特許 6989183 磁性ナノ粒子を用いるバイオセンサー、これを用いる検出装置及び検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6989183

(24)【登録日】2021年12月6日

(45)【発行日】2022年1月5日

(54)【発明の名称】磁性ナノ粒子を用いるバイオセンサー、これを用いる検出装置及び検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/543 20060101AFI20211220BHJP

   G01N 27/327 20060101ALI20211220BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20211220BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/543 541A

   G01N27/327 357

   G01N27/416 336B

【請求項の数】16

【全頁数】37

(21)【出願番号】特願2020-573402(P2020-573402)

(86)(22)【出願日】2018年8月9日

(65)【公表番号】特表2021-530680(P2021-530680A)

(43)【公表日】2021年11月11日

(86)【国際出願番号】KR2018009115

(87)【国際公開番号】WO2020032294

(87)【国際公開日】20200213

【審査請求日】2020年12月28日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ビービービー インコーポレイテッドが、Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ｖｏｌｕｍｅ １１７， １５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１８， Ｐａｇｅｓ ４８０−４８６にて、ファン ヒョンドゥ、チェ ジェキュが発明したアプタマー−抗体サンドイッチ形成を伴うトロンビンの検出のための磁力支援電気化学センサーについて公開した。

(73)【特許権者】

【識別番号】520165216

【氏名又は名称】ビービービー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ファン ヒョンドゥ

(72)【発明者】

【氏名】チェ ジェキュ

【審査官】 三好 貴大

(56)【参考文献】

【文献】 韓国登録特許第１０−１８８０８６２（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１５−００６４９２７（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１１４３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１１７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３１２５１８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３３／４８−３３／９８

Ｇ０１Ｎ ２７／３２７

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出装置であって、
第１ターゲット物質を捕獲するための第１捕獲物質、磁性ナノ粒子、並びに酸化反応及び還元反応中の少なくとも１つの反応を行う反応物質を含む磁性ナノ粒子複合体、第２ターゲット物質を捕獲するための第２捕獲物質が固定される第１電極、並びに、前記第１電極とは異なる電極である第２電極を含み、前記第１ターゲット物質及び前記第２ターゲット物質のうち少なくとも１つが試料に含まれるバイオセンサーに電気的接続される電極部と、
印加される電圧の変化による電流を検出して前記バイオセンサーに流される前記試料に前記第２ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む電圧を供給するように制御し、前記第１段階及び前記第２段階を含むように電圧を供給する前に、前記電流の曲線を安定化させるために少なくとも前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧より高い電圧を予め設定された時間以上に印加させる電圧を供給するように制御する制御部と、
を含む、検出装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記第１段階において、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖから少なくとも１Ｖに上昇される電圧を供給するように制御し、
前記第２段階において、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖから少なくとも０Ｖに下降される電圧を供給するように制御する、請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖの電圧が印加される電圧を供給するように制御する、請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、
前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖの電圧が印加される電圧を供給するように制御することに続いて、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧を供給するように制御する、請求項３に記載の検出装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧を供給するように制御することに続いて、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇される電圧を供給するように制御する、請求項４に記載の検出装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、
前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加される電圧を供給するように制御することに続いて、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇される電圧を供給するように制御する、請求項３に記載の検出装置。

【請求項7】

前記第１捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含み、
前記第２捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の検出装置。

【請求項8】

前記第１捕獲物質は、前記第２捕獲物質と同じ物質であり、
前記第１ターゲット物質は、前記第２ターゲット物質と同じ物質であり、
前記第１ターゲット物質は前記試料に含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。

【請求項9】

第１ターゲット物質を捕獲するための第１捕獲物質、磁性ナノ粒子、及び酸化反応及び還元反応中少なくとも１つの反応を行う反応物質を含む磁性ナノ粒子複合体、第２ターゲット物質を捕獲するための第２捕獲物質が固定される第１電極、及び前記第１電極とは異なる電極である第２電極を含み、前記第１ターゲット物質及び前記第２ターゲット物質のうち少なくとも１つが試料に含まれるバイオセンサーに電気的接続される検出装置の検出方法であって、
印加される電圧の変化による電流を検出して前記バイオセンサーに流される前記試料に前記第２ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む循環電圧供給段階と、
前記循環電圧供給段階の前に、前記電流の曲線を安定化させるために前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧よりは高い電圧を予め設定された時間以上に印加させる信号安定化段階と、
前記第１段階による電流及び前記第２段階による電流を検出する信号検出段階と、を含む検出方法。

【請求項10】

前記第１段階は、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧を少なくとも０Ｖから少なくとも１Ｖに上昇させる段階であり、
前記第２段階は、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧を少なくとも１Ｖから少なくとも０Ｖに下降させる段階である、請求項９に記載の検出方法。

【請求項11】

前記信号安定化段階は、
前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧より高い電圧を予め設定された時間以上印加する信号安定化段階において、
前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖの電圧が印加される電圧を供給する段階を含む、請求項１０に記載の検出方法。

【請求項12】

前記信号安定化段階は、
前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖの電圧が印加される電圧を供給する段階に続いて、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧を供給する段階をさらに含む、請求項１１に記載の検出方法。

【請求項13】

前記信号安定化段階は、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧を供給する段階に続いて、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇される電圧を供給する段階をさらに含む、請求項１２に記載の検出方法。

【請求項14】

前記信号安定化段階は、
前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖの電圧が印加される電圧を供給する段階に続いて、
前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇される電圧を供給する段階をさらに含む、請求項１１に記載の検出方法。

【請求項15】

前記第１捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含み、
前記第２捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含む、請求項９に記載の検出方法。

【請求項16】

前記第１捕獲物質は、前記第２捕獲物質と同じ物質であり、
前記第１ターゲット物質は、前記第２ターゲット物質と同じ物質であり、
前記第１ターゲット物質は前記試料に含まれる、ことを特徴とする請求項１５に記載の検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施例は磁性ナノ粒子を用いるバイオセンサーに関する。

【0002】

本実施例はバイオセンサーを用いる検出装置に関する。

【0003】

本実施例はバイオセンサーを用いる検出装置の検出方法に関する。

【背景技術】

【0004】

高齢化社会の到来により病気予防及び早期診断のための現場検査（ＰＯＣＴ）に対する要求が増大し、メンブレイン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）を用いるバイオセンサー及び微細流管（Ｍｉｃｒｏ ｆｌｕｉｄｉｃ ｃｈａｎｎｅｌ）を用いるバイオセンサーなど多様な現場診断キットが商用化され、このような製品に対する需要はやはり急進的に増加している。

【0005】

ただし、いままで大型病院など臨床分析室では人によって進行されるＥＬＩＳＡ方式の病気診断方法の病気診断正確度及び敏感度に比べて多様な現場診断キットの病気診断正確度及び敏感度は顕著に落ちる問題がある。

【0006】

病気診断正確度及び敏感度が落ちる原因の一つは試料などによるバックグラウンドが検出正確度を阻害するためであるが、これは、別途の外力を供給せずに毛細管力によって試料などの移動及び反応が実行されるバイオセンサーの特性上、追加される費用が高い機構設計や、人の洗浄（ｗａｓｈｉｎｇ）作業なしではバックグラウンドを除去することが難しくて、現場診断キットの慢性的な問題点として残っている実情である。

【0007】

これに伴い、簡単な方法を通じて現場診断キット上の不必要な反応物を洗浄し、バックグラウンドを除去して検出正確度及び検出敏感度を向上させるための手段が要求されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

実施例はバックグラウンド（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）により正確度が低下する問題を改善するためのバイオセンサーを提供する。

【0009】

実施例は検出される信号が安定化されて検出敏感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が向上するバイオセンサーを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本出願の一実施例によれば、バイオセンサーにおいて、磁性ナノ粒子複合体と、第１電極及び第２電極を含む反応部と、前記バイオセンサーの外部から前記反応部に試料が導入されるように通路を形成する試料導入部とを含む。前記磁性ナノ粒子複合体は、第１ターゲット物質を捕獲するための第１捕獲物質、磁性ナノ粒子、及び酸化反応及び還元反応中少なくとも１つの反応を行う反応物質を含み、前記磁性ナノ粒子複合体は、前記反応部内で磁性を有して前記反応部の状態条件（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）の変化により運動性が変化する特性を有し、前記第１電極には第２ターゲット物質を捕獲するための第２捕獲物質が固定されて、前記第２電極は前記第１電極とは異なる電極であり、前記第１ターゲット物質及び前記第２ターゲット物質のうち少なくとも１つが前記試料に含まれることを特徴とする、バイオセンサーを提供する。

【0011】

本出願の一実施例によれば、第１ターゲット物質を捕獲するための第１捕獲物質、磁性ナノ粒子、及び酸化反応及び還元反応中少なくとも１つの反応を行う反応物質を含む磁性ナノ粒子複合体、第２ターゲット物質を捕獲するための第２捕獲物質が固定される第１電極、及び前記第１電極とは異なる電極である第２電極を含み、前記第１ターゲット物質及び前記第２ターゲット物質のうち少なくとも１つは前記試料に含まれるバイオセンサーに電気的接続される電極部と、印加される電圧の変化による電流を検出して前記バイオセンサーに導入される前記試料に前記第２ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む電圧を供給するように制御し、前記第１段階及び前記第２段階を含むように電圧を供給する前に、前記電流の曲線を安定化させるために少なくとも前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧より高い電圧を予め設定された時間以上印加する電圧を供給するように制御する制御部と、を含む、検出装置を提供する。

【発明の効果】

【0012】

実施例によれば、反応部内の環境条件を変更して洗浄（ｗａｓｈｉｎｇ）を通じてバックグラウンド（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ）により正確度が低下する問題を改善できるバイオセンサーを提供する。

【0013】

実施例によれば検出段階前に信号を安定化させるための電圧を供給して、検出敏感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が向上できるバイオセンサーを提供する。

【0014】

本出願の効果は上述の効果に制限されるものではなく、言及されてない効果は本明細書及び図面から本出願の属する技術分野で通常の知識を有する者が明確に理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本出願の一実施例における検出システム（１）を説明する図である。

【図2】本出願の一実施例におけるバイオセンサー（１０００）を説明する図である。

【図3】本出願の一実施例における反応部（１２００）を説明する図である。

【図4】本出願の一実施例における磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を説明する図である。

【図5】本出願の一実施例における第１電極（１２２０）を説明する図である。

【図6】本出願の一実施例におけるバイオセンサー（１０００）の一般的な動作を説明する図である。

【図7】本出願の第１実施例におけるバイオセンサー（１０００）の動作を説明する図である。

【図8】本出願の一実施例における磁場を供給するための第３電極の配置を説明する拡大図である。

【図9】本出願の一実施例におけるＢＳＡが固定された第１電極（１２２０）を含むバイオセンサー（１０００）の電圧による電流変化を説明する図である。

【図10】本出願の一実施例における検出装置（２０００）を説明する図である。

【図11】本出願の一実施例における検出装置（２０００）の動作を説明する図である。

【図12】本出願の一実施例における第２信号の供給（Ｓ２０００）を説明する図である。

【図13】本出願の一実施例における第２−３信号の供給（Ｓ２３００）を説明する図である。

【図14】本出願の第３実施例における第２−３信号を供給（Ｓ２３００）する前に還元前処理を行う動作を説明する図である。

【図15】本出願の一実施例における第２−２信号の供給（Ｓ２２００）及び第２−３信号の供給（Ｓ２３００）による第３信号の検出グラフを説明する図である。

【図16】本出願の第４実施例における第２−３信号を供給（Ｓ２３００）する前に酸化前処理を行う動作を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本出願の上述の目的、特徴及び長所は図面及び明細書を通じて明らかになるだろう。ただし、本出願は多様な変更を加えることができ、さまざまな実施例を有してもよく、以下では特定の実施例を図面に合わせて詳細に説明する。

【0017】

図面において、層及び領域の厚さは明確性を確実にするために誇張されたものであり、また、構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）または層が異なる構成要素または層の”上（ｏｎ）”または”上（ｏｎ）”で指摘されることは、他の構成要素または層の真上だけではなく中間に他の層または他の構成要素を介在する場合をすべて含む。明細書の全体に渡って同じ参照番号は原則的に同じ構成要素を示す。また、各実施例の図面に示される同じ思想の範囲内の機能が同じ構成要素は同じ参照符号を使って説明する。

【0018】

本出願と関連する公示機能あるいは構成に対する具体的な説明が本出願の要旨を不必要とすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、本明細書の説明過程で利用される数字（例えば、第１，第２等）は一つの構成要素を他の構成要素と区分するための識別記号に過ぎない。

【0019】

また、以下の説明で使われる構成要素に対する接尾辞”モジュール”及び”部”は明細書を作成する際の容易のみを考慮して付与されたり混用されたりしたものであり、それ自体が互いに区別される意味または役割を果たすものではない。

【0020】

本出願の一実施例により、バイオセンサーにおいて、磁性ナノ粒子複合体と、第１電極及び第２電極を含む反応部と、前記バイオセンサーの外部から前記反応部に試料が導入されるように通路を形成する試料導入部とを含む。前記磁性ナノ粒子複合体は、第１ターゲット物質を捕獲するための第１捕獲物質、磁性ナノ粒子、及び酸化反応及び還元反応中少なくとも１つの反応を行う反応物質を含む。前記磁性ナノ粒子複合体は、前記反応部内で磁性を有して前記反応部の状態条件（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）の変化により運動性が変化できる特性を有し、前記第１電極には第２ターゲット物質を捕獲するための第２捕獲物質が固定され、前記第２電極は前記第１電極とは異なる電極であり、前記第１ターゲット物質及び前記第２ターゲット物質のうち少なくとも１つが試料に含まれる、バイオセンサーを提供する。

【0021】

前記磁性ナノ粒子は前記磁性ナノ粒子の外側に反応器が露出するように変形され、前記反応器には前記反応物質が固定される、バイオセンサーが提供される。

【0022】

前記反応器はアミン基（ａｍｉｎｅ）であり、前記反応物質は金（ｇｏｌｄ）である、バイオセンサーが提供される。

【0023】

前記第１捕獲物質は前記反応器に固定されている反応物質に固定される、バイオセンサーが提供される。

【0024】

前記第１電極の少なくとも一部領域には前記第２ターゲット物質の吸着を防止するブロッキング物質が配置される、バイオセンサーが提供される。

【0025】

前記ブロッキング物質はＢＳＡ（Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ Ａｌｂｕｍｉｎ）である、バイオセンサーが提供される。

【0026】

前記第１捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含み、前記第２捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含む、バイオセンサーが提供される。

【0027】

前記第１ターゲット物質は、前記試料に含まれている前記第２ターゲット物質と同じ物質であり、前記第１捕獲物質は、前記第２捕獲物質と同じ物質である、バイオセンサーが提供される。

【0028】

前記第１ターゲット物質は、前記第１電極に固定されている第２捕獲物質であり、前記第２ターゲット物質は、前記第１捕獲物質と同じ物質であり、前記第１捕獲物質は試料に含まれる、バイオセンサーが提供される。

【0029】

前記第１ターゲット物質は、前記第１電極に固定されている第２捕獲物質であり、前記第２ターゲット物質は、前記第１捕獲物質と同じ物質であり、前記第２捕獲物質は試料に含まれる、バイオセンサーが提供される。

【0030】

前記反応部に形成される磁場が変更されれば、前記磁性ナノ粒子複合体の運動方向が変更される、バイオセンサーが提供される。

【0031】

前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧が変更されれば、前記磁性ナノ粒子複合体の運動方向が変更される、バイオセンサーが提供される。

【0032】

前記第１電極及び前記第２電極とは異なるコイル形態の第３電極を含み、前記第３電極に印加される電流が変更されれば、前記磁性ナノ粒子複合体の運動方向が変更される、バイオセンサーが提供される。

【0033】

前記第１電極と電気的接続される第４電極の少なくとも一部及び前記第２電極と電気的接続される第５電極の少なくとも一部は前記バイオセンサーの外部に露出する、バイオセンサーが提供される。

【0034】

前記第１電極と前記第４電極は一つの電極で構成され、前記第２電極と前記第５電極は一つの電極から構成される、バイオセンサーが提供される。

【0035】

前記第４電極の少なくとも一部及び前記第５電極の少なくとも一部は電流を測定できるデバイスに電気的接続される、バイオセンサーが提供される。

【0036】

前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧は、前記デバイスによって制御され、前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧に従う電流により、前記試料に前記第２ターゲット物質が含まれているか否かを確認できる、バイオセンサーが提供される。

【0037】

本出願の一実施例によれば、第１ターゲット物質を捕獲するための第１捕獲物質、磁性ナノ粒子、及び酸化反応及び還元反応中少なくとも１つの反応を行う反応物質を含む磁性ナノ粒子複合体、第２ターゲット物質を捕獲するための第２捕獲物質が固定される第１電極、及び前記第１電極とは異なる電極である第２電極を含み、前記第１ターゲット物質及び前記第２ターゲット物質のうち少なくとも１つが試料に含まれるバイオセンサーに電気的接続されることができる電極部と、印加される電圧の変化による電流を検出して前記バイオセンサーに導入される前記試料に前記第２ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む電圧を供給するように制御し、前記第１段階及び前記第２段階を含むように電圧を供給する前に、前記電流の曲線を安定化させるために少なくとも前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧よりは高い電圧を予め設定された時間以上印加させる電圧を供給するように制御する制御部と、を含む、検出装置が提供される。

【0038】

前記第１捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含み、前記第２捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含む、検出装置が提供される。

【0039】

前記第１捕獲物質は前記第２捕獲物質と同じ物質であり、前記第１ターゲット物質は前記第２ターゲット物質と同じ物質であり、前記第１ターゲット物質は前記試料に含まれる、検出装置が提供される。

【0040】

前記制御部は、前記第１段階で、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇される電圧を供給するように制御し、前記第２段階で、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧を供給するように制御する、検出装置が提供される。

【0041】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加される電圧を供給するように制御する、検出装置が提供される。

【0042】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加される電圧を供給するように制御することに続いて、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧を供給するように制御する、検出装置が提供される。

【0043】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧を供給するように制御することに続いて、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇される電圧を供給するように制御する、検出装置が提供される。

【0044】

前記制御部は、前記電流の曲線を安定化させるために、前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加される電圧を供給するように制御することに続いて、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇される電圧を供給するように制御する、検出装置が提供される。

【0045】

本出願の一実施例によれば、第１ターゲット物質を捕獲するための第１捕獲物質、磁性ナノ粒子、及び酸化反応及び還元反応中少なくとも１つの反応を行う反応物質を含む磁性ナノ粒子複合体、第２ターゲット物質を捕獲するための第２捕獲物質が固定される第１電極、及び前記第１電極とは異なる電極である第２電極を含み、前記第１ターゲット物質及び前記第２ターゲット物質のうち少なくとも１つが試料に含まれるバイオセンサーに電気的接続される検出装置の検出方法であって、印加される電圧の変化による電流を検出して前記バイオセンサーに導入され前記試料に前記第２ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極及び前記第２電極の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む循環電圧供給段階と、前記電圧制御段階を行う前に、前記電流の曲線を安定化させるために少なくとも前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧より高い電圧を予め設定された時間以上印加する信号安定化段階と、及び前記第１段階における電流及び前記第２段階における電流を検出する信号検出段階と、を含む、検出方法が提供される。

【0046】

前記第１捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含み、前記第２捕獲物質は、抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含む、検出方法が提供される。

【0047】

前記第１捕獲物質は前記第２捕獲物質と同じ物質であり、前記第１ターゲット物質は前記第２ターゲット物質と同じ物質であり、前記第１ターゲット物質は前記試料に含まれる、検出方法が提供される。

【0048】

前記第１段階は、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇する段階であり、前記第２段階で、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下から下降する段階である、検出方法が提供される。

【0049】

前記信号安定化段階は、少なくとも前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧より高い電圧を予め設定された時間以上印加する信号安定化段階は、前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加される電圧を供給する段階を含む、検出方法が提供される。

【0050】

前記信号安定化段階は、前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加される電圧を供給する段階に続いて、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降する電圧を供給する段階を含む、検出方法が提供される。

【0051】

前記信号安定化段階は、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降する電圧を供給する段階に続いて、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇する電圧を供給する段階を含む、検出方法が提供される。

【0052】

前記信号安定化段階は、前記第１電極及び前記第２電極の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加される電圧を供給する段階に続いて、前記第１電極及び前記第２電極の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇させる電圧を供給する段階を含む、検出方法が提供される。

【0053】

＜検出システム（１）＞
以下では、試料（ｓａｍｐｌｅ）内にターゲット物質の有無を検出できる検出システム（１）に対して開示する。

【0054】

一実施例で、人体から抽出される血液、小便、ＤＮＡサンプルなどと同じ試料から、特定抗原、抗体、ＤＮＡ、及び／またはＲＮＡなどの有無（すなわち、ターゲット物質の有無）に基づいてターゲット病気（すなわち、確認しようとする病気）の有無を検出できる検出システム（１）に対して開示する。

【0055】

図１は本出願の一実施例における検出システム（１）を説明する図である。

【0056】

本出願の一実施例よれば、前記検出システム（１）は、バイオセンサー（１０００）及び検出装置（２０００）を含むことができる。

【0057】

前記バイオセンサー（１０００）は、試料内に含まれるターゲット物質と特定反応が誘導される生物学的受容体を含み、このような反応を電気的または光学的信号に変換することに関して、単独でまたは検出装置（２０００）等を通じて試料内のターゲット物質の有無を感知することができるように作製された素子であってもよい。

【0058】

一例として、前記バイオセンサー（１０００）は、微細流体チャネル内で流体の表面張力などの影響で試料が移動するように作製された微細流体力学基盤のバイオセンサー（１０００）であってもよい。この時、前記バイオセンサー（１０００）は剛性を持つ物体で作製されてもよい。一例で、前記バイオセンサー（１０００）はプラスチックを含んでもよく、及び／または前記バイオセンサー（１０００）はガラスを含んでもよい。

【0059】

本出願の一実施例におけるバイオセンサー（１０００）に対しては、以下で更に具体的に説明する。

【0060】

前記検出装置（２０００）は、前記バイオセンサー（１０００）内の反応による結果から導出される電気的、光学的、磁気的、及び／または熱的信号の変化を認識して、前記試料へのターゲット物質の有無を確認する装置であってもよい。

【0061】

一例で、前記検出装置（２０００）は前記バイオセンサー（１０００）が投入される投入口を有し、前記バイオセンサー（１０００）の電気的変化に基づいて前記バイオセンサー（１０００）に導入される試料へのターゲット物質の有無を確認することができる。

【0062】

前記検出装置（２０００）は前記バイオセンサー（１０００）における結果値を検出するために作製された単独の装置や、前記バイオセンサー（１０００）における結果値を検出するために変形された他機能を含む装置であってもよい。例えば、前記検出装置（２０００）はバイオセンサー（１０００）用検出装置（２０００）であってもよく、バイオセンサー（１０００）が投入されるように１つ領域が変形された携帯電話装置や、家電製品に一体された形態で構成された装置であってもよい。

【0063】

また、前述した例示に限らず、以下で説明する本出願の一実施例における検出装置（２０００）による開示から容易に導出されることができる検出装置（２０００）は全て本明細書における検出装置（２０００）に対応することはもちろんである。

【0064】

＜バイオセンサー（１０００）＞
１、バイオセンサー（１０００）の構成
図２は本出願の一実施例におけるバイオセンサー（１０００）を説明する図である。

【0065】

前記バイオセンサー（１０００）は試料導入部（１１００）、反応部（１２００）及び／または接触部（１３００）を含んでもよい。ただし、上記の構成要素が全て含まれることではなく、各構成要素は省略、または重複されてもよく、既に開示されている構成要素以外の構成要素を更に含む形態でバイオセンサー（１０００）が作製されることも可能である。

【0066】

１．１試料導入部（１１００）
前記試料導入部（１１００）は、前記バイオセンサー（１０００）の外部から前記バイオセンサー（１０００）の内部へ試料が導入される領域である。換言すれば、前記試料導入部（１１００）は以下で説明される反応部（１２００）に試料が導入されるように通路を形成する領域である。

【0067】

前記試料は、ターゲット物質を含む物質である。一例で、前記試料は、生体から分泌された分泌物である。前記検体は血液、血漿、血清、唾液、小便、などである。他の例で、前記検体は研究目的で獲得された物質である。前記検体は事件現場で獲得されたＤＮＡサンプル、ＲＮＡサンプルなどであってもよく、動物の細胞及びウイルスなどから抽出されたＤＮＡサンプル、ＲＮＡサンプルなどである。

【0068】

前記試料導入部（１１００）から供給される試料はバイオセンサー（１０００）の内部で移動することができる。前記試料導入部（１１００）から供給された試料は前記試料導入部（１１００）から前記反応部（１２００）に移動することができる。

【0069】

前記試料は微細流路に沿って移動することができる。前記検体はメンブレイン上を移動することができる。その他にも、バイオセンサー（１０００）で活用する多様な方式を通じて具現される移動方法により試料導入部（１１００）を通じて供給される検体が移動することができる。

【0070】

１．２反応部（１２００）
前記反応部（１２００）は特異的反応が実行される領域である。前記反応部（１２００）は前記バイオセンサー（１０００）内でターゲット物質とターゲット物質を捕獲するための捕獲物質の間の特異的反応が実行される領域である。

【0071】

前記ターゲット物質は前記試料に含まれている検出しようとする物質である。一例で、前記ターゲット物質は抗原であってもよい。換言すれば、前記ターゲット物質は病気を持つ患者の血液などで検出される病気に関連する抗原である。他の例で、前記ターゲット物質はＤＮＡである。換言すれば、前記ターゲット物質は病気を持つ患者の血液などで検出されるウイルスのＤＮＡである。

【0072】

前記捕獲物質は前記ターゲット物質に特異的に結合する物質である。一例で、前記捕獲物質は抗体である。前記捕獲物質は前記抗原に抗原−抗体反応に基づいて特異的に結合する抗体である。他の例で、前記捕獲物質はＤＮＡである。前記捕獲物質は前記ＤＮＡに特異的配列の相補性に基づいて特異的に結合するＤＮＡである。

【0073】

図３は本出願の一実施例における反応部（１２００）を説明する図である。

【0074】

前記反応部（１２００）は磁性ナノ粒子複合体（１２１０）、第１電極（１２２０）及び／または第２電極（１２３０）を含むことができる。ただし、上述の構成要素が全て含まれることではなく、各構成要素は省略、または重複されてもよく、既に開示されている構成要素以外の構成要素を更に含む形態の反応部（１２００）を含むバイオセンサー（１０００）が作製されることも可能である。

【0075】

第１電極（１２２０）は第２電極（１２３０）に比べて上流に配置されてもよい。ここで、”上流”とは、試料が試料導入部（１１００）を通じて導入された地点から反応部（１２００）側に移動する移動方向を基準にして上流にあることを意味する。この時、前記第１電極（１２２０）は前記第２電極（１２３０）に比べて試料導入部（１１００）に近くてもよい。

【0076】

または、第１電極（１２２０）は第２電極（１２３０）に比べて下流に配置されることができる。ここで、”下流”とは、試料が試料導入部（１１００）を通じて導入された地点から反応部（１２００）側に移動する移動方向を基準にする下流にあることを意味する。この時、前記第２電極（１２３０）は前記第１電極（１２２０）に比べて試料導入部（１１００）に近くてもよい。

【0077】

または、第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）は互いに対向して配置されることができる。前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）は前記試料導入部（１１００）からの距離が同一であってもよい。

【0078】

磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は前記第１電極（１２２０）に比べて上流に配置されることができる。磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は前記第２電極（１２３０）に比べて上流に配置されることができる。磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に比べて上流に配置されることができる。

【0079】

以下では、それぞれの構成要素に対して更に具体的に説明する。

【0080】

１．２．１磁性ナノ粒子複合体（１２１０）
１．２．１．１意味
図４は本出願の一実施例における磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を説明する図である。

【0081】

前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は磁性ナノ粒子（１２１１）、反応物質（１２１２）及び／または第１捕獲物質（１２１３）を含むことができる。ただし、上述の構成要素が全て含まれることではなく、各構成要素は省略、または重複されてもよく、既に開示されている構成要素以外の構成要素を更に含む形態の磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が供給されてもよい。

【0082】

前記磁性ナノ粒子（１２１１）は磁性を有する粒子であり、その種類は、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_、Ｆｅ_３Ｏ_４）、Ｆｅｒｒｉｔｅ（Ｆｅ_３Ｏ_４で１つのＦｅが違う磁性関連原子に変わった形態、例：ＣｏＦｅ_２Ｏ_４、ＭｎＦｅ_２Ｏ_４））及び／または合金（磁性原子による酸化問題、伝導性及び安全性を高めるために貴金属と合金させたもの、例：ＦｅＰｔ，ＣｏＰｔなど）等を含むことができる。一例で、前記磁性ナノ粒子（１２１１）は２００〜５００ｎｍの大きさの強磁性を有するＦｅ_２Ｏ_３粒子である。

【0083】

前記反応物質（１２１２）は、酸化反応及び還元反応中少なくとも１つの反応を行う物質である。前記反応物質（１２１２）は熱伝導性及び電気電導度が高い物質であり、遷移金属、移転後金属、及び／または半金属を含むことができる。一例で、前記反応物質（１２１２）は金粒子（Ａｕ）を意味することができる。他の例で、前記反応物質（１２１２）は銀粒子（Ａｇ）を意味することができる。

【0084】

前記反応物質（１２１２）は前記磁性ナノ粒子（１２１１）に固定されることができる。一例で、前記反応物質（１２１２）は、前記磁性ナノ粒子（１２１１）との化学的結合力を通じて、前記磁性ナノ粒子（１２１１）に固定されることができる。他の例で、前記反応物質（１２１２）は前記磁性ナノ粒子（１２１１）の外側に露出するアミン基に結合して、前記磁性ナノ粒子（１２１１）に固定されることができる。

【0085】

前記第１捕獲物質（１２１３）は第１ターゲット物質と特異的に結合する物質である。一例で、前記第１ターゲット物質はターゲット物質（すなわち、試料に含まれる検出しようとする物質）である。この時、前記第１捕獲物質（１２１３）は前記ターゲット物質と特異的に結合することができる。他の例で、前記第１ターゲット物質は前記ターゲット物質と特異的に結合する物質である。この時、前記第１捕獲物質（１２１３）は前記ターゲット物質と競争的に前記ターゲット物質と特異的に結合する物質と特異的に結合することができる。

【0086】

前記第１捕獲物質（１２１３）は抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸（例、ＤＮＡ，ＲＮＡ）、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含むことができる。

【0087】

より具体的な例として、前記第１ターゲット物質が「抗原」である場合、前記第１捕獲物質（１２１３）は抗体である。他の例で、前記第１ターゲット物質が「ＤＮＡ」である場合、前記第１捕獲物質（１２１３）は前記ＤＮＡ（すなわち、ターゲット物質）のシングルストランド（ｓｉｎｇｌｅ ｓｔｒａｎｄ）と相補的に結合する配列を含むシングルストランドＤＮＡである。

【0088】

前記第１捕獲物質（１２１３）は、前記反応物質（１２１２）に固定されることができる。前記第１捕獲物質（１２１３）は、前記反応物質（１２１２）が前記磁性ナノ粒子（１２１１）に固定された後に前記反応物質（１２１２）と結合して、前記磁性ナノ粒子（１２１１）に固定されることができる。

【0089】

これにより、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は前記反応物質（１２１２）を含み、下記に説明する第１電極（１２２０）上の第２捕獲物質（１２２２）の隣接する領域に前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が固定されれば前記バイオセンサー（１０００）内の検出信号を変動させるところに関して、バイオセンサー（１０００）を利用してターゲット物質の有無を検出することが可能にし、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の第１捕獲物質（１２１３）が前記反応物質（１２１２）との結合を通じて固定されて前記反応物質（１２１２）の外側に露出することによって、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）に反応物質（１２１２）が含まれることによりターゲット物質と第１捕獲物質（１２１３）の間の反応性低下が防止され、前記磁性ナノ粒子（１２１１）のアミン基の露出程度により反応物質（１２１２）の結合程度が制御されることで、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の磁性が消滅しない最適な磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が形成されることができる。

【0090】

以下では、本出願の一実施例における磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の合成方法に対して具体的に開示する。

【0091】

１．２．１．２．合成方法
以下では、反応物質（１２１２）として金（ｇｏｌｄ）を利用し、第１捕獲物質（１２１３）として抗−ＰＳＡ検出抗体を用いる磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を合成する方法に対して開示する。ただし、金は反応物質（１２１２）の、抗−ＰＳＡ検出抗体は第１捕獲物質（１２１３）の一実施例に過ぎず、当業者によって容易に反応物質（１２１２）が他の反応物質（１２１２）（例えば、銀）、第１捕獲物質（１２１３）は他の第１捕獲物質（１２１３）（例えば、他の病気に対する抗体、抗原、ＤＮＡなど）で代替されることは自明である。

【0092】

本出願の一実施例における磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を合成するために、アミン基に変形された５００ｎｍの直径を有する磁性ナノ粒子（１２１１）が１ｍｌに１ｍｇ入っている溶液５０ｍｌを１時間超音波処理した後、超音波処理された溶液を氷の上で連続的に１時間振りながらＨＡｕＣｌ_４・３Ｈ_２Ｏが１ｍｌに６ｍｇ入っている溶液１ｍｌを添加した。

【0093】

その後、ＨＡｕＣｌ_４・３Ｈ_２Ｏが添加された溶液に０．２Ｍ水素化ホウ素ナトリウム０．２ｍｌを還元剤として徐々に添加して３時間撹拌し、その後形成された金（Ａｕ）が固定されている磁性ナノ粒子（１２１１）を脱イオン水（すなわち、精製水）で２回洗浄してから使用するまで４°Ｃで保管した。

【0094】

上記の手順を通じて形成された金（Ａｕ）が固定されている磁性ナノ粒子（１２１１）をＰＢＳ溶液（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｕｆｆｅｒｅｄ ｓａｌｉｎｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）で２回洗浄した。洗浄後ＰＢＳ溶液を廃棄し、金（Ａｕ）が固定されている磁性ナノ粒子にＤＭＳＯ（Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）に溶解された１０ｍＭ ＤＳＰ（ｄｉｔｈｉｏｂｉｓ（ｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｙｌ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ））を添加し、室温で３０分インキュベーションした。本出願の一実施例によれば前記ＤＳＰは金（Ａｕ）と今後添加される抗−ＰＳＡ検出抗体（すなわち、第１捕獲物質（１２１３）の一様態）の間のリンカーとして機能することができる。

【0095】

以後、インキュベーションされた溶液内の金（Ａｕ）が固定されている磁性ナノ粒子（１２１１）をＰＢＳ溶液で洗浄して、インキュベーションされた溶液内のバインディング（ｂｉｎｄｉｎｇ）されていないＤＳＰを除去した後、抗−ＰＳＡ検出抗体を金（Ａｕ）が固定されている磁性ナノ粒子（１２１１）に添加して、室温で１時間かつ４°Ｃで１６時間インキュベーションした。

【0096】

上記の手順を通じて形成された抗−ＰＳＡ抗体が固定された金（Ａｕ）が固定されている磁性ナノ粒子（１２１１）（すなわち、磁性ナノ粒子複合体（１２１０））をＰＢＳで２回洗浄して今後使用するまで４℃で保管した。

【0097】

前述した手順を通じて、本出願の一実施例における磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は合成されることができ、このような磁性ナノ粒子複合体（１２１０）はバイオセンサー（１０００）内に供給されて試料に含まれたターゲット物質と反応することができる。

【0098】

具体的な磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の動作に関しては以下で説明する。

【0099】

１．２．２．第１電極（１２２０）
１．２．２．１．意味
図５は本出願の一実施例における第１電極（１２２０）を説明する図である。

【0100】

前記第１電極（１２２０）は、電子を放出または受容する伝導性媒介体として、炭素、アルミニウム、白金、金及び／または銀などの該当分野で電極として利用される物質のうち少なくとも１つの物質を含む。

【0101】

本出願の一実施例によれば、前記第１電極（１２２０）上にはブロッキング物質（１２２１）及び第２捕獲物質（１２２２）が配置されることができる。ただし、前記第１電極（１２２０）上にブロッキング物質（１２２１）が固定されなかったり、第２捕獲物質（１２２２）が配置されなかったり、他の物質が更に構成される形態でバイオセンサー（１０００）が作製されることもできる。

【0102】

前記ブロッキング物質（１２２１）は試料に含まれるターゲット物質の前記第１電極（１２２０）への吸着を防止する物質である。前記ブロッキング物質（１２２１）は試料に含まれるターゲット物質の前記第１電極（１２２０）への固定を防止する物質である。前記ブロッキング物質（１２２１）は試料に含まれるターゲット物質以外の他の物質（すなわち、非ターゲット物質）の前記第１電極（１２２０）への吸着を防止する物質である。換言すれば、前記ブロッキング物質（１２２１）は非ターゲット物質の前記第１電極（１２２０）への固定を防止する物質である。一例で、前記ブロッキング物質（１２２１）はＢＳＡ（Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ Ａｌｂｕｍｉｎ）等の蛋白質、ｓｕｃｒｏｓｅなどと同じｓａｃｃｈａｒｉｄｅ，Ｔｗｅｅｎ−２０，Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００等と同じｄｅｔｅｒｇｅｎｔであってもよい。

【0103】

前記ブロッキング物質（１２２１）は前記第１電極（１２２０）上に配置されることができる。前記ブロッキング物質（１２２１）は前記第１電極（１２２０）中少なくとも一部領域に配置されることができる。前記ブロッキング物質（１２２１）は前記第１電極（１２２０）中少なくとも一部領域に固定されることができる。

【0104】

前記第１電極（１２２０）上に前記ブロッキング物質（１２２１）が配置される形態でバイオセンサー（１０００）が作製されることは磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を含むバイオセンサー（１０００）において必需である。これに関しては以下の実験における結果グラフと共に具体的に説明する。

【0105】

前記第２捕獲物質（１２２２）は第２ターゲット物質と特異的に結合する物質である。一例で、前記第２ターゲット物質はターゲット物質（すなわち、試料に含まれる検出しようとする物質）である。この時、前記第２捕獲物質（１２２２）は前記ターゲット物質と特異的に結合することができる。

【0106】

前記第２捕獲物質（１２２２）は抗原、抗体、変形抗体、抗体類似体、アプタマー、核酸（例えば、ＤＮＡ，ＲＮＡ）、脂質及びウイルス蛋白質抗原のうち少なくとも１つを含むことができる。より具体的な例として、前記第２ターゲット物質が「抗原」である場合、前記第２捕獲物質（１２２２）は抗体である。他の例で、前記第２ターゲット物質が「ＤＮＡ」である場合、前記第２捕獲物質（１２２２）は前記ＤＮＡ（すなわち、ターゲット物質）のシングルストランドと相補的に結合する配列を含むシングルストランドＤＮＡである。

【0107】

前記第２捕獲物質（１２２２）は前記第１捕獲物質（１２１３）と同じ物質である。換言すれば、前記第２捕獲物質（１２２２）が抗−ＰＳＡ抗体である場合、前記第１捕獲物質（１２１３）は同じの抗−ＰＳＡ抗体である。
または、前記第２捕獲物質（１２２２）は前記第１捕獲物質（１２１３）と異なる物質である。換言すれば、前記第２捕獲物質（１２２２）が抗−ＰＳＡ抗体である場合、前記第１捕獲物質（１２１３）はＰＳＡと反応するが、第２捕獲物質（１２２２）が結合する抗原決定基（ｅｐｉｔｏｐｅ）と他の抗原決定基（ｅｐｉｔｏｐｅ）に特異的に結合する抗体である。

【0108】

前記第２捕獲物質（１２２２）は、前記第１電極（１２２０）上に固定されることができる。これにより、前記第２捕獲物質（１２２２）は前記第１電極（１２２０）上に固定された後前記ブロッキング物質（１２２１）が固定されて、前記ブロッキング物質（１２２１）の前記バイオセンサー（１０００）内の検出信号改善程度を前記第２捕獲物質（１２２２）により低下させないようにする。

【0109】

以下では、本出願の一実施例におけるブロッキング物質（１２２１）及び第２捕獲物質（１２２２）が固定されている第１電極（１２２０）の作製方法に対して具体的に開示する。

【0110】

１．２．１．２ブロッキング物質（１２２１）及び第２捕獲物質（１２２２）が固定されている第１電極（１２２０）の作製方法
以下では、ブロッキング物質（１２２１）としてＢＳＡ（Ｂｏｖｉｎｅ Ｓｅｒｕｍ Ａｌｂｕｍｉｎ）を利用し、第２捕獲物質（１２２２）として抗−ＰＳＡ検出抗体を用いるブロッキング物質（１２２１）及び第２捕獲物質（１２２２）が固定されている第１電極（１２２０）の作製方法に対して開示する。

【0111】

ただし、ＢＳＡはブロッキング物質（１２２１）の、抗−ＰＳＡ検出抗体は第２捕獲物質（１２２２）の一実施例に過ぎず、当業者によって容易にブロッキング物質（１２２１）は他ブロッキング物質（１２２１）として、第２捕獲物質（１２２２）は他の第２捕獲物質（１２２２）（例えば、他の病気に対する抗体、抗原、ＤＮＡなど）で代替されることは自明である。

【0112】

本出願の一実施例におけるブロッキング物質（１２２１）及び第２捕獲物質（１２２２）が固定されている第１電極（１２２０）を作製するために、スクリーン印刷された炭素電極（ｓｃｒｅｅｎ−ｐｒｉｎｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ＳＰＣＥ）にカルボジイミド架橋結合（ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ）を通じて抗−ＰＳＡ抗体を固定させることができる。

【0113】

その一方法で、炭素電極表面を室温で一晩ＨＭＤ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ）で処理してアミン官能基を導入し、炭素電極を脱イオン水（すなわち、精製水）で洗浄した後、電極にＭＥＳ緩衝液（ｐＨ４．７）に０．４Ｍ ＥＤＣ（１−ｅｔｈｙｌ−３−（３−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）、０．１Ｍ ｓｕｌｆｏ−ＮＨＳ（Ｎ−ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）及び０．１ｍｇ／ｍｌの抗−ＰＳＡ抗体が混合された混合溶液を置いて、制御された湿度チャンバーで室温で２時間インキュベーションした。

【0114】

上記の手順を通じて生成された第２捕獲物質（１２２２）（一例で、抗−ＰＳＡ抗体）が固定されている電極にブロッキング物質（１２２１）の一例であるＢＳＡを処理するために、上記の手順を経て電極に１％ＢＳＡ溶液を処理して徐々に撹拌した後、ＰＢＡ溶液で洗浄した。

【0115】

以後、洗浄されたブロッキング物質（１２２１）（一例で、ＢＳＡ）及び第２捕獲物質（１２２２）（一例で、抗−ＰＳＡ抗体）が固定されている電極をＮ２気体でブロー感想（ｂｌｏｗ ｄｒｙｉｎｇ）した後、今後使用するまで４°Ｃで保管した。

【0116】

前述した手順を通じて、本出願の一実施例におけるブロッキング物質（１２２１）及び第２捕獲物質（１２２２）が固定されている第１電極（１２２０）が作製されることができ、このような第１電極（１２２０）はバイオセンサー（１０００）内に供給されて試料に含まれるターゲット物質と反応することができる。

【0117】

本出願の一実施例におけるブロッキング物質（１２２１）及び第２捕獲物質（１２２２）が固定されている第１電極（１２２０）はバイオセンサー（１０００）内で作動電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として機能することができる。具体的に、第１電極（１２２０）の機能に関しては、バイオセンサー（１０００）の動作で説明される具体的実施例を通じて容易に理解されるだろう。

【0118】

１．２．３第２電極（１２３０）
前記第２電極（１２３０）は、電子を放出または受容する伝導性媒介体として、炭素、アルミニウム、白金、金及び／または銀など該当分野で電極として利用される物質のうち少なくとも１つの物質を含むことができる。

【0119】

前記第２電極（１２３０）は前記第１電極（１２２０）と別途に配置されることができる。前記第２電極（１２３０）は前記第１電極（１２２０）と物理的に離隔してもよい。前記第２電極（１２３０）は前記第１電極（１２２０）とは異なる電極である。

【0120】

ここで、前記第２電極（１２３０）と前記第１電極（１２２０）が異なることは第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）を構成する物質構成が異なる場合以外にも、第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）を構成する物質構成が同一であっても、第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）が物理的に離隔して区別される２個の電極を有する場合を含むことができる。

【0121】

本出願の一実施例における第２電極（１２３０）はバイオセンサー（１０００）内で基準電極（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として機能することができる。具体的に、第２電極（１２３０）の機能に関しては、バイオセンサー（１０００）の動作で説明される具体的実施例を通じて容易に理解されるだろう。

【0122】

１．３接触部（１３００）
前記接触部（１３００）は電気伝導性を有する物質で構成されることができる。一例で、前記接触部（１３００）は電子を放出または受容する伝導性媒介体として、炭素、アルミニウム、白金、金及び／または銀など該当分野で電極で利用される物質のうち少なくとも１つの物質を含むことができる。

【0123】

前記接触部（１３００）は前記第１電極（１２２０）と電気的接続される第１端子と、前記第２電極（１２３０）と電気的接続される第２端子を含むことができる。前記接触部（１３００）が電極物質で構成される場合、前記接触部（１３００）は前記第１電極と電気的接続される第４電極及び前記第２電極（１２３０）と電気的接続される第５電極を含むことができる。

【0124】

前記接触部（１３００）の少なくとも一部領域は前記バイオセンサー（１０００）の外部に露出することができる。一例で、前記接触部（１３００）が前記第１電極（１２２０）と電気的接続される第１端子及び前記第２電極（１２３０）と電気的接続される第２端子を含む場合、前記第１端子の少なくとも一部及び前記第２端子の少なくとも一部は前記バイオセンサー（１０００）の外部に露出することができる。他の例で、前記接触部（１３００）が電極物質で構成される場合、前記第１電極（１２２０）と電気的接続される第４電極の少なくとも一部及び前記第２電極（１２３０）と電気的接続される第５電極の少なくとも一部は前記バイオセンサー（１０００）の外部に露出することができる。

【0125】

本出願の一実施例によれば、前記接触部（１３００）は前記第１電極（１２２０）と前記第４電極が一つの電極で構成され、前記第２電極（１２３０）と前記第５電極は一つの電極で構成される形態で形成されることができる。ここで、前記第１電極（１２２０）と前記第４電極が一つの電極で構成されることは一つの電極の片側が反応部（１２００）と連結され、第２捕獲物質（１２２２）が固定されており、同じ電極の他方が前記バイオセンサー（１０００）の外側に露出している形態を意味する。ここで、前記第２電極（１２３０）と前記第５電極が一つの電極で構成されることは一つの電極の片側が反応部（１２００）と連結され、同じ電極の他方が前記バイオセンサー（１０００）の外側に露出している形態を意味する。

【0126】

前記接触部（１３００）は、下記に説明する検出装置（２０００）に電気的接続される機能を果たすことができる。前記接触部（１３００）の前記バイオセンサー（１０００）の外部に露出する領域は前記検出装置（２０００）に電気的接続される機能を果たすことができる。

【0127】

前記接触部（１３００）と前記検出装置（２０００）の間の電気的接続は物理的接続を通じて実現されることができる。前記接触部（１３００）は前記検出装置（２０００）の内部に導入される形態で前記検出装置（２０００）との電気的接続を実現することができる。

【0128】

本出願の一実施例における接触部（１３００）は検出装置（２０００）と電気的接続され、前記検出装置（２０００）の制御部（２４００）を通じて前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に印加される電圧が制御されることができる。本出願の一実施例における接触部（１３００）は検出装置（２０００）と電気的接続され、前記バイオセンサー（１０００）内の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の電圧及び／または電流に対する情報を前記検出装置（２０００）で検出することができる。

【0129】

本出願の一実施例における接触部（１３００）の機能に関しては、バイオセンサー（１０００）の動作で説明される具体的実施例を通じて容易に理解されるだろう。

【0130】

２．バイオセンサー（１０００）の動作
従来利用されるバイオセンサー（１０００）のターゲット検出方式は大きくサンドイッチ方式及び競争的方式で分類されることができる。

【0131】

したがって、磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を含むバイオセンサー（１０００）において、サンドイッチ方式を利用して試料内のターゲット物質を検出する動作に対して説明し、競争的方式を利用して試料内のターゲット物質を検出する動作においては変更されなければならない構成及び動作のみに対して具体的に説明する。

【0132】

２．１バイオセンサー（１０００）の一般的動作
図６は本出願の一実施例におけるバイオセンサー（１０００）の一般的動作を説明する図である。

【0133】

バイオセンサー（１０００）の試料導入部（１１００）には試料が供給される。試料にはターゲット物質が含まれることができる。試料にはターゲット物質及び非ターゲット物質が含まれることができる。ここで、非ターゲット物質とは試料内に存在するが、第１捕獲物質（１２１３）及び第２捕獲物質（１２２２）と特異的に結合されない物質を意味する。

【0134】

試料がバイオセンサー（１０００）の試料導入部（１１００）に供給されれば、試料はバイオセンサー（１０００）内の経路に従って移動する。一例で、バイオセンサー（１０００）は微細流路（または、微細流管）が形成され、試料導入部（１１００）に供給される試料は毛細管力（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ Ｆｏｒｃｅ）の作用により移動することができる。

【0135】

試料は試料導入部（１１００）を通過して反応部（１２００）に移動することができる。前記反応部（１２００）には磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が存在することができる。前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は説明した通り、磁性ナノ粒子（１２１１）、反応物質（１２１２）及び第１捕獲物質（１２１３）を含むことができる。前記第１捕獲物質（１２１３）の場合、ターゲット物質（すなわち、第１ターゲット物質）と特異的に結合可能な抗体である。この時、抗体はＣＤＲ領域を含むＦａｂ（ｆｒａｇｍｅｎｔ ａｎｔｉｇｅｎ ｂｉｎｄｉｎｇ）、Ｆｃ（ｆｒａｇｍｅｎｔ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｂｌｅ）等の断片形態の抗体、及び／またはＩｇＧ（Ｉｍｍｕｎｏｇｌｏｂｕｌｉｎ Ｇ）等のｆｕｌｌ ａｎｔｉｂｏｄｙを全て含むことができる。

【0136】

前記試料導入部（１１００）から移動された試料に含まれるターゲット物質は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）と特異的に結合することができる。前記ターゲット物質は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の第１捕獲物質（１２１３）と結合することができる。前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）及びターゲット物質は抗原−抗体反応による結合を行うことができる。前記抗原−抗体反応は前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）で実行されることができる。

【0137】

前記反応部（１２００）には第２捕獲物質（１２２２）が固定される第１電極（１２２０）、及び第２電極（１２３０）が固定されてもよい。前記ターゲット物質と結合する磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は、前記第１電極（１２２０）上に固定される第２捕獲物質（１２２２）により捕獲されることができる。換言すれば、前記第１電極（１２２０）上に固定される第２捕獲物質（１２２２）は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）と結合されたターゲット物質（すなわち、第２ターゲット物質）と結合し、前記２捕獲物質と前記ターゲット物質の間の結合によって、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は前記第２捕獲物質（１２２２）に捕獲されることができる。

【0138】

前記第１捕獲物質（１２１３）及び第２捕獲物質（１２２２）が抗体である場合、前記第１電極（１２２０）上に固定される抗体（１２２２）は試料内の抗原（すなわち、ターゲット物質）と反応することができる。前記第１電極（１２２０）上に固定される抗体（１２２２）に結合された抗原は磁性ナノ粒子複合体（１２１０）と結合することができる。または、前記第１電極（１２２０）上に固定される抗体（１２２２）に結合された抗原は、抗体（１２２２）に固定された後に磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の抗体（１２１２）と結合されることができる。この時、前記第１ターゲット物質と前記第２ターゲット物質は同じ物質である。

【0139】

試料が試料導入部（１１００）に供給された後に一定時間が経過すれば、前記第１電極（１２２０）の第２捕獲物質（１２２２）により捕獲された磁性ナノ粒子複合体（１２１０）及びターゲット物質を除いて前記反応部（１２００）を基準にして下流に移動することができる。第１電極（１２２０）に捕獲されなかった磁性ナノ粒子複合体（１２１０）、ターゲット物質及び非ターゲット物質は試料処理部（未図示）に移動することができる。試料処理部には、第１電極（１２２０）に捕獲されなかった多数の試料を収集することができる。

【0140】

前記第１電極（１２２０）上に固定される第２捕獲物質（１２２２）により磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が捕獲された場合、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧による電流値（すなわち、印加される電圧により出力される電流値）が変動することができる。前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧による電流値が変動することは、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）に固定される反応物質（１２１２）の酸化／還元により前記第１電極（１２２０）または前記第２電極（１２３０）上の物質特性の変動に起因する可能性がある。

【0141】

本出願の一実施例によれば、磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を用いるバイオセンサー（１０００）は競争的方式の診断キットとして提供される。

【0142】

前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の前記第１捕獲物質（１２１３）は抗原である。前記第１捕獲物質（１２１３）が抗原である場合、前記第１捕獲物質（１２１３）は試料内の抗原（すなわち、ターゲット物質）と競争的に第１電極（１２２０）上の第２捕獲物質（１２２２）と結合することができる。この時、前記第１捕獲物質（１２１３）により捕獲される第１ターゲット物質は第２捕獲物質（１２２２）である。

【0143】

試料内の抗原（すなわち、ターゲット物質）も第１電極（１２２０）上の第２捕獲物質（１２２２）と結合することができる。この時、第２捕獲物質（１２２２）の第２ターゲット物質は第１捕獲物質（１２１３）及び試料内の抗原である。

【0144】

結果的に、前記第２捕獲物質（１２２２）には第１捕獲物質（１２１３）及び試料内の抗原が競争的に結合して、試料内の抗原量が増加するほど前記第１電極（１２２０）上の第２捕獲物質（１２２２）に捕獲される第１捕獲物質（１２１３）の量が減少することができる。

【0145】

前記第１電極（１２２０）上に固定される第２捕獲物質（１２２２）により磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が捕獲された場合、前記第１電極（１２２０）上に固定される第２捕獲物質（１２２２）により捕獲されたターゲット物質（すなわち、抗原）の量は減少することができる。その結果、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧による電流値は前記ターゲット物質が試料に含まれなかった場合に比べて前記ターゲット物質が試料に多数含まれている場合に微小に検出され、サンドイッチ方式のバイオセンサー（１０００）とは異なって、測定された検出値が微小であれば試料内のターゲット物質の量が多いと確認することができる。

【0146】

本出願における他の実施例によれば、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の前記第１捕獲物質（１２１３）は抗体である。前記第１捕獲物質（１２１３）が抗体である場合、前記第１捕獲物質（１２１３）は試料内の抗原（すなわち、ターゲット物質）と結合することができる。または、前記第１捕獲物質（１２１３）は第１電極（１２２０）上の第２捕獲物質（１２２２）と結合することができる。この時、第２捕獲物質（１２２２）は抗原である。前記第２捕獲物質（１２２２）の第２ターゲット物質は抗体である。換言すれば、前記第２捕獲物質（１２２２）の第２ターゲット物質は第１捕獲物質（１２１３）である。

【0147】

試料内の抗原（すなわち、ターゲット物質）及び電極に固定される第２捕獲物質（１２２２）は第１捕獲物質（１２１３）に対して競争することができる。

【0148】

結果的に、試料内の抗原が多いほど前記第２捕獲物質（１２２２）に結合される第１捕獲物質（１２１３）の量は減少することができる。試料内の抗原が少ないほど前記第２捕獲物質（１２２２）に結合される第１捕獲物質（１２１３）は増加することができる。

【0149】

したがって、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧による電流値は前記ターゲット物質が試料に含まれていなかった場合に比べて前記ターゲット物質が試料に多数含まれている場合に微小に検出され、測定された検出値が微小であれば試料内のターゲット物質の量が多いと確認することができる。

【0150】

２．２第１実施例におけるバイオセンサー（１０００）の動作
本出願の一実施例によれば、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）には磁性を有する磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が提供され、その結果反応部（１２００）の状態条件（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を変更して前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の運動性を制御することができる。

【0151】

本出願の一実施例によれば、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の運動性を制御する手順を通じて、前記第１電極（１２２０）上の第２捕獲物質（１２２２）と結合しない（すなわち、第２捕獲物質（１２２２）により捕獲されなかった）他の物質を洗浄（ｗａｓｈｉｎｇ）することができる。

【0152】

ここで、他の物質とは、第１電極（１２２０）に捕獲されなかった磁性ナノ粒子複合体（１２１０）、ターゲット物質及び非ターゲット物質を含むことができる。

【0153】

第１電極（１２２０）に捕獲されなかった磁性ナノ粒子複合体（１２１０）等が前記第１電極（１２２０）の隣接する領域に配置されることによって、前記試料内にターゲット物質が含まれていないにもかかわらずｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｉｇｎａｌが検出されて偽陽性で診断されたりするなどの問題を解決するために、前記反応部（１２００）の状態条件を変更して他の物質を洗浄することによって、バイオセンサー（１０００）の正確度、敏感度、バックグラウンド減少などを効果として導出できる利点を有する。

【0154】

前記反応部（１２００）の状態条件を変更する方法は、１）前記反応部（１２００）に形成される磁場を変更したり、２）前記反応部（１２００）に形成される電場を変更したり、３）前記反応部（１２００）に形成される磁場及び電場を変更する形態を含む。

【0155】

一例で、前記第１電極（１２２０）と隣接する領域に磁石が位置し、その後、前記第１電極と対向する領域に磁石が位置する形態で、前記反応部（１２００）に形成される磁場を変更することができる。これに関して、具体的なバイオセンサー（１０００）の動作は以下に図７を用いて説明する。

【0156】

他の例で、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に印加される電圧の大きさ、周波数などを変更して電場を変更することができ、また他の例で、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）とは異なるコイル形態の第３電極を含むバイオセンサー（１０００）において、前記第３電極に印加される電流を変更して、前記反応部（１２００）に形成される磁場及び／または電場を変更することができる。

【0157】

図７は本出願の第１実施例におけるバイオセンサー（１０００）の動作を説明する図である。

【0158】

本出願の一実施例によれば、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）下段及び前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）上段に磁場（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）を形成するための機構が配置されることができ、前記磁場を形成するための機構のＯＮ／ＯＦＦが制御されることができる。

【0159】

前記磁場の形成は磁石と第１電極（１２２０）の間隔によって制御されることができる。磁石と第１電極（１２２０）の間隔が狭いと前記反応部（１２００）内の磁場が更に強くなる。磁石を第１電極（１２２０）下段と上段を交互に位置させたり、上段または下段に位置する磁場を形成するための機構のＯＮ／ＯＦＦを交互に行う時、その回数や維持時間により磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の運動が変わる。

【0160】

より具体的に、本出願の一実施例における磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を利用して実験を行った結果、磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が反応部（１２００）に位置する場合、反応部（１２００）の上／下に磁石を繰り返して位置させた時、磁石が反応部（１２００）の上／下で１００回繰り返して位置する場合に比べて磁石が反応部（１２００）の上／下で２００回繰り返して位置する場合は、信号は微弱に小さくなったが相対的に安定した（すなわち、ｅｒｒｏｒ ｂａｒが小さくなった）様相を示し、磁石が反応部（１２００）の上／下で４００回繰り返して位置する場合は、磁石が反応部（１２００）の上／下で１００回繰り返して位置し、２００回繰り返して位置する場合に比べて検出信号が大きくなり、安定的で、均一性も向上する様相を示すことが確認された。

【0161】

以下では、説明の便宜のために上述の実施例に基づいたバイオセンサー（１０００）の動作を説明するが、磁場を形成するための機構の配置位置が変更されたり、説明された通り磁場及び／または電場を変更して反応部（１２００）の環境条件を変更する場合も当業者によって容易に具現されることができるため、各場合の具体的な説明は省略する。

【0162】

試料がバイオセンサー（１０００）の試料導入部（１１００）に供給されれば、試料はバイオセンサー（１０００）内の経路に従って移動することができる。

【0163】

本出願の他の実施例によれば、必需ではないが、前記試料がバイオセンサー（１０００）の試料導入部（１１００）に供給されれば、前記反応部（１２００）の環境条件制御を開示できるように、前記バイオセンサー（１０００）の試料導入部（１１００）は前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）とは異なる別途の電極を備えることができる。

【0164】

試料は試料導入部（１１００）を通過して反応部（１２００）に移動することができる。前記反応部（１２００）には磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が存在することができる。前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の上／下段に配置される磁場を発生させる機構がＯＦＦになれば、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）及び試料は試料導入部（１１００）から下流方向へ移動することができる。

【0165】

前記ターゲット物質は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の第１捕獲物質（１２１３）と結合することができる。前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）及びターゲット物質は抗原−抗体反応による結合を行うことができる。前記抗原−抗体反応は前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）で実行されることができる。

【0166】

前記ターゲット物質は前記第１電極（１２２０）の第２捕獲物質（１２２２）と結合することができる。前記第２捕獲物質（１２２２）に結合したターゲット物質と結合する磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は前記第２捕獲物質（１２２２）により捕獲されてバイオセンサー（１０００）の検出信号の変動に関与することができる。

【0167】

本出願の一実施例によれば、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の上段に配置される磁場を発生させる機構がＯＦＦになり、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の下段に配置される磁場を発生させる機構がＯＮになれば、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）側に磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の運動が誘導されることができる。このような手順を通じて、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の第１捕獲物質（１２１３）及びターゲット物質間及び／またはターゲット物質及び第１電極（１２２０）の第２捕獲物質（１２２２）の間の反応が向上する。

【0168】

以後、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の下段に配置される磁場を発生させる機構がＯＦＦになり、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の上段に配置される磁場を発生させる機構がＯＮになれば、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の上段側に磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の運動が誘導されることができる。このような環境条件で、前記第１電極（１２２０）の第２捕獲物質（１２２２）に捕獲されなかった磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が第１電極（１２２０）の上段側に誘導され、前記第１電極（１２２０）の第２捕獲物質（１２２２）と隣接する領域に捕獲されなかった磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が洗浄（ｗａｓｈｉｎｇ）できる。換言すれば、前記第１電極（１２２０）の第２捕獲物質（１２２２）に捕獲されなかった磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が第１電極（１２２０）の上段側に誘導され、前記第１電極（１２２０）の第２捕獲物質（１２２２）と隣接する領域から捕獲されなかった磁性ナノ粒子複合体（１２１０）が除去（ｒｅｍｏｖｅ）できる。

【0169】

本出願の他の実施例によれば、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の上段に配置される磁場を発生させる機構がＯＦＦになり、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の下段に配置される磁場を発生させる機構がＯＮになる第１環境条件、及び前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の下段に配置される磁場を発生させる機構がＯＦＦになり、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の上段に配置される磁場を発生させる機構がＯＮになる第２環境条件は繰り返し実行することができる。

【0170】

換言すれば、前記反応部（１２００）に第１環境条件が造成されて一定時間経過した後、第２環境条件が造成される場合の実施例以外にも、前記反応部（１２００）に第１環境条件が造成された後の第２環境条件が造成された後に、第１環境条件及び第２環境条件が順次繰り返し造成されるように制御することができる。

【0171】

このような手順を通じて、試料に含まれるターゲット物質は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）と特異的に結合は更に活発になる。換言すれば、このような手順を通じて、試料に含まれるターゲット物質は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）と特異的結合程度が増加することができ、その結果、バイオセンサー（１０００）の敏感度は向上することができる。

【0172】

前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の上段に配置される磁場を発生させる機構がＯＦＦになり、前記反応部（１２００）の第１電極（１２２０）の下段に配置される磁場を発生させる機構がＯＦＦになれば、第２捕獲物質（１２２２）に捕獲されなかった磁性ナノ粒子（１２１１）、ターゲット物質及び非ターゲット物質は前記反応部（１２００）の下流に移動することができる。

【0173】

前記第２捕獲物質（１２２２）に捕獲されなかった磁性ナノ粒子（１２１１）、ターゲット物質及び非ターゲット物質が前記反応部（１２００）の下流に位置する試料処理部へ移動すると、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧による電流値を検出して試料内のターゲット物質の有無を確認することができる。

【0174】

本出願の一実施例によれば、コイル形態の第３電極を反応部（１２００）の上部及び下部に配置することができる。前記反応部（１２００）の上部及び下部に配置される第３電極に印加される電流を調節することによって、前記反応部（１２００）に形成される磁場を制御することができる。

【0175】

図８は本出願の一実施例における磁場を供給するための第３電極の配置を説明するための拡大図である。

【0176】

図８は、図２に示されるバイオセンサー（１０００）において反応部（１２００）を拡大した図である。前記反応部（１２００）の上部及び下部にはコイル形態の第３電極が形成されてもよい。前記バイオセンサー（１０００）が検出装置（２０００）と電気的接続すれば、第３電極に印加される電流が制御される。

【0177】

具体的に、反応部（１２００）の上部に位置する第３電極に電流が印加されれば、反応部（１２００）の上部に磁石が配置されたのと類似する効果が誘発されることができる。一例で、反応部（１２００）の上部に位置する第３電極に電流が印加されれば、磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は前記反応部（１２００）の上部に位置する第３電極に隣接する位置へ移動することができる。また、反応部（１２００）の下部に位置する第３電極に電流が印加されれば、反応部（１２００）の下部に磁石が配置されたのと類似する効果が誘発されることができる。一例で、反応部（１２００）の下部に位置する第３電極に電流が印加されれば、磁性ナノ粒子複合体（１２１０）は前記反応部（１２００）の下部に位置する第３電極に隣接する位置へ移動することができる。

【0178】

このように、前記反応部（１２００）の上部に配置される第３電極及び前記反応部（１２００）の下部に配置される第３電極に印加される電流を制御することによって、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の運動性を制御することができる。

【0179】

場合により、前記反応部（１２００）の上部に配置される第３電極に第１電流を印加し、前記反応部（１２００）の下部に配置される第３電極に第２電流を印加する動作を繰り返し行う形態で前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の運動性を制御することができる。

【0180】

２．３第２実施例におけるバイオセンサー（１０００）の動作
本出願の一実施例におけるバイオセンサー（１０００）は、ブロッキング物質（１２２１）が固定される第１電極（１２２０）を含むことができる。更に具体的に、本出願の一実施例におけるバイオセンサー（１０００）は、ＢＳＡが固定される第１電極（１２２０）を含むことができる。

【0181】

前記第１電極（１２２０）上にＢＳＡが固定されることは、単純に試料に含まれるターゲット物質が前記第１電極（１２２０）上に吸着することを防止するためのブロッキング機能を果たす以外にも、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）の酸化／還元作用を補助する機能を果たす。

【0182】

図９は本出願の一実施例におけるＢＳＡが固定される第１電極（１２２０）を含むバイオセンサー（１０００）の電圧による電流変化を説明する図である。

【0183】

図９を参照し、ＢＳＡが固定されず第２捕獲物質（１２２２）が固定される第１電極（１２２０）を含むバイオセンサー（１０００）に、ターゲット物質を含む試料を供給して検出を行った結果、電圧の変化による電流の変化が検出されていないことを確認した（図示のグラフのＢＳＡＸ）。

【0184】

ただし、同じバイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）にＢＳＡを固定させた場合にターゲット物質を含む試料を供給して検出を行った結果、電圧の変化による電流の変化が検出されることを確認した（図示のグラフのＢＳＡＯ）。

【0185】

このような結果グラフを通じて、ＢＳＡ及び第２捕獲物質（１２２２）が固定される第１電極（１２２０）を含むバイオセンサー（１０００）を利用して試料にターゲット物質が存在するか否かを検出できることを確認しており、ブロッキング物質（１２２１）（例、ＢＳＡ）は磁性ナノ粒子複合体（１２１０）を含むバイオセンサー（１０００）において酸化／還元作用を補助する機能を果たすことを確認した。

【0186】

＜検出装置（２０００）＞
１．検出装置（２０００）
１．１検出装置（２０００）の構成
図１０は本出願の一実施例における検出装置（２０００）を説明する図である。

【0187】

前記検出装置（２０００）は電極部（２１００）、メモリー部（２２００）、電気的信号発生部（２３００）及び／または制御部（２４００）を含む。ただし、上述の構成要素が全て含まれることではなく、各構成要素は省略、または重複されてもよく、既に開示されている構成要素以外の構成要素を更に含む形態で検出装置（２０００）を作製することも可能である。

【0188】

１．１．１電極部（２１００）
前記電極部（２１００）は、電子を放出または受容する伝導性媒介体として、炭素、アルミニウム、白金、金及び／または銀などの該当分野で電極として利用される物質のうち少なくとも１つの物質を含むことができる。

【0189】

前記電極部（２１００）は、前記バイオセンサー（１０００）の接触部（１３００）に電気的接続される機能を果たすことができる。前記電極部（２１００）は前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）に電気的接続される第１電極端子、前記バイオセンサー（１０００）の第２電極（１２３０）に電気的接続される第２電極端子を含むことができる。前記第１電極端子及び前記第２電極端子は、前記バイオセンサー（１０００）の接触部（１３００）が前記第１電極と電気的接続される第４電極及び前記第２電極（１２３０）と電気的接続される第５電極を含む場合、前記第１電極端子は前記第１電極（１２２０）及び第４電極と電気的接続され、前記第２電極端子は前記第２電極（１２３０）及び第５電極に電気的接続される。

【0190】

本出願の一実施例における電極部（２１００）はバイオセンサー（１０００）と電気的接続されて、前記バイオセンサー（１０００）内の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の電圧及び／または電流に対する情報を前記検出装置（２０００）により検出することができる。

【0191】

本出願の一実施例における電極部（２１００）はバイオセンサー（１０００）と電気的接続され、前記検出装置（２０００）内で発生する電気エネルギー（例えば、電圧及び／または電流）を前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に伝達する機能を果たすことができる。

【0192】

本出願の一実施例によれば、前記電極部（２１００）は前記バイオセンサー（１０００）の接触部（１３００）と物理的連結される。前記バイオセンサー（１０００）は前記検出装置（２０００）の一部領域に嵌合されて、前記バイオセンサー（１０００）の接触部（１３００）と前記検出装置（２０００）の電極部（２１００）が接触することができる。

【0193】

本出願の一実施例における電極部（２１００）の機能に関しては、検出装置（２０００）の動作で説明される具体的な実施例を通じて容易に理解されるだろう。

【0194】

１．１．２メモリー部（２２００）
前記メモリー部（２２００）は情報を一時的または非一時的に保存する機能を果たすことができる。

【0195】

一例で、前記メモリー部（２２００）はハードディスク（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリー（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ）、ロム（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び／またはラム（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む形態で具現されてもよい。他の例として、前記メモリー部（２２００）は無線通信を通じて他のサーバーに接続されて必要な情報を他のサーバーに保存する形態で具現されてもよい。これに限定されず、前記検出装置（２０００）から該当情報を活用できるように情報を保存する機能を果たす機能的ユニットはどのようなハードウェアまたはソフトウェア構造を有することに関わらず、前記メモリー部（２２００）に対応することができる。

【0196】

本出願の一実施例におけるメモリー部（２２００）は、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧値に関する情報を保存することができる。前記メモリー部（２２００）は前記第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧による電流値を検出して前記バイオセンサー（１０００）に導入される試料にターゲット物質が含まれているか否かを検出するために、印加されるべき第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）の間の電圧値に関する情報が保存されることができる。

【0197】

本出願の一実施例におけるメモリー部（２２００）の機能に関しては、検出装置（２０００）の動作で説明される具体的な実施例を通じて容易に理解されるだろう。

【0198】

１．１．３電気的信号発生部（２３００）
前記電気的信号発生部（２３００）は、電圧及び／または電流を発生させる機能を果たすことができる。一例で、前記電気的信号発生部（２３００）は直流電圧／電流発生器（ＤＣ ｖｏｌｔａｇｅ／ｃｕｒｒｅｎｔ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ）を含んでもよい。他の例で、前記電気的信号発生部（２３００）はＰＷＭ出力発生器を含むことができる。また、他の例で、前記電気的信号発生部（２３００）は交流標準電圧発生器を含んでもよい。

【0199】

前記電気的信号発生部（２３００）は、電圧及び／または電流を発生させる機能を果たすＩＣチップなどの電子回路形態で形成されてもよく、ハードウェア、ソフトウェアまたはこれらの組合せによりコンピュータやこれに類似する装置で形成されてもよく、本出願の一実施例に係る場合、前記電気的信号発生部（２３００）は前記制御部（２４００）に含まれる形態で形成されてもよい。

【0200】

本出願の一実施例における電気的信号発生部（２３００）の機能に関しては、検出装置（２０００）の動作で説明される具体的な実施例を通じて容易に理解されるだろう。

【0201】

１．１．４制御部（２４００）
前記制御部（２４００）は検出装置（２０００）の全般的な動作を制御することができる。前記制御部（２４００）はこのために各種情報の演算及び処理を実行し、前記検出装置（２０００）の構成要素の動作を制御することができる。

【0202】

前記制御部（２４００）はハードウェア、ソフトウェアまたはこれらの組合せによりコンピュータやこれに類似する装置で形成されることができる。ハードウェア的に制御部（２４００）は電気的信号を処理して制御機能を果たすＣＰＵチップなどの電子回路形態で提供されてもよく、ソフトウェア的にはハードウェア的な制御部（２４００）を駆動するプログラム形態で提供されてもよい。

【0203】

前記制御部（２４００）は前記電極部（２１００）を通じて前記バイオセンサー（１０００）に電圧及び／または電流を供給できる前記電気的信号発生部（２３００）を制御することができる。

【0204】

本出願の一実施例における前記制御部（２４００）は、前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧の変化により電流を検出して前記バイオセンサー（１０００）に導入される前記試料に前記ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む電圧を供給するように制御することができる。これは、循環電圧を供給して、試料に含まれるターゲット物質の定性及び／または定量を分析するためである。

【0205】

本出願の一実施例における前記制御部（２４００）は、前記電流の曲線を安定化させるために少なくとも前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧より高い電圧を予め設定された時間以上印加する電圧を供給するように制御する。

【0206】

ここで、安定化されるとの意味は、循環電圧供給段階での電圧による電流グラフで、電流が最大である際に電位／還元電位が相対的に増加したり、及び／または電流が最小である際に電位／酸化電位値が相対的に減少することを意味する。または、ここで、安定化されるとの意味は、循環電圧供給段階での電圧による電流グラフで、最大電流値が相対的に増加したり、及び／または最小電流値が相対的に減少することを意味する。または、ここで、安定化されるとの意味は、循環電圧供給段階での電圧による電流グラフで、電圧０Ｖに対応する酸化による電流（電圧増加による電流）及び還元による電流（電圧減少による電流）が相対的に更に一致することを意味する。

【0207】

本出願の一実施例における前記制御部（２４００）は、前記電極部（２１００）または別途の磁場形成機構を通じて前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）の環境条件を変更するように制御する。一例で、前記制御部（２４００）は前記電極部（２１００）と電気的接続される前記第１電極（１２２０）、前記第２電極（１２３０）及び／または前記第３電極に供給される電気的信号を制御して、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）の環境条件を変更するように制御する。他の例で、前記制御部（２４００）は前記検出装置（２０００）に含まれる別途の磁場形成機構のＯＮ／ＯＦＦを制御して、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）の環境条件を変更するように制御する。

【0208】

以下で特別に言及しない場合、検出装置（２０００）の動作は制御部（２４００）の制御によって実行されると解釈される。本出願の一実施例における制御部（２４００）の機能に関しては、検出装置（２０００）の動作で説明される具体的な実施例を通じて容易に理解されるだろう。

【0209】

１．２検出装置（２０００）の動作
図１１は本出願の一実施例における検出装置（２０００）の動作を説明する図である。

【0210】

本出願の一実施例によれば、検出装置（２０００）は第１信号を受信（Ｓ１０００）すれば、第２信号を供給（Ｓ２０００）して、第３信号を検出（Ｓ３０００）することができる。ただし、各段階が必ず実行されるわけではなく、各段階を省略したり重複して実行することができ、他の手順が追加的に実行されることも可能である。

【0211】

１．２．１第１信号の受信（Ｓ１０００）
本出願の一実施例によれば、前記検出装置（２０００）は第１信号を受信（Ｓ１０００）することができる。一例で、第１信号とは前記バイオセンサー（１０００）に追加的に具備される別途の電極等を通じて前記バイオセンサー（１０００）の試料導入部（１１００）に試料が導入される場合に受信される信号を意味する。他の例で、第１信号とは前記バイオセンサー（１０００）に追加的に具備される別途の電極等を通じて前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に試料が到達した場合に受信される信号を意味する。また他の例で、第１信号とは前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び／または第２電極（１２３０）を通じて前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に試料が到達した場合に受信される信号を意味する。また他の例で、第１信号とは前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び／または第２電極（１２３０）を通じて前記バイオセンサー（１０００）の試料処理部に試料が到達した場合に受信される信号を意味する。

【0212】

前記検出装置（２０００）の制御部（２４００）は、第１信号が受信されれば第２信号（Ｓ２０００）の供給を開始する。

【0213】

１．２．２第２信号の供給（Ｓ２０００）
本出願の一実施例によれば、前記検出装置（２０００）は第２信号を供給（Ｓ２０００）することができる。一例で、第２信号とは、前記検出装置（２０００）が前記バイオセンサー（１０００）の一つの動作を制御するための信号である。前記第２信号の例示として、１）前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）の環境条件を変更するために前記バイオセンサー（１０００）に伝送される信号を意味することになり、２）前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧の変化による電流を検出して前記バイオセンサー（１０００）に導入される前記試料に前記ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む電圧を供給するために前記バイオセンサー（１０００）に伝送される信号を意味することになり、及び／または、３）前記電流の曲線を安定化させるために少なくとも前記第１段階での最低電圧及び前記第２段階での最低電圧のうち少なくとも１つの最低電圧より高い電圧を予め設定された時間以上印加する電圧を供給するために前記バイオセンサー（１０００）に伝送される信号を意味することになる。

【0214】

図１２は本出願の一実施例における第２信号の供給（Ｓ２０００）を説明する図である。

【0215】

本出願の一実施例によれば、前記検出装置（２０００）は第２−１信号を供給（Ｓ２１００）し、第２−２信号を供給（Ｓ２２００）し、第２−３信号を供給（Ｓ２３００）することができる。ただし、各段階が必ず実行されるわけではなく、各段階を省略したり重複して実行することができ、他の手順が追加的に実行されることも可能である。

【0216】

前記第２−１信号の供給（Ｓ２１００）は、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）の環境条件を変更するために、前記検出装置（２０００）から前記バイオセンサー（１０００）に電気的信号が伝送される動作を意味する。

【0217】

一例で、前記制御部（２４００）は前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧の大きさ、周波数などを変更するための電気的信号を供給して、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）の環境条件を変更することによって、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に位置する磁性ナノ粒子複合体（１２１０）、ターゲット物質及び／または非ターゲット物質の運動性を変更することができる。

【0218】

他の例で、前記制御部（２４００）はバイオセンサー（１０００）に含まれるコイル形態の第３電極に印加される電流を変更するための電気的信号を供給して、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）の環境条件を変更することによって、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に位置する磁性ナノ粒子複合体（１２１０）、ターゲット物質及び／または非ターゲット物質の運動性を変更することができる。

【0219】

前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）は、以下で説明する第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、第２−３信号の供給（Ｓ２３００）における電流の曲線を安定化させるために、特定電圧を印加するための電気的信号が前記検出装置から前記バイオセンサー（１０００）に伝送される動作を意味する。

【0220】

一例で、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）段階では、前記２−３信号における電流の曲線からターゲット物質の有無を検出する前に、前記第１電極（１２２０）の第２捕獲物質に捕獲される磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の酸化／還元反応を誘導して、前記２−３信号における電流の曲線を安定化させる機能を果たすことができる。

【0221】

前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に予め設定された時間以上特定電圧が印加されて、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）は酸化前処理を実行することができる。一例で、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加されることができる。他の例で、前記２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加される。

【0222】

前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に予め設定された時間以上特定電圧が印加されて、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）は酸化前処理を実行し、その後、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧が減少して前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）は還元前処理を実行することができる。一例で、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上、少なくとも０Ｖ以下に下降される電圧が印加される。他の例で、前記２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．５Ｖから−０．２Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少する。

【0223】

前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に予め設定された時間以上特定電圧が印加されて、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）は酸化前処理を実行し、その後、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧が減少し、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）は還元前処理を実行した後、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧が増加して前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）は酸化前処理を実行することができる。一例で、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に少なくとも２秒の間、少なくとも１Ｖ以上の電圧が印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降する電圧が印加され、その後、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇する電圧が印加される。他の例で、前記２−２信号の供給（Ｓ２２００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．５Ｖから−０．２Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少された後、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が−０．２Ｖから１．５Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することができる

【0224】

前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）は、前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧の変化による電流を検出して前記バイオセンサー（１０００）に導入される前記試料に前記ターゲット物質が捕獲されているか否かを確認するために、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間に印加される電圧を上昇させる第１段階及び下降させる第２段階を含む電圧を供給するための信号が前記検出装置から前記バイオセンサー（１０００）に伝送される動作を意味する。

【0225】

図１３は本出願の一実施例における第２−３信号の供給（Ｓ２３００）を説明する図である。

【0226】

一例で、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）段階では、循環電圧電流法（ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）により試料にターゲット物質が含まれているか否か（定性分析）及び／または試料に含まれるターゲット物質の相対的量（定量分析）を行うために、少なくとも１つ周期（Ｔ）の電圧の上昇電位及び下降電位を含むスイッチング電圧（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を供給する機能を果たすことができる。

【0227】

前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧が増加した後、前記第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧が減少し、前記検出装置（２０００）は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）の酸化による検出値を捕獲して、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）の還元による検出値を捕獲することができる。一例で、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇する電圧が印加された後、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降する電圧が印加されることができる。他の例で、前記２−３信号の供給（Ｓ２３００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が０．０Ｖから１．２Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．２Ｖから０．０Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少することができる。

【0228】

前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧が減少した後、前記第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される電圧が増加し、前記検出装置（２０００）は前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）の還元による検出値を捕獲して、前記磁性ナノ粒子複合体（１２１０）の反応物質（１２１２）の酸化による検出値を捕獲することができる。一例で、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）によれば前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間の電圧が少なくとも１Ｖ以上から少なくとも０Ｖ以下に下降する電圧が印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）の間の電圧が少なくとも０Ｖ以下から少なくとも１Ｖ以上に上昇する電圧が印加されることができる。他の例で、前記２−３信号の供給（Ｓ２３００）によれば、前記バイオセンサー（１０００）の前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．２Ｖから０．０Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少することに続いて、第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が０．０Ｖから１．２Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することができる。

【0229】

１．２．３第３信号の検出（Ｓ３０００）
本出願の一実施例によれば、前記検出装置（２０００）は第３信号を検出（Ｓ３０００）することができる。一例で、前記第３信号の検出は前記検出装置（２０００）が前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）における前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）の電流を検出する動作を意味する。

【0230】

より具体的に、第２−３信号の供給（Ｓ２３００）が循環電圧電流法（ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）によりターゲット物質の有無を分析する場合、第３信号検出を通じて獲得された前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）による第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）の上昇電位及び下降電位による電流グラフが最大電流値及び最小電流値を有することを確認することで、試料へのターゲット物質の存在を確認することができる。

【0231】

１．３第３実施例における検出装置（２０００）の動作
図１４は本出願の第３実施例における第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、還元前処理を行う動作を説明する図である。

【0232】

本出願の一実施例における検出装置（２０００）は、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が０．０Ｖから１．２Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．２Ｖから０．０Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少するように第２−３信号が供給される場合、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に還元前処理が実行される。

【0233】

前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に還元前処理が実行されるように第２−２信号を供給（Ｓ２２００）することができる。

【0234】

本出願の一実施例における検出装置（２０００）は、前記第２−２信号の供給により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．５Ｖから−０．２Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少することができる。

【0235】

図１５は本出願の一実施例における第２−２信号の供給（Ｓ２２００）及び第２−３信号の供給（Ｓ２３００）における第３信号の検出グラフを説明する図である。

【0236】

図１５のＡは前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が０．０Ｖから１．２Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．２Ｖから０．０Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少するように第２−３信号が供給される場合、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．５Ｖから−０．２Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少し、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が−０．２Ｖから１．５Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加する場合の第２−３信号による電圧による電流グラフを図示した。

【0237】

図１５のＢは図１３に示される時間による電圧グラフに対応する電圧が第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）に印加される場合の第２−３信号による電圧における電流グラフを図示した。

【0238】

図１５のＣは前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が０．０Ｖから１．２Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．２Ｖから０．０Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少するように第２−３信号が供給される場合、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加される場合の第２−３信号による電圧おける電流グラフを図示した。

【0239】

図１５を参照すれば、Ｂに対応する電圧−電流グラフでの最大電流値が、Ａ、Ｃに対応する電圧対比電流グラフでの最大電流値に比べて増加したことが確認できる。

【0240】

また、図１５を参照すれば、Ｂに対応する電圧−電流グラフでの電流が最大である時の電位／還元電位が、Ａ，Ｃに対応する電圧−電流グラフでの電流が最大である時の電位／還元電位に比べて増加したことが確認できる。

【0241】

また、図１５を参照すれば、Ｂに対応する電圧−電流グラフでの電圧０Ｖに対応する酸化による電流及び還元による電流が、Ａ，Ｃに対応する電圧−電流グラフに比べて相対的に更に一致することが確認できる。

【0242】

１．４第４実施例における検出装置（２０００）の動作
第３実施例における検出装置（２０００）の動作では、第２−３信号により酸化による電流を検出した後に還元による電流を検出する場合、還元前処理が第２−３信号の前に実行される場合、第２−３信号における検出値が安定化されることを確認した。

【0243】

第４実施例における検出装置（２０００）の動作では、第２−３信号により還元による電流を検出した後に酸化による電流を検出する場合、安定化された第２−３信号における検出値を捕獲するために酸化前処理を行う実施例に対して説明する。

【0244】

図１６は本出願の第４実施例における第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に酸化前処理を行う動作を説明する図である。

【0245】

本出願の一実施例における検出装置（２０００）は、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．２Ｖから０．０Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少することに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が０．０Ｖから１．２Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加するように第２−３信号が供給（Ｓ２３００）される場合、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に酸化前処理が実行されることができる。前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）の前に、前記バイオセンサー（１０００）の反応部（１２００）に酸化前処理が実行されるように第２−２信号を供給（Ｓ２２００）することができる。本出願の一実施例における検出装置（２０００）は、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加されることができる。

【0246】

本出願の一実施例における検出装置（２０００）は、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．５Ｖから−０．２Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少した後、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が−０．２Ｖから１．５Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することができる。

【0247】

本出願の一実施例における検出装置（２０００）は、前記第２−２信号の供給（Ｓ２２００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び第２電極（１２３０）には１．５Ｖの電圧が１０秒の間印加されることに続いて、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が−０．２Ｖから１．５Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加することができる。

【0248】

その結果、前記第２−３信号の供給（Ｓ２３００）により前記バイオセンサー（１０００）の第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が０．０Ｖから１．２Ｖに、０．１Ｖ／ｓ速度で増加した後、前記第１電極（１２２０）及び前記第２電極（１２３０）に印加される電圧が１．２Ｖから０．０Ｖに、−０．１Ｖ／ｓ速度で減少するように第２−３信号が供給（Ｓ２３００）する場合、図１５のグラフと同じように最も安定化される第２−３信号による電圧における電流グラフを獲得できることができる。

【0249】

今まで、本出願のいくつかの実施例における循環電圧電流法（ｃｙｃｌｉｃ ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）によりターゲット物質の有無を分析する方法に対して具体的に開示したが、本出願の一実施例によれば差動パルス電圧法（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｕｌｓｅ Ｖｏｌｔａｍｍｅｔｒｙ）に従ってターゲット物質の有無を分析することもできる。

【0250】

具体的な例で、前記２−３信号を供給（Ｓ２３００）して、第３信号を検出（Ｓ３０００）する段階において、前記２−３信号を供給（Ｓ２３００）する時点で１Ｖの電圧から０Ｖの電圧まで、１）４ｍＶのステップポテンシャル（ｓｔｅｐ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を有し、２）−５０ｍＶの変調振幅（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を有し、３）変調時間（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）が５秒であり、４）インターバルタイム（ｉｎｔｅｒｖａｌ ｔｉｍｅ）が２００ｍｓである形態でパルス信号を提供することができる。

【0251】

その結果、前記第３信号を検出（Ｓ３０００）する段階では印加パルスによる電流のグラフが示され、示されたグラフは最大電流値または最小電流値を有するかを確認することで、試料へのターゲット物質の存在を確認することができる。

【0252】

上述では本出願における実施例を基準にして本出願の構成と特徴を説明したが、本出願はこれに限定されることではなく、本出願の思想と範囲内で多様に変更または変形できることは、当業者に明白であり、従ってこのような変更または変形は本出願の特許請求の範囲に属することを明らかにする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】