KR101179555B1

KR101179555B1 - 바이오 센서 칩

Info

Publication number: KR101179555B1
Application number: KR1020080130964A
Authority: KR
Inventors: 김태엽; 양종헌; 안창근; 박찬우; 아칠성; 김안순; 백인복; 성건용; 박선희
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2012-09-05
Also published as: KR20100072533A

Abstract

본 발명은 바이오 센서 칩에 관한 것으로, 표적 물질과 감지 물질 간의 상호 반응으로써 상기 표적 물질을 검출하는 센싱부와, 상기 센싱부와 전기적으로 연결된 기판 회로부와, 상기 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 상기 센싱부로 제공하는 채널부와, 그리고 상기 기판 회로부와 결합하여 상기 채널부 및 센싱부를 덮는 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

센서, 바이오 센서, 실리콘 나노 채널, 모세관 현상

Description

바이오 센서 칩{BIO-SENSOR CHIP}

본 발명은 센서 칩에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 바이오 센서 칩에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호:2006-S-007-03, 과제명:유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템]

일반적으로 바이오 센서는 생화학적, 광학적, 열적 또는 전기적 반응에 따른 변화를 측정하는 소자로서, 전기화학적 바이오 센서에 대한 연구가 가장 활발히 이루어지고 있는 것이 최근의 동향이다. 전기화학적 바이오 센서는 측정 원리에 따라 그 종류가 다양한데, 생체분자 검출을 위하여 실리콘 전계효과트랜지스터(FET) 원리를 이용한 바이오 센서가 그 중의 하나이다.

상기 원리를 이용하는 바이오 센서는 실리콘 나노와이어에서 표적 분자와 감지 분자 간의 상호반응시 발생하는 전기전도도(conductivity)의 변화를 감지하여 특정 바이오 물질을 검출하는 것이다. 이러한 바이오 센서는 높은 민감도 때문에 많은 연구가 이루어지고 있다.

이러한 바이오 센서는 가정은 물론 의료계를 비롯한 산업 전반에 걸쳐 많은 응용이 될 것이라 예상된다. 따라서 비교적 저렴한 가격에 바이오 센서를 제공할 수 있도록 제작 비용이 낮고 제작 과정이 단순하여야 할 것이고, 표적 물질이 효과적으로 센서에 전달되어 전기적 신호가 안정적으로 읽혀져야 할 것이다.

한편 바이오 센서는 표적 물질을 분리하기 위해 원심분리기와 같은 장치의 사용이 필요하다. 게다가, 표적 물질을 포함한 물질을 외부로부터 센서 내부로 이동시키기 위해 시린지 펌프의 사용으로 인해 휴대가 용이하지 못하다는 단점이 있다. 특히, 검출 물질 측정시 시린지 펌프의 고비용 및 큰 부피가 바이오 센서의 상용화에 가장 큰 걸림돌이라 할 수 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 휴대가 간편한 바이오 센서 칩을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은 제작 비용이 비교적 저렴하며 사용하기 쉬운 바이오 센서 칩을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오 센서 칩은 실리콘 나노와이어가 형성된 전계효과트랜지스터(FET) 센싱부와, 유체 채널을 갖는 투명성 채널부와, 인쇄회로기판과, 투명성 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩은, 표 적 물질과 감지 물질 간의 상호 반응으로써 상기 표적 물질을 검출하는 센싱부와; 상기 센싱부와 전기적으로 연결된 기판 회로부와; 상기 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 상기 센싱부로 제공하는 채널부와; 그리고 상기 기판 회로부와 결합하여 상기 채널부 및 센싱부를 덮는 커버를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 커버는 상기 용액성 물질의 상기 채널부로의 입출 경로를 제공하는 용액 인입구와 용액 인출구를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 커버는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리카르보네이트(Polycarbonate), 시클릭올레핀코폴리머(Cyclic olefine copolymer), 폴리에틸렌술폰(Polyethylene sulfone), 폴리스티렌(Polystyrene), 또는 이들의 조합으로 구성된 투명성 몸체를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 채널부는 상기 용액 인입구와 상하 정렬되어 상기 용액 인입구로부터 상기 센싱부로의 용액성 물질의 흐름 경로를 제공하는 채널 용액 인입구와; 상기 용액 인출구와 상하 정렬되어 상기 센싱부로부터 상기 용액 인출구로의 용액성 물질의 흐름 경로를 제공하는 채널 용액 인출구와; 그리고 상기 채널 용액 인입구로부터 상기 채널 용액 인출구까지 연장되어 상기 용액성 물질의 흐름 경로를 상기 센싱부로 제한시키는 유체 채널을 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 채널부는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)으로 구성된 투명성 몸체를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 센싱부는 반도체 기판과; 그리고 상기 반도체 기판 상에 배치되어, 상기 채널 용액 인입구를 통해 제공된 용액성 물질과 접촉되어 상기 용액성 물질 내의 표적 물질과 상호 반응하는 감지 물질이 고정된 센서를 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 기판 회로부는 상기 센싱부의 배치 위치를 안내하는 가이드 홈을 갖는 상부 칩 가이드와; 그리고 상기 센싱부와 전기적으로 연결되어 상기 센싱부의 전기신호 입출력을 담당하는 하부 회로기판을 포함할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 기판 회로부는 상기 커버와의 결합을 위한 결합 홈을 포함하고, 그리고 상기 커버는 상기 결합 홈에 삽입되는 결합 돌기를 포함할 수 있다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 바이오 센서 칩은, 반도체 기판 상에 감지 물질이 고정된 센서를 포함하는 센싱부와; 상기 감지 물질과 상호 반응하는 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 상기 센싱부로 제공하여, 상기 용액성 물질을 상기 센서에 접촉시키는 채널부와; 상기 센싱부와 전기적으로 연결되어 외부 장치와 상기 센싱부 간의 전기적 신호의 입출력을 담당하는 기판 회로부와; 그리고 상기 기판 회로부를 덮어 상기 센싱부 및 채널부의 배치 공간을 제공하며, 상기 용액성 물질의 입출 경로를 제공하는 커버를 포함할 수 있다.

본 변형 실시예에 있어서, 상기 커버는 상기 용액성 물질의 상기 채널부로의 입출 경로를 제공하는 제1 용액 인입구 및 제1 용액 인출구가 마련된 제1 투명성 커버를 포함할 수 있다.

본 변형 실시예에 있어서, 상기 커버는 상기 제1 투명성 커버를 덮는 제2 투명성 커버를 더 포함하고, 상기 제2 투명성 커버는 상기 용액성 물질의 흐름 경로 를 제공하는 용액 플로우 채널과; 상기 용액성 물질을 필터링하는 필터와; 상기 필터링된 용액성 물질의 상기 제1 투명성 커버로의 입출 경로를 제공하는 제2 용액 인입구 및 제2 용액 인출구와; 그리고 상기 제2 용액 인출구를 통해 배출되는 용액성 물질을 저장하는 저장 용기를 포함할 수 있다.

본 변형 실시예에 있어서, 상기 센서는 서로 다른 단백질 마커를 독립적으로 검출하는 복수개의 센서 그룹과; 그리고 상기 센싱부의 전기신호 변화의 기준신호를 얻는 적어도 하나의 센서 그룹을 포함할 수 있다.

본 변형 실시예에 있어서, 상기 기판 회로부는 상기 센싱부의 배치 위치를 안내하는 가이드 홈이 포함된 칩 가이드와; 상기 센싱부의 반도체 기판과는 전도성 양면 접착 테이프에 의해 접속되는 기판 바이어스 패드와, 상기 센싱부와는 본딩 와이어에 의해 접속되는 본딩 패드를 갖는 상부 회로기판과; 그리고 상기 기판 바이어스 패드 및 본딩 패드와 접속된 복수개의 전기적 배선을 갖는 제1 레이어와, 그리고 상기 복수개의 전기적 배선과 접속된 복수개의 접속패드를 갖는 제2 레이어를 포함하는 하부 회로기판을 포함할 수 있다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 다른 변형 실시예에 따른 바이오 센서 칩은, 반도체 기판 상에 감지 물질이 고정된 복수개의 나노와이어 센서를 포함하는 센싱부와; 상기 감지 물질과 상호 반응하는 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 상기 복수개의 나노와이어 센서를 가로질러 흐르도록 안내하는 투명성 채널부와; 상기 센싱부와 전기적으로 연결되어 외부 장치와 상기 센싱부 간의 전기적 신호의 입출력을 담당하는 기판 회로부와; 상기 기판 회로부를 덮어 상기 센싱부 및 채널부의 배치 공간을 제공하는 하부 투명성 커버와; 그리고 상기 하부 투명성 커버를 덮는 상부 투명성 커버를 포함할 수 있다.

본 다른 변형 실시예에 있어서, 상기 하부 투명성 커버는 상기 용액성 물질의 상기 채널부로의 입출 경로를 제공하는 하부 용액 인입구 및 하부 용액 인출구를 포함할 수 있다.

본 다른 변형 실시예에 있어서, 상기 상부 투명성 커버는 상기 하부 용액 인입구 및 하부 용액 인출구와 상하 정렬된 상부 용액 인입구 및 상부 용액 인출구와; 상기 상부 용액 인입구로 제공되는 용액성 물질을 필터링하는 필터와; 상기 상부 용액 인출구로부터 배출되는 용액성 물질을 저장하는 저장용기와; 상기 용액성 물질의 상기 필터로부터 상기 상부 용액 인입구로의 흐름 경로를 제공하는 제1 용액 플로우 채널과; 그리고 상기 용액성 물질의 상기 상부 용액 인출구로부터 상기 저장용기로의 흐름 경로를 제공하는 제2 용액 플로우 채널을 포함할 수 있다.

본 다른 변형 실시예에 있어서, 상기 투명성 채널부는 상기 하부 용액 인입구 및 하부 용액 인출구와 상하 정렬된 채널 용액 인입구 및 채널 용액 인출구와; 그리고 상기 채널 용액 인입구로부터 상기 채널 용액 인출구까지 연장되어 상기 용액성 물질을 상기 복수개의 나노와이어 센서 위로 흐르도록 제한하는 유체 채널을 포함할 수 있다.

본 다른 변형 실시예에 있어서, 상기 나노와이어 센서는 상기 용액성 물질과 접촉하는 불순물이 도핑된 실리콘 나노 채널과; 그리고 상기 실리콘 나노 채널의 양측에 배치된 소오스/드레인을 포함할 수 있다.

본 다른 변형 실시예에 있어서, 상기 기판 회로부는 상기 센싱부의 배치 위치를 안내하는 가이드 홈과, 상기 하부 투명성 커버와의 결합을 위한 결합 홈을 갖는 상부 칩 가이드와; 그리고 상기 센싱부와 접속되는 내부 접속패드와, 상기 내부 접속패드와 전기적으로 연결된 전기적 배선과, 상기 전기적 배선과 접속되며 외부 장치가 연결되는 외부 접속패드를 갖는 하부 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.

본 다른 변형 실시예에 있어서, 상기 하부 투명성 커버는 상기 결합 홈에 삽입되는 결합 돌기를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 제작 공정이 단순하여 제작 비용이 비교적 저렴하며, 휴대가 용이하며 간편하게 표적 물질을 검출할 수 있어서 병원과 같은 의료 기관이나 일반 가정에서도 손쉽게 사용할 수 있는 효과가 있다. 다른 측면에서 바이오 센서 칩 자체에 용액성 물질을 필터링하여 표적 물질을 분리할 수 있게 구성하므로써 용액성 물질을 원심분리기와 같은 장치의 도움없이 용이하게 분리할 수 있고, 모세관 현상에 의해 용액성 물질을 센싱부로 이동시킬 수 있어서 검출 물질 측정시 시린지 펌프와 같은 장치가 필요없어 휴대성 및 사용 용이성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩(100)은 외부에서 투입된 용액성 물질에 함유된 표적 물질을 센싱하는 센싱부(150)와, 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 센싱부(150)로 이동시키는 채널부(140)와, 센싱부(150) 및 채널부(140)를 덮는 커버(120)와, 센싱부(150)와 전기적으로 연결되어 센싱부(150)와 외부 장치(예: 리더기) 사이의 전기적 입출력 신호를 전달하는 기판 회로부(130)를 포함할 수 있다.

표적 물질을 포함하는 용액성 물질은 용액 인입구(124)를 통해 외부에서 바이오 센서 칩(100) 내부로 제공되며, 용액 인출구(125)를 통해 바이오 센서 칩(100) 내부로부터 외부로 배출될 수 있다. 바이오 센서 칩(100) 내부로 제공된 용액성 물질은 채널부(140)에 의해 센싱부(150)로 제공되어 특정 성분이 센싱될 수 있다. 도면에서 점선 화살표는 용액성 물질의 이동 경로를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 의하면 용액성 물질은 혈액, 혈청 또는 혈장에 희석된 용액을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 커버(120)는 기판 회로부(130)와 결합될 수 있다. 이를 위해 커버(120)는 결합 돌기(128)를 포함하고, 기판 회로부(130)는 결합 돌기(128)가 삽입될 수 있는 결합 홈(138)을 포함할 수 있다. 일례로 커버(120)는 사각형 형상을 가질 수 있고, 결합 돌기(128)는 사각형의 네 모서리에 형성되어 있을 수 있다. 유사하게 기판 회로부(130)는 사각형 형상을 가질 수 있고 결합 홈(138)은 결합 돌기(128)와 상하 정렬된 위치에 오도록 기판 회로부(130)의 네 모서리에 형성될 수 있다. 결합 돌기(128)가 결합 홈(138)에 삽입되므로써 커버(120)와 기판 회로부(130)가 결합되고, 이들 사이에 센싱부(150)와 채널부(140)가 자연스럽게 정렬되어 내장될 수 있다.

커버(120)와 기판 회로부(130) 사이에는 외부에서 제공된 용액성 물질 중 검출 물질(표적 물질)을 센싱하는 센싱부(150)와, 용액 인입구(124)를 통해 제공된 표적 물질을 포함한 용액성 물질을 센싱부(150)에 제공하는 채널부(140)가 제공될 수 있다. 센싱부(150)는 기판 회로부(130)와 전기적으로 연결될 수 있고, 채널부(140)는 센싱부(150) 상에 올려질 수 있다.

용액성 물질, 예컨대 혈액이 용액 인입구(124)를 통해서 채널부(140)로 제공되면, 그 혈액은 채널부(140)에 의해 센싱부(150)로 제공되어 센싱부(150)에 포함된 감지 물질과 반응할 수 있다. 혈액은 감지 물질과의 반응 이후 용액 인출구(125)를 통해 배출될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 커버를 도시한 사시도이 다.

도 3을 도 2와 같이 참조하면, 커버(120)는 채널부(140)와 센싱부(150)를 덮어 이들을 외부로부터 보호하는 역할을 할 수 있다. 또한, 커버(120)는 적당한 압축력으로 채널부(140)를 눌러 센싱부(150)와의 견고한 결합을 구현하여 채널부(140)를 따라 흐르는 용액성 물질이 누수되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 커버(120)는 채널부(140)와 센싱부(150)의 위치가 고정될 수 있도록 설계된 구조인 것이 바람직하다. 예컨대, 커버(120)는 채널부(140) 전체 혹은 채널부(140)의 상부가 삽입될 수 있는 공간(126)과, 센싱부(150)가 삽입될 수 있는 공간(127)을 제공할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 센싱부(150)가 삽입될 수 있는 공간(127)은 센싱부(150)와 기판 회로부(130)와의 전기적 연결을 위한 본딩 와이어를 보호하는 공간을 더 포함할 수 있다. 이들 공간들(126,127)은 음각 패턴에 의해 정의될 수 있다.

바이오 센서 칩(100) 내부에서의 용액성 물질의 흐름 상태나 누수 여부, 센싱부(150)와 채널부(140)의 정렬 상태, 센싱부(150)와 기판 회로부(130)와의 전기적 연결 상태 등을 외부에서 관찰하기 쉽도록 커버(120)의 몸체(121)는 투명성 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 일례로, 커버(120)의 몸체(121)를 구성하는 투명성 재질은 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate: 이하, PMMA)와 같은 투명한 플라스틱을 포함할 수 있다.

PMMA는 열가소성 아크릴 일종으로서 유리의 대체물로 많이 사용되며, 다루기 쉽고, 가격이 저렴한 특징이 있다. 또한 PMMA는 열가소성이기 때문에 가열한 상태 에서 금속 몰드 위에 놓고 압력을 가하면 몰드와는 반대 형상의 플라스틱 패턴이 형성될 수 있으므로 원하는 형태로 만들기 쉽다는 특징이 있다. 커버(120)의 몸체(121)를 구성할 수 있는 투명성 재질로서 상술한 PMMA 이외에 폴리카르보네이트(Polycarbonate), 시클릭올레핀코폴리머(Cyclic olefine copolymer), 폴리에틸렌술폰(Polyethylene sulfone), 폴리스티렌(Polystyrene) 또는 이들의 조합 등을 채택할 수 있다.

용액 인입구(124)와 용액 인출구(125)는 커버(120)에 제공될 수 있다. 예컨대 용액 인입구(124)와 용액 인출구(125)는 커버(120)의 몸체(121)를 관통하여 형성된 상하 개구된 형태일 수 있다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 채널부를 도시한 사시도이고, 도 4b는 채널부를 제작하기 위한 몰드를 도시한 평면도이다.

도 4a를 도 2와 같이 참조하면, 채널부(140)는 용액성 물질이 원하는 경로로 흐르도록 안내하는 것일 수 있다. 채널부(140)는 용액성 물질이 흐르는 경로를 제공하는 유체 채널(143)과, 유체 채널(143)의 일단에 형성되어 유체 채널(143)로 제공되는 용액성 물질이 유입되는 경로를 제공하는 채널 용액 인입구(144)와, 유체 채널(143)을 통과한 용액성 물질이 유출되는 경로를 제공하는 채널 용액 인출구(145)가 몸체(141)에 형성된 것일 수 있다. 채널 용액 인입구(144)와 채널 용액 인출구(145)는 몸체(141)를 관통하여 형성된 상하 개구된 형태일 수 있다. 커버(120)와 채널부(140) 사이에서의 용액성 물질의 원할한 흐름을 위해 채널부(140)의 채널 용액 인입구(144) 및 채널 용액 인출구(145)는 커버(120)의 용액 인입 구(124) 및 용액 인출구(125)와 상하 정렬되는 위치에, 이에 더하여 그 크기가 동일한 것이 바람직하다.

채널부(140)는 아래쪽의 센싱부(150)와 맞닿으며, 유체 채널(143)에 흐르는 용액성 물질의 누수가 생기지 않도록 위쪽의 커버(120)에 의해 적당한 힘으로 눌려질 수 있다. 따라서, 채널부(140)의 몸체(141)는 신축성을 가지며 용액성 물질의 흐름과 누수 여부, 센싱부(150)와의 정렬 상태 등을 외부에서 쉽게 관찰할 수 있도록 투명성 재질, 예컨대 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane: 이하, PDMS)으로 구성될 수 있다. PDMS는 콘택트 렌즈를 비롯한 의료 기기에 널리 사용되고 있는 실리콘 기반의 유기폴리머로서 생채적 호환성(bio-compatible) 재질이다.

도 4b를 참조하면, PDMS는 몰드에 부은 후 굳혀서 제작할 수 있기 때문에 원하는 형태의 반대상을 가진 몰드(146)를 먼저 제작하여 채널부(140)를 형성할 수 있다. 일례로 PDMS 몰드(146)는 가령 4인치 실리콘 웨이퍼(147) 상에 MEMS 공정으로 패턴(148), 예를 들어 Su-8 패턴을 형성하여 제작할 수 있다. 이에 따라, 채널부(140)는 대량 생산이 가능할 수 있다.

도 4a를 다시 참조하면, 유체 채널(143)의 단면적은 용액성 물질이 흐르는 속도에 영향을 주며, 전체 흐르는 용액성 물질의 단위 부피당 센싱부(150)와 상호 작용할 수 있는 부피에도 영향을 줄 수 있다. 따라서, 유체 채널(143)의 단면적은 이를 고려하여 타겟 분자(표적 물질)와 프로브 분자(감지 물질)와의 반응이 일어날 수 있도록 적당한 크기로 설계하는 것이 적절하다. 예컨대, 유체 채널(143)은 사각형(예: 직사각형)의 단면을 가질 수 있고, 몸체(141) 중에서 센싱부(150)와 접촉하 는 하부에 제한적으로 형성될 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 센싱부를 도시한 평면도이고, 도 5b는 센서들을 확대 도시한 평면도이다.

도 5a를 도 2와 같이 참조하면, 센싱부(150)는 반도체 기판(151) 상에 형성된 복수개의 센서(152)를 포함할 수 있다. 센싱부(150)는 대략 15mm×25mm 정도의 크기를 가질 수 있다. 채널부(140)의 채널 용액 인입구(144)를 통해서 제공된 용액성 물질이 유체 채널(143)의 안내에 따라 센서들(152)을 가로질러 흐르고, 이때 센서들(152)은 흐르는 용액성 물질 중에서 표적 물질을 감지할 수 있다.

반도체 기판(151)은 이른바 소이(Silicon On Insulator) 기판일 수 있다. 센서들(152)은 서로 다른 표적 물질을 감지할 수 있도록 설계될 수 있다. 일례로 센서들(152)은 여러 개의 그룹, 예컨대 제1 그룹(152a), 제2 그룹(152b), 제3 그룹(152c) 및 제4 그룹(152d)으로 구분될 수 있다. 제1 내지 제3 그룹(152a-152c)은 서로 다른 3종의 단백질 마커를 독립적으로 감지하기 위한 것이고 제4 그룹(152d)은 센싱부(150)의 전기신호 변화의 기준 신호를 얻는 것일 수 있다. 4개의 그룹(152a-152d) 각각은 복수개, 가령 8개의 센서들(152)을 포함할 수 있다. 센서들(152) 중에서 그 일부(153)를 도시한 것이 도 5b이다.

도 5b를 참조하면, 센서(152)는 실리콘 나노와이어를 포함할 수 있다. 일례로 센서(152)는 나노 채널(154)과 그 양단의 소오스/드레인(155)을 포함하여 구성될 수 있다. 나노 채널(154)의 높이(반도체 기판(151)의 두께)는 수십 nm 범위의 값을 가질 수 있다. 나노 채널(154)은 P형 또는 N형으로 도핑된 실리콘으로 형성될 수 있으며, 그 표면에는 검출하고자 하는 마커(검출 물질)와 특이적인 결합을 이루는 항체(감지 물질)가 바이오 표면 반응을 통해 고정될 수 있다. 각각의 그룹(152a-152d)에 속한 센서들(152)은 동일한 채널 폭(W)과 길이(L)를 가질 수 있다. 일례로, 나노 채널(154)은 수십 ~ 수백 nm 범위의 폭(W)과 2 ~ 20 mm 범위의 길이(L)를 가질 수 있다. 소오스/드레인(155)은 금(Au), 금(Au)/크롬(Cr), 금(Au)/타이타늄(Ti), 금(Au)/크롬(Cr)/알루미늄(Al) 등의 금속 전극으로 형성될 수 있으며, 소오스/드레인(155)을 통해 외부 전압이 나노 채널(154)에 인가될 수 있도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 센싱부(150)는 미국특허 제6,870,235호에 개시된 바와 같이 구성될 수 있고, 또는 미국공개특허 제2006/0054936호에 개시된 바와 같이 구성될 수 있으며 이들 문헌은 본 명세서에 참조문헌으로 결합된다.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 기판 회로부를 도시한 사시도이고, 도 6b는 기판 회로부의 분해 사시도이다.

도 6a를 도 2와 같이 참조하면, 기판 회로부(130)는 센싱부(150)가 패키징되기 위해 놓여지는 장소를 제공하며 센싱부(150)에서 발생된 전기신호의 입출력을 담당하는 것일 수 있다. 기판 회로부(130)는 대체로 리더기와 같은 외부 장치와 호환이 가능하도록 설계될 수 있다. 일례로 기판 회로부(130)는 일반적인 슬라이드 글라스 크기, 대략 76mm×25mm 정도의 크기를 갖는 대체로 직사각형 형상의 인쇄회로기판(131)을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(131)은 가령 에폭시 레진이 포함된 유리 섬유를 여러 겹 겹쳐서 제작할 수 있다. 인쇄회로기판(131)은 커버(120)와의 패키징 결합시 센싱부(150)에 압축력이 집중되지 아니하고 분산되도록 신축성을 가 지고 있으며 어느 정도 구부러질 수 있는 특성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 인쇄회로기판(131)의 네 모서리에는 이미 전술한 바와 같이 커버(120)에 형성된 결합 돌기(128)가 삽입되는 결합 홈(138)이 포함될 수 있다.

인쇄회로기판(131)에는 센싱부(150)와 전기적으로 접속되는 내부 접속패드(132,134)와, 내부 접속패드(132,134)를 노출시키며 센싱부(150)의 정렬 위치를 안내하는 가이드 홈(135)이 포함될 수 있다. 인쇄회로기판(131)은 하나의 층으로 구성된 단일층 구조일 수 있고, 이와 다르게 여러 개의 층이 포개어진 복합층 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면 도 6c 내지 6f를 참조하여 후술한 바와 같이 복합층 구조를 가질 수 있다.

도 6b를 참조하면, 예컨대 인쇄회로기판(131)은 센싱부(150)가 들어갈 자리를 안내하는 상부 칩 가이드(131a)와, 전기적 회로가 형성된 회로기판(131b,131c)을 포함하는 복합층 구조일 수 있다. 회로기판(131b,131c)은 센싱부(150)와 전기적으로 연결되는 상부 회로기판(131b)과, 외부장치 가령 리더기와 전기적으로 접속될 수 있는 하부 회로기판(131c)을 포함할 수 있다.

도 6c는 기판 회로부의 상부 칩 가이드를 도시한 평면도이고, 도 6d는 기판 회로부의 상부 회로기판을 도시한 평면도이고, 도 6e 및 6f는 기판 회로부의 하부 회로기판을 도시한 평면도이다.

도 6c를 도 6b와 같이 참조하면, 상부 칩 가이드(131a)에는 네 모서리에 배치된 결합 홈(138)과, 센싱부(150)가 들어갈 자리를 안내하는 가이드 홈(135)이 포함될 수 있다. 가이드 홈(135)은 백 기판 바이어스 패드(132)를 노출시키는 제1 홈(135a)과, 본딩 패드(134)를 노출시키는 제2 홈(135b)이 포함될 수 있다.

도 6d를 도 6b와 같이 참조하면, 상부 회로기판(131b)에는 센싱부(150)와 전기적으로 접속되는 내부 접속패드(132,134)가 포함될 수 있다. 내부 접속패드(132,134)는 백 기판 바이어스 패드(132)와 본딩 패드(134)가 포함될 수 있다. 백 기판 바이어스 패드(132) 상에 센싱부(150)가 위치하면 가령 금(Au)으로 구성된 본딩 와이어(139)의 일단과 타단이 센싱부(150)와 본딩 패드(134)에 각각 접속될 수 있다. 이에 따라 센싱부(150)는 기판 회로부(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 내부 접속패드(132,134)는 동박으로 제조될 수 있다. 본딩 패드(134)의 표면에는 금박이 더 코팅되어 있을 수 있다. 센싱부(150)의 반도체 기판(151)과 백 기판 바이어스 패드(132) 사이에는 전도성 양면 접착 카본 테이프가 삽입될 수 있다. 예컨대 백 기판 바이어스 패드(132)는 가령 1개가 제공되고, 본딩 패드(134)는 4쌍이 제공될 수 있다. 4쌍의 본딩 패드(134)는 센싱부(150)의 4 그룹(도 5a의 152a-152d)과 대응될 수 있다. 일례로, 한 쌍의 본딩 패드(134)는 하나의 그룹(152a)에 속한 센서들(152)과 본딩 와이어(139)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 패드(132,134)의 수는 상술한 것에 한정되지 아니하며 이보다 크거나 작을 수 있다.

도 6b를 다시 참조하면, 하부 회로기판(131c)은 복수개의 전기적 배선(161)이 형성된 제1 레이어(136)와, 복수개의 전기적 배선(161)과 전기적으로 연결된 복수개의 외부 접속패드(162)가 형성된 제2 레이어(137)를 포함할 수 있다. 회로기판(131c,131d)은 3개의 레이어, 즉 최상층의 상부 회로기판(131c)과, 중간층의 제1 레이어(136)와, 그리고 최하층의 제2 레이어(137)로 구성될 수 있다.

도 6e를 도 6b와 같이 참조하면, 제1 레이어(136)에는 일례로 4쌍의 본딩 패드(134)와 전기적으로 연결되는 4쌍의 제1 배선(161a)과, 백 기판 바이어스 패드(132)와 전기적으로 연결되는 하나의 제2 배선(161b)을 포함하는 총 9개의 전기적 배선(161)이 포함될 수 있다. 전기적 배선(161)의 수는 이에 한정되지 아니하며 이보다 크거나 작은 수일 수 있다. 전기적 배선(161)은 동박으로 형성될 수 있다. 제1 레이어(136)는 상부 회로기판(131b)과 제2 레이어(137) 사이에 위치하게 되므로, 제1 레이어(136)에 형성된 복수개의 전기적 배선(161)은 외부 접촉이나 용액성 물질로부터 보호될 수 있다.

도 6f를 도 6b와 같이 참조하면, 제2 레이어(137)에는 일례로 9개의 전기적 배선(161)과 전기적으로 연결되는 9개의 외부 접속패드(162)가 포함될 수 있다. 외부 접속패드(162)의 수는 이에 한정되지 아니하며 이보다 크거나 작을 수 있다. 외부 접속패드(162)는 리더기와 같은 외부 장치와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라 센싱부(150)의 전기적 신호가 리더기까지 전달될 수 있다. 외부 접속패드(162)는 동박으로 형성될 수 있고, 그 표면은 금박으로 코팅되어 있을 수 있다.

제1 및 제2 레이어(136,137)를 관통하며 리더기 소켓 결합을 위한 복수개의 홀(163)이 형성되어 있을 수 있다. 홀(163)의 내벽에는 구리(Cu), 금(Au), 또는 구리(Cu)/금(Au)과 같은 금속이 코팅되어 있을 수 있다.

(변형 실시예)

도 7a는 본 발명의 변형 실시에에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 사시도이 다.

도 7a를 참조하면, 본 변형 실시예에 따른 바이오 센서 칩(200)은 표적 물질을 포함하는 용액성 물질의 외부로부터의 투입 및 배출을 담당하는 커버(110)와, 투입된 용액성 물질을 센싱하는 센싱부(150)와 용액성 물질을 센싱부(150)로 이동시키는 채널부(140)를 덮는 커버(120)와, 센싱부(150)와 외부 장치(예: 리더기) 사이의 전기적 입출력 신호를 전달하는 기판 회로부(130)를 포함할 수 있다.

이하에서 커버(110)와 커버(120)의 구별 편의상 전자의 커버(110)는 상부 커버(110)라 지칭하고, 후자의 커버(120)는 하부 커버(120)라고 지칭하기로 한다. 상부 커버(110)과 하부 커버(120)는 각각 별개의 구조체로서 2층 구조의 커버를 구성할 수 있다. 혹은 상부 커버(110)와 하부 커버(120)는 일체로 구성되어 단층 구조의 커버를 구성할 수 있다.

본 변형 실시예에 따르면 바이오 센서 칩(200)은 용액성 물질을 외부로부터 제공하고 검출 과정(센싱 과정)을 거친 용액성 물질을 제공받아 저장할 수 있는 제공부(119)를 포함할 수 있다. 이러한 제공부(119)는 상부 커버(110)에 설계될 수 있다.

도 7b는 본 발명의 변형 실시예에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 분해 사시도이다.

도 7b를 참조하면, 상부 커버(110)는 이미 언급한 바와 같이 용액성 물질을 제공하는 제공부(119)를 포함할 수 있다. 제공부(119)는 용액성 물질의 이동 경로를 제공하는 용액 플로우 채널(113a,113b)과, 액성 물질을 투입하기 위한 상부 용 액 인입구(114)와 용액성 물질을 배출하기 위한 상부 용액 인출구(115)를 포함할 수 있다. 용액 플로우 채널(113a,113b) 중에서 제1 용액 플로우 채널(113a)의 일단에는 용액성 물질 중 특성 성분을 분리할 수 있는 필터(116)가 배치될 수 있다. 제2 용액 플로우 채널(113b)의 일단에는 검출 과정이 완료된 용액성 물질을 저장하는 저장 용기(117)가 배치될 수 있다.

일례로, 용액성 물질이 혈액(blood)인 경우 필터(116)는 전혈(whole blood) 중에서 혈구(blood corpuscle)를 필터링하여 혈장(blood plasma) 혹은 혈청(blood serum)을 분리할 수 있는 것일 수 있다. 필터(116)는 종이 필터, 가령 MDI-FRI라는 품명으로 상용화된 것을 포함할 수 있다. 혈액이 필터(116)로 제공되면 혈액은 필터(116)에 흡수되어 혈액 내의 적혈구, 백혈구, 혈소판과 같은 혈구 성분이 제거될 수 있다. 전혈 중 혈구 성분이 제거된 혈장 혹은 혈청은 제1 용액 플로우 채널(113a)을 통과할 수 있다. 이때, 검출하고자 하는 표적 물질을 포함한 혈액은 모세관 현상에 의해 상부 용액 인입구(114)로 도달하고, 상부 용액 인입구(114)를 통과한 혈액은 채널부(140)를 거쳐 센싱부(150)로 제공되어 혈액 중 특성 성분이 검출될 수 있다.

상부 커버(110)의 몸체(111)는 용액성 물질의 흐름 상태가 누수 여부를 외부에서 용이하게 관찰할 수 있도록 투명성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상부 커버(110)의 몸체(111)는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리카르보네이트(Polycarbonate), 시클릭올레핀코폴리머(Cyclic olefine copolymer), 폴리에틸렌술폰(Polyethylene sulfone), 폴리스티렌(Polystyrene), 또는 이들의 조 합 등으로 형성될 수 있다.

하부 커버(120), 채널부(140), 센싱부(150) 및 기판 회로부(130)는 도 1 내지 도 6f를 참조하여 설명한 바와 대체로 동일한 것일 수 있다. 개략적으로 설명하면, 하부 커버(120)와 기판 회로부(130)는 결합 돌기(128)가 결합 홈(138)에 삽입되므로써 서로 결합될 수 있다. 결합된 하부 커버(120)와 기판 회로부(130) 사이에는 채널부(140)와 센싱부(150)가 패키징될 수 있다. 하부 커버(120)에는 상부 용액 인입구(114)과 상하 정렬된 용액 인입구(124: 이하, 하부 용액 인입구)와, 상부 용액 인출구(115)과 상하 정렬된 용액 인출구(125: 이하, 하부 용액 인출구)를 포함할 수 있다. 채널부(140)는 하부 용액 인입구(124)와 상하 정렬된 채널 용액 인입구(144)와, 하부 용액 인출구(125)와 상하 정렬된 채널 용액 인출구(145)와, 채널 용액 인입구(144)와 채널 용액 인출구(145) 사이에 형성되어 용액성 물질을 센싱부(150)의 센서들(152)을 가로질러 흐르도록 안내하는 유체 채널(143)을 포함할 수 있다. 기판 회로부(130)는 백 기판 바이어스 패드(132)와 본딩 패드(134) 그리고 리더기와 같은 외부 장치가 결합되는 전기적 회로가 형성된 인쇄회로기판(131)을 포함할 수 있다.

본 변형 실시예에 따른 바이오 센서 칩(200)은 원심분리기의 사용없이 필터(116)에 의해 혈액을 혈구와 혈장(또는 혈청)으로 용이하게 분리할 수 있다. 또한, 시린지 펌프의 사용없이 모세관 현상에 의해 혈액은 상부 용액 인입구(114), 하부 용액 인입구(124), 채널 용액 인입구(144)를 순차 거쳐 유체 채널(143)로 흘러 센싱부(150)로 이동될 수 있다. 표적 물질을 포함한 혈액이 모세관 현상에 의해 센싱부(150)로 전달되면 표적 물질과 감지 물질과의 상호 반응이 일어나 전기전도도의 변화가 생기고 이에 따라 표적 물질의 존재 혹은 그 농도 등을 검출할 수 있다. 검출 과정이 완료된 혈액은 채널 용액 인출구(145), 하부 용액 인출구(125), 상부 용액 인출구(115)를 통해 순차 배출되고, 배출된 혈액은 제2 용액 플로우 채널(113b)에 의해 저장 용기(117)로 흘러 저장될 수 있다.

이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 바이오 센서 칩을 제작하는 반도체 산업을 비롯한 제조업이나 이를 응용하는 의료 기기 및 기타 건강 기기 등에 널리 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 커버를 도시한 사시도.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 채널부를 도시한 사시도.

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의채널부를 제작하기 위한 몰드를 도시한 평면도.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 센싱부를 도시한 평면도.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 센서들을 확대 도시한 평면도.

도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 기판 회로부를 도시한 사시도.

도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩의 기판 회로부를 도시한 분해 사시도.

도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩에 있어서 기판 회로부의 상부 칩 가이드를 도시한 평면도.

도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩에 있어서 기판 회로부의 상부 회로기판을 도시한 평면도.

도 6e 및 6f는 본 발명의 실시예에 따른 바이오 센서 칩에 있어서 기판 회로부의 하부 회로기판을 도시한 평면도.

도 7a는 본 발명의 변형 실시에에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 사시도.

도 7b는 본 발명의 변형 실시예에 따른 바이오 센서 칩을 도시한 분해 사시도.

Claims

표적 물질과 감지 물질 간의 상호 반응으로써 상기 표적 물질을 검출하는 센싱부와;

상기 센싱부와 전기적으로 연결된 기판 회로부와;

상기 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 상기 센싱부로 제공하는 채널부와; 그리고

상기 기판 회로부와 결합하여 상기 채널부 및 센싱부를 덮는 커버를 포함하고,

상기 커버는 상기 채널부가 삽입되는 제1 공간과 상기 센싱부가 삽입되는 제2 공간을 포함하고,

상기 커버는 상기 채널부에 압력을 가하여 상기 채널부를 상기 센싱부에 결합시켜 상기 채널부를 따라 흐르는 상기 용액성 물질의 누수를 방지하는 바이오 센서 칩.
제1항에 있어서,

상기 커버는 상기 용액성 물질의 상기 채널부로의 입출 경로를 제공하는 용액 인입구와 용액 인출구를 포함하는 바이오 센서 칩.
제2항에 있어서,

상기 커버는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate), 폴리카르보네이트(Polycarbonate), 시클릭올레핀코폴리머(Cyclic olefine copolymer), 폴리에틸렌술폰(Polyethylene sulfone), 폴리스티렌(Polystyrene) 및 이들의 조합 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 투명성 몸체를 포함하는 바이오 센서 칩.
제2항에 있어서,

상기 채널부는:

상기 용액 인입구와 상하 정렬되어 상기 용액 인입구로부터 상기 센싱부로의 용액성 물질의 흐름 경로를 제공하는 채널 용액 인입구와;

상기 용액 인출구와 상하 정렬되어 상기 센싱부로부터 상기 용액 인출구로의 용액성 물질의 흐름 경로를 제공하는 채널 용액 인출구와; 그리고

상기 채널 용액 인입구로부터 상기 채널 용액 인출구까지 연장되어 상기 용액성 물질의 흐름 경로를 상기 센싱부로 제한시키는 유체 채널을;

포함하는 바이오 센서 칩.
제4항에 있어서,

상기 채널부는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane)으로 구성된 투명성 몸체를 포함하는 바이오 센서 칩.
제4항에 있어서,

상기 센싱부는:

반도체 기판과; 그리고

상기 반도체 기판 상에 배치되어, 상기 채널 용액 인입구를 통해 제공된 용액성 물질과 접촉되어 상기 용액성 물질 내의 표적 물질과 상호 반응하는 감지 물질이 고정된 센서를;

포함하는 바이오 센서 칩.
제1항에 있어서,

상기 기판 회로부는:

상기 센싱부의 배치 위치를 안내하는 가이드 홈을 갖는 상부 칩 가이드와; 그리고

상기 센싱부와 전기적으로 연결되어 상기 센싱부의 전기신호 입출력을 담당하는 하부 회로기판을;

포함하는 바이오 센서 칩.
제1항에 있어서,

상기 기판 회로부는 상기 커버와의 결합을 위한 결합 홈을 포함하고, 그리고 상기 커버는 상기 결합 홈에 삽입되는 결합 돌기를 포함하는 바이오 센서 칩.
반도체 기판 상에 감지 물질이 고정된 센서를 포함하는 센싱부와;

상기 감지 물질과 상호 반응하는 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 상기 센싱부로 제공하여, 상기 용액성 물질을 상기 센서에 접촉시키는 채널부와;

상기 센싱부와 전기적으로 연결되어 외부 장치와 상기 센싱부 간의 전기적 신호의 입출력을 담당하는 기판 회로부와; 그리고

상기 기판 회로부를 덮어 상기 센싱부 및 채널부의 배치 공간을 제공하며, 상기 용액성 물질의 입출 경로를 제공하는 커버를 포함하고,

상기 커버는 상기 채널부에 압력을 가하여 상기 채널부를 상기 센싱부에 결합시켜 상기 센서에 접촉되는 상기 용액성 물질의 누수를 방지하는 바이오 센서 칩.
제9항에 있어서,

상기 커버는 상기 용액성 물질의 상기 채널부로의 입출 경로를 제공하는 제1 용액 인입구 및 제1 용액 인출구가 마련된 제1 투명성 커버를 포함하는 바이오 센서 칩.
제10항에 있어서,

상기 커버는 상기 제1 투명성 커버를 덮는 제2 투명성 커버를 더 포함하고,

상기 제2 투명성 커버는:

상기 용액성 물질의 흐름 경로를 제공하는 용액 플로우 채널과;

상기 용액성 물질을 필터링하는 필터와;

상기 필터링된 용액성 물질의 상기 제1 투명성 커버로의 입출 경로를 제공하는 제2 용액 인입구 및 제2 용액 인출구와; 그리고

상기 제2 용액 인출구를 통해 배출되는 용액성 물질을 저장하는 저장 용기를;

포함하는 바이오 센서 칩.
제9항에 있어서,

상기 센서는:

서로 다른 단백질 마커를 독립적으로 검출하는 복수개의 센서 그룹과; 그리고

상기 센싱부의 전기신호 변화의 기준신호를 얻는 적어도 하나의 센서 그룹을;

포함하는 바이오 센서 칩.
제9항에 있어서,

상기 기판 회로부는:

상기 센싱부의 배치 위치를 안내하는 가이드 홈이 포함된 칩 가이드와;

상기 센싱부의 반도체 기판과 접속되는 기판 바이어스 패드와, 상기 센싱부와는 본딩 와이어에 의해 접속되는 본딩 패드를 갖는 상부 회로기판과; 그리고

상기 기판 바이어스 패드 및 본딩 패드와 접속된 복수개의 전기적 배선을 갖는 제1 레이어와, 그리고 상기 복수개의 전기적 배선과 접속된 복수개의 접속패드를 갖는 제2 레이어를 포함하는 하부 회로기판을;

포함하는 바이오 센서 칩.
반도체 기판 상에 감지 물질이 고정된 복수개의 나노와이어 센서를 포함하는 센싱부와;

상기 감지 물질과 상호 반응하는 표적 물질을 포함하는 용액성 물질을 상기 복수개의 나노와이어 센서를 가로질러 흐르도록 안내하는 투명성 채널부와;

상기 센싱부와 전기적으로 연결되어 외부 장치와 상기 센싱부 간의 전기적 신호의 입출력을 담당하는 기판 회로부와;

상기 기판 회로부를 덮어 상기 센싱부 및 채널부의 배치 공간을 제공하는 하부 투명성 커버와; 그리고

상기 하부 투명성 커버를 덮는 상부 투명성 커버를를 포함하고,

상기 하부 투명성 커버는 상기 채널부에 압력을 가하여 상기 채널부를 상기 센싱부에 결합시켜 상기 복수개의 나노와이어 센서를 가로질러 흐르는 상기 용액성 물질의 누수를 방지하는 바이오 센서 칩.
제14항에 있어서,

상기 하부 투명성 커버는 상기 용액성 물질의 상기 채널부로의 입출 경로를 제공하는 하부 용액 인입구 및 하부 용액 인출구를 포함하는 바이오 센서 칩.
제15항에 있어서,

상기 상부 투명성 커버는:

상기 하부 용액 인입구 및 하부 용액 인출구와 상하 정렬된 상부 용액 인입구 및 상부 용액 인출구와;

상기 상부 용액 인입구로 제공되는 용액성 물질을 필터링하는 필터와;

상기 상부 용액 인출구로부터 배출되는 용액성 물질을 저장하는 저장용기와;

상기 용액성 물질의 상기 필터로부터 상기 상부 용액 인입구로의 흐름 경로 를 제공하는 제1 용액 플로우 채널과; 그리고

상기 용액성 물질의 상기 상부 용액 인출구로부터 상기 저장용기로의 흐름 경로를 제공하는 제2 용액 플로우 채널을;

포함하는 바이오 센서 칩.
제16항에 있어서,

상기 투명성 채널부는:

상기 하부 용액 인입구 및 하부 용액 인출구와 상하 정렬된 채널 용액 인입구 및 채널 용액 인출구와; 그리고

상기 채널 용액 인입구로부터 상기 채널 용액 인출구까지 연장되어 상기 용액성 물질을 상기 복수개의 나노와이어 센서 위로 흐르도록 제한하는 유체 채널을;

포함하는 바이오 센서 칩.
제14항에 있어서,

상기 나노와이어 센서는:

상기 용액성 물질과 접촉하는 불순물이 도핑된 실리콘 나노 채널과; 그리고

상기 실리콘 나노 채널의 양측에 배치된 소오스/드레인을;

포함하는 바이오 센서 칩.
제14항에 있어서,

상기 기판 회로부는:

상기 센싱부의 배치 위치를 안내하는 가이드 홈과, 상기 하부 투명성 커버와의 결합을 위한 결합 홈을 갖는 상부 칩 가이드와; 그리고

상기 센싱부와 접속되는 내부 접속패드와, 상기 내부 접속패드와 전기적으로 연결된 전기적 배선과, 상기 전기적 배선과 접속되는 외부 접속패드를 갖는 하부 인쇄회로기판을;

포함하는 바이오 센서 칩.
제19항에 있어서,

상기 하부 투명성 커버는 상기 결합 홈에 삽입되는 결합 돌기를 포함하는 바이오 센서 칩.