KR101269173B1 - 박막 집적 전자소자를 이용한 박테리아 및 바이러스의 측정방법 및 측정장치 - Google Patents

박막 집적 전자소자를 이용한 박테리아 및 바이러스의 측정방법 및 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 집적 전자 소자를 이용한 박테리아 및 바이러스의 측정장치 및 측정방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 박테리아 배양 배지 또는 뉴라미니다아제(neuraminidase)의 기질을 포함하는 생체 고분자 물질이 집적된 박막과 전극이 통합한 전자 소자를 이용하여, 박테리아의 대사 작용 및 바이러스 유래 효소 반응에 의한 박막의 전기 화학적 변화를 측정하여 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명인 박테리아 및 바이러스의 전기 화학적 검침 장치는 실리콘 웨이퍼로 이루어지며, 상부에 이산화규소 층을 구비하는 기판부, 상기 이산화규소 층 상단에 위치되는 전극부, 상기 전극부의 위에 위치되며, 박테리아 배양 배지 혹은 뉴라미니다아제의 기질을 포함하는 고분자 생체 물질 집적 박막과 전극을 포함하는 박테리아 및 바이러스의 전기 화학적 변화 측정 센서를 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
뉴라미니다아제, Neuraminidase, 박테리아, 임피던스 측정

Description

박막 집적 전자소자를 이용한 박테리아 및 바이러스의 측정방법 및 측정장치{Method and apparatus detecting virus and bacteria }
본 발명은 박테리아 배양 배지 또는 바이러스 유래 효소인 뉴라미니다아제(neuraminidase)의 기질을 포함하는 고분자 생체 물질이 집적된 박막과 전극이 통합한 전자 소자를 이용하여, 박테리아의 대사 작용 및 바이러스 유래 효소 반응에 의한 박막의 전기화학적 특성 변화를 측정하여 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 공기중 바이러스 또는 박테리아의 유무 및 그 양을 판단하는 방법으로는 주로 중력 침강법에 의한 바이러스, 박테리아 등의 병원성 미생물의 동정(同定) 방법이 많이 사용되어 왔다.
중력 침강법이란 입자를 포함하는 기체가 챔버에 유입되었을 때 입자들이 중력에 의해 챔버의 바닥에 침강시키는 방법으로, 이러한 방법을 이용한 동정방법은 24시간 이상의 배양 시간을 필요로 하기 때문에, 오염된 공간에 대한 즉각적인 조치나 예방을 취해야하는 곳에 이러한 동정방법을 사용하기에는 여러 가지 문제점이 많다.
특히 임피던스를 측정하여 공기 중 미생물의 유무를 판단하는 연구는 국내에 는 전무한 실정이며, 해외의 몇몇 연구진에 의해 수행이 되고 있으나, 대부분의 연구가 액상에서 이루어지고 있는 실정이며, 더군다나 아직까지 임피던스 측정방법을 이용한 상용화된 제품은 없다.
따라서 현재 공기 중의 바이러스 또는 박테리아를 직접 포집하여 임피던스를 측정하는 측정 장치 및 방법이 절실히 요망되는 실정이다.
그러므로 본 발명은 바이러스 또는 박테리아를 실시간 포집하여 임피던스를 측정하고 분석하여 주변 공기내의 바이러스 또는 박테리아의 유무의 판단 및 그 농도를 실시간으로 감지하는 측정 장치 및 방법을 제공한다. 즉 본 발명의 바이러스 또는 박테리아의 유무 및 농도 측정 장치는 임피던스 변화 측정방법(Impedance measurement method)을 사용하여 실시간으로 바이러스 또는 박테리아의 오염 정도를 표시할 수 있기 때문에 신속한 조치와 예방이 가능하다.
특히, 인플루엔자, SARS, hepatitis C 바이러스를 포함하는 RNA 바이러스 표면에는 hemagglutinin (HA)과 neuraminidase (NA)라는 특이적인 단백질이 존재하며 항원 변이의 주요 원인으로 인플루엔자 바이러스에 의한 질병 치료나 바이러스 검침에 많이 이용된다.
HA와 바이러스가 숙주 세포를 감염시키는데 있어 바이러스의 숙주 세포 표면에 용이하게 부착할 수 있게 해주는 작용을 하며 NA는 숙주 세포 내에서 증식된 바이러스가 숙주 세포 표면의 glycan structrue에서 sialic acid를 절단하여 숙주 세포로부터 방출되어 나오는 과정에 관여하는 것으로 알려져 있다 (그림 1 참조).
따라서, 본 발명은 인플루엔자 바이러스 표면에 있는 neuraminidase의 효소 활성을 이용하여 공기 중 부유 인플루엔자 바이러스 검침 센서를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 뉴라미니다아제(neuraminidase)의 기질이 집적된 박막과 전극이 통합한 전자 소자를 이용하여, 박테리아의 대사 작용 및 바이러스 유래 효소 반응에 의한 배지의 임피던스(전도도) 변환 등을 측정하여, 즉, 박막의 전기화학적 특성 변화를 측정하여, 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 고체 배지를 이용하여 박테리아의 성장을 검침하되, 박테리아 및 바이러스를 선별적으로 검침할 수 있는 박막을 제공하고, 전극과 집적시켜 보다 향상된 민감도와 선별적으로 박테리아 및 바이러스를 검침하는 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막과 전극이 통합한 전자 소자를 이용하여 박테리아 및 바이러스를 측정하되, 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막은 박테리아 특이적 배양이 가능한 성분 및 함량 조건을 충족시키며, 박막 형태에서도 박테리아 배양 시간 동안 건조되지 않을 정도의 수분 보유 능력이 있도록 이루어진 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 인플루엔자 바이러스 표면에 있는 neuraminidase의 효소 활성을 이용하여 공기 중 부유 인플루엔자 바이러스 검침 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막과 전극을 통합한 전자 소자를 이용하여 뉴라미니다아제 활성 검침하도록 이루어지되, 뉴라미니다아제는 다당류를 분해하여 galactose를 형성하고 이는 galactose oxidase에 의해 산화하여 과산화수소를 발생시키며, 발생된 과산화수소는 HRP(horseradish peroxide) 존재 시 산화되어 전자를 환원시키게되며, 상기 전자의 검침을 통해 바이러스를 검침하도록 이루어진 바이러스 및 박테리아 측정 센서를 제공하는 것이다..
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 효소 기질층, galactose oxidase 층, HRP 층 순으로 이루어지며 그 다음은 전자를 검침할 전극과 통합된 형태로 이루어지는, 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막을 제공하는 것이다.
본 발명인 박테리아 및 바이러스의 임피던스 장치는 실리콘 웨이퍼로 이루어지며, 상부에 이산화규소 층을 구비하는 기판부, 상기 이산화규소 층 상단에 위치되는 전극부, 상기 전극부의 위에 위치되며, 뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지로 이루어진 멤브레인을 포함하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명인 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 적어도 구비하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 장치에 있어서, 상기 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서는 하단에 위치되는 기판부, 상기 기판부의 윗면에 위치되며, 서로 마주보는 2개의 전극을 구비하는 전극부, 상기 전극부의 위에 위치되며, 뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지로 이루어진 멤브레인을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명인 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 장치는, 오염되지 않은 깨끗한 공기를 공급하여 주는 청정공기 발생 시스템, 상기 청정공기 발생 시스템으로부터의 공기의 유량을 제어해주는 MFC, 상기 MFC를 통해 들어온 공기를 이용하여, 용기 내에 액상으로 녹아 있는 병원성 미생물을 에어로솔화 하여 분무하는 분무기, 상기 분무기에서 분무 되는 에어로솔의 유량을 제어하는 피치 크램프, 상기 분무기로 부터 분무 되어 입력된 박테리아 및 바이러스를 생장시키는 잉큐베이터, 상기 잉큐베이터에서 자라난 박테리아 및 바이러스로부터 전기적 신호를 검출하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서, 상기 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서로부터 측정된 전기적 신호로부터 박테리아 및 바이러스에 따른 임피던스의 변화값을 측정하는 임피던스 분석기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명인 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치에 있어서 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서는 인플루엔자 바이러스 검침하는 것을 특징으로 한다.
전극부의 전극은 백금전극으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
멤브레인은 Su-8을 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
박테리아의 대사 활동에 의해 멤브레인의 고체 배지의 고분자 물질은 전기적 성질을 띠는 이온 물질로 전환되며, 생성된 이온 물질은 고체 배지의 다공성 구조를 통해 배지 표면에서 안쪽(아래쪽)으로 이동되며, 이온 물질의 이동에 따라 배지의 전기적 물성치가 변화하게 되며, 이에 따라, 멤브레인은 박테리아의 성장에 따른 배지의 전기적 물성치를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 한다.
멤브레인은, 멤브레인의 최상층에 위치되며, 멤브레인의 표면에 뉴라미니다아제의 기질이 코팅되어 있어, 다당류를 분해하여 갈락토스(galactose)를 형성하게 하는 다당류층, 상기 다당류층의 밑에 형성되는 층으로, 상기 갈락토스가 갈락토스 산화효소에 의해 산화되어 과산화수소(H2O2)를 생성하는 갈락토스 산화효소 층(GAO 층), 갈락토스 산화효소 층(GAO 층)의 밑에 위치되는 층으로, 상기 갈락토스 산화효소 층에서 발생된 과산화수소는 양고추냉이 페록시디아제(HRP)가 존재 시 산화되어 전자를 환원시키는 양고추냉이 페록시디아제 층(HRP 층)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 양고추냉이 페록시디아제 층(HRP 층)의 밑에 집적되어 있으며, 양고추냉이 페록시디아제 층(HRP 층)에서 최종 산물로 환원되어 나오는 전자를 검침하여, 결과적으로 바이러스를 검침하게 하는 전극층을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
전극부는 서로 마주보는 2개의 전극으로 이루어지되, 상기 전극들은 다수개의 가지를 갖는 전극으로 이루어지며, 상기 2개의 전극의 가지가 교대로 이격되어 놓여지는 것을 특징으로 한다.
박막 고체배지의 재료로서, Peptone, Extract, NaCl, Phosphate, Dextrose 중 적어도 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치에 있어서, 상기 분무기의 에어로솔의 분무는 1-제트(1-jet) 분무기를 이용하여 약 20lpm의 유량으로 샘플을 분무하는 것을 특징으로 한다.
상기 잉큐베이터는 약 70%의 습도와 약 37℃에 온도를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명인 뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지로 이루어진 멤브레인, 상기 멤브레인의 밑에 위치되는 전극부를 포함하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제조방법에 있어서, 상기 멤브레인은 실리콘 웨이퍼상에 SU-8을 코팅하는 SU-8코팅단계, 상기 SU-8코팅단계에서 SU-8층의 상단을 포토레지스트(PR)로 패턴을 형성하도록 마스킹하고 노출시키는 노출단계, 상기 노출단계에서 패터닝된 실리콘 웨이퍼를 현상하여 멤브레인을 형성하기 위한 멤브레인 틀을 만드는 SU-8 현상단계, 상기 SU-8 현상단계에서 멤브레인 틀에 PDMS (polydimethylsiloxane)를 넣고 경화하는 PDMS 경화단계, 상기 PDMS 경화단계에서 멤브레인 틀에 PDMS를 분리하여, 마이크로채널을 가진 멤브레인을 형성하는 PDMS 분리단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지로 이루어진 멤브레인, 상기 멤브레인의 밑에 위치되는 전극부를 포함하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제조방법에 있어서, 상기 전극부는,웨이퍼의 제일 상단을 포토레지스트(PR)을 코팅하는 PR코팅단계, 상기 PR코팅단계에서 PR코팅된 웨이퍼상에 패턴을 형성시키는 금속패터닝 단계, 상기 금속패터닝 단계에서 금속패터닝된 웨이퍼를 에칭하여 양성 감광 수지막 패턴을 형성하는 에칭단계, 음성 감광 수지막 패턴을 포함하는 지지기판 상에 미소전극용 금속막을 형성하는 금속막 형성단계, 금속막 하부에 형성된 음성 감광 수지막 패턴을 제거하는 음성감광수지막 패턴제거단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막과 전극이 통합한 전자 소자를 이용하여, 박테리아의 대사 작용 및 바이러스 유래 효소 반응에 의한 배지의 임피던스 변환 등을 측정하여, 즉, 박막의 전기화학적 특성 변화를 측정하여, 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 박테리아 및 바이러스의 전기적 특성을 이용한 임피던스 측정 방법은 실시간적으로 박테리아 및 바이러스의 유무판단과 오염의 정도를 표시할 수 있기 때문에 신속한 조치와 예방이 가능하다. 또한 기존의 동정에 사용되는 수 많은 기기와 전문 인력의 대체로 인한 비용 절감 효과를 누릴 수 있게 되어 경제적인 이익을 극대화 시킬 수 있다. 그리고 이는 병원의 무균실의 실시간 병원성 미생물 및 기타 병원체 감지 센서로 부착이 가능하며, 지하철, 극장 등 공공 장소에서의 병원성 미생물 감지 조기 경보 시스템으로 이용이 가능하다. 대형 빌딩 및 아파트 등지의 공조 시스템을 이용한 실내 공기 유입 건물의 공조 시스템을 이용한 실내 공기 유입 건물의 공조 장치에 부착하여 오염 공기 유입 차단 센서로 활용할 수 있고, HACCP(신품 위해요소 중점 관리 기준)의 실시에 따른 대,중 소형 요식 업체 및 각종 패스트푸드 업체에 설치하여 실시간 음식물 세균에 대한 감시 활동 및 예방활동에 이용할 수 있다.
다시말해, 본 발명은 바이오 에어로졸(바이러스 및 박테리아) 감지 기술에 관한 것으로, 배지 임피던스 측정을 통한 박테리아 감지, 박막 전극을 통한 바이러스 감지한다. 특히 본 발명에서는 박테리아의 대사 작용에 의한 배지의 임피던스 변화 및 바이러스 유래 효소 반응을 감지할 수 있는 고감도 감지 기술을 개발하고 개발 박막 형태의 박테리아 특이적 고체 배지 및 바이러스 유래 효소의 기질 개발하였다. 따라서 본 발명에서는, 첫째, 기존 실험실 수준의 유전자법, 항체법이 아닌 현장 감지능이 뛰어난 실시간 공기 중 부유 바이러스 및 박테리아 측정기법을 기전 공학을 통해서 구현 가능하다. 인플루엔자, SARS, 간염 바이러스를 포함하는 RNA 바이러스 표면에는 neuraminidase (NA)라는 특이적인 효소가 존재하며 항원 변이의 주요 원인으로 인플루엔자 바이러스에 의한 질병 치료나 바이러스 검침에 많이 이용된다. Neuraminidase 효소의 기질이 되는 생체 물질을 박막 형태로 제작하여 전극과 집적, 기질의 분해에 의해 생성되는 전자를 검침함으로써 공기 중의 발병 바이러스를 검침할 수 있다. 둘째, 박테리아의 대사 활동에 의해 고체 배지의 고분자 물질은 전기적 성질을 띠는 이온 물질로 전환된다. 생성된 이온 물질은 고체 배지의 다공성 구조를 통해 배지 표면에서 안쪽으로 이동할 수 있다. 배지 전반적으로 분포되는 이온 물질에 의해 배지의 전기적 물성치가 변화하게 된다. 따라서 전극 집적된 박막 형태의 배지를 제작하여 박테리아의 성장에 따른 배지의 전기적 물성치를 실시간으로 측정함으로써 박테리아의 실시간 검침이 가능하다.
또한, 본 발명은, 고체 배지를 이용하여 박테리아의 성장을 검침하되, 박테리아 및 바이러스를 선별적으로 검침할 수 있는 박막 형태의 배지를 제공하고, 전극과 집적시켜 보다 향상된 민감도와 선별적으로 박테리아 및 바이러스를 검침하는 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정 장치 및 그 방법을 제공한다. 따라서 박막형태의 고체 배지는 박테리아 특이적 배양이 가능한 성분 및 함량 조건을 충족시켜야 하고 더 나아가 박막 형태에서 박테리아 배양 시간 동안 건조되지 않을 정도의 수분 보유 능력이 있어야 한다. 또한, 박막 고체 배지와 집적될 전극은 박테리아의 배양에 따른 배지의 임피던스 변화를 효율적으로 검침이 가능하다.
SARS, influenza, hepatitis C 등을 포함하는 RNA 바이러스는 막 표면에 neuraminidase 라는 효소 단백질을 가지고 있으며 이 효소의 항체 연구는 바이러스 검침 연구에서 각광을 받고 있는데, 본 발명은 항체를 이용한 바이러스 검침이 아닌 효소 자체의 활성도를 이용하여 바이러스를 검침할 수 있다.
본 발명은 바이러스 막효소인 neuraminidase 의 기질이 집적된 멤브레인과 전극을 통합한 전자 소자를 이용하여 neuraminidase 활성 검침을 행하며, 특히 본발명에서는 효소의 기질이 집적된 멤브레인을 제공하는데, Neuraminidase는 다당류를 분해하여 galactose를 형성하고 이는 galactose oxidase에 의해 산화 하여 과산화수소를 발생시키며, 발생된 과산화수소는 HRP(horseradish peroxide) 존재 시 산화되어 전자를 환원시킨다. 본 발명은 전극 집적된 전자 소자를 개발하여 최종 산물로 환원되어 나오는 전자 검침을 통해 바이러스를 검침한다. 따라서 기질 집적 멤브레인에는 첫번째 효소 기질층, galactose oxidase 층, HRP 층으로 이루어지며 마지막 전자를 검침할 전극과 통합된 형태를 이룬다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 이하 본 발명에 따른 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정장치 및 그 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 인플루엔자 바이러스 감염 경로 및 모식도와 전자현미경 사진의 예이다.
도 2는 본 발명의 뉴라미니다아제 기질 집적 멤브레인인 박막 고체배지를 이용한 바이러스의 전기화학적 검침 모식도이다.
도 2는 바이러스 유래 효소인 뉴라미니다아제의 기질(polysaccharide) 분해 활성도를 이용한 바이러스 검침 과정을 나타낸다. 효소 기질이 코팅된 멤브레인 표면에서 바이러스 모사 나노 입자에 고정된 뉴라미니다아제에 의해 분해되면 galactose 가 생성된다. Galactose는 galactose oxidase에 의해 산화되어 H2O2를 생성하며 이는 horse radish peroxidase (HRP)가 있을 때 환원 반응을 통해 전자를 생성시킨다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 뉴라미니다아제의 기질 집적 멤브레인과 전자 소자를 이용한 바이러스 검침을 위한 임피던스 측정센서로 사용할 수 있다. 특히, 인플루엔자 바이러스 검침을 위한 임피던스 측정센서로 사용할 수 있다.
도 3의 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서(10)는 전극부(100), 멤브레인(membrane)(105), 실리콘 기판(110)로 이루어진다.
실리콘 기판(Silicon substrate)(110)는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 맨 하단에 위치하는 것으로, 얇은 규소판, 즉, 실리콘 웨이퍼로 이루어졌다. 실리콘 기판(110)의 윗면에는 이산화규소(silicon dioxide) 층(115)을 구비한다. 본 발명에서 실리콘 기판(110)을 기판부(110)라고도 명명한다.
멤브레인(105)는 박테리아 및 바이러스의 생장을 위한 Media(배지)의 분주를 위한 것으로, 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막(뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지)으로 이루어진다. 멤브레인(105)의 제일 밑면은 전극과 결합되도록 이루어진다. 즉, 멤브레인(105)는 폴리머(Polymer)의 일종인 Su-8을 이용하여 형성할 수 있으며, 멤브레인(105)의 저면은 전극부(100)와 접촉되어 있다.
전극부(100)는 실리콘 기판(110) 상단, 즉 이산화규소 층(115) 상단과 멤브레인(105)의 저면의 사이에 위치된다. 전극부(100)는 멤브레인(105)의 저면의 양측으로부터 임피던스 분석기(470)에 연결되기 위한 접촉부(bond pad)(102)를 더 구비한다. 전극부(100)의 전극은 백금전극으로 이루어질 수 있으며, 경우에 따라서는 실리콘 기판(110) 위에 티타늄(Titanium)층(120)과 구리층(Copper)(130)의 순의 적층으로 이루어질 수 있다. 경우에 따라서 멤브레인(105)의 저면의 전극부(100)의 부분은 전극 어레이로 이루어 질 수 있다.
즉, 멤브레인(105)는 뉴라미니다아제 효소의 기질이 되는 생체 물질을 박막 형태로 제작된 것으로, 전극과 집적되어, 기질의 분해에 의해 생성되는 전자를 검침함으로써 공기 중의 발병 바이러스를 검침할 수 있다. 박테리아의 대사 활동에 의해 멤브레인(105)의 고체 배지의 고분자 물질은 전기적 성질을 띠는 이온 물질로 전환된다. 생성된 이온 물질은 고체 배지의 다공성 구조를 통해 배지 표면에서 안쪽으로 이동할 수 있다. 멤브레인(105)의 배지 전반적으로 분포되는 이온 물질에 의해 배지의 전기적 물성치가 변화하게 된다. 따라서 전극 집적된 박막 형태의 배지인 멤브레인(105)은 박테리아의 성장에 따른 배지의 전기적 물성치를 실시간으로 측정함으로써 박테리아의 실시간 검침이 가능하다. 즉, 박테리아 배양 배지를 포함하는 생체 고분자 물질을 박막 형태로 제작하고 전극에 집적하며 박테리아의 대사 산물(이온성 물질)에 의해 박막의 전기 화학적 성질이 변화된다.
도 4는 도 3의 멤브레인(105)을 구성하는 층을 설명하기위한 설명도이다.
다당류층(polysaccharide layer)(109)는 멤브레인(105)의 최상층에 위치되는 층으로, 멤브레인(105)의 표면에 효소의 기질이 코팅되어 있어, 효소 기질층 이라고도 한다. 바이러스 막효소인 뉴라미니다아제의 기질이 다당류를 분해하여 갈락토스(galactose)를 형성한다.
갈락토스 산화효소 층(galactose oxidase layer)(이하, GAO 층이라고 함)(108)는 다당류층(109)의 밑에 형성되는 층으로, 갈락토스는 갈락토스 산화효소에 의해 산화되어 과산화수소(H2O2)를 생성한다.
양고추냉이 페록시디아제 층(horseradish peroxidase layer)(이하 HRP 층이 라 함)(107)는 GAO층(108)의 밑에 위치되는 층으로, 갈락토스 산화효소 층에서 발생된 과산화수소는 양고추냉이 페록시디아제(horse radish peroxidase)(HRP)가 존재 시 산화되어 전자를 환원시킨다. 즉, HRP가 있을 때 환원 반응을 통해 전자를 생성시킨다.
전극층(106)은 HRP층(107)의 밑에 집적되어 있는 전극으로, HRP층(107)에서 최종 산물로 환원되어 나오는 전자를 검침하며, 이를통해 결과적으로 바이러스를 검침하는 것이된다.
멤브레인(105)은 다당류층(효소 기질층)(109), GAO층(108),HRP층(107)으로 이루어지며 마지막 전자를 검침할 전극부(100)와 통합된 형태를 이룬다.
즉, 바이러스 표면에 있는 뉴라미니데이즈 효소의 기질을 포함하는 생체 고분자 물질을 박막 형태로 제작하고 전극에 집적하며 뉴라미네데이즈의 활성도에 의해 박막으로부터 생성되는 전자를 검침한다. 따라서 바이러스는 전도도 측정한다고 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 의한 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 설명하기 위한 설명도이다.
도 5는 박막 고체배지 집적의 전자 소자를 이용한 박테리아 검침을 위한 임피던스 측정센서로 사용할 수 있다.
도 5의 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서(10)는 전극부(100), 멤브레인(membrane)(105), 기판부(110)로 이루어진다.
기판부(110)는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 맨 하단에 위치하는 것으로, PCB 또는 아크릴 유리(acrylic glass) 등으로 이루어졌다. 기판부(110)의 윗면에는 전극부(100)을 구비한다.
멤브레인(105)는 박테리아 및 바이러스의 생장을 위한 Media(배지)의 분주를 위한 것으로, 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막(뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지)으로 이루어진다. 멤브레인(105)의 제일 밑면은 전극과 접촉되도록 이루어진다. 즉, 멤브레인(105)는 폴리머(Polymer)의 일종인 Su-8을 이용하여 형성할 수 있으며, 멤브레인(105)의 저면은 전극부(100)와 접촉되어 있다. 멤브레인(105)는 15mm×15mm로 형성할 수 있다.
전극부(100)는 기판부(110)의 상단에 위치되며, 멤브레인(105)의 밑면과 접촉된다. 전극부(100)는 기판부(110)의 상단에 인쇄되어 질 수 있다. 전극부(100)는 멤브레인(105)의 저면의 중간 양측으로부터 임피던스 분석기(470)에 연결되기 위한 전선을 더 구비한다. 상기 전선은 실버 페이스트(silver paste)로 전극부(100)와 연결되어 질 수 있다. 전극부(100)는 서로 마주보는 2개의 전극으로 이루어지되, 상기 전극들은 다수개의 가지를 갖는 전극으로 이루어지며, 상기 2개의 전극의 가지가 교대로 이격되어 놓여진다.
전극부(100)와 멤브레인(105)를 커버하는 커버부를 더 구비할 수 있으며, 상기 커버부는 아크릴 유리로 이루어질 수 있다.
박테리아 특이적 배양 및 검침을 위한 고체 배지 성분으로, 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막성분으로, Peptone, Extract, NaCl, Phosphate, Dextrose 등을 사용할 수 있으며, 박막 배지의 건조를 최소화 할 수 있는 성분으로, Glycerin, petroleum 등을 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정장치의 설명도로, 청정공기 발생 시스템 (clean air supply system)(410), 유체흐름제어기(Mass Flow Controller)(이하 MFC라 함)(420), 분무기(Nebulizer)(430), 피치 크램프(pitch clamp)(440),잉큐베이터(Incubator)(450), 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서(10), 임피던스 분석기(impedance analyzer)(470) 로 이루어진다.
청정공기 발생 시스템(clean air supply system)(410)은 오염되지 않은 깨끗한 공기를 공급하여 주는 장치로서 박테리아 및 바이러스이 주변 공기에 의해 오염되는 것을 방지하고 원하는 타겟 병원체(targat pathogen)만의 임피던스 측정을 위해 사용된 것이다.
MFC(420)는 청정공기 발생 시스템(410)으로 부터의 공기의 유량을 제어해주는 장치로서, 공기의 유량을 표시한다.
분무기(430)는 액상에 녹아 있는 박테리아 및 바이러스을 에어로솔(aerosol) 상태로 분무 가능하게 해주는 장치로서, MFC(420)를 통해 들어온 공기를 이용하여 분무기 용기 내에 액상을 녹아 있는 박테리아 및 바이러스을 에어로솔화 하여 피치 클램프(440)로 보낸다. 에어로솔의 분무는 1-jet 분무기를 이용하여 약 20lpm의 유량으로 샘플을 분무한다. 이는 박테리아 및 바이러스를 포집할 시 최적화된 유량을 분무해주어 하기 때문인데, 만약 분무하는 유량이 20lpm보다 적을 경우 포집 효율이 좋지 않고 이보다 많을 경우 배지가 마르게 되기 때문에 20lpm의 유량으로 샘플을 분주한다. 1-jet 분무기로서 MRECN24를 사용할 수 있다.
피치 크램프(440)는 유량 조절을 위한 밸브로서, 분무기에서 분무된 에어로솔을 원하는 유량으로 제어하기 위해 사용된다.
잉큐베이터(450)는 박테리아 및 바이러스의 배양을 위한 역할을 수행하며, 박테리아 및 바이러스의 최적의 생장조건을 맞추어 주기 위해 약 70%의 습도와 약 37℃에 온도를 유지하여 준다.
박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서(10)는 박테리아 및 바이러스의 전기적 신호를 검출한다.
임피던스 분석기(470)는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서(10)로부터 수신된 교류성 저항값을 읽어내는 기기로서, 배지위에 나타난 박테리아에 의한 배지 성분의 변화에 따른 임피던스의 변화값을 측정한다. 임피던스 분석기(470)로서 애질런트(Agilent) 4294A를 사용할 수 있다.
본 발명의 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 제작하는 경우에, 우선 일반적인 금속성 전극을 이용하여 이 장치를 제작하는 경우는 전류의 흐름을 제어하기 위하여 electrical passivation layer (일반적으로 silicon dioxide)가 코팅되어 있는 wafer를 이용하여 제작하며 image reverse photoresistive polymer (AZ5214)를 이용하여 전극 형태를 형성한 후 E-beam lithography 공정을 이용하여 박막을 형성한다. 이 후 lift-off process를 이용하여 장치를 제작한다.
바이러스의 경우 그 크기가 평균 80~120nm 이므로 전극의 최소 크기는 5μm 이하로 예상되며 이를 위하여 최적의 공정 조건을 확립하여야 한다. 특히 UV exposure 및 develop 시간이 매우 중요하며 최적의 시간을 확립하여 신뢰성 있는 반복공정을 가능하게 한다.
도 7는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제작과정에 대한 간략한 설명도이다. 도 7의 (a)는 Su-8 mold를 이용한 PDMS(polydimethylsiloxane) 채널 공정 모식도이며, 도 7의 (b)는 일반적인 lift-off process의 MEMS 공정법이다.
도 7는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제작과정을 개략적으로 설명하기 위해 참고적으로 도시된 것으로, 도 7에 제시된 각 층의 형태, 크기를 제한하기 위한 것은 아니며, 이는 본 발명의 요지가 변경되지 않는 범위안에서 다양한 변경이 가능하다.
도 7의 (a)를 참조하여 Su-8 mold를 이용한 PDMS 채널 공정을 살펴보면 다음과 같다.
제1단계는 SU-8코팅단계로서, 웨이퍼상에 SU-8을 코팅한다. 즉, 실리콘 웨이퍼(110) 상에 SU-8층을 형성한다.
제2단계는 노출단계로서, 상기 제1단계에서 SU-8층의 상단을 포토레지스트(Photo Resist)(이하 PR이라 한다)로 패턴을 형성하도록 마스킹하고 노출시킨다. 여기서 패턴은 아가 웰, 즉 멤브레인(105)을 형성하기 위한 패턴을 형성한다.
제3단계는 SU-8 현상단계로서, 상기 제2단계에서 패터닝된 웨이퍼를 현상하여 멤브레인을 형성하기위한 멤브레인 틀을 만든다.
제4단계는 PDMS 경화단계로서, 상기 제3단계에서 멤브레인 틀에 PDMS를 넣고 경화한다.
제5단계는 PDMS 분리단계로서, 제4단계에서 멤브레인 틀에 PDMS를 분리하여, 마이크로채널을 가진 멤브레인을 형성한다.
도 7의 (b)는 일반적인 lift-off process의 MEMS 공정을 살펴보면 다음과 같다.
제1단계는 PR코팅단계로서, 웨이퍼의 제일 상단을 포토레지스트(Photo Resist)(이하 PR이라 한다)로 코팅한다.
제2단계는 금속패터닝단계로서, 상기 제2단계에서 PR코팅된 웨이퍼상에 패턴을 형성시킨다. 여기서 패턴은 전극부(100)를 형성하기 위한 패턴을 형성한다.
제3단계는 에칭(etching)단계로서, 상기 제2단계에서 금속패터닝된 웨이퍼를 에칭한다. 이렇게 함으로써 전극부(100)가 형성된다.
즉, 현상액을 이용한 현상공정을 실시하여 양성 감광 수지막 패턴을 형성한다. 이때, 양성 감광 수지막에서 없어지는 패턴은 도 7b에서 포토 마스크(142)에 의해 덮혀지지 않은 양성 감광 수지막의 일부분으로서, 노광공정을 통한 레진 결합에 의해 현상액에 식각되어 없어지게 된다. 이 상태에서 금속층 (크롬/ 골드) 을 적층한 후 아세톤에 의해 남아있는 PR을 제거하면 마스크에 덮혀지지 않은 패턴대로 전극 공정이 가능하다.
제4단계는, 음성 감광 수지막 패턴을 포함하는 지지기판 상에 미소전극용 금속막을 형성한다. 이때, 금속막은 전도성을 갖는 금속물질은 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 금속막은 전이금속으로 형성할 수 있다. 바람직하게는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 또는 이들이 혼합된 혼합막, 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성할 수 있다. 더욱 바람직하게는 크롬과 금의 적층막으로 형성한다. 상기 적층막은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정을 이용하여 형성하며, 크롬은 500Å의 두께로 증착하고, 금은 3000Å의 두께로 증착한다. 이와 같이 크롬과 금의 적층막으로 형성하는 이유는 크롬을 접착층으로 사용하기 위함이다.
만약, 금(또는, 백금)만을 사용하는 경우, 지지기판 상에 용이하게 증착되지 않아 공정 과정에서 지지기판으로부터 금이 떨어져 나가는 문제가 생길 수가 있는데, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 접착력이 우수한 크롬을 사용한다.
제5단계는, 금속막 하부에 형성된 음성 감광 수지막 패턴을 제거한다. 음성 감광 수지막 패턴(141a)이 제거되는 과정에서 음성 감광 수지막 패턴 상에 형성된 금속막 또한 함께 제거되는데, 이러한 공정을 리프트-오프 공정(lift-off process)이라 한다. 이러한 리프트-오프 공정을 통해 지지기판 상에는 일정한 선폭을 갖고 배치된 전극이 형성된다.
본 발명은, 인플루엔자 바이러스 표면에 있는 neuraminidase의 효소 활성을 이용하여 공기 중 부유 인플루엔자 바이러스 검침 센서를 제공한다. RNA 바이러스의 표면 모사를 위한 나노입자 사용은 바이러스의 크기를 고려하여 80-120nm 사이의 것을 사용한다. 나노 입자와 neuraminidase 의 점착성을 이용한 화학 반응으로 표면을 코팅한다. 다양한 표면 처리가 된 나노 입자를 이용하여 입자 표면에 코팅되는 neuraminidase의 orientation 에 따른 다양한 조건의 바이러스 표면 모사가 가능하다. 표 1은 다양한 크기의 나노 비드와 표면 고정물질에 관한 표이다.
Figure 112009055300411-pat00001
바이러스 표면 최적 모사 조건에서의 효소 활성 조건을 최적화 한다 (반응 온도, 시간 및 기질 농도).
일반적으로 박테리아 배양을 위한 배지 성분은 영양분을 가지고 있다는 점에서 공통적이나 그 자세한 성분에는 차이점이 있다 (표 2). 따라서 배양을 하고자 하는 박테리아의 종류에 따라 알맞은 배지 선택이 필요하며 적절한 조합도 가능하다.
Figure 112009055300411-pat00002
배지 성분 조합을 이용해 박테리아를 특이적으로 배양할 수 있는 배지 성분 조건을 확립하고 박테리아 배양을 통해 특이 배지를 검증하였으며, 박테리아 특이적 배양이 가능한 배지들은 각각의 성분 차이가 있어 실제로 가지는 고유 임피던스 값에도 차이가 있으며(표 2), 도 8은 박테리아 특이적 배지에서의 박테리아 성장에 따른 임피던스 변화 양상을 나타내는 그래프이다. 도 8에서와 같이, 박테리아 대사산물에 의한 임피던스 변화 양상 또한 다르게 나타난다. 따라서 본 발명은 이러한 차이점을 이용하여 박테리아 성장에 따른 특이 배지의 전기적 물성치 변화를 감지하여 공기 중 박테리아를 검침한다.
본 발명은 멤브레인의 건조 저항성을 향상시키기 위해 박테리아에 영양분을 공급하는 배지 물질 외에 보습제에 많이 적용되는 glycerin과 petroleum의 사용을 제안한다. 이 두 물질은 각각 다른 역할로 보습제에 널리 사용되는 물질이다. 따라서 이 두가지 물질의 배합 조건을 최적화 하여 건조에 강한 박막 형태의 박테리아 특이적 배지 제작이 가능하다. Glycerin: Water-attracting property of glycerin, 피부의 수분을 잡고 있어 공기 중으로 수분이 증발하는 것을 막아 준다. Petroleum: Water-repelling property of petroleum, 피부의 수분을 petroleum막의 안쪽으로부터 멀리하여 막 바깥으로 수분이 증발하는 것을 막아준다.
표 3은 Glycerin과 Petroleum의 특성 비교 표이다.
Figure 112010085442198-pat00003
이상에서와 같이 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소는 당업자가 공지된 다양한 구성요소들로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한, 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 인플루엔자 바이러스 감염 경로 및 모식도와 전자현미경 사진의 예이다.
도 2는 본 발명의 뉴라미니다아제 기질 집적 멤브레인인 박막 고체배지를 이용한 바이러스의 전기화학적 검침 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 도 3의 멤브레인을 구성하는 층을 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박테리아 및 바이러스의 유무 및 농도를 측정하는 측정장치의 설명도이다.
도 7는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제작과정에 대한 간략한 설명도로서, 도 7의 (a)는 Su-8 mold를 이용한 PDMS 채널 공정 모식도이며, 도 7의 (b)는 일반적인 lift-off process의 MEMS 공정법이다.
도 8은 박테리아 특이적 배지에서의 박테리아 성장에 따른 임피던스 변화 양상을 나타내는 도이다.

Claims (15)

  1. 실리콘 웨이퍼로 이루어지며, 상부에 이산화규소 층을 구비하는 기판부;
    상기 이산화규소 층 상단에 위치되는 전극부;
    상기 전극부의 위에 위치되며, 뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지로 이루어진 멤브레인;
    을 포함하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 장치.
  2. 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서를 구비하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 장치에 있어서,
    상기 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서는
    하단에 위치되는 기판부;
    상기 기판부의 윗면에 위치되며, 서로 마주보는 2개의 전극을 구비하는 전극부;
    상기 전극부의 위에 위치되며, 뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지로 이루어진 멤브레인;
    을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 장치.
  3. 오염되지 않은 깨끗한 공기를 공급하여 주는 청정공기 발생 시스템(410);
    상기 청정공기 발생 시스템(410)으로 부터의 공기의 유량을 제어해주는 유체흐름제어기(MFC)(420);
    상기 유체흐름제어기(MFC)(420)를 통해 들어온 공기를 이용하여, 용기 내에 액상으로 녹아 있는 병원성 미생물을 에어로솔화 하여 분무하는 분무기(430);
    상기 분무기(430)에서 분무되는 에어로솔의 유량을 제어하는 피치 크램프(440);
    상기 분무기(430)으로 부터 분무되어 입력된 박테리아 및 바이러스를 생장시키는 잉큐베이터(450);
    상기 잉큐베이터(450)에서 자라난 박테리아 및 바이러스로부터 전기적 신호를 검출하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서(10);
    상기 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서(10)로부터 측정된 전기적 신호로부터 박테리아 및 바이러스에 따른 임피던스의 변화값을 측정하는 임피던스 분석기(470);
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서는 인플루엔자 바이러스 검침하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  5. 제1항에 있어서,
    전극부의 전극은 백금전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  6. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    멤브레인은 Su-8을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    멤브레인의 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막은 고체 배지로서, 박테리아의 대사 활동에 의해 멤브레인의 상기 고체 배지의 고분자 물질은 전기적 성질을 띠는 이온 물질로 전환되며, 생성된 이온 물질은 상기 고체 배지의 다공성 구조를 통해 상기 배지 표면에서 안쪽(아래쪽)으로 이동되며, 이온 물질의 이동에 따라 상기 배지의 전기적 물성치가 변화하게 되며, 이에따라, 멤브레인은 박테리아의 성장에 따른 상기 배지의 전기적 물성치를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    멤브레인은,
    멤브레인의 최상층에 위치되며, 멤브레인의 표면에 뉴라미니다아제의 기질이 코팅되어 있어, 다당류를 분해하여 갈락토스(galactose)를 형성하게 하는 다당류층;
    상기 다당류층의 밑에 형성되는 층으로, 상기 갈락토스가 갈락토스 산화효소에 의해 산화되어 과산화수소(H2O2)를 생성하는 갈락토스 산화효소 층(GAO 층);
    갈락토스 산화효소 층(GAO 층)의 밑에 위치되는 층으로, 상기 갈락토스 산화효소 층에서 발생된 과산화수소는 양고추냉이 페록시디아제(HRP)가 존재 시 산화되어 전자를 환원시키는 양고추냉이 페록시디아제 층(HRP 층);
    으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    양고추냉이 페록시디아제 층(HRP 층)의 밑에 집적되어 있으며, 양고추냉이 페록시디아제 층(HRP 층)에서 최종 산물로 환원되어 나오는 전자를 검침하여, 결과적으로 바이러스를 검침하게 하는 전극층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  10. 제2항에 있어서,
    전극부는 서로 마주보는 2개의 전극으로 이루어지되, 상기 전극들은 다수개의 가지를 갖는 전극으로 이루어지며, 상기 2개의 전극의 가지가 교대로 이격되어 놓여지는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  11. 제2항에 있어서,
    박막 고체배지의 재료로서, Peptone, Extract, NaCl, Phosphate, Dextrose 중 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 분무기의 에어로솔의 분주는 1-제트(1-jet) 분무기를 이용하여 20lpm의 유량으로 샘플을 분주하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 잉큐베이터는 70%의 습도와 37℃에 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 유무를 측정하는 측정장치.
  14. 뉴라미니다아제의 기질을 가진 박막 고체배지로 이루어진 멤브레인; 상기 멤브레인의 밑에 위치되는 전극부;를 포함하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제조방법에 있어서,
    상기 멤브레인은
    실리콘 웨이퍼상에 SU-8을 코팅하는 SU-8코팅단계;
    상기 SU-8코팅단계에서 SU-8층의 상단을 포토레지스트(PR)로 패턴을 형성하도록 마스킹하고 노출시키는 노출단계;
    상기 노출단계에서 패터닝된 실리콘 웨이퍼를 현상하여 멤브레인을 형성하기위한 멤브레인 틀을 만드는 SU-8 현상단계;
    상기 SU-8 현상단계에서 멤브레인 틀에 PDMS(polydimethylsiloxane)를 넣고 경화하는 PDMS 경화단계;
    상기 PDMS 경화단계에서 멤브레인 틀에 PDMS를 분리하여, 마이크로채널을 가진 멤브레인을 형성하는 PDMS 분리단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제조방법.
  15. 뉴라미니데이즈 기질 집적 박막으로 이루어진 멤브레인; 상기 멤브레인의 밑에 위치되는 전극부;를 포함하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제조방법에 있어서,
    상기 전극부는,
    웨이퍼의 제일 상단을 포토레지스트(PR)을 코팅하는 PR코팅단계;
    상기 PR코팅단계에서 PR코팅된 웨이퍼상에 패턴을 형성시키는 금속패터닝단계;
    상기 금속패터닝단계에서 금속패터닝된 웨이퍼를 에칭하여 양성 감광 수지막 패턴을 형성하는 에칭단계;
    음성 감광 수지막 패턴을 포함하는 지지기판 상에 미소전극용 금속막을 형성하는 금속막 형성단계;
    금속막 하부에 형성된 음성 감광 수지막 패턴을 제거하는 음성감광수지막 패턴제거단계;
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 박테리아 및 바이러스의 임피던스 측정 센서의 제조방법.
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