KR102499784B1 - 글루코스 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

글루코스 센서 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102499784B1
KR102499784B1 KR1020170111911A KR20170111911A KR102499784B1 KR 102499784 B1 KR102499784 B1 KR 102499784B1 KR 1020170111911 A KR1020170111911 A KR 1020170111911A KR 20170111911 A KR20170111911 A KR 20170111911A KR 102499784 B1 KR102499784 B1 KR 102499784B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
glucose
forming
glucose sensor
electron transport
Prior art date
Application number
KR1020170111911A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190025354A (ko
Inventor
최봉진
천승환
금중한
김태균
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
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 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020170111911A priority Critical patent/KR102499784B1/ko
Priority to PCT/KR2018/006340 priority patent/WO2019045232A1/ko
Publication of KR20190025354A publication Critical patent/KR20190025354A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102499784B1 publication Critical patent/KR102499784B1/ko

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
    • G01N27/26Investigating 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
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3272Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/14532Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue for measuring glucose, e.g. by tissue impedance measurement
    • 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
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • 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
    • G01N27/327Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3271Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3273Devices therefor, e.g. test element readers, circuitry
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 글루코스 센서 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 기판 상에 복수의 전극들로 이루어진 전극부를 형성하는 전극 형성단계, 상기 전극부 상에 전극 보호체와 전자 수송체를 포함하는 전극보호/전자수송 기능층을 형성하는 전극보호/전자수송 기능층 형성단계, 상기 전극보호/전자수송 기능층 상에 글루코스 반응부를 형성하는 글루코스 반응부 형성단계 및 상기 글루코스 반응부 상에 이온 교환막을 형성하는 이온교환막 형성단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 글루코스 센서를 제조하기 위해 요구되는 공정의 수와 시간 및 비용을 줄일 수 있다.

Description

글루코스 센서 및 그 제조방법{GLUCOSE SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 글루코스 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 1회의 인쇄 공정을 통해 전극 상에 형성함으로써 공정을 간소화하고 요구되는 공정의 수와 시간 및 비용을 줄일 수 있으며, 박막형으로 구현할 수 있는 글루코스 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
글루코스(glucose)는 대부분 유기체의 광범위한 영양 공급원이며, 에너지 공급, 탄소 저장, 생합성 및 탄소 골격 및 세포벽 형성의 기초적인 역할을 수행하는 성분으로서, 전위차 또는 전류 측정을 통해 글루코스의 농도를 측정하는 글루코스 센서에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.
글루코스 센서에 대한 대부분의 연구들은 글루코스의 글루코노락톤 (gluconolactone)으로의 산화를 촉진하는 글루코스 산화효소(glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소효소와 같은 효소의 고정에 기반을 두고 있다.
한편, 글루코스 센서와 관련한 종래 기술에 따르면, 전극의 전기적인 감도를 높이기 위해 전극 상에 프러시안 블루층(prussian blue layer)을 전기도금 방식으로 형성하는데, 이 프러시안 블루층은 산화성이 크기 때문에, 전극의 감도는 높아지나, 전극을 구성하는 금속 성분이 프러시안 블루층에 의해 산화되어 부식된다는 문제점이 있다.
종래 기술에 따르면, 프러시안 블루에 의한 전극 부식 방지를 위해 전극과 프러시안 블루층 사이에 카본 보호층을 추가로 인쇄하는 공정을 수행한다.
이와 같이, 종래 기술에 따르면, 전극 상에 카본 보호층을 인쇄한 이후 카본 보호층에 프러시안 블루층을 전기도금하는 공정을 수행하였기 때문에 제조 시간과 비용 측면에서 비효율이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 카본 보호층과 프러시안 블루층이 별개의 층으로 존재하기 때문에, 글루코스 센서의 박막화를 저해하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 특2001-0110272호(공개일자: 2001년 12월 12일, 명칭: Pt 금속을 함유한 글루코스 분석용 전극과 성능)
본 발명은 글루코스 센서를 제조하기 위해 요구되는 공정의 수와 시간 및 비용을 줄이는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 1회의 인쇄 공정을 통해 전극 상에 형성함으로써 공정을 간소화할 수 있는 글루코스 센서 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 하나의 층으로 구현함으로써, 글루코스 센서를 박막화하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법은 기판 상에 복수의 전극들로 이루어진 전극부를 형성하는 전극 형성단계, 상기 전극부 상에 전극 보호체와 전자 수송체를 포함하는 전극보호/전자수송 기능층을 형성하는 전극보호/전자수송 기능층 형성단계, 상기 전극보호/전자수송 기능층 상에 글루코스 반응부를 형성하는 글루코스 반응부 형성단계 및 상기 글루코스 반응부 상에 이온 교환막을 형성하는 이온교환막 형성단계를 포함한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법에 있어서, 상기 전극보호/전자수송 기능층 형성단계에서는, 상기 전극 보호체와 상기 전자 수송체가 혼합된 페이스트를 상기 전극부 상에 인쇄하여 건조함으로써 상기 전극보호/전자수송 기능층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법에 있어서, 상기 전극 보호체는 카본(carbon)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법에 있어서, 상기 전자 수송체는 프러시안 블루(prussian blue)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법에 있어서, 상기 전극부는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Ni), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), APC로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법에 있어서, 상기 글루코스 반응부는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법에 있어서, 상기 이온 교환막은 불순물 이온 성분의 침투를 방지하여 상기 글루코스 반응부를 구성하는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 보호하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서 제조방법에 있어서, 상기 이온 교환막은 나피온(Nafion)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 기판 상에 형성된 복수의 전극들로 이루어진 전극부, 상기 전극부 상에 형성된 전극 보호체와 전자 수송체를 포함하는 전극보호/전자수송 기능층, 상기 전극보호/전자수송 기능층 상에 형성된 글루코스 반응부 및 상기 글루코스 반응부 상에 형성된 이온 교환막을 포함한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 전극보호/전자수송 기능층은, 상기 전극 보호체와 상기 전자 수송체가 혼합된 하나의 층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 글루코스 센서를 제조하기 위해 요구되는 공정의 수와 시간 및 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 1회의 인쇄 공정을 통해 전극 상에 형성함으로써 공정을 간소화할 수 있다.
또한, 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 하나의 층으로 구현함으로써, 글루코스 센서를 박막화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서 제조방법의 공정 순서도이고,
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서 제조방법의 공정 단면도들이고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 글루코스 센서의 예시적인 평면도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 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 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서 제조방법의 공정 순서도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서 제조방법의 공정 단면도들이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 글루코스 센서의 예시적인 평면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서 제조방법은 전극 형성단계(S10), 전극보호/전자수송 기능층 형성단계(S20), 글루코스 반응부 형성단계(S30) 및 이온교환막 형성단계(S40)를 포함한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 전극 형성단계(S10)에서는, 기판(10) 상에 복수의 전극들로 이루어진 전극부(20)를 형성하는 과정이 수행된다.
전극부(20)는 후술하는 글루코스 반응부(40)를 구성하는 물질과 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스의 반응에 의해 발생된 전기적 신호를 감지한다. 예를 들어, 측정 대상 물질은 인체의 땀, 체액, 혈액 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 도 6에 예시된 바와 같이, 전극부(20)를 구성하는 전극들은 감지 전극들(21-1, 22-1) 및 이 감지 전극들(21-1, 22-1)에 대응하는 기준 전극들(21-2, 22-2)을 포함하여 구성될 수 있으며, 전극부(20)는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Ni), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), APC로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하거나, 이들의 합금일 수 있다. 도 6의 도면부호 60은 전기 배선들이고, 도면부호 70은 온도 센서이다. 이 온도 센서는 온도에 따른 측정 편차를 보정하는 수단으로 이용될 수 있다.
기판(10)은 글루코스 센서를 구성하는 구성요소들의 구조적인 기지(base)를 제공하는 기능을 한다.
예를 들어, 기판(10)은 유리 등과 같은 경성 재질을 갖거나 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름 형태로 구현일 수 있다. 기판(10)이 플렉서블하게 구현되는 경우 기재 필름에 적용될 수 있는 구체적인 물질의 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이와 같은 투명 광학 필름의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 ∼ 500㎛로 결정될 수 있다. 특히 1 ∼ 300㎛가 바람직하고, 5 ∼ 200㎛가 보다 바람직하다.
이러한 기재 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 기재 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라 기재 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 전극보호/전자수송 기능층 형성단계(S20)에서는, 전극부(20) 상에 전극 보호체와 전자 수송체를 포함하는 전극보호/전자수송 기능층(30)을 형성하는 과정이 수행된다.
예를 들어, 전극 보호체는 카본(carbon)을 포함하고, 전자 수송체는 프러시안 블루(prussian blue)를 포함할 수 있다.
전극보호/전자수송 기능층(30)에 포함된 전자 수송체인 프러시안 블루는 전극부(20)의 전기적인 감도를 높이는 기능을 수행한다.
이러한 프러시안 블루는 헥사시아노철(II)산철(III)칼륨이 주성분인 청색 안료로서, 높은 산화성을 갖는다. 프러시안 블루를 전극부(20)와 글루코스 반응부(40) 사이에 형성하면, 전극부(20)의 감도를 향상시킬 수는 있지만, 프러시안 블루의 하부에 위치한 금속성의 전극부(20)가 산화되어 부식될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예는 전자 수송체인 프러시안 블루와 전극 보호체인 카본을 혼합하여 전극보호/전자수송 기능층(30)을 전극부(20) 상에 형성함으로써, 이러한 프러시안 블루에 의한 전극부(20) 부식을 방지하는 동시에, 전극부(20)의 감도를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 전극보호/전자수송 기능층 형성단계(S20)에서는, 전극 보호체인 카본과 전자 수송체인 프러시안 블루가 혼합된 페이스트를 전극부(20) 상에 인쇄하여 건조함으로써 전극보호/전자수송 기능층(30)을 형성하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 1회의 인쇄 공정을 통해 전극 상에 형성할 수 있기 때문에, 공정이 간소화되고 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 글루코스 반응부 형성단계(S30)에서는, 전극보호/전자수송 기능층(30) 상에 글루코스 반응부(40)를 형성하는 과정이 수행된다.
글루코스 반응부(40)는 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스와 반응하는 구성요소이다.
예를 들어, 글루코스 반응부(40)는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 포함할 수 있다.
글루코스 반응부(40)에서의 반응 및 전극부(20)의 신호 감지 원리를 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
측정 대상 물질인 시료를 글루코스 센서에 주입하면, 시료에 포함되어 있는 글루코스가 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소에 의하여 산화되고, 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소는 환원된다. 이때, 전자전달매개체는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 산화시키고, 자신은 환원된다. 환원된 전자전달매개체는 일정 전압이 가해진 전극 표면에서 전자를 잃고 전기화학적으로 다시 산화된다. 시료 내의 글루코스 농도는 전자전달매개체가 산화되는 과정에서 발생되는 전류량에 비례하므로, 이 전류량을 측정함으로써 글루코스 농도를 측정할 수 있다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 이온교환막 형성단계(S40)에서는, 글루코스 반응부(40) 상에 이온 교환막(50)을 형성하는 과정이 수행된다.
이온 교환막(50)은 시료에 포함되어 있는 물질들 중에서 측정 대상 성분만을 통과시키기 때문에, 외부의 불순물 이온 성분의 침투를 방지하여 글루코스 반응부(40)를 구성하는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 보호한다. 예를 들어, 이온 교환막(50)은 나피온(Nafion)을 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 이온 교환막(50)이 이에 한정되지는 않는다.
이상의 제조공정을 거치게 되면, 전극보호/전자수송 기능층(30)이 전극 보호체와 전자 수송체가 혼합된 하나의 층으로 구현되기 때문에, 종래와 비교하여 박막화된 글루코스 센서를 획득할 수 있다.
즉, 종래 기술에 따르면, 전극보호 기능층과 전자수송 기능층이 별개의 층으로 존재하여 글루코스 센서의 두께가 두꺼웠으나, 본 발명에 따르면 전극보호/전자수송 기능층(30)이 하나의 층으로 구현되기 때문에 글루코스 센서를 박막화할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 글루코스 센서를 제조하기 위해 요구되는 공정의 수와 시간 및 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 1회의 인쇄 공정을 통해 전극 상에 형성함으로써 공정을 간소화할 수 있다.
또한, 전극을 보호하는 전극 보호수단과 전자를 전극으로 수송하는 전극 수송수단을 하나의 층으로 구현함으로써, 글루코스 센서를 박막화할 수 있다.
10: 기판
20: 전극부
30: 전극보호/전자수송 기능층
40: 글루코스 반응부
50: 이온 교환막
S10: 전극 형성단계
S20: 전극보호/전자수송 기능층 형성단계
S30: 글루코스 반응부 형성단계
S40: 이온교환막 형성단계

Claims (10)

  1. 기판 상에 복수의 전극들로 이루어진 전극부를 형성하는 전극 형성단계;
    상기 전극부 상에 전극 보호체와 전자 수송체를 포함하는 전극보호/전자수송 기능층을 형성하는 전극보호/전자수송 기능층 형성단계;
    상기 전극보호/전자수송 기능층 상에 글루코스 반응부를 형성하는 글루코스 반응부 형성단계; 및
    상기 글루코스 반응부 상에 이온 교환막을 형성하는 이온교환막 형성단계를 포함하는 글루코스 센서 제조방법에 있어서,
    상기 전극보호/전자수송 기능층 형성단계에서는 상기 전극 보호체와 상기 전자 수송체가 혼합된 페이스트를 상기 전극부 상에 인쇄하여 건조함으로써 상기 전극보호/전자수송 기능층을 형성하며,
    상기 전자 수송체는 프러시안 블루(prussian blue)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극 보호체는 카본(carbon)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), APC로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 글루코스 반응부는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이온 교환막은 불순물 이온 성분의 침투를 방지하여 상기 글루코스 반응부를 구성하는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 보호하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이온 교환막은 나피온(Nafion)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서 제조방법.
  9. 기판 상에 형성된 복수의 전극들로 이루어진 전극부;
    상기 전극부 상에 형성된 전극 보호체와 전자 수송체를 포함하는 전극보호/전자수송 기능층;
    상기 전극보호/전자수송 기능층 상에 형성된 글루코스 반응부; 및
    상기 글루코스 반응부 상에 형성된 이온 교환막을 포함하는 글루코스 센서에 있어서,
    상기 전극보호/전자수송 기능층은 상기 전극 보호체와 상기 전자 수송체가 혼합된 하나의 층으로 형성되어 있으며,
    상기 전자 수송체는 프러시안 블루(prussian blue)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  10. 삭제
KR1020170111911A 2017-09-01 2017-09-01 글루코스 센서 및 그 제조방법 KR102499784B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170111911A KR102499784B1 (ko) 2017-09-01 2017-09-01 글루코스 센서 및 그 제조방법
PCT/KR2018/006340 WO2019045232A1 (ko) 2017-09-01 2018-06-04 글루코스 센서 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170111911A KR102499784B1 (ko) 2017-09-01 2017-09-01 글루코스 센서 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190025354A KR20190025354A (ko) 2019-03-11
KR102499784B1 true KR102499784B1 (ko) 2023-02-15

Family

ID=65527730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170111911A KR102499784B1 (ko) 2017-09-01 2017-09-01 글루코스 센서 및 그 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102499784B1 (ko)
WO (1) WO2019045232A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210047496A (ko) * 2019-10-22 2021-04-30 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서 및 이를 이용한 농도 측정 방법
KR102463324B1 (ko) * 2020-01-10 2022-11-04 동우 화인켐 주식회사 바이오 센서
KR102481839B1 (ko) * 2020-07-09 2022-12-28 동우 화인켐 주식회사 바이오센서

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004163386A (ja) * 2002-09-17 2004-06-10 Toto Ltd バイオセンサ
US20160097734A1 (en) * 2013-01-11 2016-04-07 Northeastern University Saliva Glucose Monitoring System

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010110272A (ko) 2001-11-20 2001-12-12 홍영표 Pt 금속을 함유한 글루코스 분석용 전극과 성능
JP4889015B2 (ja) * 2006-08-16 2012-02-29 独立行政法人産業技術総合研究所 センサ用電極体、それを用いたセンサ及びセンシングシステム、並びにセンサ用電極体の製造方法
US20100160756A1 (en) * 2008-12-24 2010-06-24 Edwards Lifesciences Corporation Membrane Layer for Electrochemical Biosensor and Method of Accommodating Electromagnetic and Radiofrequency Fields
KR101725970B1 (ko) * 2015-03-03 2017-04-10 한국과학기술원 그루브 슬릿 그루브 구조를 갖는 포도당 검출 플라즈모닉 바이오센서
KR101789687B1 (ko) * 2015-06-12 2017-10-25 서울대학교산학협력단 글루코오스 조절 시스템, 상기 글루코오스 조절 시스템의 형성 방법, 및 상기 글루코오스 조절 시스템을 이용한 글루코오스 조절 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004163386A (ja) * 2002-09-17 2004-06-10 Toto Ltd バイオセンサ
US20160097734A1 (en) * 2013-01-11 2016-04-07 Northeastern University Saliva Glucose Monitoring System

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Amal Rabti et al., Carbon, Vol. 108, 2016, pp. 481-514.*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190025354A (ko) 2019-03-11
WO2019045232A1 (ko) 2019-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102499784B1 (ko) 글루코스 센서 및 그 제조방법
KR102336969B1 (ko) 글루코스 센서
US6379513B1 (en) Sensor connection means
KR102459679B1 (ko) 글루코스 센서
JP2013190212A (ja) バイオセンサ及びその製造方法
KR102610724B1 (ko) 글루코스 센서
US20220163476A1 (en) Biochemical test chip
KR20200093871A (ko) 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서
KR20190101203A (ko) 글루코스 센서
KR102289671B1 (ko) 바이오 센서
CN117092181A (zh) 电化学***与植入式生化试片
KR102463324B1 (ko) 바이오 센서
KR20200084678A (ko) 글루코스 센싱 전극, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 글루코스 센서
KR20200115285A (ko) 바이오 센서
JP2022544668A (ja) バイオセンサ
KR20180092601A (ko) 글루코스 센서 및 그 제조방법
KR20210070720A (ko) 바이오 센서
KR20210097444A (ko) 바이오 센서
KR20230090625A (ko) 바이오 센서
KR102247002B1 (ko) 바이오 센서
KR102546761B1 (ko) 바이오 센서
KR102481839B1 (ko) 바이오센서
KR20230169566A (ko) 전기화학센서용 전극 및 이를 포함하는 전기화학센서
KR20200097627A (ko) 바이오 센서 및 이의 제조 방법
KR20210062982A (ko) 바이오 센서

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right