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KR20210088979A - Sensing device - Google Patents

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Publication number
KR20210088979A
KR20210088979A KR1020200002124A KR20200002124A KR20210088979A KR 20210088979 A KR20210088979 A KR 20210088979A KR 1020200002124 A KR1020200002124 A KR 1020200002124A KR 20200002124 A KR20200002124 A KR 20200002124A KR 20210088979 A KR20210088979 A KR 20210088979A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
electrode
region
disposed
sensing device
Prior art date
Application number
KR1020200002124A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
오준재
금도희
홍범선
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020200002124A priority Critical patent/KR20210088979A/en
Publication of KR20210088979A publication Critical patent/KR20210088979A/en

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Abstract

Disclosed is a sensing device for inside of a body in accordance with an embodiment. The sensing device for the inside of the body comprises: an electrode comprising a reference electrode, a movement electrode, and an auxiliary electrode; and a substrate wherein a surface is circular column-shaped with a mesh structure on which the electrode is disposed on an inner surface, wherein the inner surface comprises a first region, a second region, and a third region, and the reference electrode is disposed in the first region, the movement electrode is disposed in the second region, and the auxiliary electrode is disposed in the third region. Therefore, the present invention is capable of improving a measurement accuracy of a component inside the body.

Description

체내용 센싱 장치{SENSING DEVICE}In-body sensing device {SENSING DEVICE}

실시예는 채내 성분 측정의 정확도를 높일 수 있는 체내용 센싱 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a sensing device for the body capable of increasing the accuracy of measuring components in the body.

의료 기술의 발달에 따라 체내 성분 및 생리학적 정보를 실시간으로 모니터링하기 위한 의료용 생체정보 측정 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이 중에서도, 체내 성분을 실시간으로 정확하게 측정하기 위한 체내용 센싱 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.With the development of medical technology, medical bioinformation measurement research for monitoring body components and physiological information in real time is being actively conducted. Among them, interest in an in-body sensing device for accurately measuring body components in real time is increasing.

체내용 센싱 장치의 한 예로, 세포간질액(interstitial fluid) 내 체내 성분과 반응하는 생체 반응 물질이 도포된 센서가 피부를 뚫고 인체에 삽입되며, 체내 성분과 생체 반응 물질 간 전기화학적 작용으로 인해 발생하는 전기 신호가 체외에 배치된 신호처리부로 전달되는 구조를 가질 수 있다.As an example of a sensing device for the body, a sensor coated with a bioreactive material that reacts with a body component in the interstitial fluid penetrates the skin and is inserted into the human body, resulting from the electrochemical action between the body component and the bioreactive material It may have a structure in which an electrical signal is transmitted to a signal processing unit disposed outside the body.

이때, 인체에 삽입되는 센서의 크기가 클수록 체내 성분과 접촉하는 면적이 늘어나며, 이에 따라 센싱의 정확도가 높아질 수 있다. 그러나, 센서의 크기가 커질수록 사용자가 느끼는 이물감을 더욱 커질 수 있다.In this case, as the size of the sensor inserted into the human body increases, the contact area with the body component increases, and accordingly, the sensing accuracy may be increased. However, as the size of the sensor increases, the sense of foreign body felt by the user may increase.

뿐만 아니라, 인체에 삽입된 센서에는 검출하고자 하는 체내 성분뿐만 세포간질액에 흘러 다니는 단백질 등의 기타 이물질이 흡착될 수도 있다. 센서에 이물질이 흡착되는 경우, 센싱의 정확도가 낮아질 수 있으며, 센서의 수명도 짧아질 수 있다.In addition, other foreign substances such as proteins flowing in the interstitial fluid as well as body components to be detected may be adsorbed to the sensor inserted into the human body. When foreign substances are adsorbed to the sensor, the sensing accuracy may be lowered, and the lifespan of the sensor may be shortened.

등록특허공보 제10-2031669호Registered Patent Publication No. 10-2031669 등록특허공보 제10-1952468호Registered Patent Publication No. 10-1952468

실시예는, 채내 성분 측정의 정확도를 높일 수 있는 체내용 센싱 장치를 제공할 수 있다.The embodiment may provide an in-body sensing device capable of increasing the accuracy of measuring in-body components.

실시예에 따른 체내용 센싱 장치는 기준 전극, 동작 전극, 보조 전극을 포함하는 전극; 및 표면이 메쉬 구조인 원 기둥 형상이고, 상기 전극이 내부면에 배치되는 기판을 포함하고, 상기 내부면은 제1 영역, 제2 영역, 제3영역을 포함하고, 상기 기준 전극은 상기 제1 영역에 배치되고, 상기 동작 전극은 상기 제2영역에 배치되고, 상기 보조 전극은 상기 제3 영역에 배치될 수 있다.An in-body sensing device according to an embodiment includes an electrode including a reference electrode, a working electrode, and an auxiliary electrode; and a substrate having a circular columnar surface having a mesh structure, the electrode disposed on an inner surface, the inner surface including a first region, a second region, and a third region, and the reference electrode is the first region, the working electrode may be disposed in the second region, and the auxiliary electrode may be disposed in the third region.

상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역은 상기 내부면의 원주 방향을 따라 나란히 배치될 수 있다.The first region, the second region, and the third region may be arranged side by side in a circumferential direction of the inner surface.

상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역은 크기가 동일할 수 있다.The first region, the second region, and the third region may have the same size.

상기 메쉬 구조의 간격은 0.05mm ~ 0.1mm 범위 이내로 설계되고, 상기 기판의 원주 길이는 0.5mm 내지 2mm 범위 이내로 설계될 수 있다.The spacing of the mesh structure may be designed within the range of 0.05 mm to 0.1 mm, and the circumferential length of the substrate may be designed within the range of 0.5 mm to 2 mm.

실시예에 따른 체내용 센싱 장치는 기준 전극, 동작 전극, 보조 전극을 포함하는 전극; 및 띠 형상이고, 상기 전극이 내부면에 배치되어 나선 형상으로 감긴 복수의 기판을 포함하고, 상기 복수의 기판은 제1 기판, 제2 기판, 제3 기판을 포함하고, 상기 기준 전극은 상기 제1 기판에 배치되고, 상기 동작 전극은 상기 제2기판에 배치되고, 상기 보조 전극은 상기 제3 기판에 배치될 수 있다.An in-body sensing device according to an embodiment includes an electrode including a reference electrode, a working electrode, and an auxiliary electrode; and a plurality of substrates having a band shape and having the electrode disposed on the inner surface and wound in a spiral shape, wherein the plurality of substrates include a first substrate, a second substrate, and a third substrate, and the reference electrode is the first substrate. It may be disposed on a first substrate, the working electrode may be disposed on the second substrate, and the auxiliary electrode may be disposed on the third substrate.

상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판은 일부 영역이 중첩될 수 있다.A partial region of the first substrate, the second substrate, and the third substrate may overlap.

상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판은 상기 나선 형상을 이루는 나선 간 간극 또는 나선 형상을 이루는 나선의 방향이 서로 다르게 형성될 수 있다.In the first substrate, the second substrate, and the third substrate, a gap between the spirals forming the spiral shape or a direction of the spiral forming the spiral shape may be different from each other.

상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판은 크기가 동일할 수 있다.The first substrate, the second substrate, and the third substrate may have the same size.

상기 체내용 센싱 장치는 상기 나선 형상의 기판의 일측을 지지하는 지지대를 더 포함할 수 있다.The in-body sensing device may further include a support for supporting one side of the spiral-shaped substrate.

실시예에 따르면, 3개의 전극을 형성한 메쉬 형상의 기판을 원 기둥 형태로 감아 3D 메쉬 형태로 형성하거나 3개의 전극을 형성한 기판을 중심축을 중심으로 감아 나선 형태로 형성하도록 함으로써, 전극의 유휴 면적을 늘려 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.According to the embodiment, by winding the mesh-shaped substrate on which three electrodes are formed in a columnar shape to form a 3D mesh, or by winding the substrate on which three electrodes are formed to form a spiral shape around a central axis, the electrode is idle. By increasing the area, the precision of the measurement can be improved.

실시예에 따르면, 기판의 내부면에 전극이 배치되기 때문에 체내 물질의 흡착을 지연시킬 수 있다.According to the embodiment, since the electrode is disposed on the inner surface of the substrate, the adsorption of the body material may be delayed.

실시예에 따르면, 메쉬 형태나 나선 형태로 감긴 기판 간 간격을 조절하는 것이 가능하기 때문에 감겨진 기판의 내부에 흐르는 체액의 체류 시간 변경이 가능할 수 있다.According to the embodiment, since it is possible to adjust the spacing between the substrates wound in a mesh or spiral form, it may be possible to change the residence time of the body fluid flowing inside the wound substrate.

도 1을 일반적인 연속혈당측정시스템(continuous glucose monitoring system, CGMS)을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 도 1의 연속혈당측정시스템 내 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 체내용 센싱 장치의 블록도이다.
도 4a 내지 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센서부를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4a에 도시된 센서부 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서부를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a general continuous glucose monitoring system (CGMS).
2A to 2B are diagrams for explaining a sensor in the continuous blood glucose measurement system of FIG. 1 .
3 is a block diagram of an in-body sensing device according to an embodiment of the present invention.
4A to 4B are diagrams illustrating a sensor unit according to a first embodiment of the present invention.
5A to 5B are diagrams for explaining a process of forming the sensor unit shown in FIG. 4A.
6A to 6B are diagrams illustrating a sensor unit according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected among the embodiments. It can be combined and substituted for use.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and commonly used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or more than one) of A and (and) B, C”, it is combined with A, B, and C It may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only used to distinguish the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on “above (above) or under (below)” of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as “upper (upper) or lower (lower)”, the meaning of not only an upward direction but also a downward direction based on one component may be included.

실시예에서는, 기준 전극, 동작 전극, 보조 전극을 2D 메쉬 형태로 패터닝하여 원 기둥 형상으로 감아 3D 메쉬 형태로 형성하거나 기준 전극, 동작 전극, 보조 전극을 중심축을 중심으로 감아 나선 형태로 형성하도록 한 구조를 제안한다.In the embodiment, the reference electrode, the working electrode, and the auxiliary electrode are patterned in a 2D mesh shape and wound in a cylindrical shape to form a 3D mesh shape, or the reference electrode, the working electrode, and the auxiliary electrode are wound around a central axis to form a spiral shape. suggest a structure.

도 1을 일반적인 연속혈당측정시스템(continuous glucose monitoring system, CGMS)을 나타내는 도면이고, 도 2a 내지 도 2b는 도 1의 연속혈당측정시스템 내 센서를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating a general continuous glucose monitoring system (CGMS), and FIGS. 2A to 2B are diagrams for explaining a sensor in the continuous glucose monitoring system of FIG. 1 .

도 1 내지 2b를 참조하면, 일반적인 CGMS(10)는 센서(12) 및 트랜스미터(14)를 포함한다. 센서(12)는 피부를 뚫고 체내로 삽입되는 니들 형태일 수 있다. 센서(12)는 전극(20), 전극(20) 상에 배치된 효소층(22) 및 효소층(22) 상에 배치된 반투과막(24)을 포함할 수 있다. CGMS(10)는 혈당을 측정하기 위한 시스템으로, 효소층(22)은 글루코오스 옥시다아제(glucose oxidase)를 포함할 수 있다. 센서(12)가 피부를 뚫고 체내로 삽입되면, 세포간질액 내 글루코오스는 효소층(22)의 글루코오스 옥시다아제와 반응하여 글루콘산으로 바뀌며, 소정의 전하를 방출한다. 소정의 전하는 전극(20)과 반응하여 전류를 형성하며, 전극(20)에 흐르는 전류는 와이어(미도시)를 따라 체외의 트랜스미터(14)로 전달된다. 트랜스미터(14)는 전극(20)으로부터 전달된 전류와 관련된 데이터를 외부 단말(200)로 송신하며, 이에 따라 외부 단말(200)은 체내의 혈당 정보를 출력할 수 있다. 1 to 2b , a typical CGMS 10 includes a sensor 12 and a transmitter 14 . The sensor 12 may be in the form of a needle that penetrates the skin and is inserted into the body. The sensor 12 may include an electrode 20 , an enzyme layer 22 disposed on the electrode 20 , and a semi-permeable membrane 24 disposed on the enzyme layer 22 . The CGMS 10 is a system for measuring blood sugar, and the enzyme layer 22 may include glucose oxidase. When the sensor 12 penetrates the skin and is inserted into the body, glucose in the interstitial fluid reacts with glucose oxidase in the enzyme layer 22 to be converted into gluconic acid, and a predetermined charge is released. A predetermined electric charge reacts with the electrode 20 to form a current, and the current flowing through the electrode 20 is transmitted to the transmitter 14 outside the body along a wire (not shown). The transmitter 14 transmits data related to the current transmitted from the electrode 20 to the external terminal 200 , and accordingly, the external terminal 200 may output blood glucose information in the body.

여기서, 설명의 편의를 위하여 연속혈당측정시스템을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시예가 이로 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예는 체내에 침투되어 세포간질액 내 체내 성분을 센싱하기 위한 다양한 체내용 센서에 적용될 수 있다.Here, for convenience of explanation, a continuous blood glucose measurement system has been described as an example, but the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the embodiment of the present invention is a system for sensing body components in interstitial fluid by penetrating into the body. It can be applied to content sensors.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 체내용 센싱 장치의 블록도이다. 3 is a block diagram of an in-body sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 체내용 센싱 장치(100)는 센서부(110), 연결부(120), 신호처리부(130) 및 송신부(140)를 포함하고, 송신부(140)는 외부의 단말(200)과 통신한다.Referring to FIG. 3 , the in-body sensing device 100 according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit 110 , a connection unit 120 , a signal processing unit 130 , and a transmission unit 140 , and the transmission unit 140 . ) communicates with the external terminal 200 .

센서부(110)는 피부를 뚫고 체내에 삽입되며, 세포간질액(interstitial fluid) 내 체내 성분을 센싱한다. 이를 위하여, 센서부(110)는 소정의 체내 성분 및 이와 반응하는 생체 반응 물질 간 전기화학적 반응을 이용할 수 있다. 즉, 소정의 체내 성분 및 이와 반응하는 생체 반응 물질 간 전기화학적 반응에 의하여 이온 및/또는 전자가 생성될 경우, 이로 인한 전류를 이용하여 소정의 체내 성분의 유무 또는 농도를 검출할 수 있다. 센서부(110)의 구체적인 구조는 후술한다.The sensor unit 110 penetrates the skin and is inserted into the body, and senses body components in interstitial fluid. To this end, the sensor unit 110 may use an electrochemical reaction between a predetermined body component and a bioreactive material reacting therewith. That is, when ions and/or electrons are generated by an electrochemical reaction between a predetermined body component and a bioreactive material reacting therewith, the presence or concentration of the predetermined body component may be detected using the resulting current. A specific structure of the sensor unit 110 will be described later.

여기서, 소정의 체내 성분은 혈당으로 제한되는 것은 아니며, 혈액 또는 세포간질액 등에 존재하는 혈당, 젖산, 콜레스테롤, 도파민, 산호, Na+, Ka+, 요소 등의 다양한 생화학 물질 또는 각종 바이오 마커일 수 있다. 그리고, 생체 반응 물질은 소정의 체내 성분과 반응하는 물질로, 효소 등일 수 있다. 예를 들어, 센서부(110)가 체내의 당수치를 센싱하고자 하는 경우, 생체 반응 물질은 글루코오스 옥시다아제일 수 있다.Here, the predetermined body component is not limited to blood sugar, and may be various biochemical substances or various biomarkers such as blood sugar, lactic acid, cholesterol, dopamine, coral, Na+, Ka+, urea, etc. present in blood or interstitial fluid. In addition, the bioreactive material is a material that reacts with a predetermined body component, and may be an enzyme or the like. For example, when the sensor unit 110 is to sense the sugar level in the body, the bioreactive material may be glucose oxidase.

센서부(110)는 연결부(120)를 통하여 신호처리부(130)에 연결된다. 여기서, 연결부(120)는 센서부(110)의 전극에 연결된 와이어일 수 있고, 체내에 배치된 센서부(110)의 전류는 연결부(120)를 통하여 체외의 신호처리부(130)로 전달될 수 있다. 신호처리부(130)는 센서부(110)로부터 연결부(120)를 통하여 전달 받은 전류량을 이용하여 소정의 체내 성분에 대한 정보를 산출한다. 이를 위하여, 신호처리부(130)는 센서부(110)로부터 전달받은 전류량을 아날로그-디지털 변환한 후, 소정의 체내 성분에 대한 농도를 산출할 수 있다.The sensor unit 110 is connected to the signal processing unit 130 through the connection unit 120 . Here, the connection unit 120 may be a wire connected to the electrode of the sensor unit 110 , and the current of the sensor unit 110 disposed in the body may be transmitted to the signal processing unit 130 outside the body through the connection unit 120 . have. The signal processing unit 130 calculates information about a predetermined body component by using the amount of current received from the sensor unit 110 through the connection unit 120 . To this end, the signal processing unit 130 may convert the amount of current received from the sensor unit 110 to analog-to-digital, and then calculate the concentration of a predetermined body component.

그리고, 신호처리부(130)는 산출한 정보를 송신부(140)를 통하여 외부의 단말(200)에게 전송한다. 이때, 송신부(140)는 외부의 단말(200)과 무선 또는 유선으로 통신하고, 외부의 단말(200)은 송신부(140)로부터 수신한 정보를 디스플레이 등에 출력할 수 있다.Then, the signal processing unit 130 transmits the calculated information to the external terminal 200 through the transmission unit 140 . In this case, the transmitter 140 may communicate with the external terminal 200 wirelessly or by wire, and the external terminal 200 may output information received from the transmitter 140 to a display or the like.

도 4a 내지 도4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센서부를 나타내는 도면이고, 도 5a 내지 도 5b는 도 4a에 도시된 센서부 형성 과정을 설명하기 위한 도면이다.4A to 4B are diagrams illustrating a sensor unit according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5B are views for explaining a process of forming the sensor unit shown in FIG. 4A.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 실시예에 따른 센서부(110)는 기판(300) 및 기판(300) 상에 배치된 기준 전극(reference electrode, 310), 동작 전극(working electrode, 320) 및 보조 전극(counter electrode, 330)를 포함할 수 있다.4A to 4B , the sensor unit 110 according to the embodiment includes a substrate 300 and a reference electrode 310, a working electrode 320 and a reference electrode disposed on the substrate 300. A counter electrode 330 may be included.

실시예에 따른 센서부(110)는 기준 전극, 동작 전극, 보조 전극이 형성된 기판을 2D 메쉬 형태로 패터닝한 후 원 기둥 형상으로 감아 3D 메쉬 형태로 형성할 수 있다.The sensor unit 110 according to the embodiment may form a 3D mesh shape by patterning the substrate on which the reference electrode, the working electrode, and the auxiliary electrode are formed in a 2D mesh shape and then winding the substrate in a cylindrical shape.

여기서, 기판(300)은 플렉시블하며, 제1면(302) 및 제1 면(302)의 반대면인 제2면(304)을 포함할 수 있다. 기판(300)은, 예를 들어 LCP(liquid crystal polymer), PEEK(poly ether ether ketone), PI(polyimde) 등으로 이루어질 수 있다. 이에 따르면, 기판(300)은 생체 적합성이고, 체내의 세포간질액의 흐름에 따라 플렉시블하게 휘어질 수 있어 사용자의 이물감을 최소화할 수 있으며, 열성형이 가능하다. 또한, 기판(300)은 10 내지 150㎛, 바람직하게는 30 내지 130㎛, 더욱 바람직하게는 50내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 이에 따르면, 체내에 삽입 시 사용자의 이물감을 최소화할 수 있으면서도 체액의 흐름에 유연하게 따르는 것이 가능하다.Here, the substrate 300 is flexible and may include a first surface 302 and a second surface 304 opposite to the first surface 302 . The substrate 300 may be made of, for example, liquid crystal polymer (LCP), poly ether ether ketone (PEEK), polyimde (PI), or the like. According to this, the substrate 300 is biocompatible and can be flexibly bent according to the flow of interstitial fluid in the body, thereby minimizing the user's sense of foreign body, and thermoforming is possible. In addition, the substrate 300 may have a thickness of 10 to 150 μm, preferably 30 to 130 μm, and more preferably 50 to 100 μm. Accordingly, it is possible to flexibly follow the flow of body fluid while minimizing the user's sense of foreign body when inserted into the body.

동작 전극(320)은 전기화학적 반응이 일어나는 전극으로, 동작 전극(320) 상에는 소정의 체내 성분과 반응하는 생체 반응 물질이 코팅될 수 있다. 여기서, 소정의 체내 성분은 센서부(110)가 센싱하고자 하는 성분으로, 혈액 또는 세포간질액 등에 존재하는 혈당, 젖산, 콜레스테롤, 도파민, 산호, Na+, Ka+, 요소 등의 다양한 생화학 물질 또는 각종 바이오 마커일 수 있다. 그리고, 생체 반응 물질은 소정의 체내 성분과 반응하는 물질로, 효소 등일 수 있다. 도시되지 않았으나, 생체 반응 물질 상에는 반투과성 막이 더 배치될 수 있다. 이에 따라, 센싱하고자 하는 소정의 체내 성분만이 선택적으로 투과될 수 있으며, 동작 전극(320) 상에 코팅된 생체 반응 물질이 동작 전극(320)으로부터 이탈되는 문제를 방지할 수 있다.The working electrode 320 is an electrode where an electrochemical reaction occurs, and a bioreactive material reacting with a predetermined body component may be coated on the working electrode 320 . Here, the predetermined body component is a component to be sensed by the sensor unit 110, and various biochemical substances or various biochemical substances such as blood sugar, lactic acid, cholesterol, dopamine, coral, Na+, Ka+, urea, etc. present in blood or interstitial fluid. It may be a marker. In addition, the bioreactive material is a material that reacts with a predetermined body component, and may be an enzyme or the like. Although not shown, a semi-permeable membrane may be further disposed on the bioreactive material. Accordingly, only a predetermined body component to be sensed can be selectively transmitted, and the problem that the bioreactive material coated on the working electrode 320 is separated from the working electrode 320 can be prevented.

기준 전극(310)은 동작 전극(320)과의 전위차를 형성하는 전극이며, 보조 전극(330)은 동작 전극(320)의 전류 신호 측정을 위한 전극이다. 즉, 보조 전극(330)에는 전압이 일정하게 유지되고, 동작 전극(320)에서는 생체 반응 물질과 소정의 체내 성분 간 반응으로 인하여 전류가 흐를 수 있다. 기준 전극(310)은 보조 전극(330)에 일정한 전압이 걸리게 하는 역할을 수행할 수 있다. 동작 전극(320)은 작업 전극과 혼용될 수 있으며, 보조 전극(330)은 상대 전극과 혼용될 수 있다.The reference electrode 310 is an electrode that forms a potential difference with the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 is an electrode for measuring a current signal of the working electrode 320 . That is, a voltage may be constantly maintained in the auxiliary electrode 330 , and a current may flow in the operation electrode 320 due to a reaction between a bioreactive material and a predetermined body component. The reference electrode 310 may serve to apply a constant voltage to the auxiliary electrode 330 . The working electrode 320 may be mixed with a working electrode, and the auxiliary electrode 330 may be mixed with a counter electrode.

한편, 기준 전극(310), 동작 전극(320) 및 보조 전극(330) 각각은 금(Au) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나의 나노파티클을 포함할 수 있으며, 기준 전극(310)은 염화은(AgCl)을 더 포함할 수도 있고, 이는 증착, 스퍼터링, 도금, 증발, 코팅 등에 의하여 기판(300) 상에 배치될 수 있다. 증착, 스퍼터링, 도금, 증발, 코팅 등의 처리 조건에 따라 전극(310, 320, 330)을 이루는 나노파티클의 입자 크기가 달라질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기준 전극(310), 동작 전극(320) 및 보조 전극(330) 각각은 금(Au) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 기준 전극(310), 동작 전극(320) 및 보조 전극(330) 각각은 주름진(wrinkled) 금속 또는 다공성(porous) 금속으로 이루어질 수 있다. 이에 따르면, 센싱의 정밀도를 높일 수 있다.Meanwhile, each of the reference electrode 310, the working electrode 320, and the auxiliary electrode 330 may include at least one of gold (Au) and platinum (Pt) nanoparticles, and the reference electrode 310 may include silver chloride ( AgCl) may be further included, which may be disposed on the substrate 300 by deposition, sputtering, plating, evaporation, coating, or the like. The particle size of nanoparticles forming the electrodes 310 , 320 , and 330 may vary according to processing conditions such as deposition, sputtering, plating, evaporation, and coating. According to an embodiment of the present invention, each of the reference electrode 310 , the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 may include at least one of gold (Au) and platinum (Pt). In this case, each of the reference electrode 310 , the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 may be formed of a wrinkled metal or a porous metal. According to this, the precision of sensing can be improved.

도 4b를 참조하면, 원 기둥 형태로 형성된 센서부의 A-A' 단면을 보여주고 있는데, 기준 전극(310), 동작 전극(320), 보조 전극(330)은 기판(300)의 내부면인 제1면(302) 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4B , an AA′ cross-section of the sensor unit formed in a cylindrical shape is shown. The reference electrode 310 , the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 are the first surface that is the inner surface of the substrate 300 . may be disposed on 302 .

이때, 기준 전극(310)은 3개의 전극(310a, 310b, 310c)이 일정한 간격으로 배치되고, 동작 전극(320)은 3개의 전극(320a, 320b, 320c)이 일정한 간격으로 배치되고, 보조 전극(330)은 3개의 전극(330a, 330b, 330c)이 일정한 간격으로 배치된다.At this time, as for the reference electrode 310, three electrodes 310a, 310b, and 310c are arranged at regular intervals, and in the working electrode 320, three electrodes 320a, 320b, 320c are arranged at regular intervals, and an auxiliary electrode. At 330, three electrodes 330a, 330b, and 330c are arranged at regular intervals.

이와 같이 기준 전극(310), 동작 전극(320), 보조 전극(330)이 기판(300)의 제1면(302) 상에 배치되는 경우 체내 이물질의 흡착을 지연시킬 수 있다. 여기서, 이물질은 혈액 또는 세포간질액에 존재하는 단백질, 혈소판, 세포, 섬유아세포, 면역물질, 혈구 등 검출하고자 하는 체내 성분 이외의 물질을 의미하며, 이물질이 전극(310, 320, 330)의 표면에 흡착될 경우, 센싱 기능이 저하되며, 센서의 수명이 단축될 수 있다.As described above, when the reference electrode 310 , the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 are disposed on the first surface 302 of the substrate 300 , adsorption of foreign substances in the body may be delayed. Here, the foreign material means a material other than a body component to be detected, such as proteins, platelets, cells, fibroblasts, immune materials, blood cells, etc. present in blood or interstitial fluid, and the foreign material is on the surface of the electrodes 310 , 320 , 330 . If it is adsorbed to , the sensing function is deteriorated, and the lifespan of the sensor may be shortened.

여기서는 기준 전극(310), 동작 전극(320), 보조 전극(330)은 기판(300)의 제1면(302) 상에 배치되는 경우를 일 예로 설명하고 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 배치가 가능하다. 예컨대, 기판(300)의 제1면(302) 상에 기준 전극(310), 동작 전극(320) 및 보조 전극(330) 중 일부가 배치되고, 제2면(304) 상에 기준 전극(310), 동작 전극(320) 및 보조 전극(330)의 다른 일부가 배치될 수 있다.Here, the reference electrode 310 , the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 are described as being disposed on the first surface 302 of the substrate 300 as an example, but the present invention is not limited thereto, and various arrangements are possible. Do. For example, some of the reference electrode 310 , the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 are disposed on the first surface 302 of the substrate 300 , and the reference electrode 310 is disposed on the second surface 304 . ), the operation electrode 320 , and other portions of the auxiliary electrode 330 may be disposed.

도 5a를 참조하면, 기판(300)의 제1면(302) 상에 기준 전극(310), 동작 전극(320), 보조 전극(330)을 형성하되, 복수의 전극이 일정한 간격으로 배치되도록 패터닝할 수 있다.Referring to FIG. 5A , the reference electrode 310 , the working electrode 320 , and the auxiliary electrode 330 are formed on the first surface 302 of the substrate 300 , and a plurality of electrodes are patterned to be disposed at regular intervals. can do.

이때, 기판(300)의 제1면(302)을 복수의 영역(302a, 302b, 302c)으로 분할하고, 분할된 복수의 영역(302a, 302b, 302c)에 각각 기준 전극(310), 동작 전극(320), 보조 전극(330)을 형성할 수 있다.At this time, the first surface 302 of the substrate 300 is divided into a plurality of regions 302a, 302b, and 302c, and a reference electrode 310 and a working electrode are respectively formed in the divided regions 302a, 302b, and 302c. 320 , an auxiliary electrode 330 may be formed.

또한 기준 전극(310), 동작 전극(320), 보조 전극(330)은 복수의 영역(302a, 302b, 302c)에서 각각 3개의 전극이 일정한 간격으로 배치되어 형성되는 경우를 일 예로 설명하고 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 형태 및 개수로 형성될 수 있다.In addition, the reference electrode 310, the working electrode 320, and the auxiliary electrode 330 are described as an example in which three electrodes are respectively disposed at regular intervals in the plurality of regions 302a, 302b, and 302c. It is not necessarily limited thereto and may be formed in various shapes and numbers.

기판(300)을 메쉬 형태로 자른 후 진공 성형(thermo forming)을 통해 가열하여 원 기둥 형태로 감아 냉각시킴으로써 원 기둥 형태의 센서부를 형성할 수 있다.After the substrate 300 is cut into a mesh shape, it is heated through thermoforming and wound and cooled in a cylindrical shape to form a cylindrical sensor unit.

도 5b를 참조하면, 기판을 원 기둥 형태로 감았을 경우 기판의 원주 길이는 0.5mm 내지 2mm 범위 이내로 설계되고, 메쉬 구조의 간격은 0.05mm ~ 0.1mm 범위 이내로 설계될 수 있다. 기판을 원 기둥 형태로 형성하여 전극의 유휴 면적을 높여 측정 정밀도를 높일 수 있고 메쉬 구조의 간격을 조절하여 체액의 체류 시간을 변경할 수 있다.Referring to FIG. 5B , when the substrate is wound in a cylindrical shape, the circumferential length of the substrate may be designed within the range of 0.5 mm to 2 mm, and the spacing of the mesh structure may be designed within the range of 0.05 mm to 0.1 mm. By forming the substrate in a columnar shape, the idle area of the electrode can be increased to increase the measurement precision, and the residence time of the body fluid can be changed by adjusting the spacing of the mesh structure.

여기서 설계 파라미터는 일 예일 뿐 반드시 이에 한정되지 않고 변경될 수 있다.Here, the design parameters are merely an example and are not necessarily limited thereto and may be changed.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서부를 나타내는 도면이다.6A to 6B are diagrams illustrating a sensor unit according to a second embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 제2 실시예에 따른 센서부는 기준 전극(310'), 동작 전극(320'), 보조 전극(330')이 각각 형성된 3개의 기판을 각각 중심축을 중심으로 감아 나선 형태로 형성할 수 있다.6A to 6B , the sensor unit according to the second embodiment winds three substrates each having a reference electrode 310 ′, an operation electrode 320 ′, and an auxiliary electrode 330 ′ around a central axis. It can be formed in a spiral shape.

예컨대, 3개의 기판은 기준 전극(310')이 형성된 제1 기판(300a), 동작 전극(320')이 형성된 제2 기판(300b), 보조 전극(330')이 형성된 제3 기판(300c)을 포함할 수 있다.For example, the three substrates include a first substrate 300a on which a reference electrode 310' is formed, a second substrate 300b on which a working electrode 320' is formed, and a third substrate 300c on which an auxiliary electrode 330' is formed. may include.

제1 기판(300a), 제2 기판(300b), 제3 기판(300c)은 일부 영역이 중첩될 수 있다.The first substrate 300a , the second substrate 300b , and the third substrate 300c may partially overlap each other.

여기서, 나선 형상은 소정 방향(예, Z 방향)을 향하여 소정의 곡률로 반복하여 회전하며 연장되는 3차원 형상을 의미할 수 있으며, 소정의 선 또는 필름이 가상의 원 기둥의 외주면을 감싸며 이어지는 형상을 의미할 수 있다. 이러한 나선 형상은 스파이럴(spiral) 형상, 헬리컬(helical) 형상 등과 혼용될 수 있다.Here, the spiral shape may refer to a three-dimensional shape extending while repeatedly rotating with a predetermined curvature in a predetermined direction (eg, Z direction), and a shape in which a predetermined line or film surrounds the outer circumferential surface of an imaginary circular column and continues can mean Such a spiral shape may be mixed with a spiral shape, a helical shape, or the like.

이때, 기준 전극, 동작 전극, 보조 전극이 각각 형성한 기판은 하나의 중심축을 중심으로 감기되, 나선 형상을 이루는 나선의 방향이나 나선 형상을 이루는 나선 간 간극이 다를 수 있다.In this case, the substrate formed by the reference electrode, the working electrode, and the auxiliary electrode, respectively, is wound around one central axis, and the direction of the spiral forming the spiral or the gap between the spirals forming the spiral shape may be different.

또한, 나선 형상의 기판의 일측을 지지하는 지지대(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a support (not shown) for supporting one side of the spiral-shaped substrate.

여기서는 나선 형상을 이루는 나선 방향, 나선 간 간극이 다른 경우를 일 예로 설명하고 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 설계 파라미터가 달라질 수 있다.Here, a case in which the spiral direction forming the spiral shape and the gap between the spirals is different is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and various design parameters may vary.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.

100: 센싱 장치
110: 센서부
120: 연결부
130: 신호처리부
140: 송신부
200: 외부 단말
300: 기판
310: 기준 전극
320: 동작 전극
330: 보조 전극
100: sensing device
110: sensor unit
120: connection part
130: signal processing unit
140: transmitter
200: external terminal
300: substrate
310: reference electrode
320: working electrode
330: auxiliary electrode

Claims (10)

기준 전극, 동작 전극, 보조 전극을 포함하는 전극; 및
표면이 메쉬 구조인 원 기둥 형상이고, 상기 전극이 내부면에 배치되는 기판을 포함하고,
상기 내부면은 제1 영역, 제2 영역, 제3영역을 포함하고,
상기 기준 전극은 상기 제1 영역에 배치되고, 상기 동작 전극은 상기 제2영역에 배치되고, 상기 보조 전극은 상기 제3 영역에 배치되는, 체내용 센싱 장치.
an electrode comprising a reference electrode, a working electrode and an auxiliary electrode; and
A surface having a circular columnar shape with a mesh structure, comprising a substrate on which the electrode is disposed on the inner surface,
The inner surface includes a first region, a second region, and a third region,
The reference electrode is disposed in the first region, the working electrode is disposed in the second region, and the auxiliary electrode is disposed in the third region.
제1항에 있어서,
상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역은 상기 내부면의 원주 방향을 따라 나란히 배치되는, 체내용 센싱 장치.
According to claim 1,
and the first region, the second region, and the third region are arranged side by side in a circumferential direction of the inner surface.
제1항에 있어서,
상기 제1 영역, 상기 제2 영역, 상기 제3 영역은 크기가 동일한, 체내용 센싱 장치.
According to claim 1,
and the first region, the second region, and the third region have the same size.
제1항에 있어서,
상기 메쉬 구조의 간격은 0.05mm ~ 0.1mm 범위 이내로 설계되는, 체내용 센싱 장치.
According to claim 1,
The spacing of the mesh structure is designed to be within the range of 0.05mm to 0.1mm, a sensing device for the body.
제1항에 있어서,
상기 기판의 원주 길이는 0.5mm 내지 2mm 범위 이내로 설계되는, 체내용 센싱 장치.
According to claim 1,
The circumferential length of the substrate is designed to be within the range of 0.5mm to 2mm, a sensing device for the body.
기준 전극, 동작 전극, 보조 전극을 포함하는 전극; 및
띠 형상이고, 상기 전극이 내부면에 배치되어 나선 형상으로 감긴 복수의 기판을 포함하고,
상기 복수의 기판은 제1 기판, 제2 기판, 제3 기판을 포함하고,
상기 기준 전극은 상기 제1 기판에 배치되고, 상기 동작 전극은 상기 제2기판에 배치되고, 상기 보조 전극은 상기 제3 기판에 배치되는, 체내용 센싱 장치.
an electrode comprising a reference electrode, a working electrode and an auxiliary electrode; and
It has a strip shape, and the electrode is disposed on the inner surface and includes a plurality of substrates wound in a spiral shape,
The plurality of substrates include a first substrate, a second substrate, and a third substrate,
The reference electrode is disposed on the first substrate, the working electrode is disposed on the second substrate, and the auxiliary electrode is disposed on the third substrate.
제6항에 있어서,
상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판은 일부 영역이 중첩되는, 체내용 센싱 장치.
7. The method of claim 6,
wherein the first substrate, the second substrate, and the third substrate partially overlap each other.
제7항에 있어서,
상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판은 상기 나선 형상을 이루는 나선 간 간극 또는 나선 형상을 이루는 나선의 방향이 서로 다른, 체내용 센싱 장치.
8. The method of claim 7,
The first substrate, the second substrate, and the third substrate have a gap between the spirals forming the spiral shape or a direction of the spiral shape forming the spiral.
제6항에 있어서,
상기 제1 기판, 상기 제2 기판, 상기 제3 기판은 크기가 동일한, 체내용 센싱 장치.
7. The method of claim 6,
and the first substrate, the second substrate, and the third substrate have the same size.
제6항에 있어서,
상기 나선 형상의 기판의 일측을 지지하는 지지대를 더 포함하는, 체내용 센싱 장치.
7. The method of claim 6,
The body sensing device further comprising a support for supporting one side of the spiral-shaped substrate.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101952468B1 (en) 2011-04-18 2019-02-26 노비오센스 비.브이. Electrochemical biosensor based on hollow coils
KR102031669B1 (en) 2017-11-22 2019-10-14 광운대학교 산학협력단 Biosensor capable of measuring biological signals and delivering drugs simultaneously and manufacturing method

Patent Citations (2)

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