KR100832242B1 - 포도당 추출용 패치 및 그를 포함하는 무채혈 혈당 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 이온전도성 매질에 포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 효소가 포함되어 있는 두 개의 이온전도성 매질, 및 상기 이온전도성 매질에 각각 대응되는 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 두 개의 추출전극이 형성되어 있고, 상기 이온전도성 매질에 대응되는 하나 이상의 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 작업전극, 상대전극 및 기준전극이 형성되어 있는 전극 필름을 포함하는 포도당 추출용 패치로서, 상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극은 상기 연결 부분에 절연막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는, 포도당 추출용 패치및 그를 포함하는 무채혈 혈당 측정 장치를 제공한다.

혈당, 포도당, 무채혈

Description

포도당 추출용 패치 및 그를 포함하는 무채혈 혈당 측정 장치{A patch for extracting an interstitial glucose and an apparatus for measuring an interstitial glucose containing the same}

도 1은 본 발명의 포도당 추출용 패치의 일 예의 분해도이다.

도 2는 본 발명의 포도당 추출용 패치의 일 예에 포함되는 전극필름, 이온전도성 매질 및 캐리어 필름의 구조를 나타내는 도면이다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 포도당 추출용 패치에 포함되는 전극구조의 예들을 각각 나타낸 도면이다.

도 7a, 7b 및 7c은 본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치의 예를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 혈당 측정 장치의 일 예의 구성도를 나타내는 도면이다.

도 9는 상기 제어부에 포함될 수 있는 아날로그 스위치부의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 10a 및 10b은 각각 폴리에틸렌 아세테이트 재질의 절연막이 전극부의 연결부분에 코팅되어 있지 않은 전극구조 (10a)와 코팅되어 있는 전극 구조 (10b)를 갖는 무채혈 혈당 측정 장치를 이용하여 혈당을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.

본 발명은 포도당 추출용 패치 및 그를 포함하는 무채혈 혈당 측정 장치에 관한 것이다.

종래 이온영동을 이용한 혈당의 무채혈 측정 장치 및 그에 사용되는 포도당 추출용 패치가 개시된 바 있다. 예를 들면, 한국특허공개 제1999-0077833호에는 생물계에 존재하는 분석물의 농도를 모니터링하는 샘플링 시스템에 있어서, 이온전도성 매질 및 분석물과 반응하여 과산화수소를 생성할 수 있는 효소를 함유하는 저장기; 효소와 반응하여 과산화수소를 생성하는 저장기 내의 분석물 농도가 서브밀리몰이 되도록 분석물을 생물계로부터 저장기로 추출하고, 저장기와 작동적으로 접촉되어 있는 샘플링수단; 및 저장기와 작동적으로 접촉되어 있는 센서요소로서, 저장기 내에서 생성된 과산화수소와 전기화학적으로 반응하여 검출가능 신호를 제공하고, 약 0.1 내지 3cm² 범위의 기하학적 표면적, 0.6V에서 완충액에서 측정할 때 약 2 내지 60nA 이하 범위의 바탕전류, 및 0.6V에서 완충액에서 측정할 때 과산화수소의 μM 당 약 6 내지 180nA 범위의 감도를 갖는 전극을 포함하고 있는 센서요소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 샘플링 시스템이 개시되어 있다. 또한, 한국특허공개 제2005-0026791호에는 피부에 접촉하는 이온 전도성 접촉부와, 피부에 접촉하는 이온 전도성 접촉부의 면의 반대측면에 제공되는 전극부와, 상기 전극에 전기적으로 연결되어 있는 전기량 측정부와, 전기량 측정부에 연결되어 있는 모니터부를 포 함하는 포도당 측정 장치에 있어서, 혈당 측정을 위한 전압이 인가되는 작업 전극과, 상기 작업전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 피부를 통해 체액의 포도당을 추출하도록 하는 전류가 인가되는 제1 추출전극과, 상기 추출전극 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되며 상기 작업전극과 상기 이온전도성 접촉부를 통해 전기적으로 연결되어 있는 상대 전극과, 상기 상대 전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 추출전극 둘레에 제공되며 상기 작업 전극과 상기 기준 전위 전극을 포함하는 분석부와, 상기 분석부와 분리되어 있으며 상기 분석부의 제1 추출전극과 함께 피부에 추출전류를 인가하는 제2 추출전극을 포함하는 추출부를 포함하는 무채혈 혈당 측정 장치의 전극부가 개시되어 있다.

종래 무채혈 혈당 측정 장치 및 그에 사용되는 포도당 추출용 패치를 사용하는 경우, 피부로부터 배출되는 물질 (예를 들면, 땀 등)에 의하여 전극과 전극이 전기적으로 단락되는 경우가 발생하였다. 그에 따라서 상기 전극부에 의하여 측정되는 전류의 신호대잡음비 (S/N)를 낮추어 측정값의 정확성을 떨어뜨리거나 전극부가 산화되어 측정을 불가능하게 하는 단점이 있었다.

종래 무채혈 혈당 측정 장치에 있어서, 혈당 측정 시 이온전도성 매질은 피부에 접촉되어 있으나, 상기 측정 장치 착용자의 움직임에 따른 흘들림이나 진동이 발생할 경우 상기 이온전도성 매질이 파괴되거나, 이로 인해 측정되는 혈당값이 부정확하게 되는 단점이 있었다.

그러나, 종래 혈당의 무채혈 측정 장치 및 그에 사용되는 포도당 추출용 패치를 사용하는 경우, 피부로부터 유래하는 물질 (예를 들면, 땀)에 의하여 전극과 전극이 합선되는 경우가 발생하였다. 그에 따라서 상기 전극에 의하여 측정되는 전류는 불안정하여 측정의 정확도가 떨어지는 단점이 있었다.

또한, 종래 혈당 측정 장치에 있어서, 혈당 측정시에 이온전도성 매질은 피부에 접촉되어 있으나, 상기 측정 장치 착용자의 움직임에 따라 흘들림이나 뒤틀리는 힘을 받게 되었다. 이 경우, 상기 이온전도성 매질이 파괴되거나 그로부터 측정되는 포도당 측정치가 부정확하게 되는 단점이 있었다. 종래 이러한 단점을 개선하기 위하여, 상기 이온전도성 매질을 수용할 수 있는 구멍이 형성되어 있는 틀을 사용하여 상기 이온전도성 매질을 착용자의 움직임으로 인한 손상 등으로부터 보호하도록 한 장치가 개발된 바 있다. 그러나, 착용자의 움직임에 의하여 이온전도성 매질이 손상되거나 포도당 부정확하게 되는 단점을 해결할 수 있는 방법이 여전히 요구되고 있었다.

이에 본 발명자들은 이러한 문제점을 해결하고자 집중적으로 연구한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극의 연결 부분에 절연막을 코팅하여 피부로부터 배출되는 땀 등의 물질에 의한 전기적 단락을 차단함으로써 세포 간액 내 포도당의 전기화학적 반응에 의해 발생된 전기량의 S/N 비를 증가시켜 정확한 혈당값을 측정할 수 있는 포도당 추출용 패치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극의 연결 부분에 절연막을 코팅하여 피부로부터 배출되는 땀 등의 물질에 의한 전기적 단락을 차단함으로써 세포 간액 내 포도당의 전기화학적 반응에 의해 발생된 전기량의 S/N 비를 증가시켜 정확한 혈당값을 측정할 수 있는 포도당 추출용 패치를 포함하는 무채혈 혈당 측정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 하나 이상의 이온전도성 매질에 포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 효소가 포함되어 있는 두 개의 이온전도성 매질, 및

상기 이온전도성 매질에 각각 대응되는 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 두 개의 추출전극이 형성되어 있고, 상기 이온전도성 매질에 대응되는 하나 이상의 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 작업전극, 상대전극 및 기준전극이 형성되어 있는 전극 필름을 포함하는 포도당 추출용 패치로서,

상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극은 상기 연결 부분에 절연막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는, 포도당 추출용 패치를 제공한다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 이온전도성 매질은 전류가 인가될 경우 이온성 물질을 이동시킬 수 있는 매질이면 어느 것이나 포함된다. 상기 이온전도성 매질에는, 전도성 고분자 겔, 친수성 고분자 겔이 포함되며, 바람직하게는, 상기 이온전도성 매질은 이온전도성 친수고분자 겔이다. 상기 이온전도성 매 질은 각각 피부에 접촉하는 면 및 역이온영동에 의하여 세포 간액 내의 포도당을 추출하기 위한 추출전극과 추출된 포도당을 검출하기 위한 검출 전극에 전기적으로 연결될 수 있는 특성을 제공할 수 있는 것이면 어느 것이나 포함된다.

상기 이온전도성 매질에 포함된 효소는 포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 것이면 어느 것이나 포함되며, 바람직하게는 포도당 산화효소이다. 상기 화학적 신호는 상기 포도당으로부터 상기 효소에 의하여 형성되는 물질 또는 그 파생물일 수 있다. 예를 들면, 상기 화학적 신호는 과산화수소가 될 수 있다. 상기 효소는 상기 이온전도성 매질 중 어느 하나 또는 둘 모두에 포함될 수 있다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 전극 필름은 상기 이온전도성 매질에 각각 대응되는 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 두 개의 추출전극이 형성되어 있고, 상기 두 개의 이온전도성 매질에 대응되는 하나 이상의 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 각각 포함하는 작업전극, 상대전극 및 기준전극이 형성되어 있다. 상기 전극 필름은 당업계에 알려진 임의의 절연성 재질 예를 들면, 폴리에틸렌 (PE)으로 이루어진 것일 수 있다.

각각 서로 반대 방향의 전원이 연결된 상기 두 개의 추출전극에 일정 전류를 인가할 경우 피부에 접촉된 이온전도성 매질을 통하여 경피 내 세포 간액에 전류가 인가되어 세포 간액 중 소듐 등의 양이온과의 상호작용에 의하여 양이온성을 띄는 포도당이 피부를 통하여 상기 이온전도성 매질에 축적하게 된다. 상기 이온 전도성 매질에 축적된 포도당은 상기 이온 전도성 매질 내에 고정화되어 있는 포도당 산화효소에 의하여 과산화수소를 생성하게 되고, 생성된 과산화수소는 작업전극과 기준전극 사이에 인가된 일정 전압에 의해 산화되어 전류, 즉 전기량을 발생시킨다.

상기 작업전극, 상대전극 및 기준전극은 역이온영동에 의해 경피 내 세포간액으로 부터 추출되어 이온 전도성 매질에 축적된 포도당이 이온 전도성 매질에 고정화된 포도당 산화효소와 반응하여 생성된 과산화수소를 전기화학적으로 산화시켜 발생된 전기적 신호를 검출하는 검출 전극으로서 역할을 한다.

상기 절연막은 절연 재질로 되어 있는 것으로, 코팅 후 상기 전극부 즉, 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극에 대한 저항 변화를 발생시키지 않고, 물질 예를 들면, 액체 또는 기체에 불투과성인 것이 바람직하다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 전극부 즉, 상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극은 상기 전도성 매질과 대응되지 않은 부분 즉 연결부분에 절연막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 불투과성의 대상이 되는 물질에는 물 또는 공기 등이 포함될 수 있다. 상기 절연막의 재질은 예를 들면 폴리에틸렌아세테이트 (PEA), 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 및 실리콘옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 상기 절연막은 바람직하게는, 산화 방지막의 특성을 갖는 것이다. 상기 절연막을 상기 전극의 연결부분에 코팅하는 공정은 당업계에 알려져 있다. 예를 들면, 스크린 프린팅 또는 분무 코팅에 의하여 이루어지는 것이나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다.

상기 절연막은 상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극이 상기 전도성 매질과 접촉하지 않는 연결부분의 전부 또는 일부분에 코팅될 수 있다.

따라서, 본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극의 회로수단 (예, 전기량 측정부)과 접속되는 단부는 상기 절연막에 의하여 코팅되어 있지 않고 노출되어 있는 것일 수 있다.

상기 절연막은 상기 검출 전극이 땀과 같은 수분에 의하여 상호 전기적으로 단락되어, 포도당으로부터 발생하는 화학적 신호로부터 발생하는 전류의 흐름을 왜곡시키는 것을 방지할 수 있으며, S/N 비를 높일 수 있다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 전극부, 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극의 재질은 특별히 한정되지 않으나, 백금 (Pt), 금 (Au), 은 (Ag) 및 이들에 탄소 (C)를 포함하는 전극 또는 은/염화은 (Ag/AgCl) 전극일 수 있으나, 이에 한정하는 것만은 아니다.

종래 추출전극을 이용한 경피 내 세포 간액으로부터 추출된 포도당의 이온전도성 매질을 통한 확산은 이온전도성 매질의 중심에 위치한 작업전극으로의 수직적 확산과 이온전도성 매질의 가장자리에 위치한 추출전극으로의 수직방향과 방사상방향의 확산이 동시에 일어난다. 이온전도성 매질의 중심부에 축적된 포도당은 작업전극에 의하여 산화되어 소진되나 이온전도성 매질의 가장자리에 방사상확산에 의하여 추출된 포도당은 완전히 소진되지 않고 일정량이 계속적으로 축적되며, 이렇 게 가장자리에 축적된 포도당 혹은 과산화수소는 중심부로 계속적으로 확산되어 산화반응에 의해 발생된 산화전류 값을 부정확하게 하는 문제점이 있었다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 전극의 구조는 상기 문제점을 해결하기 위하여 특별히 한정되지 않으나, 전극 배치를 기존 선행 특허와는 달리 상대전극과 기준전극을 이온전도성 매질의 가장자리에 위치하고, 추출전극을 작업전극과 상대전극 및 기준전극의 사이에 위치하도록 설계하였다. 이러한 전극 배치는 추출된 포도당의 산화반응 시 작업전극과 기준전극 사이에 인가된 일정 전압에 의해 포도당이 산화되기 때문에 기존의 이온전도성 매질의 가장자리 부분에 추출전극이 위치하여 발생되었던 방사상확산에 의하여 추출된 포도당은 완전히 소진되지 않고 일정량이 계속적으로 축적되며, 이렇게 가장자리에 축적된 포도당 혹은 과산화수소는 중심부로 계속적으로 확산되어 전류에 오차를 야기시키게 되는 문제점을 해결하였다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 추출전극 중 제1 추출전극은 고리 형태로 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극은 일부분이 절취된 고리 형태로 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고, 상기 작업전극은 상기 제2 추출전극의 고리 형태 안쪽에 위치한 원의 형태를 가지고, 상기 기준전극과 상기 상대전극은 상기 제2 추출전극의 절취된 부분에 일렬로 위치하는 것일 수 있다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 추출전극 중 제1 추출전극은 고리 형태로 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극은 일부분이 절취된 고리 형태로 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고, 상기 작업전극은 상기 제2 추출전극의 고리 형태 안쪽에 위치한 원의 형태를 가지고, 상기 기준전극과 상기 상대전극은 상기 제2 추출전극의 절취된 부분에 병렬로 위치하는 것일 수 있다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 추출전극 중 제1 추출전극은 고리 형태로 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극은 고리 형태로 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고, 상기 작업전극은 상기 제2 추출전극의 고리 형태 안쪽에 위치한 원의 형태를 가지고, 상기 기준전극과 상기 상대전극은 상기 제2 추출전극의 고리 형태 바깥쪽을 대략 반씩 각각 둘러싸도록 위치하는 것일 수 있다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 추출전극 중 제1 추출전극은 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극은 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고 상기 작업전극의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 상기 상대전극은 상기 제2 추출전극의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 상기 기준전극은 상기 상대전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 제2 추출전극 둘레에 제공되는 것일 수 있다.

여기서, 상기 작업전극, 상기 제1 및 제2 추출전극, 상기 상대전극 및 상기 기준 전극은 고리 형태의 바깥 방향으로 연장된 연결부분을 각각 갖는 것일 수 있다. 또한, 상기 작업전극은 대략 원형인 것일 수 있으며, 상기 작업전극과 상대전극의 면적 비가 0.5배 내지 1.1인 것일 수 있다.

상기 전극구조는, 작업전극과 상대전극의 면적비가 0.5 내지 1.1인 기하학적 구조를 지니는 전극 구조에서 0.4V에서 바탕전류가 0.5 내지 10.0nA 이하이고 0.4V에서 측정할 때 포도당의 μM 당 30 내지 52 ㎂의 전류량을 지닐 수 있다.

이는 한국 특허 공개 제1999-0077833호에서의 사용되는 산화전위보다 낮은 전위를 사용하므로써 역이온영동에 의하여 추출된 세포간액 중의 전기활성종 (예를 들자면, 아스코르브산, 요산 등)들로부터 기인되는 산화전류를 배제하므로써 포도당에 대한 선택성 (selectivity)를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 경피에 인가하는 전류의 밀도를 낮추므로 인하여 사용자에 있어서 전기적 자극으로 인한 불편함을 극소화 할 수 있다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 있어서, 상기 전극 필름은, 상기 이온전도성 매질에 대응되는 상기 전극부의 상기 감지부분을 제외한 부분에 양면 접착 테이프가 접착되어 있는 것일 수 있다. 상기 접착 테이프는 사용시에 착용자의 피부에 상기 전극필름을 포함하는 패치를 피부에 고정시키는 역할을 한다. 이 경우, 따라서, 별도의 이온전도성 매질을 고정화기 위한 틀이 없더라도, 안정하게 이온전도성 매질을 피부에 고정시켜, 착용자의 움직임으로부터 이온전도성 매질을 보호할 수 있다.

본 발명의 패치에 있어서, 상기 이온전도성 매질은 상기 전극과 접촉하는 면의 반대 면이 두 개의 매질 수용부가 형성되어 있는 캐리어 필름의 상기 두 개의 매질 수용부에 각각 수용되어 있는 것일 수 있다. 상기 이온전도성 매질은 캐리어 필름에 수용되어 있음으로써, 외력에 의한 손상 및 수분 함유량의 변화를 최소화할 수 있다. 상기 캐리어 필름은 사용시에 이온전도성 매질이 전극 필름의 전극에 부착된 후에 일반적으로 제거되는 것이나, 경우에 따라서는 제거되지 않고 이온전도성 매질을 고정시키는 틀로서 사용될 수도 있다.

따라서, 본 발명의 제1 구체예는, 하나 이상의 이온전도성 매질에 포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 효소가 포함되어 있는 두 개의 이온전도성 매질,

상기 이온전도성 매질이 수용되어 있는 두 개의 매질 수용부가 형성되어 있는 캐리어 필름, 및

상기 이온전도성 매질에 각각 대응되는 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 두 개의 추출전극이 형성되어 있고, 상기 이온전도성 매질에 대응되는 하나 이상의 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 작업전극, 상대전극 및 기준전극이 형성되어 있는 전극 필름을 포함하는 포도당 추출용 패치로서,

상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극은 상기 연결 부분에 절연막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는, 포도당 추출용 패치이다.

본 발명의 포도당 추출용 패치의 제1 구체예에 있어서, 상기 캐리어 필름은 상기 이온전도성 매질이 수용되는 매질 수용부가 형성되어 있다. 상기 매질 수용부는 상기 이온전도성 매질을 수용할 수 있는 것이면, 종래 알려진 임의의 형태, 예 를 들면 홈, 챔버 및 구멍 (관통구)의 형태인 것일 수 있다. 바람직하게는, 이온전도성 매질의 형상과 대응되는 형상을 가지고 있고 이를 수용할 수 있는 형태이다. 상기 캐리어 필름은 경우에 따라, 사용시에 제거되지 않고 이온전도성 매질을 고정화하기 위한 틀로서 사용될 수 있다. 이 경우 상기 수용부는 관통구의 형태인 것 바람직하다.

본 발명의 포도당 추출용 패치의 제2 구체예는, 상기 제1 구체예에 있어서, 상기 전극 필름은, 상기 이온전도성 매질과 상기 전극부의 상기 감지부분의 접촉부분을 제외한 부분에 양면 접착 테이프가 서로 접착되어 있는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 포도당 추출용 패치는, 본 발명의 포도당 추출용 패치의 제2 구체예에 있어서, 상기 캐리어 필름과 상기 전극 필름 사이에 이형 필름이 개재되어 있어, 사용하지 않을 때에는 상기 이온전도성 매질과 전극부가 접촉하지 않은 상태로 존재하다가 사용시에 서로 접촉되도록 되어 있는 것일 수 있다. 상기 이형 필름은 상기 캐리어 필름과 상기 전극 필름 사이에 위치하는 접착 물질에 접착하는 성질이 없거나 적어, 용이하게 제거할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 포도당 추출용 패치의 제3 구체예는, 본 발명의 포도당 추출용 패치의 제2 구체예에 있어서 상기 전극 필름은 상기 두 개의 이온전도성 매질에 대응되는 부분 이외의 부분이 양면 접착 테이프에 의하여 코팅되어 있고,

상기 접착 테이프가 코팅되어 있는 전극 필름과 상기 두 개의 이온전도성 매질이 두 개의 매질 수용부에 수용되어 있는 상기 캐리어 필름 사이에 이형 필름이 매개되어 있어, 사용시에 상기 이형필름을 제거함으로써 상기 이온전도성 매질과 전극필름의 전극이 서로 접촉될 수 있도록 되어 있는 것이다.

본 발명은 또한, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 포도당 추출용 패치, 상기 포도당 추출용 패치의 전극부와 전기적으로 연결되어 있는 전기량 측정부, 상기 전기량 측정부에 연결되어 있는 모니터부, 상기 패치부, 전기량측정부, 및 모니터부를 각각 제어하는 제어부를 포함하는, 무채혈 혈당 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치는, 상기 포도당 추출용 패치의 두 개의 추출전극에 서로 반대 방향의 전원을 연결하여 경피 내 세포간액으로부터 상기 이온전도성 매질로 포도당을 추출하고, 상기 추출된 포도당은 상기 이온전도성 매질 중의 상기 효소에 의하여 화학적 신호로 전환된다. 상기 이온전도성 매질에 생성된 화학적 신호는 전기적 신호 즉, 전류로 전환되어, 상기 검출 전극을 통하여 전류의 흐름을 생성하고, 상기 전류의 흐름은 상기 전기량 측정부에 의하여 측정된다. 상기 전기량 측정부는 당업계에 알려진 임의의 전기량 측정장치가 포함된다. 예를 들면, 전류, 전압 및 저항 등의 측정장치가 될 수 있다. 상기 전기량 측정부에는 전원공급부를 포함할 수 있다.

상기 모니터부는 상기 전기량 측정부에 연결되어 있어, 측정된 전기량 자체 또는 혈당 중의 포도당의 양으로 환산하여 표시한다. 상기 모니터는 브라운관, LED, LCD, 및 PDP 등 당업계에 알려진 임의의 모니터 장치가 될 수 있다. 상기 표시방식은 디지털 또는 아나로그가 포함될 수 있다. 또한, 상기 제어부는 키입력부 및 사운드 출력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치에 있어서, 상기 모니터부는 측정시간과 혈당값을 함께 표시하는 것일 수 있다. 또한, 상기 혈당값이 저혈당 기준값 (예, 50mg/dL이하)보다 낮거나 고혈당 기준값 (예, 351mg/dL)보다 높은 경우, 모니터부 의 화면표시 변화와 동시에 경고음이 울리도록 된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 혈당값이 저혈당 기준값 (예, 50mg/dL이하)보다 낮거나 화면 표시 (예, LED 색)가 적색으로 변화하고, 고혈당 기준값 (예, 351mg/dL)보다 높은 경우 청색으로 변화하는 동시에 경고음이 울릴 수 있다. 이때, 상기 저혈당 또는 고혈당 값이 그 측정 시간은 자동으로 메모리에 저장되도록 되어 있는 것일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 혈당측정 모드와 보정값을 입력하는 모드를 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 모니터부는 포도당 추출용 패치가 본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치에 장착되면, "START" 메시지가 표시되도록 되어 있는 것일 수 있다. 상기 포도당 추출용 패치가 본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치에 장착되었는지 여부는, 상기 패치에 인지 표지 (예, 전도성 물질)을 형성시키고, 상기 인지 표지가 상기 장치에 도입되면, 검출장치에 의하여 인지하여 모니터부에 표시하도록 하는 것일 수 있다. 상기 패치가 상기 혈당 측정장치에 장착되지 않았거나, 상기 혈당 측정장치가 잘못 착용된 경우에는, 모니터의 화면 표시에 에러표시가 나타나도록 된 것일 수 있다.

또한, 상기 모니터부는 상기 측정된 혈당값과 그 측정시의 시간을 저장할 수 있는 메모리부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 저장된 메모리를 불러오거나 검색할 수 있는 검색 프로그램이 내장된 것일 수 있다. 이러한 검색은 당업계에 알려진 임의의 알고리즘이 사용될 수 있으며, 혈당값의 크기에 따라 또는 저장된 데이터의 날짜에 따라 검색되는 것일 수 있다.

또한, 상기 제어부에는 A/D 변환부 및 스위치부를 포함할 수 있다.

본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치에 있어서, 포도당 추출용 패치는 생물계로부터 분석물을 추출하기 위하여 역이온영동으로 사용된다.

본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치는, 매 20분 마다 역이온영동에 의하여 경피로부터 추출된 세포간액 중의 포도당을 분석하여 혈당값으로 변환하여 그 결과치를 기기의 모니터부 상단에는 혈당값으로 하단에 막대그래프로 표기한다. 기존의 무채혈 혈당 측정 장치는 단순히 과거의 혈당값만을 불러오는 것과 비교하여 본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치는 과거의 혈당 측정값을 불러왔을 때 모니터부 상단부에는 혈당값이 표시되며, 하단의 막대그래프는 과거의 시점을 기준으로 하여 전 후의 각각 1시간 동안의 혈당변화 패턴이 동시에 표기되므로 현재 사용자의 혈당변화 패턴을 예측할 수 있도록 하여, 저혈당 혹은 고혈당에 대하여 대처할 수 있도록 하여준다. 일 예로, 저혈당의 경우 포도당 함량이 높은 음료 혹은 사탕 등을 섭취하여 혈당을 높힐 수 있도록 하여주거나, 고혈당이 예상되는 경우 인슐린 투여량을 결정할 수 있도록 하여 저혈당이나 고혈당에 의한 쇼크를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

이하 본 발명은 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 포도당 추출용 패치의 일 예의 분해도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 포도당 추출용 패치는 두 개의 이온전도성 매질 (20), 상기 이온전도성 매질 (20)이 수용되는 캐리어 필름 (30), 상기 이온전도성 매질 (20)의 상기 캐리어 필름 (30)에 수용된 면의 반대쪽 면에 대응하는 위치에 형성된 감지부분 (16) 및 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성되어 있는 연결부분(17)을 포함하는 제1 추출전극 (11), 다른 하나의 상기 이온전도성 매질 (20)의 상기 캐리어 필름 (30)에 수용된 면의 반대쪽 면에 대응하는 위치에 형성된 감지부분 (16) 및 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성되어 있는 연결부분(17)을 포함하는 제2 추출전극 (12), 작업전극 (13), 상대전극 (14) 및 기준전극 (15)이 형성되어 있는 전극필름 (10)을 포함한다. 상기 전극 필름 (10)의 상기 전극부의 연결부분의 전부 또는 일부는 절연막 (18)으로 코팅되어 있는 것일 수 있다. 상기 연결부분(17)은 단부를 통하여 회로수단 (미도시)과 연결된다. 상기 회로수단에는 전기량 측정부가 포함된다.

본 발명의 포도당 추출용 패치는, 상기 전극 필름 (10)이, 상기 이온전도성 매질 (예, 히드로겔) (20)과 상기 전극부의 감지부분 (16)의 접촉부분을 제외한 부분에 접착물질, 예를 들면 양면 접착 테이프 (40)가 접착되어 있는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 포도당 추출용 패치는, 상기 두 개의 이온전도성 매질 (20)이 매질 수용부에 수용된 캐리어 필름(30)과 상기 전극부의 감지부분 (16)을 제외한 부분에 접착물질, 예를 들면 양면 접착 테이프 (40)가 접착되어 있는 전극 필름 (10)의 사이에 이형 필름 (50)이 매개되어 있는 것일 수 있다. 상기 이형필름은 사 용시에 제거하여, 상기 이온전도성 매질 (20)과 전극 필름 (10)의 전극이 접촉되도록 함으로써, 저장 및 운반 중에 상기 포도당 추출용 패치가 안전하고 안정되게 유지될 수 있도록 한다.

본 발명의 포도당 추출용 패치는, 상기 패치를 수용하기 위한 패치 가이드 (60)를 더 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 포도당 추출용 패치의 일 예에 포함되는 전극필름, 이온전도성 매질 및 캐리어 필름의 구조를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이,이온전도성 매질 (220a, 220b)은 아랫면의 면적이 윗면의 면적보다 작은 디스크 형상을 가지고 있고, 상기 캐리어 필름 (230)의 상기 두 개의 매질 수용부는 구멍의 형태이고, 상기 구멍은 상기 이온전도성 매질의 형상에 대응되는 형상을 가지고 있다. 또한, 전극 필름 (210)은 상기 이온전도성 매질 (220a, 220b)이 수용된 캐리어 필름 (230)과 접착되고, 상기 전극 필름 (210)의 뒷면에 형성된 단자 (211)를 통하여 회로수단, 예를 들면 측정장치와 연결된다. 도 2에 나타낸 캐리어 필름은 사용시 제거되지 않고 이온전도성 매질을 더욱 더 안정하게 고정화하기 위한 틀로서 사용될 수도 있다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 포도당 추출용 패치에 포함되는 전극구조의 예들을 각각 나타낸 도면이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 추출전극 중 제1 추출전극 (215a)은 고리 형태로 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극 (215b)은 일부분이 절취된 고리 형태로 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고, 작업전극 (215c)은 상기 제2 추출전극의 고리 형태 안쪽에 위치한 원의 형태를 가지고, 기준전극 (215d)과 상대전극(215e)은 상기 제2 추출전극의 절취된 부분에 일렬로 위치할 수 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 추출전극 중 제1 추출전극 (215a)은 고리 형태로 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극 (215b)은 일부분이 절취된 고리 형태로 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고, 상기 작업전극 (215c)은 상기 제2 추출전극 (215b)의 고리 형태 안쪽에 위치한 원의 형태를 가지고, 상기 기준전극 (215d)과 상기 상대전극 (215e)은 상기 제2 추출전극 (215b)의 절취된 부분에 병렬로 위치할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 추출전극 중 제1 추출전극 (215a)은 고리 형태로 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극 (215b)은 고리 형태로 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고, 작업전극 (215c)은 상기 제2 추출전극 (215b)의 고리 형태 안쪽에 위치한 원의 형태를 가지고, 기준전극 (215d)과 상기 상대전극 (215e)은 상기 제2 추출전극 (215b)의 고리 형태 바깥쪽을 대략 반씩 각각 둘러싸도록 위치할 수 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 추출전극 중 제1 추출전극 (215a)은 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극 (215b)은 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고 상기 작업전극 (215c)의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 상대전극 (215d)은 상기 제2 추출전극 (215b)의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 기준전극 (215e)은 상기 상대전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 제2 추출전극 (215b) 둘레에 제공되는 것일 수 있다. 여기서, 상기 각 전극은 단자에 연결하기 위하여 연장되는 연결부분을 가질 수 있다.

본 발명의 포도당 추출용 패치는, 무채혈 혈당 측정 장치에 장착하여 사용된다. 무채혈 혈당 측정 장치는 도 7에 나타낸 바와 같이 팔목 시계 형태를 취할 수 있다. 장치의 앞면에는 도 7a와 같이 측정되는 포도당 값을 표시하기 위한 LCD 등의 디스플레이와, 사용자의 장치 조작을 위한 버튼이 배열된다. 장치의 뒷면에는 도 7b와 7c에 나타낸 바와 같이, 포도당 추출용 패치 (200)가 부착된다. 이를 위하여 장치에는 로커 (locker)가 마련될 수 있다. 또한, 베터리를 수납할 수 있는 공간이 마련될 수 있다. 도 7b와 7c에서, 상기 포도당 추출용 패치와 상기 장치는 각각 단자에서 전기적으로 연결될 수 있다.

사용자가 장치를 장착하면, 패치 내 이온전도성 매질 면이 착용자의 피부에 접촉하게 되고, 이온전도성 매질에 접촉된 전극부에 전류가 인가되면, 역이온영동에 의하여 경피 내 세포 간액으로부터 이온전도성 매질로 포도당이 추출된다. 추출된 포도당은 이온전도성 매질에 포함된 효소와 반응을 일으킨다. 그에 따라 전류가 발생된다. 장치는 발생되는 전류를 측정하여 혈당치를 모니터링하게 된다.

패치 (200)에는 장치와의 전기적인 접속을 위한 단자가 마련될 수 있다. 패치 (200)가 장치에 부착되면, 단자는 장치의 뒷면에 마련된 단자와 전기적인 접속을 이루게 된다. 장치는 이들 단자를 통하여 전류를 인가하고, 전기화학적 반응에 따른 전류를 측정한다.

도 8은 본 발명의 혈당 측정 장치의 일 예의 구성도를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 측정 장치는, 패치부, 전기량 측정부, 모니터 부 및 이들을 제어하는 제어부로 구성될 수 있다. 상기 패치부는, 포도당의 추출, 화학신호의 발생, 상기 화학적 신호의 전기적 신호로의 전환을 수행한다. 상기 전기량 측정부는 상기 패치부에 연결되어 있어, 상기 전기적 신호를 감지하는 신호 감지부의 기능을 한다. 상기 모니터부는 상기 전기량 측정부에 연결되어 있고, LCD 및 LED와 같은 표시부를 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 패치부, 전기량 측정부 및 모니터부에 연결되어 있는 것으로, 스위치부, 전류 전압 변환기, 연산증폭회로, A/D 변환장치, 사운드 출력부 및 키입력부를 포함할 수 있다.

도 9는 상기 제어부에 포함될 수 있는 아날로그 스위치부의 일 예를 나타내는 도면이다. 상기 스위치부는 제어부의 제어신호에 의하여 추출전류와 분석전압을 아날로그 스위치로 제어하여 추출 전극, 기준 전극, 작업 전극, 보조 전극에 인가하는 역할을 하게 된다. 상기 아날로그 스위치는 이온전도성 매질에 접촉되어 있는 추출 전극, 기준 전극, 작업 전극, 보조 전극 각각의 리드 단자에 전속될 수 있다. 따라서, 상기 아날로그 스위치부는 상기 제어부의 제어에 의해 스위칭 제어되는 스위치로서 회로의 전류 경로 단속에 이용된다.

제어부에 포함될 수 있는 상기 연산증폭기 (AMP)는 제어부에 의해 인가되는 추출전류와 분석전압에 따라 작업전극에 흐르는 전류량을 검출하여 전압으로 출력하는 역할을 수행한다.

제어부에 포함될 수 있는 상기 A/D 변환부는 상기 아날로그 스위치부와 전압공급원으로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 신호로 변환한다.

상기 제어부는 본 발명의 혈당 측정 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 상 기 제어부는 상기 아날로그 스위치를 제어하여 추출 전극에 전류를 공급하여 경피 내 세포간액 중의 포도당을 포도당 추출용 패치의 이온전도성 매질에 추출되도록 하고, 추출된 포도당을 전기화학적으로 산화시키기 위하여 전극에 인가전압을 공급한다. 검출된 신호의 노이즈 제거 및 에러발생 여부 등은 내부연산 과정을 통해 전압 값에 대응하는 포도당 농도 값을 계산하는 제어 프로그램이 저장된 메모리를 제어부 내부에 구비한다.

본 발명의 모니터부에 포함될 수 있는, 상기 LCD 표시부는 상기 제어부의 제어 신호에 따라 측정된 포도당 농도값을 표시한다.

실시예

폴리에틸렌 아세테이트 재질의 절연막이 전극부의 연결부분에 코팅되어 있고, 도 1에 나타낸 바와 같은 전극 구조를 갖는 무채혈 혈당 측정 장치를 이용하여 혈당을 측정하였다. 대조군으로는, 폴리에틸렌 아세테이트 재질의 절연막이 전극부의 연결부분에 코팅되어 있지 않다는 것을 제외하고는, 도 1에 나타낸 바와 같은 전극 구조를 갖는 무채혈 혈당 측정 장치를 이용하여 혈당을 측정하였다.

도 10a 및 10b은 각각 폴리에틸렌 아세테이트 재질의 절연막이 전극부의 연결부분에 코팅되어 있지 않은 전극구조 (10a)와 코팅되어 있는 전극 구조 (10b)를 갖는 무채혈 혈당 측정 장치를 이용하여 혈당을 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 도 10b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 포도당 추출용 패치 및 그를 포함하는 장치는 S/N 비율이 대조군에 비하여 현저하게 높다.

본 발명의 포도당 추출용 패치에 의하면, 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극의 연결부분에 절연막을 코팅하여 피부로부터 배출되는 땀 등의 물질에 의한 전기적 단락을 차단함으로써 세포 간액 내 포도당의 전기화학적 반응에 의해 발생된 전기량의 S/N 비를 증가시켜 정확한 혈당값을 측정할 수 있다. 또한, 전극필름이 이온전도성 매질에 대응되는 부분을 제외한 부분에 접착물질이 코팅되어 있는 경우에는, 별도의 이온전도성 매질을 고정하기 위한 틀이 없더라도 이온전도성 매질을 안정적으로 고정할 수 있다.

본 발명의 무채혈 혈당 측정 장치에 의하면, 혈당을 전기적 단락이 없이 안정적으로 혈당을 측정하는 동시에 높은 S/N 비율로 혈당을 측정할 수 있다. .

Claims (17)

1. 하나 이상의 이온전도성 매질에 포도당과 반응하여 화학적 신호를 발생시키는 효소가 포함되어 있는 두 개의 이온전도성 매질, 및

   상기 이온전도성 매질에 각각 대응되는 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 두 개의 추출전극이 형성되어 있고, 상기 이온전도성 매질에 대응되는 하나 이상의 위치에 형성된 감지부분과 상기 감지부분으로부터 연장되어 전기량 측정부와 연결되도록 형성된 연결부분을 포함하는 작업전극, 상대전극 및 기준전극이 형성되어 있는 전극 필름을 포함하는 포도당 추출용 패치로서,

   상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극은 상기 연결 부분에 절연막이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하고,

   상기 추출전극 중 제1 추출전극은 상기 이온전도성 매질 중 하나에 대응하여 위치하고, 제2 추출전극은 다른 하나의 상기 이온전도성 매질에 대응하여 위치하고 상기 작업전극의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 상기 상대전극은 상기 제2 추출전극의 둘레의 대부분을 에워싸도록 제공되고, 상기 기준전극은 상기 상대전극이 연장하지 않는 부분에서 상기 제2 추출전극 둘레에 제공되는 것인, 포도당 추출용 패치.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 상기 추출전극, 작업전극, 상대전극 및 기준전극의 상기 이온전도성 매질과 접촉하지 않는 연결부분의 전부 또는 일부분에 코팅되어 있는 것인, 포도당 추출용 패치.
3. 제1항에 있어서, 상기 이온전도성 매질은 상기 전극과 접촉하는 면의 반대 면이 두 개의 매질 수용부가 형성되어 있는 캐리어 필름의 상기 두 개의 매질 수용부에 각각 수용되어 있는 것을 특징으로 하는, 포도당 추출용 패치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연막은 폴리에틸렌아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 실리콘옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 포도당 추출용 패치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 필름은 상기 이온전도성 매질에 대응되는 부분 이외의 부분의 전부 또는 일부분이 양면 접착 테이프에 의하여 코팅되어 있고,

   상기 접착 테이프가 코팅되어 있는 전극 필름과 상기 두 개의 이온전도성 매질 사이에 이형 필름이 매개되어 있어, 사용시에 상기 이형필름을 제거함으로써 상기 전극 필름의 전극부와 이온전도성 매질이 서로 접촉될 수 있도록 되어 있는 것인, 포도당 추출용 패치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온전도성 매질은 이온전도성 친수성 고분자 겔이고, 상기 효소는 포도당 산화효소인, 포도당 추출용 패치.
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