KR20190014875A

KR20190014875A - 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기

Info

Publication number: KR20190014875A
Application number: KR1020170098943A
Authority: KR
Inventors: 황인식; 김해란; 윤인준; 한대우; 김동철
Original assignee: 주식회사 드림보우
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2019-02-13

Abstract

본 발명은 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 역이온영동(Reverse Iontophoresis)을 응용하여 전극부를 통해 전류를 인가함으로써, (-)극 방향으로 글루코스(Glucose)를 집중시킨 후, (-)극 방향으로 글루코스 센서(Glucose Sensor)를 통해 글루코스의 농도를 측정함으로써, 측정 정확도를 현저히 향상시킬 수 있는 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법에 관한 것이다.

Description

역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법{Invasive continuous glucose monitoring system applying reverse iontophoresis and continuous glucose monitoring method using thereof}

많은 진단시험이 혈액 또는 다른 체액에 있는 물질의 양 또는 존재를 평가하기 위해 사람에게 일상적으로 행해지고 있다.

당뇨병은 주된 건강 관심사이며, 보다 심한 형태의 상태인 타입 I(인슐린의존성) 당뇨병의 치료는 매일 1회 이상의 인슐린 주사를 필요로 한다. 인슐린은 혈액에서의 글루코스 또는 당의 이용을 제어하고, 고치지 않은 채로 있으면 케톤증이 될 수 있는 고혈당증을 예방한다.

타입 I 당뇨병의 합병증을 피하거나 적어도 최소화하는 수단으로서 혈중 글루코스의 농도를 자주 모니터링하는 것은 필수적이다. 또한, 타입 II(비인슐린의존성) 당뇨병이 있는 환자는 식이요법 및 운동에 의해 그 상태를 제어하면서, 주기적으로 혈중 글루코스의 농도를 모니터링하는 것이 필수적이다.

종래의 혈중 글루코스 모니터링 방법은 일반적으로 바늘 형태의 글루코스 센서를 이용한 침습형 글루코스 모니터링 시스템을 사용하였으나, 바늘 센서를 사용함에 따른 삽입 통증, 이물감, 감염 가능성 등의 문제점이 있었다. 또한, 바늘 센서에 우연히 접촉되는 미량의 클루코스만 측정하기 때문에, 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.

상술한 바늘 센서의 삽입에 따른 단점들을 보완하고자, 역이온영동법을 이용한 비침습형 혈당측정 방법들이 개발되었다. 하지만, 역이동영동법을 이용한 혈당측정 방법은 세포간액을 피부 위로 추출하여 글루코스를 측정하기 때문에, 바늘 센서를 이용한 침습형 혈당측정 방법보다 더욱 미량의 클루코스를 측정하게 되어, 정확도가 더욱 떨어지는 문제점이 있었으며, 피부 타입이나 조건(땀, 체모등)에 의해 영향을 많이 받는 문제점이 있었다.

한편, 혈당측정기에 관한 종래기술로는 대한민국등록특허 10-1512566호가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 역이온영동(Reverse Iontophoresis)에 의해 글루코스(Glucose)가 몰린 (-)극 쪽에 글루코스 센서(Glucose Sensor)를 삽입하여 글루코스의 농도를 측정함으로써, 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기는 체내에 전류를 인가하는 전극부; 미세한 바늘 형태로 형성되며, 피하에 이식되어 세포 간액에서의 글루코스 농도를 직접 측정하는 글루코스 센서; 및 상기 글루코스 센서에서 측정한 글루코스 농도를 출력장치로 전송하는 송신기;를 포함하고, 상기 글루코스 센서는 상기 전극부의 (-)방향으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 혈당측정기는 상기 전극부를 통해 전류를 인가하여 (-)극 방향으로 글루코스를 집중시킨 후, 상기 글루코스 센서를 통해 글루코스의 농도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기를 이용한 혈당측정방법은 전극부를 피부에 접촉시킴과 동시에 (-)극 방향으로 글루코스 센서를 삽입하는 단계; 상기 전극부를 통하여 전류를 인가시키는 단계; 및 (-)극 방향으로 삽입된 상기 글루코스 센서를 통해 글루코스의 농도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법은 전극부(20)를 통해 전류를 인가함으로써, (-)극 방향으로 글루코스를 집중시킨 후, (-)극 방향으로 삽입된 글루코스 센서를 통해 글루코스의 농도를 측정하기 때문에, 종래의 혈당측정기에 비해 측정 정확도를 현저히 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법의 측정 원리를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법의 플로우챠트이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법의 측정 원리를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당 측정방법의 플로우챠트이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기는 송신부(10), 전극부(20) 및 글루코스 센서(30)를 포함한다.

송신기(10)는 글루코스 센서(30)에서 측정한 글루코스 농도값을 수신기를 포함하는 출력장치(미도시)에 전송하는 역할을 한다. 출력장치는 공지된 다양한 형태의 출력장치(스마트폰, 시계형태의 출력장치 등)를 사용하는 것이 가능하다.

전극부(20)는 (-)극 및 (+)극을 포함하여 형성되며, 역이온영동에 의해 (-)극 쪽으로 충분한 양의 글루코스가 모일 수 있도록 피부를 통하여 체내에 전류를 인가하는 역할을 한다.

이때, 전극부(20)의 재질은 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag) 및 이들에 탄소(C)를 포함하는 전극 또는 은/염화은(Ag/AgCl) 전극일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 재질로 전극부(20)를 형성하는 것이 가능하다. 상기 전극부(20)는 공지된 임의의 방법, 예를 들면, 스크린 프린팅 방법 및 스퍼터링 등에 의하여 제조될 수 있다. 이때, 전극부(20)를 반침습 또는 완전 침습 방식의 바늘 형태로 형성하여 피부층 내부(반침습) 또는 피하층(완전 침습)으로 삽입하는 것도 가능하다.

글루코스 센서(30)는 미세한 바늘 또는 바늘과 같은 구조물 형태로 형성되며, 내부에 효소전극(미도시)을 형성하여 외과적인 방법으로 피하에 이식되어 세포 간액에서의 글루코스의 농도를 직접 측정하는 역할을 한다. 세포 간액 내의 글루코스 농도와 혈관 내의 글루코스 농도는 서로 연동되어 변하기 때문에, 세포 간액 내의 글루코스의 농도와 혈관 내의 글루코스의 농도는 거의 비례하는 값을 갖는다.

본 발명에 사용되는 글루코스 센서(30)는 공지된 다양한 형태의 센서를 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에서 사용하는 글루코스 센서(30)를 통한 글루코스 농도 측정방법은 공지된 기술인 전기화학적 분석방법을 사용하며, 전기화학적 분석방법이란, 효소전극(미도시)에 의해 추출된 글루코스로부터 산소를 소모하여 과산화수소를 생성시키고, 생성된 과산화수소에 적정 전위를 걸어 산화시킴으로써, 발생하는 전자의 양을 측정함으로써, 글루코스의 농도를 측정하는 방식이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 혈당측정방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 혈당측정방법은 전극부(20)를 피부에 접촉시킴과 동시에 글루코스 센서(30)를 삽입하는 단계(S10), 전극부(20)를 통하여 전류를 인가하는 단계(S20), 글루코스 센서(30)를 통해 글루코스의 농도를 측정하는 단계(S30)로 크게 나눌 수 있다. 이하, 각 단계별로 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 전극부(20)를 피부에 접촉시킴과 동시에 (-)극 방향으로 글루코스 센서(30)를 삽입한다. 이때, 전극부(20)를 반침습 또는 완전 침습 방식의 바늘 형태로 형성하여 피부층 내부(반침습) 또는 피하층(완전 침습)으로 삽입하는 것도 가능하다.

글루코스 센서(30)는 미세한 바늘 형태로 내부에 효소전극(미도시)이 형성되어 있으며, 전극부(20)의 (-)극 방향으로 피하에 삽입되어 세포 간액에서의 글루코스 농도를 직접 측정한다.

이후, 전극부(20)를 통하여 전류를 인가시킨다. 전극부(20)를 통해 전류가 인가되면, 경피 내 세포 간액에 전류가 인가되어 세포 간액 내 Na+등의 양이온은 (-)극 방향으로, Cl-등의 음이온은 (+)극 방향으로의 이온 흐름이 형성되고, 이러한 이온 흐름을 통해 세포간액 내의 글루코스가 도 1의 화살표 방향과 같이 (-)극 방향으로 이동하면서 집중되어 농도가 높아지는 상태가 된다. 이때, 글루코스가 자체로 이온성을 띠지는 않지만, Na+등의 양이온이 (-)극 방향으로 이동하는 이온흐름에 편승하여 함께 (-)극 방향으로 이동하게 된다.

(-)극 방향으로 글루코스가 집중된 후, 글루코스 센서(30)를 통해 글루코스의 농도를 측정한다. 글루코스 센서(30)를 통한 글루코스의 농도 측정은 공지된 기술인 전기화학적 분석방법을 사용한다. 전기화학적 분석방법은 글루코스를 글루코스 센서(30) 내에 고정화되어 있는 포도당 산화효소에 의해 과산화수소를 생성하게 하고, 생성된 과산화수소에 일정 전압을 인가하여 산화되면서 발생되는 전류, 즉 전기량을 측정함으로써 글루코스의 농도를 측정할 수 있다.

종래의 침습방식은 전극 부젼의 소정영역에 자연적으로 유입된 글루코스만을 측정하는 것이어서 전극 주변에 유입되는 글루코스의 양이 적어서 측정의 정확도를 보장하기 어렵지만, 본 발명은 역이온영동을 이용하여 전극주변에 강제적으로 글루코스를 모이게 하여 집중시키는 방법이므로, 전극 주변에 유입되는 글루코스의 양이 많아서 측정의 정확도가 현저히 향상되는 효과가 있다.

측정된 글루코스 농도는 송신기(10)를 통해 체외에 있는 수신기를 포함하는 출력장치(미도시)로 송신되어, 출력장치(미도시)를 통해 측정된 글루코스 농도를 확인하는 것이 가능하다. 정해진 시간 단위로 연속적으로 측정된 글루코스 농도는 출력장치(미도시)에 저장되어 수일간의 글루코스 농도를 기록하여 관리하는 것이 가능하다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 혈당측정방법은 전극부(20)를 통해 인가된 전류로 인해 (-)극 방향으로 글루코스가 집중된 후, (-)극 방향으로 삽입된 글루코스 센서를 통해 글루코스의 농도를 측정하기 때문에, 종래의 혈당측정방법에 비해 측정 정확도를 현저히 향상시킬 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기 및 이를 이용한 혈당측정방법은 전극부(20)를 통해 전류를 인가함으로써, (-)극 방향으로 글루코스를 집중시킨 후, (-)극 방향으로 삽입된 글루코스 센서를 통해 글루코스의 농도를 측정하기 때문에, 종래의 혈당측정기에 비해 측정 정확도를 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 송신기
20 : 전극부
30 : 글루코스 센서

Claims

체내에 전류를 인가하는 전극부;
미세한 바늘 형태로 형성되며, 피하에 이식되어 세포 간액에서의 글루코스 농도를 직접 측정하는 글루코스 센서; 및
상기 글루코스 센서에서 측정한 글루코스 농도를 출력장치로 전송하는 송신기;를 포함하고,
상기 글루코스 센서는 상기 전극부의 (-)방향으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기.
제1항에 있어서,
상기 혈당측정기는,
상기 전극부를 통해 전류를 인가하여 (-)극 방향으로 글루코스를 집중시킨 후, 상기 글루코스 센서를 통해 글루코스의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기.
전극부를 피부에 접촉시킴과 동시에 (-)극 방향으로 글루코스 센서를 삽입하는 단계;
상기 전극부를 통하여 전류를 인가시키는 단계; 및
(-)극 방향으로 삽입된 상기 글루코스 센서를 통해 글루코스의 농도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 역이온영동을 응용한 침습형 연속 혈당측정기를 이용한 혈당측정방법.