WO2024063464A1 - Ppg센서를 이용한 혈당 혈압 측정기 - Google Patents

Ppg센서를 이용한 혈당 혈압 측정기 Download PDF

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WO2024063464A1
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blood sugar
blood pressure
pulse wave
blood
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PCT/KR2023/014012
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박철구
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주식회사 소프트웨어융합연구소
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Definitions

  • the present invention relates to a blood sugar blood pressure measuring device using a non-blood sampling PPG sensor, which detects the pulse wave signal of the measurer using a PPG (pulse wave) sensor and analyzes it with a machine learning algorithm to estimate blood sugar levels and blood pressure levels.
  • PPG pulse wave
  • a blood sugar monitoring method that guarantees a certain degree of accuracy is to draw blood from the fingertip and monitor the amount of blood sugar in the blood through a chemical reaction. Although this method requires blood to be drawn every time, it can only check blood sugar at the moment of blood draw.
  • Conventional blood glucose meters are generally an invasive method in which blood is drawn from the fingertip and placed on a test strip, and the blood glucose measuring device reports the blood sugar value.
  • Figure 1 is a configuration diagram showing a general blood sugar monitoring method.
  • the currently commercialized continuous blood glucose monitor is a method that is not completely non-invasive, mainly measuring blood sugar levels by inserting a needle into the abdomen.
  • PPG photo plethysmography
  • An example of the prior art related to blood sugar measurement using PPG is to measure PPG in the form of a transmission type PPG using middle-range infrared light (1850-1920nm & 2050-2130nm) and determine the blood sugar concentration using the intensity of the transmitted light. There is a method to estimate (Korean Patent No. 10-1512076).
  • the method of measuring by binding it to the wrist in the form of a watch has a limitation in that the accuracy is not high due to various error factors in PPG measurement, such as low adhesion to the wrist skin and frequent occurrence of contact and non-contact.
  • Another method in the prior art is to use only light in the visible light range and measure PPG in various parts of the whole body.
  • this method measures PPG in various parts of the whole body, there is a measurement error, making continuous blood sugar measurement difficult.
  • Another method is to apply light from multiple light sources to the body part of the blood sugar measurement subject, and the light receiving element receives the reflected and scattered light to obtain the signal amount by wavelength, and basic data is obtained from the signal amount by wavelength for the body part of the blood sugar measurement subject.
  • a blood sugar measurement method that subtracts the reference signal amount for each wavelength included in the data, derives the remaining difference signal amount for each wavelength band, and uses the relationship between the difference signal amount for each wavelength band and blood sugar level to calculate the blood sugar level corresponding to the difference signal amount for each wavelength band.
  • PTT in addition to measuring PPG, which can be measured with a single PPG electrode, PTT can be measured by placing multiple PPG electrodes on the same arterial blood vessel.
  • the present invention was created to solve the above-mentioned problem, and since it is used while held by the measurer in the hand, it can accurately measure the measurer's pulse wave information detected by the PPG (pulse wave) sensor, so it can be used by binding it to the wrist.
  • the goal is to provide a blood sugar and blood pressure measuring device using a PPG sensor that can measure blood sugar and blood pressure levels with higher accuracy compared to watch types.
  • blood sugar level and blood pressure level are estimated using the average pulse wave information by adding it with the pulse wave information measured from the main PPG sensor, so blood sugar level using the PPG sensor can be estimated with more accurate results.
  • the solution of the present invention for solving the above problems is a measuring instrument body of a certain length formed with a diameter that can be held by the measuring instrument by hand and having a display portion formed on one upper side to display detected blood sugar and blood pressure information;
  • a power button installed on one side of the measuring device body to supply power and a measuring button to start measuring the measuring person's pulse wave information;
  • a plurality of binding grooves arranged in a row at regular intervals along the longitudinal direction of the measuring instrument body so as to bind the fingers other than the thumb of the measuring instrument to one side of the measuring instrument body;
  • a main PPG sensor that is installed in one of the binding grooves and detects the pulse wave signal of the measuring person while contacting the inner surface of the finger when the finger is bound to the binding groove for measurement; After receiving the pulse wave information detected by the main PPG sensor and storing it in memory, the pulse wave information is transmitted to the server through a communication module, and the server receives the estimated blood sugar level and blood pressure level by analyzing it with a machine learning algorithm and
  • the lower part of the side wall of the measuring instrument body located opposite to the binding groove protrudes outward and the upper side is inclined to form a gripping portion to have a curved surface.
  • the lower surface of the measuring device body is formed to be flat and an upright guide is provided so that the measuring device body can be erected on the ground.
  • a battery is installed inside the measuring device body to be connected to the control unit in a circuit to supply power to the control unit as well as the display unit and the main PPG sensor, and a charging terminal is connected to the circuit to charge the battery on one lower side of the measuring device body. It's quite an installation.
  • the main PPG sensor is installed at the end of the binding groove where the middle finger is connected among the plurality of binding grooves and is provided to contact the skin on the inside of the end joint of the middle finger.
  • a sub PPG sensor is installed at the end of the binding groove where the ring finger is fastened so as to contact the skin inside the tip of the ring finger, and the control unit detects pulse wave information from the main PPG sensor and the sub PPG sensor.
  • the pulse wave information detected is transmitted to the server together, and the server adds up each received pulse wave information, calculates the average, and inputs the average pulse wave information into a machine learning algorithm to estimate blood sugar levels and blood pressure levels.
  • Pulse wave information is input into a machine learning algorithm, and the estimated blood sugar level and blood pressure level are added together to calculate the average value and transmit it to the control unit.
  • the pulse wave information of the measuring person is detected and analyzed using a machine learning algorithm to estimate and display the blood sugar level and blood pressure level.
  • the blood sugar level and blood pressure level are estimated and displayed.
  • blood sugar and blood pressure levels can be estimated with greater accuracy by using pulse wave information from different fingers.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a general blood sugar monitoring method
  • Figure 2 is a perspective view showing a blood sugar blood pressure meter using a PPG sensor according to the present invention
  • Figure 3 is a perspective view viewed from the opposite side of Figure 1;
  • Figure 4 is a front view of Figure 2;
  • Figure 5 is a state in which the sub PPG sensor is installed in the binding groove according to the present invention.
  • Figure 6 is a control configuration diagram for detecting blood sugar blood pressure according to the present invention.
  • the blood sugar blood pressure monitor using a PPG sensor is a device that acquires the pulse wave information of the measurer using a PPG (pulse wave) sensor and analyzes it with a machine learning algorithm to estimate blood pressure and blood sugar levels. It is a measuring instrument that provides reliable results with high accuracy as the measurer measures it by holding it with his or her hand.
  • the blood sugar blood pressure meter using the PPG sensor of the present invention transmits the detected pulse wave information to the server and then analyzes it with a machine learning algorithm in the server to estimate the blood sugar level and blood pressure level. It receives the estimated blood sugar level and blood pressure level. By displaying them on the display unit 11, the measurer can visually check his/her blood sugar level and blood pressure level.
  • This blood sugar blood pressure meter consists of a meter body (10), a power button (20) and a measurement button (25), a binding groove (30), a main PPG sensor (40), and a control unit (50) that communicates wirelessly with the server (60). .
  • the measuring instrument body 10 is formed to have a diameter that the measuring person can hold with one hand and a certain length, and a display unit 11 is formed on one upper side to display estimated blood sugar and blood pressure information.
  • the diameter of the measuring device body 10 is custom designed to take into account the average hand size of the measuring person, that is, the user.
  • the reason for forming the grip part 13 is that when the measurer grasps it with one hand, the thick part under the thumb as well as the valley between the thick part and the palm adhere to the slope of the grip part 13 and remain stable without shaking. It was made possible to grasp.
  • the measuring instrument body 10 is ergonomically designed to provide comfort and stable grip during use, while improving convenience in use by improving adhesion.
  • a power button 20 is installed on one side of the measuring device body 10 to supply power, and a measuring button 25 is installed at a position close to the display unit 11 to start measuring the measuring person's pulse wave information. .
  • the measurement button 25 is formed as a push-type button that can be easily pressed and used.
  • the binding grooves 30 are formed in plural numbers on one side of the measuring instrument body 10, and are arranged in a row at regular intervals along the longitudinal direction of the measuring instrument body 10 so that the remaining fingers except the thumb of the measuring instrument can be bound. It is formed like this.
  • the binding groove 30 is formed in an arc shape with a certain depth as it is the part where the measurer's finger is inserted and bound.
  • the sizes of the binding grooves are all formed the same, but the circumference length is different for each finger, so the length is different from the index finger to the middle finger. , ring finger, and little finger (little finger) are preferably formed in different sizes to suit each circumference.
  • the main PPG sensor 40 is installed in one of the plurality of binding grooves 30.
  • the main PPG sensor 40 detects the pulse wave signal of the measurer when it touches the inner surface of the finger when the measurer binds his or her finger to the binding groove 30.
  • the pulse wave signal of the measurer detected in this way is transmitted to the control unit 50, and the control unit 50 transmits it to the external server 60 through a wireless communication network.
  • control unit 50 receives the pulse wave information detected by the main PPG sensor 40, stores it in memory, and then transmits the pulse wave information to the server 60 through the communication module, and the server 60 calculates and After going through the detection process, completed measurement information is received, and the received measurement information is displayed on the display unit 11 so that the measurer can check it.
  • a machine learning algorithm is installed in the server 60, and pulse rate (HR) and pulse rate variability (HRV) are calculated from the pulse wave information received from the control unit 50, and input into the machine learning algorithm to determine blood sugar level through machine learning.
  • the numerical value and blood pressure level are estimated, and measurement information including the estimated blood sugar level and blood pressure level is transmitted to the control unit 50.
  • the server 60 can estimate the blood sugar level and blood pressure level as well as calculate the probability of diabetes or high blood pressure to determine the alert level and provide the result to the control unit 50.
  • a machine learning algorithm is an algorithm that allows learning on its own through input data, and can use algorithms such as regression analysis and artificial neural networks.
  • the communication between the control unit 50 and the server 60 is performed at an interval of at least 1 second, so that blood sugar and blood pressure levels can be quickly measured and confirmed by the measurer using pulse wave signals.
  • the measuring instrument body 10 has a flat lower surface so that it can be erected on the ground and is provided with an upright guide portion 12.
  • the measurer By being able to stand upright by the upright guide part 12, it is possible to store it in an upright state, and in the upright state, the measurer can hold it with his hand and at the same time bind his fingers to the binding groove 30 for measurement. This has the advantage of being able to measure more easily and conveniently.
  • a battery 55 is provided inside the measuring instrument body 10 to be connected in a circuit to the control unit 50 to supply power to the control unit 50 as well as the display unit 11 and the main PPG sensor 40. It can be connected with a wired cable without a battery, but a battery 55 is provided for convenience of use, and a rechargeable battery is used as the battery.
  • a charging terminal 51 is connected to a circuit to charge the battery 55 on one lower side of the measuring instrument body 10.
  • a sub PPG sensor 45 may be further installed in the measuring instrument body 10 of the present invention.
  • the main PPG sensor 40 is installed in the binding groove where the middle finger, which has the largest contact area and is in good contact, is inserted when the measurer holds the measuring instrument body 10 with his hand.
  • the main PPG sensor 40 is installed at the end of the binding groove where the middle finger is tied among the plurality of binding grooves 30, and detects a pulse wave signal by contacting the skin inside the end joint of the middle finger.
  • the sub PPG sensor 45 is installed at the end of a binding groove where the ring finger is fastened among the plurality of binding grooves 30 so as to contact the inner skin of the tip of the ring finger.
  • the pulse wave information detected by the sub PPG sensor 45 is transmitted to the control unit 50, and the control unit 50 transmits it to the server along with the pulse wave information detected by the main PPG sensor 40.
  • the server 60 adds up each pulse wave information detected by the main PPG sensor 40 and the sub PPG sensor 45 installed at different locations and inputs their average pulse wave information into a machine learning algorithm to determine blood sugar levels and blood pressure levels. It is estimated.
  • Another method is to input each pulse wave information detected by the main PPG sensor 40 and the sub PPG sensor 45 into a machine learning algorithm to estimate the blood sugar level and blood pressure level, respectively, and then use the estimated blood sugar level and blood pressure level. By adding them up and calculating the average of these values, you can estimate these values as the final blood sugar level and blood pressure level.

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Abstract

본 발명은 PPG(맥파)센서를 이용하여 측정자의 맥파신호를 감지하여 이를 알고리즘에 적용하여 기계학습을 통해 비채혈식으로 혈당수치와 혈압수치를 추정하도록 된 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기에 관한 것이다.

Description

PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기
본 발명은 비채혈식으로 된 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기에 관한 것으로, PPG(맥파)센서를 이용하여 측정자의 맥파신호를 감지하여 이를 기계학습 알고리즘으로 분석하여 혈당수치와 혈압수치를 추정하도록 된 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기에 관한 것이다.
일반적으로 어느 정도 정확성이 담보되는 혈당 모니터링 방법은 손끝에서 피를 뽑아 화학적 반응에 의해 핏속의 혈당이 얼마나 있는지 모니터링하는 것으로, 이 방법은 매번 피를 뽑아야 함에도 피 뽑는 그 순간의 혈당만 확인 가능하다.
종래 기술의 혈당 측정기는 일반적으로 손끝에서 피를 뽑아 검사지에 뭍히면 혈당측정기기가 혈당값을 알려주는 침습적인 방식이다.
도 1은 일반적인 혈당 모니터링 방법을 나타낸 구성도이다.
현재 상용화된 연속혈당측정기는 도 1에서와 같이, 주로 배부분에 바늘을 삽입해 계속해서 혈당을 측정하는, 완전 비침습적이지는 않은 방식이다.
이외에 채혈하지 않는 여러 형태의 방법도 여러 가지 있고, 연속 혈당 측정이 가능한 방법도 있으나 부정확하고 센서 수명이 제한되는 등의 문제가 있다.
한편, PPG(photo plethysmography)는 심장에서 피를 펌프질함에 따라 신체 각 혈관에서의 혈류량도 맥박에 동기되어 세졌다가 약해졌다 하게 되고, 그 결과 시간의 흐름에 따라 혈류량이 변화함에 따라 혈관이 넓어졌다가 가늘어지는 현상을 빛의 흡수도 및 투과도 등의 성질을 이용해 측정하는 것이다.
PPG를 이용한 혈당 측정 관련 종래 기술의 예로는, Middle-range Infrared Light(1850-1920nm & 2050-2130nm)를 이용하여 투과형 PPG 형태로 PPG를 측정하고 그 때의 투과된 빛의 세기를 이용하여 혈당 농도를 추정하는 방식이 있다.(대한민국 등록특허 제10-1512076호)
그러나 상기 특허기술과 같이 손목에 시계형태로 결속하여 측정하는 방식은 손목 피부와의 밀착성이 낮고 접촉과 비접촉이 수시로 발생하게 되는 등 PPG 측정의 다양한 오차요인 때문에 정확도가 높지 않다는 한계가 있다.
종래 기술의 다른 방법으로 가시광 영역의 빛만 사용하고, 온 몸의 여러 부분에서 PPG 측정을 하는 방법이 있으나 이 방법은 온 몸의 여러 부분에서 PPG 측정하기 때문에 측정 오차가 있어 연속 혈당 측정을 어렵게 한다.
또 다른 방법으로 혈당 측정 대상자의 신체부위에 대해 복수 광원의 조사광을 쬐고 수광소자가 그 반사 및 산란광을 받아 파장대별 신호량을 얻고, 혈당 측정 대상자의 신체부위에 대한 파장대별 신호량에서 기초자료 데이터에 포함된 해당 파장대별 레퍼런스 신호량을 빼고 남는 파장대별 차이 신호량을 도출하여, 파장대별 차이 신호량과 혈당량과의 관계를 이용하여 파장대별 차이 신호량에 해당하는 혈당량을 산출하는 혈당 측정방법이 개시되어 있으나, 파장대별 레퍼런스 신호량 설정에 따라 혈당 측정값이 달라져 정확도가 저하되는 문제가 있다.(대한민국 공개특허 제10-2019-0105422호)
예를 들어, 단일 PPG 전극으로 측정 가능한 PPG 측정에 더불어 동일 동맥혈관에 복수의 PPG 전극을 위치시켜 측정하면 PTT를 측정할 수 있다.
그러나 이와 같이 단일 PPG 전극으로부터 맥박을 계산하고 혈당을 추정할 수 있으나 이렇게 추정된 혈당은 오차가 꽤 크게 존재하고, 단일 지점에서도 여러 파장의 LED를 이용하여 동시에 PPG를 측정하면 그 정확도를 높일 수 있으나 한계가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 정확한 비채혈식 연속 혈당 측정 기술에 대한 요구는 높으나 혈당 농도를 연속적이면서 쉽고 정확하게 측정하면서도, 무구속, 비침습이면서 오랫동안 측정할 수 있다는 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로, 측정자가 손으로 쥔 상태로 사용되는 것임에 따라 PPG(맥파)센서에서 감지된 측정자의 맥파정보를 정확하게 측정할 수 있음으로써 손목에 결속하여 사용하는 시계형태에 비해 높은 정확도로 혈당과 혈압수치를 측정할 수 있는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기를 제공함에 있다.
또한, 서브 PPG센서가 구비된 경우에는 메인 PPG센서에서 측정된 맥파정보와 합산하여 평균 맥파정보로 혈당수치와 혈압수치를 추정함에 따라 더욱 더 정확도 높은 결과값을 추정할 수 있는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기를 제공함에 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결 수단은, 측정자가 손으로 쥘 수 있는 직경으로 형성되고 상부 일측에는 검출된 혈당 및 혈압정보를 디스플레이해주도록 표시부가 형성된 일정 길이의 측정기 몸체; 상기 측정기 몸체의 일측에 전원공급을 위해 설치되는 전원버튼 및 측정자의 맥파정보 측정시작을 위한 측정버튼; 상기 측정기 몸체의 일측에 측정자의 엄지손가락을 제외한 나머지 손가락을 결속할 수 있도록 측정기 몸체의 길이방향을 따라 일정 간격으로 일렬로 배열되게 형성된 복수개의 결속홈; 상기 결속홈 중 하나에 설치되고, 측정을 위해 결속홈에 손가락을 결속한 경우에 손가락 안쪽면에 접촉되면서 측정자의 맥파신호를 감지하는 메인 PPG센서; 상기 메인 PPG센서에서 감지된 맥파정보를 전달받아 메모리에 저장한 후 통신모듈을 통해 서버로 맥파정보를 송신하고, 서버에서 기계학습 알고리즘으로 분석하여 추정한 혈당수치와 혈압수치를 수신받아 상기 표시부에 표시하는 제어부;로 이루어진다.
여기서, 상기 결속홈과 반대쪽에 위치하는 상기 측정기 몸체의 측벽 하부 일부분은 외측으로 돌출되고 상측이 경사진 상태로 굴곡면을 갖도록 파지부가 형성된다.
그리고 상기 측정기 몸체의 하면은 평탄하게 형성되어 측정기 몸체를 지면에서 세워둘 수 있도록 직립안내부가 구비된다.
상기 측정기 몸체의 내부에는 상기 제어부와 회로연결되게 설치되어 제어부는 물론 표시부와 메인 PPG센서에 전원을 공급해주도록 배터리가 구비되고, 상기 측정기 몸체의 하부 일측에는 상기 배터리의 충전을 위해 충전단자가 회로 연결되게 설치다.
*이때, 상기 메인 PPG센서는 복수개의 결속홈 중 중지손가락이 결속되는 결속홈의 끝부분에 설치되어 중지손가락 끝마디 내측 피부와 접촉되도록 구비된 것이 바람직하다.
한편, 상기 복수개의 결속홈 중 약지손가락이 결속되는 결속홈의 끝부분에는 약지손가락 끝마디 내측 피부와 접촉되도록 서브 PPG센서가 설치되고, 상기 제어부는 상기 메인 PPG센서에서 감지된 맥파정보와 서브 PPG센서에서 감지된 맥파정보를 함께 서버로 전송하며, 상기 서버는 수신받은 각 맥파정보를 합산하여 이들의 평균을 계산한 후 평균 맥파정보를 기계학습 알고리즘에 입력하여 혈당수치와 혈압수치를 추정하거나 또는 각 맥파정보를 기계학습 알고리즘에 입력하여 추정된 혈당수치와 혈압수치를 합산하여 이들의 평균수치를 계산하여 제어부로 송신하게 된다.
상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기에 따르면, 측정자의 맥파정보를 감지하여 이를 기계학습 알고리즘으로 분석하여 혈당수치와 혈압수치를 추정하여 표시해주도록 하며, 특히 측정자가 손으로 쥔 상태로 맥파를 측정함에 따라 종래에 비해 정확도 높은 맥파정보를 취득할 수 있게 된다.
또한, 서브 PPG센서가 구비된 경우에는 서로 다른 손가락의 맥파정보를 이용함에 따라 더욱 정확도 높은 혈당수치와 혈압수치를 추정할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 혈당 모니터링 방법을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기를 보인 사시도,
도 3은 도 1의 반대쪽에서 바라본 사시도,
도 4는 도 2의 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 결속홈에 서브 PPG센서가 설치된 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 혈당 혈압 검출을 위한 제어구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기를 상세히 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기는 PPG(맥파)센서를 이용하여 측정자의 맥파정보를 취득하고, 이를 기계학습 알고리즘으로 분석하여 혈압수치와 혈당수치를 추정하도록 하는 장치이며, 측정자가 손으로 쥐고 측정하는 것임에 따라 높은 정확도를 가져 신뢰도 있는 결과값을 제공하는 측정기이다.
본 발명의 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기는 감지한 맥파정보를 서버로 전달한 후 서버에서 기계학습 알고리즘으로 분석하여 혈당수치와 혈압수치를 추정하게 되는 것이며, 이렇게 추정한 혈당수치와 혈압수치를 수신받아 표시부(11)에 표출시켜 줌으로써 측정자가 자신의 혈당수치와 혈압수치를 육안으로 확인할 수 있게 된다.
이러한 혈당 혈압 측정기는 측정기 몸체(10), 전원버튼(20) 및 측정버튼(25), 결속홈(30), 메인 PPG센서(40), 서버(60)와 무선통신하는 제어부(50)로 이루어진다.
측정기 몸체(10)는 측정자가 한 손으로 움켜쥘 수 있는 직경으로 일정 길이를 갖도록 형성되는 것이고, 상부 일측에는 추정된 혈당 및 혈압 수치정보를 디스플레이해주도록 표시부(11)가 형성된다.
측정기 몸체(10)이 직경은 측정자 즉, 사용자의 평균 손 크기를 고려하게 맞춤형으로 설계된다.
상기 결속홈(30)과 반대쪽에 위치하는 상기 측정기 몸체(10)의 측벽 하부 일부분은 외측으로 돌출되고 상측이 경사진 상태로 굴곡면을 갖도록 파지부(13)가 형성되어 진다. 파지부(13)를 형성한 이유는 측정자가 한 손으로 움켜쥐는 경우에 엄지손가락 아래 두툼한 부위는 물론, 두툼한 부위와 손바닥 사이의 골짜기 부분이 파지부(13)의 경사면에 밀착되면서 흔들림없이 안정적으로 파지할 수 있게 한 것이다. 즉, 측정기 몸체(10)는 인체공학적으로 설계되어 사용시 편안함과 안정적인 파지가 가능하도록 하면서도 밀착성 향상으로 사용상 편의성을 높여주는 것이다.
상기 측정기 몸체(10)의 일측에는 전원공급을 위해 전원버튼(20)이 설치되어 있고, 상기 표시부(11)와 근접된 위치에는 측정자의 맥파정보 측정시 시작을 위한 측정버튼(25)이 설치된다.
상기 측정버튼(25)은 쉽게 눌러 사용하는 푸쉬형 버튼으로 형성된다.
상기 결속홈(30)은 상기 측정기 몸체(10)의 일측에 복수개 형성되는 것이며, 측정자의 엄지손가락을 제외한 나머지 손가락을 결속할 수 있도록 측정기 몸체(10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 일렬로 배열되게 형성된다.
결속홈(30)은 측정자의 손가락이 삽입되어 결속되는 부분임에 따라 호형으로 일정 깊이로 형성되어 지며, 도면에서는 결속홈의 크기를 모두 동일하게 형성하였으나 손가락 별로 둘레길이가 상이함에 따라 검지부터 중지, 약지, 소지(새끼손가락)까지 각각의 둘레길이에 맞게 각각의 크기가 다르게 형성됨이 바람직하다.
복수개의 상기 결속홈(30) 중 하나에 메인 PPG센서(40)가 설치된다.
메인 PPG센서(40)는 측정자가 결속홈(30)에 손가락을 결속한 경우에 손가락 안쪽면에 접촉되면서 측정자의 맥파신호를 감지하게 된다.
이렇게 감지된 측정자의 맥파신호는 제어부(50)로 전달되고, 제어부(50)는 무선통신망을 통해 외부의 서버(60)로 송신하게 된다.
즉, 제어부(50)는 상기 메인 PPG센서(40)에서 감지된 맥파정보를 전달받아 메모리에 저장한 후 통신모듈을 통해 서버(60)로 맥파정보를 송신하게 되고, 서버(60)에서 연산 및 검출과정을 거친 후 완료된 측정정보를 수신받게 되며, 전송받은 측정정보를 측정자가 확인할 수 있도록 상기 표시부(11)에 표시하게 된다.
상기 서버(60)에는 기계학습 알고리즘이 설치되어 있으며, 제어부(50)로부터 수신받은 맥파정보에서 맥박수(HR)와 맥박변이도(HRV)를 연산하게 되고, 기계학습 알고리즘에 입력하여 기계학습을 통해 혈당수치와 혈압수치를 추정하게 되며, 추정된 혈당수치와 혈압수치를 포함한 측정정보를 제어부(50)로 전송하게 된다.
이때, 서버(60)에서는 혈당수치와 혈압수치의 추정은 물론 당뇨나 고혈압 확률을 계산하여 경보수준를 판단하여 그 결과를 제어부(50)로 함께 제공할 수 있다.
기계학습 알고리즘은 입력되는 데이터를 통해 스스로 학습할 수 있도록 하는 알고리즘으로, 회귀분석, 인공신경망 등의 알고리즘을 사용할 수 있다.
상기 제어부(50)와 서버(60)의 통신은 최소 1초 이내의 간격으로 통신하도록 하여 맥파신호를 이용하여 빠른시간내에 혈당과 혈압수치의 측정하여 측정자가 확인할 수 있도록 한다.
본 발명에서 상기 측정기 몸체(10)는 지면에서 세워둘 수 있도록 하면이 평탄하게 형성되어 직립안내부(12)가 구비된다.
직립안내부(12)에 의해 세워둘 수 있게 됨으로써, 세워진 상태로 보관이 가능하고, 세워 놓은 상태에서 측정자가 손으로 쥐어 파지함과 동시에 결속홈(30)에 손가락을 결속시켜 줄 수 있어 측정하고자 할 경우에 보다 쉽고 편리하게 측정할 수 있는 장점이 있다.
여기서, 상기 측정기 몸체(10)의 내부에는 제어부(50)는 물론 표시부(11)와 메인 PPG센서(40)에 전원을 공급해주도록 상기 제어부(50)와 회로연결되게 배터리(55)가 구비된다. 배터리 없이 유선케이블로 연결될 수도 있으나 사용상의 편의를 위해 배터리(55)가 구비되는 것이며, 배터리는 충전이 가능한 충전지가 사용된다.
상기 측정기 몸체(10)의 하부 일측에는 상기 배터리(55)의 충전을 위해 충전단자(51)가 회로 연결되게 설치된다.
한편, 본 발명의 측정기 몸체(10)에는 메인 PPG센서(40) 외에 서브 PPG센서(45)가 더 설치될 수 있다.
상기 메인 PPG센서(40)는 측정자가 손으로 측정기 몸체(10)를 쥘 경우에 가장 접촉면적이 넓고 잘 접촉되는 중지손가락이 삽입되는 결속홈에 설치된다.
즉, 복수개의 결속홈(30) 중 중지손가락이 결속되는 결속홈의 끝부분에 메인 PPG센서(40)가 설치되는 것이며, 중지손가락 끝마디 내측 피부와 접촉되어 맥파신호를 감지하게 된다.
상기 서브 PPG센서(45)는 상기 복수개의 결속홈(30) 중 약지손가락이 결속되는 결속홈의 끝부분에 약지손가락 끝마디 내측 피부와 접촉되도록 설치된다.
서브 PPG센서(45)에서 감지된 맥파정보는 제어부(50)로 전달되고, 제어부(50)는 메인 PPG센서(40)에서 감지된 맥파정보와 함께 서버로 송신한다.
서버(60)는 서로 다른 위치에 설치된 메인 PPG센서(40)와 서브 PPG센서(45)에서 감지된 각 맥파정보를 합산하여 이들의 평균 맥파정보를 기계학습 알고리즘에 입력하여 혈당수치와 혈압수치를 추정하게 된다.
또 다른 방법으로는 메인 PPG센서(40)와 서브 PPG센서(45)에서 감지된 각 맥파정보를 기계학습 알고리즘에 입력하여 각각 혈당수치와 혈압수치를 추정한 다음 이렇게 추정된 혈당수치와 혈압수치를 합산하여 이들의 평균수치를 계산하여 이 값을 최종 혈당수치와 혈압수치로 추정할 수 있다.
따라서, 측정 오차를 더욱 최소화할 수 있어 정확도 높은 결과값을 추정할 수 있게 되는 것이고, 측정자에게 더욱 높은 신뢰도를 제공할 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 측정자가 손으로 쥘 수 있는 직경으로 형성되고 상부 일측에는 검출된 혈당 및 혈압정보를 디스플레이해주도록 표시부(11)가 형성된 일정 길이의 측정기 몸체(10);
    상기 측정기 몸체(10)의 일측에 전원공급을 위해 설치되는 전원버튼(20) 및 측정자의 맥파정보 측정시작을 위한 측정버튼(25);
    상기 측정기 몸체(10)의 일측에 측정자의 엄지손가락을 제외한 나머지 손가락을 결속할 수 있도록 측정기 몸체(10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 일렬로 배열되게 형성된 복수개의 결속홈(30);
    상기 결속홈(30) 중 하나에 설치되고, 측정을 위해 결속홈(30)에 손가락을 결속한 경우에 손가락 안쪽면에 접촉되면서 측정자의 맥파신호를 감지하는 메인 PPG센서(40);
    상기 메인 PPG센서(40)에서 감지된 맥파정보를 전달받아 메모리에 저장한 후 통신모듈을 통해 서버(60)로 맥파정보를 송신하고, 서버(60)에서 기계학습 알고리즘으로 분석하여 추정한 혈당수치와 혈압수치를 수신받아 상기 표시부(11)에 표시하는 제어부(50);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정기 몸체(10)의 하면은 평탄하게 형성되어 측정기 몸체(10)를 지면에서 세워둘 수 있도록 직립안내부(12)가 구비된 것을 특징으로 하는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정기 몸체(10)의 내부에는 상기 제어부(50)와 회로연결되게 설치되어 제어부(50)는 물론 표시부(11)와 메인 PPG센서(40)에 전원을 공급해주도록 배터리(55)가 구비되고,
    상기 측정기 몸체(10)의 하부 일측에는 상기 배터리(55)의 충전을 위해 충전단자(51)가 회로 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결속홈(30)과 반대쪽에 위치하는 상기 측정기 몸체(10)의 측벽 하부 일부분은 외측으로 돌출되고 상측이 경사진 상태로 굴곡면을 갖도록 파지부(13)가 형성된 것을 특징으로 하는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 메인 PPG센서(40)는 복수개의 결속홈(30) 중 중지손가락이 결속되는 결속홈의 끝부분에 설치되어 중지손가락 끝마디 내측 피부와 접촉되도록 구비된 것을 특징으로 하는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 결속홈(30) 중 약지손가락이 결속되는 결속홈의 끝부분에는 약지손가락 끝마디 내측 피부와 접촉되도록 서브 PPG센서(45)가 설치되고,
    상기 제어부(50)는 상기 메인 PPG센서(40)에서 감지된 맥파정보와 서브 PPG센서(45)에서 감지된 맥파정보를 함께 서버(60)로 전송하며,
    상기 서버(60)는 수신받은 각 맥파정보를 합산하여 이들의 평균을 계산한 후 평균 맥파정보를 기계학습 알고리즘에 입력하여 혈당수치와 혈압수치를 추정하거나 또는 각 맥파정보를 기계학습 알고리즘에 입력하여 추정된 혈당수치와 혈압수치를 합산하여 이들의 평균수치를 계산하여 제어부(50)로 송신하는 것을 특징으로 하는 PPG센서를 이용한 혈당 혈압 측정기.
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