WO2020130571A1 - Non-invasive blood testing device and method - Google Patents

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WO2020130571A1
WO2020130571A1 PCT/KR2019/017876 KR2019017876W WO2020130571A1 WO 2020130571 A1 WO2020130571 A1 WO 2020130571A1 KR 2019017876 W KR2019017876 W KR 2019017876W WO 2020130571 A1 WO2020130571 A1 WO 2020130571A1
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optical
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blood test
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PCT/KR2019/017876
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이성철
한철구
박원기
김경국
권순환
노범래
이원석
임광균
최희정
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전자부품연구원
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Abstract

According to a non-invasive blood testing apparatus of the present invention, a blood testing method in the non-invasive blood testing apparatus of the present invention supports a dual mode such that selection of any one test mode between a transmittance test mode and a reflectance test mode is possible in accordance with the composition of the blood.

Description

비침습형 혈액 검사 장치 및 그 방법Non-invasive blood test apparatus and method
본 발명은 광을 이용하여 비침습 방식으로 혈액 속의 혈당, 요소, 콜레스테롤과 같은 미소 성분을 검사하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for inspecting minute components such as blood sugar, urea and cholesterol in blood in a non-invasive manner using light.
현재 혈액 속 혈당 등의 성분을 검사하는 대표적인 방식은 혈액 샘플을 추출하여 전용 검사기를 이용하여 측정하는 침습 방식이다. 이러한 침습 방식과는 다르게, 혈당과 같은 혈액 상태를 상시 확인해야 하는 환자들의 심리적 안정, 검사 소요시간 및 불편함 해소하기 위한 비침습 방식의 혈액 검사 기술이 현재 활발히 연구되고 있다.Currently, a representative method for testing components such as blood sugar in blood is an invasive method in which a blood sample is extracted and measured using a dedicated tester. Unlike this invasive method, a non-invasive blood test technique for solving psychological stability, test duration, and discomfort of patients who need to check blood conditions such as blood sugar at all times is currently being actively researched.
비침습형 혈액 검사기술 중에서 광을 이용한 비침습형 기술이 있다. Among non-invasive blood test techniques, there is a non-invasive technique using light.
비침습형 혈액 검사기로서는 적외선 광원을 이용한 검출 방식이 알려져 있다. 이 검출 방식에서는 혈액 속 Glucose와 반응하는 적외선 파장을 혈액에 조사하였을 때 투과된 적외선의 강도를 정상인의 혈액과 당뇨병 환자의 혈액을 비교하는 방식으로 혈액 상태를 검출한다. 이러한 방식에는 하나의 포토다이오드(Photo Diode) 소자와 복수의 LED소자를 이용한 광학 모듈(이하, 광학식 비침습 혈액 검사 장치라 함)로 구현되고 있다.As a non-invasive blood tester, a detection method using an infrared light source is known. In this detection method, when the infrared wavelength that reacts with Glucose in the blood is irradiated to the blood, the blood state is detected by comparing the intensity of the transmitted infrared rays with normal human blood and diabetic blood. In this method, it is implemented as an optical module (hereinafter referred to as an optical non-invasive blood test apparatus) using a single photodiode element and a plurality of LED elements.
이러한 광학식 비침습 혈액 검사 장치는 그 동작원리에 따라 크게 반사형 및 투과형으로 구분할 수 있다. The optical non-invasive blood test apparatus can be largely classified into a reflective type and a transmissive type according to its operating principle.
반사형 광학식 비침습 혈액 검사 장치는 개개인의 피부상태(색, 두께 등)에 따른 빛의 반사 특성이 달라 측정값에 대한 기준점을 설정하기가 매우 어려운 단점이 있다.The reflective optical non-invasive blood test device has a disadvantage in that it is very difficult to set a reference point for a measured value due to different light reflection characteristics according to an individual's skin condition (color, thickness, etc.).
투과형 광학식 비침습 혈액 검사 장치는 피하지방 등 인체 내부에 존재하는 다양한 광학적 감쇄 및 잡음원으로 인해 그 정밀도를 확보하기가 어려운 단점이 있다.The transmissive optical non-invasive blood test apparatus has a drawback that it is difficult to secure its precision due to various optical attenuation and noise sources existing inside the human body such as subcutaneous fat.
이러한 이유로 현재, 광을 이용한 비침습형 혈액 검사 제품들은 산소 포화도나 맥박 등 단순한 검사를 제외한 혈당, 요소 등의 다른 성분 검사에는 적용하기 어려운 단점이 잇다.For this reason, currently, non-invasive blood test products using light have a disadvantage that it is difficult to apply to other components such as blood sugar and urea except simple tests such as oxygen saturation or pulse.
이러한 단점들을 극복하기 위해, 최근 할로겐 램프 등의 연속 광원을 활용한 고정밀 광학 혈액 검사 장치가 개발된바 있다. 그러나, 이 검사 장치는 스펙트럼 분석기 등 고가의 부품을 필요로 하고, 측정 기기의 크기가 크기 때문에 개인이 활용하거나 웨어러블(wearable) 기기로 구현하는데 한계가 있다.To overcome these drawbacks, a high-precision optical blood test apparatus using a continuous light source such as a halogen lamp has been recently developed. However, this inspection device requires expensive parts such as a spectrum analyzer, and since the size of the measurement device is large, it is limited to be utilized by an individual or implemented as a wearable device.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 웨어러블(wearable) 기기로 활용하기 위해 소형화 및 저가로 구현 가능하며, 측정값의 오차를 줄일 수 있는 비침습형 혈액 검사 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is to solve the above-mentioned problems and can be implemented at a small size and low cost for use as a wearable device, and to provide a non-invasive blood test apparatus and method for reducing errors in measurement values. There is this.
본 발명의 전술한 목적들 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해진다. The above-mentioned objects and other objects, advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified through the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 비침습형 혈액 검사 장치에서의 혈액 검사 방법은, 특정 신체 부위를 사이에 두고 서로 마주하는 제1 및 제2 광학 모듈 중에서, 제1 광학 모듈에 포함된 제1 LED 소자가 제1 광 신호를 출력하는 단계; 제1 광학 모듈에 포함된 포토다이오드 소자가 상기 특정 신체 부위에 반사된 상기 제1 광 신호를 수신하는 단계; 제1 광학 모듈에 포함된 제2 LED 소자가 제2 광 신호를 출력하는 단계; 제1 광학 모듈에 포함된 포토다이오드 소자가 상기 특정 신체 부위를 투과한 상기 제2 광 신호를 수신하는 단계; 상기 제1 광학 모듈에 포함된 컨트롤 IC가 상기 포토다이오드 소자가 수신한 상기 제1 및 제2 광 신호를 디지털 형태의 반사 데이터와 투과 데이터로 각각 변환하는 단계; 및 상기 컨트롤 IC가 상기 반사 데이터와 상기 투과 데이터를 분석하여, 혈액 성분을 분석하는 단계를 포함한다.In the blood test method of the non-invasive blood test apparatus of the present invention, among the first and second optical modules facing each other with a specific body part therebetween, the first LED element included in the first optical module is the first light Outputting a signal; A photodiode element included in a first optical module receiving the first optical signal reflected on the specific body part; A second LED element included in the first optical module outputting a second optical signal; Receiving the second optical signal transmitted through the specific body part by a photodiode element included in the first optical module; A step in which the control IC included in the first optical module converts the first and second optical signals received by the photodiode element into reflected data and transmitted data in digital form, respectively; And analyzing the blood component by analyzing the reflection data and the transmission data by the control IC.
본 발명의 비침습형 혈액 검사 장치는 특정 신체 부위를 사이에 두고 서로 마주하는 제1 및 제2 광학 모듈을 포함하고, 상기 제1 광학 모듈은 제1 LED 소자, 제1 포토다이오드 소자 및 컨트롤 IC를 포함하고, 상기 제2 광학 모듈은 제2 LED 소자 및 제2 포토다이오드 소자를 포함하고, 상기 제1 포토다이오드 소자는, 상기 제1 LED 소자에서 출력한 제1 광 신호가 상기 특정 신체 부위에 반사된 상기 제1 광 신호를 수신하고, 상기 제2 LED 소자에서 출력한 제2 광 신호가 상기 특정 신체 부위를 투과한 상기 제2 광 신호를 각각 수신하고, 상기 컨트롤 IC는, 상기 제1 포토다이오드 소자가 수신한 상기 제1 및 제2 광 신호를 디지털 형태의 반사 데이터와 투과 데이터로 각각 변환하고, 상기 반사 데이터와 상기 투과 데이터를 이용하여, 혈액 성분을 검사한다.The non-invasive blood test apparatus of the present invention includes first and second optical modules facing each other with a specific body part interposed therebetween, wherein the first optical module includes a first LED element, a first photodiode element and a control IC. Including, the second optical module includes a second LED element and a second photodiode element, the first photodiode element, the first optical signal output from the first LED element to the specific body part Receiving the reflected first optical signal, the second optical signal output from the second LED element receives the second optical signal transmitted through the specific body part, respectively, the control IC, the first photo The first and second optical signals received by the diode element are respectively converted into reflection data and transmission data in digital form, and blood components are examined using the reflection data and the transmission data.
본 발명의 비침습형 혈액 검사 장치에 따르면, 혈액 성분에 따라서 투과형 검사 모드 및 반사형 검사 모드 중 어느 하나의 검사 모들의 선택이 가능하도록 듀얼 모드를 지원하며, 어느 한 검사 모드에서 측정된 측정 데이터를 다른 검사 모드에서 측정된 측정 데이터를 보정하기 위한 데이터로 활용함으로써, 측정 데이터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.According to the non-invasive blood test apparatus of the present invention, a dual mode is supported to enable selection of any one of the transmissive test mode and the reflective test mode according to blood components, and measurement data measured in one test mode By using as the data for correcting the measured data measured in different inspection modes, it is possible to improve the reliability of the measured data.
또한 본 발명의 비침습형 혈액 검사 장치에 따르면, 하나의 포토 다이오드 소자와 복수의 LED 소자를 하나의 기판 상에 실장하여 하나의 모듈로 구현한 기존과는 다르게, 복수의 LED 소자를 적절한 개수로 분리하여 2개의 모듈들로 구현함으로써, 기판 사이즈를 줄일 수 있고, 이에 따라 웨어러블 기기로 설계가 가능하다.In addition, according to the non-invasive blood test apparatus of the present invention, unlike a conventional method in which a single photodiode element and a plurality of LED elements are mounted on a substrate and implemented as a module, a plurality of LED elements are appropriately numbered. By separating and implementing with two modules, the board size can be reduced, and accordingly, it can be designed as a wearable device.
또한, 본 발명의 비침습형 혈액 검사 장치에 따르면, 2개의 모듈들에 분리되어 탑재된 LED 소자들이 서로 다른 파장의 광원을 출사함으로써, 다양한 파장의 광원을 선택적으로 사용하여 다양한 혈액 성분을 측정할 수 있다.In addition, according to the non-invasive blood test apparatus of the present invention, the LED elements separated and mounted in two modules emit light sources of different wavelengths, thereby selectively measuring various blood components using light sources of various wavelengths. Can.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a non-invasive blood test apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치의 블록도.Figure 2 is a block diagram of a non-invasive blood test apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 다른 컨트롤 IC의 내부 구성을 나타내는 블록도.3 is a block diagram showing the internal configuration of a control IC according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 방법을 나타내는 흐름도.Figure 4 is a flow chart showing a non-invasive blood test method according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
본 발명은 광학모듈 구현방법에 관한 것으로, 2개의 광학 모듈들로 설계되고, 각 모듈은 투과형 검사 모드 및 반사형 검사 모드로 이루어진 듀얼 모드로 동작하여, 각 모드에서의 측정결과를 상호 reference로 활용하여 측정결과의 신뢰성을 향상시키는 데 종래와 차별성이 있다. 이때, 각 광학 모듈에 분산 배치된 발광 소자들은 다양한 파장을 갖는 광 신호(광원)를 출력함으로써, 다양한 파장들에 따라 다양한 혈액 성분을 분석할 수 있다. 즉, 혈액 성분 중 측정하고자 하는 성분의 특성 파장을 단수 혹은 복수개로 구성하여, 혈당, 요소, 콜레스테롤, 산소포화도 등 다수의 반응 파장으로 다양한 혈액 성분을 분석할 수 있다. 또한, 본 발명은 반도체 기반의 저가의 광학 소자들을 2개의 광학 모듈에 분산 배치함으로써, 소형화로 구현이 가능하며, 귓불, 손아귀 등 다양한 신체 부위를 측정대상으로 할 수 있어 개인 맞춤형 건강관리(health care)에 적용할 수 있다.The present invention relates to a method for implementing an optical module, which is designed with two optical modules, and each module operates in a dual mode consisting of a transmissive inspection mode and a reflective inspection mode, and utilizes measurement results in each mode as a cross reference Therefore, there is a difference from the prior art in improving the reliability of measurement results. At this time, the light emitting elements dispersedly disposed in each optical module may analyze various blood components according to various wavelengths by outputting light signals (light sources) having various wavelengths. That is, by configuring the characteristic wavelength of a component to be measured among blood components in a singular or plural number, various blood components can be analyzed with multiple reaction wavelengths such as blood sugar, urea, cholesterol, and oxygen saturation. In addition, the present invention can be realized by miniaturization by distributing semiconductor-based low-cost optical elements in two optical modules, and can measure various body parts such as earlobe and hand, so that personalized health care is possible. ).
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a non-invasive blood test apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치(300)는 2개의 광학 모듈들(100, 200)을 포함한다.1, the non-invasive blood test apparatus 300 according to an embodiment of the present invention includes two optical modules (100, 200).
2개의 광학 모듈들(100, 200)은 사람의 특정 신체 부위를 나타내는 측정 대상체(10)를 사이에 두고 서로 마주하는 방향으로 배치된다. 특정 신체 부위는, 예를 들면, 귓볼, 손가락 등일 수 있다.The two optical modules 100 and 200 are disposed in a direction facing each other with the measurement object 10 representing a specific body part of a person interposed therebetween. The specific body part may be, for example, an ear ball, a finger, or the like.
제1 광학 모듈(100)은 제1 기판(110)과 상기 제1 기판(110) 상에 실장되는 발광 소자(111)와 수광 소자(113)를 포함한다. 제1 기판(110)은 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 발광 소자(111)는 다수의 LED 소자들을 포함한다. 도면의 간략화를 위해, 도 1에서는 하나의 LED 소자만이 도시된다. 수광 소자(113)는 포토다이오드 소자일 수 있다. 다수의 LED 소자들은 서로 다른 파장을 갖는 광 신호(광원)를 각각 출력한다. 포토다이오드 소자(113)는 각 LED 소자로부터 출력된 광 신호가 측정 대상체(10)에 반사된 광 신호를 수신할 수 있다. 또한, 포토다이오드 소자(113)는 제2 광학 모듈(200)에 포함된 발광 소자(211)로부터 출력된 광 신호(광원)가 측정 대상체(10)를 투과한 광 신호를 수신할 수 있다. 포토다이오드 소자(113)가 상기 반사된 광 신호를 수신하는 경우를 '반사형 검사 모드'로 정의하고, 포토다이오드 소자(113)가 상기 투과한 광 신호를 수신하는 경우를 '투과형 검사 모드'로 정의한다. 도 1에서 점선 화살표는 반사형 검사 모드에서 광 신호의 이동 경로를 나타내고, 실선 화살표는 투과형 검사 모드에서 광 신호의 이동 경로를 나타낸다. 포토다이오드 소자(113)는 반사형 검사 모드 또는 투과형 검사 모드에서 수신한 광 신호를 전기적 신호를 변환한다. 이렇게 변환된 전기적 신호는 산소 포화도, 혈당, 요소 등과 같은 혈액 성분 검사에 이용된다. The first optical module 100 includes a first substrate 110 and a light emitting element 111 and a light receiving element 113 mounted on the first substrate 110. The first substrate 110 may be a printed circuit board (PCB). The light emitting element 111 includes a plurality of LED elements. For simplicity of the drawing, only one LED element is shown in FIG. 1. The light receiving element 113 may be a photodiode element. A plurality of LED elements output light signals (light sources) having different wavelengths, respectively. The photodiode element 113 may receive an optical signal in which the optical signal output from each LED element is reflected on the measurement object 10. Also, the photodiode element 113 may receive an optical signal from which the light signal (light source) output from the light emitting element 211 included in the second optical module 200 passes through the measurement object 10. A case where the photodiode element 113 receives the reflected optical signal is defined as a'reflective inspection mode', and a case where the photodiode element 113 receives the transmitted optical signal is referred to as a'transmissive inspection mode'. define. In FIG. 1, a dotted line arrow indicates a movement path of the optical signal in the reflective inspection mode, and a solid line arrow indicates a movement path of the optical signal in the transmission inspection mode. The photodiode element 113 converts the optical signal received in the reflective inspection mode or the transmissive inspection mode into an electrical signal. The converted electrical signal is used to test blood components such as oxygen saturation, blood sugar, and urea.
상기 제1 광학 모듈(100)과 유사하게, 제2 광학 모듈(200)은 제2 기판(210)과 상기 제2 기판(210) 상에 실장되는 발광 소자와 수광 소자를 포함한다. 제2 기판(210)은 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 소자(211)는 다수의 LED 소자들을 포함한다. 도면의 간략화를 위해, 도 1에서는 하나의 LED 소자만이 도시된다. 수광 소자(213)는 포토다이오드 소자일 수 있다. 다수의 LED 소자들은 서로 다른 파장을 갖는 광 신호(광원)를 각각 출력한다. 포토다이오드 소자(213)는 각 LED 소자로부터 출력된 광 신호가 측정 대상체(10)에 반사된 광 신호를 수신할 수 있다. 또한, 포토다이오드 소자(213)는 제2 광학 모듈(200)에 포함된 발광 소자(111)로부터 출력된 광 신호(광원)가 측정 대상체(10)를 투과한 광 신호를 수신할 수 있다. 포토다이오드 소자(213)가 상기 반사된 광 신호를 수신하는 경우를 '반사형 검사 모드'로 정의하고, 포토다이오드 소자(213)가 상기 투과한 광 신호를 수신하는 경우를 '투과형 검사 모드'로 정의한다. 포토다이오드 소자(213)는 반사형 검사 모드 또는 투과형 검사 모드에서 수신한 광 신호를 전기적 신호를 변환한다. 이렇게 변환된 전기적 신호는 산소 포화도, 혈당, 요소 등과 같은 혈액 성분 검사에 이용된다.Similar to the first optical module 100, the second optical module 200 includes a second substrate 210 and a light emitting element and a light receiving element mounted on the second substrate 210. The second substrate 210 may be a printed circuit board. The light emitting element 211 includes a plurality of LED elements. For simplicity of the drawing, only one LED element is shown in FIG. 1. The light receiving element 213 may be a photodiode element. A plurality of LED elements output light signals (light sources) having different wavelengths, respectively. The photodiode element 213 may receive an optical signal in which the optical signal output from each LED element is reflected on the measurement object 10. Also, the photodiode element 213 may receive an optical signal from which the light signal (light source) output from the light emitting element 111 included in the second optical module 200 passes through the measurement object 10. A case where the photodiode element 213 receives the reflected optical signal is defined as a'reflective inspection mode', and a case where the photodiode element 213 receives the transmitted optical signal is referred to as a'transmissive inspection mode'. define. The photodiode element 213 converts the optical signal received in the reflective inspection mode or the transmissive inspection mode into an electrical signal. The converted electrical signal is used to test blood components such as oxygen saturation, blood sugar, and urea.
이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치는 하나의 광학 모듈로 구현된 종래의 비침습형 혈액 검사 장치와는 다르게 2개의 광학 모듈(100, 200)로 구현된다. As such, the non-invasive blood test apparatus according to an embodiment of the present invention is implemented with two optical modules 100 and 200, unlike the conventional non-invasive blood test apparatus implemented with one optical module.
즉, 종래의 비침습형 혈액 검사 장치는 하나의 기판 상에 실장된 하나의 포토다이오드 소자와 복수의 LED 소자들을 포함하는 하나의 광학 모듈로 설계되는 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치(300)는 복수의 LED 소자들이 2개의 기판에 분산 배치되고, 각 기판에 포토다이오드가 하나씩 실장되는 2개의 광학 모듈들(100, 200)을 포함하도록 구성된다. That is, the conventional non-invasive blood test apparatus is designed as one optical module including one photodiode element and a plurality of LED elements mounted on one substrate, while the non-invasive type according to an embodiment of the present invention The blood test apparatus 300 is configured to include two optical modules 100 and 200 in which a plurality of LED elements are dispersedly disposed on two substrates and one photodiode is mounted on each substrate.
이러한 본 발명에서는, 광학 소자들이 2개의 기판에 분산 배치되므로, 기판 사이즈를 줄일 수 있고, 이로 인해 제품 소형화 및 웨어러블 기기로 설계가 가능하다.In the present invention, since the optical elements are dispersedly disposed on two substrates, the substrate size can be reduced, thereby miniaturizing the product and designing it as a wearable device.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a non-invasive blood test apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a non-invasive blood test apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 장치는 물리적으로 분리된 2개의 광학 모듈들(100, 200)과 이들을 연결하는 연결부재(150)를 포함한다. 이때, 연결 부재는 2개의 광학 모듈들(100, 200)을 전기적으로 연결하기 위한 플렉서블 케이블을 포함할 수 있다.2, the non-invasive blood test apparatus according to an embodiment of the present invention includes two physically separated optical modules 100 and 200 and a connecting member 150 connecting them. In this case, the connecting member may include a flexible cable for electrically connecting the two optical modules 100 and 200.
도 1에서 설명한 바와 같이, 각 광학 모듈은 복수의 LED 소자들과 하나의 포토다이오드 소자를 포함한다. 본 실시 예에서는 각 광학 모듈에 탑재되는LED 소자들의 개수를 3개로 한정한다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 각 광학 모듈에 탑재되는LED 소자들의 개수는 설계 비용 및 기판 사이즈 등과 같은 설계 변수 등을 적절히 고려하여 4개 이상으로 결정될 수도 있다.As described in FIG. 1, each optical module includes a plurality of LED elements and a photodiode element. In this embodiment, the number of LED elements mounted in each optical module is limited to three. However, the present invention is not limited thereto, and the number of LED elements mounted in each optical module may be determined to be four or more by appropriately considering design variables such as design cost and substrate size.
제1 광학 모듈(100)은 제1 기판(110)과, 제1 기판(110) 상에 실장된 제1-1 내지 제1-3 LED 소자들(111A, 111B 및 111C)과 제1 포토다이오드 소자(113, PD1)를 포함하며, 추가로, 제1 기판(110) 상에는 컨트롤 IC(119)가 더 실장 된다. 본 실시 예에서는, 컨트롤 IC(119)가 제1 광학 모듈(100)에 포함된 것으로 설명하고 있으나, 제2 광학 모듈(200)에 포함될 수도 있다. 즉, 컨트롤 IC(119)는 제2 광학 모듈(210)의 제2 기판(210) 상에 실장될 수도 있다.The first optical module 100 includes a first substrate 110, first to first 1-3 LED elements 111A, 111B, and 111C mounted on the first substrate 110 and a first photodiode The devices 113 and PD1 are included, and further, a control IC 119 is further mounted on the first substrate 110. In this embodiment, the control IC 119 is described as being included in the first optical module 100, but may be included in the second optical module 200. That is, the control IC 119 may be mounted on the second substrate 210 of the second optical module 210.
제2 광학 모듈(200)은 제2 기판(210)과, 제2 기판(210) 상에 실장되는 제2-1 내지 제2-3 LED 소자들(111A, 111B 및 111C)과 제2 포토 다이오드 소자(213, PD2)을 포함한다. The second optical module 200 includes a second substrate 210, 2-1 to 2-3 LED elements 111A, 111B, and 111C mounted on the second substrate 210 and a second photodiode And devices 213 and PD2.
제1 광학 모듈(100)에 포함된 제1-1 내지 제1-3 LED 소자들(111A, 111B 및 111C)과 제1 포토다이오드 소자(113)는 제1 기판(110) 상에 패터닝된 신호 배선에 의해 컨트롤 IC(119)와 전기적으로 연결된다.The 1-1 to 1-3 LED elements 111A, 111B and 111C included in the first optical module 100 and the first photodiode element 113 are signals patterned on the first substrate 110. It is electrically connected to the control IC 119 by wiring.
제2 광학 모듈(200)에 포함된 제2-1 내지 제2-3 LED 소자들(211A, 211B 및 211C)과 제2 포토 다이오드 소자(213)는 제2 기판(110) 상에 패터닝된 신호 배선, 연결 부재(150)에 포함된 플렉서블 케이블 및 제1 기판(110) 상에 패터닝된 신호 배선에 컨트롤 IC(119)와 전기적으로 연결된다.The 2-1 to 2-3 LED elements 211A, 211B and 211C included in the second optical module 200 and the second photodiode element 213 are signals patterned on the second substrate 110 The control IC 119 is electrically connected to the wiring, the flexible cable included in the connecting member 150, and the signal wiring patterned on the first substrate 110.
LED 소자들(111A, 111B, 111C, 211A, 211B 및 211C)은 발광 소자로서, 서로 다른 특정 파장을 갖는 광 신호를 각각 출력한다. 이를 위해, 도시하지는 않았으나, 각 LED 소자는 베이스 기판, 상기 베이스 기판 상에 배치되는 LED 칩 및 상기 LED 칩 상에 배치되는 필터층을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 LED 칩은 상부 반도체층, 활성층 및 하부 반도체층을 포함한다. 상기 활성층은 광을 방출하도록 질화갈륨계 화합물로 이루어질 수 있다. 필터층은 특정 파장 대역의 광 신호를 선택적으로 투과시키기 위한 필터층일 수 있다. 본 실시 예에서는, 상기 필터층에 의해, 상기 활성층에서 방출하는 광의 스펙트럼 폭이 특정 파장을 중심으로 하는 상기 특정 파장 대역(예, 10nm 이하)으로 설정될 수 있다. 이러한 필터층은, 예를 들면, 단파장 투과 필터층(short-wave pass filter layer), 장파장 투과 필터층(long-wave pass filter layer), 대역 투과 간섭 필터층(bandpass filter layer)중 어느 하나로 구현될 수 있다. The LED elements 111A, 111B, 111C, 211A, 211B, and 211C are light emitting elements and output optical signals having different specific wavelengths, respectively. To this end, although not shown, each LED element may be configured to include a base substrate, an LED chip disposed on the base substrate, and a filter layer disposed on the LED chip. The LED chip includes an upper semiconductor layer, an active layer and a lower semiconductor layer. The active layer may be made of a gallium nitride-based compound to emit light. The filter layer may be a filter layer for selectively transmitting optical signals of a specific wavelength band. In this embodiment, by the filter layer, the spectral width of light emitted from the active layer may be set to the specific wavelength band (eg, 10 nm or less) centering on a specific wavelength. The filter layer may be implemented as, for example, a short-wave pass filter layer, a long-wave pass filter layer, or a bandpass filter layer.
제1 및 제2 포토다이오드 소자들(113, 213) 각각은 수광 소자로서, 인듐갈륨아세나이드(indium gallium arsenide, InGaAs) 또는 실리콘(silicon) 계열의 포토다이오드 소자가 이용될 수 있다. InGaAs 계열의 포토다이오드 소자의 경우, 700 ~ 1800nm의 광 신호를 수신하고, 실리콘 계열의 포토다이오드의 경우, 400 ~ 1000nm 의 광 신호를 수신한다. 이에 따라, 각 LED 소자들에서 선택적으로 출력되는 광 신호는 상기 범위 내의 파장으로 설정된다.Each of the first and second photodiode devices 113 and 213 is a light-receiving device, and an indium gallium arsenide (InGaAs) or silicon-based photodiode device may be used. In the case of an InGaAs-based photodiode device, an optical signal of 700 to 1800 nm is received, and for a silicon-based photodiode, an optical signal of 400 to 1000 nm is received. Accordingly, the optical signal selectively output from each LED element is set to a wavelength within the above range.
컨트롤 IC(119)은 LED 소자들(111A, 111B, 111C, 211A, 211B 및 211C)과 포토다이오드 소자들(113, 213)의 전반적인 동작(예를 들면, 듀얼 모드, 동작 타이밍)을 제어하는 동시에, 상기 광학 소자들에 의해 측정된 측정 데이터에 대한 분석 작업을 처리한다. The control IC 119 controls the overall operation (eg, dual mode, operation timing) of the LED elements 111A, 111B, 111C, 211A, 211B, and 211C and the photodiode elements 113, 213 at the same time. , Analyze the measurement data measured by the optical elements.
이하, 도 3을 참조하여, 컨트롤 IC(119)에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the control IC 119 will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3은 본 발명의 실시 예에 다른 컨트롤 IC의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing the internal configuration of a control IC according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤 IC(119)는 입력 인터페이스(31), 프로세서(32), 구동부(33), A/D 변환부(34), 통신부(35) 및 메모리(36)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the control IC 119 according to an embodiment of the present invention includes an input interface 31, a processor 32, a driving unit 33, an A/D conversion unit 34, a communication unit 35, and a memory (36).
입력 인터페이스(31)는 사용자 입력에 응답하여 비침습형 혈액 검사 장치(300)의 동작 시작을 나타내는 온(ON) 신호를 생성하고, 이를 프로세서(32)로 입력한다.The input interface 31 generates an ON signal indicating the start of the operation of the non-invasive blood test apparatus 300 in response to a user input, and inputs it to the processor 32.
프로세서(32)는 주변 구성들(31, 33, 34, 35 및 36)의 전반적인 동작을 제어 및 관리한다. 프로세서(32)는 타이밍 제어 로직(32A), 데이터 보상 로직(32B) 및 데이터 분석 로직(32C)를 포함한다. The processor 32 controls and manages the overall operation of the peripheral components 31, 33, 34, 35 and 36. The processor 32 includes timing control logic 32A, data compensation logic 32B, and data analysis logic 32C.
타이밍 제어 로직(32A)은 상기 입력 인터페이스로부터 입력된 상기 온 신호에 응답하여 LED 소자들(111A, 111B, 111C, 211A, 211B 및 211C)과 포토다이오드 소자들(113, 213)의 동작 타이밍을 제어한다. 여기서, 동작 타이밍은 반사형 검사 모드에 대응하는 동작 타이밍과 투과형 검사 모드에 대응하는 동작 타이밍을 포함한다. 반사형 검사 모드에 대응하는 동작 타이밍과 투과형 검사 모드에 대응하는 동작 타이밍은 교대로 발생할 수 있다.The timing control logic 32A controls the operation timing of the LED elements 111A, 111B, 111C, 211A, 211B and 211C and the photodiode elements 113 and 213 in response to the on signal input from the input interface. do. Here, the operation timing includes an operation timing corresponding to the reflective inspection mode and an operation timing corresponding to the transmissive inspection mode. The operation timing corresponding to the reflective inspection mode and the operation timing corresponding to the transmissive inspection mode may alternately occur.
반사형 검사 모드에 대응하는 동작 타이밍은 제1 광학 모듈(100)의 동작 타이밍 및 제2 광학 모듈(200)의 동작 타이밍으로 구분할 수 있다. 반사형 검사 모드의 제1 광학 모듈(100)의 동작 타이밍에서는, LED 소자들(111A, 111B 및 111C)과 포토다이오드 소자(113)가 활성화되고, LED(211A, 211B 및 211C)과 포토다이오드 소자(213)가 비활성화된다. 또한, 반사형 검사 모드의 제1 광학 모듈(100)의 동작 타이밍에서는, LED 소자들(111A, 111B 및 111C)이 일정 시간 간격을 두고 서로 다른 파장을 갖는 광 신호를 순차적으로 방출하고, 포토다이오드 소자(113)는 LED 소자들(111A, 111B 및 111C)이 방출한 광 신호가 특정 신체 부위(도 1의 10)에 반사된 광 신호를 순차적으로 수신한다. 여기서, 광 신호를 동시에 방출하면, 광 신호 간의 간섭이 일어날 수 있다. 따라서, 광 신호 간의 간섭을 없애기 위해, LED 소자들(111A, 111B 및 111C)은 상기 광 신호를 순차적으로 방출하도록 제어되는 것이 바람직하다.The operation timing corresponding to the reflective inspection mode may be divided into an operation timing of the first optical module 100 and an operation timing of the second optical module 200. At the operation timing of the first optical module 100 in the reflective inspection mode, the LED elements 111A, 111B and 111C and the photodiode element 113 are activated, and the LEDs 211A, 211B and 211C and the photodiode element 213 is deactivated. In addition, at the operation timing of the first optical module 100 in the reflective inspection mode, the LED elements 111A, 111B, and 111C sequentially emit optical signals having different wavelengths at regular time intervals, and photodiodes. The element 113 sequentially receives the light signals emitted by the LED elements 111A, 111B, and 111C reflected on a specific body part (10 in FIG. 1). Here, when the optical signals are simultaneously emitted, interference between the optical signals may occur. Therefore, in order to eliminate interference between optical signals, it is preferable that the LED elements 111A, 111B and 111C are controlled to sequentially emit the optical signals.
유사하게, 반사형 검사 모드의 제2 광학 모듈(200)의 동작 타이밍에서는, LED 소자들(111A, 111B 및 111C)과 포토다이오드 소자(113)가 비활성화되고, LED 소자들(211A, 211B 및 211C)과 포토다이오드 소자(213)가 활성화된다. 또한, 반사형 검사 모드의 제2 광학 모듈(200)의 동작 타이밍에서는, LED 소자들(211A, 211B 및 211C)이 일정 시간 간격을 두고 서로 다른 파장을 갖는 광 신호를 순차적으로 방출하고, 포토다이오드 소자(213)가 LED 소자들(211A, 211B 및 211C)이 방출한 광 신호가 특정 신체 부위에 반사된 광 신호를 순차적으로 수신한다. 이러한 제1 광학 모듈(100)의 동작 타이밍 및 제2 광학 모듈(200)의 동작 타이밍은 교대로 발생할 수 있다.Similarly, at the operation timing of the second optical module 200 in the reflective inspection mode, the LED elements 111A, 111B and 111C and the photodiode element 113 are deactivated, and the LED elements 211A, 211B and 211C ) And photodiode element 213 are activated. In addition, at the operation timing of the second optical module 200 in the reflective inspection mode, the LED elements 211A, 211B, and 211C sequentially emit optical signals having different wavelengths at regular time intervals, and photodiodes The element 213 sequentially receives the light signals emitted by the LED elements 211A, 211B, and 211C, reflected by a specific body part. The operation timing of the first optical module 100 and the operation timing of the second optical module 200 may alternately occur.
투과형 검사 모드에 대응하는 제1 동작 타이밍에서는, 제1 광학 모듈(100)의 LED 소자들(111A, 111B, 111C)과 제2 광학 모듈(200)의 포토다이오드 소자(213)가 활성화되고, 제1 광학 모듈(100)의 포토다이오드(113)와 제2 광학 모듈(200)의 LED 소자들(211A, 211B, 211C)이 비활성화된다. 투과형 검사 모드에 대응하는 제2 동작 타이밍에서는, 반대로 제1 광학 모듈(100)의 LED 소자들(111A, 111B, 111C)과 제2 광학 모듈(200)의 포토다이오드 소자(213)가 비활성화되고, 제1 광학 모듈(100)의 포토다이오드(113)와 제2 광학 모듈(200)의 LED 소자들(211A, 211B, 211C)이 활성화된다. 투과형 검사 모드에 대응하는 제1 및 제2 동작 타이밍은 교대로 발생할 수 있다.At the first operation timing corresponding to the transmissive inspection mode, the LED elements 111A, 111B, 111C of the first optical module 100 and the photodiode element 213 of the second optical module 200 are activated, and The photodiodes 113 of the 1 optical module 100 and the LED elements 211A, 211B, 211C of the second optical module 200 are deactivated. In the second operation timing corresponding to the transmissive inspection mode, on the contrary, the LED elements 111A, 111B, 111C of the first optical module 100 and the photodiode element 213 of the second optical module 200 are deactivated, The photodiodes 113 of the first optical module 100 and the LED elements 211A, 211B, 211C of the second optical module 200 are activated. The first and second operation timings corresponding to the transmissive inspection mode may alternately occur.
타이밍 제어 로직(32A)는 각 검사 모드에 대응하는 동작 타이밍에 대응하는 타이밍 신호를 구동부(33)로 입력한다.The timing control logic 32A inputs a timing signal corresponding to the operation timing corresponding to each inspection mode to the driver 33.
구동부(33)는 타이밍 제어 로직(32A)로부터 입력된 타이밍 신호에 응답하여 반사형 검사 모드에 대응하는 제1 구동 신호와 투과형 검사 모드에 대응하는 제2 구동 신호를 LED 소자들(111A, 111B, 111C, 211A, 211B 및 211C)과 포토다이오드 소자들(113, 213)로 출력한다. 이때, 구동부(33)는 타이밍 제어 로직 의해 결정된 동작 타이밍에 따라 제1 및 제2 구동 신호를 교대로 출력할 수 있다.The driver 33 responds to the timing signal input from the timing control logic 32A, and displays the first driving signal corresponding to the reflective inspection mode and the second driving signal corresponding to the transmissive inspection mode as LED elements 111A, 111B, 111C, 211A, 211B and 211C) and photodiode elements 113 and 213. At this time, the driving unit 33 may alternately output the first and second driving signals according to the operation timing determined by the timing control logic.
A/D 변환부(34)는 상기 동작 타이밍에 따라 제1 포토다이오드 소자(113)가 측정한 광 신호에 대응하는 제1 전기적 신호와 제2 포토 다이오드가 측정한 광 신호에 대응하는 제2 전기적 신호를 순차적으로 수신하고, 제1 및 제2 전기적 신호를 샘플링하여 디지털 형태의 제1 및 제2 측정 데이터를 생성하고, 이를 프로세서(32) 내의 데이터 보상 로직(32B)으로 입력한다.The A/D conversion unit 34 includes a first electrical signal corresponding to the optical signal measured by the first photodiode element 113 and a second electrical signal corresponding to the optical signal measured by the second photodiode according to the operation timing. The signals are sequentially received, and the first and second electrical signals are sampled to generate first and second measurement data in digital form, and input them to the data compensation logic 32B in the processor 32.
여기서, 제1 및 제2 측정 데이터 각각은 반사형 검사 모드에서 측정된 데이터(이하, 반사 데이터)와 투과형 검사 모드에서 측정된 데이터(투과 데이터)를 포함한다. 또한, 반사 데이터 및 투과 데이터 각각은 서로 다른 파장을 갖는 3개의 광 신호(광원)에 대응하는 3개의 측정 데이터를 포함한다.Here, each of the first and second measurement data includes data measured in a reflective inspection mode (hereinafter, reflected data) and data measured in a transmissive inspection mode (transmissive data). Further, each of the reflected data and the transmitted data includes three measurement data corresponding to three optical signals (light sources) having different wavelengths.
프로세서(32) 내의 데이터 보상 로직(32B)은 A/D 변환부(34)로부터 입력된 제1 및 제2 측정 데이터를 각각 보상하고, 보상된 각 측정 데이터를 데이터 분석 로직(32C)으로 입력한다. 보상 방법은, 예를 들면, 제1 측정 데이터에 포함된 반사 데이터를 이용하여 제1 측정 데이터에 포함된 투과 데이터를 보상할 수 있다. 예를 들면, 반사 데이터를 나타내는 측정값과 투과 데이터를 나타내는 측정값 간의 차이값을 계산한 후, 계산된 차이값을 가중치로 설정하고, 설정된 가중치를 이용하여 반사 데이터를 나타내는 측정값 또는 투과 데이터를 나타내는 측정값을 보상할 수 있다. 또는 반사 데이터를 나타내는 측정값과 투과 데이터를 나타내는 측정값 간의 평균치를 제1 측정 데이터를 보상한 데이터로 활용할 수 있다. 이와 유사한 방식으로, 제2 측정 데이터도 보상될 수 있다. 이처럼 각 포토다이오드로부터 수집되는 측정 데이터를 보상함으로써, 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다. The data compensation logic 32B in the processor 32 compensates the first and second measurement data inputted from the A/D conversion unit 34, and inputs the compensated measurement data to the data analysis logic 32C. . The compensation method may compensate, for example, transmission data included in the first measurement data using reflection data included in the first measurement data. For example, after calculating a difference value between a measurement value representing reflection data and a measurement value representing transmission data, the calculated difference value is set as a weight, and the measured value or transmission data representing reflection data is set using the set weight. The measured value indicated can be compensated. Alternatively, the average value between the measured value representing the reflected data and the measured value representing the transmitted data may be used as data for compensating the first measured data. In a similar way, the second measurement data can also be compensated. As described above, measurement data collected from each photodiode can be compensated to improve measurement reliability.
데이터 분석 로직(32C)은 데이터 보상 로직(32B)에 의해 보상된 제1 및 제2 측정 데이터를 기반으로 혈액 성분을 분석한다. 이때 보상된 각 측정 데이터는 서로 다른 파장을 갖는 광 신호를 기반으로 측정된 것이기 때문에, 복수개의 파장으로 서로 다른 혈액의 특성 파장으로 활용할 수 있어 다종의 혈액성분 분석이 가능하다. 이처럼 동일 생체물질의 측정을 위한 서로 다른 파장을 갖는 광 신호를 조합하는 경우, 준 스펙트럼 분석기로 활용되어 측정 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있다.The data analysis logic 32C analyzes blood components based on the first and second measurement data compensated by the data compensation logic 32B. At this time, since each of the compensated measurement data is measured based on an optical signal having different wavelengths, multiple blood components can be analyzed by using multiple wavelengths as characteristic wavelengths of different blood. As described above, when combining optical signals having different wavelengths for the measurement of the same biological material, it can be used as a quasi-spectrum analyzer to further improve measurement reliability.
데이터 분석 로직(32C)이 상기 보상된 제1 및 제2 측정 데이터를 분석하여 획득한 분석 결과 데이터는 메모리(36)에 일시적 또는 영구적으로 저장될 수 있다. The analysis result data obtained by analyzing the compensated first and second measurement data by the data analysis logic 32C may be temporarily or permanently stored in the memory 36.
분석 결과 데이터가 메모리(36)에 일시적으로 저장되는 경우, 일시적으로 저장된 분석 결과 데이터는 다음 측정 시에 획득한 분석 결과 데이터로 업데이트된다.When the analysis result data is temporarily stored in the memory 36, the temporarily stored analysis result data is updated with the analysis result data obtained at the next measurement.
또한, 분석 결과 데이터는 통신부(35)로 입력되고, 통신부(35)는 분석 결과 데이터를 무선 통신 방식으로 사용자 단말로 무선 전송하고, 사용자는 사용자 단말을 통해 제공되는 분석 결과 데이터를 기반으로 자신의 건강 상태를 모니터링 할 수 있다. 무선 통신 방식은 블루투스, 와이파이 등과 같은 근거리 무선 통신일 수 있다. 통신부(35)는 무선 통신을 지원하기 위해, 변조기, 증폭기, 필터와 같은 하드웨어 구성요소들을 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the analysis result data is input to the communication unit 35, the communication unit 35 wirelessly transmits the analysis result data to the user terminal in a wireless communication method, and the user is based on the analysis result data provided through the user terminal. Health status can be monitored. The wireless communication method may be short-range wireless communication such as Bluetooth or Wi-Fi. The communication unit 35 may be configured to include hardware components such as a modulator, an amplifier, and a filter to support wireless communication.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 비침습형 혈액 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a non-invasive blood test method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 먼저, 단계 S410에서, 특정 신체 부위(10)를 사이에 두고 서로 마주하는 제1 및 제2 광학 모듈(100, 200) 중에서, 제1 광학 모듈(100)에 포함된 제1 LED 소자(111)가 제1 광 신호를 출력한다. Referring to FIG. 4, first, in step S410, among the first and second optical modules 100 and 200 facing each other with a specific body part 10 therebetween, the agent included in the first optical module 100 1 LED element 111 outputs a first optical signal.
여기서, 제1 LED 소자(111)는 복수의 LED 소자들을 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 복수의 LED 소자들은 다양한 혈액 성분 검사를 위해 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광 신호를 출력하고, 광 신호 간의 간섭을 방지하기 위해, 복수의 광 신호가 순차적으로 출력(방출)되는 동작 타이밍에 따라, 상기 복수의 LED 소자들의 온/오프가 컨트롤 IC(119)에 의해 제어될 수 있다. Here, the first LED element 111 may include a plurality of LED elements, in which case, the plurality of LED elements output a plurality of optical signals having different wavelengths for various blood component tests, and the optical signals In order to prevent the interference of the liver, the on/off of the plurality of LED elements may be controlled by the control IC 119 according to an operation timing in which a plurality of optical signals are sequentially output (emitted).
이어, 단계 S420에서, 제1 광학 모듈(100)에 포함된 포토다이오드 소자(113)가 상기 특정 신체 부위에 반사된 상기 제1 광 신호를 수신한다.Subsequently, in step S420, the photodiode element 113 included in the first optical module 100 receives the first optical signal reflected by the specific body part.
이어, 단계 S430에서, 제2 광학 모듈(200)에 포함된 제2 LED 소자(211)가 제2 광 신호를 출력한다. 여기서, 제2 LED 소자(211)도 복수의 LED 소자로 구성될 수 있으며, 광 신호 간의 간섭을 방지하기 위해, 복수의 광 신호가 순차적으로 출력(방출)되는 동작 타이밍에 따라, 상기 복수의 LED 소자들의 온/오프가 컨트롤 IC(119)에 의해 제어될 수 있다.Subsequently, in step S430, the second LED element 211 included in the second optical module 200 outputs the second optical signal. Here, the second LED element 211 may also be composed of a plurality of LED elements, and in order to prevent interference between optical signals, the plurality of LEDs according to an operation timing in which a plurality of optical signals are sequentially output (emitted). The on/off of the elements can be controlled by the control IC 119.
이어, 단계 S440에서, 제1 광학 모듈(100)에 포함된 포토다이오드 소자(113)가 상기 특정 신체 부위(10)를 투과한 상기 제2 광 신호를 수신한다.Subsequently, in step S440, the photodiode element 113 included in the first optical module 100 receives the second optical signal transmitted through the specific body part 10.
이어, 단계 S450에서, 상기 제1 광학 모듈에 포함된 컨트롤 IC(119)가 상기 포토다이오드 소자(113)가 수신한 상기 제1 및 제2 광 신호를 디지털 형태의 반사 데이터와 투과 데이터로 각각 변환한다.Subsequently, in step S450, the control IC 119 included in the first optical module converts the first and second optical signals received by the photodiode element 113 into reflection data and transmission data in digital form, respectively. do.
이어, 단계 S460에서, 상기 컨트롤 IC(119)가 상기 반사 데이터와 상기 투과 데이터를 분석하여, 혈액 성분을 검사한다. 여기서, 상기 컨트롤 IC(119)는 상기 반사 데이터를 이용하여 상기 투과 데이터를 보상하거나, 상기 투과 데이터를 이용하여 상기 반사 데이터를 보상할 수 있으며, 상기 보상된 반사 데이터 또는 상기 보상된 투과 데이터를 이용하여 상기 혈액 성분을 분석한다. 보상 방법은, 전술한 바와 같이, 상기 반사 데이터를 나타내는 측정값과 상기 투과 데이터를 나타내는 측정값간의 차이값을 가중치로 이용하여 상기 반사 데이터를 나타내는 측정값 또는 상기 투과 데이터를 나타내는 측정값을 보상할 수 있다. Subsequently, in step S460, the control IC 119 analyzes the reflected data and the transmitted data to check blood components. Here, the control IC 119 may compensate the transmission data using the reflection data, or compensate the reflection data using the transmission data, and use the compensated reflection data or the compensated transmission data Analyze the blood components. As described above, as described above, the difference between the measured value representing the reflected data and the measured value representing the transmitted data is used as a weight to compensate for the measured value representing the reflected data or the measured value representing the transmitted data. Can.
본 발명은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예 들에서 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. The present invention can be implemented with hardware components, software components, and/or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments may include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors (micro signal processors), microcomputers, field programmable gate arrays (FPGAs). , A programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers.
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 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
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 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, proper results can be achieved even if replaced or substituted by equivalents. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
웨어러블 기기에 적용 가능하고, 다양한 혈액 성분을 분석하는 의료기기에 이용할 수 있다.It is applicable to wearable devices and can be used for medical devices that analyze various blood components.

Claims (8)

  1. 비침습형 혈액 검사 장치에서의 혈액 검사 방법에서,In a blood test method in a non-invasive blood test device,
    특정 신체 부위를 사이에 두고 서로 마주하는 제1 및 제2 광학 모듈 중에서, 제1 광학 모듈에 포함된 제1 LED 소자가 제1 광 신호를 출력하는 단계;Among the first and second optical modules facing each other with a specific body part therebetween, the first LED element included in the first optical module outputs a first optical signal;
    제1 광학 모듈에 포함된 포토다이오드 소자가 상기 특정 신체 부위에 반사된 상기 제1 광 신호를 수신하는 단계;A photodiode element included in a first optical module receiving the first optical signal reflected on the specific body part;
    제2 광학 모듈에 포함된 제2 LED 소자가 제2 광 신호를 출력하는 단계;Outputting a second optical signal by a second LED element included in the second optical module;
    제1 광학 모듈에 포함된 포토다이오드 소자가 상기 특정 신체 부위를 투과한 상기 제2 광 신호를 수신하는 단계;Receiving the second optical signal transmitted through the specific body part by a photodiode element included in the first optical module;
    상기 제1 광학 모듈에 포함된 컨트롤 IC가 상기 포토다이오드 소자가 수신한 상기 제1 및 제2 광 신호를 디지털 형태의 반사 데이터와 투과 데이터로The control IC included in the first optical module converts the first and second optical signals received by the photodiode device into reflection data and transmission data in digital form.
    각각 변환하는 단계; 및Converting each; And
    상기 컨트롤 IC가 상기 반사 데이터와 상기 투과 데이터를 분석하여, 혈액 성분을 검사하는 단계;The control IC analyzing the reflected data and the transmitted data to test blood components;
    를 포함하는 비침습형 혈액 검사 장치에서의 혈액 검사 방법.Blood test method in a non-invasive blood test device comprising a.
  2. 제1항에서, In claim 1,
    상기 제1 및 제2 LED 소자는 복수의 LED 소자들을 포함하고,The first and second LED elements include a plurality of LED elements,
    상기 제1 LED 소자가 제1 광 신호를 출력하는 단계는,The step of outputting the first optical signal by the first LED element,
    상기 복수의 LED 소자들이 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광 신호를 포함하는 상기 제1 광 신호를 출력하는 단계이고,Outputting the first optical signal including a plurality of optical signals having different wavelengths from the plurality of LED elements,
    상기 제2 LED 소자가 제2 광 신호를 출력하는 단계는,The step of outputting the second optical signal by the second LED element,
    상기 복수의 LED 소자들이 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광 신호를 포함하는 상기 제2 광 신호를 출력하는 단계Outputting the second optical signal including the plurality of optical signals having different wavelengths from the plurality of LED elements.
    인 것인 비침습형 혈액 검사 장치에서의 혈액 검사 방법. A blood test method in a non-invasive blood test apparatus that is.
  3. 제2항에서,In claim 2,
    상기 복수의 LED 소자들은 순차적으로 온/오프 되어, 상기 복수의 광 신호를 순차적으로 출력하는 것인 비침습형 혈액 검사 장치에서의 혈액 검사 방법. The plurality of LED elements are sequentially turned on / off, the blood test method in a non-invasive blood test apparatus that sequentially outputs the plurality of optical signals.
  4. 제1항에서,In claim 1,
    상기 혈액 성분을 검사하는 단계는,The step of examining the blood component,
    상기 반사 데이터를 이용하여 상기 투과 데이터를 보상하거나, 상기 투과 데이터를 이용하여 상기 반사 데이터를 보상하는 단계; 및Compensating the transmitted data using the reflected data or compensating the reflected data using the transmitted data; And
    상기 보상된 반사 데이터 또는 상기 보상된 투과 데이터를 이용하여 상기 혈액 성분을 분석하는 단계를 포함하는 것인 비침습형 혈액 검사 장치에서의 혈액 검사 방법.And analyzing the blood component using the compensated reflection data or the compensated transmission data.
  5. 특정 신체 부위를 사이에 두고 서로 마주하는 제1 및 제2 광학 모듈을 포함하고,The first and second optical modules facing each other with a specific body part therebetween,
    상기 제1 광학 모듈은 제1 LED 소자, 제1 포토다이오드 소자 및 컨트롤 IC를 포함하고, 상기 제2 광학 모듈은 제2 LED 소자 및 제2 포토다이오드 소자를 포함하고,The first optical module includes a first LED element, a first photodiode element and a control IC, and the second optical module includes a second LED element and a second photodiode element,
    상기 제1 포토다이오드 소자는,The first photodiode element,
    상기 제1 LED 소자에서 출력한 제1 광 신호가 상기 특정 신체 부위에 반사된 상기 제1 광 신호를 수신하고, 상기 제2 LED 소자에서 출력한 제2 광 신호가 상기 특정 신체 부위를 투과한 상기 제2 광 신호를 각각 수신하고,The first optical signal output from the first LED element receives the first optical signal reflected on the specific body part, and the second optical signal output from the second LED element transmits the specific body part. Each receiving a second optical signal,
    상기 컨트롤 IC는,The control IC,
    상기 제1 포토다이오드 소자가 수신한 상기 제1 및 제2 광 신호를 디지털 형태의 반사 데이터와 투과 데이터로 각각 변환하고, 상기 반사 데이터와 상기 투과 데이터를 이용하여, 혈액 성분을 검사하는 것인 비침습형 혈액 검사 장치.A ratio of converting the first and second optical signals received by the first photodiode device into reflection data and transmission data in digital form, respectively, and examining blood components using the reflection data and the transmission data. Invasive blood test device.
  6. 제5항에서,In claim 5,
    상기 제1 및 제2 LED 소자 각각은 복수의 LED 소자들을 포함하고,Each of the first and second LED elements includes a plurality of LED elements,
    상기 복수의 LED 소자들은 서로 다른 파장을 갖는 복수의 광 신호를 출력하는 것인 비침습형 혈액 검사 장치.The plurality of LED elements is a non-invasive blood test apparatus that outputs a plurality of optical signals having different wavelengths.
  7. 제5항에서,In claim 5,
    상기 복수의 LED 소자들은 순차적으로 상기 복수의 광 신호를 순차적으로 출력하는 것인 비침습형 혈액 검사 장치.The plurality of LED elements is a non-invasive blood test apparatus that sequentially outputs the plurality of optical signals.
  8. 제5항에서, In claim 5,
    상기 컨트롤 IC는,The control IC,
    상기 반사 데이터를 이용하여 상기 투과 데이터를 보상하거나, 상기 투과 데이터를 이용하여 상기 반사 데이터를 보상하여, 상기 보상된 반사 데이터 또는 상기 보상된 투과 데이터를 이용하여 상기 혈액 성분을 검사하는 것인 비침습형 혈액 검사 장치.Compensating the transmission data using the reflection data, or compensating the reflection data using the transmission data, and examining the blood component using the compensated reflection data or the compensated transmission data. Type blood test device.
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