KR20190105422A - 혈당 측정방법 및 이를 이용한 인체착용형 혈당 측정장치 - Google Patents
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Abstract
인체대용 더미 및 혈당을 제거한 기준혈액을 준비하고 더미에 준혈액을 적용하여 레퍼런스용 샘플을 준비하고, 혈당 측정장치로 기준혈액을 적용한 레퍼런스용 샘플에 대한 파장대별 신호량을 측정하여 레퍼런스 신호량 데이터를 획득하여 기초자료 데이터로 내장하고, 본 발명의 혈당 측정장치로 혈당 측정 대상자의 신체부위에 대해 복수 광원의 조사광을 쬐고 수광소자가 그 반사 및 산란 광을 받아 파장대별 신호량을 얻고, 혈당 측정 대상자의 신체부위에 대한 파장대별 신호량에서 기초자료 데이터에 포함된 해당 파장대별 레퍼런스 신호량을 빼고 남는 파장대별 차이 신호량을 도출하여, 파장대별 차이 신호량과 혈당량과의 관계를 이용하여 파장대별 차이 신호량에 해당하는 혈당량을 산출하는 혈당 측정방법 및 이를 위한 PPG 기반의 혈당 측정장치가 개시된다.
Description
본 발명은 혈당 측정 방법 및 이를 이용한 인체착용형 혈당 측정장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 비침습식 혈당 측정 방법과 이를 이용하여 인체착용에 적합하도록 간편하고 소형화가 용이한 구조를 가지는 혈당 측정장치에 관한 것이다.
기존의 통상적인 혈당 측정은 혈액을 일부 채취하여 이를 이용하여 혈당을 측정하는 채혈식 혈당 측정방법이나, 이런 채혈식 방법은 측정 대상자에게 고통을 줄 수 있고, 일단 혈액을 채취한 후에 측정이 이루어지므로 시간이 더 걸리고 번거롭다는 문제가 있다.
이런 문제를 해결하기 위해 근래에 혈액을 채취하지 않고 혈당을 측정하는 기술에 대한 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
비채혈식 혈당 측정의 방법 가운데 많이 이용되는 것은 폐쇄분광법을 이용한 혈당 측정방법이다. 이러한 분광법을 이용한 무채혈 혈당 측정기는 광원 및 센서와 센서에서 감지한 결과를 분석하여 혈당의 수치를 보여 주는 분석기로 구성된다. 센서는 광원에서 나온 적외선이 인체를 투과하면 이를 감지하여 전기신호로 바꾸며, 압력 커프를 이용하여 인체에 장착될 수 있다.
여기서는 빛의 산란 현상을 이용하여 혈당을 측정한다. 가령 커프에 손가락을 넣으면, 원형 공간이 좁아지면서 커프가 손가락에 수축기 혈압 이상의 압력을 2~3초간 가한다. 손가락 혈류는 폐쇄되며, 이때 적외선 광원이 환자의 손가락 혈류가 폐쇄된 부분으로 적외선을 투사한다. 손가락의 혈류가 폐쇄되면 적외선의 산란을 유발하는 여러 가지 입자가 응집되고, 혈류가 폐쇄되기 전 여러 입자가 각기 떨어져 있던 때와는 달리 적외선이 입자들과 부딪히는 횟수가 줄어 적외선의 산란이줄어든다.
산란이 줄어든 적외선은 혈관 내에 있는 더 많은 포도당과 부딪히게 되는데, 포도당은 빛의 산란을 유발하는 입자들과 그 주위를 둘러싸고 있는 혈장 사이의 굴절률을 감소시키며, 혈관 내에서 흡수되는 광자의 양이 줄어들어 혈관을 투과하는 적외선의 강도는 증가하게 된다.
이런 원리로 폐쇄 분광법을 활용한 무채혈 혈당 측정기는 혈관에 들어온 적외선이 혈액 속에 포함된 포도당의 농도에 따라 그 산란 정도가 달라져 투과된 적외선의 강도가 달라지는 점을 이용하여, 투과된 적외선의 강도를 감지하고, 분석기가 분석, 환산하여 혈당의 수치를 나타낸다.
그러나, 이런 무채혈 혈당 측정시 적외선 투과에 영향을 미치는 요인은 혈당 외에도 다수 존재하며, 복용약 등에 따라 정밀한 측정이 어렵다.
다른 무채혈 혈당 측정으로서 광학적 방법에는 라만 분광법, 빛 간섭 촬영법, 편광법, 광음향 분광법 등이 있다. 이들 방법도 빛을 이용하여 혈당 농도를 측정하는 것이므로 완전히 무채혈 방식이고 자극이 없지만 이들 광학적인 방법에도 정확성을 높이는데 여러 가지 한계가 있을 수 있고 이것을 극복하기 위해 여러 가지 기술이 개발 중에 있다
온센스(Onsens)사는 근적외선을 이용한 광학식 글로코스 센서(Photonic Glucose Sensor, PGS)를 개발하였다. 이 시스템은 메인 센서, 2개의 팔목밴드, 배터리로 구성되어 있으며, 약 30시간 정도 지속적으로 사용이 가능하기 때문에 수면 중에도 측정이 가능하다. 또한 측정 결과가 블루투스를 통해 실시간으로 스마트폰으로 데이터가 전송된다. 이 센서의 원리는 5분 간격으로 근적외선을 피부 속으로 입사시키고, 반사되어 온 빛의 정보를 이용해서 혈당을 분석한다. 적외선이 매우 좁은 각으로 반사되어 오면, 피부 안에 글루코스의 양이 적다고 판단하며, 넓은 각으로 퍼져서 반사되어 오면, 피부 안에 글루코스의 양이 많다고 판단한다.
그러나, 이런 광학적 장치 구성 및 센서 배치에는 상당한 부피가 필요하고, 팔목 등에 밴드 형태로 간단하게 장착하고 활동하는 것은 쉽지 않게 된다. 따라서 사용상의 불편함을 가진다.
특허 제0300960호는 광원으로 800-1850nm의 근적외선 영역의 특정 광을 발광하는 다색광원을 이용하고, 광은 환부에서 역산란되거나 환부에 투과되도록 하여 혈액이 함유된 조직과 혈관에서 역산란 된 광은 혈중성분의 농도에 관한 정보를 갖고 있으므로, 피부 표면에서의 표면 반사를 피하고 역산란 배경의 변화와 관련된 영향을 최소화하기 위해 광이 적절하게 수광되도록 하며, 혈중성분의 농도는 제안된 알고리즘에 의해 선택된 파장에 근거하여 분광학적 분석에 의해 계산되며, 마이크로프로세서가 마이크로프로세서의 메모리에 저장된 측정곡선을 참고하여 소정 비율을 계산한 후 혈중성분의 농도를 결정하고 그 농도 값을 디스플레이에 표시하도록 하는 혈중성분 농도의 무혈측정 방법 및 장치가 개시되었다.
그러나, 이러한 혈당측정기는 근적외선이 혈당외에 타 구성성분에 의해 흡수되는 적외선 에너지 흡수를 구별하여 혈당이 흡수한 근적외선 에너지 흡수의 정도를 유도하기 위하여 각 구성성분에 대한 부분 최소 자승법의 다변량통계기법에 의하여 유도된 교정에 의하여 혈당 농도를 측정하는데, 이 교정 방법은 모든 피부 구성 성분에 대한 정량측정 데이터가 있어야 하므로 매우 복잡하며 이는 또한 각 사용자의 피부 특성에 의한 근적외선 신호 변이를 감안하지 못하는 큰 문제점이 있었다.
도1은 손목에서 광혈류 측정기(PPG)로 측정할 수 있는 맥파의 전체적 형태 및 전체 형태에서 베이스 성분(DC component)을 제외한 순수한 혈류 변동인 맥동 성분(AC componet) 형태를 나타내고 있다.
광혈류 측정기는 초기에 맥파 파형을 분석하여 혈류량의 변화로부터 맥박(Heart Rate: HR)을 측정하기 위한 것으로 국한되어 있으나 근래에는 디지털 신호처리(Digital Signal Processing: DSP) 기술을 이용하여 맥파 자체의 변동을 나타내는 맥동 성분(AC Component)과 베이스 성분(DC Component)을 구분하여 재분석할 수 있다.
광혈류 측정기를 이용할 때 맥동 성분은 동맥혈의 펄스 성분의 영향을 받는 부분이며, 맥박수는 물론 혈압(BP)을 측정할 수 있는 기초 자료로 사용될 수 있으며, 다른 신체 상태 정보, 가령 맥동 파형의 이차 미분(Second Derivative Waveform: SDPPG)으로부터 혈관 노화(Vascular Aging) 정보를 얻을 수 있다. 베이스 성분은 대개 피부 및 피하 조직(skin and tissues), 정맥혈(venous blood), 동맥혈 가운데 비펄스 성분(non pulsatile component of arterial blood) 등의 영향을 받는 부분이다.
인체착용형으로 사용하는 광혈류 측정기의 광센서 어셈블리(Photosensor Assembly)에는 통상 녹색(Green)광이나 적색(Red)광, 근적외선(Near Infrared: NIR)광 엘이디(LED)를 광원으로 사용하며 포토다이오드(Photodiode: PD)를 이용해 혈류량에 따른 반사광 세기(Reflected Light Intensity)의 변화를 측정하는데, 반사광 세기는 흡수 계수(Absorption Coefficient)와 반비례 관계에 있다.
광혈류 측정기는 인체 혈관을 향해 빛을 비추고 반사 및 산란된 광의 세기를 수광소자가 측정하는데, 심장수축에 의한 혈류량이 증가하는 수축기 피크에서는 혈압은 높아지나 빛은 혈액에 의해 많이 흡수된다. 따라서 도1(a)의 제일 위쪽 실선을 입사광 세기(I0)로 본다면 반사광의 세기는 제일 아래에 있는 실선 파형과 같은 형태를 나타내게 된다. 광혈류 측정기에서는 통상 직관적 인식을 돕기 위해 혈압이 높을 때 출력 신호가 높은 수준을 나타내도록 구성되며, 입사광 세기에서 반사광 세기를 뺀 값을 도1(b)의 신호량(여기서는 적분형 신호량이 아님)과 같은 형태로 나타나게 할 수 있다. 즉, 반사광 세기 자체가 아니고 이를 상하 반전시킨 형태(inversed PPG)로 나오도록 하여, 혈류량이나 혈압 수준을 맥파 형태로 수축기에는 높은 피크로 이완기에는 낮은 골짜기 형태로 나타내게 된다.
한편, 이완기에도 혈압은 0이 아니므로 베이스 레벨(base level) 위에서 맥동성분의 주기적 진폭 변화가 이루어지게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 비침습식 혹은 무채혈 방식의 혈당 측정방법의 문제점을 개선 혹은 해결하기 위한 것으로, 무채혈 방식을 사용하면서도 정확하게 혈당값을 측정할 수 있는 혈당 측정 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 구성이 간단하여 신체에 간편하게 착용하고 지속적으로 혈당값을 측정하면서 혈당 수치의 추이, 변화 경향을 쉽게 파악할 수 있는 혈당 측정 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 혈당 측정장치는
서로 다른 복수 파장의 근적외선 광을 대상물에 조사하는 복수 광원과,
복수 광원에서 조사되어 상기 대상물에서 반사 및 산란된 광을 받아들여 전기신호로 변환시키는 수광소자 및
수광소자의 전기신호를 분석하되 각 파장에 대한 맥파 형태의 신호에서 신호량을 얻고 측정 대상자의 신체에 대해 얻은 신호량과 사전 입력된 기준(레퍼런스 신호량)과의 차이 신호량을 이용하여 대상물의 혈액 내의 혈당 농도를 산출하는 분석모듈을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이런 본 발명의 혈당 분석장치는 기존의 광혈류 측정기(PPG)의 동작 원리를 기반으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 혈당 분석장치는 근적외선 파장대의 복수 광원 외에 혈액 속의 혈당에 대한 흡수가 거의 이루어지지 않는 비반응성 파장대의 광을 조사할 수 있는 가시광선 파장대의 레퍼런스 광원을 더 구비할 수 있고, 레퍼런스 광원으로 녹색광을 조사하는 광원이 구비될 수 있다.
본 발명에서 신호량은 광원의 조사광에 기인하는 반사 및 산란 광을 받는 수광소자가 출력하는 전기신호가 혈류량 변화에 따른 맥파 형태로 나타날 때 맥파가 나타내는 하나의 주기에 대해 적분하여 얻는 값으로 정할 수 있다.
본 발명에서 각 파장대별 차이 신호량이 이루는 상호 비율은 혈당에 대해 일정한 것으로 하여 각 파장대별 차이 신호량을 얻었을 때 이들의 상호 비율이 혈당에 대한 것과 부합하는지 확인, 검증하는 작업을 하도록 분석 모듈이 세팅된 것일 수 있다.
본 발명에서 광원은 중성광으로서 530nm 파장대의 녹색광과, 940nm 파장범위의 짧은 근적외선광과, 1450nm 파장범위의 근적외선광 및 1700nm 파장범위의 근적외선광이 사용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 본 발명의 혈당 측정 방법은 본 발명의 혈당 측정기를 이용하여 측정 대상자의 혈당을 측정하는 방법으로서,
인체대용 더미 및 혈당을 제거한 기준혈액을 준비하고 더미에 기준혈액을 적용하여 레퍼런스용 샘플을 준비하는 단계,
혈당 측정장치로 기준혈액을 적용한 레퍼런스용 샘플에 대한 파장대별 신호량을 측정하여 레퍼런스 신호량 데이터를 획득하여 기초자료 데이터로 하는 단계,
본 발명의 혈당 측정장치로 혈당 측정 대상자의 신체부위에 대해 복수 광원의 조사광을 쬐고 수광소자가 그 반사 및 산란 광을 받아 파장대별 신호량을 얻는단계,
혈당 측정 대상자의 신체부위에 대한 파장대별 신호량에서 기초자료 데이터에 포함된 해당 파장대별 레퍼런스 신호량을 빼고 남는 파장대별 차이 신호량을 도출하는 단계,
파장대별 차이 신호량과 혈당량과의 관계를 이용하여 파장대별 차이 신호량에 해당하는 혈당량을 산출하는 단계를 구비하여 이루어진다.
본 발명 방법에서 레퍼런스 신호량 데이터는 혈당 측정장치로 근적외선 스펙트로메터를 사용하여 조밀한 다수의 파장대의 조사광을 비추면서 실질적으로 모든 파장대에 대한 레퍼런스 신호량을 얻어 레퍼런스 커브 형태로 얻어 혈당 측정장치의 분석 모듈 내의 저장장치(기억장치)에 저장되거나, 몇 개의 주요 파장대 광원의 조사광에 대한 레퍼런스 신호량을 얻어 개별 레퍼런스 신호량 세트 형태로 혈당 측정장치의 분석 모듈 내에 저장된 것일 수 있다.
이때, 혈당 측정장치의 광원의 조사광의 세기 혹은 에너지 레벨을 달리하면서 조사광 세기별로 다수의 레퍼런스 커브 혹은 개별 레퍼런스 신호량 세트를 획득하여 본 발명 혈당 측정장치의 기초자료 데이터로 내장할 수 있다.
그리고 이때, 복수의 근적외선 광원 외에 레퍼런스 광원으로 녹색광 광원이 더 구비되고, 차이 신호량을 얻을 때에는 조사광의 세기 혹은 에너지 레벨별로 얻어진 다수의 레퍼런스 커브 혹은 개별 레퍼런스 신호량 세트에서 이 녹색광 광원의 조사광에 대한 레퍼런스 신호량이 측정 대상자의 신체부위에 대해 측정된 신호량이 같게 되는 레퍼런스 커브 혹은 개별 레퍼런스 신호량 세트를 선택하여 파장대별 차이 신호량을 산출할 수 있다.
본 발명에서 파장대별 차이 신호량을 도출하는 단계에 이어서 파장대별 차이 신호량 사이의 상호 비율을 점검하여 혈당에 대한 이들 파장대들에서의 신호량 비율과 부합되는지 검토하는 단계가 더 이루어질 수 있다. 이런 단계는 혈당량 측정의 정확성을 높이고, 예상치 못한 다른 요인에 의한 혈당량 측정에서의 교란을 방지하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면 PPG 방식의 광혈류 측정기에서 파장을 달리하는 복수 개의 근적외선 광원을 구비하고, 분석모듈에서 소프트웨어 조절을 통해 디지털 신호 처리의 방법을 변화시킴으로써 무채혈 방식으로 대상자의 혈당을 정확히 측정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광학적 구성을 간단히 할 수 있고, 크기를 충분히 줄일 수 있으므로 손목 밴드와 같은 방식으로 신체 일부에 간단히 착용하고 이동이 가능하여 지속적으로 혈당을 측정할 수 있다.
따라서, 본 발명을 이용하면 지속적인 혈당 측정으로 그 추이 변화를 쉽게 파악할 수 있고, 그 추이변화의 비정상을 판단하여 착용자에게 경고를 할 수 있고, 통신모듈을 구비하는 경우, 통신을 통해 관리기관에 경고 및 대비를 하도록 할 수 있다.
도1은 PPG 방식의 광혈류 측정기에 의한 일반적 광혈류 변동 및 순수 맥동 성분 변동을 나타내는 그래프,
도2는 혈액 성분 내의 몇 가지 화학결합과 거기에 많이 반응하는 근적외선 파장 사이의 관계를 흡수 스펙트럼 형태로 나타내는 관계 그래프,
도3은 더미에 기준혈액을 적용하여 얻은 파장변화에 따른 신호량 변화를 나타내는 레퍼런스 곡선의 예를 나타내는 그래프,
도4는 차이 신호량을 예시적으로 나타내는 그래프,
도5는 본 발명 혈당 측정장치의 일 실시예의 개략적 구성을 나타내는 구성개념도,
도6은 본 발명 혈당 측정장치의 일 실시예의 저면 구성을 개략적으로 나타내는 구성개념도,
도7은 도6의 혈당 측정장치를 AA선으로 절단한 단면을 나타내는 개략적인 측단면도,
도8은 본 발명의 방법의 한 실시예를 나타내는 흐름도이다,
도2는 혈액 성분 내의 몇 가지 화학결합과 거기에 많이 반응하는 근적외선 파장 사이의 관계를 흡수 스펙트럼 형태로 나타내는 관계 그래프,
도3은 더미에 기준혈액을 적용하여 얻은 파장변화에 따른 신호량 변화를 나타내는 레퍼런스 곡선의 예를 나타내는 그래프,
도4는 차이 신호량을 예시적으로 나타내는 그래프,
도5는 본 발명 혈당 측정장치의 일 실시예의 개략적 구성을 나타내는 구성개념도,
도6은 본 발명 혈당 측정장치의 일 실시예의 저면 구성을 개략적으로 나타내는 구성개념도,
도7은 도6의 혈당 측정장치를 AA선으로 절단한 단면을 나타내는 개략적인 측단면도,
도8은 본 발명의 방법의 한 실시예를 나타내는 흐름도이다,
이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도2는 화학물질 내의 몇 가지 결합과 거기에 많이 반응하여 흡수 피크를 보이는 근적외선 파장 사이의 관계를 흡수 스펙트럼 형태로 나타내는 관계도 그래프이다.
여기에 도시한 바에 따르면, 660nm 파장대의 적색광, 940nm 파장대의 짧은 근적외선광, 1408nm 파장대의 근적외선광, 1688nm 파장대의 근적외선광 등 몇 개의 파장대에 대해서는 흡수 피크가 강하게 나타나는 것을 알 수 있다.
여기서 표시되지 않지만 적색광(파장 660nm)을 사용하면 산화헤모글로빈에 의한 강한 광흡수가 발생하며, 940nm 파장범위의 짧은 근적외선에 대해서는 헤모글로빈에 의한 강한 광흡수가 발생하여 혈액의 산소농도 혹은 산소포화도를 알 수 있다. 따라서, 기존에 그 개념이 개시된 스마트밴드나 스마트워치의 심박수 측정에 단일 파장의 광원과 수광소자(Photodiode: PD)를 사용하고, 맥박 산소포화도 측정(PulseOximetry)에서 660nm의 적색광, 940nm의 짧은 근적외선광을 이용하는 예가 개시되며, 이를 이용한 혈압 및 관련 특성을 추가로 산출할 수 있어 혈당 외의 맥박, 혈압, 혈관 관련 지표가 될 수 있다.
여기서는 이들 파장대의 근적외선광에 대해, 940nm 파장대에 ROH, AROH, CH 등의 화학결합이 쉽게 흡수하는 에너지 대역이 겹쳐있고, 1408nm 파장대에 H2O, ROH, ArOH, CH2, CH3 등의 화학결합이 쉽게 흡수하는 에너지 대역이 겹쳐있고, 1688nm 파장대에 CH, CH2, CH3 등의 화학결합이 쉽게 흡수하는 에너지 대역이 겹쳐있음을 보여주고 있다.
글루코스를 비롯한 다수 물질에 대한 이들 파장대에서의 흡수도는 기존 적외선 분광학에 의해 잘 알려져 있으며, 이들 파장대에서의 흡수도의 상호 비율도 거의 일정한 형태를 가지게 된다.
본 발명에서는 이런 적외선 분광학의 데이터를 이용하여 혈액 중의 글루코스 농도 혹은 혈당수치를 측정하게 된다. 단, 혈액은 물과 혈장 혈구를 비롯하여 매우 다양한 물질을 포함하는 것이며, 특히 광혈류 측정기를 이용하는 경우, 광원에서 나온 빛이 혈액에 이르기까지의 피부 및 기타 인체 조직도 있으므로 혈당을 측정할 때마다 이들 모두를 대상으로 포함하는 적외선 분광을 실시하여 혈당의 농도를 측정하는 것은 이들 물질에 대한 기본 데이터를 감안하여야 하고 매우 많은 노력이 필요한 것이다.
따라서, 본 발명에서는 적외선 분광학을 이용하되 좀 더 간단한 분석을 위해 측정대상 혈액을 절대적으로 분석하지 않고, 혈당을 제거한 상태의 표준혈액 혹은 기준혈액을 기준으로 베이스 상태의 대상물(레퍼런스)에 적외선 분광을 실시하여 기준 데이터 혹은 기준 그래프를 얻고, 분석 모듈에 미리 데이터로 입력시킨다.
그리고 레퍼런스 대상물과 다른 조건을 최대한 근사하게 유지하면서 혈당을 포함한 측정대상자의 혈액에 대한 적외선 분광을 실시하여 대상자 관련 데이터 혹은 대상자 관련 그래프를 얻는다.
여기서 대상자의 혈당량 측정은 광혈류 측정기 방식을 이용하여, 인체 부분에 적외선광을 조사하고 반사 및 산란되어 나온 광을 수광소자가 받아서 분석하여 이루어지는 것인데, 측정시에 순간적 반사 및 산란 광의 세기는 혈류량에 따라 변화하고, 혈류량은 심장 박동에 의한 맥파의 시간에 따른 변동 양상을 따라 변화한다.
그러나, 맥파의 변동 향상에 불구하고 혈당량은 일정한 것이므로 안정된 값을 취하기 위해 여기서의 혈당량 측정에서는 순간적인 반사 및 산란광의 세기를 이용하지 않고, 맥파가 안정적이고 주기적인 형태를 가지는 상태를 전제하여 순간 신호량 가령 광흡수량을 한 주기에 대해 적분한 적분값으로서의 신호량을 사용하게 된다(이하 단순히 '신호량'이라 함은 적분신호량의 의미로 사용하기로 한다).
먼저 혈당이 제거된 표준혈액에 대한 측정을 위해 본 발명의 혈당계가 측정할 대상물을 준비한다. 그런데, 인체의 손목에 혈당계를 설치하는 경우를 생각할 때 혈당계에서 조사한 근적외선광은 피부, 피하조직 등 베이스 성분에 영향을 끼치는 물질로 이루어진 경로를 지나게 된다. 그러므로 무채혈 방식 혈당 측정을 이루기 위해서는, 표준혈액 자체만에 대해 근적외선광을 조사하고 반사 및 산란광을 받아 측정을 하여 얻은 값(신호량)을 레퍼런스로 사용할 수 없다.
따라서, 이상적으로는 인체의 측정 대상 부분에 표준혈액을 적용하여 레퍼런스 측정값(신호량)을 얻는 것이 좋다. 그러나, 인체에 표준혈액을 적용하는 것이 현실적으로 가능하지 않아 인체의 측정 대상 부분과 비슷한 조건을 가진 더미를 만들고 이 더미에 표준혈액을 적용하여 베이스를 구성하도록 하고, 이를 대상으로 레퍼런스 측정값을 얻게 되다. 이런 더미는 인체와 성분상 유사성이 많은 돼지의 피하지방이 적은 신체부위를 이용하여 만들 수 있다. 이 부위의 혈관에 원래의 혈액을 제거하고 표준혈액을 주입하여 인체 혈관과 유사한 상태를 조성할 수 있다.
이 더미에 적외선 분광법을 적용하여 레퍼런스 값을 측정을 하기 위해 먼저 사용하려는 근적외선 대역을 포함하는 근적외선광을 더미에 조사하여 수광소자로 반사 및 산란광을 받아들이고, 분석모듈을 이용하여 파장대별 신호량의 크기 데이터를 얻고 저장한다. 이때 맥파 형태의 변동은 없으므로 일정한 순간 신호량을 단순히 맥파 주기(시간)로 곱한 값을 적분값으로서의 신호량으로 볼 수 있다.
데이터는 본 발명의 PPG 방식의 혈당계로, 측정하는 파장대별 복수 광원에 대한 신호량 수치 형태로 이루어질 수도 있지만 보다 바람직하게는 사용하려는 대역을 포함하는 연속적 파장범위(혹은 매우 세분화된 파장대)에 대해 신호량 수치를 이어가는 형태의 연속적인 그래프 곡선을 이루도록 한다. 이때, 연속적인 파장에 대한 측정을 위해서는 근적외선 스펙트로메터(NIR spectrometer)를 사용할 수 있다.
그래프 곡선은 수광소자 즉 포토다이오드의 감지 특성(파장대별 감도)에 많이 의존하며 측정하려는 파장대별 신호량의 비율은 단순 비례관계와 같은 단순한 선형관계를 이루지 않을 수 있다. 이런 측면에서 근적외선 스펙트로메터를 사용할 때에는 측정을 위한 수광소자는 본 발명 혈당계의 수광소자와 같은 특성의 수광소자를 이용하는 것이 적절하다.
레퍼런스 커브(그래프 곡선)을 만들 때에는 근적외선 스펙트로메터 등 측정장치의 광원의 광량을 조절하는 등의 방법을 통해 결과적으로 얻어지는 신호량을 조절하면서 신호량의 크기별로 다수의 레퍼런스 커브를 작성하여 혈당량 산출에 이용할 수 있다. 인접한 두 신호량에 대한 레퍼런스 커브를 작성하면 두 신호량 사이의 신호량에 대한 레퍼런스 커브는 추정적으로 작성하는 것이 가능하며, 통상적으로 알려져 있는 이런 작업을 통해 모든 신호량 수준에서의 레퍼런스 커브를 얻는 것도 가능하다. 이런 작업에는 통계적 기법이 적용될 수 있고, 인공신경망을 이용한 도출도 가능하다. 이런 방법은 혈당계 내의 분석모듈에 내장되는 어플리케이션 프로그램을 이용하여 이루어질 수 있고, 이에 필요한 기초 자료는 데이터로서 분석 모듈 내의 저장장치에 저장되어 이용될 수 있다.
도3은 이러한 레퍼런스 커브의 예를 나타내는 도면이다.
레퍼런스 커브는 베이스를 이루는 다양한 구성 물질에 의한 근적외선 영역에서의 신호량들의 총합이며 각 물질에 의한 신호량 피크들이 모두 내포된 것이라 볼 수 있다. 레퍼런스 커브를 정확하고 정교하게 만들기 위해 더미에 근적외선 대역에서 파장을 바꾸어가면서 신호량 측정을 하는 작업 외에 이미 알려진 구성 물질 각각에 대한 근적외선 파장에 따른 신호량 변화 곡선의 피크 양상도 확인하여 측정이 정확히 이루어지고 있는지 확인, 검증하는 작업도 동반될 수 있다.
물론, 레퍼런스 값은 레퍼런스 커브뿐 아니라 측정하려는 파장대별 신호량 값(수치)의 세트와 같은 개별 수치(discrete value) 세트 형태의 데이터가 될 수 있으며, 레퍼런스 값은 이상과 같이 다양한 형식(그래프 곡선이나 단순 수치 데이터 등)으로 분석 모듈의 저장장치에 기초 자료로 입력되어 혈당량 산출 작업에 사용될 수 있다.
레퍼런스 값을 얻어 측정의 기준을 준비한 상태에서 다음으로 혈당량 측정 대상자의 신체부위에 대한 측정을 한다. 측정에는 본 발명의 혈당계를 사용하며, 혈당계를 이용하여 내장된 복수 광원과 관련된 각 파장대별 신호량을 얻는다.
그리고, 각 파장대별로 측정 대상자의 신호량에서 레퍼런스 신호량을 감하여 각 파장대별 차이 신호량을 얻는 연산을 한다.
이런 연산의 결과는 통상 도4와 같은 형태의 피크 그래프로 나타낼 수 있다.
이때, 이상적으로 혈당과 관련되지 않은 파장대에서 레퍼런스 값을 이루는 신호량과 측정 대상자에 대해 측정한 신호량은 정확히 동일하여 0의 값을 가져야 한다.
그런데 더미와 인체의 정량적 정성적 측면에서의 차이점들로 인하여 같은 측정조건에서 얻은 신호값이라도 레퍼런스 광원에 대한 차이 신호값이 0이 되기 어렵다. 레퍼런스와 측정 대상에 대한 측정장치가 정성적으로는 동일성이 있지만 가령 스케일이 다른 경우, 광원의 광량의 세기, 수광소자의 감도 등이 신호량의 크기에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 차이 신호량을 얻기 위해서는 레퍼런스 대상물(더미)과 측정 대상자에 대하여 같은 측정조건(가령 광원에 같은 출력을 인가하는 조건)에서 얻은 신호값을 이용하지 않고, 레퍼런스 광의 파장대에서 측정 대상자에 대해 본 발명의 혈당계로 측정한 결과로 얻은 신호량과 같은 신호량을 갖는 레퍼런스 커브나 레퍼런스 신호량 세트를 선택하여 혈당계의 복수 광원과 관련된 각 파장대의 차이 신호량을 얻고, 이를 혈당량 산출에 이용한다.
다시 말하면, 본 발명의 혈당계를 이용하여 같은 조건으로 더미와 혈당 측정 대상자의 각 파장대별 신호량을 검출하고, 각 파장대별 차이 신호량을 도출하여 이들 값이 모두 혈당량과 관계된다고 보고 혈당량을 산출하는 것은 더미와 측정 대상자의 신체적(물성적) 차이 혹은 베이스의 차이를 무시하는 것이므로 문제가 있으며, 이런 경우, 혈당과 관련성이 없는 파장대의 광을 이용하여 신호량의 수준을 맞추는 작업이 요청된다.
이를 위해 본 발명의 혈당계에는 서로 다른 근적외선 영역의 광을 발생시키는 복수 광원과 함께 인체 베이스 부분에 의한 광흡수가 쉽게 이루어지는 가시광선 영역의 광을 발생시키는 광원, 가령 녹색 광원을 레퍼런스 광원으로 더 설치할 수 있다. 이때 베이스 부분은 앞서도 개념적으로 잠깐 언급하였듯이 혈당 외에 신호량 크기에 영향을 미치는 부분을 총괄적으로 나타내는 것으로 생각할 수 있다.
녹색광은 혈당과 관련된 화학결합에 대하여 별다른 흡수도를 나타내지 못하지만 베이스를 구성하는 물질들에 의한 반사도 혹은 흡수도의 변동폭이 커서 베이스에 의한 신호량 변동을 인식하고 각 파장대의 신호량을 보정하는 작업에서의 기준이 될 수 있다.
가령, 앞에서 복수 광원에 대해 광원의 광 세기 혹은 광원에 인가되는 출력 레벨을 달리하면서 광원의 출력별로 레퍼런스 커브(연속적 형태)나 개별 레퍼런스 신호량 세트(비연속적인 특정값들) 형태로 레퍼런스 신호량 데이터를 얻을 때, 녹색 광에 대해서도 이들 출력 레벨별로 레퍼런스 신호량도 얻는다. 그리고, 녹색 광에 의한 측정 대상자 신체부위에 대한 신호량 값도 얻어 레퍼런스 신호량과 대상자 신체부위에 대한 신호량을 대등한 수준이 되는 레퍼런스 신호량을 찾는다. 다음으로 이런 레퍼런스 신호량을 나타내도록 하는 출력 레벨을 찾고, 이런 출력 레벨을 적용했을 때의 복수 광원 각각에 의한 파장대별 레퍼런스 신호량 세트를 찾는다. 그리고 이것을 본 발명의 혈당 측정장치에 의해 측정 대상자 신체부위에 대해 측정한 파장대별 신호량 세트와 비교한 차이 신호량 세트를 얻게 된다.
파장대별 레퍼런스 신호량 조절(선택)은 앞서 언급된 기초 자료를 도출할 때 녹색 광에 대한 레퍼런스 신호량도 도출하고, 이렇게 얻은 기초 자료를 이용하여 녹색 광에 대한 적정한 레퍼런스 신호량과 연관된 각 파장대별 레퍼런스 신호량을 채택하는 과정을 통해 이루어질 수 있다.
물론, 이런 작업은 분석 모듈 내의 내장된 어플리케이션 프로그램을 통해 자동적으로 이루어질 수 있을 것이다.
이상의 과정을 통해 각 파장대별 차이 신호량을 얻은 상태에서는 이 차이 신호량의 크기를 이용하여 측정 대상자의 혈당량을 산출할 수 있다. 이를 위해서는 사전 작업으로 기초 자료의 하나로서 혈당량의 변화에 따른 차이 신호량의 연관 관계를 임상이나 실험을 통해 얻을 수 있다.
즉, 다양한 혈당량의 혈액에 차이 신호량을 획득하고, 이들 다중회귀분석이나 인공신경망을 이용하는 등의 방법으로 혈당량과 차이 신호량 사이의 연관관계를 얻어 차이 신호량을 얻으면 분석 모듈에서 바로 혈당량을 산출하도록 할 수 있다.
이때 혈당량 산출을 위해 차이 신호량은 어느 파장 대역에서의 차이 신호량을 선택할 것인가가 문제될 수 있다. 이상적으로 어느 파장 대역의 차이 신호량을 선택하여도 동일한 혈당량이 산출되어야 할 것이다.
그러나, 파장 대역별 차이 신호량에 의해 얻어지는 혈당량이 서로 다르게 될 가능성이 있다. 이는 측정 대상자에 대한 혈당계의 신호량 측정값이 처음부터 잘못되거나 혈당 외의 요소가 개입되어 혈당량 측정에 적합하지 않은 상태가 되었기 때문일 수 있다. 이런 경우, 정확한 혈당량 산출이 어렵게 된다.
따라서, 정확한 혈당량 측정을 위해 본 발명에서는 혈당량 산출 전에 파장대별 차이 신호량 사이의 상호 비율을 검증하는 단계를 더 가질 수 있다.
서로 다른 근적외선 파장대의 광을 조사하는 광원의 숫자가 많을수록 다양한 상호 비율 검증이 이루어질 수 있으므로 상호 비교를 통해 정확한 혈당량 측정을 확보할 가능성이 커진다. 그러나 장치 제작의 비용 효과를 고려하여 광원 숫자는 혈당 검출에 특화된 파장 대역의 한정된 숫자로 하는 것이 바람직하다.
즉, 통상 적외선 분광을 위해서는 연속되는 파장의 광을 조사하는 광원을 이용하지만, 여기서는 광학적 구성을 단순화하고 효율적으로 신호를 감지하여 분석하기 용이하도록 혈당에 대해 특이성을 가지는, 혹은 혈당 관련 물질 내의 화학결합에 대해 흡수가 쉽게 그리고 안정적으로 이루어질 수 있는 복수의 적외선 광원을 선택하여 측정을 실시한다.
수광소자 역시 이들 적외선광에 민감하게 만들어진 파장별 복수 수광소자를 사용할 수 있다. 물론 단일 특성의 수광소자를 이용하면서 시분할 방법으로 특정 파장대의 광에 대한 대상자 혈액의 흡수도를 측정하는 것도 가능하다. 가령 분석모듈 자체가 프로그램에 의해 제어되면서 4개의 광원 및 수광소자를 조절하여 제1 파장의 광원을 점등시킬 때에 수광소자가 감지하는 빛은 제1 파장광에 의한 반사 혹은 산란광임으로 기록하도록 하며, 일정 시간씩 제2, 제3, 제4 광원을 가동하고 그 시간 내에서 수광소자가 감지하는 빛은 차례로 해당 파장대의 광에 의한 반사 혹은 산란광임을 기록하도록 한다.
이들 광원 외의 주변광에 의한 영향을 보정하기 위해 4 개의 광원을 끈 상태에서의 수광소자의 감지 광 세기를 측정하고, 이를 각 광원 조사시의 감지 세기에서 그 감지 광 세기를 빼서 보정된 순수한 파장별 광세기를 얻는 방법을 사용할 수도 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예의 개략적 구성을 나타내는 구성개념도이며, 도6은 광혈류 측정기 기반의 본 발명 혈당 측정장치의 일 실시예의 저면을 나타내는 저면도이며, 도7는 도6의 AA'선을 따라 절단한 단면을 개략적으로 나타낸 개념적 단면도이다.
도5를 참조하면, 여기서 혈압 측정장치는 두 세트의 광센서 어셈블리(10: 10a, 10b)를 가진다. 각 광센서 어셈블리는 세 가지 광원(30)에 해당하는 발광다이오드 3개와 이들 발광다이오드의 점멸이나 세기를 조절하는 LED 드라이버(driver), 이들 광원의 빛이 신체부위에 조사된 후 산란, 반사된 빛을 받아서 전기신호를 발생시키는 수광소자(20, 40)로서의 포토다이오드 2개를 구비하고, 수광소자의 출력 신호 처리를 위해 신호를 획득하는 경로에 배치되는 두 개의 트랜스임피던스증폭기(TIA: 11), 프로그래머블 게인 증폭기(Programmable Gain Amplifier : PGA: 13), 아날로그 디지털 변환기(Analog-to-Digital Convertor : ADC: 15)를 구비하여 이루어진다. 위쪽 광센서 어셈블리(10a)를 마스터(master), 아래쪽 광센서 어셈블리(10b)를 슬레이브(slave)로 구분할 수 있다.
각 광센서 어셈블리에서 이들 소자(TIA, PGA, ADC)를 거친 변환된 출력 신호는 공통의 프로세서(70)로 입력되어 맥파로부터 혈당 측정을 위한 정보를 얻는 처리과정을 거치게 된다. 프로세서(70)는 디지털신호처리기(DSP: 73)와 마이크로 콘트롤러 유닛(MCU: 71)으로 구분될 수 있다. 프로세서(70)는 발광다이오드로 발광 신호를 주는 콘트롤러 혹은 드라이버(LED driver: 17)를 조절하는 역할도 하며, 프로세서에는 저장장치(memory: 90) 및 통신장치(80)가 연결되어 있다.
도시되지 않지만 프로세서는 미리 입력된 프로그램 및 레퍼런스 자료에 의해 각 광원의 점등, 수광소자의 출력 구분, 혈당 산출을 위한 각 파장대별 파형 적분에 의한 신호량 산출과 레퍼런스 자료와의 비교를 통해 얻어진 혈당 관련 주파수대별 차이 신호량 크기를 기초로 산출식에 대입하여 혈당값을 얻는 등의 동작을 수행하게 된다.
도6을 참조하면, 광센서 어셈블리(10)가 두 영역으로 나누어져 있고, 저면 상의 상하에 위치하고 위쪽 광센서 어셈블리(10a)에는 가운데 광원(31, 32, 33)이 세 개, 아래쪽 광센서 어셈블리(10b)에는 가운데 광원(34, 35, 36)이 세 개 설치되고, 광원 좌우에 수광소자(20, 40)가 하나씩 모두 두 개가 설치된다.
위쪽 광센서 어셈블리(10a)에서 광원은 가시광선 영역의 530nm 파장대의 녹색광 광원(31), 660nm 파장대의 적색광 광원(32), 940nm 파장대의 짧은 근적외선광 광원(33)이 상하로 설치되고, 그 좌우 양쪽의 수광소자(20)는 실리콘(Si)웨이퍼 기반의 포토다이오드를 사용한다.
아래쪽 광센서 어셈블리에서는 1200nm 및 1450nm 파장대의 근적외선 광원(34, 35), 1700nm 파장대의 근적외선광의 광원(36)이 상하로 설치되고, 그 좌우 양쪽의 수광소자(40)는 이들 파장대의 광선에 대한 감도가 우수한 인듐갈륨비소(InGaAs) 웨이퍼 기반의 포토다이오드를 사용한다.
물론, 실시예에 따라 다른 근적외선 파장대의 광원을 추가하거나, 일부 광원을 제거하여 수를 줄이거나, 다른 파장대의 광원으로 교체하여 광센서 어셈블리를 구성하는 것도 가능하며, 가령 1450nm 파장대의 광원을 1100nm 파장대의 광원으로 대체 설치하는 것도 가능하다. 이런 선택은 혈당과 관련된 광 흡수대를 가져 뚜렷하게 가장 잘 혈당량을 검출할 수 있는 것이 통상적 기준이 되지만, 현실적으로 비용이나 소자 안정성, 상용화 정도 등 개발용이성 및 상용화를 위한 고려가 이루어질 수도 있다.
수광소자를 광원 양쪽에 배치한 것은 수광소자의 감지 능력을 기존의 상용 수광소자의 감지 능력이 충분하지 않을 수 있으므로 숫자를 늘려 전체 신호를 키워 신호 분석을 정확히 할 수 있도록 한다는 의미가 있다.
또한, 혈당 측정기를 손목 밴드나 시계 형태로 착용할 때 약간의 착용 위치 변화가 있을 수 있고, 동맥 위치가 광원 및 하나의 수광소자 위치와 잘 맞지 않게 배치될 수 있으므로 이런 문제를 커버하여 하나의 수광소자라도 반사 및 산란광 신호를 잘 수신할 수 있도록 한다는 의미도 부여할 수 있다.
도7은 도6의 AA선에 따라 자른 단면을 나타내는 측단면도이다.
적색광 광원(32)으로 사용된 LED 위에는 반구형 볼록렌즈(60)가 형성되어 신체부위 쪽으로 조사되는 광의 집속도를 높이고, 수광소자(20)인 포토다이오드 위에는 외부에서 인입되는 광을 집속하기 위해 일종의 집광 렌즈라 할 수 있는 DOE(diffractive optical elements) 렌즈(50)가 설치된다. 포토다이오드는 수광량을 높이기 위해 LED에 비해 넓은 면적으로 설치되며, 이 위에 반구형 볼록렌즈(60)를 설치할 경우 높이가 상당하여 혈당 측정장치의 경소단박화에 어려움이 있기 때문에 DOE 렌즈(50)를 설치한 것이다.
손목 밴드 형태의 혈당 측정장치는 광학적 비침습식 연속 생체 신호 관측기(Optical Noninvasive Continuous Vital Sign Monitoring) 기능 외에 다른 기능부를 추가하여, 가령 디지털 온도계(Digital Thermometer)나 3차원 가속계(3D Accelerometer) 기능을 추가하여 다른 신체 상태나 신체의 운동 상태, 낙상 등을 감시할 수 있고, 이를 생체 신호 추이(Vital Sign Trend)와 연관성을 분석하여 비정상적 변이(Unexpected Fluctuation)를 감지하고 착용자 및 의료담당자에게 경고나 주의신호를 제공할 수 있다.
도8은 본 발명의 혈당 측정방법의 일 실시예를 간략하게 정리하여 나타내는 흐름도이다.
이 실시예에 따르면, 먼저 인체대용 더미 및 혈당을 제거한 기준혈액을 준비하고 더미에 기준혈액을 적용하여 레퍼런스용 샘플을 준비한다(S10).
그리고 혈당 측정장치로 기준혈액을 적용한 레퍼런스용 샘플에 대한 파장별 신호량을 측정하여 레퍼런스 신호량 데이터를 획득한다(S20). 레퍼런스 신호량 데이터는 혈당 측정장치로 근적외선 스펙트로메터를 사용하여 조밀한 다수의 파장대의 조사광을 비추면서 실질적으로 모든 파장대에 대한 레퍼런스 신호량을 얻어 레퍼런스 커브 형태로 혈당계 내의 기초자료 데이터로 이용할 수 있고, 본 발명의 혈당 측정장치와 같은 몇 개의 주요 파장대 광원의 조사광에 대한 레퍼런스 신호량을 얻어 개별 레퍼런스 신호량 세트 형태로 혈당계 내의 기초자료 데이터로 이용할 수 있다. 또한, 조사광의 세기 혹은 에너지 레벨을 달리하면서 조사광 세기별로 다수의 레퍼런스 커브 혹은 개별 레퍼런스 세트를 획득하여 본 발명 혈당 측정장치의 기초자료 데이터로 내장할 수 있다.
다음으로 혈당 측정장치로 혈당 측정 대상자의 신체부위에 대해 복수 광원의 조사광을 쬐고 수광소자가 반사 및 산란광을 받아 파장대별 대상 신호량을 얻는다(S30).
혈당 측정 대상자의 신체부위에 대한 파장대별 대상 신호량에서 기초자료 데이터에 포함된 해당 파장대별 레퍼런스 신호량을 빼고 남는 파장대별 차이 신호량을 도출한다(S40).
이때, 레퍼런스 광원으로 녹색광을 이용하여 레퍼런스 광원광의 파장대에서의 레퍼런스 신호량이 혈당 측정 대상자의 신체부위에 대해 얻는 대상 신호량과 같지 않다면 같은 수준이 되도록 기초자료를 이루는 레퍼런스 커브나 개별 레퍼런스 신호량 세트를 선택하여 그 안에 포함된 레퍼런스 신호량을 이용하여 파장대별 차이 신호량을 도출한다.
파장별 차이 신호량을 도출하는 단계에 이어서 파장별 차이 신호량 사이의 상호 비율을 점검하여 혈당이 나타내는 이들 파장들에서의 신호량 비율과 부합되는 지 검토하는 단계가 더 이루어진다(S50)). 이런 단계는 혈당량 측정의 정확성을 높이고, 예상치 못한 다른 요인에 의한 혈당량 측정에서의 교란을 방지하기 위한 것이며, 반드시 필요한 단계는 아니다.
다음으로, 파장대별 차이 신호량을 이용하여 혈당량을 산출한다(S60). 통상 차이 신호량이 크면 혈당량도 커지는 양상을 보인다. 보다 정확한 혈당량 산출을 위해서는, 차이 신호량과 혈당량의 연관관계를 미리 확인하여 혈당계 분석모듈에 내장된 기초자료로 삼고, 이 연관관계를 이용하여 혈당량을 산출할 수 있다.
이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.
따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10: 광센서 어셈블리 11: 트랜스임피던스증폭기(TIA)
13: 프로그래머블 게인 증폭기(PGA) 15: 아날로그 디지털 변환기(ADC)
17: LED 드라이버 20, 40: 수광소자
30: 광원 50: DOE 렌즈
60: 반구형 볼록렌즈 70: 프로세서
80: 통신장치 90: 메모리
13: 프로그래머블 게인 증폭기(PGA) 15: 아날로그 디지털 변환기(ADC)
17: LED 드라이버 20, 40: 수광소자
30: 광원 50: DOE 렌즈
60: 반구형 볼록렌즈 70: 프로세서
80: 통신장치 90: 메모리
Claims (8)
- 혈당에 대한 특징적 흡수도 피크를 가지는 서로 다른 복수 파장대의 근적외선광을 착용자 신체부위에 조사할 수 있는 복수 광원과,
상기 복수 광원에서 조사되어 상기 신체부위에서 반사 및 산란된 광을 받아들여 전기신호로 변환시키는 수광소자 및
상기 수광소자의 전기신호를 분석하되 각 파장대에 대한 맥파 형태의 신호에서 (주기별 적분 방식으로) 신호량을 얻고 상기 신호량과 미리 설정한 기준(레퍼런스 샘플에 대한 신호량)과의 차이값을 이용하여 상기 신체부위의 혈액 내의 혈당량(혈당농도)를 산출하는 분석모듈을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈당 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수 광원 외에 신체 베이스 성분에 대한 흡수도가 높고 혈당 관련성이 작은 녹색광을 발생시키는 녹색광원이 레퍼런스 광원으로서 더 구비되는 혈당 측정장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 분석모듈은 혈당량 수치 산출의 정확성을 높이기 위해 상기 복수 광원의 각 파장대별로 얻은 상기 차이값의 상호비율을 검증수단으로 이용하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈당 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 신체부위는 손목이며 상기 수광소자 및 상기 광원은 손목에 착용하는 밴드의 신체 대향면에 설치되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수 광원은 940nm 파장대의 짧은 근적외선 광원, 1200nm 파장대의 근적외선 광원, 1450nm 파장대의 근적외선 광원 및 1700nm 파장대의 근적외선 광원 가운데 적어도 두 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정장치. - 제 1 항의 혈당 측정장치를 이용하여 혈당량을 측정하는 혈당 측정방법으로서,
인체 부위를 모조한 더미에 혈액성분에서 혈당을 제거한 기준혈액을 적용시켜 레퍼런스 샘플을 준비하는 단계,
상기 혈당 측정장치나 다른 정밀 혈당 측정장치로 상기 레퍼런스 샘플에 대한 파장대별 신호량을 산출하는 단계,
상기 혈당 측정장치로 측정 대상자의 신체부위에 대한 파장대별 신호량을 산출하는 단계,
상기 측정 대상자의 신체부위에 대한 파장대별 신호량에서 상기 레퍼런스 샘플에 대한 파장대별 신호량을 빼고 남는 파장대별 차이 신호량을 도출하는 단계,
상기 파장대별 차이 신호량을 이용하여 혈당량을 산출하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈당 측정방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 혈당 측정장치는 상기 복수 광원 외에 베이스 성분에 의한 변이를 감안하여 신호량을 측정하기 위해 가시광선 영역의 녹색광 파장대(530nm 파장대)의 광원을 레퍼런스 광원으로 더 구비하여 이루어지고,
상기 레퍼런스 광원의 조사광에 대하여 상기 레퍼런스 샘플에 대한 신호량과 상기 측정 대상자의 신체부위에 대한 신호량이 대등하도록 조절하고 그에 따라 상기 측정 대상자의 신체부위에 대한 각 파장대별 신호량을 조절하는 단계를 더 구비하여,
상기 측정 대상자의 신체 부위에 대한 파장대별 신호량에서 상기 레퍼런스 샘플의 파장대별 신호량을 빼고 남는 파장별 차이 신호량을 도출하는 단계에서는 조절된 파장대별 신호량을 이용하여 상기 파장대별 차이 신호량을 도출하는 것을 특징으로 하는 혈당 측정방법. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 파장대별 차이 신호량을 도출하는 단계에 이어서 상기 파장대별 차이 신호량 사이의 비율을 점검하여 혈당이 나타내는 파장대별 신호량 비율과 부합되는 지 검토하는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정방법.
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