KR20180067853A - ATP(Adenosine TriPhosphate) 기반 혈당계 - Google Patents

Abstract

ATP 기반 혈당계가 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계는, 체내에 삽입되어, 혈당을 측정하는 혈당 측정 모듈 및 체내에 삽입되어, 체내 물질을 기반으로 전기 에너지를 생산하고, 상기 생산된 전기 에너지를 상기 혈당 측정 모듈에 공급하는 생체 배터리 모듈을 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

ATP(Adenosine TriPhosphate) 기반 혈당계{Blood Sugar Detector Charging based on ATP}

본 발명은 ATP(Adenosine TriPhosphate) 기반 혈당계에 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 체내에 삽입되는 혈당계를 제공하되, 체내의 ATP를 혈당계를 구동시키는 전기 에너지원으로 활용하는 혈당계에 관련된 것이다.

대표적인 성인병에 해당하는 당뇨병은 현재 전체 인구의 5% 정도 비율로 발병하고 있으며, 발병율이 점차 증가하고 있는 추세이다. 특히 당뇨병은 한번 발명하면 완치가 되지 않는 만성질환의 특성을 가지고 있기 때문에 자기 관리가 절대적으로 필요한 질환이라 할 수 있다.

이 때, 자기 관리란 매일 음식물 섭취, 활동 정도, 약물 또는 인슐린 요법에 따라 변화하는 혈당을 당뇨병 환자 스스로 혈당기를 이용하여 하루 수회 손끝에서 채혈한 혈액으로 혈당을 측정하고 이를 관리하는 것을 말한다.

채혈을 통한 혈당 측정 방법을 침습적 혈당 측정이라 하며, 침습적 혈당 측정은 당산화효소를 스트립 끝에 발라 효소 반응을 통해 혈당을 측정한다. 즉, 손가락 등에서 혈액을 채취하여 효소가 고정된 스트립에 접촉시키면 혈중 글루코스가 효소와 반응하는 방식이라 할 수 있다.

그러나, 침습적 혈당 측정 방법은 채혈 과정이 절대적으로 필요하다는 점, 채혈 부위가 변경된다는 점, 채혈 방식의 숙련도에 따라 혈당 측정치가 완전히 무관하기 어렵다는 점에서 단점을 가지고 있다. 그리고 근본적으로, 혈중 글루코스 농도의 변화를 비 연속적인 측정으로 정확하게 측정하는 데는 큰 어려움이 있다. 또한 수면 시간에는 혈당 측정이 극히 어렵다는 단점도 있다.

이에 최근에는 침습식 혈당 센서에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 침습식 혈당 센서는 센서의 배터리 용량의 한계로 인하여 제한된 수명을 가질 수 밖에 없었다.

이에 본 발명자들은 침습식 혈당계를 제공하되, 한 번 체내에 삽입하면 배터리 교체 없이도 영구적으로 구동할 수 있는 혈당계를 발명하게 되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 체내 침습형 혈당계를 제공하되, 체내 ATP를 동력으로 활용하는 혈당계를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 체내 혈당이 높은 경우 혈당을 강제 소모시키는 혈당계를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 ATP 기반의 혈당계를 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계는, 체내에 삽입되어, 혈당을 측정하는 혈당 측정 모듈 및 체내에 삽입되어, 체내 물질을 기반으로 전기 에너지를 생산하고, 상기 생산된 전기 에너지를 상기 혈당 측정 모듈에 공급하는 생체 배터리 모듈을 포함하여 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 생체 배터리 모듈은, 효소가 형성된 애노드 전극, 전해질 및 캐소드 전극을 포함하되, 상기 체내 물질이 글루코스(glucose) 및 ATP인 경우, 상기 효소는 글루코스 6-포스포에트 디히드로게나제일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 애노드 전극은 상기 효소를 통하여 NADH를 생성하고, 상기 생성된 NADH를 산화시켜 상기 전기 에너지를 생산할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 체내 물질이 ATP를 포함하는 경우, 상기 혈당 측정 모듈은, 단위 시간 당 상기 체내 물질로부터 생성되는 전기 에너지의 양을 기준으로 체내 혈당량을 측정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 혈당 측정 모듈은, 임피던스(impedance)의 차이에 기반하여 혈당량을 측정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 혈당 측정 모듈 및 상기 생체 배터리 모듈 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 측정된 체내 혈당량이 기준치 이상인 경우, 상기 전기 에너지 생산량을 강제 지속시켜 체내 혈당량을 감소시킬 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 혈당 측정 모듈 및 상기 생체 배터리 모듈 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 생체 배터리 모듈에 저장된 전기 에너지량에 근거하여 상기 혈당 측정 방식을 변경시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계는, 체내에 삽입되어, 혈당을 측정하는 혈당 측정 모듈 및 체내에 삽입되어, 상기 혈당 측정 모듈에 전기 에너지를 공급하되, 체내 물질을 기반으로 전기 에너지를 생산, 저장 및 상기 혈당 측정 모듈에 공급하는 생체 배터리 모듈을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 체내 물질을 기반으로 자가 충전할 수 있으므로 체내 삽입형 혈당계의 사용 편의성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 사용 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 블록도를 도시한다.
도 3은 ATP와 ADP의 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 에너지 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 다른 구동 예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 모양은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반의 혈당계(이하 혈당계)는 체내에 삽입되어 체내의 혈당을 측정할 수 있다. 이 때, 혈당계는 체내 물질 예를 들어, 체내의 에너지 저장 단위체인 ATP를 에너지원으로 할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계는 한 번 체내에 삽입되면, 별도로 배터리를 교체할 필요 없이 영구적으로 혈당을 측정할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 사용 환경을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 블록도를 도시한다.

ATP 기반의 혈당계 환경

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계(100)는 신체의 일부분에 삽입 마련될 수 있다. 혈당계(100)는 체내 삽입 위치는 다양할 수 있다. ATP는 세포 속의 미토콘드리아에서 생성되고, 특히 근육세포에서 활발하게 생성될 수 있다 따라서, 혈당계(100)는 근육 부위에 삽입 마련될 수 있다. 또한, ATP는 혈관을 따라 이동할 수 있다. 따라서, 혈당계(100)는 혈류가 통하면서 삽입 시술이 용이하고, 신체 움직임에 영향을 미치지 않는 위치에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 혈당계(100)는 손등 부위, 팔 안쪽에 삽입될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계(100)는 외부 전자기기(300)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 상기 혈당계(100)는 외부 전자기기(300)로부터 명령(command), 예를 들어, 혈당계 제어 명령을 수신하고 그에 따라 동작할 수 있다. 또한, 상기 혈당계(100)는 혈당 측정 결과를 상기 외부 전자기기(300)로 제공할 수 있다. 또한, 상기 혈당계(100)는 상기 혈당계(100)의 동작 상태(operation status) 예를 들어, 오류 발생 상태 등에 대한 정보를 상기 외부 전자기기(300)로 전송할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계(100)를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

ATP 기반의 혈당계(100)

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계(100)는 혈당 측정 모듈(110), 생체 배터리 모듈(120), 통신부(140) 및 제어부(150) 중 적어도 하나의 구성을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 혈당 측정 모듈(110) 및 상기 생체 배터리 모듈(120)은 별개의 구성일 수도 있으나, 경우에 따라서, 상기 혈당 측정 모듈(110) 및 상기 생체 배터리 모듈(120)은 일체로 구성될 수 있다.

혈당 측정 모듈(110)

상기 혈당 측정 모듈(110)은 체내의 혈당을 측정하기 위한 센서 기능을 수행하는 것으로, 다양한 방식으로 혈당을 측정할 수 있다.

예를 들어, 상기 혈당 측정 모듈(110)은 임피던스 차이를 기반으로 혈당을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로, 혈당의 아주 작은 농도 변화는 적혈구 세포 내 sodium　이온의 감소와 potassium 이온 증가를 초래하며 세포막의　반응을 유도한다. 이러한 혈액과 조직세포간의 특수한 반응은 혈당에 의해 변하기 때문에 세포막을 사이에 둔 전해질　평형이 변하며 결국 막 투과성과 전도성, 접합 분극의 변화를 초래한다(맥스웰-와그너 효과). 즉 혈당의 변화는 피부와 피하조직의 유전체 특성을 변화시키고 임피던스로 측정 가능한 유전체 스펙트럼의 변화를 가져온다. 혈당 자체는 MHz주파수대에 존재하는 유전체 스펙트럼에 영향을 미치진 않지만, 대신 임피던스 분광학을 이용하여 상기 일련의 변화를　혈당 수치로 전환할 수 있는 것이다.

다른 예를 들어, 상기 혈당 측정 모듈(110)은 상기 혈당 측정 모듈(110) 주위의 조직액을 통하여 혈당을 측정할 수 있다.

또 다른 예를 들어, 상기 혈당 측정 모듈(110)은 ATP로부터 생성되는 전기 에너지의 양을 기준으로 혈당을 측정할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 혈당 측정 모듈(110)은 단위 시간 당 ATP로부터 생성되는 전기 에너지의 양을 기준으로 혈당을 측정할 수 있다. 이 경우, 상기 혈당 측정 모듈(110)은 후술할 생체 배터리 모듈(120)과 일체로 이루어질 수 있다.

생체 배터리 모듈(120)

상기 생체 배터리 모듈(120)은 체내에 삽입되어 상기 혈당 측정 모듈(110)에 전기 에너지를 공급할 수 있다. 이를 위하여, 상기 생체 배터리 모듈(120)은 체내 ATP를 기반으로 전기 에너지를 생산, 저장 및 혈당 측정 모듈(110)로 공급할 수 있다. 상기 생체 배터리 모듈(120)에 대한 상세한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.

통신부(140)

상기 통신부(140)는 상기 외부 전자기기(300)와 통신하는 기능을 수행할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 통신부(140)는 상기 혈당계(100) 동작 상태에 대한 정보 및/또는 혈당 측정 결과에 대한 정보를 상기 외부 전자기기(300)로 전송할 수 있다. 또한 상기 통신부(140)는 상기 외부 전자기기(300)로부터 신호 예를 들어 명령 신호를 수신할 수 있다. 상기 통신부(140)는 수신한 명령 신호를 후술할 제어부(150)로 제공할 수 있다. 상기 통신부(140)는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(UltraWideband), ZigBee 중 적어도 하나의 모듈로 이루어질 수 있다.

제어부(150)

상기 제어부(150)는 상기 혈당계(100)를 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(150)는 상기 혈당 측정 모듈(110)을 통하여 주기적/비주기적으로 혈당을 측정할 수 있다. 상기 제어부(150)는 혈당 측정 결과를 시간 단위로 데이터베이스화하여 저장할 수 있다. 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)을 통하여 필요한 전기 에너지를 공급받을 수 있다. 또한, 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)이 전기 에너지를 생산 및 저장하도록 명령을 내릴 수 있고, 저장된 전기 에너지를 혈당 측정 모듈(110) 및/또는 통신부(140)로 공급하도록 명령을 내릴 수 있다.

상기 제어부(150)는 하드웨어적으로 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

메모리부(152)

메모리부(152)는 제어부(150)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 혈당 측정 결과를 데이터베이스로 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리부(152)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ReadOnly Memory, ROM),EEPROM(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory), PROM(Programmable ReadOnly Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.

이상 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계(100)의 각 구성을 전반적으로 설명하였다. 이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 생체 배터리 모듈(120)에 대하여 상술하기로 한다.

도 3은 ATP와 ADP의 변환을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 에너지 모듈을 설명하기 위한 도면이다.

생체 배터리 모듈(120) 상세 설명

상기 생체 배터리 모듈(120)은 체내의 ATP(아데노신 삼인산)를 에너지원(energy source)로 활용할 수 있다. ATP에 대한 상세한 설명을 위하여 도 3을 참조하면, ATP는 구조적으로 아데닌과 리보스에 3개의 인산이 결합한 화합물로 정의될 수 있다. 이 때, 인산과 인산은 고 에너지 인산 결합으로 이루어질 수 있다. ATP는 ADP(아데노신 이인산)와 무기 인산으로 분해될 때 고 에너지 인산 결합이 끊어지면서 에너지를 방출할 수 있다.

이하 도 4를 참조하여 상기 생체 배터리 모듈(120)을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 상기 생체 배터리 모듈(120)은 캐소드(122), 애노드(124), 효소(126) 및 전해질(128) 중 적어도 하나의 구성으로 이루어질 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 설명하기로 한다.

상기 애노드(124)에서 연료가 산화함에 따라 전자가 발생할 수 있다. 상기 애노드(124)에서 발생한 전자는 외부 경로를 따라 캐소드(122)로 제공될 수 있다. 또한 상기 애노드(124)에서 생성된 양성자는 전해질(128)을 통하여 캐소드(122)로 이동할 수 있다.

이를 위하여, 상기 효소(126)는 상기 애노드(124)에 마련되어, 체내 물질로부터 양성자 및 전자를 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 효소(126)는 헥소키나아제를 포함할 수 있다. 상기 효소(126)는 예를 들어, 글루코스 6-포스페이트 디히드로게나제(G6PDH)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 효소(126)는 비타민 K3, 벤질 비올로겐 중 적어도 하나의 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 효소(126)를 이루는 물질의 구체적인 기능에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 전해질(128)은 상기 애노드(124)로부터 생성된 양성자가 상기 캐소드(122)로 전달되도록 이동 경로를 제공할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 혈액이 Y 축 방향으로 흐르는 상태에서 캐소드(122) 및 애노드(126)도 이와 평행하도록 Y 축 방향으로 제공될 수 있다. 상기 캐소드(122) 및 애노드(126)의 전극 방향은 이와 달리 다른 방향일 수 있음은 물론이다.

상기 애노드(126)에 혈액 중 전기 에너지 생성을 위한 체내 물질이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 애노드(126)로 글루코스와 ATP가 제공될 수 있다. 이 때, 상기 애노드(126)에 마련된 효소(126) 중 헥소키나제는 상기 글루코스와 ATP를 G6P(클루코스 6-포스페이트)와 ADP로 변환할 수 있다. 이어서, 상기 효소(126) 중 글루코스 6-포스페이트 디히드로게나제(G6PDH)는 G6P(클루코스 6-포스페이트)를 NADH와 수소 양성자로 변환할 수 있다. 이어서, 상기 효소(126) 중 비타민 K3 또는 벤질 비올로겐은 NADH를 NADH+와 e-로 변환할 수 있다. 이로써, 상기 애노드(126)에서는 상기 효소(126)에 의해, 체내 물질로부터 양성자와 전자가 생성될 수 있는 것이다.

이와 같은 방법으로 상기 생체 배터리 모듈(126)은 체내 물질로부터 전기 에너지를 생산하고, 저장할 수 있다. 한편, 상기 생체 배터리 모듈(126)은 상기 애노드(124)로 제공되는 체내 물질의 양을 제어하기 위하여 블로킹막(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 생체 배터리 모듈의 동작 방법 즉, 활용하는 체내 물질, 체내 물질을 위한 효소는 이에 한정되는 것은 아니며, 이와 다르게 적용될 수 있음은 물론이다.

이상 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체 배터리 모듈(120)을 설명하였다. 이하 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 에에 따른 혈당계(100)의 구동 방법을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 구동 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하여 설명할 구동 예에 따르면, 혈당 수치에 따라서, ATP 소모를 가변적으로 제어할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 구동 예는, 생체 배터리 모듈을 통한 전기 에너지 생산 단계(S110), 전기 에너지 생산량이 미리 정해진 기준을 초과하는지 판단하는 단계(S120) 및 생체 배터리 모듈을 통한 전기 에너지 생산을 지속하는 단계(S130) 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 상술하기로 한다.

단계 S110에서, 생체 배터리 모듈을 통한 전기 에너지 생산이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)을 통하여 전기 에너지 생산을 명령할 수 있다. 상기 제어부(150)의 명령은 상기 제어부(150)의 알고리즘에 따른 것이거나 상기 외부 전기기(300)를 통하여 획득된 명령일 수 있다. 이에 따라, 상기 생체 배터리 모듈(120)은 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, ATP에 기반하여 전기 에너지를 생산할 수 있다.

단계 S120에서, 전기 에너지 생산량이 미리 정해진 기준을 초과하는지 판단될 수 있다. 이는, 전기 에너지가 글루코스 및 ATP를 기반으로 생산되는 것이므로, 전기 에너지 생산량이 혈당량과 밀접한 관련이 있다는 것을 활용하기 위함이다.

이를 위하여, 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)로부터 생산되는 전기 에너지를 단위 시간당 전류 및/또는 전압으로 상기 메모리부(152)에 저장할 수 있다. 상기 제어부(150)는 단위 시간당 생산되는 전류 및/또는 전압의 크기가 미리 정해진 기준을 초과하였는지를 판단할 수 있다. 상기 미리 정해진 기준이라 함은, 의료 전문가, 다이어트 전문가 등이 설정한 기준 값일 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 기준은 시간 또는 식사 전/후와 같은 이벤트를 기준으로 허용된 혈당량에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, 식사 전의 허용된 혈당량이 A1인 경우, 상기 미리 정해진 기준은 A1에 대응하는 A1?일 수 있다. 동일한 방식으로 식사 후의 허용된 혈당량이 A2인 경우, 상기 미리 정해진 기준은 A2에 대응하는 A2?일 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)을 통하여 생산되는 전기 에너지가 미리 정해진 기준을 초과하는지 판단할 수 있다. 만약, 단위 시간당 생산되는 전기 에너지 전류 및/또는 전압이 미리 정해진 기준을 초과하는 경우, 혈당이 정상 범위보다 높다는 것을 의미할 수 있는 것이다. 보다 구체적으로 식사 전 허용된 혈당량 A1인데 반해, 단위 시간당 생산되는 전기 에너지 전류 및/또는 전압이 A1?를 초과하는 경우, 혈당이 정상 범위보다 높다는 것을 의미할 수 있다. 또한, 식사 후 허용된 혈당량 A2인데 반해, 단위 시간당 생산되는 전기 에너지 전류 및/또는 전압이 A2?를 초과하는 경우, 혈당이 정상 범위보다 높다는 것을 의미할 수 있다.

단계 S130에서 생체 배터리 모듈을 통한 전기 에너지 생산이 지속될 수 있다. 상기 제어부(150)는 단계 S120의 판단 결과, 전기 에너지 생산량이 미리 정해진 기준을 초과하는 경우, 상기 생체 배터리 모듈(130)을 통하여 전기 에너지 생산을 지속할 수 있다. 이를 통하여, 혈중 클루코스 및 ATP 양을 줄임으로써, 고혈압에 의한 위험을 해소할 수 있다. 또한, 강제적으로 혈당을 소모시켜 체중 조절 등 다이어트에 활용될 수 있음은 물론이다. 이 경우, 단순히 혈당을 소모시키는 경우 저혈당의 위험이 발생할 수 있지만, 혈중 혈당량에 기반하여 혈당을 소모시키는 경우 급작스러운 건강상 위험을 해소하면서도 건강을 증진시킬 수 있다는 점에서 현저한 의미가 있다. 또한, 체내 혈당량이 건강 범위 내에 유지되도록 강제 혈당 소모를 시킴으로써, 당뇨병 환자의 경우, 반복되는 인슐린 처방의 곤란함으로부터 벗어날 수 있다.

만약, 단계 S120에서 전기 에너지 생산량이 미리 정해진 기준 이하인 경우, 대기 상태로 진입할 수 있다.

따라서, 도 5를 참조하여 설명한 구동 예에 따르면, 혈당이 비 정상적으로 감소하는 위험은 방지하면서도 혈당을 강제 소모시킬 수 있다.

이상, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 구동 예를 설명하였다. 이하에서는 도 6을 참조하여, 다른 구동 예를 설명한다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 다른 구동 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6을 참조하여 설명할 구동 예에 따르면, 생체 배터리 모듈의 잔량을 고려하여 가변적인 혈당 측정 방법을 제공할 수 있다. 도 6을 참조하여 설명할 구동 예를 위하여, 상기 혈당 측정 모듈(110)은 임피던스 차이를 기반으로 혈당을 측정하는 모듈인 경우를 상정하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 ATP 기반 혈당계의 구동 예는, 생체 배터리 모듈의 저장 에너지가 기준치 이하인지 판단하는 단계(S210), 생체 배터리 모듈의 전기 에너지 생산량을 통하여 혈당량을 추정하는 단계(S220), 단계 S220과 다른 방식으로 혈당량을 측정하는 단계(S230) 중 적어도 하나의 단계를 포함할 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 상술하기로 한다.

단계 S210에서, 생체 배터리 모듈의 저장 에너지가 기준치 이하인지 판단될 수 있다. 즉, 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)에 저장된 전기 에너지가 기준치 이하인지 판단할 수 있다. 다시 말해, 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)에 저장된 전기 에너지의 잔량이 부족한지 충분한지를 판단할 수 있다. 판단 결과에 따라, 저장된 전기 에너지의 잔량이 미리 정해진 기준치 이하인 경우 단계 S220이 수행될 수 있고, 미리 정해진 기준치 이상인 경우 단계 S220과 다른 방식으로 혈당량이 측정될 수 있다.

단계 S220에서, 생체 배터리 모듈의 전기 에너지 생산량을 통하여 혈당량이 추정될 수 있다. 단계 S220은, 상기 생체 배터리 모듈(120)이 방전될 수도 있는 상황에 구현될 수 있다. 이 경우, 혈당계(100)가 완전 방전되어 동작이 멈추는 것을 방지하는 동시에 혈당은 지속적으로 측정하는 솔루션이 필요하다. 따라서, 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)의 잔량이 미리 정해진 기준치 이하인 경우, 단위 시간당 생산되는 전기 에너지량에 기반하여 혈당량을 추정할 수 있다. 이로써, 방전이 방지하는 동시에 지속적인 혈당 측정이 실시될 수 있는 것이다.

단계 S230에서, 단계 S220과 다른 방식으로 혈당량이 측정될 수 있다. 단계 S230은, 상기 생체 배터리 모듈(120)의 충전 잔량이 충분하여 보다 정밀한 혈당 측정이 필요한 상황에 구현될 수 있다. 상기 제어부(150)는 상기 생체 배터리 모듈(120)에 저장된 전기 에너지를 상기 혈당 측정 모듈(110)에 공급하여, 상기 혈당 측정 모듈(110)을 통하여 혈당을 측정할 수 있다.

따라서, 도 6을 참조하여 설명한 구동 예에 따르면, 배터리 잔량을 고려하여 혈당 측정 방법을 가변적으로 제어할 수 있다.

이상 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계 및 그 구동 예들을 설명하였다. 상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계에 따르면, 체내에 침습된 상태에서 체내 물질에 기반하여 자체적인 충전이 가능하므로, 다양한 이점을 제공할 수 있다. 특히 항혈전/응고제를 항시 복용하는 환자나 혈우병 등이 있는 환자, 면역력이 약한 환자의 경우 혈당계 삽입 수술을 수행하는 데 어려움이 크다. 그러나 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계는 최초 삽입 수술 후 배터리 충전을 위한 추가적인 수술이 필요하지 않으므로 혈당 측정의 편의성이 크게 증대될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계는 자가 충전이 가능하므로 배터리의 크기를 소형화할 수 잇다. 따라서, 신생아, 영유아에게도 적용가능하다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈당계는 자기 학습 기능을 보유할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 에에 따른 혈당계가 측정한 혈당값과 침습 방식으로 측정한 혈당값을 메모리부에 같이 저장함하고 이를 대비함으로써, 혈당계가 측정한 혈당값을 적절히 보정할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

110: 혈당 측정 모듈
120: 생체 배터리 모듈
140: 통신부
150: 제어부
152: 메모리부

Claims (7)

1. 체내에 삽입되어, 혈당을 측정하는 혈당 측정 모듈; 및
   체내에 삽입되어, 체내 물질을 기반으로 전기 에너지를 생산하고, 상기 생산된 전기 에너지를 상기 혈당 측정 모듈에 공급하는 생체 배터리 모듈을 포함하는 ATP(Adenosine TriPhosphate) 기반 혈당계.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 생체 배터리 모듈은,
   효소가 형성된 애노드 전극, 전해질 및 캐소드 전극을 포함하되,
   상기 체내 물질이 글루코스(glucose) 및 ATP인 경우, 상기 효소는 글루코스 6-포스포에트 디히드로게나제인 ATP 기반 혈당계.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 애노드 전극은 상기 효소를 통하여 NADH를 생성하고, 상기 생성된 NADH를 산화시켜 상기 전기 에너지를 생산하는 ATP 기반 혈당계.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 체내 물질이 ATP를 포함하는 경우,
   상기 혈당 측정 모듈은, 단위 시간 당 상기 체내 물질로부터 생성되는 전기 에너지의 양을 기준으로 체내 혈당량을 측정하는 ATP 기반 혈당계.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 혈당 측정 모듈은, 임피던스(impedance)의 차이에 기반하여 혈당량을 측정하는 ATP 기반 혈당계.
6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
   상기 혈당 측정 모듈 및 상기 생체 배터리 모듈 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 측정된 체내 혈당량이 기준치 이상인 경우, 상기 전기 에너지 생산량을 강제 지속시켜 체내 혈당량을 감소시키는 ATP 기반 혈당계.
7. 제4 항 또는 제5 항에 있어서,
   상기 혈당 측정 모듈 및 상기 생체 배터리 모듈 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 생체 배터리 모듈에 저장된 전기 에너지량에 근거하여 상기 혈당 측정 방식을 변경시키는 ATP 기반 혈당계.

Images