KR20230013536A - 센서 상태 측정을 고려한 생체 정보 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
센서 상태 측정을 고려한 생체 정보 측정 장치 및 방법을 개시한다. 일실시예에 생체 정보 측정 장치는 분석 대상의 체내에 삽입되며, 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 주변의 분석물로부터 반사된 신호를 측정하는 임플란트 디바이스 및 분석 대상의 체외에서 특정 주파수의 전자기파에 의해 형성되는 필드의 변화를 측정하는 비침습형 측정장치를 포함할 수 있다.
Description
아래의 설명은 센서 상태 측정을 고려한 생체 정보 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
당뇨병, 고지혈증 및 혈전증과 같은 성인 질병의 증가 사례가 지속적으로 증가하고 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
분석 대상의 체내에 삽입되어 생체 정보를 측정하는 임플란트 디바이스를 포함하는 생체 정보 측정 장치 및 방법을 제공한다.
분석 대상의 체내에 삽입되며, 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 주변의 분석물로부터 반사된 신호를 측정하는 임플란트 디바이스; 및 상기 분석 대상의 체외에서 상기 특정 주파수의 전자기파에 의해 형성되는 필드의 변화를 측정하는 비침습형 측정장치를 포함하는 센서 정보 측정 장치를 제공한다.
일측에 따르면, 상기 비침습형 측정장치는 상기 분석 대상의 체내의 유전율의 변화에 따라 변화하는 상기 필드의 세기 변화를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 비침습형 측정장치는 상기 측정된 필드의 변화에 기반하여 상기 임플란트 디바이스의 측정 데이터에 대한 보정 또는 상기 임플란트 디바이스의 작동 상태의 측정 중 적어도 하나를 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 비침습형 측정장치는 상기 임플란트 디바이스의 작동 상태에 의해 따른 상기 임플란트 디바이스의 이상 유무를 결정하고, 상기 결정된 이상 유무에 따라 상기 센서 정보 측정 장치 또는 상기 센서 정보 측정 장치와 통신하는 단말을 통해 사용자에게 알람을 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 센서 정보 측정 장치는 상기 임플란트 디바이스에 전력을 공급하고, 상기 임플란트 디바이스의 제1 측정 데이터를 수신하고, 상기 비침습형 측정장치에서 측정된 필드의 변화를 수신하고, 상기 수신된 필드의 변화에 기반하여 상기 임플란트 디바이스의 측정 데이터에 대한 보정 또는 상기 임플란트 디바이스의 작동 상태의 측정 중 적어도 하나를 처리하는 익스터널 디바이스를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 익스터널 디바이스는, 상기 임플란트 디바이스와의 통신을 위한 통신부; 및 상기 임플란트 디바이스와의 위치 상태 정보에 기반하여 상기 통신부의 상기 익스터널 디바이스 내에서의 위치를 조절하는 위치조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 위치 상태 정보는 상기 익스터널 디바이스와 상기 임플란트 디바이스간의 정렬도에 대한 정보를 포함하고, 상기 정렬도에 대한 정보는 상기 임플란트 디바이스가 포함하는 제1 위치감지 센서의 위치 감지 결과 및 상기 익스터널 디바이스가 포함하는 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과에 기반하여 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 익스터널 디바이스는 제1 위치감지 센서의 위치 감지 결과 및 상기 익스터널 디바이스가 포함하는 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과에 따른 상기 익스터널 디바이스의 제1 위치와 상기 임플란트 디바이스의 제2 위치간의 위치 상태 수치가 임계치 이상인 경우, 상기 익스터널 디바이스의 재배치를 사용자에게 요청하기 위한 알람 메시지를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 임플란트 디바이스는 상기 임플란트 디바이스를 상기 분석 대상의 체내의 삽입 위치에 고정시키기 위한 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 임플란트 디바이스는 상기 임플란트 디바이스의 상기 피부 표면을 기준으로 한 기울기를 측정하는 수단; 및 상기 측정된 기울기가 일정 기울기 이상 기울어진 경우에 익스터널 디바이스 또는 단말을 통해 알람을 제공하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
분석 대상의 체내에 삽입되어 생체 정보를 측정하는 임플란트 디바이스를 포함하는 생체 정보 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 예를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 3가지 모드에 대한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 패키지에 대한 정면도와 사시도이다.
도 5 및 도 6은 임플란트 디바이스의 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일의 배치 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 다른 익스터널 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 3가지 모드에 대한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 패키지에 대한 정면도와 사시도이다.
도 5 및 도 6은 임플란트 디바이스의 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일의 배치 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 다른 익스터널 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 예를 도시한 블록도이다. 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 생체 정보(일례로, 혈당, 산소포화도 등과 같은 분석물 농도)를 측정하고자 하는 분석 대상의 체내에 삽입된 임플란트 디바이스(20)와 임플란트 디바이스(20)의 위치와 대응되는 위치의 분석 대상의 체외에 배치된 익스터널 디바이스(30)로 구성될 수 있다. 분석 대상은 사람 또는 동물이 될 수 있다.
익스터널 디바이스(30)는 분석 대상의 신체 외부에 부착되거나 착용되는 센서로, 밴딩 방식이나 접착 방식 등 다양한 방식으로 분석 대상의 체외에 고정될 수 있다. 이러한 익스터널 디바이스(30)는 통신부(31)를 포함할 수 있으며, 통신부(31)를 통해 페어링되어 있거나 기 설정된 단말(100)로 생체 정보를 제공할 수 있다.
실시예에 따라 익스터널 디바이스(30)는 생체 정보 자체를 단말(100)로 제공할 수도 있고, 생체 정보에 대한 각종 분석을 실시하여 분석 결과, 경고 등을 단말(100)로 제공할 수도 있다. 생체 정보 자체를 단말(100)로 제공하는 경우에는 단말(100)에서 생체 정보에 대한 각종 분석을 실시할 수도 있다. 이러한 생체 정보의 분석 수단은 실시자가 용이하게 선택할 수 있다.
또한, 익스터널 디바이스(30)는 외부 환경에 의한 성능 변화를 차단하여 측정 정확도와 측정 지속성을 확보할 수 있다. 한편, 익스터널 디바이스(30)는 임플란트 디바이스(20)와의 상호 보완적인 데이터를 확보하여 정확도를 향상시킬 수 있다.
임플란트 디바이스(20)는 분석 대상의 체내에 삽입될 수 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(20)는 혈액에 직접 접촉하거나 혈관 내부에 배치되는 것이 아니라, 대상자의 피부로부터 소정 깊이에서 혈관 이외의 영역에 배치될 수 있다. 다시 말해, 임플란트 디바이스(20)는 피부 및 혈관 사이의 피하 영역에 배치되는 것이 바람직하다.
임플란트 디바이스(20)는 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 센서 주변의 분석물로부터 반사된 신호를 측정함으로서 분석물 농도를 측정할 수 있다. 일례로, 혈당을 측정하고자 하는 경우, 임플란트 디바이스(20)는 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 센서 주변의 글루코스로부터 반사된 신호를 측정함으로써, 혈당을 측정할 수 있다.
익스터널 디바이스(30)는 임플란트 디바이스(20)가 배치된 위치와 대응되는 위치의 분석 대상의 체외에 배치될 수 있으며, 임플란트 디바이스(20)로 전력을 공급하고, 임플란트 디바이스(20)에서 측정된 측정 데이터(일례로, 상술한 생체 정보)를 수신할 수 있다.
분석 대상의 혈관 내 분석물의 농도(일례로, 혈당 수치)가 변화하면, 피하 영역에서의 분석물의 농도가 변화될 수 있다. 이 경우, 분석물의 농도의 변화에 따라 피하 영역에서의 유전율이 달라질 수 있다. 이때, 임플란트 디바이스(20)가 포함하는 측정부(21)에서의 공진 주파수가 주변 피하 영역의 유전율 변화에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 측정부(21)는 특정 패턴의 도선(conducting wire) 및 급전선을 포함할 수 있다. 이때 주변 피하 영역의 유전율이 달라지면 측정부(21)의 커패시턴스도 달라지기 때문에 특정 패턴 및 급전선에 의한 공진 주파수 역시 달라질 수 있다. 피하의 분석물 농도는 인접한 혈관의 분석물 농도와 비례하여 변화하기 때문에 생체 정보 측정 장치(10)는 피하의 유전율 변화에 대응하는 공진 주파수를 이용하여 최종적으로 분석물 농도와 같은 생체 정보를 계산할 수 있다.
일실시예로, 생체 정보 측정 장치(10)는 산란 파라미터의 크기가 가장 작거나 큰 지점의 주파수(일례로, 공진 주파수)를 이용하여 그에 대응하는 상대 유전율을 계산할 수도 있다.
일실시예로, 임플란트 디바이스(20)의 측정부(21)는 공진 소자의 형태로 구성될 수도 있으며, 임플란트 디바이스(20)는 미리 지정된 주파수 대역 내에서 주파수를 스위핑함으로써 신호를 생성하고, 생성된 신호를 공진 소자에 주입할 수 있다. 이때, 익스터널 디바이스(30)는 공진 주파수가 변화하는 신호가 공급되는 공진 소자에 대하여 산란 파라미터를 측정할 수 있다.
임플란트 디바이스(20)의 통신부(22)는 측정부(21)에서 측정된 데이터를 익스터널 디바이스(30)로 송신할 수 있으며, 통신부(21)는 측정부(21)로 공급되는 신호를 생성하기 위한 전력을 무선 전력 송신 방식을 사용하여 익스터널 디바이스(30)로부터 수신할 수 있다.
익스터널 디바이스(30)는 프로세서(32)와 통신부(31)를 포함할 수 있으며, 통신부(31)는 임플란트 디바이스(20)에서 측정된 측정 데이터(일례로, 산란 파라미터, 공진 주파수의 변화 정도 등)를 수신할 수 있다. 이때, 익스터널 디바이스(30)의 프로세서(32)는 임플란트 디바이스(20)로부터 수신된 측정 데이터를 이용하여 분석물 농도를 판단할 수 있다. 실시예에 따라 분석물 농도는 익스터널 디바이스(30)에서 직접 수행될 수도 있으나, 익스터널 디바이스(30)로부터 측정 데이터를 전달받은 단말(100)에서 수행될 수도 있다.
일실시예로, 익스터널 디바이스(30)에는 측정 데이터(산란 파라미터 및/또는 공진 주파수의 변화 정도)와 분석물 농도가 미리 매핑된 룩업 테이블(look up table, LUT)이 저장되어 있을 수 있으며, 프로세서(32)는 룩업 테이블에 기초하여 분석물 농도를 로딩할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 3가지 모드에 대한 예시도이다. 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 3가지 모드로 작동될 수 있다. 이러한 3가지 모드는 독립적으로 수행될 수도 있고, 일정 시간 간격으로 번갈아서 수행될 수도 있다.
<모드 1: 침습모드>
모드 1에서 생체 정보 측정 장치(10)는 대상자의 혈관에서 조직 내 간질액으로 확산된 분석물에 대한 직접 측정을 수행할 수 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(20)의 측정부(21)로서의 IC 칩은 특정 주파수를 갖는 전자기파를 출력하여 임플란트 디바이스(20) 주변의 글루코스와 같은 분석물로 방사하고, 분석물로부터 반사되어 돌아오는 신호를 측정할 수 있다. 그리고 임플란트 디바이스(20)는 시간에 따라 변화되는 공진 주파수의 파형(일례로, 사인파)을 출력하고, 특정 시간의 주파수에 따른 반사 신호가 검출되면, 그 주파수에 대응하는 생체 정보를 위한 측정 데이터를 생성할 수 있다.
<모드 2: 단일모드>
모드 2에서는 적어도 하나의 익스터널 디바이스(30)가 구비되며, 바람직하게는 두 개의 익스터널 디바이스(30)가 구성될 수 있다. 이때, 모드 2에서 익스터널 디바이스(30)는 소정 간격으로 배치된 제1 익스터널 디바이스와 제2 익스터널 디바이스를 포함할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(10)는 소정 간격으로 배치된 제1 익스터널 디바이스와 제2 익스터널 디바이스가 커플링되어 분석 대상의 피부 겉표면의 간질액 내 분석물 농도의 변화에 따른 전자기파를 측정하고, 이와 함께 임플란트 디바이스(20)의 생체 정보에 대한 측정 데이터를 이용하여 측정값의 보정을 수행할 수 있다. 생체 정보 측정 장치(10)는 이와 같은 다중 모드를 통한 측정값의 보정을 수행함으로써, 분석물 농도의 측정에 대한 정확도를 개선할 수 있다.
<모드 3: 배열모드>
앞서 모드 1에서 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)가 임플란트 디바이스(20) 주변의 분석물에 전자기파를 방사하고, 분석물로부터 반사되어 돌아오는 신호를 측정하였다.
모드 3에서 생체 정보 측정 장치(10)는 분석 대상의 혈관 깊이까지 도달되는 전자기파를 방사하고, 혈관 내 분석물로부터 반사되어 돌아오는 신호로부터 생체 정보(분석물 농도로서 일례로, 혈당 수치)에 대한 측정 데이터를 생성한다.
일반적으로, 혈관 내의 분석물 농도가 변화하면 피하 영역에서의 분석물 농도가 변화될 수 있으며, 이러한 분석물 농도의 변화에 따라서 피하 영역에서의 유전율이 달라진다.
위에서 언급한 모드 1 및 모드 2에서는 이러한 피하 영역에 대한 측정을 수행함으로써 생체 정보를 위한 측정 데이터를 생성하였는데, 이러한 점 때문에 실제 혈관 내 분석물 농도와 피하 영역 내의 분석물 농도는 다소 차이점이 존재할 수 있다.
따라서 생체 정보 측정 장치(10)는 모드 3과 같은 동작을 수행하여 실제 혈관 내의 생체 정보에 대한 측정 데이터를 획득함으로써, 분석물 농도의 시간 딜레이 문제를 해결할 수 있다. 또한, 이러한 모드 3에 의해서 분석 대상의 급격한 분석물 농도의 변화량을 측정할 수 있게 되어 상술한 시간 딜레이 동안 분석 대상에게 발생할 수 있는 문제점을 미리 파악할 수도 있다.
또한, 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 3가지 모드 중 2가지 이상의 모드를 동시에 운용하여 분석물 농도의 값을 캘리브레이션함으로써, 보다 정확한 생체 정보 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)의 모드 1, 2를 동시에 이용하여 데이터의 다양성 확보를 통해 정확도를 확보하고 반복 검사를 통해 생체 정보 측정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 종래의 간질액 기반 생체 정보 측정 센서들의 문제점인 시간 지연 문제를 모드 3을 이용하여 방사되는 전자기파의 침투 깊이 개선을 통해 혈관 내의 분석물 농도의 변화를 실시간으로 모니터링함으로써 해결할 수 있다.
또한, 이와 같이 복수 개의 센서와 복수 개의 모드를 함께 사용함으로써 데이터의 다양성을 확보하고 캘리브레이션 주기를 조절함으로써 생체 정보 예측 방식의 정확도를 개선하고 재현성 이슈를 해결할 수 있다.
일 실시예로, 생체 정보 측정 장치(10)는 모두 1, 2, 3의 측정 데이터와 함께 다른 센서(일례로, 환경 센서, 온도 센서, 습도 센서 등)의 측정 데이터를 베이지안(Bayesian) 필터 기반의 알고리즘과 연동하여 분석물 농도를 예측할 수도 있다.
또한, 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 유전율 측정의 재현성을 확보하기 위해서, 모드 1, 2를 동시에 이용하고, 모드 1의 측정 데이터와 모드 2의 측정 데이터를 이용하여 측정된 분석물 농도가 동일하지 않은 경우에 재측정을 실시하도록 하거나, 또는 채혈을 통해 분석물 농도를 측정하여 입력하게 하여 이를 이용한 보정을 수행할 수 있다.
이와 같이, 생체 정보 측정 장치(10)는 다중모드의 측정으로 획득된 복수의 측정 데이터에 의해 각 모드에서 측정된 분석물 농도의 값이 동일한 경우, 결과에 대한 상호검증을 수행할 수 있으며, 다중모드에서 측정된 분석물 농도의 값이 상이한 경우에만 분석 대상에게 채혈을 이용한 분석물 농도의 측정을 요청함으로써 분석 대상의 채혈 횟수를 감소시킬 수 있다.
(1) 개인의 상태, 질환에 따른 캘리브레이션의 문제점 해결
종래에 사용되고 있던 체내 삽입형 생체 정보 측정 방식의 경우, 개인의 특성이 고려되지 않고 일방적인 생체 정보의 측정이 이루어진다는 문제점이 있다. 일례로, 종래에는 분석물 농도와 같은 생체 정보를 측정하는데 있어서 개인의 상태, 질환에 따른 각종 조건, 상황 등이 상이하기 때문에 주기적으로 채혈을 진행하여 캘리브레이션을 진행해야 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 아래와 같은 실시예들을 통해 상술한 문제점을 해결할 수 있다.
일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 분석 대상의 제1 분석물 농도의 값과 제2 분석물 농도의 값을 수신할 수 있다. 보다 상세하게, 생체 정보 측정 장치(10)의 캘리브레이션 모듈은 분석 대상의 공복 상태에서 측정된 제1 분석물 농도의 값을 수신하고, 분석 대상이 제1 분석물 농도의 값을 측정한 후 기 설정된 레퍼런스(reference, 일례로 사탕, 알약 등)를 섭취(흡입)한 후 일정 시간 후에 측정된 제2 분석물 농도의 값이 수신되면, 제1 분석물 농도의 값과 제2 분석물 농도의 값을 기반으로 대상자에 대한 캘리브레이션을 진행할 수 있다.
생체 정보 측정 장치(10)는 위와 같은 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 별도의 캘리브레이션 모듈을 구비하여 제1 분석물 농도의 값과 제2 분석물 농도의 값을 입력받아 캘리브레이션을 진행할 수 있다. 다른 실시예에서 캘리브레이션은 생체 정보 측정 장치(10)와 페어링(연결)되어 있는 단말(100)에 설치된 서비스 애플리케이션을 통해서 진행될 수도 있다.
일례로, 혈당을 측정하는 경우, 대상자가 공복에 섭취하는 레퍼런스는 일정량의 당도를 갖고 있을 수 있으며, 분석 대상이 공복 혈당값에서 레퍼런스를 섭취하였을 때 기대되는 혈당 기대값이 존재할 수 있다. 이 경우, 캘리브레이션 모듈은 제1 분석물 농도의 값(공복 혈당값)과 제2 분석물 농도의 값(레퍼런스를 섭취하고 일정 시간이 지는 후에 측정된 혈당값)을 수신하고, 제1 분석물 농도의 값과 제2 분석물 농도의 값의 차이값을 혈당 기대값과 비교함으로써, 분석 대상에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
예를 들어, 캘리브레이션 모듈은 분석 대상의 질환, 상태와 함께 제1 분석물 농도의 값과 제2 분석물 농도의 값으로부터 분석 대상의 특성을 계산할 수 있으며, 계산된 특성에 기초하여 타수화물 비율값 및/또는 인슐린 민감도값 등을 조정할 수 있다.
또한, 캘리브레이션 모듈은 캘리브레이션 수행 데이터를 서버(200)로 제공하고, 서버(200)에서 대상자의 질환, 상태 등의 정보별로 캘리브레이션 수행 데이터가 어떻게 다른지에 대한 빅데이터와 학습 데이터를 구축함으로써 추후에 예측 모델에 반영하여 실사용에 접목할 수도 있다.
이와 함께, 임플란트 디바이스(20)는 분석 대상의 체내에 삽입되어 사용되기 때문에 시간이 경과함에 따라 다양한 이슈가 발생할 수 있으며, 캘리브레이션 모듈은 이러한 이슈에 의한 측정 오차가 발생하지 않도록 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치의 다른 예를 도시한 블록도이다. 다른 실시예로, 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)의 상태를 체크, 감시하기 위해서 외부의 비침습형 측정장치(40)를 추가로 구비할 수도 있다.
이러한 외부의 비침습형 측정장치(40)는 임플란트 디바이스(20)의 작동 상태를 체크하거나 측정된 데이터를 기반으로 캘리브레이션이 수행되도록 할 수 있다. 일례로, 생체 정보 측정 장치(10)는 대상자의 피부 외부에 설치된 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 외부의 비침습형 측정장치(40)로서 구비할 수 있다. 이 경우, CCD 카메라는 피부 내부의 유전율의 변화에 따라 변화되는 필드의 변화를 측정할 수 있으며, 측정된 데이터를 활용하여 캘리브레이션 또는 센서 작동 상태를 측정할 수 있다. 여기서, 필드의 변화는 임플란트 디바이스(20)가 방사하는 특정 주파수의 전자기파에 의해 형성되는 필드의 세기 변화를 의미할 수 있다. 캘리브레이션은 임플란트 디바이스(20)의 측정 데이터에 대한 보정을 의미할 수 있으며, 센서 작동 상태의 측정은 임플란트 디바이스(20)의 작동 상태에 대한 측정을 의미할 수 있다. 한편, 보정이나 작동 상태에 대한 측정은 비침습형 측정장치(40)에 의해 수행될 수도 있으나, 비침습형 측정장치(40)로부터 필드의 변화(일례로, 필드의 세기 변화)에 대한 정보를 전달받는 익스터널 디바이스(30) 또는 단말(100)에 의해 수행될 수도 있다. 외부의 비침습형 측정장치(40)로는 CCD 카메라 이외에도, 혈압 측정 유사 방식, 손가락 측정 방식, 플래쉬(flash) 방식, 지문(손바닥) 측정 방식 등과 같은 다양한 방식이 적용될 수도 있다.
한편, 외부의 비침습형 측정장치(40)는 측정 결과에 따라 캘리브레이션을 수행하거나 임플란트 디바이스(20)의 작동 상태를 측정할 수 있으며, 이외에도 임플란트 디바이스(20)의 작동 상태에 따른 이상 유무 등을 판단하여 임플란트 디바이스(20)를 제거해야 하는 상황이 감지되면, 생체 정보 측정 장치(10) 및/또는 단말(100)을 통해서 사용자에게 알람을 제공할 수도 있다.
(2) 안테나와 센서의 구조적 구현의 문제점 해결
종래에 사용되고 있던 체내 삽입형 생체 정보 측정 방식의 경우, 안테나와 센서의 구조적인 한계로 인하여 센싱 능력과 데이터 전송에 있어서 각종 이슈가 발생하였다.
본 발명의 실시예들에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 아래와 같은 실시예들을 통해 상술한 문제점을 해결할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 패키지에 대한 정면도와 사시도이다. 본 실시예에 따른 임플란트 디바이스(20)는 도 4에 나타난 바와 같이 원통형의 패키지로 형성될 수 있으며, 원통형의 패키지의 외부면에 측정 안테나가 배치될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 SOC(System On Chip)가 형성되어 있는 패드가 패키지 내부에 삽입되어 있다. 그리고 패키지 외부면의 측정 안테나와 패키지 내부의 SOC가 형성되어 있는 패드의 연결을 위해서 도전성 비아(via)가 형성될 수 있다. 보다 상세하게, 패키지에 관통된 비아를 형성하고, 비아 내에 도전물질을 채움으로써 측정 안테나와 SOC가 형성되어 있는 패드가 연결될 수 있다. 또한, 비아에서 연결된 도선을 클립형 부재를 사용하여 패드에 연결할 수 있다. 이때, 클립형 부재로는 일례로 C-클립(clip) 텐션 구조의 클립 부재가 사용될 수 있다.
또한, 도 4와 같이 패키지의 내측면에는 패드가 삽입될 수 있도록 하는 삽입홈이 형성되어 있기 때문에, 패드를 패키지에 손쉽게 삽입하거나 또는 패키지로부터 패드를 손쉽게 제거할 수 있다.
이러한 구조를 통해 생체 정보 측정 장치(10)의 면적 자체를 최소화할 수 있으면서도 센싱 성능은 향상시키고, 측정 안테나와 SOC의 연결이 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
(3) 생체 안전성 문제점 해결
임플란트 디바이스(20)의 경우 체내에 삽입되어 사용되는 센서이기 때문에 생체 안전성 문제에 대한 해결이 매우 중요하다. 하지만 종래에 사용되고 있던 체내 삽입형 센서의 경우, 계속하여 생체 안전성에 대한 이슈가 제기되고 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 아래와 같은 실시예들을 통해 상술한 문제점을 해결할 수 있다.
일실시예에 따른 임플란트 디바이스(20)는 생체의 안전성을 보장하면서도 유전율에 영향을 최소화할 수 있는 소재로 외부가 감싸지도록 형성될 수 있다. 일례로, 체내에 삽입되어도 안전성이 검증된 실리콘과 같은 소재로 외부 케이스를 형성하여, 패키지를 외부 케이스 내부에 수용할 수 있다. 이때, 외부 케이스는 패키지와 패키지 외부에 형성된 측정 안테나가 안정적으로 수용될 수 있는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 임플란트 디바이스(20)가 체내에 삽입된 후에 염증 등이 발생하는 것을 억제할 수 있는 약물이나 물질이 외부 케이스 면에 포함될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 유방보형물이 인체에 삽입되면 혈액 내 혈소판이 활성화되어 형질전환생장인자 베타(TGF(Transforming Growth Factor)-β)라는 문질이 분비되며, 이것으로 인하여 염증이 유발되거나 섬유화가 일어날 수 있다. 이때, 트라닐라스트라는 약물을 유방보형물에 투여하면 TGF-β를 억제할 수 있고, 단핵구의 수도 직접적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 폴리젓산-글리콜린산(PLGA) 중합체 성분의 보형물에 트라닐라스트를 탑재하면, 약물이 장기적으로 방출될 수 있기 때문에 효과적으로 염증을 억제할 수 있다.
이처럼, 외부 케이스는 염증 억제 물질이나 약물이 도포 또는 코팅될 수 있으며, 이러한 물질이나 약물로서 피르페니돈, 마이토마이신, 아세틸 살리실산, 트리닐라스트 등이 적용될 수 있다. 이외에도 염증 억제 성능과 생체 안전성이 검증된 물질이나 약물이라면 임플란트 디바이스(20)의 외부 케이스에 적용될 수 있다.
또한, 이상에서는 외부 케이스로 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 임플란트 디바이스(20)의 외부를 생체 안전성 물질로 감사는 방법이라면 다양한 방법과 구조가 적용될 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 생체 안전성이 보장된 재질의 외부 케이스, 염증 억제 성분의 약물이나 물질을 적용시킴으로써 임플란트 디바이스(20)의 생체 안전성 문제를 해결할 수 있다.
(4) 코일과 안테나의 배치 구조의 문제점 해결
본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스(20)는 유전율 측정 방식을 이용하고 있으므로, 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일간의 간섭을 줄일 수 있는 구조가 요구된다.
이를 위해서, 두 가지 구조가 제안된다.
도 5 및 도 6은 임플란트 디바이스의 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일의 배치 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 임플란트 디바이스(20)의 최외각 영역에 측정용 RF 안테나를 위한 도선이 배치되고, 그 내부 가운데 영역에 전력 수신 코일을 포함하는 전력 수신부가 배치된 예를 나타내고 있다. 역으로 도 6은 임플란트 디바이스(20)의 최외각 영역에 전력 수신 코일이 배치되고, 그 내부 가운데 영역에 측정용 RF 안테나를 위한 도선이 배치되는 예를 나타내고 있다. 이때, 인덕턴스 값의 영향으로 임플란트 디바이스(20)의 양 끝단의 영역에는 코일이 더 감길 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20) 내에서 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일 간의 구조적 분할을 통해서 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일간의 간섭을 줄일 수 있다.
(5) 센서의 측정 정확도에 대한 신뢰성 문제점 해결
본 발명의 실시예들에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)의 측정 정확도 향상을 위해서 아래와 같은 기술이 적용될 수 있다.
체내에서 분석물 농도에 대한 정밀 측정을 위해서는 추가적인 센서를 구성할 수 있지만, 임플란트 디바이스(20)는 체내에 삽입되는 센서라는 점에서 그 크기에 제한이 있을 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 임플란트 디바이스(20)에는 전력 수신부에 센싱 기능을 추가하여 전력 수신부가 전력 수신을 담당하는 것은 물론 스위칭되어 센싱 기능까지 담당할 수 있도록 하여, 센싱 정확도를 향상시킬 수 있다.
보다 상세하게, 임플란트 디바이스(20)는 전력 수신부(Wireless Power Transfer, WPT)에 센서의 기능을 추가하고, 전력 수신 기능을 담당하면서 전력 수신에 문제가 없는 한에서 전력 수신을 잠시 중단하고 센싱을 수행하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서 임플란트 디바이스(20)는 전력 수신부의 기능, 통신부(일례로, NFC)의 기능과 함께 센서의 기능까지 총 3가지 모드로 작동 가능한 모듈이 구성되어, 하나의 모듈에서 3중 모드로 동작이 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 임플란트 디바이스(20)는 분석물 농도 측정을 위한 RF(높은 주파수의 데이터)와 신호 공급 RF(낮은 주파수의 데이터)를 함께 사용함으로써 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 구성으로 인하여, 본 발명의 실시예들에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)의 크기 제한을 넘지 않으면서도 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.
(6) 익스터널 디바이스와의 정렬 문제점 해결
임플란트 디바이스(20)는 분석 대상의 체내에 삽입되고, 익스터널 디바이스(30)는 분석 대상의 체외의 피부상에 배치되기 때문에, 두 개의 센서 위치가 정확하게 정렬되지 못하면 데이터 통신이 원활하게 이루어지지 못한다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)와 익스터널 디바이스(30)를 정확하게 정렬하여 원활한 데이터 통신이 이루어지도록 할 수 있다.
일실시예로, 임플란트 디바이스(20)와 익스터널 디바이스(30)를 정렬하기 위해, 익스터널 디바이스(30)는 임플란트 디바이스(20)의 측정 데이터를 수신하기 위한 통신부(31)의 위치를 조절할 수 있는 다이얼을 포함할 수 있다.
예를 들어, 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)와 익스터널 디바이스(30)간의 정렬도에 대한 정보를 제공하고, 익스터널 디바이스(30)로 다이얼의 조절을 요청할 수 있다.
보다 구체적인 예로, 임플란트 디바이스(20)에는 제1 위치감지 센서가, 익스터널 디바이스(30)에는 제2 위치감지 센서가 포함될 수 있다. 또한, 익스터널 디바이스(30)에는 통신부(31)의 익스터널 디바이스(30) 내에서의 위치를 미세 조정할 수 있는 위치조절 수단이 구비되어 있을 수 있다. 다시 말해, 위치 상태 정보는 익스터널 디바이스(30)와 임플란트 디바이스(20)간의 정렬도에 대한 정보를 포함할 수 있고, 정렬도에 대한 정보는 임플란트 디바이스(20)가 포함하는 제1 위치감지 센서의 위치 감지 결과 및 익스터널 디바이스(30)가 포함하는 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과에 기반하여 생성될 수 있다. 일례로, 정렬도에 대한 정보는 익스터널 디바이스(30) 또는 단말(100)에 의해 생성될 수 있다.
이때, 익스터널 디바이스(30)의 프로세서(32)는 제1 위치감지 센서와 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과를 기반으로 하여 위치 상태 정보를 생성하고, 위치 상태 정보를 기반으로 임플란트 디바이스(20)의 통신부(22)와 익스터널 디바이스(30)의 통신부(31)의 위치 오차가 만회되도록 위치조절 수단을 제어할 수 있다.
실시예에 따라 익스터널 디바이스(30)의 프로세서(32)는 제1 위치감지 센서와 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과를 기반으로 하여 위치 상태 정보를 생성하되, 위치 상태의 수치가 임계치를 초과하는 경우에는 익스터널 디바이스(30)의 위치가 임플란트 디바이스(20)로부터 너무 멀리 떨어져 있는 것으로 판단하고, 익스터널 디바이스(30)의 재배치를 사용자에게 요청할 수도 있다. 일례로, 익스터널 디바이스(30)는 임플란트 디바이스(20)가 포함하는 제1 위치감지 센서의 위치 감지 결과 및 익스터널 디바이스(30)가 포함하는 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과에 따른 익스터널 디바이스(30)의 제1 위치와 임플란트 디바이스(20)의 제2 위치간의 위치 상태 수치가 임계치 이상인 경우, 익스터널 디바이스(30)의 재배치를 사용자에게 요청하기 위한 알람 메시지를 생성하여 출력하거나 또는 단말(100)로 전달할 수 있다.
한편, 위에서는 익스터널 디바이스(30)에 통신부(31)의 위치조절 수단이 구비되어 있는 것으로 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 실시예에 따라 임플란트 디바이스(20)에 통신부(22)의 위치조절 수단이 구비될 수도 있다.
또한, 상술한 위치 조절 방법은 임플란트 디바이스(20)와 익스터널 디바이스(30)간의 위치를 정렬하는 다양한 방법 중 하나의 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 센서의 측정 성능에 영향을 주지 않는 한에서 다양한 방법이 적용될 수 있다.
아래에서는 상술한 실시예 이외의 추가적인 실시예에 대해서 설명한다.
일실시예에 따른 생체 정보 측정 장치(10)의 임플란트 디바이스(20)는 정확도 향상을 위해 복수 개의 측정 센서를 포함할 수 있으며, 온도, 습도 등을 측정할 수 있는 다양한 센서들이 추가로 구성될 수 있다. 이때, 생체 정보 측정 장치(10)는 복수의 개의 측정 센서로부터의 측정 데이터를 이용하여 측정 결과를 보정하는 보정 모듈을 더 포함될 수도 있다. 보정 모듈은 정확도 향상을 위한 측정결과 보정 알고리즘이 구성되어, 복수 개의 측정 센서로부터 측정된 데이터, 또는 서로 다른 지표에 대한 측정 데이터를 이용하여 분석물 농도의 값을 보정할 수 있다.
다른 실시예에서, 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20)가 분석 대상의 체내에 삽입되었을 때, 분석 대상의 체내에서 안정화될 때까지 이물감이나 통증을 감소시키기 위한 수단이 필요하다. 따라서, 임플란트 디바이스(20)에는 체내 안정화를 유도하는 물질이 코팅되거나 캡슐 형태로 삽입될 수 있다. 이와 같이, 체내 안정화 유도 물질이 코팅 또는 캡슐형태로 삽입된 상태로 임플란트 디바이스(20)가 분석 대상의 체내에 삽입되는 물질이 분해되면서 대상자의 이물감과 통증을 감소시켜, 임플란트 디바이스(20)가 안정화될 때까지 분석 대상의 불편함을 해소할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 생체 정보 측정 장치(10)는 분석물 농도 산출 알고리즘을 이용하여 공진 주파수의 변화와 분석물 농도의 변화간의 상관관계를 기반으로 분석물 농도에 대한 결과를 산출할 수 있다. 생체 정보 측정 장치(10)는 피하의 유전율 변화에 대응하는 공진 주파수를 이용하여 분석물 농도를 계산하게 되는데, 다양한 이유로 임플란트 디바이스(20)의 주변에 원하지 않는 주변 조직이 둘러 쌓일 수 있으며, 이는 주변 조직층의 증가로 인해 유전율의 변화를 발생시킬 수 있다. 이때, 생체 정보 측정 장치(10)는 공진 주파수 값에서 다른 요인의 영향을 배제하기 위한 분석물 농도 산출 알고리즘을 이용할 수 있다. 하지만, 이러한 분석물 농도 산출 알고리즘에 한정되는 것은 아니며, 다른 요인의 영향을 배제하고 분석물 농도를 측정할 수 있는 센서 측정 기술을 적용할 수도 있다.
또 다른 실시예에서 생체 정보 측정 장치(10)가 측정하는 분석물 농도는 분석 대상이 섭취하는 음식물에 영향을 받는다. 일례로, 혈당은 분석 대상이 섭취하는 음식물이 주요한 영향을 미치게 된다. 따라서, 분석 대상에게 분석 대상이 섭취하는 식사량을 계산하고, 이를 기초로 하여 분석 대상의 분석물 농도의 변화를 예측 및 관리해주는 서비스를 제공할 수 있다. 이러한 서비스는 단말(100)이나 또는 분석물 농도를 분석 대상별로 수집 및 관리하는 서버(200)에 의해 제공될 수 있다. 일례로, 단말(100)에 설치 및 구동되는 서비스 애플리케이션에 의해 자체적으로 또는 서버(200)와의 통신을 통해 이러한 서비스가 제공될 수 있다.
보다 구체적인 예로, 서버(200)는 단말(100)에서 촬영된 식전 이미지와 식후 이미지를 수신할 수 있다. 여기서 식전 이미지는 분석 대상이 식사를 하기 전 음식물의 모습을 단말(100)로 촬영한 이미지를 의미할 수 있으며, 식후 이미지는 분석 대상이 식사를 마친 후의 음식물의 모습을 단말(100)로 촬영한 이미지를 의미할 수 있다. 서버(200)는 식전 이미지를 분석하여 식전 이미지에 포함된 하나 이상의 음식물의 양, 부피를 계산하고, 식전 이미지에 포함된 각각의 음식물의 칼로리와 총 음식물의 칼로리를 계산할 수 있다. 이후 서버(200)는 식후 이미지가 수신되면, 식후 이미지에 대해서는 하나 이상의 음식물의 양, 부피를 계산하고, 식후 이미지에 포함된 각각의 음식물의 칼로리와 총 음식물의 칼로리를 계산할 수 있다. 이때, 서버(200)는 식전 이미지의 분석 결과와 식후 이미지의 분석 결과를 비교하여 분석 대상이 섭취한 섭취량, 총 칼로리, 당분 등을 계산하고, 이를 기초로 분석 대상의 분석물 농도의 변화를 예측할 수 있다.
일실시예로, 서버(200)는 분석물 농도의 변화 예측값과 생체 정보 측정 장치(10)에서 측정된 분석물 농도의 값을 비교하여 측정 정확도를 계산할 수 있다. 측정 정확도의 확보를 위해서, 분석 대상이 위의 식사 말고 다른 음식물은 섭취하지 않았다고 가정하는 것이 바람직하다.
다른 실시예로, 서버(200)는 생체 정보 측정 장치(10)에서 측정된 분석 대상의 현재 분석물 농도 또는 금일의 분석물 농도의 변화 추이를 이용하여, 분석 대상의 단말(100)로부터 식전 이미지가 수신되면, 대상자가 섭취해야 하는 식사량을 산출하여 식사량 제안 정보를 제공할 수 있다. 일례로, 분석 대상의 금일 분석물 농도 또는 금일의 분석물 농도의 변화 추이에 대한 정보와 함께, 식전 이미지에 나타난 음식물 중 얼마만큼의 식사를 진행하라고 분석 대상에게 제안할 수 있다. 예를 들어, 분석 대상의 해당일 분석물 농도 또는 분석물 농도의 변화 추이가 좋지 않은 상황이라면, 서버(200)는 식전 이미지에 나타난 식사를 모두 섭취하지 말고 일정량을 섭취하도록 제안함으로써, 분석 대상이 과한 식사를 하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 서버(200)는 위와 같이 계산된 분석 대상의 섭취량 정보를 이용하여 분석 대상의 식사량, 식습관 등을 제안하는 것 이외에도 운동, 활동량, 생활습관 등을 제안할 수도 있다. 일례로, 일정 시간(예: 1일, 일주일 등) 동안의 섭취량이 분석 대상의 평균 식사량보다 많은 경우에는 대상자에게 기초대사량이 증가되도록 하는 운동, 활동, 생활습관 등을 제안할 수 있다.
또한, 서버(200)는 분석 대상이 사용하는 웨어러블 기기(예: 스마트 워치 등)로부터 대상자의 생체 측정 데이터(예: 심박수, 산소포화도 데이터 등)를 수신하고, 이를 분석하여 분석물 농도 관리에 활용할 수 있다. 예를 들어, 서버(200)는 분석 대상의 웨어러블 기기로부터 수신된 데이터를 이용하여 분석 대상의 평균 기초대사량을 산출하고, 분석 대상의 평균 식사량과 함께 분석하여 분석 대상의 분석물 농도가 높게 나오는 문제점을 분석하고, 분석된 문제점과 함께 이를 개선할 수 있는 팁을 제공할 수 있다.
일실시예로, 서버(200) 및/또는 생체 정보 측정 장치(10)는 측정된 분석 대상의 분석물 농도가 임계치 이상으로 급격하게 상승하거나, 분석물 농도의 변화 추이가 임계치 이상으로 급격하게 변화하는 경우, 익스터널 디바이스(30) 또는 단말(100)로 알람을 제공할 수 있다. 이때, 알람은 진동, 소리, 빛 등과 같이 분석 대상이 빠르게 식별할 수 있는 방식으로 제공될 수 있다.
이외에도, 서버(200)는 분석 대상의 보호자 단말을 선택받을 수 있고, 알람을 제공하는 상황에서 보호자 단말로 함께 알람을 제공하여 분석 대상을 살피도록 할 수 있다.
이외에도 분석 대상이나 분석 대상의 보호자 등에게 분석물 농도에 대한 경고를 제공할 수 있는 방식이라면 무엇이든 적용될 수 있다.
일실시예로, 생체 정보 측정 장치(10)는 모션 센서, 진동 센서, 자이로 센서 등과 같은 센서들이 포함되어 분석 대상의 움직임 데이터를 생성하여, 분석 대상의 움직임을 감지할 수 있다. 그리고, 생체 정보 측정 장치(10)는 기 설정된 시간동안 분석 대상의 움직임 변화가 없는 경우에는 임플란트 디바이스(20) 및/또는 익스터널 디바이스(30)의 센서를 절전모드(수면모드)로 전환할 수 있다.
또한, 서버(200)는 분석 대상이 착용하고 있는 웨어러블 기기로부터 측정되어 수신된 데이터를 함께 활용하여 대상자의 휴식, 수면 상태를 판단할 수도 있다.
이외에도, 서버(200)는 생체 정보 측정 장치(10)에서 측정된 분석 대상의 움직임 데이터, 웨어러블 기기로부터 측정된 생체 데이터 등을 수신하고, 이를 판단하여 분석 대상의 움직임, 생체 데이터 등이 불안정 상태로 판단되는 경우, 응급상황으로 인식하고 응급 알람을 발생시킬 수도 있다.
또한, 생체 정보 측정 장치(10)는 임플란트 디바이스(20) 및/또는 익스터널 디바이스(30)에 분석 대상의 체온을 측정할 수 있는 온도 센서를 더 구비하고, 측정된 온도값을 활용할 수도 있다.
일실시예로, 측정 대상으로서 반려동물에게 임플란트 디바이스(20)를 삽입하는 경우, 임플란트 디바이스(20)의 위치가 이동되지 않고, 고정될 수 있는 수단이 요구될 수 있다. 이를 위해서, 임플란트 디바이스(20)는 최초 삽입된 위치에 고정될 수 있도록 하는 고정 장치가 부가될 수 있다.
이외에도, 익스터널 디바이스(30)에서 임플란트 디바이스(20)와의 정렬 상태를 감지할 수 있는 위치 감지 센서가 더 구성될 수도 있고, 임플란트 디바이스(20)의 위치가 소정거리 이동되었다면, 이동된 거리에 대한 정보를 제공하여 익스터널 디바이스(30)의 위치 조정을 요청할 수도 있다.
또 다른 예로, 임플란트 디바이스(20)의 기울기가 피부 표면을 기준으로 일정 기울기 이상 기울어졌거나, 위치가 임계치 이상 이동된 경우에도 익스터널 디바이스(30) 및/또는 단말(100)로 알람 메시지를 제공하여 이를 바로잡거나 점검을 받도록 알려줄 수도 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(20)는 임플란트 디바이스(20)의 피부 표면을 기준으로 한 기울기를 측정하는 수단 및 측정된 기울기가 일정 기울기 이상 기울어진 경우에 익스터널 디바이스(30) 또는 단말(100)을 통해 알람을 제공하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
임플란트 디바이스(20)는 분석 대상의 신체 내부에 삽입되는 것이기 때문에 특유의 삽입 장치나 삽입 방법이 추가될 수도 있다. 이와 같이, 분석물 농도와 같은 생체 정보의 측정을 위한 센서를 체내에 삽입하는 장치, 방법은 분석 대상의 체내에 안정적으로 센서(임플란트 디바이스(20))를 삽입할 수 있는 구조 및 방법이 적용될 수 있으며, 이외에도 삽입시의 체내 안정성을 개선시키기 위한 물질 등이 더 포함될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 임플란트 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
단계(710)에서 임플란트 디바이스(20)는 분석 대상의 체외에 위치한 적어도 하나의 익스터널 디바이스로부터 전력을 공급받을 수 있다. 여기서 적어도 하나의 익스터널 디바이스 각각은 익스터널 디바이스(30)에 대응할 수 있다. 이때, 임플란트 디바이스(20)는 무선 전력 전송(Wireless Power Transfer, WPT)을 통해 적어도 하나의 익스터널 디바이스로부터 전력을 공급받을 수 있다.
단계(720)에서 임플란트 디바이스(20)는 공급된 전력을 이용하여 특정 주파수의 전자기파를 방사할 수 있다. 일실시예로, 임플란트 디바이스(20)는 패키지, 패키지의 적어도 일부에서 패키지의 내부 및 외부를 연결하도록 형성된 도전성 비아(via), 패키지의 외부에서 도전성 비아와 연결되는 측정 안테나, 패키지 내부에 형성되어 SOC(System On Chip)이 형성된 패드 및 비아와 패드를 연결하는 도선을 포함할 수 있다. 이 경우, 임플란트 디바이스(20)는 공급된 전력 중 적어도 일부를 도선, 도전성 비아를 통해 측정 안테나로 전달하여 측정 안테나가 특정 주파수의 전자기파를 방사하도록 할 수 있다. 다른 실시예로, 임플란트 디바이스(20)는 임플란트 디바이스(20)의 패키지의 최외각 영역을 따라 배치된 측정 안테나 도선 및 측정 안테나 도선과 이격하여 패키지의 가운데 영역에 배치된 전력 수신 코일을 포함하거나 또는 임플란트 디바이스(20)의 패키지의 최외각 영역을 따라 배치된 전력 수신 코일 및 전력 수신 코일과 이격하여 패키지의 가운데 영역에 배치된 측정 안테나 도선을 포함할 수 있다. 이 경우, 임플란트 디바이스(20)는 공급된 전력 중 적어도 일부를 측정 안테나 도선으로 전달하여 측정 안테나가 특정 주파수의 전자기파를 방사하도록 할 수 있다. 또 다른 실시예로, 임플란트 디바이스(20)는 센싱 기능 및 전력 수신 기능을 갖는 코일을 포함하고, 센싱 기능 및 전력 수신 기능을 스위칭하여 적어도 하나의 익스터널 디바이스로부터의 전력 수신과 전자기파의 방사와 반사되는 신호의 측정에 따른 센싱 기능을 스위칭할 수 있다. 이 경우, 임플란트 디바이스(20)는 단계(710)에서 전력 수신 기능을 통해 전력을 공급받을 수 있으며, 단계(720)에서 전력 수신 기능을 센싱 기능으로 스위칭한 후, 전력 수신 기능을 통해 공급된 전력을 이용하여 특정 주파수의 전자기파를 방사할 수 있다.
단계(730)에서 임플란트 디바이스(20)는 방사된 전자기파가 주변의 분석물로부터 반사된 신호를 측정할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 분석 대상의 혈관 내 분석물의 농도(일례로, 혈당 수치)가 변화하면, 피하 영역에서의 분석물의 농도가 변화될 수 있다. 이 경우, 분석물의 농도의 변화에 따라 피하 영역에서의 유전율이 달라질 수 있다. 이때, 임플란트 디바이스(20)가 방사하는 공진 주파수가 주변 피하 영역의 유전율 변화에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(20)의 측정부(21)는 특정 패턴의 도선(conducting wire) 및 급전선을 포함할 수 있다. 이때 주변 피하 영역의 유전율이 달라지면 측정부(21)의 커패시턴스도 달라지기 때문에 특정 패턴 및 급전선에 의한 공진 주파수 역시 달라질 수 있다. 피하의 분석물 농도는 인접한 혈관의 분석물 농도와 비례하여 변화하기 때문에 생체 정보 측정 장치(10)는 피하의 유전율 변화에 대응하는 공진 주파수를 통해 주변의 분석물로부터 반사된 신호를 측정할 수 있다.
단계(740)에서 임플란트 디바이스(20)는 측정된 신호에 따른 측정 데이터를 공급된 전력을 이용하여 적어도 하나의 익스터널 디바이스로 전송할 수 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(20)는 통신부(22)를 통해 측정된 신호에 따른 측정 데이터를 적어도 하나의 익스터널 디바이스로 전송할 수 있다.
한편, 적어도 하나의 익스터널 디바이스는 분석 대상의 체외에 소정 간격으로 배치된 제1 익스터널 디바이스 및 제2 익스터널 디바이스를 포함할 수 있으며, 제1 익스터널 디바이스 및 제2 익스터널 디바이스가 커플링되어 분석 대상의 피부 겉표면의 간질액 내 분석물의 농도의 변화에 따른 전자기파를 측정할 수 있다. 이 경우, 임플란트 디바이스에 의해 측정된 측정 데이터와 제1 익스터널 디바이스 및 제2 익스터널 디바이스에 의해 측정된 전자기파를 이용하여 분석물 농도의 측정값에 대한 보정이 수행될 수 있다. 이러한 보정은 제1 익스터널 디바이스, 제2 익스터널 디바이스, 단말(100) 또는 서버(200)에서 수행될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 익스터널 디바이스는 분석 대상의 혈관 깊이까지 도달하는 전자기파를 방사하고, 분석 대상의 혈관에 도달하여 분석물에 의해 반사된 신호를 측정하여 분석물에 대한 측정을 수행할 수도 있다. 이는 앞서 설명한 모드 3에 대응하는 것으로 시간 딜레이에 따른 문제를 해결할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 다른 익스터널 디바이스의 생체 정보 측정 방법의 예를 도시한 흐름도이다.
단계(810)에서 익스터널 디바이스(30)는 분석 대상의 체내에 삽입된 임플란트 디바이스로 전력을 공급할 수 있다. 여기서 익스터널 디바이스(30)는 무선 전력 전송(Wireless Power Transfer, WPT)을 통해 임플란트 디바이스(20)로 전력을 공급할 수 있다.
단계(820)에서 익스터널 디바이스(30)는 임플란트 디바이스(20)가 공급된 전력을 이용하여 측정한 측정 데이터를 임플란트 디바이스(20)로부터 수신할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 분석 대상의 혈관 내 분석물의 농도(일례로, 혈당 수치)가 변화하면, 피하 영역에서의 분석물의 농도가 변화될 수 있다. 이 경우, 분석물의 농도의 변화에 따라 피하 영역에서의 유전율이 달라질 수 있다. 이때, 임플란트 디바이스(20)가 방사하는 공진 주파수가 주변 피하 영역의 유전율 변화에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 임플란트 디바이스(20)의 측정부(21)는 특정 패턴의 도선(conducting wire) 및 급전선을 포함할 수 있다. 이때 주변 피하 영역의 유전율이 달라지면 측정부(21)의 커패시턴스도 달라지기 때문에 특정 패턴 및 급전선에 의한 공진 주파수 역시 달라질 수 있다. 피하의 분석물 농도는 인접한 혈관의 분석물 농도와 비례하여 변화하기 때문에 생체 정보 측정 장치(10)는 피하의 유전율 변화에 대응하는 공진 주파수를 통해 주변의 분석물로부터 반사된 신호를 측정할 수 있다.
단계(830)에서 익스터널 디바이스(30)는 수신된 측정 데이터에 기반하여 분석물의 농도를 계산할 수 있다. 분석물 농도를 계산하는 방법에 대해서는 이미 자세히 설명한 바 있다. 또한, 실시예에 따라, 익스터널 디바이스(30)는 수신된 측정 데이터를 단말(100)로 전송하여 단말(100)에서 분석물의 농도가 계산되도록 할 수도 있다.
익스터널 디바이스(30)는 분석 대상의 체외에 소정 간격으로 배치된 다른 익스터널 디바이스와 커플링되어 분석 대상의 피부 겉표면의 간질액 내 분석물의 농도의 변화에 따른 전자기파를 측정할 수 있다. 이 경우, 임플란트 디바이스(20)에 의해 측정된 측정 데이터와 익스터널 디바이스(30) 및 다른 익스터널 디바이스에 의해 측정된 전자기파를 이용하여 분석물 농도의 측정값에 대한 보정이 수행될 수 있다. 이미 설명한 바와 같이, 이러한 보정은 제1 익스터널 디바이스, 제2 익스터널 디바이스, 단말(100) 또는 서버(200)에서 수행될 수 있다.
또한, 익스터널 디바이스(30)는 분석 대상의 혈관 깊이까지 도달하는 전자기파를 방사하고, 분석 대상의 혈관에 도달하여 분석물에 의해 반사된 신호를 측정하여 분석물에 대한 측정을 수행할 수도 있다. 이 경우, 둘 이상의 익스터널 디바이스들간의 커플링을 통해 분석 대상의 혈관 깊이까지 도달하는 전자기파가 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 분석 대상의 체내에 삽입되어 생체 정보를 측정하는 임플란트 디바이스를 다양하게 활용하는 생체 정보 측정 장치 및 방법을 제공할 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 (10)
- 분석 대상의 체내에 삽입되며, 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 주변의 분석물로부터 반사된 신호를 측정하는 임플란트 디바이스; 및
상기 분석 대상의 체외에서 상기 특정 주파수의 전자기파에 의해 형성되는 필드의 변화를 측정하는 비침습형 측정장치
를 포함하는 센서 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 비침습형 측정장치는 상기 분석 대상의 체내의 유전율의 변화에 따라 변화하는 상기 필드의 세기 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 비침습형 측정장치는 상기 측정된 필드의 변화에 기반하여 상기 임플란트 디바이스의 측정 데이터에 대한 보정 또는 상기 임플란트 디바이스의 작동 상태의 측정 중 적어도 하나를 처리하는 것을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치. - 제3항에 있어서,
상기 비침습형 측정장치는 상기 임플란트 디바이스의 작동 상태에 의해 따른 상기 임플란트 디바이스의 이상 유무를 결정하고, 상기 결정된 이상 유무에 따라 상기 센서 정보 측정 장치 또는 상기 센서 정보 측정 장치와 통신하는 단말을 통해 사용자에게 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 임플란트 디바이스에 전력을 공급하고, 상기 임플란트 디바이스의 제1 측정 데이터를 수신하고, 상기 비침습형 측정장치에서 측정된 필드의 변화를 수신하고, 상기 수신된 필드의 변화에 기반하여 상기 임플란트 디바이스의 측정 데이터에 대한 보정 또는 상기 임플란트 디바이스의 작동 상태의 측정 중 적어도 하나를 처리하는 익스터널 디바이스
를 더 포함하는 센서 정보 측정 장치. - 제5항에 있어서,
상기 익스터널 디바이스는,
상기 임플란트 디바이스와의 통신을 위한 통신부; 및
상기 임플란트 디바이스와의 위치 상태 정보에 기반하여 상기 통신부의 상기 익스터널 디바이스 내에서의 위치를 조절하는 위치조절 수단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치. - 제6항에 있어서,
상기 위치 상태 정보는 상기 익스터널 디바이스와 상기 임플란트 디바이스간의 정렬도에 대한 정보를 포함하고,
상기 정렬도에 대한 정보는 상기 임플란트 디바이스가 포함하는 제1 위치감지 센서의 위치 감지 결과 및 상기 익스터널 디바이스가 포함하는 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과에 기반하여 생성되는 것
을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치. - 제7항에 있어서,
상기 익스터널 디바이스는 제1 위치감지 센서의 위치 감지 결과 및 상기 익스터널 디바이스가 포함하는 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과에 따른 상기 익스터널 디바이스의 제1 위치와 상기 임플란트 디바이스의 제2 위치간의 위치 상태 수치가 임계치 이상인 경우, 상기 익스터널 디바이스의 재배치를 사용자에게 요청하기 위한 알람 메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 임플란트 디바이스는 상기 임플란트 디바이스를 상기 분석 대상의 체내의 삽입 위치에 고정시키기 위한 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 임플란트 디바이스는
상기 분석 대상의 피부 표면을 기준으로 한 상기 임플란트 디바이스의 기울기를 측정하는 수단; 및
상기 측정된 기울기가 일정 기울기 이상 기울어진 경우에 익스터널 디바이스 또는 단말을 통해 알람을 제공하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 정보 측정 장치.
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