KR100943095B1

KR100943095B1 - 변기용 소형 뇨성분 분석장치 및 이를 이용한 실시간 뇨성분 분석방법

Info

Publication number: KR100943095B1
Application number: KR1020090015559A
Authority: KR
Inventors: 김동수
Original assignee: 제이에스엠헬스케어 주식회사
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-02-18
Also published as: KR20090092709A

Abstract

본 발명은 변기 내에서 뇨를 실시간으로 측정 및 분석하기위한 변기용 소형 뇨성분 분석장치 및 이를 이용한 실시간 뇨성분 분석방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 좌변기; 오목한 형태 또는 평평한 형태로 상기 변기 내측 전면에 형성되는 채뇨부; 상기 채뇨부로부터 채취된 뇨의 성분을 분석하며 상기 좌변기에 직접 부착되며, 광원부, 복합필터, 반사경, 및 검출기로 구성된 분석부; 및 상기 분석부 내에 추가로 구비되며 뇨성분을 분석하기 위한 감쇠프리즘(ATR); 을 포함하되, 신호대 잡음비(SN비)를 가능한 높게 유지하기 위하여 광경로에 수직한 상기 광원부의 발광면 형상 및 검출기의 수광부의 수광면 형상이 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치를 제공하는 것이다. 또한 상기 뇨성분 분석장치를 이용한 실시간 분석방법을 제공한다.

변기, 뇨성분, ATR, 높은 SN비, 소형 뇨성분 분석장치, 실시간 뇨성분 분석방법, 적외선 분광기, 건강 진단 시스템

Description

변기용 소형 뇨성분 분석장치 및 이를 이용한 실시간 뇨성분 분석방법{THE APPARATUS AND METHOD FOR REAL TIME ANALYZING COMPONENTS OF URINE IN TOILET BY USING MINATURE ATR INFRARED SPECTROSCOPY}

본 발명은 뇨에 포함되어 있는 성분들의 농도 등을 측정하기 위한 뇨성분 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감쇠 전반사 적외선분광기(Attenuated Total Reflectance infrared spectroscopy, 이하 "ATR-IR"이라 한다)를 이용하여 뇨에 포함되어 있는 성분들의 농도 등을 실시간으로 측정하기 위한 소형 뇨성분 분석장치 및 이를 이용한 실시간 분석방법에 관한 것이다.

본 발명은 변기 내에서 뇨를 실시간 측정, 분석하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 기존 적외선분광기를 변기라는 특수환경에서도 사용이 가능한 소형 적외선분광장치 (Infrared spectrometer)개발과 뇨시료를 효과적으로 모으고, 재현성 있게 측정할 수 있는 감쇠프리즘(Attenuated Total Reflectance, ATR) 개발하여, ATR을 포함한 소형 적외선 분광장치를 효과적으로 변기에 부착하는 방법과, 세정방법을 제공한다. 또한 변기 내에 부착된 ATR IR소형 분광기를 이용해서 뇨에 포함된 뇨성분인 글루코스(Glucose), 크레아틴(Creatine), 요소(Urea), 단 백질, 알부민, PH, 트리글로세이드, 콜레스테롤(Cholesterol), 빌리루빈(Bilirubin), 요산(Uric acid), 아질산염(Nitrite) 등을 측정, 분석하기 위한 효과적인 알고리즘을 제공한다.

일반적으로 가시광선을 이용하여 뇨성분을 검사하는 방법들이 주로 이용되고 있다. 가시광선 영역에서도 주로 3개 파장을 사용하여 뇨에 포함되어 있는 성분들을 분석하고 있으며, 이때 뇨 검사지를 사용하여 검사하는 방법이 주로 이용되고 있다. 상기 방법에서 1회용인 뇨 검사지를 계속 사용해야하므로, 일반인들이 매일 뇨의 성분들을 측정하기 위해서 별도로 검사지를 자주 구입하여야 하며, 뇨 검사지에 뇨를 묻히는 방법과 측정 방법이 매우 불편하다. 또한 뇨 검사지와 장비를 일반 가정에서 보관해야 하는 등의 어려운 점이 있어 일반인에게 보급하기에는 어려운 점이 있다.

뇨 검사지를 사용하지 않는 방법으로는 분광 분석 방법이 사용되고 있는데 적외선 분광기를 이용할 경우 효과적으로 소변내의 여러 성분들을 분석할 수 있다. 그러나 이 적외선 분광 분석장치를 변기에 부착하여 사용된 사례는 없는데 그 이유는 기존의 적외선 분광기는 크기가 매우 커서 변기에 직접 부착할 수 없으며, 적외선 분광기를 소형화할 경우에는 신호대 잡음비(Signal/Noise, 이하 ‘SN비'라 한다)가 함께 줄어들어 소변시료 내의 글루코스(Glucose), 크레아틴(Creatine), 요소(Urea), 단백질, 알부민, PH, 트리글로세이드, 콜레스테롤(Cholesterol), 빌리루 빈(Bilirubin), 요산(Uric acid), 아질산염(Nitrite) 등을 효과적으로 분석할 수 없다. 또한 변기에 적용하기 위해서는 실험실에서처럼 매번 시료를 측정한 후 사람이 세척할 수 없기 때문에 자동세척장치가 필요하며, 또한 적외선 영역에서는 수분의 영향에 의하여 혼합성분을 효과적으로 측정할 수 없다.

변기에 적용한 다른 분광방법으로는 변기로부터 시료를 도입하는 도입 장치를 따로 구성하여 시료를 도입하는 방식으로 이용되고 있으며, 이 도입된 시료의 분석 장치, 광원 및 검출기를 나란히 (180도 각도) 배열하는 투과형 방식으로 구성된다. 상기 방식의 경우에는 추가적인 설비가 들어가고, 특히 상기 방식에서 사용되는 빛은 근적외선에 해당된다. 이 근적외선을 이용하는 분석장치에 사용되는 파장 대역은 800nm 부터 2,500nm이다. 상기 파장 대역의 빛은 뇨에 포함되는 성분들 중 단일한 성분의 분석에는 적합하나, 뇨에 포함된 복수의 성분의 성분들을 분석하는 경우에는 복수의 성분들에 대한 측정값들이 겹쳐 나와서, 복수의 뇨성분들을 분석하는데 문제점이 있다. 이와 같은 문제로 뇨에 포함되어 있는 복수의 성분들을 더욱 편리하면서 더욱 정밀하게 분석할 수 있는 장치 및 방법이 현재까지 제공되지 못하고 있는 실정이다.

또한 변기에 앉아서 간단한 행위를 통해 뇨성분의 분석뿐만 아니라 혈압, 체지방 등을 편리하게 측정해 주는 장치가 없어, 사용자 또는 환자들은 뇨성분, 혈압, 체지방 등을 각각 다른 시간에 다른 장소에서 측정해야 하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 변기에 적용하기 위한 최대의 SN비를 가질 수 있도록 파장이 2,500 내지 15,000nm 에 속하는 중적외선을 적용한 소형 분광기를 제공하며, 변기라는 특수환경에서 뇨시료를 용이하게 받아 측정하고 재현성을 유지하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 또한 분광기가 부착된 변기에서 뇨성분을 측정, 분석하고 정량화를 위한 알고리즘을 제공하며 변기 내에서 손쉽게 뇨성분을 분석할 수 있는 장치 및 실시간 분석방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 뇨성분 분석과 더불어 혈압, 체지방 등을 간단한 행위를 통하여 거의 동시에 측정할 수 있는 건강 진단 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 변기; 오목한 형태 또는 평평한 형태로 상기 변기 내측 전면에 형성되는 채뇨부; 상기 채뇨부로부터 채취된 뇨의 성분을 분석하며 상기 변기에 직접 부착되며, 광원부, 복합필터, 반사경, 및 검출기 중 어느 하나 이상을 포함하는 분석부; 및 상기 분석부 내에 추가로 구비되며 뇨성분을 분석하기 위한 ATR; 을 포함하되, 광손실을 최소화하고 신호대 잡음비(SN비)를 가능한 높게 유지하기 위하여 광경로에 수직한 상기 광원부의 발광면 형상 및 검출기의 수광부의 수광면 형상이 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용하는 광원부는 파장범위 2,500 내지 15,000nm의 중적외선을 이용하며, 본 발명의 분석부는 광경로에 수직하는 투과부 단면 형상이 광경로에 수직한 상기 광원부의 발광면 형상 및 검출기의 수광부의 수광면 형상과 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 광원부에서 발생한 빛이 프리즘을 거쳐 검출기에 도달할 때까지의 총 궤적거리는 약 10 ~ 30 ㎜ 의 범위이며, 프리즘과 검출기 사이에 거울터널이나 테이퍼 막대를 구비할 경우 위 총 궤적거리는 약 10 ~ 50 ㎜ 의 범위인 것이 바람직하다.

이때 상기 광원부와 프리즘 사이의 간격은 300㎛ ~ 5㎜ 이고, 상기 프리즘과 검출기 사이의 간격은 300㎛ ~ 5㎜ 인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에서 광원부는 다수의 소형 광원이 나란히 일렬로 배치되어 하나의 층을 이루는 어레이 구조를 가지며, 상기 광원부의 어레이 구조는 상기 광원부에서 발생하는 광원과 검출기의 수광부에 도달하는 광원의 펄스파형이 일치하도록 2개 이상의 층으로 이루어질 수도 있다. 본 발명에서 광원부는 삼각기둥 형태, 원형, 또는 장방형 직사각형 중 어느 하나이고, 이 때 프리즘 및 분석부의 광투과부는 광경로에 수직한 상기 광원부(751)의 발광면 형상과 닮은꼴인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 분석부는 상기 프리즘을 통과한 빛을 상기 검출기로 유도하기 위하여 테이퍼드 막대 또는 거울터널을 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명의 뇨성분 분석장치에서 분석가능한 뇨성분은 글루코스(Glucose), 크레아틴(Creatine), 요소(Urea), 단백질, 알부민, PH, 트리글로세이 드, 콜레스테롤(Cholesterol), 빌리루빈(Bilirubin), 요산(Uric acid), 아질산염(Nitrite) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 분석장치는 혈압 측정장치, 체지방 측정장치, 및 심전도 측정장치 중의 어나 하나 이상을 추가로 구비하여 구성될 수도 있으며, 이 경우 상기 분석장치는 지문인식장치에 의하여 사용자가 인증된 후 작동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 뇨성분 분석장치를 이용한 분석방법으로서, 변기의 채뇨부를 통해 도입된 기준물질의 스펙트럼을 분석부의 ATR을 이용하여 측정하는 단계; 상기 채뇨부를 통해 도입된 뇨의 흡수 스펙트럼을 분석부의 ATR을 이용하여 측정하는 단계; 미리 뇨의 각 성분을 측정한 표준 값과 흡수 스펙트럼과의 상관관계를 나타내는 검량선을 획득하는 단계; 및 상기 검량선을 이용하여 상기 뇨에 포함된 각 성분의 양을 추정하는 단계; 를 포함하되, 신호대 잡음비(SN비)를 가능한 높게 유지하기 위하여 광경로에 수직한 상기 광원부의 발광면 형상 및 검출기의 수광부의 수광면 형상이 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 하는 실시간 뇨성분 분석방법을 제공한다.

여기서 상기 기준물질의 스펙트럼 및 뇨의 흡수스펙트럼은 상기 ATR로 도입되는 파장범위 2,500 내지 15,000nm의 중적외선을 이용하여 측정되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 프리즘은 광경로에 수직하는 투과부 단면 형상이 광경로에 수직한 상기 광원부의 발광면 형상 및 검출기의 수광부의 수광면 형상과 서로 닮은꼴로 대응되는 것이 바람직하다.

한편 상기 기준물질은 측정하고자 하는 뇨성분에 따라 물, 공기, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하며, 상기 뇨성분은 글루코스(Glucose), 크레아틴(Creatine), 요소(Urea), 단백질, 알부민, PH, 트리글로세이드, 콜레스테롤(Cholesterol), 빌리루빈(Bilirubin), 요산(Uric acid), 아질산염(Nitrite) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 뇨성분 분석방법은 상기 뇨의 흡수 스펙트럼을 측정한 후에, 상기 채뇨부를 세척액을 이용하여 세척하는 단계를 더 포함하고, 상기 세척액과 상기 기준물질은 동일할 수 있다. 또한, 상기 뇨성분 분석방법은 상기 채뇨부보다 높은 위치에 형성된 공기분사구를 이용하여 상기 채뇨부를 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 변기의 후측에 설치된 변기용비데와 상기 변기와 결합되어 형성되는 체지방측정장치를 포함하여 구성되는 건강 진단 시스템에 있어서, 상기 체지방측정장치는 상기 변기의 좌측 및 우측에 설치된 손잡이; 및 4개의 접점들에 각각 쌍으로 설치된 8개의 전극들을 포함하되, 상기 접점들 중 2개의 접점은 변기 변좌의 상측 표면 중 사용자의 엉덩이 또는 대퇴부가 접촉하는 부위에 위치하고, 다른 2개의 접점은 상기 손잡이에 위치하는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템을 제공한다.

상기 각 접점은 전압전극 및 전류전극을 포함하고, 상기 손잡이는 상기 변기에 함몰 형태로 설치되며, 상기 손잡이에 물이 묻는 것을 방지하기 위한 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 건강 진단 시스템은 ATR을 이용하여 뇨에 포함된 성분들을 측정하는 뇨성분 분석장치를 더 포함하되, 상기 ATR은 상기 변기에 직접 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 변기의 후측에 설치된 변기용비데; 상기 변기의 변좌 아래에 설치된 다수의 로드셀(load cell)을 이용하여 사용자의 체중을 측정하는 체중측정장치; 및 ATR을 이용하여 뇨에 포함된 성분들을 측정하는 뇨성분 분석장치; 를 포함하되, 상기 ATR은 상기 변기에 직접 부착되는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템을 제공한다.

상기 건강 진단 시스템은 상기 사용자의 혈압을 측정할 수 있는 혈압측정장치; 및 지문인식을 통해 상기 뇨성분 분석장치 사용자를 확인하는 지문인식장치;를 더 포함하고, 상기 혈압측정장치 및 지문인식장치는 상기 사용자의 팔을 올려놓을 수 있는 팔지지부에 위치하며, 상기 사용자는 상기 변기에 앉은 채로 상기 지문인식장치 및 혈압측정장치를 이용하여 지문인식 및 혈압측정을 동시에 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 건강 진단 시스템은 상기 뇨성분 분석장치로 측정한 뇨성분 정보, 상기 체중측정장치로 측정한 체중정보, 상기 지문인식장치로 측정한 지문정보, 상기 혈압측정장치로 측정한 혈압정보 및 상기 체지방측정장치로 측정한 체지방정보 중 적어도 하나를 디스플레이하기 위한 모니터를 더 포함하고, 상기 모니터는 상기 팔지지부에 위치되는 것을 특징으로 한다.

상기 건강 진단 시스템은 상기 건강 진단 시스템에 이용되는 약품을 공급하 는 약품투입장치를 더 포함하고, 상기 약품투입장치는 상기 변기 뒤쪽에 비스듬한 방향으로 설치되며, 상기 약품투입장치는 상기 변기용 비데와 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 건강 진단 시스템은 상기 뇨성분 정보, 체중정보, 지문정보, 혈압정보 및 체지방정보 중 적어도 하나를 인터넷 또는 이더넷을 이용하여 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 변기의 후측에 설치된 변기용 비데와 상기 변기와 결합되어 형성되는 심전도 측정장치를 포함하여 구성되는 건강 진단 시스템에 있어서, 상기 심전도 측정장치는 상기 변기의 좌/우측 손잡이에 위치하는 2개의 접점; 및 상기 변기 변좌의 상측 표면 중 사용자의 엉덩이 또는 대퇴부가 접촉하는 부위에 위치하는 2개의 접점들;을 포함하되, 상기 각 접점은 2개씩의 전극을 가지며, 상기 심전도 측정장치는 상기 4개의 접점에 위치한 8개의 전극을 이용하여 유도전류를 흘려 각 전극간의 전위차를 측정함으로써 사용자의 심전도를 측정하는 것을 특징으로 하는 건강 진단 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 변기용 소형 뇨성분 분석장치 및 이를 이용한 실시간 뇨성분 분석방법은 광손실을 최소화하고 분광분석의 핵심인 신호대 잡음비(SN비)를 가능한 높은 값으로 유지하기 위하여 독특한 구성을 취함으로써, 변기라는 특수환경의 좁은 공간에 장착이 가능하고 다수의 뇨 검사 항목 성분들 모두를 정밀하게 실시간으로 모두 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명은 분광분석의 주요 구성인 광원부의 발광면 형상, 프리즘의 투과부, 및 검출기의 수광부의 수광면 형상에서 광경로에 수직하는 면형상이 서로 닮은꼴이 되도록 구성함으로써 전체 구성은 소형화하면서도 광손실을 최소화하고 광의 세기를 크게 하여 센서티비티를 높여 신뢰성 있는 분광분석 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명은 변기에 앉아서 간단한 행위를 통해 뇨성분의 분석뿐만 아니라 혈압, 체지방 등을 편리하게 측정해 주는 건강 진단 시스템을 제공함으로써, 사용자 또는 검사자가 뇨성분, 혈압, 체지방 등을 주기적으로 편리하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우는 해당되는 발명의 상세한 설명 부분에서 그 의미를 기재하였으므로 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로 본 발명을 파악하여야 한다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하지만, 본 발명이 상기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 뇨성분 분석장치(700)를 포함하는 건강 진단 시스템을 나타내는 사시도이다. 도 1a를 참조하면, 상기 건강 진단 시스템은 혈압측정장치(100), 비데제어장치(200), 지문인식장치(300), 모니터(400), 메인제어장치(500), 체지방측정장치(600), 뇨성분 분석장치(700), 약품투입장치(800) 및 체중측정장치(900)를 포함한다.

도 1a에서, 상기 혈압측정장치(100)는 직육면체 형태 또는 개방형 커프 형태를 가지며, 상기 팔지지부(1000)의 상면에 위치하고 있는 것으로 도시되고 있으나, 본 발명은 상기 혈압측정장치(100)의 형태 및 위치에 한정되지 않는다.

또한, 상기 건강 진단 시스템은 체중측정장치(900)를 이용하여 체중을 측정하고, 체지방측정장치(600)를 이용하여 체지방을 측정할 수 있다.

한편, 도 1b 내지 도 1(d)는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 뇨성분 분석장치(700)를 포함하는 건강진단 시스템을 나타내는 다양한 모델들에 대한 외형 사시도이다.

체지방 측정은 사람이 변기(710)에 앉은 후에 변기(710) 상단의 좌/우측에 있는 전극(601~608)이 내장되어 있는 체지방측정장치(600)의 손잡이(609)를 잡으면 측정을 시작하는데, 상기 체지방측정장치(600)는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상세하게 기술된다.

체지방을 측정하는 방법을 상세히 기술하면, 메인제어장치(500)의 "체지방측정" 버튼을 누르면, 체중측정장치(900)의 압력센서가 작동하여 체중을 측정한다. 그 다음에 "시작" 버튼을 누른 다음 앉은 상태에서 양팔을 아래로 뻗어 체지방측정장치(600)의 손잡이(609)를 잡는다. 체지방 측정이 완료되면, 미리 기억하고 있던 사용자의 나이, 성별, 키 및 상기 체중측정장치(900)를 이용하여 측정한 체중을 이용하여 모니터(400)에 체지방률, 근육량 등 해당 정보를 표시한다. 체중 정보가 이미 획득한 경우에는 상기 체중측정 과정을 생략할 수 있다.

상기 모니터(400)는 상기 팔지지부(1000)의 하면으로부터 고정된 하나의 축을 중심으로 수평 방향으로 회전하는 방식으로 돌출될 수 있다. 돌출된 이후에 상기 모니터(400)는 고정된 다른 축을 중심으로 수직 방향으로 회전되어, 사용자가 보기에 편한 기울기 또는 각도로 조절될 수 있다.

또한, 상기 건강 진단 시스템은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 속에 포함되어 있는 당, 단백질, 혈액 등을 측정하여 모니터(400)에 표시할 수 있다. 상기 뇨성분 분석장치(700)에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 6을 참조하여 후술한다.

또한, 상기 건강 진단 시스템은 상기 뇨성분 분석장치(700) 뒤쪽에 위치한 약품투입장치(800)를 포함한다. 상기 약품투입장치(800)에는 세정제(예를 들면, 질세정제), 방향제 등의 약품이 투입될 수 있다. 상기 약품투입장치(800)는 약품 케이스와 정확하게 결합될 수 있는 형태로 만들어질 수 있으며, 약간 비스듬한 형태로 만들어져 약품이 쉽게 내려갈 수 있도록 만들어질 수 있다. 따라서 약품 케이스를 통째로 상기 약품투입장치(800)에 끼워서 사용하다가, 약품이 모두 사용되면 상기 약품투입장치(800)로부터 약품 케이스를 빼내어 폐기할 수 있다. 상기 약품투입 장치(800)는 비데장치와 연결되며, 약품투입장치(800)에 투입된 약품이 비데장치를 통해 분사된다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 건강 진단 시스템을 구성하는 체지방측정장치(600)를 도시한다. 도 2a를 참조하면, 상기 체지방측정장치(600)는 변기(710) 변좌에 4개의 전극들(601, 602, 603, 604)이 설치되고, 양 손잡이(609)에 각각 2개의 전극들(605, 606, 607, 608)이 설치되어, 전체 8개의 전극을 이용하여 체지방을 측정한다.

즉, 변기(710) 좌측 및 우측의 각 손잡이(609)에 전압전극 및 전류전극을 각각 설치하고, 또한 변기(710) 상측의 엉덩이 또는 대퇴부 접촉 부분에 추가로 4개의 전극(전압전극 2개, 전류 전극 2개)을 설치하는데, 2개의 전극(전압전극 및 전류전극)이 하나의 접점을 구성한다.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 체지방측정장치(600)의 손잡이(609)를 도시한다. 도 2b를 참조하면, 상기 손잡이(609)는 변기(710) 양측에 함몰 형태로 설치될 수 있으며, 물이 묻는 것을 방지하기 위해 커버(611)를 위에 부착할 수 있다. 또한 커버(611)의 외곽 테두리 홈으로 들어온 물이 빠져나갈 수 있도록 아래쪽에 슬릿(610)이 설치될 수 있다. 본 발명은 상기 커버(611) 및 상기 슬릿(610)의 형태에 제한되지 않는다.

도 3은 일반적인 실험실에서 사용하는 Fourier Transform 적외선 분광기의 장치도이다. 도 3을 참조하면, 적외선분광기는 광원부(741), 빔 스플리터(beam splitter ;742), 제1 반사경(743), 단색화장치(Fourier Transform; 미도시), 시료측정부(744) 제2 반사경(745), 검출기(746)등으로 나뉜다.

도 3에서 도시된 바와 같은 종래의 적외선 분광기를 사용할 경우, 일반적으로 크기가 20 내지 50cm에 이르고, 그 무게가 10kg 정도가 되어 본 발명에 따른 변기와 같은 소형공간에 적용하기는 현실적으로 매우 어렵다.

일반적으로 적외선 광원부에서 생성된 빛은 광원에서 멀어질수록 거리 제곱의 역수비율로 세기가 급격히 감소한다. 종래 대형 FT-IR 분광기에서는, 신호대 잡음비(SN비)를 증가시키기 위해서는 높은 출력의 광원을 사용하면서, 빛의 확산과 바탕잡음을 막기 위해 쵸퍼(chopper)를 사용하여 주파수(Frequency)를 맞추거나 또는 모노크로미터나 인터페로미터를 부가적으로 사용하여야 하는 등 복잡한 과정을 거쳐 사용하여야 하지만 변기(710) 등에서는 작은 공간에 상기 분석부를 설치해야 하므로 쵸퍼, 모노크로미터, 또는 인터페로미터 등을 사용할 수 없다. 이 때문에, 소형화된 광원부(741)에서 충분한 광을 얻기 위하여 광원부(741)의 단일구조로 된 방열판의 발열면적을 증가시킬 경우 응답시간(response time)이 길어져 검출기에서 감지할 수 없다는 문제점이 있다. 또한 방열판의 크기를 줄이기 위해 빛의 출력을 줄이는 경우 ATR에 최적의 광이 투과되기 어려운 문제점이 발생한다. 이와 같은 이유로 뇨성분 분석을 위하여 적외선 분광법을 이용한 시도는 있었으나, 중적외선 범 위에서 안정적이고 정밀도가 보장된 신뢰성 있는 결과를 얻지는 못하고 있는 실정이다.

이러한 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 발명자들은 종래 기술적인 한계를 극복하고자 변기(710)와 같은 좁은 공간에 장착이 가능한 분석장치(700)를 구성함에 있어, 분석장치(700)의 크기를 소형화하면서도 신호대 잡음비(SN비)를 높일 수 있는 방안, 즉 광량손실을 줄이고 광의 강도(intensity)를 높이면서 프리퀀시를 검출기(Detector)(755)와 동기시킬수 있는 최적설계방안을 강구하게 되었다. 이와 같은 최적설계방안은 원하는 스펙트럼을 수용할 수 있는 검출기(755)의 수광부(762)에 라인센서를 채용하는 기술을 포함한다. 여기서 상기 프리퀀시 동기는 CPU에서 광원소스와 검출기(755)센서의 시그날의 주파수 동기화를 제어하는 기술을 포함한다.

도 4a는 본 발명의 분석장치(700)의 내부 분광분석원리를 설명하기 위한 개념도이다. 본 발명에서는 분석장치(700)의 소형화를 위하여 필수적인 광손실 최소화설계를 위하여 광원부(751)(IR Source), ATR, 필터(761), 및 검출기(755)의 수광부(762)(라인센서)의 면 형상이 서로 닮은꼴이 되도록 구성한다. 즉, 빛이 발생하는 광원부(751)의 해당면이 종횡비(Aspect Ratio)가 큰 직사각형이면, 발생한 광이 통과하는 ATR 프리즘(753), 미러 또는 테이퍼진 막대(Taperd Rod), 필터(761)(LVF), 및 검출기(755)의 수광부(762)(라인센서) 역시 직사각형 형상을 이루게 된다.

이와 같은 구성에 의하여 본 발명의 분석장치(700)는 신호대 잡음비를 최대화하고 검출기(755)에서 반응시간의 딜레이가 없으며 펄스파형의 불일치를 방지함과 동시에 광원부(751)에서 발생하는 빛의 강도를 최대한 증가시킬 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 분석장치(700)는 각 구성요소별로 최적의 성능을 발휘하도록 재질, 연마특성, 배치각도, 그리고 각 구성부 사이의 간격이 설정된다.

도 4b는 본 발명의 분석장치(700)의 일 실시예이다. 상기 분석장치(700)에서 광원부(751)는 길이가 13~14㎜, 폭이 3~4㎜ 이고, ATR 프리즘(753)은 길이가 13~14㎜, 폭이 3~4㎜ 이며, 검출기(755)의 수광부(762)(라인센서부)는 길이와 폭이 각각 약 12㎜와 2㎜인 구성을 보여준다.

즉, 위 실시예의 개념은 하드웨어적으로 광손실을 최소화하기 위하여 검출기(755)의 센서모양 형상과 광원부(751) 및 프리즘(753)의 형상이 서로 닮은꼴이 되도록 하는 것이다.

여기서 광원부(751)와 프리즘(753) 사이의 간격은 300㎛ ~ 5㎜, 프리즘(753)과 검출기(755) 사이의 간격은 300㎛ ~ 5㎜ 의 범위를 갖는다. 그리고 상기 광원부(751)에서 발생한 빛이 프리즘(753)을 거쳐 검출기(755)에 도달할 때까지의 총 궤적거리는 약 10 ~ 30 ㎜ 의 범위이다. 그러나 프리즘(753)과 검출기(755) 사이에 거울터널(759)이나 테이퍼 막대를 구비할 경우 위 총 궤적거리는 약 10 ~ 50 ㎜ 의 범위가 바람직하다. 일반적으로 광원 거리 제곱의 역수비율로 세기가 감소하고 주변으로 퍼지는 성질을 가지므로 본 발명과 같이 소형 변기(710)에 장착되는 분석장치는 광경로를 가능한한 짧게 유지하는 것이 바람직하다.

위에서 각 구성요소간의 간격을 일정범위로 유지하는 설계개념은 역시 하드웨어적으로 광손실을 최소화하기 위하여 광의 세기가 전파거리의 제곱으로 감쇠되는 현상을 방지하여 종국적으로 SN비를 최적화하기 위한 것이다.

본 발명은 이와 같이 기존의 대형 FT-IR 장비에 구비되는 별도의 구동장비를 생략하여 구성요소간의 간격 또는 광원의 총 궤적거리를 매우 짧게 유지함으로써 분석장치의 소형화를 이루어낼 수 있었으며, 변기(710)와 같은 소형 공간에 장착이 가능하여 뇨분석이 가능하게 된 것이다.

도 5는 본 발명의 분석부(750)의 주요구성을 도시한다. 본 발명의 분석부(750)는 광손실을 최소화 하고 신호대 잡음비(SN비)를 가능한 높게 유지하기 위하여 광경로에 수직한 광원부(751)의 발광면 형상, 프리즘(753)의 투과부 및 검출기(755)의 수광부(762)의 수광면 형상이 서로 닮은꼴로 대응되도록 구성된다.

도 5a는 광원부(751)가 직사각형 형상을 갖고 상기 광원부(751)로부터 발생하는 광원 역시 진행방향 단면이 직사각형 형상을 이루면서 프리즘(753)에 입사하고 상기 프리즘(753) 역시 입사되는 광원의 손실이 없도록 상기 광원부(751)의 단면형상과 동일하게 직사각형 형상을 갖는다. 그리고 상기 프리즘(753)에 입사되어 굴절 후 반사되는 광원은 진행방향과 수직한 단면형상이 여전히 직사각형을 이루며 최종적으로 검출기(755)에 입사되며 이 때 상기 검출기(755)의 수광부(762) 역시 상기 광원의 손실이 없도록 직사각형 형상을 갖는다. 이와 같은 구성의 특징에 의하여 광원부(751)로부터 생성된 광원은 프리즘(753)을 거쳐 수광부(762)에 손실없 이 도달하게 되므로 소형화된 분석장치(700)에서 효율적인 이용이 가능하게 되는 것이다.

도 5b는 다른 실시예로서, 광원부(751), 프리즘(753), 및 검출기(755) 수광부(762)의 형상이 원형을 이루는 조합을 보여주는 개념도이다. 도 5c는 또 다른 실시예로서, 광원부(751), 프리즘(753), 및 검출기 수광부(762)의 형상이 삼각형을 이루는 조합을 보여준다. 이 때 상기 프리즘(753)은 입사면과 출사면이 소정의 각도를 이루도록 배치되는 구성이면 족하고 예를 들면 삼각기둥 형태의 장방형구조도 포함한다. 또한 본 발명은 위 예시 외에도 광경로에 수직한 광원부(751)의 발광면 형상, 프리즘(753)의 투과부 및 검출기(755)의 수광부(762)의 수광면 형상이 서로 닮은꼴이라면 본 발명의 기술사상의 범주에 속하는 것이다.

도 6a 및 7a는 본 발명의 따른 뇨성분 분석장치(700)의 분석부(750)를 나타내는 사시도이다. 도 6a 및 도 7a를 포함하는 관련도면을 참조하면, 분석부(750)는 광원부(751), 반사경(752), 프리즘(753), 광유도기(754), 검출기(755), 제어기(756)를 포함한다. 상기 실시예에 따른 분석부(750)에서 ATR은 프리즘(753) 및 광유도기(754)로 구성된다. 상기 실시예에 따른 분석부(750)는 변기(710)에 설치되는 경우 소변측정용 센서로 사용할 수 있도록 소형화되면서도 신호대 잡음비(SN비)를 최대한 증가시키기 위한 구조를 갖는다.

도 6a 및 도 7a는 본 발명의 하나의 실시예로서, 상기 광원부(751)는 신호대 잡음비(SN비)를 최대한 증가시키면서 광원부(751)의 수명을 길게 하기 위해 낮은 파워를 가진 다수의 소형 광원을 일렬 또는 다수열로 적층 배치하여 멀티 어레이 구조를 취할 수도 있다. 분광분석에 있어서 통상 신호대 잡음비를 높이기 위하여 할로겐램프를 사용하거나 발열판 크기를 증가시켜 광원의 세기 자체를 높이는 방법이 사용될 수 있으나, 단일 발열판의 크기가 크기 때문에 이 경우 검출기에서 반응시간이 딜레이되어 정확한 감지가 어려운 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명의 광원부(751)는 발열면적이 작은 발열부를 다수개 일렬로 배열하여 어레이 형태의 선형광원부(751)를 형성한다. 즉, 1㎜×1㎜의 소형 발열부를 10개 이상으로 하거나 또는 1.5㎜×1.5㎜의 소형 발열부를 5개 이상 일렬로 배열하여 사용함으로써 총 광량은 증가시키면서도 검출기(755)에서의 반응시간이 딜레이되는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 다수의 소형 발열부(광원부(751))를 채용하되 각 발열부의 크기를 종래에 비하여 상대적으로 작게 함으로써 초당 수십 번의 온오프가 이루어지더라도 발광기능에 문제가 없도록 변조깊이(modulation depth)를 조절 개선할 수 있으며, CPU 컨트롤러에서 광원부(751)와 검출기(755)의 광신호(펄스)를 동기화를 소프트웨어적으로 제어할 수 있는 것이다. 또한 광원부(751)의 소재를 플라티늄, 백금을 사용함으로써 초당 수십 번의 온오프가 이루어지더라도 기구적인 내구성을 향상시키며 결국 발광능력의 저하가 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.

나아가, 상기 광원부(751)의 어레이 구조는 상기 광원부(751)에서 발생하는 광원과 검출기(755)의 수광부(762)에 도달하는 광원의 펄스파형이 일치하도록 2개 층으로 이루어질 수도 있다. 이는 광원의 세기를 높게 유지하면서도 검출기(755)의 수광부(762)에 도달하는 광원의 시그널 파장을 일치시키기 위함이기도 하다. 이와 같은 구성에 의하여 보다 정밀하고 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 분석부(750)는 변기와 같은 좁은 공간에 장착되는 구조적 특성상 쵸퍼를 사용할 수 없으므로 그 대안으로서 앞서 설명한 바와 같이 상기 광원부(751)는 낮은 출력의 복수의 광원을 이용하고, 선형 다중 어레이(linear multi array) 광선을 이용할 수도 있다. 그리고 본 발명의 분석장치(700)의 소형화를 위하여 검출기(755) 전단에 복합필터(761; Linear variable filter, LVF)를 사용한다. 상기 복합필터(761)는 MEMS 기술에 의하여 제조된다.

본 발명에서 ATR은 일반적인 흡수 분광법에서 다루기 어려운 시료(758)의 적외선 스펙트럼을 얻는 방법으로, 용해도가 낮은 고체, 필름, 섬유, 페이스트 및 접착제 및/또는 분말 시료를 측정하는데 적절하게 이용될 수 있는 분석법 또는 그 장치를 의미한다.

빛이 조밀한 매질에서 성긴 매질로 통과할 때 통상 반사가 일어나게 되는데, 이때 입사되는 빛의 반사 비율은 입사각이 커지면 증가하게 되고 어떤 임계각을 초과하면 전반사가 일어나게 된다.

이러한 반사가 일어날 때, 빛은 성긴 매질로 작은 거리를 침투하는 것처럼 행동한다는 것이 실험적으로, 그리고 이론적으로 알려져 있는데, 이때 빛의 침투 깊이는 십분의 수 파장 내지 수 파장 범위까지 변화하게 된다. 구체적으로 설명하면, 소변 시료가 변기(710)에 노출된 ATR의 표면을 자연스럽게 흘러 적시게 될 경우 ATR을 통하여 시료에 상기 빛을 통과시킨다.

전술한 바와 같이, ATR 기기는 용해도가 낮은 고체, 필름, 섬유, 페이스트 및 접착제 및/또는 분말 시료를 측정하는데 적절하게 이용될 수 있으며, 최근에는 수용액에 강한 다이아몬드나 ZnSe 등의 재질 등이 발달하여 용액을 분석하는데 사용된다. 빛이 조밀한 매질에서 성긴 매질로 통과할 때 통상 반사가 일어나게 되는데, 이때 입사되는 빛의 반사 비율은 입사각이 커지면 증가하게 되고 어떤 임계각을 초과하면 전반사가 일어나게 된다. 이러한 반사가 일어날 때, 빛은 성긴 매질로 작은 거리를 침투하는 것처럼 행동한다는 것이 실험적으로, 그리고 이론적으로 알려져 있는데, 이때 빛의 침투 깊이는 십분의 수 파장 내지 수 파장 범위까지 변화하게 된다.

최종 침투 깊이는 입사 빛의 파장, 두 물질의 굴절률 및 경계면에 대한 입사각에 의존하며, 이러한 침투 복사선을 소멸파(evanescent wave)라고 하며, 성긴 매질이 소멸파를 흡수하면 흡수띠 파장의 빛은 감쇠하게(attenuated) 된다. 프리즘(753)을 통과한 빛은 테이퍼드 로드와 같은 광유도기(754)로 최적의 광학 시스템을 거쳐 LVF(미도시)를 통하여 검출기(755)로 도입된다. 상기 검출기(755)에서 검출된 빛은 제어기(756)에서 디지털 신호로 변화되어 측정된다. 상기 제어기(756)는 검출된 데이터를 측정하고, 상기 각 부분들을 전자적으로 제어한다.

한편 도 6b는 분석부(750)에 채용되는 분광모듈(760)이 변기에 부착된 모양을 나타내는 사시도이다.

도 7a는 뇨성분 분석장치(700)의 분석부(750)에서 빛이 통과하는 상태를 나타내는 단면도이다. 도 7a를 참조하면, 광원부(751)에서 생성된 빛은 상기 광원부(751)를 둘러싸고 있는 반사경(752)에서 반사되어 ATR 프리즘(753)에 입사된다. 상기 반사경(752)은 내부가 포물선 형태로 형성되고, 상기 포물선의 초점 부분에 광원부(751)가 위치되어 광원부(751)에서 생성된 빛이 반사경(752)에 반사되면 평행광으로 상기 ATR 프리즘(753)에 입사된다. 도 7a에는 포물선 형태의 반사경(752)이 도시되어 있으나 본 발명은 상기 반사경(752)의 형태에 제한되지 않는다.

상기 ATR 프리즘(753)에 입사된 빛(757)은 상기 ATR 프리즘(753)의 빗면에서 시료(758)에 의해 일부의 파장이 흡수된 후 전반사되어 광유도기(테이퍼드 막대; Tapered Rod)(754)를 통하여 검출기(755)에 도입된다. 상기 검출기(755)는 도입된 빛의 세기를 감지한다. 이와 같이 분석부(755)는 낮은 출력의 광원을 여러 개 사용함으로써 한 개의 고출력 광원을 사용할 때보다 총 빛의 세기가 증가시키고, 평행광을 사용하여 빛의 세기가 급격히 감소되는 문제점을 해결하였다.

구체적으로 도시하지 않았으나, 분석부(750)가 변기에 장착됨에 있어서 뇨가 일정량 프리즘(753)에 있어야 분석이 가능하므로, 변기의 내측면을 기준으로 분석부(750)가 약간 하부측으로 함몰되어 있다.

이후 분석부(750)의 세척을 위하여 1차적으로 인간의 배설 후 변기의 세척용 물을 이용하여 세척을 수행하고, 2차적으로 변기에 별도 구비된 공기분사장치(720)를 이용하여 세척할 수 있다. 공기분사장치(720)는 변기 내에 장착되는 것이 바람직할 것이며, 상기 분석부(750)에 정확히 공기가 분사될 수 있는 적당한 각도에 설치된다.

한편, 도 7b는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 분석부(750)에 채용되는 분광모듈(760)의 외형 사시도이며, 도 7c는 상기 도 7b의 측단면도를 나타낸다.

도 10은 도 8 및 9에 도시된 반사경(752)의 원리를 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 반사경(752)의 원리를 나타내는 도면이다. 도 10 및 도 11를 참조하면, 광원부(751)에서 생성된 빛은 포물선 형태의 반사경(752)에 반사되어 ATR 프리즘(753)에 입사된다. 상기 포물선 형태의 반사경(752)은 아래의 수학식1을 이용하여 구해진다.

여기서, c는 곡율(=1/r(곡률반경)), k는 원추계수(conic constant), y는 광축 에서의 높이이다.

반사경(752)은 r 값이 2mm 이며, k값은 -1이고, 최대 외경은 4mm인 실린더 형이다. 즉 y축 방향은 포물선 형태이고, x축 방향으로 길게(14mm) 늘어진 형태를 갖는다. 상기 반사경(752)에서 반사된 빛은 프리즘(753)에 도입된다. 이와 같이 광경로에 수직한 광원부(751)의 발광면 형상, 프리즘(753)의 투과부 및 검출기(755)의 수광부(762)의 수광면 형상을 닮은꼴로 구성함으로써 광원의 손실을 피할 수 있어 효율성을 높일 수 있다.

도 12 및 13은 프리즘(753)에서 빛이 전반사되기 위한 조건을 나타내는 도면이다. 전술한 것처럼 프리즘(753)에 입사된 빛(757)은 상기 프리즘(753)의 빗면에서 일부의 파장이 시료(758)에 흡수되고 나머지는 전반사된다. 도 12에서, 빗면에 i의 각도로 입사하는 빛은 빗면에서 아래의 수학식 2에 따른 스넬의 법칙(Snell's law)을 따른다.

여기서 n은 매질의 굴절율(3.43)이고, n'은 공기의 굴절율(1)이다. 빛이 i'와 같이 프리즘(753)의 내부에서 전반사하기 위해서는 상기 프리즘(753) 빗면의 법선에 수직인 90도(이 경우, sini'=1)보다 작아야 하며, 이때의 i는 아래의 수학식 3에 의해 구해진다.

실험을 통해 구해진 i의 값은 약 17ㅀ 정도이나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 따라서 i가 17도보다 크면 빛은 상기 프리즘(753)의 빗면에서 전반사된다. 본 발명에서는 i가 약 45도 각으로 입사되므로 대부분의 빛이 상기 프리즘(753)의 빗면에서 전반사된다. 프리즘(753)의 형태는 광원의 크기와 같이 x축 방향의 길이가 14mm이고 절단면이 이등변 삼각형인 삼각기둥 형태이다. 상기 프리즘(753)에서 전반사된 빛은 광유도기(754)를 통해 검출기(755)에 도입된다.

도 13은 광유도기(754)를 통해 빛이 전달되는 원리를 나타내는 도면이다. 광유도기(754)는 약간의 경사를 가지며 하측으로 갈수록 가늘어지는 6면이 연 마된 유리블럭이다. 도 13에 도시된 것처럼, 상기 광유도기(754)에 입사된 빛은 내부에서 전반사되며 전달되는데, 이때에도 스넬의 법칙을 따르며 경사면에서 빛이 반사될 때에는 경사진 각도만큼 더해진다. 따라서 상기 광유도기(754) 경사면의 경사가 급하면 전반사 조건이 깨져 광선이 광유도기(754) 밖으로 탈출할 수 있으므로 경사면의 경사를 적절하게 조정해야 한다.

상기 광유도기(754) 대신에 거울터널(Mirror tunnel)(759)을 이용할 수 있다. 거울터널(759)을 이용하는 경우에도 경사각이 크면, 빛이 거울터널(759) 내부에서 반사되어 되돌아 나오는 경우가 있을 수 있으므로, 경사면의 경사를 적절하게 조정해야 한다. 상기 광유도기(754)에서는 빛이 100% 전반사 하지만, 거울터널(759)의 경우에는 빛의 반사율이 90%이므로 반사할 때마다 약 10%씩 광량이 감소한다.

도 14는 광원에서 생성된 빛의 세기를 나타내는 그래프이고, 도 15는 광원부(751)와 검출기(755) 사이의 간격이 1mm인 경우, 검출기(755)에서 측정된 빛의 세기를 나타낸 그래프이다. 도 14를 참조하면, 광원부(751)에서 생산되어 반사경(752)을 통과한 빛은 매우 균등하게 측정되지만, 그 간격이 5mm가 넘게 되면 다 시 급격하게 빛의 세기가 감소하기 때문에, ATR에 최대한 빛이 도입되기 위하여 광원부(751)와 ATR과의 간격이 5 mm 이하로 구성한다. 보다 바람직하기로는 상기 간격은 기구학적 특성을 고려하여 0.5 내지 3mm의 범위가 선택될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 변기(710)라는 좁은 공간에 장착이 가능한 소형 중적외선 분광장치의 구성이 가능하게 된 것이다.

도 15는 ATR에서 나온 빛을 검출기(755)까지 효율적으로 전달하기 위하여 마름모 (13 x 3 x 27mm) 형태의 거울터널(759)을 사용한 경우 검출기(755)에서 측정된 빛의 세기를 나타낸다.

도 16은 본 발명의 뇨성분 분석장치(700)에서 뇨성분을 분석하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 16을 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 뇨성분 측정장치(700)의 분석부(750)를 포함하는 분석 시스템이 구동된다(S1010). 그 다음에 기준물질이 상기 분석부(750)로 도입되고, 상기 분석부(750)는 기준 스펙트럼을 측정한다(S1020). 상기 기준물질은 물을 포함한다.

그 다음에 변기(710) 내의 채뇨부를 통해 시료가 ATR로 직접 도입된다. 그 다음에 ATR 및 복합필터(761) 등을 포함하는 분석부(750)는 도입된 시료를 이용하여 흡수 스펙트럼을 측정한다(S1030). 상기 흡수 스펙트럼은 상기 기준 스펙트럼과 대비하여 기준 물질보다 흡수된 일정한 파수(wavenumber)를 나타내며, 계산식은 -log (기준 스펙트럼/시료 스펙트럼)로 계산 된다.

그 다음에 미리 시료의 각 성분을 측정한 표준 값과 흡수 스펙트럼과의 상관 관계를 나타내는 검량선을 획득한다(S1040). 상기 검량선에 상기 시료의 흡수 스펙트럼을 대입하여 상기 시료에 포함된 각 성분 값을 추정할 수 있다(S1050). 일반적으로 검량선은 표준 뇨성분과 실제 값을 이용하여 상관관계를 확인한 후, 상관성의 통계 척도인 R^2, SEC를 확인하고 미리 컴퓨터 내에 도입한다.

이 전체 과정을 일상 분석(Routine analysis)이라 한다. 일상 분석 값의 가장 중요한 것은 SEP(standard error of prediction)로써 측정값과 실제값이 얼마나 차이가 나는지에 대한 통계 지표로써 측정과 동시에 얻어질 수 있다.

즉, 시료(예를 들면, 뇨) 중 각 성분(예를 들면, Glucose, Albumin, N itrite, Bilirubin 등)을 측정한 표준 값과 일반적인 흡수 스펙트럼과의 상관관계를 검량선으로 나타낸다. 이 상관관계가 좋고 나쁨을 나타내는 척도가 있는데 하나는 R^2 이며, 다른 하나는 SEC(Standard error of calibration)과 SEP(Standard error of prediction)로 나타낸다. R^2과 SEC, SEP는 표준값과 스펙트럼의 값을 임의의 직선으로 나타낼 때 두 값의 데이터가 일정한 직선에 얼마나 가까이 있는가에 따라 표준 값과 흡수 스펙트럼과의 상관관계를 나타낸다.

가장 이상적일 때, 즉 표준 값과 흡수 스펙트럼과 의 상관관계가 가장 좋은 경우 통계적으로 R^2 은 1이고, SEC와 SEP가 0에 가까워진다. 표준 값과 흡수 스펙트럼과의 관계는 MLR(Multiple linear regression) 내지는 PLSR(Regression of Partial Least Square)을 사용하여 표현할 수 있다.

상기 검량선을 이용하여 시료에 포함된 성분, 예를 들면 글루코스(Glucose) 등의 성분 값을 측정한다. 상기 성분 값은 신뢰도 유의성인 RMSEP (Root mean of standard error pre diction) 값으로 나타낸다. 이러한 신뢰도 유의성 내의 성분 값을 측정함으로써, 시료에 포함된 각 성분값을 측정할 수 있다.

도 17은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 중의 글루코스 측정 스펙트럼 결과 그래프이다. 도 17은 20%, 10%, 5% 및 0.2% Glucose 농도에 대한 측정 스펙트럼을 도시한다. 기준 물질인 물을 먼저 측정한 후에, 기준물질에 대한 글루코스의 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 이 스펙트럼의 세기는 Y축의 흡광도인 AU(Absorbance unit)값으로 나타낸다. ATR-IR로 측정한 흡수 스펙트럼은 0.01AU 정도로 나타나고 있으며, 측정 파수 영역인 4000 내지 900 파수 중에서 900 내지 1400 파수 사이에서 Glucose 흡수 스펙트럼을 확인할 수 있다. Glucose 농도는 20%부터 0.2%씩 단계적으로 농도가 감소함에 따라 흡수 스펙트럼도 감소한다.

도 18은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 중의 크레아틴 측정 스펙트럼 결과 그래프이다. 도 18은 5%, 2% 및 1% 크레아틴 농도에 대한 측정 스펙트럼을 도시한다. 상기 측정 스펙트럼 역시 기준 물질을 물로 하여 크레아틴을 측정한 흡수 스펙트 럼이다. ATR-IR로 측정한 흡수 스펙트럼은 0.008AU 정도에서 나타나고 있으며, 측정 파수 영역인 4000 내지 900 파수 중에서 1400 내지 1900 파수 사이에서 크레아틴 흡수 스펙트럼을 확인할 수 있다. 크레아틴 농도를 5%부터 1%씩 단계적으로 농도가 감소함에 따라 흡수 스펙트럼도 감소한다.

도 19는 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 중의 요소(Urea) 측정 스펙트럼 결과 그래프이다. 도 19는 10%, 5% 및 2% Urea 농도에 대한 측정 스펙트럼을 도시한다. 상기 측정 스펙트럼 역시 기준 물질을 물로 하여 요소를 측정한 흡수 스펙트럼이다. ATR-IR로 측정한 흡수 스펙트럼은 0.012AU 정도에서 나타나고 있으며, 측정 파수 영역인 4000 내지 900 파수 중에서 도9의 크레아틴이 비슷한 파수 영역인 1400 내지 1900 파수 사이에서 요소 흡수 스펙트럼을 확인할 수 있다. Urea 농도를 10%부터 2%씩 단계적으로 농도가 감소함에 따라 흡수 스펙트럼도 감소한다.

도 20은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 중의 콜레스테롤(Cholesterol) 측정 스펙트럼 결과 그래프이다. 도 20은 2%, 1% 및 0.5% 콜레스테롤 농도에 대한 측정 스펙트럼 을 도시한다. 상기 측정 스펙트럼에서는 기준 물질을 클로로포름(CHCl3)으로 하여 콜레스테롤을 측정한 흡수스펙트럼이다. ATR-IR로 측정한 흡수 스펙트럼은 0.005AU 정도에서 나타나고 있으며, 측정 파수 영역인 4000 내지 900 파수 중에서 2700 내지 3100 파수 사이에서 콜레스테롤 흡수스펙트럼을 확인할 수 있다. 콜레스테롤 농도를 2%부터 0.5%씩 단계적으로 농도가 감소함에 따라 흡수 스펙트럼도 감소한다.

도 21은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 중의 빌리루빈(Bilirubin)측정 스펙트럼 결과 그래프이다. 도 21은 2%, 1% 및 0.5% 빌리루빈 농도에 대한 측정 스펙트럼을 도시한다. 상기 측정에 서는 도 18과 마찬가지로 동일한 기준 물질인 클로로포름(CHCl3)로 하여 빌리루빈을 측정한 흡수 스펙트럼이다. ATR-IR로 측정한 흡수 스펙트럼은 0.004AU 정도에서 나오고 있으며, 측정 파수 영역인 4000 내지 900 파수 중에서 1300 내지 1800 파수 사이에서 빌리루빈 흡수스펙트럼을 확인할 수 있다. 또한 이 빌리루빈 농도를 2%부터 0.5%씩 단계적으로 농도가 감소함에 따라 흡수스펙트럼도 감소한다.

도 22는 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 중의 요산 측정 스펙트럼 결과 그래프이다. 도 22는 2%, 1% 및 0.5% Uric acid 농도에 대한 측정 스펙트럼을 도시한다. 상기 측정 스펙트럼에서는 기준물질을 물과 수산화나트륨(NaOH)으로 하고, 요산을 측정한 흡수 스펙트럼이다. ATR-IR로 측정한 흡수스펙트럼은 0.005AU 정도에서 나타나고 있으며, 측정 파수 영역인 1100 내지 1700 파수 사이에서 Uric a cid 흡수 스펙트럼을 확인할 수 있다. Uric acid 농도를 2%부터 0.5%씩 단계적으로 농도가 감소함에 따라 흡수 스펙트럼도 감소한다.

도 23은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨 중의 아질산염(Nitrite) 측정 스펙트럼 결과 그래프이다. 도 23은 2%, 1% 및 0.5% 아질산염 농도에 대한 측정 스펙트럼을 도시한다. 상기 측정 스펙트럼에서는 기준물질을 물로 하며, 아질산염 측정한 흡수 스펙트럼이다. ATR-IR로 측정한 흡수 스펙트럼은 가장 높은 농도에서 0.002AU 정도에서 나타나고 있으며, 측정 파수 영역인 1,100 내 지 1,500 파수 사이에서 나온다. 아질산염 농도를 2%부터 0.5%씩 단계적으로 농도가 감소함에 따라 흡수스펙트럼도 감소한다.

도 24는 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 소변 성분 중 글루코스(Glucose) 검량선 그래프이다. 도 24에 도시된 바와 같이 20%, 10%, 5% 및 0.2%의 농도별 글루코스의 흡수 스펙트럼의 변화와 농도 표준 값과의 상관성을 보면, 흡수 스펙트럼과의 상관성은 R^2이 0.999로 매우 직선적으로 나타나므로 흡수 스펙트럼을 통한 글루코스의 양을 추정할 수 있다.

도 25는 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 소변 성분 중 크레아틴(Creatine) 검량선 그래프이다. 도시된 바와 같이 5%, 2% 및 1%의 농도별 크레아틴의 흡수 스펙트럼의 변화와 농도 표준 값과의 상관성을 보면, 흡수 스펙트럼과의 상관성은 R^2이 0. 997로 매우 직선적으로 나타나므로 흡수 스펙트럼을 통한 크레아틴 양을 추정할 수 있다.

도 26은 제1 실시예에 따른 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 소변 성분 중 요소(Urea) 검량선 그래프이다. 도시된 바 와 같이 10%, 5% 및 2%의 농도별 요소의 흡수 스펙트럼의 변화와 농도 표준 값과의 상관성을 보면, 흡수 스펙트럼과의 상관성은 R^2이 0.987로 매우 직선적으로 나타나므로 흡수 스펙트럼을 통한 요소의 양을 추정할 수 있다.

도 27은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 소변 성분 중 콜레스테롤 검량선 그래프이다. 도시된 바와 같이 2%, 1% 및 0.5%의 농도별 콜레스테롤의 흡수 스펙트럼의 변화와 농도 표준 값과의 상관성을 보면, 흡수 스펙트럼과의 상관성은 R^2이 0.997로 매우 직선적으로 나타나므로 흡수 스펙트럼을 통한 콜레스테롤 양을 추정 할 수 있다.

도 28은 제1 실시예에 따른 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 소변 성분 중 빌리루빈(bilirubin) 검량선 그래프이다. 도시된 바와 같이 2%, 1% 및 0.5%의 농도별 빌리루빈의 흡수 스펙트럼의 변화와 농도 표준 값과의 상관성을 보면, 흡수 스펙트럼과의 상관성은 R ^2이 0.988로 매우 직선적으로 나타나므로 흡수 스펙트럼을 통한 빌리루빈 양을 추정할 수 있다.

도 29는 제1 실시예에 따른 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨시료에 포함된 요산(Uric Acid) 측정을 위한 흡수 스펙트럼이다. 도시된 바와 같이 가)의 흡수 스펙트럼은 물을 기준으로 해서 시료 전체를 측정한 다음 시료 중 요산의 흡수 스펙트럼을 측정한 것이다. 크레아틴 등의 시료 성분에 의해 동일한 농도의 경우에는 요산 흡수 스펙트럼을 분리하기가 어렵다. 그러나 나)의 경우에는 요산의 개별 흡수 스펙트럼을 분리하기 위해 시료 중 요산을 제외한 뇨를 기준 물질로 하여 흡수 스펙트럼을 측정한 것이다. 이 경우 에 주위의 크레아틴 등의 흡수 스펙트럼이 제외되고 요산 흡수 스펙트럼이 나타나는 것을 확인할 수 있다.

도 30은 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 뇨시료에 포함된 요소 측정을 위한 흡수 스펙트럼이다. 도 29와 동일한 방법으로 측정하였는데, 도시된 바와 같이 가)의 흡수 스펙트럼은 물을 기준으로 해서 시료 전체를 측정한 다음 시료 중 요소의 흡수 스펙트럼을 측정한 것이다. 도 29와 동일하게 주위 크레아틴 등의 시료 성분에 의해 동일한 농도의 경우에는 요산 흡수 스펙트럼을 분리하기가 어렵다. 그러 나 나)의 경우에는 요소의 개별 흡수 스펙트럼을 분리하기 위해 시료 중 요소를 제외한 뇨로 기준 물질로 하여 흡수 스펙트럼을 측정한 것이다. 이 경우에 주위의 크레아틴 등의 흡수 스펙트럼이 제외되고 요소 흡수 스펙트럼이 나타나는 것을 확인할 수 있다.

도 31은 종래의 FT-IR을 이용하여 측정 한 글루코스 표준시료 대한 스펙트럼이고, 도 32는 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 측정한 글루코스 표준시료에 대한 스펙트럼이다. 상기 글루코스 표준시료는 삼차 증류수에 글루코스를 넣어 녹여 100mg/dL, 300mg/dL, 500mg/dL, 1000mg/dL로 조제한 후 상기 스펙트럼을 구한 것이다. 도 31 및 도 32 에 도시된 것처럼, 종래의 FT-IR과 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 글루코스 표준 시료의 스펙트럼에는 큰 차이가 없이 950 ~ 1150cm-1에서 글루코스 피크가 나타남을 알 수 있다.

일반적으로 종래의 IR장비는 광원의 감도가 낮아 FT 방식을 사용하여 측정하는 기기가 보편화되어 있다. 종래의 FT방식은 광원의 빛살을 이등분한 후 한쪽 빛살의 광로의 길이를 주기적으로 변환시켜 간섭무늬 가 생기게 한후 Fourier 변환법을 사용하여 데이타를 처리하여야 한다. 이때 만족할만한 간섭도를 얻기 위해 움직이는 거울의 속도가 일정하고 움직이는 거울의 위치를 매순간 확실하게 알 수 있게 하기 위하여 He-Ne Laser를 사용하여야 하는 등 매우 복잡하고 크기도 커서 본 발명에서와 같이 변기에 부착할 수가 없으며 가 격 또한 수 천만원을 호가하는 문제점이 있다. 그러나 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치(700)는 매우 저렴한 비용으로 매우 작은 형태로 제작가능하며, 도 31 및 도 32에 도시된 것처럼 종래의 방식과 거의 동일한 효과를 가지는 장점이 있다.

도 33은 병원에서 당뇨환자로부터 채취한 소변시료를 종래의 FT-IR을 이용하여 측정 한 스펙트럼이고, 도 34는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치(700)를 이용하여 상기 소변시료를 측정한 스펙트럼이다. 도 33 및 도 34에 도시된 것처럼, 당뇨환자로부터 채취한 소변시료에서는 1600cm-1 부근에 단 백질에 의한 피크가 나타났지만, 글루코스의 피크가 중복되지는 않았다. 다만 소변 내에 존재하는 다른 여러 물질들로 인하여 바탕선은 조금 상승하였다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반 적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속 하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 뇨성분 분석장치를 포함하는 건강 진단 시스템을 나타내는 사시도.

도 1b~(d) 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 뇨성분 분석장치를 포함하는 건강 진단 시스템의 사시도.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 건강 진단 시스템을 구성하는 체지방측정장치를 나타내는 사시도.

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 체지방측정장치의 손잡이를 나타내는 사시도.

도 3은 일반적인 적외선 분광기에 대한 개념도.

도 4a는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치의 분광분석 개념도.

도 4b는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치의 일 실시예

도 5는 본 발명에 따른 분석부에서 광원부, 프리즘, 및 검출기 수광부의 구성개념도이며, (a)는 직사각형, (b)는 원형, 그리고 (c)는 삼각형을 나타냄.

도 6a는 본 발명에 따른 분석부가 변기에 부착된 것을 나타내는 사시도.

도 6b는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 분석부(분광모듈)가 변기에 부착된 것을 나타내는 사시도.

도 7a는 본 발명에 따른 분석부가 변기에 부착된 부분의 절개 사시도.

도 7b는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 분석부인 분광모듈의 외형 사시도.

도 7c는 본 발명에 따른 도 7b의 분광모듈의 측단면도.

도 8은 본 발명에 따른 분석부의 사시도

도 9는 본 발명에 따른 분석부를 절개시킨 개념도

도 10은 본 발명에 따른 분석부에 있어서 반사경의 원리에 대한 개념도

도 11은 본 발명에 따른 분석부에 있어서 반사경의 원리에 대한 개념도

도 12는 본 발명에 따른 분석부에 있어서 프리즘에 대한 개념도

도 13은 본 발명에 따른 분석부에 있어서 테이퍼드 막대 및 거울터널에 대한 개념도

도 14는 본 발명에 따른 분석부에서 광을 조사시킨 것을 나타내는 화면

도 15는 본 발명에 따른 광원과 검출기의 거리 1mm일때 검출기에 도입되는 광량 효율을 나타내는 화면

도 16은 본 발명에 따른 뇨성분 분석방법을 나타내는 흐름도.

도 17은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 글루코스(Glucose) 측정 스펙트럼 결과 그래프.

도 18은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 크레아틴(Creatine) 측정 스펙트럼 결과 그래프.

도 19는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 요소(Urea) 측정 스펙트럼 결과 그래프.

도 20은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 콜레스테롤(Cholesterol) 측정 스펙트럼 결과 그래프.

도 21은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 빌리루빈(Bilirubin) 측정 스펙트럼 결과 그래프.

도 22는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 요산(Uric acid) 측정 스펙트럼 결과 그래프.

도 23은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 아질산염(Nitrite) 측정 스펙트럼 결과 그래프.

도 24는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 글루코스(Glucose) 검량선 결과 그래프 .

도 25는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 크레아틴(Creatine) 검량선 결과 그래프.

도 26은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 요소(Urea) 검량선 결과 그래프.

도 27은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 콜레스테롤(Cholesterol) 검량선 결과 그래프.

도 28은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 빌리루빈(Bilirubin) 검량선 결과 그래프.

도 29는 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 시료 혼합물 중 요산(Uric acid) 측정 그래프.

도 30은 본 발명에 따른 뇨성분 분석장치를 이용하여 뇨 중의 시료 혼합물 중 요소(Urea) 측정 그래프.

도 31은 FT IR에 따른 표준 글루코스의 스펙트럼

도 32는 LVF IR에 따른 표준 글루코스의 스펙트럼

도 33은 FT IR에 따른 뇨(Urine) 샘플의 스펙트럼

도 34는 LVF IR에 따른 뇨(Urine) 샘플의 스펙트럼

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1000 : 팔지지부 100 : 혈압측정장치

200 : 비데제어장치 300 : 지문인식장치

400 : 모니터 500 : 메인제어장치

600 : 체지방측정장치 601~608 : 전극

609 : 손잡이 610 : 슬릿

611 : 커버

700 : 뇨성분 분석장치 710 : 좌변기

720 : 공기분사장치 750 : 분석부

751 : 광원부 752 : 반사경

753 : 프리즘 754 : 광유도기

755 : 검출기 756 : 제어기

757 : 프리즘에 입사된 빛 758 : 시료

759 : 거울터널

760 : 분광모듈 761 : 복합필터

762 : 수광부

800 : 약품투입장치 900 : 체중측정장치

Claims

좌변기(710);

오목한 형태 또는 평평한 형태로 상기 변기 내측 전면에 형성되는 채뇨부(미도시);상기 채뇨부로부터 채취된 뇨의 성분을 분석하며 상기 좌변기(710)에 직접 부착되며, 광원부(751), 복합필터(761), 반사경(752), 및 검출기(755) 중 어느 하나 이상을 포함하는 분석부(750); 및

상기 분석부(750) 내에 추가로 구비되며 뇨성분을 분석하기 위한 감쇠프리즘(753)(ATR 프리즘); 을 포함하되,

광손실을 최소화하고 신호대 잡음비(SN비)를 가능한 높게 유지하기 위하여 광경로에 수직한 상기 광원부(751)의 발광면 형상 및 검출기(755)의 수광부(762)의 수광면 형상이 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 광원부(751)는 파장범위 2,500 내지 15,000nm의 중적외선을 이용하는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 2항에 있어서,

상기 프리즘(753)은 광경로에 수직하는 투과부 단면 형상이 광경로에 수직한 상기 광원부(751)의 발광면 형상 및 검출기(755)의 수광부(762)의 수광면 형상과 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 2항에 있어서,

상기 광원부(751)로부터 검출기(755)까지의 빛의 총 궤적거리는 10 ~ 50 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 4항에 있어서,

상기 광원부(751)와 프리즘(753) 사이의 간격은 300㎛ ~ 5㎜ 인 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 4항에 있어서,

상기 프리즘(753)과 검출기(755) 사이의 간격은 300㎛ ~ 5㎜ 인 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 2항에 있어서,

상기 광원부(751)는 다수의 소형 발열부가 나란히 일렬로 배치된 어레이 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 7항에 있어서,

상기 광원부(751)의 어레이 구조는 상기 광원부(751)에서 발생하는 광원과 검출기(755)의 수광부(762)에 도달하는 광원의 펄스파형이 일치하도록 2개 이상의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 3항에 있어서,

상기 프리즘(753)은 입사면과 출사면이 소정의 각도를 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 3항에 있어서,

상기 분석부(750)는 상기 프리즘(753)을 통과한 빛을 상기 검출기(755)로 유도하기 위하여 테이퍼드 막대 또는 거울터널(759)을 포함하는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 뇨성분은 글루코스(Glucose), 크레아틴(Creatine), 요소(Urea), 단백질, 알부민, PH, 트리글로세이드, 콜레스테롤(Cholesterol), 빌리루빈(Bilirubin), 요산(Uric acid), 아질산염(Nitrite) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 1항에 있어서,

상기 분석장치(700)는 혈압측정장치(100), 체지방측정장치(600), 및 심전도 측정장치 중의 어느 하나 이상을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
제 12항에 있어서,

상기 분석장치(700)는 지문인식장치(300)에 의하여 사용자가 인증된 후 작동되는 것을 특징으로 하는 변기용 소형 뇨성분 분석장치.
변기의 채뇨부를 통해 도입된 기준물질의 스펙트럼을 분석부(750)의 ATR을 이용하여 측정하는 단계;

상기 채뇨부를 통해 도입된 뇨의 흡수 스펙트럼을 분석부(750)의 ATR을 이용하여 측정하는 단계;

미리 뇨의 각 성분을 측정한 표준 값과 흡수 스펙트럼과의 상관관계를 나타내는 검량선을 획득하는 단계; 및

상기 검량선을 이용하여 상기 뇨에 포함된 각 성분의 양을 추정하는 단계; 를 포함하되,

신호대 잡음비(SN비)를 가능한 높게 유지하기 위하여 광경로에 수직한 광원부(751)의 발광면 형상 및 검출기(755)의 수광부(762)의 수광면 형상이 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 하는 실시간 뇨성분 분석방법.
제 14항에 있어서,

상기 기준물질의 스펙트럼 및 뇨의 흡수스펙트럼은 상기 ATR로 도입되는 빛을 이용하여 측정되는 것을 특징으로 하는 실시간 뇨성분 분석방법.
제 15항에 있어서,

상기 빛은 파장범위 2,500 내지 15,000nm의 중적외선인 것을 특징으로 하는 실시간 뇨성분 분석방법.
제 14항에 있어서,

스펙트럼 분석을 위하여 사용되는 프리즘(753)은 광경로에 수직하는 투과부 단면 형상이 광경로에 수직한 상기 광원부(751)의 발광면 형상 및 검출기(755)의 수광부(762)의 수광면 형상과 서로 닮은꼴로 대응되는 것을 특징으로 하는 실시간 뇨성분 분석방법.
제 14항에 있어서,

상기 기준물질은 측정하고자 하는 뇨성분에 따라 물, 공기, 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 실시간 뇨성분 분석방법.
제 14항에 있어서,

상기 뇨성분은 글루코스(Glucose), 크레아틴(Creatine), 요소(Urea), 단백질, 알부민, PH, 트리글로세이드, 콜레스테롤(Cholesterol), 빌리루빈(Bilirubin), 요산(Uric acid), 아질산염(Nitrite) 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실시간 뇨성분 분석방법.