KR102296827B1 - 삽입형 바이오센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삽입형 바이오센서를 제공한다. 본 발명은 제1 전극과 보조 전극을 포함하는 제1 전극층, 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극층과 대향하여 배치되는 제2 전극층 및 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층의 사이에 개재되어, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 결합하는 중간층을 포함하는, 삽입형 바이오 센서를 제공한다.

Description

삽입형 바이오센서{IMPLANTABLE BIOSENSOR}
본 발명의 실시예들은 삽입형 바이오센서에 관한 것이다.
종래의 바이오센서는 생체 외부에 배치되어, 각각의 전극을 전기화학 셀에 설치하여 실험을 실시하는 형태이다. 이러한 형태의 바이오센서는 부피가 크고, 경도가 높은 재질을 사용하기 때문에, 생체 내부에 삽입하여 사용하기에는 부적합하다. 또한, 탐침형 바이오센서로서 바늘 형태의 바이오센서가 개발되고 있으나, 마찬가지로 경도가 높은 재질로 이루어져 생체 내부에 이질감 및 손상을 발생시켜 장시간 사용에는 어려움이 따른다. 또한, 작업 전극, 기준 전극, 상대 전극을 사용하는 3전극 시스템(three electrode system)을 이용하여 생체 물질를 감지하고 그 농도 등을 측정하는 종래의 바이오센서의 경우에도, 각각의 전극을 개별적으로 생체 내부에 삽입해야 하기 때문에, 생체 내부에 가해지는 손상이 문제된다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
일본 공개특허공보 특개2019-170701호(2019.10.10)
본 발명의 실시예들은 생체 내부에 가해지는 손상을 현저히 줄일 수 있는 삽입형 바이오센서를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서는, 제1 전극과 보조 전극을 포함하는 제1 전극층, 2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극층과 대향하여 배치되는 제2 전극층 및 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층의 사이에 개재되어, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 결합하는 중간층을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 제1 전극은 제1 전극단, 상기 제1 전극단으로부터 연장되며, 길이 방향으로 굴곡된 제1 도선 및 상기 제1 도선으로부터 연장되며, 상기 제1 전극단보다 큰 면적을 갖는 제1 패드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 보조 전극은 보조 전극단, 상기 보조 전극단으로부터 연장되며, 길이 방향으로 굴곡된 보조 도선 및 상기 보조 도선으로부터 연장되며, 상기 보조 전극단보다 큰 면적을 갖는 보조 패드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 제1 전극은 상기 제1 전극의 일측에 배치되어, 생체 물질을 감지하는 감지 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 감지 유닛은 상기 제1 전극의 일면에 배치되며, 내부 공간을 갖는 고리 형상의 지지링, 상기 지지링의 내부 공간에 배치되는 고정 물질 및 상기 고정 물질의 상면에 배치되는 감지 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 감지 물질은 효소이고, 상기 고정 물질의 등전점은 상기 감지 물질의 등전점보다 높을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 고정 물질은 산화아연 나노로드이고, 상기 감지 물질은 타이로시네이즈일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 제2 전극단, 상기 제2 전극단으로부터 연장되며, 길이 방향으로 굴곡된 제2 도선 및 상기 제2 도선으로부터 연장되며, 상기 제2 전극단보다 큰 면적을 갖는 제2 패드를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 제2 전극의 일측에 배치되는 금속 페이스트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서에 있어서, 상기 제1 전극층은 상기 중간층의 상면에 배치되는 제1 결합층 및 상기 제1 전극을 전체적으로 피복하는 제1 보호층을 더 포함하고, 상기 제2 전극층은 상기 중간층의 하면에 배치되는 제2 결합층 및 상기 제2 전극을 전체적으로 피복하는 제2 보호층을 더 포함하고, 상기 제1 보호층은 상기 제1 전극층의 일부가 노출되도록, 일면이 부분적으로 절결되고, 상기 제2 보호층은 상기 제2 전극층의 일부가 노출되도록, 일면이 부분적으로 절결될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 삽입형 바이오센서는 전극을 양면에 배치함으로써, 삽입형 바이오센서의 전체 크기를 줄일 수 있으며, 생체 내부에 삽입될 때의 이질감과, 생체 내부에 미치는 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서는 박막 형태의 부재가 적층된 구조로서, 신축성과 유연성이 뛰어나다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서는 전체적으로 보호층에 의해 피복되어, 구조적인 안정성을 확보할 수 있으며, 생체 내부에 삽입되는 과정에서 발생하는 충격을 흡수할 수 있다. 또한, 생체 물질과 선택적으로 반응하는 감지 유닛을 이용해, 생체 물질을 안정적이면서 정밀하게 감지할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서는 생체 내부에 삽입되는 부분이 탐침 형태로 되어있어, 생체 내부에 삽입되는 과정에서 발생하는 이질감과 손상을 줄일 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 삽입형 바이오센서의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 제1 전극층의 평면도이다.
도 4는 도 3의 제1 전극층의 분해 사시도이다.
도 5는 도 3의 감지 유닛을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 제2 전극층의 평면도이다.
도 7은 도 6의 제2 전극층의 분해 사시도이다.
도 8은 도 1의 중간층의 평면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 본 명세서에서의 길이 방향, 폭 방향, 높이 방향은 각각 전후 방향, 좌우 방향, 상하 방향에 대응될 수 있다. 또한, 길이 방향, 폭 방향, 높이 방향은 각각 X축 방향, Y축 방향, Z축 방향에 대응될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)를 나타내는 도면이다. 보다 구체적으로, 도 1a는 삽입형 바이오센서(1)를 일 방향에서 바라본 사시도이고, 도 1b는 삽입형 바이오센서(1)를 다른 방향에서 바라본 사시도이다. 도 2는 도 1의 삽입형 바이오센서(1)의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 제1 전극(110)과 보조 전극(120)을 포함하는 제1 전극층(100)과, 제2 전극(210)을 포함하며, 제1 전극층(100)과 대향하여 배치되는 제2 전극층(200) 및 제1 전극층(100)과 제2 전극층(200)의 사이에 개재되어, 제1 전극층(100)과 제2 전극층(200)을 결합하는 중간층(300)을 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 탐침부(10)와 패드부(20)를 포함할 수 있다. 탐침부(10)는 생체 내부로 삽입되는 부분으로서, 일 방향(예를 들어, 도 2의 X축 방향)을 향해 길게 연장되는 탐침(probe) 형태를 갖는다. 탐침부(10)의 길이는 삽입형 바이오센서(1)가 삽입되는 생체 부위 또는 감지하고자 하는 대상 물질의 종류에 따라 적절히 선택될 수 있다.
탐침부(10)는 감지부(11)와 연결부(12)를 포함할 수 있다. 감지부(11)는 탐침부(10)의 최선단, 즉, 삽입형 바이오센서(1)의 최선단에 위치한다. 감지부(11)에는 후술하는 제1 전극(110)의 제1 전극단(111)과, 보조 전극(120)의 보조 전극단(121)과, 감지 유닛(130)이 위치할 수 있다. 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부에 삽입된 상태에서, 외부 전자기기에 의해 삽입형 바이오센서(1)에 전위가 인가되면, 생체 물질의 산화환원 반응이 감지부(11)에서 일어날 수 있다. 여기서, 생체 물질은 신경물질 또는 생화학 이온을 포함한다. 또한, 외부 전자기기는 특별히 한정하지 않으며, 전기화학 실험에 통상적으로 사용되는 전자기기일 수 있다. 예를 들어, 외부 전자기기는 전압계, 전류계, 일정 전위기(potentiostat), PC 등을 포함할 수 있다.
연결부(12)는 탐침부(10)로부터 연장되어, 탐침부(10)와 패드부(20)를 연결한다. 연결부(12)에는 후술하는 제1 전극(110)의 제1 도선(112)과, 보조 전극(120)의 보조 도선(122)과, 제2 전극(210)의 제2 도선(212)이 위치할 수 있다. 감지부(11)에서 생체 물질의 산화환원 반응이 일어나면, 이로 인해 발생한 전하를 패드부(20)로 전달하여, 외부 전자기기를 통해 전류값을 측정할 수 있다. 이를 통해, 생체 내부에 존재하는 특정 물질의 농도를 측정할 수 있다.
연결부(12)의 폭(예를 들어, 도 2의 Y축 방향으로의 길이)은 감지부(11)의 폭보다 클 수 있다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 감지부(11)와 연결부(12)가 이어지는 부분은 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 다만, 이러한 형상에 한정하는 것은 아니며, 감지부(11)와 연결부(12)가 이어지는 부분은 외측으로 볼록한 라운드 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성을 통해, 탐침부(10)가 생체 내부에 보다 부드럽게 삽입되어, 생체 내부에 가하는 손상을 최소화할 수 있다.
패드부(20)는 삽입형 바이오센서(1)의 사용 시 생체 외부에 배치된다. 패드부(20)는 외부 전자기기와 연결되며, 탐침부(10)보다 넓은 면적을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서 패드부(20)는 평판 형상일 수 있다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 패드부(20)는 탐침부(10)를 향해 면적이 점점 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 또한, 경우에 따라 패드부(20)의 면적이 좁아지는 부분도 탐침부(10)와 같이 생체 내부에 삽입될 수 있다.
패드부(20)에 외부 전자기기를 연결하여, 감지부(11)에 일정한 전압을 인가할 수 있다. 이에 따라, 생체 물질이 감지부(11)와 반응할 수 있다. 이러한 반응은 산화환원 반응일 수 있으며, 이에 따라 발생 또는 소진되는 전하의 양을 실시간으로 측정함으로써, 생체 물질의 존재를 감지하고, 그 농도를 측정할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 플렉서블한 특성을 가져, 생체 내부로 삽입되는 과정에서 발생하는 충격을 완화할 수 있다. 또한, 생체 내부 조직과의 기계적 강성 차이를 줄여, 이질감을 줄일 수 있고, 생체 내부에 가해지는 손상을 줄일 수 있다.
다른 실시예로, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 삽입형 바이오센서(1)는 플렉서블, 스트레쳐블한 보호층에 의해 피복되어 있어, 삽입형 바이오센서(1)의 신축성과 유연성을 한층 더 보장할 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 전극층(100)의 평면도이다. 도 4는 도 3의 제1 전극층(100)의 분해 사시도이다. 도 5는 도 3의 감지 유닛(130)을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극층(100)은 삽입형 바이오센서(1)의 상부에 배치된다. 제1 전극층(100)은 전술한 삽입형 바이오센서(1)의 탐침부(10)와 패드부(20)의 형상에 대응되도록, 생체 내부에 삽입되는 부분과, 외부 전자기기와 연결되는 부분을 포함한다. 제1 전극층(100)은 제1 전극(110)과, 보조 전극(120)과, 감지 유닛(130)과, 제1 결합층(140)과, 제1 보호층(150)을 포함할 수 있다.
제1 전극(110)은 생체 물질의 반응이 발생하는 전극이다. 예를 들어, 제1 전극(110)은 3전극 시스템(three electrode system)에서 작업 전극(working electrode)일 수 있다. 또한, 제1 전극(110)은 생체 물질의 산화 반응 또는 환원 반응이 일어나는 전극일 수 있다. 제1 전극(110)은 제1 전극단(111)과, 제1 도선(112)과, 제1 패드(113)를 포함할 수 있다.
제1 전극단(111)은 제1 전극(110)의 일 방향(예를 들어, 도 2의 X축 방향)으로 선단에 위치한다. 제1 전극단(111)은 탐침부(10)의 감지부(11)에 위치할 수 있으며, 생체 내부에 삽입될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 전극단(111)은 외부 전자기기와 연결된 패드부(20)에 의해 환원 전류를 공급할 수 있다. 이에 따라, 삽입형 바이오센서(1)는 생체 물질이 제1 전극단(111)에서 환원하면서 발생하는 환원 전류를 측정할 수 있다. 제1 전극단(111)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서는 선단부가 일 방향으로 볼록한 형상일 수 있다. 제1 전극단(111)의 크기는 특별히 한정하지 않으며, 후술하는 감지 유닛(130)의 크기에 대응되는 크기를 가질 수 있다.
제1 도선(112)은 제1 전극단(111)으로부터 일측으로 연장되며, 후술하는 제1 패드(113)와 제1 전극단(111)을 물리적, 전기적으로 연결한다. 제1 도선(112)은 탐침부(10)의 연결부(12)에 위치할 수 있으며, 생체 내부에 삽입될 수 있다. 제1 도선(112)은 길이 방향을 따라 굴곡된 리본 형상일 수 있다. 이에 따라, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부에 삽입된 상태에서 길이 방향으로 수축 또는 신장하거나, 구부러지더라도 그에 따른 삽입형 바이오센서(1) 전체의 변형 또는 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부에 삽입되는 과정에서 생체 조직과 충돌하더라도, 삽입형 바이오센서(1)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)의 길이 방향으로의 신축성을 한층 더 높일 수 있다.
제1 패드(113)는 제1 도선(112)으로부터 후방으로 연장된다. 제1 패드(113)는 패드부(20)에 위치할 수 있으며, 외부 전자기기와 연결될 수 있다. 제1 패드(113)의 크기 및 형상은 특별히 한정하지 않으나, 제1 전극단(111)과 제1 도선(112)보다 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서 제1 패드(113)는 제1 도선(112)을 향해 좁아지는 평판 형상을 가질 수 있다.
제1 전극단(111)과, 제1 도선(112)과, 제1 패드(113)는 모두 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 전극단(111)과, 제1 도선(112)과, 제1 패드(113)는 모두 백금(Pt)으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 측정하고자 하는 생체 물질을 고려하여, 부분적으로 재질을 달리할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(110)은 금(Au), 수은(Hg), 탄소 등으로 이루어질 수 있다.
보조 전극(120)은 제1 전극(110)과의 사이에서 전류가 흐르는 전극이다. 예를 들어, 보조 전극(120)은 3전극 시스템에서 상대 전극(counter electrode)일 수 있다. 보조 전극(120)은 제1 전극(110)과 동일한 평면 상에 배치될 수 있으며, 제1 전극(110)과 이격하여 배치될 수 있다. 보조 전극(120)은 보조 전극단(121)과, 보조 도선(122)과, 보조 패드(123)를 포함할 수 있다.
보조 전극단(121)은 보조 전극(120)의 일 방향(예를 들어, 도 2의 X축 방향)으로 선단에 위치한다. 보조 전극단(121)은 탐침부(10)의 감지부(11)에 위치할 수 있으며, 생체 내부에 삽입될 수 있다. 보조 전극단(121)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서는 직사각형의 평판일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 보조 전극단(121)은 제1 전극단(111)보다 후방에 배치될 수 있다. 제1 전극단(111)의 크기는 특별히 한정하지 않으며, 측정 대상이 되는 생체 물질에 따라 적절히 선택될 수 있다.
보조 도선(122)은 보조 전극단(121)으로부터 일측으로 연장되며, 후술하는 보조 패드(123)와 보조 전극단(121)을 물리적, 전기적으로 연결한다. 보조 도선(122)은 탐침부(10)의 연결부(12)에 위치할 수 있으며, 생체 내부에 삽입될 수 있다. 보조 도선(122)은 길이 방향으로 굴곡된 리본 형상일 수 있다. 이에 따라, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부에 삽입된 상태에서 길이 방향으로 수축 또는 신장하거나, 구부러지더라도 그에 따른 삽입형 바이오센서(1) 전체의 변형 또는 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부에 삽입되는 과정에서 생체 조직과 충돌하더라도, 삽입형 바이오센서(1)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)의 길이 방향으로의 신축성을 한층 더 높일 수 있다.
보조 패드(123)는 보조 도선(122)으로부터 후방으로 연장된다. 보조 패드(123)는 패드부(20)에 위치할 수 있으며, 외부 전자기기와 연결될 수 있다. 보조 패드(123)의 크기 및 형상은 특별히 한정하지 않으나, 보조 전극단(121)과 보조 도선(122)보다 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서 보조 패드(123)는 보조 도선(122)을 향해 좁아지는 평판 형상을 가질 수 있다.
보조 전극단(121)과, 보조 도선(122)과, 보조 패드(123)는 모두 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 또한, 보조 전극단(121)과, 보조 도선(122)과, 보조 패드(123)는 모두 백금(Pt)으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 측정하고자 하는 생체 물질을 고려하여, 부분적으로 재질을 달리할 수 있다. 예를 들어, 보조 전극(120)은 금(Au), 탄소, 니켈(Ni) 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 전극(110)과 보조 전극(120)은 거의 동일한 면적을 갖는 것으로 나타냈으나, 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 보조 전극(120)은 제1 전극(110)보다 더 큰 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 보조 전극(120)에서의 전류 밀도가 감소되어, 보조 전극(120)에 과전압이 커지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 전극(110)과 보조 전극(120)은 박막 형태의 전극으로서, 신축성과 유연성이 뛰어나, 3축 방향으로의 힘이 인가됨에 따라 자연스럽게 굴곡될 수 있다.
감지 유닛(130)은 생체 물질과 직접 반응하여, 생체 물질의 산화환원 반응을 유도한다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 감지 유닛(130)은 제1 전극(110)의 제1 전극단(111) 상에 배치될 수 있다. 감지 유닛(130)은 감지 물질(131)과, 지지링(132)과, 고정 물질(133)을 포함할 수 있다.
감지 물질(131)은 제1 전극단(111) 상에 배치될 수 있다. 생체 물질을 산화 또는 환원시켜, 생체 물질이 삽입형 바이오센서(1)의 제1 전극(110)에서 산화 또는 환원 반응을 일으키도록 한다. 예를 들어, 감지 물질(131)이 생체 물질을 산화시키고, 산화된 생체 물질은 다시 제1 전극단(111)에서 환원될 수 있다. 패드부(20)에 연결된 외부 전자기기를 이용하여 이 과정에서 발생 또는 소진되는 전하의 양을 측정함으로써, 생체 물질을 감지하고, 그 농도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 감지 물질(131)은 효소일 수 있다. 보다 구체적으로, 감지 물질(131)은 타이로시네이즈(tyrosinase)일 수 있다.
타이로시네이즈는 도파민(dopamine)과 산화 반응을 일으키며, 이에 따라 도파민은 도파퀴논(DA quinone)으로 변한다. 이렇게 생성된 도파퀴논은 다시 제1 전극단(111)에서 환원 반응을 일으켜, 다시 도파민으로 변한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 이 과정에서 발생 또는 소진되는 전하의 양을 측정함으로써, 도파민의 농도를 측정할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 도파민의 농도를 측정하는 센서일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 감지하고자 하는 생체 물질에 따라 다양한 종류의 감지 물질(131)을 이용할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 지지링(132)은 제1 전극단(111) 상에 배치될 수 있다. 지지링(132)은 내부 공간을 갖는 고리 형상의 부재로서, 내부 공간에 감지 물질(131)이 배치될 수 있다. 이를 위해, 지지링(132)은 높이 방향으로 돌출될 수 있다. 이에 따라, 감지 물질(131)은 지지링(132)의 내부 공간에 고정될 수 있다. 또한, 감지 물질(131)을 제1 전극단(111) 상에 배치하는 과정에서, 감지 물질(131)이 제1 전극(110)이 아닌 다른 부재(예를 들어, 보조 전극(120))에 배치되는 것을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 전극단(111)과 감지 물질(131) 사이에는 고정 물질(133)이 배치될 수 있다. 고정 물질(133)은 제1 전극단(111) 상에 배치되어, 감지 물질(131)을 제1 전극단(111)에 고정시키는 물질이다. 본 발명의 일 실시예에서, 고정 물질(133)은 산화아연(ZnO)일 수 있다. 보다 구체적으로, 고정 물질(133)은 산화아연 나노로드(nanorod)일 수 있다.
전술한 바와 같이, 감지 물질(131)로서 타이로시네이즈를 이용하는 경우, 산화아연 나노로드의 등전점(IEP; isoelectric point)은 pH 9.5로, 타이로시네이즈의 등전점(pH 6.95)보다 높다. 따라서, 산화아연 나노로드가 타이로시네이즈를 보다 강하게 흡착하여 고정할 수 있다.
또한, 산화아연 나노로드는 높은 직접밴드갭(direct band gap)을 갖는다. 따라서, 도파민이 타이로시네이즈에 의해 산화되어 도파퀴논으로 변하면서 발생한 전하가 제1 전극(110)으로 직접 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 동시에 도파퀴논으로 환원 전류를 공급하여, 도파퀴논이 다시 도파민으로 변하면서 발생하는 환원 전류를 측정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 도파민의 농도를 정밀하게 측정할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 전극층(100)은 제1 결합층(140)을 더 포함할 수 있다. 제1 결합층(140)은 제1 전극층(100)의 하부에 배치되며, 제1 전극층(100)과 후술하는 중간층(300)을 결합한다. 제1 결합층(140)의 크기 및 형상은 제1 전극(110)과 보조 전극(120)의 크기 및 형상에 대응될 수 있다. 제1 결합층(140)의 재질은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서 제1 결합층(140)의 재질은 SiO2일 수 있다. 또한, 제1 결합층(140)은 전술한 탐침부(10)와 패드부(20)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 전극층(100)은 제1 보호층(150)을 더 포함할 수 있다. 제1 보호층(150)은 제1 결합층(140)의 일면에 배치되며, 제1 전극(110)과 보조 전극(120)을 피복할 수 있다. 제1 보호층(150)의 재질은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서는 폴리이미드(PI; polyimid)일 수 있다.
제1 보호층(150)은 제1 전극(110) 및 보조 전극(120)의 하면을 피복하는 제1a 보호층(151)과, 제1 전극(110) 및 보조 전극(120)의 상면을 피복하는 제1b 보호층(152)을 포함할 수 있다. 제1a 보호층(151)은 제1 결합층(140)의 상면에 배치되며, 제1 결합층(140)과 비슷한 형상과 크기를 갖는다. 제1b 보호층(152)은 제1 전극(110) 및 보조 전극(120)의 상면에 배치되되, 일부가 절결되어 있다. 구체적으로, 제1b 보호층(152)은 제1 전극단(111)과, 제1 패드(113)와, 보조 전극단(121)과, 보조 패드(123)에 대응되는 부분이 절결된 상태일 수 있다. 이에 따라, 제1 전극단(111)과, 제1 패드(113)와, 보조 전극단(121)과, 보조 패드(123)는 일면이 노출된 상태일 수 있다. 그리고 제1 전극단(111)의 노출된 부분에 감지 유닛(130)이 배치될 수 있다. 또한, 보조 전극단(121)이 노출됨으로써, 보조 전극(120)이 제1 전극(110)과 함께 전기 회로를 형성할 수 있다. 또한, 제1 패드(113)와 보조 패드(123)가 외부 전자기기와 연결될 수 있다. 또한, 제1 도선(112)과 보조 도선(122)은 제1 보호층(150)에 의해 피복된 상태일 수 있다. 제1a 보호층(151)과 제1b 보호층(152)의 면적은 제1 전극(110)과 보조 전극(120)의 면적보다 클 수 있다. 이에 따라, 제1a 보호층(151)과 제1b 보호층(152)이 접촉하면서, 제1 전극(110)과 보조 전극(120)의 측면에 외부에 노출되지 않을 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 제1 전극(110)과 보조 전극(120)은 제1 보호층(150)에 의해 전체적으로 피복되어, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부로 삽입되는 과정에서 받는 충격이 완화될 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)의 전체적인 신축성과 유연성을 한층 더 높일 수 있다.
도 6은 도 1의 제2 전극층(200)의 평면도이다. 도 7은 도 6의 제2 전극층(200)의 분해사시도이다.
도 1, 도 6, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극층(200)은 전술한 삽입형 바이오센서(1)의 탐침부(10)와 패드부(20)의 형상에 대응되도록, 생체 내부에 삽입되는 부분과, 외부 전자기기와 연결되는 부분을 포함한다. 제2 전극층(200)은 제2 전극(210)과, 제2 결합층(220)과, 제2 보호층(230)을 포함할 수 있다.
제2 전극(210)은 제1 전극(110)에서의 전압을 정확히 측정하기 위해 기준이 되는 전극이다. 예를 들어, 제2 전극(210)은 3전극 시스템에서 기준 전극(reference electrode)일 수 있다. 또한, 제2 전극(210)은 제1 전극(110)과의 전위차를 측정하며, 전압계에 연결되어 저항이 매우 크기 때문에, 전류가 흐르지 않을 수 있다. 제2 전극(210)을 포함함으로써, 제1 전극(110)에 인가되는 전위가 생체 물질과의 반응에 의해 교란되는 것을 방지할 수 있다. 제2 전극(210)은 제2 전극단(211)과, 제2 도선(212)과, 제2 패드(213)를 포함할 수 있다.
제2 전극단(211)은 제2 전극(210)의 일 방향(예를 들어, 도 2의 X축 방향)으로 선단에 위치한다. 제2 전극단(211)은 탐침부(10)의 감지부(11)에 위치할 수 있으며, 생체 내부에 삽입될 수 있다. 제2 전극단(211)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서는 선단부가 일 방향(예를 들어, 도 2의 X축 방향)으로 볼록한 평판 형상일 수 있다. 제2 전극단(211)의 크기는 특별히 한정하지 않으며, 후술하는 금속 페이스트(240)의 크기에 대응될 수 있다.
제2 도선(212)은 제2 전극단(211)으로부터 일측으로 연장되며, 후술하는 제2 패드(213)와 제2 전극단(211)을 물리적, 전기적으로 연결한다, 제2 도선(212)은 탐침부(10)의 연결부(12)에 위치할 수 있으며, 생체 내부에 삽입될 수 있다. 제2 도선(212)은 길이 방향을 따라 굴곡된 리본 형상일 수 있다. 이에 따라, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부에 삽입된 상태에서 길이 방향으로 수축 또는 신장하거나, 구부러지더라도 그에 따른 삽입형 바이오센서(1) 전체의 변형 또는 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부에 삽입되는 과정에서 생체 조직과 충돌하더라도, 삽입형 바이오센서(1)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)의 길이 방향으로의 신축성을 한층 더 높일 수 있다.
제2 패드(213)는 제2 도선(212)으로부터 후방으로 연장된다. 제2 패드(213)는 패드부(20)에 위치할 수 있으며, 외부 전자기기와 연결될 수 있다. 제2 패드(213)의 크기 및 형상은 특별히 한정하지 않으나, 제2 전극단(211)과 제2 도선(212)보다 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서 제2 패드(213)는 제2 도선(212)을 향해 좁아지는 평판 형상을 가질 수 있다.
제2 전극단(211)과, 제2 도선(212)과, 제2 패드(213)는 모두 동일한 평면 상에 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극단(211)과, 제2 도선(212)과, 제2 패드(213)는 모두 금(Au)으로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 측정하고자 하는 생체 물질을 고려하여, 부분적으로 재질을 달리할 수 있다.
또한, 제2 전극(210)은 박막 형태의 전극으로서, 신축성과 유연성이 뛰어나, 3축 방향으로의 힘이 인가됨에 따라 자연스럽게 굴곡될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 전극층(200)은 제2 결합층(220)을 더 포함할 수 있다. 제2 결합층(220)은 제2 전극층(200)의 일면에 배치된다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제2 결합층(220)은 후술하는 중간층(300)의 하면에 배치되며, 제2 전극층(200)과 중간층(300)을 결합할 수 있다. 제2 결합층(220)의 크기 및 형상은 제2 전극(210)의 크기 및 형상에 대응될 수 있다. 제2 결합층(220)의 재질은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서 제2 결합층(220)의 재질은 SiO2일 수 있다. 또한, 제2 결합층(220)은 전술한 탐침부(10)와 패드부(20)에 대응되는 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 전극층(200)은 제2 보호층(230)을 더 포함할 수 있다. 제2 보호층(230)은 제2 결합층(220)의 일면에 배치되어, 제2 전극(210)을 피복할 수 있다. 제2 보호층(230)의 재질은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서는 폴리이미드(PI; polyimid)일 수 있다.
제2 보호층(230)은 제2 전극(210)의 상면(도 1 참조)을 피복하는 제2a 보호층(231)과, 제2 전극(210)의 하면을 피복하는 제2b 보호층(232)을 포함할 수 있다. 제2a 보호층(231)은 제2 결합층(220)의 하면에 배치되며, 제2 결합층(220)과 비슷한 형상과 크기를 갖는다. 제2b 보호층(232)은 제2 전극(210)의 하면에 배치되되, 일부가 절결되어 있다. 구체적으로, 제2b 보호층(232)은 제2 전극단(211)과, 제2 패드(213)에 대응되는 부분이 절결된 상태일 수 있다. 이에 따라, 제2 전극단(211)과, 제2 패드(213)는 일면이 노출된 상태일 수 있다. 또한, 제2 패드(213)는 외부 전자기기와 연결될 수 있다. 또한, 제2 도선(212)은 제2 보호층(230)에 의해 피복된 상태일 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 제2 전극(210)은 제2 보호층(230)에 의해 전체적으로 피복되어, 삽입형 바이오센서(1)가 생체 내부로 삽입되는 과정에서 받는 충격이 완화될 수 있다. 또한, 삽입형 바이오센서(1)의 전체적인 신축성과 유연성을 한층 더 높일 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 전극층(200)은 금속 페이스트(240)를 더 포함할 수 있다. 금속 페이스트(240)는 제2 전극단(211)의 일면에 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 전극(110)에 인가되는 전위의 기준을 보다 확실하게 유지할 수 있다. 금속 페이스트(240)의 크기 및 형상은 노출된 제2 전극단(211)의 크기 및 형상에 대응될 수 있다. 또한, 금속 페이스트(240)의 재질은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에서 금속 페이스트(240)의 재질은 은-염화은(Ag-AgCl)일 수 있다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 중간층(300)을 더 포함할 수 있다. 중간층(300)은 제1 전극층(100)과 제2 전극층(200)의 사이에 개재된다. 중간층(300)의 크기 및 형상은 제1 전극층(100)과 제2 전극층(200)의 크기 및 형상에 대응에 대응될 수 있다. 중간층(300)의 재질은 특별히 한정하지 않으며, 탄성 중합체일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 중간층(300)은 PDMS 재질의 박막 기판일 수 있다.
다음, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)의 제조방법에 대해 설명한다.
<제1 전극층(100)의 형성>
먼저, 유리 기판 상에 희생층을 배치한 다음, 그 위에 제1 보호층(150; 제1a 보호층(151))을 코팅한다. 다만, 제1 보호층(150)은 반드시 코팅해야 하는 것은 아니며, 제1 보호층(150)을 생략하고 제조공정을 진행할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 보호층(150)을 포함하는 것으로 설명한다. 여기서 제1 보호층(150)은 폴리이미드일 수 있다.
다음, 제1 보호층(150)의 상면에 전극 패턴을 형성한다. 구체적으로, 제1 보호층(150)의 상면에 제1 전극(110)과 보조 전극(120)을 배치한 다음, 제1 전극(110)의 제1 전극단(111)의 상면에 고정 물질(133)을 성장시킨다. 여기서 고정 물질(133)은 제1 전극단(111)의 상면에서 성장된 산화아연 나노로드일 수 있다.
다음, 제1 보호층(150; 제1b 보호층(152))을 한번 더 코팅하여, 제1 전극(110)과, 보조 전극(120)과, 고정 물질(133)을 전체적으로 피복한다. 즉, 제1 전극(110)과, 보조 전극(120)과, 고정 물질(133)을 제1 보호층(150) 내에 봉입(encapsulation)한다.
다음, 제1 전극(110)과 보조 전극(120)에 대응되는 제1 보호층(150)의 상면을 식각한다. 구체적으로, 고정 물질(133)이 배치된 제1 전극단(111)과, 보조 전극단(121)과, 제1 패드(113)와, 보조 패드(123)에 대응되는 제1 보호층(150)의 상면을 식각하여, 노출시킨다.
다음, 보조 전극단(121)의 노출된 상면, 구체적으로 고정 물질(133)이 배치된 부분에 지지링(132)을 배치한다. 여기서, 지지링(132)의 내부 공간에 고정 물질(133)이 포함되도록, 지지링(132)을 배치할 수 있다.
<제2 전극층(200)의 형성>
먼저, 유리 기판 상에 희생층을 배치한 다음, 그 위에 제2 보호층(230; 제2a 보호층(231))을 코팅한다. 다만, 제2 보호층(230)은 반드시 코팅해야 하는 것은 아니며, 제2 보호층(230)을 생략하고 제조공정을 진행할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제2 보호층(230)을 포함하는 것으로 설명한다. 여기서 제2 보호층(230)은 폴리이미드일 수 있다.
다음, 제2 보호층(230)의 상면에 전극 패턴을 형성한다. 구체적으로, 제2 보호층(230)의 상면에 제2 전극(210)을 배치한다.
다음, 제2 보호층(230; 제2b 보호층(232))을 한번 더 코팅하여, 제2 전극(210)을 전체적으로 피복한다. 즉, 제2 전극(210)을 제2 보호층(230) 내에 봉입한다.
다음, 제2 전극(210)에 대응되는 제2 보호층(230)의 상면을 식각한다. 구체적으로, 제2 전극단(211)과, 제2 패드(213)에 대응되는 제2 보호층(230)의 상면을 식각하여, 노출시킨다.
<중간층(300)의 형성>
먼저, 웨이퍼 상에 포토레지스트(photoresist)를 코팅한다. 여기서 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 또한, 포토레지스트는 SU-8일 수 있다.
다음, 중간층(300)의 형상에 대응되도록 패터닝을 실시하여, 몰드(mold)를 형성한다. 그리고 몰드에 경화액을 주입한 다음, 경화시킨다. 여기서 경화액은 폴리이미드일 수 있다. 다음, 경화된 폴리이미드를 몰드에서 추출하여, 중간층(300)을 형성한다.
<표면 처리 및 삽입형 바이오센서(1)의 제조>
먼저, 상기와 같이 제조된 제1 전극층(100)과 제2 전극층(200)을 전사체로 전사시킨다. 전사 과정에서 희생층이 제거되면서, 유리 기판으로부터 제1 전극층(100)과 제2 전극층(200)이 이탈된다.
다음, 제1 전극층(100)의 일면에 제1 결합층(140)을 배치하고, 제2 전극층(200)의 일면에 제2 결합층(220)을 배치한다.
다음, 제1 결합층(140)과 제2 결합층(220)에 대해 표면 처리를 실시한다. 표면 처리는 제1 결합층(140) 및 제2 결합층(220)과 중간층(300)을 결합하기 위한 공정이다. 표면 처리는 특별히 한정하지 않으며, 산소 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
다음, 중간층(300)의 일면에 제1 결합층(140)을 배치하고, 중간층(300)의 타면에 제2 결합층(220)을 배치한다.
다음, 제1 전극층(100)에 감지 물질(131)을 배치하고, 제2 전극층(200)에 금속 페이스트(240)를 배치한다. 구체적으로, 제1 전극층(100)의 제1 전극단(111)에 배치된 지지링(132)의 내부 공간에 감지 물질(131)을 배치한다. 이에 따라, 지지링(132)의 내부 공간에 배치된 고정 물질(133)이 감지 물질(131)을 고정한다. 또한, 감지 물질(131)로서 효소를 이용하는 경우, 솔벤트와 혼합된 효소를 제1 지지링(132)의 내부 공간에 배치한 다음, 이를 건조시켜 솔벤트를 제거한다. 솔벤트가 제거된 효소는 표면 장력에 위해 위로 볼록하게 돌출된 형상을 가질 수 있다. 또한, 제2 전극(210)의 제2 전극단(211) 상에 금속 페이스트(240)를 도포한다. 이에 따라, 최종적으로 삽입형 바이오센서(1)가 제조될 수 있다.
다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)를 이용하여, 생체 물질을 감지 및 측정하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 삽입형 바이오센서(1)의 탐침부(10)를 생체 내부에 삽입한다. 다음, 패드부(20)에 외부 전자기기를 연결한다. 외부 전자기기로서 일정 전위기를 이용하여, 제1 전극(110)에 일정한 전위가 인가되도록 할 수 있다. 또한, 제1 전극(110)과 보조 전극(120) 사이에 전류가 흐르도록 하여 회로를 형성할 수 있다. 또한, 전압계와 전류계를 배치하여, 인가되는 전압 또는 전류를 실시간으로 측정할 수 있다.
다른 실시예로, 제1 전극(110)에 인가되는 전위는 일정 전위기를 이용하여 다양한 값의 전압을 인가하되, 이로부터 선택되는 하나의 값일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)에서, 측정하고자 하는 대상 물질이 도파민인 경우, 감지 물질(131)로서 타이로시네이즈를 이용하여 도파민을 도파퀴논으로 산화시키고, 다시 도파퀴논이 도파민으로 환원되는 과정에서 발생하는 환원 전류를 측정하여, 도파민의 농도를 측정할 수 있다. 여기서, 환원 전류의 측정 정밀도가 우수한 전압, 즉, 도파민과 도파퀴논의 산화환원 반응에 따라 발생 또는 소진되는 전하에 가장 민감하게 반응하는 전압을 선택하기 위해, 순환전압전류법을 이용할 수 있다.
다음, 외부 전자기기를 이용하여 삽입형 바이오센서(1)에 일정한 전압을 인가한다. 예를 들어, 전술한 순환전압전류법을 이용하여 삽입형 바이오센서(1)가 가장 민감하게 반응하는 전압을 인가할 수 있다.
이에 따라, 생체 물질이 감지 물질(131)과 산화 또는 환원 반응을 일으키고, 다시 제1 전극(110)에서 산화 또는 환원되면서 전하가 발생 또는 소진된다. 이 과정에서 발생하는 전하를 감지하여 전류값을 측정함으로써, 생체 물질을 감지하고, 그 농도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 측정하고자 하는 생체 물질이 도파민인 경우, 도파민은 생체 내부에 삽입된 감지 물질(131)인 효소 타이로시네이즈와 반응한다. 타이로시네이즈에 의해 산화된 도파민은 도파퀴논의 형태로 존재하며, 도파퀴논은 다시 제1 전극(110)에서 환원된다. 이 과정에서 발생하는 전류값을 측정하여, 도파민의 농도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 중간층(300)을 기준으로 일면에 제1 전극층(100)이 배치되고, 타면에 제2 전극층(200)이 배치된다. 즉, 전극층을 양면에 형성함으로써, 센서를 소형화할 수 있다. 이에 따라, 작업 전극, 상대 전극, 기준 전극을 각각 개별적으로 배치해야 했던 종래의 3전극 시스템의 바이오센서와 달리, 하나의 센서에 3전극을 집적함으로써, 센서의 크기를 줄여, 생체 내부에 삽입될 때의 이질감과, 생체 내부에 미치는 손상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 박막 형태의 제1 전극층(100), 제2 전극층(200), 중간층(300)이 적층된 형태로서, 신축성과 유연성이 뛰어나다. 또한, 제1 전극층(100)의 제1 도선(112) 및 보조 도선(122)과, 제2 전극층(200)의 제2 도선(212)은 길이 방향으로 굴곡된 리본 형태를 갖기 때문에, 길이 방향으로의 신축성이 보다 뛰어나다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 전체적으로 제1 보호층(150)과 제2 보호층(230)에 의해 피복되어 있다. 구조적인 안정성을 확보할 수 있으며, 생체 내부에 삽입되는 과정에서 발생하는 충격을 흡수하여 삽입형 바이오센서(1)를 보호할 수 있다. 또한, 제1 보호층(150)과 제2 보호층(230)을 탄성 중합체로 형성함으로써, 삽입형 바이오센서(1)의 신축성과 유연성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 생체 내부에 삽입되는 제1 전극단(111)의 일측에 감지 유닛(130)을 배치하여, 생체 물질을 정밀하게 감지할 수 있다. 또한, 생체 물질과 선택적으로 반응하는 감지 물질(131)과, 이를 고정하는 지지링(132) 및 고정 물질(133)을 포함함으로써, 보다 안정적으로 생체 물질을 정밀하게 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 삽입형 바이오센서(1)는 생체 내부에 삽입되는 부분이 탐침 형태로 되어있어, 생체 내부에 삽입되는 과정에서 이질감과, 생체 내부에 미치는 손상을 줄일 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 삽입형 바이오센서
10: 탐침부
20: 패드부
100: 제1 전극층
200: 제2 전극층
300: 중간층

Claims (10)

  1. 제1 전극과 보조 전극을 포함하는 제1 전극층;
    제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극층과 대향하여 배치되는 제2 전극층; 및
    상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층의 사이에 개재되어, 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층을 결합하는 중간층;을 포함하며,
    상기 제1 전극은 제1 전극단, 상기 제1 전극단으로부터 연장된 제1 도선 및 상기 제1 도선으로부터 연장되며 상기 제1 전극단보다 큰 면적을 갖는 제1 패드를 포함하고,
    상기 보조 전극은 보조 전극단, 상기 보조 전극단으로부터 연장된 보조 도선 및 상기 보조 도선으로부터 연장되며 상기 보조 전극단보다 큰 면적을 갖는 보조 패드를 포함하고,
    상기 제2 전극은 제2 전극단, 상기 제2 전극단으로부터 연장된 제2 도선 및 상기 제2 도선으로부터 연장되며 상기 제2 전극단보다 큰 면적을 갖는 제2 패드를 포함하고,
    상기 제1 도선, 상기 보조 도선 및 상기 제2 도선은, 길이 방향으로 수축 또는 신장 가능하도록 길이 방향으로 굴곡된 리본 형상을 갖는, 삽입형 바이오 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극은
    상기 제1 전극의 일측에 배치되어, 생체 물질을 감지하는 감지 유닛을 더 포함하는, 삽입형 바이오 센서.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 감지 유닛은
    상기 제1 전극의 일면에 배치되며, 내부 공간을 갖는 고리 형상의 지지링;
    상기 지지링의 내부 공간에 배치되는 고정 물질; 및
    상기 고정 물질의 상면에 배치되는 감지 물질;을 포함하는, 삽입형 바이오 센서.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 감지 물질은 효소이고,
    상기 고정 물질의 등전점은 상기 감지 물질의 등전점보다 높은, 삽입형 바이오 센서.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 고정 물질은 산화아연 나노로드이고,
    상기 감지 물질은 타이로시네이즈인, 삽입형 바이오 센서.
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은
    상기 제2 전극의 일측에 배치되는 금속 페이스트를 더 포함하는, 삽입형 바이오 센서.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 전극층은
    상기 중간층의 상면에 배치되는 제1 결합층; 및
    상기 제1 전극을 전체적으로 피복하는 제1 보호층;을 더 포함하고,
    상기 제2 전극층은
    상기 중간층의 하면에 배치되는 제2 결합층; 및
    상기 제2 전극을 전체적으로 피복하는 제2 보호층;을 더 포함하고,
    상기 제1 보호층은 상기 제1 전극층의 일부가 노출되도록, 일면이 부분적으로 절결되고,
    상기 제2 보호층은 상기 제2 전극층의 일부가 노출되도록, 일면이 부분적으로 절결된, 삽입형 바이오 센서.
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