KR102601403B1 - Apparatus and method for analyzing urine with curved urine test strip - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 굴곡형 검사 스트립을 이용한 소변 검사 장치 및 방법을 개시한다.
개시된 실시예의 소변 검사 방법은, 온습도를 측정하고, 측정된 온도에 따라 광원의 듀티비를 조절하는 단계와, 검사용 키트가 안착되면, 피검사자 정보나 검사항목을 입력받는 단계와, 안착된 검사용 키트의 검사패드와 칼라센서를 매칭시키는 단계와, 검사용 키트의 검사패드 색상을 RGB 값으로 순차적으로 감지하는 단계와, 상기 RGB값을 HSV 칼라값으로 변환하는 단계와, 상기 변환된 HSV 칼라값을 표준비색표 테이블의 해당 검사항목의 레퍼런스 색상값과 비교하여 해당 검사항목의 수준을 판별하는 단계와, 피검사자 정보와 해당 피검사자의 검사항목별 수준정보를 출력하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 칼라센서가 부착된 FPCB의 감지 반경을 검사 스트립의 반경과 동심원이 되도록 조절하여 감지방향이 서로 일치되고 가능한 밀착되도록 함으로써 감지 특성을 높일 수 있고, 특히 검사항목 수에 따라 칼라센서를 그룹화하여 검사패드와 매칭시킴으로써 칼라센서의 수나 크기가 검사패드의 수나 크기와 다르더라도 정확하게 검사할 수 있는 효과가 있다.Embodiments of the present invention disclose a urine testing device and method using a curved test strip.
The urine test method of the disclosed embodiment includes the steps of measuring temperature and humidity and adjusting the duty ratio of the light source according to the measured temperature, receiving test subject information or test items when the test kit is installed, and the installed test kit. Matching the test pad of the kit and the color sensor, sequentially detecting the color of the test pad of the test kit as an RGB value, converting the RGB value into an HSV color value, and converting the converted HSV color value It includes a step of determining the level of the test item by comparing it with the reference color value of the test item in the standard colorimetric table table, and a step of outputting test subject information and level information for each test item of the test subject. According to an embodiment of the present invention, the detection characteristics can be improved by adjusting the detection radius of the FPCB to which the color sensor is attached to be concentric with the radius of the test strip so that the detection directions match each other and are as close as possible. In particular, the number of inspection items can be improved. By grouping color sensors and matching them with inspection pads, it is possible to accurately inspect even if the number or size of color sensors is different from the number or size of inspection pads.
Description
본 발명은 요검사 스트립을 이용한 소변 검사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴곡형 검사 스트립을 이용한 소변 검사 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a urine test device using a urinalysis test strip, and more specifically, to a urine test device and method using a curved test strip.
일반적으로 소변(요(尿), urine)은 혈액속의 노폐물과 수분이 신장에서 여과된 후 방광에 저장되었다가 요도를 통하여 신체 밖으로 배출되는 체액으로서 다양한 성분을 함유하고 있고, 신체에 이상이 생기면 색깔이나 혼탁 정도가 변하거나, 단백질, 당, 적혈구, 세균, 백혈구 등의 이상 물질이나 세포들이 요에 출현한다.In general, urine (urine) is a body fluid that is stored in the bladder after waste products and water in the blood are filtered by the kidneys and then discharged out of the body through the urethra. It contains various ingredients and changes color when there is an abnormality in the body. The degree of turbidity changes, or abnormal substances or cells such as proteins, sugars, red blood cells, bacteria, and white blood cells appear in the urine.
소변 검사(Urinalysis)는 이러한 요의 물리화학적 변화로부터 신체 일부의 기능을 평가하는 검사로서, 건강상태에 대한 정보를 조기에 얻을 수 있으므로 건강검진이나 질병의 진단시 가장 많이 실시하는 기초 검사이다. 통상 소변 검사는 요를 원심분리하여 요 내에 있는 적혈구, 백혈구 및 세균의 질과 양을 정량적으로 판정하는 요침사(urinary sediment)검사와, 요의 색깔 및 혼탁도(turbidity)를 검사하는 물리적 성상 검사와, 시약이 도포된 요검사봉의 화학적 변화(색상 변화)를 이용한 비색표 검사(dipstick urinalysis) 등이 있다. 보통 병원에서 소변 검사라 하면 물리적 성상 검사와 비색표 검사를 의미하며, 요침사 검사는 소변검사 결과에 따라 추가적인 검사로 진행을 한다.Urinalysis is a test that evaluates the function of a part of the body based on the physical and chemical changes in urine. It is a basic test most often performed during health checkups or disease diagnosis because it can obtain information about health status at an early stage. Common urine tests include a urinary sediment test that quantitatively determines the quality and quantity of red blood cells, white blood cells, and bacteria in the urine by centrifuging urine, and a physical properties test that tests the color and turbidity of urine. There is a colorimetric test (dipstick urinalysis) that uses a chemical change (color change) in a urinalysis stick coated with a reagent. Usually, a urine test in a hospital means a physical property test and a colorimetric test, and the urine sediment test is performed as an additional test depending on the urine test results.
요검사 스트립(urine dipstick)의 색 변화를 이용하는 비색표 검사는 요검사 스트립을 요에 담구었다가 꺼내어 요검사 스트립의 차트 색과 가장 유사한 색을 나타내는 차트를 표준 비색표 상에서 육안으로 판정, 검사결과를 선택한다. 통상 요검사 스트립은 얇고 긴 플라스틱 판 위에 요 성분을 검사할 수 있는 차트( 혹은 패드)가 붙어 있는 형태로 제작된다. 각 차트에는 피검사자의 소변이 닿는 경우, 색이 변해 해당 성분의 이상 유무를 판단할 수 있는 시약이 도포되어 있으며, 소변 검사는 피검사자의 소변에 대응하여 시약 차트(패드)가 변색되는 정도를 기준색과 비교하여 피검사자의 건강 상태를 검사하는 방법이다.A colorimetric test that uses the color change of a urinalysis test strip (urine dipstick) involves immersing the urinalysis test strip in urine and taking it out. The chart showing the color most similar to the chart color of the urinalysis test strip is visually judged on a standard colorimetric table, and the test results are determined with the naked eye. Select . Typically, urinalysis strips are manufactured on a thin, long plastic plate with a chart (or pad) attached to test urine components. Each chart is coated with a reagent that changes color when exposed to the test subject's urine to determine whether there is an abnormality in the corresponding ingredient. For urine tests, the color standard is based on the degree to which the reagent chart (pad) is discolored in response to the test subject's urine. This is a method of examining the health status of the test subject by comparing it with the health status of the test subject.
그런데 비색표 검사 시 육안 판별은 주관적일 수 있고, 실수로 잘못 판단할 수 있으므로 검사결과의 객관화를 위해 비색표 검사결과를 자동으로 판별하는 분석장치들이 개발되고 있다.However, visual discrimination during colorimetric testing can be subjective and may result in incorrect judgments, so analysis devices that automatically determine colorimetric test results are being developed to objectify test results.
대한민국 특허청 등록특허공보(B1)에 등록번호 제10-2402785호(이하 '특허문헌 1'이라 함)로 공고된 '소변검사장치'는 종래와 같이 스틱형 요검사 스트립(urine dipstick)을 이용하여 소변검사를 할 경우 검사 항목이 많아 2개 이상의 요검사 스트립을 이용하는 예를 개시하고 있다. 특허문헌 1의 소변검사장치는 복수의 소변 검사 스트립이 안착된 스트립트레이를 슬라이딩 이동시키면서 동시에 복수의 소변 검사 스트립의 검사지를 센싱하여 증가된 성분분석 항목을 한번에 검사할 수 있도록 된 것이다.The 'urine test device' announced in the Korean Intellectual Property Office Registered Patent Gazette (B1) as Registration No. 10-2402785 (hereinafter referred to as 'Patent Document 1') uses a stick-type urinalysis test strip (urine dipstick) as in the past. When conducting a urine test, there are many test items, so an example of using two or more urinalysis strips is disclosed. The urine test device of Patent Document 1 is capable of testing increased component analysis items at once by sliding a strip tray on which a plurality of urine test strips are seated and simultaneously sensing the test strips of the plurality of urine test strips.
그런데 특허문헌 1과 같은 스틱형 검사 스트립을 이용할 경우에 평평한 형태의 검사 스트립 전체 영역에 광을 조사하고 반사된 광을 수신하여 색상을 판별할 있으나 수집용기에 담긴 소변에 검사 스트립을 넣어 접촉시키고 스트립에 묻어 있는 소변을 털어내기 위해 검사 스트립을 흔드는 과정에서 인접한 시약이 서로 혼합되어 검사 결과가 부정확하게 되고, 소변이 튀어 불쾌감을 유발시킬 수 있는 문제점이 있다.However, when using a stick-type test strip such as in Patent Document 1, light is irradiated to the entire area of the flat test strip and the reflected light is received to determine the color. However, the test strip is put into contact with urine contained in a collection container and the strip is In the process of shaking the test strip to shake off the urine on the test strip, adjacent reagents are mixed together, making the test results inaccurate, and there is a problem in that urine may splash out and cause discomfort.
한편, 대한민국 특허청 등록특허공보(B1)에 등록번호 제10-1904037호(이하 '특허문헌 2'라 함)로 공고된 '소변 검사용 키트 및 검사기'는 소변을 채집하기 위한 컵 형상의 용기에 검사 스트립(검사지)이 일체로 부착되어 소변 검사의 편리성과 위생성을 향상시킬 수 있는 소변 검사용 키트와, 이 소변 검사 키트의 검사지 색상을 감지한 후 자동으로 분석하기 검사기를 개시하고 있다.Meanwhile, the 'urine test kit and tester' announced in the Korean Intellectual Property Office Registered Patent Gazette (B1) as registration number 10-1904037 (hereinafter referred to as 'patent document 2') is a cup-shaped container for collecting urine. We are launching a urine test kit that can improve the convenience and hygiene of urine tests by attaching a test strip (test paper) as one piece, and a tester that detects the color of the test strip of this urine test kit and automatically analyzes it.
그런데 특허문헌 2의 경우 컵 형상의 용기에 검사 스트립(차트)이 부착되어 용기와 일체화되었기 때문에 스틱형 검사 스트립에 비해 검사의 편리성과 위생성을 향상시킬 수 있으나 검사 스트립의 검사지(차트)가 굴곡되어 정확한 색 감지가 어려운 문제점이 있다. 즉, 굴곡형 검사 스트립을 구비하는 소변 검사용 키트를 이용하는 경우, 기존의 검사 방법을 적용하면 굴곡형 검사 스트립의 전체 영역에 대한 색상을 판별하기 어려운 문제점이 있다.However, in the case of Patent Document 2, the test strip (chart) is attached to a cup-shaped container and integrated with the container, so the convenience and hygiene of the test can be improved compared to the stick-type test strip, but the test strip (chart) of the test strip is curved and is integrated with the container. There is a problem in that accurate color detection is difficult. In other words, when using a urine test kit equipped with a curved test strip, there is a problem in that it is difficult to determine the color of the entire area of the curved test strip if the existing test method is applied.
본 발명은 특허문헌 1과 특허문헌 2의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 굴곡형 검사 시트를 이용한 소변 검사 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention was proposed to solve the problems of Patent Document 1 and Patent Document 2, and the problem to be solved by the present invention is to provide a urine test device and method using a curved test sheet.
본 발명의 일실시예는 굴곡형 검사 시트를 이용한 소변 검사 장치를 개시한다.One embodiment of the present invention discloses a urine test device using a curved test sheet.
개시된 소변 검사 장치는, 검사용 키트가 내부에 안착되는 안착부와, 검사항목별로 수준에 따른 레퍼런스 색상값을 저장하고 있는 표준 비색표 테이블과, 제어신호에 따라 색 감지를 위해 검사용 키트의 검사패드에 빛을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 광원과, 반사된 광에 의해 해당 검사패드의 색상을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 칼라센서와, 상기 칼라센서가 실장된 플랙시블 PCB와, 상기 플랙시블 PCB의 감지 반경을 조절하여 검사패드와 칼라센서의 감지 방향을 매칭시키기 위한 FPCB 구동 메커니즘과, 설정 단계에서 상기 안착부에 레퍼런스 검사 키트가 안착되면, 상기 FPCB 구동 메커니즘을 제어하여 검사패드와 칼라센서의 위치를 매칭시키고, 상기 칼라센서를 통해 수광된 신호가 소정의 임계레벨 이하이면 해당 칼라센서는 무효화시키며, 유효한 칼라센서가 수광한 색상에 따라 각 칼라센서를 그룹핑하여 검사패드와 칼라센서를 대응시켜면서 검사항목 수에 따른 검사 키트를 식별하여 해당 정보를 저장하고, 검사 단계에서 상기 안착부에 피검사자의 소변에 반응된 검사 키트가 안착되면, 설정된 검사 키트 정보에 따라 검사패드의 색상을 순차적으로 감지하여 상기 표준비색표 테이블의 해당 검사항목의 레퍼런스 색상과 비교하여 해당 검사항목의 수준을 판별하기 위한 검사 제어부를 포함한다.The disclosed urine test device includes a seating portion in which the test kit is seated, a standard colorimetric table that stores reference color values according to the level of each test item, and a test kit for color detection according to a control signal. At least one light source for irradiating light to the pad, at least one color sensor for detecting the color of the test pad by reflected light, a flexible PCB on which the color sensor is mounted, and the flexible PCB FPCB driving mechanism to adjust the detection radius to match the detection direction of the test pad and color sensor, and when the reference test kit is seated on the seating part in the setting stage, the FPCB driving mechanism is controlled to determine the position of the test pad and color sensor matching, and if the signal received through the color sensor is below a predetermined threshold level, the color sensor is invalidated, and each color sensor is grouped according to the color received by the valid color sensor, thereby matching the test pad and the color sensor. The test kit is identified according to the number of test items and the corresponding information is stored. In the test stage, when the test kit that reacts with the urine of the test subject is placed on the seat, the color of the test pad is sequentially detected according to the set test kit information. It includes a test control unit for determining the level of the test item by comparing it with the reference color of the test item in the standard colorimetric table.
본 발명의 다른 실시예는 굴곡형 검사 시트를 이용한 소변 검사 방법을 개시한다.Another embodiment of the present invention discloses a urine test method using a curved test sheet.
개시된 다른 실시예의 소변 검사 방법은, 설정 과정에서 온습도를 측정하고,측정된 온도에 따라 광원의 듀티비를 조절하는 단계와, 설정 과정에서 소정 규격의 레퍼런스 검사 키트를 이용하여 칼라센서와 검사패드를 매칭시키는 단계와, 설정이 완료된 후 검사과정에서 피검사자의 소변에 반응된 검사 키트가 안착되면, 피검사자 정보와 검사항목을 입력받는 단계와, 설정된 정보에 따라 반응된 검사 키트의 검사패드 색상을 RGB 값으로 순차적으로 감지하는 단계와, 상기 RGB값을 HSV 칼라값으로 변환하는 단계와, 상기 변환된 HSV 칼라값을 표준비색표 테이블의 해당 검사항목의 레퍼런스 색상과 비교하여 해당 검사항목의 수준을 판별하는 단계와, 피검사자 정보와 해당 피검사자의 검사항목별 수준정보를 출력하는 단계를 포함한다.The urine test method of another disclosed embodiment includes the steps of measuring temperature and humidity during the setting process, adjusting the duty ratio of the light source according to the measured temperature, and using a reference test kit of a predetermined standard during the setting process to test a color sensor and a test pad. A matching step, a step of inputting the test subject information and test items when the test kit that reacts to the urine of the test subject is seated during the test process after the setup is completed, and a step of inputting the test pad color of the test kit that reacted according to the set information to the RGB value. sequentially detecting, converting the RGB value into an HSV color value, and comparing the converted HSV color value with a reference color of the corresponding test item in a standard colorimetric table table to determine the level of the test item. It includes a step of outputting test subject information and level information for each test item of the test subject.
본 발명의 실시예에 따르면, 소변 검사용 키트의 각 검사패드가 구분된 별도의 구분 공간에 배치되어 있고 독립적인 유로를 통해 개별적으로 유입되도록 함으로써 검사패드의 시약 간의 오염을 방지할 수 있고, 용기와 검사 스트립이 일체화된 컵형 검사 키트를 사용하여 위생적이면서 사용이 편리한 장점이 있다.According to an embodiment of the present invention, contamination between reagents of the test pads can be prevented by arranging each test pad of the urine test kit in a separate compartment and allowing them to flow individually through an independent flow path, and containing the container. The use of a cup-type test kit with an integrated test strip has the advantage of being hygienic and easy to use.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 칼라센서가 부착된 FPCB의 감지 반경을 검사 스트립의 반경과 동심원이 되도록 조절하여 감지방향이 서로 일치되고 가능한 밀착되도록 함으로써 감지 특성을 높일 수 있고, 특히 검사항목 수에 따라 칼라센서를 그룹화하여 검사패드와 매칭시킴으로써 칼라센서의 수나 크기가 검사패드의 수나 크기와 다르더라도 정확하게 검사할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the detection characteristics can be improved by adjusting the detection radius of the FPCB to which the color sensor is attached to be concentric with the radius of the test strip so that the detection directions match each other and are as close as possible. In particular, the number of inspection items can be improved. By grouping color sensors and matching them with inspection pads, it is possible to accurately inspect even if the number or size of color sensors is different from the number or size of inspection pads.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 온도나 습도와 같은 환경요인에 따라 광원의 듀티비를 조절함으로서 안정된 광출력을 얻을 수 있고, 칼라센서에서 감지된 GRB Raw 데이터를 보정 및 정규화시킨 후 HSV 칼라공간으로 변환하여 보다 정확한 비색분석을 가능하게 하는 효과가 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, stable light output can be obtained by adjusting the duty ratio of the light source according to environmental factors such as temperature or humidity, and after correcting and normalizing the GRB raw data detected by the color sensor, the HSV color space This has the effect of enabling more accurate colorimetric analysis.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치의 외관을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소변 분석 장치에 소변 검사용 키트가 안착된 것을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성 블럭도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치의 동작 순서도,
도 5는 도 4에 도시된 칼라센서-검사패드 매칭 단계의 세부 순서도,
도 6은 본 발명의 실시예에서 광원의 듀티비가 증가할 경우 칼라센서에서 감지된 RGBW 레벨의 예를 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 RGB 칼라가 HUE로 변환된 예를 도시한 그래프이다. 1 is a diagram schematically showing the appearance of a urine testing device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram showing a urine test kit installed in the urine analysis device according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a urine testing device according to an embodiment of the present invention;
4 is a flowchart of the operation of the urine testing device according to an embodiment of the present invention;
Figure 5 is a detailed flowchart of the color sensor-test pad matching step shown in Figure 4;
Figure 6 is a graph showing an example of the RGBW level detected by the color sensor when the duty ratio of the light source increases in an embodiment of the present invention;
Figure 7 is a graph showing an example of RGB color converted to HUE according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. The technical problems achieved by the present invention and its implementation will become clearer through preferred embodiments of the present invention described below. The following examples are merely illustrative for illustrating the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치의 외관을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소변 분석 장치에 소변 검사용 키트가 안착된 것을 나타내는 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing the appearance of a urine test device according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a view showing a urine test kit installed in the urine analysis device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 컵형 소변 검사용 키트(10)에서 피검사자의 소변에 반응한 차트(이하 '검사패드'라 한다)의 색상을 감지하여 피검사자의 건강상태를 판별할 수 있도록 하는 것이다.As shown in Figures 1 and 2, the
본 발명의 실시예에서 사용되는 소변 검사용 키트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 소변이 채집되는 용기(11)와, 용기(11)의 내측면 혹은 외측면 둘레를 따라 부착되어 소변에 반응하는 검사패드(13)를 구분 공간에 각각 수용하고, 검사패드(13)의 구분 공간측으로 소변이 개별적으로 유입되게 하는 유로(14)를 형성하기 위한 굴곡형 검사 스트립(12)을 포함할 수 있다. 유로(14)는 검사패드(13)의 하측에 연통되는 하측유로(14L)와 상측에 연통되는 상측유로(14U)로 구분되고, 상측유로(14U)에 부착된 에어펌프(16)를 누를 경우 용기(11)에 채집된 소변이 하측유로(14L)를 따라 유입되어 검사패드(13)를 적실 수 있고, 용기(11)의 소변을 비우면 유로(14)의 소변이 제거되면서 검사패드(13)의 과잉뇨를 제거할 수 있도록 되어 있다. 용기의 일부에는 소변 검사용 키트의 종류를 식별하고 피검사자 정보를 기록하기 위한 태그(15) 등이 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 용기(11)는 투명한 플라스틱 재질의 원통형이나 컵 형상일 수 있고, 검사패드(13)와 유로(14)는 검사항목에 대응하여 적어도 1개 이상 다수개로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
이와 같이 본 발명의 실시예에 사용되는 소변 검사용 키트(10)는 비색표 검사(dipstick urinalysis) 방식을 위해 원통형 용기(11)의 원통면 일부에 수평 방향으로 부착되어 중심을 향해 굴곡된 곡면을 갖는 굴곡형 검사 스트립(12)을 구비하고 있고, 굴곡형 검사 스트립(12)에는 통상의 스틱형 검사 스트립과 같이 요 성분을 검사할 수 있는 검사패드(13)가 붙어 있으며, 각 검사패드(13)에는 해당 검사항목에 따른 성분의 이상 유무를 판단할 수 있는 시약이 도포되어 있다.In this way, the
또한 본 발명의 실시예에 사용되는 소변 검사용 키트(10)는 원통형이므로 도 2와 같이 소변 검사 장치의 안착부(110)에 삽입될 때 칼라센서와 검사패드의 위치를 일치시키기 위해 기준점이 표시되거나 기준돌기(도시 생략함)가 형성될 수 있고, 검사항목에 따른 소변 검사용 키트(10)를 식별하기 위한 태그(15; NFC 태그나 RFID 태그 등)가 부착되거나 코드(바코드, QR 코드) 등이 표시되어 있으며, 보다 바람직하게는 태그나 코드에 피검사자의 정보를 기록할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 에어펌프(16)를 기준점으로 사용할 수도 있다.In addition, since the
본 발명의 실시예에서는 다음 표 1과 같이 검사항목이 11 포인트, 7 포인트, 4 포인트인 경우를 예로들어 설명하기로 한다. 이때 여러 종류의 소변 검사용 키트(10)는 용기 사이즈와 검사패드의 높이 등이 동일하게 규격화되는 것이 바람직하고, 다만 검사항목 수에 따라 검사패드(13)의 수와 요로(14)의 수는 11개, 7개, 4개로 서로 다르게 되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 소변 검사용 키트의 종류가 3개인 경우를 예로 들었으나 검사목적에 따라 필요한 검사항목의 수를 가변하여 다양한 종류로 규격화할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the case where the inspection items are 11 points, 7 points, and 4 points will be described as an example, as shown in Table 1 below. At this time, it is desirable that the various types of urine test kits (10) are standardized in the same container size and height of the test pad. However, the number of test pads (13) and the number of urinary tracts (14) vary depending on the number of test items. There are 11, 7, and 4 different numbers. In an embodiment of the present invention, for convenience of explanation, the case where there are three types of urine test kits is used as an example, but the number of required test items can be varied depending on the purpose of the test and can be standardized into various types.
표 1을 참조하면, 검사항목으로는 잠혈(occult blood ; OBD), 빌리루빈(bilirubin; BIL), 우로빌리노겐(urobilinogen; URO), 케톤체(ketones; KET), 단백질(protein; PRO), 아질산염(nitrite; NIT), 포도당(glucose; GLU), 산도(pH), 비중(specific gravity; SG), 백혈구(leukocytes; LEU), 비타민 C(vitamin C) 등이 있으며, 검사목적에 따라 4개 내지 11개 항목을 선별하여 검사할 수 있다. Referring to Table 1, test items include occult blood (OBD), bilirubin (BIL), urobilinogen (URO), ketones (KET), protein (PRO), and nitrite ( There are nitrite (NIT), glucose (GLU), acidity (pH), specific gravity (SG), leukocytes (LEU), vitamin C, etc., ranging from 4 to 11 depending on the purpose of the test. Items can be selected and tested.
각 검사패드(13)에는 검사항목에 따라 해당 성분들에 대하여 각각 반응하는 시료가 도포되어 있고, 소변에 적셔진 시료가 반응함에 따라 시간적으로 변화된 검사패드(13)의 색상을 표준 비색표의 기준색과 비교하는 비색 분석(colorimetric analysis)을 이용하여 분석할 수 있다. 성분의 농도에 따른 시료의 색상 변화 정도는 검사 항목별로 2~7 수준으로 분류될 수 있다.Each
검사항목의 배열순서는 임의적으로 정하여 규격화할 수 있으나 서로 인접 검사항목들의 초기색상이나 반응시 색상이 서로 동일하게 되지 않도록 배치해야 나중에 소변 검사 장치(100)로 자동으로 분석할 경우에 검사의 정확성을 높일 수 있다.The arrangement order of the test items can be arbitrarily determined and standardized, but they must be arranged so that the initial colors or colors of adjacent test items are not the same when they react to each other to ensure the accuracy of the test when automatically analyzed later with the
특히, 본 발명의 실시예에 사용되는 소변 검사용 키트(10)는 각 검사패드(13)가 각각 구분된 별도의 구분 공간에 배치되어 있고, 독립적인 유로(14)를 통해 피검사자의 소변이 해당 검사패드(13)로 개별적으로 유입되도록 함으로써 시약 간의 오염을 방지할 수 있도록 되어 있다.In particular, in the
본 발명의 일 실시예에 따른 소변 분석 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 소변 검사용 키트(10)가 안착부(110)의 내부에 안착될 경우에 소정 검사절차에 따라 검사용 키트(10)의 검사항목 수에 따른 키트 종류(11포인트, 7포인트, 4포인트)를 식별하고, 플랙시블 PCB(이하 'FPCB'라 함)에 SMD 방식으로 실장된 칼라센서와 검사패드를 정렬시킨 후 반응된 검사패드의 색상을 감지한 후 비색분석하여 해당 검사항목의 검사결과(해당 성분의 수준)를 판정할 수 있다.As shown in FIG. 2, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성 블럭도이다.Figure 3 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a urine testing device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 컵형 소변 검사용 검사 키트(10)를 내부에 수용하기 위한 안착부(110)와, N개의 광원(120-1~120-N), N개의 칼라센서(130-1~130-N), 온습도센서(132), 조도센서(134), NFC 리더(136), 스피커(138), 칼라센서(130-1~130-N)가 실장된 FPCB(102), FPCB 구동 메커니즘(140), 조작부(152), 디스플레이(154), 무선 통신부(160), 검사 제어부(MCU;170)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the
도 3을 참조하면, 안착부(110)는 굴곡형 검사 스트립(12)이 부착된 검사용 키트(10)를 내부에 수용하기 위한 수용공간이 형성되어 있고, 이 수용공간은 검사용 키트(10)가 안착된 후 밀폐되어 외부의 광이 내부 수용공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았으나 안착부(110)에는 검사용 키트의 검사패드(13;TP)와 칼라센서(130;CS)의 위치를 일치시키기 위해 검사용 키트(10)에 표시된 기준점에 대응하는 기준점이 표시되거나 기준돌기에 대응하는 가이드홈이 형성되어 규격화된 검사용 키트(10)가 보다 정확하게 안착될 수 있도록 되어 있으며, 경우에 따라서는 검사용 키트(10)의 검사패드 높이와 칼라센서의 높이를 일치시키기 위해 안착된 검사용 키트(10)의 높이를 수직(상하)방향으로 미세 조정할 수 있는 높이 조절수단이 더 구비될 수도 있다.Referring to FIG. 3, the
광원(120-1~120-N)은 정전류 방식으로 구동되는 고휘도 백색(White) 발광 다이오드(124)와, MCU(170)의 PWM 제어신호에 따라 발광 다이오드(124)에 인가되는 전류를 가변시킬 수 있는 MOS FET(122)로 구성되어 검사용 키트의 검사패드(13)에 빛을 조사하여 칼라센서(130-1~130-N)가 검사패드(13)에서 반사된 광으로 색을 감지할 수 있게 한다. 본 발명의 실시예에서 발광 다이오드(124)로는 5600K의 고휘도 White LED를 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서는 광원(120-1~120-N)과 칼라센서(130-1~130-N)가 쌍을 이루어 하나의 감지부를 구성하는 식으로 N개 배열되어 광원의 수가 칼라센서의 수와 동일하게 되어 있으나 광원(120)은 FPCB의 양측에 2개 혹은 중앙과 양측에 3개 등으로 칼라센서의 수보다 작은 수로 배치할 수도 있다.The light sources 120-1 to 120-N include a high-brightness white
칼라센서(130-1~130-N)는 굴곡형 검사 스트립의 검사패드(13)에서 반사된 광에 의해 해당 검사패드(13)의 색상을 감지하기 위한 이미지 센서로서, 본 발명의 실시예에서는 I2C 인터페이스를 갖고 적색(red), 녹색(green), 청색(blue) 및 백색 광(white light)을 감지할 수 있는 RGBW 칼라센서(예컨대, VEML 6040)를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 사용되는 VEML 6040은 L x W x H가 2.0 x 1,25 x 1.0 mm를 갖고 각 채널(R, G, B, W)이 16비트 분해능(resolution)을 갖는 소자로서 유연한 FPCB 기판(102)상에 1mm 간격으로 수평으로 배열되어 굴곡형 검사 스트립을 내측에 두고 일부를 감싸는 형태로 배치되어 있다. 또한 칼라센서(130-1~130-N)와 MCU(170) 사이는 I2C 버스를 통해 연결되어 마스터인 MCU(170)가 슬레이브인 칼라센서(130-1~130-N)가 감지한 RGBW 데이터를 읽어 갈 수 있고, 칼라센서(130-1~130-N)와 광원(120-1~120-N) 사이는 광원의 빛이 직접 칼라센서(130-1~130-N)로 입사되지 않도록 적절히 배치 혹은 격리될 필요가 있다. 따라서 칼라센서(130-1~130-N)로는 검사용 키트(10)에서 반사된 광만이 수광될 수 있도록 되어 있다.The color sensors 130-1 to 130-N are image sensors for detecting the color of the
이와 같이 검사패드(13)의 수가 칼라센서(130-1~130-N)의 수와 일치하지 않고, 검사패드(13)와 칼라센서(130-1~130-N)의 사이즈도 서로 다르며, 소변 검사 목적에 따라 11 포인트, 7 포인트, 4포인트 등 다른 종류의 검사용 키트(10)를 사용하게 되므로 나중에 자세히 설명하는 바와 같이 검사항목에 대응하여 칼라센서(130-1~130-N) 및 검사패드(13)를 일치시키기 위한 일련의 매칭 절차가 요구된다.As such, the number of
온습도센서(132)는 FPCB 기판(102)이나 수용공간 일측에 부착되어 검사 장치의 내부 온도와 습도를 감지하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 온도와 습도를 함께 감지하고 I2C 인터페이스를 갖는 HTU20D를 사용할 수 있다.The temperature and
조도센서(134)는 안착부(110)의 수용공간에 설치되어 검사용 키트(10)가 안착된 상태에서 수용공간으로 외부 광이 투입되는 것을 검출하기 위한 것으로, 외부 광이 투입될 경우 측정값에 영향을 줄 수 있으므로 조도센서(134)를 통해 외부 광이 검출되면 알람을 발생시킬 수 있다.The
NFC 리더(136)는 컵형 검사 키트(10)에 부착된 NFC 태그(15)의 기록 데이터를 읽어오기 위한 것으로, NFC 태그(15)에는 피검사자 정보, 검사항목이 11포인트, 7포인트 혹은 4포인트인지를 나타내는 검사 키트 종류 정보 등이 기록될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 NFC 태그(15)를 예로들어 설명하였으나 RFID, 바코드 혹은 QR코드 등을 이용하여 피검사자 정보나 검사항목에 따른 키트 종류 정보 등을 기록할 수도 있다.The
스피커(138)는 조도센서(134)에 외부 광이 검출되거나 검사 키트 안착 과정 혹은 검사 과정에서 오류가 발생될 경우 경보음을 발생하여 사용자에게 알리고, 필요시 검사 과정에서 안내음을 출력하기 위한 것이다.The
FPCB 구동 메커니즘(140)은 칼라센서(130-1~130-N)가 실장된 FPCB(102)의 감지 반경(r2)을 MCU(170)의 제어신호에 따라 조절하여 검사패드(13)와 칼라센서(130-1~130-N)의 감지 방향을 매칭시키기 위한 것이다. FPCB 구동 메커니즘(140)은 FPCB(102)의 양단을 자바라나 탄성 스프링 등으로 검사장치 일부에 연결한 후 액츄에이터를 이용하여 구동시키는 형태로 구현되어 검사 키트(10)의 반경(r1)과 FPCB(102)의 반경(r1)이 동심원이 되게 하여 감지방향을 일치시키고, 가능한 이격거리(d1)를 최소화하여 감지신호가 최대가 되게 한다.The
조작부(152)는 전원 온/오프, 안착부의 뚜껑을 오픈시키고, 각종 설정값이나 사용자 정보를 입력하기 위한 것으로 버튼이나 터치 스크린 등 다양한 방식으로 구현될 수 있고, 디스플레이부(154)는 검사 장치의 동작 상태와 감지 값, 피검사자 정보, 키트 종류 등을 표시하는 LCD 등으로 구현될 수 있다.The
무선 통신부(160)는 WiFi나 블루투스 등의 무선 통신방식으로 병원서버(200)와 연결되어 피검사자의 소변 검사 결과와 피검사자 정보 등을 서버측으로 전송하기 위한 것이다. The
검사 제어부(170)는 메모리를 내장한 MCU와 주변장치들로 구현될 수 있고, 내장 메모리에는 펌웨어와 검사항목별 레퍼런스 색상값을 갖는 표준비색표 테이블 등이 저장될 수 있다. The
감시 제어부(170)의 MCU는 전원이 온되면 펌웨어를 실행하여 도 4에 도시된 바와 같이 설정과정과 검사과정을 처리한다. 설정과정이 시작되면 온도센서에서 감지된 온도에 따라 광원의 온 타임 펄스폭(듀티비)을 조절하기 위한 PWM 제어신호를 광원으로 출력하고, 안착부(110)에 레퍼런스 검사 키트(10)가 안착되면, FPCB 구동 메커니즘(140)을 제어하여 검사패드(13)와 칼라센서(130-1~130-N)의 감지 방향을 일치시킨다. 그리고 칼라센서(130-1~130-N)를 통해 수광된 신호가 소정의 임계레벨 이하이면 해당 칼라센서는 무효화시키며, 유효한 칼라센서가 수광한 색상에 따라 각 칼라센서를 그룹핑하여 검사패드와 칼라센서를 대응시키면서 검사항목 수에 따른 검사 키트를 식별하여 해당 정보를 저장할 수 있다. 또한 검사과정에서 안착부(110)에 피검사자의 소변에 반응된 검사 키트가 안착되면, 설정된 검사 키트 정보에 따라 검사패드의 색상을 순차적으로 감지하여 표준 비색표 테이블의 해당 검사항목의 레퍼런스 색상과 비교하여 해당 검사항목의 수준을 판별한 후 피검사자 정보와 검사항목을 분석한 검사결과와 함께 무선 통신부(160)를 통해 병원 서버(200)측으로 전송한다.When the MCU of the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치의 전체 동작 순서도이고, 도 5는 도 4에 도시된 칼라센서와 검사패드를 매칭시키는 단계의 세부 순서도이다.Figure 4 is a flowchart of the overall operation of the urine test device according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is a detailed flowchart of the step of matching the color sensor and test pad shown in Figure 4.
먼저, 본 발명의 실시예에서는 FPCB(102)에 22개의 칼라센서(130-1~130-22; 이하 'CS1~CS22'로 나타냄)가 실장되어 최대 11개의 검사패드(이하, 'TP1~TP11'로 나타냄)를 감지하여 11개의 검사항목(이하, 'UT1~UT11'로 나타냄)을 검사할 수 있는 경우를 예로들어 설명한다. 이러한 최대 검사항목의 수는 하나의 예에 불과하고, 검사패드와 칼라센서의 수를 증가시켜 최대 검사항목의 수를 늘릴 수 있다. First, in an embodiment of the present invention, 22 color sensors (130-1 to 130-22; hereinafter referred to as 'CS1 to CS22') are mounted on the
그리고 부품의 효율적 사용(원가절감)을 위해서는 다음 표 2와 같이 최대 검사항목의 검사를 위해서 모든 칼라센서들이 동작하여 해당 검사패드의 색상을 감지할 수 있도록 배치 설계되는 것이 바람직하다. 그러나 검사항목의 수가 최대 검사항목의 수보다 작은 경우에는 설정과정에서 칼라센서와 검사패드를 매칭시키는 절차가 필요하다.And for efficient use of parts (cost reduction), it is desirable to design the arrangement so that all color sensors operate to detect the color of the corresponding inspection pad for inspection of the maximum number of inspection items, as shown in Table 2 below. However, if the number of test items is smaller than the maximum number of test items, a procedure for matching the color sensor and test pad is necessary during the setup process.
상기 표 2에 따르면, UT1 검사항목을 검사하기 위해서는 TP1 검사패드를 CS1과 CS2 칼라센서로 색상을 감지하여 분석하는 것을 알 수 있다.According to Table 2 above, in order to inspect UT1 inspection items, the color of the TP1 inspection pad is detected and analyzed using the CS1 and CS2 color sensors.
또한 본 발명의 실시예에서는 앞서 설명한 바와 같이 검사용 키트(10)가 검사항목의 수에 따라 11개, 7개, 4개를 검사할 수 있도록 규격화된 11 포인트 컵과 7 포인트 컵, 4 포인트 컵으로 구분된 경우를 예로들어 설명하기로 한다. 여기서, 사용하지 않은 상태의 컵(검사용 키트)을 '11 포인트 레퍼런스 컵'과 '7 포인트 레퍼런스 컵', '4 포인트 레퍼런스 컵'이라 정의하고, 피검사자가 소변을 채집한 후 사용하여 검사패드가 피검사자의 소변에 반응된 상태의 컵(검사용 키트)을 '11 포인트 검사대상 컵'과 '7 포인트 검사대상 컵', '4 포인트 검사대상 컵'이라 정의하며, 전체를 지칭할 경우에는 단순히 '레퍼런스 컵'이나 '검사대상 컵'이라 부르기로 한다.In addition, in the embodiment of the present invention, as described above, the
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 소변 검사 장치의 동작 절차는 크게 설정과정(S101~S107)과, 검사과정(S108~S115)으로 구분되는데, 설정과정은 전원이 온되는 초기나 환경요인에 의해 재설정이 필요한 경우에 수행하고, 검사과정은 실제 피검사자의 소변 검체를 검사하는 과정으로서 설정과정이 완료된 후 검사대상 컵을 교체하면서 다수회 반복 실행할 수 있다.Referring to Figure 4, the operation procedure of the urine test device according to the embodiment of the present invention is largely divided into a setting process (S101 to S107) and a testing process (S108 to S115). The setting process is at the beginning when the power is turned on or It is performed when a reset is necessary due to environmental factors. The test process is a process of testing the urine sample of the actual test subject, and can be repeated multiple times while replacing the test cup after the setup process is completed.
MCU(170)는 전원이 온되면 변수 및 설정값을 초기화하고, 표준 비색표 테이블의 레퍼런스값을 로드한다(S101). 이때 표준비색표 테이블의 레퍼런스 값은 HUE 데이터로 저장되어 있다.When the MCU (170) is turned on, it initializes variables and setting values and loads the reference value of the standard colorimetric table (S101). At this time, the reference value of the standard colorimetric table is stored as HUE data.
설정과정에서 임의의 레퍼런스 컵이 투입되면, 태그식별을 통해 투입된 레퍼런스 컵이 11포인트 레퍼런스 컵인지, 7포인트 레퍼런스 컵인지 혹은 4포인트 레퍼런스 컵인지를 식별한다(S102,S103).When a random reference cup is input during the setting process, tag identification is used to identify whether the input reference cup is an 11-point reference cup, a 7-point reference cup, or a 4-point reference cup (S102, S103).
이어 온습도센서를 통해 온습도를 측정한 후 측정된 온도에 따라 광원의 듀티비를 조절하기 위한 PWM제어신호를 출력한다(S104). 본 발명의 실시예에서는 온도가 2도 오를 때 듀티비가 2% 씩 증가하게 PWM제어신호를 생성할 수 있다. 이러한 광원설정 절차(S104)는 온습도변화가 감지되면, 인터럽트를 통해 임의의 단계에서도 수행될 수 있다. Next, the temperature and humidity are measured through the temperature and humidity sensor, and then a PWM control signal is output to adjust the duty ratio of the light source according to the measured temperature (S104). In an embodiment of the present invention, a PWM control signal can be generated so that the duty ratio increases by 2% when the temperature rises by 2 degrees. This light source setting procedure (S104) can be performed at any stage through an interrupt when a change in temperature and humidity is detected.
레퍼런스 컵의 종류를 식별한 후, MCU(170)는 FPCB 구동메커니즘(140)을 제어하여 FPCB(102)에 실장된 칼라센서들(130-1~130-N)의 감지각도를 미세 조정하여 칼라센서(130-1~130-N)와 검사패드(13)의 감지방향을 일치시킨다(S105). 이러한 위치 정렬 절차는 다양한 방식으로 실시할 수 있으나 MCU의 제어에 의해 전체 광원을 온시킨 후 전체 칼라센서의 감지신호가 최대가 되도록 칼라센서가 부착된 플랙시블 PCB(102)의 감지 반경(r2)을 조절하는 방식으로 구현될 수 있다.After identifying the type of reference cup, the MCU (170) controls the FPCB driving mechanism (140) to finely adjust the detection angles of the color sensors (130-1 to 130-N) mounted on the FPCB (102) to determine the color Match the sensing directions of the sensors (130-1 to 130-N) and the inspection pad (13) (S105). This position alignment procedure can be performed in various ways, but after turning on all light sources under the control of the MCU, the detection radius (r2) of the
이어 칼라센서를 검사패드와 매칭시키는 단계(S106)에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 식별된 레퍼런스 컵이 11포인트 레퍼런스 컵일 경우에는 앞서 표 2와 같이 검사패드에 대응하는 칼라센서들이 정해져 있으므로 미리 설정된 매칭 데이터를 로드하고 매칭 상태를 확인한다(S201~S213).Next, in the step of matching the color sensor with the test pad (S106), as shown in FIG. 5, when the identified reference cup is an 11-point reference cup, the color sensors corresponding to the test pad are determined as shown in Table 2, so the preset Load matching data and check matching status (S201 to S213).
도 5를 참조하면, 식별된 레퍼런스 컵이 7포인트 레퍼런스 컵일 경우에는 칼라센서 스캔 절차에 따라 제1 칼라센서(CS1)부터 제22 칼라센서(CS22)까지 광원과 칼라센서를 순차적으로 온시키면서 레퍼런스 검사 키트의 검사패드(TP1~TP7)로부터 반사된 칼라신호를 수신한다(S221,S222).Referring to FIG. 5, when the identified reference cup is a 7-point reference cup, the reference test is performed by sequentially turning on the light source and color sensor from the first color sensor (CS1) to the 22nd color sensor (CS22) according to the color sensor scan procedure. The color signal reflected from the test pads (TP1 to TP7) of the kit is received (S221, S222).
검사패드에서 반사된 광을 수광한 각 칼라센서의 감지신호가 소정의 임계치 미만이 되면 해당 칼라센서에는 감지할 검사패드가 없는 경우이므로 무효 칼라센서로 분류하고, 임계치 이상이면 유효 칼라센서로 분류한다(S223).If the detection signal of each color sensor that receives the light reflected from the test pad falls below a predetermined threshold, the color sensor in question has no test pad to detect and is classified as an invalid color sensor. If it is above the threshold, it is classified as a valid color sensor. (S223).
이어 인접한 유효 칼라센서의 감지 색상이 서로 동일하면 동일한 검사패드의 광을 수신한 것으로 판단하여 다음 표 3과 같이 동일 검사항목의 칼라센서로 그룹화하고, 이 칼라센서 그룹과 해당 검사패드를 하나의 검사항목으로 대응시킨다(S224,S225).Then, if the detection colors of adjacent effective color sensors are the same, it is determined that light from the same test pad has been received, and the color sensors of the same test item are grouped as shown in Table 3 below, and this color sensor group and the corresponding test pad are subjected to one test. Correspond to items (S224, S225).
상기 표 3을 참조하면, 서로 인접한 칼라센서 CS1과 CS2는 동일한 a색을 감지하여 하나의 칼라센서로 그룹핑되고, 이는 TP1 검사패드의 색상을 감지하여 UT1 검사항목을 검사할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한 칼라센서 CS3와 CS4는 감지할 검사패드가 없어 낮은 칼라신호를 감지하여 무효칼라로 분류된 것을 알 수 있다.Referring to Table 3, color sensors CS1 and CS2 adjacent to each other detect the same color a and are grouped into one color sensor, which can detect the color of the TP1 inspection pad and inspect UT1 inspection items. . In addition, color sensors CS3 and CS4 do not have an inspection pad to detect, so they detect low color signals and are classified as invalid colors.
또한 식별된 레퍼런스 컵이 4포인트 레퍼런스 컵일 경우에는 제1 칼라센서부터 제22 칼라센서까지 광원과 칼라센서를 순차적으로 온시키면서 레퍼런스 검사 키트의 검사패드로부터 반사된 칼라신호를 수신한다(S231,S232). Additionally, if the identified reference cup is a 4-point reference cup, the light source and color sensors from the first color sensor to the 22nd color sensor are sequentially turned on while receiving the color signal reflected from the test pad of the reference test kit (S231, S232). .
검사패드에서 반사된 광을 수광한 각 칼라센서의 감지신호가 소정의 임계치 미만이 되면 해당 칼라센서는 무효 칼라센서로 분류하고, 임계치 이상이면 유효 칼라센서로 분류한다(S233).If the detection signal of each color sensor that receives the light reflected from the test pad is less than a predetermined threshold, the corresponding color sensor is classified as an invalid color sensor, and if it is greater than the threshold, it is classified as a valid color sensor (S233).
이어 인접한 유효 칼라센서의 감지 색상이 서로 동일하면 동일한 검사패드의 광을 수신한 것으로 판단하여 다음 표 4와 같이 동일 검사항목의 칼라센서로 그룹화하고, 이 칼라센서 그룹과 해당 검사패드를 하나의 검사항목으로 대응시킨다(S234,S235).Then, if the detected colors of adjacent effective color sensors are the same, it is determined that light from the same inspection pad has been received, and the color sensors of the same inspection item are grouped as shown in Table 4 below, and this color sensor group and the corresponding inspection pad are performed as one inspection. Correspond to items (S234, S235).
상기 표 4를 참조하면, 서로 인접한 칼라센서 CS1과 CS2, CS3는 동일한 a색을 감지하여 하나의 칼라센서로 그룹핑되고, 이는 TP1 검사패드의 색상을 감지하여 UT1 검사항목을 검사할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한 칼라센서 CS4와 CS5는 감지할 검사패드가 없어 낮은 칼라신호를 감지하여 무효칼라로 분류된 것을 알 수 있다. 표 3과 표 4를 비교하면, 4포인트의 경우 검사패드의 크기가 7포인트인 경우보다 크게 된 것을 알 수 있다.Referring to Table 4 above, it can be seen that color sensors CS1, CS2, and CS3 adjacent to each other detect the same color a and are grouped into one color sensor, which detects the color of the TP1 inspection pad and can inspect UT1 inspection items. You can. In addition, color sensors CS4 and CS5 do not have an inspection pad to detect, so they detect low color signals and are classified as invalid colors. Comparing Table 3 and Table 4, it can be seen that the size of the test pad in the case of 4 points is larger than that in the case of 7 points.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 칼라센서와 검사패드를 미리 매칭시킬 필요없이 설정과정에서 매칭절차를 수행해 칼라센서와 검사패드 및 검사항목을 매칭시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면 검사용 키트의 검사패드의 수와 크기를 어느정도 자유롭게 설계할 수 있어 사용이 편리하고, 특히 검사용 컵의 종류가 식별되지 않은 경우나 크기나 배치가 어느 정도 규격을 벗어난 경우에도 매칭절차를 통해 칼라센서와 검사패드를 매칭시켜 해당 검사항목을 정확하게 검사할 수 있다.According to this embodiment of the present invention, the color sensor, the test pad, and the test items can be matched by performing a matching procedure during the setup process without the need to match the color sensor and the test pad in advance. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the number and size of the test pads of the test kit can be designed somewhat freely, making it convenient to use, especially when the type of test cup is not identified or the size or arrangement can be adjusted to certain specifications. Even if it is out of bounds, the relevant inspection item can be accurately inspected by matching the color sensor and inspection pad through the matching procedure.
다시 도 4를 참조하면, 설정과정이 완료되면, 검사과정에서 검사대상 컵을 안착부(110)에 투입한다(107,S108). 이때 검사대상 컵의 안착상태를 판별하여 바르게 안착되지 않은 경우에는 안내음을 통해 다시 투입하거나 정렬해줄 것을 요청할 수도 있다. 그리고 임의의 검사대상 컵이 투입되면, 태그식별을 통해 투입된 검사대상 컵이 11포인트 검사대상 컵인지, 7포인트 검사대상 컵인지 혹은 4포인트 검사대상 컵인지를 식별한다(S108).Referring again to FIG. 4, when the setting process is completed, the cup to be inspected is inserted into the
컵의 종류를 식별한 후, 식별된 컵의 종류에 따라 설정과정에서 매칭된 표 2 내지 표 4와 같은 매칭 데이터를 로드하고, 로드된 매칭 데이터를 참조하여 해당 칼라센서를 통해 첫번째 검사패드부터 순차적으로 스캔하면서 RGBW 칼라값을 센싱한다(S110). After identifying the type of cup, load the matching data shown in Tables 2 to 4 that were matched during the setup process according to the type of the identified cup, and sequentially starting from the first test pad through the corresponding color sensor by referring to the loaded matching data. Sensing the RGBW color value while scanning (S110).
이와 같이 각 칼라센서에서 감지된 RGBW 레벨의 예는 도 6a 내지 6d에 도시된 그래프와 같다. 도 6a는 칼라센서가 수신한 백색광 신호의 레벨을 표시한 그래프의 예이고, 도 6b는 칼라센서가 수신한 적색광 신호의 레벨을 표시한 그래프의 예이며, 도 6c는 칼라센서가 수신한 녹색광 신호의 레벨을 표시한 그래프의 예이고, 도 6d는 칼라센서가 수신한 청색광 신호의 레벨을 표시한 그래프의 예이다.Examples of the RGBW levels detected by each color sensor are shown in the graphs shown in FIGS. 6A to 6D. Figure 6a is an example of a graph showing the level of the white light signal received by the color sensor, Figure 6b is an example of a graph showing the level of the red light signal received by the color sensor, and Figure 6c is a green light signal received by the color sensor. This is an example of a graph displaying the level of , and Figure 6d is an example of a graph displaying the level of the blue light signal received by the color sensor.
도 6을 참조하면, 각 그래프의 수직축은 색온도(단위 °K)를 나타내고, 수평축은 상대적인 시간 경과(t)를 나타낸다. 또한 각 감지신호는 광원이 PWM 제어된 경우에 수신된 광신호의 레벨을 나타내며, PWM 제어신호의 펄스폭에 따라 튜티비가 증가할 때 광출력이 증가하여 감지신호의 레벨도 증가한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the vertical axis of each graph represents color temperature (unit °K), and the horizontal axis represents relative time elapse (t). In addition, each detection signal represents the level of the optical signal received when the light source is PWM controlled, and it can be seen that when the tuti ratio increases according to the pulse width of the PWM control signal, the optical output increases and the level of the detection signal also increases.
다시 도 4를 참조하면, MCU(170)는 감지된 칼라 데이터에 대해 필요하면 보정 및 정규화 절차를 수행한 후 다음 표 5와 같은 처리 절차 및 표 6의 수식에 따라 RGB 칼라값을 HSV 칼라값으로 변환한다(S111). 즉, 실제 검사패드를 직접 검출하는 것이 아니라 검사용 컵의 특성상 투명 형태의 컵의 안쪽에 시료(검사패드)가 부착되어 있기 때문에 실제와 차이가 발생할 수 있으므로 센서의 감지 값을 보정할 필요가 있다.Referring again to FIG. 4, the
r = (double)(r/65535);
g = (double)(g/65535);
b = (double)(b/65535);
w = (double)(b/65535);
r = wparam*r;
g = wparam*g;
b= wparam*b;
double cmax = max(r, g, b); // maximum of r, g, b
double cmin = min(r, g, b); // minimum of r, g, b
double diff = cmax-cmin; // diff of cmax and cmin.
if (cmax == cmin)
h = 0;
else if (cmax == r)
h = fmod((60 * ((g - b) / diff) + 360), 360.0);
r = (double)(r/65535);
g = (double)(g/65535);
b = (double)(b/65535);
w = (double)(b/65535);
r = wparam*r;
g = wparam*g;
b=wparam*b;
double cmax = max(r, g, b); // maximum of r, g, b
double cmin = min(r, g, b); // minimum of r, g, b
double diff = cmax-cmin; // diff of cmax and cmin.
if (cmax == cmin)
h = 0;
else if (cmax == r)
h = fmod((60 * ((g - b) / diff) + 360), 360.0);
표 5와 같은 절차를 통해 16비트 RGB를 HSV로 변환하는 변환식은 다음 표 6과 같이 구할 수 있다.The conversion formula for converting 16-bit RGB to HSV through the procedure shown in Table 5 can be obtained as shown in Table 6 below.
R' = R/65535
G' = G/65535
B' = B/65535
Cmax = max(R', G', B', W')
Cmin = min(R', G', B', W')
△wparam = Cmax - Cmin
W ' =W/65536 =Wparam
R ' = R /65535
G ' = G /65535
B ' = B /65535
Cmax = max( R ', G ', B ', W')
Cmin = min( R ', G ', B ', W')
△wparam = Cmax - Cmin
즉, 사람의 눈으로 지각되는 색(color)을 구성하는 중요한 세 가지 속성은 색상(hue, H), 명도(brightness or lightness, Br), 채도(saturationor chroma, St)이며, H는 빨강(red, R),녹색(green,G), 파랑(blue, B)의 조합으로 표현된다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 칼라센서에서 감지된 RGB값을 바로 이용하지 않고 도 7과 같이 HUE 값으로 변환한 후 표준 비색 테이블의 기준값과 비색분석하여 해당 검사항목의 수준(농도)을 판별한다(S112).In other words, the three important properties that make up the color perceived by the human eye are hue (H), brightness (brightness or lightness, Br), and saturation (St), where H is red. It is expressed as a combination of , R), green (green, G), and blue (blue, B). Therefore, in an embodiment of the present invention, the RGB value detected by the color sensor is not directly used, but is converted to a HUE value as shown in FIG. 7, and then the level (concentration) of the corresponding test item is determined by colorimetric analysis with the reference value of the standard colorimetric table ( S112).
이와 같이 변환된 HSV 칼라값을 표준 비색표의 해당 검사항목의 레퍼런스 색상과 비교하여 모든 검사항목에 대한 비색분석이 완료되면, 피검사자 정보와 해당 피검사자의 검사항목별 수준정보(분석결과)를 미도시된 프린터로 출력하거나 무선통신부(160)를 통해 서버(200)측으로 전송하고, 검사가 완료된 검상대상 컵을 배출한다(S113~S115).When the colorimetric analysis of all test items is completed by comparing the converted HSV color value with the reference color of the test item in the standard colorimetric table, the test subject information and the level information (analysis result) for each test item of the test subject are stored in the data not shown. It is printed on a printer or transmitted to the
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.
10: 소변 검사용 키트 13: 검사패드
102: FPCB 110: 안착부
120-1~120-N: 광원 122: MOS FET
124: LED 130-1~130-N: 칼라센서
140: FPCB 구동 메커니즘 152: 조작부
154: 디스플레이 160: 무선 통신부
170: 검사 제어부 200: 병원서버10: Urine test kit 13: Test pad
102: FPCB 110: Seating part
120-1~120-N: Light source 122: MOS FET
124: LED 130-1~130-N: Color sensor
140: FPCB driving mechanism 152: operating unit
154: Display 160: Wireless communication unit
170: Test control unit 200: Hospital server
Claims (5)
검사항목별로 수준에 따른 레퍼런스 색상값을 저장하고 있는 표준비색표 테이블;
제어신호에 따라 색 감지를 위해 검사용 키트의 검사패드에 빛을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 광원;
반사된 광에 의해 해당 검사패드의 색상을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 칼라센서;
상기 칼라센서가 실장된 플랙시블 PCB;
상기 플랙시블 PCB의 감지 반경을 조절하여 검사패드와 칼라센서의 감지 방향을 매칭시키기 위한 FPCB 구동 메커니즘; 및
설정 단계에서 상기 안착부에 레퍼런스 검사 키트가 안착되면, 상기 FPCB 구동 메커니즘을 제어하여 검사패드와 칼라센서의 위치를 매칭시키고, 상기 칼라센서를 통해 수광된 신호가 소정의 임계레벨 이하이면 해당 칼라센서는 무효화시키며, 유효한 칼라센서가 수광한 색상에 따라 각 칼라센서를 그룹핑하여 검사패드와 칼라센서를 대응시켜면서 검사항목 수에 따른 검사 키트를 식별하여 해당 정보를 저장하고,
검사 단계에서 상기 안착부에 피검사자의 소변에 반응된 검사 키트가 안착되면, 설정된 검사 키트 정보에 따라 검사패드의 색상을 순차적으로 감지하여 상기 표준비색표 테이블의 해당 검사항목의 레퍼런스 색상과 비교하여 해당 검사항목의 수준을 판별하기 위한 검사 제어부를 포함하는 굴곡형 검사 스트립을 이용한 소변 검사 장치.A seating portion in which the inspection kit is seated;
Standard colorimetric table that stores reference color values according to level for each inspection item;
At least one light source for irradiating light to the test pad of the test kit for color detection according to a control signal;
At least one color sensor for detecting the color of the test pad by reflected light;
A flexible PCB on which the color sensor is mounted;
an FPCB driving mechanism for matching the detection direction of the inspection pad and the color sensor by adjusting the detection radius of the flexible PCB; and
In the setting step, when the reference test kit is seated on the seat, the FPCB driving mechanism is controlled to match the positions of the test pad and the color sensor, and if the signal received through the color sensor is below a predetermined threshold level, the corresponding color sensor is invalidated, each color sensor is grouped according to the color received by the valid color sensor, the test pad and the color sensor are matched, the test kit is identified according to the number of test items, and the relevant information is stored.
In the test step, when the test kit that reacts with the test subject's urine is placed on the seating part, the color of the test pad is sequentially detected according to the set test kit information and compared with the reference color of the test item in the standard colorimetric table. A urine test device using a curved test strip including a test control unit to determine the level of test items.
상기 안착부의 높이를 조절하여 검사패드와 칼라센서의 수직 방향을 매칭시키기 위한 안착부 구동 메커니즘을 더 포함하고,
상기 검사 제어부는
상기 안착부에 검사 키트가 안착되면, 상기 안착부 구동 메커니즘을 제어하여 검사패드와 칼라센서의 위치를 매칭시키는 것을 특징으로 하는 굴곡형 검사 스트립을 이용한 소변 검사 장치.The method of claim 1, wherein the urine testing device
It further includes a seating unit driving mechanism for adjusting the height of the seating unit to match the vertical direction of the test pad and the color sensor,
The inspection control unit
A urine test device using a curved test strip, characterized in that when the test kit is seated on the seat, the seat drive mechanism is controlled to match the positions of the test pad and the color sensor.
온도를 감지하기 위한 온도센서를 더 포함하고,
상기 검사 제어부는
감지된 온도에 따라 상기 광원의 온 타임 펄스폭(듀티비)을 조절하기 위한 PWM 제어신호를 상기 광원으로 출력하는 것을 특징으로 하는 굴곡형 검사 스트립을 이용한 소변 검사 장치.The method of claim 1, wherein the urine testing device
Further comprising a temperature sensor for detecting temperature,
The inspection control unit
A urine test device using a curved test strip, characterized in that outputting a PWM control signal to the light source to adjust the on-time pulse width (duty ratio) of the light source according to the detected temperature.
설정 과정에서 소정 규격의 레퍼런스 검사 키트를 이용하여 칼라센서와 검사패드를 매칭시키는 단계;
설정이 완료된 후 검사과정에서 피검사자의 소변에 반응된 검사 키트가 안착되면, 피검사자 정보와 검사항목을 입력받는 단계;
설정된 정보에 따라 반응된 검사 키트의 검사패드 색상을 RGB 값으로 순차적으로 감지하는 단계;
상기 RGB값을 HSV 칼라값으로 변환하는 단계;
상기 변환된 HSV 칼라값을 표준비색표 테이블의 해당 검사항목의 레퍼런스 색상과 비교하여 해당 검사항목의 수준을 판별하는 단계; 및
피검사자 정보와 해당 피검사자의 검사항목별 수준정보를 출력하는 단계를 포함하는 굴곡형 검사 스트립을 이용한 소변 검사 방법.Measuring temperature and humidity during the setting process and adjusting the duty ratio of the light source according to the measured temperature;
Matching the color sensor and test pad using a reference test kit of a predetermined standard during the setup process;
After the setup is completed, when the test kit that reacts with the urine of the test subject is seated during the test process, receiving the test subject information and test items;
Sequentially detecting the color of the test pad of the test kit reacted according to the set information as RGB values;
Converting the RGB values into HSV color values;
Comparing the converted HSV color value with a reference color of the corresponding test item in a standard colorimetric table to determine the level of the corresponding test item; and
A urine test method using a curved test strip including the step of outputting test subject information and level information for each test item of the test subject.
전체 칼라센서의 감지신호가 최대가 되도록, 칼라센서가 부착된 플랙시블 PCB의 감지 반경을 조절하는 단계와,
각 칼라센서에서 감지된 신호가 소정의 임계치 미만이 되면 해당 칼라센서는 무효 칼라센서로 분류하고, 임계치 이상이면 유효 칼라센서로 분류하는 단계와,
인접한 유효 칼라센서의 감지 색상이 서로 동일하면 동일한 검사패드의 광을 수신한 것으로 판단하여 동일 검사항목의 칼라센서로 그룹화하고, 이 칼라센서 그룹과 해당 검사패드를 하나의 검사항목으로 대응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴곡형 검사 스트립을 이용한 소변 검사 방법.The method of claim 4, wherein the step of matching the test pad and the color sensor is
A step of adjusting the detection radius of the flexible PCB to which the color sensor is attached so that the detection signal of all color sensors is maximized;
If the signal detected from each color sensor is less than a predetermined threshold, the color sensor is classified as an invalid color sensor, and if it is greater than the threshold, the color sensor is classified as a valid color sensor;
If the detected colors of adjacent effective color sensors are the same, it is determined that light from the same inspection pad has been received, and the color sensors of the same inspection item are grouped, and this color sensor group and the corresponding inspection pad are matched to one inspection item. A urine test method using a curved test strip comprising:
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