KR20220046307A - 혈당 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 혈당 측정 장치에 관한 것으로, 대상자의 체내에 삽입되며, 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 센서 주변의 글루코스로부터 반사된 신호를 측정하여 혈당을 측정하는 체내 삽입 센서 및 상기 체내 삽입 센서에 전력을 공급하고, 상기 체내 삽입 센서의 혈당 측정 데이터를 수신하는 적어도 하나의 외부 센서를 포함한다.

Description

혈당 측정 장치 {BLOOD GLUCOSE MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 혈당을 측정하는 장치에 관한 것이다.

전 세계적으로 수 억명이 당뇨병을 앓고 있으며, 해마다 환자수가 늘어날 전망이다.

이러한 당뇨병을 관리하기 위해서는 혈당을 측정하는 것이 가장 기본이며, 따라서 혈당 측정 장치는 당뇨병 환자에게 필수적인 진단 장치이다.

대표적으로, 손가락을 찔러 채혈을 하고 직접 혈액 내 포도당의 농도를 측정하는 침습적 방법이 이용되고 있으며, 이러한 번거로움을 해결하기 위해서 체내 삽입형 혈당 측정 장치가 시도되고 있다.

하지만, 이러한 체내 삽입형 혈당 측정 장치는 개인의 상태, 질환에 따른 캘리브레이션의 문제점, 삽입형 센서의 관리의 문제점, 안테나와 센서의 구조적 구현의 문제점, 생체 안정성의 문제점, 측정 정확도의 신뢰성 문제점, 외부 센서와의 정렬 문제점 등과 같이 다양한 문제점에 부딪히고 있다.

이에, 본 출원인은 상술한 문제점들을 해결하고자 본 발명을 안출하게 되었다.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 환자 개인의 상태와 질환에 따라서 캘리브레이션을 수행을 수행하여, 환자 개인에게 최적화된 측정을 수행할 수 있는 혈당 측정 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 삽입형 센서의 작동 상태 등을 체크하여 주기적인 관리를 실시할 수 있는 혈당 측정 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 체내 삽입형 센서의 안테나와 센서의 구조적인 문제점을 해결하고자 한다.

또한, 본 발명은 체내 삽입형 센서에 생체 적합성 소재, 물질을 적용하여 생체 안전성 문제를 해결하고자 한다.

또한, 본 발명은 체내 삽입형 센서와 외부 센서와의 정렬 문제점을 해결하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 혈당 측정 장치는, 대상자의 체내에 삽입되며, 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 센서 주변의 글루코스로부터 반사된 신호를 측정하여 혈당을 측정하는 체내 삽입 센서 및 상기 체내 삽입 센서에 전력을 공급하고, 상기 체내 삽입 센서의 혈당 측정 데이터를 수신하는 적어도 하나의 외부 센서를 포함한다.

또한, 상기 체내 삽입 센서는 상기 대상자의 혈관에서 조직 내 간질액으로 확산된 혈당에 대한 측정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부 센서는 소정 간격으로 배치된 제1 외부 센서 및 제2 외부 센서를 포함하며, 상기 제1 외부 센서와 제2 외부 센서가 커플링 되어 상기 대상자의 피부 겉표면의 간질액 내 혈당 변화에 따른 전자기파를 측정하고, 상기 체내 삽입 센서의 혈당 측정 데이터와 상기 측정된 전자기파를 이용하여 측정값의 보정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대상자의 혈관 깊이까지 도달되는 전자기파를 방사하고, 상기 대상자의 혈관에 도달되어 반사된 신호를 측정하여 혈당을 측정하는 것을 특징으로 한다.

이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 환자 개인의 상태와 질환에 따라서 캘리브레이션을 수행함으로써, 환자 개인에게 최적화된 측정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 삽입형 센서의 작동 상태 등을 체크하여 주기적인 관리를 실시함으로써, 장기간 사용에도 체내 삽입형 센서의 상태를 유지시키고 측정 정확도를 보장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 체내 삽입형 센서에 생체 적합성 소재, 물질을 적용하여 생체 안전성 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 체내 삽입형 센서와 외부 센서와의 정렬을 통해서 정확한 전력, 데이터 송수신이 가능하도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치의 3가지 모드에 대한 예시도이다.
도 3은 체내 삽입 센서의 패키지에 대한 정면도와 사시도이다.
도 4 및 도 5는 체내 삽입 센서의 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일의 배치 구조를 예시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)의 3가지 모드에 대한 예시도이다.

도 3은 체내 삽입 센서의 패키지에 대한 정면도와 사시도이다.

도 4 및 도 5는 체내 삽입 센서의 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일의 배치 구조를 예시한 도면이다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 혈당을 측정하고자 하는 대상자의 체내에 삽입된 체내 삽입 센서(30)와 체내 삽입 센서(30)의 위치와 대응되는 위치의 대상자 체외에 배치된 외부 센서(70)로 구성된다.

본 발명의 실시예에서 대상자는 대표적으로 당뇨병을 앓고 있는 환자, 동물이 될 수 있으며, 이외에도 혈당을 측정하고자 하는 대상이라면 모두 해당될 수 있다.

외부 센서(70)는 대상자의 신체 외부에 부착되거나 착용되는 센서로, 대상자의 체외에 고정하는 것은 다양한 방식이 적용될 수 있다.

외부 센서(70)는 통신부(77)를 포함하여, 혈당 측정 데이터를 페어링되어 있거나 기 설정된 단말로 제공할 수 있으며 혈당 측정 데이터 자체를 단말로 제공할 수도 있고, 측정된 혈당 측정 데이터에 대한 각종 분석을 실시하여 분석 결과를 제공하거나 혈당 경고와 같은 알람을 제공할 수도 있다.

하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 혈당 측정 데이터 자체를 단말(100)로 제공하고 단말(100)에서 혈당 측정 데이터에 대한 각종 분석을 실시할 수도 있다. 이러한 혈당 측정 데이터 분석의 수단은 발명의 실시자가 용이하게 선택할 수 있다.

본 발명에 실시예에서 외부 센서(70)는 외부 환경에 의한 성능 변화를 차단하여 측정 정확도와 측정 지속성을 확보할 수 있다.

그리고, 체내 삽입 센서(30)와의 상호 보완적인 데이터를 확보하여 정확도를 향상시킬 수 있다.

체내 삽입 센서(30)는 도 2와 같이 대상자의 체내에 삽입되며, 상세하게는 혈액에 직접 접촉하거나 혈관 내부에 배치되는 것이 아니고, 대상자의 피부로부터 소정 깊이에서 혈관 이외의 영역에 배치될 수 있다. 즉, 체내 삽입 센서(30)는 피부 및 혈관 사이의 피하 영역에 배치되는 것이 바람직하다.

체내 삽입 센서(30)는 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 센서 주변의 글루코스로부터 반사된 신호를 측정하여 혈당을 측정한다.

외부 센서(70)는 체내 삽입 센서(30)가 배치된 위치와 대응되는 위치의 대상자의 체외에 배치되며, 체내 삽입 센서(30)에 전력을 공급하고 체내 삽입 센서(30)에서 측정된 혈당 측정 데이터를 수신한다.

대상자의 혈관 내 혈당 수치가 변화하면 피하 영역에서의 혈당 수치가 변화될 수 있다. 그리고, 혈당 수치의 변화에 따라서 피하 영역에서 유전율이 달라질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 주변의 유전율 변화에 따른 공진 주파수가 달라지는 측정부(33)를 포함할 수 있다.

에를 들어, 측정부(33)는 특정 패턴의 도선(Conducting wire) 및 급전선 등을 포함할 수 있고, 특정 패턴 및 급전선에 의한 공진 주파수는 주변의 유전율 변화에 의해 달라질 수 있다. 이는, 유전율이 달라지면 측정부(33)의 커패시턴스도 달라지기 때문이다.

그리고, 피하의 혈당(Glucose) 농도는 인접한 혈관의 혈당 농도와 비례하여 변화하기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 피하의 유전율 변화에 대응하는 공진 주파수를 이용하여 최종적으로 혈당 수치를 계산할 수 있다.

일 실시예로, 혈당 측정 장치(10)는 산란 파라미터의 크기가 가장 작거나 큰 지점의 주파수(예를 들어, 공진 주파수)를 이용하여 그에 대응하는 상대 유전율을 계산할 수도 있다.

일 실시예로, 체내 삽입 센서(30)의 측정부(33)는 공진 소자의 형태로 구성될 수도 있으며, 체내 삽입 센서(30)는 미리 지정된 주파수 대역 내에서 주파수를 스위핑함으로써 신호를 생성하고, 생성된 신호를 공진 소자에 주입할 수 있다. 그리고, 외부 센서(70)는 주파수가 변화하는 신호가 공급되는 공진 소자에 대하여 산란 파라미터를 측정할 수 있다.

체내 삽입 센서(30)의 통신부(37)는 측정부(33)에서 측정된 데이터를 외부 센서(70)로 송신할 수 있으며, 통신부(37)는 측정부(33)로 공급되는 신호를 생성하기 위한 전력을 무선 전력 송신 방식을 사용하여 외부 센서(70)로부터 수신할 수 있다.

외부 센서(70)는 프로세서(73)와 통신부(77)를 포함할 수 있으며, 통신부(77)는 체내 삽입 센서(30)에서 측정된 측정 데이터를 수신할 수 있다. (예: 산란 파라미터, 공진 주파수의 변화 정도 등)

그리고, 외부 센서(70)의 프로세서(73)는 체내 삽입 센서(30)로부터 수신된 측정 데이터를 이용하여 혈당 수치를 판단할 수 있다. 하지만, 위에서 언급한 바와 같이 혈당 수치를 판단하는 것은 외부 센서(70)에서 직접 수행될 수도 있고, 단말에서 수행될 수도 있다.

일 실시예로, 프로세서(73)는 혈당 수치를 미리 매핑한 룩업 테이블(LUT, Look up table)이 저장되어 있을 수 있고, 룩업 테이블에 기초하여 혈당 수치를 로딩할 수도 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 혈당 측정 장치(10)가 3가지 모드로 작동되는 것이 예시되어 있다. 이러한 3가지 모드는 독립적으로 수행될 수도 있고 일정 시간 간격으로 번갈아서 수행될 수도 있다.

<Mode 1>

모드 1에서 체내 삽입 센서(30)는 대상자의 혈관에서 조직 내 간질액으로 확산된 혈당에 대한 직접 측정을 수행한다.

상세하게는, 체내 삽입 센서(30)의 IC 칩은 특정 주파수를 갖는 전자기파를 출력하여 체내 삽입 센서(30) 주변의 글루코스에 방사하고, 클루코스로부터 반사되어 돌아오는 신호를 측정한다.

그리고, 체내 삽입 센서(30)는 시간에 따라 변화되는 주파수의 파형(예: 사인파)을 출력하고, 특정 시간의 주파수에 따른 글루코스에서 반사되어 돌아오는 신호가 검출되면, 그 주파수에 대응하는 혈당 측정 데이터를 생성할 수 있다.

<Mode 2>

본 발명의 실시예에서 외부 센서(70)는 적어도 하나가 구비되며, 바람직하게는 2개의 외부 센서(70)가 구성될 수 있다.

모드 2에서 외부 센서(70)는 소정 간격으로 배치된 제1 외부 센서와 제2 외부 센서를 포함한다.

그리고, 혈당 측정 장치(10)는 제1 외부 센서와 제2 외부 센서가 커플링되어 대상자의 피부 겉표면의 간질액 내 혈당 변화에 따른 전자기파를 측정하고, 이와 함께 체내 삽입 센서(30)의 혈당 측정 데이터를 이용하여 측정값의 보정을 수행한다.

혈당 측정 장치(10)는 이와 같은 다중 모드를 통한 측정값의 보정을 수행함으로써, 혈당 측정값의 정확도를 개선할 수 있다.

<Mode 3>

모드 1에서 혈당 측정 장치(10)는 체내 삽입 센서(30)가 체내 삽입 센서(30) 주변의 글루코스에 전자기파를 방사하고, 클루코스로부터 반사되어 돌아오는 신호를 측정하였다.

모드 3에서 혈당 측정 장치(10)는 대상자의 혈관 깊이까지 도달되는 전자기파를 방사하고, 혈관 내 글루코스로부터 반사되어 돌아오는 신호로부터 혈당 측정 데이터를 생성한다.

일반적으로, 혈관 내의 혈당 수치가 변화하면 피하 영역에서의 혈당 수치가 변화될 수 있으며, 이러한 혈당 수치의 변화에 따라서 피하 영역에서의 유전율이 달라진다.

위에서 언급한 모드 1, 2에서는 이러한 피하 영역에 대한 측정을 수행함으로써 혈당 측정 데이터를 생성하였는데, 이러한 점 때문에 실제 혈관 내 혈당 수치와 피하 영역 내의 혈당 수치는 다소 차이점이 존재할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 모드 3과 같은 동작을 수행하여 실제 혈관 내의 혈당 측정 데이터를 획득함으로써, 혈당 수치의 시간 딜레이 문제를 해결할 수 있다.

그리고, 이러한 모드 3에 의해서 대상자의 급격한 혈당 변화량을 측정할 수 있게 되어 상술한 시간 딜레이 동안 대상자에게 발생할 수 있는 문제점을 미리 파악할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치는 3가지 모드 중에서 2가지 이상의 모드를 동시에 운용하여 혈당 측정값을 캘리브레이션함으로써, 체내 삽입 센서를 이용한 혈당 측정을 수행하면서도 정확한 측정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치는 체내 삽입 센서(30)의 모드 1, 2를 동시에 이용하여 데이터의 다양성 확보를 통해 정확도를 확보하고, 반복검사를 통해 혈당 측정 정확도를 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치는 종래의 간질액 기반 혈당 측정 센서들의 문제점인 시간 지연 문제를 모드 3을 이용하여 방사되는 전자기파의 침투 깊이 개선을 통해 혈관 내의 혈당 변화를 실시간 모니터링하여 시간 지연 문제를 해결하는 효과가 있다.

또한, 이와 같이 복수 개의 센서와 복수 개의 모드를 함께 사용함으로써 데이터의 다양성을 확보하고, 캘리브레이션 주기를 조절함으로써, 혈당 예측 방식의 정확도를 개선하고 재현성 이슈를 해결할 수 있다.

일 실시예로, 혈당 측정 장치(10)는 모드 1, 2, 3의 측정 데이터와 함께 다른 센서(예: 환경 센서, 온도 센서, 습도 센서 등)의 측정데이터를 Bayesian 필터 기반 알고리즘과 연동하여 혈당값을 예측할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 유전율 측정의 재현성을 확보하기 위해서, 모드 1과 모드 1를 동시에 이용하고, 모드 1와 측정 데이터와 모드 2의 측정 데이터를 이용한 측정된 혈당값이 동일하지 않은 경우 재측정을 실시하도록 하거나, 채혈을 통해 혈당 측정값을 입력하게 하고 이를 이용하여 보정을 수행할 수 있다.

이와 같이, 혈당 측정 장치(10)는 다중모드의 측정으로 획득된 복수의 측정 데이터에 의해 각 모드에서 측정된 혈당값이 동일한 경우, 결과에 대한 상호검증을 수행할 수 있으며, 다중모드에서 측정된 혈당값이 상이할 경우에만 대상자에게 채혈을 이용한 혈당값 측정을 요청함으로써 대상자의 채혈 횟수를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

아래에서는, 배경 기술에서 언급하였던 6가지 문제점을 해결할 수 있는 실시예들에 대하여 설명하도록 한다.

① 개인의 상태, 질환에 따른 캘리브레이션의 문제점 해결

종래에 사용되고 있던 체내 삽입형 혈당 측정 장치(10)의 경우 개인의 특성이 고려되지 않고 일방적인 혈당 측정이 이루어진다는 문제점이 있었다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 아래와 같은 실시예들을 통해서 상술한 문제점을 해결할 수 있다.

혈당을 측정하는데 있어서 개인의 상태, 질환에 따라 각종 조건, 상황이 상이하기 때문에 채혈을 주기적으로 진행하여 캘리브레이션을 진행해야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 대상자의 제1 혈당값과 제2 혈당값을 수신할 수 있다.

보다 상세하게는, 혈당 측정 장치(10)의 캘리브레이션 모듈은 대상자의 공복 상태에서 측정된 혈당값(제1 혈당값)을 수신하고, 대상자가 제1 혈당값을 측정한 후 기 설정된 reference(예: 사탕, 알약 등)를 섭취(흡입)한 후 일정 시간 후에 측정된 혈당값(제2 혈당값)이 수신되면, 제1 혈당값과 제2 혈당값을 기반으로 대상자에 대한 캘리브레이션을 진행할 수 있다.

혈당 측정 장치(10)는 위와 같은 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 별도의 캘리브레이션 모듈을 구비하여 제1 혈당값, 제2 혈당값을 입력받고 캘리브레이션을 진행할 수도 있으며, 혈당 측정 장치(10)의 페어링(연결)되어 있는 단말에 설치된 서비스 애플리케이션을 통해서 캘리브레이션을 진행할 수도 있다.

대상자가 공복에 섭취하는 reference는 일정량의 당도를 갖고 있으므로, 공복 혈당값에서 reference를 섭취하였을 때 기대되는 혈당 기대값이 존재할 수 있다.

따라서, 캘리브레이션 모듈은 제1 혈당값과 제2 혈당값을 이용하여 이러한 혈당 기대값이 도출되었는지를 파악하고, 실제 제1 혈당값과 제2 혈당값의 차이값을 혈당 기대값과 비교함으로써, 대상자에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

예를 들어, 캘리브레이션 모듈은 대상자의 질환, 상태와 함께 제1 혈당값과 제2 혈당값으로부터 대상자의 특성을 계산하고, 계산된 특성에 기초하여 탄수화물 비율값 또는 인슐린 민감도 값 등을 조정할 수 있다.

또한, 캘리브레이션 모듈은 캘리브레이션 수행 데이터를 서버로 제공하고, 서버에서는 대상자의 질환, 상태 등의 정보별로 캘리브레이션 수행 데이터가 어떻게 다른지에 대한 빅데이터와 학습데이터를 구축함으로써 추후에 예측 모델에 반영하여 실사용에 접목할 수도 있다.

이와 함께, 체내 삽입 센서(30)는 체내에 삽입되어 사용되기 때문에 시간이 경과함에 따라서 다양한 이슈가 발생할 수 있으며, 캘리브레이션 모듈은 이러한 이슈에 의한 측정 오차가 발생하지 않도록 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

또한, 혈당 측정 장치(10)는 체내 삽입 센서(30)의 상태를 체크, 감시하기 위해서 외부에 비침습형 측정장치가 추가로 구비되어, 체내 삽입 센서(30)의 작동 상태를 체크하거나 측정된 데이터를 기반으로 캘리브레이션이 수행되도록 할 수 있다.

일 실시예로, 혈당 측정 장치(10)는 대상자의 피부 외부에 설치된 CCD 카메라(외부 비침습형 측정 장치)를 이용하여, 피부 내부의 유전율 변화에 따라 변화되는 필드 세기 변화를 측정할 수 있고, 측정된 데이터를 활용하여 캘리브레이션 또는 센서 장동 상태를 측정할 수 있다.

또한, 외부 비침습형 측정 장치는 CCD 카메라 이외에도, 혈압 측정 유사 방식, 손가락 측정 방식, Flash 방식, 지문(손바닥) 측정 방식 등과 같은 다양한 방식이 적용될 수도 있다.

그리고, 외부 비침습형 측정 장치는 위와 같이 측정 결과에 따라서 캘리브레이션 또는 센서 작동 상태를 측정하며, 이외에도 체내 삽입 센서(30)의 이상 유무 등을 판단할 수도 있어서 체내 삽입 센서(30)를 제거해야 하는 상황이 감지되면 혈당 측정 장치(10) 또는 단말을 통해서 알람을 제공할 수도 있다.

② 안테나와 센서의 구조적 구현의 문제점 해결

종래에 사용되고 있던 체내 삽입형 혈당 측정 장치(10)의 경우 안테나와 센서의 구조적인 한계로 인하여 센싱 능력과 데이터 전송에 있어서 각종 이슈가 발생하였다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 아래와 같은 실시예들을 통해서 상술한 문제점을 해결할 수 있다.

도 3은 체내 삽입 센서(30)의 패키지에 대한 정면도와 사시도가 도시되어 있다.

본 발명의 실시예에서 체내 삽입 센서(30)는 도 3과 같이 원통형의 패키지로 형성될 수 있으며, 외부면에 측정 안테나가 배치된다.

도 3에 도시된 바와 같이 SOC가 형성되어 있는 패드가 패키지 내부에 삽입되어 있다.

그리고, 패키지는 외부면의 측정 안테나와 SOC의 연결을 위해서 도전성 via가 형성될 수 있다.

보다 상세하게는, 패키지에 관통된 via를 형성하고, via 내에 도전물질을 채움으로써 측정 안테나와 SOC가 연결된다. 또한, via에서 연결된 도선을 클립형 부재를 사용하여 패드에 연결할 수 있으며, 이때 클립형 부재로는 C-Clip 텐션 구조의 클립 부재가 사용될 수 있다.

또한, 도 3과 같이 패키지의 내측면에는 패드가 삽입될 수 있도록 하는 삽임홈이 형성되어 있기 때문에, 패드를 패키지에 손쉽게 삽입하거나 패키지로부터 제거할 수 있다.

위와 같은 구성, 구조들로 인하여 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 면적 자체를 최소화할 수 있으면서도 센싱 성능이 향상되고, 측정 안테나와 SOC의 연결이 끊어지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

③ 생체 안전성의 문제점 해결

체내 삽입 센서(30)의 경우 체내에 삽입되어 사용되는 센서이기 때문에 생체 안전성 문제에 대한 해결이 매우 중요하다. 하지만, 종래에 사용되고 있던 체내 삽입형 혈당 측정 장치(10)의 경우 계속하여 이에 대한 이슈가 제기되고 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 아래와 같은 실시예들을 통해서 상술한 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 체내 삽입 센서(30)는 생체의 안전성을 보장하면서도 유전율에 영향을 최소화할 수 있는 소재로 외부가 감싸지도록 형성될 수 있다.

일 예로, 체내에 삽입되어도 안정성이 검증된 실리콘과 같은 소재로 외부 케이스를 형성하여, 패키지를 외부 케이스 내부에 수용할 수 있다. 이때, 외부 케이스는 패키지와 패키지 외부에 형성된 측정 안테나가 안정적으로 수용될 수 있는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 체내 삽입 센서(30)가 체내에 삽입된 후에 염증 등이 발생되는 것을 억제할 수 있는 약물, 물질이 외부 케이스 면에 포함될 수도 있다.

예를 들어, 실리콘 유방보형물이 인체에 삽입되면 혈액 내 혈소판이 활성화되어 형질전환생장인자 베타 TGF-β: Transforming Growth Factor 라는 물질이 분비되며, 이것으로 인하여 염증이 유발되거나 섬유화가 일어날 수 있다.

이때, 트라닐라스트라는 약물을 유방보형물에 투여하면 TGF-β를 억제할 수 있고, 단핵구의 수도 직접적으로 감소시킬 수 있다.

그리고, 폴리젖산-글리콜린산(PLGA) 중합체 성분의 보형물에 트라닐라스트를 탑재하면, 약물이 장기적으로 방출될 수 있기 때문에 효과적으로 염증을 억제할 수 있다.

위와 같이, 외부 케이스는 염증 억제 물질/약물이 도포 또는 코팅될 수 있으며, 피르페니돈, 마이토마이신, 아세틸 살리실산, 트리닐라스트 등이 적용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니고 이외에도 염증 억제 성능과 생체 안전성이 검증된 물질/약물이라면 적용 가능하다.

또한, 위에서는 외부 케이스로 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 체내 삽입 센서(30)의 외부를 생체 안전성 물질로 감싸는 방법이라면 다양한 방법과 구조가 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 위와 같은 생체 안전성이 보장된 재질의 외부 케이스, 염증 억제 성분의 약물, 물질을 적용시킴으로써 체내 삽입 센서(30)의 생체 안전성 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

④ 코일과 안테나의 배치 구조 문제점 해결

본 발명의 실시예에서 체내 삽입 센서(30)는 유전율 측정 방식을 이용하고 있으므로, 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일 간의 간섭을 줄일 수 있는 구조가 필요하다.

이를 위해서, 본 발명의 실시예에서는 2가지의 구조가 가능하다.

첫째로, 도 4와 같이 체내 삽입 센서(30)는 최외각 영역에 도선이 배치되고, 그 내부 가운데 영역에 전력 수신부가 배치될 수 있다.

둘째로, 도 5와 같이 체내 삽입 센서(30)는 최외각 영역에 코일이 배치되고, 그 내부 가운데 영역에 측정용 RF 안테나가 배치될 수 있다. 이때, 인덕턴스 값의 영향으로 양 끝단의 영역에는 코일이 더 감길 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는, 체내 삽입 센서(30) 내에서 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일 간의 구조적 분할을 통해서 측정용 RF 안테나와 전력 수신 코일 간의 간섭을 줄일 수 있다.

⑤ 센서의 측정 정확도에 대한 신뢰성 문제점 해결

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 체내 삽입 센서(30)의 측정 정확도 향상을 위해서 아래와 같은 기술이 적용될 수 있다.

체내에서 혈당에 대한 정밀 측정을 위해서 추가적인 센서를 구성할 수 있지만, 체내 삽입 센서(30)는 체내에 삽입되는 센서이기 때문에 그 크기에 제한이 있을 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 전력 수신부에 센싱 기능을 추가하여, 전력 수신부가 전력 수신을 담당하는 것은 물론 스위칭되어 센싱 기능까지 담당할 수 있도록 하여, 센싱 정확도를 향상시키고자 한다.

보다 상세하게는, 체내 삽입 센서(30)는 전력 수신부(WPC)에 센서의 기능을 추가하고, 전력 수신 기능을 담당하면서 전력 수신에 문제가 없는 한에서 전력 수신을 잠시 중단하고 센싱을 수행하도록 전력 수신부가 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서는, 체내 삽입 센서(30)는 전력 수신부(WPC)의 기능, 통신부(예: NFC)의 기능과 함께 센서의 기능까지 총 3가지 모드로 작동 가능한 모듈이 구성되어, 하나의 모듈에서 3중 모드로 동작이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 체내 삽입 센서(30)는 글루코스 측정 RF(높은 주파수의 데이터)와 신호 공급 RF(낮은 주파수의 데이터)를 함께 사용함으로써 측정 정확도를 향상시킬 수 있다.

이상으로 설명한 구성으로 인하여, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 체내 삽입 센서(30)의 사이즈의 제한을 넘지 않으면서도 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

⑥ 외부 센서(70)와의 정렬 문제점 해결

체내 삽입 센서(30)는 대상자의 체내에 삽입되고, 외부 센서(70)는 대상자의 피부에 배치되기 때문에, 2개의 센서 위치를 정확하게 정렬되지 못하면 데이터 통신이 원활하게 이루어지지 못한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 체내 삽입 센서(30)와 외부 센서(70)를 정확하게 정렬하여 원활한 데이터 통신이 이루어지도록 한다.

이와 같이, 체내 삽입 센서(30)와 외부 센서(70)를 정렬하기 위해서 외부 센서(70)는 체내 삽입 센서(30)의 측정 데이터를 수신하기 위한 통신부의 위치를 조절할 수 있는 다이얼이 포함될 수 있다.

예를 들어, 체내 삽입 센서(30)와 외부 센서(70)의 정렬도에 대한 정보를 제공하고, 외부 센서(70) 또는 단말로 다이얼을 어느정도 조절하도록 요청할 수 있다.

일 실시예로, 체내 삽입 센서(30)와 외부 센서(70)는 각각 제1 위치감지 센서, 제2 위치감지 센서가 포함될 수 있고, 외부 센서(70)의 통신부는 통신부의 위치를 미세 조정할 수 있는 위치조절 수단이 구비되어 있을 수 있다.

그리고, 외부 센서(70)의 프로세서(73)는 제1 위치감지 센서와 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과를 기반으로 하여 위치 상태 정보를 생성하고, 위치 상태 정보를 기반으로 체내 삽입 센서(30)의 통신부와 외부 센서(70)의 통신부의 위치 오차가 만회되도록 위치조절 수단을 제어할 수 있다.

외부 센서(70)의 프로세서(73)는 위와 같이 제1 위치감지 센서와 제2 위치감지 센서의 위치 감지 결과를 기반으로 위치 상태 정보를 생성하되, 위치 상태의 수치가 임계치를 초과하는 경우에는 외부 센서(70)의 위치가 체내 삽입 센서(30)로부터 너무 멀리 떨어진 것으로 판단하고 외부 센서(70)의 재배치를 요청할 수 있다.

위에서는 외부 센서(70)의 통신부가 위치조절 수단이 구비되어 있는 것으로 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 체내 삽입 센서(30)의 통신부에 위치조절 수단이 구비될 수도 있다.

또한, 상술한 위치 조절 방법은 외부 센서(70)와 체내 삽입 센서(30)의 위치를 정렬하는 다양한 방법 중의 하나의 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 센서의 측정 성능에 영향을 주지 않는 한에서 다양한 방법이 적용될 수 있다.

아래에서는 상술한 실시예 이외의 추가적인 실시예에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)의 체내 삽입 센서(30)는 정확도 향상을 위해서 복수 개의 측정 센서가 포함될 수 있으며, 온도, 습도 등을 측정할 수 있는 다양한 센서들이 추가로 구성될 수 있다.

위와 같이, 혈당 측정 장치(10)는 복수 개의 측정 센서가 적용될 수 있으며, 복수 개의 측정 센서로부터 측정된 데이터를 이용하여 측정 결과를 보정하는 보정 모듈이 더 포함될 수 있다.

보정 모듈은 정확도 향상을 위한 측정결과 보정 알고리즘이 구성되어, 복수 개의 측정 센서로부터 측정된 데이터, 또는 서로 다른 지표에 대한 측정 데이터를 이용하여 혈당 수치를 보정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 체내 삽입 센서(30)가 대상자의 체내에 삽입되었을 때, 대상자의 체내에서 안정화될 때까지 이물감이나 통증을 감소시키기 위한 수단이 필요하다.

따라서, 체내 삽입 센서(30)는 체내 안정화를 유도하는 물질이 코팅되거나, 캡슐형태로 삽입될 수 있다.

이와 같이, 체내 안정화 유도 물질이 코팅, 또는 캡슐형태로 삽입된 상태로 체내 삽입 센서(30)가 대상자의 체내에 삽입되면, 물질이 분해되면서 대상자의 이물감과 통증을 감소시켜, 체내 삽입 센서(300가 안정화될 때까지 대상자의 불편함을 해소하는 효과를 발휘하게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(10)는 혈당 산출 알고리즘을 이용하여, 공진주파수 변화와 혈당 변화의 상관관계를 기반으로 혈당 결과를 산출할 수 있다.

혈당 측정 장치는 피하의 유전율 변화에 대응하는 공진 주파수를 이용하여 혈당 수치를 계산하게 되는데, 다양한 이유로 체내 삽입 센서의 주변에 원하지 않는 주변 조직이 둘려쌓일 수 있으며, 이는 주변 조직층의 증가로 인해 유전율의 변화를 발생시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치는 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 공진주파수 값에서 다른 요인의 영향을 배제하기 위한 혈당 산출 알고리즘을 이용할 수 있다.

하지만, 위와 같은 혈당 산출 알고리즘에 한정되는 것은 아니며, 다른 요인의 영향을 배제하고 측정할 수 있는 센서 측정 기술을 적용할 수도 있다.

본 발명은 혈당 측정 장치에 관한 것으로, 혈당은 대상자가 섭취하는 음식물이 주요한 영향을 미치게 된다.

따라서, 대상자에게 대상자가 섭취하는 식사량을 계산하고, 이를 기초로 하여 대상자의 혈당 변화를 예측해주고 혈당을 관리해주는 서비스를 제공할 수 있다.

아래에서는, 대상자의 혈당 관리 서비스 제공 방법에 관하여 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 관리 서비스 제공 방법은 서버에 의해 수행되며, 자체적으로 제공하는 서비스 애플리케이션을 대상자의 단말에 설치하여 이용할 수 있다.

서버는 대상자 단말로 촬영된 식전 이미지와 식후 이미지를 수신한다.

이때, 식전 이미지는 대상자가 식사를 하기 전에 단말로 촬영한 이미지를 의미하고, 식후 이미지는 대상자가 식사를 마찬 후에 단말로 촬영한 이미지를 의미한다.

서버는 식전 이미지를 분석하여, 식전 이미지에 포함된 하나 이상의 음식물의 양, 부피를 계산하고, 식전 이미지에 포함된 각각의 음식물의 칼로리와 총 음식물의 칼로리를 계산할 수 있다.

그리고, 서버는 식후 이미지가 수신되면 식후 이미지와 식전 이미지를 분석하여 사용자가 섭취한 섭취량을 계산한다. 이를 이용하여, 서버는 대상자가 섭취한 총 칼로리, 당분 등을 계산하고, 이를 기초로 하여 대상자의 혈당 변화를 예측할 수 있다.

일 실시예로, 서버는 위와 같은 혈당 변화 예측값과 혈당 측정 장치(10)에서 측정되는 혈당값을 비교하여 측정 정확도를 계산할 수도 있다. (측정 정확도의 확보를 위해서, 대상자가 위 식사 말고 다른 음식물은 섭취하지 않았다고 가정하는 것이 바람직하다.)

일 실시예로, 서버는 혈당 측정 장치(10)에서 측정된 대상자의 현재 혈당값 또는 금일의 혈당값 변화 추이를 이용하여, 대상자의 단말로부터 식전 이미지가 수신되면, 대상자가 섭취해야 하는 식사량을 산출하여 식사량 제안 정보를 제공할 수 있다.

상세하게는, 대상자의 금일 혈당값, 혈당값 변화 추이가 이러하니, 식전 이미지에서 얼마만큼의 식사를 진행하라고 제안해주는 것을 의미한다.

예를 들어, 대상자의 해당일 혈당 수치 또는 혈당값 변화 추이가 좋지 않은 상황이라면, 제공된 식사(식전 이미지)를 모두 섭취하지 말고 일정량을 섭취하도록 제안하여 과한 식사를 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 서버는 위와 같이 계산된 대상자의 섭취량 정보를 이용하여 대상자의 식사량, 식습관을 제안하는 것 이외에도 운동, 활동량, 생활습관 등을 제안할 수 있다.

일 실시예로, 일정 시간(예: 1일, 일주일 등) 동안의 섭취량이 대상자의 평균 식사량보다 많은 경우에는 대상자에게 기초대사량이 증가되도록 하는 운동, 활동, 생활습관 등을 제안할 수 있다.

그리고, 서버는 대상자가 사용하는 웨어러블 기기(예: 스마트 워치 등)로부터 대상자의 생체 측정 데이터(예: 심박수, 산소포화도 데이터 등)를 수신하고, 이를 분석하여 혈당 관리에 활용할 수 있다.

구체적으로 예시하면, 대상자의 웨어러블 기기로부터 수신된 데이터를 이용하여 대상자의 평균 기초대사량을 산출하고, 대상자의 평균 식사량과 함께 분석하여 대상자의 혈당 수치가 높게 나오는 문제점을 분석하고, 분석된 문제점과 함께 이를 개선할 수 있는 팁을 제공할 수 있다.

일 실시예로, 혈당 측정 장치(10)는 측정된 대상자의 혈당값이 임계치 이상으로 급격하게 상승하거나, 혈당값의 변화 추이가 임계치 이상으로 급격하게 변화하는 경우 외부 센서 또는 대상자의 단말로 알람을 제공할 수 있다.

이때, 알람은 진동, 소리, 빛 등과 같이 대상자가 빠르게 식별할 수 있는 방식으로 제공될 수 있다.

이외에도, 서버는 대상자의 보호자 단말을 선택받을 수 있고, 알람을 제공하는 상황에서 보호자 단말로 함께 알람을 제공하여 대상자를 살피도록 할 수 있다.

이외에도, 대상자에게 혈당 수치에 대한 경고를 제공하는 방식이라면 무엇이든 적용될 수 있다.

일 실시예로, 혈당 측정 장치(10)는 모션 센서, 진동 센서, 자이로 센서 등과 같은 센서들이 포함되어 대상자의 움직임 데이터를 생성하여, 대상자의 움직임을 감지할 수 있다.

그리고, 혈당 측정 장치(10)는 기 설정된 시간동안 대상자의 움직임에 변화가 없는 경우에는 센서를 절전모드(수면모드)로 전환할 수 있다.

또한, 서버는 대상자가 착용하고 있는 웨어러블 기기로부터 측정되어 수신된 데이터를 함께 활용하여 대상자의 휴식, 수면 상태를 판단할 수도 있다.

이외에도, 서버는 혈당 측정 장치에서 측정된 대상자의 움직임 데이터, 웨어러블 기기로부터 측정된 생체 데이터 등을 수신하고, 이를 판단하여 대상자의 움직임, 생체 데이터 등이 불안정 상태로 판단되는 경우, 응급상황으로 인식하고 응급 알람을 발생시킬 수 있다.

또한, 혈당 측정 장치(10)는 외부 센서에 대상자의 체온을 측정할 수 있는 온도 센서를 더 구비하고, 측정된 온도값을 활용할 수도 있다.

일 실시예로, 반려동물에게 체내 삽입 센서(30)를 삽입하는 경우, 체내 삽입 센서(30)의 위치가 이동되지 않고, 고정할 수 있는 수단이 필요하다.

이를 위해서, 체내 삽입 센서(30)는 최초 삽입된 위치에 고정될 수 있도록 하는 고정 장치가 부가될 수 있다.

이외에도, 외부 센서(70)에서 체내 삽입 센서(30)와의 정렬 상태를 감지할 수 있는 위치 감지 센서가 더 구성될 수도 있고, 체내 삽입 센서(30)의 위치가 소정거리 이동되었다면 이동된 거리에 대한 정보를 제공하여, 외부 센서(70)의 위치 조정을 요청할 수도 있다.

또 다른 예로, 체내 삽입 센서(30)의 기울기가 지나치게 기울어졌거나, 위치가 임계치 이상으로 이동된 경우에는 단말로 알람 메시지를 제공하여 이를 바로잡거나 점검을 받도록 알려줄 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당 측정 장치(30)는 체내 삽입 센서(30)를 대상자의 신체 내부에 삽입하는 것이기 때문에, 특유의 삽입 장치, 삽입 방법이 추가될 수 있다.

이와 같은, 혈당 측정을 위한 센서를 체내에 삽입하는 장치, 방법은 대상자의 체내에 안정적으로 쉽게 센서를 삽입할 수 있는 구조, 방법이 적용될 수 있으며, 이외에도 삽입시에 체내 안정성을 개선시키기 위한 물질 등이 더 포함될 수도 있다.

이하는 추가적인 구성을 설명한다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 혈당 측정 장치
30: 체내 삽입 센서
33: 측정부
37: 통신부
70: 외부 센서
73: 프로세서
77: 통신부
100: 단말

Claims (4)

1. 대상자의 체내에 삽입되며, 특정 주파수의 전자기파를 방사하여 센서 주변의 글루코스로부터 반사된 신호를 측정하여 혈당을 측정하는 체내 삽입 센서; 및
   상기 체내 삽입 센서에 전력을 공급하고, 상기 체내 삽입 센서의 혈당 측정 데이터를 수신하는 적어도 하나의 외부 센서를 포함하는,
   혈당 측정 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 체내 삽입 센서는 상기 대상자의 혈관에서 조직 내 간질액으로 확산된 혈당에 대한 측정을 수행하는 것을 특징으로 하는,
   혈당 측정 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 외부 센서는 소정 간격으로 배치된 제1 외부 센서 및 제2 외부 센서를 포함하며, 상기 제1 외부 센서와 제2 외부 센서가 커플링 되어 상기 대상자의 피부 겉표면의 간질액 내 혈당 변화에 따른 전자기파를 측정하고,
   상기 체내 삽입 센서의 혈당 측정 데이터와 상기 측정된 전자기파를 이용하여 측정값의 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는,
   혈당 측정 장치.
   
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 대상자의 혈관 깊이까지 도달되는 전자기파를 방사하고, 상기 대상자의 혈관에 도달되어 반사된 신호를 측정하여 혈당을 측정하는 것을 특징으로 하는,
   혈당 측정 장치.
   

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