KR20190013454A - 바이오 감지 장치 - Google Patents

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KR20190013454A
KR20190013454A KR1020180060608A KR20180060608A KR20190013454A KR 20190013454 A KR20190013454 A KR 20190013454A KR 1020180060608 A KR1020180060608 A KR 1020180060608A KR 20180060608 A KR20180060608 A KR 20180060608A KR 20190013454 A KR20190013454 A KR 20190013454A
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안세영
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후즈비엔 테크놀로지 인스티튜트 인크
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Abstract

본 발명은 서로 이격되어 배치된 소스 전극 및 드레인 전극, 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 채널로서 표적 분석물(target analyte)에 의하여 전기저항값이 변할 수 있는 감지막, 감지막과 이격되어 배치된 게이트 전극을 구비하는 적어도 하나 이상의 단위셀; 및 상기 단위셀에 전기적으로 연결되되, 감지막의 전기저항값에 따라 변동되는 시각정보를 표시하는, 디스플레이부;를 포함하는 바이오 감지 장치를 제공한다.

Description

바이오 감지 장치{Bio-sensing device}
본 발명은 바이오 감지 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 구조를 가지는 바이오 감지 장치에 관한 것이다.
질병 진단에 사용되는 검사 방법은 주로 효소 반응에 의한 발색, 형광 등에 기반을 두고 있으나, 최근 항원과 항체 사이의 면역 반응을 이용한 면역검사를 이용하는 방법도 사용되고 있다. 기존의 면역분석법은 효소의 촉매 반응에 광 표지를 결합한 광학적 측정 방법이 가장 많이 이용되었다. 이러한 방법들은 주로 실험실 위주의 숙련된 연구원에 의해 수행될 수 있는 복잡한 절차가 필요하고, 분석을 위한 장치가 고가의 대형 장치이며, 분석 시간이 오래 소요되는 단점이 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 특허공개번호 KR20110116461A호(2011.10.26. 공개, 발명의 명칭: 면역분석 진단 장치 및 이를 이용한 면역분석 방법)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 분석 시간을 단축시킬 수 있으며 비용이 상대적으로 낮은 바이오 감지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 바이오 감지 장치가 제공된다. 상기 바이오 감지 장치는 서로 이격되어 배치된 소스 전극 및 드레인 전극; 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 채널로서, 표적 분석물(target analyte)에 의하여 전기저항값이 변할 수 있는, 감지막; 감지막과 이격되어 배치된 게이트 전극;을 구비하는 적어도 하나 이상의 단위셀; 및 상기 단위셀에 전기적으로 연결되되, 감지막의 전기저항값에 따라 변동되는 시각정보를 표시하는, 디스플레이부;를 포함한다.
상기 바이오 감지 장치는, 상기 표적 분석물을 함유하는 액상의 생체시료를 수용할 수 있는 수용부; 상기 수용부에서 감지막 상으로 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 통로부; 상기 단위셀, 디스플레이부, 수용부 및 통로부의 적어도 일부를 하우징하는 케이스;를 더 포함할 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 통로부는 모세관 현상으로 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 나일론 스트립(nylon strip)을 구비할 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 액상의 생체시료는 혈액(blood), 침(saliva) 또는 소변(urine)을 포함하고, 상기 표적 분석물은 단백질, 펩티드, 압타머, 핵산, 올리고당, 아미노산 또는 탄수화물을 포함할 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 감지막의 재질은 탄소나노튜브, 그래핀, 실리콘나노막대, 이황화 몰리브덴 또는 포스포린을 포함하고, 상기 소스 전극과 드레인 전극 중에서 감지막과 접촉하는 영역의 적어도 일부는 콤(comb) 형상을 가질 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 디스플레이부는, 감지막의 전기저항값에 따라 색상이 변동되는 양자점 디스플레이 바(quantum dot display bar) 혹은 LED 디스플레이 바(LED display bar)를 포함하되, 일단이 소스 전극에 연결되고 타단이 드레인 전극에 연결될 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 적어도 하나 이상의 단위셀은 서로 이격된 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀을 포함하되, 상기 제 1 단위셀은 제 1 표적 분석물과 결합할 수 있는 제 1 리셉터를 감지막 상에 더 구비하며, 상기 제 2 단위셀은 상기 제 1 표적 분석물과 상이한 제 2 표적 분석물과 결합할 수 있는 제 2 리셉터를 감지막 상에 더 구비하며, 상기 디스플레이부는 상기 제 1 단위셀과 전기적으로 연결되는 제 1 디스플레이부 및 상기 제 2 단위셀과 전기적으로 연결되는 제 2 디스플레이부를 구비할 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 단위셀과 상기 디스플레이부는 전원부에 병렬로 연결되도록 구성되며, 상기 감지막과 리셉터는 표적 분석물과 리셉터의 결합으로 상기 단위셀을 구성하는 감지막의 전기저항값이 높아지도록 구성됨으로써, 상기 표적 분석물과 리셉터가 결합되는 경우 디스플레이부에 흐르는 전류의 크기는 상기 표적 분석물과 리셉터가 결합되지 않는 경우 디스플레이부에 흐르는 전류의 크기 보다 더 클 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 제 1 표적 분석물은 질병인자를 포함하는 표적 분석물이고, 상기 제 2 표적 분석물은 질병인자를 포함하지 않는 표적 분석물이며, 상기 제 2 디스플레이부는 표준 상태의 시각정보를 표시하고, 상기 제 1 디스플레이부는 제 2 디스플레이부를 기준으로 질병인자 유무 상태를 확인할 수 있는 시각정보를 표시하도록 구성될 수 있다.
상기 바이오 감지 장치에서, 상기 질병인자는 암, AIDS, 심장병, 메르스, SARS, 호르몬, 마약, 니코틴, AI, 탄저병 또는 유전병의 인자를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 분석 시간을 단축시킬 수 있으며 비용이 상대적으로 낮은 바이오 감지 장치를 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치의 구성을 개요적으로 도해하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치에서 단위셀, 디스플레이부, 전원부의 구성을 개요적으로 도해하는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치에서 단위셀을 도해하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치를 구성하는 단위셀에서 소스 전극의 형상을 도해하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 예시적으로 설명하기로 한다. 명세서 전체에 걸쳐서, 막, 패턴, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 상기 다른 구성요소 "상에" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다.
도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치의 구성을 개요적으로 도해하는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치에서 단위셀, 디스플레이부, 전원부의 구성을 개요적으로 도해하는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치에서 단위셀(100)을 도해하는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치(1)는 서로 이격되어 배치된 소스 전극(140) 및 드레인 전극(150); 소스 전극(140) 및 드레인 전극(150) 사이의 채널로서, 표적 분석물(300, target analyte)에 의하여 전기저항값이 변할 수 있는, 감지막(190); 감지막(190)과 이격되어 배치된 게이트 전극(110);을 구비하는 적어도 하나 이상의 단위셀; 및 상기 단위셀에 전기적으로 연결되되, 감지막(190)의 전기저항값에 따라 변동되는 시각정보를 표시하는, 디스플레이부(30);를 포함한다.
도 2를 참조하면, 배터리 셀과 같은 전원부(40)는 게이트 전극(110)의 일단에 연결되어 게이트 전압을 인가한다. 배터리 셀의 전원은 예를 들어, 1.5 볼트일 수 있다. 또한, 전원부(40)의 일단은 소스 전극(140)에 전기적으로 연결되며, 전원부(40)의 타단은 드레인 전극(150)에 전기적으로 연결된다. 물론, 저항소자와 같은 수동소자(200)가 전극(140, 150)과 전원부(40) 사이에 개재될 수 있다. 상기 소스 전극(140), 감지막(190), 드레인 전극(150), 수동소자(200) 및 디스플레이부(30)는 폐회로를 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 A는 도 2에 도시된 A 영역을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 회로 구성 요소들은 감지막(190)을 제외하고 모두 패시베이션(passivation) 처리될 수 있다.
디스플레이부(30)는, 감지막(190)의 전기저항값에 따라 색상이 변동되는 발광 다이오드 디스플레이 바 또는 양자점 디스플레이 바(quantum dot display bar)를 포함하되, 일단이 소스 전극(140)에 연결되고 타단이 드레인 전극(150)에 연결될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치(1)는 상기 표적 분석물을 함유하는 액상의 생체시료를 수용할 수 있는 수용부(20); 수용부(20)에서 감지막(190) 상으로 상기 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 통로부(미도시); 상기 단위셀, 상기 디스플레이부(30), 상기 수용부(20) 및 상기 통로부의 적어도 일부를 하우징하는 케이스(10);를 더 포함할 수 있다.
단위셀은 감지막(190) 상에 부착되되 표적 분석물(300)과 결합할 수 있는 리셉터(195);를 선택적으로 더 구비할 수 있다. 리셉터(195)는 작용기에 의해 감지막(190) 상에 부착될 수 있다. 리셉터(195)는, 예를 들어, 효소기질, 리간드, 아미노산, 펩티드, 압타머, 구아닌(guanine), 단백질, 핵산, 지질 및 탄수화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 한편, 상기 작용기는, 예를 들어, 아민기, 카르복실기, 티올기 및 지질(lipid)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 표적 분석물(300)은, 예를 들어, 단백질, 압타머, 펩티드, 핵산, 올리고당, 아미노산, 탄수화물, 용해 가스, 산화황 가스, 산화질소 가스, Na, K 또는 그 이온, 잔류 농약, 중금속 및 환경유해물질로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
표적 분석물(300)은, 예를 들어, 혈액(blood), 침(saliva) 또는 소변(urine)과 같은 액상의 생체시료 내에 함유될 수 있다. 상기 액상의 생체시료를 수용하는 수용부(20)는 케이스(10)의 상부면에 노출되도록 고정배치되거나 케이스(10)의 측면에서 서랍 형식으로 슬라이딩 이동하여 입출되도록 배치될 수 있다.
상기 액상의 생체시료를 수용하는 수용부(20)가 감지막(190)과 이격되어 배치되는 경우, 수용부(20)에서 감지막(190) 상으로 상기 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 통로부(미도시)가 구성될 수 있다. 상기 통로부는, 예를 들어, 모세관 현상으로 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 통로부를 구비할 수 있는 바, 구체적으로, 모세관 현상으로 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 나일론 스트립(nylon strip)을 구비할 수 있다. 한편, 상기 액상의 생체시료를 수용하는 수용부(20)가 감지막(190)과 이격되지 않고 감지막(190) 상에 직접 배치되는 경우, 상기 통로부는 생략될 수 있다.
감지막(190)은 리셉터(195) 및 이와 결합되는 표적 분석물(300)에 따라 저항이 가변될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 감지막(190)의 재질은, 예를 들어, 탄소나노튜브(CNT), 실리콘나노막대, 그래핀(graphene), 이황화 몰리브덴(MoS2) 또는 포스포린(phosphorene)을 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 변형된 실시예에 의한 바이오 감지 장치에서, 감지막(190)은 리셉터(195)를 개재하지 않고 상술한 표적 분석물(300)과 직접 반응하여 저항이 가변될 수 있는 물질로 이루어질 수도 있다. 감지막(190)이 탄소나노튜브(CNT)인 경우, 도 3에 도시된 소자(100)는 CNT 전계효과 트랜지스터(CNT-FET)로 이해될 수 있다.
게이트 전극(110)은 소스 전극(140), 드레인 전극(150) 및 감지막(190) 보다 더 낮은 레벨(level)에 위치하는 하부에 배치된다. 즉, 게이트 전극(110)이 위치하는 레벨은 소스 전극(140), 드레인 전극(150) 및 감지막(190)이 위치하는 레벨 보다 낮다. 본 명세서에서 레벨이라 함은 도 3의 도시된 단면에서 상하 위치관계를 구분하기 위한 용어이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치(1)를 구성하는 단위셀은 감지막(190)과 게이트 전극(110) 사이에 개재된 절연부재(130)를 더 구비할 수 있다. 절연부재(130)는, 예를 들어, 절연막 또는 절연 기판의 형태를 가질 수 있다.
절연부재(130)와 감지막(190) 간의 접착력을 개선하기 위하여, 절연부재(130)의 표면을 플라즈마 처리할 수도 있다. 또는, 절연부재(130)와 감지막(190) 사이에 접착력 향상을 위한 버퍼층(미도시)가 개재될 수도 있다.
도 3에 개시된 상기 단위셀은 별도의 기판에 배치되어 케이스(10) 내에 내장될 수 있다. 또는, 도 3에 개시된 상기 단위셀은 별도의 기판 없이 케이스(10) 내측면 상에 바로 실장될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치를 구성하는 단위셀에서 소스 전극의 형상을 도해하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 소스 전극(140)에서 탄소나노튜브, 그래핀, 이황화 몰리브덴 또는 포스포린과 같은 감지막(190)과 접하는 영역(140b)은 빗살 모양의 콤(comb) 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 감지막(190)과 소스 전극(140)의 접합력 또는 상호연결성을 개선할 수 있다. 마찬가지로, 드레인 전극에서 탄소나노튜브 또는 그래핀과 같은 감지막과 접하는 영역은 빗살 모양의 콤(comb) 형상을 가짐으로써 드레인 전극과 감지막의 접합력 또는 상호연결성을 개선할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치(1)는 질병 진단에 사용되는 검사 장치로 사용될 수 있으며, 감지막과 리셉터의 종류에 따라 항원과 항체 사이의 면역 반응을 이용한 감지 장치로 활용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치(1)는 췌장암, 유방암 등의 각종 암 진단, AIDS 진단, 심장병 진단, 메르스, SARS, 호르몬, 마약, 니코틴, AI, 탄저균 감염 진단, 각종 유전병 진단 장치로 적용될 수 있다. 이하에서 이에 대한 예시적인 설명을 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 감지 장치(1)는 적어도 하나 이상의 단위셀을 포함하는 바, 예를 들어, 서로 이격된 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀을 포함할 수 있다. 상기 제 1 단위셀은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 표적 분석물과 결합할 수 있는 제 1 리셉터(195)를 감지막(190) 상에 더 구비하며, 상기 제 2 단위셀은 상기 제 1 표적 분석물과 상이한 제 2 표적 분석물과 결합할 수 있는 제 2 리셉터(195)를 더 구비한다. 이 경우, 디스플레이부(30)는 상기 제 1 단위셀과 전기적으로 연결되는 제 1 디스플레이부(32) 및 상기 제 2 단위셀과 전기적으로 연결되는 제 2 디스플레이부(34)를 포함할 수 있다.
상기 단위셀과 상기 디스플레이부는 전원부에 병렬로 연결되도록 구성된다. 예를 들어, 제 1 단위셀과 제 1 디스플레이부(32) 간의 전기적 연결 구성과 상기 제 2 단위셀과 제 2 디스플레이부(34) 간의 전기적 연결 구성은 각각 도 2에 도시된 구성으로 이해할 수 있다. 나아가, 감지막(190)과 리셉터(195)는 표적 분석물(300)과 리셉터(195)의 결합으로 상기 단위셀을 구성하는 감지막(190)의 전기저항값이 높아지도록 구성될 수 있다. 이에 따르면, 표적 분석물(300)과 리셉터(195)가 결합되는 경우 디스플레이부(30)에 흐르는 전류의 크기는 표적 분석물(300)과 리셉터(195)가 결합되지 않는 경우 디스플레이부(30)에 흐르는 전류의 크기 보다 더 크게 된다.
건강한 사람의 액상의 생체시료(혈액, 침, 소변)는 제 1 표적 분석물을 함유하지 않고 제 2 표적 분석물을 함유하는 반면에, 질병인자를 가지는 사람의 액상의 생체시료(혈액, 침, 소변)는 제 2 표적 분석물 뿐만 아니라 제 1 표적 분석물을 모두 함유한다.
예를 들어, 제 1 리셉터와 선택적으로 결합할 수 있는 상기 제 1 표적 분석물은 암, AIDS, 심장병, 메르스, SARS, 호르몬, 마약, 니코틴, AI, 탄저병 또는 유전병의 인자를 포함하는 표적 분석물이고, 제 2 리셉터와 선택적으로 결합할 수 있는 상기 제 2 표적 분석물이 상기 질병인자를 포함하지 않는 표적 분석물인 경우, 제 2 디스플레이부(34)는 표준 상태의 시각정보를 표시하고, 제 1 디스플레이부(32)는 제 2 디스플레이부(34)를 기준으로 질병인자 유무 상태를 확인할 수 있는 시각정보를 표시하도록 구성될 수 있다.
상술한 구성을 가지는 바이오 감지 장치(1)의 예시적인 동작 구성을 설명한다.
예컨대, 수용부(20)에 액상의 생체시료를 제공하지 않은 상태에서 전원부(40)로부터 전원을 공급하면, 상술한 제 1 단위셀을 구성하는 제 1 감지막은 리셉터와 표적 분석물의 결합이 존재하지 않아 전기저항값이 상대적으로 낮고 제 1 감지막으로 흐르는 전류는 상대적으로 큰 반면에 상기 제 1 단위셀과 병렬로 연결된 제 1 디스플레이부로 흐르는 전류의 크기는 상대적으로 낮다. 마찬가지로, 상술한 제 2 단위셀을 구성하는 제 2 감지막은 리셉터와 표적 분석물의 결합이 존재하지 않아 전기저항값이 상대적으로 낮고 제 2 감지막으로 흐르는 전류는 상대적으로 큰 반면에 상기 제 2 단위셀과 병렬로 연결된 제 2 디스플레이부로 흐르는 전류의 크기는 상대적으로 낮다. 따라서, 상기 제 1 디스플레이부와 제 2 디스플레이부는 모두 오프(OFF)되거나, 낮은 전류에 대응하는 디스플레이 색상이 표현될 수 있다.
만약, 상술한 바이오 감지 장치(1)의 수용부(20)에 질병인자를 가지지 않는 건강한 사람의 액상의 생체시료를 수용부(20)에 제공하고 전원을 제공하면, 제 1 리셉터는 제 2 표적 분석물과 결합하지 않으므로 상술한 제 1 단위셀을 구성하는 제 1 감지막의 전기저항값은 상대적으로 낮고 제 1 감지막으로 흐르는 전류는 상대적으로 크고, 이와 반면에 상기 제 1 단위셀과 병렬로 연결된 제 1 디스플레이부로 흐르는 전류의 크기는 상대적으로 낮다. 한편, 제 2 리셉터는 제 2 표적 분석물과 결합하므로 상술한 제 2 단위셀을 구성하는 제 2 감지막의 전기저항값은 상대적으로 크고 제 2 감지막으로 흐르는 전류는 상대적으로 작은 반면에 상기 제 2 단위셀과 병렬로 연결된 제 2 디스플레이부로 흐르는 전류의 크기는 상대적으로 크다. 따라서, 상기 제 1 디스플레이부는 오프(OFF)되거나, 낮은 전류에 대응하는 디스플레이 색상이 표현되는 반면에, 제 2 디스플레이부는 온(ON)되거나, 높은 전류에 대응하는 디스플레이 색상이 표현된다.
만약, 상술한 바이오 감지 장치(1)의 수용부(20)에 질병인자를 가지는 사람의 액상의 생체시료를 수용부(20)에 제공하고 전원을 제공하면, 제 2 리셉터는 제 2 표적 분석물과 결합하므로 상술한 제 2 단위셀을 구성하는 제 2 감지막의 전기저항값은 상대적으로 크고 제 2 감지막으로 흐르는 전류는 상대적으로 낮고, 이와 반면에 상기 제 2 단위셀과 병렬로 연결된 제 2 디스플레이부로 흐르는 전류의 크기는 상대적으로 크다. 한편, 제 1 리셉터는 제 1 표적 분석물과 결합하므로 상술한 제 1 단위셀을 구성하는 제 1 감지막의 전기저항값이 상대적으로 커서 제 1 감지막으로 흐르는 전류의 크기는 상대적으로 작은 반면에 상기 제 1 단위셀과 병렬로 연결된 제 1 디스플레이부로 흐르는 전류의 크기는 상대적으로 크다. 따라서, 상기 제 1 디스플레이부 및 제 2 디스플레이부는 모두 온(ON)되거나, 높은 전류에 대응하는 디스플레이 색상이 표현된다.
이러한 바이오 감지 장치(1)는 별도의 리더(reader)를 필요로 하지 않는 자가-진단 센서 카세트(self-check sensor cassette)로 이해될 수 있는 바, 이에 따르면, 전기적 특성을 활용하기 때문에 분석 과정에서 복잡한 절차가 필요하지 않고, 분석을 위한 장치가 상대적으로 저가이며, 분석 시간이 오래 소요되지 않는다는 장점을 가진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1 : 바이오 감지 장치
20 : 수용부
30 : 디스플레이부
40 : 전원부
100 : 단위셀
110 : 게이트 전극
130 : 절연막
140 : 소스 전극
150 : 드레인 전극
190 : 감지막
195 : 리셉터

Claims (10)

  1. 서로 이격되어 배치된 소스 전극 및 드레인 전극; 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 채널로서, 표적 분석물(target analyte)에 의하여 전기저항값이 변할 수 있는, 감지막; 감지막과 이격되어 배치된 게이트 전극;을 구비하는 적어도 하나 이상의 단위셀; 및
    상기 단위셀에 전기적으로 연결되되, 감지막의 전기저항값에 따라 변동되는 시각정보를 표시하는, 디스플레이부;
    를 포함하는, 바이오 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표적 분석물을 함유하는 액상의 생체시료를 수용할 수 있는 수용부; 상기 수용부에서 감지막 상으로 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 통로부; 상기 단위셀, 디스플레이부, 수용부 및 통로부의 적어도 일부를 하우징하는 케이스;를 더 포함하는, 바이오 감지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통로부는 모세관 현상으로 액상의 생체시료가 전달될 수 있는 나일론 스트립(nylon strip)을 구비하는, 바이오 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상의 생체시료는 혈액(blood), 침(saliva) 또는 소변(urine)을 포함하고, 상기 표적 분석물은 단백질, 펩티드, 압타머, 핵산, 올리고당, 아미노산 또는 탄수화물을 포함하는, 바이오 감지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지막의 재질은 탄소나노튜브, 그래핀, 이황화 몰리브덴 또는 포스포린을 포함하고, 상기 소스 전극과 드레인 전극 중에서 감지막과 접촉하는 영역의 적어도 일부는 콤(comb) 형상을 가지는, 바이오 감지 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는, 감지막의 전기저항값에 따라 색상이 변동되는 양자점 디스플레이 바(quantum dot display bar) 혹은 LED 디스플레이 바(LED display bar)를 포함하되, 일단이 소스 전극에 연결되고 타단이 드레인 전극에 연결되는 것을 특징으로 하는, 바이오 감지 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 단위셀은 서로 이격된 제 1 단위셀 및 제 2 단위셀을 포함하되, 상기 제 1 단위셀은 제 1 표적 분석물과 결합할 수 있는 제 1 리셉터를 감지막 상에 더 구비하며, 상기 제 2 단위셀은 상기 제 1 표적 분석물과 상이한 제 2 표적 분석물과 결합할 수 있는 제 2 리셉터를 감지막 상에 더 구비하며,
    상기 디스플레이부는 상기 제 1 단위셀과 전기적으로 연결되는 제 1 디스플레이부 및 상기 제 2 단위셀과 전기적으로 연결되는 제 2 디스플레이부를 구비하는,
    바이오 감지 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단위셀과 상기 디스플레이부는 전원부에 병렬로 연결되도록 구성되며, 상기 감지막과 리셉터는 표적 분석물과 리셉터의 결합으로 상기 단위셀을 구성하는 감지막의 전기저항값이 높아지도록 구성됨으로써,
    상기 표적 분석물과 리셉터가 결합되는 경우 디스플레이부에 흐르는 전류의 크기는 상기 표적 분석물과 리셉터가 결합되지 않는 경우 디스플레이부에 흐르는 전류의 크기 보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 바이오 감지 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 표적 분석물은 질병인자를 포함하는 표적 분석물이고, 상기 제 2 표적 분석물은 질병인자를 포함하지 않는 표적 분석물이며, 상기 제 2 디스플레이부는 표준 상태의 시각정보를 표시하고, 상기 제 1 디스플레이부는 제 2 디스플레이부를 기준으로 질병인자 유무 상태를 확인할 수 있는 시각정보를 표시하도록 구성된, 바이오 감지 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 질병인자는 암, AIDS, 심장병, 메르스, SARS, 호르몬, 마약, 니코틴, AI, 탄저병 또는 유전병의 인자를 포함하는, 바이오 감지 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021081506A1 (en) * 2019-10-25 2021-04-29 University Of Utah Research Foundation Whole virus quantum mechanical tunneling current and electronic sensors

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