KR20240010166A - Continuous anaylyte measurement device and electrochemical sensor Connection Method By Local Heating Portion - Google Patents
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Abstract
본 발명의 연속식 분석물 측정기는, 체내의 분석물과 반응하는 다수의 전극이 형성된 원위부와 상기 전극에 연결되는 센서 패드가 형성된 근위부를 포함하는 전기 화학적 센서; 전원부, 통신부, 제어부 중 적어도 하나가 표면 실장된 메인 기판을 구비하고, 상기 메인 기판이 내부에 수납되는 하우징을 포함하며, 여기서 상기 메인 기판에는 기판 패드가 형성되고 상기 하우징은 피부에 부착되는, 트랜스미터; 를 포함하고, 바늘과 상기 원위부가 함께 체내 삽입된 상태에서, 상기 분석물에 대한 측정이 수행되며, 피부가 상기 바늘에 의하여 절개된 후에 상기 전기 화학적 센서의 원위부가 체내에 삽입되고, 상호 대면된 상기 센서 패드와 상기 기판 패드 사이의 솔더링 페이스트가 용융되면 상기 전기 화학적 센서와 메인 기판의 전기적 연결 및 물리적 연결이 완료될 수 있다.The continuous analyte measuring device of the present invention includes an electrochemical sensor including a distal portion formed with a plurality of electrodes that react with analytes in the body and a proximal portion formed with a sensor pad connected to the electrodes; A transmitter comprising a main board in which at least one of a power supply unit, a communication unit, and a control unit is surface mounted, and a housing in which the main board is stored, where a board pad is formed on the main board and the housing is attached to the skin. ; In a state where the needle and the distal part are inserted into the body together, measurement of the analyte is performed, and after the skin is incised by the needle, the distal part of the electrochemical sensor is inserted into the body, and face each other. When the soldering paste between the sensor pad and the board pad is melted, the electrical and physical connection between the electrochemical sensor and the main board can be completed.
Description
본 발명은 플렉서블한 전기 화학적 센서가 부착되는 연속식 분석물 측정기 및 국부 가열부에 의한 전기 화학적 센서의 부착 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a continuous analyte measuring device to which a flexible electrochemical sensor is attached and a method of attaching the electrochemical sensor using a local heating unit.
삽입기를 기준 위치로 삼을 때, 전기 화학적 센서가 메인 기판에 연결되는 일단부는 삽입기에 가까운 위치에 있으므로 근위부로 부를 수 있고, 체내에 삽입되는 전기 화학적 센서의 타단부는 삽입기로부터 먼 위치에 있으므로 원위부로 부를 수 있다.When using the inserter as a reference position, one end of the electrochemical sensor connected to the main board is located close to the inserter and can be called the proximal portion, and the other end of the electrochemical sensor inserted into the body is located far from the inserter. It can be called distal.
전기 화학적 센서의 근위부(Proximal portion)는 트랜스미터의 메인 기판에 전기적으로 연결될 수 있고, 전기 화학적 센서의 원위부(Distal Portion)는 적어도 일부가 체내에 삽입될 수 있다. 근위부 및 원위부는 서로 반대 단에 위치할 수 있다. 전기 화학적 센서의 근위부는 포도당을 포함한 분석물 측정에 필요한 전기 회로를 포함하는 트랜스미터의 메인 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. The proximal portion of the electrochemical sensor may be electrically connected to the main board of the transmitter, and at least a portion of the distal portion of the electrochemical sensor may be inserted into the body. The proximal portion and the distal portion may be located at opposite ends. The proximal portion of the electrochemical sensor may be electrically connected to the main board of the transmitter, which includes the electrical circuitry necessary for measuring analytes, including glucose.
트랜스미터는 피부에 부착되기 전에 전기 화학적 센서와 함께 삽입기 내부에 위치할 수 있다. 트랜스미터와 전기 화학적 센서가 미리 결합된 타입을 올인원 타입의 트랜스미터라 부를 수 있다. The transmitter may be placed inside the insert along with an electrochemical sensor before being attached to the skin. A type in which a transmitter and an electrochemical sensor are pre-combined can be called an all-in-one type transmitter.
센서와 트랜스미터의 메인 기판 간의 전기적 연결을 위해, 근위부를 메인 기판의 커넥터에 삽입하는 방법, 근위부를 메인 기판에 도전성 고정부재(금속 리벳 등)로 일체화시키는 방법, 근위부를 메인 기판에 샌드위칭하는 방법 등이 이용될 수 있다. For electrical connection between the main board of the sensor and transmitter, a method of inserting the proximal part into the connector of the main board, a method of integrating the proximal part with the main board with a conductive fixing member (metal rivet, etc.), a method of sandwiching the proximal part into the main board. etc. can be used.
한편, 전기 화학적 센서는 체내 삽입시 통증 완화 및 착용 이물감 감소 등을 위해 유연성이 좋고, 크기가 작고, 폭이 작으며, 두께가 얇아야만 한다. 전기 화학적 센서는 바늘 없이 단독으로는 피부에 삽입 불가능할 정도로 유연하고 얇아야 통증 완화 및 이물감 감소를 달성할 수 있다.Meanwhile, electrochemical sensors must have good flexibility, small size, small width, and thin thickness to relieve pain when inserted into the body and reduce foreign body sensation when worn. Electrochemical sensors must be flexible and thin enough that they cannot be inserted into the skin alone without a needle to relieve pain and reduce the sensation of a foreign body.
이때, 전기 화학적 센서가 유연하고 두께 및 크기가 작을수록 메인 기판과 전기적 연결은 힘들어지며, 커넥터 삽입이 불가능하고, 접점 불량이 나기 쉽고, 접점의 물리적 접촉시 스크래치가 발생하거나 측정 불량이 될 수 있다.At this time, the more flexible the electrochemical sensor is and the smaller its thickness and size, the more difficult it is to make an electrical connection with the main board. Inserting the connector is impossible, contact defects are likely to occur, and physical contact of the contact point may result in scratches or poor measurement. .
본 발명의 전기 화학적 센서는 통증 완화 및 이물감 감소를 위해 플렉서블한 베이스층을 포함할 수 있다.The electrochemical sensor of the present invention may include a flexible base layer to relieve pain and reduce foreign body sensation.
본 발명은, 전기 화학적 센서의 베이스층, 근위부의 센서 패드, 메인 기판, 및 메인 기판의 기판 패드에 열적 손상을 입히지 않으면서도, 근위부의 센서 패드 및 기판 패드를 국부 가열하여 솔더링 페이스트의 용융 상태를 얻을 수 있다.The present invention maintains a molten state of the soldering paste by locally heating the proximal sensor pad and substrate pad without causing thermal damage to the base layer of the electrochemical sensor, the proximal sensor pad, the main substrate, and the substrate pad of the main substrate. You can get it.
본 발명의 연속식 분석물 측정기는, 체내의 분석물과 반응하는 다수의 전극이 형성된 원위부와 상기 전극에 연결되는 센서 패드가 형성된 근위부를 포함하는 전기 화학적 센서; 전원부, 통신부, 제어부 중 적어도 하나가 표면 실장된 메인 기판을 구비하고, 상기 메인 기판이 내부에 수납되는 하우징을 포함하며, 여기서 상기 메인 기판에는 기판 패드가 형성되고 상기 하우징은 피부에 부착되는, 트랜스미터; 를 포함하고, 바늘과 상기 원위부가 함께 체내 삽입된 상태에서, 상기 분석물에 대한 측정이 수행되며, 피부가 상기 바늘에 의하여 절개된 후에 상기 전기 화학적 센서의 원위부가 체내에 삽입되고, 상호 대면된 상기 센서 패드와 상기 기판 패드 사이의 솔더링 페이스트가 용융되면 상기 전기 화학적 센서와 메인 기판의 전기적 연결 및 물리적 연결이 완료될 수 있다.The continuous analyte measuring device of the present invention includes an electrochemical sensor including a distal portion formed with a plurality of electrodes that react with analytes in the body and a proximal portion formed with a sensor pad connected to the electrodes; A transmitter comprising a main board in which at least one of a power supply unit, a communication unit, and a control unit is surface mounted, and a housing in which the main board is stored, where a board pad is formed on the main board and the housing is attached to the skin. ; In a state where the needle and the distal part are inserted into the body together, measurement of the analyte is performed, and after the skin is incised by the needle, the distal part of the electrochemical sensor is inserted into the body, and face each other. When the soldering paste between the sensor pad and the board pad is melted, the electrical and physical connection between the electrochemical sensor and the main board can be completed.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역을, 국부적으로 가열하는 국부 가열부가 마련되며, 상기 국부 가열부는, 상기 센서 패드, 메인 기판, 기판 패드, 및 솔더링 페이스트 중 적어도 하나를, 비접촉 방식에 의해 가열할 수 있다.A local heating unit is provided to locally heat a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad facing each other, and the local heating unit heats at least one of the sensor pad, the main substrate, the substrate pad, and the soldering paste in a non-contact manner. It can be heated by.
상기 국부 가열부는, 코일에 의해 생성되는 유도 자기장을 이용하여, 상기 센서 패드, 메인 기판, 기판 패드, 및 솔더링 페이스트 중 적어도 하나를 가열할 수 있다.The local heating unit may heat at least one of the sensor pad, main board, substrate pad, and soldering paste using an induced magnetic field generated by a coil.
상기 국부 가열부는, 상기 센서 패드, 메인 기판, 기판 패드, 및 솔더링 페이스트 중 적어도 하나에 레이저를 조사하는 레이저 헤드를 포함할 수 있다.The local heating unit may include a laser head that irradiates a laser to at least one of the sensor pad, main substrate, substrate pad, and soldering paste.
상기 전기 화학적 센서의 베이스층 또는 메인 기판은 상기 레이저가 투과되는 투명한 재질을 포함하며, 상기 센서 패드에는 상기 베이스층을 투과한 상기 레이저가 관통되는 제3 관통홀이 형성되거나, 상기 기판 패드에는 상기 메인 기판을 투과한 상기 레이저가 관통되는 제4 관통홀이 형성될 수 있다.The base layer or main substrate of the electrochemical sensor includes a transparent material through which the laser passes, and a third through hole through which the laser passing through the base layer passes is formed in the sensor pad. A fourth through hole through which the laser passing through the main substrate passes may be formed.
본 발명의 센서 부착 방법에 따르면, 체내 분석물을 연속적으로 측정하는 연속식 분석물 측정기는, 전기 화학적 센서, 및 상기 전기 화학적 센서와 함께 피부에 부착되는 트랜스미터를 포함하고, 상기 전기 화학적 센서는, 체내의 분석물과 반응하는 다수의 전극이 형성된 원위부, 상기 전극에 연결되는 센서 패드가 형성된 근위부, 및 상기 원위부와 근위부 사이에 위치하는 중간부를 포함하며, 상기 트랜스미터는, 전원부, 통신부, 제어부 중 적어도 하나가 표면 실장되며 기판 패드가 형성된 메인 기판, 상기 메인 기판이 내부에 수납되는 하우징을 포함하고, 상기 센서 패드 및 기판 패드 중 적어도 하나에 솔더링 페이스트를 도포하는 단계; 상기 솔더링 페이스트를 사이에 두고 상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드를 압착하여 1차 접합부를 형성하는 단계; 상기 1차 접합부가 형성된 상기 전기 화학적 센서 및 메인 기판이 상호 대면되는 소정의 영역을 국부 가열부로 가열하는 단계; 상기 1차 접합부의 솔더링 페이스트가 상기 국부 가열부에 의하여 용융되면서 2차 접합부를 형성하는 솔더링 단계; 를 포함하고, 상기 2차 접합부에 의하여 상기 전기 화학적 센서 및 메인 기판이 완전히 결합될 수 있다.According to the sensor attachment method of the present invention, a continuous analyte measuring device that continuously measures an analyte in the body includes an electrochemical sensor and a transmitter attached to the skin together with the electrochemical sensor, wherein the electrochemical sensor includes, It includes a distal part formed with a plurality of electrodes that react with analytes in the body, a proximal part formed with a sensor pad connected to the electrodes, and an intermediate part located between the distal part and the proximal part, and the transmitter includes at least one of a power source unit, a communication unit, and a control unit. It includes a main board, one of which is surface mounted and has board pads formed thereon, a housing in which the main board is stored, and applying soldering paste to at least one of the sensor pad and the board pad; Forming a primary joint by compressing the sensor pad and the substrate pad facing each other with the soldering paste therebetween; heating a predetermined area where the electrochemical sensor and the main board where the first junction is formed face each other with a local heater; A soldering step of forming a secondary joint by melting the soldering paste of the primary joint by the local heating unit; It includes, and the electrochemical sensor and the main board can be completely coupled by the secondary junction.
상기 전기 화학적 센서에 멤브레인이 도포되고, 상기 국부 가열부는 상기 멤브레인으로부터 이격된 위치에서 상기 전기 화학적 센서 및 메인 기판이 상호 대면되는 소정의 영역을 비접촉식으로 가열할 수 있다.A membrane is applied to the electrochemical sensor, and the local heating unit can heat a predetermined area where the electrochemical sensor and the main substrate face each other in a non-contact manner at a location spaced apart from the membrane.
본 발명의 전기 화학적 센서는, 체혈 분석 방식에 의해 순간적으로만 인체와 접촉하는 것이 아니라, 수일에서 수십일의 상당 기간동안 바늘과 함께 인체에 침습된 상태로 유지될 수 있다. 따라서, 피부에 부착된 트랜스미터와 전기 화학적 센서는 샤워 등의 생활 방수 문제, 인체 부착부위의 움직임, 진동, 충격 등으로 인한 접촉성 저하 문제가 대두될 수 있다.The electrochemical sensor of the present invention does not come into contact with the human body only momentarily by analyzing body blood, but can remain invasive into the human body along with a needle for a significant period of several days to tens of days. Accordingly, transmitters and electrochemical sensors attached to the skin may have problems with waterproofing in everyday life such as in the shower, and problems with reduced contact due to movement, vibration, shock, etc. of the attachment part of the human body.
침습된 원위부의 전극에서 혈당 등을 분석하는 동안 피부에 부착된 트랜스미터와 근위부의 전기적 연결이 유지되는 것이 중요하다. 잦은 진동 환경에 의해 얇은 두께와 작은 크기를 가진 전기 화학적 센서와 트랜스미터의 메인 기판 간의 전기적 접촉은 서로 이탈되거나 접촉 불량이 나기 쉬울 수 있다. While analyzing blood sugar, etc. from the invasive distal electrode, it is important that the electrical connection between the transmitter attached to the skin and the proximal part is maintained. Due to the frequent vibration environment, the electrical contact between the thin and small electrochemical sensor and the main board of the transmitter can easily become separated or have poor contact.
본 발명의 전기 화학적 센서는, 얇은 두께와 크기를 가져, 원위부 중 적어도 일부가 인체 침습시 통증을 완하시킬 수 있고, 이물감을 감소시킬 수 있다. The electrochemical sensor of the present invention has a small thickness and size, and can relieve pain when at least part of the distal part invades the human body and reduce the sensation of a foreign body.
본 발명의 전기 화학적 센서는, 수십 또는 수백 마이크로미터 이하의 얇은 두께를 가질 수 있고, 작은 크기를 가질 수 있다. 커넥터 등의 물리적인 삽입 방식에 의해 메인 기판과 전기적 연결시, 근위부가 파손되거나 근위부의 강성이 약해서 삽입이 불가능할 수 있다. The electrochemical sensor of the present invention may have a thin thickness of tens or hundreds of micrometers or less and may have a small size. When electrically connected to the main board by a physical insertion method such as a connector, the proximal part may be damaged or the rigidity of the proximal part may be weak, making insertion impossible.
전기 화학적 센서가 효소식인 경우 효소가 열적 파괴되므로, 전체 가열에 의한 솔더링이 아예 불가능할 수 있다. 효소식 센서의 경우, 전체 가열에 의한 솔더링을 대체하기 위하여, 엘라스토머와 전도층을 교대로 적층한 ZEBRA 고무, 도전성 볼이 함침된 ACF 등 복잡한 다른 공정에 의하는 문제점이 있다. If the electrochemical sensor is an enzyme type, the enzyme is thermally destroyed, so soldering by overall heating may be impossible. In the case of enzyme-type sensors, there is a problem with other complex processes such as ZEBRA rubber, which is alternately laminated with elastomer and conductive layers, and ACF, which is impregnated with conductive balls, to replace soldering by overall heating.
비효소식 센서에 있어서도 센서의 크기와 두께가 미소하므로 ZEBRA 고무나 ACF 등 복잡한 구조의 연결수단에 의존해야 하는 문제점은 여전할 수 있다.Even in the case of non-enzymatic sensors, the size and thickness of the sensor are small, so the problem of having to rely on connection means of a complex structure such as ZEBRA rubber or ACF may still remain.
FPC 형태, 베이스층이 PI인 형태, 베이스층이 PET인 형태의 전기 화학적 센서를 메인 기판과 SMT방식으로 연결하는 시도는 지금껏 이루어지지 않고 있다.No attempt has been made so far to connect an electrochemical sensor in the form of FPC, with a PI base layer, or with a PET base layer, to the main board using the SMT method.
본 발명의 근위부는 국부 가열부에 의한 솔더링에 의해 견고하게 메인 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.The proximal part of the present invention can be firmly electrically connected to the main board by soldering using a local heating unit.
본 발명은 센서를 전체적으로 가열하지 않고 센서 패드와 기판 패드가 대면되는 부분만 국부적으로 가열하는 국부 가열부를 구비하므로, 본 발명의 센서가 효소식 센서라 하더라도 국부 가열부에 의한 솔더링 작업시 금속성 페이스트로 이루어진 센서 패턴 또는 멤브레인의 열적 손상을 최소화하는 장점이 있다.The present invention does not heat the entire sensor, but has a local heating unit that locally heats only the portion where the sensor pad and the substrate pad face each other. Therefore, even if the sensor of the present invention is an enzyme-type sensor, a metallic paste is used during soldering by the local heating unit. It has the advantage of minimizing thermal damage to the formed sensor pattern or membrane.
한편, 본 발명의 센서가 금속의 스퍼터링에 의해 전도층을 형성하는 특수한 방식의 비효소식 센서일 경우, 전도층을 이루는 금속 패턴은 열 변형을 염려하지 않아도 무방할 수 있다. 열 변형은 유기 물질, 효소, 금속성 페이스트를 함유하는 전극 위의 멤브레인에서 유발될 가능성이 높다. 따라서, 본 발명의 국부 가열부로 센서 패드만 가열하면 비효소식 센서의 금속 패턴, 금속성 전도층은 물론, 열 변형의 가능성이 있는 멤브레인조차 전혀 열 스트레스를 가하지 않고 솔더링할 수 있는 원천적인 기술이 될 수 있다.On the other hand, if the sensor of the present invention is a special non-enzymatic sensor that forms a conductive layer by sputtering metal, there is no need to worry about thermal deformation of the metal pattern forming the conductive layer. Thermal strain is likely to occur in membranes over electrodes containing organic substances, enzymes, or metallic pastes. Therefore, heating only the sensor pad with the local heating unit of the present invention can be a fundamental technology that can solder not only the metal pattern and metallic conductive layer of a non-enzymatic sensor, but also the membrane that has the possibility of thermal deformation without applying any heat stress. there is.
도 1은 본 발명의 삽입기 및 트랜스미터의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 바늘 및 전기 화학적 센서의 사시도이다.
도 3은 도 2의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 효소식 센서에 대한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 비효소식 센서의 베이스층, 전도층, 및 절연층에 대한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 비효소식 센서의 전기 화학적 센서의 패턴인 트렌치에 대한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 비효소식 센서의 전기 화학적 센서의 측면도 및 평면도이다.
도 8은 본 발명의 복수의 전기 화학적 센서의 어레이의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 트랜스미터 구조의 일 실시 예의 분해 사시도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 솔더링에 대한 설명도이다.
도 12는 본 발명의 근위부의 다른 실시 예의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 국부 가열부의 일 실시 예로서, 비접촉식 유도 가열을 설명한다.
도 14 및 15는 본 발명의 국부 가열부의 다른 실시 예로서, 비접촉시 레이저 가열을 설명한다.1 is a cross-sectional side view of the inserter and transmitter of the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the needle and electrochemical sensor of the present invention.
Figure 3 is a plan view of Figure 2.
Figure 4 is an explanatory diagram of the enzyme-type sensor of the present invention.
Figure 5 is an explanatory diagram of the base layer, conductive layer, and insulating layer of the non-enzymatic sensor of the present invention.
Figure 6 is an explanatory diagram of a trench, which is a pattern of the electrochemical sensor of the non-enzymatic sensor of the present invention.
Figure 7 is a side view and a top view of the electrochemical sensor of the non-enzymatic sensor of the present invention.
Figure 8 is a top view of an array of multiple electrochemical sensors of the present invention.
Figure 9 is an exploded perspective view of one embodiment of the transmitter structure of the present invention.
10 and 11 are explanatory diagrams for soldering according to the present invention.
Figure 12 is a plan view of another embodiment of the proximal portion of the present invention.
Figure 13 is an example of a local heating unit of the present invention and explains non-contact induction heating.
14 and 15 illustrate non-contact laser heating as another example of the local heating unit of the present invention.
이하 본 발명의 전기 화학적 센서(400)가 간질액(interstitial fluid) 또는 혈중 포도당 농도를 측정하는 연속 혈당 측정 장치(CGMS,Continuous Glucose Monitoring System)에 이용되는 경우를 일 실시 예로 설명한다. 그러나, 포도당 농도의 측정에 한정되지 않고 다른 분석물을 측정하는 연속식 분석물 측정 장치에도 확장 적용될 수 있다.Hereinafter, the case where the
<삽입기 및 트랜스미터><Inserter and transmitter>
도 1을 참조하면, 본 발명의 전기 화학적 센서(400)는 트랜스미터(200)와 함께 피부에 부착될 수 있다. 트랜스미터(200)는 전기 화학적 센서(400)에서 측정된 분석물 신호를 처리하여 분석물 데이터를 생성하고, 외부 단말기에 분석물 데이터를 무선 전송할 수 있다. 모바일 기기를 포함하는 외부 단말기는, 분석물 데이터를 연속적으로 모니터링 및 진단할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
전기 화학적 센서(400) 및 트랜스미터(200)는 피부 부착전 삽입기(100)에 장전된 상태로 사용자에게 제공될 수 있다. 사용자의 부착 동작에 의해, 전기 화학적 센서(400)및 트랜스미터(200)는 삽입기(100)로부터 이탈하여 피부에 부착될 수 있다. The
트랜스미터(200)의 메인 기판(202)과 연결되는 전기 화학적 센서(400)의 일단을 근위부(402)라 할 수 있고, 체내로 침습되는 전기 화학적 센서(400)의 타단을 원위부(406)라 할 수 있다. 근위부(402)와 원위부(406) 사이에서 플렉서블하게 휘어지는 부분을 접힘부(405)라 할 수 있다.One end of the
트랜스미터(200) 및 전기 화학적 센서(400)는 피부에 부착 전에 이미 서로 접착된 상태로 사용자에게 제공될 수 있다.The
트랜스미터(200)는 삽입기(100)에 장전된 상태에서 제1 위치에 위치하고, 트랜스미터(200)는 사용자 동작에 의해 제1 위치에서 제2 위치로 이동하며, 제2 위치에서 트랜스미터(200)는 피부에 부착될 수 있다. 트랜스미터(200) 및 전기 화학적 센서(400)의 삽입 방향은 제1 위치에서 제2 위치를 향하는 방향일 수 있다.The
바늘(300)은 길이 방향으로 노출된 부분을 가지고, 바늘(300)의 내부에 전기 화학적 센서(400)의 일부가 배치될 수 있다. 바늘(300)은 원위부(406)의 적어도 일부가 삽입 방향을 따라 인체 내로 침습될 수 있도록 피부를 절개하고, 전기 화학적 센서(400)를 가이드하는 기능을 할 수 있다.The
삽입기(100)는 트랜스미터(200) 및 전기 화학적 센서(400)를 제1 위치에서 제2 위치로 동작시키는 구동부(102)를 포함할 수 있다. The
구동부(102)는 바늘(300) 또는 원위부(406)가 피부에 삽입되도록 바늘(300) 또는 트랜스미터(200)를 제1 위치에서 제2 위치로 전진시킬 수 있다.The
트랜스미터(200) 및 전기 화학적 센서(400)가 제2 위치에서 피부에 부착된 다음, 구동부(102)는 바늘(300)을 제2 위치에서 제3 위치로 후퇴시켜 바늘(300)을 트랜스미터(200) 및 전기 화학적 센서(400)로부터 분리할 수 있다.After the
바늘(300)은 바늘 핸들(310)에 고정될 수 있다. 바늘 핸들(310)은 구동부(102)에 착탈될 수 있다. 구동부(102)는 바늘 핸들(310)을 구동하여 바늘(300)을 이동시킬 수 있다.The
트랜스미터(200)의 상부 뚜껑 및 하부 뚜껑 사이에는 내부 공간이 구비될 수 있다. 트랜스미터(200)의 내부 공간에는 메인 기판(202)이 안착될 수 있다. An internal space may be provided between the upper lid and lower lid of the
메인 기판(202)에는 원위부(406)의 포도당 농도 측정을 위해 필요한 배터리 등의 전원부, 분석물 데이터를 처리하는 제어부, 전기 화학적 센서(400)에 의해 측정된 데이터를 무선 전송하는 무선 통신부, 및 분석물 신호를 증폭하는 연산 증폭기 중 적어도 하나가 표면 실장될 수 있다. 작업 전극에서 출력되는 전류는 전극(424) 부근의 농도일 수 있다. 제어부는 작업 전극과 기준 전극 사이의 전기적 전위를 제어할 수 있다. The
전기 화학적 센서(400)의 일면에 형성된 센서 패드(428)는 메인 기판(202)과 대면할 수 있고, 전기 화학적 센서(400)의 타면은 트랜스미터(200)의 내부 공간에 노출될 수 있다. 센서 패드(428)와 전기적으로 연결되는 기판 패드(612)는 메인 기판(202)에 형성될 수 있다.The
전기 화학적 센서(400)는 적어도 일부가 피부 내부로 침습하기에, 침습시 통증 완화 및 착용시 이물감 감소 등을 위해 전기 화학적 센서(400) 또는 베이스층(410)이 플렉서블할 수 있다. Since at least a portion of the
바늘(300)의 길이 방향을 따라 노출된 부분에 전기 화학적 센서(400)의 원위부(406)가 배치될 수 있다. 바늘(300)의 단부는 원위부(406)의 단부보다 더 돌출된 위치에 있다. 피부가 바늘(300)에 의하여 절개된 후에 전기 화학적 센서(400)의 원위부(406)가 체내에 삽입될 수 있다. The
삽입기(100)의 단부(104)가 피부와 맞닿은 상태에서, 삽입기(100)가 피부 위에 고정될 수 있다. 삽입기(100)는 고정부에 해당하며, 이동부에 해당하는 바늘(300) 또는 트랜스미터는 구동부(102)에 의하여 승하강될 수 있다.With the
통증 감소 및 이물감 감소는 사용자 측면에서 연속식 분석물 측정기의 핵심적 성능이다. 이를 위하여 전기 화학적 센서(400)는 단독으로 피부를 관통하는 것이 불가능할 정도의 유연성을 갖고, 바늘(300)이 피부를 절개해야 비로소 체내 삽입될 정도로 전기 화학적 센서(400)는 얇고 유연하다.Reduction of pain and foreign body sensation are the core performance of continuous analyte meters from the user's perspective. To this end, the
도 1은 전기 화학적 센서(400) 및 바늘이 트랜스미터(200)를 관통하도록 결합되는 트랜스미터(200)의 제1 실시 예를 나타낸 것일 수 있다.FIG. 1 may show a first embodiment of a
도 9는 전기 화학적 센서(400) 및 바늘이 트랜스미터(200)를 관통하도록 결합되는 트랜스미터(200)의 제2 실시 예를 나타낸 것일 수 있다.FIG. 9 may show a second embodiment of the
도 1을 참조하면, 제1 실시 예는 트랜스미터(200)의 상부 하우징(210) 및 하부 하우징(220)에 바늘의 관통 구멍이 형성되는 경우일 수 있다. 삽입시 바늘은 트랜스미터(200)의 상부 하우징(210)에 형성된 관통 구멍 및 하부 하우징(220)에 형성된 관통 구멍을 차례로 통과하고, 분리시 바늘은 그 반대의 순서로 관통 구멍을 통과하며 트랜스미터(200)로부터 분리된다. 전기 화학적 센서(400)는 바늘에 정렬되도록 관통 구멍에 노출된다.Referring to FIG. 1, the first embodiment may be a case in which a needle through hole is formed in the
이때, 트랜스미터(200) 외주연에 위치한 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)의 이음부에 외주 실링 부재가 필요하고, 관통 구멍에 위치한 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)의 이음부에 내주 실링 부재가 필요하며, 관통 구멍을 통하여 전기 화학적 센서(400)가 노출되는 부분에 센서 실링 부재가 필요할 수 있다. At this time, an outer sealing member is required at the joint between the
도 9를 참조하면, 제2 실시 예는, 트랜스미터(200)의 측면을 함몰시킨 함몰부(204)가 형성된 경우일 수 있다. 이 경우, 바늘이 통과되는 관통 구멍을 삭제하므로 외주 실링 부재 하나면 충분하고 내주 실링 부재가 필요없을 수 있다. 또한, 중앙의 관통 구멍을 형성하기 위한 상부 하우징(210)과 하부 하우징(220)의 기둥 구조도 필요하지 않다. Referring to FIG. 9, the second embodiment may be a case where a
트랜스미터(200)의 제1 실시 예의 관통 구멍 및 관통 구멍 위치의 기둥 구조가 삭제되면 동일 직경의 트랜스미터(200)라 할지라도 트랜스미터(200)의 내부 공간이 크게 확장되는 효과가 있다. 확장된 공간은 배터리의 대용량 설치로 인하여 사용 수명을 연장할 수 있고 사용자의 트랜스미터 교체 비용이 경감될 수 있다. 한편, 전자 부품의 최적화 배치, 메인 기판의 설계 자유도를 얻을 수 있어서 성능 향상에도 이바지할 수 있다.If the through hole and the pillar structure at the through hole location of the first embodiment of the
<바늘 및 전기 화학적 센서><Needles and electrochemical sensors>
도 2 및 도 3을 참조하여, 바늘(300) 및 전기 화학적 센서(400) 간의 배치 관계에 대해 설명한다.With reference to FIGS. 2 and 3 , the arrangement relationship between the
바늘(300)의 내부를 외부로 노출시키고, 바늘(300)의 길이 방향을 따라 연장되는 개방부(306)가 바늘(300)에 형성될 수 있다. 원위부(406) 또는 접힘부(405)의 일부는 체내 침습시 개방부(306)의 내부에 있도록 바늘(300)에 부착 또는 이격될 수 있다.An
원위부(406) 및 근위부(402)는 소정의 각도(예를 들어 90도)를 가지는 서로 다른 평면에 놓여질 수 있다. 접힘부(405)의 휘어지는 방향은 개방부(306)에 의해 바늘(300)이 개방되는 방향과 일치할 수 있다. The
근위부(402)가 트랜스미터(200)에 전기적으로 연결되는 곳은 개방부(306)에 의해 바늘(300)의 내부가 외부로 개방되는 방향에 위치할 수 있다. The location where the
예를 들어, 원위부(406)는 통증 및 이물감 감소를 위해 피부 표면과 수직하도록 삽입될 수 있다. 메인 기판(202)이 트랜스미터(200)의 바닥면에 평행하도록 배치된 경우, 근위부(402)는 메인 기판(202)과 평행하게 배치될 수 있고, 근위부(402)는 피부 표면과 평행하도록 배치될 수 있다. For example, the
접힘부(405)는 바늘(300)의 내부가 외부로 개방되는 방향을 따라 휘어질 수 있다.The folded
바늘(300)은 전기 화학적 센서(400)를 안내하는 중심벽부(302), 전기 화학적 센서(400)가 바늘(300)로부터 이탈되는 것을 방지하는 측벽부(304)를 포함할 수 있다. The
중심벽부(302)는 원위부(406) 또는 접힘부(405)가 제1 축 방향으로 돌출되는 것을 방지할 수 있다. 제1 축 방향은 바늘(300)의 내부가 외부로 개방되는 방향일 수 있다. 원위부(406) 또는 접힘부(405)가 제1 축 방향으로 돌출되면, 돌출된 부분이 피부에 걸려서 전기 화학적 센서(400)는 좌굴(Buckling)될 수 있고, 바늘만 피부에 삽입되고 전기 화학적 센서(400)는 피부 밖으로 튕길 수 있다.The
측벽부(304)는 원위부(406)의 일부 또는 접힘부(405)의 일부가 제2 축 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 제2 축 방향은 제1 축 방향과 수직할 수 있다. 제1 축 방향, 제2 축 방향, 및 삽입 방향은 각각 직교 좌표계에 대응할 수 있다. The
중심벽부(302)와 측벽부(304)로 둘러싸인 바늘(300)의 내부 공간은 개방부(306)를 통해 외부와 연통될 수 있다. The inner space of the
전기 화학적 센서(400)는 납작한 평판 형상일 수 있다. 원위부(406)의 전극(424)은 평판부의 일면 또는 양면에 배치될 수 있다. The
원위부(406)와 근위부(402) 사이의 중간부(404)를 제1 방향으로 연장한 부분이 측면 연장부(408)일 수 있다. 원위부(406)에 인접한 중간부(404)는 원위부(406)와 동일한 평면에 있으며, 원위부(406)와 동일한 평면에 있는 중간부(404)를 바늘(300)의 노출 방향인 제1 방향으로 연장한 부분이 측면 연장부(408)이다. A portion extending the
<전기 화학적 센서><Electrochemical sensor>
도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 전기 화학적 센서(400)에 대해 설명한다. 4 to 8, the
도 7은 본 발명의 전기 화학적 센서(400)의 구조에 대한 것일 수 있다.Figure 7 may show the structure of the
도 7은 전기 화학적 센서(400)의 동일한 일면에 전극(424) 및 센서 패드(428)가 형성된 경우일 수 있다.FIG. 7 may be a case where the
그러나 본 발명은 전극(424) 및 센서 패드(428)가 전기 화학적 센서(400)의 일면에 형성되는 경우뿐 아니라, 전기 화학적 센서(400)의 양면에 전극(424) 및 센서 패드(428)가 형성되는 경우로 확장 적용될 수 있다.However, the present invention not only applies to the case where the
원위부(406)에는 체내로 삽입되어 당과 산화 또는 환원 반응을 할 수 있는 전극(424)이 형성될 수 있다. 전극(424)은 작업 전극(working electrode), 상대 전극(counter electrode), 및 기준 전극(reference) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. An
도 7을 참조하면, 근위부(402)에는 전극(424)에 연결되는 센서 패드(428)가 형성될 수 있다. 원위부(406)에서 체내 포도당과의 전기화학적 반응을 통해 발생한 전류는 베이스층(410) 상에 형성된 리드(426)를 따라 근위부(402)의 센서 패드(428)로 연결될 수 있다. 센서 패드(428)는 메인 기판(202)과 전기적으로 도통될 수 있다.Referring to FIG. 7, a
전극(424)은 적어도 하나 이상의 작업 전극 및 기준 전극을 포함할 수 있다. 상대 전극은 필요에 따라 복수로 형성될 수 있다. 상대 전극은 정밀한 데이터 획득을 위해 3종류 이상의 전극을 이용하는 경우에 구비될 수 있다.The
작업 전극은 다공성 백금 전극일 수 있고, 다공성 백금 콜로이드로부터 제작될 수 있다. The working electrode may be a porous platinum electrode or may be fabricated from porous platinum colloid.
기준 전극은 전위가 일정하여 기준이 될 수 있는 전극일 수 있다. 기준 전극은 염화은(Ag/AgCl) 전극·칼로멜 전극·황산수은(I) 전극 중 하나일 수 있다. 바이오 마커가 글루코스인 경우 체내 침습 용도를 위해, 기준 전극은 염화은(Ag/AgCl) 전극이 사용될 수 있다.The reference electrode may be an electrode that has a constant potential and can serve as a reference. The reference electrode may be one of a silver chloride (Ag/AgCl) electrode, a calomel electrode, and a mercury (I) sulfate electrode. For in vivo invasive applications when the biomarker is glucose, a silver chloride (Ag/AgCl) electrode can be used as the reference electrode.
침습형 전기 화학적 센서의(100) 경우 침습시 통증 완화 및 착용시 이물감 감소 등의 이유로 가급적 크기가 최소화되어야할 필요가 있다. 전기 화학적 센서(400)의 크기가 작아질수록 전극(424)의 면적도 작아질 수 있다. 전극(424)의 면적이 충분히 확보되지 않을 경우 노이즈로 인한 신호 교란이 발생할 수 있어, 전기 화학적 센서(400)의 제조시 센서(100)의 크기 축소 및 전극(424) 면적 확보의 양측면을 고려할 필요가 있다. In the case of the invasive
침습형 전기 화학적 센서(400)가 피부안으로 삽입되는 길이는 3 내지 12 mm 범위일 수 있다. 삽입 길이가 3 mm 이하인 경우, 센서의 생체 삽입 후 생체의 움직임에 의해 센서 자체의 안정감 및 신호안정성이 떨어질 수 있다. 삽입 길이가 12 mm 를 초과하는 경우, 인체 통점이 분포된 범위에 위치하여 통증이 심해지고 혈관이나 신경 등 생체 내 조직을 손상시킬 수 있다. The length at which the invasive
또한, 원위부(406)의 침습되는 부분의 폭은 100 내지 600 ㎛ 범위일 수 있다. 원위부(406)의 침습되는 부분의 두께는 10 내지 300 ㎛ 범위일 수 있고, 바람직하게는 50 내지 150 ㎛ 범위일 수 있다.Additionally, the width of the invaded portion of the
원위부(406)의 적어도 일부는 체내로 삽입되기에, 원위부(406)의 폭이 너무 넓은 경우 침습시 통증 및 이물감이 커질 수 있어 소정의 폭(예로 600㎛) 이하로 줄일 필요성이 있다. 체내로 침습되는 원위부(406)의 일면에만 3개 이상의 전극(424)이 모두 배치되면, 분석물 데이터 측면에서 3개 이상의 전극 및 그에 연결된 리드(426)의 공간 확보를 위해 원위부(406)의 폭은 넓어져야 하지만 통증 완화 측면에서 소정의 폭(예로 600㎛) 이하로 제한될 수 있다. 두 개의 트레이드 오프 관계를 모두 만족시켜야 한다.Since at least a portion of the
원위부(406)의 전극(424)은 리드(426)을 통해 베이스층(410)을 따라 연장되어 근위부(402)의 센서 패드(428)에 전기적으로 연결될 수 있다. 리드(426)는 중간부(404)에 배치되기에, 접힘부(405)가 휘어지면 리드(426)도 함께 휘어질 수 있다.The
트랜스미터(200)가 피부에 부착되고 전기 화학적 센서(400)가 체내로 침습되는 경우, 접힘부(405)는 상당한 시간동안 휘어진 상태를 유지할 수 있다. 접힘부(405)의 비틀림 부하를 감소시키기 위해, 중간부(404) 또는 접힘부(405)의 폭은 근위부(402) 또는 원위부(406)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. When the
중간부(404) 또는 접힘부(405)에 형성되는 리드(426)의 개수는 원위부(406)에 배치되는 전극의 개수에 비례해 증가할 수 있다. 복수의 리드(426)가 접힘부(405)에 배치될수록 절연성이 떨어지고 쇼트가 발생할 수 있다. 리드(426) 간의 폭, 리드(426)의 수, 전극(424)의 수, 접힘부(405)의 폭을 최적화할 필요가 있다.The number of
전도층(412)을 레이저 에칭하여 트렌치(420)가 형성될 수 있다. 레이저 에칭에 의한 트렌치(420)의 폭(W1, W2)은 2 내지 200 ㎛ 일 수 있다. 레이저를 조사하는 레이저 헤드가 복수회 이동하고 레이저 에칭을 복수회 시행하며 상기 트렌치의 폭이 증가될 수 있다. The
전극 및 센서 패드는 전도층에 레이저를 조사하여 전도층의 일부를 제거하는 레이저 에칭 방식으로 형성될 수 있다. 전도층이 적층된 이후에, 전극의 가장자리 경계 및 센서 패드의 가장자리 경계가 형성될 수 있다. 전극과 센서 패드를 각각 연결하는 리드는, 전극 및 센서 패드와 마찬가지로 전도층의 일부를 수직 방향으로 절개한 것일 수 있다. 전극의 가장자리 경계 및 센서 패드의 가장자리 경계가 형성된 이후에 절연층이 부착될 수 있다.Electrodes and sensor pads may be formed using a laser etching method that removes part of the conductive layer by irradiating a laser to the conductive layer. After the conductive layer is laminated, the edge boundary of the electrode and the edge boundary of the sensor pad may be formed. The leads connecting the electrode and the sensor pad, respectively, may be formed by cutting a portion of the conductive layer in the vertical direction like the electrode and the sensor pad. An insulating layer may be attached after the edge boundaries of the electrodes and the edge boundaries of the sensor pad are formed.
트렌치는 전도층에 음각으로 새겨지고 이에 따라 전도성 아일랜드가 패터닝될 수 있다. 트렌치의 높이는 전도층의 두께와 동일할 수 있다. 전도층, 전극, 및 센서 패드의 두께는 모두 동일할 수 있다. A trench may be engraved into the conductive layer and the conductive island patterned accordingly. The height of the trench may be equal to the thickness of the conductive layer. The thickness of the conductive layer, electrode, and sensor pad may all be the same.
전기 화학적 센서의 폭은 600 마이크로미터 이하이고, 전기 화학적 센서의 길이는 3cm 이하일 수 있다. 전극의 폭 및 센서 패드의 폭은 500 마이크로미터 이하이고, 리드의 폭은 150 마이크로미터 이하이며, 전기 화학적 센서의 윈위부의 일면에 적어도 2개의 전극과 적어도 2개의 리드가 형성될 수 있다.The width of the electrochemical sensor may be 600 micrometers or less, and the length of the electrochemical sensor may be 3 cm or less. The width of the electrode and the width of the sensor pad are 500 micrometers or less, the width of the lead is 150 micrometers or less, and at least two electrodes and at least two leads may be formed on one surface of the distal portion of the electrochemical sensor.
전극의 패턴이 아무리 복잡하고 트렌치의 폭이 아무리 좁아도 레이저 에칭으로 버(burr)없이 형성할 수 있다. 공정 단순화를 위하여 전도층은 베이스층의 노출 면적 전체에 걸쳐 금속이 스퍼터링되는 것이 바람직하다. 양면 전극 형성시 비아홀이 형성된 베이스층의 상면 및 배면을 모두 금속으로 스퍼터링할 수 있다.No matter how complex the electrode pattern is or how narrow the trench width is, it can be formed without burrs through laser etching. To simplify the process, it is preferable that the conductive layer is metal sputtered over the entire exposed area of the base layer. When forming a double-sided electrode, both the top and back surfaces of the base layer where the via hole is formed can be sputtered with metal.
전극(424)끼리 또는 리드(426)끼리는 트렌치(420)에 의해 전기적으로 상호 분리될 수 있다. 트렌치(420)가 좁을수록 분석물 반응을 위한 충분한 전극(424) 면적을 확보할 수 있다. 반대로 트렌치(420)가 좁을수록 절연성은 나빠질 수 있다. 트렌치 형성을 레이저 에칭에 의하면 미세화와 절연성의 트레이드 오프를 만족시킬 수 있다. 접힘부(405)의 폭을 좁게 형성할수록 비틀림력을 줄일 수 있고, 접힘부(405)가 휘어져 고정된 상태로 상당한 시간이 지속되어도 피로 파괴를 막을 수 있다.The
트렌치(420)에 의해, 리드(426), 전극(424), 또는 센서 패드(428)를 위한 충분한 면적 확보가 용이하여 신호 전달율을 향상시키고 쇼트 불량율을 감소시킬 수 있다.By using the
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 효소식 센서를 설명하는 것일 수 있다. 본 발명의 전기 화학적 센서(400)의 다른 실시예로서 비효소식 센서를 설명한 도 5 및 도 6과 대비될 수 있다. Figure 4 may illustrate an enzyme-type sensor as an embodiment of the present invention. As another embodiment of the
도 4는 본 발명의 효소식 센서의 제1 전극(62a) 및 제2 전극(64a)의 두 개의 전극을 형성하는 경우를 예시하였다. 센서(100)의 몸체를 이루는 베이스층(61)에 제1 전극층(62), 제1 절연층(63), 제2 전극층(64), 및 제2 절연층(65)이 순서대로 적층될 수 있다. 두 개의 전극 형성을 위해, 베이스층(61), 제1 전극층(62), 제1 절연층(63), 제2 전극층(64), 및 제2 절연층(65)는 순차로 전극 형성을 위한 부분의 길이가 더 길게 형성될 수 있다. 각 층의 길이 차이로부터, 제1 전극층(62)에는 제1 전극(62a)이 노출될 수 있고, 제2 전극층(64)에는 제2 전극(64a)이 노출될 수 있다.Figure 4 illustrates the case of forming two electrodes, a first electrode (62a) and a second electrode (64a), of the enzyme-type sensor of the present invention. A
제1 전극층(62) 및 제2 전극층(64)은 절연층 또는 유전층에 해당하는 레이어 위에 금속성 페이스트를 인쇄 방식에 의해 형성될 수 있다. 금속성 페이스트의 성분 및 구조는 효소 반응 방식의 혈당기에서 이용되는 방식일 수 있다. The
본 발명의 효소식 센서에서, 제1 전극층과 제2 전극층이 배치되는 평면은 다를 수 있고, 전극의 종류에 따라 도포되는 금속성 페이스트의 성분이 달라질 수 있다. 효소식 센서의 경우, 솔더링 페이스트의 용융을 위한 열에 의하여 손상이 발생할 염려가 다분하다. 만약, 본 발명의 국부 가열에 의하지 않고 전체 가열 방식에 의한 솔더링을 한다면, 절연층에 덮힌 금속성 페이스트는 물론 외부로 노출된 금속성 페이스트도 열변형될 문제점이 있다.In the enzyme-type sensor of the present invention, the planes on which the first electrode layer and the second electrode layer are disposed may be different, and the components of the applied metallic paste may vary depending on the type of electrode. In the case of enzyme-type sensors, there is a high risk of damage due to the heat required to melt the soldering paste. If soldering is performed using the overall heating method rather than the local heating of the present invention, there is a problem that not only the metallic paste covered with the insulating layer but also the metallic paste exposed to the outside may be thermally deformed.
본 발명은 센서를 전체적으로 가열하지 않고 센서 패드와 기판 패드가 대면되는 부분만 국부적으로 가열하는 국부 가열부를 구비하므로 효소식 센서라 하더라도 국부 가열부(50)에 의한 솔더링 작업시 금속성 페이스트가 열 손상되지 않는 장점이 있다.The present invention does not heat the entire sensor, but has a local heating unit that locally heats only the portion where the sensor pad and the substrate pad face each other, so even if it is an enzyme-type sensor, the metallic paste is not thermally damaged during soldering by the local heating unit 50. There is an advantage to not having it.
한편, 본 발명의 비효소식 센서의 경우, 전기 화학적 센서의 전도층은 금속 스퍼터링 등의 방식으로 동일한 금속면으로 형성되므로, 국부 가열부(450)로 리플로우하면 센서의 전도층의 열손상이 전혀 유발되지 않고, 멤브레인의 열 손상도 차단할 수 있는 근본적인 장점이 있다.Meanwhile, in the case of the non-enzymatic sensor of the present invention, the conductive layer of the electrochemical sensor is formed with the same metal surface by a method such as metal sputtering, so when reflowed to the
도 5를 참조하면, 본 발명의 비효소식 전기 화학적 센서(400)는 체내 침습시 절곡가능하도록 플렉서블한 베이스층(410)을 포함할 수 있다. 베이스층(410)은 절연가능 소재로 합성수지, 폴리이미드(PI), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 베이스층 또는 절연층의 두께는 100 마이크로미터 이하일 수 있다.Referring to FIG. 5, the non-enzymatic
스퍼터링 등의 방식으로 베이스층(410)에 전도층(412)이 형성될 수 있다. 금속을 원자나 분자 단위로 날려서 적층한 전도층의 두께는 10 마이크로미터 이하일 수 있다. 전도층은 전극의 가장자리 경계 및 센서 패드의 가장자리 경계가 형성되기 전에, 베이스층의 노출 면적 전체에 걸쳐 금속이 스퍼터링된 것일 수 있다.The
전극 및 센서 패드는 전도층에 레이저를 조사하여 상기 전도층의 일부를 제거하는 레이저 에칭 방식으로 형성되는 것이 미세화와 절연성의 트레이드 오프를 만족시킬 수 있다. The electrodes and sensor pads are formed using a laser etching method that removes part of the conductive layer by irradiating a laser to the conductive layer, which can satisfy the trade-off between miniaturization and insulation.
전도층(412)에 절연층(416)을 본딩하기 전에 전도층(412)에 트렌치(420)가 형성될 수 있다. 전도층(412)은 트렌치(420)에 의해 서로 다른 부재로 분리될 수 있다. 전도층(412)은 트렌치(420)에 의해, 서로 다른 종류의 전극(424)으로 분별될 수 있고, 서로 다른 리드(426)으로 분별될 수 있으며, 서로 다른 센서 패드(428)로 분별될 수 있다. A
전도층(412) 형성 이후 절연층(416)이 부착될 수 있다. 전극 및 센서 패드가 외부로 노출되도록 전극 및 센서 패드에 대응되는 절연층의 일부가 제거된 상태의 절연층이 전도층 위에 접착될 수 있다.After forming the
절단기 또는 펀칭기에 의해 절연층(416)의 일부가 제거될 수 있다. 절연층의 개구부의 크기가 작아 미세 가공이 필요한 경우, 전도층의 트렌치 형성에 사용했던 레이저 에칭 방식을 절연층의 개구부 가공에 사용할 수 있다. A portion of the insulating
베이스층의 경우도 마찬가지이다. 양면 형성에 필요한 비아홀은 미세 가공이 필요하므로 전도층의 트렌치 형성에 사용했던 레이저 에칭 방식을 베이스층의 비아홀 가공에 사용할 수 있다. 베이스층의 일부를 절개한 비아홀이 형성되며, 전도층은 베이스층의 상면, 비아홀의 표면, 배면을 따라 이음매없이 연속되는 동일한 금속 재질로 양면 스퍼터링될 수 있다.The same goes for the base layer. Since the via holes required for double-sided formation require micro-processing, the laser etching method used to form trenches in the conductive layer can be used to process via holes in the base layer. A via hole is formed by cutting a portion of the base layer, and the conductive layer can be double-sided sputtered with the same metal material to be seamlessly continuous along the top surface of the base layer, the surface of the via hole, and the back surface.
절연층(416)에는 관통하는 개구부(422)가 형성될 수 있다. 전도층에 형성되는 전극 및 센서 패드는 개구부에 의해 외부로 노출될 수 있다. 근위부(402)에는 근위 개구부(422a)가 형성될 수 있고, 원위부(406)에는 원위 개구부(422b)가 형성될 수 있다. 센서 패드(428)의 일부는 근위 개구부(162)를 통해 외부로 노출될 수 있고, 근위 개구부(162)에 의해 노출된 센서 패드(428)의 일부는 메인 기판(202)의 기판 패드와 전기적으로 연결될 수 있다.A penetrating opening 422 may be formed in the insulating
전극(424)의 일부는 원위 개구부(164)를 통해 외부로 노출될 수 있고, 원위 개구부(164)에 의해 노출된 전극(424)의 일부는 간질액 또는 혈류와 접촉하여 분석물과 전기화학적 반응을 일으킬 수 있다. A portion of the
본 발명의 전기 화학적 센서(400)는 전극(424) 표면을 둘러싼 다공성 선택적 투과층(418)을 포함할 수 있다. 멤브레인은 선택적 투과층(418)을 포함할 수 있다. 멤브레인은 유기 물질, 금속 입자, 금속성 페이스트, 효소 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 선택적 투과층(418)은 체내 반응하는 분석물과 반응하기 위한 것으로 원위부(406)의 전극(424)에 도포될 수 있다. The
선택적 투과층(418)은 중기공성(mesoporous) 특징을 가질 수 있다. 중기공의 크기는 2 내지 50 nm 일 수 있다.The selectively
멤브레인의 한 종류로서 선택적 투과층(418)은, 전극(424)과 반응하고자 하는 체내 분석물의 종류에 따라 결정될 수 있고, 도포되는 전극(424)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 분석물이 글루코스이고 선택적 투과층(418)이 도포되는 전극(424)이 작업 전극인 경우, 선택적 투과층(418)은 중기공성 백금일 수 있다. 다공성 백금은 다공성 백금 콜로이드로부터 제작될 수 있다. 분석물이 글루코스이고 선택적 투과층(418)이 도포되는 전극(424)이 기준 전극인 경우, 선택적 투과층(418)은 염화은(Ag/AgCl)일 수 있다. The
선택적 투과층(418)은 베이스층(410), 전도층(412), 및 절연층(416)이 적층된 상태에서 원위 개구부(422b)를 통해 전극(424)에 도포될 수 있다. 복수의 원위 개구부(422b)가 서로 다른 종류의 전극과 대면하는 경우, 제1 선택적 투과층(418a) 및 제2 선택적 투과층(418b)은 상호 다른 종류의 물질을 포함할 수 있다. The selectively
도 6은 비효소식 센서의 전도층(412)의 트렌치(420)에 대해 구체적으로 설명한 것이다. Figure 6 is a detailed explanation of the
도 6은 근위부(402)로부터 원위부(406)까지의 전체 전기 화학적 센서(400)를 모식적으로 도시한 것일 수 있다.FIG. 6 may schematically illustrate the entire
도 6을 참조하면, 베이스층(410)에 전도층(412)이 스퍼터링 등의 방식으로 적층된 후, 레이저 에칭 등의 방식으로 트렌치(420)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 6, after the
레이저 에칭 등에 의해 전도층(412)에는 서로 분리되는 복수의 전도성 아일랜드(430)가 마련될 수 있다. 각각의 전도성 아일랜드는 폐곡면을 이루며 상호 전기적 절연될 수 있다. A plurality of conductive islands 430 separated from each other may be provided in the
트렌치(420)의 하부에는 베이스층(410)이 노출되고, 접한 전도성 아일랜드(430) 간은 트렌치(420)에 의해 절연될 수 있다.The
근위부(402)의 전도성 아일랜드(430)는 센서 패드(428)를 형성할 수 있고, 중간부(404) 또는 접힘부(405)의 전도성 아일랜드(430)는 리드(426)를 형성할 수 있으며, 원위부(406)의 전도성 아일랜드(430)는 전극(424)을 형성할 수 있다. The conductive island 430 of the
전도성 아일랜드는 절연층의 절개된 부분을 통하여 전극 및 센서 패드에 해당하는 부분이 외부로 노출되는 전도성 아일랜드와, 외부로 노출되는 부분이 없도록 절연층으로 모두 커버되는 더미부로 구분할 수 있다.The conductive island can be divided into a conductive island in which the part corresponding to the electrode and sensor pad is exposed to the outside through a cut part of the insulating layer, and a dummy part in which the entire part is covered with an insulating layer so that no part is exposed to the outside.
서로 다른 전극(424)을 포함하는 제1 전도성 아일랜드(430a), 제2 전도성 아일랜드(430b), 및 제3 전도성 아일랜드(430c)가 형성될 수 있다. 제1 전도성 아일랜드(430a)는 근위부(402)의 제1 센서 패드(428a), 접힘부(405)의 제1 리드(426a), 원위부(406)의 제1 전극(424a)을 포함할 수 있다.A first
제2 전도성 아일랜드(430b)는 근위부(402)의 제2 센서 패드(428b), 접힘부(405)의 제2 리드(426b), 원위부(406)의 제2 전극(424b)을 포함할 수 있다. 제3 전도성 아일랜드(430c)는 근위부(402)의 제3 센서 패드(428c), 접힘부(405)의 제3 리드(426c), 원위부(406)의 제3 전극(424c)을 포함할 수 있다. The second
제1 전극(424a), 제2 전극(424b), 및 제3 전극(424c)은 작업 전극, 상대 전극, 기준 전극 중 어느 하나일 수 있다. The
폐곡면을 형성하여 상호 분리되는 전도성 아일랜드(430) 형성시, 전도성 아일랜드(430)사이에 더미부(432)가 형성될 수 있다. 더미부(432)는 절연층이 노출되면 전극(424) 또는 센서 패드(428)를 갖는 전도성 아일랜드(430)로 사용될 수 있다. 더미부(432)는 반복적인 레이저 에칭 등으로 완전히 제거될 수 있다. 그러나, 트렌치에 의한 전기적 절연만 달성하면 되므로 굳이 더미부(432)를 제거할 필요가 없다. 이것이 본 발명의 또 다른 장점이다.When forming conductive islands 430 that are separated from each other by forming a closed curved surface, a dummy portion 432 may be formed between the conductive islands 430. The dummy portion 432 can be used as a conductive island 430 with
전도층(412)에 트렌치(420) 패턴 형성후 절연층(416)으로 덮는 하부에 너무 넓은 더미부(432)가 형성시, 절연층(416)의 일부가 하부로 내려앉는 것을 방지하기 위해 더미부(432)는 제거되지 않고 그대로 유지될 수 있다. After forming the
트렌치(420)는 전극 트렌치(420a) 또는 에지 트렌치(420b)를 포함할 수 있다. 전극 트렌치(420a)는 전도성 아일랜드(430) 간을 절연시킬 수 있다. 전극 트렌치(420a)는 전극(424) 사이, 리드(426) 사이, 및 센서 패드(428) 사이 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. The
한편, 전도층이 전기 화학적 센서의 가장자리로 노출되면 절연성이 저하되므로 전도층의 측면 노출을 방지할 필요가 있다. 전도층이 적층된 이후에, 전기 화학적 센서의 가장자리를 따라 전도층의 일부를 절개할 수 있다. 이것이 에지 트렌치(420b)이다. 따라서, 전기 화학적 센서의 가장자리에는 베이스층 위에 절연층이 부착되며 절연이 될 수 있다. 전기 화학적 센서의 가장자리 안쪽 부분에는 베이스층 위에 적층된 전도층 위에 절연층이 부착될 수 있다.Meanwhile, when the conductive layer is exposed to the edge of the electrochemical sensor, the insulation deteriorates, so it is necessary to prevent side exposure of the conductive layer. After the conductive layer is deposited, a portion of the conductive layer can be cut along the edge of the electrochemical sensor. This is the
에지 트렌치(420b)는 전도층(412)의 최외곽 에지를 형성할 수 있다. 에지 트렌치(420b)는 전기 화학적 센서(400)의 최외곽에 위치하는 전도성 아일랜드(430)를 센서(400)의 외부와 절연하는 역할을 할 수 있다. 전기 화학적 센서(400)가 어레이로 공정 처리되는 경우, 에지 트렌치(420b)는 이웃한 센서(400) 간에 쇼트 또는 이웃한 전도성 아일랜드(430) 간을 이격하여 상호간의 쇼트 발생을 방지할 수 있다.
전극 트렌치(420a)의 폭(W1) 및 에지 트렌치(420b)의 폭(W2)은 5 내지 30 ㎛ 범위일 수 있다. The width W1 of the
절연층(416)을 전도층(412)에 부착하기 위한 본딩층(414)이 구비될 수 있다. 본딩층(414)은 전도층(412) 및 절연층(416) 사이에 위치할 수 있다. 절연층(416)에 개구부(422) 형성시, 본딩층(414)에도 함께 개구부(422)가 형성될 수 있다. A
도 8은 복수의 전기 화학적 센서(400)를 한 번에 제조 공정 처리 하기 위한 센서 어레이를 도시한 것이다. 선택적 투과층을 반복 형성하기 위하여 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅, 페이스트 방식 중 적어도 하나가 시행될 수 있다.Figure 8 shows a sensor array for manufacturing a plurality of
도 8을 참조하면, 베이스층(410)에는 정렬홀(72)이 형성되고, 정렬홀(72)은 지그의 정렬핀에 삽입될 수 있다. 베이스층(410)의 정렬홀(72) 및 절연층(416)의 정렬홀(미도시)는 서로 얼라인되고, 이에 따라, 절연층(416)의 개구가 전극 또는 센서 패드와 얼라인될 수 있다.Referring to FIG. 8, an
복수의 전기 화학적 센서(400)는 서로 연결된 어레이 형태로 센서 제조 공정이 동시에 처리된 뒤 낱개로 상호 분리될 수 있다. The plurality of
전기 화학적 센서(400)는 베이스층(410)이 서로 연결되어 센서 어레이를 형성할 수 있다. 전기 화학적 센서(400)는 하나의 베이스층(410) 위에 각 센서별 전도층(412) 형성, 레이저 에칭 등에 의한 트렌치(420) 형성 중 적어도 하나가 수행될 수 있다. 절연층(416) 및 선택적 투과층(418) 형성도 한꺼번에 수행될 수 있다. The
<전기 화학적 센서의 부착><Attachment of electrochemical sensor>
도 10 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 전기 화학적 센서(400) 및 메인 기판(202) 간의 솔더링 부착에 대해 설명한다. 10 to 15, soldering attachment between the
전기 화학적 센서(400)는, 얇은 두께와 크기를 가져, 원위부(406) 중 적어도 일부가 인체 침습시 통증을 완하시킬 수 있고, 이물감을 감소시킬 수 있다. The
전기 화학적 센서(400)는, 수십 또는 수백 마이크로미터 이하의 얇은 두께를 가질 수 있고, 작은 크기로 인해 커넥터 삽입 등의 물리적인 삽입 방식에 의해 메인 기판(202)에 단단히 고정연결되는 것은 어려울 수 있다. The
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 근위부(402)는 부품 실장이 완료된 메인 기판(202)과 대면된 상태에서 국부 가열부(450)에 의하여 솔더링 페이스트 위치만 가열됨으로써, 전기 화학적 센서(400)의 파손이나 열 손상없이 전기적으로 연결할 수 있다. To solve this problem, only the soldering paste position of the
도 10 및 도 11은, 근위부(402)의 센서 패드(428)와, 메인 기판(202)의 기판 패드(203)가 서로 대면되고, 센서 패드(428)와 기판 패드(203) 사이에 솔더링 페이스트(440)이 위치한 상태에서, 솔더링이 진행되는 것일 수 있다.10 and 11 show the
도 10은 솔더링 전에 전기 화학적 센서(400)와 메인 기판(202)이 상호 이격된 상태일 수 있고, 도 11은 솔더링동안 또는 솔더링 후에, 전기 화학적 센서(400)가 메인 기판(202)에 접촉된 상태를 나타낸 것일 수 있다. Figure 10 shows the
도 10 및 도 11을 참조하면, 복수의 전기 화학적 센서(400)가 반복 배치된 어레이 형태로 센서 제조 공정이 동시에 처리된 뒤, 각각의 전기 화학적 센서(400)로 상호 분리될 수 있다. 분리된 전기 화학적 센서(400)의 근위부(402)는 솔더링 페이스트(440)을 이용한 솔더링에 의해 메인 기판(202)에 부착될 수 있다.Referring to FIGS. 10 and 11 , a sensor manufacturing process may be performed simultaneously in an array in which a plurality of
본 발명의 국부 가열부(450)에 의한 솔더링을 위하여, 솔더링 페이스트(440)의 용융 온도는, 센서 패드(428)를 형성하는 전도층(412), 베이스층(410), 전기 화학적 센서(400)에 부착된 멤브레인, 선택적 투과층(418), 기판 패드(203), 및 메인 기판(202)에 표면 실장된 부품의 용융 온도보다 낮게 설정될 수 있다. For soldering by the
전기 화학적 센서(400)는 복수로 배열된 어레이 형태로 제조된 뒤 낱개로 분리될 수 있다. 낱개로 분리된 전기 화학적 센서(400)는, 트랜스미터(200)의 메인 기판(202)에 부착되기 전에, 전기 화학적 센서(400)에 가해지는 공정이 모두 수행된 상태일 수 있다. 따라서, 어레이에서 낱개로 분리된 전기 화학적 센서(400)는 메인 기판(202)에 솔더링 부착하는 공정만 거치면, 전기 화학적 센서(400)에 관한 모든 공정이 완료될 수 있다.The
국부 가열부(450)에 의한 솔더링시, 전기 화학적 센서(400)의 센서 패드(428) 및 메인 기판(202)의 기판 패드(203) 중 적어도 하나에 3차원 공간 좌표로 이동 가능한 디스펜서로 미리 정해진 정확한 미세 위치에 솔더링 페이스트(440)를 도포할 수 있다. 미세 위치는 센서 패드(428)의 위치 또는 기판 패드(203)의 위치이다. When soldering by the
솔더링 페이스트(440)를 사이에 두고 상호 대면되는 센서 패드(428) 및 기판 패드(203)를 압착하여 1차 접합부를 형성할 수 있다. 전기 화학적 센서(400) 및 메인 기판(202)은 1차 접합부에 의하여 유동이 억제되며 국부 가열부(450)에 투입될 수 있다.A primary joint may be formed by pressing the
메인 기판(202)은 국부 가열부(450)에 투입되기 전에 다른 부품이 표면 실장된 상태일 수 있다. The
원위부(406)의 전극(424)에 도포되는 멤브레인은 선택적 투과층(418)을 포함할 수 있다. 본 발명의 국부 가열부(450)를 사용하면 전기 화학적 센서(400)가 효소식이든 비효소식이든 상관없이 멤브레인에 열을 가하지 않을 수 있다.The membrane applied to the
따라서, 선택층 투과층(418)은 온도 변형성이 높은 분석물-반응성 효소를 얼마든지 포함할 수 있다. 국부 가열부(450)에 의한 전기 화학적 센서(400)나 멤브레인의 열전도가 최소화되기 때문이다.Accordingly, the
본 발명의 멤브레인에 효소가 포함되는 경우, 국부 가열부의 솔더링 온도 또는 리플로우 온도는 멤브레인의 효소의 효능이 파괴되는 온도로 설정되어도 무방할 수 있다.When an enzyme is included in the membrane of the present invention, the soldering temperature or reflow temperature of the local heating part may be set to a temperature at which the effectiveness of the enzyme of the membrane is destroyed.
국부 가열부(450)는 1차 접합부에 의하여 가접합된 전기 화학적 센서(400) 및 메인 기판(202)을 국부적으로 가열할 수 있다. 메인 기판(202)에 부착된 다른 부품에 대한 열전도나 전기 화학적 센서(400)에 부착된 멤브레인에 대한 열전도없이 1차 접합부의 솔더링 페이스트(440)만 용융시킬 수 있다. 국부 가열부(450)에서 용융된 솔더링 페이스트(440)는 2차 접합부를 형성하며, 2차 접합부에 의하여 전기 화학적 센서(400) 및 메인 기판(202)은 완전히 결합될 수 있다.The
솔더링 페이스트(440)는, 디스펜싱 또는 마스크 에칭에 의한 방법에 의해, 센서 패드(428) 또는 기판 패드(203)에 도포될 수 있다. 선택적 투과층(418) 및 솔더링 페이스트(440)이 모두 디스펜싱에 의해 도포되는 경우, 공정 시간이 단축될 수 있다.The
센서의 전체 부분 중에서 센서 패드(428) 및 기판 패드(203)가 대면되는 부분만 비접촉으로 가열하는 국부 가열부(450)가 마련될 수 있다. A
국부 가열부(450)는, 센서 패드(428), 기판 패드(203), 솔더링 페이스트(440) 중 적어도 하나를, 비접촉 방식에 의해 가열할 수 있다. The
센서 패드(428)와 기판 패드(203) 간의 솔더링시, 국부 가열부(450)는 센서 패드(428)와 기판 패드(203)를 제외한 부분인 베이스층(410)이나 메인 기판(202)의 온도 상승을 최소화시킬 수 있다. 특정 영역에 조사되는 레이저에 의하여 솔더링 페이스트(440)만 용융될 수 있다. When soldering between the
솔더링 페이스트(440)의 용융 온도는, 센서 패드(428)를 형성하는 전도층(412), 베이스층(410), 기판 패드(203), 및 메인 기판(202) 중 적어도 하나의 용융 온도보다 낮은 것이 바람직하다.The melting temperature of the
국부 가열부(450)에 의해, 베이스층(410)은 제1 온도로 가열될 수 있고, 센서 패드(428)는 제2 온도로 가열될 수 있으며, 메인 기판(202)은 제3 온도로 가열될 수 있고, 기판 패드(203)는 제4 온도로 가열될 수 있다. By the
이때, 솔더링 페이스트의 용융 온도는, 제1 온도 내지 제4 온도보다 낮도록 설정될 수 있다. 이러한 온도 설정에 의하면 용융된 솔더링 페이스트에서 전해지는 열이 주변 부품을 열손상시키는 것을 방지할 수 있다. At this time, the melting temperature of the soldering paste may be set to be lower than the first to fourth temperatures. This temperature setting can prevent heat transferred from the molten soldering paste from causing thermal damage to surrounding components.
솔더링 페이스트(440)의 용융 온도는 20도 내지 300도 범위로 설정될 수 있다.The melting temperature of the
베이스층(410)은 폴리이미드(PI) 또는 PET 등을 포함할 수 있다. 베이스층(410)에 열적 손상을 입히지 않으면서도 솔더링 페이스트(440)만 용융시키면, 센서 패드(428)와 기판 패드(203)가 솔더링될 수 있다. The
또한, 솔더링 페이스트(440)의 용융 온도는, 센서 패드(428)와 연결되는 전기 화학적 센서(400)의 패턴(420) 불량을 초래하는 온도보다 낮을 수 있고, 메인 기판(202)의 전기 회로의 불량을 초래하는 온도보다 낮을 수 있다.Additionally, the melting temperature of the
국부 가열부(450)가 설치되므로, 솔더링시 발생한 열은, 센서 패드(428)에서 멀어질수록 감소하여 전기 화학적 센서의 패턴(420)의 다른 부분에 영향을 주지 않을 수 있고, 기판 패드(203)에서 멀어질수록 감소하여 전기 회로의 다른 부분에 불량 등의 영향을 주지 않을 수 있다.Since the
전기 화학적 센서(400)의 패턴(420)의 불량을 초래하는 온도는, 솔더링시 발생한 열이 점차 감소함에도 불구하고, 전기 화학적 센서(400)의 패턴(420)에 불량을 초래하는 온도일 수 있다. 메인 기판(202) 상의 전기 회로의 불량을 초래하는 온도는, 솔더링시 발생한 열이 점차 감소함에도 불구하고, 메인 기판(202)의 전기 회로에 대한 불량을 초래하는 온도일 수 있다.The temperature that causes defects in the
메인 기판(202)과 솔더링되는 전기 화학적 센서(400)는 어레이 상태로 센서 제조 공정이 수행된 상태에서 낱개로 분리되어 투입된 것일 수 있다. 즉, 어레이로부터 분리된 전기 화학적 센서(400)는, 메인 기판(202)에 부착되는 것 외에, 전기 화학적 센서(400)에 가해지는 공정이 모두 수행된 상태일 수 있다. The
전기 화학적 센서(400)는, 솔더링 수행 전에, 전기 화학적 센서(400)의 제조에 필요한 공정이 모두 완료된 상태일 수 있다. 어레이에서 낱개로 분리된 전기 화학적 센서(400)는 메인 기판(202)에 솔더링 부착되면, 체내 침습 전까지 추가적인 공정없이 공정 완료된 상태일 수 있다.Before soldering the
복수의 전기 화학적 센서(400)가 어레이 형태로 수행되는 센서 제조 공정에는, 전기 화학적 센서(400)의 플렉서블한 베이스층(410)에 전도층(412)을 적층하는 전도층 단계, 원위부(406)에 양면 전극이 형성되는 경우에 베이스층(410)을 관통하는 비아홀(via-hole)이 형성되는 비아홀 단계, 전도층(412)에 절연층(416)을 부착하는 절연층 단계, 전도층(412)에 전기 화학적 센서(400)의 패턴인 트렌치(420)를 형성하는 트렌치 단계, 필요에 따라 전도층 단계 또는 절연층 단계 후 수행되는 열처리 단계, 절연층(416)의 개구부(422)에 디스펜싱 등의 방식으로 선택적 투과층(418)을 도포하는 멤브레인 단계 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.The sensor manufacturing process in which a plurality of
메인 기판(202)은 솔더링 수행 전에 다른 부품(203a,203b)의 장착이 완료된 상태일 수 있다. 다른 부품에는, 신호 증폭기, 연산부, 저장부 등을 포함하는 제어부, 블루투스 칩와 안테나 등을 포함하는 통신부, 및 그 외 저항, 콘덴서 등이 포함될 수 있다. The
솔더링은 근위부(402) 부근에서 국부적으로 수행되기에, 원위부(406)는 솔더링의 열로부터 보호될 수 있다. 따라서, 본 발명의 전기 화학적 센서(400)는 원위부(406)의 전극(424)에 도포되는 선택층 투과층(418)이 온도에 민감한 분석물-반응성 효소를 포함하는 효소식 혈당기, 및 비효소식 혈당기에 모두 이용될 수 있다.Because soldering is performed locally near the
도 12는 전기 화학적 센서(400)의 일 실시 예로서, 본 발명의 솔더링 방식으로 부착하면, 근위부(402)의 배열 형태가 연결 수단인 ZEBRA나 ACF의 형상이나 결합 조건에 영향을 받지 않을 수 있다. 따라서, 근위부(402)가 다양한 형상을 가질 수 있고 근위부(402)의 형상을 자유롭게 설계할 수 있다. Figure 12 shows an embodiment of the
그 이유를 설명하면 다음과 같다. 근위부(402)는 메인 기판(202)과 전기적으로 연결되기에, 그 구조와 디자인에 제한이 가해질 수 있다. 예를 들어, 근위부(402)의 센서 패드(428)가 샌드위칭 등의 물리적 방식으로 커넥터에 삽입되는 경우, 근위부(402)의 형상은 삽입 또는 샌드위칭시키는 커넥터의 구조에 따라 구속될 수 있다. 센서 패드(428)가 하나의 평면에 속해야 하는 제한이 있을 수 있다.The reason is explained as follows. Since the
또한, ZEBRA나 ACF를 포함하는 전도성 패치 또는 압착성 테이프 등의 일직선 타입의 연결 수단에 의해 전기 화학적 센서(400)와 메인 기판(202)이 부착되는 경우, 센서 패드(428) 배열에 제한이 가해질 수 있다. In addition, when the
그러나, 본 발명에 의해 솔더링되면, 센서 패드(428)와 메인 기판(202)이 만나는 평면이 모두 다르게 형성될 수 있고, 기판 패드(203)의 3차원 형상에 따라 부착 높이나 위치가 자유로울 수 있다. However, when soldered according to the present invention, the planes where the
도 13은 본 발명의 비접촉식 솔더링의 일 실시 예로, 국부 가열부(450)가 코일에 의한 유도 자기장에 의해 솔더링하는 것일 수 있다. Figure 13 shows an example of non-contact soldering of the present invention, in which the
도 13을 참조하면, 국부 가열부(450)는, 코일(464)에 의해 생성되는 유도 자기장을 이용하여, 센서 패드(428), 기판 패드(203), 및 솔더링 페이스트(440) 중 적어도 하나를 가열할 수 있다. 솔더링 페이스트(440)에는 코일(464)에 의한 유도 자기장에 의해 가열될 수 있도록 자성 물질이 포함될 수 있다. Referring to FIG. 13, the
국부 가열부(450)는, 유도 자기장을 생성하는 코일(464), 코일(464)에서 생성되는 자기장의 형태나 방향을 안내하는 자성체(466), 코일(464)과 자성체(466)가 내장되는 이동 헤드(460), 및 이동 헤드(460)를 x축,y축,z축의 3축 방향을 따라 이동시키는 이동 수단(462) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
국부 가열부(450)에 의하면, 주변이 상온에서 솔더링 부분만 국부적으로 가열할 수 있고, 솔더링 과정을 주변에서 육안 또는 카메라로 확인가능할 수 있다. 디스펜싱, 칩 마운팅 후에 바로 솔더링이 가능할 수 있고, 실질적인 3D 솔더링 구현이 가능할 수 있다. According to the
센서 및 메인 기판을 챔버에 넣고 전체를 리플로우하는 솔더링 방식보다 솔더링 시간이 단축될 수 있다. 국부 가열부(450)의 장비 설치 공간이 매우 적을 수 있다. 내열성이 낮은 플라스틱 부품이 메인 기판에 장착된 상태에서도 메인 기판과 센서의 솔더링이 가능할 수 있어, 메인 기판에 장착될 전기 부품의 폭 넓은 선택이 가능할 수 있다. Soldering time can be shortened compared to the soldering method in which the sensor and main board are placed in a chamber and the entire thing is reflowed. The equipment installation space of the
솔더링 페이스트의 용융을 위한 열이 국부적으로 전달되므로, 메인 기판, 전기 화학적 센서, 메인 기판에 장착된 전기 부품의 열 손상을 최소화할 수 있다. 솔더링 후에도 바로 만질 수 있는 수준의 작은 열량만 가해도 솔더링 페이스트가 용융되므로 별도의 냉각 공정이 필요 없을 수 있다. 국부 가열부(450)는 전력 소비가 매우 낮을 수 있다. 솔더링 보이드(void)가 적을 수 있다. Ni 을 포함하는 솔더성 젖음성(wettability)이 떨어지는 도금에도 솔더링이 가능할 수 있다. Since the heat for melting the soldering paste is transmitted locally, thermal damage to the main board, electrochemical sensor, and electrical components mounted on the main board can be minimized. Since the soldering paste melts by applying only a small amount of heat that can be touched immediately after soldering, a separate cooling process may not be necessary.
도 14 및 도 15는 본 발명의 비접촉식 솔더링의 다른 실시 예로, 국부 가열부(450)가 레이저 조사에 의해 솔더링하는 것일 수 있다. 14 and 15 show another example of non-contact soldering of the present invention, in which the
국부 가열부(450)는, 센서 패드(428), 솔더링 페이스트(440), 및 기판 패드(203) 중 적어도 하나에 레이저를 조사하는 레이저 헤드(490)를 포함할 수 있다. The
솔더링 페이스트(440)의 용융 온도는, 센서 패드(428) 및 기판 패드(203)의 용융 온도보다 낮을 수 있다. The melting temperature of the
베이스층(410) 및 센서 패드(428)가 광투과성이 낮은 경우, 베이스층(410) 및 센서 패드(428)에는, 레이저가 관통되는 제1 관통홀(471)이 형성될 수 있다. When the
메인 기판(410) 및 기판 패드(428)가 광투과성이 낮은 경우, 메인 기판(410) 및 기판 패드(428)에는 레이저가 관통되는 제2 관통홀(472)이 형성될 수 있다. When the
전기 화학적 센서(400)의 베이스층(410)이 불투명 또는 레이저 투과성이 낮은 소재이면, 레이저가 솔더링 페이스트(440)에 도달하기 전에 베이스층(410)에서 반사될 수 있다. 스퍼터링에 의하여 형성되는 금속 박막인 센서 패드(428)는 레이저를 반사할 수 있다. If the
따라서, 베이스층(410) 또는 센서 패드(428)가 광반사 소재 또는 레이저 투과성이 낮은 소재인 경우, 제1 관통홀(471)에 의해, 레이저가 차단되지 않고 솔더링 페이스트(440)에 도달할 수 있다. Therefore, if the
제2 관통홀(472)도 제1 관통홀(471)과 마찬가지 방식으로 설명될 수 있다. The second through
한편, 센서 패드(428)에는 베이스층(410)을 투과한 레이저가 관통되는 제3 관통홀(473)이 형성될 수 있다. 또는 기판 패드(203)에는 메인 기판(202)을 투과한 레이저가 관통되는 제4 관통홀(474)이 형성될 수 있다. Meanwhile, a third through
전기 화학적 센서(400)의 베이스층(410)이 투명 소재 또는 레이저 투과성이 높은 소재이고, 금속 스퍼터링에 의해 형성된 전도층(412)이 금 등의 레이저 투과성이 낮은 금속인 경우, 레이저가 솔더링 페이스트(440)에 도달하기 전에 센서 패드(428)에서 반사될 수 있다. If the
따라서, 베이스층(410)이 투명 소재 또는 레이저 투과성이 높은 소재이고, 전도층(412), 센서 패드(428), 기판 패드(203)이 레이저 투과성이 낮은 금속인 경우, 제3 관통홀(473)에 의해, 레이저가 솔더링 페이스트(440)에 차단없이 도달할 수 있다.Therefore, when the
제4 관통홀(474)도 제3 관통홀(473)과 마찬가지 방식으로 설명될 수 있다. The fourth through
61... 베이스층
62... 제1 전극층
62a... 제1 전극
63... 제1 절연층
64... 제2 전극층
64a... 제2 전극
65... 제2 절연층
70... 마스크
72... 정렬홀
100... 삽입기
102... 구동부
200... 트랜스미터
202... 메인 기판
203... 기판 패드
204... 함몰부
230... 전기 부품
230a... 제1 전기 부품
230b... 제2 전기 부품
300... 바늘
302... 중심벽부
304... 측벽부
306... 개방부
310... 바늘 핸들
400... 전기 화학적 센서
402... 근위부
404... 중간부
405... 접힘부
406... 원위부
408... 측면 연장부
410... 베이스층
412... 전도층
414... 본딩층
416... 절연층
418... 선택적 투과층
418a... 제1 선택적 투과층
481b... 제2 선택적 투과층
420... 트렌치
420a... 전극 트렌치
420b... 에지 트렌치
422... 개구부
422a... 근위 개구부
422b... 원위 개구부
424... 전극
424a... 제1 전극
424b... 제2 전극
424c... 제3 전극
426... 리드
426a... 제1 리드
426b... 제2 리드
426c... 제3 리드
428... 센서 패드
428a... 제1 센서 패드
428b... 제2 센서 패드
428c... 제3 센서 패드
430... 전도성 아일랜드
430a... 제1 전도성 아일랜드
430b... 제2 전도성 아일랜드
430c... 제3 전도성 아일랜드
432... 더미부
432a... 제1 더미부
432b... 제2 더미부
440... 솔더링 페이스트
450... 국부 가열부
460... 이동 헤드
462... 이동 수단
464... 코일
466... 자성체
470... 관통홀
471... 제1 관통홀
472... 제2 관통홀
473... 제3 관통홀
474... 제4 관통홀
490... 레이저 헤드
W1,W2... 트렌치 폭61...
62a...
64...
65... second insulating layer 70... mask
72...
102... drive
202...
204... depression 230... electrical component
230a... first
300...needle
302...
306... opening 310... needle handle
400...
404...
406... distal part 408... lateral extension
410...
414...
418... selectively
481b... second selectively
420a...
422... opening 422a... proximal opening
422b...
424a...
424c...
426a...
426c...
428a...
428c... third sensor pad 430... conductive island
430a... first
430c... third conductive island 432... dummy portion
432a...
440... Soldering
460... moving
464...
470... through
472... 2nd through
474... Fourth through
W1,W2... Trench width
Claims (16)
전원부, 통신부, 제어부 중 적어도 하나가 표면 실장된 메인 기판을 구비하고, 상기 메인 기판이 내부에 수납되는 하우징을 포함하며, 여기서 상기 메인 기판에는 기판 패드가 형성되고 상기 하우징은 피부에 부착되는, 트랜스미터; 를 포함하고,
바늘과 상기 원위부가 함께 체내 삽입된 상태에서, 상기 분석물에 대한 측정이 수행되며,
피부가 상기 바늘에 의하여 절개된 후에 상기 전기 화학적 센서의 원위부가 체내에 삽입되고,
상호 대면된 상기 센서 패드와 상기 기판 패드 사이의 솔더링 페이스트가 용융되면 상기 전기 화학적 센서와 메인 기판의 전기적 연결 및 물리적 연결이 완료되는 연속식 분석물 측정기.
An electrochemical sensor comprising a distal part formed with a plurality of electrodes that react with analytes in the body and a proximal part formed with a sensor pad connected to the electrodes;
A transmitter comprising a main board in which at least one of a power supply unit, a communication unit, and a control unit is surface mounted, and a housing in which the main board is stored, where a board pad is formed on the main board and the housing is attached to the skin. ; Including,
With the needle and the distal part inserted into the body together, a measurement of the analyte is performed,
After the skin is incised by the needle, the distal portion of the electrochemical sensor is inserted into the body,
A continuous analyte measuring device in which the electrical and physical connection between the electrochemical sensor and the main board is completed when the soldering paste between the sensor pad and the substrate pad facing each other is melted.
상기 전기 화학적 센서는, 효소식 센서, 비효소식 센서, 및 상기 전극에 멤브레인이 형성된 센서 중 적어도 하나인 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
The electrochemical sensor is a continuous analyte measuring device that is at least one of an enzymatic sensor, a non-enzymatic sensor, and a sensor having a membrane formed on the electrode.
상기 전기 화학적 센서는 복수가 반복 배치된 어레이 형태로부터 각각의 전기 화학적 센서로 상호 분리되고,
분리된 전기 화학적 센서의 근위부는 솔더링 페이스트를 이용한 솔더링에 의해 상기 각각의 메인 기판에 부착되는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
The electrochemical sensors are separated from each other into individual electrochemical sensors in an array form in which a plurality of electrochemical sensors are repeatedly arranged,
A continuous analyte measuring device in which the proximal portion of the separated electrochemical sensor is attached to each main board by soldering using soldering paste.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역을, 국부적으로 가열하는 국부 가열부가 마련되며,
상기 국부 가열부는, 상기 센서 패드, 메인 기판, 기판 패드, 및 솔더링 페이스트 중 적어도 하나를, 비접촉 방식에 의해 가열하는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A local heating unit is provided to locally heat a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad facing each other,
The local heating unit is a continuous analyte measuring device that heats at least one of the sensor pad, main substrate, substrate pad, and soldering paste by a non-contact method.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역을 국부적으로 가열하는 국부 가열부가 마련되며,
상기 국부 가열부에 의해, 상기 전기 화학적 센서의 베이스층은 제1 온도로 가열되고, 상기 센서 패드는 제2 온도로 가열되며, 상기 메인 기판은 제3 온도로 가열되고, 상기 기판 패드는 제4 온도로 가열되며,
상기 솔더링 페이스트의 용융 온도는, 상기 제1 온도 내지 제4 온도보다 낮은 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A local heating unit is provided to locally heat a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad facing each other,
By the local heating unit, the base layer of the electrochemical sensor is heated to a first temperature, the sensor pad is heated to a second temperature, the main substrate is heated to a third temperature, and the substrate pad is heated to a fourth temperature. heated to a temperature,
The melting temperature of the soldering paste is lower than the first to fourth temperatures.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역을, 국부적으로 가열하는 국부 가열부가 마련되며,
상기 국부 가열부는, 코일에 의해 생성되는 유도 자기장을 이용하여, 상기 센서 패드, 메인 기판, 기판 패드, 및 솔더링 페이스트 중 적어도 하나를 가열하는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A local heating unit is provided to locally heat a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad facing each other,
The local heating unit is a continuous analyte measuring device that heats at least one of the sensor pad, main board, substrate pad, and soldering paste using an induced magnetic field generated by a coil.
상기 솔더링 페이스트에는 국부 가열부의 유도 자기장에 의해 가열되는 자성 물질이 포함되는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A continuous analyte measuring device in which the soldering paste contains a magnetic material heated by an induced magnetic field of a local heating unit.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역을 국부적으로 가열하는 국부 가열부가 마련되며,
상기 국부 가열부는, 유도 자기장을 생성하는 코일, 상기 코일에서 생성되는 자기장을 안내하는 자성체, 상기 코일과 자성체가 내장되는 이동 헤드, 및 상기 이동 헤드를 이동시키는 이동 수단 중 적어도 하나를 포함하는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A local heating unit is provided to locally heat a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad facing each other,
The local heating unit is a continuous type that includes at least one of a coil that generates an induced magnetic field, a magnetic material that guides the magnetic field generated by the coil, a moving head in which the coil and the magnetic material are built, and a moving means for moving the moving head. Analyte meter.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역을 국부적으로 가열하는 국부 가열부가 마련되며,
상기 국부 가열부는, 상기 센서 패드, 메인 기판, 기판 패드, 및 솔더링 페이스트 중 적어도 하나에 레이저를 조사하는 레이저 헤드를 포함하는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A local heating unit is provided to locally heat a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad facing each other,
The local heating unit is a continuous analyte measuring device including a laser head that irradiates a laser to at least one of the sensor pad, main substrate, substrate pad, and soldering paste.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역에 레이저를 조사하는 레이저 헤드가 마련되며,
상기 솔더링 페이스트의 용융 온도는, 상기 센서 패드 및 상기 기판 패드의 용융 온도보다 낮은 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A laser head is provided to irradiate a laser to a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad that face each other,
The melting temperature of the soldering paste is lower than the melting temperature of the sensor pad and the substrate pad.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역에 레이저를 조사하는 레이저 헤드가 마련되며,
상기 전기 화학적 센서의 베이스층, 센서 패드, 메인 기판 및 기판 패드 중 적어도 하나에는 상기 레이저가 관통되는 관통홀이 형성되는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A laser head is provided to irradiate a laser to a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad that face each other,
A continuous analyte measuring device in which a through hole through which the laser penetrates is formed in at least one of the base layer, sensor pad, main substrate, and substrate pad of the electrochemical sensor.
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역에 레이저를 조사하는 레이저 헤드가 마련되며,
상기 전기 화학적 센서의 베이스층 또는 메인 기판은 상기 레이저가 투과되는 투명한 재질을 포함하며,
상기 센서 패드에는 상기 베이스층을 투과한 상기 레이저가 관통되는 제3 관통홀이 형성되거나, 상기 기판 패드에는 상기 메인 기판을 투과한 상기 레이저가 관통되는 제4 관통홀이 형성되는 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A laser head is provided to irradiate a laser to a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad that face each other,
The base layer or main substrate of the electrochemical sensor includes a transparent material through which the laser passes,
A continuous analyte measuring device in which a third through hole through which the laser passing through the base layer passes is formed in the sensor pad, or a fourth through hole through which the laser passing through the main substrate passes through is formed on the substrate pad. .
상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드의 소정의 영역을 국부적으로 가열하는 국부 가열부가 마련되며,
상기 전기 화학적 센서는, 상기 국부 가열부에 의한 솔더링 전에, 상기 전기 화학적 센서의 제조에 필요한 공정이 모두 완료된 상태인 연속식 분석물 측정기.
According to claim 1,
A local heating unit is provided to locally heat a predetermined area of the sensor pad and the substrate pad facing each other,
The electrochemical sensor is a continuous analyte measuring device in which all processes necessary for manufacturing the electrochemical sensor have been completed before soldering by the local heating unit.
상기 전기 화학적 센서는, 체내의 분석물과 반응하는 다수의 전극이 형성된 원위부, 상기 전극에 연결되는 센서 패드가 형성된 근위부, 및 상기 원위부와 근위부 사이에 위치하는 중간부를 포함하며,
상기 트랜스미터는, 전원부, 통신부, 제어부 중 적어도 하나가 표면 실장되며 기판 패드가 형성된 메인 기판, 상기 메인 기판이 내부에 수납되는 하우징을 포함하고,
상기 센서 패드 및 기판 패드 중 적어도 하나에 솔더링 페이스트를 도포하는 단계;
상기 솔더링 페이스트를 사이에 두고 상호 대면되는 상기 센서 패드 및 기판 패드를 압착하여 1차 접합부를 형성하는 단계;
상기 1차 접합부가 형성된 상기 전기 화학적 센서 및 메인 기판이 상호 대면되는 소정의 영역을 국부 가열부로 가열하는 단계;
상기 1차 접합부의 솔더링 페이스트가 상기 국부 가열부에 의하여 용융되면서 2차 접합부를 형성하는 솔더링 단계; 를 포함하며,
상기 2차 접합부에 의하여 상기 전기 화학적 센서 및 메인 기판이 완전히 결합되는 센서 부착 방법.
A continuous analyte meter that continuously measures analytes in the body includes an electrochemical sensor and a transmitter attached to the skin together with the electrochemical sensor,
The electrochemical sensor includes a distal part formed with a plurality of electrodes that react with analytes in the body, a proximal part formed with a sensor pad connected to the electrodes, and an intermediate part located between the distal part and the proximal part,
The transmitter includes a main board on which at least one of a power supply unit, a communication unit, and a control unit is surface mounted and a board pad is formed, and a housing in which the main board is stored,
Applying soldering paste to at least one of the sensor pad and the substrate pad;
Forming a primary joint by compressing the sensor pad and the substrate pad facing each other with the soldering paste therebetween;
heating a predetermined area where the electrochemical sensor and the main board where the first junction is formed face each other with a local heater;
A soldering step of forming a secondary joint by melting the soldering paste of the primary joint by the local heating unit; Includes,
A sensor attachment method in which the electrochemical sensor and the main board are completely coupled by the secondary junction.
상기 전기 화학적 센서에 멤브레인이 도포되고,
상기 국부 가열부는 상기 멤브레인으로부터 이격된 위치에서 상기 전기 화학적 센서 및 메인 기판이 상호 대면되는 소정의 영역을 비접촉식으로 가열하는 센서 부착 방법.
According to claim 14,
A membrane is applied to the electrochemical sensor,
A sensor attachment method in which the local heating unit non-contactly heats a predetermined area where the electrochemical sensor and the main substrate face each other at a location spaced apart from the membrane.
상기 메인 기판은, 상기 전원부, 통신부, 제어부 중 적어도 하나를 포함하는 전기 부품이 표면 실장된 상태에서 상기 국부 가열부와 대면되는 센서 부착 방법.
According to claim 14,
A sensor attachment method in which the main board faces the local heating unit with electrical components including at least one of the power unit, communication unit, and control unit surface mounted.
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