KR101359750B1

KR101359750B1 - 종이를 이용한 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조

Info

Publication number: KR101359750B1
Application number: KR1020110112023A
Authority: KR
Inventors: 이영태
Original assignee: 안동대학교 산학협력단
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2014-02-24
Also published as: KR20130047168A

Abstract

본 발명은 바이오 센서 스트립 제조방법 및 그 구조에 관한 것으로, 본 발명에 따른 바이오센서 스트립 제조방법은, 종이재질의 하판에 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본잉크 인쇄공정을 통하여 전극패턴을 인쇄하는 제1단계와; 생체시료 삽입을 위한 채널이 형성되도록 상기 전극패턴이 인쇄된 하판 상부면 중 상기 채널이 형성될 영역을 제외한 부분에 접착막을 형성하는 제2단계와; 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시, 공기의 배출을 위한 공기배출구를 상기 채널의 상부에 대응적으로 형성한 종이재질의 상판을, 상기 접착막과 접착하는 제3단계를 구비한다. 본 발명에 따르면, 제조공정이 단순하고 대량생산이 가능하며, 환경오염문제를 줄일 수 있다.

Description

종이를 이용한 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조{Method for fabricating bio sensor strip using a paper and structure of the same}

본 발명은 종이를 이용한 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 종이를 이용하여 바이오센서 스트립을 제조함으로써, 제조가 간단하고, 비용이 절감되며 환경오염문제를 줄일 수 있는 종이를 이용한 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조에 관한 것이다.

최근 의약 분야에서 혈액을 포함한 생체 시료를 분석하기 위하여 전기화학적 바이오센서를 많이 사용하고 있다. 그 중 효소를 이용한 전기화학적 바이오센서는 적용이 간편하고, 측정 감도가 우수하며, 신속하게 결과를 얻을 수 있어 병원 및 임상 실험실에서 가장 널리 사용된다. 전기화학적 바이오센서에 적용되는 효소분석법은 크게 분광학적 방법인 발색법과 전기화학적인 전극법으로 구분할 수 있다. 발색법은 일반적으로 전극법에 비해 측정시간이 길며, 생체시료의 혼탁도에 기인한 측정오차 등으로 인해 중요한 생체물질을 분석하는데 어려움이 수반된다. 따라서 최근에는 스크린프린팅 방법 등을 이용하여 전극계를 형성한 뒤, 분석 시약을 전극 상에 고정시키고, 시료가 도입된 후 일정 전위를 적용하여 시료 중 특정 물질을 정량적으로 측정하는 전극법이 전기화학적 바이오센서에 많이 응용되고 있다.

이러한 바이오 센서 스트립의 구조 및 제조방법에 관한 종래기술로는 등록특허 제0838661호가 있다. 등록특허 제0838661호는 PET 필름으로 구성되는 하판에 구리필름을 라미네이팅 방식으로 접착시키고 패터닝하는 방식으로 전극을 구성하는 방식을 취하고 있었다.

이러한 종래의 방법은 제조공정이 복잡하고 사용되는 재질 또한 PET 필름으로 단가가 높다는 문제점이 있었다.

그리고 당뇨병환자의 경우 대략 20% 정도가 혈당 바이오 센서 스트립을 사용하고 있는데, 연간 약 500억개 이상의 플라스틱 스트립이 사용한 후에 폐기되는 것으로 알려져 있다. 이 경우 폐기되는 PET 필름 등을 재질로 하는 플라스틱 스트립으로 인해 발생되는 환경 문제는 무시할 수 없는 수준에 이르고 있다.

따라서, 환경문제로 인한 영향을 줄이면서도 제조가 간단하고 제조단가가 저렴한 바이오센서 스트립에 대한 요구가 증대되고 있는 실정에 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 종이를 이용한 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제조가 간단하고 제조단가가 저렴한 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 환경오염을 줄일 수 있는 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 대량생산이 가능한 바이오센서 스트립의 제조방법 및 그 구조를 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 바이오센서 스트립 제조방법은, 종이재질의 하판에 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본잉크 인쇄공정을 통하여 전극패턴을 인쇄하는 제1단계와; 생체시료 삽입을 위한 채널이 형성되도록 상기 전극패턴이 인쇄된 하판 상부면 중 상기 채널이 형성될 영역을 제외한 부분에 접착막을 형성하는 제2단계와; 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시, 공기의 배출을 위한 공기배출구를 상기 채널의 상부에 대응적으로 형성한 종이재질의 상판을, 상기 접착막과 접착하는 제3단계를 구비한다.

상기 제2단계와 상기 제3단계 사이에, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널에 분주하고 열을 이용해 고정하는 단계를 더 구비할 수 있다.

상기 접착막은 접착물질을 도포하거나, 인쇄공정을 통해 인쇄될 수 있다.

상기 바이오센서 스트립의 습도변화에 따른 에러를 보상하기 위하여 상기 전극패턴 사이의 습도에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 습도센서를 구성하는 단계를 더 구비할 수 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 바이오센서 스트립 제조방법은, 종이재질의 하판에 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본잉크 인쇄공정을 통하여 전극패턴을 인쇄하는 제1단계와; 생체시료 삽입을 위한 채널이 형성되도록 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 구부러져 볼록형상을 가지는 채널과 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시 공기의 배출을 위한 공기배출구를 형성한 종이재질의 상판을 구비하여 상기 하판과 접착시키는 제2단계를 구비한다.

상기 공기배출구는 상기 채널형성전에 상기 채널형성부분의 상부에 펀칭공정을 이용하여 형성되며, 상기 채널은 상기 채널에 대응되는 부분이 돌출된 형태를 가지는 금형을 이용한 프레스 공정을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 채널은 상기 채널에 대응되는 부분이 돌출된 형태를 가지는 금형을 이용한 프레스 공정을 이용하여 형성되며, 상기 공기배출구는 상기 채널의 형성전에 상기 채널의 말단부에 칼집을 형성하고, 상기 채널의 형성으로 인해 상기 칼집부위가 벌어지도록 하여 형성될 수 있다.

상기 제1단계와 상기 제2단계 사이에, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널에 분주하고 열을 이용해 고정하는 단계를 더 구비할 수 있다.

상기 제1단계 또는 상기 제2단계 이후에, 상기 바이오센서 스트립의 습도변화에 따른 에러를 보상하기 위하여 상기 전극패턴 사이의 습도에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 습도센서를 구성하는 단계를 더 구비할 수 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 바이오센서 스트립의 구조는, 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용하여 카본잉크 인쇄공정을 통해 전극패턴이 인쇄된 종이재질의 하판과; 상기 하판과 접착되며, 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 상기 상판의 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 볼록형상을 가지도록 구부러진 형태로 구성된 생체시료 삽입을 위한 채널과, 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시, 공기의 배출을 위한 공기배출구를 형성한 종이재질의 상판을 구비한다.

상기 바이오센서 스트립은, 상기 전극패턴 사이의 습도에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 습도센서를 더 구비하며, 상기 습도센서를 이용하여 상기 바이오센서 스트립의 습도에 따른 에러를 보상할 수 있다.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 구체화에 따라, 본 발명에 따른 바이오센서 스트립 제조방법은, 재부착이 가능하고 접착성이 있는 붙임쪽지 형태를 가지는 종이재질의 복수의 하판들이 종이재질의 베이스 기판에 일정간격으로 부착 배치되고, 상기 복수의 하판들 각각에는 인쇄공정을 통하여 전극패턴이 형성되는 제1단계와; 상기 전극패턴이 형성된 상기 복수의 하판들 각각에, 생체시료의 주입시 공기의 배출을 위한 공기배출구가 형성된 종이재질의 상판을 접착시켜 상기 생체시료 주입을 위한 채널을 형성함에 의해, 상기 베이스 기판 상에 붙임쪽지 형태를 가지는 복수의 바이오센서 스트립들을 형성하는 제2단계를 구비한다.

상기 제1단계와 상기 제2단계 사이에, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널의 형성부분에 분주하고 열을 이용해 고정하는 단계를 더 구비할 수 있다.

상기 상판은 생체시료 삽입을 위해 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 구부러져 볼록형상을 가지는 상기 채널과 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시 공기의 배출을 위한 상기 공기배출구가 형성된 구조를 가질 수 있다.

상기 채널은 상기 채널에 대응되는 부분이 돌출된 형태를 가지는 금형을 이용한 프레스 공정을 이용하여 형성되며, 상기 공기배출구는 상기 채널의 형성전에 상기 채널의 말단부에 칼집부위를 형성하고, 상기 채널의 형성으로 인해 상기 칼집부위가 벌어지도록 하여 상기 채널형성과 동시에 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 자동화 생산이 가능하고 재료의 단가도 낮기 때문에 저가로 생산이 가능하고 환경오염문제를 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 종이의 흡수 효과에 의한 습도 조절 효과, 종이의 유전율이 습도에 따라서 변화하는 현상을 이용하여 습도 보상용 습도 센서로도 활용이 가능한 장점이 있다. 또한 제조공정이 단순해지고, 재료가 종이이기 때문에 스크린 프린터는 물론 잉크젯 프린터를 이용한 인쇄가 가능하여 대량생산에 유리하다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 제조공정 단면도들이고,
도 2는 도 1에 의해 제조된 바이오센서 스트립의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 제조공정 단면도들이고,
도 4는 도 3의 상판 제조공정 단면도들이고,
도 5는 도 3 내지 도 4에 의해 제조된 바이오센서 스트립의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 제조공정도들이고,
도 7은 도 6에 의해 제조된 바이오센서 스트립의 사시도이고,
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 구조 및 제조방법을 나타낸 도면들이고,
도 11은 도 5의 바이오센서 스트립에 습도센서의 구성예를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제1실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 제조공정순서 단면도들이고 도 2의 A-B의 단면도들이다. 그리고 도 2는 도 1a 내지 도 1d의 공정에 의해 제조된 바이오센서 스트립의 개략적 사시도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 소정형상을 가지는 종이 재질의 하판(110)에 스크린 프린팅방법 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본 잉크 인쇄공정을 이용하여 전극패턴(120a. 120b)을 형성한다. 상기 전극패턴(120a,120b)은 두 개의 전극들을 포함하여 이들 두 개의 전극들은 작업전극(working electrode)과 기준전극(reference electrode)을 포함할 수 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 생체시료 삽입을 위한 채널(도 2의 160)이 형성되도록 상기 전극패턴(120a,120b)이 인쇄된 하판(110) 상부면 중 상기 채널이 형성될 영역을 제외한 부분에 접착막(130)을 형성한다. 즉 생체시료의 삽입 채널부분을 제외한 부분에 상기 접착막(130)이 형성되게 된다. 상기 접착막(130)은 상기 하판(110)과 후속공정의 상판(150)의 접착을 위한 것이다. 상기 접착막(130)은 양면접착테이프 등을 포함할 수 있다.

상기 접착막(130)은 양면테이프 또는 접착제를 도포하거나 인쇄하는 방식으로 형성할 수 있다.

종래의 경우는 PET 필름의 하판에 채널형성용 중판을 접착하였으며, 이 경우에는 고열을 이용한 라미네이팅(laminating) 공정 등이 사용되어 공정이 복잡했으나, 종이 재질의 하판의 경우에는 가벼운 힘만으로도 접착이 가능하기 때문에 공정이 매우 간단해 진다.

도 1c에 도시된 바와 같이, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널에 분주하고 열을 이용해 고정한다. 즉 상기 접착막(130)이 형성되지 않은 채널(160) 부분에 정량의 효소용액을 분주하고 고정하게 된다.

도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시, 공기의 배출을 위한 공기배출구(152)를 상기 채널(160)의 상부에 대응적으로 형성한 종이재질의 상판(150)을, 상기 접착막(130)과 접착하여 바이오센서 스트립을 완성하게 된다. 상기 공기배출구(152)는 금형을 이용하여 형성가능하다.

여기서 상판(150)과 하판(110)의 경우에는 수분의 흡수를 줄이기 위하여 특수 코팅된 종이를 사용할 수 있다.

도 2는 도 1a 내지 도 1d의 공정에 의해 제조된 바이오센서 스트립의 개략적 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 바이오 센서 스트립(100)은 하판(110), 접착막(130), 상판(150)의 적층구조를 가지며, 하판(110)과 상판(150) 사이에 형성된 채널(160)로 생체시료가 주입되면 두 개의 전극을 이용하여 측정을 하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 바이오 센서 스트립 은 종이를 사용하기 때문에 롤투롤(roll to roll) 공정이 가능하므로, 자동화 생산이 가능한 장점이 있다. 또한 재료의 단가도 낮기 때문에 저가로 생산이 가능하고 환경오염문제를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 바이오센서 스트립은 종이를 재질로 제작되기 때문에 어느 정도의 습도 조절 기능을 가질 수 있다. 종이의 경우 일반적으로 수분 흡습과 방습 기능을 가지고 있어서 수분의 흡습 기능이 포화 상태에 도달하기 전까지는 어느 정도의 습도 조정 기능을 가질 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 종이의 한정된 습도 조절 효과는 습도에 민감한 효소에 매우 유용할 것으로 판단된다.

도 3a 내지 도 3d, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제2실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 제조공정순서 단면도들이고 도 5의 C-D의 단면도들이다. 그리고 도 5는 도 3a 내지 도 3d, 도 4a 내지 도 4d의 공정에 의해 제조된 바이오센서 스트립의 개략적 사시도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 소정형상을 가지는 종이 재질의 하판(210)에 스크린 프린팅방법 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본 잉크 인쇄공정을 이용하여 전극패턴(220a. 220b)을 형성한다. 상기 전극패턴(220a,220b)은 두 개의 전극들을 포함하여 이들 두 개의 전극들은 작업전극(working electrode)과 기준전극(reference electrode)을 포함할 수 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 하판(210)에 후속공정의 상판(250)을 접착하기 위하여 소량의 접착제(230)를 인쇄한다. 상기 접착제(230)는 도포도 가능할 것이다. 여기서 상기 접착제(230)는 상기 하판(210)의 채널영역부분을 제외한 부분에 인쇄 또는 도포될 수도 있고, 상기 하판(210)과 상기 상판(250)이 서로 맞닿는 부분(접촉되는 부분)에만 인쇄 또는 도포될 수도 있다. 상기 접착제(230)는 본 발명의 제1실시예에 따른 접착막(130)의 경우와 달리 채널형성 목적이 아니기 때문에, 제1실시예의 접착막(130)보다 더 얇은 두께를 가질 수 있다.

상기 하판(210)과 상기 상판(250)의 고정수단이 부가된다면 상기 접착제(230)는 필요하지 않을 수도 있다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널에 분주하고 열을 이용해 고정한다. 즉 상기 접착막(130)이 형성되지 않은 채널(160) 부분에 정량의 효소용액을 분주하고 고정하게 된다. 이 때 매우 얇은 접착제 막(230)이 효소를 분주할 채널부분 이외의 부분에만 형성되어 있기 때문에 분주된 효소 용액은 채널부분에만 존재하게 된다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 하판(110)에 상판(250)을 접착고정하여 바이오 센서 스트립을 완성하게 된다.

상기 상판(250)은 도 4a 내지 도 4d의 공정을 통해 형성된다. 즉 도 4a에 도시된 바와 같이, 종이재질의 상판(250)을 준비하고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 상판(250)에 금형을 이용한 펀칭공정으로 공기배출구(252)를 형성한다. 다음으로 도 4c에 도시된 바와 같이, 금형(300)을 이용한 프레스 공정으로 채널(도 5의 260)을 형성하여 상기 상판(250)을 완성한다.

상기 채널(260)은 생체시료 삽입을 위한 것으로, 상기 상판(250)의 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 구부러져 볼록형상을 가지도록 형성된다. 따라서 상기 상판(250)을 상기 하판(210)을 접착하는 경우, 생체시료 삽입 통로인 채널(260)이 상기 상판(250)에 의해 형성되게 된다.

상기 상판(250)은 프레스 공정을 사용하여 채널(260)이 형성되기 때문에 소요되는 재료의 종류 및 양이 줄어들 뿐 아니라 종래의 제작 공정에 비해서 정확한 사이즈의 채널 형성이 가능해서 신뢰도가 높은 바이오센서 스트립의 제조가 가능해진다. 또한, 제작 공정도 단순화 되어서 생산성이 높아질 수 있다. 또한 친환경성 접착제(230)를 사용하면 완벽한 친환경 바이오센서 스트립 개발이 가능해진다.

도 5는 도 3a 내지 도 3d의 공정 및 도 4a 내지 도 4d 의 공정에 의해 제조된 바이오센서 스트립의 개략적 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 바이오 센서 스트립(200)은 하판(210) 및 상판(250)의 적층구조를 가지며, 상판(250)에 의해 형성된 채널(260)로 생체시료가 주입되면 두 개의 전극을 이용하여 측정을 하게 된다.

상기 바이오 센서 스트립(200)의 하판(210)은 전극패턴이 인쇄된 종이재질을 가진다. 또한 상기 상판(250)은 상기 하판(210)과 접착되며, 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 상기 상판의 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 볼록형상을 가지도록 구부러진 형태로 구성된 생체시료 삽입을 위한 채널(260)을 구비하고, 상기 채널(260)의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시, 공기의 배출을 위한 공기배출구(252)가 상기 채널(260)의 상부에 대응적으로 형성된 구조를 가지게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 바이오 센서 스트립(200)은 종이를 사용하기 때문에 롤투롤(roll to roll) 공정이 가능하므로, 자동화 생산이 가능한 장점이 있다. 또한 재료의 단가도 낮기 때문에 저가로 생산이 가능하고 환경오염문제를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 바이오센서 스트립(200)은 종이를 재질로 제작되기 때문에 어느 정도의 습도 조절 기능을 가질 수 있다. 종이의 경우 일반적으로 수분 흡습과 방습 기능을 가지고 있어서 수분의 흡습 기능이 포화 상태에 도달하기 전까지는 어느 정도의 습도 조정 기능을 가질 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 종이의 한정된 습도 조절 효과는 습도에 민감한 효소에 매우 유용할 것으로 판단된다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 바이오 센서 스트립(300)의 제조방법 및 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 도 6은 상판의 제조방법 및 구조를 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 바이오센서 스트립의 개략적 사시도이다.

본 발명의 제3실시예에 따른 바이오 센서 스트립(300)의 구조 및 바이오 센서 스트립의 제조방법은 상판(350)의 공기배출구(352)의 형성방법 및 그 구조가 다른 점을 제외하고 도 3a 내지 도 3d를 통해 설명한 바와 동일하다.

상기 바이오 센서 스트립(300)을 구성하는 상판(350)은 도 6a에 도시된 바와 같이, 종이재질의 상판(250)을 준비하여 일정부위에 공기배출구 형성을 위해 공기배출구 형성부위(예를 들면, 채널의 말단부)에 자른 부위 즉 칼집(cut)(352a)을 형성한다.

도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 도 4b의 경우와 같이, 금형(300)을 이용한 프레스 공정으로 채널(360) 및 공기배출구(352)를 형성하여 상기 상판(250)을 완성한다. 즉 채널형성부위에만 돌기가 형성된 형태의 금형을 이용하여 프레스공정을 수행하게 되면, 상기 상판(350)에 채널(360)이 형성되고, 상기 칼집부위(352a)는 자른 부분을 기준으로 좌측은 채널형성을 위해 상부쪽으로 돌출되어 구부러진 형상을 가지고 우측은 원래상태를 유지하므로, 상기 채널형성과 동시에 공기배출구(352)가 형성되게 된다. 즉 상기 채널형성시 상기 칼집부위(352a)가 벌어지게 되므로 상기 채널형성과 동시에 자동적으로 공기배출구(352)가 형성되게 된다.

상기 채널(360)은 생체시료 삽입을 위한 것으로, 상기 상판(350)의 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 구부러져 볼록형상을 가지도록 형성된다. 따라서 상기 상판(350)을 상기 하판(310)을 접착하는 경우, 생체시료 삽입 통로인 채널(360)이 완전하게 형성되게 된다.

상기 상판(350)은 프레스 공정을 사용하여 채널(360)이 형성되기 때문에 소요되는 재료의 종류 및 양이 줄어들 뿐 아니라 종래의 제작 공정에 비해서 정확한 사이즈의 채널 형성이 가능해서 신뢰도가 높은 바이오센서 스트립의 제조가 가능해진다. 또한, 제작 공정도 단순화 되어서 생산성이 높아질 수 있다. 또한 친환경성 접착제(330)를 사용하면 완벽한 친환경 바이오센서 스트립 개발이 가능해진다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 바이오 센서 스트립(300)은 하판(310) 및 상판(350)의 적층구조를 가지며, 상판(350)에 의해 형성된 채널(360)로 생체시료가 주입되면 두 개의 전극을 이용하여 측정을 하게 된다.

상기 바이오 센서 스트립(300)의 하판(310)은 전극패턴이 인쇄된 종이재질을 가진다. 또한 상기 상판(350)은 상기 하판(310)과 접착되며, 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 상기 상판의 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 볼록형상을 가지도록 구부러진 형태로 구성된 생체시료 삽입을 위한 채널(360)을 구비하고, 상기 채널(360)의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시, 공기의 배출을 위한 공기배출구(352)가 상기 채널(360)의 말단부에 대응적으로 형성된 구조를 가지게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 바이오 센서 스트립 (300)은 종이를 사용하기 때문에 롤투롤(roll to roll) 공정이 가능하므로, 자동화 생산이 가능한 장점이 있다. 또한 재료의 단가도 낮기 때문에 저가로 생산이 가능하고 환경오염문제를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제3실시예에 따라 제조된 바이오센서 스트립(300)은 종이를 재질로 제작되기 때문에 어느 정도의 습도 조절 기능을 가질 수 있다. 종이의 경우 일반적으로 수분 흡습과 방습 기능을 가지고 있어서 수분의 흡습 기능이 포화 상태에 도달하기 전까지는 어느 정도의 습도 조정 기능을 가질 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 종이의 한정된 습도 조절 효과는 습도에 민감한 효소에 매우 유용할 것으로 판단된다.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 바이오센서 스트립의 제조방법을 나타낸 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 종이재질의 베이스 기판(B)에 재부착이 가능하고 접착성이 있는 붙임쪽지(일명, 포스트잇(post it)) 형태를 가지며 종이재질을 가지는 복수의 하판들(410)이 일정간격으로 부착배치된다.

상기 복수의 하판들(410) 각각의 구조는 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예의 경우가 모두 적용될 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 하판들(410) 각각에 전극패턴(420a,420b)이 형성된다. 상기 전극패턴(420a,420b)은 상기 하판들(410)의 형성 전에 형성되는 것도 가능하다. 즉 상기 전극패턴(420a,420b)을 미리 형성한 상태에서 전극패턴(420a,420b)이 형성되지 않은 부분을 잘라내어 상기 하판들(410)을 형성하는 것도 가능하다.

상기 전극패턴(420a,420b)의 형성공정은 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예의 경우가 모두 적용될 수 있다. 즉 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본잉크 인쇄공정을 통하여 형성될 수 있다.

이후 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 전극패턴(420a,420b)이 형성된 상기 복수의 하판들(410) 각각에 상판을 부착함에 의해 바이오 센서 스트립을 완성하게 된다. 상기 상판은 종이재질을 가지며, 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 본 발명의 제1 내지 제3실시예를 통해 설명한 상판들(150,250,350)이 모두 적용될 수 있다.

결국 본 발명의 제4실시예에 따라 제조된 바이오 센서 스트립의 구조는 도 2를 통해 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 바이오 센서 스트립(100)의 구조를 가질 수 있고, 도 5에서 설명된 본 발명의 제2실시예에 따른 바이오 센서 스트립(200)의 구조를 가질 수도 있다. 또한 도 7을 통해 설명된 본 발명의 제3실시예에 따른 바이오 센서 스트립(300)의 구조를 가질 수도 있다.

즉 본 발명의 제4실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 제조는 하판의 재부착이 가능한 접착성 붙임쪽지 형태를 가진다는 점을 제외하고 전극패턴, 채널형성이나 상판접착 등이 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예의 경우가 모두 적용가능하며, 도 1 내지 도 7을 통해 설명한 바와 동일하게 제조가능하다.

도 10에 도시된 바와 같이, 완성된 바이오 센서 스트립들(100,200,300)이 배치된 상기 베이스 기판(B)을 4등분으로 절단 또는 접어서 기밀포장하여 출시하게 되면, 사용자들은 상기 베이스기판(B)에서 바이오 센서 스트립(100,200,300)을 하나씩 분리하여 사용할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따르면, 기존의 공정에서는 완성된 바이오 센서 스트립을 개별분리하기 위한 공정이 필요하였으나, 본발명의 제4실시예에 따르면, 이러한 절단 공정이 필요없어 공정단순화 및 포장의 간편성을 이룰 수 있다.

본 발명의 제1 실시예 내지 제4실시예의 경우, 종이의 습도 조절 효과를 이용할 수 있으나, 더 적극적인 방법으로 정전용량형 습도센서를 구비하는 제5실시예가 추가될 수 있다. 본 발명의 제5실시예에 따르면, 본 발명의 제1실시예 내지 제4실시예의 상기 바이오 센서 스트립 자체에 습도센서(C)를 제작하여 직접 습도를 보상할 수 있다. 즉, 주위 환경의 습도에 따라서 종이의 습도(흡습 또는 방습에 따른 종이 자체의 습도)가 변하는 원리를 이용한 정전용량형 습도센서를 제작하여 상기 바이오 센서 스트립의 습도에 의한 에러를 보상할 수 있다.

이는 도 11에 도시되어 있다. 도 11에는 도 5의 경우만을 도시하고 있으나, 도 1 내지 도 10의 모든 경우에 적용될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 전극패턴(120a,120b, 220a,220b)을 이용하여 습도에 의한 에러 보상을 위한 정전용량형 습도센서(capacitive humidity sensor)를 구성할 수 있다.

수분의 비유전율이 약 80으로 공기에 비해서 약 80배 정도 크다. 종이의 비유전율은 약 3정도이며, 습도의 변화에 따라서 일반적으로 3에서 10사이의 유전율을 나타낸다. 따라서 본 발명에 따른 바이오센서 스트립의 주위 환경의 습도가 상승하여 하판(종이)에 수분이 흡수되면 두 카본 전극(120a,120b, 220a,220b) 사이의 비유전율이 높아지고, 결과적으로 정전용량이 높아지게 된다.

이 정전용량을 측정하면 바이오 센서 스트립이 방치된 환경의 습도를 측정할 수 있으며, 습도에 의한 에러를 보상할 수 있을 것이다.

종이재질의 바이오센서 스트립에서는 습도를 측정하기 위한 방법으로 측정기의 본체 커넥터에 연결되는 전극부분을 이용하여 습도센서를 구성할 수 있다.

즉, 바이오 센서 스트립을 혈당측정기 등 본체에 연결했을 때 이 두 전극 사이의 정전용량을 측정하여 습도를 측정한다. 정전용량은 하판으로 사용되는 종이에 흡수된 수분에 비례하여 증가할 것으로 판단되기 때문에 습도 측정이 가능할 것이다.

측정된 습도 값은, 혈당 센서의 습도에 의한 에러 성분을 보상할 수 있을 것이고, 습도가 기준치를 넘어설 경우 해당 바이오 센서 스트립을 사용할 수 없도록 경고하는 것도 가능할 것이다.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.

110,210,310,410: 하판 150,250,350 : 상판
160,260,360 : 채널 152,252,352 : 공기 배출구
B : 베이스 기판

Claims

바이오센서 스트립 제조방법에 있어서:
종이재질의 하판에 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본잉크 인쇄공정을 통하여 전극패턴을 인쇄하는 제1단계와;
생체시료 삽입을 위한 채널이 형성되도록 상기 전극패턴이 인쇄된 하판 상부면 중 상기 채널이 형성될 영역을 제외한 부분에 접착막을 형성하는 제2단계와;
상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시, 공기의 배출을 위한 공기배출구를 상기 채널의 상부에 대응적으로 형성한 종이재질의 상판을, 상기 접착막과 접착하는 제3단계를 구비하되,
상기 제1단계와 상기 제2단계 사이에, 상기 바이오센서 스트립의 습도변화에 따른 에러를 보상하기 위하여 상기 전극패턴 사이의 습도에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 습도센서를 구성하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2단계와 상기 제3단계 사이에, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널에 분주하고 열을 이용해 고정하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 접착막은 접착물질을 도포하거나, 인쇄공정을 통해 인쇄됨을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
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바이오센서 스트립 제조방법에 있어서:
종이재질의 하판에 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용한 카본잉크 인쇄공정을 통하여 전극패턴을 인쇄하는 제1단계와;
생체시료 삽입을 위해 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 구부러져 볼록형상을 가지는 채널과 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시 공기의 배출을 위한 공기배출구가 형성된 종이재질의 상판을 구비하여 상기 하판과 접착시키는 제2단계를 구비하되,
상기 채널은 상기 채널에 대응되는 부분이 돌출된 형태를 가지는 금형을 이용한 프레스 공정을 이용하여 형성되며, 상기 공기배출구는 상기 채널의 형성전에 상기 채널의 말단부에 칼집부위를 형성하고, 상기 채널의 형성으로 인해 상기 칼집부위가 벌어지도록 하여 상기 채널형성과 동시에 형성됨을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
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삭제
청구항 5에 있어서,
상기 제1단계와 상기 제2단계 사이에, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널에 분주하고 열을 이용해 고정하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제1단계와 상기 제2단계 사이에, 상기 바이오센서 스트립의 습도변화에 따른 에러를 보상하기 위하여 상기 전극패턴 사이의 습도에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 습도센서를 구성하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
삭제
바이오센서 스트립의 구조에 있어서:
스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린터를 이용하여 카본잉크 인쇄공정을 통해 전극패턴이 인쇄된 종이재질의 하판과;
상기 하판과 접착되며, 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 상판의 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 볼록형상을 가지도록 구부러진 형태로 구성된 생체시료 삽입을 위한 채널과, 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시 공기의 배출을 위한 공기배출구가 형성된 종이재질의 상판을 구비하되,
상기 바이오센서 스트립은, 상기 전극패턴 사이의 습도에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 습도센서를 구비하며, 상기 습도센서를 이용하여 상기 바이오센서 스트립의 습도에 따른 에러를 보상함을 특징으로 하는 바이오센서 스트립의 구조.
바이오센서 스트립 제조방법에 있어서:
재부착이 가능하고 접착성이 있는 붙임쪽지 형태를 가지는 종이재질의 복수의 하판들이 종이재질의 베이스 기판에 일정간격으로 부착 배치되고, 상기 복수의 하판들 각각에는 인쇄공정을 통하여 전극패턴이 형성되는 제1단계와;
상기 전극패턴이 형성된 상기 복수의 하판들 각각에, 생체시료의 주입시 공기의 배출을 위한 공기배출구가 형성된 종이재질의 상판을 접착시켜 상기 생체시료 주입을 위한 채널을 형성함에 의해, 상기 베이스 기판 상에 붙임쪽지 형태를 가지는 복수의 바이오센서 스트립들을 형성하는 제2단계를 구비하되,
상기 상판은 생체시료 삽입을 위해 상부쪽으로는 돌기형태를 가지고 하부쪽에서는 홈의 형태를 가지도록 하부에서 상부쪽으로 구부러져 볼록형상을 가지는 상기 채널과 상기 채널의 입구를 통해 상기 생체시료의 주입시 공기의 배출을 위한 상기 공기배출구가 형성된 구조를 가짐을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제1단계와 상기 제2단계 사이에, 디스펜스를 이용하여 정량의 효소용액을 상기 채널의 형성부분에 분주하고 열을 이용해 고정하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
삭제
청구항 12에 있어서,
상기 공기배출구는 상기 채널형성 전에 상기 채널형성부분의 상부에 펀칭공정을 이용하여 형성되며, 상기 채널은 상기 채널에 대응되는 부분이 돌출된 형태를 가지는 금형을 이용한 프레스 공정을 이용하여 형성됨을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
청구항 12에 있어서,
상기 채널은 상기 채널에 대응되는 부분이 돌출된 형태를 가지는 금형을 이용한 프레스 공정을 이용하여 형성되며, 상기 공기배출구는 상기 채널의 형성전에 상기 채널의 말단부에 칼집부위를 형성하고, 상기 채널의 형성으로 인해 상기 칼집부위가 벌어지도록 하여 상기 채널형성과 동시에 형성됨을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제1단계와 상기 제2단계 사이에, 상기 바이오센서 스트립의 습도변화에 따른 에러를 보상하기 위하여 상기 전극패턴 사이의 습도에 따른 정전용량의 변화를 감지하는 습도센서를 구성하는 단계를 더 구비함을 특징으로 하는 바이오센서 스트립 제조방법.