하여 연결되는 경우, 광 조사가 이루어지는 말단부와 광검출이 이루어지는 말단부가 서로 마주보도록 배치되는 것으로 족하다.
그러므로, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 광원에서 측정 대상이 위치하는 삽입 공간 사이에 광가이드를 배치하여, 상기 광가이드에 의하여 광원으로부터 측정 대상인 피부 또는 표준시편으로 광이 전달될 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 삽입 공간과 광검출기 사이에도 광가이드를 배치하여, 피부를 투과한 투과광 및 피부 형광 또한 상기 광가이드를 통하여 광검출기로 전달될 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 광원 및 광검출기를 포함하는 광학 센서는 측정 대상에 광 전달 및 광 신호 검출을 할 수 있도록 구성되며, 이를 위해 광학 센서의 단부가 측정 대상인 피부 또는 표준 시편에 접촉되도록 구성할 수 있다.
상기 광학 센서는 광원으로부터 광이 조사되는 광원 측의 제1고정부와 광을 검출하는 광검출기 측의 제2고정부가 서로 마주보면서 그 사이에 삽입 공간을 형성하는 집게 형태로 구성할 수 있다.
따라서, 집게 형태를 이루는 제1고정부와 제2고정부 사이의 삽입 공간에 측정 대상이 위치하게 되면 측정 대상으로 광 조사 및 광 검출이 이루어지게 된다.
상기 삽입 공간 내에 측정 대상이 존재하지 않는 경우에는 표준 시편이 삽입 공간 내에 삽입될 수 있으며, 삽입된 표준 시편에 대하여 광 조사 및 광 검출이 이루어지게 된다. 상기 표준 시편은 삽입 공간으로 자동으로 삽입될 수 있도록 구성할 수 있으며, 이 경우, 측정 대상에 대한 광 조사 및 광 검출이 이루어진 다음, 측정 대상이 삽입 공간에서 제거된 경우, 표준 시편이 자동으로 삽입된 후 표준 시편에 대한 광 조사 및 광 검출이 이루어지도록 구성함이 바람직하다.
이 때 상기 표준시편은 측정되는 신체 조직과 유사한 형광과 확산 투과의 광학적 특성을 갖는 것으로 선택할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치는 상기 제1광원 및 제2광원의 온/오프를 제어하는 광원 스위칭 제어부를 포함하도록 구성할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 제1광검출기 및 제2광검출기의 온/오프를 제어할 수 있는 광검출기 스위칭 제어부를 포함하도록 구성할 수 있다.
이러한 광원 스위칭 제어부 및 광검출기 스위칭 제어부는, 피부 형광값을 정확하게 보정하여 연산하기 위하여 방출되는 피부 형광 및 투과광의 검출 조건에 따라 각 광원 및 광검출기가 구분하여 정확하게 동작할 수 있도록 스위칭 제어하게 된다.
즉, 광원 스위칭 제어부는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서의 광조사 조건에 따라 광원의 온/오프, 즉, 광원을 점등시키거나 또는 소등시키는 것을 제어하는 구성으로, 예를 들어, 여기광(λ1)을 측정 대상으로 조사하게 되는 제1조건에서는 제2광원을 소등시키고, 제1광원을 점등시킴으로써 제1광원만이 제1파장대의 광을 조사하도록 각 광원을 스위칭 제어하는 한편, 상기 여기광과 다른 파장대의 방사광(λ2)을 측정 대상에 조사하는 제2조건에서는 제1광원을 소등시키고, 제2광원으로부터만 제2파장대의 광조사가 이루어지도록 제2광원이 점등되게끔 각 광원을 제어하도록 구성할 수 있다.
마찬가지로, 상기 광검출기 스위칭 제어부 또한 각 측정 조건에 따라 해당 광검출기의 온/오프를 제어하는 구성으로, 현재의 측정 조건에서 검출하고자 하는 파장대의 광을 검출하기 위한 광검출기의 전원을 온/오프시키도록 구성된다.
특히, 상기 광검출기 스위칭 제어부를 구성함에 있어서, 제1파장대의 여기광을 조사하는 제1조건이나 제2파장대의 방사광을 조사하는 제2조건의 경우 모두 제2파장에 대한 광신호를 검출하여야 하므로, 제2파장에 대한 광검출을 위한 제2광검출기는 지속적으로 온 상태를 유지함이 바람직하다.
이 때, 제1조건과 제2조건을 포함하는 전체 측정 과정 동안 미리 설정된 소정의 시간 동안 순차적으로 광원에 대한 스위칭 제어가 이루어지며, 각 광원의 스위칭 주기는 인체의 맥박수를 고려하여 혈류에 의하여 확산 투과율의 변화가 측정에 영향을 미치지 않도록 10 ~ 100 ㎐ 수준의 고주파에서 스위칭 제어가 이루어지도록 구성됨이 바람직하다. 이러한 과정에서, 각각의 광 조사 및 광 검출이 이루어지기 전, 모든 광원을 소등시킨 후, 암 신호의 레벨 평가를 수행하여 외부로부터 누수되는 광에 대한 자동 보상을 수행하도록 구성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 선택적으로 광학 필터가 광원 및 광검출기 앞에 설치될 수 있다. 이러한 광학 필터는 광원을 통해 원하는 파장대의 광만이 조사될 수 있도록 광원의 광경로 상에 설치되거나, 또는 광검출기에서 검출하고자 하는 파장대의 광만이 상기 광검출기로 들어올 수 있도록 상기 광검출기 앞에 설치될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 두 개의 광원 및 두 개의 광검출기를 포함하는 광학 센서에 연결가능하도록 구성되는 본체를 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 본체는 광학 센서에 의하여 측정된 정보로부터 보정된 피부 형광의 크기를 산출하는 연산부를 포함하도록 구성할 수 있다.
상기 본체는 광학 센서로부터 검출된 정보를 전송받을 수 있도록 상기 광학 센서와 유무선으로 연결되도록 구성할 수 있으며, 상기 본체의 연산부에서 앞서 설명한 바와 같은 연산 과정을 수행함으로써 보정된 피부 형광값을 산출하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 본체는 피부 형광 신호에 대한 정보를 출력할 수 있도록 디스플레이부를 포함할 수 있으며, 상기 디스플레이부에서는 상기 연산부에서 산출된 보정된 피부 형광 신호를 외부에 출력할 수 있도록 구성한다.
그러므로, 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치는 광학 센서의 삽입 공간 내에 측정 대상이 위치한 경우, 광학 센서는 측정 대상에 대한 광 조사 및 광 검출 과정을 수행하게 되고, 측정 대상이 제거된 이후 표준 시편이 삽입됨에 따라, 상기 표준 시편에 대하여 측정 대상에 대하여 수행하였던 광조사 및 광검출 과정을 동일하게 수행하게 된다.
측정 대상 및 표준시편에 대하여 측정된 정보들은 본체의 연산부로 전송되며, 상기 연산부에서는 전송된 형광 신호 및 투과광 신호에 관한 정보를 이용하여 실제 측정 대상에 대한 보정된 피부 형광 값을 산출하게 된다. 산출된 결과는 상기 본체 상에 형성된 디스플레이부를 통해 외부로 표시된다.
측정 대상 및 표준 시편에서의 측정은 일정한 주기로 반복되고, 반복된 측정 결과는 모두 메모리를 통해 광학 센서에 저장되게 되며, 저장된 정보는 보정이 이루어지는 연산 과정을 수행하기 위하여 연산부로 저장된다. 이 때, 반복된 측정 결과들은 평균값으로 산출되어 연산에 이용될 수 있으며, 바람직하게는 측정 결과의 변화를 추적하기 위하여 시간 다이어그램 형태로 측정 결과를 저장할 수 있다.
이와 관련, 도 2는 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 바람직한 일구현예에 관한 것으로, 도 2에서는 제1광원(111) 및 제2광원(112)이 공통의 광가이드에 의하여 측정 대상 측으로 광을 전달하도록 구성되어 있는 한편, 공통 광원 광가이드의 맞은편에서는 공통의 광검출기 광가이드가 배치되고, 이러한 공통 검출 광가이드(128)를 통해 제1광검출기(121) 및 제2광검출기로 투과광 및 피부 형광이 전달되도록 구성된 광학 센서(100)를 포함한 예이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1광원(111) 및 제2광원(112)으로부터 발광하는 광은 렌즈를 통해 공통 광원 광가이드(117)로 들어 간다. 이 때 광원으로는 여기 및 방사(emission) 파장 범위에서 충분한 광의 밝기를 제공하는 LED, 레이저다이오드 또는 다른 광원들을 사용할 수 있다. 제1광원(111)과 공통 광원 광가이드(117) 사이에는 제2광원(112)으로부터 발생하는 제2파장(λ2) 광을 억제하는 광원필터(114)를 설치하였다. 제2광원(112)에는 별도의 필터를 설치하지 않아도 무관하며, 제2광검출기(122) 앞에 제2검출필터(125)를 설치하였다. 따라서 제2광원(112)으로부터 발광하는 광의 파장대는 제2검출필터(125)를 통과하는 파장대보다 넓은 것을 사용할 수 있으며, 예로써 백색광 LED을 제2광원(112)으로 사용할 수 있다.
제1광원(111) 및 제2광원(112)으로부터 발생한 광들은 제1다이크로익 미러(113)를 통해 공통 광원 광가이드(117)로 들어 가며, 이 때, 상기 제1다이크로익 미러와 각 광원 사이에 대물렌즈(115, 116)를 설치할 수 있다. 이때 제2파장(λ2)이 제1파장(λ1) 보다 큰 조건에서, 제1다이크로익 미러(113)는 단파장 광인 제1파장(λ1)광은 반사하고 반대로 장파장 광인 제2파장(λ2)광은 통과시킨다. 또한 반대로 제1다이크로익 미러(113)는 단파장은 통과시키고 장파장은 반사시키도록 구성할 수도 있다. 이 경우에는 제1광원(111)과 제2광원(112)의 위치를 바꾸어야 한다. 상기 제1광원(111) 및 제2광원(112)의 전원은 광원 스위칭 제어기에 의하여 스위칭되면서 공급될 수 있으며, 바람직하게는 도 2에서와 같이 드라이버 모듈(134)에서 릴레이 스위치를 통해 공급되며, 제1광원(111)과 제2광원(112)에 대한 전원 공급은 번갈아 가며 진행된다.
광학 센서(100)의 삽입 공간 내에 측정 대상(T)이 위치한 경우, 광학 센서(100)는 측정 대상(T)에 대한 광 조사 및 광 검출 과정을 수행하게 되고, 측정 대상(T)이 제거된 이후 표준 시편(R)이 자동적으로 삽입됨에 따라, 상기 표준 시편(R)에 대하여 측정 대상에 대하여 수행하였던 광조사 및 광검출 과정을 동일하게 수행한다.
측정 대상(T) 및 표준 시편(R)에 대하여 측정된 정보들은 본체(200)의 연산부(210)로 전송되며, 상기 연산부(210)에서는 전송된 형광 신호 및 투과광 신호에 관한 정보를 이용하여 실제 측정 대상에 대한 보정된 피부 형광 값을 산출하게 된다. 산출된 결과는 상기 본체(200) 상에 형성된 디스플레이부(220)를 통해 외부로 표시된다.
한편, 도 2에서와 같이, 공통 검출 광가이드(128)를 통해 들어 간 광은 대물렌즈(126, 127)와 같은 광학계를 통해 제1광검출기(121) 및 제2광검출기(122)로 들어 간다. 제1광검출기(121) 및 제2광검출기(122)로 광을 분배하는 역할은 제2다이크로익 미러(123)에서 수행하게 된다. 상기 제2다이크로익 미러(123)는 제1다이크로익 미러(113)에서와 같이 단파장 광은 반사하고 반대로 장파장 광은 통과시키도록 구성할 수 있다. 또한 제1다이크로익 미러(113)에서 제1광원(111) 및 제2광원(112)의 위치를 변경하는 경우에서와 같이, 제1광검출기(121)와 제2광검출기(122)의 위치를 바꾸면 대응되는 파장 통과 및 반사 특성을 반대로 바꿀 수 있다. 이 때, 대물렌즈(126, 127)는 광검출기에 광들이 효과적으로 모이게 하는 기능을 갖는다.
또한, 상기 광검출기 앞에는 각각 필터가 설치될 수 있다. 제1광검출기(121) 앞에 설치되는 제1검출필터(124)는 제1파장(λ1)의 스펙트럼 성분을 통과시키고 제2파장(λ2) 스펙트럼 성분을 억제시키도록 구성된다. 반면에 제2검출필터(125)는 제2파장(λ2) 스펙트럼 성분을 통과시키고 제1파장(λ1) 스펙트럼 성분을 억제시키도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치는 상기 광학 센서(100) 내에 광원으로부터의 광조사를 제어하고, 검출된 광 신호를 처리하여 연산부 측으로 전송하는 전자 제어 모듈(Electronic control module; ECM, 130)을 포함한다.
제1광검출기(121) 및 제2광검출기(122)로부터 보내진 신호는 전자 제어 모듈 (130)에 속하는 아날로그-디지털 변환기(131, 132)로 들어 간 뒤, 데이터 전송 모듈(Data Transfer Module; DTM, 133)을 지나서 양방향버스(bidirectional bus)에 의해 본체의 연산부(210)로 전달되도록 구성할 수 있다. 여기서 데이터 전송 모듈(133)은 디지털 신호의 시분할 제어 전송에 의한 멀티플렉서(multiplexer) 역할을 하여 데이터를 선택한다. 상기 데이터 전송 모듈과 릴레이스위치의 동기 기능은 본체로부터 양방향버스에 의해 명령이 수행된다.
상기 본체(200)는 광원 스위칭 제어부에 해당되는 드라이버 모듈(134)을 제어하며 또한 측정 삽입부에서 표준 시편(R)의 출입 모듈을 제어하도록 구성할 수 있다. 또한 상기 본체에서는 신호의 통계 처리를 하며 앞서 설명한 수식에 따라 보정 형광 값을 계산하며, 신호 처리, 제어 및 데이터의 입력 등과 관련된 작업을 수행할 수 있으며, 디스플레이부(220)를 통해 작업 결과를 출력하도록 구성할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 AGE에 대한 피부 형광 검출을 위하여 형광 여기를 위한 여기광으로 370nm ± 20nm의 제1파장을 갖는 광을 이용할 수 있으며, 방사광으로는 AGE에 대한 피부 형광의 파장에 대응되는 440nm ± 20nm의 제2파장을 갖는 광을 이용할 수 있다.
이 경우, 상기 제1광원(111)은 370nm ± 20nm인 제1파장대의 광을 조사하는 발광다이오드로 구성할 수 있으며, 상기 제2광원(112)은 440nm ± 20nm인 제2파장대의 광을 조사하는 발광다이오드로 구성할 수 있다. 또한, 상기 제1광검출기(121)는 제1파장대의 광을 검출하는 포토다이오드로, 상기 제2광검출기(122)는 제2파장대의 광을 검출하는 포토다이오드로 구성할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 또 다른 구현예를 도시한 것으로, 광원 측과 광 검출기 측에 각각 한 쌍의 광 가이드가 개별적으로 설치된 구조에 관한 것이다.
즉, 도 3에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 도 2에서와 같이, 제1광원, 제2광원, 제1광검출기, 제2광검출기 및 전자 제어 모듈을 공통적으로 포함하고 있으나, 도 2의 구현예에서와는 달리, 공통의 광 가이드가 아니라 개별적인 광 가이드가 각각의 광원 및 광 검출기 측으로 연결되어 광 전달이 이루어지도록 구성한다.
그러므로, 도 3의 구현예에서는 제1광원 광 가이드(314)와 제2광원 광 가이드(315)가 각각 제1광원(311) 및 제2광원(312)에 연결되고, 그 반대편에는 제1검출 광 가이드(325)와 제2검출 광 가이드(326)가 각각 제1광검출기(321) 및 제2광검출기(322))에 연결된다.
따라서, 각각의 광 가이드를 통해 광조사 및 광검출을 위한 광 전달이 이루어지게 되는 바, 이러한 구현예에서는 도 2의 예에서와 같이 광을 모으거나 분산시키기 위한 다이크로익 미러가 필요하지 않다.
또한, 도 3의 예에서는 다이크로익 미러와 같은 광학계를 거쳐 광이 전달되지 않고 광 가이드가 광원 또는 광검출기로 직접 연결될 수 있어, 광을 집속하기 위한 대물 렌즈와 같은 구성이 필요하지 않다.
기타, 광원 필터(313), 제1 및 제2검출필터(323, 324), 아날로그-디지털 변환기(331, 332) 데이터 전송 모듈(333) 및 이에 연결되는 연산부(410) 및 디스플레이부(420)를 포함하는 본체부(400) 등은 앞서 도 2에서 설명한 바와 같다.
한편, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 또 다른 구현예로써, 도 4에서는 광원과 광 검출기가 광학 센서의 최말단을 이루면서, 직접 측정 대상에 대한 광 조사 및 광 검출을 수행하도록 구성한 예를 도시하고 있다.
따라서, 도 4의 구현예에서는 동일한 칩에 위치한 제1광원(511)과 제2광원(512)은 각각 제1파장(λ1)과 제2파장(λ2)의 광을 생성하며, 이 때 제1광원(511)에서 제2파장(λ2)의 스펙트럼 성분을 포함하지 않을 경우라면 필터는 필요하지 않다.
도 4의 구현예에서는 광검출기가 두 개의 섹터로 구성되며 두 섹터의 앞에는 제1파장(λ1) 과 제2파장(λ2)를 나누는 대역 필터들이 위치함으로써, 제1광검출기(521) 및 제2광검출기(522)를 구성한다. 전자 제어 모듈은 제1광원(511)과 제2광원(512)을 순차적으로 점등과 소등하는 역할을 하며 또한 광검출기로부터 두 개의 채널에 의해 들어오는 광검출 신호들을 시분할 방식에 의해 제어하고 동기화시킨다.
한편, 도 4의 구현예에서는 상기 광원과 상기 광검출기가 각자 대응되는 위치함에 따라, 상기 광원 측 단부와 상기 광검출기 측 단부가 클립 형태를 이루며 측정 대상을 가압한 상태에서 고정할 수 있도록 제작할 수 있다. 이 경우 측정 대상을 클립 형태의 광원 센서에 끼운 다음, 측정 대상에 대한 광 조사 및 광 검출 과정을 수행하게 되고, 측정 대상이 제거된 이후 표준 시편을 클립에 끼움으로써 자동적으로 측정 대상에 대하여 수행하였던 광조사 및 광검출 과정과 동일한 과정을 상기 표준 시편에 대하여 수행하게 된다.
이후 대응되는 디지털 신호로 전환 후에 통신 모듈을 통해 고정된 본체(600)로 측정된 광 신호에 대한 정보를 전송하며, 상기 본체의 연산부(610)에서는 전송된 형광 신호 및 투과광 신호에 관한 정보를 이용하여 실제 측정 대상에 대한 보정된 피부 형광 값을 산출하게 된다. 산출된 결과는 상기 본체(600) 상에 형성된 디스플레이부(620)를 통해 외부로 표시된다.
한편, 본 발명에서는 광전달 및 광검출 효율을 개선할 수 있도록 광 경로 상에 광학 프리즘 또는 광 파이프과 같은 새로운 구조의 광 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 광학 프리즘 또는 광 파이프를 포함하는 광 전달부는 측정하고자 하는 피부 부위의 좁은 영역에 대하여 집중적으로 균일한 광을 조사하고, 투과된 광을 광 검출부 측으로 모아줄 수 있도록 기능한다.
즉, 본 발명에서의 광학 센서에 포함되는 광전달부는 인입된 광의 일부가 내부에서 반사됨에 따라, 측정하고자 하는 영역으로 조사되지 않는 광 또한 소실되지 않고 측정 영역 또는 광 검출부 측으로 다시 전달할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명에서의 광전달부는 내부로 인입된 광의 내부 반사가 가능하도록 광원 또는 광검출기가 위치하는 장착면과 상기 장착면 외에 적어도 하나 이상의 반사면을 포함하는 구조를 갖는다. 또한, 본 발명에서의 광전달부는 광의 장착면 및 반사면 이외에 측정 대상에 접촉하는 접촉면을 포함한다.
이와 같이 광의 장착면, 반사면 및 접촉면을 포함하는 광 전달부는 아래 상세하게 설명되는 광학 프리즘 또는 광 파이프로 구현할 수 있으며, 이를 포함하는 광학 센서의 구현예는 도 5 내지 도 8에 상세하게 도시되어 있다.
첨부된 도 5는 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 바람직한 구현예를 도시한 것으로, 광학 프리즘을 이용한 예를 도시하고 있다.
먼저, 일반적인 여기광원으로 많이 이용되고 있는 LED 광원은 넓은 발산각을 가지며 광 조사되는 바, 측정하고자 하는 영역으로 조사되는 광의 손실이 발생하게 되며, 이로 인해 광 조사된 피부 영역으로부터 산란되는 형광이 광검출기에서 검출되는 광량 또한 손실이 발생하게 된다.
검출되는 피부 형광은 다른 여기광이나 그 반사광에 비하여 현저히 작기 때문에, 이러한 광 손실은 미세한 량이라도 그 측정의 정확도 및 진단의 신뢰도를 크게 저하시키는 요인이 된다.
반면, 본 발명에서는 이러한 광 손실을 방지하기 위하여, 도 5에서와 같이 광전달부로써 광학 프리즘(720, 730)을 포함하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치를 제안한다.
본 발명에서는 광학 프리즘을 이용하여 광원부로부터 조사되는 여기광을 집광시키고, 측정 대상인 피부 부위에서의 광 균질도를 향상시킨다. 또한, 측정 대상 부위를 투과한 투과광 및 형광은 또 다른 광학 프리즘을 통해 광검출부 측으로 전달된다.
도 5를 참조하면, 본 구현예에서의 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 광원부 측과 광검출부 측에 각각 광학 프리즘(720, 730)이 설치된다. 두 개의 광학 프리즘(720, 730)을 구분하기 위하여 광원(711, 712) 측에 인접한 광학 프리즘을 제1광학 프리즘(720)이라 하고, 광검출기(741, 742) 측에 인접한 광학 프리즘을 제2광학 프리즘(730)이라 한다.
상기 제1광학 프리즘(720)은 광원부를 기준으로 광원이 설치되는 장착면과 상기 장착면을 통해 입사된 광 중 측정 대상 측으로 전달되지 못한 일부 광을 반사시키기 위한 반사면을 포함한다.
즉, 도 5의 예를 참조하면, 제1광원(711)을 기준으로 할 때, 제1광원(711)이 설치된 광학 프리즘 면을 장착면(721)이라 하고, 그 장착면(721)에 인접하여 제1광원(711)으로부터 조사되는 광을 반사할 수 있는 광학 프리즘 면을 반사면(722)이라 할 수 있다.
한편, 도 5에서 제2광원(712)을 기준으로 하는 경우, 제1광원(711)에 대하여 반사면(722)이었던 광학 프리즘 면이 제2광원(712)의 장착면(722)이 되고, 제1광원(711)에 대한 장착면(721)이 반사면(722)이 된다.
이와 같이 다수의 광원을 포함하는 구현예에서, 장착면과 반사면은 어느 하나의 광원을 기준으로 나타나는 상대적인 개념이며, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 특정 광원을 기준으로 이러한 장착면 및 반사면을 포함하고 있는 것이면 족하다. 따라서, 본 발명에서는 광원부로부터 조사되는 광이 내부에서 전반사되어 최대한 피부 측으로 집광되게 되며, 이러한 집광된 광들을 통해 광원이 갖는 불균질성, 즉 광축의 중심에 비하여 외측으로 갈수록 광 세기가 떨어지는 특성을 저감시켜, 개선된 광 균질도를 얻을 수 있게 된다.
이 때, 상기 광학 프리즘의 장착면 (또는 반사면)에는 특정한 파장 대의 광만을 전달하도록 필터가 설치될 수 있다.
또한, 제1광학 프리즘(720)에는 상기 장착면 및 반사면 이외에 측정 대상(T)에 접촉 또는 근접하면서, 측정 시 측정 부위를 접촉 가압하는 접촉면(723)을 더 포함한다. 이러한 접촉면(723)은 제1광학 프리즘(720)에서 측정 부위와 연결되는 면으로써, 이러한 접촉면(723)을 통해 측정 부위로 광이 전달된다.
한편, 상기 제1광학 프리즘(720)의 접촉면(723)을 통과한 광은 피부 내에서 형광을 발생시키고, 투과광과 함께 광검출기(741, 742) 측으로 방출된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 광검출기(741, 742) 측으로 보내진 투과광 및 형광을 효율적으로 전달하기 위한 또 다른 광전달부로써 제2광학 프리즘(730)을 더 포함하도록 구성한다.
이러한 제2광학 프리즘(730)은 전술한 제1광학 프리즘(720)과 마찬가지로, 가령 제1광검출기(741)를 기준으로 광검출기가 장착된 장착면(731), 그 장착면에 인접하여 투과광 및 형광을 반사시킬 수 있는 광학 프리즘 면인 반사면(732), 그리고, 측정 부위에 접촉 또는 접근하여 접촉 가압하는 접촉면(733)을 포함하도록 구성된다.
즉, 위와 같은 구성을 갖는 제2광학 프리즘(730)에서는 측정 대상(T)인 피부 부위를 투과한 투과광 및 형광이 광검출기 측으로 직접 들어가거나, 내부 반사를 통해 광검출기(741, 742) 측으로 들어갈 수 있도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 측정 대상(T)인 피부 부위에서의 투과광 및 형광이 검출기 측의 피부 부위와의 접촉면에서 광의 굴절 및 산란으로 인하여 두 매질 사이에서 발생할 수 있는 누설광을 방지하기 위한 광학적 연결부(750)를 구비하도록 구성할 수 있다.
이러한 광학적 연결부(750)는 측정 대상(T)인 피부에 인접한 광학 프리즘의 접촉면과 피부 표면 사이에 위치하도록 구성되며, 상기 광학적 연결부는 광학 프리즘의 접촉면 및 피부 표면에 각각 접촉한다.
바람직하게는, 상기 광학적 연결부는 제2광학 프리즘(730)의 접촉면 상에 형성되며, 상기 접촉면 및 피부 표면에 각각 접촉하여, 그 경계에서 굴절율을 맞추어 광학적으로 원할한 접촉을 이루도록 하는 연결층을 구성하게 된다. 따라서, 광검출부 측으로 나오는 투과광 또는 형광과 같은 이차광이 제2광학 프리즘(730)의 접촉면에서 거울반사되는 것을 방지하고, 광검출부 측으로 효과적으로 인입되도록 한다.
즉, 상기 광학적 연결부(750)는 접촉하는 광학 프리즘과 피부 조직 사이에서 여기광의 굴절 및 산란 때문에 두 매질 사이에서 발생할 수 있는 누설광을 방지할 수 있도록 두 매질 사이의 굴절율을 맞추어 주는 한편, 피부 조직의 미세한 요철 등 고르지 않은 부분을 채워주는 역할을 한다.
본 발명에서의 광학적 연결부는 물 또는 유침 오일 등과 같은 액상 물질 또는 탄성 재료로 구성될 수 있으며, 광학 프리즘과 피부의 굴절율과 유사한 재질로 선택된다.
이러한 광학적 연결부를 통해 프리즘과 피부 조직 사이의 경계에서 프리즘 내에서 조사광의 내부 전반사가 발생하지 않으며, 광원에 의해 발광된 광이 피부 조직 안으로 투입되는 효율이 크게 개선된다.
그러므로, 이러한 광학 프리즘 및 광학적 연결부를 이용하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 경우, 광 집적도 및 광 균질도를 향상시킬 수 있는 한편, 투과광 및 형광이 접촉면에서 거울 반사되는 성분을 크게 감소시킬 수 있다.
한편, 본 구현예에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 도 5에서와 같이 두 개의 광원(711, 712) 및 두 개의 광검출기(741, 742)와 함께, 두 광원의 온/오프를 제어하는 광원 스위칭 제어부(미도시)와 두 광검출기로부터 검출된 형광 신호 및 투과광 신호로부터 보정된 피부 형광 신호를 산출하는 연산부(미도시)를 포함하도록 구성할 수 있다.
이 경우, 도 5에서와 같이 제1광학 프리즘(720) 및 제2광학 프리즘(730)은 각각 피부 측에 인접한 접촉면과 두 개의 장착면(또는 반사면)을 갖는 삼각 기둥 형태의 광학 프리즘으로 구성할 수 있다.
또한, 광학 프리즘의 장착면 상에 광원 및 광검출기가 설치된다. 예를 들어, 도 5에서와 같이, 제1광학 프리즘(720)의 두 장착면 상에 두 개의 광원(711, 712)이 설치될 수 있으며, 제2광학 프리즘(730)의 두 장착면 상에 두 개의 광검출기(741, 742)가 각각 설치될 수 있다. 이 때, 제2광학 프리즘(730)의 장착면 상에는 노이즈를 제거하고 검출하고자 하는 파장대만 통과시키기 위한 필터(761, 762)가 설치될 수 있다.
이와 같은 광원 및 광검출기의 장착 위치와 광학 프리즘의 형태와 같은 구조적인 부분은 필요에 따라 적절하게 변형할 수 있다. 예를 들어, 광학 프리즘으로는 사다리꼴의 수직 단면 형태를 갖는 사각 기둥 프리즘이 이용될 수 있으며, 광원 및 광검출기는 접촉면이 아닌 장착면 상에 적절하게 배치될 수 있다.
아울러, 앞서 도 2 등에서 설명한 예와 같이, 본 구현예에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 측정 대상과의 사이에 설치된 광학 프리즘을 통해 광 조사가 이루어지는 것을 제외하고는 동일한 연산 과정을 통해 보정된 피부 형광값을 얻을 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 또 다른 구현예로써, 도 6 및 도 7에서는 광 전달부로써 광 파이프를 이용한 예를 도시하고 있다.
도 6을 참조하면, 광 파이프를 이용한 구현예에서는 광원부로부터의 광 및 피부를 투과한 투과광 및 형광의 이차광을 광 검출부로 전달하는 광 전달부로써, 두 개의 광학 프리즘 대신 두 개의 광 파이프(820, 830)를 이용한다.
본 구현예에서의 광 파이프는 광학 프리즘과 마찬가지로 유리로 만들어지며, 도 6에서와 같이 측면이 점점 좁아지는 경사진 형태를 갖는 다각 기둥 또는 원기둥으로 구성될 수 있다. 각각의 광 파이프는 경사진 측면을 따라 형성된 양단에 형성된 두 개의 면을 포함하는 구조이며, 이 두 개의 면 중 넓은 면에는 광원부 또는 광검출부가 위치하고, 좁은 면은 측정하고자 하는 피부 조직에 접촉하도록 구성된다. 그러므로, 본 구현예에서의 광 파이프는 경사진 측면을 갖는 테이퍼진 기둥 형태로 이루어진다. 이 때 광원부 측의 제1광 파이프(820)와 광검출부 측의 제2광 파이프(830)는 도 6에서와 같이 피부를 사이에 두고 서로 대칭되게 설치된다.
따라서, 본 구현예에서의 광 파이프는 광원(811, 812) 또는 광검출기(841, 842)가 설치되는 장착면(821, 831)과 상기 장착면(821, 831)에 연결되며, 측정하고자 하는 피부 조직이 위치하는 방향으로 연장되는 경사면인 반사면(822, 832) 및 상기 반사면(822, 832)에 연결되며 피부 조직에 접촉하는 접촉면(823, 833)으로 구성된다.
이러한 광 파이프를 갖는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에서는 광원부로부터 조사되는 광이 경사진 반사면(822, 832)을 따라 반사되어 측정 대상(T) 측으로 이동하게 되고, 피부 조직과 접촉하는 광 파이프의 접촉면(823, 833)을 통해 피부 조직으로 들어가게 된다.
그러므로, 본 구현예에서는 광원부에 대한 장착면으로부터 접촉면에 이르기까지 단면적이 줄어드는 형태의 광 파이프를 이용하므로, 광원으로부터 발광하는 광들을 피부와의 접촉 영역으로 집중시켜 조사되는 광에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 이러한 광 파이프는 넓은 발산각을 갖는 LED 광원의 경우라도 좁은 영역으로 집광시킬 수 있게 되며, 서로 다른 광축을 가지며 조사되는 복수의 광원을 포함하는 경우라 하더라도 광 파이프를 통과하면서 광이 균일해지고, 피부로 조사되는 광의 광축을 일치시킬 수 있게 된다.
나아가, 광 파이프를 이용한 본 구현예에 따르면, 광원부에 대한 광축과, 광검출기의 광축을 일치시킬 수 있기 때문에 검출의 정확도가 개선된다.
또한, 본 구현예에서는 경사진 반사면을 통해 광을 반사시켜 전달하게 되므로, 피부와 접촉하는 부위에서 개구수(NA, Numerical Aperture)를 높임에 따라 균일한 광을 보다 넓은 범위에 조사할 수 있게 되므로, 이차광의 발생을 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 광원부 측의 제1광 파이프(820)의 반대편에는 제2광 파이프(830)가 설치되고, 이를 통과한 투과광 및 형광을 상기 제2광 파이프(830)의 장착면에 설치된 광검출부에서 검출하게 된다. 즉, 제1광 파이프(820)의 반사면을 따라 피부로 전달된 광 중 투과광과 형광은 반대측 피부로 방출되게 되며, 이들 광은 제2광 파이프(830)를 따라 광검출부 측으로 전달된다.
광 검출부에서 검출된 광 신호들은 연산부를 포함하는 본체(860)로 전송되며, 상기 본체(860)에서는 앞서 설명한 바와 같이, 전송된 형광 신호 및 투과광 신호에 관한 정보를 이용하여 실제 측정 대상에 대한 보정된 피부 형광 값을 산출하게 된다.
한편, 도 7은 도 6에 따른 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 변형예로써, 광검출기 측에 다이크로익 프리즘을 설치한 예를 도시한 것이다.
구체적으로, 도 7에서와 같이 상기 제2광 파이프(830)의 장착면 부근으로, 광검출부에 광이 도달하기 전의 위치에 다이크로익 프리즘(870)을 설치할 수 있다. 이러한 다이크로익 프리즘(870)은 피부 조직에서 발생한 이차광을 두 개의 파장 대(λ1, λ2)로 분리하게 된다.
두 개의 파장 대로 분리된 광은 광 검출기(841, 842)를 통해 검출되게 되는 바, 다이크로익 프리즘(870)에서 반사되거나 이를 투과한 광을 정확하게 검출할 수 있도록, 각 파장대에 관한 광검출기는 광 파이프의 서로 다른 면에 설치될 수 있다. 따라서, 피부 조직에 인입될 때에 비하여 축소된 광의 개구수는 이와 같이 서로 다른 두 면에 설치된 두 개의 광검출기(841, 842)에 의하여 개선될 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 제1광 파이프(820) 및 제2광 파이프(830)로 인하여, 광원부와 광검출부 간의 공간적 불일치에도 불구하고, 광축을 정합시켜 측정 오차를 감소시킬 수 있게 된다.
한편, 본 구현예에서도 앞서 광학 프리즘을 포함한 구현예에서와 같이, 측정 대상(T)인 피부 부위와 상기 제1광 파이프(820)의 접촉면 사이에 광학적 연결부(850)를 포함하도록 구성할 수 있다. 이러한 광학적 연결부(850)는 제1광 파이프(820)는 물론, 제2광 파이프(830)에도 설치될 수 있으며, 광학적 연결부(850)에 관한 사항들은 앞서 설명한 바와 같다.
도 8 내지 도 10은 도 6과 같이 제작된 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치의 실제 구현예로써, 주요 구성인 광학 센서를 나타내고 있다. 위 제작 실시예에서는 광원, 광검출기 및 두 개의 광 파이프를 포함하는 광학 센서로써, 투과 형광 측정 시 광 파이프를 상하로 이송시키는 이송부와 상기 이송부에 의하여 광 파이프가 승강됨에 따라 변화하는 피부의 두께를 알려주는 두께 지시자가 포함되어 있다. 또한, 이러한 광학 센서는 광원과 광검출기를 제어하고 측정 데이터를 수집하기 위한 본체에 연결되도록 구성하였다.
도 8에서와 같이 제1광 파이프(820) 및 제2광 파이프(830) 사이에는 측정 대상(T)을 삽입하기 위한 공간이 형성되어 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이 광원부에는 서로 다른 파장대의 광을 방출하는 두 개의 광원(811, 812)이 설치된다.
이와 같은 구성을 포함하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치에 의한 구체적인 측정 과정은 다음과 같다.
측정하고자 하는 피부 부위인 협곡혈에 형광 센서(800)를 삽입하고, 제1광 파이프(820)를 아래로 내린 다음, 광원으로부터 광을 조사한다.
이 때, 상기 제1광 파이프(820)를 통과하여 두 개의 광원으로부터 혼합광이 조사되는 것은 도 10에 도시되어 있으며, 특히 우측의 확대도를 통해 이러한 혼합광의 분포 특성을 확인할 수 있다. 즉, 이러한 광의 분포 특성으로 볼 때, 혼합광은 균질한 분포를 가지며, 측정 대상(T) 측으로 집속되어 있음을 확인할 수 있다.
측정하고자 하는 영역으로 집속된 광은 피부를 투과하는 투과광 및 형광 여기에 의한 피부 형광은 제2광 파이프(830)를 통해 광검출기에 의하여 검출된다.
이 때, 측정의 신뢰도를 향상시키기 위하여, 측정하고자 하는 피부 부위의 두께를 일정하게 유지하는 작업이 진행된다. 이를 위해, 본 발명에서는 제1광 파이프를 이송시켜 측정 대상(T)인 피부 부위를 가압하기 위한 이송부(미도시)를 포함한다. 또한, 상기 이송부에 의하여 제1 및 제2광 파이프들이 이송되어 피부 부위를 가압한 상태에서 피부 두께를 측정하기 위한 두께 지시자(미도시)를 포함하도록 구성할 수 있다.
그러므로, 측정 과정에서 상기 이송부는 제1광 파이프(820)를 이송시켜 피부 부위를 가압시킨 다음, 두께 지시자를 통해 이송된 제1광 파이프(820) 및 제2광 파이프(830) 간의 거리를 측정함으로써 측정 대상(T)의 두께를 확인하고, 미리 설정된 두께만큼 가압된 경우, 이송부의 이송을 중지한다.
이러한 과정을 통해 측정 대상의 두께를 일정하게 유지할 수 있으며, 일정한 반복 재현성을 얻을 수 있다.
한편, 도 11은 본 발명의 또 다른 구현예로써, 변형된 광 파이프를 포함한 것이다.
도 6의 예가 측정 대상과의 접촉면에 수직한 방향으로 연장된 수직형 광 파이프에 관한 예였다면, 도 11은 측정 대상과 대체로 평행한 방향으로 연장되는 수평형 광 파이프에 관한 구현예이다.
구체적으로, 도 11의 구현예에서도 광원 및 광검출기를 포함하고 있으며, 광원을 포함하는 광원부로부터 광검출기를 포함하는 광검출부로 광을 전달하기 위한 광전달부로써 수평형 광 파이프를 포함한다. 이러한 수평형 광 파이프는 측정 대상(T)의 상하로 접촉하는 두 개의 제1 및 제2광 파이프(920, 930)로 구성되며, 각각의 광 파이프는 광원(911, 912) 또는 광검출기(941, 942)가 설치되는 장착면(921, 931)과 광원으로부터 조사되는 광 또는 피부를 투과한 투과광과 형광을 반사시켜 전달하기 위한 반사면(922, 932), 그리고 측정 대상(T)과 접촉하는 접촉면(923, 933)을 포함한다.
본 구현예에서의 제1광 파이프(920)는 반사면(922)과 대체로 평행하게 위치하는 측정 대상(T)과의 접촉면(923)에 균일한 광을 효과적으로 입사시키기 위하여, 광원부의 장착면(921)이 상기 반사면(922)에 경사지게 형성되도록 한다. 따라서, 장착면(921)에 설치된 광원부로부터의 조사광은 반사면(922)을 따라 반사되면서, 접촉면(923)을 통해 측정 대상(T) 측으로 인입된다. 마찬가지로, 광검출부 측의 장착면(931) 또한 제2광 파이프의 반사면(932)에 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1광 파이프(920) 및 제2광 파이프(930)의 접촉면(923, 933) 측에는 도 11에서와 같이 접촉면에 대해 경사진 절곡반사면(924, 934)을 포함하도록 구성함으로써 조사광이 측정 대상 측으로 효과적으로 인입되며, 투과광 및 형광이 광검출기 측으로 효과적으로 전달되도록 구성할 수 있다.
본 구현예에서의 광 파이프는 측면의 반사면에서 광 반사가 일어나도록 별도의 증착 공정을 통해 반사면에 대한 미러 코팅을 수행하였으며, 광 파이프의 접촉면은 광이 피부 측으로 전달될 수 있도록 미러 코팅을 수행하지 않도록 한다. 따라서, 미러 코팅이 되지 않은 접촉면을 통해 광 조사 및 이차광의 수집이 이루어진다. 또한, 광원부와 광검출부가 위치한 장착면 또한 미러 코팅되지 않도록 구성한다.
아울러, 앞서의 구현예들과 마찬가지로, 광 파이프의 접촉면(923, 933)과 측정 대상(T) 사이에는 광학적 연결부(950)가 삽입될 수 있으며, 이러한 광학적 연결부(950)를 통해 광 전달 효율을 개선할 수 있다. 또한, 측정 대상을 가압하고, 그 두께를 유지하기 위한 이송부 및 두께 지시자는 도 6의 예와 동일하게 포함될 수 있다.
따라서, 도 11에서와 같은 수평형 광 파이프를 이용한 구현예에서는 광학 센서를 클립 형태로 간단하게 구성할 수 있어, 측정이 간편하여지는 효과가 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
100: 광학 센서 200: 본체
111: 제1광원 112: 제2광원
113: 제1다이크로익 미러 114: 광원필터
115, 116: 대물렌즈 117: 공통 광원 광가이드
121: 제1광검출기 122: 제2광검출기
123: 제2다이크로익 미러 124: 제1검출필터
125: 제2검출필터 126, 127: 대물렌즈
128: 공통 검출 광가이드 130: 전자 제어 모듈
131, 132: 아날로그-디지털 변환기 133: 데이터 전송 모듈
134: 드라이버 모듈 210: 연산부
220: 디스플레이부
300: 광학 센서 400: 본체
311: 제1광원 312: 제2광원
313: 광원필터 314: 제1광원 광 가이드
315: 제1광원 광 가이드 321: 제1광검출기
322: 제2광검출기 323: 제1검출필터
324: 제2검출필터 325: 제1검출 광 가이드
326: 제2검출 광 가이드 330: 전자 제어 모듈
331, 332: 아날로그-디지털 변환기 333: 데이터 전송 모듈
334: 드라이버 모듈 410: 연산부
420: 디스플레이부
511: 제1광원 512: 제2광원
521: 제1광검출기 522: 제2광검출기
530: 전자 제어 모듈 531, 532: 아날로그-디지털 변환기
533: 데이터 전송 모듈 534: 드라이버 모듈
600: 본체 610: 연산부
620: 디스플레이부
711: 제1광원 712: 제2광원
720: 제1광학 프리즘 730: 제2광학 프리즘
741: 제1광검출기 742: 제2광검출기
750: 광학적 연결부 761, 762: 필터
811: 제1광원 812: 제2광원
820: 제1광 파이프 830: 제2광 파이프
841: 제1광검출기 842: 제2광검출기
850: 광학적 연결부 860: 본체
870: 다이크로익 프리즘
911: 제1광원 912: 제2광원
920: 제1광 파이프 930: 제2광 파이프
941: 제1광검출기 942: 제2광검출기
90: 광학적 연결부
T: 측정 대상(피부) R: 표준 시편

Claims (39)

  1. 여기광을 조사하는 광원부와;
    상기 광원부로부터 조사된 여기광에 대한 투과광 및 형광 신호를 검출할 수 있도록 배치되는 광검출부와;
    상기 광원부로부터 조사되는 여기광을 측정 대상으로 전달하고, 상기 투과광 및 형광 신호를 광검출부로 전달하도록 구성되는 한 쌍의 광 전달부;를 포함하며,
    각각의 광 전달부는 광원부 또는 광검출부가 장착되는 장착면과, 상기 장착면으로부터 측정 대상 측으로 연장되면서 광을 반사시키는 반사면과, 측정 대상으로 광이 인입되도록 연결되는 접촉면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부는 여기광을 조사하는 제1광원 및 상기 제1광원과 서로 다른 파장의 광을 조사하는 제2광원을 포함하도록 구성되고,
    상기 광검출부는 형광 신호 및 반사광 신호에 대한 서로 다른 두 개의 파장을 검출하도록 설치되는 제1광검출기 및 제2광검출기를 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2광원은 상기 제1광원으로부터의 여기광에 의하여 여기되어 방출되는 피부 형광의 파장대의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1광원 및 제2광원의 온/오프를 제어하는 광원 스위칭 제어부;
    상기 제1광검출기 및 제2광검출기로부터 검출된 형광 신호 및 투과광 신호로부터 보정된 피부 형광 신호를 산출하는 연산부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 광 전달부는 상기 광원부와 연결되는 제1광학 프리즘 및 상기 광검출부와 연결되는 제2광학 프리즘인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1광학 프리즘 및 제2광학 프리즘은 삼각형의 수직 단면 형상을 갖는 삼각 기둥 프리즘인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.

  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1광학 프리즘의 장착면에는 제1광원이 설치되고, 상기 제1광원에 대한 반사면에는 제2광원이 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2광학 프리즘의 장착면에는 제1광검출기가 설치되고, 제2광검출기에 대한 반사면에는 제2광검출기가 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 광 전달부는 상기 광원부와 연결되는 제1광 파이프 및 상기 광검출부와 연결되는 제2광 파이프인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프는 경사진 반사면을 가지며, 장착면이 접촉면 보다 더 넓은 면적을 갖는 테이퍼진 기둥 형태인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1광 파이프의 장착면에는 제1광원 및 제2광원이 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2광 파이프의 장착면에는 제1광검출기 및 제2광검출기가 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2광 파이프의 장착면 측으로 검출되는 광의 파장을 두 개의 대역으로 분리하기 위한 다이크로익 프리즘이 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1광검출기는 상기 다이크로익 프리즘에서의 반사광을 검출하도록 설치되고, 상기 제2광검출기는 상기 다이크로익 프리즘에서의 투과광을 검출하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  15. 청구항 9 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프는 측정 대상과의 접촉면에 수직하게 연장되는 수직형 광 파이프인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.

  16. 청구항 9 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프는 측정 대상과의 접촉면과 수평하게 연장되는 수평형 광 파이프인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 반사면은 장착면으로부터 접촉면 측으로 단면적이 좁아지면서 경사진 반사면인 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 장착면은 그 반사면에 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 반사면은 접촉면에 대해 경사진 절곡반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1광 파이프 및 제2광 파이프의 반사면은 미러 코팅된 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 광전달부를 상하로 승강시키기 위한 이송부와;
    두 개의 광전달부 간의 거리를 측정하여 측정 대상의 두께를 알려주는 두께 지시자가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 광 전달부의 장착면에는 측정 대상에 접촉하는 광학적 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 광학적 연결부는 상기 광 전달부와 측정 대상 사이에서 액상 물질 또는 탄성 재료로 이루어지는 연결층을 구성하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  24. 청구항 4에 있어서,
    상기 광원 스위칭 제어부는 상기 제1광원과 상기 제2광원의 점등 상태가 시간적으로 분리되도록 상기 제1광원 및 상기 제2광원을 스위칭 제어하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  25. 청구항 20에 있어서,
    상기 스위칭 제어부는 상기 제1광원과 상기 제2광원을 순차적으로 점등 및 소등시키는 과정을 연속적으로 반복하면서 제1광원에 대한 형광신호 및 투과광 신호와 제2광원에 대한 투과광 신호를 각각 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  26. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원의 광경로 상에는 측정 대상과 표준시편이 선택적으로 위치할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  27. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1광원은 370nm ± 20nm 의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치.
  28. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2광원은 440nm ± 20nm 의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치.
  29. 청구항 4에 있어서,
    상기 광원 스위칭 제어부는 각 광원을 점등시키기 전, 제1광원과 제2광원이 모두 소등되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 광원 스위칭 제어부가 제1광원 및 제2광원을 모두 소등시킨 경우, 상기 제1광검출기 및 제2광검출기에서는 암신호를 측정하고, 상기 연산부는 측정된 암신호를 저장하고, 저장된 암신호로부터 검출된 형광 신호 및 투과광 신호를 보상하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치.
  31. 청구항 4에 있어서,
    상기 광원 스위칭 제어부는 제1광원 및 제2광원이 10 ~ 100Hz 의 주기로 점등 및 소등을 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 투과광 측정형 피부 형광 측정 장치.
  32. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1광검출기 및 제2광검출기의 온/오프를 제어하는 광검출기 스위칭 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  33. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1광원, 제2광원, 제1광검출기 및 제2광검출기를 포함하는 광학 센서와;
    상기 광학 센서에 전기적으로 연결가능하도록 구성되며, 상기 연산부를 포함하는 본체;로 분리 구성되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  34. 청구항 33에 있어서,
    상기 광학 센서는 검출된 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  35. 청구항 33에 있어서,
    상기 광학 센서에는 이동 가능한 표준 시편이 장착되고, 상기 표준 시편은 상기 광 전달부 사이의 삽입 공간에서 측정 대상이 제거된 경우, 상기 삽입 공간에 위치하도록 이동되는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 광학 센서는 삽입 공간에 측정 대상인 피부가 위치한 경우 피부에 대한 측정을 수행하고, 측정 대상이 제거되어 표준 시편이 삽입 공간에 위치한 경우 표준 시편에 대한 측정을 수행하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  37. 청구항 36에 있어서,
    상기 광학 센서는 측정 대상인 피부 및 표준 시편에 대하여 측정된 결과를 저장하고, 저장된 피부 및 표준시편에 대한 검출 정보를 본체로 전송하여 상기 연산부에서 보정된 피부 형광값을 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  38. 청구항 33에 있어서,
    상기 본체는 디스플레이부를 더 포함하며, 상기 디스플레이부에서는 상기 연산부에서 산출된 보정된 피부 형광 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
  39. 청구항 4에 있어서,
    상기 연산부는 하기 수식에 의하여 보정된 피부 형광값을 산출하는 것을 특징으로 하는 투과광 검출형 피부 형광 측정 장치.
    수식: AFcorr =K[I(λ2,t1)/I0(λ2,t1)]/{[T(λ1)] k1 [T(λ2)]}k2
    (여기서, T(λ1)= I(λ1,t1) / I0(λ1,t1) : 여기 파장에서 확산 투과 계수
    T(λ2)= I(λ2,t2) / I0(λ2,t2) : 방사 파장에서 확산 투과 계수
    I(λ2,t1) : 피부 조직의 고유 형광(피부 형광) 신호 값
    I(λ1,t1) : 여기광 파장에서 피부 조직의 투과광 신호 값
    I(λ2,t2) : 방사광 파장에서 피부 조직의 투과광 신호 값
    k1, k2 : 여기광과 방사광 파장에 대한 교정 함수의 지수 계수
    I0(λ2,t1) : 표준 시편에서의 고유 형광 신호 값
    I0(λ1,t1) : 여기광 파장에서 표준 시편에서의 투과광 신호 값
    I0(λ2,t2) : 방사광 파장에서 표준 시편에서의 투과광 신호 값)

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