KR20070068835A

KR20070068835A - 바이오센서

Info

Publication number: KR20070068835A
Application number: KR1020050130878A
Authority: KR
Inventors: 배병우; 이성동; 석홍성; 유진아; 이기원; 김지수
Original assignee: 주식회사 인포피아
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-02
Also published as: KR100739865B1

Abstract

본 발명은 시료 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오센서에 관한 것으로, 본 발명에 따른 바이오센서는, 절연성 기판위에 작동전극을 구비하고 그 작동전극위에 분석물질과 반응하는 효소반응층을 덮은 하부기판, 절연성 기판의 상하 양면에 전도성 물질을 도포하고 전도성 물질이 도포된 기판의 아랫면에 작동전극과 마주보도록 기준전극 및 시료인식전극을 형성한 상부기판, 그리고 효소반응층 위에 일정한 높이의 시료도입부를 형성하며 하부기판과 상부기판을 결합하는 접착판을 포함하여 구성된다. 특히, 상부기판의 일 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제1 통전(通電)구를 형성하여 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하는 동시에 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하도록 하며, 상부기판의 다른 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제2 통전구를 형성하여 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 측정에 필요한 혈액의 양을 최소화하면서 센서의 제작공정을 단순화할 수 있다.

바이오센서, bio-sensor, biosensor, 상부기판, 전극

Description

바이오센서{Bio-sensor}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 분해사시도,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면의 평면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 일 측 끝단의 상세구성도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 다른 측 끝단의 상세구성도,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면의 평면도,

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면과 하부기판의 평면도,

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면의 평면도,

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 바이오센서와 평면형 전극을 사용하는 종래의 바이오센서의 성능 비교 실험의 결과를 도시한 그래프들이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 상부기판 10: 제1 통전구(通電口)

12: 제2 통전구 14: 시료인식전극 리드선

16: 기준전극 리드선 18: 절연성 기판

22: 시료인식전극 24: 기준전극

7: 접착판 72: 시료도입부

4: 하부기판 40: 작동전극

44: 효소반응층 42: 작동전극 리드선

46: 절연성 기판

본 발명은 바이오센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생체시료 내에 존재하는 분석물질을 전기화학적으로 검출하는 바이오센서에 관련된다.

생체시료 내에 존재하는 분석물질을 정량적 또는 정성적으로 분석하는 것은 화학적으로나 임상학적으로 대단히 중요한 일이다. 당뇨환자를 위해 혈액 내에 혈당을 측정하거나 여러 성인병의 요인이 되는 콜레스테롤을 측정하는 것 등이 대표적인 예이다. 그러나 혈액을 채취하는 일은 환자에게 상당한 고통을 주는 행위이므로, 환자의 고통을 줄이기 위해서는 측정에 필요한 혈액의 양을 최소화하는 것이 요구된다.

한편, 종래의 바이오센서는 측정을 위한 작동전극 및 기준전극을 하나의 기판에 모두 구성하는 평면형 전극을 구비하는 것이 대부분이었으나, 이는 측정에 상 대적으로 많은 양의 혈액을 필요로 한다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하여 전극을 마주보게 구성하는 샌드위치형 전극을 구비한 바이오센서가 개발되고 있다. 즉, 필요한 전극들을 상부기판과 하부기판에 나누어 마주보도록 설계하여 전극간 거리를 줄임으로써 측정에 필요한 혈액의 양을 최소화하도록 한 것이다. 그러나, 샌드위치형 전극의 경우 복수의 전극을 형성하기 위해 전극과 리드선의 연결에 한계가 있고 여기에 공기배출구까지 형성해야 하므로 바이오센서의 구조가 복잡하게 되는 문제점이 있다. 이에 따라 바이오센서의 제작공정도 복잡해지고 비용이 증가한다는 문제점이 발생한다.

따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 측정에 필요한 혈액의 양을 최소화하면서 동시에 제작과정이 단순한 바이오센서를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 전술한 기술적 과제는, 시료 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오센서에 있어서, 절연성 기판위에 제1 전극을 구비하고 제1 전극 위에 분석물질과 반응하는 효소반응층을 덮은 하부기판; 절연성 기판의 상하 양면에 전도성 물질을 도포하고 전도성 물질이 도포된 기판의 아랫면에 제1 전극과 마주보는 제2 전극 및 제3 전극을 형성한 상부기판; 및 효소반응층 위에 일정한 높이의 시료도입부를 형성하며 하부기판과 상부기판을 결합하는 접착판을 포함하며, 상부기판의 일 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제1 통전(通電)구를 형성하되 제1 통전구 는 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하며 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하며, 상부기판의 다른 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제2 통전구를 형성하되, 제2 통전구는 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 바이오센서에 의해 달성된다.

이때, 하부기판에 구비된 제1 전극과 상부기판에 형성된 제2 전극 및 제3 전극은 서로 마주보는 것이 바람직하며, 제1 전극은 효소반응층에 포함된 전자전달 매개물질이 산화 또는 환원되는 작동전극이고, 제2 전극은 기준전극이며, 제3 전극은 시료가 감지되었음을 나타내는 시료인식전극인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면 전술한 기술적 과제는, 시료 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오센서에 있어서, 절연성 기판위에 제1 전극을 구비하고 제1 전극 위에 분석물질과 반응하는 효소반응층을 덮은 하부기판; 절연성 기판의 상하 양면에 전도성 물질을 도포하고 전도성 물질이 도포된 기판의 아랫면에 제1 전극과 마주보는 제2 전극 및 제3 전극을 형성한 상부기판; 및 효소반응층 위에 일정한 높이의 시료도입부를 형성하며 하부기판과 상부기판을 결합하는 접착판을 포함하며, 상부기판의 일 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제1 통전(通電)구를 형성하되 제1 통전구는 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하며 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하며, 상부기판의 같은 측 끝단에 제1 통전구와 인접하여 전도성 물질로 도포된 제2 통전구를 형성하되 제2 통전구는 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하며 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 바이오센서에 의해 달성된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

일반적으로, 전기화학적으로 시료 내의 분석물질을 측정하는 바이오센서는 작동전극(Working electrode) 및 기준전극(Reference electrode)을 구비한다. 일예로 산화환원효소(Oxidoreductase)와 전자전달매개물질을 이용한 전기화학적 센서의 측정 원리를 보면 아래의 반응식과 같다.

[반응식]

분석물질 + 효소(산화상태) + 전자전달매개물질(산화상태) ===> 반응결과물질 + 효소(산화상태) + 전자전달매개물질(환원상태)

이 반응식에서 시료 내의 분석물질과 반응하여 생성된 환원상태의 전자전달매개물질은 시료 내에 존재하는 분석물질의 농도에 비례한다. 이를 이용하여 기준전극을 기준으로 작동전극에 일정한 전압을 인가하여 환원상태의 전자전달매개물질 을 산화시키며 이때 발생하는 산화 전류의 양을 측정하여 시료 내의 분석물질을 정량할 수 있다.

이 때, 효소로는 글루코스 산화효소, 락테이트 산화효소, 콜레스테롤 산화효소, 알코올 산화효소 등 여러 종류의 산화환원효소와, 글루코스 탈수소효소, GOT(glutamate oxaloacetate trnasmianse), GPT(glutamate pyruvate trnasmianse)등 여러 종류의 전이효소와 가수분해효소가 사용될 수 있다.

또한, 전자전달매개물질로는 포타슘페리시안나이드(potassium ferricyanide), 포타슘페로시안나이드(potassium ferrocyanide), 헥사아민루세늄클로라이드(hexaamineruthenium chloride), 페로센(ferrocene) 및 그 유도체, 퀴논(quinine) 및 그 유도체 등 효소와 반응하여 산화 또는 환원 할 수 있는 물질들이 사용될 수 있다.

이하, 보다 구체적으로 본 발명에 따른 바이오센서의 구성을 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오센서는 상부기판(1), 하부기판(4) 및 접착판(7)으로 구성된다. 상부기판(1)은 절연성 기판의 상하 양면을 전도성 물질로 도포하고 상부기판 아랫면에 2 개의 전극(도시하지 않음)을 구비한다. 또한, 상부기판의 양 측 끝단에 2개의 통전구(通電口)(10, 12)를 구비하여 상부기판 아랫면에 구비된 2개의 전극이 측정기기의 커넥터(도시하지 않음)와 전기적으로 접촉할 수 있도록 하는 연결 수단을 제공한다. 상부기판의 구성에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.

한편, 하부기판(4)은 절연성 기판(46) 위에 작동전극(40), 효소반응층(44), 및 작동전극 리드선(42)을 구비한다. 절연성 기판(46)으로서 PET, PVC 또는 폴리카본에이트로 구성된 얇은 판이 사용될 수 있다. 하부기판(30)은 50~400um의 두께를 가지는 절연성 물질이 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 100~300um 두께를 가지는 절연성 물질을 사용하는 것이 적절하다.

하부기판(7)에는 작동전극(40)과 작동전극 리드선(42)이 구비된다. 작동전극(40)은 효소반응층(44)에 포함된 전자전달 매개물질이 산화 또는 환원되는 전극으로서, 탄소, 흑연, 백금 처리된 탄소, 은, 금, 팔라듐 또는 백금 성분 등을 이용하여 제작된다. 예를 들면, 탄소나 백금 처리된 탄소로 구성된 잉크, 또는 팔라듐을 포함하는 잉크를 사용하여 하부기판에 작동 전극을 인쇄할 수 있다. 또는, 금을 이용한 진공증착에 의해 하부기판에 작동전극을 형성할 수도 있다. 작동전극 리드선(42)은 작동전극(40)과 동일한 조성물을 사용할 수 있으며, 또는 전도체인 다른 조성물을 사용할 수도 있다.

또한, 하부기판(7)에는 시료 내의 분석물질을 측정하기 위한 효소반응층(44)이 작동전극(40) 위에 덮여서 구비된다. 효소반응층(44)은 시료 내의 분석물질과 반응하는 효소와, 효소와 반응하는 전자전달매개물질, 그리고 완충용액 물질, 효소 안정제, 기타 이러한 구성 물질들을 작동전극(40) 또는 하부기판(46)에 고정하는 고분자 지지체로 구성된다. 효소반응층(44)은 작동 전극(40)을 충분히 덮도록 작동전극 위에 도포되어 고정된다. 이에 따라, 시료 내의 분석물질이 시료도입부(72)를 통해 주입되면, 효소반응층(44)이 분석물질과 반응하게 되며, 이 때 생성된 환원상태의 전자전달매개물질은 시료 내에 존재하는 분석물질의 농도에 비례한다. 이를 이용하여 기준전극을 기준으로 작동전극에 일정한 전압을 인가하여 환원상태의 전자전달매개물질을 산화시키며, 이 때 발생하는 산화 전류의 양을 측정하여 시료 내의 분석물질을 정량할 수 있다. 즉, 별도의 측정장치(도시하지 않음)에 바이오센서를 삽입하면 작동전극 리드선(42)을 통해 산환 전류가 측정장치 내로 전달되고, 이 산화전류를 측정함으로써 분석물질의 농도를 측정할 수 있다.

한편, 접착판(7)은 상부기판과 하부기판을 결합시키는 수단으로서 시료도입부(72)를 구비하여 시료가 바이오센서의 작동전극으로 쉽게 유입되도록 모세관을 형성한다. 접착판(7)은 양면테이프로 구성되며 10~300um의 두께를 가지는 양면테이프를 사용할 수 있다. 특히, 도입되는 시료의 양을 최소로 하기 위하여 양면테이프의 두께를 10~150um로 하는 것이 바람직하다. 시료도입부(72)를 통해 측정하고자하는 시료가 모세관 현상으로 자동 주입되며, 시료도입부(72)에 존재하던 공기는 시료의 유입으로 인해 상부기판(1)의 통전구(10)를 통해 배출된다. 즉, 상부기판의 통전구는 전극과 리드선을 전기적으로 연결하는 역할을 할 뿐만 아니라, 시료 도입시에 공기 배출구로서의 역할을 겸한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면의 평면도이다.

도 2a는 상부기판의 윗면을 도시한 그림(A 방향 평면도)로서, 이를 참조하면, 상부기판(1)의 윗면은 절연성 기판(18) 위에 전도성 물질을 도포하여 후술하는 시료인식전극 리드선(14)과 기준전극 리드선(16)을 형성한다. 또한, 상부기판의 양측 끝단에는 제1 통전구(10) 및 제2 통전구(12)가 형성된다.

한편, 도 2b는 도 2a에 도시된 상부기판의 윗면을 180도 뒤집었을 때의 상부기판의 아랫면을 도시한 그림(B 방향 평면도)이며, 도 2c는 이를 확대한 그림이다. 도시된 바와 같이, 상부기판(1)의 아랫면은 절연성 기판(18) 위에 전도성 물질을 도포하고 상부기판의 양 끝단에는 제1 통전구(10) 및 제2 통전구(12)를 형성한다. 특히, 제1 통전구(10) 주변에 2개의 전극, 즉 시료인식전극(22)과 기준전극(24)을 형성한다. 제1 통전구(10)의 안쪽 표면에는 전도성 물질이 도포되어 있어, 상부기판 아랫면의 시료인식전극(22)과 상부기판 윗면의 시료인식전극 리드선(14)을 전기적으로 연결한다. 또한, 제2 통전구(12)의 안쪽 표면에도 전도성 물질이 도포되어 있어, 상부기판 아랫면의 기준전극(24)과 상부기판 윗면의 기준전극 리드선(16)을 전기적으로 연결한다.

이하, 전극과 리드선의 연결 구조를 더 구체적으로 살펴본다.

먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 일 측 끝단의 상세구성도이다. 도 3을 참조하면, 이해를 돕기 위해 제1 통전구 부분의 바이오센서의 단면도(C 방향 단면도)와 이에 대응하는 상부기판의 윗면(A 방향 평면도)과 아랫면(B방향 평면도)의 그림이 함께 도시되어 있다.

상부기판 아랫면의 시료인식전극(22)은 전도성 물질이 도포된 통전구(10)를 통해 상부기판 윗면의 시료인식전극 리드선(14)과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 시료가 주입되어 효소반응층(44)과 반응하고 전자전달매개물질이 시료인식전극(22)에 닿으면 전기신호가 전도성 물질로 도포된 통전구 표면을 통해 시료인식전극 리드선(14)을 거쳐 측정기기에 전달된다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오센서의 다른 측 끝단의 상세구성도이다. 도 4 및 도 3을 참조하면, 상부기판 아랫면의 기준전극(24)의 전기신호는 기준전극 리드선(16)을 통해 측정기기에 전달된다. 이 때, 상부기판 아랫면의 기준전극 리드선(20)은 전도성 물질로 도포된 통전구(12) 표면을 통해 상부기판 윗면의 기준전극 리드선(16)으로 연결되어 있다.

이에 따라 상부기판 아랫면의 전극(22, 24)이 상부기판 윗면의 리드선(14, 16)을 따라 측정기기에 전기적으로 연결되어, 복수의 전극과 리드선을 효율적으로 배치할 수 있다. 즉, 통전구(12)를 사용하지 않고 상부기판의 아랫면에 전극을 배치하는 경우 측정기기에 연결하는 전극의 리드선을 구축하기가 어렵지만, 본 발명에 따라 리드선이 상부기판의 윗면에 효율적으로 배치됨으로써 측정기기가 상부기판의 윗면만을 읽어도 시료의 분석물질을 측정하는 전기신호를 측정할 수 있다.

이상에서는 하부기판에 작동전극(40)이 형성되고 상부기판에 기준전극(24)이 형성되는 바이오센서에 대해 설명하였으나, 하부기판에 기준전극이 형성되고 상부기판에 작동전극이 형성되도록 변형하여도 무방하다.

이하에서는 본 발명에 따른 바이오센서의 다양한 실시예들을 살펴본다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면의 평면도이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상부기판에 1개의 전극이 구비되는 바이오센서의 예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 상부기판에 형성되는 전극이 1개이므로 통전구(10)도 1개만 구비되면 된다. 상부기판 아랫면의 기준전극(24A)은 전도성 물질로 도포된 통전구(10A)의 표면을 통해 상부기판 윗면의 기준전극 리드선(16A)으로 연결된다.

한편, 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면과 하부기판의 평면도이다.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 도 1에 도시된 바이오센서의 경우 상부기판의 일부분을 리드선 모양으로 절단하여 구성되지만, 본 실시예의 경우는 이 상부기판을 절단하지 않는 것을 특징으로 한다. 즉, 시료인식전극 리드선(14)과 기준전극 리드선(16) 부분의 상부기판을 절단하지 않고 대신, 측정기기의 커넥터의 핀 길이를 조정하여 리드선과 측정기기의 연결을 용이하게 한다. 이에 따라, 상부기판의 절연성 기판을 리드선 모양으로 절단하는 공정을 없애 바이오센서의 제작 공정을 단순화함으로써 제작비용을 줄일 수 있다.

한편, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오센서의 상부기판의 상하면의 평면도이다.

도 7a 및 7b를 참조하면, 도 1에 도시된 바이오센서에 비하여 상부기판 윗면의 리드선과 아랫면의 전극을 연결해주는 시료인식 전극을 위한 통전구(10C)와 기준전극을 위한 통전구(12C)를 인접하게 형성함으로써, 2개의 통전구가 모두 시료의 공기 배출구 역할을 할 수 있도록 한다. 이에 따라 시료의 주입속도가 빨라져 측정시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 바이오센서와 평면형 전극을 사용하는 종래 의 바이오센서의 성능 비교 실험의 결과를 도시한 그래프들이다.

먼저 도 8을 참조하면, 도 1에 도시된 바이오센서와 평면형 전극을 가진 종래의 바이오센서에서 전극의 반응 속도를 비교한 결과가 도시된다. 산화전압이 걸려 있는 바이오센서에 일정 시간이 지난 후 시료 주입을 하고, 시료 주입 후에 바이오센서에서 일어나는 전류 변화를 전류계(Amperometry) 장비를 사용하여 계속 모니터링한 결과가 그래프에 표시되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 시료 주입 직후, 즉 시그널이 급격히 증가하는 구간 이후에 전류값이 안정화 되는 데에 걸리는 시간이 종래의 바이오센서에 비해 훨씬 덜 걸린다는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명에 따른 바이오센서가 평면형 전극에 비해 전극간 거리가 가까워서 전자전달이 더 용이하기 때문이다. 또한, 같은 샘플을 사용하여 테스트한 결과인데, 시그널의 크기가 종래 바이오센서에 비해 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 즉, 측정을 위해 필요로 하는 시료의 양을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 전기화학적 센서에서 시그널이 클수록 데이터를 분석물질의 특성, 예를 들면 혈당, 콜레스테롤 수치 등으로 환산하는 것이 용이하고, 정확성도 높아진다. 이는 본 발명에 따른 바이오센서의 전극이 종래 평면형 전극 바이오센서에 비해 전극 및 리드선의 효율적인 배치가 가능하여 전극의 크기를 상대적으로 크게 할 수 있기 때문이다.

도 9를 참조하면, 전극의 혈당에 따른 직선성을 테스트한 결과가 도시된다. 5개의 농도가 서로 다른 혈액을 사용하여 측정하고 측정값은 각 시료마다 10번을 테스트하여 평균값을 구하여 도시한 것이다. 가로축은 대표적인 혈당 측정 장비인 YSI 장비(YSI 2300 STAT PLUS)를 사용하여 시료의 혈당값을 나타낸 것이고, 세로축 은 전극에서 각 시료의 혈당값을 측정하였을 때 발생되는 전류값의 평균값을 도시한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 바이오센서가 종래의 바이오센서에 비하여 시그널의 크기도 3배 정도 크고, 직선성도 0.9958로서 이상적인 1 값에 가까워서 더 좋다는 것을 알 수 있다. 이에 따라 샘플 부피를 종래 바이오센서에 비해 1/3 ~ 1/2로 줄여도 측정이 가능하여, 측정에 필요한 시료를 최소화할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 측정에 필요한 혈액의 양을 최소화하면서 동시에 제작과정이 단순한 바이오센서가 제공된다.

즉, 본 발명에 따른 바이오센서는 공기배출구를 겸하는 통전구의 표면을 전도성 물질로 도포하여 상부기판 아랫면의 전극과 윗면의 리드선을 전기적으로 연결하도록 전극 구조를 단순화함으로써, 바이오센서의 제작 공정을 단순화하고 제작비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 바이오센서는 작동 전극과 기준전극 및 시료인식전극을 마주보게 설계하여 전극간의 거리를 줄이고, 통전구를 이용하여 상부기판의 윗면을 리드선을 위한 공간으로 활용한다. 이에 따라 측정에 필요한 시료의 양을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 측정 시그널에 관련된 작동전극과 기준전극을 가능한 크게 만들 수 있어 측정 시그널이 크고 안정적이라는 장점이 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

시료 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오센서에 있어서,

절연성 기판위에 제1 전극을 구비하고 상기 제1 전극 위에 상기 분석물질과 반응하는 효소반응층을 덮은 하부기판;

절연성 기판의 상하 양면에 전도성 물질을 도포하고 상기 전도성 물질이 도포된 기판의 아랫면에 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극을 형성한 상부기판; 및

상기 효소반응층 위에 일정한 높이의 시료도입부를 형성하며 상기 하부기판과 상기 상부기판을 결합하는 접착판을 포함하며,

상기 상부기판의 일 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 통전(通電)구를 형성하되, 상기 통전구는 상기 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하며 상기 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항에 있어서,

상기 상부기판의 다른 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제2 통전구를 형성하되, 상기 통전구는 상기 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 상부기판의 아랫면은 제2 전극으로 작용하고 상기 상부기판의 윗면은 상기 제2 전극과 측정기기를 전기적으로 연결하는 전극연결부로 작용하도록 하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제2항에 있어서,

상기 상부기판의 아랫면의 일부분은 제3 전극으로 작용하고 상기 상부기판의 윗면의 일부분은 상기 제3 전극과 측정기기를 전기적으로 연결하는 전극연결부로 작용하도록 하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항에 있어서,

하부기판에 구비된 상기 제1 전극과 상부기판에 형성된 상기 제2 전극은 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제2항에 있어서,

하부기판에 구비된 상기 제1 전극과 상부기판에 형성된 상기 제2 전극 및 제3 전극은 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 전극은 상기 효소반응층에 포함된 전자전달 매개물질이 산화 또는 환원되는 작동전극이고, 상기 제2 전극은 기준전극인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 전극은 기준전극이고, 상기 제2 전극은 상기 효소반응층에 포함된 전자전달 매개물질이 산화 또는 환원되는 작동전극인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제2항에 있어서,

상기 제3 전극은 상기 시료가 감지되었음을 나타내는 시료인식전극인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 효소반응층은 적어도 하나의 효소와 적어도 하나의 전자전달 매개물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 효소는 산화/환원 효소, 탈수소 효소, 전이 효소 또는 가수분해 효소인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제7항에 있어서,

상기 작동전극은 탄소, 흑연, 백금-탄소, 은, 금, 팔라듐, 또는 백금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제7항에 있어서,

상기 기준전극은 부식성이 없는 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제9항에 있어서,

상기 시료인식전극은 부식성이 없는 금속으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 상부기판의 절연성 기판은 인쇄회로기판(PCB)인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
시료 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오센서에 있어서,

절연성 기판위에 제1 전극을 구비하고 상기 제1 전극 위에 상기 분석물질과 반응하는 효소반응층을 덮은 하부기판;

절연성 기판의 상하 양면에 전도성 물질을 도포하고 상기 전도성 물질이 도포된 기판의 아랫면에 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극 및 제3 전극을 형성한 상부기판; 및

상기 효소반응층 위에 일정한 높이의 시료도입부를 형성하며 상기 하부기판과 상기 상부기판을 결합하는 접착판을 포함하며,

상기 상부기판의 일 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제1 통전(通電)구를 형성하되, 상기 제1 통전구는 상기 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하며 상기 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하며,

상기 상부기판의 다른 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제2 통전구를 형성하되, 상기 제2 통전구는 상기 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
시료 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오센서에 있어서,

절연성 기판위에 제1 전극을 구비하고 상기 제1 전극 위에 상기 분석물질과 반응하는 효소반응층을 덮은 하부기판;

절연성 기판의 상하 양면에 전도성 물질을 도포하고 상기 전도성 물질이 도 포된 기판의 아랫면에 상기 제1 전극과 마주보는 제2 전극 및 제3 전극을 형성한 상부기판; 및

상기 효소반응층 위에 일정한 높이의 시료도입부를 형성하며 상기 하부기판과 상기 상부기판을 결합하는 접착판을 포함하며,

상기 상부기판의 일 측 끝단에는 전도성 물질로 도포된 제1 통전(通電)구를 형성하되, 상기 제1 통전구는 상기 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하며 상기 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하며,

상기 상부기판의 같은 측 끝단에 상기 제1 통전구와 인접하여 전도성 물질로 도포된 제2 통전구를 형성하되, 상기 제2 통전구는 상기 시료도입부를 통해 들어온 공기를 배출하며 상기 상부기판의 상하 양면을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제16항 또는 제17항에 있어서,

상기 상부기판의 아랫면의 일부분은 제2 전극으로 작용하고 상기 상부기판의 윗면의 일부분은 상기 제2 전극과 측정기기를 전기적으로 연결하는 전극연결부로 작용하도록 하며, 상기 상부기판의 아랫면의 다른 일부분은 제3 전극으로 작용하고 상기 상부기판의 윗면의 다른 일부분은 상기 제3 전극과 측정기기를 전기적으로 연결하는 전극연결부로 작용하도록 하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
제16항 또는 제17항에 있어서,

하부기판에 구비된 상기 제1 전극과 상부기판에 형성된 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극은 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 바이오센서.