KR102559043B1 - 이온 검출센서 제조방법 및 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서 - Google Patents

이온 검출센서 제조방법 및 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일실시예는 제조 공정이 간소화되고 제조 가격이 절감된 이온 검출센서 제조방법 및 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서를 제공한다. 여기서, 이온 감응(Ion Sensitive)막 제조 용액을 마련하는 단계와, 이온 감응막 제조 용액 및 그래핀 파우더를 혼합하여 이온 감응 혼합층 제조 용액을 마련하는 단계와, 서로 이격되어 배치되는 소스 전극 및 드레인 전극의 사이를 채우고, 소스 전극 및 드레인 전극 상부의 적어도 일부를 덮도록 이온 감응 혼합층 제조 용액을 도포하여 타깃 이온에 감응하는 이온 감응 혼합층을 마련하는 단계를 포함한다.

Description

이온 검출센서 제조방법 및 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서{METHOD OF MANUFACTURING SENSOR FOR DETECTING ION AND SENSOR FOR DETECTING ION MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 이온 검출센서 제조방법 및 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조 공정이 간소화되고 제조 가격이 절감된 이온 검출센서 제조방법 및 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서에 관한 것이다.
체내에는 나트륨(Na+), 칼륨(K+), 칼슘(Ca2+), 클로라이드(Cl-)와 같은 다양한 이온들이 존재하며 체내 생리 및 균형에 중요한 역할을 한다. 그 중에서도 나트륨 이온(Na+)는 신경 자극을 전달하고 혈액과 세포의 이온 농도를 조절하는 등 인체의 정상적인 기능을 유지하는데 필수적이다. 나트륨 이온을 예로, 일반적으로 체내 나트륨 이온의 농도는 135-145 mM 범위의 농도를 갖는다. 하지만 체내 신장의 문제로 인해 나트륨 이온 배출이 어렵거나 일일 권장량을 초과하는 나트륨 이온을 장기간 섭취 시 체내 이온의 균형이 무너져 고나트륨혈증(≥145 mM) 또는 저나트륨혈증(≤135 mM)을 유발할 수 있다. 나트륨 외 다른 이온 또한 과잉 및 결핍에 의해 몸의 이상 증세를 유발할 수 있다.
체내의 이온 농도는 소변 내 이온 농도 검사를 통해 확인할 수 있다. 소변은 일상생활에서 쉽게 수집 할 수 있는 장점이 있다. 하지만, 일반적으로 병원에서 시행되는 소변 분석 방법은 24시간 동안 소변을 수집하고 24시간 소변에서 이온의 농도를 측정하여 몸 전체에 분포 된 각 이온의 농도를 계산한다. 그러나 하루 동안 소변을 수집하는 것은 번거롭고 신뢰성이 떨어진다. 따라서 소변을 모으지 않고 소변을 볼 때 Na+ 이온을 감지 할 수 있는 일회용 센서의 개발이 요구된다.
소변 내 나트륨 이온 농도 검사는 여러 가지 장비를 사용하여 측정 가능하다. 원자 흡수 분광법 (atomic absorption spectroscopy), 중성자 활성화 분석(neutron activation analysis), 화염 광도계(flame photometry), 이온감응전극(ion-sensitive electrodes, ISE) 및 이온 감응 전계효과트랜지스터(ion-sensitive field-effect transistors, ISFET) 등 다양한 장비를 사용하여 검사 가능하다. 원자흡수분광법, 중성자 활성화 분석 및 화염 광도계는 나트륨 이온을 정확하게 감지할 수 있다. 하지만 장비의 규모가 크고 장비 활용을 위한 전문 인력이 요구되는 문제점이 있다. ISE의 경우 소형 및 휴대용 제작이 가능하지만 내부 용액에서 이온이 누출되는 문제로 인해 정확한 측정이 어려운 문제점이 있다.
반면, ISFET의 경우 신속하고 정밀한 검출이 가능하며 반도체 제조 공정을 통해 저가, 대량 생산을 실현할 수 있어 일회용 센서 개발에 적합한 후보가 될 수 있다. 그럼에도 불구하고 ISFET 제조를 위해서 사용되는 공정에는 스퍼터링(sputtering), 포토리소그래피(photolithography) 및 다이싱(dicing) 등 센서 제조까지 수 많은 공정에 따르는 고가의 장비, 인력, 재료비 등의 문제점이 존재한다. 따라서 위의 공정을 간소화 할 수 있다면 보다 저가의 ISFET 생산을 실현 할 수 있을 것으로 예상된다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0004254호(2015.01.12. 공개)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제조 공정이 간소화되고 제조 가격이 절감된 이온 검출센서 제조방법 및 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 이온 감응(Ion Sensitive)막 제조 용액을 마련하는 이온 감응막 제조 용액 마련단계; 상기 이온 감응막 제조 용액 및 그래핀 파우더를 혼합하여 이온 감응 혼합층 제조 용액을 마련하는 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계; 그리고 서로 이격되어 배치되는 소스 전극 및 드레인 전극의 사이를 채우고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상부의 적어도 일부를 덮도록 상기 이온 감응 혼합층 제조 용액을 도포하여 타깃 이온에 감응하는 이온 감응 혼합층을 마련하는 이온 감응 혼합층 마련단계를 포함하는 이온 검출센서 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이온 감응막 제조 용액 마련단계는 상기 타깃 이온의 이오노포어(Ionophore)와, 상기 이온 감응 혼합층의 수명, 검출 감도 및 검출 한계를 증가시키기 위한 가소제와, 기재(Base Material)인 폴리머를 혼합하여 이온 감응 물질을 마련하는 이온 감응 물질 마련단계를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이온 감응막 제조 용액 마련단계는 상기 이온 감응 물질을 용매에 용해하여 상기 이온 감응막 제조 용액을 마련하는 용해단계를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계에서, 상기 폴리머 및 상기 그래핀 파우더의 조성비는 1 : 0.5 내지 1 : 2.5 일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계는 혼합된 상기 그래핀 파우더가 분산되도록 초음파를 가하는 초음파 처리단계를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이온 감응 혼합층 마련단계 이후에, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 전압 인가를 위한 와이어를 본딩하는 와이어 본딩단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 와이어 본딩단계 이후에, 에폭시 수지로 상기 이온 감응 혼합층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮어 절연시키는 봉지부를 형성하는 봉지부 마련단계를 포함하고, 상기 봉지부에는 상기 타깃 물질을 포함하는 측정용액이 상기 이온 감응 혼합층에 접촉되도록 하는 이온 검출 채널이 형성될 수 있다.
한편, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서로서, 서로 이격되어 배치되는 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극; 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 사이에 채워지고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상부의 적어도 일부를 덮도록 배치되며, 검출하고자 하는 타깃 이온에 감응하는 이온 감응 혼합층; 그리고 상기 타깃 이온을 함유하고 상기 이온 감응 혼합층에 접촉되는 측정용액에 적어도 일부분이 접촉되는 기준 전극을 포함하는 이온 검출센서를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이온 감응 혼합층은 이온 감응막 용액이 스크린(Screen) 프린팅, 잉크젯(Inkjet) 프린팅, 스텐실(Stencil) 프린팅, 그라비아(Gravure) 프린팅 또는 플렉소(Flexo) 프린팅 등의 인쇄기법을 포함하는 공정에 의해 간단하게 마련될 수 있기 때문에, 공정이 간소화되고 비용적인 부담이 감소될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법을 나타낸 공정예시도이다.
도 3의 (a)는 환원시킨 산화 그래핀(rGO)의 사진이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된, 환원시킨 산화 그래핀(rGO)을 포함하는 이온 감응 혼합층의 사진이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서의 이온 감응 혼합층에서 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비 및 이온 농도에 따른 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서의 이온 감응 혼합층에서 Na+ 이온 농도에 따른 전류 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서를 나타낸 예시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법을 나타낸 공정예시도이다.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 이온 검출센서 제조방법은 이온 감응막 제조 용액 마련단계(S110), 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계(S120) 그리고 이온 감응 혼합층 마련단계(S130)를 포함할 수 있다.
먼저, 이온 감응막 제조 용액 마련단계(S110)는 이온 감응(Ion Sensitive)막 제조 용액(260)을 마련하는 단계일 수 있다. 이온 감응막 제조 용액 마련단계(S110)는 이온 감응 물질 마련단계(S111) 및 용해단계(S112)를 가질 수 있다.
도 2의 (a)에서 보는 바와 같이, 이온 감응 물질 마련단계(S111)는 측정용액에서 검출하고자 하는 타깃 이온의 이오노포어(Ionophore)(210)와, 가소제(220)와 폴리머(230)를 혼합하여 이온 감응 물질(240)을 마련하는 단계일 수 있다.
가소제(220)는 최종적으로 제조되는 이온 감응 혼합층(330)의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한 가소제(220)는 특정 이온에 대한 검출 감도, 검출 한계 및 선택성을 향상시킬 수 있다. 가소제(220)는 타깃 이온에 따른 이오노포어 사용에 따라 적절하게 선정될 수 있다. 폴리머(230)는 이온 감응 물질(240)의 기재(Base Material)로서 사용될 수 있다.
이오노포어(210)는 1 내지 3 중량%, 가소제(220)는 64 내지 66 중량%, 폴리머(230)는 32 내지 34 중량%로 혼합될 수 있다.
다음으로, 도 2의 (b)에서 보는 바와 같이, 용해단계(S112)는 이온 감응 물질(240)을 용매(250)에 용해하여 이온 감응막 제조 용액(260)을 마련하는 단계일 수 있다.
용해단계(S112)에서, 이온 감응 물질(240)이 용매(250)에 충분히 용해될 수 있도록, 진동이 가해질 수 있다. 진동은 볼텍싱과 같은 기계적 진동 또는 초음파(270) 진동을 포함할 수 있다.
타깃 이온이 Na+ 인 경우, 이오노포어(210)로는 나트륨 이오노포어가 사용될 수 있다. 그리고 폴리머(230)로는 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride) 또는 플루오로폴리실리콘(Fluoropolysilicone)이 사용될 수 있다. 그리고, 용매(250)로는 테트라히드로푸란(Tetrahydrofuran)이 사용될 수 있다.
이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계(S120)는 이온 감응막 제조 용액(260) 및 그래핀 파우더(280)를 혼합하여 이온 감응 혼합층 제조 용액(290)을 마련하는 단계일 수 있다(도 2의 (c) 참조). 이온 감응막 제조 용액(260) 및 그래핀 파우더(280)가 혼합되면, 그래핀 주변에는 이온 감응 물질이 형성될 수 있다.
이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계(S120)는 초음파 처리단계(S121)를 가질 수 있으며, 초음파 처리단계(S121)에서는 혼합된 그래핀 파우더(280)가 분산되도록 초음파(271)를 가할 수 있다.
이온 감응 혼합층 마련단계(S130)는 서로 이격되어 배치되는 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320)의 사이를 채우고, 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320) 상부의 적어도 일부를 덮도록 이온 감응 혼합층 제조 용액(290)을 도포하여 타깃 이온에 감응하는 이온 감응 혼합층(330)을 마련하는 단계일 수 있다(도 2의 (d) 참조).
이오노포어(210)를 포함하는 이온 감응 혼합층(330)은 특정 이온을 선택적으로 수송하는 막을 제공할 수 있으며, 이를 통해, 특정 이온 검출이 가능하도록 할 수 있다. 즉, 특정 이온을 수송하는 이오노포어(210)를 사용하면 다양한 이온 검출센서가 구현될 수 있다.
이온 감응 혼합층 마련단계(S130)에서 이온 감응 혼합층 제조 용액(290)은 스크린(Screen) 프린팅, 잉크젯(Inkjet) 프린팅, 스텐실(Stencil) 프린팅, 그라비아(Gravure) 프린팅 또는 플렉소(Flexo) 프린팅 등의 인쇄기을 포함하는 공정에 의해 간단하게 마련될 수 있기 때문에, 공정이 간소화되고 비용적인 부담이 감소될 수 있다.
도포된 이온 감응 혼합층 제조 용액(290)은 경화되어 이온 감응 혼합층(330)이 될 수 있으며, 이온 감응 혼합층(330)은 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320) 사이의 채널을 형성할 수 있다.
도 3의 (a)는 환원시킨 산화 그래핀(rGO)의 사진이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된, 환원시킨 산화 그래핀(rGO)을 포함하는 이온 감응 혼합층의 사진이다.
도 3의 (b)에서 보는 바와 같이, 이온 감응 혼합층의 환원시킨 산화 그래핀은 폴리머에 의해 감싸지는 형태가 될 수 있다. 그래핀 파우더의 함량 변화에 따라서 그래핀 주변의 폴리머의 양이 달라질 수 있고, 이를 통해 이온 감응 혼합층이 특정 이온에 대한 감도 또는 선택성이 높아질 수 있다.
한편, 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계(S120)에서, 그래핀 파우더(280)는 폴리머(230) 대비 일정범위의 조성비 만큼이 혼합될 수 있다. 바람직하게는, 폴리머(230) 및 그래핀 파우더(280)의 조성비는 1 : 0.5 내지 1 : 2.5 일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서의 이온 감응 혼합층에서 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비 및 이온 농도에 따른 전류 변화를 나타낸 그래프이다. 도 4는 기준 전극 및 소스 전극간 전압(VGS)을 0 으로 고정하고 이온 농도에 따른 IDS-VDS의 변화를 관측한 것이다. 도 4의 (a)는 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 2 인 경우의 이온 농도에 따른 전류 변화를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 1 인 경우의 이온 농도에 따른 전류 변화를 나타낸 것이다.
이에 따르면, 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 2 인 경우에 드레인 전극 및 소스 전극간 전압(VDS)의 증가에 따른 드레인 전극 및 소스 전극간 전류(IDS)의 증가율, 즉, 전달곡선(Transfer Characteristic Curve)(IDS-VDS)의 기울기가 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 1 인 경우의 전달곡선의 기울기보다 큼을 알 수 있다.
이와 같이 도 4를 참조하면, 폴리머 대비 그래핀 파우더의 조성비가 클수록 전류의 증가율이 큼을 알 수 있으며, 이를 통해, 이온 감응 혼합층 내 그래핀의 함량이 증가될수록 감도가 높아짐을 알 수 있다. 그러나, 그래핀의 함량이 증가하면 점도(Viscostity)가 증가하여 제어가 어려울 수 있기 때문에 폴리머 대비 그래핀의 조성비는 1 : 2.5 이하로 관리됨이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서의 이온 감응 혼합층에서 Na+ 이온 농도에 따른 전류 변화를 나타낸 그래프인데, Na+ 이온의 농도에 따른 IDS-VDS의 변화를 나타낸 것이다. 도면부호 A는 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 2 인 경우에 Na+ 이온 농도의 로그(Log) 스케일 값에서의 드레인 전극 및 소스 전극간 전류(IDS) 차이값을 나타낸 것이고, 도면부호 B는 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 1 인 경우에 Na+ 이온 농도의 로그 스케일 값에서의 드레인 전극 및 소스 전극간 전류(IDS) 차이값을 나타낸 것이다. 그리고 도면부호 C는 기울기 선으로서, 도면부호 A의 값의 감도(Sensitivity: 3.7E-6 A/dec)를 나타낸 것으로, Na+ 이온 농도의 로그 스케일의 차이값에 따른 전류값의 차이값의 비율을 나타낸 것이고, 도면부호 D는 도면부호 B의 값의 감도(Sensitivity: 0.8E-6 A/dec)를 나타낸 것이다.
도 5에서 보는 바와 같이, 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 2 인 이온 감응 혼합층의 감도가 폴리머 및 그래핀 파우더의 조성비가 1 : 1 인 이온 감응 혼합층의 감도보다 높음을 알 수 있다. 이는 전류 차이값이 이온의 검출량과 비례값을 가지는 것을 의미하므로, 이를 통해 전류값을 측정하여 이온의 농도를 측정할 수 있음을 알 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 이온 검출센서 제조방법은 와이어 본딩단계(S140)를 포함할 수 있다. 와이어 본딩단계(S140)는 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320)의 전압 인가를 위한 와이어(340)를 본딩하는 단계일 수 있다.
그리고, 이온 검출센서 제조방법은 봉지부 마련단계(S150)를 포함할 수 있다.
봉지부 마련단계(S150)는 와이어 본딩단계(S140) 이후에 진행될 수 있다. 봉지부 마련단계(S150)는 에폭시 수지로 이온 감응 혼합층(330), 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320)을 덮어 절연시키는 봉지부(350)를 형성하는 단계일 수 있다.
봉지부(350)에는 타깃 물질을 포함하는 측정용액이 이온 감응 혼합층(330)에 접촉되도록 하는 이온 검출 채널(351)이 형성될 수 있다. 이를 위해 봉지부 마련단계(S150)에서 에폭시 수지는 이온 검출 채널(351)을 형성할 부분을 제외하고 마련될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서를 나타낸 예시도이다.
도 6에서 보는 바와 같이, 이온 검출센서는 소스 전극(310), 드레인 전극(320), 이온 감응 혼합층(330) 그리고 기준 전극(360)을 포함할 수 있다.
소스 전극(310) 및 드레인 전극(320)은 서로 이격되어 배치될 수 있다.
이온 감응 혼합층(330)은 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320)의 사이에 채워질 수 있고, 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320) 상부의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 이온 감응 혼합층(330)은 검출하고자 하는 타깃 이온에 감응할 수 있다.
이온 검출센서는 봉지부(350)를 포함할 수 있다. 봉지부(350)는 이온 감응 혼합층(330), 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320)을 덮어 절연시킬 수 있다. 봉지부(350)에는 이온 검출 채널(351)이 형성될 수 있으며, 타깃 이온을 함유하는 측정용액(S)은 봉지부(350)의 상부에서 이온 검출 채널(351)로 유입되어 이온 감응 혼합층(330)에 접촉될 수 있다.
이온 검출센서는 측정용액(S)을 수용하기 위한 챔버(370)를 더 가질 수 있다.
기준 전극(360)은 측정용액(S)에 적어도 일부분이 접촉될 수 있으며, 와이어(341)를 통해 소스 전극(310) 및 드레인 전극(320)에 연결된 다른 와이어(340)와 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
210: 이오노포어 220: 가소제
230: 폴리머 240: 이온 감응 물질
250: 용매 260: 이온 감응막 제조 용액
280: 그래핀 파우더 290: 이온 감응 혼합층 제조 용액
310: 소스 전극 320: 드레인 전극
330: 이온 감응 혼합층 350: 봉지부
351: 이온 검출 채널 360: 기준 전극

Claims (8)

  1. 이온 감응(Ion Sensitive)막 제조 용액을 마련하는 이온 감응막 제조 용액 마련단계;
    상기 이온 감응막 제조 용액 및 그래핀 파우더를 혼합하여 이온 감응 혼합층 제조 용액을 마련하는 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계; 그리고
    서로 이격되어 배치되는 소스 전극 및 드레인 전극의 사이를 채우고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상부의 적어도 일부를 덮도록 상기 이온 감응 혼합층 제조 용액을 프린팅의 방식으로 도포하여 타깃 이온에 감응하는 이온 감응 혼합층을 마련하는 이온 감응 혼합층 마련단계를 포함하며,
    상기 이온 감응막 제조 용액 마련단계는 상기 타깃 이온의 이오노포어(Ionophore)와, 상기 이온 감응 혼합층의 수명, 검출 감도 및 검출 한계를 증가시키기 위한 가소제와, 기재(Base Material)인 폴리머를 혼합하여 이온 감응 물질을 마련하는 이온 감응 물질 마련단계를 가지고,
    상기 이온 감응막 제조 용액 마련단계는 상기 이온 감응 물질을 용매에 용해하여 상기 이온 감응막 제조 용액을 마련하는 용해단계를 가지며,
    상기 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계에서, 상기 이온 감응막 제조 용액 및 상기 그래핀 파우더가 혼합되면, 상기 이온 감응 물질은 상기 그래핀 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 검출센서 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계에서,
    상기 폴리머 및 상기 그래핀 파우더의 조성비는 1 : 0.5 내지 1 : 2.5 인 것을 특징으로 하는 이온 검출센서 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이온 감응 혼합층 제조 용액 마련단계는
    혼합된 상기 그래핀 파우더가 분산되도록 초음파를 가하는 초음파 처리단계를 가지는 것을 특징으로 하는 이온 검출센서 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이온 감응 혼합층 마련단계 이후에,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 전압 인가를 위한 와이어를 본딩하는 와이어 본딩단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 검출센서 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 와이어 본딩단계 이후에,
    에폭시 수지로 상기 이온 감응 혼합층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 덮어 절연시키는 봉지부를 형성하는 봉지부 마련단계를 포함하고,
    상기 봉지부에는 상기 타깃 이온을 포함하는 측정용액이 상기 이온 감응 혼합층에 접촉되도록 하는 이온 검출 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 이온 검출센서 제조방법.
  8. 제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 이온 검출센서 제조방법으로 제조된 이온 검출센서로서,
    서로 이격되어 배치되는 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극;
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 사이에 채워지고, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상부의 적어도 일부를 덮도록 배치되며, 검출하고자 하는 타깃 이온에 감응하는 이온 감응 혼합층; 그리고
    상기 타깃 이온을 함유하고 상기 이온 감응 혼합층에 접촉되는 측정용액에 적어도 일부분이 접촉되는 기준 전극을 포함하되,
    상기 이온 감응 혼합층은 상기 타깃 이온의 이오노포어(Ionophore)와, 상기 이온 감응 혼합층의 수명, 검출 감도 및 검출 한계를 증가시키기 위한 가소제와, 기재(Base Material)인 폴리머가 혼합된 이온 감응 물질, 그리고 상기 그래핀 파우더가 혼합되어 있으며, 상기 이온 감응 물질은 상기 그래핀 주변에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 검출센서.
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