KR101299275B1 - 바이오센서 측정기, 바이오센서 측정 시스템 및 바이오센서측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미량의 측정 시료로 단시간에 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 바이오센서 칩의 측정기와 이를 이용한 측정 방법을 제공한다.

바이오센서 측정기(20)에는 전원(21)이 구비되고, 전원(21)은 전압 조정기(22), 계측기(23), 컨트롤러(24)에 접속되며, 전력을 공급한다. 바이오센서 칩(1)을 바이오센서 측정기(20)에 접속해 전압을 인가하면, 계측기가 바이오센서의 전류값을 계측하기 시작한다. 계측한 전류값 또는 계측한 전하값이 기준값보다 큰 경우에는 컨트롤러(24)에 의해 발행된 지령에 따라서 계측을 종료하고, 계측한 값이 기준값보다 작은 경우에는 컨트롤러의 지령에 의해 계측을 계속한다.

바이오센서 측정기, 측정 시료, 바이오센서 칩, 전류값

Description

바이오센서 측정기, 바이오센서 측정 시스템 및 바이오센서 측정 방법{BIO-SENSOR MEASURING DEVICE, BIO-SENSOR MEASURING SYSTEM, AND BIO-SENSOR MEASURING METHOD}

본 발명은, 바이오센서 칩을 이용하여 화학 물질의 측정을 행하는 바이오센서 측정기, 바이오센서 측정 시스템 및 바이오센서 측정 방법에 관한 것이다.

바이오센서 칩에 의한 측정은, 측정 대상인 시료를 바이오센서의 반응부에 도입하고, 이 반응부에서 효소 반응이나 항원-항체 반응 등의 생화학 반응을 일으키며, 이 생화학 반응에 의해 얻어지는 정보를 바이오센서 칩으로부터 측정 장치에 출력하여, 시료를 분석하는 것이다. 바이오센서 칩에 의한 측정은, 생체가 갖는 우수한 분자 식별 기능을 이용하여 실행되고, 이는 미량의 시료를 이용하여 화학 물질의 신속하고 간편한 측정을 가능하게 하는 방법으로서 주목받고 있다. 일례로서, 바이오센서 칩을 이용하는 측정 방법은, 혈액 중의 글루코오스 양(혈당값)이나 요당값의 측정에 이용될 수 있고, 당뇨병을 자기 관리하여 예방하는 가정용 건강 진단(셀프 케어) 등에 사용될 수 있다.

바이오센서 칩을 이용한 측정 방법으로서, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 이 바이오센서의 측정 방법에 따르면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 바이오센서(100)에는 2개의 리드(101, 102)가 구비되고, 이들 리드(101, 102)의 선단은 커넥터(103)의 2개의 단자(104, 105)에 각각 접속될 수 있다. 바이오센서(100)가 커넥터(103)에 접속되면, 배터리(106)에 의해 전압이 인가되고, 바이오센서(100) 내에 존재하는 시료에 의해 전극 간의 저항값이 변화되며, 시스템이 작동한다. 그리고 마이크로 컴퓨터(107)는 전류/전압 컨버터(108)의 출력 전압 변화를 A/D 컨버터(109)를 통해 검지하고, 측정 타이머를 스타트시킨다. 이와 동시에 스위치(110)가 폐쇄되어, 바이오센서(100)의 2개 전극을 단락시킴으로써, 등전위 상태, 즉 2개의 전극을 전위차 0V에 가까운 상태로 둘 수 있다. 그 결과, 2개의 전극 간에 발생한 전위차를 용이하게 제거할 수 있다.

바이오센서 칩을 이용한 측정 방법의 다른 예로서, 특허문헌 2에 기재된 것이 알려져 있다. 이 바이오센서를 이용한 측정 방법은 도 9에 도시하는 바와 같이, 바이오센서(200)와 커넥터(201)를, 2개 전극의 각각의 리드와 커넥터(201)의 각 단자 사이에 정렬된 저항(202, 203)에 의해 접속하고 있다. 그리고 GDO 효소, 페리시안화칼륨 전자 수용체, 인산 완충 용액 및 글루코오스 기질을 전극계에 적하하고, 전극계에 흐르는 전류를 측정하고 있다. 전류는 검출 회로(204)로 감지되며, 전류/전압 컨버터(205)에 의해 전압 신호로 변환된다. 변환된 전압 신호는 A/D 컨버터(206)에 의해 디지털 신호로 변환되고, 디지털 신호는 CPU(207)에 의해 처리되어, 그 결과의 신호가 LCD 표시기(208)에 출력되고, 또한 메모리(209)에 기록될 수 있다.

특허문헌 1: 일본 공개 특허: 일본 특허 공개 평성 제8-15220호 공보

특허문헌 2: 일본 공개 특허: 일본 특허 공개 평성 제9-274010호 공보

바이오센서 칩을 이용하여 시료를 측정하는 종래의 경우, 측정 시료의 농도가 높고 낮음에 상관없이, 임의의 측정에 걸리는 시간은 거의 동일하다. 또한, 정확한 측정 결과를 얻기 위해, 예컨대 수십 초라고 하는 긴 시간이 걸리게 된다. 그러나 측정 시료의 농도에 따라서는, 짧은 측정 시간에 정확한 결과를 얻을 수 있으며, 측정 시간의 단축도 요구되고 있다. 또한 최근, 바이오센서 칩을 이용하여 실행되는 측정의 수요가 증대되고 있고, 이 수요의 증대에 따라, 다수의 측정 시료를 단시간에 처리할 필요가 있다. 본 발명의 목적은, 단시간에 측정을 종료할 수 있고, 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 바이오센서 측정기 및 측정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 바이오센서 측정기는 바이오센서 칩에 전압을 인가하는 전압 인가 수단과, 전압 인가 수단에 의해 발생하는 전류 또는 전하를 계측하는 계측 수단과, 상기 계측 수단에 의해 계측한 전류값 또는 전하값에 기초하여 계측의 계속 여부를 판단하는 제어 수단을 포함한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 바이오센서 측정기에서, 상기 제어 수단은 전류값 또는 전하값을 기준값과 비교하여 계측의 계속 여부를 판단하고, 상기 기준값으로서 복수의 다른 값들이 사용될 수 있는 것이 바람직하다.

여기서 말하는 전류값 또는 전하값을 기준값과 비교하는 경우에는, 전류값 또는 전하값의 연산 처리를 행하고, 그 획득된 값으로 비교하는 경우도 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 바이오센서 측정기에서, 상기 제어 수단은 복수의 다른 검량선 테이블(standard curve table)도 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이오센서 측정 시스템은 상술한 바이오센서 측정기와, 바이오센서 칩으로 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 바이오센서 측정 시스템에서, 상기 바이오센서 칩은 효소로서 글루코오스 옥시다아제를 포함하고, 300 nl(나노리터) 이하의 캐비티 용적을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이오센서 측정 방법은, 바이오센서 칩에 전압을 인가하는 단계, 전압 인가에 의해 발생하는 전류 또는 전하를 계측하는 단계, 및 계측한 전류값 또는 전하값에 기초하여 계측의 계속 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 바이오센서 측정기 및 측정 방법에 의하면, 계측한 전류값 또는 전하값에 기초하여, 계측의 계속 여부를 판단하고 있기 때문에, 단시간에 측정을 종료할 수 있고, 정확한 측정 결과를 얻을 수 있다.

도 1은 바이오센서 칩의 개략도로서, 도 1의 (a)는 측면 방향에서 본 설명도, 도 1의 (b)는 상면 방향에서 본 설명도이다.

도 2는 본 발명에 따른 바이오센서 측정기의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 바이오센서 측정 방법의 일례를 도시하는 흐름도이다.

도 4는 계측중인 전압 및 전류의 시간 경과에 따른 프로토콜의 일례를 도시하는 도표이다.

도 5는 검량선 테이블의 일례를 도시하는 도표이다.

도 6은 2개의 바이오센서 칩의 계측 전류의 시간 경과를 도시하는 도표이다.

도 7은 3개의 바이오센서 칩의 계측 전류의 시간 경과를 도시하는 도표이다.

도 8은 종래의 바이오센서 측정 방법을 설명한 설명도이다.

도 9는 종래의 바이오센서 측정 방법의 다른 일례를 설명한 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 바이오센서 칩 2: 기판

3, 4: 전극 6: 반응 공간

10: 약제 11A, 11B: 시트재

20: 바이오센서 측정기 21: 전원

22: 전압 조정기 23: 측정기

24: 컨트롤러 25: 표시기

본 발명에 따른 바이오센서 측정기, 바이오센서 측정 시스템 및 바이오센서 측정 방법에 대해서, 도면을 참조하면서 하기에서 상세히 설명한다.

우선 바이오센서의 개요를 설명한다. 도 1은 바이오센서 칩의 주요 구성을 도시하는 일례로서, 도 1의 (a)는 측면에서 본 설명도이고, 도 1의 (b)는 상면측에서 본 설명도이다. 바이오센서 칩(1)은 단면이 대략 U자형으로 절곡된 기판(2)을 구비하고, 이 기판(2)의 일측면에는 2개의 전극(3, 4)과 그 리드선이 스크린 프린팅 등에 의해 대략 서로 평행하게 형성되어 있다. 전극(3, 4)의 상면과 전극(3, 4)이 스크린 프린팅되어 있지 않은 기판(2)에는, 선단측(도면의 좌측)과 중공형 반응공간(6)이 되는 부분을 제외하고, 길이 방향으로(도면의 좌측으로부터 우측 방향으로) 2개의 접착층(5a, 5b)이 형성되어 있다. 이들의 접착층(5a, 5b)의 상면에는 제1 스페이서 부재(6a, 6b)가 배치되고, 또한 이들의 상측에는 접착층(7a, 7b)을 통해 제2 스페이서 부재(8a, 8b)가 중첩되며, 제2 스페이서 부재(8a, 8b)와 기판(2)의 다른쪽측은 접착제(9a, 9b)로 접착되어 있다. 반응 공간(6)은, U자형으로 절곡된 기판(2)과, 접착층과 스페이서 부재가 적층되어 형성된 전방의 시트재(11A)와, 후방의 시트재(11B)에 의해 형성된다. 이 반응 공간(6) 내에서 2개의 전극(3, 4)이 노출되어 있다. 또한 생화학 반응을 일으키기 위하여 촉매, 효소 등의 약제(10)가 전극(3, 4) 위에 도포 되어 있다.

이제 본 발명에 따른 바이오센서 측정기에 대해서 설명한다. 도 2에는 바이오센서 측정기가 개략적으로 도시되어 있다. 이 바이오센서 측정기(20)는 전원(21)을 가지며, 전원(21)은 컨트롤러(24), 계측기(23) 및 전압 조정기(22)에 접속되어, 전력을 공급한다. 전압 조정기(22)는 바이오센서 칩(1)에 전압을 인가할 수 있고, 전극(3, 4)(도 1 참조)에 전압을 인가함으로써, 바이오센서 칩(1) 내에 수용된 시료의 생화학 반응에 의한 정보를 얻을 수 있다. 또한 바이오센서 칩(1)은 계측기(23)에 접속되어 있고, 계측기(23)를 통해 시료의 생화학 반응에 관한 정보를 가진 수치나 신호를 입수할 수 있다. 계측기(23)는 여러 제어 기능을 행하는 컨트롤러(24)에 접속되어 있고, 계측기(23)로 계측한 데이터 또는 정보는 컨트롤러 에 입력되어, 계산 처리 등이 행해진다.

컨트롤러(24)에는 계측기(23)에 의해 계측된 데이터가 미리 정해진 값(임계값, 기준값 등)보다 큰지 또는 작은지를 판단하는 제어 회로가 수납되어 있고, 이 제어 회로를 계측을 실행할지 여부를 판단하는데 이용할 수 있다. 또한 계측의 계속/종료를 판단하는데 이용되는 기준값이 다른 값으로 복수 설정되어 저장되어 있고, 계측의 계속/종료를 단계적으로 설정할 수 있다. 또한, 컨트롤러(24)에는, 검량선 테이블이 저장되어 있고, 계측의 계속/종료에 따라서, 원하는 검량선을 선정할 수 있으며, 바이오센서 칩의 계측 결과를 계산·연산하여 정확한 측정 결과를 산출할 수 있다. 또한 컨트롤러(24)는 표시 장치(25)에 접속되고, 측정 결과는 표시 장치(25)에 표시될 수 있으며, 표시 장치(25)에 수납되어 있는 기억 장치에 기억될 수 있고, 예컨대 과거의 측정 결과와 비교될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 바이오센서 측정기와 도 1에 도시하는 바이오센서 칩을 조합하여 바이오센서 측정 시스템을 구성할 수 있다. 이 경우, 바이오센서 측정기에는 커넥터가 마련되고, 커넥터 내에 바이오센서 칩의 선단부를 삽입하여, 2개 전극을 도통 시켜, 바이오센서 칩 내의 검체 시료를 측정할 수 있다. 도 1에 도시하는 바와 같은 바이오센서 칩은, 1회 측정을 위해 단 한 번 사용될 수 있고(소위 일회용), 측정 대상자는 가정 등에서 용이하게 측정을 행할 수 있다. 이 경우, 측정 대상자의 생체 시료를 채취한 후, 바이오센서 칩 내의 반응 공간에 시료를 적하하고, 바이오센서 칩을 측정기에 접속함으로써 측정기를 이용한 계측이 실행된다. 이와 같이, 측정 결과가 얻어질 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 바이오센서 측정 시스템에 따르면, 측정 대상자는 특별한 숙련을 필요로 하지 않고, 용이하게 측정을 준비하여·측정을 행할 수 있으며, 즉시 측정 결과를 알 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 바이오센서 측정 방법은, 예컨대 혈당값을 측정하는 방법에 적용하여 설명한다. 도 3은 혈당값의 측정 방법의 프로세스를 설명한 흐름도이다. 최초의 단계 1(S1)에서는, 바이오센서 칩 선단의 전극 부분을 측정기의 커넥터에 접속한다. 바이오센서 칩의 접속이 완료되었다면, 단계 2(S2)에서, 바이오센서 칩의 반응 공간 내에 시료를 적하한다. 도 1에 도시된 바이오센서 칩을 사용하고, 그 반응 공간(캐비티)의 용적은 300 nl(나노리터) 이하인 것이 바람직하다. 반응 공간이 300 nl 이하의 미소 용적을 가진 경우, 측정 대상자는 소량의 혈액만 필요하므로, 짧은 시간에 채혈을 행할 수 있다. 또한 지혈 처리도 단시간에 끝나기 때문에, 측정 대상자의 채혈 부담을 경감할 수 있다. 또한, 반응 공간 내에 배치하는 약제에는 효소로서 글루코오스 옥시다아제(GDO)를 이용하는 것이 바람직하다. 글루코오스 옥시다아제는 양호한 감도 특성을 갖고 있고, 반응 시간이 신속하기 때문에, 단시간에 정확한 측정이 가능하다.

바이오센서 칩의 반응 공간 내에 전압을 인가한 상태로 시료를 도입해 가면, 전극간의 도통이 시작되어, 시료의 도입을 검지할 수 있다. 이 단계 2의 종료 후, 바이오센서 칩의 반응 공간 내에서, 혈액 시료와 약제에 포함되는 효소를 충분히 반응시키기 위해 수초 내지 수십초 정도 방치하기 위한 정치(靜置) 시간을 설정하여도 좋다. 다음에 프로그램 제어는 단계 3(S3)으로 이동되고, 바이오센서 칩에는 전압 조정기를 통해 전압이 인가된다. 바이오센서 칩에 전압이 인가되면, 컨트롤러가 시간을 카운트하기 시작하고, 계측기에 의해 전류값의 계측이 개시된다. 이상의 전압 및 전류의 시간 경과 프로토콜의 일례를 도 4에 도시한다.

계측 시작으로부터 5초의 시간이 경과하면, 단계 4(S4)에서 5초 경과시 바이오센서 칩의 전류값이 계측된다. 이때, 컨트롤러에서는 제어 회로가 기동하고, 제어 회로에 설정되어 있는 미리 정해진 값(기준값)보다 전류값이 작은지, 큰지를 판단하는 비교가 실행된다. 이 방법에서 미리 정해진 설정 전류값(기준값)은 2 ㎂이고, 단계 5(S5)에서 계측값과 기준값과의 비교가 행해진다. 계측한 전류값이 2 ㎂보다 크면, 프로그램 제어는 단계 6(S6)으로 진행하여, 전류값의 계측을 종료한다. 그리고 나서, 프로그램 제어는 단계 7(S7)로 진행하며, 혈당값이 산출된다. 혈당값의 산출은 컨트롤러 내에 저장되어 있는 검량선 테이블을 이용하여 행할 수 있고, 이 검량선 테이블의 일례를 도 5에 도시한다. 도 5에 도시하는 검량선 테이블에서는, 글루코오스 농도와 전류 사이의 관계에 대하여 복수의 다른 검량선이 있고, 계측 조건에 따라 혈당값의 산출에 사용하는 검량선이 결정된다. 프로그램 제어가 단계 6(S6)으로 진행된 후, 단계 7(S7)에서의 혈당값 산출을 위해 검량선(f1)을 사용한다. 계측한 전류값과 검량선(f1)과의 관계로부터 글루코오스 농도가 구해지며, 최종적으로는 혈당값이 산출된다.

단계 5(S5)에서 바이오센서 칩의 계측 전류값이 2 ㎂ 미만이면, 프로그램 제어는 단계 8(S8)로 진행하고, 전류값의 계측을 계속한다. 이어서, 단계 9(S9)에서, 10초 경과시의 전류값을 계측하고, 프로그램 제어는 단계 10(S10)으로 진행하 여, 혈당값의 산출을 행한다. 프로세스가 단계 8(S8)을 경유한 경우는, 도 5에 도시하는 검량선 테이블의 검량선(f2)을 사용하여 10초 경과시의 글루코오스 농도를 구하여, 혈당값이 산출된다.

단계 4(S4)에서부터 단계 10(S10)까지의 프로세스를 도 6에 기초하여 설명한다. 이 도면의 종축은 계측기에 의해 측정된 전류값을 나타내고, 횡축은 계측 시작으로부터의 시간 경과를 나타내고 있다. 도 3의 흐름도에서, 단계 5, 단계 6, 및 단계 7을 경유한 바이오센서 칩은 제1 바이오센서 칩이고, 단계 5, 단계 8부터 단계 10을 경유한 바이오센서 칩은 제2 바이오센서 칩이다. 제1 바이오센서 칩 내에 수용된 시료 A의 계측을 통해 얻어진 전류 곡선이 α이고, 제2 바이오센서 칩 내에 수용된 시료 B의 계측을 통해 얻어진 전류 곡선이 β이다. 시료 A 및 B 모두, 계측 시작 직후에 전류값이 5 ㎂ 부근까지 급격히 상승하는 경향을 볼 수 있다. 이러한 경향의 주요인은 전극 표면상에서의 글루코오스의 반응으로, 전극 표면에 부착되고 혈중에 함유된 불순물도 전류값의 크기에 다소 영향을 미친다. 시료 A 및 B의 전류값이 급격하게 상승한 후에는, 전극으로부터 이격된 글루코오스의 반응이 전극에 확산 전파됨으로써 전류가 흐른다. 그러나, 확산 속도에 맞춰 전류값이 하강하기 시작하고, 전류 곡선 α 및 β의 기울기가 수렴되기 시작한다. 5초 경과했을 때, 시료 A의 전류 곡선 α는 그 기울기가 꽤 작아지고, 약 2.8 ㎂ 근방에서 대략 일정해지기 시작한다. 여기서, 전류값이 기준값인 2 ㎂를 초과하여, 시료 A에 대해서는 전류값의 계측을 종료하고, 5초 종료 조건과 일치하는 검량선(f1)(도 5 참조)을 이용하여 혈당값을 산출한다.

상술한 바와 같이 혈중의 불순물이 측정값에 영향을 미친다. 불순물 이외의 시간의 경과에 따른 전류값 변동 요인으로서는, 시료가 도입되는 중에 전극 표면에 공기가 기포로 남아, 바로 제거되지 않고, 그 기포가 서서히 전극 표면으로부터 이탈해 가는 현상으로부터 비롯된 전류값 변동이 존재한다. 또한 효소 등의 약제가 시료 중의 글루코오스와 반응하기 위해서는 효소 등이 시료에 용해되는 프로세스가 필요하다. 이러한 용해에 많은 시간이 걸리는 것에 기인한 전류값 변동도 존재한다. 어느 쪽이든, 이들의 변동은 일정한 시간이 경과하면 제로에 근접하기 때문에, 시간 경과에 따라, 계측 전류값은 글루코오스의 반응에 기초하는 전류값으로 수렴되어 간다.

시료 B에 대해서는, 5초 경과했을 때에 계측한 전류값이 약 0.8 ㎂가 되고, 기준값인 전류값의 2 ㎂를 하회하고 있기 때문에 5초 더, 전류값의 계측을 계속한다. 계측 시작으로부터 10초 경과하면, 계측한 전류값이 즉, 0.7 ㎂에서 대략 일정해진다. 여기서 계측을 종료하여, 10초 종료 조건과 일치하는 검량선(f2)을 이용하여 시료 B의 혈당값을 산출한다.

시료 A의 경우는 글루코오스 농도가 높은 시료, 즉 혈당값이 높은 것이고, 시료 B는 글루코오스 농도가 낮으며, 혈당값이 낮은 시료이다. 일반적으로 혈당값이 높은 시료는 글루코오스와 효소의 반응량이 많기 때문에, 시료를 통해 많은 양의 전류가 흐른다. 그 결과, 상대적으로 시료는 예컨대 불순물 등에 의해 발생되는 반응의 영향을 잘 받지 않게 되기 때문에, 전압 인가 후 비교적 단시간에 계측을 중단하여도 안정된 측정값을 얻을 수 있다. 한편 혈당값이 낮은 시료는 글루코 오스와 효소의 반응량이 적기 때문에, 이 반응에 의해서 발생되는 전류의 절대값도 낮다. 그 결과 안정된 전류값을 얻기 전에 조금 더 시간이 더 요구된다. 따라서, 미리 임계값이 되는 전류값을 정해두고, 임계값을 초과한 시료의 바이오센서에 대해서는, 계측을 조속히 종료시킨다. 이와 같이, 정확한 혈당값을 단시간에 산출할 수 있다.

여기서 말하는 혈당값이 높은 시료란, 1 ㎕∼5 ㎕의 캐비티 용적의 글루코오스 센서의 경우, 30 ㎎／㎗∼50 ㎎／㎗ 이상의 농도 범위의 시료를 말한다. 이때, 예컨대, 불순물 등의 영향을 배제하기 위해 요구되는 시간은, 사용하는 효소나 전극의 종류에 좌우되지만, 통상은 2초∼10초 정도이다. 한편, 혈당값이 낮은 시료란, 글루코오스 농도로 30 ㎎／㎗∼50 ㎎／㎗ 이하인 것을 말한다. 이때, 예컨대 불순물 등의 영향을 배제하기 위해 요구되는 시간은 5초∼30초 정도이다. 이 영역의 글루코오스 농도는 통상의 인간의 농도 범위(50 ㎎／㎗∼150 ㎎／㎗)로부터는 벗어나기 때문에, 이러한 농도를 측정하는 빈도는 낮다. 하지만, 이 글루코오스 농도는 Ⅰ형 당뇨병 환자에게 인슐린 투여를 행할지 판단하는 판단 기준이 되는 농도 범위이기 때문에, 이 농도 범위에서 정확한 측정을 행할 수 있을지의 여부는 측정기의 적용 범위를 확장하는 데에 중요하다. 특히 저렴한 카본 전극을 센서의 전극으로서 이용한 경우에는 저항값이 커서 전류값의 수렴이 늦어지기 때문에, 측정 조건을 저농도 범위의 측정 조건에 맞춰서, 측정 시간을 매우 길게 설정할 필요가 있다. 하지만, 본 발명을 이용함으로써, 혈당값이 낮은 경우라도 측정값의 정확함을 유지하면서, 통상의 농도 범위에서는 짧은 측정 시간에 신속히 측정 결과를 표 시할 수 있게 된다.

또한, 최근에는 측정 대상자의 채혈시 부하를 경감하기 위해 캐비티 용적은 작게 하는 것이 요구되고 있다. 통상의 글루코오스 센서의 캐비티 용적이 약 1 ㎕∼5 ㎕ 정도인 데, 용적이 300 nL보다 작아지면, 글루코오스의 절대량이 적어진다. 이에 따라, 인간의 통상 혈당값 범위에 포함되는 30 ㎎／㎗∼50 ㎎／㎗ 이상의 농도 범위에서도, 단시간의 측정이 어려운 경우가 생긴다. 이와 같은 경우라도, 본 발명의 방법을 이용하면, 단지 필요한 최소 농도 범위의 측정을 장시간 걸리는 측정으로 한정할 수 있다. 이에 따라, 측정 대상자의 채혈시 부하를 경감하면서, 측정 시간의 손실을 최소화할 수 있다. 대폭적인 비용 증가 없이, 저렴한 카본 전극을 사용하여 작은 캐비티 용적을 갖는 센서를 제조할 때에, 특히 본 발명의 방법은 유효하다.

상술한 실시형태에 따르면, 바이오센서 칩이 계측한 전류값에 기초하여 혈당값을 구한다. 하지만, 전류값의 계측 대신에, 전하를 계측함으로써도 단시간에 정확한 혈당값을 구할 수 있다. 일례로서, 전하값은 도 5에 도시하는 전류 곡선 α 및 β의 시간 경과에 따르는 전류의 적분값으로 측정될 수 있다. 따라서, 미리 정해진 전하값(기준 전하값)을 설정함으로써, 시료의 계측의 종료 또는 실행 여부를 판단할 수 있다.

또한, 상술한 실시형태에서는, 기준이 되는 전류값을 하나만 설정하여 설명하였다. 하지만, 미리 정해진 복수의 설정 전류값을 이용하여 혈당값을 산출할 수도 있다. 미리 정해진 설정값을 2개 이용하여 혈당값을 측정하는 실시예를 도 7에 기초하여 설명한다. 도 7에는 제1 바이오센서 칩의 시료 A의 전류 곡선 α, 제2 바이오센서 칩의 시료 B의 전류 곡선 β, 및 제3 바이오센서 칩의 시료 C의 전류 곡선 γ가 나타나 있다. 전류 곡선 α와 전류 곡선 β는, 도 6에 도시한 전류 곡선 α 및 β와 같다. 2개의 미리 정해진 전류 기준값으로서, 제1 기준값 Ⅰ는 2.2 ㎂로, 제2 기준값 Ⅱ는 1.2 ㎂로 설정되어 있다.

각각의 시료 A 및 B, C의 전류값을 계측한다. 5초 경과한 후, 제1 기준값 Ⅰ인 2.2 ㎂를 전류 곡선 α가 초과하기 때문에, 시료 A의 계측이 종료되고, 도 5의 검량선(f1)을 사용하여 시료 A의 혈당값을 산출한다. 시료 B, C에 대한 전류 곡선은 제1 기준값 Ⅰ 미만이기 때문에, 전류의 계측을 계속해 가고, 7.5초 경과했을 때, 제2 기준값 Ⅱ인 1.2 ㎂를 초과하는지의 여부를 판단한다. 그 결과, 전류 곡선 γ가 제2 기준값을 초과한다고 판단되어, 시료 C의 계측이 종료되며, 제2 기준값에 기초한 판단에 따라 검량선이 선정되고, 즉 도 5의 검량선(f3)을 사용하여 시료 C의 혈당값을 산출한다. 시료 B에 대해서는 제2 임계값을 초과하지 않기 때문에, 계측 시작으로부터 10초 경과했을 때, 계측이 종료되고, 검량선(f2)에 기초하여 시료 B의 혈당값을 산출할 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수의 다른 기준값(미리 정해진 값)을 설정하고, 복수의 계측 시간을 설정함으로써, 바이오센서 칩 내에 수용한 시료의 농도에 따라 단시간에 정확한 측정이 행해질 수 있다.

도 5에 도시하는 검량선 테이블에 있어서, 검량선(f1, f2, f3)은 각각 특유의 기울기를 갖는 2차원의 직선이다. 하지만, 사용하는 바이오센서 칩이나 그 외의 조건에 따라서, 곡선의 검량선 테이블, 직선과 곡선을 조합한 검량선 테이블, 또는 절선(polyline)형의 검량선 테이블을 이용하여도 좋다. 바이오센서 칩의 반응 공간에 배치하는 약제의 효소 등의 종류가 다르거나, 반응 공간의 크기나 온도 등이 다르면, 계측을 통해 얻어진 데이터(전류값 또는 전하값 등)에 차이가 발생한다. 따라서, 측정 대상의 바이오센서 칩의 조건에 따라, 컨트롤러에 저장되어 있는 검량선 테이블을 변경함으로써, 정확한 혈당값을 신속히 측정할 수 있다. 또한 컨트롤러 내에 교정 정보를 수납해 두고, 바이오센서 칩의 조건이나 측정기의 특성에 따라, 검량선에 기초하여 혈당값을 산출할 때 교정 계수(calibration factor)를 이용할 수 있다. 이와 같이, 보다 정확하게 혈당값을 구할 수 있다.

본 발명을 특정 실시형태를 참조하여 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명의 사상과 범주를 벗어나지 않고 본 발명에 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있다는 것은 당업자에게 있어서 명백하다. 본 출원은 2005년 9월 14일에 출원된 일본 특허 출원 제2005-267706호에 기초하는 것이며, 그 내용은 본 명세서에 참조로서 통합되어 있다.

Claims (6)

1. 바이오센서 칩에 전압을 인가하는 전압 인가 수단과,

   상기 전압 인가 수단에 의해 발생하는 전류 또는 전하를 계측하는 계측 수단과,

   상기 계측 수단에 의해 계측된 전류값 또는 전하값에 기초하여 계측의 계속 여부를 판단하는 제어 수단을 포함하고,

   상기 제어 수단은,

   상기 전류값 또는 상기 전하값을 기준값과 비교하여 상기 계측의 계속 여부를 판단하고,

   상기 전류값 또는 상기 전하값이 상기 기준값을 초과하는 것으로 판단될 때나, 미리 정해진 시간이 흐른 후 중 어느 하나가 먼저 발생하면, 상기 전류값 또는 상기 전하값의 상기 계측을 종료하고,

   화학 물질의 계측을 수행하여 상기 계측 수단에 의해 계측된 것으로서 상기 계측의 종료 직전에 계측된 상기 전류값 또는 상기 전하값에 기초하여 상기 화학 물질의 농도를 판단하도록 구성된 것인 바이오센서 측정기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기준값으로서 복수의 다른 값들이 사용될 수 있는 것인 바이오센서 측정기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단은 복수의 다른 검량선 테이블을 더 포함하는 것인 바이오센서 측정기.
4. 제1항 또는 제2항에 기재된 바이오센서 측정기와, 바이오센서 칩과, 상기 바이오센서 측정기와 상기 바이오센서 칩의 선단을 접속하는 커넥터를 포함하는 바이오센서 측정 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 바이오센서 칩은 효소로서 글루코오스 옥시다아제를 포함하고, 300 nl(나노리터) 이하의 캐비티 용적을 갖는 것인 바이오센서 측정 시 스템.
6. 바이오센서 칩에 전압을 인가하는 단계와,

   상기 전압 인가에 의해 발생되는 전류 또는 전하를 계측하는 단계와,

   계측된 전류값 또는 전하값을 기준값과 비교함으로써 계측의 계속 여부를 판단하는 단계와,

   상기 전류값 또는 상기 전하값이 상기 기준값을 초과하는 것으로 판단될 때나, 미리 정해진 시간이 흐른 후 중 어느 하나가 먼저 발생하면, 상기 전류값 또는 상기 전하값의 상기 계측을 종료하는 단계와,

   화학 물질의 계측을 수행하여 상기 계측의 종료 직전에 계측된 상기 전류값 또는 상기 전하값에 기초하여 상기 화학 물질의 농도를 판단하는 단계를

   포함하는 것인 바이오센서 측정 방법.

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