WO2018212384A1 - 바이오 측정 장치 및 이를 포함하는 바이오 장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a bio-measuring device capable of measuring health information from a blood sample and a bio-device including the same, and is mainly applied to a small field diagnostic equipment.
  • On-site diagnostic equipment is used in the immediate vicinity of or near the patient, which enables faster measurement than existing research or automated equipment, and thus the time leading to the diagnosis and subsequent prescription of the patient, or TAT ( It has the advantage of reducing turn around time.
  • these on-site diagnostic equipment those who specialize in the function more and reduce their size and unit cost are called small on-site diagnostic equipment, and a representative one is a personal blood glucose meter.
  • Small field diagnostic equipment has the advantage of being easy to use and carry and requiring much lower measurement costs than other instruments. This advantage is suitable for the development of the milk health care and the increasingly miniaturized medical system.
  • Anemia diagnosis Anemia can be classified into E. coli, semiperipheral anemia, and glomerular hypopigmentation anemia according to erythrocyte morphology.
  • MCV mean corpuscular hemoglobin concentration
  • MCHC mean corpuscular hemoglobin concentration
  • the conventional on-site diagnostic equipment for small anemia can not only determine the type of anemia but only to determine whether the anemia is simple, and as a result, the patient and the doctor make an additional blood test.
  • the biggest advantage of the on-site diagnostic equipment is that it reduces the diagnosis and treatment time, TAT, for the disease, but the existing small on-site diagnostic equipment for diagnosing anemia can only determine the presence of anemia by measuring only the concentration of hemoglobin or hematocrit. There is no measurement of these two values at the same time. There is also no small on-site diagnostic equipment that simultaneously measures anemia and blood glucose measurements in pregnant and type 2 diabetics.
  • the present invention relates to a bio-device capable of complexly measuring hematocrit and hemoglobin concentration values and further measuring blood glucose levels in order to compensate for the shortcomings of the conventional small on-site diagnostic equipment for measuring anemia.
  • An object of the present invention to help determine the type of anemia by simultaneously measuring the hematocrit, hemoglobin concentration in women of reproductive age and adolescent patients of childbearing age, the degree of anemia and blood glucose levels in pregnant women and type 2 diabetes patients It is to provide a bio-measuring device that provides the information for the rapid diagnosis and treatment of the disease by allowing the simultaneous measurement of the.
  • Another object of the present invention is to provide a bio device including the bio measurement device.
  • a bio-measuring device includes a first plate having a first light transmission window through which light may be transmitted; An electrode structure disposed on the first plate and spaced apart from the first transmission window; A portion of the electrode structure disposed on the electrode structure and the first plate and extending from a fifth corner corresponding to the first corner of the first plate into which the blood sample is injected to face a sixth corner thereof; A chamber plate including a first opening exposing the first transmission window; A second plate disposed on the chamber plate and having a second transmission window facing the first transmission window; A light emitting part disposed on the second transmission window and irradiating light toward the second transmission window; And a light receiving unit disposed below the first transmission window and configured to receive light passing through the blood sample from the light emitted from the light emitting unit.
  • the electrode structure may include a first electrode structure including a first operating electrode to which a first operating voltage is applied and a first auxiliary electrode disposed in parallel to the first operating electrode.
  • the electrode structure covers a second working electrode, a second auxiliary electrode disposed adjacent to the second working electrode, and at least one of the second working electrode and the second auxiliary electrode and is an electron transfer medium. And it may comprise a second electrode structure having a reagent layer comprising a glycosylation enzyme.
  • the electrode structure is disposed between the first edge of the first plate and the first transmission window, the first working electrode and the first working electrode and the first working electrode and the first working electrode are applied.
  • a first electrode structure having a first auxiliary electrode disposed parallel to the first working electrode between the transmission windows; And a second working electrode disposed parallel to the first working electrode with the first transmission window interposed therebetween, a second auxiliary electrode disposed adjacent to the second working electrode, and the second working electrode and the second auxiliary electrode.
  • a second electrode structure may be provided that coats one or more of the electrodes and includes a reagent layer comprising an electron transfer mediator and a glycosylation enzyme.
  • the bio-measuring device is disposed between the electrode structure and the chamber plate, has a second opening corresponding to the first opening, and is arranged to cover at least a portion of the electrode structure.
  • the apparatus may further include a sealing film that prevents the blood sample from leaking between the plate and the electrode structures.
  • the sealing film may be formed of an insulating polymer material and may have a thickness thinner than that of the chamber plate.
  • the first working electrode is a first electrode portion and the first electrode extending in a direction perpendicular to the direction in which the blood sample is injected between the first edge of the first plate and the first transmission window. And a second electrode portion bent and extended from the first end of the electrode portion, wherein the second working electrode includes a fifth electrode portion disposed in parallel with the first electrode portion with the first transmission window therebetween; And a sixth electrode portion bent from the first end of the fifth electrode portion and spaced apart from the second electrode portion, wherein the first plate extends between the second electrode portion and the sixth electrode portion,
  • the display device may further include a first blocking partition wall protruding from an upper surface of the first plate.
  • the first auxiliary electrode is bent from a third electrode portion disposed in parallel with the first electrode portion and a second end portion of the third electrode portion between the first edge of the first plate and the first transmission window.
  • the second auxiliary electrode may be extended from the seventh electrode portion and the second end portion of the seventh electrode portion which are adjacent to and parallel to the fifth electrode portion.
  • a height of the first blocking partition wall may be equal to or less than a thickness of the second electrode part and the sixth electrode part, and a height of the second blocking partition wall may be equal to a thickness of the fourth electrode part and the eighth electrode part. It may be the same or less than this.
  • the light emitting unit may include a green light source for generating light of a green wavelength and an infrared light source for generating light of an infrared wavelength.
  • an anti-reflection film may be formed on at least one of the upper and lower surfaces of the first plate and at least one of the upper and lower surfaces of the second plate.
  • a bio-device may include: a bio-measuring device for generating first to third electrical signals each including information on hematocrit, hemoglobin concentration, and blood glucose concentration of a blood sample; A processor unit receiving the first to third electrical signals to generate information about the hematocrit, information about the hemoglobin concentration, and raw information about the blood glucose concentration; An anemia type analysis unit receiving information on the hematocrit and information on the hemoglobin concentration from the processor unit, and generating information on the type of anemia based on these; And receiving the information on the hematocrit from the processor unit and the raw information on the blood sugar level, and correcting the raw information on the blood sugar level by using the information on the hematocrit, thereby generating correction information on the blood sugar level.
  • a control unit including a blood glucose concentration measurement value correcting unit; And a display unit displaying one or more of information on the hematocrit generated by the controller, information on the hemoglobin concentration, correction information on the blood glucose concentration, and information on the type of anemia for the blood sample. have.
  • the anemia type analyzer may generate information on the type of anemia based on the MCHC value calculated using Equation 1 from the information on the hematocrit and the information on the hemoglobin concentration.
  • Equation 1 Hb represents hemoglobin concentration in a blood sample, and Hct represents hematocrit.
  • the bio-measuring device may include a first plate having a first light transmission window through which light can be transmitted; A first operating electrode disposed between the first edge of the first plate and the first transmission window on the first plate and to which a first operating voltage is applied; and the first operation electrode between the first operating electrode and the first transmission window.
  • a first electrode structure comprising a first auxiliary electrode disposed parallel to the first working electrode; A second working electrode disposed parallel to the first working electrode with the first transmission window interposed therebetween, a second auxiliary electrode disposed adjacent to the second working electrode, and the second working electrode disposed on the first plate; A second electrode structure covering at least one of the second auxiliary electrodes and including a reagent layer comprising an electron transfer medium and a glycosylation enzyme; The first and second working electrodes disposed on the first and second electrode structures and extending from a first corner corresponding to the first corner of the first plate to a second corner facing the first and second working electrodes; And a chamber plate including a second auxiliary electrode and a first opening exposing the first transmission window.
  • a second plate disposed on the chamber plate and having a second transmission window facing the first transmission window;
  • a light emitting part disposed on the second transmission window and irradiating light toward the second transmission window;
  • a light receiving unit disposed below the first transmission window and configured to receive light passing through the blood sample from the light emitted from the light emitting unit.
  • the first electrical signal may include a current value between the first working electrode and the first auxiliary electrode generated by the blood sample
  • the second electrical signal is generated by the light receiving unit.
  • the amount of light passing through the measured blood sample may be included
  • the third electrical signal may include a current value between the second working electrode and the second auxiliary electrode generated by the blood sample.
  • the control unit may control an operation of the light emitter such that the light emitter emits light to the blood sample when the third electrical signal is received from the bio measuring device.
  • a bio device includes: a bio measurement device configured to generate a first electrical signal including information on hematocrit of a blood sample and a second electrical signal including information on hemoglobin concentration; A processor unit configured to receive the first and second electrical signals and generate original information about the hematocrit and information about the hemoglobin concentration; And a control unit including an anemia type analysis unit which receives information about the hematocrit and information about the hemoglobin concentration from the processor unit, and generates information on the type of anemia based on them. And a display unit displaying one or more of information on the hematocrit generated by the control unit, information on the hemoglobin concentration, and information on the type of anemia for the blood sample.
  • a bio-device may include: a bio-measuring device generating a first electrical signal including information on hematocrit of a blood sample and second electrical signals including information on blood glucose concentration; A processor unit receiving the first and second electrical signals to generate information about the hematocrit and raw information about the blood glucose concentration; And receiving the information on the hematocrit from the processor unit and the raw information on the blood sugar level, and correcting the raw information on the blood sugar level by using the information on the hematocrit, thereby generating correction information on the blood sugar level.
  • a control unit including a blood glucose concentration measurement value correcting unit; And a display unit displaying one or more of information on the hematocrit generated by the controller and correction information on the blood glucose level with respect to the blood sample.
  • control unit since the control unit includes a blood glucose concentration measurement value correction unit for correcting the blood glucose concentration information measured by the blood glucose concentration measurement unit using the hematocrit information measured by the hematocrit measurement unit, accurate blood sugar concentrations are determined from a blood sample. It can be measured.
  • control unit includes an anemia type analysis unit for analyzing the type of anemia using the hematocrit information measured by the hematocrit measurement unit and the information on the hemoglobin concentration measured by the hemoglobin concentration measurement unit, more specific and accurate health information to the user Can be provided.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view for explaining a bio measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view for describing an embodiment of the biometric measurement device shown in FIG. 1.
  • 3 and 4 are a plan view and a cross-sectional view for explaining another embodiment of the first plate shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a bio device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating a biometric device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view for describing an embodiment of the biometric device shown in FIG. 1.
  • the biometric measuring apparatus 100 may include a first plate 110, a first electrode structure 120, a second electrode structure 130, and a chamber plate 140. ) And the second plate 150.
  • the first plate 110 may be in the form of a plate having a flat upper surface and a lower surface, and may be formed of a polymer material such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), or the like.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • the shape of the first plate 110 is not particularly limited, but for convenience of description, the first plate 110 having a rectangular shape will be described below as an example. That is, the first plate 110 connects a first corner, a second corner facing the first corner, and end portions of the first and second corners in which an injection hole 153a into which a blood sample is injected is formed. It may have a rectangular plate shape having a third corner and a fourth corner.
  • the first plate 110 may include a first transmission window 111 through which light may be transmitted, and the first transmission window 111 may be spaced apart from the first corner by a predetermined interval in the direction of the second corner. It can be formed at a predetermined position.
  • the light or external light irradiated by the light emitting unit 170 is reflected from the lower surface of the first plate 110 except for the first transmission window 111 to minimize interference with incident light
  • an anti-reflection film (not shown) may be formed on the lower surface of the first plate 110.
  • the material or structure of the antireflection film is not particularly limited, and known antireflection materials and structures can be applied without limitation. Meanwhile, the anti-reflection film may be formed on the upper surface of the first plate 110 in order to minimize interference of light due to reflection in the bio measurement apparatus 100.
  • the first electrode structure 120 and the second electrode structure 130 may be disposed on an upper surface of the first plate 110.
  • the material of the first and second electrode structures 120 and 130 is not particularly limited as long as it is an electrically conductive material, and its method of formation is not particularly limited.
  • the first and second electrode structures 120 and 130 may be formed by adhering a conductive thin film to an upper surface of the first plate 110, and may be formed by depositing or printing a conductive material. It may be formed.
  • the first electrode structure 120 may include a first working electrode 121 and a first auxiliary electrode 122, and may measure hematocrit, which is a volume fraction occupied by red blood cells in a blood sample supplied through an electrical method. have.
  • the first working electrode 121 extends in a direction perpendicular to the direction in which the blood sample is injected between the first edge of the first plate 110 and the first transmission window 111.
  • the second electrode portion bent from the end of the first electrode portion 121a and the end of the first electrode portion 121a and extended to the second corner along the third edge of the first plate 110 ( 121b).
  • the first auxiliary electrode 122 is bent and extended from an end portion of the third electrode portion 122a and the third electrode portion 122a which are disposed in parallel with the first electrode portion 121a while being spaced apart from the first electrode portion 121a. And a fourth electrode portion 122b extending along the fourth edge of the first plate 110 to the second edge.
  • a first operating voltage may be applied to the first working electrode 121, and the first auxiliary electrode 122 may be grounded.
  • the first working electrode A current flows between the 121 and the first auxiliary electrode 122, and the hematocrit of the blood sample can be measured by measuring the current.
  • the current value or the voltage value between the first working electrode 121 and the first auxiliary electrode 122 caused by the blood sample is measured with respect to the first working voltage, the hematocrit of the blood sample is measured. Can be measured.
  • the second electrode structure 130 may include a second working electrode 131 and a second auxiliary electrode 132, and may measure the blood glucose level of the blood sample through an electrochemical method.
  • the second working electrode 131 is the first electrode portion 121a of the first working electrode 121 with the first transmission window 111 of the first plate 110 interposed therebetween. Is bent and extended from an end portion of the fifth electrode portion 131a and the fifth electrode portion 131a disposed in parallel with the second electrode portion 131a and spaced apart from the second electrode portion 121b of the first working electrode 121 by a predetermined distance.
  • the sixth electrode part 131b may be included.
  • the second auxiliary electrode 132 is disposed in parallel with the fifth electrode portion 131a of the second working electrode 131 in parallel with the seventh electrode portion 132a and the seventh electrode portion 132a. It may include an eighth electrode portion 132b which is bent and extended from the end of the first auxiliary electrode 122 and is spaced apart from the fourth electrode portion 122b by a predetermined interval.
  • At least one of the fifth electrode portion 131a of the second working electrode 131 and the seventh electrode portion 132a of the second auxiliary electrode 132 includes a reagent including an electron transfer medium and a glycosylating enzyme. Layers (not shown) may be formed.
  • the glycosylation enzyme may reduce the electron transfer medium while oxidizing glucose in the blood sample with gluconic acid.
  • the electron transfer medium and the glycosylation enzyme known materials may be used without limitation.
  • the electron transfer medium includes hexaammineruthenium (III) chloride, potassium ferricyanide, potassium ferrocyanide, dimethylferrocene (DMF), and the like.
  • Dehydrogenase nicotinamide adenine dinucleotide-glucose dehydrogenase (NAD-GDH)), pyrroloquinoline quinone-glucose dehydrogenase (PQQ-GDH), Glucose oxidase; GOx
  • NAD-GDH nicotinamide adenine dinucleotide-glucose dehydrogenase
  • PQQ-GDH pyrroloquinoline quinone-glucose dehydrogenase
  • GOx Glucose oxidase
  • the reagent layer as described above, when the blood sample contacts the second working electrode 131, the oxidation potential generated by the electron transfer medium is generated in the second working electrode 131.
  • the blood sample is in contact with the second working electrode 131 and the second auxiliary electrode 132 at the same time, between the second working electrode 131 and the second auxiliary electrode 132 The electric current generated by the electric potential generated in the oxidation of the blood sample flows. Therefore, by measuring the current value flowing between the second working electrode 131 and the second auxiliary electrode 132 by the redox reaction as described above, it is possible to measure the blood sugar concentration contained in the blood sample.
  • the chamber plate 140 may be disposed on the first plate 110 on which the first and second electrode structures 120 and 130 are disposed, such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene (PE). It may be formed of a polymeric material.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • the chamber plate 140 may form a space in which the blood sample is injected together with the first plate 110 and the second plate 150.
  • the chamber plate 140 has a width equal to the first corner of the first plate 110 and a fifth corner overlapping the first corner of the first plate 110, the fifth corner.
  • the fifth corner having a sixth corner spaced apart from an edge and a seventh and eighth corners connecting both ends of the fifth and sixth corners, and the fifth corner into which the blood sample is injected.
  • the first opening 141 may be formed to extend in the sixth corner direction.
  • the first opening 141 may include a first electrode portion 121a of the first working electrode 121, a third electrode portion 122a of the first auxiliary electrode 122, and a portion of the first plate 110.
  • the first transmission window 111, the fifth electrode part 131a of the second working electrode 131, and the seventh electrode part 132a of the second auxiliary electrode 132 may be exposed.
  • the thickness of the chamber plate 140 and the width of the first opening 141 are not particularly limited, the thickness and width of the chamber plate 140 may be such that the blood sample may be injected into the first opening 141 through a capillary phenomenon. It is preferable to form. However, in order for the blood sample to be injected into the first opening 141, the thickness of the chamber plate 140 may be greater than the thickness of the first and second electrode structures 120 and 130.
  • the second plate 150 may be disposed above the chamber plate 140, and as described above, together with the first plate 110 and the chamber plate 140 form a space in which the blood sample is injected. can do.
  • the second plate 150 may be formed of a polymer material such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene (PE), and may have a plate shape having a flat upper surface and a lower surface. In one embodiment, the second plate 150 has the same width as the first corner of the first plate 110 and the ninth corner overlapping the first corner of the first plate 110, the first corner It may have a rectangular shape having a tenth corner facing the nine corner and spaced apart from the eleventh and twelfth corner connecting both ends of the ninth corner and the tenth corner.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • the second plate 150 may include a second transmission window 151 and a blood sample facing the first transmission window 111 of the first plate 110 to transmit light. It may include an outlet 152 for discharging air from the space injected.
  • the second plate 150 may be formed with a transparent window 153 exposing the blood sample injection space by a predetermined length along the first opening 141 of the chamber plate 140 from the ninth corner. have.
  • the light or external light irradiated by the light emitting unit 170 is reflected from the upper surface of the second plate 150 except for the second transmission window 151 to minimize interference with incident light
  • an anti-reflection film (not shown) may be formed on the upper surface of the second plate 150.
  • the material or structure of the antireflection film is not particularly limited, and known antireflection materials and structures can be applied without limitation.
  • the anti-reflection film may be formed on the lower surface of the second plate 150 in order to minimize interference of light due to reflection in the bio measurement apparatus 100.
  • the bio-measuring device 100 includes the first and second working electrodes 121 and 131 between the chamber plate 140 and the first and second electrode structures 120 and 130. It may further include a sealing film 160 disposed to cover at least a portion of the first and second auxiliary electrodes 122 and 132, formed of an insulating polymer material, and having a thickness thinner than that of the chamber plate 140. have.
  • the sealing film 160 leaks a blood sample through a space between the chamber plate 140 and the first and second electrode structures 120 and 130, thereby allowing the first working electrode to pass through the leaked blood sample.
  • 121 and the second working electrode 131 may be electrically connected to each other, or the first auxiliary electrode 122 and the second auxiliary electrode 132 may be electrically connected to each other.
  • the sealing layer 160 may include a second opening 161 corresponding to the first opening 141 of the chamber plate 140.
  • the second opening 161 may include a first electrode portion 121a of the first working electrode 121, a third electrode portion 122a of the first auxiliary electrode 122, and a portion of the first plate 110.
  • the first transmission window 111, the fifth electrode part 131a of the second working electrode 131, and the seventh electrode part 132a of the second auxiliary electrode 132 may be exposed.
  • the bio-measuring device 100 is positioned above the second transmission window 151 of the second plate 150 to emit light to the blood sample through the second transmission window 151.
  • the light emitting unit 170 and the first plate to irradiate light to the blood sample through the first transmission window 111 located at the lower portion of the first transmission window 111 of the first plate 110 or the irradiation
  • the light emitting part 170 is disposed to face the light emitting part 170 with the first transmission window 111 of 110 and the second transmission window 151 of the second plate 150 interposed therebetween.
  • the light-receiving unit 180 may further include a light receiving unit 180 that receives the light supplied after passing through the blood sample and generates an electrical signal corresponding to the received light amount.
  • the biometric measuring apparatus 100 may measure the concentration of hemoglobin contained in the blood sample by using the light emitting unit 170 and the light receiving unit 180.
  • hemoglobin absorbs light having a specific wavelength
  • the light receiving unit 180 is applied to the light receiving unit 180 according to the concentration of hemoglobin contained in the blood sample.
  • the amount of light that arrives is changed, and the bio-measuring device 100 can measure the concentration of hemoglobin in the blood sample by using an electrical signal according to the amount of incident light generated by the light receiver 180.
  • the light emitting unit 170 may include a plurality of light sources for generating light of different wavelengths.
  • the light emitting unit 170 may include a green light source for generating light of a green wavelength and an infrared light source for generating light of an infrared wavelength.
  • the green light source can be used to analyze the concentration of hemoglobin based on absorbance photometry techniques, and the infrared light source can be used to correct the effects of high concentrations of white blood cells and lipids in the blood.
  • the light emitting unit 170 reaches the second working electrode 131 and the second auxiliary electrode 132 and the blood sample from the second working electrode 131 to the second auxiliary electrode 132.
  • the blood sample may be irradiated with light.
  • 3 and 4 are a plan view and a cross-sectional view for explaining another embodiment of the first plate shown in FIG.
  • the first working electrode 121 and the second through the leaked blood sample are provided.
  • the first plate 110 may be formed of the first plate. 1 extends between the second electrode portion 121b of the working electrode 121 and the sixth electrode portion 131b of the second working electrode 131 and protrudes from an upper surface of the first plate 110.
  • first blocking barrier rib 112a Extends between the first blocking barrier rib 112a and the fourth electrode part 122b of the first auxiliary electrode 122 and the eighth electrode part 132b of the second auxiliary electrode 132, and the first plate ( It may further include a second blocking partition 112b protruding from the upper surface of the 110.
  • a height of the first and second blocking partitions 112a and 112b may be increased. It is preferable that the thickness of the two-electrode structure 120, 130 is equal to or smaller than the thickness.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a bio device according to an embodiment of the present invention.
  • a bio device 1000 includes a bio measurement device 1100, a controller 1200, and a display unit 1300.
  • the bio measuring device 1100 may include a hematocrit measuring unit 1100a, a hemoglobin concentration measuring unit 1100b, and a blood sugar concentration measuring unit 1100c.
  • the biometric device 1100 is substantially the same as the biometric device 100 described with reference to FIGS. 1 to 4, and thus descriptions thereof will be omitted.
  • the hematocrit measuring unit 1100a may measure hematocrit, which is a volume ratio occupied by red blood cells, in a blood sample supplied through an electrical method.
  • the hematocrit measuring unit 1100a may include a first working electrode 121 and a first auxiliary electrode 122 of the first electrode structure 120.
  • a first working voltage may be applied to the first working electrode 121, and the hematocrit measurement may be performed when the blood sample contacts the first working electrode 121 and the first auxiliary electrode 122 simultaneously.
  • the unit 1100a may generate a first electrical signal corresponding to a current value or a voltage value generated between the first working electrode 121 and the first auxiliary electrode 122.
  • the first electrical signal comprising a current value or a voltage value between the first operating electrode 121 and the first auxiliary electrode 122 caused by the blood sample is Hematocrit information of the blood sample is included.
  • the hemoglobin concentration measuring unit 1100b may measure the concentration of hemoglobin contained in the blood sample through an optical method.
  • the hemoglobin concentration measuring unit 1100b receives the light passing through the blood sample from the light emitting unit 170 for irradiating light to the blood sample and the light irradiated by the light emitting unit 170. And a light receiving unit 180 to generate a second electrical signal corresponding to the amount of light passing through the blood sample and incident on the light receiving unit 180.
  • the hemoglobin absorbs light of a specific wavelength
  • the light receiving unit according to the concentration of hemoglobin contained in the blood sample ( The amount of light reaching 180 is changed. Therefore, the second electrical signal generated by the hemoglobin concentration measuring unit 1100b includes information on the concentration of hemoglobin contained in the blood sample.
  • the control unit 1200 may be controlled to irradiate the blood sample with light.
  • the blood sugar concentration measuring unit 1100c may measure the blood sugar concentration contained in the blood sample through an electrochemical method.
  • the blood glucose concentration measuring unit 1100c may include a second working electrode 131 and a second auxiliary electrode 132 of the second electrode structure 130, and the second working electrode At least one of the 131 and the second auxiliary electrode 132 may be provided with a reagent layer including an electron transfer medium and a glycosylation enzyme, and the blood sample may include the second working electrode 131 and the second.
  • a third electrical signal corresponding to a current value generated between the second working electrode 131 and the second auxiliary electrode 132 may be generated.
  • the glycosylating enzyme may reduce the electron transfer medium while oxidizing glucose in the blood sample with gluconic acid, so that when the blood sample contacts the second working electrode 131, the second working electrode Since the oxidation potential generated by the electron transfer medium is applied to 131, a current generated by oxidation of the blood sample flows between the second working electrode 131 and the second auxiliary electrode 132. . Therefore, the third electrical signal corresponding to the current value flowing between the second working electrode 131 and the second auxiliary electrode 132 by the redox reaction as described above is related to the blood glucose concentration contained in the blood sample. It will contain information about
  • the control unit 1200 is electrically connected to the bio measuring device 1100, and based on the first to third electrical signals provided by the bio measuring device 1100, hematocrit, hemoglobin concentration, and blood sugar concentration of the blood sample. Information about the type of anemia, etc.
  • the controller 1200 may include a processor unit 1210, anemia type analysis unit 1220, and a blood glucose concentration measurement value corrector 1230.
  • the processor unit 1210 is electrically connected to the hematocrit measuring unit 1100a, the hemoglobin concentration measuring unit 1100b, and the blood sugar concentration measuring unit 1100c, and provided with the first to third electrical signals provided therefrom.
  • Prestored information for example, hematocrit changes according to impedance changes, hemoglobin concentration information according to changes in the amount of light incident on the light-receiving unit, and blood glucose concentration information according to the current changes, respectively, for the information on the hematocrit of the blood sample. It can generate information about hemoglobin concentrations and raw information about blood sugar levels.
  • the anemia type analyzer 1220 may receive the information on the hematocrit and the hemoglobin concentration from the processor 1210, and generate information on the type of anemia based on the information.
  • the anemia type analysis unit 1220 generates an MCHC (Mean corpuscular hemoglobin concentration) value representing the average red blood cell hemoglobin concentration using Equation 1 below, and the type of the anemia based on the generated MCHC value Information about can be generated.
  • MCHC Mel corpuscular hemoglobin concentration
  • Equation 1 'Hb' represents the hemoglobin concentration in the blood sample, 'Hct' represents hematocrit.
  • the anemia type analysis unit 1220 is low pigmentation when the MCHC value calculated from the information on the hematocrit and the information on the hemoglobin concentration provided from the processor unit 1210 is about 30 or less It may be determined after anemia (hypochromia) to generate information corresponding thereto, and when the MCHC value is about 31 or more and 35 or less, it may be determined to be normal chromatic anemia (normochromia) and then corresponding information may be generated.
  • the blood glucose concentration measurement value correcting unit 1230 is provided with the information on the hematocrit and the blood glucose concentration from the processor unit 1210, and the raw information about the blood glucose concentration using the information on the hematocrit By correcting the correction information for the blood sugar level can be generated.
  • hematocrit affects the impedance of a blood sample, even blood samples having the same blood glucose concentration show different current values according to hematocrit in the blood sample. Therefore, in order to determine the exact blood glucose concentration, it is necessary to correct the raw information on the blood glucose concentration using the information on the hematocrit of the blood sample, and in the present invention, the blood sugar concentration measurement value correction unit 1230 Such correction may be performed to generate accurate blood glucose levels.
  • the display unit 1300 is electrically connected to the controller 1200, for example, the processor unit 1210, and provides information on hematocrit and hemoglobin concentration of the blood sample generated by the controller 1200. One or more of information, correction information on blood glucose concentration, and information on the type of anemia may be displayed. As the display unit 1300, a known display device may be applied without limitation.
  • the blood sugar concentration information is corrected by using the hematocrit information, thereby correcting the blood sugar concentration from the blood sample. It can be measured.
  • the information about hematocrit information and hemoglobin concentration can be measured at the same time, the information can be combined to analyze the type of anemia, thereby providing more specific and accurate health information to the user.

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Abstract

바이오 측정 장치가 개시된다. 바이오 측정 장치는 제1 투광창이 형성된 제1 플레이트, 제1 플레이트 상에 배치되고 제1 투과창과 이격되게 배치된 전극 구조물, 전극 구조물과 제1 플레이트의 상부에 배치되고 전극 구조물의 일부분 및 제1 투과창을 노출시키는 제1 개구부를 포함하는 챔버 플레이트, 챔버 플레이트 상부에 배치되고 제1 투과창과 마주보는 제2 투과창을 구비하는 제2 플레이트, 제2 투과창 상부에 배치되고 광을 조사하는 발광부 및 제1 투과창 하부에 배치되고 발광부로부터 조사된 광 중 혈액 시료를 통과한 광을 수용하는 수광부를 구비한다.

Description

바이오 측정 장치 및 이를 포함하는 바이오 장치
본 발명은 혈액 시료로부터 건강 정보를 측정할 수 있는 바이오 측정 장치 및 이를 포함하는 바이오 장치에 관한 것으로, 주로 소형 현장 진단 장비에 적용 된다.
현장 진단 장비는 환자의 바로 옆 혹은 가까운 장소에서 사용되는 장비들로, 기존의 연구 장비 혹은 자동화 장비들에 비해 빠른 측정을 가능하게 하여, 환자의 진단 및 그에 따른 처방으로까지 이어지는 시간, 즉 TAT(Turn around time)을 줄여 준다는 장점을 갖는다. 이러한 현장 진단 장비들 중 그 기능을 더욱 전문화하고 크기 및 단가를 줄인 것들을 소형 현장 진단 장비라 하며, 대표적인 것으로 개인용 혈당 측정기가 있다. 소형 현장 진단 장비는 사용 및 휴대가 간편하고 다른 장비들보다 훨씬 저렴한 측정비용을 요구한다는 장점을 갖는다. 이러한 장점은 유 헬스 케어의 발달 및 점차 소형화 되어가는 의료 체계에 알맞다고 할 수 있다.
이러한 현장 진단 장비가 사용되는 분야 중의 하나가 빈혈 진단이다. 빈혈은 적혈구 형태에 따라 대구빈혈, 정구정색소빈혈, 그리고 소구저색소 빈혈로 구분하며, 이를 위해서는 평균 적혈구 용적(mean corpuscular volume, MCV)과 평균 적혈구혈색소 농도(mean corpuscular hemoglobin concentration, MCHC) 수치의 측정이 필요하다. 평균 적혈구 용적 및 평균 적혈구혈색소 농도는 계산 수치로 이들의 계산을 위해서는 혈중 적혈구 농도, 헤마토크릿, 혈중 헤모글로빈 농도 수치를 측정해야 한다.
하지만 종래의 소형 빈혈 진단용 현장 진단 장비는 단순한 빈혈의 여부만을 판단할 뿐 빈혈의 종류를 판단할 수 없으며 그 결과 환자 및 의사로 하여금 추가적인 혈액 검사를 하게 만든다. 현장 진단 장비의 가장 큰 장점은 병증의 진단 및 그를 위한 치료 시간, TAT,를 감소시킨다는 것이지만 현존하는 빈혈 진단용 소형 현장 진단 장비들은 헤모글로빈의 농도 또는 헤마토크릿만을 측정하여 빈혈의 유무만을 판단할 수 있을 뿐이며, 이들 두 수치를 동시에 측정하는 것은 존재하지 않는다. 또한 임신부 및 제2형 당뇨병 환자를 대상으로 하는 빈혈 및 혈당 측정을 동시에 측정하는 소형 현장 진단 장비 역시 존재하지 않는다.
본 발명은 종래의 빈혈 측정용 소형 현장 진단 장비가 가진 단점을 보완하고자, 헤마토크릿 및 헤모글로빈 농도 수치를 복합적으로 측정하고, 혈당 농도를 추가로 측정 가능한 바이오 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 목적은 가임기의 여성 및 미성년 빈혈 환자를 대상으로 헤마토크릿, 헤모글로빈 농도를 동시에 측정하여 빈혈의 종류를 판단하는데 도움을 제공하고, 임신부 및 2형 당뇨 환자를 대상으로 빈혈의 정도 및 혈당 수치를 동시에 측정하도록 하여 대상자들에게 신속한 병의 진단 및 치료를 위한 정보를 제공하는 바이오 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 바이오 측정 장치를 포함하는 바이오 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치는 광이 투과될 수 있는 제1 투광창이 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상에 배치되고, 상기 제1 투과창과 이격되게 배치된 전극 구조물; 상기 전극 구조물과 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되고, 혈액 시료가 주입되는 상기 제1 플레이트의 제1 모서리에 대응하는 제5 모서리로부터 이와 마주보는 제6 모서리 방향으로 연장되어 상기 전극 구조물의 일부분 및 상기 제1 투과창을 노출시키는 제1 개구부를 포함하는 챔버 플레이트; 상기 챔버 플레이트 상부에 배치되고, 상기 제1 투과창과 마주보는 제2 투과창을 구비하는 제2 플레이트; 상기 제2 투과창 상부에 배치되고, 상기 제2 투과창 방향으로 광을 조사하는 발광부; 및 상기 제1 투과창 하부에 배치되고, 상기 발광부로부터 조사된 광 중 혈액 시료를 통과한 광을 수용하는 수광부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 전극 구조물은 제1 작동 전압이 인가되는 제1 작동 전극 및 상기 제1 작동 전극에 평행하게 배치된 제1 보조전극을 구비하는 제1 전극 구조물을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 전극 구조물은 제2 작동 전극, 상기 제2 작동 전극과 인접하게 배치된 제2 보조 전극 및 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 중 하나 이상을 피복하고 전자전달 매개체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층을 구비하는 제2 전극 구조물을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 전극 구조물은 상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에 배치되고 제1 작동 전압이 인가되는 제1 작동 전극 및 상기 제1 작동 전극과 상기 제1 투과창 사이에서 상기 제1 작동 전극에 평행하게 배치된 제1 보조전극을 구비하는 제1 전극 구조물; 및 상기 제1 투과창을 사이에 두고 상기 제1 작동 전극과 평행하게 배치된 제2 작동 전극, 상기 제2 작동 전극과 인접하게 배치된 제2 보조 전극 및 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 중 하나 이상을 피복하고 전자전달 매개체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층을 구비하는 제2 전극 구조물을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 바이오 측정 장치는 상기 전극 구조물과 상기 챔버 플레이트 사이에 배치되고, 상기 제1 개구부에 대응하는 제2 개구부를 구비하며, 상기 전극 구조물의 적어도 일부분을 피복하도록 배치되어 상기 챔버 플레이트와 상기 전극 구조물들 사이로 상기 혈액 시료가 누설되는 것을 방지하는 밀봉막을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 밀봉막은 절연성 고분자 물질로 형성되고, 상기 챔버 플레이트보다 얇은 두께를 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 작동 전극은 상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에서 상기 혈액 시료가 주입되는 방향과 수직한 방향으로 연장된 제1 전극부 및 상기 제1 전극부의 제1 단부로부터 절곡되어 연장된 제2 전극부를 포함할 수 있고, 상기 제2 작동 전극은 상기 제1 투과창을 사이에 두고 상기 제1 전극부와 평행하게 배치된 제5 전극부 및 상기 제5 전극부의 제1 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제2 전극부와 이격된 제6 전극부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 플레이트는 상기 제2 전극부와 상기 제6 전극부 사이에서 연장되고, 상기 제1 플레이트의 상부면으로부터 돌출된 제1 차단 격벽을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 보조 전극은 상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에서 상기 제1 전극부와 평행하게 배치된 제3 전극부 및 상기 제3 전극부의 제2 단부로부터 절곡되어 연장된 제4 전극부를 포함할 수 있고, 상기 제2 보조 전극은 상기 제5 전극부와 인접하고 이와 평행하게 배치된 제7 전극부 및 상기 제7 전극부의 제2 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제4 전극부와 이격된 제8 전극부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 플레이트는 상기 제4 전극부와 상기 제8 전극부 사이에서 연장되고, 상기 제1 플레이트의 상부면으로부터 돌출된 제2 차단 격벽을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 차단 격벽의 높이는 상기 제2 전극부 및 상기 제6 전극부의 두께와 동일하거나 이보다 작을 수 있고, 상기 제2 차단 격벽의 높이는 상기 제4 전극부 및 상기 제8 전극부의 두께와 동일하거나 이보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광부는 녹색 파장의 광을 생성하는 녹색 광원 및 적외선 파장의 광을 생성하는 적외선 광원을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 플레이트의 상부면과 하부면 중 하나 이상 그리고 상기 제2 플레이트의 상부면과 하부면 중 하나 이상에는 반사방지막이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 장치는 혈액 시료의 헤마토크릿, 헤모글로빈 농도 및 혈당농도에 대한 정보들을 각각 포함하는 제1 내지 제3 전기적 신호들을 생성하는 바이오 측정 장치; 상기 제1 내지 제3 전기적 신호들을 수신하여 상기 헤마토크릿에 대한 정보, 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 생성하는 프로세서부; 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 제공받고, 이들을 기초로 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성하는 빈혈종류 분석부; 및 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 제공받고, 상기 헤마토크릿에 대한 정보를 이용하여 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 보정하여 상기 혈당농도에 대한 수정 정보를 생성하는 혈당농도 측정값 보정부를 포함하는 제어부; 및 상기 혈액 시료에 대해 상기 제어부에 의해 생성된 상기 헤마토크릿에 대한 정보, 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보, 상기 혈당농도에 대한 수정 정보 및 상기 빈혈 종류에 대한 정보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 빈혈종류 분석부는 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보로부터 하기 수식 1을 이용하여 산출한 MCHC 값을 기초로 상기 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성할 수 있다.
[수식 1]
Figure PCTKR2017005252-appb-I000001
상기 수식 1에서, Hb는 혈액 시료 내의 헤모글로빈 농도를 나타내고, Hct는 헤마토크릿을 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 상기 바이오 측정 장치는 광이 투과될 수 있는 제1 투광창이 형성된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트 상에서 상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에 배치되고 제1 작동 전압이 인가되는 제1 작동 전극 및 상기 제1 작동 전극과 상기 제1 투과창 사이에서 상기 제1 작동 전극에 평행하게 배치된 제1 보조전극을 포함하는 제1 전극 구조물; 상기 제1 플레이트 상에서 상기 제1 투과창을 사이에 두고 상기 제1 작동 전극과 평행하게 배치된 제2 작동 전극, 상기 제2 작동 전극과 인접하게 배치된 제2 보조 전극 및 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 중 하나 이상을 피복하고 전자전달 매개체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층을 포함하는 제2 전극 구조물; 상기 제1 및 제2 전극 구조물 상부에 배치되고, 상기 제1 플레이트의 제1 모서리에 대응하는 제1 모서리로부터 이와 마주보는 제2 모서리 방향으로 연장되어 상기 제1 및 제2 작동 전극, 상기 제1 및 제2 보조 전극 그리고 상기 제1 투과창을 노출시키는 제1 개구부를 포함하는 챔버 플레이트; 상기 챔버 플레이트 상부에 배치되고, 상기 제1 투과창과 마주보는 제2 투과창을 구비하는 제2 플레이트; 상기 제2 투과창 상부에 배치되고, 상기 제2 투과창 방향으로 광을 조사하는 발광부; 및 상기 제1 투과창 하부에 배치되고, 상기 발광부로부터 조사된 광 중 혈액 시료를 통과한 광을 수용하는 수광부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전기적 신호는 상기 혈액 시료에 의해 발생되는 상기 제1 작동 전극과 상기 제1 보조 전극 사이의 전류값을 포함할 수 있고, 상기 제2 전기적 신호는 상기 수광부에 의해 측정된 상기 혈액 시료를 통과한 광량값을 포함할 수 있으며, 상기 제3 전기적 신호는 상기 혈액 시료에 의해 발생되는 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 사이의 전류값을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 바이오 측정 장치로부터 상기 제3 전기적 신호를 수신하는 경우, 상기 발광부가 상기 혈액 시료에 광을 조사하도록 상기 발광부의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 장치는 혈액 시료의 헤마토크릿에 대한 정보를 포함하는 제1 전기적 신호 및 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 포함하는 제2 전기적 신호를 생성하는 바이오 측정 장치; 상기 제1 및 제2 전기적 신호들을 수신하여 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보에 대한 원시 정보를 생성하는 프로세서부; 및 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 제공받고, 이들을 기초로 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성하는 빈혈종류 분석부를 포함하는 제어부; 및 상기 혈액 시료에 대해 상기 제어부에 의해 생성된 상기 헤마토크릿에 대한 정보, 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보 및 상기 빈혈 종류에 대한 정보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 장치는 혈액 시료의 헤마토크릿에 대한 정보를 포함하는 제1 전기적 신호 및 혈당농도에 대한 정보를 포함하는 제2 전기적 신호들을 생성하는 바이오 측정 장치; 상기 제1 및 제2 전기적 신호들을 수신하여 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 생성하는 프로세서부; 및 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 제공받고, 상기 헤마토크릿에 대한 정보를 이용하여 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 보정하여 상기 혈당농도에 대한 수정 정보를 생성하는 혈당농도 측정값 보정부를 포함하는 제어부; 및 상기 혈액 시료에 대해 상기 제어부에 의해 생성된 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 수정 정보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
본 발명의 바이오 장치에 따르면, 상기 제어부가 헤마토크릿 측정부에서 측정된 헤마토크릿 정보를 이용하여 혈당농도 측정부에서 측정된 혈당농도 정보를 보정하는 혈당농도 측정값 보정부를 포함하므로 혈액 시료로부터 정확한 혈당농도를 측정할 수 있다. 또한, 상기 제어부가 헤마토크릿 측정부에서 측정된 헤마토크릿 정보와 헤모글로빈 농도 측정부에서 측정된 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 이용하여 빈혈의 종류를 분석하는 빈혈 종류 분석부를 포함하므로, 사용자에게 보다 구체적이고 정확한 건강 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 바이오 측정 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 제1 플레이트의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에서 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되고 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 바이오 측정 장치의 일 실시예를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치(100)는 제1 플레이트(110), 제1 전극 구조물(120), 제2 전극 구조물(130), 챔버 플레이트(140) 및 제2 플레이트(150)를 포함할 수 있다.
상기 제1 플레이트(110)는 편평한 상부면 및 하부면을 구비하는 플레이트 형태일 수 있고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 등과 같은 고분자 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1 플레이트(110)의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 설명의 편의를 위해, 하기에서는 직사각형 형상을 갖는 제1 플레이트(110)를 예로 들어 설명한다. 즉, 상기 제1 플레이트(110)는 혈액 시료가 주입되는 주입구(153a)가 형성되는 제1 모서리, 상기 제1 모서리와 마주보는 제2 모서리, 그리고 상기 제1 및 제2 모서리의 단부들을 연결하는 제3 모서리 및 제4 모서리를 갖는 직사각형 플레이트 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 플레이트(110)는 광이 투과될 수 있는 제1 투과창(111)을 구비할 수 있고, 상기 제1 투과창(111)은 상기 제1 모서리로부터 상기 제2 모서리 방향으로 소정 간격 이격된 위치에 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발광부(170)에 의해 조사된 광 또는 외부광이 상기 제1 투과창(111)을 제외한 상기 제1 플레이트(110)의 하부면에서 반사되어 입사광과 간섭되는 것을 최소화하기 위해, 상기 제1 플레이트(110)의 하부면에는 반사방지막(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 반사방지막의 재료 또는 구조는 특별히 제한되지 않고, 공지의 반사방지 재료 및 구조가 제한 없이 적용될 수 있다. 한편, 상기 바이오 측정 장치(100) 내부에서의 반사에 의한 광의 간섭을 최소화시키기 위해, 상기 제1 플레이트(110)의 상부면에도 상기 반사방지막이 형성될 수 있다.
상기 제1 전극 구조물(120) 및 상기 제2 전극 구조물(130)은 상기 제1 플레이트(110)의 상부면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극 구조물(120, 130)의 소재는 전기 전도성 물질이라면 특별히 제한되지 않고, 그 형성 방법 또한 특별히 제한되지 않는다. 일 실시예로, 상기 제1 및 제2 전극 구조물(120, 130)은 도전성 박막을 상기 제1 플레이트(110)의 상부면에 접착함으로써 형성될 수도 있고, 도전성 물질의 증착, 프린팅 등의 방법으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 전극 구조물(120)은 제1 작동 전극(121) 및 제1 보조 전극(122)을 포함할 수 있고, 전기적 방법을 통해 공급된 혈액 시료 내에서 적혈구가 차지하는 용적률인 헤마토크릿을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 작동 전극(121)은 상기 제1 플레이트(110)의 제1 모서리와 상기 제1 투과창(111) 사이에서 상기 혈액 시료가 주입되는 방향과 수직한 방향으로 연장된 제1 전극부(121a) 및 상기 제1 전극부(121a)의 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제1 플레이트(110)의 상기 제3 모서리를 따라 상기 제2 모서리까지 연장된 제2 전극부(121b)를 포함할 수 있다.
상기 제1 보조 전극(122)은 상기 제1 전극부(121a)와 소정 간격 이격된 상태에서 평행하게 배치된 제3 전극부(122a) 및 상기 제3 전극부(122a)의 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제1 플레이트(110)의 상기 제4 모서리를 따라 상기 제2 모서리까지 연장된 제4 전극부(122b)를 포함할 수 있다.
상기 헤마토크릿을 측정하기 위하여, 상기 제1 작동 전극(121)에는 제1 작동 전압이 인가될 수 있고, 상기 제1 보조 전극(122)은 접지될 수 있다. 이 경우, 상기 혈액 시료가 상기 제1 작동 전극(121)의 제1 전극부(121a)와 상기 제1 보조 전극(122)의 제3 전극부(122a)에 접촉하는 경우, 상기 제1 작동 전극(121)과 상기 제1 보조 전극(122) 사이에 전류가 흐르게 되고, 이러한 전류를 측정함으로써 상기 혈액 시료의 헤마토크릿을 측정할 수 있다. 일반적으로, 혈액 성분들 중 적혈구가 가장 높은 임피던스 값을 가지므로, 혈액 시료들에 포함된 적혈구 용적률이 높을수록 해당 혈액 시료의 임피던스 값이 증가한다. 따라서, 상기 제1 작동 전압에 대해, 상기 혈액 시료에 의해 야기되는 상기 제1 작동 전극(121)과 상기 제1 보조 전극(122) 사이의 전류값 또는 전압값을 측정하면, 상기 혈액 시료의 헤마토크릿을 측정할 수 있다.
상기 제2 전극 구조물(130)은 제2 작동 전극(131) 및 제2 보조 전극(132)을 포함할 수 있고, 전기화학적 방법을 통해 상기 혈액 시료의 혈당농도를 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 작동 전극(131)은 상기 제1 플레이트(110)의 제1 투과창(111)을 사이에 두고 상기 제1 작동 전극(121)의 제1 전극부(121a)와 평행하게 배치된 제5 전극부(131a) 및 상기 제5 전극부(131a)의 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제1 작동 전극(121)의 제2 전극부(121b)와 소정 간격 이격되게 연장되는 제6 전극부(131b)를 포함할 수 있다.
상기 제2 보조 전극(132)은 상기 제2 작동 전극(131)의 제5 전극부(131a)와 인접한 위치에서 이와 평행하게 배치된 제7 전극부(132a) 및 상기 제7 전극부(132a)의 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제1 보조 전극(122)의 제4 전극부(122b)와 소정 간격 이격되게 연장되는 제8 전극부(132b)를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 작동 전극(131)의 제5 전극부(131a)와 상기 제2 보조 전극(132)의 제7 전극부(132a) 중 하나 이상에는 전자전달 매체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 당산화 효소는 상기 혈액 시료 내의 포도당을 글루콘산으로 산화시키면서 상기 전자전달 매체를 환원시킬 수 있다.
상기 전자전달 매체 및 당산화 효소로는 공지의 물질이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자전달 매체로는 염화헥사아민루세늄(Ⅲ)(hexaammineruthenium(Ⅲ)chloride), 포타슘페리시아나이드(potassium ferricyanide), 포타슘페로시아나이드(potassium ferrocyanide), 디메틸페로센(dimethylferrocene(DMF)), 페리시니움(ferricinium), 페로센모노카르복실산(ferocene monocarboxylic acid(FCOOH)), 7,7,8,8,-테트라시아노퀴노디메탄(7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane(TCNQ)), 테트라티아풀발렌(tetrathia fulvalene(TTF)), 니켈로센(nickelocene(Nc)), N-메틸아시디니움(N-methyl acidinium(NMA+)), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene(TTT)), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium (NMP+)), 하이드로퀴논(hydroquinone), 3-디메틸아미노벤조산(3-dimethylaminobenzoic acid(MBTHDMAB)), 3-메틸-2-벤조티오조리논하이드라존(3-methyl-2-benzothiozolinone hydrazone), 2-메톡시-4-알릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4-aminoantipyrin(AAP)), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌(4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨(4-methoxynaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-tetramethyl benzidine(TMB)), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린 술포네이트] (2,2-azino- di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o-디아니지딘(odianisidine), o-톨루이딘(o-toluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나존(4-amino phenazone), 벤지딘(benzidine), 프루시안 블루(prussian blue), 바이피리딘-오스뮴 복합체 화합물 등이 사용될 수 있고, 상기 당산화 효소로는 플라빈아데닌디뉴클레오티드-글루코스탈수소효소(flavin adenine dinucleotide-glucose dehydrogenase, FAD-GDH), 니코틴아미드아데닌디뉴클레오티드-글루코스탈수소효소(nicotinamide adenine dinucleotide-glucose dehydrogenase, NAD-GDH), 파이롤로퀴놀린 퀴논-글루코스탈수소효소(Pyrroloquinoline quinone-glucose dehydrogenase, PQQ-GDH), 당산화효소(glucose oxidase; GOx) 등이 사용될 수 있다.
상기와 같은 시약층에 의해, 상기 혈액 시료가 상기 제2 작동 전극(131)에 접촉하는 경우, 상기 제2 작동 전극(131)에는 상기 전자전달 매체에 의한 발생된 산화전위가 발생된다. 그 결과, 상기 혈액 시료가 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132)에 동시에 접촉하는 경우, 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132) 사이에 상기 혈액 시료의 산화에 발생된 전위에 의해 발생되는 전류가 흐르게 된다. 따라서, 상기와 같은 산화환원 반응에 의해 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132) 사이에 흐르는 전류값을 측정하면, 상기 혈액 시료 내에 포함된 혈당농도를 측정할 수 있다.
상기 챔버 플레이트(140)는 상기 제1 및 제2 전극 구조물(120, 130)이 배치된 상기 제1 플레이트(110) 상부에 배치될 수 있고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 등과 같은 고분자 물질로 형성될 수 있다.
상기 챔버 플레이트(140)는 상기 제1 플레이트(110) 및 상기 제2 플레이트(150)와 함께 상기 혈액 시료가 주입되는 공간을 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 챔버 플레이트(140)는 상기 제1 플레이트(110)의 제1 모서리와 동일한 폭을 갖고 상기 제1 플레이트(110)의 제1 모서리와 중첩하는 제5 모서리, 상기 제5 모서리와 마주보고 이격된 제6 모서리 및 상기 제5 모서리와 상기 제6 모서리의 양쪽 단부를 연결하는 제7 및 제8 모서리를 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있고, 상기 혈액 시료가 주입되는 상기 제5 모서리로부터 상기 제6 모서리 방향으로 길게 형성된 제1 개구부(141)를 포함할 수 있다. 상기 제1 개구부(141)는 상기 제1 작동 전극(121)의 제1 전극부(121a), 상기 제1 보조 전극(122)의 제3 전극부(122a), 상기 제1 플레이트(110)의 제1 투과창(111), 상기 제2 작동 전극(131)의 제5 전극부(131a) 및 상기 제2 보조 전극(132)의 제7 전극부(132a)를 노출시킬 수 있다.
상기 챔버 플레이트(140)의 두께 및 상기 제1 개구부(141)의 폭은 특별히 제한되지 않지만, 모세관 현상을 통해 상기 혈액 시료가 상기 제1 개구부(141) 내부로 주입될 수 있을 정도의 두께 및 폭으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 혈액 시료가 상기 제1 개구부(141) 내부로 주입되기 위해, 상기 챔버 플레이트(140)의 두께는 상기 제1 및 제2 전극 구조물(120, 130)의 두께보다 클 수 있다.
상기 제2 플레이트(150)는 상기 챔버 플레이트(140) 상부에 배치될 수 있고, 앞에서 설명한 바와 같이 상기 제1 플레이트(110) 및 상기 챔버 플레이트(140)와 함께 상기 혈액 시료가 주입되는 공간을 형성할 수 있다.
상기 제2 플레이트(150)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 등과 같은 고분자 물질로 형성될 수 있고, 편평한 상부면 및 하부면을 구비하는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제2 플레이트(150)는 상기 제1 플레이트(110)의 제1 모서리와 동일한 폭을 갖고 상기 제1 플레이트(110)의 제1 모서리와 중첩하는 제9 모서리, 상기 제9 모서리와 마주보고 이격된 제10 모서리 및 상기 제9 모서리와 상기 제10 모서리의 양쪽 단부를 연결하는 제11 및 제12 모서리를 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 플레이트(150)는 상기 제1 플레이트(110)의 제1 투과창(111)과 마주보고 광이 투과될 수 있는 제2 투과창(151) 및 상기 혈액 시료가 주입되는 공간으로부터 공기를 배출하기 위한 배출구(152)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 플레이트(150)는 상기 제9 모서리로부터 상기 챔버 플레이트(140)의 제1 개구부(141)를 따라 일정한 길이만큼 상기 혈액 시료 주입 공간을 노출시키는 투명창(153)이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발광부(170)에 의해 조사된 광 또는 외부광이 상기 제2 투과창(151)을 제외한 상기 제2 플레이트(150)의 상부면에서 반사되어 입사광과 간섭되는 것을 최소화하기 위해, 상기 제2 플레이트(150)의 상부면에는 반사방지막(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 반사방지막의 재료 또는 구조는 특별히 제한되지 않고, 공지의 반사방지 재료 및 구조가 제한 없이 적용될 수 있다. 한편, 상기 바이오 측정 장치(100) 내부에서의 반사에 의한 광의 간섭을 최소화시키기 위해, 상기 제2 플레이트(150)의 하부면에도 상기 반사방지막이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치(100)는 상기 챔버 플레이트(140)와 상기 제1 및 제2 전극 구조물(120, 130) 사이에서 상기 제1 및 제2 작동 전극(121, 131) 그리고 상기 제1 및 제2 보조 전극(122, 132)의 적어도 일부분을 피복하도록 배치되고, 절연성 고분자 물질로 형성되며, 상기 챔버 플레이트(140)보다 얇은 두께를 갖는 밀봉막(160)을 더 포함할 수 있다.
상기 밀봉막(160)은 상기 챔버 플레이트(140)와 상기 제1 및 제2 전극 구조물(120, 130) 사이의 공간을 통해 혈액 시료가 누설됨으로써, 누설된 혈액 시료를 통해 상기 제1 작동 전극(121)과 상기 제2 작동 전극(131)이 전기적으로 연결되거나 상기 제1 보조 전극(122)과 상기 제2 보조 전극(132)이 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 밀봉막(160)은 상기 챔버 플레이트(140)의 제1 개구부(141)에 대응하는 제2 개구부(161)를 포함할 수 있다. 상기 제2 개구부(161)는 상기 제1 작동 전극(121)의 제1 전극부(121a), 상기 제1 보조 전극(122)의 제3 전극부(122a), 상기 제1 플레이트(110)의 제1 투과창(111), 상기 제2 작동 전극(131)의 제5 전극부(131a) 및 상기 제2 보조 전극(132)의 제7 전극부(132a)를 노출시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치(100)는 상기 제2 플레이트(150)의 상기 제2 투과창(151) 상부에 위치하여 상기 제2 투과창(151)을 통해 상기 혈액 시료에 광을 조사하거나 상기 제1 플레이트(110)의 상기 제1 투과창(111) 하부에 위치하여 상기 제1 투과창(111)을 통해 상기 혈액 시료에 광을 조사하는 발광부(170) 및 상기 제1 플레이트(110)의 상기 제1 투과창(111) 및 상기 제2 플레이트(150)의 상기 제2 투과창(151)을 사이에 두고 상기 발광부(170)와 대향하도록 배치되고, 상기 발광부(170)에 의해 조사된 광 중 상기 혈액 시료를 통과한 후 공급되는 광을 수용하여 수용된 광량에 대응하는 전기적 신호를 생성하는 수광부(180)를 더 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치(100)는 상기 발광부(170) 및 상기 수광부(180)를 이용하여 상기 혈액 시료 내에 포함된 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다. 일반적으로 헤모글로빈은 특정 파장의 광을 흡수하므로, 상기 발광부(170)에 의해 상기 헤모글로빈에 흡수되는 파장의 광을 조사하는 경우, 상기 혈액 시료 내에 포함된 헤모글로빈의 농도에 따라 상기 수광부(180)에 도달하는 광량이 변화하게 되고, 상기 바이오 측정 장치(100)는 상기 수광부(180)에 의해 생성되는 입사 광량에 따른 전기적 신호를 이용하여 상기 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 발광부(170)는 서로 다른 파장의 광을 생성하는 복수의 광원을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 발광부(170)는 녹색 파장의 광을 생성하는 녹색 광원 및 적외선 파장의 광을 생성하는 적외선 광원을 포함할 수 있다. 상기 녹색 광원은 흡광 광도 분석 기법을 기반으로 하여 헤모글로빈의 농도를 분석하는데 사용될 수 있고, 상기 적외선 광원은 혈액 내 고농도 백혈구 및 지질에 의한 영향성을 보정할 때 사용될 수 있다.
한편, 상기 발광부(170)는 상기 혈액 시료가 상기 제2 작동 전극(131) 및 제2 보조 전극(132)에 도달하여 상기 제2 작동 전극(131)으로부터 상기 제2 보조 전극(132)으로 전류가 흐르는 것을 감지하는 경우에, 상기 혈액 시료에 광을 조사할 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 제1 플레이트의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 1 및 도 2와 함께 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 측정 장치(100)에 있어서, 누설된 혈액 시료를 통해 상기 제1 작동 전극(121)과 상기 제2 작동 전극(131)이 전기적으로 연결되거나 상기 제1 보조 전극(122)과 상기 제2 보조 전극(132)이 전기적으로 연결되는 것을 더욱 안정적으로 방지하기 위해, 상기 제1 플레이트(110)는 상기 제1 작동 전극(121)의 제2 전극부(121b)와 상기 제2 작동 전극(131)의 제6 전극부(131b) 사이에서 연장되고, 상기 제1 플레이트(110)의 상부면으로부터 돌출된 제1 차단 격벽(112a) 및 상기 제1 보조 전극(122)의 제4 전극부(122b)와 상기 제2 보조 전극(132)의 제8 전극부(132b) 사이에서 연장되고, 상기 제1 플레이트(110)의 상부면으로부터 돌출된 제2 차단 격벽(112b)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 차단 격벽(112a, 112b)에 의해 혈액 시료가 누설되는 공간이 추가적으로 발생되는 것을 방지하기 위해, 상기 제1 및 제2 차단 격벽(112a, 112b)의 높이는 상기 제1 및 제2 전극 구조물(120, 130)의 두께와 동일하거나 이보다 작은 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 내지 도 4와 함께 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 장치(1000)는 바이오 측정 장치(1100), 제어부(1200) 및 표시부(1300)를 포함한다.
상기 바이오 측정 장치(1100)는 헤마토크릿 측정부(1100a), 헤모글로빈 농도 측정부(1100b) 및 혈당농도 측정부(1100c)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 바이오 측정 장치(1100)로는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 바이오 측정 장치(100)와 실질적으로 동일하므로 이하에서는 중복된 설명은 생략한다.
상기 헤마토크릿 측정부(1100a)는 전기적 방법을 통해 공급된 혈액 시료 내에서 적혈구가 차지하는 용적률인 헤마토크릿을 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 헤마토크릿 측정부(1100a)는 상기 제1 전극 구조물(120)의 제1 작동 전극(121) 및 제1 보조 전극(122)을 포함할 수 있다. 상기 제1 작동 전극(121)에는 제1 작동 전압이 인가될 수 있고, 상기 혈액 시료가 상기 제1 작동 전극(121)과 상기 제1 보조 전극(122)에 동시에 접촉하는 경우에, 상기 헤마토크릿 측정부(1100a)는 상기 제1 작동 전극(121)과 상기 제1 보조 전극(122) 사이에 발생하는 전류값 또는 전압값에 해당하는 제1 전기적 신호를 생성할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 혈액 성분들 중 적혈구가 가장 높은 임피던스 값을 가지므로, 혈액 시료들에 포함된 적혈구 용적률이 높을수록 해당 혈액 시료의 임피던스 값이 증가한다. 따라서, 상기 제1 작동 전압에 대해, 상기 혈액 시료에 의해 야기되는 상기 제1 작동 전극(121)과 상기 제1 보조 전극(122) 사이의 전류값 또는 전압값을 포함하는 상기 제1 전기적 신호는 상기 혈액 시료의 헤마토크릿 정보를 포함하게 된다.
상기 헤모글로빈 농도 측정부(1100b)는 광학적 방법을 통해 상기 혈액 시료 내에 포함된 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 헤모글로빈 농도 측정부(1100b)는 상기 혈액 시료에 광을 조사하는 발광부(170) 및 상기 발광부(170)에 의해 조사된 광 중 상기 혈액 시료를 통과한 광을 수용하는 수광부(180)를 포함하고, 상기 혈액 시료를 통과하여 상기 수광부(180)에 입사된 광량에 대응하는 제2 전기적 신호를 생성할 수 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 헤모글로빈은 특정 파장의 광을 흡수하므로, 상기 발광부(170)에 의해 상기 헤모글로빈에 흡수되는 파장의 광을 조사하는 경우, 상기 혈액 시료 내에 포함된 헤모글로빈의 농도에 따라 상기 수광부(180)에 도달하는 광량이 변화하게 된다. 따라서, 상기 헤모글로빈 농도 측정부(1100b)에 의해 생성되는 상기 제2 전기적 신호는 상기 혈액 시료에 포함된 헤모글로빈의 농도에 대한 정보를 포함하게 된다.
한편, 상기 발광부(170)는 상기 혈액 시료가 상기 제2 작동 전극(131) 및 제2 보조 전극(132)에 도달하여 상기 혈당농도 측정부(1100c)가 상기 제2 작동 전극(131)으로부터 상기 제2 보조 전극(132)으로 전류가 흐르는 것을 감지하는 경우에, 상기 혈액 시료에 광을 조사하도록 상기 제어부(1200)에 의해 제어될 수 있다.
상기 혈당농도 측정부(1100c)는 전기화학적 방법을 통해 상기 혈액 시료 내에 포함된 혈당농도를 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 혈당농도 측정부(1100c)는 상기 제2 전극 구조물(130)의 제2 작동 전극(131) 및 제2 보조 전극(132)을 포함할 수 있고, 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132) 중 하나 이상에는 전자전달 매체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층이 형성될 수 있으며, 상기 혈액 시료가 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132)과 동시에 접촉하는 경우에, 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132) 사이에 발생하는 전류값에 대응하는 제3 전기적 신호를 생성할 수 있다. 상기 당산화 효소는 상기 혈액 시료 내의 포도당을 글루콘산으로 산화시키면서 상기 전자전달 매체를 환원시킬 수 있고, 그 결과 상기 혈액 시료가 상기 제2 작동 전극(131)에 접촉하는 경우, 상기 제2 작동 전극(131)에는 상기 전자전달 매체에 의한 발생된 산화전위가 인가되므로, 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132) 사이에 상기 혈액 시료의 산화에 의해 발생되는 전류가 흐르게 된다. 따라서, 상기와 같은 산화환원 반응에 의해 상기 제2 작동 전극(131)과 상기 제2 보조 전극(132) 사이에 흐르는 전류값에 대응한 상기 제3 전기적 신호는 상기 혈액 시료 내에 포함된 혈당농도에 대한 정보를 포함하게 된다.
상기 제어부(1200)는 상기 바이오 측정 장치(1100)에 전기적으로 연결되고, 상기 바이오 측정 장치(1100)에서 제공된 상기 제1 내지 제3 전기적 신호들을 기초로 상기 혈액 시료의 헤마토크릿, 헤모글로빈 농도, 혈당농도, 빈혈 종류 등에 대한 정보들을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부(1200)는 프로세서부(1210), 빈혈종류 분석부(1220) 및 혈당농도 측정값 보정부(1230)을 포함할 수 있다.
상기 프로세서부(1210)는 상기 헤마토크릿 측정부(1100a), 상기 헤모글로빈 농도 측정부(1100b) 및 상기 혈당농도 측정부(1100c)에 전기적으로 연결되고, 이들로부터 제공된 상기 제1 내지 제3 전기적 신호와 기 저장된 정보들, 예를 들면, 임피던스 변화에 따른 헤마토크릿의 변화 정보, 수광부에 입사된 광량 변화에 따른 헤모글로빈 농도 정보, 전류 변화에 따른 혈당농도 정보를 각각 비교하여, 상기 혈액 시료의 헤마토크릿에 대한 정보, 헤모글로빈 농도에 대한 정보 및 혈당농도에 대한 원시 정보를 생성할 수 있다.
상기 빈혈종류 분석부(1220)는 상기 프로세서부(1210)로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 제공받고, 이들을 기초로 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 빈혈종류 분석부(1220)는 하기 수식 1을 이용하여 평균 적혈구 헤모글로빈 농도를 나타내는 MCHC(Mean corpuscular hemoglobin concentration) 값을 생성하고, 생성된 MCHC 값을 기초로 상기 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성할 수 있다.
[수식 1]
Figure PCTKR2017005252-appb-I000002
상기 수식 1에서, 'Hb'는 혈액 시료 내의 헤모글로빈 농도를 나타내고, 'Hct'는 헤마토크릿을 나타낸다.
일 실시예에 있어서, 상기 빈혈종류 분석부(1220)는 상기 프로세서부(1210)로부터 제공된 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보로부터 산출되는 상기 MCHC 값이 약 30 이하인 경우에는 저색소성 빈혈(hypochromia)로 판단한 후 이에 대응하는 정보를 생성할 수 있고, 상기 MCHC 값이 약 31 이상 35 이하인 경우에는 정색소성 빈혈(normochromia)로 판단한 후 이에 대응하는 정보를 생성할 수 있다.
상기 혈당농도 측정값 보정부(1230)는 상기 프로세서부(1210)로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 제공받고, 상기 헤마토크릿에 대한 정보를 이용하여 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 보정하여 상기 혈당농도에 대한 수정 정보를 생성할 수 있다. 일반적으로 헤마토크릿이 혈액 시료의 임피던스에 영향을 미치므로, 동일한 혈당농도를 갖는 혈액 시료들에 있어서도 혈액 시료 내의 헤마토크릿에 따라 서로 다른 전류값을 나타낸다. 따라서, 정확한 혈당농도를 파악하기 위해서는, 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 상기 혈액 시료의 헤마토크릿에 대한 정보를 이용하여 보정하는 것이 필요하고, 본 발명에서는 상기 혈당농도 측정값 보정부(1230)를 통해 이러한 보정을 수행하여 정확한 혈당농도에 대한 정보를 생성할 수 있다.
상기 표시부(1300)는 상기 제어부(1200), 예를 들면, 상기 프로세서부(1210)에 전기적으로 연결되고, 상기 제어부(1200)에 의해 생성된 상기 혈액 시료의 헤마토크릿에 대한 정보, 헤모글로빈 농도에 대한 정보, 혈당농도에 대한 수정 정보 및 상기 빈혈 종류에 대한 정보 중 하나 이상을 표시할 수 있다. 이러한 표시부(1300)로는 공지의 표시장치가 제한 없이 적용될 수 있다.
본 발명의 바이오 측정 장치 및 이를 포함하는 바이오 장치에 따르면, 헤마코크릿 정보 및 혈당농도 정보를 동시에 측정한 후 상기 헤마토크릿 정보를 이용하여 원시 측정된 혈당농도 정보를 보정하므로 혈액 시료로부터 정확한 혈당농도를 측정할 수 있다.
또한, 헤마토크릿 정보와 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 동시에 측정한 후 이들 정보를 조합하여 빈혈의 종류를 분석할 수 있으므로, 사용자에게 보다 구체적이고 정확한 건강 정보를 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 광이 투과될 수 있는 제1 투광창이 형성된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 상에 배치되고, 상기 제1 투과창과 이격되게 배치된 전극 구조물;
    상기 전극 구조물과 상기 제1 플레이트의 상부에 배치되고, 혈액 시료가 주입되는 상기 제1 플레이트의 제1 모서리에 대응하는 제5 모서리로부터 이와 마주보는 제6 모서리 방향으로 연장되어 상기 전극 구조물의 일부분 및 상기 제1 투과창을 노출시키는 제1 개구부를 포함하는 챔버 플레이트; 및
    상기 챔버 플레이트 상부에 배치되고, 상기 제1 투과창과 마주보는 제2 투과창을 구비하는 제2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 구조물은 제1 작동 전압이 인가되는 제1 작동 전극 및 상기 제1 작동 전극에 평행하게 배치된 제1 보조전극을 구비하는 제1 전극 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 구조물은 제2 작동 전극, 상기 제2 작동 전극과 인접하게 배치된 제2 보조 전극 및 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 중 하나 이상을 피복하고 전자전달 매개체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층을 구비하는 제2 전극 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 구조물은,
    상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에 배치되고 제1 작동 전압이 인가되는 제1 작동 전극 및 상기 제1 작동 전극과 상기 제1 투과창 사이에서 상기 제1 작동 전극에 평행하게 배치된 제1 보조전극을 구비하는 제1 전극 구조물; 및
    상기 제1 투과창을 사이에 두고 상기 제1 작동 전극과 평행하게 배치된 제2 작동 전극, 상기 제2 작동 전극과 인접하게 배치된 제2 보조 전극 및 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 중 하나 이상을 피복하고 전자전달 매개체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층을 구비하는 제2 전극 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극 구조물과 상기 챔버 플레이트 사이에 배치되고, 상기 제1 개구부에 대응하는 제2 개구부를 구비하며, 상기 전극 구조물의 적어도 일부분을 피복하도록 배치되어 상기 챔버 플레이트와 상기 전극 구조물들 사이로 상기 혈액 시료가 누설되는 것을 방지하는 밀봉막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 밀봉막은 절연성 고분자 물질로 형성되고, 상기 챔버 플레이트보다 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 작동 전극은 상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에서 상기 혈액 시료가 주입되는 방향과 수직한 방향으로 연장된 제1 전극부 및 상기 제1 전극부의 제1 단부로부터 절곡되어 연장된 제2 전극부를 포함하고,
    상기 제2 작동 전극은 상기 제1 투과창을 사이에 두고 상기 제1 전극부와 평행하게 배치된 제5 전극부 및 상기 제5 전극부의 제1 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제2 전극부와 이격된 제6 전극부를 포함하고,
    상기 제1 플레이트는 상기 제2 전극부와 상기 제6 전극부 사이에서 연장되고, 상기 제1 플레이트의 상부면으로부터 돌출된 제1 차단 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 보조 전극은 상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에서 상기 제1 전극부와 평행하게 배치된 제3 전극부 및 상기 제3 전극부의 제2 단부로부터 절곡되어 연장된 제4 전극부를 포함하고,
    상기 제2 보조 전극은 상기 제5 전극부와 인접하고 이와 평행하게 배치된 제7 전극부 및 상기 제7 전극부의 제2 단부로부터 절곡되어 연장되고 상기 제4 전극부와 이격된 제8 전극부를 포함하며,
    상기 제1 플레이트는 상기 제4 전극부와 상기 제8 전극부 사이에서 연장되고, 상기 제1 플레이트의 상부면으로부터 돌출된 제2 차단 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 차단 격벽의 높이는 상기 제2 전극부 및 상기 제6 전극부의 두께와 동일하거나 이보다 작고,
    상기 제2 차단 격벽의 높이는 상기 제4 전극부 및 상기 제8 전극부의 두께와 동일하거나 이보다 작은 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플레이트의 상부면과 하부면 중 하나 이상 및 상기 제2 플레이트의 상부면과 하부면 중 하나 이상에는 반사방지막이 형성된 것을 특징으로 하는, 바이오 측정 장치.
  11. 혈액 시료의 헤마토크릿, 헤모글로빈 농도 및 혈당농도에 대한 정보들을 각각 포함하는 제1 내지 제3 전기적 신호들을 생성하는 바이오 측정 장치;
    상기 제1 내지 제3 전기적 신호들을 수신하여 상기 헤마토크릿에 대한 정보, 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 생성하는 프로세서부; 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 제공받고, 이들을 기초로 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성하는 빈혈종류 분석부; 및 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 제공받고, 상기 헤마토크릿에 대한 정보를 이용하여 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 보정하여 상기 혈당농도에 대한 수정 정보를 생성하는 혈당농도 측정값 보정부를 포함하는 제어부; 및
    상기 혈액 시료에 대해 상기 제어부에 의해 생성된 상기 헤마토크릿에 대한 정보, 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보, 상기 혈당농도에 대한 수정 정보 및 상기 빈혈 종류에 대한 정보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함하는, 바이오 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 빈혈종류 분석부는 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보로부터 하기 수식 1을 이용하여 산출한 MCHC 값을 기초로 상기 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성하는 것을 특징으로 바이오 장치:
    [수식 1]
    Figure PCTKR2017005252-appb-I000003
    상기 수식 1에서, Hb는 혈액 시료 내의 헤모글로빈 농도를 나타내고, Hct는 헤마토크릿을 나타낸다.
  13. 제11항에 있어서, 상기 바이오 측정 장치는,
    광이 투과될 수 있는 제1 투광창이 형성된 제1 플레이트;
    상기 제1 플레이트 상에서 상기 제1 플레이트의 제1 모서리와 상기 제1 투과창 사이에 배치되고 제1 작동 전압이 인가되는 제1 작동 전극 및 상기 제1 작동 전극과 상기 제1 투과창 사이에서 상기 제1 작동 전극에 평행하게 배치된 제1 보조전극을 포함하는 제1 전극 구조물;
    상기 제1 플레이트 상에서 상기 제1 투과창을 사이에 두고 상기 제1 작동 전극과 평행하게 배치된 제2 작동 전극, 상기 제2 작동 전극과 인접하게 배치된 제2 보조 전극 및 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 중 하나 이상을 피복하고 전자전달 매개체 및 당산화 효소를 포함하는 시약층을 포함하는 제2 전극 구조물;
    상기 제1 및 제2 전극 구조물 상부에 배치되고, 상기 제1 플레이트의 제1 모서리에 대응하는 제1 모서리로부터 이와 마주보는 제2 모서리 방향으로 연장되어 상기 제1 및 제2 작동 전극, 상기 제1 및 제2 보조 전극 그리고 상기 제1 투과창을 노출시키는 제1 개구부를 포함하는 챔버 플레이트;
    상기 챔버 플레이트 상부에 배치되고, 상기 제1 투과창과 마주보는 제2 투과창을 구비하는 제2 플레이트;
    상기 제2 투과창 상부에 배치되어 상기 제2 투과창 방향으로 광을 조사하거나 상기 제1 투광창 하부에 배치되어 상기 제1 투과창 방향으로 광을 조사하는 발광부; 및
    상기 제1 투과창 및 제2 투과창을 사이에 두고 상기 발광부와 대향하도록 배치되고, 상기 발광부로부터 조사된 광 중 혈액 시료를 통과한 광을 수용하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전기적 신호는 상기 혈액 시료에 의해 발생되는 상기 제1 작동 전극과 상기 제1 보조 전극 사이의 전류값을 포함하고,
    상기 제2 전기적 신호는 상기 수광부에 의해 측정된 상기 혈액 시료를 통과한 광량값을 포함하며,
    상기 제3 전기적 신호는 상기 혈액 시료에 의해 발생되는 상기 제2 작동 전극과 상기 제2 보조 전극 사이의 전류값을 포함하는 것을 특징으로 하는, 바이오 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 바이오 측정 장치로부터 상기 제3 전기적 신호를 수신하는 경우, 상기 발광부가 상기 혈액 시료에 광을 조사하도록 상기 발광부의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 바이오 장치.
  16. 혈액 시료의 헤마토크릿에 대한 정보를 포함하는 제1 전기적 신호 및 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 포함하는 제2 전기적 신호를 생성하는 바이오 측정 장치;
    상기 제1 및 제2 전기적 신호들을 수신하여 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보에 대한 원시 정보를 생성하는 프로세서부; 및 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 제공받고, 이들을 기초로 빈혈의 종류에 대한 정보를 생성하는 빈혈종류 분석부를 포함하는 제어부; 및
    상기 혈액 시료에 대해 상기 제어부에 의해 생성된 상기 헤마토크릿에 대한 정보, 상기 헤모글로빈 농도에 대한 정보 및 상기 빈혈 종류에 대한 정보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함하는, 바이오 장치.
  17. 혈액 시료의 헤마토크릿에 대한 정보를 포함하는 제1 전기적 신호 및 혈당농도에 대한 정보를 포함하는 제2 전기적 신호들을 생성하는 바이오 측정 장치;
    상기 제1 및 제2 전기적 신호들을 수신하여 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 생성하는 프로세서부; 및 상기 프로세서부로부터 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 제공받고, 상기 헤마토크릿에 대한 정보를 이용하여 상기 혈당농도에 대한 원시 정보를 보정하여 상기 혈당농도에 대한 수정 정보를 생성하는 혈당농도 측정값 보정부를 포함하는 제어부; 및
    상기 혈액 시료에 대해 상기 제어부에 의해 생성된 상기 헤마토크릿에 대한 정보 및 상기 혈당농도에 대한 수정 정보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함하는, 바이오 장치.
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