KR20220163804A - 바이오 센서 스트립, 측정기 및 그 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오 센서 스트립에 관한 것으로서, 상기 바이오 센서 스트립은 기판 및 상기 기판에 위치하는 기준 전극부, 작동 전극부 및 인식 전극부를 구비하는 전극층, 상기 전극층 위에 위치하고 한 쌍의 제1 시료 도입부를 구비하는 절연층, 상기 한 쌍의 제1 시료 도입부 사이에 위치하는 반응 시약부, 상기 절연층 위에 위치하고 한 쌍의 제2 시료 도입부를 구비하는 중간층 및 상기 중간층 위에 위치하고 한 쌍의 제3 시료 도입부를 구비하는 덮개층을 포함하고, 상기 전극부의 일측 단부 및 상기 일측 단부와 대응되는 상기 제1 내지 제3 시료 도입부의 단부는 곡면을 가진다.
Description
본 발명은 바이오 센서 스트립, 측정기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 혈당 측정에 사용되는 바이오 센서 스트립, 이를 이용한 측정기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근의 바이오 센서는 DNA, RNA, 항체, 효소, 단백질, 세포, 생체막 또는 호르몬 수용체 등의 생체감지 물질(Bio Receptor)이 특정 물질과 선택적으로 반응하는 성질을 이용하는 것이다.
따라서, 바이오 센서는 선택적 반응을 이용하여, 분석 물질의 존재 여부를 광학적, 물리적 또는 화학적인 방법으로 구별한 후, 이를 전기 신호로 변환하여 출력하므로 정량적으로 확인할 수 있는 소자이다.
이러한 바이오 센서는 효소 등 생체감지 물질과 전기화학 등의 신호 변환 기술이 집적되어 있어, 전자, 화학, 생물학 및 재료 등 BT(bio technology)와 IT(information technology) 기술으로 융합으로 제조된 제품으로 확장되고 있는 상황이다.
신속성과 민감도가 뛰어난 편이나 생체분자의 특성상 안정성이 낮은 편으로 이러한 한계를 극복하기 위하여, 최근에는 바이오 센서에 나노 기술을 융합하여 생체물질 감지에 대한 안정성 및 정확도 향상, 센서의 초소형화를 위한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 바이오 센서의 활용분야로는 의료, 제약, 환경, 식품, 군사 및 연구용 등으로 활용범위가 매우 다양하며, 이 중에서도 바이오센서의 수요가 가장 많은 분야는 의료분야이다.
특히, 바이오 센서는 혈당, 임신 호르몬, 암세포, 콜레스테롤 또는 요소 등과 같은 특정 생체 물질을 감지하고 검출하여 질병을 진단하는데 이용되고 있는데, 혈당을 체크하는 혈당 센서가 가장 큰 비중을 차지하고 있다.
혈당 센서는 초기 광도법(Photometeric Method)과 전기화학법(Electrochemical Method)으로 나눠진다.
초기 광도법을 이용하는 혈당 센서의 경우, 측정 시간이 길어지고 많은 양의 시료를 필요로 하는 단점이 있다. 따라서, 전기화학시료의 양이 많으므로 적은 양의 시료를 이용하여 신속하고 정확한 진단이 이루어지는 전기화학법 방식의 혈당 센서가 주로 사용되고 있다.
전기화학법 방식의 혈당 센서는 혈액 등 생체감지물질이 전극에 위치하는 반응 영역에 전달되면 효소와 매개체 등으로 구성된 시약과의 반응이나 결합, 예를 들어 산화환원에 반응에 따라 전자가 발생하고 일련의 전기화학 작용에 의해 혈당의 농도를 측정하게 된다.
초기에는 글루코스 산화효소(GOx, Glucose Oxidase)를 효소로 주로 사용했으나 산소에 민감하게 반응하여 성능저하를 발생시키기 때문에 점차 글루타민산 탈수소효소(GDH, Glucose-Dehydrogenase)를 사용하고 있다.
현재에는 글루타민산 탈수소효소와 최상으로 융합할 수 있는 매개체(Mediator)를 찾는 연구가 활발히 진행 중이다.
글루코스 산화효소와 글루타민산 탈수소효소를 사용하여 혈당을 측정하는 원리는 아래 반응식들을 통해 구현된다.
산화효소(GOx, Glucose Oxidase)를 사용한 반응식의 예이다.
Glucose + GOx(FAD) -> Gluconic Acid + GOx(FADH2) [1]
GOx(red) + 2M(ox) -> GOx(ox) + 2M(red) + 2H+ [2]
2M(red) -> 2M(ox) + 2e- [3]
GOx-FAD 및 GOx-FADH2는 각각 당산화 효소의 활성부위인 FAD(flavin Adenine Dinucleotide)의 산화상태와 환원상태를 나타낸다. 여기서, M은 매개체(Mediator)를 나타낸다.
다음은 글루타민산 탈수소효소를 사용한 반응식의 예이다.
Glucose + NAD+-GDH -> Gluconolactone + NADH-GDH + H+ [1]
NADH-GDH + Q -> NAD+-GDH + QH2 [2]
QH2 -> Q + 2H+ + 2e- [3]
NAD(Nicotinamide Adenine Dinucleotide)는 GDH 효소의 중요한 보조 효소이고, Q는 퀴논(quinone) 매개체이며, QH2는 유비퀴놀(Ubiquinol)이다.
적은 시료로 빠르고 정확한 측정이 요구됨에 따라, 점점 소형화되고 있는 혈당 센서는 그 구성이 복잡해지면서 전기화학 반응의 정확한 전달을 필요로 한다.
또한, 혈당 센서와 연동해 혈당 센서로부터 인가되는 신호를 이용하여 혈당 수치를 측정하는 측정기의 동작의 정확성을 높이기 위한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 시료량을 줄이면서 측정의 신속함과 정확도를 향상시키는 바이오 센서 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 바이오 센서 스트립의 제조 시간을 단축시키고, 제조 공정 상의 오차를 보정하기 위한 것이다.
본 발명의 한 특징에 따른 바이오 센서 스트립은 기판 및 상기 기판에 위치하는 기준 전극부, 작동 전극부 및 인식 전극부를 구비하는 전극층, 상기 전극층 위에 위치하고 한 쌍의 제1 시료 도입부를 구비하는 절연층, 상기 한 쌍의 제1 시료 도입부 사이에 위치하는 반응 시약부, 상기 절연층 위에 위치하고 한 쌍의 제2 시료 도입부를 구비하는 중간층, 및 상기 중간층 위에 위치하고 한 쌍의 제3 시료 도입부를 구비하는 덮개층을 포함하고, 상기 전극부의 일측 단부 및 상기 일측 단부와 대응되는 상기 제1 내지 제3 시료 도입부의 단부는 곡면을 갖고 있다.
상기 기준 전극부는 기준 전극, 상기 기준 전극과 연결되어 있고 상기 기판의 길이 방향을 따라 연장되는 제1 연장부를 포함할 수 있고, 상기 작동 전극부는 상기 기준 전극부와 이격되게 위치하며, 상기 기준 전극과 빗살 형태로 교대로 이격되게 위치는 작동 전극, 상기 작동 전극과 연결되어 있고 상기 길이 방향을 따라 연장되는 제2 연장부를 포함할 수 있으며, 상기 인식 전극부는 상기 기준 전극부와 상기 작동 전극부 사이에 위치하고, 상기 작동 전극과 인접하게 위치하는 인식 전극 및 상기 인식 전극과 연결되어 있고 상기 길이 방향을 따라 연장되는 제3 연장부를 포함할 수 있다.
상기 작동 전극의 개수는 상기 기준 전극의 개수의 2배 내지 3배일 수 있다.
상기 반응 시약부는 상기 기준 전극, 상기 작동 전극 및 상기 인식 전극에 접하게 중첩되게 위치할 수 있다.
상기 기준 전극부의 상기 제1 연장부는 기준 전압이 입력되는 기준전압 입력부 및 상기 기준전압 입력부와 이격되게 위치하고 상기 기준전압 입력부에 입력된 기준전압을 출력하는 기준전압 출력부를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 시료 도입부 사이에 위치하는 반응 시약부 공간 및 상기 한 쌍의 제2 시료 도입부 사이에 위치하는 시료 도입 통로를 더 포함할 수 있고, 상기 반응 시약부 공간 및 시료 도입 통로의 입구는 곡면을 포함할 수 있다.
각 제2 시료 도입부의 외측 및 내측 가장자리면과 일측 측면이 만나는 모서리 부분 중 적어도 하나는 곡면일 수 있다.
상기 덮개층은 상기 한 쌍의 제3 시료 도입부 사이에 위치하여 상기 한 쌍의 제2 시료 도입부 사이에 위치하는 시료 도입 통로를 덮는 시료 도입 통로 덮개를 더 포함할 수 있다.
상기 시료 도입 통로 덮개는 끝단에 위치하는 시료 도입홈을 더 포함할 수 있고, 상기 시료 도입홈은 반원형, 반타원형, 반사각형 또는 반삼각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
상기 시료 도입 통로와 접해 있는 상기 시료 도입 통로 덮개는 점성 재료를 함유할 수 있다.
상기 덮개층은 상기 시료 도입 통로 덮개 위에 위치하는 시료 차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 덮개층은 상기 시료 도입 통로와 도통하여 상기 시료 도입 통로의 공기를 외부로 배출하는 적어도 하나의 배기구를 더 포함할 수 있다.
상기 전극층은 상기 기판에 위치하고, 서로 이격되게 배치되어 있는 복수 개의 보정코드 전극 및 일측은 상기 인식 전극부의 상기 제3 연장부에 연결되어 있고 타측은 상기 복수의 보정코드 전극 중 적어도 하나에 연결되거나 상기 복수의 보정코드 전극과의 연결이 차단된 연결부를 포함하는 보정코드 전극부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 측정기는 바이오 센서 스트립이 삽입되었는 지 감지하는 제어부 및 상기 제어부에 연결되어 있고, 상기 제어부에 따라 바이오 센서 스트립의 각 보정코드 전극으로 제1 크기의 전압을 출력하고, 상기 바이오 센서 스트립의 인식 전극부로부터 인가되는 전압을 수신하고, 수신된 상기 전압이 상기 제1 크기의 전압을 갖는 경우 해당 보정코드 전극의 코드값은 제1 값으로 정하고, 수신된 상기 전압이 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 전압을 갖는 경우, 해당 보정코드 전극의 코드값은 제1 값과 다른 제2 값으로 정하여 상기 제어부로 출력하는 코드 인식부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 코드 인식부로 전달되는 코드값을 이용하여 상기 보정코드 전극에 대한 보정 코드를 판정하고, 판정된 보정 코드에 대응하는 보정값을 판정한다.
상기 특징에 따른 측정기는 상기 코드 인식부에 연결되어 있는 풀업 저항을 더 포함할 수 있고, 상기 제2 크기의 전압은 풀업 전압일 수 있다.
상기 특징에 따른 측정기는 상기 바이오 센서 스트립의 기준전압 입력부로 정해진 크기의 신호를 출력하는 전위 공급부 및 상기 바이오 센서 스트립의 기준전압 입력부에 연결된 기준전압 출력부로부터 인가되는 신호를 디지털 상태로 변하여 제어부로 출력하는 아날로그-디지털 컨버터를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 인가되는 신호의 크기가 설정값 이상이면, 상기 바이오 센서 스트립이 상기 측정기에 삽입된 상기 바이오 센서 스트립의 삽입 상태를 정상으로 판정할 수 있다.
상기 특징에 따른 측정기는 상기 아날로그-디지털 컨버터와 상기 전위 공급부에 연결되어 있고, 상기 아날로그-디지털 컨버터를 통해 입력되는 상기 기준전압 출력부의 신호와 상기 전위 공급부에서 출력되는 상기 신호의 크기를 비교하여 두 신호 사이의 오차를 산출하고, 산출된 오차에 대한 오차 보정값을 상기 전위 공급부로 출력하여 상기 전위 공급부가 오차 보정값이 적용된 신호를 출력하도록 하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 인식 전극부로 부터 출력되는 신호의 크기가 설정값 이상이면, 상기 바이오 센서 스트립의 시료 도입 통로에 설정량 이상의 시료가 도입된 상태로 판정할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 측정기의 제어방법은 제어부는 바이오 센서 스트립이 측정기에 삽입된 상태인지 판단하는 단계, 상기 제어부는 상기 바이오 센서 스트립이 측정기에 삽입된 상태이면, 전위 공급부를 동작시켜 바이오 센서 스트립의 기준전극 입력부로 신호를 출력하는 단계, 상기 제어부는 상기 기준전극 입력부에 연결된 기준전압 출력부로부터 인가되는 신호를 판독하여 상기 신호의 크기를 판정하는 단계, 상기 신호의 크기가 설정 크기 이상이면, 상기 바이오 센서 스트립의 삽입 상태를 정상으로 판정하는 단계, 상기 제어부는 상기 바이오 센서 스트립의 삽입 상태가 정상이면, 코드 인식부를 동작시켜 상기 바이오 센서 스트립의 각 보정코드 전극으로 제1 크기의 전압을 출력하도록 하는 단계, 상기 제어부는 상기 코드 인식부로부터 인가되는 신호를 이용하여 상기 보정코드 전극부의 연결 상태에 따라 정해지는 보정 코드의 값을 판정하여, 판정된 보정 코드의 값에 대응하는 보정값을 판정하는 단계, 상기 제어부는 상기 인식 전극부로부터 출력되는 신호를 판독하는 단계 및 상기 제어부는 상기 인식 전극부로부터 출력되는 신호가 설정 크기 이상이면 상기 바이오 센서 스트립의 시료 도입 통로로 유입된 시료의 양을 설정량 이상으로 판정하는 단계를 포함한다.
이러한 특징에 따르면, 시료를 제공하는 피측정자의 신체와 접하고 시료의 도입이 이루어지는 신체 접촉면이 곡면으로 이루어져 있으므로, 시료의 도입이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있고, 피측정자에게 신체적인 고통이나 손상을 방지할 수 있다.
또한, 기준 전극보다 작동 전극의 면적이 크므로, 바이오 센서 스트립에서 생성된 신호의 출력이 신속하게 이루어지고 신호의 손실이 크게 줄어들 수 있다.
추가적으로, 제조 시 발생하는 바이오 센서 스트립의 동작 오차를 보정코드 전극(151)의 패턴 변화를 이용하여 보정하므로, 바이오 센서 스트립의 동작의 정확도가 향상되며 바이오 센서 스트립의 오차 보정 방식이 간편하고 저렴하게 행해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 사시도로서, (a)와 (b)는 서로 다른 방향에서 획득된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 바이오 센서 스트립의 분해도이다.
도 3의 (a) 내지 (p)는 도 1의 바이오 센서 스트립에서 보정코드 전극부와 인식 전극 사이의 연결 상태에 따른 보정 코드의 예를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 덮개층에 위치한 시료 도입홈(531)의 다양한 예를 도시한 도면으로서, 각 예에 따른 덮개층의 평면도와 덮개층을 구비한 바이오 센서 스트립을 각각 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층 및 중간층이 순차적으로 적층된 일부 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층, 중간층 및 덮개층이 순차적으로 일부 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 배기공의 다른 예를 도시한 도면으로서, (a)는 배기공의 다른 예를 구비한 덮개층의 평면도이고, (b)는 배기공의 다른 예를 구비한 덮개층이 장착된 바이오 센서 스트립의 도면이다.
도 7 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 다른 실시예에 따른 도면으로서, (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 분해도이고, (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층 및 중간층이 순차적으로 적층된 일부 도면이며, (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층, 중간층 및 덮개층이 순차적으로 적층된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 또 다른 실시예에 따른 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예예 따른 바이오 센서 스트립에서 출력되는 신호를 측정하는 측정기의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 바이오 센서 스트립의 분해도이다.
도 3의 (a) 내지 (p)는 도 1의 바이오 센서 스트립에서 보정코드 전극부와 인식 전극 사이의 연결 상태에 따른 보정 코드의 예를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 덮개층에 위치한 시료 도입홈(531)의 다양한 예를 도시한 도면으로서, 각 예에 따른 덮개층의 평면도와 덮개층을 구비한 바이오 센서 스트립을 각각 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층 및 중간층이 순차적으로 적층된 일부 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층, 중간층 및 덮개층이 순차적으로 일부 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 배기공의 다른 예를 도시한 도면으로서, (a)는 배기공의 다른 예를 구비한 덮개층의 평면도이고, (b)는 배기공의 다른 예를 구비한 덮개층이 장착된 바이오 센서 스트립의 도면이다.
도 7 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 다른 실시예에 따른 도면으로서, (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 분해도이고, (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층 및 중간층이 순차적으로 적층된 일부 도면이며, (c)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 센서 스트립에서 전극층, 절연층, 중간층 및 덮개층이 순차적으로 적층된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립의 또 다른 실시예에 따른 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예예 따른 바이오 센서 스트립에서 출력되는 신호를 측정하는 측정기의 개략적인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, 설명되는 각 단계들은 특별한 인과관계에 의해 나열된 순서에 따라 수행되어야 하는 경우를 제외하고, 나열된 순서와 상관없이 수행될 수 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
아울러, 이하에서 어떤 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 동일하다는 의미는 공정 상의 오차를 고려하여, 어떤 제1 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 다른 제2 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이와 비교하여 10%의 오차 범위에 있는 경우를 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서 스트립, 측정기 및 측정기의 제어방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 1을 참고하면, 바이오 센서 스트립(1)은 대략 사각형의 평면 형상을 갖는 스트립 형상을 갖고 있다.
바이오 센서 스트립(1)은 길이 방향을 따라 서로 반대 방향에서 마주보고 있는 양 단부에서, 일측 단부는 유입된 시료와의 산화환원 반응을 실시하여 신호를 발생시키는 유효전극 영역(A11)이고, 타측 단부는 산화환원 반응에 의한 신호를 측정기(70)로 출력하는 전극 접촉영역(A12)일 수 있다.
시료는 생체 시료일 수 있고, 예를 들어, 혈액일 수 있고, 이로 인해, 바이오 센서 스트립(1)은 혈액을 이용하여 측정할 수 있는 모든 생체 정보(예, 혈당)를 측정할 수 있다.
유효전극 영역(A11)은 생체 시료가 출력되는 시료 채취 부분, 예를 들어 피부와 접하여 시료 도입구(H1)를 통해 유입된 시료가 위치할 수 있다.
이러한 유효전극 영역(A11)에는 반응 시약부(30)가 위치하여 유입된 시약과의 산화환원 반응을 통해 전기 신호의 출력이 이루어질 수 있도록 한다.
도 1에 도시한 것처럼, 유효전극 영역(A11)의 끝단면, 즉 피부와 접하거나 인접한 부분(즉, 피부 접촉면)은 곡면의 평면 형상을 가질 수 있다. 따라서, 바이오 센서 스트립(1)의 외측 양 가장자리면(S1, S2)과 일측 측면(S3)이 각각 만나는 모서리 부분은 곡면을 가질 수 있다. 이로 인해, 피부 접촉면이 곡면이므로, 시료의 역류 현상을 줄이거나 방지할 수 있고 피부의 손상을 방지할 수 있다.
전극 접촉영역(A12)는 유효전극 영역(A11)에서 이루어지는 산화환원 반응에 따른 신호 발생을 위한 기준 신호의 인가 및 발생 신호의 출력을 위한 영역일 수 있다.
또한, 전극 접촉영역(A12)은 복수 개의 보정코드 전극(151)이 위치하여, 바이오 센서 스트립(1)을 제작할 때 발생되는 제조 상의 오차를 보정할 수 있다. 보드 코드 전극(151)에 대한 기재는 다음에 상세히 기술한다.
이러한 바이오 센서 스트립(1)의 한 예는, 도 2에 도시한 것처럼, 전극층(10), 전극층(10) 위에 위치하는 절연층(20), 반응 시약부(30), 절연층(20) 위에 위치하는 중간층(40) 및 중간층(40) 위에 위치하는 덮개층(50)을 구비할 수 있다.
전극층(10)은 기판(11) 및 기판(11) 상에 위치하는 복수 개의 전극부(12-15)를 구비할 수 있다.
기판(11)은 사각형의 평면 형상을 갖고 있어 서로 반대편에서 마주보고 있는 한 쌍의 장변부와 서로 반대편에서 마주보고 있는 한 쌍의 단변부를 구비할 수 있다.
기판(11)의 한 쌍의 단변부 중에서 일측 단변부는 직선의 단면을 갖고 있고, 타측 단변부는 곡면의 단면을 가질 수 있다. 이로 인해, 각 장변부의 면인 양측 외측 가장자리면(S11, S12)과 일측 단변부의 면인 일측 측면(S13)이 각각 만나는 모서리 부분은 곡면인 반면, 양측 외측 가장자리면(S11, S12)와 타측 측면(S14)이 각각 만나는 모서리 부분은 직교할 수 있다.
이러한 기판(11)은 세라믹, 유리 및 고분자 재료 중 적어도 하나를 함유할 수 있다. 또한 기판(11)은 폴리에스테르, 폴리비닐클로라이드 및 폴리카보네이트 등의 유기 고분자 재료를 함유하거나 추가로 더 함유할 수 있다.
복수 개의 전극부는 이러한 형상을 갖는 기판(11)에 위치하며, 일측 장변부에 인접하게 일측 장변부의 연장 방향(예, 전극층(10) 또는 바이오 센서 스트립(1)의 길이 방향)을 따라 연장되어 있는 기준 전극부(12), 타측 장변부에 인접하게 타측 장변부를 따라 연장되어 있는 작동 전극부(13), 기준 전극부(12)와 작동 전극부(13) 사이에 위치하고, 길이 방향을 따라 연장되어 있는 인식 전극부(14), 그리고 일측 단변부에 인접하게 위치하고 일측 단변부의 연장 방향(예, 전극층(10) 또는 바이오 센서 스트립(1)의 폭 방향)을 따라 이격되게 배열되어 있는 보정코드 전극부(15)를 구비할 수 있다.
기준 전극부(12)는 바이오 센서 스트립(1)의 측정기(70)에 정상적으로 삽입되었는 지의 여부를 판정하고, 시료의 전기화학 반응을 위해 필요한 기준 전위를 공급하기 위한 부분일 수 있다.
이러한 기준 전극부(12)는 일 예로 기판(11)의 폭 방향으로 따라 연장되어 있고 서로 이격되게 배열되어 있는 적어도 하나의 기준 전극(121), 적어도 하나의 기준 전극(121)의 끝단(즉, 외측 끝단)에 연결되어 있는 연결부(예, 제1 연결부)(122) 및 제1 연결부(122)에 연결되어 있고, 기판(11)의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 연장부(예, 제1 연장부)(123)를 구비할 수 있다.
제1 연장부(123)는 기판(11)의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 기준전압 입력부(123a) 및 기준전압 입력부(123a)에 인접하게 이격되어 있고 기준전압 입력부(123a)를 따라 연장되어 있는 기준전압 출력부(123b)를 구비할 수 있다.
기준전압 입력부(123a)와 기준전압 출력부(123b)의 일단, 즉 전극 접촉영역(A12)에 인접한 부분(도 2에서 좌측단)은 서로 분리되어 있는 반면, 기준전압 입력부(123a)와 기준전압 출력부(123b)의 타단, 즉 유효전극 영역(A11)에 인접한 부분(도 2에서 우측단)은 제1 연결부(122)에 연결될 수 있다.
기준전압 입력부(123a)는 측정기(70)로부터 인가되는 기준 전압을 입력받아 기준 전극(121)으로 전달할 수 있고, 기준전압 출력부(123b)는 기준전압 입력부(123a)를 통해 입력된 기준 전압을 측정기(70)로 출력하기 위한 것이다.
따라서, 측정기(70)는 바이오 센서 스트립(1)이 측정기(70)의 해당 부분에 삽입된 상태로 감지되면, 기준전압 입력부(123a)로 정해진 상태의 전압을 출력한 후 기준전압 출력부(123b)를 통해 입력되는 전압을 판정할 수 있다.
따라서, 정상적으로 기준전압 출력부(123b)를 통해 기준전압 입력부(123a)로 인가되는 전압이 피드백된 상태로 판정되면, 측정기(70)는 바이오 센서 스트립(1)의 삽입 상태를 정상으로 판정할 수 있다.
하지만, 기준전압 출력부(123b)를 통해 피드백된 전압의 크기가 설정값 이하이거나 피드백 전압이 존재하지 않을 경우, 측정기(70)는 바이오 센서 스트립(1)의 삽입 상태를 비정상 상태로 판정할 수 있다. 바이오 센서 스트립(1)의 상태가 비정상 상태일 때, 측정기(70)는 경고등(미도시) 등을 이용하여 바이오 센서 스트립(1)의 비정상 삽입 상태를 외부로 표시할 수 있다.
또한, 측정기(70)는 입력된 기준 전압과 출력된 기준 전압의 오차를 측정하여, 두 기준 전압 간에 오차가 발생할 경우, 기준 전극(121)으로 출력되는 기준 전압의 크기를 보정하여 일정한 크기의 기준 전압이 기준 전극(121)으로 인가될 수 있도록 한다. 이로 인해, 바이오 센서 스트립(1)의 오차를 감소시키거나 방지하여 바이오 센서 스트립(1)의 신뢰성이 향상될 수 있다.
작동 전극부(13)는 시료와의 전기화학 반응(예, 산화환원 반응)에 의해 생성되는 신호를 측정기(70)로 전달하는 부분일 수 있다.
작동 전극부(13)는 일 예로 기판(11)의 폭 방향으로 따라 연장되어 있고 서로 이격되게 배열되어 있는 복수 개의 작동 전극(131), 복수 개의 작동 전극(131)의 끝단(즉, 외측 끝단)에 연결되어 있는 연결부(예, 제2 연결부)(132) 및 제2 연결부(132)에 연결되어 있고, 기판(11)의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 연장부(예, 제2 연장부)(133)를 구비할 수 있다.
작동 전극(131)은 시료의 반응에 따라 생성되는 신호를 측정기(70)로 출력하기 위한 것으로서, 신호 손실을 방지하기 위해 작동 전극(131)의 면적은 최대한 큰 것이 좋다.
도 2에 도시한 것처럼, 각 작동 전극(131)은 인접한 기준 전극(121)과 이격되어 있고, 하나의 기준 전극(121)을 사이에 두고 두 개의 작동 전극(131)이 반대편에서 마주보게 위치할 수 있다.
이로 인해, 작동 전극(131)의 개수는 일 예는 기준 전극(121)의 2배일 수 있고, 본 예에서, 기준 전극(121)의 개수는 2개이므로, 작동 전극(131)의 개수는 4개일 수 있다.
이와 같이, 폭 방향으로 나란히 뻗어 있는 기준 전극(121)과 작동 전극(131)은 교대로 위치할 수 있어 기준 전극(121)과 작동 전극(131)은 빗살 형태로 배열될 수 있다.
이와 같이, 폭 방향으로 뻗어 있는 각 기준 전극(121)의 폭과 각 작동 전극(131)의 폭은 서로 동일할 수 있지만, 작동 전극(131)의 개수는 기준 전극(121)의 개수보다 2배 내지 3배일 수 있고, 이로 인해, 작동 전극(131)의 형성 면적은 기준 전극(121)의 형성 면적에 비해 2배 내지 3배이므로, 기준 전극(121)과 작동 전극(131)의 면적 비는 1:2 내지 1:3일 수 있다.
이때, 기준 전극(121)과 작동 전극(131)의 면적 비가 1:2이 이상이면 작동 전극(131)의 동작이 원활이 이루어질 수 있고, 기준 전극(121)과 작동 전극(131)의 면적 비는 1:3이하이면, 기준 전극(121)과 작동 전극(131)의 형성 면적에 대한 부담을 증가시키지 않으므로 안정적인 작동 전극(131)의 동작이 이루어질 수 있다.
이러한 기준 전극(121)과 작동 전극(131)의 면적 비에 따라 제조 공정 시 기준 전극(121)과 작동 전극(131)에 대한 제조공정 상의 오차가 발생하더라도 면적 비율이 크게 변하지 않고 또한 작동 전극(131)의 면적이 크게 감소하지 않는다.
또한, 기준 전극(121)에 비해 작동 전극(131)의 면적이 크므로, 화학반응에 따라 발생한 신호가 작동 전극(131)에 도달하는 시간이 크게 단축되며, 화학반응의 전달 정확도가 증가할 수 있다.
또한, 작동 전극부(13)의 연장부인 제2 연장부(133)의 폭(W11)은 기준 전극부(12)의 연장부인 각 제1 연장부(123)의 폭(W12)보다 넓을 수 있고, 예를 들어, 각 제2 연장부(133)의 폭(W12)이 제1 연장부(123)의 폭(W12)보다 2배 이상일 수 있다. 이때, 기준 전극부(12)의 연장부인 기준전압 입력부(123a)와 기준전압 출력부(123b)의 폭은 서로 상이할 수 있고, 이런 경우, 제1 연장부(123)의 폭(W12)은 기준전압 입력부(123a)와 기준전압 출력부(123b) 중에서 큰 값을 갖는 폭일 수 있다.
따라서, 작동 전극(131)에서 출력되는 신호를 측정부(70)로 전달하는 제2 연장부(133)에 대한 배선 저항이 감소하여, 작동 전극(131)에서 출력되어 측정기(70)로 입력되는 신호의 손실량이 감소할 수 있다.
인식 전극부(14)는 해당 바이오 센서 스트립(1)이 측정기(70)에 삽입될 때 해당 바이오 센서 스트립(1)의 보정코드 전극부(15)의 연결 상태에 따라 정해지는 보정 코드의 값을 측정기(70)가 판정할 수 있도록 하며, 또한, 측정기(70)가 설정량 이상의 시료 유입 여부를 판정하여 시료를 이용한 해당 지수(예, 혈당 지수)의 측정 여부를 정할 수 있도록 한다.
따라서, 보정 코드의 값에 따라 인식 전극부(14)는 보정코드 전극부(15)와 정해진 형태로 물리적 및 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 보정 코드의 값에 따라 인식 전극부(14)는 보정코드 전극부(15)와 물리적 및 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
이러한 인식 전극부(14)는 기판(11)의 대략 가운데 부분에 위치할 수 있어, 기준 전극부(12)와 작동 전극부(13) 사이에서 기준 전극부(12) 및 작동 전극부(13)에 각각 이격되게 위치할 수 있다.
인식 전극부(14)의 일 예는 도 2에 도시한 것처럼, 기판(11)의 폭 방향으로 따라 연장되어 있는 인식 전극(141) 및 인식 전극(141)에 연결되어 있고, 기판(11)의 길이 방향을 따라 연장되어 있는 연장부(예, 제3 연장부)(142)를 구비할 수 있다.
이때, 인식 전극(141)은 인접하게 이격되어 있는 작동 전극(131)과 대면하게 위치할 수 있다.
기준 전극부(12)로 해당 전압이 인가된 상태에서 바이오 센서 스트립(1)의 시료 도입 통로(H40)로 해당 시료(예, 혈액)이 유입되면, 도전체 역할을 수행하는 시료를 통해서 기준 전극부(12)에서 인식 전극부(14)로 전류의 흐름이 발생하게 되므로, 이러한 인식 전극부(14)는 유입되는 시료의 적정양에 비례하게 전기 신호(예, 전류)를 출력할 수 있다.
이로 인해, 측정기(70)는 인식 전극부(14)로부터 인가되는 전기 신호의 크기를 이용하여 시료를 이용한 해당 지수의 측정 동작 여부를 정할 수 있다.
예를 들어, 시료의 유입으로 인해 인식 전극부(14)로부터 설정값 이상의 전기 신호가 인가되면, 측정기(70)는 시료를 이용한 혈당 체크를 위해 해당 전극부로의 구동 전압을 인가하여 혈당 체크 동작이 행해질 수 있도록 한다.
따라서, 측정기(70)는 정상적인 지수 측정이 가능한 시료가 유입되기 전에 불필요한 시료 측정 동작이 방지되므로, 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있고, 구동 전압이 인가된 후 신속하게 해당 지수의 측정이 가능하므로 해당 지수의 측정 시간 역시 단축될 수 있다. 이로 인해, 사용자의 만족도가 향상될 수 있다.
도 2에서, 기준 전극(121), 작동 전극(131) 및 인식 전극(141)이 위치하는 기판(11)의 영역은 실질적으로 시료와의 전기화학 반응에 필요한 전극이 위치하는 부분으로서, 이 영역은 유효 전극부(EA)가 될 수 있다. 이러한 유효 전극부(EA)는 바이오 센서 스트립(1)의 유효전극 영역(A11)의 일부를 구성할 수 있다.
보정코드 전극부(15)는, 이미 기술한 것처럼, 인식 전극부(14)와 정해진 형태로 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
이러한 보정코드 전극부(15)는 기판(11)의 폭 방향을 따라 서로 이격되게 나란히 위치하는 복수 개의 보정코드 전극(151) 및 보정코드 전극(151)과 인식 전극부(14)와의 전기적 및 물리적인 연결을 위한 연결부(152)를 구비할 수 있다.
이때, 연결부(152)의 일측은 인식 전극부(14)의 제3 연장부(142)에 연결될 수 있고, 연결부(152)의 타측은 복수의 보정코드 전극(151) 중 적어도 하나에 연결되거나 복수의 보정코드 전극(151)과의 연결이 차단될 수 있다. 이러한 연결부(152)의 타측과 복수의 보정코드 전극(151)과의 연결 상태는 해당 바이오 센서 스트립(1)의 제조 상 발생하는 동작의 오차에 따라 정해질 수 있다.
예를 들어, 로트(lot) 단위로 복수 개의 바이오 센서 스트립(1)이 한꺼번에 제조될 때, 제조 장치의 동작이나 제조 공정의 오차로 인해, 제조되는 바이오 센서 스트립(1)의 제조 상태에 차이가 발생할 수 있다.
예를 들어, 전극부(12-15)의 두께, 배선폭 및 배선 길이 중 적어도 하나와 같은 전극부(12-15)의 제조 상태와 반응 시약부(30)의 두께, 면적 및 도포된 반응 시약의 두께 중 적어도 하나의 같은 반응 시약부(30)의 제조 상태에 따라 제조된 각 바이오 센서 스트립의 동작 상태에 차이가 날 수 있다.
이러한 차이를 보상하기 위해, 제조자는 제조된 바이오 센서 스트립 중 일부의 동작을 체크한 후 표본으로 제조된 바이오 센서 스트립과의 출력 신호를 비교하여 두 출력 신호의 오차를 산출할 수 있다. 그런 다음, 산출된 오차의 크기에 따라 정해진 코드인 보정 코드를 제조 장치(미도시)에 입력할 수 있다. 이미 제조 장치의 저장부(미도시)에는 보정 코드의 값에 대응하는 연결부(152)의 패턴 형상이 이미 저장되어 있으므로, 제조 장치는 보정 코드의 값에 대응하는 패턴 형상에 따라 연결부(152)를 형성할 수 있다.
이에 따라, 입력된 보정 코드에 따라 정해진 패턴으로 연결부(152)가 형성되어, 연결부(152)와 보정코드 전극(151)과의 연결 상태가 정할 수 있다. 이로 인해, 동일한 로트 번호를 갖는 바이오 센서 스트립(1)에 위치한 연결부(152)의 형상은 모두 동일할 수 있다.
이와 같이, 바이오 센서 스트립(1)의 제조 상 발생하는 오차는 간단하고 용이하게 연결부(152)의 패턴 형상을 이용하여 보정할 수 있고, 또한 오차 보정을 위한 장비, 예를 들어, 스트립의 색띠 및 측정기의 색 판독 소자 등이 불필요하므로 바이오 센서 스트립(1)의 제조 비용 역시 절감될 수 있다.
또한, 측정기(70)는 시료 측정을 위해 삽입된 바이오 센서 스트립(1)의 보정 코드의 값을 판정하여, 판정된 보정 코드의 값에 대응하는 보정 동작을 실시하여 바이오 센서 스트립(1)의 지수 측정에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 측정기(70)의 저장부에는 각 보정 코드에 대한 오차 보정값과 같이 오차 보정을 위한 데이터가 저장될 수 있다. 측정기(70)에서 삽입된 바이오 센서 스트립(1)의 보정 코드의 값을 판정하는 동작은 다음에 설명한다.
도 3에는 보정 코드의 값에 따른 연결부(152)의 패턴 형상의 다양한 예를 도시한다.
보정 코드의 개수, 즉 자릿수는 보정코드 전극(151)의 개수에 따라 정해질 수 있고, 본 예의 경우, 도 1에 도시한 것처럼, 보정코드 전극(151)의 개수는 4개이므로, 보정 코드의 자릿수는 4일 수 있다.
예를 들어, 도 3의 (a)에 도시한 것처럼 복수 개의 보정코드 전극(151)과 인식 전극(141)이 연결되지 않을 때의 보정 코드의 값은 '0000'일 수 있고, 도 3의 (p)와 같이, 복수 개의 보정코드 전극(151)이 모두 인식 전극(141)이 연결되는 경우 보정 코드의 값은 '1111'일 수 있다.
하지만, 보정 코드의 자릿수는 서로 이격되게 배치되는 보정코드 전극(151)의 개수에 따라 정해지므로, 보정코드 전극(151)의 개수는 한정되지 않고 필요에 따라 변경될 수 있다. 이로 인해, 제조 공정 상에 발생하는 바이오 센서 스트립(1)의 동작 오차는 보정코드 전극의 개수가 증가할수록 줄어들 수 있다.
이와 같이, 전극층(10)에 위치하는 기준 전극부(12), 작동 전극부(13), 인식 전극부(14) 및 보정코드 전극부(15)는 전기적인 신호를 입력받거나 출력하기 위한 것으로서, 전기 신호의 전달을 위한 전극성 물질을 함유할 수 있다. 도전성 물질의 일 예는 백금, 팔라듐, 구리, 금, 은/염화은 및 탄소 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 기준 전극부(12), 작동 전극부(13), 인식 전극부(14) 및 보정코드 전극부(15)는 기판(11) 상에 도전성 물질을 스크린 인쇄법이나 물리적 증기 증착법(즉, 물리적 증기착상법)을 이용하여 인쇄하여 형성되거나 도체 테이프의 부착을 통해 형성될 수 있다.
이러한 전극층(10)은 기준 전극부(12)의 제1 연장부(123), 작동 전극부(13)의 제2 연장부(133) 및 인식 전극부(14)의 제3 연장부(142)의 각 단부와 보정코드 전극부(15)를 포함하는 전극 접촉영역(A12)을 구비할 수 있다. 이 전극 접촉영역(A12)은 그 위에 위치하는 절연층(20), 중간층(40) 및 덮개층(50)에 의해 덮이지 않고 노출되는 부분으로서, 측정기(70)와의 전기적 및 물리적인 연결을 위한 영역일 수 있다.
전극층(10) 위에 위치하는 절연층(20)은 전극층(10)의 해당 위치에 소수성의 절연 물질을 스크린 인쇄법 등을 통해 인쇄되어 형성될 수 있다.
이러한 절연층(20)은, 도 2에 도시한 것처럼, 전극접촉 영역(A12)과 반응 시약부(30)가 위치하는 부분인 반응 시약부 위치 영역(A13)을 제외한 전극층(10)의 기판(11)에 위치할 수 있다.
반응 시약부 위치 영역(A13)은 유효 전극부(EA)의 일부로서, 기준 전극(121), 작동 전극(131) 및 인식 전극(141)이 위치하는 부분일 수 있다. 이러한 반응 시약부 위치 영역(EA)은, 도 2에 도시한 것처럼, 대략 사각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
본 예의 절연층(20)은 전극층(10)의 대략 유효 전극부(EA)와 전극 접촉 영역(A12)을 제외한 기판(11)의 부분에 중첩되게 위치하는 본체(예, 제1 본체)(21) 및 제1 본체(21)의 양측 가장자리 부분에서 길이 방향으로 연장되어 있고 유효 전극부(EA)에 중첩되게 위치하는 한 쌍의 시료 도입부(예, 한 쌍의 제1 시료 도입부)(22)를 구비할 수 있다.
따라서, 절연층(20)이 위치하지 않는 제1 시료 도입부(22) 사이와 대응되는 전극층(10)의 영역이 반응 시약부 위치 영역(A13)이 될 수 있다. 따라서, 한 쌍의 제1 시료 도입부(22)와 제1 본체(21)로 에워싸여진 공간은 반응 시약부(30)가 위치하는 반응 시약부 공간(H20)이 될 수 있다.
도 2에 도시한 것처럼, 전극층(10)의 길이 즉, 유효 전극부(EA)의 끝단에서 전극접촉영역(A12)의 끝단까지의 직선 거리는 절연층(20)의 길이(L11) 즉, 제1 시료 도입부(22)의 끝단에서부터 제1 본체(21)의 끝단까지의 직선 거리(L12)보다 길 수 있다.
따라서, 전극층(10)의 유효 전극부(EA)를 기준으로 하여, 전극층(10) 위에 절연층(20)을 중첩할 때, 전극층(10)은 절연층(20)으로 덮여지지 않는 부분이 존재하며, 이 부분이 전극 접촉 영역(A12)을 형성할 수 있다.
전극 접촉 영역(A12)은 절연층(20)으로 덮여지지 않고 외부로 노출된 각 전극부의 제1 내지 제3 연장부(142)의 단부 및 보정코드 전극부(15)가 노출될 수 있다.
한 쌍의 제1 및 제2 시료 도입부(42)의 연장 길이(L22, L21)는 도 1 내지 이러한 절연층(20)에 의해 전극층(10)에 위치한 각 전극은 수분이나 먼지와 등은 이물질로부터 보호될 수 있다.
도 2에 도시한 것처럼, 각 제1 시료 도입부(22)의 단부(즉, 외측 단부)는 직선면이 아닌 곡면을 갖고 있어, 각 제1 시료 도입부(22)의 평면 형상은 반타원형이나 반원형일 수 있다. 따라서, 각 제1 시료 도입부(22) 역시 해당 제1 시료 도입부(22)의 외측 및 내측 가장자리면(S21, S22)과 일측 측면(예, 도 2를 기준으로 우측면)(S23)이 각각 만나는 모서리 부분 중 적어도 하나는 직각이 아니라 곡면일 수 있다.
반응 시약부(30)는 절연층(20)의 반응 시약부 공간(H20)에 장착되어, 이미 기술한 것처럼 전극층(10)의 반응 시약부 위치 영역(A13)에 위치할 수 있다. 이로 인해, 반응 시약부(30)는 유효전극 영역(A11)에 존재하는 기준 전극(121), 작동 전극(131) 및 인식 전극(141)과 접하게 중첩될 수 있다.
이러한 반응 시약부(30)는 주입된 시료에 의한 산화환원 반응이 이루어지는 부분으로서, 산화효소와 전자전달 매개체 성분을 포함할 수 있다.
따라서, 반응 시약부(30)에 시료인 혈액이 공급되면, 반응 시약부(30)는 산화환원 반응이 발생하여 전자를 생성하게 되고, 반응 시약부(30)에서 생성된 전자를 하부에 위치한 유효 전극 영역(A11)에 존재하는 전극에 의해 측정기 쪽으로 이용하여 해당 지수의 측정이 이루어질 수 있도록 한다.
산화효소의 일 예는 GOx-FAD나 GDH-FAD 등일 수 있고, 전자전달 매개체 성분의 일 예는 페로센(Ferrocene), 페로센 유도체, 퀴논(Quinones), 퀴논 유도체, 포타슘 페리시아나이드(Potassium Ferricyanide) 및 포타슘 페로시아나이드(Potassium Ferrocyanide) 중 적어도 하나일 수 있다.
따라서, 반응 시약부(30)는 GOx-FAD, GDH-FAD 등의 효소에 페로센(Ferrocene), 페로센 유도체, 퀴논(Quinones), 퀴논 유도체, 포타슘 페리시아나이드(Potassium Ferricyanide), 포타슘 페로시아나이드(Potassium Ferrocyanide) 등의 전자전달 매개체를 사용할 수 있다.
중간층(40)은 절연층(20) 위에 위치하여 절연층(20)과 중첩되게 위치할 수 있다. 이러한 스페이스 역시 제1 본체(21)와 중첩되어 있는 본체(예, 제2 본체)(41), 제2 본체(41)의 양측 가장자리에서 길이 방향으로 연장되어 있는 한 쌍의 시료 도입부(예, 한 쌍의 제2 시료 도입부)(42)를 구비할 수 있다.
제2 본체(41)는 절연층(20)의 제1 본체(21)에 중첩되게 위치하고, 한 쌍의 제2 시료 도입부(42)는 절연층(20)의 한 쌍의 제1 시료 도입부(22)에 각각 중첩되게 위치할 수 있다.
이러한 중간층(40)의 길이는 절연층(20)의 길이(L12)와 동일할 수 있지만, 서로 동일한 길이를 갖는 한 쌍의 제2 시료 도입부(42)의 각 길이(L21)는 도 2에 도시한 것처럼, 서로 동일한 길이를 갖는 한 쌍의 제1 사료 도입부(22)의 각 길이(L22)보다 길 수 있다.
따라서, 제2 시료 도입부(42)의 길이(L21)와 동일한 길이를 갖는 시료 도입 통로(H40) 즉 인접한 제2 시료 도입부(42) 사이의 공간의 길이는 제1 시료 도입부(22)의 길이(L22)와 동일한 길이를 갖는 반응 시약부 공간(H20)의 길이보다 길 수 있다.
이로 인해, 절연층(20) 위에 스페이스가 중첩될 때, 시료 도입 통로(H40)를 통해 절연층(20)의 제1 본체(21)의 일부가 노출될 수 있다.
도 2에 도시한 것처럼, 각 제2 시료 도입부(42)의 단부(즉 외측 단부) 역시 직선면이 아닌 곡면을 갖고 있어, 각 제2 시료 도입부(42)의 평면 형상은 반타원형이나 반원형일 수 있다. 따라서, 각 제2 시료 도입부(42) 역시 해당 제2 시료 도입부(42)의 외측 및 내측 가장자리면(S41, S42)과 일측 측면(예, 도 2를 기준으로 우측면)(S43)이 각각 만나는 모서리 부분 중 적어도 하나는 직각이 아니라 곡면일 수 있다
각 제2 시료 도입부(42) 역시 해당 제2 시료 도입부(42)의 마주보는 양 가장자리면과 우측면(도 2 기준)이 각각 만나는 모서리 부분으로 직각이 아니라 곡면일 수 있다.
시료 도입 통로(H40)는 이미 기술한 것처럼 인접한 한 쌍의 제2 시료 도입부(42) 사이에 위치하는 빈 공간일 수 있다.
중간층(40)의 두께는 절연층(20)의 두께보다 훨씬 두꺼워, 절연층(20) 위에 중간층(40)이 중첩될 때, 시료 도입 통로(H40)의 하부는 반응 시료부 및 절연층(20)의 제1 본체(21)에 의해 막혀 있어 시료가 위치하는 챔버(chamber)를 구성할 수 있다.
이러한 시료 도입 통로(H40)는 도 2에 도시한 것처럼, 일 측부(예, 우측부)가 개방되어 있어 시료의 도입이 이루어질 수 있다.
따라서, 개방된 쪽(예, 우측부)을 통해 시료가 도입되면, 댐(dam) 역할을 하는 제1 및 제2 시료 도입부(42)와 제1 및 제2 본체(41)에 의해 시료의 이동이 방해되어 도입된 시료는 시료 도입 통로(H40) 내에 고여 있게 된다.
이때, 시료는 양 측 가장자리에 위치한 한 쌍의 제1 및 제2 시료 도입부(42)를 따라서 모세관 현상에 의해 시료 도입 통로(H40) 속으로 신속하게 유입될 수 있다. 따라서, 시료 도입 통로(H40) 속으로 시료의 도입이 신속하고 정확하게 이루어지며, 시료 도입 통로(H40) 속이 아닌 다른 곳으로 시료가 흘러가는 현상이 크게 줄어들 수 있다.
시료 도입 통로(H40)를 통해 시료가 유입되면, 유입된 시료는 시료 도입 통로(H40) 내에 유지되어 하부에 노출된 반응 시약부(30)에 시료가 접촉될 수 있다.
스페이스의 시료 도입 통로(H40)에서, 개방된 일 측부와 달리 제2 본체(41)로 막혀 있는 부분인 타측부 역시 곡면으로 곡면의 평면 형상을 갖는 반면, 절연층(20)의 반응 시약부 공간(H20)은 제1 본체(21)로 막혀 있는 부분은 직선면일 수 있다.
이와 같이, 시료의 진입이 이루어지는 시료 도입 통로(H40)의 막힌 부분이 곡면의 평면 형상을 갖고 있으므로, 직선면으로 이루어진 경우에 비해 유입된 시료의 급격한 역류 현상이 방지될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 중간층(40)은 일정 두께를 가질 수 있고, 한 예로, 중간층(40)의 두께는 10㎛ 내지 20㎛일 수 있다.
중간층(40)의 두께가 10㎛ 이상인 경우, 시료가 용이하게 시료 도입 통로(H40)로 유입될 수 있고, 중간층(40)의 두께가 20㎛ 이하인 경우, 중간층(40)의 두께 증가없이 안정적인 모세관 형상에 따라 시료 도입 통로(H40)로 용이하고 신속하게 유입될 수 있다.
덮개층(50)은 중간층(40)과 동일한 길이를 갖고 있고, 중간층(40) 위에서 중간층(40)과 중첩되게 위치하여 하부에 위치하는 층들을 외부로부터 격리시켜 이물질로부터 보호할 수 있다.
또한, 덮개층(50)은 개방된 시료 도입 통로의 상부를 덮여 시료 도입 통로(H40) 내에 위치하는 시료의 외부 유출과 오염을 방지할 수 있다.
따라서 이러한 덮개층(50) 역시 중간층(40)의 제2 본체(41) 위에 중첩되게 위치하는 본체(예, 제3 본체)(51), 한 쌍의 제2 시료 도입부(42)와 각각 중첩되게 위치하는 한 쌍의 제3 시료 도입부(52), 개방된 시료 도입 통로(H40)의 상부를 덮는 시료 도입 통로 덮개(53) 및 제3 본체(51)에 위치하는 적어도 하나의 통기구(54)를 구비할 수 있다.
제3 본체(51)는 절연층(20)의 제1 본체(21)와 동일하거나 유사한 크기와 형상을 가질 수 있다.
이로 인해, 하부에 위치한 중간층(40)에 위치한 시료 도입 통로(H40)의 일부, 구체적으로는 좌측 단부에 위치한 부분이 제3 본체(51)에 의해 덮여질 수 있다.
한 쌍의 제3 시료 도입부(52) 역시 하부에 위치한 한 쌍의 제2 시료 도입부(42)에 각각 중첩되어 있다. 따라서, 각 제3 시료 도입부(52)는 해당 제3 시료 도입부(52)의 외측 및 내측 가장자리면(S51, S52)과 일측 측면(예, 도 2를 기준으로 우측면)(S53)이 각각 만나는 모서리 부분 중 적어도 하나는 직각이 아니라 곡면일 수 있다
시료 도입 통로 덮개(53)는 인접한 두 제3 시료 도입부(52) 사이에 위치하여, 개방된 제3 시료 도입부(52) 사이를 덮을 수 있다.
이러한 덮개층(50)이 중간층(40) 위에 장착되면, 시료 도입 통로(H40)의 하부에는 반응 시약부(30)가 노출되게 위치하고 측면은 한 쌍의 제1 및 제2 시료 도입부(42)와 제1 및 제2 본체(41)로 막혀 있고 상부는 시료 도입 통로 덮개(53)로 덮여 있는 시료 도입구(H1)가 완성될 수 있다.
이와 같이, 시료 도입 통로(H40)가 시료 도입 통로 덮개(53)로 덮이게 되므로, 시료 도입 통로(H40)로 유입된 시료가 넘쳐 흘러 상부 쪽으로 유출되는 현상이 방지될 수 있다.
시료 도입 통로 덮개(53)는, 좀 더 구체적으로는 시료 도입 통로 덮개(53)의 내측면(즉, 시료 도입 통로(H40)와 접해 있는 면)은 점성이 있는 점성 재질로 이루어지거나 도포될 수 있다.
따라서, 사용자는 투명한 시료 도입 통로 덮개(53)를 통해 그 하부에 위치한 시료의 도입 상태와 시료 위치를 육안으로 확인할 수 있어 시료에 대한 측정이 정확히 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 점성 재질로 인해, 시료 도입 통로 덮개(53) 하부에 위치한 시료가 시료 도입 통로 덮개(53) 위로 넘쳐나는 현상은 더욱 더 방지될 수 있으므로, 바이오 센서 스트립(1)이 시료로 오염되는 현상 또한 방지될 수 있다.
시료 도입 통로 덮개(53)는, 도 2에 도시한 것처럼, 외측에 인접한 단부(예, 외측 단부)의 대략 가운데 부분에 시료 도입홈(531)를 구비할 수 있다.
시료 도입홈(531)은 시료 도입 통로(H40) 속으로 시료가 좀 더 편리하고 용이하게 도입될 수 있도록 하기 위한 것으로, 반원의 평면 형상을 가질 수 있다.
하지만, 이러한 시료 도입홈(531)의 형상은 도 4a 내지 도 4c와 같이, 다양한 평면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 4a와 같이 반 타원형의 평면 형상을 가질 수 있거나, 도 4b와 같이 반 사각형의 평면 형상을 가질 수 있거나, 도 4c와 같이 반 삼각형의 평면 형상을 가질 수 있다. 도 4a의 경우, 상대적으로 도 2, 도 4b 및 도 4c에 비해 좀 더 빠른 속도로 시료의 유입이 가능할 수 있다.
적어도 하나의 통기구(54)는 하부에 위치한 시료 도입 통로(H40)와 중첩되는 부분에 위치하고, 제3 본체(51)를 완전히 관통하는 구조를 가질 수 있다.
따라서, 시료 도입 통로 덮개(53)에 의해 덮여진 시료 도입 통로(H40)는 통기구(54)를 통해 외부와 도통될 수 있고, 이로 인해, 시료 도입 통로(H40) 내부의 공기는 적어도 하나의 통기구(54)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이와 같이, 통기구(54)를 통해 공기의 배출이 이루어지면, 시료 도입 통로(H40) 내에 위치한 시료는 접촉하고 있는 반응 시약부(30)와의 산화환원 반응이 발생하여, 반응에 대응하는 해당 상태의 신호의 출력이 이루어질 수 있다.
절연층(20)이 위치한 전극층(10) 위에 중간층(40)이 중첩되게 위치하면, 도 5a에 도시한 것처럼, 인접한 한 쌍의 제2 시료 주입부 사이에 시료의 도입이 이루어지는 시료 도입 통로(H40)가 형성될 수 있다. 이런 상태에서, 중간층(40) 위에 덮개층(50)이 중첩되게 위치하면, 도 5b에 도시한 것처럼, 상부가 개방된 시료 도입 통로(H40)는 시료 도입 통로 덮개(53)로 덮여져 시료 도입 통로(H40)가 완성될 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서 절연층(20)은 중간층(40) 및 덮개층(50)과 중첩되므로 생략된다.
따라서, 시료 도입 통로(H40) 내로 유입된 시료는 한 쌍의 제2 시료 도입부(42)를 따라서 시료 도입 통로(H40) 속으로 신속하게 흘러 들어갈 수 있다. 이미 기술한 것처럼, 시료 도입 통로(H40)의 막힌 부분이 곡면 형상을 갖고 있으므로, 유입된 시료의 급격한 역류 현상은 방지될 수 있다.
이런 상태에서 통기구(54)를 통해 시료 도입 통로(H40) 내에서 외부로 공기의 배출이 이루어지면, 반응 시약부(30)는 시료와 반응하여 산화환원 반응을 일으키게 된다.
시료 도입 통로(H40) 내로 유입되는 시료는 유효전극 영역(A11)에 고정되어 있는 반응 시약부(30)를 거쳐 인식 전극(141)에서 인식이 될 정도의 양만 필요할 수 있다. 따라서, 이러한 시료의 양은 시료 도입 통로(H40)의 폭(W40)과 시료 도입 통로(H40)의 길이(L21)의 비에 따라 정해질 수 있다.
도 2에서 통기구(54)의 평면 형상은 모두 동일하며 원형의 형상을 갖고 있다. 하지만, 통기구(54)의 개수와 형상을 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시한 것처럼, 통기구(54)의 개수는 한 개일 수 있고, 통기구(54)의 평면 형상은 사각형, 타원형, 반원 또는 반타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 이런 경우, 해당 위치에 시료 도입 통로(H40)와 도통하는 하나의 통기구(54)로 인해 통기구(54)의 크기가 증가하여, 시료 도입 통로(H40)에서의 공기 배출은 더욱 신속하게 이루어질 수 있다.
이러한 구조를 갖는 덮개층(50)은 접착제 및 양면 테이프와 같은 접착 테이프 중 적어도 하나를 이용하여 중간층(40) 위에 부착될 수 있다.
이러한 각 층이 순차적으로 적층되어 바이오 센서 스트립(1)이 제작될 때, 유효 전극부(EA)의 끝단면과 제1 및 제3 시료 도입부(52)의 끝단면 모두 곡면을 가질 수 있고, 피부 접촉면은 결국 곡면을 구비할 수 있다. 따라서, 바이오 센서 스트립(1)에 시료를 도입시키기 위해, 시료인 혈액이 나오는 생체 즉, 피부에 피부 접촉면이 접하게 되면 피측정자에게 가해지는 고통을 감소시키고 추가적인 상해의 발생이 크게 줄어들 수 있고, 또한 시료 도입 통로(H40)로 시료가 도입되는 속도 역시 향상될 수 있다.
다음, 도 7 및 도 8을 참고하여, 본 발명의 바이오 센서 스트립에 대한 다른 실시예를 설명한다.
이하의 실시예에서, 도 1 내지 도 6과 비교할 때, 동일한 구조를 갖고 같은 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명 역시 생략될 수 있다.
도 7에 도시한 바이오 센서 스트립(1a)은, 도 7의 (a)에 도시한 것처럼, 전극층(10), 절연층(20), 중간층(40) 및 덮개층(50)을 구비하고 있다.
전극층(10)과 덮개층(50)은 도 1 내지 도 6에 도시한 전극층(10)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 예에 따른 바이오 센서 스트립(1a)에서 절연층(20)과 중간층(40) 역시 각각 본체와 본체의 양측 가장자리에서 본체의 길이 방향으로 연장되어 있는 한 쌍의 제1 및 제2 시료 도입부(42)를 구비할 수 있다.
따라서, 절연층(20)은 한 쌍의 제1 시료 도입부(22) 사이에는 본체에 의해 일측이 막혀 있는 반응 시약부 공간(H20)을 구비할 수 있다. 중간층(40) 역시 한 쌍의 제2 시료 도입부(42) 사이에는 본체에 의해 일측이 막혀 있는 시료 도입 통로(H40)을 구비할 수 있다.
이때, 한 쌍의 제1 및 제2 시료 도입부(42)의 연장 길이(L22, L21)는 도 1 내지 도 6에 도시한 한 쌍의 제1 및 제2 시료 도입부(42)의 연장 길이(L22, L21)와 상이할 수 있고, 예를 들어, 길 수 있다. 이로 인해, 이들 사이에 형성된 반응 시약부 공간(H20)과 시료 도입 통로(H40)의 연장 길이 역시 도 1 내지 도 6과 비교할 때 길 수 있다.
도 1 내지 도 6과 비교할 때, 제1 및 제2 시료 도입부(42)의 단부 역시 직선면이 아닌 곡면을 갖고 있지만, 형상은 반달 형상일 수 있다.
각 제1 및 제2 시료 도입부(42)에서, 해당 제1 및 제2 시료 도입부(42)의 외측 가장자리면(S21, S41)과 일측 측면(예, 도 2를 기준으로 우측면)(S23, S43)이 각각 만나는 모서리 부분만이 곡면일 수 있다.
따라서, 도 1 내지 도 6의 반응 시약부 공간(H20)의 입구와 시료 도입 통로(H40)의 입구, 즉, 해당 공간(H20)과 시료 도입 통로(H40)에 각각 접하는 면인 내측 가장자리면(S22, S42)은 곡면을 구비할 수 있다.
하지만, 본 예에서, 반응 시약부 공간(H20)과 시료 도입 통로(H40)에 각각 접하는 내측 가장자리면(S22, S42)은 직선면으로서, 반응 시약부 공간(H20)의 입구와 시료 도입 통로(H40)의 각 입구는 직선면일 수 있다.
이와 같이, 각 반응 시약부 공간(H20)의 입구와 시료 도입 통로(H40)의 입구가 직선인 경우, 절연층(20)과 중간층(40)의 제조가 좀더 용이하게 이루어질 수 있다.
도 7에서 (b)는 전극층(10), 절연층(20) 및 중간층(40)이 순차적으로 적층된 바이오 센서 스트립(1a)의 일부 도면이고, (c)는 (b)에 덮개층(50)까지 적층된 바이오 센서 스트립의 일부 도면이다.
다음, 도 8을 참고하여 또 다른 실시예에 따른 바이오 센서 스트립(1b)에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 6의 바이오 센서 스트립(1)과 비교할 때, 본 예의 바이오 센서스트립(1b)은 시료 차단부(60)를 추가적으로 더 구비할 수 있다.
시료 차단부(60)는 시료 도입 통로(H40) 내에 유입된 시료가 상부 쪽으로 흘러 넘기는 것을 방지하기 위한 것으로서, 도 8의 (a)에 도시한 것처럼, 직사각형의 평면 형상을 갖는 얇은 판 형태로서, 유리나 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 경우에 딸라, 시료 차단부(60)는 투명한 재료일 수 있다.
이러한 시료 차단부(60)는 도 8의 (b)에 도시한 것처럼 시료 도입 통로 덮개(53) 위에 덮개층(50)의 폭 방향으로 위치할 수 있고, 이로 인해, 시료 도입 통로 덮개(53)와 시료 차단부(60)는 서로 교차하게 예를 들어, 수직하게 위치할 수 있다.
이때, 시료 차단부(60)는 시료 도입 통로 덮개(53)의 전방 측, 피부 접촉면 측에 인접하게 위치할 수 있다.
이러한 시료 차단부(60)로 인해, 시료 도입 통로(H40) 속에 위치한 시료는 외부로 누출되지 않고 안전하게 시료 도입 통로(H40) 속에 유지되므로, 충분한 양의 시료로 인해 안정적으로 반응 시약부(30)에서 전기화학 반응이 발생할 수 있다.
또한, 외부로 유출된 시료로 인해, 바이오 센서 스트립(1b)이 오염되는 불편함이 해소될 수 있다.
이러한 바이오 센서 스트립(1-1b)은 이미 기재한 것처럼, 측정기(70)와 연결되어 생성된 신호를 측정기(70)로 전달할 수 있다.
바이오 센서 스트립(1-1b)의 해당 부분, 즉 전극 접촉 영역(A12)이 측정기(70)의 해당 위치에 삽입되어, 바이오 센서 스트립(1-1b)은, 도 9에 도시한 것처럼, 측정기(70)와 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있다.
도 9를 참고하면, 측정기(70)는 코드 인식부(71), 전위 공급부(72), 아날로그-디지털 변환부(73), 보정부(74) 및 제어부(78)를 구비할 수 있다.
따라서, 바이오 센서 스트립(1-1b)이 측정기(70)에 삽입되면, 복수 개의 보정코드 전극(151)은 코드 인식부(71)의 각 단자에 연결될 수 있고, 인식 전극부(14), 기준 전극부(12) 및 작동 전극부(13) 역시 측정기(70)의 각 해당 위치에 연결될 수 있다.
따라서, 인식 전극부(14)는 코드 인식부(71)에 연결되며, 기준 전극부(12)의 기준전압 입력부(123a)는 전위 공급부(72)에 연결되고 기준전압 출력부(123b)는 아날로그 디지털 변환부(73)를 거쳐 보정부와 연결되며, 작동 전극부(13)는 아날로그-디지털 변환부(73)를 거쳐 제어부(78)로 연결될 수 있다.
코드 인식부(71)는 삽입된 바이오 센서 스트립(1-1b)의 보정코드 전극(151)과 연결되어, 보정코드 전극(151)과 연결부(152)의 연결 상태에 따른 보정 코드의 값을 판정하기 위한 부분일 수 있다.
따라서, 바이오 센서 스트립(1-1b)이 측정기(70)에 삽입되면, 복수 개의 보정코드 전극(151) 및 인식 전극부(14)는 코드 인식부(71)의 각 단자에 연결될 수 있다.
제어부(78)는 측정기(70)의 동작을 전반적으로 제어하는 부분일 수 있고, 프로세서 일 수 있다.
이러한 제어부(78)는 바이오 센서 스트립(1-1b)이 측정기(70)에 삽입된 상태인지 판단하는 단계; 바이오 센서 스트립(1-1b)이 측정기(70)에 삽입된 상태이면, 전위 공급부(72)를 동작시켜 바이오 센서 스트립(1-1b)의 기준전극 입력부(12)로 신호를 출력하는 단계; 기준전극 입력부(123a)에 연결된 기준전압 출력부(123b)로부터 인가되는 신호를 판독하여 신호의 크기를 판정하는 단계; 신호의 크기가 설정 크기 이상이면, 바이오 센서 스트립(1-1b)의 삽입 상태를 정상으로 판정하는 단계; 바이오 센서 스트립(1-1b)의 삽입 상태가 정상이면, 코드 인식부(71)를 동작시켜 바이오 센서 스트립(1-1b)의 각 보정코드 전극(151)으로 제1 크기의 전압을 출력하도록 하는 단계; 코드 인식부(71)로부터 인가되는 신호를 이용하여 보정코드 전극부(15)의 연결 상태에 따라 정해지는 보정 코드의 값을 판정하여, 판정된 보정 코드의 값에 대응하는 보정값을 판정하는 단계; 기준전극부를 통해 인식 전극부(14)로 인가되는 신호가 설정 크기 이상이면 바이오 센서 스트립(1-1b)의 시료 도입 통로로 유입된 시료의 양을 설정량 이상으로 판정하는 단계를 구비할 수 있다.
이러한 제어부(78)의 제어에 따른 각 구성요소의 동작은 다음과 같다.
제어부(78)는 도시하지 않은 감지부 등을 이용하여 측정기(70)에 바이오 센서 스트립(1-1b)이 삽입된 상태로 판정되면, 코드 인식부(71)를 동작시켜 코드 인식부(71)가 각 보정코드 전극(151)에 해당 크기의 전압(예, 0V, 제1 크기의 전압)를 인가하도록 한다.
다음, 인식 전극부(14)는 인가되는 전압의 크기를 인지하여 보정코드 전극부(15)의 연결 상태를 확인하여 보정 코드의 값을 판정한 후 판정된 보정 코드의 값을 제어부(78)로 출력할 수 있다. 이때, 코드 인식부(71)는 각 보정코드 전극(151)에 개별적으로 해당 크기의 전압을 인가하여, 각 보정코드 전극(151)과 연결부(152)의 연결 여부를 판정해 각 보정코드 전극(151)의 코드값을 판정할 수 있다.
인식 전극부(14)의 입력단자 앞에 설치된 풀업 저항(R70)에 의해, 해당 보정코드 전극(151)이 연결부(152)와 연결된 상태이면 0V의 전압이 코드 인식부(71)로 입력되는 반면, 해당 보정코드 전극(151)이 연결부(152)와 연결되지 않은 단락 상태가 되면 풀업 저항(R70)에 인가되는 전압(예, 제2 크기의 전압, 풀업 전압)이 코드 인식부(71)로 입력될 수 있다. 한 예로 도 3의 (b)와 같이 보정코드 전극(151)과 연결부(152)가 연결된 경우, 코드 인식부(71)의 동작을 설명한다.
먼저, 제어부(78)의 제어에 따라, 코드 인식부(71)는 맨 하부에 위치한 보정코드 전극으로 0V의 전압을 인가한다. 하지만, 도 3의 (b)에 도시한 것처럼, 맨 하부에 위치한 보정코드 전극(151)은 연결부(152)와 연결되어 있지 않으므로, 인식 전극부(14)를 통해 코드 인식부(71)로 인가되는 신호의 값은 풀업 전압이 된다. 따라서, 코드 인식부(71)는 해당 보정코드 전극의 코드값을 단락 상태의 값인 '0'(예, 제2 값)으로 판정한다.
따라서, 이와 동일하게 연결부와 연결되지 않은 아래쪽에서부터 2번째와 3번째의 보정코드 전극의 코드값 역시 '0'이 된다.
하지만, 4번째 보정코드 전극(151), 즉 맨 상부에 위치한 보정코드 전극(151)은 연결부(152)와 연결되어 있으므로, 4번째 보정코드 전극(151)로 0V의 전압이 인가되면 연결부(152)를 통해 인식전극부(14)로 전달되므로, 코드 인식부(71)로 인가되는 전압의 크기는 연결 상태의 값인 0V가 된다. 이로 인해, 코드 인식부(71)는 4번째 보정코드 전극의 코드값을 연결 상태의 값인 '1'(예, 제1 값)으로 판정한다.
따라서, 도 3의 (b)와 같이 보정전극부(14)의 연결이 이루어진 때, 코드 인식부(71)는 '0001'로 보정 코드의 값을 판정할 수 있다.
이러한 동작에 의해, 측정기(70)에 삽입된 바이오 센서 스트립(1-1b)의 보정코드의 값이 판정되면, 코드 인식부(71)는 판정된 보정코드의 값을 제어부(78)로 전달할 수 있다. 따라서, 제어부(78)는 저장부(미도시) 등에 저장된 데이터를 이용하여 전달된 보정 코드의 값에 대응하는 보정값을 판정하고, 판정된 해당 지수의 값에 판정된 보정값을 곱하는 등의 동작을 통해 판정된 지수에 대한 보정값의 적용 동작을 행할 수 있다. 따라서, 제조 공정 중에 발생하는 바이오 센서 스트립(1-1b)의 제조 오차가 보정될 수 있다.
본 예에서, 각 보정코드 전극의 코드값은 코드 인식부(71)에서 판정되었지만, 이와 달리 제어부(78)에서 판정될 수 있다. 이런 경우, 코드 인식부(71)는 인식 전극부(14)로부터 인가되는 전압의 값은 입력받아 제어부(78)로 전달할 수 있고, 제어부(78)는 전달된 전압의 값을 이용하여 보정 코드의 값을 판정할 수 있다.
전위 공급부(72)는 제어부(78)의 제어에 따라 바이오 센서 스트립(1-1b)의 동작을 위한 기준 전압을 생성하여 기준 전극(121)으로 전달하기 위한 것이다. 이때, 기준 전극부(12)는, 이미 기술한 것처럼, 바이오 센서 스트립(1-1b)의 삽입 여부 판정 및 바이오 센서 스트립(1-1b)의 동작에 필요한 기준 전위를 공급하기 위한 것이다.
따라서, 바이오 센서 스트립(1-1b)이 측정기(70)에 정상적으로 삽입된 상태가 되면, 제어부(78)의 제어에 따라 전위 공급부(72)는 정해진 크기의 전압을 디지털-아날로그 변환부(75)를 거쳐 기준전압 입력부(123a)로 인가될 수 있다.
도 9에서, 전위 공급부(72)는 보정부(74)에 직접 연결되어 있어 보정부(74)에서 인가되는 신호에 따라 정해진 크기의 전압을 기준 전극부(12)로 출력할 수 있다. 하지만, 이와 달리, 전위 공급부(72)는 제어부(78)에 직접 연결되어 제어부(78)의 제어에 따라 전압을 출력할 수 있다. 이런 경우, 보정부(74)는 제어부(78)를 통해 전위 공급부(72)에서 출력되는 기준 전압의 크기 정보를 입력 받을 수 있다.
아날로그-디지털 변환부(73)는 작동 전극부(13) 및 기준전압 출력부(123b)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 것이다.
따라서, 작동 전극부(13)는 시료에 대한 전기화학 반응이 발생하면 해당 상태의 전기 신호, 예를 들어 전류(즉, 작동 전류)를 생성하여 측정기(70)의 적분기(76)로 전달할 수 있다.
적분기(75)의 동작에 의해 작동 전류는 전압(예, 작동 전압)으로 변경되어 아날로그-디지털 변환부(73)로 인가될 수 있다.
따라서, 아날로그-디지털 변환부(73)는 입력된 작동 전압을 디지털 상태로 변환하여 제어부(78)로 출력하므로, 제어부(78)는 입력된 작동 전압의 크기를 이용하여 시료에 대한 관련 지수, 예를 들어 혈당 지수를 판정할 수 있다. 한 예로, 측정기(70)의 저장부에는 이미 작동 전압의 크기에 따른 해당 지수(예, 혈당 지수)의 값이 저장되어 있을 수 있으므로, 제어부(78)는 판정된 작동 전압의 크기에 대응하는 지수의 값을 판정해 출력값으로 출력할 수 있다.
또한, 아날로그-디지털 변환부(73)는 제어부(78)의 제어에 따라 바이오 센서스트립(1-1b)의 삽입이 감지된 후 기준전압 입력부(123a)로 해당 크기의 전압이 인가된 후, 기준전압 출력부(123b)로 피드백되는 신호를 제어부(78)로 전달할 수 있다.
따라서, 피드백되는 신호가 정상 상태이면 제어부(78)는 바이오 센서 스트립(1-1b)의 삽입 상태를 정상으로 판정하지만, 피드백 되는 신호가 설정값 이하이거나 존재하지 않는 경우 제어부(78)는 바이오 센서 스트립(1-1b)의 삽입 상태를 비정상 상태로 판정할 수 있다.
보정부(74)는 기준 전극부(12)로 인가되는 기준 전압에 대한 오차를 보정하여 안정적인 기준 전압을 인가하기 위한 것이다.
따라서, 보정부(74)는 기준전압 출력부(123b)에 연결된 앰프(77) 및 아날로그-디지털 변환부(73)를 통해 기준전압 입력부(123a)에서 기준 전극부(12)로 인가된 신호(예, 기준 전압)을 피드백받아, 기준전압 입력부(123a)로 출력된 신호와 피드백된 신호(예, 피드백 기준 전압)을 서로 비교하여 두 신호 사이의 오차를 생성할 수 있다.
두 신호 사이의 오차가 발생하면, 보정부(74)는 발생된 오차에 대한 오차 보정값을 산출해 전위 공급부(72)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 전위 공급부(72)는 보정부(74)로부터 인가된 오차 보정값에 다라 여 기준전압 입력부(123a)로 인가되는 기준 전압의 크기를 조정하여 기준 전압에 대한 오차 발생을 감소시킬 수 있다.
따라서, 측정기(70)의 제어부(78)는 먼저, 기준 전압부(12)를 이용하여 바이오 센서 스트립(1-1b)이 정상적으로 측정기(70)에 삽입되었는 지 판단하고, 바이오 센서 스트립(1-1b)가 정상적으로 삽입된 상태이면, 코드 인식부(71)를 이용하여 삽입된 바이오 센서 스트립(1-1b)의 보정 코드의 값을 판정할 수 있다.
그런 다음, 제어부(78)의 제어에 따라 기준 전압부(12)로 해당 크기의 전압이 인가된 상태에서 시료가 시료 도입 통로(H40)로 주입되면, 기준 전극부(12)를 통해 인식 전극부(14)로 전류가 인가되고, 이러한 인식전극부(14)에서 출력되는 전류는 코드 인식부(71)를 통해 제어부(78)로 인가될 수 있다.
따라서, 제어부(78)는 인식 전극부(14)로부터 인가되는 전류의 값을 이용하여 시료 도입 통로(H40)로 설정량 이상의 시료가 유입되었는 지 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(78)는 인식 전극부(14)로부터 인가되는 전류의 크기가 설정 크기 이상인지 판단하고, 설정 크기 이상이면 시료 도입 통로(H40)에 유입된 시료의 양을 설정량 이상으로 판정할 수 있다.
다음, 시료 도입 통로(H40)로 설정량 이상의 시료가 유입된 상태로 판단되면, 제어부(78)는 기준 전극부(12)로 해당 기준 전압을 인가하고 작동 전극부(13)로부터 인가되는 신호를 판독하여, 시료 도입 통로(H40)로 유입된 시료를 이용한 원하는 지수의 측정 동작을 시작할 수 있다.
본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.
따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1, 1a, 1b: 바이오 센서 스트립
H1: 시료 도입구
10: 전극층 11: 기판
12: 기준 전극부 121: 기준 전극
122: 연결부, 제1 연결부 123: 연장부, 제1 연장부
123a: 기준전압 입력부 123b: 기준전압 출력부
13: 작동 전극부 131: 작동 전극
132: 연결부, 제2 연결부 133: 연장부, 제2 연장부
14: 인식 전극부 141: 인식 전극
142: 연장부, 제3 연장부 15: 보정코드 전극부
151: 보정코드 전극 152: 연결부
20: 절연층 21: 본체, 제1 본체
22: 제1 시료 도입부 30: 반응 시약부
40: 중간층 41: 본체, 제2 본체
42: 제2 시료 도입부 50: 덮개층
51: 본체, 제3 본체 52: 제3 시료 도입부
53: 시료 도입 통로 덮개 531: 시료 도입홈
54: 통기구 60: 시료 차단부
70: 측정기 H20: 반응 시약부 공간
H40: 시료 도입 통로 EA: 유효전극부
A11: 유효전극 영역 A12: 전극 접촉영역
10: 전극층 11: 기판
12: 기준 전극부 121: 기준 전극
122: 연결부, 제1 연결부 123: 연장부, 제1 연장부
123a: 기준전압 입력부 123b: 기준전압 출력부
13: 작동 전극부 131: 작동 전극
132: 연결부, 제2 연결부 133: 연장부, 제2 연장부
14: 인식 전극부 141: 인식 전극
142: 연장부, 제3 연장부 15: 보정코드 전극부
151: 보정코드 전극 152: 연결부
20: 절연층 21: 본체, 제1 본체
22: 제1 시료 도입부 30: 반응 시약부
40: 중간층 41: 본체, 제2 본체
42: 제2 시료 도입부 50: 덮개층
51: 본체, 제3 본체 52: 제3 시료 도입부
53: 시료 도입 통로 덮개 531: 시료 도입홈
54: 통기구 60: 시료 차단부
70: 측정기 H20: 반응 시약부 공간
H40: 시료 도입 통로 EA: 유효전극부
A11: 유효전극 영역 A12: 전극 접촉영역
Claims (19)
- 기판 및 상기 기판에 위치하는 기준 전극부, 작동 전극부 및 인식 전극부를 구비하는 전극층;
상기 전극층 위에 위치하고 한 쌍의 제1 시료 도입부를 구비하는 절연층;
상기 한 쌍의 제1 시료 도입부 사이에 위치하는 반응 시약부;
상기 절연층 위에 위치하고 한 쌍의 제2 시료 도입부를 구비하는 중간층; 및
상기 중간층 위에 위치하고 한 쌍의 제3 시료 도입부를 구비하는 덮개층
을 포함하고,
상기 전극부의 일측 단부 및 상기 일측 단부와 대응되는 상기 제1 내지 제3 시료 도입부의 단부는 곡면을 갖고 있는
바이오 센서 스트립. - 제1 항에 있어서,
상기 기준 전극부는 기준 전극, 상기 기준 전극과 연결되어 있고 상기 기판의 길이 방향을 따라 연장되는 제1 연장부를 포함하고,
상기 작동 전극부는 상기 기준 전극부와 이격되게 위치하며, 상기 기준 전극과 빗살 형태로 교대로 이격되게 위치는 작동 전극, 상기 작동 전극과 연결되어 있고 상기 길이 방향을 따라 연장되는 제2 연장부를 포함하고,
상기 인식 전극부는 상기 기준 전극부와 상기 작동 전극부 사이에 위치하고,
상기 작동 전극과 인접하게 위치하는 인식 전극 및 상기 인식 전극과 연결되어 있고 상기 길이 방향을 따라 연장되는 제3 연장부를 포함하는
바이오 센서 스트립. - 제2 항에 있어서,
상기 작동 전극의 개수는 상기 기준 전극의 개수의 2배 내지 3배인 바이오 센서 스트립. - 제2 항에 있어서,
상기 반응 시약부는 상기 기준 전극, 상기 작동 전극 및 상기 인식 전극에 접하게 중첩되게 위치하는 바이오 센서 스트립. - 제2 항에 있어서,
상기 기준 전극부의 상기 제1 연장부는 기준 전압이 입력되는 기준전압 입력부 및 상기 기준전압 입력부와 이격되게 위치하고 상기 기준전압 입력부에 입력된 기준전압을 출력하는 기준전압 출력부를 포함하는 바이오 센서 스트립. - 제1 항에 있어서,
상기 한 쌍의 제1 시료 도입부 사이에 위치하는 반응 시약부 공간 및 상기 한 쌍의 제2 시료 도입부 사이에 위치하는 시료 도입 통로를 더 포함하고,
상기 반응 시약부 공간 및 시료 도입 통로의 입구는 곡면을 포함하는 바이오 센서 스트립. - 제6 항에 있어서,
각 제2 시료 도입부의 외측 및 내측 가장자리면과 일측 측면이 만나는 모서리 부분 중 적어도 하나는 곡면인 바이오 센서 스트립. - 제1 항에 있어서,
상기 덮개층은 상기 한 쌍의 제3 시료 도입부 사이에 위치하여 상기 한 쌍의 제2 시료 도입부 사이에 위치하는 시료 도입 통로를 덮는 시료 도입 통로 덮개를 더 포함하는 바이오 센서 스트립. - 제8 항에 있어서,
상기 시료 도입 통로 덮개는 끝단에 위치하는 시료 도입홈을 더 포함하고,
상기 시료 도입홈은 반원형, 반타원형, 반사각형 또는 반삼각형의 평면 형상을 갖는 바이오 센서 스트립. - 제9 항에 있어서,
상기 시료 도입 통로와 접해 있는 상기 시료 도입 통로 덮개는 점성 재료를 함유하는 바이오 센서 스트립. - 제8 항에 있어서,
상기 덮개층은 상기 시료 도입 통로 덮개 위에 위치하는 시료 차단부를 더 포함하는 바이오 센서 스트립. - 제1 항 또는 제8 항에 있어서,
상기 덮개층은 상기 시료 도입 통로와 도통하여 상기 시료 도입 통로의 공기를 외부로 배출하는 적어도 하나의 배기구를 더 포함하는 바이오 센서 스트립. - 제1 항에 있어서,
상기 전극층은 상기 기판에 위치하고, 서로 이격되게 배치되어 있는 복수 개의 보정코드 전극 및 일측은 상기 인식 전극부의 상기 제3 연장부에 연결되어 있고 타측은 상기 복수의 보정코드 전극 중 적어도 하나에 연결되거나 상기 복수의 보정코드 전극과의 연결이 차단된 연결부를 포함하는 보정코드 전극부를 더 포함하는 바이오 센서 스트립. - 바이오 센서 스트립이 삽입되었는 지 감지하는 제어부; 및
상기 제어부에 연결되어 있고, 상기 제어부에 따라 바이오 센서 스트립의 각 보정코드 전극으로 제1 크기의 전압을 출력하고, 상기 바이오 센서 스트립의 인식 전극부로부터 인가되는 전압을 수신하고, 수신된 상기 전압이 상기 제1 크기의 전압을 갖는 경우 해당 보정코드 전극의 코드값은 제1 값으로 정하고, 수신된 상기 전압이 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기의 전압을 갖는 경우, 해당 보정코드 전극의 코드값은 제1 값과 다른 제2 값으로 정하여 상기 제어부로 출력하는 코드 인식부
를 포함하고,
상기 제어부는 상기 코드 인식부로 전달되는 코드값을 이용하여 상기 보정코드 전극에 대한 보정 코드를 판정하고, 판정된 보정 코드에 대응하는 보정값을 판정하는 측정기. - 제14 항에 있어서,
상기 코드 인식부에 연결되어 있는 풀업 저항을 더 포함하고,
상기 제2 크기의 전압은 풀업 전압인 측정기. - 제14 항에 있어서,
상기 바이오 센서 스트립의 기준전압 입력부로 정해진 크기의 신호를 출력하는 전위 공급부; 및
상기 바이오 센서 스트립의 기준전압 입력부에 연결된 기준전압 출력부로부터 인가되는 신호를 디지털 상태로 변하여 제어부로 출력하는 아날로그-디지털 컨버터
를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 아날로그-디지털 컨버터로부터 인가되는 신호의 크기가 설정값 이상이면, 상기 바이오 센서 스트립이 상기 측정기에 삽입된 상기 바이오 센서 스트립의 삽입 상태를 정상으로 판정하는 측정기. - 제16 항에 있어서,
상기 아날로그-디지털 컨버터와 상기 전위 공급부에 연결되어 있고, 상기 아날로그-디지털 컨버터를 통해 입력되는 상기 기준전압 출력부의 신호와 상기 전위 공급부에서 출력되는 상기 신호의 크기를 비교하여 두 신호 사이의 오차를 산출하고, 산출된 오차에 대한 오차 보정값을 상기 전위 공급부로 출력하여 상기 전위 공급부가 오차 보정값이 적용된 신호를 출력하도록 하는 보정부
를 더 포함하는 측정기. - 제14 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 인식 전극부로 부터 출력되는 신호의 크기가 설정값 이상이면, 상기 바이오 센서 스트립의 시료 도입 통로에 설정량 이상의 시료가 도입된 상태로 판정하는 측정기. - 제어부는 바이오 센서 스트립이 측정기에 삽입된 상태인지 판단하는 단계;
상기 제어부는 상기 바이오 센서 스트립이 측정기에 삽입된 상태이면, 전위 공급부를 동작시켜 바이오 센서 스트립의 기준전극 입력부로 신호를 출력하는 단계;
상기 제어부는 상기 기준전극 입력부에 연결된 기준전압 출력부로부터 인가되는 신호를 판독하여 상기 신호의 크기를 판정하는 단계;
상기 신호의 크기가 설정 크기 이상이면, 상기 바이오 센서 스트립의 삽입 상태를 정상으로 판정하는 단계;
상기 제어부는 상기 바이오 센서 스트립의 삽입 상태가 정상이면, 코드 인식부를 동작시켜 상기 바이오 센서 스트립의 각 보정코드 전극으로 제1 크기의 전압을 출력하도록 하는 단계;
상기 제어부는 상기 코드 인식부로부터 인가되는 신호를 이용하여 상기 보정코드 전극부의 연결 상태에 따라 정해지는 보정 코드의 값을 판정하여, 판정된 보정 코드의 값에 대응하는 보정값을 판정하는 단계;
상기 제어부는 상기 인식 전극부로부터 출력되는 신호를 판독하는 단계; 및
상기 제어부는 상기 인식 전극부로부터 출력되는 신호가 설정 크기 이상이면 상기 바이오 센서 스트립의 시료 도입 통로로 유입된 시료의 양을 설정량 이상으로 판정하는 단계
를 포함하는 측정기의 제어방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210072419A KR20220163804A (ko) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 바이오 센서 스트립, 측정기 및 그 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210072419A KR20220163804A (ko) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 바이오 센서 스트립, 측정기 및 그 제어방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220163804A true KR20220163804A (ko) | 2022-12-12 |
Family
ID=84391713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210072419A KR20220163804A (ko) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 바이오 센서 스트립, 측정기 및 그 제어방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220163804A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757297B1 (ko) | 2006-09-30 | 2007-09-11 | 케이엠에이치 주식회사 | 빠른 시료주입이 가능한 바이오센서 및 그 센서를 이용한혈당 측정 방법 |
| KR101447970B1 (ko) | 2013-06-13 | 2014-10-13 | 명지대학교 산학협력단 | 혈당측정용 센서 스트립과 그 제조방법 및 이를 이용하는 모니터링 장치 |
-
2021
- 2021-06-03 KR KR1020210072419A patent/KR20220163804A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100757297B1 (ko) | 2006-09-30 | 2007-09-11 | 케이엠에이치 주식회사 | 빠른 시료주입이 가능한 바이오센서 및 그 센서를 이용한혈당 측정 방법 |
| KR101447970B1 (ko) | 2013-06-13 | 2014-10-13 | 명지대학교 산학협력단 | 혈당측정용 센서 스트립과 그 제조방법 및 이를 이용하는 모니터링 장치 |
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