KR100719898B1 - 바이오칩의 센싱 구조물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 활성층을 포함하여 구성된 발광소자부의 발광면에 소정 형상으로 일정 간격 서로 이격되어 분리된 연결층을 형성하고, 그 상부에 발광체 또는 형광 물질을 구비하는 바이오 물질층을 형성하는 바이오칩의 센싱 구조물을 제공한다. 본 발명에 의하면, 형광체의 발광 효율을 높이고 바이오칩/센서의 검출 방식의 단순화를 꾀하게 되므로 단순화된 저가의 바이오칩 제작 및 검출 방법을 제공할 수 있게 된다.
LED, LD, 바이오칩, 발광체, 형광 물질

Description

바이오칩의 센싱 구조물 및 그 제조방법 {Sensing Structure of Biochip, and Method thereof}
도 1은 종래 기술에 의한 바이오칩의 개략적인 시스템 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오칩 구조물을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 3은 발광 소자의 발광 파장 대역과 형광 물질의 흡수 및 발광 밴드를 도시한 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오칩 구조물을 제조하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오칩 구조물을 도시한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 발광소자부 12 : 기판
14 : 활성층 16 : 클래드층
30 : 표면처리층 40 : 연결층
50 : 바이오 물질층 60 : 형광물질
본 발명은 바이오칩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오칩을 발광소자와 일체형으로 제작함으로써 측정이 간편하고 휴대 가능한 바이오칩을 제공하도록 하는 것이다.
바이오칩은 생물에서 유래한 효소, 단백질, 항체, DNA, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포 및 기관, 신경세포 등과 같은 생체 유기물과 반도체나 유리 같은 무기물을 조합하여 기존의 반도체칩 형태로 만든 혼성소자(Hybrid device)이다. 생체분자의 고유한 기능을 활용하고 생체의 기능을 모방함으로써 감염성 질병을 진단하거나 유전자를 분석하고 새로운 정보처리용 신기능 소자의 역할을 하는 특징이 있다.
바이오칩의 종류에 대해서는 생물분자와 시스템화된 정도에 따라 DNA칩, RNA칩, 단백질 칩, 세포칩, 뉴런칩 등으로 구분될 수 있으며, 시료의 전처리, 생화학 반응, 검출, 자료 해석까지 소형 집적화되어 자동분석기능을 갖는 실험실칩(Lab on a chip)과 같은 각종 생화학물질의 검출 및 분석 기능을 할 수 있는 '바이오센서'를 포함하여 광범위하게 정의될 수 있다.
한편, 바이오칩을 분석하여 진단하는 방법은 바이오칩 내의 반응물질을 덧씌운 후, 형광물질을 특정한 파장의 빛으로 여기(excitation)시켜서 방출되는 특정 파장의 빛을 검출한다. 즉 상기 형광물질이 특수한 파장의 빛을 받으면 내부 에너지가 상승하였다가 다시 작은 에너지 상태로 돌아가면서 여기 광 보다 파장이 긴 빛을 발광하는 특성을 이용하는 것이다.
이 경우, 형광체를 여기 시키기 위하여 주로 사용되는 외부 광원으로 레이저가 있는데, 레이저를 바이오칩에 조사한 후 바이오칩에서 나오는 형광 신호를 스캔하는 방식으로 검출하게 된다.
또한, 빛을 여기 광으로 이용한 바이오칩은 제작에서 측정에 이르기까지 많은 단계를 필요로 한다. 제작된 바이오칩은 외부 여기 광을 조사하여 나오는 발광 파장과 세기를 측정함으로써 작동하게 된다. 주로 슬라이드 글라스와 같은 유리 기판을 사용하여 바이오칩을 제작한 후에 스캐너 등을 이용하여 그 반응성과 정도를 관찰하게 된다.
종래 기술에 의한 바이오칩 분석 시스템에서는 광 여기 및 검출을 위한 시스템이 따로 필요하게 되므로, 제작된 바이오칩 만으로는 쉽게 특성을 검출하기 어렵고 고가의 레이저를 이용하여야 하므로 제작비가 과대한 문제점이 있었다.
한편, 발광 다이오드 매트릭스 형태의 광원을 이용한 바이오칩 센싱 시스템이 종래에 개시된 예가 있다. 미국공개특허공보 US2002/668865는 발광 다이오드를 광원으로 이용한 메트릭스 바이오칩 센싱 시스템을 개시한다. 도 1은 종래 기술에 의한 매트릭스 바이오칩의 개략적인 시스템 블럭도이다.
도 1의 시스템은 발광 다이오드 매트릭스 광원(1), 바이오칩 클램핑 수단(2), 광 필터 모듈(3), 렌즈 어레이(4), 광센서(5) 및 신호 처리 및 제어 모듈(6)을 구비한다.
이 시스템에서는 바이오칩이 바이오칩 클램핑 수단(2) 하단에 배치되고, 각 샘플 매트릭스의 각 프래그먼트(fragment)는 발광 다이오드 매트릭스 광원(1)의 각 점과 상호 반응하는 것으로 구성된다.
도 1의 시스템을 이용한 바이오칩 분석방법은, 먼저 바이오칩 클램핑 수단(2)의 특정 지점위에 반응이 이루어진 샘플 매트릭스인 바이오칩을 위치시키고, 발광 다이오드 매트릭스 광원(1)을 이용하여 빛을 발생시킨다.
발광 다이오드 매트릭스 광원(1)에 의해 발생된 빛이 바이오칩을 여기 시켜 바이오칩은 형광 빛을 발생시키게 되고, 이후, 광 필터모듈(3)에서 바이오칩에 의해 발생된 형광 빛 만을 통과시킨다.
이후, 광필터 모듈(3)을 통과한 형광 빛은 광렌즈 어레이(4)를 통해 집적되어 광센서(5)에 도달하고, 광 센서에 도달된 형광빛은 신호처리 및 제어모듈(6)로 전달되어 형광 빛에 대한 분석이 이루어지게 된다.
이러한 방법에 의하면, 별도의 광원인 발광 다이오드 메트릭스 광원(1)을 구비한 독립적인 특정 장비가 필요로 하게 되는 문제점이 있고, 이러한 발광 다이오드 메트릭스 광원(1)을 구비한 장비가 존재하는 곳에서만 바이오칩에 대한 분석을 수행할 수 있다는 문제점이 있었다.
또한, 상술한 종래기술들에 의해서도 형광체의 발광 효율이 낮고 검출 방식이 복잡하며 생산비가 고가인 문제점이 있었고, 고전력으로 제조되어 휴대가 불가능한 한계가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 형광체의 발광 효율을 높이고 바이오칩/센서의 검출 방식의 단순화를 꾀하여 저가의 바이오칩 제작 및 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 휴대용 전화기 등의 저전력 전원 만으로도 구동이 가능하게 하여 실제 사용가능한 휴대형 바이오칩/센서로서 역할을 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 검출 방식 역시 기존의 스캐닝 장치를 이용한 검출 방식 뿐만 아니라 형광체 색의 변화에 의한 눈에 의한 감지, 일반 현미경 등을 통한 보다 단순한 검출 및 이미징 방법이 가능하도록 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 제1측면은 활성층을 포함하여 구성된 발광소자부; 상기 발광소자부 일면의 상부에 형성된 표면 처리층;
상기 표면 처리층 상부에 소정 형상으로 일정 간격 서로 이격되어 분리 형성되는 복수개의 연결 구조물로서, 바이오 물질과의 연결을 위하여 형성되는 연결층; 및
발광체 또는 형광 물질을 구비하고 상기 연결층과 접속하는 바이오 물질을 구비하는 바이오 물질층을 구비하는 바이오칩의 센싱 구조물을 제공한다.
본 발명의 제2 측면은 (a) 활성층을 포함하여 구성된 발광소자부를 제조하는 단계; (b) 상기 발광소자부 상부 또는 상기 발광소자부가 제조된 기판의 하부에 표면 처리하는 단계; (c) 상기 표면 처리된 층 상부에 소정 형상으로 일정 간격 서로 이격되어 분리 형성되는 복수개의 연결구조물 형태로 바이오 물질과의 연결을 위한 연결층을 형성하는 단계; 및
(d) 내부에 발광체 또는 형광 물질을 구비하고 외부에는 상기 연결층과 접속하는 바이오 물질을 구비하는 바이오 물질층을 형성하는 단계를 포함하는 바이오칩 센싱 구조물의 제조방법을 제공한다.
발광소자부는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(LD; Laser Diode)의 구조를 구비할 수 있고, 레이저 다이오드는 VCSEL과 같은 표면 발광 방식이 바람직하다. 발광소자부는 상기 발광체를 여기시킬 수 있는 여기 광원일 수 있다.
발광소자부는 기판 및 상기 기판 상에 형성된 활성층을 포함하는 구조물을 구비하되, 표면처리층은 상기 기판 상에 형성되거나, 상기 구조물 상에 형성될 수있다. 한편, 발광소자부의 상부가 어레이 형상으로 패턴되거나, 발광소자부 자체가 어레이 구조로 제작가능하다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩의 구조물을 상세히 설명한다.
(제1 실시예)
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 바이오칩 구조물을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바이오칩 구조물은 활성층(14)을 포함하여 구성된 발광소자부(10)와, 발광소자부(10) 상부에 형성된 표면처리층(30)과, 표면처리층(30) 상부에 소정 형상으로 일정 간격 서로 이격되어 형성되는 복수개의 연결구조물들인 연결층(40)과, 내부에 발광체(60) 또는 형광물질을 구비하는 바이오 물질층(50)을 구비한다.
발광소자부(10)는 바이오 물질층(50) 내부의 발광체(60)를 여기 시키기 위한 광원 역할을 한다. 이때 발광소자부(10)는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드의 구조를 구비할 수 있다. 발광소자(10)를 구성하기 위한 각 층은 활성층(14)과 클래드층(16)을 예시하였으나 이에 한정되지 않음은 자명하고, 발광소자부(10)를 레이저다이오드로 형성하는 경우는 수직 면발광 특성을 갖는 VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)로 하는 것이 바람직하다.
여기서, 활성층(14)은 벌크형, 양자우물형, 양자점, 나노 막대, 또는 초격자 구조 등의 다양한 적층구조를 가질 수 있고, 발광소자부(10)를 구성하는 재료는 Si 계열, SiGe 계열, II-VI 계열(ZnCdTeSe, ZnO 등), III-V 계열(InGaAlAs, InGaAlP, InGaAlN 등) 또는 이들의 결합체로 이루어진 화합물 반도체 및 유기반도체 물질로 이루어질 수 있다. 발광소자부(10)의 활성층(14) 상부에 형성된 상부층(16)은 바람직하게는 클래드층이고 클래드층 상부에 별도의 캡핑층을 형성하는 것도 가능하다. 캡핑층은 발광 소자부(10)의 상부 표면에 표면처리를 수행하기 위해 적절한 물질로 증착가능하고, 예를 들어 상기 화합물 반도체 및 유기반도체 물질, Au, Ag, Al, Ti, Rh, Zn, Ni, Cu, Pd, Pt, Ru, Ir, Ta, Cr, Mo, W, Re, Fe, Sc 중 적어도 하나를 포함하여 적절한 두께로 형성할 수 있다.
발광소자부(10)의 상부 표면층은 반도체물질, 산화막 또는 금속층 등으로 구성되는 것이 가능하며 반도체 물질인 경우 실란 처리(Silanization) 등을 통해 아미노기(-NH3)를 형성할 수 있으므로 이를 통해 발광소자부(10)의 상부표면층에 바이오 물질층(50)을 직접 형성할 수 있는 이점이 있다.
기판(12)은 실리콘 기판, 화합물 반도체 기판, 석영기판, 사파이어기판 등 그 상부에 발광소자부를 형성할 수 있는 종류면 특별히 한정되지 않고 다양하게 가능하고 형성되는 발광소자부(10)에 따라 변경가능하다. 기판(12)의 하부표면(12a)에 표면처리를 할 때 표면처리 방식과 기판의 종류를 적절히 사용하면 최적의 조합을 얻을 수 있다. 예를 들어, 석영기판 등의 유리 재질의 기판 하부면에 실란 처리 등과 같은 표면처리를 실시하고 후술하는 고정화 방식을 이용하여 바이오 물질층 형성할 수 있다.
표면 처리층(30)은 발광 소자부(10)의 상부 표면 또는 기판의 하부면(12a)에 바이오 물질층(50)을 효과적으로 형성하기 위한 것으로, 표면 처리층(30) 상부에 고정화(immobilization) 방식을 이용하여 연결층(40)을 형성할 수 있고 연결층(40)의 상부에 바이오 물질층(50)을 형성할 수 있다. 연결층(40)은 고정기판 상부에 바이오 물질층(50)의 물질들(DNA, RNA, 단백질 등)을 최대한 활성이 유지된 상태로 안정하게 고정시키기 위한 것으로, 형성방법은 후술한다. 표면처리층(30)과 연결층(40)은 바이오칩의 기질 표면에 생물분자를 고정화기를 위한 관능기를 포함하는 화합물층으로 이해된다. 또는 이를 위하여 일정한 어레이 패턴을 갖는 박막을 부착하는 것도 가능하다.
바이오 물질층(50)은 내부에 특정파장의 빛을 발광하는 발광체(60) 또는 형광물질을 포함하는 바이오 대상물질(60)을 구비하여 구성된다. 바이오 대상물질(60)은 외부의 자극에 대하여 반응을 나타내고, 발광체(60)는 발광소자부(10)로부터 조사된 여기 광으로 인하여 특정 파장과 세기의 빛을 발광한다.
바이오물질 이라 함은 생물에서 유래되거나 이와 유사한 것 또는 생체외에서 제조된 것을 포함하는 것으로 예컨대 효소, 단백질, 항테, 미생물, 동식물 세포 및 기관, 신경세포, DNA, 및 RNA 등을 포함하는 것이고, 바람직하게는 단백질, DNA, 및 RNA일 수 있으며 DNA는 cDNA, 게놈 DNA, 올리고뉴클레오타이드를 포함하며, RNA는 게놈 RNA, mRNA, 올리고뉴클레오타이드를 포함하며, 단백질의 예로는 항체, 항원, 효소, 펩타이드 등을 포함할 수 있고, 대상 단백질들에 대한 형광표지 물질 (Fluorophore)로는 Alexa546 (적색), Cy5 (녹색), Cy3 (황색)등 화학적 염색체 뿐 만 아니라, 형광 단백질, 양자점, 나노 입자 등의 다수의 형광 물질 및 발광체가 사용될 수 있다.
도 2의 바이오칩 구조물에는 발광소자부(10)에 전압차 또는 전류를 인가하기 위하여 전극이 형성된다 전극(70)은 Ni, Cu, Mg, Au, Pt, Ru, Rh, Ir, Ta, Cr, Mn, Mo, W, Re, Fe, Sc, Ti, Sn, Ge, Sb, Ag, Al, Zn, La 군에서 선택되는 1종 이상의 것 혹은 상기원소들의 산화물을 포함하여 형성한다. 도면부호 80은 전원을 표시한다. 전극(70)은 발광소자부(10)에 전압차 또는 전류를 인가하기 위한 것이므로 기판(12)의 하부 또는 상부층 (16) 또는 연결층(30) 상부에 임의의 형상으로 형성가능하고, 형성되는 위치도 반드시 이에 한정되지 않는다.
다음으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 일체형 바이오칩의 동작 원리를 설명한다.
우선 바이오 물질층(50)의 바이오 물질에 특정한 자극을 가하여 바이오 물질을 반응시킨 후, 발광소자부(10)를 구동시켜 바이오 물질과 결합된 발광체(50)를 여기 시킨다. 이후 발광소자부(10)에서 출력되는 빛의 파장은 필터링하여 차단하고, 발광체(50)로부터 출력되는 형광 및 형광 이미지만을 검출한다. 발광소자부(10)로부터 나오는 파장의 빛은 Light1이고, 바이오 물질에 부착된 발광체에서 나오는 파장의 빛은 Light2이다.
도 3은 발광 소자의 발광 파장 대역이 형광 물질의 흡수 밴드와 오버랩 (overlap)되게 함으로써 형광 물질의 발광을 가능하게 한다는 그래프를 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, 발광소자의 발광 파장대역(LED/LD Emission)이 형광물질의 흡수 에너지 대역(Fluorophore Absorption)과 오버랩 되게 함으로써 형광물질의 발광(Fluorophore Emission)이 이루어지는 상황을 도시하고 있다. 본 발명에 의하면, 발광소자의 물질과 구조 선택 등으로 발광소자의 발광파장 대역을 용이하게 변경할 수 있게 됨으로써 형광 물질과의 오버랩이 보다 정밀하게 이루어질 수 있게 되어 종래기술과는 구별되는 특유한 효과가 있게 된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 일체형 바이오칩 구조물의 제작 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 기판(12) 상에 활성층(14)과 클래드층(16)을 포함하여 구성된 발광소자부(10)를 제조한다. 발광소자부(10)의 제작은 공지의 방식을 이용하여 LED 또는 LD를 제작할 수 있음은 전술한 바와 같다.
제조된 발광소자부(10)의 최상층인 캡핑층(16)의 상부 표면에 아미노기(-NH2, -NH3 등)를 형성하기 위하여 실란 처리(silanization)를 수행함으로써 표면 처리층(30)을 형성한다. 또한 실란 처리를 효과적으로 하기 위해 실란 처리 전에 hydroxyl (-OH)기를 만들기 위한 처리를 할 수도 있다. 실란 처리는 하나의 예시로서 바이오 물질층을 형성하기 위하여 가능한 전처리 단계를 포함한다.
다음으로, 표면 처리층(30)의 상부에, 바이오 물질층(50)을 형성하기 위한 복수개의 연결층(40)을 일정거리 간격으로 고정화한다. 고정화 하는 방식으로는 Absorption 방법 예를 들어, 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethylcellulose), 덱스트란(dextran), 콜라겐(collagen), 및 단층지질(Lipid mono-layers)의 Hydrophobic interaction 등의 방법과, 공유 결합(Covalent Bonding)을 이용하는 방법 예를 들어, Biotin-streptoavidin bonding 등의 방법 및, 자기 조립 연결 분자(Self-Assembling Linker Molecules)를 이용하는 방법 예를 들어, 프로링크(ProLinker), Alkanethiol-poly 등의 방법과 같은 표면화학 기술을 사용 또는 코팅 처리하거나 여러 필름 형태로 제작이 가능하다.
한편, 도 2에서는 표면처리층(30)이 발광소자부의 캡핑층(16) 상부에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라서는 기판(12)의 하부 표면에 표면처리층(30)을 형성할 수도 있다. 즉, 발광소자부(10)의 활성층(14)에 의해 생성된 빛이 조사되는 방향을 기판의 상부 또는 하부로 조절함에 따라서 표면처리층(30)과 연결층(40), 바이오 물질층(50)을 캡핑층(16)의 상부 또는 기판(12)의 하부에 형성할 수 있다.
특히 기판(12)의 하부에 표면처리층(30) 등을 형성하는 경우의 예로서, 발광소자의 발광에너지 보다 높은 에너지를 갖는 기판을 사용하는 경우 (예: 사파이어 기판 위에 형성된 InGaN LED/LD 구조) 발광 소자의 빛이 기판을 투과할 수 있으므로, 기판의 하면 (발광구조 성장이 이루어지지 않은 반대면, 예: 사파이어 기판 뒷면) 상에 표면 처리를 통해 바이오 물질 어레이를 직접 형성할 수 있게 된다. 이때 기판(12)은 발광 소자를 성장한 기판을 그대로 사용할 수도 있고, 발광소자를 제작 한 이후 공정을 통해 새로운 기판을 부착할 수도 있다.
고정화 처리 이후에 발광소자부(10)의 표면처리층(30)에 발광체(60)가 결합된 바이오 물질층(50)을 형성함으로써, 발광소자 일체형 바이오칩의 제작이 완료된다. 바이오 물질층(50)을 제조하는 방식으로는 종래의 다양한 방법으로 실현이 가능하며, 이러한 방법 중 한 가지인 마이크로 어레이어(micro arrayer)를 이용한 단백질 칩의 제작 과정을 다음에 예시한다.
우선 특정 직경의 스팟팅(spotting)이 가능한 핀(Pin)을 마이크로 어레이어의 헤드에 장착하고, 전용 프로그램을 이용하여 단백질칩의 패턴을 디자인하고, 이렇게 디자인된 패턴 화일은 마이크로 어레이어 구동을 위해 저장된다.
슬라이드가 위치하는 마이크로 어레이어의 챔버는 적절한 습도가 유지되도록 하여 단백질의 탈수(dehydration)를 방지한다. 고정화를 위한 단백질 용액은 다수의 웰(well)에 적재(loading)하여 패턴 화일과 일치시키고, 저장된 패턴 화일을 실행하여 슬라이드칩 상에 단백질을 패터닝(patterning)한다.
패터닝된 단백질 스팟들은 특정 시간 동안 챔버 내에서 배양(incubation)되고, 세척(rinsing) 및 건조과정을 거친 후 형광 스캐너를 이용해 형광 이미지가 측정된다.
단백질칩을 이용해 단백질간 상호 작용을 연구하기 위한 과정의 일례로서 1) 인테그린 단백질 마이크로 어레이칩의 제작, 2) BSA(Bovine Serum Albumin)를 이용한 블락킹(blocking), 3) 리간드 단백질 용액의 스팟팅, 4) 배양(incubation), 5) 형광이미지 계측 등의 순서를 들 수 있다. 이때 대상 단백질들에 대한 형광표지 물 질로는 Alexa546 (적색), Cy5 (녹색), Cy3 (황색)등 화학적 염색체 뿐만 아니라, 형광 단백질, 양자점, 나노 입자 등의 다수의 형광 물질 및 발광체가 사용될 수 있다.
(제2 실시예)
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이오칩 구조물을 도시한 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바이오칩 구조물은 활성층(14)을 포함하여 구성된 발광소자부(10)와, 발광소자부(10) 상부에 형성된 표면처리층(30)과, 표면처리층(30) 상부에 소정 형상으로 일정 간격 서로 이격되어 형성되는 복수개의 연결구조물들인 연결층(40)과, 내부에 발광체(60) 또는 형광물질을 구비하는 바이오 물질층(50)을 구비한다.
설명의 편의를 위해 제1 실시예와의 차이점을 기준으로 설명하면, 제2 실시예의 경우 발광소자부(10) 위에 패턴을 어레이 구조로 형성하거나 발광소자 자체를 어레이 배열 구조로 제작하는 것이 상이하다.
도 5를 참조하면, 동일 기판(12) 상에 활성층(14)과 클래드층(16)을 형성한 후 또는 표면처리층(30)을 형성한 후, 리소그라피 등을 통해 발광소자부(10) 상부의 패턴을 어레이 구조로 형성할 수 있다. 이 경우 실제 적용에 있어서는 활성층(14)의 물질을 어레이 별로 달리 구성하는 경우, 각 어레이의 분리를 기판(12) 까지 실시하는 경우(예를 들어 리소그라피 공정시 식각을 하는 경우 기판 깊이 까지 식각하는 경우), 각 어레이의 분리를 활성층(14)까지 실시하는 경우, 클래드층(16)까지 실시하는 경우 등 다양한 변형이 가능하다.
제2 실시예의 경우도 기판(12)의 하부면(12a) 상에 표면처리층(30), 연결층(40), 그리고 내부에 발광체(60) 또는 형광물질을 구비하는 바이오 물질층(50)을 구비할 수 있음은 자명하다.
이상 바람직한 실시예에 근거하여 본 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하는 것이다. 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자에게는 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 전술한 실시예에 대한 다양한 변경이나 조절 등이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호범위는 후술하는 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 전술한 실시예에 의하여 제한적으로 해석되어서는 안 될 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 종래의 바이오칩 제작 및 검출 방법에 따른 제한점을 해결하고, 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 위에 직접 바이오칩 어레이 및 센서 물질을 형성함으로써, 형광체의 발광 효율을 높이고, 바이오칩/센서의 검출 방식의 단순화를 꾀하게 되므로 단순화된 저가의 바이오칩 제작 및 검출 방법을 제공할 수 있다.
(2) 본 발명의 광원 일체형 바이오칩/센서는 휴대용 전화기 등의 저전력 전 원 만으로도 구동이 가능하게 되므로, 실제 사용가능한 휴대형 바이오칩/센서로서 역할을 할 것이며, 검출 방식 역시 기존의 스캐닝 장치를 이용한 검출 방식 뿐만 아니라, 형광체 색의 변화에 의한 눈에 의한 감지, 일반 현미경 등을 통한 보다 단순한 검출 및 이미징 방법이 가능하게 된다.
(3) 다양한 기능을 갖는 바이오칩과 센서 분야가 향후 여러가지 의학 및 산업분야에 널리 사용되고 있는 것을 감안할 때, 본 발명이 저비용으로 광원 일체형 휴대용 바이오칩 및 센서 제작 방법을 제공함으로서 산업발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.

Claims (7)

  1. 활성층을 포함하여 구성된 발광소자부;
    상기 발광소자부의 상부 또는 상기 발광소자부가 제조된 기판의 하부에 형성된 표면 처리층;
    상기 표면 처리층 상부에 소정 형상으로 일정 간격 서로 이격되어 분리 형성되는 복수 개의 연결 구조물로서, 바이오 물질과의 연결을 위하여 형성되는 연결층; 및
    발광체 또는 형광 물질을 구비하고 상기 연결층과 접속하는 바이오 물질을 구비하는 바이오 물질층을 구비하는 바이오칩의 센싱 구조물.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자부는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드 구조를 구비하는 바이오칩의 센싱 구조물.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자부는 기판 및 상기 기판 상에 형성된 활성층을 포함하는 구조물을 구비하되,
    상기 표면처리층은 상기 기판 하부에 형성되거나, 상기 구조물 상부에 형성되는 바이오칩의 센싱 구조물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발광소자부의 상부가 어레이 형상으로 패턴되거나, 발광소자부 자체가 어레이 구조로 제작된 바이오칩 센싱 구조물.
  5. (a) 활성층을 포함하여 구성된 발광소자부를 제조하는 단계;
    (b) 상기 발광소자부 상부 또는 상기 발광소자부가 제조된 기판의 하부에 표면 처리를 하는 단계;
    (c) 상기 표면 처리된 층 상부에 소정 형상으로 일정 간격 서로 이격되어 분리 형성되는 복수개의 연결구조물 형태로 바이오 물질과의 연결을 위한 연결층을 형성하는 단계; 및
    (d) 내부에 발광체 또는 형광 물질을 구비하고 외부에는 상기 연결층과 접속하는 바이오 물질을 구비하는 바이오 물질층을 형성하는 단계를 포함하는 바이오칩 센싱 구조물의 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에 있어서, 상기 표면처리는 실란 처리하는 것을 특징으로 하는 바이오칩 센싱 구조물의 제조방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 발광소자부의 상부를 어레이 형상으로 패턴되거나, 상기 발광소자부 자체가 어레이 구조로 제작하는 단계를 더 포함하는 바이오칩 센싱 구조물의 제조방법.
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