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KR100915383B1 - 바이오센서 및 바이오센서 측정기 - Google Patents

바이오센서 및 바이오센서 측정기

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KR100915383B1
KR100915383B1 KR1020070089614A KR20070089614A KR100915383B1 KR 100915383 B1 KR100915383 B1 KR 100915383B1 KR 1020070089614 A KR1020070089614 A KR 1020070089614A KR 20070089614 A KR20070089614 A KR 20070089614A KR 100915383 B1 KR100915383 B1 KR 100915383B1
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biosensor
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electrode
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주식회사 휴빛
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Abstract

본 발명은 생체 시료에 있는 특정 물질을 선택적으로 정량 분석하는 바이오센서 및 이를 이용하는 바이오센서 측정기에 관한 것이다. 본 발명의 바이오센서는 상기 바이오센서의 식별정보를 기록하는 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점 사이의 저항값의 비에 의해 식별정보를 기록한다. 본 발명에 따르면 바이오 센서의 접점들과 상기 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 상기 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보 등의 식별정보를 전극을 통해 자동으로 측정기에 인식시킬 수 있다.

Description

바이오센서 및 바이오센서 측정기{BIOSENSOR AND READOUT METER }
본 발명은 생체 시료에 있는 특정 물질을 선택적으로 정량 분석하는 바이오센서 및 이를 이용하는 측정기에 관한 것으로, 특히 바이오 센서의 접점들과 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보 등의 식별정보를 자동으로 측정기에 인식시키는 전극을 포함하는 바이오센서에 관한 것이다.
바이오센서(biosensor)는 생물이 가지고 있는 기능을 이용하여 물질의 성질 등을 조사하는 기계를 말하며, 생체물질을 탐지소자로 사용하므로 감도와 반응 특이성이 우수하다. 따라서 의료/의약분야 (임상화학분석과 치료), 바이오산업의 공정계측, 환경계측, 화학물질의 안정성 평가 등 광범위한 분야에서 사용되고 있고 그 범위는 계속 확대되고 있다. 특히 의약 진단 분야에서는 혈액을 포함한 생체 시료를 분석하기 위하여 바이오센서가 많이 사용되고 있다. 바이오센서는 탐지소자의 종류에 따라 효소 분석법과 면역 분석법이 있고, 생체 시료 내 목적 물질을 정량 분석하는 방법에 따라 광학적 바이오센서와 전기화학적 바이오센서가 있다.
효소 분석법 바이오센서는 효소와 기질, 효소와 효소 저해제의 특이적인 반응을 이용한 것이고, 면역 분석법 바이오센서는 항원과 항체의 특이적 반응을 이용한 것이다. 따라서 적용이 간편하고, 측정감도가 우수하며, 신속하게 결과를 얻을 수 있어 병원 및 임상화학분석에 가장 널리 사용된다. 특히, 현장진단검사(point-of-care testing)에서는 일회용 바이오센서와 소형 바이오센서 측정기를 통해 현장에서 즉시 목적 물질을 정량 분석할 수 있다.
광학적 바이오센서는 광투과도, 흡광도 또는 파장 변화를 측정하여 목적 물질의 농도를 측정하는 방법으로서, 가장 일반적으로 사용되어 온 방법이다. 분석하고자하는 다양한 물질들의 반응 메커니즘이 이미 밝혀져 있고, 충분한 시간동안 반응이 이루어진 후에 측정하므로 측정 시간에 대한 편차가 적다는 장점이 있다. 그러나 전기화학적 바이오센서에 비해 측정 시간이 길고 많은 양의 시료가 필요하다는 문제점이 있다. 또한 시료의 혼탁도에 의해 측정결과에 영향을 미치고 광학부의 소형화가 어렵다는 것이 단점이다. 전기화학적 바이오센서는 반응으로부터 얻어지는 전기 신호를 측정하여 목적물질의 농도를 측정하는 방법이다. 전기화학적 바이오센서는 극소량의 시료로도 신호 증폭이 가능하고, 소형화가 쉽고 측정신호를 안정적으로 획득할 수 있으며, 정보통신기기 등과 쉽게 융합될 수 있다는 장점이 있으나, 전극공정이 필요하고 생산비용이 높으며 측정신호가 반응시간에 매우 민감하다는 단점이 있다.
측정기를 사용하기 위해서는 우선 바이오센서를 측정기에 삽입하여야 한다. 바이오센서가 삽입되면 측정기는 삽입을 인식하고, 목적물질을 분석한다. 이때 측정기에 프로그램되어 있는 보정 코드를 선택해 주어야 하고 삽입된 바이오센서가 어떤 목적 물질을 판명하기 위한 것인지에 대한 정보가 제공되어야 한다. 따라서 종래의 바이오센서와 측정기는 바이오센서 구조체 또는 전극 등을 변형하거나 사용자가 직접 측정기에 정보를 입력하는 방식을 사용하고 있다.
유럽특허 제0471986호는 1회용 바이오센서를 이용하여 혈액 내의 혈당을 측정하는 시스템에 관한 것이다. 한 쌍의 전극 사이의 저항값을 측정하여 바이오센서에 혈액이 투입되었는지를 판단하여 측정을 시작하고, 전극에 저항을 연결하여 측정모드를 변경하여 측정값을 보정해주는 보정 곡선을 선택한다. 그러나, 바이오센서와 별도로 저항이 연결된 전극을 사용해야 하는 불편함이 있다. 미국특허 제4,999,582호는 바이오센서 측정기에 바이오센서가 삽입되었는지 여부를 판단하여 바이오센서의 양단에 반응전압을 걸어주는 회로에 관한 것이다. 미국특허 제5,438,271호는 바이오센서가 측정기에 제대로 삽입되었는지 여부를 판단하고, 삽입된 바이오센서가 테스트용 바이오센서인지 측정기를 보정하기 위한 바이오센서 인지를 구별하는 회로에 관한 것이다. 미국특허 제 6,599,406 B1호는 바이오센서에 별도의 판단전극(identifying electrode) 을 형성하여 바이오센서의 삽입 여부, 측정 대상물질의 종류를 판단하도록 하는 것이다. 미국특허 제 6,827,829 B2호는 바이오센서에 별도의 판단전극(identifying electrode)을 다양한 형태로 형성하여 바이오센서의 삽입 여부, 측정 대상물질의 종류를 판단하는 바이오센서 관한 것이다.
앞에서 설명한 바와 같이 종래의 바이오센서와 측정기는 바이오센서의 삽입 여부, 바이오센서의 종류, 분석물질 등을 판단하는 기능을 구현하고 있다. 그러나 이들 기능이 바이오센서 위에 한번에 구현되지 못하고 별개로 구현되므로 기능적인 한계가 있다.
따라서 본 발명은 바이오센서 위에 전극 위에 다수의 접점을 형성하여 바이오 센서의 접점들과 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보 등의 식별정보를 자동으로 바이오센서 측정기에 인식시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 측정기와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 측정하는 바이오센서에 있어서, 상기 바이오센서의 식별정보를 기록하는 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점 사이의 저항값의 비에 의해 식별정보를 기록하는 것을 일 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 측정기와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 측정하는 바이오센서에 있어서, 상기 바이오센서의 식별정보를 기록하는 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점의 저항의 값에 의해 식별정보를 기록하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 측정기와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 전기화학적 방법으로 측정하는 전기화학적 바이오센서에 있어서, 상기 전기화학적 바이오센서는 다수의 전극을 포함하고, 상기 다수의 전극 중 적어도 하나의 전극은 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점 사이의 저항값의 비에 의해 식별정보를 기록하는 것을 다른 특징으로 한다.
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또한, 본 발명은 바이오센서와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 측정하는 측정기에 있어서, 상기 바이오센서의 다수의 접점과 전기적으로 접촉하여 상기 다수의 접점간의 저항값의 비를 측정하고 상기 바이오센서의 식별정보를 검출하는 수단과, 상기 바이오센서에 적용된 목적 물질의 농도를 측정하는 수단, 상기 측정 수단의 측정 결과를 상기 검출된 식별 정보에 의해 분석하는 수단과, 상기 분석 수단의 분석 결과를 표시하는 수단을 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 바이오센서 시스템에 있어서, 바이오센서와 측정기를 구비하며, 상기 바이오 센서는 상기 바이오센서의 식별정보를 기록하는 전극을 포함하고, 상기 전극은 상기 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점 사이의 저항값의 비에 의해 식별정보를 기록하고, 상기 측정기는 상기 바이오센서의 다수의 접점과 전기적으로 접촉하여 상기 다수의 접점 간의 저항값의 비를 측정하고 상기 바이오센서의 식별정보를 검출하는 수단과, 상기 바이오센서에 적용된 목적 물질의 농도를 측정하는 수단, 상기 측정 수단의 측정 결과를 상기 검출된 식별 정보에 의해 분석하는 수단과, 상기 분석 수단의 분석 결과를 표시하는 수단을 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 전극 위에 형성된 접점들 간의 저항값의 비를 이용하여 바이오센서의 접점들과 상기 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 상기 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보 등의 식별정보를 전극에 기록할 수 있고, 바이오센서 삽입시 측정기에 식별정보를 자동으로 제공할 수 있다. 따라서 사용자로 하여금 식별정보를 별도로 측정기에 입력하도록 하는 등의 번거로움을 없애고, 사용자가 간편하게 바이오센서 및 측정기를 사용할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 측정기의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 저항 측정방법을 설명하기 위한 전극의 실시예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 저항값의 비 측정방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 접점을 3개 가지는 전극의 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 접점을 4개 가지는 전극의 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 지시전극의 형성 방법을 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기화학적 바이오센서의 전극을 이용한 접점의 형성 방법을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 측정기 동작의 흐름도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오센서의 구성도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 접점의 구성도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 접점의 구성도.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
바이오센서(biosensor)는 생물이 가지고 있는 기능을 이용하여 물질의 성질 등을 조사하기 위한 것으로 탐지소자의 종류에 따라 효소 분석법과 면역 분석법이 있고, 생체 시료 내 목적 물질을 정량 분석하는 방법에 따라 광학적 바이오센서와 전기화학적 바이오센서가 있다. 본 발명의 바이오센서는 앞에서 설명한 효소 바이오센서, 면역 바이오센서, 광학적 바이오센서, 전기화학적 바이오센서를 모두 포함하는 개념으로 생체물질을 탐지소자로 사용하는 모든 종류의 센서를 포함한다. 또한 본 발명의 접점은 접촉에 의하여 전류가 전도되는 부분으로서, 접촉되는 면적은 국소적인 것 뿐만 아니라 비교적 넓은 범위까지 포함한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 측정기의 구성을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 측정기(110)는 저항값 측정부(120), 농도 측정부(130), 분석부(140), 디스플레이부(150)로 구성되어 있다.
식별정보 검출수단은 저항값 측정부(120)을 통해 각 바이오센서(100)의 식별 정보를 검출한다. 식별정보 검출수단은 바이오센서 위에 형성되어 있는 다수의 접점과 전기적으로 접촉하여 저항값을 측정하고 다수의 접점 사이의 저항값의 비를 계산한다. 저항값의 비에 따라 식별정보가 부여되어 있으므로, 다수의 접점 사이의 저항값의 비를 통해 식별정보를 검출한다.
농도 측정 수단은 농도 측정부(130)를 통해 바이오센서에 적용된 분석물질의 농도를 측정한다. 바이오센서가 전기화학적 바이오센서인 경우에는 생화학 신호를 전기신호로 변환하여 감지하는 것으로서, 바이오센서 위에 형성된 전극에 전압을 인가하여 반응에 의한 전류를 검출한다. 바이오센서가 광학적 바이오센서인 경우에는 생화학 신호를 광학 신호로 변환하여 감지하는 것으로서, 바이오센서에 빛을 조사하여 반사되는 빛의 세기를 검출한다.
분석 수단(140)은 농도 측정부(130)의 측정 조건을 제시하고, 측정 결과를 식별정보에 의해 분석한다. 저항값 측정(120)에 의해 검출된 식별정보를 통해 분석하고자하는 목적 물질의 종류가 판별되면 목적 물질의 종류에 따라 측정 조건을 지시하고, 측정 조건에 따라 전류 또는 빛의 세기가 측정되면 이를 통해 목적 물질의 농도를 계산한다. 이때 분석수단(140)은 특성 보정을 위한 곡선을 지시하거나 선택하도록 한다.
표시 수단 즉, 디스플레이부(150)는 분석 수단(140)에 의한 분석 결과를 표시해준다.
본 발명은 전극 위에 형성된 접접들 간의 저항값의 비를 통해 식별 정보를 기록한다. 비교적 넓은 전극은 후막 또는 박막으로 형성할 수 있으며 후막은 수 마이크로미터에서 수백 마이크로 미터 이상의 두께를 갖고, 박막은 1 마이크로미터 또는 그 이하의 아주 얇은 두께를 갖는다. 전극는 스크린 프린팅, 도금, 스퍼터링 기법 등에 의해 형성할 수 있다. 스크린 프린팅은 실크 스크린을 이용하여 전극 패턴을 형성한다. 도금은 우선 원하는 전극 패턴을 스크린 프린팅 또는 사진식각(lithography) 방식을 이용하여 전도물질에 그린 다음, 원하는 전극재료를 선택하여 전해 또는 무전해 방식으로 도금하여 패턴을 형성한다. 최근에는 스퍼터링 기법이 많이 사용되는데 섀도우마크스(Shadow Mask)를 사용하여 스퍼터링과 동시에 패턴을 형성하는 방식과, 스퍼터링 후에 사진식각(lithography) 또는 레이저를 사용하여 패턴을 형성하는 방식이 있다. 후막은 주로 스크린 프린팅과 도금 등의 방식을 통해 형성하고, 박막은 주로 스퍼터링 기법을 이용하여 형성한다.
설계자는 앞에서 설명한 바와 같은 다양한 기법을 이용하여 원하는 전극 패턴을 형성할 수 있고, 각 전극 패턴의 저항값은 전극의 두께와 패턴의 모양에 따라 달라진다. 문제는 공정방식, 공정 면적에 따라 전극의 두께와 전극패턴의 크기에 있어서 편차가 발생한다는 것이다. 매 공정마다 전극의 두께가 약간씩 달라지고, 대면적으로 공정할 경우 같은 공정에 의해 형성된 전극일 지라도 위치에 따라 두께가 약간씩 달라져 전극 저항값의 균일한 절대값을 얻기 어렵다는 문제점이 있다. 특히 후막에 비해 두께가 얇은 박막은 두께 편차가 심하여 균일한 저항값을 갖지 못한다. 따라서 넓은 면적에 균일한 두께로 전극을 형성하는 것이 중요하고, 이를 위해 본 발명은 전극 두께의 오차에 의한 영향을 최소화하기 위하여 접점들 간의 저항값의 비를 이용하여 식별정보를 기록한다.
도 2는 본 발명에 의한 저항 측정방법을 설명하기 위한 전극의 실시예를 나타내는 도면으로서, 전극을 위에서 본 모습을 나타낸다. 전극이 일정한 두께로 형성된다고 가정하면 전극의 저항은 수학식 1에서 보여주는 바와 같이 전극의 면적에 비례하여 결정된다.
수학식 1에서 R은 저항(resistance), ρ는 비저항(resistivity), A는 단면적, t는 전극(도선)의 두께, W는 전극의 폭, L은 전극의 길이, Rs는 면저항(sheet resistance)을 나타낸다. 즉, 비저항과 두께가 일정하다면 저항의 크기는 L/W (한변의 길이를 W로 하는 정사각형의 개수)의 개수에 비례하게 된다. 따라서 전극이 12개의 정사각형으로 이루어져 있으면 L/W는 12가 되고 이 전극의 저항은 Rs의 12배가 된다.
바이오센서를 대면적으로 제작하는 과정에서 전극의 두께가 불균일하게 형성된다는 문제점이 있다. 하지만 대면적으로 제작되는 경우에도 가까운 거리 수 cm 이내의 인접한 두 곳의 저항값은 비교적 균일하다. 따라서 일반적으로 제작되는 바이오센서의 크기가 가로 1cm, 세로 3~5cm 정도임을 감안할 때, 바이오센서 1개 내의 두께는 거의 일정하다고 볼 수 있다. 따라서 각 바이오센서의 전극의 두께는 차이가 있을지라도 저항값 대신 저항값의 비를 사용한다면, 각 바이오센서에서의 동일한 전극 패턴에 대한 저항값의 비는 동일할 것이다. 이를 통해 대면적 공정에서 발생하기 쉬운 전극 두께의 불균일성에 의한 저항값 불균일도에 의한 문제를 극복할 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 저항값의 비 측정방법을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 접점 C1과 C2 사이의 저항을 R1이라고 하고, 접점 C2와 C3 사이의 저항을 R2라고 하면 저항값의 비율은 수학식 2를 통해 계산할 수 있다.
또한 수학식 1과 수학식 2를 이용하면 다음의 수학식 3을 구할 수 있다.
즉, 각 접점(C) 간의 거리가 같다고 가정하면 저항값의 비는 각 접점 간의 도선폭에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 따라서 전극의 박막의 두께가 균일하다는 가정하에 전극패턴의 기하학적 구조를 이용하면 저항값이 전극의 면적에 비례하는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서는 이러한 면적의 비례를 이용하거나 접점에서의 저항값을 이용하여 식별 정보를 부과한다. 접점은 사용자가 저항값의 비를 구하기 위해 임의로 형성한 접점일 수도 있고, 전기화학적 바이오센서의 반응전압을 인가하는 접점일 수도 있다. 즉, 바이오센서 위에 존재하는 모든 접점을 이용하여 저항값의 비를 구할 수 있다.
바이오센서 위에 접점을 형성하는 방법은 크게 세 가지가 있다. 첫째는 광학적 바이오센서 등에 별도의 전극을 형성하는 방법이다. 별도로 형성된 전극 위에 접점을 만들어 식별정보를 기록한다. 둘째는 전기화학적 바이오센서에 별도의 전극을 형성하는 방법으로서 별도로 형성된 전극 위에 접점을 만들어 식별정보를 기록한다. 이때 별도의 전극을 전기화학적 바이오센서 상에 존재하는 기준 전극 등의 다양한 전극과 일체로 형성할 수도 있다. 셋째는 전기화학적 바이오센서 상에 존재하는 기준전극 또는 작동전극 등의 다양한 전극 위에 접점을 형성하는 것이다. 이 경우 기존의 전극을 이용하는 것이므로 별도의 전극을 형성할 필요가 없다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 접점을 3개 가지는 전극의 구성을 나타내는 도면이다.
전극 상에 접점 C1, C2, C3가 존재하고 C1과 C2 사이의 저항을 R1이라고 하고, C2와 C3 사이의 저항을 R2라고 하면 저항값의 비율을 구할 수 있다. (a)의 경우, 접점 C1, C2, C3 사이의 거리는 일정하고 면적 또한 일정하다. 따라서 저항값의 비율은 1이다. (b)의 경우, C1과 C2 사이의 면적이 C2와 C3 사이의 면적의 절반이므로 저항값의 비는 2가 된다. 그 밖의 (c), (d), (e)와 같이 면적의 비례를 통해 저항값의 비율을 측정할 수 있으며, 같은 저항값의 비율을 갖는 다양한 전극패턴을 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 접점을 4개 가지는 전극의 구성을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이 전극 상에 접점 C1, C2, C3, C4가 존재하므로 1개가 아닌 복수개의 저항값의 비를 사용할 수 있다. C1과 C2 사이의 저항을 R1이라고 하고, C2와 C3 사이의 저항을 R2, C3와 C4 사이의 저항을 R3라고 하면 2개의 저항값의 비율을 구할 수 있다. 이와 같은 원리를 이용하면 더 많은 접점을 사용하여 더 많은 저항값의 비율을 얻을 수 있고, 이를 통해 더 많은 식별 정보를 기록할 수 있다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 식별정보 부여방법을 나타내는 표로서 저항값과 저항값의 비의 조합에 대하여 하나의 기능번호를 부여하여 식별 정보를 기록한다.
기능번호 R1(ohm) R2/R1
1 10 1
2 10 2
3 10 0.5
...
N 20 1
N+1 20 3
N+2 20 2
본 발명에 의하면 저항값의 비뿐만 아니라 저항값 그 자체를 사용하여 식별 정보를 기록할 수 있으며, 저항값과 저항값의 비를 동시에 사용하여 식별 정보를 기록할 수 있다. 저항값과 저항값의 비의 조합에 대해 기능 번호를 부여하고, 각 기능 번호에 따라 각기 다른 식별 정보를 부여한다. 따라서 무한대의 기능 번호 부여가 가능해지고, 이를 통해 다양한 식별 정보를 기록할 수 있다. 또한 기능 번호는 저항값이나 저항값의 비율의 소정의 범위에 대해 부여할 수도 있다. 예를 들어, 저항값 5~15에 대해 기능 번호 1을, 저항값 16~25에 대해 기능 번호 2를 부여할 수 있다. 따라서 공정 과정에서 발생할 수 있는 작은 오차에 영향을 받지 않고 안정적으로 식별정보를 기록할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전극의 형성 방법을 나타내는 도면이다. 전기화학적 바이오센서의 경우, 기준전극과 작동전극을 포함하여 다수의 전극이 형성되어 있다. 따라서 전기화학적 바이오센서 위에 형성되어 있는 다양한 전극 예를 들어, 기준전극이나 작동전극 위에 접점을 형성하여 식별정보를 기록할 수 있다. 본 발명은 접점 사이의 저항의 비를 이용하여 식별 정보를 기록하는 것이므로 기존의 전극과 반드시 분리하여 형성하지 않아도 무방하며, 반응 개소와도 분리되어 있기 때문에 반응 자체에는 영향을 주지 않는다. 따라서 기존의 전극을 이용하거나 별도의 전극을 기존의 전극과 연결하여 형성함으로써 공정 과정을 간소화할 수 있고, 공정 비용도 절약할 수 있다. 따라서 도 6에 도시한 바와 같이 기준전극과 연결하여 별도의 전극 패턴(610)을 구성하고, 작동전극(620)은 분리하여 구성할 수 있다. 기준전극과 작동전극에 각각 접점을 형성하고(630), 별도의 전극에 4개의 접점(640)을 형성한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기화학적 바이오센서의 전극을 이용한 접점의 형성방법을 나타내는 구성도이다.
도시된 바와 같이 접점은 굳이 별도의 전극에 형성할 필요가 없으며 전기화학적 바이오센서 상에 있는 다수의 전극을 이용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 작동전극 또는 기준전극 내에 접점을 형성하고, 전극의 패턴 및 접점의 수에 따라 다양한 식별 정보를 기록할 수 있다. (a), (b), (c)는 각 전극에 두 개의 접점을 형성하고 전극의 패턴에 따라 식별 정보를 기록하는 실시예이다. (d),(e),(f),(g)는 각 전극에 세 개의 접점을 형성하고 전극의 패턴에 따라 식별 정보를 기록하는 실시예이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 측정기의 구동 순서를 나타내는 흐름도이다. 바이오센서를 측정기에 삽입하면(S810), 측정기는 바이오센서의 접점과 전기적으로 연결되어 접점 간의 저항값의 비를 측정한다. 저항값의 비에 대하여 식별 정보가 부여되어 있으므로 측정기는 다수의 접점간의 저항값의 비를 측정하여 식별 정보를 검출할 수 있다(S820). 식별정보는 바이오센서의 접점들과 상기 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보를 포함한다.
바이오센서의 접점들과 상기 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보는 측정기로 하여금 바이오센서가 삽입되었음을 인식하도록 한다. 측정기 사용시 사용자가 실수로 바이오센서가 아닌 플라스틱 등을 삽입하는 경우가 있으므로 식별 정보는 삽입된 것이 바이오센서임을 측정기에 알린다. 또한 분석하고자 하는 목적 물질의 종류 예를 들어, 혈당, 콜레스테롤 등의 목적 물질 종류에 대한 정보를 제공하고, 목적 물질의 종류에 따른 측정 조건을 알려준다. 이는 목적 물질에 따라 측정 결과의 정확도를 높이기 위한 것으로 온도 보정 또는 헤마토크릿 보정 등이 있다. 또한 식별 정보는 바이오센서의 생산 정보를 포함한다. 바이오센서의 생산 과정에서 기판을 대면적으로 생산한 후 일정 크기로 잘라서 사용하므로 각 로트(LOT)마다 특성이 약간씩 차이가 있다. 따라서 로트에 따라 보정을 하기위한 생산 정보를 일시, 시간 등으로 제공한다. 분석 정보는 전기적 또는 광학적 측정 신호를 통해 목적 물질의 농도를 계산하는 과정에서 사용되는 계산식, 보정 그래프 등을 의미한다. 사용자 정보는 어느 거래처의 바이오센서인지를 알려준다. 예를 들어, 동일한 목적 물질의 농도를 측정하기 위한 바이오센서일지라도 거래처에 따라 A거래처용, B거래처용 C거래처용이 각각 구별되는 경우가 있다. 따라서 이러한 사용자 정보를 제공하여 어느 거래처의 바이오센서인지를 확인할 수 있도록 한다. 또한 사용 가능 측정기 정보는 바이오센서가 삽입되었을 때 해당 바이오센서가 사용될 수 있는 측정기인지를 알려준다. 예를 들어, 동일한 목적 물질의 농도를 분석하기 위한 바이오센서가 미국에서는 특허 등의 문제로 "a"라는 성분을 사용할 수 없지만 동남아에서는 사용이 가능한 경우가 있다. 이런 경우 "a"라는 성분을 포함한 바이오센서는 미국에서 판매되는 측정기에서 사용되지 않도록 해야하므로 사용 가능 측정기 정보를 통해 특정 모델의 측정기에서는 사용할 수 없다는 정보를 제공할 수 있다(S830).
식별 정보를 통해 측정기는 바이오센서에 적용된 목적 물질의 농도를 측정한다(S840). 전기화학적 바이오센서는 생화학 신호를 전기신호로 변환하여 감지하므로 바이오센서 위에 형성된 전극에 전압을 인가하여 반응에 의한 전류를 검출하고 목적 물질의 농도를 측정한다. 광학적 바이오센서는 생화학 신호를 광학신호로 변환하여 감지하고, 바이오센서에 빛을 조사하여 반사되는 빛의 세기를 통해 목적 물질의 농도를 측정한다. 농도가 측정되면 식별정보에 의해 결과를 보정하고 분석한다(S850). 분석이 모두 끝나면 분석 결과를 표시한다(S860).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오센서의 구성을 나타내는 도면이다. (a)는 광학적 바이오센서에 전극을 형성한 실시예이고, (b)는 전기화학적 바이오센서에 별도로 전극을 형성한 실시예이며, (c)는 전기화학적 바이오센서의 전극과 일체로 별도의 전극을 형성한 실시예이다.
(a)는 광학적 바이오센서로 광학측정 개소를 가지며 그와 별도로 식별정보를 기록한 전극을 가진다. 예를 들어, 면역 바이오센서를 이용한 임신 진단 키트에 전극을 형성하여 식별정보를 전달할 수 있다. (b)는 전기화학적 바이오센서에 별도로 식별정보를 기록한 전극을 형성한 것이다. 별도의 전극은 전기화학적 바이오센서의 소정의 위치에 형성되어 측정기와 전기적으로 연결되어 저항값의 비에 의해 식별정보를 전달한다. (c)는 전기화학적 바이오센서의 전극 예를 들어, 기준전극, 작동전극 등과 연결하여 별도의 전극을 형성한 것을 나타낸다. 별도의 전극을 기존의 전극과 일체로 형성함으로써 공정 과정을 간소화할 수 있고, 공정 비용도 절약할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 접점의 구성을 나타내는 도면이다. 저항값의 비는 바이오센서의 동일한 전극 패턴 위에 형성된 접점 사이의 저항값을 이용하여 구할 수 있을 뿐만 아니라 별개의 전극 패턴 위에 형성된 접점 사이의 저항값을 이용하여 구할 수 있다. R1은 접점 C1, C2 사이의 저항값을 나타내고, R2는 접점 C3, C4 사이의 저항값을 나타낸다. R1과 R2는 각기 다른 전극 패턴에서 구해진 값이지만 이 둘의 저항값 비를 이용해서도 식별 정보를 기록할 수 있다. 예를 들어, 전기화학적 바이오센서의 기준전극과 작동전극을 이용하여 접점을 형성할 경우에 기준 전극 위의 접점 간의 저항값인 R1과 작동전극 위의 접점간의 저항값인 R2를 각각 측정하고, R1과 R2의 비를 이용하여 식별 정보를 기록할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 접점의 구성을 나타내는 도면이다. (a)에서 R1은 접점 C1, C2 사이의 저항값을 나타내고, R2는 접점 C2, C3 사이의 저항값을 나타낸다. R3는 접점 C4, C5 사이의 저항값을 나타낸다. (b)에서 R1은 접점 C1, C2 사이의 저항값을 나타내고, R2는 접점 C2, C3 사이의 저항값을 나타낸다. R3는 접점 C4, C5 사이의 저항값을 나타내고, R4는 C5, C6 사이의 저항값을 나타낸다. (a)는 동일한 전극 패턴 상의 접점간의 저항값의 비인 R2/R1을 이용하여 식별정보를 기록할 수 있을 뿐만 아니라, 각기 다른 전극 패턴 상의 접점간의 저항값의 비인 R3/R1, R3/R2를 이용해서도 식별정보를 기록할 수 있다. 예를 들어, 전기화학적 바이오센서의 기준전극과 작동전극을 이용하여 접점을 형성할 경우에 기준 전극 위의 접점 간의 저항값인 R1, R2와 작동전극 위의 접점간의 저항값인 R3를 각각 측정하고, R2/R1, R3/R1, R3/R2 값을 이용하여 식별 정보를 기록할 수 있다. 따라서 (b)와 같이 전극 상에 여러 개의 접점을 구현할 경우 더욱 많은 식별 정보를 기록할 수 있다.

Claims (28)

  1. 측정기와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 측정하는 바이오센서에 있어서,
    상기 바이오센서의 식별정보를 기록하는 전극을 포함하고,
    상기 식별정보 기록 전극은 상기 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점 사이의 저항값의 비에 의해 식별정보를 기록하는
    것을 특징으로 하는 바이오센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 식별 정보는, 상기 바이오 센서의 접점들과 상기 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 상기 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 식별 정보는, 상기 다수의 접점간의 저항값의 비의 소정의 범위에 대하여 하나의 식별 정보를 부여하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  4. 측정기와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 측정하는 바이오센서에 있어서,
    상기 바이오센서의 식별정보를 기록하는 전극을 포함하고,
    상기 식별정보 기록 전극은 상기 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점간 저항값의 비와 상기 다수의 접전간의 저항값의 조합에 의해 식별정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항값의 비는 상기 바이오센서의 동일한 전극 패턴 위에 형성된 접점 사이의 저항값을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항값의 비는 상기 바이오센서의 전극 패턴 위에 형성된 접점 사이의 저항값을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오센서는 전기화학적 바이오센서인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오센서는 광학적 바이오센서인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
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  14. 측정기와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 전기화학적 방법으로 측정하는 전기화학적 바이오센서에 있어서,
    상기 전기화학적 바이오센서는 다수의 전극을 포함하고,
    상기 다수의 전극 중 적어도 하나의 전극은 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점 사이의 저항값의 비에 의해 식별정보를 기록하는
    것을 특징으로 하는 전기화학적 바이오센서.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 식별 정보는, 상기 전기화학적 바이오 센서의 접점들과 상기 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 상기 전기화학적 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 전기화학적 바이오센서.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 식별 정보는, 상기 다수의 접점간의 저항값의 비의 소정의 범위에 대하여 하나의 식별 정보를 부여하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 바이오센서.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 식별 정보는, 상기 다수의 접점간 저항값의 비와 상기 다수의 접점간의 저항값의 조합에 대하여 하나의 식별 정보를 부여하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 바이오센서.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 저항값의 비는 상기 전기화학적 바이오센서의 동일한 전극 패턴 위에 형성된 접점 사이의 저항값을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 바이오센서.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 저항값의 비는 상기 전기화학적 바이오센서의 전극 패턴 위에 형성된 접점 사이의 저항값을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 바이오센서.
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  23. 다수의 접점을 갖는 전극을 포함하는 바이오센서와 함께 사용되어 목적 물질의 농도를 측정하는 측정기에 있어서,
    상기 바이오센서의 다수의 접점과 전기적으로 접촉하여 상기 다수의 접점간의 저항값의 비를 측정하고 상기 바이오센서의 식별정보를 검출하는 수단과,
    상기 바이오센서에 적용된 목적 물질의 농도를 측정하는 수단과,
    상기 측정 수단의 측정 결과를 상기 검출된 식별 정보에 의해 분석하는 수단과,
    상기 분석 수단의 분석 결과를 표시하는 수단을
    포함하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 식별 정보는, 상기 바이오 센서의 접점들과 상기 측정기의 전기적 연결을 인식하는 정보, 목적 물질의 종류, 측정 조건, 상기 바이오센서의 생산 정보, 목적 물질의 분석 정보, 사용자 정보, 사용 가능 측정기 정보 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정기.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 식별 정보는, 상기 다수의 접점간의 저항값의 비의 소정의 범위에 대하여 하나의 식별 정보를 부여하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정기.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 측정 수단은, 전기화학적 방법에 의해 상기 목적 물질의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정기.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 측정 수단은, 광학적 방법에 의해 상기 목적 물질의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오센서 측정기.
  28. 바이오센서 시스템에 있어서,
    바이오센서와 측정기를 구비하며,
    상기 바이오 센서는
    상기 바이오센서의 식별정보를 기록하는 전극을 포함하고,
    상기 식별정보 기록 전극은 상기 식별정보에 따라 형성되는 전극 패턴과 다수의 접점을 가지며, 상기 다수의 접점 사이의 저항값의 비에 의해 식별정보를 기록하고,
    상기 측정기는
    상기 바이오센서의 다수의 접점과 전기적으로 접촉하여 상기 다수의 접점간의 저항값의 비를 측정하고 상기 바이오센서의 식별정보를 검출하는 수단과,
    상기 바이오센서에 적용된 목적 물질의 농도를 측정하는 수단,
    상기 측정 수단의 측정 결과를 상기 검출된 식별 정보에 의해 분석하는 수단과,
    상기 분석 수단의 분석 결과를 표시하는 수단을 포함하는
    것을 특징으로 하는 바이오센서 시스템.
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