KR101363157B1 - 입체적 구조의 바이오센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D MID(molded interconnect devices) 기술로 입체적 구조를 갖도록 제조한 바이오센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 3D MID 기술을 이용하여 중합체(polymer)의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 입체적 구조로 형성한 바이오센서 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

입체적 구조의 바이오센서 및 그 제조 방법{three-dimensional biosensor}

본 발명은 3D MID(molded interconnect devices) 기술로 입체적 구조를 갖도록 제조한 바이오센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3D MID 기술을 이용하여 중합체(polymer)의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 입체적 구조로 형성한 바이오센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

바이오센서(biosensor)는 생물이 가지고 있는 기능을 이용하여 물질의 성질 등을 조사하는 수단을 말하며, 생체물질을 탐지소자로 사용하므로 감도와 반응 특이성이 우수하다. 바이오센서는 분석 방식에 따라 효소 분석법과 면역 분석법이 있고, 생체 시료 내 분석 대상 물질을 정량 분석하는 방법에 따라 광학적 바이오센서와 전기화학적 바이오센서가 있다.

바이오센서에 의해 측정된 값을 확인하기 위해서는 바이오센서를 측정장치에 삽입하여야 한다. 바이오센서가 측정장치에 삽입되면 측정장치는 분석 대상 물질의 농도 등을 전기화학법 등으로 분석한다.

바이오센서에 시료(예; 혈액 등)을 떨어뜨렸을 때에 일어나는 전기화학 반응에 대해서 바이오센서는 이를 전기신호로 변환하고, 변환된 전기신호는 바이오센서가 측정장치에 연결되었을 때에 측정장치에 전달되도록 되어 있다. 이를 위해, 바이오센서에는 베이스 기판 상에 2개 이상의 반응 전극이 형성되어야 하고, 이 반응 전극에서 생성된 전기신호를 측정장치로 전달하기 위한 신호 전달부(일명 도선 또는 리드선 또는 도전성 트레이스(conductive trace))가 필요하다. 물론, 바이오센서에는 분석 대상 물질과 산화환원 반응을 하는 시약과, 시료가 도입되는 시료 도입구, 모세관 현상을 유도하여 시료를 흡입할 수 있는 스페이서, 커버 및 공기 배출구 등이 필요하다.

어떠한 산업적 기술을 이용하여 반응 전극과 신호 전달부를 기판 상에 어떻게 형성하여 바이오센서를 제조하느냐에 따라 공정 복잡도, 비용, 바이오센서의 성능 등이 좌우된다. 종래기술에 따른 바이오센서 제조 방식을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 바이오센서에 대한 일실시예 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술의 바이오센서는 베이스 기판 상에 반응 전극과 도선이 일체로 패턴화되어 형성되며, 반응 전극 상에 시약이 도포되며, 베이스 기판 위에 스페이서 및 커버가 순차적으로 적층되어 제조된다. 이와 같이 제조된 바이오센서의 도선 부분이 측정장치의 소켓에 커넥팅(연결, 삽입, 접촉)되어 혈당 측정 등에 사용된다.

종래기술에서 반응 전극과 도선을 베이스 기판 상에 형성하는 방식으로는, 쉐도우 마스크를 사용하는 스퍼터링에 의해 전도성 전극을 형성하는 방식, 전극을 통상의 스퍼터링으로 형성하고 통상의 포토리소그래피 또는 레이저를 이용하여 형성하는 방식, 스크린 프린팅, 무전해 도금법, 전해질 도금법 등을 사용하여 전극 패턴을 형성하는 방식 등이 사용된다.

특히, 종래기술에 따른 바이오센서의 베이스 기판은 얇은 박막 형태의 필름(film) 소재로 이루어지며, 위와 같은 종래 전극 패턴 형성 기술을 사용하는 경우에 반응 전극과 도선을 베이스 기판의 동일한 한 면, 즉 하나의 평면 상에만 구현할 수 있다.

즉, 종래기술에서는 천편일률적인 평면 형태의 필름 타입 바이오센서[2차원 구조의 바이오센서]만을 제조할 수 밖에 없으며, 반응 전극과 도선을 베이스 기판의 서로 다른 면에 구현할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래기술에서는 반응 전극과 도선을 입체적 구조로 형성하지 못할 뿐만 아니라, 바이오센서가 다양한 입체적 형태를 갖도록 제조하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 종래기술에서는 측정장치와 커넥팅되는 바이오센서의 도선도 천편일률적인 평면 구조를 갖기 때문에 다양한 커넥팅 방식 및 사용 편의성을 제공할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 3D 구조물로서 한계가 없고, 다양한 입체적 구조를 갖고, 측정장치와의 다양한 커넥팅 방식 및 그 사용 편의성을 제공할 수 있는 입체적 구조의 바이오센서 및 그 제조 방법에 관한 기술이 절실히 요구되고 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 3D MID(molded interconnect devices) 기술을 이용하여 중합체(polymer)의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 입체적 구조로 형성한 바이오센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 3D MID(molded interconnect devices) 기술을 이용하여 중합체(polymer)의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 입체적 구조로 형성한 바이오센서 및 그 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 바이오센서는, 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process), 이색사출성형(2-shot injection molding), 플렉스 포일 필름 인서트 오버몰딩(flex foil film-insert overmolding), 금속 용사 기법(metal spraying technique), 프라이머 기술(primer technology 또는 금속인쇄(metal printing)), 열각인(hot stamping) 중 적어도 어느 하나의 3D MID 기술로 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반응 전극 및 상기 신호 전달부는, 상기 중합체의 서로 다른 면에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반응 전극 및 상기 신호 전달부는, 상기 3D MID 기술을 이용하여 전기적으로 서로 연결되게 제조되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중합체는, 일정한 두께의 다양한 입체적 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중합체는, 플라스틱인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 바이오센서는, 시약; 및 스페이서 또는 커버 중 적어도 어느 하나의 구성요소를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서 또는 커버는, 필름 또는 플라스틱 등과 같은 절연체 소재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스페이서 또는 커버는, 상기 중합체와 일체로 형성[상기 중합체의 일 부분]되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명은 3D 구조물로서 한계가 없고, 다양한 입체적 구조를 갖고, 측정장치와의 다양한 커넥팅 방식 및 사용자에게 커넥팅 편의성 등을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 바이오센서 제조 공정 복잡도 및 비용을 낮출 수 있고, 바이오센서의 성능 등을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 중합체, 반응 전극, 신호 전달부의 패턴에 대해 재프로그래밍으로 수정할 수 있어 하나의 바이오센서 제조 장비를 이용해서 다양한 입체적 구조의 바이오센서를 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 바이오센서에 대한 일실시예 사시도.
도 3 내지 도 22는 본 발명에 따른 입체적 구조의 바이오센서 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 다양한 실시예 사시도.
도 23은 본 발명의 예시로서 제시하는 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process)을 이용하여 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 제조하는 것을 보여주기 위한 공정도.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면들을 함께 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서는 입체적 구조의 바이오센서 및 그 제조 방법, 즉 3D MID(molded interconnect devices) 기술을 이용하여 중합체(polymer)의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 입체적 구조로 형성한 바이오센서 및 그 제조 방법을 제시한다. 본 발명에서 제시하는 입체적 구조의 바이오센서를 "3D 바이오센서[3차원 구조의 바이오센서]"라 정의한다.

본 발명에서는 3D 바이오센서를 제조하는데 있어 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process), 이색사출성형(2-shot injection molding), 플렉스 포일 필름 인서트 오버몰딩(flex foil film-insert overmolding), 금속 용사 기법(metal spraying technique), 프라이머 기술(primer technology 또는 금속인쇄(metal printing)), 열각인(hot stamping) 등과 같은 3D MID 기술 또는 3D MID 기술들의 조합을 사용한다.

본 발명에서는 3D 바이오센서를 제조하는데 있어 일정한 두께를 갖는 다양한 입체적 형태의 중합체(polymer)를 사용한다. 즉, 본 발명에서 중합체는 3D 바이오센서의 바디(body)[또는 프레임(frame) 또는 지지 재료(support material)]를 이루는 것으로서, 이 중합체의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부가 형성되는 것이다.

본 발명에서 중합체는 박막 형태의 평면형, 일정한 두께를 갖는 평면형, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 마름모, 삼각형 등의 다각형, 타원형, 반원통형, 원통형, 곡면, 굴곡, 만곡, 노치를 갖는 입체형 등과 같은 어떠한 복잡한 구조의 다면체를 가져도 무방하다. 물론, 본 발명의 중합체는 크기, 무게 등 어떠한 제한도 가지지 않는다. 이러한 중합체의 예시로는 합성 수지, 합성 섬유, 합성 고무 등이 될 수 있다. 이에 따라 사출 성형, 압출 성형, 공기 취입 성형, 열 성형, 발포 성형 등과 같이 어떠한 제조 방식이 사용되어 만들어진 중합체라도 본 발명에 적용될 수 있다. 본 발명에서는 플라스틱(열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱)을 중합체의 예로서 설명하기로 한다.

본 발명에서는 3D 바이오센서가 커넥팅되는 측정장치, 즉 3D 바이오센서의 신호 전달부가 커넥팅되는 측정장치의 소켓의 구조에 대한 상세한 설명은 하지 않으나, 주지된 바와 같은 바이오센서 기술분야에서의 소켓 구조를 사용하거나, 도 3 내지 도 22에서 제시하는 신호 전달부의 구조에 맞춰 이미 널리 알려진 커넥팅 기술을 이용하여 해당 소켓 구조를 갖도록 측정장치를 구현하면 되기 때문에, 본 발명의 측정장치의 소켓 구조에 대해서는 당업자 수준에서 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

덧붙여, 본 발명의 이해를 도모하고자 3D 바이오센서와 측정장치 간의 연결을 위한 노드[연결노드]의 예시적 용어로서 소켓을 사용한 것으로서, 이 연결노드가 소켓, 커넥터, 단자, 전기 접속 기구, 배선 연결 매개체, 플러그 등과 같이 전기/전자 장치 간의 연결(삽입, 접촉)을 위한 모든 수단을 포함하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

본 발명의 이해를 도모하고자 예시적으로 전기화학 전류법(ampero metry)으로 혈액 내 혈당의 농도를 측정하는 3D 바이오센서를 예로 들어 설명하기로 하며, 본 발명에서 제시하는 기술이 혈당 측정을 비롯해 모든 바이오 센싱 기술분야에 적용될 수 있음을 당업자 수준에서 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 3D 바이오센서를 설명하는데 있어, 종래기술의 천편일률적인 평면 형태의 필름 타입 바이오센서[2차원 구조의 바이오센서]와의 차이점과 본 발명의 3D 바이오센서의 특징을 중심으로 설명하기로 하며, 주지된 바와 같은 바이오센서의 공통적인 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 그 상세한 설명은 가급적 생략하기로 한다. 덧붙여, 도 3 내지 도 22는 본 발명의 특징을 보여주기 위해 다소 과장되게 크게 또는 작게 도시된 부분이 있음을 밝혀둔다.

또한, 도 3 내지 도 22는 본 발명의 3D 바이오센서에 대한 다양한 실시예를 도시하고 있으며, 도면에 도시된 기술적 구성 및 본 명세서에서 설명하는 기술적 구성을 서로 다양하게 조합하여 3D 바이오센서를 구현할 수 있다.

본 발명의 3D 바이오센서의 구성요소에 대해 설명하면 다음과 같다.

반응 전극이 구현된 부분의 중합체 표면, 반응 전극, 시약과, 커버(또는 스페이서 및 커버)에 의해 형성된 공간을 반응 챔버라 하며, 이 반응 챔버에서 분석 대상 물질(예; 시료(예; 혈액) 내 혈당)에 대해 예정된 전기화학적 반응 동작이 이루어진다.

반응 전극은 시약에 의해 일어나는 화학 반응에 대응하는 전기적 신호를 발생시키기 위한 전극이다. 즉, 반응 전극은 시약과 분석 대상 물질에 의해 일어난 산화환원 반응에 상응하는 아날로그 전기신호를 생성하는 것이다. 이러한 반응 전극 중 하나는 작동 전극이고, 나머지 하나는 기준 전극이 될 수 있다. 여기서 반응 전극은 전기화학적 측정에 있어 최소한 2개 전극이 필요해서 이를 표현한 것이며, 3개, 5개, 8개 등 그 개수는 다양하게 될 수 있다.

신호 전달부는 반응 전극과 측정장치간의 인가 전압, 전기화학반응에 따른 아날로그 전기신호(전류 또는 전압 등)를 전달하는 수단이다. 이러한 신호 전달부는 도선 또는 리드선 또는 도전성 트레이스(conductive trace)라고도 불리운다.

특히, 본 발명에서 반응 전극과 신호 전달부는 3D MID 기술을 이용하여 중합체의 표면 상에 입체적 구조로 형성된다. 즉, 3D MID 기술을 이용하여 반응 전극과 신호 전달부를 일체로 패턴화하여 전기적으로 서로 연결되게 제조한다. 이러한 반응 전극과 신호 전달부 형성에 사용되는 금속으로는 탄소, 흑연, 백금-탄소, 은, 금, 팔라듐, 백금 등과 같은 전기전도성 물질이면 어떠한 소재도 무방하다.

상기 반응 전극과 신호 전달부는 중합체의 서로 다른 면에 각각 형성, 즉 중합체의 윗면에 반응 전극이, 중합체의 측면 또는 뒷면에 신호 전달부가 형성될 수 있다. 또한, 2선의 신호 전달부는 중합체의 일면에 제1의 신호 전달부가, 중합체의 다른 면에 제2의 신호 전달부가 각각 형성될 수 있다. 또한, 반응 전극은 서로 다른 중합체의 표면, 즉 제1 반응 전극은 제1 중합체의 전면에, 제2 반응 전극은 제2 중합체의 배면에 각각 형성될 수 있다[일명 대면형(샌드위치형) 3D 바이오센서].

이와 같은 본 발명의 3D 바이오센서는 반응면[즉 반응 전극]과 커넥팅면[즉 신호 전달부]가 중합체의 서로 다른 표면에 존재할 수 있도록 구현할 수 있으며, 이는 반응면과 커넥팅면의 기능적 분리를 가져온다. 다른 예시로, 반응 전극과 신호 전달부를 중합체의 서로 동일한 면에 형성할 수도 있으며, 이는 하나의 평면 상에 반응 전극과 신호 전달부가 구현되었음을 의미하는 것이 아니라 3차원 좌표로 볼 때 X축, Y축, Z축과 같은 어느 하나의 동일한 좌표축 상에 형성되는 것을 의미하는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반응 전극은 중합체의 어느 면(예; 전면, 측면, 후면 등)에도 형성할 수 있으며, 어떠한 구조의 면(예; 평면, 곡면, 굴곡 등)에도 형성할 수 있으며, 다양한 형태를 가질 수 있도록 형성할 수 있다. 즉, 바이오센서 기술분야에 있어 반응 전극은 특정 세기의 신호 출력을 위한 일정 크기를 갖도록 구현되면 측정 성능(정확성, 재현성 등)을 보장할 수 있기 때문에, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 원통 형상의 중합체 내부의 곡면 상에 반응 전극을 형성해도 무방한 것이다.

또한, 상기 신호 전달부는 중합체의 어느 면(예; 전면, 측면, 후면 등)에도 형성할 수 있으며, 어떠한 구조의 면(예; 평면, 곡면, 굴곡 등)에도 형성할 수 있으며, 다양한 형태를 가질 수 있도록 형성할 수 있기 때문에 측정장치와의 다양한 커넥팅 방식 및 사용자에게 커넥팅 편의성 등을 제공할 수 있다.

덧붙여, 본 발명에서 반응 전극과 신호 전달부는 3D MID 기술로 중합체의 표면 상에 전극 패턴 및 배선 패턴으로 서로 전기적으로 연결되게 형성되는데, 시약이 도포되는 부분을 반응 전극, 그 이외의 부분을 신호 전달부로 이해하는 것이 바람직하다.

시약은 분석 대상 물질과 산화환원 반응을 일으키는 것으로서, 반응 전극 상에 도포된다. 본 발명에서는 측정하고자 하는 분석 대상 물질에 따라 해당되는 시약을 사용하면 된다. 즉, 본 발명의 3D 바이오센서로 혈당, 케톤 등과 같은 다양한 생체물질을 측정할 수 있으며, 그 측정하고자 하는 분석 대상 물질에 맞춰서 시약을 서로 다르게 사용하면 족하다.

스페이서는 시약이 도포된 반응 전극 위에 적층되는 것으로서, 시료가 3D 바이오센서의 반응 챔버로 빠르게 도입되도록 하기 위한 모세관 현상을 위한 공간을 형성한다. 물론, 본 발명에서 커버가 돔 구조를 가져 모세관 현상을 위한 공간을 형성하는 경우에는 스페이서는 불필요하다. 이러한 스페이서는 필름 또는 플라스틱 등과 같은 절연체 소재로 이루어지면 된다.

커버는 반응 전극 위에 도포된 시약을 외부로부터 보호하기 위해 반응 챔버에 적층되는 것으로서, 모세관 현상을 통해 빠른 시료 도입 보장을 위해 공기 배출구가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 물론, 시료 도입구의 반대 방향이 오픈되어 있는 경우에는 커버에 공기 배출구를 굳이 형성하지 않아도 된다. 이러한 커버는 필름 또는 플라스틱 등과 같은 절연체 소재로 이루어지면 된다.

다른 예시로서, 스페이서 또는 커버는 중합체와 일체로 형성, 즉 중합체의 일 부분으로 형성될 수 있다. 즉 폴딩(folding)이 가능하도록 커버가 달린 중합체를 제조하여 반응 전극에 시약을 도포한 후에 커버를 반응 챔버 위로 폴딩시켜 열융착, 본딩 등으로 적층하여 3D 바이오센서를 제조할 수도 있다.

분석 대상 물질이 포함된 시료가 시료 도입 방향에 따라 3D 바이오센서의 반응 챔버 내로 도입되는 부분이 시료 도입구이다.

커넥팅 고정부는 신호 전달부가 측정장치의 소켓에 커넥팅되어 흔들거리는 것을 방지하기 위해 측정장치의 별도의 삽입구에 연결되는 것이다. 이러한 커넥팅 고정부는 신호 전달부가 중합체의 측면에 형성된 도면에 그 예시가 보여지고 있다.

한편, 본 발명의 3D 바이오센서는 3D MID 기술을 이용하여 중합체의 표면 상에 보조 전극을 더 형성할 수도 있으며, 이러한 보조 전극을 사용하여 시료 도입 여부를 확인하거나 충분한 시료가 도입되었는지를 확인하는데 사용하거나 센서 식별정보[분석 대상 물질의 종류, 측정 조건, 생산정보, 사용자 정보 등]을 3D 바이오센서로부터 측정장치에 제공하는데 사용할 수 있다. 이러한 보조 전극은 커넥팅 고정부를 형성하는 중합체 표면 부분 또는 신호 전달부 부근, 반응 전극 부근 등에 구현될 수 있다.

한편, 본 발명의 3D 바이오센서는 센서 식별정보 제공부를 더 구비할 수 있으며, 즉 센서 식별정보 제공부는 3D 바이오센서의 측정장치 커넥팅 여부, 센서 식별정보[분석 대상 물질의 종류, 측정 조건, 생산정보, 사용자 정보 등]을 3D 바이오센서로부터 측정장치에 제공하는데 사용할 수 있다. 이러한 센서 식별정보 제공부는 3D MID 기술을 이용하거나, 색 태그 또는 바코드 또는 저항값을 갖는 패턴 배열 또는 특정 형상을 갖는 패턴 배열 등으로 구현될 수 있다. 본 발명의 도면에서 센서 식별정보 제공부가 커넥팅 고정부를 형성하는 중합체 표면 부분에 도시되어 있다.

본 발명의 3D 바이오센서의 동작 과정을 전기화학 전류법(ampero metry)의 혈당 측정으로 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 측정장치에서 전압을 인가하면 이 전압은 측정장치의 소켓을 통해 3D 바이오센서의 신호 전달부를 거쳐 반응 전극에 인가된다. 반응 전극에 전압이 인가됨에 따라 시약과 그 위에 도입된 분석 대상 물질(예; 혈액 내 혈당)간의 전기화학반응에 따라 아날로그 신호(전류)가 발생된다. 이 전류는 반응 전극으로부터 신호 전달부를 거쳐 측정장치로 전달된다. 측정장치는 연산 처리를 통해 전류에 해당되는 측정 결과값(예; 분석 대상 물질의 농도인 혈당값)을 도출한다.

도 3 내지 도 22는 본 발명에 따른 입체적 구조의 바이오센서 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 다양한 실시예 사시도이다.

도 3의 3D 바이오센서에 있어, 반응 전극은 중합체의 전면에 형성되어 있고, 신호 전달부는 중합체의 측면을 거쳐 후면에 형성되어 있다. 이 3D 바이오센서는 위에서 아래 방향으로 측정장치에 커넥팅될 수 있다. 중합체는 사각 형태의 다면체 구조를 갖는다. 이와 같이 본 발명에서는 서로 다른 중합체의 표면 상에 구현할 반응 전극과 신호 전달부를 경유 구멍(via hole), 클램핑(clamping) 등을 이용하지 않고서도 서로 전기적으로 연결할 수 있는 것이다.

도 4의 3D 바이오센서에 있어, 반응 전극은 중합체의 전면에 형성되어 있고, 신호 전달부는 중합체의 양 측면에 형성되어 있다[다른 예시로 신호 전달부가 중합체의 한 측면에 모두 형성되어도 된다]. 이 3D 바이오센서는 그 측면이 측정장치에 커넥팅될 수 있으며, 이를 위해 신호 전달부에 맞닿는 돔 구조의 커버의 일 부분이 오픈되어 있다. 중합체는 사각 형태의 다면체 구조를 갖는다.

도 5의 3D 바이오센서에 있어, 반응 전극은 중합체의 전면에 형성되어 있고, 신호 전달부는 중합체의 측면을 거쳐 후면에 형성되어 있다. 중합체의 측면에 형성된 신호 전달부에 맞닿는 돔 구조의 커버의 일 부분이 오픈되어 있다. 이 3D 바이오센서는 그 측면이 측정장치에 커넥팅되거나 그 후면이 측정장치에 커넥팅될 수 있다. 중합체는 사각 형태의 다면체 구조를 갖는다.

도 6의 3D 바이오센서의 구조는 일반적으로 정면 시료 도입 방향을 갖는 구조라고 하며, 그 일단이 소정 형태(예; 사각형)로 파인[사각형 우물(well) 구조의] 중합체를 이용하여 3D 바이오센서를 제조하며, 이 사각형 우물 부분의 중합체 표면 상에 반응 전극을 형성하고, 이 사각형 우물 부분의 측면을 거쳐 중합체의 전면의 다른 일단에 신호 전달부를 형성한다. 이와 같은 우물 구조를 갖는 중합체를 사용함으로써 모세관 현상을 위한 공간[즉 반응 챔버]을 별도로 형성하지 않아도 된다. 즉 도 6에 도시된 바와 같이 스페이서가 불필요하고 공기 배출구가 구비된 커버를 반응 챔버를 커버하도록 적층하기만 하면 된다. 이러한 3D 바이오센서는 주지의 스트립 타입 바이오센서의 커넥팅 방식으로 측정장치에 커넥팅될 수 있다.

도 7의 3D 바이오센서는 도 6의 3D 바이오센서의 구조와 유사한데, 그 일단이 사다리꼴 형태의 우물 구조를 갖는 중합체를 이용하여 3D 바이오센서를 제조하며, 이 사다리꼴 형태의 우물 부분의 중합체 표면 상에 반응 전극을 형성하고, 이 사다리꼴 형태의 우물 부분의 측면을 거쳐 중합체의 전면의 다른 일단에 신호 전달부를 형성한다. 이와 같이 반응 챔버를 사다리꼴 형태의 우물 구조를 갖도록 함으로써 시료가 도입되는 방향으로 반응 챔버의 공간이 점점 좁아져서 더 빠른 시료 도입을 보장할 수 있다.

도 8의 3D 바이오센서의 구조는 일반적으로 측면 시료 도입 방향을 갖는 구조라고 하며, 그 가운데 부분이 소정 형태의 우물 구조를 갖는 중합체를 이용하여 3D 바이오센서를 제조한다. 이 중합체의 가운데 파인 부분[우물 바닥면]의 중합체 표면 상에 반응 전극을 형성하고, 우물 측면을 거쳐 중합체의 전면의 다른 일단에 신호 전달부를 형성한다. 이와 같은 구조의 3D 바이오센서는 스페이서가 불필요하고, 또한 커버에 공기 배출구를 형성하지 않아도 된다. 즉, 3D 바이오센서의 측면에 형성된 반응 챔버로 시료 도입을 할 수 있으며, 3D 바이오센서의 반대 측면이 오픈되어 있어 공기 배출구 기능을 한다. 다른 예시로, 도 8에 보이는 시료 도입 방향 뿐만 아니라 그 반대 측면으로도 시료 도입이 가능하다.

도 9의 3D 바이오센서의 구조는 일반적으로 스트립 구조라고 하며, 중합체의 한 평면[전면] 상에 반응 전극과 신호 전달부를 형성한다. 도 9에 보이는 3D 바이오센서의 중합체는 얇은 두께를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 중합체의 두께는 커도 무방하다. 또한 3D 바이오센서에 스페이서 및 커버가 적층되는 구조를 도시하고 있으나, 스페이서 없이 돔 구조를 갖는 커버를 적층해도 무방하다.

도 10의 3D 바이오센서의 구조는 기본적으로 스트립 구조를 가지나, 도 9와 다른 점은 중합체의 전면 일단 상에 반응 전극을 형성하고, 이 반응 전극이 형성된 부분의 중합체 측면을 거쳐 중합체 후면의 다른 일단 상에 신호 전달부를 형성한다. 도 9의 3D 바이오센서가 그 전면 부분에서 측정장치와의 커넥팅이 이루어지는데 반해, 도 10의 3D 바이오센서는 그 후면 부분에서 측정장치와의 커넥팅이 이루어진다.

도 11의 3D 바이오센서는 커넥팅 고정부가 일체로 형성되어 있고 아울러 그 일단이 우물 구조를 갖는 중합체를 이용하여 3D 바이오센서를 제조한다. 즉, 우물 부분의 중합체 표면 상에 반응 전극을 형성하고, 이 우물 부분의 측면 및 중합체 전면의 다른 일단을 거쳐 중합체의 다른 일단 측면에 신호 전달부를 형성한다. 이 중합체 다른 일단 측면에 형성된 신호 전달부 부분이 측정장치에 커넥팅될 수 있으며, 신호 전달부가 측정장치의 소켓에 커넥팅되어 흔들거리는 것을 방지하기 위해 커넥팅 고정부가 측정장치의 별도의 삽입구에 연결된다.

한편, 도 11에 예를 들어 도시하였는데, 위에서 설명한 바와 같이 본 발명의 3D 바이오센서는 커넥팅 고정부 등에 센서 식별정보 제공부를 더 구비할 수 있다.

도 12에서는 본 발명의 3D 바이오센서의 신호 전달부가 중합체의 곡면에 형성된 예시를 보여주고 있다. 여기서 두 선의 신호 전달부가 중합체의 하나의 곡면에 모두 형성되거나, 제1 신호 전달부가 중합체의 하나의 곡면에 형성되고 제2 신호 전달부가 중합체의 다른 곡면[이웃 곡면, 반대 곡면 등]에 각각 형성될 수도 있다.

도 13에서는 본 발명의 3D 바이오센서의 신호 전달부가 오각형 형태의 다면체 구조의 중합체의 두 면에 걸쳐 신호 전달부가 형성된 예시를 보여주고 있다. 여기서 제1 신호 전달부가 중합체의 두 면에 걸쳐 형성되고 제2 신호 전달부가 중합체의 한 면에 형성될 수도 있다.

도 14에서는 본 발명의 3D 바이오센서의 신호 전달부가 직각 사다리꼴 형태의 다면체 구조의 중합체의 빗면에 형성된 예시를 보여주고 있다.

도 15에서는 본 발명의 3D 바이오센서의 신호 전달부가 사다리꼴 형태의 다면체 구조의 중합체의 양 빗면에 형성된 예시를 보여주고 있다. 여기서 사다리꼴 형태의 다면체 구조의 중합체의 꼭대기 부분에 형성된 우물 구조의 중합체 표면에 반응 전극이 형성되어 있다.

도 16에서는 본 발명의 3D 바이오센서의 신호 전달부가 삼각형 형태의 다면체 구조의 중합체의 양 빗면에 형성된 예시를 보여주고 있다.

도 13 내지 도 16에 도시된 본 발명의 3D 바이오센서는 우물 구조를 갖는 다면체의 중합체를 이용하여 이 우물 구조 부분의 중합체 표면 상에 반응 전극을 형성한데 반해, 도 17 및 도 18에 도시된 본 발명의 3D 바이오센서는 중합체 평면 상에 반응 전극을 형성한 것이다. 이러한 예시에서는 도 17과 같이 반응 전극 위로 스페이서 및 커버를 적층하거나, 도 18과 같이 반응 전극 위로 돔 구조를 갖는 커버를 적층하여 3D 바이오센서를 제조할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 3D 바이오센서의 신호 전달부는 중합체의 어느 면(예; 전면, 측면, 후면 등)에도 형성할 수 있으며, 어떠한 구조의 면(예; 평면, 곡면, 굴곡 등)에도 형성할 수 있으며, 다양한 형태를 가질 수 있도록 형성할 수 있다.

도 19, 도 20, 도 21a 및 도 21b에서는 폴딩(folding) 구조를 갖는 3D 바이오센서를 보여주고 있다.

즉, 3D 바이오센서에 별도의 커버를 적층하지 않고서, 커버를 중합체와 일체로 형성, 즉 그 일 부분이 커버 기능을 하는 중합체를 이용하여 3D 바이오센서를 제조할 수 있다.

도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 그 우물 구조가 형성된 부분의 전면 일단에 커버 기능 부분이 달린 중합체를 이용하여 커버 기능 부분 이외의 중합체 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 형성한 후에 반응 전극에 시약을 도포하고서 커버 기능 부분을 반응 챔버 위로 폴딩시켜 열융착, 본딩 등으로 적층하여 3D 바이오센서를 제조할 수도 있다.

도 21a 및 도 21b에서는 폴딩 구조의 원통형 중합체를 이용하여 제조한 3D 바이오센서를 보여주고 있다.

도 21a 및 도 21b에 도시된 바와 같이, 서로 연결된 2개의 반원통형 중합체 중 어느 하나의 반원통형 중합체를 커버 기능 부분을 하게 하고, 다른 하나의 반원통형 중합체의 내부 표면 상에 반응 전극을 형성하고 이 다른 하나의 반원통형 중합체의 밑 부분의 원주면 부분을 거쳐 외부 표면 상에 신호 전달부를 형성한다. 그런 후 반응 전극에 시약을 도포하고서 서로 연결된 2개의 반원통형 중합체를 폴딩시켜 3D 바이오센서를 제조할 수도 있다.

이러한 원통형 중합체 구조의 3D 바이오센서는 내부 공간이 반응 챔버 기능을 하여 커버 등의 반응 챔버 형성을 위한 구성요소를 구비하지 않아도 되며, 신호 전달부가 원통형 중합체의 외부 표면에 형성될 수 있기 때문에 사용자가 어떠한 방향으로도[방향성 제한없이] 측정장치로 3D 바이오센서를 커넥팅할 수 있어 사용 편의성을 줄 수 있다[이어폰 잭 연결 방식 유사].

도 22의 3D 바이오센서의 구조는 일반적으로 대면형(샌드위치형) 구조라고 하며, 서로 다른 중합체의 표면 상에 각각의 반응 전극 및 신호 전달부를 각각 형성한다. 즉, 제1 중합체의 전면에 제1 반응 전극 및 제1 신호 전달부를 형성하고, 제2 중합체의 배면에 제2 반응 전극 및 제2 신호 전달부를 형성하여, 제1 반응 전극과 제2 반응 전극이 서로 마주보도록 하여 반응 면적을 최소화하고 신호 세기를 더 크게 할 수 있다. 이러한 예시에서는 3D 바이오센서 제조에 2개의 중합체가 사용되어 진다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 3D 바이오센서의 반응 전극은 중합체의 어느 면(예; 전면, 측면, 후면 등)에도 형성할 수 있으며, 어떠한 구조의 면(예; 평면, 곡면, 굴곡 등)에도 형성할 수 있으며, 다양한 형태를 가질 수 있도록 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 3D 바이오센서를 제조하는데 있어 박막 형태의 평면형, 일정한 두께를 갖는 평면형, 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 마름모, 삼각형 등의 다각형, 타원형, 반원통형, 원통형, 곡면, 굴곡, 만곡, 노치를 갖는 입체형 등과 같은 어떠한 복잡한 구조의 다면체를 갖는 중합체 모두를 사용할 수 있다.

도 23은 본 발명의 예시로서 제시하는 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process)를 이용하여 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 제조하는 것을 보여주기 위한 공정도이다.

먼저, 3D 바이오센서의 바디(body)[또는 프레임(frame) 또는 지지 재료(support material)]로 사용할 우물 구조를 갖는 중합체, 예를 들어 그 내부에 금속핵 형성 첨가제가 함유된 플라스틱을 준비한다. 이와 같은 3D 바이오센서 바디를 위한 중합체 재료는 레이저 조사에 의해 활성화 될 수 있는 금속핵 형성 첨가제, 즉 레이저 민감성 첨가제(또는 레이저 민감성 금속 복합체(laser-sensitive metal complex))를 포함하는 플라스틱(예; 폴리카본(polycarbon))인 것이 바람직하다. 이러한 중합체 재료의 예시로는 아몰포스(amorphous) 계열의 PSU, PES, PC, ABS 등과, 세미크리스탈린(semicrystalline) 계열의 LCP(Liquid crystal polymer), PPA, HTN, PA6/6T, PET, PBT, PP 등이 될 수 있다. 예들 들어 적어도 하나의 스피넬 외에 열에 안정적인 적어도 하나의 유기 금속 킬레이트 착물을 함유하는 열가소성 플라스틱 또는 열경화성 플라스틱으로 3D 바이오센서 바디를 구성할 수 있다. 현재 상용화된 중합체 재료로는 Degussa사의 'Vestodur CL2230', 'Vestodur CL3230', BASF사의 'Ultramid T4380LS', Ticona사의 'Vectra E820i LDS', Lanxess사의 'Pocan DP7102', 'Pocan TP710-003', 'Pocan TP710-004' 등이 있다.

그런 후, 레이저를 이용하여 플라스틱의 표면, 즉 우물 부분의 표면 상에 반응 전극 패턴을 형성하고, 이 우물 부분의 측면을 거쳐 전면의 다른 일단에 신호 전달부 패턴을 형성한다. 이때, 레이저 장비로 패턴을 형성하고자 하는 플라스틱의 표면 상에 레이저를 조사하며, 그에 따라 조사되는 플라스틱 표면이 활성화, 즉 레이저로 플라스틱 내부에 함유된 금속핵 형성 첨가제(중금속 핵)를 플라스틱 표면 상으로 방출시켜 상기 반응 전극 패턴 및 신호 전달부 패턴이 금속 코팅 접착성을 갖는 거친 표면을 갖도록 한다. 여기서 금속핵 형성 첨가제가 플라스틱 표면 상으로 방출된다는 것은 레이저에 의해 플라스틱 표면이 파괴되어 그 내부에 있는 금속핵 형성 첨가제가 외부로 노출되는 것을 의미한다. 여기서 레이저 파장은 248 nm, 308 nm, 355 nm, 532 nm, 1,064 nm, 10,600 nm 등일 수 있다. 한편, 플라스틱 표면 상에 형성하고자 하는 패턴(원하는 패턴)은 레이저 장비와 연결된 컴퓨터를 통해 재프로그래밍으로 수정(디자인)할 수 있으며, 이는 하나의 바이오센서 제조 장비를 이용해서 다양한 입체적 구조의 3D 바이오센서를 자유자재로 제조할 수 있도록 한다.

그런 후, 반응 전극 패턴 및 신호 전달부 패턴이 형성된 플라스틱을 무전해 도금 방식으로 금속화하여 상기 각각의 패턴 자리에 반응 전극 및 신호 전달부를 형성, 즉 플라스틱 표면 상에 방출된 금속핵 형성 첨가제에 금속이 코팅(적층)됨으로서 반응 전극 및 신호 전달부가 형성된다. 예를 들어 환원제가 들어 있는 용액에 플라스틱을 담그어 반응 전극 및 신호 전달부를 금속화할 수 있다.

여기까지의 공정이 중합체 표면 상에 반응 전극 및 신호 전달부를 형성하는 과정이며, 이후의 과정은 주지의 바이오센서 제조 공정 또는 앞서 도 3 내지 도 23를 참조하여 설명한 제조 공정을 따라도 무방하다. 즉, 플라스틱 상의 반응 전극에 시약을 도포하고서 스페이서 또는/및 커버를 적층하면 3D 바이오센서의 제조가 완료된다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는 원하는 3D 바이오센서의 바디 구조 및 소재(재질) 등과, 원하는 반응 전극과 신호 전달부의 구조 및 패턴과, 그 금속 소재 등을 고려하여, 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process), 이색사출성형(2-shot injection molding), 플렉스 포일 필름 인서트 오버몰딩(flex foil film-insert overmolding), 금속 용사 기법(metal spraying technique), 프라이머 기술(primer technology 또는 금속인쇄(metal printing)), 열각인(hot stamping) 등과 같은 어떠한 3D MID 기술 중에서 적합한 기술을 선택적으로 이용하면 된다.

앞서 도 23을 참조하여 3D 바이오센서의 바디를 이루는 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 형성하는 제조 공정을 3D MID 기술의 하나인 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process)을 예로 들어 설명하였다. 다음으로, 본 발명에서 중합체의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 입체적 구조로 형성하는데 이용하는 다른 3D MID 기술에 대해 설명하기로 한다. 부연 설명하면 3D MID 기술은 플라스틱 상에 전도성 금속 패턴을 형성하는 기술로서, 배선 제거, 복잡성 감소 등으로 최근에 부각되고 있는 기술이다.

이색사출성형(2-shot injection molding)을 이용하여 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 제조하는 공정은 다음과 같다.

본 발명에 있어 이색사출성형(2-shot injection molding)에서는 첫번째 shot에서 전도성 패턴[반응 전극 패턴과 신호 전달부 패턴]을 형성하고 두번째 shot에서 절연체층을 형성한다.

즉, 도금 불가능한 플라스틱의 사출 성형 베이스를 제공하고, 도금 가능 플라스틱을 상기 도금 불가능한 플라스틱의 사출 성형 베이스의 선택된 부분 상에 사출 성형한다. 예를 들어 도금 가능 플라스틱은 반응 전극 패턴과 신호 전달부 패턴 형성을 위한 금속핵 형성 첨가제, 즉 레이저 민감성 첨가제(또는 레이저 민감성 금속 복합체(laser-sensitive metal complex))를 포함할 수 있다. 상기 도금 가능 플라스틱 표면 상에 반응 전극 패턴과 신호 전달부 패턴을 형성하는 과정으로는 앞서 언급한 레이저 조사 방식 또는 에칭(etching) 공정이 이용될 수 있다. 이후에 반응 전극 패턴 및 신호 전달부 패턴에 대해 금속화 과정을 수행하고서 플라스틱 상의 반응 전극에 시약을 도포하고서 스페이서 또는/및 커버를 적층하면 3D 바이오센서의 제조가 완료된다.

플렉스 포일 필름 인서트 오버몰딩(flex foil film-insert overmolding)(one-step automation)을 이용하여 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 제조하는 공정은 다음과 같다.

플렉스 포일 필름 인서트 오버몰딩(flex foil film-insert overmolding)은 금형 내에서 이질 또는 이색의 플라스틱이나 플라스틱 이외의 부품(금속부품, 케이블, PCB, 자석 등)을 일체화 시키는 인서트 성형 방식에 기반을 두고 있다.

즉, 본 발명에서는 반응 전극과 신호 전달부의 소재로 도전성을 갖는 얇은 금속층(예; 박막의 금)을 사용하며, 이 금속층을 폴리아미드 필름(예; Kapton) 또는 폴리에스테르 필름(예; Mylar) 등과 같은 두꺼운 비도전성 중합체에 부착하여 3D 바이오센서 바디의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 형성한다. 여기서 3D 바이오센서 바디의 표면 상에서 반응 전극과 신호 전달부 이외의 필요 없는 부분은 통상의 인쇄 회로 기판 제조 과정에 의해 제거될 수 있다. 즉 본 발명의 3D 바이오센서는 플렉서블한(flexible) 필름 형태를 가질 수 있다. 이후에 반응 전극에 시약을 도포하고서 스페이서 또는/및 커버를 적층하면 3D 바이오센서의 제조가 완료된다.

금속 용사 기법(metal spraying technique)를 이용하여 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 제조하는 공정은 다음과 같다.

본 발명에서는 3D 바이오센서 바디로 사용할 중합체를 준비, 특히 금속 용사 기법(metal spraying technique)에서는 도금 불가능한 통상의 플라스틱을 사용해도 된다. 즉 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process)과 같이 금속핵 형성 첨가제가 함유된 플라스틱이 아닌 일반적인 플라스틱으로 3D 바이오센서 바디를 만들 수 있다.

그런 후, laser structuring 공정[주; 이 공정은 LDS 공정이 아니어도 무방함]을 이용하여 상기 플라스틱 표면 상에서 반응 전극 패턴과 신호 전달부 패턴이 될 부분을 거칠게 가공한다.

그런 후, 상기 거칠어진 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부의 소재로 사용할 금속을 스프레이하여 반응 전극 패턴과 신호 전달부 패턴에 해당 금속(예; 금)을 접착하여, 3D 바이오센서 바디의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 형성한다. 이후에 반응 전극에 시약을 도포하고서 스페이서 또는/및 커버를 적층하면 3D 바이오센서의 제조가 완료된다.

프라이머 기술(primer technology 또는 금속인쇄(metal printing))을 이용하여 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 제조하는 공정은 다음과 같다.

본 발명에서는 필름 기판(예; PET, PEN, PC, PEI의 선택적 혼합물 등) 상에 도금 가능한 프리머(primer)(예; polyurethane-based primer ink) 소재를 스크린 프린팅하여 반응 전극 패턴과 신호 전달부 패턴을 형성한다. 이러한 프리머 소재는 금속 도금을 위한 촉매(catalyst) 등을 포함할 수 있다.

그리고 나서, 프리머 소재(primer ink)를 건조한 후에 사출 주형에 상기 필름 기판을 넣은 후에 도금 불가능한 중합체(예; ABS, PC의 선택적 혼합물 등)와 함께 몰딩한다. 이렇게 함으로써 중합체 소재의 3D 바이오센서 바디의 표면 상에 반응 전극 패턴과 신호 전달부 패턴이 올려지는 것이다.

이후에 반응 전극 패턴 및 신호 전달부 패턴에 대해 금속화 과정을 수행하고서 플라스틱 상의 반응 전극에 시약을 도포하고서 스페이서 또는/및 커버를 적층하면 3D 바이오센서의 제조가 완료된다.

열각인(hot stamping)을 이용하여 플라스틱 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 제조하는 공정은 다음과 같다.

본 발명에서는 3D 바이오센서 바디로 사용할 플라스틱 표면 상의 반응 전극 패턴 및 신호 전달부 패턴을 형성할 부분에 스탬핑 호일(금속 박막)을 부착한 후에 고온고압으로 스탬핑[스탬핑 호일을 열 전사(Heat Transfer)]하여 3D 바이오센서 바디의 표면 상에 반응 전극과 신호 전달부를 형성한다. 이후에 반응 전극에 시약을 도포하고서 스페이서 또는/및 커버를 적층하면 3D 바이오센서의 제조가 완료된다. 여기서 열 전사에 의한 스탬핑 호일 찌꺼기는 제거하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (21)

1. 적어도 하나의 중합체;
   상기 적어도 하나의 중합체와 결합하여 반응챔버를 형성하는 구조체;
   3D MID(molded interconnect devices) 기술에 의해 상기 중합체의 표면을 따라 서로 연결되게 형성되고, 상기 중합체의 표면들 중 적어도 2개의 평면에 걸쳐 입체적으로 형성되는 반응 전극과 신호 전달부; 및
   상기 반응 전극의 영역 중 적어도 일부에 고정화되는 반응시약을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 3D MID 기술은 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process), 이색사출성형(2-shot injection molding), 플렉스 포일 필름 인서트 오버몰딩(flex foil film-insert overmolding), 금속 용사 기법(metal spraying technique), 프라이머 기술(primer technology 또는 금속인쇄(metal printing)), 열각인(hot stamping) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 반응전극과 상기 신호 전달부는 상기 중합체의 서로 다른 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 중합체는 입체 형상의 플라스틱인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
   
8. 제1항에 있어서, 상기 구조체는 공기배출구를 갖는 커버와 스페이서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
   
9. 제 8 항에 있어서, 상기 구조체는 상기 중합체와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
   
10. 3D MID 기술을 이용하여 적어도 하나의 중합체의 표면에 반응전극과 신호전달부를 서로 연결되게 형성하되, 상기 중합체의 표면들 중 적어도 2개의 평면에 걸쳐 입체적으로 형성하는 단계;
    상기 반응 전극 상에 반응 시약을 고정화하는 단계;
    상기 적어도 하나의 중합체에 구조체를 결합하여 반응챔버를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 반응전극과 신호전달부는 상기 적어도 하나의 중합체의 어느 표면에도 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 3D MID 기술은 레이저 직접 구조성형 공정(laser direct structuring(LDS) process), 이색사출성형(2-shot injection molding), 플렉스 포일 필름 인서트 오버몰딩(flex foil film-insert overmolding), 금속 용사 기법(metal spraying technique), 프라이머 기술(primer technology 또는 금속인쇄(metal printing)), 열각인(hot stamping) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
12. 삭제
13. 삭제
14. 제10항에 있어서, 상기 반응전극과 신호전달부는 상기 중합체의 다른 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
15. 삭제
16. 제10항에 있어서, 상기 중합체는 입체 형상의 플라스틱인 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
17. 제10항에 있어서, 상기 구조체는 공기배출구를 갖는 커버와 스페이서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
18. 제17항에 있어서, 상기 구조체는 상기 중합체와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
19. 내부에 금속핵 형성 첨가제가 함유된 중합체의 표면에 반응 전극과 신호 전달부의 패턴에 따라 상기 금속핵 형성 첨가제를 노출시키는 단계;
    상기 노출된 금속핵 형성 첨가제에 금속을 적층하여 상기 반응 전극과 신호 전달부를 형성하는 단계; 및
    상기 반응 전극 상에 반응 시약을 고정화하는 단계를 포함하며,
    상기 반응 전극과 신호 전달부는 상기 중합체의 어느 표면에도 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
20. 제19항에 있어서, 상기 금속핵 형성 첨가제는 상기 중합체 표면에 조사되는 레이저에 의해 노출되는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    
21. 제19항에 있어서, 상기 금속 적층은 무전해 도금 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오센서의 제조방법.
    

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