KR101494902B1 - 비침습 혈당 측정 장치 및 방법 - Google Patents

비침습 혈당 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비침습 혈당 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 혈관에서 산란된 광의 세기만을 추출하여 혈당값을 획득함으로써, 정확한 혈당값의 측정이 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 혈액을 채혈하지 않아도 혈당을 측정할 수 있기에, 채혈로 인한 피검사자의 고통을 제거할 수 있는 장점이 있다.
더불어, 본 발명은 혈액 이외의 조직 내의 간섭 물질의 영향을 제거하고, 혈액 내의 혈당값만을 검출할 수 있어 피검사자의 혈당값을 정확하게 측정할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 정확한 혈당값에 따라 피검사자에게 적합한 처방을 할 수 있는 효과가 있다.
비침습, 혈당, 차감, 산란, 라만, 혈관

Description

비침습 혈당 측정 장치 및 방법 { Apparatus and method for noninvasively measuring blood sugar }
본 발명은 피검사자의 혈당량을 정확하게 측정할 수 있는 비침습 혈당 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 당뇨 환자의 급증과 그에 따른 합병증의 증대로 인하여 많은 사람들이 혈당 및 자신의 병력에 관심을 가지고 있다.
현재, 기존의 혈당측정 방식은 혈액을 손가락 끝에서 채혈하여, 스트립을 이용하여 효소반응으로 전기화학식 또는 광학방식으로 혈액 내 글루코오즈의 농도를 측정하고 있다.
하지만, 만성 당뇨환자 및 당뇨성 합병증을 우려하는 환자는 하루에 수차례 채혈함으로써, 고통을 호소하고 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는 손가락 끝을 혈침(10)으로 찔러서 혈액을 뽑아내어 혈당을 측정하였다.
그러나, 이러한 종래 기술의 방법은 매 측정시 혈침으로 손가락을 찌르는 고통 외에 1회용인 스트립을 지속적으로 구매해야 하는 높은 구입단가 및 정확한 측정을 위해 스트립의 고유번호 인식 등의 번거로움이 존재한다.
또한, 제 1 당뇨환자인 경우, 일정 기간 동안 24시간 혈당 변화 추이를 체크하여 약물이나, 인슐린 주사 등과 같은 처방을 결정하여야 한다.
현재, 혈당측정기를 이용하여 연속적으로 약 3-5일 동안의 조직내의 간질액(ISF)의 글루코오즈 농도를 측정하여, 그 농도의 변화 추이로 약물과 인슐린 주사를 처방하게 된다.
이때, 연속 혈당 측정기의 경우, 혈액내의 글루코오즈를 직접 측정하는 것이 아니라, 조직내 간질액을 측정하기 때문에, 혈당의 변화패턴과 정확하게 일치하지 못하는 단점이 있다.
또한, 일정 시간의 지연시간을 가지며, 하루에 약 4번 정도의 보정수치를 채혈방식을 통하여 입력해주어야 하는 문제점도 있다.
한편, 혈액 내의 당을 관리하기 위해 식이요법, 운동요법 및 약물요법 등이 행해지고 있는데, 이러한 요법들 위에 본인의 혈당량을 정확히 아는 것은 기본이라 할 수 있다.
본 발명은 종래 기술의 피검사자의 고통 및 부정확한 혈당값 측정 문제를 해결하는 것이다.
본 발명의 바람직한 양태(樣態)는,
특정 혈관이 있는 피부에 광을 조사하는 광 조사부와;
상기 특정 혈관이 있는 피부를 가압하여 특정 혈관을 폐색시키는 가압부와;
상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태 및 가압되지 않은 상태에서 산란된 광을 검출하고 신호를 출력하는 광 검출부와;
상기 광 검출부에서 출력된 신호로 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태 및 가압되지 않은 상태에서 검출된 산란광의 세기를 추출하고, 상기 가압되지 않은 상태의 산란광 세기에서 상기 가압된 상태의 산란광 세기를 차감한 산란광 세기로 혈당값을 추출하는 혈당값 추출부로 구성된 비침습 혈당 측정 장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 다른 양태(樣態)는,
광 조사부에서 특정 혈관이 있는 피부 영역으로 광을 조사하고, 광 검출부에서 산란된 제 1 광을 검출하는 단계와;
상기 특정 혈관이 있는 피부 영역을 가압하여 상기 특정 혈관을 폐색시킨 다음, 상기 광 조사부에서 상기 가압된 피부 영역으로 광을 조사하고, 광 검출부에서 산란된 제 2 광을 검출하는 단계와;
상기 제 1 광 및 제 2 광에 대한 광 세기를 추출하는 단계와;
상기 제 1 광의 세기에서 제 2 광의 세기를 차감하여 계산된 광 세기로 혈당값을 추출하는 단계로 구성된 비침습 혈당 측정 방법이 제공된다.
본 발명의 비침습 혈당 측정 장치 및 방법은 혈관에서 산란된 광의 세기만을 추출하여 혈당값을 획득함으로써, 정확한 혈당값의 측정이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 혈액을 채혈하지 않아도 혈당을 측정할 수 있기에, 채혈로 인한 피검사자의 고통을 제거할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명은 혈액 이외의 조직 내의 간섭 물질의 영향을 제거하고, 혈액 내의 혈당값만을 검출할 수 있어 피검사자의 혈당값을 정확하게 측정할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명은 정확한 혈당값에 따라 피검사자에게 적합한 처방을 할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도로서, 특정 혈관이 있는 피부에 광을 조사하는 광 조사부(100)와; 상기 특정 혈관이 있는 피부를 가압하여 특정 혈관을 폐색시키는 가압부(110)와; 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태 및 가압되지 않은 상태에서 산란된 광을 검출하고 신호를 출력하는 광 검출부(120)와; 상기 광 검출부(120)에서 출력된 신호로 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태 및 가압되지 않은 상태에서 검출된 산란광의 세기를 추출하고, 상기 가압되지 않은 상태의 산란광 세기에서 상기 가압된 상태의 산란광 세기를 차감한 산란광 세기로 혈당값을 추출하는 혈당값 추출부(150)로 구성된다.
그리고, 상기 광 조사부(100), 광 검출부(120)와 혈당값 추출부(150)는 제어부(130)의 제어를 받는다.
이렇게 구성된 비침습 혈당 측정 장치는 상기 광 조사부(100)에서 특정 혈관이 있는 피부로 광을 조사하고, 상기 특정 혈관이 있는 피부에서 산란된 광을 상기 광 검출부(120)에서 검출하여 신호를 출력한다.
그 후, 상기 특정 혈관이 있는 피부를 상기 가압부(110)로 가압한 후, 가압된 피부로 광을 조사하고, 상기 가압된 피부에서 산란된 광을 상기 광 검출부(120)에서 검출하여 신호를 출력한다.
여기서, 상기 가압부(110)로 상기 피부를 가압하면, 상기 피부 내부에 있는 특정 혈관은 폐색(Occlusion)된다.
그 다음, 상기 혈당값 추출부(150)는 상기 광 검출부(120)에서 출력된 신호로 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태 및 가압되지 않은 상태에서 검출된 산란광의 세기를 추출하고, 상기 가압되지 않은 상태의 산란광 세기에서 상기 가압된 상태의 산란광 세기를 차감하여 얻어진 산란광 세기로 혈당값을 추출한다.
전술된 산란광 세기는 라만 스캐터링(Raman Scattering) 방법을 사용하여 감지하는 것이 바람직하다.
이러한, 라만 스캐터링 방법은 생체 조직에 조사된 입사광이 조직과 상호작용하여 입사광의 파장보다 길거나 짧은 파장으로 산란되어 방출되는 라만 스캐터링 스펙트럼 신호를 분석하는 것이다.
그러므로, 본 발명은 비침습적으로 혈당을 측정할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 본 발명의 비침습 혈당 측정 장치는 혈관에서 산란된 광의 세기만을 추출하여 혈당값을 획득함으로써, 정확한 혈당값의 측정이 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 혈액을 채혈하지 않아도 혈당을 측정할 수 있기에, 채혈로 인한 피검사자의 고통을 제거할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명은 혈관 내에 있는 혈액에 포함된 혈당을 측정할 수 있기에, 피검사자의 혈당량을 정확하게 측정할 수 있어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
게다가, 본 발명은 혈관 정보를 사용하여 혈당값을 측정함으로써, 정확한 혈 당값을 측정할 수 있으며, 정확한 혈당값에 따라 피검사자에게 적합한 처방을 할 수 있는 장점이 있는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치에 있는 혈당값 추출부의 바람직한 세부 구성을 설명하기 위한 구성도로서, 도 2의 혈당값 추출부(120)는 광 검출부에서 출력된 신호를 입력받아, 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압되지 않은 상태에서 검출된 제 1 산란광의 세기를 추출하는 제 1 산란광 세기 추출부(121)와; 상기 광 검출부에서 출력된 신호를 입력받아, 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태에서 검출된 제 2 산란광의 세기를 추출하는 제 2 산란광 세기 추출부(122)와; 상기 제 1 산란광 세기 추출부(121)의 제 1 산란광의 세기에서 상기 제 2 산란광 세기 추출부(122)의 제 2 산란광의 세기를 차감하는 산란광 세기 차감부(123)와; 상기 산란광 세기 차감부(123)에서 차감된 산란광 세기로 혈당값을 계산하여 출력하는 혈당값 계산부(124)로 구성된다.
이러한 혈당값 추출부는 상기 제 1 산란광 세기 추출부(121)에서 가압되지 않은 상태의 제 1 산란광 세기를 추출하고, 상기 제 2 산란광 세기 추출부(122)에서 가압된 상태의 제 2 산란광 세기를 추출하고, 상기 산란광 세기 차감부(123)에서 제 1 산란광의 세기에서 제 2 산란광의 세기를 차감한 다음, 상기 차감된 산란광 세기로 상기 혈당값 계산부(124)에서 혈당값을 계산하는 것이다.
그러므로, 본 발명은 라만 스캐터링 신호를 얻을 때, 생체조직 내의 혈액만에 의한 산란 성분을 더 정확히 얻기 위해서 전체 산란된 수광 신호에서 조직내에 혈액이 없는 상태의 산란 신호를 차감하는 것이다.
다시 말해, 전체 산란 신호에서 혈액 이외의 생체조직에 해당하는 산란신호를 제거하는 것이다.
따라서, 본 발명은 혈액 이외의 조직 내의 간섭 물질의 영향을 제거하고, 혈액 내의 혈당만을 검출할 수 있게 된다.
도 4a와 4b는 본 발명에 따라 특정 혈관이 가압되지 않은 상태와 가압된 상태를 개념적으로 도시한 도면으로서, 특정 혈관이 있는 피부가 가압되지 않은 상태에서 광을 조사하게 되면, 특정 혈관 내부의 혈액뿐만 아니라 특정 혈관의 주위에 있는 조직액(Interstitial fluid, ISF)에서도 조사된 광이 산란되게 된다.
즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 특정 혈관(200) 주위에 조직액(210)이 있고, 이 조직액(210)을 통하여 특정 혈관(200)으로 광이 조사되기에, 특정 혈관의 혈액 및 조직액에서 광이 산란되는 것이다.
그러므로, 특정 혈관의 혈액에서 산란된 광만을 추출하기 위해서는, 특정 혈관이 있는 피부를 가압되지 않은 상태의 산란광에서 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태의 산란광을 차감하면 된다.
여기서, 도 4b는 특정 혈관(200)이 가압되어 폐색되어 있는 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 특정 혈관이 있는 피부 영역에 광이 조사되고, 조사 된 광이 산란되는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면으로서, 본 발명은 특정 혈관이 있는 피부 영역(A)에 광을 조사하고, 그 피부 영역(A)에서 산란된 광을 검출하여 혈당값을 추출하는 것이다.
이때, 가압되지 않은 상태의 피부 영역에서 산란된 광을 검출하고, 가압된 상태의 피부 영역에서 산란된 광을 검출하게 된다.
도 6은 본 발명에 따라 가압부를 설명하기 위한 개략적인 사시도로서, 특정 혈관을 폐색시키기 위해서는 가압부를 사용해야 한다.
이러한 가압부는 특정 혈관이 있는 피부 영역을 가압하여 그 특정 혈관을 폐색시킨다.
즉, 상기 가압부에 의해 피부 영역이 가압되면, 가압된 피부 영역에 있는 특정 혈관으로는 혈액의 흐름이 거의 존재하지 않기 때문에 특정 혈관은 폐색되는 것이다.
여기서, 도 6은 가압부로 커프(Cuff)(115)를 사용한 것으로, 피검사자의 손가락을 커프(115)로 가압한 상태가 도시되어 있다.
도 7a와 7b는 본 발명에 따라 가압부 구조를 설명하기 위한 개략적인 사시도로서, 특정 혈관이 존재하는 피부를 가압하는 가압부(110)에는 상기 가압된 피부 영역으로 조사된 광 또는 산란된 광이 통과될 수 있어야 한다.
그러므로, 도 7a와 같이, 상기 가압부(110)에는 상기 가압된 피부 영역으로 조사된 광 또는 산란된 광이 통과될 수 있는 관통홀(111)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 가압부(110)는 상기 가압된 피부 영역으로 조사된 광 또는 산란된 광이 투과될 수 있는 투명한 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도로서, 광 조사부에서 특정 혈관이 있는 피부 영역으로 광을 조사하고, 광 검출부에서 산란된 제 1 광을 검출한다.(S100단계)
여기서, 피부 영역은 손가락, 손목, 팔뚝 등 인체 모든 부위를 포함할 수 있으며, 혈관이 조직 가까이 많이 분포된 곳이다.
그 후, 상기 특정 혈관이 있는 피부 영역을 가압하여 상기 특정 혈관을 폐색시킨 다음, 상기 광 조사부에서 상기 가압된 피부 영역으로 광을 조사하고, 광 검출부에서 산란된 제 2 광을 검출한다.(S110단계)
연이어, 상기 제 1 광 및 제 2 광에 대한 광 세기를 추출한다.(S120단계)
상기 제 1 광 및 제 2 광에 대한 광 세기는 라만 스캐터링 스펙트럼 신호이다.
계속하여, 상기 제 1 광의 세기에서 제 2 광의 세기를 차감하여 계산된 광 세기로 혈당값을 추출한다.(S130단계)
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따라 혈당을 측정하기 위해 채혈하는 것을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 장치에 있는 혈당값 추출부의 바람직한 세부 구성을 설명하기 위한 구성도
도 4a와 4b는 본 발명에 따라 특정 혈관이 가압되지 않은 상태와 가압된 상태를 개념적으로 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따라 특정 혈관이 있는 피부 영역에 광이 조사되고, 조사된 광이 산란되는 것을 설명하기 위한 개략적인 도면
도 6은 본 발명에 따라 가압부를 설명하기 위한 개략적인 사시도
도 7a와 7b는 본 발명에 따라 가압부 구조를 설명하기 위한 개략적인 사시도
도 8은 본 발명에 따른 비침습 혈당 측정 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도

Claims (7)

  1. 특정 혈관이 있는 피부에 광을 조사하는 광 조사부와;
    상기 특정 혈관이 있는 피부를 가압하여 특정 혈관을 폐색시키는 가압부와;
    상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태 및 가압되지 않은 상태에서 산란된 광을 검출하고 신호를 출력하는 광 검출부와;
    상기 광 검출부에서 출력된 신호로 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태 및 가압되지 않은 상태에서 검출된 산란광의 세기를 추출하고, 상기 가압되지 않은 상태의 산란광 세기에서 상기 가압된 상태의 산란광 세기를 차감한 산란광 세기로 혈당값을 추출하는 혈당값 추출부로 구성되고,
    상기 가압부는,
    손가락, 손목 또는 팔뚝을 환형으로 둘러싸는 링(ring) 형태인 비침습 혈당 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 혈당값 추출부는,
    광 검출부에서 출력된 신호를 입력받아, 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압되지 않은 상태에서 검출된 제 1 산란광의 세기를 추출하는 제 1 산란광 세기 추출부와;
    상기 광 검출부에서 출력된 신호를 입력받아, 상기 특정 혈관이 있는 피부가 가압된 상태에서 검출된 제 2 산란광의 세기를 추출하는 제 2 산란광 세기 추출부와;
    상기 제 1 산란광 세기 추출부의 제 1 산란광의 세기에서 상기 제 2 산란광 세기 추출부의 제 2 산란광의 세기를 차감하는 산란광 세기 차감부와;
    상기 산란광 세기 차감부에서 차감된 산란광 세기로 혈당값을 계산하여 출력하는 혈당값 계산부로 구성된 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부에는,
    상기 가압된 피부 영역으로 조사된 광 또는 산란된 광이 통과될 수 있는 관통홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 가압된 피부 영역으로 조사된 광 또는 산란된 광이 투과될 수 있는 투 명한 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 장치.
  6. 광 조사부에서 특정 혈관이 있는 피부 영역으로 광을 조사하고, 광 검출부에서 산란된 제 1 광을 검출하는 단계와;
    손가락, 손목 또는 팔뚝을 환형으로 둘러싸는 링(ring) 형태인 가압부를 통하여, 상기 특정 혈관이 있는 피부 영역을 가압하여 상기 특정 혈관을 폐색시킨 다음, 상기 광 조사부에서 상기 가압된 피부 영역으로 광을 조사하고, 광 검출부에서 산란된 제 2 광을 검출하는 단계와;
    상기 제 1 광 및 제 2 광에 대한 광 세기를 추출하는 단계와;
    상기 제 1 광의 세기에서 제 2 광의 세기를 차감하여 계산된 광 세기로 혈당값을 추출하는 단계로 구성된 비침습 혈당 측정 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 광 및 제 2 광에 대한 광 세기는,
    라만 스캐터링(Raman Scattering) 스펙트럼 신호인 것을 특징으로 하는 비침습 혈당 측정 방법.
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