KR20210020941A - 대상체에 의해 생산된 no의 양을 검출하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 방법은 미리 정의된 활성 시퀀스에 걸쳐 표피 상의 감지 요소(5)에 의해 측정된 NO 방출 곡선을 연구함으로써 대상체의 생리적 상태를 추적하는 것을 가능하게 한다.

Description

대상체에 의해 생산된 NO의 양을 검출하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치

본 발명은 죽거나 살아있는 인간 또는 동물 또는 식물 대상체에서, 예를 들어 대상체의 생리학적 상태 및/또는 생리 병리학적 상태를 검출하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 예를 들어 이 분자에 연결된 병리(pathologies)의 출현을 진단 및/또는 예방하고 및/또는 치료 효능을 모니터링하는 것과 같이, 대상체의 생리학적 또는 생리 병리학적 상태를 결정하기 위한 목적으로 산화 질소(NO)를 측정하기 위한 내장형(self-contained) 장치에 관한 것이다.

산화 질소(NO)는 세포 간 메신저를 구성하는 가스로 알려져 있다. NO는 특정 심혈관 질환(cardiovascular diseases), 특정 퇴행성 신경 질환(neurodegenerative diseases), 폐동맥 고혈압(pulmonary arterial hypertension) 또는 기타 종양 형성(oncogenesis)의 출현 및 진행에 대한 보호에 중요한 역할을 한다. 관련 심혈관 병리에는 고 콜레스테롤 혈증(hypercholesterolemia), 고혈압(hypertension) 및 당뇨병(diabetes)이 포함된다. 대부분의 심혈관 질환(뇌혈관(cerebral vessels), 관상 동맥(coronary arteries), 하지 허혈(lower limb ischemia))의 기저 질환은 기능 장애 내피 계(dysfunctional endothelial system)이며, 이는 혈전증 및 허혈성 병리(thrombotic and ischemic pathologies)로 이어질 수 있는 동맥 경화증(arteriosclerosis)과 관련된다.

NO의 심장 보호 역할은 특히 긴장 및 혈관 긴장도(vascular tone)의 조절, 혈소판 축적(platelet accumulation) 억제, 백혈구 부착(leukocyte adhesion) 및 평활근 섬유 세포의 증식(proliferation of smooth muscle fiber cells)을 포함한다. NO는 기관지 염증(bronchial inflammation)에도 관여하는데, 특히 천식이 없는 대상체보다 천식 대상체가 내쉬는 공기에서 NO 농도가 더 높은 것으로 측정되었다. 또한, NO는 그 농도에 따라 종양(tumors)의 출현 또는 퇴행에 관여하는 것으로 관찰되었다. 또한, NO는 알츠하이머병의 병리에 관여하는 것으로 관찰되었다. NO의 영향을 받는 모든 질병은 장기 장애에 속하며, 연간 비용이 매년 증가하고 이러한 질병의 출현을 예방하고 예측하기 위한 도구가 필요하다.

생리학에서, 산화 질소는 근육 성장 및/또는 고통의 매우 좋은 지표이며, 따라서 운동 선수와 신체 활동을 수행하는 모든 사람의 신체 훈련을 모니터링하는 좋은 지표이다. 따라서, 산화 질소의 생성을 측정함으로써 과도한 훈련으로 인한 부상을 방지하고 및/또는 근육 성장을 촉진하고 스포츠 성과를 향상시키기 위해 NO 흡수를 촉진할 수 있다. 이것은 인간과 동물 모두에게 적용된다.

심혈관 질환의 경우, 현재 존재하는 장치와 예방 및 예측을 위한 도구는 휴식중인 환자의 NO를 간접적으로 측정하는 것으로 제한되거나, 병리 문제의 관찰과 관련하여 몇 시간 지연된 직접적인 측정으로 제한된다. 모든 경우에 측정은 임상 환경에서만 수행할 수 있다.

본 발명은 대상체에 의해 생산된 NO의 양을 검사하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.

발명의 한 대상은 죽거나 살아 있는 대상체, 특히 인간 또는 동물 또는 식물 대상체에서, 미리 정의된 활성 상태의 일련의 과정에서 대상체에 의해 생성된 NO의 양을 검출하는 방법으로서, 상기 대상체의 표피의 조사 영역이 선택되고, 표피로부터 유래된 생물학적 액체에 용해된 NO의 생성이 제1 부분으로 형성된 장치에 의해 그 안에서 직접 및 연속적으로 추적되며, 상기 조사 영역에 의해 지지되고 그 위에 누수 방식(leaktight manner)으로 유지되며, 이 제1 부분은 전기 화학 센서를 통해 NO를 검출하는 감지 요소에 부착되며, 감지 요소와 관련된 에너지 발생기 때문에, 신호는 상기 전기 화학 센서에 의해 전송되고, 그 신호의 판독은 원하는 검출을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.

표현 "생물학적 액체 중의 NO"는 NO가 생물학적 액체에 용해됨을 의미하는 것으로 이해된다.

용어 "표피"는 식물의 공중 부분의 보호층을 형성하는 표면 식물 조직 또는 인간 및 동물에서 피부의 표면층을 의미하는 것으로 이해된다.

"표피로부터 유래된 생물학적 액체"라는 표현은 대상체에 의해 생성되고 대상체의 표피를 통해 또는 대상체의 표피에 의해 배설되는 임의의 액체를 의미하는 것으로 이해된다. 이 생물학적 액체는 예를 들어 식물의 삼출물(exudate)이나 사람과 동물의 땀이다.

"누수 방식"이라는 표현은 조사 영역 외부에 위치한 가스, 액체 및 박테리아 또는 바이러스와 같은 미생물이 조사 영역에 들어갈 수 없음을 의미하는 것으로 이해된다. 제1 부분과 상기 조사 영역 사이의 접촉의 누설 밀봉성(leaktightness)은 검출된 NO가 외부에서 유입되는 흐름이 아니라, 조사 영역에 의해 생성된 생물학적 액체에서 발생함을 보장한다.

용어 "시퀀스"는 시간 시퀀스, 즉 시간 간격을 의미하는 것으로 이해된다.

표현 "미리 정의된 활성 상태"는 예를 들어, 근육 운동을 수행하고, 수면을 취하고, 앉아 있고, 달리고, 움직이지 않거나, 심지어 죽음 등에 있는 상태를 의미하는 것으로 이해된다.

일 실시예에 따르면, 상기 방법은 생리학적 상태 또는 병리와 관련된 적어도 하나의 파라미터를 검출하는 것을 가능하게 한다.

일 실시예에 따르면, 제1 부분은 모세관 힘에 의해 조사 영역으로부터 감지 요소로 생물학적 액체를 전달하기 위해 섬유질 바디를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 제1 부분은 생물학적 액체에 포함된 요소를 간섭함으로써 NO의 검출을 왜곡하는 것을 방지하기 위해 감지 요소의 입구에서 생물학적 액체를 여과하도록 구성된 필터를 추가로 포함한다.

일 실시예에 따르면, 필터는 폴리테트라 플루오로 에틸렌(PTFE) 막 및 유제놀 유형의 막(eugenol-type membrane)으로부터 선택된다.

일부 실시예에 따르면, 섬유질 바디는 직조 재료(woven material), 및 면과 같은 부직포 재료일 수 있다.

방법의 대안적인 형태에서, 적어도 하나의 전기 화학 센서에 의해 사용되는데, 이는 조사 영역에서 대상체에 의해 생성된 생물학적 액체, 특히 땀 또는 삼출물(exudate)을 절연 평면 지지체에 의해 지지되는 두 작업 전극(work electrodes) 사이의 전해액으로써 사용하여 취해진 전기 화학적 측정의 결과로서 신호를 제공한다.

일 실시예에 따르면, 절연 평면 지지체는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리이미드, 에폭시 수지 및 파릴렌(parylene)과 같은 엘라스토머로부터 선택된 재료를 포함한다.

본 발명의 하나의 대안적 형태에 따른 방법에서, 기준 전극이 2개의 작업 전극에 연결되도록 제공될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 기준 전극은 염화은(AgCl) 전극이다.

감지 요소가 복수의 유사한 전기 화학 센서를 포함하도록 제공될 수도 있으며, 이들의 신호는 출력 신호를 개선하기 위해 결합된다.

지지체의 단위 면적당 출력 신호의 전력을 개선하기 위해, 그들의 지지체에 대한 전극의 패턴이 힐베르트 곡선(Hilbert curve)을 따르도록 제공될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 그들의 지지체에 대한 전극의 패턴은 또한 지지체의 단위 영역당 출력 신호의 강도를 향상시킬 목적으로, Peano 곡선, Sierpinski 곡선, Moore 곡선 및 Lebesgue 곡선에서 선택된 다른 유형의 곡선을 따를 수 있다.

측정은 전극의 전도성 패턴과 일직선을 이루는(in line with), 평면 지지체에 제공된 오리피스와 함께(in line with orifices) 수행될 수 있다.

유리한 실시예에서, 전극은 금속 증착물, 특히 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 및 백금흑(platinum black)의 증착물, 또는 은(Ag) 또는 금(Au)의 나노 입자에 의해 도핑된 그래핀 증착물(graphene deposits)로 구성되며, 나노 입자는 NO의 결합제, 특히 구아닐릴-시클라제(guanylyl-cyclase) 또는 포르피린(porphyrins)에 의해 기능화된다(functionalized).

일 실시예에 따르면, 금의 금속 침착물은 클러스터로써 생성되거나, 예를 들어 육각형 패턴과 같은 정확한 패턴을 따라 생성된다.

본 발명에 따른 방법의 한 실시예에서는, 장치가 제1 부분 위에 위치 된 제2 부분을 더 포함하며, 제2 부분은 전기 화학 센서로부터 원시 측정값을 수신하여 이를 NO 농도(NO concentration)로 변환하고 환경에 연결된 다른 파라미터와 함께 신호의 전송을 보장하는 전자 장치를 포함한다.

본 발명에 따른 방법에서, 장치는 대상체의 활성 상태의 함수인 주파수에서 측정을 수행하고 전송하도록 제공될 수 있으며, 이 상태는 장치의 제2 부분의 자이로스코프 및/또는 가속도 모듈에 의해 추적된다.

일 실시예에 따르면, 장치는 지리적 위치 모듈을 포함한다.

본 발명은 또한, 대상체에서, 미리 정의된 활성 상태의 시퀀스 과정에서 대상체에 의해 생성된 NO의 양을 검출하기 위한 검출 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 상기 대상체의 표피의 조사 영역에 의해 지지되고 표피에서 유래한 생물학적 액체에서 NO의 생성을 직접적으로 그리고 지속적으로 추적하기 위해 대상체의 표피에 누수 방식으로 유지되도록 의도된 제1 부분을 포함하고, 제1 부분은 전기 화학 센서에 의해 NO의 검출을 수행하는 감지 요소에 부착되며, 및 상기 장치는 상기 감지 요소와 관련된 에너지 발생기 때문에 신호를 보내도록 구성된 제2 부분을 포함하며, 그 신호의 판독은 바람직한 검출을 가능하게 한다.

감지 요소는, 조사 영역에서 대상체에 의해 생성된 생물학적 액체를 절연 평면 지지체에 의해 지지되는 두 작업 전극(work electrodes) 사이의 전해액으로써 사용하여 취해진 전기 화학적 측정의 결과로서 신호를 제공할 수 있다

전술한 대안적인 형태에서, 기준 전극이 2개의 작업 전극에 연결될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 절연 평면 지지체는 생물학적 액체를 전기 화학 센서로 안내하기 위해 적어도 하나의 마이크로 채널을 포함한다.

감지 요소는 복수의 유사한 전기 화학 센서를 포함할 수 있으며, 이들의 신호는 출력 신호를 개선하기 위해 결합된다.

일 실시예에 따르면, 감지 요소는 복수의 감지 유닛에 분포된 복수의 전기 화학 센서를 포함하고, 각각의 감지 유닛은 적어도 하나의 화학 종을 검출하도록 구성된다. 감지 요소는 여러 가지 다른 화학 종을 감지할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 절연 평면 지지체는 복수의 마이크로 채널을 포함하고, 각 채널은 감지 유닛을 포함한다.

본 발명에 따른 장치에서, 지지체의 단위 영역당 출력 신호의 강도를 개선하기 위해, 지지체에 대한 전극의 패턴이 힐베르트 곡선(Hilbert curve)을 따르도록 제공 될 수 있다.

그러한 장치에서, 측정은 전극의 전도성 패턴과 일직선을 이루는(in line with), 평면 지지체에 제공된 오리피스와 함께(in line with orifices) 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 장치에서, 작업 전극이 금속 증착물, 특히 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 및 백금흑(platinum black)의 증착물, 또는 은(Ag) 또는 금(Au)의 나노 입자에 의해 도핑된 그래핀 증착물(graphene deposits)로 구성되며, 나노 입자는 NO의 결합제, 특히 구아닐릴-시클라제(guanylyl-cyclase) 또는 포르피린(porphyrins)에 의해 기능화된다(functionalized).

일 실시예에 따르면, 제1 부분은 모세관 힘에 의해 조사 영역으로부터 감지 요소로 생물학적 액체를 전달하기 위해 섬유질 바디를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 제1 부분은 생물학적 액체에 포함된 요소를 간섭함으로써 NO의 검출을 왜곡하는 것을 방지하기 위해 감지 요소의 입구에서 생물학적 액체를 여과하도록 구성된 필터를 더 포함한다.

본 발명에 따른 장치에서, 제2 부분은 제1 부분 위에 위치할 수 있고, 제2 부분은 전기 화학 센서로부터 원시 측정값을 수신하고, 이를 NO 농도로 변환하며, 환경에 연결된 다른 파라미터와 함께 신호의 전송을 보장하는 전자 장치를 포함한다.

본 발명에 따른 장치에서, 장치는 대상체의 활성 상태의 함수인 주파수에서 측정을 수행하고 전송할 수 있으며, 이 상태는 장치의 제2 부분의 자이로스코프 및/또는 가속도 모듈에 의해 추적된다.

일 실시예에 따르면, 상기 장치는 지리적 위치 모듈을 포함한다.

본 발명에 따르면, 환자 또는 포유 동물과 같은 대상체에서, 이들의 일상 생활에서 또는 임상 환경(clinical setting)에서 의료 처방을 받을 때에, 그리고, 특히 압력, 습도 및 온도와 관련한 모든 환경 조건 하에서, 선택적으로 며칠동안, 피부와 같은 표피에서 땀과 같은 생물학적 액체에서 NO를 직접적이고 연속적이며 즉각적으로 측정할 수 있는 장치가 제안된다. 이러한 장치는 병리의 출현 위험이나 치료 모니터링과 같은 생리적 또는 생리 병리학적 상태의 발생을 검출하고 추론할 수 있게 한다.

본 발명의 대상을 더 쉽게 이해하기 위해, 첨부된 도면에서 묘사되는 설명이 그 일 실시예의 순수하게 예시적이고 비제한적인 예시로서 이하에 제공될 것이다.
이 도면에서,
도 1은 본 발명에 따른 검출 장치의 외부 전체도를 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 장치가 자리에 놓인 대상체의 전체 모습을 묘사한다.
도 3은 도 1의 장치의 분해도를 도시한다.
도 4는 도 3의 장치의 작동에 대응하는 블록도를 도시한다.
도 5는 힐버트 곡선(Hilbert curve)에 따라 제자리에 놓인 2개의 전극을 지지하는 평면 지지체의 평면도를 도시한다.
도 6은 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 장치가 장착된 건강한 대상체로부터 얻은 그래프를 도시한다.
도 7은 장치의 섬유질 바디 및 감지 요소의 제1 배열을 개략적으로 도시한다.
도 8은 장치의 섬유질 바디 및 감지 요소의 제2 배열을 개략적으로 도시한다.
도 9는 제1 실시예에 따른 3개의 전극을 포함하는 감지 요소의 전기 화학 센서를 개략적으로 도시한다.
도 10은 제2 실시예에 따른 3개의 전극을 포함하는 감지 요소의 전기 화학 센서를 개략적으로 도시한다.
도 11은 감지 요소에 배열된 마이크로 유압 회로의 기능적 개략도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 감지 요소의 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 검출 장치는 전체적으로 1로 표시되어 있음을 알 수 있다. 건강한 인간 대상체에서 NO를 정량적으로 측정하도록 의도된다. 설명된 예에서 대상체는 자전거를 사용하여 160W의 전력에 해당하는 신체 활동을 수행한다. 도 6에 나타나 있듯이, NO 검출은 테스트 시작(포인트 11)부터 테스트 종료(포인트 12), 즉, 약 500초의 시간 시퀀스 동안 수행된다. 도 1을 참조하면, 장치(1)는 대상체의 피부에 직접 위치할 수 있는 예컨대 자가 접착 패드의 형태를 취하는 전체적으로 자가 접착 부품의 형태이다. 도시되지 않은 한 실시예에서, 자가 접착 부품은 자가 접착 드레싱이다.

본 발명에 따른 장치는 생체 적합성(biocompatible) 및 접착성 가요성 재료로 만들어진 고정 베이스(3); 이 베이스는 완전한 장치가 피부에 고정되는 것을 보장한다; 상기 베이스(3)의 중앙 부분(4a)은 장치의 제1 부분이 위치하는 원형 리세스로, 대상체의 피부의 조사 영역에서 NO 생성을 추적할 수 있게 한다. 따라서 원형 리세스(4a)는 측정 장치의 제1 부분을 대상체의 피부(2)에 직접 배치할 수 있게 한다. 리세스(4a)는 예를 들어 타원, 삼각형, 직사각형, 정사각형 또는 다각형으로부터 선택된 다른 형상을 취할 수 있다.

이 제1 부분은 감지 요소(5)에 부착되는 섬유질 바디(4)를 포함하며, 섬유질 바디(4)는 도 7에 도시된 바와 같이 그 위에 얹히거나 도 8에 도시된 바와 같이 그것을 둘러싸 스택의 베이스를 구성한다. 섬유질 바디는 조사 영역에서 생성된 땀을 감지 요소(5)로 전달하여 그 안에 용해된 산화 질소를 검출한 후, 측정이 끝나면 땀을 배출하는 기능을 수행한다.

필터(29)는 섬유질 바디(4)와 감지 요소(5)의 입구(들) 사이에 선택적으로 배열될 수 있다. 필터(29)의 기능은 땀 안에 자연적으로 함유된 특정 요소가 땀에 용해된 NO의 측정을 방해하는 것을 방지하기 위해 땀을 여과하는 것이다. 이러한 간섭 요소는 예를 들어 퍼옥시니트리트(peroxynitrite)(ONOO-) 또는 과산화수소(H2O2)이다.

감지 요소(5)는 아래에서 정의될 하나 이상의 전기 화학 센서(14)에 의해 NO를 검출한다. 센서는 자신의 정보를 컨버터(6a)로 전송하며, 이 컨버터는 자체적으로 상기 감지 요소(5)와 관련된 에너지 발생기(6d)에 의해 구동되는 프로세서(6b)를 공급한다. 프로세서(6b)는 정보를 도 6에 도시된 것과 같은 그래프로 변환할 수 있는 계기 장비(instrumentation)로 정보를 전송하는 무선 통신 시스템(radiocommunication system)(6c)을 공급한다.

이 도 6에서, 대상체의 노력 중에 생성된 NO의 측정을 구성하는 부분은 그래프의 포인트 11과 포인트 12 사이에 있는 부분이다. 포인트 11과 12 사이의 도 6 그래프 전체는 하나의 파라미터에 해당한다. 이 파라미터의 값에 따라 동맥 경화증(arteriosclerosis)과 같은 병리를 연결할 수 있다. 또한, 알라닌(alanine)의 생체 이용률 모니터링과 같은 생리적 기능의 관리를 동반할 수도 있다. 특히, 유기체에서 NO의 천연 전구체(natural precursor)는 알라닌이라고 하는 아미노산이다. 인체는 알라닌의 저장 한계 내에서만 노력에 반응하여 NO를 생성할 수 있다. 결과적으로, 이 장치는 대상체가 더 이상 혈관 확장(vasodilation)을 관리할 수 없게 되어 부상을 입을 위험이 있는 순간을 예측할 수도 있다.

도 4에 표시된 다양한 기능을 수행하는 모든 구성 요소는 전체가 6으로 표시된 임베디드 전자 시스템으로 함께 조립된다. 구성부품 4, 5 및 6은 스택을 형성하며, 이는 전체가 7로 표시되는 실리콘 타입의 유연하고 방수가 되는 인벨롭(envelope)을 통해 대상체의 피부에 고정된다.

구성부품(6)의 내장형 전자 시스템은 감지 요소(5)의 부재의 제어 기능을 수행한다; 또한 대상체의 방향과 움직임, 대상체의 활성 시퀀스의 시작과 끝을 알기 위한 자이로스코프 및 가속도 장치, 피부 온도를 측정하는 온도 센서를 포함한다. 혈관의 온도와 확장(dilation)을 연관시킬 수 있도록 피부의 온도를 아는 것이 유용하다.

설명된 예시의 감지 요소는 전기 화학적이다. 도 5에 도시된 것은 전기 화학 센서(14) 및 폴리이미드로 만들어진 절연 평면 지지체(10)를 포함한다. 전기 화학 센서는 절연 평면 지지체(10)의 한 측면에 위치한 2개의 전극(8 및 9)을 포함하며, 그 사이에는 조사 영역에서, 즉, 스택(4, 5, 6)을 따라 대상체가 생성한 땀이 존재한다. 도 5에 묘사된 감지 요소에서, 각각의 NO 측정을 가능하게 하는 4개의 동일한 유닛이 있음을 알 수 있다. 여러 개의 감지 유닛을 설치하면 유리하게 커버되는 영역 내에서 NO 생산의 피부 지도를 얻을 수 있다.

도 7을 참조하면, 섬유질 바디(4) 및 감지 요소(5)는 도 3과 다르게 배열된다. 절연 평면 지지체(10)는 피부(2)에 직접 위치한다. 전기 화학 센서가 제공되는 지지체(10)의 측면은 피부(2)에 대향하는 측면의 반대편에 있다. 섬유질 바디(4)는 피부와 접촉하는 부분 및 전기 화학 센서를 포함하는 지지체의 측면을 덮는 부분을 갖는다. 즉, 필터(4)는 피부와 전기 화학 센서에 걸쳐 있다. 이 실시예에서, 섬유질 바디는 면 또는 부직포(nonwoven) 재료를 포함한다.

도 8을 참조하면, 섬유질 바디(4) 및 감지 요소(5)의 제2 배열이 도시되어있다. 섬유질 바디(4)는 감지 요소를 사이에 둔다. 그 결과, 섬유질 바디(4)의 일부가 피부에 대해 위치된다. 다음으로 감지 요소(5)는 피부에 대항하는 섬유질 바디 부분에 위치된다. 피부에 위치하지 않은 섬유질 바디(4)의 부분은 감지 요소(5) 위로 접혀서 센서를 덮는다.

제1 실시예에 따르면, 전기 화학 센서(14)는 도 9에 개략적으로 도시 된 바와 같이 3개의 전극을 포함한다: 기준 전극(20), 작업 전극(21) 및 보조 전극(22). 기준 전극(20)은 염화은(AgCl) 전극이고, 보조 전극(22)은 백금(Pt) 전극이고 작업 전극(21)은 백금흑을 기반으로 하는 전극이다. 작업 전극(21)은 디스크 형상을 갖는다. 이 디스크는 부분적으로 기준 전극과 보조 전극으로 둘러싸여 있으며 기준 전극은 보조 전극 반대편에 있다. 전기 화학 센서의 치수는 대략 1 밀리미터 정도이다(of the order of a millimeter).

도 10에 예시된 제2 실시예에 따르면, 전자 센서는 기준 전극(20), 작업 전극(21) 및 보조 전극(22)을 포함한다. 기준 전극(20)은 염화은(AgCl) 전극이고, 보조 전극(22)은 백금(Pt) 전극 및 작업 전극(21)은 백금흑을 기반으로 하는 전극이다. 작업 전극(21)은 디스크 형상을 갖는다. 이 디스크는 부분적으로 기준 및 보조 전극으로 둘러싸여 있다. 전극은 동심원으로 배열된다: 작업 전극(21)은 부분적으로 기준 전극(20)에 의해 둘러싸이고, 기준 전극(20) 자체는 보조 전극(22)에 의해 둘러싸여 있다. 전기 화학 센서의 치수는 대략 1 밀리미터 정도이다(of the order of a millimeter).

도 9 또는 도 10의 전기 화학 센서는 도 11에 개략적으로 예시된 마이크로 유압 회로에 사용될 수 있다.

도 11에서, 섬유질 바디(4)는 생물학적 액체(여기서는 땀)를 흡수하고 이를 평면 지지체(10)에 표시된 3개의 마이크로 채널(15)로 전송한다. 이러한 마이크로 채널(15)은 각각 땀을 감지 유닛(16, 17, 18)으로 전달할 것이다. 예를 들어, 마이크로 채널(15) 당 하나의 감지 유닛이 존재한다. 감지 유닛(16)은 산화 질소를 감지할 것이고, 감지 유닛(17)은 땀에 포함된 아질산염(nitrite)을 감지할 것이며, 감지 유닛(18)은 땀에 포함된 과산화수소를 감지할 것이다. 아질산염은 주로 과산화물 산소(O2-)와 산화 질소 사이의 반응에 의해 세포에서 생성된다. 따라서 NO2-의 검출은 NO 농도의 더 나은 측정을 가능하게 한다.

따라서, 각 감지 유닛은 화학 종 감지에 전념한다. 각 감지 유닛은 전기적으로 전원이 공급되므로, 각 감지 유닛은 고정 측정(stationary measurement)을 수행하기 위해 부과된 전위에 있다. 감지 유닛(18)은 과산화수소를 검출하기 위해 과산화수소(산화 종)의 산화 환원 전위에 있다. 감지 유닛(18)으로부터의 데이터 처리는 H2O2의 양을 제공할 것이다. 감지 유닛(16)은 NO를 검출하기 위해 NO(산화 종)의 산화 환원 전위에 있다. H2O2의 산화 환원 전위가 NO의 산화 환원 전위보다 낮기 때문에, 감지 유닛(16)은 NO뿐만 아니라 H2O2도 검출한다. 감지 유닛(18)으로부터의 데이터 처리는 H2O2 및 NO의 양을 함께 취할 것이다. 감지 유닛(17)은 NO를 검출하기 위해 아질산염(산화 종)의 산화 환원 전위에 있다. NO2-의 산화 환원 전위가 H2O2와 NO의 산화 환원 전위보다 높기 때문에, 유닛(17)은 H2O2와 NO뿐만 아니라 NO2-도 감지한다. 감지 유닛(18)으로부터의 데이터 처리는 H2O2, NO 및 NO2-의 양을 함께 취할 것이다. 감지 유닛(16, 17, 18)에 의해 생성된 데이터의 또 다른 후속 처리는 차이에 의해 각각의 화학 종, 즉 NO, H2O2 및 NO2-의 양을 결정할 수 있게 한다.

대안적으로, 펄스 방법이 사용될 수 있으며, 각 감지 유닛은 각 종을 검출할 수 있다. 데이터를 처리한 이후, 존재하는 각 종의 양이 결정될 수 있다.

0062 도 12를 참조하면, 감지 요소(5)는 절연 평면 지지체(10)의 두께로 표시된 3개의 마이크로 채널(30, 31, 32)을 포함한다. 감지 유닛(16, 17 및 18)은 마이크로 채널(30)의 각 바닥 벽에 배치된다. 감지 유닛(16)은 산화 질소를 감지하도록 구성되고, 감지 유닛(17)은 땀에 포함된 아질산염을 감지하도록 구성되며, 감지 유닛(18)은 땀에 포함된 과산화수소를 감지하도록 구성된다. 각각의 감지 유닛(16, 17, 18)은 3개의 센서(14)를 포함한다. 필터(29)는 절연 평면 지지체의 상부에 배치된다. 필터는 마이크로 채널을 덮는다. 마지막으로, 섬유질 바디(4)가 필터(29) 상에 배치된다.

섬유질 바디(4)는 생물학적 액체(여기서는 땀)를 흡수하고 그것을 모세관 힘에 의해 3개의 마이크로 채널(30, 31, 32)로 전달한다. 섬유질 바디(4)에 의해 배출된 땀이 마이크로 채널의 레벨에 도달하면, 땀은 필터(29)에 의해 필터링되어 특정 간섭 요소를 제거한 다음, 마이크로 채널(30, 31, 32)에 의해 적어도 감지 유닛(16)까지 운반된다. 그 후 감지 유닛(16)의 센서는 NO를 검출하고, 감지 유닛(17)의 센서는 아질산염을 검출하며, 감지 유닛(18)의 센서는 과산화수소를 검출한다.

도시되지 않은 일 실시예에서, 감지 요소가 여러 감지 유닛을 포함할 때, 그 중 적어도 하나는 NO가 아닌 화학 종, 예를 들어 과산화수소의 검출에 전념할 경우, 필터(29)가 제거될 수 있다.

본 발명에 따른 장치로 얻은 전류 강도는 피코 암페어와 밀리 암페어 범위 사이에 있다.

비록 본 발명이 몇몇 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것에 제한되지 않고 설명된 수단의 모든 기술적 균등물 및 또한 그것들이 발명의 범위 내에 속한다면 이들의 조합을 포함한다는 것은 명백하다.

동사 "갖는", "구성하는" 또는 "포함하는" 및 그 활용형의 사용은 청구 범위에 언급된 것 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.

청구항에서 괄호 사이의 참조 부호는 청구항의 제한으로 해석되어서는 안된다.

3: 고정 베이스
4: 섬유질 바디
5: 감지 요소

Claims (23)

1. 대상체에서 미리 정의된 활성 상태의 시퀀스 과정에서 대상체에 의해 생성된 NO의 양을 검출하기 위한 방법으로서,
   상기 대상체의 표피(2)의 조사 영역이 선택되고, 상기 표피로부터 유래된 생물학적 액체에 용해된 NO의 생성이 제1 부분(4)으로 형성된 장치에 의해 그 안에서 직접 및 연속적으로 추적되고, 상기 조사 영역에 의해 지지되고 그 위에 누수 방식으로 유지되며, 이 제1 부분(4)은 감지 요소(5)에 부착되어 전기 화학 센서(14)에 의해 상기 NO를 검출을 수행하며, 상기 감지 요소(5)와 관련된 에너지 발생기 때문에 신호가 상기 전기 화학 센서에 의해 전송되고, 그 신호의 판독은 바람직한 검출을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조사 영역에서 상기 대상체에 의해 생성된 생물학적 액체를 절연 평면 지지체(10)에 의해 지지되는 두 작업 전극(8,9) 사이의 전해액으로써 사용하여 취해진 전기 화학적 측정의 결과로서 신호를 제공하는 적어도 하나의 전기 화학 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
3. 제2항에 있어서,
   기준 전극이 2개의 작업 전극(8,9)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 전기 화학 센서는 복수의 전기 화학 센서를 포함하고, 이들의 신호는 결합되어 출력 신호를 개선하는 것을 특징으로 하는, 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   그들의 지지체에 대한 전극(8,9)의 패턴은 상기 지지체(10)의 단위 영역당 출력 신호의 전력을 향상시키기 위해 힐베르트 곡선(Hilbert curve)을 따르는 것을 특징으로 하는, 방법.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   측정은 상기 전극(8,9)의 전도성 패턴과 일직선을 이루는, 평면 지지체에 제공된 오리피스(13)와 함께 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전극은 금속 증착물, 특히 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 및 백금흑(platinum black)의 증착물, 또는 은(Ag) 또는 금(Au)의 나노 입자에 의해 도핑된 그래핀 증착물(graphene deposits)로 구성되며, 상기 나노 입자는 NO의 결합제(binder), 특히 구아닐릴-시클라제(guanylyl-cyclase) 또는 포르피린(porphyrins)에 의해 기능화되는 것(functionalized)을 특징으로 하는, 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장치는 제1 부분(4) 위에 위치된 제2 부분(6)을 더 포함하고, 상기 제2 부분(6)은 전기 화학 센서로부터 원시 측정값을 수신하여 이를 NO 농도(NO concentration)로 변환하고, 환경에 연결된 다른 파라미터와 함께 신호의 전송을 보장하는 전자 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장치는 대상체의 활성 상태의 함수인 주파수에서 측정을 수행하고 전송하는 것을 특징으로 하고, 이 상태는 상기 장치의 제2 부분(5)의 자이로스코프 및/또는 가속도 모듈에 의해 추적되는 것인, 방법.
10. 대상체에서 미리 정의된 활성 상태의 시퀀스 과정에서 대상체에 의해 생성된 NO의 양을 탐지하기 위한 탐지 장치(1)로서, 상기 장치는,
    상기 대상체의 표피(2)의 조사 영역에 의해 지지되고 상기 표피에서 유래한 생물학적 액체에서 NO의 생성을 직접적으로 그리고 지속적으로 추적하기 위해 대상체의 표피에 누수 방식으로 유지되도록 의도된 제1 부분(4)으로서, 상기 제1 부분은 전기 화학 센서(14)에 의해 NO의 감지를 수행하는 감지 요소(5)에 부착되는, 제1 부분; 및
    상기 감지 요소(5)와 관련된 에너지 발생기(5d)로 인해, 신호를 보내도록 구성된 제2 부분(6)으로서, 신호의 판독은 바람직한 검출을 가능하게 하는 것인, 제2 부분;
    을 포함하는 것인, 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 감지 요소는, 조사 영역에서 대상체에 의해 생성된 생물학적 액체를 절연 평면 지지체(10)에 의해 지지되는 두 작업 전극(8, 9) 사이의 전해액으로써 사용하여 취해진 전기 화학적 측정의 결과로서 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는, 장치.
12. 제11항에 있어서,
    기준 전극이 상기 두 개의 작업 전극에 연결되는 것인, 장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 절연 평면 지지체(10)는 생물학적 액체를 전기 화학 센서(14)로 안내하기 위해 적어도 하나의 마이크로 채널(15, 30, 31, 33)을 포함하는 것인, 장치.
14. 제10항 또는 제13항에 있어서,
    상기 감지 요소는 복수의 유사한 전기 화학 센서를 포함하고, 이들의 신호는 결합되어 출력 신호를 개선하는 것을 특징으로 하는, 장치.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    그들의 지지체(10)에 대한 작업 전극(8,9)의 패턴은 상기 지지체의 단위 영역당 출력 신호의 강도를 향상시키기 위해 힐베르트 곡선(Hilbert curve)을 따르는 것을 특징으로 하는, 장치.
16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    측정은 상기 전극(8,9)의 전도성 패턴과 일직선을 이루는, 평면 지지체에 제공된 오리피스(13)와 함께 수행되는 것을 특징으로 하는, 장치.
17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작업 전극(8, 9)은 금속 증착물, 특히 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt) 및 백금흑(platinum black)의 증착물, 또는 은(Ag) 또는 금(Au)의 나노 입자에 의해 도핑된 그래핀 증착물(graphene deposits)로 구성되며, 상기 나노 입자는 NO의 결합제, 특히 구아닐릴-시클라제(guanylyl-cyclase) 또는 포르피린(porphyrins)에 의해 기능화되는 것을 특징으로 하는, 장치.
18. 제10항 또는 제17항에 있어서,
    상기 감지 요소는 복수의 감지 유닛(16, 17, 18)에 분포된 복수의 전기 화학 센서(14)를 포함하고, 각각의 감지 유닛은 적어도 하나의 화학 종을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.
19. 제13항 또는 제18항에 있어서,
    상기 절연 평면 지지체는 복수의 마이크로 채널(30, 31, 32)을 포함하고, 각 채널은 감지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
20. 제10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부분은 모세관 힘에 의해 상기 생물학적 액체를 조사 영역에서 감지 요소로 전달하기 위해 섬유질 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 부분은 상기 생물학적 액체에 포함된 간섭 요소들에 의한 NO 검출 왜곡을 피하기 위해 상기 감지 요소의 입구에서 상기 생물학적 액체를 여과하도록 구성된 필터(29)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
22. 제10항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 부분은 상기 제1 부분(4) 위에 위치되고, 상기 제2 부분은 전기 화학 센서로부터 원시 측정값을 수신하여 이를 NO 농도(NO concentration)로 변환하고, 환경에 연결된 다른 파라미터와 함께 신호의 전송을 보장하는 전자 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
23. 제10항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 대상체의 활성 상태를 검출하기 위한 자이로스코프 및/또는 가속도 모듈을 포함하고, 상기 장치는 상기 대상체의 활성 상태의 함수인 주파수에서 측정을 수행하고 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 장치.

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