KR20150015301A - 멀티형 바이오센서 - Google Patents

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KR20150015301A
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Abstract

멀티형 바이오센서가 개시된다. 본 발명에 따른 멀티형 바이오센서는, 생체 시료를 분석하는데 사용되는 바이오센서에 있어서, 절연성으로 이루어지는 기판; 기판 상측에 형성되고 생체 시료와 전기 화학적 반응을 일으켜 전기적 신호를 발생시키는 센서; 및 센서와 연결되어 센서에서 발생된 신호를 전달하는 전극을 포함하고, 센서 및 전극은 다수 개로 구비되어 기판의 원주방향을 따라 반복형성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 기판의 상측에서 센서 및 전극이 원주방향을 따라 반복형성되고, 특히 사각형 형태로 이루어지는 기판의 각 꼭지점을 향하여 센서가 형성되도록 함으로써 하나의 기판상에 다수의 센서를 형성하면서도 각 센서간의 간섭가능성을 최소화하여 측정 오류를 최소화할 수 있고, 기판의 중앙에 관통홀이 형성되도록 하는 등 기판이 회전가능한 형태로 형성되도록 함으로써 각 센서 부분의 사용을 위한 자동회전장치에 적합한 바이오센서를 형성할 수 있다.

Description

멀티형 바이오센서{MULTI-TYPE BIOSENSOR}
본 발명은 멀티형 바이오센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 혈액을 포함한 생체 시료를 전기 화학적 반응을 통해 분석하는데 사용되는 멀티형 바이오센서에 관한 것이다.
바이오센서(Biosensor)는 어떤 생물학적인 물체를 신호변환기와 밀접하게 결합시켜 소형화한 센서로서, 여러 가지 혼합물들 중에서 관심 있는 물질의 양에 관한 정보를 생물학적인 물질을 이용하여 전기적인 신호로 변경해내는 장치를 말한다.
바이오센서는 임의의 분석대상물질이나 그와 관련된 물질군의 양과 비례하는 전기적 신호를 만들어 내는데 사용될 수 있고, 예컨대 당뇨병 환자의 혈액을 채취하여 채취된 혈액으로부터 혈당치를 검출하기 위한 혈액 센서로 사용될 수 있다.
이러한 바이오센서는 작은 소형 장치를 이용하여 수행할 수 있게 되어 간편하고 신속하게 사용자가 직접 사용할 수 있다.
바이오센서 중 전기화학적 바이오센서는 여러 가지 초기 신호변환 원리들 중 생물학적 물질량을 곧바로 전기적인 아날로그 신호로 바꾼 뒤 다시 디지털 신호로 바꿀 수 있도록 이루어진다.
예컨대 갈락토스 산화효소(galactose oxidase)를 백금 전극 위에 고정시키고 갈락토스(galactose)가 녹아있는 시료 용액 속에 담근 다음 전압을 걸어주면 전극 표면에서 화학 반응이 일어나고, 그 결과물로 발생하는 과산화수소는 백금 전극에서 산화되고 산화량에 비례하는 전하량이 발생된다.
단위 시간당 발생하는 전하량은 효소에 의해 생겨난 백금 전극 주위의 과산화수소의 농도에 비례하므로, 이러한 전류를 측정하면 galactose의 농도를 결정할 수 있게 된다. 전류를 측정하는 방법 이외에 pH 변화를 측정하거나 산소 농도 감소량을 측정하는 방법으로 동일한 결과를 얻을 수 있다.
전기화학적 바이오센서는 이처럼 전류값으로부터 원하는 물질의 농도에 관한 정보를 얻어내는 것과 전위차, 저항값으로부터 같은 작업을 수행하는 타입도 포함한다.
이러한 바이오센서와 관련하여, 한국등록특허 제10-1103682호는 "바이오센서"를 개시하며, 구체적으로 상면에 복수의 전극이 평행하게 형성된 기판; 기판의 전극 위에 폭방향으로 형성된 주 반응층; 주 반응층에 혈액을 공급하기 위해 혈액주입홈이 길이방향으로 형성된 혈액공급층; 혈액주입홈의 상부를 커버하는 상부 커버를 포함하고, 주 반응층, 혈액공급층 및 상부 커버가 기판 위에 차례대로 적층되고, 혈액주입홈을 통해 혈액이 흡입되며 혈액과 주 반응층의 반응에 의해 발생된 전류량을 측정하도록 이루어지며, 이에 의할 때 혈액의 양이 균일하게 유입되어 혈당을 정확하게 측정할 수 있고 효소반응층를 폭방향으로 형성함으로써 다수의 센서들을 붙인 상태에서 반응부를 폭방향으로 연속해서 한꺼번에 제작할 수 있음을 기재하고 있다.
이처럼 한국등록특허 제10-1103682호에서 개시되는 바이오센서는, 하나의 기판에 다수의 센서가 형성되어 혈당측정 및 콜레스테롤 측정과 같은 서로 다른 내용의 측정이 이루어질 수 있는 것이나, 동일한 혈액주입홈을 통하여 혈액이 주입되도록 이루어짐은 물론, 제1 효소반응층 및 제2 효소반응층이 인접하여 형성되고 각 전극이 동일한 방향으로 평행하게 형성됨으로써, 측정시 의도되지 않은 부분에 혈액이 묻어 측정오류가 발생될 수 있으며, 정확한 측정을 위하여는 사용자의 극도의 주의가 요구됨으로 사용시 불편을 초래할 수 있다.
한편, 바이오센서를 통한 측정을 위하여는 측정장치의 사용이 필요한데, 이러한 측정장치와 관련하여 한국공개특허 제10-2013-0032461호는 "바이오센서 및 그 측정장치"를 개시하며, 구체적으로 바이오센서가 삽입되는 수용부가 형성된 측정장치에 있어서, 바이오센서와 측정장치의 수용부가 접촉되는 각각의 접촉면에는 상호 대응되는 전용체결부가 형성되고, 각각의 전용체결부가 서로 맞물리는 경우에만 바이오센서가 수용부에 삽입이 가능하도록 하고 있으며, 이에 의할 때 서로 매칭되는 바이오센서와 측정장치만 서로 결합될 수 있도록 하여 신뢰할 수 있는 측정결과를 얻을 수 있음을 기재하고 있다.
그러나, 한국공개특허 제10-2013-0032461호에서 개시되는 측정장치를 포함하여 종래의 일반적인 측정장치는, 바이오센서를 측정장치에 삽입한 후 측정값을 확인하고 바이오센서를 측정장치로부터 분리하여야 하는데, 바이오센서와 측정장치를 각각 보관하여야 하고 측정시마다 바이오센서를 교체하여야 하므로 사용시 큰 불편이 따르게 된다. 나아가, 하루에도 수회에 걸쳐 혈당을 측정하여야 하는 인슐린 의존형 환자와 같은 경우 이러한 불편은 더욱 가중되게 된다.
(0001) 대한민국등록특허 제10-1103682호(공고일: 2012.01.11) (0002) 대한민국공개특허 제10-2013-0032461호(공개일: 2013.04.02)
본 발명의 목적은, 혈액을 포함한 생체 시료를 분석하는데 사용되는 센서 부분이 원주방향을 따라 2 이상 형성되도록 함으로써 바이오센서의 교체 없이 수회의 측정이 이루어지도록 하는 멀티형 바이오센서를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 생체 시료를 분석하는데 사용되는 바이오센서에 있어서, 절연성으로 이루어지는 기판; 상기 기판 상측에 형성되고 상기 생체 시료와 전기 화학적 반응을 일으켜 전기적 신호를 발생시키는 센서; 및 상기 센서와 연결되어 상기 센서에서 발생된 신호를 전달하는 전극을 포함하고, 상기 센서 및 전극은 다수 개로 구비되어 상기 기판의 원주방향을 따라 반복형성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서에 의해 달성된다.
상기 기판은 원형 또는 정다각형 형태로 이루어지고, 상기 센서는, 안쪽 단부가 상기 기판의 중심을 향하고 바깥쪽 단부가 상기 기판의 테두리를 향하며, 다수의 상기 센서의 간격은 일정하게 이루어진다.
상기 기판은 사각형 형태로 이루어지고, 상기 센서는 상기 기판의 꼭지점 방향을 향하도록 이루어진다.
상기 기판의 중앙에는 관통홀이 형성된다.
상기 기판 상측에 적층되어 상기 센서를 덮는 커버를 더 포함하고, 상기 커버는 상기 기판에서 분리 및 점착되도록 이루어진다.
상기 커버는 상기 전극의 전부 또는 일부를 노출시키도록, 중앙이 개구된다.
상기 기판은 정다각형 형태로 이루어지되 꼭지점 부분이 삭제되고, 상기 커버의 테두리는, 삭제된 부분을 포함하여 상기 기판을 덮도록 이루어진다.
상기 커버는 다수의 상기 센서를 각각 덮을 수 있도록 분할가능한 형태로 이루어진다.
본 발명에 의하면, 기판의 상측에서 센서 및 전극이 원주방향을 따라 반복형성되고, 특히 사각형 형태로 이루어지는 기판의 각 꼭지점을 향하여 센서가 형성되도록 함으로써 하나의 기판상에 다수의 센서를 형성하면서도 각 센서간의 간섭가능성을 최소화하여 측정 오류를 최소화할 수 있고, 기판의 중앙에 관통홀이 형성되도록 하는 등 기판이 회전가능한 형태로 형성되도록 함으로써 각 센서 부분의 사용을 위한 자동회전장치에 적합한 바이오센서를 형성할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 바이오센서를 도시한 도면,
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티형 바이오센서를 도시한 도면,
도 2는 도 1a에 도시된 바이오센서에서 커버가 배제된 상태를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 멀티형 바이오센서가 사용되는 바이오센서 회전장치를 도시한 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 바이오센서 회전장치의 배면을 도시한 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 바이오센서 회전장치를 도시한 분해사시도,
도 6a 내지 도 6f는 도 4에 도시된 바이오센서 회전장치의 사용상태를 도시한 도면,
도 7은 도 3에 도시된 바이오센서 회전장치에 터미널블럭이 결합된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티형 바이오센서(100)를 도시한 도면이고, 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티형 바이오센서(100)를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1a에 도시된 멀티형 바이오센서(100)에서 커버(130)가 배제된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)는 기판(110), 센서(12) 및 전극(140)을 포함하여 이루어지고, 커버(130)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
기판(110)은 절연성으로 이루어지고 편평한 판 형태로 형성된다.
기판(110)은 원형 또는 다각형 형태로 이루어질 수 있다. 기판(110)이 다각형 형태로 이루어지는 경우, 각 꼭지점의 모양이 직선이 교차하여 이루어지는 완전한 형태의 다각형으로 이루어질 필요는 없으며, 전체적인 모양이 다각형과 같은 모양으로 이루어지면 충분하다.
다만, 기판(110)은 정다각형, 특히 정사각형 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)에서 센서(120) 및 전극(140)은 서로 한 쌍을 이루며, 이러한 센서(120) 및 전극(140)은 다수 개로 구비된다. 센서(120) 및 전극(140)은 기판(110)의 원주방향을 따라 반복형성되며, 일정한 간격으로 배열되는 것이 바람직하다.
센서(120)는 기판(110)상에 형성되어 생체 시료와 전기 화학적 반응을 일으켜 전기적 신호를 발생시키는 부분이며 산화환원 반응을 위한 효소가 포함된다.
센서(120)는, 안쪽 단부가 기판(110)의 중심을 향하고 바깥쪽 단부가 기판(110)의 테두리를 향하는 형태로 형성된다.
전극(140)은 도전성으로 이루어지고 센서(120)와 연결되어 센서(120)에서 발생된 신호를 측정장치 쪽으로 전달한다. 전극(140)은 센서(120)의 안쪽에서 센서(120)와 동일선상에서 형성되며, 기판(110)을 중심을 향하여 형성된다.
이처럼 본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)는, 종래의 1자형의 스트립 형태로 이루어지는 것은 아니고, 혈액 등의 상태를 감지할 수 있는 센서(120)가 2 이상 구비되어 있으며, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이, 4개의 센서(120)가 사각형의 각 꼭지점을 향하는 형태로 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명에서의 멀티형 바이오센서(100)는, 종래의 1회용 센서와 달리, 하나의 기판(110) 위에 2개 이상의 센서(120)가 형성되어 있으며, 특히 기판(110) 위에서 각 센서(120)가 원주방향을 따라 동일한 간격으로 반복하여 형성된 형태를 갖는다.
멀티형 바이오센서(100)에서 각 센서(120)는 기판(110)의 중앙에서 꼭지점을 향하여 길게 형성되는데, 사각형의 꼭지점 부분에 혈액을 묻힌 후 멀티형 바이오센서(100)의 중앙 부분의 전극(140)과 전기적으로 연결된 측정장치를 통하여 혈액의 상태를 감지하게 된다. 어느 한쪽의 센서(120)의 사용이 이루어지면 바이오센서 회전장치(1)를 통하여 멀티형 바이오센서(100)를 회전시키며, 인접한 다른 센서(120)를 통하여 측정이 이루어질 수 있도록 하게 된다.
멀티형 바이오센서(100)에서 각 센서(120)는, 모두 혈당을 측정하기 위한 형태로 이루어질 수 있음은 물론, 서로 다른 기능을 감지하도록 형성될 수 있다. 예컨대, 어느 하나의 센서(120)가 혈당을 측정하도록 이루어지는 경우, 다른 하나의 센서(120)는 콜레스테롤 또는 알콜을 측정하도록 이루어질 수 있다.
멀티형 바이오센서(100)의 중앙에는 관통홀(111)이 형성되어 있으며, 이러한 관통홀(111)을 통해 바이오센서 회전장치(1)의 결합핀(61)을 삽입함으로써, 바이오센서 회전장치(1)에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)는, 사각형 이외에 삼각형, 오각형 또는 원형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 삼각형으로 이루어지는 경우 센서부분(120)은 3개, 오각형으로 이루어지는 경우 센서부분(120)은 5개로 이루어질 수 있다. 다만, 다수의 센서부분(120)을 확보하면서 각 센서(120) 간의 간섭을 방지하도록 하기 위하여 사각형 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
커버(130)는 기판(110) 상측에 적층되어 센서(120)를 덮도록 이루어진다.
커버(130)는 절연성 소재로 이루어지고, 저면에 점착제(粘着劑)가 형성되어 기판(110)의 상면에 반복하여 점착 및 분리될 수 있도록 이루어진다. 이때, 커버(130)의 저면 전체에 점착제가 형성될 필요는 없으며, 센서(120)가 형성되는 부분을 제외하고 기판(110)과 밀착되는 부분에서만 점착제가 형성될 수 있다.
커버(130)는 센서(120) 부분만을 덮고 전극(140)은 노출시키도록 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 따라 커버(130)의 중앙은 개구된 형태로 이루어지고, 이때 전극(140)은, 멀티형 바이오센서(100)가 바이오센서 회전장치(1)에 결합시 후술할 터미널블럭(90)의 단자에 접지된 상태로 유지되게 된다.
본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)에서, 기판(110)은 정다각형 형태로 이루어지되 꼭지점 부분은 삭제된 형태로 형성(도 2 참조)될 수 있고, 이때 커버(130)의 테두리는 기판(110)의 삭제된 부분을 포함하여 기판(110)을 덮도록 이루어진다.
이에 따라 기판(110)의 꼭지점 부분에서는 커버(130)만이 형성되게 되고, 커버(130)의 꼭지점 부분을 파지하여 기판(110)으로부터 쉽게 분리할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)에서, 커버(130)는 다수의 센서(120)를 각각 덮을 수 있도록 분할가능한 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 각 센서(120)의 경계(131)에서 절취되어 분할되며, 개별적으로 기판(110)에 점착 및 분리될 수 있다. 이러한 형태가 도 1b에 도시된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)의 이해를 돕기 위하여, 바이오센서 회전장치(1)에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 멀티형 바이오센서(100)가 결합되어 사용되는 바이오센서 회전장치(1)를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 바이오센서 회전장치(1)의 배면을 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4에 도시된 바이오센서 회전장치(1)를 도시한 분해사시도이다.
본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)는 멀티형 바이오센서(100) 측정장치(미도시)에 결합되는 사용되는 것이며, 멀티형 바이오센서(100)를 회전시키고, 나아가 멀티형 바이오센서(100)를 측정장치에서 인출되도록 하거나 다시 인입되도록 하는 장치이다.
본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)는, 베이스플레이트(10), 캠플레이트(20), X슬라이더(30), Y슬라이더(40), 턴테이블(50) 및 회전기어(60)를 포함하여 이루어진다.
또한, 슬라이딩플레이트(70), 구동모터(80) 및 기어조립체(81)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)를 설명함에 있어서, 캠플레이트(20)가 형성되는 쪽을 뒤쪽, 턴테이블(50)이 형성되는 쪽을 앞쪽으로 정하여 설명하도록 한다. 또한, 베이스플레이가 고정된 상태를 기준으로, 캠플레이트(20), X슬라이더(30), Y슬라이더(40) 및 슬라이딩플레이트(70)의 이동 방향을 설명하도록 한다.
베이스플레이트(10)는 대체로 편평한 판 형태로 이루어진다.
베이스플레이트(10)의 앞쪽에는 슬라이딩플레이트(70)의 결합을 위하여 결합홈(11)이 형성되며, 이러한 결합홈(11)에 따라 베이스플레이트(10)의 앞쪽은 대체로 'ㄷ자' 형태로 이루어진다.
캠플레이트(20)는 판 형태로 이루이지고 베이스플레이트(10) 일측에 결합되어 Y축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 이루어진다. 이를 위하여, 캠플레이트(20)에는 Y축 방향으로 길게 형성된 제1 슬라이딩홈(23)이 구비되고, 제1 슬라이딩홈(23)에 제1 체결핀(24)이 관통하여 베이스플레이트(10)에 결합될 수 있다.
제1 슬라이딩홈(23) 및 제1 체결핀(24)은 2 이상으로 구비될 수 있으며, 이에 따라 캠플레이트(20)의 Y축 방향으로의 원활한 슬라이딩을 보장하면서 다른 방향으로의 이격을 방지할 수 있다.
캠플레이트(20)의 Y축 방향 이동에 따라 X슬라이더(30)는, 소정의 구간에서 X축 방향으로 슬라이드 이동하게 되는데, 이러한 작용을 위하여 캠플레이트(20)에는 단일폐곡선을 이루는 캠홈(21)이 형성된다. 단일폐곡선으로 이루어지는 캠홈(21)은, 원형, 타원형 또는 다각형 형태 등으로 이루어질 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 육각형 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
캠홈(21)은 함몰된 도랑(trench) 형태로 이루어지고, 이러한 캠홈(21)에 X슬라이더(30)의 캠돌기(31)가 삽입되어 캠홈(21)을 따라 이동하게 된다.
캠홈(21)은, 제1 구간(21a), 제2 구간(21b), 제3 구간(21c), 제4 구간(21d), 제5 구간(21e) 및 제6 구간(21f)으로 구분되고, 제1 구간(21a), 제2 구간(21b) 및 제3 구간(21c)은, 각각 제4 구간(21d), 제5 구간(21e) 및 제6 구간(21f)과 대칭된 형태로 이루어진다.
또한, 캠플레이트(20)에는 일측으로 돌출된 전진돌기(22)가 형성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전진돌기(22)는 캠플레이트(20)의 앞쪽에서 베이스플레이트(10)의 정면쪽을 향하여 돌출된 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 전진돌기(22)는, 캠플레이트(20)가 Y축 방향을 따라 전진하는 경우, Y슬라이더(40)를 앞쪽으로 밀어 Y슬라이더(40)를 전진시키게 된다.
캠플레이트(20)의 Y축 방향의 이동을 위하여, 직선왕복운동으로 발현될 수 있는 다양한 형태의 구동수단이 구비될 수 있으며, 예컨대 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 구동모터(80) 및 기어조립체(81)가 구비될 수 있다.
구동모터(80)는 통상의 전기모터로 이루어질 수 있으며, 전기에너지를 회전운동에너지로 전환한다.
구동모터(80)에 연결되는 기어조립체(81)는 다수의 기어의 조립 형태로 이루어지고, 감속기어로 기능하며, 구동모터(80)로부터의 회전속도를 감속시켜 증대된 회전력을 캠플레이트(20)로 전달한다.
기어조립체(81)와 캠플레이트(20)의 연결은 랙과 피니언과 같은 구조로 치합될 수 있으며, 이에 따라 캠플레이트(20)의 직선운동이 이루어진다.
X슬라이더(30)는 베이스플레이트(10) 일측에서 X축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합되며, 캠플레이트(20)와 같은 쪽에 결합된다. 즉, 베이스플레이트(10)에서 턴테이블(50)이 형성되는 쪽 면을 정면이라고 할 때, 캠플레이트(20) 및 X슬라이더(30)는 베이스플레이트(10)의 배면에 결합된다.
X슬라이더(30)는 판 형태로 이루이지고 베이스플레이트(10) 일측에 결합되어 X축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 이루어진다. 이를 위하여, X슬라이더(30)에는 X축 방향으로 길게 형성된 제2 슬라이딩홈(32)이 구비되고, 제2 슬라이딩홈(32)에 제2 체결핀(33)이 관통하여 베이스플레이트(10)에 결합될 수 있다.
제2 슬라이딩홈(32) 및 제2 체결핀(33)은 2 이상으로 구비될 수 있으며, 이에 따라 X슬라이더(30)의 X축 방향으로의 원활한 슬라이딩을 보장하면서 다른 방향으로의 이격을 방지할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 슬라이딩홈(32) 및 제2 체결핀(33)은 각각 4쌍으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, X슬라이더(30)에는 캠돌기(31)가 돌출 형성되고, 이러한 캠돌기(31)는 캠플레이트(20)의 캠홈(21)에 삽입되며, 이에 따라 소정의 구간에서, 캠플레이트(20)의 Y축 방향 이동에 구속되어 X슬라이더(30)는 X축 방향으로 슬라이드 이동하게 된다.
Y슬라이더(40)는 X슬라이더(30) 일측에서 Y축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합된다. 즉, Y슬라이더(40)는 베이스플레이트(10)에 결합되는 것이 아니고, X슬라이더(30)에 결합되어 Y슬라이더(40)와 함께 Y축 방향으로 슬라이드 이동하거나 X슬라이더(30)를 기준으로 Y축 방향으로 슬라이드 이동하게 된다.
Y슬라이더(40)는 판 형태로 이루어지고 X슬라이더(30)에 적층되는 형태로 결합되어 Y축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 이루어진다. 이를 위하여, Y슬라이더(40)에는 Y축 방향으로 길게 형성된 제3 슬라이딩홈(43)이 구비되고, 제3 슬라이딩홈(43)에 제3 체결핀(44)이 관통하여 X슬라이더(30)에 결합될 수 있다.
제3 슬라이딩홈(43) 및 제3 체결핀(44)은 2 이상으로 구비될 수 있으며, 이에 따라 Y슬라이더(40)의 Y축 방향으로의 원활한 슬라이딩을 보장하면서 다른 방향으로의 이격을 방지할 수 있다.
Y슬라이더(40) 일측에는 회전기어(60)와 맞물리는 작동암이 형성된다.
본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서 이러한 작동암은, 2개로 구분되어 이루어지며, 회전기어(60)의 어느 한쪽에 배치되는 제1 작동암(41)과 회전기어(60)를 중심으로 제1 작동암(41)의 반대쪽에 배치되는 제2 작동암(42)으로 구분된다. 예컨대, 도 6a를 기준으로, 회전기어(60)의 왼쪽에 배치되는 작동암을 제1 작동암(41)이라고 할 때 회전기어(60)의 오른쪽에 배치되는 작동암이 제2 작동암(42)이 된다.
제1 작동암(41)과 제2 작동암(42)은 서로 대칭된 형태로 이루어지고, 제1 작동암(41)과 제2 작동암(42)의 안쪽에는 회전기어(60)와의 치합을 위한 이(tooth)가 형성된다. 즉, 제1 작동암(41) 및 제2 작동암(42)은 랙(rack)기어와 같은 형태로 이루어진다. 그리고 제1 작동암(41)과 제2 작동암(42) 사이의 간격은 회전기어(60)의 직경보다 크게 이루어지며, 이에 따라 제1 작동암(41)과 제2 작동암(42) 중 어느 하나가 회전기어(60)와 치합될 때 다른 하나는 치합되지 않게 되며, 나아가 제1 작동암(41)과 제2 작동암(42) 모두 회전기어(60)와 치합되지 않는 상태가 이루어지게 된다.
슬라이딩플레이트(70)는 베이스플레이트(10) 일측에서 Y축 방향으로 슬라이드 이동 가능하게 결합되고, 이러한 슬라이딩플레이트(70)에 턴테이블(50) 및 회전기어(60)가 회전가능하게 결합된다.
슬라이딩플레이트(70)는 베이스플레이트(10)의 결합홈(11) 상에 결합되며, 슬라이딩플레이트(70)의 좌우측 단부에 슬롯 형태의 홈이 형성되고, 이러한 홈에 베이스플레이트(10)의 앞쪽 내측 모서리부분(결합홈(11)의 양쪽부분)이 삽입되어 슬라이딩플레이트(70)와 베이스플레이트(10)의 슬라이딩결합이 이루어진다.
턴테이블(50)은 베이스플레이트(10) 일측에서 회전 가능하게 형성되고, 멀티형 바이오센서(100)가 안착될 수 있도록 이루어진다. 구체적으로, 턴테이블(50)은 슬라이딩플레이트(70)에 결합되어 베이스플레이트(10)의 정면 쪽에 위치하며, 슬라이딩플레이트(70)를 기준으로 회전가능하게 이루어져, 역시 베이스플레이트(10)를 기준으로 회전가능하게 이루어진다.
회전기어(60)는 턴테이블(50)과 연결되어 턴테이블(50)과 함께 회전하도록 이루어진다. 회전기어(60)는 슬라이딩플레이트(70)에 결합되어 베이스플레이트(10)의 배면 쪽에 위치하며, 슬라이딩플레이트(70)를 기준으로 회전가능하게 이루어진다.
도 6a 내지 도 6f는 도 4에 도시된 바이오센서 회전장치(1)의 사용상태를 도시한 도면이며, 구체적으로, 베이스플레이트(10)의 배면 쪽에서 바라본 평면도이다.
도 6a 내지 도 6f를 참조하여 본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 작동 초기에는, 사각 형태의 멀티형 바이오센서(100)는 앞쪽 모서리가 X축 방향과 평행하게 놓이며 바이오센서 회전장치(1) 앞쪽으로 돌출되지 않은 형태로 놓이게 된다.
또한, 회전기어(60)는 제1 작동암(41) 및 제2 작동암(42) 사이에 놓이고, 제1 작동암(41) 및 제2 작동암(42) 모두와 치합되지 않은 상태가 된다. 그리고 이때, X슬라이더(30)의 캠돌기(31)는 캠플레이트(20)의 캠홈(21) 중 제1 구간(21a)의 앞쪽(제6 구간(21f)과 이어지는 부분)에 놓인다.
멀티형 바이오센서(100)를 통한 측정이 요구되는 경우, 우선 멀티형 바이오센서(100)의 회전이 필요하게 되는데, 이를 위하여 구동모터(80) 및 기어조립체(81)의 작동에 따라 캠플레이트(20)는 앞쪽으로 전진한다. 이때, 캠돌기(31)는 캠홈(21)의 제1 구간(21a)을 따라 이동한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 캠홈(21)의 제1 구간(21a)은 경사방향으로 형성되는데, 캠플레이트(20)가 Y축 방향을 따라 앞쪽으로 이동하면, 캠홈(21)에 구속된 캠돌기(31)가 왼쪽으로 밀리면서 X슬라이더(30)는 왼쪽으로 이동한다.
Y슬라이더(40) 또한 X슬라이더(30)와 함께 왼쪽으로 이동하며, 이에 따라 제2 작동암(42)이 회전기어(60)와 치합되게 된다.
그리고 이때, 캠플레이트(20)의 전진돌기(22)는 Y슬라이더(40)의 후단에 닿게 된다.
다음으로 캠플레이트(20)가 앞쪽으로 더욱 전진하게 되는데, 이때 캠돌기(31)는 캠홈(21)의 제2 구간(21b)을 따라 이동한다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 캠홈(21)의 제2 구간(21b)은 Y축 방향으로 형성되는데, 캠플레이트(20)가 Y축 방향을 따라 앞쪽으로 이동하면, 캠홈(21) 내부의 캠돌기(31)는 상대적으로 뒤쪽으로 밀리게 되며 X슬라이더(30)의 이동은 없게 된다.
그리고 캠플레이트(20)의 전진돌기(22)는 Y슬라이더(40)를 앞으로 밀게 되므로, Y슬라이가 앞으로 전진하게 된다.
본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서, 캠돌기(31)가 제2 구간(21b)을 따라 이동할 때 회전기어(60)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 이루어질 수 있는데, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제2 작동암(42)이 회전기어(60)와 치합되어 전진함으로써, 회전기어(60)는 반시계방향으로 회전하게 되어, 이에 따라 턴테이블(50) 및 멀티형 바이오센서(100) 또한 반시계방향으로 회전한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서, 캠돌기(31)가 제2 구간(21b)을 따라 이동할 때 회전기어(60)는 45°회전하는 것이 바람직하다.
다음으로 캠플레이트(20)가 앞쪽으로 더욱 전진하게 되는데, 이때 캠돌기(31)는 캠홈(21)의 제3 구간(21c)을 따라 이동한다.
도 6d에 도시된 바와 같이, 캠홈(21)의 제3 구간(21c)은 경사 방향으로 형성되는데, 캠플레이트(20)가 Y축 방향을 따라 앞쪽으로 이동하면, 캠홈(21)에 구속된 캠돌기(31)가 오른쪽으로 밀리면서 X슬라이더(30)는 오른쪽으로 이동하며, 치합이 해제되면서 제1 작동암(41)과 제2 작동암(42)의 중앙에 회전기어(60)가 위치하게 된다.
그리고 캠플레이트(20)의 전진돌기(22)는 Y슬라이더(40)를 앞으로 더욱 밀게 되므로, Y슬라이가 앞으로 전진하게 된다.
또한, 캠돌기(31)가 제3 구간(21c)을 따라 이동할 때 Y슬라이더(40)는 슬라이딩플레이트(70)를 앞쪽으로 가압하게 되는데, 구체적으로 Y슬라이더(40)의 중앙부분이 슬라이딩플레이트(70)에 형성된 슬라이딩돌기(71)를 밀면서 슬라이딩플레이트(70)가 앞쪽으로 가압되게 된다.
슬라이딩플레이트(70)에 결합된 턴테이블(50) 및 회전기어(60) 역시 앞쪽으로 전진하게 되고, 턴테이블(50)에 고정된 멀티형 바이오센서(100)가 바이오센서 회전장치(1)의 앞쪽(측정장치의 앞쪽)으로 인출되게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서, 캠돌기(31)가 제3 구간(21c)을 따라 이동할 때 멀티형 바이오센서(100)는 앞쪽으로 더욱 전진하게 되고, 이에 따라 측정장치의 앞쪽으로 멀티형 바이오센서(100)가 인출되게 되는데, 이러한 상태에서 사용자는 멀티형 바이오센서(100)의 전단에 혈액을 묻힘으로써 혈당 등의 측정을 할 수 있다.
멀티형 바이오센서(100)를 통한 측정이 완료되면, 캠플레이트(20)가 뒤쪽으로 후진하게 되는데, 이때 캠돌기(31)는 캠홈(21)의 제4 구간(21d)을 따라 이동한다.
한편, 슬라이딩플레이트(70)는 탄성수단(미도시)에 의하여 뒤쪽으로 가압되며, 캠플레이트(20)가 뒤쪽으로 이동할 때, 이러한 탄성수단에 의하여 밀리면서 슬라이딩플레이트(70) 및 Y슬라이더(40)는 뒤쪽으로 이동하게 된다.
슬라이딩플레이트(70)에 결합된 턴테이블(50) 및 회전기어(60) 역시 뒤쪽으로 후진하게 되고, 턴테이블(50)에 고정된 멀티형 바이오센서(100)가 바이오센서 회전장치(1)의 안쪽(측정장치의 안쪽)으로 인입되게 된다.
도 6e에 도시된 바와 같이, 캠홈(21)의 제4 구간(21d)은 제3 구간(21c)과 대칭된 형태로 경사 방향으로 형성되는데, 캠플레이트(20)가 Y축 방향을 따라 뒤쪽으로 이동하면, 캠홈(21)에 구속된 캠돌기(31)가 오른쪽으로 밀리면서 X슬라이더(30)는 오른쪽으로 이동하며, Y슬라이더(40) 또한 X슬라이더(30)와 함께 오른쪽으로 이동하며, 이에 따라 제1 작동암(41)이 회전기어(60)와 치합된다.
다음으로 캠플레이트(20)가 뒤쪽으로 더욱 후진하게 되는데, 이때 캠돌기(31)는 캠홈(21)의 제5 구간(21e)을 따라 이동한다.
도 6f에 도시된 바와 같이, 캠홈(21)의 제5 구간(21e)은 Y축 방향으로 형성되는데, 캠플레이트(20)가 Y축 방향을 따라 뒤쪽으로 이동하면, 캠홈(21) 내부의 캠돌기(31)는 상대적으로 앞쪽으로 밀리게 되며 X슬라이더(30)의 이동은 없게 된다.
본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서, 캠돌기(31)가 제5 구간(21e)을 따라 이동할 때 회전기어(60)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하도록 이루어질 수 있는데, 도 6f에 도시된 바와 같이, 제1 작동암(41)이 회전기어(60)와 치합되어 후진함으로써, 회전기어(60)는 반시계방향으로 회전하게 되어, 이에 따라 턴테이블(50) 및 멀티형 바이오센서(100) 또한 반시계방향으로 회전한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서, 캠돌기(31)가 제2 구간(21b)을 따라 이동할 때 회전기어(60)는 45°회전하는 것이 바람직하다.
다음으로 캠플레이트(20)가 뒤쪽으로 더욱 후진하게 되는데, 이때 캠돌기(31)는 캠홈(21)의 제6 구간(21f)을 따라 이동한다.
도 6e에 도시된 바와 같이, 캠홈(21)의 제6 구간(21f)은 제1 구간(21a)과 대칭된 형태로 경사방향으로 형성되는데, 캠플레이트(20)가 Y축 방향을 따라 뒤쪽으로 이동하면, 캠홈(21)에 구속된 캠돌기(31)가 왼쪽으로 밀리면서 X슬라이더(30)는 왼쪽으로 이동한다.
Y슬라이더(40) 또한 X슬라이더(30)와 함께 왼쪽으로 이동하며, 이에 따라 회전기어(60)는 제1 작동암(41) 및 제2 작동암(42) 사이에 놓이고, 제1 작동암(41) 및 제2 작동암(42) 모두와 치합되지 않은 상태가 된다. 그리고 이때, X슬라이더(30)의 캠돌기(31)는 초기 위치로 회복되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서는, 캠플레이트(20)의 전후진 동작에 의하여, 멀티형 바이오센서(100)의 회전, 인출 및 인입 동작이 이루어지며, 사방에 형성된 센서 부분을 반복하여 사용할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)에서는, X슬라이더(30) 및 Y슬라이더(40)와 연결된 캠플레이트(20)의 전후진 동작으로 멀티형 바이오센서(100)를 회전시킬 수 있으므로 회전장치의 작동 메커니즘이 용이하게 이루어지고, 2 이상의 센서가 형성된 멀티형 바이오센서(100)를 자동으로 회전시키면서 인출 및 인입되도록 함으로써 멀티형 바이오센서(100)를 사용자가 직접 교체하는 등의 불편을 해소할 수 있다.
도 7은 도 3에 도시된 바이오센서 회전장치(1)에 터미널블럭(90)이 결합된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 바이오센서 회전장치(1)는 터미널블럭(90)을 더 포함하여 이루어진다.
터미널블럭(90)은, 턴테이블(50) 상에 안착된 멀티형 바이오센서(100) 상측에 고정되어 멀티형 바이오센서(100)와 전기적으로 연결되고, 멀티형 바이오센서(100)를 통한 정보를 감지하도록 이루어진다. 이러한 터미널블럭(90)은, 멀티형 바이오센서(100)를 통하여 혈액정보(혈당정보 등)를 감지함은 물론, 멀티형 바이오센서(100)의 사용 여부(기 사용된 센서부분인지 여부)를 감지하여 미사용된 센서부분으로의 이동(회전)이 이루어질 수 있도록 한다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 바이오센서 회전장치
10 : 베이스플레이트 11 : 결합홈
20 : 캠플레이트 21 : 캠홈
21a : 제1 구간 21b : 제2 구간
21c : 제3 구간 21d : 제4 구간
21e : 제5 구간 21f : 제6 구간
22 : 전진돌기 23 : 제1 슬라이딩홈
24 : 제1 체결핀 30 : X슬라이더
31 : 캠돌기 32 : 제2 슬라이딩홈
33 : 제2 체결핀 40 : Y슬라이더
41 : 제1 작동암 42 : 제2 작동암
43 : 제3 슬라이딩홈 44 : 제3 체결핀
50 : 턴테이블 60 : 회전기어
61 : 결합핀 70 : 슬라이딩플레이트
71 : 슬라이딩돌기 80 : 구동모터
81 : 기어조립체 90 : 터미널블럭
100 : 멀티형 바이오센서 110: 기판
111 : 관통홀 120 : 센서
130 : 커버 140 : 전극

Claims (8)

  1. 생체 시료를 분석하는데 사용되는 바이오센서에 있어서,
    절연성으로 이루어지는 기판;
    상기 기판 상측에 형성되고 상기 생체 시료와 전기 화학적 반응을 일으켜 전기적 신호를 발생시키는 센서; 및
    상기 센서와 연결되어 상기 센서에서 발생된 신호를 전달하는 전극을 포함하고,
    상기 센서 및 전극은 다수 개로 구비되어 상기 기판의 원주방향을 따라 반복형성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 원형 또는 정다각형 형태로 이루어지고,
    상기 센서는, 안쪽 단부가 상기 기판의 중심을 향하고 바깥쪽 단부가 상기 기판의 테두리를 향하며,
    다수의 상기 센서의 간격은 일정한 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 사각형 형태로 이루어지고,
    상기 센서는 상기 기판의 꼭지점 방향을 향하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 중앙에는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상측에 적층되어 상기 센서를 덮는 커버를 더 포함하고,
    상기 커버는 상기 기판에서 분리 및 점착되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커버는 상기 전극의 전부 또는 일부를 노출시키도록, 중앙이 개구된 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기판은 정다각형 형태로 이루어지되 꼭지점 부분이 삭제되고,
    상기 커버의 테두리는, 삭제된 부분을 포함하여 상기 기판을 덮도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 커버는 다수의 상기 센서를 각각 덮을 수 있도록 분할가능한 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티형 바이오센서.
KR1020130091199A 2013-07-31 2013-07-31 멀티형 바이오센서 KR20150015301A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200004165A (ko) 2018-07-03 2020-01-13 광운대학교 산학협력단 복합 생체신호 측정을 위한 멀티센서 기반 유연 패치 장치 및 이를 이용한 복합 생체신호 측정방법

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KR20200004165A (ko) 2018-07-03 2020-01-13 광운대학교 산학협력단 복합 생체신호 측정을 위한 멀티센서 기반 유연 패치 장치 및 이를 이용한 복합 생체신호 측정방법

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