KR20180054351A - 생체 성분 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
일 양상에 따른 생체 성분 측정 장치는, 대상체에 광을 조사하는 다중 광원, 다중 광원의 각 광원에서 조사된 광을 수광하여, 광 신호(light signal)를 검출하는 하나 이상의 검출기 및 하나 이상의 검출기에서 검출된 각 광 신호(light signal)를 기초로 생체 성분을 측정하기 위한 최적 광원을 결정하고, 결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정하는 처리부를 포함할 수 있다.
Description
비침습 방식의 생체 성분 측정 기술로서, 보다 상세하게는 중성지방과 같은 생체 성분을 측정하기 위해 광을 조사하고, 검출된 광 신호를 사용하여 생체 성분을 측정하는 기술에 관한 것이다.
중성 지방은 비만, 운동 부족, 흡연등과 같은 원인에 의해 상승이 나타날 수 있다. 중성 지방이 높은 경우 대사 증후군과 연관되어 동맥경화의 위험 인자로 작용할 수 있어 중성지방 농도의 관리 필요성이 있다. 생체 내 중성 지방을 측정하는 방법 중에서 침습적 방법을 사용하면 중성 지방의 정확한 농도를 측정할 수 있으나, 심리적 및 육체적 고통을 수반하여 상시 측정을 통한 건강 관리에 어려움이 있다.
이에 따라, 비침습적으로 생체 성분을 측정하는 방법들이 시도되어 왔다. 그 방법들 중의 하나로 대상체의 피부에 광을 조사하고 반사되어 되돌아 오는 신호를 이용하여 혈관내의 중성 지방 변화를 측정하는 방법이 연구되고 있다.
비침습적으로 생체 성분을 측정하는 장치와 그 방법이 제시된다.
일 양상에 따른 생체 성분 측정 장치는, 대상체에 광을 조사하는 다중 광원, 다중 광원의 각 광원에서 조사된 광을 수광하여, 광 신호(light signal)를 검출하는 하나 이상의 검출기 및 하나 이상의 검출기에서 검출된 각 광 신호(light signal)를 기초로 생체 성분을 측정하기 위한 최적 광원을 결정하고, 결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정하는 처리부를 포함할 수 있다.
처리부는 다중 광원의 각 광원 별로, 하나 이상의 검출기 각각에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비(Signal to noise ratio, SNR)를 산출하는 SNR 산출부를 포함할 수 있다.
처리부는 산출된 신호대잡음비의 크기 순에 따라 각 광원별로 하나 이상의 검출기 중의 적어도 일부의 검출기를 선택하고, 선택된 적어도 일부의 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 최적 광원을 결정하는 광원 결정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 처리부는 각 광원별로 선택된 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비의 평균을 산출하고, 산출된 평균값의 크기에 따라 최적 광원을 결정할 수 있다.
처리부는 산출된 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정하는 검출기 결정부를 더 포함할 수 있다.
검출기 결정부는 결정된 최적 광원에서 조사된 광 신호의 신호대잡음비의 크기 순에 따라 최적 검출기를 결정할 수 있다.
처리부는 생체 성분 측정 요청에 따라, 결정된 최적 광원 및 최적 검출기를 제어하고, 최적 검출기에서 검출된 최적 광원의 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정하는 성분 측정부를 더 포함할 수 있다.
성분 측정부는 결정된 검출기에서 검출된 광 신호의 강도(back scattered light intensity)를 기초로 산란 계수(scattered coefficient)를 산출하고, 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다.
다중 광원은 서로 다른 파장 대역의 광을 조사하도록 설정되고, 하나 이상의 검출기는 사각형(Rectangular) 및 방사형(Radial)중의 하나 이상의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 구성될 수 있다.
여기서, 생체 성분은 중성지방, 콜레스테롤, 단백질, 혈당 및 요산중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 생체 성분 측정 장치는 처리부의 제어 신호에 따라, 외부 장치와 유무선 네트워크로 연결되어 생체 성분 측정 결과를 외부 장치에 송신하는 통신부 및 생체 성분 측정 결과를 포함한 각종 정보를 출력하는 출력부를 더 포함할 수 있다.
다른 양상에 따른 생체 성분 측정 장치는 대상체의 측정 위치의 변경 여부를 감지하는 센서부를 더 포함할 수 있다. 이때, 처리부는 센서부에 의해 대상체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지되면, 최적 광원의 결정하는 과정을 다시 수행할 수 있다.
일 양상에 따른 생체 성분 측정 방법은 다중 광원이 대상체에 조사된 광을 하나 이상의 검출기가 수광하여, 광 신호(light signal)를 검출하는 단계 하나 이상의 검출기에서 검출된 각 광 신호(light signal)를 기초로 생체 성분을 측정하기 위한 최적 광원을 결정하는 단계 및 결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 생체 성분 측정 방법은 다중 광원의 각 광원 별로 하나 이상의 검출기 각각에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비(Signal to noise ratio, SNR)를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 최적 광원을 결정하는 단계는 산출된 신호대잡음비의 크기 순에 따라 각 광원별로 하나 이상의 검출기 중의 적어도 일부의 검출기를 선택하고, 선택된 적어도 일부의 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 최적 광원을 결정할 수 있다.
또한, 최적 광원을 결정하는 단계는 각 광원별로 선택된 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비의 평균을 산출하고, 산출된 평균값의 크기에 따라 최적 광원을 결정할 수 있다.
생체 성분 측정 방법은 산출된 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
최적 검출기를 결정하는 단계는, 결정된 최적 광원에서 조사된 광 신호의 신호대잡음비의 크기 순에 따라 최적 검출기를 결정할 수 있다.
또한, 생체 성분을 측정하는 단계는 생체 성분 측정 요청에 따라, 결정된 최적 광원 및 최적 검출기를 제어하고, 최적 검출기에서 검출된 최적 광원의 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다.
또한, 최적 광원을 결정하는 단계는 결정된 검출기에서 검출된 광 신호의 강도(back scattered light intensity)를 기초로 산란 계수(scattered coefficient)를 산출하고, 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다.
다중 광원 및 하나 이상의 검출기를 사용하여, 생체 성분을 비침습적이고 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 2a 및 2b는 생체 성분 측정 장치의 생체 성분 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른, 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치의 최적 광원 및 검출기의 결정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치의 다중 광원 및 검출기의 배열(array)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2a 및 2b는 생체 성분 측정 장치의 생체 성분 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른, 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치의 최적 광원 및 검출기의 결정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치의 다중 광원 및 검출기의 배열(array)을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "?부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 생체 성분 측정 장치 및 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다. 도 2a 및 2b는 생체 성분 측정 장치의 생체 성분 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 생체 성분 측정 장치(100)는 다중 광원(110), 검출기(120) 및 처리부(130)를 포함할 수 있다. 이때, 처리부(130)는 하나 이상의 프로세서, 메모리 및 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
다중 광원(110)은 대상체에 광을 조사할 수 있다. 예를 들어, 다중 광원(110)은 가시 광선의 특정 파장 대역, 근적외선(Near Infrared Ray, NIR)이나 중적외선(Mid Infrared Ray, MIR) 대역의 광을 조사하는 하나 이상의 광원을 포함하는 다중 광원(multiple light sources)일 수 있다. 또한, 다중 광원(110)은 독립 모듈로 구성된 하나 이상의 광원일 수 있고, 각 광원은 서로 다른 파장 대역의 광을 조사하도록 설정될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 다중 광원(110)은 물리적으로 하나의 모듈로 구성될 수 있고, 다중 파장 대역의 광을 순차적으로 반복하여 조사하도록 설정될 수 있다.
검출기(120)는 다중 광원(110)에서 조사된 광을 수광 할 수 있다. 여기서 검출기(120)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo teabsistor: PTr) 또는 전자 결합소자(charge-couple device: CCD)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 검출기(120)는 다중 광원으로부터 조사된 광이 대상체의 피부로부터 반사된(reflected) 광, 흡수(absorption) 광, 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광중의 적어도 하나를 광 신호(light signal)로 검출할 수 있다. 또한, 검출기(120)는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 미리 정해진 구조의 배열(array)로 다중 광원(110)과 일정 거리 이격되어 구현될 수 있다. 이하, 필요에 의해 설명되는 광 신호(light signal)는 하나 이상의 검출기(120)가, 다중 광원(110)으로부터 조사되어 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광을 검출한 신호를 의미할 수 있다.
처리부(130)는 하나 이상의 검출기에서 검출된 각 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정하기 위한 최적 광원을 결정할 수 있다. 예컨대, 다중 광원(110) 및 검출기(120)의 위치에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 광원은 달라질 수 있고, 여기서 최적 광원은 다중 광원(110)에 포함된 하나 이상의 광원 중에서 특정 위치의 광원을 의미할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 다중 광원(110)이 특정 파장 대역의 광을 조사하도록 설정된 하나 이상의 광원을 포함하는 경우, 최적 광원은 특정 파장 대역의 광을 조사하는 광원을 의미할 수 있다.
예를 들어, 도 2a는 다중 광원(110)이 서로 다른 파장 대역의 광을 조사하도록 설정된 일 예를 도시한다. 도 1 및 도 2a를 참조하면, 다중 광원(110)은 청색 광원(211)(예: 450nm의 파장 대역), 녹색 광원(212)(예: 550nm의 파장 대역), 적색 광원(213)(예: 700nm의 파장대역) 및 적외선 광원(214)(예: 1100nm의 파장 대역)의 광을 조사하는 광원을 포함하는 다중 광원(210)일 수 있다. 이때, 파장이 긴 광일수록 피부의 침투 깊이(penetration depth)는 깊어지고, 파장에 따른 광 경로를 고려하면 피부와 혈관 사이의 거리(예: 혈관의 깊이)에 따라 하나 이상의 검출기(220)에서 검출되는 산란된(scattered) 광 신호는 각 검출기(220)마다 다르게 측정될 수 있다. 일 예로, 처리부(130)는 하나 이상의 검출기(120)에서 각각 검출된 광 신호의 신호대잡음비(Signal to noise ratio, 이하 'SNR')를 산출하여, 산출된 광 신호가장 높은 SNR을 가지는 파장 대역의 광을 조사하는 광원을 최적 광원으로 결정할 수 있다. 한편, 도 2a는 서로 다른 파장의 광을 조사하는 다중 광원(210)에 관하여 도시하고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 다중 광원(210)은 모두 동일한 파장의 광을 조사하도록 설정될 수 있으며, 처리부(130)는 하나 이상의 검출기에서 각각 검출된 광 신호의 SNR을 산출하여, 가장 높은 SNR로 산출된 위치의 광원을 최적 광원으로 결정할 수 있다. 이때, 다중 광원(210)에 포함된 각 광원은 광원의 위치를 특정하기 위해 순차적으로 점멸할 수 있다.
또한, 도 2b는 대상체의 피부(230) 아래에 위치한 혈관(231)을 도시한다. 도 1 및 도 2b를 참조하면 대상체의 생체 성분 측정 위치에 따라 대상체의 피부(230)로부터 혈관(231)까지의 거리(예: z축)가 달라질 수 있다. 생체 성분 측정 장치(100)는 다중 광원(110) 및 하나 이상의 검출기(120)를 사용함으로써, 생체 성분의 측정 위치에 따라 혈관(231)의 깊이가 달라지는 경우에도 검출된 광신호의 특성을 이용하여 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 결정함으로써 정확하게 생체 성분을 측정할 수 있다.
처리부(130)는 결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정할 수 있다. 여기서, 생체 성분은 중성지방, 콜레스테롤, 단백질, 혈당 및 요산중의 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 이하 설명의 편의를 위해 생체 성분 측정 장치(100)가 중성 지방의 농도를 측정하는 실시예를 중심으로 설명한다.
처리부(130)는 수학식 1을 사용하여, 결정된 최적 광원의 광으로부터 검출된 후산란광 강도(backscattered intensity)를 기초로 중성 지방의 농도를 측정할 수 있다. 수학식 1은 특정 파장을 가지는 최적 광원 및 최적 광원에 대한 두개의 최적 검출기(예: 제1 검출기 및 제2 검출기)에서 검출된 광신호를 사용하여 중성 지방의 농도를 측정하는 경우를 가정한다. 여기서, 
는 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient), 
는 흡수 계수(Absorption coefficient), 
은 결정된 최적 광원으로부터 제1 검출기까지의 거리, 
은 결정된 최적 광원으로부터 제2 검출기까지의 거리, 
은 제1 검출기에서의 후산란광 강도(backscattered intensity) 및 
은 제2 검출기에서의 후산란광 강도(backscattered intensity)를 의미할 수 있다.
예를 들어, 처리부(130)는 하나 이상의 검출기중에서 적어도 두 검출기를 결정하고, 결정된 두 검출기에서 검출된 후산란광 강도(backscattered intensity)의 비율로 정의될 수 있는 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)의 변화량을 산출하여, 대상체의 중성 지방 농도를 측정할 수 있다. 예컨대, 처리부(130)는 대상체의 생체 성분에 변화가 발생하지 않는 기준 상태(예: 공복 상태)에서 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)를 산출하고, 지방이 포함된 음식을 섭취한 후 일정 시간이 경과한 후의 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)를 산출한 뒤에 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)의 변화량을 측정함으로써 대상체의 중성지방의 농도를 산출할 수 있다. 여기서 기준 상태는 사용자의 연령, 성별, 피부상태 및 측정 대상이 되는 생체 성분의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른, 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다. 도 4a는 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치의 최적 광원 및 검출기의 결정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4b는 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치의 다중 광원 및 검출기의 배열(array)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 생체 성분 측정 장치(300)는 다중 광원(310), 검출기(320) 및 처리부(330)를 포함할 수 있고, 처리부(330)는 SNR 산출부(331), 검출기 결정부(332) 및 성분 측정부(333)를 포함할 수 있다. 여기서 다중 광원 다중 광원(310) 및 검출기(320)는 도 1에 도시된 다중 광원(110) 및 검출기(120)와 기본적으로 동일한 구성으로, 이하 중복되지 않는 구성을 중심으로 설명한다.
SNR 산출부(331)는 다중 광원(310)의 각 광원 별로 하나 이상의 검출기(320)에서 검출된 각각의 광 신호에 대해 신호대잡음비(signal to noise, SNR)를 산출할 수 있다. 이하, 도 3 및 도 4a를 참조하여 SNR 산출부(331)가 다중 광원(310)의 각 광원 별로 하나 이상의 검출기(320)에서 검출된 각 광 신호에 대한 SNR을 산출하는 일 예를 설명한다.
다중 광원(310)은 하나 이상의 광원(411 내지 414)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 다중 광원에 포함된 하나 이상의 광원(411 내지 414)은 각각 다른 위치에 배치되고, 서로 다른 파장을 가지는 녹색 광원(411, 412) 및 적색 광원(413, 414)을 포함한다. 또한, 검출기(420)는 하나 이상으로 구성(421 내지 426)되며, 다중 광원(410)의 각 광원과 일정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
예를 들어, SNR 산출부(331)는 하나 이상의 검출기(421 내지 426) 각각에서 검출된 광 신호를 기초로각 광원(411 내지 414)별로 SNR을 산출할 수 있다. 일 예로, SNR 산출부(331)는 검출기(421)에서 검출된 광 신호를 사용하여 각 광원(411 내지 414)별로 SNR을 산출하고, 검출기(422)에서 검출된 광 신호를 사용하여 각 광원(411 내지 414)별로 SNR을 산출하는 방식으로 하나 이상의 검출기(421 내지 426) 각각에서 검출된 광 신호에 대하여 각 광원(411 내지 414)별로 SNR을 산출 할 수 있다.
검출기 결정부(332)는 산출된 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정할 수 있다. 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기는 광을 조사하고, 검출하는 위치에 따라 달라질 수 있으며, 검출기 결정부(332)는 산출된 신호대잡음비를 기초로 측정 위치의 변화에도 최적 검출기를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4a를 참조하면, 검출기 결정부(332)는 각 검출기(421 내지 426)에서 산출된 SNR의 크기순서에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정할 수 있다. 일 예로, 광 파장의 이동 경로를 고려하면 혈관이 피부에 가까이 위치한 손등의 경우 다중 광원(310)과 가깝게 위치한 검출기들(예: 421 내지 424)에서 검출된 광 신호의 SNR이 높게 산출될 수 있다. 이때, 검출기 결정부(332)는 가장 높은 SNR을 갖는 검출기(예: 421, 422)를 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기로 결정할 수 있다.
다른 예로, 다시 도 3 및 도 4a를 참조하면, 광 파장의 이동 경로를 고려하면 혈관이 피부에 멀리 위치한 손목의 경우 다중 광원(310)과 멀리 위치한 검출기들(예: 425 내지 426)에서 검출된 광 신호의 SNR이 높게 산출될 수 있다. 이때, 검출기 결정부(332)는 가장 높은 SNR을 갖는 검출기(예: 425, 426)를 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기로 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 검출기 결정부(332)는 다중 광원(310)의 각 광원(411 내지 414)의 조사된 광으로부터 검출된 광 신호의 SNR을 산출하고, 하나 이상의 검출기들(421 내지 426) 각각에서 SNR을 합산하고, 평균을 산출함으로써 평균 SNR의 크기 순서에 따라 검출기중의 적어도 일부를 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기로 결정할 수 있다.
광원 결정부(333)는 산출된 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 광원을 결정할 수 있다. 생체 성분 측정을 위한 최적 광원은 광을 조사하는 위치 및 광신호 검출 위치에 따라 달라질 수 있으며, 광원 결정부(333)는 산출된 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정 위치의 변화에도 최적 광원을 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4a를 참조하면, 광원 결정부(333)는 각 검출기(421 내지 426)에서 산출된 SNR의 크기순서에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 위치의 광원을 결정할 수 있다. 일 예로, 검출기들(421 내지 426)에서 검출된 각 광원의 광 신호를 기초로 산출된 SNR의 크기가 가장 큰 광원(예: 411)이 해당 측정 위치에서 최적 위치에 있는 광원으로 결정할 수 있다.
다른 예로, 광원 결정부(333)는 각 검출기(421 내지 426)에서 산출된 SNR의 크기순서에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 파장의 광원을 결정할 수 있다. 일 예로, 광 파장의 이동 경로를 고려하면 혈관이 피부에 가까이 위치한 손등의 경우 각 검출기들(예: 421 내지 426)에서 단파장의 녹색 광원(411 또는 412)의 광 신호에 대한 SNR이 전반적으로 높게 산출될 수 있다. 이때, 광원 결정부(333)는 장파장의 적색 광원(413, 414)보다 단파장의 녹색 광원(411, 412)을 해당 측정 위치에서 최적 파장을 갖는 광원으로 결정할 수 있다.
또한, 광원 결정부(333)는 각 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비의 평균을 산출하고, 산출된 평균값의 크기에 따라 최적 광원을 결정할 수 있다. 예를 들어, 혈관이 피부에 멀리 위치한 손목의 경우 각 검출기들(예: 421 내지 426)에서 장파장의 적색 광원(413 또는 414)의 광 신호에 대한 SNR이 전반적으로 높게 산출될 수 있다. 이때, 광원 결정부(333)는 검출기들(예: 421 내지 426)에서 검출된 광 신호를 녹색광 및 적색광으로 분류하고, 녹색광의 평균 SNR과 적색광의 평균 SNR을 비교하여 평균 SNR이 높은 적색 광원(413 또는 414중의 어느 하나)을 최적 광원으로 결정할 수 있다. 한편, 도 4a는 설명의 편의를 위해 녹색 광 및 적색 광이 대상체에 조사되는 경우를 설명하였으나, 광원의 파장은 다양하게 설정(예: 400nm~1300nm)되어 대상체에 조사될 수 있고, 광원 결정부(333)는 하나 이상의 검출기(320)에서 검출된 광 신호의 SNR 크기 순서에 따라 생체 성분 측정 위치에서 최적 파장 영역을 결정할 수 있다.
또한, 광원 결정부(333)는 생체 성분 측정을 위한 최적 광원의 위치 및 최적 파장 대역을 동시에 결정함으로써, 하나 이상의 동일한 파장 대역의 광을 조사하는 광원이 포함된 다중 광원에서도 최적 광원을 결정할 수 있다.
또 다른 예로, 광원 결정부(333)는 검출기 결정부(332)에서 결정된 최적 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 최적 광원을 결정할 수 있다. 예를 들어, 검출기 결정부(332)에서 최적 검출기로 검출기(421 및 422)가 결정된 경우, 광원 결정부(333)는 검출기(421 및 422)에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 최적 광원을 결정할 수 있다. 한편, 이에 제한되지 않으며 전술한 실시 예와 같이 검출기 결정부(332)는 신호대잡음비의 크기 순에 따라 결정된 최적 광원의 검출된 광 신호를 사용하여, 각 검출기별로 광 신호의 SNR을 산출하고 SNR의 크기 순에 따라 최적 검출기를 결정할 수 있다.
한편, 도 4b는 다중 광원(310) 및 검출기(320)의 배치에 관한 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3 및 도 4b를 참조하면, 다중 광원(310)은 하나 이상의 광원을 포함할 수 있으며, 미리 정해진 배열(array) 구조로 구성될 수 있다. 도 4b는 다중 광원(310)에 포함되는 광원이 서로 다른 파장(예: 적색(R), 청색(B), 녹색(G), 적외선(I))을 가지도록 구성된 일 예를 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않으며, 모두 동일한 파장(예: 광원 R)의 광원이 복수개로 구성될 수 있다. 이 경우, 광원 결정부(333)는 생체 성분 측정 위치에서 최적 위치의 광원을 최적 광원으로 결정할 수 있다.
검출기(320)는 사각형(Rectangular) 및 방사형(Radial)중의 하나 이상의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 구성될 수 있다. 도 4b를 참조하면, 검출기(320)는 하나 이상 존재하여 다중 광원(310)과 일정 거리 이격되어 미리 정해진 구조로 배치될 수 있으며 미리 정해진 구조는 특정 배열 형태에 제한되지 않는다.
생체 성분 측정부(334)는 생체 성분 측정 요청에 따라, 결정된 최적 광원 및 최적 검출기를 제어할 수 있다. 예를 들어, 생체 성분 측정부(334)는 생체 성분 측정 요청에 따라, 미리 결정된 최적 광원 및 최적 검출기를 제어하여, 최적 검출기에서 검출된 최적 광원의 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다. 일 예로, 생체 성분 측정부(334)는 결정된 검출기에서 검출된 광 신호의 강도(back scattered light intensity)를 기초로 산란 계수(scattered coefficient)를 산출하고, 산출된 산란 계수를 사용하여 생체 성분을 측정할 수 있다. 이때, 생체 성분 측정부(334)는 결정된 하나의 최적 광원 및 결정된 두개의 최적 검출기를 사용하여, 두 검출기에서 검출된 광 신호의 강도를 사용하여 생체 성분을 측정할 수 있다.
예를 들어, 수학식 1을 참조하여 생체 성분 측정부(334)가 혈중 중성 지방 농도를 측정하는 방법을 설명하면, 생체 성분 측정부(334)는 결정된 두 검출기(예: 제1 검출기 및 제2 검출기)에서 검출된 후산란광 강도(backscattered intensity)의 비율로 정의될 수 있는 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)의 변화량을 산출하여, 대상체의 중성 지방 농도를 측정할 수 있다. 예컨대, 생체 성분 측정부(334)는 는 대상체의 생체 성분에 변화가 발생하지 않는 기준 상태(예: 공복 상태)에서 결정된 최적 검출기에서 검출된 광 신호 중의 하나를 
(예: 제1 검출기에서의 후산란광 강도(backscattered intensity))으로 결정하고, 다른 하나를 
(예: 제2 검출기에서의 후산란광 강도(backscattered intensity))로 결정하고, 수학식 1로부터 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)를 산출할 수 있다. 또한, 생체 성분 측정부(334)는 지방이 포함된 음식을 섭취한 후 일정 시간이 경과한 후의 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)를 산출한 뒤에 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)의 변화량을 측정함으로써 대상체의 중성지방의 농도를 산출할 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 장치를 도시한 블록도이다. 도 5를 참조하면, 생체 성분 검출 장치(500)는 다중 광원(510), 검출기(520), 처리부(530). 통신부(540), 출력부(550), 센서부(560) 및 저장부(570)를 포함할 수 있다. 이때, 다중 광원(510), 검출기(520) 및 처리부(530)는 도 1 또는 도 3의 생체 성분 측정 장치(100, 300)의 다중 광원(110, 310), 검출기(120, 320) 및 처리부(130, 330)와 기본적으로 동일한 구성일 수 있으며, 이하 중복되지 않는 구성을 중심으로 설명한다.
통신부(540)는 처리부(530)의 제어 신호에 따라, 외부 장치와 유무선 네트워크로 연결되어 생체 성분 측정 결과를 외부 장치에 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(540)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, 3G, 4G 및 5G 통신 방식 등으로 통신하는 하나 이상의 모듈일 수 있다. 또한, 여기서 외부 장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 이동통신단말 등의 모바일 단말이나 데스크탑 PC, 노트북 PC, 랩탑 PC 등을 포함할 수 있다.
처리부(530)는 생체 성분 측정 장치(500)의 다중 광원(510) 및 검출기(520)으로부터 광 신호를 검출하지 않고, 통신부(540)를 통해 외부 장치로부터 광 신호에 관한 정보를 획득할 수 있다. 이때, 처리부(530)는 통신부(540)를 제어하여 외부의 광 신호 검출 장치로부터 대상체의 광 신호에 관한 정보를 수신할 수 있다.
출력부(550)는 다중 광원(510)의 출력 상태(예: 점멸 상태, 파장 대역 등), 검출기(520)의 배치 상태(예: 배열 구조 등), 검출기(520)에서 검출된 광 신호의 SNR, 처리부(530)의 최적 광원 및 최적 검출기 결정 결과와 생체 성분 측정 결과 및 통신부(550)의 데이터 송수신 상태를 포함한 각종 정보를 출력할 수 있다.
예를 들어, 출력부(550)는 처리부(530)의 최적 광원 및 최적 검출기 결정 결과와 생체 신호 측정 결과를 구획을 나누어 표시하고, 검출 대상 생체 성분 및 사용자의 상세 상세 정보를 표시할 수 있는 사용자 인터페이스(User Interface, UI)를 포함하는 터치 가능한 디스플레이일 수 있다. 한편, 이에 제한되지 않으며 출력부(550)는 청각(예: 음성 알람 등) 및 촉각(예: 진동 등)과 같은 비시각적 출력 방식을 사용하여 각종 정보를 출력할 수 있다.
센서부(560)는 대상체의 측정 위치의 변경 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(500)가 모바일 단말 또는 웨어러블 기기에 탑재된 경우, 움직임 또는 사용자의 변경 등에 따라 생체 성분 측정을 위한 다중 광원(510)의 광 조사 위치 및/또는 검출기(520)의 광 신호 검출 위치가 달라질 수 있다. 이때, 센서부(560)는 다중 광원(510) 및/또는 검출기(520)의 위치가 소정 임계 범위를 벗어나는 경우 대상체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지할 수 있다.
일 예로, 생체 성분 측정 장치(500)가 손목에 착용하는 웨어러블 기기(예: 스마트 워치)에 탑재된 경우, 센서부(560)는 초기 위치를 감지하고, 감지된 초기 위치의 중심으로부터 반경 1cm를 벗어나는 위치 변화가 감지되면, 대상체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지할 수 있다. 이때, 센서부(560)는 가속도 센서, 자이로센서, 모션 센서, 변위 센서, 압력 센서, 근접 센서, 중력 센서 및 이미지 센서 중의 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
센서부(560)에 의해 대상체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지되면, 처리부(530)는 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 다시 검출할 수 있다. 즉, 생체 성분 측정 장치(500)는 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 초기화 시에 결정하여 대상체의 생체 성분을 검출할 수 있고, 대상체의 측정 위치가 변경되면 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 갱신할 수 있다.
저장부(570)는 다중 광원(510)의 출력 상태(예: 점멸 상태, 파장 대역 등), 검출기(520)의 배치 상태(예: 배열 등), 검출기(520)에서 검출된 광 신호의 SNR, 처리부(530)의 최적 광원 및 최적 검출기 결정 결과와 생체 성분 측정 결과 및 통신부(550)의 데이터 송수신 상태를 포함한 각종 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(570)는 대상체의 생체 성분 별로 카테고리를 분류하여 측정 결과를 저장할 수 있고, 대상체의 측정 위치 변경에 따라 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 다시 결정하는 경우 그 위치에서의 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 분류하여 저장할 수 있다.
이때, 저장부(570)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어, SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory: RAM) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광 디스크를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 6은 일 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다. 도 6의 생체 성분 측정 방법은 도 1에 도시된 생체 성분 측정 장치(100)가 생체 성분을 측정하는 방법의 일 예일 수 있다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 생체 성분 측정 장치(100)는 다중 광원을 이용하여 대상체에 광을 조사할 수 있다(610). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)는 400nm 내지 1300nm 파장 대역의 하나 이상의 광원(예: 가시 광선의 특정 파장 대역, 근적외선(Near Infrared Ray, NIR)이나 중적외선(Mid Infrared Ray, MIR) 대역의 광 등)을 포함할 수 있다. 이때, 다중 광원은 독립 모듈로 구성된 하나 이상의 광원일 수 있고, 동일한 파장 대역의 광을 조사하는 경우, 하나 이상의 광원은 서로 위치를 달리하여 배치될 수 있다. 일 예로, 생체 성분 측정 장치(100)는 하나의 파장 대역을 갖는 다수의 광원을 순차적으로 대상체에 조사할 수 있다. 이에 제한되지 않으며, 서로 다른 파장 대역을 갖는 하나 이상의 광원을 사용하여 동시에 사용자의 피부에 광을 조사할 수 있다.
그 다음, 생체 성분 측정 장치(100)는 대상체에 조사된 광을 수광하여 광 신호를 검출할 수 있다(610). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(100)는 다중 광원으로부터 조사된 광이 대상체의 피부로부터 반사된(reflected) 광, 흡수(absorption) 광, 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광중의 적어도 하나를 광 신호(light signal)로 검출할 수 있다. 또한, 생체 성분 측정 장치(100)는 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있고, 여기서 검출기는 미리 정해진 구조의 배열(array)로 다중 광원과 일정 거리 이격되어 구현될 수 있다. 이하, 필요에 의해 설명되는 광 신호(light signal)는 생체 성분 측정 장치(100)가 하나 이상의 광원으로부터 조사되어 생체 성분에 의해 산란된(scattered) 광을 검출한 신호를 의미할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 검출된 각 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정하기 위한 최적 광원을 결정할 수 있다(620). 예를 들어, 생체 성분 검출 장치(100)의 광원 및/또는 검출기의 위치에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 광원은 달라질 수 있고, 여기서 최적 광원은 다중 광원에 포함된 하나 이상의 광원 중에서 특정 위치의 광원을 의미할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 생체 성분 측정 장치(100)가 특정 파장 대역의 광을 조사하도록 설정된 하나 이상의 광원을 포함하는 경우, 최적 광원은 특정 파장 대역의 광을 조사하는 광원을 의미할 수 있다.
예를 들어, 도 6 및 도 2a를 참조하면, 생체 성분 측정 장치(100)는 청색 광원(211)(예: 450nm의 파장 대역), 녹색 광원(212)(예: 550nm의 파장 대역), 적색 광원(213)(예: 700nm의 파장대역) 및 적외선 광원(214)(예: 1100nm의 파장 대역)의 광을 조사하는 광원을 포함하는 다중광원(210)을 포함할 수 있다. 이때, 파장이 긴 광일수록 피부의 침투 깊이(penetration depth)는 깊어지고, 파장에 따른 광 경로를 고려하면 피부와 혈관 사이의 거리(예: 혈관의 깊이)에 따라 하나 이상의 검출기(220)에서 검출되는 산란된(scattered) 광 신호는 각 검출기(220)마다 다르게 측정될 수 있다. 이때, 생체 성분 측정 장치(100)는 하나 이상의 검출기(220)에서 각각 검출된 광 신호의 신호대잡음비(Signal to noise ratio, 이하 'SNR')를 산출하여, 가장 높은 SNR을 가지는 파장 대역의 광을 조사하는 광원을 최적 광원으로 결정할 수 있다. 이와 같이, 생체 성분 측정 장치(100)는 다중 광원(210) 및 하나 이상의 검출기(220)를 사용함으로써, 대상체의 측정 위치에 따라 혈관(231)의 깊이가 달라지는 경우에도 피부로부터 혈관까지의 거리를 반영하여 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 결정함으로써 정확하게 생체 성분을 측정할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(100)는 결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정할 수 있다. 여기서, 생체 성분은 중성지방, 콜레스테롤, 단백질, 혈당 및 요산중의 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 이하 설명의 편의를 위해 생체 성분 측정 장치(100)가 중성 지방의 농도를 측정하는 실시예를 중심으로 설명한다.
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(110)가 수학식 1을 사용하여, 결정된 최적 광원의 광으로부터 검출된 후산란광 강도(backscattered intensity)를 산출하여 중성 지방의 농도를 측정할 수 있다. 일 예로, 생체 성분 측정 장치(100)는 대상체의 생체 성분에 변화가 발생하지 않는 기준 상태(예: 공복 상태)에서 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)를 산출하고, 지방이 포함된 음식을 섭취한 후 일정 시간이 경과한 후의 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)를 산출한 뒤에 감소된 산란 계수(reduced scattering coefficient)의 변화량을 측정함으로써 대상체의 중성지방의 농도를 산출할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다. 도 7에 도시된 생체 성분 측정 방법은, 도 3에 도시된 생체 성분 측정 장치(300)가 생체 성분을 측정하는 방법의 일 예일 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 생체 성분 측정 장치(300)는 대상체에 조사된 광을 수광하여, 광 신호(light signal)를 검출할 수 있다(710).
생체 성분 측정 장치(300)는 검출된 광 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise ratio, SNR)를 산출할 수 있다(720). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(300)는 다중 광원 및 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있고, 생체 성분 측정 장치(300)는 다중 광원의 각 광원 별로 하나 이상의 검출기 각각에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 산출할 수 있다(720).
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(300)는 하나 이상의 검출기에서 검출된 광 신호를 사용하여 각 광원 별로 SNR을 산출하고, 검출기에서 검출된 광 신호를 사용하여 각 광원 별로 SNR을 산출하는 방식으로 하나 이상의 검출기에서 검출된 광 신호에 대하여 각 광원 별로 SNR을 산출 할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(300)는 광원에서 조사된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정할 수 있다(730). 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기는 광의 조사 위치 및/또는 광 신호 검출 위치에 따라 달라질 수 있으며, 생체 성분 측정 장치(300)는 산출된 신호대잡음비를 기초로 측정 위치의 변화에도 최적 검출기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(300)는 각 검출기에서 산출된 SNR의 크기순서에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정할 수 있다. 일 예로, 광 파장의 이동 경로를 고려하면 혈관이 피부에 가까이 위치한 손등의 경우 다중 광원과 가깝게 위치한 검출기들에서 검출된 광 신호의 SNR이 높게 산출될 수 있다. 이때, 생체 성분 측정 장치(300)는 가장 높은 SNR을 갖는 검출기를 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기로 결정할 수 있다.
다른 예로, 생체 성분 측정 장치(300)는 다중 광원의 각 광원의 조사된 광으로부터 검출된 광 신호의 SNR을 산출하고, 하나 이상의 검출기들 각각에서 SNR을 합산하고, 평균을 산출함으로써 평균 SNR의 크기 순서에 따라 검출기중의 적어도 일부를 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기로 결정할 수 있다.
최적 검출기가 결정되고 나면, 생체 성분 측정 장치(300)는 결정된 최적 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 최적 광원을 결정할 수 있다(740). 생체 성분 측정을 위한 최적 광원은 광의 조사 위치 및/또는 광 신호의 검출 위치에 따라 달라질 수 있으며, 생체 성분 측정 장치(300)는 산출된 신호대잡음비를 기초로 측정 위치의 변화에도 최적 광원을 결정할 수 있다.
예를 들어, 생체 성분 측정 장치(300)는 각 검출기에서 산출된 SNR의 크기순서에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 위치의 광원을 결정할 수 있다. 일 예로, 검출기들에서 검출된 각 광원의 광 신호를 기초로 산출된 SNR의 크기가 가장 크게 산출된 광원을 해당 측정 위치에서의 최적 광원으로 결정할 수 있다.
다른 예로, 생체 성분 측정 장치(300)는 각 검출기에서 산출된 SNR의 크기순서에 따라 생체 성분 측정을 위한 최적 파장의 광원을 결정할 수 있다. 예컨대, 광 파장의 이동 경로를 고려하면 혈관이 피부에 가까이 위치한 손등의 경우 각 검출기들에서 단파장의 녹색 광원의 광 신호에 대한 SNR이 전반적으로 높게 산출될 수 있다. 이때, 생체 성분 측정 장치(300)는 장파장의 적색 광원보다 단파장의 녹색 광원을 해당 측정 위치에서 최적 파장을 갖는 광원으로 결정할 수 있다. 한편, 다중광원에 포함된 광원 중에서 최적 광원을 결정하는 방법은 이에 제한되지 않으며, 생체 성분 측정 장치(300)는 각 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비의 평균을 산출하고, 산출된 평균값의 크기에 따라 최적 광원을 결정할 수 있다. 일 예로, 생체 성분 측정 장치(300)는 녹색광의 평균 SNR과 적색광의 평균 SNR을 비교하여 평균 SNR이 높은 적색 광원을 최적 광원으로 결정할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(300)는 생체 성분 측정 요청에 따라, 미리 결정된 최적 광원 및 최적 검출기를 제어하여, 최적 검출기에서 검출된 최적 광원의 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다(750). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(300)는 결정된 검출기에서 검출된 광 신호의 강도(back scattered light intensity)를 기초로 산란 계수(scattered coefficient)를 산출하고, 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다. 이때, 생체 성분 측정 장치(300)는 결정된 하나의 최적 광원 및 결정된 두 개의 최적 검출기를 사용하여, 두 검출기에서 검출된 광 신호의 강도를 사용하여 생체 성분을 측정할 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 생체 성분 측정 방법을 도시한 흐름도이다. 도 8의 생체 성분 측정 방법은 도 5에 도시된 생체 성분 측정 장치(500)가 생체 성분을 측정하는 방법의 일 예일 수 있다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 생체 성분 측정 장치(500)는 대상체에 조사된 광을 수광하여, 광 신호(light signal)를 검출할 수 있다(810).
생체 성분 측정 장치(500)는 검출된 각 광 신호를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 광원을 결정할 수 있다(820). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(500)는 각 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비의 평균을 산출하고, 산출된 평균값의 크기에 따라 최적 광원을 결정할 수 있다.
최적 광원이 결정되면, 생체 성분 측정 장치(500)는 결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정할 수 있다(830). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(500)는 결정된 최적 광원에서 조사된 광을 적어도 두 개의 검출기를 사용하여 수광함으로써 광 신호를 검출하고, 검출된 광 신호의 강도(back scattered light intensity)를 기초로 산란 계수(scattered coefficient)를 산출하고, 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정할 수 있다. 이때, 생체 성분 측정 장치(500)는 결정된 하나의 최적 광원 및 결정된 두 개의 최적 검출기를 사용하여, 두 검출기에서 검출된 광 신호의 강도를 사용하여 생체 성분을 측정할 수 있다.
생체 성분 측정 장치(500)는 생체 성분 측정 결과를 포함한 각종 정보를 출력할 수 있다(840). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(500)는 다중 광원의 출력 상태(예: 점멸 상태, 파장 대역 등), 검출기의 배치 상태(예: 배열 구조 등), 검출기에서 검출된 광 신호의 SNR, 최적 광원 및 최적 검출기 결정 결과, 생체 성분 측정 결과 및 데이터 송수신 상태를 포함한 각종 정보를 출력할 수 있다. 이때, 생체 성분 측정 장치(500)는 시각적 및/또는 비시각적 출력 방식을 사용하여 각종 정보를 출력할 수 있다.
또한, 생체 성분 측정 장치(500)는 최적 광원 및 최적 검출기의 결정 경과와 생체 성분 측정 결과를 포함한 각종 정보를 저장할 수 있다(850). 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(500)는 대상체의 생체 성분 별로 카테고리를 분류하여 측정 결과를 저장할 수 있고, 대상체의 측정 위치 변경에 따라 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 다시 결정하는 경우 그 위치에서의 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 분류하여 저장할 수 있다.
한편, 생체 성분 측정 장치(500)는 대상체의 생체 성분 측정을 위한 위치의 변경 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 생체 성분 측정 장치(500)가 웨어러블 기기에 탑재되어 생체 성분을 검출하는 경우, 사용자의 움직임 등에 따라 생체 성분 측정을 위한 다중 광원의 광 조사 위치 및/또는 검출기의 광 신호 검출 위치가 달라질 수 있다. 생체 성분 측정 장치(500)는 대상체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지되면, 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 다시 검출할 수 있다. 즉, 생체 성분 측정 장치(500)는 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 초기화 시에 결정하여 대상체의 생체 성분을 검출할 수 있고, 대상체의 측정 위치가 변경되면 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 갱신할 수 있다.
이와 같이, 최적 광원 및/또는 최적 검출기를 갱신함으로써, 생체 성분 측정 요청시에 즉각적으로 생체 성분 측정을 수행할 수 있다.
한편, 본 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 개시된 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 생체 성분 측정 장치
110: 다중 광원
120: 검출기
130: 처리부
210: 다중 광원
211: 청색 광원
212: 녹색 광원
213: 적색 광원
214: 적외선 광원
220: 검출기
230: 피부
231: 혈관
300: 생체 성분 측정 장치
310: 다중 광원
320: 검출기
330: 처리부
331: SNR 산출부
332: 검출기 결정부
333: 광원 결정부
334: 성분 측정부
410: 다중 광원
411, 412: 녹색 광원
413, 414: 적색 광원
420: 검출기
421, 422, 423, 424, 425, 426: 검출기
500: 생체 성분 측정 장치
510: 다중 광원
520: 검출기
530: 처리부
540: 통신부
550: 출력부
560: 센서부
570: 저장부
110: 다중 광원
120: 검출기
130: 처리부
210: 다중 광원
211: 청색 광원
212: 녹색 광원
213: 적색 광원
214: 적외선 광원
220: 검출기
230: 피부
231: 혈관
300: 생체 성분 측정 장치
310: 다중 광원
320: 검출기
330: 처리부
331: SNR 산출부
332: 검출기 결정부
333: 광원 결정부
334: 성분 측정부
410: 다중 광원
411, 412: 녹색 광원
413, 414: 적색 광원
420: 검출기
421, 422, 423, 424, 425, 426: 검출기
500: 생체 성분 측정 장치
510: 다중 광원
520: 검출기
530: 처리부
540: 통신부
550: 출력부
560: 센서부
570: 저장부
Claims (20)
- 대상체에 광을 조사하는 다중 광원;
상기 다중 광원의 각 광원에서 조사된 광을 수광하여, 광 신호(light signal)를 검출하는 하나 이상의 검출기; 및
상기 하나 이상의 검출기에서 검출된 각 광 신호(light signal)를 기초로 생체 성분을 측정하기 위한 최적 광원을 결정하고, 결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정하는 처리부를 포함하는 생체 성분 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 다중 광원의 각 광원 별로, 하나 이상의 검출기 각각에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비(Signal to noise ratio, SNR)를 산출하는 SNR 산출부를 포함하는 생체 성분 측정 장치. - 제2항에 있어서,
상기 처리부는
상기 산출된 신호대잡음비의 크기 순에 따라 각 광원별로 상기 하나 이상의 검출기 중의 적어도 일부의 검출기를 선택하고, 선택된 적어도 일부의 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 상기 최적 광원을 결정하는 광원 결정부를 더 포함하는 생체 성분 측정 장치. - 제3항에 있어서,
상기 처리부는
각 광원별로 상기 선택된 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비의 평균을 산출하고, 산출된 평균값의 크기에 따라 상기 최적 광원을 결정하는 생체 성분 측정 장치. - 제2항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 산출된 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정하는 검출기 결정부를 더 포함하는 생체 성분 측정 장치. - 제5항에 있어서,
상기 검출기 결정부는
상기 결정된 최적 광원에서 조사된 광 신호의 신호대잡음비의 크기 순에 따라 상기 최적 검출기를 결정하는 생체 성분 측정 장치. - 제5항에 있어서,
상기 처리부는,
생체 성분 측정 요청에 따라, 상기 결정된 최적 광원 및 최적 검출기를 제어하고, 상기 최적 검출기에서 검출된 상기 최적 광원의 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정하는 성분 측정부를 더 포함하는 생체 성분 측정 장치. - 제7항에 있어서,
상기 성분 측정부는,
상기 결정된 검출기에서 검출된 광 신호의 강도(back scattered light intensity)를 기초로 산란 계수(scattered coefficient)를 산출하고, 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정하는 생체 성분 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 다중 광원은,
서로 다른 파장 대역의 광을 조사하도록 설정되고,
상기 하나 이상의 검출기는,
사각형(Rectangular) 및 방사형(Radial)중의 하나 이상의 미리 정해진 구조의 배열(array)로 구성되는 생체 성분 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 생체 성분은 중성지방, 콜레스테롤, 단백질, 혈당 및 요산중의 적어도 하나를 포함하는 생체 성분 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 처리부의 제어 신호에 따라, 외부 장치와 유무선 네트워크로 연결되어 생체 성분 측정 결과를 상기 외부 장치에 송신하는 통신부; 및
생체 성분 측정 결과를 포함한 각종 정보를 출력하는 출력부를 더 포함하는 생체 성분 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 대상체의 측정 위치의 변경 여부를 감지하는 센서부를 더 포함하고,
상기 처리부는,
상기 센서부에 의해 대상체의 측정 위치가 변경된 것으로 감지되면, 상기 최적 광원의 결정하는 과정을 다시 수행하는 생체 성분 측정 장치. - 다중 광원이 대상체에 조사된 광을 하나 이상의 검출기가 수광하여, 광 신호(light signal)를 검출하는 단계;
상기 하나 이상의 검출기에서 검출된 각 광 신호(light signal)를 기초로 생체 성분을 측정하기 위한 최적 광원을 결정하는 단계; 및
결정된 최적 광원을 사용하여 생체 성분을 측정하는 단계를 포함하는 생체 성분 측정 방법. - 제13항에 있어서,
상기 다중 광원의 각 광원 별로 하나 이상의 검출기 각각에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비(Signal to noise ratio, SNR)를 산출하는 단계를 더 포함하는 생체 성분 측정 방법. - 제14항에 있어서,
상기 최적 광원을 결정하는 단계는,
상기 산출된 신호대잡음비의 크기 순에 따라 각 광원별로 상기 하나 이상의 검출기 중의 적어도 일부의 검출기를 선택하고, 선택된 적어도 일부의 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비를 기초로 상기 최적 광원을 결정하는 생체 성분 측정 방법. - 제15항에 있어서,
상기 최적 광원을 결정하는 단계는,
각 광원별로 상기 선택된 검출기에서 검출된 광 신호의 신호대잡음비의 평균을 산출하고, 산출된 평균값의 크기에 따라 상기 최적 광원을 결정하는 생체 성분 측정 방법. - 제14항에 있어서,
상기 산출된 신호대잡음비를 기초로 생체 성분 측정을 위한 최적 검출기를 결정하는 단계를 포함하는 생체 성분 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 최적 검출기를 결정하는 단계는,
상기 결정된 최적 광원에서 조사된 광 신호의 신호대잡음비의 크기 순에 따라 상기 최적 검출기를 결정하는 생체 성분 측정 방법. - 제17항에 있어서,
상기 생체 성분을 측정하는 단계는,
생체 성분 측정 요청에 따라, 상기 결정된 최적 광원 및 최적 검출기를 제어하고, 상기 최적 검출기에서 검출된 상기 최적 광원의 광 신호를 기초로 생체 성분을 측정하는 생체 성분 측정 방법. - 제19항에 있어서,
최적 광원을 결정하는 단계는,
상기 결정된 검출기에서 검출된 광 신호의 강도(back scattered light intensity)를 기초로 산란 계수(scattered coefficient)를 산출하고, 산출된 산란 계수를 기초로 생체 성분을 측정하는 생체 성분 측정 방법.
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|---|---|
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Country Status (2)
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