KR20200045703A - Self-powered bio sensor, manufacturing method of the same and smart bio sensor system comprising the same - Google Patents

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KR20200045703A
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Abstract

The present invention provides a self-generating biosensor capable of improving sensing sensitivity by physically separating a reaction unit and a detection unit, allowing reuse simply by replacing the reaction unit, and using light in various wavelength bands to be suitable for wearable and portable devices. The biosensor uses detection light created in a surrounding environment to generate an electrical signal, and comprises: a reaction unit allowing the detection light to be emitted thereto, and having a stage on which a sample is arranged; a detection unit to generate the electrical signal in accordance with the detection light via the stage; and a transmission unit to transmit the electrical signal to a user device via wireless communication. A reaction changing an optical property of the detection light via the stage takes place in the reaction unit. The detection unit self-generates power to generate the electrical signal and is physically separated from the stage.

Description

자가발전 바이오 센서, 상기 바이오 센서의 제조 방법 및 상기 바이오 센서를 포함하는 스마트 바이오 센서 시스템{SELF-POWERED BIO SENSOR, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME AND SMART BIO SENSOR SYSTEM COMPRISING THE SAME}Self-powered biosensor, manufacturing method of the biosensor, and a smart biosensor system including the biosensor {SELF-POWERED BIO SENSOR, MANUFACTURING METHOD OF THE SAME AND SMART BIO SENSOR SYSTEM COMPRISING THE SAME}

본 발명은 자가발전 바이오 센서, 상기 바이오 센서의 제조 방법 및 상기 바이오 센서를 포함하는 스마트 바이오 센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a self-powered biosensor, a method for manufacturing the biosensor, and a smart biosensor system including the biosensor.

삶의 질 향상에 따라 웰빙 라이프 스타일을 추구하는 수요자의 요구에 부응하여, 질병의 진단과 개인의 건강관리를 위한 스마트 헬스케어 제품이 개발되고 있는 실정이다.In response to the demands of consumers seeking a well-being lifestyle as the quality of life improves, smart healthcare products for disease diagnosis and personal health care are being developed.

특히, 사용자 기기에 바이오 센서를 페어링(Pairing)하여, 질병의 진단 결과를 실시간으로 모니터링(Monitoring)함으로써, 질병을 초기에 발견할 수 있는 스마트 바이오 센서 시스템이 각광받고 있다.In particular, a smart biosensor system that can detect a disease at an early stage has been spotlighted by pairing a biosensor to a user device and monitoring the diagnosis result of the disease in real time.

이를 위해, 다양한 종류의 반도체 기반 바이오 센서가 연구되고 있으나 센서 구동을 위해서는 배터리와 같은 전원 공급 장치가 필요하기 때문에, 배터리에 의한 사이즈 증가로 웨어러블(Wearable) 및 포터블(Portable)이 가능한 바이오 센서를 제조하기에 어려움이 따를 뿐만 아니라, 충전, 방전 및 배터리 교환 같은 부가적인 불편함이 따른다.To this end, various types of semiconductor-based biosensors have been researched, but since a power supply such as a battery is required to drive the sensor, a wearable and portable biosensor is manufactured due to an increase in size due to the battery. Not only is it difficult to do, but there is also additional discomfort such as charging, discharging and battery replacement.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 별도의 전원공급 장치가 필요없는 자가발전 바이오 센서가 필요하다.To solve this problem, a self-powered biosensor that does not require a separate power supply is required.

종래의 자가발전 바이오 센서로는 전기화학 방식과 광전기화학 방식이 있으며, 반응부에서 샘플의 타겟 물질과 효소의 전기화학 반응(또는 광전기화학 반응)에 의해 검출부의 전류량의 변화에 따라 타겟 물질의 농도를 검출하였다.Conventional self-powered biosensors include an electrochemical method and a photoelectrochemical method, and the concentration of the target material according to the change in the amount of current in the detection unit by the electrochemical reaction (or photoelectrochemical reaction) of the target material and the enzyme in the sample in the reaction unit. Was detected.

그러나 종래의 자가발전 바이오 센서는 전기화학 반응(또는 광전기화학 반응)을 진행하기 위해 반응부와 검출부가 접촉되어 있기 때문에, 매트릭스 이펙트(Matrix effect)와 반응 부산물 등에 의해 센싱 감도가 저하되는 문제가 있다.However, the conventional self-powered biosensor has a problem in that the sensing sensitivity is deteriorated due to the matrix effect and reaction by-products because the reaction part and the detection part are in contact to conduct an electrochemical reaction (or photoelectrochemical reaction). .

또한, 종래의 자가발전 바이오 센서는 사용 후, 전기화학 반응에 의한 오염에 의해 검출부를 세척해야 하는 문제가 있다.In addition, the conventional self-powered biosensor has a problem in that after use, the detection unit must be cleaned by contamination by an electrochemical reaction.

또한, 종래의 자가발전 바이오 센서 중 광전기화학 방식은 특정 파장 대역의 광을 이용하여야 하기 때문에, 별도의 광원이 마련되어 제품의 사이즈가 증가하는 문제가 있다.In addition, since the photoelectrochemical method of the conventional self-powered biosensor requires the use of light in a specific wavelength band, there is a problem in that a separate light source is provided to increase the size of the product.

미국 공개특허공보 제2004/0245101호, 2004.12.09 공개Published US Patent Publication No. 2004/0245101, 2004.12.09

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반응부와 검출부가 물리적으로 분리되어 센싱 감도를 향상시킬 수 있고 반응부의 교체만으로 재사용이 가능하며 다양한 파장 대역의 광을 이용할 수 있어, 웨어러블 및 포터블에 적합한 자가발전 바이오 센서를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is that the reaction unit and the detection unit are physically separated to improve the sensing sensitivity, can be reused only by replacing the reaction unit, and can use light in various wavelength bands, suitable for wearable and portable self-powered bio It is to provide a sensor.

나아가 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 바이오 센서의 제조 방법 및 상기 바이오 센서를 포함하는 스마트 바이오 센서 시스템을 제공하는 것이다.Furthermore, the problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing the biosensor and a smart biosensor system including the biosensor.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서는 주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 전기적 신호를 생성하는 바이오 센서에 있어서, 상기 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부; 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 상기 전기적 신호를 생성하는 검출부; 상기 전기적 신호를 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 반응부에서는 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광의 광학적 성질을 변경하는 반응이 발생하고, 상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며 상기 스테이지와 물리적으로 분리될 수 있다.The biosensor according to an aspect of the present invention for solving the above-described problem is a biosensor that generates an electrical signal using detection light generated in a surrounding environment, in which a stage in which the detection light is irradiated and a sample is disposed is formed. The reaction part; A detection unit generating the electrical signal according to the detection light passing through the stage; It includes a transmitter for transmitting the electrical signal to the user equipment by wireless communication, and in the reaction unit, a reaction for changing the optical property of the detection light passing through the stage occurs, and the detection unit self-generates to generate the electrical signal. And can be physically separated from the stage.

상기 검출부는 실리콘(Si)을 포함하는 p타입 기판과 인듐갈륨아연산화물(InGaZnO, IGZO)을 포함하는 n타입 박막에 의해 광전류를 발생시키는 반도체 접합과, 상기 반도체 접합의 일측에 배치되는 제1전극과, 상기 반도체 접합의 타측에 배치되는 제2전극을 포함할 수 있다.The detection unit is a semiconductor junction that generates a photocurrent by an n-type thin film containing a p-type substrate including silicon (Si) and indium gallium zinc oxide (InGaZnO, IGZO), and a first electrode disposed on one side of the semiconductor junction And, it may include a second electrode disposed on the other side of the semiconductor junction.

상기 반응부에서 발생하는 반응은 발색 반응(Colorimetric reaction), 국소 표면 플라즈몬 공명 변화 반응(Localized surface plasmon resonance shift reaction) 및 침전물 생성 반응(Precipitin reaction) 중 적어도 하나일 수 있다.The reaction occurring in the reaction unit may be at least one of a colorimetric reaction, a localized surface plasmon resonance shift reaction, and a precipitin reaction.

상기 검출광은 형광등에서 출사되는 광, 발광다이오드에서 출사되는 광, 백열등에서 출사되는 광, 할로겐 램프에서 출사되는 광, 수은 램프에서 출사되는 광, 아크등에서 출사되는 광, 초고압수은등에서 출사되는 광, 메탈 할라이드등에서 출사되는 광, 크세논등에서 출사되는 광 및 자연광 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The detection light is light from a fluorescent lamp, light from a light emitting diode, light from an incandescent lamp, light from a halogen lamp, light from a mercury lamp, light from an arc lamp, light from an ultra high pressure mercury lamp, It may include at least one of light emitted from a metal halide or the like, light emitted from xenon, or natural light.

상기 반응부와 상기 검출부와 상기 송신부는 수직으로 적층되어 배치될 수 있다.The reaction unit, the detection unit, and the transmission unit may be vertically stacked.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서는 주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 제1전기적 신호와 제2전기적 신호를 발생시키는 바이오 센서에 있어서, 상기 검출광이 조사되는 광투과 영역이 형성되어 있는 더미부; 상기 더미부와 이웃하여 배치되고, 상기 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부; 상기 광투과 영역을 경유한 상기 검출광에 따라 상기 제1전기적 신호를 생성하고, 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 상기 제2전기적 신호를 생성하는 검출부; 상기 제1전기적 신호와 상기 제2전기적 신호를 외부의 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 반응부에서는 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광의 광학적 성질을 변경하는 반응이 발생하고, 상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며 상기 스테이지와 물리적으로 분리될 수 있다.The biosensor according to another aspect of the present invention for solving the above-described problem is a biosensor that generates a first electrical signal and a second electrical signal using detection light generated in a surrounding environment, wherein the detection light is irradiated A dummy part in which a light transmitting area to be formed is formed; A reaction unit disposed adjacent to the dummy unit and having a stage on which the detection light is irradiated and a sample is disposed; A detector configured to generate the first electrical signal according to the detection light passing through the light transmission area, and to generate the second electrical signal according to the detection light passing through the stage; And a transmission unit for transmitting the first electrical signal and the second electrical signal to an external user device through wireless communication, wherein the reaction unit generates a reaction for changing the optical properties of the detection light passing through the stage, and The detection unit self-generates to generate the electrical signal and may be physically separated from the stage.

상기 반응부와 상기 검출부와 상기 송신부는 수직으로 적층되어 배치되고, 상기 더미부와 상기 검출부와 상기 송신부는 수직으로 적층되어 배치될 수 있다.The reaction unit, the detection unit, and the transmission unit may be vertically stacked, and the dummy unit, the detection unit, and the transmission unit may be vertically stacked.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서의 제조 방법은 주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 전기적 신호를 발생시키는 바이오 센서의 제조 방법에 있어서, 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부를 준비하는 단계; 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 전기적 신호를 생성하는 검출부를 준비하는 단계; 상기 전기적 신호를 외부의 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 준비하는 단계; 상기 반응부와 상기 검출부와 상기 송신부를 수직으로 적층하여 배치하는 단계를 포함하고, 상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며, 상기 스테이지와 물리적으로 분리될 수 있다.The method for manufacturing a biosensor according to an aspect of the present invention for solving the above-described problem is a method for manufacturing a biosensor that generates an electrical signal using detection light generated in a surrounding environment, wherein the detection light is irradiated and the sample is Preparing a reaction unit in which a stage to be disposed is formed; Preparing a detection unit for generating an electrical signal according to the detection light passing through the stage; Preparing a transmitter for transmitting the electrical signal to an external user device through wireless communication; And vertically stacking the reaction unit, the detection unit, and the transmission unit, and the detection unit self-generates to generate the electrical signal and may be physically separated from the stage.

상기 검출부의 제조 방법은, 실리콘 웨이퍼 형태의 p타입 기판에 인듐갈륨아연산화물(InGaZnO, IGZO)을 포함하는 n타입 박막을 증착하여, 광전 효과를 발생시키는 반도체 접합을 생성하는 단계; 상기 n타입 박막을 마스킹하고 은(Ag)을 증착함으로써, 제1전극을 생성하는 단계; 상기 p타입 기판에서 상기 n타입 박막이 증착된 면과 반대편에 위치하는 면에 구리 테이프를 은 페이스트(Ag paste)로 부착함으로써, 제2전극을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the detection unit comprises: depositing an n-type thin film containing indium gallium zinc oxide (InGaZnO, IGZO) on a p-type substrate in the form of a silicon wafer, thereby generating a semiconductor junction generating a photoelectric effect; Generating a first electrode by masking the n-type thin film and depositing silver (Ag); The method may include generating a second electrode by attaching a copper tape with a silver paste to a surface opposite to the surface on which the n-type thin film is deposited on the p-type substrate.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템은 주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 전기적 신호를 생성하는 바이오 센서; 상기 바이오 센서와 무선 통신하여 상기 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 진단 데이터로 변환하고, 사용자에게 상기 진단 데이터를 디스플레이하는 사용자 기기를 포함하고, 상기 바이오 센서는, 상기 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부; 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 상기 전기적 신호를 생성하는 검출부; 상기 전기적 신호를 상기 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 반응부에서는 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광의 광학적 성질을 변경하는 반응이 발생하고, 상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며 상기 스테이지와 물리적으로 분리될 수 있다.A biosensor system according to an aspect of the present invention for solving the above-described problems includes a biosensor generating an electrical signal using detection light generated in a surrounding environment; And a user device that wirelessly communicates with the biosensor to receive the electrical signal, convert the electrical signal to diagnostic data, and display the diagnostic data to a user, wherein the biosensor is irradiated with a sample A reaction unit in which the stage on which the arrangement is arranged is formed; A detection unit generating the electrical signal according to the detection light passing through the stage; It includes a transmitter for transmitting the electrical signal to the user equipment by wireless communication, and in the reaction unit, a reaction to change the optical property of the detection light passing through the stage occurs, and the detection unit self-generates to generate the electrical signal. And can be physically separated from the stage.

본 발명에서는 반응부에서 타겟 물질의 농도에 따라 검출광의 광학적 성질(일 예로, 광량 등)을 변경하는 반응(일 예로, 발색 반응)이 발생함으로써, 검출부에서 반응부를 경유한 광으로 자가발전하는 동시에 검출광에 따른 전기적 신호로 타겟 물질의 농도를 검출할 수 있다.In the present invention, a reaction (for example, a color reaction) that changes the optical properties (eg, light amount, etc.) of the detection light according to the concentration of the target substance in the reaction unit occurs, and the detection unit self-generates to light passing through the reaction unit at the same time The concentration of the target material can be detected by an electrical signal according to the detection light.

따라서 본 발명에서는 반응부와 검출부를 물리적으로 분리(이격)시킬 수 있어 센싱 감도를 향상시킬 수 있고, 재사용 시 검출부를 세척해야 하는 노동이 필요치 않고, 충전 및 배터리 교환이 필요하지 않은 바이오 센서를 제공한다.Therefore, in the present invention, it is possible to physically separate (separate) the reaction part and the detection part, thereby improving the sensing sensitivity, and providing a biosensor that does not require labor to clean the detection part when reused and does not require charging and battery replacement. do.

또한, 본 발명에서는 검출부가 다양한 파장 대역의 광에 의해 광전류를 발생시키는 반도체로 이루어지기 때문에, 특정 파장 대역의 광을 출사하는 별도의 광원이 필요치 않고, 주변 환경에서 자연적으로 발생하는 검출광을 이용할 수 있다.In addition, in the present invention, since the detector is made of a semiconductor that generates a photocurrent by light in various wavelength bands, a separate light source for emitting light in a specific wavelength band is not required, and detection light naturally generated in the surrounding environment can be used. You can.

따라서 본 발명에서는 별도의 광원에 따른 사이즈 증가 문제가 발생하지 않고, 충전 및 배터리 교환 과정이 필요없기 때문에 웨어러블 및 포터블에 적합한 바이오 센서를 제공한다.Therefore, the present invention provides a biosensor suitable for wearables and portables because a problem of size increase according to a separate light source does not occur and a process of charging and replacing a battery is not required.

나아가 본 발명에서는 상기 바이오 센서의 제조 방법 및 상기 바이오 센서를 포함하는 바이오 센서 시스템을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a method for manufacturing the biosensor and a biosensor system including the biosensor.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2의 (1)은 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 발생하는 반응 메커니즘을 나타낸 개념도이고, 도 2의 (2)는 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 글루코스 타겟 물질에 의해 발색 반응이 일어나는 것을 나타낸 사진이고, 도 2의 (3)은 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 글루코스 타겟 물질에 의한 발색 반응 결과물에 따른 검출광의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 글루코스 타겟 물질에 의한 발색 반응에 의해 전류량이 변화하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 4의 (1)은 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템에서 글루코스 타겟 물질의 농도 변화에 따른 전류량을 시계열적으로 나타낸 그래프이다(도 4의 (1)은 검출광이 레이저인 경우이고 도 4의 (2)는 검출광이 형광등에서 출사되는 광인 경우).
도 5는 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 면에 따른 검출부의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 면에 따른 검출부의 제조 방법을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템에서 글루코스 타겟 물질의 농도에 따른 대조군과 실험군의 전류량을 시계열적으로 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 면과 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템에서 검출광이 레이저, 형광등에서 출사되는 광 및 자연광인 경우 글루코스 타겟 물질의 농도 변화에 따른 감도를 나타낸 그래프이다(도 10의 (1)은 사용자의 침에 존재하는 글루코스의 농도 변화에 따른 감도이고, 도 10의 (2)는 사용자의 소변에 존재하는 글루코스의 농도 변화에 따른 감도이다).1 is a conceptual diagram showing a biosensor system according to an aspect of the present invention.
2 (1) is a conceptual diagram showing a reaction mechanism occurring in the reaction unit according to an aspect of the present invention, and FIG. 2 (2) is a color reaction by a glucose target material in the reaction unit according to an aspect of the present invention 2 (3) is a graph showing the absorption spectrum of the detection light according to the color reaction result of the glucose target material in the reaction unit according to one aspect of the present invention.
3 is a conceptual diagram showing that the amount of current is changed by the color reaction by the glucose target material in the reaction unit according to an aspect of the present invention.
4 (1) is a graph showing the amount of current according to the concentration change of the glucose target material in a time series in the biosensor system according to an aspect of the present invention ((1) in FIG. 4 is a case where the detection light is a laser) (2) of 4 is when the detection light is light emitted from a fluorescent lamp).
5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a biosensor according to an aspect of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a detection unit according to an aspect of the present invention.
7 is a conceptual diagram showing a method of manufacturing a detection unit according to an aspect of the present invention.
8 is a conceptual diagram showing a biosensor system according to another aspect of the present invention.
9 is a graph showing the current amount of the control group and the experimental group in time series according to the concentration of the glucose target material in the biosensor system according to another aspect of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing the sensitivity according to the concentration change of the glucose target material when the detection light in the biosensor system according to one aspect of the present invention is different from the light emitted from the laser, fluorescent lamp, and natural light. 1) is the sensitivity according to the change in the concentration of glucose present in the user's saliva, and FIG. 10 (2) is the sensitivity according to the change in the concentration of glucose present in the user's urine).

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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and are common in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the skilled person of the scope of the present invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 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.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, “comprises” and / or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components other than the components mentioned. Throughout the specification, the same reference numerals refer to the same components, and “and / or” includes each and every combination of one or more of the mentioned components. Although "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 only used to distinguish one component from another component. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. In addition, terms defined in the commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.The spatially relative terms "below", "beneath", "lower", "above", "upper", etc., are as shown in the figure. It can be used to easily describe a correlation between a component and other components. The spatially relative terms should be understood as terms including different directions of components in use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, if a component shown in the drawing is flipped over, the component described as "below" or "beneath" the other component will be placed "above" the other component. You can. Thus, the exemplary term “below” can include both the directions below and above. Components can also be oriented in different directions, and thus spatially relative terms can be interpreted according to orientation.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템(1000)을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2의 (1)은 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 발생하는 반응 메커니즘을 나타낸 개념도이고, 도 2의 (2)는 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 글루코스 타겟 물질에 의해 발색 반응이 일어나는 것을 나타낸 사진이고, 도 2의 (3)은 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 글루코스 타겟 물질에 의한 발색 반응 결과물에 따른 검출광의 흡수 스펙트럼을 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 일 면에 따른 반응부에서 글루코스 타겟 물질에 의한 발색 반응에 의해 전류량이 변화하는 것을 나타낸 개념도이고, 도 4의 (1)은 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템에서 글루코스 타겟 물질의 농도 변화에 따른 전류량을 시계열적으로 나타낸 그래프이다(도 4의 (1)은 검출광이 레이저인 경우이고 도 4의 (2)는 검출광이 형광등에서 출사되는 광인 경우).Hereinafter, a biosensor system 1000 according to an aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a conceptual diagram showing a biosensor system according to an aspect of the present invention, and FIG. 2 (1) is a conceptual diagram showing a reaction mechanism occurring in a reaction unit according to an aspect of the present invention, and FIG. 2 (2) Is a photograph showing that the color reaction occurs by the glucose target material in the reaction unit according to one aspect of the present invention, and FIG. 2 (3) shows the result of the color reaction by the glucose target material in the reaction unit according to one aspect of the present invention. 3 is a graph showing the absorption spectrum of the detected light according to the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram showing that the amount of current is changed by the color reaction by the glucose target material in the reaction unit according to one aspect of the present invention, and FIG. 4 (1) is In the biosensor system according to an aspect of the present invention, a graph showing the amount of current according to the concentration change of a glucose target material in time series is shown ((1) in FIG. 4 is the detection light is a laser Wu and (2) of Figure 4 if crazy that the detection light is emitted from the fluorescent lamp).

본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템(1000)은 바이오 센서(100)와 사용자 기기(200)를 포함할 수 있다.The biosensor system 1000 according to an aspect of the present invention may include a biosensor 100 and a user device 200.

바이오 센서(100)는 자가발전하며 사용자의 주변 환경에서 발생하는 모든 파장 대역의 광에 반응할 수 있으므로, 별도의 배터리나 광원을 필요치 않아 사이즈가 축소되어 제작될 수 있다. 따라서 바이오 센서(100)는 사용자에게 웨어러블(Wearable) 및 포터블(Portable)한 형태로 마련될 수 있다.Since the biosensor 100 is self-powered and can respond to light in all wavelength bands generated in the user's surrounding environment, the size of the biosensor 100 may be reduced in size without the need for a separate battery or light source. Therefore, the biosensor 100 may be provided in a wearable and portable form to the user.

또한, 바이오 센서(100)에서 샘플(Sample, 일 예로 사용자의 소변)에서 타겟 물질(일 예로, 글루코스)의 농도를 검출하여 전기적 신호를 생성하고 사용자 기기(200)에서 바이오 센서(100)의 전기적 신호를 진단 데이터로 변환하고 사용자에게 디스플레이할 수 있다.In addition, the biosensor 100 detects the concentration of a target substance (eg, glucose) in a sample (eg, a user's urine) to generate an electrical signal, and the biosensor 100 is electrically used in the user device 200. The signal can be converted into diagnostic data and displayed to the user.

따라서 사용자는 사용자 기기(200)를 통해 진단 결과를 실시간으로 모니터링(Monitoring)할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서 시스템(1000)은 스마트 헬스케어 시스템일 수 있다.Therefore, the user can monitor the diagnosis result in real time through the user device 200. That is, the biosensor system 1000 according to an aspect of the present invention may be a smart healthcare system.

이를 위해, 바이오 센서(100)와 사용자 기기(200)는 무선 통신하여, 바이오 센서(100)는 사용자 기기(200)로 전기적 신호를 송신할 수 있으며, 사용자 기기(200)는 바이오 센서(100)로부터 전기적 신호를 수신할 수 있다.To this end, the biosensor 100 and the user device 200 communicate wirelessly, so that the biosensor 100 can transmit an electrical signal to the user device 200, and the user device 200 is the biosensor 100 Can receive electrical signals from.

이 경우, 사용자 기기(200)는 스마트폰, 태블릿, PDA, 랩톱 등과 같은 전기 통신 장치, 리모트 콘트롤러 중 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, the user device 200 may include one or more of a telecommunication device such as a smart phone, a tablet, a PDA, a laptop, and a remote controller, but is not limited thereto.

또한, 무선 통신 방식은 Radio-Frequency Identification(RFID), Wi-FI, Li-Fi, Bluetooth, UWB(Ultra Wide Band), Zigbee 및 Z-wave 등의 통신 방식 중 하나 이상의 통신 방식이 이용될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 무선 통신 방식으로는 이 외의 다양한 근거리 무선 통신 방식과 원거리 무선 통신 방식이 이용될 수 있다.In addition, one or more of communication methods such as Radio-Frequency Identification (RFID), Wi-FI, Li-Fi, Bluetooth, UWB (Ultra Wide Band), Zigbee, and Z-wave may be used as the wireless communication method. . However, the present invention is not limited thereto, and various other short-range wireless communication methods and long-range wireless communication methods may be used as the wireless communication method of the present invention.

이하, 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서(100)에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the biosensor 100 according to an aspect of the present invention will be described in detail.

도 1에서 나타내는 바와 같이, 바이오 센서(100)는 반응부(110), 검출부(120) 및 송신부(130)를 포함할 수 있다.1, the biosensor 100 may include a reaction unit 110, a detection unit 120, and a transmission unit 130.

반응부(110)는 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지(111)가 형성될 수 있다. 검출광은 사용자의 주변 환경에서 발생할 수 있는 모든 파장 대역의 광에 해당하는 개념이며, 일 예로, 형광등에서 출사되는 광, 발광다이오드에서 출사되는 광, 백열등에서 출사되는 광, 할로겐 램프에서 출사되는 광, 수은 램프에서 출사되는 광, 아크등에서 출사되는 광, 초고압수은등에서 출사되는 광, 메탈 할라이드등에서 출사되는 광, 크세논등에서 출사되는 광 및 자연광(햇빛) 중 적어도 하나일 수 있다.The reaction unit 110 may be formed with a stage 111 in which detection light is irradiated and a sample is disposed. The detection light is a concept that corresponds to light in all wavelength bands that may occur in the user's surroundings, for example, light emitted from a fluorescent lamp, light emitted from a light emitting diode, light emitted from an incandescent lamp, or light emitted from a halogen lamp , Light emitted from a mercury lamp, light emitted from an arc lamp, light emitted from an ultra-high pressure mercury lamp, light emitted from a metal halide lamp, light emitted from a xenon lamp, and natural light (sunlight).

또한, 반응부(110)에서는 스테이지(111)를 경유한 검출광의 광학적 성질을 변경하는 반응이 발생할 수 있다. 이 경우, 광학적 성질은 스테이지(111)를 경유한 검출광의 투과량, 반사율 등일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the reaction unit 110, a reaction that changes the optical properties of the detection light passing through the stage 111 may occur. In this case, the optical properties may be, for example, transmittance of the detection light passing through the stage 111, reflectance, and the like, but are not limited thereto.

스테이지(111)를 경유한 검출광의 광학적 성질을 변경하기 위해, 반응부(110)에서는 반응이 일어날 수 있다.In order to change the optical properties of the detection light passing through the stage 111, a reaction may occur in the reaction unit 110.

이 경우, 스테이지(111)에서 발생하는 반응은 발색 반응(Colorimetric reaction), 국소 표면 플라즈몬 공명 변화 반응(Localized surface plasmon resonance shift reaction) 및 침전물 생성 반응(Precipitin reaction) 중 적어도 하나일 수 있다.In this case, the reaction occurring in the stage 111 may be at least one of a colorimetric reaction, a localized surface plasmon resonance shift reaction, and a precipitin reaction.

발색 반응 또는 침전물 생성 반응은 효소 또는 효소 모방체를 이용한 반응일 수 있다. 또한, 국소 표면 플라즈몬 공명 변화 반응은 금속 나노 입자를 이용한 반응일 수 있다.The chromogenic reaction or sediment formation reaction may be an enzyme or an enzyme mimetic reaction. In addition, the local surface plasmon resonance change reaction may be a reaction using metal nanoparticles.

이하, 타겟 물질이 글루코스(Glucose)인 경우에 발색 반응이 일어나는 것을 예를 들어 설명한다.Hereinafter, it will be described, for example, that a color reaction occurs when the target material is glucose.

글루코스의 발색 반응을 위해 총 200μl의 용액을 사용하였으며, pH 6.0 인산완충생리식염수(phosphate buffered saline, PBS), 0.05 M 아미노안티피린(4-aminoantipyrine, 4-AAP), N-Bis (4-sulfobutyl)-3,5-dimethylaniline, disodium salt(MADB), 50 U/ml 페록시다아제 (Peroxidase), 50 U/ml 글루코스 산화효소(glucose oxidase, GOx)를 각각 6:1:1:1 비율로 포함하였다.A total of 200 μl solution was used for the color reaction of glucose, pH 6.0 phosphate buffered saline (PBS), 0.05 M aminoantipyrine (4-AAP), N-Bis (4-sulfobutyl) -3,5-dimethylaniline, disodium salt (MADB), 50 U / ml peroxidase, 50 U / ml glucose oxidase (GOx) in a ratio of 6: 1: 1: 1, respectively Did.

또한, 스테이지(111)를 폴리디메틸실록산(MADB)으로 제작한 용기 (용기 내부 크기: 15 mm Х 5 mm Х 2 mm; 가로Х세로Х높이)로 구성하고, 상기 용액을 스테이지(111)에 담았다. 또한, 상기 용액의 표면을 일정하게 유지하기 위하여 스테이지(111)를 커버 글라스(Cover glass)로 덮는다.In addition, the stage 111 was made of a container made of polydimethylsiloxane (MADB) (inner container size: 15 mm Х 5 mm Х 2 mm; horizontal Х length Х height), and the solution was put on the stage 111 . In addition, in order to keep the surface of the solution constant, the stage 111 is covered with cover glass.

그 결과, 도 2의 (1)에서 나타내는 바와 같이 발색 반응이 일어나 발색된 반응 결과물이 생성될 수 있다. 또한, 도 2의 (2)에서 나타내는 바와 같이 반응 결과물은 타겟 물질인 글루코스의 농도가 증가할수록 색변화가 증가하였다. 나아가 도 2의 (3)에서 나타내는 바와 같이 반응 결과물의 색변화가 증가할수록(타겟 물질의 농도가 증가할수록), 검출광의 흡수율이 높아질 수 있다.As a result, as shown in Fig. 2 (1), a color reaction occurs and a color reaction product may be generated. In addition, as shown in FIG. 2 (2), the color change increased as the concentration of glucose, the target material, increased. Furthermore, as shown in FIG. 2 (3), as the color change of the reaction result increases (the concentration of the target material increases), the absorption rate of the detection light may increase.

상술한 바를 종합하면, 반응부(110)에서 타겟 물질의 농도가 높아질수록 스테이지(111)를 경유한 검출광의 투과율이 낮아질 수 있다(검출광의 광량이 낮아짐).In summary, the higher the concentration of the target material in the reaction unit 110, the lower the transmittance of the detection light passing through the stage 111 (the light amount of the detection light is lowered).

검출부(120)는 스테이지(111)를 경유한 검출광에 따라 전기적 신호를 생성할 수 있다. 즉, 검출부(120)에는 스테이지(111)를 경유하여 광학적 성질(광량)이 변경된 검출광이 조사되고, 검출부(120)는 검출광에 의해 "광전류(Photocurrent)"를 발생시켜 전류를 생성(전기적 신호)하는 p-n타입의 반도체 모듈(일 예로, 태양전지)일 수 있다.The detector 120 may generate an electrical signal according to the detection light that has passed through the stage 111. That is, the detection unit 120 is irradiated with the detection light whose optical property (light amount) is changed via the stage 111, and the detection unit 120 generates a “photocurrent” by the detection light to generate a current (electrical Signal) may be a pn type semiconductor module (eg, a solar cell).

따라서 본 발명에서는 사용자의 주변 환경에서 발생하는 모든 파장 대역의 광을 이용하여 "광전류"를 발생시킬 수 있어, 특정 파장 대역의 광을 출사하는 광원을 구비할 필요가 없다. 나아가 본 발명에서는 검출부(120)가 자가발전하여 검출부(120)의 구동을 위한 별도의 배터리를 구비할 필요가 없다(사이즈 축소 및 충전 및 배터리 교환 과정 제거에 의한 웨어러블 및 포터블 용이).Therefore, in the present invention, "light current" can be generated using light in all wavelength bands generated in a user's surrounding environment, and there is no need to provide a light source that emits light in a specific wavelength band. Furthermore, in the present invention, the detection unit 120 is self-powered, and there is no need to provide a separate battery for driving the detection unit 120 (easily wearable and portable by reducing the size and charging and removing the battery replacement process).

검출부(120)는 반도체 접합(121)과 제1전극(122)과 제2전극(123)을 포함할 수 있다. 반도체 접합(121)은 p타입 기판(121-1)과 n타입 박막(121-2)을 포함할 수 있으며, p타입 기판(121-1)과 n타입 박막(121-2)은 무기 혹은 유기 소재(유기 소재의 경우 억셉터 반도체 유기 소재, 도너 반도체 유기 소재를 포함할 수 있음)를 포함할 수 있다.The detector 120 may include a semiconductor junction 121, a first electrode 122 and a second electrode 123. The semiconductor junction 121 may include a p-type substrate 121-1 and an n-type thin film 121-2, and the p-type substrate 121-1 and the n-type thin film 121-2 may be inorganic or organic. Materials (in the case of organic materials may include an acceptor semiconductor organic material, a donor semiconductor organic material).

한편, p타입 기판(121-1)과 n타입 박막(121-2)은 상호 교체되어도 무관할 수 있다. 즉, "p타입 기판"은 "n타입 기판"으로 교체될 수 있고, "n타입 박막"은 "p타입 박막"으로 교체될 수 있다.Meanwhile, the p-type substrate 121-1 and the n-type thin film 121-2 may be interchanged. That is, the "p-type substrate" may be replaced with a "n-type substrate", and the "n-type thin film" may be replaced with a "p-type thin film".

또한, p타입 기판(121-1)과 n타입 박막(121-2)은 기판과 박막 형태이지 않을 수 있으며, 이 경우, p타입 기판(121-1)은 p타입 소재로 호칭될 수 있고, n타입 박막(121-2)은 n타입 소재로 호칭될 수 있다.In addition, the p-type substrate 121-1 and the n-type thin film 121-2 may not be in the form of a substrate and a thin film. In this case, the p-type substrate 121-1 may be referred to as a p-type material, The n-type thin film 121-2 may be referred to as an n-type material.

p타입 기판(121-1)과 n타입 박막(121-2)은 실리콘(silicon), 저마늄(germanium), 탄화 규소(silicon carbide), 비화 갈륨(gallium arsenide), 질화 갈륨(gallium nitride), 인화 갈륨(gallium phosphide), 황화 카드뮴(cadmium sulphide), 셀렌화 카드뮴(cadmium selenide), 텔룰르화 카드뮴(cadmium telluride), 비소화 카드뮴(cadmium arsenide), 셀렌화 납(lead selenide), 황화 납(lead sulphide), 텔룰르화 납(lead telluride), 셀레늄 (selenium), 인화 붕소(boron phosphide), 셀렌화 붕소(boron arsenide), 인화 알루미늄(aluminium phosphide), 비화 알루미늄(aluminium arsenide), 안티몬화 알루미늄(aluminium antimonide), 질화 인듐(indium nitride), 인화 인듐(indium phosphide), 비화 인듐(indium arsenide), 안티몬화 인듐(Indium antimonide), 산화 아연(zinc oxide), 셀렌화 아연(zinc selenide), 황화 아연(zinc sulfide), 텔룰르화 아연(zinc telluride), 인듐 갈륨 아연 산화물(indium gallium zinc oxide), 황화 구리(copper sulfide), 황화 주석(tin sulfide), 텔룰르화 주석(tin telluride), 텔룰르화 비스무트(bismuth telluride), 이산화 티타늄(titanium dioxide), 삼산화 텅스텐(tungsten trioxide), 산화 구리(copper oxide), 삼산화 비스무트(bismuth trioxide), 이산화 주석(tin dioxide), 이황화 몰리브덴(molybdenum disulfide), 이셀렌화 몰리브덴(molybdenum diselenide), 이황화 텅스텐(tungsten disulfide), 이셀렌화 텅스텐(tungsten diselenide), 셀렌화 갈륨(gallium selenide), 황화 은(silver sulfide), 풀러렌 및 풀러렌 유도체(Fullerene-C60, PCBM, PCBB, PCBO, [60]PCB-C12, ICBA, Bis-PCBM, C60MC12, C70, [70]PCBM), 페릴렌으로 구성된 유기 소재(Pigment Red 224, 3,4,9,10-Perylenetetracarboxylic Diimide, Pigment Red 179, PTCDI-C8, Pigment Red 190, Pigment Red 149, Perylene Orange, 1,6,7,12-Tetrakis(4-tert-butylphenoxy)-N,N'-bis(2,6-diisopropylphenyl)-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic Diimide, PTCBI, F16CuPc), 나프타센(Naphthacene), 펜타센(Pentacene), α-Quaterthiophene, α-Quinquethiophene, α-Septithiophene, α-Octithiophene, Tris[4-(2-thienyl)phenyl]amine, Tris[4-(5-phenylthiophen2-yl)phenyl]amine, Tris[4'-(2-thienyl)-4-biphenylyl]amine, 2,4-Bis[4-(diethylamino)-2-hydroxyphenyl]squaraine, 2,4-Bis[8-hydroxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl]-squaraine, 구리 프탈로시아닌(Copper(II) Phthalocyanine), 프탈로시아닌 클로로알루미늄(Phthalocyanine Chloroaluminum), 아연 프탈로시아닌(Zinc Phthalocyanine), 납 프탈로시아닌(Lead(II) Phthalocyanine), TiOPc, [5,15-Bis(phenylethynyl)-10,20-bis[(triisopropylsilyl)ethynyl]-porphyrinato]magnesium(II), 폴리티온펜 유도체(P3HT), Poly[4,8-bis(5-(2-ethylhexyl)thiophen-2-yl)benzo[1,2-b;4,5-b']dithiophene-2,6-diyl-alt-(4-(2-ethylhexyl)-3-fluorothieno[3,4-b]thiophene-)-2-carboxylate-2-6-diyl)](PCE10)으로 구성되거나, 이들의 도핑(doping) 된 조합 및 합금 된 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The p-type substrate 121-1 and the n-type thin film 121-2 are made of silicon, germanium, silicon carbide, gallium arsenide, gallium nitride, Gallium phosphide, cadmium sulphide, cadmium selenide, cadmium telluride, cadmium arsenide, lead selenide, lead sulfide sulphide, lead telluride, selenium, boron phosphide, boron arsenide, aluminum phosphide, aluminum arsenide, aluminum antimonide antimonide, indium nitride, indium phosphide, indium arsenide, indium antimonide, zinc oxide, zinc selenide, zinc sulfide zinc sulfide, zinc telluride, indium gallium z inc oxide, copper sulfide, tin sulfide, tin telluride, bismuth telluride, titanium dioxide, tungsten trioxide, copper oxide (copper oxide), bismuth trioxide, tin dioxide, molybdenum disulfide, molybdenum diselenide, tungsten disulfide, tungsten diselenide , Gallium selenide, silver sulfide, fullerene and fullerene derivatives (Fullerene-C 60 , PCBM, PCBB, PCBO, [60] PCB-C 12 , ICBA, Bis-PCBM, C 60 MC 12 , C 70 , [70] PCBM), organic material composed of perylene (Pigment Red 224, 3,4,9,10-Perylenetetracarboxylic Diimide, Pigment Red 179, PTCDI-C 8 , Pigment Red 190, Pigment Red 149, Perylene Orange, 1,6,7,12-Tetrakis (4-tert-butylphenoxy) -N, N'-bis (2,6-diisopropylphenyl) -3,4,9,10-perylenetetracarboxylic Diimid e, PTCBI, F 16 CuPc), Naphthacene, Pentacene, α-Quaterthiophene, α-Quinquethiophene, α-Septithiophene, α-Octithiophene, Tris [4- (2-thienyl) phenyl] amine, Tris [4- (5-phenylthiophen2-yl) phenyl] amine, Tris [4 '-(2-thienyl) -4-biphenylyl] amine, 2,4-Bis [4- (diethylamino) -2-hydroxyphenyl] squaraine, 2,4-Bis [8-hydroxy-1,1,7,7-tetramethyljulolidin-9-yl] -squaraine, Copper Phthalocyanine (Popper (II) Phthalocyanine), Phthalocyanine Chloroaluminum, Zinc Phthalocyanine ), Lead phthalocyanine (Lead (II) Phthalocyanine), TiOPc, [5,15-Bis (phenylethynyl) -10,20-bis [(triisopropylsilyl) ethynyl] -porphyrinato] magnesium (II), polythiophene derivative (P3HT) , Poly [4,8-bis (5- (2-ethylhexyl) thiophen-2-yl) benzo [1,2-b; 4,5-b '] dithiophene-2,6-diyl-alt- (4- (2-ethylhexyl) -3-fluorothieno [3,4-b] thiophene-)-2-carboxylate-2-6-diyl)] (PCE10), or doped or alloyed combinations of these. With Jeans can be selected from the group.

또한, 반도체 접합(121)은 p타입 기판(121-1)과 n타입 박막(121-2)이 동종 혹은 이종의 조합으로 이루어진 반도체 접합(121)일 수 있다. 일 예로, p타입 기판(121-1)과 n타입 박막(121-2)은 모두 실리콘(Si)을 포함할 수 있고(동종 반도체 접합), 이와 달리 p타입 기판(121-1)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있고 n타입 박막(121-2)은 인듐갈륨아연산화물(InGaZnO, IGZO)을 포함할 수도 있다(이종 반도체 접합).In addition, the semiconductor junction 121 may be a semiconductor junction 121 in which the p-type substrate 121-1 and the n-type thin film 121-2 are formed of the same or different combinations. As an example, both the p-type substrate 121-1 and the n-type thin film 121-2 may include silicon (Si) (homogeneous semiconductor bonding), whereas the p-type substrate 121-1 may include silicon ( Si), and the n-type thin film 121-2 may include indium gallium zinc oxide (InGaZnO, IGZO) (heterogeneous semiconductor junction).

또한, 제1전극(122)과 제2전극(123)은 금 (Au), 팔라듐 (Pd), 백금 (Pt), 은 (Ag), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 니켈 (Ni), 크롬 (Cr), 타이타늄 (Ti), 인듐 주석 산화물 (Indium tin oxide, ITO), 불소산화주석(fluorine-doped tin oxide, FTO), 알루미늄아연산화물 (aluminum-doped zinc oxide, AZO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 제1전극(122)과 제2전극(123)은 상술한 물질 중 두 개 이상의 금속 혹은 산화물이 같이 선택되어 구성될 수도 있다. 일 예로, 제1전극(122)은 은(Ag)으로 형성될 수 있고, 제2전극(123)은 은 페이스트로 부착되는 구리 테이프로 형성될 수 있다.In addition, the first electrode 122 and the second electrode 123 are gold (Au), palladium (Pd), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni) , Chromium (Cr), Titanium (Ti), Indium tin oxide (ITO), at least one of fluorine-doped tin oxide (FTO), aluminum-doped zinc oxide (AZO) It may include. That is, the first electrode 122 and the second electrode 123 may be configured by selecting two or more metals or oxides from the above-described materials. For example, the first electrode 122 may be formed of silver (Ag), and the second electrode 123 may be formed of a copper tape attached with a silver paste.

도 3에서 나타내는 바와 같이, 검출부(120)는 스테이지(111)를 경유한 검출광의 광량에 따라 광전 효과에 의해 발생하는 전류량이 변화할 수 있다. 즉, 검출부(120)는 타겟 물질의 농도에 따라 변경되는 검출광의 광량에 대응되는 전기적 신호를 생성할 수 있다.As shown in FIG. 3, the detection unit 120 may change the amount of current generated by the photoelectric effect according to the amount of light of the detection light passing through the stage 111. That is, the detector 120 may generate an electrical signal corresponding to the amount of light of the detection light that is changed according to the concentration of the target material.

도 4에서 나타내는 바와 같이, 검출부(120)는 레이저(도 4의 (1))나 형광등(도 4의 (2))과 같이, 주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 타겟 물질의 농도에 따라 발생되는 전류량(전기적 신호)이 변경될 수 있다.As shown in FIG. 4, the detector 120 uses a detection light generated in the surrounding environment, such as a laser ((1) in FIG. 4) or a fluorescent lamp ((2) in FIG. 4), depending on the concentration of the target material. The amount of current generated (electrical signal) can be changed.

한편, 상술한 검출 과정에 따르면, 본 발명에서 반응부(110)와 검출부(120)는 종래의 전기화학식(광전기화학식) 자가발전 바이오 센서와 같이, 상호 접촉해 있을 필요가 없다. 좀 더 상세히, 검출부(120)는 반응부(110)의 스테이지(111)와 물리적으로 분리(이격, 접촉되지 않음)될 수 있다. 반응부(110)에서의 타겟 물질의 농도에 따른 반응은 광신호로 검출부(120)에 전달되어 검출되기 때문이다.On the other hand, according to the above-described detection process, in the present invention, the reaction unit 110 and the detection unit 120 do not need to be in contact with each other, like a conventional electrochemical (photoelectrochemical) self-powered biosensor. In more detail, the detection unit 120 may be physically separated from the stage 111 of the reaction unit 110 (spacing, not contacting). This is because the reaction according to the concentration of the target material in the reaction unit 110 is transmitted to the detection unit 120 as an optical signal and detected.

따라서 본 발명에서는 매트릭스 이펙트(Matrix effect)와 반응 부산물 등에 의해 센싱 감도가 저하되는 문제가 발생하지 않는 고감도 자가발전 바이오 센서를 제공할 수 있다.Therefore, the present invention can provide a high-sensitivity self-powered biosensor that does not cause a problem of a decrease in sensing sensitivity due to a matrix effect and reaction by-products.

송신부(130)는 사용자 기기(200)와 무선 통신하여, 검출부(120)에서 발생한 전기적 신호를 전송할 수 있다. 사용자는 사용자 기기(200)를 통해 타겟 물질의 농도에 따른 진단 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있다.The transmitter 130 may wirelessly communicate with the user device 200 to transmit an electrical signal generated by the detector 120. The user can monitor the diagnosis result according to the concentration of the target material in real time through the user device 200.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서(1000)의 제조 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 면에 따른 검출부의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 면에 따른 검출부의 제조 방법을 나타낸 개념도이다.Hereinafter, a method of manufacturing the biosensor 1000 according to an aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. 5 is a flow chart showing a method of manufacturing a biosensor according to an aspect of the present invention, FIG. 6 is a flow chart showing a method of manufacturing a detection unit according to an aspect of the present invention, and FIG. 7 is a detection unit according to an aspect of the present invention It is a conceptual diagram showing a manufacturing method.

도 5에서 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서(1000)의 제조 방법은 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지(111)가 형성되어 있는 반응부(110)를 준비하는 단계(s1)와, 스테이지(111)를 경유한 검출광에 따라 전기적 신호를 생성하는 검출부(120)를 준비하는 단계(s2)와, 전기적 신호를 외부의 사용자 기기(200)에 무선 통신으로 송신하는 송신부(130)를 준비하는 단계(s3)와, 반응부(110)와 검출부(120)와 송신부(330)를 수직으로 적층하여 배치하는 단계(s4)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the manufacturing method of the biosensor 1000 according to an aspect of the present invention comprises the steps of preparing the reaction unit 110 in which the stage 111 on which the detection light is irradiated and the sample is disposed is formed ( s1), a step (s2) of preparing a detector 120 for generating an electrical signal according to the detection light passing through the stage 111, and a transmitter for transmitting the electrical signal to the external user device 200 by wireless communication It may include the step (s3) of preparing the 130, and the step (s4) of vertically stacking the reaction unit 110, the detection unit 120 and the transmission unit 330.

이 경우, 반응부(110)와 검출부(120)와 송신부(130)의 준비 순서는 변경될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 면에 따른 바이오 센서(1000)에서는 반응부(110)와 검출부(120)와 송신부(130)가 수직으로 적층될 수 있다. 이러한 적층 구조는 바이오 센서(1000)가 콤팩트한 구조를 가지게 만들어, 추가 전원장치(배터리)가 필요없기 때문에 웨어러블과 포터블에 적합하게 제작될 수 있도록 한다.In this case, the preparation order of the reaction unit 110, the detection unit 120, and the transmission unit 130 may be changed. In addition, in the biosensor 1000 according to an aspect of the present invention, the reaction unit 110, the detection unit 120, and the transmission unit 130 may be vertically stacked. Such a stacked structure makes the biosensor 1000 have a compact structure, so that an additional power supply (battery) is not required, so that the biosensor 1000 can be made suitable for wearables and portables.

한편, 도 5와 도 6에서 나타내는 바와 같이, 검출부(120)는 실리콘 웨이퍼 형태의 p타입 기판(121-1)에 인듐갈륨아연산화물(InGaZnO, IGZO)을 포함하는 n타입 박막(121-2)을 증착하여 광전류를 발생시키는 반도체 접합(121)을 생성하는 단계(s2-1)와, n타입 박막(121-2)을 마스킹(Masking)하고 은(Ag)을 증착함으로써 제1전극(122)을 생성하는 단계(s2-2)와, p타입 기판(121-1)에서 n타입 박막(121-2)이 증착된 면과 반대편에 위치하는 면에 구리 테이프를 은 페이스트(Ag paste)로 부착함으로써 제2전극(123)을 생성하는 단계(s2-3)를 포함할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIGS. 5 and 6, the detector 120 includes an n-type thin film 121-2 including indium gallium zinc oxide (InGaZnO, IGZO) on a p-type substrate 121-1 in the form of a silicon wafer. To produce a semiconductor junction 121 that generates a photocurrent (s2-1), and masking the n-type thin film 121-2 (Masking) and depositing the first electrode 122 by depositing silver (Ag) Step (s2-2), and the copper tape is attached to a surface located opposite to the surface on which the n-type thin film 121-2 is deposited on the p-type substrate 121-1 with an Ag paste. By doing so, a step (s2-3) of generating the second electrode 123 may be included.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서(2000)를 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 9는 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템에서 글루코스 타겟 물질의 농도에 따른 대조군과 실험군의 전류량을 시계열적으로 나타낸 그래프이다.Hereinafter, a biosensor 2000 according to another aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. 8 is a conceptual diagram showing a biosensor system according to another aspect of the present invention, and FIG. 9 is a time series of the current amount of the control group and the experimental group according to the concentration of the glucose target material in the biosensor system according to another aspect of the present invention. It is the graph shown.

본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템(2000)은 자연광(햇빛)과 같이 시간에 따라 광량이 변화하는 광을 검출광으로 이용하는 경우, 주변 환경의 변화에 따른 검출광의 광량의 변화가 검출 결과에 영향을 미치지 않게 하기 위해서, 대조군(Control sample)과 실험군(Detection sample)을 마련하였고 듀얼 센싱 방식(Dual sensing type)에 의해서 대조군과 실험군을 비교하여 정밀한 검출 결과를 도출하였다.In the biosensor system 2000 according to another aspect of the present invention, when light that changes in amount of light with time, such as natural light (sunlight), is used as detection light, a change in the amount of light in the detection light according to a change in the surrounding environment is detected. In order not to affect the control, a control sample and a detection group were prepared, and a precise detection result was derived by comparing the control group and the experimental group by a dual sensing type.

본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템(2000)은 바이오 센서(300)와 사용자 기기(400)를 포함할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 다른 일 면에 따른 사용자 기기(400)에는 본 발명의 일 면에 따른 사용자 기기(200)의 기술적 특징이 유추 적용될 수 있다.The biosensor system 2000 according to another aspect of the present invention may include a biosensor 300 and a user device 400. In this case, the technical characteristics of the user device 200 according to an aspect of the present invention may be inferred to the user device 400 according to another aspect of the present invention.

본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서(300)는 더미부(310), 반응부(320), 검출부(330) 및 송신부(340)를 포함할 수 있다.The biosensor 300 according to another aspect of the present invention may include a dummy part 310, a reaction part 320, a detection part 330, and a transmission part 340.

더미부(310)에는 샘플이 배치되지 않으며(스테이지가 형성되어 있지 않음), 검출광이 조사되는 광투과 영역(311)이 형성될 수 있다. 반응부(320)는 더미부(310)와 이웃하여 배치될 수 있으며, 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지(321)가 형성될 수 있다.A sample is not disposed in the dummy portion 310 (a stage is not formed), and a light transmitting region 311 to which detection light is irradiated may be formed. The reaction unit 320 may be disposed adjacent to the dummy unit 310, and a stage 321 in which detection light is irradiated and a sample is disposed may be formed.

본 발명의 다른 일 면에 따른 반응부(320)에는 본 발명의 일 면에 따른 반응부(110)의 기술적 특징이 유추 적용될 수 있다. 또한, 더미부(310)는 검출광이 조사되는 광투과 영역(311)이 형성된 것 외에는 반응부(320)의 기술적 특징이 유추 적용될 수 있다.The technical features of the reaction unit 110 according to one aspect of the present invention may be inferred to the reaction unit 320 according to another aspect of the present invention. In addition, the dummy unit 310 may be inferred with the technical characteristics of the reaction unit 320 except that the light transmission region 311 to which the detection light is irradiated is formed.

검출부(330)는 제1검출부(331)와 제2검출부(332)를 포함할 수 있다. 제1검출부(331)는 광투과 영역(311)을 경유한 검출광에 따라 제1전기적 신호를 생성할 수 있다. 제2검출부(332)는 스테이지(321)를 경유한 검출광에 따라 제2전기적 신호를 생성할 수 있다.The detection unit 330 may include a first detection unit 331 and a second detection unit 332. The first detection unit 331 may generate a first electrical signal according to the detection light passing through the light transmission area 311. The second detection unit 332 may generate a second electrical signal according to the detection light passing through the stage 321.

본 발명의 다른 일 면에 따른 제1검출부(331)와 제2검출부(332)에는 본 발명의 일 면에 따른 검출부(120)의 기술적 특징이 유추 적용될 수 있다. 따라서 제1전기적 신호는 주변 환경의 변화에 따른 검출광(일 예로, 햇빛)에 대응되는 전류량에 대한 신호이고, 제2전기적 신호는 주변 환경의 변화와 스테이지(321)를 경유한 검출광의 광량(타겟 물질의 농도에 따른 광투과량의 변화)에 대응되는 전류량에 대한 신호일 수 있다.Technical features of the detection unit 120 according to one aspect of the present invention may be applied to the first detection unit 331 and the second detection unit 332 according to another aspect of the present invention. Accordingly, the first electrical signal is a signal for the amount of current corresponding to the detection light (eg, sunlight) according to the change in the surrounding environment, and the second electrical signal is the change in the surrounding environment and the amount of light of the detection light passing through the stage 321 ( It may be a signal for the amount of current corresponding to the change in light transmittance according to the concentration of the target material).

송신부(340)는 사용자 기기(400)와 무선 통신하여, 제1전기적 신호와 제2전기적 신호를 전송할 수 있다. 본 발명의 다른 일 면에 따른 송신부(340)에는 본 발명의 일 면에 따른 송신부(130)의 기술적 특징이 유추 적용될 수 있다.The transmitter 340 may wirelessly communicate with the user device 400 to transmit a first electrical signal and a second electrical signal. The technical features of the transmitter 130 according to an aspect of the present invention may be inferred to the transmitter 340 according to another aspect of the present invention.

사용자 기기(400)는 제1전기적 신호와 제2전기적 신호를 진단 데이터로 변환하고, 사용자에게 진단 데이터를 디스플레이할 수 있다. 사용자는 사용자 기기(400)를 통해 타겟 물질의 농도에 따른 진단 결과를 실시간으로 모니터링할 수 있다.The user device 400 may convert the first electrical signal and the second electrical signal into diagnostic data, and display the diagnostic data to the user. The user can monitor the diagnosis result according to the concentration of the target material in real time through the user device 400.

한편, 더미부(310)와 검출부(330)와 송신부(340)는 수직으로 적층되어 배치될 수 있고, 반응부(320)와 검출부(330)와 송신부(340)도 수직으로 적층되어 배치될 수 있다. 따라서 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서(300)도 컴팩트한 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, the dummy part 310, the detector 330, and the transmitter 340 may be vertically stacked and disposed, and the reaction unit 320, the detector 330, and the transmitter 340 may also be stacked vertically. have. Therefore, the biosensor 300 according to another aspect of the present invention may also have a compact structure.

도 9에서 나타내는 바와 같이, 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서(300)는 대조군의 실험값(제1전기적 신호)과 실험군의 실험값(제2전기적 신호)을 비교하여, 순수하게 반응부(320)의 반응(타겟 물질의 농도)에 의해 변화된 광량에 대응되는 실험값을 획득할 수 있다.As shown in FIG. 9, the biosensor 300 according to another aspect of the present invention compares the experimental value (first electrical signal) of the control group with the experimental value (second electrical signal) of the experimental group, and purifies the reaction unit 320 ), It is possible to obtain an experimental value corresponding to the amount of light changed by the reaction (concentration of the target material).

한편, 도 10은 본 발명의 일 면과 다른 일 면에 따른 바이오 센서 시스템에서 검출광이 레이저, 형광등에서 출사되는 광 및 자연광인 경우 글루코스 타겟 물질의 농도 변화에 따른 감도를 나타낸 그래프이다(도 10의 (1)은 사용자의 침에 존재하는 글루코스의 농도 변화에 따른 감도이고, 도 10의 (2)는 사용자의 소변에 존재하는 글루코스의 농도 변화에 따른 감도이다).On the other hand, Figure 10 is a graph showing the sensitivity of the concentration change of the glucose target material when the detection light in the biosensor system according to one aspect of the present invention and other light and natural light emitted from a fluorescent lamp (Fig. 10 (1) is the sensitivity according to the change in the concentration of glucose present in the user's saliva, and FIG. 10 (2) is the sensitivity according to the change in the concentration of glucose present in the user's urine).

이 경우, 자연광(햇빛)의 경우, 본 발명의 다른 일 면에 따른 바이오 센서(300)로 측정하였으며, 감도는 Sensitivity (%) = [(Cc - Cd)/Cc]*100로 계산되며, Cc는 대조군의 광전류이며, Cd는 실험군의 광전류를 나타낸다.In this case, in the case of natural light (sunlight), it was measured by the biosensor 300 according to another aspect of the present invention, and the sensitivity is calculated as Sensitivity (%) = [(Cc-Cd) / Cc] * 100, Cc Is the photocurrent of the control, Cd represents the photocurrent of the experimental group.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 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, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but a person skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (11)

주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 전기적 신호를 생성하는 바이오 센서에 있어서,
상기 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부;
상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 상기 전기적 신호를 생성하는 검출부; 및
상기 전기적 신호를 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 포함하고,
상기 반응부에서는 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광의 광학적 성질을 변경하는 반응이 발생하고, 상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며 상기 스테이지와 물리적으로 분리되는 바이오 센서.
In the biosensor to generate an electrical signal using the detection light generated in the surrounding environment,
A reaction unit on which a stage on which the detection light is irradiated and a sample is disposed is formed;
A detection unit generating the electrical signal according to the detection light passing through the stage; And
It includes a transmitter for transmitting the electrical signal to the user device by wireless communication,
In the reaction unit, a reaction for changing the optical properties of the detection light passing through the stage occurs, and the detection unit self-generates to generate the electrical signal and is physically separated from the stage.
제1항에 있어서,
상기 검출부는 실리콘(Si)을 포함하는 p타입 기판과 인듐갈륨아연산화물(InGaZnO, IGZO)을 포함하는 n타입 박막에 의해 광전류를 발생시키는 반도체 접합과, 상기 반도체 접합의 일측에 배치되는 제1전극과, 상기 반도체 접합의 타측에 배치되는 제2전극을 포함하는 바이오 센서.
According to claim 1,
The detection unit is a semiconductor junction that generates a photocurrent by an n-type thin film containing a p-type substrate including silicon (Si) and indium gallium zinc oxide (InGaZnO, IGZO), and a first electrode disposed on one side of the semiconductor junction And a second electrode disposed on the other side of the semiconductor junction.
제1항에 있어서,
상기 반응부에서 발생하는 반응은 발색 반응(Colorimetric reaction), 국소 표면 플라즈몬 공명 변화 반응(Localized surface plasmon resonance shift reaction) 및 침전물 생성 반응(Precipitin reaction) 중 적어도 하나인 바이오 센서.
According to claim 1,
The reaction occurring in the reaction unit is at least one of a colorimetric reaction, a localized surface plasmon resonance shift reaction, and a precipitin reaction.
제1항에 있어서,
상기 반응부는 반응용액을 담을 수 있는 투명한 용기로써, 일회용(disposable)으로 사용할 수 있는 Polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), 폴리에틸렌 (Polyethylene), 유리(glass) 중 적어도 하나를 포함하는 바이오센서.
According to claim 1,
The reaction unit is a transparent container for holding the reaction solution, a biosensor comprising at least one of polydimethylsiloxane (PDMS), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (Polyethylene), glass (disposable) can be used as a disposable.
제1항에 있어서,
상기 검출광은 형광등에서 출사되는 광, 발광다이오드에서 출사되는 광, 백열등에서 출사되는 광, 할로겐 램프에서 출사되는 광, 수은 램프에서 출사되는 광, 아크등에서 출사되는 광, 초고압수은등에서 출사되는 광, 메탈 할라이드등에서 출사되는 광, 크세논등에서 출사되는 광 및 자연광 중 적어도 하나를 포함하는 바이오 센서.
According to claim 1,
The detection light is light from a fluorescent lamp, light from a light emitting diode, light from an incandescent lamp, light from a halogen lamp, light from a mercury lamp, light from an arc lamp, light from an ultra high pressure mercury lamp, A biosensor comprising at least one of light emitted from a metal halide, light emitted from xenon, and natural light.
제1항에 있어서,
상기 반응부와 상기 검출부와 상기 송신부는 수직으로 적층되어 배치되는 바이오 센서.
According to claim 1,
The reaction unit, the detection unit and the transmission unit is a biosensor arranged vertically stacked.
주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 제1전기적 신호와 제2전기적 신호를 발생시키는 바이오 센서에 있어서,
상기 검출광이 조사되는 광투과 영역이 형성되어 있는 더미부;
상기 더미부와 이웃하여 배치되고, 상기 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부;
상기 광투과 영역을 경유한 상기 검출광에 따라 상기 제1전기적 신호를 생성하고, 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 상기 제2전기적 신호를 생성하는 검출부; 및
상기 제1전기적 신호와 상기 제2전기적 신호를 외부의 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 포함하고,
상기 반응부에서는 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광의 광학적 성질을 변경하는 반응이 발생하고, 상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며 상기 스테이지와 물리적으로 분리되는 바이오 센서.
In the biosensor for generating the first electrical signal and the second electrical signal using the detection light generated in the surrounding environment,
A dummy portion in which a light transmitting region to which the detection light is irradiated is formed;
A reaction unit disposed adjacent to the dummy unit and having a stage on which the detection light is irradiated and a sample is disposed;
A detector configured to generate the first electrical signal according to the detection light passing through the light transmission area, and to generate the second electrical signal according to the detection light passing through the stage; And
It includes a transmitter for transmitting the first electrical signal and the second electrical signal to an external user device by wireless communication,
In the reaction unit, a reaction for changing the optical properties of the detection light passing through the stage occurs, and the detection unit self-generates to generate the electrical signal and is physically separated from the stage.
제7항에 있어서,
상기 반응부와 상기 검출부와 상기 송신부는 수직으로 적층되어 배치되고, 상기 더미부와 상기 검출부와 상기 송신부는 수직으로 적층되어 배치되는 바이오 센서.
The method of claim 7,
The reaction unit, the detection unit and the transmitting unit are vertically stacked and arranged, and the dummy portion, the detection unit and the transmitting unit are vertically stacked and arranged.
주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 전기적 신호를 발생시키는 바이오 센서의 제조 방법에 있어서,
검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부를 준비하는 단계;
상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 전기적 신호를 생성하는 검출부를 준비하는 단계;
상기 전기적 신호를 외부의 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 준비하는 단계; 및
상기 반응부와 상기 검출부와 상기 송신부를 수직으로 적층하여 배치하는 단계를 포함하고,
상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며, 상기 스테이지와 물리적으로 분리되는 바이오 센서의 제조 방법.
In the manufacturing method of the biosensor to generate an electrical signal using the detection light generated in the surrounding environment,
Preparing a reaction unit in which a stage on which a detection light is irradiated and a sample is disposed is formed;
Preparing a detection unit for generating an electrical signal according to the detection light passing through the stage;
Preparing a transmitter for transmitting the electrical signal to an external user device through wireless communication; And
And vertically stacking the reaction unit, the detection unit, and the transmission unit.
The detection unit is self-generated to generate the electrical signal, a method of manufacturing a biosensor physically separated from the stage.
제9항에 있어서,
상기 검출부의 제조 방법은,
실리콘 웨이퍼 형태의 p타입 기판에 인듐갈륨아연산화물(InGaZnO, IGZO)을 포함하는 n타입 박막을 증착하여, 광전류를 발생시키는 반도체 접합을 생성하는 단계;
상기 n타입 박막을 마스킹하고 은(Ag)을 증착함으로써, 제1전극을 생성하는 단계; 및
상기 p타입 기판에서 상기 n타입 박막이 증착된 면과 반대편에 위치하는 면에 구리 테이프를 은 페이스트(Ag paste)로 부착함으로써, 제2전극을 생성하는 단계를 포함하는 바이오 센서의 제조 방법.
The method of claim 9,
The manufacturing method of the detection unit,
Depositing an n-type thin film containing indium gallium zinc oxide (InGaZnO, IGZO) on a p-type substrate in the form of a silicon wafer, thereby generating a semiconductor junction generating a photocurrent;
Generating a first electrode by masking the n-type thin film and depositing silver (Ag); And
A method of manufacturing a biosensor comprising the step of generating a second electrode by attaching a copper tape with a silver paste on a surface opposite to the surface on which the n-type thin film is deposited on the p-type substrate.
주변 환경에서 발생하는 검출광을 이용하여 전기적 신호를 생성하는 바이오 센서; 및
상기 바이오 센서와 무선 통신하여 상기 전기적 신호를 수신하고, 상기 전기적 신호를 진단 데이터로 변환하고, 사용자에게 상기 진단 데이터를 디스플레이하는 사용자 기기를 포함하고,
상기 바이오 센서는,
상기 검출광이 조사되고 샘플이 배치되는 스테이지가 형성되어 있는 반응부;
상기 스테이지를 경유한 상기 검출광에 따라 상기 전기적 신호를 생성하는 검출부; 및
상기 전기적 신호를 상기 사용자 기기에 무선 통신으로 송신하는 송신부를 포함하고,
상기 반응부에서는 상기 스테이지를 경유한 상기 검출광의 광학적 성질을 변경하는 반응이 발생하고, 상기 검출부는 자가발전하여 상기 전기적 신호를 생성하며 상기 스테이지와 물리적으로 분리되는 바이오 센서 시스템.A biosensor generating an electrical signal using detection light generated in the surrounding environment; And
And a user device that receives the electrical signal through wireless communication with the biosensor, converts the electrical signal into diagnostic data, and displays the diagnostic data to a user.
The biosensor,
A reaction unit on which a stage on which the detection light is irradiated and a sample is disposed is formed;
A detection unit generating the electrical signal according to the detection light passing through the stage; And
It includes a transmitter for transmitting the electrical signal to the user device by wireless communication,
In the reaction unit, a reaction for changing the optical properties of the detection light passing through the stage occurs, and the detection unit self-generates to generate the electrical signal and is physically separated from the stage.
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