KR20230072389A - Blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy and blood glucose measurement method using the same - Google Patents

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KR20230072389A
KR20230072389A KR1020220073727A KR20220073727A KR20230072389A KR 20230072389 A KR20230072389 A KR 20230072389A KR 1020220073727 A KR1020220073727 A KR 1020220073727A KR 20220073727 A KR20220073727 A KR 20220073727A KR 20230072389 A KR20230072389 A KR 20230072389A
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Abstract

Disclosed are a blood glucose measurement device using a near-infrared spectroscopy and a blood glucose measurement method using the same. The disclosed blood glucose measurement device comprises: a body unit provided with a measuring tool on which the end of a finger is placed to enable non-invasive blood glucose measurement through the finger; a light source unit provided on the body unit and emitting near-infrared light to the end of the finger placed on the measuring tool; a light detection unit provided in the body unit, receiving the near-infrared light emitted from the light source unit and reflected from the end of the finger, and obtaining spectrum data by spectralizing the received light; a control unit provided on the body unit, comprising a data calculation unit for calculating the blood glucose level of a subject based on the obtained spectrum data, and outputting the blood glucose level calculated through the data calculation unit to a display unit; and a darkening channel unit which extends from the measuring tool and blocks external light transmitted to the measuring tool by inserting the finger so as to create a dark state around the end of the finger. According to the present invention, measurement reliability can be improved.

Description

근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치 및 이를 이용한 혈당측정방법{Blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy and blood glucose measurement method using the same}Blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy and blood glucose measurement method using the same}

본 발명은 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치 및 이를 이용한 혈당측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소형이고 휴대가 가능하며, 손가락을 이용한 측정이 간단한 혈당 측정이 가능하면서도, 외부 빛의 유입에 의한 측정오차가 발생하지 않도록 암흑상태의 측정환경을 제공하여 측정 정밀도 및 신뢰성이 향상될 수 있는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치 및 이를 이용한 혈당측정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy and a blood glucose measurement method using the same, and more particularly, to a blood glucose measurement method using the same, which is compact and portable, and allows blood glucose measurement using a simple finger, and which is measured by inflow of external light. The present invention relates to a blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy capable of improving measurement precision and reliability by providing a measurement environment in a dark state to prevent errors, and a blood glucose measurement method using the same.

의학 발달 및 평균 수명의 연장과 함께 건강 관리에 대한 관심이 증가하고 있다. 이와 관련해서, 의료기기에 대한 관심도 높아지고 있다. 이는 병원이나 검사 기관에서 사용되는 다양한 의료기기뿐 아니라, 공공기관 등에 비치되는 중소형 의료기기나, 개인이 소장 또는 휴대할 수 있는 소형 의료기기 및 헬스케어(health care) 장치까지 그 범위가 확대되고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION With the development of medicine and the extension of life expectancy, interest in health care is increasing. In this regard, interest in medical devices is also increasing. This is expanding its scope to not only various medical devices used in hospitals or inspection institutions, but also small and medium-sized medical devices provided in public institutions, etc., small-sized medical devices and health care devices that can be owned or carried by individuals.

의료기기나 의학적 검사에서는 침습적 측정 방법이 많이 사용된다. 피검자에 대한 침습적 측정 방법은, 예컨대, 피검자의 혈액을 채취하고 채취된 혈액에 대한 측정 및 분석을 수행하는 방식으로 이루어질 수 있다. 그런데 이러한 침습적 측정 방법에서는 혈액 채취시 피검자의 고통이 수반되고, 피검자에 대한 외부 감염의 원인이 되어 채혈 후 추가적인 소독이 이루어져야 하는 불편함이 있으며, 혈액 분석시 혈액의 특정 물질과 반응하는 시약을 사용해야 하고 비색분석법(colorimetric assay) 및 광학장비를 사용해야 하는 등 불편이 따른다.Invasive measurement methods are often used in medical devices or medical examinations. An invasive measurement method for a subject may be performed, for example, by collecting the subject's blood and performing measurement and analysis on the collected blood. However, in this invasive measurement method, the subject suffers pain during blood collection, causes external infection to the subject, and requires additional disinfection after blood collection. However, there are inconveniences such as the need to use colorimetric assays and optical equipment.

이러한 문제를 해소하고자 최근에는 혈당의 비침습적인(Non-invasive) 측정기술에 관한 많은 개발이 이루어지고 있다. 이러한 기존 기술들에는, 라만 분광법(Raman Spectroscopy), 분광법, 적외선 분광법(Infrared Spectroscopy), 광음향 분석법(photo-acoustic spectroscopy) 등의 여러가지 광학 기술들이 적용되고는 있으나, 측정 오차가 심하여 측정 혈당치의 정밀도나 신뢰도 등이 만족스럽지 않고 이로 인해 실제 제품화가 이루어지지 못하고 있는 실정이다. In order to solve this problem, many developments have recently been made regarding non-invasive measurement technology of blood sugar. Although various optical technologies such as Raman spectroscopy, spectroscopy, infrared spectroscopy, and photo-acoustic spectroscopy are applied to these existing technologies, measurement errors are severe, resulting in the accuracy of measured blood glucose levels. However, reliability is not satisfactory, and due to this, actual productization is not being achieved.

등록특허 10-0883153호호Registered Patent No. 10-0883153 공개특허 10-2002-0055364호Patent Publication No. 10-2002-0055364 공개특허 10-2016-0028229호Patent Publication No. 10-2016-0028229 공개특허 10-2016-0140133호Publication No. 10-2016-0140133

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 근적외선 분광법을 이용하여 채혈없이 비침습적인 혈당 측정이 가능하면서도 소형으로 휴대가 가능하고, 외부 빛을 차단하여 암흑상태의 측정환경을 제공할 수 있도록 하여 측정오차를 줄이고 측정치의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치 및 이를 이용한 혈당측정방법을 제공하는데 목적이 있다. The present invention has been devised to solve the above conventional problems, and non-invasive blood glucose measurement without blood sampling using near-infrared spectroscopy is possible, while being compact and portable, and blocking external light to provide a measurement environment in a dark state. An object of the present invention is to provide a blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy and a blood glucose measurement method using the same, which can reduce measurement errors and improve the reliability of measurement values by providing the same.

다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함됨은 물론이다. However, the object of the present invention is not limited thereto, and even if not explicitly mentioned, the purpose or effect that can be grasped from the solution or embodiment of the problem is also included therein, of course.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치는 손가락을 통한 비침습적 혈당측정이 이루어지도록 손가락 말단이 올려지는 측정구가 구비되는 본체부; 상기 본체부에 구비되며, 상기 측정구 상에 올려진 손가락 말단에 근적외선 광을 조사하는 광원부; 상기 본체부에 구비되며, 상기 광원부에서 조사되고 손가락 말단에서 반사된 근적외선 광을 수신하고, 수신된 광을 분광시켜 스펙트럼 데이터를 획득하는 광검출부; 상기 본체부에 구비되며, 획득된 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하는 데이터 연산부가 구성되고, 상기 데이터 연산부를 통해 산출된 혈당수치를 디스플레이부에 출력하는 제어부; 상기 측정구로부터 연장 형성되며, 손가락을 삽입하여 상기 측정구측으로 전달되는 외부 빛을 차단하여 상기 손가락 말단 주변의 암흑상태를 조성하는 암전조성채널부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a blood glucose measuring device using a near-infrared spectroscopy method according to the present invention includes a main body having a measuring sphere on which a tip of a finger is raised so as to measure blood sugar non-invasively through a finger; a light source unit provided in the main body and radiating near-infrared light to an end of a finger placed on the measuring sphere; a photodetector provided in the main body, receiving spectrum data by receiving near-infrared light irradiated from the light source unit and reflected from a fingertip; a control unit provided in the main body, comprising a data calculation unit configured to calculate a blood sugar level of the subject based on the obtained spectrum data, and outputting the blood sugar level calculated through the data calculation unit to a display unit; It is characterized in that it includes; a dark precursor composition channel part extending from the measurement sphere and creating a dark state around the end of the finger by inserting a finger and blocking external light transmitted to the measurement sphere.

상기 암전조성채널부의 후단부 내면을 따라 구성되어, 에어 공급에 의해 팽창하고, 팽창시 손가락과 밀착되어 암전조성채널부와 손가락 사이공간을 통한 외부 빛의 유입을 차단시키는 빛 차단부재;를 더 포함하도록 구성될 수 있다. A light blocking member configured along the inner surface of the rear end of the dark precursor composition channel unit, inflated by air supply, and in close contact with a finger when inflated to block the inflow of external light through the space between the dark precursor composition channel unit and the finger. can be configured to

상기 본체부 내에 구성되고, 상기 빛 차단부재에 공급하기 위한 에어를 제공하는 에어공급원과, 상기 에어공급원과 상기 빛 차단부재를 연결하여 에어의 공급이 이루어지도록 하는 에어공급유로로 이루어진 에어공급수단;을 더 포함하도록 구성될 수 있다. an air supply unit formed in the main body and including an air supply source for supplying air to the light blocking member, and an air supply passage connecting the air supply source and the light blocking member to supply air; It may be configured to further include.

상기 암전조성채널부의 길이는 적어도 상기 측정구에 위치시키는 손가락의 말단부로부터 손가락의 첫번째 관절마디 까지의 길이보다 길도록 구성될 수 있다. The length of the dark precursor composition channel part may be configured to be longer than at least the length from the distal end of the finger placed on the measurement sphere to the first joint of the finger.

상기 암전조성채널부는 길이조절 가능하도록 구성되며, 상기 암전조성채널부는, 상기 측정부를 감싸도록 단부가 상기 본체부에 고정설치되는 관체형의 고정채널; 상기 고정채널의 후단부가 삽입되고 상기 고정채널을 따라 슬라이딩 이동가능하여 길이조절이 이루어지도록 하는 길이가변채널;을 포함하도록 구성될 수 있다. The cancer precursor composition channel is configured to be adjustable in length, and the cancer precursor composition channel includes a tubular fixed channel having an end fixed to the main body so as to surround the measurement unit; It may be configured to include; a length-variable channel into which a rear end of the fixed channel is inserted and capable of sliding along the fixed channel so that the length can be adjusted.

상기 제어부는 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 1차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 1차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 1차 측정과, 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 2차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 2차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 2차 측정을 진행하며, 상기 데이터 연산부는 상기 1차 스펙트럼 데이터와 2차 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하도록 구성될 수 있다. The control unit proceeds with first near-infrared light irradiation to the fingertip through the light source unit, and performs primary measurement to acquire first spectrum data through the detection unit, and second-order near-infrared light to the fingertip through the light source unit. Investigation is performed and secondary measurement is performed to obtain secondary spectrum data through the detection unit, and the data operation unit is configured to calculate the blood sugar level of the subject based on the primary spectrum data and the secondary spectrum data. It can be.

상기 데이터 연산부는, 상기 1차 스펙트럼 데이터로부터 1차 입력데이터를 추출하고, 2차 스펙트럼 데이터로부터 2차 입력데이터를 추출하며, 추출된 상기 1차 입력데이터와 2차 입력데이터에 대한 F-검정을 통해 p-value값을 연산하고, 1차 입력데이터, 2차 입력데이터 및 산출된 p-value 값을 바탕으로 혈당 산출식을 통해 혈당수치를 산출하며, 상기 혈당 산출식은, " 혈당수치 = ((2차 입력데이터의 평균값 - 1차 입력데이터의 평균값) * p-value값) / 2 " 로 이루어지도록 구성될 수 있다. The data calculation unit extracts first input data from the first spectrum data, extracts second input data from the second spectrum data, and performs an F-test on the extracted first and second input data. The p-value value is calculated through, and the blood sugar level is calculated through the blood sugar calculation formula based on the first input data, the second input data, and the calculated p-value value, and the blood sugar calculation formula is “blood sugar level = (( The average value of the second input data - the average value of the first input data) * p-value value) / 2 ".

또한, 본 발명의 혈당측정장치를 이용한 혈당측정방법은, 손가락의 말단이 올려지는 측정구가 구비된 본체부와, 조사하는 광원부와, 상기 광원부에서 조사되고 손가락 말단에서 반사된 근적외선 광을 수신하고, 수신된 광을 분광시켜 스펙트럼 데이터를 획득하는 광검출부와, 획득된 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하는 데이터 연산부가 구성되는 제어부와, 상기 측정구로부터 연장 형성되며, 손가락을 삽입하여 상기 측정구측으로 전달되는 외부 빛을 차단하여 상기 손가락 말단 주변의 암흑상태를 조성하는 암전조성채널부로 구성된 혈당측정장치를 이용한 혈당측정방법에 있어서, 상기 암전조성 채널부에 손가락을 삽입하고 손가락 말단을 상기 측정구에 위치시켜 손가락을 통한 혈당측정 대기가 이루어지면서 손가락 말단 주변환경이 암흑상태가 되도록 하는 암전조성 및 측정 준비단계와, 상기 측정구에 위치하는 손가락 말단에 근적외선 광을 조사하고, 손가락 말단에서 반사된 광을 수신하고 분광시켜 스펙트럼을 획득하는 스펙트럼 획득단계와, 획득된 스펙트럼을 바탕으로 혈당수치를 산출하는 혈당산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the blood glucose measuring method using the blood glucose measuring device of the present invention includes a main body having a measuring ball on which the tip of a finger is raised, a light source for irradiating light, and receiving near-infrared light emitted from the light source and reflected from the finger tip. , a control unit composed of a photodetector for obtaining spectral data by splitting the received light and a data calculation unit for calculating the blood sugar level of the subject based on the obtained spectral data, and formed extending from the measuring sphere, by inserting a finger In the blood glucose measurement method using a blood glucose measuring device comprising a dark precursor composition channel portion to create a dark state around the fingertip by blocking external light transmitted to the measurement sphere, insert a finger into the dark precursor composition channel portion and A dark precursor composition and measurement preparation step in which the environment around the fingertip is placed in a dark state while waiting for blood glucose measurement through the finger by placing it on the measurement sphere, and irradiating near-infrared light to the fingertip located on the measurement sphere, and the fingertip It is characterized in that it includes; a spectrum acquisition step of acquiring a spectrum by receiving and splitting the reflected light, and a blood sugar calculation step of calculating a blood sugar level based on the obtained spectrum.

상기 암전조성 및 측정 준비단계는, 상기 암전조성 채널과 손가락 사이에 빛 차단부재를 메워서 상기 암전조성채널부와 손가락 사이공간을 통한 외부 빛의 유입을 차단시키는 추가 빛 차단단계;를 더 포함하도록 구성될 수 있다. The darkening composition and measurement preparation step may further include an additional light blocking step of blocking the inflow of external light through the space between the darkening composition channel and the finger by filling a light blocking member between the darkening composition channel and the finger. can be configured.

상기 스펙트럼 획득단계는 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 1차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 1차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 1차 측정과, 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 2차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 2차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 2차 측정을 순차적으로 연속 진행하도록 구성되며, 상기 혈당산출단계는 상기 데이터 연산부는 상기 1차 스펙트럼 데이터와 2차 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하도록 구성될 수 있다. In the spectrum acquisition step, primary measurement is performed by performing primary near-infrared light irradiation on the fingertip through the light source unit to obtain primary spectrum data through the detector, and secondary measurement is performed on the fingertip through the light source unit. It is configured to proceed with near-infrared light irradiation and sequentially and continuously perform secondary measurement so that secondary spectrum data is obtained through the detector, and in the blood sugar calculation step, the data operation unit calculates the primary spectrum data and the secondary spectrum data. It may be configured to calculate the blood sugar level of the subject based on the data.

상기 혈당산출단계는, 상기 데이터 연산부는, 상기 1차 스펙트럼 데이터로부터 1차 입력데이터를 추출하고, 2차 스펙트럼 데이터로부터 2차 입력데이터를 추출하며, 추출된 상기 1차 입력데이터와 2차 입력데이터에 대한 F-검정을 통해 p-value값을 연산하고, 1차 입력데이터, 2차 입력데이터 및 산출된 p-value 값을 바탕으로 혈당 산출식을 통해 혈당수치를 산출하며, 상기 혈당 산출식은, " 혈당수치 = ((2차 입력데이터의 평균값 - 1차 입력데이터의 평균값) * p-value값) / 2 " 로 이루어지도록 구성될 수 있다. In the blood glucose calculation step, the data calculation unit extracts first input data from the first spectrum data, extracts second input data from the second spectrum data, and extracts the first input data and the second input data. A p-value value is calculated through an F-test for , and a blood sugar level is calculated through a blood sugar calculation formula based on the first input data, the second input data, and the calculated p-value value, and the blood sugar calculation formula is, "Glucose level = ((average value of the second input data - average value of the first input data) * p-value value) / 2 ".

상기한 바에 따르면, 본 발명의 혈당측정장치는 비침습적이고 소형이며 휴대가 가능하면서도, 손가락 말단으로 통해 간단하고 편리한 측정이 가능하여 편리성이 향상될 뿐 아니라, 암전조성채널부에 손가락을 삽입하여 손가락 말단의 주변을 암흑상태의 측정환경으로 제공함으로써 을 제공외부 빛으로 인한 신호 왜곡이 발생되지 않아 근적외선 분광법에 의한 혈당 수치 측정이 매우 정밀하고 오차가 없으며 측정 신뢰성이 향상될 수 있다. According to the above, the blood glucose measuring device of the present invention is non-invasive, compact, and portable, and simple and convenient measurement is possible through the tip of a finger, so convenience is improved. By providing the surroundings of the fingertips as a measurement environment in a dark state, signal distortion due to external light does not occur, so blood glucose level measurement by NIR spectroscopy is very precise and error-free, and measurement reliability can be improved.

아울러, 본 발명은 손가락을 통한 1차 스펙트럼 획득과 2차 스펙트럼 획득을 진행하고, 획득된 1,2차 스펙트럼 데이터를 바탕으로 새로 개발된 산출 알고리즘을 적용해 혈당수치를 산출하는 것으로, 혈액 채취를 통한 침습적 혈당측정과 비교하여도 거의 동일한 수준으로 전혀 신뢰성이 떨어지지 않고 오차가 거의 없는 정밀성을 나타내는 효과가 있으며, 이를 통해 비침습적 휴대용 혈당측정장치의 실제 제품화를 달성할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention proceeds with the first spectrum acquisition and the second spectrum acquisition through the finger, and calculates the blood sugar level by applying a newly developed calculation algorithm based on the acquired first and second spectrum data, thereby reducing blood sampling. Even compared to invasive blood glucose measurement through a blood glucose measurement system, the reliability is not lowered at all to almost the same level, and there is an effect of showing precision with almost no error, and through this, there is an effect of achieving actual commercialization of a non-invasive portable blood glucose measurement device.

더불어, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다. In addition, the various beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 혈당측정장치를 이용한 혈당측정방법의 일부 과정을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당측정장치의 제어블록도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당측정장치를 이용한 혈당측정방법을 나타낸 블록도이이고,
도 5는 도 1에서 암전조성채널의 다른 형태를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 혈당측정장치를 이용한 혈당측정방법을 나타낸 블록도이고,
도 7은 도 6의 전처리 단계를 설명하기 위한 블록도이고,
도 8은 도 6의 정정데이터 생성 단계를 설명하기 위한 블록도이다.
1 is a diagram showing a blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a view showing some processes of a blood glucose measurement method using the blood glucose measurement device of FIG. 1;
3 is a control block diagram of a blood glucose measurement device according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram showing a blood glucose measurement method using a blood glucose measurement device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a view showing another form of the dark precursor composition channel in FIG. 1;
6 is a block diagram showing a blood glucose measurement method using a blood glucose measurement device according to another embodiment of the present invention;
7 is a block diagram for explaining the preprocessing step of FIG. 6;
8 is a block diagram for explaining the correction data generating step of FIG. 6 .

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective description of technical content.

본 명세서의 다양한 실시 예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성 요소들이 이 같은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다. Although terms such as first and second are used to describe various components in various embodiments of the present specification, these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Terms used in this specification are for describing embodiments, and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만, 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. In describing the specific embodiments below, various specific contents are prepared to more specifically describe the invention and aid understanding. However, a reader having knowledge in this field to the extent of being able to understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described in order to prevent confusion for no particular reason in explaining the present invention.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치 및 이를 이용한 혈당측정방법에 대해 설명한다. Hereinafter, referring to FIGS. 1 to 4 , a blood glucose measurement device using near-infrared spectroscopy and a blood glucose measurement method using the device according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치(10)는 손가락을 통한 비칩습적 혈당측정이 이루어지도록 손가락 말단이 올려지는 측정구(103)가 구비된 본체부(101)와, 본체부(101)에 구성되며 측정구(103) 상에 올려진 손가락 말단에 근적외선 광을 조사하는 광원부(110)와, 본체부에 구성되며 광원부(110)에서 조사되어 손가락 말단에서 반사된 광을 수신하여 스펙트럼 데이터를 획득하는 광검출부(130)와, 광원부(110)와 광검출부(130)를 제어하고, 광검출부(130)에서 획득된 스펙트럼 데이터를 바탕으로 혈당수치를 산출하는 데이터 연산부(142)를 포함하는 제어부(140)와, 본체부(101) 상에 측정구(103)로부터 연장형성되어 손가락을 삽입하여 측정구 측으로 외부 빛의 전달을 차단시켜 손가락 말단 주변의 암측상태를 조성하는 암전조성채널부(105)를 포함하도록 구성된다. The blood glucose measurement device 10 using the near-infrared spectroscopy of the present invention includes a body portion 101 equipped with a measuring ball 103 on which the tip of a finger is raised so that blood glucose measurement is non-invasive through a finger, and a body portion 101. It consists of a light source unit 110 configured to irradiate near-infrared light to the fingertips placed on the measurement sphere 103, and a body portion configured to receive the light emitted from the light source unit 110 and reflected from the fingertips to obtain spectrum data. A control unit including a photodetector 130 that controls the light source unit 110 and the photodetector 130 and a data calculation unit 142 that calculates a blood sugar level based on the spectral data obtained by the photodetector 130 ( 140), and a dark precursor composition channel unit 105 extending from the measurement sphere 103 on the body portion 101 and inserting a finger to block transmission of external light to the measurement sphere to create a dark side state around the fingertip. It is configured to include.

측정구(103)는 본체부(101)의 일측부 상면에 홈 형상으로 형성되며, 저면 양측부는 소정각도로 마주하는 양측 경사면(103a)을 형성하도록 구성된다. The measurement sphere 103 is formed in a groove shape on the upper surface of one side of the main body 101, and both sides of the bottom surface are configured to form inclined surfaces 103a on both sides facing each other at a predetermined angle.

광원부(110)는 LED 발광 다이오드로 이루어지며, 양측 경사면(103a) 중 일측 경사면에 구성되어 780nm ~ 2500 nm 파장영역의 근적외선 광을 측정구(103)에 올려진 손가락 말단에 조사하도록 구성된다. The light source unit 110 is composed of an LED light emitting diode, and is configured on one inclined surface of both inclined surfaces 103a to irradiate near-infrared light in a wavelength range of 780 nm to 2500 nm to the tip of the finger placed on the measurement sphere 103.

광검출부(130)는 광원부(110)에서 손가락 말단에 조사되고 반사된 광을 수신하고, 수신된 광을 분광시켜 스펙트럼 데이터를 획득하도록 구성된다. The light detector 130 is configured to receive light emitted from the light source 110 to the fingertip and reflected, and obtain spectrum data by splitting the received light.

이 광검출부(130)는 수신되는 광을 분광시키기 위한 분광부(120)를 구비할 수 있고, 이 분광부(120)는 회절격자나 프리즘으로 이루어질 수 있다. The light detection unit 130 may include a splitter 120 for splitting received light, and the splitter 120 may be formed of a diffraction grating or a prism.

손가락 말단에서 반사된 광은 여러 파장이 섞여 있으며, 분광부(120)는 여러 파장이 섞여 있는 빛을 파장별로 회절하여 단색화(분리)하는 분광을 수행하여 광검출부(130)에 입사시키도록 구성된다. The light reflected from the fingertip is mixed with various wavelengths, and the spectrometer 120 diffracts the mixed light for each wavelength to perform monochromatic (separation) spectroscopy, and is configured to enter the photodetector 130. .

광검출부(130)는 분광부(120)에서 분광시킨 빛을 수신하고, 수신된 광으로부터 파장별 스펙트럼 데이터를 획득하도록 구성된다. 여기서, 스펙트럼 데이터는 파장별 빛 강도(빛 세기)로 이루어질 수 있다. The photodetector 130 is configured to receive the light split by the spectrometer 120 and obtain spectrum data for each wavelength from the received light. Here, the spectrum data may consist of light intensity (light intensity) for each wavelength.

광검출부(130)는 분광부(120)로부터 분광된 파장별 빛을 수광하여 광전변환하고, 광전변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 스펙트럼 데이터를 생성하고, 이 스펙트럼 데이터를 제어부(140)에 전송하도록 구성될 있다. The photodetector 130 receives the light of each wavelength divided by the spectrometer 120, performs photoelectric conversion, converts the photoelectrically converted analog signal into a digital signal to generate spectrum data, and transmits the spectrum data to the controller 140. configured to transmit.

본 발명에서 분광부(120)는 손가락 말단에서 반사된 LED 빛을 400nm ~ 1057nm 파장영역사이의 2496개 파장별 LED 빛으로 분광시키도록 구성되며, 광검출부(130)는 400nm ~ 1057nm 파장영역사이의 2496개 파장별 빛을 수신하여 2496개의 스펙트럼 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. In the present invention, the spectroscopic unit 120 is configured to split the LED light reflected from the fingertip into 2496 wavelength-specific LED lights between 400 nm and 1057 nm wavelength range, and the photodetector 130 is configured to split the LED light reflected from the fingertip between 400 nm and 1057 nm wavelength range It may be configured to obtain 2496 spectrum data by receiving light for each 2496 wavelengths.

제어부(140)는 데이터 연산부(142)를 포함하도록 구성되며, 데이터연산부(142)는 광검출부(130)에서 획득된 스펙트럼 데이터를 수신하여, 이를 바탕으로 혈당수치를 산출하고, 산출된 혈당수치는 본체부(101)에 구성된 디스플레이부(145)에 화면출력되거나, 도시되지는 않았지만, 본체부(101)에 스피커를 구성하여 산출된 혈당수치가 음성출력되도록 구성될 수 있다. The control unit 140 is configured to include a data operation unit 142, and the data operation unit 142 receives the spectrum data obtained from the photodetector 130 and calculates a blood sugar level based on this, and the calculated blood sugar level is A screen may be displayed on the display unit 145 configured in the body unit 101, or, although not shown, a speaker may be configured in the body unit 101 so that the calculated blood sugar level may be output as audio.

본 발명에서 제어부(140)는 광원부(110)와 분광부(130)를 제어하여, 측정구(103)에 올려진 손가락 말단에 1차 근적외선 광조사 및 2차 근적외선 광조사가 순차적으로 수행되어 1차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지는 1차 측정과 2차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지는 2차 측정이 연속적으로 진행될 수 있다. In the present invention, the control unit 140 controls the light source unit 110 and the spectrometer 130 to sequentially perform first and second near-infrared light irradiation on the tip of the finger placed on the measurement sphere 103, The first measurement in which the first spectrum data is acquired and the second measurement in which the second spectrum data is acquired may be continuously performed.

즉, 제어부(140)는 광원부(110)로부터 측정구(103)에 올려진 손가락 말단에 1차적으로 근적외선 광을 조사하여 1차 스펙트럼 데이터를 획득하고, 이후 연속적으로 2차적으로 근적외선 광을 조사하여 2차 스펙트럼 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. That is, the controller 140 primarily irradiates near-infrared light from the light source unit 110 to the tip of the finger placed on the measurement sphere 103 to obtain primary spectrum data, and then continuously and secondarily irradiates near-infrared light to It may be configured to acquire secondary spectral data.

데이터연산부(142)는 광검출부(130)로부터 수신된 1차 스펙트럼 데이터와 2차 스펙트럼 데이터를 바탕으로 혈당 수치를 산출할 수 있다. The data calculator 142 may calculate the blood sugar level based on the first spectrum data and the second spectrum data received from the photodetector 130 .

구체적으로, 데이터 연산부(142)는 1차 스펙트럼 데이터로부터 1차 입력데이터를 추출하고, 2차 스펙트럼 데이터로부터 2차 입력데이터를 추출하며, 이 1차 입력데이터와 2차 입력데이터에 대한 F-검정(f-test)을 통해 p-value 값(확률값)을 연산하고, 1차 입력데이터, 2차 입력데이터 및 산출된 p-value 값을 바탕으로 아래의 혈당 산출식에 의해 혈당수치를 산출할 수 있다. Specifically, the data operation unit 142 extracts first input data from the first spectrum data, extracts second input data from the second spectrum data, and F-tests the first input data and the second input data. The p-value value (probability value) is calculated through the (f-test), and the blood sugar level can be calculated by the blood sugar calculation formula below based on the first input data, the second input data, and the calculated p-value value. there is.

여기서, 혈당 산출식은, " 혈당수치 = ((2차 입력데이터의 평균값 - 1차 입력데이터의 평균값) * p-value값) / 2 " 이다. Here, the blood sugar calculation formula is “blood sugar level = ((average value of the second input data - average value of the first input data) * p-value value) / 2”.

본 발명에서 1차 스펙트럼 데이터로부터 추출되는 1차 입력데이터는 광검출부(130)로부터 수신되는 400nm ~ 1057nm 사이의 2496개 파장별 1차 스펙트럼 데이터 중 400nm ~ 550nm 파장영역의 스펙트럼 데이터를 추출한 것이고, 2차 스펙트럼 데이터로부터 추출되는 2차 입력데이터는 수신되는 400nm ~ 1057nm 사이의 2496개 파장별 2차 스펙트럼 데이터 중 400nm ~ 550nm 의 파장영역의 스펙트럼 데이터를 추출한 것이다. In the present invention, the first input data extracted from the first spectrum data is obtained by extracting spectrum data in the wavelength range of 400 nm to 550 nm among 2496 first spectrum data for each wavelength between 400 nm and 1057 nm received from the photodetector 130, and Secondary input data extracted from the difference spectrum data is obtained by extracting spectrum data in a wavelength range of 400nm to 550nm among 2496 received secondary spectrum data for each wavelength between 400nm and 1057nm.

암전조성채널부(105)는 손가락을 삽입하여 측정구(103) 측으로 외부 빛의 전달을 차단시켜 손가락 말단의 측정환경을 암흑상태가 되도록 하기 위해 구성된다. The darkening composition channel unit 105 is configured to turn the measurement environment at the tip of the finger into a dark state by inserting a finger and blocking transmission of external light toward the measurement sphere 103.

암전조성채널부(105)는 도면에 도시된 바와 같이, 손가락의 삽입이 가능하도록 관체형태로 이루어지며, 일단은 측정구(103)를 감싸도록 본체부(101)의 상단에 연결되어, 본체부(101)로부터 연장형성될 수 있다. As shown in the drawing, the dark precursor composition channel 105 is made in the form of a tubular body so that a finger can be inserted, and one end is connected to the upper end of the body portion 101 so as to surround the measurement sphere 103, and the body portion It may extend from (101).

본 발명에서 암전조성채널부(105)의 길이는 손가락의 관절움직임을 제한하여 손가락 말단이 측정구(103)에 안정적인 배치가 가능하도록 손가락의 말단으로부터 손가락의 첫번째 관절마디까지의 길이보다 길도록 구성되는 것이 바람직하다. In the present invention, the length of the cancer precursor composition channel part 105 is configured to be longer than the length from the end of the finger to the first joint of the finger so that the finger end can be stably placed in the measuring instrument 103 by limiting the joint movement of the finger. it is desirable to be

한편, 본 발명은 암전조성채널부(105)의 후단 내주면에 설치되어 에어공급에 의해 팽창되고, 에어배출에 의해 수축되도록 구성되며, 팽창시 손가락과 밀착되어 암전조성채널부(105)와 손가락 사이공간의 틈을 메워 외부 빛의 유입을 차단시키는 빛 차단부재(150)를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the present invention is installed on the inner circumferential surface of the rear end of the dark precursor composition channel unit 105, expands by air supply, and is configured to contract by air discharge. A light blocking member 150 may be further included to block the inflow of external light by filling a gap in the space.

이 빛 차단부재(150)는 연질의 플렉서블한 합성튜브로 이루어지며, 본체부(101)에 구성되는 에어공급수단에 의해 에어의 공급 및 에어의 회수가 이루어지도록 구성될 수 있다. The light blocking member 150 is made of a soft and flexible synthetic tube, and may be configured to supply and recover air by means of an air supply unit configured in the main body 101 .

에어공급수단(150)은 본체부(101) 내에 구성되며, 빛 차단부재(150)에 공그하기 위한 에어를 제공하는 에어공급원(160)과, 이 에어공급원(160)과 빛 차단부재(150)를 연결하는 플렉서블 호스로 구성된 에어공급유로(165)를 포함하도록 구성될 수 있다. The air supply means 150 is constituted in the main body 101 and includes an air supply source 160 for supplying air to the light blocking member 150, the air supply source 160 and the light blocking member 150 It may be configured to include an air supply passage 165 composed of a flexible hose connecting the.

여기서 에어공급원(160)은 소형의 콤프레셔나 블로워 등으로 구성될 수 있고, 이 경우, 제어부(140)에 에어공급원(160)을 구동제어하는 에어공급제어부(144)가 구성될 수 있다. Here, the air supply source 160 may be composed of a small compressor or blower, and in this case, the air supply control unit 144 for driving and controlling the air supply source 160 may be configured in the control unit 140.

아울러, 에어공급원(160)은 압축공기가 저장되고, 배출포트에 전자밸브가 구성된 압축공기탱크로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 에어공급제어부(144)는 압축공기탱크의 전자밸브를 제어하여, 빛 차단부재(150)에 에어공급을 제어하도록 구성될 수 있다. In addition, the air supply source 160 may be composed of a compressed air tank in which compressed air is stored and a solenoid valve is configured at a discharge port. In this case, the air supply control unit 144 controls the solenoid valve of the compressed air tank to Air supply to the blocking member 150 may be controlled.

도 5를 참조하면, 암전조성채널부(105)는 사용자 마다 다양한 신체 조건 즉, 손가락 길이 사이즈에 대응되도록 길이가변 가능한 형태로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 5 , the dark precursor composition channel unit 105 may be configured to have a variable length so as to correspond to various physical conditions for each user, that is, the length of a finger.

암전조성채널부(105')는 일단은 본체부(101)의 상단에 측정구(103)를 감싸도록 고정설치되는 고정채널(105a)과, 이 고정채널(105a)의 후단부가 삽입되어 고정채널(105)을 따라 이동되어 암전조성채널(105')의 전체길이조절이 이루어지도록 하는 길이가변채널(105b)을 포함하도록 구성될 수 있다. The dark precursor composition channel unit 105' includes a fixed channel 105a fixedly installed on the top of the body unit 101 so as to surround the measurement sphere 103, and a rear end of the fixed channel 105a inserted into the fixed channel. It may be configured to include a variable-length channel 105b that is moved along 105 and adjusts the overall length of the dark precursor composition channel 105'.

도시하지는 않았지만, 고정채널(105a)과 길이가변채널(105b)을 연결하도록 구성되어, 제어부(140)의 제어에 의해 동작하여 길이가변채널(105b)을 고정채널(105a)에 대해 이동시켜 길이를 가변시키는 채널이동수단을 더 구성할 수 있다. 이때, 채널이동수단은 전동실린더 등 리니어 액츄에이터로 구성될 수 있다. Although not shown, it is configured to connect the fixed channel 105a and the variable-length channel 105b, and operates under the control of the control unit 140 to move the variable-length channel 105b relative to the fixed channel 105a to increase the length. A variable channel shifting means can be further configured. At this time, the channel moving means may be composed of a linear actuator such as an electric cylinder.

이하, 도 1 내지 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당측정장치 이용한 혈당측정방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a blood glucose measurement method using a blood glucose measurement device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 .

암전조성 및 측정준비단계(s10), 스펙트럼 데이터 획득단계(s20), 혈당 산출 단계(s30)를 포함하도록 구성된다. It is configured to include a pre-dark composition and measurement preparation step (s10), a spectrum data acquisition step (s20), and a blood sugar calculation step (s30).

암전조성 및 측정준비단계(s10)는, 손가락을 암전조성채널부(105)에 삽입하고 손가락 말단을 측정구(103)에 위치시켜 손가락을 통한 혈당측정 대기가 이루어지면서 손가락 말단 주변환경이 암흑 상태가 되도록 한다. In the dark precursor composition and measurement preparation step (s10), a finger is inserted into the dark precursor composition channel unit 105 and the end of the finger is placed in the measurement sphere 103 to wait for blood glucose measurement through the finger so that the environment around the finger end is in a dark state. let it become

암전조성 및 측정준비단계(s10)는 손가락을 암전조성채널(105)에 삽입한 상태에서, 빛 차단부재(150)에 의해 손가락과 암전조성채널부(105) 사이 틈을 차단하여 추가적으로 외부 빛의 완전한 차단이 이루어지도록 하는 추가 빛 차단단계(s15)를 더 포함할 수 있다. In the darkening composition and measurement preparation step (s10), in a state in which the finger is inserted into the darkening composition channel 105, the gap between the finger and the darkening composition channel unit 105 is blocked by the light blocking member 150 to additionally transmit external light. An additional light blocking step (s15) for complete blocking may be further included.

이 추가 빛 차단 단계는 에어공급원(160)의 가동에 의해 빛 차단부재(150)에 에어가 공급되어 팽창이 이루어지고, 이 빛 차단부재(150)의 팽창에 의해 빛 차단부재(150)의 내주면이 손가락에 밀착되어 손가락과 암전조성채널부(105) 사이의 틈을 메워 암전조성채널(105)에 외부 빛의 유입을 차단하도록 구성된다. In this additional light blocking step, air is supplied to the light blocking member 150 by the operation of the air supply source 160, and expansion is performed, and the inner circumferential surface of the light blocking member 150 is expanded by the expansion of the light blocking member 150. It is configured to block the inflow of external light into the dark precursor composition channel 105 by being in close contact with the finger and filling the gap between the finger and the dark precursor composition channel 105 .

본 발명은 암전 조성 및 측정 준비 단계(s10)를 통해 손가락 말단이 측정구(s10)에 배치되되, 손가락이 암전조성채널부(105)에 의해 커버되고, 특히, 빛 차단부재(150)에 의해 손가락과 암전조성채널부(105)의 틈이 차단되어 외부 빛의 차단이 완전히 이루어진 상태에서 측정이 진행됨으로써, 외부 빛으로 인한 신호 왜곡이 발생되지 않아 근적외선 분광법에 의한 혈당 수치 측정이 매우 정밀하고 오차가 없이 측정 신뢰성이 향상될 수 있다. In the present invention, the tip of the finger is placed in the measurement sphere s10 through the darkening composition and measurement preparation step (s10), and the finger is covered by the darkening composition channel unit 105, and in particular, by the light blocking member 150. Measurement is performed in a state in which the gap between the finger and the dark precursor composition channel unit 105 is completely blocked and external light is completely blocked, so signal distortion due to external light does not occur, so blood glucose level measurement by NIR spectroscopy is very precise and error-free. Measurement reliability can be improved without

본 발명은 스펙트럼 데이터 획득 단계(s20) 및 혈당 산출 단계(s30)는 통상의 근적외선 분광법 및 이를 통한 혈당 산출로 진행될 수도 있으나, 본 발명의 스펙트럼 데이터 획득 단계(s20) 및 혈당 산출 단계(s30)는 기존의 스펙트럼 데이터 획득 및 혈당 산출과 차별화된 부분에 있으며, 그 차이점에 대해 중점적으로 설명하도록 한다. In the present invention, the spectral data acquisition step (s20) and blood sugar calculation step (s30) may be performed with a conventional near-infrared spectroscopy method and blood sugar calculation through this method, but the spectrum data acquisition step (s20) and blood sugar calculation step (s30) of the present invention It is in a differentiated part from the existing spectrum data acquisition and blood glucose calculation, and the difference will be focused on.

스펙트럼 데이터 획득단계(s20)는 광원부(110)에서 780nm ~ 2500 nm 파장영역의 근적외선 광을 측정구(103)에 위치하는 손가락 말단에 조사하고, 손가락 말단에서 반사된 광이 분광부(120)에서 분광되고, 분광된 광이 광검출부(130)에 수광되어 스펙트럼 데이터를 획득한다. In the spectral data acquisition step (s20), the near-infrared light in the wavelength range of 780 nm to 2500 nm is irradiated from the light source unit 110 to the tip of the finger located in the measurement sphere 103, and the light reflected from the finger end is reflected from the spectrometer 120. The split light is received by the photodetector 130 to obtain spectrum data.

본 발명은 광원부(110)에서 조사하고, 손가락에서 반사된 빛을 분광부(120)가 400nm ~ 1057nm 파장영역사이의 2496개 파장별 빛으로 분광시키고, 이 2496개의 파장별로 분광된 빛을 광검출부(130)가 수신하여 파장별 빛 강도를 검출하여 스펙트럼 데이터를 획득한 것이다. In the present invention, the light emitted from the light source unit 110 and reflected from the finger is split by the spectrometer 120 into light for each of 2496 wavelengths between 400 nm and 1057 nm, and the split light for each of these 2496 wavelengths is split into a light detecting unit. 130 receives and detects light intensity for each wavelength to obtain spectrum data.

본 발명에서는 스펙트럼 데이터의 획득이 연속적으로 2회에 걸쳐서 이루어질 수 있다. 즉, 스펙트럼 데이터 획득단계(s20)는 1차 스펙트럼 획득단계와 2차 스펙트럼 획득단계로 이루어질 수 있다. In the present invention, spectral data may be acquired twice in succession. That is, the spectrum data acquisition step (s20) may include a first spectrum acquisition step and a second spectrum acquisition step.

즉, 광원부(110)가 측정구(103)에 위치하는 손가락 말단에 근적외선 광을 1차로 조사하고, 반사된 광을 분광부(120)가 수신하여 분광시키고, 분광된 광을 광검출부(130)가 수신하여 1차 스펙트럼 데이터를 획득하고, 기 설정된 설정시간 이후, 손가락 말단에 근적외선 광을 2차로 조사하고, 반사된 광을 분광부(120)가 수신하여 분광시키고, 분광된 광을 광검출부(130)가 수신하여 2차 스펙트럼 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 여기서, 1차 및 2차 스펙트럼 데이터 각각은 모두 400nm ~ 1057nm 파장영역사이의 2496개 파장별 스펙트럼 데이터로 이루어진다. That is, the light source unit 110 first irradiates near-infrared light to the tip of the finger positioned at the measurement sphere 103, the spectrometer 120 receives and splits the reflected light, and the split light is transmitted to the photodetector 130 is received to obtain primary spectrum data, after a predetermined set time, the fingertip is secondarily irradiated with near-infrared light, the spectrometer 120 receives and splits the reflected light, and the divided light is divided into a photodetector ( 130) may be configured to receive and obtain secondary spectral data. Here, each of the first and second spectrum data consists of spectrum data for each of 2496 wavelengths between 400 nm and 1057 nm wavelength range.

혈당 산출 단계(s30)는 데이터 연산부(144)가 광검출부(130)로부터 2496개의 1차 스펙트럼 데이터와, 2496개의 2차 스펙트럼 데이터를 수신하여 이를 바탕으로 혈당수치를 산출하도록 구성된다. In the blood glucose calculation step (s30), the data calculation unit 144 receives 2496 pieces of primary spectrum data and 2496 pieces of secondary spectrum data from the photodetector 130, and calculates a blood sugar level based thereon.

구체적으로, 혈당 산출 단계(s30)는 1차 스펙트럼 데이터로부터 1차 입력데이터를 추출하는 1차 추출단계(s32), 2차 스펙트럼 데이터로부터 2차 입력데이터를 추출하는 2차 추출단계(s34), 1차 입력데이터와 2차 입력데이터에 대한 F-검정을 통해 p-value값을 연산하는 연산단계(s36)와, 1차 입력데이터, 2차 입력데이터, p-value값을 바탕으로 아래의 혈당산출식에 의해 혈당수치를 산출하는 산출단계(s38)를 포함하도록 구성된다. 여기서, 혈당 산출식은, " 혈당수치 = ((2차 입력데이터의 평균값 - 1차 입력데이터의 평균값) * p-value값) / 2 " 이다. Specifically, the blood glucose calculation step (s30) includes a first extraction step (s32) of extracting the first input data from the first spectrum data, a second extraction step (s34) of extracting the second input data from the second spectrum data, An operation step (s36) of calculating a p-value through an F-test on the first input data and the second input data, and the blood sugar below based on the first input data, the second input data, and the p-value. It is configured to include a calculation step (s38) of calculating the blood sugar level by a calculation formula. Here, the blood sugar calculation formula is “blood sugar level = ((average value of the second input data - average value of the first input data) * p-value value) / 2”.

1차 추출단계는 1차 스펙트럼 데이터로부터 400nm ~ 550nm 파장영역의 스펙트럼 데이터를 추출하여 1차 입력데이터를 생성하며, 2차 추출단계는 2차 스펙트럼 데이터로부터 400nm ~ 550nm 파장영역의 스펙트럼 데이터를 추출하여 2차 입력데이터를 생성한다. The first extraction step extracts the spectral data in the 400nm ~ 550nm wavelength range from the first spectrum data to generate the first input data, and the second extraction step extracts the spectrum data in the 400nm ~ 550nm wavelength range from the second spectrum data. Create secondary input data.

연산단계는 400nm ~ 550nm 파장영역의 1차 스펙트럼 데이터로 이루어진 1차 입력데이터와, 400nm ~ 550nm 파장영역의 파장별 2차 스펙트럼 데이터로 이루어진 2차 입력데이터로 F-검정을 수행하고, 이로부터 p-value값을 연산하도록 구성될 수 있다. The calculation step performs the F-test with the first input data consisting of the first spectrum data in the 400 nm to 550 nm wavelength range and the second input data consisting of the second spectrum data for each wavelength in the 400 nm to 550 nm wavelength range, and from this, p -value Can be configured to compute values.

이후, 산출단계는 1차 입력데이터의 평균값을 산출하고, 2차 입력데이터의 평균값을 산출하며, 산출된 1차 입력데이터 평균값, 2차 입력데이터 평균값 그리고, 연산단계에서 산출된 p-value값을 혈당 산출식, " 혈당수치 = ((2차 입력데이터의 평균값 - 1차 입력데이터의 평균값) * p-value값) / 2 " 에 입력하여 혈당수치를 산출하도록 구성될 수 있다. Thereafter, the calculation step calculates the average value of the first input data, calculates the average value of the second input data, calculates the average value of the first input data, the average value of the second input data, and the p-value value calculated in the calculation step. It may be configured to calculate the blood sugar level by inputting the blood glucose calculation formula, "blood sugar level = ((average value of the second input data - average value of the first input data) * p-value value) / 2".

한편, 본 발명은 스펙트럼 데이터 획득단계(s20) 전에 400nm ~ 1057nm 사이의 2496개 파장별 레퍼런스 스펙트럼 데이터를 산출하는 전처리 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the present invention may further include a preprocessing step of calculating reference spectrum data for each of 2496 wavelengths between 400 nm and 1057 nm before the spectral data acquisition step (s20).

전처리 단계(s5)는, 손가락을 암전조성채널부(105)에 삽입하지 않고, 광원부(110)가 꺼져 있는 상태에서, 광검출부(130)를 통해 400nm ~ 1057nm 사이의 2496개 파장별 스펙트럼 데이터를 획득하고, 제어부는 이를 수신하여 2496개의 파장별 제 1 조건 스펙트럼 데이터로 생성하고 저장하며, 다음으로, 손가락을 암전조성채널부(105)에 삽입하지 않고, 광원부(110)가 켜져 있는 상태에서, 광검출부(130)를 통해 400nm ~ 1057nm 사이의 2496개 파장별 스펙트럼 데이터를 획득하고, 제어부는 2496개의 파장별 제 2 조건 스펙트럼 데이터로 생성하고 저장하며, 제어부는 2496개의 파장별 제 2 조건 스펙트럼 데이터에서 2496개의 파장별 제 1 조건 스펙트럼 데이터를 일 대 일로 뺀 2496개의 파장별 레퍼런스 스펙트럼 데이터를 생성할 수 있다. In the preprocessing step (s5), the spectrum data for each of 2496 wavelengths between 400 nm and 1057 nm is obtained through the photodetector 130 in a state in which the light source unit 110 is turned off without inserting a finger into the dark predication channel unit 105. obtained, and the control unit receives it, generates and stores it as first condition spectrum data for each 2496 wavelengths, and then, without inserting a finger into the dark precursor composition channel unit 105, in a state in which the light source unit 110 is turned on, The photodetector 130 acquires spectrum data for each of 2496 wavelengths between 400 nm and 1057 nm, the control unit generates and stores second condition spectrum data for each of 2496 wavelengths, and the control unit obtains the second condition spectrum data for each 2496 wavelengths. 2496 reference spectrum data for each wavelength may be generated by subtracting the first condition spectrum data for each 2496 wavelengths in a one-to-one ratio.

이 경우, 혈당 산출 단계(s30)는, 1차 추출단계 전에 정정데이터 생성단계(s31)를 더 포함할 수 있다. In this case, the blood glucose calculation step (s30) may further include a correction data generation step (s31) before the primary extraction step.

정정데이터 생성단계는 데이터 연산부(142)는 피검자가 손가락을 암전조성채널(105)에 삽입하고 손가락 말단을 측정구(103)에 배치시킨 상태에서, 광원부(110)가 근적외선광을 손가락 말단에 조사하여 광검출부(130)에서 획득한 2496개의 1차 스펙트럼 데이터와 2496개 파장별 2차 스펙트럼 데이터를 수신하고, 이 2496개의 1차 스펙트럼 데이터에서 2496개 파장별 레퍼런스 스펙트럼 데이터를 일대일로 대응되게 뺀 2496개의 1차 오차정정 스펙트럼 데이터를 생성하고, 2496개의 2차 스펙트럼 데이터에서 2496개 파장별 레퍼런스 스펙트럼 데이터를 일대일로 대응되게 뺀 2496개 파장별 2차 오차정정 스펙트럼 데이터를 생성하도록 구성된다. In the correction data generating step, the data calculation unit 142 irradiates near-infrared light to the tip of the finger from the light source unit 110 in a state where the subject inserts the finger into the dark precursor composition channel 105 and places the tip of the finger in the measurement sphere 103. 2496 primary spectrum data acquired by the photodetector 130 and secondary spectrum data for each 2496 wavelengths are received, and reference spectrum data for each 2496 wavelengths is subtracted in a one-to-one correspondence from the 2496 primary spectrum data. generate primary error correction spectrum data, and generate secondary error correction spectrum data for each 2496 wavelengths by subtracting the reference spectrum data for each wavelength in a one-to-one correspondence from the 2496 secondary spectrum data.

이때, 1차 추출단계는 400nm ~ 1057nm 파장영역사이의 2496개 파장별 1차 오차정정 스펙트럼 데이터 중 400nm~550nm 파장영역의 스펙트럼 데이터를 추출하여 1차 입력데이터로 생성하며, 2차 추출단계는 400nm ~ 1057nm 파장영역사이의 2496개 파장별 2차 오차정정 스펙트럼 데이터 중 400nm~550nm 파장영역의 스펙트럼 데이터를 추출하여 2차 입력데이터로 생성하도록 구성될 수 있으며, 이렇게 생성된 1차 입력데이터와 2차 입력데이터를 바탕으로 상기와 동일한 산출단계를 통해 혈당 수치를 산출할 수 있다. At this time, the first extraction step extracts the spectral data of the 400 nm to 550 nm wavelength range among the 2496 first error correction spectral data for each wavelength between 400 nm and 1057 nm wavelength range and generates it as the first input data, and the second extraction step is to extract the 400 nm It can be configured to generate secondary input data by extracting spectral data in a wavelength range of 400 nm to 550 nm among 2496 secondary error correction spectral data for each wavelength between ~ 1057 nm wavelength range, and the primary input data and the secondary input data thus generated Based on the input data, the blood sugar level may be calculated through the same calculation step as described above.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직할 실시 예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. In the above, the present invention has been shown and described in relation to preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, but the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described. Rather, those skilled in the art will appreciate that many changes and modifications to the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate changes and modifications and equivalents should be regarded as belonging to the scope of the present invention.

101..본체부
103...측정구
105...암전조성채널부
110...광원부
120...분광부
130...광검출부
140...제어부
142...데이터연산부
144...에어공급제어부
150...빛 차단부재
160...에어공급원
101..Body part
103...measuring ball
105 ... dark pre-cursive channel unit
110 ... light source
120 ... spectrometer
130 ... light detection unit
140 ... control unit
142 ... data operation unit
144 ... air supply control unit
150 ... light blocking member
160 ... air supply source

Claims (10)

손가락을 통한 비침습적 혈당측정이 이루어지도록 손가락 말단이 올려지는 측정구가 구비되는 본체부;
상기 본체부에 구비되며, 상기 측정구 상에 올려진 손가락 말단에 근적외선 광을 조사하는 광원부;
상기 본체부에 구비되며, 상기 광원부에서 조사되고 손가락 말단에서 반사된 근적외선 광을 수신하고, 수신된 광을 분광시켜 스펙트럼 데이터를 획득하는 광검출부;
상기 본체부에 구비되며, 획득된 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하는 데이터 연산부가 구성되는 제어부;
상기 측정구로부터 연장 형성되며, 손가락을 삽입하여 상기 측정구측으로 전달되는 외부 빛을 차단하여 상기 손가락 말단 주변의 암흑상태를 조성하는 암전조성채널부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치.
a main body having a measurement sphere on which a tip of a finger is raised so that non-invasive blood glucose measurement is performed through a finger;
a light source unit provided in the main body and radiating near-infrared light to an end of a finger placed on the measuring sphere;
a photodetector provided in the main body to receive near-infrared light irradiated from the light source and reflected from the fingertip, and to obtain spectrum data by splitting the received light;
a control unit provided in the body unit and comprising a data calculation unit configured to calculate a blood sugar level of the subject based on the acquired spectrum data;
Blood glucose using near-infrared spectroscopy, characterized in that it comprises: a dark precursor composition channel part extending from the measurement sphere and blocking external light transmitted to the measurement sphere by inserting a finger to create a dark state around the fingertip. measuring device.
제 1 항에 있어서,
상기 암전조성채널부의 후단부 내면을 따라 구성되며, 손가락과 밀착되어 손가락과 상기 암전조성채널부 사이 틈새를 메워서 상기 암전조성채널부와 손가락 사이공간을 통한 외부 빛의 유입을 차단시키는 빛 차단부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치.
According to claim 1,
A light blocking member formed along the inner surface of the rear end of the dark precursor composition channel unit and in close contact with a finger to block the inflow of external light through the space between the dark precursor composition channel unit and the finger by filling a gap between the finger and the dark precursor composition channel unit. A blood glucose measuring device using near-infrared spectroscopy, characterized in that it further comprises;
제 2 항에 있어서,
상기 본체부 내에 구성되고, 상기 빛 차단부재에 공급하기 위한 에어를 제공하는 에어공급원과, 상기 에어공급원과 상기 빛 차단부재를 연결하여 에어의 공급이 이루어지도록 하는 에어공급유로로 이루어진 에어공급수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치.
According to claim 2,
an air supply unit formed in the main body and including an air supply source for supplying air to the light blocking member, and an air supply passage connecting the air supply source and the light blocking member to supply air; A blood glucose measuring device using near-infrared spectroscopy, characterized in that it further comprises.
제 1 항에 있어서,
상기 암전조성채널부의 길이는 적어도 상기 측정구에 위치시키는 손가락의 말단부로부터 손가락의 첫번째 관절마디 까지의 길이보다 길도록 구성되는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치.
According to claim 1,
The blood glucose measuring device using near-infrared spectroscopy, characterized in that the length of the dark precursor composition channel is at least longer than the length from the distal end of the finger placed on the measurement sphere to the first joint of the finger.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 1차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 1차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 1차 측정과, 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 2차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 2차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 2차 측정을 진행하며,
상기 데이터 연산부는 상기 1차 스펙트럼 데이터와 2차 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치.
According to claim 1,
The control unit proceeds with first near-infrared light irradiation to the fingertip through the light source unit, and performs primary measurement to acquire first spectrum data through the detection unit, and second-order near-infrared light to the fingertip through the light source unit. Investigation is performed to perform secondary measurement to acquire secondary spectrum data through the detection unit;
The blood glucose measuring device using near-infrared spectroscopy, characterized in that the data calculation unit calculates the blood sugar level of the subject based on the first spectrum data and the second spectrum data.
제 5 항에 있어서,
상기 데이터 연산부는,
상기 1차 스펙트럼 데이터로부터 1차 입력데이터를 추출하고, 2차 스펙트럼 데이터로부터 2차 입력데이터를 추출하며, 추출된 상기 1차 입력데이터와 2차 입력데이터에 대한 F-검정을 통해 p-value값을 연산하고,
1차 입력데이터, 2차 입력데이터 및 산출된 p-value 값을 바탕으로 혈당 산출식을 통해 혈당수치를 산출하며,
상기 혈당 산출식은,
" 혈당수치 = ((2차 입력데이터의 평균값 - 1차 입력데이터의 평균값) * p-value값) / 2 " 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 근적외선 분광법을 이용한 혈당측정장치.
According to claim 5,
The data calculation unit,
First input data is extracted from the first spectrum data, second input data is extracted from the second spectrum data, and p-value values are obtained through an F-test on the extracted first and second input data. Calculate,
Based on the primary input data, the secondary input data, and the calculated p-value value, the blood glucose level is calculated through the blood glucose calculation formula,
The blood sugar calculation formula is,
Blood glucose level = ((average value of secondary input data - average value of primary input data) * p-value value) / 2 " blood glucose measuring device using near-infrared spectroscopy, characterized in that consisting of.
손가락의 말단이 올려지는 측정구가 구비된 본체부와, 조사하는 광원부와, 상기 광원부에서 조사되고 손가락 말단에서 반사된 근적외선 광을 수신하고, 수신된 광을 분광시켜 스펙트럼 데이터를 획득하는 광검출부와, 획득된 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하는 데이터 연산부가 구성되는 제어부와, 상기 측정구로부터 연장 형성되며, 손가락을 삽입하여 상기 측정구측으로 전달되는 외부 빛을 차단하여 상기 손가락 말단 주변의 암흑상태를 조성하는 암전조성채널부로 구성된 혈당측정장치를 이용한 혈당측정방법에 있어서,
상기 암전조성 채널부에 손가락을 삽입하고 손가락 말단을 상기 측정구에 위치시켜 손가락을 통한 혈당측정 대기가 이루어지면서 손가락 말단 주변환경이 암흑상태가 되도록 하는 암전조성 및 측정 준비단계와,
상기 측정구에 위치하는 손가락 말단에 근적외선 광을 조사하고, 손가락 말단에서 반사된 광을 수신하고 분광시켜 스펙트럼을 획득하는 스펙트럼 획득단계와,
획득된 스펙트럼을 바탕으로 혈당수치를 산출하는 혈당산출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당측정방법.
A body part equipped with a measurement sphere on which the tip of a finger is raised, a light source unit that irradiates, a photodetector unit that receives the near-infrared light emitted from the light source unit and reflected from the fingertip, and splits the received light to obtain spectrum data; , A control unit comprising a data calculation unit configured to calculate the blood sugar level of the subject based on the obtained spectrum data, and extending from the measurement sphere, and blocking external light transmitted to the measurement sphere by inserting a finger therein, In the blood glucose measurement method using a blood glucose measurement device composed of a dark pre-cursive channel unit that creates a dark state,
A dark precursor composition and measurement preparation step of inserting a finger into the dark precursor composition channel unit and positioning the tip of the finger in the measurement sphere so that the environment around the finger end is in a dark state while waiting for blood glucose measurement through the finger;
A spectrum acquisition step of obtaining a spectrum by radiating near-infrared light to the fingertips located in the measuring sphere, receiving and splitting the light reflected from the fingertips;
A blood glucose measurement method comprising a blood sugar calculation step of calculating a blood sugar level based on the obtained spectrum.
제 7 항에 있어서,
상기 암전조성 및 측정 준비단계는, 상기 암전조성 채널과 손가락 사이에 빛 차단부재를 메워서 상기 암전조성채널부와 손가락 사이공간을 통한 외부 빛의 유입을 차단시키는 추가 빛 차단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈당측정방법.
According to claim 7,
In the darkening composition and measurement preparation step, an additional light blocking step of blocking the inflow of external light through the space between the darkening composition channel and the finger by filling a light blocking member between the darkening composition channel and the finger; further comprising A blood glucose measurement method, characterized in that.
제 7 항에 있어서,
상기 스펙트럼 획득단계는 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 1차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 1차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 1차 측정과, 상기 광원부를 통해 손가락 말단에 대한 2차 근적외선 광조사를 진행하여 상기 검출부를 통해 2차 스펙트럼 데이터의 획득이 이루어지도록 하는 2차 측정을 진행하도록 구성되며,
상기 혈당산출단계는 상기 데이터 연산부는 상기 1차 스펙트럼 데이터와 2차 스펙트럼 데이터를 바탕으로 피검자의 혈당수치를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혈당측정방법.
According to claim 7,
In the spectrum acquisition step, primary measurement is performed by performing primary near-infrared light irradiation on the fingertip through the light source unit to obtain primary spectrum data through the detector, and secondary measurement is performed on the fingertip through the light source unit. It is configured to proceed with near-infrared light irradiation to perform secondary measurement to acquire secondary spectrum data through the detector,
In the blood sugar calculation step, the data calculation unit is configured to calculate the blood sugar level of the subject based on the first spectrum data and the second spectrum data.
제 9 항에 있어서,
상기 혈당산출단계는, 상기 데이터 연산부는, 상기 1차 스펙트럼 데이터로부터 1차 입력데이터를 추출하고, 2차 스펙트럼 데이터로부터 2차 입력데이터를 추출하며, 추출된 상기 1차 입력데이터와 2차 입력데이터에 대한 F-검정을 통해 p-value값을 연산하고, 1차 입력데이터, 2차 입력데이터 및 산출된 p-value 값을 바탕으로 혈당 산출식을 통해 혈당수치를 산출하며, 상기 혈당 산출식은, " 혈당수치 = ((2차 입력데이터의 평균값 - 1차 입력데이터의 평균값) * p-value값) / 2 " 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈당측정방법.
According to claim 9,
In the blood glucose calculation step, the data calculation unit extracts first input data from the first spectrum data, extracts second input data from the second spectrum data, and extracts the first input data and the second input data. A p-value value is calculated through an F-test for , and a blood sugar level is calculated through a blood sugar calculation formula based on the first input data, the second input data, and the calculated p-value value, and the blood sugar calculation formula is, Blood glucose level = ((average value of the second input data - average value of the first input data) * p-value value) / 2 ".
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