KR20210076662A - Blood oxygen saturation sensing device for non-pulsatile extracorporeal blood circulation circuit and a control method of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus and method for measuring oxygen saturation and, more particularly, to an apparatus and method for measuring oxygen saturation in blood non-invasively using light having a predetermined wavelength. More specifically, the present invention relates to the apparatus and method for non-invasively measuring oxygen saturation in a non-pulsatile extracorporeal circuit. According to one embodiment of the present invention, the apparatus for measuring oxygen saturation comprises: a light source unit provided to irradiate light to the subject; a first light receiving unit positioned to have a first separation distance from the light source unit and provided to receive light emitted from the light source unit; a second light receiving unit positioned to have a second separation distance different from the first separation distance from the light source unit and provided to receive light emitted from the light source unit; and a processor for measuring oxygen saturation of the blood of the subject by using the difference in absorbance between the first light receiving unit and the second light receiving unit.

Description

박동이 없는 체외순환회로용 혈중 산소포화도 측정장치 및 이를 이용한 측정방법{Blood oxygen saturation sensing device for non-pulsatile extracorporeal blood circulation circuit and a control method of the same}Blood oxygen saturation sensing device for non-pulsatile extracorporeal blood circulation circuit and a control method of the same

본 발명은 산소포화도 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 특히, 소정의 파장을 가지는 광을 이용하여 비침습적으로 혈중의 산소포화도를 측정하는 산소포화도 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring oxygen saturation, and more particularly, to an apparatus and method for measuring oxygen saturation in blood non-invasively using light having a predetermined wavelength.

보다 구체적으로, 본 발명은 박동이 없는 체외 순환 회로에서 산소포화도를 비침습적으로 측정할 수 있는 장치 및 방법에 대한 것이다. More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for non-invasively measuring oxygen saturation in a non-pulsatile extracorporeal circulation circuit.

산소포화도(Saturation of oxygen, SpO2)는 적혈구의 헤모글로빈(Hb)에 결합된 산소의 양을 의미하며, 이를 통해 적혈구에 의해 운반되는 산소의 양으로 얼마나 효과적으로 호흡하고 있는지, 산소가 전신에 잘 전달되고 있는지 등을 판단할 수 있다. 산소포화도는 총 헤모글로빈 농도에 대한 산소와 결합한 산화 헤모글로빈 농도의 비율을 백분율로 나타낸 것이다. 이 수치는 저산소증 신생아 모니터링 응급의학 등의 임상분야에서 중요한 파라미터로 사용되고 있다. Saturation of oxygen (SpO2) refers to the amount of oxygen bound to hemoglobin (Hb) in red blood cells. It can be determined whether or not Oxygen saturation is expressed as a percentage of the concentration of oxidized hemoglobin combined with oxygen to the total hemoglobin concentration. This number is being used as an important parameter in clinical fields such as hypoxia neonatal monitoring emergency medicine.

산소포화도의 정상 수치는 95% 이상이며, 그 이하의 경우 저산소증 주의 상태이며, 905 이하는 저산소증으로 호흡이 곤란해지는 위급한 상태가 된다. 대개 산소포화도는 다발성 장기 부전 등에 의한 매우 위중한 상태에서 수치가 떨어지며, 만성 폐쇄성 폐질환 등 호흡기 질환이 악화되거나 마취 후 회복과정 등에서도 수치가 떨어질 수 있다. 이러한 경우 인공호흡기 및 체외막산소화(Extracorporeal membrane oxygenation, ECMO)장치 등으로 산소를 인위적으로 투여하거나 교환해주는 시스템을 통해서 산소포화도를 올려주는 처치를 수행해야만 한다. The normal value of oxygen saturation is 95% or more, and if it is lower than that, it is a state of hypoxia, and if it is less than 905, it is an emergency state in which breathing becomes difficult due to hypoxia. In general, the oxygen saturation level decreases in a very serious condition due to multiple organ failure, and the level may also decrease in the course of recovery after anesthesia or worsening of respiratory diseases such as chronic obstructive pulmonary disease. In this case, it is necessary to perform a treatment to increase oxygen saturation through a system that artificially administers or exchanges oxygen with a ventilator and an extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) device.

체외막산소화장치는 심장이나 폐의 기능이 저하되어 기존의 방법으로는 생명 유지가 어려울 경우 일시적으로 심장 및 폐의 기능을 도와주는 장치를 말하며, 심장 이식을 기다리는 이식 전 단계의 환자와 급성호흡부전으로 인해 인공호흡기만으로는 적절한 산소공급이 어려운 환자에게 적용되는 장치이다. 이 장치의 구성은 폐를 대신하여 혈액에 산소를 공급해주는 역할을 하는 산화기(Membrane oxygenator) 와 산소화된 혈액을 심장 대신 순환을 시켜주는 장치인 펌프(Pump), 환자의 혈관과 접속하여 펌프와 산화기를 연결하면서 체외 혈관 역할을 수행하는 혈액회로로 구성된다.The extracorporeal membrane oxygenation device is a device that temporarily helps the heart and lungs function when it is difficult to maintain life by conventional methods due to deterioration of the heart or lung function. Therefore, it is a device applied to patients who cannot adequately supply oxygen with only a ventilator. This device consists of a membrane oxygenator that supplies oxygen to the blood instead of the lungs, a pump that circulates oxygenated blood instead of the heart, and a pump that connects to the patient's blood vessels. It is composed of a blood circuit that serves as an extracorporeal blood vessel by connecting oxidizers

이러한 체외막산소화장치가 적용된 환자의 경우, 적절한 산소와 이산화탄소 교환을 공급해주기 위해서 동맥혈과 정맥혈에서의 산소 및 이산화탄소 분압 뿐만 아니라 산소포화도가 지속적으로 모니터링 되어야 한다.In the case of a patient to which such an extracorporeal membrane oxygenation device is applied, oxygen saturation as well as partial pressure of oxygen and carbon dioxide in arterial and venous blood should be continuously monitored in order to supply adequate oxygen and carbon dioxide exchange.

산소포화도를 측정하기 위한 방법으로는, 외과적인 방법과 비외과적인 방법이 있다. As a method for measuring oxygen saturation, there are a surgical method and a non-surgical method.

외과적인 방법은 동맥혈을 채취하여 혈중 산소 포화도를 측정하는 것으로, 가장 정확한 산소포화도를 측정할 수 있다. 그러나, 혈액 채취가 필요한 단점이 있으며, 혈액 채취 후 산소포화도 값을 분석하는 과정에 일정 시간이 소요되어 단시간에 산소포화도 값을 측정하는 것이 용이하지 않다. 따라서, 긴급을 요하는 환경에서는 외과적인 방법 사용이 제한될 수 밖에 없다. The surgical method is to collect arterial blood and measure blood oxygen saturation, which is the most accurate way to measure oxygen saturation. However, there is a disadvantage that blood collection is required, and it is not easy to measure the oxygen saturation value in a short time because it takes a certain time to analyze the oxygen saturation value after blood collection. Therefore, in an environment requiring urgency, the use of surgical methods is inevitably limited.

이러한 외과적인 방법에 의한 혈중 산소 포화도 측정의 일례가 동맥혈가스검사(ABGA, Arterial Blood Gas Anlysis)가 있다. 그러나, ABGA 장비는 고가이므로 쉽게 접근하여 사용하기 어려운 단점이 있다. An example of blood oxygen saturation measurement by such a surgical method is arterial blood gas analysis (ABGA). However, since ABGA equipment is expensive, it is difficult to access and use it easily.

비외과적인 방법은 흡광도를 통해서 산소포화도를 측정하는 방법으로, 가장 대표적인 것이 맥박산소측정법(pulse oximetry)라 할 수 있다. A non-surgical method is to measure oxygen saturation through absorbance, and the most representative method is pulse oximetry.

맥박산소측정법은 산소포화도를 비침습적이면서도 연속적으로 측정할 수 있는 방법으로, 손가락 끝이나 귓볼 등의 피부가 얇은 부위를 투과하여 얻어진 서로 다른 두 빛 파장(적색광과 근적외선광)의 흡광도를 심장의 수축 이완작용에 의해 나타나는 맥동성분의 최대치와 최소치에 대한 진폭비를 이용하여 산소포화도를 산출해내는 방법이다. 따라서, 긴급을 요하는 환경에서 맥박산소측정법이 많이 사용된다.Pulse oximetry is a method that can measure oxygen saturation continuously and non-invasively. The absorbance of two different light wavelengths (red light and near-infrared light) obtained by penetrating thin skin areas such as fingertips and earlobes is measured by the contraction of the heart. This is a method of calculating the oxygen saturation by using the amplitude ratio of the maximum and minimum values of the pulsation component caused by the relaxation action. Therefore, pulse oximetry is widely used in an emergency environment.

맥박산소측정법의 기본적인 원리는 투과되는 물질의 흡광도와 농도 사이의 관계를 나타내는 Beer - Lambert 법칙을 따르며, 두 가지 파장을 사용하여 산소화된 헤모글로빈 (HbO2)과 탈산소화된 헤모글로빈 (Hb) 의 흡광도를 측정하여 산호 포화도를 측정하게 된다. 즉, 광혈류 측정 신호(Photo-plethysmograpy, PPG) 신호를 측정하여 산소포화도를 측정하게 된다. The basic principle of pulse oximetry follows the Beer-Lambert law, which indicates the relationship between the absorbance and concentration of the transmitted material, and measures the absorbance of oxygenated hemoglobin (HbO2) and deoxygenated hemoglobin (Hb) using two wavelengths. to measure coral saturation. That is, oxygen saturation is measured by measuring a photo-plethysmograpy (PPG) signal.

맥박산소측정기는 일반적으로 두 개의 광원부(LED)와 광량을 감지할 수 있는 수광부(포토다이오드)로 구성되어 있으며, 광원으로 쓰이는 파장은 적색광 영역의 660nm 의 파장과 적외광 영역의 940nm 파장을 사용한다. 두 영역의 파장이 사용되는 이유는 산소화된 헤모글로빈과 탈산소화된 헤모글로빈의 흡수계수차가 큰 적색광 영역과 적외광 영역의 비를 이용하여 산소화된 헤모글로빈의 변화를 파악할 수 있기 때문이다. A pulse oximeter generally consists of two light sources (LEDs) and a light receiving unit (photodiode) that can detect the amount of light. The wavelength used as the light source is a wavelength of 660 nm in the red light region and a wavelength of 940 nm in the infrared region. . The reason why the wavelengths of the two regions are used is that the change in oxygenated hemoglobin can be identified by using the ratio of the red light region and the infrared light region, where the absorption coefficient difference between oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin is large.

다시 말하면, 적색광 영역은 산소화된 헤모글로빈의 흡수계수가 탈산소화된 헤모글로빈의 흡수계수 보다 매우 큰 영역이고, 적외광 영역은 탈산소화된 헤모글로빈의 흡수계수가 산소화된 헤모글로빈의 흡수계수 보다 매우 큰 영역이다. 따라서, 흡수계수차가 큰 적색광 영역과 적외광 영역을 사용할 수 있다. In other words, the red light region is a region in which the absorption coefficient of oxygenated hemoglobin is much greater than that of deoxygenated hemoglobin, and the infrared region is a region in which the absorption coefficient of deoxygenated hemoglobin is much larger than that of oxygenated hemoglobin. Accordingly, a red light region and an infrared light region having a large difference in absorption coefficient can be used.

종래의 맥박산소측정기는, 기본적으로 위에서 언급한 Beer-Lambert 법칙을 따르며, 맥박으로 인해 발생한 흡광도의 비율을 통해 산소포화도를 산출하는 방법이다. 수학식 1은 Beer-Lambert 법칙을 이용하여 광도를 구하는 수식이다.The conventional pulse oximeter basically follows the above-mentioned Beer-Lambert law, and is a method of calculating oxygen saturation through the ratio of absorbance generated by the pulse. Equation 1 is an equation for calculating the luminance using the Beer-Lambert law.

< 수학식 1 >< Equation 1 >

I = I0e-βcl I = I 0 e- βcl

여기서, I는 광도, I0는 초기 광도, β는 측정하고자 하는 물질의 흡광도, c는 측정 물질의 농도 그리고 l은 빛의 이동 거리이다. Here, I is the light intensity, I 0 is the initial light intensity, β is the absorbance of the material to be measured, c is the concentration of the material to be measured, and l is the movement distance of light.

초기 광도(I0)는 항상 일정한 값이 아니라 주변 환경 및 환자의 조직에 따라 달라지게 되는 값으로 소거를 통해 제거 되어야 한다. 맥박이 있는 경우는 혈관의 단위 면적이 수축기와 이완기에 따라 변하게 되며, 빛의 이동거리 역시 달라지게 된다. 따라서, 맥박에 의해 발생한 흡광도 차이 값을 통해 포화도 측정 수식(수학식 2)에서 초기 광도 소거가 가능하게 되는 것이다. The initial light intensity (I 0 ) is not always a constant value, but a value that varies depending on the surrounding environment and the patient's tissue, and must be removed through erasing. When there is a pulse, the unit area of the blood vessel changes according to the systolic and diastolic phases, and the travel distance of light also changes. Therefore, it is possible to erase the initial light intensity in the saturation measurement equation (Equation 2) through the absorbance difference value generated by the pulse.

< 수학식 2 >< Equation 2 >

ln(Id)-ln(Is) = βc(ld - ls)ln(I d )-ln(I s ) = βc(l d - l s )

여기서, Is 는 수축기일 때 측정되는 광도, Id는 이완기일 때 측정되는 광도, ld는 이완기일 때 빛의 이동거리, ls는 수축기일 때 빛의 이동거리이다. 즉, 수학식 2는 초기 광도 I0가 소거된 포화도 측정 수식이라 할 수 있다. Here, I s is the light intensity measured during systole, I d is the light intensity measured during diastole, l d is the light travel distance during diastole, and l s is the light travel distance during systole. That is, Equation 2 can be said to be a saturation measurement equation in which the initial luminous intensity I 0 is erased.

즉, 각 수축기와 이완기일때의 광도 차이를 통해, 초기 광도를 쉽게 소거하여 맥박이 있는 동맥혈에 대한 산소포화도를 계산해 낼 수 있게 한다.In other words, through the difference in luminous intensity during each systolic and diastolic phase, the initial luminous intensity can be easily canceled to calculate the oxygen saturation for pulsed arterial blood.

그러나, 체외 순환 회로가 장착된 환자들의 경우, 박동이 발생하지 않는 비박동성 연속적 혈류가 공급된다. 따라서, 박동이 존재하지 않아 혈관의 부피 변화가 발생되지 않거나 매우 작게 나타난다. 그러므로, 혈액회로 등의 측정대상이 아닌 변수와 혈액회로 내부에 존재하는 측정대상인 혈액 사이의 광도 신호 분리가 어렵다. 즉, 비박동 혈류가 흐르는 혈액회로에서는 기존의 맥박산소측정법과 같이 간단한 수식을 통해 초기 광도를 소거하여 광도 신호의 분리가 불가능하다고 할 수 있다. 결국, 비박동 혈액회로에서는 종래의 맥박산소측정법의 적용이 불가능한 문제가 있다. 관심 측정 대상의 광도 신호를 쉽게 추출하여 산소포화도를 계산하는 방법이 불가능해지게 된다. However, in the case of patients equipped with an extracorporeal circulation circuit, a non-pulsatile continuous blood flow in which no pulsation occurs is supplied. Therefore, because there is no pulsation, the volume change of the blood vessel does not occur or appears very small. Therefore, it is difficult to separate the luminous intensity signal between a variable that is not a measurement target such as a blood circuit and blood that is a measurement target existing inside the blood circuit. That is, in the blood circuit in which non-pulsating blood flow flows, it can be said that the separation of the light intensity signal is impossible by erasing the initial light intensity through a simple formula as in the conventional pulse oximetry method. As a result, there is a problem in that the conventional pulse oximetry cannot be applied to the non-pulsating blood circuit. It becomes impossible to calculate oxygen saturation by easily extracting the light intensity signal of the measurement target of interest.

한편, 최근에는 웨어러블(wearable) 의료기기에 대한 연구가 많이 진행되고 있으며, 선행기술문헌에 기재된 산소포화도 장착도 웨어러블 의료기기의 일례라 할 수 있다. 즉, 맥박산소측정법을 이용한 산소포화도 측정장치로서 환자의 이동 등에 의한 오차 문제를 해결하고자 하는 방향으로 연구가 진행되고 있다. On the other hand, recently, a lot of research on wearable medical devices has been conducted, and the oxygen saturation level described in the prior art literature can also be said to be an example of a wearable medical device. That is, as an oxygen saturation measuring device using pulse oximetry, research is being conducted in the direction of solving the problem of error due to the movement of the patient.

그러나, 비박동성 연속적 혈류에서의 산소포화도를 비침습적으로 측정할 수 있는 산소포화도 측정장치에 대해서는 그 필요성에도 불구하고 연구가 거의 진행되고 있지 않다. However, studies on an oxygen saturation measuring device capable of non-invasively measuring oxygen saturation in non-pulsatile continuous blood flow have not been conducted in spite of the necessity.

따라서, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 맥동 성분이 없는 비박동성 연속적 혈류에서도 비침습적으로 산소포화도를 측정할 수 있는 산소 포화도 측정장치 및 측정방법이 제공될 필요가 있다. Therefore, in order to solve this problem, there is a need to provide an oxygen saturation measuring apparatus and measuring method capable of non-invasively measuring oxygen saturation even in non-pulsatile continuous blood flow without a pulsation component.

한국공개특허공보 제10-2017-0076329호 (공개일자 : 2017. 7. 4.)Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0076329 (published date: 2017. 7. 4.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems.

본 발명의 일실시예를 통해서, 비박동성 연속적 혈류에서도 비침습적으로 산소포화도를 측정할 수 있는 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. It is an object of the present invention to provide an oxygen saturation measuring device and measuring method capable of non-invasively measuring oxygen saturation even in non-pulsatile continuous blood flow.

본 발명의 일실시예를 통해서, 종래의 맥박형 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 차용하되 매우 효과적으로 비박동성 혈류에서의 산소포화도를 측정할 수 있는 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention aims to provide an oxygen saturation measuring device and measuring method that can measure oxygen saturation in non-pulsatile blood flow very effectively while borrowing a conventional pulse-type oxygen saturation measuring device and measuring method.

본 발명의 일실시예를 통해서, 제작이 용이하고 사용이 간편한 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for measuring oxygen saturation that are easy to manufacture and use.

본 발명의 일실시예를 통해서, 경제적인 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. It is an object of the present invention to provide an economical oxygen saturation measuring apparatus and measuring method through an embodiment of the present invention.

전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 피검체에 빛을 조사하도록 구비되는 광원부; 상기 광원부로부터 제1이격거리를 갖도록 위치되고, 상기 광원부에서 조사하는 빛을 수광하도록 구비되는 제1수광부; 상기 광원부로부터 상기 제1이격거리와는 다른 제2이격거리를 갖도록 위치되고, 상기 광원부에서 조사하는 빛을 수광하도록 구비되는 제2수광부; 그리고 상기 제1수광부 및 2수광부에서의 흡광도 차이를 이용하여 피검체의 혈액에 대한 산소포화도를 측정하는 프로세서를 포함하는 산소포화도 측정장치가 제공될 수 있다. In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a light source unit provided to irradiate light to a subject; a first light receiving unit positioned to have a first separation distance from the light source unit and provided to receive the light emitted from the light source unit; a second light receiving unit positioned to have a second separation distance different from the first separation distance from the light source unit and provided to receive the light emitted from the light source unit; In addition, there may be provided an oxygen saturation measuring device including a processor for measuring oxygen saturation of blood of a subject by using a difference in absorbance between the first light receiving unit and the second light receiving unit.

상기 피검체는 비박동 체외 순환회로를 구성하는 혈액 공급 튜브일 수 있다. The subject may be a blood supply tube constituting a non-pulsating extracorporeal circulation circuit.

상기 피검체는 빈맥 환자의 신체일 수 있다. 구체적으로 신체는 손가락 끝이나 귓볼일 수 있다.The subject may be the body of a tachycardia patient. Specifically, the body may be a fingertip or an earlobe.

상기 광원부는 서로 다른 파장 영역으로 빛을 조사하는 서로 다른 광원을 포함함이 바람직하다. Preferably, the light source unit includes different light sources for irradiating light in different wavelength regions.

상기 광원부는 적색광 영역으로 빛을 조사하는 제1광원과 적외광 영역으로 빛을 조사하는 제2광원을 포함함이 바람직하다. Preferably, the light source unit includes a first light source irradiating light to a red light region and a second light source irradiating light to an infrared light region.

상기 광원부는 LED로 이루어지고, 상기 제1수광부 및 제2수광부는 포토다이오드로 이루어짐이 바람직하다. Preferably, the light source part is made of an LED, and the first light receiving part and the second light receiving part are made of a photodiode.

상기 프로세서는, 상기 제1수광부 및 제2수광부에서 출력하는 신호의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출할 수 있다. The processor may calculate oxygen saturation by using a difference between signals output from the first light receiving unit and the second light receiving unit.

상기 제1광원과 제2광원 사이의 중심점으로부터 상기 제1수광부 중심점까지의 거리와 제2수광부 중심점까지의 거리는 서로 동일한 것이 바람직하다. Preferably, the distance from the center point between the first light source and the second light source to the center point of the first light receiving unit and the distance to the center point of the second light receiving unit are the same.

상기 제1광원과 제2광원 사이의 중심점, 상기 제1수광부 중심점 그리고 상기 제2수광부 중심점은 이등변 삼각형을 형성할 수 있다. 이러한 위치 관계로 인하여, 산소포화도 연산이 보다 용이할 수 있다. A center point between the first light source and the second light source, a center point of the first light receiving unit, and a center point of the second light receiving unit may form an isosceles triangle. Due to this positional relationship, the oxygen saturation calculation may be easier.

상기 프로세서는, 비어-램버트 법칙에 기반하여 상기 제1수광부와 제2수광부에서의 흡광도의 비율을 통해 산소포화도를 산출하는 것이 바람직하다. Preferably, the processor calculates oxygen saturation through a ratio of absorbance at the first light receiving unit and the second light receiving unit based on the Beer-Lambert law.

상기 프로세서는, 상기 산소포화도 산출 시 맥박에 의해 발생하는 흡광도의 차이를 대신하여 상기 제1이격거리와 제2이격거리에 따른 흡광도의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하는 것이 바람직하다. Preferably, the processor calculates oxygen saturation by using a difference in absorbance according to the first separation distance and the second separation distance instead of a difference in absorbance caused by a pulse when calculating the oxygen saturation.

상기 피검체를 감싸는 홀더를 포함하고, 상기 광원부, 제1수광부 그리고 상기 제2수광부는 상기 측정 대상과 마주보도록 상기 홀더 내측에 구비됨이 바람직하다. 즉, 상기 홀더는 측정센서를 피검체에 장착하기 위한 구성이라 할 수 있다. It is preferable that a holder surrounding the subject is included, and the light source unit, the first light receiving unit, and the second light receiving unit are provided inside the holder to face the measurement target. That is, the holder can be said to be a configuration for mounting the measurement sensor to the subject.

홀더에 측정센서 구성들이 장착되어 있으므로, 홀더를 피검체에 장착함으로써 측정센서 구성들이 피검체에 장착될 수 있다. Since the measurement sensor components are mounted on the holder, the measurement sensor components can be mounted on the subject by mounting the holder on the subject.

상기 홀더는, 상기 홀더의 중심에서 일측으로 연장되어 상기 제1수광부가 장착되는 제1홀더와 중심에서 타측으로 연장되어 상기 제1수광부가 장착되는 제2홀더를 포함할 수 있다. The holder may include a first holder extending from the center of the holder to one side to which the first light receiving unit is mounted, and a second holder extending from the center to the other side to which the first light receiving unit is mounted.

상기 제1홀더와 제2홀더 사이에는 상기 피검체가 삽입되기 위한 개구부가 형성됨이 바람직하다. An opening for inserting the subject is preferably formed between the first holder and the second holder.

상기 제1홀더와 제2홀더는 상기 홀더의 중심에 대해서 회전 가능하게 구비될 수 있다. 이러한 회전에 의해서 피검체의 크기가 달라지더라도 탄력적으로 대응할 수 있다. The first holder and the second holder may be rotatably provided with respect to the center of the holder. Even if the size of the subject changes due to such rotation, it is possible to respond flexibly.

전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 피검체에 광원을 통해 빛을 조사하는 단계; 상기 광원과 서로 다른 이격거리를 갖도록 위치되는 제1수광부와 제2수광부에서 수광하여 신호를 생성하는 단계; 그리고 상기 제1수광부에서 생성된 신호와 상기 제2수광부에서 생성된 신호의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하는 단계를 포함하는 산소포화도 측정방법이 제공될 수 있다. In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, the method comprising: irradiating light through a light source to a subject; generating a signal by receiving light from the first light receiving unit and the second light receiving unit positioned to have different separation distances from the light source; And there may be provided a method for measuring oxygen saturation comprising the step of calculating oxygen saturation by using a difference between the signal generated by the first light receiving unit and the signal generated by the second light receiving unit.

상기 빛을 조사하는 단계에서, 제1파장의 빛과 상기 제1파장과는 다른 제2파장의 빛을 각각 조사하는 것이 바람직하다. In the step of irradiating the light, it is preferable to respectively irradiate light of a first wavelength and light of a second wavelength different from the first wavelength.

상기 제1파장의 빛 조사와 제2파장의 빛 조사는 순차적으로 수행됨이 바람직하다. 따라서, 제1파장에 대한 신호 생성과 제2파장에 대한 신호 생성도 순차적으로 수행됨이 바람직하다. It is preferable that the light irradiation of the first wavelength and the light irradiation of the second wavelength are sequentially performed. Therefore, it is preferable that the signal generation for the first wavelength and the signal generation for the second wavelength are also sequentially performed.

상기 제1수광부와 제2수광부는, 상기 피검체를 투과한 빛을 수광하도록 위치됨이 바람직하다. Preferably, the first light receiving unit and the second light receiving unit are positioned to receive the light that has passed through the subject.

상기 피검체는, 비박동 체외 순환 회로를 구성하는 혈액 공급 튜브 또는 빈맥 환자의 신체일 수 있다. The subject may be a blood supply tube constituting a non-pulsating extracorporeal circulation circuit or a body of a tachycardia patient.

전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수학식In order to implement the above object, according to an embodiment of the present invention, the equation

Figure pat00001
Figure pat00001

을 통해서 산소포화도를 측정할 수 있는 산소포화도 측정장치 및 측정방법이 제공될 수 있다. An oxygen saturation measuring device and measuring method capable of measuring oxygen saturation through the

여기서, 산소포화도(S 또는 SpO2)는 포토다이오드에서 출력하는 출력값을 통해 산출되는 R 값과 상수값들을 통해 간단하게 산출될 수 있다. Here, the oxygen saturation (S or SpO2) can be simply calculated through the R value and constant values calculated through the output value of the photodiode.

구체적으로, β1 과 β2 는 적색광에 대한 산소헤모글로빈과 탈산소헤모글로빈의 흡광 상수이며, 프라임으로 표시된 부분들은 각각 적외광에 대한 산소헤모글로빈과 탈산소헤모글로빈의 흡광 상수이다. 따라서, 흡광 상수들은 모두 상수값을 갖는다. Specifically, β 1 and β 2 are the absorption constants of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin for red light, and parts marked with prime are the absorption constants of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin for infrared light, respectively. Therefore, all of the absorption constants have constant values.

한편, 상기 R은 적외광 흡광도의 차이에 대한 적색광 흡광도의 차이에 대한 비율이라 할 수 있다. 상기 R 값은 포토다이오드들의 출력을 통해서 산출되는 값이다. Meanwhile, R may be a ratio of a difference in absorbance of red light to a difference in absorbance of infrared light. The R value is a value calculated through the output of the photodiodes.

본 발명의 일실시예에 따르면, 수학식According to an embodiment of the present invention, the equation

Figure pat00002
Figure pat00002

을 통해서, 좌변의 산출된 R 값은 우변의 수식과 동일하게 된다. Through , the calculated R value on the left side becomes the same as the equation on the right side.

여기서, d1은 광원과 제1수광부 사이의 이격거리, d2는 광원과 제2수광부 사이의 이격거리이다. 그리고 C1과 C2는 산소헤모글로빈과 탈산소헤모글로빈의 혈중 농도이다. Here, d1 is the separation distance between the light source and the first light receiving unit, and d2 is the separation distance between the light source and the second light receiving unit. And C1 and C2 are the blood concentrations of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin.

좌변의 R 과 우변의 수식을 정리하면, 산소포화도 S(SpO2)는 C1/(C1+C2)이므로 S(SpO2)는 산출되는 값이 R과 상수값들의 연산을 통해서 용이하게 구해질 수 있다. Rearranging R on the left and the formula on the right, since oxygen saturation S(SpO2) is C1/(C1+C2), the calculated value of S(SpO2) can be easily obtained through calculation of R and constant values.

본 발명의 일실시예에 따르면, 광원이 두 개인 경우, 제1광원으로부터의 제1이격거리와 제2이격거리는 제2광원으로부터의 제1이격거리와 제2이격거리와 동일하도록 할 수 있다. 그러므로, 제1이격거리와 제2이격거리는 쉽게 소거될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when there are two light sources, the first separation distance and the second separation distance from the first light source may be the same as the first separation distance and the second separation distance from the second light source. Therefore, the first separation distance and the second separation distance can be easily erased.

전술한 실시예들에서의 특징들은 서로 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예에서 복합적으로 구현될 수 있을 것이다. Features in the above-described embodiments may be implemented in combination in other embodiments unless they are contradictory or mutually exclusive.

본 발명의 일실시예를 통해서, 비박동성 연속적 혈류에서도 비침습적으로 산소포화도를 측정할 수 있는 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an oxygen saturation measuring apparatus and a measuring method capable of non-invasively measuring oxygen saturation even in non-pulsatile continuous blood flow.

본 발명의 일실시예를 통해서, 종래의 맥박형 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 차용하되 매우 효과적으로 비박동성 혈류에서의 산소포화도를 측정할 수 있는 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an oxygen saturation measuring device and measuring method that can measure oxygen saturation in non-pulsatile blood flow very effectively while using a conventional pulse-type oxygen saturation measuring device and measuring method.

본 발명의 일실시예를 통해서, 제작이 용이하고 사용이 간편한 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공할 수 있다. Through one embodiment of the present invention, it is possible to provide an apparatus and method for measuring oxygen saturation that are easy to manufacture and use.

본 발명의 일실시예를 통해서, 비박동성 체외순환시스템을 사용하는 환자들뿐만 아니라 빈맥과 같은 주기적이지 않은 심장박동이 발생하는 환자들의 경우에도, 산소포화도를 정확하게 측정할 수 있는 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공할 수 있다. Through an embodiment of the present invention, an oxygen saturation measuring device capable of accurately measuring oxygen saturation not only in patients using a non-pulsatile extracorporeal circulation system but also in patients with non-periodic heartbeats such as tachycardia, and A measurement method can be provided.

본 발명의 일실시예를 통해서, 경제적인 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공할 수 있다. Through one embodiment of the present invention, it is possible to provide an economical oxygen saturation measuring apparatus and measuring method.

본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects according to the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description of the claims and detailed description. will be able

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치를 통해 산소포화도를 측정할 수 있는 체외순환회로에서의 흡광도와 시간 관계를 도시하고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치의 측정센서 구조를 개략적으로 도시하고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치의 제어 블럭을 도시하고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치의 제어 플로우를 도시하고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치의 정확도를 검증하는 그래프이며,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치의 홀더 구조를 개략적으로 도시하고 있다.
1 shows the relationship between absorbance and time in an extracorporeal circulation circuit capable of measuring oxygen saturation through an oxygen saturation measuring device according to an embodiment of the present invention;
2 schematically shows the structure of a measuring sensor of an oxygen saturation measuring device according to an embodiment of the present invention;
3 shows a control block of an oxygen saturation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 shows a control flow of an apparatus for measuring oxygen saturation according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph for verifying the accuracy of the oxygen saturation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
6 schematically shows a holder structure of an oxygen saturation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예를 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략한다.Hereinafter, an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있으나, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지 않고, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe the components, but the components are not limited to the above terms, and are used only for the purpose of distinguishing one component from other components.

어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.When a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

또한, 각 실시예는 독립적으로 실시되거나 함께 실시될 수 있으며, 발명의 목적에 부합하게 일부 구성요소는 제외될 수 있다. In addition, each embodiment may be implemented independently or together, and some components may be excluded in accordance with the purpose of the invention.

전술한 바와 같이, 가장 일반적인 산소포화도를 측정하는 비침습적 방법으로는 맥박산소측정법 (pulse oximetry)이 있으며, 맥박이 존재하는 상황에서 두 개의 파장의 비율로서 산소포화도를 측정하기 때문에 맥박이 발생하지 않는 체외 순환 회로에서는 이 방식을 통해 산소포화도 측정이 불가능 하다는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 맥박이 존재하지 않는 비박동성 혈류에서 두 개의 파장을 통해 산소포도를 측정할 수 있는 새로운 산소포화도 측정장치 및 측정방법을 제공하기 위한 것이다. As described above, the most common non-invasive method for measuring oxygen saturation is pulse oximetry. Since the oxygen saturation is measured as a ratio of two wavelengths in the presence of a pulse, there is no pulse. There is a problem in that it is impossible to measure oxygen saturation through this method in an extracorporeal circulation circuit. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a novel oxygen saturation measuring apparatus and measuring method capable of measuring oxygen saturation through two wavelengths in non-pulsatile blood flow without a pulse.

본 발명의 일실시예에 따르면, 산소포화도 측정 수식에서 초기 광도를 소거하기 위한 방법으로 2개의 수광부를 사용하여 빛의 이동거리를 다르게 할 수 있다. 구체적으로는 광원부, 상기 광원부와의 이격거리가 서로 다른 2개의 수광부, 그리고 각각의 수광부에서 측정된 광도 신호의 차이로부터 산소포화도를 산출하는 제어부(프로세서)를 포함하는 산소포화도 측정장치가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, as a method for canceling the initial luminosity in the oxygen saturation measurement equation, two light-receiving units may be used to make the moving distance of light different. Specifically, an apparatus for measuring oxygen saturation comprising a light source unit, two light receiving units having different separation distances from the light source unit, and a control unit (processor) for calculating oxygen saturation from a difference in luminous intensity signals measured by each light receiving unit can be provided. have.

더욱 구체적으로, 상기 제어부는 맥박형 산소포화도 측정 수식과 유사한 측정 수식과 상기 각각의 수광부에서 측정된 광도 신호의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하도록 구비될 수 있다. More specifically, the control unit may be provided to calculate oxygen saturation using a difference between a measurement equation similar to a pulse-type oxygen saturation measurement equation and a luminous intensity signal measured by each of the light receiving units.

이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치에 대해서 상세히 설명한다. Hereinafter, an apparatus for measuring oxygen saturation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 .

도 1은 혈액이 흐르는 비박동 체외 순환회로에서의 시간과 흡광도 사이의 상관 관계를 도시하고 있다. 1 shows the correlation between time and absorbance in a non-pulsating extracorporeal circulation circuit in which blood flows.

조사된 빛을 흡수하는 매질은 체외 순환회로 튜브와 튜브 내의 혈액이라 할 수 있다. 순환회로 튜브의 직경은 일정하므로, 튜브에 의한 흡광도 성분은 일정하다고 할 수 있다. 또한, 비박동 체외 순환회로이므로 튜브 내의 혈액에 의한 흡광도 성분도 일정하다고 할 수 있다. 따라서, 전체 흡광도는 항상 일정하다고 할 수 있다. The medium that absorbs the irradiated light is the extracorporeal circuit tube and blood in the tube. Since the diameter of the circuit tube is constant, it can be said that the absorbance component by the tube is constant. In addition, since it is a non-pulsating extracorporeal circulation circuit, it can be said that the absorbance component by the blood in the tube is also constant. Therefore, it can be said that the total absorbance is always constant.

반면에, 박동이 존재하는 혈관의 경우에는, 정맥혈과 조직에 의한 흡광도 성분은 일정하다고 할 수 있으나, 박동에 의해 혈관의 부피 변화가 발행되어 수축기와 이완기에서의 흡광도 성분은 상이하다. 즉, 박동에 의한 성분만큼 전체 흡광도는 가변된다고 할 수 있다. 다만, 일정한 박동에 의해서 흡광도의 변화는 일정한 패턴(주기, 진폭)을 갖게 된다. 종래의 산소포화도 측정장치는 박동에 의한 흡광도의 차이를 이용해서 산소포화도를 산출한다고 할 수 있다. On the other hand, in the case of a blood vessel in which there is a pulse, the absorbance component by venous blood and tissue is constant, but the volume change of the blood vessel is issued by the pulse, so the absorbance component in the systolic and diastolic phases is different. That is, it can be said that the total absorbance varies as much as the component due to the pulsation. However, the change in absorbance due to a constant pulse has a constant pattern (period, amplitude). It can be said that the conventional oxygen saturation measuring device calculates the oxygen saturation by using the difference in absorbance due to the beat.

그러나, 비박동 체외 순환회로와 같은 피검체에서는 전체 흡광도가 항상 일정하기 때문에, 흡광도의 차이를 인위적으로 발생시키는 것이 바람직하다. However, since the total absorbance is always constant in a subject such as a non-pulsating extracorporeal circuit, it is preferable to artificially generate a difference in absorbance.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치에서의 측정센서(5)를 개념적으로 도시하고 있다. 2 conceptually shows the measurement sensor 5 in the oxygen saturation measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 흡광도의 차이를 빛이 투과하는 거리의 차이를 통해서 인위적으로 발생시킬 수 있다. As shown in FIG. 2 , in the present embodiment, a difference in absorbance may be artificially generated through a difference in a distance through which light passes.

비박동 체외순환회로를 구성하는 튜브(1)를 피검체로 하고, 상기 피검체 내에 흐르는 혈액(1a)의 산소포화도를 광원부(10)와 수광부(20)를 이용하여 측정할 수 있다. The tube 1 constituting the non-pulsating extracorporeal circulation circuit may be used as a subject, and the oxygen saturation of the blood 1a flowing in the subject may be measured using the light source 10 and the light receiver 20 .

구체적으로, 광원부(10)는 피검체인 튜브(1)로 빛을 조사하도록 구비된다. 상기 광원부(10)는 상기 튜브(1)의 내부를 관통하여 빛을 조사하도록 위치될 수 있다. 그리고, 상기 수광부(20)는 튜브(1)의 내부를 관통한 빛을 감지하도록 위치될 수 있다. Specifically, the light source unit 10 is provided to irradiate light to the tube 1 as a subject. The light source unit 10 may be positioned to irradiate light through the inside of the tube 1 . And, the light receiving unit 20 may be positioned to detect the light passing through the inside of the tube (1).

구체적으로, 상기 광원부(10)에서 조사된 빛을 서로 다른 두 개의 수광부(21, 21)에서 수광하도록 구비될 수 있다. 여기서, 상기 광원부(10)에 대한 제1수광부(21)와 제2수광부(21)의 이격 거리는 서로 상이함이 바람직하다. 즉, 광원부(10)와 제1수광부(21) 사이의 제1이격거리(d1)는 광원부(10)와 제2수광부(22) 사이의 제2이격거리(d2)와 다른 것이 바람직하다. 도 2에는 제1이격거리(d1)가 제2이격거리(d2)보다 큰 것이 일례로 도시되어 있다. Specifically, the light irradiated from the light source unit 10 may be received by two different light receiving units 21 and 21 . Here, it is preferable that the separation distance between the first light receiving unit 21 and the second light receiving unit 21 with respect to the light source unit 10 is different from each other. That is, the first separation distance d1 between the light source unit 10 and the first light receiving unit 21 is preferably different from the second separation distance d2 between the light source unit 10 and the second light receiving unit 22 . In FIG. 2 , it is illustrated that the first separation distance d1 is greater than the second separation distance d2 as an example.

따라서, 이격거리의 차이로 인해서 동일한 광원부(10)에서 조사된 빛을 흡수하는 흡광도는 제1수광부(21)와 제2수광부(22)에서 다르게 나타나게 된다. 즉, 제1수광부 및 제2수광부에서의 흡광도의 차이가 발생된다. 이러한 흡광도의 차이를 이용하여 피검체의 혈액에 대한 산소포화도를 산출할 수 있게 된다. Accordingly, the absorbance of absorbing light emitted from the same light source unit 10 is different between the first light receiving unit 21 and the second light receiving unit 22 due to the difference in the separation distance. That is, a difference in absorbance between the first light receiving unit and the second light receiving unit is generated. It is possible to calculate the oxygen saturation of the blood of the subject by using the difference in absorbance.

피검체는 비박동 체외순환 회로에서의 혈액 공급 튜브뿐만 아니라 신체일 수도 있다. 빈맥과 같은 주기적이지 않은 심장박동이 발생하는 환자의 경우, 일정한 심장 박동이 발생하지 않는다. 이 경우, 일정하지 않은 심장 박동에 의해서 빛이 투과되는 거리의 변화는 일정하지 않다. 즉, 흡광도의 변화가 일정하지 않은 패턴으로 지속적으로 달라질 수 있다. 따라서, 빈맥 환자의 경우는 종래의 맥박산소측정법으로는 산소포화도의 측정이 불가하다. 그러므로, 빈맥 환자 혈액에 대한 산소포화도 측정은 본 발명의 일실시예를 통해서 구현할 수 있다.The subject may be a body as well as a blood supply tube in a non-pulsating extracorporeal circuit. In patients with non-periodic heartbeats such as tachycardia, a steady heartbeat does not occur. In this case, the change in the distance through which light is transmitted due to the non-constant heartbeat is not constant. That is, the change in absorbance may be continuously changed in a non-uniform pattern. Therefore, in the case of tachycardia patients, it is impossible to measure oxygen saturation using the conventional pulse oximetry method. Therefore, the measurement of oxygen saturation in the blood of a tachycardia patient can be implemented through an embodiment of the present invention.

결국, 본 발명의 일실시예에 따르면, 종래에는 적용할 수 없었던 피검체의 산소포화도 측정을 가능하게 하여, 의료 현장의 획기적이고 혁신적인 변화를 야기할 수 있을 것이다. As a result, according to an embodiment of the present invention, it is possible to measure the oxygen saturation of a subject, which has not been applied in the prior art, thereby causing an epochal and innovative change in the medical field.

더욱 구체적으로, 상기 광원부(10)는 서로 다른 파장 영역으로 빛을 조사하는 서로 다른 광원을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 광원부(10)는 적색광 영역으로 빛을 조사하는 제1광원(11)과 적외광 영역으로 빛을 조사하는 제2광원(12)을 포함할 수 있다. 적색광 영역은 660nm의 파장을 사용하고 적외광 영역은 860nm 파장을 사용할 수 있다. 이 대역대의 파장을 사용하는 이유는, 산소화된 헤모글로빈과 탈산소화된 헤모글로빈의 흡수계수차가 큰 적색광 영역과 적외광 영역의 비를 이용하여, 산소화된 헤모글로빈의 변화를 파악할 수 있기 때문이다. More specifically, the light source unit 10 may include different light sources for irradiating light in different wavelength regions. For example, the light source unit 10 may include a first light source 11 for irradiating light into a red light region and a second light source 12 for irradiating light into an infrared region. A wavelength of 660 nm may be used in the red light region and a wavelength of 860 nm may be used in the infrared region. The reason for using the wavelength in this band is that the change in oxygenated hemoglobin can be grasped by using the ratio of the red light region and the infrared light region, which has a large difference in absorption coefficient between oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin.

상기 광원부(10)는 LED(light emitting diode)로 이루어지고, 상기 제1수광부(21)와 제2수광부(22)는 포토다이오드(photo-diode)로 이루어짐이 바람직하다. Preferably, the light source unit 10 is formed of a light emitting diode (LED), and the first light receiving unit 21 and the second light receiving unit 22 are formed of a photo-diode.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치는 빛을 조사하고 빛을 감지하는 측정센서(5)뿐만 아니라 여러 가지 구성들을 포함할 수 있다. On the other hand, the oxygen saturation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention may include not only the measuring sensor 5 for irradiating light and sensing light, but also various components.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치(100)의 제어 블럭도이다. 3 is a control block diagram of an oxygen saturation measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

수광부(20) 일례로 포토다이오드에서 빛을 흡수하는데, 흡수하는 빛의 세기 즉 흡광도에 비례하는 전류 신호가 수광부에서 유도된다. 즉, 포토다이오드에서 전류 신호를 발생시킨다. 유도된 전류는 전류-전압 변환기(current-to-voltage converter, 30) 또는 트랜스 임피던스(transimpedance)를 통해서 전압으로 변환되고 증폭될 수 있다. 따라서, 전류-전압 변환기 또는 트랜스 임피던스는 증폭기를 포함할 수 있다. As an example of the light receiving unit 20 , a photodiode absorbs light, and a current signal proportional to the intensity of the absorbed light, ie, absorbance, is induced in the light receiving unit. That is, the photodiode generates a current signal. The induced current may be converted into a voltage and amplified through a current-to-voltage converter 30 or transimpedance. Thus, the current-to-voltage converter or transimpedance may comprise an amplifier.

증폭된 아날로그 전압 신호는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC, 40)를 통해서 디지털 전기 신호로 변환되며, 디지털 전기 신호를 이용하여 연산 프로그램을 통해 산소포화도가 산출될 수 있다. The amplified analog voltage signal is converted into a digital electrical signal through an analog-to-digital converter (ADC) 40 , and oxygen saturation may be calculated through an operation program using the digital electrical signal.

따라서, 산소포화도 측정장치(100)는, 상기 광원부(10), 수광부(20)뿐만 아니라 전류-전압 변환기(30), ADC(40) 그리고 통신 모듈 일례로 UART(범용 비동기화 송수신기, universal asynchronous receiver/transmitter, 60)를 포함할 수 있다. 아울러, 산소포화도 측정장치는, UART 통신을 통해 수신된 디지털 전기 신호를 연산하는 프로그램이 설치된 PC(50)를 포함할 수 있다. 상기 PC 자체 또는 상기 PC 내의 프로세서(51)를 산소포화도를 산출하는 프로세서라 할 수 있다. 상기 PC의 디스플레이에서 측정된 산소포화도를 표시할 수 있다. Accordingly, the oxygen saturation measuring device 100 includes the light source unit 10 and the light receiving unit 20 as well as the current-voltage converter 30 , the ADC 40 and the communication module as an example of a UART (universal asynchronous receiver). /transmitter, 60). In addition, the oxygen saturation measuring device may include a PC 50 in which a program for calculating a digital electrical signal received through UART communication is installed. The PC itself or the processor 51 in the PC may be referred to as a processor for calculating oxygen saturation. The measured oxygen saturation may be displayed on the display of the PC.

상기 PC는 휴대용 단말기일 수 있으며, 디스플레이를 포함하는 UI(user interface)를 통해서 사용자가 산소포화도 측정장치를 조작할 수 있고, 측정된 산소포화도를 파악할 수 있게 된다.The PC may be a portable terminal, and through a user interface (UI) including a display, a user may operate the oxygen saturation measuring device, and the measured oxygen saturation may be recognized.

상기 프로세서는, 비어-램버트(Beer-Lambert) 법칙에 기반하여 제1수광부(21)와 제2수광부(21)에서의 흡광도 비율을 통해 산소포화도를 산출하게 된다. 물론, 흡광도에 대응되는 신호는 디지털 신호로 변환되어 입력된다고 할 수 있다. The processor calculates oxygen saturation based on the ratio of absorbance in the first light receiving unit 21 and the second light receiving unit 21 based on the Beer-Lambert law. Of course, it can be said that the signal corresponding to the absorbance is converted into a digital signal and input.

상기 PC는 프로세서(51)뿐만 아니라 사용자 인터페이스(UI, 52)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스를 통해서 사용자가 산소포화도 측정장치를 조작할 수 있으며, 측정된 산소포화도가 표시될 수 있다.The PC may include a user interface (UI) 52 as well as a processor 51 . A user may operate the oxygen saturation measuring device through the user interface, and the measured oxygen saturation may be displayed.

또한, 상기 프로세서(51)는 설정된 로직에 따라서 광원부(10)의 작동을 제어하도록 구비될 수 있다. In addition, the processor 51 may be provided to control the operation of the light source unit 10 according to a set logic.

이하에서는 도 4를 참조하여, 산소포화도 측정장치를 이용한 측정방법에 대해서 상세히 설명한다. Hereinafter, a measuring method using an oxygen saturation measuring device will be described in detail with reference to FIG. 4 .

산소포화도를 측정하기 위하여, 피검체에 광원을 통해 빛을 조사하는 단계(S10)가 수행될 수 있다. 그리고, 조사된 빛을 수광하여 신호를 생성하는 단계(S20)가 수행될 수 있다. In order to measure oxygen saturation, a step (S10) of irradiating light through a light source to the subject may be performed. Then, a step (S20) of generating a signal by receiving the irradiated light may be performed.

여기서, 상기 신호를 생성하는 단계는 각각 상기 광원과 서로 다른 이격거리를 갖도록 위치되는 제1수광부와 제2수광부에서 수광하여 신호를 생성하는 단계(S3, S4)를 포함할 수 있다. Here, the generating of the signal may include generating a signal by receiving light from the first light receiving unit and the second light receiving unit positioned to have different separation distances from the light source, respectively ( S3 and S4 ).

그리고, 상기 제1수광부에서 생성된 신호와 상기 제2수광부에서 생성된 신호의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하는 단계(S8)를 포함할 수 있다.The method may include calculating oxygen saturation by using a difference between the signal generated by the first light receiving unit and the signal generated by the second light receiving unit (S8).

산출된 산소포화도는 PC의 사용자인터페이스 즉 디스플레이에 표시(S9)됨으로써 산소포화도 측정이 종료될 수 있다. The calculated oxygen saturation is displayed (S9) on the display (S9) of the user interface of the PC, so that the measurement of oxygen saturation can be ended.

상기 빛을 조사하는 단계(S10)에서, 제1파장의 빛과 상기 제1파장과는 다른 제2파장의 빛을 각각 조사(S1, S2)하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1파장의 빛 조사와 제2파장의 빛 조사는 순차적으로 수행됨이 바람직하다. In the step of irradiating the light (S10), it is preferable to irradiate the light of the first wavelength and the light of the second wavelength different from the first wavelength (S1, S2), respectively. And, it is preferable that the light irradiation of the first wavelength and the light irradiation of the second wavelength are sequentially performed.

한편, 수광부에서는 아날로그 전류 신호를 발생시킬 수 있다. 이를 전류-전압 변환(S5)하고 아날로그 전압 신호를 증폭(S6)할 수 있다. 증폭된 아날로그 전압 신호는 디지털 신호로 변환(S7)될 수 있다. 따라서, 프로세서는 디지털 신호로 변환된 값을 통해서 간단한 연산을 통해서 산소포화도를 산출(S8)할 수 있다. Meanwhile, the light receiving unit may generate an analog current signal. It is possible to convert the current-voltage (S5) and amplify the analog voltage signal (S6). The amplified analog voltage signal may be converted into a digital signal (S7). Accordingly, the processor may calculate the oxygen saturation through a simple operation (S8) through the value converted into the digital signal.

종래의 맥박산소측정법에서는 맥박에 의해 발생하는 흡광도의 차이를 이용하지만, 본 실시예에서는 이러한 차이를 이용하는 대신에 각각의 수광부(21, 22)에서 광원(10)에 대하여 서로 다른 이격 거리에 갖기 때문에 발생하는 흡광도의 차이를 이용하게 된다. Conventional pulse oximetry uses the difference in absorbance caused by the pulse, but in this embodiment, instead of using this difference, each light receiving unit 21, 22 has a different separation distance from the light source 10. The difference in absorbance is used.

이하에서는, 이격 거리에 따라 발생하는 흡광도의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하기 위한 수식 유도에 대해서 상세히 설명한다. Hereinafter, the derivation of a formula for calculating the oxygen saturation using the difference in absorbance generated according to the separation distance will be described in detail.

산소포화도를 산출하기 위한 수식에서 초기 광도를 소거해야 한다. 본 실시예에서는 2개의 수광부(21, 22)를 이용하여 빛의 이동 거리를 달리함으로써, 초기 광도를 소거할 수 있다. The initial luminosity must be eliminated from the formula for calculating oxygen saturation. In this embodiment, the initial luminous intensity can be erased by using the two light receiving units 21 and 22 to vary the moving distance of light.

수학식 2를 본 실시예에 적용하면, 제1수광부(21)에 대하여 수학식 3과 제2수광부(22)에 대하여 수학식 4를 유도할 수 있다. Applying Equation 2 to this embodiment, Equation 3 for the first light receiving unit 21 and Equation 4 for the second light receiving unit 22 can be derived.

< 수학식 3 >< Equation 3 >

ln(I0) - ln(I(d2)) = d21C1 + β2C2)ln(I 0 ) - ln(I(d 2 )) = d 21 C 1 + β 2 C 2 )

< 수학식 4 >< Equation 4 >

ln(I0) - ln(I(d1)) = d11C1 + β2C2)ln(I 0 ) - ln(I(d 1 )) = d 11 C 1 + β 2 C 2 )

여기서, d1은 광원과 제1수광부 사이의 이격거리, d2는 광원과 제2수광부 사이의 이격거리, β1 과 β2 는 산소헤모글로빈과 탈산소헤모글로빈의 흡광 상수, 그리고 C1과 C2는 산소헤모글로빈과 탈산소헤모글로빈의 혈중 농도이다. Here, d1 is the separation distance between the light source and the first light receiving unit, d2 is the separation distance between the light source and the second light receiving unit, β 1 and β 2 are the extinction constants of oxyhemoglobin and deoxygenated hemoglobin, and C1 and C2 are oxyhemoglobin and oxyhemoglobin It is the blood concentration of deoxygenated hemoglobin.

수학식 3과 수학식 4를 살펴보면, 초기 광도(I0) 인자가 있음을 알 수 있다. 여기서, 각각의 수광부에서의 흡광도의 차이를 구하면 수학식 5를 유도할 수 있다. Looking at Equations 3 and 4, it can be seen that there is an initial luminance (I 0 ) factor. Here, Equation 5 can be derived by obtaining the difference in absorbance at each light receiving unit.

< 수학식 5 >< Equation 5 >

ln(I(d2)) - ln(I(d1)) = (d2 - d1)(β1C1 + β2C2)ln(I(d 2 )) - ln(I(d 1 )) = (d 2 - d 1 )(β 1 C 1 + β 2 C 2 )

따라서, 흡광도 차이를 나타내는 수학식 5에서 초기 광도(I0) 인자가 소거될 수 있음을 알 수 있다. 그러므로, 비박동 혈류에서도 흡광도 차이를 이용하여 산소포화도를 산출할 수 있음을 알 수 있다. Accordingly, it can be seen that the initial luminance (I 0 ) factor can be canceled in Equation 5 representing the difference in absorbance. Therefore, it can be seen that oxygen saturation can be calculated using the difference in absorbance even in non-pulsatile blood flow.

한편, 상기 수학식 5는 하나의 파장, 예를 들어 적색광 영역 파장을 갖는 제1광원(11)에서 조사된 빛에 대해서 각각의 수광부(20, 30)에서 측정된 흡광도의 차이라고 할 수 있다. Meanwhile, Equation 5 may be a difference in absorbance measured by each of the light receiving units 20 and 30 with respect to the light irradiated from the first light source 11 having one wavelength, for example, a wavelength in the red light region.

동일한 구조로 다른 파장, 예를 들어 적외광 영역 파장을 갖는 제2광원(11)에서 조사된 빛에 대해서 각각의 수광부(21, 22)에서 측정된 흡광도의 차이를 수학식 5와 유사하게 유도할 수 있다. 결국, 적외광 흡광도의 차이에 대한 적색광 흡광도의 비율은 수학식 6에 의해 나타낼 수 있다. With the same structure, with respect to light irradiated from the second light source 11 having a different wavelength, for example, an infrared light region wavelength, the difference in absorbance measured by each of the light receiving units 21 and 22 can be derived similarly to Equation 5. can As a result, the ratio of the red light absorbance to the difference in the infrared light absorbance can be expressed by Equation (6).

< 수학식 6 >< Equation 6 >

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, 프라임(prime)에 해당되는 변수들은 적외광 영역의 파장에 의한 변수들이다. 그리고, 제1이격거리(d1)과 제2이격거리(d2)는 파장에 따라 변하지 않는다. 즉, 상쇄가 가능하다. 그리고, 수학식 6에서는 초기 광도(I0)가 소거됨을 알 수 있다. Here, the variables corresponding to the prime are variables according to the wavelength of the infrared light region. And, the first separation distance (d 1 ) and the second separation distance (d 2 ) do not change according to the wavelength. That is, offset is possible. And, in Equation 6, it can be seen that the initial luminance I 0 is erased.

특히, 광원이 두 개인 경우, 제1광원으로부터의 제1이격거리와 제2이격거리는 제2광원으로부터의 제1이격거리와 제2이격거리와 동일하도록 할 수 있다. 다시 말하면, 광원과 광원 사이의 중심점(도 4, 28 참조)은 각각 제1수광부(21) 및 제2수광부(22)와 동일 거리에 위치하도록 할 수 있다. 즉, 광원과 광원 사이의 중심점, 제1수광부의 중심점 그리고 제2수광부의 중심점은 이등변 삼각형을 형성할 수 있다. 따라서, 산소포화도를 산출하는 연산이 더욱 용이해질 수 있다. In particular, when there are two light sources, the first separation distance and the second separation distance from the first light source may be the same as the first separation distance and the second separation distance from the second light source. In other words, the center point (see FIGS. 4 and 28 ) between the light source and the light source may be positioned at the same distance from the first light receiving unit 21 and the second light receiving unit 22 , respectively. That is, the center point between the light source and the light source, the center point of the first light receiving unit, and the center point of the second light receiving unit may form an isosceles triangle. Accordingly, the calculation for calculating the oxygen saturation can be made easier.

결국, 각각의 수광부들에서 각각의 파장별로 측정되는 광도의 세기에 비례하는 전압값을 이용하여, 산소포화도를 간단하게 산출할 수 있음을 알 수 있다. 여기서, 각 파장별로 측정된 광도의 비율은 수학식 6의 좌변이며, 이를 R이라 할 수 있다. 따라서, R은 수학식 6의 우변이라 할 수 있다. As a result, it can be seen that the oxygen saturation can be simply calculated by using a voltage value proportional to the intensity of the luminous intensity measured for each wavelength in each of the light receiving units. Here, the ratio of the luminous intensity measured for each wavelength is the left side of Equation 6, which may be referred to as R. Therefore, R can be said to be the right side of Equation (6).

따라서, 산소포화도 S(SpO2)는 C1/(C1+C2)이므로 수학식 6을 이용하여, 수학식 7과 같이 유도될 수 있다. Accordingly, since the oxygen saturation S(SpO2) is C1/(C1+C2), it can be derived as in Equation 7 using Equation 6 .

< 수학식 7 >< Equation 7 >

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 7에서 R은 수광부들을 통해서 측정되는 값이며, β1 과 β2 는 적색광 영역에서 산소헤모글로빈과 탈산소헤모글로빈의 흡광 상수이며, β'1 과 β'2 는 적외광 영역에서 산소헤모글로빈과 탈산소헤모글리빈의 흡광 상수이다. 따라서, 수학식 7을 이용하여 간단하게 산소포화도 S를 산출할 수 있다. In Equation 7, R is a value measured through the light-receiving units, β 1 and β 2 are the absorption constants of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin in the red light region, and β′ 1 and β′ 2 are oxyhemoglobin and deoxidation in the infrared region. It is the extinction constant of oxyhemoglibin. Therefore, the oxygen saturation S can be calculated simply by using Equation (7).

본 출원인은 비박동형 연속적 혈류에서의 산소포화도 측정 방법의 검증을 수행하였다. The present applicant conducted verification of a method for measuring oxygen saturation in non-pulsatile continuous blood flow.

돼지모델의 혈액으로 산소포화도 측정을 위한 혈액회로를 구성하였다. 혈액회로는 측정센서(5)를 장착할 수 있는 혈액 튜브, 혈액 공급을 위한 혈액팩(blood pack) 그리고 샘플링 포트가 있는 직선 채널로 구성하였다. A blood circuit for measuring oxygen saturation was constructed with the blood of a pig model. The blood circuit was composed of a blood tube to which the measurement sensor 5 can be mounted, a blood pack for blood supply, and a straight channel with a sampling port.

즉, 혈액팩으로부터 직선으로 연결된 튜브를 통해서 혈액이 흐르도록 구성하였으며, 혈액이 배출되는 샘플링 포트의 전단에서 측정센서(5)를 통해서 산소포화도를 측정하였다. That is, the blood was configured to flow through the tube connected in a straight line from the blood pack, and oxygen saturation was measured through the measurement sensor 5 at the front end of the sampling port through which the blood is discharged.

정확도 검증을 위해 상용장비인 동맥혈가스분석장치에서 측정한 값과 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치를 사용하여 측정한 값을 비교 분석하였다. 비교 분석한 그래프가 도 5에 도시되어 있다. In order to verify the accuracy, a value measured by an arterial blood gas analyzer, a commercial equipment, and a value measured using a measuring device according to an embodiment of the present invention were compared and analyzed. A graph of comparative analysis is shown in FIG. 5 .

가로축은 기준 산소포화도로 동맥혈가스분석장치에서 측정하는 산소포화도를 나타내며, 세로축은 측정 산소포화도로 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치를 사용하여 측정한 산소포화도를 나타낸다. 점선은 기준 산소포화도와 측정 산소포화도가 오차의 크기를 측정할 수 있는 보정 곡선(calibratin curve)이다. 측정 산소포화도가 상기 직선과 최대한 가깝게 위치하는 경우 산소포화도 측정의 오차가 낮음을 의미한다. 그러므로 보정 곡선의 기울기가 1에 가까울수록 오차가 적음을 확인할 수 있다. 도시된 바와 같이, 보정 곡선의 기울기는 대략 0.9439이며 1에 매우 근접하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 매우 정확하게 산소포화도를 산출할 수 있음을 알 수 있다. The horizontal axis represents the oxygen saturation measured by the arterial blood gas analyzer as the reference oxygen saturation degree, and the vertical axis represents the measured oxygen saturation degree and the oxygen saturation measured using the measuring device according to an embodiment of the present invention. The dotted line is a calibration curve that can measure the magnitude of the error between the reference oxygen saturation and the measured oxygen saturation. When the measured oxygen saturation is located as close to the straight line as possible, it means that the error of the oxygen saturation measurement is low. Therefore, it can be confirmed that the closer the slope of the calibration curve is to 1, the smaller the error is. As shown, it can be seen that the slope of the calibration curve is approximately 0.9439, very close to 1. Therefore, it can be seen that according to the present embodiment, oxygen saturation can be calculated very accurately.

도시된 바와 같이, 총 11개의 각기 다른 산소포화도를 비교한 결과 모든 수치들이 상기 점선과 매우 가깝게 위치함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치를 통한 산소포화도 측정이 매우 정확함을 알 수 있다. As shown, as a result of comparing a total of 11 different oxygen saturation levels, it can be seen that all values are located very close to the dotted line. Accordingly, it can be seen that the measurement of oxygen saturation through the measuring device according to an embodiment of the present invention is very accurate.

이하에서는 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 산소포화도 측정장치의 홀더(25)에 대해서 상세히 설명한다. Hereinafter, the holder 25 of the oxygen saturation measuring device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6 .

홀더(25)는 피검체, 일례로 튜브(1)에 측정센서(5)를 장착하기 위한 구성이라 할 수 있다. 즉, 측정센서(5)는 홀더(25) 내지는 홀더 바디에 구비되고, 홀더가 피검체에 장착됨으로써, 측정센서(50)의 각 구성들이 정위치에 위치하게 된다.The holder 25 can be said to be a configuration for mounting the measurement sensor 5 to the subject, for example, the tube 1 . That is, the measurement sensor 5 is provided in the holder 25 or the holder body, and the holder is mounted on the subject, so that each component of the measurement sensor 50 is positioned at the correct position.

구체적으로, 홀더(25)는 제1홀더(26)와 제2홀더(27)를 포함하고, 제1홀더(26)와 제2홀더(27) 사이에는 피검체가 삽입 장착되기 위한 개구부(29)가 형성될 수 있다. Specifically, the holder 25 includes a first holder 26 and a second holder 27 , and an opening 29 for inserting and mounting a subject between the first holder 26 and the second holder 27 . ) can be formed.

피검체의 크기가 항상 일정하지 않기 때문에, 상기 개구부(29)의 크기 도한 피검체의 크기에 따라서 가변되도록 함이 바람직하다. 이를 위해서, 제1홀더(26)와 제2홀더(27)는 동일 중심축을 기준으로 회전하도록 구비될 수 있다. Since the size of the subject is not always constant, it is preferable that the size of the opening 29 also varies according to the size of the subject. To this end, the first holder 26 and the second holder 27 may be provided to rotate about the same central axis.

도 6에는 홀더(25)의 중심선(28)이 도시되어 있다. 따라서, 제1홀더(26)와 제2홀더(27)의 회전 중심은 상기 중심선(28) 상에 위치함이 바람직하다. 상기 홀더(25)는 마치 집게처럼 개구부가 확장 내지는 축소되어 피검체를 감싸도록 구비될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1홀더(26)와 제2홀더(26)의 회전 중심은 상기 제1광원부와 제2광원부 사이의 중심점보다는 반경 방향 외측에 형성됨이 바람직할 것이다. 이를 통해서, 제1홀더(26)와 제2홀더(26)는 회전 중심에 대해서 대칭되도록 회전하도록 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1홀도(26)와 제2홀더(26)가 상기 회전 중심을 기준으로 회전함에 따라 홀더 개구부는 확장될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 대칭되도록 확장될 수 있다. 그러므로, 피검체의 크기가 가변되더라도 전술한 바와 같이 3 개의 중심점이 이루는 이등변삼각형이 유지될 수 있을 것이다. 6 the centerline 28 of the holder 25 is shown. Accordingly, the rotation centers of the first holder 26 and the second holder 27 are preferably located on the center line 28 . The holder 25 may be provided such that the opening is expanded or reduced to surround the subject like tongs. Preferably, the rotation center of the first holder 26 and the second holder 26 is preferably formed outside the center point between the first light source part and the second light source part in the radial direction. Through this, the first holder 26 and the second holder 26 can be rotated to be symmetrical with respect to the center of rotation. In other words, as the first hole 26 and the second holder 26 rotate with respect to the rotation center, the holder opening may be expanded, and more preferably, may be expanded to be symmetrical. Therefore, even if the size of the subject is changed, the isosceles triangle formed by the three central points may be maintained as described above.

결국, 어느 하나의 광원에 대한 두 개의 포토다이오드에 대한 상대적인 이격 거리는, 다른 하나의 광원에 대한 두 개의 포토다이오드에 대한 상대적인 이격거리와 동일하도록 유지될 수 있다. 이를 통해서, 이격 거리를 수학식에서 쉽게 소거할 수 있게 된다. As a result, the relative separation distance of the two photodiodes with respect to one light source may be maintained to be the same as the relative separation distance of the two photodiodes with respect to the other light source. Through this, the separation distance can be easily erased from the equation.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 광원에 대해서 서로 다른 위치에 구비되는 수광부들을 통해서, 비박동 혈류에서도 비침습적으로 산소포화도를 매우 정확하게 측정할 수 있음을 알 수 있다. As described above, it can be seen that, according to an embodiment of the present invention, oxygen saturation can be measured very accurately non-invasively even in non-pulsating blood flow through the light receiving units provided at different positions with respect to the light source.

아울러, 경제적인 제작 및 사용이 가능하고, 산호포화도 측정장치와 관련되어 획기적인 변화를 가져올 수 있음을 알 수 있다. In addition, it can be seen that it can be economically manufactured and used, and can bring about an epochal change in relation to the coral saturation measuring device.

상술한 실시 형태는 다양한 형태로 변경 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.It will be said that the above-described embodiment can be changed in various forms. Therefore, the present invention is not limited by the embodiments disclosed herein, and all forms that can be changed by a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will also fall within the scope of the present invention.

1 : 체외순환 혈액 튜브 1a : 혈액
5 : 측정센서
10 : 광원부 11 : 제1광원
12 : 제2광원 20 : 수광부
21 : 제1수광부 22 : 제2수광부
25 : 홀더 바디 26 : 제1홀더
27 : 제2홀더 29 : 홀더 개구부
30 : 전류-전압 변환기 40 : ADC
50 : PC 51 : 제어부(프로세서)
52 : UI
A : 제1광원과 제2광원 사이의 중심점
1: extracorporeal circulation blood tube 1a: blood
5: measurement sensor
10: light source unit 11: first light source
12: second light source 20: light receiving unit
21: first light receiving unit 22: second light receiving unit
25: holder body 26: first holder
27: second holder 29: holder opening
30: current-voltage converter 40: ADC
50: PC 51: control unit (processor)
52 : UI
A: the center point between the first light source and the second light source

Claims (20)

피검체의 혈액에 대한 산소포화도를 측정하는 산소포화도 측정장치에 있어서,
피검체에 빛을 조사하도록 구비되는 광원부;
상기 광원부로부터 제1이격거리를 갖도록 위치되고, 상기 광원부에서 조사하는 빛을 수광하도록 구비되는 제1수광부;
상기 광원부로부터 상기 제1이격거리와는 다른 제2이격거리를 갖도록 위치되고, 상기 광원부에서 조사하는 빛을 수광하도록 구비되는 제2수광부; 그리고
상기 제1수광부 및 2수광부에서의 흡광도 차이를 이용하여 피검체의 혈액에 대한 산소포화도를 측정하는 프로세서를 포함하는 산소포화도 측정장치.
In the oxygen saturation measuring device for measuring the oxygen saturation of blood of a subject,
a light source unit provided to irradiate light to the subject;
a first light receiving unit positioned to have a first separation distance from the light source unit and provided to receive the light emitted from the light source unit;
a second light receiving unit positioned to have a second separation distance different from the first separation distance from the light source unit and provided to receive the light emitted from the light source unit; And
and a processor for measuring oxygen saturation of blood of a subject by using a difference in absorbance between the first and second light receiving units.
제 1 항에 있어서,
상기 피검체는 비박동 체외 순환회로를 구성하는 혈액 공급 튜브인 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
The method of claim 1,
The oxygen saturation measuring device, characterized in that the subject is a blood supply tube constituting a non-pulsating extracorporeal circulation circuit.
제 2 항에 있어서,
상기 피검체는 빈맥 환자의 신체인 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
3. The method of claim 2,
The oxygen saturation measuring device, characterized in that the subject is the body of a tachycardia patient.
제 1 항에 있어서,
상기 광원부는 서로 다른 파장 영역으로 빛을 조사하는 서로 다른 광원을 포함함을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
The method of claim 1,
and the light source unit includes different light sources for irradiating light in different wavelength ranges.
제 4 항에 있어서,
상기 광원부는 적색광 영역으로 빛을 조사하는 제1광원과 적외광 영역으로 빛을 조사하는 제2광원을 포함함을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
5. The method of claim 4,
and the light source unit includes a first light source for irradiating light to a red light region and a second light source for irradiating light to an infrared light region.
제 5 항에 있어서,
상기 광원부는 LED로 이루어지고, 상기 제1수광부 및 제2수광부는 포토다이오드로 이루어짐을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
6. The method of claim 5,
The light source unit is formed of an LED, and the first light receiving unit and the second light receiving unit are formed of a photodiode.
제 6 항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 제1수광부 및 제2수광부에서 출력하는 신호의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하는 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
7. The method of claim 6,
and the processor calculates oxygen saturation by using a difference between signals output from the first light receiving unit and the second light receiving unit.
제 5 항에 있어서,
상기 제1광원과 제2광원 사이의 중심점으로부터 상기 제1수광부 중심점까지의 거리와 제2수광부 중심점까지의 거리는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
6. The method of claim 5,
The oxygen saturation measuring device, characterized in that the distance from the center point between the first light source and the second light source to the center point of the first light receiving unit and the distance to the center point of the second light receiving unit are the same.
제 5 항에 있어서,
상기 제1광원과 제2광원 사이의 중심점, 상기 제1수광부 중심점 그리고 상기 제2수광부 중심점은 이등변 삼각형을 형성하는 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
6. The method of claim 5,
A center point between the first light source and the second light source, the center point of the first light receiving unit, and the center point of the second light receiving unit form an isosceles triangle.
제 4 항에 있어서,
상기 프로세서는, 비어-램버트 법칙에 기반하여 상기 제1수광부와 제2수광부에서의 흡광도의 비율을 통해 산소포화도를 산출하는 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
5. The method of claim 4,
and the processor calculates oxygen saturation through a ratio of absorbance at the first light receiving unit and the second light receiving unit based on the Beer-Lambert law.
제 10 항에 있어서,
상기 프로세서는, 상기 산소포화도 산출 시 맥박에 의해 발생하는 흡광도의 차이를 대신하여 상기 제1이격거리와 제2이격거리에 따른 흡광도의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하는 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
11. The method of claim 10,
Oxygen saturation measurement, characterized in that the processor calculates oxygen saturation using a difference in absorbance according to the first separation distance and the second separation distance instead of a difference in absorbance caused by a pulse when calculating the oxygen saturation Device.
제 4 항에 있어서,
상기 피검체를 감싸는 홀더를 포함하고,
상기 광원부, 제1수광부 그리고 상기 제2수광부는 상기 측정 대상과 마주보도록 상기 홀더 내측에 구비됨을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
5. The method of claim 4,
A holder surrounding the subject,
and the light source unit, the first light receiving unit, and the second light receiving unit are provided inside the holder to face the measurement object.
제 12 항에 있어서,
상기 홀더는, 상기 홀더의 중심에서 일측으로 연장되어 상기 제1수광부가 장착되는 제1홀더와 중심에서 타측으로 연장되어 상기 제1수광부가 장착되는 제2홀더를 포함함을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
13. The method of claim 12,
wherein the holder includes a first holder extending from the center of the holder to one side to which the first light receiving unit is mounted and a second holder extending from the center to the other side to which the first light receiving unit is mounted. Device.
제 13 항에 있어서,
상기 제1홀더와 제2홀더 사이에는 상기 피검체가 삽입되기 위한 개구부가 형성됨을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
14. The method of claim 13,
An oxygen saturation measuring device, characterized in that between the first holder and the second holder, an opening for inserting the subject is formed.
제 14 항에 있어서,
상기 제1홀더와 제2홀더는 상기 홀더의 중심에 대해서 회전 가능하게 구비됨을 특징으로 하는 산소포화도 측정장치.
15. The method of claim 14,
The oxygen saturation measuring device, characterized in that the first holder and the second holder are rotatably provided with respect to the center of the holder.
피검체의 혈액에 대한 산소포화도를 측정하는 측정방법에 있어서,
피검체에 광원을 통해 빛을 조사하는 단계;
상기 광원과 서로 다른 이격거리를 갖도록 위치되는 제1수광부와 제2수광부에서 수광하여 신호를 생성하는 단계; 그리고
상기 제1수광부에서 생성된 신호와 상기 제2수광부에서 생성된 신호의 차이를 이용하여 산소포화도를 산출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 산소포화도 측정방법.
In the measuring method for measuring oxygen saturation of blood of a subject,
irradiating light to the subject through a light source;
generating a signal by receiving light from the first light receiving unit and the second light receiving unit positioned to have different separation distances from the light source; And
and calculating oxygen saturation by using a difference between the signal generated by the first light receiving unit and the signal generated by the second light receiving unit.
제 16 항에 있어서,
상기 빛을 조사하는 단계에서,
제1파장의 빛과 상기 제1파장과는 다른 제2파장의 빛을 각각 조사하는 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정방법.
17. The method of claim 16,
In the step of irradiating the light,
A method for measuring oxygen saturation, characterized in that light of a first wavelength and light of a second wavelength different from the first wavelength are respectively irradiated.
제 17 항에 있어서,
상기 제1파장의 빛 조사와 제2파장의 빛 조사는 순차적으로 수행됨을 특징으로 하는 산소포화도 측정방법.
18. The method of claim 17,
The oxygen saturation measuring method, characterized in that the light irradiation of the first wavelength and the light irradiation of the second wavelength are sequentially performed.
제 18 항에 있어서,
상기 제1수광부와 제2수광부는, 상기 피검체를 투과한 빛을 수광하도록 위치됨을 특징으로 하는 산소포화도 측정방법.
19. The method of claim 18,
The method for measuring oxygen saturation, wherein the first light receiving unit and the second light receiving unit are positioned to receive the light that has passed through the subject.
제 18 항에 있어서,
상기 피검체는, 비박동 체외 순환 회로를 구성하는 혈액 공급 튜브 또는 빈맥 환자의 신체인 것을 특징으로 하는 산소포화도 측정방법.
19. The method of claim 18,
The method for measuring oxygen saturation, characterized in that the subject is a blood supply tube constituting a non-pulsating extracorporeal circulation circuit or a body of a tachycardia patient.
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