KR20220156197A - 생체 내 생체 조직의 상대 유전율 변화에 따른 분석물 농도 검출 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

생체 내 생체 조직의 상대 유전율 변화에 따른 분석물 농도 검출 방법 및 시스템을 개시한다. 일실시예에 따른 분석물 농도 검출 방법은 프린징 필드를 생성하는 단계, 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화에 기반하여 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정하는 단계 및 공진 주파수의 변화에 따라 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

생체 내 생체 조직의 상대 유전율 변화에 따른 분석물 농도 검출 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DETECTING ANALYTE CONCENTRATION FROM RELATIVE PERMITTIVITY CHANGE OF BIO-TISSUE IN LIVING BODY}
아래의 설명은 생체 내 생체 조직의 상대 유전율 변화에 따른 분석물 농도 검출 방법 및 시스템에 관한 것이다.
당뇨병, 고지혈증 및 혈전증과 같은 성인 질병의 증가 사례가 지속적으로 보도되고 있다. 이러한 질병을 지속적으로 모니터링하고 관리하는 것이 중요하므로 다양한 바이오 센서를 사용하여 주기적으로 측정해야 한다. 일반적인 유형의 바이오 센서는 손가락에서 채취 한 혈액을 테스트 스트립에 주입한 후 전기 화학적 방법 또는 광도 측정 방법을 사용하여 출력 신호를 정량화하는 방법이다. 이 접근법은 매번 혈액 채취가 필요하기 때문에 사용자에게 많은 고통을 안겨준다.
일례로, 전 세계적으로 수억 명이 갖고 있는 당뇨병을 관리하기 위해서는 혈당을 측정하는 것이며 가장 기본이다. 따라서 혈당 측정 장치는 당뇨병 환자에게 없어서는 안 되는 중요한 진단 장치이다. 최근에는 다양한 혈당 측정 장치들이 개발되고 있으나, 가장 많이 사용되는 방법은 손가락을 찔러 채혈을 하고 직접 혈액 내 포도당의 농도를 측정하는 방법이다. 침습적 방법을 이용하는 경우에 침습형 센서를 피부에 내부로 침투시켜 일정 시간동안 측정한 후 외부의 리더기에 인식시켜 혈당을 측정하는 방법이 존재한다.
반대로 비침습적 방법에는 LED(Light-Emitting Diode)-PD(Photo Diode)를 이용하는 방법 등이 존재한다. 하지만 비침습적 방법은 피부에 부착하기 때문에, 땀이나 온도 등의 환경적인 요소와 이물질 등에 의해서 정확성이 떨어진다.
상기에서 설명된 정보는 단지 이해를 돕기 위한 것이며, 종래 기술의 일부를 형성하지 않는 내용을 포함할 수 있으며, 종래 기술이 통상의 기술자에게 제시할 수 있는 것을 포함하지 않을 수 있다.
[선행기술문헌번호]
한국등록특허 제10-2185556호
프린징 필드(fringing field) 영역 내에 존재하는 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 감지하고, 커패시턴트의 변화에 따른 오실레이터를 통해 생성된 공진 주파수의 변화를 감지 및 측정함으로써, 분석물의 농도를 검출할 수 있는 분석물 농도 검출 방법 및 시스템을 제공한다.
프린징 필드를 생성하는 단계; 상기 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화에 기반하여 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정하는 단계; 및 상기 공진 주파수의 변화에 따라 상기 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징을 측정하는 단계를 포함하는 분석물 농도 검출 방법을 제공한다.
일측에 따르면, 상기 프린징 필드를 생성하는 단계는, 상기 오실레이터가 포함하는 프린징 필드 커패시터를 통해 상기 프린징 필드를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정하는 단계는, 상기 오실레이터가 포함하는 프린징 필드 커패시터 및 주파수 선택 필터를 포함하여 요구되는 위상 편이(phase shift)를 제공하기 위해 출력 신호의 일부를 다시 입력으로 반환하는 피드백 네트워크를 이용하여 주기적인 발진 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분석물의 변화 특징을 측정하는 단계는, 유전 상수를 갖는 재료를 포함하는 감지부를 통해 유전율의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분석물 농도 검출 방법은 온도센서를 통해 온도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 온도를 상기 공진 주파수의 변화 또는 상기 측정된 변화 특징에 반영하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분석물 농도 검출 방법은 자이로 센서를 통해 측정되는 각속도에 기반하여 대상체의 활동 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득한 대상체의 활동 정보에 기반하여 상기 측정된 변화 특징을 보상(compensation)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
분석물의 변화 특징을 측정하는 센서부를 포함하고, 상기 센서부는, 프린징 필드를 생성하고, 상기 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화에 기반하여 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정하고, 상기 공진 주파수의 변화에 따라 상기 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징을 측정하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템을 제공한다.
일측에 따르면, 상기 센서부는, 상기 프린징 필드를 생성하고, 주기적인 발진 신호를 생성하는 상기 오실레이터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 오실레이터는, 상기 프린징 필드를 생성하는 프린징 필드 커패시터; 및 주파수 선택 필터를 포함하여 요구되는 위상 편이(phase shift)를 제공하기 위해 출력 신호의 일부를 다시 입력으로 반환하는 피드백 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 프린징 필드 커패시터는, 상기 프린징 필드를 생성하는 센서 패턴; 및 유전 상수를 갖는 재료를 포함하여 유전율의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 측정하는 감지부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 센서부는, 상기 센서의 출력 신호에서 필터 사양을 벗어난 주파수를 갖는 신호를 필터링하는 대역 통과 필터; 신호 손실을 방지하기 위해, 상기 대역 통과 필터의 출력과 카운터의 입력간 매칭을 제공하는 버퍼; 및 상기 버퍼에서 출력되는 신호에 대한 제로 크로스 감지 회로로서 스케일레이션 신호의 주파수를 카운팅하는 카운터를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분석물 농도 검출 시스템은 상기 센서부 주변의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 센서부는 상기 측정된 온도를 상기 공진 주파수의 변화 또는 상기 측정된 변화 특징에 반영하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분석물 농도 검출 시스템은 상기 센서부의 동작을 제어하는 처리부; 외부의 다른 장치와의 통신을 위한 통신부; 상기 분석물의 변화 특징에 기반하여 계산된 분석물의 농도 및 상기 분석물의 농도에 따른 경고 중 적어도 하나를 출력하기 위한 출력부; 및 상기 처리부, 상기 통신부 및 상기 출력부 중 적어도 하나로 전력을 제공하는 전력 관리부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 전력 관리부는, 배터리 및 무선전력전송(Wireless Power Transmission)을 위한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 구성요소는 무선전력전송을 위한 회로 및 안테나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분석물 농도 검출 시스템은 상기 센서부가 출력하는 신호에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 분석물 농도 검출 시스템은 상기 분석물 농도 검출 시스템에 대한 각속도를 측정하는 자이로 센서를 더 포함하고, 상기 각속도에 기반하여 획득되는 대상체의 활동 정보에 기반하여 상기 측정된 변화 특징이 보상(compensation)되는 것을 특징으로 할 수 있다.
프린징 필드(fringing field) 영역 내에 존재하는 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 감지하고, 커패시턴트의 변화에 따른 오실레이터를 통해 생성된 주파수의 공진 주파수의 변화를 감지 및 측정함으로써, 분석물의 농도를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템의 내부 구성의 예를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오실레이터의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템의 내부 구성의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 프린징 필드의 생성 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 프린징 필드의 침투 깊이에 따라 바이오 조직, 세포간질액(interstitial fluid, ISF), 혈관과 프린징 필드간의 상호 작용의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 센서 패턴에 따른 전자기장 강도 및 피부 침투 정도를 나타낸 예이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 손목 시계형의 분석물 농도 검출 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 센서에서 출력하는 주파수와 시간대별로 연속적으로 측정된 혈당 레벨을 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, 온도를 통해 분석물의 변화 또는 변화율을 조정하는 예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 분석물 농도 감지 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예 들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 청구범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 청구범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성 요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
일실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템은 즉시 측정되거나 또는 측정된 값에 기반하여 알고리즘에 의해 예측된 생물학적 구성요소의 값이 해당 생물학적 구성요소에 대한 위험 수준을 초과할 때 사용자에게 비상 경보로 경고할 수 있다.
이러한 분석물 농도 검출 시스템은 스마트 워치 타입이나 암밴드 타입으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로, 분석물 농도 검출 시스템은 대상체의 체내에 삽입되는 임플란트 디바이스의 형태로 구현될 수도 있다. 스마트 워치 타입은 손목 주위의 신체에 밀착되는 센서와 측정 회로를 포함하는 구조일 수 있으며, 암밴드 타입은 측정 회로를 포함하는 구조로 밴드 내에 센서를 상완에 둘 수 있다. 필요한 경우 센서는 밴드의 한쪽 또는 양쪽에 삽입될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템의 내부 구성의 예를 도시한 블록도이다. 본 실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템(100)은 하드웨어 장치로서 센서부(110), 처리부(120), 전력 관리부(130), 노이즈 제거부(140), 온도센서(150), 통신부(160) 및 출력부(170)를 포함할 수 있다. 또한, 분석물 농도 검출 시스템(100)은 센서부(110)가 측정한 데이터를 처리하기 위해 이용할 수 있는 알고리즘(180)을 더 포함할 수 있다.
이때 센서부(110)의 출력은 바이오 샘플에 존재하는 하나 이상의 분석물의 농도에 해당할 수 있다. 센서부(110)로부터의 프린징 필드(fringing field)는 하나 이상의 분석물의 존재로 인한 바이오 유전율 레벨의 미세한 변화를 감지할 수 있다. 센서부(110)는 발진 주파수(oscillation frequency)의 변화로 유전율 레벨의 변화를 반영할 수 있다. 보다 구체적인 예로, 센서는 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화에 기반하여 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정할 수 있으며, 공진 주파수의 변화에 따라 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징(농도의 변화)을 측정함으로써, 분석물의 농도를 검출할 수 있다.
프린징 필드는 일례로, 커패시터에 전압을 바이어싱(biasing)할 때, 두 도체 사이의 전자기력선에 의해 형성될 수 있다. 이러한 프린징 필드에 대해서는 이후 도 5를 통해 더욱 자세히 설명한다.
처리부(120)는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함할 수 있으며, 센서부(110), 노이즈 제거부(140), 온도센서(150), 통신부(160) 및/또는 출력부(170)의 동작을 제어할 수 있다. 일례로, 처리부(120)는 알고리즘(160)에 따라 센서부(110), 노이즈 제거부(140), 온도센서(150), 통신부(160) 및/또는 출력부(170)의 동작을 제어할 수 있다.
전력 관리부(130)는 센서부(110), 처리부(120), 노이즈 제거부(140), 온도센서(150), 통신부(150) 및/또는 출력부(170)로 전력을 제공할 수 있다. 전력 관리부(130)는 배터리 및/또는 무선전력전송(Wireless Power Transmission)을 위한 회로와 안테나를 포함할 수 있다.
노이즈 제거부(140)는 센서부(110)가 출력하는 신호에서 노이즈를 제거하도록 구현될 수 있다. 일례로, 노이즈 제거부(140)는 고주파 노이즈를 제거하도록 구현될 수 있다. 다른 예로, 심장 박동에 의해 커패시턴스 값이 변화할 수 있기 때문에 노이즈 제거부(140)는 심장 박동에 의한 노이즈를 보정하도록 구현될 수 있다.
온도센서(150)는 분석물 농도 검출 시스템(100)의 주변온도를 측정하도록 구현될 수 있다. 온도는 생체 유전율 레벨에도 영향을 줄 수 있다. 처리부(120)는 센서부(110)가 출력하는 원시 센서 주파수와 온도센서(150)가 출력하는 온도 데이터에 기반하여 생체 유전율 레벨로 인한 오실레이터의 발진 주파수를 결정할 수 있다. 일례로, 처리부(120)는 센서부(110)가 출력하는 원시 센서 주파수를 온도에 따라 조정하여 출력하고, 보정된 원시 센서 주파수에 따라 측정된 센싱 데이터(커패시턴트의 변화에 기반한 발진 주파수(공진 주파수)의 변화)에서 분석물 레벨의 변화율을 계산할 수 있다. 실질적으로 처리부(120)는 온도센서(150)에 의해 측정된 온도를 공진 주파수의 변화 또는 분석물에 대해 측정된 변화 특징에 반영함으로써, 분석물의 변화 또는 변화율을 결정할 수 있다.
통신부(160)는 분석물 농도 검출 시스템(100)이 다른 장치와 통신 가능하도록 하기 위한 유선 및/또는 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 통신부(160)를 통한 분석물 농도 검출 시스템(100)과 다른 장치간의 통신은 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, BLE), 와이파이 및/또는 5세대 이동통신 기술(5G)을 이용하여 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
출력부(170)는 시각적, 청각적 및/또는 촉각적 신호를 분석물 농도 검출 시스템(100) 외부로 출력할 수 있다. 일례로, 출력부(170)는 분석물 레벨에 따른 경고를 사용자에게 제공하기 위해 LED(Light Emitting Diode), 비퍼(Beeper) 및/또는 바이브레이터(Vibrator)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 출력부(170)는 측정된 분석물 레벨을 표시하기 위한 디지털 디스플레이 장치를 포함할 수도 있다.
한편, 센서부(110)는 전자 회로에서 주기적인 발진 신호를 생성하는 데 사용되는 오실레이터를 포함할 수 있다. 오실레이터는 DC 전원 공급만으로 주기적인 파형을 생성할 수 있다. 오실레이터의 유형에 따라 출력 파형은 구형파, 사인파 또는 비 사인파가 될 수 있다. 일실시예에 따른 오실레이터는 피드백이 있는 정현파 오실레이터를 포함할 수 있다. 피드백 오실레이터는 트랜지스터 및/또는 증폭기(일례로, OP-AMP(Operational amplifier)), 커패시터(프린징 필드 커패시터) 및 레지스터 네트워크, 피드백 구성요소, 이득 조정 회로/구성요소로 구성될 수 있다. 피드백은 출력 신호의 일부가 추가 출력을 조절하기 위해 입력으로 반환되는 프로세스이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오실레이터의 예를 도시한 도면이다. 도 2에서는 증폭기(210)를 통해 출력되는 출력 신호의 일부가 추가 출력을 조절하기 위해 피드백 네트워크(220)를 통해 다시 증폭기(210)의 입력으로 반환되는 예를 나타내고 있다. 피드백 네트워크는 주파수 선택 필터를 포함하여 요구되는 위상 편이(phase shift)를 제공할 수 있다. 일례로, 피드백 네트워크(220)를 위한 회로는 RC 또는 LC 구성요소로 구현될 수 있으나, 바람직하게는 피드백 네트워크(220)로서 3-스테이지 RC 네트워크(3-stage RC network)가 활용될 수 있다. 도 2에서는 위상 편이를 0°로 나타내고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
오실레이터는 피드백 네트워크(220)에서 사용되는 주파수 선택 필터에 따라 분류될 수 있으며, RC 오실레이터는 필터가 저항(R)과 커패시터(C)의 네트워크로 구성된 일종의 피드백 오실레이터이다.
이때, 오실레이터에 사용되는 커패시터는 주로 프린징 필드를 생성하는 프린징 필드 커패시터일 수 있다. 일례로, 인터 디지트 전극 유형 커패시터(inter digited electrode type capacitor)가 사용될 수 있다.
오실레이터는 주로 sub-MHz 주파수 범위에서 낮은 주파수를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 이미 설명한 바와 같이 응답 신호에 필요한 위상 편이를 발생시키는 데 사용할 수 있는 RC 네트워크로 구성된 RC 오실레이터가 사용될 수 있다. RC 네트워크는 발진하는 정현파 전압을 생성하는 포지티브 피드백을 달성하는 데 사용될 수 있으며, 이러한 종류의 오실레이터는 우수한 주파수 강도, 저잡음 및 지터를 가지고 있다.
회로에 전원이 공급되면 노이즈 전압이 발진을 시작하고, RC 네트워크는 출력 신호를 180° 위상 편이하고 입력으로 다시 공급하면서 회로에 지속적인 발진이 발생하게 된다.
LC 오실레이터는 인덕터(L)와 커패시터(C)로 구성되어 탱크 회로를 형성할 수 있다. 이러한 종류의 오실레이터는 고주파 발진에 적합하나, 저주파에서는 필요한 인덕턴스를 소형 폼 팩터에서 달성하기가 어렵다. 따라서 현재 센서부(110)에 사용되는 오실레이터에서는 RC 오실레이터를 지칭할 수 있으나, LC 오실레이터의 사용을 배제하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템의 내부 구성의 다른 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템(300)은 아날로그 구성요소로서 센서(310), 오실레이터(320), 대역 통과 필터(Band Pass Filter, BPF, 330), 버퍼(buffer, 340) 및 카운터(counter, 350)를 포함할 수 있다. 이러한 아날로그 구성요소는 앞서 도 1을 통해 설명한 센서부(110)에 포함될 수 있다.
한편, 센서(310)는 실질적으로 오실레이터(320)에 포함되는 프린징 필드 커패시터를 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 프린징 필드 커패시터는 프린징 필드를 형성할 수 있으며, 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화가 오실레이터(320)에 반영되면서 오실레이터(320)가 생성하는 발진 주파수(공진 주파수)가 변화될 수 있다. 이때, 분석물 농도 검출 시스템(300)은 이러한 공진 주파수의 변화에 따라 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징(일례로, 분석물의 농도의 변화)을 측정할 수 있다.
대역 통과 필터(330)는 특정 대역폭을 갖는 신호를 통과시키는 주파수 선택 필터로서, 필터 사양을 벗어난 주파수(일례로, 필터 낮은 차단 주파수보다 낮고 필터 높은 차단 주파수보다 높은 주파수)를 갖는 신호는 대역 통과 필터(330)의 출력에서 필터링될 수 있다.
버퍼(340)는 서로 다른 두 회로 구성 요소 간의 입력-출력 매칭을 제공하는 데 사용될 수 있다. 이는 한 회로에서 다른 회로로의 일종의 전기 임피던스 변환이며 신호 손실을 방지할 수 있다. 일례로, 버퍼(340)는 대역 통과 필터(330)의 출력과 카운터(350)의 입력간의 매칭을 제공할 수 있다.
카운터(350)는 스케일레이션(scalation) 신호의 주파수를 세는 회로로, 일반적으로 입력 신호에 대한 제로 크로스 감지 회로를 포함할 수 있다.
분석물 농도 검출 시스템(300)은 디지털 구성요소로서 MCU(361), BLE/WiFi(362), 디지털 디스플레이 장치(363), 바이브레이션/자이로 센서(364), 온도센서(365), 버저/비퍼(366)를 포함할 수 있다. 여기서, MCU(361)는 도 1을 통해 설명한 처리부(120)에 대응하거나 또는 포함될 수 있다. 또한, BLE/WiFi(362)는 도 1을 통해 설명한 통신부(160)에 대응하거나 또는 포함될 수 있다. 또한, 온도센서(365)는 도 1을 통해 설명한 온도센서(150)에 대응하거나 또는 포함될 수 있다. 한편, 디지털 디스플레이 장치(363), 바이브레이션/자이로 센서(364)와 버저(buzzer)/비퍼(beeper)(366)는 도 1을 통해 설명한 출력부(170)에 포함될 수 있다. 자이로 센서의 경우에는 별도로 설명하지 않았으나, 대상체의 활동 정보를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 자이로 센서의 경우, 출력부(170)에 포함되기 보다 온도센서(365)와 같은 별도의 센서로 동작하여 분석물 농도 검출 시스템(300)의 각속도를 측정할 수 있으며, 측정된 각속도에 기반하여 대상체의 활동 정보를 획득할 수 있다. 획득된 활동 정보는 센서부(110)에 의해 측정된 분석물 농도를 보상(compensation)하거나 또는 측정된 분석물 농도의 유효성 여부를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일례로, 활동 정보의 값의 변화가 임계치 이상인 경우, MCU(361)는 센서부(110)로 분석물 농도를 재측정할 것을 요구할 수 있다. 다른 예로, 활동 정보의 값의 변화가 임계치 이상인 경우, MCU(361)는 측정된 변화 특징을 보상할 수 있다.
또한, 분석물 농도 검출 시스템(300)은 무선충전/파워뱅크(367)를 더 포함할 수 있다. 여기서 '무선충전'은 무선전력전송(Wireless Power Transmission)을 위한 회로와 안테나를 의미할 수 있으며, '파워뱅크'는 배터리를 의미할 수 있다. 다시 말해, 무선충전/파워뱅크(367)는 도 1을 통해 설명한 전력 관리부(130)에 대응하거나 또는 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서의 예를 도시한 도면이다. 도 4는 도 3을 통해 설명한 센서(310)와 오실레이터(320)를 나타내고 있다. 이미 설명한 바와 같이 센서(310)의 경우, 실질적으로는 오실레이터(320)가 포함하는 커패시터를 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 도 4에서는 센서 패턴(410)이 이러한 커패시터에 대응할 수 있으며, 프린징 필드를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 한편, 센서(310)는 감지부(Material Under Test(MUT), 420)를 더 포함할 수 있다. 이때, 센서 패턴(410)은 프린징 필드를 생성할 수 있으며, 감지부(420)는 유전 상수를 갖는 재료로서 유전율의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 측정할 수 있다. 센서(310)는 대부분 중앙 위치에서 민감하게 동작하기 때문에 감지부(420) 역시 센서(310)의 중앙 위치에 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 프린징 필드의 생성 예를 도시한 도면이다. 도 5는 기판(510)상에, 앞서 도 4를 통해 설명한 센서 패턴(410)으로서의 메탈릭 센서 트레이스(metallic sensor traces, 520)에 발진 신호가 인가됨에 따라 프린징 필드가 형성되는 예를 나타내고 있다. 이때, 도 5에서는 프린징 필드로서 강한 필드 영역(strong field region), 보통의 필드 영역(moderate field region) 및 약한 필드 영역(weak field region)을 나타내고 있다. 즉, 메탈릭 센서 트레이스(520)로부터 거리가 멀어질수록 프린징 필드의 강도가 약해짐을 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, 프린징 필드의 침투 깊이에 따라 바이오 조직, 세포간질액(interstitial fluid, ISF), 혈관과 프린징 필드간의 상호 작용의 예를 도시한 도면이다. 이미 설명한 바와 같이, 센서부(110)로부터의 프린징 필드는 하나 이상의 분석물의 존재로 인한 바이오 유전율 레벨의 미세한 변화를 감지할 수 있다. 센서부(110)는 발진 주파수의 변화(공진 주파수의 변화)로 유전율 레벨의 변화를 반영할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 센서 패턴에 따른 전자기장 강도 및 피부 침투 정도를 나타낸 예이다. 도 7은 센서(310)가 포함하는 센서 패턴의 타입에 따라 전자기장 강도와 피부 침투 정도가 달라짐을 나타내고 있다. 따라서, 측정하고자 하는 생체 분석물의 종류(종류에 따른 생체 내 위치)에 따라 센서 패턴을 선택적으로 활용함으로써, 다양한 생체 분석물에 대한 농도 검출이 가능해질 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 손목 시계형의 분석물 농도 검출 시스템의 예를 도시한 도면이다. 도 8의 실시예에 따른 분석물 농도 검출 시스템은 측정회로와 세 개의 센서가 포함된 예를 나타내고 있다. 도 8은 분석물 농도 검출 시스템의 구현 예로서 손목 시계형의 예를 나타내고 있으나, 이미 설명한 바와 같이, 분석물 농도 검출 시스템은 암밴드 타입으로 구현될 수도 있으며, 대상체의 체내에 삽입되는 임플란트 디바이스의 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 센서의 수나 위치 역시 실시예에 따라 다양하게 조절될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서, 센서에서 출력하는 주파수와 시간대별로 연속적으로 측정된 혈당 레벨을 나타낸 그래프이다. 그래프에서는 센서 출력 주파수와 그에 따른 혈당(blood glucose) 레벨을 나타내고 있다. 센서는 즉각적인 혈당 수준에 대한 지속적인 주파수 출력을 제공할 수 있다. 필요 시, 추적, 예측, 평균화 필터를 사용하여 고주파 노이즈 및 변동을 제거할 수 있다. 이는 하드웨어 및 소프트웨어 알고리즘 모두에서 구현될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서, 온도를 통해 분석물의 변화 또는 변화율을 조정하는 예를 도시한 도면이다. 이미 설명한 바와 같이, 센서(310)는 발진 주파수의 변화로 유전율의 변화를 반영할 수 있다. 이때, 온도 역시 유전율 레벨에도 영향을 미치기 때문에, 분석물 농도 검출 시스템(300)(또는 MCU(361))은 온도를 통해 생체 유전율 레벨에 의한 오실레이터의 발진 주파수를 보정할 수 있다. 분석물 농도 검출 시스템(300)(또는 MCU(361))은 매핑 함수(mapping function, f(*))와 조정 함수(calibration function, f(#))을 통해 분석물의 변화 또는 변화율을 결정할 수 있다. 일례로, 분석물 농도 검출 시스템(300)(또는 MCU(361))은 측정된 온도를 공진 주파수의 변화 또는 분석물에 대해 측정된 변화 특징에 반영함으로써, 온도가 반영된 분석물의 변화 또는 변화율을 결정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 분석물 농도 감지 방법의 예를 도시한 흐름도이다. 본 실시예에 따른 분석물 농도 감지 방법은 일례로 도 1을 통해 설명한 분석물 농도 검출 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다.
단계(1110)에서 분석물 농도 검출 시스템(100)은 프린징 필드를 생성할 수 있다. 일례로 프린징 필드는 센서부(110)가 포함하는 오실레이터의 프린징 필드 커패시터에 의해 생성될 수 있다.
단계(1120)에서 분석물 농도 검출 시스템(100)은 오실레이터를 통해 주기적인 발진 신호를 생성할 수 있다. 일례로, 오실레이터는 앞서 도 3을 통해 설명한 오실레이터(320)에 대응할 수 있다. 이때, 분석물 농도 검출 시스템(100)은 오실레이터가 포함하는 프린징 필드 커패시터 및 주파수 선택 필터를 포함하여 요구되는 위상 편이(phase shift)를 제공하기 위해 출력 신호의 일부를 다시 입력으로 반환하는 피드백 네트워크를 이용하여 주기적인 발진 신호를 생성할 수 있다.
단계(1130)에서 분석물 농도 검출 시스템(100)은 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화에 기반하여 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수 변화를 측정할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 프린징 필드는 하나 이상의 분석물의 존재로 인한 바이오 유전율 레벨의 미세한 변화를 감지할 수 있다. 이때, 센서부(110)는 발진 주파수의 변화(공진 주파수의 변화)로 유전율 레벨의 변화를 반영할 수 있다. 일례로, 분석물 농도 검출 시스템(100)은 유전 상수를 갖는 재료를 포함하는 감지부를 통해 유전율의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 측정할 수 있다.
단계(1140)에서 분석물 농도 검출 시스템(100)은 공진 주파수의 변화에 따라 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징을 측정할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 발진 주파수의 변화(공진 주파수의 변화)에는 유전율 레벨의 변화가 반영될 수 있으며, 이는 발진 주파수의 변화에 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화가 반영되어 있음을 의미할 수 있다. 분석물 농도 검출 시스템(100)은 이러한 공진 주파수의 변화에 반영되어 있는 유전율 레벨의 변화를 통해 분석물의 변화 특징을 측정할 수 있다.
단계(1150)에서 분석물 농도 검출 시스템(100)은 온도센서를 통해 온도를 측정할 수 있다. 온도센서는 일례로 분석물 농도 검출 시스템(100) 또는 분석물 농도 검출 시스템(100)이 포함하는 센서부(110)의 주변 온도를 측정하도록 구현될 수 있다.
단계(1160)에서 분석물 농도 검출 시스템(100)은 측정된 온도를 공진 주파수의 변화 또는 측정된 변화 특징에 반영할 수 있다. 일례로, 분석물 농도 검출 시스템(100)은 단계(1160)에서 온도가 반영된 공진 주파수의 변화나 변화 특징에 따라 분석물의 농도의 변화 또는 변화율을 계산할 수 있다.
실시예에 따라 분석물 농도 검출 시스템(100)은 자이로 센서를 통해 측정되는 각속도에 기반하여 대상체의 활동 정보를 획득할 수 있으며, 획득한 대상체의 활동 정보에 기반하여 측정된 변화 특징을 보상(compensation)할 수 있다. 또한, 실시예에 따라 분석물 농도 검출 시스템(100)은 획득한 대상체의 활동 정보에 기반하여 분석물 농도의 재측정 여부를 결정할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 프린징 필드(fringing field) 영역 내에 존재하는 분석물의 변화에 따른 커패시턴트가 변화되며 이를 센서가 감지하고 오실레이터를 통해 생성된 공진 주파수의 변화를 감지 및 측정함으로써, 분석물의 농도를 검출할 수 있다.
이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 프린징 필드를 생성하는 단계;
    상기 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화에 기반하여 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정하는 단계; 및
    상기 공진 주파수의 변화에 따라 상기 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징을 측정하는 단계
    를 포함하는 분석물 농도 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린징 필드를 생성하는 단계는,
    상기 오실레이터가 포함하는 프린징 필드 커패시터를 통해 상기 프린징 필드를 생성하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정하는 단계는,
    상기 오실레이터가 포함하는 프린징 필드 커패시터 및 주파수 선택 필터를 포함하여 요구되는 위상 편이(phase shift)를 제공하기 위해 출력 신호의 일부를 다시 입력으로 반환하는 피드백 네트워크를 이용하여 주기적인 발진 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분석물의 변화 특징을 측정하는 단계는,
    유전 상수를 갖는 재료를 포함하는 감지부를 통해 유전율의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    온도센서를 통해 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 온도를 상기 공진 주파수의 변화 또는 상기 측정된 변화 특징에 반영하는 단계
    를 더 포함하는 분석물 농도 검출 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    자이로 센서를 통해 측정되는 각속도에 기반하여 대상체의 활동 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 대상체의 활동 정보에 기반하여 상기 측정된 변화 특징을 보상(compensation)하는 단계
    를 더 포함하는 분석물 농도 검출 방법.
  7. 분석물의 변화 특징을 측정하는 센서부;
    를 포함하고,
    상기 센서부는,
    프린징 필드를 생성하고,
    상기 프린징 필드의 영역 내의 분석물의 변화에 따른 커패시턴트의 변화에 기반하여 오실레이터를 통해 생성되는 공진 주파수의 변화를 측정하고,
    상기 공진 주파수의 변화에 따라 상기 프린징 필드 내의 분석물의 변화 특징을 측정하는 것
    을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서부는,
    상기 프린징 필드를 생성하고, 주기적인 발진 신호를 생성하는 상기 오실레이터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오실레이터는,
    상기 프린징 필드를 생성하는 프린징 필드 커패시터; 및
    주파수 선택 필터를 포함하여 요구되는 위상 편이(phase shift)를 제공하기 위해 출력 신호의 일부를 다시 입력으로 반환하는 피드백 네트워크
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프린징 필드 커패시터는,
    상기 프린징 필드를 생성하는 센서 패턴; 및
    유전 상수를 갖는 재료를 포함하여 유전율의 변화에 따른 커패시턴트의 변화를 측정하는 감지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 센서의 출력 신호에서 필터 사양을 벗어난 주파수를 갖는 신호를 필터링하는 대역 통과 필터;
    신호 손실을 방지하기 위해, 상기 대역 통과 필터의 출력과 카운터의 입력간 매칭을 제공하는 버퍼; 및
    상기 버퍼에서 출력되는 신호에 대한 제로 크로스 감지 회로로서 스케일레이션 신호의 주파수를 카운팅하는 카운터
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 센서부 주변의 온도를 측정하는 온도센서
    를 더 포함하고,
    상기 센서부는 상기 측정된 온도를 상기 공진 주파수의 변화 또는 상기 측정된 변화 특징에 반영하는 것
    을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 센서부의 동작을 제어하는 처리부;
    외부의 다른 장치와의 통신을 위한 통신부;
    상기 분석물의 변화 특징에 기반하여 계산된 분석물의 농도 및 상기 분석물의 농도에 따른 경고 중 적어도 하나를 출력하기 위한 출력부; 및
    상기 처리부, 상기 통신부 및 상기 출력부 중 적어도 하나로 전력을 제공하는 전력 관리부
    를 더 포함하는 분석물 농도 검출 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전력 관리부는, 배터리 및 무선전력전송(Wireless Power Transmission)을 위한 구성요소 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 구성요소는 무선전력전송을 위한 회로 및 안테나를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 센서부가 출력하는 신호에서 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부
    를 더 포함하는 분석물 농도 검출 시스템.
  16. 제7항에 있어서,
    상기 분석물 농도 검출 시스템에 대한 각속도를 측정하는 자이로 센서
    를 더 포함하고,
    상기 각속도에 기반하여 획득되는 대상체의 활동 정보에 기반하여 상기 측정된 변화 특징이 보상(compensation)되는 것
    을 특징으로 하는 분석물 농도 검출 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102598181B1 (ko) * 2022-12-28 2023-11-07 주식회사 에스비솔루션 호흡 측정 방법 및 시스템
KR102655043B1 (ko) * 2023-10-31 2024-04-08 주식회사 에스비솔루션 호흡 측정 장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010011224A1 (en) * 1995-06-07 2001-08-02 Stephen James Brown Modular microprocessor-based health monitoring system
US7601249B2 (en) * 2002-02-10 2009-10-13 Agamatrix, Inc. Method and apparatus for assay of electrochemical properties
EP1694197B1 (en) * 2003-12-02 2011-11-02 Solianis Holding AG A device and method for measuring a property of living tissue
US8235897B2 (en) * 2010-04-27 2012-08-07 A.D. Integrity Applications Ltd. Device for non-invasively measuring glucose
WO2012160091A2 (de) * 2011-05-23 2012-11-29 Roche Diagnostics Gmbh Sensorvorrichtung zum nachweis eines analyten
US8552804B1 (en) * 2011-09-30 2013-10-08 Integrated Device Technology Inc. Frequency synthesizers with dynamic calibration intervals
KR101667203B1 (ko) * 2015-01-14 2016-10-18 전남대학교산학협력단 혈관 압력센서의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 압력센서 및 상기 압력센서가 구비된 혈관용 스텐트
US9839382B2 (en) * 2015-05-18 2017-12-12 Pacesetter, Inc. Device and method for sensing blood glucose
KR20190018379A (ko) * 2017-08-14 2019-02-22 곽병재 기저귀용 분뇨 검출 장치 및 분뇨 검출 리더기
KR102233033B1 (ko) * 2018-11-25 2021-03-29 주식회사 큐유아이 주변 환경 변화를 감지하는 가변 커패시터
US20200345280A1 (en) * 2019-04-30 2020-11-05 United Arab Emirates University System and method for monitoring and controlling a physiological condition
WO2020222149A1 (en) * 2019-05-02 2020-11-05 Epitronic Holdings Pte. Ltd. Microelectronic sensor with bolometric or pyroelectric detector for sensing electrical signals in sub-terahertz and terahertz frequency ranges
CN113993454A (zh) * 2019-06-21 2022-01-28 蔚山科学技术院 用于生物检测的共振器组装体及利用电磁波的生物传感器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102598181B1 (ko) * 2022-12-28 2023-11-07 주식회사 에스비솔루션 호흡 측정 방법 및 시스템
KR102655043B1 (ko) * 2023-10-31 2024-04-08 주식회사 에스비솔루션 호흡 측정 장치

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