KR20200093871A - 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서 - Google Patents

글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서 Download PDF

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KR20200093871A
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조수호
권혜림
이영근
최병진
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극은 기판, 기판 상에 배치된 도전층의 상면을 전체적으로 덮으며, 전자수송체를 포함하는 탄소재 층을 포함한다. 글루코스 센서의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Description

글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서{GLUCOSE SENSING ELECTRODE AND GLUCOSE SENSOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 글루코스 농도를 측정하는 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서에 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 산화 효소(glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소와 같은 효소의 고정에 기반을 두고 있다.
종래의 글루코스 센서를 구성하는 금속 전극은 대기 중에 노출되거나 글루코스 센서의 제조, 운용 중 다른 화학종에 노출됨으로써, 산화 또는 부식될 수 있다. 따라서, 글루코스 센서의 감지 성능 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었으며, 이를 개선하기 위한 연구개발이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1107506호
본 발명의 일 과제는 신뢰성이 향상된 글루코스 센싱 전극을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 신뢰성이 향상된 글루코스 센서를 제공하는 것이다.
1. 기판; 상기 기판 상에 배치된 도전층; 및 상기 도전층의 상면을 전체적으로 덮으며, 전자수송체를 포함하는 탄소재 층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
2. 위 1에 있어서, 상기 도전층은 금속층 및 금속 보호층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
3. 위 2에 있어서, 상기 금속층은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
4. 위 2에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
5. 위 1에 있어서, 상기 전자 수송체은 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
6. 위 1에 있어서, 상기 탄소재 층의 상면 면적은 상기 도전층의 상면 면적 이상인, 글루코스 센싱 전극.
7. 위 1에 있어서, 상기 도전층과 상기 탄소재 층의 평면 상의 면적 비는 1:1 내지 1:1.7인, 글루코스 센싱 전극.
8. 위 1에 있어서, 상기 탄소재 층 상에 순서대로 배치된 글루코스 반응층 및 이온 교환층을 더 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
9. 위 8에 있어서, 상기 글루코스 반응층은 글루코스 산화 효소(Glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소(Glucose dehydrogenase)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
10. 위 1에 있어서, 상기 도전층 주변에 절연층을 더 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
11. 기판; 상기 기판 상에 서로 이격되어 배치된 작업 전극 및 기준 전극을 포함하며, 위 1 내지 10 중 어느 하나의 글루코스 센싱 전극이 상기 작업 전극으로 제공되는, 글루코스 센서.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 탄소재 층으로 도전층 상면의 전체 면적을 덮음으로써, 글루코스 센서의 전류값 산포를 감소시킬 수 있다.
따라서, 글루코스 센서의 정확도 및 재현성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센서의 개략적인 도면이다.
도 2 내지 도 5는 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 도면이다.
도 6 및 도 7은 비교예에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 도면이다.
도 8 및 도 9는 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 기판, 기판 상에 배치된 도전층의 상면을 전체적으로 덮으며, 전자 수송체를 포함하는 탄소재 층을 포함하는 글루코스 센싱 전극 및 이를 포함하는 글루코스 센서를 제공한다. 글루코스 센서의 전류값 산포를 감소시킴으로써, 정확도 및 재현성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센서의 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센서(10)는 글루코스 센싱 전극(100), 기준 전극(200), 기판(300) 및 배선(310)을 포함한다. 또한, 온도 센서(320)를 더 포함할 수 있다.
기판(300)은 글루코스 센싱 전극(100), 기준 전극(200), 배선(310) 등이 배치되는 기재로 제공된다.
예를 들어, 기판(300)은 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름일 수 있으며, 구체적인 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.
기판(300)의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 강도, 취급성, 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 내지 500㎛일 수 있다. 1 내지 300㎛가 바람직하고, 5 내지 200㎛가 보다 바람직하다.
예를 들면, 상기 기재 필름에는 1종 이상의 첨가제가 함유될 수 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 기재 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스 배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 기재 필름은 표면 처리될 수 있다. 예를 들면, 표면 처리는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 5는 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 글루코스 센싱 전극(100)은 기판(300) 상에 도전층(110) 및 탄소재 층(120)을 포함한다.
글루코스 센싱 전극(100)은 글루코스 센서(10)의 글루코스의 산화-환원 반응이 일어나는 작업 전극(working electroede)으로 제공될 수 있다. 글루코스 센싱 전극(100)은 글루코스 반응층을 구성하는 물질과 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스의 반응에 의해 발생된 전기적 신호를 감지할 수 있다. 측정 대상 물질은 인체의 땀, 체액, 혈액 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도전층(110)은 기판(300) 상에 배치된다. 도전층(110)은 글루코스의 산화-환원 반응에서 발생한 전자 또는 정공이 전달되는 통로로 제공될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 도전층(110)은 금속층 및 금속 보호층을 포함할 수 있다. 상기 금속 보호층은 상기 금속층의 상면을 전체적으로 덮으며 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 보호층은 상기 금속층과 직접 접촉하여 적층될 수 있다. 상기 금속 보호층은 글루코스 센싱 전극(100)의 산화-환원 반응으로 인해 상기 금속층이 산화-환원되는 것을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 금속층은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy)이 사용될 수 있다. 상기 금속층은 Au, Ag, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy) 및 Pt 중 적어도 하나만으로 형성될 수도 있다. 상기 Au, Ag, APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy) 및 Pt는 도전층(110)의 전기 전도성을 향상시키고 저항을 감소시킬 수 있다. 따라서, 글루코스 센서(10)의 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속층의 두께는 500Å 내지 4000Å일 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 우수한 검출 성능을 확보할 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속층의 두께는 1000Å 내지 3000Å일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)만으로 형성될 수 있다. 상기 ITO 및 IZO는 전기 전도성을 가지면서도 화학적으로 안정하여 상기 금속층을 산화-환원 반응으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 금속 보호층의 두께는 100Å 내지 800Å일 수 있다. 상기 두께 범위 내에서 상기 금속층을 효과적으로 보호할 수 있으며, 도전층(110)의 전기 전도성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 금속 보호층의 두께는 300Å 내지 500Å일 수 있다.
예를 들면, 상기 금속 보호층은 상기 금속층이 대기와 직접 접촉하는 것을 방지하여 상기 금속층을 구성하는 금속 성분의 산화를 방지할 수 있다. 따라서, 상기 금속층에 의해 감지되는 전기적 신호의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
탄소재 층(120)은 도전층(110) 상에 배치된다. 또한, 도전층(110)의 상면을 전체적으로 덮는다. 따라서, 도전층(110)의 상면이 외부로 노출되지 않을 수 있다.
탄소재 층(120)은 도전층(110)을 글루코스 센서(10)의 산화-환원 반응으로부터 보호할 수 있다. 또한, 상기 산화-환원 반응에서 발생한 전자 또는 정공을 도전층(110)까지 전달하는 전자/정공 수송층으로 제공될 수 있다.
탄소재 층(120)은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 탄소계 재료로부터 형성될 수 있으며, 예를 들면, 카본 페이스트(carbon paste)로부터 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 탄소재 층(120)은 탄소계 재료 및 전자 수송체를 포함할 수 있다.
상기 전자 수송체는 예를 들면, 글루코스 반응층(130)에서 일어나는 글루코스의 산화-환원 반응에서 발생한 전자/정공을 수용하여 산화 또는 환원되는 물질을 포함할 수 있다. 상기 산화 또는 환원을 통해 전자/정공을 전달할 수 있다.
예를 들면, 전자 수송체는 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 헥사시아노철(II)산철(III)칼륨이 주성분인 청색 안료로서, 높은 산화성을 가질 수 있다. 전자 수송체로서 프러시안 블루를 도전층(110) 상에 배치할 경우 글루코스 센싱 전극(100)의 전기적 감도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 전자 수송체와 탄소계 재료를 혼합한 페이스트로 탄소재 층(120)을 형성할 수 있다. 따라서, 프러시안 블루를 통해 글루코스 센싱 전극(100)의 감도를 높이면서도, 도전층(110)의 부식을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 탄소재 층(120)의 상면 면적은 도전층(110)의 상면 면적 이상일 수 있다. 따라서, 도전층(110)이 탄소재 층(120)의 상면을 전체적으로 덮을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 도전층(110) 및 탄소재 층(120)은 평면 상의 면적 비가 1:1 내지 1:1.7일 수 있다. 도전층(110) 및 탄소재 층(120)이 상기 면적 비를 만족할 경우, 글루코스 센서(10)로부터 측정된 전기적 신호(전류 값)의 산포가 감소할 수 있다.
상기 전류 값의 산포는 예를 들면, Cpk(공정능력지수)를 이용하여 평가할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극(100)은 Cpk가 0.9 이상일 수 있다. 따라서, 우수한 정확성, 재현성을 확보하면서 글루코스를 측정할 수 있다.
도 6 및 도 7은 비교예에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 면적 비가 1:1 미만일 경우, 탄소재 층(120)이 도전층(110)의 전체 면적을 덮지 못할 수 있다. 따라서, 도전층(110)의 일부분이 노출되어 부식될 수 있으며, 글루코스 센싱 전극(100)의 감도가 감소할 수 있다. 예를 들면, 상기 면적비가 1:1 미만일 경우, Cpk 값이 0.9 미만으로 나타날 수 있다.
상기 면적 비가 1:1.7 초과일 경우 탄소재 층(120) 중 도전층(110)을 커버하고 남는 부분에 전달된 전자/정공이 도전층(110)으로 이동하는 경로가 충분히 확보되지 않을 수 있다. 따라서, 글루코스 센싱 전극(100)의 감도가 저하될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 탄소재 층(120)의 두께는 1㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 상기 두께가 1㎛ 미만일 경우, 도전층(110)에 대한 보호 능력이 감소할 수 있다. 상기 두께가 100㎛ 초과일 경우, 센싱 감도 및 속도가 감소할 수 있다. 바람직하게는, 탄소재 층(120)의 두께는 5㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
도 8 및 도 9는 예시적인 실시예들에 따른 글루코스 센싱 전극의 개략적인 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 글루코스 센싱 전극(100)은 글루코스 반응층(130), 이온 교환층(140) 및 절연막(330)을 더 포함할 수 있다.
글루코스 반응층(130)은 탄소재 층(120) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 탄소재 층(120)의 상면 상에 직접 접촉하여 배치될 수 있다.
글루코스 반응층(130)은 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스의 화학 반응이 일어나는 층으로 제공된다.
예시적인 실시예들에 있어서, 글루코스 반응층(130)은 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 글루코스 반응층(130)의 두께는 0.5㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 예를 들면, 두께가 0.5㎛ 미만일 경우, 센싱 농도의 상한이 감소할 수 있다. 예를 들면, 두께가 10㎛ 초과일 경우, 센싱 감도 및 속도가 감소할 수 있다. 바람직하게는, 글루코스 반응층(130)의 두께는 1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.
예를 들면, 측정 대상 물질인 시료를 글루코스 센서에 주입하면, 시료에 포함되어 있는 글루코스가 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소에 의하여 산화되고, 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소는 환원된다. 이때, 전자 수송체(예를 들면, 프러시안 블루)는 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소를 산화시키고, 자신은 환원된다. 환원된 전자 수송체는 일정 전압이 가해진 전극 표면에서 전자를 잃고 전기화학적으로 다시 산화된다. 시료 내의 글루코스 농도는 전자 수송체가 산화되는 과정에서 발생되는 전류량에 비례하므로, 이 전류량을 측정함으로써 글루코스 농도를 측정할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 상기 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소는 바인더를 통해 고정될 수 있다. 상기 바인더는 당분야에서 통상적으로 사용되는 바인더를 포함할 수 있으며, 예를 들면, 키토산을 포함할 수 있다.
이온 교환층(140)은 글루코스 반응층(130) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 글루코스 반응층(130)의 상면 상에 직접 접하여 배치될 수 있다.
이온 교환층(140)은 글루코스 반응층(130)을 외부의 물리력으로부터 보호할 수 있다. 또한, 글루코스 반응층(130)의 글루코스 산화 효소 또는 글루코스 탈수소 효소가 외부 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
이온 교환층(140)은 측정 대상 물질 중에서 측정 대상 성분(예를 들면, 글루코스)만을 통과시킬 수 있다. 따라서, 글루코스 반응층(130)이 측정 대상 성분 외의 타 물질에 의해 변성, 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이온 교환층(140)은 글루코스를 통과시키는 것이라면, 당분야에서 통상적으로 사용되는 이온 교환막이 사용될 수 있으며, 나피온(Nafion)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
절연막(330)은 기판(300) 상에 형성될 수 있으며, 도전층(110)의 주변에 배치될 수 있다. 절연막(330)은 도전층(110)과 동일 레벨에 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기준 전극(200, reference electrode)은 작업 전극(글루코스 센싱 전극(100))에 대응하여 형성될 수 있다. 기준 전극(200)과 글루코스 센싱 전극(100)은 전기적으로 단절되도록 배치될 수 있다.
기준 전극(200)은 측정 시 글루코스 센싱 전극(100)에서 측정되는 전류 값 또는 전위 값에 대한 기준치를 제공할 수 있다. 기준 전극(200)의 전위 값을 기준치로 하여 글루코스 센싱 전극(100)에서 일어나는 글루코스 산화-환원 반응을 특정할 수 있다. 또한, 상기 전류 값의 기준치와 글루코스 센싱 전극(100)에서 측정되는 전류 값을 비교하여 순수하게 측정 대상 성분(예를 들면, 글루코스)에 의해 변화한 전류 량을 계산할 수 있으며, 상기 전류 량으로부터 측정 대상 성분의 농도를 도출할 수 있다.
기준 전극(200)은 글루코스 센싱 전극(100)의 도전층(110)과 실질적으로 동일한 도전층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 도전층(110) 상에 탄소재 층(120) 대신 기준 전극 물질 층이 배치될 수 있다. 예를 들면, 기준 전극(200)은 기판(300) 상에 도전층(110) 및 상기 기준 전극 물질 층이 적층되어 형성될 수 있다.
상기 기준 전극 물질 층은 예를 들면, Ag/AgCl 페이스트(paste)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 배선(310)은 글루코스 센싱 전극(100) 및 기준 전극(200)에 각각 연결될 수 있다. 글루코스 센싱 전극(100)에 연결된 배선(310) 및 기준 전극(200)에 연결된 배선(310)은 서로 전기적으로 이격될 수 있다. 배선(310)들은 구동 집적 회로(IC) 칩에 연결될 수 있다.
예를 들면, 배선(310)은 글루코스 센싱 전극(100)의 상기 금속층과 동일한 소재로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 배선(310)은 글루코스 센싱 전극(100) 및 기준 전극(200)과 일체로 형성될 수 있다. 기판(300) 상에 금속 막을 형성하고 이를 패터닝함으로써 글루코스 센싱 전극(100) 및 배선(310)을 일체로서 동시에 형성할 수 있다.
글루코스 센싱 전극(100) 및 기준 전극(200)으로부터 측정된 전기적 신호가 배선(310)을 통해 구동 IC 칩에 전달될 수 있으며, 구동 IC 칩이 측정 대상 성분의 농도를 계산할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 글루코스 센서(10)는 온도 센서(320)를 더 포함할 수 있다. 온도 센서(320)는 배선(310)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 온도에 따른 측정 편차를 보정할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
기판 상에 약 2000Å 두께의 APC 금속층과 약 500Å 두께의 IZO 금속 보호층을 적층하여 아래 표 1의 직경을 갖는 원형의 도전층을 형성하였다.
상기 도전층 상에 아래 표 1의 직경을 갖는 카본 페이스트 전극(프러시안블루 3wt% 포함, 두께 약 20㎛)을 중첩하여 글루코스 센싱 전극을 형성하였다.
글루코스 센싱 전극에 대응되는 Ag/AgCl 기준 전극을 배치하여 글루코스 센서를 준비하였다.
상기 글루코스 센서로 시료(글루코스 0.1mM 수용액)로부터 발생하는 전류를 측정하였다. 동일 시료를 12회 측정하여 산포를 구하였으며, 이로부터 Cpk(공정능력지수)를 계산하여 아래 표 1에 나타내었다.
APC 층 및 IZO 층의 직경(mm) 카본 층의 직경(mm) APC 층과 카본 층의 면적 비 공정능력지수
실시예 1 0.8 0.8 1:1 1.13
실시예 2 0.8 1.2 1:2.25 0.73
실시예 3 1.6 1.6 1:1 1.71
실시예 4 1.6 2.4 1:2.25 0.77
실시예 5 2.4 2.4 1:1 1.1
실시예 6 2.4 3.12 1:1.69 0.91
비교예 1 0.8 0.35 1:0.19 0.13
비교예 2 1.6 0.8 1:0.25 0.22
비교예 3 2.4 1.2 1:0.25 0.09
위 표 1을 참조하면, 카본 페이스트 층이 APC 층의 전체 면적을 커버하는 실시예들이 비교예들에 비하여 Cpk 지수가 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다.
10: 글루코스 센서
100: 글루코스 센싱 전극 110: 도전층
120: 탄소재 층 130: 글루코스 반응층
140: 이온 교환층
200: 기준 전극
300: 기판 310: 배선
320: 온도 센서 330: 절연막

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 도전층; 및
    상기 도전층의 상면을 전체적으로 덮으며, 전자 수송체를 포함하는 탄소재 층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층은 금속층 및 금속 보호층을 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 금속층은 Au, Ag, Cu, Pt, Ti, Ni, Sn, Mo, Co, Pd 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 금속 보호층은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전자 수송체는 프러시안 블루(Prussian blue)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소재 층의 상면 면적은 상기 도전층의 상면 면적 이상인, 글루코스 센싱 전극.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층과 상기 탄소재 층의 평면 상의 면적 비는 1:1 내지 1:1.7인, 글루코스 센싱 전극.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 탄소재 층 상에 순서대로 배치된 글루코스 반응층 및 이온 교환층을 더 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 글루코스 반응층은 글루코스 산화 효소(Glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소 효소(Glucose dehydrogenase)를 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 도전층 주변에 절연층을 더 포함하는, 글루코스 센싱 전극.
  11. 기판;
    상기 기판 상에 서로 이격되어 배치된 작업 전극 및 기준 전극을 포함하며,
    청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 글루코스 센싱 전극이 상기 작업 전극으로 제공되는, 글루코스 센서.
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KR101107506B1 (ko) 2011-09-08 2012-01-31 한국지질자원연구원 이산화티타늄-그래핀 복합체가 구비된 글루코스 센서

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