KR101585313B1 - 정전 용량을 이용한 바이오센서 및 시료 유입 감지 방법 - Google Patents

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KR101585313B1
KR101585313B1 KR1020140001191A KR20140001191A KR101585313B1 KR 101585313 B1 KR101585313 B1 KR 101585313B1 KR 1020140001191 A KR1020140001191 A KR 1020140001191A KR 20140001191 A KR20140001191 A KR 20140001191A KR 101585313 B1 KR101585313 B1 KR 101585313B1
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Abstract

바이오센서 및 시료 유입 감지 방법이 개시된다. 바이오센서 장치는 시료의 유입 여부를 감지하기 위한 시료 인식 전극; 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하기 위한 성분 측정 전극; 및 상기 시료 인식 전극에 주기적으로 전원을 인가하고 상기 시료 인식 전극의 전원 인가에 따른 커패시턴스(capacitance)를 이용하여 상기 시료의 유입 여부를 판단하는 제어용 집적 회로부를 포함할 수 있다.

Description

정전 용량을 이용한 바이오센서 및 시료 유입 감지 방법{BIOSENSOR AND SAMPLE INFLOW SENSING METHOD BASED ON CAPACITANCE}
본 발명의 실시예들은 바이오센서에 관한 것으로, 바이오센서의 시료 유입 여부를 감지하기 위한 기술에 관한 것이다.
많은 현대인들은 당뇨병, 고지혈증, 빈혈 등과 같은 성인병을 갖고 있다. 사람들이 이러한 성인병을 갖는지 여부를 판단하기 위한 방법으로서 혈액 내의 성분을 측정하는 것은 간단하면서도 유용한 방법이라 할 수 있다.
특히, 혈액 성분 측정기를 이용하여 혈액 내의 성분을 측정하는 것은 의사 등과 같은 전문가가 아니라 일반인들에게도 유용한 정보를 제공한다.
특허문헌 1(한국등록특허공보 KR 10-1003077 B1 (2010. 12. 21.))은 바이오센서를 개시한다.
도 1은 특허문헌 1에 개시된 바이오센서를 도시한 것으로, 바이오센서(1)는 작업전극(2), 기준전극(3) 및 검체인식전극(4)이 형성된 하판(5); 검체(시료)삽입유로(6)가 형성되어 하판(5)에 적층되는 중판(7); 중판(7)에 적층되는 상판(8)을 포함한다. 그리고, 작업전극(2), 기준전극(3) 및 검체인식전극(4)의 연결단자(9)는 외부 장치(즉, 측정기)에 삽입되는 구조로 형성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 바이오센서(1)는 측정기에 삽입될 수 있으며, 이때, 바이오센서(1)에 의해 측정된 데이터(혈액 내의 특정 성분에 대한 측정치)는 측정기를 통하여 출력된다.
커패시턴스(capacitance)를 이용하여 시료 유입 여부를 감지할 수 있는 바이오센서 및 시료 유입 감지 방법을 제공한다.
시료의 유입 여부를 감지하기 위한 시료 인식 전극; 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하기 위한 성분 측정 전극; 및 상기 시료 인식 전극에 주기적으로 전원을 인가하고 상기 시료 인식 전극의 전원 인가에 따른 커패시턴스(capacitance)를 이용하여 상기 시료의 유입 여부를 판단하는 제어용 집적 회로부를 포함하는 바이오센서 장치가 개시된다.
일 측면에 따르면, 상기 제어용 집적 회로부는, 상기 시료 인식 전극의 전원 인가에 따른 커패시턴스를 주기적으로 측정하여 상기 측정된 커패시턴스가 미리 정해진 일정 레벨을 초과하거나 커패시턴스 변화량이 미리 정해진 일정 범위를 벗어나는 경우 상기 시료가 유입된 것으로 판단할 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 제어용 집적 회로부는, 상기 시료 인식 전극 및 상기 성분 측정 전극 중 상기 시료 인식 전극에만 전원이 인가되는 휴면 상태를 유지하다가 상기 시료가 유입된 것으로 판단되면 상기 성분 측정 전극에 전원이 인가되는 활성화 상태로 전환할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제어용 집적 회로부는, 상기 성분 측정 전극에 고정된 효소와 상기 시료의 반응에 따른 상기 성분 측정 전극의 전기적 변화로부터 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정할 수 있다.
제1 플레이트; 시료의 유입 여부를 감지하기 위해 상기 제1 플레이트 상에 형성되는 시료 인식 전극; 상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하기 위해 상기 제1 플레이트 상에 형성되는 성분 측정 전극; 상기 시료 인식 전극과 상기 성분 측정 전극이 형성된 상기 제1 플레이트 상에 부착되는 제2 플레이트; 및 상기 제2 플레이트 상에 부착되는 제3 플레이트를 포함하고, 상기 제2 플레이트에는 유입된 시료가 상기 성분 측정 전극에는 도달하고 상기 시료 인식 전극에는 도달하지 않는 구조로 상기 유입된 시료를 안내하는 시료 유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서 장치가 개시된다.
일 측면에 따르면, 상기 시료 인식 전극은 상기 성분 측정 전극과 인접하게 배치되되 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 성분 측정 전극의 일정 거리 뒤에 배치될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 시료 인식 전극은 상기 성분 측정 전극과 인접하게 배치되되 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 성분 측정 전극의 일정 거리 뒤에 배치되고, 상기 제2 플레이트는 상기 시료 인식 전극과 상기 성분 측정 전극이 형성된 상기 제1 플레이트 상에 부착되고, 상기 시료를 상기 성분 측정 전극으로 안내하는 1차 시료 유입구가 형성된 1차 플레이트; 및 상기 1차 플레이트 상에 부착되고, 상기 시료가 유입되는 경로 길이가 상기 1차 시료 유입구보다 긴 2차 시료 유입구가 형성된 2차 플레이트를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 2차 플레이트에는 상기 시료를 상기 시료 인식 전극의 적어도 일부와 대응되는 상부 위치까지 안내하는 상기 2차 시료 유입구가 형성될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 성분 측정 전극은, 하나의 전극 쌍으로 구성되며 상기 전극 쌍의 표면에 상기 시료와 반응하는 적어도 하나의 효소가 고정될 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 제3 플레이트에는 상기 시료가 유입됨에 따라 내부 공기를 배출하기 위한 공기 배출구가 상기 2차 시료 유입구와 대응되는 일부 위치에 형성될 수 있다.
바이오센서의 시료 유입 여부를 감지하는 방법에 있어서, 상기 바이오센서는 시료 인식 전극과 성분 측정 전극을 포함하고, 상기 시료 인식 전극에 주기적으로 전원을 인가하여 상기 시료 인식 전극의 전원 인가에 따른 커패시턴스(capacitance)를 측정하는 단계; 및 상기 커패시턴스를 이용하여 시료 유입 여부를 판단하는 단계를 포함하는 바이오센서 시료 유입 감지 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전극과의 직접적인 반응이 아닌 커패시턴스 변화로부터 시료 유입 여부를 감지함으로써 시료 유입에 따른 전기적 반응이 시료 측정에 미치는 영향을 최소화 할 수 있으며 이로 하여금 측정 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 특허문헌 1에 개시된 전기화학적 바이오센서 장치를 나타낸다.
도 2는 특허문헌 1에 개시된 전기화학적 바이오센서와 측정기를 나타낸다.
도 3은 특허문헌 1에 개시된 바이오센서 장치를 도시한 것이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서 구조를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서의 적층 단면을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서에 전원이 인가된 경우에 대한 등가 회로를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서 장치의 제어용 집적 회로부의 구성을 도시한 것이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서의 시료 유입 감지 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 특허문헌 1에 개시된 바이오센서 장치를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 바이오센서는 공통의 하우징(housing) 내부에 3개의 플레이트들(10)(제1 플레이트(12), 제2 플레이트(14), 제3 플레이트(16))을 배치하여 구성할 수 있다.
제1 플레이트(12)에는 시료 내 특정 성분(예컨대, 혈액 내 혈당)을 측정하기 위해 필요한 전극군(20, 40)과, 전극군을 제어하기 위한 제어용 집적 회로부(60) 등이 형성될 수 있다. 이때, 바이오센서의 전극군은 시료의 특정 성분을 측정하기 위한 성분 측정 전극(20)과, 시료의 유입 여부를 감지하기 위한 시료 인식 전극(40) 등으로 구성될 수 있다.
성분 측정 전극(20)은 인접한 한 쌍의 전극, 즉 작업 전극과 기준 전극으로 구성될 수 있으며, 이때 작업 전극과 기준 전극 사이에는 효소 고정화부(미도시)가 배치될 수 있다. 이때, 효소 고정화부는 적어도 하나의 효소를 제공할 수 있으며, 성분 측정 전극(20)으로 유입된 시료는 작업 전극과 기준 전극 사이에 배치된 효소와 반응하게 된다. 이러한 반응으로 인하여 전기화학적 변화가 발생할 수 있고, 이러한 전기화학적 변화는 시료에 포함된 특정 성분의 양을 의미하는 정보로서 제어용 집적 회로부(60)로 전달될 수 있다. 또한, 성분 측정 전극(20)에서 시료의 전기적 특성이 측정되므로 효소를 성분 측정 전극(20)의 표면에 고정하는 것이 시료의 전기적 특성 변화를 가장 민감하게 측정하는 것일 수 있다. 이를 위하여, 효소 고정화부에 제공된 효소는 성분 측정 전극(20)의 표면에 고정화될 수 있다.
시료 인식 전극(40)은 인접한 한 쌍의 전극으로 구성되어 성분 측정 전극(20)과 인접하게 배치될 수 있으며, 시료가 유입되었는지 여부, 충분한 양의 시료가 유입되었는지 여부 등에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이러한 정보는 제어용 집적 회로부(60)로 제공된다.
제어용 집적 회로부(60)의 동작 모드는 시료 인식 전극(40)의 전기적 신호를 통해 시료가 유입되었는지 여부 또는 충분한 양의 시료가 유입되었는지 여부에 기초하여 결정될 수 있다. 제어용 집적 회로부(60)는 시료 인식 전극(40)을 통해 시료의 유입이 감지되면 성분 측정 전극(20)의 전압 혹은 전류의 변화를 측정함으로써 시료에 포함된 특정 성분의 양을 측정할 수 있다.
그리고, 제2 플레이트(14)는 제1 플레이트(12)의 상부에 부착되며 제2 플레이트(14)에는 시료가 성분 측정 전극(20)과 시료 인식 전극(40)에 차례로 도달하도록 시료를 안내하는 시료 유입구(14a) 등이 형성될 수 있다. 또한, 제3 플레이트(16)는 제2 플레이트(14)의 상부에 부착되며 제3 플레이트(16)에는 시료가 유입됨에 따라 바이오센서 하우징 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기 배출구(16a) 등이 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이, 기존 바이오센서의 제2 플레이트(14)는 단층으로 이루어지고 단층의 제2 플레이트(14)에는 시료 유입구(14a)에 의해 시료가 성분 측정 전극(20)을 거쳐 시료 인식 전극(40)까지 유입되는 경로가 형성되는 것이다.
제2 플레이트(14)의 시료 유입구(14a)에 의해 형성된 시료 유입 경로에 따라 시료가 시료 인식 전극(40)까지 도달하면 시료 인식 전극(40)의 전기적 변화로부터 시료가 유입된 것으로, 혹은 시료가 충분이 유입된 것으로 인식될 수 있다.
그러나, 상기와 같이 시료가 시료 인식 전극(40)에 직접 유입되는 구조의 경우 시료 인식 전극(40)에 시료 유입에 따른 전기적 폭발 현상이 발생하게 되고, 이러한 현상은 성분 측정 전극(20)에 영향을 미쳐 성분 측정 값의 오류를 발생시키는 원인이 된다.
따라서, 본 실시예에서는 시료가 시료 인식 전극(40)에 직접 유입되지 않는 구조로 변경하고 시료 인식 전극(40)의 커패시턴스 변화를 통해 시료 유입 여부를 감지할 수 있는 기술을 제안한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 커패시턴스를 이용한 시료 유입 감지 구조를 가진 바이오센서를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오센서의 하우징 내부에는 전극군(20, 40)과 제어용 집적 회로부(도 4에서는 도시가 생략됨)가 형성되는 제1 플레이트(12), 시료 유입 경로가 형성되는 제2 플레이트(14), 및 공기 배출구(16a)가 형성되는 제3 플레이트(16)가 구성될 수 있다.
제1 플레이트(12) 상에 형성되는 전극군(20, 40)의 구성과 배치 구조는 도 3을 통해 설명한 바이오센서의 구조와 동일하다.
본 실시예에서는 시료가 시료 인식 전극(40)에 직접 유입되지 않고도 시료 유입을 감지할 수 있는 새로운 바이오센서 구조를 제안한다.
이를 위하여, 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 바이오센서에서는 서로 다른 길이의 시료 유입 경로를 제공하는 1차 중판(14-1)과 2차 중판(14-2)으로 제2 플레이트(14)를 구성할 수 있다.
1차 중판(14-1)은 성분 측정 전극(20)과 시료 인식 전극(40)이 형성된 제1 플레이트(12) 상에 부착되는 것으로, 시료가 성분 측정 전극(20)에 도달하도록 시료를 안내하는 1차 시료 유입구(14a)가 형성될 수 있다. 이때, 1차 시료 유입구(14a)는 시료가 유입되어 성분 측정 전극(20)의 효소가 고정된 위치까지 충분히 도달할 수 있는 길이의 시료 유입 경로를 제공할 수 있다. 특히, 1차 중판(14-1)에 따른 1차 시료 유입구(14a)는 시료가 시료 인식 전극(40)에는 유입되지 않도록 길이가 제한된 시료 유입 경로를 제공할 수 있다.
2차 중판(14-2)은 1차 중판(14-1) 상에 부착되는 것으로, 연장된 시료 유입 경로를 제공하는 2차 시료 유입구(14b)가 형성될 수 있다. 본 발명에서 2차 시료 유입구(14b)는 1차 시료 유입구(14a) 보다 긴 시료 유입 경로를 제공하되, 유입된 시료가 1차 중판(14-1)과 제3 플레이트(16) 사이에서 시료 인식 전극(40)의 일부와 대응되는 위치까지 도달할 수 있는 길이의 시료 유입 경로를 제공할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오센서는 1차 시료 유입구(14a)에 의해 직접적인 시료 유입이 성분 측정 전극(20)의 효소 위치까지만 도달하고 시료 인식 전극(40)에는 도달하지 않는 구조의 시료 유입 경로를 제공할 수 있고, 아울러 2차 시료 유입구(14b)에 의해 시료가 1차 중판(14-1)과 제3 플레이트(16) 사이로 유입되어 시료 인식 전극(40)가 위치하는 상부까지 도달하는 구조의 시료 유입 경로가 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 바이오센서의 적층 단면, 즉 도 5의 A-A' 단면을 도시한 것이다. 도 6 내지 도 8에서는 성분 측정 전극의 도시가 생략되어 있다.
도 5에서 A-A'의 단면을 보면, 도 6에 도시한 바와 같이 시료 인식 전극(40)이 형성된 제1 플레이트(12) 상에 1차 중판(14-1)과 2차 중판(14-2)이 차례로 형성되고 1차 중판(14-1)과 2차 중판(14-2)으로 이루어진 제2 플레이트(14) 상에 제3 플레이트(16)가 형성된다. 시료 인식 전극(40)의 상부에는 2차 중판(14-2)의 2차 시료 유입구(14b)에 따른 시료 유입 공간이 1차 중판(14-1)에 의해 이격된 형태로 형성되어 있다. 2차 시료 유입구(14b)에 의해 형성된 시료 유입 공간은 공기로 채워져 있다가 시료가 유입되면 도 7에 도시한 바와 같이 유입된 시료로 채워지게 된다.
상기한 구조의 바이오센서는 도 8에 도시한 바와 같이 시료 인식 전극(40)을 구성하는 한 쌍의 전극에 의해 양극 간 전위차와 적층된 플레이트 간에 형성된 유전체(시료 유입 공간 등)에 따른 전기 용량, 즉 커패시턴스(C1, C2, C3, C4)가 발생하게 된다. 즉, 도 4 내지 도 8을 통해 설명한 바이오센서에 전원이 인가된 경우에 대한 등가 회로는 도 9와 같이 나타낼 수 있다.
공기와 시료의 유전율이 다르기 때문에 시료 유입 공간에 유입되는 물질에 따라 시료 인식 전극(40)에 발생된 커패시턴스가 달라지게 되고, 이러한 커패시턴스 변화를 이용하여 시료 유입 여부를 인식할 수 있다.
시료 유입 여부를 인식하기 위해서는 시료 인식 전극(40)의 전원을 인가하기 위한 스위치가 주기적으로 온/오프를 반복하게 된다. 도 9를 참조하면, 스위치가 온 되어 시료 인식 전극(40)에 전원이 인가될 때 얼마나 빨리 커패시터에 전하가 충전되는지를 측정함으로써 RC 상수를 계산할 수 있고 이러한 RC 상수에 따라 커패시턴스를 계산할 수 있다. 이때 계산된 커패시턴스는 시료 유입 공간에 유입되는 물질에 따른 C3 변화에 의존하므로 C3의 변화에 기초하여 시료 유입을 인식할 수 있다. 일 예로, 본 발명에 따른 바이오센서에서는 시료 인식 전극(40)에 발생된 커패시턴스를 주기적으로 체크하여 커패시턴스가 일정 레벨을 초과하거나 커패시턴스 변화가 일정 범위를 벗어날 경우 시료가 유입된 것으로, 혹은 시료가 충분이 유입된 것으로 인식할 수 있다.
제어용 집적 회로부(60)는 도 10에 도시한 바와 같이 신호 변환기(61), 제어부(62), 전원 공급부(63)를 포함하여 구성될 수 있다.
신호 변환기(61)는 성분 측정 전극(20)과 시료 인식 전극(40)에서 감지되는 전기적 신호를 제어부(62)에서의 처리에 적합한 형태로 변환하는 역할을 한다. 이때, 신호 변환기(61)는 전류를 전압으로 변환하거나, 그 반대를 수행하는 전압-전류 변환기를 포함할 수 있다. 또한, 신호 변환기(61)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터를 포함할 수 있으며, 이를 통해 성분 측정 전극(20)에 의하여 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 그리고, 신호 변환기(61)는 성분 측정 전극(20)과 시료 인식 전극(40)에서 감지된 신호가 미약할 경우 이를 증폭하는 증폭기를 포함할 수 있다. 더욱이, 신호 변환기(61)는 시료 인식 전극(40)에 의해 형성된 커패시턴스를 측정하기 위한 커패시턴스 측정 회로를 포함할 수 있으며, 커패시턴스 측정 회로를 통해 측정된 커패시턴스를 제어부(62)에서 처리 가능한 형태로 변환하여 제공할 수 있다.
전원 공급부(63)는 제어부(62)의 제어 하에 성분 측정 전극(20)과 시료 인식 전극(40)의 전원 공급을 제어하는 역할을 할 수 있다. 이때, 전원 공급부(63)는 바이오센서의 동작을 위해 필요한 전력을 전용 측정기로부터 공급받거나 내장 배터리로부터 생성 및 공급할 수 있다. 전원 공급부(63)는 전력을 전용 측정기로부터 수신하는 수동형 타입(Passive type)을 가질 수 있고, 전력을 공급할 수 있는 배터리가 내장된 능동형(Active type)을 가질 수 있다.
제어부(62)는 커패시턴스 측정 회로에서 측정된 커패시턴스를 이용하여 시료 유입 여부에 대한 정보를 처리하고 성분 측정 전극(20)의 전기적 반응을 통해 시료의 특정 성분에 대한 정보를 처리할 수 있다. 제어부(62)는 커패시턴스 변화를 이용하여 시료가 유입되었는지 여부 또는 충분한 양의 시료가 유입되었는지 여부를 인식할 수 있고 그 인식 결과에 기초하여 바이오센서의 동작들을 제어할 수 있다. 제어부(62)는 시료가 유입되지 않았거나 충분한 양의 시료가 유입되지 않은 경우에 휴면 상태에서 전력 소모를 최소화할 수 있으며, 시료가 유입되거나 충분한 양의 시료가 유입된 경우에 제어부(62)는 상대적으로 큰 전력 소모를 갖는 활성화 상태로 진입한다.
제어부(62)는 휴면 상태에서 시료 인식 전극(40)에 주기적으로 전원을 인가하고 전원 인가 시 시료 인식 전극(40)에 의한 커패시턴스 변화량을 체크하여 커패시턴스가 미리 정해진 일정 레벨을 초과하거나 커패시턴스 변화량이 일정 범위를 벗어날 경우 시료가 유입되거나 충분한 양의 시료가 유입된 것으로 판단할 수 있다. 이때, 제어부(62)는 시료가 유입되거나 충분한 양의 시료가 유입된 것으로 판단되면 활성화 상태로 진입하여 성분 측정 전극(20)에 전원이 공급되도록 제어할 수 있으며, 성분 측정 전극(20)의 전압 혹은 전류의 변화를 측정함으로써 시료에 포함된 특정 성분의 양을 측정할 수 있다.
따라서, 제어부(62)는 시료가 시료 인식 전극(40)에 직접 접촉하여 발생되는 전기적 반응이 아닌, 시료 인식 전극(40)과 주변에 형성된 유전 물질에 따른 커패시턴스 변화를 이용하여 시료 유입 여부를 감지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 바이오센서의 시료 유입 감지 방법을 도시한 순서도이다. 일 실시예에 따른 바이오센서의 시료 유입 감지 방법은 도 4 내지 도 10을 통해 설명한 바이오센서 장치(즉, 제어용 집적 회로부)에 의해 각각의 단계가 수행될 수 있다.
단계(S1)에서 바이오센서 장치는 휴면 상태를 유지하면서 시료 유입 여부를 인식하기 위해 시료 인식 전극에 주기적으로 전원을 인가하고 전원 인가에 따른 시료 인식 전극의 양극 간 커패시턴스를 측정한다.
단계(S2)에서 바이오센서 장치는 단계(S1)에서 측정된 커패시턴스를 모니터하고 있다가 측정된 커패시턴스가 미리 정해진 일정 레벨을 초과하거나 커패시턴스 변화량이 미리 정해진 일정 범위를 벗어나는지 여부를 판단한다.
단계(S3)에서 바이오센서 장치는 단계(S2)의 판단 결과 단계(S1)에서 측정된 커패시턴스가 일정 레벨을 초과하거나 커패시턴스 변화량이 일정 범위를 벗어나는 경우 시료가 유입된 것으로, 혹은 충분한 양의 시료가 유입된 것으로 판단한다. 이때, 바이오센서 장치는 시료가 유입된 것으로, 혹은 충분한 양의 시료가 유입된 것으로 판단되면 성분 측정 전극에 전원이 공급되는 활성화 상태로 전환하고 성분 측정 전극의 전기적 변화로부터 시료에 포함된 특정 성분을 측정할 수 있다.
도 12는 도 11에 도시된 방법을 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명은 바이오 센서 스트립이 삽입됨에 응답하여 스트립 삽입 인식 신호를 인가한다. 이를 통하여, 스트립 삽입 인식 신호가 획득되면, 시료를 인식하기 위한 시료 인식 신호가 인가된다. 그리고 난 후, 시료가 투입되면, 시료의 유입으로 인한 커패시턴스의 변화가 발생하였는지 여부를 판단함으로써 시료를 인식한다. 또한, 시료의 유입이 인식되면, 측정 전압이 인가되어 측정 결과가 표시된다.
상기한 바이오센서의 시료 유입 감지 방법은 도 4 내지 도 10을 통해 설명한 상세 내용을 바탕으로 보다 단축된 동작들 또는 추가의 동작들을 포함할 수 있다. 또한, 둘 이상의 동작이 조합될 수 있고, 동작들의 순서나 위치가 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 시스템을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 전극과의 직접적인 반응이 아닌 커패시턴스 변화로부터 시료 유입 여부를 감지함으로써 시료 유입에 따른 전기적 반응이 시료 측정에 미치는 영향을 최소화 할 수 있으며 이로 하여금 측정 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
20: 성분 측정 전극
40: 시료 인식 전극
60: 제어용 집적 회로부

Claims (13)

  1. 삭제
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  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 플레이트;
    시료의 유입 여부를 감지하기 위해 상기 제1 플레이트 상에 형성되는 시료 인식 전극;
    상기 시료에 포함된 특정 성분을 측정하기 위해 상기 제1 플레이트 상에 형성되는 성분 측정 전극;
    상기 시료 인식 전극과 상기 성분 측정 전극이 형성된 상기 제1 플레이트 상에 부착되는 제2 플레이트; 및
    상기 제2 플레이트 상에 부착되는 제3 플레이트
    를 포함하고,
    상기 제2 플레이트에는 유입된 시료가 상기 성분 측정 전극에는 도달하고 상기 시료 인식 전극에는 도달하지 않는 구조로 상기 유입된 시료를 안내하는 시료 유입구가 형성되며,
    상기 제2 플레이트는,
    상기 시료 인식 전극과 상기 성분 측정 전극이 형성된 상기 제1 플레이트 상에 부착되고, 상기 시료를 상기 성분 측정 전극으로 안내하며, 상기 시료가 상기 시료 인식 전극에는 유입되지 않도록 길이가 제한된 시료 유입 경로를 제공하는 1차 시료 유입구가 형성된 1차 플레이트; 및
    상기 1차 플레이트 상에 부착되고, 상기 시료가 유입되는 경로 길이가 상기 1차 시료 유입구보다 긴 2차 시료 유입구가 형성된 2차 플레이트
    를 포함하고,
    상기 2차 플레이트에는 상기 시료를 상기 시료 인식 전극의 적어도 일부와 대응되는 상부 위치까지 안내하는 상기 2차 시료 유입구가 형성되는 것
    을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시료 인식 전극은 상기 성분 측정 전극과 인접하게 배치되되 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 성분 측정 전극의 일정 거리 떨어진 곳에 배치되는 것
    을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 시료 인식 전극은 상기 성분 측정 전극과 인접하게 배치되되 상기 시료가 유입되는 방향을 기준으로 상기 성분 측정 전극의 일정 거리 떨어진 곳에 배치되는 바이오센서 장치.
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 성분 측정 전극은,
    하나 이상의 전극 쌍으로 구성되며 상기 전극 쌍의 표면에 상기 시료와 반응하는 적어도 하나의 효소가 고정되는 것
    을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제3 플레이트에는 상기 시료가 유입됨에 따라 내부 공기를 배출하기 위한 공기 배출구가 상기 2차 시료 유입구와 대응되는 일부 위치에 형성되는 것
    을 특징으로 하는 바이오센서 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
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