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KR101281169B1 - 체내 성분 측정용 비침습 프로브 및 이를 포함하는비침습적 체내 성분 측정 시스템 - Google Patents

체내 성분 측정용 비침습 프로브 및 이를 포함하는비침습적 체내 성분 측정 시스템 Download PDF

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KR101281169B1
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Abstract

본 발명은, 하나의 광원에서 발광된 입력광을 전송하는 입력광 전송부; 상기 입력광 전송부를 통한 입력광을 복수의 생체 입사광으로 분리하는 광 분리부; 상기 복수의 생체 입사광이 그와 동수(同數)인 서로 다른 생체의 측정점에 조사(照射)되도록, 상기 복수의 생체 입사광을 각각 집광(集光)하는 집광부; 및, 상기 복수의 생체 입사광 조사(照射)를 통하여 얻어진, 상기 측정점의 개수와 동수(同數)인 복수의 출력광을, 상기 출력광을 파장별로 분류하는 분광기(spectrometer)로 각각 전송하는 출력광 전송부;를 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브와, 이를 구비한 비침습적 체내 성분 측정 시스템을 제공한다.

Description

체내 성분 측정용 비침습 프로브 및 이를 포함하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템{Noninvasive probe for measuring at least a constituent of body fluids and system including the same}
본 발명은 비침습적 체내 성분 측정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 라만 분광법(Raman Spectroscopy)을 이용하여 체내 성분을 비침습적으로 측정하기 위한 시스템과, 상기 시스템에 포함된 비침습 프로브(probe)에 관한 것이다.
최근 생활환경이 크게 개선되고 삶의 여건이 좋아짐에 따라 개인의 건강에 대한 관심이 고조되고 있다. 그 결과 수시로 개인의 건강상태를 손쉽게 점검할 수 있는 가정용 의료기기들의 개발에 많은 연구들이 진행되어 오고 있으며 신제품들이 속속 개발되어지고 있다. 보통 정상인의 경우 생체 내에 존재하는 체액이 유기적으로 순환 및 조절되어 일정한 범위에서 양이 유지되도록 한다. 체액에는 혈액(blood), 뇨(urine), 간질액(interstitial fluid), 땀 등이 포함된다. 체액 내에 포함된 예컨대, 당(glucose), 헤모글로빈, 빌리루빈(bilirubin), 콜레스테롤, 알부민, 크레아티닌(creatinine), 단백질, 요소(urea) 등 체액 성분의 농도는 건강 상태를 알려주는 매우 중요한 변수로서, 이들은 체액 성분 측정의 측정은 주요 대상 이다.
생체가 어떠한 질환에 걸리게 되면 상기 체액 성분의 조성이나 양(quantity)에 변화가 일어나 위험한 상황에 직면할 수 있다. 예를 들어, 정상인의 혈당(blood glucose)농도는 식전에 80 mg/dl정도이고 식후에 120 mg/dl 정도인데, 생체는 이와 같은 혈당 농도를 유지하기 위해 식전 또는 식후에 췌장에서 적정량의 인슐린을 분비하게 하여 간장과 골격근 세포로 흡수되도록 한다.
그런데 질환적 원인이나 기타 다른 원인으로 췌장으로부터 정상 혈당 유지에 필요한 만큼의 인슐린이 생산되지 않는 경우, 혈액 내 과도한 양의 당(glucose)가 존재하게 되고, 이것이 원인이 되어 심장과 간 질환, 동맥경화증, 고혈압, 백내장, 망막출혈, 신경손상, 청력 손실, 시력 감퇴 등이 나타날 수 있고 심하면 사망할 수도 있다. 이러한 극단적인 결과가 나타나기 전에 생체내 체액 성분의 농도를 측정하여 건강 상태를 진단하는 것이 매우 중요하다.
체액 성분, 특히 혈액에 포함된 예컨대 혈당 등의 체액 성분의 농도 측정 방식은 혈액을 직접 채취하여 특정 체액 성분의 농도를 측정하는 침습적 방식과, 혈액을 채취하지 않고 측정하는 비침습적 방식이 있다. 상기 침습적 방식은 측정의 신뢰성이 높다는 장점이 있으나, 주사를 이용한 혈액 채취의 고통, 번거로움 및 질병 감염 위험이 크며, 체액 성분 측정용 스트립(strip), 주사기 등의 소모품이 사용되므로 경제적인 부담이 크다는 문제점이 있다.
비침습적으로 체액 성분을 측정하는 기술 중에서 라만 분광법(Raman Spectroscopy)을 이용하여 예컨대, 혈당과 같은 체액 성분을 측정하는 기술이 공지 되어 있다. 라만 분광법을 이용한 체액 성분 측정 기술에 의하면, 특정 파장의 광을 모세 혈관 등 생체의 특정 부분에 포커싱(focusing)하여 조사한 후, 당 분자(glucose molecule)에 의해 파장 변환된 라만 스펙트럼(Raman Spectrum)을 이용하여 혈당 농도를 측정한다.
이러한 라만 분광법을 이용한 체액 성분 측정 방법은 광 조사에 의해 얻어지는 라만 스펙트럼의 신호 크기가 작다는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여 인체에 입사되는 광 세기를 강하게 할 수 있으나 화상을 일으킬 수 있는 등 유해하므로 문제가 있다. 또한, 시간차를 두고 적어도 2회 이상 인체에 무해한 광을 조사하여 얻어진 복수의 라만 스펙트럼 신호를 이용하여 혈당 농도를 측정하는 방법도 있으나 측정 시간이 3분 이상 소요되어 오래 걸린다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 측정점에 동시에 광을 조사하여 복수의 라만 스펙트럼을 얻을 수 있는 체내 성분 측정용 비침습 프로브 및 이를 포함하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하나의 광원에서 발광된 입력광을 전송하는 입력광 전송부; 상기 입력광 전송부를 통한 입력광을 복수의 생체 입사광으로 분리하는 광 분리부; 상기 복수의 생체 입사광이 그와 동수(同數)인 서로 다른 생체의 측정점에 조사(照射)되도록, 상기 복수의 생체 입사광을 각각 집광(集光)하는 집광부; 및, 상기 복수의 생체 입사광 조사(照射)를 통하여 얻어진, 상기 측정점의 개수와 동수(同數)인 복수의 출력광을, 상기 출력광을 파장별로 분류하는 분광기(spectroscope)로 각각 전송하는 출력광 전송부;를 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브를 제공한다.
또한, 본 발명은 입력광을 발광하는 하나의 광원; 상기한 비침습 프로브; 상기 복수의 출력광 각각을 파장별로 분류하는 분광기(spectrometer); 상기 파장별로 분류된 복수의 출력광을 감지하여 그에 대응되는 전기적 신호를 발생하는 광 센싱 어레이(photo sensing array); 및, 상기 전기적 신호를 처리하여 생체 성분의 농도를 계측하는 프로세서;를 구비한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시 스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 비침습 프로브는, 상기 복수의 출력광에 포함된, 상기 입력광의 파장 대역과 동일한 파장 대역의 광 성분을 여과하기 위한 광 여과부를 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 여과부는 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 노치 필터(notch filter)를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 입력광 전송부는 하나의 광섬유 코어(optical fiber core)를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 출력광 전송부는 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 광섬유 코어를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 집광부는 상기 복수의 생체 입사광의 개수와 동수(同數)인 복수의 대물렌즈를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 분리부는 상기 입력광을 두 개의 생체 입사광으로 분리하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 분리부는 상기 입력광을 일부는 반사시키고, 나머지는 투과시키는 입력광 입사면을 구비한 빔 스플리터(beam splitter)를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 빔 스플리터는 상기 입력광 입사면의 반대측면에 상기 출력광을 반사시키는 출력광 반사면을 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 비침습 프로브는 상기 두 개의 생체 입사광 중 하나의 생체 입사광은 반사시키고, 상기 출력광은 투과시키는 선택 투과 미러(mirror)를 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 광원은 근적외광을 발광하는 LD(Laser Diode)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 LD는 파장이 785 nm에서 최대 광 세기를 나타내는 광을 발광하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 분광기는 파장 분광 소자를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 파장 분광 소자는 회절 격자(grating)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 센싱 어레이는 CCD 어레이(Charge Coupled Device Array)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 광 센싱 어레이는 광을 감지하는 다수의 픽셀(pixel)을 구비하고, 상기 다수의 픽셀은 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 픽셀 그룹으로 분류될 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 측정점에 동시에 광을 조사하여 복수의 라만 스펙트럼을 얻을 수 있으므로, 생체 성분 측정을 위해 조사되는 광 세기를 인체에 무해한 수준으로 유지할 수 있으며, 그럼에도 불구하고 빠른 측정 시간 신뢰성 있는 측정 결과를 얻을 수 있다.
또한, 복수의 측정점에 대하여 온도 또는 압력 등의 조건을 달리하여 동시에 광을 조사한다면 티슈 모듈레이션(Tissue Modulation)에 의한 더욱 신뢰성 있는 측정 결과를 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체내 성분 측정용 비침습 프로브 및 이를 포함하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체내 성분 측정용 비침습 프로브를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체내 성분 측정용 비침습 프로브를 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비침습적 체내 성분 측정 시스템을 도시한 구성도이며, 도 4는 도 3의 광 센싱 어레이의 광 입사면을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비침습적 체내 성분 측정 시스템(100)은 입력광(IL, 도 2 참조)을 발광하는 하나의 광원(101)과, 상기 입력광(IL)을 생체(10)의 서로 다른 복수의 측정점(M1, M2, 도 2 참조)에 조사하여 상기 측정점(M1, M2)의 개수와 동수(同數)인 복수의 출력광(OL1, OL2)을 얻기 위한 비침습 프로브(probe, 120)와, 상기 복수의 출력광(OL1, OL2) 각각을 파장별로 분류하는 분광기(spectrometer, 105)와, 상기 파장별로 분류된 복수의 출력광(OL1, OL2)을 감지하여 그에 대응되는 전기적 신호를 발생하는 광 센싱 어레이(photo sensing array, 110)와, 상기 전기적 신호를 처리하여 생체 성분의 농도를 계측하는 프로세서(116)를 구비한다.
구체적으로, 상기 체내 성분 측정 시스템(100)은 라만 분광법(Raman Spectroscopy)를 이용하여 혈당의 농도를 계측할 수 있는 것이다. 상기 출력광(OL1, OL2)으로부터 혈당 농도를 파악하기에 적합한 복수의 라만 스펙트럼을 얻을 수 있도록, 상기 광원(101)은 근적외광을 발광하는 LD(laser diode)를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 LD는 파장이 785 nm에서 최대 광 세기를 나타내는 광을 발광하는 LD일 수 있다. LD는 예컨대 LED 등의 다른 발광 소자에 비하여 광의 파장 대역(bandwidth)이 좁아서 라만 분광법에 적용하기에 적합하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 비침습 프로브(120)는 광원(101, 도 3 참조)에서 발광한 입력광(IL)을 전송하는 입력광 전송부(140)와, 상기 입력광 전송부(140)를 통한 입력광(IL)을 측정점(M1, M2)의 개수와 동수(同數)인 복수의 생체 입사광으로 분리하는 광 분리부(125)와, 상기 복수의 생체 입사광이 상기 복수의 측정점(M1, M2)에 조사(照射)되도록, 상기 복수의 생체 입사광을 각각 집광(集光)하는 집광부(130); 및, 상기 복수의 생체 입사광 조사(照射)를 통하여 얻어진, 상기 측정점(M1, M2)의 개수와 동수(同數)인 복수의 출력광(OL1, OL2)을 분광기(105, 도 3 참조)로 각각 전송하는 출력광 전송부(145)를 구비한다. 또한, 상기 비침습 프로브(120)는 상기 복수의 출력광(OL1, OL2)에 포함된, 상기 입력광(IL)의 파장 대역과 동일한 파장 대역의 광 성분을 여과하기 위한 광 여과부(135)를 더 구비한다.
도면에 도시된 비침습 프로브(120)는 생체(10)의 두 개의 측정점에 생체 입사광을 조사하여 두 개의 라만 스펙트럼을 얻을 수 있는 프로브이지만, 본 발명은 그보다 많은 개수의 라만 스펙트럼을 얻을 수 있는 프로브를 포함한다. 도면에 도 시된 생체(10)는 구체적으로 손가락이지만, 이는 일 예에 불과하며, 팔뚝 등 인체의 다른 부분에 대해서도 본 발명의 비침습 프로브(120)를 이용한 측정이 가능하다. 바람직하게는, 상기 제1 측정점(M1)과 제2 측정점(M2)은 모세혈관이 많이 분포된 진피(dermis)에 설정된다.
하나의 입력광(IL)을 전송할 수 있도록 상기 입력광 전송부(140)는 하나의 광섬유 코어(optical fiber core, 141)를 구비하는 입력광 케이블(143)을 포함한다. 상기 입력광 케이블(143)은 광원(101, 도 3 참조)과 프로브 하우징(121)을 연결한다. 상기 출력광 전송부(145)는 출력광(OL1, OL2)의 개수와 동수(同數)인 두 개의 광섬유 코어(146, 147)를 구비하는 출력광 케이블(148)을 포함한다. 상기 출력광 케이블(148)은 상기 프로브 하우징(121)과 분광기(105, 도 3 참조)를 연결한다.
상기 광 분리부(125)는 입력광용 광섬유 코어(141)의 말단(141a)에서 출사되는 상기 입력광(IL)을 두 개의 생체 입사광으로 분리하는 빔 스플리터(beam splitter, 126)를 구비한다. 상기 빔 스플리터(126)는 입력광(IL)의 일부, 바람직하게는 입력광(IL) 광 세기의 대략 절반은 반사시키고, 나머지는 투과시키는 입력광 입사면(126a)를 구비한다. 상기 빔 스플리터(126)를 투과한 입력광(IL)의 일부가 제1 생체 입사광이 되고, 상기 빔 스플리터(126)에 의해 반사된 입력광(IL)의 나머지 일부가 제2 생체 입사광이 된다. 상기 입력광용 광섬유 코어의 말단(141a)과 빔 스플리터(126) 사이에는 상기 말단(141a)에서 출사되는 입력광(IL)을 평행하게 하는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens, 123)가 마련된다.
상기 집광부(130)는 상기 빔 스플리터(126)에 의해 분리된 복수의 생체 입사광의 개수와 동수(同數)인 복수의 대물렌즈(131, 132)를 구비한다. 도 2에 도시된 비침습 프로프(120)에서 대물렌즈(131, 132)는 한 쌍 구비된다. 제1 대물렌즈(131)는 상기 제1 생체 입사광을 제1 측정점(M1)에 집광(集光)시키며, 제2 대물렌즈(132)는 상기 제2 생체 입사광을 제2 측정점(M2)에 집광시킨다.
상기 비침습 프로브(120)는 상기 제2 생체 입사광의 광로를 제2 대물렌즈(132)를 향하도록 전환시키는 선택 투과 미러(134)를 더 구비한다. 상기 선택 투과 미러(134)는 상기 제2 생체 입사광은 반사시키고, 제2 측정점(M2)으로부터의 제2 출력광(OL2)은 투과시킨다. 이러한 특성은 상기 선택 투과 미러(134)의 광 입사면(134a)에 생체 입사광의 파장 대역과 같은 파장 대역의 광은 반사시키고, 라만 스펙트럼의 파장 대역과 같은 파장 대역의 광은 투과시킬 수 있는 물질을 코팅(coating)하여 얻을 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 생체 입사광의 파장 대역은 입력광(IL)과 동일한 785 nm 정도이며, 스톡스(Stocks) 산란에 의한 라만 스펙트럼의 파장 대역은 입력광(IL)의 파장 대역보다 길다.
상기 제1 측정점(M1)에 조사(照射)된 제1 생체 입사광에 의해 생체(10) 외부로 산란되어 나온 제1 출력광(OL1)은 제1 대물렌즈(131)를 통해 평행하게 진행하나, 상기 빔 스플리터(126)에 의해 반사되어 방향 전환된다. 상기 제1 출력광(OL1)을 반사시키기 위하여 상기 빔 스플리터(126)는 상기 입력광 입사면(126a)의 반대측면에 출력광(OL1)을 반사시킬 수 있는 출력광 반사면(126b)을 구비한다. 한편, 상기 제2 측정점(M2)에 조사된 제2 생체 입사광에 의해 생체(10) 외부로 산란되어 나온 제2 출력광(OL2)은 제2 대물렌즈(132)를 통해 평행하게 진행하고, 상기 선택 투과 미러(134)를 투과한다.
도 2에 도시된 바람직한 실시예에서 상기 광 여과부(135)는 상기 두 개의 출력광(OL1, OL2)의 개수와 동수(同數)인 두 개의 노치 필터(notch filter, 136, 137)를 구비한다. 제1 노치 필터(136)는 빔 스플리터(126)에 의해 방향 전환된 제1 출력광(OL1)의 광로 상에 위치하여 입력광(IL)의 파장 대역과 동일한 대략 785 nm 파장 대역의 광을 투과되지 않게 흡수한다. 제2 노치 필터(137)는 상기 선택 투과 미러(134)를 투과한 제2 출력광(OL2)의 광로 상에 위치하여 입력광(IL)의 파장 대역과 동일한 대략 785 nm 파장 대역의 광을 투과되지 않게 흡수한다.
상기 비침습 프로브(120)는 제1 노치 필터(136)를 투과한 제1 출력광(OL1)을 제1 출력광용 광섬유 코어(146)의 말단(146a)으로 집광(集光)시키는 제1 출력광 집광렌즈(138)와, 제2 노치 필터(137)를 투과한 제2 출력광(OL2)을 제2 출력광용 광섬유 코어(147)의 말단(147a)으로 집광(集光)시키는 제2 출력광 집광렌즈(139)를 더 구비한다.
제1 및 제2 노치 필터(136, 137)에 의해 입력광(IL)의 광 성분이 제거된 제1 및 제2 출력광(OL1, OL2)은 제1 및 제2 출력광용 광섬유 코어(146, 147)를 통해 각각 분광기(105)로 전송된다.
도 3을 다시 참조하면, 상기 분광기(105)는 제1 및 제2 출력광(OL1, OL2)의 광로를 전환하기 위한 거울들(106, 107, 108)과, 상기 출력광들(OL1, OL2)의 광로 상에 배치된 파장 분광 소자(109)를 구비한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 상 기 파장 분광 소자(109)는 회절 격자(grating)일 수 있다. 상기 제1 및 제2 출력광(OL1, OL2)은 서로 간섭되지 않게 적절히 이격된 광로를 따라 각각 분광되어 광 센싱 어레이(110)에 입사된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 광 센싱 어레이(110)는 CCD 어레이(Charge Coupled Device Array)일 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 광 센싱 어레이(110)의 광 입사면은 광을 감지하는 다수의 픽셀(pixel, 112)을 구비한다. 상기 다수의 픽셀(112)은 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 픽셀 그룹으로 분류된다. 도시된 실시예에서 두 개의 출력광(OL1, OL2)에 대응되게 두 개의 픽셀 그룹(i, ii)으로 분류된다. 상기 제1 픽셀 그룹(i)의 픽셀(112)을 통해서 제1 출력광(OL1)이 파장별로 분류되어 감지되고, 제2 픽셀 그룹(ii)의 픽셀(112)을 통해서 제2 출력광(OL2)이 파장별로 분류되어 감지될 수 있다.
상기 광 센싱 어레이(110)는 호스트 컴퓨터(115)와 전기적으로 연결되고, 상기 호스트 컴퓨터(115) 내부의 프로세서(116)가 상기 광 센싱 어레이(110)로부터 입력된 각 출력광(OL1, OL2)의 분광에 대응되는 전기적 신호를 분석하여, 예컨대 혈당과 같은 생체 성분의 농도를 계측한다.
도 5a는 도 2의 제1 측정점에 레이저를 조사하여 얻어진 라만 스펙트럼(Raman spectrum)의 일 예를 도시한 그래프이고, 도 5b는 도 2의 제2 측정점에 레이저를 조사하여 얻어진 라만 스펙트럼(Raman spectrum)의 일 예를 도시한 그래프이다.
광 센싱 어레이(110)의 제1 픽셀 그룹(i)에 의해 감지되어 변환된 전기적 신 호가 프로세서(116)에 의해 처리되어 도 5a에 도시된 바와 같은 라만 스펙트럼이 얻어질 수 있고, 제2 픽셀 그룹(ii)에 의해 감지되어 변환된 전기적 신호가 프로세서(116)에 의해 처리되어 도 5b에 도시된 바와 같은 라만 스펙트럼이 얻어질 수 있다.
이렇게 얻어진 복수의 라만 스펙트럼을 프로세서(116)에 의해 처리하여, 예컨대 혈당과 같은 생체 성분의 농도를 계측한다. 생체 성분의 농도를 계측하는 방법은 다양하다. 예컨대, 복수의 라만 스펙트럼을 모두 합한 스펙트럼을 이용하여 계측할 수도 있고, 얻어진 복수의 라만 스펙트럼 중에서 명백히 오류(error)로 인정되는 라만 스펙트럼은 제외하고 나머지 라만 스펙트럼들만을 합한 스펙트럼을 이용하여 계측할 수도 있다. 또는, 복수의 측정점에 대하여 온도 또는 압력 등의 조건을 달리한 상태에서 복수의 라만 스펙트럼을 얻어내고, 이들의 차분 스펙트럼(differential spectrum)을 이용하여 생체 성분의 농도를 계측할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체내 성분 측정용 비침습 프로브를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 체내 성분 측정용 비침습 프로브를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비침습적 체내 성분 측정 시스템을 도시한 구성도이다.
도 4는 도 3의 광 센싱 어레이의 광 입사면을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5a는 도 2의 제1 측정점에 레이저를 조사하여 얻어진 라만 스펙트럼(Raman spectrum)의 일 예를 도시한 그래프이고, 도 5b는 도 2의 제2 측정점에 레이저를 조사하여 얻어진 라만 스펙트럼(Raman spectrum)의 일 예를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...체내 성분 측정 시스템 101 ...광원
105 ...분광기 109 ...파장 분광 소자
110 ...광 센싱 어레이 116 ...프로세서
120 ...비침습 프로브 125 ...광 분리부
126 ...빔 스플리터 130 ...집광부
134 ...선택 투과 미러 135 ...광 여과부
136, 137 ...노치 필터 140 ...입력광 전송부
145 ...출력광 전송부 141, 146, 147 ...광섬유 코어

Claims (26)

  1. 하나의 광원에서 발광된 입력광을 전송하는 입력광 전송부;
    상기 입력광 전송부를 통한 입력광을 복수의 생체 입사광으로 분리하는 광 분리부;
    상기 복수의 생체 입사광이 그와 동수(同數)인 서로 다른 생체의 측정점에 조사(照射)되도록, 상기 복수의 생체 입사광을 각각 집광(集光)하는 집광부; 및,
    상기 복수의 생체 입사광 조사(照射)를 통하여 얻어진, 상기 측정점의 개수와 동수(同數)인 복수의 출력광을, 상기 출력광을 파장별로 분류하는 분광기(spectrometer)로 각각 전송하는 출력광 전송부;를 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 출력광에 포함된, 상기 입력광의 파장 대역과 동일한 파장 대역의 광 성분을 여과하기 위한 광 여과부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 광 여과부는 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 노치 필터(notch filter)를 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로 브.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 입력광 전송부는 하나의 광섬유 코어(optical fiber core)를 구비하는 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 출력광 전송부는 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 광섬유 코어를 구비하는 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 복수의 생체 입사광의 개수와 동수(同數)인 복수의 대물렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 광 분리부는 상기 입력광을 두 개의 생체 입사광으로 분리하는 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광 분리부는 상기 입력광을 일부는 반사시키고, 나머지는 투과시키는 입력광 입사면을 구비한 빔 스플리터(beam splitter)를 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 상기 입력광 입사면의 반대측면에 상기 출력광을 반사시키는 출력광 반사면을 더 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 두 개의 생체 입사광 중 하나의 생체 입사광은 반사시키고, 상기 출력광은 투과시키는 선택 투과 미러(mirror)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 체내 성분 측정용 비침습 프로브.
  11. 입력광을 발광하는 하나의 광원; 상기 입력광을 생체의 서로 다른 복수의 측정점에 조사하여 상기 측정점의 개수와 동수(同數)인 복수의 출력광을 얻기 위한 비침습 프로브(probe); 상기 복수의 출력광 각각을 파장별로 분류하는 분광기(spectrometer); 상기 파장별로 분류된 복수의 출력광을 감지하여 그에 대응되는 전기적 신호를 발생하는 광 센싱 어레이(photo sensing array); 및, 상기 전기적 신호를 처리하여 생체 성분의 농도를 계측하는 프로세서;를 구비하고, 상기 비침습 프로브는,
    상기 입력광을 전송하는 입력광 전송부; 상기 입력광 전송부를 통한 입력광을 상기 측정점의 개수와 동수(同數)인 복수의 생체 입사광으로 분리하는 광 분리부; 상기 복수의 생체 입사광이 상기 복수의 측정점에 조사(照射)되도록, 상기 복수의 생체 입사광을 각각 집광(集光)하는 집광부; 및, 상기 복수의 생체 입사광 조사(照射)를 통하여 얻어진, 상기 측정점의 개수와 동수(同數)인 복수의 출력광을 상기 분광기(spectrometer)로 각각 전송하는 출력광 전송부;를 구비한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 비침습 프로브는, 상기 복수의 출력광에 포함된, 상기 입력광의 파장 대역과 동일한 파장 대역의 광 성분을 여과하기 위한 광 여과부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 광 여과부는 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 노치 필터(notch filter)를 구비한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 입력광 전송부는 하나의 광섬유 코어(optical fiber core)를 구비하는 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 출력광 전송부는 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 광섬유 코어를 구비하는 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 집광부는 상기 복수의 생체 입사광의 개수와 동수(同數)인 복수의 대물렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 광 분리부는 상기 입력광을 두 개의 생체 입사광으로 분리하는 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 광 분리부는 상기 입력광을 일부는 반사시키고, 나머지는 투과시키는 입력광 입사면을 구비한 빔 스플리터(beam splitter)를 구비한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 빔 스플리터는 상기 입력광 입사면의 반대측면에 상기 출력광을 반사시키는 출력광 반사면을 더 구비한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 두 개의 생체 입사광 중 하나의 생체 입사광은 반사시키고, 상기 출력광은 투과시키는 선택 투과 미러(mirror)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  21. 제11 항에 있어서,
    상기 광원은 근적외광을 발광하는 LD(Laser Diode)를 포함한 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 LD는 파장이 785 nm에서 최대 광 세기를 나타내는 광을 발광하는 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  23. 제11 항에 있어서,
    상기 분광기는 파장 분광 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 파장 분광 소자는 회절 격자(grating)인 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  25. 제11 항에 있어서,
    상기 광 센싱 어레이는 CCD 어레이(Charge Coupled Device Array)인 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
  26. 제11 항에 있어서,
    상기 광 센싱 어레이는 광을 감지하는 다수의 픽셀(pixel)을 구비하고, 상기 다수의 픽셀은 상기 복수의 출력광의 개수와 동수(同數)인 복수의 픽셀 그룹으로 분류된 것을 특징으로 하는 비침습적 체내 성분 측정 시스템.
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