WO2014088263A1 - Sensor system - Google Patents

Sensor system Download PDF

Info

Publication number
WO2014088263A1
WO2014088263A1 PCT/KR2013/010982 KR2013010982W WO2014088263A1 WO 2014088263 A1 WO2014088263 A1 WO 2014088263A1 KR 2013010982 W KR2013010982 W KR 2013010982W WO 2014088263 A1 WO2014088263 A1 WO 2014088263A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
sensor
unit
sensor system
pore
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/010982
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
차미선
이정훈
안진홍
박영준
Original Assignee
서울대학교 산학협력단
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 서울대학교 산학협력단 filed Critical 서울대학교 산학협력단
Publication of WO2014088263A1 publication Critical patent/WO2014088263A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/125Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
    • G01N27/127Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer comprising nanoparticles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28Electrolytic cell components
    • G01N27/30Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells

Definitions

  • the present invention relates to a sensor system, and more particularly, to a sensor system including a sensor unit for performing a test on a sensing object, wherein the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors, wherein the unit sensor includes: A substrate, a first electrode disposed on the substrate. A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object;
  • the sensor relates to a sensor system in which the plurality of unit sensors are arranged in an array.
  • An example of a sensor according to the prior art based on carbon nanotubes is a sensor composed of a plurality of carbon nanotubes and first and second electrodes positioned at both ends of the plurality of carbon nanotubes.
  • a reference voltage is applied to the second electrode, the resistance of the carbon nanotubes changes according to the sensing object, and the voltage or current of the first electrode may change according to the resistance of the carbon nanotubes.
  • Sensors using these carbon nanotubes can be inspected through electrical properties that change depending on the sensing object, thereby obtaining accurate inspection results.
  • the reliable attachment of the sensing object and the accurate inspection result derived therefrom have a great influence on the inspection reliability.
  • a sensor system including a sensor unit configured to inspect an object to be detected, wherein the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors, wherein the unit sensor comprises: a substrate disposed on the substrate; 1 electrode. A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object;
  • the sensor aims to provide a sensor system in which the plurality of unit sensors are arranged in an array to improve inspection accuracy.
  • the sensor unit for performing a test on the sensing object comprising: the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors,
  • the unit sensor is a substrate, a first electrode disposed on the substrate.
  • a second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object;
  • the sensor is disposed in an array of the plurality of unit sensors.
  • the unit sensor is arranged to have a matrix structure of M ⁇ N.
  • the sensor system according to an embodiment of the present invention further includes an insulator disposed on the substrate and disposed between the first electrode and the second electrode.
  • the nanostructures include at least one of nanotubes, nanowires, nanorods, nanoribbons, nanofilms, and nanoballs.
  • the sensor system according to an embodiment of the present invention, a first conductor disposed on the first electrode and electrically connected to the first electrode, and disposed on the second electrode and the second electrode A second conductor electrically connected to an electrode, wherein a portion of the at least one nanostructure is disposed between the first electrode and the first conductor, and a portion of the at least one nanostructure is It is disposed between the second electrode and the second conductor.
  • the sensor further comprises a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) disposed to be located below the first electrode and the second electrode, At least one of the source, gate, and drain of the MOSFET is electrically connected to at least one of the first electrode and the second electrode.
  • MOSFET metal oxide semiconductor field effect transistor
  • the sensor system according to an embodiment of the present invention, wherein the sensor portion comprises a printed circuit board, the sensor is disposed on the printed circuit board, the printed circuit board is removable with respect to the sensor system Is configured.
  • the senor system further comprises a sample supply, wherein the sample supply comprises a particle separator for separating the particles and the medium in the solution from the solution.
  • the sample supply comprises a particle separator for separating the particles and the medium in the solution from the solution.
  • the particle separation unit a body formed with a plurality of spaced pores constituting a pore array, and provided on the body and the electric field by the application of an external power source Including an electrode to form,
  • the electrode may include a first electrode and a second electrode respectively connected to opposite polarity terminals of the external power source,
  • At least one pore positioned between the first electrode and the second electrode, the pore differing from the shortest distance from the pore to the first electrode closest to the second electrode closest to the second electrode.
  • At least one of the pores forming the pore array is disposed with the first electrode or the second electrode.
  • the first electrode includes a first electrode pad and a plurality of first branch electrodes connected to the first electrode pad
  • the second electrode is A second electrode pad and a second branch electrode connected to the second electrode pad
  • the one or more pores are configured to contact the first branch electrode or the second branch electrode.
  • irregularities corresponding to the shape of the pore array are formed at sides of the first and second branch electrodes, and the pore array is formed at a portion where the irregularities are formed. Is placed.
  • the body includes a base, a hydrophilic coating layer disposed on the base, and a hydrophobic coating layer disposed on the hydrophilic coating layer, the hydrophilic coating layer is the pore And a base portion below the portion where the pore array is formed.
  • the sensor system further includes a transceiver for transmitting and receiving a signal with an external device.
  • the signal processing unit for generating a patterned signal by processing the result value inspected by the sensor unit; And a display unit for outputting the result, wherein the signal processor processes the result value to generate a patterned signal, and the display unit outputs the patterned result value.
  • a sensor system comprising: a sensor unit for inspecting a sensing object, wherein the sensor unit comprises a sensor including a plurality of unit sensors, wherein the unit sensor comprises: a substrate; a first electrode disposed on the substrate; A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object;
  • the sensor is a test method using a sensor system arranged in an array of the plurality of unit sensors,
  • Using a sensor system comprising examining a reaction between the receptor and the sample.
  • the inspection method using a sensor system partitioning the sensor into a plurality of areas including one or more unit sensors (S) and one or more receptors on each of the partitioned areas Supplying; It further comprises.
  • the inspection method using a sensor system using a sensor system according to an embodiment of the present invention, the step of inspecting the adsorption of the receptor and the sensor; And selecting, by the receptor, the sensor adsorbed to the sensor.
  • the inspection method using a sensor system further comprises a sample supply
  • the sample supply comprises a particle separator for separating particles and medium in the solution from the solution ,
  • a pretreatment step of separating the sample It further includes.
  • the inspection method using the sensor system further comprises a signal processing unit for generating a signal by processing the result value inspected by the sensor unit, and a display unit for outputting the result, Generating a patterned signal by processing a result value in the signal processor; Outputting the result value in the form of a pattern on the display unit; It further includes.
  • the test method using a sensor system further comprises a pattern analysis diagnostic step of contrasting the response pattern and the response indicator pattern between the receptor and the sample;
  • the sensor system by including the sensor including the CMOS circuit including the MOSFET, it is possible to derive the test result as an electrical signal. That is, by including a MOSFET that can be used as an amplifier and / or an ADC, the change in the electrical properties of the nanostructures can be amplified and / or digitally converted directly on the substrate, thereby improving the accuracy of the measurement.
  • the sensor according to the present invention may show the test result as an electrical signal, so that the test result is clearly derived and thus the test reliability. This can be improved and convenience can be improved by using a separate tag (TAG) for determining the inspection result.
  • TAG separate tag
  • the sensor according to the present invention may have the following advantages as the plurality of unit sensors (S) is configured in an array.
  • a solution including a receptor and an inspection target are sputtered on a plurality of zones having a predetermined area on a sensor array
  • inspection of the plurality of receptors using one sensor may be performed, and thus, pattern analysis.
  • Type diagnosis can be made. For example, a pattern-analytical diagnosis that compares an antigen-antibody response test result pattern using actual cancer cells with an antigen-antibody response test result pattern of a sample to be detected can be performed, thereby enabling a high probability range of diagnosis.
  • inspection reliability may be improved since the inspection result derived by the unit sensor or the unit sensor may be selectively used.
  • the sensor unit may include a printed circuit board, the sensor may be disposed on the printed circuit board, and the printed circuit board may be detachably configured with respect to the sensor system so that the sensor unit may be replaced as the inspection is performed. have.
  • the sensor system according to the present invention includes a sample supply, the sample supply comprises a particle separator, so that the sample can be easily separated by inspection of the solution form.
  • the particle separation unit is configured to separate the particles in the solution from the pore formed on the particle separation unit is prevented from closing the pore array by the particles and can ensure a smooth flow of the medium from which the particles are separated.
  • the particle separation part of the sensor system according to the present invention is formed with a hydrophilic coating layer inside the pore and a hydrophobic coating layer is formed outside the above-mentioned part, the particles of the sample to be separated are induced to flow to the inside of the pore array. Separation efficiency can be further improved.
  • the particle separation unit of the sensor system according to the present invention can be manufactured using a silicon wafer, the production cost can be reduced because it can be mass produced through a conventional silicon precision processing process.
  • the result of the inspection through the sensor unit may be transmitted to a specialized institution such as a medical institution, thereby making detailed diagnosis of the result. Therefore, the user's convenience may be improved as the test result is transmitted to the specialized institution through the transceiver unit after the test is performed regardless of time and place.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a sensor system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a sensor system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view of a particle separator included in the sample supply unit of the sensor system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view of a particle separator included in the sample supply unit of the sensor system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along X-X shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a view showing a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y shown in FIG. 7.
  • FIGS. 9 and 10 are enlarged views of nanostructures disposed on a unit sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing the operation of the sensor according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor unit for performing a test on the sensing object comprising: the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors,
  • the unit sensor is a substrate, a first electrode disposed on the substrate.
  • a second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object;
  • the sensor is disposed in an array of the plurality of unit sensors.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the structure of a sensor system according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor system may include an input unit, a sample supply unit, a transfer unit, a sensor unit, a transceiver, and a controller.
  • the input unit may generate and input a predetermined signal according to a user's intention.
  • the input unit may include a manipulation device such as a button for applying a predetermined signal by the user, and a predetermined signal may be generated and transmitted to the controller according to the input of the manipulation device.
  • the sample supply is provided to provide a sample for use in the inspection.
  • the sample may be in the form of a solution containing predetermined particles as a sample used for the test, for example, but may be a liquid such as blood, but is not limited thereto.
  • the sample supply unit may extract only the target component or site necessary for the test from the sample, and may include a predetermined separation device for this purpose.
  • it may include a separation device for separating the plasma from the blood when the plasma is required for the test.
  • the separation device may comprise a plasma separation device using the electrophoresis.
  • the conveyer conveys the sample provided through the sample supply to each part of the sensor system.
  • the sample provided through the supply unit may be transferred to the sensor unit to perform an inspection operation, and then the sample may be transferred to a discharge device or other device for discarding the sample, but is not limited thereto.
  • the sensor unit is provided to perform the inspection by receiving the sample, and is configured to obtain desired data from the sample.
  • the sensor unit may sense various signals such as, for example, an electrical resistance sensed in a sample, and may include a CMOS circuit.
  • the transceiver is provided to transmit the result detected by the sensor to the external device as a predetermined signal through a predetermined communication circuit, or to receive a signal transmitted from the external device.
  • the transceiver may be configured to include a communication module such as Bluetooth, but is not limited thereto.
  • the controller controls the operations of the input unit, the sensor unit, the output unit, and the transceiver unit.
  • the controller may be a central processing unit including a predetermined memory and a computing unit.
  • the sensor system 1 may include an input unit 10, a sample supply unit 20, a transfer unit 40, and a sensor unit 30.
  • the input unit 10 may generate and input a predetermined signal according to a user's intention. As shown in FIG. 2, the input unit 10 may include an operation device such as a button for applying a predetermined signal by a user according to a selection. A predetermined signal is generated according to the input of the manipulation device and transmitted to a controller (not shown), and the operation of the sensor system 1 may be performed through the controller (not shown).
  • an operation device such as a button for applying a predetermined signal by a user according to a selection.
  • a predetermined signal is generated according to the input of the manipulation device and transmitted to a controller (not shown), and the operation of the sensor system 1 may be performed through the controller (not shown).
  • the sample supply unit 20 is provided such that a sample to be tested is supplied to the sensor system 1, and may be, for example, a predetermined collecting device in which a solution such as blood may be placed in a drop state, but is not limited thereto.
  • the sample supply unit 20 may include a predetermined separation device according to a method of inspecting the sample.
  • it may include a predetermined particle separation unit for separating the blood into blood cells and plasma when the pathogen and the cell state are to be examined through the plasma in the blood.
  • the particle separator may be configured as a separation device using a dielectric phenomenon. The particle separation unit will be described later.
  • the sensor unit 30 is provided to inspect the sample.
  • the sensor unit 30 may include a predetermined sensor for inspecting a sample, and for example, a sensor including a CMOS circuit may be provided.
  • the sensor unit 30 may be detachably provided.
  • the sensor unit 30 may be provided on a detachable circuit board in the sensor system 1, and may be configured to be replaced after performing a one-time inspection on the sample. Therefore, since the inspection may be performed by replacing the sensor unit 30 after the inspection is performed, the inspection reliability may be improved.
  • the transfer part 40 may comprise, for example, a predetermined pump. That is, a pump may be provided to pump the sample in the form of a solution such as blood to the sensor unit 30 or the discharge unit 50.
  • the transmission and reception unit includes a communication circuit, and transmits the information inspected by the sensor unit 30 to an external device as a predetermined signal through the communication circuit, or to receive a signal transmitted from the external device.
  • the transceiver unit may include a predetermined communication module such as a Bluetooth communication module, but is not limited thereto.
  • the transmission and reception unit (not shown), the result of the inspection through the sensor unit 30 is transmitted to a specialized institution such as a medical institution can be a detailed diagnosis of the result. Therefore, the user's convenience may be improved as the test result is transmitted to a specialized institution through the transceiver (not shown) after the test is performed regardless of time and place.
  • the discharge unit 50 may be provided to process and discharge the finished sample.
  • the sample may be guided by the transfer unit 40 to move to the sensor unit 30 and the discharge unit 50.
  • the particle separator 100 will be described according to an exemplary embodiment.
  • the sample supply unit 20 of the sensor system 1 according to the present invention may include a particle separation unit 100.
  • 3 to 5 are views showing the structure of the particle separation unit 100 of the sample supply unit 20 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a particle separation unit 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a view showing a particle separation unit 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is in FIG. It is a figure which shows the cross section along X-X shown.
  • the particle separator 100 includes a body 110 in which the pore array 114 is formed, and an electrode 120 disposed on the body 110 to generate an electric field.
  • Body 110 is configured in a plate shape having a predetermined thickness and width.
  • several pores 115 are formed.
  • the pore 115 is disposed to have a predetermined array to form a pore array 114, but is not limited thereto.
  • the pore array 114 is configured to form an array by placing several pores 115 passing through a portion of the body 110 with several rows.
  • the pore 115 may be formed by allowing a portion of the body 110 to pass through, for example, according to a predetermined etching process.
  • Each pore 115 may be configured in a circular shape, for example, and preferably, the inner diameter W1 of each pore 115 may have a size of 10 nm to 100 nm.
  • the inner diameter W1 and the pore 115 of the pore 115 may be reduced.
  • the ratio of the intervals W2 between) may be 1: 1 to 1:10.
  • the body 110 may be configured to include a base 111, a hydrophilic coating layer 112, and a hydrophobic coating layer 113.
  • the base 111 is configured to have a predetermined thickness and width and supports the body 110.
  • the base 111 is made of an insulating material so as not to affect the electric field formed by the electrode 120, and may be made of a material having good workability so that processing such as partial etching can be easily performed.
  • the base 111 may include silicon, and may be preferably made of a silicon wafer having a predetermined thickness and width and processed through a silicon wafer processing process.
  • the base 111 below the portion C on which the above-described pore array 114 is formed may be removed. Accordingly, the portion C in which the pore array 114 is formed may be relatively thinner than other portions so that the solution sample to be separated may easily exit the pore array 114 and flow downward. In this case, removing the base 111 of the portion where the pore array 114 is formed may be performed by using a predetermined etching method, but is not limited thereto.
  • the pore array 114 By performing the etching process of removing the bottom portion 111 under the portion (C) is formed, only the hydrophilic coating layer 112 and the hydrophobic coating layer 113 on which the pore array 114 is formed at the portion where the pore array 114 is formed. You can leave it.
  • a coating layer is provided on the base 111.
  • the coating layer is composed of a hydrophilic coating layer 112 disposed on the base 111, and a hydrophobic coating layer 113 disposed on the hydrophilic coating layer 112, the hydrophilic coating layer 112 and the hydrophobic coating layer 113 is the base portion It may be provided by forming a film having a predetermined thickness through a process of depositing a predetermined material on the 111, but is not limited thereto.
  • the hydrophilic coating layer 112 is a layer formed of a material having a strong moisture affinity than the hydrophobic coating layer 113, for example, may be composed of a material such as SiO 2 .
  • the hydrophobic coating layer 113 is a layer formed of a material having a small moisture affinity compared to the hydrophilic coating layer 112, for example, may be composed of a material such as Si 3 N 4 .
  • the hydrophobic coating layer 113 is disposed on the hydrophilic coating layer 112, and thus may form an upper surface of the body 110.
  • the thickness of the hydrophilic coating layer 112 may be 10 nm to 1 um
  • the thickness of the hydrophobic coating layer 113 10 nm to 1 um.
  • a hydrophobic coating layer 113 is formed on an upper surface through which a solution that is a sample flows, and a hydrophilic coating layer 112 is formed on a lower surface thereof, and the hydrophilic coating layer 112 is a pore ( As the inner circumferential surface of 115 is formed, the flow of medium through the pore 115 may be promoted. That is, as the hydrophilic coating layer 112 is formed on the inner side of the pore 115 and the lower portion of the hydrophobic coating layer 113, the medium is induced to flow in the inner direction of the pore 115 having a high water affinity, thereby facilitating the flow of the medium. And particle separation efficiency can be improved.
  • the plasma is induced in the inner direction of the pores 115 formed with the hydrophilic coating layer 112, thereby separating the blood cells and plasma The efficiency can be further improved.
  • the electrode 120 will be described.
  • Electrode 120 is formed on the body 110. Electrode 120 is formed from a variety of conductive materials, for example, metals such as aluminum, gold, platinum, copper, silver, tungsten, titanium, or metal oxides such as ITO, SnO 2 , conductive plastics, and metal impregnated polymers. The material may be selected, but is not limited thereto. On the other hand, preferably, the electrode 120 may be made of gold with less corrosiveness.
  • the electrode 120 includes first and second electrodes 130 and 140 connected to the + and ⁇ polarity terminals of the external power supply, respectively.
  • the first electrode 130 and the first electrode 140 are formed to be spaced apart from each other to form an electric field.
  • the first electrode 130 includes a first electrode pad 132 and several first branch electrodes 134 connected to the first electrode pad 132, and the first electrode 140 includes a second electrode. And an electrode pad 142 and several second branch electrodes 144 connected to the second electrode pad 142.
  • the first and second electrodes 130 and 140 are connected to the electrode pads 132 and 142 and the electrode pads 132 and 142, respectively, and have several branches extending in the form of branches. Although described as including the electrodes 134 and 144, but not limited thereto, two electrodes 130 and 140 connected to terminals having opposite polarities and having arbitrary configurations and shapes are provided and the electrodes 130 and 140 are provided. A pore array 114 having any configuration and shape can be formed therebetween.
  • the first and second electrode pads 132 and 142 are connected to an external power source, and the first and second electrode pads 132 and 142 are respectively connected to one polarity terminal of an external power source and an opposite polarity terminal of the external power source. . Meanwhile, the first and second electrode pads 132 and 142 may be configured to extend to both sides of a portion where the pore array 114 on the body 110 is formed, but is not limited thereto.
  • the dielectrophoretic effect may vary according to the voltage, frequency, etc. of the power source to be applied, when the separation of the solution sample using the particle separation unit 100 according to the present invention, the external power applied is less than 10V It is preferred to have a voltage and a frequency of 10 Hz to 10 kHz.
  • the first and second branch electrodes 134 and 144 are connected to the first and second electrode pads 132 and 142, respectively, and are disposed on a portion where the pore array 114 is formed.
  • the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 are alternately disposed on the portion C on which the pore array 114 is formed, and the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 are disposed. Residual spaces may be provided between the polarized particles captured by the repulsive force from the first and second branch electrodes 134 and 144 due to the electrophoretic effect. That is, the first branch electrode 134-the remaining space-the second branch electrode 134-the remaining space may be repeatedly arranged on the upper surface of the particle separator 100 according to the present invention.
  • the first and second branch electrodes 134 and 144 are alternately arranged on the portion C on which the pore array 114 is formed, and the first and second branch electrodes 134 and 134 are disposed. Each of the first and second branch electrodes 134 and 144 may generate an electric field when AC power is applied to the electrode 120.
  • One of the pores 115 of the pores 115 included in the pore array 114 is a pore 115 positioned between the first electrode 130 and the first electrode 140, from the pore 115. There may be at least one pore 115 that is different from the shortest distance to the nearest first electrode 130 and the shortest distance to the closest first electrode 140.
  • the distance between the pore 115 and the first branch electrode 134 may be different from the distance between the pore 115 and the second branch electrode 144. That is, the distance between the pore 115 and the first branch electrode 134 may be greater than the distance between the pore 115 and the second branch electrode 144, and vice versa. Therefore, the pore 115 may be disposed closer to either one of the first branch electrode 134 or the second branch electrode 144. Meanwhile, the pore 115 may be formed in contact with any one of the first and second branch electrodes 134 and 144.
  • the shortest distance between any one pore H and the second branch electrode 144 may be K, and the pore H and the first branch electrode 134 may be in contact with each other. By being formed, the shortest distance between the pore H and the first branch electrode 134 may be zero.
  • the polarizable particles in the solution sample cause the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144.
  • the pore 115 as well as the first and second branch electrodes 134 and 144 may be formed. You can also move away from). Therefore, the closing of the pores 115 by the polarizable particles can be prevented to improve the particle separation efficiency of the particle separation unit 100.
  • one or more pores 115 may be disposed in contact with the first branch electrode 134 or the second branch electrode 144.
  • the sidewalls of the first and second branch electrodes 134 and 144 may be configured such that irregularities corresponding to the shape of the pore array 114 are formed. It may have a shape of a semi-circular, polygonal, etc., but is not limited thereto.
  • the first and second branch electrodes 134 and 144 may form the pore array 114.
  • the pore array 114 may be disposed to be in contact with any one of the first and second branch electrodes 134 and 144. Accordingly, the polarity of the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 by the repulsive force due to the electrophoretic phenomenon caused by the electric field generated between the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144. The particles are spaced apart from the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 and the pore 115, so that the polarizable particles may remain trapped in the remaining space without closing the pore 115. have.
  • the particle separation efficiency when filtered by the pore array 114, the particle separation efficiency may be lowered because the polarizable particles close each pore 115 to block the flow passage of the particles, whereas the particles according to the present invention Since the separator 100 is trapped in the space between the first and second branch electrodes 134 and 144 by the dielectrophoretic effect, the separation of the pores 115 is prevented, thereby improving particle separation efficiency. Can be.
  • the plasma and blood cells in the blood are separated and tested as desired.
  • the separation between the plasma and the blood cells is easily made through the particle separation unit 100 as described above, and thus the reliability of the test may be further improved.
  • the particle separation unit 100 as described above, the hydrophobic coating layer 113 is formed on the upper surface, the hydrophilic coating layer 112 is formed on the lower surface and the inner peripheral surface of the pore array 114, the separation,
  • the desired sample of solution may be directed to flow inwardly of the pore 115 to facilitate the flow of medium to further improve particle separation efficiency.
  • the particle separation unit 100 according to the present invention may be manufactured using a silicon wafer, the production cost may be reduced since the particle separation unit 100 may be mass produced through a conventional silicon precision processing process.
  • FIG. 6 is a view showing a sensor unit 30 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is an enlarged view showing a sensor 200 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 8 is shown in FIG. 9 and 10 are enlarged views of the nanostructure 240 disposed on the unit sensor S according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor unit 30 may include a sensor 200 provided on a predetermined circuit board 32.
  • the circuit board 32 is configured detachably with respect to the sensor system 1, can be replaced according to use.
  • the sensor 200 may include a plurality of unit sensors S, and a sample may be inspected through the unit sensors S.
  • the unit sensor S may be arranged in a matrix structure having rows and columns of M ⁇ N structure.
  • the senor 200 includes a substrate 280, a first electrode 250, a second electrode 260, and at least one nanostructure 240.
  • the senor 200 may further include an insulator 230, a first conductor 210, a second conductor 220, and a metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter, simply referred to as a MOSFET 280).
  • MOSFET 280 metal oxide semiconductor field effect transistor
  • One unit sensor S includes the above-described substrate 280, the first electrode 250, the second electrode 260, and at least one nanostructure 240, and also includes an insulator 230 and a first electrode.
  • the semiconductor device may further include a conductor 210, a second conductor 220, and a metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter, simply referred to as a MOSFET 280).
  • the substrate 280 various kinds of substrates may be used.
  • the substrate 280 may be a semiconductor substrate (eg, a silicon substrate), a silicon on insulator (SOI) substrate, a glass substrate, or a plastic substrate.
  • a semiconductor substrate eg, a silicon substrate
  • SOI silicon on insulator
  • the first electrode 250 is formed on the substrate 280.
  • the first electrode 250 may have various structures.
  • the first electrode 250 may have a single layer structure or a multilayer structure.
  • the first electrode 250 may be formed of a single layer of aluminum (Al).
  • the first electrode 250 may be composed of an aluminum layer and a palladium (Pd) layer disposed thereon.
  • the first electrode 250 may be composed of an aluminum layer, a palladium layer disposed on the aluminum layer, and a gold (Au) layer disposed on the palladium layer.
  • Au gold
  • the second electrode 260 is also formed on the substrate 280, and may have various structures similar to the first electrode 250.
  • the second electrode 260 is formed to be spaced apart from the first electrode 250. Therefore, the second electrode 260 does not directly contact the first electrode 250.
  • the second electrode 260 is disposed to be spaced apart from the first electrode 250. As illustrated in FIG. 7, the second electrode 260 may have an arrangement structure substantially surrounding the side surface of the first electrode 250, but is not limited thereto.
  • the second electrode 260 is configured in the form of a predetermined plate electrode formed on the substrate 280, and a plurality of holes are formed in the second electrode 260, and inside each hole At least one first electrode 250 may be located in the.
  • the inner perimeter of the hole is spaced apart from the outer perimeter of the first electrode 250 by a predetermined distance from the first electrode ( It may be arranged to substantially surround the outer periphery of (250).
  • the present invention is not limited thereto, and the first electrode 250 and the second electrode 260 may be spaced apart from each other.
  • the first electrode 250 does not have to be positioned at the same height as the second electrode 260, and the first electrode 250 and the second electrode 260 may have different heights from each other. Included in the category.
  • a reference voltage which is a predetermined voltage, is applied to the second electrode 260 (thus, it is preferable that the voltage or current of the first electrode 250 is changed according to the change in the electrical characteristics of the nanostructure 240). .).
  • the reference voltage may be, for example, a power supply voltage or a ground voltage.
  • At least one nanostructure 240 is electrically connected to the first electrode 250 and the second electrode 260.
  • the nanostructure 240 may be formed in such a manner that a portion of one nanostructure 240 contacts the first electrode 250 and another portion of the nanostructure 240 contacts the second electrode 260. It may be connected to the first electrode 250 and the second electrode 260.
  • a portion of one nanostructure 240 contacts the first electrode 250, a portion of the other nanostructure 240 contacts the second electrode 260, and the one nanostructure ( The nanostructures 240 may be connected to the first electrode 250 and the second electrode 260 in such a manner that the 240 and the other nanostructure 240 contact each other.
  • a portion of one nanostructure 240 contacts the first electrode 250, a portion of the other nanostructure 240 contacts the second electrode 260, and the one nanostructure
  • the nanostructures 240 are connected to the first electrode 250 and the second electrode 260 in such a manner that the 240 and the other nanostructure 240 are connected to each other through another at least one nanostructure 240. ) Can be accessed.
  • nanostructure 240 may be dense like a entangled net. Meanwhile, as shown in FIGS. 9 and 10, the nanostructure 240 is densely disposed on the first electrode 250, the second electrode 260, and the insulator 230, and then the first electrode. The first conductor 210 and the second conductor 220 may be stacked on the 250 and the second electrode 260. Accordingly, the nanostructure 240 may be disposed between the first electrode 250 and the first conductor 210 and between the second electrode 260 and the second conductor 220.
  • nanostructures 240 various kinds of nanostructures 240 may be used.
  • nanotubes, nanowires, nanorods, nanoribbons, nanofilms, or nanoballs may be used as the nanostructures 240.
  • carbon nanotubes hereinafter, simply referred to as CNTs
  • semiconductor nanowires or conductive polymers
  • CNTs can be divided into CNTs with metal properties and semiconductors with CNTs according to their electrical properties, and single-walled CNTs, double-walled CNTs and multi-walls, depending on the number of walls. walled) CNTs, and the like.
  • At least one of a wide variety of materials including SnO 2, ZnO, In 2 O 3, and CdO may be used as a material forming the semiconductor nanowire.
  • nanostructure 240 may have a length much greater than the dimensions of its cross section. Such nanostructures 240 may include wires, ribbons, and tubes. In one embodiment, such nanostructures 240 may be disposed over the structure such that they extend parallel to the surface of the structure in which they are located.
  • the electrical characteristics of the nanostructure 240 change depending on the sensing target.
  • the electrical property that is changed can be, for example, a resistor. That is, the resistance of the nanostructure 240 may vary depending on the presence or concentration of the sensing target.
  • the sensing object may be, for example, a protein, deoxyribonucleic acid (hereinafter, simply referred to as DNA), a molecule, or an ion.
  • Functionalization so that nanostructure 240 reacts to a particular sensing target such that nanostructure 240 has selectivity, that is, the electrical properties of nanostructure 240 vary among specific sensing targets. May be performed.
  • functionalization affects nanostructure 240 to detect proteins, tumor markers, molecules, and viruses in solution, allowing the sensor to detect electrical properties.
  • the nanostructure 240 used in the sensor according to the embodiment of the present invention may have a random arrangement.
  • the sensing object to which the nanostructure 240 is exposed may be liquid or gaseous (or the sensing object is included in the liquid or gas).
  • the sensing object may be in the form of a solution including medium such as plasma.
  • the sensing object may be a molecule such as a complex molecule.
  • the molecules may be located in solution.
  • the insulator 230 is formed on the substrate 280 and is positioned between the first electrode 250 and the second electrode 260. That is, the first electrode 250 and the second electrode 260 may be disposed to be spaced apart from each other, and the insulator 230 may be disposed between the first electrode 250 and the second electrode 260. For example, as illustrated in FIGS. 7 and 8, when the first electrode 250 is configured in a circular shape, and the second electrode 260 is configured to surround the outer circumference of the first electrode 250, the first electrode 250 is formed.
  • the insulator 230 may be located in a space between the first electrode 250 and the second electrode 260. In this case, the insulator 230 may be configured in a ring shape, for example, may be formed in an annular shape.
  • the nanostructure 240 is positioned on the upper surface of the insulator 230.
  • the first conductor 210 is positioned on the first electrode 250 with at least one nanostructure 240 interposed therebetween. Thus, a portion of the at least one nanostructure 240 is located between the first electrode 250 and the first conductor 210.
  • the first conductor 210 may be a gold layer.
  • the second conductor 220 is positioned on the second electrode 260 with at least one nanostructure 240 interposed therebetween. Thus, a portion of the at least one nanostructure 240 is located between the second electrode 260 and the second conductor 220.
  • the second conductor 220 may be a gold layer.
  • MOSFET 270 is positioned below first electrode 250 and second electrode 260. Although the drawing illustrates an example in which the first electrode 250 is electrically connected to the gate 272 of the MOSFET 270, at least one of the gate 272, the source 271, and the drain 273 of the MOSFET 270 is represented. It is sufficient that is electrically connected to at least one of the first electrode 250 and the second electrode 260.
  • MOSFET 270 includes gate 272, source 271, drain 273, channel region 275, gate insulating film 274, gate electrode 286, source electrode 277, drain electrode 278 and An insulating film 279 is included. MOSFET 270 may further include wells 276.
  • the left side of the MOSFET 270 shown in the figure shows a p-channel metal-oxide semiconductor (PMOS), a source and a gate are doped with a P type, and the well is doped with an N type, and the right side has an NMOS (n -channel metal-oxide semiconductor, the source and the gate are doped with N type, and the substrate is a P type substrate.
  • the MOSFET 270 may be used as part of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuit (not shown) formed on the substrate 280.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the CMOS circuit may be used as an amplifier, an analog-to-digital converter (ADC), or a switch for selecting a part of several first electrodes 20 and 100. It is preferable that a digital signal corresponding to a change in electrical characteristics of the nanostructure 240 is generated by the CMOS circuit.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the unit sensor S including the first electrode 250, the second electrode 260, the nanostructure 240, the insulator 230, and the MOSFET 270 is provided.
  • the sensor 200 may be implemented in the form of a sensor array.
  • a solution with a receptor may be placed on the sensor 200.
  • the receptor may be, for example, any antibody capable of causing an antigen-antibody reaction.
  • the solution may be placed on the sensor 200 by any method, such as a sputtering method, such that the receptor is attached to the sensor 200 within a predetermined area range.
  • a sputtering method such that the receptor is attached to the sensor 200 within a predetermined area range.
  • the sensor 200 according to the present invention includes a plurality of unit sensors S forming an array, the solution lies on a predetermined area range of the sensor 200 and includes different receptors. Multiple solutions may lie on several regions of one sensor 200.
  • a sample to be detected is supplied onto the solution.
  • the test subject may be plasma, or cellular components, bearing antigen in an antigen-antibody response.
  • the antibody in the solution and the antigen in the test object may cause an antigen-antibody reaction, which may change the electrical properties of the nanostructure 240.
  • the inspection method using the sensor system 1 according to the present invention includes supplying a sample to be inspected to the sample supply unit 20, supplying one or more receptors to one or more regions on the sensor unit 30, respectively. Supplying a sample onto the sensor unit (30). And examining the reaction between the receptor and the sample.
  • the sample to be inspected may be supplied to the sample supply unit 20.
  • the sample may be in the form of a solution such as blood as described above, but is not limited thereto.
  • the sample supply unit 20 may include a predetermined particle separation unit 100. Accordingly, according to a preferred embodiment of the inspection method using the sensor system 1 of the present invention, the method further comprises a pre-processing step of separating the sample supplied to the sample supply unit 20 to provide to the sensor unit 30 can do. That is, only the components used for the inspection among the components in the sample may be separated and supplied to the sensor unit 30 through the particle separation unit 100, and the particle separation unit 100 may be a particle using, for example, a dielectrophoretic effect. It may be composed of a separation unit (100). The particle separation unit 100 using the electrophoretic effect may separate the plasma component and the blood cell component in the blood and supply only the plasma component to the sensor unit 30 so that the plasma component can be used for the test.
  • one or more receptors may be supplied to one or more regions on the sensor unit 30, respectively.
  • the receptor may be provided in a form included in a predetermined solution, but is not limited thereto.
  • the sensor unit 30 may be mounted on the sensor system 1 according to the present invention, and the inspection may be performed.
  • a solution containing a predetermined antibody may be placed on the sensor unit 30 to cause an antigen-antibody reaction with plasma.
  • the sensor unit 30 of the sensor system 1 includes a sensor 200 including a plurality of unit sensors S, and the unit sensor S includes a substrate 280. ), A first electrode 250 disposed on the substrate 280, a second electrode 260 spaced apart from the first electrode 250 on the substrate 280, and the first electrode ( 250 and at least one nanostructure 240 electrically connected to the second electrode 260 and varying in electrical properties according to a sensing object, and the sensor 200 includes the plurality of unit sensors S. May be arranged in an array.
  • the area on the sensor can be divided into several areas so that one or more receptors can be placed on each area, and different receptors are supplied to each area to simultaneously use the respective different receptors. Inspection can be done.
  • a solution containing each receptor is a predetermined area range on the sensor 200 as shown in FIG. After sputtering on, the test can proceed.
  • the inspection method using the sensor system 1 according to the present invention may further include the step of inspecting the adsorption between the receptor and the sensor.
  • the preceding inspection step may be, for example, an electrical inspection step such as a change in electrical resistance, but is not limited thereto.
  • the sensor may selectively inspect the unit sensors S of the plurality of unit sensors S.
  • an inspection may be performed by selecting the unit sensor S to which the receptor is most reliably adsorbed. Therefore, the inspection method using the sensor system 1 according to the present invention may further include selecting the unit sensor S to which the receptor is adsorbed. In this case, selecting the unit sensor S to which the receptor is adsorbed may include a concept of selecting a test result derived from the unit sensor S to which the receptor is adsorbed.
  • a sample is supplied to the sensor unit 30 and the reaction between the sample and the receptor included in the solution is examined.
  • a plurality of solutions including at least one or more receptors on the sensor unit 30 are placed in several regions on the sensor unit 30, and as samples are supplied on the regions, different kinds of solutions are provided. It can be tested by using both receptors at the same time. Therefore, the degree of expression by each receptor may appear three-dimensionally, by examining the results obtained through this can be easily identified whether the cancer cells.
  • a pattern analysis type diagnosis can be made. That is, according to a preferred embodiment of the test method using the sensor system 1 according to the present invention, it is possible to perform a pattern analysis type diagnosis to three-dimensionally diagnose the reaction between the receptor and the sample placed in each area, the pattern
  • the analytical diagnostic step may further include, for example, a pattern analysis diagnostic step of matching a response pattern between a plurality of receptors placed on the plurality of regions and a sample and a response indicator pattern serving as a predetermined indicator.
  • a pattern-analysis diagnosis that compares an antigen-antibody response test result pattern using actual cancer cells with an antigen-antibody response test result pattern of a sample to be detected can be made, thus allowing a high probability range of diagnosis.
  • a time-series variation pattern and a change pattern of the test result of the sample may also be derived, and thus the reliability and accuracy of the diagnosis may be further improved.
  • the signal processing unit for converting a signal so as to confirm the result value inspected by the sensor unit 30, and a predetermined display unit further, the signal processing unit processes the result value Steps. And outputting the result value in the form of a pattern on a display unit.
  • the signal processor may process a signal sensed by the sensor unit 30 to generate a patterned signal, and the display unit may output the result in a patterned form.
  • a test result of a subject in good health and a test result of a patient having a predetermined pathology may be output and compared in a pattern form.
  • the pattern indicated by the test result may be different from the pattern indicated by the test result of a healthy subject and a pathological subject. Accordingly, according to this, as the test result of the actual subject is compared with the test result of the healthy subject and the test result of the pathological subject as described above, the pattern shape appears more similar to the test result of the actual pathological subject. It can be inferred that the subject has a disease similar to that of the subject, and thus, a pattern analysis type diagnosis for analyzing and comparing patterns can be made.
  • the sensor 200 may derive a test result as an electrical signal. That is, by including a MOSFET that can be used as an amplifier and / or an ADC, a change in electrical characteristics of the nanostructure 240 can be amplified and / or digitally converted directly on the substrate 280, thereby improving accuracy of measurement. Can be.
  • the sensor 200 according to the present invention may have a test result as an electrical signal, so that the test result is clearly derived. As a result, inspection reliability is improved, and a separate tag TAG may not be used for determining the inspection result, thereby improving convenience.
  • the sensor 200 according to the present invention may have the following advantages as the plurality of unit sensors S are configured in an array.
  • a plurality of tests may be performed using one sensor 200.
  • the sensor 200 according to the present invention includes a sensor array in which a plurality of unit sensors S are formed, a plurality of solutions including different kinds of receptors are sputtered on the sensor array, and the plurality of receptors are sputtered. Three-dimensional inspection can be performed.
  • the receptors used to test cancer cells are A, B, C, ... I
  • a solution containing each receptor is a predetermined area on the sensor 200, as shown in FIG.
  • the inspection can proceed.
  • the level of expression by each of the receptors can be expressed in three dimensions, and whether the cancer cells can be easily identified.
  • the level of expression of other receptors is low compared to the high level of expression by several kinds of receptors, it is judged that the probability of cancer cells is low.
  • a pattern analysis type diagnosis can be made. That is, a pattern-analysis diagnosis that compares the antigen-antibody reaction test result pattern using actual cancer cells with the antigen-antibody reaction test result pattern of a sample to be detected can be performed, thereby enabling a diagnosis of a high probability range.
  • test results derived by the unit sensor S or the unit sensor S may be selectively used, thereby improving test reliability.
  • the receptor used for the antigen-antibody reaction selects the unit sensor S most reliably adsorbed, or by the unit sensor S Since the derived test results can be selected and used to derive the test results, the test reliability can be improved.
  • the unit sensor S of which the receptor is most reliably adsorbed among the plurality of unit sensors S on which each receptor is adsorbed is examined.
  • whether the receptor is adsorbed can be confirmed by performing a predetermined test before the test. For example, a preliminary inspection such as measuring a predetermined electrical resistance value can confirm whether the receptor is adsorbed.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

A sensor system according to the present invention includes a sensor unit that performs an inspection on a detection target. The sensor unit has a sensor that has multiple unit sensors. The unit sensor has: a substrate; a first electrode arranged on the substrate; a second electrode arranged so as to be spaced apart from the first electrode on the substrate; and one or more nanostructures that are electrically connected to the first electrode and the second electrode, wherein the electrical characteristics of the nanostructure change depending on the detection target. The sensor is arranged such that the plurality of unit sensors forms an array.

Description

센서 시스템Sensor system
본 발명은 센서 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감지 대상에 대한 검사를 수행하는 센서부를 포함하는 센서 시스템에 있어서, 상기 센서부는 복수의 단위 센서를 포함하는 센서를 포함하며, 상기 단위 센서는, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 제1 전극. 상기 기판 상에 상기 제1 전극과 이격되게 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물을 포함하고, 상기 센서는 상기 복수의 단위 센서가 어레이를 이루며 배치된 센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sensor system, and more particularly, to a sensor system including a sensor unit for performing a test on a sensing object, wherein the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors, wherein the unit sensor includes: A substrate, a first electrode disposed on the substrate. A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object; The sensor relates to a sensor system in which the plurality of unit sensors are arranged in an array.
과학 기술 및 의료 기술의 발달에 따라 각종 센서 장치가 꾸준히 개발되어 사용되고 있다. 특히, 최근에는 탄소 나노튜브와 같은 나노구조물의 특성을 이용한 화학적, 생물학적 센서를 개발하고 있는 실정이며 다양한 종류의 탄소 나노튜브를 기반으로 한 센서 구조가 사용되고 있다.With the development of science and medical technology, various sensor devices have been steadily developed and used. In particular, recently, the development of chemical and biological sensors using characteristics of nanostructures such as carbon nanotubes, and sensor structures based on various types of carbon nanotubes have been used.
탄소 나노튜브를 기반으로 종래 기술에 의한 센서의 일 예로, 복수의 탄소 나노튜브와 상기 복수의 탄소 나노튜브의 양단에 위치한 제1 및 제2 전극으로 구성된 센서가 있다. 종래 기술에 의한 센서에 있어서, 제2 전극에는 기준 전압이 인가되며, 탄소 나노튜브는 감지 대상에 따라 저항이 변화하며, 제1 전극의 전압 또는 전류는 탄소 나노튜브의 저항에 따라 변화할 수 있다. An example of a sensor according to the prior art based on carbon nanotubes is a sensor composed of a plurality of carbon nanotubes and first and second electrodes positioned at both ends of the plurality of carbon nanotubes. In the sensor according to the related art, a reference voltage is applied to the second electrode, the resistance of the carbon nanotubes changes according to the sensing object, and the voltage or current of the first electrode may change according to the resistance of the carbon nanotubes. .
이러한 탄소 나노튜브를 이용한 센서는 감지 대상에 따라 변화하는 전기적 성질을 통해 검사를 수행할 수 있으므로, 정확한 검사 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 탄소 나노튜브를 이용한 센서의 경우 감지 대상의 신뢰성있는 부착 및 그를 통한 정확한 검사 결과 도출이 검사 신뢰성에 큰 영향을 미치게 된다. Sensors using these carbon nanotubes can be inspected through electrical properties that change depending on the sensing object, thereby obtaining accurate inspection results. However, in the case of the sensor using the carbon nanotubes, the reliable attachment of the sensing object and the accurate inspection result derived therefrom have a great influence on the inspection reliability.
본 발명은, 감지 대상에 대한 검사를 수행하는 센서부를 포함하는 센서 시스템에 있어서, 상기 센서부는 복수의 단위 센서를 포함하는 센서를 포함하며, 상기 단위 센서는, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 제1 전극. 상기 기판 상에 상기 제1 전극과 이격되게 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물을 포함하고, 상기 센서는 상기 복수의 단위 센서가 어레이를 이루며 배치되어 검사 정밀도가 향상된 센서 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor system including a sensor unit configured to inspect an object to be detected, wherein the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors, wherein the unit sensor comprises: a substrate disposed on the substrate; 1 electrode. A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object; The sensor aims to provide a sensor system in which the plurality of unit sensors are arranged in an array to improve inspection accuracy.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 센서 시스템은, 감지 대상에 대한 검사를 수행하는 센서부;를 포함하는 센서 시스템에 있어서, 상기 센서부는 복수의 단위 센서를 포함하는 센서를 포함하며, In order to achieve the above object, the sensor system of the present invention, the sensor unit for performing a test on the sensing object, comprising: the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors,
상기 단위 센서는, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 제1 전극. 상기 기판 상에 상기 제1 전극과 이격되게 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물을 포함하고, 상기 센서는 상기 복수의 단위 센서가 어레이를 이루며 배치된다.The unit sensor is a substrate, a first electrode disposed on the substrate. A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object; The sensor is disposed in an array of the plurality of unit sensors.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 단위 센서는 M×N 의 매트릭스 구조를 갖도록 배치된다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, the unit sensor is arranged to have a matrix structure of M × N.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 기판 상에 배치되되, 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되는 절연체를 더 포함한다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention further includes an insulator disposed on the substrate and disposed between the first electrode and the second electrode.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 나노구조물은, 나노튜브, 나노와이어, 나노로드, 나노리본, 나노필름, 및 나노볼 중 적어도 하나를 포함한다.Preferably, in the sensor system according to an embodiment of the present invention, the nanostructures include at least one of nanotubes, nanowires, nanorods, nanoribbons, nanofilms, and nanoballs.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 제1 전극 상에 배치되며 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 도전체, 및 상기 제2 전극 상에 배치되며 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 도전체를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 나노구조물의 일부가 상기 제1 전극과 상기 제1 도전체 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 나노구조물의 일부가 상기 제2 전극과 상기 제2 도전체 사이에 배치된다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, a first conductor disposed on the first electrode and electrically connected to the first electrode, and disposed on the second electrode and the second electrode A second conductor electrically connected to an electrode, wherein a portion of the at least one nanostructure is disposed between the first electrode and the first conductor, and a portion of the at least one nanostructure is It is disposed between the second electrode and the second conductor.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 센서는, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 하부에 위치하도록 배치되는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 더 포함하며, 상기 MOSFET 의 소스, 게이트, 및 드레인 중 적어도 어느 하나는 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결된다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, the sensor further comprises a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) disposed to be located below the first electrode and the second electrode, At least one of the source, gate, and drain of the MOSFET is electrically connected to at least one of the first electrode and the second electrode.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 센서부는 인쇄 회로 기판을 포함하며, 상기 센서는 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 센서 시스템에 대해 탈착가능하게 구성된다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, wherein the sensor portion comprises a printed circuit board, the sensor is disposed on the printed circuit board, the printed circuit board is removable with respect to the sensor system Is configured.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 샘플 공급부;를 더 포함하며, 상기 샘플 공급부는, 솔루션으로부터 솔루션 내의 입자와 미디엄을 분리하는 입자 분리부를 포함한다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention further comprises a sample supply, wherein the sample supply comprises a particle separator for separating the particles and the medium in the solution from the solution.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 입자 분리부는, 포어 어레이를 이루는 복수의 서로 이격된 포어들이 형성된 몸체, 및 상기 몸체 상에 구비되며 외부 전원의 인가에 의해서 전기장을 형성하는 전극을 포함하며,Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, the particle separation unit, a body formed with a plurality of spaced pores constituting a pore array, and provided on the body and the electric field by the application of an external power source Including an electrode to form,
상기 전극은, 상기 외부 전원의 반대 극성 단자와 각각 연결되는 제1 전극, 및 제2 전극을 포함하고, The electrode may include a first electrode and a second electrode respectively connected to opposite polarity terminals of the external power source,
상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 포어로써, 상기 포어로부터 가장 가까이에 있는 제1 전극까지의 최단거리와 가장 가까이에 있는 제2 전극까지의 최단거리가 서로 상이한 포어가 하나 이상 존재한다.At least one pore positioned between the first electrode and the second electrode, the pore differing from the shortest distance from the pore to the first electrode closest to the second electrode closest to the second electrode. .
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 포어 어레이를 형성하는 포어 중 하나 이상의 포어는, 상기 제1 전극, 또는 상기 제2 전극과 하게 배치된다.Preferably, in the sensor system according to an embodiment of the present invention, at least one of the pores forming the pore array is disposed with the first electrode or the second electrode.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 제1 전극은 제1 전극 패드, 및 상기 제1 전극 패드와 연결되는 복수의 제1 가지 전극을 포함하고, 상기 제2 전극은 제2 전극 패드, 및 상기 제2 전극 패드와 연결되는 제2 가지 전극을 포함하며,Preferably, in the sensor system according to an embodiment of the present invention, the first electrode includes a first electrode pad and a plurality of first branch electrodes connected to the first electrode pad, and the second electrode is A second electrode pad and a second branch electrode connected to the second electrode pad,
상기 제1 가지 전극과 제2 가지 전극 사이에 위치하는 포어로써, 상기 포어로부터 가장 가까이에 있는 제1 가지 전극까지의 최단거리와 상기 포어로부터 가장 가까이에 있는 제2 가지 전극까지의 최단거리가 서로 상이한 포어가 하나 이상 존재한다.A pore positioned between the first branch electrode and the second branch electrode, wherein the shortest distance from the pore to the nearest first branch electrode and the shortest distance from the pore to the nearest second branch electrode are mutually different. There is at least one different pore.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 하나 이상의 포어는 상기 제1 가지 전극 또는 상기 제2 가지 전극과 접하게 구성된다.Preferably, in the sensor system according to an embodiment of the present invention, the one or more pores are configured to contact the first branch electrode or the second branch electrode.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 제1 및 제2 가지 전극의 측부에는 상기 포어 어레이의 형상에 대응하는 요철이 형성되며, 상기 요철이 형성된 부분에 상기 포어 어레이가 배치된다.Preferably, in the sensor system according to the exemplary embodiment, irregularities corresponding to the shape of the pore array are formed at sides of the first and second branch electrodes, and the pore array is formed at a portion where the irregularities are formed. Is placed.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 몸체는 기저부, 상기 기저부 상에 배치되는 친수성 코팅층, 및 상기 친수성 코팅층 상에 배치되는 소수성 코팅층을 포함하며, 상기 친수성 코팅층은 상기 포어의 내주면을 형성하고, 상기 포어 어레이가 형성된 부분 하부의 기저부가 제거되게 구성된다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, the body includes a base, a hydrophilic coating layer disposed on the base, and a hydrophobic coating layer disposed on the hydrophilic coating layer, the hydrophilic coating layer is the pore And a base portion below the portion where the pore array is formed.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 센서 시스템은 외부 기기와 신호를 송, 수신할 수 있는 송수신부를 더 포함한다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, the sensor system further includes a transceiver for transmitting and receiving a signal with an external device.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템은, 상기 센서부에서 검사된 결과값을 처리하여 패턴형 신호를 발생하는 신호처리부; 및 상기 결과를 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하며, 상기 신호처리부는 상기 결과값을 처리하여 패턴형 신호를 발생하며, 상기 디스플레이부는 상기 패턴형 결과값을 출력한다.Preferably, the sensor system according to an embodiment of the present invention, the signal processing unit for generating a patterned signal by processing the result value inspected by the sensor unit; And a display unit for outputting the result, wherein the signal processor processes the result value to generate a patterned signal, and the display unit outputs the patterned result value.
본 발명의 센서 시스템을 이용한 검사 방법은. 감지 대상에 대한 검사를 수행하는 센서부;를 포함하는 센서 시스템으로서,상기 센서부는 복수의 단위 센서를 포함하는 센서를 포함하며, 상기 단위 센서는, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 제1 전극, 상기 기판 상에 상기 제1 전극과 이격되게 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물을 포함하고, 상기 센서는 상기 복수의 단위 센서가 어레이를 이루며 배치된 센서 시스템을 사용하는 검사 방법으로서,Inspection method using the sensor system of the present invention. A sensor system comprising: a sensor unit for inspecting a sensing object, wherein the sensor unit comprises a sensor including a plurality of unit sensors, wherein the unit sensor comprises: a substrate; a first electrode disposed on the substrate; A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object; The sensor is a test method using a sensor system arranged in an array of the plurality of unit sensors,
검사하고자 하는 샘플을 상기 샘플 공급부에 공급하는 단계; Supplying a sample to be examined to the sample supply;
하나 이상의 리셉터를 상기 센서 상의 하나 이상의 영역에 각각 공급하는 단계; Respectively supplying one or more receptors to one or more regions on the sensor;
상기 샘플을 상기 센서부 상에 공급하는 단계; 및 Supplying the sample onto the sensor unit; And
상기 리셉터와 상기 샘플 사이의 반응을 검사하는 단계를 포함하는 센서 시스템을 이용한다.Using a sensor system comprising examining a reaction between the receptor and the sample.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 이용한 검사 방법은, 상기 센서를 하나 이상의 단위 센서(S)를 포함하는 복수의 영역으로 구획하며 상기 구획된 각각의 영역 상에 하나 이상의 리셉터를 공급하는 단계;를 더 포함한다.Preferably, the inspection method using a sensor system according to an embodiment of the present invention, partitioning the sensor into a plurality of areas including one or more unit sensors (S) and one or more receptors on each of the partitioned areas Supplying; It further comprises.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 이용한 검사 방법은, 상기 리셉터와 상기 센서의 흡착 여부를 검사하는 단계; 및 상기 리셉터가 상기 센서에 흡착된 센서를 선택하는 단계;를 더 포함한다.Preferably, the inspection method using a sensor system according to an embodiment of the present invention, the step of inspecting the adsorption of the receptor and the sensor; And selecting, by the receptor, the sensor adsorbed to the sensor.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 이용한 검사 방법은, 상기 센서 시스템은 샘플 공급부를 더 포함하며, 상기 샘플 공급부는 솔루션으로부터 솔루션 내의 입자와 미디엄을 분리하는 입자 분리부를 포함하여,Preferably, the inspection method using a sensor system according to an embodiment of the present invention, the sensor system further comprises a sample supply, the sample supply comprises a particle separator for separating particles and medium in the solution from the solution ,
상기 샘플을 분리하는 전처리 단계; 를 더 포함한다.A pretreatment step of separating the sample; It further includes.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 이용한 검사 방법은, 상기 센서부에서 검사된 결과값을 처리하여 신호를 발생하는 신호처리부, 및 상기 결과를 출력하는 디스플레이부를 더 포함하며, 상기 신호처리부에서 결과값을 처리하여 패턴형 신호를 발생하는 단계; 상기 디스플레이부에 상기 결과값이 패턴 형태로 출력되는 단계; 를 더 포함한다.Preferably, the inspection method using the sensor system according to an embodiment of the present invention further comprises a signal processing unit for generating a signal by processing the result value inspected by the sensor unit, and a display unit for outputting the result, Generating a patterned signal by processing a result value in the signal processor; Outputting the result value in the form of a pattern on the display unit; It further includes.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 이용한 검사 방법은, 상기 리셉터와 샘플 사이의 반응 패턴과 반응 지표 패턴을 대조하는 패턴 분석 진단 단계;를 더 포함한다.Preferably, the test method using a sensor system according to an embodiment of the present invention further comprises a pattern analysis diagnostic step of contrasting the response pattern and the response indicator pattern between the receptor and the sample;
본 발명에 따른 센서 시스템에 의하면, MOSFET 를 포함한 CMOS 회로를 포함하는 센서를 포함함에 따라서, 검사 결과를 전기적 신호로 도출할 수 있다. 즉, 증폭기 및/또는 ADC 등으로 사용될 수 있는 MOSFET 를 포함함에 따라서, 나노구조물의 전기적 특성의 변화를 기판에서 바로 증폭 및/또는 디지털 변환할 수 있으므로 측정의 정확도가 향상될 수 있다. 예컨대 항원-항체 반응을 통해 병원체의 유무, 또는 암세포의 유무와 같은 이상 여부를 검사하고자 할 때, 본 발명에 따른 센서는 검사 결과가 전기적 신호로 나타날 수 있으므로, 검사 결과가 명료하게 도출되어 검사 신뢰성이 향상되며 검사 결과 판단을 위한 별도의 태그(TAG) 사용이 불필요하게 되어 편의성이 향상될 수 있다.According to the sensor system according to the present invention, by including the sensor including the CMOS circuit including the MOSFET, it is possible to derive the test result as an electrical signal. That is, by including a MOSFET that can be used as an amplifier and / or an ADC, the change in the electrical properties of the nanostructures can be amplified and / or digitally converted directly on the substrate, thereby improving the accuracy of the measurement. For example, when testing for abnormalities such as the presence or absence of a pathogen or the presence of cancer cells through an antigen-antibody reaction, the sensor according to the present invention may show the test result as an electrical signal, so that the test result is clearly derived and thus the test reliability. This can be improved and convenience can be improved by using a separate tag (TAG) for determining the inspection result.
또한, 본 발명에 따른 센서는 복수의 단위 센서(S)가 어레이를 이루며 구성됨에 따라서 하기와 같은 장점을 가질 수 있다.In addition, the sensor according to the present invention may have the following advantages as the plurality of unit sensors (S) is configured in an array.
먼저, 센서 어레이 상에 소정의 면적을 갖는 복수의 구역 상에 리셉터를 포함한 솔루션 및 검사 대상이 스퍼터링됨에 따라서, 하나의 센서를 사용하여 복수의 리셉터에 대한 검사가 이루어질 수 있으며, 이에 따라서, 패턴 분석형 진단이 이루어질 수 있다. 예컨대, 실제 암세포를 이용한 항원-항체 반응 검사 결과 패턴과 감지 대상인 샘플의 항원-항체 반응 검사 결과 패턴을 비교하는 패턴 분석형 진단을 수행할 수 있으며, 이에 따라서 높은 확률 범위의 진단이 가능해진다.First, as a solution including a receptor and an inspection target are sputtered on a plurality of zones having a predetermined area on a sensor array, inspection of the plurality of receptors using one sensor may be performed, and thus, pattern analysis. Type diagnosis can be made. For example, a pattern-analytical diagnosis that compares an antigen-antibody response test result pattern using actual cancer cells with an antigen-antibody response test result pattern of a sample to be detected can be performed, thereby enabling a high probability range of diagnosis.
또한, 복수의 단위 센서가 구비됨에 따라서, 상기 단위 센서, 또는 상기 단위 센서에 의해서 도출된 검사 결과를 선택적으로 사용할 수 있으므로 검사 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, since a plurality of unit sensors are provided, inspection reliability may be improved since the inspection result derived by the unit sensor or the unit sensor may be selectively used.
또한, 상기 센서부는 인쇄 회로 기판을 포함하며, 상기 센서는 상기 인쇄 회로 기판 상에 배치되고, 상기 인쇄 회로 기판은 상기 센서 시스템에 대해 탈착가능하게 구성되어 검사가 이루어짐에 따라서 센서부의 교체가 가능할 수 있다.In addition, the sensor unit may include a printed circuit board, the sensor may be disposed on the printed circuit board, and the printed circuit board may be detachably configured with respect to the sensor system so that the sensor unit may be replaced as the inspection is performed. have.
또한, 본 발명에 따른 센서 시스템은 샘플 공급부를 포함하되, 상기 샘플 공급부는 입자 분리부를 포함함에 따라서, 솔루션 형태의 샘플을 용이하게 분리하여 검사가 이루어질 수 있다. 또한, 상기 입자 분리부는 입자 분리부 상에 형성된 포어로부터 솔루션 내의 입자가 이격되게 구성됨에 따라서 상기 입자에 의한 포어 어레이의 폐쇄가 방지되며 상기 입자가 분리된 미디엄의 원활한 유동이 확보될 수 있다. In addition, the sensor system according to the present invention includes a sample supply, the sample supply comprises a particle separator, so that the sample can be easily separated by inspection of the solution form. In addition, the particle separation unit is configured to separate the particles in the solution from the pore formed on the particle separation unit is prevented from closing the pore array by the particles and can ensure a smooth flow of the medium from which the particles are separated.
또한, 본 발명에 따른 센서 시스템의 입자 분리부는 포어 내측에 친수성 코팅층이 형성되며 상기한 부분 외의 부분에 소수성 코팅층이 형성됨에 따라서, 분리하고자 하는 샘플의 미디엄이 포어 어레이의 내측으로 유동하도록 유도함으로써 입자 분리 효율이 더욱 개선될 수 있다.In addition, as the particle separation part of the sensor system according to the present invention is formed with a hydrophilic coating layer inside the pore and a hydrophobic coating layer is formed outside the above-mentioned part, the particles of the sample to be separated are induced to flow to the inside of the pore array. Separation efficiency can be further improved.
아울러, 본 발명에 따른 센서 시스템의 입자 분리부는 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제조될 수 있으므로, 기존의 실리콘 정밀 가공 공정을 통해 대량 생산될 수 있으므로 제조 단가가 절감될 수 있다.In addition, since the particle separation unit of the sensor system according to the present invention can be manufactured using a silicon wafer, the production cost can be reduced because it can be mass produced through a conventional silicon precision processing process.
또한, 본 발명에 따른 센서 시스템은 송수신부를 구비함에 따라서, 센서부를 통해 검사된 결과가 의료 기관과 같은 전문 기관에 전달되어 상기 결과에 대한 상세한 진단이 이루어질 수 있다. 따라서, 시기와 장소에 구애받지 아니하고 검사가 이루어진 후 검사 결과가 상기 송수신부를 통해 전문 기관에 전달됨에 따라서 사용자의 편의가 개선될 수 있다. In addition, as the sensor system according to the present invention includes a transceiver, the result of the inspection through the sensor unit may be transmitted to a specialized institution such as a medical institution, thereby making detailed diagnosis of the result. Therefore, the user's convenience may be improved as the test result is transmitted to the specialized institution through the transceiver unit after the test is performed regardless of time and place.
도 1 은 본 발명에 따른 센서 시스템을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a sensor system according to the present invention.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a sensor system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템의 샘플 공급부에 포함된 입자 분리부에 관한 도면이다.3 is a view of a particle separator included in the sample supply unit of the sensor system according to an embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템의 샘플 공급부에 포함된 입자 분리부에 관한 도면이다.4 is a view of a particle separator included in the sample supply unit of the sensor system according to an embodiment of the present invention.
도 5 는 도 3 에 도시된 X - X 에 따른 단면을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a cross-sectional view taken along X-X shown in FIG. 3.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 확대 도시한 도면이다.7 is an enlarged view of a sensor according to an embodiment of the present invention.
도 8 은 도 7 에 도시된 Y - Y 에 따른 단면을 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line Y-Y shown in FIG. 7.
도 9 및 도 10 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 센서 상에 배치된 나노구조물을 확대 도시한 도면이다. 9 and 10 are enlarged views of nanostructures disposed on a unit sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서의 동작을 나타낸 도면이다.11 is a view showing the operation of the sensor according to an embodiment of the present invention.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 센서 시스템은, 감지 대상에 대한 검사를 수행하는 센서부;를 포함하는 센서 시스템에 있어서, 상기 센서부는 복수의 단위 센서를 포함하는 센서를 포함하며, In order to achieve the above object, the sensor system of the present invention, the sensor unit for performing a test on the sensing object, comprising: the sensor unit includes a sensor including a plurality of unit sensors,
상기 단위 센서는, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 제1 전극. 상기 기판 상에 상기 제1 전극과 이격되게 배치되는 제2 전극, 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물을 포함하고, 상기 센서는 상기 복수의 단위 센서가 어레이를 이루며 배치된다.The unit sensor is a substrate, a first electrode disposed on the substrate. A second electrode disposed on the substrate and spaced apart from the first electrode, and at least one nanostructure electrically connected to the first electrode and the second electrode and changing electrical characteristics according to a sensing object; The sensor is disposed in an array of the plurality of unit sensors.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, the terms defined in the commonly used dictionaries are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 시스템의 구조를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the structure of a sensor system according to an embodiment of the present invention.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 센서 시스템은 입력부, 샘플 공급부, 이송부, 센서부, 송수신부, 및 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the sensor system according to the present invention may include an input unit, a sample supply unit, a transfer unit, a sensor unit, a transceiver, and a controller.
입력부는 사용자의 의도에 따라서 소정의 신호를 생성하고 입력할 수 있다. 예컨대 입력부는 사용자가 선택에 따라서 소정의 신호를 인가하는 버튼과 같은 조작 장치를 포함하며, 상기 조작 장치의 입력에 따라서 소정의 신호가 생성되어 제어부로 전달될 수 있다.The input unit may generate and input a predetermined signal according to a user's intention. For example, the input unit may include a manipulation device such as a button for applying a predetermined signal by the user, and a predetermined signal may be generated and transmitted to the controller according to the input of the manipulation device.
샘플 공급부는 검사에 사용되는 샘플이 제공되도록 구비된다. 상기 샘플은 검사에 사용되는 시료로서 소정의 입자를 포함하는 솔루션 형태일 수 있고, 예컨대 혈액과 같은 액체일 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 이때, 샘플 공급부는 상기 샘플에서 검사에 필요한 목적 성분 또는 부위만을 추출할 수도 있으며 이를 위해 소정의 분리 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 검사를 위해 혈장이 필요할 경우 혈액에서 혈장을 분리해 내는 분리 장치를 포함할 수 있다. 한편, 상기 분리 장치는 유전영동을 이용한 혈장 분리 장치를 포함하여 구성될 수 있다.The sample supply is provided to provide a sample for use in the inspection. The sample may be in the form of a solution containing predetermined particles as a sample used for the test, for example, but may be a liquid such as blood, but is not limited thereto. In this case, the sample supply unit may extract only the target component or site necessary for the test from the sample, and may include a predetermined separation device for this purpose. For example, it may include a separation device for separating the plasma from the blood when the plasma is required for the test. On the other hand, the separation device may comprise a plasma separation device using the electrophoresis.
이송부는 상기 샘플 공급부를 통해 제공된 샘플을 센서 시스템의 각 부위로 이송한다. 예컨대, 상기 공급부를 통해 제공된 샘플을 센서부로 이송하여 검사 작업을 수행한 후, 상기 샘플을 폐기하는 배출 장치 또는 다른 장치 등으로 이송할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The conveyer conveys the sample provided through the sample supply to each part of the sensor system. For example, the sample provided through the supply unit may be transferred to the sensor unit to perform an inspection operation, and then the sample may be transferred to a discharge device or other device for discarding the sample, but is not limited thereto.
센서부는 상기 샘플을 공급받아 검사를 수행하도록 구비되며, 상기 샘플에서 목적하는 데이터를 얻을 수 있도록 구성된다. 센서부는 예컨대 샘플에서 감지되는 전기 저항과 같은 각종 신호를 감지할 수 있으며, CMOS 회로를 포함할 수 있다.The sensor unit is provided to perform the inspection by receiving the sample, and is configured to obtain desired data from the sample. The sensor unit may sense various signals such as, for example, an electrical resistance sensed in a sample, and may include a CMOS circuit.
송수신부는 상기 센서에 의해서 감지된 결과를 소정의 통신 회로를 통해 소정의 신호로 외부 기기에 전달하거나, 외부 기기로부터 전달된 신호를 수신하도록 구비된다. The transceiver is provided to transmit the result detected by the sensor to the external device as a predetermined signal through a predetermined communication circuit, or to receive a signal transmitted from the external device.
예컨대 상기 송수신부는 블루투스(Bluetooth)와 같은 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.For example, the transceiver may be configured to include a communication module such as Bluetooth, but is not limited thereto.
상기 제어부는 상기 입력부, 센서부, 출력부 및 송수신부의 작동을 총괄한다. 예컨대 제어부는 소정의 메모리 및 연산 장치를 포함한 중앙 처리 장치일 수 있다.The controller controls the operations of the input unit, the sensor unit, the output unit, and the transceiver unit. For example, the controller may be a central processing unit including a predetermined memory and a computing unit.
이하에서는 본 발명에 따른 센서 시스템(1)의 구체적인 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 서술한다.Hereinafter, the specific embodiment of the sensor system 1 which concerns on this invention is described with reference to drawings.
도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 센서 시스템(1)은 입력부(10), 샘플 공급부(20), 이송부(40), 센서부(30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the sensor system 1 according to the present invention may include an input unit 10, a sample supply unit 20, a transfer unit 40, and a sensor unit 30.
입력부(10)는 사용자의 의도에 따라서 소정의 신호를 생성하고 입력할 수 있다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 입력부(10)는 사용자가 선택에 따라서 소정의 신호를 인가하는 버튼과 같은 조작 장치를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 조작 장치의 입력에 따라서 소정의 신호가 생성되어 제어부(미도시)로 전달되며, 제어부(미도시)를 통해 센서 시스템(1)의 작동이 이루어질 수 있다.The input unit 10 may generate and input a predetermined signal according to a user's intention. As shown in FIG. 2, the input unit 10 may include an operation device such as a button for applying a predetermined signal by a user according to a selection. A predetermined signal is generated according to the input of the manipulation device and transmitted to a controller (not shown), and the operation of the sensor system 1 may be performed through the controller (not shown).
샘플 공급부(20)는 검사하고자 하는 샘플이 센서 시스템(1)에 공급되도록 구비되며, 예컨대 혈액과 같은 솔루션이 드롭(drop) 상태로 놓여질 수 있는 소정의 포집 장치일 수 있고, 이에 한정하지 않는다. 이때, 상기 샘플을 검사하는 방식에 따라서 상기 샘플 공급부(20)는 소정의 분리 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 혈액 내의 혈장을 통하여 병원균, 및 세포 상태를 검사하고자 할 경우 혈액을 혈구와 혈장으로 분리하는 소정의 입자 분리부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 입자 분리부는 유전 영동 현상을 이용한 분리 장치로 구성될 수 있다. 상기 입자 분리부에 대해서는 후술하도록 한다.The sample supply unit 20 is provided such that a sample to be tested is supplied to the sensor system 1, and may be, for example, a predetermined collecting device in which a solution such as blood may be placed in a drop state, but is not limited thereto. In this case, the sample supply unit 20 may include a predetermined separation device according to a method of inspecting the sample. For example, it may include a predetermined particle separation unit for separating the blood into blood cells and plasma when the pathogen and the cell state are to be examined through the plasma in the blood. In this case, the particle separator may be configured as a separation device using a dielectric phenomenon. The particle separation unit will be described later.
센서부(30)는 상기 샘플을 검사하도록 마련된다. 센서부(30)는 샘플의 검사를 위해 소정의 센서를 포함할 수 있으며, 예컨대 CMOS 회로를 포함한 센서가 구비될 수 있다. The sensor unit 30 is provided to inspect the sample. The sensor unit 30 may include a predetermined sensor for inspecting a sample, and for example, a sensor including a CMOS circuit may be provided.
바람직하게는, 상기 센서부(30)는 탈착가능하여 교체 가능하게 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 센서부(30)는 상기 센서 시스템(1)에 탈착가능한 회로 기판 상에 구비되어 샘플에 대해서 1회 검사를 수행한 후 교체 가능하게 구성될 수 있다. 따라서, 검사가 이루어진 후 센서부(30)를 교체하여 검사가 수행될 수 있으므로 검사 신뢰성이 향상될 수 있다. Preferably, the sensor unit 30 may be detachably provided. For example, the sensor unit 30 may be provided on a detachable circuit board in the sensor system 1, and may be configured to be replaced after performing a one-time inspection on the sample. Therefore, since the inspection may be performed by replacing the sensor unit 30 after the inspection is performed, the inspection reliability may be improved.
센서부(30)의 구체적인 구성에 대해서는 후술하여 상세히 기술한다.The detailed configuration of the sensor unit 30 will be described later in detail.
이송부(40)는 예컨대 소정의 펌프를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 혈액 등과 같이 솔루션 형태로 이루어진 샘플을 펌핑하여 센서부(30) 또는 배출부(50) 등으로 이송시킬 수 있도록 펌프가 구비될 수 있다. The transfer part 40 may comprise, for example, a predetermined pump. That is, a pump may be provided to pump the sample in the form of a solution such as blood to the sensor unit 30 or the discharge unit 50.
한편, 도 2 에 도시되지는 아니하였으나, 송수신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 송수신부(미도시)는 통신 회로를 포함하며, 상기 센서부(30)에 의해서 검사된 정보를 상기 통신 회로를 통해 소정의 신호로 외부 기기에 전달하거나, 외부 기기로부터 전달된 신호를 수신하도록 구비된다. 예컨대 상기 송수신부(미도시)는 블루투스(Bluetooth) 통신 모듈과 같은 소정의 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.On the other hand, although not shown in Figure 2, it may further include a transceiver (not shown). The transmission and reception unit (not shown) includes a communication circuit, and transmits the information inspected by the sensor unit 30 to an external device as a predetermined signal through the communication circuit, or to receive a signal transmitted from the external device. do. For example, the transceiver unit (not shown) may include a predetermined communication module such as a Bluetooth communication module, but is not limited thereto.
송수신부(미도시)를 구비함에 따라서, 센서부(30)를 통해 검사된 결과가 의료 기관과 같은 전문 기관에 전달되어 상기 결과에 대한 상세한 진단이 이루어질 수 있다. 따라서, 시기와 장소에 구애받지 아니하고 검사가 이루어진 후 검사 결과가 상기 송수신부(미도시)를 통해 전문 기관에 전달됨에 따라서 사용자의 편의가 개선될 수 있다. According to the transmission and reception unit (not shown), the result of the inspection through the sensor unit 30 is transmitted to a specialized institution such as a medical institution can be a detailed diagnosis of the result. Therefore, the user's convenience may be improved as the test result is transmitted to a specialized institution through the transceiver (not shown) after the test is performed regardless of time and place.
한편, 검사가 완료된 샘플을 처리하여 배출할 수 있도록 배출부(50)가 구비될 수 있다. 상술한 바와 같이, 샘플은 상기 이송부(40)에 의해서 안내되어 센서부(30) 및 배출부(50)로 이동할 수 있다.On the other hand, the discharge unit 50 may be provided to process and discharge the finished sample. As described above, the sample may be guided by the transfer unit 40 to move to the sensor unit 30 and the discharge unit 50.
이하에서는 일 실시예에 따라서 입자 분리부(100)에 관해 설명한다.Hereinafter, the particle separator 100 will be described according to an exemplary embodiment.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 시스템(1)의 샘플 공급부(20)는 입자 분리부(100)를 포함할 수 있다. 도 3 내지 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플 공급부(20)의 입자 분리부(100)의 구조를 나타낸 도면이다.As described above, the sample supply unit 20 of the sensor system 1 according to the present invention may include a particle separation unit 100. 3 to 5 are views showing the structure of the particle separation unit 100 of the sample supply unit 20 according to an embodiment of the present invention.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리부(100)를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 입자 분리부(100)를 나타낸 도면이고, 도 5 는 도 3 에 도시된 X - X 에 따른 단면을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a particle separation unit 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view showing a particle separation unit 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is in FIG. It is a figure which shows the cross section along X-X shown.
실시예에 따른 입자 분리부(100)는 포어 어레이(114)가 형성된 몸체(110), 및 상기 몸체(110) 상에 배치되며 전기장을 발생시키는 전극(120)을 포함한다.The particle separator 100 according to the embodiment includes a body 110 in which the pore array 114 is formed, and an electrode 120 disposed on the body 110 to generate an electric field.
먼저, 몸체(110)에 대하여 설명한다.First, the body 110 will be described.
몸체(110)는 소정의 두께 및 넓이를 갖는 판형으로 구성된다. 몸체(110)의 일 부분(C)에는 수개의 포어(pore)(115)가 형성된다. 바람직하게는, 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 상기 포어(115)는 소정의 어레이를 갖도록 배치되어 포어 어레이(pore array)(114)를 형성하며, 이에 한정하지 아니한다. 포어 어레이(114)는 몸체(110)의 일부를 관통하는 수개의 포어(115)가 수개의 열을 갖게 배치됨으로서 어레이를 형성하게 구성된다. 포어(115)는 예컨대 소정의 에칭 공정에 따라서 몸체(110)의 일부가 관통되도록 함으로써 형성될 수 있다. 각각의 포어(115)는 예컨대 원형으로 구성될 수 있으며, 바람직하게는, 각각의 포어(115)의 내경(W1)은 10 nm 내지 100 nm 의 크기를 가질 수 있다. 아울러, 각각의 포어(115) 내경에 대한 포어(115) 사이의 간격(W2) 비율이 지나치게 작거나 클 경우 입자 분리 효율이 저하될 수 있으므로, 포어(115)의 내경(W1)과 포어(115) 사이의 간격(W2)의 비율은 1:1 내지 1:10 일 수 있다. Body 110 is configured in a plate shape having a predetermined thickness and width. In one portion C of the body 110, several pores 115 are formed. Preferably, as shown in FIGS. 1 to 3, the pore 115 is disposed to have a predetermined array to form a pore array 114, but is not limited thereto. The pore array 114 is configured to form an array by placing several pores 115 passing through a portion of the body 110 with several rows. The pore 115 may be formed by allowing a portion of the body 110 to pass through, for example, according to a predetermined etching process. Each pore 115 may be configured in a circular shape, for example, and preferably, the inner diameter W1 of each pore 115 may have a size of 10 nm to 100 nm. In addition, since the particle separation efficiency may be lowered when the ratio of the spacing W2 between the pores 115 to the inner diameter of each pore 115 is too small or large, the inner diameter W1 and the pore 115 of the pore 115 may be reduced. The ratio of the intervals W2 between) may be 1: 1 to 1:10.
몸체(110)는 기저부(111), 친수성 코팅층(112), 및 소수성 코팅층(113)을 포함하게 구성될 수 있다. The body 110 may be configured to include a base 111, a hydrophilic coating layer 112, and a hydrophobic coating layer 113.
기저부(111)는 소정의 두께 및 넓이를 갖게 구성되며 몸체(110)를 지지한다. 기저부(111)는 전극(120)에 의한 전기장 형성에 영향을 주지 아니하도록 절연성 재질로 이루어지며, 부분 식각 등의 가공이 용이하게 이루어질 수 있도록 가공성이 좋은 재질로 구성될 수 있다. 예컨대, 기저부(111)는 실리콘을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 소정의 두께와 넓이를 갖는 실리콘 웨이퍼로 구성되고 실리콘 웨이퍼 가공 공정을 통해 가공될 수 있다. The base 111 is configured to have a predetermined thickness and width and supports the body 110. The base 111 is made of an insulating material so as not to affect the electric field formed by the electrode 120, and may be made of a material having good workability so that processing such as partial etching can be easily performed. For example, the base 111 may include silicon, and may be preferably made of a silicon wafer having a predetermined thickness and width and processed through a silicon wafer processing process.
한편, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상술한 포어 어레이(114)가 형성된 부분(C) 하부의 기저부(111)가 제거될 수 있다. 따라서, 포어 어레이(114)가 형성된 부분(C)은 타 부분에 비해 상대적으로 얇게 구성되어, 분리하고자 하는 솔루션 샘플이 용이하게 포어 어레이(114)를 빠져나가 하부로 유동하도록 할 수 있다. 이때, 포어 어레이(114)가 형성된 부분의 기저부(111)를 제거하는 것은 소정의 에칭 방법을 사용함으로써 이루어질 수 있고, 이에 한정하지 아니한다. Meanwhile, as shown in FIG. 3, the base 111 below the portion C on which the above-described pore array 114 is formed may be removed. Accordingly, the portion C in which the pore array 114 is formed may be relatively thinner than other portions so that the solution sample to be separated may easily exit the pore array 114 and flow downward. In this case, removing the base 111 of the portion where the pore array 114 is formed may be performed by using a predetermined etching method, but is not limited thereto.
바람직하게는, 기저부(111) 상에 친수성 코팅층(112) 및 소수성 코팅층(113)을 형성하고, 일 부분(C)에 포어 어레이(114)를 형성하는 공정을 수행한 후, 상기 포어 어레이(114)가 형성된 부분(C) 하부의 기저부(111)를 제거하는 에칭 공정을 수행함으로써, 포어 어레이(114)가 형성된 부분에는 포어 어레이(114)가 형성된 친수성 코팅층(112) 및 소수성 코팅층(113)만이 남도록 할 수 있다. Preferably, after forming a hydrophilic coating layer 112 and a hydrophobic coating layer 113 on the base 111, forming a pore array 114 in a portion (C), the pore array 114 By performing the etching process of removing the bottom portion 111 under the portion (C) is formed, only the hydrophilic coating layer 112 and the hydrophobic coating layer 113 on which the pore array 114 is formed at the portion where the pore array 114 is formed. You can leave it.
상기 기저부(111) 상에 코팅층이 구비된다. 코팅층은 기저부(111) 상에 배치되는 친수성 코팅층(112), 및 상기 친수성 코팅층(112) 상에 배치되는 소수성 코팅층(113)으로 구성되며, 친수성 코팅층(112) 및 소수성 코팅층(113)은 상기 기저부(111) 상에 소정의 재질을 증착(deposition)하는 공정을 통해 소정의 두께를 갖는 막을 형성함으로써 구비될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. A coating layer is provided on the base 111. The coating layer is composed of a hydrophilic coating layer 112 disposed on the base 111, and a hydrophobic coating layer 113 disposed on the hydrophilic coating layer 112, the hydrophilic coating layer 112 and the hydrophobic coating layer 113 is the base portion It may be provided by forming a film having a predetermined thickness through a process of depositing a predetermined material on the 111, but is not limited thereto.
친수성 코팅층(112)은 소수성 코팅층(113)에 비해서 강한 수분 친화력을 갖는 재질로 형성된 층으로서, 예컨대 SiO2 와 같은 재질로 구성될 수 있다. 친수성 코팅층(112)은 기저부(111) 상에 형성됨에 따라서 소수성 코팅층(113)과 기저부(111) 사이에 배치되게 구성될 수 있다. 한편, 친수성 코팅층(112)은 도 5 에 도시된 바와 같이, 각각의 포어(115)의 내주면을 형성하도록 구성될 수 있다. The hydrophilic coating layer 112 is a layer formed of a material having a strong moisture affinity than the hydrophobic coating layer 113, for example, may be composed of a material such as SiO 2 . As the hydrophilic coating layer 112 is formed on the base 111, it may be configured to be disposed between the hydrophobic coating layer 113 and the base 111. Meanwhile, the hydrophilic coating layer 112 may be configured to form the inner circumferential surface of each pore 115, as shown in FIG. 5.
소수성 코팅층(113)은 친수성 코팅층(112)에 비해서 작은 수분 친화력을 갖는 재질로 형성된 층으로서, 예컨대 Si3N4 와 같은 재질로 구성될 수 있다. 소수성 코팅층(113)은 친수성 코팅층(112) 상부에 배치되며, 따라서 몸체(110)부의 상면을 형성할 수 있다.The hydrophobic coating layer 113 is a layer formed of a material having a small moisture affinity compared to the hydrophilic coating layer 112, for example, may be composed of a material such as Si 3 N 4 . The hydrophobic coating layer 113 is disposed on the hydrophilic coating layer 112, and thus may form an upper surface of the body 110.
한편, 각각의 코팅층(112, 113)이 지나치게 얇거나 두꺼울 경우 입자 분리 효율이 저하될 수 있으므로, 친수성 코팅층(112)의 두께는 10 nm 내지 1 um 일 수 있으며, 소수성 코팅층(113)의 두께는 10 nm 내지 1 um일 수 있다.On the other hand, if each of the coating layers 112 and 113 is too thin or thick, particle separation efficiency may be reduced, the thickness of the hydrophilic coating layer 112 may be 10 nm to 1 um, the thickness of the hydrophobic coating layer 113 10 nm to 1 um.
본 발명에 따른 입자 분리부(100)는, 샘플인 솔루션이 유동하는 상부면에 소수성 코팅층(113)이 형성되고 하부면에 친수성 코팅층(112)이 형성되고, 상기 친수성 코팅층(112)은 포어(115)의 내주면을 형성함에 따라서, 포어(115)를 통한 미디엄(medium)의 유동이 촉진될 수 있다. 즉, 포어(115)의 내측 및 소수성 코팅층(113) 하부에 친수성 코팅층(112)이 형성됨에 따라서, 수분 친화력이 큰 포어(115)의 내측 방향으로 미디엄이 유동하도록 유도되므로, 미디엄의 유동이 촉진되며 입자 분리 효율이 향상될 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 입자 분리부(100)를 이용하여 혈액 내의 혈장 및 혈구를 분리할 경우, 혈장은 친수성 코팅층(112)이 형성된 포어(115)의 내측 방향으로 유도됨으로써, 혈구와 혈장의 분리 효율이 더욱 향상될 수 있다.In the particle separation part 100 according to the present invention, a hydrophobic coating layer 113 is formed on an upper surface through which a solution that is a sample flows, and a hydrophilic coating layer 112 is formed on a lower surface thereof, and the hydrophilic coating layer 112 is a pore ( As the inner circumferential surface of 115 is formed, the flow of medium through the pore 115 may be promoted. That is, as the hydrophilic coating layer 112 is formed on the inner side of the pore 115 and the lower portion of the hydrophobic coating layer 113, the medium is induced to flow in the inner direction of the pore 115 having a high water affinity, thereby facilitating the flow of the medium. And particle separation efficiency can be improved. For example, when separating the plasma and blood cells in the blood using the particle separation unit 100 according to the present invention, the plasma is induced in the inner direction of the pores 115 formed with the hydrophilic coating layer 112, thereby separating the blood cells and plasma The efficiency can be further improved.
이하에서는 전극(120)에 관해 설명한다.Hereinafter, the electrode 120 will be described.
몸체(110) 상에는 전극(120)이 형성된다. 전극(120)은 다양한 전도성 재질, 예를 들면 알루미늄, 금, 백금, 구리, 은, 텅스텐, 티타늄과 같은 금속, 또는 ITO, SnO2 와 같은 금속 산화물, 전도성 플라스틱, 및 금속함침 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 재질로 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 한편, 바람직하게는 상기 전극(120)은 부식성이 적은 금으로 구성될 수 있다.The electrode 120 is formed on the body 110. Electrode 120 is formed from a variety of conductive materials, for example, metals such as aluminum, gold, platinum, copper, silver, tungsten, titanium, or metal oxides such as ITO, SnO 2 , conductive plastics, and metal impregnated polymers. The material may be selected, but is not limited thereto. On the other hand, preferably, the electrode 120 may be made of gold with less corrosiveness.
전극(120)은 외부 전원의 + 및 - 극성 단자와 각각 연결되는 제1 및 제2 전극(130, 140)을 포함한다. 제1 전극(130)과 제1 전극(140)은 서로 이격되게 형성되어 전기장을 형성한다.The electrode 120 includes first and second electrodes 130 and 140 connected to the + and − polarity terminals of the external power supply, respectively. The first electrode 130 and the first electrode 140 are formed to be spaced apart from each other to form an electric field.
제1 전극(130)은 제1 전극 패드(132), 및 제1 전극 패드(132)와 연결되는 수개의 제1 가지 전극(134)을 포함하게 구성되며, 제1 전극(140)은 제2 전극 패드(142), 및 제2 전극 패드(142)와 연결되는 수개의 제2 가지 전극(branch electrode)(144)을 포함하게 구성된다.The first electrode 130 includes a first electrode pad 132 and several first branch electrodes 134 connected to the first electrode pad 132, and the first electrode 140 includes a second electrode. And an electrode pad 142 and several second branch electrodes 144 connected to the second electrode pad 142.
한편, 실시예 및 도면에서는 제1 및 제2 전극(130, 140)이 각각 전극 패드(132, 142) 및 상기 전극 패드(132, 142)와 연결되며 가지(branch) 형태로 연장되는 수개의 가지 전극(134, 144)을 포함하게 설명되었으나, 이에 한정하지 아니하며, 서로 반대 극성의 단자와 연결되며 임의의 구성 및 형상을 갖는 2 개의 전극(130, 140)이 마련되고 상기 전극(130, 140) 사이에 임의의 구성 및 형상을 갖는 포어 어레이(114)가 형성될 수 있다.Meanwhile, in the embodiments and the drawings, the first and second electrodes 130 and 140 are connected to the electrode pads 132 and 142 and the electrode pads 132 and 142, respectively, and have several branches extending in the form of branches. Although described as including the electrodes 134 and 144, but not limited thereto, two electrodes 130 and 140 connected to terminals having opposite polarities and having arbitrary configurations and shapes are provided and the electrodes 130 and 140 are provided. A pore array 114 having any configuration and shape can be formed therebetween.
제1 및 제2 전극 패드(132, 142)는 외부 전원과 연결되며, 제1 및 제2 전극 패드(132, 142)는 각각 외부 전원의 일 극성 단자, 및 외부 전원의 반대 극성 단자와 연결된다. 한편, 제1 및 제2 전극 패드(132, 142)는 상기 몸체(110) 상의 포어 어레이(114)가 형성된 부분의 양 측부까지 연장되어 배치되게 구성될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. The first and second electrode pads 132 and 142 are connected to an external power source, and the first and second electrode pads 132 and 142 are respectively connected to one polarity terminal of an external power source and an opposite polarity terminal of the external power source. . Meanwhile, the first and second electrode pads 132 and 142 may be configured to extend to both sides of a portion where the pore array 114 on the body 110 is formed, but is not limited thereto.
한편, 유전 영동 효과는 인가되는 전원의 전압, 주파수 등에 따라서 다를 수 있으므로, 본 발명에 따른 입자 분리부(100)를 이용하여 솔루션 샘플의 분리를 수행할 경우, 인가되는 외부 전원은 10 V 이내의 전압 및 10 Hz 내지 10 kHz 의 주파수를 갖는 것이 바람직하다. On the other hand, since the dielectrophoretic effect may vary according to the voltage, frequency, etc. of the power source to be applied, when the separation of the solution sample using the particle separation unit 100 according to the present invention, the external power applied is less than 10V It is preferred to have a voltage and a frequency of 10 Hz to 10 kHz.
제1 및 제2 가지 전극(134, 144)은 각각 제1 및 제2 전극 패드(132, 142)와 연결되며, 상기 포어 어레이(114)가 형성된 부분 상에 배치된다.The first and second branch electrodes 134 and 144 are connected to the first and second electrode pads 132 and 142, respectively, and are disposed on a portion where the pore array 114 is formed.
제1 가지 전극(134)과 제2 가지 전극(144)은 포어 어레이(114)가 형성된 부분(C) 상에 서로 교대로 배치되며, 제1 가지 전극(134)과 제2 가지 전극(144) 사이에는 유전 영동 효과에 의해 제1 및 제2 가지 전극(134, 144)으로부터 척력을 받아서 포획된 분극성 입자가 잔류할 수 있도록 잔류 공간이 마련될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 입자 분리부(100)의 상면에는 예컨대 제1 가지 전극(134) - 잔류 공간 - 제2 가지 전극(134) - 잔류 공간의 순서가 반복되게 배치될 수 있다.The first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 are alternately disposed on the portion C on which the pore array 114 is formed, and the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 are disposed. Residual spaces may be provided between the polarized particles captured by the repulsive force from the first and second branch electrodes 134 and 144 due to the electrophoretic effect. That is, the first branch electrode 134-the remaining space-the second branch electrode 134-the remaining space may be repeatedly arranged on the upper surface of the particle separator 100 according to the present invention.
포어 어레이(114)가 형성된 부분(C) 상에 수개의 제1 및 제2 가지 전극(134, 144)이 교대로 배치되게 구성되며, 제1 가지 전극(134) 및 제2 가지 전극(134)은 각각 서로 반대 극성의 전원과 연결됨으로써, 전극(120)에 교류 전원이 인가되면 각각의 제1 및 제2 가지 전극(134, 144)은 전기장을 발생시킬 수 있다. The first and second branch electrodes 134 and 144 are alternately arranged on the portion C on which the pore array 114 is formed, and the first and second branch electrodes 134 and 134 are disposed. Each of the first and second branch electrodes 134 and 144 may generate an electric field when AC power is applied to the electrode 120.
포어 어레이(114)에 포함된 포어(115) 중 하나 이상의 포어(115) 중 상기 제1 전극(130)과 제1 전극(140) 사이에 위치하는 포어(115)로써, 상기 포어(115)로부터 가장 가까이에 있는 제1 전극(130)까지의 최단거리와 가장 가까이에 있는 제1 전극(140)까지의 최단거리가 서로 상이한 포어(115)가 하나 이상 존재할 수 있다. One of the pores 115 of the pores 115 included in the pore array 114 is a pore 115 positioned between the first electrode 130 and the first electrode 140, from the pore 115. There may be at least one pore 115 that is different from the shortest distance to the nearest first electrode 130 and the shortest distance to the closest first electrode 140.
예컨대, 상기 포어(115)와 제1 가지 전극(134) 사이의 거리와 상기 포어(115)와 제2 가지 전극(144) 사이의 거리가 서로 상이할 수 있다. 즉, 상기 포어(115)와 제1 가지 전극(134) 사이의 거리는 상기 포어(115)와 제2 가지 전극(144) 사이의 거리보다 클 수 있으며, 그 역도 성립한다. 따라서, 상기 포어(115)는 제1 가지 전극(134) 또는 제2 가지 전극(144) 중 어느 하나와 더 인접하게 배치될 수 있다. 한편, 바람직하게는, 포어(115)는 제1 및 제2 가지 전극(134, 144) 중 어느 하나와 접하게 형성될 수 있다.For example, the distance between the pore 115 and the first branch electrode 134 may be different from the distance between the pore 115 and the second branch electrode 144. That is, the distance between the pore 115 and the first branch electrode 134 may be greater than the distance between the pore 115 and the second branch electrode 144, and vice versa. Therefore, the pore 115 may be disposed closer to either one of the first branch electrode 134 or the second branch electrode 144. Meanwhile, the pore 115 may be formed in contact with any one of the first and second branch electrodes 134 and 144.
예컨대, 도 5 에 도시된 바와 같이, 어느 하나의 포어(H)와 제2 가지 전극(144) 사이의 최단거리는 K 일 수 있으며, 상기 포어(H)와 제1 가지 전극(134)은 서로 접하게 형성됨으로써 포어(H)와 제1 가지 전극(134)사이의 최단거리는 0 일 수 있다.For example, as shown in FIG. 5, the shortest distance between any one pore H and the second branch electrode 144 may be K, and the pore H and the first branch electrode 134 may be in contact with each other. By being formed, the shortest distance between the pore H and the first branch electrode 134 may be zero.
따라서, 포어(115)는 제1 및 제2 가지 전극(134, 144) 중 어느 하나와 인접하게 형성됨에 따라서, 솔루션 샘플 내의 분극성 입자가 제1 가지 전극(134)과 제2 가지 전극(144) 사이의 유전 영동 현상에 의한 척력을 받아 제1 및 제2 가지 전극(134, 144)으로부터 이격되게 이동할 때 상기 분극성 입자는 제1 및 제2 가지 전극(134, 144) 뿐만 아니라 포어(115)로부터도 이격되게 이동할 수 있다. 따라서, 분극성 입자에 의한 포어(115)의 폐쇄가 방지되어 입자 분리부(100)의 입자 분리 효율이 개선될 수 있다.Thus, as the pore 115 is formed adjacent to either one of the first and second branch electrodes 134, 144, the polarizable particles in the solution sample cause the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144. When the polarized particles move apart from the first and second branch electrodes 134 and 144 under the repulsive force between the two layers, the pore 115 as well as the first and second branch electrodes 134 and 144 may be formed. You can also move away from). Therefore, the closing of the pores 115 by the polarizable particles can be prevented to improve the particle separation efficiency of the particle separation unit 100.
바람직하게는, 도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 포어(115)는 제1 가지 전극(134), 또는 제2 가지 전극(144)과 접하게 배치될 수 있다. 예컨대, 도 3 내지 도 5 에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 가지 전극(134, 144)의 측부에는 포어 어레이(114)의 형상과 대응하는 요철이 형성되게 구성될 수 있으며, 요철은 예컨대 반원형, 다각형 등의 형상을 가질 수 있고, 이에 한정하지 않는다. Preferably, as shown in FIGS. 3 to 5, one or more pores 115 may be disposed in contact with the first branch electrode 134 or the second branch electrode 144. For example, as illustrated in FIGS. 3 to 5, the sidewalls of the first and second branch electrodes 134 and 144 may be configured such that irregularities corresponding to the shape of the pore array 114 are formed. It may have a shape of a semi-circular, polygonal, etc., but is not limited thereto.
제1 및 제2 가지 전극(134, 144)의 측부에 포어 어레이(114)의 형상과 대응되는 요철이 형성됨에 따라서, 제1 및 제2 가지 전극(134, 144)이 포어 어레이(114)를 가리지 아니함과 동시에, 포어 어레이(114)가 제1 및 제2 가지 전극(134, 144) 중 어느 하나와 접하게 배치될 수 있다. 따라서, 제1 가지 전극(134)과 제2 가지 전극(144) 사이에 생성된 전기장에 의한 유전 영동 현상에 의해 제1 가지 전극(134)과 제2 가지 전극(144)으로부터 척력을 받은 분극성 입자가 제1 가지 전극(134)과 제2 가지 전극(144) 및 포어(115)로부터 이격되며, 따라서 분극성 입자가 포어(115)를 폐쇄하지 아니하고 잔류 공간 상에 포획된 상태로 잔류할 수 있다. As the unevenness corresponding to the shape of the pore array 114 is formed at the sides of the first and second branch electrodes 134 and 144, the first and second branch electrodes 134 and 144 may form the pore array 114. At the same time, the pore array 114 may be disposed to be in contact with any one of the first and second branch electrodes 134 and 144. Accordingly, the polarity of the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 by the repulsive force due to the electrophoretic phenomenon caused by the electric field generated between the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144. The particles are spaced apart from the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144 and the pore 115, so that the polarizable particles may remain trapped in the remaining space without closing the pore 115. have.
상기 전극(120)에 교류 전원이 인가될 경우 상술한 바와 같은 전기장이 형성될 수 있다. 이어서 솔루션을 입자 분리부(100)에 유동시킬 경우 솔루션 내에 있는 분극성 입자는 전기장 내에서 유전 영동 효과를 갖게 되어 제1 및 제2 가지 전극(134, 144) 사이의 공간에 포획된 상태로 잔류하게 된다. 따라서, 분극성 입자에 의한 포어 어레이(114)의 폐쇄가 방지되며 미디엄의 원활한 유동이 확보될 수 있다. When the AC power is applied to the electrode 120, an electric field as described above may be formed. Subsequently, when the solution is flowed to the particle separator 100, the polarizable particles in the solution have a dielectrophoretic effect in the electric field and remain trapped in the space between the first and second branch electrodes 134 and 144. Done. Therefore, the closing of the pore array 114 by the polarizable particles can be prevented and a smooth flow of the medium can be ensured.
즉, 단순히 포어 어레이(114)에 의해서 여과될 경우에는 분극성 입자가 각각의 포어(115)를 폐쇄하여 입자의 유동 통로를 막기 때문에 입자 분리 효율이 저하될 수 있는 반면에, 본 발명에 따른 입자 분리부(100)는 분극성 입자가 유전 영동 효과에 의하여 제1 및 제2 가지 전극(134, 144) 사이의 공간에 포획되기 때문에, 포어(115)의 폐쇄가 방지되어 입자 분리 효율이 개선될 수 있다.In other words, when filtered by the pore array 114, the particle separation efficiency may be lowered because the polarizable particles close each pore 115 to block the flow passage of the particles, whereas the particles according to the present invention Since the separator 100 is trapped in the space between the first and second branch electrodes 134 and 144 by the dielectrophoretic effect, the separation of the pores 115 is prevented, thereby improving particle separation efficiency. Can be.
예컨대, 혈액을 샘플로 하고, 본 발명에 따른 센서 시스템(1)을 사용하여 신체 상태를 검사하고자 할 경우, 혈액 내의 혈장 및 혈구를 분리하여 목적하는 바에 따른 검사가 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 상기와 같은 입자 분리부(100)를 통해 혈장과 혈구 사이의 분리가 용이하게 이루어지며, 따라서 검사의 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.For example, when blood is used as a sample, and the physical condition is to be examined using the sensor system 1 according to the present invention, it is preferable that the plasma and blood cells in the blood are separated and tested as desired. At this time, the separation between the plasma and the blood cells is easily made through the particle separation unit 100 as described above, and thus the reliability of the test may be further improved.
바람직하게는, 입자 분리부(100)는, 상술한 바와 같이 상부면에 소수성 코팅층(113)이 형성되며, 하부면 및 상기 포어 어레이(114) 내주면에 친수성 코팅층(112)이 형성됨에 따라서, 분리하고자 하는 솔루션 샘플이 포어(115)의 내측 방향으로 유동하도록 유도되어 미디엄의 유동이 촉진되어 입자 분리 효율이 더욱 개선될 수 있다.Preferably, the particle separation unit 100, as described above, the hydrophobic coating layer 113 is formed on the upper surface, the hydrophilic coating layer 112 is formed on the lower surface and the inner peripheral surface of the pore array 114, the separation, The desired sample of solution may be directed to flow inwardly of the pore 115 to facilitate the flow of medium to further improve particle separation efficiency.
아울러, 본 발명에 따른 입자 분리부(100)는 실리콘 웨이퍼를 이용하여 제조될 수 있으므로, 기존의 실리콘 정밀 가공 공정을 통해 대량 생산될 수 있으므로 제조 단가가 절감될 수 있다.In addition, since the particle separation unit 100 according to the present invention may be manufactured using a silicon wafer, the production cost may be reduced since the particle separation unit 100 may be mass produced through a conventional silicon precision processing process.
이하에서는 일 실시예에 의한 센서부(30)의 구조를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the structure of the sensor unit 30 according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(30)를 나타낸 도면이며, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(200)를 확대 도시한 도면이고, 도 8 은 도 7 에 도시된 Y - Y 에 따른 단면을 나타낸 도면이며, 도 9 및 도 10 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 센서(S) 상에 배치된 나노구조물(240)을 확대 도시한 도면이다. 6 is a view showing a sensor unit 30 according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is an enlarged view showing a sensor 200 according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is shown in FIG. 9 and 10 are enlarged views of the nanostructure 240 disposed on the unit sensor S according to an embodiment of the present invention.
센서부(30)는 상술한 바와 같이, 소정의 회로 기판(32) 상에 구비된 센서(200)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 회로 기판(32)은 센서 시스템(1)에 대하여 탈착가능하게 구성되어, 사용에 따라서 교체가 이루어질 수 있다.As described above, the sensor unit 30 may include a sensor 200 provided on a predetermined circuit board 32. On the other hand, as shown in Figure 6, the circuit board 32 is configured detachably with respect to the sensor system 1, can be replaced according to use.
센서(200)는 복수의 단위 센서(S)를 포함하되, 상기 단위 센서(S)를 통해서 샘플의 검사가 이루어질 수 있다. 이때, 상기 단위 센서(S)는 M × N 구조의 행과 열을 갖는 매트릭스 구조를 이루며 배치될 수 있다.The sensor 200 may include a plurality of unit sensors S, and a sample may be inspected through the unit sensors S. In this case, the unit sensor S may be arranged in a matrix structure having rows and columns of M × N structure.
도 6 내지 도 10 을 참조하면, 센서(200)는 기판(280), 제1 전극(250), 제2 전극(260), 및 적어도 하나의 나노구조물(240)을 구비한다.6 to 10, the sensor 200 includes a substrate 280, a first electrode 250, a second electrode 260, and at least one nanostructure 240.
또한, 센서(200)는 절연체(230), 제1 도전체(210), 제2 도전체(220), 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(이하 간략히 MOSFET이라 함, 280)를 더 구비할 수 있다. In addition, the sensor 200 may further include an insulator 230, a first conductor 210, a second conductor 220, and a metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter, simply referred to as a MOSFET 280).
하나의 단위 센서(S) 는 상술한 기판(280), 제1 전극(250), 제2 전극(260), 및 적어도 하나의 나노구조물(240)을 포함하며, 또한 절연체(230), 제1 도전체(210), 제2 도전체(220), 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(이하 간략히 MOSFET이라 함, 280)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.One unit sensor S includes the above-described substrate 280, the first electrode 250, the second electrode 260, and at least one nanostructure 240, and also includes an insulator 230 and a first electrode. The semiconductor device may further include a conductor 210, a second conductor 220, and a metal oxide semiconductor field effect transistor (hereinafter, simply referred to as a MOSFET 280).
기판(280)으로서, 다양한 종류의 기판이 사용될 수 있다. 예로서, 기판(280)은 반도체 기판(일례: 실리콘 기판), 실리콘 온 인슐레이터(silicon on insulator, SOI) 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.As the substrate 280, various kinds of substrates may be used. For example, the substrate 280 may be a semiconductor substrate (eg, a silicon substrate), a silicon on insulator (SOI) substrate, a glass substrate, or a plastic substrate.
제1 전극(250)은 상기 기판(280) 위에 형성된다. 제1 전극(250)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 예로서, 제1 전극(250)은 단일층 구조일 수도 있고, 다층 구조일 수도 있다. 일례로, 제1 전극(250)은 알루미늄(Al)의 단일층으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 제1 전극(250)은 알루미늄 층과 그 위에 위치한 팔라듐(Pd) 층으로 구성될 수도 있다. 또 다른 예로, 제1 전극(250)은 알루미늄 층, 알루미늄 층 위에 위치한 팔라듐 층, 및 팔라듐 층 위에 위치한 금(Au) 층으로 구성될 수도 있다. 도면에는 제1 전극(250)(또는 제1 도전체(210))이 원형인 경우의 예가 도시되어 있으나, 제1 전극(250)은 다양하게 변형 가능하다.The first electrode 250 is formed on the substrate 280. The first electrode 250 may have various structures. For example, the first electrode 250 may have a single layer structure or a multilayer structure. For example, the first electrode 250 may be formed of a single layer of aluminum (Al). As another example, the first electrode 250 may be composed of an aluminum layer and a palladium (Pd) layer disposed thereon. As another example, the first electrode 250 may be composed of an aluminum layer, a palladium layer disposed on the aluminum layer, and a gold (Au) layer disposed on the palladium layer. Although an example in which the first electrode 250 (or the first conductor 210) is circular is illustrated in the drawing, the first electrode 250 may be variously modified.
제2 전극(260)도 상기 기판(280) 위에 형성되며, 제1 전극(250)과 유사하게 다양한 구조를 가질 수 있다. 제2 전극(260)은 제1 전극(250)과 이격되어 형성된다. 따라서, 제2 전극(260)은 제1 전극(250)에 직접 접촉되지 아니한다. The second electrode 260 is also formed on the substrate 280, and may have various structures similar to the first electrode 250. The second electrode 260 is formed to be spaced apart from the first electrode 250. Therefore, the second electrode 260 does not directly contact the first electrode 250.
제2 전극(260)은 제1 전극(250)과 이격되게 배치된다. 한편, 도 7 에 도시된 바와 같이, 제2 전극(260)이 제1 전극(250)의 측면을 실질적으로 둘러싸는 배치 구조를 가질 수도 있으며, 이에 한정하지 아니한다.The second electrode 260 is disposed to be spaced apart from the first electrode 250. As illustrated in FIG. 7, the second electrode 260 may have an arrangement structure substantially surrounding the side surface of the first electrode 250, but is not limited thereto.
일 구현 예로서, 제2 전극(260)은 기판(280) 상에 형성된 소정의 플레이트(plate) 전극 형태로 구성되되, 상기 제2 전극(260)에 복수의 홀이 형성되며, 각각의 홀의 내측에 적어도 하나의 제1 전극(250)이 위치할 수 있다. 한편, 제2 전극(260)과 제1 전극(250)은 서로 이격되므로, 상기 홀의 내주(inner perimeter)는 제1 전극(250)의 외주(outer perimeter)로부터 소정 거리 이격되어 상기 제1 전극(250)의 외주를 실질적으로 둘러싸게 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정하지 아니하며, 제1 전극(250)과 제2 전극(260)이 서로 이격되는 구조를 가지면 충분하다.In an embodiment, the second electrode 260 is configured in the form of a predetermined plate electrode formed on the substrate 280, and a plurality of holes are formed in the second electrode 260, and inside each hole At least one first electrode 250 may be located in the. On the other hand, since the second electrode 260 and the first electrode 250 are spaced apart from each other, the inner perimeter of the hole is spaced apart from the outer perimeter of the first electrode 250 by a predetermined distance from the first electrode ( It may be arranged to substantially surround the outer periphery of (250). However, the present invention is not limited thereto, and the first electrode 250 and the second electrode 260 may be spaced apart from each other.
한편, 제1 전극(250)이 제2 전극(260)과 같은 높이에 위치하여야 하는 것은 아니며, 제1 전극(250)과 제2 전극(260)이 서로 높이를 어느 정도 달리하여도 본 발명의 범주에 포함된다.Meanwhile, the first electrode 250 does not have to be positioned at the same height as the second electrode 260, and the first electrode 250 and the second electrode 260 may have different heights from each other. Included in the category.
제2 전극(260)에는 소정의 전압인 기준 전압이 인가됨이 바람직하다(따라서, 제1 전극(250)의 전압 또는 전류가 나노구조물(240)의 전기적 특성의 변화에 따라 변화하는 것이 바람직하다.). 기준 전압은 일례로 전원 전압 또는 접지 전압일 수 있다. It is preferable that a reference voltage, which is a predetermined voltage, is applied to the second electrode 260 (thus, it is preferable that the voltage or current of the first electrode 250 is changed according to the change in the electrical characteristics of the nanostructure 240). .). The reference voltage may be, for example, a power supply voltage or a ground voltage.
적어도 하나의 나노구조물(240)은 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)에 전기적으로 연결된다. 일례로, 하나의 나노구조물(240)의 일부분이 제1 전극(250)에 접촉하고, 상기 나노구조물(240)의 다른 일부분이 제2 전극(260)에 접촉하는 방식으로 나노구조물(240)이 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)에 접속할 수 있다. 다른 예로, 하나의 나노구조물(240)의 일부분이 제1 전극(250)에 접촉하고, 다른 하나의 나노구조물(240)의 일부분이 제2 전극(260)에 접촉하고, 상기 하나의 나노구조물(240) 및 상기 다른 하나의 나노구조물(240)이 서로 접촉하는 방식으로, 나노구조물(240)들이 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)에 접속할 수 있다. 또 다른 예로, 하나의 나노구조물(240)의 일부분이 제1 전극(250)에 접촉하고, 다른 하나의 나노구조물(240)의 일부분이 제2 전극(260)에 접촉하고, 상기 하나의 나노구조물(240) 및 상기 다른 하나의 나노구조물(240)이 또 다른 적어도 하나의 나노구조물(240)을 통하여 서로 접속하는 방식으로, 나노구조물(240)들이 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)에 접속할 수 있다. At least one nanostructure 240 is electrically connected to the first electrode 250 and the second electrode 260. For example, the nanostructure 240 may be formed in such a manner that a portion of one nanostructure 240 contacts the first electrode 250 and another portion of the nanostructure 240 contacts the second electrode 260. It may be connected to the first electrode 250 and the second electrode 260. In another example, a portion of one nanostructure 240 contacts the first electrode 250, a portion of the other nanostructure 240 contacts the second electrode 260, and the one nanostructure ( The nanostructures 240 may be connected to the first electrode 250 and the second electrode 260 in such a manner that the 240 and the other nanostructure 240 contact each other. In another example, a portion of one nanostructure 240 contacts the first electrode 250, a portion of the other nanostructure 240 contacts the second electrode 260, and the one nanostructure The nanostructures 240 are connected to the first electrode 250 and the second electrode 260 in such a manner that the 240 and the other nanostructure 240 are connected to each other through another at least one nanostructure 240. ) Can be accessed.
일 구현 예로서, 나노구조물(240)은 얽힌 그물처럼 밀집될(dense) 수 있다. 한편, 도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이, 나노구조물(240)은 제1 전극(250), 제2 전극(260), 및 절연체(230) 상에 밀집되게 배치된 후, 상기 제1 전극(250) 및 제2 전극(260) 상에 제1 도전체(210), 및 제2 도전체(220)가 적층되게 배치될 수 있다. 이에 따라서, 상기 나노구조물(240)은 제1 전극(250)과 제1 도전체(210) 사이, 및 제2 전극(260)과 제2 도전체(220) 사이에 게재될 수 있다.In one embodiment, nanostructure 240 may be dense like a entangled net. Meanwhile, as shown in FIGS. 9 and 10, the nanostructure 240 is densely disposed on the first electrode 250, the second electrode 260, and the insulator 230, and then the first electrode. The first conductor 210 and the second conductor 220 may be stacked on the 250 and the second electrode 260. Accordingly, the nanostructure 240 may be disposed between the first electrode 250 and the first conductor 210 and between the second electrode 260 and the second conductor 220.
나노구조물(240)로서 여러 종류의 나노구조물(240)이 사용될 수 있다. 예로, 나노구조물(240) 로서 나노튜브(nanotube), 나노와이어(nanowire), 나노막대(nanorod), 나노리본(nanoribbon), 나노필름(nanofilm) 또는 나노볼(nanoball)이 사용될 수 있다. 또한, 나노구조물(240)로서 카본 나노튜브(carbon nanotube, 이하 간략히 CNT라 함), 반도체 나노와이어(semiconductor nanowire) 또는 전도성 폴리머가 사용될 수 있다. CNT는 전기적 특성에 따라 금속의 특성을 가지는 CNT와 반도체의 특성을 가지는 CNT로 구분될 수 있으며, 벽의 수에 따라 단일벽(singlewalled) CNT, 이중벽(double-walled) CNT 및 다중벽(multi-walled) CNT 등으로 구분될 수 있다. 반도체 나노와이어를 구성하는 물질로는 SnO2, ZnO, In2O3 및 CdO 등을 포함하는 매우 다양한 물질들 중 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.As the nanostructure 240, various kinds of nanostructures 240 may be used. For example, nanotubes, nanowires, nanorods, nanoribbons, nanofilms, or nanoballs may be used as the nanostructures 240. In addition, as the nanostructure 240, carbon nanotubes (hereinafter, simply referred to as CNTs), semiconductor nanowires, or conductive polymers may be used. CNTs can be divided into CNTs with metal properties and semiconductors with CNTs according to their electrical properties, and single-walled CNTs, double-walled CNTs and multi-walls, depending on the number of walls. walled) CNTs, and the like. At least one of a wide variety of materials including SnO 2, ZnO, In 2 O 3, and CdO may be used as a material forming the semiconductor nanowire.
일 구현 예로서, 나노구조물(240)은 그 단면의 치수보다 훨씬 큰 길이를 가질 수 있다. 그러한 나노구조물(240)은 와이어, 리본 및 튜브를 포함할 수 있다. 일 구현 예로서, 이러한 나노구조물(240)들은 이들이 위치한 구조물의 표면과 평행하기 뻗어 있도록 구조물 위에 배치될 수 있다.In one implementation, nanostructure 240 may have a length much greater than the dimensions of its cross section. Such nanostructures 240 may include wires, ribbons, and tubes. In one embodiment, such nanostructures 240 may be disposed over the structure such that they extend parallel to the surface of the structure in which they are located.
나노구조물(240)의 전기적 특성은 감지 대상에 따라 변화한다. 변화되는 전기적 특성은 일례로 저항일 수 있다. 즉, 감지 대상의 유무 또는 농도에 따라 나노구조물(240)의 저항이 변화할 수 있다. 감지 대상은 일례로, 단백질, 디옥시리보핵산(이하 간략히 DNA라 함), 분자 또는 이온 등일 수 있다. 나노구조물(240)이 선택성을 가지도록, 즉 나노구조물(240)의 전기적 특성이 여러 감지 대상 중에서 특정 감지 대상에 따라 변화하도록, 나노구조물(240)이 특정 감지 대상에 반응하도록 하는 기능화(functionalization)가 수행될 수도 있다. 일 구현예로서, 기능화는 나노구조물(240)이 용액 내의 단백질, 종양 표지(tumor marker), 분자 및 바이러스를 검출할 수 있도록 영향을 주어, 센서가 전기적 특성을 검출할 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에 의한 센서에 사용되는 나노구조물(240)은 임의의(random) 배치를 가져도 무방하다.The electrical characteristics of the nanostructure 240 change depending on the sensing target. The electrical property that is changed can be, for example, a resistor. That is, the resistance of the nanostructure 240 may vary depending on the presence or concentration of the sensing target. The sensing object may be, for example, a protein, deoxyribonucleic acid (hereinafter, simply referred to as DNA), a molecule, or an ion. Functionalization so that nanostructure 240 reacts to a particular sensing target such that nanostructure 240 has selectivity, that is, the electrical properties of nanostructure 240 vary among specific sensing targets. May be performed. In one embodiment, functionalization affects nanostructure 240 to detect proteins, tumor markers, molecules, and viruses in solution, allowing the sensor to detect electrical properties. The nanostructure 240 used in the sensor according to the embodiment of the present invention may have a random arrangement.
예로서, 나노구조물(240)이 노출되는 감지 대상은 액상 또는 기상임(또는 감지 대상이 액체 또는 기체에 포함되어 있음)일 수 있다. 예컨대, 상술한 바와 같이 감지 대상은 혈장과 같이 미디엄을 포함하는 솔루션 형태일 수 있다. 다른 예로서, 감지 대상은 합성 분자(complex molecule)과 같은 분자일 수 있다. 한편, 분자는 용액 내에 위치할 수도 있다.For example, the sensing object to which the nanostructure 240 is exposed may be liquid or gaseous (or the sensing object is included in the liquid or gas). For example, as described above, the sensing object may be in the form of a solution including medium such as plasma. As another example, the sensing object may be a molecule such as a complex molecule. On the other hand, the molecules may be located in solution.
절연체(230)는 기판(280) 위에 형성되며, 제1 전극(250) 및 제2 전극(260) 사이에 위치한다. 즉, 제1 전극(250)과 제2 전극(260)이 서로 이격되게 배치되되, 상기 제1 전극(250)과 제2 전극(260) 사이에 상기 절연체(230)가 배치될 수 있다. 예컨대, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이, 제1 전극(250)이 원형으로 구성되고, 제2 전극(260)이 상기 제1 전극(250)의 외주를 둘러싸도록 구성될 때, 상기 제1 전극(250)과 제2 전극(260) 사이의 공간에 상기 절연체(230)가 위치할 수 있다. 이때, 상기 절연체(230)는 고리 형태로 구성될 수 있고, 예컨대 원환형으로 이루어질 수 있다. 절연체(230)의 상면에 나노구조물(240)이 위치한다.The insulator 230 is formed on the substrate 280 and is positioned between the first electrode 250 and the second electrode 260. That is, the first electrode 250 and the second electrode 260 may be disposed to be spaced apart from each other, and the insulator 230 may be disposed between the first electrode 250 and the second electrode 260. For example, as illustrated in FIGS. 7 and 8, when the first electrode 250 is configured in a circular shape, and the second electrode 260 is configured to surround the outer circumference of the first electrode 250, the first electrode 250 is formed. The insulator 230 may be located in a space between the first electrode 250 and the second electrode 260. In this case, the insulator 230 may be configured in a ring shape, for example, may be formed in an annular shape. The nanostructure 240 is positioned on the upper surface of the insulator 230.
제1 도전체(210)는 적어도 하나의 나노구조물(240)을 사이에 두고 제1 전극(250) 위에 위치한다. 따라서, 적어도 하나의 나노구조물(240)의 일부가 제1 전극(250) 및 제1 도전체(210) 사이에 위치한다. 제1 도전체(210)는 일례로 금(Au) 층일 수 있다.The first conductor 210 is positioned on the first electrode 250 with at least one nanostructure 240 interposed therebetween. Thus, a portion of the at least one nanostructure 240 is located between the first electrode 250 and the first conductor 210. For example, the first conductor 210 may be a gold layer.
제2 도전체(220)는 적어도 하나의 나노구조물(240)을 사이에 두고 제2 전극(260) 위에 위치한다. 따라서, 적어도 하나의 나노구조물(240)의 일부가 제2 전극(260) 및 제2 도전체(220) 사이에 위치한다. 제2 도전체(220)도 일례로 금(Au) 층일 수 있다.The second conductor 220 is positioned on the second electrode 260 with at least one nanostructure 240 interposed therebetween. Thus, a portion of the at least one nanostructure 240 is located between the second electrode 260 and the second conductor 220. For example, the second conductor 220 may be a gold layer.
MOSFET(270)은 제1 전극(250) 및 제2 전극(260)의 아래에 위치한다. 도면에는 MOSFET(270)의 게이트(272)에 제1 전극(250)이 전기적으로 연결된 예가 표현되어 있으나, MOSFET(270)의 게이트(272), 소스(271) 및 드레인(273) 중 적어도 어느 하나가 제1 전극(250) 및 제2 전극(260) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되어 있으면 충분하다. MOSFET(270)은 게이트(272), 소스(271), 드레인(273), 채널 영역(275), 게이트 절연막(274), 게이트 전극(286), 소스 전극(277), 드레인 전극(278) 및 절연막(279)을 포함한다. MOSFET(270)은 웰(well, 276)을 더 포함할수 있다. 도면에 표현된 MOSFET(270) 중 좌측은 PMOS(p-channel metal-oxide semiconductor, 소스와 게이트가 P 형으로 도핑되어 있으며, 웰은 N형으로 도핑되어 있음)를 나타내고 있으며, 우측은 NMOS(n-channel metal-oxide semiconductor, 소스와 게이트가 N형으로 도핑되어 있으며, 기판은 P형 기판임)에 해당한다. MOSFET(270)은 기판(280)에 형성된 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 회로(미도시)의 일부분으로 사용될 수 있다. MOSFET 270 is positioned below first electrode 250 and second electrode 260. Although the drawing illustrates an example in which the first electrode 250 is electrically connected to the gate 272 of the MOSFET 270, at least one of the gate 272, the source 271, and the drain 273 of the MOSFET 270 is represented. It is sufficient that is electrically connected to at least one of the first electrode 250 and the second electrode 260. MOSFET 270 includes gate 272, source 271, drain 273, channel region 275, gate insulating film 274, gate electrode 286, source electrode 277, drain electrode 278 and An insulating film 279 is included. MOSFET 270 may further include wells 276. The left side of the MOSFET 270 shown in the figure shows a p-channel metal-oxide semiconductor (PMOS), a source and a gate are doped with a P type, and the well is doped with an N type, and the right side has an NMOS (n -channel metal-oxide semiconductor, the source and the gate are doped with N type, and the substrate is a P type substrate. The MOSFET 270 may be used as part of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuit (not shown) formed on the substrate 280.
CMOS 회로는 증폭기, 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 여러 제1 전극(20, 100) 중에서 일부를 선택하는 스위치 등으로 사용될 수 있다. CMOS 회로에 의하여 나노구조물(240)의 전기적 특성의 변화에 대응하는 디지털 신호가 생성됨이 바람직하다.The CMOS circuit may be used as an amplifier, an analog-to-digital converter (ADC), or a switch for selecting a part of several first electrodes 20 and 100. It is preferable that a digital signal corresponding to a change in electrical characteristics of the nanostructure 240 is generated by the CMOS circuit.
한편, 도 6 및 도 7 에 도시된 바와 같이, 제1 전극(250), 제2 전극(260), 나노구조물(240), 절연체(230) 및 MOSFET(270) 로 구성된 단위 센서(S)가 복수 형성되어 어레이 구조를 이룸으로써, 센서(200)는 센서 어레이 형태로 구현될 수 있다. 6 and 7, the unit sensor S including the first electrode 250, the second electrode 260, the nanostructure 240, the insulator 230, and the MOSFET 270 is provided. By forming a plurality to form an array structure, the sensor 200 may be implemented in the form of a sensor array.
상기와 같은 구조를 갖는 센서(200)를 사용하여 검사를 수행할 때, 예컨대, 항원-항체 반응을 이용하여 이상 징후의 검사를 수행할 경우, 리셉터를 갖는 솔루션이 센서(200) 상에 놓일 수 있다. 이때, 상기 리셉터는 예컨대 항원-항체 반응을 일으킬 수 있는 소정의 항체일 수 있다. When performing the test using the sensor 200 having the structure as described above, for example, when performing the examination of abnormal symptoms using the antigen-antibody reaction, a solution with a receptor may be placed on the sensor 200. have. In this case, the receptor may be, for example, any antibody capable of causing an antigen-antibody reaction.
상기 리셉터가 소정의 면적 범위 내에서 센서(200) 상에 부착되도록, 상기 솔루션은 스퍼터링 방법과 같은 소정의 방법에 의해서 상기 센서(200) 상에 놓일 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 센서(200)가 어레이를 형성하는 복수의 단위 센서(S)를 포함함에 따라서, 상기 솔루션은 상기 센서(200)의 소정의 면적 범위 상에 놓이며, 서로 상이한 리셉터를 포함한 복수의 솔루션이 하나의 센서(200)의 수개의 영역 상에 놓일 수 있다. The solution may be placed on the sensor 200 by any method, such as a sputtering method, such that the receptor is attached to the sensor 200 within a predetermined area range. On the other hand, as the sensor 200 according to the present invention includes a plurality of unit sensors S forming an array, the solution lies on a predetermined area range of the sensor 200 and includes different receptors. Multiple solutions may lie on several regions of one sensor 200.
이어서, 상기 솔루션 상에 감지 대상인 샘플을 공급한다. 상술한 바와 같이, 검사 대상은 항원-항체 반응에서 항원을 갖는 혈장, 또는 세포 성분일 수 있다. 솔루션 상에 검사 대상이 공급됨에 따라서, 솔루션 내의 항체와 검사 대상 내의 항원이 항원-항체 반응을 일으킬 수 있고, 이에 따라서 나노구조물(240)의 전기적 특성이 변화할 수 있다.Subsequently, a sample to be detected is supplied onto the solution. As described above, the test subject may be plasma, or cellular components, bearing antigen in an antigen-antibody response. As the test object is supplied on the solution, the antibody in the solution and the antigen in the test object may cause an antigen-antibody reaction, which may change the electrical properties of the nanostructure 240.
이하에서는 본 발명에 따른 센서 시스템(1)을 사용한 검사 방법에 관해 설명한다.Hereinafter, an inspection method using the sensor system 1 according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 센서 시스템(1)을 사용한 검사 방법은, 검사하고자 하는 샘플을 샘플 공급부(20)에 공급하는 단계, 하나 이상의 리셉터를 센서부(30) 상의 하나 이상의 영역에 각각 공급하는 단계, 상기 샘플을 상기 센서부(30) 상에 공급하는 단계. 및 상기 리셉터와 상기 샘플 사이의 반응을 검사하는 단계를 포함할 수 있다.The inspection method using the sensor system 1 according to the present invention includes supplying a sample to be inspected to the sample supply unit 20, supplying one or more receptors to one or more regions on the sensor unit 30, respectively. Supplying a sample onto the sensor unit (30). And examining the reaction between the receptor and the sample.
먼저, 검사하고자 하는 샘플을 상기 샘플 공급부(20)에 공급할 수 있다. 상기 샘플은 상술한 바와 같이 혈액과 같은 솔루션 형태일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.First, the sample to be inspected may be supplied to the sample supply unit 20. The sample may be in the form of a solution such as blood as described above, but is not limited thereto.
한편, 상기 샘플 공급부(20)는 소정의 입자 분리부(100)를 포함할 수 있다. 이에 따라서, 본 발명의 센서 시스템(1)을 사용한 검사 방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 샘플 공급부(20)에 공급된 샘플을 분리하여 상기 센서부(30)에 제공하는 전처리 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 입자 분리부(100)를 통해 샘플 내의 성분 중 검사에 사용되는 성분만이 분리되어 센서부(30)로 공급될 수 있으며, 상기 입자 분리부(100)는 예컨대 유전영동 효과를 이용한 입자 분리부(100)로 구성될 수 있다. 이러한 유전영동 효과를 이용한 입자 분리부(100)는 예컨대 혈액 내의 혈장 성분과 혈구 성분을 분리하여 혈장 성분만을 센서부(30)에 공급함으로써 상기 혈장 성분이 검사에 사용될 수 있도록 할 수 있다. Meanwhile, the sample supply unit 20 may include a predetermined particle separation unit 100. Accordingly, according to a preferred embodiment of the inspection method using the sensor system 1 of the present invention, the method further comprises a pre-processing step of separating the sample supplied to the sample supply unit 20 to provide to the sensor unit 30 can do. That is, only the components used for the inspection among the components in the sample may be separated and supplied to the sensor unit 30 through the particle separation unit 100, and the particle separation unit 100 may be a particle using, for example, a dielectrophoretic effect. It may be composed of a separation unit (100). The particle separation unit 100 using the electrophoretic effect may separate the plasma component and the blood cell component in the blood and supply only the plasma component to the sensor unit 30 so that the plasma component can be used for the test.
한편, 하나 이상의 리셉터가 센서부(30) 상의 하나 이상의 영역에 각각 공급될 수 있다. 상기 리셉터는 소정의 솔루션 내에 포함된 형태로 제공될 수 있고, 이에 한정하지 않는다. 한편, 일 예에 따라서 리셉터를 포함한 솔루션이 센서부(30) 상에 놓여진 후, 상기 센서부(30)가 본 발명에 따른 센서 시스템(1)에 장착되어 검사가 진행될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 소정의 항체를 포함한 솔루션이 센서부(30) 상에 놓여져서 혈장과 항원 - 항체 반응을 일으키도록 할 수 있다.Meanwhile, one or more receptors may be supplied to one or more regions on the sensor unit 30, respectively. The receptor may be provided in a form included in a predetermined solution, but is not limited thereto. Meanwhile, after the solution including the receptor is placed on the sensor unit 30 according to an example, the sensor unit 30 may be mounted on the sensor system 1 according to the present invention, and the inspection may be performed. . For example, a solution containing a predetermined antibody may be placed on the sensor unit 30 to cause an antigen-antibody reaction with plasma.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 시스템(1)의 센서부(30)는 복수의 단위 센서(S)를 포함하는 센서(200)를 포함하며, 상기 단위 센서(S)는, 기판(280), 상기 기판(280) 상에 배치되는 제1 전극(250), 상기 기판(280) 상에 상기 제1 전극(250)과 이격되게 배치되는 제2 전극(260), 및 상기 제1 전극(250) 및 상기 제2 전극(260)과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물(240)을 포함하고, 상기 센서(200)는 상기 복수의 단위 센서(S)가 어레이를 이루며 배치될 수 있다. As described above, the sensor unit 30 of the sensor system 1 according to the present invention includes a sensor 200 including a plurality of unit sensors S, and the unit sensor S includes a substrate 280. ), A first electrode 250 disposed on the substrate 280, a second electrode 260 spaced apart from the first electrode 250 on the substrate 280, and the first electrode ( 250 and at least one nanostructure 240 electrically connected to the second electrode 260 and varying in electrical properties according to a sensing object, and the sensor 200 includes the plurality of unit sensors S. May be arranged in an array.
이러한 센서 구조에 의해서, 상기 센서 상의 영역이 수개의 영역으로 구획되어 각각의 영역 상에 하나 이상의 리셉터가 놓여지게 공급될 수 있으며, 각각의 영역에 상이한 리셉터가 공급되어 상기 각각의 상이한 리셉터를 동시에 사용한 검사가 이루어질 수 있다. With this sensor structure, the area on the sensor can be divided into several areas so that one or more receptors can be placed on each area, and different receptors are supplied to each area to simultaneously use the respective different receptors. Inspection can be done.
일 예로, 암세포 해당 여부의 검사에 사용되는 리셉터가 A,B,C,...I 일 경우, 각각의 리셉터를 포함하는 솔루션을 도 11 에 도시된 바와 같이 센서(200) 상의 소정의 면적 범위에 스퍼터링 한 후 검사를 진행할 수 있다.For example, when the receptors used to test cancer cells are A, B, C, ... I, a solution containing each receptor is a predetermined area range on the sensor 200 as shown in FIG. After sputtering on, the test can proceed.
한편, 이때 상기 리셉터가 상기 센서 상에 신뢰성있게 흡착되었는지 여부를 검사할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 센서 시스템(1)을 이용한 검사 방법은 리셉터와 센서 사이의 흡착 여부를 검사하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 선행 검사 단계는 예컨대 전기 저항의 변화와 같은 전기적 검사 단계일 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 상술한 바와 같이, 센서는 복수의 단위 센서(S)가 어레이를 이루는 구조를 가짐에 따라서, 복수의 단위 센서(S) 중 일부의 단위 센서(S)를 선택적으로 사용하여 검사를 진행할 수 있으며, 상기와 같이 리셉터가 가장 신뢰성있게 흡착된 단위 센서(S)를 선택하여 검사를 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 센서 시스템(1)을 이용한 검사 방법은 상기 리셉터가 흡착된 단위 센서(S)를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 리셉터가 흡착된 단위 센서(S)를 선택한다 함은 상기 리셉터가 흡착된 단위 센서(S)(S)에서 도출된 검사 결과를 선택한다는 개념을 포함할 수 있다.Meanwhile, at this time, it may be checked whether the receptor is reliably adsorbed on the sensor. That is, the inspection method using the sensor system 1 according to the present invention may further include the step of inspecting the adsorption between the receptor and the sensor. The preceding inspection step may be, for example, an electrical inspection step such as a change in electrical resistance, but is not limited thereto. As described above, as the sensor has a structure in which the plurality of unit sensors S form an array, the sensor may selectively inspect the unit sensors S of the plurality of unit sensors S. As described above, an inspection may be performed by selecting the unit sensor S to which the receptor is most reliably adsorbed. Therefore, the inspection method using the sensor system 1 according to the present invention may further include selecting the unit sensor S to which the receptor is adsorbed. In this case, selecting the unit sensor S to which the receptor is adsorbed may include a concept of selecting a test result derived from the unit sensor S to which the receptor is adsorbed.
이어서, 샘플을 상기 센서부(30)에 공급하며, 상기 솔루션 내에 포함된 리셉터와 상기 샘플 사이의 반응을 검사한다. 이때, 상술한 바와 같이 센서부(30) 상에 적어도 하나 이상의 리셉터를 포함하는 복수의 솔루션이 센서부(30) 상의 수개의 영역에 놓이고, 상기 영역 상에 샘플이 공급됨에 따라서, 서로 상이한 종류의 리셉터를 동시에 사용하여 검사할 수 있다. 따라서, 각각의 리셉터에 의한 발현 정도가 입체적으로 나타날 수 있고, 이를 통해 도출된 결과를 검토하여 암세포의 해당 여부가 용이하게 파악될 수 있다. Then, a sample is supplied to the sensor unit 30 and the reaction between the sample and the receptor included in the solution is examined. In this case, as described above, a plurality of solutions including at least one or more receptors on the sensor unit 30 are placed in several regions on the sensor unit 30, and as samples are supplied on the regions, different kinds of solutions are provided. It can be tested by using both receptors at the same time. Therefore, the degree of expression by each receptor may appear three-dimensionally, by examining the results obtained through this can be easily identified whether the cancer cells.
예컨대 수 종류의 리셉터에 의한 발현 정도가 높은 것에 비해 그 외의 리셉터의 발현 정도가 낮을 경우 암세포일 가능성이 낮다고 판단되며, 발현 정도가 높은 리셉터의 종류가 많을수록 암세포 해당 가능성이 높다고 판단될 수 있다. For example, when the level of expression of other receptors is low compared to the high level of expression by several kinds of receptors, it is judged that the probability of cancer cells is low.
이와 같이, 수개의 리셉터를 동시에 이용한 입체적 검사가 가능함에 따라서, 패턴 분석형 진단이 이루어질 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 센서 시스템(1)을 사용한 검사 방법의 바람직한 일 실시예에 따르면, 각 영역에 놓인 리셉터와 샘플 사이의 반응을 입체적으로 진단하는 패턴 분석형 진단을 수행할 수 있으며, 상기 패턴 분석형 진단 단계는 예컨대 상기 복수의 영역 상에 놓인 복수의 리셉터와 샘플 사이의 반응 패턴과 소정의 지표가 되는 반응 지표 패턴을 서로 대조하는 패턴 분석 진단 단계;를 더 포함할 수 있다.In this way, as it is possible to perform a three-dimensional examination using several receptors at the same time, a pattern analysis type diagnosis can be made. That is, according to a preferred embodiment of the test method using the sensor system 1 according to the present invention, it is possible to perform a pattern analysis type diagnosis to three-dimensionally diagnose the reaction between the receptor and the sample placed in each area, the pattern The analytical diagnostic step may further include, for example, a pattern analysis diagnostic step of matching a response pattern between a plurality of receptors placed on the plurality of regions and a sample and a response indicator pattern serving as a predetermined indicator.
예컨대 실제 암세포를 이용한 항원-항체 반응 검사 결과 패턴과 감지 대상인 샘플의 항원-항체 반응 검사 결과 패턴을 비교하는 패턴 분석형 진단이 이루어질 수 있으며, 이에 따라서 높은 확률 범위의 진단이 가능해진다.For example, a pattern-analysis diagnosis that compares an antigen-antibody response test result pattern using actual cancer cells with an antigen-antibody response test result pattern of a sample to be detected can be made, thus allowing a high probability range of diagnosis.
또한, 패턴 분석형 진단이 가능해짐에 따라서 샘플의 검사 결과의 시계열적 변동 양상 및 변화 패턴 또한 함께 도출할 수 있으며, 따라서 진단의 신뢰성 및 정확성이 더욱 향상될 수 있다.In addition, as the pattern analysis type diagnosis becomes possible, a time-series variation pattern and a change pattern of the test result of the sample may also be derived, and thus the reliability and accuracy of the diagnosis may be further improved.
이에 따라서, 도면에 도시되지는 아니하였으나, 상기 센서부(30)에서 검사된 결과값을 확인할 수 있도록 신호를 변환하는 신호처리부, 및 소정의 디스플레이부를 더 포함하며, 상기 신호처리부에서 결과값을 처리하는 단계. 및 디스플레이부에 상기 결과값이 패턴 형태로 출력되는 단계를 더 포함할 수 있다.Accordingly, although not shown in the drawing, the signal processing unit for converting a signal so as to confirm the result value inspected by the sensor unit 30, and a predetermined display unit further, the signal processing unit processes the result value Steps. And outputting the result value in the form of a pattern on a display unit.
예컨대, 상기 신호처리부는 센서부(30)에서 감지된 신호를 처리하여, 패턴형 신호를 생성하며, 디스플레이부는 상기 결과를 패턴형으로 출력할 수 있다.For example, the signal processor may process a signal sensed by the sensor unit 30 to generate a patterned signal, and the display unit may output the result in a patterned form.
예컨대, 건강상태가 양호한 피험자의 검사 결과와, 소정의 병리 상태를 갖는 환자의 검사 결과가 패턴형으로 출력되어 비교될 수 있다.For example, a test result of a subject in good health and a test result of a patient having a predetermined pathology may be output and compared in a pattern form.
이러한 검사 결과가 나타내는 패턴은 건강상태가 양호한 피험자와 병리 상태의 피험자의 검사 결과가 나타내는 패턴은 상이할 수 있다. 이에 따라서, 이에 따라서, 실제 피험자의 검사 결과를 상기와 같이 건강상태가 양호한 피험자의 검사 결과 및 병리 상태의 피험자의 검사 결과와 대조하여 패턴 형상이 실제 병리 상태의 피험자의 검사 결과와 유사하게 나타날수록 해당 피험자의 질환과 유사한 질환을 가지고 있음을 추측할 수 있으며, 따라서 패턴을 분석, 비교하는 패턴 분석형 진단이 이루어질 수 있다.The pattern indicated by the test result may be different from the pattern indicated by the test result of a healthy subject and a pathological subject. Accordingly, according to this, as the test result of the actual subject is compared with the test result of the healthy subject and the test result of the pathological subject as described above, the pattern shape appears more similar to the test result of the actual pathological subject. It can be inferred that the subject has a disease similar to that of the subject, and thus, a pattern analysis type diagnosis for analyzing and comparing patterns can be made.
본 발명에 따른 센서(200)는 MOSFET 를 포함한 CMOS 회로를 포함함에 따라서, 검사 결과를 전기적 신호로 도출할 수 있다. 즉, 증폭기 및/또는 ADC 등으로 사용될 수 있는 MOSFET 를 포함함에 따라서, 나노구조물(240)의 전기적 특성의 변화를 기판(280)에서 바로 증폭 및/또는 디지털 변환할 수 있으므로 측정의 정확도가 향상될 수 있다. 예컨대 항원-항체 반응을 통해 병원체의 유무, 또는 암세포의 유무와 같은 이상 여부를 검사하고자 할 때, 본 발명에 따른 센서(200)는 검사 결과가 전기적 신호로 나타날 수 있으므로, 검사 결과가 명료하게 도출되어 검사 신뢰성이 향상되며 검사 결과 판단을 위한 별도의 태그(TAG) 사용이 불필요하게 되어 편의성이 향상될 수 있다.Since the sensor 200 according to the present invention includes a CMOS circuit including a MOSFET, the sensor 200 may derive a test result as an electrical signal. That is, by including a MOSFET that can be used as an amplifier and / or an ADC, a change in electrical characteristics of the nanostructure 240 can be amplified and / or digitally converted directly on the substrate 280, thereby improving accuracy of measurement. Can be. For example, when an abnormality such as the presence or absence of a pathogen or the presence or absence of cancer cells through an antigen-antibody reaction is performed, the sensor 200 according to the present invention may have a test result as an electrical signal, so that the test result is clearly derived. As a result, inspection reliability is improved, and a separate tag TAG may not be used for determining the inspection result, thereby improving convenience.
또한, 본 발명에 따른 센서(200)는 복수의 단위 센서(S)가 어레이를 이루며 구성됨에 따라서 하기와 같은 장점을 가질 수 있다.In addition, the sensor 200 according to the present invention may have the following advantages as the plurality of unit sensors S are configured in an array.
먼저, 센서 어레이 상에 소정의 면적을 갖는 복수의 구역 상에 리셉터를 포함한 솔루션 및 검사 대상이 스퍼터링됨에 따라서, 하나의 센서(200)를 사용하여 복수의 검사가 이루어질 수 있다. First, as a test object and a solution including a receptor are sputtered on a plurality of areas having a predetermined area on the sensor array, a plurality of tests may be performed using one sensor 200.
예컨대, 다양한 인자에서 이상 징후가 감지되는 암세포의 경우, 하나의 리셉터를 이용한 항원-항체 반응 검사만으로는 암세포 여부의 정확한 판단이 어렵게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 센서(200)는 복수의 단위 센서(S)가 형성된 센서 어레이를 포함함에 따라서, 센서 어레이 상에 서로 상이한 종류의 리셉터를 포함한 복수의 솔루션이 스퍼터링되며, 상기 복수의 리셉터를 사용하여 입체적인 검사가 이루어질 수 있다. For example, in the case of cancer cells in which abnormal signs are detected by various factors, it is difficult to accurately determine whether the cancer cells are only by antigen-antibody reaction test using one receptor. However, since the sensor 200 according to the present invention includes a sensor array in which a plurality of unit sensors S are formed, a plurality of solutions including different kinds of receptors are sputtered on the sensor array, and the plurality of receptors are sputtered. Three-dimensional inspection can be performed.
일 예로, 암세포 해당 여부의 검사에 사용되는 리셉터가 A,B,C,...I 일 경우, 각각의 리셉터를 포함하는 솔루션을 도 11 에 도시된 바와 같이 센서(200)부 상의 소정의 면적 범위에 스퍼터링 한 후 검사를 진행할 수 있다. 서로 상이한 종류의 리셉터를 사용하여 검사함에 따라서 각각의 리셉터에 의한 발현 정도가 입체적으로 나타날 수 있고, 암세포의 해당 여부가 용이하게 파악될 수 있다. 예컨대 수 종류의 리셉터에 의한 발현 정도가 높은 것에 비해 그 외의 리셉터의 발현 정도가 낮을 경우 암세포일 가능성이 낮다고 판단되며, 발현 정도가 높은 리셉터의 종류가 많을수록 암세포 해당 가능성이 높다고 판단될 수 있다. 이와 같이, 수개의 리셉터를 동시에 이용한 입체적 검사가 가능함에 따라서, 패턴 분석형 진단이 이루어질 수 있다. 즉, 실제 암세포를 이용한 항원-항체 반응 검사 결과 패턴과 감지 대상인 샘플의 항원-항체 반응 검사 결과 패턴을 비교하는 패턴 분석형 진단을 수행할 수 있으며, 이에 따라서 높은 확률 범위의 진단이 가능해진다.For example, when the receptors used to test cancer cells are A, B, C, ... I, a solution containing each receptor is a predetermined area on the sensor 200, as shown in FIG. After sputtering into the range, the inspection can proceed. As a result of using different types of receptors, the level of expression by each of the receptors can be expressed in three dimensions, and whether the cancer cells can be easily identified. For example, when the level of expression of other receptors is low compared to the high level of expression by several kinds of receptors, it is judged that the probability of cancer cells is low. In this way, as it is possible to perform a three-dimensional examination using several receptors at the same time, a pattern analysis type diagnosis can be made. That is, a pattern-analysis diagnosis that compares the antigen-antibody reaction test result pattern using actual cancer cells with the antigen-antibody reaction test result pattern of a sample to be detected can be performed, thereby enabling a diagnosis of a high probability range.
또한, 복수의 단위 센서(S)가 구비됨에 따라서, 상기 단위 센서(S), 또는 상기 단위 센서(S)에 의해서 도출된 검사 결과를 선택적으로 사용할 수 있으므로 검사 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, since a plurality of unit sensors S are provided, the test results derived by the unit sensor S or the unit sensor S may be selectively used, thereby improving test reliability.
예컨대 항원- 항체 반응을 이용하여 이상 징후의 검사를 수행하고자 할 때, 항원-항체 반응에 사용되는 리셉터가 가장 신뢰성있게 흡착된 단위 센서(S)를 선택하거나, 또는 상기 단위 센서(S)에 의해서 도출된 검사 결과를 선택하여 검사 결과의 도출에 사용할 수 있으므로, 검사 신뢰성이 향상될 수 있다. For example, when performing an examination of abnormal symptoms using an antigen-antibody reaction, the receptor used for the antigen-antibody reaction selects the unit sensor S most reliably adsorbed, or by the unit sensor S Since the derived test results can be selected and used to derive the test results, the test reliability can be improved.
일 예로, 도 11 에 도시된 바와 같이 일정 면적 범위 상에 리셉터를 부착하고 검사를 진행하기 전에, 각각의 리셉터가 흡착된 복수의 단위 센서(S) 중 리셉터가 가장 신뢰성있게 흡착된 단위 센서(S)를 선택하여 검사에 활용함으로써 신뢰성이 향상된 검사 결과를 도출할 수 있다. 이때, 상기 리셉터의 흡착 여부는 검사 전에 소정의 선행 검사를 진행함에 따라서 확인할 수 있다. 예컨대 소정의 전기 저항값 측정과 같은 선행 검사를 통해 리셉터의 흡착 여부를 확인할 수 있다.For example, as shown in FIG. 11, before attaching a receptor on a certain area and inspecting, the unit sensor S of which the receptor is most reliably adsorbed among the plurality of unit sensors S on which each receptor is adsorbed is examined. ) Can be used for inspection, resulting in improved test results. In this case, whether the receptor is adsorbed can be confirmed by performing a predetermined test before the test. For example, a preliminary inspection such as measuring a predetermined electrical resistance value can confirm whether the receptor is adsorbed.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Although the preferred embodiments have been illustrated and described above, the invention is not limited to the specific embodiments described above, and does not depart from the gist of the invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by the vibrator, and these modifications should not be understood individually from the technical idea or the prospect of the present invention.

Claims (22)

  1. 감지 대상에 대한 검사를 수행하는 센서부(30);를 포함하는 센서 시스템(1)에 있어서,In the sensor system (1) comprising a;
    상기 센서부(30)는 복수의 단위 센서(S)를 포함하는 센서(200)를 포함하며,The sensor unit 30 includes a sensor 200 including a plurality of unit sensors (S),
    상기 단위 센서(S)는,The unit sensor S,
    기판(280),Substrate 280,
    상기 기판(280) 상에 배치되는 제1 전극(250).The first electrode 250 is disposed on the substrate (280).
    상기 기판(280) 상에 상기 제1 전극(250)과 이격되게 배치되는 제2 전극(260), 및A second electrode 260 spaced apart from the first electrode 250 on the substrate 280, and
    상기 제1 전극(250) 및 상기 제2 전극(260)과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물(240)을 포함하고,At least one nanostructure 240 is electrically connected to the first electrode 250 and the second electrode 260 and the electrical characteristics change according to the sensing object,
    상기 센서(200)는 상기 복수의 단위 센서(S)가 어레이를 이루며 배치된 센서 시스템(1).The sensor 200 is a sensor system (1) is arranged in an array of the plurality of unit sensors (S).
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 단위 센서(S)는 M×N 의 매트릭스 구조를 갖도록 배치되는 센서 시스템(1).And the unit sensor (S) is arranged to have a matrix structure of M × N.
  3. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 기판(280) 상에 배치되되, 상기 제1 전극(250)과 제2 전극(260) 사이에 배치되는 절연체를 더 포함하는 센서 시스템(1).A sensor system (1) disposed on the substrate (280), further comprising an insulator disposed between the first electrode (250) and the second electrode (260).
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 나노구조물(240)은,The nanostructure 240,
    나노튜브, 나노와이어, 나노로드, 나노리본, 나노필름, 및 나노볼 중 적어도 하나를 포함하는 센서 시스템(1).A sensor system (1) comprising at least one of nanotubes, nanowires, nanorods, nanoribbons, nanofilms, and nanoballs.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 전극(250) 상에 배치되며 상기 제1 전극(250)과 전기적으로 연결되는 제1 도전체(210), 및 A first conductor 210 disposed on the first electrode 250 and electrically connected to the first electrode 250, and
    상기 제2 전극(260) 상에 배치되며 상기 제2 전극(260)과 전기적으로 연결되는 제2 도전체(220)를 더 포함하며,And a second conductor 220 disposed on the second electrode 260 and electrically connected to the second electrode 260.
    상기 적어도 하나의 나노구조물(240)의 일부가 상기 제1 전극(250)과 상기 제1 도전체(210) 사이에 배치되고, A portion of the at least one nanostructure 240 is disposed between the first electrode 250 and the first conductor 210,
    상기 적어도 하나의 나노구조물(240)의 일부가 상기 제2 전극(260)과 상기 제2 도전체(220) 사이에 배치되는 센서 시스템(1).A portion of the at least one nanostructure (240) is disposed between the second electrode (260) and the second conductor (1).
  6. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센서(200)는,The sensor 200,
    상기 제1 전극(250) 및 상기 제2 전극(260)의 하부에 위치하도록 배치되는 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 더 포함하며,And further comprising a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) disposed below the first electrode 250 and the second electrode 260.
    상기 MOSFET 의 소스(271), 게이트(272), 및 드레인(273) 중 적어도 어느 하나는 상기 제1 전극(250) 및 제2 전극(260) 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되는 센서 시스템(1).At least one of the source 271, the gate 272, and the drain 273 of the MOSFET is electrically connected to at least one of the first electrode 250 and the second electrode 260 (1). ).
  7. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센서부(30)는 인쇄 회로 기판(32)을 포함하며,The sensor unit 30 includes a printed circuit board 32,
    상기 센서(200)는 상기 인쇄 회로 기판(32) 상에 배치되고,The sensor 200 is disposed on the printed circuit board 32,
    상기 인쇄 회로 기판(32)은 상기 센서 시스템(1)에 대해 탈착가능하게 구성되는 센서 시스템(1)The printed circuit board 32 is a sensor system 1 detachably configured with respect to the sensor system 1.
  8. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    샘플 공급부(20);를 더 포함하며,Further comprising a sample supply unit 20,
    상기 샘플 공급부(20)는,The sample supply unit 20,
    솔루션으로부터 솔루션 내의 입자와 미디엄을 분리하는 입자 분리부(100)를 포함하는 센서 시스템(1).A sensor system (1) comprising a particle separator (100) for separating particles and medium in a solution from a solution.
  9. 제8항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 입자 분리부(100)는,The particle separation unit 100,
    포어 어레이(114)를 이루는 복수의 서로 이격된 포어(115)들이 형성된 몸체(110), 및A body 110 in which a plurality of spaced pores 115 forming a pore array 114 are formed, and
    상기 몸체(110) 상에 구비되며 외부 전원의 인가에 의해서 전기장을 형성하는 전극(120)을 포함하며,It is provided on the body 110 and includes an electrode 120 to form an electric field by the application of an external power source,
    상기 전극(120)은,The electrode 120,
    상기 외부 전원의 반대 극성 단자와 각각 연결되는 제1 전극(130), 및 제2 전극(140)을 포함하고,A first electrode 130 and a second electrode 140 respectively connected to opposite polarity terminals of the external power source;
    상기 제1 전극(130)과 제2 전극(140) 사이에 위치하는 포어(115)로써, 상기 포어(115)로부터 가장 가까이에 있는 제1 전극(130)까지의 최단거리와 가장 가까이에 있는 제2 전극(140)까지의 최단거리가 서로 상이한 포어(115)가 하나 이상 존재하는 센서 시스템(1).A pore 115 positioned between the first electrode 130 and the second electrode 140, the closest distance from the pore 115 to the first electrode 130 closest to the first electrode 130. Sensor system (1) in which at least one pore (115) with different shortest distances to the two electrodes (140) is present.
  10. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 포어 어레이(114)를 형성하는 포어(115) 중 하나 이상의 포어(115)는,One or more of the pores 115 of the pores 115 forming the pore array 114,
    상기 제1 전극(250), 또는 상기 제2 전극(260)과 접하는 센서 시스템(1).Sensor system (1) in contact with the first electrode (250) or the second electrode (260).
  11. 제10항에 있어서,The method of claim 10,
    상기 제1 전극(130)은 제1 전극 패드(132), 및 상기 제1 전극 패드(132)와 연결되는 복수의 제1 가지 전극(134)을 포함하고,The first electrode 130 includes a first electrode pad 132 and a plurality of first branch electrodes 134 connected to the first electrode pad 132.
    상기 제2 전극(140)은 제2 전극 패드(142), 및 상기 제2 전극 패드(142)와 연결되는 제2 가지 전극(144)을 포함하며,The second electrode 140 includes a second electrode pad 142 and a second branch electrode 144 connected to the second electrode pad 142.
    상기 제1 가지 전극(134)과 제2 가지 전극(144) 사이에 위치하는 포어(115)로써, 상기 포어(115)로부터 가장 가까이에 있는 제1 가지 전극(134)까지의 최단거리와 상기 포어(115)로부터 가장 가까이에 있는 제2 가지 전극(144)까지의 최단거리가 서로 상이한 포어(115)가 하나 이상 존재하는 센서 시스템(1).A pore 115 positioned between the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144, the shortest distance from the pore 115 to the closest first branch electrode 134 and the pore. Sensor system (1) wherein at least one pore (115) differing from each other from (115) to the nearest second branch electrode (144) is different.
  12. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 하나 이상의 포어(115)는 상기 제1 가지 전극(134) 또는 상기 제2 가지 전극(144)과 접하는 센서 시스템(1).The one or more pores (115) are in contact with the first branch electrode (134) or the second branch electrode (144).
  13. 제11항에 있어서,The method of claim 11,
    상기 제1 가지 전극(134) 및 제2 가지 전극(144)의 측부에는 상기 포어 어레이(114)의 형상에 대응하는 요철이 형성되며, Concavities and convexities corresponding to the shape of the pore array 114 are formed at the sides of the first branch electrode 134 and the second branch electrode 144.
    상기 요철이 형성된 부분에 상기 포어 어레이(114)가 배치되는 센서 시스템(1).The sensor system (1) in which the pore array (114) is disposed at a portion where the unevenness is formed.
  14. 제9항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 몸체(110)는 기저부(111), 상기 기저부(111) 상에 배치되는 친수성 코팅층(112), 및 상기 친수성 코팅층(112) 상에 배치되는 소수성 코팅층(113)을 포함하며,The body 110 includes a base 111, a hydrophilic coating layer 112 disposed on the base 111, and a hydrophobic coating layer 113 disposed on the hydrophilic coating layer 112.
    상기 친수성 코팅층(112)은 상기 포어(115)의 내주면을 형성하고,The hydrophilic coating layer 112 forms the inner circumferential surface of the pore 115,
    상기 포어 어레이(114)가 형성된 부분 하부의 기저부(111)가 제거된 센서 시스템(1).Sensor system (1) with the base (111) below the portion where the pore array (114) is formed.
  15. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센서 시스템(1)은,The sensor system 1,
    외부 기기와 신호를 송, 수신할 수 있는 송수신부를 더 포함하는 센서 시스템(1).The sensor system (1) further comprises a transceiver for transmitting and receiving signals with an external device.
  16. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센서부(30)에서 검사된 결과값을 처리하여 패턴형 신호를 발생하는 신호처리부; 및 상기 결과를 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하며,A signal processor for processing a result value inspected by the sensor unit 30 to generate a patterned signal; And a display unit for outputting the result.
    상기 신호처리부는 상기 결과값을 처리하여 패턴형 신호를 발생하며, 상기 디스플레이부는 상기 패턴형 결과값을 출력하는 센서 시스템(1).And the signal processing unit processes the result value to generate a patterned signal, and the display unit outputs the patterned result value.
  17. 감지 대상에 대한 검사를 수행하는 센서부(30);를 포함하는 센서 시스템(1)으로서,A sensor system 1 including; a sensor unit 30 for performing a test on a sensing object,
    상기 센서부(30)는 복수의 단위 센서(S)를 포함하는 센서(200)를 포함하며,The sensor unit 30 includes a sensor 200 including a plurality of unit sensors (S),
    상기 단위 센서(S)는,The unit sensor S,
    기판(280),Substrate 280,
    상기 기판(280) 상에 배치되는 제1 전극(250).The first electrode 250 is disposed on the substrate (280).
    상기 기판(280) 상에 상기 제1 전극(250)과 이격되게 배치되는 제2 전극(260), 및A second electrode 260 spaced apart from the first electrode 250 on the substrate 280, and
    상기 제1 전극(250) 및 상기 제2 전극(260)과 전기적으로 연결되며 감지 대상에 따라서 전기적 특성이 변화하는 적어도 하나의 나노구조물(240)을 포함하고,At least one nanostructure 240 is electrically connected to the first electrode 250 and the second electrode 260 and the electrical characteristics change according to the sensing object,
    상기 센서(200)는 상기 복수의 단위 센서(S)가 어레이를 이루며 배치된 센서 시스템(1)을 사용하는 검사 방법으로서,The sensor 200 is an inspection method using the sensor system 1 in which the plurality of unit sensors S are arranged in an array.
    검사하고자 하는 샘플을 상기 샘플 공급부에 공급하는 단계;Supplying a sample to be examined to the sample supply;
    하나 이상의 리셉터를 상기 센서 상의 하나 이상의 영역에 각각 공급하는 단계; Respectively supplying one or more receptors to one or more regions on the sensor;
    상기 샘플을 상기 센서부 상에 공급하는 단계; 및 Supplying the sample onto the sensor unit; And
    상기 리셉터와 상기 샘플 사이의 반응을 검사하는 단계를 포함하는 센서 시스템을 이용한 검사 방법.Testing the reaction between the receptor and the sample.
  18. 제17항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 복수의 센서(200)를 하나 이상의 단위 센서(S)를 포함하는 복수의 영역으로 구획하며 상기 구획된 각각의 영역 상에 하나 이상의 리셉터를 공급하는 단계;를 더 포함하는 센서 시스템을 이용한 검사 방법.And dividing the plurality of sensors into a plurality of areas including one or more unit sensors (S) and supplying one or more receptors to each of the partitioned areas. .
  19. 제18항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 리셉터와 상기 센서(200)의 흡착 여부를 검사하는 단계; 및 Checking whether the receptor and the sensor 200 are adsorbed; And
    상기 리셉터가 상기 센서(200)에 흡착된 센서(200)를 선택하는 단계;를 더 포함하는 센서 시스템을 이용한 검사 방법.And selecting, by the receptor, the sensor (200) adsorbed to the sensor (200).
  20. 제17항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 센서 시스템(1)은 샘플 공급부(20)를 더 포함하며, 상기 샘플 공급부(20)는 솔루션으로부터 솔루션 내의 입자와 미디엄을 분리하는 입자 분리부(100)를 포함하여,The sensor system 1 further includes a sample supply 20, which includes a particle separator 100 that separates particles and medium in the solution from the solution.
    상기 샘플을 분리하는 전처리 단계; 를 더 포함하는 센서 시스템을 이용한 검사 방법.A pretreatment step of separating the sample; Inspection method using a sensor system further comprising.
  21. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 센서부(30)에서 검사된 결과값을 처리하여 신호를 발생하는 신호처리부, 및 상기 결과를 출력하는 디스플레이부를 더 포함하며,It further includes a signal processing unit for generating a signal by processing the result value inspected by the sensor unit 30, and a display unit for outputting the result,
    상기 신호처리부에서 결과값을 처리하여 패턴형 신호를 발생하는 단계;Generating a patterned signal by processing a result value in the signal processor;
    상기 디스플레이부에 상기 결과값이 패턴 형태로 출력되는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include outputting the result value in a pattern form on the display unit.
  22. 제21항에 있어서,The method of claim 21,
    상기 리셉터와 샘플 사이의 반응 패턴과 반응 지표 패턴을 대조하는 패턴 분석 진단 단계;를 더 포함하는 센서 시스템을 이용한 검사 방법.And a pattern analysis diagnostic step of matching a response pattern and a response indicator pattern between the receptor and the sample.
PCT/KR2013/010982 2012-12-06 2013-11-29 Sensor system WO2014088263A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120141170A KR101441964B1 (en) 2012-12-06 2012-12-06 Sensor system
KR10-2012-0141170 2012-12-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014088263A1 true WO2014088263A1 (en) 2014-06-12

Family

ID=50883641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/010982 WO2014088263A1 (en) 2012-12-06 2013-11-29 Sensor system

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101441964B1 (en)
WO (1) WO2014088263A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11531027B2 (en) * 2017-12-01 2022-12-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Low cost disposable medical sensor fabricated on glass, paper or plastics

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170002112A (en) * 2015-06-29 2017-01-06 서울대학교산학협력단 Biosensor and Biosensor Array
DE102016221369A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Robert Bosch Gmbh Sensor element for the determination of particles in a fluid medium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000507695A (en) * 1996-03-27 2000-06-20 カラゲン コーポレーション Separation of charged particles by spatially and temporally varying electric fields
US20040041154A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Electric part and method of manufacturing the same
KR100993167B1 (en) * 2006-08-07 2010-11-09 서울대학교산학협력단 nanostructure sensors
KR20110060704A (en) * 2009-11-30 2011-06-08 한국과학기술연구원 Field effect transistor sensor array and method for manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000507695A (en) * 1996-03-27 2000-06-20 カラゲン コーポレーション Separation of charged particles by spatially and temporally varying electric fields
US20040041154A1 (en) * 2002-09-04 2004-03-04 Fuji Xerox Co., Ltd. Electric part and method of manufacturing the same
KR100993167B1 (en) * 2006-08-07 2010-11-09 서울대학교산학협력단 nanostructure sensors
KR20110060704A (en) * 2009-11-30 2011-06-08 한국과학기술연구원 Field effect transistor sensor array and method for manufacturing the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11531027B2 (en) * 2017-12-01 2022-12-20 University Of Florida Research Foundation, Inc. Low cost disposable medical sensor fabricated on glass, paper or plastics

Also Published As

Publication number Publication date
KR101441964B1 (en) 2014-09-24
KR20140073203A (en) 2014-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017039356A1 (en) Allergen detection apparatus using electrochemical detection method
WO2010125717A1 (en) Chemical sensor
WO2009107965A1 (en) Physical/biochemical sensor employing an array of piezoelectric micro-cantilever resonators of several sizes, and a production method therefor
Chen et al. Aptamer-based array electrodes for quantitative interferon-γ detection
WO2013039362A2 (en) Glycated protein measurement sensor and portable glycated protein measurement apparatus including same
WO2010041805A1 (en) Sensing device
WO2019203493A1 (en) Multiwell electrode-based biosensor
WO2014088263A1 (en) Sensor system
WO2014208820A1 (en) Biosensor using cell that expresses chemosensory receptor that can detect sugar, and alzheimer's disease diagnostic apparatus comprising same
WO2017115988A1 (en) Interdigitated electrode biosensor using reaction between receptor and target biomaterial
WO2013170641A1 (en) Single-cell array microchip, and manufacturing method, electrical measurement and electroporation method therefor
US9250202B2 (en) Nanopore molecule detection system and molecule detection method based on potential measurement of insulated conductive thin layer
KR101646182B1 (en) Bio Sensor
JP5040409B2 (en) Sensor chip and inspection device
WO2020013590A1 (en) Microelectrode biosensor using dielectrophoresis and method for detecting biological material by using same
WO2013151203A1 (en) System and method for real-time analysis of molecular sequences using nanochannels
WO2017200167A1 (en) Nanobiosensor for detecting allergies, manufacturing method therefor, and detection system comprising same
WO2009151219A1 (en) Biomolecular sensor with plural metal plates and manufacturing method thereof
JP6797931B2 (en) Sequencing Structure, Chips, Systems and Sequencing Methods
WO2018182082A1 (en) Microfluidic chip-based isoelectric focusing based on contactless conductivity detection and requiring no pumps
KR101331202B1 (en) Automatic measurement system for multi-sensors
JP6544461B2 (en) Electrically conductive material for biosensors and biosensors
WO2012115349A2 (en) Method for detecting biomolecules using a capacitive touch screen
WO2020230911A1 (en) Bio-sensing device
US11810953B2 (en) Sensor having graphene transistors

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: 13861226

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: 13861226

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1