KR102522938B1 - 물리적 기상 증착된 바이오센서 컴포넌트 - Google Patents

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Abstract

혈당 센서와 같은 바이오센서에 사용하기 위한 향상된 특성을 제공하는 바이오센서 컴퍼넌트가 제공된다. 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함하며, 도전 층 내의 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위이다.

Description

물리적 기상 증착된 바이오센서 컴포넌트{PHYSICAL VAPOR DEPOSITED BIOSENSOR COMPONENTS}
본 발명은 일반적으로, 전극, 예를 들어 바이오센서에서 발견되는 것과 같은 전극을 위한 물리적 기상 증착된 컴퍼넌트에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 비-귀금속 합금으로 형성된 전극, 예를 들어 바이오센서 컴퍼넌트 전극에 관한 것이다.
생물학적 샘플을 분석하는데 사용하기 위한 바이오센서는 점차 보급이 증가되고 있다. 예를 들어, 세계 인구에서 당뇨병 사례가 증가함에 따라 혈당 측정을 위한 바이오센서의 필요성이 대폭 증가했다. 이러한 바이오센서는 일반적으로 글루코미터(glucometer)로 알려져 있으며, 사용자가 글루코미터와 관련된 테스트-스트립(test-strip) 상에 한 방울의 혈액을 놓는 것으로 작동한다. 상기 테스트-스트립은 혈액 방울 내의 포도당 양에 반응하도록 구성되어, 글루코미터는 사용자 혈액의 포도당 수준을 검출하고 표시할 수 있다.
글루코미터-유형 바이오센서용 테스트-스트립은 일반적으로, 기판 상에 형성된 2 개 이상의 전극(예를 들어, 작업 전극 및 상대 전극)으로 형성된다. 또한, 생물학적으로 반응성인 물질, 예를 들어 효소(예를 들어, 포도당 산화효소, 포도당 탈수소효소 등) 및 매개체(예를 들어, 페리시안화물, 루테늄 착체, 오스뮴 착체, 퀴논, 페노싸이아진, 페녹사진 등)가 작업 전극 상에 형성될 것이다. 작동 시 혈액 한 방울이 테스트-스트립에 적용될 것이다. 그 이후, 혈액 내의 포도당의 양에 비례하는 전기화학적 응답이 작업 전극 상에서 일어날 것이다. 보다 상세하게는, 포도당은 먼저 효소(포도당 산화효소, 포도당 탈수소효소 등) 및 때로는 효소 보조인자(PQQ, FAD 등)와 반응하고, 글루콘산으로 산화된다. 효소, 보조인자 또는 효소-보조인자 착체는, 포도당으로부터 효소, 보조인자 또는 효소-보조인자 착체로 전달된 2 개의 전자에 의해 일시적으로 환원된다. 다음으로, 1-전자 과정으로 환원되는 매개체의 경우 상기 환원된 효소, 보조인자 또는 효소-보조인자 착체는 매개체와 반응하여 하나의 전자를 2 개의 매개체 종(분자 또는 착체) 각각으로 전달한다. 매개체 종이 환원될 때, 상기 효소, 보조인자 또는 효소-보조인자 착체는 원래의 산화 상태로 돌아간다. 그 다음, 환원된 매개체가 전극 표면으로 확산되고, 미리 결정되고 충분히 산화성인 전위가 바이오센서에 적용되어, 환원된 매개체가 원래의 산화 상태로 다시 산화된다. 매개체 종의 산화에 의해 생성된 전류가 바이오센서에 의해 측정되고 이는 혈액 내의 포도당의 양에 비례한다.
작업 전극의 품질은 혈액의 포도당 수준을 정확하게 측정하는 데 중요한 역할을 한다. 구체적으로, 분석이 실시 중일 때 전극에서 발생하는 전기화학적 신호가, 혈당 테스트 스트립의 정확도를 향상시키는 모든 요소이도록, 전극의 전기 활성 표면적의 재현성, 특정 포도당 측정 배열에서의 전극의 전자 전달 속도의 로트간(lot-to-lot) 반복성 및 저장 동안의 전극 물질의 장기 안정성이 고려되어야 한다. 특히, 생물학적 샘플의 측정 및 분석에서 바이어스 또는 노이즈를 방지하기 위해 전극의 전자-활동으로 인한 전기 신호가 최소화되는 것이 중요하다. 전형적으로, 이는 금, 팔라듐, 백금, 이리듐 등과 같이 본질적으로 열역학적으로 귀금속인 전극 물질을 사용함으로써 달성된다. 이와 같이, 대부분의 현재 글루코미터는, 일반적으로 상업적으로 실용가능한 가장 순수한 형태로 팔라듐, 금 또는 다른 귀금속으로 코팅된 기판으로부터 형성된 전극을 작업 전극으로서 기능하도록 사용하며, 제조의 용이함 때문에, 종종 상대 전극 또는 조합된 상대 및 기준 전극에 사용한다. 이러한 귀금속은 간섭 물질과 최소한으로 반응하고, 그 결과 일관되고 정확한 측정을 위한, 향상된 내화학성을 제공한다. 그러나, 이러한 귀금속을 전극에 사용하는 비용은 엄청나다.
비-귀금속으로 형성된 전극을 사용하여 바이오센서의 제조 비용을 줄이려는 시도가 있어왔다. 그러나, 이러한 비-귀금속 전극은 일반적으로 귀금속으로 형성된 전극의 전기화학적 응답에서 상당히 벗어나는 전기화학적 응답(예를 들어, 용량-응답)을 갖는다. 따라서, 비-귀금속으로 형성된 전극은 일반적으로 많은 유형의 바이오센서에 대한 테스트-스트립에서 귀금속의 직접적인 대체재로서 사용하기에 부적합하다.
따라서, 예를 들어 바이오센서에서의, 귀금속의 사용에 대해 비용 효과적인 대안을 제공하면서도 일관되고 정확한 측정을 제공할 수 있는 전극에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 바이오센서 컴퍼넌트에 사용되어 일관되고 정확하게 생물학적 샘플을 측정할 수 있는, 비-귀금속 합금으로 형성된 전극에 대한 필요성이 존재한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는, 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 하나 이상의 도전 층을 포함할 수 있는 전극에 관한 것이다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 이 때 도전 층 내의 상기 니켈 및 크롬의 총 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다. 본 개시 내용의 대부분은 바이오센서 컴퍼넌트로서 사용되는 전극에 관한 것이지만, 상기 전극은 다른 최종 용도 적용에도 사용될 수 있다고 고려된다. 결과적으로, 바이오센서에 사용되는 전극과 관련된 본원의 개시 내용은 본 기술을 당업자가 합리적으로 적용할 수 있는 모든 전극에 대한 적용가능성을 본원에 포함하는 것으로 의도된다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는, 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 하나 이상의 도전 층을 포함할 수 있는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것이다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 이 때 도전 층 내의 상기 니켈 및 크롬의 총 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 실시양태에서, 본 개시 내용은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 하나 이상의 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 34 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 상기 니켈 및 크롬의 전체 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위이다.
일 실시양태에서, 본 개시 내용은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 하나 이상의 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈, 15 내지 34 중량% 범위의 크롬 및 7 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함하고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 전체 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위이다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 17 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈 및 21 내지 23 중량%의 크롬을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 21 내지 23 중량% 범위의 크롬 및 12 내지 14 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 22 내지 24 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 중량% 내지 95 중량% 또는 50 중량% 내지 94 중량% 또는 50 중량% 내지 93 중량% 또는 50 중량% 내지 92 중량% 또는 50 중량% 내지 91 중량% 또는 50 중량% 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈, 22 내지 24 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 32 내지 34 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 32 내지 34 중량% 범위의 크롬 및 7 내지 9 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있고, 상기 전도성 층 내의 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 기판 상의 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다. 상기 도전 층은 기판 상에 물리적 기상 증착에 의해 코팅될 수 있고, 상기 기판은 폴리카보네이트, 실리콘 중합체, 아크릴, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
본 개시 내용의 특정 실시양태에서, 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있고, 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 바이오센서 컴퍼넌트는 또한 ASTM D1003에 따라 측정할 때 20 % 이하 또는 15 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하 또는 0.01 내지 20 % 또는 0.01 내지 15 % 또는 0.01 내지 10 % 또는 0.01 내지 5 %의 가시광선 투과율을 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있고, 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 갖는다.
특정 실시양태에서, 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있고, 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 바이오센서 컴퍼넌트는 15 % 이하의 가시광선 투과율을 갖는다.
특정 실시양태에서, 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있고, 기질은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 바이오센서 컴퍼넌트는 10 % 이하의 가시광선 투과율을 갖는다.
특정 실시양태에서, 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있고, 기질은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 바이오센서 컴퍼넌트는 5 % 이하의 가시광선 투과율을 갖는다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 특정 실시양태는 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트에 관한 것으로, 이 때 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 중량%를 갖는 몰리브덴을 포함할 수 있고, 상기 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 또는 50 내지 98 중량% 또는 50 내지 97 중량% 또는 50 내지 96 중량% 또는 50 내지 95 중량% 또는 50 내지 94 중량% 또는 50 내지 93 중량% 또는 50 내지 92 중량% 또는 50 내지 91 중량% 또는 50 내지 90 중량% 범위일 수 있다. 상기 도전 층은, 물리적 기상 증착을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 공지된 임의의 수단에 의해, 폴리카보네이트, 실리콘 중합체, 아크릴, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 바이오센서 컴퍼넌트가 20 % 이하 또는 15 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하의 가시광선 투과율을 갖도록 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 갖는다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험(Type 1 Chrono Amperometry Test)으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 34 중량%의 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈, 15 내지 34 중량%의 범위의 크롬 및 7 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 17 중량%의 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량%의 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈 및 21 내지 23 중량%의 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 21 내지 23 중량%의 범위의 크롬 및 12 내지 14 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 22 내지 24 중량%의 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈, 22 내지 24 중량%의 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈 및 32 내지 34 중량%의 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함한다. 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있으며, 상기 도전 층은, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 32 내지 34 중량%의 범위의 크롬 및 7 내지 9 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 유형 1 크로노엠페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 물리적 기상 증착을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 공지된 임의의 수단에 의해, 폴리카보네이트, 실리콘 중합체, 아크릴, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하 또는 15 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 유형 1 크로노암페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 20 % 또는 15 % 또는 10 % 또는 5 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 물리적 기상 증착을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 공지된 임의의 수단에 의해, 폴리카보네이트, 실리콘 중합체, 아크릴, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하 또는 15 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 전극은 바이오센서용 작업 전극이 될 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 유형 1 크로노암페로메트리 시험으로 측정할 때, 팔라듐의 용량-응답 기울기에서 10 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 상기 도전 층은, 물리적 기상 증착을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 공지된 임의의 수단에 의해, 폴리카보네이트, 실리콘 중합체, 아크릴, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하 또는 15 % 이하 또는 10 % 이하 또는 5 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 전극은 바이오센서용 작업 전극이 될 수 있고, 상기 바이오센서는 혈당 센서일 수 있다.
상기 기판은, 나일론, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아마이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합체; 폴리스티렌, 폴리스티렌 공중합체, 스티렌 아크릴로나이트릴 공중합체, 아크릴로나이트릴 부타다이엔 스티렌 공중합체, 폴리(메틸메타크릴레이트), 아크릴 공중합체, 폴리(에테르-이미드); 폴리페닐렌 옥사이드 또는 폴리(페닐렌 옥사이드)/폴리스티렌 블렌드, 폴리스티렌 수지; 폴리페닐렌 설파이드; 폴리페닐렌 설파이드/설폰; 폴리(에스테르카보네이트); 폴리카보네이트; 폴리설폰; 폴리설폰 에테르; 및 폴리(에테르-케톤); 또는 임의의 전술한 다른 중합체의 혼합물을 포함하나 이에 한정되지 않는, 당 업계에 공지된 임의의 중합체 조성물로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은, 에틸렌 글라이콜, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 및 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 글라이콜의 잔기를 포함하는 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은, 테레프탈산 및/또는 다이메틸 테레프탈레이트의 잔기, 및 에틸렌 글라이콜, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 및 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 글라이콜의 잔기를 포함하는 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은, 테레프탈산 및 아이소프탈산 및/또는 이들의 에스테르, 예를 들어 다이메틸 테레프탈레이트의 잔기를 포함하는 산 성분, 및 에틸렌 글라이콜 잔기, 1,4-사이클로헥산다이메탄올 잔기 및 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 글라이콜의 잔기를 포함하는 글라이콜 성분을 포함하는 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은. 테레프탈산 잔기, 또는 이의 에스테르, 또는 이들의 혼합물, 및 1,4-사이클로헥산다이메탄올 잔기를 포함하는 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은, 테레프탈산 잔기 또는 이의 에스테르, 또는 이들의 혼합물, 및 1,4-사이클로헥산다이메탄올 잔기 및/또는 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올 잔기로부터 제조된 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은, 테레프탈산 잔기 또는 이의 에스테르, 또는 이들의 혼합물, 및 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올 잔기 및 1,4-사이클로헥산다이메탄올 잔기로부터 제조된 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은, 테레프탈산 잔기 또는 이의 에스테르, 또는 이들의 혼합물, 및 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올 잔기 및 에틸렌 글라이콜 잔기로부터 제조된 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
일 실시양태에서, 상기 기판은, 테레프탈산 잔기 또는 이의 에스테르, 또는 이들의 혼합물, 및 에틸렌 글라이콜 잔기 및 1,4-사이클로헥산다이메탄올 잔기를 포함하는 하나 이상의 폴리에스테르로 구성될 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것이며, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험(Type 1 Linear Sweep Voltammetry Test)에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 34 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈, 15 내지 34 중량% 범위의 크롬 및 7 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여상기 전극은 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 34 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈 및 21 내지 23 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 21 내지 23 중량% 범위의 크롬 및 12 내지 14 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 22 내지 24 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈, 22 내지 24 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈 및 32 내지 34 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 개시 내용의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 32 내지 34 중량% 범위의 크롬 및 7 내지 9 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 상기 도전 층은, 물리적 기상 증착을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 공지된 임의의 수단에 의해, 폴리카보네이트, 실리콘 중합체, 아크릴, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 상기 도전 층은, 물리적 기상 증착을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 공지된 임의의 수단에 의해, PET[테레프탈산(TPA) 및 에틸렌 글라이콜(EG)의 공중합체], 변형된 PET, 예를 들어 PETG[CHDM 보다 높은 몰%의 EG를 함유하는 PET], PCT(폴리사이클로헥실렌다이메틸렌 테레프탈레이트), 변형된 PCT, TMCD (2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄다이올) 및 CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 전극은 바이오센서용 작업 전극이 될 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극에 관한 것으로, 상기 전극은 기판 및 상기 기판 상에 코팅된 도전 층을 포함하며, 이 때 상기 도전 층은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 상기 전극은, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 의해 측정할 때, 상기 전극에 적용된 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여, 스윕 동안 -60 mV의 전위에서 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동할 수 있고, 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 상기 도전 층은, 물리적 기상 증착을 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 공지된 임의의 수단에 의해, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD[폴리(1,4-사이클로헥산다이메탄올-1,4-다이카복실레이트), 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 전극은 바이오센서용 작업 전극이 될 수 있고, 상기 바이오센서는 혈당 센서일 수 있다.
본 개시 내용의 도전 층은 본 출원에서 개시된 임의의 합금 조성물을 포함하는 단일 층으로 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 합금 조성물은, 원소의 고용액(단일상), 금속상 혼합물(2 종 이상의 용액) 또는 상 간의 뚜렷한 경계가 없는 금속간 화합물일 수 있는 합금을 함유한다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적(target)을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 34 중량% 범위의 크롬을 추가로 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 55 내지 60 중량% 범위의 니켈, 15 내지 34 중량% 범위의 크롬 및 7 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈 및 15 내지 17 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈 및 21 내지 23 중량% 범위의 크롬을 추가로 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 21 내지 23 중량% 범위의 크롬 및 12 내지 14 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈 및 22 내지 24 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 58 내지 60 중량% 범위의 니켈, 22 내지 24 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈 및 32 내지 34 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
일 양태에서, 본 발명의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 또한, 도전 층은 2000 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 32 내지 34 중량% 범위의 크롬 및 7 내지 9 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터 상기 기판 상의 도전 층을 형성하기 위해 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 상기 도전 층은, ASTM F171 1 -96에 의해 측정할 때, 5000, 2000, 100, 80, 60, 50, 40, 20, 10 또는 5 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 도전 층은, ASTM F1711-96에 의해 측정할 때, 1 내지 5000 옴/스퀘어, 1 내지 4000 옴/스퀘어, 1 내지 3000 옴/스퀘어, 1 내지 2000 옴/스퀘어, 1 내지 1000 옴/스퀘어, 1 내지 500 옴/스퀘어, 5 내지 100 옴/스퀘어, 10 내지 80 옴/스퀘어, 20 내지 60 옴/스퀘어, 40 내지 50 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 상기 도전 층은, 당 업계에서 통상적인 기술 중 하나로 공지된 임의의 방법, 예를 들어 물리적 기상 증착에 의해, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 상기 도전 층은 2000 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 상기 도전 층은, 당 업계에서 통상적인 기술 중 하나로 공지된 임의의 방법, 예를 들어 물리적 기상 증착에 의해, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 전극은 바이오센서용 작업 전극이 될 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시양태는 바이오센서용 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 기판을 제공하는 단계; (b) 표적을 제공하는 단계; 및 (c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 물질은 니켈 및 크롬을 포함할 수 있고, 도전 층 내 니켈 및 크롬의 총 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 50 내지 99 중량% 범위일 수 있다. 상기 도전 층은 2000 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 가질 수 있다. 상기 도전 층은, 추가로, 100 중량%인 도전 층의 총 중량을 기준으로, 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 상기 도전 층은, 당 업계에서 통상적인 기술 중 하나로 공지된 임의의 방법, 예를 들어 물리적 기상 증착에 의해, PET, 변형된 PET, 예를 들어 PETG 또는 PCTG, PCT, 변형된 PCT, TMCD AND CHDM, PCCD 또는 PEN을 포함하는 폴리에스테르를 포함하나 이에 한정되는 것은 아닌, 당 업계에 기재되거나/기재되고 본원에 기재된 임의의 중합체 중 하나 이상으로 구성될 수 있는 기판 상에 코팅될 수 있다. 상기 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖고, 상기 기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가져, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 상기 전극은 바이오센서용 작업 전극이 될 수 있다.
본 개시 내용의 실시양태는 본원에서 하기 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 본 개시 내용의 실시양태의 박막 전극 바이오센서 컴퍼넌트의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 개시 내용의 실시양태의 테스트-스트립 바이오센서 컴퍼넌트의 개략도이다.
도 3은 매개체-함유 용액에서의 박막 전극의 선형 스윕 전압 볼타모그램(voltammogram) 플롯을 도시하는 그래프이다.
도 4는 도 3의 매개체-함유 용액에서의 박막 전극의 크로노암페로메트리(chronoamperometry) 플롯을 도시하는 그래프이다.
도 5는 팔라듐으로부터 형성된 도전 층을 갖는 박막 전극의 용량-응답 기울기를 도시하는 그래프이다.
도 6은 조성물 A3로부터 형성된 도전 층을 갖는 박막 전극의 용량-응답 기울기를 도시하는 그래프이다.
도 7은 팔라듐으로부터 형성된 도전 층을 갖는 박막 전극의 다른 용량-응답 기울기를 도시하는 그래프이다.
도 8은 팔라듐으로부터 형성된 도전 층을 갖는 박막 전극의 또 다른 용량-응답 기울기를 도시하는 그래프이다.
도 9는 조성물 A3로부터 형성된 도전 층을 갖는 박막 전극의 다른 용량-응답 기울기를 도시하는 그래프이다.
도 10은 복수의 박막 전극의 선형 스윕 볼타메트리 플롯을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 일반적으로 전극용 컴퍼넌트, 예를 들어 바이오센서에서 사용되는 것에 관한 것이다. 본원에 사용된 용어 "바이오센서"는 생물학적 샘플을 분석하는 장치를 의미한다. 일부 실시양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 바이오센서 컴퍼넌트는 적층형(layered) 박막 전극(100)일 수 있으며, 광범위하게는, 기판(102) 및 기판(102)의 적어도 일부분에 코팅된 도전 층(104)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 바이오센서는 의료용 센서, 예를 들어 혈당측정기가 될 수 있고, 상기 바이오센서 컴퍼넌트는 상기 바이오센서와 함께 사용하기 위한 테스트-스트립을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "의료용 센서"는 의학적 모니터링 및/또는 진단에 사용되는 바이오센서를 의미한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 일부 실시양태는, 바이오센서 컴퍼넌트가, 반응 공간(112)에 의해 제 2 전극(100)으로부터 분리된 제 1 전극(100)을 포함하는 테스트-스트립(110)을 포함할 것으로 고려한다. 제 1 전극(100)은 작업 전극을 포함할 수 있고 제 2 전극(110)은 기준 전극 또는 상대 전극 또는 조합된 기준 및 상대 전극을 포함할 수 있다. 따라서, 생물학적 샘플, 예를 들어 혈액 방울은 분석을 위해 반응 공간(112) 내에 배치될 수 있고 제 1 및 제 2 전극(100)과 전기적으로 접촉할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "혈당 센서"는 혈중 포도당 농도를 측정하는 데 사용되는 의료용 센서를 의미한다.
박막 전극 형태의 바이오센서 컴퍼넌트는 생물학적 반응 물질(BRM), 예를 들어 효소(포도당 센서에 관하여 상기 논의된 바와 같음) 및 매개체(예를 들어, 페리시안화물, 루테늄 착체, 오스뮴 착체, 퀴논, 페노싸이아진, 페녹사진 등)과 조합하여 사용될 수 있다. 작동 시, 생물학적 샘플이 테스트-스트립에 적용된다. 그 후, (생물학적 샘플 내에서) 검출될 성분의 양에 비례하는 전기화학적 응답이 전극상에서 일어날 것이다. 보다 상세하게는, (검출될) 성분이 먼저 BRM과 반응하고, 상기 성분은 산화된다. 상기 BRM은, (측정될) 성분에서 BRM으로 전달된 전자에 의해 일시적으로 환원된다. 다음으로, 상기 환원된 BRM은 매개체와 반응하여 전자(들)를 매개체 종(예를 들어, 분자 또는 착체)으로 전달한다. 상기 매개체 종이 환원될 때, 상기 BRM은 원래의 산화 상태로 되돌아간다. 그 다음, 환원된 매개체가 전극 표면으로 확산되어, 미리 결정되고 충분히 산화된 전위가 바이오센서에 적용되는 경우, 환원된 매개체가 원래의 산화 상태로 다시 산화된다. 바이오센서에 의해, 매개체 종의 산화에 의해 생성된 전류가 측정되고, 이는 생물학적 샘플 내에서 검출되는 성분의 양에 비례한다. 다른 실시양태에서는, 전기화학적 응답이 반대되며, 여기서는 (검출될) 성분이 먼저 BRM과 반응하고 상기 성분은 환원된다. BRM은 BRM에서 (측정될) 성분으로 전달된 전자에 의해 일시적으로 산화된다. 다음으로, 상기 산화된 BRM은 매개체와 반응하여 매개체 종(예를 들어, 분자 또는 착체)으로부터 전자를 전달한다. 매개체 종이 산화될 때, BRM은 원래의 산화 상태로 되돌아간다. 그 다음, 산화된 매개체가 전극 표면으로 확산되어, 미리 결정되고 충분히 환원된 전위가 바이오센서에 적용되는 경우, 산화된 매개체가 원래의 산화 상태로 다시 환원된다. 바이오센서에 의해, 매개체 종의 환원에 의해 생성된 전류가 측정되고, 이는 생물학적 샘플 내에서 검출되는 성분의 양에 비례한다. 실시양태에서, 바이오센서 컴퍼넌트는, BRM, 매개체 및 측정되는 생물학적 성분에 기초하여, 주어진 전기화학 시스템에 대해 소정의 범위 내에서 전기적 응답을 제공하도록 구성된 전극이다.
통상적으로 팔라듐 및/또는 금과 같은 귀금속을 포함 및/또는 사용하는 종래의 물리적 기상 증착된 바이오센서 컴퍼넌트와는 달리, 본원에 기술된 바이오센서 컴퍼넌트는 비-귀금속 합금, 예를 들어 니켈 및 크롬을 포함하는 것으로 형성될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 본원에 기술된 비-귀금속 합금은 생물학적 샘플을 측정할 때 우수한 일관성 및 정확성을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 본원에 기술된 상기 비-귀금속 합금으로 구성된 바이오센서 컴퍼넌트를 사용함으로써, 통상적으로 바이오센서 컴퍼넌트의 제작 및 사용과 관련된 물질 및 제조 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.
본 개시 내용의 실시양태는, 일반적으로 비-도전성이며 본원에 기술된 예상되는 화학적 반응에 화학적으로 불활성인, 가요성 또는 강성인 임의의 유형의 물질로 형성될 기판(102)을 제공한다. 특정 실시양태에서, 바이오센서 컴퍼넌트의 기판(102)은 중합체를 포함하는 가요성 비-도전성 필름, 예를 들어 중합체 필름, 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트 필름 등을 포함할 수 있다. 특정 구체적인 실시양태에서, 기판(102)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시양태는 기판(102)이 25 ㎛ 이상, 125 ㎛ 이상 또는 250 ㎛ 이상 및/또는 800 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하 또는 400 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다는 것을 고려한다. 특정 실시양태에서, 기판(102)은 25 내지 800 ㎛, 25 내지 500 ㎛, 또는 25 내지 400 ㎛, 125 내지 800 ㎛, 125 내지 500 ㎛, 또는 125 내지 400 ㎛, 또는 250 내지 800 ㎛, 250 내지 500 ㎛ 또는 250 내지 400 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
기판(102) 상에 코팅된 도전 층(104)은 하나 이상의 비-귀금속을 포함할 수 있다. 이러한 도전 층(104)은 하나 이상의 물리적 기상 증착 기술, 예를 들어 스퍼터 코팅(예를 들어, 마그네트론 스퍼터링, 불균형 마그네트론 스퍼터링, 대향 타겟 스퍼터링 등), 열적 증발, 전자 빔 증발, 레이저 절제, 아크 기화, 공-증발, 이온 플레이팅 등을 통해 기판(102) 상에 코팅될 수 있다. 도전 층(104)은 1, 10, 15 또는 30 nm 이상 및/또는 1000, 200, 100 또는 50 nm 이하의 두께로 기판(102) 상에 코팅될 수 있다. 특정 실시양태에서, 도전 층(104)은 1 내지 1000 nm, 1 내지 200 nm, 1 내지 100 nm, 또는 1 내지 50 nm, 10 내지 1000 nm, 10 내지 200 nm, 10 내지 100 nm, 또는 10 내지 50 nm, 15 내지 1000 nm, 15 내지 200 nm, 15 내지 100 nm, 또는 15 내지 50 nm, 또는 30 내지 1000 nm, 30 내지 200 nm, 30 내지 100 nm 또는 30 내지 50 nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 도전 층(104)은, 생성된 박막 전극(100)이 일반적으로 가시광선에 대해 불투명이도록 상기 기판(102) 상에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 상기 생성된 박막 전극(100)은 ASTM D1003에 의해 측정될 때 50 % 이하, 40 % 이하, 30 % 이하, 또는 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 생성된 박막 전극(100)은 1 내지 50 %, 10 내지 40 %, 15 내지 30 % 또는 약 20 %의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 또한, 상기 생성된 박막 전극(100)은 ASTM F1711-96에 의해 측정될 때 5000, 2000, 100, 80, 60, 50, 40, 20, 10 또는 5 옴/스퀘어 미만의 시트 저항을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 생성된 박막 전극(100)은 1 내지 5000 옴/스퀘어, 2 내지 2000 옴/스퀘어, 5 내지 100 옴/스퀘어, 10 내지 80 옴/스퀘어, 20 내지 60 옴/스퀘어, 또는 40 내지 50 옴/스퀘어의 시트 저항을 가질 수 있다.
대체로, 도전 층(104)을 형성하는, 본원에 기술된 비-귀금속은 니켈 및 크롬의 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하기 표 1은 본 개시 내용의 실시양태의 바이오센서 컴퍼넌트의 도전 층(104)에 사용 및/또는 포함될 수 있는 예시적인 비-귀금속 합금을 나타낸다. 예를 들어, 이러한 비-귀금속 합금은 표 1에 정의된 바와 같이, 조성물 A1 내지 A6의 형태의 조성물 합금을 포함할 수 있다. 하기 표 1은 또한 조성물 B1 내지 B5, C1 내지 C9, D1 내지 D3 및 E1 내지 E2를 열거하고, 이들 조성물 중 선택된 성분의 양에 대한 범위를 제공한다. 하나의 고유한 조성물을 각각 정의하는 조성물 A1 내지 A6과 대조적으로, 조성물 B1 내지 B5, C1 내지 C9, D1 내지 D3 및 E1 내지 E1 각각은 인용된 성분에 대한 수치 범위 내에 속하는 다수의 상이한 조성물을 포함할 수 있다.
[표 1]
Figure 112017067578218-pct00001
특정 실시양태에서, 표 1에 상술된 양 이외에, 전극의 도전 층(예를 들어, 바이오센서 컴퍼넌트의 도전 층(104))에 포함되는 비-귀금속 합금에 포함되는 니켈 및 크롬의 양은 전극(예를 들어, 바이오센서 컴퍼넌트)의 특정 요건에 따라 상이할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 약 30, 40, 50 또는 55 중량% 이상 및/또는 약 95, 85, 75, 65 또는 60 중량% 이하의 니켈을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 약 30 내지 99, 30 내지 95, 50 내지 99, 50 내지 98, 50 내지 97, 50 내지 96, 50 내지 95, 50 내지 75 또는 55 내지 60 중량%의 니켈을 포함할 수 있다. 또한, 다양한 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 약 0.5, 1, 2, 5, 10 또는 15 중량% 이상 및/또는 약 60, 50, 40, 35, 30 및 25 중량% 이하의 크롬을 포함할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0.5 내지 60, 5 내지 35 또는 15 내지 25 중량% 범위의 크롬을 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 전극, 예를 들어, 바이오센서 컴퍼넌트의 도전 층에 포함되는 비-귀금속에 포함된 니켈 및 크롬의 양은 하기와 같이 바이오센서 컴퍼넌트의 특정 요건에 따라 상이할 수 있다: 10 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 55 중량%의 크롬 및 45 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 50 중량%의 크롬 및 50 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 45 중량%의 크롬 및 55 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 40 중량%의 크롬 및 60 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 35 중량%의 크롬 및 65 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 30 중량%의 크롬 및 70 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 25 중량%의 크롬 및 75 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 20 중량%의 크롬 및 80 내지 90 중량%의 니켈; 또는 10 내지 15 중량%의 크롬 및 85 내지 90 중량%의 니켈; 또는 15 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 55 중량%의 크롬 및 45 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 50 중량%의 크롬 및 50 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 45 중량%의 크롬 및 55 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 40 중량%의 크롬 및 60 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 35 중량%의 크롬 및 65 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 30 중량%의 크롬 및 70 내지 85 중량%의 니켈; 또는 15 내지 25 중량%의 크롬 및 75 내지 85 중량%의 니켈; 또는 20 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 55 중량%의 크롬 및 45 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 50 중량%의 크롬 및 50 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 45 중량%의 크롬 및 55 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 40 중량%의 크롬 및 60 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 35 중량%의 크롬 및 65 내지 80 중량%의 니켈; 또는 20 내지 30 중량%의 크롬 및 70 내지 80 중량%의 니켈; 또는 25 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 55 중량%의 크롬 및 45 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 50 중량%의 크롬 및 50 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 45 중량%의 크롬 및 55 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 40 중량%의 크롬 및 60 내지 75 중량%의 니켈; 또는 25 내지 35 중량%의 크롬 및 65 내지 75 중량%의 니켈; 또는 30 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 70 중량%의 니켈 또는 30 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 50 중량%의 크롬 및 50 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 45 중량%의 크롬 및 55 내지 70 중량%의 니켈; 또는 30 내지 40 중량%의 크롬 및 60 내지 70 중량%의 니켈; 또는 35 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 55 중량%의 크롬 및 45 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 50 중량%의 크롬 및 50 내지 65 중량%의 니켈; 또는 35 내지 45 중량%의 크롬 및 55 내지 65 중량%의 니켈; 또는 40 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 55 중량%의 크롬 및 45 내지 60 중량%의 니켈; 또는 40 내지 50 중량%의 크롬 및 50 내지 60 중량%의 니켈; 또는 45 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 55 중량%의 니켈; 또는 45 내지 55 중량%의 크롬 및 45 내지 55 중량%의 니켈; 또는 50 내지 99 중량%의 크롬; 또는 40 내지 45 중량%의 크롬 및 55 내지 60 중량%의 니켈; 및 1 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 98 중량%의 크롬 및 2 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 97 중량%의 크롬 및 3 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 96 중량%의 크롬 및 4 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 94 중량%의 크롬 및 6 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 93 중량%의 크롬 및 7 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 92 중량%의 크롬 및 8 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 91 중량%의 크롬 및 9 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 50 중량%의 니켈 또는 50 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 50 중량%의 니켈; 또는 50 내지 60 중량%의 크롬 및 40 내지 50 중량%의 니켈; 또는 55 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 45 중량%의 니켈; 또는 55 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 45 중량%의 니켈; 또는 55 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 45 중량%의 니켈; 또는 55 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 45 중량%의 니켈; 또는 55 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 45 중량%의 니켈, 또는 55 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 45 중량%의 니켈; 또는 55 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 45 중량%의 니켈; 또는 55 내지 65 중량%의 크롬 및 35 내지 45 중량%의 니켈; 또는 60 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 40 중량%의 니켈; 또는 60 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 40 중량%의 니켈; 또는 60 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 40 중량%의 니켈; 또는 60 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 40 중량%의 니켈; 또는 60 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 40 중량%의 니켈 또는 60 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 40 중량%의 니켈; 또는 60 내지 70 중량%의 크롬 및 30 내지 40 중량%의 니켈; 또는 65 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 35 중량%의 니켈; 또는 65 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 35 중량%의 니켈; 또는 65 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 35 중량%의 니켈; 또는 65 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 35 중량%의 니켈; 또는 65 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 35 중량%의 니켈; 또는 65 내지 75 중량%의 크롬 및 25 내지 35 중량%의 니켈; 또는 70 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 30 중량%의 니켈; 또는 70 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 30 중량%의 니켈; 또는 70 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 30 중량%의 니켈; 또는 70 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 30 중량%의 니켈; 또는 70 내지 80 중량%의 크롬 및 20 내지 30 중량%의 니켈; 또는 75 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 25 중량%의 니켈; 또는 75 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 25 중량%의 니켈; 또는 75 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 25 중량%의 니켈; 또는 75 내지 85 중량%의 크롬 및 15 내지 25 중량%의 니켈; 또는 80 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 20 중량%의 니켈; 또는 80 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 20 중량%의 니켈; 또는 80 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 20 중량%의 니켈; 또는 80 내지 85 중량%의 크롬 및 10 내지 15 중량%의 니켈; 또는 85 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 15 중량%의 니켈; 또는 85 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 15 중량%의 니켈; 또는 85 내지 90 중량%의 크롬 및 10 내지 15 중량%의 니켈; 또는 90 내지 99 중량%의 크롬 및 1 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 98 중량%의 크롬 및 2 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 97 중량%의 크롬 및 3 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 96 중량%의 크롬 및 4 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 95 중량%의 크롬 및 5 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 94 중량%의 크롬 및 6 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 93 중량%의 크롬 및 7 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 92 중량%의 크롬 및 8 내지 10 중량%의 니켈; 또는 90 내지 91 중량%의 크롬 및 9 내지 10 중량%의 니켈; 또는 15 내지 34 중량%의 크롬 및 55 내지 60 중량%의 니켈; 또는 15 내지 17 중량%의 크롬 및 56 내지 58 중량%의 니켈; 또는 21 내지 23 중량%의 크롬 및 54 내지 57 중량%의 니켈; 또는 22 내지 24 중량%의 크롬 및 58 내지 60 중량%의 니켈; 또는 32 내지 34 중량%의 크롬 및 54 내지 57 중량%의 니켈(상기 모든 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량%를 기준으로 한다).
본 발명에 존재할 수 있는 니켈 및 크롬 이외의 비-귀금속 합금은 몰리브덴, 코발트, 철, 텅스텐, 망간, 구리, 알루미늄, 티타늄, 붕소 및 바나듐과 같은 그룹 Ⅰ을 포함할 수 있다. 존재할 수 있는 니켈 및 크롬 이외의 비-귀금속 합금은 그룹 Ⅱ에 있으며 탄소 및 규소를 포함한다. 본 발명에서 유용한 모든 금속 합금의 중량%는, 도전 층 내 물질의 총 중량%(100 중량%임)를 기준으로 한다.
본 발명에 사용될 수 있는 그룹 Ⅰ 비-귀금속 합금은, 100 중량%인 도전 층의 총 중량%를 기준으로, 89 중량%까지 존재할 수 있다.
특정 실시양태에서, 그룹 I의 다른 비-귀금속은 본 발명에서 0.01 내지 89 중량%; 0.01 내지 85 중량%; 또는 0.01 내지 80 중량%; 또는 0.01 내지 75 중량%; 또는 0.01 내지 70 중량%; 또는 0.01 내지 65 중량%; 또는 0.01 내지 60 중량%; 또는 0.01 내지 55 중량%; 또는 0.01 내지 50 중량%; 또는 0.01 내지 45 중량%; 또는 0.01 내지 40 중량%; 또는 0.01 내지 35 중량%; 또는 0.01 내지 30 중량%; 또는 0.01 내지 25 중량%; 또는 0.01 내지 20 중량%; 또는 0.01 내지 15 중량%; 또는 0.01 내지 10 중량%; 또는 0.01 내지 5 중량%; 또는 1 내지 89 중량%; 또는 1 내지 85 중량%; 또는 1 내지 80 중량%; 또는 1 내지 75 중량%; 또는 1 내지 70 중량%; 또는 1 내지 65 중량%; 또는 1 내지 60 중량%; 또는 1 내지 55 중량%; 또는 1 내지 50 중량%; 또는 1 내지 45 중량%; 또는 1 내지 40 중량%; 또는 1 내지 35 중량%; 또는 1 내지 30 중량%; 또는 1 내지 25 중량%; 또는 1 내지 20 중량%; 또는 1 내지 15 중량%; 또는 1 내지 10 중량%; 또는 1 내지 9 중량%; 또는 1 내지 8 중량%; 또는 1 내지 7 중량%; 또는 1 내지 6 중량%; 또는 1 내지 5 중량%; 또는 5 내지 89 중량%; 또는 5 내지 85 중량%; 또는 5 내지 80 중량%; 또는 5 내지 75 중량%; 또는 5 내지 70 중량%; 또는 5 내지 65 중량%; 또는 5 내지 60 중량%; 또는 5 내지 55 중량%; 또는 5 내지 50 중량%; 또는 5 내지 45 중량%; 또는 5 내지 40 중량%; 또는 5 내지 35 중량%; 또는 5 내지 30 중량%; 또는 5 내지 25 중량%; 또는 5 내지 20 중량%; 또는 5 내지 15 중량%; 또는 5 내지 10 중량%; 또는 5 내지 9 중량%; 또는 5 내지 8 중량%; 또는 5 내지 7 중량%; 또는 6 내지 89 중량%; 또는 6 내지 85 중량%; 또는 6 내지 80 중량%; 또는 6 내지 75 중량%; 또는 6 내지 70 중량%; 또는 6 내지 65 중량%; 또는 6 내지 60 중량%; 또는 6 내지 55 중량%; 또는 6 내지 50 중량%; 또는 6 내지 45 중량%; 또는 6 내지 40 중량%; 또는 6 내지 35 중량%; 또는 6 내지 30 중량%; 또는 6 내지 25 중량%; 또는 6 내지 20 중량%; 또는 6 내지 15 중량%; 또는 6 내지 10 중량%; 또는 6 내지 9 중량%; 또는 6 내지 8 중량%; 또는 10 내지 89 중량%; 또는 10 내지 85 중량%; 또는 10 내지 80 중량%; 또는 10 내지 75 중량%; 또는 10 내지 70 중량%; 또는 10 내지 65 중량%; 또는 10 내지 60 중량%; 또는 10 내지 55 중량%; 또는 10 내지 50 중량%; 또는 10 내지 45 중량%; 또는 10 내지 40 중량%; 또는 10 내지 35 중량%; 또는 10 내지 30 중량%; 또는 10 내지 25 중량%; 또는 10 내지 20 중량%; 또는 10 내지 15 중량%; 또는 15 내지 89 중량%; 또는 15 내지 85 중량%; 또는 15 내지 80 중량%; 또는 15 내지 75 중량%; 또는 15 내지 70 중량%; 또는 15 내지 65 중량%; 또는 15 내지 60 중량%; 또는 15 내지 55 중량%; 또는 15 내지 50 중량%; 또는 15 내지 45 중량%; 또는 15 내지 40 중량%; 또는 15 내지 35 중량%; 또는 15 내지 30 중량%; 또는 15 내지 25 중량%; 또는 20 내지 89 중량%; 또는 20 내지 85 중량%; 또는 20 내지 80 중량%; 또는 20 내지 75 중량%; 또는 20 내지 70 중량%; 또는 20 내지 65 중량%; 또는 20 내지 60 중량%; 또는 20 내지 55 중량%; 또는 20 내지 50 중량%; 또는 20 내지 45 중량%; 또는 20 내지 40 중량%; 또는 20 내지 35 중량%; 또는 20 내지 30 중량%; 또는 25 내지 89 중량%; 또는 25 내지 85 중량%; 또는 25 내지 80 중량%; 또는 25 내지 75 중량%; 또는 25 내지 70 중량%; 또는 25 내지 65 중량%; 또는 25 내지 60 중량%; 또는 25 내지 55 중량%; 또는 25 내지 50 중량%; 또는 25 내지 45 중량%; 또는 25 내지 40 중량%; 또는 25 내지 35 중량%; 또는 30 내지 89 중량%; 또는; 또는 30 내지 85 중량%; 또는 30 내지 80 중량% 또는 30 내지 75 중량%; 또는 30 내지 70 중량%; 또는 30 내지 65 중량%; 또는 30 내지 60 중량%; 또는 30 내지 65 중량%; 또는 30 내지 50 중량%; 또는 30 내지 45 중량%; 또는 30 내지 40 중량%; 또는 35 내지 89 중량%; 또는 35 내지 85 중량%; 또는 35 내지 80 중량%; 또는 35 내지 75 중량%; 또는 35 내지 70 중량%; 또는 35 내지 65 중량%; 또는 35 내지 60 중량%; 또는 35 내지 55 중량%; 또는 35 내지 50 중량%; 또는 35 내지 45 중량%; 또는 40 내지 89 중량%; 또는 40 내지 85 중량%; 또는 40 내지 80 중량%; 또는 40 내지 75 중량%; 또는 40 내지 70 중량%; 또는 40 내지 65 중량%; 또는 40 내지 60 중량%; 또는 40 내지 55 중량%; 또는 40 내지 50 중량%; 또는 45 내지 89 중량%; 또는 45 내지 85 중량%; 또는 45 내지 80 중량%; 또는 45 내지 75 중량%; 또는 45 내지 70 중량%; 또는 45 내지 65; 또는 45 내지 60 중량%; 또는 45 내지 55 중량%; 또는 50 내지 89 중량%; 또는 50 내지 85 중량%; 또는 50 내지 80 중량%; 또는 50 내지 75 중량%; 또는 50 내지 70 중량%; 또는 50 내지 65 중량%; 또는 50 내지 60 중량%; 또는 55 내지 89 중량%; 또는 55 내지 85 중량% 및 25 내지 45 중량%의 니켈; 또는 55 내지 70 중량%; 또는 55 내지 65 중량%; 또는 60 내지 89 중량%; 또는 60 내지 85 중량%; 또는 60 내지 80 중량%; 또는 60 내지 75 중량%; 또는 60 내지 70 중량%; 또는 65 내지 89 중량%; 또는 65 내지 85 중량%; 또는 65 내지 80 중량%; 또는 65 내지 75 중량%; 또는 70 내지 89 중량%; 또는 70 내지 85 중량%; 또는 70 내지 80 중량%; 또는 75 내지 89 중량%; 또는 75 내지 85 중량%; 또는 80 내지 89 중량%의 양으로 존재할 수 있으며, 상기 모든 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량%를 기준으로 한다.
다양한 실시양태에서, 그룹의 비-귀금속 합금은 몰리브덴을 포함할 수 있다. 상기 비-귀금속 합금 내의 몰리브덴은 예를 들어, 약 2, 4, 6, 8, 10 또는 12 이상 및/또는 약 50, 40, 30, 25 또는 20 중량% 이하로 존재할 수 있다. 보다 특히, 상기 비-귀금속 합금은 몰리브덴을 약 2 내지 50, 6 내지 30 또는 12 내지 20 중량% 범위로 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 전극, 예를 들어, 바이오센서 컴퍼넌트의 도전 층에 포함되는 비-귀금속 합금에 포함된 니켈, 크롬 및 몰리브덴의 양은 하기와 같이 바이오센서 컴퍼넌트의 특정 요건에 따라 변할 수 있다: 15 내지 34 중량%의 크롬, 55 내지 60 중량%의 니켈 및 7 내지 17 중량%의 몰리브덴; 또는 15 내지 17 중량%의 크롬, 56 내지 58 중량%의 니켈 및 15 내지 17 중량%의 몰리브덴; 또는 21 내지 23 중량%의 크롬, 54 내지 57 중량%의 니켈 및 12 내지 14 중량%의 몰리브덴; 또는 22 내지 24 중량%의 크롬, 58 내지 60 중량%의 니켈 15 내지 17 중량%의 몰리브덴; 또는 32 내지 34 중량%의 크롬, 54 내지 57 중량%의 니켈 및 7 내지 9 중량%의 몰리브덴(이들 모든 중량%는, 100 중량%인 도전 층의 총 중량%를 기준으로 한다).
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 코발트를 포함할 수 있다. 상기 비-귀금속 합금 내 코발트는 예를 들어, 약 0.25, 0.5, 1, 1.5 또는 2 이상 내지 10, 8, 6, 5 또는 4 중량% 이하의 코발트의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0 내지 10, 1 내지 6 또는 2 내지 4 중량%의 코발트를 포함할 수 있다. 특정 비-귀금속 합금은 코발트를 함유하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 철을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 철은 예를 들어, 약 0.25, 0.5, 2.0, 3.0 또는 4 이상 및/또는 약 20, 15, 10, 8 또는 6 중량% 이하의 철의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 철을 약 0 내지 20, 1 내지 10 또는 4 내지 6 중량%의 양으로 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 텅스텐을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 텅스텐은 예를 들어, 약 0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0 또는 3.5 이상 및/또는 약 20, 15, 10, 8 또는 6 중량% 이하의 텅스텐의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0 내지 20, 1 내지 10 또는 3.5 내지 6 중량%의 텅스텐을 포함할 수 있다. 특정 비-귀금속 합금은 텅스텐을 함유하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 망간을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 망간은 예를 들어, 약 0.1, 0.5 또는 1 이상 및/또는 약 5, 4 또는 3 중량% 이하의 망간의 양으로 존재할 수 있다. 특히, 비-귀금속 합금은 망간을 약 0.1 내지 5, 0.5 내지 4 또는 1 내지 3 중량%의 양으로 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 그룹 Ⅱ의 비-귀금속 합금은 규소를 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 규소는 예를 들어 약 0.01, 0.1 또는 0.5 이상 및/또는 약 2, 1 또는 0.8 중량% 이하의 규소의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0 내지 2, 0.1 내지 1 또는 0.5 내지 0.8 중량%의 규소를 포함할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 그룹 II의 비-귀금속 합금은 탄소를 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 탄소는 예를 들어, 약 0.001 또는 0.01 또는 0.1 또는 0.2 또는 0.3 또는 0.4 또는 0.5 또는 0.6 또는 0.7 또는 0.75 또는 0.8 또는 0.9 또는 1.0 또는 1.1 또는 1.2 또는 1.3 또는 1.4 또는 1.5 또는 1.6 또는 1.7 또는 1.8 또는 1.9 또는 2.0 이상 또는 0.01 내지 0.1 또는 0.01 내지 0.2 또는 0.01 내지 0.3 또는 0.01 내지 0.4 또는 0.01 내지 0.5 또는 0.01 내지 0.6 또는 0.01 내지 0.7 또는 0.01 내지 0.75 또는 0.01 내지 0.8 또는 0.01 내지 0.9 또는 0.01 내지 1.0 또는 0.01 내지 1.1 또는 0.01 내지 1.2 또는 0.01 내지 1.3 또는 0.01 내지 1.4 또는 0.01 내지 1.5 또는 0.01 내지 1.6 또는 0.01 내지 1.7 또는 0.01 내지 1.8 또는 0.01 내지 1.9 또는 0.01 내지 2.0 또는 0.1 내지 0.2 또는 0.1 내지 0.3 또는 0.1 내지 0.1 0.4 또는 0.1 내지 0.5 또는 0.1 내지 0.6 또는 0.1 내지 0.7 또는 0.1 내지 0.75 또는 0.1 내지 0.8 또는 0.1 내지 0.9 또는 0.1 내지 1.0 또는 0.1 내지 1.1 또는 0.1 내지 1.2 또는 0.1 내지 1.3 또는 0.1 내지 1.4 또는 0.1 내지 1.5 또는 0.1 내지 1.6 또는 0.1 내지 1.7 또는 0.1 내지 1.8 또는 0.1 내지 1.9 또는 0.1 내지 2.0 중량%의 탄소의 양으로 존재할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 구리를 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 구리는 예를 들어, 약 0.1, 0.5 또는 1 이상 및/또는 약 3, 2 또는 1.6 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0 내지 3, 0.5 내지 2 또는 1 내지 1.6 중량%의 구리를 포함할 수 있다. 특정 비-귀금속 합금은 구리를 함유하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 알루미늄을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 알루미늄은 예를 들어, 약 0.01, 0.1 또는 0.5 이상 및/또는 약 2, 1 또는 0.8 중량% 이하의 알루미늄의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0.01 내지 2, 0.1 내지 1, 또는 0.5 내지 0.8 중량%의 알루미늄을 포함할 수 있다. 특정 비-귀금속 합금은 알루미늄을 함유하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 티타늄을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 티타늄은 예를 들어 약 0.001, 0.01 또는 0.1 이상 및/또는 약 1, 0.75 또는 0.5 중량% 이하의 티타늄의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 티타늄을 약 0 내지 1, 0.01 내지 0.75 또는 0.1 내지 0.5 중량% 범위의 티타늄을 포함할 수 있다. 특정 비-귀금속 합금은 알루미늄을 함유하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 붕소를 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 붕소는 예를 들어, 약 0.0001, 0.001 또는 0.005 이상 및/또는 약 0.1, 0.01 또는 0.008 중량% 이하의 붕소의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0 내지 0.1, 0.001 내지 0.01 또는 0.005 내지 0.008 중량% 범위의 붕소를 포함할 수 있다. 특정 비-귀금속 합금은 붕소를 함유하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
다양한 실시양태에서, 그룹 I의 비-귀금속 합금은 바나듐을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금 내 바나듐은 예를 들어, 약 0.001, 0.01 또는 0.1 이상 및/또는 약 1, 0.75 또는 0.5 중량% 이하의 바나듐의 양으로 존재할 수 있다. 보다 특히, 비-귀금속 합금은 약 0 내지 1, 0.01 내지 0.75 또는 0.1 내지 0.5 중량%의 바나듐을 포함할 수 있다. 특정 비-귀금속 합금은 바나듐을 함유하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다.
표 1의 조성물 A3 내지 A6과 같은 특정 구체적인 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 50 내지 99 중량% 범위의 니켈 및 크롬의 총 중량%로 니켈 및 크롬을 포함할 수 있다. 상기 비-귀금속 합금은 특히 55 내지 60 중량% 범위의 니켈, 15 내지 34 중량%의 범위의 크롬 및 7 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금은 또한 0 내지 4 중량% 범위의 코발트, 0 내지 6 중량% 범위의 철, 0 내지 5 중량% 범위의 텅스텐, 0 내지 2 중량% 범위의 망간, 0 내지 1 중량% 범위의 실리콘, 0 내지 0.10 중량% 범위의 탄소, 0 내지 2 중량%의 범위의 구리, 0 내지 1 중량% 범위의 알루미늄 및 0 내지 1 중량% 범위의 바나듐을 포함할 수 있다.
표 1의 조성물 A3과 같은 특정 구체적인 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 50 내지 99 중량% 범위의 니켈 및 크롬의 총 중량%로 니켈 및 크롬을 포함할 수 있다. 상기 비-귀금속 합금은 특히 56 내지 58 중량% 범위의 니켈, 15 내지 17 중량%의 범위의 크롬 및 15 내지 17 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금은 또한 0 내지 4 중량% 범위의 코발트, 4 내지 6 중량% 범위의 철, 3 내지 5 중량% 범위의 텅스텐, 0 내지 2 중량% 범위의 망간, 0 내지 0.10 중량% 범위의 실리콘, 0 내지 0.10 중량% 범위의 탄소 및 0 내지 1 중량% 범위의 바나듐을 포함할 수 있다.
표 1의 조성물 A4와 같은 특정 구체적인 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 50 내지 99 중량% 범위의 니켈 및 크롬의 총 중량%로 니켈 및 크롬을 포함할 수 있다. 상기 비-귀금속 합금은 특히 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 21 내지 23 중량% 범위의 크롬 및 12 내지 14 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금은 또한 0 내지 4 중량% 범위의 코발트, 2 내지 4 중량% 범위의 철, 2 내지 4 중량% 범위의 텅스텐, 0 내지 1 중량% 범위의 망간, 0 내지 0.10 중량% 범위의 실리콘, 0 내지 0.010 중량% 범위의 탄소 및 0 내지 1 중량% 범위의 바나듐을 포함할 수 있다.
표 1의 조성물 A5와 같은 특정 구체적인 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 50 내지 99 중량% 범위의 니켈 및 크롬의 총 중량%로 니켈 및 크롬을 포함할 수 있다. 상기 비-귀금속 합금은 특히 58 내지 60 중량% 범위의 니켈, 22 내지 24 중량% 범위의 크롬 및 15 내지 45 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금은 또한 0 내지 3 중량% 범위의 코발트, 0 내지 4 중량% 범위의 철, 0 내지 1 중량% 범위의 망간, 0 내지 0.10 중량% 범위의 실리콘, 0 내지 0.10 중량% 범위의 탄소 및 0.5 내지 3 중량% 범위의 구리를 포함할 수 있다.
표 1의 조성물 A6과 같은 특정 구체적인 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 50 내지 99 중량% 범위의 니켈 및 크롬의 총 중량%로 니켈 및 크롬을 포함할 수 있다. 상기 비-귀금속 합금은 특히 54 내지 57 중량% 범위의 니켈, 32 내지 34 중량%의 범위의 크롬 및 7 내지 9 중량% 범위의 몰리브덴을 포함할 수 있다. 비-귀금속 합금은 또한 0 내지 3 중량% 범위의 철, 0 내지 1 중량% 범위의 망간, 0 내지 0.10 중량% 범위의 탄소 및 0 내지 1 중량% 범위의 알루미늄을 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 도전 층은 이 출원에서 개시된 임의의 합금 조성을 포함하는 단일 층으로 구성될 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 합금 조성물은, 원소의 고용액(단일 상), 금속상 혼합물(2 종 이상의 용액) 또는 상 간의 뚜렷한 경계가 없는 금속간 화합물일 수 있는 합금을 함유한다.
당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 비-귀금속 합금의 원소는 부수적인 불순물을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 "부수적인 불순물"은 비-귀금속 합금을 생산하는 데 사용되는 광석에서 자연적으로 발생하거나 생산 공정에서 우연히 추가되는 모든 불순물을 지칭한다. 비-귀금속 합금은 부수적인 불순물을 약 0.1, 0.05 또는 0.001 중량% 미만으로 포함할 수 있다.
본원에 기술된 비-귀금속 합금은 또한 전술한 원소에 추가로, 하나 이상의 추가의 합금 원소를 함유할 수 있다. 그러나 다양한 실시양태에서, 비-귀금속 합금은 이러한 추가의 합금 원소가 실질적으로 존재하지 않을 수 있다. 본원에 사용된 용어 "사실상 존재하지 않는" 및 "실질적으로 존재하지 않는"은 비-귀금속 합금이 0.001 중량% 미만의 상기 추가의 합금 성분을 포함함을 의미한다. 또한, 용어 "사실상 존재하지 않는" 및 "실질적으로 존재하지 않는"은 서로 바꾸어 사용될 수 있다.
본 개시 내용의 특정 실시양태에서, 본원에 기술된 바이오센서 컴퍼넌트는 하기 단계를 수행함으로써 제조될 수 있다:
(a) 기판을 제공하는 단계;
(b) 표적을 제공하는 단계;
(c) 상기 표적으로부터의 물질로 상기 기판의 적어도 일부를 물리적 기상 증착하여 상기 기판 상에 도전 층을 형성하는 단계.
기판을 제공하는 단계 (a)는 전술한 바와 같이 PET와 같은 임의의 유형의 기판 물질을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 기판은 고진공 챔버 내에서 작동될 수 있는 기판 물질의 시트를 포함할 것이다. 기판 물질의 시트는 정사각형 시트와 같은 물질의 단일 섹션을 포함할 수 있다. 일부 다른 실시양태에서, 기판 물질의 시트는 롤-투-롤(roll-to-roll) 메커니즘을 통해 고진공 챔버를 통과하는 물질의 롤을 포함할 수 있으며, 이는 보다 상세히 후술될 것이다. 다른 실시양태에서, 기판은, 후술되는 바와 같이, 증착 중에 고정된 상태로 유지되거나 회전될 수 있다.
표적을 제공하는 단계 (b)는 전술된 임의의 비-귀금속 합금으로 구성된 물리적 기상 증착 표적을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 물리적 기상 증착 표적은, 표 1에 열거된 조성물 A1 내지 A6 중 하나를 포함하는 합금 중 하나를 포함할 수 있다. 이러한 합금 표적은 부수적인 불순물을 약 0.1, 0.05 또는 0.001 중량% 미만으로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 물리적 기상 증착 공정 중에 물리적 기상 증착 표적은 스퍼터 음극과 같은 전극 내에 수용되고/되거나 이를 포함할 것이다. 특정 실시양태에서, 물리적 기상 증착 표적은 2, 4, 8, 12, 16 또는 20 cm 이상의 직경을 갖는 원형일 수 있다. 다른 실시양태에서, 물리적 증착 표적은, 2, 4, 8 또는 16 cm 이상의 내부 직경 및 20, 24, 28 또는 32 cm 이상의 외부 직경을 갖는 튜브형 표적일 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 물리적 기상 증착 표적은, 5 내지 25 cm 폭, 25 내지 75 cm 길이 및 0.3 내지 5 cm 두께의 직사각형일 수 있다. 그러나, 본 개시 내용의 실시양태는 다른 형상 및 크기의 표적의 사용을 고려하는 것으로 이해해야 한다.
단계 (c)의 물리적 기상 증착은 일반적으로 비-귀금속 합금 표적으로부터의 물질로 기판을 코팅하여 도전 층을 형성하는 것을 포함한다. 본원에 사용되는 용어 "물리적 기상 증착"은, 기판 상에 기화된 물질의 응축을 제공함으로써 박막을 증착시키는 것을 의미한다. 물리적 기상 증착된 코팅은 전술된 임의의 유형의 물리적 기상 증착 공정, 즉 스퍼터 코팅, 열 증발, 전자 빔 증발, 레이저 절제, 아크 기화, 공-증발, 이온 플레이팅 등에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 물리적 기상 증착 단계는 스퍼터링 공정을 통해 수행되고, 여기서는 스퍼터링 장치를 통해 비-귀금속 합금 표적을 스퍼터링함으로써 기판을 도전 층으로 코팅한다. 이러한 스퍼터링-유형 물리적 기상 증착의 구체적인 예는 하기에 보다 상세히 설명될 것이다. 도전 층으로 상부가 코팅된 생성된 기판은 전극과 같은 바이오센서 컴퍼넌트로서 사용될 수 있다. 이러한 전극은 작업 전극, 기준 전극 또는 상대 전극을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 예를 들어 롤-투-롤 물리적 기상 증착 공정을 통해 기판 물질의 롤이 도전 층으로 진공 코팅되는 경우, 생성된 박막 시트는 적절한 크기로 절단되어, 특히 바이오센서 컴퍼넌트를 위한 크기의 박막 전극을 형성한다. 다른 실시양태에서, 바이오센서 컴퍼넌트는 화학적 또는 레이저 에칭과 같은 에칭에 의해 박막 시트로부터 형성될 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 바이오센서 컴퍼넌트는 기판 상에 놓인 패턴화된 마스크를 사용하여 형성될 수 있고, 도전 층이 그 위에 물리적 증착되어 바이오센서 컴퍼넌트를 형성한다.
특정의 구체적인 실시양태에서, 바이오센서 컴퍼넌트는 롤-투-롤 마그네트론 스퍼터링을 포함하는 롤-투-롤 물리적 기상 증착 공정을 통해 생성될 수 있다. 예를 들어, 25 ㎛ 내지 250 ㎛ 범위의 두께, 33.02 ㎝의 폭을 갖는 PET(폴리에틸렌프탈레이트)로 제조된 중합체 필름을 포함하는 기판 시트는 77.50 ㎝ 폭의 웹 롤-투-롤 마그네트론 스퍼터 코팅기, 예를 들어 어플라이드 머터리얼스 인코포레이티드(Applied Materials, Inc.)가 제공하는 스마트웹(Smartweb) 코팅기 또는 CHA 인더스트리즈 인코포레이티드(CHA Industries, Inc.)가 제공하는 마크(Mark) 80을 사용하여 스퍼터링될 수 있다. 단일 또는 이중 표적 구성을 사용하여 비-귀금속 합금, 예를 들어 표 1의 합금의 도전 층을 증착시킬 수 있다. 비-귀금속 합금 판(예를 들어, 트리코 인더스트리즈 인코포레이티드(Tricor Industries Inc.)에서 입수 가능)으로 구성된 표적이 사용될 수 있다. 스퍼터 코팅기의 진공 챔버는 확산 및 기계적 펌프 조합을 사용하여 10-5 Torr 이상의 기저 압력까지 펌핑될 수 있다. 다른 실시양태에서는, 기계적 펌프, 터보 펌프, 크라이오 펌프 및/또는 오일 확산 펌프의 조합이 사용될 수 있다. 15.24 cm × 30.48 cm의 대체로 직사각형인 비-귀금속 합금 표적을 수용하는 마그네트론 스퍼터링 음극은 2 KW 전력 공급원(예를 들어 어드밴스드 에너지 인코포레이티드(Advanced Energy Inc.)로부터 제공됨)을 사용하여 에너지를 공급받을 수 있다. 진공 챔버로 들어가는 아르곤 가스 흐름을 제어하여(예를 들어, MKS 모델 1179A 유량 제어기를 통해) 스퍼터링 공정 중에 사용하기 위해 스퍼터링 압력을 3 내지 10 mTorr로 설정할 수 있다.
스퍼터링된 도전 층의 두께 및 시트 저항은 롤-투-롤 웹 속도를 제어함으로써, 즉 스퍼터링 동안 진공 챔버를 통해 이동하는 기판 시트의 속도를 제어함으로써, 현장에서 효율적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 조성 A3의 도전 층의 스퍼터링에 대해, 웹 속도는 0.1 내지 3.5 m/분으로 설정될 수 있고, 스퍼터링 전력 밀도는 2 내지 8 W/cm로 설정될 수 있다. 이와 같이하여, 조성물 A3의 스퍼터링된 도전 층은 약 25 nm의 측정된 두께 값 및 약 45 옴/스퀘어의 시트 저항을 갖도록 형성될 수 있다.
전술한 롤-투-롤 공정 외에도, 대규모 롤-투-롤 공정을 사용하여, 동일한 형상의 스케일-업 버전을 사용하여 바이오센서 컴퍼넌트를 제조할 수 있다. 이러한 대규모 롤-투-롤 공정에서 최대 웹 속도는 0.1 내지 10 m/분, 3 내지 7 m/분 또는 10 m/분 초과가 될 수 있다. 대규모 롤-투-롤 공정은 0.1 내지 13, 2 내지 10 또는 5 내지 8 W/cm2의 스퍼터링 전력 밀도를 제공할 수 있다. 또한, 표적의 수는 2, 4, 6 또는 그 이상을 포함할 수 있으며, 기판 시트의 웹 폭은 75 cm 이상일 수 있다.
실시양태는 또한, 기판 시트가 진공 챔버 내에서 고정된 상태로 유지되는 물리적 기상 증착 공정이 활용될 수 있음을 고려한다. 이러한 특정 실시양태는 하기 실시예 부분에 상세히 기술되어 있다. 기판 시트가 고정된 상태로 유지되는 일부 실시양태에서, 기판 시트 상에 도전 층을 증착하기 위한 증착 시간은 5, 10, 15, 30 분 또는 그 이상일 수 있다.
전술된 바와 같이, 본원에 기술된 비-귀금속 합금으로부터 형성된 도전 층을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트는 팔라듐 및/또는 금과 같은 귀금속을 포함하는 바이오센서 컴퍼넌트의 대체물로서 특히 적합하게 하는 바람직한 전기화학적 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 개시 내용의 실시양태의 바이오센서 컴퍼넌트는 크로노암페로메트리 시험을 할 때 바람직한 용량-응답 특성을 나타내는 비-귀금속 합금 도전 층으로 형성된 박막 전극을 포함할 수 있다. 특히, 후술될 타입 1 크로노암페로메트리 시험에 의해 정의된 크로노암페로메트리 시험에서, 본 개시 내용의 박막 전극은, 팔라듐-계 박막 전극의 용량-응답 기울기로부터 20 %, 19 %, 18 %, 17 %, 16 %, 15 %, 14 %, 13 %, 12 %, 11 %, 10 %, 9 %, 8 % 또는 7 % 이하로 벗어나는 용량-응답 기울기를 가질 수 있다. 특정 구체적인 실시양태에서, 본 개시 내용의 박막 전극의 용량-응답 기울기는 팔라듐-계 박막 전극의 용량-응답 기울기로부터 15 내지 7 %, 14 내지 8 %, 13 내지 15 % 또는 12 내지 10 % 벗어날 수 있다.
다양한 실시양태에서, 바이오센서 컴퍼넌트는, 대안적으로 또는 부가적으로, 크로노암페로메트리 시험을 할 때 바람직한 전자 전달 동역학을 나타내는, 비-귀금속 합금 도전 층으로 형성된 박막 전극을 포함할 것이다. 예를 들어, 후술될 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에서 정의된 선형 스윕 볼타메트리 시험을 수행하는 경우, 박막 전극은, 상기 박막 전극에 -100, -60, 0, 50, 100, 150, 200, 250 또는 300 mV의 전위 스텝이 적용되는 동안 0.5 μA 미만의 전류를 생성하도록 작동될 수 있다. 특정의 구체적인 실시양태에서, 타입 1 선형 스윕 볼타메트리 시험의 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여 측정할 때 박막 전극은 박막 전극에 -100 내지 0, 0 내지 100, 100 내지 200, 200 내지 300 또는 300 내지 400 mV의 전위 스텝이 적용되는 동안 0.5 μA 미만의 전류를 발생시키도록 작동될 수 있다.
본 발명은 본 발명 실시양태의 하기 실시예에 의해 추가로 예시될 수 있지만, 이들 실시예는 설명 목적으로만 포함되며 달리 구체적으로 기재되지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
실시예
박막 전극의 제조
후술하는 각각의 실시예에 있어서, 박막 전극 형태의 바이오센서 컴퍼넌트는 후술된 물리적 기상 증착 공정에 의해 형성되었다. 박막 전극은, 하기 공정을 사용하여, 팔라듐 및 금과 같은 귀금속 뿐만 아니라 표 1에 열거된 비-귀금속 합금과 같은 복수의 상이한 유형의 금속 및 금속 합금의 도전층을 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 공정에는 하기 과정에 의해 박막 전극 필름을 형성하는 것을 포함한다:
(a) 고진공 챔버에서 직류("DC") 마그네트론 스퍼터링을 사용하여 10.16 cm x 10.16 cm 사각형의 PET 기판 시트 상에 금속 또는 금속 합금을 증착하고(이 때 스퍼터링은 덴톤 베큠 데스크탑 프로(Denton Vacuum Desktop Pro) 스퍼터링 장치로 수행된다);
(b) 상기 진공 챔버를 10-5 mTorr 이하의 초기 기저 압력으로 배기시키고;
(c) 10 sccm의 아르곤 가스를 상기 고진공 챔버에 도입시켜 2.8 mTorr의 증착 압력을 생성하고;
(d) 상기 기판 시트를 상기 진공 챔버 내에서 약 2 회전/분(rpm)으로 회전시키고;
(e) 상기 금속 또는 금속 합금의 직경 5.08 cm의 표적을 상기 DC 마그네트론 스퍼터링 장치 하에서 40 W의 일정한 전력으로 15 분의 증착 시간 동안 유지하여, 상기 기판 시트의 적어도 일부분을 도전 층으로 코팅하고(표적을 초기화하기 위해, 상기 기판을 상기 진공 챔버로 도입하기 전에 5 분의 예비-스퍼터링 시간 동안 상기 DC 마그네트론 스퍼터링 장치 하에서 40 W의 일정한 전력으로 유지함);
(f) 모든 증착은 실온에서 실행한다.
전술된 바와 같은 물리적 기상 증착에 의해 형성된 박막 전극 필름으로부터 5.08 cm x 7.62 cm 크기의 개별 박막 전극을 절단하였다. 전기화학적 실험은, 감리 인스트루먼츠 비스타쉴드 패러데이 케이지(Gamry Instruments VistaShield Faraday Cage) 내부에 위치된 박막 전극 필름을 함유하는 전기화학적 셀로 3 개의 전극 구성의 감리 인스트루먼츠 레퍼런스 600(Gamry Instruments Reference 600) 전위차계를 사용하여 수행하였다. 각각의 박막 전극은, 다이-절단된 직경 3 mm의 단일 개구부를 갖는 전기 도금 테이프로 박막 전극을 부분적으로 마스킹함으로써, 작업 전극으로서 형성되었다. 이와 같이, 박막 전극의 마스킹되지 않은 부분은 0.0707 cm2의 기하학적 작업 전극 표면적을 제공하였다. 박막 전극의 마스킹되지 않은 부분은 전위차계의 작업 전극 리드(lead)에 대한 전기적 연결 지점 역할을 하였다. 박막 전극의 마스킹된 부분을 플라스틱과 같은 비-도전성 물질의 편평한 지지 블록 상에 위치시켰다. 그 후, 박막 전극을 유리 전기화학적 셀의 작업 전극 포트에 위치시켰다. 박막 전극의 노출된 3 mm 직경 부분은 전기화학적 셀의 작업 전극 포트의 하부 개구의 중심 근처에 위치시켰다. 전기화학적 셀의 작업 전극 포트는 클램프 및 O-링으로 밀봉하였다. 전기화학 전지는 또한, 포화 칼로멜 기준 전극을 포함하는 기준 전극 및 탄소 보조 전극을 함유하였다. 기준 전극 및 보조 전극은 각각 기준 전극 포트 및 보조 전극 포트에 각각 위치시켰다. 또한, 기준 전극 및 보조 전극은 전위차계의 기준 리드 및 보조 리드에 각각 연결하였다. 전기화학 전지는 또한, 질소와 같은 불활성 가스로 시험 용액을 탈기 및 블랭킷하는 가스 유동 포트를 포함하였다.
유형 1 크로노암페로메트리 시험에 대한 설명
하기와 같이 정의되는 유형 1 크로노암페로메트리 시험을 사용하여 하기 특정 실시예를 수행하였다: pH 7.1의 20 mM N-트리스(하이드록시메틸)메틸-2-아미노에탄설폰산 버퍼 용액 50 mL를 전기화학 전지 내로 넣고 상기 전기화학 전지를 마개로 밀봉하였다. 가스 유동 포트와 관련된 가스 유입구 및 배출구 피팅(fitting)은, 중간-다공성 필터 스틱을 사용하여 질소의 가스 유동을 통해 버퍼 용액의 불활성 가스 스파징(즉, 탈기)을 허용하였다. 상기 가스 유동 포트는 추가로, 가스 유동이 필터 스틱에서 헤드스페이스-블랭킷 배치로 전환되도록 하였다. 가스 배출구는, 외부 가스(예를 들어, 공기)가 전기화학 전지 내로 역-확산하는 것을 방지하기 위해 오일 버블러에 연결하였다.
일정량의 루테늄(Ⅱ) 헥사민 클로라이드(즉, Ru(NH3)6Cl2 또는 "매개체")를 현장에서 제조하고 탈기된 버퍼 용액에 첨가하였다. 특히, 버퍼 용액 중의 원하는 매개체 농도를 달성하기 위해, 적당한 질량의 매개체를 칭량하여 버퍼 용액에 첨가하였다. 정상-마개 연마유리 조인트를 통해 전기화학 전지에 상기 질량의 매개체를 첨가하면서, 이 동안에 헤드스페이스를 질소로 블랭킷시켰다. 적절한 매개체 양을 첨가한 후, 마개를 사용하여 전지를 밀봉하고, 전기화학적 실험을 수행하기 전에, 생성된 용액("매개체 용액")을, 자석 교반 막대를 사용하여 5 분 동안 교반하였다. 매개체를 버퍼 용액에 첨가한 후, 유형 1 크로노암페로메트리 시험 동안 매개체 용액을 스파징(sparging) 또는 다른 것으로부터 진탕시키지 않았다(즉, 전기화학적 시험 동안 용액을 정치시켰다).
박막 전극에서 매개체의 산화 파(wave)를 수득하기 위해 25 mV/초의 스캔 속도로 양극 선형 스윕 볼타모그램을 수행하였다. 볼타모그램으로부터, 산화 파의 피크 전압("E- 피크")을 결정하였고, 이러한 E-피크는, 기준 전극 대비 작업 전극과 상대 전극 사이에서 측정된, 피크 전류가 흐르는 전압으로 정의된다. 팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극으로부터 수득된 산화 파 및 관련 E-피크의 예시가 도 3에 도시되어있다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 측정된 E-피크 값은 포화 칼로멜 기준 전극에 대비하여 측정했을 때 약 -76 mV였다.
다음으로, 1 초 지연 후에 박막 전극에 E-피크 대비 +200 mV의 전위 스텝(즉, E-피크보다 200 mV 이상 양극성)을 적용하여, 박막 전극을 휴지(rest) 전위에서 유지하면서 크로노엠페로메트리로 평가하였다(이 때 모든 전위는 작업 전극과 기준 전극 사이에서 측정되었다). E-피크 대비 +200 mV의 적용된 전위는, 생성 전류가 매개체의 물질 수송에 의해 제어되도록 선택되었다. 전위 스텝이 적용된 후 10 초 이상 동안 100 Hz의 샘플 속도로, 박막 전극에서 생성된 전기화학적 전류를 기록하였다. 전위 스텝이 적용된 후 10 초에 측정된 전기화학적 전류 값은 I-ss(10 초에서의 정상 상태 전류)로 결정되었다. 10 초 동안 기록되고 I-ss 값(10 초에서의 정상 상태 전류)을 포함하는, 팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극의 전기화학적 전류의 예시가 도 4에 도시되어있다..
그 후, 매개체의 농도를 증가시키기 위해 추가량의 매개체를 매개체 용액에 첨가하였다. 매개체를 연속적으로 첨가할 때, 각 매개체의 농도에 대해 추가 볼타모그램을 수행하여, 각 매개체의 농도에 대해 수득된 각각의 산화 파에 대하여 E-피크가 측정되도록 하였다. 상응하게, 측정된 E-피크 대비 +200 mV의 전위 스텝을 적용하여 각 매개체의 농도에 대해 크로노암페로메트리를 수행하였다. 유형 1 크로노암페로메트리 시험의 경우, 5 개 이상의 서로 다른 E-피크 값 및 상응 I-ss 값이 측정되었으며, 각 E-피크 값 및 상응 I-ss 값은 주어진 매개체 농도와 관련된다.
다음으로, 5 개 이상의 측정된 I-ss 값 각각을 루테늄(Ⅱ) 헥사민 클로라이드 농도의 함수로서 그래프 상에 플롯팅하였다. 이들 각각의 플롯에 대하여, 플롯팅된 l-ss 값에 대해 선형 회귀법을 수행하여, 플롯팅된 I-ss 값을 피팅한 선형 방정식을 결정하였다. 선형 방정식으로부터 선형 기울기를 계산하였고, 이러한 선형 기울기는 실험된 박막 전극의 용량-응답 특성으로서 사용되었다. 이러한 기울기 값(즉, 용량-응답)은 매개체 농도 당 전류 값을 생성한다. 도 5는, 팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극에 대한, I-ss 값 및 선형 회귀법을 통해 얻어진 선형 피팅을 도시한다. 선형 회귀법으로부터 선형 기울기를 수득할 수 있다. 선형 기울기는, 박막 전극, 구체적으로 특히 박막 전극의 전기화학적 응답(즉, 용량-응답)이 매개체 농도 변화에 따라 어떻게 거동하는지를 나타낸다.
유형 1 크로노암메로메트리 시험의 박막 전극에의 적용
2 회의 예시적 시리즈 실험이 수행되어, 다수의 박막 전극이 유형 1 크로노암페로메트리 시험 하에서 시험되었고, 주어진 시리즈 실험에서 각각의 박막 전극의 용량-응답 기울기가 다른 용량-응답 기울기와 비교되었다. 제 1 시리즈에서는, 팔라듐 도전 층이 있는 박막 전극과 조성물 A3 도전 층이 있는 박막 전극을 유형 1 크로노암페로메트리 시험 하에서 시험하고 이들의 용량-응답 기울기를 비교하였다. 제 2 시리즈에서는, 팔라듐 도전 층을 갖는 제 1 박막 전극, 팔라듐 도전 층을 갖는 제 2 박막 전극 및 조성물 A3 도전 층을 갖는 박막 전극을 유형 1 크로노암페로메트리 시험 하에서 시험하고, 이들의 용량-응답 기울기를 비교하였다.
제 1 및 제 2 예시적 시리즈 각각에 대해, 각각 6 가지 및 5 가지의 상이한 농도의 루테늄(Ⅱ) 헥사민 클로라이드 매개체가 버퍼 용액에 첨가되었다. 제 1 예시적 시리즈로부터의 팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극에 대한 표적 매개체 농도(몰 단위), 버퍼 용액에 첨가되는 표적 매개체 질량(그램 단위), 버퍼 용액에 첨가되는 실제 매개체 질량(그램 단위), 버퍼 용액에 첨가되는 누적 총 매개체 질량(그램 단위), 생성 매개체 용액에 대한 누적 실제 매개체 농도(몰 단위), 및 각각의 매개체 농도에 대해 측정된 I-ss 값을 하기 표 2에 나타내었다. 제 1 예시적 시리즈로부터 조성물 A3 도전 층으로 형성된 박막 전극에 대한 상응하는 값을 각각 표 3 및 표 4에 나타내었다. 마찬가지로, 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 1 박막 전극, 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 2 박막 전극 및 조성물 A3 도전 층으로 형성된 박막 전극의 제 2 예시적 시리즈로부터 각각에 대한 상응 값은 표 4, 표 5 및 표 6에 각각 나타내었다.
[표 2]
Figure 112017067578218-pct00002
[표 3]
Figure 112017067578218-pct00003
[표 4]
Figure 112017067578218-pct00004
[표 5]
Figure 112017067578218-pct00005
[표 6]
Figure 112017067578218-pct00006
제 1 및 제 2 예시적 시리즈의 박막 전극 각각에 대해, 각각의 매개체(즉, 루테늄 헥사민) 농도에 대해 10 초에서 전기화학 전류 I-ss를 기록하였다. 이러한 I-ss 값은 표 2 내지 표 6에 기재되어 있다. 다음으로, 각각의 박막 전극에 대한 I-ss 값을 매개체 농도의 함수로서 그래프로 플롯팅하였다. 예를 들어, 도 5 내지 도 6은, 제 1 예시적 시리즈에 포함된 각각의 박막 전극, 즉 팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극(즉, 도 5) 및 조성물 A3 도전 층으로 형성된 박막 전극(즉, 도 6)에 대한, 매개체 농도의 함수로서 10 초에서 기록된 전기화학 전류를 도시한다. 이들 각각의 플롯에 대하여, 플롯된 Is-ss 값에 대해 선형 회귀법을 수행하여, 플롯팅된 I-ss 값을 피팅한 선형 방정식을 결정한다. 선형 방정식으로부터 선형 기울기를 계산하였고, 이러한 선형 기울기를, 밀리몰 매개체 당 전류 단위의 박막 전극의 용량-응답 특성으로서 사용하였다. 유사하게, 제 2 예시적 시리즈의 박막 전극에 대해 이러한 선형 기울기(즉, 용량-응답 기울기)를 수득하였다. 예를 들어, 도 7 내지 도 9는 제 2 예시적 시리즈 내에 포함된 각각의 박막 전극, 즉 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 1 박막 전극(즉, 도 7), 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 2 박막 전극(즉, 도 8) 및 조성물 A3 도전 층으로 형성된 박막 전극(즉, 도 9)에 대한, 매개체 농도의 함수로서 10 초에서 기록된 전기화학 전류를 도시한다.
제 1 및 제 2 시리즈 각각의 박막 전극들 간의 용량-응답 비교를 단순화하기 위해 용량-응답 기울기를 정규화하였다. 보다 상세하게는, 제 1 시리즈 내의 각각의 박막 전극에 대한 용량-응답 기울기를, 팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극의 용량-응답 기울기에 대해 정규화하였다. 유사하게, 제 2 시리즈 내의 각각의 박막 전극에 대한 용량-응답 기울기를, 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 1 박막 전극의 용량-응답 기울기에 대해 정규화하였다. 구체적으로, 각각의 예시적 시리즈 각각에 대해, 박막 전극의 각각의 용량-응답 기울기를, 팔라듐 도전 층을 갖는 박막 전극 형태의 용량-응답 기울기에 의해 정규화(즉, 수학적으로 분할)하였다. 결과적으로, 제 1 시리즈에서 팔라듐 도전 층을 갖는 박막 전극 형태의 정규화된 용량-응답 기울기는 1이었다(즉, 수학적 통일성). 유사하게, 제 2 시리즈에서 팔라듐 도전 층을 갖는 제 1 박막 전극 형태의 정규화된 용량-응답 기울기는 1이었다(즉, 수학적 통일성).
하기 표 7은 제 1 및 제 2 예시적 시리즈 모두에서 각각의 박막 전극의 정규화된 용량-응답 기울기를 나타낸다. 대조적으로, 조성물 A3 도전 층으로 형성된 박막 전극은 팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극으로부터 4 % 미만으로 벗어나는 것으로 밝혀졌다.
[표 7]
Figure 112017067578218-pct00007
제 2 예시적 시리즈에서, 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 1 박막 전극에 대해 수득된 용량-응답 기울기와 비교할 때, 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 2 박막 전극의 용량-응답 기울기는 6 % 미만으로 벗어나는 것으로 밝혀졌다. 최종적으로, 팔라듐 도전 층으로 형성된 제 1 박막 전극에 대해 수득된 용량-응답 기울기와 비교할 때, 조성물 A3 도전 층으로 형성된 박막 전극은 8 % 미만으로 벗어났다.
팔라듐 도전 층으로 형성된 박막 전극 및 조성물 A3 도전 층으로 형성된 박막 전극의 용량-응답 기울기는 관찰된 최대 편차가 8 % 미만이었기 때문에, 두 종류의 박막 전극 사이의 전기화학적 응답(즉, 용량-응답)은 실질적으로 유사한 것으로 보였다.
특정 경우에, 수득된 용량-응답 기울기의 정확성을 보장하기 위해, 시험할 박막 전극 각각에 대해 유형 1 크로노암페로메트리 시험을 여러 번 수행할 수 있으며, 각각의 박막 전극에 대한 결과적인 용량-응답 기울기의 평균을 낼 수 있다. 일부 실시양태에서, 용량-응답 기울기는 주어진 박막 전극에 대해 5 회 이상, 10 회 이상, 15 회 이상, 20 회 이상 또는 그 이상 측정될 수 있으며, 상기 개별적으로 결정된 용량-응답 기울기의 평균치로 최종 용량-응답 기울기가 계산된다.
유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험에 대한 설명
유형 1 크로노암페로메트리 시험 외에도, 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험을 사용하여 박막 전극의 전기화학적 응답을 시험할 수 있다. 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험은 하기 단계를 포함한다: pH 7.1에서 145 mM 염화나트륨을 함유하는 10 mM 인산 칼륨 버퍼 50 mL를 전기화학 전지 내에 넣고 상기 전기화학 전지를 마개로 밀봉하였다. 가스 유동 포트와 관련된 가스 유입구 및 배출구 피팅은, 중간-다공성 필터 스틱을 사용하여 질소의 가스 유동을 통해 버퍼 용액의 불활성 가스 스파징(즉, 탈기)을 허용하였다. 가스 유동 포트는 추가로, 가스 유동이 필터 스틱에서 헤드스페이스-블랭킷 배치로 전환되도록 하였다. 가스 배출구는, 외부 가스(예를 들어, 공기)가 전기화학 전지 내로 역-확산되는 것을 방지하기 위해 오일 버블러에 연결하였다. 버퍼 용액을 자기 교반 막대로 교반함과 동시에 10 분 이상 동안 질소로 스파징시킨 후, 가스 유동을 블랭킷 구조로 전환시켰다. 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험을 통해 수행된 전기화학적 실험 동안, 스파징 또는 다른 것으로부터 버퍼 용액을 진탕시키지 않았다(즉, 전기화학적 시험 동안 용액이 정치됨).
선형 스윕 볼타메트리는 전기화학 전지 내의 작업 전극을 포함하는 박막 전극에 대해 수행되었다. 선형 스윕 볼타메트리에 대한 초기 전압 전위는, 작업 전극과 기준 전극(즉, 포화 칼로멜 기준 전극) 사이에서 측정 시, 개방 회로 전위과 대비하여 0 V(휴지 전위라고도 함)였고, 10 초 이상의 휴지기 후 볼타메트리 실험 전에, 전압 전위는, 50 μA 이상의 전류가 관찰될 때까지 25 mV/초로 양극(anodically)-스위핑되었다.
유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험의 박막 전극에의 적용
복수의 상이한 박막 전극을 유형 1 선형 스윕 볼타메트리 시험을 사용하여 시험하였다. 보다 상세하게는, 표 1에 열거된 조성물 A1 내지 A6을 포함하는 비-귀금속 합금 각각으로부터 선택된 도전 층으로 형성된 박막 전극을 시험하였다. 구체적으로는, 하기 박막 전극을 시험하였다: 조성물 A1의 도전 층으로 형성된 박막 전극, 조성물 A2의 도전 층으로 형성된 박막 전극, 조성물 A3의 도전 층으로 형성된 박막 전극, 조성물 A4의 도전 층으로 형성된 박막 전극, 조성물 A5의 도전 층으로 형성된 박막 전극 및 조성물 A6의 도전 층으로 형성된 박막 전극. 또한, 도전성 금 층으로 형성된 박막 전극 및 도전성 팔라듐 층으로 형성된 박막 전극을 시험하였다.
이러한 시험의 결과는 도 12에 그래프로 도시하였다. 바이오센서에 사용되는 박막 전극은 특정 전극 전위의 영향 하에서 최소화 및/또는 감소된 전류를 나타내는 것이 일반적으로 바람직할 수 있다. 예를 들어, 매개체 루테늄(Ⅱ) 헥사민 클로라이드가 확산 제어된 전류 체제 내에서 특정 전극 전위의 영향 하에 있을 때, 그 결과로 발생하는 전류는 물질 수송에 의해 엄격하게 한정된다는 것을 이해하여야 한다. 포화 칼로멜 기준 전극(즉, 도 10에 나타낸 바와 같은 V-mt)과 대비하여 측정된, 매개체인 루테늄(Ⅱ) 헥사민 클로라이드에 대한 이러한 특정 전극 전위는 약 -60 mV일 수 있는 것으로 결정되었다. 따라서, 박막 전극이, 포화 칼로멜 기준 전극과 대비하여 측정할 때, V-mt 또는 대략 V-mt의 전압 전위가 박막 전극에 적용될 때, 무시할 수 있는 배경 전류를 갖는 것이 바람직하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 조성물 A3 내지 A6, 팔라듐 및 금으로 형성된 박막 전극 각각은, 포화 칼로멜 기준 전극과 비교하여 측정 시, V-mt보다 작거나 같은 전압 전위가 적용될 때, 무시할 수 있는 배경 전류(즉, 0.5 μA 미만)을 갖는다. 다른 예에서, 다른 매개체는 다른 전극 전위와 관련된 확산 제어된 체제를 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 다른 전극 전위는 도 10에 나타낸 V-mt보다 상당히 높을 수 있다. 따라서, 바이오센서가, V-mt 보다 상당히 높은 전극 전위에서 무시할 수 있는 배경 전류를 나타내는 박막 전극을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 포화 칼로멜 기준 전극과 대비하여 측정 시, 300 mV보다 작거나 같은 전극 전위가 적용될 때, 조성물 A4 도전 층으로 형성된 박막 전극은 무시할 수 있는 배경 전류(즉, 0.5 μA 미만)를 갖는다.
본 개시 내용의 실시양태의 상기 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 본 발명의 다양한 양태를 설명하기 위한 것이다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시양태들이 이용될 수 있고 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 상세한 설명을 제한적인 의미로 받아들여서는 안 된다. 본 발명의 범위는 청구범위가 부여하는 균등물의 전체 범위와 함께, 하기의 통상적인 용도에 제시된 청구범위에 의해서만 정의된다.
본 명세서에서, "일 실시양태", "실시양태" 또는 "실시양태들"에 대한 언급은 언급된 특징 또는 특징들이 그 기술의 하나 이상의 실시양태에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서의 "일 실시양태", "실시양태" 또는 "실시양태들"에 대한 개별 언급은 반드시 동일한 실시양태를 지칭하지 않으며, 또한 그렇게 언급되지 않고/않거나 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 경우를 제외하고는 상호 배타적이지 않다. 예를 들어, 일 실시양태에서 설명된 특징, 단계 등은 다른 실시양태에도 포함될 수 있지만 반드시 포함되는 것은 아니다. 따라서, 본 기술은 본원에 설명된 실시양태들의 다양한 조합 및/또는 통합을 포함할 수 있다.
본 발명자는, 하기 청구범위에 기재된 바와 같이 본 발명의 문언적 범위를 벗어나더라도 실질적으로 벗어나지 않은 임의의 장치에 관련된 본 개시 내용의 합리적인 범위를 결정하고 평가하기 위해 균등론(Doctrine of Equivalents)을 적용하고자 한다.
정의
하기 정의된 용어는 배타적인 열거를 의미하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어 문맥에서 정의된 용어의 사용을 수반하는 것과 같이, 다른 정의가 전술한 설명에 제공될 수 있다.
본원에 사용된 단수 형태 용어는 하나 이상을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "및/또는"은 둘 이상의 항목의 리스트에서 사용될 때, 열거된 항목들 중 임의의 하나가 단독으로 또는 열거된 항목들 중 둘 이상의 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 조성물이 성분 A, B 및/또는 C를 함유하는 것으로 설명되는 경우, 그 조성물은 A 단독; B 단독; C 단독; A 및 B의 조합; B 및 C의 조합; 또는 A, B 및 C의 조합을 함유할 수 있다.
본원에 사용된 용어 "포함하는" 및 "포함한다"는, 이 용어 이전에 기재된 대상으로부터 이 용어 이후에 기재된 하나 이상의 요소로의 전이에 사용되는 개방형 전이 용어이고, 이 때 전이 용어 이후에 열거된 요소 또는 요소들이 그 대상을 구성하는 유일한 요소인 것은 아니다.
본원에 사용된 용어 "갖는" 및 "갖는다"는 전술한 "포함하는" 및 "포함한다"와 동일한 개방형 의미를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "함유하는" 및 "함유한다"는 전술한 "포함하는", 및 "포함한다"와 동일한 개방형 의미를 갖는다.
수치 범위
본 명세서는 본 발명과 관련된 특정 파라미터를 정량화하기 위해 수치 범위를 사용한다. 수치 범위가 제공되는 경우, 이러한 범위는 그 범위의 더 낮은 값만을 인용하는 청구범위 한정에 대한 문언적 지지뿐만 아니라 그 범위의 더 높은 값만을 인용하는 청구범위 한정을 제공하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 10 내지 100의 공개된 수치 범위는 "10 초과"(상한 없음) 및 "100 미만"(하한 없음)을 나타내는 청구범위에 대한 문언적 지지를 제공한다.

Claims (29)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 코팅된 도전 층; 및
    생물학적 샘플과 전기화학적으로 반응하기 위한 생물학적 반응물
    을 포함하는, 상기 생물학적 샘플을 분석하는데 사용하기 위한 바이오센서 컴퍼넌트로서,
    상기 도전 층은 니켈, 크롬 및 철을 포함하고,
    상기 도전 층 내의 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 내지 96 중량% 범위이고,
    상기 도전 층 내의 철의 중량%는 2 중량% 이상 48 중량% 이하인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오센서 컴퍼넌트가 전극을 포함하는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극이 작업 전극 또는 기준 전극인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오센서가 혈당 센서인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오센서 컴퍼넌트가 테스트-스트립(test-strip)을 포함하는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가지며, 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 갖는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 층이 상기 기판 상에 물리적 기상 증착된, 바이오센서 컴퍼넌트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 층이 하기 조성물 A3 내지 A6 중 하나 이상의 조성 기준을 충족시키는, 바이오센서 컴퍼넌트:
    Figure 112022115405071-pct00018
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 가요성 비-도전성 필름을 포함하는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오센서 컴퍼넌트가 20 % 이하의 가시광선 투과율을 갖는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오센서 컴퍼넌트가 100 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 갖는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 니켈의 중량%는 50 중량% 이상이고,
    상기 도전 층 내의 크롬의 중량%는 2 중량% 이상이고,
    상기 도전 층 내의 철의 중량%는 3 중량% 이상인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 니켈 및 크롬의 총 중량%는 60 내지 94 중량% 범위이고,
    상기 도전 층 내의 니켈의 중량%는 55 중량% 이상 85 중량% 이하이고,
    상기 도전 층 내의 크롬의 중량%는 5 중량% 이상 35 중량% 이하이고,
    상기 도전 층 내의 철의 중량%는 4 내지 15 중량% 범위이고,
    상기 도전 층 내의 탄소의 중량%는 2 중량% 이하인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  15. 기판;
    상기 기판 상에 코팅된 도전 층; 및
    생물학적 샘플과 전기화학적으로 반응하기 위한 생물학적 반응물
    을 포함하는, 상기 생물학적 샘플을 분석하는데 사용하기 위한 바이오센서 컴퍼넌트로서,
    상기 도전 층은 니켈, 크롬 및 철을 포함하고,
    상기 도전 층 내의 니켈의 중량%는 30 중량% 이상 95 중량% 이하이고,
    상기 도전 층 내의 크롬의 중량%는 0.5 중량% 이상 60 중량% 이하이고,
    상기 도전 층 내의 철의 중량%는 0.25 내지 20 중량% 범위이고,
    상기 도전 층 내의 니켈 및 크롬의 총 중량%는 50 중량% 이상인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 니켈의 중량%는 50 중량% 이상이고,
    상기 도전 층 내의 크롬의 중량%는 2 중량% 이상 48 중량% 이하이고,
    상기 도전 층 내의 철의 중량%는 2 중량% 이상인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 니켈 및 크롬의 총 중량%는 73 중량% 이상인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 니켈의 중량%는 39.75 중량% 이상 85 중량% 이하인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 크롬의 중량%는 4.75 중량% 이상 35 중량% 이하인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 철의 중량%는 4 중량% 이상 15 중량% 이하인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 니켈의 중량%는 55 중량% 이상 85 중량% 이하이고,
    상기 도전 층 내의 크롬의 중량%는 5 중량% 이상 35 중량% 이하이고,
    상기 도전 층 내의 철의 중량%는 4 내지 15 중량% 범위이고,
    상기 도전 층 내의 탄소의 중량%는 2 중량% 이하인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 도전 층 내의 니켈 및 크롬의 총 중량%는 82 중량% 이상인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  23. 제 15 항에 있어서,
    기판은 25 내지 500 ㎛의 두께를 가지며, 도전 층은 15 내지 200 nm의 두께를 가지고, 상기 기판이 가요성 비-도전성 필름을 포함하고, 상기 바이오센서 컴퍼넌트가 20 % 이하의 가시광선 투과율을 가지며, 상기 바이오센서 컴퍼넌트가 100 옴/스퀘어 이하의 시트 저항을 갖는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물학적 반응물이 효소, 보조인자 또는 효소-보조인자 착체인, 바이오센서 컴퍼넌트.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물학적 반응물이 효소를 포함하는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물학적 샘플이 혈액을 포함하고, 상기 생물학적 반응물이 혈액 내의 포도당과 반응하는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 층이 2 내지 20 중량%의 몰리브덴 및 1.5 중량% 이하의 탄소를 포함하는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 층이, 니켈, 크롬 및 철을 포함하는 합금의 단일 층, 또는 니켈, 크롬, 철 및 탄소를 포함하는 합금의 단일 층으로 구성되고, 상기 단일 층은 합금 내의 상 간에 뚜렷한 경계가 없는, 바이오센서 컴퍼넌트.
  29. 제 15 항에 있어서,
    상기 생물학적 반응물이 효소, 보조인자 또는 효소-보조인자 착체인, 바이오센서 컴퍼넌트.
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