KR20190101867A - Apparatus and method for estimation concentration of blood compound - Google Patents

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Abstract

A method for predicting concentrations of blood components comprises the following steps: removing drifts from NIR spectrum data and obtaining drift-free spectrum properties; obtaining a global property set based on the obtained drift-free spectrum properties; and predicting concentrations of blood components through regression analysis. According to the present invention, drifts are removed from near infrared spectrum data and the global property set is obtained to be used for predicting the concentrations of blood components so accuracy for predicting the concentrations of blood components can be improved.

Description

혈중 성분의 농도 예측 장치 및 방법{Apparatus and method for estimation concentration of blood compound}Apparatus and method for estimation concentration of blood compound

근적외선 분광 데이터를 이용하여 혈중 성분의 농도를 비침습적으로 추정하는 장치 및 방법과 관련된다.A device and method for non-invasive estimation of concentrations of blood components using near infrared spectral data.

혈중 성분의 농도를 모니터링하는 것은 항상 많은 관심을 끄는 주제이다. 혈중 성분의 농도를 모니터링하는 것은 전형적으로 피검체(인간 또는 동물)의 피부로부터 혈액 샘플을 얻는 침습적 방법으로 수행된다. 그러나, 비침습적 방법은 혈액 샘플의 수집이 필요하지 않다. 따라서, 비침습적인 방법은 하루에 여러 번 혈액 내의 특정 성분의 농도를 확인해야 하는 사람들에게 고통없이 혈액 내의 특정 성분을 모니터링할 수 있게 한다. 비침습적으로 혈중 성분의 농도를 모니터링하는 데 사용되는 일반적인 방법은 중적외선, 근적외선 및 라만 분광법이다.Monitoring the concentration of constituents in the blood is always a subject of great interest. Monitoring the concentration of blood components is typically performed by an invasive method of obtaining blood samples from the skin of a subject (human or animal). However, non-invasive methods do not require the collection of blood samples. Thus, non-invasive methods allow monitoring of certain components in the blood without pain for those who need to check the concentration of certain components in the blood several times a day. Common methods used to monitor the concentration of blood components non-invasively are mid-infrared, near-infrared and Raman spectroscopy.

상술한 방법 중 근적외선 분광법은 혈중 성분의 농도를 모니터링하는데 광범위하게 사용된다. 그러나, 근적외선 분광 데이터에 기반한 혈중 성분의 농도 예측은 특정 성분의 농도가 관심 대상이 아닌 다른 성분의 존재 하에서 계산될 때 매우 어렵다. 예컨대, 혈액의 포도당 농도를 모니터링할 때, 물, 콜라겐, 케라틴, 콜레스테롤 등과 같은 혈액 내의 다른 성분은 간섭 성분으로 작용한다. 또 다른 주요 과제는 예측에 사용되는 특징에 부정적인 영향을 미치는 드리프트 성분을 근적외선 분광 데이터에서 제거하는 것이다. 이는 근적외선 분광 데이터에 기반한 혈중 성분의 예측 정확도에 영향을 미친다.Near-infrared spectroscopy among the above-mentioned methods is widely used to monitor the concentration of blood components. However, the prediction of concentrations of blood components based on near infrared spectral data is very difficult when the concentration of one component is calculated in the presence of other components of interest. For example, when monitoring blood glucose levels, other components in the blood, such as water, collagen, keratin, cholesterol, and the like, act as interference components. Another major challenge is to remove drift components from near-infrared spectral data that negatively affect the features used for prediction. This affects the prediction accuracy of blood components based on near infrared spectral data.

종래 기술 중 하나는 최적의 필터를 사용하여 드리프트를 제거한다. 그러나, 이 방법은 정확하게 계산할 수 없는 오차 공분산 행렬(error covariance matrix)을 필요로 한다. 또 다른 종래 기술은 다수의 스펙트럼과 연관된 드리프트를 동시에 계산할 수 있는 베이스라인 산란 제거 알고리즘(baseline scatter removal algorithm)을 사용한다. 그러나, 이 방법은 동일한 형중 성분의 농도로 연속 측정할 것을 요구한다. 혈중 성분의 농도가 일반적으로 시간에 따라 변하기 때문에 이것은 불가능하다.One of the prior art uses an optimal filter to eliminate drift. However, this method requires an error covariance matrix that cannot be calculated accurately. Another prior art uses a baseline scatter removal algorithm that can calculate drifts associated with multiple spectra simultaneously. However, this method requires continuous measurement at the same concentration of components in the mold. This is not possible because the concentration of components in the blood usually changes over time.

따라서, 혈중 성분 농도를 모니터링하기 위해 근적외선 분광 데이터로부터 드리프트를 제거하는 방법이 필요하다. 또한, 회귀 분석을 이용하여 혈중 성분의 농도를 예측하는 데 사용할 수 있는 글로벌 특징 세트를 획득할 필요가 있다.Thus, there is a need for a method of removing drift from near infrared spectral data to monitor blood component concentrations. In addition, there is a need to obtain a global feature set that can be used to predict concentrations of blood components using regression analysis.

혈중 성분의 농도 예측 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an apparatus and method for predicting the concentration of blood components.

일 양상에 따른 혈중 성분의 농도 예측 방법은, NIR 분광 데이터로부터 드리프트를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계와, 상기 획득된 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 기반으로 글로벌 특징 세트를 획득하는 단계와, 상기 획득된 글로벌 특징 세트를 이용하여 회귀분석으로 혈중 성분의 농도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect, a method of predicting concentration of blood component may include removing drift from NIR spectral data to obtain drift-free spectral features, obtaining a global feature set based on the obtained drift-free spectral features; And predicting a concentration of blood components by regression analysis using the obtained global feature set.

상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계는, 주성분 분석을 이용하여 상기 드리프트를 제거할 수 있다.Acquiring the drift-free spectral features may remove the drift using principal component analysis.

상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계는, 상기 NIR 분광 데이터의 복수의 주성분들을 산출하는 단계와, 상기 복수의 주성분들로부터 드리프트 근사를 획득하는 단계와, 스펙트럼 특징의 크기에 따라 각 스펙트럼 특징에 대하여 상기 드리프트 근사로부터 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하는 단계와, 각 스펙트럼 특징에서 각 스펙트럼 드리프트 근사를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Acquiring the drift-free spectral features may include calculating a plurality of principal components of the NIR spectral data, obtaining a drift approximation from the plurality of principal components, and determining each spectral feature according to the magnitude of the spectral feature. Obtaining spectral drift approximation from the drift approximation, and obtaining drift-free spectral features by removing each spectral drift approximation from each spectral feature.

상기 복수의 주성분들로부터 드리프트 근사를 획득하는 단계는, 상기 복수의 주성분들로부터 드리프트를 포함하는 주성분을 선택하는 단계와, 상기 선택된 주성분의 미리 정의된 차수의 다항식 근사를 상기 드리프트 근사로 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Acquiring a drift approximation from the plurality of principal components, selecting a principal component including a drift from the plurality of principal components, and obtaining a polynomial approximation of a predetermined order of the selected principal component as the drift approximation It may include.

상기 복수의 주성분들로부터 드리프트를 포함하는 주성분을 선택하는 단계는 상기 복수의 주성분들에서 첫번째 주성분을 드리프트를 포함하는 주성분으로 선택할 수 있다.Selecting a main component including drift from the plurality of main components may select a first main component of the plurality of main components as a main component including drift.

상기 선택된 주성분의 미리 정의된 다항식 근사를 드리프트 근사로 획득하는 단계는 최소 제곱 에러를 최소화하는 다항식 근사를 드리프트 근사로 획득할 수 있다.Obtaining a predefined polynomial approximation of the selected principal component as a drift approximation may obtain a polynomial approximation that minimizes least square error as a drift approximation.

상기 드리프트 근사로부터 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하는 단계는, 상기 드리프트 근사를 정규화하는 단계와, 상기 정규화된 드리프트 근사를 상기 스펙트럼 특징의 진폭-스팬(amplitude-span)으로 스케일링하여 상기 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Obtaining a spectral drift approximation from the drift approximation comprises: normalizing the drift approximation and scaling the normalized drift approximation to an amplitude-span of the spectral feature to obtain the spectral drift approximation. It may include a step.

상기 드리프트 근사를 정규화하는 단계는 상기 드리프트 근사를 상기 드리프트 근사의 진폭-스팬으로 나누어 상기 드리프트 근사를 정규화할 수 있다.Normalizing the drift approximation may normalize the drift approximation by dividing the drift approximation by the amplitude-span of the drift approximation.

상기 글로벌 특징 세트를 획득하는 단계는, 콤파운드 벡터에 대한 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징의 유사도 값들을 획득하는 단계와, 상기 획득된 유사도 값들을 이용하여 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징에 대한 유사도 메트릭(similarity metric)을 획득하는 단계와, 상기 유사도 메트릭에 따라 상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들의 순위를 매기는 단계와, 미리 정의된 개수의 최적 트리프트-프리 스펙트럼 특징들을 글로벌 특징 세트로서 선택하는 단계를 포함할 수 있다.Acquiring the global feature set includes obtaining similarity values of each drift-free spectral feature for a compound vector, and using the obtained similarity values, a similarity metric for each drift-free spectral feature. ), Ranking the drift-free spectral features according to the similarity metric, and selecting a predefined number of optimal drift-free spectral features as a global feature set. have.

다른 양상에 따른 혈중 성분의 농도 예측 장치는, NIR 분광 데이터로부터 드리프트를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 드리프트 제거부와, 상기 획득된 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 기반으로 글로벌 특징 세트를 획득하는 글로벌 특징 추출부와, 상기 획득된 글로벌 특징 세트를 이용하여 회귀분석으로 혈중 성분의 농도를 예측하는 예측부를 포함할 수 있다.According to another aspect, an apparatus for predicting concentration of blood component may include: a drift removing unit configured to remove drift from NIR spectroscopic data to obtain drift-free spectral features, and to obtain a global feature set based on the obtained drift-free spectral features. A global feature extractor may include a predictor configured to predict concentrations of blood components by regression analysis using the obtained global feature set.

상기 드리프트 제거부는, 주성분 분석을 이용하여 상기 드리프트를 제거할 수 있다.The drift removing unit may remove the drift using principal component analysis.

상기 드리프트 제거부는, 상기 NIR 분광 데이터의 복수의 주성분들을 산출하고, 상기 복수의 주성분들로부터 드리프트 근사를 획득하고, 스펙트럼 특징의 크기에 따라 각 스펙트럼 특징에 대하여 상기 드리프트 근사로부터 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하고, 각 스펙트럼 특징에서 각 스펙트럼 드리프트 근사를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득할 수 있다.The drift removing unit calculates a plurality of principal components of the NIR spectral data, obtains a drift approximation from the plurality of principal components, and obtains a spectral drift approximation from the drift approximation for each spectral feature according to the magnitude of the spectral feature. In addition, each spectral drift approximation may be removed from each spectral feature to obtain drift-free spectral features.

상기 드리프트 제거부는, 상기 복수의 주성분들로부터 드리프트를 포함하는 주성분을 선택하고, 상기 선택된 주성분의 미리 정의된 차수의 다항식 근사를 상기 드리프트 근사로 획득할 수 있다.The drift removing unit may select a main component including a drift from the plurality of main components, and obtain a polynomial approximation of a predetermined order of the selected main component as the drift approximation.

상기 드리프트 제거부는, 상기 복수의 주성분들에서 첫번째 주성분을 드리프트를 포함하는 주성분으로 선택할 수 있다.The drift removing unit may select a first main component of the plurality of main components as a main component including drift.

상기 드리프트 제거부는, 최소 제곱 에러를 최소화하는 다항식 근사를 드리프트 근사로 획득할 수 있다.The drift removing unit may obtain a polynomial approximation that minimizes least square error as a drift approximation.

상기 드리프트 제거부는, 상기 드리프트 근사를 정규화하고, 상기 정규화된 드리프트 근사를 상기 스펙트럼 특징의 진폭-스팬(amplitude-span)으로 스케일링하여 상기 스펙트럼 드리프트 근사를 획득할 수 있다.The drift eliminator may normalize the drift approximation and obtain the spectral drift approximation by scaling the normalized drift approximation to an amplitude-span of the spectral feature.

상기 드리프트 제거부는, 상기 드리프트 근사를 상기 드리프트 근사의 진폭-스팬으로 나누어 상기 드리프트 근사를 정규화할 수 있다.The drift removing unit may normalize the drift approximation by dividing the drift approximation by the amplitude-span of the drift approximation.

상기 글로벌 특징 추출부는, 콤파운드 벡터에 대한 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징의 유사도 값들을 획득하고, 상기 획득된 유사도 값들을 이용하여 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징에 대한 유사도 메트릭(similarity metric)을 획득하고, 상기 유사도 메트릭에 따라 상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들의 순위를 매기고, 미리 정의된 개수의 최적 트리프트-프리 스펙트럼 특징들을 글로벌 특징 세트로서 선택할 수 있다.The global feature extracting unit obtains similarity values of each drift-free spectral feature with respect to a compound vector, obtains a similarity metric for each drift-free spectral feature using the obtained similarity values, and The drift-free spectral features may be ranked according to a similarity metric, and a predefined number of optimal drift-free spectral features may be selected as a global feature set.

근적외선 분광 데이터로부터 드리프트를 제거하고, 글로벌 특징 세트를 획득하여 혈중 성분의 농도 예측에 이용함으로써 혈중 성분의 농도 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.By removing drift from the near-infrared spectroscopic data and obtaining a global feature set and using it to predict the concentration of blood components, the accuracy of the concentration prediction of blood components can be improved.

도 1A는 일 실시예에 따라, 근적외선 분광 데이터를 이용하여 비침습적으로 관심 혈중 성분의 농도를 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1B는 일 실시예에 따라, 혈중 성분 농도 예측 장치를 도시한 블록도이다.
도 2A는 일 실시예에 따라, 피검체(S11)의 NIR 분광 데이터의 제1 주성분 및 이에 상응하는 선형 근사의 그래픽 표현을 도시한 예시도이다.
도 2B는 일 실시예에 따라, 피검체(S61)의 NIR 분광 데이터의 제1 주성분 및 이에 상응하는 선형 근사의 그래픽 표현을 도시한 예시도이다.
도 2C는 일 실시예에 따라, 피검체(S71)의 NIR 분광 데이터의 제1 주성분 및 이에 상응하는 선형 근사의 그래픽 표현을 도시한 예시도이다.
도 3은 일 실시예에 따라, 피검체(S11)에 대응하는 NIR 분광 데이터의 4-decimation의 제1 주성분을 도시한 예시도이다.
도 4는 일 실시예에 따라, 주성분 분석을 이용하여 드리프트를 제거하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 혈중 성분의 농도 예측을 위한 글로벌 특징들을 추출하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 혈중 성분 농도 예측 장치를 도시한 블록도이다.
1A is a flow diagram illustrating a method of non-invasively predicting the concentration of a blood component of interest using near infrared spectral data, in accordance with an embodiment.
1B is a block diagram illustrating an apparatus for predicting blood component concentration according to an embodiment.
FIG. 2A is an exemplary diagram showing a graphical representation of a first principal component and corresponding linear approximation of NIR spectral data of a subject S11, according to one embodiment. FIG.
FIG. 2B is an exemplary diagram showing a graphical representation of a first principal component and corresponding linear approximation of NIR spectral data of a subject S61, according to an embodiment.
FIG. 2C is an exemplary diagram showing a graphical representation of a first principal component and corresponding linear approximation of NIR spectral data of a subject S71, according to one embodiment. FIG.
3 is an exemplary diagram illustrating a first principal component of 4-decimation of NIR spectral data corresponding to a subject S11 according to an embodiment.
4 is a flowchart illustrating a method of eliminating drift using principal component analysis, according to an embodiment.
5 is a flowchart illustrating a method of extracting global features for predicting the concentration of blood components according to an embodiment.
6 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting blood component concentration according to another embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 설명이 실시예의 이해를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In addition, when it is determined that description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the understanding of the embodiments, detailed description thereof will be omitted.

한편, 각 단계들에 있어, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 수행될 수 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.On the other hand, in each step, each step may occur differently from the stated order unless the context clearly indicates a specific order. That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

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 포함하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and the terms 'comprise' or 'have', etc., refer to features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It is to be understood that the present invention is intended to indicate that there is, and does not preclude the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof in advance.

또한, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주 기능별로 구분한 것에 불과하다. 즉, 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있다. 각 구성부는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the division of the components in the present specification is only divided by the main function of each component. That is, two or more components may be combined into one component, or one component may be divided into two or more functions for each subdivided function. In addition, each component may perform additionally some or all of the functions of other components in addition to its main functions, and some of the main functions of each component are dedicated by other components. It may also be performed. Each component may be implemented in hardware or software, or a combination of hardware and software.

이하, NIR 분광법을 이용하여 비침습적으로 혈중 성분의 농도를 예측하는 방법을 설명한다. 또한, NIR 분광 데이터의 주성분들로부터의 정보를 이용하여 드리프트 제거 프로세스를 위한 드리프트 제거 알고리즘을 설명한다. 또한, 회귀분석을 이용하여 혈액 혼합물의 농도 예측을 위한 글로벌 특징 세트의 추출을 설명한다.Hereinafter, a method of non-invasively predicting the concentration of blood components using NIR spectroscopy will be described. In addition, the drift cancellation algorithm for the drift removal process is described using information from the principal components of the NIR spectral data. Regression analysis is also used to describe the extraction of a global feature set for concentration prediction of blood mixtures.

도 1a는 일 실시예에 따른, 근적외선 분광 데이터를 이용하여 비침습적으로 혈중 성분의 농도를 예측하는 방법을 도시한 흐름도이다. FIG. 1A is a flowchart illustrating a method of non-invasively predicting a concentration of blood components using near infrared spectral data according to an embodiment.

도 1a를 참조하면, 단계 102에서, 근적외선 분광 데이터 세트로부터 복수의 주성분들을 계산한다. 단계 104에서, 복수의 주성분들에서 드리프트 근사(drift approximation)를 획득한다. 또한, 단계 106에서 스펙트럼 특징의 크기에 따라 각 스펙트럼 특징에 대하여 드리프트 근사로부터 스펙트럼 드리프트 근사(spectral drift approximation)를 획득한다. 그 다음, 단계 108에서, 각 스펙트럼 특징에서 각각의 스펙트럼 드리프트 근사를 감산함으로써, 스펙트럼 특징들로부터 드리프트를 제거한다. 단계 110에서, 스펙트럼 특징들로부터 드리프트를 제거되면, 복수의 피검체에 대한 글로벌 특징 세트를 획득한다. 마지막으로 단계 112에서, 획득된 글로벌 특징 세트를 이용하여 회귀분석을 통해 혈중 성분의 농도를 예측한다.Referring to FIG. 1A, in step 102, a plurality of principal components are calculated from a near infrared spectral data set. In step 104, a drift approximation is obtained on the plurality of principal components. Further, in step 106, a spectral drift approximation is obtained from the drift approximation for each spectral feature according to the magnitude of the spectral feature. Then, in step 108, drift is removed from the spectral features by subtracting each spectral drift approximation from each spectral feature. In step 110, once the drift is removed from the spectral features, a global feature set for a plurality of subjects is obtained. Finally, in step 112, the concentration of blood components is predicted through regression analysis using the obtained global feature set.

도 1b는 일 실시예에 따라, 혈중 성분 농도 예측 장치를 도시한 블록도이다.1B is a block diagram illustrating an apparatus for predicting blood component concentration according to an embodiment.

도 1b를 참조하면, 혈중 성분 농도 예측 장치(150)는 드리프트 제거부(152), 글로벌 특징 추출부(154) 및 예측부(156)을 포함할 수 있다. 여기서 드리프트 제거부(152), 글로벌 특징 추출부(154) 및 예측부(156)는 하나 이상의 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 각 모듈의 하나 이상의 기능이 이하에서 상세히 설명된다. Referring to FIG. 1B, the blood component concentration prediction apparatus 150 may include a drift remover 152, a global feature extractor 154, and a predictor 156. The drift remover 152, the global feature extractor 154, and the predictor 156 may be implemented by one or more processors. One or more functions of each module are described in detail below.

드리프트 제거부(152)는 NIR 분광 데이터로부터 드리프트를 계산하고 제거할 수 있다. NIR 분광 데이터는 다음과 같이 획득될 수 있다.The drift remover 152 may calculate and remove the drift from the NIR spectral data. NIR spectral data can be obtained as follows.

먼저, 표준 침습적 절차(standard invasive procedure)를 이용하여 혈중 성분 값을 획득한다. 다음, 근적외선 분광계를 이용하여 피검체에 비침습적 스펙트럼 스캔을 수행하여 원시 NIR 스펙트럼을 획득한다. 원시 NIR 스펙트럼은 침습적 절차로 획득된 혈중 성분의 값으로 라벨링된다. 획득된 원시 NIR 스펙트럼을 전처리하여 콤파운드 스펙트럼을 획득한다. 컴파운드 스펙트럼 및 관련 성분 값은, 연속적인 측정에서 얻어진 데이터를 이용하여 행렬 X의 형태로 배열될 수 있으며, 이하에서는 데이터 행렬로 호칭될 수 있다.First, blood component values are obtained using a standard invasive procedure. Next, a non-invasive spectral scan is performed on the subject using a near infrared spectrometer to obtain a raw NIR spectrum. Raw NIR spectra are labeled with values of blood components obtained by invasive procedures. The raw NIR spectrum obtained is preprocessed to obtain a compound spectrum. Compound spectra and related component values can be arranged in the form of a matrix X using data obtained from successive measurements, hereinafter referred to as data matrix.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서,

Figure pat00002
는 콤파운드 벡터(compound vector)이다. 행렬
Figure pat00003
는 NIR 분광 데이터이다. NIR 분광 데이터는 관심 성분의 예측 정확도에 영향을 미치는 드리프트에 의해 영향을 받을 수 있다. 행렬
Figure pat00004
의 각 열(column)은 파장
Figure pat00005
와 관련된 흡수 스펙트럼이며 벡터
Figure pat00006
로 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서 흡수 스펙트럼
Figure pat00007
은 "스펙트럼 특징" 또는 "특징"으로 지칭될 수 있다.here,
Figure pat00002
Is a compound vector. procession
Figure pat00003
Is NIR spectral data. NIR spectral data can be affected by drift that affects the prediction accuracy of the component of interest. procession
Figure pat00004
Each column of is a wavelength
Figure pat00005
The absorption spectrum associated with the vector
Figure pat00006
It can be represented as. In some embodiments an absorption spectrum
Figure pat00007
May be referred to as a "spectral feature" or a "feature".

Figure pat00008
Figure pat00008

흡수 스펙트럼

Figure pat00009
은 다음과 같이 표현될 수 있다.Absorption spectrum
Figure pat00009
Can be expressed as

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서,

Figure pat00011
는 실제 흡수 스펙트럼이고,
Figure pat00012
는 실제 흡수 스펙트럼에 영향을 주는 드리프트일 수 있다.here,
Figure pat00011
Is the actual absorption spectrum,
Figure pat00012
May be a drift that affects the actual absorption spectrum.

드리프트 제거부(152)는 드리프트 성분의 추정치

Figure pat00013
를 획득하고, 홉수 스펙트럼
Figure pat00014
에서 드리프트 성분의 추정치
Figure pat00015
를 감산하여 다음과 같이 드리프트-프리 스펙트럼
Figure pat00016
을 획득할 수 있다.The drift removing unit 152 estimates the drift component
Figure pat00013
To obtain the hop number spectrum
Figure pat00014
Estimate of the drift component in
Figure pat00015
Subtract the drift-free spectrum as
Figure pat00016
Can be obtained.

Figure pat00017
Figure pat00017

일 실시예에 따르면, 드리프트 제거부(152)는 주성분 분석(principal component analysis, PCA)를 이용하여 드리프트를 제거할 수 있다. 드리프트 제거부(152)는 다음과 같이, i 번째 주성분

Figure pat00018
을 획득하기 위해 PCA 연산을 수행할 수 있다.According to an embodiment, the drift removing unit 152 may remove the drift using principal component analysis (PCA). The drift removing unit 152 is the i-th main component as follows
Figure pat00018
PCA operation may be performed to obtain.

Figure pat00019
Figure pat00019

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서, 변수들은 표준 표기법을 따른다. 데이터 세트의 드리프트 성분이 데이터 세트를 기반으로 하는 예측에 영향을 줄 정도로 중요하면, 데이터 세트의 첫 번째 주성분에 나타날 수 있다. 그렇지 않다면, 드리프트는 i 번째 주성분에 나타날 수 있다. 또한, 모든 주성분은 상관관계가 없으므로 드리프트 성분이 i 번째 주성분에 포착되면, 드리프트 성분은 다른 주성분에 현저하게 나타날 가능성은 낮다고 합리적으로 가정할 수 있다. 드리프트가 나타내는 i 번째 주성분을

Figure pat00021
로 표기하기로 한다.Here, the variables follow standard notation. If the drift component of a data set is significant enough to affect prediction based on the data set, it may appear in the first principal component of the data set. Otherwise, drift may appear in the i th principal component. In addition, since all the principal components are not correlated, it can be reasonably assumed that if the drift component is trapped in the i-th principal component, the drift component is unlikely to be prominent in other principal components. The i th principal component represented by the drift
Figure pat00021
It is written as.

도 2a 내지 도 2c는 일 실시예에 따라, S11, S61 및 S71로 라벨링된 서로 다른 피검체의 NIR 분광 데이터의 첫 번째 주성분 및 이에 상응하는 선형 근사를 도시한 그래픽 표현이다. 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 드리프트 성분이 우세하며, 선형 근사의 기울기는 시간에 대한 드리프트 변화율을 제공할 수 있다.2A-2C are graphical representations showing the first principal component and corresponding linear approximation of NIR spectral data of different subjects labeled S11, S61 and S71, according to one embodiment. As shown in FIGS. 2A-2C, the drift component predominates, and the slope of the linear approximation can provide a rate of drift change over time.

도 3은 일 실시예에 따라, 피검체 S11의 NIR 분광 데이터의 4-데시메이션(4-decimation)의 첫 번째 주성분을 도시한다. 이 경우, 다음과 같은 NIR 분광 데이터를 고려할 수 있다.3 illustrates the first principal component of 4-decimation of NIR spectral data of Subject S11, according to one embodiment. In this case, the following NIR spectral data can be considered.

Figure pat00022
Figure pat00022

분광 데이터

Figure pat00023
의 d-데시메이션은 다음과 같이 정의될 수 있다.Spectral data
Figure pat00023
The d-decimation of may be defined as follows.

Figure pat00024
Figure pat00024

세트

Figure pat00025
는 행렬
Figure pat00026
의 모든 d 번째 행(row)을 포함함으로써 획득될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이,
Figure pat00027
의 첫 번째 주성분은 기울기가 도 2a의 원본 행렬
Figure pat00028
의 기울기의 약 4배인 선형 근사에 의해 특징지어질 수 있다. 이것은 드리프트 성분이 첫 번째 주성분에 본질적으로 포착됨을 나타낼 수 있다.set
Figure pat00025
Is a matrix
Figure pat00026
It can be obtained by including every d-th row of. As shown in FIG. 3,
Figure pat00027
The first principal component of is the slope of the original matrix of Figure 2a.
Figure pat00028
It can be characterized by a linear approximation of about four times the slope of. This may indicate that the drift component is essentially trapped in the first principal component.

도 4는 일 실시예에 따른 주성분 분석을 이용하여 드리프트를 제거하는 방법을 도시한 흐름도이다. 일 실시예에 따르면, 드리프트 제거부(152)는 주성분 분석을 이용하여 드리프트를 제거할 수 있다. 단계 402에서, 드리프트를 특징으로 하는 주성분

Figure pat00029
를 복수의 주성분들에서 선택한다. 단계 404에서, 선택된 주성분
Figure pat00030
의 다항식 근사
Figure pat00031
를 드리프트 근사로 획득한다. 일 실시예에 따르면, 드리프트 근사
Figure pat00032
는 최소 제곱 에러
Figure pat00033
를 최소화하는
Figure pat00034
로 획득될 수 있다. 또한, 단계 406에서, 각 홉수 스펙트럼
Figure pat00035
에 대하여, 드리프트 근사를
Figure pat00036
의 크기에 따라 스케일링하여 스펙트럼 드리프트 근사
Figure pat00037
를 획득할 수 있다. 스펙트럼 드리프트 근사
Figure pat00038
는 다음과 같이 획득될 수 있다.4 is a flowchart illustrating a method of eliminating drift using principal component analysis according to an embodiment. According to an embodiment, the drift removing unit 152 may remove the drift using principal component analysis. In step 402, the principal component characterized by the drift
Figure pat00029
Is selected from a plurality of principal components. In step 404, the selected principal component
Figure pat00030
Polynomial approximation
Figure pat00031
Is obtained by drift approximation. According to one embodiment, a drift approximation
Figure pat00032
Is the least squared error
Figure pat00033
To minimize
Figure pat00034
It can be obtained as. Further, in step 406, each hop number spectrum
Figure pat00035
Against, drift approximation
Figure pat00036
Approximation of spectral drift by scaling according to the size of
Figure pat00037
Can be obtained. Spectral Drift Approximation
Figure pat00038
Can be obtained as follows.

Figure pat00039
Figure pat00039

여기서,

Figure pat00040
Figure pat00041
에 의해 주어지는
Figure pat00042
의 진폭 스팬(amplitude span)이고,
Figure pat00043
Figure pat00044
에 의해 주어지는
Figure pat00045
의 진폭 스팬일 수 있다.here,
Figure pat00040
Is
Figure pat00041
Given by
Figure pat00042
Is the amplitude span of,
Figure pat00043
Is
Figure pat00044
Given by
Figure pat00045
It can be the amplitude span of.

마지막으로 단계 408에서, 모든 파장

Figure pat00046
에 대해 각각의
Figure pat00047
에서 스펙트럼 드리프트 근사
Figure pat00048
를 감산하여 드리프트 제거가 수행된다. 이것은 다음과 같이 표현될 수 있다.Finally at step 408, all wavelengths
Figure pat00046
For each
Figure pat00047
Spectral Drift Approximation
Figure pat00048
Subtraction is performed to remove drift. This can be expressed as

Figure pat00049
Figure pat00049

일부 실시예에서,

Figure pat00050
는 드리프트-프리 스펙트럼 특징 또는 트리프트-프리 특징으로 호칭될 수 있다.In some embodiments,
Figure pat00050
May be referred to as a drift-free spectral feature or a trift-free feature.

도 5는 일 실시예에 따른 혈중 성분의 농도 예측을 위한 글로벌 특징들을 추출하는 것과 관련된 하나 이상의 단계를 도시한 흐름도이다. 이 실시예에서, 글로벌 특징들을 추출하기 위해 글로벌 특징 추출부(154)에 의해 수행되는 하나 이상의 단계들이 이하에서 설명된다. 단계 502에서, 각 콤파운드 벡터에 대한 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징의 유사도 값을 획득한다.

Figure pat00051
로 표시되는 P 개의 피검체가 존재하며, 피검체
Figure pat00052
에 대한 대응 드리프트-프리 스펙트럼 특징들은
Figure pat00053
로 표시하고, 혼합물의 농도는
Figure pat00054
로 표시하면, 일 실시예에 따르면 유사도 값은 드리프트-프리 스펙트럼 특징
Figure pat00055
과 콤파운드 벡터
Figure pat00056
의 상관관계로 획득될 수 있다. 이를 수학식으로 표현하면 다음과 같다.FIG. 5 is a flow diagram illustrating one or more steps associated with extracting global features for predicting concentration of a blood component, according to one embodiment. In this embodiment, one or more steps performed by the global feature extractor 154 to extract global features are described below. In step 502, a similarity value of each drift-free spectral feature for each compound vector is obtained.
Figure pat00051
There are P subjects represented by
Figure pat00052
The corresponding drift-free spectral features for
Figure pat00053
And the concentration of the mixture
Figure pat00054
In one embodiment, the similarity value is a drift-free spectral feature.
Figure pat00055
And compound vector
Figure pat00056
It can be obtained by the correlation of. This is expressed as an equation.

Figure pat00057
Figure pat00057

단계 504에서, 모든 피검체에 걸쳐 획득된 유사도 값을 이용하여 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징에 대한 유사도 메트릭(similarity metric)을 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유사도 메트릭은 다음과 같이 계산될 수 있다.In step 504, a similarity metric for each drift-free spectral feature may be obtained using the similarity value obtained across all the subjects. According to one embodiment, the similarity metric may be calculated as follows.

Figure pat00058
Figure pat00058

단계 506에서, 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 유사도 메트릭에 따라 순위를 매긴다. 단계 508에서, 회귀분석을 이용하여 혈중 성분 농도의 예측을 위해 K개의 최적 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 선택한다. K의 값은 예측에 사용된 특정 회귀분석 방법의 성능에 따라 결정될 수 있다. 이 K개의 최적 드리프트-프리 스펙트럼 특징들은 "글로벌 특징들"로 호칭될 수 있다.In step 506, the drift-free spectral features are ranked according to the similarity metric. In step 508, regression analysis is used to select K optimal drift-free spectral features for prediction of blood component concentrations. The value of K can be determined by the performance of the particular regression method used for the prediction. These K optimal drift-free spectral features may be referred to as “global features”.

획득된 글로벌 특징들에 기초하여, 예측부(156)는 드리프트-프리 분광 데이터로부터 회귀분석을 이용하여 혈액 혼합물의 농도를 예측할 수 있다.Based on the obtained global features, the prediction unit 156 may estimate the concentration of the blood mixture using regression analysis from the drift-free spectral data.

도 6은 다른 실시예에 따른 혈중 성분 농도 예측 장치를 도시한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating an apparatus for predicting blood component concentration according to another embodiment.

도 6을 참조하면, 프로세서(610), 입력부(620), 저장부(630), 통신부(640) 및 출력부(650)를 포함할 수 있다. 여기서 프로세서(610)는 도 2의 드리프트 제거부(152), 글로벌 특징 추출부(154) 및 예측부(156)의 기능을 수행할 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 6, the processor 610 may include an input unit 620, a storage unit 630, a communication unit 640, and an output unit 650. Since the processor 610 may perform the functions of the drift removing unit 152, the global feature extracting unit 154, and the predicting unit 156 of FIG. 2, a detailed description thereof will be omitted.

입력부(620)는 NIR 분광 데이터를 입력받을 수 있다. 또한, 입력부(620)는 사용자로부터 다양한 조작신호를 입력 받을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입력부(620)는 키 패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패드(touch pad)(정압/정전), 조그 휠(Jog wheel), 조그 스위치(Jog switch), H/W 버튼 등을 포함할 수 있다. 특히, 터치 패드가 디스플레이와 상호 레이어 구조를 이룰 경우, 이를 터치 스크린이라 부를 수 있다.The input unit 620 may receive NIR spectral data. In addition, the input unit 620 may receive various operation signals from the user. According to an embodiment, the input unit 620 may include a key pad, a dome switch, a touch pad (static pressure / capacitance), a jog wheel, a jog switch. , H / W button and the like. In particular, when the touch pad forms a mutual layer structure with the display, this may be referred to as a touch screen.

저장부(630)는 혈중 성분 농도 예측 장치(600)의 동작을 위한 프로그램 또는 명령들을 저장할 수 있고, 혈중 성분 농도 예측 장치(600)에 입력되는 데이터, 혈중 성분 농도 예측 장치(600)에서 처리된 데이터 및 혈중 성분 농도 예측 장치(600)로부터 출력되는 데이터를 저장할 수 있다. The storage unit 630 may store a program or commands for the operation of the blood component concentration predicting apparatus 600, and the data input to the blood component concentration predicting apparatus 600 may be processed by the blood component concentration predicting apparatus 600. Data and data output from the blood component concentration prediction apparatus 600 may be stored.

저장부(630)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드 디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예컨대, 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, 광디스크 등 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 혈중 성분 농도 예측 장치(600)는 인터넷 상에서 저장부(630)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 등 외부 저장 매체를 운영할 수도 있다.The storage unit 630 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory), RAM Random Access Memory (RAM), Static Random Access Memory (SRAM), Read Only Memory (ROM), Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM), Programmable Read Only Memory (PROM), Magnetic Memory, Magnetic Disk, Optical Disk And at least one type of storage medium. In addition, the blood component concentration prediction apparatus 600 may operate an external storage medium such as a web storage that performs a storage function of the storage unit 630 on the Internet.

통신부(640)는 외부 장치와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 통신부(640)는 혈중 성분 농도 예측 장치(600)에 입력된 데이터, 저장된 데이터, 처리된 데이터 등을 외부 장치로 전송하거나, 외부 장치로부터 혈중 성분 농도 추정에 도움이 되는 다양한 데이터를 수신할 수 있다.The communication unit 640 may communicate with an external device. For example, the communication unit 640 may transmit data inputted to the blood component concentration predicting apparatus 600, stored data, processed data, etc. to an external device, or may receive various data to help estimate blood component concentration from the external device. Can be.

이때, 외부 장치는 혈중 성분 농도 예측 장치(600)에 입력된 데이터, 저장된 데이터, 처리된 데이터 등을 사용하는 의료 장비, 결과물을 출력하기 위한 프린트 또는 디스플레이 장치일 수 있다. 이외에도 외부 장치는 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿, 노트북, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 웨어러블 디바이스 등 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In this case, the external device may be a medical device using data inputted to the blood component concentration predicting device 600, stored data, processed data, or the like, or a print or display device for outputting a result. In addition, the external device may be a digital TV, a desktop computer, a mobile phone, a smart phone, a tablet, a notebook, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), a navigation device, an MP3 player, a digital camera, a wearable device, and the like. It doesn't work.

통신부(640)는 블루투스(bluetooth) 통신, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신, 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), WLAN 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 적외선(Infrared Data Association, IrDA) 통신, WFD(Wi-Fi Direct) 통신, UWB(ultra-wideband) 통신, Ant+ 통신, WIFI 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, 3G 통신, 4G 통신 및 5G 통신 등을 이용하여 외부 장치와 통신할 수 있다. 그러나, 이는 일 예에 불과할 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다.The communication unit 640 may include Bluetooth communication, BLE (Bluetooth Low Energy) communication, Near Field Communication (Near Field Communication), WLAN communication, Zigbee Communication, Infrared Data Association (IrDA) communication, WFD (Wi-Fi Direct) communication, ultra-wideband (UWB) communication, Ant + communication, WIFI communication, Radio Frequency Identification (RFID) communication, 3G communication, 4G communication and 5G communication can be used to communicate with external devices. However, this is only an example and is not limited thereto.

출력부(650)는 혈중 성분 농도 예측 장치(600)에 입력된 데이터, 저장된 데이터, 처리된 데이터 등을 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 출력부(650)는 혈중 성분 농도 예측 장치(600)에 입력된 데이터, 저장된 데이터, 처리된 데이터 등을 청각적 방법, 시각적 방법 및 촉각적 방법 중 적어도 하나의 방법으로 출력할 수 있다. 이를 위해 출력부(650)는 디스플레이, 스피커, 진동기 등을 포함할 수 있다.The output unit 650 may output data input to the blood component concentration prediction apparatus 600, stored data, processed data, and the like. According to one embodiment, the output unit 650 outputs the data, stored data, processed data, etc. input to the blood component concentration prediction apparatus 600 by at least one method of an auditory method, a visual method and a tactile method. can do. To this end, the output unit 650 may include a display, a speaker, a vibrator, and the like.

상술한 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함할 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 작성되고 실행될 수 있다.The above-described embodiments can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium may include all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media may include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical disk, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is created and executed in a distributed fashion.

이제까지 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the invention. Therefore, the scope of the present invention should be construed to include various embodiments that are not limited to the above-described embodiments and fall within the scope equivalent to the contents described in the claims.

150: 혈중 성분 농도 예측 장치
152: 드리프트 제거부
154: 글로벌 특징 추출부
156: 예측부
150: blood component concentration prediction device
152: drift removing unit
154: global feature extraction unit
156: prediction unit

Claims (18)

NIR 분광 데이터로부터 드리프트를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계;
상기 획득된 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 기반으로 글로벌 특징 세트를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 글로벌 특징 세트를 이용하여 회귀분석으로 혈중 성분의 농도를 예측하는 단계; 를 포함하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
Removing drift from the NIR spectral data to obtain drift-free spectral features;
Obtaining a global feature set based on the obtained drift-free spectral features; And
Predicting concentrations of blood components by regression analysis using the obtained global feature set; Including,
Method for predicting the concentration of blood components.
제1항에 있어서,
상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계는,
주성분 분석을 이용하여 상기 드리프트를 제거하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 1,
Obtaining the drift-free spectral features,
To remove the drift using principal component analysis,
Method for predicting the concentration of blood components.
제1항에 있어서,
상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계는,
상기 NIR 분광 데이터의 복수의 주성분들을 산출하는 단계;
상기 복수의 주성분들로부터 드리프트 근사를 획득하는 단계;
스펙트럼 특징의 크기에 따라 각 스펙트럼 특징에 대하여 상기 드리프트 근사로부터 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하는 단계; 및
각 스펙트럼 특징에서 각 스펙트럼 드리프트 근사를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 단계; 를 포함하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 1,
Obtaining the drift-free spectral features,
Calculating a plurality of principal components of the NIR spectral data;
Obtaining a drift approximation from the plurality of principal components;
Obtaining a spectral drift approximation from the drift approximation for each spectral feature according to the magnitude of the spectral feature; And
Removing each spectral drift approximation from each spectral feature to obtain drift-free spectral features; Including,
Method for predicting the concentration of blood components.
제3항에 있어서,
상기 복수의 주성분들로부터 드리프트 근사를 획득하는 단계는,
상기 복수의 주성분들로부터 드리프트를 포함하는 주성분을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 주성분의 미리 정의된 차수의 다항식 근사를 상기 드리프트 근사로 획득하는 단계; 를 포함하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 3,
Obtaining a drift approximation from the plurality of principal components,
Selecting a principal component including drift from the plurality of principal components; And
Obtaining a polynomial approximation of a predefined order of the selected principal component as the drift approximation; Including,
Method for predicting the concentration of blood components.
제4항에 있어서,
상기 복수의 주성분들로부터 드리프트를 포함하는 주성분을 선택하는 단계는 상기 복수의 주성분들에서 첫번째 주성분을 드리프트를 포함하는 주성분으로 선택하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 4, wherein
Selecting a main component including drift from the plurality of main components is to select the first main component of the plurality of main components as a main component including drift,
Method for predicting the concentration of blood components.
제4항에 있어서,
상기 선택된 주성분의 미리 정의된 다항식 근사를 드리프트 근사로 획득하는 단계는 최소 제곱 에러를 최소화하는 다항식 근사를 드리프트 근사로 획득하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 4, wherein
Acquiring a predefined polynomial approximation of the selected principal component as a drift approximation, obtaining a polynomial approximation that minimizes least square error as a drift approximation,
Method for predicting the concentration of blood components.
제3항에 있어서,
상기 드리프트 근사로부터 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하는 단계는,
상기 드리프트 근사를 정규화하는 단계; 및
상기 정규화된 드리프트 근사를 상기 스펙트럼 특징의 진폭-스팬(amplitude-span)으로 스케일링하여 상기 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하는 단계; 를 포함하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 3,
Obtaining a spectral drift approximation from the drift approximation,
Normalizing the drift approximation; And
Scaling the normalized drift approximation to an amplitude-span of the spectral feature to obtain the spectral drift approximation; Including,
Method for predicting the concentration of blood components.
제7항에 있어서,
상기 드리프트 근사를 정규화하는 단계는 상기 드리프트 근사를 상기 드리프트 근사의 진폭-스팬으로 나누어 상기 드리프트 근사를 정규화하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 7, wherein
Normalizing the drift approximation comprises: normalizing the drift approximation by dividing the drift approximation by the amplitude-span of the drift approximation,
Method for predicting the concentration of blood components.
제1항에 있어서,
상기 글로벌 특징 세트를 획득하는 단계는,
콤파운드 벡터에 대한 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징의 유사도 값들을 획득하는 단계;
상기 획득된 유사도 값들을 이용하여 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징에 대한 유사도 메트릭(similarity metric)을 획득하는 단계;
상기 유사도 메트릭에 따라 상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들의 순위를 매기는 단계; 및
미리 정의된 개수의 최적 트리프트-프리 스펙트럼 특징들을 글로벌 특징 세트로서 선택하는 단계; 를 포함하는,
혈중 성분의 농도 예측 방법.
The method of claim 1,
Acquiring the global feature set,
Obtaining similarity values of each drift-free spectral feature for the compound vector;
Obtaining a similarity metric for each drift-free spectral feature using the obtained similarity values;
Ranking the drift-free spectral features according to the similarity metric; And
Selecting a predefined number of optimal trift-free spectral features as a global feature set; Including,
Method for predicting the concentration of blood components.
NIR 분광 데이터로부터 드리프트를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는 드리프트 제거부;
상기 획득된 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 기반으로 글로벌 특징 세트를 획득하는 글로벌 특징 추출부; 및
상기 획득된 글로벌 특징 세트를 이용하여 회귀분석으로 혈중 성분의 농도를 예측하는 예측부; 를 포함하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
A drift eliminator for removing drift from the NIR spectral data to obtain drift-free spectral features;
A global feature extracting unit obtaining a global feature set based on the obtained drift-free spectrum features; And
A prediction unit for predicting the concentration of blood components by regression analysis using the obtained global feature set; Including,
Device for predicting the concentration of blood components.
제10항에 있어서,
상기 드리프트 제거부는 주성분 분석을 이용하여 상기 드리프트를 제거하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 10,
The drift removing unit removes the drift using principal component analysis,
Device for predicting the concentration of blood components.
제10항에 있어서,
상기 드리프트 제거부는,
상기 NIR 분광 데이터의 복수의 주성분들을 산출하고,
상기 복수의 주성분들로부터 드리프트 근사를 획득하고,
스펙트럼 특징의 크기에 따라 각 스펙트럼 특징에 대하여 상기 드리프트 근사로부터 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하고,
각 스펙트럼 특징에서 각 스펙트럼 드리프트 근사를 제거하여 드리프트-프리 스펙트럼 특징들을 획득하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 10,
The drift removing unit,
Calculating a plurality of principal components of the NIR spectral data,
Obtain a drift approximation from the plurality of principal components,
Obtain a spectral drift approximation from the drift approximation for each spectral feature according to the magnitude of the spectral feature,
Removing each spectral drift approximation from each spectral feature to obtain drift-free spectral features,
Device for predicting the concentration of blood components.
제12항에 있어서,
상기 드리프트 제거부는,
상기 복수의 주성분들로부터 드리프트를 포함하는 주성분을 선택하고, 상기 선택된 주성분의 미리 정의된 차수의 다항식 근사를 상기 드리프트 근사로 획득하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 12,
The drift removing unit,
Selecting a principal component including a drift from the plurality of principal components, and obtaining a polynomial approximation of a predetermined order of the selected principal component as the drift approximation,
Device for predicting the concentration of blood components.
제13항에 있어서,
상기 드리프트 제거부는,
상기 복수의 주성분들에서 첫번째 주성분을 드리프트를 포함하는 주성분으로 선택하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 13,
The drift removing unit,
Selecting a first principal component from the plurality of principal components as a principal component including drift,
Device for predicting the concentration of blood components.
제13항에 있어서,
상기 드리프트 제거부는,
최소 제곱 에러를 최소화하는 다항식 근사를 드리프트 근사로 획득하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 13,
The drift removing unit,
Obtain a polynomial approximation with drift approximation that minimizes least squares error,
Device for predicting the concentration of blood components.
제12항에 있어서,
상기 드리프트 제거부는,
상기 드리프트 근사를 정규화하고, 상기 정규화된 드리프트 근사를 상기 스펙트럼 특징의 진폭-스팬(amplitude-span)으로 스케일링하여 상기 스펙트럼 드리프트 근사를 획득하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 12,
The drift removing unit,
Normalizing the drift approximation and scaling the normalized drift approximation to an amplitude-span of the spectral feature to obtain the spectral drift approximation,
Device for predicting the concentration of blood components.
제16항에 있어서,
상기 드리프트 제거부는,
상기 드리프트 근사를 상기 드리프트 근사의 진폭-스팬으로 나누어 상기 드리프트 근사를 정규화하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 16,
The drift removing unit,
Dividing the drift approximation by the amplitude-span of the drift approximation to normalize the drift approximation,
Device for predicting the concentration of blood components.
제10항에 있어서,
상기 글로벌 특징 추출부는,
콤파운드 벡터에 대한 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징의 유사도 값들을 획득하고,
상기 획득된 유사도 값들을 이용하여 각 드리프트-프리 스펙트럼 특징에 대한 유사도 메트릭(similarity metric)을 획득하고,
상기 유사도 메트릭에 따라 상기 드리프트-프리 스펙트럼 특징들의 순위를 매기고,
미리 정의된 개수의 최적 트리프트-프리 스펙트럼 특징들을 글로벌 특징 세트로서 선택하는,
혈중 성분의 농도 예측 장치.
The method of claim 10,
The global feature extraction unit,
Obtain similarity values of each drift-free spectral feature for the compound vector,
Using the obtained similarity values, obtain a similarity metric for each drift-free spectral feature,
Rank the drift-free spectral features according to the similarity metric,
Selecting a predefined number of optimal trit-free spectral features as a global feature set,
Device for predicting the concentration of blood components.
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