KR102036424B1 - 붕대 유형의 연속 포도당 모니터링 시스템을 위한 전기화학적 센서 - Google Patents

붕대 유형의 연속 포도당 모니터링 시스템을 위한 전기화학적 센서 Download PDF

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쩡허 류
브라이언 오티스
재클린 레버렛 와슨
윌리엄 제임스 비더만
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베릴리 라이프 사이언시즈 엘엘시
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Abstract

가요성의 신체 장착형 분석물 감지 디바이스의 전기화학적 센서가 제공된다. 전기화학적 센서는, 센서 프로브 상에 배치된 전기화학적 센서가 간질액에서 분석물을 검출할 수 있도록, 피부를 관입하도록 구성되는 가요성 센서 프로브 상에 배치된다. 전기화학적 센서는 분석물에 선택적으로 결합하거나, 분석물과 선택적으로 반응하거나, 분석물의 반응에 선택적으로 촉매 작용을 하거나, 다른 방식으로 분석물과 선택적으로 상호작용하는 물질을 배치하는 것에 의해 분석물에 민감하게 제조된다. 물질은 전극의 표면 상에서의 가교에 의해 및/또는 전극 상에 배치된 중합체 층에 배치되는 것에 의해 국소화된다. 중합체 층은 하이드로겔일 수 있다. 게다가, 센서 프로브의 요소들을 보호하기 위해 그리고 센서 프로브의 생체적합성(biocompatibility)을 증가시키기 위해 센서 프로브 상에 하이드로겔 층이 형성될 수 있다.

Description

붕대 유형의 연속 포도당 모니터링 시스템을 위한 전기화학적 센서
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 본원에서 참조에 의해 원용되는, 2015년 2월 16일에 출원된 미국 가특허 출원 제62/116,645호를 우선권 주장한다.
본원에서 달리 언급되지 않는 한, 이 섹션에 기술되는 자료들은 본 출원에서의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며 이 섹션에 포함되는 것에 의해 종래 기술이라고 인정되지 않는다.
특정 의학적 컨디션(condition)들 또는 상태(state)들은 장기간에 걸친 생리학적 특성(예컨대, 혈당 농도)의 느린 변화들 및/또는 빈번하지 않은 짧은 시간스케일 이벤트들에 의해 특징지워질 수 있다. 이러한 생리학적 특성들은 주기적으로(예컨대, 사람의 혈액에 주기적으로 액세스하는 것에 의해) 측정될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 이식형 또는 웨어러블 디바이스가 이러한 생리학적 특성들의 연속적인 또는 거의 연속적인 측정을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 이식형 또는 웨어러블 디바이스들은 배터리에 의해 전력을 공급받고(battery powered) 그리고/또는 무선 주파수 에너지 또는 다른 무선 에너지 소스들에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 게다가, 이러한 디바이스들은 측정된 생리학적 특성들을 무선으로 (예컨대, RFID 안테나 및 송신기를 사용하여 또는 블루투스 안테나 및 송신기를 사용하여) 표시하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 배경기술은 미국 특허출원공개공보 2010/268046 A1호 및 2010/270180 A1호 및 2013/131478 A1호, 그리고 PCT 공보 WO 2013/172929 A1호에 기술되어 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들은 센서를 제공하고, 본 센서는: (i) 가요성 기판 - 가요성 기판은 피부 표면에 장착되도록 구성되고, 가요성 기판은 가늘고 긴 부분(elongate portion)을 포함하며, 가늘고 긴 부분의 원단부(distal end)는 간질액(interstitial fluid)과 접촉하기 위해 피부 표면 아래에 연장되도록 구성됨 -; 및 (ii) 제1 전극 및 제2 전극 - 제1 전극 및 제2 전극은 가요성 기판의 가늘고 긴 부분의 원단부에 배치되고, 제1 전극은 간질액 내의 분석물에 선택적으로 민감하며, 제1 전극 및 제2 전극은 분석물을 전기화학적으로 검출하도록 구성됨 - 을 포함한다.
본 개시내용의 일부 실시예들은 방법을 제공하고, 본 방법은: (i) 가요성 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계 - 제1 전극은 간질액 내의 분석물에 선택적으로 민감하며, 제1 전극 및 제2 전극은 분석물을 전기화학적으로 검출하도록 구성됨 -; 및 (ii) 트리밍된 가요성 기판이 가늘고 긴 부분을 포함하도록 가요성 기판을 트리밍(trim)하는 단계 - 가늘고 긴 부분의 원단부는 간질액과 접촉하기 위해 피부 표면 아래에 연장되도록 구성되고, 트리밍된 가요성 기판은 피부 표면에 장착되도록 구성되며, 가요성 기판을 트리밍하는 단계는 제1 전극 및 제2 전극이 트리밍된 가요성 기판의 가늘고 긴 부분의 원단부에 위치되도록 가요성 기판을 트리밍하는 단계를 포함함 - 를 포함한다.
이들은 물론 다른 양태들, 장점들, 및 대안들은, 적절한 경우, 첨부 도면들을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽어보면 본 기술분야의 통상의 기술자에게는 명백하게 될 것이다.
도 1a는 예시적인 신체 장착형 디바이스(body-mountable device)의 상부 모습을 나타낸 도면.
도 1b는 도 1a에 도시된 예시적인 신체 장착형 디바이스의 하부 모습을 나타낸 도면.
도 2a는 예시적인 삽입 디바이스에 분리가능하게 장착되는 예시적인 신체 장착형 디바이스의 모습을 나타낸 도면.
도 2b는 생체의 피부에 근접하여 배치된, 도 2a의 신체 장착형 디바이스 및 삽입 디바이스의 단면도.
도 2c는 신체 장착형 디바이스 및 삽입 디바이스가 피부를 관입(penetrate)해 있는 것을 보여주는, 도 2b의 신체 장착형 디바이스, 삽입 디바이스, 및 생체의 피부의 단면도.
도 2d는 신체 장착형 디바이스가 피부를 관입하고 있고 삽입 디바이스가 피부로부터 회수(retract)된 것을 보여주는, 도 2b의 신체 장착형 디바이스, 삽입 디바이스, 및 생체의 피부의 단면도.
도 3은 외부 판독기와 무선 통신하는 신체 장착형 디바이스를 포함하는 예시적인 시스템의 블록도.
도 4a는 예시적인 전기화학적 센서의 전방 모습을 나타낸 도면.
도 4b는 도 4a의 예시적인 전기화학적 센서의 후방 모습을 나타낸 도면.
도 4c는 도 4a 및 도 4b의 예시적인 전기화학적 센서의 단면도.
도 5는 예시적인 전기화학적 센서의 모습을 나타낸 도면.
도 6은 예시적인 전기화학적 센서의 모습을 나타낸 도면.
도 7은 예시적인 광학 센서의 모습을 나타낸 도면.
도 8은 신체 장착형 디바이스를 작동시키는 예시적인 프로세스의 플로차트.
도 9는 센서를 제조하는 예시적인 프로세스의 플로차트.
이하의 상세한 설명에서, 본원의 일부를 형성하는 첨부 도면들이 참조된다. 도면들에서, 유사한 심볼들은, 문맥이 달리 언급하지 않는 한, 전형적으로 유사한 컴포넌트들을 가리킨다. 상세한 설명, 도면들, 및 청구항들에 기술되는 예시적인 실시예들은 제한하려는 것으로 의도되어 있지 않다. 본원에 제시되는 발명 요지의 범주를 벗어남이 없이, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 행해질 수 있다. 본원에 전반적으로 기술되고 도면들에 예시되는 바와 같은, 본 개시내용의 양태들이 아주 다양한 상이한 구성들 - 이들 전부가 본원에서 명시적으로 생각되고 있음 - 로 배열(arrange), 치환(substitute), 결합(combine), 분리, 및 설계될 수 있다는 것을 즉각 알 것이다.
I. 개요
본 개시내용의 일부 실시예들은, 정위치에서(in situ) 실시간으로 간질액(예컨대, 피부 내에 또는 그 아래에 있는 간질액)에서의 분석물 농도를 정량적으로 및 정성적으로 검사(test)하기 위한 하나 이상의 센서들을 갖는, 피부 표면에(예컨대, 사람의 상박부(upper arm) 또는 복부의 피부에) 장착되도록 구성된 신체 장착형 디바이스를 제공한다. 하나 이상의 센서들은, 피부를 관입하도록 구성되고 디바이스의 가요성 기판에 부착되는, 센서 프로브 상에 장착된다. 또한, 가요성 기판은 (예컨대, 글루(glue), 테이프, 건식 접착제(dry adhesive), 또는 다른 접착 수단들을 사용하여) 피부 표면에 장착되도록 구성된다. 가요성 기판의 가요성은, 감지 플랫폼(sensing platform)이 장착되는 사람의 활동들을 최소로 방해하고 그리고/또는 장기간 동안 편안하게 사람에게 장착될 수 있는, 감지 플랫폼을 제공할 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본원에 기술되는 감지 플랫폼이 간질액 이외의 다른 체액들에서의 분석물의 농도들을 측정하기 위해(예컨대, 누액(tear fluid), 혈액, 타액(saliva), 또는 신체의 어떤 다른 체액 또는 조직에서 분석물을 측정하기 위해) 인체의 각종의 부분들 상에 장착될 수 있는 디바이스들에 제공될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 또한 본원에 기술되는 감지 플랫폼이 디바이스들의 장착 위치에 근접해 있는 체액에서의 분석물의 농도들을 측정하기 위해 인체 상의 위치들 이외의 위치들에 장착될 수 있는 디바이스들에 제공될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
센서 프로브는, 센서 프로브 상에 배치된 적어도 하나의 센서가 규정된 깊이(specified depth)에 있는 체액(예컨대, 간질액)에서 분석물을 측정할 수 있도록 피부 내의 규정된 깊이까지(예컨대, 진피(dermis) 내의 깊이까지, 피하 깊이(subcutaneous depth)까지) 관입하도록 구성될 수 있다. 센서 프로브는 가요성(flexible)이거나 강성(rigid)일 수 있다; 일부 예들에서, 센서 프로브는 가요성 기판 재료의 가늘고 긴 연장부를 포함할 수 있다. 센서 프로브는 피부를 피어싱(pierce)하도록 구성될 수 있다(예컨대, 센서 프로브가 피부 내로 찔러질 수 있도록 충분히 강성이고 그리고/또는 뾰족하게 되어 있을 수 있음). 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 프로브는 삽입 디바이스와 결합하여 피부를 피어싱 및/또는 관입하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브는 하프-니들(half-needle)의 채널 내에 또는 피부를 피어싱하기 위한 어떤 다른 수단들에 장착되도록 구성될 수 있고; 하프-니들 또는 다른 피어싱 수단들은 피부를 피어싱하기 위해 그리고, 센서 프로브가 제자리에서 피부를 관입하고 있는 채로 두면서, 이어서 회수되기 위해 사용될 수 있다. 하나 이상의 센서들이 이러한 센서 프로브의 단부에 그리고/또는 이러한 센서 프로브의 길이방향(length)을 따라 하나 이상의 부가 위치들에 배치될 수 있다.
감지 플랫폼은 전원, 전자장치들(electronics), 및 안테나 - 모두가 피부 표면에 장착되도록 구성된 가요성 기판 상에 배치됨 - 를 포함할 수 있다. 전자장치들은 분석물의 측정들을 수행하기 위해(예컨대, 피부 내에 또는 그 아래에 있는 간질액에서의 분석물의 농도를 측정하기 위해) 하나 이상의 센서들(예컨대, 센서 프로브의 원단부에 배치된 센서)을 작동시킬 수 있다. 전자장치들은 그에 부가하여 센서로부터의 측정들 또는 다른 정보를 안테나를 통해 외부 판독기 또는 어떤 다른 원격 시스템에 무선으로 통신하기 위해 안테나를 작동시킬 수 있다. 감지 플랫폼의 전원, 안테나, 전자장치들, 또는 다른 컴포넌트들 중 하나 이상은 가요성일 수 있고; 예를 들어, 전원은 얇은 가요성 리튬 이온 배터리를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 사용자(예컨대, 신체에 디바이스가 장착되어 있는 사용자)로부터의 입력들을 수신하도록 그리고/또는 신체 장착형 디바이스의 어떤 응용(들)을 제공하기 위해 출력들을 사용자에게 제공하도록 구성된 사용자 인터페이스를 추가로 포함한다. 이러한 사용자 인터페이스 요소들(예컨대, 디스플레이들, 센서들, 버튼들)은 가요성이고 그리고/또는 감지 플랫폼의 가요성 기판에 장착될 수 있다. 일부 예들에서, 사용자 인터페이스는 감지 디바이스의 동작 상태를 변경 또는 설정하기 위한 그리고/또는 감지 플랫폼으로 하여금 어떤 기능을 수행하게 하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스는 사용자가 감지 플랫폼으로 하여금 센서를 사용하여 생리학적 특성의 측정을 수행하게 하거나, 감지 플랫폼을 슬립(sleep) 또는 다른 저전력 상태로 설정하거나, 생리학적 특성을 검출하기 위해 센서의 동작 속도(rate of operation)를 설정하거나, 감지 플랫폼의 동작 또는 기능의 어떤 다른 양태를 제어하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 사용자 인터페이스는 캘리브레이션(calibration) 또는 다른 데이터를 감지 플랫폼에 입력하기 위한, 예컨대, 생리학적 특성을 검출하기 위해 센서의 동작에 관련된 캘리브레이션 데이터를 입력하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 사용자 인터페이스는, 예컨대, 사용자의 육체적 또는 정신적 상태를 표시하기 위해, 사용자의 활동을 표시하기 위해, 사용자가 식사를 했거나 약을 복용했다는 것을 표시하기 위해, 또는 어떤 다른 정보를 표시하기 위해, 감지 플랫폼의 사용자의 상태에 관한 정보를 입력하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스는 정보, 예를 들어, 감지 플랫폼의 동작에 관한 정보(예컨대, 배터리 충전 상태, 사용가능 메모리(free memory)의 양), 검출된 생리학적 특성들(예컨대, 센서를 사용하여 검출된 혈당 레벨)에 관한 정보, 또는 감지 플랫폼에 의해 이용가능한 어떤 다른 정보를 사용자에게 표시하기 위한 수단을 제공할 수 있다.
일부 예들에서, 감지 플랫폼의 센서 프로브의 단부에 배치된 센서는 분석물을 전기화학적으로 검출 또는 측정하도록 구성된 2개 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 2개 이상의 전극들은 분석물에 선택적으로 민감한 작용 전극(working electrode) 및 기준 전극(reference electrode)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서를 대상 체액(target fluid)에 노출시키는 것은 작용 전극의 근방에서의 분석물의 농도를 나타낼 수 있는 전위차계 전압(potentiometric voltage)이 작용 전극과 기준 전극 사이에 나타나게 한다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 규정 전압(specified voltage)이 기준 전극과 작용 전극 사이에 인가될 수 있고, 그에 응답하여 작용 전극을 통해 흐르는 전류의 양은 작용 전극의 근방에서의 분석물의 농도 및/또는 분석물이 작용 전극 쪽으로 확산되는 속도에 관련되어 있을 수 있다. 작용 전극은 센서의 작용 전극 상에 또는 그 근방에 있는 분석물과 선택적으로 상호작용하는 물질(예컨대, 시약, 단백질, 효소)을 국소화(localize)시키는 것에 의해 분석물에 선택적으로 민감하게 제조될 수 있다. 이러한 분석물-선택적 물질(analyte-selective substance)이 작용 전극 상에 배치되는 분석물-침투가능 중합체 층(analyte-permeable polymer layer) 내에 국소화될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 이러한 분석물-선택적 물질은 가교(crosslinking)에 의해 작용 전극의 표면 상에 국소화될 수 있다.
일부 예들에서, 감지 플랫폼의 센서 프로브의 단부에 배치된 센서는 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있는 광학적 특성을 갖는 분석물에 민감한 물질(analyte-sensitive substance)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물질은 분석물에 관련되어 있는 형광 강도, 형광 수명, 방출 파장, 여기 파장, 또는 어떤 다른 특성을 갖는 형광단(fluorophore)을 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 프로브의 단부에 배치된 물질의 색상, 포화도(saturation), 흡수 스펙트럼, 또는 어떤 다른 광학적 특성은 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있을 수 있다. 센서 플랫폼은, 분석물에 관련되어 있는 물질의 광학적 특성을 결정하기 위해, 분석물에 민감한 물질에 광을 조사(illuminate)하도록 구성된 광 방출기 및/또는 그로부터 방출되는 광을 수광(receive)하도록 구성된 광 검출기를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서 프로브는 광섬유를 포함할 수 있고 분석물-선택적 물질은 이러한 광섬유의 원단부 상에 배치될 수 있다. 이러한 예들에서, 광 방출기 및 광 검출기가 광섬유를 통해 분석물에 민감한 물질에 광을 조사하고 그로부터 광을 수광하도록, 광 방출기 및/또는 광 검출기는 광섬유의 근단부(proximal end)에 배치될 수 있다. 이러한 예들에서, 광 방출기 및/또는 광 검출기는 (예컨대, 가요성 기판 상에 배치된 전자장치들의 일부로서) 센서 플랫폼의 가요성 기판 상에 배치될 수 있다.
일부 예들에서, 분석물에 민감한 물질(예컨대, 분석물과의 화학 반응에 특이적으로 참여하는 물질, 분석물에 특이적으로 결합(bind)하는 물질, 또는 분석물의 존재 또는 농도에 관련되어 있는 특성을 갖는 물질)이 감지 플랫폼의 표면 상에(예컨대, 전극의 금속 표면 상에, 광섬유의 표면 상에) 그리고/또는 이러한 표면 상에 배치되는 분석물에 의해 침투가능한 중합체, 겔, 또는 다른 층 내에 배치될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 분석물에 의해 침투가능한 중합체, 겔, 또는 다른 층은 센서 프로브의 요소들을 보호하기 위해 또는 어떤 다른 응용에 따라 작용 전극 및/또는 센서 프로브의 다른 요소들 위쪽에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 분석물-침투가능 층(analyte-permeable layer)의 침투율(permeability), 두께, 또는 다른 특성들은 간질액으로부터 센서 쪽으로의(예컨대, 센서의 금속 전극 표면 쪽으로의) 또는 감지 플랫폼의 어떤 다른 요소 쪽으로의(예컨대, 감지 플랫폼의 전극, 광섬유, 또는 어떤 다른 요소들에 근접하여 배치된 분석물-선택적 시약(analyte-selective reagent) 쪽으로의) 분석물의 확산 속도(rate of diffusion)를 제어하도록 규정될 수 있다. 일부 예들에서, 보호 층 또는 다른 중합체 층은 하이드로겔, 예컨대, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트의 단위(unit)들을 포함하는 하이드로겔일 수 있다.
감지 플랫폼은 감지 플랫폼 내의 하나 이상의 배터리들을 통해 그리고/또는 외부 소스로부터의 에너지에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 일부 예들에서, (예컨대, 보다 큰 편안함을 제공하기 위해 그리고/또는 사용자의 피부에 장착될 때 사용자 활동들에 대한 영향을 최소화하기 위해) 감지 플랫폼 전체의 가요성 및/또는 피부에 장착될 수 있는 감지 플랫폼의 요소들의 가요성을 가능하게 하기 위해, 하나 이상의 배터리들은 가요성이고 가요성 기판 상에 배치된다. 이러한 가요성 배터리들은 가요성 리튬 이온 배터리들을 포함할 수 있다. 본원에 기술되는 바와 같은 감지 플랫폼의 배터리들은 일회용이거나 재충전가능할 수 있다. 재충전가능 배터리들은 가요성 기판 상에 배치된 안테나로부터 하베스팅(harvest)되는 무선 주파수 에너지에 의해 제공되는 전력에 의해 재충전될 수 있다. 안테나는 전자장치들에 연결된 리드(lead)들을 갖는 전도성 재료의 루프로서 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 루프 안테나는 또한 안테나로부터의 후방산란 방사(backscatter radiation)를 수정하기 위해 루프 안테나의 임피던스를 수정하는 것에 의해 정보(예컨대, 감지 플랫폼의 센서를 사용하여 행해지는 분석물의 측정들)를 외부 판독기로(예컨대, 셀폰으로) 무선으로 통신할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 감지 플랫폼은 정보를 외부 판독기에 표시하기 위해 RF 에너지를 전송 및/또는 반사하기 위한 칩, 다이폴, 또는 다른 유형의 안테나를 포함할 수 있다. 게다가, 이러한 안테나들은 부가 정보를 전송하기 위해, 예컨대, 감지 플랫폼에 의해 검출된 온도, 광 레벨, 또는 다른 정보를 표시하기 위해, 외부 디바이스로부터 명령들 또는 프로그래밍을 수신하기 위해, 또는 어떤 다른 기능을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
II. 예시적인 가요성 바이오센서 플랫폼
도 1a는 예시적인 신체 장착형 감지 플랫폼(100)의 평면도이다. 도 1b는도 1a에 도시된 예시적인 신체 장착형 감지 플랫폼의 저면도이다. 유의할 점은, 도 1a 및 도 1b에서의 상대 치수들이 꼭 축척대로 되어 있지는 않으며, 예시적인 신체 장착형 감지 플랫폼(100)의 배열(arrangement)을 기술함에 있어서 설명의 목적으로만 나타내어져 있다. 신체 장착형 디바이스(100)는 (예시적인 예로서) 원형 디스크의 형상으로 된 가요성 기판(110)으로 형성된다. 센서 프로브(120)는 가요성 기판(110)으로부터 연장되고, 피부 표면을 관입하도록(예컨대, 인체의 상박부 또는 복부의 피부 내로 관입하도록) 구성된다. 센서(125)는 센서 프로브(120)의 원단부에 배치된다. 센서(125)는, 센서 프로브(120)가 피부를 관입할 때, 피부 아래에 및/또는 그 내에 있는 간질액 또는 다른 체액들에서 분석물(예컨대, 포도당)을 검출하도록 구성된다. 가요성 기판(110)을 피부 표면에 장착하기 위해 접착제 층(160)이 제공된다(가요성 기판(110)의 하부 표면(150) 상에 배치되는 신체 장착형 감지 플랫폼(100)의 요소들의 예시를 가능하게 하기 위해, 도 1b에서 접착제 층(160)이 도시되어 있지 않다). 신체 장착형 감지 플랫폼(100)은 가요성 기판(110) 상에 배치되고, 예컨대, 분석물을 검출하기 위해 센서(125)를 작동시키는 것, 분석물에 관한 정보를 전자장치들(130)의 메모리에 기록하는 것, 및 분석물에 관한 정보를 (예컨대, 이러한 정보를 무선으로 표시하기 위해 안테나를 사용하는 것에 의해) 외부 시스템에 통신하는 것을 비롯한, 감지 플랫폼(100)의 다양한 응용들을 제공하도록 구성된 전자장치들(130)을 추가로 포함한다. 안테나(도시되지 않음)는 (예컨대, 전자장치들(130)을 둘러싸고 있는) 하부 표면(150) 상에 루프 안테나로서 구성될 수 있거나, 안테나는 칩 안테나 또는 어떤 다른 구성으로서 구성될 수 있다. 신체 장착형 감지 플랫폼(100)에 전력을 공급하기 위해(예컨대, 전자장치들(130)에 전력을 공급하기 위해) 배터리(140)가 제공된다. 컴포넌트들(예컨대, 안테나들, 배터리들, 전자장치들, 사용자 인터페이스 요소들)이, 그에 부가하여 또는 대안적으로, 가요성 기판(110)의 상부 표면(즉, 하부 표면(150)의 반대쪽에 있는 가요성 기판(110)의 표면) 상에 배치될 수 있다.
가요성 기판(110)은 피부 표면에 장착되도록 구성된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 예에서, 이것은 접착제 층(160)이 가요성 기판(110)을 피부 표면에 접착시키기 위해 제공되는 것을 포함한다. 가요성 기판(110)을 피부 표면에 장착하기 위해 부가의 또는 대안의 수단이 제공될 수 있다. 예를 들어, 가요성 기판(110)을 피부 표면에 장착하기 위해 액상 또는 겔 접착제가 피부 표면에 그리고/또는 가요성 기판(110)에 도포될 수 있다. 가요성 기판(110)은 피부 표면 상에 배치되고 테이프 또는 다른 접착제들을 사용하여 고정될 수 있다. 일부 예들에서, 신체 장착형 감지 플랫폼(100)은 가요성 기판(110)을 피부 표면에 분리가능하게 장착하도록 구성된 건식 접착제를 포함할 수 있다. 신체 장착형 감지 플랫폼(100)의 가요성 기판(110) 또는 다른 요소들을 피부 표면에 또는 생체의 다른 요소들 또는 측면들에 장착하기 위한 다른 수단들이 예상된다. 게다가, 일부 실시예들에서, 피부 표면 또는 다른 조직 표면에 장착하지 않고, 대상 체액(예컨대, 간질액, 활액(synovial fluid), 혈액, 누액, 타액, 점액)에 근접하여 배치(emplace)되도록 구성되는 신체 장착형 감지 플랫폼(100)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술되는 바와 같은 신체 장착형 감지 플랫폼(100)은, 특정의 조직 표면에 장착되지 않고, 생체의 치아와 뺨(cheek) 사이에, 생체의 눈 위에, 또는 생체의 어떤 다른 위치에 배치되도록 구성될 수 있다.
가요성 기판(110)은 가요성 기판(110)이 생체의 피부 표면에 장착될 수 있도록 그리고 게다가 이러한 장착이 생체의 활동들(예컨대, 생체의 움직임들)을 최소로 방해하도록 규정되는 두께, 형상, 조성, 및/또는 다른 특성들을 가질 수 있다. 이것은 가요성 기판(110)을 피부 표면에 장착하는 것이 최소한의 불편함을 야기하도록 가요성 기판(110)이 충분히 가요성이 있는 것을 포함할 수 있다. 가요성 기판(110)은 폴리이미드 또는 어떤 다른 가요성 중합체 또는 다른 재료로 이루어져 있을 수 있다. 가요성 기판은 약 100 마이크로미터 미만의 두께를 가질 수 있다. 게다가, 가요성 기판(110)은 생체의 활동들을 최소로 방해하도록 규정되는 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 가요성 기판(110)은 약 11 밀리미터 미만의 크기(예컨대, 도 1a 및 도 1b에 예시된 바와 같이, 원형 부분의 직경)를 가질 수 있다. 직경 및 두께 값들은 설명 목적으로만 제공된다. 또한, 가요성 기판(110)의 형상이 도 1a 및 도 1b에서 또는 본원의 다른 곳에서 예시된 것과 상이할 수 있다; 예를 들어, 가요성 기판(110)은 응용에 따라 가늘고 긴 형상, 정사각형 또는 직사각형 형상, 또는 어떤 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 가요성 기판(110)은, (예컨대, 가요성 기판(110)의 가늘고 긴 형상의 배향이 피부 표면의 변형 방향(direction of strain)에 수직이도록 형성 및/또는 피부 표면에 장착되는 것에 의해) 가요성 기판(110)이 장착되는 피부 표면의 움직임 및/또는 변형(deformation)을 최소로 방해하면서, 가요성 기판(110) 상에 전자장치들, 배터리들, 안테나들, 또는 다른 컴포넌트들을 배치하기 위한 충분한 면적을 제공하기 위해 가늘고 긴 형상을 가질 수 있다.
가요성 기판(110)의 하나 이상의 표면들(예컨대, 바닥 표면(150))은 (예컨대, 플립 칩 실장(flip-chip mounting)을 통한) 칩들과 같은 전자장치들을 장착하기 위한 그리고 전극들, 안테나(들), 및/또는 연결부들을 형성하기 위해 (예컨대, 퇴적 기법들을 통해) 전도성 재료들을 패터닝하기 위한 플랫폼으로서 사용될 수 있다. 가요성 기판(110)의 조성은 신체 장착형 감지 플랫폼(100)의 이러한 요소들의 형성 및/또는 배치를 가능하게 하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 금속 접점(metal contact)들, 트레이스(trace)들, 및 상호연결부(interconnect)들이 (예컨대, 스퍼터링, CVD, 또는 어떤 다른 퇴적 프로세스에 의해) 가요성 기판(110)의 표면 바로 위에 그리고/또는 가요성 기판(110)의 하나 이상의 표면들 상에 형성된 코팅 또는 층 바로 위에 패터닝될 수 있도록, 가요성 기판(110)은 폴리이미드 또는 어떤 다른 중합체 및/또는 금속 재료(들)로 이루어져 있을 수 있다. 게다가, 가요성 기판(110) 상에 배치된 이러한 패터닝된 구조물들 및/또는 다른 요소들(예컨대, 전자장치들(130), 배터리(140), 안테나들)은, 가요성 기판(110)과 결합하여, 가요성을 갖는 신체 장착형 감지 플랫폼(100) 전체를 제공하도록 규정되는 두께 또는 다른 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 가요성 기판(110)은, 그 위에 배치된 전자장치들(130) 및 배터리 (140)와 결합하여, 약 0.5 밀리미터 미만의 두께를 가질 수 있다.
가요성 기판(110) 상에 배치된 전자장치들(130)은 각종의 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자장치들(130)은 안테나(예컨대, 칩 안테나), 마이크로컨트롤러, 증폭기들, 광 방출기들, 광 검출기들, 온도 센서들, 송신기들, 무선기들, 송수신기들, 또는 어떤 다른 컴포넌트 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 가요성 기판(110) 상에 패터닝된 상호연결부들 또는 트레이스들에 장착되고 그리고/또는 그들을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 게다가, 안테나들, 전극들, 커패시터들, 저항기들, 또는 다른 컴포넌트들이 가요성 기판(110)의 표면 상에 형성된 이러한 트레이스들 또는 다른 상호연결부들로 형성될 수 있다. 전자장치들(130)은 분석물을 검출하기 위해 센서(125)를 작동시키도록 구성된 논리 요소들, 검출된 분석물에 관한 정보(예컨대, 농도 레벨들)를 무선으로 표시하기 위한 그리고/또는 다른 기능들을 제공하기 위한 안테나(예컨대, 가요성 기판(110) 상에 형성된 루프, 다이폴, 또는 다른 유형의 안테나, 가요성 기판(110) 상에 배치된 칩 안테나)를 포함할 수 있다. 루프, 다이폴, 또는 다른 유형의 안테나는 하나 이상의 규정된 전도성 형상들(예컨대, 링, 나선, 곡선 또는 직선, 타원형 또는 직사각형 패치, 프랙털(fractal))을 형성하기 위해 가요성 기판(110)의 표면(예컨대, 150) 상에 패터닝된 하나 이상의 전도성 재료 층들일 수 있다. 전기 상호연결부들(예컨대, 트레이스들), 안테나들, 및/또는 (예컨대, 전기화학적 분석물 센서 등을 위한) 전도성 전극들은, 퇴적, 리소그래피 등과 같은, 이러한 재료들을 정밀하게 패터닝하는 프로세스에 의해 가요성 기판(110) 상에 패터닝된 전도성 재료들로부터 형성될 수 있다. 가요성 기판(110) 상에 패터닝된 전도성 재료들은, 예를 들어, 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 탄소, 알루미늄, 구리, 은, 염화은(silver-chloride), 귀한 재료(noble material)들로 형성된 도체들, 금속들, 이들의 조합들 등일 수 있다.
센서 프로브(120)는, 센서 프로브(120)가 피부를 관입할 때, 센서 프로브(120)의 원단부에 위치된 센서(125)가 관심의 분석물(예컨대, 포도당)을 함유하는 체액(예컨대, 간질액, 혈액)과 접촉하도록, 피부 표면을 관입하도록 구성되는 신체 장착형 감지 플랫폼(100)의 가늘고 긴 요소이다. 예를 들어, 센서 프로브(120)는 길이가 약 2 밀리미터 초과일 수 있다. 센서 프로브(120)는, 센서 프로브(120)가 피부를 관입하고 그리고/또는 가요성 기판(120)이 피부 표면에 장착될 때, 센서 프로브(120) 상에 배치된 센서(예컨대, 125) 또는 다른 요소(들)가 피부 내의 규정된 깊이에 있는 조직(예컨대, 피부의 진피의 조직, 피하 조직)과 접촉하도록 규정되는 길이 또는 다른 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브(120)는 약 500 마이크로미터 내지 약 6000 마이크로미터의 길이를 가질 수 있다. 또한, 센서 프로브(120)는 센서 프로브(120) 상에 배치된 전극들 또는 다른 요소들을 위한 충분한 면적을 제공하도록, (예컨대, 센서 프로브(120)의 관입을 준비하기 위해 최소 절개 또는 피부의 다른 변경을 요구하는 것에 의해) 피부를 최소로 방해하도록, 또는 어떤 다른 응용에 따라 규정되는 하나 이상의 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브(120)는 약 25 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터의 폭을 가질 수 있다.
센서 프로브(120)는 각종의 프로세스들에 의해 형성된 각종의 재료들 및 요소들로 이루어져 있을 수 있다. 센서 프로브(120)는 가요성 재료(예컨대, 폴리이미드) 또는 비교적 가요성이 없는 재료로 이루어져 있을 수 있고; 게다가, 센서 프로브(120)의 두께, 폭, 형상, 또는 다른 특성들은 어느 정도의 가요성 또는 불요성(inflexibility)을 제공하도록 규정될 수 있다. 예를 들어, 가요성 센서 프로브(120)는 약 25 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터의 폭 및/또는 약 100 마이크로미터 미만의 두께를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 센서 프로브(120)는 가요성 기판(110)과 동일한 재료로 형성될 수 있고; 즉, 센서 프로브(120)는 피부 표면에 장착되도록 구성되고 그리고/또는 전자장치들(130) 또는 다른 컴포넌트들이 배치되는 가요성 기판(110)의 일부분으로부터 연장되는 가요성 기판(110)의 가늘고 긴 부분일 수 있다. 대안적으로, 센서 프로브(120)는 가요성 기판(110)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브(120)는 광섬유(들), 가요성 요소들(예컨대, 폴리이미드 또는 다른 중합체 또는 금속 물질의 가늘고 긴 단편), 와이어(들), 성형 실리콘(shaped silicon)의 가늘고 긴 단편들, 또는 가요성 기판(110)에 접착, 용접, 본딩, 또는 다른 방식으로 부착된 다른 요소들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 센서 프로브들은 다른 응용들을 위해 그리고/또는 본원에 기술되는 바와 같은 가요성 기판(예컨대, 110) 이외의 컴포넌트들 또는 디바이스들과 결합하여 사용될 수 있다.
센서 프로브(120)는, 센서 프로브(120)가 피부를 관입하여 센서(125)를 피부 내의 간질액 또는 다른 체액들과 접촉하게 배치할 수 있게 하기 위해, 피부를 관입하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브(120)는 뾰족하게 될 수 있거나, 피부를 관입하기 위해 센서 프로브(120)에 힘을 가하는 것을 용이하게 하는 하나 이상의 강성 재료들(예컨대, 스테인리스강 튜브들, 로드(rod)들, 시트들, 및/또는 니들(needle)들)을 포함할 수 있거나, 피부를 관입하도록 다른 방식으로 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 센서 프로브(120)는 센서 프로브(120)가 제1 기간 동안 피부를 관입하고 이어서 응용에 따라 강성이 떨어지게 되거나 어떤 다른 특성을 변화시키는 데 사용될 수 있게 하기 위해 변하는 강성(stiffness) 또는 다른 특성을 갖는 재료들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서 프로브(120)는 초기에 높은 강성(rigidity)을 가지며, 피부를 관입하는 것을 가능하게 하고, 센서 프로브가 피부를 관입하고 있을 때 일정 기간 동안 연화(soften)되도록 구성된 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브(120)는 센서 프로브(120)가 피부를 관입했으면 (예컨대, 간질액으로부터) 수분을 흡수하는 것에 의해 연화되도록 구성된 폴리-2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(폴리-HEMA) 또는 어떤 다른 하이드로겔의 단편을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 센서 프로브(120)는 피부에 용해되고 그리고/또는 피부에 의해 흡수되도록 구성되는 강성 물질(예컨대, PLA(polylactic acid))을 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 프로브(120)는 피부를 피어싱하도록 구성되는 다른 디바이스에 의해 피부 내로 또는 다른 디바이스에 의해 형성된 피부 내로의 절개부(incision) 내로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 하프-니들이 피부를 관입하고 이어서 회수되어, 센서 프로브(120)가 제자리에서 피부를 관입하고 있는 채로 두도록, 센서 프로브(120)는 디바이스(예컨대, 센서 프로브(120)를 피부 내로 삽입하도록 그리고/또는 가요성 기판(110)을 피부 표면에 장착하도록 구성된 디바이스)의 하프-니들의 채널 내에 장착되도록 구성될 수 있다.
유의할 점은, 단일의 센서 프로브(120) - 그의 원단부에 단일의 센서(125)가 배치됨 - 를 갖는 신체 장착형 센서 플랫폼(100)을 도시한 것이 비제한적이고 예시적인 예로서 의도되어 있다는 것이다. 신체 장착형 감지 플랫폼의 특정의 센서 프로브는 특정의 센서 프로브 상의 상이한 위치들에 배치된 부가의 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정의 센서 프로브는 피부 내의 각종의 깊이들에서 피부의 어떤 특성(예컨대, 피부 내의 분석물의 농도)을 검출하는 것을 가능하게 하기 위해 특정의 센서 프로브의 길이 방향을 따라 배치된 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 신체 장착형 센서 플랫폼은 하나 초과의 센서 프로브를 포함할 수 있고, 이러한 하나 초과의 센서 프로브는 각자의 폭들, 길이들, 두께들, 센서들, 센서 위치들, 또는 다른 특성들을 가질 수 있다. 게다가, 신체 장착형 감지 플랫폼은 원단부 또는 센서 프로브 상의 다른 위치들에 배치되지 않는 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서들은 이러한 신체 장착형 감지 플랫폼의 가요성 기판(예컨대, 110) 또는 다른 요소(들) 상에 배치될 수 있다.
도 1a 또는 도 1b에는 예시되지 않았지만, 본원에 기술되는 바와 같은 신체 장착형 감지 플랫폼(예컨대, 100)은 (예컨대, 센서 프로브(120)가 그의 피부를 관입하고 있고 가요성 기판(110)이 그의 피부 표면에 장착되어 있는 사용자로부터) 사용자 입력을 수신하도록 그리고/또는 정보를 표시하도록 구성된 하나 이상의 사용자 인터페이스 요소들을 포함할 수 있다. 신체 장착형 감지 플랫폼은 발광체(light)들(예컨대, 개별 LED들), 디스플레이들(예컨대, 플렉시블 OLED 디스플레이(flexible OLED display)들), 진동 모터들, 전기햅틱 자극기(electrohaptic stimulator)들, 또는 정보를 사용자에게 표시하기 위한 다른 수단들을 포함할 수 있다. 이러한 표시된 정보는 검출된 분석물에 관한 정보(예컨대, 분석물의 검출된 농도), 신체 장착형 감지 플랫폼의 상태에 관한 정보(예컨대, 배터리 충전 상태, 사용가능 메모리 공간 상태), 경보들(예컨대, 분석물의 농도가 규정된 범위 내에/밖에 있다는 경보들, 특정의 건강 상태가 검출되었다는 경보들, 사용자가 어떤 치료 작업(medical task)을 수행하고 그리고/또는 치료(medical attention)를 받아야 한다는 경보들), 또는 어떤 다른 정보를 포함할 수 있다. 신체 장착형 감지 플랫폼은 버튼들, 터치들 및/또는 제스처들을 검출하도록 구성된 용량성 터치 감지 요소들, 터치들을 검출하도록 구성된 온도 센서들, 또는 사용자로부터의 입력을 검출하기 위한 다른 수단들을 포함할 수 있다. 이러한 입력은 어떤 작업을 수행하라는(예컨대, 분석물을 검출하기 위해 센서(125)를 작동시키라는), 동작 상태를 변경하라는(예컨대, 분석물의 규칙적인 검출을 시작 및/또는 중단하라는, 분석물이 검출되는 빈도를 변경하라는), 사용자의 개인적 및/또는 건강 상태를 표시하라는(예컨대, 사용자가 메스꺼움, 현기증 등을 경험하고 있다는 것을 표시하라는), 이벤트가 발생했다는 것(예컨대, 사용자가 약을 투여했고/약을 투여받았다는 것)을 표시하라는 지시들, 또는 신체 장착형 감지 플랫폼에 대한 어떤 다른 입력/지시들을 포함할 수 있다.
피부를 관입하도록 구성된 각종의 센서 프로브들, 및 이러한 센서 프로브들을 포함하는 디바이스들(예컨대, 신체 장착형 감지 플랫폼들)이 본원에서 기술된다. 이러한 센서 프로브들은, 피부의 표면을 관통하는 기존의 절단부(cut), 천자부(puncture), 절개부, 또는 다른 진입부(entry)를 통해 관심의 분석물-함유 체액(예컨대, 간질액)를 포함하는 조직(예컨대, 진피 조직, 피하 조직) 내로, 피부를 관입하도록 구성 및/작동될 수 있다. 이러한 기존의 진입부는 피부를 피어싱하도록 구성된 랜싯(lancet), 니들, 또는 다른 기구에 의해 센서 프로브를 삽입할 목적으로 형성될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 신체 장착형 감지 플랫폼의 센서 프로브 및/또는 어떤 다른 요소는, 예컨대, 강성 요소들을 포함하는 것에 의해, 뾰족한 단부를 포함하는 것에 의해, 또는 피부를 관입하는 것을 가능하게 하도록 어떤 다른 방식으로 구성되는 것에 의해, 피부를 피어싱하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 센서 프로브(및, 센서 프로브가 이러한 감지 플랫폼의 요소인 실시예들에서, 신체 장착형 감지 플랫폼)는 센서 프로브와 결합하여 피부를 관입하고, 센서 프로브를 제자리에(즉, 피부를 관입하고 있는 상태로) 놔둔 채로 회수되도록 구성된 삽입 디바이스에 분리가능하게 장착될 수 있다.
도 2a는 예시적인 삽입 디바이스(270)에 분리가능하게 장착된 예시적인 신체 장착형 감지 플랫폼(200)을 예시하고 있다. 신체 장착형 감지 플랫폼(200)은 가요성 기판(210), 가요성 기판(210)에 부착된 센서 프로브(220), 및 가요성 기판(210)을 피부 표면에 접착하도록 구성된 접착제 층(260)을 포함한다. 센서 프로브(220)는 피부를 관입하도록 구성되고, 센서 프로브(220)가 피부를 관입할 때 피부 내의 체액에서(예컨대, 간질액에서) 분석물을 검출하도록(예컨대, 포도당의 농도를 측정하도록) 구성된 센서(도시되지 않음)를 포함한다. 센서 프로브(220)는 삽입 디바이스(270)의 니들(280)에 결합된다. 니들(280)은 하프-니들이고; 즉, 니들(280)은 센서 프로브(220)가 배치되는 니들(280)의 길이 방향을 따라 있는 채널을 포함한다. 니들(280) 및 결합된 센서 프로브(220)가 피부를 관입하도록, 니들(280)은 피부를 피어싱하도록 구성된다. 즉, 니들은 충분히 강성이고 그리고/또는 니들(280)이 피부를 피어싱하도록 삽입 디바이스(270)에 힘이 가해질 수 있도록 충분히 뾰족한 단부를 갖는다. 센서 프로브(220)가 피부에 삽입된(즉, 피부를 관입하고 있는) 채로 유지되고 가요성 기판(210)이 피부 표면 상에 장착된 채로 있는 동안, 삽입 디바이스(270)는 이어서 피부로부터 멀어지는 쪽으로 이동되어, 니들(280)을 회수할 수 있다.
도 2b 내지 도 2d는 피부(290)를 피어싱하기 위해 삽입 디바이스(270)를 사용하는 프로세스를, 단면도로, 나타내고 있다. 피부(290)는 표피층(291) 및 진피층(293)을 포함한다. 도 2b는 감지 플랫폼(200)의 센서 프로브(220)가 삽입 디바이스의 니들(280)에 결합되도록(즉, 이 예에서, 센서 프로브(220)가 니들(280)의 채널 내에 배치되도록) 삽입 디바이스(270)에 분리가능하게 장착된 신체 장착형 감지 플랫폼(200)을 나타내고 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 삽입 디바이스(270) 및 그에 분리가능하게 장착된 감지 플랫폼(200)은 피부(290)에 인접하여 배치되지만, 피부(290)를 아직 피어싱 및/또는 관입하지 않았다.
도 2c는 니들(280)(및 그에 결합된 센서 프로브(220))이 피부(290)에 삽입된(즉, 니들(280)이 피부를 피어싱한) 후의 삽입 디바이스(270) 및 감지 플랫폼(200)을 나타내고 있다. 게다가, 가요성 기판(210)은, 접착제 층(260)의 접착 작용을 통해, 피부(290) 표면에 장착되었다. 센서 프로브(220)의 원단부가 피부(290)의 진피층(293)에 위치되도록(예컨대, 센서 프로브(220)의 단부 상에 배치된 센서가 진피층(293)에 존재하는 간질액 또는 다른 체액들 내의 분석물을 검출할 수 있도록), 센서 프로브(220)는 피부(290)를 관입한다. 도 2d는 삽입 디바이스(270)의 니들(280)이 회수된 후의 감지 플랫폼(200)을 나타내고 있다. 센서 프로브(220)의 원단부가 피부(290)의 진피층(293)에 위치되도록, 센서 프로브(220)는 피부(290)를 계속하여 관입한다.
유의할 점은, 예시된 삽입 디바이스(270) 및 감지 플랫폼(200) 그리고 피부(290)를 피어싱 및/또는 관입하기 위해 그를 사용하는 것이 이러한 디바이스들 및 방법들의 비제한적이고 예시적인 예들로서 의도되어 있다는 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것인 바와 같이, 삽입 디바이스(270) 및/또는 감지 플랫폼(200)은 상이한 형상들을 가질 수 있고, 상이한 컴포넌트들 및/또는 요소들을 포함할 수 있으며, 상이하게 구성될 수 있고, 그리고/또는 어떤 다른 점에서 상이할 수 있다. 예를 들어, 삽입 디바이스는, 하프-니들 또는 다른 관입 수단이 부착되고 신체 장착형 감지 플랫폼이 분리가능하게 장착될 수 있는, 디스크로 이루어져 있을 수 있다. 일부 예들에서, 삽입 디바이스(270)는 어떤 부가의 기능을 제공하도록 구성될 수 있고, 예컨대, 감지 플랫폼으로부터 통신을 수신하도록(예컨대, 검출된 분석물에 관련된 정보를 수신하도록), 감지 플랫폼을 재충전하도록, 감지 플랫폼을 활성화시키도록, 또는 어떤 다른 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 삽입 디바이스는 니들(및 그에 결합된 센서 프로브)을 피부 내로(예컨대, 사용자의 불편함을 최소화하기 위해 충분히 빠른 속도로, 피부 내의 규정된 깊이까지) 찌르도록 구성된 구동 메커니즘(예컨대, 스프링 장착 메커니즘(spring-loaded mechanism), 하나 이상의 솔레노이드들, 모터들, 또는 다른 전기기계 액추에이터들을 포함하는 서보메커니즘(servomechanism))을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 니들(280)은 안전을 위해 삽입 디바이스(270) 내로 회수가능할 수 있다.
유의할 점은, 생체들의 피부 표면들에 신체 장착형 감지 플랫폼들을 장착하는 것, 및 감지 플랫폼들의 센서 프로브들에 의해 이러한 피부를 관입하는 것이 본원에 기술되는 디바이스들 및 방법들의 비제한적이고 예시적인 예들로서 의도되어 있다는 것이다. 이러한 디바이스들 및 시스템들은 센서 프로브들에 의해 이러한 다른 조직들을 관입하는 것 및/또는 가요성 기판들을 이러한 조직들의 표면들에 장착하는 것에 의해 다른 조직들 내의 다른 체액들에서 분석물들을 검출하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술되는 바와 같은 센서 프로브들, 가요성 기판들, 및/또는 감지 플랫폼들은 점막 상피(mucosal epithelium) 내에서(예컨대, 생체의 입, 코의 점막, 또는 다른 점막 내에서) 분석물을 검출하는 데 사용될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 본원에 기술되는 바와 같은 센서 프로브들, 가요성 기판들, 및/또는 감지 플랫폼들은 조직들을 관입하는 일 없이 각종의 체액들에서 분석물들을 검출하는 데(예컨대, 생체의 한 체적 내에 존재하는 조직에서 분석물을 검출하는 데, 예컨대, 본원에 기술되는 바와 같은 감지 플랫폼을 생체의 복강(peritoneal cavity) 내에 배치하는 것에 의해 복막액(peritoneal fluid)에서 분석물을 검출하는 데) 사용될 수 있다. 게다가, 본원에 기술된 바와 같은 시스템들 및 디바이스들은 동물체의 체액 및/또는 식물체의 수액에서 분석물들을 검출하는 데 그리고/또는 자연 환경(예컨대, 하천, 호수) 및/또는 인공 환경(예컨대, 제약 프로세스의 유체들, 수처리(water treatment) 프로세스의 유체들, 식품 가공 프로세스의 유체들)에서 분석물을 검출하는 데 사용될 수 있다.
본원에 기술되는 바와 같은 센서 프로브의 원단부에 또는 신체 장착형 감지 플랫폼의 어떤 다른 위치에 배치된 센서는 각종의 방식들로 구성된 각종의 컴포넌트들 및/또는 물질들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 센서들은 분석물과 선택적으로 상호작용하는 하나 이상의 물질들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 물질들은 관심의 분석물에 선택적으로 결합하거나, 그의 반응에 촉매 작용을 하거나, 다른 방식으로 그와 선택적으로 상호작용하도록 구성된 단백질들, 효소들, 앱타머(aptamer)들, DNA, RNA, 나노구조체들, 항체들, 시약들, 나노구조 표면들, 또는 다른 물질들을 포함할 수 있다. 이러한 분석물에 민감한 물질은 감지 플랫폼의 표면 상에(예컨대, 전극의 금속 표면 상에, 광섬유의 표면 상에, 센서 프로브 및/또는 가요성 기판의 어떤 다른 표면 상에) 그리고/또는 분석물에 의해 침투가능하고 이러한 표면 상에 배치되는 중합체, 겔, 또는 다른 층 내에 배치될 수 있다.
일부 예들에서, 표면 상의 물질을 가교(crosslink)시키는 것(예컨대, 글루타르알데히드를 사용하여 분석물에 민감한 물질을 가교시키는 것)에 의해 감지 플랫폼의 표면 상에(예컨대, 전극 표면 상에) 분석물-선택적 물질이 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 분석물-선택적 물질은 감지 플랫폼의 표면 상에 형성된 중합체 층 내에 배치될 수 있다. 이러한 중합체 층은 분석물에 의해 침투가능하고, 전극에 의해 그리고/또는 어떤 다른 요소(예컨대, 반응 생성물과 선택적으로 상호작용하는 형광단 또는 다른 물질)에 의해 직접 감지될 수 있는 반응 생성물을 생성하기 위해 분석물과 선택적으로 반응하는 시약을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 분석물-선택적 물질을 함유하는 중합체 층은 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 단위들을 포함하는 하이드로겔이다. 이러한 하이드로겔은 분석물에 대한 하이드로겔의 침투율을 조절하거나, 하이드로겔 내의 분석물-선택적 물질을 결합시키거나, 하이드로겔의 가교도(degree of crosslinking)를 증가시키거나, 하이드로겔의 하나 이상의 다른 특성들을 규정하기 위해 부가의 중합체 단위들 또는 다른 화학물(chemical)들을 함유할 수 있다. 예를 들어, 이러한 하이드로겔은 디(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트 단위들을 추가로 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 감지 플랫폼의 센서는 분석물을 전기화학적으로 검출 또는 측정하도록 구성된 2개 이상의 전극들을 포함할 수 있다. 2개 이상의 전극들은 분석물에 선택적으로 민감한 작용 전극 및 기준 전극을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서를 대상 체액(예컨대, 간질액)에 노출시키는 것은 작용 전극의 근방에서의 분석물의 농도를 나타낼 수 있는 전위차계 전압이 작용 전극과 기준 전극 사이에 나타나게 한다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 규정 전압이 기준 전극과 작용 전극 사이에 인가될 수 있고, 그에 응답하여 작용 전극을 통해 흐르는 전류의 양은 작용 전극의 근방에서의 분석물의 농도 및/또는 분석물이 (예컨대, 분석물-선택적 물질을 함유하는 하이드로겔 층을 통해 그리고/또는 센서의 작용 전극 및/또는 다른 컴포넌트들을 보호하기 위해 배치된 하이드로겔 층을 통해) 작용 전극 쪽으로 확산되는 속도에 관련되어 있을 수 있다.
일부 예들에서, 감지 플랫폼의 센서는 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있는 광학적 특성을 갖는 분석물-선택적 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물질은 분석물에 관련되어 있는 형광 강도, 형광 수명, 방출 파장, 여기 파장, 또는 어떤 다른 특성을 갖는 형광단을 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 프로브의 단부에 배치된 물질의 색상, 포화도, 흡수 스펙트럼, 또는 어떤 다른 광학적 특성은 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있을 수 있다. 센서 플랫폼은, 분석물에 관련되어 있는 물질의 광학적 특성을 결정하기 위해, 분석물에 민감한 물질에 광을 조사하도록 구성된 광 방출기 및/또는 그로부터 방출되는 광을 수광하도록 구성된 광 검출기를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 감지 플랫폼의 센서 프로브는 광섬유를 포함할 수 있고 분석물-선택적 물질은 이러한 광섬유의 원단부 상에 배치될 수 있다. 이러한 예들에서, 광 방출기 및 광 검출기가 광섬유를 통해 분석물에 민감한 물질에 광을 조사하고 그로부터 광을 수광하도록, 광 방출기 및/또는 광 검출기는 광섬유의 근단부에 배치될 수 있다. 이러한 예들에서, 광 방출기 및/또는 광 검출기는 (예컨대, 가요성 기판 상에 배치된 전자장치들의 일부로서) 센서 플랫폼의 가요성 기판 상에 배치될 수 있다.
일부 예들에서, 감지 플랫폼의 요소들을 보호하기 위해 또는 어떤 다른 응용에 따라, 분석물에 의해 침투가능한 중합체, 겔, 또는 다른 층이 센서의 하나 이상의 컴포넌트들 위쪽에(예컨대, 작용 전극 위쪽에, 분석물-선택적 물질을 함유하는 그리고/또는 그로 이루어진 층 위쪽에) 그리고/또는 감지 플랫폼의 다른 요소들 위쪽에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 분석물-침투가능 층(및/또는 분석물-선택적 물질을 함유하는 유사한 층)의 침투율, 두께, 또는 다른 특성들은 간질액으로부터 센서 쪽으로의(예컨대, 센서의 금속 전극 표면 쪽으로의) 또는 감지 플랫폼의 어떤 다른 요소 쪽으로의(예컨대, 감지 플랫폼의 전극, 광섬유, 또는 어떤 다른 요소들에 근접하여 배치된 분석물-선택적 물질 쪽으로의) 분석물의 확산 속도를 제어하도록 규정될 수 있다. 일부 예들에서, 보호 층 또는 다른 중합체 층은 하이드로겔, 예컨대, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트의 단위들 및/또는 디(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트의 단위들을 포함하는 하이드로겔일 수 있다.
III. 가요성 바이오센서 플랫폼의 예시적인 전자장치
도 3은 외부 판독기(380)와 무선 통신하는 신체 장착형 센서 플랫폼(300)을 포함하는 시스템의 블록도이다. 신체 장착형 센서 플랫폼(300)은 피부 표면에 장착되도록 형성된 가요성 중합체 또는 금속 재료로 제조되는 가요성 기판(330)을 포함한다. 가요성 기판(330)은 전원 공급장치(340), 전자장치들(350), 사용자 인터페이스(355), 및 통신 안테나(370)를 위한 장착 표면을 제공한다. 전원 공급장치(340)는 감지 플랫폼(300)의 전자장치들(350) 및/또는 다른 요소들에 동작 전압들을 공급한다. 신체 장착형 감지 플랫폼(300)으로 및/또는 그로부터 정보를 통신하기 위해 전자장치들(350)에 의해 안테나(370)가 작동된다. 안테나(370), 전자장치들(350), 사용자 인터페이스(355), 및 전원 공급장치(340) 전부가 가요성 기판(330) 상에 위치될 수 있다.
가요성 기판(330)은 가요성 기판(330)이 생체의 피부 표면에 장착될 수 있도록 그리고 게다가 이러한 장착이 생체의 활동들(예컨대, 생체의 움직임들)을 최소로 방해하도록 규정되는 두께, 형상, 조성, 및/또는 다른 특성들을 가질 수 있다. 이것은 가요성 기판(330)을 피부 표면에 장착하는 것이 최소한의 불편함을 야기하도록 가요성 기판(330)이 충분히 가요성이 있는 것을 포함할 수 있다. 가요성 기판(330)은 폴리이미드 또는 어떤 다른 가요성 중합체 또는 다른 재료로 이루어져 있을 수 있다. 가요성 기판(330)의 하나 이상의 표면들은, 전극들, 안테나(들), 및/또는 연결부들을 형성하는 전도성 재료들(예컨대, 퇴적 기법들을 통해) 및 칩들(예컨대, 플립 칩 실장을 통해)과 같은, 안테나(370), 전자장치들(350), 사용자 인터페이스(355), 및 전원 공급장치(340)의 컴포넌트들 또는 요소들을 장착하기 위한 플랫폼으로서 이용될 수 있다. 예를 들어, 금속 접점들, 트레이스들, 및 상호연결부들이 (예컨대, 스퍼터링, CVD, 또는 어떤 다른 퇴적 프로세스에 의해) 가요성 기판(330)의 표면 바로 위에 그리고/또는 가요성 기판(330)의 하나 이상의 표면들 상에 형성된 코팅 또는 층 바로 위에 패터닝될 수 있도록, 가요성 기판(330)의 조성이 규정될 수 있다.
가요성 기판(330) 상에 배치된 전자장치들(350)은 각종의 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자장치들(350)은 안테나(예컨대, 칩 안테나), 마이크로컨트롤러, 증폭기들, 광 방출기들, 광 검출기들, 온도 센서들, 송신기들, 무선기들, 송수신기들, 또는 어떤 다른 컴포넌트 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 가요성 기판(330) 상에 패터닝된 상호연결부들 또는 트레이스들에 장착되고 그리고/또는 그들을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 게다가, 안테나들, 전극들, 커패시터들, 저항기들, 또는 다른 컴포넌트들이 가요성 기판(330)의 표면 상에 형성된 이러한 트레이스들 또는 다른 상호연결부들로 형성될 수 있다. 전자장치들(350)은 분석물을 검출하기 위해 센서(362)를 작동시키도록 구성된 논리 요소들, 검출된 분석물에 관한 정보(예컨대, 농도 레벨들)를 무선으로 표시하기 위한 그리고/또는 다른 기능들을 제공하기 위한 안테나(예컨대, 가요성 기판(330) 상에 형성된 루프, 다이폴, 또는 다른 유형의 안테나, 또는 가요성 기판(330) 상에 배치된 칩 안테나)를 포함할 수 있다. 전기 상호연결부들(예컨대, 트레이스들), 안테나들, 및/또는 (예컨대, 전기화학적 분석물 센서 등을 위한) 전도성 전극들은, 퇴적, 리소그래피 등과 같은, 이러한 재료들을 정밀하게 패터닝하는 프로세스에 의해 가요성 기판(330) 상에 패터닝된 전도성 재료들로부터 형성될 수 있다. 가요성 기판(330) 상에 패터닝된 전도성 재료들은, 예를 들어, 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 탄소, 알루미늄, 구리, 은, 염화은, 귀한 재료들로 형성된 도체들, 금속들, 이들의 조합들 등일 수 있다.
신체 장착형 감지 플랫폼(300)은 가요성 기판(330)에 부착되는 센서 프로브(360)를 추가로 포함한다. 센서 프로브(360)는, 센서 프로브(360)가 피부를 관입할 때, 센서 프로브(360)의 원단부에 위치된 센서(362)가 관심의 분석물(예컨대, 포도당)을 함유하는 체액(예컨대, 간질액, 혈액)과 접촉하도록, 피부 표면을 관입하도록 구성되는 신체 장착형 감지 플랫폼(300)의 가늘고 긴 요소이다. 즉, 센서 프로브(360)는 피부 표면 아래에서 피부 표면을 포함하는 신체의 표피, 진피, 또는 피하 조직 내로 연장되도록 구성된다. 센서 프로브(360)는 가요성 재료(예컨대, 폴리이미드) 또는 비교적 가요성이 없는 재료로 이루어져 있을 수 있고; 게다가, 센서 프로브(360)의 두께, 폭, 형상, 또는 다른 특성들은 어느 정도의 가요성 또는 불요성을 제공하도록 규정될 수 있다. 일부 예들에서, 센서 프로브(360)는 가요성 기판(330)과 동일한 재료로 형성될 수 있고; 즉, 센서 프로브(360)는 피부 표면에 장착되도록 구성되고 그리고/또는 전자장치들(350) 또는 다른 컴포넌트들이 배치되는 가요성 기판(330)의 일부분으로부터 연장되는 가요성 기판(330)의 가늘고 긴 부분일 수 있다. 대안적으로, 센서 프로브(360)는 가요성 기판(330)에 부착될 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브(360)는 광섬유(들), 와이어(들), 성형 실리콘의 가늘고 긴 단편들, 패터닝된 전도성 트레이스들, 또는 가요성 기판(330)에 접착, 용접, 본딩, 또는 다른 방식으로 부착된 다른 요소들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 이러한 센서 프로브들은 다른 응용들을 위해 그리고/또는 본원에 기술되는 바와 같은 가요성 기판(예컨대, 330) 이외의 컴포넌트들 또는 디바이스들과 결합하여 사용될 수 있다.
기판(330)은 (센서 인터페이스(352), 메모리(354), 및 통신 회로(356)를 포함하는) 전자장치들(350), 전원 공급장치(340), 및 안테나(370)를 장착하기에 적당한 하나 이상의 표면들을 포함한다. 가요성 기판(330)은 (예컨대, 플립 칩 실장에 의해) 칩 기반 회로부를 위한 장착 플랫폼으로서도 그리고/또는 전극들, 상호연결부들, 안테나들 등을 생성하기 위해 전도성 재료들(예컨대, 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 구리, 알루미늄, 은, 금속들, 다른 전도성 재료들, 이들의 조합들 등)을 패터닝하기 위한 플랫폼으로서도 이용될 수 있다. 예를 들어, 안테나(370)는 가요성 기판(330) 상에 금 또는 다른 전도성 재료의 패턴을 퇴적(depositing)시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 전자장치들(350)과 전원 공급장치(340) 사이의, 센서 인터페이스(352)와 센서(362) 사이의, 그리고 통신 회로(356)와 안테나(370) 사이의 상호연결부들(각각, 341, 351, 357)은 기판(330) 상에 전도성 재료들의 적당한 패턴들을 퇴적시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 포토레지스트들, 마스크들, 퇴적 기법들 및/또는 도금 기법들의 사용(이들로 제한되지 않음)을 비롯한, 미세제조(microfabrication) 기법들의 조합이 기판(330) 상에 재료들을 패터닝하는 데 이용될 수 있다. 기판(330)은 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET"), 파릴렌과 같은 재료, 또는 회로부 및/또는 전자장치들을 구조적으로 지지하기에 충분한 다른 재료일 수 있다.
전원 공급장치(340)는 전자장치들(350)에 전력을 공급하기 위해 에너지를 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 전원 공급장치(340)는 배터리를 포함할 수 있다. 이러한 배터리는 가요성일 수 있고, 예컨대, 배터리는 가요성 리튬 이온 배터리 또는 어떤 다른 유형의 가요성 배터리일 수 있다. 배터리는, 가요성 기판(330)이 장착되는 피부 표면의 변형 및/또는 움직임에 응답하여, 배터리가 장착되는 가요성 기판(330)이 굴곡(flex)할 수 있게 하기 위해 가요성일 수 있다. 감지 플랫폼(300)이 장착되는 생체의 편안함을 증가시키고 이러한 생체의 움직임들 및/또는 활동들을 최소로 방해하기 위해 이러한 가요성이 제공될 수 있다. 배터리(또는 전원 공급장치(340)의 일부로서 제공된 배터리들의 조합)는 분석물을 검출하기 위해, 분석물에 관련된 정보를 메모리(354)에 기록하기 위해, 그리고 이러한 검출된 정보를 외부 판독기(380)에 무선으로 통신하기 위해 센서(362), 안테나(370), 및 메모리(354)를 주기적으로 작동시키는 장기간, 예컨대, 18 시간, 일주일, 또는 어떤 다른 장기간 동안 디바이스에 전력을 공급하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 예를 들어, 배터리는 약 60 마이크로암페어시(microamp-hours) 초과의 용량 및 약 0.5 밀리미터 미만의 두께를 갖는 가요성 배터리일 수 있다.
일부 예들에서, 전원 공급장치(340)는 재충전가능 배터리를 포함할 수 있고, 이러한 배터리를 재충전하기 위한 어떤 수단을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 공급장치(340)는, 가요성 기판(330)의 표면 상에 배치되고 충전 디바이스(예컨대, 외부 판독기(380))의 상보적 접점(complimentary contact)들로부터 전력을 수신하도록 구성된, 접점들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 감지 플랫폼(300)은 루프 안테나(예컨대, 가요성 기판(330) 상에 패터닝된 전도성 트레이스들을 포함하는 루프 안테나)를 포함할 수 있고, 전원 공급장치(340)는 외부 디바이스(예컨대, 외부 판독기(380))로부터 RF 에너지를 수신하기 위해 루프 안테나를 사용하도록 구성될 수 있다; 일부 예들에서, 이러한 RF 에너지 수신 안테나는 외부 디바이스들과 통신하는 데 사용되는 안테나(370)와 동일한 안테나일 수 있다.
사용자 인터페이스(355)는, 감지 플랫폼(300)의 어떤 용용(들)을 제공하기 위해, 사용자(예컨대, 디바이스가 그의 신체에 장착되어 있는 사용자)로부터 입력들을 수신하도록 그리고/또는 출력들을 사용자에게 제시하도록 구성된다. 이러한 사용자 인터페이스 요소들(예컨대, 디스플레이들, 센서들, 버튼들)은 가요성이고 그리고/또는 감지 플랫폼(300)의 가요성 기판(330)에 장착될 수 있다. 일부 예들에서, 사용자 인터페이스(355)는 감지 플랫폼(300)의 동작 상태를 변경 또는 설정하기 위한 그리고/또는 감지 플랫폼(300)으로 하여금 어떤 기능을 수행하게 하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(355)는 사용자가 감지 플랫폼(300)으로 하여금 센서(362)를 사용하여 생리학적 특성의 측정을 수행하게 하거나, 감지 플랫폼(300)을 슬립 또는 다른 저전력 상태로 설정하거나, 생리학적 특성을 검출하기 위해 센서(362)의 동작 속도를 설정하거나, 감지 플랫폼(300)의 동작 또는 기능의 어떤 다른 양태를 제어하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 사용자 인터페이스(355)는 캘리브레이션 또는 다른 데이터를 감지 플랫폼(300)에 입력하기 위한, 예컨대, 생리학적 특성을 검출하기 위해 센서(362)의 동작에 관련된 캘리브레이션 데이터를 입력하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 사용자 인터페이스(355)는, 예컨대, 사용자의 육체적 또는 정신적 상태를 표시하기 위해, 사용자의 활동을 표시하기 위해, 사용자가 식사를 했거나 약을 복용했다는 것을 표시하기 위해, 또는 어떤 다른 정보를 표시하기 위해, 감지 플랫폼(300)의 사용자의 상태에 관한 정보를 입력하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 정보, 예를 들어, 감지 플랫폼(355)의 동작에 관한 정보(예컨대, 배터리 충전 상태, 사용가능 메모리의 양), 검출된 생리학적 특성들(예컨대, 센서(362)를 사용하여 검출된 혈당 레벨)에 관한 정보, 또는 감지 플랫폼(300)에 의해 이용가능한 어떤 다른 정보를 사용자에게 표시하기 위한 수단을 제공할 수 있다.
사용자 인터페이스(355)는 각종의 입력들을 검출하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 소리(예컨대, 음성 명령들), 감지 플랫폼(300)의 움직임들(예컨대, 감지 플랫폼이 장착되는 피부 표면의 움직임을 포함하는 제스처), 감지 플랫폼(300)과 손가락 또는 사용자의 신체의 다른 부분 사이의 접촉, 또는 어떤 다른 입력들을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(355)는 감지 플랫폼(300)의 근방에 있는 물체들(예컨대, 손가락 또는 다른 신체 부위)에 관한 위치, 움직임, 압력, 제스처, 또는 다른 정보를 검출하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 단일의 터치, 다수의 터치들, 제스처들, 스와이프들, 또는 다른 입력들을 검출하도록 구성된 용량성 터치 센서를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 가요성 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 사용자 인터페이스(355)는 센서(362)와 공통으로 하나 이상의 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지 플랫폼(300)의 센서(362)는 감지 플랫폼(300)이 장착되는 피부 표면의 온도를 검출하도록 구성될 수 있으며; 그에 부가하여, 센서(362)는, 센서(362)를 사용하여 검출된 온도의 시간에 따른 변화들을 검출하는 것에 의해, 입력들(예컨대, 감지 플랫폼(300)과 손가락 또는 다른 물체 사이의 접촉)을 검출하는 데 사용될 수 있다.
사용자 인터페이스(355)는 각종의 수단들을 통해 각종의 상이한 유형들의 정보를 제공하도록 구성될 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 (예컨대, 디바이스의 배터리 충전 상태 또는 사용가능 메모리 공간을 표시하기 위해) 감지 플랫폼(300)의 동작 상태에 관련된 정보 및/또는 (예컨대, 센서(362)를 사용하여 검출된 혈당 레벨을 표시하기 위해) 센서(362)를 사용하여 검출된 생리학적 특성에 관련된 정보를 표시할 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 (예컨대, 약을 투여하기 위해, 의료 지원(medical assistance)을 받기 위해) 사용자가 취할 수 있는 행동 지침(course of action)을 표시하는 데 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 감지 플랫폼(300)에 의해 생성된 어떤 경보(예컨대, 측정된 생리학적 특성이 규정된 한계들을 벗어나 있다는 경보, 및 사용자가 좋지않은 건강 상태(adverse health state)를 겪고 있다는 경보)를 표시하는 데 사용될 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 발광 요소들(예컨대, LED들, OLED들, 디스플레이들), 변색 요소들(예컨대, 전자 잉크(e-ink) 요소들 또는 디스플레이들, LCD들), 햅틱 요소들(예컨대, 진동기들, 버저들, 전기햅틱 요소들), 음향 요소들(예컨대, 버저들, 스피커들), 또는, 예컨대, 사용자에게 어떤 정보를 표시하도록 구성된 어떤 다른 요소들을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(355)는 가요성 요소들을 포함할 수 있고, 예컨대, 사용자 인터페이스(355)는 플렉시블 OLED 디스플레이를 포함할 수 있다.
센서 인터페이스 모듈(352) 및 센서 인터페이스 모듈(352)과 센서(362) 사이의 연결부(351)는 센서(362)가 노출되는 체액(예컨대, 간질액)에서 분석물을 검출하는 데 사용되는 방법들에 따라 각종의 형태들을 취할 수 있다. 센서(362)는 체액 내의 분석물과 선택적으로 상호작용하는 분석물-선택적 물질을 포함할 수 있다. 분석물-선택적 물질은 분석물에 선택적으로 결합하거나, 분석물과 선택적으로 반응하거나, 분석물의 존재에 응답하여 하나 이상의 특성들을 선택적으로 변경하거나, 다른 방식으로 분석물과 선택적으로 상호작용하는, 단백질들, 효소들, 시약들, 이오노포어(ionophore)들, 항체들, 형광단들, 나노 구조 표면들 및/또는 구조물들, 또는 다른 물질들을 포함할 수 있다. 센서(362) 및 센서 인터페이스(352)는 이어서 분석물의 존재, 농도, 또는 다른 특성들을 검출하기 위해 분석물과 분석물-선택적 물질 사이의 선택적 상호작용을 검출할 수 있다.
이러한 검출은 분석물과 분석물-선택적 물질 사이의 상호작용을 직접적으로(예컨대, 분석물과의 상호작용에 따른 분석물-선택적 물질의 광학적 특성의 변화를 검출하는 것에 의해, 분석물-선택적 물질에 의한 대전된 분석물(charged analyte)의 축적에 기인한 센서(362)에서의 전위들의 변화를 검출하는 것에 의해) 또는 간접적으로(예컨대, 분석물의 선택적 반응의 반응 생성물을 검출하는 것에 의해, 예컨대, 분석물-선택적 물질에 의한 분석물의 산화에 의해 생성된 과산화수소를 검출하는 것에 의해) 검출하는 것을 포함할 수 있다. 분석물의 직접적 또는 간접적 검출은 전기화학적 검출(즉, 센서는 분석물을 전기화학적으로 검출하도록 구성된 2개 이상의 전극들을 포함할 수 있음), 광학적 검출(즉, 센서(362) 및/또는 센서 인터페이스(352)는 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있는 분석물 및/또는 분석물-선택적 물질의 광학적 특성을 검출하도록 구성된 광 방출기 및/또는 광 검출기를 포함할 수 있음), 또는 어떤 다른 검출 수단들을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 센서(362)는 적어도 기준 전극 및 작용 전극을 포함한다. 작용 전극은, 예를 들어, 분석물-선택적 물질이 작용 전극에 근접하여 국소화되게 하는 것에 의해(예컨대, 작용 전극의 표면 상에 배치되게 하는 것에 의해, 작용 전극 상에 배치된 분석물-침투가능 중합체 층에 배치되는 것에 의해), 관심의 분석물에 선택적으로 민감하다. 센서 인터페이스(352)는 분석물을 전기화학적으로 검출하기 위해 센서(362)를 작동시키도록 구성된다.
일부 예들에서, 전기화학적 분석물 센서(362)는 전위차계형 센서(potentiometric sensor)일 수 있다. 이러한 예들에서, 작용 전극이 노출되는 체액 내의 분석물의 농도에 관련된 전압이 작용 전극과 기준 전극 사이에 나타날 수 있다. 따라서, 센서 인터페이스(352)는 분석물 농도의 표시를 제공하기 위해 작용 전극과 기준 전극 사이의 전위차계 전압의 크기를 측정할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 센서 인터페이스(352)는, 작용 전극과 기준 전극을 통한 전류의 흐름을 실질적으로 방지하면서, 작용 전극과 기준 전극 사이의 전압 차를 측정하도록 구성된 고임피던스 전압계(high-impedance voltmeter)를 포함할 수 있다.
그에 부가하여 또는 대안적으로, 전기화학적 분석물 센서(362)는 전류계형 센서(amperometric sensor)일 수 있다. 이러한 예들에서, 센서 인터페이스(352)는 기준 전극과 작용 전극 사이에 규정 전압을 인가할 수 있다. 인가된 전압은 작용 전극의 근방에 있는 분석물의 농도에 관련되어 있는 전기화학적 전류를 작용 전극을 통해 구동할 수 있다. 이러한 전기화학적 전류는 작용 전극의 표면에서의 분석물의 산화 환원 또는 다른 반응들에 관련될 수 있고 그리고/또는 작용 전극의 표면에서의 분석물의 반응 생성물들(예컨대, 분석물-선택적 물질과의 선택적 상호작용으로 인한 분석물의 반응에 의해 생성된 반응 생성물들)의 산화 환원 또는 다른 반응들에 관련될 수 있다. 따라서, 센서 인터페이스(352)는 분석물 농도의 표시를 제공하기 위해 작용 전극을 통과하는 전류계 전류(amperometric current)의 크기를 측정할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 센서 인터페이스(352)는 (기준 전극과 작용 전극 사이에 규정 전압을 제공하기 위한) 규정 전압 소스(specified voltage source) 및 인가된 규정 전압으로 인해 작용 전극을 통과하는 전류를 측정하도록 구성된 전류계(current meter)를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서(362)는, 실질적으로 어떤 전류도 기준 전극을 통과하지 않도록, 귀환 전류(return current)(즉, 작용 전극을 통과하는 전류와 실질적으로 동일하지만 반대인 크기를 갖는 전류)가 통과할 수 있는 상대 전극(counter electrode)을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 실시예는 기준 전극이 센서(362)가 노출되는 체액과 관련하여 보다 안정적인 전압을 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 예들에서, 센서(362)는 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있는 광학적 특성을 갖는 분석물-선택적 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물질은 분석물에 관련되어 있는 형광 강도, 형광 수명, 방출 파장, 여기 파장, 또는 어떤 다른 특성을 갖는 형광단을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 분석물-선택적 물질은 분석물에 선택적으로 결합하도록 그리고 이러한 결합에 응답하여 형태 변화(conformation change)를 경험하도록 구성된 단백질 또는 다른 원소를 포함할 수 있다. 형광단과 소광체(quencher) 사이의 거리가 단백질이 분석물에 결합되어 있는지에 관련되도록, 형광단과 소광체가 단백질에 부착될 수 있고; 그 결과, 형광단의 형광의 정도가 단백질이 분석물에 결합되어 있는지에 관련될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 프로브의 단부에 배치된 물질의 색상, 포화도, 흡수 스펙트럼, 또는 어떤 다른 광학적 특성은 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있을 수 있다.
이러한 예들에서, 센서 인터페이스(352) 및/또는 센서(362)는, 분석물에 관련되어 있는 물질의 광학적 특성을 결정하기 위해, 분석물에 민감한 물질에 광을 조사하도록 구성된 광 방출기 및/또는 그로부터 방출되는 광을 수광하도록 구성된 광 검출기를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 광 방출기 및/또는 광 검출기는 센서(362)의 일부로서 배치되고(즉, 센서 프로브(360) 상에 배치되고) 전도성 상호연결부들을 통해 센서 인터페이스(352)에 연결될 수 있다(예컨대, 센서 상호연결부(351)는 센서 프로브(360) 상에 패터닝되거나 다른 방식으로 배치된 트레이스들을 포함할 수 있다). 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 프로브(360)는 광섬유를 포함할 수 있고 분석물-선택적 물질은 이러한 광섬유의 원단부 상에 배치될 수 있다. 이러한 예들에서, 광 방출기 및 광 검출기가 광섬유를 통해 분석물에 민감한 물질에 광을 조사하고 그리고/또는 그로부터 광을 수광하도록, 광 방출기 및/또는 광 검출기는 광섬유의 근단부에(예컨대, 센서 인터페이스(352)의 일부로서 가요성 기판(330) 상에) 배치될 수 있다.
메모리(354)는 감지 플랫폼(300)이 감지 플랫폼(300)에 의해 검출되거나 (예컨대, 감지 플랫폼(300)의 사용자 인터페이스 컴포넌트들을 통해) 감지 플랫폼(300)에 입력되는 분석물에 관한 검출된 정보(예컨대, 복수의 시점들에서 센서(362)를 사용하여 측정된 농도들) 및/또는 다른 정보를 기록 및/또는 로깅(log)하는 수단을 제공하도록 구성된 각종의 휘발성 및 비휘발성 전자 저장 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(354)는 하나 이상의 EEPROM 메모리들, 플래시 메모리들, NVRAM 메모리들, DRAM 메모리들, SRAM 메모리들, 플립 플롭들, 또는 다른 정보 저장 요소들을 포함할 수 있다. 메모리(354)는 어떤 규정된 검출 속도에서의 분석물에 관한 어떤 규정된 기간의 검출된 정보를 기록하기에 충분한 정보 저장 용량을 가질 수 있고; 예컨대, 메모리(354)는 분당 약 1회의 속도로 검출될 때 18 시간 초과, 일주일, 또는 어떤 다른 장기간의 분석물에 관한 검출된 정보(예컨대, 농도들)를 기록하기에 충분한 용량을 가질 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 감지 플랫폼(300)은 (예컨대, 분석물 측정 데이터를 저장하기 위해, 감지 플랫폼(300)의 캘리브레이션 또는 다른 구성 데이터를 저장 및/또는 그에 액세스하기 위해) 감지 플랫폼(300)의 외부에 있고 앞서 기술된 바와 같이 사용될 수 있는 메모리와 통신할 수 있다.
도 3에 예시되어 있지는 않지만, 신체 장착형 감지 플랫폼(300)은 (예컨대, 센서 프로브(360)가 그의 피부를 관입하고 있고 가요성 기판(330)이 그의 피부 표면에 장착되어 있는 사용자로부터) 사용자 입력을 수신하도록 그리고/또는 정보를 표시하도록 구성된 하나 이상의 사용자 인터페이스 요소들을 포함할 수 있다. 신체 장착형 감지 플랫폼(300)은 발광체들(예컨대, 개별 LED들), 디스플레이들(예컨대, 플렉시블 OLED 디스플레이들), 진동 모터들, 전기햅틱 자극기들, 또는 정보를 사용자에게 표시하기 위한 다른 수단들을 포함할 수 있다. 이러한 표시된 정보는 검출된 분석물에 관한 정보(예컨대, 분석물의 검출된 농도), 신체 장착형 감지 플랫폼의 상태에 관한 정보(예컨대, 전원 공급장치(340)의 배터리 충전 상태, 메모리(354)의 사용가능 메모리 상태), 경보들(예컨대, 분석물의 농도가 규정된 범위 내에/밖에 있다는 경보들, 특정의 건강 상태가 검출되었다는 경보들, 사용자가 어떤 치료 작업을 수행하고 그리고/또는 치료를 받아야 한다는 경보들), 또는 어떤 다른 정보를 포함할 수 있다. 신체 장착형 감지 플랫폼(300)은 버튼들, 터치들 및/또는 제스처들을 검출하도록 구성된 용량성 터치 감지 요소들, 터치들을 검출하도록 구성된 온도 센서들, 또는 사용자로부터의 입력을 검출하기 위한 다른 수단들을 포함할 수 있다. 이러한 입력은 어떤 작업을 수행하라는(예컨대, 분석물을 검출하기 위해 센서(362)를 작동시키라는), 동작 상태를 변경하라는(예컨대, 분석물의 규칙적인 검출을 시작 및/또는 중단하라는, 분석물이 검출되는 빈도를 변경하라는), 사용자의 개인적 및/또는 건강 상태를 표시하라는(예컨대, 사용자가 메스꺼움, 현기증 등을 경험하고 있다는 것을 표시하라는), 이벤트가 발생했다는 것(예컨대, 사용자가 약을 투여했고/약을 투여받았다는 것)을 표시하라는 지시들, 또는 신체 장착형 감지 플랫폼(300)에 대한 어떤 다른 입력/지시들을 포함할 수 있다.
전자장치(350)는 안테나(370)를 통해 정보를 송신 및/또는 수신하기 위한 통신 회로(356)를 포함한다. 통신 회로(356)는 안테나(370)에 의해 전송 및/또는 수신될 정보를 반송파 주파수 상에 변조 및/또는 복조하기 위해, 하나 이상의 발진기들, 믹서들, 주파수 인젝터(frequency injector)들 등을 임의로 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 신체 장착형 감지 플랫폼(300)은 외부 판독기(380)에 의해 인지가능한 방식으로 안테나(370)의 임피던스를 변조하는 것에 의해 정보(예컨대, 센서(362)를 사용하여 검출된 분석물 농도들)를 표시하도록 구성된다. 예를 들어, 통신 회로(356)는 안테나(370)로부터의 후방산란 방사의 진폭, 위상, 및/또는 주파수의 변동들을 야기할 수 있으며, 이러한 변동들이 판독기(380)에 의해 검출될 수 있다. 이러한 무선 통신은 하나 이상의 기존의 후방산란 무선 통신 표준들, 예컨대, RFID와 호환가능할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 통신 회로(356) 및 안테나(370)는 어떤 다른 방법에 따라, 예컨대, 블루투스(예컨대, BLE(Bluetooth Low Energy)), ZigBee, WiFi, LTE, 및/또는 어떤 다른 무선 통신 표준 또는 방식에 따라, 무선 신호들을 전송하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 통신(예컨대, 센서 플랫폼(300)으로부터 전송된 데이터, 센서 플랫폼(300)으로 전송된 동작 지시들)은 암호로 보호(secure)될 수 있고; 즉, 무선 통신 링크가 암호화될 수 있다.
센서 인터페이스(352)는 센서 상호연결부(351)를 통해 센서(362)에 연결된다. 일부 예들에서, 센서 상호연결부(351)는 센서(362)의 전극들, 광 방출기들, 광 검출기들, 또는 다른 컴포넌트들을 센서 인터페이스(352)를 포함하는 단자 또는 다른 컴포넌트(들)에 연결하기 위한 패터닝된 전도성 재료(예컨대, 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 구리, 알루미늄, 은, 금속들, 이들의 조합들 등)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 전자장치들(350)은 상호연결부들(357)을 통해 안테나(370)에 연결된다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 상호연결부(351)는 센서(362)와 센서 인터페이스(352) 사이에서 광을 전송하기 위한 광섬유 또는 다른 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 인터페이스(352)는 광 방출기 및/또는 광 검출기를 포함할 수 있고, 센서(362)는 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있는 광학적 특성을 갖는 분석물에 민감한 물질을 포함할 수 있다. 이러한 예들에서, 광 방출기 및 광 검출기가 센서 상호연결부(351)의 광섬유를 통해 분석물에 민감한 물질에 광을 조사하고 그로부터 광을 수광하도록, 광 방출기 및/또는 광 검출기는 광섬유의 근단부에 배치될 수 있다. 센서 상호연결부(351)의 다른 구성(예컨대, 모세관들, 미세유체 요소(microfluidic element)들 등)이 예상된다.
유의할 점은, 도 3에 도시된 블록도가 설명의 편의를 위해 기능 모듈들과 관련하여 기술된다는 것이다. 그렇지만, 신체 장착형 감지 플랫폼(300)의 실시예들은 단일 칩, 집적 회로, 및/또는 물리적 특징부(physical feature)로 또는 다수의 이러한 요소들 상에 구현된 기능 모듈들("서브시스템들") 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
외부 판독기(380)는 신체 장착형 감지 플랫폼(300)으로 및 그로부터 무선 신호들(371)을 송신 및 수신하기 위한 안테나(388)(또는 하나 초과의 안테나의 그룹)를 포함한다. 외부 판독기(380)는 또한 메모리(382)와 통신하는 프로세서(386)를 갖는 컴퓨팅 시스템을 포함한다. 외부 판독기(380)는 또한 사용자 컨트롤들(385), 디스플레이(387), 및 통신 인터페이스(389) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 메모리(382)는 프로세서(386)에 의해 판독가능한 자기 디스크들, 광학 디스크들, 유기 메모리, 및/또는 임의의 다른 휘발성(예컨대, RAM) 또는 비휘발성(예컨대, ROM) 저장 시스템을 포함할 수 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체이다. 메모리(382)는, (예컨대, 센서(362)를 사용하여 취득되는) 센서 수치(sensor reading)들, (예컨대, 신체 장착형 감지 플랫폼(300) 및/또는 외부 판독기(380)의 거동을 조절하기 위한) 프로그램 설정들 등과 같은, 데이터의 표시들을 저장하기 위한 데이터 저장소(383)를 포함할 수 있다. 메모리(382)는 또한 외부 판독기(380)로 하여금 프로그램 명령어들(384)에 의해 규정된 프로세스들을 수행하게 하기 위해 프로세서(386)에 의해 실행하기 위한 프로그램 명령어들(384)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어들(384)은 외부 판독기(380)로 하여금 본원에 기술되는 기능 중 임의의 것을 수행하게 할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 명령어들(384)은 외부 판독기(380)로 하여금, 사용자 컨트롤들(385)을 통해 입력된 명령들에 응답하여, 디스플레이(387) 상에 신체 장착형 감지 플랫폼(300)으로부터 통신된 정보(예컨대, 센서(362)로부터의 센서 출력들)를 디스플레이하는 것에 의해 그 정보를 검색할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 제공하게 할 수 있다. 외부 판독기(380)는 또한 신체 장착형 감지 플랫폼(300)으로 및 그로부터 무선 신호들(371)을 송신 및 수신하기 위해 안테나(388)를 작동시키기 위한 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 발진기들, 주파수 인젝터들, 인코더들, 디코더들, 증폭기들, 필터들 등은 프로세서(386)로부터의 지시들에 따라 안테나(388)를 구동할 수 있다.
외부 판독기(380)는 또한 통신 매체(391)를 통해 원격 시스템(390)으로 및 그로부터 신호들을 통신하는 통신 인터페이스(389)를 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 원격 시스템(390)은 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 또는 개인용 컴퓨터일 수 있고, 통신 인터페이스(389) 및 통신 매체(391)는, 각각, 블루투스 모듈 및 무선 블루투스 통신 신호들일 수 있다. 이 예에서, 외부 판독기(380)는 센서(362)를 사용하여 수집된 분석물에 관한 정보를, 저장 및 오프라인 분석을 위해, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 또는 개인용 컴퓨터로 송신하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서, 원격 시스템(390)은 진료소(clinic) 또는 의사의 사무실에 있는 서버이고, 통신 인터페이스(389)는 WiFi 무선 모듈이며, 통신 매체(391)는 원격 서버와 WiFi 무선 모듈 간의 데이터 전송을 가능하게 하기에 충분한 인터넷의 요소들이다. 의사는 환자(subject)의 컨디션에 관련된 결정 또는 진단을 하기 위해 이 데이터를 사용할 수 있다. 게다가, 외부 판독기(380)는, 예를 들어, 샘플링 주파수를 증가 또는 감소시키기 위해 원격 위치에 있는 의사에 의해 송신된 지시들과 같은, 원격 서버로부터의 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스(389)는 다른 형태의 유선 또는 무선 통신, 예를 들어, CDMA, EVDO, GSM/GPRS, WiMAX, LTE, 적외선, ZigBee, 이더넷, USB, FireWire, 유선 직렬 링크, 또는 근거리 통신(near field communication)을 가능하게 하도록 구성될 수 있다.
외부 판독기(380)는 무선 통신 링크(371)를 제공하기에 충분한 무선 연결성(wireless connectivity)을 갖는 스마트폰, 디지털 어시스턴트(digital assistant), 또는 다른 휴대용 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 외부 판독기(380)는 또한, 통신 링크(371)가 휴대용 컴퓨팅 디바이스에서 흔히 이용되지 않는 반송파 주파수들에서 동작하는 일 예에서와 같이, 휴대용 컴퓨팅 디바이스에 플러그인(plug in)될 수 있는 안테나 모듈로서 구현될 수 있다. 어떤 경우에, 외부 판독기(380)는 무선 통신 링크(371)가 낮은 전력 버짓(low power budget)으로 동작할 수 있게 하기 위해 감지 플랫폼(300)의 비교적 근방에 주기적으로 배치되도록 구성된 특수 목적 디바이스이다.
일부 예들에서, 센서(362)는 사람의 신체 내의 포도당을 검출하도록 구성될 수 있고, 외부 판독기(380)는 인슐린 펌프(insulin pump)를 포함하거나 그와 접촉할 수 있다. 이러한 인슐린 펌프는 인슐린의 공급원(supply) 및 인슐린을, 제어된 속도로, (예컨대, 니들을 사용하여, 예컨대, 사람의 신체의 피부 내에 그리고/또는 그를 관통하여 배치된 튜브를 통해) 사람의 신체 내로 제공하도록 구성된 펌프를 포함할 수 있다. 이러한 예들에서, 인슐린 펌프는 센서(362)를 사용하여 검출된 사람의 신체 내의 포도당 레벨들(예컨대, 농도들)의 측정들에 기초하여 작동될 수 있다. 예를 들어, 인슐린 펌프는 검출된 혈당 레벨들에 기초하여 사람의 혈당 레벨들이 규정된 범위 내에 유지되도록 하는 속도로 인슐린을 제공하기 위해 또는 어떤 다른 방식(예컨대, 인슐린 펌프가 센서(362)를 포함하는 피드백 루프의 일부로서 작동될 수 있음)에 따라 작동될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 외부 판독기(380)는 어떤 다른 의약품(pharmaceutical)을 위한 펌프를 포함하거나 그와 접촉할 수 있고, 센서(362)를 사용하여 검출되는 포도당 또는 어떤 다른 분석물의 검출된 레벨에 기초하여 제어된 속도로 그 의약품을 제공하도록 작동될 수 있다.
센서(362)가 생체의 간질액과 접촉하도록 신체 장착형 감지 플랫폼(300)이 생체의 피부에 장착된 일 예에서, 감지 플랫폼(300)은 간질액에서 분석물을 검출하도록(예컨대, 분석물의 농도를 측정하도록) 작동될 수 있다. 간질액은 살아있는 동물체(living animal body)의 조직들 중 다수를 채우고(suffuse) 있는 혈관외액(extravascular fluid)이다. 간질액은 조직(예컨대, 진피 조직, 피하 조직)의 구조 내의 모세혈관들을 통한 혈액 공급에 의해 계속하여 보충되고, 사람의 건강 컨디션(들)을 특성분석하기 위해 분석되는 혈액에서 발견되는 많은 바이오마커(biomarker)들을 포함한다. 예를 들어, 간질액은 요소(urea), 포도당, 칼슘, 나트륨, 콜레스테롤, 칼륨, 인산염, 다른 바이오마커들 등을 포함한다. 간질액에서의 바이오마커 농도들은 혈액에서의 바이오마커들의 대응하는 농도들에 체계적으로 관련될 수 있고, 간질액 바이오마커 농도 값들을 혈액 농도 레벨들에 매핑하기 위해 2개의 농도 레벨들 간의 관계가 구축될 수 있다. 따라서, 본원에 기술된 바와 같은 감지 플랫폼들을 사용하여 간질액 분석물 농도 레벨들을 측정하는 것은 분석될 다량의 혈액을 사람의 몸 밖으로 랜싱(lance)하는 것에 의해 수행되는 혈액 샘플링 기법들에 비해 분석물 레벨들을 모니터링하는 기법을 제공할 수 있다. 더욱이, 여기에 개시된 신체 장착형 센서 플랫폼은 분석물 농도들 또는 분석물에 관한 다른 정보의 실시간 측정을 가능하게 하기 위해 실질적으로 연속적으로 작동될 수 있다.
일부 실시예들에서, 신체 장착형 감지 플랫폼(300)은 검출된 분석물에 관련된 정보(예컨대, 분석물의 농도 값들)를 비연속적으로("간헐적으로") 표시하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 신체 장착형 감지 플랫폼(300)은, 분석물을 검출하고 분석물의 검출에 관련된 정보를 메모리(354)에 저장하기 위해, 센서(362)를 주기적으로 작동시키도록 동작할 수 있다. 감지 플랫폼(300)은 그러면 분석물의 하나 초과의 검출에 관련되어 있는 저장된 정보를 전송하도록 덜 빈번히 동작할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 사용자는 감지 플랫폼(300)에 의한 이러한 정보 전송을 요청하기 위해 외부 판독기(380)를 작동시킬 수 있다. 다른 예에서, 감지 플랫폼(300)은 (예컨대, 메모리(354)가 거의 차 있는 것으로 인해, 전원 공급장치(340)의 배터리가 거의 고갈된 것으로 인해) 사용자가 감지 플랫폼으로부터 이러한 전송된 정보를 수신하기 위해 외부 판독기(380)를 작동시켜야만 한다는 것을 (예컨대, 감지 플랫폼의 광, 진동 모터, 또는 다른 사용자 인터페이스 요소(들)를 통해) 사용자에게 표시할 수 있다. 분석물을 검출하기 위해 센서(362)를 연속적으로, 주기적으로, 및/또는 간헐적으로 사용하고, 검출된 분석물에 관련된 정보를 저장하기 위해 메모리(354)를 사용하며, 그리고/또는 이러한 정보를 무선으로 표시하기 위해 안테나(370)를 사용하는 것으로 도시된 시스템들의 다른 동작들이 예상된다.
IV. 예시적인 바이오센서
관심의 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성을 검출하도록 구성된 센서들은 각종의 방식들로 구성되고 디바이스들의 각종의 상이한 시스템들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 센서 프로브가 피부를 관입할 때 센서가 피부 내의 간질액(또는 다른 체액)에서 분석물을 검출할 수 있도록, 센서는 생체의 피부를 관입하도록 구성되는 센서 프로브의 원단부 상에 포함될 수 있다. 게다가, 이러한 센서 프로브들은 센서 프로브가 부착되고 (예컨대, 접착제 층 또는 어떤 다른 수단에 의해) 피부 표면에 장착되도록 구성되는 가요성 기판을 포함하는 신체 장착형 감지 플랫폼의 일부로서 포함될 수 있다. 센서는 전기화학적으로(예컨대, 2개 이상의 전극들 사이의 전압 및/또는 그들을 통과하는 전류를 검출하는 것에 의해), 광학적으로(환경의 및/또는 센서의 분석물 및/또는 어떤 다른 요소(들)의 광학적 특성을 검출하는 것에 의해), 또는 어떤 다른 수단에 의해 분석물을 검출할 수 있다.
센서는 분석물과 선택적으로 상호작용하는 하나 이상의 물질들을 포함하는 것에 의해 분석물을 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 물질들은 분석물의 존재, 농도, 또는 다른 특성에 관련되어 있는 전기적, 광학적, 또는 다른 특성을 가질 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 분석물-선택적 물질은 분석물과 선택적으로 반응하고 그리고/또는 분석물의 반응에 선택적으로 촉매 작용을 할 수 있으며, 이러한 반응의 생성물들이 분석물의 검출을 가능하게 하기 위해 센서에 의해 검출될 수 있다. 분석물-선택적 물질들이 센서의 하나 이상의 표면들을 코팅할 수 있거나, 중합체, 겔, 또는 어떤 다른 물질의 분석물-침투가능 층에 포함될 수 있거나, 어떤 다른 방법에 의해 센서 상에 또는 센서 내에 국소화 및/또는 포함될 수 있다.
전기화학적 센서는 적어도 2개의 전극들을 포함하며, 분석물을 전기화학적으로 검출하도록 구성된다. 이것은 전극들 중 2개 이상의 전극들 사이의 전압, 전극들 중 하나 이상의 전극들을 통과하는 전류, 전극들 중 하나 이상의 전극들의 임피던스, 또는 분석물의 하나 이상의 특성들에 관련될 수 있는 어떤 다른 전기화학적 변수를 검출하기 위해 2개 이상의 전극들을 작동시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 전기화학적 센서의 전극들은 하나 이상의 금속들 또는 금속 합금들로 이루어져 있을 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 전극들은 전도성 중합체들 또는 다른 전도성 재료들을 포함할 수 있다. 전극들은 규정된 옴 저항(ohmic resistance)을 갖도록, 하나 이상의 화학물들과의(예컨대, 분석물과의, 분석물-선택적 물질이 촉매 작용을 하는 분석물의 반응의 생성물과의) 특정 산화 환원 반응들에 촉매 작용을 하도록, 체액에 대해 규정된 커패시턴스를 갖도록, 체액에 대해 안정된 전극 전압을 갖도록, 또는 어떤 다른 규정된 특성을 갖도록 구성될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 제1 전극(420)과 제2 전극(430) 및 제1 전도성 트레이스(425)와 제2 전도성 트레이스(435)가 배치되는 가늘고 긴 기판(410)을 포함하는 예시적인 센서(400)를 도시하고 있다. 도 4a 및 도 4b는 센서(400)의 대향 측면들을 도시하고, 도 4c는 센서(400)의 단부를 통한 단면도를 도시한다. 제1 전극(420)과 제2 전극(430) 및 제1 전도성 트레이스(425)와 제2 전도성 트레이스(435)는 가늘고 긴 기판(410)의 대향 측면들 상에 위치된다. 제1 및 제2 전극들(420, 430)이 피부 내의 체액(예컨대, 간질액)과 접촉하도록, 센서(400)는 피부를 관입하도록 구성된다. 게다가, 제1 및 제2 전극들(420, 430)이 분석물을 전기화학적으로(예컨대, 전위차 측정 방식으로(potentiometrically), 전류 측정 방식으로(amperometrically)) 검출하도록 작동될 수 있도록, 제1 전극(420)은 분석물에 선택적으로 민감하다. 센서(400)는 본원의 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 센서들 및/또는 센서 프로브들의 일부일 수 있다.
가늘고 긴 기판(410)은 가요성 재료, 강성 재료, 또는 가요성 재료와 강성 재료의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가늘고 긴 기판(410)은 폴리이미드를 포함할 수 있다. 가늘고 긴 기판(410)은 (예컨대, 충분히 강성이고 그리고/또는 뾰족하게 되는 것에 의해) 피부를 관입 및/또는 피어싱하도록 구성될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 가늘고 긴 기판(410)은 어떤 다른 요소들과 함께(예컨대, 가늘고 긴 기판(410)이 결합되는 하프-니들과 함께) 피부를 관입하도록 그리고/또는 (예컨대, 니들, 랜싯, 메스(scalpel), 또는 다른 디바이스에 의해 제공되는) 피부 내로의 기존의 천자부, 절단부, 또는 다른 절개부를 관입하도록 구성될 수 있다. 가늘고 긴 기판(410)은 전도성 트레이스들이 (예컨대, 스퍼터링, CVD, 포토레지스트 프로세스들, 또는 어떤 다른 방법들에 의해) 그 위에 형성될 수 있는 재료로 이루어져 있을 수 있고 그리고/또는 전도성 트레이스들이 가늘고 긴 기판(410) 상에 형성될 수 있도록 하는 재료로 코팅될 수 있다.
제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)은 제1 및 제2 전극들(420, 430)과 전기적으로 접촉한다. 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)은 분석물을 전기화학적으로 검출하기 위해 제1 및 제2 전극들(420, 430)을 작동시키도록 구성된 전자장치(예컨대, 130, 230, 352)와 제1 및 제2 전극들(420, 430) 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)은 가늘고 긴 기판(410) 상의 다른 곳에 배치된 전기적 연결을 위한 전기 패드들 또는 다른 수단들과 제1 및 제2 전극들(420, 430) 사이의 전기적 연결을 제공할 수 있다. 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)은 금, 백금, 팔라듐, 티타늄, 구리, 알루미늄, 은, 다른 금속들, 또는 이 원소들의 조합들로 이루어져 있을 수 있다. 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)이 제1 및 제2 전극들(420, 430)의 동작이 분석물을 전기화학적으로 검출할 수 있게 하기에 충분히 높은 전도성을 제공하도록, 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)은 규정된 두께(예컨대, 약 5 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터)를 가질 수 있다. 게다가, 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)은 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)과 제1 및 제2 전도성 트레이스들(425, 435)을 둘러싸는 체액 또는 다른 매체 사이의 전도(conduction)를 방지하기 위해 패시베이션 층(passivation layer)(예컨대, 파릴렌 층)에 의해 덮여 있을 수 있다.
제1 및 제2 전극들(420, 430)은 유사하거나 상이한 재료들로 이루어져 있을 수 있고, 응용에 따라, 그 위에 배치된 각종의 표면 처리(surface treatment)들 및/또는 재료들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 제1 전극(420)은 작용 전극(즉, 분석물에 선택적으로 민감한 전극)일 수 있고, 제2 전극(430)은 기준 전극(즉, 기준과 접촉하고 있는 체액의 전위에 비해 비교적 안정된 전극 전위를 갖는 전극)일 수 있다. 전극들(420, 430)은 각종의 재료들로 이루어져 있고 각종의 방법들로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들(420, 430)이 각자의 제1 전도성 트레이스(425) 및 제2 전도성 트레이스(435)와 전기적으로 접촉하는 가늘고 긴 기판(410) 상에 배치되도록, 전극들은 스퍼터링, CVD, 전기 도금, 또는 어떤 다른 방법에 의해 각자의 전도성 트레이스들(425, 435) 상에 적어도 부분적으로 배치될 수 있는 금속으로 이루어져 있을 수 있다. 특정의 예에서, 제1 전극(420) 및/또는 제2 전극(430)은 제1 전도성 트레이스(425) 및/또는 제2 전도성 트레이스(435) 상에 금속을 전기 도금하는 것에 의해(즉, 금속 염(metal salt) 및/또는 다른 금속 함유 화합물이 들어 있는 바스(bath)에 제1 전도성 트레이스(425) 및/또는 제2 전도성 트레이스(435)의 일부를 침지(submerge)시키고 제1 전도성 트레이스(425) 및/또는 제2 전도성 트레이스(435)의 침지된 부분들 상에 금속을 퇴적시키기 위해 제1 전도성 트레이스(425) 및/또는 제2 전도성 트레이스(435)를 통해 전류를 인가하는 것에 의해) 형성될 수 있다.
기준 전극으로서 기능하도록 구성된 전극(예컨대, 430)은 그와 접촉하는 체액에 비해 비교적 안정된 전압을 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 기준 전극의 조성(예컨대, 전극을 형성하는 데 사용되는 금속 또는 다른 재료들), 기준 전극의 구조(예컨대, 전극의 형상, 전극의 마이크로스케일 텍스처(micro-scale texture), 전극의 다수의 재료 층들의 구성), 또는 기준 전극의 다른 특성들을 포함할 수 있다. 게다가, 이러한 구성은 전극과 접촉하게 될 체액의 특성들 그리고/또는 체액 및/또는 전극의 환경의 특성들에 관련될 수 있다. 예를 들어, 체액이 충분한 산소 소스와 규칙적으로 접촉하는 수성 체액(aqueous fluid)일 때(예컨대, 체액이 눈의 누액일 때), 기준 전극은 백금으로 이루어진 표면 층(예컨대, 약 100 나노미터 내지 약 1 마이크로미터 두께의 백금 층)을 포함할 수 있다. 다른 예에서(예컨대, 체액이 충분한 산소 소스에 접근할 수 없는 수성 체액인 경우), 기준 전극은 은 층(layer of silver) 상에 형성된 염화은 층(layer of silver chloride)을 포함할 수 있다(예컨대, 은 층과 염화은 층의 결합된 두께는 약 2 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터임). 이러한 은/염화은 전극은 은 층을 퇴적시키는 것 그리고 이어서 은 층을 양극 산화시킴으로써 은 층 상에 염화은 층을 형성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 이러한 양극 산화는 퇴적된 은 층을 염화물 이온 소스(예컨대, 1M 염산 용액)를 함유하는 산성 용액에 침지시키는 것 및 용액 내의 염화물이 은 층 상에 염화은을 형성하게 하기 위해 은 층을 통해 전류를 통과시키는 것을 포함할 수 있다.
작용 전극으로서 기능하도록 구성된 전극(예컨대, 420)은 센서의 작용 전극 상에 또는 그 근방에 있는 분석물과 선택적으로 상호작용하는 물질(예컨대, 시약, 단백질, 효소)을 부동화(immobilize)시키는 것에 의해 분석물에 선택적으로 민감하게 제조될 수 있다. 이러한 분석물-선택적 물질은 그 물질을 전극의 표면 상의 가교된 층 내에 가교시키는 것에 의해 작용 전극의 표면 상에 부동화될 수 있다. 이것은 알데하이드, 디알데하이드(예컨대, 글루타르알데하이드), 또는 다른 가교제(crosslinking agent)들을 사용하여 전극 표면 상에 물질의 가교된 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 이러한 분석물-선택적 물질이 작용 전극 상에 배치되는 분석물-침투가능 중합체 층(예컨대, 423) 내에 국소화될 수 있다.
분석물-선택적 물질은 작용 전극의 표면 상에 형성된 중합체 층(423) 내에 배치될 수 있다. 이러한 중합체 층(423)은 분석물에 의해 침투가능하고, 전극에 의해 그리고/또는 어떤 다른 요소(예컨대, 반응 생성물과 선택적으로 상호작용하는 형광단 또는 다른 물질)에 의해 직접 감지될 수 있는 반응 생성물을 생성하기 위해 분석물과 선택적으로 반응하는 시약을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 중합체 층(423)은 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 단위들을 포함하는 하이드로겔이다. 이러한 하이드로겔은 분석물에 대한 하이드로겔의 침투율을 조절하거나, 하이드로겔 내의 분석물-선택적 물질을 결합시키거나, 하이드로겔의 가교도를 증가시키거나, 하이드로겔의 하나 이상의 다른 특성들을 규정하기 위해 부가의 중합체 단위들 또는 다른 화학물들을 함유할 수 있다. 예를 들어, 이러한 하이드로겔은 디(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트 단위들을 추가로 포함할 수 있다. 중합체 층(423)은 단량체 단위(monomer unit)들(예컨대, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트의 단위들), 가교제 단위(crosslinker unit)들(예컨대, 디(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트의 단위들), 공중합체 단위들, 분석물-선택적 물질, 및/또는 중합 개시제(polymerization initiator)(예컨대, 광개시제 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논)를 함유하는 용액을 형성하는 것, 형성된 용액을 작용 전극(420) 상에 퇴적시키는 것, 및 분석물-선택적 물질을 함유하는 중합체 층(423) 내에 용액을 중합시키는 것에 의해 작용 전극(420) 상에 형성될 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 분석물-침투가능 층의 침투율, 두께, 또는 다른 특성들은 간질액으로부터 작용 전극의 표면 쪽으로의 분석물의 확산 속도를 제어하도록 규정될 수 있다(예컨대, 중합체 층(423)은 약 5 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다).
일부 예들에서, 분석물-선택적 물질은 분석물의 화학 반응을 선택적으로 야기하도록 구성될 수 있고, 반응의 하나 이상의 반응 생성물들이 작용 전극에 의해 (예컨대, 전위차 측정 방식으로, 전류 측정 방식으로) 검출될 수 있다. 예를 들어, 분석물-선택적 물질은 분석물을 선택적으로 산화 및/또는 환원시키는 작용제(agent)를 포함할 수 있다(예컨대, 분석물-선택적 물질은 산화환원효소(oxidoreductase) 효소 또는 단백질일 수 있다). 예를 들어, 분석물은 포도당, 피루빈산염(pyruvate), 또는 요소일 수 있고, 분석물-선택적 물질은, 각각, 포도당 산화효소, 피루빈산염 산화효소, 또는 우레아제(urease)일 수 있다. 이러한 반응은 산화물들(예컨대, 과산화수소)을 포함하는 반응 생성물들을 생성할 수 있고, 작용 전극(420)은 이 산화물들을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 반응 생성물들은 과산화수소를 포함할 수 있고, 작용 전극(420)은 백금 층(예컨대, 약 1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터의 두께를 갖는 백금 층)을 포함할 수 있다.
센서(400)는 제1 전극(420) 및 제2 전극(430)을 포함하는 센서(400)의 요소들 위쪽에 배치된 보호 층(450)을 추가로 포함한다. 이 보호 층(450)은 중합체, 겔, 또는 분석물에 의해 침투가능한 다른 재료로 이루어져 있을 수 있다. 일부 예들에서, 이러한 보호 층(450)의 침투율, 두께, 또는 다른 특성들이 간질액으로부터 작용 전극(420) 쪽으로의 및/또는 분석물-선택적 물질을 함유하는 중합체 층(423) 쪽으로의 분석물의 확산 속도를 제어하도록 규정될 수 있다. 일부 예들에서, 보호 층(450)은 하이드로겔, 예컨대, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트의 단위들 및/또는 디(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트의 단위들을 포함하는 하이드로겔일 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 보호 층(450)은, 폴리디메틸실록산, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 실리콘 하이드로겔들, 또는 이들 또는 다른 중합체들의 조합들을 비롯한, 하나 이상의 중합체들을 포함할 수 있다. 유의할 점은, 예시된 보호 층(450)이 실질적으로 센서(400) 전체를 덮고 있지만, 보호 층이 센서(400)를 보다 적게 덮도록, 예컨대, 기준 전극(430) 및/또는 작용 전극(420)만을 덮도록 형성될 수 있다는 것이다.
보호 층(450)은, CVD, 단량체 용액의 도포 및 그에 뒤이은 중합(polymerization), 센서(400)가 침지(dip)된 용액으로부터 보호 층(450)의 원소들의 침전(precipitation), 또는 어떤 다른 방법들을 비롯한, 각종의 프로세스들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 센서(400)(및/또는 그의 어떤 말단 측면(terminal aspect), 예컨대, 센서(400)의 원단부의 규정된 길이)는 단량체, 공단량체(co-monomer), 가교제, 및/또는 다른 화학물들(예컨대, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트의 단위들 및/또는 디(에틸렌 글리콜) 디메타크릴레이트의 단위들)을 함유하는 용액에 침지될 수 있고, 센서(400)에 도포된 용액은 이어서 보호 층(450)을 형성하기 위해 중합될 수 있다.
센서(예컨대, 400)의 전극들의 면적들은 응용에 따라 규정될 수 있다. 예를 들어, 전류계형 센서의 작용 전극의 면적은 센서가 규정된 전류 이득을 갖도록(즉, 작용 전극을 통과하는 측정된 전류와 작용 전극이 노출되는 체액 내의 분석물의 농도 사이의 관계가 어떤 규정된 값을 갖고 그리고/또는 어떤 규정된 값 범위 내의 어떤 값을 갖도록) 규정될 수 있다. 예를 들어, 전류계형 센서의 작용 전극은 약 0.05 제곱 밀리미터 내지 약 0.5 제곱 밀리미터의 면적을 가질 수 있다. 게다가, 전류계형 센서의 기준 전극은, 귀환 전류가 기준 전극을 통과할 때, 기준 전극과 기준 전극이 노출되는 체액 사이의 상대 전압이 기준 전극의 영-전류 상대 전압(zero-current relative voltage)의 허용가능 범위 내에 있도록, 충분히 큰 면적을 가질 수 있다. 예를 들어, 전류계형 센서의 기준 전극은 약 0.5 제곱 밀리미터 내지 약 3.0 제곱 밀리미터의 면적을 가질 수 있다.
유의할 점은, 도 4a 내지 도 4c에 예시된 바와 같은 전기화학적 센서의 요소들의 배열들, 형상들, 존재, 크기들, 및 다른 특성들이 비제한적인 예들로서 의도되어 있다는 것이다. 예를 들어, 전기화학적 센서의 제1 및 제2 전극들이 기판의 동일한 측면 상에 배치될 수 있다. 도 5는 제1 전극(520)과 제2 전극(530) 및 제1 전도성 트레이스(525)와 제2 전도성 트레이스(535)가 배치되는 가늘고 긴 기판(510)을 포함하는 예시적인 센서(500)를 도시하고 있다. 제1 전극(520)과 제2 전극(530) 및 제1 전도성 트레이스(525)와 제2 전도성 트레이스(535)는 가늘고 긴 기판(510)의 동일한 측면 상에 위치된다. 제1 및 제2 전극들(520, 530)은 센서(500)를 제조하는 데 필요한 단계들의 수를 감소시키기 위해 가늘고 긴 기판(520)의 동일한 측면 상에 위치될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 제1 및 제2 전극들(520, 530)은 제1 전극(520)과 제2 전극(530) 사이의 거리를 감소시키기 위해, 예컨대, 분석물에 대한 센서(500)의 감도를 증가시키기 위해, 가늘고 긴 기판(520)의 동일한 측면 상에 위치될 수 있다.
전기화학적 센서의 전극들의 추가적인 구성들이 예상된다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극들의 측면들이 (예컨대, 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리를 감소시키는 것 및/또는 제1 전극과 제2 전극 사이에 바로 있는 면적의 양을 증가시키는 것에 의해) 전류계형 전기화학적 센서의 감도를 증가시키기 위해 서로 맞물릴(interdigitate) 수 있다. 도 6은 서로 맞물린 제1 전극(620)과 제2 전극(630) 및 제1 전도성 트레이스(625)와 제2 전도성 트레이스(635)가 배치되는 가늘고 긴 기판(610)을 포함하는 예시적인 센서(600)를 도시하고 있다.
일부 예들에서, 감지 플랫폼의 센서는 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있는 광학적 특성을 갖는 분석물-선택적 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물질은 분석물에 관련되어 있는 형광 강도, 형광 수명, 방출 파장, 여기 파장, 또는 어떤 다른 특성을 갖는 형광단을 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 센서 프로브의 단부에 배치된 물질의 색상, 포화도, 흡수 스펙트럼, 또는 어떤 다른 광학적 특성은 분석물의 존재, 농도, 또는 어떤 다른 특성에 관련되어 있을 수 있다. 센서 및/또는 센서를 포함하는 센서 플랫폼은, 분석물에 관련되어 있는 물질의 광학적 특성을 결정하기 위해, 분석물에 민감한 물질에 광을 조사하도록 구성된 광 방출기 및/또는 그로부터 방출되는 광을 수광하도록 구성된 광 검출기를 포함할 수 있다.
도 7은 광섬유(710)를 포함하는 센서 프로브(700)를 도시하고 있다. 광섬유는 분석물-선택적 물질(725)이 배치되는 원단부(720)를 갖는다. 원단부(720)는 체액(예컨대, 간질액)과 접촉하도록 구성되고, 분석물-선택적 물질(725)은 분석물-선택적 물질(725)이 노출되는 체액 내의 분석물의 존재, 농도, 또는 다른 특성에 관련되어 있는 광학적 특성(예컨대, 형광, 형광 수명, 색상, 흡수 스펙트럼)을 갖도록 구성된다. 광 방출기(735)(예컨대, LED, 레이저 등) 및 광 검출기(737)(예컨대, 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransistor), 포토레지스터(photoresistor) 등)가 광섬유(710)의 근단부(730)에 배치된다. 광섬유(710)는 광 방출기(735)가 광섬유(710)를 통해 분석물-선택적 물질(725)을 조사하기 위해 조사광(illumination)(738)을 방출할 수 있도록 구성된다(예컨대, 광의 하나 이상의 파장 범위들에 걸쳐 광학적으로 투명한 재료로 이루어져 있다) . 게다가, 광 검출기(737)는, 분석물-선택적 물질(725)로부터 방출되는, 그에 응답하여 방출된 광(738)을 광섬유(710)를 통해 검출할 수 있다.
유의할 점은, 센서(700)가 도시된 것들에 부가적인 요소들을 포함할 수 있다는 것이다. 일부 예들에서, 분석물-선택적 물질(725)이 광섬유(710)의 원단부(720)에 배치된 중합체, 겔, 또는 다른 분석물-침투가능 물질(725)의 층에 배치될 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 보호 층이 분석물-침투가능 물질(725) 위쪽에 배치될 수 있다. 일부 예들에서, 광섬유(710)는 가요성 기판 상에 배치(예컨대, 그에 접착, 그 상에 형성)될 수 있고, 이 가요성 기판은, 차례로, 피부 표면에 장착되도록 구성되고 전자장치들(예컨대, 광 방출기(735) 및 광 검출기(737)를 포함함)이 배치될 수 있는 가요성 기판과 연속되어 있다. 게다가, 광 방출기(735) 및/또는 광 검출기(737)가, 각각, 광섬유(예컨대, 710)를 통하기보다는 직접 분석물-선택적 물질(725)에 광을 조사하고 그리고/또는 그로부터 방출된 광을 수광할 수 있도록, 광 방출기(735) 및 광 검출기(737) 중 하나 또는 둘 다가 분석물-선택적 물질(725)에 근접하여 배치될 수 있다. 이러한 예들에서, 광 방출기(735), 광 검출기(737), 및/또는 분석물-선택적 물질(725)은 본원에 기술되는 다른 실시예들(예컨대, 도 1a, 도 1b, 및 도 2a 내지 도 2d와 관련하여 기술된 실시예들)과 관련하여 기술된 바와 같이 센서 프로브의 원단부 상에 배치될 수 있다.
더욱이, 특히 유의할 점은, 분석물 센서들 및 이러한 센서들을 포함하는 신체 장착형 센서 플랫폼들이 본원에서, 예로서, 신체 장착형, 피부 관입형(skin-penetrating) 및/또는 피부 표면 장착형(skin-surface-mounted) 디바이스들로서 기술되어 있지만, 개시된 센서들, 전극 배열들, 및 감지 플랫폼들이 다른 상황들에서도 적용될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 본원에 개시되는 센서들 및 감지 플랫폼들이 동물의 체액 내의 분석물을 측정하는 데 사용되는 신체 장착형 및/또는 이식형 센서들 및/또는 감지 플랫폼들에 포함될 수 있다. 다른 예에서, 본원에 개시되는 센서들 및/또는 감지 플랫폼들이 강, 호수, 습지, 저수조, 상수도(water supply), 위생 하수 시스템(sanitary sewer system), 또는 우수 시스템(storm sewer system)에서의 유체와 같은, 환경 유체 내의 분석물을 측정하는 디바이스들에 포함될 수 있다. 다른 예에서, 본원에 개시되는 센서들 및/또는 감지 플랫폼들이, 폐기물 처리 프로세스, 의약품 합성(pharmaceutical synthesis) 프로세스, 식사 준비 프로세스, 발효 프로세스, 또는 의학적 치료 프로세스와 같은, 프로세스의 일부인 체액 내의 분석물을 측정하는 디바이스들에 포함될 수 있다.
V. 예시적인 방법
도 8은 신체의 체액 내의 분석물을 측정하기 위해 신체 장착형 디바이스를 작동시키는 방법(800)의 플로차트이다. 신체 장착형 디바이스는 (i) 생체의 피부 표면에 장착되도록 구성된 가요성 기판, (ii) 가요성 기판에 부착된 근단부를 갖고 간질액과 접촉하기에 충분한 깊이까지 생체의 피부 내로 연장되도록 구성된 센서 프로브, (iii) 센서 프로브의 원단부에 배치되고 간질액 내의 분석물을 검출하도록 구성된 센서, 및 (iv) 기판 상에 배치된 하나 이상의 전자 컴포넌트들을 포함한다.
방법(800)은 신체 장착형 디바이스를 생체의 피부 표면에 장착하는 단계(802)를 포함한다. 신체 장착형 디바이스를 피부 표면에 장착하는 단계(802)는 신체 장착형 디바이스의 접착제 층을 사용하여 가요성 기판을 피부 표면에 장착하는 단계를 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 대안적으로, 액상 접착제, 테이프, 스트랩(strap), 건식 접착제, 또는 다른 수단들이 가요성 기판을 피부 표면에 장착하는 데 사용될 수 있다. 게다가, 신체 장착형 디바이스를 피부 표면에 장착하는 단계(802)는 센서 프로브가 피부를 관입하도록 그리고 추가로 센서 프로브 상에 배치된 센서가 피부 내의 체액(예컨대, 간질액)과 접촉하게 배치되도록 센서 프로브를 피부에 설치(install)하는 단계를 포함할 수 있다. 이것은 (예컨대, 니들, 랜싯, 메스에 의해, 또는 어떤 다른 수단에 의해) 피부에 이미 형성된 천자부, 절단부, 또는 다른 절개부에 센서 프로브를 배치하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 센서 프로브는 (예컨대, 뾰족하게 되는 것 및/또는 충분히 높은 강성을 갖는 것에 의해) 피부를 관입 및/또는 피어싱하도록 구성될 수 있다.
일부 예들에서, 신체 장착형 디바이스를 피부 표면에 장착하는 단계(802)는 어떤 종류의 삽입 디바이스 또는 삽입 보조물(insertion aid)을 사용하여 센서 프로브를 피부에 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이것은 센서 프로브를 니들에 결합시키는 것(예컨대, 센서 프로브를 하프-니들의 채널에 배치하는 것), 및 니들 및 결합된 센서 프로브가 피부를 관입하도록 니들을 사용하여 피부를 피어싱하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 니들은 충분히 강성이고 그리고/또는 니들이 피부를 피어싱하도록 니들에 힘이 가해질 수 있도록 충분히 뾰족한 단부를 갖는다. 센서 프로브가 피부에 삽입된(즉, 피부를 관입하고 있는) 채로 유지되고 가요성 기판이 피부 표면 상에 장착된 채로 있는 동안, 니들(및 니들이 그의 일부인 임의의 장치)은 이어서 피부로부터 멀어지는 쪽으로 이동되어, 니들을 회수할 수 있다. (예컨대, 니들에 충분한 힘을 가하는 것에 의해) 니들을 사용하여 피부를 관입하는 것은 수동으로(예컨대, 니들을 포함하는 삽입 디바이스의 수동 조작에 의해) 또는 자동으로(예컨대, 니들(및 그에 결합된 센서 프로브)을 피부 내로(예컨대, 피부 내의 규정된 깊이까지, 사용자 불편함을 최소화하기에 충분히 높은 속도로) 찌르도록 구성된 시스템에 의해, 예컨대, 스프링 장착 메커니즘, 하나 이상의 솔레노이드들, 모터들, 또는 다른 전기기계 액추에이터들을 비롯한 서보메커니즘의 작동에 의해) 수행될 수 있다.
방법(800)은, 신체 장착형 디바이스의 전자 컴포넌트들 중 하나 이상에 의해, 센서를 사용하여 분석물에 관련된 데이터를 획득하는 단계(804)를 추가로 포함한다. 일부 예들에서, 센서는 전위차계형 전기화학적 센서(potentiometric electrochemical sensor)일 수 있고, 분석물 데이터를 획득하는 단계 (804)는 2개 이상의 전극들 사이의 전압을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서는 전류계형 전기화학적 센서(amperometric electrochemical sensor)일 수 있고, 분석물 데이터를 획득하는 단계(804)는 2개 이상의 전극들 사이에 규정 전압을 인가하고 2개 이상의 전극들 중 하나를 통과하는 전류를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 센서는 광학 센서일 수 있고, 분석물 데이터를 획득하는 단계(804)는 체액과 접촉하고 체액 내의 분석물에 관련된 하나 이상의 광학적 특성들을 갖는 물질에 광을 조사하고 그리고/또는 그로부터 방출된 광을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 분석물 데이터를 획득하는 단계(804)는 체액 내의 분석물의 농도를 결정하는 단계, 분석물이 체액에 존재하는지(예컨대, 체액 내의 분석물의 농도가 어떤 문턱값 초과하는지)를 결정하는 단계 분석물의 농도가 어떤 규정된 농도 범위 내에 있는지를 결정하는 단계, 분석물의 상태를 결정하는 단계(예컨대, 체액 내의 분석물의 이소폼(isoform)들 및/또는 입체구조 상태(conformational state)들의 분포를 결정하는 단계), 또는 분석물에 관한 어떤 다른 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 분석물 데이터를 획득하는 단계(804)는 복수의 상이한 시점들에서(예컨대, 규정된 속도로) 농도 또는 분석물에 관한 다른 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 분석물 데이터를 획득하는 단계(804)는 (예컨대, 신체 장착형 디바이스와 통신하는 외부 시스템에 의한) 이러한 데이터에 대한 요청에 응답하여 수행될 수 있다.
방법(800)은, 신체 장착형 디바이스의 전자 컴포넌트들 중 하나 이상에 의해, 분석물에 관련된 데이터를 외부 디바이스에 통신하는 단계(806)를 추가로 포함한다. 분석물 데이터를 통신하는 단계(806)는 주기적으로, (예컨대, 신체 장착형 디바이스와 통신하는 외부 시스템으로부터의) 이러한 데이터에 대한 요청에 응답하여, 이벤트가 발생했다 그리고/또는 규정된 조건이 충족된다는 결정에 응답하여(예컨대, 신체 장착형 디바이스에 의한, 디바이스가 장착되는 신체의 특정의 건강 상태의 결정에 응답하여) 수행될 수 있다. 분석물 데이터를 통신하는 단계(806)는 안전하게, 예컨대, 전송되는 정보를 암호화하는 것에 의해, 수행될 수 있다. 분석물 데이터를 통신하는 단계(806)는 부가의 데이터, 예컨대, 디바이스의 상태에 관한 정보(예컨대, 배터리 충전 상태, 메모리 사용가능 공간 상태), 디바이스에 의해 수집된 다른 정보(예컨대, 디바이스의 온도 센서를 사용하여 획득된 온도 데이터), 디바이스에의 사용자 입력들(예컨대, 디바이스를 제어하기 위해, 사용자 상태들 또는 정보를 표시하기 위해 또는 어떤 다른 응용에 따라 디바이스의 버튼들, 용량성 센서들, 또는 다른 요소들에 대한 태핑들, 스와이프들, 또는 다른 입력들), 또는 어떤 다른 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
방법(800)은 부가의 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(800)은 디바이스의 메모리를 사용하여 분석물에 관련된 정보(예컨대, 검출된 분석물 농도 값들)를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(800)은 건강 상태, 치료 과정, 약물 투여의 투여량(dose) 및/또는 타이밍, 또는 검출된 분석물 데이터에 기초한 어떤 다른 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(800)은 검출된 분석물 데이터, 약물 투여의 결정된 투여량 및/또는 타이밍, 또는 디바이스에 의해 생성된 그리고/또는 디바이스에 의해 이용가능한 어떤 다른 정보를 디바이스의 사용자 인터페이스(예컨대, LED들, 디스플레이들, 진동기들)를 사용하여 그리고/또는 디바이스와 통신하는 외부 디바이스의 사용자 인터페이스를 통해 표시하는 단계를 포함할 수 있다. 부가의 및/또는 대안의 단계들, 또는 열거된 단계들의 대안의 실시예들이 예상된다.
도 9는 센서(예컨대, 본원의 다른 곳에서 기술된 바와 같은 신체 장착형 감지 플랫폼의 일부인 센서)를 제조하는 방법(900)의 플로차트이다. 본 방법은 제1 전극이 간질액 내의 분석물에 선택적으로 민감하도록 그리고 제1 및 제2 전극들이 분석물을 전기화학적으로 검출하도록 구성되도록 제1 전극 및 제2 전극을 가요성 기판 상에 형성하는 단계(902)를 포함한다. 제1 및 제2 전극들을 형성하는 단계(902)는 (예컨대, 스퍼터링, CVD, 또는 어떤 다른 퇴적 프로세스에 의해) 가요성 기판의 표면 바로 위에 그리고/또는 가요성 기판의 하나 이상의 표면들 상에 형성된 코팅 또는 층 바로 위에 금속 접점들, 트레이스들, 및/또는 상호연결부들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 방법(900)은 전도성 트레이스들(예컨대, 전극들과 기판 상의 다른 곳에 형성된 액세스 패드(access pad)들 사이 및/또는 가요성 기판 상에 배치된 전극들과 전자장치들 사이를 전기적으로 연결하도록 구성된 트레이스들)을 가요성 기판 상에 퇴적시키는 단계를 포함할 수 있고; 이러한 예들에서, 제1 및 제2 전극들을 형성하는 단계(902)는 (예컨대, 전극들과 전도성 트레이스들 사이의 전기적 접촉을 제공하기 위해) 배치된 전도성 트레이스들 상에 적어도 부분적으로 전극들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 이러한 예들에서, 제1 및 제2 전극들을 형성하는 단계(902)는 전극들로의/로부터의 전도성 트레이스들을 전기 도금하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극들을 형성하는 단계(902)는 부가의 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극들 중 하나 또는 둘 다가 가요성 기판 상에 은 층을 퇴적시키는 것 및 차후에 은 층 상에 염화은 층을 형성하는 것에 의해 형성될 수 있는 은/염화은 전극일 수 있다. 은 층 상의 염화은 층은 퇴적된 은 층을 염화물 이온 소스(예컨대, 1M 염산 용액)를 함유하는 산성 용액에 침지시키는 것 및 용액 내의 염화물이 은 층 상에 염화은을 형성하게 하기 위해 은 층을 통해 전류를 통과시키는 것을 포함하는 양극 산화 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 제1 및 제2 전극들을 형성하는 단계(902)는 제1 전극 상에 분석물-선택적 물질을 퇴적시키는 것에 의해 분석물에 민감한 제1 전극을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이것은 (예컨대, 알데하이드, 디알데하이드, 글루타르알데하이드, 또는 어떤 다른 가교제를 사용하여) 분석물-선택적 물질을 전극의 표면 상의 가교된 층에 가교시키는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 이것은 분석물-선택적 물질을 함유하는 분석물-침투가능 중합체 층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 중합체 층은 하이드로겔(예컨대, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 단위들 및/또는 일부 다른 중합체, 공중합체, 가교제, 또는 다른 단위들을 함유하는 하이드로겔)일 수 있다.
방법(900)은 생체 내로 연장되도록 구성되고 제1 및 제2 전극들이 위치되는 원단부를 갖는 가늘고 긴 부분을 갖도록 기판을 트리밍하는 단계(904)를 추가로 포함한다. 이것은 가요성 기판이 규정된 형상을 갖도록 형성되도록 하는 스탬핑(stamping), 커팅(cutting), 레이저 커팅(laser cutting), 에칭, 또는 어떤 다른 프로세스를 포함할 수 있으며, 여기서 규정된 형상은 생체의 피부를 관입할 수 있는 그리고, 피부를 관입할 때, 가요성 기판 상에 배치된 전극들을 피부 내의 체액(예컨대, 간질액)과 접촉하게 배치하는 가늘고 긴 부분을 포함한다. 기판을 트리밍하는 단계(904)는, 부가의 응용들에 따라, 예컨대, 가늘고 긴 부분이 아닌 트리밍된 기판의 측면들이 생체의 피부 표면에 장착될 수 있도록, 규정된 형상을 갖도록 기판을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
방법(900)은 부가의 단계들을 포함할 수 있다. 방법(900)은 가요성 기판 및/또는 그 위에 배치된 요소들의 전부 또는 일부 위쪽에 보호 층(예컨대, 보호 중합체, 하이드로겔, 또는 어떤 다른 보호 재료의 층)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호 하이드로겔 층이 가요성 기판의 가늘고 긴 부분 상에 (예컨대, 전극을 덮게) 형성될 수 있다. 이러한 보호 층은 단량체 단위들(예컨대, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 단위들 및/또는 어떤 다른 중합체, 공중합체, 가교제, 또는 다른 단위들을 포함함)을 포함하는 용액에 가늘고 긴 부분을 침지시키는 것 및 차후에 가요성 기판 상에 배치된 용액을 침지에 의해 중합시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 방법(900)은 (예컨대, 가요성 기판 상에 금속 또는 다른 전도성 재료를 패터닝하는 것에 의해) 가요성 기판 상에 안테나들, 상호연결부들, 또는 다른 요소들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법(900)은 가요성 기판 상에 컴포넌트들을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 전자 칩들과 같은 컴포넌트들이 기판 상에 배치될 수 있고 본 기술분야의 통상의 기술자에게 익숙한 방법들(예컨대, 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 기계들, 플립 칩 실장)에 의해 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 방법(900)은 전극들이 알려진 분석물 농도 범위를 갖는 테스트 체액들에 노출되는 캘리브레이션 단계를 포함할 수 있다. 알려진 분석물 농도들을 갖는 각자의 체액들에 노출될 때 전극들을 사용하여 측정된 분석물 농도 또는 분석물에 관한 다른 정보가 전기화학적 센서를 캘리브레이션하는 데 사용될 수 있다. 부가의 및/또는 대안의 단계들, 또는 열거된 단계들의 대안의 실시예들이 예상된다.
VI. 결론
예시적인 실시예들이 사람 또는 사람의 디바이스에 관련된 정보를 수반하는 경우, 실시예들은 개인 정보 보호(privacy control)들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 개인 정보 보호들은, 적어도, 사용자들이 사용자의 제품 사용에 관련된 정보를 수정 또는 삭제할 수 있게 하는 기능을 비롯하여, 디바이스 식별자들의 익명화(anonymization), 투명성(transparency) 및 사용자 제어들을 포함한다.
게다가, 본원에서 논의되는 실시예들이 사용자들에 관한 개인 정보를 수집하거나, 개인 정보를 사용할 수 있는 상황들에서, 사용자들은 프로그램들 또는 특징들이 사용자 정보(예컨대, 사용자의 병력(medical history), 소셜 네트워크, 사회적 행위들 또는 활동들, 직업, 사용자의 선호사항, 또는 사용자의 현재 위치에 관한 정보)를 수집하는지를 제어하거나, 사용자에게 보다 관련성이 있을 수 있는 콘텐츠를 콘텐츠 서버로부터 수신할지 및/또는 어떻게 수신할지를 제어할 기회를 제공받을 수 있다. 그에 부가하여, 특정 데이터가, 저장 또는 사용되기 전에, 개인 식별가능 정보(personally identifiable information)가 제거되도록 하나 이상의 방식들로 처리될 수 있다. 예를 들어, 사용자에 대한 개인 식별가능 정보가 결정될 수 없도록, 사용자의 신원이 처리될 수 있거나, 사용자의 특정 위치가 결정될 수 없도록, 위치 정보가 획득되는 사용자의 지리적 위치가 (도시, 우편 번호, 또는 주 수준 등)으로 일반화할 수 있다. 따라서, 사용자는 사용자에 관한 정보가 어떻게 수집되고 콘텐츠 서버에 의해 사용되는지를 제어할 수 있다.
도면들에 도시된 특정의 배열들이 제한하는 것으로 보아서는 안된다. 다른 실시예들이 주어진 도면에 도시된 각각의 요소를 보다 많이 또는 보다 적게 포함할 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 게다가, 예시된 요소들 중 일부가 결합되거나 생략될 수 있다. 또한, 예시적인 실시예는 도면들에 예시되지 않은 요소들을 포함할 수 있다.
그에 부가하여, 다양한 양태들 및 실시예들이 본원에 개시되어 있지만, 다른 양태들 및 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본원에 개시되는 다양한 양태들 및 실시예들은 예시를 위한 것이고 제한하려는 것으로 의도되어 있지 않으며, 진정한 범주 및 사상은 이하의 청구항들에 의해 나타내어진다. 본원에 제시된 발명 요지의 사상 또는 범주를 벗어남이 없이, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 행해질 수 있다. 본원에 전반적으로 기술되어 있고 도면들에 예시되어 있는 바와 같은, 본 개시내용의 양태들이 아주 다양한 상이한 구성들 - 이들 모두가 본원에서 생각되고 있음 - 로 배열, 치환, 조합, 분리, 및 설계될 수 있다는 것을 즉각 알 것이다.

Claims (20)

  1. 센서로서,
    가요성 기판 - 상기 가요성 기판은 피부에 장착가능한 부분(skin-mountable portion) 및 센서 프로브를 포함하고, 상기 피부에 장착가능한 부분은 피부 표면에 장착가능하고, 상기 센서 프로브는 상기 피부에 장착가능한 부분으로부터 원단부(distal end)로 연장되고, 상기 센서 프로브의 상기 원단부는 간질액(interstitial fluid)과 접촉하기 위해 상기 피부 표면 아래에 연장되도록 구성됨 -;
    상기 가요성 기판의 상기 피부에 장착가능한 부분에 접촉하는 접착제 층 - 상기 접착제 층은 상기 가요성 기판의 상기 피부에 장착가능한 부분을 상기 피부 표면에 접착하도록 구성됨 -; 및
    제1 전극과 제2 전극 - 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 가요성 기판의 상기 센서 프로브의 상기 원단부에 배치되고, 상기 제1 전극은 상기 간질액 내의 분석물에 대해 선택적으로 상호작용하고, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 분석물을 전기화학적으로 검출하도록 구성됨 -
    을 포함하는 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판은 폴리이미드를 포함하는 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판은 0 마이크로미터와 100 마이크로미터 사이의 두께를 갖는 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 프로브는 25 마이크로미터 내지 400 마이크로미터의 폭을 갖는 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서 프로브는 500 마이크로미터 내지 6000 마이크로미터의 길이를 갖는 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 가요성 기판 상에 배치된 은 및 염화은(silver chloride)의 층을 포함하는 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분석물과 선택적으로 상호작용하는 물질을 추가로 포함하고, 상기 분석물과 선택적으로 상호작용하는 상기 물질은 상기 제1 전극상에 배치되는 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분석물은 포도당이고, 상기 분석물과 선택적으로 상호작용하는 상기 물질은 포도당 산화효소(glucose oxidase)인 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 분석물과 선택적으로 상호작용하는 상기 물질은 상기 제1 전극 상에 배치되는 가교된 층(crosslinked layer) 내에 있는 센서.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 분석물과 선택적으로 상호작용하는 상기 물질은 상기 제1 전극 상에 배치된 중합체 층에 배치되고, 상기 중합체 층은 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 단위들(2-hydroxyethyl methacrylate units)을 포함하는 센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 가요성 기판의 상기 센서 프로브의 대향 측면들 상에 배치되는 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 피부에 장착가능한 부분 상에 배치되는 안테나를 추가로 포함하는 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 피부에 장착가능한 부분 상에 배치되는 배터리를 추가로 포함하는 센서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 피부에 장착가능한 부분 상에 배치되는 사용자 인터페이스를 추가로 포함하는 센서.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 기판의 상기 피부에 장착가능한 부분 상에 배치되는 전자장치들을 추가로 포함하고, 상기 전자장치들은 센서 인터페이스, 메모리, 또는 통신 회로 중 적어도 하나를 포함하는, 센서.
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