KR20180036681A - 무채혈 혈당측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 피부에 양극과 음극의 전극을 포함하는 패치를 부착하고, 상기 전극에 전류를 투입하여 피부 내부의 조직액을 삼투압에 의해 피부 표면으로 유출시키는 단계(S10); 상기 피부 표면으로 유출된 조직액의 임피던스를 측정하는 단계(S20); 및 상기 측정된 임피던스로부터 조직액의 제1 혈당량을 측정하는 단계(S30)를 포함하는 무채혈 혈당측정방법을 제공한다.

Description

무채혈 혈당측정방법{Method of non-invasive blood glucose measurement}

본 발명은 무채혈 혈당측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혈당 측정시 침습적 방식에 의한 채혈이 필요하지 아니하고, 보정에 의해 혈당량의 정확성을 향상시킬 수 있는 무채혈 혈당측정방법에 관한 것이다.

최근 식습관에 따른 운동 부족 및 고령화 사회 등의 이유로 인하여 당뇨병의 유병률은 증가하고 있고, 장기적으로 혈당 조절에 이상이 발생할 경우 체내의 주요 장기에 합병증을 유발하므로 적절한 혈당 조절을 위한 정확한 혈당 측정이 중요하다. 종래의 혈당측정기는 바늘로 피부를 통과시켜 혈액을 채취한 후 채취된 혈액의 혈당량을 측정하는 침습적 방식에 관한 것이기 때문에 환자는 혈당 측정시 바늘로 피부를 찌르는 것에 대한 두려움 및 통증 등의 이유로 혈당측정을 기피한다는 문제점이 있었다.

상기 혈당측정에 대한 침습적 방식을 탈피하기 위해 무채혈 혈당측정기 개발의 연구는 수십년간 지속된 결과 현재는 다양한 방식의 무채혈 혈당측정이 가능한 상태이다. 무채혈 혈당측정방법은 크게 광학적 방법, 전기적 방법 및 여러가지 방법을 혼합하는 방법 등으로 구분할 수 있으나, 현재 개발된 무채혈 혈당측정방법은 침습적 방법에 비해 정확성이 현저히 낮고, 혈당 측정값의 정확성에 대한 보정이 어렵다는 단점이 있었다.

이러한 문제들을 해결하기 위해, 대한민국 공개특허 제10-2011-0083606호는 시간 간격(Δt) 내에 사람의 혈액 내 포도당 레벨의 변동(ΔG)을 예측하는 비침투적 방법으로서, 근육 섬유의 방향과 평행하게 배열된 근육 섬유를 포함하는 소프트 조직의 부분 위에 사람의 피부와 접촉하게 제1 4극 전극 디바이스를 배치하는 단계; 근육 섬유의 방향과 횡방향으로 배열된 소프트 조직의 부분 위에 사람의 피부와 접촉하게 제2 4극 전극 디바이스를 배치하는 단계; 시간 간격(Δt) 동안, 저주파수로 근육 섬유의 방향과 평행하게 상기 조직의 전도도 값(C∥,LF)의 상대적 변동(ΔC∥,LF / C∥,LF)을 제1 4극 전극 디바이스로 측정하고, 상기 저주파수로 근육 섬유의 방향과 횡방향으로 상기 조직의 전도도 값(C⊥,LF)의 상대적 변동(ΔC⊥,LF / C⊥,LF)을 제2 4극 전극 디바이스를 측정하는 단계; 포도당 레벨의 변동(ΔG)을 ΔC∥,LF / C∥,LF ΔC⊥,LF / C⊥,LF 이면 0.0 로 예측하는 것을 특징으로 하는 혈액 내 포도당 레벨의 변동을 예측하는 비침투적 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 비침투적 방법은 피부의 온도 및 조건에 따라 오차 범위가 너무 넓기 때문에 혈당 측정값의 정확성이 현저하게 낮다는 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 공개특허 특2003-0047971호는 인체에 존재하는 생화학물질의 농도를 피부조직을 통해 추출하고 측정하는 바이오센서에 있어서, (1)생화학물질의 추출을 위하여 한 쌍으로 이루어진 추출전극 (2)인체의 피부조직과 접합성이 있으며, 생화학물질과 반응하여 전기적 신호를 발생시키는 물질로 전환시키는 효소를 함유하고 있는 하이드로겔 (3)추출된 물질 또는 추출된 물질이 변환된 물질의 양을 전기량으로 바꿔주는 측정전극용 3상 전극계(이는 반드시 작업전극, 상대전극 그리고 기준전극을 포함한다.)이며, 이들 전극들과 함께 하이드로겔로서 Metacrylate계의 고분자에 글루코스산화효소를 함께 중합하여 사용했을 경우, 인체에 1.0mA x min의 전류를 인가하여 글루코스를 추출하여 일정전위기로 분석하면 분석 개시 40초 후 0∼200nA의 전류차 값을 갖는 것을 특징으로 하는 바이오센서를 개시하고 있다. 그러나, 상기 바이오센서는 혈당 측정 시간이 길기 때문에 상용화하기 어렵다는 문제점이 있었다.

KR 2011-0083606 A KR 2003-0047971 A

본 발명의 목적은 혈당 측정시 침습적 방식에 의한 채혈이 필요하지 아니한 무채혈 혈당측정방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 보정에 의해 혈당량의 정확성을 향상시킬 수 있는 무채혈 혈당측정방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 무채혈 혈당측정방법은, 피부에 양극과 음극의 전극을 포함하는 패치를 부착하고, 상기 전극에 전류를 투입하여 피부 내부의 조직액을 삼투압에 의해 피부 표면으로 유출시키는 단계(S10); 상기 피부 표면으로 유출된 조직액의 임피던스를 측정하는 단계(S20); 및 상기 측정된 임피던스로부터 조직액의 제1 혈당량을 측정하는 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 무채혈 혈당측정방법은, 상기 제1 혈당량의 수치를 채취한 혈액으로부터 측정된 제2 혈당량의 수치와 동일하게 보정하는 단계(S40);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 S40 단계는 제1 혈당량의 수치가 제2 혈당량의 수치보다 클 경우 제1 혈당량의 측정값에 감소된 보정치를 적용하는 것을 특징으로 한다.

상기 S40 단계는 제1 혈당량의 수치가 제2 혈당량의 수치보다 작을 경우 제1 혈당량의 측정값에 증가된 보정치를 적용하는 것을 특징으로 한다.

상기 무채혈 혈당측정방법은 S30 및 S40 단계가 n회 반복 수행됨에 따라 제2 혈당량에 대한 제1 혈당량의 정확도가 향상되는 진화알고리즘을 적용하는 단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 혈당 측정시 침습적 방식에 의한 채혈이 필요하지 아니하고, 보정에 의해 혈당량의 정확성을 향상시킬 수 있는 무채혈 혈당측정방법을 제공하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무채혈 혈당측정방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무채혈 혈당측정방법의 원리를 개략적으로 나타낸 설명도이다.

본 발명의 상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 기술되는 것은 아니고, 본 발명의 범위는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무채혈 혈당측정방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무채혈 혈당측정방법은, 피부에 양극과 음극의 전극을 포함하는 패치를 부착하고, 상기 전극에 전류를 투입하여 피부 내부의 조직액을 삼투압에 의해 피부 표면으로 유출시키는 S10 단계; 상기 피부 표면으로 유출된 조직액의 임피던스를 측정하는 S20 단계; 및 상기 측정된 임피던스로부터 조직액의 제1 혈당량을 측정하는 S30 단계를 포함하여 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 무채혈 혈당측정방법의 원리를 개략적으로 나타낸 설명도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무채혈 혈당측정방법은 무채혈 혈당측정기의 패치(110), 전원공급장치(120) 및 센서(130)에 의해 측정될 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 무채혈 혈당측정방법은, 피부에 양극과 음극의 전극을 포함하는 패치(110)를 부착하고, 상기 전극에 전원공급기(120)로 전류를 투입하여 피부 내부의 조직액을 삼투압에 의해 피부 표면으로 유출시키는 S10 단계를 수행한다. 그 후, 센서(130)를 이용하여 상기 피부 표면으로 유출된 조직액의 임피던스를 측정하는 S20 단계를 거친다.

여기서, 피부의 표면에 부착된 패치(110)의 양극 및 음극으로 이루어진 전극에 전원공급부(120)가 전류를 투입하면, 피하의 용액 중 Cl^-이온(Chloride ion)은 양극으로 이동하고, Na⁺이온(Sodium ion)은 음극으로 이동하게 된다. 이 과정에서 혈당과 같이 무전하 물질도 이온과 같이 이동하고, 결과적으로 삼투압 원리에 의해 혈당은 피하의 조직액과 함께 피부 표면으로 유출된다. 유출된 조직액은 코일(L), 콘덴서(C) 및 저항(R)을 포함하는 센서(130)에 의해 임피던스를 측정하는 것에 의해 조직액의 혈당량을 측정할 수 있다. 여기서, L은 외부 코일의 인덕턴스(Inductance)이고, C는 센서의 전기용량(Capacitance)이며, R은 조직액의 평균 저항이다.

S20 단계 이후에, 측정된 임피던스로부터 조직액의 제1 혈당량을 측정하는 S30 단계를 수행한다. S30 단계에 의해 채혈없이 조직액의 임피던스 측정만으로 혈당량 측정이 가능하다.

그러나, 제1 혈당량은 채혈 방식의 혈당 측정에 비해 정확성이 낮을 수 있기 때문에 본 발명의 무채혈 혈당측정방법은 제1 혈당량의 정확성 제고를 위해 제1 혈당량의 수치를 채취한 혈액으로부터 측정된 제2 혈당량의 수치와 동일하게 보정하는 S40 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다. S40 단계는 본 발명의 무채혈 혈당측정방법의 구현을 가능하게 하는 무채혈 혈당측정기의 제작 과정 또는 레퍼런스와 많은 차이점을 가지는 환자의 조건의 경우 유용하게 사용될 수 있다.

구체적으로, S40 단계는 제1 혈당량의 수치가 제2 혈당량의 수치보다 클 경우 제1 혈당량의 측정값에 감소된 보정치를 적용하거나 제1 혈당량의 수치가 제2 혈당량의 수치보다 작을 경우 제1 혈당량의 측정값에 증가된 보정치를 적용하는 방식으로 구체화될 수 있다.

또한, 본 발명의 무채혈 혈당측정방법은 S30 및 S40 단계가 n회 반복 수행됨에 따라 제2 혈당량에 대한 제1 혈당량의 정확도가 향상되는 진화알고리즘(Evolutionary algorithm)을 적용하는 S50 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다. 진화알고리즘은 데이터가 증가할수록 보정치와 관련한 분산(Variance)의 수치를 감소시켜 정확도를 향상시키는 과정으로 프로그래밍될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

110: 패치
120: 전원공급부
130: 센서

Claims (6)

1. 혈당 측정기에 있어서,
   피부에 접촉되며, 양극 전극 및 음극 전극을 포함하는 패치;
   상기 패치에 포함된 상기 양극 전극 및 상기 음극 전극을 통하여 전류를 공급하는 전원 공급부;
   상기 공급된 전류에 의하여 삼투압에 의하여 상기 피부의 내부의 조직액이 상기 피부의 표면에 유출되고, 상기 유출된 조직액의 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 및
   상기 측정된 임피던스를 이용하여 제1 혈당량을 측정하는 제1 혈당 측정부
   를 포함하는 혈당 측정기.
2. 제1항에 있어서,
   채취한 혈액을 이용하여 제2 혈당량을 측정하는 제2 혈당 측정부
   를 더 포함하고,
   상기 제1 혈당 측정부는,
   상기 제2 혈당량의 값을 이용하여 상기 제1 혈당량의 값을 보정하는
   혈당 측정기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 혈당 측정부는,
   상기 제1 혈당량의 값과 상기 제2 혈당량의 값에 기초하여 상기 유출된 조직액의 임피던스에 기초하여 상기 제1 혈당량을 측정하는 로직을 수정하는
   혈당 측정기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 혈당 측정부는,
   상기 제1 혈당량의 값이 상기 제2 혈당량의 값보다 클 경우 상기 제1 혈당량의 측정값에 감소된 보정치를 적용하고, 상기 제1 혈당량의 값이 상기 제2 혈당량의 값보다 작을 경우 상기 제1 혈당량의 측정값에 증가된 보정치를 적용하는
   혈당 측정기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 로직은,
   상기 로직의 수정이 반복될수록 상기 제2 혈당량에 대한 상기 제1 혈당량의 정확도가 향상되는 진화알고리즘인
   혈당 측정기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 임피던스 측정부는,
   코일, 콘덴서 및 저항을 구비하는 센서를
   포함하는 혈당 측정기.
   
   

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