WO2020050433A1 - 혈당 측정기 및 이를 이용한 혈당 측정 시스템 - Google Patents

혈당 측정기 및 이를 이용한 혈당 측정 시스템 Download PDF

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WO2020050433A1
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blood glucose
sweat
housing
glucose measurement
glucose meter
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PCT/KR2018/010359
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심준섭
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광운대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a blood glucose meter and a blood glucose measurement system using the same, and in particular, it is a non-invasive blood glucose meter that measures blood sugar by sweat, not blood, and a blood glucose meter equipped with sweat-free means that does not require drugs during sweat induction and blood glucose using the same It relates to a measurement system.
  • Diabetes is a disease long enough to confirm its existence even in ancient Egyptian records, but the history of self-measurement of blood sugar began in 1965 when the first blood glucose test site, dextrosticx, was launched. have.
  • the blood glucose meter generally has a structure in which blood sugar is collected from the skin by saliva, and blood glucose is measured.
  • blood sugar is collected from the skin by saliva, and blood glucose is measured.
  • frequent blood sugar measurement must be performed.
  • the pain caused by acupuncture increases as the blood sugar is measured accurately since the blood must be wounded with each needle.
  • a blood glucose meter capable of collecting blood with a micro needle that minimizes the diameter of the needle is developed, and a non-invasive blood glucose meter is also being developed.
  • the pain may be less than that of the previous blood glucose meter, but the problem of infection that may be accompanied by scarring due to frequent examinations and also the use of saliva may be caused by using the needle. May occur.
  • Non-invasive blood glucose meter as shown in the prior art shown in Figure 2 Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0089718 (published date: 2016. 07.28) 'sensor module and wearable body composition analysis device having the same' Sweat-inducing part that collects the sweat secreted by stimulating the sweat gland control nerves by infiltrating the skin with drugs such as pilocarpine or acetylcholine that can induce the secretion of sweat from the skin. 101) and a sweat collection unit 103 are provided.
  • the chemical stimulus for inducing sweat secretion is so strong that it may cause resistance to the user's skin. Therefore, the more frequently used non-invasive blood glucose meter in which the drug is used for more accurate measurement of sugar level, an abnormality may occur in a normal sweating structure in an increasingly large area of skin.
  • diabetic patients need more frequent blood sugar measurements, such as before and after meals and after a certain period of time from meal time, to enable more accurate blood sugar management. That is, since the state of satiety and fasting due to eating crosses over time, the blood sugar level also changes significantly, so it is difficult to obtain an accurate blood sugar measurement with several intermittent blood sugar measurements. Therefore, if necessary, frequent blood glucose measurements should be made.
  • the currently developed blood glucose meter has a problem of pain, infection, and scar in the case of invasiveness, and the non-invasive blood glucose meter may have difficulty in skin resistance and sweat secretion due to drug administration, so it is difficult to perform such frequent blood glucose measurement. .
  • the present invention is intended to improve the problems of the prior art, and is a non-invasive method that does not cause pain, infection, and scarring, but a blood glucose meter that does not use drugs that can cause abnormalities such as sequelae or resistance to the skin. Want to provide.
  • a blood glucose meter according to the present invention for achieving this object is disposed two spaced apart electrodes and the sweat portion configured to be applied with opposite polarities, and a housing for fixing the sweat portion so that the two electrodes are exposed on one surface, and the It is inserted into the housing and consists of a blood sugar sensor that comes into contact with body fluids generated by sweating.
  • a heater is installed in the housing close to one surface of the housing, wherein the heater is preferably a micro heating element or a Peltier element or a PTC element.
  • the blood sugar sensor is inserted into the housing detachably from the outside of the housing.
  • the housing preferably has a microchannel penetrating the housing between the two electrodes, and the blood sugar sensor is elongated in the longitudinal direction so that one end of the blood sugar sensor is inserted into the housing to be exposed to the microchannel.
  • an elastic pump is formed on the other surface of the housing to form a hollow communicating with the microchannel.
  • the elastic pump is provided with an exhaust port for connecting the internal hollow and the outside, and preferably, a one-way valve is installed in the exhaust port to pass air from inside to outside and to block external air from entering the inside.
  • one surface of the housing is preferably formed with a curved surface that is recessed toward the elastic pump between the two electrodes, and the microchannel is disposed at the center of the curved surface.
  • an air permeable membrane is installed between the microchannel and the hollow inside the elastic pump to block air and block liquid.
  • the electrode is preferably a flexible electrode formed by uniformly diffusing conductive particles in a flexible material resin.
  • a wearing band for body wearing is connected to the housing.
  • the blood glucose measurement system is a blood glucose meter consisting of any one of claims 1 to 10, a communication module installed in the blood glucose meter to transmit blood glucose measurement data, and received from the communication module It consists of a server that calculates and stores the received blood sugar measurement data, and a mobile terminal that receives blood glucose measurement data from both the communication module and the calculation and storage module and displays it as an image.
  • the calculation and storage module or the mobile terminal preferably calculates the rate of change in blood sugar and the time for taking the blood sugar control agent for a predetermined period of time using the received blood glucose measurement data and makes it appear in the terminal.
  • blood glucose measurement is made of sugar contained in sweat secreted by electrical stimulation using electrodes rather than blood collection, so that pain, infection and scar problems caused by saliva are not generated, and Since there is no sequelae on the skin because no chemicals that can affect the normal sweat secretion working structure are used, even if a small amount of secreted sweat is collected, the collected sweat is efficiently collected so that it can be used to measure the entire blood sugar level, thereby measuring high-precision blood sugar By enabling this, there is an effect that frequent blood sugar monitoring, which is important for diabetics, can be performed without sequelae.
  • FIG. 1 is a photograph showing a blood sugar measurement scene of a conventional blood collection method
  • Figure 2 is a view showing a prior art
  • FIG. 3 is a front sectional view of a blood glucose meter according to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective plan view of a blood glucose meter according to the present invention.
  • 6A to 6C are flowcharts of the operation of the blood glucose meter according to the present invention.
  • FIG. 7A is a conceptual diagram of a blood glucose meter and an electrode tissue according to the present invention.
  • FIG. 7B is a sequential enlarged view of an electron micrograph of an electrode in the present invention.
  • FIG. 8 is a front sectional view showing an additional embodiment of FIG. 3,
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing a blood sugar measurement system according to the present invention.
  • the present invention consists of an sweating portion made of an electrode, a housing 20 for fixing the sweating portion, and a blood glucose sensor 30 inserted into the housing 20 as shown in FIG. 3.
  • the electrodes 10 constituting the perspiration part are arranged such that the two electrodes 10 to which opposite polarities are applied are spaced apart from each other at regular intervals. Therefore, one of the two electrodes 10 corresponds to the anode, and the other corresponds to the cathode.
  • the two electrodes 10 are in contact with the skin and are energized with each other through the skin. At this time, the current flowing through the skin due to the electrode 10 performs an sweating action, that is, a sweat-inducing action on the skin.
  • waste (D) is discharged through the pores on the skin's surface after sweat is produced by sending wastes filtered from the blood of the capillaries together with water to the eccrine sweat. Therefore, the sugar contained in the blood is secreted in the sweat, and the blood sugar content in the blood can be measured by the sweat.
  • the submotor nerve In order to discharge sweat (D) from the eccrine glands, stimulation of the submotor nerve, the nerve that controls the eccrine glands, is required.
  • acetylcholine In a normal activity situation, in the process of secreting sweat (D), acetylcholine is first secreted, and the submotor nerve is stimulated, and the stimulated nerve stimulates the eccrine gland.
  • the submotor nerve is stimulated by passing the electrode 10 current instead of acetylcholine so that the eccrine sweat glands secrete sweat (D).
  • the electrodes 10 are arranged at regular intervals as shown in the plan view of FIG. 4. If the area where the electrode 10 comes into contact with the skin S is too small, it may cause pain to the skin S, so the electrode 10 is manufactured to have a constant area. This is because if the area of the electrode 10 is formed too small, the pain applied to the skin S in the electrical stimulation situation becomes severe. Therefore, the electrode 10 is formed over a certain area, and the more the skin S is in close contact with the skin S over the entire area, the pain applied to the skin S is eliminated and the skin S between the electrode 10 and the electrode 10 is removed. The current can be more reliably energized.
  • the electrode 10 in the present invention can be made of a flexible material so that the electrode 10 can be more closely contacted with the skin S.
  • the electrode 10 in the present invention preferably contains metal or carbon nanofiber particles inside the flexible resin 11 substrate.
  • a conductive flexible electrode in which the same conductive particles 12 are uniformly diffused is employed.
  • FIG. 7A the principle in which the current flow between the conductive particles 12 can be continued without being broken is shown as a conceptual diagram by uniformly diffusing the conductive particles 12 in the resin.
  • the distance between the particles that can be energized between the conductive particles 12 may be determined by the density of the conductive particles 12 diffused in the resin 11.
  • the current flow between the conductive particles is the right side of FIG. 7A.
  • the heater causing the sweating action together with the electrode 10 forming the sweating part so that the amount of sweat D secreted by the sweating action of the electrode 10 can be secured in an amount necessary for blood sugar measurement to ensure accuracy. 40 may be provided.
  • the heater 40 is inserted into the housing 20, which will be described later, as shown in FIG. 3, but is installed toward the skin S.
  • the heater 40 may be a micro heating wire or a carbon film or a PTC element or a Peltier element. In addition, the heater 40 may share the same power as the electrode 10 forming the perspiration part, and circuits may be connected to each other.
  • the housing 20 is a configuration shown in FIG. 3 in the form of a plate that is widely formed in a form that directly covers the skin S.
  • the housing 20 is fixed to the perspiration portion, the electrode 10 forming the perspiration portion is disposed in close contact with the skin S in FIG. 3 and is fixed to be in contact with the skin S.
  • the blood sugar sensor 30 is coupled to the housing 20 in a form that is inserted into the insertion hole 23 formed on the right side of the housing 20 in FIG. 3.
  • the housing 20 is perpendicular to the center between the electrodes 10 as shown in Figure 3 so that the sweat (D) secreted from the surface of the skin (S) under the housing 20 can contact the one end of the blood sugar sensor.
  • the microchannel 22 is formed in the direction and the wall of the microchannel 22 is formed to communicate with the insertion port 23 into which the blood sugar sensor 30 is inserted, and the sweat D collected at one end of the blood sugar sensor 30 is collected. Can be contacted.
  • sweat (D) secreted from the skin (S) is secreted due to electrical stimulation, so the secretion amount is small.
  • a means for sucking the secreted sweat (D) to be concentrated into the microchannel (22) is installed.
  • the elastic pump 50 may be installed on the upper portion of the microchannel 22 as shown in FIG. have.
  • the elastic pump 50 has a hollow 52 formed therein, which expands and contracts the inner hollow 52 and then restores the shape to its original shape, between the portion between the electrodes 10 and the skin S in the housing 20. Is made by vacuum to induce sweat (D) secreted from the skin (S) to be concentrated into the microchannel (22).
  • the secreted amount is a small amount of approximately 5 ⁇ l.
  • secreted sweat D needs to be supplied to the whole blood glucose sensor 30.
  • the elastic pump 50 is a hollow 52 formed therein is communicated to the space between the housing 20 and the skin (S) between the two electrodes 10 through the micro-channel 22, elastic As the pump 50 expands and contracts, the shape of the hollow 52 formed inside the elastic pump 50 is restored, thereby sucking sweat D formed between the skin S and the housing 20.
  • the elastic pump 50 may be provided with an exhaust port 53 and a one-way valve 54 on the side as shown in Figure 6a (b).
  • the elastic pump 50 when the elastic pump 50 is contracted as in FIG. 6A (b), the air originally in the hollow 52 inside the elastic pump 50 blows into the skin S through the microchannel 22. Rather, it goes out through the exhaust port 53. And when the finger is released from the elastic pump 50, the elastic pump 50 returns to its original shape. At this time, the external air is a one-way valve 54 in the process of recovering the volume of the hollow 52 inside the elastic pump 50 again. Due to the blocking, it does not enter the exhaust port 53, and only the sweat D formed between the skin S and the housing 20 is collected while gathering in the microchannel 22.
  • FIG. 6C the front sectional views shown in FIG. 6C show the principle of collecting sweat (D) and measuring blood sugar according to the action of the elastic pump 50 in order.
  • 6A (a) is the same view as in FIG. 3, in which the electrode 10 stimulates the skin (S) nerve and the heater 40 begins to operate simultaneously with the electrode 10.
  • 6A (b) is a scene in which the elastic pump 50 is contracted while the electrode 10 and the heater 40 are operated.
  • FIG. 6B (c) is a view showing a scene in which sweat D is formed on the skin S under the action of the electrode 10 and the heater 40
  • FIG. 6B (d) is a view of FIG. ) Is a view showing a scene in which the sweat D condensed into the fine channels 22 due to the action of the elastic pump 50.
  • FIG. 6A (b) is shown before (c) and (d) of FIG. 6B.
  • FIG. 6C (e) shows a scene separated from the housing 20 in order to replace the blood glucose sensor after blood glucose measurement is performed as in FIG. 6B (b).
  • two electrodes 10 among the surfaces in contact with the skin S in the housing 20 May be formed as a curved surface (24).
  • the direction in which the curved surface 24 is curved becomes an arcuate curved shape facing upward as shown in FIG. 3.
  • the reason why the curved surface 24 is formed is that the area of the surface in contact with the skin S in the housing 20 is larger when it is curved than when it is flat, so that the surface 20 is in contact with the skin S in the housing 20
  • the surface that is, the surface of the housing 20 between the two electrodes 10 is formed in a curved shape
  • the area of the skin S in contact with the housing 20 increases, so that a larger amount of sweat D is caused by the microchannel ( This is to ensure that a large amount of sweat (D) can be secured for more accurate blood sugar measurement by allowing the patient to gather together.
  • the sweat D is hollow inside the elastic pump 50.
  • the air permeable membrane 25 is shown in FIG. 8, but gas is allowed to pass between the hollow 52 inside the elastic pump 50 and the microchannel 22 so that it is prevented from being sucked into 52. As can be installed.
  • sweat (D) is formed with a long groove formed at a certain length from one end so that the sweat (D) can be absorbed quickly, the sweat (D) It may be possible to promote absorption and check the amount of sweat (D) absorbed.
  • the amount of sweat (D) absorbed is an important data to check the amount of sweat (D) produced. In diabetic patients, the amount of sweat produced can be significantly reduced compared to normal people due to peripheral nerve paralysis. It can be used as a material.
  • the blood glucose meter according to the present invention can be worn on the wrist as shown in Fig. 9, the wearing band is connected to the housing 20 so that the blood glucose measurement can be made in the state of the wrist whenever necessary.
  • FIG. 9 it is not shown in detail whether the worn on the wrist is a blood glucose meter 1 according to the present invention, but it is located on the upper part of the wrist, and the blood glucose meter 1 according to the present invention is shown as being worn around the wrist. have.
  • the blood glucose measurement system comprises a blood glucose meter 1 having the above-described configuration, a communication module 60 installed in the blood glucose meter 1 and transmitting blood glucose measurement data, and communication It consists of a server 70 for calculating and storing blood glucose measurement data received from the module 60, and a mobile terminal 80 receiving the blood glucose measurement data from the communication module 60 and the server 70 and displaying it as an image.
  • the mobile terminal 80 may be representatively a smart phone, or a mobile smart device coupled to the blood glucose meter 1 itself.
  • the mobile terminal 80 itself may calculate and display the blood sugar measurement values calculated by the blood glucose meter in a graph so that the increase and decrease in blood sugar by time zone can be seen at a glance, or the remote server 70 ) Can be calculated and displayed so that a display indicating the rate of change in blood sugar and the time of taking the blood sugar control drug according to the rate of change in blood sugar can be displayed on the mobile terminal 80.
  • the remote server 70 may show the rate of change in blood sugar over a long period of time. That is, it is possible to show blood glucose measurement values at a specific time period every week, month, or quarter, and accordingly, it is possible to recommend whether or not to input and adjust the amount of the blood sugar regulating drug. 80).
  • the remote server 70 is also connected to each hospital in a network so that the attending physician can inquire as needed, so that even when the hospital is not visited, the attending physician can directly contact the patient and deliver the appropriate action according to the sudden change in blood sugar.
  • the mobile terminal 80 may be provided with an input function, and data input to the mobile terminal 80 may be transmitted to the server 70.

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Abstract

본 발명은 혈액이 아닌 땀으로 혈당을 측정하는 비 침습 혈당 측정기이면서, 땀 유도 과정에서 약품이 필요 없는 발한 수단이 구비되는 혈당 측정기 및 이를 이용한 혈당 측정 시스템에 관한 것으로서, 두 개의 전극이 이격되게 배치되며 서로 반대 극성이 인가되게 구성되는 발한부와; 상기 두 개의 전극이 일면에 노출되게 발한부를 고정시키는 하우징; 및, 상기 하우징에 삽입되어, 발한부로 인하여 생성되는 체액과 접촉되는 혈당센서;로 이루어짐으로써, 침으로 인한 통증과 감염 및 흉터의 문제가 발생되지 않고, 피부의 정상적인 땀 분비 작동 구조에 영향을 미칠 수 있는 약품을 사용하지 않아 피부에 후유증이 남지 않으며, 분비되는 땀이 소량일지라도 채취된 땀이 전량 혈당 측정에 이용될 수 있게 효율적으로 채취되어 정확도가 높은 혈당 측정이 가능함으로써, 당뇨 환자에게 중요한 빈번한 혈당 모니터링이 후유증 없이 수행될 수 있는 효과가 있는 혈당 측정기 및 이를 이용한 혈당 측정 시스템을 제공하고자 한다.

Description

혈당 측정기 및 이를 이용한 혈당 측정 시스템
본 발명은 혈당 측정기 및 이를 이용한 혈당 측정 시스템에 관한 것으로, 특히 혈액이 아닌 땀으로 혈당을 측정하는 비 침습 혈당 측정기이면서, 땀 유도 과정에서 약품이 필요 없는 발한 수단이 구비되는 혈당 측정기 및 이를 이용한 혈당 측정 시스템에 관한 것이다.
당뇨병에 대해서는 고대 이집트 기록에서도 그 존재를 확인할 수 있을 정도로 오래된 질병이지만 혈당을 자가 측정할 수 있는 측정기의 역사는 1965년에 최초의 혈당 검사지인 덱스트로스틱스(dextrosticx)가 시판되면서부터 시작되었다고 볼 수 있다.
혈당 측정기는 도 1의 사진에 나타난 바와 같이 일반적으로 피부에 침으로 상처를 내어 채혈하여 채취된 혈액으로 혈중 혈당을 측정하는 구조로 이루어진다. 그런데 더욱 정확한 혈당 측정값을 얻기 위해서는 빈번한 혈당 측정이 이루어져야 하는데 이때 매 채혈마다 침으로 상처를 내어야 하므로 혈당을 정확하게 측정하려 할수록 침에 의한 통증이 증가된다.
이러한 문제로 인해 침의 직경을 최소화한 마이크로 침으로 채혈이 이루어질 수 있는 혈당측정기도 개발되고, 비 침습 방식의 혈당측정기도 개발되는 추세이다.
마이크로 침이 이용되는 혈당측정기의 경우 통증은 그 이전의 혈당 측정기에 비해 덜할 수 있으나, 역시 침을 사용한다는 점에서 잦은 검사로 인한 흉터가 남을 수 있고 또한 침의 사용으로 수반될 수 있는 감염의 문제가 발생될 수 있다.
비 침습 방식의 혈당 측정기는 도 2에 도시된 종래기술인 대한민국공개특허공보 제10-2016-0089718호(공개일자: 2016. 07.28) '센서 모듈 및 그를 구비하는 착용형 체성분 분석 장치'에서 제시된 바와 같이 피부에서 땀의 분비를 유도시킬 수 있는 필로카르핀 또는 아세틸콜린과 같은 약품을 피부에 스며들게 하여 땀샘 제어 신경을 자극함으로써 분비되는 땀을 수집하여 땀에 함유된 당 수치를 검사할 수 있게 땀 유도부(101)과 땀 수집부(103)가 구비된다.
그런데 땀 분비를 유도시키기 위한 화학적 자극은 너무 강력하여 사용자의 피부에 내성을 유발시킬 수가 있다. 따라서, 보다 정확한 당 수치 측정을 위해서 약품이 사용되는 비 침습 방식의 혈당 측정기를 자주 사용하면 할수록 점점 더 넓은 면적의 피부에서 정상적인 발한 작동 구조에 이상이 발생될 수 있다.
그럼에도, 당뇨 환자는 식사 전과 후, 식사시간으로부터 일정시간 경과 시점과 같이 보다 빈번한 혈당 측정이 이루어져야 보다 정확한 혈당 관리가 가능하다. 즉 식사로 인한 포만 상태와 공복 상태가 시간 변화에 따라 교차되면서 혈당 수치도 큰 폭으로 변하기 때문에 단속적인 몇 번의 혈당 측정으로는 정확한 혈당 측정치를 얻기 힘들다. 따라서 필요에 따라서는 빈번한 혈당 측정이 이루어져야 한다. 그러나 현재 개발된 혈당 측정기는 침습성의 경우는 통증과 감염 및 흉터의 문제가 있고 비침습성 혈당 측정기는 약물 투여로 인한 피부 내성 및 땀 분비 기작 이상이 발생될 우려가 있으므로 이러한 빈번한 혈당 측정이 이루어지기 힘들다.
따라서 통증과 감염 문제가 발생되지 않는 비 침습 방식이면서도 피부에 이상을 초래할 수 있는 약품이 사용되지 않는 혈당 측정기의 개발이 절실히 요청되는 상황이다.
[선행기술문헌]
대한민국공개특허공보 제10-2016-0089718호(공개일자: 2016. 07.28)
이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 통증과 감염 및 흉터의 문제가 발생되지 않는 비 침습 방식이면서도 피부에 후유증이나 내성과 같은 이상을 초래할 수 있는 약품이 사용되지 않는 혈당 측정기를 제공하고자 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 혈당 측정기는 두 개의 전극이 이격되게 배치되며 서로 반대 극성이 인가되게 구성되는 발한부와, 상기 두 개의 전극이 일면에 노출되게 발한부를 고정시키는 하우징 및, 상기 하우징에 삽입되어, 발한부로 인하여 생성되는 체액과 접촉되는 혈당센서로 이루어진다.
여기서 바람직하게는 상기 하우징 내부에는 하우징의 일면에 근접되게 히터가 설치되며, 이때 상기 히터는 바람직하게는 마이크로 열선 또는 펠티어 소자 또는 PTC 소자이다.
또한, 바람직하게는 상기 혈당센서는 하우징의 외부에서 탈착 가능하게 하우징에 삽입된다.
한편, 상기 하우징에는 바람직하게는 두 개의 전극 사이에 하우징을 관통하는 미세채널이 형성되고, 상기 혈당센서는 길이방향으로 길게 형성되어 혈당센서의 일단이 미세채널에 노출되게 하우징에 삽입된다.
특히 바람직하게는 상기 하우징의 타면에는 상기 미세채널과 연통되는 중공이 형성되는 탄성펌프가 설치된다.
이 경우 상기 탄성펌프에는 내부 중공과 외부를 연결시키는 배기구가 형성되고, 바람직하게는 배기구에는 공기를 내부에서 외부로 통과시키고 외부 공기가 내부로 유입되는 것은 차단시키는 일 방향 밸브가 설치된다.
이때 상기 하우징의 일면에는 바람직하게는 두 개의 전극 사이에 탄성펌프를 향하여 함몰되는 형태의 만곡면이 형성되며, 미세채널은 만곡면의 중심에 배치된다.
그리고 상기 미세채널과 탄성펌프 내부의 중공 사이에는 바람직하게는 공기는 통과시키고 액체는 차단시키는 공기 투과막이 설치된다.
또한, 상기 전극은 바람직하게는 유연 재질의 수지에 전도성 입자가 균질하게 확산되어 형성되는 유연 전극이다.
상기 하우징에는 바람직하게는 신체 착용을 위한 착용밴드가 연결된다.
한편, 본 발명에 따른 혈당 측정 시스템은 상기 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항으로 이루어지는 혈당 측정기와, 상기 혈당 측정기에 설치되어 혈당 측정 데이터를 송신하는 통신모듈과, 상기 통신모듈로부터 수신받은 혈당 측정 데이터를 연산 및 저장시키는 서버 및, 상기 통신모듈과 연산 및 저장모듈 모두로부터 혈당 측정 데이터를 수신 받아 화상으로 현출시키는 이동 단말기로 구성된다.
여기서 상기 연산 및 저장모듈 또는 이동 단말기에서는 바람직하게는 수신받은 혈당 측정 데이터로 일정 시간 동안의 혈당 변화율 및 혈당조절제 복용시간을 산출하여 상기 단말기로 현출시킨다.
본 발명에 따른 혈당 측정기에서는 혈당 측정이 혈액 채취가 아니라 전극을 사용한 전기적인 자극으로 분비되는 땀에 함유된 당으로 이루어지게 되어, 침으로 인한 통증과 감염 및 흉터의 문제가 발생되지 않고, 피부의 정상적인 땀 분비 작동 구조에 영향을 미칠 수 있는 약품을 사용하지 않아 피부에 후유증이 남지 않으며, 분비되는 땀이 소량일지라도 채취된 땀이 전량 혈당 측정에 이용될 수 있게 효율적으로 채취되어 정확도가 높은 혈당 측정이 가능함으로써, 당뇨 환자에게 중요한 빈번한 혈당 모니터링이 후유증 없이 수행될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 채혈 방식의 혈당 측정 장면을 나타내는 사진,
도 2는 종래기술을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 혈당 측정기의 정단면도,
도 4는 본 발명에 따른 혈당 측정기의 투시 평면도,
도 5는 인체 피부 구조를 나타내는 도면,
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 혈당 측정기의 동작 순서도,
도 7a는 본 발명에 따른 혈당 측정기와 전극 조직 개념도,
도 7b는 본 발명에서 전극의 전자현미경 사진의 순차 확대도,
도 8은 도 3의 부가 실시예를 나타내는 정단면도,
도 9는 본 발명에 따른 혈당 측정 시스템을 나타내는 개념도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 전극으로 이루어지는 발한부와, 발한부를 고정시키는 하우징(20)과, 하우징(20)에 삽입되는 혈당센서(30)로 이루어진다.
발한부를 이루는 전극(10)은 서로 반대 극성이 인가되는 두 전극(10)이 일정한 간격을 두고 서로 일정 간격을 두고 이격되게 배치된다. 따라서 두 개의 전극(10) 중 하나는 양극에 해당되며, 나머지 하나는 음극에 해당된다. 두 개의 전극(10)은 피부에 접촉되어 피부를 통하여 서로 통전된다. 이때 전극(10)으로 인하여 피부에 흐르게 되는 전류가 피부에서 발한작용, 즉 땀 유도 작용을 수행하게 된다.
땀을 분비하는 땀샘은 에크린 한선과 아포크린 한선의 두 가지 종류가 있다. 사람의 경우 겨드랑과 배꼽 및 생식기 주변을 제외한 대부분의 피부에는 에크린 한선이 분포되어 땀을 분비한다.
도 5에 도시된 통상적인 땀샘인 에크린 한선은 신장과 마찬가지로 노폐물을 배설시키는 배설기관으로 작용한다. 특히 모세혈관의 혈액에서 걸러진 노폐물이 물과 함께 에크린 한선으로 보내져서 땀이 만들어진 후 피부 표면의 땀구멍을 통해서 땀(D)이 배출된다. 따라서 땀에는 혈중에 함유된 당이 분비되어 땀으로 혈중 혈당 함유량의 측정이 가능하다.
에크린 한선에서 땀(D)이 배출되기 위해서는 에크린 한선을 제어하는 신경인 submotor nerve에 대한 자극이 필요하다. 통상적인 활동 상황에서 땀(D) 분비 과정에서는 먼저 아세틸콜린이 분비되면서 submotor nerve 신경이 자극되고, 자극된 신경이 에크린 한선을 자극하게 된다. 이러한 원리를 이용하여 본 발명에서는 아세틸콜린 대신에 전극(10)전류를 흘림으로서 submotor nerve가 자극을 받으면서 에크린 한선이 땀(D)을 분비시키도록 한다.
전극(10)은 도 4의 평면도에 도시된 바와 같이 일정 간격을 두고 배치된다. 전극(10)이 피부(S)와 접촉되는 면적이 너무 작으면 피부(S)에 통증을 줄 수 있으므로 전극(10)은 일정한 면적을 가지게 제작된다. 왜냐하면 전극(10) 면적이 너무 작게 형성되면 전기 자극 상황에서 피부(S)에 가해지는 통증이 심해지기 때문이다. 따라서 전극(10)이 일정한 면적 이상으로 형성되고, 전 면적에 걸쳐서 피부(S)와 밀착될수록 피부(S)에 가해지는 통증은 없어지고 전극(10)과 전극(10) 사이의 피부(S)에 전류가 보다 더 확실하게 통전될 수 있다.
따라서 전극(10)이 피부(S)와 더 확실하게 밀착될 수 있도록 본 발명에서 전극(10)은 유연한 재질로 이루어질 수 있다. 유연한 재질이면서 통전이 보장될 수 있는 재질로서, 도 7a와 7b에 도시된 바와 같이 본 발명에서의 전극(10)은 바람직하게는 유연한 재질의 수지(11) 기질 내부에 금속 또는 탄소나노섬유 입자와 같은 전도성 입자(12)가 균질하게 확산되어 제작되는 전도성 유연 전극이 채택된다.
도 7a에서는 전도성 입자(12)가 균일하게 수지 내에 확산됨으로써 전도성 입자(12) 간의 전류 흐름이 끊어지지 않고 이어질 수 있는 원리가 개념도로 도시되어 있다. 이때 전도성 입자(12) 간에 통전이 이루어질 수 있는 입자간 거리는 수지(11) 내에 확산되는 전도성 입자(12)의 밀도로 결정될 수 있다. 엄밀하게는 이 경우 수지(11) 내에 분포된 전도성 입자(12)들은 서로 밀접하게 접촉되어 있지 않고, 도 7b에 도시된 바와 같이 미세한 간격을 두고 분포하고 있으므로 전도성 입자 간의 전류 흐름은 도 7a의 오른쪽 개념도에 도시된 것처럼 전류 흐름 방향으로 볼 때 인접되는 전도성 입자(12)간 간격이 가장 작은 전도성 입자(12)들로 형성되는 경로를 따라 전류가 흐른다.
또한, 본 발명에서는 전극(10)의 발한 작용으로 분비되는 땀(D)의 양이 정확도가 보장되는 혈당 측정에 필요한 양만큼 확보될 수 있도록 발한부를 이루는 전극(10)과 함께 발한 작용을 일으키는 히터(40)가 마련될 수 있다.
히터(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 후술하게 될 하우징(20) 내부에 삽입되되 피부(S) 쪽에 가까운 쪽으로 설치된다.
히터(40)는 마이크로 열선일 수도 있고 또는 카본 필름 또는 PTC 소자나 펠티어 소자일 수 있다. 또한 히터(40)는 발한부를 이루는 전극(10)과 동일한 전원을 공유할 수 있으며 서로 회로가 연결될 수도 있다.
하우징(20)은 도 3에서 피부(S) 위를 직접 덮는 형태로 넓게 형성되는 판상의 형태로 도시된 구성이다. 하우징(20)은 발한부를 고정시키는데 발한부를 이루는 전극(10)은 도 3에서 피부(S)에 밀접하게 배치되어 피부(S)와 접촉될 수 있게 고정된다.
혈당센서(30)는 도 3에서 하우징(20)의 우측에 형성되는 삽입구(23)에 삽입되는 형태로 하우징(20)과 결합된다. 이때 하우징(20)은 하우징(20) 아래의 피부(S) 표면에서 분비되는 땀(D)이 혈당센서의 일단에 접촉될 수 있게 도 3에 도시된 바와 같이 전극(10) 사이의 중심에 수직 방향으로 미세채널(22)이 형성되고 미세채널(22)의 벽이 혈당센서(30)가 삽입된 삽입구(23)와 연통되게 형성되어 혈당센서(30)의 일단이 수집된 땀(D)과 접촉될 수 있다.
그런데 피부(S)에서 분비된 땀(D)은 전기 자극으로 인하여 분비되는 것이므로 분비량이 적다. 이처럼 적게 분비되는 땀(D)이 대부분 혈당 측정에 사용될 수 있으려면 분비된 땀(D)이 미세채널(22)로 집중될 수 있게 빨아들이는 수단이 설치됨이 바람직하다.
이처럼 소량으로 분비되는 땀(D)으로도 정확도가 높은 혈당 측정이 충분하게 이루어질 수 있게, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 미세채널(22)의 상부에 탄성펌프(50)가 설치될 수 있다.
탄성펌프(50)는 내부에 중공(52)이 형성되어 내부 중공(52)을 신축시켰다가 형상을 원상으로 회복시킴에 따라 하우징(20)에서 양 전극(10) 사이 부위와 피부(S) 사이를 진공으로 만들어 피부(S)에서 분비되는 땀(D)이 미세채널(22)로 집중될 수 있게 유도시킨다.
특히 본 발명에서와같이 전기 자극으로 땀(D)이 분비되는 경우 분비되는 양은 대략 5㎕ 정도의 적은 양이다. 이처럼 적은 양의 땀(D)으로 정확도가 높은 혈당측정이 이루어지기 위해서는 분비되는 땀(D)이 전량 혈당센서(30)로 공급될 필요가 있다.
이러한 목적을 위해서 탄성펌프(50)는 내부에 형성되는 중공(52)이 미세채널(22)을 통해서 두 개의 전극(10) 사이에서 하우징(20)과 피부(S) 사이 공간까지 연통되고, 탄성펌프(50)를 신축시킴에 따라 탄성펌프(50) 내부에 형성된 중공(52) 내부가 형상이 복원되면서 피부(S)와 하우징(20) 사이에 맺힌 땀(D)을 빨아들이게 된다.
특히 탄성펌프(50)는 도 6a의 (b)에 도시된 바와 같이 측면에 배기구(53)와 일 방향 밸브(54)가 설치될 수 있다. 이로써 탄성펌프(50)를 도 6a의 (b)에서와 같이 수축시킬 때 탄성펌프(50) 내부의 중공(52)에 원래 있던 공기가 미세채널(22)을 통하여 피부(S) 방향으로 불어 들어가는 것이 아니라 배기구(53)를 통하여 외부로 빠져나가게 된다. 그리고 탄성펌프(50)에서 손가락을 떼면 탄성펌프(50)가 원래 형상으로 복귀되는데, 이때 탄성펌프(50) 내부 중공(52)의 부피가 다시 회복되는 과정에서 외부 공기는 일 방향 밸브(54)로 인하여 차단되어 배기구(53)로 진입되지 못하고, 피부(S)와 하우징(20) 사이에 맺힌 땀(D)만이 미세채널(22)로 모이면서 수집되는 것이다.
도 6a의 (a) 부터 도 6c에 도시된 정단면도에는 이러한 탄성펌프(50)의 작용에 따른 땀(D) 채취 및 혈당측정 원리가 순서대로 표현되어 있다.
도 6a의 (a)는 도 3과 동일한 도면으로서, 전극(10)이 피부(S) 신경을 자극하고 히터(40)가 전극(10)과 동시에 작동되기 시작하는 장면이 도시된 것이다.
도 6a의 (b)에서는 전극(10)과 히터(40)가 작동되는 와중에 탄성 펌프(50)를 수축시키는 장면이다.
도 6b의 (c)는 전극(10)과 히터(40)의 작용으로 피부(S)에 땀(D)이 송글송글 맺히는 장면을 나타낸 도면이며, 도 6b의 (d)는 도 6b의 (c)에 맺혔던 땀(D)이 탄성 펌프(50)의 작용으로 인하여 미세 채널(22)로 모인 장면을 나타낸 도면이다.
참고로, 도 6b의 (c)와 (d) 사이에는 실질적으로 탄성펌프(50)의 작용이 도시된 도 6a의 (b)가 위치하는 것이 더 타당하지만 탄성펌프(50)와 일 방향 밸브(54)의 작용을 명확하게 표현하기 위하여 편의상 실제 순서와 달리 도 6a의 (b)를 도 6b의 (c)와 (d) 보다 앞에 도시하였다.
도 6c의 (e)에서는 도 6b의 (b)에서와 같이 혈당 측정이 이루어진 후의 혈당센서를 교체하기 위하여 하우징(20)으로부터 분리시킨 장면이 도시되어 있다.
특히 본 발명에서는 도 3 및 도 6a의 (a) 내지 도 6c의 (e), 도7a, 도 8에 도시된 바와 같이 하우징(20)에서 피부(S)와 접촉되는 면 중에서도 두 개의 전극(10) 사이 부위가 만곡면(24)으로 형성될 수 있다. 만곡면(24)이 만곡되는 방향은 도 3에 도시된 바와 같이 상부를 향하는 아치 형태의 곡선 형상이 된다.
이처럼 만곡면(24)이 형성되는 이유는 하우징(20)에서 피부(S)와 접촉되는 면의 면적이 평면일 때보다 곡면일 때 더 커지므로, 하우징(20)에서 피부(S)와 접촉되는 면, 즉 양 전극(10) 사이의 하우징(20) 표면이 만곡 되는 형상으로 형성되면, 하우징(20)과 접촉되는 피부(S) 면적이 커지므로 더욱 많은 양의 땀(D)이 미세채널(22)로 모일 수 있게 함으로써 보다 정확한 혈당측정을 위해 많은 양의 땀(D)이 확보될 수 있기 위함이다.
한편, 본 발명에서는 탄성펌프(50)의 작용으로 땀(D)이 미세채널(22)로 집중될 때 탄성펌프(50)의 큰 흡입력으로 인하여 땀(D)이 탄성펌프(50) 내부 중공(52)으로 빨려들어가는 것이 방지될 수 있게 탄성펌프(50) 내부 중공(52)과 미세채널(22) 사이에는 기체는 통과 가능하나 액체는 통과되지 않는 공기 투과막(25)이 도 8에 도시된 바와 같이 설치될 수 있다.
즉, 땀(D)은 전량이 혈당 측정 목적으로 사용되어져야 하므로 땀(D)이 탄성 펌프(50) 내부의 중공(52)으로 흡수되는 것은 불필요한 땀(D)의 손실이 되며, 탄성펌프(50) 내부의 청소가 더 자주 이루어져야 하는 문제가 발생될 수 있기 때문이다.
한편, 혈당센서는 도 3과 도 6c의 (e) 및 도 8에 도시된 바와 같이 땀(D)이 신속하게 흡수될 수 있게 일단으로부터 일정한 길이만큼 길게 형성되는 장홈이 형성되어 땀(D)의 흡수 촉진 및 땀(D)의 흡수량 체크가 가능할 수 있다. 땀(D)의 흡수량은 땀(D)의 생성량을 체크할 수 있는 중요한 자료이며, 당뇨환자의 경우 말초신경 마비로 인하여 땀의 생성량이 정상인에 비해서 대폭 줄어들 수 있으므로 당뇨 여부를 자가진단 할 수 있는 자료로 활용될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 혈당 측정기는 도 9에 도시된 바와 같이 손목에 착용될 수 있게 착용밴드가 하우징(20)에 연결되어 필요할 때마다 손목에 찬 상태로 혈당 측정이 이루어질 수 있다.
도 9에서 손목에 착용된 것이 본 발명에 따른 혈당 측정기(1)인지 여부가 자세하게 도시되진 않았으나 손목 상부에 위치한 것이 바로 본 발명에 따른 혈당 측정기(1)이며 착용밴드는 손목에 둘러져 있는 것으로 도시되어 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 혈당 측정 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 혈당 측정 시스템은 앞서 설명된 구성으로 이루어지는 혈당 측정기(1)와, 혈당 측정기(1)에 설치되어 혈당 측정 데이터를 송신하는 통신모듈(60)과, 통신모듈(60)로부터 수신받은 혈당 측정 데이터를 연산 및 저장시키는 서버(70) 및, 통신모듈(60)과 서버(70)로부터 혈당 측정 데이터를 수신받아 화상으로 현출시키는 이동 단말기(80)로 이루어진다.
이때의 이동 단말기(80)는 대표적으로는 스마트폰일 수도 있고, 또는 혈당 측정기(1) 자체에 결합된 이동식 스마트 기기일 수도 있다.
그리고 이동 단말기(80) 자체에서도 혈당 측정기로 산출된 혈당 측정 수치를 도 9에 도시된 바와 같이 시간대별로 혈당 증가 및 감소 추이가 한눈에 드러날 수 있게 그래프로 연산하여 나타낼 수도 있고, 또는 원격 서버(70)에서 혈당의 변화율 및 혈당 변화율에 따른 혈당 조절 약품 복용 시점을 알려주는 표시가 이동 단말기(80)로 현출될 수 있게 연산하여 보여줄 수 있다.
이 경우 원격 서버(70)는 혈당의 변화율을 장기간에 걸쳐서 보여줄 수도 있다. 즉 매일 특정 시간대의 혈당 측정치를 일주일이나 월별 또는 분기별로 보여줄 수 있고 이에 따라 혈당 조절 약품의 투입 여부 및 투입 양을 변경시킬 수 있게 권고할 수 있으며 투입 여부 및 투입양에 대한 권고사항이 이동 단말기(80)에 현출될 수 있다.
이러한 원격 서버(70)는 각 병원과도 네트워크로 연결되어 주치의가 필요에 따라 조회 가능할 수 있게 하여 병원을 방문하지 않더라도 급격한 혈당 변화에 따른 적절한 조치를 주치의가 환자에게 직접 연락하여 전달할 수 있다. 또한, 이동 단말기(80)는 입력 기능이 설치되어 이동 단말기(80)에 입력되는 데이터가 서버(70)로 송신될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
[부호의 설명]
1 : 본 발명에 따른 혈당 측정기
D : 땀 S : 피부
10 : 전극 11 : 수지
12 : 전도성 입자 20 : 하우징
22 : 미세채널 23 : 삽입구
24 : 만곡면 25 : 공기 투과막
30 : 혈당센서 40 : 히터
50 : 탄성펌프 52 : 중공
53 : 배기구 54 : 일 방향 밸브
60 : 통신모듈 70 : 서버
80 : 이동 단말기

Claims (13)

  1. 두 개의 전극이 이격되게 배치되며 서로 반대 극성이 인가되게 구성되는 발한부와;
    상기 두 개의 전극이 일면에 노출되게 발한부를 고정시키는 하우징; 및,
    상기 하우징에 삽입되어, 발한부로 인하여 생성되는 체액과 접촉되는 혈당센서;로 이루어지는 혈당 측정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 하우징의 일면에 근접되게 히터가 설치되며,
    상기 히터는 카본 필름 또는 마이크로 열선 또는 펠티어 소자 또는 PTC 소자인 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혈당센서는 하우징의 외부에서 탈착 가능하게 하우징에 삽입되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에는 두 개의 전극 사이에 하우징을 관통하는 미세채널이 형성되고,
    상기 미세채널의 측벽과 하우징의 일측을 길게 관통하는 삽입구가 형성되며, 상기 혈당센서는 길이방향으로 길게 형성되어, 혈당센서가 상기 삽입구에 삽입됨으로써 혈당센서의 일단이 미세채널에 노출되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하우징의 타면에는 상기 미세채널과 연통되는 중공이 형성되는 탄성펌프가 설치되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성펌프에는 내부 중공과 외부를 연결시키는 배기구가 형성되고, 배기구에는 공기를 내부에서 외부로 통과시키고 외부 공기가 내부로 유입되는 것은 차단시키는 일 방향 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하우징의 일면에는 두 개의 전극 사이에 탄성펌프를 향하여 함몰되는 형태의 만곡면이 형성되며, 미세채널은 만곡면의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 미세채널과 탄성펌프 내부의 중공 사이에는 공기는 통과시키고 액체는 차단시키는 공기 투과막이 설치되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 유연 재질의 수지에 전도성 입자가 균질하게 확산되어 형성되는 유연 전극인 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에는 신체 착용을 위한 착용밴드가 연결되는 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 혈당센서는 땀이 신속하게 흡수될 수 있게 일단으로부터 일정한 길이만큼 길게 형성되는 장홈이 형성되어 땀의 흡수 촉진 및 땀의 흡수량 체크가 가능한 것을 특징으로 하는 혈당 측정기.
  12. 상기 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항으로 이루어지는 혈당 측정기를 이용한 혈당 측정 시스템으로서,
    상기 혈당 측정기와;
    상기 혈당 측정기에 설치되어 혈당 측정 데이터를 송신하는 통신모듈과;
    상기 통신모듈로부터 수신받은 혈당 측정 데이터를 연산 및 저장시키는 서버; 및,
    상기 통신모듈과 서버로부터 혈당 측정 데이터를 수신받아 화상으로 현출시키는 이동 단말기;로 구성되는 혈당 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 서버 또는 이동 단말기에서는 수신받은 혈당 측정 데이터로 일정 시간 동안의 혈당 변화율 및 혈당 조절 약품 복용시간을 산출하여 상기 단말기로 현출시키는 것을 특징으로 하는 혈당 측정 시스템.
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