KR20100006404A

KR20100006404A - 바이오센서

Info

Publication number: KR20100006404A
Application number: KR1020080066615A
Authority: KR
Inventors: 안연찬; 최용복; 박미숙
Original assignee: 주식회사 올메디쿠스
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-19
Also published as: WO2010005172A1; US20110111488A1; EP2297574A4; EP2297574B1; KR100972108B1; EP2297574A1

Abstract

본 발명은 바이오센서에 관한 것으로서, 상부 절연기판과 하부 절연기판에 추가 형성된 감지전극을 이용하여 시료(혈액 등 검체)가 시료주입구에 주입되었을 때 측정기가 시료 통로 내에 시료가 충분히 채워졌는지를 감지할 수 있으며, 또한 시료가 주입된 시점 및 시료가 완전히 채워진 시점을 측정기에서 감지할 수 있도록 구성됨으로써, 시료의 유동 특성 및 속도 추정이 가능해지고, 이를 측정 결과의 보정에 이용하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있도록 한 바이오센서에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 상기 상부 절연기판과 하부 절연기판에 각각 적어도 하나 이상씩의 감지전극이 형성되되, 상기 감지전극이 상기 작업전극과 기준전극을 사이에 두고 시료주입구 쪽과 시료주입구 반대쪽으로 각각 배치되어 상기 시료 통로로부터 측정기의 소켓에 접속되는 접속 단부까지 연장 형성되는 바이오센서가 개시된다.

바이오센서, 상부 절연기판, 하부 절연기판, 스페이서, 반응효소층, 감지전극

Description

바이오센서{Bio-sensor}

본 발명은 바이오센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상부 절연기판과 하부 절연기판에 추가 형성된 감지전극을 이용하여 시료(혈액 등 검체)가 시료주입구에 주입되었을 때 측정기가 시료 통로 내에 시료가 충분히 채워졌는지를 감지할 수 있으며, 또한 시료가 주입된 시점 및 시료가 완전히 채워진 시점을 측정기에서 감지할 수 있도록 구성됨으로써, 시료의 유동 특성 및 속도 추정이 가능해지고, 이를 측정 결과의 보정에 이용하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있도록 한 바이오센서에 관한 것이다.

바이오센서란 측정 대상물로부터 정보를 얻을 때 생물학적 요소를 이용하거나 생물학적 요소를 모방하는 것을 이용하여 색, 형광, 전기적 신호 등과 같이 인식 가능한 유용한 신호로 변환시켜주는 시스템이라 할 수 있다.

특히, 생물학적 효소를 이용하는 바이오센서는 우수한 감도 및 반응특이성을 가지므로 의료/의약 분야, 바이오 산업의 공정 계측, 환경 계측, 화학물질의 안정 성 평가 등 광범위한 분야에서 응용이 기대되고 있다.

생체 내 화학적 성분을 조사한다는 것은 의학적으로 매우 중요하며, 현재 의약 진단 분야에서 혈액 등의 생체시료를 분석하기 위해 바이오센서를 많이 이용하고 있다.

그 중 효소와 기질 또는 효소와 저해제의 특이적인 반응을 이용한 효소 분석법 바이오센서는 적용 및 사용이 간편하고 측정감도가 우수하며 신속한 결과를 얻을 수 있는 장점이 있으므로 병원 및 임상 화학분석에 가장 널리 사용된다.

생체 내 화학적 성분을 조사하기 위한 효소 분석법은 크게 효소 반응 전, 후의 광투광도를 분광학적 방법으로 관찰하는 발색법과, 전기화학적 신호를 측정하는 전극법으로 구분할 수 있다.

이 중 발색법은 전극법에 비해 측정시간이 길고 많은 양의 시료가 필요하며 생체시료의 혼탁도에 기인한 측정오차 등으로 인해 중요한 생체물질을 분석하는데 어려움이 수반된다.

따라서, 최근에는 에칭, 스크린 인쇄, 스퍼터링 등을 이용해 플라스틱 필름(절연성 기판) 위에 복수의 전극들로 이루어진 전극계를 형성하고 분석시약을 전극 상에 고정한 뒤 시료 도입 후 일정 전위를 적용하여 시료 중 특정 물질을 정량적으로 측정하는 전극법이 효소를 이용한 바이오센서에 많이 응용되고 있다.

전극법을 이용하는 경우 바이오센서로부터 생체물질에 대한 정보를 읽게 되는 별도의 측정기가 필요하며, 이 측정기에는 바이오센서의 박막전극과 전기적으로 연결되는 소켓이 구비된다. 이에 바이오센서의 박막전극이 삽입구를 통해 측정기 에 삽입되면 측정기의 소켓에 형성된 단자에 박막전극이 연결되며, 이어 측정기의 전원이 온(ON) 된 상태에서 측정기가 분석 대상인 생체물질에 대한 정보를 받게 된다.

상기한 전극법의 바이오센서가 널리 적용되고 있는 것 중 하나가 혈당측정기이며, 누구나 쉽게 자신의 혈액을 채취하여 혈액 내 포도당(혈당)의 양을 측정할 수 있게 되어 있다.

하루에 2 ~ 3번씩 실시간으로 혈당을 측정해야 하는 인슐린 의존형 환자의 경우 대개 손가락 끝 부분을 바늘 형태의 란셋(lancet)으로 찔러 채혈하는데, 혈당측정기는 채취된 시료(혈액)와 바이오센서 내 반응물질의 전기화학적 반응에 의해 발생하는 전기적 신호로부터 혈당값을 측정하게 된다.

즉, 바이오센서의 전극계상에 친수성 고분자와 산화환원효소, 전자수용체로 이루어진 효소반응층이 고정되어, 바이오센서의 시료주입구를 통해 사용자가 기질[포도당(Glucose)]을 포함한 시료(혈액)를 주입하여 상기 효소반응층에 접촉시키면, 효소반응층이 이를 용해하여 시료의 기질과 효소(Enzyme)가 반응하고, 이때 기질이 산화되면서 전자수용체가 환원된다. 이 환원된 전자수용체를 전기화학적으로 산화하여 얻어지는 산화 전류를 측정기를 통해 측정하여 시료 중에 포함된 기질의 농도를 구할 수 있게 된다.

첨부한 도 1과 도 2는 전기화학적 바이오센서의 기본 구성도로서, 이를 참조하여 종래의 바이오센서 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 1은 분해사시도이고, 도 2는 조립사시도이다.

도시된 바와 같이, 바이오센서(10)는 하부 절연기판(11)의 상면(내측면이 됨)에 작업전극(working electrode)(12)과 기준전극(reference electrode)(13)을 길게 적층 형성하고, 상기 작업전극(12)과 기준전극(13)을 가로지르도록 분석시약, 즉 반응효소층(14)을 고정한 형태로 이루어진다. 여기서, 상기 전극(12,13)은 에칭, 스크린 인쇄, 스퍼터링 등과 같은 박막 형성 방법으로 형성된다.

또한 시료(혈액 등의 검체)가 반응효소층(14) 전체로 적절히 투여될 수 있도록 전극(12,13)이 형성된 하부 절연기판 상측으로 스페이서(15,16)를 적층하고, 상기 스페이서(15,16) 상측으로 상부 절연기판(17)을 적층하여, 상기 스페이서(15,16)에 의해 서로 이격된 상, 하부 절연기판(11,17)이 효소반응층(14) 상측으로 모세관 구조인 시료 통로(18)를 형성하도록 한다.

이때, 작업전극(12)과 기준전극(13)은 상기 스페이서(15,16)에 의해 절연되며, 상기 스페이서(15,16)에 의해 상, 하부 절연기판(11,17)이 형성하는 시료 통로(18)의 입구가 시료가 주입되는 시료주입구(18a)가 된다. 또한 바이오센서(10)가 측정기(도시하지 않음)에 삽입될 때 측정기의 소켓에 형성된 단자에 접속될 수 있도록 작업전극(12)과 기준전극(13)의 단부는 바이오센서의 접속 단부에서 노출된다.

상기와 같이 측정기에 작업전극(12)과 기준전극(13)이 전기적으로 연결된 상태에서 시료 내 성분(예를 들면, 혈당)과 반응효소층(14)의 반응에 의해 발생한 전기적 신호를 검출하게 된다. 이때, 시료 내 성분과 반응효소층(14)의 산화환원반응은 작업전극(12)에서 일어나는데, 그 반응 결과가 작업전극(12)에서 전기화학적 인 메커니즘에 의해 소정의 전류를 발생시키고, 이 전류가 측정기에 인가되면, 측정기는바이오센서(10)로부터 인가되는 전류를 읽어 시료 내 해당 성분을 정량 분석하고 그 결과를 디스플레이에 표시하게 된다.

한편, 바이오센서(10)에서는 시료주입구(18a)로 혈액이 주입되어 반응효소층(14)으로 도입되고 나면 상기와 같이 혈액 중 성분과 반응효소층(14)이 반응하여 전류를 형성하는데, 이때 정확한 측정 결과를 얻기 위해서는 충분한 양의 혈액이 반응효소층(14) 위 시료 통로(18)에 채워져야 한다.

즉, 시료주입구(18a)에 주입된 혈액은 모세관 현상에 의해 반응효소층(14) 위 시료 통로(18)에서 첫 번째 전극(12)을 지나 두 번째 전극(13)까지 순차적으로 도달하며, 이때 혈액이 두 번째 전극(13)에 도달한 상태로 시료 통로(18) 내에 충분히 채워져야만 정확한 측정이 가능한 것이다.

그러나 혈액이 두 번째 전극(13)에 닿기 시작하면 반응이 바로 시작되므로 충분히 혈액이 채워지지 않은 상태에서 측정이 이루어질 수 있고, 이 경우 오차가 발생할 수 있다. 이에 두 번째 전극까지 혈액이 충분히 도달하여 채워졌는지 여부를 아는 것이 필요하다. 종래의 바이오센서에서는 혈액이 두 번째 전극에 닿기 시작하여 시료 통로(18)에 충분히 채워지는 시점을 정확히 알 수 없다.

또한 혈액의 유동 특성에 따라 시료 통로(18) 내에 혈액이 유입되는 속도가 다를 수 있고, 혈액의 유동 특성은 측정 결과값에 영향을 줄 수 있다. 즉, 혈액의 유동 특성에 따라 측정 오차가 발생할 수 있는 것이다. 따라서, 분석시에 혈액의 유동 특성에 따른 측정 오차 보정을 유입 속도 차이로 보정할 수 있다. 또 한 유입 속도의 차이로부터 시료의 성질을 유추할 수 있게 된다.

그러나 종래의 바이오센서에서는 시료 통로(18) 내에서 혈액이 유입되는 속도를 알 수 없기 때문에 유동 특성에 따른 측정 오차를 보정하는 것이 불가능하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 상부 절연기판과 하부 절연기판에 추가 형성된 감지전극을 이용하여 시료(혈액 등 검체)가 시료주입구에 주입되었을 때 측정기가 시료 통로 내에 시료가 충분히 채워졌는지를 감지할 수 있으며, 또한 시료가 주입된 시점 및 시료가 완전히 채워진 시점을 측정기에서 감지할 수 있도록 구성됨으로써, 시료의 유동 특성 및 속도 추정이 가능해지고, 이를 측정 결과의 보정에 이용하여 보다 정확한 결과를 얻을 수 있도록 한 바이오센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 상부 절연기판 및 하부 절연기판, 상기 하부 절연기판의 내측면에 형성된 작업전극 및 기준전극, 상기 상부 절연기판과 하부 절연기판 사이에 개재되어 시료 통로를 형성하는 스페이서, 및 상기 시료 통로를 따라 작업전극과 기준전극을 가로지르도록 고정되는 반응효소층을 포함하는 바이오센서에 있어서,

상기 상부 절연기판과 하부 절연기판에 각각 적어도 하나 이상씩의 감지전극이 형성되되, 상기 감지전극은 상기 작업전극과 기준전극을 사이에 두고 시료주입구 쪽과 시료주입구 반대쪽으로 각각 배치되어 상기 시료 통로로부터 측정기의 소켓에 접속되는 접속 단부까지 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명의 바람직한 제1실시예는, 상기 상부 절연기판의 내측면과 하부 절연기판의 내측면에서 시료주입구 쪽의 상호 대응되는 각 위치에 각각 감지전극이 형성 배치되고, 상기 하부 절연기판의 내측면에 시료주입구 반대쪽으로 감지전극이 형성 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 제2실시예는, 상기 상부 절연기판의 내측면과 하부 절연기판의 내측면에서 시료주입구 쪽과 시료주입구 반대쪽으로 상호 대응되는 각 위치에 감지전극이 각각 형성 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 제3실시예는, 상기 상부 절연기판의 내측면에서 시료주입구 반대쪽으로 감지전극이 형성 배치되고, 상기 하부 절연기판의 내측면에서 시료주입구 쪽으로 감지전극이 형성 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 제4실시예는, 상기 상부 절연기판의 내측면에서 시료주입구 쪽으로 감지전극이 형성 배치되고, 상기 하부 절연기판의 내측면에서 시료주입구 반대쪽으로 감지전극이 형성 배치되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 바이오센서에 의하면, 상부 절연기판과 하부 절연기판에 추가 형성된 감지전극을 이용하여 시료(혈액 등 검체)가 시료주입구에 주입되었을 때 측정기가 시료 통로 내에 시료가 충분히 채워졌는지를 감지할 수 있게 되어, 더욱 정확한 측정 결과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 바이오센서에서는 시료가 주입된 시점 및 시료가 완전히 채 워진 시점을 측정기에서 감지할 수 있게 되어, 시료의 유동 특성 및 속도 추정이 가능해지고, 이를 측정 결과의 보정에 이용할 경우 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명은 바이오센서에 관한 것으로서, 상부 절연기판과 하부 절연기판에 감지전극을 추가로 형성하여 시료(혈액 등 검체)가 시료주입구에 주입되었을 때 시료 통로 내에 충분히 채워졌는지를 감지할 수 있도록 한 것에 주안점이 있는 것이다.

이를 위해, 상부 절연기판과 하부 절연기판에 각각 적어도 하나 이상씩의 감지전극이 형성되되, 상기 감지전극은 상기 작업전극과 기준전극을 사이에 두고 시료주입구 쪽과 시료주입구 반대쪽으로 각각 배치되어 상기 시료 통로로부터 측정기의 소켓에 접속되는 접속 단부까지 연장 형성되는바이오센서가 개시된다.

이하, 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

첨부한 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 바이오센서의 제1실시예를 도시한 사시도로서, 도 3은 분해사시도이고, 도 4는 조립사시도이다.

도시된 바와 같이, 바이오센서(10)는, 상부 절연기판(17) 및 하부 절연기판(11)과, 상기 하부 절연기판(11)의 상면(내측면)에 형성된 작업전극(12) 및 기준전극(13)과, 상기 상부 절연기판(17)과 하부 절연기판(11) 사이에 개재되어 시료 통로(18)를 형성하는 스페이서(15,16)와, 상기 시료 통로(18)를 따라 작업전극(12)과 기준전극(13)을 가로지르도록 고정되는 반응효소층(분석시약)(14)을 기본 구성으로 한다.

이때, 본 발명의 제1실시예에서는, 상부 절연기판(17)과 하부 절연기판(11)의 내측면에서 상호 대응되는 시료주입구(18a) 쪽의 각 위치에 감지전극(21,23)을 길게 추가 형성하며, 하부 절연기판(11)에서는 그 내측면에 시료주입구(18a) 반대쪽으로 별도의 감지전극(22)을 추가 형성한다.

이에 상부 절연기판(17)에는 1개의 감지전극(23)이 형성되고, 하부 절연기판(11)에는 작업전극(12) 및 기준전극(13) 외에 2개의 감지전극(21,22)이 추가되어 총 4개의 전극이 형성된다. 상기 하부 절연기판(11)에 추가되는 두 감지전극(21,22)은 각각 작업전극(12)과 기준전극(13)을 사이에 두고 그 바깥쪽, 즉 시료주입구(18a) 쪽과 시료주입구(18a) 반대쪽으로 소정 간격을 두고 형성된다.

상기 감지전극(21,22,23)들은 작업전극(12)과 기준전극(13)과 마찬가지로 시료가 통과하는 시료 통로(18)로부터 측정기(도시하지 않음)의 소켓에 접속되는바이오센서(10)의 접속 단부까지 길게 연장 형성되며, 시료 통로(18) 내 시료의 유동방향을 기준으로 작업전극(12)과 기준전극(13)의 전, 후방에 각각 배치된다.

본 명세서에서는 명확한 설명을 위해 상부 절연기판(17)에 추가 형성된 감지 전극을 상부감지전극으로, 하부 절연기판(11)에 추가 형성된 감지전극을 하부감지전극이라 칭하며, 하부 절연기판(11)에서도 시료주입구(18a) 쪽, 즉 작업전극(12) 바깥쪽의 추가 감지전극(시료주입구에서 가까운 쪽의 감지전극)을 제1하부감지전극으로, 시료주입구(18a) 반대쪽, 즉 기준전극(13) 바깥쪽의 추가 감지전극(시료주입구로부터 먼 쪽의 감지전극)을 제2하부감지전극이라 창하기로 한다.

상기한 제1실시예에서, 상부감지전극(23)과 제1하부감지전극(21)은 시료가 주입됨을 확인하는 전극으로, 시료가 시료주입구(18a)에 주입되어 시료주입구 쪽의 상부감지전극(23)과 제1하부감지전극(21)에 닿았을 때, 시료에 의해 상부감지전극(23)과 제1하부감지전극(21)이 통전되면서 시료가 시료주입구(18a)에 들어온 시점이 감지된다.

그리고 제2하부감지전극(22)은 시료가 기준전극(13)까지 도달하여 시료 통로(18) 내에 충분히 채워졌는지를 확인하는 전극으로, 시료가 제1하부감지전극(21)을 지나 작업전극(12)과 기준전극(13)을 차례로 통과한 뒤 제2하부감지전극(22)에 도달한 시점이 시료가 완전히 채워진 시점으로 감지될 수 있으며, 이 시점은 제1하부감지전극(21)과 제2하부감지전극(22)이 시료에 의해 서로 통전되면서 감지될 수 있다.

결국, 제1실시예에서는 기본적으로 시료가 주입되고 난 뒤 충분히 채워졌는지 여부를 확인할 수 있고, 또한 시료가 최초 들어온 시점을 감지하고 시료가 완전히 채워진 시점을 감지할 수 있기 때문에 시료가 주입된 뒤 완전히 채워지기까지의 시간 측정이 가능하다. 즉, 바이오센서가 삽입된 측정기에서 각 전극의 통전 상 태를 감지하여 시료의 유동 특성 및 유입 속도에 대한 확인이 가능해지는 것이다.

작업전극과 기준전극 외에 본 발명에서 추가되는 감지전극들은 기존의 전극들과 동일한 재질 및 방법으로 형성시킬 수 있으며, 바이오센서의 공지된 전극 형성 방법, 예컨대 에칭, 스크린 인쇄, 스퍼터링 등의 박막 형성 방법을 이용해 형성이 가능하다.

다음으로, 첨부한 도 5는 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한 분해사시도로서, 하부 절연기판(11)의 내측면에 제1실시예와 마찬가지로 2개의 하부감지전극(21,22)을 추가하여 총 4개의 전극을 형성하고, 상부 절연기판(17)의 내측면에 상기 각 하부감지전극(21,22) 대응 위치에 상부감지전극(23,24)을 각각 형성한다. 제1실시예와 비교할 때, 하부 절연기판(11)의 제1하부감지전극(21)과 제2하부감지전극(22), 상부 절연기판(17)의 시료주입구(18a) 쪽 상부감지전극(이하 제1상부감지전극이라 칭함)(23)은 동일하나, 상부 절연기판(17)에서 시료주입구(18a) 반대쪽으로 상기 제2하부감지전극(22) 대응 위치에 상부감지전극(이하 제2상부감지전극이라 칭함)(24)이 추가된다.

상기한 제2실시예에서, 제1상부감지전극(23)과 제1하부감지전극(21)은 시료가 주입됨을 확인하는 전극으로, 시료가 시료주입구(18a)에 주입되어 시료주입구 쪽의 제1상부감지전극(23)과 제1하부감지전극(21)에 닿았을 때, 시료에 의해 제1상부감지전극(23)과 제1하부감지전극(21)이 통전되면서 시료가 최초 들어온 시점이 감지된다.

그리고 제2상부감지전극(24)과 제2하부감지전극(22)은 시료가 기준전극(13) 까지 도달하여 시료 통로(18) 내에 충분히 채워졌는지를 확인하는 전극으로, 시료가 제1하부감지전극(21)을 지나 작업전극(12)과 기준전극(13)을 차례로 통과한 뒤 제2상부감지전극(24) 및 제2하부감지전극(22)에 도달한 시점이 시료가 완전히 채워진 시점으로 감지될 수 있으며, 이 시점은 제2상부감지전극(24)과 제2하부감지전극(22)이 시료에 의해 서로 통전되면서 감지될 수 있다.

결국, 제2실시예에서도 제1실시예와 마찬가지로 시료가 주입되고 난 뒤 충분히 채워졌는지 여부를 확인할 수 있고, 또한 시료가 최초 들어온 시점을 감지하고 시료가 완전히 채워진 시점을 감지할 수 있기 때문에 시료가 주입된 뒤 완전히 채워지기까지의 시간 측정이 가능하다. 즉, 바이오센서가 삽입된 측정기에서 각 전극의 통전 상태를 감지하여 시료의 유동 특성 및 유입 속도에 대한 확인이 가능해지는 것이다.

상기와 같이 본 발명의 제1실시예와 제2실시예는 시료가 센서에 완전히 채워질 때까지의 시간을 정확히 측정할 수 있고, 측정된 시간은 반응성 차이에 따른 결과값 오차를 보정할 수 있는 보정계수를 구하기 위한 수단으로 사용이 가능해진다.

좀더 상세히 설명하면, 시료의 유동 특성에 따라 시료의 유입 속도가 다르고, 유입 속도 차이를 통해 시료의 성질을 유추할 수 있다. 또한 시료의 유동 특성은 측정 결과에 영향을 주어 오차를 발생시킬 수 있는데, 시료의 성질에 따른 반응의 차이를 실험을 통해 미리 수치화하여 측정기에 입력 저장한다면 최종적으로 속도 측정으로 반응의 차이값을 보정할 수 있다.

예컨대, 혈액을 시료로 사용하는 경우, 혈액 속의 적혈구 수치가 낮으면 시 약(반응효소층)의 용해도가 증가하여 반응성이 상승하고, 이로 인해 결과값이 높게 나오게 된다. 반대로 혈액 속의 적혈구 수치가 높으면 용해도가 감소하여 반응성이 낮아진다. 또한 적혈구 수치와 혈액의 유입 속도가 반비례 관계를 가지는데, 측정기에서 혈액의 유입 속도를 측정하여 적혈구 수치를 계산하면 반응성 차이를 보정할 수 있다.

한편, 첨부한 도 6은 본 발명에 따른 바이오센서의 제3실시예를 도시한 분해사시도로서, 하부 절연기판(11)에 작업전극(12)과 기준전극(13) 외에 시료주입구(18a) 쪽, 즉 작업전극(12) 바깥쪽(시료주입구에서 가까운 쪽)으로 하부감지전극(21)을 추가하여 총 3개의 전극을 형성하고, 상부 절연기판(17)에는 시료주입구(18a) 반대쪽(시료주입구에서 먼 쪽)으로 상부감지전극(24)을 형성한다. 상기 상부 절연기판(17)에서 상부감지전극(24)의 위치는 상, 하부 절연기판(11,17)이 접합되었을 때 기준전극(13) 바깥쪽으로 소정 간격을 두고 위치되도록 한다.

상기한 제3실시예에서, 하부감지전극(21)과 상부감지전극(24)은 시료가 기준전극(13)까지 도달하여 시료 통로(18) 내에 충분히 채워졌는지를 확인하는 전극으로, 시료가 하부감지전극(21), 작업전극(12) 및 기준전극(13)을 차례로 통과하여 상부감지전극(24)에 도달한 시점이 시료가 완전히 채워진 시점으로 감지될 수 있으며, 이 시점은 하부감지전극(21)과 상부감지전극(24)이 시료에 의해 서로 통전되면서 감지될 수 있다.

결국, 바이오센서가 삽입된 측정기에서 하부감지전극(21)과 상부감지전극(24)의 통전 상태를 감지하여 시료가 완전히 채워진 시점에 대한 확인이 가능해 지는 것이다.

아울러, 제3실시예의 경우에도 하부감지전극(21)과 작업전극(12)을 이용해 시료의 유동 특성 및 속도가 추정될 수 있다. 즉, 시료가 하부감지전극(21)에 우선 접촉하고 작업전극(12)에 접촉하여 두 전극이 통전된 시점을 측정기에서 감지할 수 있는바, 이 시점부터 시료가 상부감지전극(24)에 도달된 시점까지의 시간을 측정하면 시료가 유입되는 속도의 추정이 가능해지는 것이다. 결국, 추정된 시료의 유입 속도는 반응성 차이에 따른 결과값 오차를 보정할 수 있는 보정계수를 구하기 위한 수단으로 사용이 가능해진다.

다음으로, 첨부한 도 7은 본 발명에 따른 바이오센서의 제4실시예를 도시한 분해사시도로서, 하부 절연기판(11)에 작업전극(12)과 기준전극(13) 외에 시료주입구(18a) 반대쪽, 즉 기준전극(13) 바깥쪽(시료주입구에서 먼 쪽)으로 하부감지전극(22)을 추가하여 총 3개의 전극을 형성하고, 상부 절연기판(17)에는 시료주입구(18a) 쪽으로 상부감지전극(23)을 형성한다. 상기 상부 절연기판(17)에서 상부감지전극(23)의 위치는 상, 하부 절연기판(11,17)이 접합되었을 때 작업전극(12) 바깥쪽으로 소정 간격을 두고 위치되도록 한다.

상기한 제4실시예에서, 하부감지전극(22)과 상부감지전극(23)은 시료가 기준전극(13)까지 도달하여 시료 통로(18) 내에 충분히 채워졌는지를 확인하는 전극으로, 시료가 상부감지전극(23), 작업전극(12) 및 기준전극(13)을 차례로 통과하여 하부감지전극(22)에 도달한 시점이 시료가 완전히 채워진 시점으로 감지될 수 있으며, 이 시점은 상부감지전극(23)과 하부감지전극(22)이 시료에 의해 서로 통전되면 서 감지될 수 있다.

결국, 바이오센서가 삽입된 측정기에서 하부감지전극(22)과 상부감지전극(23)의 통전 상태를 감지하여 시료가 완전히 채워진 시점에 대한 확인이 가능해지는 것이다.

아울러, 제4실시예의 경우에도 상부감지전극(23)과 작업전극(12)을 이용해 시료의 유동 특성 및 속도가 추정될 수 있다. 즉, 시료가 상부감지전극(23)에 우선 접촉하고 작업전극(12)에 접촉하여 두 전극이 통전된 시점을 측정기에서 감지할 수 있는바, 이 시점부터 시료가 하부감지전극(22)에 도달된 시점까지의 시간을 측정하면 시료의 유입 속도 추정이 가능해지는 것이다. 결국, 추정된 시료의 유입 속도는 반응성 차이에 따른 결과값 오차를 보정할 수 있는 보정계수를 구하기 위한 수단으로 사용이 가능해진다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 바이오센서에서는 상부 절연기판과 하부 절연기판에 추가 형성된 감지전극을 이용하여 시료(혈액 등 검체)가 시료주입구에 주입되었을 때 측정기에서 시료 통로 내에 시료가 충분히 채워졌는지를 감지할 수 있게 된다. 또한 바이오센서의 추가된 전극에 의해 시료가 주입된 시점 및 시료가 완전히 채워진 시점을 측정기에서 감지할 수 있게 되어, 시료의 유동 특성 및 속도 추정이 가능해지며, 이를 측정 결과의 보정에 이용하여 보다 정확한 결과를 얻도록 하는 것이 가능해진다.

이상으로 본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해 설명하였다. 그러나 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예가 본 발명 의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

도 1과 도 2는 전기화학적 바이오센서의 기본 구성도,

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 바이오센서의 제1실시예를 도시한 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 제2실시예를 도시한 분해사시도,

도 6은 본 발명에 따른 제3실시예를 도시한 분해사시도

도 7은 본 발명에 따른 제4실시예를 도시한 분해사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 바이오센서 11 : 하부 절연기판

12 : 작업전극 13 : 기준전극

14 : 반응효소층 15, 16 : 스페이서

17 : 상부 절연기판 18 : 시료 통로

18a : 시료주입구 21, 22, 23, 24 : 감지전극

Claims

상부 절연기판(17) 및 하부 절연기판(11), 상기 하부 절연기판(11)의 내측면에 형성된 작업전극(12) 및 기준전극(13), 상기 상부 절연기판(17)과 하부 절연기판(11) 사이에 개재되어 시료 통로(18)를 형성하는 스페이서(15,16), 및 상기 시료 통로(18)를 따라 작업전극(12)과 기준전극(13)을 가로지르도록 고정되는 반응효소층(14)을 포함하는 바이오센서에 있어서,

상기 상부 절연기판(17)과 하부 절연기판(11)에 각각 적어도 하나 이상씩의 감지전극이 형성되되, 상기 감지전극은 상기 작업전극(12)과 기준전극(13)을 사이에 두고 시료주입구(18a) 쪽과 시료주입구(18a) 반대쪽으로 각각 배치되어 상기 시료 통로(18)로부터 측정기의 소켓에 접속되는 접속 단부까지 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 절연기판(17)의 내측면과 하부 절연기판(11)의 내측면에서 시료주입구(18a) 쪽의 상호 대응되는 각 위치에 감지전극(21,23)이 각각 형성 배치되고, 상기 하부 절연기판(11)의 내측면에 시료주입구(18a) 반대쪽으로 감지전극(22)이 형성 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 절연기판(17)의 내측면과 하부 절연기판(11)의 내측면에서 시료주입구(18a) 쪽과 시료주입구 반대쪽으로 상호 대응되는 각 위치에 각각 감지전극(21,22,23,24)이 형성 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 절연기판(17)의 내측면에서 시료주입구(18a) 반대쪽으로 감지전극(24)이 형성 배치되고, 상기 하부 절연기판(11)의 내측면에서 시료주입구(18a) 쪽으로 감지전극(21)이 형성 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
청구항 1에 있어서,

상기 상부 절연기판(17)의 내측면에서 시료주입구(18a) 쪽으로 감지전극(23)이 형성 배치되고, 상기 하부 절연기판(11)의 내측면에서 시료주입구(18a) 반대쪽으로 감지전극(22)이 형성 배치되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.