KR101637325B1

KR101637325B1 - 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조

Info

Publication number: KR101637325B1
Application number: KR1020150019364A
Authority: KR
Inventors: 윤치성; 이홍균
Original assignee: 주식회사 에이엠피올
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-07-08

Abstract

본 발명은, 생체 내에 삽입된 상태에서 생체 내의 당의 변화를 설정 시간 동안 연속적으로 측정하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조로서, 일단부가 생체 내에 삽입되고, 내부에 생체 조직 사이의 체액이 유입되어 유동하는 유로가 형성된 측정관, 측정관의 타단부에 결합하고 지속적인 흡입력을 생성하여 체액이 생체 조직으로부터 유로를 유동하여 배출되게 하는 배액부, 측정관의 유로 내에 설치되어, 체액 중 세포간액(Intercellular fluid; ICF)은 통과시키고 세포간액 외에 다른 액체성분은 필터링하는 필터부 및 필터부의 후방 유로 상에 설치되어, 필터부를 통과한 세포간액에 포함된 당(Glucose)의 변화하는 농도를 연속적으로 감지하는 센서부를 포함하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조를 제공한다.
따라서 필터부를 통하여 센서부의 표면에 생체 조직 또는 혈액(Whole blood)에 포함된 면역세포 또는 기타세포와 생체 입자 또는 단백질 등이 흡착되거나, 생체 반응(Bio reaction)으로 인한 감지 신호의 크기 저하와 민감도 저하와 같은 센싱 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.

Description

생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조 {Degradation prevention structure for vital reaction of in vivo implantable continuous glucose monitoring sensor}

본 발명은 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 센서의 성능 저하를 방지하고, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조에 관한 것이다.

최근에는 대표적인 성인병 중의 하나인 당뇨병으로 치료를 받고 있는 환자가 지속적으로 증가하고 있는 추세로서, 이러한 추세에 따라 당뇨병 치료에 필수적인 혈당 측정기기, 특히 일상생활에서 휴대 및 사용이 간편한 혈당 측정기기에 대한 관심과 수요가 급격히 증가하고 있다.

이에, 종래에는 상기한 혈당을 측정하고 관리하기 위한 기기로 일회용 혈당 스트립 센서에 관한 기술이 많이 개발되어져 오고 있다. 그러나 상기한 일회용 혈당 스트립 센서의 경우, 채혈을 할 때마다 바늘 등을 이용하여 직접 채혈을 하여야 하므로, 그에 따른 고통이나 스트레스가 동반하는 단점이 있어, 최근에는 연속 측정 혈당센서에 관한 기술개발이 많이 이루어지고 있는 실정이다.

한편, 상기한 연속 측정형 혈당센서에 대한 기술의 예로, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0055202호는 체내 삽입형 연속측정 바이오센서에 대한 기술이 개시된 바 있다.

그런데, 상기한 종래의 연속 혈당 측정센서는, 인체에 삽입되는 타입인 만큼, 센서부가 생체 조직 또는 혈액에 포함된 면역세포 또는 기타세포가 같은 생체 입자들과 단백질 등이 흡착되면서 당 감지신호(Glucose sensing signal)의 크기(Amplitude)와 민감도(Sensibility)가 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0055202호

본 발명은, 생체 조직에 따른 감지신호 크기와 민감도 저하를 방지하여 제품의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 생체 내에 삽입된 상태에서 상기 생체 내의 당의 변화를 설정 시간 동안 연속적으로 측정하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조에 있어서, 일단부가 생체 내에 삽입되고, 내부에 상기 생체 조직 사이의 체액이 유입되어 유동하는 유로가 형성된 측정관; 상기 측정관의 타단부에 결합하고 지속적인 흡입력을 생성하여 상기 체액이 상기 생체 조직으로부터 상기 유로를 유동하여 배출되게 하는 배액부; 상기 측정관의 유로 내에 설치되어, 상기 체액 중 세포간액(Intercellular fluid; ICF)은 통과시키고 상기 세포간액 외에 다른 액체성분은 필터링하는 필터부; 및 상기 필터부의 후방 상기 유로 상에 설치되어, 상기 필터부를 통과한 상기 세포간액에 포함된 당(Glucose)의 변화하는 농도를 연속적으로 감지하는 센서부를 포함하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조를 제공한다.

본 발명에 따른 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 필터부를 통하여 센서부의 표면에 생체 조직 또는 혈액(Whole blood)에 포함된 면역세포 또는 기타세포와 생체 입자 또는 단백질 등이 흡착되거나, 생체 반응(Bio reaction)으로 인한 감지 신호의 크기 저하와 민감도 저하와 같은 센싱 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.

둘째, 센서부가 생체 조직과 직접접촉하지 않는 비접촉성으로 구성되어, 장시간 체내 삽입된 상태로 있어도 센서부로 인한 염증과 같은 생체 부작용이 유발되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조의 제어흐름을 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 상기 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조(800)는, 생체 내에 삽입된 상태에서 상기 생체 내의 당의 변화를 설정 시간 동안 연속적으로 측정하는 것으로서, 측정관(100)과, 배액부(200)와, 필터부(300)와, 센서부(400)를 포함한다. 이에 앞서, 상기 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조(800)는 연속혈당센서 또는 연속혈당측정장치로 적용 가능함은 물론이며, 이에 이하에서는 '연속혈당센서'로 한다.

상기 측정관(100)은, 생체 내에 삽입되고, 내부에는 상기 생체 조직 사이의 체액이 유입되어 유동하는 유로(101)가 형성되어 있다. 여기서, 상기 측정관(100)은 공지의 카테터(Catheter)를 적용할 수 있지만, 상기한 목적을 달성할 수 있는 구조라면 다양하게 적용 가능함은 물론이다.

상기 배액부(200)는, 상기 측정관(100)에 결합하고, 연속적으로 변화하는 생체의 혈당 변화 감시할 수 있도록 상기 체액을 상기 생체 조직으로부터 지속적으로 흡입하여 상기 유로(101)로 배출되게 한다. 여기서, 상기 배액부(200)는 상기 측정관(100)의 생체 외부에 노출된 노출단부에 구비하여 생체의 외부에 위치하는 것이 바람직하지만, 설계에 따라 상기 배액부(200) 중 후술되는 드레인부(220)만이 생체 외부에 위치하는 등 다양한 구조가 적용가능하다.

한편, 상기 배액부(200)는 지속적인 흡입력을 생성하여 체액을 지속적으로 빼내되, 사용자에게 불편함 등을 최소화하기 위하여 체액을 초저속의 유동흐름으로 흡입할 수 있도록 하며, 배액발생부(210)와, 드레인부(220)를 포함한다.

상기 배액발생부(210)는 상기 체액을 지속적으로 흡입 또는 약한 음압을 형성하여 상기 체액을 지속적으로 빼낼 수 있도록 하며, 모세관 현상을 통하여 상기 체액을 초 저속으로 지속적으로 흡입할 수 있는 구성이 바람직하다. 이러한 구성의 예로, 상기 배액발생부(210)는 스펀지와 섬유뭉치를 비롯하여 다층의 발포성 니켈망, 스테인레스 섬유 펠트, 고분자 발포체, 금속 다공체, 섬유질 등 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 구성이 적용될 수 있다.

상기 드레인부(220)는, 흡입된 상기 체액을 생체 외부로 배출시키는 역할을 하며, 도시되지 않았지만 배출관과 배출된 체액을 저장한 후 사용자가 버릴 수 있는 저장부 등 다양한 구성을 적용할 수 있다. 한편, 상기 드레인부(220)에 대한 구성은 통상의 드레인구조를 적용할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 필터부(300)는, 상기 측정관(100)의 유로(101) 내에 설치되어, 상기 체액 중 세포간액(Intercellular fluid; ICF)은 통과시키고 상기 세포간액 외에 다른 액체성분은 필터링하는 역할을 한다.

한편, 상기 필터부(300)는, 상기한 바와 같이 세포간액만을 통과시키는 구성으로 초극세사 필터(310) 또는 고분자 분리막(320)을 적용할 수 있는데, 경우에 따라 상기 초극세사 필터(310)만 또는 상기 고분자 분리막(320)만을 적용할 수 있음은 물론이다.

또는, 상기 필터부(300)는, 도시된 바와 같이 상기 초극세사 필터(310)와 상기 고분자 분리막(320)을 함께 하여, 상기 체액의 유동경로를 따라 직렬로 배치할 수 있으며, 배치순서는 초극세사 필터(310)와 고분자 분리막(320)을 순차적으로 배치할 수 있지만 이에 한정하지는 않는다.

한편, 상기 필터부(300)는, 상기 측정관(100)의 구조와 체액의 용량 등을 고려하여 상기 초극세사 필터(310)와 고분자 분리막(320)의 용량 등을 설정할 수 있으며, 후방에 위치하는 센서부(400)와의 이격거리 등을 고려하여 그 위치를 조절할 수 있다.

상기 센서부(400)는, 상기 필터부(300)의 후방 상기 배액부(200)의 전방 상기 유로(101) 상에 설치되어, 상기 필터부(300)를 통과하고 상기 배액부(200)에 의하여 유동하는 상기 세포간액에 포함된 당(Glucose)의 변화하는 농도를 연속적으로 감지하여 측정하는 역할을 한다.

도 2를 참조하면, 상기 센서부(400)는, 상기 체액 중의 당의 농도를 연속적으로 측정하는 감지부(440)와, 상기 감지부(440)를 통하여 측정된 상기 당 농도 정보를 전송하는 전송부(450)를 포함한다.

상기 감지부(440)는, 체액 중 당의 농도를 감지하고 이를 측정하는 역할을 하는 것으로서, 3전극 센서를 이용할 수 있다. 상기 3전극 센서는 상기 체액을 공급받아 제1전위를 생성하는 참조전극(Reference electrode;410)과, 상기 체액을 공급받아 제2전위를 생성하는 당 검지전극(Working electrode;420)과, 접지기능을 하는 접지전극(Counter electrode;430)을 포함하여 상기 참조전극(410)과 상기 검지전극(420)의 전압차를 통하여 당의 농도를 측정한다. 한편, 상기 센서부(400)는 상기한 바와 같이 당의 농도에 따라 전기적 신호를 발생하는 3전극센서를 예로 하여 나타내었으나, 이는 바람직한 실시예로 상기한 당 농도를 측정할 수 있는 구성이라면 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.

상기 전송부(450)는, 상기 감지부(440)로부터 측정된 당 농도에 대한 정보를 후술되는 제어부(600)와 디스플레이부(500)로 전송하는 역할을 한다. 상기한 전송부(450)는 RF통신, 비콘(Beacon)을 포함하는 근거리 무선 통신 기술을 이용하는 것이 바람직하지만, 상기한 근거리 무선통신 모듈 외 다양한 통신구성이 적용될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.

한편, 상기 연속혈당센서(800)는 상기 전송부(450)로부터 신호를 전달받아 연속적으로 변화하는 상기 당 농도에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부(500)를 구비하여 사용자에게 당 농도를 확인할 수 있도록 한다. 상기한 디스플레이부(500)는 상기 당 농도를 표시하는 단말기라면 모두 가능하며, 무선 통신이 가능한 개인 휴대 단말기 또는 무선 모뎀이 장착된 개인용 컴퓨터 등 다양하게 적용가능하다.

나아가, 상기 연속혈당센서(800)는, 상기 생체 내로 삽입된 상태로 유지되어 상기 생체 내로 인슐린을 공급하는 인슐린공급부(700)를 구비하며, 상기 인슐린공급부(700)는 제어부(600)에 의하여 제어된다. 여기서, 상기 인슐린공급부(700)에 대한 상세한 설명은 공지의 인슐린펌프의 구성과 유사하므로 생략하기로 한다. 한편, 상기 연속혈당센서(800)는 상기 측정관(100)은 생체 내에 삽입되고 나머지 구성은 체외에 위치하는 것이 바람직하지만 이에 한정하지는 않는다.

상기 제어부(600)는, 상기 센서부(400)와 연결되어 상기 전송부(450)로부터 상기 당 농도 정보를 수신하고, 상기 당 농도에 대응하여 상기 인슐린공급부(700)를 제어하여 상기 생체 내로 적정량으로 설정시간동안 인슐린이 공급되게 한다. 여기서, 상기 설정시간은 통상 3일 내지 7일 정도가 가능하나, 이에 한정하지는 않는다.

또한, 상기 제어부(600)는 상기 디스플레이부(500)와 연결되어 당 농도의 표시와, 이에 따른 인슐린 공급표시 등 상기 디스플레이부(500)를 제어한다.

상기한 바와 같이, 상기 연속혈당센서(800)는, 필터부(300)에 의하여 체액 중 세포간액만을 통과하여 상기 센서부(400)에 접촉되게 하기 때문에, 장시간 생체(1)에 삽입하여 연속적으로 혈당을 측정하는 연속혈당센서(800)의 특성 상 시간이 지남에 따라 센서부(400)의 표면에 생체 조직 또는 혈액(Whole blood)에 포함된 면역세포 또는 기타세포와 생체 입자 또는 단백질 등이 흡착되거나, 생체 반응(Bio reaction)으로 인하여 센서부(400)의 감지 신호의 크기 저하와 민감도 저하와 같은 센싱 성능을 저하시키는 것을 방지할 수 있어 제품의 성능 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 측정관 200... 배액부
210... 배액발생부 220... 드레인부
300... 필터부 310... 초극세사 필터
320... 고분자 분리막 400... 센서부
410... 참조전극 420... 당 검지전극
430... 접지전극 440... 감지부
450... 전송부 500... 디스플레이부
600... 제어부 700... 인슐린공급부
800... 연속혈당센서

Claims

생체 내에 삽입된 상태에서 상기 생체 내의 당의 변화를 설정 시간 동안 연속적으로 측정하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조에 있어서,
일단부가 생체 내에 삽입되고, 내부에 길이방향을 따라 유로가 형성되어 일단부로부터 상기 생체의 체액이 유입되어 상기 유로를 따라 유동하여 타단부로 유출되는 측정관;
상기 측정관의 타단부에 결합하고 모세관 현상을 통하여 상기 체액을 지속적으로 흡입하여 상기 체액이 상기 유로를 유동하여 배출되게 하는 배액발생부와, 상기 배액발생부의 후방에 위치하여 상기 배액발생부에 의하여 흡입된 상기 체액을 배출시키는 드레인부를 포함하는 배액부;
상기 측정관의 내부에 삽입 설치되어 상기 측정관의 상기 유로 내에 위치하고, 상기 체액 중 세포간액(Intercellular fluid; ICF)은 통과시키고 상기 세포간액 외에 다른 액체성분은 필터링하며, 상기 체액의 유동경로를 따라 직렬로 배치되는 초극세사 필터와 고분자 분리막을 포함하는 필터부; 및
상기 측정관의 내부에 삽입 설치되어 상기 측정관의 상기 유로 내에 위치하고, 상기 필터부의 후방에 이격되게 위치하여 상기 필터부를 통과하여 유동하는 상기 세포간액에 포함된 당(Glucose)의 변화하는 농도를 연속적으로 감지하는 센서부를 포함하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 센서부는, 상기 세포간액 중의 당의 농도를 연속적으로 측정하는 감지부와, 상기 감지부를 통하여 측정된 상기 당 농도 정보를 전송하는 전송부를 포함하고,
상기 전송부로부터 신호를 전달받아 연속적으로 변화하는 상기 당 농도에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조.
청구항 3에 있어서,
상기 생체 내로 삽입된 상태로 유지되어 상기 생체 내로 인슐린을 공급하는 인슐린공급부와,
상기 센서부와 연결되어 상기 전송부로부터 상기 당 농도 정보를 수신하고, 상기 당 농도에 대응하여 상기 인슐린공급부를 제어하여 상기 생체 내로 인슐린이 공급되게 하는 제어부를 더 포함하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조.
청구항 3에 있어서,
상기 전송부는 RF통신을 포함하는 무선통신 기술을 이용하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조.
청구항 1에 이어서,
상기 센서부는,
상기 체액을 공급받아 제1전위를 생성하는 참조전극(Reference electrode)과, 상기 체액을 공급받아 제2전위를 생성하는 당 검지전극(Working electrode)과, 접지기능을 하는 접지전극(Counter electrode)을 포함하여, 상기 참조전극과 상기 검지전극의 전압차를 이용하여 당 농도를 측정하는 생체 내 삽입되는 연속혈당센서의 생체 반응에 의한 열화 방지 구조.
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