KR20130028929A - 화학 센서 - Google Patents
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Abstract
기체 중의 피측정 물질을 간편한 방법으로 액체 중에 용해시킨다. 그 화학 센서는, 센서 유지부(11), 피측정 물질을 포함하는 기체가 주입(注入)되는 기체 주입공(12), 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체에 포함되는 피측정 물질을 채취하는 시료 채취부(13), 시료 채취부(13)에 의해 채취된 피측정 물질을 시료 반응부(15)에 운반하는 시료 운반부(14), 시료 운반부(14)에 의해 운반된 피측정 물질과 소정의 반응을 일으키는 반응 물질을 가지는 시료 반응부(15), 및 시료 반응부(15)에 있어서 반응 물질과 반응한 피측정 물질을 검출하는 검출부(16)를 구비한다. 시료 채취부(13)는, 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체에 포함되는 수증기를 액화하는 펠티에 소자(Peltier element)를 가진다.
Description
본 발명은, 기체 중의 가스 성분이나, 바이러스, 알레르겐 등의 피측정 물질을 검출하는 화학 센서에 관한 것이다.
종래부터, 혈액 등의 체액이나 발효물 또는 천연물을 시료로 하여, 이 시료와 시약을 효소 반응시켜 발생하는 전하를 검출하는 전기 화학적 바이오 센서 시험편이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
이 전기 화학적 바이오 센서 시험편은, 모세관 작용을 이용하여 시료를 도입시키는 캐필러리 스페이스(capillary space)를 구비함으로써, 소량의 시료라도 시약과의 효소 반응 및 전하의 측정을 정확하게 행하도록 되어 있다.
상기 전기 화학적 바이오 센서 시험편에 있어서는, 반응 상의 제약이 있으므로, 시료는 액체일 필요가 있다. 따라서, 기체 중의 가스 성분이나 바이러스, 알레르겐 등의 피측정 물질을 검출할 수 없다.
기체 중의 가스 성분이나 바이러스, 알레르겐 등의 피측정 물질을 검출하기 위해서는, 피측정 물질을 액체 중에 용해시키는 전처리(pre-treatment)가 필요하다. 이 전처리는, 대형 장치를 사용하여 행하거나, 또는 수작업으로 행하는 등, 번잡한 처리이다.
본 발명은, 전술한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 기체 중의 피측정 물질을 간편한 방법으로 액체 중에 용해시킬 수 있는 화학 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 화학 센서는, 센서 유지부, 피측정 물질을 포함하는 기체가 주입되는 기체 주입공(注入孔), 기체 주입공으로부터 주입된 기체에 포함되는 피측정 물질을 채취하는 시료 채취부, 시료 채취부에 의해 채취된 피측정 물질을 시료 반응부에 운반하는 시료 운반부, 시료 운반부에 의해 운반된 피측정 물질과 소정의 반응을 일으키는 반응 물질을 가지는 시료 반응부, 및 시료 반응부에 있어서 반응 물질과 반응한 피측정 물질을 검출하는 검출부를 구비한다. 시료 채취부는, 기체 주입공으로부터 주입된 기체에 포함되는 수증기를 액화하는 펠티에 소자(Peltier element)를 가진다.
본 발명의 특징에 의하면, 펠티에 소자의 펠티에 냉각 효과에 의해, 기체 주입공으로부터 주입된 기체에 포함되는 수증기를 액화함으로써, 피측정 물질을 포함하는 용액을 만들 수 있다. 따라서, 시료 채취부는, 기체 주입공으로부터 주입된 기체로부터, 피측정 물질을 포함하는 용액을 채취할 수 있다.
본 발명의 특징에 있어서, 상기 기체 주입공, 상기 시료 채취부, 상기 시료 운반부, 상기 시료 반응부, 및 상기 검출부는, 상기 센서 유지부에 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 소형 경량화가 가능할 뿐만 아니라, 저비용으로 검출할 수 있게 된다.
본 발명의 특징에 있어서, 시료 운반부는 캐필러리 구조를 가지고, 이 캐필러리 구조의 일단(一端)은 펠티에 소자에 근접되어 있어도 된다. 이에 따라, 특별한 구조를 사용하지 않고, 캐필러리 구조의 모세관 현상에 의해 펠티에 소자에 의해 액화된 용액을 시료 반응부에 운반할 수 있게 된다.
또한, 시료 반응부는, 시료 운반부에 의해 운반된 피측정 물질과 특이적으로 반응하는 항체, 효소, 수용체(receptor) 및 단백질 중 적어도 어느 하나를 가질 수 있다. 이에 따라, 피측정 물질과의 항원 항체 반응에 의해, 피측정 물질을 특이적으로 검출할 수 있다.
또한, 시료 반응부는, 시료 운반부에 의해 운반된 피측정 물질을 가온(加溫)하는 가온부와, 피측정 물질의 온도를 측정하는 온도 측정부를 포함할 수도 있다. 피측정 물질에 대해서 특정 온도 사이클이 발생하도록 함으로써, 피측정 물질의 DNA를 증폭시키는 PCR법을 실시할 수 있으므로, 고감도로 피측정 물질을 검출할 수 있다.
또한, 검출부는, 반응 물질과 반응한 피측정 물질과 결합하는 항체와, 이 항체를 담지(擔持)하는 전극을 구비하고, 이 전극이 기공 구조(porous structure)를 가지고 있어도 된다. 이에 따라, 항체의 고정화 면적을 증대시킬 수 있으므로, 검출 감도를 높일 수 있다.
또한, 화학 센서는, 1개의 센서 유지부에 일체로 형성된 복수의 단위 센서 로 이루어지고, 각 단위 센서는, 기체 주입공, 시료 채취부, 시료 운반부, 시료 반응부, 및 검출부로 구성될 수도 있다. 복수의 단위 센서를 1개의 센서 유지부에 일체로 형성함으로써, 센서를 1회만 사용하고 버리는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 화학 센서에 의하면, 펠티에 소자의 펠티에 냉각 효과에 의해, 기체 중의 피측정 물질을 간편한 방법으로 액체 중에 용해시킬 수 있다.
도 1의 (a)는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 화학 센서의 전체 구성을 나타낸 단면도이며, 도 1의 (b)는, 도 1의 (a)의 시료 채취부(13)가 구비하는 펠티에 소자를 나타내는 모식도이다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는, 도 1의 (a)의 시료 반응부(15) 및 검출부(16)의 구체적인 구성예를 나타낸 모식도이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는, 도 1의 (a)의 검출부(16)의 구체적인 구성예를 나타낸 모식도이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 시료 반응부(15)의 구체적인 구성예를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 화학 센서의 전체 구성을 나타낸 개념도이다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는, 도 1의 (a)의 시료 반응부(15) 및 검출부(16)의 구체적인 구성예를 나타낸 모식도이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는, 도 1의 (a)의 검출부(16)의 구체적인 구성예를 나타낸 모식도이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 시료 반응부(15)의 구체적인 구성예를 나타낸 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 화학 센서의 전체 구성을 나타낸 개념도이다.
이하에서 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도면의 기재에 있어서 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
(제1 실시형태)
도 1의 (a)를 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 화학 센서의 전체 구성을 설명한다. 제1 실시형태에 따른 화학 센서는, 화학 센서 전체를 지지하는 기판으로서의 기능을 가지는 센서 유지부(11), 피측정 물질을 포함하는 공기 등의 기체가 주입되는 기체 주입공(12), 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체에 포함되는 피측정 물질을 채취하는 시료 채취부(13), 시료 채취부(13)에 의해 채취된 피측정 물질을 시료 반응부(15)에 운반하는 시료 운반부(14), 시료 운반부(14)에 의해 운반된 피측정 물질과 소정의 반응을 일으키는 반응 물질을 가지는 시료 반응부(15), 및 시료 반응부(15)에 있어서 반응 물질과 반응한 피측정 물질을 검출하는 검출부(16)를 구비한다.
센서 유지부(11)는, 실질적으로 평탄한 기판으로서, 예를 들면, 미세 가공이 용이한 반도체(Si, SiC 등) 기판이나 유리 기판 등으로 이루어진다. 센서 유지부(11) 및 후술하는 보호 부재는, 마이크로머시닝에 의해 제조할 수 있다. 센서 유지부(11)의 한쪽 주표면(主表面) 상에, 시료 채취부(13), 시료 운반부(14), 시료 반응부(15) 및 검출부(16)가 순서대로 나란히 배치되어 있다. 그리고, 시료 채취부(13), 시료 운반부(14), 시료 반응부(15) 및 검출부(16)를 덮어 은폐하도록, 보호 부재가 센서 유지부(11)의 주표면의 위쪽에 배치되고, 보호 부재 중 적어도 2개소에 구멍이 개구되어 있다. 이 적어도 2개소의 구멍은, 피측정 물질이 포함되는 기체를 도입 배출하는 것이며, 2개소의 구멍을 통하여 효과적으로 기체를 도입 배출할 수 있도록, 보호 부재와 센서 유지부(11)는 기밀성(氣密性) 유지가 가능한 접합 방법에 의해 접합하는 것이 바람직하다. 이 적어도 2개소 중 한쪽은, 예를 들면, 시료 채취부(13)보다 전방에 설치되고, 이 적어도 1개의 구멍으로부터 기체가 보호 부재의 내부에 도입되고 다른 구멍으로부터 도출된다. 기체가 내부에 도입되는 측의 한쪽 구멍을 기체 주입공(12)이라고 한다. 이와 같이, 센서 유지부(11)의 위를 기체 주입공(12)이 형성된 보호 부재로 덮어서 형성된 검출 공간에, 기체 중에 포함되는 피측정 물질을 용액 중에 채취하는 시료 채취부(13), 시료 운반부(14), 시료 반응부(15), 및 검출부(16)가 일체로 형성되어 있다.
시료 채취부(13)는, 기체 주입공(12)에 근접되어 배치되어 있고, 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체에 포함되는 피측정 물질을 채취하기 용이하도록 되어 있다. 여기서, 「기체에 포함되는 피측정 물질」의 예로서는, 기체 중의 가스 성분이나, 바이러스, 알레르겐 등을 들 수 있다.
그리고, 도 1의 (a)에서는, 기체 주입공(12)을 시료 채취부(13)보다 상류의 전방에 설치한 예를 나타냈으나, 전술한 바와 같이, 본 발명에서는, 시료 채취부(13)는 기체 주입공(12)에 근접되어 배치되어 있으면 되며, 예를 들면, 기체 주입공(12)을 시료 채취부(13)의 위에 형성해도 된다.
또한, 시료 채취부(13)는, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체에 포함되는 수증기를 액화하는 펠티에 소자(131)를 가진다. 펠티에 소자(131)를 구성하는 2종류의 금속의 접합부에 전류를 흐르게 함으로써, 펠티에 소자(131)의 한쪽 금속은, 주위의 기체로부터 열을 흡수한다. 이 도 1의 (b)는, 도 1의 (a)에 나타낸 시료 채취부(13)를 위로부터 본 평면도이며, 도 1의 (b)의 아래쪽이 도 1의 (a)에 있어서의 기체 주입공(12) 측이며, 도 1의 (b)의 위쪽이 도 1의 (a)에 있어서의 시료 운반부(14) 측이다. 이 도 1의 (b)에는, 저온측(흡열측)의 금속을 나타내고, 서로 대향하여 형성된 뾰족한 부분에 기체로부터 액화된 용액 Lqd가 형성되어, 바로 아래의 센서 유지부(11)에 형성된 오목부에 적하된다. 이 시료 채취부(13)를 구성하는 펠티에 소자(131)는, 예를 들면, 냉각 기능을 저해하지 않도록 양단에서 센서 유지부(11)에 지지되고, 예를 들면, 이 지지 구조체에 형성된 배선을 통하여 2종류의 금속의 접합부에 전류가 주입된다.
펠티에 재료로서는, 예를 들면, 산화동이나 폴리 실리콘 박막 등이, 소형화의 관점에서 바람직하다. 이와 같이 본 발명에서는, 펠티에 소자에 의한 펠티에 냉각 효과에 의해, 기체 주입공으로부터 주입된 기체에 포함되는 수증기를 액화할 수 있다. 액화된 수증기에는 피측정 물질이 용해되어 있으므로, 피측정 물질을 포함하는 용액 Lqd를 만들 수 있다. 따라서, 시료 채취부(13)는, 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체로부터, 피측정 물질을 포함하는 용액 Lqd를 자동적으로 채취할 수 있다.
시료 운반부(14)는, 폭 및 깊이가 100㎛ 정도의 캐필러리 구조를 가지고, 캐필러리 구조의 일단이 시료 채취부(13)의 펠티에 소자에 근접되어 있다. 펠티에 소자에 의해 채취된 피측정 물질을 포함하는 용액 Lqd를 캐필러리 구조에 도입시킬 수 있다. 캐필러리 구조에 도입된 용액 Lqd는, 모세관 현상에 의해 시료 반응부(15)까지 운반된다. 이와 같이, 시료 운반부(14)는, 특별한 구조를 사용하지 않고, 캐필러리 구조의 모세관 현상에 의해 펠티에 소자에 의해 액화된 용액을 시료 반응부(15)에 운반할 수 있다. 그리고, 폭 t가 100㎛ 정도인 캐필러리 구조는, 마이크로머시닝에 의해 제조할 수 있다.
캐필러리 표면은, 용액 Lqd가 이동하기 용이하도록, 친수화 처리가 행해져 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 방법이나, 폴리에틸렌글리콜 등의 수용성 고분자에 의해 표면을 피복하는 방법을 사용하면, 제작이 용이하다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)를 참조하여, 도 1의 (a)의 시료 반응부(15) 및 검출부(16)의 구체적인 구성예를 설명한다.
시료 반응부(15)는, 시료 운반부(14)에 의해 운반된 피측정 물질과 특이적으로 반응하는 반응 물질로서, 항체, 효소, 수용체 및 단백질 중 적어도 어느 하나를 가진다. 제1 실시형태에 있어서는, 바이러스나 알레르겐 등의 피측정 물질과 특이적으로 반응하는 항체의 일례로서, 효소 고정화 항체를 가지는 경우에 대하여 설명한다. 효소 고정화 항체와 바이러스나 알레르겐은 특이적으로 결합하여 복합체를 형성한다. 이 복합체는 검출부(16)까지 운반된다. 효소 고정화 항체에는, 예를 들면, 항HA항체, ALP 효소가 포함된다.
검출부(16)는, 금, 백금 등의 금속 박막으로 이루어지는 전극을 가지고, 포획(capture) 부위에는, 상기한 복합체와 결합하는 항체의 일례로서, 기질(基質) 고정화 항체가 담지되어 있다. 기질 고정화 항체에는, 예를 들면, 항HA항체, 기질에는, 예를 들면, ALP 효소와 특이적으로 반응하는 기질인 파라아미노페닐포스페이트(pAPP)가 있다. 기질 고정화 항체는, 효소 고정화 항체와 결합한 바이러스나 알레르겐을 포획할 수 있다. 이로써, 포획 부위에서는, 기질 고정화 항체의 기질과 효소 고정화 항체의 효소가 근접하게 되어, 여기서 효소 기질 반응이 일어난다. 효소가 ALP 효소이며 기질이 pAPP인 경우, 반응에 의해 파라아미노페놀(pAP)이 생성된다. 생성된 pAP는, 전극 상에서 파라퀴논이민(pQI)으로 산화될 수 있다. 이 산화 반응에 의해 이동하는 전자를 전극에 의해 측정함으로써, 검출부(16)는, 피측정 물질을 검출할 수 있다. 이 pAP와 pQI의 산화 환원 반응은, 가역적인 것이므로, 전극을 대향하는 빗살형으로 형성하고, 한쪽에서 pAP를 산화하고, 다른 쪽에서 pQI를 환원함으로써, 산화 환원 사이클을 형성할 수 있어, 얻어지는 전류값을 증폭시킬 수 있다. 이에 따라, 고감도 검출이 가능하게 된다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)을 참조하여, 도 1의 (a)의 검출부(16)의 구체적인 구성예를 설명한다. 검출부(16)는, 반응 물질(효소 고정화 항체)과 반응한 피측정 물질(바이러스나 알레르겐)과 결합하는 항체(기질 고정화 항체)(163), 항체(163)를 담지하는 전극(162), 및 양극 산화 실리콘(161)을 구비한다.
양극 산화 실리콘(161)의 주표면에는 복수의 오목부가 형성되어 있다. 전극(162)은, 이 양극 산화 실리콘(161)의 주표면의 요철 형상을 따라, 일정한 두께로 성막된 금(Au)의 박막으로 이루어진다. 이와 같이, 전극(162)은 기공 구조를 가진다. 전극(162)의 표면에는, 항체(163)가 담지되어 있다. 항체(163)는 오목부 중에도 담지되어 있으므로, 검출부(16)는, 다수의 항체(163)를 담지할 수 있다. 전극(162)이 기공 구조를 가짐으로써, 항체(163)의 고정화 면적을 증대시킬 수 있으므로, 검출 감도를 높일 수 있다. 항체(163)의 고정화 방법으로서는, 예를 들면, 티올기를 개재하여 금 표면과 결합하는 자기조립단분자막(SAM; Self-Assembled Monolayer) 등의 방법을 사용하면 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 펠티에 소자의 펠티에 냉각 효과에 의해, 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체에 포함되는 수증기를 액화함으로써, 피측정 물질(바이러스나 알레르겐)을 포함하는 용액을 만들 수 있다. 따라서, 시료 채취부(13)는, 기체 주입공(12)으로부터 주입된 기체로부터, 피측정 물질을 채취할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화학 센서는, 센서 유지부(11)의 위를 보호 부재로 덮음으로써 형성된 좁은 검출 공간에, 시료 채취부(13)를 포함하여, 시료 운반부(14), 시료 반응부(15) 및 검출부(16)를 집적하여 일체로 형성하고 있으므로, 소형 경량화가 가능할 뿐만 아니라, 적은 샘플을 적은 항체나 효소 등의 반응 물질로 검출할 수 있으므로, 고가의 반응 물질의 사용량을 적게 할 수 있어, 저비용으로 검출할 수 있게 된다.
시료 운반부(14)는 캐필러리 구조를 가지고, 캐필러리 구조의 일단은 펠티에 소자에 근접되어 있다. 이로써, 특별한 구조를 사용하지 않고, 캐필러리 구조의 모세관 현상에 의해 펠티에 소자에 의해 액화된 용액을 시료 반응부(15)에 운반할 수 있게 된다.
도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 시료 반응부(15)는, 시료 운반부(14)에 의해 운반된 피측정 물질과 특이적으로 반응하는 항체(효소 고정화 항체)를 가진다. 효소 고정화 항체와 피측정 물질과의 항원 항체 반응에 의해, 피측정 물질을 특이적으로 검출할 수 있다.
도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 검출부(16)는, 반응 물질(효소 고정화 항체)과 반응한 피측정 물질과 결합하는 항체(163)(기질 고정화 항체)와, 항체(163)를 담지하는 전극(162)을 구비하고, 전극(162)은, 기공 구조를 가진다. 전극(162)이 기공 구조를 가짐으로써, 항체(163)의 고정화 면적을 증대시킬 수 있으므로, 검출 감도를 높일 수 있다.
(제2 실시형태)
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)를 참조하여, 제2 실시형태에 따른 시료 반응부(15)의 구체적인 구성예를 설명한다. 제2 실시형태에 따른 화학 센서의 시료 반응부(15)를 제외한 다른 구성은, 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 도시 및 설명을 생략한다.
도 4의 (b)는, 시료 반응부(15) 및 검출부(16)의 분해 사시도이다. 시료 반응부(15)는, 시료 운반부(14)에 의해 운반된 바이러스를 포함하는 용액을 가온하는 가온부[예를 들면, 히터(151)]와, 바이러스를 포함하는 용액의 온도를 측정하는 온도 측정부[예를 들면, 온도 센서(152)]를 구비한다. 본 실시형태에서는, 히터(151)와 온도 센서(152)가, 보호 부재를 구성하는 상부 기판의 하면에 형성되어, 센서 유지부와의 사이의 검출 공간 내[시료 반응부(15)]에 설치되어 있는 예를 나타낸다. 또한, 도시는 생략하지만, 시료 반응부(15)는, 온도 센서(152)가 측정한 용액의 온도에 기초하여, 히터(151)에 흐르는 전류값 등을 제어하는 제어부를 구비한다. 히터(151) 및 온도 센서(152)는, 각각 복수개 준비하고, 각각 시료 반응부(15) 내에 있어서 분산되어 배치되어 있다. 그리고, 상부 기판의 하면에는, 검출부의 일부를 이루는 전극(16a)이 형성되어 있다.
또한, 시료 반응부(15)에는, 프라이머, DNA 폴리머라제, DNA 합성 소재(기질)인 데옥시뉴클레오티드3인산(dNTP), 및 버퍼 용액을 건조시켜 배치되어 있다.
제어부는, 히터(151)를 제어하여, PCR(폴리머라제 연쇄 반응)법을 실시한다. 여기서는, 그 일례를 나타낸다. 시료 반응부(15)에 운반된, 바이러스를 포함하는 용액을, 시료 반응부에 있어서, 예를 들면 90℃～98℃ 정도의 고온으로 유지함으로써, 바이러스 중의 DNA가 추출된다. 다음으로, 추출된 DNA에 대해서, 90～98 ℃ 정도의 고온과, 50～65 ℃ 정도의 저온을 20～50 회 정도 반복한다. 이에 따라, 시료 반응부(15)에 있어서, 피측정 물질의 DNA를 증폭시킬 수 있다. 증폭된 DNA를 포함하는 용액은, 검출부로 운반되고, 전극에서의 산화 환원 반응에 의해, 초기 용액에서의 바이러스의 유무를 측정할 수 있다. 이 PCR법에 의해, 미량의 피측정 물질을 증폭하여, 고감도로 피측정 물질을 검출할 수 있다.
본 예에서는, 검출 방법으로서, 전극을 사용하는 방법을 나타내었으나, 증폭된 DNA가 발하는 형광에 의한 측정 방법으로도, 동일한 검출이 가능하다.
도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 시료 반응부(15)는, 시료 운반부(14)에 의해 운반된 피측정 물질을 가온하는 가온부[히터(151)]와, 피측정 물질의 온도를 측정하는 온도 측정부[온도 센서(152)]를 구비한다. 히터(151)를 사용하여 특정 온도 사이클이 발생하도록 함으로써, 피측정 물질의 DNA를 증폭시키는 PCR법을 실시할 수 있으므로, 고감도로 피측정 물질을 검출할 수 있다.
(제3 실시형태)
도 5를 참조하여, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 화학 센서의 전체 구성을 설명한다. 제2 실시형태에 따른 화학 센서는, 어레이형으로 배열된 복수의 단위 센서 CS1～CS4, ···로 이루어진다. 이 단위 센서 CS 각각은, 도 1의 (a)에 나타낸 기체 주입공(12), 시료 채취부(13), 시료 운반부(14), 시료 반응부(15), 및 검출부(16)에 의해 구성되어 있다. 복수의 단위 센서 CS는, 1개의 센서 유지부(11)에 일체로 형성되어 있다.
복수의 단위 센서 CS를 어레이형으로 1개의 센서 유지부(11) 상에 배열함으로써, 필요할 때 필요한 칩(단위 센서 CS)만을 사용할 수 있어, 센서의 교환 횟수를 줄이고, 또한, 칩을 1회만 사용하고 버리는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 3개의 실시형태를 기재했지만, 이 개시된 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시형태, 실시예 및 운용 기술이 명백하게 될 것이다.
본 발명의 실시형태에 따른 화학 센서의 용도예로서, 상기 화학 센서의 기능을 부가한 공기 청정기나 에어콘 등의 가전 제품이나, 상기 화학 센서를 사용자가 휴대 가능한 크기로 형성한 휴대형 바이러스 센서, 상기 화학 센서의 기능을 부가한 휴대 전화기 등의 휴대 기기 등을 들 수 있다.
11: 센서 유지부 12: 기체 주입공
13: 시료 채취부 14: 시료 운반부
15: 시료 반응부 16: 검출부
131: 펠티에 소자 151: 히터(가온부)
152: 온도 센서(온도 측정부) 162: 전극
163: 항체 CS: 단위 센서
13: 시료 채취부 14: 시료 운반부
15: 시료 반응부 16: 검출부
131: 펠티에 소자 151: 히터(가온부)
152: 온도 센서(온도 측정부) 162: 전극
163: 항체 CS: 단위 센서
Claims (7)
- 센서 유지부;
피측정 물질을 포함하는 기체가 주입되는 기체 주입공(注入孔);
상기 기체 주입공으로부터 주입된 기체에 포함되는 피측정 물질을 채취하는 시료 채취부;
상기 시료 채취부에 의해 채취된 피측정 물질을 시료 반응부에 운반하는 시료 운반부;
상기 시료 운반부에 의해 운반된 피측정 물질과 소정의 반응을 일으키는 반응 물질을 가지는 시료 반응부; 및
상기 시료 반응부에 있어서 상기 반응 물질과 반응한 피측정 물질을 검출하는 검출부
를 포함하고,
상기 시료 채취부는, 상기 기체 주입공으로부터 주입된 기체에 포함되는 수증기를 액화하는 펠티에 소자(Peltier element)를 포함하는, 화학 센서. - 제1항에 있어서,
상기 기체 주입공, 상기 시료 채취부, 상기 시료 운반부, 상기 시료 반응부, 및 상기 검출부는, 상기 센서 유지부에 일체로 형성된, 화학 센서. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 시료 운반부는 캐필러리 구조(capillary structure)를 가지고, 상기 캐필러리 구조의 일단(一端)은 상기 펠티에 소자에 근접되어 있는, 화학 센서. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시료 반응부는, 상기 시료 운반부에 의해 운반된 피측정 물질과 특이적으로 반응하는 항체, 효소, 수용체(receptor) 및 단백질 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 화학 센서. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 시료 반응부는,
상기 시료 운반부에 의해 운반된 상기 피측정 물질을 가온(加溫)하는 가온부; 및
상기 피측정 물질의 온도를 측정하는 온도 측정부
를 포함하는, 화학 센서. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 반응 물질과 반응한 피측정 물질과 결합하는 항체; 및
상기 항체를 담지(擔持)하는 전극
을 포함하고,
상기 전극은, 기공 구조(porous structure)를 가지는, 화학 센서. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기체 주입공, 상기 시료 채취부, 상기 시료 운반부, 상기 시료 반응부, 및 상기 검출부는 하나의 단위 센서를 구성하고, 복수의 상기 단위 센서가, 하나의 상기 센서 유지부에 일체로 형성되어 있는, 화학 센서.
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