[go: up one dir, main page]

WO2014193154A1 - Electro-chemical material detection module and material detection device including same - Google Patents

Electro-chemical material detection module and material detection device including same Download PDF

Info

Publication number
WO2014193154A1
WO2014193154A1 PCT/KR2014/004739 KR2014004739W WO2014193154A1 WO 2014193154 A1 WO2014193154 A1 WO 2014193154A1 KR 2014004739 W KR2014004739 W KR 2014004739W WO 2014193154 A1 WO2014193154 A1 WO 2014193154A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
target material
active electrode
detection module
active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2014/004739
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
조원우
유경화
고경옥
박종배
이준옥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CANTIS Inc
Original Assignee
CANTIS Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CANTIS Inc filed Critical CANTIS Inc
Priority claimed from KR1020140063679A external-priority patent/KR20140140502A/en
Publication of WO2014193154A1 publication Critical patent/WO2014193154A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
    • G01N33/5438—Electrodes

Definitions

  • biosensors are used to detect specific biological substances.
  • the biosensor refers to a tool or device manufactured to measure the presence and amount of a specific biological material.
  • the biosensor is a signal that can recognize the electrochemical change, thermal energy change, fluorescence or color change in reaction of the specific biological material to be analyzed and biological elements (e.g. enzymes, antigens, antibodies, biochemicals, etc.). It is configured in combination with a converting device.
  • biological elements e.g. enzymes, antigens, antibodies, biochemicals, etc.
  • the biosensor can quickly and easily analyze complex materials by using biological elements capable of recognizing biological materials, and selectively detect only materials to be analyzed.
  • Such biosensors can reduce the limit of disease detection associated with the diagnosis of diseases in the medical field.
  • This general biosensor has the following disadvantages.
  • the electrode sensor may include: a first input pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the first reference electrode and to which the input signal is applied; A first output pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the second reference electrode and outputting the first output signal; A second input pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the first active electrode and to which the input signal is applied; And a second output pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the second active electrode and outputting the second output signal.
  • the inflow passage is branched into a first inflow passage corresponding to the reference electrode and a second inflow passage corresponding to the active electrode, and the sample including the target material is disposed in the first inflow passage and the second inflow passage. Through it may be simultaneously introduced into the reference electrode and the active electrode.
  • FIG. 2 is a view showing a substance detection module in a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view showing a manufacturing process of an electrode sensor in a material detecting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view illustrating a case where a receptor is formed on a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a view illustrating a case where a receptor is formed between a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a graph illustrating a state in which A-Beta protein is detected by a substance detection device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the substance detecting apparatus 10 may include an inlet 20, an outlet 30, a substance detecting module 40, and a display unit 50.
  • the discharge port 30 may be a passage through which the sample including the target material introduced through the injection hole 20 is discharged to the outside through the material detection module 40.
  • the inlet 20 and the outlet 30 may be equipped with a hose or tube, respectively, to inject or discharge the sample containing the target material.
  • the substance detection module 40 may detect the target substance while the sample including the target substance is introduced through the inlet 20 and discharged to the outlet 30.
  • an input signal for detecting the target material may be applied to the material detection module 40.
  • the electrode sensor 140 is provided in the substance detection module 40. The applied input signal may be transmitted to the electrode sensor 140.
  • the electrode sensor 140 may electrically measure and output physical and chemical changes caused by the target material passing through the electrode sensor 140.
  • the electrode sensor 140 will be described in detail with reference to FIG. 3.
  • the display unit 50 may display information detected and analyzed by the substance detection module 40 on the screen so that a user can check the information.
  • the substance detecting apparatus 10 may detect and analyze the target substance in real time while injecting a sample containing the target substance.
  • the substance detection apparatus 10 may be made compact, thereby increasing portability. That is, the substance detection apparatus 10 may be manufactured to be portable.
  • the substance detection apparatus 10 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a substance detection module in a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 (a) is a view showing a state in which the base portion 242 and the cover 252 is coupled in the substance detection module
  • Figure 2 (b) is a back surface of the base portion 242 in the substance detection module It is a diagram showing.
  • the substance detection module 40 may be provided so that a sample containing a target substance is introduced and discharged.
  • the substance detection module 40 detects a target substance in a sample containing the target substance.
  • the substance detection module 40 may include a chamber 240 and an electrode sensor 140.
  • the chamber 240 includes a base portion 242 and a cover 252.
  • An electrode sensor accommodating groove 244, an inflow passage 246, an outlet passage 248, and a through hole 250 may be formed in the base portion 242.
  • the electrode sensor accommodating groove 244 is provided to accommodate the electrode sensor 140.
  • the electrode sensor accommodating groove 244 may be formed in a size corresponding to the electrode sensor 140.
  • the electrode sensor 140 may be sealed using an adhesive or a sealing resin such that no gap is formed between the electrode sensor accommodating groove 244 and the electrode sensor 140. have.
  • the present invention is not limited thereto, and various other methods may be used.
  • the inflow passage 246 may be provided at one side of the electrode sensor accommodating groove 244.
  • the inflow passage 246 may include a first inflow passage 246a and a second inflow passage 246b.
  • the inflow passage 246 extends in a straight line by a predetermined length from one end of the base portion 242 to the other end direction of the base portion 242, and branches from the end portion of the straight line to two to be connected to one side of the electrode sensor 140. Can be.
  • the two branched portions may be the first inflow passage 246a and the second inflow passage 246b, respectively.
  • the first inflow passage 246a may be connected to one side of the direction in which the reference electrode 144 is formed in the electrode sensor 140.
  • the second inflow passage 246b may be connected to one side of the electrode sensor 140 in the direction in which the active electrode 146 is formed.
  • a sample including a target material may be simultaneously introduced into the reference electrode 144 and the active electrode 146 through the first inflow channel 246a and the second inflow channel 246b.
  • the inflow passage 246 may be formed as a groove is formed in the base portion 242 to be a passage through which a sample including the target material flows.
  • the discharge passage 248 may be provided at the other side of the electrode sensor accommodating groove 244.
  • the discharge passage 248 may include a first discharge passage 248a and a second discharge passage 248b.
  • the discharge passage 248 extends in a straight line by a predetermined length in one direction of the base portion 242 from the other side of the base portion 242, branched from two end portions of the straight line to be connected to the other side of the electrode sensor 140. Can be.
  • the two branched portions may be the first discharge passage 248a and the second discharge passage 248b, respectively.
  • the first discharge passage 248a may be connected to the other side of the direction in which the reference electrode 144 is formed in the electrode sensor 140.
  • the second discharge passage 248b may be connected to the other side of the electrode sensor 140 in the direction in which the active electrode 146 is formed.
  • the sample including the target material may be discharged to the outside through the first discharge passage 248a and the second discharge passage 248b.
  • the discharge passage 248 may be a passage through which a groove is formed in the base 242 to discharge the sample including the target material.
  • the through hole 250 may be formed in a portion where the electrode sensor accommodating groove 244 is provided in the base portion 242.
  • the through hole 250 may include a first input pad 156, a first output pad 158, a second input pad 160, and a first input pad formed on the bottom surface of the base substrate 142 of the electrode sensor 140. 2 may be formed at positions corresponding to the output pads 162. This applies an electrical signal to each of the first input pad 156 and the second input pad 160 exposed to the bottom surface of the base portion 242 through the through hole 250, and the first output pad 158 and This is to obtain a signal output from the second output pad 162.
  • the cover 252 may be coupled to the base portion 242 at the top of the base portion 242.
  • the cover 252 may be provided in a size and shape corresponding to the base portion 242.
  • the cover 252 and the base 242 may be sealed to be blocked from the outside.
  • the substance detection module 40 simultaneously introduces a sample containing the target substance into the reference electrode 144 and the active electrode 146 in a state of being blocked from the outside, thereby affecting the surrounding environmental variables in the detection of the target substance. Can be minimized.
  • a groove having a shape corresponding to the inflow passage 246 and the discharge passage 248 of the base portion 242 may be formed on the bottom surface of the cover 252 (that is, the surface facing the base portion 242).
  • the groove formed on the lower surface of the inflow passage 246 and the discharge passage 248 and the cover 252 of the base portion 242 may form a tube to form a passage through which a substance to be detected may be introduced. .
  • the electrode sensor accommodating groove 244, the inflow passage 246, and the discharge passage 248 are all illustrated in the base portion 242, the electrode sensor accommodating groove 244 is not limited thereto.
  • the inlet flow passage 246 and the outlet flow passage 248 may be formed in the cover 252. In this case, a step does not occur between the inflow passage 246 and the discharge passage 248 and the electrode sensor 140 accommodated in the electrode sensor accommodating groove 244. Therefore, the sample containing the target material may be injected into the reference electrode 144 and the active electrode 146 at the same time as possible.
  • the electrode sensor 140 may be received and fixed in the electrode sensor accommodating groove 244 of the base part 242. When the sample including the target material is introduced, the electrode sensor 140 may quantitatively detect the target material through signals output from the reference electrode 144 and the active electrode 146. Hereinafter, the electrode sensor 140 will be described in detail with reference to FIG. 3.
  • FIG 3 is a view illustrating an electrode sensor in a material detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode sensor 140 may be manufactured using a flexible printed circuit board (FPCB). However, the present invention is not limited thereto, and the electrode sensor 140 may be manufactured using a printed circuit board (PCB).
  • the electrode sensor 140 includes a base substrate 142, a reference electrode 144, an active electrode 146, a first input line 148, a second input line 152, a first output line 150, and a second The output line 154, the first input pad 156, the second input pad 160, the first output pad 158, and the second output pad 162 may be included.
  • the base substrate 142 may be made of a biocompatible insulating material.
  • the biocompatible insulating materials include tempered glass, tritan, polyimide (PI), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene (polyethylene), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), and biopolymer.
  • PI polyimide
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • biopolymer can be used.
  • the PI (Polyimide) film has a transparent property, as a bio-compatible material without harmful components (Comatible) has the following advantages. First, since the PI film has a transparent property, the user can directly identify the target material by using a microscope. In addition, since the PI film is not a harmful substance, accurate detection can be made since it does not affect the target substance in detecting the target substance.
  • the reference electrode 144 may be formed on the top surface of the base substrate 142.
  • the reference electrode 144 may include a first reference electrode 144a and a second reference electrode 144b.
  • the first reference electrode 144a and the second reference electrode 144b may be formed as comb-shaped electrodes, respectively.
  • the first reference electrode 144a and the second reference electrode 144b may be formed interdigitally, and may be formed in a pair spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the distance between the first reference electrode 144a and the second reference electrode 144b may be several micrometers to several hundred micrometers.
  • the first input line 148 may be connected to one side of the first reference electrode 144a, and an input signal may be applied through the first input line 148.
  • the first output line 150 may be connected to one side of the second reference electrode 144b, and an output signal may be output through the first output line 150.
  • the surface of the reference electrode 144 may be treated separately so as not to react with the target material. That is, the reference electrode 144 may be provided so that the target material passes (passes) the reference electrode 144 when a sample containing the target material is introduced.
  • the active electrode 146 may be formed to face the reference electrode 144 on the top surface of the base substrate 142.
  • the active electrode 146 may include a first active electrode 146a and a second active electrode 146b.
  • the first active electrode 146a and the second active electrode 146b may be formed as comb-shaped electrodes, respectively.
  • the first active electrode 146a and the second active electrode 146b may be interdigitally formed, and may be formed in a pair spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the distance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b may be several micrometers to several hundred micrometers.
  • the second input line 152 may be connected to one side of the first active electrode 146a, and an input signal such as a signal applied to the first input line 148 may be applied through the second input line 152.
  • the second output line 154 may be connected to one side of the second active electrode 146b, and an output signal may be output through the second output line 154.
  • the receptor 182 may be coated on the active electrode 146 region. The receptor 182 binds to a specific target material and serves to fix the target material to the active electrode 146 region. The type of receptor 182 may vary depending on the target material to be detected. However, the present invention is not limited thereto, and the active electrode 146 region may be surface treated in various ways to obtain a target material.
  • the signal output from the second output line 154 of the active electrode 146 by the receptor 182 reacting with the target material is different from the signal output from the first output line 150 of the reference electrode 144. That is, the reference electrode 144 is provided not to be coupled with the target material, and the active electrode 146 is provided to be coupled to the target material to fix the target material, so that the signal output from the reference electrode 144 (that is, the reference is fixed). Signal) and a signal output from the active electrode 146 (that is, a signal to be compared) may be compared to detect a target material.
  • the target substance may be quantitatively detected through the difference between the reference signal and the comparison target signal.
  • the difference between the reference signal and the comparison target signal may be proportional to the amount of the target material fixed in the active electrode 146 region.
  • the target substance can be quantitatively detected through the difference between the reference signal and the comparison target signal.
  • the reference electrode 144 and the active electrode 146 may be formed in the same size and shape.
  • the reference electrode 144 and the active electrode 146 are each formed of a pair of interdigit electrodes, the thicknesses, lengths, and widths of the interdigit electrodes may be equally formed. .
  • the reference signal output from the reference electrode 144 and the comparison target signal output from the active electrode 146 can be compared under the same conditions and environments.
  • the reference electrode 144 and the active electrode 146 are shown as one each formed in the base portion 242, but is not limited thereto.
  • a pair of the reference electrode 144 and the active electrode 146 may form one cell, and a plurality of cells may be formed in the base portion 242 in an array form.
  • one reference electrode 144 may be formed, and a plurality of active electrodes 146 may be formed.
  • each of the first input line 148, the first output line 150, the second input line 152, and the second output line 154 may extend to the bottom surface of the base substrate 142 to form a pad.
  • a first input pad 156 and a first output pad 158 connected to the first input line 148 and the first output line 150 may be formed on the bottom surface of the base substrate 142, respectively.
  • a second input pad 160 and a second output pad 162 connected to the second input line 152 and the second output line 154 may be formed on the bottom surface of the base substrate 142.
  • the first input pad 156, the second input pad 160, the first output pad 158, and the second output pad 162 may be electrically connected to the substance detecting device 10, respectively.
  • FIG. 4 is a view illustrating a manufacturing process of an electrode sensor in a material detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode sensor 140 may be manufactured using an FPCB.
  • the FPCB has a structure in which a copper foil layer 170 is laminated on a base substrate 142 (for example, a PI film or the like) (FIG. 4A).
  • a base substrate 142 for example, a PI film or the like
  • an electrode pattern may be formed on the base substrate 142 by, for example, performing an exposure and etching process or a photolithography process.
  • the electrode pattern may include a reference electrode 144, an active electrode 146, a first input line 148, a second input line 152, a first output line 150, and a second output line 154. Can be.
  • the copper foil layer 170 remains in the portion forming the electrode pattern, and the copper foil layer 170 in the remaining portions except for the electrode pattern is removed by the exposure and etching process or the photolithography process (FIG. 4B). .
  • the plating layer 172 may be formed by performing a plating process on the electrode pattern.
  • the copper foil layer 170 of the electrode pattern portion is a seed layer can be easily plated (Fig. 4 (c)).
  • the plating layer 172 may be made of gold (Au).
  • the present invention is not limited thereto, and for example, the plating layer 172 may be formed of silver (Ag) or platinum (Pt).
  • the electrode sensor 140 by manufacturing the electrode sensor 140 using the FPCB, it is possible to easily form the electrode by performing a plating process immediately using the copper foil layer 170 forming the electrode pattern as a seed layer. In addition, instead of using expensive raw materials such as wafers or glass substrates used to form electrodes in the semiconductor process, the manufacturing cost can be lowered by using inexpensive FPCBs. In addition, since the PI film of the FPCB is not a harmful substance, it can be used without being influenced by external variables such as the material of the base substrate 142. In addition, since the PI film has a transparent property, the user can directly check the biomaterial in the substance detection apparatus 10 with the naked eye using a microscope. Meanwhile, although the electrode sensor 140 is illustrated as being manufactured through an FPCB process, the present invention is not limited thereto, and the electrode sensor 140 may be manufactured through a printed circuit board (PCB) process.
  • PCB printed circuit board
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a substance detection module detects a substance in a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the sample including the target material 180 may be introduced into the material detection module 40 through the injection hole 20.
  • the sample including the target material 180 may be introduced into the reference electrode 144 and the active electrode 146 of the electrode sensor 140 through the inflow passage 246, respectively.
  • a sample including the target material 180 may be simultaneously introduced into the reference electrode 144 and the active electrode 146.
  • an input signal may be applied to the first input line 148 of the reference electrode 144 and the second input line 152 of the active electrode 146, respectively.
  • the target material 180 does not react at the reference electrode 144. Without being discharged to the outside through the discharge passage 248.
  • the target material 180 is coated with the active electrode 146. Is fixed at 182. That is, the target material 180 is specifically coupled to the active electrode 146 by the receptor 182. In this case, the target material 180 coupled with the receptor 182 interferes with ion exchange between the pair of interdigit electrodes of the active electrode 146 to increase the inter-electrode impedance.
  • the amount (or concentration) of the target material may be detected by measuring an impedance difference between the signal output from the reference electrode 144 and the signal output from the active electrode 146.
  • the receptor 182 may be formed in a region between a pair of interdigit electrodes.
  • the noise can be minimized and the impedance change can be measured at a low current.
  • high resolution current measurement can be performed, and the detection sensitivity of the target substance of the electrode sensor 140 can be increased. This will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.
  • FIG. 6 illustrates a case where a receptor is formed on a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention.
  • a receptor 182 may be formed on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • the target material 180 is coupled to the receptor 182 on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • the input signal flows along the first active electrode 146a, and the first active electrode 146a and the second active signal are applied. It flows along the second active electrode 146b via the electrodes 146b and is output through the second output line 154.
  • FIG. 6B is a diagram schematically illustrating impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • the impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b is fixed on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • the solvent refers to a solvent included in the sample injected into the substance detection module 40.
  • the impedance due to the target material 180 (the Z target material) and the impedance due to the solvent buried on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b (Z solvent 1) are connected in series.
  • the impedance due to the solvent buried between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b (Z solvent 2) is the impedance due to the target material 180 (Z target material) and the first active electrode 146a.
  • the impedance due to the target material 180 must be measured (that is, the current flowing through the Z target material) to be quantitatively detected.
  • the target material may be included in the impedance (Z solvent 1) due to the solvent buried on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b connected in series with the impedance due to the target material 180 (Z target material). Since the current flows much higher (eg, several thousand times) than the current flowing through the impedance (Z target material) by 180, effectively detecting only the current flowing through the impedance (Z target material) by the target material 180. Becomes difficult.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a case where a receptor is formed between a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention.
  • a receptor 182 may be formed between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • the target material 180 is coupled with the receptor 182 between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • FIG. 7B is a diagram schematically illustrating impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • the impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b is fixed between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.
  • Impedance (Z target material) by 180 and impedance (Z solvent) by solvent are included.
  • impedance by solvent (Z solvent) is
  • Impedance due to the solvent buried in the first active electrode 146a and the second active electrode 146b and impedance due to the solvent buried between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. have. Impedance by the target material 180 (Z target material) and impedance by the solvent (Z solvent) are connected in parallel.
  • the solvent may be connected in series with the impedance (Z target material) by the target material 180. Since the impedance component can be removed, only current flowing through the impedance (Z target material) by the target material 180 can be detected sensitively.
  • the impedance (Z solvent) connected in parallel with the impedance (Z target material) by the target material 180 may be removed using the reference electrode 144. That is, since there is an impedance component due to a solvent between the pair of interdigit electrodes and the pair of interdigit electrodes of the reference electrode 144, the output from the reference electrode 144 is output from the signal output from the active electrode 146.
  • the impedance due to the solvent (Z solvent) connected in parallel with the impedance due to the target material 180 (Z target material) can be removed.
  • the current flowing through the impedance (Z target material) by the target material 180 can be detected more accurately and precisely.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the substance detecting apparatus 10 may include a signal generator 300, a reference electrode 144, an active electrode 146, and a comparator 340.
  • the signal generator 300 may apply the same input signal 310 to the reference electrode 144 and the active electrode 146, respectively. Can be. Then, the first output signal 320 and the second output signal 330 from the reference electrode 144 and the active electrode 146 to the comparator 340 by the change according to the sample including the target material 180. Will print each.
  • the receptor 182 since the receptor 182 is not coated in the region of the reference electrode 144, and the receptor 182 is coated in the region of the active electrode 146, the first output signal 320 and the second output signal 330. Is a difference according to the target material 180.
  • the comparator 340 may detect the current signal generated by the target material 180 by comparing the first output signal 320 and the second output signal 330.
  • the comparator 340 may detect a current signal (or impedance) by the target material 180 by amplifying a difference signal between the first output signal 320 and the second output signal 330.
  • a current signal or impedance
  • FIG. 9 is a graph showing a state in which A-Beta protein is detected by a substance detection device according to an embodiment of the present invention.
  • an antibody ie, a receptor
  • the A-Beta protein was injected at concentrations of 1 pg (pico gram) / ml, 10 pg / ml, 100 pg / ml, and 1000 pg / ml at regular intervals.
  • the resistance value can be seen to increase from 0 to 20000 ohms. This shows that the electrode sensor 140 sensed very sensitively the target material (ie, A-Beta protein). And, the higher the concentration of the A-Beta protein can be seen that the resistance value increases accordingly. Therefore, by measuring the resistance value (impedance) according to the target material, it is possible to accurately detect the amount or concentration of the target material.
  • first reference electrode 144b second reference electrode
  • first output line 152 second input line
  • first output pad 160 second input pad

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Disclosed are a material detection module and a material detection device including the same. The material detection module according to an embodiment of the present invention comprises a chamber and an electrode sensor, the chamber comprising: an inlet flow path formed at one side and through which a sample including a target material flows; an outlet flow path formed at the other side and through which the sample including the target material is discharged; and an electrode sensor receiving groove which is formed between the inlet flow path and the outlet flow path and communicating with the inlet flow path and the outlet flow path, and the electrode sensor comprising: a base substrate received in the electrode sensor receiving groove; a reference electrode formed on one surface of the base substrate and provided to allow the target material to pass therethrough when the sample flows in through the inlet flow path; and an active electrode formed on the surface of the base substrate so as to be spaced apart from the reference electrode and provided to obtain the target material when the sample flows in through the inlet flow path.

Description

전기 화학적 물질 검출 모듈 및 이를 구비한 물질 검출 장치Electrochemical substance detection module and substance detection apparatus having same

본 발명은 검출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오 및 미세 물질을 전기화학적으로 검출할 수 있는 물질 검출 모듈 및 이를 구비한 물질 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a detection device, and more particularly, to a material detection module capable of electrochemically detecting bio and fine materials and a material detection device having the same.

일반적으로 특정한 생물학적 물질을 검출하기 위해서는 바이오센서를 이용한다. 여기서 바이오센서란 특정한 생물학적 물질의 존재 유무 및 그 양을 측정할 수 있도록 제작한 도구 또는 장치를 의미한다. 바이오센서는 분석하고자 하는 특정한 생물학적 물질과 생물학적 요소(예를 들어, 효소, 항원, 항체, 생화학 물질 등)와의 반응에서 나타나는 전기화학적 변화, 열에너지의 변화, 형광 또는 색의 변화 등을 인식 가능한 신호로 변환시켜주는 장치와 결합하여 구성된다. 이처럼 바이오센서는 생물학적 물질을 인식할 수 있는 생물학적 요소를 이용하여 복잡한 물질의 분석을 신속하고 용이하게 할 수 있고, 분석하고자 하는 물질만 선택적으로 검출할 수 있다. 이러한 바이오센서를 통해 의료분야에서는 질병의 진단과 관련된 질병 감지의 한계를 줄일 수 있다. 이러한 일반적인 바이오센서는 다음과 같은 단점이 있다.In general, biosensors are used to detect specific biological substances. Here, the biosensor refers to a tool or device manufactured to measure the presence and amount of a specific biological material. The biosensor is a signal that can recognize the electrochemical change, thermal energy change, fluorescence or color change in reaction of the specific biological material to be analyzed and biological elements (e.g. enzymes, antigens, antibodies, biochemicals, etc.). It is configured in combination with a converting device. As such, the biosensor can quickly and easily analyze complex materials by using biological elements capable of recognizing biological materials, and selectively detect only materials to be analyzed. Such biosensors can reduce the limit of disease detection associated with the diagnosis of diseases in the medical field. This general biosensor has the following disadvantages.

종래의 바이오센서는, 특정한 물질을 분석하기 위해서는 기준이 되는 전극과 분석하고자 하는 물질이 배양되는 전극을 구비하게 된다. 이 때의 전극은 반도체 공정과 유사한 공정을 통해 제조되는 것으로 복잡한 공정을 거치게 된다. 그리고, 전극을 생산하기 위해 필요한 베이스 기판, 즉, 유리기판 또는 실리콘 기반의 기판은 고가의 가격이다. 따라서, 종래의 바이오센서를 대량으로 상용화 하는데 있어서 가격 경쟁력에 따른 어려움이 있다. 또한, 종래의 바이오센서는 여러 환경 변수에 의해 측정 시 재현성 및 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.Conventional biosensors have an electrode which is a reference and an electrode on which a substance to be analyzed is cultured in order to analyze a specific substance. In this case, the electrode is manufactured through a process similar to that of a semiconductor, and undergoes a complicated process. In addition, a base substrate, ie, a glass substrate or a silicon-based substrate, required for producing an electrode is expensive. Therefore, there is a difficulty in price competitiveness in commercializing a conventional biosensor. In addition, the conventional biosensors have a problem in that reproducibility and accuracy are poor when measured by various environmental variables.

[선행기술문헌][Preceding technical literature]

한국공개특허공보 10-2006-0089464(2006.08.09)Korean Laid-Open Patent Publication 10-2006-0089464 (Aug.09, 2006)

본 발명의 실시예는 타겟 물질의 검출 신뢰도를 높일 수 있는 물질 검출 모듈 및 이를 구비한 물질 검출 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a material detection module and a material detection device having the same that can increase the detection reliability of the target material.

본 발명의 실시예는 타겟 물질 검출의 민감도를 높일 수 있는 물질 검출 모듈 및 이를 구비한 물질 검출 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a material detection module and a material detection device having the same that can increase the sensitivity of the target material detection.

본 발명의 실시예는 제조 공정을 간소화 할 수 있는 물질 검출 모듈 및 이를 구비한 물질 검출 장치를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a substance detection module and a substance detection apparatus having the same that can simplify the manufacturing process.

본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 모듈은, 일측에 형성되고 타겟 물질이 포함된 시료가 유입되는 유입 유로, 타측에 형성되고 타겟 물질이 포함된 시료가 배출되는 배출 유로, 및 상기 유입 유로와 상기 배출 유로 사이에 형성되고 상기 유입 유로 및 상기 배출 유로와 각각 연통하는 전극 센서 수납홈을 포함하는 챔버; 및 상기 전극 센서 수납홈에 수납되는 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 일면에 형성되고 상기 유입 유로를 통해 상기 시료가 유입되는 경우 상기 타겟 물질이 지나가도록 마련되는 기준 전극, 및 상기 베이스 기판의 일면에 상기 기준 전극과 이격되어 형성되고 상기 유입 유로를 통해 상기 시료가 유입되는 경우 상기 타겟 물질을 획득하도록 마련되는 활성 전극을 포함하는 전극 센서를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a substance detection module includes an inflow passage formed on one side and a sample in which a sample containing a target substance flows in, a discharge passage in which a sample formed on the other side and a target material is discharged, and the inflow passage; A chamber formed between the discharge passages and including an electrode sensor accommodating groove respectively communicating with the inflow passage and the discharge passage; And a base substrate accommodated in the electrode sensor accommodating groove, a reference electrode formed on one surface of the base substrate and provided so that the target material passes when the sample is introduced through the inflow passage, and one surface of the base substrate. And an electrode sensor formed spaced apart from a reference electrode and including an active electrode provided to obtain the target material when the sample is introduced through the inflow passage.

상기 기준 전극은, 인터디지트 전극 형태의 상호 대향하는 제1 기준 전극 및 제2 기준 전극을 포함하고, 상기 활성 전극은, 인터디지트 전극 형태의 상호 대향하는 제1 활성 전극 및 제2 활성 전극을 포함하며, 상기 기준 전극과 상기 활성 전극은 동일하게 형성될 수 있다.The reference electrode includes a mutually opposite first reference electrode and a second reference electrode in the form of an interdigit electrode, and the active electrode includes a mutually opposite first active electrode and a second active electrode in the form of an interdigit electrode. The reference electrode and the active electrode may be formed in the same manner.

상기 활성 전극은, 상기 제1 활성 전극과 상기 제2 활성 전극 사이에서 상기 타겟 물질을 획득하도록 마련될 수 있다.The active electrode may be provided to obtain the target material between the first active electrode and the second active electrode.

상기 제1 활성 전극과 상기 제2 활성 전극 사이에는 상기 타겟 물질과 결합되어 상기 타겟 물질을 고정시키는 리셉터가 마련될 수 있다.A receptor coupled to the target material to fix the target material may be provided between the first active electrode and the second active electrode.

상기 물질 검출 모듈은, 상기 기준 전극 및 상기 활성 전극에 입력 신호를 각각 인가하는 신호 발생부; 및 상기 기준 전극에서 출력되는 제1 출력 신호와 상기 활성 전극에서 출력되는 제2 출력 신호를 비교하여 상기 타겟 물질에 의한 신호를 검출하는 비교부를 더 포함할 수 있다.The substance detection module may include a signal generator configured to apply an input signal to the reference electrode and the active electrode, respectively; And a comparator configured to compare the first output signal output from the reference electrode and the second output signal output from the active electrode to detect a signal by the target material.

상기 비교부는, 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차신호를 증폭하여 상기 타겟 물질에 의한 신호를 검출할 수 있다.The comparator may detect a signal caused by the target material by amplifying a difference signal between the first output signal and the second output signal.

상기 전극 센서는, 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제1 기준 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 입력 신호가 인가되는 제1 입력 패드; 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제2 기준 전극과 전기적으로 연결되며 상기 제1 출력 신호가 출력되는 제1 출력 패드; 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제1 활성 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 입력 신호가 인가되는 제2 입력 패드; 및 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제2 활성 전극과 전기적으로 연결되며 상기 제2 출력 신호가 출력되는 제2 출력 패드를 더 포함할 수 있다.The electrode sensor may include: a first input pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the first reference electrode and to which the input signal is applied; A first output pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the second reference electrode and outputting the first output signal; A second input pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the first active electrode and to which the input signal is applied; And a second output pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the second active electrode and outputting the second output signal.

상기 챔버는, 상기 제1 입력 패드 및 상기 제1 출력 패드를 외부로 노출시키는 제1 관통홀; 및 상기 제2 입력 패드 및 상기 제2 출력 패드를 외부로 노출시키는 제2 관통홀을 더 포함할 수 있다.The chamber may include a first through hole exposing the first input pad and the first output pad to the outside; And a second through hole exposing the second input pad and the second output pad to the outside.

상기 베이스 기판은, 바이오 컴패터블한 절연 재질로 이루어질 수 있다.The base substrate may be made of a biocompatible insulating material.

상기 전극 센서는, FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 제조될 수 있다.The electrode sensor may be manufactured of a flexible printed circuit board (FPCB).

상기 유입 유로는, 상기 기준 전극과 대응되는 제1 유입 유로 및 상기 활성 전극과 대응되는 제2 유입 유로로 각각 분기되고, 상기 타겟 물질이 포함된 시료가 상기 제1 유입 유로 및 상기 제2 유입 유로를 통해 상기 기준 전극 및 상기 활성 전극으로 동시에 유입될 수 있다.The inflow passage is branched into a first inflow passage corresponding to the reference electrode and a second inflow passage corresponding to the active electrode, and the sample including the target material is disposed in the first inflow passage and the second inflow passage. Through it may be simultaneously introduced into the reference electrode and the active electrode.

상기 챔버는, 상면에 상기 전극 센서 수납홈이 형성되는 베이스부; 및 상기 베이스부의 상부에서 상기 베이스부와의 사이가 밀폐되도록 결합되며, 상기 베이스부와 대면하는 면에 상기 유입 유로와 상기 배출 유로가 형성되는 커버를 포함할 수 있다.The chamber, the base portion is formed with the electrode sensor receiving groove on the upper surface; And a cover coupled to the base part at an upper part of the base part to be hermetically sealed, and a cover having the inflow path and the discharge path formed on a surface facing the base part.

본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치는, 물질 검출 모듈; 상기 물질 검출 모듈로 상기 타겟 물질이 포함된 시료를 주입하는 주입구; 상기 물질 검출 모듈을 경유한 상기 타겟 물질이 포함된 시료가 배출되는 배출구; 및 상기 물질 검출 모듈의 검출 결과를 표시하는 표시부를 포함한다.In one embodiment, a substance detecting apparatus includes: a substance detecting module; An injection hole for injecting a sample including the target material into the material detection module; An outlet through which the sample containing the target substance is discharged through the substance detection module; And a display unit displaying a detection result of the substance detection module.

본 발명의 실시예에 의하면, 기준 전극과 활성 전극의 환경을 동일하게 형성하고 전극 센서를 외부와 차단시킴으로써, 여러 환경 변수에 영향을 받지 않고, 타켓 물질을 정확히 검출할 수 있으며 여러 번 측정 시 재현성을 높일 수 있게 된다. 그리고, 전극 센서를 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 사용함으로써, 바이오 물질과 컴패터블(Compatible)한 재질로 제조하여 타겟 물질의 검출 환경에 이질적인 요소가 개입되지 않도록 할 수 있고, 기준 전극 및 활성 전극 등의 전극 패턴화 공정을 좀 더 용이하게 할 수 있으며, 제조 가격을 낮출 수 있게 된다. 또한, 활성 전극 영역에서 리셉터를 한 쌍의 인터디지트 전극들 사이의 영역에 형성함으로써, 타겟 물질 검출 시 잡음을 최소화하고 낮은 전류에서 임피던스 변화량을 측정하여 고해상의 전류 측정이 가능하게 되며, 그로 인해 타겟 물질 검출 민감도를 높일 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, by forming the same environment of the reference electrode and the active electrode and blocking the electrode sensor from the outside, it is possible to accurately detect the target material without being affected by various environmental variables, and reproducibility when measuring several times To increase. In addition, by using an FPCB (Flexible Printed Circuit Board), the electrode sensor may be made of a material that is compatible with the biomaterial to prevent heterogeneous elements from intervening in the detection environment of the target material, and the reference electrode and the active electrode. Electrode patterning process such as can be made easier, and the manufacturing cost can be lowered. In addition, by forming the receptor in the region between the pair of interdigit electrodes in the active electrode region, it is possible to measure the high resolution current by minimizing the noise when detecting the target material and measuring the impedance change at a low current. It is possible to increase the substance detection sensitivity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치를 나타낸 도면1 is a view showing a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에서, 물질 검출 모듈을 나타낸 도면2 is a view showing a substance detection module in a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에서, 전극 센서를 나타낸 도면3 is a view illustrating an electrode sensor in a material detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에서, 전극 센서의 제조 공정을 나타낸 도면4 is a view showing a manufacturing process of an electrode sensor in a material detecting apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에서 물질 검출 모듈이 물질을 검출하는 상태를 나타낸 도면5 is a view illustrating a state in which a substance detection module detects a substance in a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 물질 검출 모듈의 활성 전극 영역에서 리셉터가 한 쌍의 인터디지트 전극들 상에 형성된 경우를 나타낸 도면6 is a view illustrating a case where a receptor is formed on a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 물질 검출 모듈의 활성 전극 영역에서 리셉터가 한 쌍의 인터디지트 전극들 사이에 형성된 경우를 나타낸 도면7 is a view illustrating a case where a receptor is formed between a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention;

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도8 is a block diagram showing the configuration of a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에 의해 A-Beta 단백질을 검출한 상태를 나타낸 그래프9 is a graph illustrating a state in which A-Beta protein is detected by a substance detection device according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 물질 검출 모듈 및 이를 구비한 물질 검출 장치의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, a specific embodiment of a substance detection module of the present invention and a substance detection apparatus having the same will be described with reference to FIGS. 1 to 9. However, this is only an exemplary embodiment and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 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.In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.The technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely means for effectively explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 물질 검출 장치(10)는 주입구(20), 배출구(30), 물질 검출 모듈(40) 및 표시부(50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the substance detecting apparatus 10 may include an inlet 20, an outlet 30, a substance detecting module 40, and a display unit 50.

주입구(20)는 검출하고자 하는 물질(이하, 타겟 물질이라 함)이 포함된 시료가 유입될 수 있는 통로가 될 수 있다. 여기서, 타겟 물질이 포함된 시료는 용매와 타겟 물질(예를 들어, 세포, 효소, 항원, 항체, 생화학 물질 등)을 혼합한 유체일 수 있다. 또한, 타켓 물질이 포함된 시료는 다이옥신, TNT(Trinitrotoluene), DNT(Dinitro toluene) 등의 타겟 물질을 포함하는 기체일 수도 있다. The injection hole 20 may be a passage through which a sample containing a substance to be detected (hereinafter referred to as a target substance) may be introduced. Here, the sample containing the target material may be a fluid mixed with a solvent and the target material (eg, cells, enzymes, antigens, antibodies, biochemicals, etc.). In addition, the sample containing the target material may be a gas containing a target material such as dioxin, Trinitrotoluene (TNT), Dinitro toluene (DNT).

배출구(30)는 주입구(20)를 통해 유입된 타겟 물질이 포함된 시료가 물질 검출 모듈(40)을 지나 외부로 배출되는 통로가 될 수 있다. 이때, 주입구(20)와 배출구(30)에는 각각 호스나 튜브 등이 장착되어 타켓 물질이 포함된 시료를 주입하거나 배출할 수 있다. The discharge port 30 may be a passage through which the sample including the target material introduced through the injection hole 20 is discharged to the outside through the material detection module 40. In this case, the inlet 20 and the outlet 30 may be equipped with a hose or tube, respectively, to inject or discharge the sample containing the target material.

물질 검출 모듈(40)은 타겟 물질이 포함된 시료가 주입구(20)를 통해 유입되어 배출구(30)로 배출되는 동안 타겟 물질을 검출할 수 있다. 타겟 물질이 포함된 시료가 주입구(20)를 통해 유입되었을 때, 물질 검출 모듈(40)로 타겟 물질을 검출하기 위한 입력 신호가 인가될 수 있다. 물질 검출 모듈(40)내에는 전극 센서(140)가 마련된다. 상기 인가된 입력 신호는 전극 센서(140)로 전달될 수 있다. 전극 센서(140)는 전극 센서(140)를 지나는 타겟 물질에 의한 물리적 및 화학적 변화를 전기적으로 측정하여 출력할 수 있다. 이하, 전극 센서(140)는 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.The substance detection module 40 may detect the target substance while the sample including the target substance is introduced through the inlet 20 and discharged to the outlet 30. When the sample including the target material is introduced through the injection hole 20, an input signal for detecting the target material may be applied to the material detection module 40. The electrode sensor 140 is provided in the substance detection module 40. The applied input signal may be transmitted to the electrode sensor 140. The electrode sensor 140 may electrically measure and output physical and chemical changes caused by the target material passing through the electrode sensor 140. Hereinafter, the electrode sensor 140 will be described in detail with reference to FIG. 3.

표시부(50)는 물질 검출 모듈(40)을 통해 검출 및 분석된 정보를 사용자가 확인 할 수 있도록 화면에 표시할 수 있다.The display unit 50 may display information detected and analyzed by the substance detection module 40 on the screen so that a user can check the information.

물질 검출 장치(10)는 타겟 물질이 포함된 시료를 주입하면서 실시간으로 타겟 물질을 검출하여 분석 할 수 있다. 뿐만 아니라 물질 검출 장치(10)는 소형으로 제작되어 휴대성을 높일 수도 있다. 즉, 물질 검출 장치(10)는 휴대 가능하게 제작될 수 있다. 이하, 물질 검출 장치(10)에 대한 설명은 도 2 내지 도 6을 통해 상세히 설명하기로 한다. The substance detecting apparatus 10 may detect and analyze the target substance in real time while injecting a sample containing the target substance. In addition, the substance detection apparatus 10 may be made compact, thereby increasing portability. That is, the substance detection apparatus 10 may be manufactured to be portable. Hereinafter, the substance detection apparatus 10 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 6.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에서, 물질 검출 모듈을 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)는 물질 검출 모듈에서, 베이스부(242)와 커버(252)가 결합되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 2의 (b)는 물질 검출 모듈에서, 베이스부(242)의 배면을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a substance detection module in a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 (a) is a view showing a state in which the base portion 242 and the cover 252 is coupled in the substance detection module, Figure 2 (b) is a back surface of the base portion 242 in the substance detection module It is a diagram showing.

도 2를 참조하면, 물질 검출 모듈(40)은 타겟 물질이 포함된 시료가 유입 및 배출되도록 마련될 수 있다. 물질 검출 모듈(40)은 타겟 물질이 포함된 시료에서 타겟 물질을 검출하는 역할을 한다. 물질 검출 모듈(40)은 챔버(240) 및 전극 센서(140)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the substance detection module 40 may be provided so that a sample containing a target substance is introduced and discharged. The substance detection module 40 detects a target substance in a sample containing the target substance. The substance detection module 40 may include a chamber 240 and an electrode sensor 140.

챔버(240)는 베이스부(242) 및 커버(252)를 포함한다. 베이스부(242)에는 전극센서 수납홈(244), 유입 유로(246), 배출 유로(248) 및 관통홀(250)이 형성될 수 있다. The chamber 240 includes a base portion 242 and a cover 252. An electrode sensor accommodating groove 244, an inflow passage 246, an outlet passage 248, and a through hole 250 may be formed in the base portion 242.

전극 센서 수납홈(244)은 전극 센서(140)를 수납하도록 마련된다. 전극 센서 수납홈(244)은 전극 센서(140)와 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 여기서, 전극 센서(140)가 전극 센서 수납홈(244)에 수납될 때, 전극 센서 수납홈(244)과 전극 센서(140) 사이에 빈틈이 생기지 않도록 접착제 또는 밀봉 수지 등을 사용하여 밀폐시킬 수 있다. 그러나 이에 한정된 것은 아니며, 그 이외의 다양한 방법을 사용할 수 있다.The electrode sensor accommodating groove 244 is provided to accommodate the electrode sensor 140. The electrode sensor accommodating groove 244 may be formed in a size corresponding to the electrode sensor 140. Here, when the electrode sensor 140 is accommodated in the electrode sensor accommodating groove 244, the electrode sensor 140 may be sealed using an adhesive or a sealing resin such that no gap is formed between the electrode sensor accommodating groove 244 and the electrode sensor 140. have. However, the present invention is not limited thereto, and various other methods may be used.

유입 유로(246)는 전극 센서 수납홈(244)의 일측에 마련될 수 있다. 유입 유로(246)는 제1 유입 유로(246a)와 제2 유입 유로(246b)를 포함할 수 있다. 유입 유로(246)는 베이스부(242)의 일단에서 베이스부(242)의 타단 방향으로 일정 길이만큼 직선으로 뻗어지고, 상기 직선의 말단 부분에서부터 두 개로 분기되어 전극 센서(140)의 일측까지 연결될 수 있다. 여기서 두 개로 분기되는 부분이 각각 제1 유입 유로(246a) 및 제2 유입 유로(246b)가 될 수 있다. 제1 유입 유로(246a)는 전극 센서(140)에서 기준 전극(144)이 형성된 방향의 일측으로 연결될 수 있다. 제2 유입 유로(246b)는 전극 센서(140)에서 활성 전극(146)이 형성된 방향의 일측으로 연결될 수 있다. 제1 유입 유로(246a) 및 제2 유입 유로(246b)를 통해 기준 전극(144) 및 활성 전극(146)으로 동시에 타겟 물질이 포함된 시료가 유입될 수 있다. 이를 위해, 타겟 물질이 포함된 시료를 물질 검출 모듈(40)로 주입할 때, 펌프의 작용 압력을 일정하게 조절하고, 타겟 물질이 포함된 시료의 유속 및 시간당 주입량을 일정하게 조절할 수 있다. 유입 유로(246)는 베이스부(242)에 홈이 파이면서 형성됨으로써, 타겟 물질이 포함된 시료가 유입되는 통로가 될 수 있다.The inflow passage 246 may be provided at one side of the electrode sensor accommodating groove 244. The inflow passage 246 may include a first inflow passage 246a and a second inflow passage 246b. The inflow passage 246 extends in a straight line by a predetermined length from one end of the base portion 242 to the other end direction of the base portion 242, and branches from the end portion of the straight line to two to be connected to one side of the electrode sensor 140. Can be. Here, the two branched portions may be the first inflow passage 246a and the second inflow passage 246b, respectively. The first inflow passage 246a may be connected to one side of the direction in which the reference electrode 144 is formed in the electrode sensor 140. The second inflow passage 246b may be connected to one side of the electrode sensor 140 in the direction in which the active electrode 146 is formed. A sample including a target material may be simultaneously introduced into the reference electrode 144 and the active electrode 146 through the first inflow channel 246a and the second inflow channel 246b. To this end, when injecting the sample containing the target material to the material detection module 40, it is possible to constantly adjust the working pressure of the pump, and to constantly adjust the flow rate and the amount of injection per hour of the sample containing the target material. The inflow passage 246 may be formed as a groove is formed in the base portion 242 to be a passage through which a sample including the target material flows.

배출 유로(248)는 전극 센서 수납홈(244)의 타측에 마련될 수 있다. 배출 유로(248)는 제1 배출 유로(248a)와 제2 배출 유로(248b)를 포함할 수 있다. 배출 유로(248)는 베이스부(242)의 타측에서 베이스부(242)의 일측 방향으로 일정 길이만큼 직선으로 뻗어지고, 상기 직선의 말단 부분에서부터 두 개로 분기되어 전극 센서(140)의 타측까지 연결될 수 있다. 여기서 두 개로 분기되는 부분이 각각 제1 배출 유로(248a) 및 제2 배출 유로(248b)가 될 수 있다. 제1 배출 유로(248a)는 전극 센서(140)에서 기준 전극(144)이 형성된 방향의 타측으로 연결될 수 있다. 제2 배출 유로(248b)는 전극 센서(140)에서 활성 전극(146)이 형성된 방향의 타측으로 연결될 수 있다. 제1 배출 유로(248a)와 제2 배출 유로(248b)를 통해 타겟 물질이 포함된 시료가 외부로 배출될 수 있다. 배출 유로(248)는 베이스부(242)에 홈이 파이면서 형성됨으로써, 타겟 물질이 포함된 시료가 배출되는 통로가 될 수 있다.The discharge passage 248 may be provided at the other side of the electrode sensor accommodating groove 244. The discharge passage 248 may include a first discharge passage 248a and a second discharge passage 248b. The discharge passage 248 extends in a straight line by a predetermined length in one direction of the base portion 242 from the other side of the base portion 242, branched from two end portions of the straight line to be connected to the other side of the electrode sensor 140. Can be. Here, the two branched portions may be the first discharge passage 248a and the second discharge passage 248b, respectively. The first discharge passage 248a may be connected to the other side of the direction in which the reference electrode 144 is formed in the electrode sensor 140. The second discharge passage 248b may be connected to the other side of the electrode sensor 140 in the direction in which the active electrode 146 is formed. The sample including the target material may be discharged to the outside through the first discharge passage 248a and the second discharge passage 248b. The discharge passage 248 may be a passage through which a groove is formed in the base 242 to discharge the sample including the target material.

관통홀(250)은 베이스부(242)에서 전극 센서 수납홈(244)이 마련되는 부분에 형성될 수 있다. 예를 들어, 관통홀(250)은 전극 센서(140)의 베이스 기판(142)의 하면에 형성된 제1 입력 패드(156) 및 제1 출력 패드(158)와 제2 입력 패드(160) 및 제2 출력 패드(162)에 대응되는 위치에 각각 형성될 수 있다. 이는 관통홀(250)을 통해 베이스부(242)의 하면에 노출되는 제1 입력 패드(156) 및 제2 입력 패드(160)에 각각 전기적인 신호를 인가하고, 제1 출력 패드(158) 및 제2 출력 패드(162)에서 출력 되는 신호를 획득하기 위함이다.The through hole 250 may be formed in a portion where the electrode sensor accommodating groove 244 is provided in the base portion 242. For example, the through hole 250 may include a first input pad 156, a first output pad 158, a second input pad 160, and a first input pad formed on the bottom surface of the base substrate 142 of the electrode sensor 140. 2 may be formed at positions corresponding to the output pads 162. This applies an electrical signal to each of the first input pad 156 and the second input pad 160 exposed to the bottom surface of the base portion 242 through the through hole 250, and the first output pad 158 and This is to obtain a signal output from the second output pad 162.

커버(252)는 베이스부(242)의 상부에서 베이스부(242)와 결합될 수 있다. 커버(252)는 베이스부(242)와 대응되는 크기와 형태로 마련될 수 있다. 커버(252)와 베이스부(242) 사이는 밀폐되어 외부와 차단 될 수 있다. 이와 같이, 물질 검출 모듈(40)은 외부와 차단된 상태에서 타겟 물질이 포함된 시료를 기준 전극(144)과 활성 전극(146)으로 동시에 유입시키므로, 타겟 물질의 검출에 있어서 주위 환경 변수에 영향을 최소화 할 수 있게 된다.The cover 252 may be coupled to the base portion 242 at the top of the base portion 242. The cover 252 may be provided in a size and shape corresponding to the base portion 242. The cover 252 and the base 242 may be sealed to be blocked from the outside. As such, the substance detection module 40 simultaneously introduces a sample containing the target substance into the reference electrode 144 and the active electrode 146 in a state of being blocked from the outside, thereby affecting the surrounding environmental variables in the detection of the target substance. Can be minimized.

커버(252)의 하면(즉, 베이스부(242)와 대면하는 면)에는 베이스부(242)의 유입 유로(246) 및 배출 유로(248)에 각각 대응되는 형태의 홈이 형성될 수 있다. 이 경우, 베이스부(242)의 유입 유로(246) 및 배출 유로(248)와 커버(252)의 하면에 형성된 상기 홈이 튜브 형태를 이루어 검출하고자 하는 물질이 유입될 수 있는 통로를 만들 수 있다.A groove having a shape corresponding to the inflow passage 246 and the discharge passage 248 of the base portion 242 may be formed on the bottom surface of the cover 252 (that is, the surface facing the base portion 242). In this case, the groove formed on the lower surface of the inflow passage 246 and the discharge passage 248 and the cover 252 of the base portion 242 may form a tube to form a passage through which a substance to be detected may be introduced. .

또한, 여기서는 베이스부(242)에 전극 센서 수납홈(244), 유입 유로(246), 및 배출 유로(248)가 모두 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전극 센서 수납홈(244)은 베이스부(242)에 형성되고, 유입 유로(246) 및 배출 유로(248)는 커버(252)에 형성될 수도 있다. 이 경우, 유입 유로(246) 및 배출 유로(248)와 전극 센서 수납홈(244)에 수납된 전극 센서(140) 간에 단차가 생기지 않게 된다. 그로 인해, 타켓 물질이 포함된 시료가 기준 전극(144) 및 활성 전극(146)으로 최대한 동시에 주입되도록 할 수 있다. In addition, although the electrode sensor accommodating groove 244, the inflow passage 246, and the discharge passage 248 are all illustrated in the base portion 242, the electrode sensor accommodating groove 244 is not limited thereto. The inlet flow passage 246 and the outlet flow passage 248 may be formed in the cover 252. In this case, a step does not occur between the inflow passage 246 and the discharge passage 248 and the electrode sensor 140 accommodated in the electrode sensor accommodating groove 244. Therefore, the sample containing the target material may be injected into the reference electrode 144 and the active electrode 146 at the same time as possible.

전극 센서(140)는 베이스부(242)의 전극 센서 수납홈(244)에 수납되어 고정될 수 있다. 전극 센서(140)는 타겟 물질이 포함된 시료가 유입되는 경우, 기준 전극(144) 및 활성 전극(146)에서 출력되는 신호를 통해 타겟 물질을 정량적으로 검출할 수 있다. 이하, 전극 센서(140)는 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.The electrode sensor 140 may be received and fixed in the electrode sensor accommodating groove 244 of the base part 242. When the sample including the target material is introduced, the electrode sensor 140 may quantitatively detect the target material through signals output from the reference electrode 144 and the active electrode 146. Hereinafter, the electrode sensor 140 will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치 중, 전극 센서를 나타낸 도면이다. 3 is a view illustrating an electrode sensor in a material detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전극 센서(140)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)를 이용하여 제조 될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 전극 센서(140)는 PCB(Printed Circuit Board)를 이용하여 제조될 수도 있다. 전극 센서(140)는 베이스 기판(142), 기준 전극(144), 활성 전극(146), 제1 입력 선로(148), 제2 입력 선로(152), 제1 출력 선로(150), 제2 출력 선로(154), 제1 입력 패드(156), 제2 입력 패드(160), 제1 출력 패드(158) 및 제2 출력 패드(162)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the electrode sensor 140 may be manufactured using a flexible printed circuit board (FPCB). However, the present invention is not limited thereto, and the electrode sensor 140 may be manufactured using a printed circuit board (PCB). The electrode sensor 140 includes a base substrate 142, a reference electrode 144, an active electrode 146, a first input line 148, a second input line 152, a first output line 150, and a second The output line 154, the first input pad 156, the second input pad 160, the first output pad 158, and the second output pad 162 may be included.

베이스 기판(142)은 바이오 컴패터블(Compatible)한 절연 재질로 이루어질 수 있다. 여기서 바이오 컴패터블한 절연 재질은 강화유리, 트라이탄(Tritan), PI(Polyimide), PP(Polypropylene), PE(polyethylene), PET(polyethylene), PC(Polycarbonate), PS(polystyrene) 및 Biopolymer 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, PI(Polyimide) 필름은 투명한 성질을 갖고 있으며, 유해 성분이 없는 바이오 컴패터블(Compatible)한 재질로서 다음과 같은 장점이 있다. 먼저, PI 필름은 투명한 성질을 갖기 때문에 사용자가 현미경을 이용하여 직접 육안으로 타겟 물질을 확인할 수 있다. 또한, PI 필름은 유해물질이 아니므로, 타겟 물질을 검출하는데 있어 타겟 물질에 영향을 주지 않으므로 정확한 검출이 이루어질 수 있게 된다. The base substrate 142 may be made of a biocompatible insulating material. The biocompatible insulating materials include tempered glass, tritan, polyimide (PI), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene (polyethylene), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), and biopolymer. Can be used. For example, the PI (Polyimide) film has a transparent property, as a bio-compatible material without harmful components (Comatible) has the following advantages. First, since the PI film has a transparent property, the user can directly identify the target material by using a microscope. In addition, since the PI film is not a harmful substance, accurate detection can be made since it does not affect the target substance in detecting the target substance.

기준 전극(144)은 베이스 기판(142)의 상면에 형성될 수 있다. 기준 전극(144)은 제1 기준 전극(144a) 및 제2 기준 전극(144b)을 포함할 수 있다. 제1 기준 전극(144a) 및 제2 기준 전극(144b)은 각각 빗살무늬 전극으로 형성될 수 있다. 제1 기준 전극(144a)과 제2 기준 전극(144b)은 인터디지트(Interdigit)하게 형성될 수 있으며, 서로 일정 간격 이격 되어 한 쌍으로 형성될 수 있다. 여기서, 제1 기준 전극(144a)과 제2 기준 전극(144b)의 간격은 수 마이크로미터에서 수백 마이크로미터 일 수 있다. 제1 기준 전극(144a)의 일측에는 제1 입력 선로(148)가 연결되고, 제1 입력 선로(148)를 통해 입력 신호가 인가될 수 있다. 제2 기준 전극(144b)의 일측에는 제1 출력 선로(150)가 연결되고, 제1 출력 선로(150)를 통해 출력 신호가 출력될 수 있다. 기준 전극(144) 영역에는 타겟 물질과 반응하지 않도록 별도의 표면 처리를 할 수 있다. 즉, 기준 전극(144)은 타겟 물질이 포함된 시료가 유입되는 경우, 타겟 물질이 기준 전극(144)을 지나가도록(통과하도록) 마련될 수 있다. The reference electrode 144 may be formed on the top surface of the base substrate 142. The reference electrode 144 may include a first reference electrode 144a and a second reference electrode 144b. The first reference electrode 144a and the second reference electrode 144b may be formed as comb-shaped electrodes, respectively. The first reference electrode 144a and the second reference electrode 144b may be formed interdigitally, and may be formed in a pair spaced apart from each other by a predetermined interval. Here, the distance between the first reference electrode 144a and the second reference electrode 144b may be several micrometers to several hundred micrometers. The first input line 148 may be connected to one side of the first reference electrode 144a, and an input signal may be applied through the first input line 148. The first output line 150 may be connected to one side of the second reference electrode 144b, and an output signal may be output through the first output line 150. The surface of the reference electrode 144 may be treated separately so as not to react with the target material. That is, the reference electrode 144 may be provided so that the target material passes (passes) the reference electrode 144 when a sample containing the target material is introduced.

활성 전극(146)은 베이스 기판(142)의 상면에서 기준 전극(144)과 대향하여 형성될 수 있다. 활성 전극(146)은 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b)을 포함할 수 있다. 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b)은 각각 빗살무늬 전극으로 형성될 수 있다. 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b)은 인터디지트하게 형성될 수 있으며, 서로 일정 간격 이격 되어 한 쌍으로 형성될 수 있다. 제1 활성 전극(146a)과 제2 활성 전극(146b)의 간격은 수 마이크로미터에서 수백 마이크로미터 일 수 있다. 제1 활성 전극(146a)의 일측에는 제2 입력 선로(152)가 연결되고, 제2 입력 선로(152)를 통해 제1 입력 선로(148)에 인가된 신호와 같은 입력 신호가 인가될 수 있다. 제2 활성 전극(146b)의 일측에는 제2 출력 선로(154)가 연결되고, 제2 출력 선로(154)를 통해 출력 신호가 출력될 수 있다. 활성 전극(146) 영역에는 리셉터(182)가 코팅될 수 있다. 리셉터(182)는 특정 타겟 물질과 결합하여 타겟 물질을 활성 전극(146) 영역에 고정시키는 역할을 한다. 리셉터(182)의 종류는 검출하고자 하는 타겟 물질에 따라 다를 수 있다. 그러나 이에 한정된 것은 아니며, 활성 전극(146) 영역은 타겟 물질을 획득하도록 다양한 방법으로 표면 처리 될 수 있다. 타겟 물질과 반응하는 리셉터(182)에 의해 활성 전극(146)의 제2 출력 선로(154)에서 출력되는 신호는 기준 전극(144)의 제1 출력 선로(150)에서 출력되는 신호와 다르게 된다. 즉, 기준 전극(144)은 타겟 물질과 결합하지 않도록 마련되고, 활성 전극(146)은 타겟 물질과 결합하여 타겟 물질을 고정시키도록 마련됨으로써, 기준 전극(144)에서 출력되는 신호(즉, 기준 신호)와 활성 전극(146)에서 출력되는 신호(즉, 비교 대상 신호)를 비교하여 타겟 물질을 검출할 수 있게 된다. 이때, 기준 신호와 비교 대상 신호 간의 차이를 통해 타겟 물질을 정량적으로 검출할 수 있다. 예를 들어, 활성 전극(146) 영역에서 고정된 타겟 물질의 양에 따라 기준 신호와 비교 대상 신호 간의 차이가 그에 비례하여 나타날 수 있다. 이 경우, 기준 신호와 비교 대상 신호의 차이를 통해 타겟 물질을 정량적으로 검출할 수 있게 된다.The active electrode 146 may be formed to face the reference electrode 144 on the top surface of the base substrate 142. The active electrode 146 may include a first active electrode 146a and a second active electrode 146b. The first active electrode 146a and the second active electrode 146b may be formed as comb-shaped electrodes, respectively. The first active electrode 146a and the second active electrode 146b may be interdigitally formed, and may be formed in a pair spaced apart from each other by a predetermined interval. The distance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b may be several micrometers to several hundred micrometers. The second input line 152 may be connected to one side of the first active electrode 146a, and an input signal such as a signal applied to the first input line 148 may be applied through the second input line 152. . The second output line 154 may be connected to one side of the second active electrode 146b, and an output signal may be output through the second output line 154. The receptor 182 may be coated on the active electrode 146 region. The receptor 182 binds to a specific target material and serves to fix the target material to the active electrode 146 region. The type of receptor 182 may vary depending on the target material to be detected. However, the present invention is not limited thereto, and the active electrode 146 region may be surface treated in various ways to obtain a target material. The signal output from the second output line 154 of the active electrode 146 by the receptor 182 reacting with the target material is different from the signal output from the first output line 150 of the reference electrode 144. That is, the reference electrode 144 is provided not to be coupled with the target material, and the active electrode 146 is provided to be coupled to the target material to fix the target material, so that the signal output from the reference electrode 144 (that is, the reference is fixed). Signal) and a signal output from the active electrode 146 (that is, a signal to be compared) may be compared to detect a target material. In this case, the target substance may be quantitatively detected through the difference between the reference signal and the comparison target signal. For example, the difference between the reference signal and the comparison target signal may be proportional to the amount of the target material fixed in the active electrode 146 region. In this case, the target substance can be quantitatively detected through the difference between the reference signal and the comparison target signal.

한편, 기준 전극(144)과 활성 전극(146)은 동일한 크기 및 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기준 전극(144)과 활성 전극(146)이 각각 한 쌍의 인터디지트 전극으로 형성되는 경우, 인터디지트 전극 두께, 길이, 및 폭과 인터디지트 전극 간의 간격도 동일하게 형성될 수 있다. 이 경우, 동일한 조건 및 환경에서 기준 전극(144)에서 출력되는 기준 신호와 활성 전극(146)에서 출력되는 비교 대상 신호를 비교할 수 있게 된다. Meanwhile, the reference electrode 144 and the active electrode 146 may be formed in the same size and shape. For example, when the reference electrode 144 and the active electrode 146 are each formed of a pair of interdigit electrodes, the thicknesses, lengths, and widths of the interdigit electrodes may be equally formed. . In this case, the reference signal output from the reference electrode 144 and the comparison target signal output from the active electrode 146 can be compared under the same conditions and environments.

여기서, 기준 전극(144)과 활성 전극(146)은 베이스부(242)에 각각 하나씩 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정된 것은 아니다. 예를 들어, 기준 전극(144)과 활성 전극(146)의 한 쌍이 하나의 셀을 이루고, 복수 개의 셀이 베이스부(242)에 어레이(Array) 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 기준 전극(144)은 한 개가 형성되고, 활성 전극(146)은 복수 개가 형성될 수도 있다. Here, the reference electrode 144 and the active electrode 146 are shown as one each formed in the base portion 242, but is not limited thereto. For example, a pair of the reference electrode 144 and the active electrode 146 may form one cell, and a plurality of cells may be formed in the base portion 242 in an array form. In addition, one reference electrode 144 may be formed, and a plurality of active electrodes 146 may be formed.

또한, 제1 입력 선로(148)와 제1 출력 선로(150) 및 제2 입력 선로(152)와 제2 출력 선로(154)는 각각 베이스 기판(142)의 하면까지 연장되어 패드 형태로 형성될 수 있다. 즉, 베이스 기판(142)의 하면에는 제1 입력 선로(148) 및 제1 출력 선로(150)와 각각 연결되는 제1 입력 패드(156) 및 제1 출력 패드(158)가 형성될 수 있다. 그리고, 베이스 기판(142)의 하면에는 제2 입력 선로(152) 및 제2 출력 선로(154)와 각각 연결되는 제2 입력 패드(160) 및 제2 출력 패드(162)가 형성될 수 있다. 제1 입력 패드(156), 제2 입력 패드(160), 제1 출력 패드(158), 및 제2 출력 패드(162)는 각각 물질 검출 장치(10)와 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, each of the first input line 148, the first output line 150, the second input line 152, and the second output line 154 may extend to the bottom surface of the base substrate 142 to form a pad. Can be. That is, a first input pad 156 and a first output pad 158 connected to the first input line 148 and the first output line 150 may be formed on the bottom surface of the base substrate 142, respectively. In addition, a second input pad 160 and a second output pad 162 connected to the second input line 152 and the second output line 154 may be formed on the bottom surface of the base substrate 142. The first input pad 156, the second input pad 160, the first output pad 158, and the second output pad 162 may be electrically connected to the substance detecting device 10, respectively.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에서, 전극 센서의 제조 공정을 나타낸 도면이다.4 is a view illustrating a manufacturing process of an electrode sensor in a material detecting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 전극 센서(140)는 FPCB를 이용하여 제조할 수 있다. 먼저, FPCB는 베이스 기판(142)(예를 들어, PI 필름 등) 상에 동박층(170)이 적층된 구조를 가진다(도 4(a)). 다음으로, 베이스 기판(142)에 예를 들어, 노광 및 식각 공정 또는 포토리소그래피 공정을 수행하여 전극 패턴을 형성할 수 있다. 여기서 전극 패턴은 기준 전극(144), 활성 전극(146), 제1 입력 선로(148), 제2 입력 선로(152), 제1 출력 선로(150), 및 제2 출력 선로(154) 등 일 수 있다. 전극 패턴을 이루는 부분에는 동박층(170)이 남아 있게 되며, 전극 패턴을 제외한 나머지 부분의 동박층(170)은 상기 노광 및 식각 공정 또는 포토리소그래피 공정에 의해 제거되게 된다(도 4(b)). 다음으로, 전극 패턴에 도금 공정을 수행하여 도금층(172)을 형성할 수 있다. 이때, 전극 패턴 부분의 동박층(170)이 씨드층이 되어 용이하게 도금될 수 있다(도 4(c)). 여기서, 도금층(172)은 금(Au)으로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정된 것은 아니며, 예를 들어 도금층(172)은 은(Ag) 또는 백금(Pt)으로도 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the electrode sensor 140 may be manufactured using an FPCB. First, the FPCB has a structure in which a copper foil layer 170 is laminated on a base substrate 142 (for example, a PI film or the like) (FIG. 4A). Next, an electrode pattern may be formed on the base substrate 142 by, for example, performing an exposure and etching process or a photolithography process. The electrode pattern may include a reference electrode 144, an active electrode 146, a first input line 148, a second input line 152, a first output line 150, and a second output line 154. Can be. The copper foil layer 170 remains in the portion forming the electrode pattern, and the copper foil layer 170 in the remaining portions except for the electrode pattern is removed by the exposure and etching process or the photolithography process (FIG. 4B). . Next, the plating layer 172 may be formed by performing a plating process on the electrode pattern. At this time, the copper foil layer 170 of the electrode pattern portion is a seed layer can be easily plated (Fig. 4 (c)). Here, the plating layer 172 may be made of gold (Au). However, the present invention is not limited thereto, and for example, the plating layer 172 may be formed of silver (Ag) or platinum (Pt).

본 발명의 실시예에서는 전극 센서(140)를 FPCB를 사용하여 제조함으로써, 전극 패턴을 이루는 동박층(170)을 씨드층으로 하여 바로 도금 공정을 수행하여 용이하게 전극을 형성할 수 있다. 그리고, 반도체 공정에서 전극을 형성하기 위해 사용하는 웨이퍼 또는 유리 기판 등의 고가의 원자재를 사용하는 대신 저가의 FPCB를 사용함으로써 제조 가격을 낮출 수 있게 된다. 또한, FPCB의 PI 필름은 유해물질이 아니므로, 베이스 기판(142)의 재질 등과 같은 외부 변수에 영향을 받지 않고 사용할 수 있다. 그리고, PI 필름은 투명한 성질을 갖기 때문에 사용자가 직접 현미경을 이용하여 육안으로도 물질 검출 장치(10)내의 생체물질을 확인할 수 있다. 한편, 여기서는 전극 센서(140)를 FPCB 공정을 통해 제조하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 전극 센서(140)는 인쇄회로기판(PCB) 공정을 통해 제조될 수도 있다.In the embodiment of the present invention by manufacturing the electrode sensor 140 using the FPCB, it is possible to easily form the electrode by performing a plating process immediately using the copper foil layer 170 forming the electrode pattern as a seed layer. In addition, instead of using expensive raw materials such as wafers or glass substrates used to form electrodes in the semiconductor process, the manufacturing cost can be lowered by using inexpensive FPCBs. In addition, since the PI film of the FPCB is not a harmful substance, it can be used without being influenced by external variables such as the material of the base substrate 142. In addition, since the PI film has a transparent property, the user can directly check the biomaterial in the substance detection apparatus 10 with the naked eye using a microscope. Meanwhile, although the electrode sensor 140 is illustrated as being manufactured through an FPCB process, the present invention is not limited thereto, and the electrode sensor 140 may be manufactured through a printed circuit board (PCB) process.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에서, 물질 검출 모듈이 물질을 검출하는 상태를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a state in which a substance detection module detects a substance in a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 물질 검출 모듈(40) 내에 타겟 물질(180)을 포함한 시료를 삽입했을 때, 타겟 물질(180)이 기준 전극(144)과 활성 전극(146)에서 어떻게 반응하는지 알 수 있다.Referring to FIG. 5, when the sample including the target material 180 is inserted into the material detection module 40, it can be seen how the target material 180 reacts with the reference electrode 144 and the active electrode 146. .

타겟 물질(180)을 포함한 시료는 주입구(20)를 통해 물질 검출 모듈(40) 내로 유입될 수 있다. 그리고, 타겟 물질(180)을 포함하는 시료는 유입 유로(246)를 통해 전극 센서(140)의 기준 전극(144)과 활성 전극(146)으로 각각 유입될 수 있다. 타겟 물질(180)을 포함하는 시료가 기준 전극(144)과 활성 전극(146)으로 동시에 유입되도록 할 수 있다. 이때, 기준 전극(144)의 제1 입력 선로(148) 및 활성 전극(146)의 제2 입력 선로(152)로 입력 신호가 각각 인가될 수 있다. The sample including the target material 180 may be introduced into the material detection module 40 through the injection hole 20. In addition, the sample including the target material 180 may be introduced into the reference electrode 144 and the active electrode 146 of the electrode sensor 140 through the inflow passage 246, respectively. A sample including the target material 180 may be simultaneously introduced into the reference electrode 144 and the active electrode 146. In this case, an input signal may be applied to the first input line 148 of the reference electrode 144 and the second input line 152 of the active electrode 146, respectively.

먼저, 기준 전극(144)을 살펴보면, 기준 전극(144)에는 타겟 물질(180)과 반응하여 결합하는 리셉터(182)가 코팅되지 않으므로, 타겟 물질(180)은 기준 전극(144)에서 반응을 일으키지 않고 배출 유로(248)를 통해 외부로 배출되게 된다.First, referring to the reference electrode 144, since the receptor 182 that reacts with and binds to the target material 180 is not coated on the reference electrode 144, the target material 180 does not react at the reference electrode 144. Without being discharged to the outside through the discharge passage 248.

반면, 활성 전극(146)을 살펴보면, 활성 전극(146)에는 타겟 물질(180)과 반응하여 결합하는 리셉터(182)가 코팅되어 있으므로, 타겟 물질(180)은 활성 전극(146)에 코팅된 리셉터(182)에 고정된다. 즉, 활성 전극(146)에는 리셉터(182)에 의해 타겟 물질(180)이 특이하게 결합된 상태로 있게 된다. 이 경우, 리셉터(182)와 결합된 타겟 물질(180)은 활성 전극(146)의 한 쌍의 인터디지트 전극 간의 이온 교환을 방해하여 전극 간 임피던스를 증가시키게 된다. On the other hand, when looking at the active electrode 146, since the active electrode 146 is coated with a receptor 182 that reacts with and binds to the target material 180, the target material 180 is coated with the active electrode 146. Is fixed at 182. That is, the target material 180 is specifically coupled to the active electrode 146 by the receptor 182. In this case, the target material 180 coupled with the receptor 182 interferes with ion exchange between the pair of interdigit electrodes of the active electrode 146 to increase the inter-electrode impedance.

여기서, 기준 전극(144)에서 출력되는 신호와 활성 전극(146)에서 출력되는 신호 간의 임피던스 차이를 측정하여 타겟 물질의 양(또는 농도)를 검출할 수 있게 된다.Here, the amount (or concentration) of the target material may be detected by measuring an impedance difference between the signal output from the reference electrode 144 and the signal output from the active electrode 146.

한편, 활성 전극(146) 영역에서 리셉터(182)는 한 쌍의 인터디지트 전극들 사이의 영역에 형성할 수 있다. 이 경우, 리셉터(182)가 한 쌍의 인터디지트 전극들 상에 형성되는 경우에 비해, 잡음을 최소화하고 낮은 전류에서 임피던스 변화량을 측정할 수 있게 된다. 그로 인해, 고해상의 전류 측정이 가능하게 되고, 전극 센서(140)의 타겟 물질 검출 민감도를 높일 수 있게 된다. 이에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. In the active electrode 146 region, the receptor 182 may be formed in a region between a pair of interdigit electrodes. In this case, compared to the case where the receptor 182 is formed on the pair of interdigit electrodes, the noise can be minimized and the impedance change can be measured at a low current. As a result, high resolution current measurement can be performed, and the detection sensitivity of the target substance of the electrode sensor 140 can be increased. This will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 물질 검출 모듈의 활성 전극 영역에서 리셉터가 한 쌍의 인터디지트 전극들 상에 형성된 경우를 나타낸 도면이다.FIG. 6 illustrates a case where a receptor is formed on a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention.

도 6의 (a)를 참조하면, 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 상에 리셉터(182)가 형성될 수 있다. 이 경우, 타겟 물질(180)은 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 상에서 리셉터(182)와 결합하게 된다. 여기서, 제2 입력 선로(152)를 통해 제1 활성 전극(146a)에 입력 신호를 인가하면, 입력 신호는 제1 활성 전극(146a)을 따라 흐르고, 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 사이를 경유하여 제2 활성 전극(146b)을 따라 흐르며, 제2 출력 선로(154)를 통해 출력되게 된다.Referring to FIG. 6A, a receptor 182 may be formed on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. In this case, the target material 180 is coupled to the receptor 182 on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. Here, when an input signal is applied to the first active electrode 146a through the second input line 152, the input signal flows along the first active electrode 146a, and the first active electrode 146a and the second active signal are applied. It flows along the second active electrode 146b via the electrodes 146b and is output through the second output line 154.

도 6의 (b)는 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 간의 임피던스를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6의 (b)를 참조하면, 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 간의 임피던스는 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 상에 고정되어 있는 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질), 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 상에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스(Z 용매 1), 및 제1 활성 전극(146a)과 제2 활성 전극(146b) 사이에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스(Z 용매 2)를 포함하게 된다. 여기서, 용매는 물질 검출 모듈(40)로 주입된 시료에 포함된 용매를 말한다. FIG. 6B is a diagram schematically illustrating impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. Referring to FIG. 6B, the impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b is fixed on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. Impedance (Z target material) by 180, impedance (Z solvent 1) by a solvent buried on first active electrode 146a, and second active electrode 146b, and first active electrode 146a and It includes the impedance (Z solvent 2) due to the solvent buried between the second active electrode (146b). Here, the solvent refers to a solvent included in the sample injected into the substance detection module 40.

타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)와 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 상에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스(Z 용매 1)는 직렬로 연결되게 된다. 제1 활성 전극(146a)과 제2 활성 전극(146b) 사이에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스(Z 용매 2)는 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질) 및 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 상에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스(Z 용매 1)와 병렬로 연결되게 된다. The impedance due to the target material 180 (the Z target material) and the impedance due to the solvent buried on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b (Z solvent 1) are connected in series. The impedance due to the solvent buried between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b (Z solvent 2) is the impedance due to the target material 180 (Z target material) and the first active electrode 146a. And an impedance (Z solvent 1) due to a solvent buried on the second active electrode 146b.

여기서, 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)를 측정(즉, Z 타겟 물질에 흐르는 전류를 측정)하여야 타겟 물질(180)을 정량적으로 검출할 수 있게 된다. 그런데, 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)와 직렬로 연결된 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 상에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스(Z 용매 1)에는 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)에 흐르는 전류보다 훨씬 높은(예를 들어, 수천배) 전류가 흐르므로, 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)에 흐르는 전류만을 효과적으로 검출하기가 어렵게 된다. In this case, the impedance due to the target material 180 (Z target material) must be measured (that is, the current flowing through the Z target material) to be quantitatively detected. However, the target material may be included in the impedance (Z solvent 1) due to the solvent buried on the first active electrode 146a and the second active electrode 146b connected in series with the impedance due to the target material 180 (Z target material). Since the current flows much higher (eg, several thousand times) than the current flowing through the impedance (Z target material) by 180, effectively detecting only the current flowing through the impedance (Z target material) by the target material 180. Becomes difficult.

한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 물질 검출 모듈의 활성 전극 영역에서 리셉터가 한 쌍의 인터디지트 전극들 사이에 형성된 경우를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a case where a receptor is formed between a pair of interdigit electrodes in an active electrode region of a material detection module according to an embodiment of the present invention.

도 7의 (a)를 참조하면, 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 사이에 리셉터(182)가 형성될 수 있다. 이 경우, 타겟 물질(180)은 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 사이에서 리셉터(182)와 결합하게 된다.Referring to FIG. 7A, a receptor 182 may be formed between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. In this case, the target material 180 is coupled with the receptor 182 between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b.

도 7의 (b)는 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 간의 임피던스를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 7의 (b)를 참조하면, 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 간의 임피던스는 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 사이에 고정되어 있는 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질) 및 용매에 의한 임피던스(Z 용매)를 포함하게 된다. 여기서, 용매에 의한 임피던스(Z 용매)는 FIG. 7B is a diagram schematically illustrating impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. Referring to FIG. 7B, the impedance between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b is fixed between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. Impedance (Z target material) by 180 and impedance (Z solvent) by solvent are included. Here, impedance by solvent (Z solvent) is

제1 활성 전극(146a)과 제2 활성 전극(146b)에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스 및 제1 활성 전극(146a)과 제2 활성 전극(146b) 사이에 묻어 있는 용매에 의한 임피던스를 포함할 수 있다. 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)와 상기 용매에 의한 임피던스(Z 용매)는 병렬로 연결되게 된다. Impedance due to the solvent buried in the first active electrode 146a and the second active electrode 146b and impedance due to the solvent buried between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b. have. Impedance by the target material 180 (Z target material) and impedance by the solvent (Z solvent) are connected in parallel.

이와 같이, 타겟 물질(180)을 제1 활성 전극(146a) 및 제2 활성 전극(146b) 사이에 고정시킴으로써, 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)와 직렬로 연결되는 용매에 의한 임피던스 성분을 제거할 수 있으므로, 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)에 흐르는 전류만을 민감하게 검출할 수 있게 된다. 그리고, 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)와 병렬로 연결된 상기 용매에 의한 임피던스(Z 용매)는 기준 전극(144)을 이용하여 제거할 수 있게 된다. 즉, 기준 전극(144)의 한 쌍의 인터디지트 전극과 한 쌍의 인터디지트 전극들 사이에도 용매에 의한 임피던스 성분이 존재하므로, 활성 전극(146)에서 출력되는 신호에서 기준 전극(144)에서 출력되는 신호를 빼면 상기 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)와 병렬로 연결된 상기 용매에 의한 임피던스(Z 용매)를 제거할 수 있게 된다. 이 경우, 타겟 물질(180)에 의한 임피던스(Z 타겟 물질)에 흐르는 전류를 보다 정확하고 세밀하게 검출할 수 있게 된다.As such, by fixing the target material 180 between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b, the solvent may be connected in series with the impedance (Z target material) by the target material 180. Since the impedance component can be removed, only current flowing through the impedance (Z target material) by the target material 180 can be detected sensitively. In addition, the impedance (Z solvent) connected in parallel with the impedance (Z target material) by the target material 180 may be removed using the reference electrode 144. That is, since there is an impedance component due to a solvent between the pair of interdigit electrodes and the pair of interdigit electrodes of the reference electrode 144, the output from the reference electrode 144 is output from the signal output from the active electrode 146. By subtracting the signal, the impedance due to the solvent (Z solvent) connected in parallel with the impedance due to the target material 180 (Z target material) can be removed. In this case, the current flowing through the impedance (Z target material) by the target material 180 can be detected more accurately and precisely.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.8 is a block diagram showing the configuration of a substance detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 물질 검출 장치(10)는 신호 발생부(300), 기준 전극(144), 활성 전극(146), 및 비교부(340)를 포함할 수 잇다. Referring to FIG. 8, the substance detecting apparatus 10 may include a signal generator 300, a reference electrode 144, an active electrode 146, and a comparator 340.

신호 발생부(300)는 타겟 물질(180)을 포함하는 시료가 물질 검출 모듈(40) 내로 유입되는 경우, 기준 전극(144) 및 활성 전극(146)에 동일한 입력 신호(310)를 각각 인가할 수 있다. 그러면, 타겟 물질(180)을 포함하는 시료에 따른 변화에 의해 기준 전극(144) 및 활성 전극(146)에서 제1 출력 신호(320) 및 제2 출력 신호(330)를 비교부(340)로 각각 출력하게 된다. 여기서, 기준 전극(144)의 영역에는 리셉터(182)가 코팅되지 않고, 활성 전극(146)의 영역에는 리셉터(182)가 코팅되므로, 제1 출력 신호(320)와 제2 출력 신호(330)는 타겟 물질(180)에 따른 차이가 생기게 된다. When the sample including the target material 180 is introduced into the material detection module 40, the signal generator 300 may apply the same input signal 310 to the reference electrode 144 and the active electrode 146, respectively. Can be. Then, the first output signal 320 and the second output signal 330 from the reference electrode 144 and the active electrode 146 to the comparator 340 by the change according to the sample including the target material 180. Will print each. Here, since the receptor 182 is not coated in the region of the reference electrode 144, and the receptor 182 is coated in the region of the active electrode 146, the first output signal 320 and the second output signal 330. Is a difference according to the target material 180.

비교부(340)는 제1 출력 신호(320)와 제2 출력 신호(330)를 비교하여 타겟 물질(180)에 의한 전류 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 비교부(340)는 제1 출력 신호(320)와 제2 출력 신호(330)의 차신호를 증폭하여 타겟 물질(180)에 의한 전류 신호(또는 임피던스)를 검출할 수 있다. 여기서, 타겟 물질(180)에 의한 전류 신호를 이용하면, 타겟 물질(180)의 양 또는 농도를 측정할 수 있게 된다.The comparator 340 may detect the current signal generated by the target material 180 by comparing the first output signal 320 and the second output signal 330. For example, the comparator 340 may detect a current signal (or impedance) by the target material 180 by amplifying a difference signal between the first output signal 320 and the second output signal 330. Here, using the current signal by the target material 180, it is possible to measure the amount or concentration of the target material 180.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질 검출 장치에 의해 A-Beta 단백질을 검출한 상태를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing a state in which A-Beta protein is detected by a substance detection device according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 활성 전극(146)의 영역에서 제1 활성 전극(146a)과 제2 활성 전극(146b) 사이에 A-Beta 단백질과 결합하는 항체(즉, 리셉터)를 표면 처리하였다. 그리고, A-Beta 단백질을 일정 시간 간격으로 1pg(pico gram)/ml, 10pg/ml, 100pg/ml, 1000pg/ml 의 농도로 주입하였다. 여기서, 1pg/ml의 A-Beta 단백질을 주입하자 저항값이 0에서 20000옴으로 상승하는 것을 볼 수 있다. 이는 전극 센서(140)가 타겟 물질(즉, A-Beta 단백질)을 매우 민감하게 감지하였다는 것을 보여준다. 그리고, A-Beta 단백질의 농도가 짙을수록 그에 따른 저항값이 상승하는 것을 볼 수 있다. 그러므로, 타겟 물질에 따른 저항값(임피던스)를 측정하면, 타겟 물질의 양 또는 농도를 정확하게 검출할 수 있게 된다.Referring to FIG. 9, an antibody (ie, a receptor) that binds to the A-Beta protein was surface-treated between the first active electrode 146a and the second active electrode 146b in the region of the active electrode 146. The A-Beta protein was injected at concentrations of 1 pg (pico gram) / ml, 10 pg / ml, 100 pg / ml, and 1000 pg / ml at regular intervals. Here, when the 1-pg / ml A-Beta protein is injected, the resistance value can be seen to increase from 0 to 20000 ohms. This shows that the electrode sensor 140 sensed very sensitively the target material (ie, A-Beta protein). And, the higher the concentration of the A-Beta protein can be seen that the resistance value increases accordingly. Therefore, by measuring the resistance value (impedance) according to the target material, it is possible to accurately detect the amount or concentration of the target material.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. Will understand. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

[부호의 설명][Description of the code]

10 : 물질 검출 장치 20 : 주입구10: substance detection device 20: injection hole

30 : 배출구 40 : 물질 검출 모듈30: outlet 40: substance detection module

50 : 표시부 140 : 전극 센서50: display unit 140: electrode sensor

142 : 베이스 기판 144 : 기준 전극142: base substrate 144: reference electrode

144a : 제1 기준 전극 144b : 제2 기준 전극144a: first reference electrode 144b: second reference electrode

146 : 활성 전극 146a : 제1 활성 전극146 active electrode 146a first active electrode

146b : 제2 활성 전극 148 : 제1 입력 선로146b: second active electrode 148: first input line

150 : 제1 출력 선로 152 : 제2 입력 선로150: first output line 152: second input line

154 : 제2 출력 선로 156 : 제1 입력 패드154: second output line 156: first input pad

158 : 제1 출력 패드 160 : 제2 입력 패드158: first output pad 160: second input pad

162 : 제2 출력 패드 170 : 동박층162: second output pad 170: copper foil layer

172 : 도금층 180 : 타겟 물질172 plating layer 180 target material

182 : 리셉터 240 : 챔버182: receptor 240: chamber

242 : 베이스부 244 : 전극센서 수납홈242: base portion 244: electrode sensor receiving groove

246 : 유입 유로 246a : 제1 유입 유로246: inflow passage 246a: first inflow passage

246b : 제2 유입 유로 248 : 배출 유로246b: second inflow passage 248: discharge passage

248a : 제1 배출 유로 248b : 제2 배출 유로248a: first discharge flow path 248b: second discharge flow path

250 : 관통 홀 252 : 커버250: through hole 252: cover

300 : 신호 발생부 310 : 입력 신호300: signal generator 310: input signal

320 : 제1 출력 신호 330 : 제2 출력 신호320: first output signal 330: second output signal

340 : 비교부340: comparison unit

Claims (13)

일측에 형성되고 타겟 물질이 포함된 시료가 유입되는 유입 유로, 타측에 형성되고 타겟 물질이 포함된 시료가 배출되는 배출 유로, 및 상기 유입 유로와 상기 배출 유로 사이에 형성되고 상기 유입 유로 및 상기 배출 유로와 각각 연통하는 전극 센서 수납홈을 포함하는 챔버; 및An inflow passage formed at one side and into which the sample containing the target substance flows in; a discharge passage formed at the other side and in which the sample containing the target substance is discharged; and formed between the inflow passage and the discharge passage; A chamber including an electrode sensor receiving groove communicating with the flow path, respectively; And 상기 전극 센서 수납홈에 수납되는 베이스 기판, 상기 베이스 기판의 일면에 형성되고 상기 유입 유로를 통해 상기 시료가 유입되는 경우 상기 타겟 물질이 지나가도록 마련되는 기준 전극, 및 상기 베이스 기판의 일면에 상기 기준 전극과 이격되어 형성되고 상기 유입 유로를 통해 상기 시료가 유입되는 경우 상기 타겟 물질을 획득하도록 마련되는 활성 전극을 포함하는 전극 센서를 포함하는, 물질 검출 모듈.A base substrate accommodated in the electrode sensor accommodating groove, a reference electrode formed on one surface of the base substrate and provided so that the target material passes when the sample is introduced through the inflow passage, and the reference on one surface of the base substrate And an electrode sensor formed spaced apart from an electrode and including an active electrode provided to acquire the target material when the sample is introduced through the inflow passage. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기준 전극은, 인터디지트 전극 형태의 상호 대향하는 제1 기준 전극 및 제2 기준 전극을 포함하고, The reference electrode includes a mutually opposite first reference electrode and a second reference electrode in the form of an interdigit electrode, 상기 활성 전극은, 인터디지트 전극 형태의 상호 대향하는 제1 활성 전극 및 제2 활성 전극을 포함하며, The active electrode includes mutually opposing first and second active electrodes in the form of interdigit electrodes, 상기 기준 전극과 상기 활성 전극은 동일하게 형성되는, 물질 검출 모듈.And the reference electrode and the active electrode are formed identically. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 활성 전극은, The active electrode, 상기 제1 활성 전극과 상기 제2 활성 전극 사이에서 상기 타겟 물질을 획득하도록 마련되는, 물질 검출 모듈.And obtain the target material between the first active electrode and the second active electrode. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1 활성 전극과 상기 제2 활성 전극 사이에는 상기 타겟 물질과 결합되어 상기 타겟 물질을 고정시키는 리셉터가 마련되는, 물질 검출 모듈.And a receptor coupled to the target material to fix the target material between the first active electrode and the second active electrode. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 물질 검출 모듈은,The substance detection module, 상기 기준 전극 및 상기 활성 전극에 입력 신호를 각각 인가하는 신호 발생부; 및A signal generator for applying an input signal to the reference electrode and the active electrode, respectively; And 상기 기준 전극에서 출력되는 제1 출력 신호와 상기 활성 전극에서 출력되는 제2 출력 신호를 비교하여 상기 타겟 물질에 의한 신호를 검출하는 비교부를 더 포함하는, 물질 검출 모듈.And a comparator for comparing a first output signal output from the reference electrode and a second output signal output from the active electrode to detect a signal by the target material. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 비교부는, The comparison unit, 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호의 차신호를 증폭하여 상기 타겟 물질에 의한 신호를 검출하는, 물질 검출 모듈.And amplifying the difference signal between the first output signal and the second output signal to detect a signal by the target substance. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전극 센서는, The electrode sensor, 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제1 기준 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 입력 신호가 인가되는 제1 입력 패드;A first input pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the first reference electrode and to which the input signal is applied; 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제2 기준 전극과 전기적으로 연결되며 상기 제1 출력 신호가 출력되는 제1 출력 패드;A first output pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the second reference electrode and outputting the first output signal; 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제1 활성 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 입력 신호가 인가되는 제2 입력 패드; 및A second input pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the first active electrode and to which the input signal is applied; And 상기 베이스 기판의 타면에 마련되고 상기 제2 활성 전극과 전기적으로 연결되며 상기 제2 출력 신호가 출력되는 제2 출력 패드를 더 포함하는, 물질 검출 모듈.And a second output pad provided on the other surface of the base substrate and electrically connected to the second active electrode and outputting the second output signal. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 챔버는,The chamber is 상기 제1 입력 패드 및 상기 제1 출력 패드를 외부로 노출시키는 제1 관통홀; 및A first through hole exposing the first input pad and the first output pad to the outside; And 상기 제2 입력 패드 및 상기 제2 출력 패드를 외부로 노출시키는 제2 관통홀을 더 포함하는, 물질 검출 모듈.And a second through hole exposing the second input pad and the second output pad to the outside. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 베이스 기판은, The base substrate, 바이오 컴패터블한 절연 재질로 이루어지는, 물질 검출 모듈.A substance detection module, made of a biocompatible insulating material. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전극 센서는,The electrode sensor, FPCB(Flexible Printed Circuit Board)로 제조되는, 물질 검출 모듈.A substance detection module, made of a flexible printed circuit board (FPCB). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유입 유로는,The inflow passage, 상기 기준 전극과 대응되는 제1 유입 유로 및 상기 활성 전극과 대응되는 제2 유입 유로로 각각 분기되고, 상기 타겟 물질이 포함된 시료가 상기 제1 유입 유로 및 상기 제2 유입 유로를 통해 상기 기준 전극 및 상기 활성 전극으로 동시에 유입될 수 있는, 물질 검출 모듈.The first electrode flows into the first inflow flow path corresponding to the reference electrode and the second inflow flow path corresponding to the active electrode, respectively, and the sample including the target material passes through the first inflow flow path and the second inflow flow path. And a material detection module, which can be simultaneously introduced into the active electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 챔버는,The chamber is 상면에 상기 전극 센서 수납홈이 형성되는 베이스부; 및A base part on which an electrode sensor accommodating groove is formed; And 상기 베이스부의 상부에서 상기 베이스부와의 사이가 밀폐되도록 결합되며, 상기 베이스부와 대면하는 면에 상기 유입 유로와 상기 배출 유로가 형성되는 커버를 포함하는, 물질 검출 모듈.And a cover coupled to the base part at an upper part of the base part to be hermetically sealed, and having a cover formed with the inflow flow path and the discharge flow path on a surface facing the base part. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 기재된 물질 검출 모듈;A substance detection module according to any one of claims 1 to 12; 상기 물질 검출 모듈로 상기 타겟 물질이 포함된 시료를 주입하는 주입구; An injection hole for injecting a sample including the target material into the material detection module; 상기 물질 검출 모듈을 경유한 상기 타겟 물질이 포함된 시료가 배출되는 배출구; 및An outlet through which the sample containing the target substance is discharged through the substance detection module; And 상기 물질 검출 모듈의 검출 결과를 표시하는 표시부를 포함하는, 물질 검출 장치.And a display unit for displaying a detection result of the substance detection module.
PCT/KR2014/004739 2013-05-29 2014-05-27 Electro-chemical material detection module and material detection device including same Ceased WO2014193154A1 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130061059 2013-05-29
KR10-2013-0061059 2013-05-29
KR1020140063679A KR20140140502A (en) 2013-05-29 2014-05-27 Module for detecting substances by electric chemical and apparatus for detecting substances with the same
KR10-2014-0063679 2014-05-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014193154A1 true WO2014193154A1 (en) 2014-12-04

Family

ID=51989109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/004739 Ceased WO2014193154A1 (en) 2013-05-29 2014-05-27 Electro-chemical material detection module and material detection device including same

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2014193154A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110126942A (en) * 2010-05-18 2011-11-24 삼성전기주식회사 Biochip and its manufacturing method, method for detecting analyte using the same
KR20120067967A (en) * 2010-12-16 2012-06-26 한국생명공학연구원 An electrode on a membrane by printing and its application to the detection of biomaterials
KR20120133029A (en) * 2011-05-30 2012-12-10 주식회사 세라젬메디시스 Biosensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110126942A (en) * 2010-05-18 2011-11-24 삼성전기주식회사 Biochip and its manufacturing method, method for detecting analyte using the same
KR20120067967A (en) * 2010-12-16 2012-06-26 한국생명공학연구원 An electrode on a membrane by printing and its application to the detection of biomaterials
KR20120133029A (en) * 2011-05-30 2012-12-10 주식회사 세라젬메디시스 Biosensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010044525A1 (en) Electrochemical biosensor structure and measuring method using the same
US8435393B2 (en) Instrument and system for pharmacologic measurement and well vessel used therein
WO2014148800A1 (en) Pcr thermal block with pattern heaters repeatedly arranged and pcr apparatus including same
WO2009119971A2 (en) Method for electrically detecting physiologically active materials and biochip for the same
CN107084964B (en) Biosensor, preparation method thereof and method for performing biosensing
WO2010095787A1 (en) Biosensor provided with code electrode, method for manufacturing the same, and method for obtaining sensor information from the same
WO2016043402A1 (en) Interdigitated microelectrode biosensor
WO2017039356A1 (en) Allergen detection apparatus using electrochemical detection method
WO2016175615A1 (en) Portable insulin resistance diagnosis device and diagnosis method using same
JPH07109413B2 (en) Chemically sensitive transducer
WO2011002152A2 (en) Sensor used together with a detector to measure biomaterial, and apparatus using same
WO2014193154A1 (en) Electro-chemical material detection module and material detection device including same
KR20140140502A (en) Module for detecting substances by electric chemical and apparatus for detecting substances with the same
WO2015008927A1 (en) Biosensor chip
Eiler et al. Application of a thin-film transistor array for cellular-resolution electrophysiology and electrochemistry
WO2009125930A1 (en) Bio-sensor
WO2014035167A1 (en) Pcr chip comprising thermal block in which heater units are repeatedly arranged for detecting electrochemical signals, pcr device comprising same, and real-time pcr method using pcr device
WO2010005163A1 (en) Electrochemical bio-sensing and measuring method using the same
WO2024232500A1 (en) Biosensor and method of manufacturing same
WO2024128617A1 (en) Bio sensor and manufacturing method therefor
WO2018190458A1 (en) Device for analyzing biomaterial by means of impedance signal
WO2010005172A1 (en) Bio-sensor
WO2020230911A1 (en) Bio-sensing device
WO2022197049A1 (en) Biosensor using milliwell or microwell structure
WO2014088263A1 (en) Sensor system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14804977

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14804977

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1