WO2018216956A1 - 바이오 센서, 바이오 센서의 제조방법 및 생체신호 측정장치 - Google Patents

바이오 센서, 바이오 센서의 제조방법 및 생체신호 측정장치 Download PDF

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WO2018216956A1
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sensor
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skin
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조철호
조성제
민진홍
문경진
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a biosensor, a method for manufacturing a biosensor, and a biosignal measuring apparatus.
  • biosignal measuring apparatuses capable of checking health status by measuring their own biosignals themselves Is being developed and used.
  • Such a biosignal measuring apparatus may be implemented in the form of a wearable device, for example, a smart bracelet, a smart watch or smart glasses. As the user wears the device, the biosignal measuring apparatus may measure and analyze the biosignal by contacting various types of sensors with the user's skin.
  • a biosignal measuring apparatus for example, a blood glucose meter
  • a user's body fluid or blood state for example, blood sugar level or hormone level
  • the biosignal measuring apparatus requires a user to collect body fluid or blood using a separate lancet and contact the collected blood with a separate sensor provided in the measuring apparatus (must be buried). did.
  • the biosignal measuring apparatus implemented as a conventional wearable device has a limitation in the type and precision of the biosignal to be measured, and the biosignal measuring apparatus using body fluid and blood, such as a blood glucose meter, is a user for every measurement. There was a disadvantage that the body fluid or blood must be collected.
  • Another object of the present invention to provide a bio-signal measuring device that is easy to replace the needle sensor.
  • Still another object of the present invention is to provide a biosensor and a method of manufacturing the biosensor having improved usability and ease of manufacture.
  • the sensor module having a needle sensor inserted into the skin; And a main body having a controller that is detachably coupled to the sensor module and having a controller to control the sensor module to measure the biosignal through the needle sensor when the sensor module is coupled to the sensor module.
  • the sensor module may include a first terminal unit connected to the needle sensor, and the main body may include a second terminal unit electrically connecting the first terminal unit and the controller by coupling the sensor module.
  • the main body may include a coupling groove formed at a bottom surface to insert the sensor module, and the second terminal portion may be disposed in the coupling groove.
  • the main body may include a coupling hole penetrating the main body so that the sensor module is inserted, the first terminal portion may be disposed on a side surface of the sensor module, and the second terminal portion may be disposed on an inner circumferential surface of the coupling hole.
  • the sensor module may include a first magnet part, and the main body may include a second magnet part attached to the first magnet part to align the position of the sensor module inserted into the main body.
  • the body may include at least one auxiliary sensor disposed on a bottom surface of the body and in contact with the skin.
  • the at least one auxiliary sensor may be any one of a thermistor, a plurality of metal electrodes, an IR sensor, and an optical sensor.
  • the main body may further include an antenna for transmitting the biometric information obtained through the controller to the outside.
  • the needle sensor may include first and second electrode portions inserted into the skin, and the controller may measure an electric current flowing between the first electrode portion and the second electrode portion.
  • the present invention for achieving the above object, in the biosensor inserted into the skin, one end of the first electrode pointed; And a second electrode part facing each other at intervals from the first electrode part and having a pointed end.
  • the display device may further include at least one spacer disposed between the first electrode part and the second electrode part.
  • It may include a support member that is detachably disposed between the first electrode portion and the second electrode portion to support the first and second electrode portions.
  • the first and second electrode parts may be configured by folding the printed first and second electrode patterns on the thin film substrate so as to face each other.
  • the first electrode part includes a first substrate, a first electrode layer and a dielectric layer sequentially stacked
  • the second electrode part includes a second substrate, a second electrode layer, and a reagent layer sequentially stacked.
  • the first and second electrode parts may be stacked such that the dielectric layer and the reagent layer contact each other.
  • the first electrode portion includes a first connector groove, a first connector inserted into the first connector groove and electrically connected to the first electrode layer, and the second electrode portion includes a second connector groove and the second connector groove. It may include a second connector inserted into and electrically connected to the second electrode layer.
  • a cross section of the biosensor in a direction perpendicular to the longitudinal direction may be a shape of a concentric circle in which the first substrate, the first electrode layer, the dielectric layer, the reagent layer, the second electrode layer, and the second substrate are sequentially stacked. Can be.
  • It may further include a reagent layer coupled to any one of the first and second electrode.
  • the reagent layer comprises glucose oxidase, glucose dehydrogenase, cholesterol oxidase, cholesterol esterase, lactate oxidase, ascorbic oxidase, alcohol oxidase, alcohol dehydrogenase, bilirubin oxidase and sugar dehydrogenase. It may include at least one of.
  • the present invention for achieving the above object, the step of printing at least a pair of electrode patterns on one surface of the thin film substrate; Disposing a spacer on at least one of the pair of electrode patterns; Cutting the thin film substrate according to the shape of the pair of electrode patterns; And it may provide a method of manufacturing a biosensor comprising the step of folding the cut thin film substrate.
  • the printing may include printing at least one pair of the first and second electrode patterns having one end of a pointed shape facing each other and spaced at regular intervals, and the folding may include the first electrode pattern and the second electrode pattern.
  • the first electrode pattern and the one end of the second electrode pattern may be folded to face each other.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of a biosignal measuring apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a sensor module and a main body of the biosignal measuring apparatus shown in FIG. 1 are separated.
  • FIG. 3 is a plan view of the sensor module shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a bottom view of the main body shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view of a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a sensor module and a main body of the biosignal measuring apparatus of FIG. 5 are separated.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view of a biosignal measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a sensor module and a main body of the biosignal measuring apparatus of FIG. 7 are separated.
  • FIG. 9 is a perspective view of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a plan view of the biosensor shown in FIG. 9.
  • FIG. 10B is a plan view illustrating a modification of the biosensor illustrated in FIG. 10A.
  • FIG. 10C is a plan view illustrating another modified example of the biosensor illustrated in FIG. 10A.
  • FIG. 10D is a plan view illustrating another modified example of the biosensor illustrated in FIG. 10A.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the biosensor shown in FIG. 9.
  • 12A to 12C are diagrams illustrating a method of manufacturing the biosensor shown in FIG. 11.
  • FIG. 13 is a side cross-sectional view of a biosensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A is a perspective view of a biosensor according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14B is a side cross-sectional view of the biosensor shown in FIG. 14A.
  • FIG. 14C is a perspective view illustrating a modification of the biosensor shown in FIG. 14A.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of a biosignal measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sensor module 10 and a main body 20 of the biosignal measuring apparatus 1 shown in FIG. 1.
  • Side cross-sectional view showing a separated state.
  • the biosignal measuring apparatus 1 illustrates a state in which the biosignal measuring apparatus 1 is attached to the user's skin S to measure the user's biosignal for convenience of description, and the needle sensor 100 is inserted into the skin S. , The bottom surface of the body 20 is in contact with the skin (S).
  • the biosignal measuring apparatus 1 is detachably coupled to a sensor module 10 having a needle sensor 100 inserted into the skin S and a sensor module 10. It includes a main body 20 to be.
  • the needle sensor 100 protrudes from the sensor module 10 so that the needle sensor 100 is disposed at the center of the sensor module 10 and can be inserted into the skin S.
  • the sensor module 10 includes a module housing 11 shaped like a hexahedron or a cylinder, and the needle sensor 100 is coupled to the inside of the module housing 11 to protrude from the lower end of the center of the module housing 11. do.
  • the tip portion of the needle sensor 100 protruding downward of the module housing 11 is preferably pointed to be easily inserted into the skin (S).
  • Needle sensor 100 is inserted into the skin (S) can be in direct contact with the body fluid or blood in the body, through which the bio-signal measuring device 1 can measure the state of the body fluid or blood.
  • the needle sensor 100 may include first and second electrode portions (not shown) inserted into the skin S.
  • the first electrode part and the second electrode part correspond to each other, and the needle sensor 100 measures an electric current flowing between the first electrode and the second electrode to measure the component ratio or specific component contained in the body fluid or blood. It may be an electrochemical sensor for measuring the concentration and the like.
  • the needle sensor 100 may be configured as a needle-type biosensor conventionally used.
  • the needle sensor 100 may be a bio-sensor of various needle types capable of measuring the concentration of a specific component contained in blood or body fluid, for example, the concentration of glucose (blood sugar), the concentration of a specific hormone
  • the biosensor may detect a concentration of nicotine, a concentration of a specific antigen or an antibody, and the like.
  • the needle sensor 100 is inserted into the skin S as an electrochemical sensor, and then supplies a current into the body, and measures the impedance by measuring a voltage caused by the current.
  • the electrochemical sensor of the BIA The electrochemical sensor of the BIA type will be described as an example.
  • the needle sensor 100 may be configured of various conventional biosensors in addition to the electrochemical sensor of the bioelectrical resistance analysis method.
  • the needle sensor 100 may be an enzymatic sensor (eg, a blood glucose sensor) in which one of the first and second electrode units includes a reagent layer such as an enzyme layer, or a separate It may be a non-enzymatic sensor without a reagent layer.
  • a reagent layer such as an enzyme layer
  • a separate It may be a non-enzymatic sensor without a reagent layer.
  • the sensor module 10 includes a first terminal unit 110 connected to the needle sensor 100.
  • the first terminal unit 110 may be electrically connected to the second terminal unit 210 of the main body 20 which will be described later.
  • the first terminal unit 110 may be disposed at an upper end of the sensor module 10.
  • the first and second terminals 111 and 112 may be included and may be configured by only a single terminal.
  • the sensor module 10 may further include a connection plate 120 disposed inside the module housing 11, and the needle sensor 100 and the first and second terminals 111 and 112 may be connected to each other. 120 may be connected to each other.
  • the connection plate 120 may be, for example, a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the upper end of the needle sensor 100 is coupled to the lower end of the connection plate 120 inside the module housing 11, and one end is coupled to the upper end of the connection plate 120.
  • the other end of the first and second terminals 111 and 112 may be exposed or protruded from the upper surface of the module housing 11 to the outside.
  • the needle sensor 100 and the first terminal unit 110 may be electrically connected to each other, and the first terminal unit 110 may be electrically connected to the second terminal unit 220 of the main body 20.
  • the main body 20 includes a main body housing 21 constituting an external appearance, and the main body housing 21 may have a shape such as a hexahedron or a cylinder.
  • the main body 20 includes a coupling groove G formed at the center of the lower end of the main body 20 (at the center of the lower end of the main housing 21) so that the sensor module 10 can be inserted and coupled thereto.
  • the groove G may be configured to have a shape corresponding to that of the module housing 11 so that the sensor module 10 may be inserted and coupled to the lower side of the main body 20.
  • the bottom of the body 20 can be in contact with the skin (S), for this purpose the bottom of the body 20 is attached directly to the skin (S) or a separate strap (strap) It may be fixed in contact with the skin (S) through a fixing member such as.
  • the bottom surface of the main body 20 is in contact with the skin S and the needle sensor of the sensor module 10 inserted into the coupling groove G ( 100 may be inserted into the skin (S).
  • the user presses the sensor module 10 toward the skin S at a desired position on the skin to insert the needle sensor 100 into the skin, and then the sensor module 10 is inserted into the coupling groove G.
  • the body 20 can be attached or fixed on the skin (S) so that it can be.
  • the user inserts the needle sensor 100 into the skin by pressing the main body 20 to which the module sensor 10 is coupled at a desired position on the skin.
  • the main body 20 can be attached or fixed to contact the skin (S).
  • the main body 20 includes a controller 220 for controlling the biosignal measuring apparatus 1 and the second terminal portion 210 electrically connected to the first terminal portion 110 by the coupling of the sensor module 10. .
  • the second terminal portion 210 may be in contact with the first terminal portion 110 by the sensor module 10 is coupled to the main body 10 through the coupling groove (G), through which the second terminal portion 210 It may be electrically connected to the first terminal unit 110.
  • the second terminal portion 210 may be disposed in the coupling groove (G). Specifically, one end of the second terminal portion 210 may be exposed or protruded to the outside on the coupling groove G, and thus may be connected to the first terminal portion 110.
  • the second terminal unit 210 may be connected to the controller 220 disposed inside the main body 20, and the second terminal unit 210 may be connected to the first terminal unit 110 by the coupling of the sensor module 10.
  • the controller 220 may be electrically connected. Therefore, the controller 220 may control the sensor module 10 to measure the biosignal through the needle sensor 100.
  • the second terminal unit 210 may include fourth and fifth terminals 211 and 212 as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the fourth and fifth terminals 211 and 212 of the second terminal unit 210 may correspond to the first and second terminals 111 and 112 of the first terminal unit 110, respectively. Therefore, when the sensor module 10 is coupled to the main body 20 by being inserted into the coupling groove G, the first terminal 111 and the fourth terminal 211 are connected, and the second terminal 112 and the second terminal 112 are connected. Five terminals 212 may be connected. To this end, it is preferable that the arrangement of the first and second terminals 111 and 112 and the arrangement of the fourth and fifth terminals 211 and 212 correspond to or be the same.
  • the structures of the first and second terminals 111 and 112 of the first terminal unit 110 and the fourth and fifth terminals 211 and 212 of the second terminal unit 210 are the first and second terminal units. As described as an example of the 110 and 210, the first and second terminal parts 110 and 210 may have a single terminal or three or more terminals, respectively. In addition, the detailed structures of the first terminal unit 110 and the second terminal unit 210 may be variously changed. As the sensor module 10 is coupled to the main body 20, the first terminal unit 110 and the second terminal unit may be connected. Any structure that 210 may be electrically connected to may be used.
  • the controller 220 may include a printed circuit board 222 and at least one electronic component 221 mounted on the printed circuit board 222.
  • the electronic component 221 may be a microprocessor, a microcomputer, a central processing unit (CPU), or the like, and various kinds of electronics capable of controlling the main body 20 and the sensor module 10 coupled to the main body 20. It can be composed of parts.
  • the second terminal unit 210 may be electrically connected to the printed circuit board 222.
  • the controller 220 and the second terminal unit 210 may be electrically connected to each other, and the second terminal unit 210 may be electrically connected to the printed circuit board 222.
  • the controller 220 and the needle sensor 100 may be electrically connected to each other through the first terminal 110 connected thereto.
  • the printed circuit board 222 may be equipped with a battery 230 that functions as a power supply.
  • the battery 230 may supply power to the main body 20 including the controller 220. Therefore, the biosignal measuring apparatus 1 may operate for a predetermined period of time while being attached to the user's skin S without a separate power cable for receiving power from an external power source.
  • the power supplied from the battery 230 may be supplied to the sensor module 10 through the controller 220 and the second terminal portion 210, through which the needle sensor 100 as an example electrochemical sensor It can work.
  • the battery 230 may be a primary battery detachably coupled to the main body 20, and may be a secondary battery having a charging connector (not shown) that may be connected to an external power source.
  • the sensor module 10 is detachably coupled to the main body 20, so that only the sensor module 10 may be replaced without replacing the main body 20, and the needle sensor 100 may have a skin (S). After a certain period of time, the sensor module 10 can be easily replaced to prevent infection by the needle sensor 100.
  • the needle sensor 100 inserted into the skin S is included in the sensor module 10 detachably coupled to the main body 20, and the first terminal part of the sensor module 10 coupled to the main body 20. Since the 110 is connected to the second terminal 210 of the main body 20, the measurement of the biosignal and the biometric information by the needle sensor 100 are performed by the control of the controller 220 in the main body 20. By removing only the sensor module 20 from the main body 20, the needle sensor 100 may be replaced economically and easily. In addition, components such as the controller 20, the battery 230, and the like included in the main body 20 and the main body 20 that do not require replacement may be semi-permanently used.
  • the sensor module 10 is composed of only the minimum components such as the first terminal unit 110 for connecting the needle sensor 100 and the main body 20, for the control and power supply of the sensor module 10 Since the controller 220 and the battery 230 are disposed in the main body 20 and electrically connected to the sensor module 10 through the second terminal unit 210, the sensor module 10 according to an embodiment of the present invention is provided.
  • the compact configuration is possible.
  • the biosignal measuring apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, the coupling structure of the sensor module 10 and the main body 20 can be simplified, the living body attached and fixed on the skin (S)
  • the overall height of the signal measuring device 1 can be lowered, and the manufacturing cost and manufacturing process of the sensor module 10 requiring periodic replacement can be reduced, and the cost of replacing the sensor module 10 and the biosignal measuring device
  • the costs of operation and maintenance under paragraph (1) may also be reduced.
  • the body 20 may further include at least one auxiliary sensor 250 disposed on the bottom surface of the body 20 to be in contact with or in close proximity to the skin S.
  • the at least one auxiliary sensor 250 may be disposed in the main body 20 to be connected to the printed circuit board 222 through the at least one connecting member 2221.
  • the at least one auxiliary sensor 250 may contact the skin S to measure a biosignal. May be controlled by the controller 220.
  • the auxiliary sensor 250 may additionally detect various types of bio signals by contacting the skin S, and thus through the needle sensor 100 and the accuracy of the measurement of the bio signals detected by the needle sensor 100. The accuracy of the biometric information obtained through the measured biosignal may be improved.
  • the at least one auxiliary sensor 250 may be any one of a thermistor, a plurality of metal electrodes, an IR sensor, and an optical sensor, and the auxiliary sensor 250 may be configured in plural.
  • the auxiliary sensor 250 may include, for example, first to fourth auxiliary sensors 251 to 254.
  • the first auxiliary sensor 251 may be a thermistor 251 including a thermistor body 2511 and a metal plate 2512, and the skin S through the metal plate 2512 in contact with the skin S.
  • the heat (body temperature) of the is transmitted to the thermistor main body 2511, so that the temperature of the skin S can be measured.
  • the second auxiliary sensor 252 may be an impedance measuring sensor 252 including the first metal electrode 2521 and the second metal electrode 2522 in contact with the skin S, and the skin S The impedance change of can be measured.
  • the third auxiliary sensor 253 may be an infrared sensor 253 including an infrared sensor main body 2253 and a cover window 2532 in contact with the skin S, and may measure the temperature of the skin S. Can be.
  • the fourth auxiliary sensor 254 may be an optical sensor 254 including an optical sensor main body 2551 and a cover window 2552 in contact with the skin S. Changes in blood flow can be measured.
  • the cover window 2542 can maintain a constant measurement distance required between the optical sensor body 2551 and the skin S.
  • the at least one auxiliary sensor 250 may be disposed in contact with or in close proximity to the skin S in addition to the thermistor, impedance measurement sensor, infrared sensor, and optical sensor described above to detect various types of bio signals. It may include a sensor.
  • the main body 20 may include at least one auxiliary sensor 250 to improve the accuracy of the biosignal measurement detected through the needle sensor 100, and to measure the biosignal through the needle sensor 100.
  • the auxiliary sensor 250 may be disposed inside the main body 20, so that the auxiliary sensor 250 included in the main body 20 may be continuously used even if the sensor module 10 is replaced.
  • the main body 20 may further include a sensor module discharge pin 260.
  • the sensor module discharge pin 260 may be disposed at the center portion of the main body 20 to penetrate the main body 20, and the sensor module discharge pin 260 may move to protrude to the lower side of the coupling groove G. Can be configured.
  • the user may have a sensor module discharge pin ( By pressing the 260 may push the upper end of the sensor module 10 through the lower end of the sensor module discharge pin 260. Through this, the main body 20 can be easily separated from the sensor module 10 and the skin S. After separating the main body 20 from the skin S, the sensor module 10 is separated from the skin S. can do.
  • the needle sensor 100 may include a support member (not shown) for supporting the needle sensor 100 to maintain rigidity when inserted into the skin S, and the sensor module discharge pin 260 may be a needle sensor. After the 100 is inserted into the skin S, the supporting member may be separated from the needle sensor 100 and discharged to the upper side of the sensor module discharge pin 260.
  • the sensor module discharge pin 260 may move through the central portion of the main body 20 so that one end protrudes from the defect groove G, and the controller 220 and the battery 230 disposed in the main body 20. Is preferably configured in a shape that does not interfere with the sensor module discharge pin 260.
  • the printed circuit board 222 or the battery 230 may be a cylindrical or donut-shaped through-hole structure having a hollow portion through which the sensor module discharge pin 260 may pass, and may have a C shape or a U shape. It may be configured in a shape.
  • the main body 20 may further include an antenna 240 for transmitting the biometric information obtained through the controller 220 to the outside.
  • the antenna 240 is disposed inside the main body 20, and can be effectively transmitted and received by being disposed at the upper end of the main body 20.
  • the antenna 240 may be connected to the printed circuit board 222 through at least one connection member 2221.
  • the antenna 240 may transmit biometric information to a mobile device such as a smartphone, a tablet PC, a smart watch, and the like. Through this, the user can easily check the biometric information through the mobile device.
  • the controller 220 transmits a signal to the mobile device through the antenna 240 for information about an operation state of the biosignal measuring apparatus 1, a power state of the battery 230, a replacement cycle of the sensor module 10, and the like. Can transmit
  • the biosignal measuring apparatus 1 may receive a control signal for the operation of the biosignal measuring apparatus 1 from the mobile device through the antenna 240, and the user may receive the biosignal measuring apparatus ( 1) can be easily operated.
  • the main body 20 may further include a display (not shown) or a speaker (not shown), through which, the bio information obtained through the bio signal may be transmitted to the user as an image or sound.
  • FIG. 3 is a plan view of the sensor module 10 shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is a bottom view of the main body 20 shown in FIG. 2.
  • the sensor module 10 and the main body 20 may have a cylindrical shape.
  • one end of the first and second terminals 111 and 112 may be disposed on the sensor module 10, and the third terminal 113 may be additionally disposed.
  • the first to third terminals 111 to 113 of the first terminal unit 110 may be disposed radially at regular intervals with respect to the needle sensor 100.
  • the first to third terminals 111 to 113 may be arranged to form a triangle with respect to the needle sensor 100.
  • first to fourth auxiliary sensors 251 to 254 may be disposed on a bottom surface of the main body 20.
  • the fourth and fifth terminals 211 are disposed on the upper portion of the coupling groove G, that is, the bottom surface of the center portion of the main body 20 in which the coupling groove G is formed.
  • One end of the second terminal 212 may be disposed, and one end of the sixth terminal 213 corresponding to the third terminal 113 may be additionally disposed.
  • the fourth to sixth terminals 211 to 213 may be disposed to correspond to the arrangement of the first to third terminals 111 to 113, and may be arranged to form a triangle with respect to the center of the main body 20. have.
  • the sensor module 10 includes a first magnet part 130, and the main body 20 has a position of the sensor module 10 inserted into the main body 20. And a second magnet portion 270 attached to the first magnet portion 130 to be aligned.
  • the first magnet part 130 may be disposed on the upper end of the sensor module 10 and may be configured of at least one magnet.
  • the second magnet part 270 may be configured as a magnet corresponding to the first magnet part 130, and may be configured as a magnet having the same shape, number, and arrangement as the magnet constituting the first magnet part 130. have.
  • the first and second magnet parts 130 and 270 each include a single magnet, the position of the sensor module 10 when the sensor module 10 is inserted into the defect groove G of the main body 20 is defective.
  • the first magnet part 130 is preferably disposed to be deflected with respect to the center of the sensor module 10, that is, the needle sensor 100, on the upper end of the sensor module 10.
  • the first and second magnet parts 130 and 270 preferably correspond to each other in shape and arrangement of the first magnet part 130 and the second magnet part 270. By doing so, in coupling the sensor module 10 to the main body 20, the main body 20 and the first to third terminals 111 to 113 and the fourth to sixth terminals 211 to 213 are connected to each other. The position of the sensor module 10 may be aligned.
  • the arrangement structure of one end of the first to third terminals 111 to 113 and the first magnet part 130 disposed at the upper end of the sensor module 10 is the fourth to sixth terminals of the main body 20. It is preferable to correspond to the arrangement structure of one end and the second magnet portion 270 of (211 to 213).
  • the user may easily combine the sensor module 10 and the main body 20.
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view of the biosignal measuring apparatus 1 'according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a sensor module 10' and the main body (1) of the biosignal measuring apparatus 1 'shown in FIG. 20 ') is a side cross-sectional view showing a separated state.
  • FIGS. 5 and 6 the structure of the biosignal measuring apparatus 1 ′ according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the biosignal measuring apparatus 1 ′ shown in FIGS. 5 and 6 has the same configuration and structure as most of the biosignal measuring apparatus 1 according to the exemplary embodiment of the present invention described above, similar or overlapping features are provided. The description will be omitted.
  • the biosignal measuring apparatus 1 ′ includes a sensor module 10 ′ having a needle sensor 100 ′ inserted into the skin S and a main body 20 ′ in which the sensor module 10 ′ is detachably coupled. Include.
  • the needle sensor 100 ' is disposed at the center of the sensor module 10' and protrudes downward from the sensor module 10 'to be inserted into the skin S.
  • the sensor module 10 ' includes a module housing 11' shaped like a cube or a cylinder.
  • the needle sensor 100 ′ protrudes from the center lower end of the module housing 11 ′ so that the tip portion can be inserted into the skin S.
  • the needle sensor 100 has a sharp tip shape, and has a structure similar to that of the needle sensor 100 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the main body 20 ′ includes a coupling hole H formed at a central portion of the main body 20 ′ and penetrating vertically through the main body 20 ′.
  • the sensor module 10 ' may be inserted into the coupling hole H at the upper side of the main body 20'.
  • the user after the user attaches the main body 20 'to the desired position of the skin S, the user inserts the sensor module 10' into the coupling hole H, whereby the needle sensor is positioned at the desired position of the skin S. 100 'can be easily inserted, and the needle sensor 100' is applied to the skin S by pressing the sensor module 10 'momentarily after inserting the sensor module 10' into the coupling hole H. Can be inserted momentarily.
  • the coupling hole (H) can penetrate the center of the main body 20 'up and down, and after attaching the main body 20' to the skin (S), through a separate shooter (not shown)
  • the sensor module 10 ' may be inserted into the coupling hole H, and the needle sensor 100' may be instantaneously inserted into the skin S by the shooter.
  • the main body 20 ' is attached to a desired position of the skin S
  • the sensor module 10' is mounted on the shooter, and the shooter is positioned above the main body 20 ', that is, the coupling hole H.
  • the tip of the needle sensor 100 'protruding downward of the sensor module 10' by momentarily pushing the sensor module 10 'down (skin side) through the shooter Can be inserted in the moment.
  • the main body 20 includes a coupling hole H penetrating the main body 20' up and down, and the sensor module 10 'has a skin on the upper side of the main body 20' through the coupling hole H.
  • the position of the skin S to which the needle sensor 100' is to be inserted through the coupling hole H can be easily determined.
  • the sensor 100 ′ may be inserted into the skin S more accurately.
  • the sensor module 10 ' includes a first terminal portion 110' connected to the needle sensor 100 ', and the first terminal portion 110' includes first and second terminals 111 'and 112'. .
  • the sensor module 10 includes a connection plate 120' disposed therein, and the needle sensor 100 'and the first and second terminals 111' and 112 'are connected to the connection plate 120'. It can be connected to each other through.
  • the first terminal portion 110 ′ is disposed on the side surface of the sensor module 100 ′, that is, on the side surface of the module housing 11 ′, and is connected to the first terminal portion 110 ′.
  • the second terminal portion 210 'of the main body 20' to be connected is disposed on the inner circumferential surface of the coupling hole H.
  • the main body 20 ′ is a controller 220 that controls the second terminal portion 210 ′ and the biosignal measuring apparatus 1 ′ electrically connected to the first terminal portion 110 ′ by coupling the sensor module 10 ′. Include ').
  • the controller 220 ' may be composed of a printed circuit board 222' and at least one electronic component 221 'mounted on the printed circuit board 222'.
  • the configuration and structure of the controller 200 ' is illustrated in FIG. It is similar or identical in structure to the controller 220 shown in FIG.
  • the first terminal portion 110 ′ of the sensor module 10 ′ is disposed on the side surface of the sensor module 10 ′, the first terminal portion 110 ′ and the first terminal portion 110 ′ are combined by the sensor module 10 ′.
  • the second terminal portion 210 ′ electrically connected to the second terminal portion 210 ′ is disposed at a position corresponding to the first terminal portion 110 ′ on the inner circumferential surface of the coupling hole H.
  • the first terminal part 110 ′ includes first and second terminals 111 ′ and 112 ′ disposed on the side surface of the module housing 11 ′ and exposed or protruded to the outside.
  • the second terminal portion 210 ′ includes third and fourth terminals 211 ′ 212 ′ corresponding to the first and second terminals 111 ′ and 112 ′, and the third and fourth terminals 211 ′.
  • '212' may have one end exposed or protruded to the outside on the inner circumferential surface of the coupling hole (H).
  • each of the first and second terminal parts 110 ′ and 210 ′ may be configured with at least one terminal.
  • the first terminal 110 ′ and the second terminal 210 ′ may be changed into various structures that can be electrically connected to each other.
  • the main body 20 ' includes a battery 230' coupled to the printed circuit board 222 ', and the through hole H penetrates up and down the center of the main body 20'.
  • the controller 220 and the battery 230 disposed in the ') may include a hollow portion penetrating through a central portion thereof corresponding to the through hole H.
  • the printed circuit board 222 ′ and the battery 230 ′ may be in the shape of a cylinder or donut having a hollow portion at the center thereof, and may be formed in a C shape or a U shape.
  • components such as the controller 220 ′ and the battery 230 ′ disposed in the main body 20 ′ may be disposed in the main body 20 ′ corresponding to the shape of the through hole H.
  • the main body 20 ' includes an antenna 240' for transmitting the biometric information obtained through the controller 220 'to the outside and at least one auxiliary sensor 250 disposed on the bottom of the main body 20'. can do.
  • the antenna 240 ′ and the auxiliary sensor 250 may be electrically connected to the printed circuit board 222 ′ through at least one connection member 2221 ′.
  • the auxiliary sensor 250 may include first to fourth auxiliary sensors 251 to 254.
  • the first auxiliary sensor 251 may be a thermistor 251 including a thermistor body 2511 and a metal plate 2512.
  • the second auxiliary sensor 252 is an impedance measuring sensor 252 including a first metal electrode 2521 and a second metal electrode 2522 in contact with the skin S
  • the third auxiliary sensor 253 is An infrared sensor 253 including an infrared sensor main body 2253 and a cover window 2532 in contact with the skin S
  • the fourth auxiliary sensor 254 is in contact with the optical sensor main body 2551 and the skin S; It may be an optical sensor 254 including a cover window (2542).
  • auxiliary sensor 250 illustrated in FIGS. 5 and 6 is the same as the configuration of the auxiliary sensor 250 illustrated in FIGS. 1 and 2, redundant description thereof will be omitted.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view of the biosignal measuring apparatus 2 according to another exemplary embodiment
  • FIG. 8 is a sensor module 30 and a main body 40 of the biosignal measuring apparatus 2 shown in FIG. 7. Is a side cross-sectional view showing a separated state.
  • the structure of the biosignal measuring apparatus 2 according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
  • the biosignal measuring apparatuses 1 and 1 'according to one embodiment and the other embodiment of the present invention described above are described. Duplicate explanations will be omitted, and explanations will be given focusing on differences from these.
  • the biosignal measuring apparatus 2 is detachably coupled to a sensor module 30 and a sensor module 30 having a needle sensor 300 inserted into the skin S.
  • FIG. It includes a main body 40 to be.
  • the sensor module 30 may be detachably coupled to the lower portion of the main body 40, and the tip of the needle sensor 300 inserted into the skin S may protrude from the lower side of the hexahedral or cylindrical module housing 31. do.
  • the sensor module 30 is disposed on the bottom surface of the sensor module 30, that is, the bottom surface of the module housing 31, so that at least one auxiliary sensor disposed in contact with or in close proximity to the skin S. 330 may be further included.
  • the at least one auxiliary sensor 330 may include first to fourth auxiliary sensors 331 to 334, and the first to fourth auxiliary sensors 331 to 334 are shown in FIGS. 1 and 2. It may be the same sensor as the illustrated first to fourth auxiliary sensors 251 to 254.
  • the sensor module 30 may include a first terminal portion 310 for connection with the main body 40, and the first terminal portion 310 may include at least one terminal.
  • the first terminal part 310 is electrically connected to the first and second terminals 311 and 312 and the first to fourth auxiliary sensors 331 to 334 that are electrically connected to the needle sensor 300, respectively.
  • the third to seventh terminals 313 to 317 may be included.
  • the first auxiliary sensor 331 is a thermistor 331 including a thermistor body 3311 and a metal plate 3312
  • the second auxiliary sensor 332 is a first metal electrode contacting the skin S. 3321 and a second metal electrode 3322
  • the impedance measuring sensor 332 and the third auxiliary sensor 333 includes an infrared sensor body 3331 and a cover window 3332 contacting the skin S.
  • the fourth auxiliary sensor 334 may be an optical sensor 334 including an optical sensor main body 3331 and a cover window 3332 contacting the skin S.
  • the third terminal 313 is connected to the first auxiliary sensor 331, and the fourth and fifth terminals 314 and 315 are respectively connected to the first and second metal electrodes 3331 of the second auxiliary sensor 332.
  • the sixth terminal 316 may be connected to the third auxiliary sensor 333, and the seventh terminal 317 may be connected to the fourth auxiliary sensor 334.
  • the needle sensor 300 and the first to fourth auxiliary sensors 331 to 334 may be connected to the first to seventh terminals 311 to 317 through the connection plate 320.
  • the main body 40 includes a main body housing 41 forming an appearance, a controller 420 formed of a printed circuit board 422 on which at least one electronic component 421 is mounted, a battery 430, an antenna 440, and at least One connection portion 4221 is included.
  • the main body housing 41, the controller 420, the battery 430, the antenna 440, and the connection portion 4221 may include the main body housing 11, the controller 220, and the battery 230 shown in FIGS. 1 and 2. ),
  • the structure of the antenna 240 and the connection member 2221 is similar, and thus the overlapping description thereof will be omitted.
  • the main body 40 includes a second terminal portion 410 whose one end is exposed or protrudes from the bottom of the main body 40.
  • the second terminal unit 410 may be electrically connected to the sensor module 30 and the controller 420 by being connected to the first terminal unit 310 as the sensor module 30 is coupled to the main body 40. .
  • the second terminal portion 410 corresponds to the first terminal portion 310.
  • the second terminal unit 410 may include eighth to fourteenth terminals 411 to 417 corresponding to the first to seventh terminals 311 to 317.
  • One end of the eighth to fourteenth terminals 411 to 417 may be connected to the first to seventh terminals 311 to 317 by exposing one end on the bottom surface of the main body 40, respectively, and the other end may be connected to the printed circuit board 422, respectively. Can be connected.
  • the arrangement of the first to seventh terminals 311 to 317 and the arrangement of the eighth to fourteenth terminals 411 to 417 may be the same or correspond to each other.
  • each of the first and second terminal parts 310 and 410 may include a single terminal coupled to the connection plate 320 formed of a substrate and a single terminal coupled to the printed circuit board 422, respectively.
  • FIG. 9 is a perspective view of the biosensor 1000 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10A is a plan view of the biosensor 1000 shown in FIG. 9 as viewed from above.
  • biosensor 1000 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10A.
  • the biosensor 1000 may be the needle sensors 100, 100 ′ and 300 illustrated in FIGS. 1 to 8, and the needle sensors 100, 100 ′ and 300 illustrated in FIGS. 1 through 8 are described below.
  • the biosensor 1000 may be configured.
  • the biosensor 1000 may include a first electrode part 1100 and a second electrode part 1200 facing the first electrode part 1100 at intervals.
  • the biosensor 1000 is an electrochemical sensor that measures the current flowing between the first and second electrode units 1100 and 1200 to measure the component ratio included in the analyte (blood or bodily fluid), the portion of the specific component, and the concentration of the specific component can do.
  • either one of the first and second electrode portions 1100 and 1200 is composed of a working electrode and the other is composed of a counter electrode, so that the flow of electronics generated from electrochemical oxidation or reduction of the analyte. (Ie, current) or presence (ie, voltage) may be detected.
  • any one of the first and second electrode units 1100 and 1200 may include a reagent layer such as an enzyme layer, and through this, the biosensor 1000 may be configured as an enzyme type sensor.
  • the reagent layer comprises glucose oxidase, glucose dehydrogenase, cholesterol oxidase, cholesterol esterase, lactate oxidase, ascorbic oxidase, alcohol oxidase, alcohol dehydrogenase, bilirubin oxidase and sugar dehydration. It may include at least one of the digestive enzymes.
  • the biosensor 1000 may be configured as a non-enzymatic sensor that does not have a separate reagent layer.
  • the biosensor 1000 may detect an analyte, for example, a concentration of glucose (blood sugar) in a body fluid and blood, a concentration of a specific hormone, a concentration of nicotine, a concentration of a specific antigen or an antibody, and the like.
  • an analyte for example, a concentration of glucose (blood sugar) in a body fluid and blood, a concentration of a specific hormone, a concentration of nicotine, a concentration of a specific antigen or an antibody, and the like.
  • the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 constituting the biosensor 1000 may be configured as face-type electrodes disposed to face each other at a predetermined interval.
  • one end (tip) of the first and second electrode parts 1100 and 1200 is sharply formed, and thus, the first and second electrode parts 1100 and 1200 are easily inserted into the skin through the pointed one. Can be.
  • the biosensor 1000 is configured as a needle sensor that can be inserted into the skin and at the same time, the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 are disposed to face each other.
  • the overall length of the sensor 1000 can be reduced.
  • the biosensor 1000 according to the present invention can reduce the length relatively compared to the conventional biosensor in which the working electrode and the counter electrode are disposed on the same plane.
  • the first and second electrode units 1100 and 1200 may be disposed to face each other, and thus the measurement speed (reaction rate) for the analyte may also be improved.
  • the biosensor 1000 having the first and second electrode portions 1100 and 1200 facing each other is inserted into the skin as a needle type, and has a thickness of 400 ⁇ m or less in order to reduce pain during insertion. It is desirable to.
  • the illustrated biosensor 1000 may have a length of 14 mm and a thickness of 400 ⁇ m.
  • first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 may be connected to each other through an insulating connecting part 1300, and the connecting part 1300 is a tip of the biosensor 1000 inserted into the skin as a pointed shape. Can be configured.
  • the first and second electrode units 1100 and 1200 face each other with the pair of first and second electrode patterns printed at regular intervals on the thin film substrate. It can be configured by folding.
  • the first and second electrode patterns may be carbon inks that are screen printed on the thin film substrate.
  • the connection part 1300 may be a part of the thin film substrate between the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200.
  • the biosensor 1000 may include at least one spacer 1400 disposed between the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200.
  • the first and second electrode portions 1100 and 1200 should be prevented from contacting each other in order to function as working electrodes and counter electrodes, respectively, and the first electrode portions 1100 in the process of inserting the biosensor 1000 into the skin. When the and second electrode portions 1200 are in contact with each other, a short may occur.
  • the spacer 1400 is configured to prevent the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 facing each other from contacting each other. To this end, the spacer 1400 is disposed at a central portion between the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 and extends along the length direction of the first and second electrode parts 1100 and 1200. It may be in the shape of a pin or rod.
  • the spacer 1400 may support the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 at regular intervals.
  • the spacer 1400 is an insulating material, and may be made of a heat-melt adhesive such as hot melt or a plastic injection molding, and may be variously changed in shape and material.
  • FIG. 10B is a plan view illustrating a modification of the biosensor illustrated in FIG. 10A.
  • a plurality of spacers 1401 and 1402 may be disposed between the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 that face each other of the biosensor 1000a.
  • the first and second electrode portions 1100 and 1200 may be more firmly supported.
  • the spacers 1401 and 1402 are disposed close to both ends of the first and second electrode portions 1100 and 1200, which face each other, so that the first electrode portion 1100 and the second electrode portion 1200 are disposed. The contact with each other can be prevented more effectively.
  • FIG. 10C is a plan view illustrating another modified example of the biosensor illustrated in FIG. 10A
  • FIG. 10D is a plan view illustrating another modified example of the biosensor illustrated in FIG. 10A.
  • the biosensors 1000b and 1000c may further include at least one support member 1500 disposed between the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200. .
  • At least one support member 1500 may be disposed between the first electrode part 1100 and the second electrode part 1200 similarly to the spacer 1400 to increase the rigidity of the biosensors 1000b and 1000c.
  • the support member 1500 may have a shape of a pin or a rod extending along the length direction of the first and second electrode portions 1100 and 1200, and may be formed of a metal material such as stainless steel. , 1000c) can be increased.
  • the rigidity of the biosensors 1000b and 1000c is maintained through the support member 1500 in the process of inserting the needle-type biosensors 1000b and 1000c having a thin thickness into the skin.
  • the sensors 1000b and 1000c can be inserted easily.
  • the first and second electrode units 1100 and 1200 may be prevented from being bent or deformed in the process of inserting the biosensors 1000b and 1000c into the skin.
  • the support member 1500 may be detachably coupled to the biosensors 1000b and 1000c. Through this, the supporting member 1500 may be removed after the biosensors 1000b and 1000c are inserted into the skin.
  • the support member 1500 may have the biosensors 1000b through the sensor module discharge pins 260 illustrated in FIGS. 1 and 2 with the biosensors 1000b and 1000c and the needle sensor 100 of FIG. 5 inserted into the skin. , 1000c), and may be discharged to the outside of the main body 20 through the sensor module discharge pin 260.
  • the supporting member 1500 is removed after the biosensors 1000b and 1000c are inserted into the skin, so that the user may continuously detect the biosignal for a predetermined period of time with the biosensors 1000b and 1000c inserted into the skin.
  • the foreign sensor or pain that can be felt due to the insertion of the biosensors (1000c, 1000c) can be reduced.
  • the support member 1500 may be disposed between the spacers 1401 and 1402 as a single unit.
  • the support member 1500 may include a pair of support members 1501 and 1502 as shown in FIG. 10D, and the pair of support members 1501 and 1502 have a spacer 1400 therebetween. Can be deployed.
  • the pair of support members 1501 and 1502 may be shaped to cover both ends of the first and second electrode portions 1100 and 1200 between the first electrode portion 1100 and the second electrode portion 1200. In this case, the rigidity of the biosensor 1000c may be further increased.
  • the structures of the spacer 1400 and the support member 1500 disposed between the first and second electrode portions 1100 and 1200 may be variously changed.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the biosensor 1000 illustrated in FIG. 9, and FIGS. 12A to 12C are views illustrating a method of manufacturing the biosensor illustrated in FIG. 11.
  • the biosensor 1000 is inserted into the skin, so that the thickness of the biosensor 1000 is reduced in order to reduce the feeling of foreign body or pain felt by the user, and as described above, the biosensor 1000 preferably has a thickness of about 400 ⁇ m or less.
  • a method of manufacturing a biosensor 1000 may include printing at least one pair of electrode patterns on one surface of the thin film substrate B (S1).
  • the thin film substrate B may be a flexible substrate having a thickness of 100 ⁇ m or less, and may have a shape of a sheet that can be easily folded in the manufacturing process of the biosensor 1000.
  • the thin film substrate B may be made of an insulating material.
  • At least one pair of electrode patterns 1101 and 1201 made of carbon ink or the like is printed on one surface of the thin film substrate B, and the electrode patterns 1101 and 1201 printed on the thin film substrate B may be printed through screen printing. Can be.
  • a plurality of pairs of electrode patterns 1101 and 1201 are printed on one surface of the thin film substrate B, so that the biosensor 1000 may be mass produced.
  • the pair of electrode patterns 1101 and 1201 may be a pair of first and second electrode patterns 1101 and 1201 having a sharp end shape facing each other.
  • the first electrode pattern 1101 and the second electrode pattern 1201 may be printed such that one end of a pointed shape facing each other is spaced at a predetermined interval P.
  • first and second electrode patterns 1101 and 1201 may be symmetric about one end facing each other.
  • the spacer 1400 is disposed on at least one of the pair of electrode patterns 1101 and 1201 (S2).
  • the spacer 1400 may be disposed on at least one electrode pattern among the pair of electrode patterns 1101 and 1201 printed on one surface of the thin film substrate B.
  • FIG. 12B the spacer 1400 is folded in such a way that the first electrode pattern 1101 and the second electrode pattern 1201 face each other, and thus the first electrode pattern 1101 and the second electrode pattern 1201 are in contact with each other. Can be prevented.
  • the spacer 1400 is an insulating material, and may be formed of a heat-melt adhesive or a plastic injection molding such as hot melt, and may have a shape of a pin or a rod extending along the length of the electrode pattern. have.
  • the spacer 1400 is configured by applying an adhesive such as a hot melt on the electrode patterns 1101 and 1201 to quickly and easily arrange the spacers 1400 on the plurality of electrode patterns 1101 and 1201. Can be.
  • the thin film substrate B is cut according to the shape of the pair of electrode patterns 1101 and 1201 (S3).
  • the pair of first and second electrode patterns 1101 and 1201 constitute one biosensor 1000, and a plurality of first and second electrode patterns 1101 and 1201 printed on the thin film substrate B. As shown in FIG. 12C, the pair of first and second electrode patterns 1101 and 1201 may be cut.
  • one end of the first electrode pattern 1101 and the second electrode pattern 1201 may be spaced apart from each other by a predetermined interval P, and may be connected to each other through the connection unit 1300.
  • connection part 1300 may be a portion of the thin film substrate B on which the electrode pattern is not printed between the first electrode pattern 1101 and the second electrode pattern 1201.
  • the cut thin film B is disposed between one end of the first electrode pattern 1101 and one end of the second electrode pattern 1201 such that the first electrode pattern 1101 and the second electrode pattern 1201 face each other. Fold (S4).
  • the first electrode pattern 1101 and the second electrode pattern 1201 are spaced apart at a predetermined interval P.
  • the thin film substrate B is folded in half based on the center line L of the connection portion 1300 disposed between the ends of the first and second electrode patterns 1101 and 1201 facing each other.
  • the two electrode patterns 1101 and 1201 face each other.
  • the first and second electrode patterns 1101 and 1201 may be formed of the first and second electrode portions 1100 and 1200 facing each other.
  • the first and second electrode patterns 1101 and 1201 which are screen-printed on one surface of the thin film substrate B, are folded to face each other so that the first and second electrode portions 1100 and 1200 face the biosensor 1000.
  • the shape of the biosensor 1000 may be variously changed by printing electrode patterns having various shapes on the thin film substrate B through screen printing.
  • the first and second electrode portions 1100 and 1200 are formed by printing the plurality of electrode patterns 1101 and 1201 on the thin film substrate B.
  • the biosensor 1000 having a thickness of 400 ⁇ m or less is required even with a simple manufacturing process. ) Can be produced in large quantities.
  • Each step constituting the above-described method for manufacturing a biosensor may be changed in order, or some steps may be omitted or overlapped.
  • FIG. 13 is a side cross-sectional view of the biosensor 2000 according to another embodiment of the present invention.
  • the biosensor 2000 is a needle sensor coupled to the sensor modules 10, 10 ′, 30 of the biosignal measuring apparatuses 1, 1 ′, 2 shown in FIGS. 1 to 8, and may have a sharp tip. have.
  • the biosensor 2000 includes a first electrode part 2100 and a second electrode part 2200.
  • the biosensor 2000 is an electrochemical sensor, and any one of the first and second electrode units 2100 and 2200 may be configured as a working electrode, and the other may be configured as a counter electrode.
  • the first electrode part 2100 includes a first substrate 2110, a first electrode layer 2120, and a dielectric layer 2130, which are sequentially stacked, and the second electrode part 2200 is sequentially stacked.
  • first electrode part 2100 and the second electrode part 2200 are stacked such that the dielectric layer 2130 and the reagent layer 2230 are in contact with each other.
  • the first electrode portion 2100 and the second electrode portion 2200 may be insulated from each other through the dielectric layer 2130 even though they face each other.
  • the first electrode part 2100 includes a first connector groove 2101G and a first connector 2101 inserted into the first connector groove 2101G and electrically connected to the first electrode layer 2120.
  • the second electrode part 2200 includes a second connector groove 2201G and a second connector 2201 inserted into the second connector groove 2201G and electrically connected to the second electrode layer 2220.
  • the first connector groove 2101G may expose the first electrode layer 2120 to the outside through the first substrate 2110 disposed at the outermost side of the biosensor 2000.
  • the second connector groove 2201G may expose the second electrode layer 2220 to the outside by penetrating through the second substrate 2210 disposed at the outermost side of the biosensor 2000.
  • the biosensor 2000 may be electrically connected to the first terminal portion 110 or the connection plate 120 of the sensor module 10 shown in FIG. 1 through the first and second connectors 2101 and 2201. have.
  • the biosensor 2000 includes a plate-shaped first substrate 2110, a first electrode layer 2120, a dielectric layer 2130, a reagent layer 2230, a second electrode layer 2220, and a second electrode layer 2220.
  • 2 substrates 22110 are sequentially stacked and cut according to the shape of the biosensor 2000, and the first and second connector grooves 2101G and 2201G are formed through holes, and then the first and second connector grooves are formed.
  • FIG. 14A is a perspective view of a biosensor 3000 according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 14B is a side cross-sectional view of the biosensor 3000 shown in FIG. 14A.
  • the biosensor 3000 illustrated in FIGS. 14A and 14B is similar in configuration to the biosensor 2000 illustrated in FIG. 13, and thus description thereof will not be repeated.
  • the biosensor 3000 has a cylindrical shape having a pointed tip, and the sensor module 10 of the biosignal measuring apparatuses 1, 1 ′, and 2 shown in FIGS. 10 ', 30) may be a needle sensor coupled to it.
  • the biosensor 3000 may include a first substrate 3110 constituting the first electrode portion 3100, a first electrode layer 3120, a dielectric layer 3130, and a reagent layer 3230 constituting the second electrode portion 3200.
  • the second electrode layer 3220 and the second substrate 3210 may be sequentially stacked toward the outside from the center of the biosensor 3000.
  • a cross section of the biosensor 3000 cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction may include a reagent layer constituting the first substrate 3110, the first electrode layer 3120, the dielectric layer 3130, and the second electrode portion 3200 ( 3230, the second electrode layer 3220 and the second substrate 3210 may be in the shape of concentric circles sequentially stacked toward the outside from the center of the biosensor 3000.
  • the first substrate 3110, the first electrode layer 3120, the dielectric layer 3130, and the second electrode portion 3200 are disposed on a cylindrical center material C disposed at the center thereof. It can manufacture by combining the reagent layer 3230, the 2nd electrode layer 3220, and the 2nd board
  • a reagent layer 3230 and a second electrode layer constituting the first substrate 3110, the first electrode layer 3120, the dielectric layer 3130, and the second electrode portion 3200 on the side surface of the central material C.
  • the biosensor 3000 may be manufactured by sequentially coating the 3320 and the second substrate 3210, and the core material C may be made of an insulating plastic material.
  • the core member C may function as the support member 1500 illustrated in FIGS. 10C and 10D, and the core member C may be removed after the biosensor 3000 is inserted into the skin.
  • first and second connector grooves concaved inward may be formed along the outer circumferential surface of the biosensor 300 on the side surface of the biosensor 3000. Ring-shaped first and second connectors 3101 and 3201 may be inserted into and coupled to the second connector groove, respectively.
  • the first connector groove may penetrate inward from the second substrate 3210 disposed at the outermost portion of the biosensor 3000 to expose the first electrode layer 3120 to the outside.
  • the second connector groove may penetrate inwardly from the second substrate 3210 to expose the second electrode layer 3220 to the outside.
  • the biosensor 3000 may be electrically connected to the first terminal portion 110 or the connection plate 120 of the sensor module 10 shown in FIG. 1 through the first and second connectors 3101 and 3201. have.
  • first and second connectors 3101 and 3201 are inserted and coupled inwardly from the outer circumferential surface of the biosensor 3000, and the first connector 3101 is disposed on the outer side of the first electrode layer 3120. ),
  • the reagent layer 3230, the second electrode layer 3220, and an insulating layer surrounding a portion in contact with the second substrate 3210 may be further included.
  • the second connector 3201 may further include an insulating layer surrounding a portion in contact with the second substrate 3210 disposed outside the second electrode layer 3220.
  • the first connector 3101 may be electrically connected only to the first electrode layer 3120
  • the second connector 3201 may be electrically connected only to the second electrode layer 3220. Accordingly, the reagent layer 3230, the second electrode layer 3220, and the second substrate 3210 constituting the first substrate 3110, the first electrode layer 3120, the dielectric layer 3130, and the second electrode portion 3200. ) Can be prevented from being shorted by the first and second connectors 3101 and 3201.
  • FIG. 14C is a perspective view illustrating a modification of the biosensor shown in FIG. 14A.
  • the biosensor 3000 ′ may further include an outermost coating layer 3300, and the coating layer 3300 may be made of a material such as polydioxanone (PDO). have.
  • PDO polydioxanone
  • the coating layer 3300 may increase the rigidity of the biosensor 3000 'in the process of inserting the biosensor 3000' into the skin, and also, after the biosensor 3000 'is inserted into the skin, the coating layer 3300. ) Can melt and be absorbed into the body. Through this, the biosensor 3000 ′ may be easily inserted into the skin without a separate support member or catheter.

Abstract

생체신호 측정장치가 개시된다. 생체신호 측정장치는 피부에 삽입되는 니들 센서를 구비한 센서 모듈 및 센서 모듈이 분리 가능하게 결합되며, 센서 모듈이 결합되면 니들 센서를 통해 생체신호를 측정하도록 센서 모듈을 제어하는 컨트롤러를 구비한 본체를 포함한다.

Description

바이오 센서, 바이오 센서의 제조방법 및 생체신호 측정장치
본 발명은 바이오 센서, 바이오 센서의 제조방법 및 생체신호 측정장치에 관한 것이다.
인간의 수명이 증대됨에 따라 건강관리를 위한 헬스케어 장치(health care apparatus)에 대한 관심이 높아지고 있으며, 최근에는 사용자 스스로 자신의 생체신호를 측정하여 건강상태를 확인할 수 있는 다양한 종류의 생체신호 측정장치가 개발 및 사용되고 있다.
이러한 생체신호 측정장치는, 예를 들어, 웨어러블(wearable) 디바이스의 형태로서, 구체적으로, 스마트 팔찌, 스마트 시계 또는 스마트 안경 등과 형태로 구현될 수 있다. 생체신호 측정장치는 사용자가 디바이스를 착용함에 따라 다양한 종류의 센서들이 사용자의 피부에 접촉됨으로써 생체신호를 측정 및 분석할 수 있었다.
또한, 최근에는, 좀 더 정밀한 생체신호의 감지를 위해, 사용자의 체액 또는 혈액의 상태(예를 들어, 혈당 수치 또는 호르몬 수치 등)를 측정하는 생체신호 측정장치(예를 들어, 혈당측정기)가 사용되고 있다. 이러한 생체신호 측정장치는 생체신호의 측정을 위해, 사용자가 별도의 채혈침(lancet)을 이용하여 체액 또는 혈액을 채취하고, 채취한 혈액을 측정장치에 구비된 별도의 센서에 접촉시켜야(묻혀야) 했다.
다만, 종래의 웨어러블 디바이스의 형태로서 구현되는 생체신호 측정장치는, 측정하는 생체신호의 종류 및 정밀도에 한계가 존재하였으며, 혈당측정기와 같은 체액 및 혈액을 이용하는 생체신호 측정장치는, 매 측정마다 사용자의 체액 또는 혈액을 채취해야 한다는 단점이 존재하였다.
본 발명의 목적은 사용자의 생체신호를 연속적으로 측정할 수 있는 생체신호 측정장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 니들 센서의 교체가 용이한 생체신호 측정장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사용성 및 제조의 용이성이 개선된 바이오 센서 및 바이오 센서의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피부에 삽입되는 니들 센서를 구비한 센서 모듈; 및 상기 센서 모듈이 분리 가능하게 결합되며, 상기 센서 모듈이 결합되면 상기 니들 센서를 통해 생체신호를 측정하도록 상기 센서 모듈을 제어하는 컨트롤러를 구비한 본체;를 포함하는 생체신호 측정장치를 제공한다.
상기 센서 모듈은 상기 니들 센서와 연결된 제1 단자부를 포함하고, 상기 본체는 상기 센서 모듈의 결합에 의해 상기 제1 단자부와 상기 컨트롤러를 전기적으로 연결하는 제2 단자부를 포함할 수 있다.
상기 본체는 밑면에 형성되어 상기 센서 모듈이 삽입되는 결합홈을 포함하고, 상기 제2 단자부는 상기 결합홈에 배치될 수 있다.
상기 본체는 상기 센서 모듈이 삽입되도록 상기 본체를 관통하는 결합홀을 포함하고, 상기 제1 단자부는 상기 센서 모듈의 옆면에 배치되며, 상기 제2 단자부는 상기 결합홀의 내주면에 배치될 수 있다.
상기 센서 모듈은 제1 마그네트부를 포함하고, 상기 본체는, 상기 본체에 삽입된 상기 센서 모듈의 위치가 정렬되도록 상기 제1 마그네트부에 부착되는 제2 마그네트부를 포함할 수 있다.
상기 본체는 상기 본체의 밑면에 배치되어 피부와 접촉하는 적어도 하나의 보조 센서를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 보조 센서는 써미스터(thermister), 복수의 금속전극, IR센서 및 광 센서 중 어느 하나일 수 있다.
상기 본체는 상기 컨트롤러를 통해 획득한 생체정보를 외부로 송신하는 안테나를 더 포함할 수 있다.
상기 니들 센서는 피부에 삽입되는 제1 및 제2 전극부를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 흐르는 전류(electric current)를 측정할 수 있다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피부에 삽입되는 바이오 센서에 있어서, 일단이 뾰족한 제1 전극부; 및 상기 제1 전극부와 간격을 두고 마주하며, 일단이 뾰족한 제2 전극부;를 포함하는 바이오 센서를 제공할 수 있다.
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 배치된 적어도 하나의 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 분리 가능하게 배치되어 상기 제1 및 제2 전극부를 지지하는 지지부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극부는 박막 기판에 간격을 두고 인쇄된 제1 및 제2 전극 패턴을 서로 마주하게 접어서 구성할 수 있다.
상기 제1 전극부는 순차적으로 적층된 제1 기판, 제1 전극층 및 유전층(dielectric layer)을 포함하고, 상기 제2 전극부는 순차적으로 적층된 제2 기판, 제2 전극층 및 시약층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 전극부는 상기 유전층과 상기 시약층이 접하도록 적층될 수 있다.
상기 제1 전극부는 제1 커넥터홈과, 상기 제1 커넥터홈에 삽입되어 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결된 제1 커넥터를 포함하고, 상기 제2 전극부는 제2 커넥터홈과, 상기 제2 커넥터홈에 삽입되어 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결된 제2 커넥터를 포함할 수 있다.
상기 바이오 센서를 길이방향과 수직한 방향으로 자른 단면은, 상기 제1 기판, 상기 제1 전극층, 상기 유전층, 상기 시약층, 상기 제2 전극층 및 상기 제2 기판이 순차적으로 적층된 동심원의 형상일 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극부 중 어느 하나에 결합된 시약층을 더 포함할 수 있다.
상기 시약층은, 글루코스 산화 효소, 글루코스 탈수소화 효소, 콜레스테롤 산화 효소, 콜레스테롤 에스테르화 효소, 락테이트 산화 효소, 아스코르브산 산화 효소, 알코올 산화 효소, 알코올 탈수소화 효소, 빌리루빈 산화효소 및 당 탈수소화 효소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 박막 기판의 일면에 적어도 한 쌍의 전극패턴을 인쇄하는 단계; 상기 한 쌍의 전극패턴 중 적어도 하나에 스페이서를 배치하는 단계; 상기 한 쌍의 전극패턴의 형상에 따라 상기 박막 기판을 재단하는 단계; 및 상기 재단된 박막 기판을 접는(folding) 단계를 포함하는 바이오 센서의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 인쇄하는 단계는, 서로 마주하는 뾰족한 형상의 일단이 일정 간격으로 이격된 적어도 한 쌍의 제1 및 제2 전극패턴을 인쇄하고, 상기 접는 단계는, 상기 제1 전극패턴과 상기 제2 전극패턴이 마주하도록 상기 제1 전극패턴의 일단과 상기 제2 전극패턴의 일단 사이를 접을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체신호 측정장치의 측단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 생체신호 측정장치의 센서 모듈과 본체가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 센서 모듈의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 본체의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 생체신호 측정장치의 측단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 생체신호 측정장치의 센서 모듈과 본체가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 생체신호 측정장치의 측단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 생체신호 측정장치의 센서 모듈과 본체가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서의 사시도이다.
도 10a는 도 9에 도시된 바이오 센서의 평면도이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 바이오 센서의 일 변형 예를 나타내는 평면도이다.
도 10c는 도 10a에 도시된 바이오 센서의 다른 변형 예를 나타내는 평면도이다.
도 10d는 도 10a에 도시된 바이오 센서의 또 다른 변형 예를 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 9에 도시된 바이오 센서의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 12a 내지 도 12c는 도 11에 도시된 바이오 센서의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이오 센서의 측단면도이다.
도 14a는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 바이오 센서의 사시도이다.
도 14b는 도 14a에 도시된 바이오 센서의 측단면도이다.
도 14c는 도 14a에 도시된 바이오 센서의 일 변형 예를 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하 설명되는 실시 예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해하기에 가장 적합한 실시 예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시 예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시 예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시한다.
따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시 예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시 예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하 설명되는 실시 예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시 예에서 동일한 작용을 하는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(1)의 측단면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 생체신호 측정장치(1)의 센서 모듈(10)과 본체(20)가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.
도 1에서는 설명의 편의를 위해 생체신호 측정장치(1)가 사용자의 생체신호를 측정하도록 사용자의 피부(S)에 부착된 상태를 도시하였으며, 니들 센서(100)는 피부(S)에 삽입되고, 본체(20)의 밑면은 피부(S)에 접하게 된다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(1)의 구조에 대해 상술한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 생체신호 측정장치(1)는 피부(S)에 삽입되는 니들 센서(100)를 구비한 센서 모듈(10) 및 센서 모듈(10)이 분리 가능하게 결합되는 본체(20)를 포함한다.
니들 센서(100)는 센서 모듈(10)의 중심부에 배치되어 피부(S)에 삽입될 수 있도록 센서 모듈(10)로부터 돌출된다.
센서 모듈(10)은 육면체 또는 원기둥과 같은 형상의 모듈 하우징(11)을 포함하며, 니들 센서(100)는 모듈 하우징(11)의 내부에 결합되어 모듈 하우징(11)의 중앙 하단부로부터 선단부가 돌출된다.
아울러, 모듈 하우징(11)의 하측으로 돌출된 니들 센서(100)의 선단부는 피부(S)에 용이하게 삽입될 수 있도록 뾰족한 형상인 것이 바람직하다.
니들 센서(100)는 피부(S)에 삽입됨으로써 체내의 체액 또는 혈액과 직접적으로 접할 수 있으며, 이를 통해 생체신호 측정장치(1)는 체액 또는 혈액의 상태를 측정할 수 있다.
예를 들어, 니들 센서(100)는 피부(S)에 삽입되는 제1 및 제2 전극부(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 전극부와 제2 전극부는 서로 대응되는 전극으로서, 니들 센서(100)는 제1 전극과 제2 전극 사이에 흐르는 전류(electric current)를 측정함으로써 체액 또는 혈액에 포함된 성분비나 특정 성분의 농도 등을 측정하는 전기화학식 센서일 수 있다. 아울러, 니들 센서(100)는 종래에 사용되는 니들 타입의 바이오 센서로 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 니들 센서(100)는 혈액 또는 체액에 포함된 특정 성분의 농도를 측정할 수 있는 다양한 니들 타입의 바이오 센서일 수 있으며, 예를 들어, 포도당의 농도(혈당), 특정 호르몬의 농도, 니코틴의 농도, 특정 항원 또는 항체의 농도 등을 감지할 수 있는 바이오 센서일 수 있다.
이하에서는 니들 센서(100)가 전기화학식 센서로서 피부(S)에 삽입된 후 체내로 전류를 공급하고, 전류에 의한 전압을 측정함으로써 임피던스를 측정할 수 있는 생체 전기저항 분석(Bio electrical Impedance Analysis, BIA) 방식의 전기화학식 센서인 것을 일 예로써 설명한다. 다만, 니들 센서(100)는 생체 전기저항 분석 방식의 전기화학식 센서 외에도 다양한 종래의 바이오 센서로 구성될 수 있다.
아울러, 상기 니들 센서(100)는 제1 및 제2 전극부 중 어느 하나가 효소층과 같은 시약층을 구비한 효소형 센서(enzymatic sensor, 예를 들어, 혈당 센서)일 수 있으며, 또는 별도의 시약층을 구비하지 않는 비효소형 센서(non-enzymatic sensor)일 수 있다.
본 발명에 따른 니들 센서(100)의 구체적인 실시 예에 대해서는 도 9 내지 도 14c를 통해 후술하기로 한다.
센서 모듈(10)은 니들 센서(100)와 연결된 제1 단자부(110)를 포함한다.
제1 단자부(110)는 후술하는 본체(20)의 제2 단자부(210)와 전기적으로 연결될 수 있는 구성으로서, 예를 들어, 제1 단자부(110)는 센서 모듈(10)의 상단부에 배치된 제1 및 제2 단자(111, 112)를 포함할 수 있으며, 단일의 단자만으로도 구성될 수 있다.
아울러, 센서 모듈(10)은 모듈 하우징(11)의 내부에 배치된 연결 플레이트(120)를 더 포함할 수 있으며, 니들 센서(100)와 제1 및 제2 단자(111, 112)는 연결 플레이트(120)를 통해 서로 연결될 수 있다. 연결 플레이트(120)는, 예를 들어, 플렉서블 인쇄회로기판(FPCB)일 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 니들 센서(100)의 상단은 모듈 하우징(11)의 내부에서 연결 플레이트(120)의 하단부에 결합하고, 연결 플레이트(120)의 상단부에 일단이 결합된 제1 및 제2 단자(111, 112)는 타단이 모듈 하우징(11)의 상면에서 외측으로 노출되거나 돌출될 수 있다. 이를 통해 니들 센서(100)와 제1 단자부(110)가 전기적으로 연결될 수 있으며, 아울러, 제1 단자부(110)는 본체(20)의 제2 단자부(220)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본체(20)는 외관을 구성하는 본체 하우징(21)을 포함하며, 본체 하우징(21)은 육면체 또는 원기둥과 같은 형상일 수 있다.
본체(20)는 본체(20)의 하단부의 중앙부분에(본체 하우징(21)의 하단부의 중앙부분에) 센서 모듈(10)이 삽입 결합될 수 있도록 형성된 결합홈(G)을 포함하며, 결합홈(G)은 모듈 하우징(11)의 형상과 대응되는 형상으로 구성됨으로써 본체(20)의 하측으로 센서 모듈(10)이 삽입 결합될 수 있다.
또한, 도 1 에 도시된 바와 같이, 본체(20)의 밑면은 피부(S)와 접할 수 있으며, 이를 위해 본체(20)의 밑면은 피부(S)에 직접적으로 부착되거나 별도의 스트랩(strap) 등과 같은 고정부재를 통해 피부(S)에 접한 상태로 고정될 수 있다.
따라서, 센서 모듈(10)이 본체(20)에 결합된 상태에서, 본체(20)의 밑면은 피부(S)에 접하게 되고, 결합홈(G)에 삽입된 센서 모듈(10)의 니들 센서(100)는 피부(S)에 삽입될 수 있다.
구체적인 예로써, 사용자는 피부 상의 원하는 위치에서 센서 모듈(10)을 피부(S)측으로 가압하여 니들 센서(100)를 피부 내에 삽입한 뒤, 센서 모듈(10)이 결합홈(G)에 삽입될 수 있도록 본체(20)를 피부(S) 상에 부착 또는 고정할 수 있다. 아울러, 사용자는 본체(20)에 모듈 센서(10)를 결합시킨 후, 모듈 센서(10)가 결합된 본체(20)를 피부 상의 원하는 위치에서 가압함으로써 니들 센서(100)를 피부 내에 삽입시킴과 동시에 본체(20)를 피부(S)에 접하도록 부착 또는 고정할 수 있다.
본체(20)는, 센서 모듈(10)의 결합에 의해 제1 단자부(110)와 전기적으로 연결되는 제2 단자부(210)와 생체신호 측정장치(1)를 제어하는 컨트롤러(220)를 포함한다.
제2 단자부(210)는 센서 모듈(10)이 결합홈(G)을 통해 본체(10)와 결합됨으로써 제1 단자부(110)와 접촉될 수 있으며, 이를 통해, 제2 단자부(210)는 제1 단자부(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이를 위해, 제2 단자부(210)는 결합홈(G)에 배치될 수 있다. 구체적으로는 제2 단자부(210)의 일단이 결합홈(G) 상에서 외측으로 노출되거나 돌출됨으로써, 제1 단자부(110)와 연결될 수 있다.
또한, 제2 단자부(210)는 본체(20)의 내부에 배치된 컨트롤러(220)와 연결될 수 있으며, 제2 단자부(210)는 센서 모듈(10)의 결합에 의해 제1 단자부(110)와 컨트롤러(220)를 전기적으로 연결할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(220)는 니들 센서(100)를 통해 생체신호를 측정하도록 센서 모듈(10)을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제2 단자부(210)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제4 및 제5 단자(211, 212)를 포함할 수 있다.
제2 단자부(210)의 제4 및 제5 단자(211, 212)는 제1 단자부(110)의 제1 및 제2 단자(111, 112)와 각각 대응될 수 있다. 따라서, 센서 모듈(10)이 결합홈(G)에 삽입됨으로써 본체(20)와 결합되는 경우, 제1 단자(111)와 제4 단자(211)는 연결되고, 제2 단자(112)와 제5 단자(212)는 연결될 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 단자(111, 112)의 배치구조와 제4 및 제5 단자(211, 212)의 배치구조는 서로 대응되거나 동일한 것이 바람직하다.
다만, 전술한 제1 단자부(110)의 제1 및 제2 단자(111, 112)와 제2 단자부(210)의 제4 및 제5 단자(211, 212)의 구조는 제1 및 제2 단자부(110, 210)의 일 예로서 설명한 것으로서, 제1 및 제2 단자부(110, 210)는 각각 단일의 단자 또는 3개 이상의 단자를 구비할 수 있다. 또한, 제1 단자부(110)와 제2 단자부(210)의 세부 구조는 다양하게 변경이 가능하며, 센서 모듈(10)이 본체(20)에 결합됨에 따라 제1 단자부(110)와 제2 단자부(210)가 전기적으로 연결될 수 있는 구조이면 무방하다.
컨트롤러(220)는 인쇄회로기판(222, PCB) 및 인쇄회로기판(222)에 실장된 적어도 하나의 전자부품(221)으로 구성될 수 있다. 또한, 전자부품(221)은 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 중앙처리장치(CPU) 등일 수 있으며, 본체(20) 및 본체(20)에 결합된 센서 모듈(10)을 제어할 수 있는 다양한 종류의 전자부품으로 구성될 수 있다.
아울러, 인쇄회로기판(222)에는 전술한 제2 단자부(210)가 전기적으로 연결될 수 있으며, 이를 통해 컨트롤러(220)와 제2 단자부(210)가 전기적으로 연결되고, 제2 단자부(210)와 연결되는 제1 단자부(110)를 통해 컨트롤러(220)와 니들 센서(100)가 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 인쇄회로기판(222)에는 전원부로서 기능하는 배터리(230)가 장착될 수 있다. 배터리(230)는 컨트롤러(220)를 포함한 본체(20)에 전원을 공급할 수 있다. 따라서, 생체신호 측정장치(1)는 외부 전원으로부터 전원을 공급받기 위한 별도의 전원케이블 없이 사용자의 피부(S)에 부착된 상태로 일정기간 동안 동작할 수 있다.
아울러, 배터리(230)로부터 공급되는 전원은 컨트롤러(220) 및 제2 단자부(210)를 통해 센서 모듈(10)에 공급될 수 있으며, 이를 통해, 니들 센서(100)가 일 예의 전기화학식 센서로서 동작할 수 있다.
또한, 배터리(230)는 본체(20) 내에 탈착 가능하게 결합된 1차 전지일 수 있으며, 외부의 전원과 연결될 수 있는 충전커넥터(미도시)를 구비한 2차 전지일 수 있다.
전술한 바와 같이, 센서 모듈(10)은 본체(20)에 분리 가능하게 결합되는바 본체(20)의 교체 없이 센서 모듈(10)만을 교체할 수 있으며, 니들 센서(100)가 피부(S)에 삽입된 지 일정 기간이 경과하면, 니들 센서(100)에 의한 감염 등을 방지하기 위해 센서 모듈(10)만을 용이하게 교체할 수 있다.
이처럼, 피부(S)에 삽입되는 니들 센서(100)는 본체(20)와 분리 가능하게 결합되는 센서 모듈(10)에 포함되고, 본체(20)에 결합된 센서 모듈(10)의 제1 단자부(110)가 본체(20)의 제2 단자부(210)와 연결됨으로써 본체(20) 내의 컨트롤러(220)의 제어에 의해 니들 센서(100)에 의한 생체신호의 측정 및 생체정보 획득이 수행되는바, 센서 모듈(20) 만을 본체(20)로부터 분리하여 교체함으로써 니들 센서(100)를 경제적이고도 용이하게 교체할 수 있다. 또한, 별도의 교체가 불필요한 본체(20) 및 본체(20)에 포함된 컨트롤러(220), 배터리(230) 등과 같은 구성요소는 반영구적인 사용이 가능하다.
아울러, 센서 모듈(10)은 니들 센서(100) 및 본체(20)와의 연결을 위한 제1 단자부(110)와 같은 최소한의 구성요소만으로 구성되고, 센서 모듈(10)의 제어 및 전원공급을 위한 컨트롤러(220) 및 배터리(230) 등은 본체(20) 내에 배치되어 제2 단자부(210)를 통해 센서 모듈(10)과 전기적으로 연결되므로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 모듈(10)은 컴팩트한 구성이 가능하다.
이를 통해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(1)는, 센서 모듈(10)과 본체(20)의 결합구조가 단순화될 수 있으며, 피부(S) 상에 부착 및 고정되는 생체신호 측정장치(1)의 전체 높이를 낮출 수 있고, 주기적인 교체가 필요한 센서 모듈(10)의 제조 비용 및 제조 공정 등을 절감할 수 있으며, 센서 모듈(10)의 교체비용 및 생체신호 측정장치(1)의 운영 및 유지비용 역시 경감할 수 있다.
아울러, 본체(20)는 본체(20)의 밑면에 배치되어, 피부(S)와 접촉하거나 피부(S)에 근접하게 배치된 적어도 하나의 보조 센서(250)를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 보조 센서(250)는 본체(20) 내에 배치되어 적어도 하나의 연결부재(2221)를 통해 인쇄회로기판(222)과 연결될 수 있으며, 피부(S)에 접촉하여 생체신호를 측정할 수 있도록 컨트롤러(220)에 의해 제어될 수 있다.
보조 센서(250)는 피부(S)에 접촉하여 다양한 종류의 생체신호를 추가로 감지할 수 있으며, 이를 통해 니들 센서(100)를 통해 감지된 생체신호 측정의 정확도 및 니들 센서(100)를 통해 측정된 생체신호를 통해 획득한 생체정보의 정확도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 보조 센서(250)는 써미스터(thermister), 복수의 금속전극, IR센서 및 광 센서 중 어느 하나일 수 있으며, 보조 센서(250)는 다수로 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 보조 센서(250)는 예를 들어, 제1 내지 제4 보조 센서(251 내지 254)를 포함할 수 있다.
구체적인 예로서, 제1 보조 센서(251)는 써미스터 본체(2511) 및 금속판(2512)을 포함하는 써미스터(251)일 수 있으며, 피부(S)에 접촉된 금속판(2512)을 통해 피부(S)의 열(체온)이 써미스터 본체(2511)로 전달됨으로써 피부(S)의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 제2 보조 센서(252)는 피부(S)에 접촉하는 제1 금속전극(2521) 및 제2 금속전극(2522)을 포함하는 임피던스 측정 센서(252)일 수 있으며, 피부(S) 표피의 임피던스 변화를 측정할 수 있다.
아울러, 제3 보조 센서(253)는 적외선 센서 본체(2531) 및 피부(S)에 접촉하는 커버 윈도우(2532)를 포함하는 적외선 센서(253)일 수 있으며, 피부(S)의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 제4 보조 센서(254)는 광 센서 본체(2541) 및 피부(S)에 접촉하는 커버 윈도우(2542)를 포함하는 광 센서(254)일 수 있으며, 피부(S)에 접촉하여 체내의 혈류의 변화를 측정할 수 있다. 아울러, 커버 윈도우(2542)는 광 센서 본체(2541)와 피부(S) 사이에 요구되는 일정한 측정 거리를 유지시킬 수 있다.
다만, 적어도 하나의 보조 센서(250)는 전술한, 써미스터, 임피던스 측정 센서, 적외선 센서, 광 센서 외에도 피부(S)에 접촉 또는 근접하게 배치되어 다양한 종류의 생체신호를 감지할 수 있는 다양한 종류의 센서를 포함할 수 있다.
이처럼, 본체(20)는 적어도 하나의 보조 센서(250)를 포함함으로써, 니들 센서(100)를 통해 감지된 생체신호 측정의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 니들 센서(100)를 통한 생체신호의 측정 외에도 다양한 종류의 생체신호를 추가적으로 측정할 수 있다. 또한, 보조 센서(250)는 본체(20)의 내부에 배치되는바 센서 모듈(10)을 교체하더라도 본체(20) 내에 포함된 보조 센서(250)의 지속적인 사용이 가능하다.
또한, 본체(20)는 센서 모듈 배출핀(260)을 더 포함할 수 있다.
센서 모듈 배출핀(260)은 본체(20)의 중앙부에 배치되어, 본체(20)를 관통할 수 있으며, 센서 모듈 배출핀(260)은 하단부는 결합홈(G)의 하측으로 돌출되도록 이동 가능하게 구성될 수 있다.
이를 통해, 도 1에 도시된 바와 같이, 센서 모듈(10)의 니들 센서(100)가 피부(S)에 삽입된 상태에서 센서 모듈(10)의 교체가 필요한 경우, 사용자는 센서 모듈 배출핀(260)을 가압하여 센서 모듈 배출핀(260)의 하단부를 통해 센서모듈(10)의 상단부를 밀어줄 수 있다. 이를 통해 본체(20)는 센서 모듈(10) 및 피부(S)로부터 용이하게 분리될 수 있으며, 피부(S)로부터 본체(20)를 분리한 후 센서 모듈(10)을 피부(S)로부터 분리할 수 있다.
아울러, 니들 센서(100)는 피부(S)에 삽입 시 강성을 유지하기 위해 니들 센서(100)를 지지하는 지지부재(미도시)를 포함할 수 있으며, 센서 모듈 배출핀(260)은 니들 센서(100)가 피부(S)에 삽입된 이후에 지지부재를 니들 센서(100)로부터 분리하여 센서 모듈 배출핀(260)의 상측으로 배출시키는 구성일 수 있다.
또한, 센서 모듈 배출핀(260)은 본체(20)의 중앙부를 관통하여 결함홈(G)으로부터 일단이 돌출되게 이동할 수 있는바, 본체(20) 내에 배치되는 컨트롤러(220) 및 배터리(230)는 센서 모듈 배출핀(260)과 간섭되지 않는 형상으로 구성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인쇄회로기판(222) 또는 배터리(230)는 센서 모듈 배출핀(260)이 관통할 수 있는 중공부를 구비한 원통, 또는 도넛의 형상의 관통형 구조일 수 있으며, C자형 또는 U자형으로 구성될 수 있다.
아울러, 본체(20)는 컨트롤러(220)를 통해 획득한 생체정보를 외부로 송신하는 안테나(240)를 더 포함할 수 있다.
안테나(240)는 본체(20) 내부에 배치되며, 본체(20)의 상단부에 배치됨으로써 신호를 효과적으로 송수신할 수 있다. 또한, 안테나(240)는 적어도 하나의 연결부재(2221)를 통해 인쇄회로기판(222)과 연결될 수 있다.
안테나(240)는 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트워치 등과 같은 모바일 디바이스에 생체정보를 송신할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 모바일 디바이스를 통해 생체정보를 용이하게 확인할 수 있다. 아울러, 컨트롤러(220)는 안테나(240)를 통해 생체신호 측정장치(1)의 동작상태, 배터리(230)의 전원상태, 센서 모듈(10)의 교체주기 등과 같은 정보에 대한 신호를 모바일 디바이스에 전송할 수 있다. 또한, 생체신호 측정장치(1)는 안테나(240)를 통해 모바일 디바이스로부터 생체신호 측정장치(1)의 동작에 대한 제어신호 등을 수신할 수 있으며, 사용자는 모바일 디바이스를 통해 생체신호 측정장치(1)를 용이하게 조작할 수 있다.
또한, 본체(20)는 디스플레이(미도시) 또는 스피커(미도시) 등을 더 포함할 수 있으며, 이를 통해, 생체신호를 통해 획득한 생체정보를 영상 또는 음향으로서 사용자에게 전달할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 센서 모듈(10)의 평면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 본체(20)의 저면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 센서 모듈(10) 및 본체(20)는 원기둥의 형상일 수 있다.
도 3을 참조하면, 센서 모듈(10)의 상부에는 제1 및 제2 단자(111, 112)의 일단이 배치될 수 있으며, 제3 단자(113)가 추가로 배치될 수 있다.
제1 단자부(110)의 제1 내지 제3 단자(111 내지 113)는 니들 센서(100)를 중심으로 일정 간격으로 방사상으로 배치될 수 있다. 예를 들어 제1 내지 제3 단자(111 내지 113)는 니들 센서(100)를 중심으로 삼각형을 이루도록 배치될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본체(20)의 밑면에는 제1 내지 제4 보조 센서(251 내지 254)가 배치될 수 있다.
아울러, 결합홈(G)의 상부, 즉, 결합홈(G)이 형성된 본체(20) 중앙부의 밑면에는 제1 및 제2 단자(111, 112)와 대응하는 제4 및 제5 단자(211, 212)의 일단이 배치될 수 있으며, 제3 단자(113)와 대응하는 제6 단자(213)의 일단이 추가로 배치될 수 있다.
제4 내지 제6 단자(211 내지 213)는 제1 내지 제3 단자(111 내지 113)의 배치와 대응되게 배치되며, 예를 들어, 본체(20)의 중심을 기준으로 삼각형을 이루도록 배치될 수 있다.
아울러, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 센서 모듈(10)은 제1 마그네트부(130)를 포함하며, 본체(20)는 본체(20)에 삽입된 센서 모듈(10)의 위치가 정렬되도록 제1 마그네트부(130)에 부착되는 제2 마그네트부(270)를 포함한다.
제1 마그네트부(130)는 센서 모듈(10)의 상단부에 배치될 수 있으며, 적어도 하나의 마그네트로 구성될 수 있다.
아울러, 제2 마그네트부(270)는 제1 마그네트부(130)와 대응하는 마그네트로 구성되며, 제1 마그네트부(130)를 구성하는 마그네트와 동일한 형상, 개수 및 배치로 구성된 마그네트로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 마그네트부(130, 270)가 각각 단일의 마그네트를 포함하는 경우, 센서 모듈(10)이 본체(20)의 결함홈(G)에 삽입 결함됨에 있어 센서 모듈(10)의 위치가 정렬되기 위해서는, 제1 마그네트부(130)는 센서 모듈(10)의 상단부 상에서 센서 모듈(10)의 중심, 즉, 니들 센서(100)를 기준으로 편향되도록 배치되는 것이 바람직하다.
제1 및 제2 마그네트부(130, 270)는 제1 마그네트부(130)와 제2 마그네트부(270)의 형상 및 배치가 서로 대응되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 본체(20)에 센서 모듈(10)을 결합함에 있어, 제1 내지 제3 단자(111 내지 113)와 제4 내지 제6 단자(211 내지 213)가 각각 연결되도록 본체(20)와 센서 모듈(10)의 위치가 정렬될 수 있다.
구체적으로, 센서 모듈(10)의 상단부에 배치된 제1 내지 제3 단자(111 내지 113)의 일단 및 제1 마그네트부(130)의 배치구조는, 본체(20)의 제4 내지 제6 단자(211 내지 213)의 일단 및 제2 마그네트부(270)의 배치구조와 대응되는 것이 바람직하다.
이러한 제1 및 제2 마그네트부(130, 270)를 통해 사용자는 용이하게 센서 모듈(10)과 본체(20)를 결합할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(1')의 측단면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 생체신호 측정장치(1')의 센서 모듈(10')과 본체(20')가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.
이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(1')의 구조에 대해 설명한다. 다만, 도 5 및 도 6에 도시된 생체신호 측정장치(1')는 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(1)와 대부분의 구성 및 구조가 동일하므로 이와 유사하거나 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
생체신호 측정장치(1')는 피부(S)에 삽입되는 니들 센서(100')를 구비한 센서 모듈(10') 및 센서 모듈(10')이 분리 가능하게 결합되는 본체(20')를 포함한다.
니들 센서(100')는 센서 모듈(10')의 중심부에 배치되어 피부(S)에 삽입될 수 있도록 센서 모듈(10')로부터 하측으로 돌출된다. 센서 모듈(10')은 육면체 또는 원기둥과 같은 형상의 모듈 하우징(11')을 포함한다.
니들 센서(100')는 선단부가 피부(S)에 삽입될 수 있도록 모듈 하우징(11')의 중앙 하단부로부터 돌출된다.
니들 센서(100')는 선단부가 뾰족한 형상이며, 도 1 및 도 2에 도시된 니들 센서(100)와 그 구조가 유사하다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(20')는 본체(20')의 중앙부에 형성되어 본체(20')를 상하로 관통하는 결합홀(H)을 포함한다.
센서 모듈(10')은 본체(20')의 상측에서 결합홀(H)로 삽입될 수 있다.
구체적인 예로서, 사용자는 피부(S)의 원하는 위치에 본체(20')를 부착한 이후, 결합홀(H)에 센서 모듈(10')을 삽입함으로써, 원하는 피부(S)의 위치에 니들 센서(100')를 용이하게 삽입할 수 있으며, 결합홀(H)에 센서 모듈(10')을 삽입한 뒤 순간적으로 센서 모듈(10')을 가압함으로써 피부(S)에 니들 센서(100')를 순간적으로 삽입할 수 있다.
아울러, 결합홀(H)은 본체(20')의 중심부를 상하로 관통할 수 있는바, 피부(S)에 본체(20')를 부착한 이후, 별도의 슈터(shooter, 미도시)를 통해 센서 모듈(10')을 결합홀(H)에 삽입시킬 수 있으며, 니들 센서(100')는 슈터에 의해 순간적으로 피부(S)로 삽입될 수 있다.
구체적으로, 본체(20')를 피부(S)의 원하는 위치에 부착하고, 슈터에 센서 모듈(10')을 장착한 뒤, 슈터를 본체(20')의 상측, 즉, 결합홀(H)의 상측에 배치하고, 슈터를 통해 센서 모듈(10')을 하측(피부측)으로 순간적으로 밀어줌으로써 센서 모듈(10')의 하측으로 돌출된 니들 센서(100')의 선단부가 피부(S)에 순간적으로 삽입될 수 있다.
이처럼, 본체(20')가 본체(20')를 상하로 관통하는 결합홀(H)을 포함하고, 결합홀(H)을 통해 센서 모듈(10')이 본체(20')의 상측에서 피부(S)를 향해 삽입 결합됨으로써, 니들 센서(100')를 보다 용이하게 피부(S)에 삽입할 수 있다.
또한, 본체(20')를 피부(S) 상에 부착하는 과정에서 결합홀(H)을 통해 니들 센서(100')를 삽입하고자 하는 피부(S)의 위치를 용이하게 파악할 수 있는바, 니들 센서(100')를 좀 더 정확하게 피부(S)에 삽입할 수 있다.
센서 모듈(10')은 니들 센서(100')와 연결된 제1 단자부(110')를 포함하며, 제1 단자부(110')는 제1 및 제2 단자(111', 112')를 포함한다.
아울러, 센서 모듈(10')은 내부에 배치된 연결 플레이트(120')를 포함하며, 니들 센서(100')와 제1 및 제2 단자(111', 112')는 연결 플레이트(120')를 통해 서로 연결될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 단자부(110')는 센서 모듈(100')의 옆면, 즉, 모듈 하우징(11')의 옆면에 배치되고, 제1 단자부(110')와 연결되는 본체(20')의 제2 단자부(210')는 결합홀(H)의 내주면에 배치된다.
본체(20')는 센서 모듈(10')의 결합에 의해 제1 단자부(110')와 전기적으로 연결되는 제2 단자부(210')와 생체신호 측정장치(1')를 제어하는 컨트롤러(220')를 포함한다.
컨트롤러(220')는 인쇄회로기판(222') 및 인쇄회로기판(222')에 실장된 적어도 하나의 전자부품(221')으로 구성될 수 있으며, 컨트롤러(200')의 구성 및 구조는 도 1 및 도 2에 도시된 컨트롤러(220)의 구조와 유사하거나 동일하다.
전술한 바와 같이, 센서 모듈(10')의 제1 단자부(110')는 센서 모듈(10')의 옆면에 배치되므로, 센서 모듈(10')의 결합에 의해 제1 단자부(110')와 전기적으로 연결되는 제2 단자부(210')는 결합홀(H)의 내주면 상에서 제1 단자부(110')와 대응하는 위치에 배치된다.
구체적으로, 제1 단자부(110')는 모듈 하우징(11')의 옆면에 배치되어 외측으로 노출되거나 돌출된 제1 및 제2 단자(111', 112')를 포함한다. 아울러, 제2 단자부(210')는 제1 및 제2 단자(111', 112')와 대응하는 제3 및 제4 단자(211' 212')를 포함하며, 제3 및 제4 단자(211' 212')는 결합홀(H)의 내주면 상에서 일단이 외부로 노출되거나 돌출될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 단자부(110', 210')는 각각 적어도 하나의 단자로 구성될 수 있으며, 센서 모듈(10')이 결합홀(H)을 통해 본체(20')에 결합됨에 따라 제1 단자부(110')와 제2 단자부(210')가 전기적으로 연결될 수 있는 다양한 구조로의 변경이 가능하다.
아울러, 본체(20')는 인쇄회로기판(222')에 결합된 배터리(230')를 포함하며, 관통홀(H)은 본체(20')의 중심부를 상하로 관통하는바, 본체(20') 내에 배치되는 컨트롤러(220) 및 배터리(230)는 관통홀(H)과 대응하여 그 중심부를 관통하는 중공부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 인쇄회로기판(222') 및 배터리(230')는 중심부에 중공부를 구비한 원통 또는 도넛의 형상일 수 있으며, C자형 또는 U자형으로 구성될 수 있다.
아울러, 본체(20')의 내부에 배치되는 컨트롤러(220'), 배터리(230') 등의 구성요소들은 관통홀(H)의 형상에 대응하여 본체(20') 내에 배치될 수 있다.
또한, 본체(20')는 컨트롤러(220')를 통해 획득한 생체정보를 외부로 송신하는 안테나(240') 및 본체(20')의 밑면에 배치된 적어도 하나의 보조 센서(250)를 포함할 수 있다.
안테나(240') 및 보조 센서(250)는 적어도 하나의 연결부재(2221')를 통해 인쇄회로기판(222')과 전기적으로 연결될 수 있다.
보조 센서(250)는 제1 내지 제4 보조 센서(251 내지 254)를 포함할 수 있으며, 제1 보조 센서(251)는 써미스터 본체(2511) 및 금속판(2512)를 포함하는 써미스터(251)이고, 제2 보조 센서(252)는 피부(S)에 접촉하는 제1 금속전극(2521) 및 제2 금속전극(2522)를 포함하는 임피던스 측정 센서(252)이며, 제3 보조 센서(253)는 적외선 센서 본체(2531) 및 피부(S)에 접촉하는 커버 윈도우(2532)를 포함하는 적외선 센서(253)이고, 제4 보조 센서(254)는 광 센서 본체(2541) 및 피부(S)에 접촉하는 커버 윈도우(2542)를 포함하는 광 센서(254)일 수 있다.
다만, 도 5 및 도 6에 도시된 보조 센서(250)는 도 1 및 도 2에 도시된 보조 센서(250)의 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(2)의 측단면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 생체신호 측정장치(2)의 센서 모듈(30)과 본체(40)가 분리된 모습을 나타내는 측단면도이다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(2)의 구조에 대해 설명한다. 다만, 도 7 및 도 8에 도시된 생체신호 측정장치(2)의 구조를 설명함에 있어, 전술한 본 발명의 일 실시 예에 및 다른 실시 예에 따른 생체신호 측정장치(1, 1')와 중복되는 설명은 생략하며, 이들과의 차이점을 중심으로 설명하겠다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 생체신호 측정장치(2)는 피부(S)에 삽입되는 니들 센서(300)를 구비한 센서 모듈(30) 및 센서 모듈(30)이 분리 가능하게 결합되는 본체(40)를 포함한다.
센서 모듈(30)은 본체(40)의 하부에 분리 가능하게 결합될 수 있으며, 육면체 또는 원기둥 형상의 모듈 하우징(31)의 하측으로 피부(S)에 삽입되는 니들 센서(300)의 선단부가 돌출된다.
또한, 센서 모듈(30)은 센서 모듈(30)의 밑면, 즉, 모듈 하우징(31)의 밑면에 배치되어, 피부(S)와 접촉하거나 피부(S)에 근접하게 배치된 적어도 하나의 보조 센서(330)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 보조 센서(330)는 제1 내지 제4 보조 센서(331 내지 334)를 포함할 수 있으며, 제1 내지 제4 보조 센서(331 내지 334)는 도 1 및 도 2에 도시된 제1 내지 제4 보조 센서(251 내지 254)와 동일한 센서일 수 있다.
아울러, 센서 모듈(30)은 본체(40)와의 연결을 위한 제1 단자부(310)를 포함하며, 제1 단자부(310)는 적어도 하나의 단자를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 단자부(310)는 니들 센서(300)와 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 단자(311, 312)와 제1 내지 제4 보조 센서(331 내지 334)와 각각 전기적으로 연결되는 제3 내지 제7 단자(313 내지 317)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 보조 센서(331)는 써미스터 본체(3311) 및 금속판(3312)을 포함하는 써미스터(331)이고, 제2 보조 센서(332)는 피부(S)에 접촉하는 제1 금속전극(3321) 및 제2 금속전극(3322)을 포함하는 임피던스 측정 센서(332)이며, 제3 보조 센서(333)는 적외선 센서 본체(3331) 및 피부(S)에 접촉하는 커버 윈도우(3332)를 포함하는 적외선 센서(353)이고, 제4 보조 센서(334)는 광 센서 본체(3341) 및 피부(S)에 접촉하는 커버 윈도우(3342)를 포함하는 광 센서(334)일 수 있다.
아울러, 제3 단자(313)는 제1 보조 센서(331)와 연결되고, 제4 및 제5 단자(314, 315)는 각각 제2 보조 센서(332)의 제1 및 제2 금속전극(3321, 3322)과 연결되며, 제6 단자(316)는 제3 보조 센서(333)와 연결되고, 제7 단자(317)는 제4 보조 센서(334)와 연결될 수 있다.
또한, 니들 센서(300) 및 제1 내지 제4 보조 센서(331 내지 334)는 연결 플레이트(320)를 통해 제1 내지 제7 단자(311 내지 317)와 연결될 수 있다.
본체(40)는 외관을 형성하는 본체 하우징(41), 적어도 하나의 전자부품(421)이 실장된 인쇄회로기판(422)으로 구성된 컨트롤러(420), 배터리(430), 안테나(440) 및 적어도 하나의 연결부(4221)를 포함한다. 다만, 본체 하우징(41), 컨트롤러(420), 배터리(430), 안테나(440) 및 연결부(4221)는 도 1 및 도 2에 도시된 본체 하우징(11), 컨트롤러(220), 배터리(230), 안테나(240) 및 연결부재(2221)와 그 구조가 유사하므로 중복되는 설명은 생략한다.
본체(40)는 본체(40)의 밑면으로부터 일단이 노출되거나 돌출된 제2 단자부(410)를 포함한다.
제2 단자부(410)는, 센서 모듈(30)이 본체(40)에 결합됨에 따라 전술한 제1 단자부(310)와 연결됨으로써, 센서 모듈(30)과 컨트롤러(420)를 전기적으로 연결할 수 있다.
제2 단자부(410)는 제1 단자부(310)와 대응된다. 예를 들어, 제2 단자부(410)는 제1 내지 제7 단자(311 내지 317)와 대응되는 제8 내지 제14 단자(411 내지 417)를 포함할 수 있다.
제8 내지 제14 단자(411 내지 417)는 일단이 각각 본체(40)의 밑면 상에서 노출됨으로써 제1 내지 제7 단자(311 내지 317)와 연결될 수 있으며, 타단이 각각 인쇄회로기판(422)에 연결될 수 있다.
아울러, 제1 내지 제7 단자(311 내지 317)의 배치와 제8 내지 제14 단자(411 내지 417)의 배치는 서로 동일하거나 대응되는 것이 바람직하다.
다만, 제1 및 제2 단자부(310, 410)는 각각, 기판으로 구성된 연결 플레이트(320)에 결합된 단일의 단자 및 인쇄회로기판(422)에 결합된 단일의 단자만으로도 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서(1000)의 사시도이며, 도 10a는 도 9에 도시된 바이오 센서(1000)를 상측에서 바라본 평면도이다.
이하에서는 도 9 및 도 10a를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서(1000)에 대해 상술한다.
바이오 센서(1000)는 도 1 내지 도 8에 도시된 니들 센서(100, 100', 300)일 수 있으며, 도 1 내지 도 8에 도시된 니들 센서(100, 100', 300)는 이하에서 설명하는 바이오 센서(1000)로 구성될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(1000)는 제1 전극부(1100) 및 제1 전극부(1100)와 간격을 두고 마주하는 제2 전극부(1200)를 포함한다.
바이오 센서(1000)는 전기화학식 센서로서 제1 및 제2 전극부(1100, 1200) 사이에 흐르는 전류를 측정함으로써 분석물(혈액 또는 체액)에 포함된 성분비나 특정 성분의 유부, 농도 등을 측정할 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 전극부(1100, 1200) 중 어느 하나는 작동 전극으로 구성되고, 다른 하나는 상대 전극으로 구성됨으로써, 분석물의 전기화학적 산화 또는 환원에서 발생하는 전자(electronic)의 흐름(즉, 전류) 또는 존재(즉, 전압)을 검출할 수 있다.
아울러, 제1 및 제2 전극부(1100, 1200) 중 어느 하나는 효소층과 같은 시약층을 구비할 수 있으며, 이를 통해 바이오 센서(1000)는 효소형 센서로 구성될 수 있다.
이러한 경우, 시약층은, 글루코스 산화 효소, 글루코스 탈수소화 효소, 콜레스테롤 산화 효소, 콜레스테롤 에스테르화 효소, 락테이트 산화 효소, 아스코르브산 산화 효소, 알코올 산화 효소, 알코올 탈수소화 효소, 빌리루빈 산화효소 및 당 탈수소화 효소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 바이오 센서(1000)는 별도의 시약층을 구비하지 않는 비효소형 센서로도 구성될 수 있다.
이처럼, 바이오 센서(1000)는 분석물, 예를 들어 체액 및 혈액 내의 포도당의 농도(혈당), 특정 호르몬의 농도, 니코틴의 농도, 특정 항원 또는 항체의 농도 등을 감지할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(1000)를 구성하는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200)는 일정 간격으로 두고 서로 마주하게 배치되는 대면형 전극으로 구성될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)의 일단(선단부)은 뾰족하게 형성되며, 이를 통해, 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)는 뾰족한 일단을 통해 피부에 용이하게 삽입될 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서(1000)는 피부에 삽입 가능한 니들 센서로 구성됨과 동시에, 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200)를 서로 마주하게 배치함으로써, 바이오 센서(1000)의 전체 길이를 줄일 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 바이오 센서(1000)는, 작동 전극과 상대 전극이 동일 평면상에 배치된 종래의 바이오 센서에 비해 그 길이를 상대적으로 경감시킬 수 있다. 아울러, 바이오 센서(1000)는 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)가 서로 마주하게 배치됨으로써 분석물에 대한 측정속도(반응속도) 역시 향상될 수 있다.
또한, 서로 마주하는 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)를 구비한 바이오 센서(1000)는 니들 타입으로 피부에 삽입되는바, 삽입시의 통증을 경감시키기 위해 그 두께를 400μm 이하로 구성하는 것이 바람직하다. 구체적인 예시로서, 도시된 바이오 센서(1000)는 그 길이가 14mm이고 두께가 400㎛로 구성될 수 있다.
아울러, 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200)는 절연성의 연결부(1300)를 통해 서로 연결될 수 있으며, 연결부(1300)는 뾰족한 형상으로서 피부에 삽입되는 바이오 센서(1000)의 선단을 구성할 수 있다.
또한, 바이오 센서(1000)의 두께를 경감하기 위해, 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)는 박막 기판에 일정한 간격을 두고 인쇄된 한 쌍의 제1 및 제2 전극 패턴을 서로 마주하게 접음으로써 구성할 수 있다. 제1 및 제2 전극 패턴은 박막 기판 상에 스크린 인쇄된 카본 잉크일 수 있다. 이러한 경우, 연결부(1300)는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200) 사이의 박막 기판의 일부일 수 있다.
도 9에 도시된 바이오 센서(1000)의 구체적인 제조방법에 대해서는 도 11 내지 도 12c를 통해 후술하기로 한다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(1000)는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200) 사이에 배치된 적어도 하나의 스페이서(1400)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 전극부(1100, 1200)는 각각 작동 전극과 상대 전극으로 기능하기 위해 상호간에 접촉이 방지되어야 하며, 바이오 센서(1000)를 피부에 삽입하는 과정에서 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200)가 상호 접촉하는 경우 쇼트가 발생될 수 있다.
스페이서(1400)는 서로 마주하는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200)가 서로 접촉하는 것을 방지하는 구성이다. 이를 위해, 스페이서(1400)는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200) 사이의 중앙부분에 배치되고, 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)의 길이방향을 따라 연장 형성된 핀 또는 막대의 형상일 수 있다.
아울러, 스페이서(1400)는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200)를 일정한 간격으로 지지할 수 있다.
또한, 스페이서(1400)는 절연성의 재질로서, 핫 멜트(hot melt)와 같은 열 융해성 접착제 또는 플라스틱 사출물로 이루어질 수 있으며, 그 형상 및 재질을 다양하게 변경될 수 있다.
도 10b는 도 10a에 도시된 바이오 센서의 일 변형 예를 나타내는 평면도이다.
도 10b에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(1000a)의 서로 마주하는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200) 사이에는 복수의 스페이서(1401, 1402)가 배치될 수 있으며, 이를 통해, 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)를 더욱 견고하게 지지할 수 있다.
아울러, 복수의 스페이서(1401, 1402)는 각각 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)의 서로 마주하는 양단에 근접하게 배치됨으로써 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200)가 서로 접촉하는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
도 10c는 도 10a에 도시된 바이오 센서의 다른 변형 예를 나타내는 평면도이며, 도 10d는 도 10a에 도시된 바이오 센서의 또 다른 변형 예를 나타내는 평면도이다.
도 10c 및 도 10d를 참조하면, 바이오 센서(1000b, 1000c)는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200) 사이에 배치된 적어도 하나의 지지부재(1500)를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 지지부재(1500)는 스페이서(1400)와 유사하게 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200) 사이에 배치됨으로써 바이오 센서(1000b, 1000c)의 강성을 증대시킬 수 있다.
구체적으로, 지지부재(1500)는 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)의 길이방향을 따라 연장 형성된 핀 또는 막대의 형상일 수 있으며, 스테인레스 스틸과 같은 금속재질로 이루어짐으로써 바이오 센서(1000b, 1000c)의 강성을 높일 수 있다.
따라서, 그 두께가 박형으로 구성되는 니들 타입의 바이오 센서(1000b, 1000c)를 피부에 삽입하는 과정에서 지지부재(1500)를 통해 바이오 센서(1000b, 1000c)의 강성이 유지되는바, 피부에 바이오 센서(1000b, 1000c)를 용이하게 삽입할 수 있다. 아울러 바이오 센서(1000b, 1000c)를 피부에 삽입하는 과정에서 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)가 휘어지거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 지지부재(1500)는 바이오 센서(1000b, 1000c)에 분리 가능하게 결합될 수 있다. 이를 통해, 지지부재(1500)는 바이오 센서(1000b, 1000c)가 피부 내에 삽입 된 이후에 제거될 수 있다.
지지부재(1500)는 바이오 센서(1000b, 1000c, 도 5의 니들 센서(100))가 피부에 삽입된 상태에서 도 1 및 도 2에 도시된 센서 모듈 배출핀(260)을 통해 바이오 센서(1000b, 1000c)로부터 분리될 수 있으며, 센서 모듈 배출핀(260)을 통해 본체(20)의 외부로 배출될 수 있다.
이처럼, 지지부재(1500)는 바이오 센서(1000b, 1000c)가 피부에 삽입된 이후에 제거됨으로써, 바이오 센서(1000b, 1000c)가 피부 내에 삽입 된 상태로 일정 기간 동안 생체신호를 연속적으로 감지하더라도 사용자가 바이오 센서(1000c, 1000c)의 삽입으로 인해 느낄 수 있는 이물감이나 통증을 경감시킬 수 있다.
아울러, 도 10c에 도시된 바와 같이, 지지부재(1500)는 단일로서 복수의 스페이서(1401, 1402) 사이에 배치될 수 있다. 아울러, 지지부재(1500)는 도 10d에 도시된 바와 같이 한 쌍의 지지부재(1501, 1502)를 포함할 수 있으며, 한 쌍의 지지부재(1501, 1502)는 스페이서(1400)를 사이에 두고 배치될 수 있다.
아울러, 한 쌍의 지지부재(1501, 1502)는 제1 전극부(1100)와 제2 전극부(1200) 사이에서 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)의 양단을 커버는 형상일 수 있으며, 이를 통해 바이오 센서(1000c)의 강성을 더욱 증대시킬 수 있다.
이외에도 제1 및 제2 전극부(1100, 1200) 사이에 배치되는 스페이서(1400) 및 지지부재(1500)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
도 11은 도 9에 도시된 바이오 센서(1000)의 제조방법을 나타내는 순서도이며, 도 12a 내지 도 12c는 도 11에 도시된 바이오 센서의 제조방법을 나타내는 도면이다.
이하에서는 도 11 내지 도 12c를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 센서(1000)의 제조방법을 설명한다.
바이오 센서(1000)는 피부에 삽입되는바 사용자가 느끼는 이물감이나 통증을 줄이기 위해 그 두께가 얇아야 하며, 전술한 바와 같이 약 400㎛ 이하의 두께로 구성되는 것이 바람직하다.
이러한 초박형의 바이오 센서(1000)를 제조하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 다른 바이오 센서의 제조방법은, 우선 박막 기판(B)의 일면에 적어도 한 쌍의 전극패턴을 인쇄한다(S1).
박막 기판(B)은 100㎛ 이하의 두께를 가진 플렉서블 기판일 수 있으며, 바이오 센서(1000)의 제조 과정에서 용이하게 접힐 수 있는 시트의 형상일 수 있다. 아울러, 박막 기판(B)은 절연성의 재질로 이루어질 수 있다.
박막 기판(B)의 일면에는 카본 잉크 등으로 이루어진 적어도 한 쌍의 전극패턴(1101, 1201)이 인쇄되며, 박막 기판(B)에 인쇄되는 전극패턴(1101, 1201)은 스크린 인쇄를 통해 인쇄될 수 있다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 박막 기판(B)의 일면에는 한 쌍의 전극패턴(1101, 1201)이 다수 인쇄됨으로써, 바이오 센서(1000)를 대량으로 생산할 수 있다.
한 쌍의 전극패턴(1101, 1201)은, 서로 마주하는 일단의 형상이 뾰족하게 형성된 한 쌍의 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)일 수 있다. 아울러, 제1 전극패턴(1101)과 제2 전극패턴(1201)은 서로 마주하는 뾰족한 형상의 일단이 일정 간격(P)으로 이격되게 인쇄될 수 있다.
아울러, 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)의 형상은 서로 마주하는 일단을 중심으로 대칭일 수 있다.
이후, 한 쌍의 전극패턴(1101, 1201) 중 적어도 하나에 스페이서(1400)를 배치한다(S2).
도 12b에 도시된 바와 같이, 스페이서(1400)는 박막 기판(B)의 일면에 다수로 인쇄된 한 쌍의 전극패턴(1101, 1201) 중 적어도 하나의 전극패턴 위에 배치될 수 있다. 이를 통해, 스페이서(1400)는 향후 제1 전극패턴(1101)과 제2 전극패턴(1201)이 서로 마주하도록 접힘에 따라 제1 전극패턴(1101)과 제2 전극패턴(1201)이 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이 스페이서(1400)는 절연성의 재질로서, 핫 멜트(hot melt)와 같은 열 융해성 접착제 또는 플라스틱 사출물로 이루어질 수 있으며, 전극패턴의 길이방향을 따라 연장 형성된 핀 또는 막대의 형상일 수 있다.
아울러, 스페이서(1400)는 핫 멜트와 같은 접착제를 전극패턴(1101, 1201) 위에 도포하는 방식으로 구성됨으로써, 다수의 전극패턴(1101, 1201) 상에 스페이서(1400)를 신속하고 용이하게 배치할 수 있다.
이후, 박막 기판(B)을 한 쌍의 전극패턴(1101, 1201)의 형상에 따라 재단(cutting)한다(S3).
한 쌍의 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)은 하나의 바이오 센서(1000)를 구성하는바, 박막 기판(B)에 인쇄된 다수의 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)은 도 12c에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201) 씩 재단될 수 있다.
아울러, 도 12c에 도시된 바와 같이, 제1 전극패턴(1101)과 제2 전극패턴(1201)은 일단이 서로 일정한 간격(P)으로 이격되고, 연결부(1300)를 통해 서로 연결될 수 있다.
연결부(1300)는 제1 전극패턴(1101)과 제2 전극패턴(1201) 사이에 전극패턴이 인쇄되지 않은 박막 기판(B)의 일부분일 수 있다.
이후, 재단된 박막 기판(B)을 제1 전극패턴(1101)과 제2 전극패턴(1201)이 서로 마주하도록 제1 전극패턴(1101)의 일단과 제2 전극패턴(1201)의 일단 사이를 접는다(S4).
구체적으로, 도 12c에 도시된 바와 같이, 제1 전극패턴(1101)과 제2 전극패턴(1201)은 일정 간격(P)으로 이격된다. 따라서, 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)의 서로 마주하는 일단 사이에 배치된 연결부(1300)의 중심선(L)을 기준으로 박막 기판(B)을 반으로 접음으로써, 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)은 서로 마주하게 된다. 이를 통해, 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)은 서로 마주하는 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)로 구성될 수 있다.
이처럼, 박막 기판(B)의 일면에 스크린 인쇄된 제1 및 제2 전극패턴(1101, 1201)을 서로 마주하게 접음으로써 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)가 마주하는 바이오 센서(1000)를 제조할 수 있다. 아울러, 스크린 인쇄를 통해 다양한 형상의 전극패턴을 박막 기판(B)상에 인쇄함으로써 바이오 센서(1000)의 형상을 다양하게 변경할 수 있다.
또한, 다수의 전극패턴(1101, 1201)을 박막 기판(B)에 인쇄함으로써 제1 및 제2 전극부(1100, 1200)를 구성하는바, 간단한 제조공정만으로도 두께 400㎛ 이하의 바이오 센서(1000)를 대량으로 생산할 수 있다.
전술한 바이오 센서의 제조방법을 구성하는 각 단계들은 그 순서가 변경되거나 일부의 단계가 생략 또는 중복될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이오 센서(2000)의 측단면도이다.
바이오 센서(2000)는 도 1 내지 도 8에 도시된 생체신호 측정장치(1, 1', 2)의 센서 모듈(10, 10', 30)에 결합된 니들 센서로서 그 선단부가 뾰족한 형상일 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(2000)는 제1 전극부(2100) 및 제2 전극부(2200)를 포함한다.
바이오 센서(2000)는 전기화학식 센서로서, 제1 및 제2 전극부(2100, 2200) 중 어느 하나는 작동 전극으로 구성되고, 다른 하나는 상대 전극으로 구성될 수 있다.
아울러, 제1 전극부(2100)는 순차적으로 적층된 제1 기판(2110), 제1 전극층(2120) 및 유전층(2130, dielectric layer)을 포함하고, 제2 전극부(2200)는 순차적으로 적층된 제2 기판(2210), 제2 전극층(2220) 및 시약층(2230)을 포함한다.
아울러, 제1 전극부(2100)와 제2 전극부(2200)는 유전층(2130)과 시약층(2230)이 서로 접하도록 적층된다.
따라서, 제1 전극부(2100)와 제2 전극부(2200)는 서로 마주하게 접하더라도, 유전층(2130)을 통해 상호 절연될 수 있다.
또한, 제1 전극부(2100)는 제1 커넥터홈(2101G)과, 제1 커넥터홈(2101G)에 삽입되어 제1 전극층(2120)과 전기적으로 연결된 제1 커넥터(2101)를 포함한다. 아울러, 제2 전극부(2200)는 제2 커넥터홈(2201G)과, 제2 커넥터홈(2201G)에 삽입되어 제2 전극층(2220)과 전기적으로 연결된 제2 커넥터(2201)를 포함한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제1 커넥터홈(2101G)은 바이오 센서(2000)의 일측 최외곽에 배치된 제1 기판(2110)을 관통하여 제1 전극층(2120)을 외부로 노출시킬 수 있으며, 제2 커넥터홈(2201G)는 바이오 센서(2000)의 타측 최외곽에 배치된 제2 기판(2210)을 관통하여 제2 전극층(2220)을 외부로 노출시킬 수 있다.
따라서, 바이오 센서(2000)는 제1 및 제2 커넥터(2101, 2201)를 통해, 도 1에 도시된 센서 모듈(10)의 제1 단자부(110) 또는 연결 플레이트(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 바이오 센서(2000)는 플레이트 형상의 제1 기판(2110), 제1 전극층(2120), 유전층(2130), 시약층(2230), 제2 전극층(2220) 및 제2 기판(22110)을 순차적으로 적층한 뒤 바이오 센서(2000)의 형상에 따라 재단하고, 제1 및 제2 커넥터홈(2101G, 2201G)을 타공을 통해 형성한 후, 제1 및 제2 커넥터홈(2101G, 2201G)에 제1 및 제2 커넥터(2101, 2201)를 각각 결합함으로써, 대량으로 생산할 수 있다.
도 14a는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 바이오 센서(3000)의 사시도이고, 도 14b는 도 14a에 도시된 바이오 센서(3000)의 측단면도이다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 바이오 센서(3000)는 도 13에 도시된 바이오 센서(2000)와 그 구성이 유사하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(3000)는 선단부가 뾰족한 원기둥 형상으로서, 도 1 내지 도 8에 도시된 생체신호 측정장치(1, 1', 2)의 센서 모듈(10, 10', 30)에 결합된 니들 센서일 수 있다.
바이오 센서(3000)는 제1 전극부(3100)를 구성하는 제1 기판(3110), 제1 전극층(3120), 유전층(3130)과 제2 전극부(3200)를 구성하는 시약층(3230), 제2 전극층(3220) 및 제2 기판(3210)이 바이오 센서(3000)의 중심으로부터 외측을 향해 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
아울러, 바이오 센서(3000)를 길이방향과 수직한 방향으로 자른 단면은 제1 기판(3110), 제1 전극층(3120), 유전층(3130)과 제2 전극부(3200)를 구성하는 시약층(3230), 제2 전극층(3220) 및 제2 기판(3210)이 바이오 센서(3000)의 중심으로부터 외측을 향해 순차적으로 적층된 동심원의 형상일 수 있다.
전술한 구조의 바이오 센서(3000)는 중심에 배치된 원기둥 형상의 중심부재(C)에 제1 기판(3110), 제1 전극층(3120), 유전층(3130)과 제2 전극부(3200)를 구성하는 시약층(3230), 제2 전극층(3220) 및 제2 기판(3210)을 순차적으로 결합시킴으로써 제조할 수 있다.
예를 들어, 중심부재(C)의 옆면에 제1 기판(3110), 제1 전극층(3120), 유전층(3130)과 제2 전극부(3200)를 구성하는 시약층(3230), 제2 전극층(3220) 및 제2 기판(3210)을 순차적으로 코팅하는 방식으로 바이오 센서(3000)를 제조할 수 있으며, 중심부재(C)는 절연성의 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
아울러, 중심부재(C)는 도 10c 및 도 10d에 도시된 지지부재(1500)로서 기능할 수 있으며, 바이오 센서(3000)를 피부에 삽입한 이후에 중심부재(C)를 제거할 수 있다.
아울러, 도 14b에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(3000)의 옆면에는 내측으로 요입된(concaved) 제1 및 제2 커넥터홈이 바이오 센서(300)의 외주면을 따라 형성될 수 있으며, 제1 및 제2 커넥터홈에는 고리 형상의 제1 및 제2 커넥터(3101, 3201)가 각각 삽입 결합될 수 있다.
도 14b에 도시된 바와 같이, 제1 커넥터홈은 바이오 센서(3000)의 최외곽에 배치된 제2 기판(3210)으로부터 내측으로 관통하여 제1 전극층(3120)을 외부로 노출시킬 수 있다. 또한, 제2 커넥터홈은 제2 기판(3210)으로부터 내측으로 관통하여 제2 전극층(3220)을 외부로 노출시킬 수 있다.
따라서, 바이오 센서(3000)는 제1 및 제2 커넥터(3101, 3201)를 통해, 도 1에 도시된 센서 모듈(10)의 제1 단자부(110) 또는 연결 플레이트(120)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 커넥터(3101, 3201)는 바이오 센서(3000)의 외주면으로부터 내측으로 삽입 결합되는바, 제1 커넥터(3101)는 제1 전극층(3120)의 외측에 배치된 유전층(3130), 시약층(3230), 제2 전극층(3220) 및 제2 기판(3210)과 접촉되는 부분을 감싸는 절연층을 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 제2 커넥터(3201)는 제2 전극층(3220)의 외측에 배치된 제2 기판(3210)과 접촉되는 부분을 감싸는 절연층을 추가로 포함할 수 있다.
이를 통해, 제1 커넥터(3101)는 제1 전극층(3120)과만 전기적으로 연결될 수 있으며, 제2 커넥터(3201)는 제2 전극층(3220)과만 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해, 제1 기판(3110), 제1 전극층(3120), 유전층(3130)과 제2 전극부(3200)를 구성하는 시약층(3230), 제2 전극층(3220) 및 제2 기판(3210)이 제1 및 제2 커넥터(3101, 3201)에 의해 쇼트되는 것을 방지할 수 있다.
도 14c는 도 14a에 도시된 바이오 센서의 일 변형 예를 나타내는 사시도이다.
도 14c에 도시된 바와 같이, 바이오 센서(3000')는 최외곽에 배치된 코팅층(3300)을 더 포함할 수 있으며, 코팅층(3300)은 폴리디옥신(polydioxanone, PDO)과 같은 물질로 이루어질 수 있다.
코팅층(3300)은 바이오 센서(3000')를 피부에 삽입하는 과정에서 바이오 센서(3000')의 강성을 증대시킬 수 있으며, 아울러, 바이오 센서(3000')가 피부에 삽입된 이후에 코팅층(3300)은 녹아 체내로 흡수될 수 있다. 이를 통해, 바이오 센서(3000')는 별도의 지지부재 또는 카테터(catheter) 없이 피부에 용이하게 삽입될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 다양한 실시 예를 각각 개별적으로 설명하였으나, 각 실시 예들은 반드시 단독으로 구현되어야만 하는 것은 아니며, 각 실시 예들의 구성 및 동작은 적어도 하나의 다른 실시 예들과 조합되어 구현될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 피부에 삽입되는 니들 센서를 구비한 센서 모듈; 및
    상기 센서 모듈이 분리 가능하게 결합되며, 상기 센서 모듈이 결합되면 상기 니들 센서를 통해 생체신호를 측정하도록 상기 센서 모듈을 제어하는 컨트롤러를 구비한 본체;를 포함하는 생체신호 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 모듈은 상기 니들 센서와 연결된 제1 단자부를 포함하고,
    상기 본체는 상기 센서 모듈의 결합에 의해 상기 제1 단자부와 상기 컨트롤러를 전기적으로 연결하는 제2 단자부를 포함하는 생체신호 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 본체는 밑면에 형성되어 상기 센서 모듈이 삽입되는 결합홈을 포함하고,
    상기 제2 단자부는 상기 결합홈에 배치되는 생체신호 측정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 본체는 상기 센서 모듈이 삽입되도록 상기 본체를 관통하는 결합홀을 포함하고,
    상기 제1 단자부는 상기 센서 모듈의 옆면에 배치되며,
    상기 제2 단자부는 상기 결합홀의 내주면에 배치되는 생체신호 측정장치.
  5. 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 모듈은 제1 마그네트부를 포함하고,
    상기 본체는, 상기 본체에 삽입된 상기 센서 모듈의 위치가 정렬되도록 상기 제1 마그네트부에 부착되는 제2 마그네트부를 포함하는 생체신호 측정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 본체의 밑면에 배치되어 피부와 접촉하는 적어도 하나의 보조 센서를 포함하는 생체신호 측정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 니들 센서는 피부에 삽입되는 제1 및 제2 전극부를 포함하고,
    상기 컨트롤러는 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 흐르는 전류(electric current)를 측정하는 생체신호 측정장치.
  8. 피부에 삽입되는 바이오 센서에 있어서,
    일단이 뾰족한 제1 전극부; 및
    상기 제1 전극부와 간격을 두고 마주하며, 일단이 뾰족한 제2 전극부;를 포함하는 바이오 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 배치된 적어도 하나의 스페이서를 더 포함하는 바이오 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부 사이에 분리 가능하게 배치되어 상기 제1 및 제2 전극부를 지지하는 지지부재를 포함하는 바이오 센서.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극부는 박막 기판에 간격을 두고 인쇄된 제1 및 제2 전극 패턴을 서로 마주하게 접어서 구성하는 바이오 센서.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극부는 순차적으로 적층된 제1 기판, 제1 전극층 및 유전층(dielectric layer)을 포함하고,
    상기 제2 전극부는 순차적으로 적층된 제2 기판, 제2 전극층 및 시약층을 포함하며,
    상기 제1 및 제2 전극부는 상기 유전층과 상기 시약층이 접하도록 적층되는 바이오 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 전극부는 제1 커넥터홈과, 상기 제1 커넥터홈에 삽입되어 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결된 제1 커넥터를 포함하고,
    상기 제2 전극부는 제2 커넥터홈과, 상기 제2 커넥터홈에 삽입되어 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결된 제2 커넥터를 포함하는 바이오 센서.
  14. 박막 기판의 일면에 적어도 한 쌍의 전극패턴을 인쇄하는 단계;
    상기 한 쌍의 전극패턴 중 적어도 하나에 스페이서를 배치하는 단계;
    상기 한 쌍의 전극패턴의 형상에 따라 상기 박막 기판을 재단하는 단계; 및
    상기 재단된 박막 기판을 접는(folding) 단계를 포함하는 바이오 센서의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인쇄하는 단계는, 서로 마주하는 뾰족한 형상의 일단이 일정 간격으로 이격된 적어도 한 쌍의 제1 및 제2 전극패턴을 인쇄하고,
    상기 접는 단계는, 상기 제1 전극패턴과 상기 제2 전극패턴이 마주하도록 상기 제1 전극패턴의 일단과 상기 제2 전극패턴의 일단 사이를 접는 바이오 센서의 제조방법.
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