KR101448243B1 - 시료를 인식하는 방법 및 이를 이용한 바이오센서 - Google Patents

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Abstract

정전용량을 측정하여 시료 도입 채널 내부의 유전율을 인식하여 시료의 도입 여부를 인식하는 바이오센서 및 정전용량 측정을 통한 액체 시료 인식방법을 제공한다. 상기 바이오센서는 서로 대면하는 상판 및 하판, 상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판, 상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극, 상기 시료 도입 채널에 대응하는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 시료인식 전극, 및 상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 시료인식 전극에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함한다.

Description

시료를 인식하는 방법 및 이를 이용한 바이오센서 {METHOD TO RECOGNZE SAMPLE AND BIO SENSOR USING THE SAME}
본 발명은 정전용량 차이를 측정하여 시료의 도입 여부를 인식하는 방법 및 그 방법을 이용하는 바이오센서에 관한 것이다.
최근 생체 시료를 측정하여 피검자의 상태 등을 진단하는 바이오센서에 대한 관심이 높아지고 있다.
특히, 당뇨병을 진단하고 예방하는데 있어서 혈액 내의 포도당 농도를 주기적으로 모니터링 해야할 필요성이 증대되고 있다. 현재 혈당 측정을 손에 쥘 수 있는 휴대용 계측기를 이용하여 개개인이 스트립(strip) 형태의 바이오센서를 사용하여 손쉽게 측정이 가능하다.
최근 상용화되는 바이오센서들은 전기화학적 원리를 이용하여 혈액 시료에서 혈당을 측정하며, 그 원리는 하기와 같다.
포도당 + GOx-FAD → 글루콘산 + GOx-FADH2
GOx-FADH2 + 전자전달매개체(산화상태) → GOx-FAD + 전자전달매개체(환원상태)
상기 반응식에서, GOx는 당산화효소(Glucose oxidase)를 나타내고, GOx-FAD 및 GOx-FADH2는 각각 당산화효소의 활성부위인 FAD(flavin adenine dinucleotide)의 산화상태 및 환원상태를 나타낸다.
이러한 측정을 위해서는 혈액이 작동전극이 있는 도입 채널의 내부에 충분히 채워진 상태에서 측정이 이루어져야 한다. 그렇지 않을 경우, 측정 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 도입 채널의 내부가 혈액(시료)으로 충분히 채워지는 시점을 정확히 파악하는 것이 필요하다.
종래에는 혈액이 도입되는 채널에 혈액인식 전극을 노출 배치하여 1차로 혈액 유입 유무의 신호를 측정하게 되는데, 이는 혈액 도달신호 획득시에 전압를 1차 인가하여 전류신호를 획득하는 방식이다. 이는, 다음 단계인 실제 포도당 농도측정을 위한 작업전극과 기준전극에 측정용 전압을 2차로 가하여 포도당 농도를 측정할 때, 상기 1차 인가 전압에 의한 잔류 전류신호가 상기 포도당 농도 측정 시에 영향을 주게된다. 이로 인하여, 전기화학적 바이오센서의 정확도와 반복재현성에 치명적인 문제가 발생하였다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시료 도입 채널의 내부에 액체 시료가 도입됨으로써 발생하는 도입 채널 내부의 유전율 변화를 정전용량 변화를 통하여 측정하는 바이오센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 시료 도입 채널의 정전용량을 측정하여, 시료 도입 채널 내부의 유전율 변화를 확인하여 시료 도입 여부를 인식하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서는 서로 대면하는 상판 및 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판; 상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 상기 시료 도입 채널에 대응하는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 시료인식 전극; 및 상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 시료인식 전극에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서는 서로 대면하는 상판 및 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판; 상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 상기 시료 도입 채널에 대응하는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 한 쌍의 시료인식 전극들; 및 상기 시료인식 전극들에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서는 서로 대면하는 상판 및 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판; 상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 및 상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 상판에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인식방법은 제1 전극, 및 상기 제1 전극과 이격되며, 상기 제1 전극과의 상기 이격 공간에 시료 도입 채널부를 정의하는 제2 전극을 준비하고, 상기 시료 채널부에 액체 시료를 투입하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 정전용량을 측정하는 것을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 시료 도입 채널 내부 물질이 공기일 때와 시료일 때, 내부 물질 자체의 유전율 차이에 따른 정전용량 변화를 측정하여 시료가 도입 채널 내부에 충분히 도입되었는지 여부를 인식할 수 있는 바이오센서 및 액체시료 인식방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 투사 개략도이다.
도 2는 도 1의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 투사 개략도이다.
도 4는 도 3의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 투사 개략도이다.
도 6은 도 5의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 바이오센서에 물 주입 전후의 정전용량을 측정하여 그 차이를 나타낸 그래프이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이다.
도 9은 도 8의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 바이오센서에 물 주입 전후의 정전용량을 측정하여 그 차이를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 2는 도 1의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 바이오센서(100)는 서로 대면하는 상판(141) 및 하판(143), 상판(141)과 하판(143) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(130)을 형성하는 중판(142), 시료 도입 채널(130) 내에 형성되는 작동전극(121) 및 보조전극(122), 시료 도입 채널(130)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(130)의 측면에서 중판(142) 내부에 위치하는 시료인식 전극(110), 및 보조전극(122)과 시료인식 전극(110)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(160)를 포함한다.
상판(141) 및 하판(143)은 절연성 물질을 사용할 수 있다. 상판(141) 및 하판(143)의 소재는 절연성 물질이면 그 종류는 제한되지 않지만, 예를 들어 PET, PVC, 폴리카보네이트 등으로 이루어진 얇은 판일 수 있다.
중판(142)은 상판(141) 및 하판(143)과 같이 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 하나의 예에서, 중판(142)은 상판(141)과 하판(143) 사이에 개재되어 상판(141)과 하판(143)을 결합시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 결합수단으로서, 중판(142)은 양면테이프로 구성될 수도 있다. 또한, 중판(142)은 시료 도입 채널(130)을 형성하도록 만입부를 포함한다.
중판(142)의 상기 만입부에 대응하는 위치에서, 하판(143)의 상부 표면에 작동전극(121) 및 보조전극(122)이 형성되어 있다. 작동전극(121)은 반응시약층(미도시)에 포함된 전자전달매개체가 산화 또는 환원되는 전극이고, 보조전극(122)을 기준으로 작동전극(121)에 일정한 전압을 인가하여 환원상태의 전자전달매개체를 산화시키며 이때 발생하는 산화 전류의 양을 측정하여 시료 내의 분석물질을 정량할 수 있다.
작동전극(121) 및 보조전극(122) 각각 리드선을 통하여 바이오센서(100)의 반대편 말단으로 연결될 수 있다. 바이오센서(100)를 별도의 측정장치(미도시)에 삽입하면, 상기 리드선을 통하여 산화전류가 측정장치 내로 전달되고, 상기 산화전류를 측정함으로써 분석물질의 농도를 측정할 수 있다.
이러한 작동전극(121) 및 보조전극(122)는 탄소, 흑연, 백금 처리된 탄소, 은, 금, 팔라듐 또는 백금 성분 등을 이용하여 제작될 수 있다. 하나의 예에서, 탄소나 백금 처리된 탄소로 구성된 잉크, 또는 팔라듐을 포함하는 잉크를 사용하여 하판(143)에 작동전극(121)을 인쇄할 수 있다. 다른 하나의 예에서, 금을 이용한 진공증착에 의해 하부기판에 작동전극을 형성할 수도 있다. 상기 리드선은 전극들(121, 122)와 동일한 성분으로 제작될 수도 있고, 별도의 전도성 물질로 제작될 수도 있다.
하나의 예에서, 하판(143)은 작동전극(121) 및 보조전극(122)이 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.
본 명세서의 도면들에서, 작동전극(121) 및 보조전극(122)이 모두 하판(143)의 상부 표면에 형성되어 있는 것만을 도시하고 있지만, 상기 구성만으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 작동전극(121)과 보조전극(122)은 혈액 도입 채널(130) 내부 어디에도 형성될 수 있다.
시료인식 전극(110)은 시료 도입 채널(130)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(130)의 일측면, 중판(142) 내부에 위치한다. 이러한 구성은 하나의 실시예로, 시료인식 전극(110)이 중판의 외부 표면에 위치할 수 있음은 물론이다.
정전용량 측정부(160)는 보조전극(122)과 시료인식 전극(110)에 전기적으로 연결되어 구성된다. 보조전극(122)과 시료인식 전극(110) 사이의 정전용량을 통하여, 시료 도입 채널(130) 내부의 유전율 변화를 측정할 수 있고, 이로 인하여 채널 내부에 시료가 충분히 도입되었는지 여부를 인식할 수 있다.
또한, 정전용량 측정부(160)는 작동전극(121)과 시료인식 전극(110)에 전기적으로 연결되어 있을 수도 있다.
정전용량은 C = εA/d, 즉, "(극판간 물질의 비유전율 * 극판의 면적) / 극판 사이의 거리"로 나타낼 수 있다. 여기서 물질의 비유전율은 각 물질별로 고유의 비유전율을 가지고 있으므로, 거리와 면적이 같을 경우 정전용량과 비유전율은 서로 비례한다. 상기 비유전율은 물질의 상태, 농도 등에 따라 달라질 수 있으므로, 바람직하게는 평균 유전율일 수 있다.
보조전극(122)과 시료인식 전극(110) 사이에는 시료 도입 채널(130) 영역 외에도 중판(142)의 일부 영역을 포함하게 된다. 하지만, 중판(142)의 일부 영역의 유전율 및 두께는 변화가 없으므로, 시료 도입 여부를 인식하는 것에는 영향을 미치지 않는다.
시료인식 전극(110)은 리드선을 통하여 바이오센서(100)의 반대편 말단으로 연결될 수 있다. 하나의 예에서, 상기 리드선을 통하여 정전용량 측정부(160)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 바이오센서(100)의 액체시료는 그 종류에 있어 제한이 없지만, 하나의 예에서 혈액일 수 있고, 상기 바이오센서는 혈당 측정용 바이오센서일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 4는 도 3의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 바이오센서(200)는 서로 대면하는 상판(241) 및 하판(243), 상판(241)과 하판(243) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(230)을 형성하는 중판(242), 시료 도입 채널(230) 내에 형성되는 작동전극(221) 및 보조전극(222), 시료 도입 채널(230)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(230)의 외부에 형성되는 한 쌍의 시료인식 전극들(211, 212), 및 시료인식 전극들(211, 212)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(260)를 포함한다.
바이오센서(200)는 도 1 및 도 2의 바이오센서(100)와 기본 구성이 동일하고, 한 쌍의 시료인식 전극들(211, 212)을 가지는 것에 차이가 있다.
시료인식 전극들(211, 212)은 시료 도입 채널(230)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(230)의 양측면, 중판(242) 내부에 각각 위치한다. 이러한 구성은 하나의 실시예로, 시료인식 전극들(211, 212)이 중판의 양측 외부 표면에 각각 위치할 수 있음은 물론이다.
정전용량 측정부(260)는 제1 시료인식 전극(211)과 제2 시료인식 전극(212)에 전기적으로 연결되어 구성된다. 제1 시료인식 전극(211)과 제2 시료인식 전극(212) 사이의 정전용량을 통하여, 시료 도입 채널(230) 내부의 유전율 변화를 측정할 수 있고, 이로 인하여 채널 내부에 시료가 충분히 도입되었는지 여부를 인식할 수 있다.
제1 시료인식 전극(211)과 제2 시료인식 전극(212) 사이에는 시료 도입 채널(230) 영역 외에도 중판(242)의 일부 영역을 포함하게 된다. 하지만, 중판(242)의 일부 영역의 유전율 및 두께는 변화가 없으므로, 시료 도입 여부를 인식하는 것에는 영향을 미치지 않는다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 6은 도 5의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 바이오센서(300)는 서로 대면하는 상판(341) 및 하판(342), 상판(341)과 하판(343) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(330)을 형성하는 중판(342), 시료 도입 채널(330) 내에 형성되는 작동전극(321) 및 보조전극(322), 및 작동전극(321) 및 보조전극(322) 중 어느 하나와 상판(341)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(360)를 포함한다.
바이오센서(300)는 보조전극(322)과 상판(341)에 전기적으로 연결된 정전용량 측정부(360)로 보조전극(322)과 상판(341) 사이의 정전용량을 측정하여, 시료 도입 채널(330) 내부의 유전율 변화를 감지한다. 상기 구성은 하나의 예시일 뿐, 정전용량 측정부(360)가 작동전극(321)과 상판(341)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 작동전극(321) 또는 보조전극(322)의 시료 도입 채널(330) 내의 위치에 따라, 작동전극(321) 또는 보조전극(322)와 그 대향하는 판에 정전용량 측정부(360)가 전기적으로 연결될 수 있다.
바이오센서(300)의 시료 도입 채널(330)에 혈액과 유전율이 유사한 물을 주입하고, 상기 물의 주입 전후의 보조전극(322)과 상판(341) 사이의 정전용량 차이를 주파수별로 측정하여, 그 결과를 도 7 및 하기 표 1에 나타내었다.
주파수(kHz) 물 주입 전(pF) 물 주입 후(pF) 두 신호 차(pF)
1 7.65 11.2 3.55
10 7.58 11.44 3.86
100 8.28 12.15 3.87
300 10.3 15.13 4.83
500 13.8 20.3 6.5
700 17.77 26.27 8.5
1000 21.87 32.8 10.93
1500 26 39.8 13.8
2000 25.07 40 14.93
2500 26.47 41.7 15.23
3000 29.53 47.43 17.9
4000 32.77 51.83 19.06
5000 34.2 54.53 20.33
도 7 및 상기 표 1을 참조하면, 주파수가 커질수록 물 주입 전후의 정전용량 차이가 커지지만, 주파수 1 kHz에서의 정전용량 차이도 3.55 pF으로 뚜렷한 차이를 나타내었다. 따라서, 실험한 모든 주파수 영역에서 시료의 인식이 가능함을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 9은 도 8의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 8 및 도 9을 참조하면, 바이오센서(400)는 서로 대면하는 상판(441) 및 하판(443), 상판(441)과 하판(443) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(430)을 형성하는 중판(442), 시료 도입 채널(430) 내에 형성되는 작동전극(421) 및 보조전극(422), 시료 도입 채널(430)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(430)의 상면에서 상판(441)의 상부 표면에 위치하는 시료인식 전극(410), 및 보조전극(422)과 시료인식 전극(410)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(460)를 포함한다.
시료인식 전극(410)은 일반적인 전극의 제조방법으로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 상판(441)이 시료인식 전극(410)이 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 이 경우, 상판(441) 제조 이후 별도의 공정을 통하지 않아도 되기 때문에 공정의 추가 없이 바이오센서(400)를 제작할 수 있다.
상기 바이오센서(400)의 시료 도입 채널(430)에 혈액과 유전율이 유사한 물을 주입하하고, 상기 물의 주입 전후의 보조전극(422)과 상판(441) 상에 위치하는 인쇄전극(410) 사이의 정전용량 차이를 주파수별로 측정하고, 그 결과를 도 10 및 하기 표 2에 나타내었다.
주파수(kHz) 물 주입 전(pF) 물 주입 후(pF) 두 신호 차(pF)
1 8.6 14.43 5.83
10 8.93 14.4 5.47
100 9.1 15 5.9
300 11.13 18.87 7.74
500 14.07 22.7 8.63
700 18 29.87 11.87
1000 22.33 38.83 16.5
1500 26.13 49.17 23.04
2000 27.4 55.7 28.3
2500 30 55.13 25.13
3000 30.7 60.53 29.83
4000 33.07 64.6 31.53
5000 34.57 68.17 33.6
도 10 및 상기 표 2를 참조하면, 주파수가 커질수록 물 주입 전후의 정전용량 차이가 커지지만, 주파수 1 kHz에서의 정전용량 차이도 5.83 pF으로 뚜렷한 차이를 나타내었다. 따라서, 실험한 모든 주파수 영역에서 시료의 인식이 가능함을 확인할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100, 200, 300, 400: 바이오센서
110, 211, 212, 410: 시료인식 전극
121, 221, 321, 421: 작동전극
122, 222, 322, 422: 보조전극
130, 230, 330, 430: 시료 도입 채널
141, 241, 341, 441: 상판
142, 242, 342, 442: 중판
143, 243, 343, 443: 하판
160, 260, 360, 460: 캐패시터

Claims (15)

  1. 서로 대면하는 상판 및 하판;
    상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판;
    상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극;
    상기 시료 도입 채널과 중첩되는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 시료인식 전극; 및
    상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 시료인식 전극에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함하는 바이오센서.
  2. 서로 대면하는 상판 및 하판;
    상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판;
    상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극;
    상기 시료 도입 채널과 중첩되는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 한 쌍의 시료인식 전극들; 및
    상기 시료인식 전극들에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함하는 바이오센서.
  3. 서로 대면하는 상판 및 하판;
    상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판;
    상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 및
    상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 상판에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함하는 바이오센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 측면에서 중판 내부에 위치하는 바이오센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 측면에서 중판 외부 표면에 위치하는 바이오센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 상면에서 상판의 상부 표면에 위치하는 바이오센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 상면에서 상판의 내부에 위치하는 바이오센서.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동전극 및 상기 보조전극은 하판의 상면에 형성되는 바이오센서.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동전극 및 상기 보조전극은 서로 평행하게 배치되어 있는 바이오센서.
  10. 제1항에 있어서, 상기 시료인식 전극은 상기 작동전극 및 상기 보조전극과 서로 평행하게 배치되어 있는 바이오센서.
  11. 제2항에 있어서, 상기 시료인식 전극들은 서로 평행하게 배치되어 있는 바이오센서.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동전극 표면에 산화효소 및 전자전달매개체를 포함하는 반응 시약층을 추가로 포함하는 바이오센서.
  13. 시료 도입 채널 내부에서 서로 이격되어 형성되는 제1 전극 및 제2 전극을 준비하고,
    상기 시료 도입 채널에 액체 시료를 투입하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 정전용량을 측정하는 것을 포함하는 액체 시료 인식방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극은 작동전극 또는 보조전극이고, 상기 제2 전극은 상기 시료 도입 채널부에 대응하는 위치에서 상기 제1 전극과 평행하게 배치되는 시료인식 전극인 액체 시료 인식방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 시료 도입 채널부의 양측면에서 서로 평행하게 배치되는 시료인식 전극들인 액체 시료 인식방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210044569A (ko) * 2019-10-15 2021-04-23 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0732406A1 (en) 1995-03-17 1996-09-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A method and a device for quantifying a substrate in a sample liquid using a biosensor
US20100089775A1 (en) 2006-12-19 2010-04-15 Apex Biotechnology Corp. Electrochemical test strip, electrochemical test system, and measurement method using the same
KR20100042399A (ko) * 2008-10-16 2010-04-26 안동대학교 산학협력단 전기화학적 바이오센서의 구조 및 바이오센서를 이용한 측정방법
KR100998648B1 (ko) 2008-04-28 2010-12-07 이금필 바이오센서

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0732406A1 (en) 1995-03-17 1996-09-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A method and a device for quantifying a substrate in a sample liquid using a biosensor
US20100089775A1 (en) 2006-12-19 2010-04-15 Apex Biotechnology Corp. Electrochemical test strip, electrochemical test system, and measurement method using the same
KR100998648B1 (ko) 2008-04-28 2010-12-07 이금필 바이오센서
KR20100042399A (ko) * 2008-10-16 2010-04-26 안동대학교 산학협력단 전기화학적 바이오센서의 구조 및 바이오센서를 이용한 측정방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210044569A (ko) * 2019-10-15 2021-04-23 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
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