KR20200145710A - 전자기파를 이용하여 생체 정보를 측정하기 위한 폴디드 암을 포함하는 안테나 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따르면 안테나 장치(antenna device)는, 기판의 제1 면에 배치되는 제1 암(arm) 및 제1 면의 반대편의 제2 면에 제1 암에 대해 평행하게 배치되는 제2 암을 포함하는 제1 다이폴 안테나(dipole antenna); 및 제1 면에 배치되는 제3 암 및 제2 면에서 상기 제3 암에 대해 평행하게 배치되는 제4 암을 포함하며, 제1 다이폴 안테나와 인접하는 제2 다이폴 안테나를 포함하고, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나 중 적어도 하나는 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이의 가상의 평면을 기준으로 비대칭(asymmetry)일 수 있다.

Description

전자기파를 이용하여 생체 정보를 측정하기 위한 폴디드 암을 포함하는 안테나 장치{ANTENNA DEVICE COMPRISING FOLDED ARM FOR MEASURING BIOMETRIC INFORMATION USING ELECTROMAGNETIC WAVE}
이하, 전자기파를 이용하여 생체 정보를 측정하기 위한 폴디드 암을 포함하는 안테나 장치에 관한 기술이 제공된다.
최근 현대인들은 식생활습관 서구화로 인해 당뇨병, 고지혈증, 혈전환자 등 소위 성인 질환으로 고통받는 사람들이 늘고 있다. 이러한 성인 질환의 경중 여부를 알 수 있는 간단한 방법은 혈액 내의 생체 성분 측정이다. 생체 성분 측정은 혈당, 빈혈, 혈액응고 등 혈중에 포함된 여러 가지 성분의 양을 알 수 있어 특정 성분의 수치가 정상 영역에 있는지, 비정상 영역에 있는지 일반인도 병원에 가지 않고 쉽게 이상 여부의 판단이 가능하다는 장점이 있다.
생체 성분 측정의 손쉬운 방법 중 하나는 손가락 끝에서 채혈한 혈액을 테스트 스트립에 주입 후 전기화학적 혹은 광도법을 이용하여 출력신호를 정량 분석하는 것인데, 이러한 방법은 측정기에서 해당 성분량이 디스플레이 될 수 있으므로 전문지식이 없는 일반인에게 적합하다.
이하에서는, 혈액을 직접 채취하지 않고 체내에 혈당 측정 센서를 삽입하고, 주파수 천이를 관찰하여 체내의 혈당을 측정할 수 있는 기술을 설명한다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서, 기판의 제1 면에 배치되는 제1 암(arm) 및 상기 제1 면의 반대편의 제2 면에서 상기 제1 암에 대해 평행하게 배치되는 제2 암을 포함하는 제1 다이폴 안테나(dipole antenna); 및 상기 제1 면에 배치되는 제3 암 및 상기 제2 면에서 상기 제3 암에 대해 평행하게 배치되는 제4 암을 포함하며, 상기 제1 다이폴 안테나와 인접하는 제2 다이폴 안테나를 포함하고, 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나 중 적어도 하나는 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이의 가상의 평면을 기준으로 비대칭(asymmetry)일 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나는 같은 포트에 연결되고, 상기 안테나 장치는, 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나에 상기 포트를 통해 피딩 신호를 공급하는 급전부(feeder)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 급전부는, 상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 암에 대해 서로 반대 방향의 전류를 갖는 피딩 신호를 인가하고, 상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암 및 상기 제4 암에 대해 서로 반대 방향의 전류를 갖는 피딩 신호를 인가할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나 중 비대칭인 다이폴 안테나는, 상기 비대칭 안테나의 암들에 흐르는 전류에 의하여 전기 쌍극자가 형성되며, 각 전기 쌍극자에 의하여 형성되는 전자기파가 불완전 상쇄 간섭(destructive interference)을 일으킬 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 급전부는, 목표 품질 인자에 대응하여 결정되는 전류의 세기(intensity)에 대응하는 상기 피딩 신호를 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나에 공급할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 암 중 한 암의 길이(length)는 타겟 주파수(target frequency)에 대응하는 파장의 1/4의 길이를 가지고, 상기 제1 암의 길이 및 상기 제2 암의 길이는 서로 다르고, 상기 제1 암 및 상기 제2 암의 길이 차이는 임계 길이 차이 이하일 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 제1 암 및 상기 제2 암의 길이 차이는, 상기 파장의 1/200의 길이 이상 상기 파장의 1/60의 길이 이하일 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암 및 상기 제4 암 중 하나의 암의 길이는 타겟 주파수에 대응하는 파장의 1/4의 길이를 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 안테나 장치는, 생체 내에 삽입 가능하고, 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나로 피딩 신호(feed signal)가 공급되는 경우, 생체 내 주변 대상 피분석물에 대해 생체 커패시턴스를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암은 상기 기판의 상기 제1 면에서 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암이 상기 기판의 상기 제1 면에서 원주의 일부에 대응하는 형태를 따라 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 급전부로부터 상기 제1 암의 원위단을 향하는 가상의 직선 및 상기 급전부로부터 상기 제2 암의 원위단을 향하는 가상의 직선은, 상기 가상의 평면에 대해 서로 다른 각도를 형성할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 안테나 장치의 공진 주파수는 상기 안테나 장치 주변 대상 피분석물의 농도 변화에 응답하여 변화할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치에 있어서 상기 안테나 장치는, 상기 안테나 장치의 공진 주파수의 변화 정도 및 측정된 산란 파라미터에 관한 생체 관련 파라미터 데이터를 외부 장치로 송신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판에 배치된 다이폴 안테나(dipole antenna)를 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 기판에 배치된 2개의 다이폴 안테나를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 기판에 배치된 2개의 다이폴 안테나를 도시한다.
도 4는 전기 쌍극자에 의해 형성되는 전자기파의 상쇄 간섭을 도시한다.
도 5는 다이폴 안테나의 배치 형태에 따른 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 비대칭 구조의 형태를 가지는 안테나 장치를 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 안테나 장치 주변의 전기장의 세기를 도시한다.
도 8a는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다.
도 8b는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 센서가 전자기파에 대한 공진 주파수를 직접 검출하는 방법을 설명한다.
도 9는 일 실시예에 따른 비대칭 구조의 형태를 가지는 안테나 장치를 도시한다.
도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 혈당 측정 시스템을 나타낸 블록도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
일 실시예에 따르면, 반영구적으로 혈당을 측정할 수 있는 체내 생체 측정 센서에 관한 기술이 제공된다. 체내 생체 센서(in-body bio sensor)는 침습형 생체 센서, 삽입형 생체 센서, 이식형 생체 센서라고도 나타낼 수 있다. 체내 생체 센서는 전자기파를 이용하여 대상 피분석물(target analyte)을 센싱하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 체내 생체 센서는 대상 피분석물과 연관된 생체 정보를 측정할 수 있다. 이하, 대상 피분석물은 생체(living body)와 연관된 물질(material)로서, 생체 물질(analyte)이라고도 나타낼 수 있다. 참고로, 본 명세서에서 대상 피분석물은 주로 혈당으로 설명하였으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 생체 정보는 대상자의 생체 성분과 관련된 정보로서, 예를 들어, 피분석물의 농도, 수치 등을 포함할 수 있다. 피분석물이 혈당인 경우, 생체 정보는 혈당 수치를 포함할 수 있다.
체내 생체 센서는 상술한 생체 성분과 연관된 생체 파라미터(이하, '파라미터')를 측정하고, 측정된 파라미터로부터 생체 정보를 결정할 수 있다. 본 명세서에서 파라미터는 생체 센서 및/또는 생체 센싱 시스템을 해석하기 위해 사용되는 회로망 파라미터(circuit network parameter)를 나타낼 수 있고, 아래에서는 설명의 편의를 위해 주로 산란 파라미터(scattering parameter)를 예로 들어 설명하나 이로 한정하는 것은 아니다. 파라미터로서 예를 들어, 어드미턴스 파라미터, 임피던스 파라미터, 하이브리드 파라미터, 및 전송 파라미터 등이 사용될 수도 있다. 산란 파라미터의 경우 투과계수 및 반사계수가 사용될 수 있다. 참고로, 상술한 산란 파라미터로부터 산출되는 공진 주파수는 대상 피분석물의 농도와 관련될 수 있고, 생체 센서는 투과계수 및/또는 반사계수의 변화를 감지함으로써 혈당을 예측할 수 있다.
체내 생체 센서는 공진기 조립체(resonator assembly)(예를 들어, 안테나)를 포함할 수 있다. 이하, 공진기 조립체는 안테나인 예시를 주로 설명한다. 안테나의 공진 주파수는 하기 수학식 1과 같이 커패시턴스 성분 및 인덕턴스 성분으로 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상술한 수학식 1에서 f는 전자기파를 이용한 생체 센서에 포함된 안테나의 공진 주파수, L은 안테나의 인덕턴스, C는 안테나의 커패시턴스를 나타낼 수 있다. 안테나의 커패시턴스 C는 아래 수학식 2와 같이 상대 유전율(relative dielectric constant)
Figure pat00002
에 비례할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00003
안테나의 상대 유전율
Figure pat00004
은 주변의 대상 피분석물의 농도에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 전자기파가 임의의 유전율을 가지는 물질을 통과하는 경우, 전파 반사 및 산란으로 인해 투과된 전자기파에서 진폭과 위상의 변화가 발생할 수 있다. 생체 센서 주변에 존재하는 대상 피분석물의 농도에 따라 전자기파의 반사 정도 및/또는 산란 정도가 달라지므로, 상대 유전율
Figure pat00005
도 달라질 수 있다. 이는 안테나를 포함하는 생체 센서에 의해 방사된 전자기파에 의한 주변 장(fringing field)로 인해, 생체 센서와 대상 피분석물 간에 생체 커패시턴스가 형성되는 것으로 해석될 수 있다. 대상 피분석물의 농도 변화에 따라 안테나의 상대 유전율
Figure pat00006
이 변하므로, 안테나의 공진 주파수도 함께 변화한다. 다시 말해, 대상 피분석물의 농도는 공진 주파수에 대응할 수 있다.
일 실시예에 따른, 체내 생체 센서는 주파수를 스윕하면서 전자기파를 방사하고, 방사된 전자기파에 따른 산란 파라미터를 측정할 수 있다. 체내 생체 센서는 측정된 산란 파라미터로부터 공진 주파수를 결정하며, 결정된 공진 주파수에 대응하는 혈당 수치를 추정할 수 있다. 체내 생체 센서는 피하층에 삽입될 수 있고, 혈관으로부터 간질액으로 확산된 혈당을 예측할 수 있다.
체내 생체 센서는 공진 주파수(resonance frequency)의 주파수 천이 정도를 판별함으로써, 생체 정보를 추정할 수 있다. 보다 정확한 공진 주파수의 측정을 위해, 품질 지수(quality factor)가 극대화될 수 있다. 이하에서는, 전자기파를 이용한 생체 센서에 사용되는 안테나 장치에서 품질 지수가 개선된 안테나 구조를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판에 배치된 다이폴 안테나(dipole antenna)를 도시한다.
일 실시예에 따른 안테나 장치(antenna device)(100)는 하나의 다이폴 안테나(120) 및 급전부(140)를 포함할 수 있다.
다이폴 안테나(120)는 급전부(140)와 연결되는 듀얼 암(dual-arm)을 포함할 수 있다. 듀얼 암은 급전부(140)를 기준으로 서로 반대편에 배치된 2개의 직선 도선(conductive wire)을 포함할 수 있다. 2개의 직선 도선은 급전부(140)를 통해 연결될 수 있다. 2개의 직선 도선의 각각은 암(arm)이라고 나타낼 수도 있다.
다이폴 안테나는 기판(110)에 배치될 수 있다. 다이폴 안테나는 제1 암(121) 및 제2 암(122)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다이폴 안테나의 제1 암(121)은 기판의 제1 면(111)에 배치되며, 다이폴 안테나의 제2 암(122)은 제1 면(111)의 반대편의 제2 면(112)에 배치될 수 있다. 다이폴 안테나의 제1 암(121) 및 제2 암(122)은 서로 마주보지 않고, 직선형(straight)으로 기판에 배치될 수 있다. 여기서, 직선형(straight)이란, 다이폴 안테나의 듀얼 암이 서로 정반대의 방향으로 연장하는(extend) 형태 또는 다이폴 안테나의 듀얼 암이 접히지 않은(unfolded, 언폴드) 형태를 나타낼 수 있다. 다만, 다이폴 안테나의 기판에서의 배치는 이에 한정되지 않으며, 다이폴 안테나의 제1 암(121) 및 제2 암(122)이 기판(110)의 동일한 면 상에서 일직선으로 배치될 수도 있다.
급전부(feeder)(140)는 포트를 통해 다이폴 안테나에 피딩 신호를 공급할 수 있다. 피딩 신호는 다이폴 안테나에 급전(feed)되는 신호로서, 목표 주파수로 발진하는 발진 신호(oscillation signal)일 수 있다. 급전부(140)는 직선의 형태를 가지는 다이폴 안테나의 제1 암(121) 및 제2 암(122)에 동일한 방향으로 전류가 흐르도록 피딩 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 임의의 시점(time point)에서 다이폴 안테나의 제1 암(121)의 전류는 방향(180)으로 흐를 수 있고, 동시에 다이폴 안테나의 제2 암(122)의 전류도 동일한 방향(180)으로 흐를 수 있다. 또한, 다른 시점에서는 다이폴 안테나의 제1 암(121) 및 제2 암(122)에서 방향(180)에 반대되는 방향의 전류가 동시에 흐를 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 기판에 배치된 2개의 다이폴 안테나를 도시한다.
일 실시예에 따른 안테나 장치는 기판에 각각 배치된 2개의 다이폴 안테나 및 급전부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나를 포함할 수 있다.
제1 다이폴 안테나는 기판의 제1 면(211)에 배치되는 제1 암(221) 및 제1 면의 반대편의 제2 면(212)에 배치되는 제2 암(222)을 포함할 수 있다. 제2 다이폴 안테나는 기판의 제1 면(211)에 배치되는 제3 암(231) 및 기판의 제2 면(212)에 배치되는 제4 암(232)을 포함할 수 있다. 제2 다이폴 안테나는 제1 다이폴 안테나와 인접하여 배치될 수 있다. 안테나 장치의 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나는 직선형(straight)으로 기판에 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 다이폴 안테나의 제1 암 및 제2 다이폴 안테나의 제3 암이 기판의 제1 면 상에 서로 이격되어 평행하게 배치되며, 제1 다이폴 안테나의 제3 암 및 제2 다이폴 안테나의 제4 암이 기판의 제2 면 상에 서로 이격되어 평행하게 배치될 수 있다.
급전부(240)는 2개의 다이폴 안테나에 포트를 통해 피딩 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나는 동일한 포트에 연결되고, 급전부(240)는 해당 포트는 통해 각 안테나에 피딩 신호를 급전할 수 있다. 급전부(240)에서 공급되는 피딩 신호에 의하여 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 서로 동일한 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 예시적으로, 임의의 시점에서 제1 다이폴 안테나의 제1 암(221) 및 제2 암(222)에서 방향(281)의 전류가 흐를 수 있다. 동일한 시점에 제2 다이폴 안테나의 제3 암(231) 및 제4 암(232)에서도 동일한 방향(281)의 전류가 흐를 수 있다. 피딩 신호는 발진 신호이므로 시점에 따라 극성이 전환되는 바, 다른 시점에서는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 방향(281)과 정반대 방향의 전류가 흐를 수도 있다. 결국, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나의 모든 암들에서 동일한 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 따라서, 안테나 장치(200)에서 흐르는 전류의 방향은 서로 동일하여, 안테나 장치의 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나는 전기 쌍극자를 형성하고, 전자기파의 보강 간섭(constructive interference)을 발생시킬 수 있다.
구체적으로, 안테나 장치(200)의 제1 다이폴 안테나에 흐르는 전류에 의하여 전기 쌍극자(electric dipole)가 형성될 수 있으며, 마찬가지로 제2 다이폴 안테나에 흐르는 전류에 의하여 전기 쌍극자가 형성될 수 있다. 안테나 장치의 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 흐르는 전류의 방향은 동일하므로, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 의하여 형성되는 전기 쌍극자의 전기 쌍극자 모멘트(electric dipole moment)의 방향은 서로 동일할 수 있다. 제1 다이폴 안테나에 의하여 형성되는 전기 쌍극자에 의한 전자기파와 제2 다이폴 안테나에 의하여 형성되는 전기 쌍극자에 의한 전자기파는 보강 간섭(constructive interference)을 발생시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 기판에 배치된 2개의 다이폴 안테나를 도시한다.
도 3에서는 일 실시예에 따른 2개의 다이폴 안테나가 접혀진(folded) 형태로 기판에 각각 배치된 안테나 장치(300)를 도시한다. 일 실시예에 따른 안테나 장치(300)의 제1 다이폴 안테나는 기판의 제1 면(311)에 배치되는 제1 암(321) 및 제1 면의 반대편의 제2 면(312)에 제1 암에 대해 평행하게 배치되는 제2 암(322)를 포함할 수 있다. 또한, 안테나 장치의 제2 다이폴 안테나는 기판의 제1 면(311)에 배치되는 제3 암(331) 및 기판의 제2 면에서 제3 암에 대해 평행하게 배치되는 제4 암(332)을 포함할 수 있고, 제1 다이폴 안테나와 인접할 수 있다. 다시 말해, 제1 다이폴 안테나의 제1 암(321) 및 제2 암(322)은, 제1 암(321) 및 제2 암(322)을 포함하는 가상의 평면에서 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 제2 다이폴 안테나의 제3 암(331) 및 제4 암(332)은, 제3 암(331) 및 제4 암(332)을 포함하는 가상의 평면에서 이격되어 평행하게 배치될 수 있다.
도 3에서는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 모두 기판의 제1 면 및 제2 면 사이의 가상의 평면(313)을 기준으로 대칭(symmetry)인 안테나 장치를 도시한다. 가상의 평면(313)은 기판의 제1 면(311) 및 기판의 제2 면(312)과 모두 평행하며, 제1 면(311) 및 제2면(312)과 동일한 간격으로 이격되어 있는 평면을 나타낼 수 있다. 안테나 장치(300)의 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나는 동일한 포트에 연결되며, 안테나 장치의 급전부(340)는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 포트를 통하여 피딩 신호를 공급할 수 있다.
다시 말해, 일 실시예에 따른 안테나 장치(300)의 제1 다이폴 안테나는 포트를 기준으로 제1 암(321) 및 제2 암(322)이 접혀진(folded, 폴딩된) 형태로 기판에 배치될 수 있다. 안테나 장치의 제1 다이폴 안테나의 제1 암(321) 및 제2 암(322)는 서로 마주보며 각각 기판의 제1 면(311) 및 기판의 제2 면(312)에 평행하게 배치될 수 있다. 마찬가지로, 안테나 장치(300)의 제2 다이폴 안테나는 동일한 포트를 기준으로 제3 암(331) 및 제4 암(332)이 접혀진 형태로 기판에 배치될 수 있으며, 제3 암(331) 및 제4 암(332)은 서로 마주보며 평행하게 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치의 급전부(340)는 제1 다이폴 안테나의 제1 암(321) 및 제2 암(322)에서 서로 반대 방향으로 전류가 흐르며, 제2 다이폴 안테나의 제3 암(331) 및 제4 암(332)에서 서로 반대 방향으로 전류가 흐르도록 피딩 신호를 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 다이폴 안테나의 제1 암(321)에서 전류가 방향(381)로 흐르는 경우, 제1 다이폴 안테나의 제2 암(322)에서 전류는 방향(381)과 정반대의 방향인 방향(382)으로 흐를 수 있다. 제2 다이폴 안테나의 제3 암(331)에서 전류가 방향(381)으로 흐르는 경우, 제2 다이폴 안테나의 제4 암(332)에서 전류는 방향(382)으로 흐를 수 있다. 제1 다이폴 안테나의 제1 암(321)과 제1 다이폴 안테나의 제2 암(322)은 서로 반대 방향의 전기 쌍극자 모멘트를 가지는 전기 쌍극자를 각각 형성할 수 있으며, 형성되는 전기 쌍극자에 의한 전자기파는 상쇄 간섭(destructive interference)를 발생시킬 수 있다. 제2 다이폴 안테나의 제3 암(331)과 제2 다이폴 안테나의 제4 암(332)는 서로 반대 방향의 전기 쌍극자 모멘트를 가지는 전기 쌍극자를 각각 형성할 수 있으며, 형성되는 전기 쌍극자에 의한 전자기파는 서로 상쇄 간섭을 발생시킬 수 있다. 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나는 각각 전자기파의 상쇄 간섭을 발생시켜 안테나 장치의 품질 인자(Quality Factor)를 극대화시킬 수 있다. 이하에서는, 전자기파의 상쇄 간섭에 대하여 설명한다.
도 4는 전기 쌍극자에 의해 형성되는 전자기파의 상쇄 간섭을 도시한다.
도 4에서는 서로 반대 방향의 전기 쌍극자 모멘트를 가지는 전기 쌍극자에 의한 전자기파의 상쇄 간섭을 도시한다. 직선 도선에 전류가 흐르는 경우, 전기 쌍극자(electric dipole)가 형성될 수 있으며, 전기 쌍극자에 의하여 전자기파가 형성될 수 있다. 제1 전기 쌍극자(401)는 전자기파(410)를 형성할 수 있으며, 제1 전기 쌍극자(401)와 정반대의 전기 쌍극자 모멘트를 가지는 제2 전기 쌍극자(402)는 전자기파(420)을 형성할 수 있다. 따라서, 서로 반대 방향의 모멘트를 가지는 제1 전기 쌍극자(401) 및 제2 전기 쌍극자(402)에 의해 형성되는 전자기파들이 서로 상쇄될 수 있다. 전기 쌍극자에 의한 전자기파가 서로 상쇄 간섭(destructive interference)을 발생시키는 경우, 품질 인자는 증가할 수 있다. 참고로, 품질 인자는 아래 수학식과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00007
이때, Q는 품질 인자, RL 은 손실 저항의 크기, Rr은 방사 저항의 크기를 나타낼 수 있다.
서로 반대 방향의 전기 쌍극자 모멘트를 가지는 전기 쌍극자에 의하여 전자기파의 상쇄 간섭이 발생하는 경우, 방사 저항(Rr)이 감소할 수 있다. 수학식 3을 참고하면, 방사 저항 Rr의 크기가 작아지는 경우, 품질 인자가 증가할 수 있다.
도 5는 다이폴 안테나의 배치 형태에 따른 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다.
주파수 응답 특성(500)은 다이폴 안테나가 배치되는 형태에 따른 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다. 주파수를 스윕하면서 파라미터를 측정함으로써, 산란된 전자기파에 대한 주파수 응답 특성이 획득될 수 있다. 주파수 응답 특성은 도 5에 도시된 바와 같이 산란 파라미터 중 반사 계수(reflection coefficient)일 수 있다.
반사 계수 곡선(501)은 도 2에 도시된 안테나 장치에 대한 주파수 응답 특성을 나타낸다. 반사 계수 곡선(502)은 도 3에 도시된 안테나 장치에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 반사 계수 곡선(501)에서는 공진 주파수가 나타날 수 있으며, 반사 계수 곡선(502)에서는 공진 주파수가 나타나지 않을 수 있다. 제1 다이폴 안테나의 듀얼 암이 서로 마주보도록 평행하게 기판에 배치되는 경우, 급전부(feeder)에 의하여 제1 다이폴 안테나의 각 암(arm)에서는 서로 반대의 방향으로 전류가 흐를 수 있다. 또한, 안테나 장치의 제1 다이폴 안테나가 기판의 제1 면 및 제2 면 사이의 가상의 평면을 기준으로 대칭인 경우, 세기가 동일하며 방향만 서로 반대인 전류가 제1 다이폴 안테나의 제1 암 및 제2 암에 각각 흐를 수 있다. 또한, 제1 다이폴 안테나가 제1 암 및 제2 암이 서로 같은 길이(length)를 가지는 대칭 형태를 가지는 경우, 제1 암 및 제2 암에 흐르는 전류에 의하여 형성되는 전기 쌍극자에 의한 전자기파는 서로 완전히(completely) 상쇄될 수 있다. 마찬가지로, 안테나 장치의 제2 다이폴 안테나가 제3 암 및 제4 암이 서로 동일한 길이(length)를 가지는 대칭 형태인 경우, 제3 암 및 제4 암에 흐르는 전류에 의하여 형성되는 전기 쌍극자에 의한 전자기파는 서로 완전히 상쇄될 수 있다. 도 3에 도시된 안테나 장치에서는 완전한 상쇄 간섭이 발생되며, 전원의 주파수가 변화하더라도 공진(resonance)이 발생하지 않을 수 있다.
다만, 접혀진(folded) 형태의 다이폴 안테나의 주위에서 전기장의 세기가 크게 증가하므로, 접혀진 형태의 다이폴 안테나는 민감한 센싱(sensing) 특성을 가질 수 있다. 다시 말해, 접혀진 형태의 다이폴 안테나를 포함하는 안테나 장치는 증가된 전기장의 세기 및 전기 쌍극자의 상쇄 간섭에 의하여, 보다 개선된 품질 인자를 가질 수 있다.
아래에서는, 높은 품질 인자(quality factor) 및 공진(resonance) 발생 특성을 구현하기 위하여, 기판에 배치되는 다이폴 안테나가 접혀진(folded) 형태이면서 비대칭(asymmetry)인 구조를 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 비대칭 구조의 형태를 가지는 안테나 장치를 도시한다.
안테나 장치(600)는 접혀진(folded) 형태로 기판에 각각 배치된 2개의 다이폴 안테나들을 포함할 수 있다. 안테나 장치(600)의 제1 다이폴 안테나는 기판의 제1 면(611)에 배치되는 제1 암(621) 및 제1 면의 반대편의 제2 면(612)에 제1 암(621)에 대해 평행하게 배치되는 제2 암(622)을 포함할 수 있다. 마찬가지로 안테나 장치의 제2 다이폴 안테나는 기판의 제1 면(611)에 배치되는 제3 암(631) 및 기판의 제2 면(612)에서 제3 암(631)에 대해 평행하게 배치되는 제4 암(632)을 포함할 수 있고, 제1 다이폴 안테나와 인접할 수 있다. 다시 말해, 제1 다이폴 안테나의 제1 암(621) 및 제2 암(622)은, 제1 암(621) 및 제2 암(622)을 포함하는 가상의 평면에서 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 제2 다이폴 안테나의 제3 암(631) 및 제4 암(632)은, 제3 암(631) 및 제4 암(632)을 포함하는 가상의 평면에서 이격되어 평행하게 배치될 수 있다. 안테나 장치(600)의 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나는 동일한 포트에 연결되며, 안테나 장치의 급전부(640)는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 포트를 통하여 피딩 신호를 공급할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치는, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나 중 적어도 하나가 기판의 제1 면(611) 및 제2 면(612) 사이의 가상의 평면(613)을 기준으로 비대칭일 수 있다. 가상의 평면(613)은 기판의 제1 면(611) 및 기판의 제2 면(612)과 모두 평행하며, 기판의 제1 면(611) 및 기판의 제2면(612)으로부터 동일한 간격으로 이격되는 평면을 나타낼 수 있다. 안테나 장치(600)는 제1 다이폴 안테나가 기판의 제1 면(611) 및 제2 면(612) 사이의 가상의 평면(613)을 기준으로 비대칭일 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치(600)의 제1 다이폴 안테나의 제2 암(622)의 길이(length)는 타겟 주파수(target frequency)에 대응하는 파장의 1/4의 길이를 가지고, 제1 다이폴 안테나의 제1 암(621)의 길이는 제2 암(622)의 길이보다 작으며, 제1 암 및 상기 제2 암의 길이 차이는 임계 길이 차이 이하일 수 있다. 그러나, 이로 한정하지 않으며, 도 6에 도시된 바와 달리 제1 다이폴 안테나의 제1 암(621)의 길이는 제2 암(622)의 길이보다 길수도 있다. 임계 길이 차이는 예를 들어, 타겟 주파수에 대응하는 파장의 1/60(예를 들어, λ/60)일 수 있다. 길이 차이가 임계 길이 차이 이하인 경우 품질 계수가 타겟 Q 팩터 이상일 수 있고, 길이 차이가 임계 길이 차이를 초과하는 경우 품질 계수는 타겟 Q 팩터 미만일 수 있다. 또한, 제1 암(621) 및 제2 암(622) 간의 길이 차이(d1)는 최소 길이 차이 이상일 수 있다. 최소 길이 차이는, 예를 들어, 타겟 주파수에 대응하는 파장의 1/200의 길이(예를 들어, λ/200)일 수 있다. 길이 차이가 최소 길이 차이 미만인 경우 상쇄로 인해 공진이 없어 안테나 장치가 동작하지 않을 수 있다. 예를 들어, 그러나 한정되지 않게, 제1 암 및 제2 암의 길이 차이는 0.15mm일 수 있다.
또한, 제2 다이폴 안테나의 제3 암(631) 및 제4 암(632)의 길이는 파장의 1/4의 길이를 가지며 서로 동일한 길이를 가질 수 있으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 제3 암(631) 및 제4 암(632)의 길이도 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제2 다이폴 안테나가 가상의 평면(613)을 기준으로 비대칭일 수 있으며, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 모두 비대칭일 수도 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치를 이용하여 높은 품질 인자를 달성할 수 있으며, 공진 주파수의 변화를 측정하여 생체 내 주변 타겟으로 하는 피분석물에 대한 정보를 얻을 수 있다. 안테나 장치는 혈당 변화를 민감하게 센싱하고, 사용자에게 혈당의 변화에 관한 정보를 제공할 수 있다.
본 명세서에서, 타겟 주파수(target frequency)는 안테나 장치를 동작시키고자 하는 주파수로서, 예를 들어, 체내에 삽입된 안테나 장치가 생체 내 주어진 농도의 대상 피분석물에 대해 생체 커패시턴스를 형성할 시 해당 안테나 장치를 공진시키고자 하는 주파수를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치(600)의 제1 다이폴 안테나는 제1 암(621) 및 제2 암(622)에 흐르는 전류에 의하여 서로 다른 방향의 전기 쌍극자 모멘트를 가지는 전기 쌍극자를 형성할 수 있다. 안테나 장치의 제1 다이폴 안테나가 비대칭(asymmetry) 구조를 가지는 경우, 제1 다이폴 안테나의 제1 암(621) 및 제2 암(622)의 길이는 서로 다르다. 따라서, 제1 암(621) 및 제2 암(622)에 의해 형성되는 전기 쌍극자에 의한 전자기파는 상쇄 간섭(destructive interference)을 발생시키나, 전자기파가 완전히 상쇄되지는 않으며, 안테나 장치에서 공진이 발생할 수 있다. 다시 말해, 제1 다이폴 안테나는 비대칭 구조를 가지며, 제1 암(621) 및 제2 암(622)에 의해 형성되는 전기 쌍극자에 의하여 형성되는 전자기파가 불완전 상쇄 간섭을 일으킬 수 있다. 불완전 상쇄 간섭이란, 전기 쌍극자들에 의하여 형성되는 전자기파가 완전히 상쇄되지 않는 전자기파 사이의 간섭을 의미할 수 있다. 따라서, 안테나 장치(600)는 공진의 특성을 가질 수 있고, 주파수를 스윕하면서 산란 파라미터를 측정함으로써, 공진 주파수를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치(600)는 다이폴 안테나의 접힌(folded) 형태에 의한 전자기파의 상쇄 간섭 및 안테나 장치 주위에서의 전기장의 세기의 급격한 증가에 의하여 안테나 장치의 품질 인자(quality factor)를 높일 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치의 급전부(640)는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 흐르는 전류의 세기를 조절하여 안테나 장치의 품질 인자를 조절할 수 있다. 급전부(640)는 목표 품질 인자에 대응하여 결정되는 전류의 세기(intensity)에 대응하는 피딩 신호를 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 공급할 수 있다. 예를 들어, 안테나 장치의 급전부(640)는 안테나 장치에 공급하는 전력을 증가시켜 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나에 흐르는 전류의 세기를 증가시킬 수 있으며, 전류의 세기가 증가함에 따라 안테나 장치 주위에서의 전기장의 세기가 더 증가하여 안테나 장치의 품질 인자는 증가할 수 있다. 즉, 안테나 장치(600)를 이용한 안테나 장치 주변의 혈당 변화에 의한 민감한 센싱이 가능하다. 안테나 장치 주변의 혈당 변화의 센싱에 관한 내용은 아래에서 설명한다.
일 실시예에 따른 안테나 장치는 센서의 일부로서 체내에 삽입 가능하며, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나로 피딩 신호(feed signal)가 공급되는 경우, 생체 내 주변 대상 피분석물에 대하여 생체 커패시턴스를 형성할 수 있다. 이때, 안테나 장치의 주변 대상 피분석물의 종류에 따라 안테나 장치와 피분석물 사이에 생체 커패시턴스는 상이할 수 있다. 일 실시예에 따른 비대칭 형태의 높은 품질 인자(quality factor)를 가지는 안테나 장치를 이용하여, 안테나 장치 주변의 피분석물의 변화에 따른 공진 주파수(resonance frequency)의 천이(transition) 및 산란 파라미터를 측정할 수 있으며, 이를 통하여 피분석물의 농도를 결정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 피분석물의 농도(예를 들어, 혈당) 및 상대 유전율은 서로 관련되므로, 상대 유전율의 변화가 체내의 대상 피분석물의 변화에 대응하기 때문이다. 예시적으로 안테나 장치 주변 대상 피분석물의 변화는 혈당의 변화일 수 있다. 안테나 장치의 공진 주파수 변화 및 산란 파라미터를 측정함으로써 혈관으로부터 간질액으로 확산된 체내 혈당의 변화를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따른 안테나 장치의 높은 품질 인자를 이용하여, 체내의 혈당을 민감하게 센싱할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 안테나 장치 주변의 전기장의 세기를 도시한다.
주파수 응답 특성(711)은 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 모두 직선형으로 기판에 배치되는 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 주파수 응답 특성은 도 7에 도시된 바와 같이 전기장의 세기일 수 있다. 주파수 응답 특성(712)는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 각각 포트를 기준으로 접혀진(folded) 형태로 기판에 배치되며, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 대칭인 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 주파수 응답 특성(713)은 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 각각 포트를 기준으로 접혀진(folded) 형태로 기판에 배치되며, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나 중 적어도 하나가 비대칭인 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 접혀진(folded) 형태를 가지는 다이폴 안테나들을 포함하는 안테나 장치 주변의 전기장의 세기는, 직선형의 형태를 가지는 다이폴 안테나들을 포함하는 안테나 장치 주변의 전기장의 세기보다 매우 크게 나타날 수 있다. 따라서, 접혀진 형태를 가지는 다이폴 안테나들을 포함하는 안테나 장치를 사용하여 보다 민감한 센서를 구현할 수 있다.
도 8a는 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다.
주파수 응답 특성(800)은 포트를 기준으로 접혀진 형태로 기판에 배치되는 다이폴 안테나들을 포함하며, 다이폴 안테나들 중 적어도 하나가 비대칭(asymmetry)인 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 주파수 응답 특성은 도 8a에 도시된 바와 같이 산란 파라미터 중 반사 계수일 수 있다. 일 실시예에 따른 안테나 장치의 다이폴 안테나에 흐르는 전류간 상쇄 간섭(destructive interference) 및 안테나 장치 주변의 전기장의 세기의 증가로 인하여, 안테나 장치는 매우 샤프(sharp)한 공진 특성을 가질 수 있다. 즉, 안테나 장치의 품질 인자(quality factor)는 매우 높게 나타날 수 있다. 또한, 상술한 폴디드 암 구조의 안테나 장치는 전자기파에 대하여 하나 이상의 공진 주파수를 포함하는 주파수 응답 특성을 가질 수 있다. 안테나 장치가 복수의 공진 주파수들을 가지는 경우, 복수의 공진 주파수들은 안테나 장치 주변 혈당의 변화에 따라 개별적으로 천이(transition) 될 수 있다. 예시적으로 복수의 공진 주파수들의 개별적인 천이 별로 대응하는 생체 정보(예를 들어, 혈당 수치)가 매핑될 수 있다. 따라서 복수의 공진 주파수들의 천이가 추적되고, 추적된 공진 주파수들에 기초하여 보다 정확한 생체 정보가 추정될 수 있다. 도 8a는 체내 생체 센서로부터 측정된 산란 파라미터를 이용하여 공진 주파수를 결정하나, 체내 생체 센서는 산란 파라미터 측정 없이 공진 주파수를 직접 측정할 수도 있다. 공진 주파수를 직접 측정하는 예시적인 회로 구조에 관하여는 도 8b에서 후술한다.
도 8b는 일 실시예에 따른 안테나 장치를 포함하는 센서가 전자기파에 대한 공진 주파수를 직접 검출하는 방법을 설명한다.
설계에 따라 체내 생체 센서는 산란 파라미터 측정 없이 공진 주파수를 직접 측정할 수도 있다. 예를 들어, 체내 생체 센서의 안테나에 대한 반사계수(예를 들어, S11 파라미터)는 공진 주파수에서 최소값을 나타낼 수 있다. 공진 주파수에서는 안테나에 대해 피딩된 신호의 반사가 최소화되기 때문이다. 다시 말해, 발진기로부터 안테나에 대한 입력 임피던스가 공진 주파수에서 최소화되므로, 공진 주파수를 중심 주파수로 하는 대역으로 피딩 신호가 대역 통과된(bandpass filtered) 신호가 획득될 수 있다. 체내 생체 센서는 시간에 따라 주파수가 증가하는 처프 신호(chirp signal)를 안테나에 피딩하고, 안테나로부터 반사된 신호의 포락선 신호(envelope signal)를 검출할 수 있다. 단, 이로 한정하는 것은 아니고, 시간에 따라 감소하는 주파수를 갖는 처프 신호가 사용될 수도 있다. 상술한 바와 같이 안테나는 반사된 신호에 대해 대역 통과 특성을 나타내므로, 포락선 신호는 공진 주파수에서 최대 진폭을 가질 수 있다. 따라서 체내 생체 센서는 검출된 포락선 신호에서 최대 진폭이 나타난 시점에 대응하는 주파수를 공진 주파수로 결정할 수 있다.
구체적으로, 센서(810)는 공진기 조립체(resonator assembly, 811), 포락선 검출기(Envelop Detector, 812), 통신부(813), 제어부(814), 및 발진기(Oscillator, 815)를 포함할 수 있다. 센서(810)는 생체 관련 정보를 센싱하는 생체 센서일 수 있다.
일 실시예에 따른 혈당 측정을 위한 센서(810)의 공진기 조립체(811)는 센서 주변의 상대 유전율(Permittivity)에 따라서 공진 주파수(Resonant frequency)가 바뀌는 특성을 가질 수 있다. 공진기 조립체(811)는 예시적으로 도 6 또는 후술하는 도 9에 도시된 안테나 장치의 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 공진기 조립체(811)는 발진기(815) 및 포락선 검출기(812)와 연결될 수 있다.
제어부(814)는 발진기(815)에서 출력되는 주파수를 특정 간격 단위로 변화시킴으로써, 주파수 대역을 스윕할 수 있다. 예를 들어, 제어부(814)는 특정 간격에 대응하는 주파수만큼 순차적으로 주파수를 증가 또는 감소시킬 수 있다.
발진기(815)에서 출력되는 주파수를 갖는 신호(882)는 공진기 조립체(811)로 피딩될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 공진기 조립체(811)는 공진 소자(예를 들어, 안테나 장치)로서 일종의 대역통과필터 특성을 나타낼 수 있다. 공진기 조립체(811)는 공진 주파수를 중심 주파수로 하는 통과 가능한 대역을 가질 수 있다. 다시 말해, 혈당 변화에 따라 유전율이 변화하므로, 공진기 조립체(811)에 의해 통과 가능한 대역도 달라질 수 있다. 따라서 공진기 조립체(811)의 출력으로 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 통과한 신호와 유사한 형태의 신호(883)가 획득될 수 있다. 공진기 조립체(811)를 통과한 신호(883)의 진폭은, 공진기 조립체 (811)의 공진 주파수에 대응하는 시점까지 증가하고, 공진 주파수 이후부터는 점진적으로 감소할 수 있다. 포락선 검출기(812)는 공진기 조립체(811)를 통과한 신호(883)에 대한 포락선 신호(884)를 검출할 수 있다. 포락선 검출 신호(884)에서 진폭이 최대인 시점(890)에 대응하는 주파수가 공진기 조립체 (811)의 공진 주파수에 대응할 수 있다. 통신부(813)는 무선 전력 전송 방식을 이용하여 외부로부터 전력을 수신할 수 있고, 포락선 신호(884)로부터 검출되는 공진 주파수와 관련된 데이터를 무선 통신을 이용하여 외부 장치로 송신할 수 있다.
상술한 도 8a 및 도 8b는 공진 주파수를 검출하는 방법의 예시에 불과하며, 이로 한정하지 않고 안테나 장치의 공진 주파수는 다른 방식으로도 검출될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 비대칭 구조의 형태를 가지는 안테나 장치를 도시한다.
안테나 장치(900)는 체내의 혈당을 측정하기 위한 센서로 이용될 수 있으며, 체내에 삽입되어야 하므로 안테나 장치가 배치된 기판의 크기가 축소될수록 편리하다. 일 실시예에 따른 안테나 장치의 다이폴 안테나들은 각 암(arm)이 절곡된(bended) 곡선(curved) 형태로 기판에 배치될 수 있다.
예를 들어, 안테나 장치(900)의 제1 다이폴 안테나의 제1 암(921) 및 제2 암(922)이 각각 기판의 제1 면(911) 및 제2 면(912)에서 평행하게 배치되며, 제2 다이폴 안테나의 제3 암(931) 및 제4 암(932)이 각각 기판의 제1 면 및 제2 면에 평행하게 배치될 수 있다. 제1 다이폴 안테나의 제1 암(921) 및 제2 다이폴 안테나의 제3 암(931)은 서로 포트에서 연결되며, 기판의 제1 면(911)에서 가상의 원주의 일부를 따라 배치될 수 있다. 또한, 안테나 장치(900)의 제1 다이폴 안테나의 제3 암(922) 및 제2 다이폴 안테나의 제4 암(932)도 서로 포트에서 연결되며, 기판의 제2 면(912)에 가상의 원주의 일부를 따라 배치될 수 있다.
다만, 다이폴 안테나들의 암(arm)의 배치는 이로 한정하지 않으며, 설계에 따라 변경될 수 있다. 안테나 장치는 다이폴 안테나들(920, 930)에 대한 y축 방향의 너비(d)가 최소화되는 구조로 구현될 수 있다. 참고로, 도 9에서 x축 및 y축은 기판의 평면에 평행하고, z축은 기판에 수직할 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치는, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나 중 적어도 하나가 기판의 제1 면 및 제2 면 사이의 가상의 제1 평면(913)을 기준으로 비대칭일 수 있다. 안테나 장치(900)는 제1 다이폴 안테나가 기판의 제1 면 및 제2 면 사이의 가상의 제1 평면(913)을 기준으로 비대칭일 수 있다. 예시적으로 급전부로부터 상기 제1 암의 원위단을 향하는 가상의 직선 및 상기 급전부로부터 상기 제2 암의 원위단을 향하는 가상의 직선은, 상기 가상의 제1 평면(913)에 대해 서로 다른 각도를 형성할 수 있다. 유사하게, 급전부로부터 상기 제3 암의 원위단을 향하는 가상의 직선 및 상기 급전부로부터 상기 제4 암의 원위단을 향하는 가상의 직선은, 상기 가상의 제1 평면(913)에 대해 서로 다른 각도를 형성할 수 있다. 안테나 장치(900)의 제1 다이폴 안테나의 제2 암(922)은 타겟 주파수에 대응하는 파장의 1/4의 길이를 가질 수 있다. 이 때, 제1 다이폴 안테나의 제1 암(921)의 길이는 제2 암의 길이보다 작으면서 제2 암의 길이에 대해 임계 길이 차이를 가질 수 있다. 임계 길이는 타겟 주파수에 대응하는 파장의 1/200의 길이(예를 들어, λ/200) 내지 파장의 1/60(예를 들어, λ/60)의 길이를 의미할 수 있다. 또한, 제2 다이폴 안테나의 제3 암(931) 및 제4 암(932)의 길이는 파장의 1/4의 길이를 가지며 서로 동일한 길이를 가질 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치(900)는 제1 다이폴 안테나의 제1 암(921) 및 제2 다이폴 안테나의 제3 암(931)이 기판의 제1 면에서 원주의 일부에 대응하는 형태를 따라 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 안테나 장치는(900)는 급전부로부터 제1 다이폴 안테나의 제1 암의 원위단(distal end)을 향하는 가상의 직선 및 급전부로부터 제1 다이폴 안테나의 제2 암의 원위단을 향하는 가상의 직선이, 가상의 제2 평면(914)을 기준으로 서로 다른 각도를 형성하도록 배치할 수 있다. 가상의 제2 평면(914)은 급전부 및 원주에 대응하는 원의 중심을 지나며, 기판의 제1 면(911) 및 제2 면(912)과 직교할 수 있고, 도 9에서는 y축에 평행하게 도시되었다. 예시적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 급전부로부터 제1 다이폴 안테나의 제1 암(921)의 원위단을 향하는 가상의 직선은 가상의 제2 평면(914)을 기준으로 27도의 각도를 형성할 수 있으며, 급전부로부터 제1 다이폴 안테나의 제2 암(922)의 원위단을 향하는 가상의 직선은 가상의 제2 평면(914)를 기준으로 20도의 각도를 형성할 수 있다. 급전부로부터 제2 다이폴 안테나의 제3 암(931)의 원위단을 향하는 가상의 직선은 가상의 제2 평면(914)를 기준으로 20도의 각도를 형성할 수 있으며, 급전부로부터 제2 다이폴 안테나의 제4 암(932)의 원위단을 향하는 가상의 직선은 가상의 제2 평면(914)를 기준으로 20도의 각도를 형성할 수 있다. 결국, 제1 다이폴 안테나가 가상의 제1 평면(913)을 기준으로 비대칭인 형태를 가질 수 있다. 그러나, 비대칭의 형태는 이에 한정하지 않으며, 제2 다이폴 안테나가 가상의 제1 평면(913)을 기준으로 비대칭일 수 있으며, 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나가 모두 비대칭일 수도 있다.
결국, 도 9과 같은 안테나 장치의 형상에 의하여 기판의 y축 너비를 최소화하여 인체 내부에 안테나 장치를 삽입할 수 있으며, 접힌(folded) 형태 및 비대칭(asymmetry)인 형태에 의하여 안테나 장치의 높은 품질 인자(quality factor)를 유도할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다.
안테나 장치는 제1 다이폴 안테나 및 제2 다이폴 안테나로 피딩 신호가 공급되는 경우, 생체 내 주변 대상 피분석물에 대하여 생체 커패시턴스를 형성할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 안테나 장치는 피분석물에 대하여 생체 커패시턴스를 형성하며, 피분석물의 종류에 따라 유전율이 상이하여 안테나 장치의 공진 주파수가 다르게 측정될 수 있다. 따라서, 주파수 응답 특성(1000)에서는 안테나 장치 주변의 피분석물의 유전율 변화에 따른 안테나 장치에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 주파수 응답 특성은 도 10에 도시된 바와 같이 산란 파라미터 중 반사 계수일 수 있다.
반사 계수 곡선(1010)은 안테나 장치 주위의 물질의 유전율이 1인 경우, 안테나 장치에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 예시적으로, 안테나 장치 주위의 물질의 유전율이 1인 경우, 측정되는 공진 주파수는 10.5GHz 내지 11GHz 사이로 나타날 수 있다. 마찬가지로 반사 계수 곡선들(1020, 1030, 1040)은 각각 안테나 장치 주위의 물질의 유전율이 1.1, 2.2, 4.4인 경우, 안테나 장치에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 예시적으로, 안테나 장치 주위 물질의 유전율이 1.1인 경우, 측정되는 공진 주파수는 10GHz 내지 10.5GHz 사이로 나타날 수 있다. 또한, 안테나 장치 주위 물질의 유전율이 2.2인 경우, 10GHz 내지 10.5GHz 사이의 공진 주파수가 나타낼 수 있으며, 유전율이 1.1인 경우와 비교하여 더 낮은 공진 주파수가 나타날 수 있다. 안테나 장치의 주위의 물질의 유전율이 4.4인 경우, 공진 주파수는 9.5GHz 내지 10GHz 사이를 나타낼 수 있다. 즉, 안테나 장치 주변 물질의 유전율이 증가함에 따라 측정되는 안테나 장치의 공진 주파수는 감소할 수 있으며, 유전율과 혈당 사이의 관계를 이용하여 체내의 혈당을 보다 정확하게 센싱할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 안테나 장치의 전자기파에 대한 주파수 응답 특성을 도시한다.
물은 온도가 증가함에 따라 유전율이 감소한다. 주파수 응답 특성(1100)은 물의 온도에 따른 안테나 장치에 대한 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 주파수 응답 특성(1000)에서 물의 온도는 섭씨 온도를 나타낼 수 있으며, 물의 온도가 감소하여 안테나 장치 주변의 유전율이 증가함에 따라 안테나 장치에 의하여 측정되는 공진 주파수(resonance frequency)가 낮아지는 것을 나타낼 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 혈당 측정 시스템을 나타낸 블록도이다.
일 실시예에 따른 혈당 측정 시스템(1200)은 체내 생체 센서(1201)와 외부 장치(1230)를 포함할 수 있다. 체내 생체 센서(1201)는 측정부(1210) 및 통신부(1220)를 포함할 수 있다.
예시적으로 도 12에 도시된 체내 생체 센서(1201)는 대상자의 피하에 배치되고, 외부 장치(1230)는 대상자의 인체 외부에 배치될 수 있다.
측정부(1210)는 예시적으로 그러나 한정되지 않게 공진 조립체, 예를 들어, 공진 소자의 형태로 구성될 수 있으며, 도 6 또는 도 9에 도시된 안테나 장치의 구조를 가질 수 있다. 체내 생체 센서(1201)의 측정부(1210)는 생체 관련 파라미터를 측정할 수 있다. 구체적으로 대상자의 피하에 배치된 체내 생체 센서(1201)는 미리 지정되는 주파수 대역 내에서 주파수를 스윕함으로써 신호를 생성하고, 생성된 신호를 공진 소자에 피딩할 수 있다. 센서(1201)는, 주파수가 변화하는 신호가 공급되는 공진 소자에 대한 산란 파라미터를 측정할 수 있다.
통신부(1220)는 측정된 산란 파라미터를 지시하는 데이터를 외부 장치(1230)로 송신할 수 있다. 또한 통신부(1220)는, 측정부(1210)로 공급되는 신호를 생성하기 위한 전력을 무선 전력 전송 방식을 사용하여 수신할 수도 있다. 통신부(1220)는 코일을 포함하여 무선으로 전력을 수신하거나 데이터를 송신하도록 할 수 있다.
외부 장치(1230)는 통신부(1231) 및 프로세서(1232)를 포함할 수 있다. 외부 장치(1230)의 통신부(1231)는 대상 피분석물과 연관된 생체 정보에 따라 변화하는 생체 관련 파라미터를 측정하는 혈당 측정 장치로부터 상기 생체 관련 파라미터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(1231)는 측정부(1210)에 대해 측정된 공진 소자의 생체 관련 파라미터 데이터(예를 들어, 산란 파라미터 및 공진 주파수의 변화 정도)를 수신할 수 있다. 외부 장치(1230)의 프로세서(1232)는 수신된 생체 관련 파라미터 데이터를 이용하여 생체 정보(예를 들어, 혈당 수치)를 결정할 수 있다. 외부 장치(1230)는 생체 정보 처리 장치라고도 나타낼 수 있다. 생체 정보로서 혈당을 지시하는 정보를 결정하는 생체 정보 처리 장치를 혈당 결정 장치라고 나타낼 수 있다. 예를 들어, 외부 장치(1230)의 프로세서(1232)는 생체 관련 파라미터 데이터를 이용하여 혈당 수치를 결정할 수 있다.
체내 생체 센서(1201)가 생체 관련 파라미터의 처리 없이 외부 장치(1230)로 전송하는 예시를 주로 설명하였으나, 이로 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 체내 생체 센서(1201)가 자체적으로 프로세서를 더 포함하고, 체내 생체 센서(1201)의 프로세서가 혈당 수치를 결정할 수도 있다. 이 경우, 센서(1201)는 결정된 혈당 수치를 통신부를 통해 외부 장치로 전송할 수도 있다. 또한, 프로세서를 포함하는 추가 장치(미도시됨)가 피하에 배치되어 체내 생체 센서(1201)와 인체 통신을 수립할 수도 있다. 이 때, 추가 장치(미도시됨)는 측정되는 생체 관련 파라미터 데이터를 체내 생체 센서(1201)로부터 직접 수신하여 혈당 수치를 결정할 수 있다. 그리고 추가 장치(미도시됨)는 결정된 혈당 수치를 대상자의 인체 내부에서 외부 장치(1230)로 송신할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 안테나 장치(antenna device)에 있어서,
    기판의 제1 면에 배치되는 제1 암(arm) 및 상기 제1 면의 반대편의 제2 면에서 상기 제1 암에 대해 평행하게 배치되는 제2 암을 포함하는 제1 다이폴 안테나(dipole antenna); 및
    상기 제1 면에 배치되는 제3 암 및 상기 제2 면에서 상기 제3 암에 대해 평행하게 배치되는 제4 암을 포함하며, 상기 제1 다이폴 안테나와 인접하는 제2 다이폴 안테나
    를 포함하고,
    상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나 중 적어도 하나는 상기 제1 면 및 상기 제2 면 사이의 가상의 평면을 기준으로 비대칭(asymmetry)인,
    안테나 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나는 같은 포트에 연결되고,
    상기 안테나 장치는,
    상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나에 상기 포트를 통해 피딩 신호를 공급하는 급전부(feeder)
    를 더 포함하는 안테나 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 급전부는,
    상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 암에 대해 서로 반대 방향의 전류를 갖는 피딩 신호를 인가하고,
    상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암 및 상기 제4 암에 대해 서로 반대 방향의 전류를 갖는 피딩 신호를 인가하는,
    안테나 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나 중 비대칭인 다이폴 안테나는,
    상기 비대칭 안테나의 암들에 흐르는 전류에 의하여 전기 쌍극자가 형성되며, 각 전기 쌍극자에 의하여 형성되는 전자기파가 불완전 상쇄 간섭(destructive interference)을 일으키는,
    안테나 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 급전부는,
    목표 품질 인자에 대응하여 결정되는 전류의 세기(intensity)에 대응하는 상기 피딩 신호를 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나에 공급하는,
    안테나 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 암 중 한 암의 길이(length)는 타겟 주파수(target frequency)에 대응하는 파장의 1/4의 길이를 가지고,
    상기 제1 암의 길이 및 상기 제2 암의 길이는 서로 다르고, 상기 제1 암 및 상기 제2 암의 길이 차이는 임계 길이 차이 이하인,
    안테나 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 암 및 상기 제2 암의 길이 차이는,
    상기 파장의 1/200의 길이 이상 상기 파장의 1/60의 길이 이하인,
    안테나 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암 및 상기 제4 암 중 하나의 암의 길이는 타겟 주파수에 대응하는 파장의 1/4의 길이를 가지는,
    안테나 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    생체 내에 삽입 가능하고, 상기 제1 다이폴 안테나 및 상기 제2 다이폴 안테나로 피딩 신호(feed signal)가 공급되는 경우, 생체 내 주변 대상 피분석물에 대해 생체 커패시턴스를 형성하는,
    안테나 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암은 상기 기판의 상기 제1 면에서 서로 이격되어 평행하게 배치되는,
    안테나 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이폴 안테나의 상기 제1 암 및 상기 제2 다이폴 안테나의 상기 제3 암이 상기 기판의 상기 제1 면에서 원주의 일부에 대응하는 형태를 따라 배치되는,
    안테나 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 급전부로부터 상기 제1 암의 원위단을 향하는 가상의 직선 및 상기 급전부로부터 상기 제2 암의 원위단을 향하는 가상의 직선은, 상기 가상의 평면에 대해 서로 다른 각도를 형성하는,
    안테나 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 장치의 공진 주파수는 상기 안테나 장치 주변 대상 피분석물의 농도 변화에 응답하여 변화하는,
    안테나 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 장치는,
    상기 안테나 장치의 공진 주파수의 변화 정도 및 측정된 산란 파라미터에 관한 생체 관련 파라미터 데이터를 외부 장치로 송신하는 통신부
    를 더 포함하는 안테나 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022255662A1 (ko) * 2021-06-02 2022-12-08 주식회사 에스비솔루션 동물 체온 연속 측정 방법 및 시스템

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220156198A (ko) * 2021-05-18 2022-11-25 주식회사 에스비솔루션 생체 정보 측정 시스템 및 방법
KR102474118B1 (ko) * 2021-06-02 2022-12-05 주식회사 에스비솔루션 선택적 주파수 특성을 갖는 오실레이터 기반의 분석물 농도 검출 방법 및 시스템
KR20230013535A (ko) * 2021-07-19 2023-01-26 주식회사 에스비솔루션 연속생체정보측정기의 보정
KR20230013534A (ko) * 2021-07-19 2023-01-26 주식회사 에스비솔루션 전자기파 방식을 이용한 생체 정보 센서 구동 장치 및 방법
KR20230025624A (ko) * 2021-08-13 2023-02-22 주식회사 에스비솔루션 생체 정보 측정을 위한 익스터널 디바이스, 생체 정보 측정 장치, 체내 센서 및 임플란트 디바이스
KR20230025285A (ko) * 2021-08-13 2023-02-21 주식회사 에스비솔루션 누설파를 이용하여 생체 정보를 측정하는 안테나 장치
KR20230027469A (ko) * 2021-08-19 2023-02-28 주식회사 에스비솔루션 분석물 검출용 센서로서의 전자기 근거리 공진기
KR20230027468A (ko) * 2021-08-19 2023-02-28 주식회사 에스비솔루션 사물인터넷 기반 스마트 가축 관리 방법 및 시스템
KR20230118349A (ko) * 2022-02-04 2023-08-11 주식회사 에스비솔루션 전자기 기반 삽입형 센서
US20240108238A1 (en) * 2022-10-03 2024-04-04 Know Labs, Inc. Analyte sensors with position adjustable transmit and/or receive components

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008539652A (ja) * 2005-04-29 2008-11-13 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル） ダイポールを有する３重偏波クローバアンテナ
KR20120043057A (ko) * 2009-08-03 2012-05-03 벤티 그룹, 엘엘씨 교차?다이폴 안테나
WO2018046111A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Terahertz transceivers
KR20180088156A (ko) * 2017-01-26 2018-08-03 울산과학기술원 체내 이식형 혈당 측정 장치 및 방법
JP2019511267A (ja) * 2016-02-17 2019-04-25 オルサス メディカル リミテッド 血液中の標的物質の濃度を測定するための方法および装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3915499B2 (ja) * 2000-12-12 2007-05-16 松下電器産業株式会社 Ｔｅｍモードの伝送線路を用いた共振器およびアンテナ
KR100856507B1 (ko) * 2007-02-12 2008-09-04 (주)안테나 텍 이동통신 단말기용 다중대역 내장형 안테나 및 그 제조방법
KR101003509B1 (ko) * 2008-07-11 2010-12-30 한국전자통신연구원 전자파 특성을 이용한 인체 암 진단 장치 및 방법
ES2843628T3 (es) * 2009-06-26 2021-07-19 Cianna Medical Inc Sistema para localizar marcadores o estructuras de tejido dentro un cuerpo
KR101184420B1 (ko) * 2011-03-29 2012-09-20 서강대학교산학협력단 비?침습 센서를 이용한 혈당 측정 장치 및 방법
US9236653B2 (en) * 2011-05-17 2016-01-12 Kuang-Chi Innovative Technology Ltd. Antenna device
JP2015508987A (ja) * 2012-01-26 2015-03-23 ワイトリシティ コーポレーションＷｉｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 減少した場を有する無線エネルギー伝送
JP6078801B2 (ja) * 2012-11-02 2017-02-15 株式会社ユピテル 変位測定方法及び変位測定装置
KR101953293B1 (ko) * 2017-03-14 2019-03-04 서강대학교산학협력단 전자기파 및 멀티 캐비티 공진을 이용한 글루코스 농도 측정 장치 및 방법
KR101952908B1 (ko) * 2018-03-08 2019-03-05 울산과학기술원 무선 통신 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008539652A (ja) * 2005-04-29 2008-11-13 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル） ダイポールを有する３重偏波クローバアンテナ
KR20120043057A (ko) * 2009-08-03 2012-05-03 벤티 그룹, 엘엘씨 교차?다이폴 안테나
JP2019511267A (ja) * 2016-02-17 2019-04-25 オルサス メディカル リミテッド 血液中の標的物質の濃度を測定するための方法および装置
WO2018046111A1 (en) * 2016-09-07 2018-03-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Terahertz transceivers
KR20180088156A (ko) * 2017-01-26 2018-08-03 울산과학기술원 체내 이식형 혈당 측정 장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022255662A1 (ko) * 2021-06-02 2022-12-08 주식회사 에스비솔루션 동물 체온 연속 측정 방법 및 시스템
US11612327B2 (en) 2021-06-02 2023-03-28 Sb Solutions Inc. Method and system for continuously measuring animal body temperature

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