KR102447193B1 - 멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법을 개시한다. 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서는 베이스 기판의 표면 중 서로 인접한 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 제1 및 제2 센싱 소자부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 센싱 소자부 각각은 상기 베이스 기판의 표면에 배열되고 서로 이격된 제1 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 센싱 소자부의 제1 전극과 제2 전극은 제1 간격으로 이격되고, 상기 제2 센싱 소자부의 상기 제1 간격과 다른 제2 간격으로 이격된 것을 특징으로하며, 검정 곡선 및 기준 시료 없이 직접 정량이 가능하며, μM의 농도에서도 정확한 직접 정량 분석이 가능한 효과가 있다.

Description

멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법{MULTI-GAP ELECTROCHEMICAL SENSOR AND QUANTITATIVE ANALYSIS METHOD USING THE SAME}

본 발명은 다양한 전극 간의 간격(gap)이 존재하는 전극을 이용하여 시료에 함유된 대상물질의 직접 정량분석을 수행할 수 있는 멀티 갭 전기화학 센서에 관한 것이다.

전기화학 센서는 다양한 측정방식을 통해 농도에 따른 전기화학적 신호 분석이 가능하다. 도파민(dopamine), 아미노페놀(aminophenol) 등과 같은 작은 분자에서부터 DNA와 단백질 등의 큰 분자에 이르는 다양한 타켓을 검출하고 정량할 수 있다. 전기화학 센서를 이용하여 정량분석에 대표적으로 이용되는 표준검정곡선법(standard calibration curve method)은 3개 이상의 농도에서 신호를 측정하여 얻은 검정 곡선(calibration curve)을 이용하는 방법으로, 기준시료(standard material)가 필요하며, 정확한 정량을 위해서 여러 농도에서 신호를 측정해야한다. 이 과정에서 시료 준비 과정 및 측정 시간, 장소의 변화와 같은 불확실한 요인(uncertainty)에 의해 정량 오차(quantitation error)가 발생할 가능성이 있다. 이러한 방법 외에도 기준시료의 신호와 측정시료의 신호를 비교하여 정량하는 내/외부 표준법(internal/external standard method)도 전기화학 센서를 이용한 정량분석에 적용되고 있다. 내/외부 표준법은 검정 곡선을 얻을 필요는 없으나, 기준시료의 신호를 따로 측정하고 기준시료와 함께 측정하기 위해서는 기준시료에 영항을 주지 않는 물질을 기준으로 선정해야하는 어려움이 있다.

상기에서 언급한 바와 같이, 대부분의 전기화학 센서는 표준검정곡선법을 기반으로 이용하고 있으며, 그 중 가장 대표적인 예는 글루코스 센서(glucose sensor)이다. 전기화학적 글루코스 센서는 센서에 존재하는 글루코스 산화효소(glucose oxidase) 에 의해 혈액 내 글루코스가 산화되는 과정 중 나타나는 전기화학적 변화를 읽어내는 장치로, 혈액 샘플에 의해 측정된 전류를 미리 확보된 검정 곡선에 적용함으로써 글루코스의 정량분석을 수행한다. 글루코스는 mM 이상의 높은 농도 수준에서 정량이 요구되고, mM 이상의 글루코스에 의해 생성되는 전류량이 크므로 검정 곡선을 비교적 정확히 확보할 수 있어 상용화 센서로 많이 응용되고 있다. 그러나 일반적으로 측정되는 산화환원 전류(redox current)에는 농도에 의한 전류뿐만 아니라 용매의 조성, 장치(device)의 구조와 같은 복합적 요인에 의해 생기는 백그라운드 전류(backgraound current)가 함께 존재하므로 저농도 구간에서 정량 오차가 높아질 가능성이 크다. 이러한 이유로 도파민 또는 암 표지물질 등과 같은 저농도 정량이 필요한 타켓들은 전기화학적으로 정량하는 연구가 꾸준히 진행되어 왔음에도 불구하고, 글루코스 센서를 제외한 분야에 실질적으로 적용되기 어려운 문제점이 있다.

이렇듯 검정 곡선 또는 기준시료 없이 μM 수준까지도 직접 정량이 가능한 전기화학 정량분석법의 개발이 필요하다. 그러나 현재까지 진행된 전기화학적 정량분석 연구는 표준검정곡선법과 같은 기존 정량법을 이용한 새로운 형태의 전기화학 센서의 개발을 통해 검출한계(Limit of Detection, LOD)를 개선하는 것이 대부분이다. 최근 직접 정량(direct quantitation) 개발 연구는 주로 질량 분석 기기(Mass spectrometry)를 이용한 방식이고, 그에 비해 직접적인 정량이 가능한 전기화학적 정량분석 방법 개발 연구는 매우 제한적이다. Chem group에서 전기화학적 질량 분석법을 이용하여 타켓을 직접 정량할 수 있는 방법을 개발하였고, 이 방식을 통해 다양한 물질을 낮은 정량 오차(quantitation error)로 정량할 수 있음을 증명하였다. 그러나 이 방식도 산화 전류 측정 장비와 질량 분석 기기(mass spectrometer)를 동시에 이용해야 하므로 쉽게 접근하기 어려운 측면이 있다. 따라서 직접 정량이 가능한 전기화학 분석 방법의 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 일 목적은 다양한 간격으로 배치된 전극들을 이용하여 검정 곡선 및 기준시료 없이 직접 정량이 가능한 전기화학 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 전기화학 센서를 이용하여 전극 간의 갭 간격에 따른 산화환원 전류 변화의 상관 관계를 분석함으로써, 시료에 함유된 대상물질의 정량분석 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적을 위한 멀티 갭 전기화학 센서는 베이스 기판의 표면 중 서로 인접한 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 제1 및 제2 센싱 소자부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 센싱 소자부 각각은 상기 베이스 기판의 표면에 배열되고 서로 이격된 제1 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 센싱 소자부의 제1 전극과 제2 전극은 제1 간격으로 이격되고, 상기 제2 센싱 소자부의 상기 제1 간격과 다른 제2 간격으로 이격된 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에는 시료에 함유된 대상물질을 산화 혹은 환원시킬 수 있는 전압을 인가할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 전극은 제1 방향으로 연정된 제1 수직부 및 상기 제2 수직부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되고 서로 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 수평부들을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 제1 수직부와 이격된 위치에서 상기 제1 방향으로 연장된 제2 수직부 및 상기 제2 수직부로부터 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 수평부들 사이에 각각 배치된 복수의 제2 수평부들을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 수평부들의 적어도 일부를 노출시키고, 상기 제1 및 제2 수직부를 커버하며, 시료를 수용하는 공간을 형성하는 패시베이션층을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 센싱 소자부와 다른 제3 센싱 소자부를 더 포함하고, 상기 제3 센싱 소자부에 형성된 상기 제1 및 제2 전극은 상기 제1 및 제2 간격과 다른 제3 간격으로 이격될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 간격은 1 나노미터 내지 100 마이크로 미터일 수 있다.

본 발명의 다른 목적을 위한 상기 멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 시료에 함유된 대상물질을 정량 분석하는 방법에 있어서, 멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 정량분석 방법은 상기 멀티 갭 전기화학 센서에 시료를 사용하여 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 및 환원 전류（redox current)를 측정하는 제1 단계, 상기 제1 및 제2 전극 간 간격의 변화에 따른 상기 측정된 산화 또는 환원 전류의 변화를 포함하는 정보를 획득하는 제2 단계, 및 상기 정보로부터 상기 시료에 함유된 상기 대상물질의 농도를 도출하는 제3 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 제3 단계는, 상기 제1 및 제2 전극 간 간격에 대한 상기 산화 또는 환원 전류의 변화율을 도출하는 단계, 상기 산화 또는 환원 전류의 변화율 및 상기 대상물질의 선결 확산 계수(predetermined diffusion coefficient)를 이용하여 상기 대상물질의 농도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 대상물질의 농도는 하기의 비례식 1을 통해 산출될 수 있고, 상기 멀티 갭 전기화학 센서의 제1 및 제2 전극 간의 간극 크기를 제외한 센서의 구조를 동일하게 유지하며, 상기 대상 물질의 선결 확산 계수(predetermined diffusion coefficient)를 적용하고, 상기 멀티 갭 전기화학 센서 내 제1 및 제2 전극 간의 간극 크기 변화를 독립변수로 이용하며, 산화환원 전류 변화를 종속변수로 이용하여 농도를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.

<비례식 1>

I∝C×D×E

상기 비례식 1에서 I 는 상기 대상물질의 산화 또는 환원 전류이고, C 는 상기 대상물질의 농도이며, D 는 상기 대상물질의 선결확산계수이고, E 는 전극의 개수, 길이, 폭, 전극 간극에 의해 결정되는 상기 갭 센서의 구조 효과를 나타낸다.

일 실시예에서, 상기 제1 단계에서, 상기 제1 전극에 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 전압을 인가하는 경우, 상기 제2 전극에는 상기 시료에 함유된 대상물질의 환원 전압을 인가하고, 상기 제1 전극에 상기 시료에 함유된 대상물질의 환원 전압을 인가하는 경우, 상기 제2 전극에는 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 전압을 인가할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 단계에서, 상기 시료에 함유된 상기 대상물질이 환원종일 경우, 상기 제1 또는 제2 전극에서 측정된 산화 전류를 이용하여 기울기를 도출하고, 상기 시료에 함유된 상기 대상물질이 산화종일 경우, 상기 제1 또는 제2 전극에서 측정된 환원 전류를 이용하여 기울기를 도출할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 시료에 함유된 상기 대상물질은 유기 화합물, 무기 화합물 및 생체 분자 중 어느 하나일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 시료에 함유된 대상물질의 농도는 1 pM 내지 5 mM일 수 있다.

본 발명에 따르면, 다양한 간격으로 배치된 전극을 포함하는 전기화학 센서를 이용하여 검정 곡선, 기준 시료의 이용 및 별도의 분석 장비 없이도 비교적 간단한 방법으로도 전기화학적 정량분석을 수행할 수 있으며, 또한 용매의 조성과 상관없이 μM 수준 이하의 낮은 농도 범위를 갖는 시료에 함유된 대상물질의 직접 정량분석이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 전극 간 거리(measured gap distance)에 따른 산화전류(oxidation current, I_ox)그래프를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 전극 간 간격(the gap distance)에 의해 결정되는 값인 G Factor 의 변화에 따른 산화전류(I_ox)의 변화를 확인할 수 있는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 도파민의 농도에 따른 G Factor에 대한 산화전류(I_ox)의 변화율을 확인할 수 있는 그래프를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 전기화학적 센서를 이용한 대상물질의 정량분석 방법을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에서 선결 확산 계수 값에 따른 정량 정확도를 나타내기 위한 도면이다. 상기 그래프 상에서 기울기가 1에 가까울수록 정량 정확도가 높음을 의미하며, Measured D는 기준 시료에 의해 도출된 선결 확산 계수 값을 이용한 경우를 의미하고, Literature D는 이론값 선결 확산 계수를 이용한 경우를 의미한다.
도 7은 본 발명의 실시예 2의 K₃[Fe(CN)₆] 정량분석의 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 3의 아미노페놀 정량분석의 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서는, 베이스 기판의 표면 중 서로 인접한 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 제1 및 제2 센싱 소자부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 센싱 소자부 각각은 상기 베이스 기판의 표면에 배열되고 서로 이격된 제1 및 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 센싱 소자부의 제1 전극과 제2 전극은 제1 간격으로 이격되고, 상기 제2 센싱 소자부의 상기 제1 간격과 다른 제2 간격으로 이격된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 베이스 기판은 상기 센서가 안정적으로 작동될 수 있도록 절연 효과를 갖는 물질로 형성된 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판은 실리콘(Si)을 포함하는 물질로 형성된 기판일 수 있다. 바람직하게는, 상기 베이스 기판은 실리콘 웨이퍼(Si wafer) 및 상기 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 산화막(SiO₂)층을 갖는 구조를 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 전극은 작동 전극(working electrode)으로서 이용되는 전극으로, 전도성 물질로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극은 금(Au), 구리(Cu), 크롬(Cr), 백금(Pt) 등과 같은 금속 물질 중에서 선택된 어느 하나의 금속 물질 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 제1 간격은 상기 제2 간격과 다른 간격을 가지며, 상기 제2 간격보다 크거나 작을 수 있다. 상기 제1 간격 및 상기 제1 간격과 다른 제2 간격은 1 나노미터 내지 100 마이크로 미터일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 간격은 약 0.5 ㎛, 2 ㎛, 5 ㎛ 및 10 ㎛등과 같은 간격을 가질 수 있다.

한편, 상기 제1 전극은 제1 방향으로 연장된 제1 수직부 및 상기 제2 수직부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되고 서로 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 수평부들을 포함하고, 상기 제2 전극은 상기 제1 수직부와 이격된 위치에서 상기 제1 방향으로 연장된 제2 수직부 및 상기 제2 수직부로부터 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 수평부들 사이에 각각 배치된 복수의 제2 수평부들을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 제1 및 제2 수평부들의 적어도 일부를 노출시키고, 상기 제1 및 제2 수직부를 커버하며, 시료를 수용하는 공간을 형성하는 패시베이션층을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전기화학 센서와 시료를 반응시키는 경우, 바람직하게는 상기 시료를 페시베이션층에 의해 노출된 상기 제1 및 제2 센싱 소자부의 상기 제1 및 제2 수평부들 모두와 반응할 수 있도록 적하할 수 있다.

상기 패시베이션층은 외부의 물리적, 화학적, 전기적 손상으로부터 상기 전극들을 보호(Passivation)하고, 상기 베이스 기판 상에 형성된 전극과 상기 시료가 반응할 수 있도록 상기 베이스 기판과 함께 시료를 수용하는 공간을 형성하는 층일 수 있다. 상기 패시베이션층은 절연 특성을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 패시베이션층은 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 및 실리콘 질화물 등과 같은 물질로 형성될 수 있다.

추가적으로, 상기 전기화학 센서는 상기 제1 및 제2 센싱 소자부와 다른 제3 센싱 소자부를 더 포함하고, 상기 제3 센싱 소자부에 형성된 상기 제1 및 제2 전극은 상기 제1 및 제2 간격과 다른 제3 간격으로 이격될 수 있다. 즉, 본 발명의 전기화학 센서는 제1 및 제2 전극의 간격이 각각의 영역마다 상이한 크기를 갖는 n(n = 1, 2, 3, 4…)개의 영역들을 더 포함할 수 있다.

상기 전기화학 센서는 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화환원 사이클링(Redox Cycling)을 유도하여 측정된 산화환원 전류(redox current)를 통해 상기 시료에 함유된 대상물질을 정량분석을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 대상물질의 화학종에 따라 상기 제1 및 제2 전극에 각각 다른 전압을 인가할 수 있다. 다시 말해, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에는 시료에 함유된 대상물질에 산화 혹은 환원시킬 수 있는 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극에 산화 전압을 인가하는 경우, 제2 던극에는 환원 전압을 인가하고, 제1 전극에 환원 전압을 인가하는 경우, 제2 전극에는 산화 전압을 인가할 수 있다. 본 발명의 전기화학 센서를 이용하여 정량분석을 수행할 경우, 정량분석은 대상물질에 따라 측정된 산화 또는 환원 전류를 통해 수쟁될 수 있다. 구체적으로, 상기 대상물질이 환원종일 경우, 산화 전압을 인가한 상기 제1 또는 제2 전극을 통해 측정된 산화 전류를 이용하고, 상기 대상물질이 산화종일 경우, 환원 전압을 인가한 제1 또는 제2 전극을 통해 측정된 환원 전류를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 대상물질이 도파민(dopamine)인 경우, 상기 제1 전극에는 산화 전압을 인가하고 상기 제2 전극에는 환원 전압을 인가하고, 상기 제1 전극에서 측정된 산화 전류를 이용하여 정량분석을 수행할 수 있다.

본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 정량분석 방법은 상기 전극들 간의 간격이 줄어듦에 따라 산화환원 전류 신호가 증가하고, 상기 산화환원 전류 신호가 증가하는 정도는 시료의 농도에 의존하는 현상에 기인한 방법으로, 상기 멀티 갭 전기화학 센서를 이용하여 전극 간 간격과 측정된 산화환원 전류 신호를 도출하고, 이의 상관 관계를 해석하여 상기 시료의 정량분석을 수행할 수 있다. 따라서 시료는 상기 제1 및 제2 센싱 소자부의 제1 및 제2 수평부들과 모두 반응할 수 있도록 적하되는 것이 바람직할 것이다.

이하에서는, 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 정량분석 방법을 설명한다.

본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 정량분석 방법은 상기 멀티 갭 전기화학 센서에 시료를 사용하여 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 및 환원 전류（redox current)를 측정하는 제1 단계, 상기 제1 및 제2 전극 간 간격의 변화에 따른 상기 측정된 산화 또는 환원 전류의 변화를 포함하는 정보를 획득하는 제2 단계, 및 상기 정보로부터 상기 시료에 함유된 상기 대상물질의 농도를 도출하는 제3 단계를 포함할 수 있다.

상기 시료는 상기 전기화학 센서의 패시베이션층에 의해 노출된 제1 및 제2 수평부과 반응할 수 있도록 도입될 수 있다. 바람직하게는, 상기 시료는 상기 제1 및 제2 수평부들 전부와 반응할 수 있도록 도입될 수 있다.

상기 제1 단계에서, 상기 제1 및 제2 전극에는 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 및 환원 전압을 인가할 수 있다. 예를 들어, 상기 대상물질이 환원종일 경우, 상기 제1 전극들에는 산화 전압을 인가하면 상기 제2 전극들에는 반대 전압인 환원 전압을 인가할 수 있다. 상기 시료가 산화종일 경우, 상기 제1 전극들에는 환원 전압을 인가하면 상기 제2 전극들에는 산화 전압을 인가할 수 있다.

상기 제2 단계에서, 상기 시료에 함유된 상기 대상물질이 환원종일 경우, 상기 제1 또는 제2 전극에서 측정된 산화 전류를 이용하여 기울기를 도출하고, 상기 시료에 함유된 상기 대상물질이 산화종일 경우, 상기 제1 또는 제2 전극에서 측정된 환원 전류를 이용하여 기울기를 도출할 수 있다. 상기 기울기는 상기 제1 및 제2 전극 간 간격의 변화에 따른 산화 또는 환원전류의 변화를 포함하는 정보일 수 있다.

상기 제3 단계는, 상기 제1 및 제2 전극 간 간격에 대한 상기 산화 또는 환원 전류의 변화율을 도출하는 단계, 상기 산화 또는 환원 전류의 변화율 및 상기 대상물질의 선결 확산 계수(predetermined diffusion coefficient)를 이용하여 상기 대상물질의 농도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 대상물질의 농도는 하기의 비례식 1을 통해 산출될 수 있다.

<비례식 1>

I∝C×D×E

상기 비례식 1에서, I 는 상기 대상물질의 산화 또는 환원 전류이고, C 는 상기 대상물질의 농도이며, D 는 상기 대상물질의 선결확산계수이고, E 는 전극의 개수, 길이, 폭, 전극 간극에 의해 결정되는 상기 갭 센서의 구조 효과를 나타낸다.

상기 비례식 1에서 극의 개수, 길이, 폭, 전극 간극에 의해 결정되는 상기 갭 센서의 구조 효과를 나타내는 E는 하기의 등식 1과 같이 나타낼 수 있다.

<등식 1>

E=f(number of electrodes×length of electrode×width of electrode×gap distance)

등식 1에서 f 는 비례상수를 의미한다.

일 실시예에서, 본 발명의 센서를 통해 대상물질의 농도를 구하는 경우에 상기 비례식 1에서, 대상 물질의 선결 확산 계수(D)로 적용하고, 멀티 갭 전기화학 센서 내 제1 및 제2 전극 간의 간극 크기(E) 변화를 독립변수로 이용하며, 산화 또하는 환원 전류(I) 변화를 종속변수로 이용함으로써, 대상 물질의 농도(C)를 도출할 수 있다.

상기 비례식 1에서 대상물질의 선결 확산 계수(D)는 이론값 또는 측정값 중에서 선택된 어느 하나의 값을 사용할 수 있다. 상기 측정값은 기준 시료(standard material)를 이용하여 도출된 선결 확산 계수 값을 의미한다. 선결 확산 계수 값으로 측정값을 이용하는 경우, 이론값을 이용하는 경우 보다 더 정확한 정량 분석이 가능한 효과가 있다.

한편, 상기 시료에 함유된 상기 대상물질은 유기 화합물, 무기 화합물 및 생체 분자 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 대상물질은 도파민, 페리시안화 칼륨, 아미노페놀 등일 수 있다. 또한, 상기 시료에 함유된 대상물질의 농도는 약 1 pM 내지 5 mM일 수 있다.

본 발명에 따르면, 기준 시료의 이용 및 별도의 분석 장비 없이도 비교적 간단한 방법으로도 μM 수준의 농도를 갖는 시료의 직접 정량분석이 가능한 장점이 있다.

이하에서, 구체적인 실시예들 및 비교예들을 통해서 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

실시예

멀티 갭 전기화학 센서의 제조

먼저, 멀티 갭 전기화학 센서를 제조하였다.

실리콘 웨이퍼(Si Wafer) 상에 실리콘 산화막(SiO₂)이 200 nm 두께로 증착된 기판 상에 감광제를 약 2 ㎛의 두께로 코팅하고, 상기 감광제가 코팅된 기판에 포토 마스크(photo mask)를 이용하여 254 nm 파장의 자외선(ultraviolet, UV)에 노출시켜 상기 포토 마스트에 그려진 전극 모양으로 상기 감광제에 전극 모양을 형성한 후, 현상 과정을 통해 자외선에 반응된 감광제를 상기 기판 상에서 제거하였다. 그런 다음, 크롬(Cr)과 금(Ag)을 각각 10 nm 및 200 nm 으로 증착시키고, 리프트 오프 공정(lift off process)을 통해 상기 전극 패턴이 형성된 곳 이외의 금속 박막을 제거시킨 뒤, 형성된 전극에서 SU-8 감광제를 이용하여 패시베이션층(passivation layer)을 형성하여 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서를 제조하였다.

이하에서는, 제조된 멀티 갭 전기화학 센서를 "MDGs"라 하며, 상기 패시베이션층에 의해 노출된 상기 베이스 기판과 전극들의 표면을 "IDE"부분이라고 한다.

상기 MDGs는 제1 및 제2 전극들이 각각 10, 5, 2, 1.5, 1, 0.75, 0.5 ㎛의 간격(이하에서, 갭(gap)과 동일한 의미)을 갖는 19개의 센싱 소자부들이 집적된 형태를 가지며, 각각의 센싱 소자부의 제1 및 제2 전극의 수평부는 모두 140 ㎛의 길이(length), 5㎛의 폭을 갖는다. 여기서 수평부의 길이(length)란, 패시베이션층에 의해 노출된 부분의 길이, 즉 시료에 노출되는 부분을 의미한다. 전극 간 간격은 공칭 전극 거리(Nominal gap distance)이므로, 이는 MGDs 설계상의 수치로써 MGDs 공정 후 달라질 가능성이 크다. 이에 SEM 분석을 통해 정확한 전극 간 간격(gap distance)을 확인하였고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타냈다.

<표 1>

표 1을 참조하면, 5 및 10 ㎛의 갭을 갖는 센싱 소자부를 제외한 나머지 센싱 소자부들은 전극 간 간격의 측정치(measured gap distance)가 설계상 수치(nominal gap distance)보다 작은 것은 것을 확인할 수 있다. 이하, MGDs를 이용한 실시예에서 분석에 필요한 전극 간 거리(gap distance)는 측정치를 이용하였다.

실시예 1: MDGs를 이용한 도파민(Dopamine hydrochloride, DA) 정량분석 방법 및 평가

MDGs를 이용한 본 발명의 정량분석 방법 평가를 위해, 먼저, MDGs를 이용하여 1 M의 KCL 및 10 μM PBS(Phosphate buffered saline)가 혼합된 혼합용액에 다양한 농도의 도파민(DA)이 존재하는 시료의 산화환원 전류를 측정하였다. 이 때, 상기 MDGs의 제1 전극에는 0.3 V의 산화 전압을 인가하였고, 상기 제2 전극에는 - 0.1 V의 환원 전압을 인가하였으며, 전류를 10초 동안 측정하였다. 이중 모드 시간대전류법(dual mode chronoamperometry)을 이용하여 산화환원 사이클링(redox cycling)을 유도하였고, 그 결과를 측정된 전극 간 거리(measured gap distance)에 따른 산화전류(oxidation current, I_ox)그래프로 도 2에 나타냈다.

도 2를 참조하면, 전극 간 간격이 좁아짐에 따라 산화전류(I_ox)는 증가하는 것을 확인할 수 있다. 50μM DA 시료와 5μM DA 시료를 비교해보면, 50μM DA 시료가 5μM DA 시료보다 전극 간 간격이 줄어듦에 따라 산화전류의 증가 정도가 더 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, DA의 농도가 높을수록 전극 간 거리(gap distance) 변화에 따른 산화전류(I_ox)의 변화가 크다는 것을 알 수 있다.

전기화학적 반응을 통해 측정되는 전류는 대상물질의 농도, 선결 확산 계수, 및 센서의 구조에 의해 결정되며, 하기의 등식 2와 같이 나타낼 수 있다.

<등식 2>

I ∝ (Concentration)×(Diffusion coefficient)×(Device parameter)

이러한 상관 관계를 표현하는 식은 Aoki 등에 의해 하기의 수학식 3과 같이 제시되었다.

<등식 3>

상기 등식 3에서, I 는 양극 또는 음극의 전류(current at the anode or cathode)이고, m은 상기 제1 및 제2 전극들의 수(the number of the electrodes)이며, b는 전극의 길이(the length of the electrode)이고, n은 전자들의 수(the number of electrons)이며, F는 패러데이 상수고, D는 상기 대상물질의 선결 확산 계수이며, C는 상기 대상물질의 농도이고, w는 전극의 폭(the width of the electrode) 및 g는 전극 간 간격(the gap distance)을 나타낸다.

본 발명에서 사용되는 상기 비례식 1은 상기의 등식 3을 기초로 도출될 수 있다. 본 발명에서는 멀티 갭(multi gap sensor)을 갖는 전기화학 센서를 이용하므로, 상기의 등식 3에서 전극 간 간격 거리를 나타내는 g 와 대상물질의 농도를 나타내는 C가 변수로 이용될 수 있다. 그러나, 종래의 단일 갭을 갖는 전기화학 센서(single gap sensor)를 사용하는 경우에는, 대상물질의 농도를 나타내는 C의 값만이 변수로 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 전기화학 센서를 이용하는 경우, 종래의 전기화학 센서보다 더 민감한 정량분석을 수행할 수 있다.

상기 MDGs는 상기 비례식 1에 기초하여, 전극 간 간격을 나타내는 g 값만 바뀌므로, 상기 전극 간 간격(the gap distance)에 의해 결정되는 값인 중괄호 부분을 G Factor라는 독립변수로 이용하였고, I_ox를 종속변수로 이용하였다.

도 3은 실시예 1에서 전극 간 간격(the gap distance)에 의해 결정되는 값인 G Factor 의 변화에 따른 산화전류(I_ox)의 변화를 확인할 수 있는 그래프를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, G Factor가 증가함에 따라 전류가 선형적(linear)으로 증가하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 앞서 살펴본 도 2의 결과와 마찬가지로 전극 간의 간격이 작아질수록 전류가 증가하는 것을 확인할 수 있고, 이를 통해서, G Factor 에 대한 산화전류(I_ox)의 변화율 즉, 기울기(slope)를 도출할 수 있다.

도 4는 실시예 1에서 도파민의 농도에 따른 G Factor에 대한 산화전류(I_ox)의 변화율을 확인할 수 있는 그래프를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 도파민의 농도가 증가할수록 도출된 기울기(slope by MGDs)도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해서 시료의 농도가 높을수록 MGDs 내의 전극 간 간격 변화에 따른 전류의 변화가 크다는 것을 알 수 있다.

이렇게 얻어진 G Factor 에 대한 산화전류(I_ox)의 변화율 즉, 전극 간 간격 변화에 대한 산화 또는 환원 전류의 변화율인 기울기(slope)에는 농도에 대한 정보가 포함되어 있으므로, 농도를 직접적으로 유추하는 것이 가능할 수 있다. 이를 확인하기 위하여, DA의 직접 정량을 진행하였다. DA의 직접 정량 수행 과정은 도 5를 통해 확인할 수 있다.

도 5를 참조하면, DA의 직접 정량 수행 과정의 첫 번째는 갭에 따른 전류(gap dependent current)를 측정하는 것으로, 이는 상기 도 3과 같은 G Factor의 변화에 따른 전류(G-factor dependent current)를 얻는 과정이고, 두 번째는 선형 피팅(linear fitting)을 통해 기울기(slope)를 도출하는 것을 나타낸다. 마지막은 상기 도출된 기울기에 선결 확산 계수 값(D)을 적용하여 대상물질의 농도를 직접 얻는 과정을 나타낸다. 본 발명의 비례식 1을 참조하면, 대상물질의 농도를 결정짓는 요인 중에서, 전극들의 수 m(the number of the electrodes), 전극의 길이 b(the length of the electrode) 및 전자들의 수 n(the number of electrons)은 상기 전기화학 센서의 구조에 의해 고정되는 값이며, F는 패러데이 상수이므로, 대상물질의 농도를 구하기 위해서는 선결 확산 계수 값만 설정하면 농도를 구할 수 있다.

MGDs를 이용한 도파민의 농도의 정량분석을 위해, 도파민의 선결 확산 계수 값(D)으로 문헌 값(또는 이론값)인 6.74×10^-6 cm²/s 을 이용하였고, 그 결과를 도 6에 나타냈다.

도 6을 참조하면, 그래프 상 기울기에서의 1에 가까울수록 정량 정확도가 높음을 의미하며, 도파민의 문헌 값으로 선결 확산 계수(Literature D)를 이용하여 도출된 도파민 농도를 도시한 그래프를 통해 0.793의 기울기 값을 갖는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 기울기의 값이 1에서 상당히 벗어난 것은 이론값으로 이용한 선결 확신 계수가 대상물질의 실제 선결 확산 계수와 다르기 때문인 것으로 예상될 수 있다. 따라서 농도를 알고 있는 대상물질을 함유하고 있는 시료(일반적으로, 기준 시료라고 함)를 이용하여 선결 확산 계수의 측정값을 유도하였다. 1mM의 도파민을 함유하고 있는 시료를 이용하여 기울기를 얻고, 이를 통해 선결 확산 계수의 측정값인 5.31×10^-6 cm²/s을 도출하였다. 상기 측정값을 앞서 도 5에서 살펴 본 '도출된 기울기에 선결 확산 계수 값(D)을 적용하여 대상물질의 농도를 직접 얻는 과정'에 적용하여, 도파민의 농도를 도출하였다. 그 결과, 기울기가 1.002로 1에 상당히 가까워진 것을 확인할 수 있다. 이를 통해서, 선결 확산 계수로 측정값을 이용하는 경우, 높은 정량 정확도를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

선결 확산 계수의 이론값 및 측정값을 각각 이용하여 각각 도출한 도파민의 농도와 정량 오차(quantitation error)를 하기의 표 2에 나타냈다.

<표 2>

표 2를 참조하면, 선결 확산 계수로 이론값(Literature D)을 이용하는 경우, 측정값(Measured D)을 이용하는 경우보다 정량 정확도가 떨어지는 것을 알 수 있다.

실시예 2: MDGs를 이용한 페리시안화 칼륨(Potassium ferricyanide, K ₃ [Fe(CN) ₆ ])정량분석 방법 및 평가

다양한 농도의 K₃[Fe(CN)₆]을 이용하여 본 발명의 정량분석 방법 평가를 수행하였다. MDGs를 이용하여 0.1 M의 KCL 용액에 다양한 농도의 K₃[Fe(CN)₆]이 존재하는 시료의 환원 전류를 측정하였다. 이 때, 상기 MDGs의 제1 전극에는 0.5 V의 산화 전압을 인가하였고, 상기 제2 전극에는 - 0.1 V의 환원 전압을 인가하였으며, 측정된 전극 간 거리(measured gap distance)에 따른 환원전류(reduction current, I_ox)를 G Factor에 따른 그래프로 도시한 후, 기울기를 얻고 측정값의 선결 확산 계수(measured D)를 적용하여 농도를 도출하였다. 상기 선결 확산 계수(measured D)는 1.12×10^-5 cm²/s으로, 1mM K₃[Fe(CN)₆]가 포함된 시료를 기준 시료로 이용하여 도출하였다. 그 결과들을 도 7에 나타냈다.

도 7을 참조하면, (a)에서 K₃[Fe(CN)₆] 의 농도가 높을수록 갭의 변화에 따른 환원전류의 변화가 크게 나타나는 것을 확인할 수 있고, (b)에서 기울기가 0.934으로 1에 가까운 것을 확인할 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 전기화학적 센서를 통해 측정된 농도의 정확도를 분석하기 위해, 선결 확산 계수로 측정값 및 이론값을 이용한 경우 각각의 정량 오차를 도출하여 하기의 표 3 및 4에 각각 나타냈다.

<표 3>

<표 4>

표 3 및 표 4를 함께 참조하면, 선결 확산 계수로 측정값(measured D)을 이용 했을 때의 정량 오차의 평균은 -16.3±18.9 % 인 것을 확인할 수 있고, 선결 확산 계수로 이론값(literature D, 6.56×10^-6 cm²/s)을 이용했을 때의 정량 오차의 평균은 43.0±32.2 %인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 선결 확산 계수로 측정값을 이용하는 경우의 정량이 더 정확한 것을 알 수 있다.

실시예 3: MDGs를 이용한 아미노페놀(Aminophenol, AP) 정량분석 방법 및 평가

다양한 농도의 아미노페놀(AP)을 이용하여 본 발명의 정량분석 방법 평가를 수행하였다. MDGs를 이용하여 0.1 M의 NTMT 버퍼에 다양한 농도의 AP가 존재하는 시료의 환원 전류를 측정하였다. 이 때, 상기 MDGs의 제1 전극에는 0.4 V의 산화 전압을 인가하였고, 상기 제2 전극에는 - 0.2 V의 환원 전압을 인가하였으며, 측정된 전극 간 거리(measured gap distance)에 따른 산화 또는 환원 전류(reduction current, I_ox)를 G Factor에 따른 그래프로 도시한 후, 기울기를 얻고 측정값의 선결 확산 계수(measured D)를 적용하여 농도를 도출하였다. 상기 선결 확산 계수(measured D)는 6.74×10^-6 cm²/s으로, 5 mM 아미노페놀이 포함된 시료를 기준 시료로 이용하여 도출하였다. 그 결과들을 도 8에 나타냈다.

도 8을 참조하면, (a)에서 아미노페놀의 농도가 높아짐에 따라 갭 거리 변화에 더 민감하게 감응하는 것을 확인할 수 있고, (b)에서 1.08의 값으로 1과 상당히 가까운 것을 확인할 수 있어, 앞서 살펴본 바와 마찬가지로 본 발명의 센서를 이용한 정량 정확도가 매우 높은 것을 확인할 수 있다.

추가적으로, 본 발명의 전기화학적 센서를 통해 측정된 농도의 정확도를 분석하기 위해, 선결 확산 계수로 측정값 및 이론값을 이용한 경우 각각의 정량 오차를 도출하여 하기의 표 5 및 6에 각각 나타냈다.

<표 5>

<표 6>

표 5 및 표 6을 함께 참조하면, 선결 확산 계수로 측정값(measured D)을 이용 했을 때의 정량 오차의 평균은 1.47±10.0 % 인 것을 확인할 수 있고, 선결 확산 계수로 이론값(literature D, 6.47×10^-6 cm²/s)을 이용했을 때의 정량 오차의 평균은 5.72±10.5 %인 것을 확인할 수 있다. 따라서, 앞서 살펴본 결과들과 마찬가지로, 아미노페놀을 이용한 경우에도 선결 확산 계수로 측정값을 이용할 때 더 높은 정량 정확도를 갖는 것을 확인할 수 있다.

상기의 실시예들을 참조하여, 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법을 통해 도파민(dopamine), 페리시안화 칼륨(Potassium ferricyanide), 아미노페놀(aminophenol) 의 정량분석을 확인하였다. 이를 통해서, 본 발명의 멀티 갭 전기화학 센서 및 이를 이용한 정량분석 방법은 다양한 물질에 적용될 수 있고, 용매의 조성에 상관없이 적용이 가능하며, 상당히 정확한 정량이 가능함을 알 수 있고, 또한, 서브 μM(sub μM) 수준의 농도에 있어서도 간편한 방식으로 측정할 수 있음을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

1. 베이스 기판의 표면 중 서로 인접한 제1 및 제2 영역에 각각 형성된 제1 및 제2 센싱 소자부를 포함하고,
   상기 제1 및 제2 센싱 소자부 각각은 상기 베이스 기판의 표면에 배열되고 서로 이격된 제1 및 제2 전극을 포함하고,
   상기 제1 센싱 소자부의 제1 전극과 제2 전극은 제1 간격으로 이격되고,
   상기 제2 센싱 소자부의 제1 전극과 제2 전극은 상기 제1 간격과 다른 제2 간격으로 이격된 것을 특징으로 하는,
   멀티 갭 전기화학 센서
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 전극과 상기 제2 전극에는 시료에 함유된 대상물질에 산화 혹은 환원시킬 수 있는 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
   멀티 갭 전기화학 센서.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 전극은 제1 방향으로 연장된 제1 수직부 및 상기 제1 수직부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되고 서로 일정한 간격으로 이격된 복수의 제1 수평부들을 포함하고,
   상기 제2 전극은 상기 제1 수직부와 이격된 위치에서 상기 제1 방향으로 연장된 제2 수직부 및 상기 제2 수직부로부터 상기 제2 방향으로 연장되고 상기 제1 수평부들 사이에 각각 배치된 복수의 제2 수평부들을 포함하는,
   멀티 갭 전기화학 센서.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 수평부들의 적어도 일부를 노출시키고, 상기 제1 및 제2 수직부를 커버하며, 시료를 수용하는 공간을 형성하는 패시베이션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   멀티 갭 전기화학 센서.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 센싱 소자부와 다른 제3 센싱 소자부를 더 포함하고,
   상기 제3 센싱 소자부에 형성된 상기 제1 및 제2 전극은 상기 제1 및 제2 간격과 다른 제3 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는,
   멀티 갭 전기화학 센서.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 간격은 1 나노미터 내지 100 마이크로 미터인 것을 특징으로 하는
   멀티 갭 전기화학 센서.
   
7. 제1항에 따른 멀티 갭 전기화학 센서를 이용하여 시료에 함유된 대상물질을 정량분석하는 방법에 있어서,
   상기 멀티 갭 전기화학 센서에 시료를 사용하여 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 및 환원 전류（redox current)를 측정하는 제1 단계;
   상기 제1 및 제2 전극 간 간격의 변화에 따른 상기 측정된 산화 또는 환원 전류의 변화를 포함하는 정보를 획득하는 제2 단계; 및
   상기 정보로부터 상기 시료에 함유된 상기 대상물질의 농도를 도출하는 제3 단계를 포함하는,
   멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 직접 정량분석법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제3 단계는,
   상기 제1 및 제2 전극 간 간격에 대한 상기 산화 또는 환원 전류의 변화율을 도출하는 단계;
   상기 산화 또는 환원 전류의 변화율 및 상기 대상물질의 선결 확산 계수(predetermined diffusion coefficient)를 이용하여 상기 대상물질의 농도를 산출하는 단계를 포함하는,
   멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 직접 정량분석법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 대상물질의 농도는 하기의 비례식 1을 통해 산출되는 것을 특징으로 하고,
   상기 멀티 갭 전기화학 센서의 제1 및 제2 전극 간의 간극 크기를 제외한 센서의 구조를 동일하게 유지하며,
   상기 대상 물질의 선결 확산 계수(predetermined diffusion coefficient)를 적용하고,
   상기 멀티 갭 전기화학 센서 내 제1 및 제2 전극 간의 간극 크기 변화를 독립변수로 이용하며,
   산화환원 전류 변화를 종속변수로 이용하여 농도를 도출하는 단계를 포함하는
   멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 직접 정량분석법:
   <비례식 1>
   I∝C×D×E
   상기 비례식 1에서 I 는 상기 대상물질의 산화 또는 환원 전류이고, C 는 상기 대상물질의 농도이며, D 는 상기 대상물질의 선결확산계수이고, E 는 전극의 개수, 길이, 폭, 전극 간극에 의해 결정되는 상기 갭 센서의 구조 효과를 나타낸다.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 단계에서, 상기 제1 전극에 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 전압을 인가하는 경우, 상기 제2 전극에는 상기 시료에 함유된 대상물질의 환원 전압을 인가하고,
    상기 제1 전극에 상기 시료에 함유된 대상물질의 환원 전압을 인가하는 경우, 상기 제2 전극에는 상기 시료에 함유된 대상물질의 산화 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는,
    멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 직접 정량분석법
    
11. 제7항에 있어서,
    상기 제2 단계에서,
    상기 시료에 함유된 상기 대상물질이 환원종일 경우, 상기 제1 또는 제2 전극에서 측정된 산화 전류를 이용하여 기울기를 도출하고,
    상기 시료에 함유된 상기 대상물질이 산화종일 경우, 상기 제1 또는 제2 전극에서 측정된 환원 전류를 이용하여 기울기를 도출하는 것을 특징으로 하는,
    멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 직접 정량분석법
    
12. 제7항에 있어서,
    상기 시료에 함유된 상기 대상물질은 유기 화합물, 무기 화합물 및 생체 분자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
    멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 직접 정량분석법
    
13. 제7항에 있어서,
    상기 시료에 함유된 대상물질의 농도는 1 pM 내지 5 mM인 것을 특징으로 하는,
    멀티 갭 전기화학 센서를 이용한 직접 정량분석법

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