KR20050026791A - 글루코스 측정 장치의 전극 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무채혈 혈당 측정 장치에 사용되는 전극부에 관한 것으로서, 전극부는 서로 분리된 분석부와 상대 추출부로 구성된다. 분석부는 (1) 추출된 글루코스에 의한 과산화수소 분석을 통해 전기 신호를 측정하기 위한 작업 전극(working electrode)과, (2) 상기 작업 전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 피부를 통해 체액의 글루코스를 추출하도록 하는 일정 전류가 인가되는 추출 전극(electroosmotic electrode)과, (3) 상기 추출 전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 상기 작업 전극과 도전 가능하게 전기적으로 연결되어 있는 상대 전극(counter electrode)과, (4) 상기 상대 전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 추출 전극 둘레에 제공되며 상기 작업 전극에 기준 전위를 공급하는 기준 전극(reference electrode)을 포함한다. 상대추출부는 분석부와 분리되어 있으면서 분석부내 추출전극과 함께 피부를 통한 전류흐름을 가능하게 하는 추출전극을 포함하고 있다.

Description

글루코스 측정 장치의 전극{Electrode Assembly of Measuring Apparatus of Glucose}

본 발명은 글루코스 측정 장치의 신규한 전극부에 관한 것으로서, 특히 채혈을 하지 않고 글루코스를 측정할 수 있는 무채혈 혈당 측정 장치의 신규한 전극부에 관한 것이다.

당뇨를 진단하는 데에 있어 필수적인 혈액내 글루코스 농도를 측정하기 위해 종래에는 주사기 등의 도구에 의해 혈액을 채취한 후, 채취된 혈액에 포함되어 있는 글루코스의 농도를 측정하였다. 그러나 이러한 혈당 측정 방법에 의하면, 당뇨병을 앓고 있는 환자와 같이 정기적이고 주기적으로 혈당을 측정해야 하는 사람에게 채혈의 공포감을 야기하기 쉬웠고, 잦은 채혈로 인해 피부에 보기에 좋지 않은 흉터를 남기기도 하였다.

이러한 전통적 채혈 혈당 측정 장치의 단점을 보완하고자, 전기삼투압 현상에 의해 혈액내 글루코스를 피부 밖으로 추출시키고 이 추출된 글루코스를 글루코스 산화효소에 의해 반응시켜 과산화수소와 글루콘산으로 변환시킨 후, 이 과산화수소를 촉매에 의해 전기 신호로 전환시켜 이 전기 신호를 측정함으로써 혈당을 측정하는 무채혈 혈당 측정 장치가 제안되어 오고 있다. 위 전기 신호는 추출되는 글루코스의 양 즉 농도에 따라 그 세기가 변화되고 그러한 신호의 세기를 측정함으로써 혈당을 측정할 수 있다.

공지되어 있는 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부는 크게 글루코스를 추출하고 분석하는 분석부와 상대추출부로 구성되어 있다. 분석부는 글루코스를 추출하기 위한 하나의 추출전극(electroosmotic electrode)과, 추출된 글루코스로부터 변환된 과산화수소의 분석을 통해 전기 신호를 측정하기 위한 작업 전극(working electrode)과, 상대 전극(counter electrode), 그리고 기준 전극(reference electrode) 총 4개의 전극으로 구성되어 있다. 상대추출부는 분석부와 분리되어 있으면서 분석부내 추출전극과 함께 피부를 통한 전류 흐름을 가능하게 하는 추출전극 하나만으로 구성되어 있다.

이러한 전극부의 아래에는 서로 분리된 두 개의 이온 전도성 접촉부가 제공되는데 이 이온 전도성 접촉부에는 하이드로젤 패치(hydrogel patch)가 사용되는 것이 바람직하다. 이 하이드로젤 패치에는 피부로부터 추출된 글루코스와 효소반응 유도를 거쳐 전기적 신호를 발생시킬 수 있는 과산화수소를 생성시키는 효소, 예를 들어 글루코스 산화 효소(glucose oxidase)가 포함되어 있다.

종래 기술에 의한 전극부의 평면도가 도 10에 도시되어 있다. 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 종래 기술에 의한 전극부는 분석부(170)내에 대략 원형인 작업 전극(120)과, 작업 전극(120)의 외주를 따라 배치되는 환형의 추출 전극(150)과, 역시 작업 전극(120)의 외주를 따라 배치되는 상대 전극(130)과 기준 전극(140)을 포함하며, 상대 추출부(180)는 분석부(170)의 추출전극(150)과 서로 분리되어 있는 다른 극성의 추출 전극(160)을 포함한다.

분석부(170)내에서는 추출 전극(150)이 작업 전극(120) 외주의 대부분을 둘러싸고 있고, 상대 전극(130)과 기준 전극(140)은 추출 전극(150)에 비해 상대적으로 작은 면적을 가지고 있다. 이 때 상대 전극(130)의 면적은 작업 전극(120)의 면적의 대략 0.01～0.4배가 바람직하며 더욱 바람직하게는 대략 0.05～0.1배 예를 들어, 0.09배이다.

그러나 이러한 종래 기술에 의한 전극을 채용하는 경우에는, 혈당 농도가 높아지는 경우(대략 250～500 mg/dl이며 예를 들면 300 mg/dl 이상) 내지 전류값이 크게 흐르게 되는 경우(대략 0.1～10 μA 범위)에는 작업 전극의 면적과 크게 차이가 나는 작은 면적의 상대 전극은 전류 흐름을 제한하는 문제점이 있다.

이와 함께, 종래 기술에 의한 전극부는 분석부(170) 내에서 작업전극(120)의 비율이 분석부(170) 전체면적의 대략 0.3～0.7 배가 되며 바람직하게는 대략 0.3～0.5 배, 예를 들어 0.39 배이다. 일반적인 전기적 특성을 이용하여 한 쌍의 추출 전극에 일정한 전류를 가할 때, 피부에 어떠한 가림판(mask film)도 없다면, 피부(90)로부터 추출된 글루코스는 도 11에 화살표로 표시되어 있는 바와 같이 분석부(170)내 이온 전도성 접촉부(80) 예를 들어 하이드로젤 패치 전체에 걸쳐 퍼지면서 추출되게 된다. 글루코스와 글루코스 산화효소의 반응에 의해 생성되는 과산화 수소의 분석은 작업전극(120) 표면에서 이루어지는 점을 감안하면, 단순히 2차원적으로만 생각해 보아도 분석부(170) 전체면적과 작업전극(120)의 면적을 비교해 볼 때 대략 30～40% 정도, 예를 들어 39%만 분석이 이루어진다. 더욱이 두께 등 3차원적으로 고려하면 그 이하 수준이 된다.

도 12는 도 11에 의한 효과를 구체적으로 모델링한 결과이다. 일정 농도의, 예를 들어 농도가 50μM인 글루코스를 일정 부피만큼, 예를 들어 10μl를 전극부에 가한 후 추출전극 내부로 균일하게 분포한다고 가정하였을 경우 일정 시간 예를 들어 7분동안 분석이 이루어진 후 분석부(170)의 반경에 따른 과산화수소의 농도 분포는 도 12와 같다. 즉 작업전극(120) 표면에 존재하는 과산화수소는 모두 전극표면에서 산화하는 반면 추출전극 주위의 과산화수소는 거의 반응에 참여하지 못할 것으로 예상할 수 있다. 면적은 반경의 제곱과 관련되므로 실제로는 약 46% 정도만이 분석되고 나머지 약 54% 정도는 추출전극 주위에 남아있게 된다.(엣지효과) 이러할 경우 이러한 엣지효과를 제거 또는 감소시키기 위해 필수적으로 피부(90)와 이온 전도성 접촉부(80) 예를 들어 하이드로젤의 접촉부위를 제한하는 가림판 등 부가적인 부재를 추가하여 사용하여야만 한다.

또한, 종래 기술에 의한 전극부는 작업 전극과 상대 전극 모두 백금/탄소(혼합) 전극을 사용하였는데, 그 사이에는 임피던스가 존재하고 이러한 임피던스에 의해 작업 전극과 상대 전극 사이의 전류 흐름이 영향을 받을 수 있다. 그리고 종래에는 상대 전극에도 백금/탄소(혼합) 전극을 사용하였는데 백금은 고가의 귀금속이므로 무채혈 혈당 측정 장치의 원가를 증대시키는 요인이 되었었다.

본 발명은 이러한 전술한 무채혈 혈당 측정 장치용 전극부의 문제점을 해결하여, 혈당 농도가 높아지는 경우나 전류값이 크게 흐르게 되는 경우에도 안정적으로 전류가 흐를 수 있게 하여 무채혈 혈당 측정의 안정성을 고양시키는 신규한 전극을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 가림판 등의 부가적인 구성요소를 이용하지 않고 전극 자체만으로 엣지 효과(edge effect)를 감소시키도록 전극을 구성하는 것이다. 이와 함께 작업 전극과 상대 전극 사이의 전류의 흐름을 보다 원활하게 하면서도 저렴한 재료의 상대 전극을 구성하는 것이다.

본 발명에 의한 전극은, 피부에 접촉하는 서로 분리된 2개의 이온 전도성 접촉부와, 피부에 접촉하는 이온 전도성 접촉부의 면의 반대측면에 제공되는 전극부와, 상기 전극에 전기적으로 연결되어 있는 전기량 측정부와, 전기량 측정부와 연결되어 있는 모니터부를 포함하는 글루코스 측정 장치의 전극부에 관한 것이다.

상기 전극부는, 서로 분리된 분석부와 상대 추출부로 구성된다. 분석부는 (1) 추출된 글루코스에 의한 과산화수소 분석을 통해 전기 신호를 측정하기 위한 작업 전극(working electrode)과, (2) 상기 작업 전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 피부를 통해 체액의 글루코스를 추출하도록 하는 일정 전류(대략 0.01～0.5mA 가 바람직하며 더욱 바람직하게는 0.03～0.3mA이며, 예를 들자면 0.05mA)가 인가되는 추출 전극(electroosmotic electrode)과, (3) 상기 추출 전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 상기 작업 전극과 도전 가능하게 전기적으로 연결되어 있는 상대 전극(counter electrode)과, (4) 상기 상대 전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 추출 전극 둘레에 제공되며 상기 작업 전극에 기준 전위를 공급하는 기준 전극(reference electrode)을 포함한다. 상대추출부는 (5) 분석부와 분리되어 있으면서 분석부내 추출전극과 함께 피부를 통한 전류흐름을 가능하게 하는 추출전극 하나만을 포함하고 있다. 글루코스 추출을 위하여 일정전류가 가해질 때 분석부내 추출전극과 상대 추출부내 추출전극은 서로 다른 극성을 가지게 된다.

상기 구성의 전극부에 의하면, 상대 전극이 추출 전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되므로 종래 기술에 의한 무채혈 혈당 측정 장치의 전극에 비하여 넓은 면적으로 제공된다.

본 발명에 의한 전극에 있어서, 상대 전극의 면적은 작업 전극의 면적의 대략 0.4～1.0 배인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 대략 0.6～0.9배이며, 가장 바람직하게는 약 0.8배이다. 따라서, 혈당 농도가 높아지는 경우( 대략 250～500 mg/dl이며 예를 들면 300 mg/dl 이상) 내지 전류값이 크게 흐르게 되는 경우(대략 0.1～10 μA 범위)라도 전류가 원활하게 흐르는 것이 가능하고 따라서 그러한 경우에 있어서도 혈당 측정이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

상기 상대 전극은 백금/탄소(혼합) 전극이외에도 백금이나 탄소 전극을 사용할 수 있으며 가장 바람직하게는 은/염화은으로 제작 할 수 있다. 은/염화은의 내부 임피던스가 백금/탄소(혼합) 전극의 내부 임피던스보다 낮은 임피던스를 가지고 있으므로, 은/염화은으로 상대 전극을 제작하면 작업 전극과 상대 전극 사이의 임피던스를 저감시키는 것이 가능하며 이로 인하여 작업 전극과 상대 전극 사이의 전류의 흐름을 원활하게 하면서도 저렴한 재료의 상대 전극을 구성하는 것이다.

상기 작업 전극부는 대략 원형인 것이 바람직하다. 그러나 작업 전극부는 사각형, 마름모꼴 등 다양한 형상을 취하는 것이 가능하다.

또한 상기 상대 추출부내 추출전극은 대략 환(ring) 형태인 것이 바람직하다. 그러나 원형이거나 사각형, 마름모꼴 등 다양한 형상을 취하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 무채혈 혈당 측정 장치의 전극은, (1)원형 또는 다각형의 중앙부와, 중앙부 주위에 연장하며 일부가 절결되어 있는 환형부와, 중앙부와 환형부 사이에 연장하는 다리부를 포함하며 혈당 측정을 위한 전압이 인가되는 작업 전극부와, (2) 상기 작업 전극부의 중앙부와 환형부 사이에 제공되며 피부를 통해 혈액의 글루코스를 추출하도록 하는 전류가 인가되는 제1 추출 전극부와, (3) 상기 작업 전극부의 중앙부와 환형부 사이에 제공되며 상기 작업 전극부와 도전 가능하게 전기적으로 연결되어 있는 상대 전극부와, (4) 상기 환형부의 절결 부분에 제공되며 상기 작업 전극에 기준 전위를 공급하는 기준 전극부를 포함하는, 분석부를 포함한다.

상기 전극은 또한, 상기 분석부와 분리되어 있으며 상기 분석부의 제1 추출 전극부와 함께 피부를 통한 전류 흐름을 가능하게 하는 제2 추출 전극부를 포함하는 상대 추출부를 포함한다.

이러한 전극에 의하면 작업 전극의 면적을 최대화시켜 엣지 효과를 저감시키는 것이 가능하다.

한편, 상기 제2 추출 전극부는, 기준 전극을 사이에 두고 상대 전극의 대향하는 쪽에 제공되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 글루코스 측정 장치의 전극부의 평면도가 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 분석부(60)은 작업 전극(10)과, 상대 전극(20)과, 기준 전극(30)과, 추출 전극(40)으로 구성되며, 상대추출부(70)는 추출전극(50)으로 구성된다.

작업 전극(10)은 대략 원형의 형태를 취하며, 분석부(60)의 추출 전극(40)은 작업 전극(10)의 둘레의 대부분을 에워싸도록 배치된다. 상대 전극(20)은 추출 전극(40)의 둘레의 대부분을 에워싸도록 배치된다. 기준 전극(30)은 상대 전극(20)이 추출 전극(40)을 둘러싸지 않는 부분에서 추출 전극(40)의 둘레를 따라 배치되는데, 분석부(60)의 추출전극(40)과 상대 추출부(70)의 추출 전극(50) 사이에 위치한다. 상대 추출부(70)의 추출 전극(50)은 분석부(60)의 추출 전극(40)과 동일 선상에 위치하여, 상하 대칭 구조를 이루며 그 면적은 분석부(60)내 추출전극(40)에 비하여 클수도 작을수도 있고 같은 면적일 수도 있다. 다음과 같은 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

분석부(60)의 추출 전극(40) 면적 ≤ 상대 추출부(70)의 추출 전극(50) 면적

상기 분석부(60)는 작업 전극(10)과 상대 전극(20), 기준 전극(30) 및 추출 전극(40) 각각의 면적 비를 고려하여 지름이 대략 5～25mm 가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 대략 10～20mm 이며, 가장 바람직하게는 약 16mm 이다. 그리고 상대 추출부(70)에서 추출전극(50)은 분석부(60)내 추출 전극(40)에 준하여 동일 선상에 놓인다. 분석부(60)와 상대 추출부(70) 간의 간격은 각각의 중점(내원)을 기준으로 중점간의 간격을 의미하며, 간격은 대략 6～45mm 가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 대략 11～30mm 이며, 가장 바람직하게는 약 22mm 이다.

작업 전극(10)은 추출된 글루코스로부터 변환된 과산화수소 분석을 위해 전압이 인가되는 전극이며, 분석부(60)내 추출 전극(40)과 상대 추출부(70)내 추출 전극(50)에는 피부(90)를 통해 체액의 글루코스가 추출되어 나올 수 있도록 일정 전류(대략 0.01～0.5mA 가 바람직하며 더욱 바람직하게는 0.03～0.3mA이며, 예를 들자면 0.05mA)가 인가된다. 상대 전극(20)은 작업 전극(10)으로부터 나온 전류가 흘러 들어가는 전극이다.

도 2는 도 1에 나타낸 기본형 전극부를 실제 글루코스 측정 장치에 응용할 때 가능한 하나의 형태에 대한 평면도이다. 글루코스 측정 기기와의 접속을 위해 전극부와 단자간 연결선을 적절한 형태로 구성하였으며 각각의 연결부분은 절연 잉크로 표면 처리하여 이온접촉성 전도부(80) 예를 들어 하이드로젤과 전극부가 직접 닿는 부위를 제한하였다.

도 3에는 본 발명에 의한 글루코스 측정 장치가 피부에 접촉하고 있는 상태의 분석부(60)의 단면도가 도시되어 있다.

분석부(60)내 추출 전극(40)에 일정 전류가 인가되면 그에 접해 있는 이온 전도성 접촉부(80)를 통해 피부에 전류가 인가되고 그에 따라 피부(90)의 글루코스 투과성이 높아지고, 따라서 피부(90)속 체액의 글루코스 분자들이 화살표로 표시된 방향으로 추출된다. 전극부들의 아래에는 이온 전도성 접촉부(80)가 제공되는데 이 이온 전도성 접촉부(80)에는 하이드로젤 패치가 사용되는 것이 바람직하다. 이 하이드로젤 패치에는 피부로부터 추출된 글루코스와 효소 반응을 거쳐 전기적 신호를 발생시킬 수 있는 과산화수소를 생성하는 효소 예를 들어 글루코스 산화 효소(glucose oxidase)가 포함되어 있다.

본 발명에 의하면 도 1과 같이 작업 전극(10)과 상대 전극(20) 사이에 추출 전극(40)을 제공하므로 도 3에 화살표로 도시되어 있는 바와 같이 피부(90)로부터 추출된 글루코스가 추출 전극(40) 주위에 집중되게 된다. 다시 말해서 글루코스 추출을 위하여 두 개의 추출 전극(40, 50) 양단에 각각 음(-)전류와 양(+)전류가 인가되는데 그러할 경우 전극부와 접촉하고 있는 2개의 이온 전도성 접촉부(80) 예를 들어 하이드로젤 전체에 음(-)전류와 양(+)전류가 가하여지는 것이 아니라, 추출 전극(40, 50)과 관련하여 제한된 영역에만 음(-)전류와 양(+)전류가 가해지므로, 분석부(60)내에서 추출되는 글루코스는 추출 전극(40)에만 집중되게 된다. 비록 분석부(60)내 작업전극(10)의 면적은 전체면적의 대략 0.3～0.4 배 이지만 글루코스가 추출되는 제한된 부분의 면적에 대한 비율로 보면 대략 0.5～0.7배이고 더욱 바람직하게는 약 0.6배이다. 따라서, 피부에 어떠한 가림판(mask film)도 없는 경우에라도 전극 구성을 이용하여 추출된 글루코스가 접촉하고 있는 이온 전도성 접합부(80) 예를 들어 하이드로젤 전체로 퍼져 야기될 수 있는 엣지 효과(edge effect)를 근원적으로 감소시킬 수 있다. 즉 피부에 어떠한 가림판도 없이 동일 전류를 인가하여 동일한 양의 글루코스를 추출하였다고 했을 경우 종래의 기술에 의한 전극부를 이용하면 추출된 전체 글루코스 양의 약 40%만을 분석 가능한 반면 본 발명에 의한 전극부를 이용하는 경우 전체 추출된 글루코스 양의 약 60%까지 분석 가능하므로 신뢰성을 현저하게 고양시키는 것이 가능하다.

도 4은 도 3에서 설명한 효과를 구체적으로 모델링 한 결과를 나타낸 것이다. 일정 농도 예를 들어 50μM 글루코스를 일정 부피 예를 들어 10μl를 전극부에 가한 후 분석부(60)내 추출전극 내부로 균일하게 분포한다고 가정하였을 경우 일정 시간 예를 들어 7분동안 분석이 이루어진 후 분석부(60)의 반경에 따른 과산화수소의 농도 분포는 도 4과 같다. 앞에서 언급한 바와 같이 종래 기술에 의한 전극부를 이용하면 도 12에서와 같이 작업전극의 범위를 벗어나면서 과산화수소의 농도가 크게 증가되어 전체 생성된 과산화수소 양의 약 46%만이 분석되는 것을 알 수 있었다. 하지만 본 발명에 의한 전극을 사용하는 경우는 비록 단순한 전기적 특성에 의한 이론과는 달리 추출전극 외부로 약간의 확산이 이루어지기는 하지만 전체 과산화수소양의 약 64%를 분석 가능하므로 기존 분석효율에 비해 약 40%정도 향상된 효과를 보였다.

상기 전극부는 전기적 특성을 이용하여 추출 자체를 제한하여 엣지 효과를 감소시킨 반면 도 5는 이와 유사한 효과를 내는 다른 유사 전극부를 나타내는 평면도이다. 이 유사전극부는 작업전극의 면적을 최대화하여 엣지효과를 감소시키고자 하는 형태이다.

이 유사전극부 역시 분석부(60b)와 상대추출부(70b)로 구성되는데 분석부(60b)내 작업 전극(10b)은 대략 원형의 형태와 환형을 서로 연결한 형태를 취하며 분석부(60b)의 중심과 테두리를 포함한 대부분을 차지하고, 분석부(60b)내 추출 전극(40b)은 작업 전극(10b)의 둘레의 대략 반을 에워싸도록 배치된다. 상대 전극(20b)은 추출 전극(40b)과 함께 작업전극(10b)의 둘레의 대략 반을 에워싸도록 배치되며, 기준 전극(30b)은 작업 전극(10b)이 상대 전극(20b)을 둘러싸지 않는 부분에서 상대 전극(20b)의 둘레를 따라 배치되는데, 분석부(60b)내 추출전극(40b)과 상대 추출부(70b)내 추출 전극(50b) 사이에 위치한다. 상대 추출부(70b)의 추출 전극(50b)은 분석부(60b)내 추출 전극(40b)과 동일 선상에 위치하여, 그 면적은 분석부(60b)내 추출전극(40b)에 비하여 클수도 작을수도 있고 같은 면적일 수도 있다. 바람직하게는 분석부(60b)내 추출 전극(40b) 면적 ≤ 상대 추출부(70b)의 추출 전극(50b) 면적이다. 상기 상대 추출부(70b)내 추출전극(40b)은 대략 환(ring) 형태인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 분석부(60b)내 추출전극(40b)과 동일한 형태로 반환 형태이다. 그러나 원형이거나 사각형, 마름모꼴 등 다양한 형상을 취하는 것이 가능하다.

이 유사전극부는 작업 전극(10b)이 전체면적에 대해 대략 0.5～0.8 배이며 바람직하게는 약 0.6～0.8배이다. 따라서 유사전극부에서 예상되는 과산화수소 분석율은 분석부(60b) 전체로 글루코스가 추출되는 것으로 가정할 때 대략 50～80%이며 바람직하게는 약 70%이다. 또한 반환 형태의 추출전극을 사용하므로 전기적 특성상 글루코스의 추출면적이 제한될 것으로 가정하여도 일단 추출된 글루코스에 의한 과산화수소는 분석부(60b) 중심의 작업전극 표면에서 산화되고 추출전극(40b) 주위로 확산되는 양은 분석부(60b) 테두리에 위치하는 작업전극 표면에서 산화되어 전체 생성된 과산화수소의 대략 50～80%를 분석 가능할 것으로 예상된다. 바람직하게는 70～80%이다.

본 발명에 의한 전극부의 분석부에서 생성된 전기 신호에 의한 전류 흐름이 도 6에 도시되어 있다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이 작업 전극(10)의 전위는 기준 전극(30)을 기준으로 하여 전위 조절기로 조절한다. 전류는 기준 전극(30)을 통하여 흐르지 않으며, 기준 전극(30)의 전위는 일정하게 유지된다. 전류는 작업 전극(10)과 상대 전극(20) 사이에 흐른다

전류의 세기를 측정하고 그 세기를 참조하여 혈당치를 측정한다. 전류의 세기와 혈당치의 대응은 실험값을 통한 대응표를 참조하여 대응시킨다.

도 7에는 본 발명에 의한 전극을 사용한 글루코스 측정 장치(a)와 종래 기술의 전극을 사용한 글루코스 측정 장치(b)를 사용하여 글루코스에 대한 반응성을 시험한 결과를 대비한 표이다. 세로축은 작업 전극 표면에서 발생되는 반응에 의한 전류값(nA)이고, 가로축은 시간(초)이다.

도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 전극을 채용한 글루코스 측정 장치를 사용한 경우에서 종래 기술의 전극을 사용한 것(b : -81.5 nA) 보다 안정적인 전류값(a: -33 nA)을 보여주었고, 또한 최대 반응 전류값에 도달하는 시간 역시 종래 기술의 전극을 사용한 경우는 약 1000초 정도 였지만 본 발명에 의한 전극을 사용한 경우는 약 730초 정도로 더 빨랐다. 이와 같이 작업전극에 동일한 전위(대략 0.2～0.7V 이며 보다 바람직하게는 0.3～0.6V 이며 예를 들자면 0.4V이다.)를 가할 경우 본 발명에 의한 전극을 채용한 경우 초기 바탕전류값이 보다 더 안정적이었으며 보다 빠른 반응성을 보였다.

도 8에는 도 10에 도시되어 있는 종래 기술에 의한 전극을 사용한 경우에 있어서의 임상 시험 결과가 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명에 의한 전극을 사용한 경우에 있어서의 임상 시험 결과가 도시되어 있다.

실선은 무채혈 혈당 측정 장치를 사용하여 측정한 혈당치를 나타내고, 사각 블록으로 표시된 것은 채혈하여 측정한 혈당치를 나타낸다. 점선은 바탕 전류값 변화를 나타낸다.

도 8 및 도 9의 비교를 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 전극을 사용하였을 때에 전체적인 바탕 전류값의 변화가 적었다. 특히, 종래 기술에 의한 전극을 사용한 경우에는 초기 바탕전류값이 비교적 큰 상태에서 안정적인 바탕 전류 범위로 되기까지 시간이 다소 길게 소요되는 문제점이 발견되었다. 그러나 본 발명에 의한 전극을 채용한 경우 초기부터 안정적인 바탕 전류값에 근사한 값으로 유지되었다.

그리고 정확도 측면에 있어서도, 본 발명에 의한 전극을 사용한 경우 r(채혈 혈당 측정치/무채혈 혈당 측정치)값이 0.944였고, 종래 전극을 사용한 경우 r값이 0.902였다. 즉 본 발명에 의한 전극을 채용한 경우의 무채혈 혈당 측정 장치의 정확도가 더 높다는 점이 실험으로 입증되었다.

전술한 실시 예에서는 글루코스 측정에 대한 내용만 설명하였지만 본 발명에 의한 전극은 추출 가능한 화학 성분의 농도를 측정하는 장치에는 모두 적용 가능하다.

이상 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 전술한 실시예 및 도면에 도시된 내용에 제한되지 않으며 첨부하는 특허청구의 범위에 의해 결정된다는 점이 이해되어야 한다.

그리고 특허청구의 범위에 기재되어 있는 발명에 대해 당업자에게 자명한 개량, 수정 내지 변경하는 것도 본 발명의 권리범위에 포함된다.

이와 같이 본 발명에 의한 전극을 채용한 무채혈 혈당 측정 장치는 혈당을 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 엣지 효과를 제거하기 때문에 그 효과를 방지하기 위한 마스크를 둘 필요도 없어진다.

그리고 상대 전극부에 은/염화은 재질을 사용함으로써 작업 전극부와 상대 전극부 사이의 임피던스를 저감시키고 제품의 원가를 떨어뜨리는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 의한 글루코스 측정 장치의 전극부의 기본형 평면도.

도 2는 본 발명에 의한 글루코스 측정 장치의 전극부의 응용형 평면도.

도 3는 본 발명에 의한 전극부 중 분석부의 단면도.

도 4은 본 발명에 의한 전극부 중 분석부의 반경에 따른 과산화수소의 농도 분포도.

도 5는 본 발명에 의한 전극부에서 응용된 유사 전극부의 평면도.

도 6는 본 발명에 의한 전극부 중 분석부의 블록도.

도 7은 종래 기술에 의한 전극을 사용하였을 때와 본 발명에 의한 전극을 사용하였을 때의 글루코스에 대한 반응성 실험결과를 나타내는 표.

도 8는 종래 기술에 의한 전극부를 사용하는 글루코스 측정 장치에 의한 혈당 테스트 결과를 나타내는 표.

도 9는 본 발명에 의한 전극부를 사용하는 글루코스 측정 장치에 의한 혈당 테스트 결과를 나타내는 표.

도 10은 종래 기술에 의한 글루코스 측정 장치의 전극부의 기본형 평면도.

도 11는 종래 기술에 의한 전극부 중 분석부의 단면도.

도 12은 종래 기술에 의한 전극부 중 분석부의 반경에 따른 과산화수소의 농도 변화 표.

Claims (6)

1. 피부에 접촉하는 이온 전도성 접촉부와, 피부에 접촉하는 이온 전도성 접촉부의 면의 반대측면에 제공되는 전극부와, 상기 전극에 전기적으로 연결되어 있는 전기량 측정부와, 전기량 측정부에 연결되어 있는 모니터부를 포함하는 글루코스 측정 장치의 전극에 있어서,

   혈당 측정을 위한 전압이 인가되는 작업 전극과,

   상기 작업 전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 피부를 통해 체액의 글루코스를 추출하도록 하는 전류가 인가되는 제1 추출 전극과,

   상기 추출 전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 상기 작업 전극과 도전 가능하게 전기적으로 연결되어 있는 상대 전극과,

   상기 상대 전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 추출 전극 둘레에 제공되며 상기 작업 전극에 기준 전위를 공급하는 기준 전극을 포함하는 분석부와,

   상기 분석부와 분리되어 있으며 상기 분석부의 제1 추출 전극과 함께 피부를 통한 전류 흐름을 가능하게 하는 제2 추출 전극을 포함하는 상대 추출부를 포함하는, 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부.
2. 제1 항에 있어서, 상기 작업 전극을 대략 원형인, 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상대 전극은 은/염화은으로 제작되는, 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부.
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상대 전극의 면적은 작업 전극 면적의 0.4배 내지 1.0배인, 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부.
5. 피부에 접촉하는 이온 전도성 접촉부와, 피부에 접촉하는 이온 전도성 접촉부의 면의 반대측면에 제공되는 전극부와, 상기 전극에 전기적으로 연결되어 있는 전기량 측정부와, 전기량 측정부에 연결되어 있는 모니터부를 포함하는 글루코스 측정 장치의 전극에 있어서,

   원형 또는 다각형의 중앙부와, 중앙부 주위에 연장하며 일부가 절결되어 있는 환형부와, 중앙부와 환형부 사이에 연장하는 다리부를 포함하며 혈당 측정을 위한 전압이 인가되는 작업 전극과,

   상기 작업 전극의 중앙부와 환형부 사이에 제공되며 피부를 통해 체액의 글루코스를 추출하도록 하는 전류가 인가되는 제1 추출 전극과,

   상기 작업 전극의 중앙부와 환형부 사이에 제공되며 상기 작업 전극과 도전 가능하게 전기적으로 연결되어 있는 상대 전극과,

   상기 환형부의 절결 부분에 제공되며 상기 작업 전극에 기준 전위를 공급하는 기준 전극을 포함하는 분석부와,

   상기 분석부와 분리되어 있으며 상기 분석부의 제1 추출 전극과 함께 피부를 통한 전류 흐름을 가능하게 하는 제2 추출 전극을 포함하는 상대 추출부를 포함하는, 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부.
6. 제5 항에 있어서, 상기 제2 추출 전극은, 기준 전극을 사이에 두고 상대 전극의 대향하는 쪽에 제공되는, 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부.