KR101667681B1 - Biosensor and the method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 바이오 센서는, 금속산화물저항체와 나노물질로 이루어진 전극과 안테나, 금속산화물저항체만으로 이루어진 채널을 포함함으로써, 투명하고 신축가능한 이점과, 외부와 무선 통신이 가능한 이점이 있다. 또한, 채널을 금속산화물저항체로 구성함으로써, 알코올 기반의 가스에 노출시 전류 변화를 측정하여 알코올 농도를 측정할 수 있기 때문에, 사용자가 용이하게 알코올 농도의 측정이 가능한 이점이 있다. 또한, 전극, 채널 및 안테나를 동시에 함께 제조할 수 있기 때문에, 제조 공정수가 적고 제조가 용이한 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 바이오 센서는 스티커 등 원하는 곳에 전사하여 이용할 수 있기 때문에, 다양한 곳에 탈부착이 가능하여, 사용자가 용이하게 알코올 농도의 측정이 가능하다. The biosensor according to the present invention has advantages of being transparent and stretchable by including a metal oxide resistor and an electrode made of a nanomaterial, an antenna, and a channel made of only a metal oxide resistor, and has an advantage that wireless communication with the outside can be performed. In addition, since the channel is made of the metal oxide resistor, the alcohol concentration can be measured by measuring the current change upon exposure to the alcohol-based gas, so that the user can easily measure the alcohol concentration. In addition, since electrodes, channels, and antennas can be manufactured together at the same time, there is an advantage that the number of manufacturing steps is small and manufacturing is easy. In addition, since the biosensor according to the present invention can be used by being transferred to a desired place such as a sticker, it can be attached and detached in various places, and the user can easily measure the alcohol concentration.

Description

바이오센서 및 그의 제조방법{Biosensor and the method of the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a biosensor and a method of manufacturing the same,

본 발명은 바이오센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속산화물 저항체와 나노물질을 이용하여 형성된 안테나를 구비함으로써, 사람의 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있는 휴대가 가능한 바이오센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a biosensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a portable biosensor capable of measuring a blood alcohol concentration in a human being by providing an antenna formed using a metal oxide resistor and a nanomaterial, ≪ / RTI >

일반적으로 운전자 등 사람의 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있는 휴대용 기기들이 많이 개발되어 사용되고 있다. Generally, many portable devices capable of measuring alcohol concentration in blood such as driver are developed and used.

그러나, 기존의 알코올 농도 측정용 휴대용 기기들은 건전지 등 별도의 에너지 공급원이나 스마트폰에 연결할 수 있는 케이블이나 커넥터가 필요하다는 한계가 있다. However, existing portable devices for measuring alcohol concentration have a limit in that they require a separate energy source such as a battery or a cable or a connector that can be connected to a smart phone.

따라서, 휴대가 가능하면서도 별도의 에너지 공급원이 필요하지 않는 알코올 농도 측정용 기기에 대한 관심이 증대되고 있다.Therefore, there is an increasing interest in an apparatus for measuring alcohol concentration that is portable and does not require a separate energy source.

한국공개특허 10-2002-0070401Korean Patent Publication No. 10-2002-0070401

본 발명의 목적은, 휴대가 가능하면서도 별도의 에너지 공급원 없이도 알코올 농도 측정이 가능한 바이오센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a biosensor capable of carrying out alcohol concentration measurement without a separate energy source and a method of manufacturing the same.

본 발명에 따른 바이오 센서는, 금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하여 형성된 전극과, 금속산화물 저항체를 포함하여 형성되어 알코올 기반의 가스와 접촉시 저항이 변하는 채널을 포함하는 센서부와, 상기 센서부와 소정간격 이격되게 배치되고, 금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하여 형성되고 상기 센서부와 전자기 공명을 수행하여 상기 센서부에서 감지한 값을 외부로 송신하는 안테나를 포함한다.A biosensor according to the present invention includes a sensor including a metal oxide resistor and a nanomaterial, a sensor including a metal oxide resistor, and a channel having a resistance varying on contact with an alcohol-based gas, And an antenna that is formed to include a metal oxide resistor and a nanomaterial and performs electromagnetic resonance with the sensor unit and transmits a value sensed by the sensor unit to the outside.

본 발명의 다른 측면에 따른 바이오 센서는, 금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하여 형성된 전극과, 금속산화물 저항체를 포함하여 형성되어 알코올 기반의 가스와 접촉시 저항이 변하는 채널을 포함하는 센서부와, 상기 센서부와 소정간격 이격되게 배치되고, 금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하여 형성되고 상기 센서부와 전자기 공명을 수행하여 상기 센서부에서 감지한 값을 외부로 송신하는 안테나와, 상기 센서부와 상기 안테나가 전사되는 스티커를 포함하고, 상기 전극과 상기 안테나는 각각, 희생기판 위에 수지가 코팅된 수지층과, 상기 수지층 위에 코팅된 금속산화물 저항체층과, 상기 금속산화물 저항체층 위에 코팅되고 서로 겹쳐져 네트워크를 형성하는 나노와이어층과, 상기 수지층, 상기 금속산화물 저항체층 및 상기 나노와이어층 위에 코팅되어 형성된 패시배이션층을 포함하고, 상기 채널은, 상기 전극의 양단 사이에 위치되고, 상기 희생기판 위에 수지가 코팅된 수지층과, 상기 수지층 위에 코팅된 금속산화물 저항체층을 포함하고, 상기 전극은, 상기 채널이 배치되는 개구부가 형성된 형상으로 이루어지고, 상기 안테나는 상기 전극의 내주측에 나선 형상으로 배치된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a biosensor comprising: a sensor including a metal oxide resistor and a nanomaterial; a sensor including a metal oxide resistor and including a channel whose resistance changes when contacted with an alcohol- An antenna disposed at a predetermined distance from the sensor unit and formed to include a metal oxide resistor and a nanomaterial and transmitting an external value sensed by the sensor unit by performing electromagnetic resonance with the sensor unit; Wherein the electrode and the antenna each comprise a resin layer coated with a resin on a sacrificial substrate, a metal oxide resistor layer coated on the resin layer, and a metal oxide resistor layer coated on the metal oxide resistor layer, A nanowire layer which overlaps and forms a network; and a resin layer, a metal oxide resistor layer, Wherein the channel includes a resin layer coated on the sacrificial substrate and a metal oxide resistor layer coated on the resin layer, the sacrificial substrate being disposed between both ends of the passivation layer, And the electrode has a shape in which an opening through which the channel is disposed is formed, and the antenna is arranged in a spiral shape on the inner peripheral side of the electrode.

본 발명에 따른 바이오센서의 제조방법은, 희생기판 위에 투명하고 신축성있는 수지를 스핀 코팅하여 수지층을 형성하는 단계와, 상기 수지층 위에 금속산화물 저항체를 스핀 코팅하여 금속산화물 저항체층을 형성하는 단계와, 상기 금속산화물 저항체층을 미리 설정된 전극 형상, 채널 형상, 안테나 형상으로 각각 패터닝하여, 전극 패턴, 채널 패턴 및 안테나 패턴을 각각 형성하는 단계와, 상기 전극 패턴, 상기 채널 패턴 및 상기 안테나 패턴이 각각 형성된 상기 금속산화물 저항체층 위에 나노와이어들을 코팅하여, 나노와이어층을 형성하는 단계와, 상기 나노와이어층을 상기 전극 형상과 상기 안테나 형상으로 각각 패터닝하여, 상기 금속산화물 저항체층과 상기 나노와이어층으로 이루어진 전극과, 상기 금속산화물저항체층만으로 이루어져 알코올 기반의 가스와 접촉시 저항이 변하는 채널을 포함하는 센서부와, 상기 금속산화물 저항체층과 상기 나노와이어층으로 이루어진 안테나를 형성하는 단계와, 상기 채널을 제외한 나머지 부분에 패시베이션층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a biosensor according to the present invention includes the steps of forming a resin layer by spin coating a transparent and stretchable resin on a sacrificial substrate, forming a metal oxide resistor layer by spin coating the metal oxide resistor on the resin layer A channel pattern and an antenna pattern by patterning the metal oxide resistor layer in a predetermined electrode shape, a channel shape, and an antenna shape, respectively, and forming the electrode pattern, the channel pattern, Forming a nanowire layer on the metal oxide resistor layer by patterning the nanowire layer on the metal oxide resistor layer and the nanowire layer, An electrode made of only the metal oxide resistor layer, Forming a passivation layer on the remaining portion except for the channel; forming a passivation layer on the passivation layer; forming a passivation layer on the passivation layer; forming a passivation layer on the passivation layer; forming a passivation layer on the passivation layer; .

본 발명에 따른 바이오 센서는, 금속산화물저항체와 나노물질로 이루어진 전극과 안테나, 금속산화물저항체만으로 이루어진 채널을 포함함으로써, 투명하고 신축가능한 이점과, 외부와 무선 통신이 가능한 이점이 있다. The biosensor according to the present invention has advantages of being transparent and stretchable by including a metal oxide resistor and an electrode made of a nanomaterial, an antenna, and a channel made of only a metal oxide resistor, and has an advantage that wireless communication with the outside can be performed.

또한, 채널을 금속산화물저항체로 구성함으로써, 알코올 기반의 가스에 노출시 전류 변화를 측정하여 알코올 농도를 측정할 수 있기 때문에, 사용자가 용이하게 알코올 농도의 측정이 가능한 이점이 있다. In addition, since the channel is made of the metal oxide resistor, the alcohol concentration can be measured by measuring the current change upon exposure to the alcohol-based gas, so that the user can easily measure the alcohol concentration.

또한, 전극, 채널 및 안테나를 동시에 함께 제조할 수 있기 때문에, 제조 공정수가 적고 제조가 용이한 이점이 있다. In addition, since electrodes, channels, and antennas can be manufactured together at the same time, there is an advantage that the number of manufacturing steps is small and manufacturing is easy.

또한, 본 발명에 따른 바이오 센서는 스티커 등 원하는 곳에 전사하여 이용할 수 있기 때문에, 다양한 곳에 탈부착이 가능하여, 사용자가 용이하게 알코올 농도의 측정이 가능하다. In addition, since the biosensor according to the present invention can be used by being transferred to a desired place such as a sticker, it can be attached and detached in various places, and the user can easily measure the alcohol concentration.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서가 적용예가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서의 제조방법이 도시된 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 전극과 안테나 일부의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 전극과 채널의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 알코올 농도에 따라 실시간으로 변하는 전류변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 알코올 농도에 따른 민감도를 나타낸 그래프이다. 1 is a perspective view illustrating an application example of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a method of manufacturing a biosensor according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of the electrode and part of the antenna shown in Fig.
4 is a cross-sectional view of the electrode and channel shown in Fig.
5 is a flowchart showing the manufacturing method shown in Fig.
FIG. 6 is a graph showing current changes in real time according to the alcohol concentration.
7 is a graph showing the sensitivity according to the alcohol concentration.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서가 적용예가 도시된 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서의 제조방법이 도시된 도면이다. 1 is a perspective view illustrating an application example of a biosensor according to an embodiment of the present invention. 2 is a view illustrating a method of manufacturing a biosensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 바이오센서(10)는, 스티커(11)에 전사되어 스마트폰에 탈부착하는 것을 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 스마트폰 외에도 디스플레이 등 사용자가 원하는 곳에 어디든 부착이 용이하다. Referring to FIG. 1, a biosensor 10 according to an embodiment of the present invention may be transferred to a sticker 11 and attached to and detached from a smartphone. However, the present invention is not limited thereto. It is easy to attach wherever you want.

상기 바이오센서(10)는, 전극(20)과 채널(30)을 포함하는 센서부(40)와, 상기 센서부(40)에서 감지된 값을 외부로 송신하는 안테나부(50)를 포함한다. The biosensor 10 includes a sensor unit 40 including an electrode 20 and a channel 30 and an antenna unit 50 for transmitting a value sensed by the sensor unit 40 to the outside .

상기 전극(20)은, 금속산화물 저항체와 나노물질로 이루어진다. 상기 금속산화물 저항체의 예로는 IGZO, IZO, FIZO, In2O3 등이 있으며, 적어도 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 금속산화물 저항체로 산화인듐(In2O3)을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 금속산화물 저항체는 약 250℃의 낮은 온도에서 공정이 가능하여, 후술하는 수지층(2)위에 제작이 가능하다. 또한, 밴드갭이 넓어서 가시광선 영역에서 투명하기 때문에, 투명한 센서의 제작에 용이하다. 상기 나노물질은, 금속재질의 나노와이어와 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 사용한다. 본 실시예에서는, 상기 나노물질은 은(Ag) 나노와이어를 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 나노물질은 약 120℃의 낮은 온도에서 공정이 가능하여, 후술하는 수지층(2)위에 제작이 가능하다. The electrode 20 is made of a metal oxide resistor and a nanomaterial. Examples of the metal oxide resistor include IGZO, IZO, FIZO, In 2 O 3 and the like, and at least one of them can be selected and used. Hereinafter, in this embodiment, indium oxide (In 2 O 3 ) is used as the metal oxide resistor. The metal oxide resistor can be processed at a low temperature of about 250 ° C, and can be fabricated on a resin layer 2 described later. In addition, since the band gap is wide and transparent in the visible light region, it is easy to manufacture a transparent sensor. The nanomaterial uses at least one of metal nanowires and carbon nanotubes. In this embodiment, the nanomaterial is exemplified by using silver (Ag) nanowires. The nanomaterial can be processed at a low temperature of about 120 DEG C and can be fabricated on a resin layer 2 described later.

상기 전극(20)은 일측에 개구부가 형성된 링 형상으로 이루어진다. 다만, 이에 한정되지 않고, 링 형상 이외의 다른 형상도 물론 가능하다. The electrode 20 is formed in a ring shape having an opening at one side. However, the present invention is not limited to this, and other shapes other than the ring shape are of course possible.

상기 채널(30)은, 상기 전극(20)의 개구된 양단을 연결하도록 상기 전극(20)의 개구부에 형성된다. 상기 채널(30)은, 상기 금속산화물 저항체로만 이루어진다. 즉, 상기 채널(30)은 상기 전극(20)을 이루는 금속산화물 저항체와 동일한 물질로 이루어지며, 본 실시예에서는 산화인듐(In2O3)이 사용된다. 상기 전극(20)을 이루는 금속산화물 저항체와 상기 채널(30)을 이루는 금속산화물 저항체가 동일물질로 이루어짐으로써, 상기 전극(20)과 상기 채널(30)의 동시 제조가 가능하다. The channel 30 is formed in the opening of the electrode 20 to connect both open ends of the electrode 20. The channel 30 is made of only the metal oxide resistor. That is, the channel 30 is made of the same material as the metal oxide resistor forming the electrode 20, and indium oxide (In 2 O 3 ) is used in the present embodiment. The metal oxide resistor forming the electrode 20 and the metal oxide resistor forming the channel 30 are made of the same material so that the electrode 20 and the channel 30 can be manufactured at the same time.

상기 채널(30)에서 상기 금속산화물 저항체가 공기중에 노출되면, 공기 중의 산소가 상기 채널(30)의 표면에 O2 -, O2 2-상태로 흡착된다. 상기 채널(30)의 표면에 공기 중의 산소가 흡착되는 반응은 화학식 1과 같다.When the metal oxide resistor is exposed to air in the channel 30, oxygen in the air is adsorbed on the surface of the channel 30 in the O 2 - , O 2 2- state. The reaction of adsorbing oxygen in the air on the surface of the channel 30 is represented by the following formula (1).

Figure 112015011904285-pat00001
Figure 112015011904285-pat00001

상기 채널(30)의 표면에 공기 중의 산소가 흡착되면, 상기 채널(30)의 저항은 증가하고 전류는 감소하게 된다. When oxygen in the air is adsorbed on the surface of the channel 30, the resistance of the channel 30 increases and the current decreases.

한편, 상기 채널(30)에 메탄올, 에탄올 등 알코올 가스를 불어주면, 알코올 가스들이 상기 채널(30)의 표면에 흡착된 O2 -, O2 2-와 반응하여, 전자를 상기 채널(30)에 돌려주게 된다. 상기 채널(30)에 알코올 가스를 불었을 경우에 대한 반응은 화학식 2와 같다. On the other hand, when an alcohol gas such as methanol or ethanol is blown to the channel 30, alcohol gases react with O 2 - , O 2 2- adsorbed on the surface of the channel 30, . The reaction for the blowing of the alcohol gas to the channel 30 is represented by the general formula (2).

Figure 112015011904285-pat00002
Figure 112015011904285-pat00002

따라서, 상기 채널(30)의 저항이 감소되고 전류는 증가하게 된다. Thus, the resistance of the channel 30 is reduced and the current is increased.

상기 안테나(50)는, 상기 센서부(40)와 소정간격 이격되게 배치된다. 본 실시예에서는, 상기 안테나(50)는 상기 전극(20)의 내주측에 나선 형상으로 이루어진 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 안테나(50)는, 상기 금속산화물 저항체와 상기 나노물질로 이루어진다. 상기 안테나(50)를 이루는 상기 금속산화물 저항체와 상기 나노물질은, 상기 전극(20)을 이루는 상기 금속산화물 저항체와 상기 나노물질과 동일한 물질로 이루어진다. 즉, 상기 금속산화물 저항체는 산화인듐(In2O3)이고, 상기 나노물질은 은 나노와이어가 사용된다. 따라서, 상기 안테나(50)는 상기 전극(20)의 제조시 함께 제조될 수 있다. 상기 안테나(50)는, 상기 센서부(40)와 전자기 공명을 수행하여, 상기 센서부(40)에서 감지한 값을 외부로 무선으로 송신하는 역할을 한다. The antenna 50 is disposed at a predetermined distance from the sensor unit 40. In the present embodiment, the antenna 50 is formed in a spiral shape on the inner peripheral side of the electrode 20, for example. The antenna 50 is made of the metal oxide resistor and the nanomaterial. The metal oxide resistor and the nanomaterial of the antenna 50 are made of the same material as the metal oxide resistor and the nanomaterial. That is, the metal oxide resistor is indium oxide (In 2 O 3 ), and the nanomaterial is silver nanowire. Accordingly, the antenna 50 may be manufactured at the time of manufacturing the electrode 20. The antenna 50 performs an electromagnetic resonance with the sensor unit 40 and wirelessly transmits the value sensed by the sensor unit 40 to the outside.

상기 센서부(40)와 상기 안테나부(50)는 수지층(2) 위에 형성된다. 상기 수지층(2)은 폴리이미드(Polyimide)인 것으로 예를 들어 설명한다. The sensor unit 40 and the antenna unit 50 are formed on the resin layer 2. The resin layer 2 is a polyimide, for example.

상기 센서부(40)와 상기 안테나부(50)는, 스티커(11)위에 전사된다. 상기 스티커(11)는 스마트폰, 디스플레이 등 다양한 기기에 탈부착 가능하면 어느 것이나 가능하다. The sensor unit 40 and the antenna unit 50 are transferred onto the sticker 11. The sticker 11 can be attached to and detachable from various devices such as a smart phone and a display.

상기와 같은 바이오센서(10)는, 상기 안테나부(50)와 무선 통신하는 리더기(미도시)를 더 포함한다. 상기 리더기(미도시)는, 상기 안테나(50)와 무선 통신하기 위한 단말기이면 어느 것이나 사용가능하다.
The biosensor 10 may further include a reader (not shown) for wireless communication with the antenna unit 50. The reader (not shown) can be used as any terminal for wireless communication with the antenna 50.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기와 같이 구성된 바이오센서의 제조방법을 설명하면, 다음과 같다.2 to 5, a method of manufacturing the biosensor as described above will now be described.

먼저, 도 2a는 희생기판(1)위에 수지층(2)이 형성된 상태를 나타낸다.First, FIG. 2A shows a state in which the resin layer 2 is formed on the sacrificial substrate 1.

도 2a를 참조하면, 상기 희생기판(1)위에 폴리이미드를 스핀 코팅하여 수지층(2)을 형성한다. (S1) 여기서, 상기 희생기판(1)은 SiO2기판을 이용한다. 상기 수지층(2)은 지지층 역할을 한다. Referring to FIG. 2A, polyimide is spin-coated on the sacrificial substrate 1 to form a resin layer 2. (S1), where the sacrificial substrate (1) is used in the SiO 2 substrate. The resin layer 2 serves as a supporting layer.

도 2b는 상기 수지층(2)위에 상기 금속산화물 저항체층(3)을 형성하고, 전극, 채널 및 안테나 형상이 패터닝된 상태를 나타낸다. FIG. 2B shows a state in which the metal oxide resistor layer 3 is formed on the resin layer 2, and electrodes, channels, and antenna shapes are patterned.

도 2b를 참조하면, 상기 수지층(2)위에 상기 금속산화물 저항체층(3)을 형성한다.(S2) 상기 금속산화물 저항체층(3)은 상기 금속산화물 저항체를 스핀 코팅하여, 필름 형태로 형성된다. Referring to FIG. 2B, the metal oxide resistor layer 3 is formed on the resin layer 2. (S2) The metal oxide resistor layer 3 is formed by spin-coating the metal oxide resistor, do.

이후, 상기 금속산화물 저항체층(3)을 미리 설정된 전극, 채널 및 안테나 형상으로 각각 패터닝한다.(S3) Then, the metal oxide resistor layer 3 is patterned into electrodes, channels, and antenna shapes, respectively, set in advance (S3)

상기 전극, 채널 및 안테나 형상을 패터닝하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 금속산화물 저항체층(3) 위에 포지티브 포토레지스트액(Positive Photo-resist)을 스핀 코팅하고, 마스크 얼라이너(mask aligner)를 이용하여 상기 전극, 채널, 안테나 형상을 패터닝한 후, 현상액으로 현상한다. 이후, 산 기반의 금속 에칭액(Etchant)을 이용하여 상기 전극, 채널 및 안테나 패턴에 맞추어 상기 금속산화물 저항체층(3)을 식각한다. 이후, 남은 포지티브 포토레지스트액을 제거하면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 전극(20), 상기 채널(30) 및 상기 안테나(50)의 패턴이 만들어진다. 이 때, 상기 전극(20), 상기 채널(30) 및 상기 안테나(50)은 모두 상기 금속산화물 저항체층(3)으로 이루어진다. A method of patterning the electrode, channel and antenna shape is as follows. First, a positive photo-resist is spin-coated on the metal oxide resistor layer 3, and the electrode, channel, and antenna shapes are patterned using a mask aligner, Develop. Thereafter, the metal oxide resistor layer 3 is etched according to the electrode, channel, and antenna pattern using an acid-based metal etchant. Thereafter, when the remaining positive photoresist liquid is removed, a pattern of the electrode 20, the channel 30, and the antenna 50 is formed as shown in FIG. 2B. At this time, the electrode 20, the channel 30, and the antenna 50 are all formed of the metal oxide resistor layer 3.

도 2c는 상기 금속산화물 저항체층(3)위에 나노와이어를 코팅한 상태를 나타낸다. FIG. 2C shows a state in which nanowires are coated on the metal oxide resistor layer 3. FIG.

도 2c를 참조하면, 상기 금속산화물 저항체층(3)위에 나노와이어를 스핀 코팅하여 필름 형태의 나노와이어층(4)을 형성한다.(S4) 여기서, 상기 나노와이어는 은(Ag) 나노와이어인 것으로 예를 들어 설명한다. Referring to FIG. 2C, the nanowire is spin-coated on the metal oxide resistor layer 3 to form a film-like nanowire layer 4. Here, the nanowire is a silver (Ag) For example.

상기 나노와이어층(4)을 미리 설정된 상기 전극(20)과 상기 안테나(50)의 형상으로 패터닝한다.(S5) 상기 전극(20)과 상기 안테나(50)의 형상으로 패터닝하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 나노와이어층(4) 위에 포지티브 포토레지스트액(Positive Photo-resist)을 스핀 코팅하고, 마스크 얼라이너(mask aligner)를 이용하여 상기 전극(20)과 상기 안테나(50)의 형상을 패터닝한 후, 현상액으로 현상한다. 이후, RIE(Reactive ion etching)장치를 이용하여, 상기 전극(20)과 상기 안테나(50)의 패턴을 제외한 나머지 부분을 건식 식각(dry etching)한다. 이후, 남은 포지티브 포토레지스트액을 제거하면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 전극(20)과 상기 안테나(50)의 패턴이 만들어진다. The nanowire layer 4 is patterned into a predetermined shape of the electrode 20 and the antenna 50. (S5) A method of patterning the shape of the electrode 20 and the antenna 50 is as follows. same. First, a positive photoresist liquid is spin-coated on the nanowire layer 4 and the shapes of the electrode 20 and the antenna 50 are patterned using a mask aligner. And then developed with a developer. Thereafter, portions other than the pattern of the electrode 20 and the antenna 50 are dry-etched using a reactive ion etching (RIE) apparatus. Thereafter, when the remaining positive photoresist liquid is removed, a pattern of the electrode 20 and the antenna 50 is produced as shown in FIG. 2C.

따라서, 상기 전극(20)과 상기 안테나(50)는 상기 금속산화물 저항체층(3)과 상기 나노와이어층(4)으로 이루어지고, 상기 채널(30)은 상기 금속산화물 저항체층(3)만으로 이루어진다.(S6)Therefore, the electrode 20 and the antenna 50 are composed of the metal oxide resistor layer 3 and the nanowire layer 4, and the channel 30 is made of only the metal oxide resistor layer 3 . (S6)

도 2d는 패시배이션층(5)을 형성한 상태를 나타낸다.2D shows a state in which the passivation layer 5 is formed.

도 2d를 참조하면, 네거티브 포토레지스트액(Negative Photo-resist)으로 스핀 코팅한 후, 마스크 얼라이너(mask aligner)를 이용하여 패터닝한 후, 현상액으로 현상한다. 이 때, 상기 채널(30)을 제외한 나머지 부분이 상기 패시배이션층(5)으로 코팅된다.(S7) Referring to FIG. 2D, spin coating is performed using a negative photoresist, patterning is performed using a mask aligner, and development is performed using a developing solution. At this time, the remaining portion except for the channel 30 is coated with the passivation layer 5. (S7)

상기 패시배이션층(5)으로 코팅되지 않은 상기 채널(30)은 공기중으로 노출되어 상기 화학식 1과 상기 화학식 2와 같은 반응을 얻을 수 있다. The channel 30, which is not coated with the passivation layer 5, is exposed to air to obtain a reaction represented by Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2.

이후, 상기 희생기판(1)으로부터 상기 바이오센서(10)를 분리하여, 상기 스티커(11) 등 원하는 곳에 전사할 수 있다. (S8)(S9) 따라서, 스티커 형식으로 제작할 경우, 다양한 곳에 탈부착이 가능하여, 사용자가 용이하게 알코올 농도의 측정이 가능하다. Thereafter, the biosensor 10 may be separated from the sacrificial substrate 1 and transferred to a desired place such as the sticker 11. [ (S8) (S9) Accordingly, when it is manufactured in the form of a sticker, it can be attached and detached at various places, and the user can easily measure the alcohol concentration.

따라서, 본 발명에 따른 상기 바이오센서(10)는, 투명하고 유연한 상기 수지층(2), 상기 금속산화물 저항체층(3) 및 상기 나노와이어층(4)으로 이루어지기 때문에, 다양한 곡률반경을 가진 물체에 전사가 가능한 이점이 있다.Therefore, since the biosensor 10 according to the present invention is composed of the transparent and flexible resin layer 2, the metal oxide resistor layer 3, and the nanowire layer 4, There is an advantage that it can be transferred to an object.

또한, 투명하기 때문에, 디스플레이 등에도 부착이 가능한 이점이 있다. Further, since it is transparent, it can be attached to a display or the like.

또한, 상기 전극(20)과 상기 안테나(50)가 동일한 물질로 제조되고, 상기 전극(20), 상기 채널(30) 및 상기 안테나(50)가 동시에 제조가 가능하기 때문에, 제조 공정수가 적고 제조가 용이한 이점이 있다.
Since the electrode 20 and the antenna 50 are made of the same material and the electrode 20, the channel 30 and the antenna 50 can be manufactured at the same time, There is an advantage that it is easy.

상기와 같이 제조된 바이오센서의 사용 방법은 다음과 같다. A method of using the biosensor as described above is as follows.

상기 바이오센서(10)가 전사된 스티커(11)를 사용자의 스마트폰 등에 부착하여 사용할 수 있다. The sticker 11 to which the biosensor 10 is transferred can be attached to the user's smart phone and used.

사용자가 알코올 농도를 측정하고 싶을 때, 입으로 상기 바이오센서(10)를 불어준다. 상기 사용자의 입에서 나온 알코올을 포함한 가스가 상기 바이오센서(10)의 상기 채널(30)과 반응하게 된다. 상기 채널(30)의 상기 금속산화물 저항체(3)와 화학 반응을 하게 된다. 상기 화학 반응은 상기 화학식 1,2와 같다. 이 때 측정되는 저항값의 변화를 통해 알코올 농도를 측정할 수 있다. When the user wants to measure the alcohol concentration, the biosensor 10 is blown with the mouth. A gas containing alcohol from the mouth of the user is reacted with the channel 30 of the biosensor 10. And chemically reacts with the metal oxide resistor (3) of the channel (30). The chemical reaction is as shown in the above Chemical Formulas 1 and 2. The alcohol concentration can be measured by changing the resistance value measured at this time.

도 6을 참조하면, 상기 채널(30)에 알코올 기반의 가스를 미리 설정된 시간 간격으로 공급할 경우, 알코올 기반의 가스가 공급되는 순간 바로 전류 변화가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 알코올 농도에 따라 실시간으로 전류 변화가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 알코올 농도가 높을수록 전류가 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 바이오센서(10)는 약 200ppm의 알코올 농도부터 약 2000ppm이상까지 검출이 가능하다. 약 500ppm의 알코올 농도가 현재 음주 측정 단속 범위이므로, 사용자가 실생활에서 자신의 알코올 농도를 측정하여 음주 측정 단속 범위에 드는지 여부를 예측할 수 있다. Referring to FIG. 6, when an alcohol-based gas is supplied to the channel 30 at a preset time interval, it is understood that a current change immediately occurs when an alcohol-based gas is supplied. Therefore, it can be confirmed that a current change occurs in real time according to the alcohol concentration. Also, it can be seen that the higher the alcohol concentration, the more the current increases. In addition, the biosensor 10 can detect an alcohol concentration of about 200 ppm to about 2000 ppm or more. Since the alcohol concentration of about 500ppm is the range of the current drinking measurement range, it is possible to predict whether the user will measure his or her alcohol concentration in the real life and reach the range of alcohol measurement interception range.

도 7을 참조하면, 알코올 농도에 따른 상기 바이오센서(10)의 민감도를 알 수 있다. 상기 알코올 농도가 증가할수록 상기 바이오센서(10)의 민감도가 증가하는 것을 알 수 있다.
Referring to FIG. 7, the sensitivity of the biosensor 10 according to the alcohol concentration can be known. As the alcohol concentration increases, the sensitivity of the biosensor 10 increases.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

1: 희생기판 2: 수지층
3: 금속산화물 저항체층 4: 나노와이어층
5: 패시배이션층 10: 바이오센서
20: 전극 30: 채널
40: 센서부 50: 안테나부1: sacrificial substrate 2: resin layer
3: metal oxide resistor layer 4: nanowire layer
5: passivation layer 10: biosensor
20: Electrode 30: Channel
40: sensor unit 50: antenna unit

Claims (14)

금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하고 일측에 개구부가 형성된 링 형상으로 형성된 전극과, 금속산화물 저항체를 포함하여 형성되어 알코올 기반의 가스와 접촉 시 저항이 변하는 채널을 포함하는 센서부와;
상기 센서부와 소정간격 이격되게 배치되고, 금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하고, 상기 전극의 내주측에 나선 형상으로 형성되어 상기 센서부와 전자기 공명을 수행하여 상기 센서부에서 감지한 값을 외부로 송신하는 안테나를 포함하는 바이오센서.A sensor comprising a metal oxide resistor and a ring-shaped electrode including a nanomaterial and having an opening at one side thereof, and a channel formed of a metal oxide resistor and having a resistance varying upon contact with an alcohol-based gas;
The sensor unit includes a metal oxide resistor and a nanomaterial. The metal oxide resistor and the nanomaterial are formed in a spiral shape on the inner circumferential side of the electrode and perform electromagnetic resonance with the sensor unit, And an antenna for transmitting the biosensor. 청구항 1에 있어서,
상기 전극을 이루는 금속산화물 저항체와 상기 채널을 이루는 금속산화물 저항체는 동일한 물질인 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the metal oxide resistor forming the electrode and the metal oxide resistor forming the channel are the same material. 청구항 1에 있어서,
상기 전극을 이루는 금속산화물 저항체와 나노물질은 상기 안테나를 이루는 금속산화물 저항체와 나노물질과 동일한 물질인 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the metal oxide resistor and the nanomaterial constituting the electrode are the same material as the metal oxide resistor and the nanomaterial constituting the antenna. 청구항 1에 있어서,
상기 금속산화물 저항체는, 산화인듐을 포함하는 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the metal oxide resistor comprises indium oxide. 청구항 1에 있어서,
상기 나노물질은, 금속 재질의 나노 와이어와 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함하는 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the nanomaterial comprises at least one of a nanowire of a metal material and a carbon nanotube. 청구항 1에 있어서,
상기 채널은, 상기 전극의 양단을 연결하도록 상기 개구부에 구비된 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the channel is provided in the opening to connect both ends of the electrode. 청구항 1에 있어서,
상기 전극과 상기 안테나는 각각,
희생기판 위에 수지가 코팅된 수지층과,
상기 수지층 위에 상기 금속산화물 저항체가 코팅된 금속산화물 저항체층과,
상기 금속산화물 저항체층 위에 나노와이어가 코팅되고 서로 겹쳐져 네트워크를 형성하는 나노와이어층과,
상기 수지층, 상기 금속산화물 저항체층 및 상기 나노와이어층 위에 코팅되어 형성된 패시배이션층을 포함하는 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the electrode and the antenna respectively comprise:
A resin layer coated with a resin on the sacrificial substrate,
A metal oxide resistor layer coated with the metal oxide resistor on the resin layer;
A nanowire layer coated on the metal oxide resistor layer and overlapped with each other to form a network;
And a passivation layer formed on the resin layer, the metal oxide resistor layer, and the nanowire layer. 청구항 7에 있어서,
상기 채널은,
상기 전극의 양단 사이에 위치되고, 상기 희생기판 위에 수지가 코팅된 수지층과,
상기 수지층 위에 상기 금속산화물 저항체가 코팅된 금속산화물 저항체층을 포함하는 바이오센서.The method of claim 7,
The channel may comprise:
A resin layer positioned between both ends of the electrode and coated with a resin on the sacrificial substrate,
And a metal oxide resistor layer coated on the resin layer with the metal oxide resistor. 청구항 8에 있어서,
상기 전극의 상기 금속산화물 저항체층과 상기 채널의 금속산화물 저항체층은 동일한 층으로 이루어진 바이오센서. The method of claim 8,
Wherein the metal oxide resistor layer of the electrode and the metal oxide resistor layer of the channel are the same layer. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 수지는 폴리이미드를 포함하는 바이오센서.The method according to claim 7 or 8,
Wherein the resin comprises polyimide. 청구항 1에 있어서,
상기 센서부와 상기 안테나가 전사되는 스티커를 더 포함하는 바이오센서.The method according to claim 1,
And a sticker to which the sensor unit and the antenna are transferred. 금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하고 일측에 개구부가 형성된 링 형상으로 형성된 전극과, 금속산화물 저항체를 포함하여 형성되어 알코올 기반의 가스와 접촉 시 저항이 변하는 채널을 포함하는 센서부와;
상기 센서부와 소정간격 이격되게 배치되고, 금속산화물 저항체와 나노물질을 포함하고 상기 전극의 내주측에 나선 형상으로 형성되어 상기 센서부와 전자기 공명을 수행하여 상기 센서부에서 감지한 값을 외부로 송신하는 안테나와;
상기 센서부와 상기 안테나가 전사되는 스티커를 포함하고,
상기 전극과 상기 안테나는 각각, 희생기판 위에 수지가 코팅된 수지층과, 상기 수지층 위에 코팅된 금속산화물 저항체층과, 상기 금속산화물 저항체층 위에 코팅되고 서로 겹쳐져 네트워크를 형성하는 나노와이어층과, 상기 수지층, 상기 금속산화물 저항체층 및 상기 나노와이어층 위에 코팅되어 형성된 패시배이션층을 포함하고,
상기 채널은, 상기 전극의 양단 사이에 위치되고, 상기 희생기판 위에 수지가 코팅된 수지층과, 상기 수지층 위에 코팅된 금속산화물 저항체층을 포함하고,
상기 전극은, 상기 채널이 배치되는 개구부가 형성된 형상으로 이루어지고,
상기 안테나는 상기 전극의 내주측에 나선 형상으로 배치된 바이오센서.A sensor comprising a metal oxide resistor and a ring-shaped electrode including a nanomaterial and having an opening at one side thereof, and a channel formed of a metal oxide resistor and having a resistance varying upon contact with an alcohol-based gas;
The sensor unit includes a metal oxide resistor and a nanomaterial and is formed in a spiral shape on the inner circumferential side of the electrode to perform electromagnetic resonance with the sensor unit, A transmitting antenna;
And a sticker to which the sensor unit and the antenna are transferred,
The electrode and the antenna each include a resin layer coated with a resin on a sacrificial substrate, a metal oxide resistor layer coated on the resin layer, a nanowire layer coated on the metal oxide resistor layer and overlapped to form a network, And a passivation layer formed on the resin layer, the metal oxide resistor layer, and the nanowire layer,
Wherein the channel includes a resin layer disposed between both ends of the electrode and coated with a resin on the sacrificial substrate and a metal oxide resistor layer coated on the resin layer,
Wherein the electrode has a shape in which an opening through which the channel is disposed is formed,
Wherein the antenna is arranged in a spiral shape on the inner peripheral side of the electrode. 희생기판 위에 투명하고 신축성있는 수지를 스핀 코팅하여 수지층을 형성하는 단계와;
상기 수지층 위에 금속산화물 저항체를 스핀 코팅하여 금속산화물 저항체층을 형성하는 단계와;
상기 금속산화물 저항체층을 미리 설정된 전극 형상, 채널 형상, 안테나 형상으로 각각 패터닝하여, 전극 패턴, 채널 패턴 및 안테나 패턴을 각각 형성하는 단계와;
상기 전극 패턴, 상기 채널 패턴 및 상기 안테나 패턴이 각각 형성된 상기 금속산화물 저항체층 위에 나노와이어들을 코팅하여, 나노와이어층을 형성하는 단계와;
상기 나노와이어층을 상기 전극 형상과 상기 안테나 형상으로 각각 패터닝하여, 상기 금속산화물 저항체층과 상기 나노와이어층으로 이루어진 전극과, 상기 금속산화물저항체층만으로 이루어져 알코올 기반의 가스와 접촉 시 저항이 변하는 채널을 포함하는 센서부와, 상기 금속산화물 저항체층과 상기 나노와이어층으로 이루어진 안테나를 형성하는 단계와;
상기 채널을 제외한 나머지 부분에 패시베이션층을 형성하는 단계를 포함하는 바이오센서의 제조방법.Forming a resin layer by spin coating a transparent and stretchable resin on the sacrificial substrate;
Forming a metal oxide resistor layer by spin-coating a metal oxide resistor on the resin layer;
Forming an electrode pattern, a channel pattern, and an antenna pattern by patterning the metal oxide resistor layer in a predetermined electrode shape, a channel shape, and an antenna shape, respectively;
Forming a nanowire layer by coating nanowires on the metal oxide resistor layer on which the electrode pattern, the channel pattern, and the antenna pattern are formed, respectively;
An electrode formed by patterning the nanowire layer in the shape of the electrode and the shape of the antenna to form an electrode composed of the metal oxide resistor layer and the nanowire layer and a channel formed of only the metal oxide resistor layer and having a resistance varying upon contact with an alcohol- Forming an antenna including the metal oxide resistor layer and the nanowire layer;
And forming a passivation layer on the remaining portion except for the channel. 청구항 13에 있어서,
상기 희생기판을 제거하는 단계와;
상기 희생기판이 제거된 상기 센서부와 상기 안테나를 스티커에 전사하는 단계를 더 포함하는 바이오센서의 제조방법.14. The method of claim 13,
Removing the sacrificial substrate;
And transferring the sensor unit from which the sacrificial substrate is removed and the antenna to a sticker.
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