KR20160024306A - 스트레스 측정 장치 및 스트레스 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

스트레스 측정장치 및 스트레스 측정방법이 개시된다.
개시된 스트레스 측정장치는, 피검체에 광을 조사하는 광원과, 상기 피검체로부터 나온 광을 측정하는 광 측정부와, 상기 광 측정부에서 측정된 정보로부터 상기 피검체에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터를 추출하는 로데이터 추출부 및 상기 로데이터로부터 상기 피검체의 스트레스에 관한 정보를 출력하는 데이터 처리부를 포함한다.

Description

스트레스 측정 장치 및 스트레스 측정 방법 {Stress measurement device and Stress measurement method}
스트레스로 인해 피검체에서 발생하는 변화를 분석하여 스트레스를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
현대 사회는 기술발전에도 불구하고 다양한 스트레스 요인으로 인해 삶의 행복지수가 높지 않다. 스트레스는 심리적인 행복지수를 떨어뜨릴 뿐만 아니라 다양한 질병과 신체적 손상을 야기한다. 특히 만성 스트레스가 신체에 많은 악영향을 끼친다는 것은 여러 의학적 연구 결과에 의해 뒷받침되고 있는 사실이다. 스트레스로 인해 야기되는 신체적 약영향으로는 면역력 약화 및 감염성 질병에 대한 걸리기 쉬움, 위 궤양, 불면증, 우울증, 임산부에 있어서의 조산, 출산시의 저체중, 기억 및 학습 문제를 초래 하는 뇌의 뉴런의 퇴화, 혈압 상승, 심장 합병증, 혈중 리피드 농도 상승에 의한 심박 그 외의 심장 합병증 등이 포함된다.
따라서 스트레스에 대한 사람들의 관심이 높아지고 있으며 이로 인해 스트레스를 수치적으로 체크하려는 시도들이 있어 왔다. 예를 들어 혈액에서 특정 호르몬 농도의 변화를 측정해 스트레스를 정량적으로 체크할 수 있다. 하지만 이러한 혈액에서의 호르몬 체크는 비침습적 시술을 동반해야 한다. 이러한 비침습적 시술은 사람들에게 고통과 심리적 부담을 줄 수 있다.
적어도 일 실시예는 비침습적으로 피검체의 스트레스를 측정할 수 있는 스트레스 측정장치 및 스트레스 측정방법을 제공한다.
일 측면에 있어서,
피검체에 광을 조사하는 광원;
상기 피검체로부터 나온 광을 측정하는 광 측정부;
상기 광 측정부에서 측정된 정보로부터 상기 피검체에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터를 추출하는 로데이터 추출부; 및
상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계를 이용하여 상기 피검체의 스트레스에 관한 정보를 출력하는 데이터 처리부;를 포함하는 스트레스 측정장치가 제공된다.
상기 광은 2.5㎛ ~ 20 ㎛ 사이의 파장을 가질 수 있다.
상기 광 측정부는 상기 피검체로부터 나온 광의 스펙트럼을 측정할 수 있다.
상기 대상물질은 히알루론산 (hyaluronic acid), 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 로데이터 추출부는, 상기 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 대상물질에 대응되는 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 추출할 수 있다.
상기 로데이터 추출부는, 상기 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 상기 제 1 파수범위와 다른 제 2 파수에서의 흡광도로 나누어 정규화(normalization)할 수 있다.
상기 제 1 파수범위는 1640cm-1 내지 1690cm- 1 인 범위, 1550cm-1 내지 1640cm-1 인 범위, 1050cm-1 내지 1150cm- 1 인 범위, 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계는, 상기 로데이터와 상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬 사이의 상관관계를 포함할 수 있다.
상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬은 코르티솔(cortisol)을 포함할 수 있다.
상기 로데이터 추출부는, 상기 대상물질에 대응되는 파수가 라만 변이(shift)된 파수에서 상기 스펙트럼의 강도를 추출할 수 있다.
상기 대상물질에 대응되는 파수는 1625cm-1, 1418 cm-1, 642 cm-1, 1125 cm-1, 1045 cm-1, 948 cm-1, 897 cm-1 및 1625 cm-1 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원과 상기 피검체 사이에 마련된 감쇠 전반사(attenuated total reflectance)층이 포함될 수 있다.
상기 광 측정장치는, 상기 피검체에서 나온 광을 파장별로 분광하는 분광기 및 상기 분광기에서 분광된 광의 강도를 파장별로 측정하는 센서를 포함할 수 있다.
상기 광원 및 상기 광 측정부는 FT-IR 분광계로 구현될 수 있다.
다른 측면에 있어서,
광원에서 피검체에 광을 조사하는 광 조사 단계;
상기 피검체로부터 나온 광을 측정하는 광 측정 단계;
상기 광 측정 단계에서 측정된 정보로부터 상기 피검체에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터를 추출하는 로데이터 추출 단계; 및
상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계를 이용하여 상기 피검체의 스트레스에 관한 정보를 출력하는 데이터 처리단계;를 포함하는 스트레스 측정방법이 제공된다.
상기 광은 2.5㎛ ~ 20 ㎛ 사이의 파장을 가질 수 있다.
상기 광 측정 단계는 상기 피검체로부터 나온 광의 스펙트럼을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상물질은 히알루론산 (hyaluronic acid), 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 로데이터 추출단계는, 상기 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 대상물질에 대응되는 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 로데이터 추출단계는, 상기 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 상기 제 1 파수범위와 다른 제 2 파수에서의 흡광도로 나누어 정규화(normalization)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 파수범위는 1640cm-1 내지 1690cm- 1 인 범위, 1550cm-1 내지 1640cm-1 인 범위, 1050cm-1 내지 1150cm- 1 인 범위, 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계는, 상기 로데이터와 상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬 사이의 상관관계를 포함할 수 있다.
상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬은 코르티솔(cortisol)을 포함할 수 있다.
상기 로데이터 추출단계는, 상기 대상물질에 대응되는 파수가 라만 변이(shift)된 파수에서 상기 스펙트럼의 강도를 추출할 수 있다.
상기 대상물질에 대응되는 파수는 1625 cm-1, 1418 cm-1, 642 cm-1, 1125 cm-1, 1045 cm-1, 948 cm-1, 897 cm-1 및 1625 cm-1 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 광원과 상기 피검체 사이에서 상기 피검체에서 나온 광을 감쇠 전반사 시키는 단계가 포함될 수 있다.
상기 광 측정단계는, 상기 피검체에서 나온 광을 파장별로 분광하는 단계 및 상기 분광하는 단계에서 분광된 광을 파장별로 측정하는 단계할 수 있다.
상기 광 조사 단계 및 상기 광 측정 단계는 FT - IR 방식으로 구현될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정 장치는 비침습 방법으로 피검체의 스트레스를 측정할 수 있다. 피검체에 대한 광학적 분석을 통해 피검체의 스트레스에 관한 정보를 출력할 수 있다.
도 1 은 예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정장치를 나타낸 도면이다.
도 2 는 광이 피검체에 침투하는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 피검체의 피부의 층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 광 측정부의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 히알루론산의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 트리글리세리드의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 왁스 에스테르의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 스쿠알렌의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 광 측정부를 통해 얻어진 흡수 스펙트럼 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 광 측정부에서 동일한 피검체에 대해 흡수 스펙트럼 분석을 복수 회 실시하였을 때 얻어진 결과의 일 예를 나타낸다.
도 11은 도 10에서 나타난 스펙트럼 곡선들이 정규화된 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 로데이터 변수와 코르티솔 농도의 상관관계를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 13은 스트레스 측정장치에 감쇠 전반사(attenuated total reflectance)층이 포함된 것을 나타낸 도면이다.
도 14는 감쇠 전반사 과정을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 1의 스펙트럼 분석장치에 간섭계가 더 포함된 것을 나타낸 도면이다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
이하, 예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정장치 및 스트레스 측정방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 각 구성 요소의 크기나 두께는 설명의 편의를 위해 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 한 층이 기판이나 다른 층의 “위”, “상부” 또는 “상”에 구비된다고 설명될 때, 그 층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 또 다른 층이 존재할 수도 있다.
도 1 은 예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정장치(100)를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 스트레스 측정장치(100)는 피검체(10)에 광(20)을 조사하는 광원(110), 피검체(10)로부터 나온 광(30)을 측정하는 광 측정부(120), 광 측정부에서 측정된 정보로부터 피검체(10)에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터(raw data)를 추출하는 로데이터 추출부(130)를 포함할 수 있다. 스트레스 측정장치(100)는 피검체(10)의 스트레스에 관한 정보를 출력하는 데이터 처리부(140)를 포함할 수 있다. 데이터 처리부(140)는 로데이터와 피검체의 스트레스 사이의 상관관계를 이용하여 스트레스에 관한 정보를 출력할 수 있다.
피검체(10)는 검사를 하고자 하는 대상체로서, 생체, 예를 들어 사람, 동물일 수 있다. 광원(110)은 가시 광선 또는 적외선 등을 조사할 수 있고, 또는 단파장의 광을 조사하는 레이저일 수 있다. 만약 광이 단파장의 광을 조사한다면 흡수 스펙트럼을 얻고자 할 때에는 여러 파장의 빛을 복수 회 조사할 수도 있다. 이 경우 광원(110)이 광(20)을 조사할 때마다 광 측정부(120)가 피검체(10)에서 나온 광(30)의 강도를 측정할 수 있다. 위에 언급한 것은 예시적인 것일 뿐 광원(110)이 여기에 한정되는 것은 아니고, 광(20)과 피검체(OB)와의 상호 작용에 따른 특성에 따라 다양하게 선택될 수 있다.
광원(110)에서 조사되는 광(20)의 파장대역은 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어 광(20)은 적외선을 포함할 수 있다. 광(20)은 중적외선(Mid Infrared ray)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광(20)은 2.5㎛ ~ 20 ㎛ 범위의 파장 대역을 포함할 수 있다. 이는 일 예에 불과할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 광(20)은 예를 들어, 근적외선(Near infrared ray) 또는 원적외선(Far infrared ray)을 포함할 수 있다. 예를 들어 광(20)은 1㎛ ~ 2.5㎛ 범위의 파장 대역을 포함할 수 있다. 광(20)은 예를 들어, 0.5㎛~ 1 ㎛ 범위의 파장 대역을 포함할 수 있다. 또는 광(20)은 20㎛ ~ 1000㎛ 범위의 파장 대역을 포함할 수 있다.
광(20)은 피검체(10)로부터 나오기 전에 일정 깊이까지 피검체(10) 안으로 침투(penetration)할 수 있다. 도 2 는 광(20)이 피검체(10)에 침투하는 것을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면 광(20)이 피검체(10)에서 반사되기 전에 침투 깊이 d 까지 피검체(10) 안으로 진행하는 것을 볼 수 있다. 도 2에서는 침투 깊이 d인 경우의 광(20)만을 나타내고 있으나 실제 광(20)에서 일부는 침투 깊이가 d보다 작을 수도 있고, 다른 일부는 침투 깊이가 d보다 클 수도 있다. 그리고 이러한 침투 깊이는 광(20)의 파장대역에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 파장이 짧은 광(20)의 경우 높은 에너지를 가지고 있으므로 상대적으로 피검체(10)에 대한 침투 깊이가 클 수 있다. 반대로 파장이 긴 광(20)의 경우 적은 에너지를 가지고 있으므로 상대적으로 피검체(10)에 대한 침투 깊이가 작을 수 있다.
예를 들어, 중적외선은 침투 깊이(penetration depth)가 50㎛ ~ 100㎛ 범위를 가질 수 있다. 따라서, 중적외선은 피검체의 피부 표피층에 대한 분석에 사용될 수 있다. 또한, 중적외선은 근적외선에 비해 스펙트럼 피크(peak)가 샤프(sharp)하여 스펙트럼 분석으로부터 특정 성분의 정량화가 용이할 수 있다. 따라서, 중적외선은 피검체(10)의 피부 표피층 등을 분석할 때 유용하게 이용될 수 있다.
도 3은 피검체(10)의 피부의 층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 피검체(10)의 피부는 표피(Epidermis)층(12)과 진피(Dermis)층(14)을 포함한다. 표피층(12)은 피부의 상피조직으로서 피검체(10)의 위치 별로 차이가 있으나 대게 그 두께가 수십 ㎛일 수 있다. 따라서, 표피층에 대한 분석을 수행할 때에는 침투 깊이가 짧은 중적외선 범위의 광(20)이 이용될 수 있다. 물론 표피뿐만 아니라 진피도 분석의 대상이 될 수 있다. 이 경우 근적외선이 이용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 광 측정부(120)는 피검체(10)에서 나온 광(30)을 측정할 수 있다. 광 측정부(120)는 피검체(10)에서 나온 광(30)의 강도를 파장 별로 측정할 수 있다. 도 4를 참조하면, 광 측정부(120)는 피검체(10)에서 나온 광(30)의 파장별 강도 측정을 위해서 피검체에서 나온 광(30)를 파장별로 분광하는 분광기(121) 및 분광기(121)에서 분광된 광의 강도를 파장별로 측정하는 센서(122)를 포함할 수 있다. 분광기(121)는 피검체(10)에서 나온 광(30)를 파장에 따라 분리할 수 있는 일반적인 장치일 수 있다. 예를 들어 분광기는 프리즘 분광기, 격자분광기, 간섭분광기 등이 이용될 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과할 뿐 이에 한정되지 않는다. 또한 센서는 피검체에서 반사된 광(30)을 받아들여 광(30)의 강도를 측정할 수 있는 일반적인 광 센서일 수 있다. 이러한 센서는 광(30)을 전기적인 신호로 변환하여 검지하는 소자일 수 있다.
광 측정부(120)가 피검체(10)에서 나온 광(30)의 파장별 강도를 측정하면 이로부터 광(20)이 피검체(10)에 흡수된 흡수 스펙트럼을 분석할 수 있다. 여기서 흡수 스펙트럼은 광(20)의 파장에 따라 피검체(10)에서 흡광도가 어떻게 바뀌는 지를 스펙트럼 곡선으로 나타낸 것일 수 있다. 이러한 흡수 스펙트럼은 광원(110)에서 방사된 광(20)의 스펙트럼과 피검체(10)에서 나온 광(30)의 스펙트럼 차이로부터 도출될 수 있다.
데이터 추출부(130)는 흡수 스펙트럼으로부터 피검체(10)에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터(raw data)를 추출할 수 있다. 대상물질은 피검체(10)의 스트레스로 인해 피검체(10)의 피부나 기타 조직에서 분비량이 변하는 물질일 수 있다. 이러한 대상물질은 피검체(10)가 스트레스를 받을 때 피검체(10)의 혈액이나 체액에 분비되는 호르몬에 의해 분비량이 변할 수 있다. 피검체(10)가 스트레스를 받을 때 피검체(10)의 혈액이나 체액에 분비되는 호르몬은 예를 들어 코르티솔(Cortisol) 호르몬을 포함할 수 있다. 그리고 대상물질은 히알루론산 (hyaluronic acid), 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 대상물질에 대한 정보는 예를 들어 대상물질의 농도를 포함할 수 있다.
히알루론산은 사람이나 동물의 피부에 많이 존재하는 생체 합성 천연물질이다. 히알루론산은 피부에서 보습 작용의 역할을 한다. 이러한 히알루론산은 코르티솔 호르몬 농도가 높아짐에 따라 피검체(10)에서 그 농도가 낮아질 수 있다. 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene)은 피검체(10)의 피부에서 분비되는 유분에 포함된 물질들이다. 코르티솔 호르몬 농도가 높아짐에 따라 피검체(10)의 피부에서 분비되는 유분이 많아질 수 있다. 그리고 그로 인해 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene)의 농도도 높아질 수 있다. 전술한 대상물질들은 예시적인 것에 불과하며 이에 한정되지는 않는다.
상기 로데이터는 예를 들어, 광원(110)에서 방사된 광(20)과 대상물질의 상호 작용이 반영된 데이터일 수 있다. 예를 들어, 로데이터는 광의 파장 또는 파수에 대한 광의 강도의 관계로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 흡수 스텍트럼에서 특정 물질 또는 특정 분자 구조(작용기)에 대응되는 기준 파장 또는 기준 파수에 대한 정보는 이미 공지되어 있다. 이러한 기준 파장 또는 기준 파수에 대한 광 강도를 측정하여 특정 물질 또는 특정 분자 구조에 대한 데이터를 추출할 수 있다. 이러한 원리를 이용하여, 상기 적어도 하나의 대상물질에 대응되는 제 1 파수범위에서의 흡수 스펙트럼 강도가 로데이터로 획득될 수 있다. 상기 제 1 파수범위는 대상물질이 광(20)을 잘 흡수하는 파수 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 파수범위는 대상물질에 포함된 화학적 작용기에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 파수범위는 1640cm-1 내지 1690cm- 1 인 범위, 1550cm-1 내지 1640cm- 1 인 범위, 1050cm-1 내지 1150cm- 1 인 범위, 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위 중 적어도 하나를 포함하도록 선택될 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과할 뿐 이에 한정되지는 않는다. 상기 제 1 파수범위에서 상기 흡수 스펙트럼의 흡광도가 로데이터로 추출될 수 있다.
도 5는 히알루론산의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면 히알루론산은, N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine)과 글루쿠론산(glucuronic acid)이 β-1,4 and β-1,3 글리코시드 결합(glycosidic bonds)을 통해 교대로 사슬모양으로 반복된 구조이다. 도 5에서 나타낸 바와 같이 히알루론 산에는 C=O 작용기와 N-H 작용기 및 C-O 작용기가 포함되어 있다. 광 측정부(10)는 이들 작용기가 선택적으로 광(20)을 흡수하는 파수 범위에서의 흡수 스펙트럼의 흡광도를 측정할 수 있다. 상기 제 1 파수범위는 히알루론 산에 대응하는 파수 범위를 포함할 수 있다.
예를 들어, C=O 작용기에 대해서는 1640cm-1 내지 1690cm- 1 의 파수 범위가 대응되고, N-H 작용기에 대해서는 1550cm-1 내지 1640cm- 1 의 파수 범위가 대응되며, C-O 작용기에 대해서는 1050cm-1 내지 1150cm- 1 의 파수 범위가 대응될 수 있다. 따라서 이들 범위에 있는 스펙트럼 피크의 흡광도 변화를 봄으로써 피검체(10)에서 히알루론 산의 농도변화에 대한 정보를 추출할 수 있다. 전술한 예에서는 히알루론 산의 농도 변화를 파악하기 위해 세 개의 파수 범위를 예로 들었지만 이에 한정되는 것은 아니며 통상의 기술자가 채용 변경할 수 있는 파수 범위 또한 실시예에 포함되는 것으로 보아야 한다. 또한 전술한 파수 범위들은 동시에 모두 고려될 수도 있지만 일부만 고려될 수도 있다.
도 6은 트리글리세리드의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 트리글리세리드는 글리세롤(glycerol)에 3분자의 지방산(fatty acid)이 에스테르(ester)결합한 구조를 가지고 있다. 도 6에서 나타낸 바와 같이 트리글리세리드에는 에스테르 작용기와 C-O 작용기 및 C=C 작용기가 포함되어 있다. 예를 들어, 에스테르 작용기에 대응하는 제 1 파수범위는 1735cm-1 내지 1750cm-1의 범위를 포함하고, C-O 작용기에 대응하는 제1 파수 범위는 1050cm-1 내지 1150cm-1의 범위를 포함하고, C=C 작용기에 대응하는 제1 파수 범위는 1620cm-1 내지 1680cm- 1 의 범위를 포함할 수 있다. 이들 파수 범위에 있는 스펙트럼 피크의 흡광도 변화를 봄으로써 피검체(10)에서 트리글리세리드의 농도변화에 대한 정보를 추출할 수 있다. 전술한 예에서는 트리글리세리드의 농도변화를 파악하기 위해 세 개의 파수범위를 예로 들었지만 이에 한정되는 것은 아니며 통상의 기술자가 채용 변경할 수 있는 파수범위 또한 실시예에 포함되는 것으로 보아야 한다. 또한 전술한 파수범위들은 동시에 모두 고려될 수도 있지만 일부만 고려될 수도 있다.
도 7은 왁스 에스테르의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 왁스 에스테르는 지방산과 지방알코올을 포함하는 에스테르 구조를 가지고 있다. 도 7에서 나타낸 바와 같이 왁스 에스테르는 에스테르 작용기와 C-O 작용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에스테르 작용기의 제1 파수 범위는 1735cm-1 내지 1750cm-1의 범위를 포함하고, C-O 작용기의 제1 파수 범위는 1050cm-1 내지 1150cm- 1 의 범위를 포함할 수 있다. 이들 범위에 있는 스펙트럼 피크의 흡광도 변화를 봄으로써 피검체(10)에서 왁스 에스테르의 농도변화에 대한 정보를 추출할 수 있다. 전술한 예에서는 왁스 에스테르의 농도변화를 파악하기 위해 두 개의 파수 범위를 예로 들었지만 이에 한정되는 것은 아니며 통상의 기술자가 채용 변경할 수 있는 파수범위 또한 실시예에 포함되는 것으로 보아야 한다. 또한 전술한 파수범위들은 동시에 모두 고려될 수도 있지만 일부만 고려될 수도 있다.
도 8은 스쿠알렌의 분자구조를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 스쿠알렌은 30개의 탄소를 포함하는 유기화합물 구조를 가지고 있다. 도 8에서 나타낸 바와 같이 스쿠알렌에는 C=C 작용기가 포함되어 있다. 그리고 상기 C=C 작용기의 제 1 파수범위는 1620cm-1 내지 1680cm-1의 범위를 포함할 수 있다. 따라서 이 범위에 있는 스펙트럼 피크의 흡광도 변화를 봄으로써 피검체(10)에서 왁스 에스테르의 농도변화에 대한 정보를 추출할 수 있다. 제시된 파수범위는 예시적인 것에 불과할 뿐 이에 한정되지 않는다.
도 9는 광 측정부(120)를 통해 얻어진 흡수 스펙트럼 결과의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 스펙트럼에는 흡광도가 인접한 다른 지점에 비해 높은 피크가 다수 형성되어 있음을 알 수 있다. 데이터 추출부(130)는 제 1 파수범위(810, 820, 830, 840, 850) 에서 형성된 피크의 흡광도로부터 로데이터를 추출할 수 있다. 도 9에 도시된 제 1 파수범위(810, 820, 830, 840, 850)는 1640cm-1 내지 1690cm-1 인 범위(810), 1550cm-1 내지 1640cm- 1 인 범위(820), 1050cm-1 내지 1150cm-1 인 범위(830), 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위(840) 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위(850)를 포함할 수 있다. 제 1 파수범위는 대상물질에 포함될 수 있는 히알루론산, 트리글리세리드, 왁스 에스테르 및 스쿠알렌의 화학적 작용기들을 고려하여 선택된 것일 수 있다. 도 9에서 나타낸 파수범위들과 언급한 대상물질들은 예시적인 것에 불과하며 통상의 기술자에 의해 추가, 변경될 수 있는 대상물질 및 파수범위들 또한 실시예에 포함되는 것으로 보아야 한다.
도 9에서 나타낸 흡수 스펙트럼은 그 자체만으로 로데이터를 추출하는데 사용될 수 있다. 하지만 데이터 추출부(130)에서 정규화 과정을 거쳐 가공되어 사용될 수도 있다. 이러한 정규화 과정을 거치는 이유는 다음과 같다. 흡수 스펙트럼의 흡광도 값 자체는 대상물질의 농도 등과 관계없이 다른 원인에 의해 변할 수도 있다. 예를 들어 흡광도 값은 광원(110)과 피검체(10) 사이의 거리 또는 광원(110)과 피검체(10)가 밀착한 경우 밀착압력 및 광원(110)에서 나오는 광(20)의 강도 변화 등에 의해 가변적일 수 있다. 따라서 흡수 스펙트럼 피크의 흡광도 값 자체를 이용해 대상물질의 농도와 관련된 정보를 추출하면 정확성이 떨어질 수 있다. 하지만 흡수 스펙트럼에서 다른 지점들에 대한 피크의 상대적 높이는 광원(110)의 위치나 다른 요인에 의해 크게 달라지지 않는다.
도 10은 광 측정부(120)에서 동일한 피검체(10)에 대해 흡수 스펙트럼 분석을 복수 회 실시하였을 때 얻어진 결과의 일 예를 나타낸다. 도 10에서 흡수 스펙트럼 곡선 L1, L2, L3는 각각 다른 측정에서 얻어진 흡수 스펙트럼 결과 곡선을 나타낸다.
도 10을 참조하면, 동일한 피검체(10)에 대해 흡수 스펙트럼을 분석했음에도 불구하고 흡광도의 크기가 조금씩 달라짐을 알 수 있다. 이는 광원(110)과 피검체(10) 사이의 거리 변화 또는 광원(110)과 피검체(10)가 밀착되어 있는 경우 밀착압력의 변화 및 광원(110)에서 나오는 광(20)의 세기 변화 등에 기인할 수 있다.
이러한 변화의 편차를 줄이기 위해, 흡수 스펙트럼의 흡광도를 기준이 되는 제 2 파수에서의 흡광도로 나누어 정규화(normalized)할 수 있다. 상기 제 2 파수는 상기 제 1 파수 범위 밖에서 선택될 수 있다. 도 10에서는 예를 들어, 제 2 파수(910)가 도 9에서 나타낸 제 1 파수범위(810, 820, 830, 840, 850) 밖에 있는 1330cm-1 파수(910)로 선택되었다. 선택된 제2 파수(910)에서 L1, L2, L3 흡수 스펙트럼 곡선들은 각각 A1, A2, A3의 흡광도 값을 갖는다. L1, L2, L3의 흡수 스펙트럼에서 나타나는 흡광도들을 각각 A1, A2, A3로 나누어 주면 정규화된 흡수 스펙트럼 곡선을 얻을 수 있다.
도 11은 도 10에서 나타난 스펙트럼 곡선들이 정규화된 결과를 나타낸 도면이다.
데이터 추출부(130)는 도 11에서 나타낸 바와 같이 흡수 스펙트럼을 정규화하고 이 결과로부터 로데이터를 추출할 수 있다.
도 1을 참조하면, 데이터 처리부(140)는 상기 로데이터와 상기 피검체(10)의 스트레스 사이의 상관관계를 이용하여 피검체(10)의 스트레스에 관한 정보를 도출할 수 있다. 데이터 처리부(140)는 로데이터로부터 스트레스에 의해 분비되는 호르몬 양을 계산할 수 있다. 이를 위해 데이터 처리부(140)는 로데이터와 피검체(10)에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬 사이의 상관관계를 저장하고 있을 수 있다. 또한 전술한 바와 같이 스트레스로 인해 분비되는 호르몬은 코르티솔 호르몬을 포함할 수 있다.
도 12는 로데이터 변수와 코르티솔 농도의 상관관계를 예시적으로 나타낸 그래프이다. 도 12에서 작성된 상관관계 그래프는 이해를 돕기 위해 임의로 작성된 것이며 상관관계는 도 12와 다르게 도출될 수 있다. 로데이터 변수는 상기 제 1 파수범위 안의 정규화된 흡광도 값들에 의해 정해질 수 있다. 예를 들어 로데이터 변수는 제 1 파수범위에 있는 피크 값들 가운데 어느 하나의 피크 값에 대한 정규화된 흡광도 일 수 있다.
적어도 하나의 대상 물질에 대한 로데이터와 스트레스와 관련된 정보와의 상관 관계는 다양한 방식으로 정의될 수 있으며, 적어도 하나의 대상 물질의 여러 가지 조합에 의한 로데이터와, 스트레스와 관련된 정보와의 상관 관계가 정의될 수 있다.
예를 들어, 로데이터 변수는 전술한 특정 파수범위에 있는 피크들이 가지는 흡광도 값들의 조합으로 이루어질 수 있다. 전술한 조합을 만드는 방법은 다양하다. 일 예로 도 12에 도시된 그래프의 y축 변수는 파수가 1640cm-1 내지 1690cm- 1 인 범위, 1550cm-1 내지 1640cm- 1 인 범위, 1050cm-1 내지 1150cm- 1 인 범위, 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위에 포함된 피크들의 흡광도를 모두 더한 값이 될 수 있다. 다른 예로 덧셈이 아닌 피크들의 흡광도 사이에 곱셈 또는 다른 수학적 연산이 이루어질 수도 있으며 특정 범위 안에 있는 피크들의 흡광도에는 가중치를 곱하여 더할 수도 있다. 예를 들어, 가중치와 관련하여, 코르티솔에 의해 농도 변화가 크게 나타나는 히알루론 산의 작용기에 대응하는 파수범위의 피크들에 대해서는 흡광도 값에 상대적으로 높은 가중치를 곱할수 있다. 즉, 히알루론 산에 포함된 C=O 작용기와 N-H 작용기 및 C-O 작용기에 대응하는 파수범위들 안의 피크들에 대해서는 흡광도에 높은 가중치를 곱하여 더할 수도 있다. 앞서 설명한 예들은 예시적인 것에 불과하며 로데이터 변수를 설정하는 방법은 이에 한정되지 않는다.
도 12를 참조하면, y축 변수로서 로데이터 변수가 설정되면, 데이터 처리부(140)가 로데이터 변수의 변화에 따라 코르티솔 농도가 어떻게 변하는 지에 대한 상관관계를 도출하여 저장할 수 있다. 이러한 상관관계는 사전에 복수의 피검체에 대한 비교실험을 통해 얻어질 수 있다. 이러한 비교실험의 횟수가 많아지면 많아질수록 상관관계의 정확도가 높아질 수 있다. 비교실험을 통한 데이터가 축적되면, 데이터 처리부(140)는 y변수와 x변수 사이의 상관관계식을 도출하고 저장할 수 있다. 그리고 저장된 상관관계식 및 데이터 추출부(130)로부터 받은 로데이터에 기초하여 피검체(10)의 스트레스에 관한 정보를 추출할 수 있다.
데이터 처리부(140)에서 추출된 스트레스에 관한 정보는 다양한 방식으로 출력될 수 있다. 예를 들어 스트레스에 관한 정보는 코르티솔 호르몬 농도 값 자체가 될 수 있다. 또는, 데이터 처리부(140)는 코르티솔 호르몬 농도와 스트레스 수치 사이에 적당한 상관관계를 미리 정의하고 이에 따라 스트레스 정보를 정량적으로 추출해낼 수도 있다. 또는, 데이터 처리부(140)는 코르티솔 호르몬 농도의 값을 계산하지 않고 로데이터로부터 곧바로 스트레스 수치를 계산할 수도 있다. 이 경우에도 데이터 처리부(140)가 스트레스 수치를 계산해내는 알고리즘에는 도 12에서 나타낸 상관관계가 반영 및 고려되어 있을 수 있다.
이상에서 도 9 내지 도 12를 참조하여 로데이터 추출부(130)가 흡수 스펙트럼으로부터 로데이터를 추출하는 것에 관하여 설명하였다. 하지만, 도 1에서 나타낸 실시예는 전술한 예시들에 한정되지 않는다. 예를 들어 로데이터 추출부(130)는 피검체(10)로부터 나온 광(30)의 라만 스펙트럼을 이용할 수 있다. 이를 위해 광 측정부(120)는 라만 분광법에 의해 피검체(10)로부터 나온 광(30)을 측정할 수 있다.
라만 분광법에 대해 설명하면, 광원(110)에서 나온 광(20)이 피검체(10)에 입사되면 피검체(10) 내에서 특정 준위의 에너지를 잃거나 얻을 수 있다. 이러한 에너지 준위는 피검체(10) 내에 있는 분자의 구조 및 공진 진동수 등에 따라 달라질 수 있다. 그리고 광원(110)에서 나온 광(20)이 에너지를 잃거나 얻음에 따라 광(20)의 일부는 파장이 변이(shift)될 수 있는데 이를 라만 변이(Raman shift)라고 한다. 따라서 피검체(10)에서 나온 광(30)의 파장은 광원(110)에서 나온 광(20)중 일부의 파장이 변이된 결과로 나올 수 있다. 그리고 라만 변이가 일어난 스펙트럼으로부터 피검체(10)에 어떤 물질이 있는지 그리고 그러한 물질의 농도가 어떠한지 등을 추출할 수 있다.
라만 변이를 보다 효과적으로 관찰하기 위해 광원(110)은 레이저 소스 일 수 있다. 즉 광원(110)은 단파장(single wavelength) 레이저를 방사하는 장치일 수 있다. 이는 예시적인 것에 불과할 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 광원(110)은 특정 파장에서 매우 뾰족한 피크를 가지는 스펙트럼 광을 방사하는 장치일 수도 있다.
광 측정부(120)는 피검체(10)에서 나온 광(30)의 라만 스펙트럼을 측정할 수 있다. 광 측정부(120)에서 측정된 스펙트럼에는 광원(110)에서 나온 광(20)의 파장으로부터 파장이 변이(shift)된 지점들에 피크가 형성되어 있을 수 있다. 변이되는 파장 값은 피검체(10) 내에 포함된 대상 물질이 가지고 있는 화학적 작용기의 종류에 따라 달라질 수 있다. 또한 각 피크의 스펙트럼 강도는 각 피크에 대응하는 화학적 작용기의 양에 의존하여 달라질 수 있다.
데이터 추출부(130)는 광 측정부(120)에서 측정된 라만 스펙트럼으로부터 로데이터를 추출할 수 있다. 데이터 추출부(130)는 광원(110)으로부터의 광(20)의 소정 파수로부터 대상물질에 대응하는 파수가 변이(shift)된 파수에서의 스펙트럼 강도를 로데이터로 추출할 수 있다. 대상물질에 대응하는 파수는 대상물질에 포함된 화학적 작용기에 의해 일어나는 파수 변이에 따라 결정될 수 있다. 그리고 대상물질에 대응되는 파수가 변이된 파수에서의 스펙트럼 강도는 피검체(10) 에 포함된 대상물질의 양에 의존할 수 있다. 데이터 추출부(130)는 이러한 스펙트럼 강도를 로데이터로 추출하여 데이터 처리부(140)에 제공할 수 있다.
대상물질에 대응되는 파수는 대상물질에 포함된 작용기를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어 대상물질 가운데 히알루론 산은 도 5에서 나타낸 바와 같이 아마이드(Amide)기와 C-O-C기, 히드록시기(-OH) 및 카르복실기(-COOH)를 포함한다. 따라서 이들 화학적 작용기에 의해 변이가 일어나는 파수가 대상물질에 대응하는 파수로 선택될 수 있다. 예를 들어, 아마이드 기에 의한 파수변이로1625cm-1 ,1418cm-1, 642cm-1 내외의 파수가 선택될 수 있다. 또한 C-O-C 기에 대한 파수변이로 1125cm-1 ,1045cm-1, 948cm-1 , 897cm-1 내외의 파수가 선택될 수 있다. 또한 히드록시기에 대한 파수변이로 948cm-1 , 897cm-1 내외의 파수가 선택될 수 있다. 그리고 카르복실기에 대한 파수변이로 1625cm-1 내외의 파수가 선택될 수 있다.
이상에서 도 1에서 나타낸 스트레스 측정장치(100)에 대하여 상세하게 설명하였다. 이하에서는 도 1에서 나타낸 스트레스 측정장치(100)가 부가적으로 포함할 수 있는 구성에 대하여 설명하기로 한다.
도 13은 스트레스 측정장치(100)에 감쇠 전반사(attenuated total reflectance)층(150)이 포함된 것을 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면 도 1에서 나타낸 스트레스 측정장치(100)는, 광원(110)과 피검체(10) 사이에 마련된 감쇠 전반사층(150)을 더 포함할 수 있다. 감쇠 전반사층(150)을 통해 스트레스 측정장치(100)는 ATR(Attenuated total reflectance) 방식으로 피검체(10)의 흡수 스펙트럼을 분석할 수 있다. 감쇠 전반사층(150)은 석영 등 굴절률이 큰 투명 물질로 이루어진 층일 수 있다. 이는 예시적인 것일 뿐 실시예가 이에 제한되지는 않는다. 감쇠 전반사층(150)의 일면은 도 13에서와 같이 피검체(10)와 밀착되어 있을 수 있다. 광(20)의 감쇠 전반사층(150)에 대한 입사각은 감쇠 전반사층에서 광이 전반사가 일어날 수 있도록 적당히 조절될 수 있다.
도 14는 감쇠 전반사 과정을 나타내는 도면이다.
도 14를 참조하면, 광은 감쇠 전반사층(150)의 여러 지점들(154)에서 전반사 될 수 있다. 전반사 과정 중에 피검체(10)와 감쇠 전반사층(150)이 밀착된 면에서는 피검체(10)을 향해 소멸파(evanescent wave)가 전달될 수 있다. 소멸파는 피검체(10)를 향해 입사되지만 파의 강도가 피검체의 깊이를 따라 지수 함수적으로 감쇠된다. 이러한 소멸파의 흡수로 인해 전반사 된 광은 피검체(10)의 흡수 특성을 반영하게 된다. 그리고 전반사 과정이 많으면 많을수록 피검체(10)의 흡수 특성을 더 정확하게 반영할 수 있어, 감쇠 전반사층(150)은 스펙트럼 신호의 증폭효과를 가져다 줄 수 있다.
도 15는 도 1의 스펙트럼 분석장치에 간섭계(160)가 더 포함된 것을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 광원(110), 광 측정부(120), 및 간섭계(160)는 FT-IR(Fourier Transform-Infrared) 분광계를 구현할 수 있다. 간섭계(160)는 광원(110)과 피검체(10) 사이에 위치하여, 광원(110)으로부터 피검체(10)에 입사되는 광(20)의 스펙트럼을 변화시킬 수 있다. 간섭계(160)를 통해 스트레스 측정장치(100)는 FT-IR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy) 방식으로 피검체(10)의 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있다. FT-IR 방식을 이용하면 노이즈를 줄일 수 있다. 즉 스펙트럼 분석시 신호대잡음비(signal to noise ratio)를 높일 수 있다.
간섭계(160)는 도 15에서 나타낸 바와 같이 빔 스플리터(162)와, 고정된 제 1 미러(164) 및 가변적인 제 2 미러(166)를 포함할 수 있다. 광원(110)에서 방사된 광은 빔 스플리터(162)에 입사될 수 있다. 그리고 빔 스플리터(162)에 의해 광(20)의 일부는 반사되어 제 1 미러(164)로, 나머지는 투과되어 제 2 미러(166)에 입사될 수 있다. 제 1 미러(164) 및 제 2 미러(166)에서 반사되어 돌아온 광 사이의 간섭으로 인해 빔 스플리터(162)에서 피검체(10)로 입사되는 광의 스펙트럼이 바뀔 수 있다. 피검체(10)로 입사되는 광의 스펙트럼은 제 2 미러(166)의 위치를 바꾸어 간섭 조건을 변화시킴으로써 다양하게 변화될 수 있다.
위와 같이 변화되는 입사되는 광(20)의 스펙트럼에 대해 피검체(10)에서 나오는 광(30)의 스펙트럼이 어떻게 바뀌는 지를 측정하여 피검체(10)에서의 흡수 스펙트럼을 계산할 수 있다. 피검체(10)에서의 흡수 스펙트럼을 계산하는 과정에서 푸리에 변환(Fourier transform)이 이용될 수 있으며 이러한 계산과정은 광 측정부(120)에서 수행될 수 있다. 물론 계산과정은 데이터 추출부(130)와 같은 다른 구성에서 대체하여 수행될 수도 있다. 도 17에서 나타낸 간섭계(160)는 예시적인 것에 불과하며 피검체(10)에 입사되는 광(20)의 스펙트럼을 바꿀 수 있는 임의의 장치도 실시예에 포함되는 것으로 보아야 한다.
도 1에서는 스트레스 측정장치(100)의 각 구성들을 독립적으로 표현하였으나 이 것이 반드시 모든 구성이 하드웨어적으로 분리되어 있음을 의미하는 것은 아니다. 예를 들어 데이터 추출부(130)와 데이터 처리부(140)를 도 1에서는 별도의 구성으로 표시하였으나 실시예에 따라서는 양 구성이 하나의 MCU(Micro Control Unit)에 의해 수행될 수도 있다. 따라서 도 1에 나타낸 실시예는 도 1에서 나타낸 구성들의 기능을 수행하도록 제작된 임의의 장치들을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
또한 도 1에서 나타낸 스트레스 측정장치(100)는 다양하게 응용될 수 있다. 스트레스 측정장치(100)는 의료장비, 생물학적 분석 장비 등에 응용될 수 있다. 뿐만 아니라 소형화에 의해 헬스케어 관련장비에도 응용될 수 있다. 따라서 휴대용 기기 또는 웨어러블(wearable) 장치와 결합되어 수시로 사용자의 스트레스 수치를 비침습적으로 체크해줄 수도 있다.
이상에서 도 1 내지 도 15를 참조하여 예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정장치(100)에 대하여 설명하였다. 이하에서는 예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정방법에 관하여 설명하기로 한다. 이하에서 설명하는 스트레스 측정방법에는 전술한 스트레스 측정장치(100)에 포함될 수 있는 기술적 내용들이 모두 적용될 수 있다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 스트레스 측정방법(1600)의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 16을 참조하면, 스트레스 측정방법(1600)은 광원(110)에서 피검체(10)에 광(20)을 조사하는 광 조사 단계(S1610), 상기 피검체(10)로부터 나온 광(30)을 측정하는 광 측정 단계(S1620), 상기 광 측정 단계(S1620)에서 측정된 정보로부터 피검체(10)에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터를 추출하는 로데이터 추출 단계(S1630)를 포함할 수 있다. 스트레스 측정 방법(1600)은 상기 로데이터와 피검체(10)의 스트레스 사이의 상관관계를 이용하여 피검체(10)의 스트레스에 관한 정보를 추출하는 데이터 처리단계(S1640)를 포함할 수 있다.광의 파장대역은 중적외선(Mid Infrared) 범위, 예를 들어, 2.5㎛ ~ 20 ㎛ 사이의 범위를 포함할 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며 전술한 바와 같이 근적외선 범위 또는 다른 파장 범위가 될 수도 있다.
대상물질은 히알루론산 (hyaluronic acid), 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 대상물질이 이에 한정되는 것은 아니며 대상물질에는 스트레스에 의해 피검체(10)에서 분비량이 변화되는 물질들이 포함될 수 있다.
광 측정단계(S1620)는 피검체(10)로부터 나온 광(30)를 파장별로 분광하는 단계 및 분광된 광의 강도를 파장별로 측정하는 단계를 포함할 수도 있다. 광 측정 단계(S1620)에서는 피검체(10)로부터 나온 광(30)으로부터 피검체(10)의 흡수 스펙트럼을 분석할 수 있다.
로데이터 추출단계(S1630)는 상기 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 대상물질에 대응되는 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 파수범위는, 1640cm-1 내지 1690cm- 1 인 범위, 1550cm-1 내지 1640cm-1 인 범위, 1050cm-1 내지 1150cm- 1 인 범위, 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
로데이터 추출단계(S1630)는, 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 상기 제 1 파수범위와 다른 제 2 파수에서의 흡광도로 나누어 정규화(normalization)하는 단계를 포함할 수도 있다.
데이터 처리단계(S1640)는 로데이터와 상기 피검체의 스트레스와 관련된 정보 사이의 상관 관계를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리단계(SI540)는 로데이터와 스트레스로 인해 분비되는 호르몬 사이의 상관관계를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 스트레스 측정 방법은 흡수 스펙트럼을 이용하는 것과 달리 광의 라만 스펙트럼을 이용할 수도 있다. 이 경우 로데이터 추출단계(S1630)는, 라만 스펙트럼에서 광원(110)으로부터 방사된 광(20)의 파수로부터 상기 대상물질에 대응되는 파수가 라만 변이(shift)된 파수에서 상기 스펙트럼의 강도를 추출할 수 있다. 상기 대상물질에 대응되는 파수는 1625 cm-1, 1418 cm-1, 642 cm-1 ,1125 cm-1, 1045 cm-1, 948 cm-1, 897 cm-1 및 1625 cm-1 중 적어도 하나의 내외 값을 포함할 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하여 전술한 바와 같이 감쇠 전반사층(150)을 이용하는 경우, 스트레스 측정방법(1600)은 감쇠 전반사층에서 상기 피검체에서 나온 광을 전반사 시키는 단계를 더 포함할 수도 있다. 그리고, 도 15에 도시된 바와 같이 간섭계(160)를 이용하여 FT - IR 방식을 이용하는 경우 스트레스 측정방법(1600)은 간섭계(160)를 이용하여, 광원(110)으로부터 방사된 광(20)의 스펙트럼을 변화시키는 단계를 포함할 수 있다.
이상의 설명에서 많은 사항들이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
10 …… 피검체
12 …… 표피
14 …… 진피
20 …… 광원에서 조사된 광
30 …… 피검체에서 나온 광
100 …… 스트레스 측정장치
110 …… 광원
120 …… 광 측정부
130 …… 로데이터 추출부
140 …… 데이터 처리부
810,820,830,840,850 …… 제 1 파수범위
910 …… 제 2 파수
150 …… 감쇠 전반사층
160 …… 간섭계
162 …… 빔 스플리터
164 …… 제 1 미러
166 …… 제 2 미러

Claims (28)

  1. 피검체에 광을 조사하는 광원;
    상기 피검체로부터 나온 광을 측정하는 광 측정부;
    상기 광 측정부에서 측정된 정보로부터 상기 피검체에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터를 추출하는 로데이터 추출부; 및
    상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계를 이용하여 상기 피검체의 스트레스에 관한 정보를 출력하는 데이터 처리부;를 포함하는 스트레스 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광은 2.5㎛ ~ 20 ㎛ 사이의 파장을 가지는 스트레스 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 측정부는 상기 피검체로부터 나온 광의 스펙트럼을 측정하는 스트레스 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 대상물질은 히알루론산 (hyaluronic acid), 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene) 중 적어도 하나를 포함하는 스트레스 측정장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 로데이터 추출부는, 상기 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 대상물질에 대응되는 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 추출하는 스트레스 측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 로데이터 추출부는, 상기 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 상기 제 1 파수범위와 다른 제 2 파수에서의 흡광도로 나누어 정규화(normalization)하는 스트레스 측정장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 파수범위는 1640cm-1 내지 1690cm- 1 인 범위, 1550cm-1 내지 1640cm-1 인 범위, 1050cm-1 내지 1150cm- 1 인 범위, 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위 중 적어도 하나를 포함하는 스트레스 측정장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계는, 상기 로데이터와 상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬 사이의 상관관계를 포함하는 스트레스 측정장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬은 코르티솔(cortisol)을 포함하는 스트레스 측정장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 로데이터 추출부는, 상기 대상물질에 대응되는 파수가 라만 변이(shift)된 파수에서 상기 스펙트럼의 강도를 추출하는 스트레스 측정장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 대상물질에 대응되는 파수는 1625 cm-1, 1418 cm-1, 642 cm-1 ,1125 cm-1, 1045 cm-1, 948 cm-1, 897 cm-1 및 1625 cm-1 중 적어도 하나를 포함하는 스트레스 측정장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 피검체 사이에 마련된 감쇠 전반사(attenuated total reflectance)층을 포함하는 스트레스 측정 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 측정장치는, 상기 피검체에서 나온 광을 파장별로 분광하는 분광기 및 상기 분광기에서 분광된 광의 강도를 파장별로 측정하는 센서를 포함하는 스트레스 측정 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 및 상기 광 측정부는 FT-IR 분광계로 구현되는 스트레스 측정 장치.
  15. 광원에서 피검체에 광을 조사하는 광 조사 단계;
    상기 피검체로부터 나온 광을 측정하는 광 측정 단계;
    상기 광 측정 단계에서 측정된 정보로부터 상기 피검체에 포함된 적어도 하나의 대상물질과 관련된 로데이터를 추출하는 로데이터 추출 단계; 및
    상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계를 이용하여 상기 피검체의 스트레스에 관한 정보를 출력하는 데이터 처리단계;를 포함하는 스트레스 측정방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광은 2.5㎛ ~ 20 ㎛ 사이의 파장을 가지는 스트레스 측정방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 측정 단계는 상기 피검체로부터 나온 광의 스펙트럼을 측정하는 단계를 포함하는 스트레스 측정방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 대상물질은 히알루론산 (hyaluronic acid), 트리글리세리드(Triglycerides), 왁스 에스테르(Wax ester) 및 스쿠알렌(Squalene) 중 적어도 하나를 포함하는 스트레스 측정방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 로데이터 추출단계는, 상기 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 대상물질에 대응되는 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 추출하는 단계를 포함하는 스트레스 측정방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 로데이터 추출단계는, 상기 제 1 파수범위에 있는 광의 흡광도를 상기 제 1 파수범위와 다른 제 2 파수에서의 흡광도로 나누어 정규화(normalization)하는 단계를 포함하는 스트레스 측정방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 파수범위는 1640cm-1 내지 1690cm- 1 인 범위, 1550cm-1 내지 1640cm-1 인 범위, 1050cm-1 내지 1150cm- 1 인 범위, 1735cm-1 내지 1750cm- 1 인 범위 및 1620cm-1 내지 1680cm- 1 인 범위 중 적어도 하나를 포함하는 스트레스 측정방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 로데이터와 상기 피검체의 스트레스 사이의 상관관계는, 상기 로데이터와 상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬 사이의 상관관계를 포함하는 스트레스 측정방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 피검체에서 스트레스로 인해 분비되는 호르몬은 코르티솔(cortisol)을 포함하는 스트레스 측정방법.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 로데이터 추출단계는, 상기 대상물질에 대응되는 파수가 라만 변이(shift)된 파수에서 상기 스펙트럼의 강도를 추출하는 스트레스 측정방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 대상물질에 대응되는 파수는 1625 cm-1, 1418 cm-1, 642 cm-1 ,1125 cm-1, 1045 cm-1, 948 cm-1, 897 cm-1 및 1625 cm-1 중 적어도 하나를 포함하는 스트레스 측정방법.
  26. 제 15 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 피검체 사이에서 상기 피검체에서 나온 광을 감쇠 전반사 시키는 단계를 포함하는 스트레스 측정방법.
  27. 제 17 항에 있어서,
    상기 광 측정단계는, 상기 피검체에서 나온 광을 파장별로 분광하는 단계 및 상기 분광하는 단계에서 분광된 광을 파장별로 측정하는 단계를 포함하는 스트레스 측정방법.
  28. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 조사 단계 및 상기 광 측정 단계는 FT-IR 방식으로 구현되는 스트레스 측정방법.
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