KR101009284B1 - 다기능 휴대용 진단 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다기능 휴대용 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 하나 이상의 각기 파장이 다른 단색 파장 광원과 하나 이상의 포토센서를 이용해 흡광량을 산출하고 산출된 흡광량을 이용해 농도를 계산하는 다양한 진단이 가능한 다기능 휴대용 진단 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다기능 휴대용 진단기기 및 진단방법은 하나 이상의 단색 파장 광원과 광원으로부터 검사시료를 투과하는 빛의 양을 검출하는 하나 이상의 포토센서; 상기 포토센서에서 출력되는 신호 중 하나를 선택하는 멀티플렉서; 상기 멀티플렉서에서 선택한 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 사용자가 원하는 진단기능, 나이 또는 성별 중 어느 하나 이상 선택할 수 있는 하나 이상의 스위치로 이루어진 입력부; 상기 입력부에 의해 입력받은 진단기능에 대응하는 광원구동신호를 광원 구동부에 송신하고 상기 포토센서에 의해 검출된 빛의 변화량을 흡광도로 산출하고 산출된 흡광도를 농도로 계산하여 계산된 농도를 수치나 그래프로 표시부에 나타낼 수 있게 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에서 수신한 구동신호를 이용해 구동신호에 대응하는 광원을 구동시키는 광원 구동부;를 포함함에 기술적 특징이 있다.
휴대용, 단색 파장 광원, 포토센서, 진단
Description
본 발명은 다기능 휴대용 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 하나 이상의 각기 파장이 다른 단색 파장 광원과 하나 이상의 포토센서를 이용해 흡광량을 산출하고 산출된 흡광량을 이용해 농도를 계산하는 다양한 진단이 가능한 다기능 휴대용 진단 시스템에 관한 것이다.
일반적인 체액 성분의 임상화학적 분석방법은 특정 효소와의 반응에서 생성된 생성물의 발색반응을 비색법에 의해 측정한다. 비색법은 유색물질을 통과한 광선의 %로서 흡수하는 물질의 농도를 측정하는 것으로 다음과 같은 투과도와 흡광도의 관계가 성립된다.
여기서 I는 시료를 투과하여 나온 빛의 세기, I0는 입사한 빛의 세기를 나타낸다. 따라서, 투과도와 흡광도와의 관계는 다음과 같다.
또한, 흡광도는 그 용액의 농도에 비례한다는 Beer의 법칙과 단색광이 어떤 착색물질을 통과할 때 흡광도는 액층의 두께에 비례한다는 Lambert의 법칙을 조합한 Beer-Lambert의 법칙을 따르고 있다.
여기서 ε는 몰흡광계수, b는 액층의 두께, c는 용액의 농도를 나타낸다. 그러므로 수학식 2와 수학식 1은 다음과 같은 관계가 성립된다.
종래의 진단 시스템에서는 피측정물이 흡수되기 쉬운 파장의 광원과 흡수되기 어려운 파장의 광원을 이용하여 각 파장의 흡광량을 산출하여 체액성분을 측정하거나 복수 개의 단색 파장 광원을 이용하여 시료에서 반사되는 광량 및 스펙트럼 변화를 측정하였다. 그러나 상기 언급한 종래기술은 한번에 한 종류의 진단만 분석 할 수 있는 기술로서 한번에 여러 종류의 진단을 분석할 수 있는 본 발명의 기술과는 상이한 차이점이 존재한다.
또한, 각 광원에 대응하는 필터와 광원에서 조사되는 빛을 검사시료에 이끌기 위한 광학 유니트와 빛을 굴절시키는 빔스플리터와 검사시료를 투과한 광을 집광하는 집광렌즈를 구비해야 하므로 그 구조가 복잡하여 휴대하기 어려운 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 파장이 각기 다른 단색 파장 광원들을 이용하여 동시에 다양한 진단이 가능한 다기능 휴대용 진단시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 각 광원에서 검출된 광량을 따로 처리하지 않고 멀티플렉서를 이용하여 선택된 신호를 처리하여 구조가 간단해지므로써 휴대가 가능한 다기능 휴대용 진단시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 하나 이상의 단색 파장 광원과 광원으로부터 검사시료를 투과하는 빛의 양을 검출하는 하나 이상의 포토센서; 상기 포토센서에서 출력되는 신호 중 하나를 선택하는 멀티플렉서; 상기 멀티플렉서에서 선택한 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 사용자가 원하는 진단기능, 나이 또는 성별 중 어느 하나 이상 선택할 수 있는 하나 이상의 스위치로 이루어진 입력부; 상기 입력부에 의해 입력받은 진단기능에 대응하는 광원구동신호를 광원 구동부에 송신하고 상기 포토센서에 의해 검출된 빛의 변화량을 흡광도로 산출하고 산출된 흡광도를 농도로 계산하여 계산된 농도를 수치나 그래프로 표시부에 나타낼 수 있게 제어하는 제어부; 및 상기 제어부에서 수신한 구동신호를 이용해 구동신호에 대응하는 광원을 구동시키는 광원 구동부;를 포함하는 다기능 휴대용 진단기기 에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 광원은 각각 출력되는 파장이 다른 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 상기 포토센서는 광에너지를 전기에너지로 변환하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 검사시료의 흡광량을 산출하여 함유물의 농도를 측정하것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 상기 데이터베이스에 저장된 나이 또는 성별 기준데이터 중 상기 입력부에 의해 선택된 기준데이터를 참조하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부는 함유물의 농도를 상기 선택된 기준데이터와 비교하여 최처지, 기준치 또는 최고치 중 어느 하나 이상을 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 포토센서에서 출력된 신호를 증폭하는 전치 증폭기를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 상기 멀티플렉서에서 선택된 신호를 증폭하는 메인 증폭기를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 상기 나이 또는 성별에 따른 기준데이터를 저장하는 데이터베이스부를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 상기 아날로그/디지털 변환기에 의해 변환된 디지털 신호와 제어부에 의해 처리된 신호를 저장하는 메모리부를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 입력부에 의해 진단기능, 성별 또는 나이 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계; 포토센서에 의해 검출된 광량의 유효성을 구분하 여 정상 신호인지 아닌지를 판단하는 단계; 검증된 신호 파형을 아날로그/디지털 변환기를 통해 디지털 처리하여 메모리에 저장하는 단계; 제어기에 의해 변환된 디지털 신호를 수치나 그래프 형식으로 처리하는 단계; 수치나 그래프 형식으로 처리된 신호를 메모리에 저장하는 단계; 메모리부에 저장된 신호를 입력부에 의해 선택된 성별 또는 나이 기준데이터와 비교하여 최처치,기준치,최고치로 표시하는 단계;를 포함하는 다기능 휴대용 진단방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 은 파장이 각기 다른 단색 파장 광원들을 이용함으로써 동시에 다양한 진단이 가능한 장점이 있고, 멀티플렉서를 이용하여 선택된 신호를 처리함으로써 구조가 간단해지므로 휴대가 가능한 현저하고도 유리한 효과가 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 휴대용 진단기기의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 광원(100), 포토센서(300), 큐벳(200), 전치 증폭기(400) 멀티플렉서(500), 메인 증폭기(600), 아날로그/디지털 변환기(700), 입력부(800), 제어부(900), 광원 구동부(1000), 표시부(1100)로 구성되어 있다.
광원(100)은 단색파장의 발광다이오드(LED)들로 구성되어 포토센서(300)에 대면하여 빛을 인가한다. 각 광원(100)으로부터 조사되는 빛의 파장은 피측정체 각각의 흡광 특성에 근거하여 결정한다.
예를 들어, 제 1광원으로부터 조사되는 빛의 파장인 제 1파장은 요산에 의한 흡광도가 높고, 제 2광원으로부터 조사되는 빛의 파장인 제 2파장은 당에 의한 흡광도가 높으며, 제 3광원으로부터 조사되는 빛의 파장인 제 3파장은 콜레스테롤에 의한 흡광도가 높다. 즉, 검사하고자 하는 피측정체의 종류에 따라 흡광도가 높은 파장의 광원을 사용하면 되므로, 원하는 피측정체의 종류에 따라 광원을 구비하면 된다. 그러므로 사용자의 요구에 맞는 진단기기를 제공할 수 있다.
그리고 사용되는 발광다이오드의 분석파장은 검사시료를 흡광강도계로 분석하여 최적 파장을 획득하여 사용한다.
포토센서(300)는 회로기판에 장착되며, 광원(100)으로부터 진단할 검사시료를 투과하는 빛의 양을 감지하여 전치 증폭기(400)로 전달한다. 포토센서(300)가 수신한 빛의 양은 아날로그 신호로 전치 구동기(400)에 의해 1차 증폭되며, 포토센서(300)로 사용되는 센서는 포토다이오드이다. 포토다이오드는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광센서의 일종이며, 형성된 전기 에너지의 크기를 측정함으로써 검사시료를 투과한 빛의 양을 측정할 수 있다. 이때, 빛의 양을 측정할 수 있는 센서는 포토센서(300)로 사용될 수 있다.
전치 증폭기(400)은 포토센서(300)가 수신한 아날로그 신호를 증폭하여 멀티플렉서(500)로 송신하며, 증폭된 아날로그 신호는 멀티플렉서(500)에 의해 처리될 순서가 정해진다. 멀티플렉서(500)은 복수의 입력 신호 중 하나를 선택하여 출력회로로 내보내 주는 기능의 데이터 선택 논리회로를 말한다. 즉, 멀티플렉서를 이용하여 검사하고자하는 신호를 사용자가 원하는 순서대로 처리할 수 있게 해준다.
멀티플렉서(500)에 의해 순서가 정해진 아날로그 신호는 메인 증폭기(600)에 의해 다시 한번 증폭되어 아날로그/디지털 변환기(700)에 의해 디지털 신호로 변환된다. 메모리부, 데이터베이스부를 포함한 제어부(900)는 포토센서(300)에 의해 감지된 빛의 양의 변화량을 데이터화하여 제어부(900)의 데이터베이스에 기저장되어 있는 기준광의 데이터와 비교하여 검출된 신호가 정상신호인지 아닌지를 판단한다.
정상신호로 판단된 데이터는 검사시료를 통과한 후의 빛의 양을 필요한 자료로 가공하여 수치화한 후, 표시부를 통하여 외부로 출력한다. 이러한 출력은 LCD를 이용한 디스플레이뿐만 아니라 프린터 등의 장비를 통한 출력 등 어떠한 형태로도 가능하다.
또한, 제어부(900)는 입력부(800)을 통해 측정하고자하는 파장대를 선택하게 되면 선택된 광원(100)이 발광하도록 광원 구동부(1000)에 구동신호를 송신하게 되며, 구동신호를 수신한 광원 구동부(1000)는 선택된 광원(100)으로 파워를 공급하게 된다.
입력부(800)는 측정하고자하는 진단기능 버튼을 통해 측정하고자하는 파장대의 광원(100)을 선택하며, 성별, 나이를 선택할 수 있는 셋팅버튼으로 구성되며, 사용자에 의해 선택된 진단기능과 성별, 나이는 제어부(900)로 송신된다. 송신된 성별, 나이에 따라 데이터베이스에 기저장된 기준데이터를 비교하여 대응하는 데이터를 추출하여 성별, 나이에 따라 기준치, 최저지, 최고치를 산출하여 표시부에 수치화하거나 그래프화하여 디스플레이한다.
메모리부는 디지털 신호로 변환된 신호와 제어부에 의해 처리된 신호를 저장되며, 원할 때마다 저장된 신호를 다시 제어부(900)로 불러들여 사용자에게 현재 상태와 과거 상태를 비교할 수 있도록 해준다. 메모리부에 사용되는 메모리는 내용을 기록하거나 기억된 내용의 삭제가 가능한 EPROM 등을 사용한다.
데이터베이스는 기준광의 파장을 데이터화하여 저장하여 포토센서(300)에 의해 검출된 파장과 비교하여 정상신호인지 구별할 수 있도록 하며, 성별과 나이에 따른 피측정체의 기준데이터(농도의 기준치, 최저치, 최고치)를 저장하여, 입력부(900)를 통해 입력되는 정보인 성별과 나이에 대응되는 성별과 나이의 기준 데이터를 추출하여 제어부(900)로 전송한다.
도 2는 본 발명에 따른 다기능 휴대용 진단기기의 전체 구조도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다기능 휴대용 진단기기는 광원(100)의 발광 다 이오드와 포토센서(300)의 포토다이오드 사이에 진단하고자하는 검사시료를 담은 큐벳(200)이 배열되도록 구성되어 있다. 큐벳(200)은 전체 부피가 100uL이며 일회용으로 사용되고 재질은 투명한 플라스틱으로 제작된다. 또한 큐벳(200)의 마개는 고무로 제작되어 채취한 샘플을 1회용 주사기로 주입할 수 있다. 상단의 메인스위치는 진단기기의 표시부(1100)를 포함한 진단기기에 전원을 공급하게 된다.
진단기기 일측면에는 각 파장에 해당하는 하나 이상의 스위치가 구비되어, 측정항목에 따라 선택할 수 있도록 하며, 나이, 성별을 선택할 수 있는 스위치가 구비되어 있다.
진단할 검사시료를 담은 큐벳(200)을 광원(100)과 포토센서(300) 중간에 위치시킨 후, 광원(100)에 전압을 인가하면 진단하고자 하는 목적에 따라 광의 파장이 다르게 조사되고, 검사시료의 농도에 달라지는 빛의 투과율에 따른 출력레벨의 차가 발생된다. 즉, 진단할 시료들을 통과하여 포토다이오드에 도달하는 빛의 양에 따라 츨력레벨의 차가 발생된다. 이에 따라, 포토다이오드에 흐르는 전류 차가 발생되어 최종적으로 출력레벨의 전압도 차이가 나게 된다.
따라서, 포토센서(300)의 출력레벨에 따른 전압 차에 대한 측정데이터를 제어부에서 읽어들인 후, 흡광도를 산출하고 농도를 계산하여 계산된 농도를 데이터베이스의 기준 데이터와 비교, 분석함으로써 진단을 내릴 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 다기능 휴대용 진단기기의 진단방법 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 입력부를 통해 입력되는 의해 진단기능과 성별, 나이가 제어부로 전송되면(S310) 제어부는 진단기능에 대응하는 광원의 구동신호를 광원 구 동부에 송신하여 광원에 전압을 인가한다. 전압이 인가된 광원과 포토센서 사이에 위치된 검사시료를 통과한 빛의 세기를 포토센서에 의해 검출한다(S320).
포토센서에 의해 검출된 광량의 유효성을 구분하여 정상 신호인지 아닌지를 판단하는 신호 유효성 검증단계를 수행한다(S330). 신호 유효성 검증단계는 데이터베이스에 기저장된 기준광 데이터인 광원의 파장과 데이터화 된 포토센서에 의해 검출된 빛의 파장을 비교하여 두 파장이 같은 경우 정상신호 판단하고 다를 경우 비정상신호로 판단하는 단계이다.
신호 유효성 단계에서 정상신호로 검증된 신호 파형을 아날로그/디지털 변환기를 통해 디지털 처리하여 메모리에 저장한다(S340). 메모리에 저장된 디지털 신호를 제어기에 의해 흡광도를 산출하여 농도를 계산한다(S350). 계산된 농도는 입력부에 의해 선택된 성별, 나이와 대응되는 데이터베이스의 성별, 나이 기준데이터와 비교하여 처리된 신호를 메모리에 저장한다(S360).
메모리에 저장된 신호를 입력부에 의해 선택된 성별, 나이 기준데이터와 비교하여 최처치, 기준치, 최고치로 수치나 그래프로 변환하여 표시부에 표시한다(S370). 이때, 변환된 수치나 그래프는 메모리부에 저장되어, 사용자가 원할 때 언제든지 다시 표시부로 불러올 수 있으며, 현재 측정결과와 과거 측정결과를 비교할 있도록 하여, 사용자의 건강 상태의 변화를 파악할 수 있도록 한다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양 한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 다기능 휴대용 진단기기의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 다기능 휴대용 진단기기의 전체 구조,
도 3은 본 발명에 따른 다기능 휴대용 진단기기의 진단방법 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광원 200: 큐벳
300: 포토센서 400: 전치 증폭기
500: 멀티플렉서 600: 메인 증폭기
700: 아날로그/디지털 변환기 800: 입력부
900: 제어부 1000: 광원 구동부
1100: 표시부
Claims (11)
- 하나 이상의 단색 파장 광원과 광원으로부터 검사시료를 투과하는 빛의 양을 검출하는 하나 이상의 포토센서;상기 포토센서에서 출력되는 신호 중 하나를 선택하는 멀티플렉서;상기 멀티플렉서에서 선택한 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기;사용자가 원하는 진단기능, 나이 또는 성별 중 어느 하나 이상 선택할 수 있는 하나 이상의 스위치로 이루어진 입력부;상기 입력부에 의해 입력받은 진단기능에 대응하는 광원구동신호를 광원 구동부에 송신하고 상기 포토센서에 의해 검출된 빛의 변화량을 흡광도로 산출하고 산출된 흡광도로부터 물질의 농도를 계산하여 계산된 농도를 수치나 그래프로 표시부에 나타낼 수 있게 제어하는 제어부; 및상기 제어부에서 수신한 구동신호를 이용해 구동신호에 대응하는 광원을 구동시키는 광원 구동부를 포함하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 광원은 각각 출력되는 파장이 다른 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 포토센서는 광에너지를 전기에너지로 변환하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 제어부는 검사시료의 흡광량을 산출하여 함유물의 농도를 측정하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 제어부는 데이터베이스에 저장된 나이 또는 성별 기준데이터 중 상기 입력부에 의해 선택된 기준데이터를 참조하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 5항에 있어서,상기 제어부는 함유물의 농도를 상기 선택된 기준데이터와 비교하여 최처지, 기준치 또는 최고치 중 어느 하나 이상을 산출하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 포토센서에서 출력된 신호를 증폭하는 전치 증폭기를 더 포함하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 멀티플렉서에서 선택된 신호를 증폭하는 메인 증폭기를 더 포함하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 나이 또는 성별에 따른 기준데이터를 저장하는 데이터베이스부를 더 포함하는 휴대용 자가진단 기기.
- 제 1항에 있어서,상기 아날로그/디지털 변환기에 의해 변환된 디지털 신호와 제어부에 의해 처리된 신호를 저장하는 메모리부를 더 포함하는 휴대용 자가진단 기기.
- 입력부에 의해 진단기능, 성별 또는 나이 중 어느 하나 이상을 입력받는 단계;포토센서에 의해 검출된 광량의 유효성을 구분하여 정상 신호인지 아닌지를 판단하는 단계;검증된 신호 파형을 아날로그/디지털 변환기를 통해 디지털 처리하여 메모리에 저장하는 단계;제어기에 의해 변환된 디지털 신호를 수치나 그래프 형식으로 처리하는 단계;수치나 그래프 형식으로 처리된 신호를 메모리에 저장하는 단계;메모리부에 저장된 신호를 입력부에 의해 선택된 성별 또는 나이 기준데이터와 비교하여 최처치,기준치,최고치로 표시하는 단계;를 포함하는 진단방법.
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