KR20010109506A - 전기삼투압 현상을 이용한 피부내의 글루코스 추출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피하조직(subcutis)내 조직액에 존재하는 글루코스가 전기삼투압(Electroosmosis, reverse iontophoresis)현상에 의해 표피(epidermis)를 통해 추출되는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 기존의 혈액내 글루코스 농도를 측정하는 장치들의 단점인 채혈의 고통과 두려움을 해결하여 보다 손쉽게 혈당량을 알아볼 수 있는 것이다. 이러한 글루코스 추출장치는 글루코스 분해효소가 고정된 피부팻취를 매개체로 하여 무채혈 혈당측정기에 쉽게 응용 가능하다.

Description

전기삼투압 현상을 이용한 피부내의 글루코스 추출장치{Extracting System for Glucose in Skin Layer Using Electroosmosis Effect}

본 발명은 중성 상태에서 피부에 미세전류를 가했을 때 전기삼투압에 의해 글루코스를 표피를 통해 추출하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 통증이나 상처없이 혈당량을 알 수 있으므로 무채혈 혈당측정기로 응용이 가능하다.

기존의 혈당측정기들은 바늘을 이용하여 손가락에 상처를 내어 채혈을 하며, 고분자를 이용하여 효소를 전극표면에 고정한 센서부위에 혈액을 흡수시켜 혈당량을 측정한다. 이러한 채혈 혈당측정기는 채혈의 고통과 두려움이 상당하며 특히 주기적인 혈당측정이 요구되는 당뇨병 환자들의 경우 상당한 불쾌감으로 인해 채혈혈당측정기의 사용을 기피하고 있다. 또한 기존의 채혈방식을 개선하기 위해 광학적인 방법이나 땀을 이용한 글루코스 측정법들이 연구되었지만 재현성과 정확도가 감소하는 등 아직 별다른 효과를 보지 못하고 있다.

본 발명의 목적은 피부 밀착성과 친화성이 뛰어난 친수성 겔(hygrogel)을 이용하여 전기삼투압 방식으로 조직액의 글루코스 분자를 피부를 통해 추출하는 장치를 제작하여 무채혈 혈당측정기의 기본이라 할 수 있는 팻취장치에 응용함에 있다.

도 1은 전기삼투압을 이용한 글루코스 추출장치.

도 2는 글루코스 추출장치를 이용하여 피부를 통해 글루코스를 추출하는 과정을 보여주는 단면도.

도 3은 추출 전극의 재질에 따른 측정된 글루코스에 의한 전류의 변화량 그래프.

기존의 혈당측정에서 채혈의 불편함을 개선하여 피부를 통해 글루코스를 추출하는 장치는 1∼15 mm 두께의 피부친화성이 좋은 소재에 직경 15∼20mm 의 구멍을 내어 글루코스 추출과 전기적 측정에 사용하기 위하여 제작된 전극 표면에 밀착시킨 후 친수성 겔을 고정하는 틀로 사용하였다. 생체적합성이 뛰어나고 효소가 고정되어 있는 1∼15 mm 두께의 친수성 겔을 틀 내에 삽입하였다. 또한 글루코스 추출에 따른 전기적 측정을 효과적으로 수행하기 위하여 피부에 직접 닿는 친수성 겔부분은 얇은 투명 필름을 이용하여 일부 가려주었다. 글루코스 추출에 사용되는 전극은 흑연(Graphite), 은/염화은 전극 및 백금과 흑연을 일정비율로 혼합한 전극을 사용하였다. 피부에 가해주는 전류는 0.01∼1.00 mA로 일정했다.

본 발명에 의해서 글루코스를 추출하면 다음과 같은 장점이 가능하다.

1. 채혈의 고통이나 상처 없이 피부를 통해 조직액 속의 글루코스를 추출할 수 있다. 이 때 추출되는 글루코스 양은 사용하는 전류나 시간, 친수성 겔의 종류및 두께, 전극의 종류나 면적에 따라 조절이 가능하다.

2. 피부 팻취 부분으로 제작하여 무채혈 연속 혈당측정기에 응용이 가능하다.

3. 전극과 친수성 겔의 일체화가 가능하여 사용이 편리하다.

4. 채혈 혈당측정기와 달리 고통이나 불쾌감이 적으므로 주기적인 혈당량을 간편하게 측정 가능하다.

이하 첨부 도면과 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 도면 및 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 이들에 의해 본 발명의 범위가 한정되지 않는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 피부를 통한 글루코스 추출 장치이며 도 2는 본 발명에 의한 글루코스 추출장치를 이용하여 피부를 통해 글루코스가 추출되는 원리를 보여주는 단면도이다. 도 3은 추출에 사용된 전극 재질에 따른 글루코스의 전류변화량 그래프이다.

〈실시예 1〉피부를 통한 글루코스 추출장치 및 성능평가

도 1은 전기삼투압을 이용하기 위해 피부에 접착시키는 글루코스 추출장치이다. 두께가 1∼15 mm 인 테프론에 직경이 15∼20 mm 되도록 구멍을 내었고 전극표면에 접착시킨 후 두께가 1∼15 mm 인 효소를 고정화시킨 친수성 겔을 테프론 틀내에 삽입하였다. 또한 얇은 투명필름을 이용하여 친수성 겔이 피부에 직접 닿는 부위를 제한하였다.

도 2는 글루코스 추출장치를 이용하여 피부를 통해 글루코스를 추출하는 과정을 보여주는 단면도이다. 친수성 겔의 일부 가려진 부위 외에 피부에 직접 닿는 부위에서 전기삼투압에 의해 조직액내의 글루코스가 추출되고 전기적인 힘에 의해 측정 전극 쪽으로 이동하는 것을 보여준다.

도 3은 추출에 사용된 전극의 재질에 따른 추출된 글루코스에 의한 전류의 변화량을 시간에 대해 나타낸 그래프이다. 추출에 사용된 전극으로는 흑연전극, 백금과 흑연을 일정비율 혼합한 전극 및 은/염화은 전극을 사용하였다. 글루코스 측정에 사용되는 작업전극(working electrode)은 백금전극, 보조전극(counter electrode)은 흑연전극 및, 기준전극으로는 은/염화은 전극을 사용하였다. 전극은 모두 스크린 인쇄법을 이용하였다. 추출에 이용된 전류는 0.2mA이었다.

표 1은 전기삼투압을 이용한 피부내 글루코스 추출장치를 이용하여 추출 전극의 재질에 따른 추출된 글루코스에 의한 전류의 변화폭을 나타낸다. 일정전위 공급기(Potentiostat)를 사용하여 글루코스가 GOD(Glucose Oxidase)와 반응하여 발생하는 과산화수소에 의한 전류변화를 측정하였다. 단, 추출시간은 3분으로 동일하였다.

본 발명을 이상에서와 같이 상세히 설명하고 입증하였듯이 전기삼투압을 이용한 피부내의 글루코스 추출장치는 기존의 채혈방식과 달리 고통이나 두려움이 없으므로 무채혈 혈당측정기로 사용가능하며 연속 측정용 혈당기로 응용시, 혈당량의 주기적 변화를 연속적으로 관찰하여 급작스런 고혈당이나 저혈당의 위험을 최소화하는 것이 가능하다.

Claims (6)

1. 전기삼투압 방법으로 피부를 통해 글루코스를 재현성 있게 추출하는 방법.
2. 글루코스 추출에 사용되는 백금 전극과 백금/흑연 혼합전극 및 흑연전극의 글루코스 추출량 비교와;

   0.01∼1.00 mA를 피부에 일정하게 가해주는 직류전류
3. 피부 밀착성과 생체적합성이 우수하고 글루코스 분해효소를 고정화한 친수성 겔을 이용하여 연속 사용이 가능한 피부팻취로 제작이 가능한 글루코스 추출장치.
4. 글루코스 추출과 측정을 동시에 하는 전극과 전기화학적 기준전극을 포함하고 있는 무채혈 혈당측정기.
5. 제 4항에 있어서,

   전극과 친수성 겔을 밀착시켜 제작한 일체형 팻취를 포함하는 무채혈 혈당측정기.
6. 제 5항에 있어서,

   추출과 측정이 연속적으로 이루어지는 전극과 친수성 겔을 모두 일회용으로사용하는 무채혈 혈당측정기.