KR20180052975A - 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 이온화된 무기용액 및 유기용액의 분석이 가능하며 화학적 조성액 분석이 가능하고, 3가지 분석(전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석)을 동시에 할 수 있다는 장점이 있다.
Description
본 발명은 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 이온화된 무기용액 및 유기용액의 분석이 가능하며 화학적 조성액 분석이 가능토록 하는 기술에 대한 것이다.
산업 발달에 따라 대부분의 국가들이 고령화 시대에 접어들게 되었다. 이에 따라 질 높은 의료서비스에 대한 요구가 절실이 요구되는 바이다.
의료 환경에서 진료의 질을 높이기 위해서는 치료 과정에서 발생할 수 있는 다양한 리스크(risk)를 최소화하는 위험관리(risk management)가 필요하며, 이를 실현하기 위해 질병의 예방과 조기진단이 중요하다.
즉, 질 높은 의료서비스에 대한 수요는 의료산업의 중점이 치료 위주(curative health care)에서 예방 위주(preventive health care)로 변화하게 되는 동력으로 작용할 것으로 예상된다.
전 세계 헬스케어 산업 중 예방, 진단, 관리 관련 산업의 비중이 2010년 기준 32%에서 2020년 기준 43%로 급속하게 증가할 것으로 예상됨에 따라, 일상생활에서 질병을 자가진단할 수 있는 기기의 개발은 예방 중점 의료 산업의 패러다임과 결부된다.
체액 내 존재하는 다양한 전해질, 대사물질, 단백질 바이오마커 등을 정량적으로 분석하여 일상생활 중 피검자(환자)의 생체 상태를 정확하게 확인할 수 있다면, 질병의 조기진단 및 예방뿐만 아니라, 질병 발병 후 사후관리 등의 과정에도 임상적으로 유의미한 데이터를 제공할 수 있다.
현재 상용화되는 자가진단 검사기기는 소변 검사용 시험지(urine test strip)와 혈당계 등이 있으나 측정 농도범위가 ppm단위로 한계가 있다. 또, 이러한 자가진단 검사기기는 형태와 구성에 따라 정성적 검사가 가능하고, 일부 질병에 대한 확인 인자로서의 역할을 할 수 있지만 질병 등에 대한 진단용으로는 부적합하다. 더불어 측정 기법이 정성적인 분석이기에 지속적인 상시 모니터링의 의미도 퇴색된다.
따라서 pM까지 정량적으로 측정 할 수 있는 자가진단 및 모니터링 기기가 요구되고, 즉시 검사가 어려운 상황에서도 검사할 수 있는 현장현시검사(POCT: point-of-care testing)가 절실히 요구되고 있다.
즉, 대사물질(metabolite)이나 전해질에 대한 보다 정확한 분석(정량 내지 준 정량)이 가능하다면 현재 상용화된 소변 자가진단기기보다 질병의 진단에 도움을 줄 수 있다. 그러나 체액으로 검출할 수 있는 인자와 항목은 다양하나, 현재 상용화된 자가진단기기로의 분석은 불가능한 항목이 많다.
체액 내에 질병의 진단을 가능하게 하는 단백질 바이오마커의 존재는 널리 알려져 있으며, 실제로 체액을 활용한 ELISA(enzyme-linked immunosorbentassay) 키트도 개발된 바 있다.
단백질 바이오마커는 단순히 질병의 진단을 지원할 수 있는 부가적인 정보가 아니라 실질적으로 질병진단을 가능하게 하며, 중증 질병의 진단을 검사하는 방법들에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 하나의 시스템으로 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템은, 센서 장착부; 상기 센서 장착부에 장착되는 센서부; 및 상기 센서 장착부에 장착된 센서부를 인식하고, 상기 장착된 센서부에 따른 분석 프로그램이 자동 실행되며, 상기 센서부의 측정 데이터를 분석하여 출력 처리하는 제어부;를 포함한다.
여기서, 상기 센서 장착부에 장착되는 센서부는 전기화학 분석센서, 전기적화학발광 분석센서, 또는 흡광분석센서 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템은, 이온화된 무기용액 및 유기용액의 분석이 가능하며 화학적 조성액 분석이 가능하다. 본 발명은 장비내에서 3가지 분석(전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석)을 동시에 할 수 있다는 장점이 있는데, 센서부의 독창적인 특징에 의해 구현이 가능하다.
한편, 본 발명은 의료기기 개발에 필요성을 초점을 두고 있으나, 이온화된 무기용액 분석이 가능하며 화학적 조성액 분석 장비로도 활용이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 생체화합물 측정용 ELC 바이오 센서 및 제어 장비 개발에 의해 신규 시장 진입이 가능하고 이를 통한 매출 증대가 기대된다.
도1 내지 도13은 본 발명의 실시예에 따른 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템을 설명하기 위한 도면.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.
도1 내지 도13은 본 발명의 실시예에 따른 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 시스템은 센서 장착부, 상기 센서 장착부에 장착되는 센서부 및 상기 센서 장착부에 장착된 센서부를 인식하고, 상기 장착된 센서부에 따른 분석 프로그램이 자동 실행되며, 상기 센서부의 측정 데이터를 분석하여 출력 처리하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 센서 장착부에 장착되는 센서부는 전기화학 분석센서, 전기적화학발광 분석센서, 또는 흡광분석센서 중 어느 하나일 수 있다.
도1 내지 도13에 도시된 바와 같이 본 발명의 기술개발 내용을 정리하면 다음과 같다.
ECL 바이오센서 측정을 위한 전극 센서 개발 시 발광 및 데이터 취합을 위한 센서 기구 설계, ECL 빛의 양을 측정할 수 있는 수광 센서 측정 모듈 개발, 바이오 센서 구조 및 회로 구현 상에서의 정밀 데이터 추출 H/W 개발, 상부 데이터 취합 및 유의미한 데이터 선정 및 모니터링 S/W 프로그램 구현이다.
체외진단기기 시장은 태동 단계에 있으며, 최근 질병 스크리닝과 치료 모니터용으로 새로운 검사방법 도입이 요구되고 있다.
현재 세계 체외진단기기 시장의 성장률은 연 평균 7.3%, 그 중 POCT 시장의 성장률은 연 평균 8.4%로 예측되는 고성장 분야임이다.
전체 의료 산업 중 헬스 IT 분야(약 8% 성장)와 함께 제일 빠르게 발전하고 있는 분야이며, 본 개발에서 추진하는 라이프 레코더 POCT 모니터링 기기는 고성장 분야로 발전 중이다.
본 발명의 완성을 위한 기술개발 내용을 더욱 구체적으로 정리하면 다음과 같다.
- ECL 바이오센서 측정을 위한 전극 센서 개발 시 발광 및 데이터 취합을 위한 센서 기구 설계
- ECL 센서 성능 구현을 위한 전극 선정
- ECL 센서 데이터 추출을 위한 전압 공급 장치 회로 구성
- ECL 센서 데이터 추출을 용이하게 하기 위한 수광 센서 및 관련 회로 설계
- ECL 센서 측정 용이성을 확보하기 위한 기구 구조물 설계
- 외란 및 다양한 데이터 오차를 감소시킬 수 있는 센서 설계
- ECL 빛의 양을 측정할 수 있는 수광센서 측정 모듈 개발
- 화합물 농도 측정을 위한 광센서 기반의 센서 모듈 개발
- 수신 광센서의 외부 신호 잡음 발생 제거를 위한 회로 설계
- 수신 광센서의 외부 신호 잡음 발생 제거를 위한 센서 최소형 회로 설계
- 수신된 값을 이용한 데이터 추정
- 센서 구조 및 회로 구현 상에서의 정밀 데이터 추출 H/W 개발
- 기본적인 센서 및 환경 설정이 가능한 인디케이터 H/W 개발
- 화합물 농도에 대한 정확한 데이터 추정 알고리즘 및 F/W 개발
- 상부 데이터 취합 및 유의미한 데이터 선정 및 모니터링 S/W 프로그램 구현
- 프로세서 이용한 데이터 분석시스템 설계
- 사용자 최적화 UI 인터페이스 디자인 및 설계
앞서 설명한 기술개발을 통해 도출될 수 있는 최종 목표물은 다음과 같다.
- 센서 측정을 위한 전극 센서 개발시 발광 및 데이터 취합을 위한 센서 기구 설계
- ECL 빛의 양을 측정할 수 있는 수광 센서 측정 모듈 개발
- 센서 구조 및 회로 구현 상에서의 정밀 데이터 추출 H/W 개발
- 데이터 취합 / 유의미한 데이터 선정 및 모니터링 S/W 프로그램 구현
한편, 도4 및 도5는 단일 센서 모델을 나타낸 것이며, 도6은 듀얼 센서 모델을 나타낸 것이다. 그리고 도7 및 도8은 센서 구성안을 나타낸 것이고, 도9는 다양한 분석을 가능하게 하는 센서 구조를 나타낸 것이다. 또한 도10은 본 발명에 따른 센서 교환의 특징을 설명하기 위한 도면이고, 도11은 본 발명에 따른 센서 ID를 설명하기 위한 도면이다.
한편 본 발명에서는 측정방법의 간소화를 통해 전체 전원을 켜면 도12에 도시된 바와 같이 측정 프로그램이 자동 실행된다. 이후 측정할 센서를 장착하면, 센서가 자동으로 인식되어 전기화학 분석, 또는 전기적화확발광 분석, 또는 흡광분석 프로그램이 자동 전환된다. 이후 측정할 용액을 용기에 담고 측정 뚜껑을 닫은 후, 프로그램에서 측정 스타트 버튼을 누르면 도13과 같이 최종 데이터 값이 출력되어 확인할 수 있다.
데이터는 최종 리포팅 SD카드에 저장되거나 프린터로 출력될 수도 있다. 도13의 예시를 참조하면 적색 라인은 전압의 출력크기, 청색은 빛의 수신 크기, 황색은 전류의 출력크기를 나타낸 것이다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도1 내지 도13은 본 발명의 실시예에 따른 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템을 설명하기 위한 도면.
Claims (2)
- 센서 장착부;
상기 센서 장착부에 장착되는 센서부; 및
상기 센서 장착부에 장착된 센서부를 인식하고, 상기 장착된 센서부에 따른 분석 프로그램이 자동 실행되며, 상기 센서부의 측정 데이터를 분석하여 출력 처리하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 센서 장착부에 장착되는 센서부는 전기화학 분석센서, 전기적화학발광 분석센서, 또는 흡광분석센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 물질의 전기화학 분석, 전기적화학발광 분석, 흡광분석이 동시에 가능한 센서 및 이를 이용한 물질 분석 시스템.
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