KR20160004434A - 시료 유입 속도를 이용한 오차 보정형 바이오센서 및 오차 보정 방법 - Google Patents

시료 유입 속도를 이용한 오차 보정형 바이오센서 및 오차 보정 방법 Download PDF

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Abstract

시료 유입 속도를 이용한 오차 보정형 바이오센서 및 오차 보정 방법이 개시된다. 오차 보정형 바이오센서 장치는, 시료의 유입 속도를 측정하기 위한 시료 인식 전극; 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하기 위한 성분 측정 전극; 및 상기 시료의 유입 속도에 따라 상기 특정 성분의 측정 값을 보정하는 제어용 집적 회로부를 포함할 수 있다.

Description

시료 유입 속도를 이용한 오차 보정형 바이오센서 및 오차 보정 방법{BIOSENSOR WITH ERROR COMPENSATION AND ERROR COMPENSATION MTEHOD}
본 발명의 실시예들은 바이오센서에 관한 것으로, 시료 내 특정 성분 측정 시 측정의 정확성을 향상시키는 바이오센서 및 오차 보정 방법에 관한 것이다.
많은 현대인들은 당뇨병, 고지혈증, 빈혈 등과 같은 성인병을 갖고 있다. 사람들이 이러한 성인병을 갖는지 여부를 판단하기 위한 방법으로서 혈액 내의 성분을 측정하는 것은 간단하면서도 유용한 방법이라 할 수 있다.
특히, 혈액 성분 측정기를 이용하여 혈액 내의 성분을 측정하는 것은 의사 등과 같은 전문가가 아니라 일반인들에게도 유용한 정보를 제공한다.
특허문헌 1(한국등록특허공보 KR 10-1003077 B1 (2010. 12. 21.))은 바이오센서를 개시한다.
도 1은 특허문헌 1에 개시된 바이오센서를 도시한 것으로, 바이오센서(1)는 작업전극(2), 기준전극(3) 및 검체인식전극(4)이 형성된 하판(5); 검체(시료)삽입유로(6)가 형성되어 하판(5)에 적층되는 중판(7); 중판(7)에 적층되는 상판(8)을 포함한다. 그리고, 작업전극(2), 기준전극(3) 및 검체인식전극(4)의 연결단자(9)는 외부 장치(즉, 측정기)에 삽입되는 구조로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 바이오센서(1)는 측정기에 삽입될 수 있으며, 이때, 바이오센서(1)에 의해 측정된 데이터(혈액 내의 특정 성분에 대한 측정치)는 측정기를 통하여 출력된다.
시료 내 특정 성분 측정 시 측정의 정확성을 향상시킬 수 있는 오차 보정형 바이오센서 및 오차 보정 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 오차 보정형 바이오센서 장치는, 시료의 유입 속도를 측정하기 위한 시료 인식 전극; 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하기 위한 성분 측정 전극; 및 상기 시료의 유입 속도에 따라 상기 특정 성분의 측정 값을 보정하는 제어용 집적 회로부를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 시료 인식 전극은, 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 가장 앞에 배치되어 상기 시료의 1차 유입 시점을 인식하기 위한 1차 인식 전극; 및 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 1차 인식 전극의 일정 거리 뒤에 배치되어 상기 시료의 2차 유입 시점을 인식하기 위한 2차 인식 전극을 포함할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 시료 인식 전극은, 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 가장 앞에 배치되어 상기 시료의 1차 유입 시점을 인식하기 위한 1차 인식 전극; 및 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 1차 인식 전극의 일정 거리 뒤에 배치되어 상기 시료의 2차 유입 시점을 인식하기 위한 2차 인식 전극을 포함하고, 상기 성분 측정 전극은, 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 1차 인식 전극과 상기 2차 인식 전극 사이에 배치될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 성분 측정 전극은, 하나의 전극 쌍으로 구성되며 상기 전극 쌍의 표면에 상기 시료와 반응하는 적어도 하나의 효소가 고정될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어용 집적 회로부는, 상기 1차 인식 전극과 상기 2차 인식 전극 및 상기 성분 측정 전극 중 상기 1차 인식 전극에만 전원이 공급되는 휴면 상태를 유지하다가 상기 1차 인식 전극을 통해 상기 1차 유입 시점이 인식되면 상기 2차 인식 전극 및 상기 성분 측정 전극에 전원이 공급되는 활성화 상태로 진입할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어용 집적 회로부는, 상기 1차 유입 시점과 상기 2차 유입 시점 간의 시간 차로부터 상기 시료의 유입 속도를 계산할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 시료가 혈액이고 상기 특정 성분이 상기 혈액에 포함된 혈당인 경우, 상기 제어용 집적 회로부는, 상기 1차 유입 시점과 상기 2차 유입 시점 간의 시간 차로부터 상기 혈액의 유입 속도를 계산한 후 상기 혈액의 유입 속도를 이용하여 상기 혈액에 포함된 적혈구 용적률을 추정하고 상기 추정된 적혈구 용적률에 따라 상기 혈당의 측정 값을 보정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 바이오센서 오차 보정 방법은-바이오센서는 시료 인식 전극과 성분 측정 전극을 포함함- 시료의 유입에 따른 상기 시료 인식 전극의 전기적 변화로부터 상기 시료의 유입 속도를 측정하는 단계; 상기 성분 측정 전극에 고정된 효소와 상기 시료의 반응에 따른 상기 성분 측정 전극의 전기적 변화로부터 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하는 단계; 및 상기 시료의 유입 속도에 따라 상기 특정 성분의 측정 값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 바이오센서에 시료가 유입되는 속도를 센싱하여 이를 바탕으로 측정 결과를 직접 보정할 수 있다. 혈액 내 혈당 측정 시 혈액 유입속도를 이용하여 적혈구 용적률을 추정하여 적혈구 용적률에 따른 혈당 측정 오차를 보정함으로써 측정 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 특허문헌 1에 개시된 전기화학적 바이오센서 장치를 나타낸다.
도 2는 특허문헌 1에 개시된 전기화학적 바이오센서와 측정기를 나타낸다.
도 3은 혈액의 적혈구 용적률과 혈당의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 오차 보정형 바이오센서 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 오차 보정형 바이오센서의 전극 배치 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 오차 보정형 바이오센서 장치의 제어용 집적 회로부의 구성을 도시한 것이다.
도 7은 혈액의 적혈구 용적률과 점도의 관계(A), 혈액의 점도와 이동 속도의 관계(B)를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서 장치의 오차 보정 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
혈액 내에서 혈당을 측정하는 경우 혈액에 포함된 적혈구 용적률(HCT)은 혈당 측정 값에 대한 정확성에 영향을 미친다.
일반적으로, 도 3에 도시한 바와 같이 적혈구 용적률이 낮을수록 혈당 측정 값이 증가하고 적혈구 용적률이 높을수록 혈당 측정 값이 감소하는 양상을 보이게 된다. 현재 적혈구 용적률 1% 당 혈당 측정 값이 0.5%~1%의 편차가 발생하는 것으로 알려져 있다.
이에, 적혈구 용적률에 대비하여 혈당 측정 값의 오차를 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만 아직 그 기술이 미흡한 수준이다.
본 실시예에서는 바이오센서에서 적혈구 용적률에 따른 혈액 유입속도를 측정하여 혈당 측정 시 적혈구 용적률에 따른 오차를 직접 보정할 수 있는 기술을 제안한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 오차 보정형 바이오센서 장치를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 바이오센서는 공통의 하우징(housing) 내부에 적어도 3개의 플레이트들(10)(제1 플레이트(12), 제2 플레이트(14), 제3 플레이트(16))을 배치하여 구성할 수 있다.
이때, 제1 플레이트(12)에는 시료 내 특정 성분(예컨대, 혈당)을 측정하기 위해 필요한 전극군(20, 30, 40)과, 전극군을 제어하기 위한 제어용 집적 회로부(60) 등이 형성될 수 있다.
또한, 제2 플레이트(14)는 제1 플레이트(12)의 상부에 부착되며 제2 플레이트(14)에는 시료가 전극군에 도달하도록 시료를 안내하는 시료 유입구(14a) 등이 형성될 수 있다.
그리고, 제3 플레이트(16)는 제2 플레이트(14)의 상부에 부착되며 제3 플레이트(16)에는 시료가 유입됨에 따라 바이오센서 하우징 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기 배출구(16a) 등이 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 오차 보정형 바이오센서의 전극 배치 구조를 도시한 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 일 실시예에 따른 바이오센서의 전극군은 시료의 1차 유입 시점을 감지하기 위한 1차 인식 전극(20)과, 시료의 2차 유입 시점을 감지하기 위한 2차 인식 전극(40)과, 시료의 특정 성분을 측정하기 위한 성분 측정 전극(30)으로 구성될 수 있다.
1차 인식 전극(20)과 성분 측정 전극(30) 및 2차 인식 전극(40)은 금, 은, 알루미늄, 구리 중 어느 하나의 재료를 이용하거나, 구리에 니켈이 무전해 도금된 구리/니켈 또는 구리에 니켈과 금이 차례로 무전해 도금된 구리/니켈/금 등을 이용하여 형성될 수 있다.
먼저, 성분 측정 전극(30)은 인접한 한 쌍의 전극, 즉 작업 전극과 기준 전극으로 구성될 수 있으며, 이때 작업 전극과 기준 전극 사이에는 효소 고정화부(미도시)가 배치될 수 있다.
이때, 효소 고정화부는 적어도 하나의 효소를 제공할 수 있으며, 성분 측정 전극(30)으로 유입된 시료는 작업 전극과 기준 전극 사이에 배치된 효소와 반응하게 된다. 이러한 반응으로 인하여 전기화학적 변화가 발생할 수 있고, 이러한 전기화학적 변화는 시료에 포함된 특정 성분의 양을 의미하는 정보로서 제어용 집적 회로부(60)로 전달될 수 있다.
그리고, 성분 측정 전극(30)에서 시료의 전기적 특성이 측정되므로 효소를 성분 측정 전극(30)의 표면에 고정하는 것이 시료의 전기적 특성 변화를 가장 민감하게 측정하는 것일 수 있다. 이를 위하여, 효소 고정화부에 제공된 효소는 성분 측정 전극(30)의 표면에 고정화될 수 있다.
본 실시예에서, 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)은 두 전극 간 거리와 시료가 유입되는 시간 차이를 이용하여 시료 유입 속도를 측정하기 위한 역할을 한다. 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)에 의해 측정된 시료 유입 속도는 성분 측정 전극(30)에서 측정된 성분 측정 값의 오차를 보정하는데 이용될 수 있다.
1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)은 시료 유입구(14a)에 의해 형성된 시료 유입 경로에서 시료가 유입되는 방향 축으로 일정 거리의 서로 다른 위치에 배치될 수 있다
일 예로, 시료 유입 방향 축으로 1차 인식 전극(20), 성분 측정 전극(30), 2차 인식 전극(40) 순으로 배치되거나, 혹은 1차 인식 전극(20), 2차 인식 전극(40), 성분 측정 전극(30) 순으로 배치될 수 있다.
시료 유입 속도의 정확도와 성분 측정 시간의 단축을 위해서는 바이오센서의 전극군을 전자의 순서로 배치하는 것이 후자의 순서보다 바람직할 수 있다.
이하에서는 1차 인식 전극(20), 성분 측정 전극(30), 2차 인식 전극(40) 순으로 배치된 바이오센서의 구조와 그 동작을 상세히 설명하기로 한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 1차 인식 전극(20)은 성분 측정 전극(30)에 인접하여 배치되되 시료 유입 방향을 기준으로 전극군 가장 앞에, 다시 말해 성분 측정 전극(30)의 앞 부분인 시료 유입구(14a)의 시료 유입 시작 부분에 위치시킬 수 있다.
아울러, 2차 인식 전극(40)은 성분 측정 전극(30)에 인접하여 배치되되 시료 유입 방향을 기준으로 전극군 가장 뒤에, 다시 말해 시료 유입구(14a)의 시료 유입이 끝나는 부분에 위치시킬 수 있다.
이에, 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)은 전기적 반응을 통해 시료가 유입되었는지 여부, 충분한 양의 시료가 유입되었는지 여부 등에 대한 정보를 전기적 신호로 제공할 수 있다. 이때, 1차 인식 전극(20)은 시료가 유입된 직후 1차 유입 시점에 대한 정보를, 2차 인식 전극(40)은 1차 유입 시점이 감지된 이후 2차 유입 시점에 대한 정보를 제공할 수 있으며 이들 정보는 제어용 집적 회로부(60)로 제공되어 시료 유입 속도를 측정하는데 이용될 수 있다.
1차 인식 전극(20)은 기본적으로 성분 측정 전극(30)의 전기적 변화(성분 측정 전극(30)의 전압 또는 전류 변화)를 언제 측정할 것인지를 결정하기 위해 필요하며, 2차 인식 전극(40)은 1차 인식 전극(20)과 함께 성분 측정 결과의 보정을 위해 시료 이동 속도를 측정하는데 필요하다.
1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)은 비접촉식 감지 방식 또는 접촉식 감지 방식 중 적어도 하나를 이용하여 시료가 유입되는 것을 감지할 수 있다. 즉, 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)은 정전용량의 변화에 기초하여 시료의 유입을 감지할 수도 있고(비접촉 방식), 전압을 인가한 경우에 흐르는 전류량의 변화를 감지함으로써 시료의 유입을 감지할 수도 있다(접촉식 방식).
상기한 구성에 따르면, 본 실시예는 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40) 사이에 성분 측정 전극(30)을 배치함으로써 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)의 거리를 충분히 확보할 수 있어 이를 통해 시료 유입 속도 측정의 정확도를 보장할 수 있다. 아울러, 바이오센서의 전극군을 1차 인식 전극(20), 성분 측정 전극(30), 2차 인식 전극(40) 순으로 배치함에 따라 시료의 1차 유입 시점을 감지한 직후 시료 내 특정 성분을 우선적으로 측정할 수 있다는 점에서 성분 측정 시간을 최소화 할 수 있는 최적의 전극 구조를 제공할 수 있다.
상기에서는 시료 유입 속도를 측정하기 위하여 두 개의 인식 전극(1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40))을 이용하고 있으나, 보다 정확한 측정을 위하여 전극 배치 구조를 얼마든지 변경 가능하다. 예를 들어, 시료 유입 여부를 인식하는 전극을 시료 유입 방향으로 추가 배치할 수도 있다.
제어용 집적 회로부(60)는 도 6에 도시한 바와 같이 신호 변환기(61), 제어부(62), 전원 공급부(63)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 변환기(61)는 1차 인식 전극(20), 성분 측정 전극(30), 2차 인식 전극(40)에서 감지되는 신호를 제어부(62)에서의 처리에 적합한 형태로 변환하는 역할을 한다. 이때, 신호 변환기(61)는 전류를 전압으로 변환하거나, 그 반대를 수행하는 전압-전류 변환기를 포함할 수 있다. 또한, 신호 변환기(61)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터를 포함할 수 있으며, 이를 통해 성분 측정 전극(30)에 의하여 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 그리고, 신호 변환기(61)는 1차 인식 전극(20), 성분 측정 전극(30), 2차 인식 전극(40)에서 감지된 신호가 미약할 경우 이를 증폭하는 증폭기를 포함할 수 있다.
전원 공급부(63)는 제어부(62)의 제어 하에 1차 인식 전극(20), 성분 측정 전극(30), 2차 인식 전극(40)의 전원 공급을 제어하는 역할을 할 수 있다. 이때, 전원 공급부(63)는 바이오센서의 동작을 위해 필요한 전력을 전용 측정기로부터 공급받거나 내장 배터리로부터 생성 및 공급할 수 있다. 전원 공급부(63)는 전력을 전용 측정기로부터 수신하는 수동형 타입(Passive type)을 가질 수 있고, 전력을 공급할 수 있는 배터리가 내장된 능동형(Active type)을 가질 수 있다.
제어부(62)는 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)의 전기적 신호를 통해 시료의 1차 유입 시점과 2차 유입 시점에 대한 정보를 처리하고 성분 측정 전극(30)의 전기적 신호를 통해 시료의 특정 성분에 대한 정보를 처리할 수 있다. 제어부(62)는 시료가 유입되었는지 여부 또는 충분한 양의 시료가 유입되었는지 여부에 기초하여 바이오센서의 동작들을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어부(62)는 시료가 유입되지 않았거나 충분한 양의 시료가 유입되지 않은 경우에 휴면 상태에서 전력 소모를 최소화할 수 있으며, 시료가 유입되거나 충분한 양의 시료가 유입된 경우에 제어부(62)는 상대적으로 큰 전력 소모를 갖는 활성화 상태로 진입한다. 다시 말해, 제어부(62)는 1차 인식 전극(20)의 경우 전원이 상시 공급되도록 제어하고, 성분 측정 전극(30)과 2차 인식 전극(40)에는 1차 인식 전극(20)을 통해 일정 레벨의 전기적 반응이 감지되는 경우(즉, 시료가 유입되거나 충분한 양의 시료가 유입된 경우) 전원이 공급되도록 제어할 수 있다.
제어부(62)는 1차 인식 전극(20)을 통해 시료의 유입이 감지되면 성분 측정 전극(30)의 전압 혹은 전류의 변화를 측정함으로써 시료에 포함된 특정 성분의 양을 측정할 수 있다.
특히, 제어부(62)는 1차 인식 전극(20)과 2차 인식 전극(40)의 거리, 시료의 1차 유입 시점과 2차 유입 시점의 시간 차를 바탕으로 시료 유입 속도를 측정할 수 있으며, 시료 유입 속도를 이용하여 성분 측정 전극(30)을 통해 측정된 특정 성분의 측정 값을 보정할 수 있다.
혈액 내에서 혈당을 측정하는 경우 혈당 측정 값은 혈액에 포함된 적혈구 용적률에 따라 오차가 발생하게 된다(도 3 참조). 혈당 측정 값의 오차를 보정하기 위해서는 혈액에 포함된 적혈구 용적률에 대한 정보가 필요하다. 이는 혈액의 적혈구 용적률과 점도의 관계(도 7의 (A) 참조), 그리고 혈액의 점도와 이동 속도의 관계(도 7의 (B) 참조)를 이용하여 추정 가능하다.
혈액의 적혈구 용적률이 높을수록 혈액의 점도가 높기 때문에 혈액 유입속도가 느려지고 이에 따라 1차 인식 전극(20)에서 1차 유입 시점을 인식한 이후 2차 인식 전극(40)에서 2차 유입 시점을 인식하는데 걸리는 시간이 길어지는 현상을 보인다. 반대로, 혈액의 적혈구 용적률이 낮을수록 혈액의 점도가 낮기 때문에 혈액 유입속도가 빨라지고 이에 따라 상기한 현상과는 반대의 현상을 보이게 된다.
따라서, 제어부(62)는 1차 인식 전극(20)을 통해 혈액 유입이 감지된 시간과 2차 인식 전극(40)을 통해 혈액 유입이 감지된 시간을 감지한 후 두 시간의 차이를 계산하여 혈액에 포함된 적혈구 용적률을 추정할 수 있으며, 추정된 적혈구 용적률에 따라 성분 측정 전극(30)을 통해 측정된 혈당 측정 값을 직접 보정할 수 있다.
혈액 이동속도에 따른 적혈구 용적률 산출 방법과 적혈구 용적률에 따른 혈당 측정치 보정 방법은 기 공지된 알고리즘들을 이용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서 오차 보정 방법을 도시한 순서도이다. 일 실시예에 따른 바이오센서 오차 보정 방법은 도 3 내지 도 7을 통해 설명한 바이오센서 장치(즉, 제어용 집적 회로부)에 의해 각각의 단계가 수행될 수 있다.
단계(S81)에서 바이오센서 장치는 시료가 유입되는 방향을 기준으로 가장 앞에 배치되는 1차 인식 전극을 통해 시료의 유입에 따른 전기적 변화로부터 시료의 1차 유입 시점을 인식할 수 있다.
단계(S82)에서 바이오센서 장치는 시료의 1차 유입 시점이 인식되면 시료에 포함된 특정 성분의 측정이 가능한 시점으로 판단하여 성분 측정 전극의 전기적 변화를 측정할 수 있다. 다시 말해, 바이오센서 장치는 시료가 유입되는 방향을 기준으로 1차 인식 전극 뒤에 배치되는 성분 측정 전극을 통해 1차 인식 전극을 거쳐 유입된 시료와 성분 측정 전극에 고정된 효소의 반응에 따른 전기적 변화로부터 시료에 포함된 특정 성분을 측정할 수 있다.
단계(S83)에서 바이오센서 장치는 시료가 유입되는 방향을 기준으로 성분 측정 전극 뒤에 배치되는 2차 인식 전극을 통해 성분 측정 전극을 거쳐 유입된 시료에 따른 전기적 변화로부터 시료의 2차 유입 시점을 인식할 수 있다.
단계(S84)에서 바이오센서 장치는 시료의 1차 유입 시점과 2차 유입 시점의 시간 차이를 계산함으로써 시료 유입 속도를 측정할 수 있다. 일 예로, 바이오센서 장치는 혈액 내에서 혈당을 측정하는 경우 1차 인식 전극을 통해 혈액 유입이 감지된 시간과 2차 인식 전극을 통해 혈액 유입이 감지된 시간의 차이로부터 혈액 이동속도를 계산할 수 있다.
단계(S85)에서 바이오센서 장치는 시료 유입 속도를 이용하여 성분 측정 전극을 통해 측정된 특정 성분의 측정 값을 보정할 수 있다. 일 예로, 바이오센서 장치는 혈액 내에서 혈당을 측정하는 경우 혈액 이동속도를 이용하여 혈액에 포함된 적혈구 용적률을 추정할 수 있으며, 추정된 적혈구 용적률에 따라 혈당 측정 값을 직접 보정할 수 있다.
상기한 바이오센서 오차 보정 방법은 도 3 내지 도 7을 통해 설명한 상세 내용을 바탕으로 보다 단축된 동작들 또는 추가의 동작들을 포함할 수 있다. 또한, 둘 이상의 동작이 조합될 수 있고, 동작들의 순서나 위치가 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 시스템을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 바이오센서에 시료가 유입되는 속도를 센싱하여 이를 바탕으로 측정 결과를 직접 보정함으로써 성분 측정 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다. 특히, 혈액 내 혈당 측정 시 혈액 유입속도를 이용하여 적혈구 용적률을 추정하여 적혈구 용적률에 따른 혈당 측정 오차를 보정함으로써 보다 정확한 혈당 측정치를 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
20: 1차 인식 전극
30: 성분 측정 전극
40: 2차 인식 전극
60: 제어용 집적 회로부

Claims (12)

  1. 시료의 유입 속도를 측정하기 위한 시료 인식 전극;
    상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하기 위한 성분 측정 전극; 및
    상기 시료의 유입 속도에 따라 상기 특정 성분의 측정 값을 보정하는 제어용 집적 회로부
    를 포함하는 오차 보정형 바이오센서 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시료 인식 전극은,
    상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 가장 앞에 배치되어 상기 시료의 1차 유입 시점을 인식하기 위한 1차 인식 전극; 및
    상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 1차 인식 전극의 일정 거리 만큼 떨어져서 배치되어 상기 시료의 2차 유입 시점을 인식하기 위한 2차 인식 전극
    을 포함하는 오차 보정형 바이오센서 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시료 인식 전극은,
    상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 가장 앞에 배치되어 상기 시료의 1차 유입 시점을 인식하기 위한 1차 인식 전극; 및
    상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 1차 인식 전극의 일정 거리 뒤에 배치되어 상기 시료의 2차 유입 시점을 인식하기 위한 2차 인식 전극
    을 포함하고,
    상기 성분 측정 전극은,
    상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 1차 인식 전극과 상기 2차 인식 전극 사이에 배치되는 것
    을 특징으로 하는 오차 보정형 바이오센서 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 성분 측정 전극은,
    적어도 하나의 전극 쌍으로 구성되며 상기 전극 쌍의 표면에 상기 시료와 반응하는 적어도 하나의 효소가 고정되는 것
    을 특징으로 하는 오차 보정형 바이오센서 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어용 집적 회로부는,
    상기 1차 인식 전극과 상기 2차 인식 전극 및 상기 성분 측정 전극 중 상기 1차 인식 전극에만 전원이 공급되는 휴면 상태를 유지하다가 상기 1차 인식 전극을 통해 상기 1차 유입 시점이 인식되면 상기 2차 인식 전극 및 상기 성분 측정 전극에 전원이 공급되는 활성화 상태로 진입하는 것
    을 특징으로 하는 오차 보정형 바이오센서 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어용 집적 회로부는,
    상기 1차 유입 시점과 상기 2차 유입 시점 간의 시간 차로부터 상기 시료의 유입 속도를 계산하는 것
    을 특징으로 하는 오차 보정형 바이오센서 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 시료가 혈액이고 상기 특정 성분이 상기 혈액에 포함된 혈당인 경우,
    상기 제어용 집적 회로부는,
    상기 1차 유입 시점과 상기 2차 유입 시점 간의 시간 차로부터 상기 혈액의 유입 속도를 계산한 후 상기 혈액의 유입 속도를 이용하여 상기 혈액에 포함된 적혈구 용적률을 추정하고 상기 추정된 적혈구 용적률에 따라 상기 혈당의 측정 값을 보정하는 것
    을 특징으로 하는 오차 보정형 바이오센서 장치.
  8. 바이오센서에서 측정된 특정 성분의 오차를 보정하는 방법에 있어서,
    상기 바이오센서는 시료 인식 전극과 성분 측정 전극을 포함하고,
    시료의 유입에 따른 상기 시료 인식 전극의 전기적 변화로부터 상기 시료의 유입 속도를 측정하는 단계;
    상기 성분 측정 전극에 고정된 효소와 상기 시료의 반응에 따른 상기 성분 측정 전극의 전기적 변화로부터 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하는 단계; 및
    상기 시료의 유입 속도에 따라 상기 특정 성분의 측정 값을 보정하는 단계
    를 포함하는 바이오센서 오차 보정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시료 인식 전극은 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 가장 앞에 배치되는 1차 인식 전극과 상기 1차 인식 전극의 일정 거리 뒤에 배치되는 2차 인식 전극으로 구성되고,
    상기 시료의 유입 속도를 측정하는 단계는,
    상기 1차 인식 전극으로부터 상기 시료의 1차 유입 시점을 인식하는 단계;
    상기 2차 인식 전극으로부터 상기 시료의 2차 유입 시점을 인식하는 단계; 및
    상기 1차 유입 시점과 상기 2차 유입 시점 간의 시간 차로부터 상기 시료의 유입 속도를 계산하는 단계
    를 포함하는 바이오센서 오차 보정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 성분 측정 전극은 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 1차 인식 전극과 상기 2차 인식 전극 사이에 배치되는 것
    을 특징으로 하는 바이오센서 오차 보정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 시료가 혈액이고 상기 특정 성분이 상기 혈액에 포함된 혈당인 경우,
    상기 시료의 유입 속도를 측정하는 단계는,
    상기 1차 유입 시점과 상기 2차 유입 시점 간의 시간 차로부터 상기 혈액의 유입 속도를 계산하고,
    상기 특정 성분의 측정 값을 보정하는 단계는,
    상기 혈액의 유입 속도를 이용하여 상기 혈액에 포함된 적혈구 용적률을 추정한 후 상기 추정된 적혈구 용적률에 따라 상기 혈당의 측정 값을 보정하는 것
    을 특징으로 하는 바이오센서 오차 보정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 성분 측정 전극은
    상기 시료 인식 전극과 떨어져서 배치되는 것
    을 특징으로 하는 바이오센서 오차 보정 방법.
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EP4151993A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-22 ARKRAY, Inc. Measurement method and measurement apparatus

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