特許 7152287 生体成分測定装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-03

(45)【発行日】2022-10-12

(54)【発明の名称】生体成分測定装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/49 20060101AFI20221004BHJP

   G01N 33/49 20060101ALI20221004BHJP

【ＦＩ】

G01N21/49 Z

G01N33/49 K

【請求項の数】 32

(21)【出願番号】P 2018231769

(22)【出願日】2018-12-11

(65)【公開番号】P2019120684

(43)【公開日】2019-07-22

【審査請求日】2021-08-06

(31)【優先権主張番号】10-2017-0184312

(32)【優先日】2017-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】嚴 槿 ▲せん▼

(72)【発明者】

【氏名】李 ▲しゅん▼ ▲けい▼

(72)【発明者】

【氏名】黄 貞 恩

(72)【発明者】

【氏名】南 廷 容

(72)【発明者】

【氏名】張 基 永

【審査官】清水 靖記

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１５１５８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００３／０９６２７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１２６５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２７６２７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００５８５９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２１／００ － ２１／９５８

Ｇ０１Ｎ ３３／００ － ３３／９８

Ａ６１Ｂ ５／００ － ５／３９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体に第１波長の第１光を照射する第１光源と、
被検体に前記第１波長と異なる第２波長の第２光を照射する第２光源と、
前記被検体から散乱または反射した第１光及び第２光を検出する検出器と、
前記検出された第１光に基づいて散乱係数を決定し、前記検出された第２光に基づいて血管の深さ情報を獲得し、前記血管の深さ情報に基づいて、前記散乱係数を補正して生体成分を測定するプロセッサと、
を含む生体成分測定装置。

【請求項2】

前記第１光源及び検出器は、
前記被検体の少なくとも１つの血管位置と整列されるように、前記被検体の表面に配される請求項１に記載の生体成分測定装置。

【請求項3】

前記検出器を含む複数の検出器をさらに含み、
前記複数の検出器は、
前記第１光源から互いに異なる距離に配される請求項１または２に記載の生体成分測定装置。

【請求項4】

前記第２光源は、
前記検出器と既定の距離ほど離隔して配される請求項１～３のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項5】

前記第２波長は、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長帯域である請求項１～４のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項6】

前記第１光源及び第２光源は、ＬＥＤ、レーザダイオード及び蛍光体のうちの少なくとも１つを含む請求項１～５のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項7】

前記第１光源は、前記第１光を含む複数の第１光をさらに照射し、
前記複数の検出器は、前記被検体から散乱された複数の第１光を検出し、
前記プロセッサは、
前記検出された複数の第１光の光強度、信号対雑音比（ＳＮＲ）、各検出器と第１光源との距離及び各検出器に対応する血管の深さ情報のうちの少なくとも１つに基づいて、前記複数の検出器のうちの１つ以上の検出器を選択する請求項３に記載の生体成分測定装置。

【請求項8】

前記プロセッサは、
前記血管の深さ情報に基づいて複数の検出器のうちから同じ深さの血管に対応する位置に配された２つ以上の検出器を選択し、該選択された２つ以上の検出器から検出した第１光に基づいて散乱係数を決定する請求項７に記載の生体成分測定装置。

【請求項9】

前記第１光を含む複数の第１光を照射する複数の第１光源をさらに含み、
前記複数の検出器は、前記被検体から散乱された複数の第１光を検出し、
前記プロセッサは、
前記複数の検出器によって検出された複数の第１光の信号対雑音比を決定し、信号対雑音比の大きさ順によって、前記複数の第１光源のうちから１つ以上の第１光源を選択し、
前記信号対雑音比の大きさ順によって、前記複数の検出器のうちから１つ以上の検出器を選択する請求項３に記載の生体成分測定装置。

【請求項10】

前記プロセッサは、
前記血管の深さ情報に基づいて、前記検出された第１光信号の検出深さを決定し、前記決定された検出深さと基準深さとの比較の結果に基づいて、前記決定された散乱係数を補正する請求項１～９のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項11】

前記プロセッサは、
前記検出された第１光に基づいて光強度を決定し、前記決定された光強度及び前記検出器と第１光源との距離に基づいて、前記散乱係数を決定する請求項１～１０のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項12】

前記プロセッサは、
前記検出された第２光に基づいて光強度を決定し、前記光強度の変化によって血管の深さ変化を推定して、前記血管の深さ情報を生成する請求項１～１１のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項13】

前記第１光源、第２光源及び検出器は、
四角形、円形、同心円形または帯形を有する既定の構造の配列で配される請求項１～１２のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項14】

前記第１光源、第２光源及び前記検出器の作動状態、血管の位置及び深さ、生体散乱された光強度、反射した光強度、生体成分の種類及び濃度、ガイド情報及び警告情報のうちの少なくとも１つを出力する出力部をさらに含む請求項１～１３のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項15】

前記生体成分は、血中中性脂肪、コレステロール、タンパク質、血糖及び尿酸のうちの少なくとも１つを含む請求項１～１４のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項16】

被検体に光を照射する光源アレイと、
前記光源アレイの各光源から照射され、前記被検体から散乱または反射した光を検出する検出器アレイと、
前記光源アレイに含まれた各光源を個別的に駆動し、前記駆動された光源から照射された光に対して、前記検出器アレイの各検出器から検出された各光信号に基づいて散乱係数を決定し、また、前記各光信号に基づいて前記各検出器の前記被検体の血管に対する光路長の情報を生成し、該生成された光路長の情報に基づいて前記散乱係数を補正して生体成分を測定するプロセッサと、
を含む生体成分測定装置。

【請求項17】

前記プロセッサは、
前記検出器アレイの各検出器を個別的に制御して１つ以上の検出器を駆動する請求項１６に記載の生体成分測定装置。

【請求項18】

前記プロセッサは、
前記光路長の情報と基準光路長の情報とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記散乱係数を補正する請求項１７に記載の生体成分測定装置。

【請求項19】

前記プロセッサは、
前記光路長の情報に基づいて、前記検出器アレイのうちから２つ以上の検出器を選択し、該選択された２つ以上の検出器によって検出された光に基づいて散乱係数を決定する請求項１６～１８のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項20】

前記光源アレイの各光源及び前記検出器アレイの各検出器は、
四角形、円形、同心円形または帯形を有する既定の構造の配列で配される請求項１６～１９のいずれか一項に記載の生体成分測定装置。

【請求項21】

検出器を通じて第１光源から照射された第１光を検出する段階と、
前記検出器を通じて第２光源から照射された第２光を検出する段階と、
前記検出された第１光に基づいて散乱係数を決定する段階と、
前記検出された第２光に基づいて血管の深さ情報を獲得する段階と、
前記獲得された血管の深さ情報に基づいて、前記散乱係数を補正する段階と、
前記補正された散乱係数を用いて生体成分を測定する段階と、
を含む生体成分測定方法。

【請求項22】

前記第１光源及び検出器は、１つ以上の血管位置と整列されるように配される請求項２１に記載の生体成分測定方法。

【請求項23】

前記第２光源は、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長帯域の光を照射する請求項２１または２２に記載の生体成分測定方法。

【請求項24】

前記検出器が複数である場合、各検出器を通じて検出された第１光及び第２光の光強度、信号対雑音比（ＳＮＲ）、各検出器と第１光源との距離、各検出器に対応する血管の深さ情報のうちの少なくとも１つに基づいて、複数の検出器のうちの１つ以上の検出器を選択する段階をさらに含む請求項２１～２３のいずれか一項に記載の生体成分測定方法。

【請求項25】

前記検出器を選択する段階は、
前記複数の検出器のうちから同じ深さの血管に対応する位置に配された２つ以上の検出器を選択する請求項２４に記載の生体成分測定方法。

【請求項26】

前記第１光源が複数である場合、各検出器によって検出された第１光の信号対雑音比を決定する段階と、
前記信号対雑音比の大きさ順によって複数の第１光源のうちから１つ以上の第１光源を選択する段階と、をさらに含み、
前記１つ以上の検出器を選択する段階は、
前記決定された信号対雑音比の大きさ順によって１つ以上の検出器を選択する請求項２４に記載の生体成分測定方法。

【請求項27】

前記散乱係数を補正する段階は、
前記血管の深さ情報に基づいて、前記検出された第１光の検出深さを決定する段階を含み、
前記決定された検出深さと基準深さとの比較の結果に基づいて、前記散乱係数を補正する請求項２１～２６のいずれか一項に記載の生体成分測定方法。

【請求項28】

前記散乱係数を決定する段階は、
前記第１光に基づいて光強度を決定する段階と、
前記決定された光強度、及び前記検出器と第１光源との距離に基づいて、前記散乱係数を決定する段階と、
を含む請求項２１～２７のいずれか一項に記載の生体成分測定方法。

【請求項29】

前記血管の深さ情報を獲得する段階は、
前記第２光に基づいて光強度を決定する段階と、
前記決定された光強度の変化によって血管の深さ変化を推定して、前記血管の深さ情報を生成する段階と、
を含む請求項２１～２８のいずれか一項に記載の生体成分測定方法。

【請求項30】

被検体に第１波長の第１光及び第２波長の第２光を照射する光源と、
被検体から散乱または反射した第１光及び第２光を検出する検出器と、
前記検出された第１光に基づいて散乱係数を測定し、前記検出された第２光の反射した光強度に基づいて、前記被検体の血管の深さ情報を獲得し、前記散乱係数及び血管の深さ情報に基づいて、前記被検体の中性脂肪値を決定するプロセッサと、
を含む生体成分測定装置。

【請求項31】

前記第２波長の波長帯域は、前記第１波長の波長帯域よりもさらに大きい請求項３０に記載の生体成分測定装置。

【請求項32】

前記プロセッサは、血管の深さの変化と反射光強度の変化との関係に基づいて血管の深さ情報を獲得する請求項３０または３１に記載の生体成分測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非侵襲方式の生体成分測定技術であって、生体成分を測定するために光を照射し、検出された光信号を使用して生体成分を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

血中中性脂肪は、肥満、運動不足、喫煙のような原因によって上昇が表われる。中性脂肪が高い場合、代謝症侯群と関連して動脈硬化の危険因子として作用して、血中中性脂肪の濃度の管理必要性がある。生体内の中性脂肪を測定する方法のうちから侵襲的方法を使えば、中性脂肪の正確な濃度を測定することができるが、心理的及び肉体的苦痛を伴って、常時測定を通じる健康管理に難しさがある。

【0003】

これにより、非侵襲（ｎｏｎ－ｉｎｖａｓｉｖｅ）方式の生体成分測定装置として散乱光を使用する技術が研究されており、皮膚の表面に光を照射し、該照射された光の後、散乱光の強度及び光源と検出器との距離に基づいて生体成分を推定する方式が知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、生体成分測定装置及び方法を提供するところにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一態様による生体成分測定装置は、被検体に第１波長の第１光を照射する第１光源と、被検体に第１波長と異なる第２波長の第２光を照射する第２光源と、被検体から散乱または反射した第１光及び第２光を検出する検出器と、検出された第１光に基づいて散乱係数を決定し、検出された第２光に基づいて血管の深さ情報を獲得し、血管の深さ情報に基づいて、散乱係数を補正して生体成分を測定するプロセッサと、を含みうる。

【0006】

第１光源及び検出器は、被検体の少なくとも１つの血管位置と整列（ａｌｉｇｎ）されるように、被検体の表面に配置される。

【0007】

前記検出器を含む複数の検出器をさらに含み、複数の検出器は、第１光源から互いに異なる距離に配置される。

【0008】

第２光源は、検出器と既定の距離ほど離隔して配置される。

【0009】

この際、第２波長は、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長帯域であり得る。

【0010】

この際、第１光源及び第２光源は、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、レーザダイオード（ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）及び蛍光体のうちの少なくとも１つを含みうる。

【0011】

第１光源は、前記第１光を含む複数の第１光をさらに照射し、複数の検出器は、前記被検体から散乱された複数の第１光を検出し、プロセッサは、前記検出された複数の第１光の光強度（ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、信号対雑音比（ＳＮＲ、ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）、各検出器と第１光源との距離及び各検出器に対応する血管の深さ情報のうちの少なくとも１つに基づいて、前記複数の検出器のうちの１つ以上の検出器を選択することができる。

【0012】

プロセッサは、血管の深さ情報に基づいて複数の検出器のうちから同じ深さの血管位置に配された１つ以上の検出器を選択し、該選択された１つ以上の検出器から検出した第１光に基づいて散乱係数を決定することができる。

【0013】

生体成分測定装置は、第１光を含む複数の第１光を照射する複数の第１光源をさらに含み、複数の検出器は、前記被検体から散乱された複数の第１光を検出し、プロセッサは、複数の検出器によって検出された複数の第１光の信号対雑音比を決定し、信号対雑音比の大きさ順によって、前記複数の第１光源のうちから１つ以上の第１光源を選択し、前記信号対雑音比の大きさ順によって、前記複数の検出器のうちから１つ以上の検出器を選択することができる。

【0014】

プロセッサは、血管の深さ情報に基づいて、前記検出された第１光信号の検出深さを決定し、前記決定された検出深さと基準深さとの比較の結果に基づいて、前記決定された散乱係数を補正することができる。

【0015】

プロセッサは、検出された第１光に基づいて光強度を決定し、前記決定された光強度及び前記検出器と第１光源との距離に基づいて、前記散乱係数を決定することができる。

【0016】

プロセッサは、検出された第２光に基づいて光強度を決定し、前記光強度の変化によって血管の深さ変化を推定して、前記血管の深さ情報を生成することができる。

【0017】

第１光源、第２光源及び検出器は、四角形、円形、同心円形または帯形を有する既定の構造の配列（ａｒｒａｙ）で配置される。

【0018】

また、生体成分測定装置は、第１光源、第２光源及び前記検出器の作動状態、血管の位置及び深さ、生体散乱された光強度、反射した光強度、生体成分の種類及び濃度、ガイド情報及び警告情報のうちの少なくとも１つを出力する出力部をさらに含みうる。

【0019】

この際、生体成分は、血中中性脂肪、コレステロール、タンパク質、血糖及び尿酸のうちの少なくとも１つを含みうる。

【0020】

一態様によれば、生体成分測定装置は、被検体に光を照射する光源アレイ（ａｒｒａｙ）と、光源アレイの各光源から照射された光を検出する検出器アレイと、光源アレイに含まれた各光源を個別的に駆動し、前記駆動された光源から照射された光に対して、前記検出器アレイの各検出器から検出された各光信号に基づいて、前記駆動された光源と前記各検出器との間の光路長（ｌｉｇｈｔ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｔｈ）の情報を生成し、該生成された光路長の情報に基づいて散乱係数を補正して生体成分を測定するプロセッサと、を含みうる。

【0021】

プロセッサは、検出器アレイの各検出器を個別的に制御して１つ以上の検出器を駆動することができる。

【0022】

プロセッサは、光路長の情報と前記基準光路長の情報とを比較し、該比較の結果に基づいて、前記決定された散乱係数を補正することができる。

【0023】

プロセッサは、光路長の情報に基づいて、検出器アレイのうちから２つ以上の検出器を選択し、該選択された２つ以上の検出器によって検出された光に基づいて散乱係数を決定することができる。

【0024】

光源アレイの各光源及び前記検出器アレイの各検出器は、四角形、円形、同心円形または帯形を有する既定の構造の配列で配置される。

【0025】

一態様による生体成分測定方法は、検出器を通じて第１光源から照射された第１光信号を検出する段階と、検出器を通じて第２光源から照射された第２光信号を検出する段階と、検出された第１光信号（ｌｉｇｈｔ ｓｉｇｎａｌ）に基づいて散乱係数を決定する段階と、検出された第２光信号に基づいて血管の深さ情報を獲得する段階と、獲得された血管の深さ情報に基づいて、前記散乱係数を補正する段階と、補正された散乱係数を用いて生体成分を測定する段階と、を含みうる。

【0026】

この際、第１光源及び検出器は、１つ以上の血管位置と整列されるように配置される。

【0027】

第２光源は、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長帯域の光を照射することができる。

【0028】

この際、検出器が複数である場合、各検出器を通じて検出された第１光及び第２光の光強度、信号対雑音比（ＳＮＲ）、各検出器と第１光源との距離、各検出器に対応する血管の深さ情報のうちの少なくとも１つに基づいて、複数の検出器のうちの１つ以上の検出器を選択する段階をさらに含みうる。

【0029】

検出器を選択する段階は、複数の検出器のうちから同じ深さの血管位置に配された１つ以上の検出器を選択することができる。

【0030】

また、生体成分測定方法は、第１光源が複数である場合、各検出器によって検出された第１光の信号対雑音比を決定する段階と、信号対雑音比の大きさ順によって複数の第１光源のうちから１つ以上の第１光源を選択する段階と、をさらに含み、１つ以上の検出器を選択する段階は、決定された信号対雑音比の大きさ順によって１つ以上の検出器を選択することができる。

【0031】

散乱係数を補正する段階は、血管の深さ情報に基づいて、検出された第１光の検出深さを決定する段階を含み、決定された検出深さと基準深さとの比較の結果に基づいて、散乱係数を補正することができる。

【0032】

散乱係数を決定する段階は、第１光に基づいて光強度を決定する段階と、算出された光強度、及び検出器と第１光源との距離に基づいて、散乱係数を決定する段階と、を含みうる。

【0033】

血管の深さ情報を獲得する段階は、第２光に基づいて光強度を決定する段階と、決定された光強度の変化によって血管の深さ変化を推定して、前記血管の深さ情報を生成する段階と、を含みうる。

【0034】

一態様によれば、生体成分測定装置は、被検体に第１波長の第１光及び第２波長の第２光を照射する光源と、被検体から散乱または反射した第１光及び第２光を検出する検出器と、検出された第１光に基づいて散乱係数を測定し、検出された第２光の反射した光強度に基づいて、前記被検体の血管の深さ情報を獲得し、前記散乱係数及び血管の深さ情報に基づいて、前記被検体の中性脂肪値を決定するプロセッサと、を含みうる。

【0035】

この際、第２波長の波長帯域は、第１波長の波長帯域よりもさらに大きい。

【0036】

プロセッサは、血管の深さの変化と反射光強度の変化との関係に基づいて血管の深さ情報を獲得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】生体成分測定装置の一例を示すブロック図である。

【図2】生体成分測定装置の散乱係数決定を説明する例示図である。

【図3A】生体成分測定装置の血管の深さ情報獲得を説明する例示図である。

【図3B】生体成分測定装置の血管の深さ情報獲得を説明する他の例示図である。

【図3C】血管の深さ変化及び濃度変化による散乱係数変化を説明する図面である。

【図3D】一実施形態による光源及び検出器の配列を説明する図面である。

【図3E】一実施形態による光源及び検出器の配列を説明する図面である。

【図4】生体成分測定装置の他の例を示すブロック図である。

【図5】生体成分測定装置のさらに他の例を示すブロック図である。

【図6】光源アレイの各光源及び検出器アレイの各検出器の一例による配列形態を示す例示図である。

【図7】生体成分測定方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0038】

その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。記載の技術の利点及び特徴、そして、それらを果たす方法は、図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると、明確になる。明細書の全般に亘って同じ参照符号は、同じ構成要素を称する。

【0039】

第１、第２などの用語は、多様な構成要素の説明に使われるが、構成要素は、用語によって限定されるものではない。用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使われる。単数の表現は、文脈上、取り立てて明示しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に取り立てて言及しない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含みうることを意味する。また、明細書に記載の「．．．部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェアまたはソフトウェアとして具現されるか、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで具現可能である。

【0040】

図１は、生体成分測定装置の一例を示すブロック図である。

【0041】

生体成分測定装置１００は、第１光源１１０、第２光源１１１、検出器１２０及びプロセッサ１３０を含みうる。プロセッサ１３０は、１つ以上のプロセッサ、メモリ及びそれらの結合を含みうる。第１光源１１０及び第２光源１１１は、被検体に光を照射し、検出器１２０は、被検体の血管内の血液に含まれた生体成分によって散乱（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）、転換（ｄｅｆｌｅｃｔｅｄ）または反射した（ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ）光信号を検出することができる。プロセッサ１３０は、検出器１２０によって受信された光の光強度（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の測定を制御し、散乱された光強度と光源及び検出器との距離に基づいて生体成分の濃度を決定することができる。ここで、生体成分は、血中中性脂肪、コレステロール、タンパク質、血糖及び尿酸のうちの少なくとも１つを含み、粒子のサイズ及び種類によって、血管の内部または外部のみに存在する多様な生体構成成分を含みうる。

【0042】

生体成分測定装置１００は、血管の深さ情報に基づいて測定された生体成分の濃度を補正することができる。

【0043】

例えば、生体成分測定装置１００は、被検体に光を照射し、血管の深さ変化による反射光の信号強度の変化から血管の深さを推定することができる。生体成分測定装置１００は、検出された散乱された光信号に基づいて生体成分の濃度を測定し、該測定された生体成分の濃度変化がある場合、血管の深さ情報に基づいて実際に生体成分の濃度が変わったものか、または血管の深さ変化によって生体成分の濃度が異なって測定されたものかを判断することができる。

【0044】

この際、生体成分測定装置１００は、測定された生体成分の濃度変化が血管の深さ変化から起因したと判断されれば、生成された血管の深さ情報に基づいて測定された生体成分の濃度を補正することができる。

【0045】

このように、生体成分測定装置１００は、被検体の血管の深さ情報に基づいて測定された生体成分の濃度を補正することにより、外部要因による測定エラーを修正して正確な生体成分の測定を行うことができる。

【0046】

他の実施形態によれば、第１光源１１０及び第２光源１１１は、互いに異なる波長の光を照射する単一光源として具現可能である。例えば、単一光源は、血管の深さを測定するために、相対的に長波長（例：赤色光）を有する光を照射することができる。長波長は、血管の深さの変化に敏感な傾向がある一方、中性脂肪の濃度の変化による影響をより少なく受ける。他の例として、単一光源は、血管の深さ及び散乱係数の測定のために同じ波長を使用することができる。

【0047】

以下、図１、図２及び図３Ａから図３Ｂを参照して、生体成分測定装置１００の生体成分測定に関して詳しく説明する。

【0048】

図２は、生体成分測定装置の散乱係数算出を説明する例示図であり、図３Ａから図３Ｂは、生体成分測定装置の血管の深さ情報算出を説明する例示図である。

【0049】

第１光源１１０及び第２光源１１１は、被検体に光を照射することができる。この際、第１光源１１０及び第２光源１１１は、可視光線の特定の波長帯域、近赤外線（Ｎｅａｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ、ＮＩＲ）帯域（例：０．７５～１．４μｍ）や中赤外線（Ｍｉｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ、ＭＩＲ）帯域（例：３～８μｍ）の光を照射することができる。

【0050】

以下、説明の便宜上、第１光源１１０は、近赤外線波長領域の光を照射し、第２光源１１１は、所定の波長領域（例：Ｇｒｅｅｎ～Ｉｎｆｒａｒｅｄ帯域であって、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長帯域など）の光を照射する実施形態を中心に説明するが、第１光源１１０及び第２光源１１１が照射する光波長領域は、互いに同一または異なり、特定の波長領域に制限されず、散乱係数測定のための光波長領域と血管の深さを推定するための光波長領域は、互いに異なる波長領域に区分されうる。

【0051】

一実施形態によれば、第２光源１１１は、血管の深さ情報を提供するために、赤色光（例：６３０ｎｍ～７８０ｎｍの波長帯域など）を照射するように具現可能である。例えば、第２光源１１１は、皮膚表面下の血管に進行して血管成分（例：イントラリピッド（ｉｎｔｒａｌｉｐｉｄ）、中性脂肪など）から散乱または反射するように皮膚表面の方向に赤色光を照射する赤色光ダイオードとして具現可能である。検出器１２０は、血管成分から反射または散乱された赤色光を伝達した光信号を検出することができる。プロセッサ１３０は、検出された光信号の強度（例：電圧値）に基づいて皮膚表面から血管の深さを決定することができる。特に、生体成分測定装置１００は、血管の深さと検出された光信号の電圧値との相関関係についての情報を保存することができる。例えば、生体成分測定装置１００は、血管の深さが検出された光信号の電圧値と反比例することを示すグラフまたは方程式を保存することができる。プロセッサ１３０は、検出器１２０によって検出された光信号の電圧値をグラフまたは方程式に適用して血管の深さを決定することができる。

【0052】

また、第１光源１１０及び第２光源１１１は、ＬＥＤ、レーザダイオード、蛍光体等から構成されることができ、特定の波長帯域の光を照射する物理的に独立した光源であり得るが、多重波長帯域の光を照射することができる光源であり得る。

【0053】

検出器１２０は、多重光源１１０、１１１から照射された光を受光することができる。

【0054】

ここで、検出器１２０は、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）、フォトトランジスタ（ｐｈｏｔｏ ｔｅａｂｓｉｓｔｏｒ：ＰＴｒ）または電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅ ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）を含みうるが、これに限定されるものではない。例えば、検出器１２０は、多重光源から照射された光が対象体の皮膚から反射した光、吸収（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）光、生体成分によって散乱された（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）光のうちの少なくとも１つを光信号で検出することができる。

【0055】

また、検出器１２０は、１つ以上配され、既定の構造の配列で多重光源１１０、１１１と一定距離離隔して配置される。以下、必要によって説明される光信号は、１つ以上の検出器１２０が、多重光源１１０、１１１から照射されて生体成分によって散乱された光を検出した信号及び／または反射した光を検出した信号を意味する。

【0056】

また、説明の便宜上、第１光信号は、第１光源から照射されて被検体の血管内部の血液で生体成分によって散乱されて戻ってくる散乱された光信号（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｉｇｎａｌ）、第２光信号は、被検体の血管に反射して戻ってくる光信号（ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｉｇｎａｌ）を意味するものと説明するが、これに制限されず、第１光信号は、被検体の生体成分測定のための光信号、第２光信号は、血管の深さ情報生成のための光信号であり得る。

【0057】

また、検出器１２０は、１つ以上を含み、既定の構造の配列で第１光源１１０及び第２光源１１１と一定距離離隔して配置される。

【0058】

例えば、図１、図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、第２光源１１１は、検出器１２０と既定の距離（ｄ）ほど離隔して配され、一例として、検出器１２０と第２光源１１１とが複数個である場合、複数の第２光源１１１は、複数の検出器１２０のそれぞれに対して、その側面に配置される。

【0059】

すなわち、被検体の皮膚表面から血管までの深さを決定するために、第２光源１１１は、それぞれ検出器１２０と既定の距離（ｄ）ほど隣接して配置される。

【0060】

検出器１２０は、第１光源と互いに異なる距離に複数個配置される。生体成分測定装置１００が、散乱係数（ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）に基づいて生体成分を測定する場合、第１光信号と第１光源１１０及び検出器１２０との距離に基づいて散乱係数を算出し、該算出された散乱係数に基づいて生体成分の濃度を推定することができる。

【0061】

例えば、検出器１２０は、第１光源と互いに異なる距離に配された第１検出器及び第２検出器を含み、生体成分測定装置１００は、第１光信号の光強度と第１光源及び第１検出器の間の距離（ ）及び第１光源及び第２検出器の間の距離（ ）に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0062】

この際、検出器１２０の個数は、プロセッサ１３０の演算能力及び生体成分測定装置１００が搭載されるデバイスの消費電力及び形態によって変わり、その個数に制限されるものではない。

【0063】

第１光源１１０及び検出器１２０は、被検体の表面で血管の位置と整列されるように配置される。例えば、第１光源１１０は、被検体の表面で血管に沿って平行に配され、検出器１２０は、第１光源１１０と一定距離離隔して血管に沿って平行に配置される。

【0064】

また、第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０は、１つ以上存在し、複数個が配された場合、既定の配列構造で配置される。例えば、第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０は、四角形、円形、同心円形及び帯形のうちの１つ以上の既定の構造の配列で配置される。

【0065】

プロセッサ１３０は、検出された第１光信号に基づいて散乱係数を算出し、検出された第２光信号に基づいて血管の深さ情報を算出して、該算出された血管の深さ情報に基づいて散乱係数を補正することができる。

【0066】

図１、図２及び図３Ａを参照すれば、プロセッサ１３０は、検出器１２０を通じて検出された第１光信号に基づいて第１光信号の光強度を算出することができる。光強度が算出されれば、プロセッサ１３０は、第１光信号の光強度と、第１光源１１０及び検出器１２０の間の距離（ ）に基づいて散乱係数を算出することができる。この際、検出器１２０が２つ以上存在する場合、プロセッサ１３０は、第１光源と各検出器との距離と、各検出器から検出された第１光信号の光強度に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0067】

図３Ｃは、血管の深さ及び濃度変化による散乱係数の変化を説明する例示図である。

【0068】

図３Ｃを参照すれば、血中中性脂肪の濃度変化による散乱係数は、血管の深さによって変わりうる。

【0069】

例えば、時刻ｔ１と測定地点Ａから算出された散乱係数が、－０．１１４であり、時刻ｔ１から一定時間が流れた以後、時刻ｔ２と測定地点Ａから算出された散乱係数の値が、－０．１２である場合を仮定すれば、時刻ｔ１及びｔ２から算出された散乱係数の差は、血管の深さが１ｍｍに同一であるが、血中中性脂肪の濃度が、約０．２７％から約０．８５％に増加したものであるか、または実際に血中中性脂肪の濃度変化はないが、被検体の動きなどによって血管の深さのみが１ｍｍから２ｍｍに変わったものかが区分しにくくて、正確な血中中性脂肪の濃度を推定することができない。

【0070】

一方、説明の便宜上、同じ測定地点Ａから算出された散乱係数の変化を例示したが、時刻ｔ２で測定地点が測定地点Ａとは異なる位置である測定地点、例えば、測定地点Ｂに変更された場合も同じである。

【0071】

この際、プロセッサ１３０は、算出された散乱係数を血管の深さ情報を用いて補正することができる。

【0072】

例えば、プロセッサ１３０は、第２光源１１１から照射されて戻ってくる反射した光強度（ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に基づいて血管の深さ情報を生成することができる。

【0073】

一例として、第２光源１１１が赤色光領域（例：６３０ｎｍ～７８０ｎｍの波長帯域）の光を被検体に照射する場合、血管の深さ変化に対する反射した光強度の変化は、約 ０．０７Ｖ／ｍｍに表われる一方、血中中性脂肪の濃度変化に対する反射した光強度の変化は、０．００２Ｖ／０．１％に表われる。

【0074】

すなわち、第２光源１１１が赤色光領域の光を被検体に照射する場合、血管の深さ変化による反射した光強度の変化は、生体成分の濃度変化に比べて、さらに敏感に変化するので、プロセッサ１３０は、第２光源１１１から照射されて被検体の血管に反射して戻ってくる第２光信号（例：反射した光信号（ｒｅｆｌｅｃｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｓｉｇｎａｌ））の強度変化に基づいて血管の深さ情報を生成することができる。

【0075】

プロセッサ１３０は、血管の深さ情報に基づいて検出された第１光信号の検出深さを決定し、該決定された検出深さと基準深さとの比較の結果に基づいて算出された散乱係数を補正することができる。

【0076】

ここで、基準深さとは、生成された血管の深さ情報のうちから被検体の表面で最も浅い深さに位置した血管の深さになりうる。但し、これに制限されず、既定の深さ（例：３ｍｍなど）を基準深さとして決定することができる。

【0077】

また、検出深さは、第１光信号が獲得された血管の深さを意味し、例えば、第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０が血管に沿って整列されて配された場合、第１光信号を検出する検出器１２０位置の血管の深さを意味する。

【0078】

プロセッサ１３０は、第１光信号の検出深さと基準深さとが互いに異なる場合、検出深さから算出された散乱係数を、基準深さでの散乱係数に補正することができる。

【0079】

一例として、検出深さが基準深さよりも深い場合、検出器１２０を通じて検出された光信号の強度は、基準深さから検出された光信号の強度よりも小さいので、プロセッサ１３０は、正（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）の補正値を算出された散乱係数に加えることにより、散乱係数を補正することができる。一方、検出深さが基準深さよりも浅い場合、検出器１２０を通じて検出された光信号の強度は、基準深さから検出された光信号の強度よりもさらに大きいので、プロセッサ１３０は、負（ｎｅｇａｔｉｖｅ）の補正値を算出された散乱係数に加えることにより、散乱係数を補正することができる。

【0080】

このように、血管の深さ情報に基づいて検出深さから算出された散乱係数を、基準深さでの散乱係数に補正することにより、生体成分測定時に、ユーザの活動、健康状態、時間の経過及び測定地点の変化によって、互いに異なる検出深さから算出された散乱係数にもかかわらず、生体成分測定の正確度及び信頼度を保証することができる。

【0081】

再び、図３Ｃを参照すれば、時刻ｔ１及び測定地点Ａから算出された散乱係数が、－０．１１４であり、一定時間以後、時刻ｔ２及び測定地点Ａから算出された散乱係数が、－０．１２である場合、プロセッサ１３０は、血管の深さ情報に基づいて時刻ｔ１及び測定地点Ａから算出された散乱係数は、被検体の表面から１ｍｍの深さに位置した血管から散乱された第１光信号に基づいて算出されたものであり、一定時間以後、時刻ｔ２及び測定地点Ａから算出された散乱係数は、被検体の表面から２ｍｍの深さに位置した血管から散乱された第１光信号に基づいて算出されたものであることを判断することができる。

【0082】

これにより、プロセッサ１３０は、実際血中中性脂肪の濃度が血管の深さによって変わったことを判断し、算出された散乱係数を血管の深さについての情報に基づいて補正することができる。

【0083】

例えば、測定地点Ａで時刻ｔ１及びｔ２にそれぞれ算出された散乱係数が、－０．２２及び－０．２４であり、血管の深さ情報がそれぞれ１ｍｍ及び３ｍｍである場合、プロセッサ１３０は、時刻ｔ２で３ｍｍの深さの血管から算出された散乱係数０．２４を１ｍｍの算出された散乱係数の値に変換することができる。一例として、プロセッサ１３０は、血管の深さ情報に基づいて３ｍｍの深さの血管から算出された散乱係数に血管の深さによる補正値０．０２を加えることにより、時刻ｔ２で３ｍｍの深さの血管から算出された散乱係数を１ｍｍの深さの血管から算出された散乱係数に補正することができる。

【0084】

他の例として、測定地点Ａで時刻ｔ１及びｔ２にそれぞれ算出された散乱係数が、－０．２２及び－０．２４であり、血管の深さ情報がそれぞれ１ｍｍである場合、プロセッサ１３０は、算出された散乱係数が同じ血管の深さから散乱された光強度（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｃｉｔｙ）に基づいて算出されたものであることを判断し、散乱係数の変動は、生体成分の濃度変化によるものであることを判断することができる。この場合、プロセッサ１３０は、算出された散乱係数の補正なしに生体成分濃度を測定することにより、より正確に生体成分を測定することができる。

【0085】

一方、プロセッサ１３０は、検出された光信号の光強度、信号対雑音比（ＳＮＲ）、第１光源１１０との距離、血管の深さ情報のうちの少なくとも１つの検出器を選択することができる。

【0086】

例えば、第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０が複数個配されるか、既定の配列構造で配された場合、プロセッサ１３０は、第１光源１１０及び検出器１２０を血管に沿って整列させるか、同じ深さの血管が位置した第１光源１１０及び検出器１２０のみを駆動または選択するために、複数の第１光源１１０及び検出器１２０のうちの少なくとも一部を選択することができる。

【0087】

一例として、プロセッサ１３０は、検出された第１光信号の光強度に基づいて複数の検出器１２０のうちから少なくとも１つ以上の検出器１２０を選択することができる。例えば、プロセッサ１３０は、複数の検出器１２０のそれぞれから検出された第１光信号の光強度を算出し、光強度が最も高く検出された検出器１２０のうちから一部の検出器１２０を選択することができる。

【0088】

他の例として、プロセッサ１３０は、第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０を個別的に制御して、検出器１２０から検出された光信号の信号対雑音比を算出し、ＳＮＲの大きさ順によって少なくとも１つ以上の第１光源１１０及び検出器１２０を選択することができる。例えば、プロセッサ１３０は、何れか１つの第１光源１１０と検出器１２０のうちから何れか１つのみを駆動させることにより、第１光源１１０のうち何れか１つに対する各検出器から検出される第１光信号の信号対雑音比を算出し、信号対雑音比の大きさ順序を信号特性が最も良好であると決定し、信号対雑音比の大きさ順によって少なくとも１つ以上の第１光源及び検出器を選択することができる。

【0089】

また、プロセッサ１３０は、何れか１つの第１光源１１０に対する各検出器１２０の信号対雑音比を算出する代わりに、何れか１つの検出器１２０に対して、各第１光源１１０を順次に駆動させることにより、各第１光源１１０の何れか１つの検出器１２０に対する信号対雑音比を算出して、該算出された信号対雑音比の大きさ順によって少なくとも１つ以上の第１光源１１０及び検出器１２０を選択することができる。

【0090】

例えば、図３Ｃに示したように、生体成分測定装置１００が、複数の光源／検出器対１２１を形成する複数の第１光源１１０ａ、及び複数の検出器１２０ａを含む場合、プロセッサ１３０は、離散的に、そして、順次に光源／検出器対１２１を駆動し、信号対雑音比が最も高い１つの光源／検出器対１２１を選択するか、既定の信号対雑音比値を超過する１つ以上の光源／検出器対１２１を選択することができる。

【0091】

さらに他の例として、図１、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、プロセッサ１３０は、第１光源１１０と検出器１２０との距離に基づいて少なくとも１つの検出器１２０を選択することができる。例えば、プロセッサ１３０は、第１光源１１０と近くの距離順次に２つの検出器１２０を順に選択し、これに制限されず、プロセッサ１３０は、第１光源１１０と最も近くの距離に配された検出器１２０を選択し、第１光源１１０と最も遠い距離に配された検出器１２０を選択することができる。

【0092】

さらに他の例として、プロセッサ１３０は、血管の深さ情報に基づいて、複数の検出器１２０のうちから同じ深さの血管位置に配された少なくとも２つ以上の検出器１２０を選択することができる。

【0093】

プロセッサ１３０は、複数の第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０のうちから少なくとも１つ以上の第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０が選択されれば、該選択された第１光源１１０、第２光源１１１及び検出器１２０のみを駆動させて光信号を検出し、該検出された光信号に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0094】

例えば、プロセッサ１３０は、最も高い光強度、信号対雑音比及び第１光源１１０と検出器１２０との距離に基づいて選択された第１光源１１０及び検出器１２０を使用して検出された第１光信号に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0095】

また、プロセッサ１３０は、同じ深さの血管位置に配された少なくとも２つ以上の検出器１２０から検出された第１光信号に基づいて散乱係数を算出することにより、算出された散乱係数の信頼度を保証することができる。

【0096】

プロセッサ１３０は、算出された散乱係数に基づいて生体成分を測定することができる。例えば、散乱係数は、血管内の血液に含まれた生体成分によって散乱を起こし、散乱されて戻ってくる散乱光の強度（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）に基づいて生体成分の濃度を測定し、例えば、血液内の測定対象生体成分の濃度と散乱係数の濃度は比例することができるので、散乱係数の変化によって生体成分の濃度を測定することができる。

【0097】

この際、プロセッサ１３０は、測定対象となる生体成分の種類、測定地点、血管の深さ情報と散乱係数に関する相関関係または機械学習（ｍａｃｈｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ）に基づいて予め生成された生体成分推定モデルに基づいて生体成分の濃度を測定することができる。

【0098】

また、生体成分推定モデルは、人種、性別、年齢、体重、体脂肪率、ＢＭＩ指数のうちの少なくとも１つを含むユーザ特性情報、及び肝硬化、糖尿及び高脂血症のうちの少なくとも１つを含む健康情報に基づいて少なくとも１つ以上のグループに区別されて生成された推定モデルであり得る。

【0099】

図３Ｄ及び図３Ｅは、多様な実施形態による光源と検出器との配列を示した図面である。

【0100】

図３Ｄ及び図３Ｅに示したように、第１光源１１０及び検出器１２０は、それぞれ複数の第１サブ光源及び複数のサブ検出器を含みうる。図３Ｄの各測定部（１～１６）と図３Ｅの各測定部（１～１２）が、第１サブ光源とサブ検出器との対を含むように、複数の第１サブ光源及び複数のサブ検出器は、互いに１対１の関係を有する対で形成されうる。

【0101】

図３Ｄを参照すれば、プロセッサ１３０は、最高信号対雑音比を有する測定部（１～１６）のうちの１つまたは既定の信号対雑音比を超過する１つ以上の測定部（１～１６）を選択し、該選択された測定部が血管に整列されて配されるか否かを決定することができる。プロセッサ１３０は、第１サブ光源から照射された光強度及びサブ検出器によって受信された光強度に基づいて信号対雑音比を測定することができる。プロセッサ１３０は、選択された測定部から生体信号を収集するために、選択された測定部の電源をオンにし、残りの測定部（１～１６）の電源をオフにすることができる。図３Ｅを参照すれば、プロセッサ１３０は、最高信号対雑音比を有する測定部（１～１２）のうちの１つまたは既定の信号対雑音比を超過する１つ以上の測定部（１～１２）を選択し、該選択された測定部が血管に整列されて配されるか否かを決定することができる。プロセッサ１３０は、第１サブ光源から照射された光強度及びサブ検出器によって受信された光強度に基づいて信号対雑音比を測定することができる。プロセッサ１３０は、選択された測定部から生体信号を収集するために、選択された測定部の電源をオンにし、残りの測定部（１～１２）の電源をオフにすることができる。

【0102】

図４は、生体成分測定装置の他の例を示すブロック図である。図４を参照すれば、生体成分測定装置４００は、光源４１０、検出器４２０、プロセッサ４３０、入力部４４０、通信部４５０、出力部４６０、センサー部４７０及び保存部４８０を含みうる。この際、光源４１０は、複数個含まれ、例えば、図１に示された第１光源１１０及び第２光源１１１と基本的に同じ構成であり、検出器４２０及びプロセッサ４３０は、図１の生体成分測定装置１００の検出器１２０及びプロセッサ１３０と基本的に同じ構成であり得る。以下、重複されない構成を中心に説明する。

【0103】

入力部４４０は、ユーザから多様な操作信号及び生体成分測定に必要なデータを入力されうる。

【0104】

例えば、入力部４４０は、キーパッド（ｋｅｙ ｐａｄ）、ドームスイッチ（ｄｏｍｅ ｓｗｉｔｃｈ）、タッチパッド（ｔｏｕｃｈ ｐａｄ）（定圧／静電）、ジョグホイール（Ｊｏｇ ｗｈｅｅｌ）、ジョグスイッチ（Ｊｏｇ ｓｗｉｔｃｈ）、Ｈ／Ｗボタンなどを含みうる。特に、タッチパッドがディスプレイと互いにレイヤ構造を成す場合、それをタッチスクリーンと呼ぶ。

【0105】

例えば、入力部４４０は、人種、性別、年齢、体重、体脂肪率、ＢＭＩ指数のうちの少なくとも１つを含むユーザ特性情報、及び肝硬化、糖尿及び高脂血症のうちの少なくとも１つを含む健康情報と、測定地点、測定対象生体成分と関連した情報と、を入力されうる。

【0106】

通信部４５０は、プロセッサ４３０の制御信号によって、外部装置と有無線ネットワークで連結されて生体成分測定結果を外部装置に送信することができる。

【0107】

この際、外部装置は、血管の深さ及び生体成分推定モデルデータベース（ＤＢ）及び／または測定された生体成分を使用する医療装備、結果物を出力するためのプリント、または生体成分測定結果をディスプレイするディスプレイ装置であり得る。それ以外にも、外部装置は、デジタルＴＶ、デスクトップコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ノート型パソコン、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｐｌａｙｅｒ）、ナビゲーション、ＭＰ３プレーヤー、デジタルカメラ、ウェアラブルデバイスなどであり得るが、これらに制限されるものではない。

【0108】

例えば、通信部４５０は、ブルートゥース（ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）通信、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）通信、近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ）、ＷＬＡＮ（Ｗｉ－Ｆｉ）通信、ジグビー（Ｚｉｇｂｅｅ）通信、赤外線（ＩｒＤＡ、ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）通信、ＷＦＤ（Ｗｉ－Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ）通信、ＵＷＢ（ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ）通信、Ａｎｔ＋通信、Ｗｉ－Ｆｉ通信、３Ｇ、４Ｇ及び５Ｇ通信方式などで通信する１つ以上のモジュールであり得る。また、ここで、外部装置は、スマートフォン、タブレットＰＣ、移動通信端末などのモバイル端末やデスクトップＰＣ、ノート型パソコン、ラップトップＰＣなどを含みうる。

【0109】

プロセッサ４３０は、生体成分測定装置４００の光源４１０及び検出器４２０から光信号を検出する代わりに、通信部４５０を通じて外部装置から光信号に関する情報を獲得することができる。この際、プロセッサ４３０は、通信部４５０を制御して外部の光信号検出装置から被検体の光信号に関する情報を受信することができる。

【0110】

出力部４６０は、光源及び検出器の作動状態、血管の位置及び深さ、散乱された光強度、反射した光強度、生体成分の種類及び濃度、ガイド情報及び警告情報のうちの少なくとも１つを出力及び通信部４５０のデータ送受信状態を含んだ各種の情報を出力することができる。

【0111】

例えば、出力部４６０は、プロセッサ４３０の生成された血管の深さ生成情報と生体信号測定結果、及び散乱係数の補正有無を区画を分けて表示し、測定対象生体成分及びユーザの詳細情報を表示することができるユーザインターフェース（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＵＩ）を含むタッチ可能なディスプレイであり得る。

【0112】

一方、これに制限されず、出力部４６０は、聴覚（例：音声アラームなど）及び触覚（例：振動など）のような非視覚的出力方式を使用して各種の情報を出力することができる。

【0113】

また、出力部４６０は、光源４１０及び検出器４２０の接触状態が不良の場合、または生体成分測定のための測定地点を案内するために、ガイドイメージを出力するか、測定された生体成分が危険水位を超える場合、警告情報を出力することができる。

【0114】

例えば、出力部４６０は、測定された血中中性脂肪が２００ｍｇ／ｄＬを超過する場合、‘危険’のような警告情報をディスプレイすることができる。

【0115】

センサー部４７０は、被検体の測定位置の変更有無を感知することができる。例えば、生体成分測定装置４００がモバイル端末またはウェアラブル機器に搭載された場合、動きまたはユーザの変更などによって生体成分測定のための光源４１０の光照射位置及び／または検出器４２０の光信号検出位置が変わりうる。この際、センサー部４７０は、光源４１０及び／または検出器４２０の位置が所定臨界範囲を外れる場合、被検体の測定位置が変更されたと感知することができる。

【0116】

一例として、生体成分測定装置４００が手首に着用するウェアラブル機器（例：スマートウォッチ）に搭載された場合、センサー部４７０は、初期位置を感知し、該感知された初期位置の中心から半径１ｃｍを外れる位置変化が感知されれば、被検体の測定位置が変更されたと感知することができる。この際、センサー部４７０は、加速度センサー、ジャイロセンサー、モーションセンサー、変位センサー、圧力センサー、近接センサー、重力センサー及びイメージセンサーのうちの少なくとも１つを含み、これに制限されるものではない。

【0117】

センサー部４７０によって被検体の測定位置が変更されたと感知されれば、プロセッサ４３０は、血管の深さ情報を再び生成することができる。すなわち、プロセッサ４３０は、生体成分測定装置４００の初期化時に被検体の測定位置と複数の光源及び検出器のうちから少なくとも１つ以上の光源及び検出器を選択して、被検体の生体成分を検出し、被検体の測定位置が変更されれば、該変更された位置で血管の深さ情報を再び生成するか、複数の光源及び検出器のうちから少なくとも１つ以上の光源及び検出器を再び選択することができる。

【0118】

保存部４８０は、光源４１０の出力状態（例：点滅状態、波長帯域など）、検出器４２０の配置状態（例：配列など）、検出器４２０から検出された光信号の光強度、信号対雑音比、選択された光源及び／または検出器生体成分測定結果及び通信部４５０のデータ送受信状態を含んだ各種の情報を保存することができる。

【0119】

例えば、保存部４８０は、被検体の生体成分別にカテゴリーを分類して、測定結果を保存し、１つ以上のグループに分類された生体成分推定モデルを保存することができる。

【0120】

この際、保存部４８０は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＳＤまたはＸＤメモリなど）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気メモリ、磁気ディスク、光ディスクを含みうる。但し、これらに制限されるものではない。

【0121】

図５は、生体成分測定装置のさらに他の例を示すブロック図である。図５は、光源アレイ５１０、検出器アレイ５２０及びプロセッサ５３０を含みうる。

【0122】

図５を参照すれば、光源アレイ５１０は、被検体に光を照射することができる。

【0123】

光源アレイ５１０は、可視光線の特定の波長帯域、近赤外線（ＮＩＲ）や中赤外線（ＭＩＲ）帯域の光を照射する１つ以上の光源を含む多重光源（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅｓ）であり得る。

【0124】

例えば、光源アレイ５１０は、少なくとも１つ以上の近赤外光（ＮＩＲ、Ｎｅａｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ）を照射する第１光源及び特定の波長領域（例：Ｇｒｅｅｎ～ｉｎｆｒａｒｅｄ領域であって、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長領域など）を照射する第２光源を含みうる。また、光源アレイ５１０は、独立モジュールで構成された１つ以上の光源であり、プロセッサ５３０によって、各光源は、互いに異なる波長帯域の光を照射するように個別的に制御される。

【0125】

但し、これに制限されず、光源アレイ５１０は、物理的に１つのモジュールで構成され、多重波長帯域の光を順次に繰り返して照射するように設定しうる。

【0126】

検出器アレイ５２０は、光源アレイの各光源から照射された光信号を検出することができる。

【0127】

例えば、検出器アレイ５２０は、光源アレイ５１０から照射された光が被検体から反射した光、吸収光、生体成分によって散乱された光のうちの少なくとも１つを光信号で検出することができる。また、検出器アレイ５２０は、１つ以上の検出器を含み、既定の構造の配列で配置される。

【0128】

一例として、光源アレイ５１０及び検出器アレイ５２０の各光源及び各検出器は、四角形、円形、同心円形及び帯形のうちから既定の構造の配列で配置される。また、これに制限されず、光源アレイ５１０及び検出器アレイ５２０の各光源及び各検出器の間の距離は、任意の距離で不規則に配置される。

【0129】

以下、必要によって説明する光信号は、検出器アレイ５２０の１つ以上の検出器が光源アレイ５１０の光源から照射されて生体成分によって散乱された光を検出したことを意味する。

【0130】

プロセッサ５３０は、光源アレイ５１０及び検出器アレイ５２０の各光源及び検出器を個別的に制御して、少なくとも１つの光源及び検出器を駆動することができる。

【0131】

例えば、プロセッサ５３０は、光源アレイ５１０の各光源及び検出器アレイ５２０の各検出器を順次に駆動させて、光源－検出器の一対一対応になる組合わせで光源及び検出器を駆動させ、光源と検出器とが多対一対応になる組合わせで光源及び検出器を個別的に駆動させることができる。

【0132】

また、プロセッサ５３０は、既定の光源－検出器の駆動パターンによって、光源アレイ５１０の各光源及び検出器アレイ５２０の各検出器を駆動させることができる。

【0133】

プロセッサ５３０は、駆動された検出器から検出された光信号の血管の深さによる変化に基づいて、検出器－血管についての光路長の情報を生成することができる。

【0134】

図６は、光源アレイの各光源及び検出器アレイの各検出器の一例による配列形態を示す例示図である。

【0135】

図５及び図６を参照すれば、光源アレイ５１０の各光源５１１、５１２、５１３、５１４と検出器アレイ５２０の各検出器５２１、５２２、５２３、５２４は、プローブ６０上で帯形の配列で同一間隔離隔して配置される。

【0136】

例えば、プロセッサ５３０は、検出器５２１を駆動させた状態で、各光源５１１、５１２、５１３、５１４を順次に駆動させ、該駆動された光源と検出器との距離（ｄ）と検出器５２１から検出される光信号の強度変化に基づいて、光路長の情報を生成することができる。

【0137】

例えば、駆動された検出器５２１は、各光源５１１、５１２、５１３、５１４のうちの一部光源５１１、５１２、５１３と同じ距離（ｄ）ほど離隔して配されており、一部光源５１４とはさらに遠い距離に配されている。この際、プロセッサ５３０は、検出器５２１と同じ距離ほど離隔した一部光源５１１、５１２、５１３から照射されて、被検体から反射した光強度の変化に基づいて、血管に対する光路長を算出することができる。

【0138】

すなわち、検出器５２１と同じ距離ほど離隔した一部光源５１１、５１２、５１３から照射されて、被検体から反射した光強度に差がある場合、プロセッサ５３０は、検出された光強度が大きいほど、光路長が短いと判断し、検出された光強度の強度に基づいて光源アレイ５１０の各光源及び検出器アレイ５２０の各検出器の間の光路長の情報を生成することができる。

【0139】

言い換えれば、血管が光源アレイ５１０の各光源５１１、５１２、５１３、５１４または検出器アレイ５２０の各検出器５２１、５２２、５２３、５２４と遠く位置するか、被検体の表面から深くあるほど、各検出器５２１、５２２、５２３、５２４から検出される光強度は、幾何級数的に小さくなるので、血管が深さ変化によって光強度の強度が変化し、プロセッサ５３０は、光強度の強度変化に基づいて光路長の情報を生成することができる。

【0140】

他の例として、光源アレイ５１０が、１つ以上の近赤外光（ＮＩＲ）を照射する第１光源及び特定の波長領域（例：Ｇｒｅｅｎ～ｉｎｆｒａｒｅｄ領域であって、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長領域など）を照射する第２光源を含む場合、プロセッサ５３０は、駆動された検出器から検出される光信号の光強度及び駆動された検出器と第２光源との距離に基づいて、光路長の情報を生成することができる。

【0141】

また、プロセッサ５３０は、検出器アレイ５２０の各検出器５２１、５２２、５２３、５２４に対して、光源アレイ５１０の各光源５１１、５１２、５１３、５１４を順次に駆動させて、各検出器５２１、５２２、５２３、５２４の血管に対する光路長を算出することができる。

【0142】

プロセッサ５３０は、生成された光路長の情報に基づいて、散乱係数を補正して生体成分を測定することができる。

【0143】

例えば、プロセッサ５３０は、検出器アレイ５２０から検出された光信号の光強度及び検出器アレイ５２０の駆動された検出器と光源アレイ５１０の駆動された光源との距離に基づいて、散乱係数を算出することができる。

【0144】

この際、プロセッサ５３０は、光路長の情報が算出されれば、検出された光信号に対する光路長と既定の基準長さ（基準光路長）とを比較して、算出された散乱係数を基準距離から算出された散乱係数に補正することができる。ここで、基準長さは、光路長の情報に基づいて、最も短い距離の光路長で決定され、これに制限されず、既定の光路長（例：４ｍｍなど）を基準長さで決定することができる。

【0145】

このように、算出された散乱係数を血管についての光路長の情報に基づいて、基準長さでの散乱係数に補正することにより、生体成分測定時に、ユーザの活動、健康状態、時間の経過及び測定地点の変化によって、互いに異なる光路長から算出された散乱係数にもかかわらず、生体成分測定の正確度及び信頼度を保証することができる。

【0146】

他の例として、プロセッサ５３０は、光路長の情報に基づいて、第１光信号の検出深さを決定し、該決定された検出深さと基準深さとの比較の結果に基づいて、算出された散乱係数を補正することができる。例えば、血管が被検体の表面から深く位置するか、光源アレイ５１０の駆動された光源及び検出器アレイ５２０の駆動された検出器から遠く位置した場合、光路長が長くなり、プロセッサ５３０は、光信号の検出距離と基準距離とが互いに異なる場合、検出距離から算出された散乱係数を基準距離での散乱係数に補正することができる。

【0147】

一例として、検出距離が基準距離よりも深い場合、検出器アレイ５２０を通じて検出された光信号の強度は、基準距離から検出された光信号の強度よりも小さいので、プロセッサ５３０は、正の補正値を算出された散乱係数に加えることにより、散乱係数を補正することができる。一方、検出距離が基準距離よりも浅い場合、検出器アレイ５２０を通じて検出された光信号の強度は、基準距離から検出された光信号の強度よりもさらに大きいので、プロセッサ１３０は、負の補正値を算出された散乱係数に加えることにより、散乱係数を補正することができる。

【0148】

さらに他の例として、プロセッサ５３０は、光路長の情報に基づいて、複数の検出器のうちから同じ光路長を有する少なくとも２つ以上の検出器を選択し、該選択された検出器から検出された第１光信号に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0149】

例えば、プロセッサ５３０は、光源アレイ５１０及び検出器アレイ５２０を個別的に制御して、光源アレイ５１０の各光源から照射されて検出器アレイ５２０の各検出器から検出される光信号の光路長をそれぞれ算出することにより、同じ光路長を有する検出器を選択することができる。この際、プロセッサ５３０は、同じ光路長を有する光源及び検出器のみを駆動させて光信号を検出することにより、算出された散乱係数の信頼度を保証することができる。

【0150】

プロセッサ５３０は、算出された散乱係数に基づいて生体成分を測定することができる。例えば、散乱係数は、血管内の血液に含まれた生体成分によって散乱を起こし、散乱されて戻ってくる散乱光の強度に基づいて生体成分の濃度を測定し、例えば、血液内の測定対象生体成分の濃度と散乱係数の濃度は、比例することができるので、散乱係数の変化によって生体成分の濃度を測定することができる。

【0151】

図７は、生体成分測定方法の一例を示すフローチャートである。図７の生体成分測定方法は、図１及び図４に示された生体成分測定装置１００、４００によって行われる。

【0152】

生体成分測定装置１００は、第１光源から照射された第１光信号、第２光源から照射された第２光信号を検出することができる（７１０）。

【0153】

例えば、生体成分測定装置１００は、第１光源及び第２光源を含み、第１光源及び第２光源は、被検体に光を照射することができる。この際、第１光源及び第２光源は、可視光線の特定の波長帯域、近赤外線（ＮＩＲ）や中赤外線（ＭＩＲ）帯域の光を照射し、例えば、第１光源は、近赤外線波長領域の光を照射し、第２光源は、特定の波長領域（例：Ｇｒｅｅｎ～ｉｎｆｒａｒｅｄ領域であって、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長領域など）を照射し、そのうち、赤色光（例：６３０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域など）を照射することができる。

【0154】

生体成分測定装置１００は、第１光源及び第２光源から照射された光が被検体の皮膚から反射した光、吸収光、生体成分によって散乱された光のうちの少なくとも１つを光信号で検出することができる。

【0155】

この際、生体成分測定装置１００は、被検体の表面で、血管の位置と整列されるように配された第１光源及び検出器を通じて第１光信号を検出することができる。例えば、第１光源は、被検体の表面で血管に沿って平行に配列され、検出器は、第１光源と一定距離離隔して血管に沿って平行に配列されうる。

【0156】

生体成分測定装置１００は、検出された第１光信号に基づいて散乱係数を算出し、検出された第２光信号に基づいて血管の深さ情報を算出することができる（７２０）。

【0157】

例えば、検出器１２０は、第１検出器及び第２検出器を含み、生体成分測定装置１００は、第１光信号と互いに異なる距離に配された第１検出器及び第２検出器の間の距離（ ）と第１光信号の光強度に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0158】

また、生体成分測定装置１００は、第２光源から照射されて戻ってくる反射した光強度に基づいて血管の深さ情報を生成することができる。

【0159】

例えば、生体成分測定装置１００の第２光源が特定の波長領域（例：Ｇｒｅｅｎ～ｉｎｆｒａｒｅｄ領域であって、５００ｎｍ～８５５ｎｍの波長領域など）の光を被検体に照射する場合、生体成分測定装置１００は、血管の深さ変化に対する反射した光強度の変化に基づいて血管の深さ情報を生成することができる。

【0160】

例えば、生体成分測定装置１００が赤色光領域（例：６３０ｎｍ～７８０ｎｍの波長領域など）の光を被検体に照射する場合、反射した光強度の変化は、生体成分の濃度変化に比べて、血管の深さ変化にさらに敏感に変化するので、生体成分測定装置１００は、第２光源から照射され、被検体の血管に反射して戻ってくる第２光信号の強度変化に基づいて血管の深さ情報を生成することができる。

【0161】

次いで、生体成分測定装置１００は、算出された血管の深さ情報に基づいて散乱係数を補正することができる（７３０）。

【0162】

例えば、生体成分測定装置１００は、血管の深さ情報に基づいて検出された第１光信号の検出深さを決定し、該決定された検出深さと基準深さとの比較の結果に基づいて算出された散乱係数を補正することができる。

【0163】

生体成分測定装置１００は、第１光信号の検出深さと基準深さとが互いに異なる場合、検出深さから算出された散乱係数を、基準深さでの散乱係数に補正することができる。

【0164】

このように、血管の深さ情報に基づいて検出深さから算出された散乱係数を、基準深さでの散乱係数に補正することにより、生体成分測定時に、ユーザの活動、健康状態、時間の経過及び測定地点の変化によって、互いに異なる検出深さから算出された散乱係数にもかかわらず、生体成分測定の正確度及び信頼度を保証することができる。

【0165】

また、生体成分測定装置１００は、検出された光信号の光強度、信号対雑音比（ＳＮＲ）、第１光源との距離、血管の深さ情報のうちの少なくとも１つの検出器を選択することができる。

【0166】

例えば、第１光源、第２光源及び検出器が複数個配されるか、既定の配列構造で配された場合、生体成分測定装置１００は、第１光源及び検出器を血管に沿って整列させるか、同じ深さの血管が位置した第１光源及び検出器のみを駆動または選択するために、複数の第１光源及び検出器のうちの少なくとも一部を選択することができる。

【0167】

他の例として、生体成分測定装置１００は、第１光源、第２光源及び検出器を個別的に制御して、検出器から検出された光信号の信号対雑音比を算出し、ＳＮＲの大きさ順によって少なくとも１つ以上の第１光源及び検出器を選択することができる。例えば、複数の第１光源、第２光源及び検出器が配された場合、生体成分測定装置１００は、何れか１つの第１光源と検出器のうちから何れか１つのみを駆動させることにより、第１光源のうち何れか１つに対する各検出器から検出される第１光信号の信号対雑音比を算出し、信号対雑音比の大きさ順序を信号特性が最も良好であると決定し、信号対雑音比の大きさ順によって少なくとも１つ以上の第１光源及び検出器を選択することができる。

【0168】

さらに他の例として、生体成分測定装置１００は、血管の深さ情報に基づいて、複数の検出器のうちから同じ深さの血管位置に配された少なくとも２つ以上の検出器を選択することができる。

【0169】

生体成分測定装置１００は、複数の第１光源、第２光源及び検出器のうちから少なくとも１つ以上の第１光源、第２光源及び検出器が選択されれば、該選択された第１光源、第２光源及び検出器のみを駆動させて光信号を検出し、該検出された光信号に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0170】

例えば、生体成分測定装置１００は、最も高い光強度、信号対雑音比及び第１光源と検出器との距離に基づいて選択された第１光源及び検出器を使用して第１光信号を検出することにより、信号特性が良好な第１光信号に基づいて散乱係数を算出することができる。

【0171】

また、生体成分測定装置１００は、同じ深さの血管位置に配された少なくとも２つ以上の検出器から検出された第１光信号に基づいて散乱係数を算出することにより、算出された散乱係数の信頼度を保証することができる。

【0172】

生体成分測定装置１００は、算出された散乱係数に基づいて生体成分を測定することができる（７４０）。

【0173】

散乱係数は、血管内の血液に含まれた生体成分によって散乱を起こし、散乱されて戻ってくる散乱光の強度に基づいて生体成分の濃度を測定し、例えば、血液内の測定対象生体成分の濃度と散乱係数の濃度は、比例することができるので、散乱係数の変化によって生体成分の濃度を測定することができる。

【0174】

この際、生体成分測定装置１００は、測定対象となる生体成分の種類、測定地点、血管の深さ情報と散乱係数に関する相関関係または機械学習に基づいて予め生成された、生体成分推定モデルに基づいて生体成分の濃度を測定することができる。

【0175】

一方、本実施形態は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取れるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。

【0176】

コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ記録装置などがあり、また、キャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現するものを含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードとして保存されて実行可能である。そして、本実施形態を具現するための機能的な（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーによって容易に推論されうる。

【0177】

当業者ならば、開示された技術的思想や必須的な特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるであろう。したがって、前述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的ではないということを理解せねばならない。

【産業上の利用可能性】

【0178】

本発明は、生体成分測定装置及び方法関連の技術分野に適用可能である。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】