KR102546761B1

KR102546761B1 - Bio sensor

Info

Publication number: KR102546761B1
Application number: KR1020200166618A
Authority: KR
Inventors: 조수호; 유민수; 이영근; 권혜림
Original assignee: 동우 화인켐 주식회사
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2020-12-02
Publication date: 2023-06-22
Also published as: KR20210069587A

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들의 바이오 센서는 기판, 상기 기판 상에 배열된 복수의 센싱 전극 그룹, 상기 기판의 상면 상에서 상기 센싱 전극 그룹 각각과 연결된 배선 및 상기 기판의 상면 상에 형성되어 상기 배선을 덮는 절연층을 포함하며, 상기 센싱 전극 그룹들은 각각 작업 전극 및 상기 작업 전극과 이격되어 인접하게 배치된 기준 전극을 포함한다. 복수의 센싱 전극 그룹을 가지므로 측정 오차를 줄일 수 있으며, 절연층으로 인해 배선의 산화를 방지할 수 있어 센싱 성능이 향상될 수 있다.Biosensors of exemplary embodiments of the present invention include a substrate, a plurality of sensing electrode groups arranged on the substrate, wires connected to each of the sensing electrode groups on the upper surface of the substrate, and formed on the upper surface of the substrate to connect the wires. and a covering insulating layer, and each of the sensing electrode groups includes a working electrode and a reference electrode disposed adjacent to and spaced apart from the working electrode. Since it has a plurality of sensing electrode groups, measurement errors can be reduced, and oxidation of wires can be prevented due to the insulating layer, so sensing performance can be improved.

Description

Biosensor {BIO SENSOR}

본 발명은 바이오 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 감지 대상 물질의 농도를 검출할 수 있는 바이오 센서에 관한 것이다.The present invention relates to biosensors. More specifically, it relates to a biosensor capable of detecting the concentration of a substance to be sensed.

인간의 평균 수명이 증가함에 따라, 헬스 케어 산업이 급속히 팽창하고 있다. 특히, 여러 가지 생체 신호들을 어디서든 편리하게 측정할 수 있는 휴대 가능한 소형 바이오 센서에 대한 요구가 점차 증가하고 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION As the average human lifespan increases, the health care industry is rapidly expanding. In particular, there is a growing demand for a small, portable biosensor capable of conveniently measuring various biosignals anywhere.

종래의 바이오 센서는 체액(땀, 눈물, 혈액 등)에 포함된 화학종들과 반응하는 효소를 사용하였다. 상기 효소가 상기 화학종과 반응하여 전류가 발생하면, 이를 측정하여 해당 화학종의 농도를 측정한다.Conventional biosensors use enzymes that react with chemical species contained in bodily fluids (sweat, tears, blood, etc.). When the enzyme reacts with the chemical species to generate current, the current is measured to measure the concentration of the chemical species.

바이오 센서에 대한 대부분의 연구들은 예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-1107506호에 개시된 바와 같이, 글루코스의 글루코노락톤(gluconolactone)으로의 산화를 촉진하는 글루코스 산화 효소(glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소와 같은 효소의 고정에 기반을 두고 있다.Most studies on biosensors, for example, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1107506, glucose oxidase that promotes the oxidation of glucose to gluconolactone or glucose dehydrogenation It is based on the immobilization of enzymes such as enzymes.

그러나, 종래의 바이오 센서는 약 30%의 넓은 오차범위를 가진다. 따라서, 측정 오차를 줄이고 보다 정확하게 화학종의 농도를 측정할 수 있는 바이오 센서의 연구개발이 필요하다.However, conventional biosensors have a wide error range of about 30%. Therefore, it is necessary to research and develop a biosensor capable of reducing measurement errors and more accurately measuring the concentration of chemical species.

대한민국 등록특허공보 제10-1107506호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1107506

본 발명의 일 과제는 편의성 및 센싱 성능이 향상된 바이오 센서를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a biosensor with improved convenience and sensing performance.

1. 기판; 및 상기 기판의 상면 상에 배열된 복수의 센싱 전극 그룹; 상기 기판의 상기 상면 상에서 상기 센싱 전극 그룹 각각과 연결된 배선; 및 상기 기판의 상면 상에 형성되어 상기 배선을 덮는 절연층을 포함하며, 상기 센싱 전극 그룹들은 각각 작업 전극 및 상기 작업 전극과 이격되어 인접하게 배치된 기준 전극을 포함하는, 바이오 센서.1. substrate; and a plurality of sensing electrode groups arranged on an upper surface of the substrate. wires connected to each of the sensing electrode groups on the upper surface of the substrate; and an insulating layer formed on an upper surface of the substrate to cover the wiring, wherein each of the sensing electrode groups includes a working electrode and a reference electrode spaced apart from and disposed adjacent to the working electrode.

2. 위 1에 있어서, 상기 절연층은 평면 방향에서 상기 작업 전극 및 상기 기준 전극을 덮지 않는, 바이오 센서.2. The biosensor according to 1 above, wherein the insulating layer does not cover the working electrode and the reference electrode in a planar direction.

3. 위 1에 있어서, 상기 작업 전극 및 상기 기준 전극의 상면들은 상기 절연층으로부터 노출된, 바이오 센서.3. The biosensor according to 1 above, wherein upper surfaces of the working electrode and the reference electrode are exposed from the insulating layer.

4. 위 3에 있어서, 상기 절연층은 상기 작업 전극 및 상기 기준 전극 측면들을 전체적으로 둘러싸는, 바이오 센서.4. The biosensor according to 3 above, wherein the insulating layer entirely surrounds side surfaces of the working electrode and the reference electrode.

5. 위 1에 있어서, 상기 절연층 상에 형성된 절연 격벽을 더 포함하는, 바이오 센서.5. The biosensor according to 1 above, further comprising an insulating barrier rib formed on the insulating layer.

6. 위 5에 있어서, 상기 절연 격벽은 서로 이격되어 마주보는 제1 절연 격벽 및 제2 절연 격벽을 포함하고, 평면 방향에서 복수의 상기 센싱 전극 그룹들이 상기 제1 절연 격벽 및 상기 제2 절연 격벽 사이에 배열되는, 바이오 센서.6. The method of 5 above, wherein the insulating barrier rib includes a first insulating barrier rib and a second insulating barrier rib that face each other and are spaced apart from each other, and the plurality of sensing electrode groups in a planar direction are the first insulating barrier rib and the second insulating barrier rib arranged between the biosensors.

7. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극 그룹들에 포함된 상기 작업 전극들 및 상기 기준 전극들은 평면 방향에서 관찰될 때 열 방향으로 나란히 배열된, 바이오 센서.7. The biosensor according to 1 above, wherein the working electrodes and the reference electrodes included in the sensing electrode groups are arranged side by side in a column direction when viewed from a plane direction.

8. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극 그룹들은 평면 방향에서 관찰될 때 열 방향을 따라 지그재그로 배열된, 바이오 센서.8. The biosensor according to 1 above, wherein the sensing electrode groups are arranged in a zigzag pattern along a column direction when viewed from a plane direction.

9. 위 1에 있어서, 상기 센싱 전극 그룹들에 포함된 상기 작업 전극들 및 상기 기준 전극들은 평면 방향에서 관찰될 때 열 방향을 따라 교대로 반복되는, 바이오 센서.9. The biosensor according to 1 above, wherein the working electrodes and the reference electrodes included in the sensing electrode groups are alternately repeated along a column direction when observed in a planar direction.

10. 위 1에 있어서, 서로 다른 인접한 상기 센싱 전극 그룹들에 포함된 상기 작업 전극들은 이웃하게 배치되는, 바이오 센서.10. The biosensor according to 1 above, wherein the working electrodes included in the sensing electrode groups adjacent to each other are disposed adjacent to each other.

11. 위 1에 있어서, 서로 다른 상기 센싱 전극 그룹들에 연결된 상기 배선들은 평면 방향에서 관찰할 때 상기 기판의 행 방향으로 양 측부에 열 방향을 따라 교대로 배열되는, 바이오 센서.11. The biosensor according to 1 above, wherein the wirings connected to the different sensing electrode groups are alternately arranged along a column direction on both sides of the substrate in a row direction when viewed from a planar direction.

12. 위 1에 있어서, 상기 배선은 상기 작업 전극과 연결된 제1 배선 및 상기 기준 전극과 연결된 제2 배선을 포함하는, 바이오 센서.12. The biosensor according to 1 above, wherein the wiring includes a first wiring connected to the working electrode and a second wiring connected to the reference electrode.

13. 위 12에 있어서, 하나의 센싱 전극 그룹에 속한 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은 상기 기판의 일 측부에 함께 배치되는, 바이오 센서.13. The biosensor according to 12 above, wherein the first wire and the second wire belonging to one sensing electrode group are disposed together on one side of the substrate.

14. 위 12에 있어서, 하나의 센싱 전극 그룹에 속한 상기 제1 배선 및 상기 제2 배선은 상기 기판의 행 방향으로의 양 측부에 분산 배치된, 바이오 센서.14. The biosensor according to 12 above, wherein the first wiring and the second wiring belonging to one sensing electrode group are distributed on both sides of the substrate in a row direction.

15. 위 1에 있어서, 상기 배선들과 연결된 센싱 구동부를 더 포함하는, 바이오 센서.15. The biosensor according to 1 above, further comprising a sensing driver connected to the wires.

16. 위 15에 있어서, 상기 센싱 구동부는 상기 센싱 전극 그룹들로부터 감지된 센싱 값들을 평준화하는 데이터 처리부를 포함하는, 바이오 센서.16. The biosensor according to 15 above, wherein the sensing driver includes a data processing unit for leveling the sensing values sensed from the sensing electrode groups.

17. 위 1에 있어서, 상기 작업 전극은, 상기 기판 상에 배치된 도전층; 상기 도전층 상에 배치된 전자 수송층; 및 상기 전자 수송층 상에 배치된 효소 반응층을 포함하는, 바이오 센서.17. The method of 1 above, wherein the working electrode comprises a conductive layer disposed on the substrate; an electron transport layer disposed on the conductive layer; and an enzyme reaction layer disposed on the electron transport layer.

18. 위 17에 있어서, 상기 작업 전극은 상기 효소 반응층 상에 배치된 필터층을 더 포함하는, 바이오 센서.18. The biosensor according to 17 above, wherein the working electrode further comprises a filter layer disposed on the enzyme reaction layer.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서는 기판, 상기 기판의 상면 상에 배열된 복수의 센싱 전극 그룹들, 상기 기판의 상기 상면 상에서 상기 센싱 전극 그룹 각각과 연결된 배선 및 상기 기판의 상면 상에 형성되어 상기 배선을 덮는 절연층을 포함하며, 상기 센싱 전극 그룹들은 각각 작업 전극 및 상기 작업 전극과 이격되어 인접하게 배치된 기준 전극을 포함할 수 있다. 따라서, 측정 값에 대한 오차가 감소되며 상기 배선의 산화를 방지하고 센싱 성능이 향상된 바이오 센서를 제공할 수 있다.A biosensor according to exemplary embodiments of the present invention includes a substrate, a plurality of sensing electrode groups arranged on the upper surface of the substrate, wires connected to each of the sensing electrode groups on the upper surface of the substrate, and on the upper surface of the substrate. and an insulating layer formed on and covering the wiring, and each of the sensing electrode groups may include a working electrode and a reference electrode spaced apart from and disposed adjacent to the working electrode. Accordingly, it is possible to provide a biosensor with reduced errors in measured values, prevention of oxidation of the wiring, and improved sensing performance.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 절연층 상에 절연 격벽을 배치하여 유로를 형성할 수 있다. 따라서, 시료의 유동성이 향상되고 분산되어 흩어지는 시료의 양이 감소하여 적은 양의 시료만으로도 측정의 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.According to some exemplary embodiments, an insulating barrier rib may be disposed on the insulating layer to form a flow path. Therefore, since the fluidity of the sample is improved and the amount of the sample dispersed and scattered is reduced, the reliability and accuracy of the measurement can be improved even with a small amount of the sample.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 센싱 전극 그룹들에 포함된 상기 작업 전극들 및 상기 기준 전극들은 평면 방향에서 관찰될 때 열 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 따라서, 적은 양의 감지 대상 물질 만으로도 복수개의 상기 센싱 전극 그룹들에 감지될 수 있으며, 센싱 민감도 및 속도가 향상된 바이오 센서를 제공할 수 있다.According to some exemplary embodiments, the working electrodes and the reference electrodes included in the sensing electrode groups may be arranged side by side in a column direction when viewed from a plane direction. Therefore, even a small amount of the material to be sensed can be sensed by the plurality of sensing electrode groups, and a biosensor with improved sensing sensitivity and speed can be provided.

일부 실시예들에 따르면, 복수개의 상기 센싱 전극 그룹들은 센싱 구동부에 의해 각각 개별적으로 구동될 수 있다. 따라서, 각각의 센싱 전극 그룹 사이의 간섭을 차단하고 감지 대상 물질의 화학종 농도에 대한 평균값 및 중간값 등을 도출할 수 있다.According to some embodiments, the plurality of sensing electrode groups may be individually driven by a sensing driver. Accordingly, it is possible to block interference between each sensing electrode group and derive an average value and a median value for the concentration of the chemical species of the material to be sensed.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 복수개의 상기 센싱 전극 그룹들은 각각 동일한 감지 대상물질을 감지할 수 있다. 따라서, 한번의 시료 주입으로 측정 오차가 감소된 측정값을 얻을 수 있다.According to some exemplary embodiments, each of the plurality of sensing electrode groups may sense the same sensing target material. Therefore, a measurement value with a reduced measurement error can be obtained by injecting the sample once.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 평면도이다.
도 2는 일부 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 평면도이다.
도 3 내지 도 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극 그룹의 개략적인 단면도이다.
도 6 및 도 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 8 내지 도 11은 일부 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 평면도이다.
도 12 및 도 13은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극 그룹의 개략적인 평면도이다.
도 14는 일부 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic plan view of a biosensor according to example embodiments.
2 is a schematic plan view of a biosensor according to some exemplary embodiments.
3 to 5 are schematic cross-sectional views of a sensing electrode group according to some exemplary embodiments.
6 and 7 are schematic plan and cross-sectional views of a biosensor according to some exemplary embodiments.
8 to 11 are schematic plan views of a biosensor according to some exemplary embodiments.
12 and 13 are schematic plan views of a sensing electrode group according to some exemplary embodiments.
14 is a schematic cross-sectional view of a biosensor according to some exemplary embodiments.

본 발명의 예시적인 실시예들은 기판, 상기 기판의 상면 상에 배열된 복수의 센싱 전극 그룹들, 상기 기판의 상기 상면 상에서 상기 센싱 전극 그룹 각각과 연결된 배선 및 상기 기판의 상면 상에 형성되어 상기 배선을 덮는 절연층을 포함하며, 상기 센싱 전극 그룹들은 각각 작업 전극 및 상기 작업 전극과 이격되어 인접하게 배치된 기준 전극을 포함할 수 있다. 따라서, 하나의 감지 대상 물질에 대한 복수의 측정 값을 얻을 수 있으며 배선의 산화 및 노이즈 발생을 방지할 수 있어 감지 대상 물질에 대한 센싱 성능이 향상된 바이오 센서를 제공한다.Exemplary embodiments of the present invention include a substrate, a plurality of sensing electrode groups arranged on the upper surface of the substrate, a wiring connected to each of the sensing electrode groups on the upper surface of the substrate, and a wiring formed on the upper surface of the substrate and an insulating layer covering the sensing electrode groups, and each of the sensing electrode groups may include a working electrode and a reference electrode disposed adjacent to and spaced apart from the working electrode. Therefore, it is possible to obtain a plurality of measurement values for one target material and to prevent oxidation of wiring and generation of noise, thereby providing a biosensor with improved sensing performance for the target material.

이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.With reference to the following drawings, embodiments of the present invention will be described in more detail. However, the following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the contents of the above-described invention, so the present invention is described in such drawings should not be construed as limited to

이하 도면들에서, 예를 들면 기판(100)의 상면에 평행하며, 서로 교차하는 두 방향을 제1 방향 및 제2 방향으로 정의한다. 예를 들면, 상기 제1 방향 및 제2 방향은 서로 수직하게 교차할 수 있다. 기판(100)의 상면에 대해 수직한 방향은 제3 방향으로 정의된다. 예를 들면, 상기 제1 방향은 상기 바이오 센서의 길이 방향, 상기 제2 방향은 상기 바이오 센서의 너비 방향, 상기 제3 방향은 상기 바이오 센서의 두께 방향에 해당될 수 있다. 또한, 상기 제1 방향은 행 방향, 상기 제2 방향은 열 방향에 해당될 수 있다.In the drawings below, for example, two directions that are parallel to the upper surface of the substrate 100 and cross each other are defined as a first direction and a second direction. For example, the first direction and the second direction may perpendicularly cross each other. A direction perpendicular to the upper surface of the substrate 100 is defined as a third direction. For example, the first direction may correspond to the length direction of the biosensor, the second direction may correspond to the width direction of the biosensor, and the third direction may correspond to the thickness direction of the biosensor. Also, the first direction may correspond to a row direction, and the second direction may correspond to a column direction.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 평면도이다.1 is a schematic plan view of a biosensor according to example embodiments.

도 1을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서는 기판(100), 작업 전극(210), 기준 전극(220), 배선(240) 및 센싱 구동부(250)를 포함한다. 또한, 센싱 전극 그룹(S)은 한 쌍의 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)을 포함한다.Referring to FIG. 1 , a biosensor according to example embodiments includes a substrate 100, a working electrode 210, a reference electrode 220, a wire 240, and a sensing driver 250. In addition, the sensing electrode group S includes a pair of working electrode 210 and reference electrode 220 .

기판(100)은 작업 전극(210), 기준 전극(220), 배선(240) 및/또는 센싱 구동부(250)가 배치되는 기재층으로 제공된다.The substrate 100 is provided as a base layer on which the working electrode 210, the reference electrode 220, the wiring 240, and/or the sensing driver 250 are disposed.

예를 들어, 기판(100)은 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름일 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다.For example, the substrate 100 may be a base film having flexible properties, and specific examples include polyester-based resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; cellulosic resins such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose; polycarbonate-based resin; acrylic resins such as polymethyl (meth)acrylate and polyethyl (meth)acrylate; styrenic resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymer; polyolefin-based resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefins having a cyclo-based or norbornene structure, and ethylene-propylene copolymers; vinyl chloride-based resins; amide resins such as nylon and aromatic polyamide; imide-based resins; polyethersulfone-based resins; sulfone-based resins; polyether ether ketone-based resins; sulfurized polyphenylene-based resins; vinyl alcohol-based resin; vinylidene chloride-based resins; vinyl butyral-based resins; allylate-based resins; polyoxymethylene-based resin; A film composed of a thermoplastic resin such as an epoxy resin may be used, and a film composed of a blend of the thermoplastic resin may also be used. In addition, a film made of a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin such as (meth)acrylic, urethane, acrylurethane, epoxy, or silicone may be used.

기판(100)의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 강도, 취급성, 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 내지 500㎛일 수 있다. 1 내지 300㎛가 바람직하고, 5 내지 200㎛가 보다 바람직하다.The thickness of the substrate 100 can be appropriately determined, but may be 1 to 500 μm in consideration of strength, handling, workability, thin layer properties, and the like. 1 to 300 μm is preferable, and 5 to 200 μm is more preferable.

예를 들면, 상기 기재 필름에는 1종 이상의 첨가제가 함유될 수 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다.For example, one or more types of additives may be contained in the base film. Examples of additives include ultraviolet absorbers, antioxidants, lubricants, plasticizers, release agents, anti-coloring agents, flame retardants, nucleating agents, antistatic agents, pigments, colorants and the like.

일부 실시예들에 있어서, 상기 기재 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스 배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.In some embodiments, the base film may include various functional layers such as a hard coating layer, an antireflection layer, and a gas barrier layer on one or both surfaces of the film.

일부 실시예들에 있어서, 상기 기재 필름은 표면 처리될 수 있다. 예를 들면, 표면 처리는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리를 포함할 수 있다.In some embodiments, the base film may be surface treated. For example, the surface treatment may include dry treatment such as plasma treatment, corona treatment, and primer treatment, and chemical treatment such as alkali treatment including saponification treatment.

센싱 전극 그룹(S)은 기판(100)상에 형성될 수 있다. 센싱 전극 그룹(S)은 서로 이격되며 인접하게 배치된 한 쌍의 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)을 포함할 수 있다. The sensing electrode group S may be formed on the substrate 100 . The sensing electrode group S may include a pair of working electrodes 210 and reference electrodes 220 spaced apart from each other and disposed adjacent to each other.

상기 바이오 센서는 복수의 센싱 전극 그룹(S)을 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들면 감지 대상 물질의 화학종 농도를 측정하는 바이오 센서에 있어서 측정 값에 대한 오차가 감소되고 센싱 성능이 향상된 바이오 센서를 제공할 수 있다.The biosensor may include a plurality of sensing electrode groups (S). Accordingly, for example, in a biosensor that measures the concentration of a chemical species in a sensing target material, it is possible to provide a biosensor with reduced errors in measured values and improved sensing performance.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 센싱 전극 그룹들(S)에 포함된 상기 작업 전극들(210) 및 상기 기준 전극들(220)은 평면 방향에서 관찰될 때 열 방향으로 나란히 배열될 수 있다. 예를 들면, 기판(100)의 상면 상에서 상기 제1 방향을 따라 복수의 센싱 전극 그룹(S)이 배치될 수 있다.According to some exemplary embodiments, the working electrodes 210 and the reference electrodes 220 included in the sensing electrode groups S may be arranged side by side in a column direction when viewed from a plane direction. . For example, a plurality of sensing electrode groups S may be disposed on the upper surface of the substrate 100 along the first direction.

따라서, 적은 양의 감지 대상 물질이 한 번 통과하는 것 만으로도 복수개의 상기 센싱 전극 그룹에 감지될 수 있으며, 센싱 민감도 및 속도가 향상된 바이오 센서를 제공할 수 있다.Accordingly, a biosensor that can be sensed by the plurality of sensing electrode groups even when a small amount of the substance to be sensed passes through only once, and has improved sensing sensitivity and speed can be provided.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 센싱 전극 그룹들(S)에 포함된 상기 작업 전극들(210) 및 상기 기준 전극들(220)은 평면 방향에서 관찰될 때 열 방향을 따라 교대로 반복되도록 배열될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 방향을 따라 복수의 기준 전극(220) 및 작업 전극(210)이 교대로 배열될 수 있다.According to some exemplary embodiments, the working electrodes 210 and the reference electrodes 220 included in the sensing electrode groups S are alternately repeated along a column direction when observed in a planar direction. can be arranged For example, a plurality of reference electrodes 220 and a plurality of working electrodes 210 may be alternately arranged along the first direction.

따라서, 한 쌍의 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)이 효율적으로 페어링(pairing)되어 복수의 센싱 전극 그룹들(S)을 형성할 수 있다.Accordingly, a pair of the working electrode 210 and the reference electrode 220 may be efficiently paired to form a plurality of sensing electrode groups S.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 센싱 전극 그룹(S)은 각각 동일한 감지 대상 물질을 감지할 수 있다. 예를 들면, 상기 감지 대상 물질은 글루코스 또는 젖산(락테이트)이며 상기 바이오 센서는 글루코스 또는 젖산(락테이트)의 농도를 측정할 수 있다. 따라서, 하나의 화학종 농도에 대한 복수의 측정 값을 얻을 수 있으며 각각의 센싱 전극 그룹(S)에서 측정된 화학종 농도에 대한 평균값 및/또는 중간값을 얻을 수 있다.According to some exemplary embodiments, each of the plurality of sensing electrode groups S may sense the same sensing target material. For example, the substance to be detected is glucose or lactic acid (lactate), and the biosensor can measure the concentration of glucose or lactic acid (lactate). Accordingly, a plurality of measured values for one chemical species concentration may be obtained, and an average value and/or a median value for the chemical species concentration measured in each sensing electrode group S may be obtained.

본 명세서에서 사용되는 용어 “센싱 전극 그룹의 전체 폭”은 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 가장 멀리 떨어진 두 지점 사이의 거리를 의미할 수 있다.As used herein, the term “full width of the sensing electrode group” may refer to a distance between the two most distant points of the working electrode 210 and the reference electrode 220 .

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 센싱 전극 그룹(S)의 전체 폭은 50 내지 800㎛일 수 있다. 보다 바람직하게는 100 내지 500㎛일 수 있다. 종래의 바이오 센서에 포함된 센싱 전극의 전체 폭에 비해 약 20%수준의 전체 폭을 가질 수 있다. According to some exemplary embodiments, the entire width of the sensing electrode group S may be 50 to 800 μm. More preferably, it may be 100 to 500 μm. It may have an overall width of about 20% compared to the overall width of a sensing electrode included in a conventional biosensor.

따라서, 제한된 공간 내에 다수의 센싱 전극 그룹(S)을 형성할 수 있으며, 오차 범위가 감소되고 향상된 센싱 성능을 갖는 바이오 센서를 구현할 수 있다. Accordingly, a plurality of sensing electrode groups S may be formed within a limited space, and a biosensor having a reduced error range and improved sensing performance may be implemented.

상기 전체 폭이 50㎛미만일 경우, 상기 감지 대상 물질 측정 시 발생하는 전기신호(전류)의 양이 감소하여 바이오 센서의 감도, 측정 속도 및/또는 최대 측정 농도가 감소할 수 있다. 상기 전체 폭이 800㎛ 초과일 경우, 상기 센싱 전극 그룹(S)의 구동에 필요한 최소 시료 양이 증가할 수 있다.When the total width is less than 50 μm, the amount of electrical signals (current) generated when measuring the target material may decrease, and thus sensitivity, measurement speed, and/or maximum measurement concentration of the biosensor may decrease. When the total width exceeds 800 μm, the minimum amount of sample required to drive the sensing electrode group S may increase.

상기 바이오 센서는 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)과 각각 전기적으로 연결된 배선(240)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 배선(240)은 작업 전극(210)과 연결된 제1 배선(242) 및 기준 전극(220)과 연결된 제2 배선(244)을 포함할 수 있다.The biosensor may include wires 240 electrically connected to the working electrode 210 and the reference electrode 220 . For example, the wiring 240 may include a first wiring 242 connected to the working electrode 210 and a second wiring 244 connected to the reference electrode 220 .

예시적인 실시예들에 있어서, 하나의 센싱 전극 그룹(S)에 속한 제1 배선(242) 및 제2 배선(244)은 상기 기판의 일 측부에 함께 배치될 수 있다. 따라서, 보다 효율적으로 각각의 센싱 전극 그룹(S)을 개별적으로 구동할 수 있다.In example embodiments, the first wiring 242 and the second wiring 244 belonging to one sensing electrode group S may be disposed together on one side of the substrate. Therefore, it is possible to drive each sensing electrode group S individually more efficiently.

배선(240)의 말단에는 각각의 배선들(240)과 전기적으로 연결된 센싱 구동부(250)가 형성될 수 있다. 센싱 구동부(250)는 센싱 전극 그룹들(S)로부터 감지된 센싱 값들을 평준화하는 데이터 처리부를 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 센싱 전극 그룹들(S) 사이의 간섭을 차단하고 상기 시료의 화학종 농도에 대한 평균값 및 중간값 등을 도출할 수 있다.A sensing driver 250 electrically connected to each of the wires 240 may be formed at an end of the wire 240 . The sensing driver 250 may include a data processing unit that normalizes the sensing values sensed from the sensing electrode groups S. Accordingly, it is possible to block interference between the respective sensing electrode groups S and to derive an average value and a median value for the chemical species concentration of the sample.

센싱 전극 그룹(S) 각각과 전기적으로 연결된 배선(240)은 센싱 구동부(250)로 집합될 수 있다. 따라서, 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)으로부터 측정된 전기적 신호가 배선(240)을 통해 센싱 구동부(250)에 전달될 수 있다. 예를 들면, 센싱 구동부(250)는 구동 IC 칩일 수 있으며, 상기 구동 IC칩에 의해 감지 대상 물질의 농도를 계산할 수 있다.The wires 240 electrically connected to each of the sensing electrode groups S may be aggregated into the sensing driver 250 . Accordingly, electrical signals measured from the working electrode 210 and the reference electrode 220 may be transmitted to the sensing driver 250 through the wire 240 . For example, the sensing driver 250 may be a driver IC chip, and the concentration of the substance to be sensed may be calculated by the driver IC chip.

도 2는 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 평면도이다. 도 1을 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구조, 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.2 is a schematic plan view of a biosensor according to example embodiments. A detailed description of a structure substantially the same as or similar to that described with reference to FIG. 1 or a configuration will be omitted.

도 2를 참조하면, 절연층(260)은 기판(100)의 상면 상에 형성되어 배선(240)을 덮을 수 있다. 예를 들면, 상기 바이오 센서는 배선(240)의 상면 및 측면을 둘러싸는 절연층(260)을 포함할 수 있다. 이 경우, 절연층(260)이 배선(240)과 외부와의 접촉을 효과적으로 차단할 수 있다.Referring to FIG. 2 , an insulating layer 260 may be formed on the upper surface of the substrate 100 to cover the wiring 240 . For example, the biosensor may include an insulating layer 260 surrounding top and side surfaces of the wiring 240 . In this case, the insulating layer 260 can effectively block contact between the wiring 240 and the outside.

따라서, 배선(240)을 시료와의 접촉으로 인한 산화-환원 반응으로부터 보호할 수 있으며 배선(240)에서의 노이즈 발생을 감소시킬 수 있다.Accordingly, the wiring 240 can be protected from an oxidation-reduction reaction due to contact with the sample, and noise generation in the wiring 240 can be reduced.

상기 배선(240)들은 절연층(260)에 의해 이웃한 다른 배선(240)과 서로 전기적으로 이격될 수 있다. 따라서, 이웃한 배선(240) 간의 직접적 통전을 차단하고 상호 간의 간섭을 방지하여 측정값의 신뢰도 및 정확도를 보다 향상시킬 수 있다.The wirings 240 may be electrically separated from other wirings 240 adjacent to each other by the insulating layer 260 . Accordingly, the reliability and accuracy of the measured value may be further improved by blocking direct current between adjacent wires 240 and preventing mutual interference.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 절연층(260)은 기판(100)과 접하는 면의 반대편 표면이 제3 방향으로 일정한 높이를 가질 수 있다. 예를 들면, 절연층(260)의 상면은 전체적으로 평탄한 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 시료가 평탄화된 표면 상으로 이동하므로 시료의 흐름을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 시료의 이동 시간이 감소하여 측정 시간을 단축시킬 수 있다.In some exemplary embodiments, a surface of the insulating layer 260 opposite to a surface in contact with the substrate 100 may have a constant height in the third direction. For example, the top surface of the insulating layer 260 may have a generally flat shape. In this case, the flow of the sample can be facilitated as the sample moves on the flattened surface. Accordingly, the time for moving the sample is reduced, thereby shortening the measurement time.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 절연층(260)은 평면 방향에서 관찰할 때 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)을 덮지 않을 수 있다. 예를 들면, 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 상면들은 절연층(260)으로부터 노출될 수 있다.According to some exemplary embodiments, the insulating layer 260 may not cover the working electrode 210 and the reference electrode 220 when viewed in a planar direction. For example, upper surfaces of the working electrode 210 and the reference electrode 220 may be exposed from the insulating layer 260 .

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 바이오 센서는 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 상면만을 절연층(260) 외부로 노출시킬 수 있다. 따라서, 감지 대상 물질이 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)에 집중적으로 접촉할 수 있어 측정의 효율성을 향상시킬 수 있다.In some exemplary embodiments, the biosensor may expose only the upper surfaces of the working electrode 210 and the reference electrode 220 to the outside of the insulating layer 260 . Therefore, since the material to be sensed can intensively contact the working electrode 210 and the reference electrode 220, the efficiency of measurement can be improved.

절연층(260)은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 절연소재가 사용될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 금속 산화물 등과 같은 무기 절연 물질, 또는 에폭시 수지, 아크릴계 수지, 이미드계 수지 등과 같은 유기 절연 물질을 사용하여 절연층(260)이 형성될 수 있다.For the insulating layer 260, an insulating material commonly used in the art may be used. For example, the insulating layer 260 may be formed using an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, or metal oxide, or an organic insulating material such as an epoxy resin, an acrylic resin, or an imide resin.

도 3 내지 5는 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극 그룹(S)의 단면도이다. 도 1 및 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구조, 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.3 to 5 are cross-sectional views of a sensing electrode group S according to some exemplary embodiments. Detailed descriptions of structures and components substantially the same as or similar to those described with reference to FIGS. 1 and 2 are omitted.

도 3 내지 5를 참조하면, 절연층(260)은 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 측면들을 전체적으로 둘러쌀 수 있다. 이 경우, 절연층(260)은 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 부식을 막고 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 표면을 보호하는 역할을 할 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 5 , the insulating layer 260 may entirely enclose side surfaces of the working electrode 210 and the reference electrode 220 . In this case, the insulating layer 260 may serve to prevent corrosion of the working electrode 210 and the reference electrode 220 and to protect the surfaces of the working electrode 210 and the reference electrode 220 .

도 3를 참조하면, 작업 전극(210)의 두께는 기판(100) 상에 형성된 절연층(260)의 두께와 동일할 수 잇다. 예를 들면, 작업 전극(210)의 상면 및 기준 전극(220)의 상면은 절연층(260)의 상면과 동일 레벨에 위치할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the thickness of the working electrode 210 may be the same as that of the insulating layer 260 formed on the substrate 100 . For example, the upper surface of the working electrode 210 and the upper surface of the reference electrode 220 may be located at the same level as the upper surface of the insulating layer 260 .

도 4을 참조하면, 작업 전극(210)의 두께는 기판(100) 상에 형성된 절연층(260)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이 경우, 작업 전극(210)이 절연층(260)보다 기판(100) 상부로 더 돌출된 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 작업 전극(210)의 상면은 절연층(260)의 상면보다 기판(100) 상부로 더 돌출되며 기준 전극(220)의 상면은 절연층(260)의 상면과 동일 레벨에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the thickness of the working electrode 210 may be greater than that of the insulating layer 260 formed on the substrate 100 . In this case, the working electrode 210 may have a structure in which the insulating layer 260 protrudes more upwardly from the top of the substrate 100 . For example, the upper surface of the working electrode 210 may protrude further into the upper surface of the substrate 100 than the upper surface of the insulating layer 260, and the upper surface of the reference electrode 220 may be positioned at the same level as the upper surface of the insulating layer 260. can

도 5를 참조하면, 작업 전극(210)의 두께는 기판(100) 상에 형성된 절연층(260)의 두께보다 작을 수 있다. 이 경우, 절연층(260)의 상면이 작업 전극(210)의 상면보다 기판(100) 상부로 더 돌출될 수 있다. 예를 들면, 작업 전극(210)의 상면과 절연층(260)의 내측 벽면으로 형성된 리세스 및 기준 전극(220)의 상면과 절연층(260)의 내측 벽면으로 형성된 리세스가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the thickness of the working electrode 210 may be smaller than the thickness of the insulating layer 260 formed on the substrate 100 . In this case, the top surface of the insulating layer 260 may protrude more toward the top of the substrate 100 than the top surface of the working electrode 210 . For example, a recess formed by the top surface of the working electrode 210 and the inner wall surface of the insulating layer 260 and a recess formed by the top surface of the reference electrode 220 and the inner wall surface of the insulating layer 260 may be formed. .

도 6 및 7은 일부 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서의 개략적인 평면도 및 단면도이다. 도 1 및 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구조, 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.6 and 7 are schematic top and cross-sectional views of a biosensor according to some exemplary embodiments. Detailed descriptions of structures and components substantially the same as or similar to those described with reference to FIGS. 1 and 2 are omitted.

도 6 및 7을 참조하면, 상기 바이오 센서는 절연층(260) 상면에 형성된 절연 격벽(270)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 절연 격벽(270)은 절연층 상면 상에 형성되며 제1 방향으로 서로 이격되어 마주보는 제1 절연 격벽(272) 및 제2 절연 격벽(274)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 6 and 7 , the biosensor may include an insulating barrier 270 formed on an upper surface of an insulating layer 260 . For example, the insulating barrier rib 270 may include a first insulating barrier 272 and a second insulating barrier 274 formed on an upper surface of the insulating layer and spaced apart from each other in a first direction and facing each other.

일부 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 절연 격벽(272) 및 제2 절연 격벽(247) 사이에는 복수의 센싱 전극 그룹(S)이 배열될 수 있다. 예를 들면, 절연 격벽(270)은 시료가 센싱 전극 그룹(S)이 배열된 영역으로 원활하게 이동할 수 있도록 시료의 흐름을 유도하는 유로 영역(FA)을 형성할 수 있다.According to some exemplary embodiments, a plurality of sensing electrode groups S may be arranged between the first insulating barrier rib 272 and the second insulating barrier rib 247 . For example, the insulating barrier rib 270 may form a passage area FA that induces a flow of the sample so that the sample can smoothly move to the area where the sensing electrode group S is arranged.

따라서, 기판(100) 상에 분산되어 흩어지는 시료의 양이 감소하고 시료가 유로 영역(FA)으로 집중되므로 적은 양의 시료를 사용하면서도 신속하고 정확하게 감지 대상 물질의 농도를 검출할 수 있다.Therefore, since the amount of the sample dispersed and scattered on the substrate 100 is reduced and the sample is concentrated in the passage area FA, the concentration of the target material can be quickly and accurately detected even with a small amount of sample.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 제1 절연 격벽(272) 및 제2 절연 격벽(274) 사이의 제1 방향으로의 이격 거리(D1)는 측정 시료에 따라 적절히 조절될 수 있다. 이 경우, 주입된 시료가 모세관 현상에 의해 유로 영역(FA)을 따라 신속하게 이동하므로 시료의 유동성이 향상될 수 있다.In some exemplary embodiments, a separation distance D1 between the first insulating barrier rib 272 and the second insulating barrier rib 274 in the first direction may be appropriately adjusted according to the measurement sample. In this case, since the injected sample moves rapidly along the passage area FA by capillary action, fluidity of the sample may be improved.

따라서, 시료의 이동 속도가 증가하여 복수의 센싱 전극 그룹(S)을 통과하는 시간이 감소되므로 단시간 내에 측정이 가능할 수 있다.Therefore, since the moving speed of the sample increases and the time it takes to pass through the plurality of sensing electrode groups S is reduced, measurement can be performed within a short time.

도 7을 참조하면, 절연 격벽(270)은 단면 방향에서 관찰할 때 직각사각형 구조일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 시료의 유동성을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the insulating barrier rib 270 may have a rectangular structure when observed in a cross-sectional direction, but is not limited thereto and may be appropriately selected in consideration of fluidity of a sample.

예를 들면, 절연 격벽(270)은 단면 방향에서 관찰할 때, 유로 영역(FA) 측으로 경사진 사각형 구조일 수 있고 직각삼각형 구조일 수 있다. 또한, 절연 격벽(270)은 단면 방향에서 관찰할 때 유로 영역(FA) 측으로 곡면이 형성된 구조일 수 있다.For example, when viewed in a cross-sectional direction, the insulating barrier rib 270 may have a rectangular structure inclined toward the passage area FA or may have a right triangle structure. In addition, the insulating barrier rib 270 may have a structure in which a curved surface is formed toward the passage area FA when observed in a cross-sectional direction.

절연 격벽(270)은 절연층(260)과 동일한 소재가 사용될 수 있다. 이 경우, 기판(100)의 상면 상에 절연층(260) 및 절연 격벽(270)을 함께 형성할 수 있다.The same material as the insulating barrier 260 may be used for the insulating barrier rib 270 . In this case, the insulating layer 260 and the insulating barrier rib 270 may be formed together on the upper surface of the substrate 100 .

도 8 내지 도 11는 일부 예시적인 실시예들에 따른 바이오 센서에 관한 개략적인 평면도이다, 구체적으로, 센싱 전극 그룹(S) 및 배선(240)의 배치에 관한 평면도이다. 도 1 및 2를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구조, 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.8 to 11 are schematic plan views of a biosensor according to some exemplary embodiments, and specifically, plan views of disposition of a sensing electrode group S and a wire 240 . Detailed descriptions of structures and components substantially the same as or similar to those described with reference to FIGS. 1 and 2 are omitted.

도 8를 참조하면, 센싱 전극 그룹들(S)은 평면 방향에서 관찰될 때 열 방향을 따라 지그재그로 배열될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 방향을 따라 어긋나게 배열될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the sensing electrode groups S may be arranged in a zigzag pattern along a column direction when viewed from a plane direction. For example, they may be arranged misaligned along the second direction.

따라서, 상기 바이오 센서의 센싱 면적을 넓힐 수 있고 센싱도가 증폭될 수 있다.Therefore, the sensing area of the biosensor can be widened and the degree of sensing can be amplified.

도 9을 참조하면, 서로 다른 센싱 전극 그룹들(S)에 연결된 배선(240)들은 평면 방향에서 관찰할 때 상기 기판의 행 방향으로 양 측부에 열 방향을 따라 교대로 배열될 수 있다.Referring to FIG. 9 , wirings 240 connected to different sensing electrode groups S may be alternately arranged along a column direction on both sides of the substrate in a row direction when viewed from a planar direction.

예를 들면, 센싱 전극 그룹들(S)의 한쪽 측부에 제1 배선들(242)이 배치될 수 있으며 반대쪽 측부에 제2 배선들(244)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 배선들(242) 및 제2 배선들(244)은 상기 제2 방향을 따라 교대로 배열될 수 있다.For example, first wires 242 may be disposed on one side of the sensing electrode groups S, and second wires 244 may be disposed on the opposite side. Also, the first wires 242 and the second wires 244 may be alternately arranged along the second direction.

따라서, 배선(240)들 간의 거리를 확보할 수 있으며 배선 식각 마진을 늘릴 수 있다.Accordingly, a distance between the wires 240 may be secured and a wire etch margin may be increased.

도 10를 참조하면, 센싱 전극 그룹(S)에 포함되는 한 쌍의 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)은 어긋나게 배열될 수 있다. 이 경우, 작업 전극(210)에 연결된 제1 배선(242) 및 기준 전극(220)에 연결된 제2 배선(244)은 양 측부의 공간을 활용하여 효율적으로 배치될 수 있다.Referring to FIG. 10 , a pair of working electrodes 210 and a reference electrode 220 included in the sensing electrode group S may be arranged out of sync. In this case, the first wire 242 connected to the working electrode 210 and the second wire 244 connected to the reference electrode 220 can be efficiently arranged using space on both sides.

따라서, 상기 센싱 전극 그룹들(S)이 배치되는 면적을 넓힐 수 있으며 센싱 감도 및 센싱 성능을 향상시킬 수 있다.Accordingly, an area in which the sensing electrode groups S are disposed may be increased, and sensing sensitivity and sensing performance may be improved.

도 11를 참조하면, 복수의 센싱 전극 그룹(S)에 포함되는 복수의 작업 전극들(210) 서로 인접하여 배치될 수 있다.Referring to FIG. 11 , a plurality of working electrodes 210 included in a plurality of sensing electrode groups S may be disposed adjacent to each other.

예를 들면, 각각의 센싱 전극 그룹(S)에 포함되는 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 배치 순서가 상반되어 인접하는 센싱 전극 그룹들(S) 각각에 포함된 작업 전극(210)이 나란히 배치될 수 있다.For example, the arrangement order of the working electrode 210 and the reference electrode 220 included in each sensing electrode group S is reversed, so that the working electrode 210 included in each of the adjacent sensing electrode groups S can be placed side by side.

이 경우, 하나의 상기 감지 대상 물질은 복수의 센싱 전극 그룹(S)에 효과적으로 투입될 수 있다. 따라서, 상기 바이오 센서의 구동에 필요한 최소 시료량이 감소할 수 있다.In this case, one material to be sensed may be effectively applied to the plurality of sensing electrode groups S. Accordingly, the minimum amount of sample required to drive the biosensor may be reduced.

도 12 및 도 13은 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극 그룹(S)의 개략적인 평면도이다. 구체적으로, 한 쌍의 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)을 포함하는 센싱 전극 그룹(S)에 대한 확대도이다. 도 1 내지 도 5를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사한 구조 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략된다.12 and 13 are schematic plan views of a sensing electrode group S according to some exemplary embodiments. Specifically, it is an enlarged view of the sensing electrode group S including a pair of working electrodes 210 and reference electrodes 220 . Detailed descriptions of structures and components substantially the same as or similar to those described with reference to FIGS. 1 to 5 will be omitted.

도 12을 참조하면, 센싱 전극 그룹(S)은 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)을 포함하며, 각각 제1 배선(242) 및 제2 배선(244)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 12 , the sensing electrode group S includes a working electrode 210 and a reference electrode 220, and may be connected to a first wire 242 and a second wire 244, respectively.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 센싱 전극 그룹(S)은 기준 전극(220)이 작업 전극(210)을 둘러싼 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)을 포함하는 센싱 전극 그룹(S)은 실질적으로 원형 또는 타원형일 수 있다. 따라서, 시료 액적이 상기 센싱 전극 그룹(S)에 제공될 경우, 상기 액적과 상기 센싱 전극 그룹(S)의 형상이 유사하여 상기 바이오 센서의 센싱 성능이 향상될 수 있다.In some exemplary embodiments, the sensing electrode group S may have a structure in which the reference electrode 220 surrounds the working electrode 210 . In this case, the sensing electrode group S including the working electrode 210 and the reference electrode 220 may have a substantially circular or elliptical shape. Accordingly, when a sample droplet is provided to the sensing electrode group S, the shape of the droplet and the sensing electrode group S are similar, so that the sensing performance of the biosensor can be improved.

배선(240)은 기준 전극(220) 및 작업 전극(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 배선(240)은 작업 전극(210)과 연결되는 제1 배선(242) 및 기준 전극(220)과 연결되는 제2 배선(244)을 포함할 수 있다.The wire 240 may be electrically connected to the reference electrode 220 and the working electrode 210 . The wiring 240 may include a first wiring 242 connected to the working electrode 210 and a second wiring 244 connected to the reference electrode 220 .

도 13을 참조하면, 센싱 전극 그룹(S)의 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)은 서로 마주보며 이격되며, 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)이 서로 마주보며 좌우로 배치될 경우 마주 보는 대향면의 형상이 상보적으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13, the working electrode 210 and the reference electrode 220 of the sensing electrode group S face each other and are spaced apart, and the working electrode 210 and the reference electrode 220 face each other and are disposed left and right. In this case, the shape of the opposing surface facing each other may be complementary.

예를 들면, 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)은 각각 반원 모양으로 형성되며 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 서로 마주보는 대향면에 상기 반원 모양의 직선 부분이 위치할 수 있다.For example, the working electrode 210 and the reference electrode 220 are each formed in a semicircular shape, and the semicircular straight line portion may be located on the opposite surface of the working electrode 210 and the reference electrode 220 facing each other. there is.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)이 서로 마주보는 대향면들은 요철 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 요철 형상은 상보적으로 마주보고 배치될 수 있다. 이 경우, 센싱 전극 그룹(S)의 크기에 대비하여 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)이 마주보는 면의 면적이 증가할 수 있다. 따라서, 최소 시료 요구량을 감소시키고, 센싱 민감도 및 속도를 향상시킬 수 있다.In some exemplary embodiments, opposing surfaces on which the working electrode 210 and the reference electrode 220 face each other may have concavo-convex shapes. In addition, the concavo-convex shapes may be disposed to face each other complementarily. In this case, the area of the surface where the working electrode 210 and the reference electrode 220 face each other may increase compared to the size of the sensing electrode group S. Therefore, it is possible to reduce the minimum sample required and improve sensing sensitivity and speed.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)은 일부 곡면 형상을 포함할 수 있다. 따라서, 시료가 상기 곡면 형상을 따라 원활히 유동할 수 있으며 적은 양의 상기 시료가 사용되더라도 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 사이를 균일하게 채울 수 있다. In some exemplary embodiments, the working electrode 210 and the reference electrode 220 may include some curved shapes. Therefore, the sample can smoothly flow along the curved surface, and even if a small amount of the sample is used, the space between the working electrode 210 and the reference electrode 220 can be uniformly filled.

도 14는 일부 예시적인 실시예들에 따른 센싱 전극 그룹의 개략적인 단면도이다.14 is a schematic cross-sectional view of a sensing electrode group according to some exemplary embodiments.

도 14을 참조하면, 센싱 전극 그룹(S)은 기판(100) 상에 배치된 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14 , the sensing electrode group S may include a working electrode 210 and a reference electrode 220 disposed on the substrate 100 .

작업 전극(210)은 도전층(312), 전자 수송층(314) 및 효소 반응층(316)을 포함할 수 있다. 또한, 필터층(318)을 더 포함할 수 있다. 도전층(312)은 금속층(312a) 및 금속 보호층(312b)을 포함할 수 있다. 기준 전극(220)은 기준 도전층(322) 및 기준 물질층(324)을 포함할 수 있다.The working electrode 210 may include a conductive layer 312 , an electron transport layer 314 and an enzyme reaction layer 316 . In addition, a filter layer 318 may be further included. The conductive layer 312 may include a metal layer 312a and a metal protection layer 312b. The reference electrode 220 may include a reference conductive layer 322 and a reference material layer 324 .

작업 전극(210)에서는 감지 대상 물질(측정 대상 물질)의 산화-환원 반응이 일어날 수 있다. 작업 전극(210)은 시료에 포함된 상기 감지 대상 물질이 반응하여 발생된 전기적 신호를 감지할 수 있다. 시료는 땀, 체액, 눈물, 혈액 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.An oxidation-reduction reaction of a sensing target material (measuring target material) may occur in the working electrode 210 . The working electrode 210 may detect an electrical signal generated by the reaction of the substance to be detected included in the sample. The sample may be sweat, bodily fluid, tears, blood, etc., but is not limited thereto.

예를 들면, 상기 감지 대상 물질은 글루코스 또는 젖산(락테이트)을 포함할 수 있다.For example, the substance to be detected may include glucose or lactic acid (lactate).

도전층(312)은 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 도전층(312)은 감지 대상 물질의 산화-환원 반응에서 발생한 전자 또는 정공이 전달되는 통로로 제공될 수 있다.A conductive layer 312 may be disposed on the substrate 100 . The conductive layer 312 may serve as a passage through which electrons or holes generated in an oxidation-reduction reaction of a material to be sensed are transferred.

예시적인 실시예들에 있어서, 도전층(312)은 금속층(312a) 및 금속 보호층(312b)을 포함할 수 있다.In example embodiments, the conductive layer 312 may include a metal layer 312a and a metal protection layer 312b.

금속 보호층(312b)은 금속층(312a)의 상면을 전체적으로 덮을 수 있다. 예를 들면, 금속 보호층(312b)은 금속층(312a)과 직접 접촉할 수 있다. 금속 보호층(312b)은 산화-환원 반응으로 인해 금속층(312a)이 산화-환원되는 것을 방지할 수 있다.The metal protective layer 312b may entirely cover the upper surface of the metal layer 312a. For example, the metal protective layer 312b may directly contact the metal layer 312a. The metal protective layer 312b may prevent oxidation-reduction of the metal layer 312a due to an oxidation-reduction reaction.

예시적인 실시예들에 있어서, 금속층(312a)은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, APC(Ag-Pd-Cu) 합금이 사용될 수 있다. 금속층(312a)은 Au, Ag, APC 합금 및 Pt 중 적어도 하나만으로 형성될 수도 있다. 상기 Au, Ag, APC 합금 및 Pt는 도전층(312)의 전기 전도성을 향상시키고 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 바이오 센서의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.In example embodiments, the metal layer 312a may include at least one of Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd, and alloys thereof. For example, an Ag-Pd-Cu (APC) alloy may be used. The metal layer 312a may be formed of at least one of Au, Ag, APC alloy, and Pt. The Au, Ag, APC alloy, and Pt may improve electrical conductivity and reduce resistance of the conductive layer 312 . Therefore, the detection performance of the biosensor can be improved.

예시적인 실시예들에 있어서, 금속 보호층(312b)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 금속 보호층(312b)은 ITO 또는 IZO만으로 형성될 수 있다. ITO 및 IZO는 전기 전도성을 가지면서도 화학적으로 안정하여 금속층(312a)을 산화-환원 반응으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.In example embodiments, the metal protection layer 312b may include indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). For example, the metal protective layer 312b may be formed of only ITO or IZO. ITO and IZO have electrical conductivity and are chemically stable, so that the metal layer 312a can be effectively protected from an oxidation-reduction reaction.

예를 들면, 금속 보호층(312b)은 금속층(312a)이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 금속층(312a)을 구성하는 금속 성분의 산화를 방지할 수 있다. 따라서, 금속층(312a)에 의해 감지되는 전기적 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.For example, the metal protective layer 312b may prevent the metal layer 312a from directly contacting air, thereby preventing oxidation of metal components constituting the metal layer 312a. Accordingly, reliability of an electrical signal sensed by the metal layer 312a may be improved.

전자 수송층(314)은 도전층(312) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도전층(312)을 직접 덮을 수 있다.An electron transport layer 314 may be disposed on the conductive layer 312 . For example, the conductive layer 312 may be directly covered.

전자 수송층(314)은 상기 산화-환원 반응에서 발생한 전자 또는 정공을 도전층(312)까지 전달하는 전자/정공의 이동 통로 제공될 수 있다.The electron transport layer 314 may provide an electron/hole passage through which electrons or holes generated in the oxidation-reduction reaction are transferred to the conductive layer 312 .

전자 수송층(314)은 전자 수송 물질을 포함할 수 있다. 상기 전자 수송 물질은 예를 들면, 효소 반응층(316)에서 일어나는 감지 대상 물질의 산화-환원 반응에서 발생한 전자/정공을 수용하여 산화 또는 환원되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 산화 또는 환원을 통해 전자/정공이 전달될 수 있다.The electron transport layer 314 may include an electron transport material. The electron transport material may include, for example, a material that is oxidized or reduced by accepting electrons/holes generated in an oxidation-reduction reaction of the material to be sensed in the enzyme reaction layer 316 . Electrons/holes may be transferred through the oxidation or reduction.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 전자 수송 물질은 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함할 수 있다. 프러시안 블루는 헥사시아노철(II)산철(III)칼륨이 주성분인 청색 안료로서, 높은 산화성을 가질 수 있다. 프러시안 블루를 도전층(312) 상에 배치할 경우 작업 전극(210)의 전기적 감도를 향상시킬 수 있다.In example embodiments, the electron transport material may include Prussian blue. Prussian blue is a blue pigment whose main component is potassium hexacyanoferrate(II)ate iron(III), and may have high oxidizing properties. Electrical sensitivity of the working electrode 210 may be improved when Prussian blue is disposed on the conductive layer 312 .

일부 실시예들에 있어서, 전자 수송층(314)은 카본 페이스트를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the electron transport layer 314 may further include carbon paste.

효소 반응층(316)은 전자 수송층(314) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 전자 수송층(314)의 상면에 직접 접촉할 수 있다. The enzyme reaction layer 316 may be disposed on the electron transport layer 314 . For example, it may directly contact the upper surface of the electron transport layer 314 .

효소 반응층(316)은 시료에 포함되어 있는 감지 대상 물질의 화학 반응이 일어나는 층으로 제공될 수 있다. 효소 반응층(316)은 감지 대상 물질과 반응하는 산화 효소 또는 탈수소 효소를 포함할 수 있다. The enzyme reaction layer 316 may be provided as a layer in which a chemical reaction of a substance to be sensed included in a sample occurs. The enzyme reaction layer 316 may include an oxidizing enzyme or a dehydrogenase that reacts with a substance to be sensed.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 산화 효소는 글루코스 산화 효소(glucose oxidase), 콜레스테롤 산화 효소(cholesterol oxidase), 락테이트 산화 효소(lactate oxidase), 아스코빅산 산화 효소(ascorbic acid oxidase) 및 알코올 산화 효소(alcohol oxidase) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 탈수소 효소는 글루코스 탈수소 효소(glucose dehydrogenase), 글루탐산 탈수소 효소(glutamate dehydrogenase), 락테이트 탈수소 효소(lactate dehydronase) 및 알코올 탈수소 효소(alcohol dehydrogenase) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the oxidase is glucose oxidase, cholesterol oxidase, lactate oxidase, ascorbic acid oxidase, and alcohol oxidase. (alcohol oxidase). The dehydrogenase may include at least one of glucose dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, and alcohol dehydrogenase.

따라서, 글루코스, 콜레스테롤, 락테이트, 아스코빅산, 알코올 또는 글루탐산의 농도를 측정할 수 있다.Thus, the concentration of glucose, cholesterol, lactate, ascorbic acid, alcohol or glutamic acid can be measured.

예를 들면, 바이오 센서가 글루코스 센서일 경우, 효소 반응층(316)은 글루코스 산화효소(Glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소효소(Glucose dehydrogenase)를 포함할 수 있다.For example, when the biosensor is a glucose sensor, the enzyme reaction layer 316 may include glucose oxidase or glucose dehydrogenase.

일부 실시예들에 있어서, 상기 산화 효소 또는 상기 탈수소 효소는 바인더를 통해 고정될 수 있다. 상기 바인더는 당분야에서 통상적으로 사용되는 바인더를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 키토산을 포함할 수 있다.In some embodiments, the oxidase or the dehydrogenase may be immobilized through a binder. The binder may include a binder commonly used in the art, and may include, for example, chitosan.

예를 들면, 시료를 바이오 센서에 주입하면, 시료에 포함되어 있는 감지 대상 물질이 산화 효소 또는 탈수소 효소에 의하여 산화되고, 과산화수소가 형성될 수 있다. 상기 전자 수송 물질(예를 들면, 프러시안 블루)는 과산화수소를 환원시키고, 자신은 산화될 수 있다. 산화된 전자 수송 물질은 일정 전압이 가해진 전극 표면에서 전자를 잃고 전기화학적으로 다시 산화될 수 있다.For example, when a sample is injected into the biosensor, a substance to be detected included in the sample is oxidized by an oxidase or a dehydrogenase, and hydrogen peroxide may be formed. The electron transport material (eg Prussian blue) reduces hydrogen peroxide and can itself be oxidized. The oxidized electron transport material loses electrons on the electrode surface to which a certain voltage is applied and may be electrochemically oxidized again.

시료 내의 감지 대상 물질의 농도는 전자 수송 물질이 산화되는 과정에서 발생되는 전류량에 비례하므로, 상기 전류량을 측정함으로써 감지 대상 물질의 농도를 측정할 수 있다.Since the concentration of the substance to be detected in the sample is proportional to the amount of current generated in the process of oxidizing the electron transport material, the concentration of the substance to be detected can be measured by measuring the amount of current.

필터층(318)은 효소 반응층(316) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 효소 반응층(316)의 상면을 직접 덮을 수 있다.A filter layer 318 may be disposed on the enzyme reaction layer 316 . For example, the upper surface of the enzyme reaction layer 316 may be directly covered.

필터층(318)은 효소 반응층(316)을 외부의 물리력으로부터 보호할 수 있다. 또한, 효소 반응층(316)의 산화 효소 또는 탈수소 효소가 외부 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다.The filter layer 318 may protect the enzyme reaction layer 316 from external physical force. In addition, it is possible to prevent the oxidation enzyme or dehydrogenase of the enzyme reaction layer 316 from being exposed to the external environment.

필터층(318)은 시료 중에서 감지 대상 물질만을 통과시킬 수 있다. 따라서, 효소 반응층(316)이 감지 대상 물질 외의 타 물질에 의해 변성, 손상되는 것을 방지할 수 있다.The filter layer 318 may pass only the substance to be detected among the samples. Therefore, it is possible to prevent the enzymatic reaction layer 316 from being denatured or damaged by materials other than the material to be sensed.

필터층(318)은 감지 대상 물질을 통과시키는 것이라면, 당분야에서 통상적으로 사용되는 이온 교환막이 사용될 수 있다. 상기 이온 교환막은 퍼플루오로술폰산계 수지 등의 양이온 교환 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 이온 교환막은 나피온(Nafion)을 포함할 수 있다.An ion exchange membrane commonly used in the art may be used as the filter layer 318 as long as it allows the material to be detected to pass therethrough. The ion exchange membrane may include a cation exchange resin such as a perfluorosulfonic acid-based resin. For example, the ion exchange membrane may include Nafion.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판(100) 상에 도전층(312)을 형성하고, 도전층(312) 상에 전자 수송층(314)을 형성하고, 전자 수송층(314) 상에 효소 반응층(316)을 형성함으로써, 작업 전극(210)을 제조할 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, a conductive layer 312 is formed on the substrate 100, an electron transport layer 314 is formed on the conductive layer 312, and an enzyme is formed on the electron transport layer 314. By forming the reaction layer 316, the working electrode 210 can be manufactured.

도전층(312)은 기판(100) 상에 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는 금속막을 형성한 후, 이를 패터닝(patterning)하여 형성될 수 있다.After forming a metal film including at least one of Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd, and alloys thereof on the substrate 100, the conductive layer 312 is patterned ( patterning).

상기 패터닝은 당분야에서 통상적으로 사용되는 패터닝 공법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 포토리소그래피(photolithography)를 사용할 수 있다.For the patterning, a patterning method commonly used in the art may be used. For example, photolithography may be used.

도전층(312)이 금속 보호층(312b)을 더 포함할 경우, 금속층(312a)을 먼저 패터닝한 후 금속 보호층(312b)을 형성하거나, 상기 금속막 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 도전성 산화물막을 형성한 후, 상기 금속막과 도전성 산화물막을 함께 패터닝하여 금속층(312a) 및 금속 보호층(312b)을 함께 형성될 수 있다.When the conductive layer 312 further includes a metal protective layer 312b, the metal layer 312a is first patterned and then the metal protective layer 312b is formed, or ITO (Indium Tin Oxide) or IZO After forming the (Indium Zinc Oxide) conductive oxide layer, the metal layer 312a and the metal protection layer 312b may be formed together by patterning the metal layer and the conductive oxide layer together.

예시적인 실시예들에 있어서, 전자 수송층(314)은 전자 수송 물질 및 카본 페이스트의 혼합물을 도전층(312) 상에 도포하여 형성될 수 있다.In example embodiments, the electron transport layer 314 may be formed by applying a mixture of an electron transport material and carbon paste on the conductive layer 312 .

상기 도포는 당분야에서 통상적으로 사용되는 도포법이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 각종 프린팅 방법이 사용될 수 있다.For the application, a coating method commonly used in the art may be used, and various printing methods may be used, for example.

효소 반응층(316)은 예를 들면, 상기 산화 효소 또는 상기 탈수소 효소를 바인더와 혼합한 조성물을 전자 수송층(314) 상에 도포한 후 건조하여 형성될 수 있다.For example, the enzyme reaction layer 316 may be formed by coating a composition obtained by mixing the oxidizing enzyme or the dehydrogenase with a binder on the electron transport layer 314 and then drying the composition.

기준 전극(220)은 산화-환원 반응의 상대 전극(counter electrode)로 제공되며, 작업 전극(210)에서 측정되는 전류 값 또는 전위 값에 대한 기준치를 제공할 수 있다. 기준 전극(220)의 전위 값을 기준치로 하여 작업 전극(210)에서 일어나는 감지 대상 물질의 산화-환원 반응을 특정할 수 있다. 또한, 상기 전류 값의 기준치와 작업 전극(210)에서 측정되는 전류 값을 비교하여 순수하게 감지 대상 물질에 의해 변화한 전류 량을 계산할 수 있다. 따라서, 상기 전류량으로부터 감지 대상 물질의 농도를 도출할 수 있다.The reference electrode 220 is provided as a counter electrode for an oxidation-reduction reaction, and may provide a reference value for a current value or potential value measured at the working electrode 210 . An oxidation-reduction reaction of the material to be sensed occurring at the working electrode 210 may be specified using the potential value of the reference electrode 220 as a reference value. In addition, by comparing the reference value of the current value with the current value measured by the working electrode 210, the amount of current changed purely by the material to be sensed can be calculated. Accordingly, the concentration of the substance to be sensed may be derived from the amount of current.

기준 전극(220)의 기준 도전층(322)은 작업 전극(210)의 도전층(312)과 실질적으로 동일한 소재를 포함할 수 있다. 또한, 기준 도전층(322) 상에 전자 수송층(314) 대신 기준 물질층(324)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 기준 전극(220)은 기판(100) 상에 기준 도전층(322) 및 상기 기준 물질층(324)이 적층되어 형성될 수 있다. 기준 물질층(324)은 예를 들면, Ag/AgCl 페이스트(paste)를 포함할 수 있다.The reference conductive layer 322 of the reference electrode 220 may include substantially the same material as the conductive layer 312 of the working electrode 210 . Also, a reference material layer 324 may be disposed on the reference conductive layer 322 instead of the electron transport layer 314 . For example, the reference electrode 220 may be formed by stacking the reference conductive layer 322 and the reference material layer 324 on the substrate 100 . The reference material layer 324 may include, for example, Ag/AgCl paste.

배선(240)은 작업 전극(210)의 금속층(312a) 및 기준 전극(220)의 기준 도전층(322)과 동일한 소재로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배선(240)은 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판(100) 상에 금속 막을 형성하고 이를 패터닝함으로써 센싱 전극 그룹(S) 및 배선(240)을 함께 형성할 수 있다. 또는 스크린 인쇄법을 통해 센싱 전극 그룹(S) 및 배선을 일체로 형성할 수 있다.The wiring 240 may be formed of the same material as the metal layer 312a of the working electrode 210 and the reference conductive layer 322 of the reference electrode 220 . In some embodiments, the wiring 240 may be integrally formed with the working electrode 210 and the reference electrode 220 . For example, the sensing electrode group S and the wiring 240 may be formed together by forming a metal film on the substrate 100 and patterning the metal film. Alternatively, the sensing electrode group S and the wiring may be integrally formed through a screen printing method.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 센싱 전극 그룹(S) 및 배선(240)을 형성한 후, 전자 수송층(314) 및 기준 물질층(324)을 형성하기 전에 기판(100)의 상면 상에 절연층(260)을 형성할 수 있다.In some exemplary embodiments, after forming the sensing electrode group S and the wiring 240, and before forming the electron transport layer 314 and the reference material layer 324, insulation is formed on the upper surface of the substrate 100. A layer 260 may be formed.

예를 들면, 기판(100), 작업 전극(210), 기준 전극(220) 및 배선(240) 상에 절연막을 도포하고 이를 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 상면이 노출되도록 패터닝함으로써 절연층(260)을 형성할 수 있다. 또는 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 상면이 노출된 형태로 인쇄하는 스크린 인쇄법을 통하여 절연층(260)을 형성할 수 있다.For example, by applying an insulating film on the substrate 100, the working electrode 210, the reference electrode 220, and the wiring 240 and patterning the top surface of the working electrode 210 and the reference electrode 220 to be exposed. An insulating layer 260 may be formed. Alternatively, the insulating layer 260 may be formed through a screen printing method in which upper surfaces of the working electrode 210 and the reference electrode 220 are exposed.

일부 예시적인 실시예들에 있어서, 기판(100)의 상면 상에 절연층(260)을 형성할 때 절연 격벽(270)을 함께 형성할 수 있다.In some exemplary embodiments, when the insulating layer 260 is formed on the upper surface of the substrate 100, the insulating barrier rib 270 may be formed together.

예를 들면, 기판(100), 작업 전극(210), 기준 전극(220) 및 배선(240) 상에 절연막을 도포하고 이를 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 상면이 노출되도록 패터닝함으로써 절연층(260) 및 절연 격벽(270)을 함께 형성할 수 있다. 또는 작업 전극(210) 및 기준 전극(220)의 상면이 노출된 형태로 인쇄하는 스크린 인쇄법을 통하여 절연층(260) 및 절연 격벽(270)을 일체로 형성할 수 있다.For example, by applying an insulating film on the substrate 100, the working electrode 210, the reference electrode 220, and the wiring 240 and patterning the top surface of the working electrode 210 and the reference electrode 220 to be exposed. The insulating layer 260 and the insulating barrier rib 270 may be formed together. Alternatively, the insulating layer 260 and the insulating barrier rib 270 may be integrally formed through a screen printing method in which upper surfaces of the working electrode 210 and the reference electrode 220 are exposed.

100: 기판 210: 작업 전극
220: 기준 전극 240: 배선
242: 제1 배선 244: 제2 배선
250: 센싱 구동부 260: 절연층
270: 절연 격벽 272: 제1 절연 격벽
274: 제2 절연 격벽 312: 도전층
314: 전자 수송층 316: 효소 반응층
318: 필터층 322: 기준 도전층
324: 기준 물질층100: substrate 210: working electrode
220: reference electrode 240: wiring
242: first wire 244: second wire
250: sensing drive unit 260: insulating layer
270: insulating bulkhead 272: first insulating bulkhead
274: second insulating barrier rib 312: conductive layer
314: electron transport layer 316: enzyme reaction layer
318: filter layer 322: reference conductive layer
324: reference material layer

Claims

Board;
a plurality of sensing electrode groups arranged on an upper surface of the substrate;
wires connected to each of the sensing electrode groups on the upper surface of the substrate; and
An insulating layer formed on the upper surface of the substrate and covering the wiring,
Each of the sensing electrode groups includes a working electrode and a reference electrode disposed adjacent to and spaced apart from the working electrode,
The working electrode includes a conductive layer disposed on the substrate, an electron transport layer disposed on the conductive layer, and an enzyme reaction layer disposed on the electron transport layer, and the insulating layer is disposed between the conductive layer and the enzyme reaction layer. Where it is not placed, the biosensor.

The biosensor according to claim 1, wherein the insulating layer does not cover the working electrode and the reference electrode in a planar direction.

The biosensor of claim 1, wherein upper surfaces of the working electrode and the reference electrode are exposed from the insulating layer.

The biosensor of claim 3, wherein the insulating layer entirely surrounds side surfaces of the working electrode and the reference electrode.

The biosensor of claim 1, further comprising an insulating barrier rib formed on the insulating layer.

The method according to claim 5, wherein the insulating barrier rib includes a first insulating barrier rib and a second insulating barrier rib spaced apart from each other and facing each other,
The biosensor, wherein a plurality of the sensing electrode groups are arranged between the first insulating barrier rib and the second insulating barrier rib in a planar direction.

The biosensor of claim 1, wherein the working electrodes and the reference electrodes included in the sensing electrode groups are arranged side by side in a column direction when viewed from a plane direction.

The biosensor of claim 1, wherein the sensing electrode groups are arranged in a zigzag pattern along a column direction when viewed from a planar direction.

The biosensor of claim 1, wherein the working electrodes and the reference electrodes included in the sensing electrode groups are alternately repeated along a column direction when viewed from a plane direction.

The biosensor according to claim 1, wherein the working electrodes included in the sensing electrode groups adjacent to each other are disposed adjacent to each other.

The biosensor of claim 1, wherein the wirings connected to the different sensing electrode groups are alternately arranged along a column direction on both sides of the substrate in a row direction when viewed from a planar direction.

The biosensor of claim 1, wherein the wiring comprises a first wiring connected to the working electrode and a second wiring connected to the reference electrode.

The biosensor of claim 12, wherein the first wiring and the second wiring belonging to one sensing electrode group are disposed together on one side of the substrate.

The biosensor according to claim 12, wherein the first wiring and the second wiring belonging to one sensing electrode group are distributed and disposed on both sides of the substrate in a row direction.

The biosensor of claim 1, further comprising a sensing driver connected to the wires.

The biosensor according to claim 15, wherein the sensing driver includes a data processing unit for leveling the sensing values sensed from the sensing electrode groups.

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The biosensor of claim 1, wherein the working electrode further comprises a filter layer disposed on the enzyme reaction layer.