KR20140038623A - Method to recognze sample and bio sensor using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정전용량 차이를 측정하여 시료의 도입 여부를 인식하는 방법 및 그 방법을 이용하는 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to a method of measuring the capacitance difference to recognize whether a sample is introduced, and a biosensor using the method.
최근 생체 시료를 측정하여 피검자의 상태 등을 진단하는 바이오센서에 대한 관심이 높아지고 있다.BACKGROUND ART [0002] Recently, attention has been paid to a biosensor for measuring a state of a subject by measuring a biological sample.
특히, 당뇨병을 진단하고 예방하는데 있어서 혈액 내의 포도당 농도를 주기적으로 모니터링 해야할 필요성이 증대되고 있다. 현재 혈당 측정을 손에 쥘 수 있는 휴대용 계측기를 이용하여 개개인이 스트립(strip) 형태의 바이오센서를 사용하여 손쉽게 측정이 가능하다.In particular, there is an increasing need to periodically monitor the glucose concentration in the blood in diagnosing and preventing diabetes. Currently, it is possible to measure easily by using a strip type biosensor by using a portable measuring instrument capable of holding blood glucose measurement by hand.
최근 상용화되는 바이오센서들은 전기화학적 원리를 이용하여 혈액 시료에서 혈당을 측정하며, 그 원리는 하기와 같다.
Recently, biosensors that are commercialized measure blood sugar in blood samples using electrochemical principles, and the principle is as follows.
포도당 + GOx-FAD → 글루콘산 + GOx-FADH2 Glucose + GO x -FAD? Gluconic acid + GO x -FADH 2
GOx-FADH2 + 전자전달매개체(산화상태) → GOx-FAD + 전자전달매개체(환원상태)
GO x -FADH 2 + electron transfer mediator (oxidation state) → GO x -FAD + electron transfer mediator (reduction state)
상기 반응식에서, GOx는 당산화효소(Glucose oxidase)를 나타내고, GOx-FAD 및 GOx-FADH2는 각각 당산화효소의 활성부위인 FAD(flavin adenine dinucleotide)의 산화상태 및 환원상태를 나타낸다.GO x represents glucose oxidase and GO x -FAD and GO x -FADH 2 represent oxidation state and reduction state of FAD (flavin adenine dinucleotide), an active site of glucose oxidase, respectively .
이러한 측정을 위해서는 혈액이 작동전극이 있는 도입 채널의 내부에 충분히 채워진 상태에서 측정이 이루어져야 한다. 그렇지 않을 경우, 측정 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 도입 채널의 내부가 혈액(시료)으로 충분히 채워지는 시점을 정확히 파악하는 것이 필요하다. For this measurement, the measurement must be made with the blood sufficiently filled in the inlet channel with the working electrode. Otherwise, a measurement error may occur. Therefore, it is necessary to accurately grasp the time when the inside of the introduction channel is sufficiently filled with blood (sample).
종래에는 혈액이 도입되는 채널에 혈액인식 전극을 노출 배치하여 1차로 혈액 유입 유무의 신호를 측정하게 되는데, 이는 혈액 도달신호 획득시에 전압를 1차 인가하여 전류신호를 획득하는 방식이다. 이는, 다음 단계인 실제 포도당 농도측정을 위한 작업전극과 기준전극에 측정용 전압을 2차로 가하여 포도당 농도를 측정할 때, 상기 1차 인가 전압에 의한 잔류 전류신호가 상기 포도당 농도 측정 시에 영향을 주게된다. 이로 인하여, 전기화학적 바이오센서의 정확도와 반복재현성에 치명적인 문제가 발생하였다.Conventionally, a blood-recognizing electrode is exposed on a channel into which blood is introduced to measure a signal indicative of the presence or absence of a blood flow first. This is a method of acquiring a current signal by first applying a voltage at the time of acquiring a blood arrival signal. This is because when the glucose concentration is measured by applying the measurement voltage to the working electrode and the reference electrode for measuring the actual glucose concentration in the next step, the residual current signal due to the primary applied voltage is influenced when measuring the glucose concentration . As a result, the electrochemical biosensor has a serious problem in accuracy and repeatability.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시료 도입 채널의 내부에 액체 시료가 도입됨으로써 발생하는 도입 채널 내부의 유전율 변화를 정전용량 변화를 통하여 측정하는 바이오센서를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a biosensor for measuring a change in dielectric constant inside an introduction channel caused by introduction of a liquid sample into a sample introduction channel through a change in capacitance.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 시료 도입 채널의 정전용량을 측정하여, 시료 도입 채널 내부의 유전율 변화를 확인하여 시료 도입 여부를 인식하는 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method of measuring the capacitance of the sample introduction channel and recognizing the change of the permittivity in the sample introduction channel to recognize whether the sample is introduced.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서는 서로 대면하는 상판 및 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판; 상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 상기 시료 도입 채널에 대응하는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 시료인식 전극; 및 상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 시료인식 전극에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a biosensor comprising: an upper plate and a lower plate facing each other; A middle plate interposed between the upper plate and the lower plate and forming a sample introduction channel through the indentation; A working electrode and an auxiliary electrode formed in the sample introduction channel; A sample recognition electrode formed outside the sample introduction channel at a position corresponding to the sample introduction channel; And a capacitance measurement unit electrically connected to any one of the working electrode and the auxiliary electrode and the sample recognition electrode.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서는 서로 대면하는 상판 및 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판; 상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 상기 시료 도입 채널에 대응하는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 한 쌍의 시료인식 전극들; 및 상기 시료인식 전극들에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a biosensor comprising: an upper plate and a lower plate facing each other; A middle plate interposed between the upper plate and the lower plate and forming a sample introduction channel through the indentation; A working electrode and an auxiliary electrode formed in the sample introduction channel; A pair of sample recognition electrodes formed outside the sample introduction channel at a position corresponding to the sample introduction channel; And a capacitance measurement unit electrically connected to the sample recognition electrodes.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서는 서로 대면하는 상판 및 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판; 상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 및 상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 상판에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a biosensor comprising: an upper plate and a lower plate facing each other; A middle plate interposed between the upper plate and the lower plate and forming a sample introduction channel through the indentation; A working electrode and an auxiliary electrode formed in the sample introduction channel; And a capacitance measurement unit electrically connected to one of the working electrode and the auxiliary electrode and the top plate.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인식방법은 제1 전극, 및 상기 제1 전극과 이격되며, 상기 제1 전극과의 상기 이격 공간에 시료 도입 채널부를 정의하는 제2 전극을 준비하고, 상기 시료 채널부에 액체 시료를 투입하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 정전용량을 측정하는 것을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a recognition method comprising a first electrode, a second electrode spaced apart from the first electrode, defining a sample introduction channel portion in the spacing space between the first electrode and the first electrode, Measuring a capacitance between the first electrode and the second electrode by injecting a liquid sample into the sample channel portion;
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.The embodiments of the present invention have at least the following effects.
즉, 시료 도입 채널 내부 물질이 공기일 때와 시료일 때, 내부 물질 자체의 유전율 차이에 따른 정전용량 변화를 측정하여 시료가 도입 채널 내부에 충분히 도입되었는지 여부를 인식할 수 있는 바이오센서 및 액체시료 인식방법을 제공할 수 있다.That is, a biosensor capable of recognizing whether or not the sample is sufficiently introduced into the introduction channel by measuring a change in capacitance due to the difference in permittivity of the internal substance itself when the internal substance of the sample introduction channel is air and when the sample is air, A recognition method can be provided.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 투사 개략도이다.
도 2는 도 1의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 투사 개략도이다.
도 4는 도 3의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 투사 개략도이다.
도 6은 도 5의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6의 바이오센서에 물 주입 전후의 정전용량을 측정하여 그 차이를 나타낸 그래프이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이다.
도 9은 도 8의 바이오센서의 수직 단면도이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 바이오센서에 물 주입 전후의 정전용량을 측정하여 그 차이를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic plan view of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a vertical sectional view of the biosensor of FIG.
3 is a schematic plan view of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a vertical sectional view of the biosensor of FIG.
5 is a schematic plan view of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a vertical sectional view of the biosensor of FIG.
FIG. 7 is a graph showing the difference in capacitance measured before and after water injection into the biosensor of FIGS. 5 and 6. FIG.
8 is a schematic plan view of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
9 is a vertical sectional view of the biosensor of FIG.
FIG. 10 is a graph showing the difference in capacitance measured before and after water injection into the biosensor of FIGS. 8 and 9. FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.It will be understood that when an element or layer is referred to as being "on" of another element or layer, it encompasses the case where it is directly on or intervening another element or intervening layers or other elements. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 2는 도 1의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 바이오센서(100)는 서로 대면하는 상판(141) 및 하판(143), 상판(141)과 하판(143) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(130)을 형성하는 중판(142), 시료 도입 채널(130) 내에 형성되는 작동전극(121) 및 보조전극(122), 시료 도입 채널(130)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(130)의 측면에서 중판(142) 내부에 위치하는 시료인식 전극(110), 및 보조전극(122)과 시료인식 전극(110)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(160)를 포함한다.FIG. 1 is a schematic plan view of a biosensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the biosensor of FIG. 1 and 2, the
상판(141) 및 하판(143)은 절연성 물질을 사용할 수 있다. 상판(141) 및 하판(143)의 소재는 절연성 물질이면 그 종류는 제한되지 않지만, 예를 들어 PET, PVC, 폴리카보네이트 등으로 이루어진 얇은 판일 수 있다.The
중판(142)은 상판(141) 및 하판(143)과 같이 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 하나의 예에서, 중판(142)은 상판(141)과 하판(143) 사이에 개재되어 상판(141)과 하판(143)을 결합시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 결합수단으로서, 중판(142)은 양면테이프로 구성될 수도 있다. 또한, 중판(142)은 시료 도입 채널(130)을 형성하도록 만입부를 포함한다.The
중판(142)의 상기 만입부에 대응하는 위치에서, 하판(143)의 상부 표면에 작동전극(121) 및 보조전극(122)이 형성되어 있다. 작동전극(121)은 반응시약층(미도시)에 포함된 전자전달매개체가 산화 또는 환원되는 전극이고, 보조전극(122)을 기준으로 작동전극(121)에 일정한 전압을 인가하여 환원상태의 전자전달매개체를 산화시키며 이때 발생하는 산화 전류의 양을 측정하여 시료 내의 분석물질을 정량할 수 있다.A working
작동전극(121) 및 보조전극(122) 각각 리드선을 통하여 바이오센서(100)의 반대편 말단으로 연결될 수 있다. 바이오센서(100)를 별도의 측정장치(미도시)에 삽입하면, 상기 리드선을 통하여 산화전류가 측정장치 내로 전달되고, 상기 산화전류를 측정함으로써 분석물질의 농도를 측정할 수 있다.The working
이러한 작동전극(121) 및 보조전극(122)는 탄소, 흑연, 백금 처리된 탄소, 은, 금, 팔라듐 또는 백금 성분 등을 이용하여 제작될 수 있다. 하나의 예에서, 탄소나 백금 처리된 탄소로 구성된 잉크, 또는 팔라듐을 포함하는 잉크를 사용하여 하판(143)에 작동전극(121)을 인쇄할 수 있다. 다른 하나의 예에서, 금을 이용한 진공증착에 의해 하부기판에 작동전극을 형성할 수도 있다. 상기 리드선은 전극들(121, 122)와 동일한 성분으로 제작될 수도 있고, 별도의 전도성 물질로 제작될 수도 있다.The working
하나의 예에서, 하판(143)은 작동전극(121) 및 보조전극(122)이 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다.In one example, the
본 명세서의 도면들에서, 작동전극(121) 및 보조전극(122)이 모두 하판(143)의 상부 표면에 형성되어 있는 것만을 도시하고 있지만, 상기 구성만으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 작동전극(121)과 보조전극(122)은 혈액 도입 채널(130) 내부 어디에도 형성될 수 있다.Although only the working
시료인식 전극(110)은 시료 도입 채널(130)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(130)의 일측면, 중판(142) 내부에 위치한다. 이러한 구성은 하나의 실시예로, 시료인식 전극(110)이 중판의 외부 표면에 위치할 수 있음은 물론이다.The
정전용량 측정부(160)는 보조전극(122)과 시료인식 전극(110)에 전기적으로 연결되어 구성된다. 보조전극(122)과 시료인식 전극(110) 사이의 정전용량을 통하여, 시료 도입 채널(130) 내부의 유전율 변화를 측정할 수 있고, 이로 인하여 채널 내부에 시료가 충분히 도입되었는지 여부를 인식할 수 있다.The electrostatic
또한, 정전용량 측정부(160)는 작동전극(121)과 시료인식 전극(110)에 전기적으로 연결되어 있을 수도 있다.The electrostatic
정전용량은 C = εA/d, 즉, "(극판간 물질의 비유전율 * 극판의 면적) / 극판 사이의 거리"로 나타낼 수 있다. 여기서 물질의 비유전율은 각 물질별로 고유의 비유전율을 가지고 있으므로, 거리와 면적이 같을 경우 정전용량과 비유전율은 서로 비례한다. 상기 비유전율은 물질의 상태, 농도 등에 따라 달라질 수 있으므로, 바람직하게는 평균 유전율일 수 있다.The electrostatic capacity can be expressed as C = eA / d, that is, "(relative dielectric constant of the material between the electrode plates * area of the electrode plate) / distance between the electrode plates". Here, the relative dielectric constant of a material has a specific relative permittivity. Therefore, when the distance and the area are the same, the capacitance and the relative dielectric constant are proportional to each other. The relative dielectric constant may vary depending on the state of the material, the concentration, and the like, and thus may be an average permittivity.
보조전극(122)과 시료인식 전극(110) 사이에는 시료 도입 채널(130) 영역 외에도 중판(142)의 일부 영역을 포함하게 된다. 하지만, 중판(142)의 일부 영역의 유전율 및 두께는 변화가 없으므로, 시료 도입 여부를 인식하는 것에는 영향을 미치지 않는다.A part of the
시료인식 전극(110)은 리드선을 통하여 바이오센서(100)의 반대편 말단으로 연결될 수 있다. 하나의 예에서, 상기 리드선을 통하여 정전용량 측정부(160)와 전기적으로 연결될 수 있다.The
이러한 바이오센서(100)의 액체시료는 그 종류에 있어 제한이 없지만, 하나의 예에서 혈액일 수 있고, 상기 바이오센서는 혈당 측정용 바이오센서일 수 있다.Although the liquid sample of the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 4는 도 3의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 바이오센서(200)는 서로 대면하는 상판(241) 및 하판(243), 상판(241)과 하판(243) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(230)을 형성하는 중판(242), 시료 도입 채널(230) 내에 형성되는 작동전극(221) 및 보조전극(222), 시료 도입 채널(230)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(230)의 외부에 형성되는 한 쌍의 시료인식 전극들(211, 212), 및 시료인식 전극들(211, 212)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(260)를 포함한다.FIG. 3 is a schematic plan view of a biosensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a vertical sectional view of the biosensor of FIG. 3 and 4, the
바이오센서(200)는 도 1 및 도 2의 바이오센서(100)와 기본 구성이 동일하고, 한 쌍의 시료인식 전극들(211, 212)을 가지는 것에 차이가 있다.The
시료인식 전극들(211, 212)은 시료 도입 채널(230)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(230)의 양측면, 중판(242) 내부에 각각 위치한다. 이러한 구성은 하나의 실시예로, 시료인식 전극들(211, 212)이 중판의 양측 외부 표면에 각각 위치할 수 있음은 물론이다.The
정전용량 측정부(260)는 제1 시료인식 전극(211)과 제2 시료인식 전극(212)에 전기적으로 연결되어 구성된다. 제1 시료인식 전극(211)과 제2 시료인식 전극(212) 사이의 정전용량을 통하여, 시료 도입 채널(230) 내부의 유전율 변화를 측정할 수 있고, 이로 인하여 채널 내부에 시료가 충분히 도입되었는지 여부를 인식할 수 있다.The electrostatic
제1 시료인식 전극(211)과 제2 시료인식 전극(212) 사이에는 시료 도입 채널(230) 영역 외에도 중판(242)의 일부 영역을 포함하게 된다. 하지만, 중판(242)의 일부 영역의 유전율 및 두께는 변화가 없으므로, 시료 도입 여부를 인식하는 것에는 영향을 미치지 않는다.A part of the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 6은 도 5의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 바이오센서(300)는 서로 대면하는 상판(341) 및 하판(342), 상판(341)과 하판(343) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(330)을 형성하는 중판(342), 시료 도입 채널(330) 내에 형성되는 작동전극(321) 및 보조전극(322), 및 작동전극(321) 및 보조전극(322) 중 어느 하나와 상판(341)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(360)를 포함한다.FIG. 5 is a schematic plan view of a biosensor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a vertical sectional view of the biosensor of FIG. 5 and 6, the
바이오센서(300)는 보조전극(322)과 상판(341)에 전기적으로 연결된 정전용량 측정부(360)로 보조전극(322)과 상판(341) 사이의 정전용량을 측정하여, 시료 도입 채널(330) 내부의 유전율 변화를 감지한다. 상기 구성은 하나의 예시일 뿐, 정전용량 측정부(360)가 작동전극(321)과 상판(341)에 전기적으로 연결될 수도 있다. 또한, 작동전극(321) 또는 보조전극(322)의 시료 도입 채널(330) 내의 위치에 따라, 작동전극(321) 또는 보조전극(322)와 그 대향하는 판에 정전용량 측정부(360)가 전기적으로 연결될 수 있다.The
바이오센서(300)의 시료 도입 채널(330)에 혈액과 유전율이 유사한 물을 주입하고, 상기 물의 주입 전후의 보조전극(322)과 상판(341) 사이의 정전용량 차이를 주파수별로 측정하여, 그 결과를 도 7 및 하기 표 1에 나타내었다.Water having a dielectric constant similar to that of blood is injected into the
도 7 및 상기 표 1을 참조하면, 주파수가 커질수록 물 주입 전후의 정전용량 차이가 커지지만, 주파수 1 kHz에서의 정전용량 차이도 3.55 pF으로 뚜렷한 차이를 나타내었다. 따라서, 실험한 모든 주파수 영역에서 시료의 인식이 가능함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7 and Table 1, although the capacitance difference before and after the water injection increases as the frequency increases, the capacitance difference at a frequency of 1 kHz also shows a significant difference of 3.55 pF. Therefore, it can be confirmed that the sample can be recognized in all frequency regions tested.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 평면 개략도이고, 도 9은 도 8의 바이오센서의 수직 단면도이다. 도 8 및 도 9을 참조하면, 바이오센서(400)는 서로 대면하는 상판(441) 및 하판(443), 상판(441)과 하판(443) 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널(430)을 형성하는 중판(442), 시료 도입 채널(430) 내에 형성되는 작동전극(421) 및 보조전극(422), 시료 도입 채널(430)에 대응하는 위치에서, 시료 도입 채널(430)의 상면에서 상판(441)의 상부 표면에 위치하는 시료인식 전극(410), 및 보조전극(422)과 시료인식 전극(410)에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부(460)를 포함한다.FIG. 8 is a schematic plan view of a biosensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the biosensor of FIG. 8 and 9, the
시료인식 전극(410)은 일반적인 전극의 제조방법으로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 상판(441)이 시료인식 전극(410)이 인쇄되어 있는 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 이 경우, 상판(441) 제조 이후 별도의 공정을 통하지 않아도 되기 때문에 공정의 추가 없이 바이오센서(400)를 제작할 수 있다.The
상기 바이오센서(400)의 시료 도입 채널(430)에 혈액과 유전율이 유사한 물을 주입하하고, 상기 물의 주입 전후의 보조전극(422)과 상판(441) 상에 위치하는 인쇄전극(410) 사이의 정전용량 차이를 주파수별로 측정하고, 그 결과를 도 10 및 하기 표 2에 나타내었다.A water having a dielectric constant similar to that of blood is injected into the
도 10 및 상기 표 2를 참조하면, 주파수가 커질수록 물 주입 전후의 정전용량 차이가 커지지만, 주파수 1 kHz에서의 정전용량 차이도 5.83 pF으로 뚜렷한 차이를 나타내었다. 따라서, 실험한 모든 주파수 영역에서 시료의 인식이 가능함을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 10 and Table 2, as the frequency increases, the capacitance difference before and after the water injection increases, but the capacitance difference at a frequency of 1 kHz also shows a distinct difference of 5.83 pF. Therefore, it can be confirmed that the sample can be recognized in all frequency regions tested.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
100, 200, 300, 400: 바이오센서
110, 211, 212, 410: 시료인식 전극
121, 221, 321, 421: 작동전극
122, 222, 322, 422: 보조전극
130, 230, 330, 430: 시료 도입 채널
141, 241, 341, 441: 상판
142, 242, 342, 442: 중판
143, 243, 343, 443: 하판
160, 260, 360, 460: 캐패시터100, 200, 300, 400: Biosensor
110, 211, 212, 410: a sample recognition electrode
121, 221, 321, 421: working electrode
122, 222, 322, 422: auxiliary electrode
130, 230, 330, 430: sample introduction channel
141, 241, 341, 441: top plate
142, 242, 342, 442: a middle plate
143, 243, 343, 443: lower plate
160, 260, 360, 460: capacitors
Claims (15)
상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판;
상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극;
상기 시료 도입 채널에 대응하는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 시료인식 전극; 및
상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 시료인식 전극에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함하는 바이오센서.Top and bottom plates facing each other;
A middle plate interposed between the upper plate and the lower plate and forming a sample introduction channel through the indentation;
A working electrode and an auxiliary electrode formed in the sample introduction channel;
A sample recognition electrode formed outside the sample introduction channel at a position corresponding to the sample introduction channel; And
And a capacitance measurement unit electrically connected to any one of the working electrode and the auxiliary electrode and the sample recognition electrode.
상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판;
상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극;
상기 시료 도입 채널에 대응하는 위치에서, 상기 시료 도입 채널의 외부에 형성되는 한 쌍의 시료인식 전극들; 및
상기 시료인식 전극들에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함하는 바이오센서.Top and bottom plates facing each other;
A middle plate interposed between the upper plate and the lower plate and forming a sample introduction channel through the indentation;
A working electrode and an auxiliary electrode formed in the sample introduction channel;
A pair of sample recognition electrodes formed outside the sample introduction channel at a position corresponding to the sample introduction channel; And
And a capacitance measurement unit electrically connected to the sample recognition electrodes.
상기 상판과 하판 사이에 개재되고, 만입부를 통하여 시료 도입 채널을 형성하는 중판;
상기 시료 도입 채널 내에 형성되는 작동전극 및 보조전극; 및
상기 작동전극 및 상기 보조전극 중 어느 하나와 상기 상판에 전기적으로 연결되는 정전용량 측정부를 포함하는 바이오센서.Top and bottom plates facing each other;
A middle plate interposed between the upper plate and the lower plate and forming a sample introduction channel through the indentation;
A working electrode and an auxiliary electrode formed in the sample introduction channel; And
And a capacitance measurement unit electrically connected to one of the working electrode and the auxiliary electrode and the top plate.
상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 측면에서 중판 내부에 위치하는 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the sample recognition electrode is located inside the middle plate at a side of the sample introduction channel.
상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 측면에서 중판 외부 표면에 위치하는 바이오센서.The method according to claim 1,
Wherein the sample recognition electrode is located on the outer surface of the middle plate at the side of the sample introduction channel.
상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 상면에서 상판의 상부 표면에 위치하는 바이오센서.The method according to claim 1,
And the sample recognition electrode is located on the upper surface of the upper plate on the upper surface of the sample introduction channel.
상기 시료인식 전극은 상기 시료 도입 채널의 상면에서 상판의 내부에 위치하는 바이오센서.The method according to claim 1,
And the sample recognition electrode is located inside the upper plate on the upper surface of the sample introduction channel.
상기 작동전극 및 상기 보조전극은 하판의 상면에 형성되는 바이오센서.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the working electrode and the auxiliary electrode are formed on the upper surface of the lower plate.
상기 작동전극 및 상기 보조전극은 서로 평행하게 배치되어 있는 바이오센서.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the working electrode and the auxiliary electrode are arranged parallel to each other.
상기 작동전극 표면에 산화효소 및 전자전달매개체를 포함하는 반응 시약층을 추가로 포함하는 바이오센서.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Further comprising a reaction reagent layer comprising an oxidizing enzyme and an electron transfer mediator on the working electrode surface.
상기 시료 채널부에 액체 시료를 투입하고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 정전용량을 측정하는 것을 포함하는 액체 시료 인식방법.Preparing a second electrode spaced apart from a first electrode and the first electrode and defining a sample introduction channel portion in the spaced space from the first electrode,
Injecting a liquid sample to the sample channel portion,
And measuring a capacitance between the first electrode and the second electrode.
상기 제1 전극은 작동전극 또는 보조전극이고, 상기 제2 전극은 상기 시료 도입 채널부에 대응하는 위치에서 상기 제1 전극과 평행하게 배치되는 시료인식 전극인 액체 시료 인식방법.14. The method of claim 13,
Wherein the first electrode is an operation electrode or an auxiliary electrode and the second electrode is a sample recognition electrode disposed in parallel with the first electrode at a position corresponding to the sample introduction channel portion.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 시료 도입 채널부의 양측면에서 서로 평행하게 배치되는 시료인식 전극들인 액체 시료 인식방법.14. The method of claim 13,
Wherein the first electrode and the second electrode are sample recognition electrodes arranged on both sides of the sample introduction channel unit in parallel with each other.
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