KR102391015B1 - 넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지는 글루코스 센싱 장치 - Google Patents

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Abstract

넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지는 글루코스 센싱 장치가 게시된다. 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 센싱 전류량에서 노이즈 전류량을 뺀 전류량인 순수 전류량을 이용하여 측정 디지털 데이터가 생성된다. 그러므로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에 의하면, 센싱 펄스 발생부에 발생되는 노이즈 뿐만 아니라, 감지 전류 발생부 자체의 노이즈도 배제될 수 있다. 또한, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 순수 전류량이 센싱 펄스 신호의 펄스폭으로 변환되고, 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭을 이용하여 측정 디지털 데이터가 생성된다. 그러므로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치는 높은 글루코스 농도도 측정가능하게 되므로, 넓은 센싱 범위를 가지게 된다. 결과적으로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치는, 글루코스 농도의 측정시에 넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지게 된다.

Description

넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지는 글루코스 센싱 장치{GLUCOSE SENSING DEVICE FOR HAVING WIDE SENSING RANGE AND LOW NOISE EFFECT}
본 발명은 글루코스 센싱 장치에 관한 것으로서, 특히, 넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지는 노이즈 글루코스 센싱 장치에 관한 것이다.
바이오 센싱 장치는 생화학 반응에 의한 신호를 디지털 데이터 등의 전기신호로 바꾸는 장치로서, 의료, 환경, 식품, 군사 또는 산업연구 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이러한 바이오 센싱 장치 중의 하나가 글루코스 센싱 장치로서, 혈액 또는 소변 내의 글루코스(glucose, 포도당)의 농도를 측정하는 디지털 데이터로 출력하는 장치이다. 글루코스 센싱 장치는 측정 대상 액체에서 일어나는 전기화학적 반응을 통해 전자의 이동을 발생시키고, 이러한 전자의 이동으로 인한 전류의 변화를 센싱하여 글루코스의 농도를 측정하는 방식이 주로 사용된다.
이러한 글루코스 센싱 장치에서, 글루코스의 농도에 따른 전류의 차이를 정확히 센싱하기 위해서는, 센싱시에 발생될 수 있는 노이즈에 따른 영향을 최소화하는 것이 매우 중요하다. 또한, 글루코스 센싱 장치의 광범위한 사용을 위해서는, 넓은 센싱 범위를 가지는 것도 중요한 과제이다.
본 발명의 목적은 글루코스 농도의 측정시에 넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지는 글루코스 센싱 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면은 글루코스 센싱 장치에 관한 것이다. 본 발명의 글루코스 센싱 장치는 감지 기준 전극, 감지 구동 전극 및 감지 발생 전극을 포함하는 감지 전류 발생부로서, 상기 감지 기준 전극은 감지 기준 전압을 수신하며, 상기 감지 구동 전극은 감지 구동 신호를 수신하며, 상기 감지 발생 전극은 상기 감지 구동 전극을 거쳐 상기 감지 기준 전극으로 흐르는 감지 전류를 제공하는 상기 감지 전류 발생부; 센싱 펄스 신호를 발생하는 센싱 펄스 발생부; 기준 전류를 발생하는 기준 전류 발생부로서, 상기 기준 전류는 측정 디지털 데이터의 데이터값에 따른 가변되는 전류량을 가지는 상기 기준 전류 발생부; 상기 기준 전류의 전류량에 따른 펄스폭을 가지는 기준 펄스 신호를 발생하는 기준 펄스 발생부; 및 상기 기준 펄스 신호의 펄스폭에 대한 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭을 센싱하여 상기 측정 디지털 데이터를 발생하는 측정 디지털 데이터 발생부를 구비한다. 상기 센싱 펄스 신호는 순수 전류량에 따른 펄스폭을 가지되, 상기 순수 전류량은 센싱 전류량에서 노이즈 전류량을 뺀 전류량이며, 상기 노이즈 전류량은 제1 감지 구동 상태에서의 상기 감지 전류의 전류량이며, 상기 센싱 전류량은 제2 감지 구동 상태에서의 상기 감지 전류의 전류량이다. 상기 측정 디지털 데이터는 상기 기준 펄스 신호의 펄스폭에 대한 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭에 따른 데이터값을 가진다. 상기 감지 전류 발생부는 상기 감지 기준 전극; 상기 감지 구동 전극; 상기 감지 발생 전극; 양(+)의 입력단에 상기 감지 구동 신호가 인가되며, 음(-)의 입력단은 상기 감지 구동 전극에 전기적으로 연결되는 감지 연산 증폭기; 상기 감지 연산 증폭기의 출력에 의하여 게이팅되며, 일접합이 상기 감지 발생 전극에 연결되는 감지 연결 트랜지스터; 및 상기 감지 연결 트랜지스터의 다른 일접합에 상기 감지 전류를 소싱하는 감지 소싱 트랜지스터를 구비한다. 이때, 상기 감지 구동 신호는 하나의 감지 주기 동안에 상기 제1 감지 구동 상태의 제1 감지 구동 전압과 상기 제2 감지 구동 상태의 제2 감지 구동 전압 사이를 토글링하는 전압 레벨을 가지되, 상기 제1 감지 구동 전압은 상기 감지 기준 전압과 동일한 레벨이며, 상기 제2 감지 구동 전압은 상기 감지 기준 전압과 상이한 레벨이다. 그리고, 상기 감지 기준 전극은 측정 대상 액체 속에 적어도 일부가 접촉된다.
상기와 같은 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 상기 센싱 전류량에서 노이즈 전류량을 뺀 전류량인 순수 전류량을 이용하여 측정 디지털 데이터가 생성된다. 또한, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 상기 감지 전류 발생부의 감지 기준 전극에는 감지 기준 전압이 수신되며, 상기 감지 구동 전극에는 감지 구동 신호가 수신된다. 이때, 상기 감지 구동 신호는 하나의 감지 주기 동안에 상기 제1 감지 구동 상태의 제1 감지 구동 전압과 상기 제2 감지 구동 상태의 제2 감지 구동 전압 사이를 토글링하는 전압 레벨을 가지되, 상기 제1 감지 구동 전압은 상기 감지 기준 전극에 인가되는 상기 감지 기준 전압과 동일한 레벨이며, 상기 제2 감지 구동 전압은 상기 감지 기준 전압과 상이한 레벨이다.
그러므로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에 의하면, 센싱 펄스 발생부에 발생되는 노이즈 뿐만 아니라, 감지 전류 발생부 자체 특히, 감지 기준 전극, 감지 구동 전극, 감지 발생 전극으로 구성되는 측정 대상 액체의 셋싱 유닛 자체의 노이즈에 따른 글루코스의 농도의 측정 오차도 저감된다. 그리고, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 순수 전류량이 센싱 펄스 신호의 펄스폭으로 변환되고, 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭을 이용하여 측정 디지털 데이터가 생성된다. 그러므로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치는 높은 글루코스 농도도 측정가능하게 되므로, 넓은 센싱 범위를 가지게 된다. 결과적으로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치는, 글루코스 농도의 측정시에 넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지게 된다.
본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 글루코스 센싱 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 글루코스 센싱 장치의 주요 신호들의 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 상기 감지 전류 발생부를 보다 자세히 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 센싱 펄스 발생부를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 글루코스 센싱 장치에서 순수 전류량/기준 전류량에 따른 센싱 펄스 신호/기준 펄스 신호의 펄스폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 1의 기준 전류 발생부 및 기준 펄스 발생부를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 측정 디지털 데이터 발생부를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 5의 위상 감지기를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 위상 감지기의 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 일예에 따른 관련 신호들의 타이밍이다.
도 10은 도 7의 차아지 펌프를 구체적으로 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명의 내용을 명세서 전반에 걸쳐 설명함에 있어서, 각 구성요소에 대한 복수의 표현도 생략될 수도 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 글루코스 센싱 장치를 나타내는 도면이다. 그리고, 도 2는 도 1의 글루코스 센싱 장치의 주요 신호들의 타이밍을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 글루코스 센싱 장치는 감지 전류 발생부(100), 센싱 펄스 발생부(200), 기준 전류 발생부(300), 기준 펄스 발생부(400) 및 측정 디지털 데이터 발생부(500)를 구비한다.
상기 감지 전류 발생부(100)는 측정 대상 액체(OBJ) 속에 적어도 일부가 접촉되는 감지 기준 전극(ELR), 감지 구동 전극(ELD) 및 감지 발생 전극(ELS)을 포함한다.
상기 감지 기준 전극(ELR)은 감지 기준 전압(VRFS)을 수신하며, 상기 감지 구동 전극(ELD)은 감지 구동 신호(XRE)를 수신한다. 이때, 상기 감지 구동 신호(XRE)는 하나의 감지 주기(P_SEN, 도 2 참조) 동안에 제1 감지 구동 상태(T_SEN1)의 제1 감지 구동 전압(VRFD1)과 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)의 제2 감지 구동 전압(VRFD2) 사이를 토글링하는 전압 레벨을 가진다.
여기서, 상기 제1 감지 구동 전압(VRFD1)은 상기 감지 기준 전압(VRFS)과 동일한 레벨이며, 상기 제2 감지 구동 전압(VRFD2)은 상기 감지 기준 전압(VRFS)과 상이한 레벨이다. 본 실시예에서, 상기 제2 감지 구동 전압(VRFD2)은 상기 감지 기준 전압(VRFS)보다 높은 레벨이다
그리고, 상기 감지 발생 전극(ELS)은 상기 감지 구동 전극(ELD)을 거쳐 상기 감지 기준 전극(ELR)으로 흐르는 감지 전류(Id)를 제공한다.
도 3은 도 1의 상기 감지 전류 발생부(100)를 보다 자세히 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 감지 전류 발생부(100)는 상기 감지 기준 전극(ELR), 상기 감지 구동 전극(ELD) 및 상기 감지 발생 전극(ELS)를 구비한다. 또한, 상기 감지 전류 발생부(100)는 상기 감지 연산 증폭기(110), 감지 연결 트랜지스터(130) 및 감지 소싱 트랜지스터(150)를 더 구비한다.
상기 감지 연산 증폭기(110)는 양(+)의 입력단에 감지 구동 신호(XRE)가 인가되며, 음(-)의 입력단은 감지 구동 전극(ELD)에 전기적으로 연결된다.
이때, 상기 감지 구동 신호(XRE)는 상기 제1 감지 구동 상태(T_SEN1)의 상기 제1 감지 구동 전압(VRFD1)과 상기 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)의 상기 제2 감지 구동 전압(VRFD2) 사이를 토글링하며, 구동 발생부(600)로부터 제공된다.
여기서, 상기 구동 발생부(600)는 상기 제1 감지 구동 상태(T_SEN1)와 상기 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)를 반복적으로 토글링하는 기준 클락 신호(CKRF)와 상기 감지 기준 전압(VRFS)를 수신하여, 상기 감지 구동 신호(XRE)를 생성한다. 이러한, 상기 구동 발생부(600)의 구현은 당업자에게는 자명하므로, 본 명세서에서는, 그에 대한 구체적인 기술은 생략된다.
상기 감지 연결 트랜지스터(130)는 상기 감지 연산 증폭기(110)의 출력에 의하여 게이팅되며, 소스 단자가 상기 감지 발생 전극(ELS)에 연결되는 앤모스 트랜지스터이다. 그리고, 상기 감지 연결 트랜지스터(130)의 드레인 단자는 전류 감지 출력 노드(NIDU)에 연결된다.
상기 감지 소싱 트랜지스터(150)는 상기 감지 연결 트랜지스터(130)의 다른 일접합에 상기 감지 전류(Id)를 소싱하는 피모스 트랜지스터이다. 이때, 상기 감지 소싱 트랜지스터(150)의 게이트 단자와 드레인 단자는 상기 전류 감지 출력 노드(NIDU)에 공통으로 접속된다.
도 3과 같은 구조의 상기 감지 전류 발생부(100)에서, 상기 감지 구동 전극(ELD)은 실질적으로 상기 감지 구동 신호(XRE)와 동일한 전압 레벨로 제어된다.
그러므로, 상기 감지 구동 신호(XRE)의 전압 레벨이 상기 제1 감지 구동 전압(VRFD1)인 상기 제1 감지 구동 상태(T_SEN1)에서, 상기 감지 구동 전극(ELD)의 전압 레벨도 상기 제1 감지 구동 전압(VRFD1)와 동일한 상기 감지 기준 전압(VRFS)으로 제어된다.
이상적으로는, 상기 제1 감지 구동 상태(T_SEN1)에서 상기 감지 구동 전극(ELD)(다시 기술하자면, 상기 감지 발생 전극(ELS)에서 상기 감지 기준 전극(ELR))으로 흐르는 감지 전류(Id)의 전류량은 '0'이다.
하지만, 실제적으로는, '0'이 아닌 전류량, 즉, 노이즈 전류량(Inz)이 생성될 수 있다.
그리고, 상기 감지 구동 신호(XRE)의 전압 레벨이 상기 제2 감지 구동 전압(VRFD2)인 상기 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)에서, 상기 감지 구동 전극(ELD)의 전압 레벨은 상기 제2 감지 구동 전압(VRFD2)으로 제어된다.
이때, 상기 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)에서 상기 감지 구동 전극(ELD)(다시 기술하자면, 상기 감지 발생 전극(ELS)에서 상기 감지 기준 전극(ELR))으로 흐르는 감지 전류(Id)의 전류량은 센싱 전류량(Isn)이다. 여기서, 상기 센싱 전류량(Isn)은 상기 측정 대상 액체(OBJ)의 글루코스의 농도에 의존되게 된다.
이 경우, 실제의 상기 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)의 경우, 센싱 전류량(Isn)은 상기 측정 대상 액체(OBJ)의 글루코스의 농도 뿐만 아니라 상기 노이즈 전류량(Inz)에 따른 값도 함께 포함하게 된다.
만약, 이러한 상기 센싱 전류량(Isn)이 그대로 반영되어 글루코스의 농도의 측정값으로 결정된다면, 측정된 글루코스의 농도는 실제와는 상당한 오차를 가지게 된다.
본 발명의 글루코스 센싱 장치는 상기 센싱 전류량(Isn)에서 상기 노이즈 전류량(Inz)를 뺀 값을 이용하여 글루코스의 농도를 측정함으로써, 측정 오차를 저감한다.
즉, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 상기 감지 기준 전극(ELR), 상기 감지 구동 전극(ELD) 및 상기 감지 발생 전극(ELS)을 포함하여 구성되는 측정 대상 액체(OBJ)의 셋싱 유닛 자체의 노이즈에 따른 글루코스의 농도의 측정 오차도 저감된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 센싱 펄스 발생부(200)는 '순수 전류량(Ine)'에 따른 펄스폭을 가지는 센싱 펄스 신호(XPUS)를 발생한다. 여기서, 상기 '순수 전류량(Ine)'은 상기 센싱 전류량(Isn)에서 상기 노이즈 전류량(Inz)을 뺀 전류량이다.
삭제
이때, 상기 노이즈 전류량(Inz)은 상기 제1 감지 구동 상태(T_SEN1)에서의 상기 감지 전류(Id)의 전류량이며, 상기 센싱 전류량(Isn)은 상기 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)에서의 상기 감지 전류(Id)의 전류량임은 전술한 바와 같다.
도 4는 도 1의 센싱 펄스 발생부(200)를 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 상기 센싱 펄스 발생부(200)는 센싱 샘플링 유닛(210), 센싱 드라이빙 유닛(230), 센싱 전하 축전 유닛(250) 및 센싱 펄스 발생 유닛(270)을 구비한다.
상기 센싱 샘플링 유닛(210)은 감지 전류(Id)를 샘플링하여 풀다운 제어 신호(XPDC) 및 풀업 제어 신호(XPUC)를 발생한다. 이때, 상기 풀다운 제어 신호(XPDC)는 상기 센싱 전류량(Isn)에 따른 전압 레벨을 가지며, 상기 풀업 제어 신호(XPUC)는 상기 노이즈 전류량(Inz)에 따른 전압 레벨을 가진다.
상기 센싱 샘플링 유닛(210)은 제1 센싱 미러링 수단(211) 및 제2 센싱 미러링 수단(213)을 포함한다.
상기 제1 센싱 미러링 수단(211)은 구체적으로 제1 센싱 미러링 풀업 트랜지스터(211a), 제1 센싱 미러링 풀다운 트랜지스터(211b), 풀다운 샘플링 스위치(211c) 및 풀다운 샘플링 캐패시터(211d)를 구비한다.
상기 제1 센싱 미러링 풀업 트랜지스터(211a)는 전원 전압(VDD)과 센싱 풀다운 예비 단자(NPRD) 사이에 형성되며, 상기 감지 전류(Id)에 따른 전압에 의해 게이팅된다.
상기 제1 센싱 미러링 풀다운 트랜지스터(211b)는 접지 전압(VSS)과 상기 센싱 풀다운 예비 단자(NPRD) 사이에 형성되며, 상기 센싱 풀다운 예비 단자(NPRD)에 의하여 게이팅된다.
상기 풀다운 샘플링 스위치(211c)는 일단자가 상기 센싱 풀다운 예비 단자(NPRD)에 연결되며, 상기 풀다운 샘플링 신호(XSAMD)의 활성화에 응답하여 턴온된다.
상기 풀다운 샘플링 캐패시터(211d)는 일측이 상기 풀다운 샘플링 스위치(211c)의 다른 일단자에 연결되며, 다른 일측 단자는 접지 전압(VSS)에 연결된다. 그리고, 상기 풀다운 샘플링 캐패시터(211d)는 상기 풀다운 샘플링 스위치(211c)에 의하여 전송되는 상기 센싱 풀다운 예비 단자(NPRD)의 전하를 축전하여 상기 풀다운 제어 신호(XPDC)로 생성한다.
상기와 같은 구성의 상기 제1 센싱 미러링 수단(211)의 작용을 정리하면, 다음과 같다.
상기 제1 센싱 미러링 풀업 트랜지스터(211a)과 상기 제1 센싱 미러링 풀다운 트랜지스터(211b)로 이루어지는 전류 패스에, 상기 감지 전류(Id)가 미러링되어 제1 미러링 전류(Imr1)가 발생된다.
그리고, 상기 풀다운 샘플링 신호(XSAMD)의 활성화에 따라, 상기 제1 미러링 전류(Imr1)에 따른 상기 제1 미러링 전하(Qmr1)가 샘플링되어 상기 풀다운 샘플링 캐패시터(211d)에 축전된다.
그리고, 상기 제1 센싱 미러링 수단(211)에서 발생되는 상기 풀다운 제어 신호(XPDC)는 상기 풀다운 샘플링 캐패시터(211d)에 축전된 상기 제1 미러링 전하(Qmr1)에 따른 전압 레벨을 가지게 된다.
이때, 상기 풀다운 샘플링 신호(XSAMD)의 활성화는 상기 제2 감지 구동 상태(T_SEN2)에서 발생된다.(도 2 참조) 상기 풀다운 샘플링 신호(XSAMD)의 활성화 시점에서의 상기 감지 전류(Id)는 센싱 전류량(Isn)이다. 즉, 상기 풀다운 샘플링 신호(XSAMD)의 활성화 시점에서의 상기 제1 미러링 전류(Imr1)는 상기 센싱 전류량(Isn)에 상응한다.
그러므로, 상기 풀다운 샘플링 캐패시터(211d)에 축전된 상기 제1 미러링 전하(Qmr1)는 상기 센싱 전류량(Isn)에 상응한다. 여기서, 상기 풀다운 제어 신호(XPDC)의 전압 레벨은 상기 센싱 전류량(Isn)이 클 수록 상승하게 된다.
상기 제2 센싱 미러링 수단(213)은 구체적으로 제2 센싱 미러링 풀업 트랜지스터(213a), 제2 센싱 미러링 풀다운 트랜지스터(213b), 풀업 샘플링 스위치(213c) 및 풀업 샘플링 캐패시터(213d)를 구비한다.
상기 제2 센싱 미러링 풀업 트랜지스터(213a)는 전원 전압(VDD)과 센싱 풀업 예비 단자(NPRU) 사이에 형성되며, 상기 센싱 풀업 예비 단자(NPRU)에 의해 게이팅된다.
상기 제2 센싱 미러링 풀다운 트랜지스터(213b)는 접지 전압(VSS)과 상기 센싱 풀업 예비 단자(NPRU) 사이에 형성되며, 상기 센싱 풀다운 예비 단자(NPRD)에 의하여 게이팅된다.
상기 풀업 샘플링 스위치(213c)는 일단자가 상기 센싱 풀업 예비 단자(NPRU)에 연결되며, 상기 풀업 샘플링 신호(XSAMU)의 활성화에 응답하여 턴온된다.
상기 풀업 샘플링 캐패시터(213d)는 일측이 상기 풀업 샘플링 스위치(213c)의 다른 일단자에 연결되며, 다른 일측 단자는 전원 전압(VDD)에 연결된다. 그리고, 상기 풀업 샘플링 캐패시터(213d)는 상기 풀업 샘플링 스위치(213c)에 의하여 전송되는 상기 센싱 풀업 예비 단자(NPRU)의 전하를 축전하여 상기 풀업 제어 신호(XPUC)로 생성한다.
상기와 같은 구성의 상기 제2 센싱 미러링 수단(213)의 작용을 정리하면, 다음과 같다.
상기 제2 센싱 미러링 풀업 트랜지스터(213a)과 상기 제2 센싱 미러링 풀다운 트랜지스터(213b)로 이루어지는 전류 패스에, 상기 제1 미러링 전류(Imr1)가 미러링되어 제2 미러링 전류(Imr2)가 발생된다.
그리고, 상기 풀업 샘플링 신호(XSAMU)의 활성화에 따라, 상기 제2 미러링 전류(Imr2)에 따른 상기 제2 미러링 전하(Qmr2)가 샘플링되어 상기 풀업 샘플링 캐패시터(213d)에 축전된다.
그리고, 상기 제2 센싱 미러링 수단(213)에서 발생되는 상기 풀업 제어 신호(XPUC)는 상기 풀업 샘플링 캐패시터(213d)에 축전된 상기 제2 미러링 전하(Qmr2)에 따른 전압 레벨을 가지게 된다.
이때, 상기 풀업 샘플링 신호(XSAMU)의 활성화는 상기 제1 감지 구동 상태(T_SEN1)에서 발생된다(도 2 참조). 상기 풀업 샘플링 신호(XSAMU)의 활성화 시점에서의 상기 감지 전류(Id)는 상기 노이즈 전류량(Inz)이다. 즉, 상기 풀업 샘플링 신호(XSAMU)의 활성화 시점에서의 상기 제1 미러링 전류(Imr1) 및 상기 제2 미러링 전류(Imr2)는 상기 노이즈 전류량(Inz)에 상응한다.
그러므로, 상기 풀업 샘플링 캐패시터(213d)에 축전된 상기 제2 미러링 전하(Qmr2)는 상기 노이즈 전류량(Inz)에 상응한다. 여기서, 상기 풀업 제어 신호(XPUC)의 전압 레벨은 상기 노이즈 전류량(Inz)이 클 수록 하강하게 된다.
계속 도 4를 참조하면, 상기 센싱 드라이빙 유닛(230)은 센싱 드라이빙 신호(XDRV)를 발생하며, 풀업 드라이빙 트랜지스터(231) 및 풀다운 드라이빙 트랜지스터(233)를 구비한다.
상기 풀업 드라이빙 트랜지스터(231)는 전원 전압(VDD)과 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV) 사이에 형성된다. 그리고, 상기 풀업 드라이빙 트랜지스터(231)는 상기 풀업 제어 신호(XPUC)에 게이팅되어, 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)를 상기 전원 전압(VDD) 쪽으로 풀업시킨다.
상기 풀다운 드라이빙 트랜지스터(233)는 접지 전압(VSS)과 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV) 사이에 형성된다. 그리고, 상기 풀다운 드라이빙 트랜지스터(233)는 상기 풀다운 제어 신호(XPDC)에 게이팅되어, 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)를 상기 접지 전압(VSS) 쪽으로 풀다운시킨다.
상기와 같은 구성의 상기 센싱 드라이빙 유닛(230)에서 발생되는 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)의 전압 레벨은 상기 풀업 제어 신호(XPUC)의 전압 레벨의 하강에 따라 증가하며, 상기 풀다운 제어 신호(XPDC)의 전압 레벨의 상승에 따라 하강한다.
결과적으로, 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)의 전압 레벨은 상기 센싱 전류량(Isn)이 클 수록 낮아지며, 상기 노이즈 전류량(Inz)이 클 수록 상승된다.
이때, 상기 풀업 드라이빙 트랜지스터(231) 및 상기 풀다운 드라이빙 트랜지스터(233)의 적절한 설계에 의하면, 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)의 전압 레벨은 상기 센싱 전류량(Isn)에서 상기 노이즈 전류량(Inz)을 뺀 값을 반영하여 결정된다.
결과적으로, 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)의 전압 레벨은 순수한 측정 대상 액체(OJB)의 글루코스 농도에 따른 값 즉, 상기 노이즈 전류량(Inz)을 배제한 값에 의존되어 결정되게 된다.
상기 센싱 전하 축전 유닛(250)은 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)의 전하를 센싱 드라이빙 전하량(Qdrs)으로 축전하여 센싱 축전 신호(XACS)로 발생한다.
상기 센싱 전하 축전 유닛(250)은 구체적으로 센싱 축전 연산 증폭기(251), 센싱 피드백 캐패시터(253), 센싱 리셋 스위치(255), 센싱 집적 스위치(257) 및 센싱 집적 캐패시터(259)를 구비한다.
상기 센싱 축전 연산 증폭기(251)는 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)의 전압을 집적 기준 전압(VRFA)과 비교 증폭하여 센싱 집적 단자(NSAC)로 출력한다.
상기 센싱 피드백 캐패시터(253)는 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)를 상기 센싱 집적 단자(NSAC)와 커플링한다.
상기 센싱 리셋 스위치(255)는 리셋 신호(XRST)의 활성화에 응답하여, 상기 센싱 드라이빙 신호(XDRV)와 상기 센싱 집적 단자(NSAC)를 전기적으로 연결한다.
이때, 상기 리셋 신호(XRST)는 1개의 감지 주기(P_SEN) 내에서 1차례 비활성화되되, 상기 풀업 샘플링 신호(XSAMU) 및 상기 풀다운 샘플링 신호(XSAMD)가 모두 비활성화된 상태에서 비활성화되도록 설계될 수 있다.(도 2 참조)
상기 센싱 집적 스위치(257)는 상기 센싱 집적 단자(NSAC)와 상기 센싱 축전 신호(XACS) 사이에 형성되며, 상기 리셋 신호(XRST)의 비활성화에 응답하여 턴온된다.
상기 센싱 집적 캐패시터(259)는 일측이 상기 센싱 축전 신호(XACS)에 연결되며, 다른 일측은 접지 전압(VSS)에 연결된다. 이때, 상기 센싱 집적 캐패시터(259)는 상기 센싱 집적 단자(NSAC)의 전하를 상기 센싱 드라이빙 전하량(Qdrs)으로 축전한다.
상기와 같은 구성의 센싱 전하 축전 유닛(250)에서 발생하는 상기 센싱 축전 신호(XACS)는 축전된 상기 센싱 드라이빙 전하량(Qdrs)에 따른 전압 레벨을 가지게 된다.
상기 센싱 펄스 발생 유닛(270)은 상기 센싱 축전 신호(XACS)의 전압 레벨을 기준 변조 신호(VSM)의 전압 레벨과 비교하여 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)를 발생한다.
본 실시예에서는, 상기 센싱 축전 신호(XACS)의 전압 레벨이 상기 기준 변조 신호(VSM)의 전압 레벨보다 높은 구간에서, 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)는 활성화된다.
이때, 상기 기준 변조 신호(VSM)는 상기 하나의 감지 주기(P_SEN) 동안의 상기 리셋 신호(XRST)의 활성화 구간에서 일정한 방향(본 실시예에서는, 상승하는 방향)으로 변화된다.(도 2 참조)
그 결과, 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭은 상기 센싱 축전 신호(XACS)의 전압 레벨, 궁극적으로는 상기 센싱 전류량(Isn)에서 상기 노이즈 전류량(Inz)을 뺀 값 상기 순수 전류량(Ine)에 따라 결정된다.
즉, 도 5에 도시되는 바와 같이, 상기 센싱 축전 신호(XACS)의 전압 레벨이 상대적으로 높은 경우(CASE11)에서의 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭(T11)은, 상기 센싱 축전 신호(XACS)의 전압 레벨이 상대적으로 낮은 경우(CASE12)에서의 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭(T12)보다 길다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 기준 전류 발생부(300)는 기준 전류(Irf)를 발생한다. 이때, 상기 기준 전류(Irf)의 전류량은 상기 디지털 발생부(500)으로 부터 제공되는 측정 디지털 데이터(DATM)의 데이터값에 따라 가변된다.
그리고, 상기 기준 펄스 발생부(400)는 기준 펄스 신호(XPUR)를 발생한다. 이때, 상기 기준 펄스 신호(XPUR)는 상기 기준 전류 발생부(300)에서 발생되는 상기 기준 전류(Irf)의 전류량에 따른 펄스폭을 가진다.
도 6은 도 1의 상기 기준 전류 발생부(300) 및 상기 기준 펄스 발생부(400)를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 기준 전류 발생부(300)는 구체적으로 기준 풀업 트랜지스터(310) 및 기준 소스(330)를 구비한다.
상기 기준 풀업 트랜지스터(310)는 전원 전압(VDD)과 기준 예비단(NPRR) 사이에 형성되며, 상기 기준 예비단(NPRR)에 의하여 게이팅된다.
상기 기준 소스(330)는 상기 기준 예비단(NPRR)을 상기 기준 전류(Irf)로 소싱한다. 이때, 소싱되는 상기 기준 전류(Irf)의 전류량은 상기 측정 디지털 데이터(DATM)의 데이터값에 의해 제어된다.
그리고, 상기 기준 펄스 발생부(400)는 구체적으로 기준 미러링 유닛(410), 기준 드라이빙 유닛(430), 기준 전하 축전 유닛(450) 및 기준 펄스 발생 유닛(470)을 구비한다.
상기 기준 미러링 유닛(410)은 기준 미러링 풀업 트래지스터(411) 및 기준 미러링 풀다운 트랜지스터(413)를 구비한다.
상기 기준 미러링 풀업 트래지스터(411)는 전원 전압(VDD)과 기준 미러링 단자(NMR) 사이에 형성되고, 상기 기준 전류 발생부(300)의 상기 기준 예비단(NPRR)에 의하여 게이팅된다. 즉, 상기 기준 미러링 풀업 트래지스터(411)는 상기 기준 전류(Irf)에 따른 전압에 의해 게이팅된다.
상기 기준 미러링 풀다운 트랜지스터(413)는 접지 전압(VSS)과 상기 기준 미러링 단자(NMR) 사이에 형성되며, 상기 기준 미러링 단자(NMR)에 의하여 게이팅된다.
상기와 같은 기준 미러링 유닛(410)에서, 상기 기준 미러링 풀업 트래지스터(411)와 상기 기준 미러링 풀다운 트랜지스터(413)를 통하여 형성되는 전류 패스를 통하여, 상기 기준 미러링 전류(Imf)가 흐르게 된다.
상기 기준 드라이빙 유닛(430)은 상기 기준 미러링 전류(Imf)를 샘플링하여 기준 드라이빙 신호(XDRF)로 발생한다.
상기 기준 드라이빙 유닛(430)은 구체적으로 기준 샘플링 스위치(431), 기준 샘플링 캐패시터(433) 및 기준 드라이빙 트랜지스터(435)를 구비한다.
상기 기준 샘플링 스위치(431)는 일단자가 상기 기준 미러링 단자(NMR)에 연결되며, 기준 샘플링 신호(XSAMR)의 활성화에 응답하여 턴온된다. 이때, 상기 기준 샘플링 신호(XSAMR)는 상기 리셋 신호(XRST)와 동일한 타이밍으로 활성화 및 비활성화되도록 구현될 수 있다.
상기 기준 샘플링 캐패시터(433)는 일측이 상기 기준 샘플링 스위치(431)의 다른 일단자에 연결된다. 그리고, 상기 기준 샘플링 캐패시터(433)는 상기 기준 샘플링 스위치(431)에 의하여 전송되는 상기 기준 미러링 전류(Imf)의 전하를 기준 미러링 누적 전하량(Qmc)로 축전하며, 기준 제어 신호(XCONR)를 발생한다. 이때, 기준 제어 신호(XCONR)는 상기 기준 샘플링 캐패시터(433)에 축전된 상기 기준 미러링 누적 전하량(Qmc)에 따른 전압 레벨을 가진다.
상기 기준 드라이빙 트랜지스터(435)는 상기 접지 전압(VSS)과 상기 기준 드라이빙 신호(XDRF) 사이에 형성되며, 상기 기준 제어 신호(XCONR)에 의하여 게이팅된다. 이에 따라, 상기 기준 드라이빙 신호(XDRF)는 상기 기준 제어 신호(XCONR)의 전압 레벨의 상승에 따라 상기 접지 전압(VSS) 쪽으로 풀다운된다.
결과적으로, 상기 기준 드라이빙 유닛(430)에 의하여, 상기 기준 드라이빙 신호(XDRF)의 전압 레벨은 상기 기준 미러링 전류(Imf)의 누적 전하량에 따른다.
계속 도 6을 참조하면, 상기 기준 전하 축전 유닛(450)은 상기 기준 드라이빙 신호(XDRF)의 전하를 기준 드라이빙 전하량(Qdrf)으로 축전하여 기준 축전 신호(XACF)로 발생한다.
상기 기준 전하 축전 유닛(450)은 구체적으로 기준 축전 연산 증폭기(451), 기준 피드백 캐패시터(453), 기준 리셋 스위치(455), 기준 집적 스위치(457) 및 기준 집적 캐패시터(459)를 구비한다.
상기 기준 축전 연산 증폭기(451)는 상기 기준 드라이빙 신호(XDRF)의 전압을 집적 기준 전압(VRFA)과 비교 증폭하여 기준 집적 단자(NFAC)로 출력한다.
상기 기준 피드백 캐패시터(453)는 상기 기준 드라이빙 신호(XDRF)를 상기 기준 집적 단자(NFAC)와 커플링한다.
상기 기준 리셋 스위치(455)는 리셋 신호(XRST)의 활성화에 응답하여, 상기 기준 드라이빙 신호(XDRF)와 상기 기준 집적 단자(NFAC)를 전기적으로 연결한다.
이때, 상기 리셋 신호(XRST)의 활성화는 1개의 감지 주기가 수행된 후에 발생하도록 설계될 수 있음은 전술한 바와 같다.
상기 기준 집적 스위치(457)는 상기 기준 집적 단자(NFAC)와 상기 기준 축전 신호(XACF) 사이에 형성되며, 상기 리셋 신호(XRST)의 비활성화에 응답하여 턴온된다.
상기 기준 집적 캐패시터(459)는 일측이 상기 기준 축전 신호(XACF)에 연결되며, 다른 일측은 접지 전압(VSS)에 연결된다. 이때, 상기 기준 집적 캐패시터(459)는 상기 기준 집적 단자(NFAC)의 전하를 상기 기준 드라이빙 전하량(Qdrf)으로 축전한다.
상기와 같은 구성의 기준 전하 축전 유닛(450)에서 발생하는 상기 기준 축전 신호(XACF)는 축전된 상기 기준 드라이빙 전하량(Qdrf)에 따른 전압 레벨을 가지게 된다.
상기 기준 펄스 발생 유닛(470)은 상기 기준 축전 신호(XACF)의 전압 레벨을 기준 변조 신호(VSM)의 전압 레벨과 비교하여 상기 기준 펄스 신호(XPUR)를 발생한다.
이때, 상기 기준 변조 신호(VSM)는 상기 하나의 감지 주기(P_SEN) 동안에 일정한 방향으로 변화됨은 전술한 바와 같다.(도 5 참조)
그 결과, 상기 기준 펄스 신호(XPUR)의 펄스폭은 상기 기준 축전 신호(XACF)의 전압 레벨, 궁극적으로는 상기 기준 전류(Irf)에 따라 결정된다.
이는 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭이 상기 센싱 축전 신호(XACS)의 전압 레벨, 궁극적으로는 상기 순수 전류량(Ine)에 따라 결정됨과 유사하다. 그러므로, 본 명세서에서는, 설명의 간략화를 위하여, 이에 대한 구체적인 기술은 생략된다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 측정 디지털 데이터 발생부(500)는 상기 기준 펄스 신호(XPUR)의 펄스폭에 대한 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭을 센싱하여 상기 측정 디지털 데이터(DATM)를 발생한다.
도 7은 도 1의 상기 측정 디지털 데이터 발생부(500)를 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 상기 측정 디지털 데이터 발생부(500)는 위상 감지기(510), 펌핑 캐패시터(CPUM), 차아지 펌프(550) 및 ADC(570)를 구비한다.
상기 위상 감지기(510)는 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)와 상기 기준 펄스 신호(XPUR)의 위상을 감지하여 센싱 펌핑 신호(XSPM) 및 기준 펌핑 신호(XRPM)를 발생한다.
도 8은 도 5의 상기 위상 감지기(510)를 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 상기 위상 감지기(510)는 배타적 오어 게이트(511), 제1 앤드 게이트(513) 및 제2 앤드 게이트(515)를 구비한다.
상기 배타적 오어 게이트(511)는 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)와 상기 기준 펄스 신호(XPUR)를 배타적 논리합하여 출력한다. 상기 제1 앤드 게이트(513)는 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)와 상기 배타적 오어 게이트(511)의 출력신호를 논리곱하여 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM)를 발생한다. 그리고, 상기 제2 앤드 게이트(515)는 상기 기준 펄스 신호(XPUR)와 상기 배타적 오어 게이트(511)의 출력신호를 논리곱하여 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)를 발생한다.
상기 위상 감지기(510)에 의하면, 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM)는 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)가 활성화 상태이고 상기 기준 펄스 신호(XPUR)가 비활성화 상태에서 활성화 상태를 유지한다. 그리고, 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)는 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)가 비활성화 상태이고 상기 기준 펄스 신호(XPUR)가 활성화 상태에서 활성화 상태를 유지한다.(도 9 참조)
그 결과, 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM) 및 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)의 활성화 상태의 상대적 시간 길이는 상기 센싱 펄스 신호(XPUS) 및 상기 기준 펄스 신호(XPUR)의 펄스폭의 상대적 길이에 따르게 된다.
상기 펌핑 캐패시터(CPUM)는 일측 단자가 센싱 차아징 신호(XSCH)에 연결되고, 다른 일측 단자가 기준 차아징 신호(XRCH)에 연결된다.
상기 차아지 펌프(550)는 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM)와 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)를 수신하여, 상기 센싱 차아징 신호(XSCH)와 상기 기준 차아징 신호(XRCH)를 발생한다.
도 10은 도 7의 상기 차아지 펌프(550)를 구체적으로 나타내는 도면으로서, 상기 펌핑 캐패시터(CPUM)도 함께 도시된다.
도 10을 참조하면, 상기 차아지 펌프(550)는 전류 소스(551), 전류 싱커(552), 센싱 풀업 스위치(553), 센싱 풀다운 스위치(554), 기준 풀업 스위치(555) 및 기준 풀다운 스위치(556)를 구비한다.
상기 전류 소스(551)는 전원 전압(VDD)과 전류 소스단(NSC) 사이에 형성되어, 상기 전류 소스단(NSC)에 전류를 공급한다. 그리고, 상기 전류 싱커(552)는 접지 전압(VSS)과 전류 싱킹단(NSK) 사이에 형성되어, 상기 전류 싱킹단(NSK)의 전류를 싱킹(sinking)한다.
상기 센싱 풀업 스위치(553)는 상기 전류 소스단(NSC)과 상기 센싱 차아징 신호(XSCH) 사이에 형성되며, 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM)의 활성화 동안에 턴온된다. 이때, 상기 센싱 차아징 신호(XSCH)의 전압이 상승된다.
상기 센싱 풀다운 스위치(554)는 상기 전류 싱킹단(NSK)과 상기 센싱 차아징 신호(XSCH) 사이에 형성되어, 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)의 활성화 동안에 턴온된다. 이때, 상기 센싱 차아징 신호(XSCH)의 전압은 하강된다.
상기 기준 풀업 스위치(555)는 상기 전류 소스단(NSC)과 상기 기준 차아징 신호(XRCH) 사이에 형성되며, 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)의 활성화 동안에 턴온된다. 이때, 상기 기준 차아징 신호(XRCH)의 전압이 상승된다.
그리고, 상기 기준 풀다운 스위치(556)는 상기 전류 싱킹단(NSK)과 상기 기준 차아징 신호(XRCH) 사이에 형성되어, 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM)의 활성화 동안에 턴온된다. 이때, 상기 기준 차아징 신호(XRCH)의 전압은 하강된다.
이에 따라, 상기 센싱 차아징 신호(XSCH)의 전압레벨은 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM)의 활성화에 응답하여 상승되고, 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)의 활성화에 응답하여 하강된다. 그리고, 상기 기준 차아징 신호(XRCH)의 전압레벨은 상기 기준 펌핑 신호(XRPM)의 활성화에 응답하여 상승되고, 상기 센싱 펌핑 신호(XSPM)의 활성화에 응답하여 하강된다.
그리고, 상기 펌핑 캐패시터(CPUM)는 상기 센싱 차아징 신호(XSCH)의 전압 레벨과 상기 기준 차아징 신호(XRCH)의 전압 레벨의 차이에 따른 전하를 저장하게 된다.
다시 도 7을 참조하면, 상기 ADC(570)는 상기 센싱 차아징 신호(XSCH)와 상기 기준 차아징 신호(XRCH)의 전압 레벨의 차이를 감지하여 상기 측정 디지털 데이터(DATM)를 발생한다. 이때, 상기 측정 디지털 데이터(DATM)는 상기 센싱 차아징 신호(XSCH)와 상기 기준 차아징 신호(XRCH)의 전압 레벨의 차이에 따른 데이터값을 가진다.
이러한 상기 ADC(570)의 구현은 당업자에게는 자명하다. 그러므로, 본 명세서에서는, 설명의 간략화를 위하여, 이에 대한 구체적인 기술은 생략된다.
상기와 같은 상기 측정 디지털 데이터 발생부(500)에서 발생되는 상기 측정 디지털 데이터(DATM)의 데이터값은 상기 기준 펄스 신호(XPUR)의 펄스폭에 대한 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭에 따르게 된다.
그리고, 상기 기준 펄스 신호(XPUR)의 펄스폭과 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭이 동일할 때, 상기 측정 디지털 데이터(DATM)의 데이터값을 통하여 측정 대상 액체(OBJ)의 글루코스 농도를 확인할 수 있게 된다.
다시 도 1을 참조하면, 제어 발생부(700)는 기준 클락 신호(CKRF)를 이용하여 본 발명의 글루코스 센싱 장치의 구성요소들의 동작을 제어하는 리셋 신호(XRST), 기준 변조 신호(VSM), 풀업 샘플링 신호(XSAMU), 풀다운 샘플링 신호(XSAMD), 기준 샘플링 신호(XSAMR) 등의 각종 신호들을 생성하는 블락을 나타낸다.
이러한 상기 제어 발생부(700)의 구현은 당업자에게는 자명하다. 그러므로, 본 명세서에서는, 설명의 간략화를 위하여, 이에 대한 구체적인 기술은 생략된다.
정리하면, 상기와 같은 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 센싱 전류량에서 노이즈 전류량을 뺀 전류량인 순수 전류량을 이용하여 센싱 펄스 신호가 생성된다. 그리고, 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭을 이용하여 측정 디지털 데이터, 즉, 상기 기준 펄스 신호의 펄스폭에 대한 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭에 따른 데이터값을 가지는 측정 디지털 데이터가 생성된다.
그리고, 상기 기준 펄스 신호(XPUR)의 펄스폭과 상기 센싱 펄스 신호(XPUS)의 펄스폭이 동일할 때, 상기 측정 디지털 데이터(DATM)의 데이터값을 통하여 측정 대상 액체(OBJ)의 글루코스 농도를 확인할 수 있게 된다.
다시 기술하자면, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 상기 센싱 전류량에서 노이즈 전류량을 뺀 전류량인 순수 전류량을 이용하여 측정 디지털 데이터가 생성된다.
또한, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 상기 감지 전류 발생부의 감지 기준 전극에는 감지 기준 전압이 수신되며, 상기 감지 구동 전극에는 감지 구동 신호가 수신된다. 이때, 상기 감지 구동 신호는 하나의 감지 주기 동안에 상기 제1 감지 구동 상태의 제1 감지 구동 전압과 상기 제2 감지 구동 상태의 제2 감지 구동 전압 사이를 토글링하는 전압 레벨을 가지되, 상기 제1 감지 구동 전압은 상기 감지 기준 전극에 인가되는 상기 감지 기준 전압과 동일한 레벨이며, 상기 제2 감지 구동 전압은 상기 감지 기준 전압과 상이한 레벨이다.
그러므로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에 의하면, 센싱 펄스 발생부에 발생되는 노이즈 뿐만 아니라, 감지 전류 발생부 자체 특히, 감지 기준 전극, 감지 구동 전극, 감지 발생 전극으로 구성되는 측정 대상 액체의 셋싱 유닛 자체의 노이즈에 따른 글루코스의 농도의 측정 오차도 저감된다.
그리고, 본 발명의 글루코스 센싱 장치에서는, 순수 전류량이 센싱 펄스 신호의 펄스폭으로 변환되고, 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭을 이용하여 측정 디지털 데이터가 생성된다. 그러므로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치는 높은 글루코스 농도도 측정가능하게 되므로, 넓은 센싱 범위를 가지게 된다.
결과적으로, 본 발명의 글루코스 센싱 장치는, 글루코스 농도의 측정시에 넓은 센싱 범위와 낮은 노이즈 영향을 가지게 된다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
예를 들면, 본 발명의 글루코스 센싱 장치의 노이즈에 따른 영향을 더욱 감소시키기 위하여, 상기 측정 디지털 데이터(DATM)를 생성하는 신호 패스에 초핑(chopping)/디초핑(dechopping)을 수행하는 구성요소가 포함될 수도 있다. 또한, 본 발명의 글루코스 센싱 장치의 측정 속도를 향상시키기 위하여, 파이프라인(pipeline)구조가 채택될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 글루코스 센싱 장치에 있어서,
    감지 기준 전극, 감지 구동 전극 및 감지 발생 전극을 포함하는 감지 전류 발생부로서, 상기 감지 기준 전극은 감지 기준 전압을 수신하며, 상기 감지 구동 전극은 감지 구동 신호를 수신하며, 상기 감지 발생 전극은 상기 감지 구동 전극을 거쳐 상기 감지 기준 전극으로 흐르는 감지 전류를 제공하는 상기 감지 전류 발생부;
    센싱 펄스 신호를 발생하는 센싱 펄스 발생부;
    기준 전류를 발생하는 기준 전류 발생부로서, 상기 기준 전류는 측정 디지털 데이터의 데이터값에 따른 가변되는 전류량을 가지는 상기 기준 전류 발생부;
    상기 기준 전류의 전류량에 따른 펄스폭을 가지는 기준 펄스 신호를 발생하는 기준 펄스 발생부; 및
    상기 기준 펄스 신호의 펄스폭에 대한 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭을 센싱하여 상기 측정 디지털 데이터를 발생하는 측정 디지털 데이터 발생부를 구비하며,
    상기 센싱 펄스 신호는
    순수 전류량에 따른 펄스폭을 가지되, 상기 순수 전류량은 센싱 전류량에서 노이즈 전류량을 뺀 전류량이며, 상기 노이즈 전류량은 제1 감지 구동 상태에서의 상기 감지 전류의 전류량이며, 상기 센싱 전류량은 제2 감지 구동 상태에서의 상기 감지 전류의 전류량이며,
    상기 측정 디지털 데이터는
    상기 기준 펄스 신호의 펄스폭에 대한 상기 센싱 펄스 신호의 펄스폭에 따른 데이터값을 가지며,
    상기 감지 전류 발생부는
    상기 감지 기준 전극;
    상기 감지 구동 전극;
    상기 감지 발생 전극;
    양(+)의 입력단에 상기 감지 구동 신호가 인가되며, 음(-)의 입력단은 상기 감지 구동 전극에 전기적으로 연결되는 감지 연산 증폭기;
    상기 감지 연산 증폭기의 출력에 의하여 게이팅되며, 일접합이 상기 감지 발생 전극에 연결되는 감지 연결 트랜지스터; 및
    상기 감지 연결 트랜지스터의 다른 일접합에 상기 감지 전류를 소싱하는 감지 소싱 트랜지스터를 구비하며,
    상기 감지 구동 신호는
    하나의 감지 주기 동안에 상기 제1 감지 구동 상태의 제1 감지 구동 전압과 상기 제2 감지 구동 상태의 제2 감지 구동 전압 사이를 토글링하는 전압 레벨을 가지되,
    상기 제1 감지 구동 전압은
    상기 감지 기준 전압과 동일한 레벨이며,
    상기 제2 감지 구동 전압은
    상기 감지 기준 전압과 상이한 레벨이며,
    상기 감지 기준 전극은
    측정 대상 액체 속에 적어도 일부가 접촉되는 것을 특징으로 하는 글루코스 센싱 장치.
  2. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101285647B1 (ko) 2012-02-29 2013-07-12 주식회사 티엘아이 센싱 라인의 노이즈를 보상하는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템
KR101563648B1 (ko) * 2014-07-07 2015-10-28 주식회사 센소니아 노이즈 영향을 최소화하면서 향상된 디지털 데이터 변환 성능을 가지는 는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009085917A (ja) 2007-10-03 2009-04-23 Ngk Spark Plug Co Ltd 液体状態検知センサ
KR101285647B1 (ko) 2012-02-29 2013-07-12 주식회사 티엘아이 센싱 라인의 노이즈를 보상하는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템
KR101563648B1 (ko) * 2014-07-07 2015-10-28 주식회사 센소니아 노이즈 영향을 최소화하면서 향상된 디지털 데이터 변환 성능을 가지는 는 데이터 판독 회로 및 이를 포함하는 데이터 감지 시스템
KR102098700B1 (ko) 2018-11-16 2020-04-08 네메시스 주식회사 개선된 동적 범위와 노이즈 특성을 가지는 포토 센싱 장치

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