KR101109556B1 - Microminiature device for sensing glucose - Google Patents

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Abstract

혈액의 당량을 측정하는 초소형의 혈당 감지센서는 전파를 생성하는 전파 생성부, 전파 생성부로부터 생성된 전파가 전달되는 유전체 공진기, 및 유전체 공진기에 장착되며 유전체 공진기로부터 전달되는 전파를 혈액에 방출하는 프루브팁을 포함하며, 혈관 내에 삽입되는 센서부, 혈액과 상호 작용한 후 프루부팁과 유전체 공진기를 통하여 전달된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 측정하는 분석부, 및 분석부에서 측정된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 이용하여 혈액으로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성하는 제어부를 포함한다.The ultra-small blood sugar detection sensor for measuring the equivalent of blood has a radio wave generator that generates radio waves, a dielectric resonator to which radio waves generated from the radio wave generator are transmitted, and a dielectric resonator mounted on the dielectric resonator to emit radio waves transmitted from the dielectric resonator to the blood. It includes a probe tip, the sensor unit inserted into the blood vessel, the analyzer for measuring the resonant frequency and reflectance of the radio wave transmitted through the probe tip and the dielectric resonator after interacting with the blood, and the resonant frequency of the radio wave measured by the analyzer And a control unit for generating visual data on the quantitative change of the equivalent weight measured from blood using the reflectance.

유전체 공진기, 프루브팁 Dielectric Resonator, Probe Tip

Description

초소형의 혈당 감지센서{MICROMINIATURE DEVICE FOR SENSING GLUCOSE}Miniature Blood Glucose Sensor {MICROMINIATURE DEVICE FOR SENSING GLUCOSE}

본 발명은 전파를 이용한 초소형의 혈당 감지센서에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 실시간으로 혈액의 당량을 측정할 수 있는 초소형의 혈당 감지센서에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-small blood sugar detecting sensor using radio waves, and more particularly, to an ultra-small blood sugar detecting sensor capable of measuring a blood equivalent in real time.

현대 성인병인 당뇨병 환자가 현저하게 증가하는 추세에 따라, 그 치료에 필요한 혈당 데이터를 얻기 위해 휴대 가능하고 간편한 혈당측정 장치가 요구되고 있다.As the number of diabetics, a modern adult disease, has increased significantly, a portable and simple blood glucose measurement device is required to obtain blood glucose data for the treatment.

혈당량은 일반적으로 혈액 내의 글루코스(glucose)의 양을 통하여 측정한다. 그러나 글루코스는 직접적인 측정이 어렵기 때문에 글루코스를 효소와 반응시켜 그 부산물의 양을 측정하는 간접적인 방법을 통하여 혈당을 측정한다. 크게 글루코스가 효소와 반응하는 과정에서 발생한 전자에 의한 전류를 측정하는 전기화학적 방법과, 효소반응과정에서 색을 나타내는 중간물질을 생성하여 이때 나타난 색을 측정하는 광도측정법으로 나뉜다. 주로 글루코스산화효소(glucose oxidase), 글루코스헥소키나아제(glucose hexokinase), 글루코스탈수소효소(glucose dehydrogenase) 등의 효소가 사용된다.Blood glucose levels are generally measured through the amount of glucose in the blood. However, since glucose is difficult to measure directly, glucose is measured by an indirect method of reacting glucose with an enzyme and measuring the amount of the byproduct. It is largely divided into electrochemical methods for measuring the current caused by electrons generated during the reaction of glucose with photons, and photometric methods for measuring the color produced by generating intermediates that represent colors during the enzyme reaction. Enzymes such as glucose oxidase, glucose hexokinase, and glucose dehydrogenase are mainly used.

혈당을 측정하는 가장 간단한 방법으로는 체액 속의 혈당에 반응하여 색이 변하도록 그 표면에 상기한 효소가 발라져 있는 시험지가 있으며, 상기한 전기화학적 방법 혹은 광도측정법을 사용하는 혈당측정장치도 있다.The simplest method of measuring blood glucose is a test paper in which the enzyme is coated on its surface to change color in response to blood sugar in body fluids, and there is a blood glucose measurement apparatus using the above-described electrochemical or photometric method.

다만, 효소 반응에 사용되는 효소들은 단백질로서, 단백 변성 및 활성 저하 등을 피할 수 없어 최장 6개월 정도 밖에 유지할 수 없다는 보존상의 문제가 있다. However, the enzymes used in the enzyme reactions are proteins, and there is a preservation problem that they can be maintained for up to 6 months since protein denaturation and deactivation are inevitable.

또한, 상기한 전기화학적 방법 혹은 광도측정법을 사용하는 혈당측정장치는 글루코스 옥시다아제 반응의 생성물에 색소계(pigment system)를 공액시켜 색소 변화를 측정하는 방법으로서 반응이 복잡하고, 반응조건 설정에 많은 제어수단이 요구되므로 고가의 측정장치를 필요로 하며, 채혈 시부터 계측에 이르기까지 일 검체에 대해 10～15분간의 긴 시간을 요하는 단점이 있다.In addition, the blood glucose measurement apparatus using the above-described electrochemical or photometric method is a method of measuring the change of pigment by conjugating a pigment system to a product of a glucose oxidase reaction, and the reaction is complicated, and a lot of control is required for setting reaction conditions. As a means is required, an expensive measuring apparatus is required, and a long time of 10 to 15 minutes is required for one sample from collecting blood to measuring.

또한, 상술한 시험지나 혈당측정장치는 혈당 측정 시 매번 채혈을 해야 하기 때문에 혈당의 변화를 연속적으로 측정하는 것은 시간상 또는 채혈자의 심리적 거부감을 발생시키는 등의 문제가 있다.In addition, since the above-described test paper or blood glucose measurement device needs to collect blood every time blood sugar is measured, continuous measurement of blood glucose changes may cause problems such as psychological rejection of time or blood collectors.

이에, 채혈 방식에 의한 시험지나 혈당측정장치의 대안으로서, 전파를 신체 일부에 조사한 후, 반사된 전파로부터 환자의 혈당수치를 측정하는 비침습 센서 기술이 제안되었다. 이러한 기술을 이용한 비침습 센서를 이용하여 채혈 없이 환자의 혈당수치를 간편하게 측정할 수 있으나, 비침습 센서는 피부의 피아지방에서 혈당을 측정하기 때문에 땀이나 온도, 습도의 외부환경에 영향을 많이 받아서, 아직 측정의 정확도나 재현성이 떨어지고 측정오차가 많아 혈당 측정에 대한 신뢰성이 낮다는 문제점이 있다.Accordingly, a non-invasive sensor technology has been proposed to measure blood glucose levels of a patient from reflected radio waves after irradiating radio waves to a body part as an alternative to test papers or blood glucose measurement apparatuses using a blood collection method. Non-invasive sensors using this technology can be used to easily measure the blood glucose level of patients without blood collection. However, non-invasive sensors measure blood sugar levels in the skin's pia, so they are affected by sweat, temperature and humidity. However, there is a problem that the accuracy or reproducibility of the measurement is still low and the measurement error is large, so that the reliability of blood glucose measurement is low.

본 발명은 전파를 이용하여 혈액 속의 당량을 측정할 수 있으며, 혈액 속의 혈당 량을 연속적으로 측정할 수 있는 초소형의 혈당 감지센서를 제공한다. The present invention can measure the equivalent weight in the blood using radio waves, and provides a very small blood sugar detection sensor capable of continuously measuring the amount of blood sugar in the blood.

본 발명은 혈액에 조사되는 전파가 땀, 온도, 습도 등의 외부환경에 영향을 받지 않아, 혈당 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 초소형의 혈당 감지센서를 제공한다.The present invention does not affect the external environment such as sweat, temperature, humidity, etc., the radio wave is irradiated to provide a very small blood sugar detection sensor that can improve the accuracy of blood sugar measurement.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 혈액의 당량을 측정하는 초소형의 혈당 감지센서는, 전파를 생성하는 전파 생성부; 전파 생성부로부터 생성된 전파가 전달되는 유전체 공진기, 유전체 공진기 내부로 적어도 일부가 삽입 가능하게 장착되되, 적어도 일부가 유전체 공진기 외부로 노출되게 돌출되어 유전체 공진기로부터 전달되는 전파를 혈액에 직접 접촉된 상태에서 방출하는 프루브팁, 및 프루브팁과 접촉된 혈액과 상호 작용하는 전파의 방사 손실을 최소화하도록 유전체 공진기 외부로 노출되는 프루브팁 측면에서 프루브팁에 직접 접촉되는 혈액을 둘러쌀 수 있도록 배치되는 가이드 캔을 포함하며, 혈관 내에 삽입되는 센서부; 혈액과 상호 작용한 후 프루부팁과 유전체 공진기를 통하여 전달된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 측정하는 분석부; 및 분석부에서 측정된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 이용하여 혈액으로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성하는 제어부를 포함한다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the ultra-small blood sugar detection sensor for measuring the equivalent of blood, the radio wave generating unit for generating a radio wave; A dielectric resonator to which radio waves generated from the radio wave generator are transmitted, at least a part of which is inserted into the dielectric resonator so as to be inserted into the dielectric resonator, and at least a portion of the dielectric resonator protrudes to be exposed to the outside to directly contact the radio wave transmitted from the dielectric resonator with blood. Guide cans arranged to surround the blood tip directly contacting the probe tip on the side of the probe tip exposed outside the dielectric resonator to minimize radiation losses from the probe tip emitted from and the radio waves interacting with the blood in contact with the probe tip. It includes, the sensor unit is inserted into the blood vessel; An analyzer configured to measure resonant frequencies and reflectances of radio waves transmitted through the fruit tip and the dielectric resonator after interacting with blood; And a controller configured to generate visual data about a quantitative change in the equivalent weight measured from blood using the resonance frequency and the reflectance of the radio wave measured by the analyzer.

유전체 공진기는 유전체(dielectric substance) 및 유전체를 둘러싸는 도체를 포함할 수 있으며, 유전체의 종류에는 특별한 제한이 없으나, 유전체가 공기와 같은 기체인 경우에 도체는 공기를 수용하는 박스 형태로 제공될 수 있으며, 유전체가 예를 들면 바륨 디타네이트(Barium Titanate: BaTiO3), 실리콘, 스트론듐 산 화 티타늄 등의 고체인 경우에 도체는 유전체의 표면에 코팅되어 제공될 수 있다. 도체는 은(Ag)과 같이 도전성이 우수한 금속을 사용하는 것이 바람직하다. The dielectric resonator may include a dielectric substance and a conductor surrounding the dielectric, and there is no particular limitation on the type of dielectric, but when the dielectric is a gas such as air, the conductor may be provided in the form of a box containing air. In the case where the dielectric is a solid, for example, barium titanate (BaTiO 3), silicon, titanium strontium oxide, or the like, the conductor may be provided coated on the surface of the dielectric. As the conductor, it is preferable to use a metal having excellent conductivity such as silver (Ag).

프루브팁은 일반적인 도체를 이용하여 제조할 수 있으나, 혈액에 직접 닿는 부분이기 때문에 스테인리스(stainless steel)로 제조하는 것이 바람직하다.The probe tip may be manufactured using a general conductor, but is preferably made of stainless steel because it is a part directly in contact with blood.

프루브팁은 유전체 공진기 내부로 적어도 일부가 삽입 가능하게 장착될 수 있으며, 프루브팁이 유전체 공진기에 삽입되는 깊이에 따라서 전파 생성부로부터 유전체 공진기로 전달된 전파의 전파모드가 TE, TM, TEM 모드 등으로 변경될 수 있다. 또한, 프루브팁이 유전체 공진기에 삽입되는 정도에 따라서 유전체 공진기의 공진 주파수 및 임피던스의 조절이 가능하며, 이것은 유전체 공진기 내부를 차지하는 프루브팁의 부피가 변경되면서, 유전체 공진기 안에 저장된 전기장과 자기장의 변화가 일어나기 때문이다. The probe tip may be inserted into at least a portion of the dielectric resonator so that the probe tip may be inserted into the dielectric resonator. The propagation mode of the electric wave transmitted from the electric wave generator to the dielectric resonator may be TE, TM, TEM mode, etc. according to the depth of the probe tip inserted into the dielectric resonator. Can be changed to In addition, it is possible to adjust the resonance frequency and impedance of the dielectric resonator according to the degree of insertion of the probe tip into the dielectric resonator. This is because the volume of the probe tip occupying the inside of the dielectric resonator is changed, thereby changing the electric and magnetic fields stored in the dielectric resonator. Because it happens.

한편, 전파 생성부로부터 생성된 전파는 전파 생성부와 유전체 공진기를 연결하는 입출력선을 따라서 전달될 수 있으며, 반대로, 프푸브팁에서 출사되어 혈액과 상호 작용한 후에 프루브팁과 유전체 공진기를 거친 전파 또한 입출력선을 거쳐 분석부로 전달될 수 있다. 입출력선은 동축선으로 제공될 수 있으며, 각각 별도의 선으로 제공될 수도 있으며, 경우에 따라서 유전체 공진기 및 전파 생성부 간의 전파 전달과 유전체 공진기 및 분석부 간의 전파 전달은 무선으로 이루어질 수도 있을 것이다. Meanwhile, the radio wave generated from the radio wave generator may be transmitted along an input / output line connecting the radio wave generator and the dielectric resonator. On the contrary, the radio wave generated from the probe tip interacts with blood and then passes through the probe tip and the dielectric resonator. It may be transmitted to the analysis unit via an input / output line. The input and output lines may be provided as coaxial lines, and may be provided as separate lines, and in some cases, the radio wave transmission between the dielectric resonator and the wave generation unit and the radio wave transmission between the dielectric resonator and the analysis unit may be wireless.

또한, 프루브팁은 유전체 공진기에 대향한 상단부는 플레이트 형태로 제공될 수 있으며, 하단부와 비교할 때 면적이 넓은 것이 바람직하다. 이는 프루브팁의 면적이 증가할수록 혈액과 접촉하는 면적이 증가하면서, 프루브팁으로부터 출사된 전파가 혈액과 상호 작용하는 면적이 넓어지고, 이에 의해서 당료측정장치의 감도를 증가시킬 수 있기 때문이다.In addition, the probe tip may be provided in the form of a plate, the upper end facing the dielectric resonator, it is preferable that the area is larger than the lower end. This is because, as the area of the probe tip increases, the area in contact with blood increases, and the area where radio waves emitted from the probe tip interact with blood increases, thereby increasing the sensitivity of the glucose measuring apparatus.

본 발명의 초소형의 혈당 감지센서는 전파를 이용하여 연속적으로 혈당을 측정할 수 있다. The ultra-small blood sugar detecting sensor of the present invention can measure blood glucose continuously using radio waves.

본 발명의 초소형의 혈당 감지센서의 센서부는 혈액과 직접 접촉되어 정확한 혈당 측정이 가능하다. The sensor unit of the ultra-small blood sugar detecting sensor of the present invention is in direct contact with the blood can be accurately measured blood sugar.

본 발명은 유전체 공진기를 유전체의 표면에 도체를 직접 코팅하여 제공하여, 초소형화를 구현하며, 이를 혈관 내에 삽입할 수 있다.The present invention provides a dielectric resonator by directly coating a conductor on the surface of the dielectric to realize miniaturization and to insert it into a blood vessel.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형의 혈당 감지센서의 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형의 혈당 감지센서 중 센서부의 사시도이다.1 is a block diagram of an ultra-small blood sugar detection sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of the sensor portion of the ultra-small blood sugar detection sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 혈액의 당량을 측정하는 초소형의 혈당 감지센서(100)는 전파 생성부(110), 센서부(140), 분석부(150), 및 제어부(160)를 포함한 다. 1 and 2, the ultra-small blood sugar sensor 100 for measuring the equivalent of blood includes a radio wave generation unit 110, a sensor unit 140, an analysis unit 150, and a controller 160. All.

전파 생성부(110)는 소정의 주파수를 갖는 마이크로 전파를 생성할 수 있으며, 생성되는 전파의 주파수는 제어부(160)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 결정되며, 생성된 전파는 센서부(140)에 전달된다. The wave generator 110 may generate a micro wave having a predetermined frequency, and the frequency of the wave generated is determined according to a control signal input from the controller 160, and the generated wave is transmitted to the sensor unit 140. Delivered.

센서부(140)는 유전체 공진기(120) 및 프루브팁을 포함하며, 혈관 내에 삽입되어 혈액과 직접 접촉된다. 따라서 피부 속 혈관 내에 혈당을 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 혈관 내에 삽입되기 위해서 초소형으로 미세하게 제작한다.The sensor unit 140 includes a dielectric resonator 120 and a probe tip, and is inserted into a blood vessel to directly contact blood. Therefore, blood glucose in the blood vessels in the skin can be monitored in real time, and microscopically manufactured to be inserted into the blood vessels.

유전체 공진기(120)는 유전체(122) 및 유전체(122)를 둘러싸도록 그 표면에 코팅된 도체(124)를 포함한다. 유전체(122)의 표면에 도체(124)를 코팅하여 에너지 방사에 의한 손실을 줄일 수 있고, 전파를 잘 집속시켜 프루브팁(130)에 전달할 수 있다. Dielectric resonator 120 includes a dielectric 122 and a conductor 124 coated on its surface to surround the dielectric 122. The conductor 124 may be coated on the surface of the dielectric 122 to reduce the loss due to energy radiation, and to focus the radio wave well to transmit it to the probe tip 130.

본 실시예에서 유전체(122)는 일정한 형태를 가지는 고체로 제공되고, 도체(124)는 그 표면에 코팅되어 제공되지만, 경우에 따라서 유전체는 공기가 될 수도 있으며, 이러한 경우에 도체는 공기를 수용하는 박스 형태로 제공될 수 있다. 이때, 유전체를 유전율이 공기보다 큰 고체로 사용하고, 그 표면에 도체를 코팅함으로써, 유전체 공진기(120)의 크기를 혈관 내에 삽입할 수 있을 정도의 소형으로 미세하게 제작할 수 있다. 구체적으로, 공기의 유전 상수는 대략 1.0이나, 고체인 스트론듐 산화 티타늄은 310, 유리는 4.7 정도이다.In this embodiment, the dielectric 122 is provided as a solid having a uniform shape, and the conductor 124 is provided coated on its surface, but in some cases the dielectric may be air, in which case the conductor receives air It may be provided in the form of a box. At this time, by using the dielectric material as a solid having a larger dielectric constant than air and coating the conductor on the surface thereof, the dielectric resonator 120 can be manufactured to be small and fine enough to insert the size of the dielectric resonator 120 into the blood vessel. Specifically, the dielectric constant of air is approximately 1.0, but the solid strontium oxide is 310 and glass is 4.7.

상술한 유전체 공진기(120)에는 프루브팁(130)이 그 내부로 적어도 일부분이 삽입 가능하게 결합되는데, 프루브팁(130)은 일반적인 도체를 이용하여 제조할 수 있으나, 본 실시예에서 프루브팁(130)은 혈액에 직접 닿는 부분이기 때문에 혈액 속 수분과 반응이 잘 일어나지 않는 스테인리스로 제조한다. At least a portion of the probe tip 130 is inserted into the dielectric resonator 120 so that the probe tip 130 can be inserted therein. The probe tip 130 may be manufactured using a general conductor, but in the present embodiment, the probe tip 130 ) Is made of stainless steel, which does not react well with water in the blood because it directly touches the blood.

프루브팁(130)은 유전체 공진기(120) 내부로 삽입되는 부분이 조절 가능하도록 유전체 공진기(120)에 장착되는데, 예를 들면, 유전체 공진기(120)에 홈을 형성하고, 그 내면에 프루브팁(130)이 스크류 결합될 수 있도록 나사산을 형성할 수 있다. 프루브팁(130)이 유전체 공진기(120)에 삽입되는 깊이를 변경하여, 프루브팀(130)이 유전체 공진기(120) 내부를 차지하는 부피를 변경할 수 있으며, 전파 생성부(110)로부터 유전체 공진기(120)로 전달된 전파의 전파모드가 TE, TM, TEM 모드 등으로 변경될 수 있다. 또한, 프루브팁(130)이 유전체 공진기(120)에 삽입되는 정도에 따라서 유전체 공진기(120)의 공진 주파수의 조절이 가능하며, 이것은 유전체 공진기(120) 내부에 삽입되는 프루브팁(130)의 부피가 변경되면서, 유전체 공진기(120) 안에 저장된 전기장과 자기장의 변화가 일어나기 때문이다. The probe tip 130 is mounted to the dielectric resonator 120 so that a portion inserted into the dielectric resonator 120 can be adjusted. For example, the probe tip 130 forms a groove in the dielectric resonator 120, and a probe tip is formed on an inner surface thereof. 130 may be threaded to be screwed. By changing the depth at which the probe tip 130 is inserted into the dielectric resonator 120, the volume of the probe team 130 occupying the inside of the dielectric resonator 120 may be changed, and the dielectric resonator 120 may be removed from the radio wave generator 110. The propagation mode of the propagated wave may be changed to TE, TM, TEM mode, and the like. In addition, the resonant frequency of the dielectric resonator 120 can be adjusted according to the degree to which the probe tip 130 is inserted into the dielectric resonator 120, which is the volume of the probe tip 130 inserted into the dielectric resonator 120. This is because the change of the electric field and the magnetic field stored in the dielectric resonator 120 occurs.

또한, 본 실시예에 따른 초소형의 혈당 감지센서(100)는 가이드 캔(180)을 더 포함하며, 가이드 캔(180)은 프루브팁(130)을 측면에서 둘러싸도록 유전체 공진기(120)에 장착되어, 프루브팁(130)의 전파의 방사 손실을 최소화할 수 있다. In addition, the ultra-small blood sugar sensor 100 according to the present embodiment further includes a guide can 180, and the guide can 180 is mounted to the dielectric resonator 120 to surround the probe tip 130 at a side surface thereof. , Radiation loss of the propagation of the probe tip 130 can be minimized.

한편, 전파 생성부(110)로부터 생성된 전파는 전파 생성부(110)와 유전체 공진기(120)를 연결하는 입출력선(102)을 따라서 전달되며, 프루브팁(130)에서 출사되어 혈액과 상호 작용한 후에 프루브팁(130)과 유전체 공진기(120)를 거친 전파 또한 입출력선(102)을 거쳐 분석부(150)로 전달된다. Meanwhile, the electric wave generated from the electric wave generating unit 110 is transmitted along the input / output line 102 connecting the electric wave generating unit 110 and the dielectric resonator 120 and is emitted from the probe tip 130 to interact with blood. Afterwards, radio waves passing through the probe tip 130 and the dielectric resonator 120 are also transmitted to the analysis unit 150 via the input / output line 102.

입출력선(102)은 본 실시예에서는 하나의 선으로 제공하고 있으나, 경우에 따라서, 입력선과 출력선을 별도의 선으로 제공할 수도 있으며, 유전체 공진기 및 전파 생성부 간의 전파 전달과 유전체 공진기 및 분석부 간의 전파 전달은 무선으로 이루어질 수도 있을 것이다.In this embodiment, the input / output line 102 is provided as one line, but in some cases, the input line and the output line may be provided as separate lines, and the propagation transmission between the dielectric resonator and the wave generator and the dielectric resonator and analysis may be provided. Propagation between the parts may be wireless.

또한, 프루브팁(130)은 유전체 공진기(120)에 대향한 상단부는 평평한 플레이트의 형태로 제공되어 있다. 따라서, 프루브팁(130)의 플레이트 형태의 상단은 혈액과 접촉하는 면적이 그 저부에 비해서 비교적 넓기 때문에, 프루브팁(130)의 상단을 통해서 출사되는 전파와 혈액이 상호 작용하는 면적이 넓어지고, 이에 의해서 당료측정장치(100)의 감도를 증가시킬 수 있다. 또한, 경우에 따라서 플레이트 형태의 상단에는 판상의 유리가 더 놓여져 프루브팁(130)의 상단을 커버하도록 할 수 있다. In addition, the probe tip 130 is provided in the form of a flat plate at an upper end facing the dielectric resonator 120. Therefore, the plate-shaped upper end of the probe tip 130 has a relatively larger area in contact with the blood than the bottom thereof, so that the area where the radio waves and the blood interact through the upper end of the probe tip 130 interact with each other. Thereby, the sensitivity of the glucose measurement apparatus 100 can be increased. In some cases, a plate-shaped glass may be further placed on the upper end of the plate shape to cover the upper end of the probe tip 130.

상술한 바와 같이, 프루브팁(130)을 통해서 출사된 전파는 근접장 이론에 의해서 혈액과 상호 작용한 후 다시 프루브팁(130)과 유전체 공진기(120)를 통하여 분석부(150)로 전달될 수 있다.As described above, the radio wave emitted through the probe tip 130 may be transmitted to the analyzer 150 through the probe tip 130 and the dielectric resonator 120 after interacting with blood by the near field theory. .

분석부(150)는 전달된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 측정한다. The analyzer 150 measures the resonance frequency and the reflectance of the transmitted radio wave.

제어부(160)는 다시 분석부(150)에서 측정된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 이용하여 혈액으로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성한다. The controller 160 again generates visual data on the quantitative change of the equivalent weight measured from blood using the resonance frequency and the reflectance of the radio wave measured by the analyzer 150.

그 후에, 제어부(160)에 의해 생성된 데이터를 디스플레이(170)를 통해서 출력하여, 당량을 실시간으로 확인할 수 있다. Thereafter, the data generated by the controller 160 can be output through the display 170 to check the equivalent amount in real time.

이하, 분석부(150)에서 측정된 전파의 반사율을 이용하여, 제어부(160)가 당 량의 정량적 변화를 계산하는 방법에 대해서 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method of calculating the quantitative change in the equivalent amount by the controller 160 using the reflectance of the radio wave measured by the analyzer 150 will be described in detail.

본 발명에 따른 초소형의 혈당 감지센서(100)는 유전체 공진기의 반사율 변화를 통하여 혈액의 혈당을 측정할 수 있는 장치로서 혈액과 반응하여 반사된 마이크로파의 반사계수(S11)를 분석함으로써 혈당을 정량적으로 측정한다. 혈액에 포함된 혈당은 기본적으로 혈액 내에 포함된 혈당에 대하여 유전율 변화를 가진다. 따라서 혈액내의 혈당 변화를 유전율 변화를 통하여 측정할 수 있으며, 초소형의 혈당 감지센서의 원리는 다음과 같다. 이때, 물질의 굴절율(n)은 다음의 수학식과 같이 정의된다.The ultra-small blood sugar sensor 100 according to the present invention is a device capable of measuring blood glucose by changing the reflectance of a dielectric resonator, and quantitatively analyzes blood glucose by analyzing a reflection coefficient S11 of microwaves reflected in response to blood. Measure Blood sugar contained in blood basically has a change in permittivity relative to blood sugar contained in blood. Therefore, the blood glucose change in the blood can be measured through the change in permittivity, and the principle of the ultra-small blood sugar detection sensor is as follows. In this case, the refractive index n of the material is defined as in the following equation.

수학식 1Equation 1

Figure 112009064740543-pat00001
Figure 112009064740543-pat00001

여기서,

Figure 112009064740543-pat00002
인 유전체에서 Fresnel's equation은 아래와 같이 정리된다.here,
Figure 112009064740543-pat00002
In the genome, Fresnel's equation is

수학식 2Equation 2

Figure 112009064740543-pat00003
Figure 112009064740543-pat00003

단, 수학식 2에서 θ는 입사각, φ는 투과각, ni는 입사매질의 굴절율, nt는 투과매질의 굴절율이다. θ 및 φ가 0인 경우에 수학식 2는 다음과 같다.In Equation 2, θ is an angle of incidence, φ is a transmission angle, ni is a refractive index of the incident medium, and nt is a refractive index of the transmission medium. In the case where θ and φ are 0, Equation 2 is as follows.

수학식 3Equation 3

Figure 112009064740543-pat00004
Figure 112009064740543-pat00004

여기서, 반사도(Reflectance: R)는 다음의 수학식으로 정의된다.Here, the reflectance R is defined by the following equation.

수학식 4Equation 4

Figure 112009064740543-pat00005
Figure 112009064740543-pat00005

수학식 4에서 입사파와 반사파는 같은 매질에 있으므로, vr=vi, εr=εi이 성립되고, 위 조건에 의하여 수학식 4는 다음과 같다.In Equation 4, since the incident wave and the reflected wave are in the same medium, vr = vi and εr = εi are established, and according to the above condition, Equation 4 is as follows.

수학식 5Equation 5

Figure 112009064740543-pat00006
Figure 112009064740543-pat00006

결과적으로, θ 및 φ가 0인 경우에 R의 수직성분과 수평성분의 구분이 없어지고, R=R?=R⊥이 된다. 이 때, 반사도(R)와 투과도(Transmittance: T)의 관계는 다음 식을 만족한다.As a result, when θ and φ are 0, the division of the vertical component and the horizontal component of R is eliminated, and R = R? = R⊥. In this case, the relationship between the reflectance R and the transmittance T satisfies the following equation.

수학식 6Equation 6

R + T = 1R + T = 1

따라서 혈당의 유전율 변화에 따라 수학식 5에 의해 유전율 변화와 반사율 변화를 예측할 수 있다. 결론적으로, 본 발명에 따른 초소형의 혈당 감지센서는 반사율에 해당되는 반사계수 값을 측정함으로써, 물질의 유전 상수를 얻을 수 있고 이에 의해 혈당을 측정할 수 있다. 유전율에 따르는 반사계수 특성 및 공진 주파수 변화는 혈당에 대한 마이크로파 반사계수 및 공진 주파수 변화를 정확히 예측할 수 있다. Therefore, the change in permittivity and reflectance can be predicted by Equation 5 according to the change in permittivity of blood sugar. In conclusion, the ultra-small blood sugar sensor according to the present invention can obtain a dielectric constant of a substance by measuring a reflection coefficient value corresponding to a reflectance, thereby measuring blood glucose. The reflection coefficient characteristic and the resonance frequency change according to the dielectric constant can accurately predict the microwave reflection coefficient and the resonance frequency change for blood glucose.

따라서 당도에 따르는 변화를 TEM 모드를 이용하여 측정한 결과에 의하면 TEM 모드에 대한 변화가 큼을 알 수 있다. 반사계수의 특성을 이용하면, 공진 주파수 변화를 통하여 당도의 변화를 측정할 수 있으며, 공진 주파수에서 반사계수의 크기를 측정할 수 있다. 또한, 반사계수를 고정시킨 상태에서 반사계수의 변화를 측정할 수 있고, 임의의 한 주파수에 대하여 반사계수의 크기 측정을 통해서 당도의 변화를 측정할 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 당료감지센서는 혈당 기준값에 대한 상대적 변화를 측정하므로 혈당 변화가 있는 상태를 민감하게 측정할 수 있다.Therefore, the result of measuring the change according to sugar using the TEM mode shows that the change to the TEM mode is large. By using the characteristic of the reflection coefficient, it is possible to measure the change in sugar content through the change of the resonance frequency, and to measure the magnitude of the reflection coefficient at the resonance frequency. In addition, the change in the reflection coefficient can be measured while the reflection coefficient is fixed, and the change in sugar can be measured by measuring the magnitude of the reflection coefficient for any one frequency. As a result, the glucose sensor according to the present invention measures the relative change to the blood glucose reference value, so that the state of the blood sugar change can be sensitively measured.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형의 혈당 감지센서의 구성도이다1 is a block diagram of an ultra-small blood sugar detection sensor according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형의 혈당 감지센서 중 센서부의 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of the sensor unit of the ultra-small blood sugar sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형의 혈당 감지센서 중 센서부의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the sensor unit of the ultra-small blood sugar sensor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100：초소형의 혈당 감지센서 110：전파 생성부100: Ultra-small blood sugar detection sensor 110: Radio wave generating unit

120：유전체 공진기 130：프루부팁120: dielectric resonator 130: plubu tip

140：센서부 150：분석부140: sensor part 150: analysis part

160：제어부 170：디스플레이160: control unit 170: display

Claims (7)

혈액의 당량을 측정하는 초소형의 혈당 감지센서에 있어서,In the ultra-small blood sugar sensor for measuring the equivalent of blood, 전파를 생성하는 전파 생성부;A radio wave generation unit for generating radio waves; 상기 전파 생성부로부터 생성된 전파가 전달되는 유전체 공진기, 상기 유전체 공진기 내부로 적어도 일부가 삽입 가능하게 장착되되, 적어도 일부가 상기 유전체 공진기 외부로 노출되게 돌출되어 상기 유전체 공진기로부터 전달되는 전파를 상기 혈액에 직접 접촉된 상태에서 방출하는 프루브팁, 및 상기 프루브팁과 접촉된 혈액과 상호 작용하는 전파의 방사 손실을 최소화하도록 상기 유전체 공진기 외부로 노출되는 상기 프루브팁 측면에서 상기 프루브팁에 직접 접촉되는 혈액을 둘러쌀 수 있도록 배치되는 가이드 캔을 포함하며, 혈관 내에 삽입되는 센서부;At least a portion of the dielectric resonator to which the radio waves generated by the radio wave generator are transmitted is inserted into the dielectric resonator, and at least a portion of the dielectric resonator protrudes to be exposed to the outside of the dielectric resonator to transmit radio waves transmitted from the dielectric resonator. A probe tip that emits in direct contact with the blood, and blood that is in direct contact with the probe tip at the side of the probe tip that is exposed outside the dielectric resonator to minimize radiation loss of radio waves interacting with the blood in contact with the probe tip A guide can disposed to surround the sensor, the sensor unit being inserted into the blood vessel; 상기 혈액과 상호 작용한 후 상기 프루브팁과 상기 유전체 공진기를 통하여 전달된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 측정하는 분석부; 및An analyzer configured to measure a resonance frequency and a reflectance of radio waves transmitted through the probe tip and the dielectric resonator after interacting with the blood; And 상기 분석부에서 측정된 전파의 공진 주파수 및 반사율을 이용하여 상기 혈액으로부터 측정된 당량의 정량적 변화에 대한 시각적인 데이터를 생성하는 제어부;A controller configured to generate visual data on a quantitative change in the equivalent weight measured from the blood using the resonance frequency and the reflectance of the radio wave measured by the analyzer; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형의 혈당 감지센서.Ultra-small blood sugar detection sensor comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유전체 공진기는 유전체 및 상기 유전체를 둘러싸는 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형의 혈당 감지센서.And said dielectric resonator comprises a dielectric and a conductor surrounding said dielectric. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2, 상기 유전체는 고체로 제공되며, 상기 도체는 상기 유전체의 표면에 코팅되 는 것을 특징으로 하는 초소형의 혈당 감지센서. Wherein said dielectric is provided as a solid and said conductor is coated on the surface of said dielectric. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유전체 공진기 내부에 삽입되는 상기 프루브팁의 부피를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 초소형의 혈당 감지센서. Miniature blood glucose sensor, characterized in that for changing the volume of the probe tip is inserted into the dielectric resonator. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 유전체 공진기에 대향한 상기 프루브팁의 상단부는 플레이트 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 초소형의 혈당 감지센서. Miniature blood sugar sensor, characterized in that the upper end of the probe tip facing the dielectric resonator is provided in the form of a plate. 삭제delete
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