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KR102534848B1 - 생체 정보 측정용 센서 유닛 - Google Patents

생체 정보 측정용 센서 유닛 Download PDF

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KR102534848B1
KR102534848B1 KR1020210084704A KR20210084704A KR102534848B1 KR 102534848 B1 KR102534848 B1 KR 102534848B1 KR 1020210084704 A KR1020210084704 A KR 1020210084704A KR 20210084704 A KR20210084704 A KR 20210084704A KR 102534848 B1 KR102534848 B1 KR 102534848B1
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South Korea
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sensor
skin
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needle
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강영재
최현호
이수진
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주식회사 아이센스
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Priority to AU2021453742A priority patent/AU2021453742B2/en
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Priority to PCT/KR2021/016423 priority patent/WO2023277273A1/ko
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Abstract

본 발명에 따른 센서 유닛은, 사용자의 피부에 부착되어 사용자의 생체 정보를 측정하기 위한 센서 유닛에 있어서, 센서 바디와, 상기 센서 바디와 연결되어 사용자의 피부에 삽입될 수 있는 삽입부와, 생체 정보를 측정하기 위해 상기 삽입부의 일측에 구비되는 센싱부를 포함하는 센서; 및 상기 센서가 장착되고, 상기 삽입부와 함께 사용자의 피부에 삽입될 수 있는 니들 및 상기 삽입부가 통과할 수 있는 삽입홀을 구비하며, 사용자의 피부에 부착되는 센서 유닛 하우징;을 포함하고, 상기 삽입부는, 상기 니들과 함께 상기 니들이 사용자의 피부에 형성하는 절개부에 삽입되되, 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리된 후 상기 절개부의 길이 방향 중심축에 대해 기울어지도록 상기 센서 바디에 대한 기울기가 변할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

생체 정보 측정용 센서 유닛{SENSOR UNIT FOR MEASURING BIOMETRIC DATA}
본 발명은 생체 정보 측정용 센서 유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 피부에 삽입되어 사용자의 생체 정보를 측정할 수 있는 센서를 포함하는 생체정보 측정용 센서 유닛에 관한 것이다.
최근 의료 기술의 발전으로 사용자의 신체에 부착되어 사용되는 다양한 의료용 디바이스가 개발되어 판매되고 있다. 피부에 부착되어 사용되는 의료용 디바이스는 만성질환 환자의 신체에 부착되어 생체 정보를 모니터링하거나, 치료를 하는데 유용하게 활용될 수 있다.
예를 들어, 당뇨병과 같은 만성질환은 지속적인 관리가 필요하며, 당뇨병 환자의 혈당을 관리하는데 신체에 부착되는 생체 정보 측정용 디바이스가 이용될 수 있다.
당뇨병은 초기에는 거의 자각 증상이 없는 것이 특징인데, 병이 진행되면 당뇨병 특유의 다음, 다식, 다뇨, 체중감소, 전신 권태, 피부 가려움증, 손과 발의 상처가 낫지 않고 오래가는 경우 등의 특유의 증상이 나타난다. 당뇨병이 한층 더 진행되면 시력 장애, 고혈압, 신장병, 중풍, 치주질환, 근육 경련 및 신경통, 괴저 등으로 진전되는 합병증이 나타난다.
이러한 당뇨병을 진단하고 합병증으로 진전되지 않도록 관리하기 위해서는 체계적인 혈당 측정과 치료가 병행되어야 한다.
당뇨병 환자 및 당뇨병으로 진전되지 않았으나 혈액 내에 정상보다 많은 당이 검출되는 사람들을 위하여 많은 의료기기 제조업체에서는 혈당을 측정할 수 있는 다양한 종류의 혈당 측정기를 제공하고 있다.
혈당 측정기는 사용자가 손가락 끝으로부터 채혈하여 혈당 측정을 1회 단위로 수행하는 방식과, 사용자의 배와 팔 등에 부착하여 혈당 측정을 연속적으로 수행하는 방식이 있다.
당뇨병 환자의 경우, 일반적으로 고혈당과 저혈당 상태를 오가게 되는데, 응급 상황은 저혈당 상태에서 찾아오고, 의식을 잃거나 당분 공급 없이 저혈당 상태가 오랫동안 지속되면 목숨을 잃을 수도 있다. 따라서 저혈당 상태의 즉각적인 발견은 당뇨병 환자에게 매우 중요하나 간헐적으로 혈당을 측정하는 채혈식 혈당 측정기로는 이를 정확하게 파악하는데 한계가 있다.
최근에는 이러한 한계를 극복하기 위해 인체 내에 삽입되어 수분 간격으로 혈당치를 측정하는 연속 혈당 측정시스템(CGMS: Continuous Glucose Monitoring System)이 개발되어 사용되고 있다. 연속 혈당 측정시스템은 채혈에 따르는 사용자의 고통과 거부감을 최소화하기 위해 통증이 상대적으로 덜한 배와 팔 등의 부위에 바늘 형태의 경피성 센서를 삽입한 후 연속적으로 혈당을 측정할 수 있다.
연속 혈당 측정시스템은 사용자의 피부 속에 삽입되어 체내에서 혈당을 측정하는 경피성 센서를 포함하는 센서 유닛과, 센서 유닛과 전기적으로 연결되어 센서에서 측정되는 생체 정보로부터 신호를 발생하는 전자 유닛과, 전자 유닛에서 전송되는 신호를 수신하여 출력하는 단말기 등을 포함하여 구성된다. 센서는 피부 속에 삽입되어 피부 속의 체액 등으로부터 다양한 생체 정보를 측정할 수 있는 전극을 구비한다. 센서의 전극은 피부에 삽입되지 않은 부분까지 연장되어 전자 유닛과 전기적으로 연결되며, 전자 유닛이 센서로부터 측정 신호를 수신할 수 있다. 센서는 피부에 삽입된 상태로 상당 기간 동안 유지되어야 하므로, 사용자에게 통증을 유발하지 않도록 매우 얇고 폭이 좁은 미세한 형태로 형성된다.
일반적으로, 센서를 신체에 삽입하기 위해서는 어플리케이터가 사용된다. 어플리케이터는 센서와 함께 사용자의 피부에 삽입되어 센서를 사용자의 피부에 삽입시키는 니들을 포함한다. 니들은 센서가 사용자의 피부에 삽입된 후 사용자의 피부에서 제거되고, 센서만 피부에 삽입된 상태로 있게 된다. 센서를 피부에 삽입하는 과정에서 센서보다 두꺼운 니들이 피부에 삽입됨으로써 피부에는 센서의 폭보다 큰 절개부가 생길 수밖에 없다.
니들이 센서와 함께 피부에 삽입되었다가 피부에서 분리된 후 피부에 삽입된 센서의 주위에서는 염증 반응이 일어나 상처가 치료된다. 즉 상처 부위에서 염증 세포가 관여하여 유해균이나 괴사 조직을 제거하고, 피부를 구성하는 세포들이 증식하여 손상된 부위를 재생하는 활동이 진행된다.
그런데 이러한 상처 치료를 위한 세포 증식 활동은 피부에 삽입된 센서가 체액 등 피부 속 분석 대상물질로부터 생체 정보를 측정할 때 센서의 측정 정확도를 떨어트리는 것으로 알려져 있다. 따라서 센서에 의한 측정 신뢰도를 높이기 위해서는 위와 같은 염증 반응으로 인한 측정 문제를 해결할 필요가 있다.
대한민국 공개특허공보 제2021-0021726호 (2021. 03. 02.)
본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 센서가 피부에 삽입된 후 피부 내 염증 반응으로 인한 측정 정확도 저하 문제를 줄일 수 있는 생체 정보 측정용 센서 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 센서 유닛은, 사용자의 피부에 부착되어 사용자의 생체 정보를 측정하기 위한 센서 유닛에 있어서, 센서 바디와, 상기 센서 바디와 연결되어 사용자의 피부에 삽입될 수 있는 삽입부와, 생체 정보를 측정하기 위해 상기 삽입부의 일측에 구비되는 센싱부를 포함하는 센서; 및 상기 센서가 장착되고, 상기 삽입부와 함께 사용자의 피부에 삽입될 수 있는 니들 및 상기 삽입부가 통과할 수 있는 삽입홀을 구비하며, 사용자의 피부에 부착되는 센서 유닛 하우징;을 포함하고, 상기 삽입부는, 상기 니들과 함께 상기 니들이 사용자의 피부에 형성하는 절개부에 삽입되되, 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리된 후 상기 절개부의 길이 방향 중심축에 대해 기울어지도록 상기 센서 바디에 대한 기울기가 변할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 삽입부는 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리될 때 상기 절개부 속에서 상기 센싱부를 피부 속 생체 조직 쪽으로 가압하도록 움직일 수 있다.
상기 센서는 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리된 후 상기 센서 바디와 상기 삽입부가 둔각을 이루도록 탄성 변형될 수 있다.
상기 센서는, 상기 센서 바디와 상기 삽입부를 연결하는 곡선형의 연결부를 포함할 수 있다.
상기 센서는, 상기 센서 바디와 다른 평면 상에 놓이도록 배치되어 상기 센서 바디와 상기 삽입부를 연결하고 상기 삽입부보다 폭이 큰 중간부를 포함할 수 있다.
상기 센서 유닛 하우징은, 상기 연결부에 접하여 상기 연결부를 떠받치는 아치형의 받침부를 포함할 수 있다.
상기 센서는 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리된 후 상기 센서 바디와 상기 삽입부가 예각을 이루도록 탄성 변형될 수 있다.
본 발명에 따른 센서 유닛은, 상기 니들에 의해 탄성 변형 가능하고, 상기 니들이 상기 삽입홀에서 분리될 때 상기 삽입부에 대해 상기 절개부의 길이 방향 중심축에 대해 기울어지는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 센서 유닛 하우징에 구비되는 탄성부;를 포함할 수 있다.
상기 센서는 온도 변화에 따라 변형되어 상기 센서 바디와 상기 삽입부 사이의 각도가 변할 수 있도록 형상 기억 재료를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서의 삽입부가 니들에 의해 사용자의 피부에 형성되는 절개부에 삽입된 후 생체 정보 측정을 위한 센싱부를 피부 속에서 손상되지 않은 생체 조직 쪽으로 움직임으로써, 센싱부를 염증 반응에 의한 재생 세포의 증식이 상대적으로 적게 나타나는 부분에 위치시킬 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 센서 유닛은 피부 내 염증 반응으로 인해 센서의 측정 정확도가 저하되는 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛이 사용자의 피부에 부착된 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛의 센서를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛의 센서를 나타낸 측면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛을 사용자의 피부에 부착하는 방법을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛의 센서가 사용자의 피부에 삽입된 모습을 나타낸 것이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 유닛을 사용자의 피부에 부착하는 방법을 나타낸 것이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 것이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 유닛의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 17은 센서의 변형예를 나타낸 측면도이다.
이하, 본 발명에 따른 생체 정보 측정용 센서 유닛을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛이 사용자의 피부에 부착된 모습을 나타낸 것이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛(100)은 사용자의 피부에 부착되어 생체 정보를 측정할 수 있다. 센서 유닛(100)은 어플리케이터(미도시)에 의해 사용자의 피부(S)에 부착된 후, 측정한 생체 정보를 외부 단말기(20) 등으로 송신할 수 있다. 외부 단말기(20)로는 사용자의 휴대 단말기나, 전용 의료 디바이스, PC, 서버 등 센서 유닛(100)의 측정 데이터를 수신할 수 있는 다양한 것이 될 수 있다. 센서 유닛(100)이 측정할 수 있는 생체 정보는 특정한 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 센서 유닛(100)은 사용자의 혈당을 주기적으로 측정할 수 있다.
센서 유닛(100)은 사용자의 생체 정보를 측정하기 위한 센서 모듈(110)과, 센서 모듈(110)과 전기적으로 연결되어 센서 유닛(100)이 측정한 생체 정보를 처리하고 측정 신호를 외부 단말기(20) 등으로 송신할 수 있는 전자 모듈(130)을 포함한다. 센서 모듈(110)과 전자 모듈(130)은 어플리케이터 내에 상호 이격되도록 장착될 수 있다. 어플리케이터는 센서 모듈(110)의 센서(111)를 사용자의 피부(S)에 삽입하기 위한 니들(10)을 구비하고, 센서 모듈(110)과 전자 모듈(130)을 결합시켜 센서 유닛(100)을 형성하도록 작동하여 센서 유닛(100)을 사용자의 피부에 부착할 수 있다.
센서 모듈(110)은 사용자의 피부에 삽입되는 센서(111)와, 센서(111)가 결합되는 센서 모듈 하우징(120)과, 센서 모듈 하우징(120)에 결합되어 센서(111)와 전기적으로 연결되는 센서 모듈 단자부(124)를 포함한다.
센서(111)는 센서 바디(112)와, 센서 바디(112)의 일측에 연결되는 연결부(113)와, 연결부(113)를 통해 센서 바디(112)와 연결되는 중간부(114)와, 사용자의 피부에 삽입될 수 있도록 중간부(114)에 연결되는 삽입부(117)를 포함한다. 센서 바디(112)는 센서 모듈 단자부(124)와 접촉할 수 있도록 센서 모듈 하우징(120)의 내부에 배치된다. 센서 바디(112)에는 센서 모듈 단자부(124)와 전기적으로 연결되는 전극이 구비될 수 있다. 연결부(113)는 센서 바디(112)의 가장자리로부터 연장되어 센서 바디(112)와 중간부(114)를 서로 다른 평면 상에 놓이도록 연결된다. 센서(111)는 센서 바디(112)가 연결부(113)와 중간부(114) 및 삽입부(117)와 동일 평면 상에 놓이는 평판 형태로 제작된 후, 연결부(113)가 굽힘 변형되어 센서 바디(112)가 중간부(114) 및 삽입부(117)와 서로 다른 평면 상에 놓이는 형태로 제조될 수 있다.
중간부(114)와 삽입부(117)는 센서 바디(112)와 다른 평면 상에 놓이도록 센서 바디(112)와 연결된다. 도면에는 중간부(114) 및 삽입부(117)가 동일 평면 상에 배치되고, 중간부(114)가 센서 바디(112)와 둔각을 이루며 배치되는 것으로 나타냈으나, 중간부(114)와 센서 바디(112) 사이의 각도나, 삽입부(117)와 센서 바디(112) 사이의 각도는 다양하게 변경 가능하다. 중간부(114)는 연결부(113)의 일측으로 돌출되는 제 1 연장부(115)와, 제 1 연장부(115)가 연결부(113)로부터 돌출되는 방향과 반대 방향으로 연결부(113)로부터 돌출되는 제 2 연장부(116)를 포함한다.
삽입부(117)는 제 1 연장부(115)에 연결되어 사용자의 피부에 삽입될 수 있다. 삽입부(117)는 사용자의 피부에 원활하게 삽입될 수 있도록 상대적으로 가늘고 긴 형태로 이루어진다. 삽입부(117)의 일측에는 생체 정보를 측정하기 위한 센싱부(118)가 구비된다. 센싱부(118)는 피부(S) 속에서 체액 등 피부 속 분석 대상물질과 접촉하여 전기적 신호를 발생할 수 있는 전극을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다. 도시된 것과 같이 센싱부(118)는 삽입부(117)의 끝단 쪽에 치우쳐 배치될 수 있다. 또한 센싱부(118)는 삽입부(117)의 양쪽 면 중에서 센서 바디(112)로부터 먼 쪽 면에 배치된다. 센싱부(118)는 센서 바디(112)와, 연결부(113)와, 중간부(114) 및 삽입부(117)에 구비되는 도전성 트레이스를 통해 센서 바디(112)의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
센서(111)는 센서 바디(112)와, 연결부(113) 및 중간부(114)가 센서 모듈 하우징(120)의 내부에 위치하고 삽입부(117)만 센서 모듈 하우징(120)으로부터 돌출되도록 센서 모듈 하우징(120)에 결합될 수 있다.
또한 센서(111)는 센서 바디(112)와 삽입부(117) 사이의 각도가 변할 수 있도록 탄성 변형될 수 있다. 도 5에 나타낸 것과 같이, 센서(111)는 연결부(113)가 탄성 변형되는 방식으로 센서 바디(112)에 대한 삽입부(117)의 기울기가 변할 수 있다. 센서(111)는 센서 바디(112)와 삽입부(117)가 둔각을 이루도록 제조될 수 있다. 센서(111)는 삽입부(117)가 니들(10)과 결합될 때 센서 바디(112)와 삽입부(117) 사이의 각도가 원래 각도보다 줄어들도록 탄성 변형될 수 있으며, 삽입부(117)가 사용자의 피부(S)에 삽입된 후 센서 바디(112)와 삽입부(117) 사이의 각도가 원래의 각도가 되도록 복원될 수 있다. 삽입부(117)는 센서 모듈 하우징(120)에 결합되는 니들(10)과 결합되어 니들(10)과 함께 사용자의 피부(S)에 삽입될 수 있다.
센서(111)는 도시된 구성 이외에 센서 바디(112)와 사용자의 피부(S)에 삽입될 수 있도록 센서 바디(112)와 연결되는 삽입부(117)를 포함하는 다양한 다른 형태로 변경될 수 있다. 예시적인 다른 실시예로서, 센서는 중간부가 생략되거나, 연결부없이 삽입부가 센서 바디에 직접 연결되는 구성을 취할 수 있다.
니들(10)은 센서 모듈(110)에 결합된 상태로 센서 모듈(110)과 함께 움직여 사용자의 피부(S)에 삽입됨으로써 삽입부(117)를 사용자의 피부(S)에 삽입시킬 수 있다. 니들(10)은 삽입부(117)가 피부(S)에 삽입된 후 후퇴하여 사용자의 피부(S) 및 센서 모듈(110)에서 분리될 수 있다. 니들(10)은 삽입부(117)를 수용할 수 있는 채널(11)을 갖는다. 채널(11)은 니들(10)의 길이 방향 중심축(An)과 평행하게 연장된 형태로 이루어진다. 삽입부(117)는 채널(11)에 삽입되어 니들(10)의 길이 방향 중심축(An)과 평행하게 배치된다. 니들(10)이 센서 모듈 하우징(120)에 결합되어 센서 바디(112)에 대해 대략 수직으로 배치되므로, 삽입부(117)는 센서 바디(112)와 대략 수직을 이루며 니들(10)의 채널(11)에 수용될 수 있다.
센서 모듈 하우징(120)은 센서(111)의 센서 바디(112)와, 연결부(113)와, 중간부(114)와, 삽입부(117)의 일부분을 수용할 수 있다. 센서 모듈 하우징(120)의 중간에는 센서(111)의 삽입부(117)와 니들(10)이 통과할 수 있는 삽입홀(121)이 센서 모듈 하우징(120)을 두께 방향으로 관통하도록 형성된다. 센서 모듈 하우징(120)의 내측에는 센서(111)의 연결부(113)를 떠받치기 위한 받침부(122)가 구비된다. 받침부(122)는 곡선형의 연결부(113)와 면접촉하여 연결부(113)를 안정적으로 떠받칠 수 있도록 연결부(113)에 대응하는 아치형으로 이루어질 수 있다. 센서 모듈 하우징(120)의 표면에는 접착 레이어(126)가 구비된다. 센서 모듈 하우징(120)은 접착 레이어(126)에 의해 전자 모듈(130)에 접착될 수 있다.
센서 모듈 하우징(120)이 전자 모듈(130)에 결합되는 방식은 도시된 것과 같은 접착 레이어(126)를 이용하는 방식 이외의 다양한 다른 방식이 이용될 수 있다.
센서 모듈 단자부(124)는 센서(111)의 센서 바디(112)와 전기적으로 연결되도록 센서 모듈 하우징(120)에 배치된다. 센서 모듈 단자부(124)는 일부분이 센서 모듈 하우징(120)의 표면으로 노출됨으로써 전자 모듈(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 센서 모듈 단자부(124)는 전자 모듈(130)의 전자 모듈 단자부(137)와 접촉하여 센서(111)를 전자 모듈(130)과 전기적으로 연결할 수 있다.
전자 모듈(130)은 센서 모듈(110)이 결합되는 전자 모듈 하우징(131)과, 전자 모듈 하우징(131)의 내부에 설치되는 전자부품을 포함한다. 전자부품은 기판(136)과, 센서 모듈(110)의 센서 모듈 단자부(124)와 접촉하는 전자 모듈 단자부(137)와, 배터리(138) 등을 포함할 수 있다. 기판(136)에는 신호를 처리하기 위한 프로세서 칩이나, 외부 단말기(20)와의 무선 통신을 위한 통신 칩 등이 장착될 수 있다.
전자 모듈 하우징(131)에는 센서(111)의 삽입부(117)와 니들(10)이 통과할 수 있는 관통구(132)와, 센서 모듈 하우징(120)이 결합되는 리세스(133)가 구비된다. 리세스(133)의 안쪽에는 센서 모듈(110)의 접착 레이어(126)가 접착되는 접촉면(134)이 마련된다. 전자 모듈 하우징(131)의 표면에는 접착부(139)가 구비된다. 접착부(139)는 사용자의 피부(S)에 부착되어 전자 모듈 하우징(131)을 사용자의 피부(S)에 접착시킬 수 있다. 접착부(139)의 중간에는 센서(111)의 삽입부(117)와 니들(10)이 통과할 수 있는 구멍이 형성된다. 전자 모듈 하우징(131)은 센서 모듈 하우징(120)과 함께 센서 유닛 하우징(140)을 형성한다.
전자 모듈 단자부(137)는 접촉면(134)에서 노출되도록 배치되어 센서 모듈(110)이 전자 모듈(130)에 결합될 때 센서 모듈(110)의 센서 모듈 단자부(124)와 접촉한다. 전자 모듈 단자부(137)는 기판(136)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛(100)을 사용자의 피부(S)에 부착하는 방법을 나타낸 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛(100)은 센서 모듈(110)과 전자 모듈(130)이 상호 이격되도록 어플리케이터에 장착되고, 어플리케이터에 의해 센서 모듈(110)과 전자 모듈(130)이 결합된 상태로 사용자의 피부(S)에 부착될 수 있다. 어플리케이터로 센서 유닛(100)을 사용자의 피부(S)에 부착하기 위해 먼저 도 6에 나타낸 것과 같이 접착부(139)를 이용하여 전자 모듈(130)을 사용자의 피부(S)에 부착한다. 센서 모듈(110)은 니들(10)과 결합된 상태로 전자 모듈(130)로부터 이격된 위치에 대기한다. 니들(10)은 센서 모듈 하우징(120)의 삽입홀(121)에 삽입되어 센서 바디(112)와 대략 수직을 이루도록 센서 모듈(110)과 결합되고, 센서(111)의 삽입부(117)는 니들(10)의 채널(11)에 삽입된다. 삽입부(117)는 그 길이 방향 중심축(As)이 니들(10)의 길이 방향 중심축(An)과 평행하도록 채널(11)에 삽입될 수 있다. 삽입부(117)가 채널(11)에 수용되도록 센서(111)와 니들(10)이 결합되는 과정에서 센싱부(118)는 연결부(113)가 탄성 변형됨으로써 센서 바디(112)와 삽입부(117)가 대략 수직을 이루도록 탄성 변형될 수 있다.
도 7에 나타낸 것과 같이, 어플리케이터가 작동함으로써 센서 모듈(110)이 움직여 전자 모듈(130)과 결합된다. 이때, 센서 모듈(110)과 전자 모듈(130)은 접착 레이어(126)에 의해 접착되고, 니들(10)과 삽입부(117)가 사용자의 피부(S)에 삽입된다. 니들(10)과 센서(111)가 피부(S)에 삽입되는 과정에서, 니들(10)이 피부 조직을 뚫고 피부(S) 속으로 진입함으로써 피부(S)에 삽입부(117)가 수용되는 절개부(C)를 형성하게 된다. 니들(10)에 의해 형성되는 절개부(C)의 폭은 삽입부(117)의 폭보다 크다. 삽입부(117)는 니들(10)의 채널(11)에 삽입된 상태로 니들(10)의 길이 방향 중심축(An)과 평행한 방향으로 움직여 절개부(C) 속에 삽입될 수 있다.
삽입부(117)가 피부(S) 속에 삽입된 후, 도 8에 나타낸 것과 같이 니들(10)은 피부(S) 및 센서 유닛(100)으로부터 분리된다. 센서(111)는 니들(10)에 의해 삽입부(117)가 센서 바디(112)와 대략 수직을 이루도록 탄성 변형된 상태로 피부(S)에 삽입되었으므로, 니들(10)이 피부(S)로부터 분리될 때 삽입부(117)는 센서(111) 자체의 탄성력에 의해 기울어질 수 있다.
따라서 도 8 및 도 9에 나타낸 것과 같이, 삽입부(117)는 절개부(C)에 삽입된 후 그 길이 방향 중심축(As)이 절개부(C)의 길이 방향 중심축(Ac)에 대해 기울어지도록 센서 바디(112)에 대한 기울기가 변하게 된다. 이때, 삽입부(117)는 절개부(C) 속에서 센서 바디(112)와 둔각을 이루도록 움직여 센싱부(118)를 절개부(C)의 길이 방향 중심축(Ac)으로부터 편심시키고 피부 속의 손상되지 않은 생체 조직(T) 쪽으로 가압하게 된다.
한편, 삽입부(117)가 삽입된 피부(S)에서는 염증 반응이 일어난다. 즉 니들(10)에 의해 피부 조직이 파괴되면서 형성된 절개부(C)에서는 염증 세포가 관여하여 유해균이나 괴사 조직을 제거하고, 피부를 구성하는 세포들이 증식하여 손상된 부위를 재생하는 활동이 진행된다. 이러한 상처 치료를 위한 피부의 재생 활동에 의해 절개부(C)에서는 재생 세포(R)가 증식하게 된다. 삽입부(117)의 주위에서 재생 세포(R)의 증식은 센서(111)의 측정 효율을 떨어트릴 수 있다.
그렇지만 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛(100)은 센서(111)의 삽입부(117)가 절개부(C)에 삽입된 후 센싱부(118)를 피부 속에서 손상되지 않은 생체 조직(T) 쪽으로 움직임으로써, 센싱부(118)를 재생 세포(R)의 증식이 상대적으로 적게 나타나는 부분에 위치시킬 수 있다. 따라서 절개부(C)에서는 센싱부(118)가 배치된 삽입부(117)의 일면 쪽보다는 삽입부(117)의 타면 쪽에서 재생 세포(R)의 증식이 활발하게 일어나면서 피부(S)의 손상 부위가 치료된다. 이러한 작용을 통해 본 발명의 일실시예에 따른 센서 유닛(100)은 피부 내 염증 반응으로 인해 센서(111)의 측정 정확도가 저하되는 문제를 최소화할 수 있다.
한편, 도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 유닛을 사용자의 피부에 부착하는 방법을 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 유닛(200)은 앞서 설명한 센서 유닛(100)과 같이 센서(111)를 구비하는 센서 모듈(110)과 전자부품이 설치된 전자 모듈(130)이 분리된 형태로 이루어진 것이 아니라, 하나의 센서 유닛 하우징(240)에 센서(111)와 각종 전자부품이 장착된 상태로 제조된 것이다. 센서 유닛(200)은 어플리케이터에 장착되어 어플리케이터에 의해 사용자의 피부(S)에 부착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 유닛(200)을 사용자의 피부(S)에 부착하는 방법은 다음과 같다.
어플리케이터로 센서 유닛(200)을 사용자의 피부(S)에 부착하기 위해 니들(10)이 센서 유닛(200)과 결합되도록 센서 유닛(200)을 어플리케이터에 장착한다. 이때, 니들(10)은 센서 유닛 하우징(240)의 삽입홀(221)에 삽입되어 센서 바디(112)와 대략 수직을 이루도록 센서 유닛(200)과 결합된다. 이때, 센서(111)는 삽입부(117)가 센서 바디(112)와 대략 수직을 이루도록 탄성 변형된다.
접착부(139)가 사용자의 피부(S)를 향하도록 어플리케이터를 사용자의 피부(S)에 배치하고 어플리케이터를 작동시키면 도 11에 나타낸 것과 같이, 센서 유닛(200)이 접착부(139)에 의해 사용자의 피부(S)에 접착되고, 니들(10)과 삽입부(117)가 사용자의 피부(S)에 삽입된다. 니들(10)과 센서(111)가 피부(S)에 삽입되는 과정에서, 니들(10)이 피부 조직을 뚫고 피부(S) 속으로 진입함으로써 삽입부(117)는 니들(10)이 피부(S)에 형성하는 절개부(C)에 삽입된다.
이후, 도 12에 나타낸 것과 같이, 니들(10)은 피부(S) 및 센서 유닛(200)으로부터 분리된다. 니들(10)이 피부(S)에서 분리된 후 삽입부(117)의 움직임은 앞서 설명한 것과 같다. 즉 니들(10)이 피부(S)로부터 분리될 때 니들(10)이 삽입부(117)를 지지하는 지지력이 제거되어 삽입부(117)는 절개부(C) 속에서 센서 바디(112)와 둔각을 이루도록 움직인다. 따라서 센싱부(118)가 절개부(C)의 길이 방향 중심축(Ac)으로부터 편심되어 절개부(C) 속에서 손상되지 않은 생체 조직(T) 쪽에 치우쳐 위치하게 되며, 이러한 작용을 통해 피부 내 염증 반응으로 인해 센서(111)의 측정 정확도가 저하되는 문제를 최소화할 수 있다.
한편, 도 13 및 도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 유닛을 나타낸 것이다.
도 13 및 도 14에 나타낸 센서 유닛(300)은 도 1에 나타낸 센서 유닛(100)과 비교하여 센서 유닛 하우징(340)의 구성이 일부 변형된 것이다.
센서 유닛 하우징(340)에는 삽입홀(121) 속에서 센서(111)의 삽입부(117)에 접할 수 있는 탄성부(350)가 구비된다. 탄성부(350)는 니들(10)이 삽입홀(121)에 삽입될 때 탄성 변형될 수 있고, 니들(10)이 삽입홀(121)에서 분리될 때 삽입부(117)에 접하여 삽입부(117)에 탄성력을 가할 수 있다. 탄성부(350)는 니들(10)이 삽입홀(121)에서 분리된 후 삽입부(117)에 대해 절개부(C)의 길이 방향 중심축(Ac)에 대해 기울어지는 방향으로 탄성력을 가할 수 있다.
도 14에 나타낸 것과 같이, 니들(10)이 삽입부(117)를 감싸도록 센서 유닛 하우징(340)에 결합된 상태에서 탄성부(350)는 니들(10)에 의해 눌려 탄성 변형된다. 니들(10)과 삽입부(117)가 사용자의 피부에 삽입되고 니들(10)이 센서 유닛 하우징(340)에서 분리되면 탄성부(350)가 원상 복귀된다. 이때, 탄성부(350)가 삽입부(117)를 가압함으로써 삽입부(117)가 사용자의 피부 속에서 움직여 센싱부(118)를 손상되지 않은 생체 조직 쪽으로 가압할 수 있다.
본 실시예에서, 센서(111)는 앞서 설명한 것과 같이 센서 바디(112)와 삽입부(117)가 둔각을 이루는 형태로 제조될 수 있다. 이때, 삽입부(117)는 센서(111) 자체의 탄성력과 탄성부(350)에 의해 인가되는 탄성력에 의해 사용자의 피부 속에서 더욱 원활하게 기울어질 수 있다.
예시적인 다른 실시예로서, 센서(111)는 삽입부(117)가 탄성부(350)의 탄성력이 작용하는 경우에만 센서 바디(112)에 대해 기울어질 수 있는 구성을 취할 수 있다. 이 경우, 센서(111)는 센서 바디(112)와 삽입부(117)가 직각, 또는 다른 각도를 이루는 형태로 제조될 수 있다.
한편, 도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서 유닛의 일부분을 나타낸 단면도이다.
도 15 및 도 16에 나타낸 센서 유닛은 앞서 설명한 센서 유닛(300)과 비교하여 센서 유닛 하우징(440)에 구비되는 탄성부(450)가 변형된 것이다.
탄성부(450)는 삽입홀(121) 속에서 삽입부(117)에 접하여 삽입부(117)에 탄성력을 가할 수 있도록 센서 유닛 하우징(440)에 구비된다. 탄성부(450)는 니들(10)에 의해 탄성 변형되었다가 니들(10)이 삽입홀(121)에서 분리되면 원상 복귀되어 삽입부(117)에 탄성력을 가할 수 있는 탄성 변형 가능한 소재로 이루어질 수 있다.
도 16에 나타낸 것과 같이, 탄성부(450)는 니들(10)이 삽입홀(121)에 삽입될 때 압축될 수 있다. 그리고 탄성부(450)는 니들(10)이 삽입홀(121)에서 분리될 때 원래 상태로 팽창하여 삽입부(117)에 탄성력을 가할 수 있다.
삽입부(117)가 사용자의 피부 속에서 기울어지도록 삽입부(117)에 탄성력을 가할 수 있는 탄성부는 도시된 형태 이외에 다양한 다른 형태로 변형될 수 있다. 또한 탄성부의 설치 위치는 다양하게 변경될 수 있다. 또한 탄성부의 형태나 센서(111)의 형태 등에 따라 센서(111) 중에서 탄성부가 접하는 부분의 위치는 다른 위치로 변경될 수 있다.
한편, 도 17은 센서의 변형예를 나타낸 측면도이다.
도 17에 나타낸 센서(511)는 센서 바디(112)와 삽입부(117)가 예각을 이루도록 제조된 것이다. 즉 센서(511)는 삽입부(117)가 사용자의 피부에 삽입된 후 센서 바디(112)와 삽입부(117)가 예각을 이루도록 탄성 변형 가능한 형태로 제조될 수 있다. 센싱부(118)는 삽입부(117)의 양쪽 면 중에서 센서 바디(112)와 가까운 일면에 배치된다. 센서(511)는 삽입부(117)가 니들(10)과 결합될 때 삽입부(117)와 센서 바디(112)가 대략 수직을 이루도록 탄성 변형될 수 있다. 삽입부(117)는 니들(10)이 사용자의 피부에서 분리될 때 센서(111) 자체의 탄성력에 의해 움직여 센싱부(118)를 피부 속의 손상되지 않은 생체 조직 쪽으로 가압할 수 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 센서는 탄성 변형 가능한 형태로 이루어지지 않고, 삽입부가 사용자의 피부에 삽입된 후 센서 바디에 대한 기울기가 변하도록 움직일 수 있는 다양한 다른 구성을 취할 수 있다. 예시적인 다른 실시예로서, 센서는 온도 변화에 따라 형태가 변형될 수 있도록 형상 기억 재료를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 삽입부가 사용자의 피부에 삽입된 후 사용자의 체온에 의해 변형되어 삽입부가 센서 바디에 대한 기울기가 변하도록 움직일 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100, 200, 300, 400 : 센서 유닛 110 : 센서 모듈
111, 511 : 센서 112 : 센서 바디
113 : 연결부 114 : 중간부
117 : 삽입부 118 : 센싱부
120 : 센서 모듈 하우징 121, 221 : 삽입홀
122 : 받침부 124 : 센서 모듈 단자부
126 : 접착 레이어 130 : 전자 모듈
131 : 전자 모듈 하우징 133 : 리세스
136 : 기판 137 : 전자 모듈 단자부
138 : 배터리 139 : 접착부
140, 240, 340, 440 : 센서 유닛 하우징
350, 450 : 탄성부

Claims (9)

  1. 사용자의 피부에 부착되어 사용자의 생체 정보를 측정하기 위한 센서 유닛에 있어서,
    센서 바디와, 상기 센서 바디와 연결되어 사용자의 피부에 삽입될 수 있는 삽입부와, 생체 정보를 측정하기 위해 상기 삽입부의 일측에 구비되는 센싱부를 포함하는 센서; 및
    상기 센서가 장착되고, 상기 삽입부와 함께 사용자의 피부에 삽입될 수 있는 니들 및 상기 삽입부가 통과할 수 있는 삽입홀을 구비하며, 사용자의 피부에 부착되는 센서 유닛 하우징;을 포함하고,
    상기 삽입부는, 상기 니들과 함께 상기 니들이 사용자의 피부에 형성하는 절개부에 삽입되되, 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리된 후 상기 절개부의 길이 방향 중심축에 대해 기울어지도록 상기 센서 바디에 대한 기울기가 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 삽입부는 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리될 때 상기 절개부 속에서 상기 센싱부를 피부 속 생체 조직 쪽으로 가압하도록 움직이는 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리된 후 상기 센서 바디와 상기 삽입부가 둔각을 이루도록 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 센서 바디와 상기 삽입부를 연결하는 곡선형의 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 센서 바디와 다른 평면 상에 놓이도록 배치되어 상기 센서 바디와 상기 삽입부를 연결하고 상기 삽입부보다 폭이 큰 중간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서 유닛 하우징은, 상기 연결부에 접하여 상기 연결부를 떠받치는 아치형의 받침부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 니들이 사용자의 피부에서 분리된 후 상기 센서 바디와 상기 삽입부가 예각을 이루도록 탄성 변형 가능한 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들에 의해 탄성 변형 가능하고, 상기 니들이 상기 삽입홀에서 분리될 때 상기 삽입부에 대해 상기 절개부의 길이 방향 중심축에 대해 기울어지는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 센서 유닛 하우징에 구비되는 탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 온도 변화에 따라 변형되어 상기 센서 바디와 상기 삽입부 사이의 각도가 변할 수 있도록 형상 기억 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 유닛.
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