KR20010047992A - 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의실시간 인슐린 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부접촉식 혈당검출 센서를 사용하여 안전하고 정확하며, 실시간적인 혈당 검출이 될 수 있도록 하고, 또한 개방루프 방식에서 정확한 인슐린 투여를 제어해주는 인슐린펌프를 응용하여, 혈당의 측정 및 인슐린 투여가 실시간적으로 제어되게 하므로써, 환자에게 가장 정확한 혈당량 조절이 될 수 있도록 하는 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린 펌프에 관한 것으로, 피부 접촉식 혈당검출 센서를 사용하여 안전하고 정확하며 실시간적인 혈당 검출이 되도록 하였으며, 또한 개방루프 방식에서 정확한 인슐린 투여를 해주는 인슐린펌프를 응용하여, 혈당의 측정 및 인슐린 투여를 실시간적으로 제어하게끔 하여 정확한 혈당량 조절이 되도록하여 당뇨환자에게 자유로운 식사를 보장하며 일상생활이 가능하게 하는 잇점이 있고, 또한 당뇨환자의 혈당치를 정상적으로 24시간 유지할 수 있어 합병증 예방 및 치료의 잇점을 수반하며, 본 발명의 인슐린 펌프와 운동등의 병행으로 당뇨병 완치 비율을 향상시키는 잇점을 수반한다.

Description

피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린 펌프{The closed loop type realtime insulin pump by using of skin contacted glucose detection sensor in blood}

본 발명은 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피부접촉식 혈당검출 센서를 사용하여 안전하고 정확하며, 실시간적인 혈당 검출이 될 수 있도록 하고, 또한 개방루프 방식에서 정확한 인슐린 투여를 제어해주는 인슐린펌프를 응용하여, 혈당의 측정 및 인슐린 투여가 실시간적으로 제어되게 하므로써, 환자에게 가장 정확한 혈당량 조절이 될 수 있도록 하는 인슐린 펌프에 관한 것이다.

종래 1921년 밴팅(Banting) 등에 의해 인슐린이 발견되고, 항생제의 출현으로 당뇨병으로 인한 급성 대사성 합병증의 사망률이 감소된 반면, 당뇨병성 신경병증, 혈관계 장애 및 고혈당 등의 만성 합병증으로 인한 당뇨병의 이환률과 사망률이 증가되었다. 따라서 평상시 환자의 혈당조절을 적절히 하므로써 당뇨병성 합병증의 발생을 조기에 예방하고 치료함이 무엇보다 중요하다.

이러한 당뇨병성 합병증을 예방 및 치료하는 종래 기술로는 'NPH 인슐린 주사요법'과 인체에 직접 혈당을 채취하여 혈당을 검사한 후 일정량만큼의 인슐린을 공급하여 주는 폐쇄형 루프 방식의 인슐린 펌핑 방법과, 우리 인체가 식후에 일정하게 형성되어지는 혈당 패턴에 따라 인슐린을 공급하여 주는 방식인 개방형 루프방식의 인슐린 펌핑(인공췌장) 방법 등이 있다.

그러나 상기 'NPH 인슐린 주사요법'은 임상 실험상으로, 인체에서 생리적으로 요구되는 인슐린의 양상과는 인슐린이 시간적으로나 양적으로 적절하지 못하게 투여되어짐이 밝혀졌었다. 즉, 인슐린이 많이 필요할 때는 필요량보다 적게 공급되고, 적게 공급되어야 할 때에는 너무 많이 공급되는 불합리한 점 때문에 혈당조절이 정상인의 혈당치와는 매우 다르게 유지될 수 밖에 없다.

특히 저혈당을 예방하기 위해서는 주사하는 NPH 인슐린의 양을 적게 줄 수밖에 없으므로 하루 종일 고혈당을 유지시킬 수 밖에 없게 되는 것이다.

이러한 인슐린 공급의 비정상적 양상과 지속되는 고혈당이 원인이 되어 기존의 NPH 인슐린 치료는 결국 당뇨병의 합병증을 일으키게 하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 보다 나은 혈당조절을 위해서는 보다 정상적인 즉, 생리적인 양상으로 인슐린을 공급해 주어야 하는 바, 이러한 생리적인 양상으로 인슐린을 공급하여 주기위해 개발된 방법으로 상기에서 언급한 폐쇄형 루프 방식의 인슐린 펌핑 방법과, 개방형 루프방식의 인슐린 펌핑 방법이 있다.

이는 도 1에 도시되 바와 같이 인슐린 투여량을 지정하는 프로그램 입력부(1)를 통해 인슐린 투여량을 지정하면, 상기 지정된 프로그램에 따라 기계적으로 인슐린을 주사하는 인슐린 주사부(2)를 구비한다.

그러나 이러한 형태의 인슐린 펌프를 사용한 치료법 또한 치명적인 단점을 가지고 있다.

폐쇄루프 방식에서는 원리상 가장 이상적으로 혈당을 조절할 수 있으나 혈당치가 얼마인지를 측정하는 혈당측정기가 혈액에 노출되었을 때에는 쉽게 변조되는 생물학적 효소방식을 사용하고 있다. 따라서 수명, 정확성과 신뢰성에 문제가 있어 2-3일에 한번씩 이 효소센서를 교환하여 주어야 한다. 또한 계속 혈액내의 포도당치를 측정하여야 하는 관계로 체외로의 지속적인 혈액의 소실이 되어 장기간 이 기기를 인체에 적용하면 혈액소치가 떨어져 빈혈이 오는 등 어려움이 많아 장기간 사용은 불가능한 문제점이 있다.

또한, 개방형 루프방식의 인슐린 펌핑 방법에서는 기초 인슐린 주입모드와 식사 인슐린 주입모드 두 가지 형태로 미리 결정되어진 숫자 만큼 펌프를 사용하여 자동 주입시키므로, 각 환자의 현재 혈당 수치에 따른 최적의 인슐린 투여가 되지 못할 뿐더러, 거기에 따라서 당뇨환자의 가장 큰 취약점인 식사에 많은 제약을 받게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기에 기술한 바와 같은 폐쇄루프 방식에서 혈당측정기가 혈액에 노출되었을 때에는 쉽게 변조되는 단점과, 체외로의 지속적인 혈액의 손실의 문제점을 해결하기 위해, 최근 개발되어진 피부접촉식 혈당검출 센서를 사용하여 안전하고 정확하며 실시간적인 혈당 검출이 될 수 있도록 하였으며, 또한 개방루프 방식에서 정확한 인슐린 투여를 제어해주는 인슐린펌프를 응용하여, 혈당의 측정 및 인슐린 투여를 실시간적으로 제어하게 끔 하여 정확한 혈당량 조절이 되게끔하여 당뇨환자에게 자유로운 식사를 보장하며 일상생활이 가능하게 하는 인슐린 펌프를 구현하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 개방 루프 방식의 인슐린 펌프를 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 피부 접촉식 혈당 검출 패드를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린펌프 상세 구성도.

도 3은 본 발명에 의한 피부 접촉식 혈당 검출 패드를 사용하는 일 예를 나타내는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 혈당신호 전송부 11 : 검사주기 설정부

12 : 피부접촉혈당검출센서 13 : 전류변화 감지부

14 : A/D 변환부 15 : 무선신호 송신부

20 : 혈당신호 수신부 21 : 무선신호 수신부

22 : 검출전류당 투여인슐린 양 지정부 23 : 인슐린 투여 제어부

24 : 중앙제어처리장치 25 : 인슐린 주사기

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린 펌프는, 사용자의 피부접촉에 의해 사용자의 혈당 변화를 실시간으로 검출하여 무선으로 송신하는 혈당신호 전송부와;

상기 전송된 혈당신호를 수신하여 혈당의 변화에 따라 사용자의 현상태에 적합한 양 만큼의 인슐린을 투여하도록 하는 제어하는 혈당신호 수신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린펌프 상세 구성도로, 본 발명의 인슐린 펌프는 혈당신호전송부(10)와 혈당신호수신부(20)를 구비하는 바, 상기 혈당신호 전송부(10)는 최적의 검사주기 및 인슐린 투여주기를 설정하는 검사주기 설정부(11)와;

상기 검사주기 설정부(11)를 통해 혈당치 검사 주기가 되면 피부의 혈당치를 검출하는 피부접촉혈당검출센서(12)와;

상기 피부접촉혈당검출센서(12)에서 혈당의 변화를 감지하면 변화한 혈당량만큼의 전류변화를 출력하는 전류변화 감지부(13)와;

상기 출력된 아날로그 신호인 전류변화 신호를 디지털 신호로 변환시키는 파이프라인드 A/D변환기(pipelined A/D conveter)(14)와;

상기 디지털 신호로 변환된 혈당신호를 무선 신호로 변조하여 송신하는 무선신호(R/F)송신부(15)를 구비한다.

상기 혈당신호 수신부(20)는 상기 무선신호 송신부(14)로부터 전송된 신호를 수신하는 무선신호 수신부(21)와;

상기 수신한 혈당 신호를 근거로 투여할 인슐린의 양을 지정하는 검출 전류당 투여 인슐린 양 지정부(22)와;

상기 검출 전류당 투여 인슐린 양 지정부(22)에서 지정된 인슐린 량을 수신하여 인슐린 주사량을 제어하기 위해 인슐린 투여 모터 동작을 제어하는 인슐린 투여 제어부(23)와;

상기 검출 전류당 투여 인슐린 양 지정부(22)와 인슐린 투여 제어부(23)의 동작을 제어하는 중앙처리장치(24)와;

상기 인슐린 투여 제어부(23)를 통해 출력된 모터 제어신호에 따라 인슐린 주사량을 제어하여 출력하는 인슐린 주사(25)를 구비한다.

상기와 같이 구현된 인슐린 펌프의 동작을 설명하면, 최근 개발되어진 피부접촉식 혈당검출센서를 변형하여 구현한 혈당신호 전송부(10)는 의사로부터 최적의 검사주기 및 인슐린 투여주기를 상담 받은 후 검사주기 설정부(11)에 검사주기를 입력시키면, 피부에 접촉되어진 혈당 검출 패드(12)에서 혈당량만큼의 전류변화가 일어나게 된다. 그러한 전류변화를 고속처리가 가능한 파이프라인드 A/D변환기(pipelined A/D conveter)(14)를 사용하여 디지털 신호로 바꾼 후 R/F송신부(15)를 통하여 혈당신호 수신부(20)로 전달하게 된다.

여기서 무선 송, 수신을 하는 이유는, 체내의 피하에 인슐린 펌프를 부착하고 있는 당뇨환자에게, 혈당검출수단을 무선으로 분리 시키므로써 당뇨환자에게 그 만큼의 활동성을 보장해주기 위해서이다.

상기 혈당신호를 전송 받은 R/F수신부(21)에서는 이러한 신호를 근거로 투여할 인슐린의 양을 지정하기 위하여, 이 신호를 검출 전류당 투여 인슐린 양 지정부(22)로 출력하며, 이 곳에서는 중앙제어처리 장치(24)의 지시아래 투여할 인슐린의 양을 인슐린 투여 제어부(23)로 넘겨주며, 인슐린 투여 제어부(23)에서는 지시받은 양 만큼의 인슐린을 투여하기 위하여, 인슐린 투여 모터를 구동시킨다.

도 3은 상기 혈당신호 전송부(10)를 손목등에 착용한 상태를 예로 나타낸 것으로, 환자가 착용하기 편한 위치에 착용하면 되며, 혈당신호 수신부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 다리 안쪽 또는 복부 등 역시 환자가 착용하기 편한 위치에 착용하면 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 피부 접촉식 혈당검출 센서를 사용하여 안전하고 정확하며 실시간적인 혈당 검출이 되겠끔 하였으며, 또한 개방루프 방식에서 정확한 인슐린 투여를 해주는 인슐린펌프를 응용하여, 혈당의 측정 및 인슐린 투여를 실시간적으로 제어하게끔 하여 정확한 혈당량 조절이 되게끔하여 당뇨환자에게 자유로운 식사를 보장하며 일상생활이 가능하게 하는 잇점이 있고, 또한 당뇨환자의 혈당치를 정상적으로 24시간 유지할 수 있어 합병증 예방 및 치료의 잇점을 수반하며, 본 발명의 인슐린 펌프와 운동등의 병행으로 당뇨병 완치 비율을 향상시키는 잇점을 수반한다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (3)

1. 사용자의 피부접촉에 의해 사용자의 혈당 변화를 실시간으로 검출하여 무선으로 송신하는 혈당신호 전송부와;

   상기 전송된 혈당신호를 수신하여 혈당의 변화에 따라 사용자의 현상태에 적합한 양 만큼의 인슐린을 투여하도록 하는 제어하는 혈당신호 수신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린 펌프.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 혈당신호 전송부는 최적의 검사주기 및 인슐린 투여주기를 설정하는 검사주기 설정부와;

   상기 검사주기 설정부를 통해 혈당치 검사 주기가 되면 피부의 혈당치를 검출하는 피부접촉혈당검출센서와;

   상기 피부접촉혈당검출센서에서 혈당의 변화를 감지하면 변화한 혈당량만큼의 전류변화를 출력하는 전류변화 감지부와;

   상기 출력된 아날로그 신호인 전류변화 신호를 디지털 신호로 변환시키는 파이프라인드 A/D변환기와;

   상기 디지털 신호로 변환된 혈당신호를 무선 신호로 변조하여 송신하는 무선신호(R/F)송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린 펌프.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 혈당신호 수신부는 상기 무선신호 송신부로부터 전송된 신호를 수신하는 무선신호 수신부와;

   상기 수신한 혈당 신호를 근거로 투여할 인슐린의 양을 지정하는 검출 전류당 투여 인슐린 양 지정부와;

   상기 검출 전류당 투여 인슐린 양 지정부에서 지정된 인슐린 량을 수신하여 인슐린 주사량을 제어하기 위해 인슐린 투여 모터 동작을 제어하는 인슐린 투여 제어부와;

   상기 검출 전류당 투여 인슐린 양 지정부와 인슐린 투여 제어부의 동작을 제어하는 중앙처리장치와;

   상기 인슐린 투여 제어부를 통해 출력된 모터 제어신호에 따라 인슐린 주사량을 제어하여 출력하는 인슐린 주사를 구비하는 것을 특징으로 하는 피부 접촉식 혈당 검출 센서를 이용한 폐쇄루프방식의 실시간 인슐린 펌프.