KR100789651B1 - Disposable biosensor - Google Patents

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KR100789651B1
KR100789651B1 KR1020060100626A KR20060100626A KR100789651B1 KR 100789651 B1 KR100789651 B1 KR 100789651B1 KR 1020060100626 A KR1020060100626 A KR 1020060100626A KR 20060100626 A KR20060100626 A KR 20060100626A KR 100789651 B1 KR100789651 B1 KR 100789651B1
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thin film
biosensor
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허영철
안연찬
강승주
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주식회사 올메디쿠스
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Abstract

A disposable biosensor is provided to improve the reliability on the quality of a biosensor product and solve the problem of short circuit caused by scratch with a socket of a measuring machine by having a double thin film electrode form electrode, thereby embodying a thin film electrode having thinner thickness. In a disposable biosensor(10) in which a reference electrode(12), a working electrode(13) and at least two insulator substrates(14a,14b) are layered in sequence, each of the reference electrode and the working electrode includes conductive thin film electrodes(15a,15b) which are closely layered to one side electrode surface thereof to prevent short circuit caused by scratch when being connected to the socket side of a measuring machine. The biosensor is characterized in that the conductive thin film consists of a carbon electrode.

Description

일회용 바이오센서{Disposable biosensor}Disposable biosensor

도 1은 종래의 바이오센서를 나타내는 개략도1 is a schematic diagram showing a conventional biosensor

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오센서를 나타내는 개략도2 is a schematic diagram illustrating a biosensor according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 바이오센서를 나타내는 개략도3 is a schematic view showing a biosensor according to another embodiment of the present invention

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

10 : 바이오센서 11 : 절연필름10 biosensor 11 insulation film

12 : 기준전극 13 : 작동전극12 reference electrode 13 working electrode

14a,14b : 절연체 기판 15a,15b : 전도성 박막전극14a, 14b: insulator substrate 15a, 15b: conductive thin film electrode

본 발명은 전기화학측정법을 이용하여 생체물질을 정량분석하기 위한 일회용 바이오센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측정기의 소켓측과 접점을 이루는 전극을 2중 박막전극 형태로 구성하여 박막전극 부분의 내스크래치성을 높인 새로운 형태의 바이오센서를 구현함으로써, 측정기의 소켓측 접속시 스크래치에 의한 단락현상을 방지할 수 있으며, 결국 바이오센서 제품의 품질에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 일회용 바이오센서에 관한 것이다. The present invention relates to a disposable biosensor for quantitative analysis of a biomaterial using electrochemical measurement, and more particularly, an electrode forming a contact with a socket side of a measuring device in the form of a double thin film electrode. By implementing a new type of biosensor with improved scratchability, it is possible to prevent a short circuit caused by scratches when connecting to the socket side of the measuring device, and thus to a disposable biosensor that can improve the reliability of the quality of the biosensor product. .

일반적으로 생체물질인 효소를 탐지소자로 사용한 바이오센서는 우수한 감도 및 반응 특이성을 실현시킬 수 있어서 의료/의약 분야, 바이오산업의 공정계측, 환경계측, 화학물질의 안정성 평가 등 광범위한 분야에서 그 응용이 기대되고 있다. In general, biosensors that use enzymes as biomaterials as detection devices can realize excellent sensitivity and specificity of reactions, and their application is widely applied in a wide range of fields, such as the medical / medical field, process measurement in the bio industry, environmental measurement, and chemical stability evaluation. It is expected.

특히, 생체 내의 화학적 성분을 조사한다는 것은 의학적으로는 매우 중요하며, 현재 의약 진단 분야에서 혈액을 포함한 생체 시료를 분석하기 위하여 바이오센서를 많이 사용하고 있다. In particular, the investigation of chemical components in vivo is very important medically, and biomedical sensors are currently used to analyze biological samples including blood in the medical diagnostic field.

그 중 효소와 기질 또는 효소와 저해제와의 특이적인 반응을 이용한 효소 분석법 바이오센서는 적용이 간편하고, 측정감도가 우수하며, 신속하게 결과를 얻을 수 있어 병원 및 임상화학분석에 가장 널리 이용된다. Among them, enzyme assay biosensors using specific reactions between enzymes and substrates or enzymes and inhibitors are most widely used in hospitals and clinical chemistry analysis because they are easy to apply, have excellent measurement sensitivity, and can quickly obtain results.

생체 내의 화학적 성분을 조사하기 위한 효소 분석법은 크게 효소 반응 전, 후의 광투광도를 분광학적 방법으로 관찰하는 발색법과, 전기화학적 신호를 측정하는 전극법으로 구분할 수 있다. Enzyme assays for investigating chemical components in vivo can be classified into colorimetric methods for observing light transmittance before and after enzymatic reaction by spectroscopic methods and electrode methods for measuring electrochemical signals.

발색법은 일반적으로 전극법에 비해 측정시간이 길고, 많은 양의 혈액이 필요하며, 생체 시료의 혼탁도에 기인한 측정오차 등으로 인해 중요한 생체물질을 분석하는데 어려움이 수반된다. Colorimetric methods generally require longer measurement times than electrode methods, require a large amount of blood, and are difficult to analyze important biomaterials due to measurement errors due to turbidity of biological samples.

따라서, 최근에는 전극계를 플라스틱 필름 위에 형성한 뒤, 분석 시약을 전극상에 고정시키고, 시료가 도입된 후 일정 전위를 적용하여 시료 중 특정 물질을 정량적으로 측정하는 전극법이 효소를 이용한 바이오센서에 많이 응용되고 있다. Therefore, in recent years, an electrode method for forming an electrode system on a plastic film, fixing an analytical reagent on an electrode, applying a predetermined potential after the sample is introduced, and quantitatively measuring a specific substance in the sample is applied to a biosensor using an enzyme. It is applied a lot.

전극법을 이용하는 경우, 측정기에는 바이오센서의 박막전극과 전기적으로 연결되는 소켓이 구비되어 있는데, 바이오센서의 박막전극이 삽입구를 통해 측정기에 삽입되면 바이오센서의 박막전극은 측정기의 소켓에 형성된 단자와 연결되고, 측정기의 전원이 ON 되면 측정기는 분석 대상인 생체물질에 대한 정보를 받게 되거나, 또는 바이오센서의 삽입을 감지하여 자동으로 전원이 ON 되면서 생체물질에 대한 정보를 받게 된다. In the case of using the electrode method, the measuring device includes a socket electrically connected to the thin film electrode of the biosensor. When the thin film electrode of the biosensor is inserted into the measuring device through the insertion hole, the thin film electrode of the biosensor is connected to the terminal formed in the socket of the measuring device. When the power of the measuring device is turned on, the measuring device receives information on the biomaterial to be analyzed, or detects the insertion of the biosensor and automatically turns on the power to receive the information on the biomaterial.

도 1에 도시한 바와 같이, 바이오센서(10)는 절연필름(11) 위에 기준전극(12)과 작동전극(13)을 형성하고, 기준전극(12)과 작동전극(13)을 가로지르도록 시약(미도시)을 고정한 형태로 이루어진다. As illustrated in FIG. 1, the biosensor 10 forms the reference electrode 12 and the working electrode 13 on the insulating film 11, and crosses the reference electrode 12 and the working electrode 13. The reagent (not shown) is fixed.

이때, 대상물질과 시약과의 산화환원반응은 작동전극에서 일어난다. At this time, the redox reaction between the target material and the reagent occurs at the working electrode.

보통 대상물질이 시약 전체로 적절히 투여될 수 있도록 절연체 기판(14a) 위에 다른 절연체 기판(14b)을 덮어서 시약 위에 모세관을 형성한다. Usually, a capillary is formed on the reagent by covering another insulator substrate 14b on the insulator substrate 14a so that the target material can be properly administered throughout the reagent.

바이오센서(10)에 투여된 대상물질과 시약과의 반응 결과는 전기화학적인 메카니즘에 의해 작동전극(13)에 소정의 전류를 발생시키고, 이 전류는 측정기 내장된 알고리즘에 의해 디스플레이창에 표시된다. The result of the reaction between the reagent and the reagent administered to the biosensor 10 generates a predetermined current in the working electrode 13 by an electrochemical mechanism, and the current is displayed on the display window by an algorithm built into the measuring instrument. .

이와 같은 바이오센서에서는 생화학반응을 통하여 발생되는 전류를 측정하기 위하여 전극을 사용한다. In such a biosensor, an electrode is used to measure a current generated through a biochemical reaction.

바이오센서의 전극 재료는 전기적 특성이 우수하고 외부환경에 변함이 없는 귀금속류(예를 들면, 금, 백금, 팔라듐 등)를 이용한 것을 많이 사용하는 추세이며, 이러한 재질의 전극은 재료의 특징을 유지하면서 원가경쟁력을 가지는 스퍼터 링이나 전기도금 방식을 통해 100나노미터 이하의 박막전극 형태로 제작하여 사용하고 있다. Electrode materials of biosensors tend to use a lot of precious metals (eg, gold, platinum, palladium, etc.) that have excellent electrical characteristics and are not changed in the external environment. It is manufactured in the form of thin film electrode of less than 100 nanometers by sputtering or electroplating which has cost competitiveness.

일회용 바이오센서는 휴대용 측정기와 결합하여 생체물질의 양을 정량적으로 측정하게 되는데, 전극의 두께가 얇기 때문에 측정기의 소켓측과 접속시 박막전극에 스크래치가 발생하는 경우가 빈번하고, 이로 인해 접속시 단락현상이 일어나면서 측정을 할 수 없게 되는 문제가 있다. Disposable biosensor is combined with a portable measuring device to measure the amount of biomaterials quantitatively. Since the thickness of the electrode is thin, scratches frequently occur when connecting to the socket side of the measuring device. As a phenomenon occurs, there is a problem that the measurement cannot be made.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 전극의 도포량을 증가시켜 두께를 두껍게 해야 되는데, 이 경우 원가의 상승을 초래하기 때문에 바람직한 방법이라 할 수 없다. In order to solve this problem, it is necessary to increase the coating amount of the electrode to increase the thickness. In this case, the cost is increased, which is not a preferable method.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 측정기의 소켓측과 접점을 이루는 바이오센서의 전극을 금 박막전극+카본전극 등과 같은 2중 박막전극 형태로 구성함으로써, 측정기의 소켓측과의 접속시 바이오센서의 전극 부분의 내스크래치성을 높일 수 있으며, 이에 따라 스크래치에 의한 단락현상을 방지할 수 있고, 결국 바이오센서 제품의 품질에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 일회용 바이오센서를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and by configuring the electrode of the biosensor which makes contact with the socket side of the measuring device in the form of a double thin film electrode such as gold thin film electrode + carbon electrode, etc., It is possible to increase the scratch resistance of the electrode part of the biosensor when connected to it, thereby preventing short circuit caused by scratching, and eventually providing a disposable biosensor that can increase the reliability of the quality of the biosensor product. There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 절연필름의 윗쪽으로 기준전극 및 작 동전극과 적어도 2장의 절연체 기판이 순차적으로 적층 조합된 형태로 이루어진 일회용 바이오센서에 있어서, 상기 기준전극과 작동전극은 어느 한쪽의 전극면에 밀착 적층되는 전도성 박막전극을 포함하는 형태로 이루어져서 측정기의 소켓측과의 접속시 스크래치로 인한 단락현상을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a disposable biosensor in which a reference electrode, a small coin pole, and at least two insulator substrates are sequentially stacked and combined on an insulating film, wherein the reference electrode and the working electrode are either one. It is characterized in that it comprises a conductive thin film electrode that is stacked in close contact with the electrode surface of the short-circuit phenomenon due to scratches when connected to the socket side of the measuring instrument.

또한, 상기 전도성 박막전극은 절연필름과 기준전극 및 작동전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the conductive thin film electrode is characterized in that disposed between the insulating film and the reference electrode and the working electrode.

또한, 상기 전도성 박막전극은 기준전극 및 작동전극과 절연체 기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다. In addition, the conductive thin film electrode is disposed between the reference electrode and the working electrode and the insulator substrate.

또한, 상기 전도성 박막전극은 기준전극 및 작동전극에 각각 일대일 배속되면서 길이방향으로 나란한 형태로 밀착 적층되는 것을 특징으로 한다. In addition, the conductive thin film electrode is characterized by being closely stacked in the form of side by side in the longitudinal direction while one-to-one to the reference electrode and the working electrode, respectively.

또한, 상기 전도성 박막전극은 카본전극으로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the conductive thin film electrode is characterized in that consisting of a carbon electrode.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 일회용 바이오센서를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a disposable biosensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 바이오센서를 나타내는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 다른 구현예에 따른 바이오센서를 나타내는 개략도이다. 2 is a schematic view showing a biosensor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic view showing a biosensor according to another embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 바이오센서(10)는 PET 필름 등과 같은 재질로 이루어진 절연필름(11)을 기초로 하여 그 윗쪽으로 기준전극(12) 및 작동전극(13)과, 대상물질이 시약 전체로 골고루 투여될 수 있도록 해주는 적어도 2장의 절연체 기판(14a),(14b)이 순차적으로 적층 조합되는 형태로 이루어진다. As shown in FIGS. 2 and 3, the biosensor 10 includes a reference electrode 12 and a working electrode 13 thereon based on an insulating film 11 made of a material such as a PET film, and the like. At least two insulator substrates 14a and 14b that allow the target material to be evenly distributed throughout the reagents are formed in a stacked combination.

여기서, 상기 기준전극(12)과 작동전극(13)은 시약을 고정하기 위한 부분으 로서, 절연기판(11)의 길이방향을 따라 양쪽에서 나란하게 배치되며, 기준전극(12)과 작동전극(13)을 가로지르도록 시약(미도시)을 고정한 형태로 이루어진다. Here, the reference electrode 12 and the working electrode 13 is a portion for fixing the reagent, are arranged side by side in both sides along the longitudinal direction of the insulating substrate 11, the reference electrode 12 and the working electrode ( 13) to fix the reagent (not shown) to cross.

특히, 상기 기준전극(12) 및 작동전극(13)의 어느 한쪽면에는 전도성 박막(15a),(15b)이 밀착 적층되는 형태로 배치되며, 이렇게 기준전극(12) 및 작동전극(13)과 전도성 박막전극(15a),(15b)이 조합되어 하나의 전극을 구성함에 따라 바이오센서를 측정기의 소켓측에 접속시킬 때 스크래치로 인한 단락현상을 방지할 수 있게 된다. In particular, one side of the reference electrode 12 and the working electrode 13 is disposed in a form in which the conductive thin film 15a, 15b is closely stacked, and thus the reference electrode 12 and the working electrode 13 and As the conductive thin film electrodes 15a and 15b are combined to form one electrode, it is possible to prevent a short circuit due to scratches when the biosensor is connected to the socket side of the measuring instrument.

이때, 상기 전도성 박막전극(15a),(15b)은 기준전극(12) 및 작동전극(13)의 양면에 배치될 수 있는데, 예를 들면 기준전극(12) 및 작동전극(13)과 절연체 기판(14a) 사이에 배치되거나, 또는 기준전극(12) 및 작동전극(13)과 절연필름(11) 사이에 배치될 수 있다. In this case, the conductive thin film electrodes 15a and 15b may be disposed on both sides of the reference electrode 12 and the working electrode 13, for example, the reference electrode 12, the working electrode 13, and the insulator substrate. 14a may be disposed between the reference electrode 12 and the working electrode 13 and the insulating film 11.

또한, 각각의 전도성 박막전극(15a),(15b)은 기준전극(12) 및 작동전극(13)에 하나씩 일대일로 배속되면서 전극 길이방향을 따라 나란하게 밀착 적층되는 형태로 기준전극(12) 및 작동전극(13)과 조합될 수 있다. In addition, each of the conductive thin film electrodes 15a and 15b is disposed one-to-one to the reference electrode 12 and the working electrode 13 one by one, and is closely stacked side by side along the electrode longitudinal direction. It can be combined with the working electrode 13.

이러한 전도성 박막전극(15a),(15b)으로 사용되는 재질, 예를 들면 스크래치 방지용으로 사용되는 재질은 전도성 재질이면 모두 가능하며, 바람직하기로는 카본이나 실버 재질의 전극을 사용하는 것이 좋다. The material used as the conductive thin film electrodes 15a and 15b, for example, a material used for scratch prevention, may be any conductive material. Preferably, carbon or silver electrodes are used.

또한, 전도성 박막전극(15a),(15b)과 조합되는 기준전극(12) 또는 작동전극(13)의 경우, 본 발명에서는 금 박막전극을 적용할 수 있고, 이러한 박막전극의 재질은 금에 한정되는 것은 아니며, 백금이나 팔라듐 박막전극 등도 적용할 수 있 다. In addition, in the case of the reference electrode 12 or the working electrode 13 combined with the conductive thin film electrodes 15a and 15b, the gold thin film electrode may be applied in the present invention, and the material of the thin film electrode is limited to gold. Platinum or palladium thin film electrodes may also be applied.

한편, 상기 기준전극 및 작동전극과 전도성 박막전극(예를 들면, 카본 전극)은 금 박막전극을 스퍼터링하기 전에 먼저 카본 페이스트를 이용하여 소켓측과의 접점 부분에 전극을 형성하고, 그 이후에 금 박막전극을 형성하는 방법으로 조합할 수 있다. On the other hand, the reference electrode, the working electrode and the conductive thin film electrode (for example, carbon electrode) are formed on the contact portion with the socket side using carbon paste before sputtering the gold thin film electrode, and then the gold It can be combined by a method of forming a thin film electrode.

또한, 금 박막전극을 형성하고 난 후에 카본 전극을 형성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. The same effect can also be obtained by forming a carbon electrode after the gold thin film electrode is formed.

따라서, 측정기의 소켓측과의 접점에 해당되는 부분에 카본 전극을 형성한 후 그 위에 금 박막전극을 형성하거나, 또는 금 박막전극을 형성한 후에 소켓측의 접점 부분에 카본 전극을 형성함으로써, 바이오센서의 접속시 스크래치에 의한 단락현상을 배제할 수 있다. Therefore, by forming a carbon electrode at a portion corresponding to the contact with the socket side of the measuring device and then forming a gold thin film electrode thereon, or after forming a gold thin film electrode, a carbon electrode is formed at the contact portion on the socket side. It is possible to eliminate the short circuit caused by scratches when connecting the sensor.

이와 같이, 스크래치를 방지하기 위해서는 전극의 도포량을 증가시켜 두께를 두껍게 해야 하는 종전과는 달리, 금 보다 훨씬 저렴한 전도성 박막전극(예를 들면, 카본 등)을 이용하여 두께를 증가시킴으로써, 저렴한 비용으로 전극의 스크래치와 관련한 문제를 해소할 수 있다. As such, unlike the conventional method of increasing the coating amount of the electrode to increase the thickness in order to prevent scratches, the thickness is increased by using a conductive thin film electrode (for example, carbon, etc.) which is much cheaper than gold. The problem with scratching of the electrode can be solved.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 바이오센서에 2중 박막전극 형태의 전극을 구비하여 측정기의 소켓측과 접속시 스크래치에 의한 단락현상을 방지할 수 있도록 함으로써, 바이오센서 제품의 품질에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점 이 있는 한편, 단락 등과 같은 문제를 완전히 배제할 수 있어 보다 더 얇은 두께를 가지는 박막전극을 구현할 수 있으므로 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention provides an electrode in the form of a double thin film electrode in the biosensor to prevent a short circuit caused by a scratch when connected to the socket side of the measuring instrument, thereby improving the reliability of the quality of the biosensor product. On the other hand, it is possible to completely eliminate the problem, such as short circuit, it is possible to implement a thin film electrode having a thinner thickness, thereby reducing the cost.

Claims (5)

절연필름의 윗쪽으로 기준전극 및 작동전극과 적어도 2장의 절연체 기판이 순차적으로 적층 조합된 형태로 이루어진 일회용 바이오센서에 있어서,In the disposable biosensor formed by sequentially stacking the reference electrode and the working electrode and at least two insulator substrates on the insulating film, 상기 기준전극과 작동전극은 어느 한쪽의 전극면에 밀착 적층되는 전도성 박막전극을 포함하는 형태로 이루어져서 측정기의 소켓측과의 접속시 스크래치로 인한 단락현상을 방지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 일회용 바이오센서. The reference electrode and the working electrode is formed in a form including a conductive thin film electrode that is closely stacked on one of the electrode surface to prevent the short-circuit phenomenon due to scratches when connecting to the socket side of the measuring instrument sensor. 청구항 1에 있어서, 상기 전도성 박막전극은 절연필름과 기준전극 및 작동전극 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 일회용 바이오센서. The disposable biosensor of claim 1, wherein the conductive thin film electrode is disposed between the insulating film, the reference electrode, and the working electrode. 청구항 1에 있어서, 상기 전도성 박막전극은 기준전극 및 작동전극과 절연체 기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 일회용 바이오센서. The disposable biosensor of claim 1, wherein the conductive thin film electrode is disposed between the reference electrode and the working electrode and the insulator substrate. 청구항 1 내지 청구항 3 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 박막전극은 기준전극 및 작동전극에 각각 일대일 배속되면서 길이방향으로 나란한 형태로 밀착 적층되는 것을 특징으로 하는 일회용 바이오센서. The disposable biosensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive thin film electrodes are stacked in close contact with each other in the longitudinal direction while being one-to-one to the reference electrode and the working electrode, respectively. 청구항 1 내지 청구항 3 중에서 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 박막전극은 카본전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 일회용 바이오센서. The disposable biosensor of any one of claims 1 to 3, wherein the conductive thin film electrode is made of a carbon electrode.
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