KR20220159767A - 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법 - Google Patents
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220159767A KR20220159767A KR1020210067789A KR20210067789A KR20220159767A KR 20220159767 A KR20220159767 A KR 20220159767A KR 1020210067789 A KR1020210067789 A KR 1020210067789A KR 20210067789 A KR20210067789 A KR 20210067789A KR 20220159767 A KR20220159767 A KR 20220159767A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- sugar concentration
- wavelength
- invasive
- graph
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 100
- 239000012620 biological material Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 27
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 26
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 8
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 27
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 27
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 22
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000010241 blood sampling Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 101700004678 SLIT3 Proteins 0.000 description 2
- 102100027339 Slit homolog 3 protein Human genes 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000001055 reflectance spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 241001125929 Trisopterus luscus Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229940072107 ascorbate Drugs 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 210000003050 axon Anatomy 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 238000011953 bioanalysis Methods 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000016097 disease of metabolism Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000013399 early diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 208000030172 endocrine system disease Diseases 0.000 description 1
- 238000002795 fluorescence method Methods 0.000 description 1
- 238000001566 impedance spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011090 industrial biotechnology method and process Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 206010033675 panniculitis Diseases 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 210000004304 subcutaneous tissue Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4788—Diffraction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/314—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/483—Physical analysis of biological material
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
Abstract
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법이 개시된다. 일실시예에 따른 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템은, 샘플로부터 입력되는 평행광을 이용하여 파장 별 광을 출력하는 회절격자; 상기 출력된 파장 별 광을 거울에 반사시킨 후, 상기 파장 별 광 중 목적하는 특정 파장의 광을 선별하는 제2 렌즈; 및 상기 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지하는 검출기를 포함 할 수 있다.
Description
본 발명은 분광학, 산업바이오, 바이오분석기기, 생체물질분석, 데이터분석, 광학측정을 관련 기술분야로 하는, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 과제(결과물)는 2020년 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원(과제고유번호: 2020대학혁신-147)을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과이다(This results was supported by "Regional Innovation Strategy(RIS)" through the National Research Foundation of Korea(NRF) funded by the Ministry of Education(MOE))
당분은 식물의 성장, 동물의 에너지 공급원, 뇌의 활성화, 스트레스 해소, 및 피로회복 등의 생체 활동에 있어 중요한 성분이다.
당분은, 동/식물의 액체성분을 추출하여 측정하는 것이 일반적인 방법이나, 생체 손상없이 측정할 수 있는 비침습적 방법이 요구되고 있다.
당뇨병은, 국내 사망원인 순위 6위로 내분비, 영양 및 대사 질환으로 분류된다. 당뇨 환자는, 세계 3.5억명 이상이 존재하고, 고령화로 인해 그 수는 급증할 것으로 예상된다.
당뇨 환자는 매일 6회 이상의 채혈을 필요로하고, 채혈의 고통으로 인한 육체적, 정신적 고통이 심각한 상황이다.
이에 따라, 근래에는, 편리하게 사용 가능한 비침습/무채혈 혈당측정기술의 개발을 요구되고 있다.
그러나, 기존의 비침습 혈당측정 방법에는, 한계가 있다.
기존의 비침습 혈당측정 방법으로는, 비침습 방식을 이용하여 혈당측정을 하기 위한 시도들의 일환으로, 인체에 접촉할 수 있는 소형 평면형 공진기(planar resonator)나 방사체(radiator)들에 대한 연구들이 보고되고 있다.
하지만, 평면형 공진기로부터 방사되는 마이크로파 신호들의 대부분은, 피부나 피하조직 근처에서 반사돼 민감도 개선에 제한적인 단점을 가지고 있다.
또한, 기존의 비침습 혈당측정 방법 중, 역이온 삼투압 방식의 경우에는 피부에 접촉된 글루코스 패드(Glucosepad)를 12시간마다 교체해야 하고, 교체 시 마다 준비시간과 재조정의 과정을 거쳐야 하는 단점이 있다.
또한, 기존의 비침습 혈당측정 방법 중, 임피던스 분광학의 경우에는, 체위나 온도, 피부의 땀이나 미세혈류에 따라 변화하기 때문에, 이에 대한 보정을 반드시 필요로 한다.
또한, 기존의 비침습 혈당측정 방법 중, 렌즈형의 경우에는, 회로에서 나오는 열로 인한 저온화상의 위험이 존재한다.
또한, 기존의 비침습 혈당측정 방법 중, 편광법의 경우에는, 당이 함유된 용액을 통과할 때 빛의 편광면을 특정각도로 회전하게 되고, 회전 정도가 온도나 pH에 의해서 영향을 받으며, 아스코르브산염(ascorbate)나 알부민(albumin) 같은 광학적으로 활성화된 물질이 조직에 있으면 당에 대한 특이도가 떨어진다는 단점이 존재한다.
또한, 기존의 비침습 혈당측정 방법 중, 형광법의 경우에는, 특정 주파수의 빛을 받으면 조직이 형광을 발생시키는 성질을 이용하는 것으로, 형광의 강도는 용액내의 당농도에 의해 결정되지만, 당의 농도가 높아야 측정가능하다는 단점이 존재한다.
따라서, 반사분광법, 생체신호측정, 광-생체조직 상호작용, 채혈을 통한 혈당 측정법을 절실히 요구되고 있는 실정이다.
관련 선행기술로, 한국 공개번호 10-2008-0026159(인간 피실험자의 글루코스의 비침습적 센싱을 위한 장치 및 방법), 미국 등록번호 US 6,424,8489METHOD FOR PREPARING SKIN SURFACE AND DETERMINING GLUCOSE LEVELS FROM THAT SURFACE), 및 한국 등록번호 10-1939956 (반사분광법을 이용한 말이집이 형성된 신경 축삭의 나노 구조 분석 방법)가 있다.
본 발명의 실시예는, 비침습적 광학기법으로, 생체물질의 당 성분 농도를 측정하고, 정량화된 데이터를 기반으로 측정 정밀도를 높이며, 일반인도 사용할 수 있는 사용자 친화적 시스템을 구축하는, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
일 실시예에 따른 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템은, 샘플로부터 입력되는 평행광을 이용하여 파장 별 광을 출력하는 회절격자; 상기 출력된 파장 별 광을 거울에 반사시킨 후, 상기 파장 별 광 중 목적하는 특정 파장의 광을 선별하는 제2 렌즈; 및 상기 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지하는 검출기를 포함한다.
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템은, 정해진 기간 동안, 상기 감지된 광신호를 누적하여 저장하고, 상기 누적 저장된 광신호를 이용하여, 상기 샘플과 연관한, 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프를 구축하는 처리기를 더 포함 할 수 있다.
상기 처리기는, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프에서, 광 신호의 민감 영역을 결정하고, 상기 결정된 민감 영역에 해당하는 진폭 범위에 윈도우를 마킹 할 수 있다.
상기 처리기는, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프로서, 상기 당농도와 상기 광신호 간의 상관 관계를 나타내는 그래프를 구축하고, 상기 상관 관계를 나타내는 그래프는, 상기 당농도가 높아질수록, 흡광도(Abs)가 점차 완만하게 증가되는 그래프 일 수 있다.
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템은, 빛에너지를 생성하여 상기 샘플로 출발시키는 광원; 및 상기 샘플에 의해 반사된 빛에너지가 슬릿을 통과하면서 확산되어 반사광으로 변환 됨에 따라, 상기 반사광을 상기 평행광으로 전환하는 제1 렌즈를 더 포함하고, 상기 회절격자는, 상기 평행광을 파장에 따라 분산시켜 상기 파장 별 광을 출력할 수 있다.
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법은, 회절격자에서, 샘플로부터 입력되는 평행광을 이용하여 파장 별 광을 출력하는 단계; 제2 렌즈에서, 상기 출력된 파장 별 광을 거울에 반사시킨 후, 상기 파장 별 광 중 목적하는 특정 파장의 광을 선별하는 단계; 및 검출기에서, 상기 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지하는 단계를 포함한다.
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법은, 처리기에서, 정해진 기간 동안, 상기 감지된 광신호를 누적하여 저장하는 단계; 및 상기 처리기에서, 상기 누적 저장된 광신호를 이용하여, 상기 샘플과 연관한, 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프를 구축하는 단계를 더 포함 할 수 있다.
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법은, 상기 처리기에서, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프에서, 광 신호의 민감 영역을 결정하는 단계; 및 상기 처리기에서, 상기 결정된 민감 영역에 해당하는 진폭 범위에 윈도우를 마킹하는 단계를 더 포함 할 수 있다.
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법은, 상기 처리기에서, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프로서, 상기 당농도와 상기 광신호 간의 상관 관계를 나타내는 그래프를 구축하는 단계를 더 포함하고, 상기 상관 관계를 나타내는 그래프는, 상기 당농도가 높아질수록, 흡광도(Abs)가 점차 완만하게 증가되는 그래프 일 수 있다.
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법은, 광원에서, 빛에너지를 생성하여 상기 샘플로 출발시키는 단계; 및 제1 렌즈에서, 상기 샘플에 의해 반사된 빛에너지가 슬릿을 통과하면서 확산되어 반사광으로 변환 됨에 따라, 상기 반사광을 상기 평행광으로 전환하는 단계를 더 포함하고, 상기 파장 별 광을 출력하는 단계는, 상기 평행광을 파장에 따라 분산시켜 상기 파장 별 광을 출력하는 단계를 포함 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 거울반사와 확산반사의 특징을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 투과형 측정법과 반사형 측정법과의 비교를 위한 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템의 구조를 설명하는 도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 광신호(Abs)와 파장(wavelength)과의 관계를 보여주는 도이다.
도 6은 본 발명에 따른, 민감도 높은 파장에서의 당농도에 대응하는 광신호 그래프의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 거울반사와 확산반사의 특징을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 투과형 측정법과 반사형 측정법과의 비교를 위한 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템의 구조를 설명하는 도이다.
도 5는 본 발명에 따른, 광신호(Abs)와 파장(wavelength)과의 관계를 보여주는 도이다.
도 6은 본 발명에 따른, 민감도 높은 파장에서의 당농도에 대응하는 광신호 그래프의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(이하, '비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템'이라 칭함, 100)은, 광원(110), 제1 렌즈(120), 회절격자(130), 제2 렌즈(140), 검출기(150), 및 처리기(160)를 포함하여 구성할 수 있다.
우선, 광원(110)은, 빛에너지를 생성하여 상기 샘플로 출발시킨다. 즉, 광원(110)은, 빛을 내는 물체 또는 장치로서, 빛을 발광시켜 에너지 형태(빛에너지)로, 샘플로 출력하는 역할을 할 수 있다.
샘플은 당농도를 측정하는 대상체로서, 기존의 채혈을 통해 당농도를 측정하던 환자의 피부 일 수 있다.
제1 렌즈(120)는 상기 샘플에 의해 반사된 빛에너지가 슬릿을 통과하면서 확산되어 반사광으로 변환 됨에 따라, 상기 반사광을 평행광으로 전환한다. 즉, 제1 렌즈(120)는 샘플과 슬릿에 의해 변환된 확산 반사광을 평행광으로 전환하는 역할을 할 수 있다.
슬릿은 작은 홀을 통해, 광을 확산시키는 수단일 수 있다.
제1 렌즈(120)는 슬릿을 통과하여 확산되는 광의 진행 방향을 평행하게 하는 평행 렌즈 일 수 있다.
회절격자(130)는, 샘플로부터 입력되는 평행광을 이용하여 파장 별 광을 출력한다. 즉, 회절격자(130)는 평행광을 파장 단위를 분산시켜 펼쳐지게 하는 역할을 할 수 있다.
회절격자(130)는 빛의 회절 현상을 이용하여 빛의 스펙트럼을 파장에 따라 분리하는 장치로서, 슬릿을 통과한 평행광을 파장별로 나뉘어 스펙트럼을 획득 함으로써, 상기 파장 별 광을 출력 할 수 있다.
제2 렌즈(140)는 상기 출력된 파장 별 광을 거울에 반사시킨 후, 상기 파장 별 광 중 목적하는 특정 파장의 광을 선별한다. 즉, 제2 렌즈(140)는 거울에 의해 정해진 방향으로 반사되어 진행하는 특정 파장의 광 만을 선택하여 통과시키는 역할을 할 수 있다.
거울은, 목적하는 파장에 대해 광의 진행 방향을, 다른 파장의 것과 다르게 변경하는 구조로 구성될 수 있다.
제2 렌즈(140)는 거울에 의해 반사되어 정해진 진행 방향으로 반사되는 특정 파장의 광을 통과하는 필터 평행 렌즈 일 수 있다.
검출기(150)는 상기 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지한다. 즉, 검출기(150)는 제2 렌즈(140)에 의해 선별된 특정 파장의 광을 센싱하는 역할을 할 수 있다.
검출기(150)는 특정 파장의 광 만을 반복적으로 감지할 수 있게 설계될 수 있다.
처리기(160)는 정해진 기간 동안, 상기 감지된 광신호를 누적하여 저장하고, 상기 누적 저장된 광신호를 이용하여, 상기 샘플과 연관한, 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프를 구축한다. 즉, 처리기(160)는 주기의 도래에 따라 검출기(150)에 의해 감지된 광신호를 누적하고, 누적된 광신호를 이용하여 샘플에 대한 광신호 변화를 그래프로 시각화시키는 역할을 할 수 있다.
처리기(160)는, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프에서, 광 신호의 민감 영역을 결정하고, 상기 결정된 민감 영역에 해당하는 진폭 범위에 윈도우를 마킹 할 수 있다.
예컨대 처리기(160)는 누적되는 복수의 광신호 변화를 진폭 단위로 표현하는 그래프에서, 광신호 변화가 상대적으로 심한 진폭 영역(예, 도 5에서의 약 580~620nm)으로 윈도우를 마킹 하여, 광 신호 민감 영역을 구분하여 표시할 수 있다.
또한, 처리기(160)는, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프로서, 상기 당농도와 상기 광신호 간의 상관 관계를 나타내는 그래프를 구축할 수 있다.
예컨대, 처리기(160)는 상기 상관 관계를 나타내는 그래프로, 상기 당농도가 높아질수록, 흡광도(Abs)가 점차 완만하게 증가되는 그래프를 구축할 수 있다, 상기 그래프는, 도 6에서와 같은 로그함수의 형태를 갖을 수 있고, 조건에 따라, 다항식함수, 지수함수 등일 수도 있다.
본 발명에 의해서는, 비침습적 광학기법으로, 생체물질의 당 성분 농도를 측정하고, 정량화된 데이터를 기반으로 측정 정밀도를 높이며, 일반인도 사용할 수 있는 사용자 친화적 시스템을 구축하는, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법을 제공 할 수 있다.
도 2는 거울반사와 확산반사의 특징을 설명하기 위한 도이다.
본 발명의 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 확산반사 광신호의 농도 측정 적용연구를, 이론적 배경 및 원리로 할 수 있다.
빛의 반사는 매질 표면에서 일어나는 거울반사(specular reflection)와 매질 내부에서 흡수, 산란현상의 결과로 도출된 확산반사(diffuse reflection)로 나눌 수 있다.
거울반사는, 확산형의 반사면에 있어서 거시적으로 보아 반사의 법칙에 따르는 반사로서, 정반사라고도 한다.
확산 반사는, 물리 빛, 소리, 전파 따위가 코사인 법칙에 따라 물체의 표면에서 모든 방향으로 흩어지면서 반사되는 것을 지칭 할 수 있다.
거울반사와 확산반사는, 빛이 경로가 바뀌면서 생체물질과 작용한 신호를 분석하여 당농도 측정에 활용될 수 있다.
도 3은 투과형 측정법과 반사형 측정법과의 비교를 위한 도이다.
투과형 측정법은 샘플 두께에 영향을 받으나, 반사형 측정법은 일정두께 이상의 경우 반무한매질(semi-infinite medium)으로 간주될 수 있어 두께가 달라도 일정한 광신호를 얻을 수 있는 장점이 있다.
또한, 투과형 측정법은 Sample 두께의 고려가 필요하나, 반사형 측정법은 Sample 두께의 고려가 불필요하다.
투과형 측정법은 광통신 손실 측정에 사용되며, 광섬유를 통과한 광전력의 감쇠량을 직접 측정하는 방법일 수 있다. 투과형 측정법은 광섬유의 입사단 광전력과 출사단의 광전력의 비율인 "α [dB] = 10 log ( Pin / Pout )"로 나타낼 수 있다. 투과형 측정법은 광선로의 단위구간 또는 전구간 총손실특성 측정법일 수 있다.
반사형 측정법은 광섬유 내를 전파하는 광의 일부가 프레넬반사(Fresnel reflecter)와 레일레이산란(Rayleigh scattering)에 의해 입사단측으로 되돌아오는 현상을 이용하여 광섬유의 손실특성을 평가하는 방법으로, 후방산란법이라 칭한다.
도 4는 본 발명에 따른 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템의 구조를 설명하는 도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 광원(2), 제1 렌즈(4), 회절격자(diffraction grating)(5), 거울(6), 제2 렌즈(7), 검출기(8)를 포함하여 구성할 수 있다.
광원(2)은 빛에너지를 생성하여, 샘플(1)로 출발시킨다.
출발된 빛에너지는, 샘플(1)에 의해 반사되어, 슬릿(slit)(3)을 통과한다.
슬릿(3)을 통과하면서 확산된 반사광은, 제1 렌즈(4)에 의해 평행광으로 전환된다.
회절격자(5)는 평행광을 파장에 따라 분산시켜 거울(6)로 출력한다. 회절격자(5)에서 출력된 파장 별 광은 렌즈에 의해 확산되어 거울(6)에 도달한다.
거울(6)은 도달된 파장 별 광을 반사한다.
제2 렌즈(7)는 거울(6)로부터 반사된 파장 별 광 중에서, 목적하는 특정 파장의 광을 선별한다.
검출기(8)는 제2 렌즈(7)에 의해 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지한다.
PC(9)는 검출기(8)에 의해 감지된 광신호를 누적하여 저장한 후, 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프를 구축한다.
도 5는 본 발명에 따른, 광신호(Abs)와 파장(wavelength)과의 관계를 보여주는 도이다.
도 5에는 파장에 따른 광신호 변화를 여러가지 당농도에 따라 그래프로 구축하는 일례를 보여준다.
본 발명의 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 당농도 변화에 따른 민감영역의 파장을 알아내어 특정 파장에서의 당농도와 광신호 변화의 상관관계를 나타낼 수 있다.
도 5에서와 같이, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 누적되는 복수의 광신호 변화를 진폭 단위로 표현하는 그래프에서, 광신호 변화가 상대적으로 심한 진폭 영역인 약 580~620nm 를 윈도우를 마킹 하여, 광 신호 민감 영역을 구분하여 표시할 수 있다. 상기 예시한 600nm 근처의 진폭 영역은 발명의 일례일 뿐이며, 광신호 민감영역은 샘플의 조건/상황에 따라 변할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른, 민감도 높은 파장에서의 당농도에 대응하는 광신호 그래프의 일례이다.
비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 도 6와 같은 당농도에 대응하는 광신호 그래프를 분석하여 광신호를 이용한 비침습적 당농도 측정을 구현한다.
도 6에서는, 당농도가 높아질수록, 흡광도(Abs)가 점차 완만하게 증가되는 그래프로 표현되는 것이 예시된다.
다른 예에서, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 MATLAB 모델링을 통해, 당농도와 광신호의 상관관계를 분석할 수 있다.
비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 무채혈 혈당농도 측정에 응용될 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 사용자 친화적 모듈을 개발하여 일반인도 가정에서 혈당을 추적관리 할 수 있는 당뇨병관리 보조수단으로 활용될 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 비침습적 방법으로 샘플의 손실 또는 손상 없이 당농도의 측정이 가능하다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 비침습적 방법이므로 샘플의 오염을 방지 할 수 있다. 예컨대, 또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 밀폐된 용기 속 액체 샘플의 당농도를 측정 할 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 고체 샘플의 손상 없이 당농도를 측정 할 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 혈당 측정에 응용되어, 환자의 채혈 고통 없이 당농도의 측정이 가능하고, 환자에 대한 감염 위험을 없앨 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, 광학적 무채혈 혈당측정 모듈을 채용하여, 기존의 국내외의 침습적 당뇨측정기기를 대체하여 경제적 파급효과를 높일 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은, U-Healthcare 시스템의 도입을 통해, 원거리 통신 및 재택 의료 진단이 가능하므로 건강관리 및 다양한 건강 정보의 제공으로 삶의 질 향상을 기대할 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 비침습 혈당분석 기기로서, 채혈의 고통을 줄이고 연속측정이 가능하다는 특징이 있어, 신뢰성 있는 혈당 측정과 파급력 있는 의료 기술이 될 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 광학적 기법의 핵심 기술을 응용하여 제품화가 가능하며, 혈당 뿐 아니라 콜레스테롤 분석 등에도 활용될 수 있다.
또한, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)은 생체 내의 다양한 바이오 신호 분석 및 혈당 및 질병 조기 진단을 가능하게 할 수 있다.
이하, 도 7에서는 본 발명의 실시예들에 따른 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법은 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100)에 의해 수행될 수 있다.
우선, 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100) 내 광원에서, 빛에너지를 생성하여 상기 샘플로 출발시킨다(710). 단계(710)은 광원에서, 빛을 발광시켜 에너지 형태(빛에너지)로, 샘플로 출력하는 과정 일 수 있다.
샘플은 당농도를 측정하는 대상체로서, 기존의 채혈을 통해 당농도를 측정하던 환자의 피부 일 수 있다.
비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100) 내 제1 렌즈에서, 상기 샘플에 의해 반사된 빛에너지가 슬릿을 통과하면서 확산되어 반사광으로 변환 됨에 따라, 상기 반사광을 평행광으로 전환한다(720). 단계(720)는 제1 렌즈에서, 샘플과 슬릿에 의해 변환된 확산 반사광을 평행광으로 전환하는 과정일 수 있다.
슬릿은 작은 홀을 통해, 광을 확산시키는 수단일 수 있다.
제1 렌즈는 슬릿을 통과하여 확산되는 광의 진행 방향을 평행하게 하는 평행 렌즈 일 수 있다.
비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100) 내 회절격자에서, 샘플로부터 입력되는 평행광을 이용하여 파장 별 광을 출력한다(730). 단계(730)는 회절격자에서 평행광을 파장 단위를 분산시켜 펼쳐지게 하는 과정일 수 있다.
회절격자는 빛의 회절 현상을 이용하여 빛의 스펙트럼을 파장에 따라 분리하는 장치로서, 슬릿을 통과한 평행광을 파장별로 나뉘어 스펙트럼을 획득 함으로써, 상기 파장 별 광을 출력 할 수 있다.
비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100) 내 제2 렌즈에서, 상기 출력된 파장 별 광을 거울에 반사시킨 후, 상기 파장 별 광 중 목적하는 특정 파장의 광을 선별한다(740). 단계(740)는 제2 렌즈에서, 거울에 의해 정해진 방향으로 반사되어 진행하는 특정 파장의 광 만을 선택하여 통과시키는 역할을 할 수 있다.
거울은, 목적하는 파장에 대해 광의 진행 방향을, 다른 파장의 것과 다르게 변경하는 구조로 구성될 수 있다.
제2 렌즈는 거울에 의해 반사되어 정해진 진행 방향으로 반사되는 특정 파장의 광을 통과하는 필터 평행 렌즈 일 수 있다.
비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100) 내 검출기에서, 상기 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지한다(750). 단계(750)은 검출기에서, 제2 렌즈에 의해 선별된 특정 파장의 광을 센싱하는 과정일 수 있다.
검출기는 특정 파장의 광 만을 반복적으로 감지할 수 있게 설계될 수 있다.
비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템(100) 내 처리기에서, 정해진 기간 동안, 상기 감지된 광신호를 누적하여 저장한다(760).
또한, 처리기에서, 누적 저장된 광신호를 이용하여, 상기 샘플과 연관한, 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프를 구축한다(770).
단계(760, 770)는 처리기에서, 주기의 도래에 따라 검출기에 의해 감지된 광신호를 누적하고, 누적된 광신호를 이용하여 샘플에 대한 광신호 변화를 그래프로 시각화시키는 과정일 수 있다.
처리기는, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프에서, 광 신호의 민감 영역을 결정하고, 상기 결정된 민감 영역에 해당하는 진폭 범위에 윈도우를 마킹 할 수 있다.
예컨대 처리기는 누적되는 복수의 광신호 변화를 진폭 단위로 표현하는 그래프에서, 광신호 변화가 상대적으로 심한 진폭 영역(예, 도 5에서의 약 580~620nm)으로 윈도우를 마킹 하여, 광 신호 민감 영역을 구분하여 표시할 수 있다.
또한, 처리기는, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프로서, 상기 당농도와 상기 광신호 간의 상관 관계를 나타내는 그래프를 구축할 수 있다.
예컨대, 처리기는 상기 상관 관계를 나타내는 그래프로, 상기 당농도가 높아질수록, 흡광도(Abs)가 점차 완만하게 증가되는 그래프를 구축할 수 있다, 상기 그래프는, 로그함수의 형태를 갖을 수 있고, 조건에 따라, 다항식함수, 지수함수 등일 수도 있다.
본 발명에 의해서는, 비침습적 광학기법으로, 생체물질의 당 성분 농도를 측정하고, 정량화된 데이터를 기반으로 측정 정밀도를 높이며, 일반인도 사용할 수 있는 사용자 친화적 시스템을 구축하는, 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법을 제공 할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 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, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 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 컨트롤러를 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 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Claims (11)
- 샘플로부터 입력되는 평행광을 이용하여 파장 별 광을 출력하는 회절격자;
상기 출력된 파장 별 광을 거울에 반사시킨 후, 상기 파장 별 광 중 목적하는 특정 파장의 광을 선별하는 제2 렌즈; 및
상기 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지하는 검출기
를 포함하는 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
정해진 기간 동안, 상기 감지된 광신호를 누적하여 저장하고, 상기 누적 저장된 광신호를 이용하여, 상기 샘플과 연관한, 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프를 구축하는 처리기
를 더 포함하는 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 처리기는,
상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프에서, 광 신호의 민감 영역을 결정하고, 상기 결정된 민감 영역에 해당하는 진폭 범위에 윈도우를 마킹하는
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 처리기는,
상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프로서, 상기 당농도와 상기 광신호 간의 상관 관계를 나타내는 그래프를 구축하고,
상기 상관 관계를 나타내는 그래프는,
상기 당농도가 높아질수록, 흡광도(Abs)가 점차 완만하게 증가되는 그래프인
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템. - 제1항에 있어서,
빛에너지를 생성하여 상기 샘플로 출발시키는 광원; 및
상기 샘플에 의해 반사된 빛에너지가 슬릿을 통과하면서 확산되어 반사광으로 변환 됨에 따라, 상기 반사광을 상기 평행광으로 전환하는 제1 렌즈
를 더 포함하고,
상기 회절격자는,
상기 평행광을 파장에 따라 분산시켜 상기 파장 별 광을 출력하는
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템. - 회절격자에서, 샘플로부터 입력되는 평행광을 이용하여 파장 별 광을 출력하는 단계;
제2 렌즈에서, 상기 출력된 파장 별 광을 거울에 반사시킨 후, 상기 파장 별 광 중 목적하는 특정 파장의 광을 선별하는 단계; 및
검출기에서, 상기 선별된 특정 파장의 광에 대한 광신호를 감지하는 단계
를 포함하는 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법. - 제6항에 있어서,
처리기에서, 정해진 기간 동안, 상기 감지된 광신호를 누적하여 저장하는 단계; 및
상기 처리기에서, 상기 누적 저장된 광신호를 이용하여, 상기 샘플과 연관한, 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프를 구축하는 단계
를 더 포함하는 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법. - 제7항에 있어서,
상기 처리기에서, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프에서, 광 신호의 민감 영역을 결정하는 단계; 및
상기 처리기에서, 상기 결정된 민감 영역에 해당하는 진폭 범위에 윈도우를 마킹하는 단계
를 더 포함하는 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법. - 제8항에 있어서,
상기 처리기에서, 상기 당농도에 따른 광신호 변화의 그래프로서, 상기 당농도와 상기 광신호 간의 상관 관계를 나타내는 그래프를 구축하는 단계
를 더 포함하고,
상기 상관 관계를 나타내는 그래프는,
상기 당농도가 높아질수록, 흡광도(Abs)가 점차 완만하게 증가되는 그래프인
광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법. - 제6항에 있어서,
광원에서, 빛에너지를 생성하여 상기 샘플로 출발시키는 단계; 및
제1 렌즈에서, 상기 샘플에 의해 반사된 빛에너지가 슬릿을 통과하면서 확산되어 반사광으로 변환 됨에 따라, 상기 반사광을 상기 평행광으로 전환하는 단계
를 더 포함하고,
상기 파장 별 광을 출력하는 단계는,
상기 평행광을 파장에 따라 분산시켜 상기 파장 별 광을 출력하는 단계
를 포함하는 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 방법. - 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210067789A KR102511907B1 (ko) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210067789A KR102511907B1 (ko) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220159767A true KR20220159767A (ko) | 2022-12-05 |
| KR102511907B1 KR102511907B1 (ko) | 2023-03-20 |
Family
ID=84392021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210067789A KR102511907B1 (ko) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102511907B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100634498B1 (ko) * | 2004-01-12 | 2006-10-13 | 삼성전자주식회사 | 체내성분 측정장치 및 방법 |
| KR20180045114A (ko) * | 2016-10-24 | 2018-05-04 | (주)오상헬스케어 | 측정장치 |
| JP6415606B2 (ja) * | 2015-01-21 | 2018-10-31 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | 血中物質濃度測定装置及び血中物質濃度測定方法 |
| JP2020010880A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 武 小坂 | 非侵襲血中糖計測計 |
-
2021
- 2021-05-26 KR KR1020210067789A patent/KR102511907B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100634498B1 (ko) * | 2004-01-12 | 2006-10-13 | 삼성전자주식회사 | 체내성분 측정장치 및 방법 |
| JP6415606B2 (ja) * | 2015-01-21 | 2018-10-31 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | 血中物質濃度測定装置及び血中物質濃度測定方法 |
| KR20180045114A (ko) * | 2016-10-24 | 2018-05-04 | (주)오상헬스케어 | 측정장치 |
| JP2020010880A (ja) * | 2018-07-19 | 2020-01-23 | 武 小坂 | 非侵襲血中糖計測計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102511907B1 (ko) | 2023-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102655737B1 (ko) | 생체 성분 추정 장치 및 방법 | |
| US6353226B1 (en) | Non-invasive sensor capable of determining optical parameters in a sample having multiple layers | |
| CN101557752B (zh) | 脉动血中的葡萄糖浓度测量方法 | |
| US9714900B2 (en) | Method and apparatus for selecting wavelengths for optical measurements of a property of a molecular analyte | |
| EP0404562B1 (en) | Method of and apparatus for determining the similarity of a biological analyte from a model constructed from known biological fluids | |
| US20220031201A1 (en) | Method and system for non-invasive blood glucose measurement using signal change of the non-glucose components induced by the presence of glucose | |
| US8326390B2 (en) | Optical non-invasive blood monitoring system and method | |
| US20120166092A1 (en) | Blood sugar value estimation apparatus | |
| EP1609411A1 (en) | Method and device for measuring concentration of glucose or other substances in blood | |
| US20190008432A1 (en) | Device, system and method for non-invasive monitoring of physiological measurements | |
| KR100464324B1 (ko) | 목적물의 성분농도 측정방법 및 장치 | |
| US9259486B2 (en) | Method and system for calculating a quantification indicator for quantifying a dermal reaction on the skin of a living being | |
| Olaetxea et al. | Machine learning-assisted Raman spectroscopy for pH and lactate sensing in body fluids | |
| KR102511907B1 (ko) | 광학 모듈을 이용한 비침습적 생체물질 당농도 측정 시스템 및 방법 | |
| BR112021014398A2 (pt) | Dispositivo portátil e método para estimativa não invasiva do nível de glicose no sangue | |
| CN112203576A (zh) | 用于非侵入式地监测晚期糖基化终末产物(age)的系统和方法 | |
| Zherebtsov et al. | Optical non-invasive diagnostics of microcirculatory-tissue systems of the human body: questions of metrological and instrumentation provision | |
| Raznitsyna et al. | An improved system for in vivo fluorescent analysis in medicine | |
| JP2011220993A (ja) | 近赤外分光分析装置 | |
| Yoon et al. | Robust design of finger probe in non-invasive total haemoglobin monitor | |
| KR20230126508A (ko) | 분광 원리 기반 비침습적 농도 측정 방법 및 이를 수행하는 시스템 | |
| US20240130619A1 (en) | Non-invasive bilirubin detection using induced photoreaction | |
| RU2793540C1 (ru) | Портативное устройство и способ для неинвазивного измерения элементов крови | |
| RU2517155C1 (ru) | Способ определения концентраций производных гемоглобина в биологических тканях | |
| Kanawade et al. | Monitoring of epithelial capillary density |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |