KR20230169566A - Electrochemical Sensor Electrode and Electrochemical Sensor comprising the Same - Google Patents

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KR20230169566A
KR20230169566A KR1020220069868A KR20220069868A KR20230169566A KR 20230169566 A KR20230169566 A KR 20230169566A KR 1020220069868 A KR1020220069868 A KR 1020220069868A KR 20220069868 A KR20220069868 A KR 20220069868A KR 20230169566 A KR20230169566 A KR 20230169566A
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조수호
유민수
이영근
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동우 화인켐 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 상에 형성된 제1도전층; 및 상기 제1도전층 상에 형성된 반응층을 포함하며, 상기 반응층은 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소를 포함하는 전기화학센서용 전극 및 이를 포함하는 전기화학센서에 관한 것으로, 전기화학센서용 전극의 제조공정을 단순화할 수 있으며, 감도가 우수한 전기화학센서용 전극 및 신뢰성이 우수한 연속측정형 바이오센서를 제공할 수 있는 효과가 있다. The present invention relates to a first conductive layer formed on a substrate; and a reaction layer formed on the first conductive layer, wherein the reaction layer relates to an electrode for an electrochemical sensor containing a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme, and an electrochemical sensor containing the same. The manufacturing process of the electrode can be simplified, and it has the effect of providing electrodes for electrochemical sensors with excellent sensitivity and continuous measurement biosensors with excellent reliability.

Description

전기화학센서용 전극 및 이를 포함하는 전기화학센서 {Electrochemical Sensor Electrode and Electrochemical Sensor comprising the Same}Electrochemical sensor electrode and electrochemical sensor comprising the same {Electrochemical Sensor Electrode and Electrochemical Sensor comprising the Same}

본 발명은 기판 상에 형성된 제1도전층; 및 상기 제1도전층 상에 형성된 반응층을 포함하며, 상기 반응층은 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소를 포함하는 전기화학센서용 전극 및 상기 전기화학센서용 전극을 작업전극으로 포함하는 연속측정형 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to a first conductive layer formed on a substrate; and a reaction layer formed on the first conductive layer, wherein the reaction layer includes an electrochemical sensor electrode containing a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme, and a continuous measurement comprising the electrochemical sensor electrode as a working electrode. It's about biosensors.

바이오센서란 분석하고자 하는 검출대상물질(analyte)을 기질 특이성이 있는 효소(enzyme)와 반응시키고, 그 반응의 정도를 신호 변환기(signal transducer)로 측정하여, 검출대상물질의 존재나 양을 확인할 수 있는 장치나 소자를 통칭한다.A biosensor is a device that reacts the analyte to be analyzed with an enzyme with substrate specificity and measures the degree of the reaction using a signal transducer to confirm the presence or amount of the analyte. It refers to devices or elements that are present.

바이오센서는 신호의 변환방법에 따라 전기화학센서, 열감지센서, 광학센서 등으로 분류될 수 있으며, 분석하고자 하는 검출대상물질의 종류에 따라 글루코오스 센서, 세포 센서, 면역 바이오센서, DNA 칩 등으로 분류될 수도 있다. 또한 검출대상물질의 측정 가능 횟수에 따라 1회형과 연속측정형 등으로 분류될 수도 있고, 검출대상시료의 획득을 위해 피부를 관통하는지 여부에 따라 침습형과 비침습형으로 분류될 수도 있다.Biosensors can be classified into electrochemical sensors, thermal sensors, optical sensors, etc. depending on the signal conversion method, and can be classified into glucose sensors, cell sensors, immune biosensors, DNA chips, etc. depending on the type of detection target to be analyzed. It can also be classified. In addition, it can be classified into one-time measurement type and continuous measurement type depending on the number of times the detection target substance can be measured, and it can also be classified into invasive type and non-invasive type depending on whether the skin is penetrated to obtain the detection target sample.

이 중 비침습형 연속측정형 전기화학센서는 혈액이 아닌 땀 등의 체액을 검출 대상 시료로 사용하여 수 회 반복측정이 가능하므로 간편하고 정확하며, 생물학적인 시료의 양을 정보처리가 쉬운 전기신호로 전환이 가능하다는 측면에서 바이오센서로 널리 사용되고 있다.Among these, the non-invasive continuous measurement electrochemical sensor uses body fluids such as sweat rather than blood as the detection target sample, making it simple and accurate to measure repeatedly several times. It also provides an electrical signal that allows easy information processing of the amount of biological sample. It is widely used as a biosensor because it can be converted to .

한편, 전기화학센서는 변환된 전기신호를 감지하기 위하여 적층구조의 작업전극 및 기준전극을 포함한다. 적층구조의 전극에 관한 종래기술에 따르면, 상기 작업전극은 일반적으로 제1도전층, 전자수송층, 효소층 및 이온교환막을 포함하는 여러 층의 적층구조로 구성되어 있다.Meanwhile, the electrochemical sensor includes a working electrode and a reference electrode in a laminated structure to detect the converted electrical signal. According to the prior art regarding electrodes with a laminated structure, the working electrode generally consists of a laminated structure of several layers including a first conductive layer, an electron transport layer, an enzyme layer, and an ion exchange membrane.

대한민국 공개특허 제10-2007-0063430호는 유체샘플입구, 샘플챔버, 글루코오스 전극 및 기준전극을 포함하는 글루코오스 바이오센서에 관한 기술이다. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0063430 is a technology related to a glucose biosensor including a fluid sample inlet, a sample chamber, a glucose electrode, and a reference electrode.

이와 같은 종래기술에 따르면, 작업전극이 여러 층의 적층구조로 이루어져 있었기 때문에 각 층을 형성하기 위한 공정시간과 비용 측면에서 비효율적이라는 문제점이 있었으며, 전자수송체와 효소가 별개의 층에 존재하고 전자수송체가 이온교환막으로 덮여 있었기 때문에 검출대상물질의 농도에 비례해 배선부에 흐르는 전류의 양, 즉 감도가 낮다는 문제점이 있었다. 또한, 효소층을 형성하기 위하여 효소와 혼합된 흡습성 고분자의 함량이 일정 범위를 초과하였기 때문에, 전기화학센서를 작업전극으로 하여 연속측정형 바이오센서를 제조했을 경우에 측정 횟수가 누적됨에 따라 감도의 변동폭이 커지는 신뢰성 하락의 문제가 있었다.According to this prior art, since the working electrode was composed of a stacked structure of several layers, there was a problem of inefficiency in terms of process time and cost to form each layer, and the electron transporter and enzyme were present in separate layers and the electron transporter and enzyme were in separate layers. Because the transporter was covered with an ion exchange membrane, there was a problem that the amount of current flowing through the wiring section in proportion to the concentration of the detection target substance, that is, the sensitivity, was low. In addition, because the content of the hygroscopic polymer mixed with the enzyme to form the enzyme layer exceeded a certain range, when a continuous measurement type biosensor was manufactured using an electrochemical sensor as a working electrode, the sensitivity decreased as the number of measurements accumulated. There was a problem of reliability decline as the fluctuation range increased.

대한민국 공개특허 10-2007-0063430Republic of Korea Public Patent No. 10-2007-0063430

본 발명은 제1도전층과 반응층만으로 구성된 전기화학센서용 전극을 제공함으로써, 전기화학센서용 전극의 제조공정을 단순화하는 것을 기술적 과제로 한다.The technical task of the present invention is to simplify the manufacturing process of an electrochemical sensor electrode by providing an electrochemical sensor electrode composed of only a first conductive layer and a reaction layer.

또한, 본 발명은 전자수송체가 전극표면에 노출되어 효소와 하나의 층으로 구현함으로써, 감도가 우수한 전기화학센서용 전극을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the technical task of the present invention is to provide an electrode for an electrochemical sensor with excellent sensitivity by exposing the electron transporter to the electrode surface and implementing it as a single layer with the enzyme.

또한, 본 발명은 반응층에 혼합된 흡습성 고분자의 함량을 일정 범위 내로 제어함으로써, 신뢰성이 높은 연속측정형 바이오센서를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. In addition, the technical task of the present invention is to provide a highly reliable continuous measurement biosensor by controlling the content of the hygroscopic polymer mixed in the reaction layer within a certain range.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 형성된 제1도전층; 및 상기 제1도전층 상에 형성된 반응층을 포함하며, 상기 반응층은 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소를 포함하는 전기화학센서용 전극을 제공한다.In order to solve this technical problem, the present invention includes a first conductive layer formed on a substrate; and a reaction layer formed on the first conductive layer, wherein the reaction layer provides an electrode for an electrochemical sensor containing a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme.

본 발명의 전기화학센서용 전극은, 제조공정이 단순화되어 제조 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The electrode for an electrochemical sensor of the present invention has the effect of reducing manufacturing time and cost by simplifying the manufacturing process.

또한, 본 발명의 전기화학센서용 전극은, 감도가 우수한 효과가 있다.Additionally, the electrode for an electrochemical sensor of the present invention has excellent sensitivity.

또한, 본 발명의 전기화학센서용 전극을 작업전극으로 포함하는 연속측정형 바이오센서는, 신뢰성이 우수한 효과가 있다.In addition, the continuous measurement biosensor including the electrochemical sensor electrode of the present invention as a working electrode has excellent reliability.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 또는 복수의 실시 예에 따른 전기화학센서용 전극의 단면도들이다.
도 3은 기준전극 및 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기화학센서용 작업전극을 포함하는 전기화학센서의 예시적인 평면도이다.
도 4는 비교예 1(좌측) 및 실시예 1(우측)의 아가로오스 사진이다.1 and 2 are cross-sectional views of electrodes for electrochemical sensors according to one or more embodiments of the present invention.
Figure 3 is an exemplary plan view of an electrochemical sensor including a reference electrode and a working electrode for an electrochemical sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph of agarose of Comparative Example 1 (left) and Example 1 (right).

본 발명은 제조공정이 단순하며 감도가 우수한 전기화학센서용 전극에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 전기화학센서용 전극을 포함하는 전기화학센서에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode for an electrochemical sensor that has a simple manufacturing process and excellent sensitivity. Additionally, the present invention relates to an electrochemical sensor including the electrode for the electrochemical sensor.

구체적으로, 본 발명은, 기판(10) 상에 형성된 제1도전층(20); 및 상기 제1도전층(20) 상에 형성된 반응층(40)을 포함하며, 상기 반응층(40)은 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소를 포함하는, 전기화학센서용 전극에 관한 것이다.Specifically, the present invention includes: a first conductive layer 20 formed on a substrate 10; and a reaction layer 40 formed on the first conductive layer 20, wherein the reaction layer 40 includes a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme.

본 발명의 전기화학센서용 전극을 작업전극으로 포함하는 전기화학센서에 있어서, 검출대상시료는 땀일 수 있다. 상기 검출대상시료에는 그 농도를 분석하고자 하는 검출대상물질(analyte), 예를 들면 글루코오스(glucose), 콜레스테롤(cholesterol), 락테이트(lactate), 아스코빅산(ascorbic acid), 글루탐산(glutamate) 등이 포함될 수 있다.In an electrochemical sensor including the electrochemical sensor electrode of the present invention as a working electrode, the sample to be detected may be sweat. The detection target sample includes analytes whose concentration is to be analyzed, such as glucose, cholesterol, lactate, ascorbic acid, glutamate, etc. may be included.

특히, 극소량의 체액으로부터 글루코오스 등 검출대상물질의 농도를 정확하게 측정하기 위해서는 감도 및 신뢰성의 향상이 필요하며, 전기화학센서용 전극을 제조하는 데 필요한 시간 및 비용을 절감하기 위해 제조공정의 단순화가 요구된다. 본 명세서에서 "감도(sensitivity)"란 글루코오스 등 검출대상물질의 농도와 배선부에 흐르는 전류량이 비례하는 정도를 의미하며, "신뢰성(reliability)이 높다"는 것은 동일 농도의 검출대상물질을 본 발명의 일 실시 예에 따른 여러 개의 전기화학센서를 사용하여 측정할 경우에도 상기 감도의 산포가 작은 것을 의미한다. In particular, improvement in sensitivity and reliability is necessary to accurately measure the concentration of detection target substances such as glucose from a very small amount of body fluid, and simplification of the manufacturing process is required to reduce the time and cost required to manufacture electrodes for electrochemical sensors. do. In this specification, “sensitivity” refers to the degree to which the concentration of a detection target substance such as glucose is proportional to the amount of current flowing in the wiring part, and “high reliability” means that the detection target substance of the same concentration is detected in accordance with the present invention. This means that the dispersion of the sensitivity is small even when measuring using multiple electrochemical sensors according to an embodiment of.

본 발명에 따른 전기화학센서용 전극은 제1도전층과 반응층만으로 구성되어 있으므로, 전기화학센서용 전극의 제조공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다. Since the electrode for an electrochemical sensor according to the present invention consists only of a first conductive layer and a reaction layer, it has the effect of simplifying the manufacturing process of the electrode for an electrochemical sensor.

또한, 본 발명에 따른 전기화학센서용 전극은, 전자수송체가 전극표면에 노출되어 있으며, 효소와 하나의 층에 존재하기 때문에 감도가 우수한 효과가 있다. In addition, the electrode for an electrochemical sensor according to the present invention has excellent sensitivity because the electron transporter is exposed on the electrode surface and exists in one layer with the enzyme.

또한, 본 발명에 따른 전기화학센서용 전극은 반응층에 혼합된 흡습성 고분자가 일정 함량 포함되어 있으므로, 상기 전기화학센서용 전극을 작업전극으로 포함하는 연속측정형 바이오센서는 신뢰성이 우수한 효과가 있다. In addition, since the electrochemical sensor electrode according to the present invention contains a certain amount of hygroscopic polymer mixed in the reaction layer, the continuous measurement type biosensor including the electrochemical sensor electrode as a working electrode has excellent reliability. .

이하, 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예들을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention along with the contents of the above-described invention, so the present invention is described in such drawings. It should not be interpreted as limited to the specific details.

본 명세서에서 사용되는 포함한다(comprise) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.As used herein, "comprise" and "comprising" mean the presence or addition of one or more other components, steps, operations and/or elements other than the mentioned components, steps, operations and/or elements. It is used in the sense that it does not exclude. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

공간적으로 상대적인 용어인 「아래」, 「저면」, 「하부」, 「위」, 「상면」, 「상부」 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용 시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 「아래」 또는 「하부」로 기술된 소자는 다른 소자의 「위」에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 「아래」는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.Spatially relative terms such as “bottom”, “bottom”, “bottom”, “top”, “top”, “top”, etc. refer to one element or component and other elements or components as shown in the drawing. It can be used to easily describe correlations with others. Spatially relative terms should be understood as terms that include different directions of the element during use or operation in addition to the direction shown in the drawings. For example, when an element shown in a drawing is turned over, an element described as “below” or “below” another element may be placed “above” the other element. Accordingly, the illustrative term “down” may include both downward and upward directions. Elements can also be oriented in other directions, so spatially relative terms can be interpreted according to orientation.

<전기화학센서용 전극><Electrodes for electrochemical sensors>

도 1을 참조하면, 본 발명은 기판(10) 상에 형성된 제1도전층(20); 및 상기 제1도전층(20) 상에 형성된 반응층(40)을 포함하며, 상기 반응층(40)은 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소를 포함하는 전기화학센서용 전극에 관한 것이다.Referring to Figure 1, the present invention includes a first conductive layer 20 formed on a substrate 10; and a reaction layer 40 formed on the first conductive layer 20, wherein the reaction layer 40 relates to an electrode for an electrochemical sensor containing a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme.

기판(10)은, 전기화학센서용 전극을 구성하는 구성요소들의 구조적인 기지(base)를 제공하는 기능을 한다. The substrate 10 functions to provide a structural base for the components that make up the electrode for an electrochemical sensor.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 기판(10)은 유리 등과 같은 경성 재질을 갖거나 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름 형태로 구현될 수 있다. 기판(10)이 플렉서블하게 구현되는 경우 기재 필름에 적용될 수 있는 구체적인 물질의 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이와 같은 투명 광학 필름의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1㎛ 내지 500㎛로 결정될 수 있다. 특히 1㎛ 내지 300㎛가 바람직하고, 5㎛ 내지 200㎛가 보다 바람직하다.In one or more embodiments, the substrate 10 may be made of a hard material such as glass or may be implemented in the form of a base film having flexible characteristics. When the substrate 10 is implemented in a flexible manner, specific examples of materials that can be applied to the base film include polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose-based resins such as diacetylcellulose and triacetylcellulose; polycarbonate-based resin; Acrylic resins such as polymethyl (meth)acrylate and polyethyl (meth)acrylate; Styrene-based resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymer; Polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene, polyolefins with cyclo- or norbornene structures, and ethylene-propylene copolymers; Vinyl chloride-based resin; Amide resins such as nylon and aromatic polyamide; Imide-based resin; polyethersulfone-based resin; Sulfone-based resin; polyetheretherketone-based resin; Sulfated polyphenylene-based resin; Vinyl alcohol-based resin; Vinylidene chloride-based resin; Vinyl butyral resin; Allylate resin; polyoxymethylene-based resin; A film composed of a thermoplastic resin such as an epoxy resin may be used, and a film composed of a blend of the thermoplastic resin may also be used. Additionally, films made of thermosetting resins such as (meth)acrylic, urethane, acrylic urethane, epoxy, and silicone or ultraviolet curable resins may be used. The thickness of such a transparent optical film can be determined appropriately, but generally can be determined to be 1㎛ to 500㎛, taking into account workability such as strength and handleability, and thinness. In particular, 1 μm to 300 μm is preferable, and 5 μm to 200 μm is more preferable.

이러한 기재 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 기재 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.This base film may contain one or more appropriate additives. Additives include, for example, ultraviolet absorbers, antioxidants, lubricants, plasticizers, mold release agents, anti-coloring agents, flame retardants, nucleating agents, antistatic agents, pigments, colorants, etc. The base film may have a structure that includes various functional layers such as a hard coating layer, an anti-reflection layer, and a gas barrier layer on one or both sides of the film. The functional layers are not limited to the above, and include various functional layers depending on the purpose. can do.

또한, 필요에 따라 기재 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.Additionally, if necessary, the base film may be surface treated. Such surface treatments include dry treatments such as plasma treatment, corona treatment, and primer treatment, and chemical treatments such as alkali treatment including saponification treatment.

제1도전층(20)은, 도 1에 도시된 것과 같이 기판 상에 형성될 수 있으며, 검출대상물질로부터 유래한 전자의 수송에 의해 발생하는 전기적 신호를 감지하는 기능을 한다.The first conductive layer 20 may be formed on a substrate as shown in FIG. 1 and functions to detect an electrical signal generated by the transport of electrons derived from the detection target material.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 제1도전층(20)은 카본(C), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하거나, 이들의 합금일 수 있다.In one or more embodiments, the first conductive layer 20 is carbon (C), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel ( It may include one or more selected from the group consisting of Ni), tin (Sn), molybdenum (Mo), cobalt (Co), and APC alloy (Ag-Pd-Cu alloy), or may be an alloy thereof.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 제1도전층(20)은, 단층 또는 복층으로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1도전층(20)은 APC/IZO로 구성된 제1층 상에 카본으로 구성된 제2층이 적층되어 형성된 것일 수 있다.In one or more embodiments, the first conductive layer 20 may be formed as a single layer or a multiple layer. For example, the first conductive layer 20 may be formed by stacking a second layer made of carbon on a first layer made of APC/IZO.

도 2를 참조하면, 상기 제1도전층(20)은 부식으로부터의 보호 및 반응층(40)과의 밀착력 향상을 위하여, 추가적으로 그 상부에 보호층(30)을 더 포함할 수 있다. 후술하는 반응층(40)에 포함된 전자수송체는 산화성이 크기 때문에 하부의 제1도전층(20) 등 금속층을 산화하여 부식시킬 수 있으므로, 보호층(30)을 포함할 경우 전자수송체에 의한 금속의 부식을 방지할 수 있다. 나아가 반응층(40)에 포함된 흡습성 고분자는 금속으로 이루어진 제1도전층(20)에 대한 밀착력이 떨어지지만, 제1도전층(20) 상부에 형성된 보호층(30)에 의하여 제1도전층(20)과 반응층(40) 간 밀착력이 향상될 수 있다. Referring to FIG. 2, the first conductive layer 20 may additionally include a protective layer 30 on top of the first conductive layer 20 to protect against corrosion and improve adhesion with the reactive layer 40. Since the electron transporter included in the reaction layer 40, which will be described later, has a high oxidizing property, it can oxidize and corrode metal layers such as the lower first conductive layer 20. Therefore, when the protective layer 30 is included, the electron transporter It can prevent corrosion of metal. Furthermore, the hygroscopic polymer contained in the reaction layer 40 has poor adhesion to the first conductive layer 20 made of metal, but the protective layer 30 formed on the first conductive layer 20 allows the first conductive layer to adhere to the first conductive layer 20. Adhesion between (20) and the reaction layer (40) can be improved.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 보호층(30)은 카본 페이스트(carbon paste), 파이로리틱그래파이트(pyrolytic graphite), 글래시카본(glassy carbon), 퍼플루오로카본(PFC) 및 카본나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.In one or more embodiments, the protective layer 30 is made of carbon paste, pyrolytic graphite, glassy carbon, perfluorocarbon (PFC), and carbon nanotubes. (Carbon Nano Tube; CNT), etc. may include one or more selected from the group consisting of.

반응층(40)은, 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소가 혼합된 하나의 층으로, 검출대상물질에 포함된 전자가 전자수송체로 전달됨에 따라 상기 제1도전층(20)이 감지하는 전기적인 신호가 발생하는 층일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 반응층(40)은 제1도전층(20)과 직접 접촉하여 형성되거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1도전층(20) 상에 형성된 보호층(30) 상에 형성되는 것일 수 있다. 상기 반응층은 흡습성 고분자 용액으로부터 제조되는 것 일 수 있으며, 상기 흡습성 고분자는 용매 내에 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소가 포함된 것 일 수 있다. 상기 용매는 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소를 용해시키는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 물 일 수 있으며, 흡습성 고분자, 전자수송체, 효소 및 기타 임의의 추가성분을 제외한 잔량으로 포함되는 것 일 수 있다.The reaction layer 40 is a layer in which a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme are mixed, and the electrical energy sensed by the first conductive layer 20 as the electrons contained in the detection target material are transferred to the electron transporter. This may be a layer where signals are generated. As shown in FIG. 1, the reaction layer 40 is formed in direct contact with the first conductive layer 20, or as shown in FIG. 2, the reaction layer 40 is formed on the first conductive layer 20 ( 30) It may be formed in a phase. The reaction layer may be prepared from a hygroscopic polymer solution, and the hygroscopic polymer may include a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it dissolves the hygroscopic polymer, electron transporter, and enzyme, but may be water, and may be included in the remaining amount excluding the hygroscopic polymer, electron transporter, enzyme, and any other additional ingredients.

상기 흡습성 고분자는, 가교결합에 의한 3차원의 망상 구조를 가지는 고분자로서, 전자수송체 및 효소를 포함하며, 혼합된 전자수송체 및 효소를 제1도전층(20) 상에 고정하는 기능을 한다. 나아가 외부의 불순물 이온 성분의 침투를 방지하여 효소를 보호하는 기능을 하기 때문에 종래기술의 이온교환막을 필요로 하지 않으므로, 전자수송체가 표면에 노출되어 존재할 수 있다. The hygroscopic polymer is a polymer having a three-dimensional network structure by cross-linking, contains an electron transporter and an enzyme, and functions to fix the mixed electron transporter and enzyme on the first conductive layer 20. . Furthermore, since it functions to protect the enzyme by preventing penetration of external impurity ions, it does not require the ion exchange membrane of the prior art, so the electron transporter can exist exposed on the surface.

상기 흡습성 고분자는, 전자수송체와 효소의 혼합 및 고정, 효소 보호를 위해 필수적이지만, 그 함량이 증가할수록 반응층의 표면 조도(surface roughness)가 증가한다. 표면 조도의 증가는 전류 노이즈의 증가로 이어져 측정된 전류량의 산포를 크게 하므로, 본 발명에 따른 연속측정형 바이오센서의 신뢰성 측면에서 적절한 함량 범위로 포함되도록 하는 것이 중요하다. 예를 들어, 흡습성 고분자는 흡습성 고분자 용액의 총 중량에 대하여 5 중량% 이하 포함될 수 있으며, 바람직하게는 3 중량% 이하 포함될 수 있다. 흡습성 고분자의 함량이 5 중량% 이하일 경우 산술평균 조도(Ra)가 0.5μm 이하일 수 있으며, 3 중량% 이하일 경우 산술평균 조도가 0.3μm 이하일 수 있다. The hygroscopic polymer is essential for mixing and fixing the electron transporter and enzyme and protecting the enzyme, but as its content increases, the surface roughness of the reaction layer increases. An increase in surface roughness leads to an increase in current noise, which increases the dispersion of the measured current amount, so it is important to ensure that the content is included in an appropriate range in terms of reliability of the continuous measurement type biosensor according to the present invention. For example, the hygroscopic polymer may be included in an amount of 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less, based on the total weight of the hygroscopic polymer solution. If the content of the hygroscopic polymer is 5% by weight or less, the arithmetic average roughness (Ra) may be 0.5μm or less, and if the content of the hygroscopic polymer is 3% by weight or less, the arithmetic average roughness may be 0.3μm or less.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 흡습성 고분자는 아가로오스(agarose), 셀룰로오스(cellulose), 키토산(chitosan), 글루타알데히드(glutaraldehyde), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 효소의 특성 유지 및 공법상의 편의 측면에서 아가로오스, 셀룰로오스 또는 키토산을 포함하는 것이 바람직하다. In one or more embodiments, the hygroscopic polymer is agarose, cellulose, chitosan, glutaraldehyde, polyvinyl alcohol, and polyvinyl chloride. chloride), and it is preferable to include agarose, cellulose, or chitosan in terms of maintaining the properties of the enzyme and convenience of the manufacturing method.

전자수송체는, 환원된 검출대상물질에서 유래한 전자를 수송함으로써 전기적 신호를 발생시키기 위하여 구비되는 것일 수 있다.The electron transporter may be provided to generate an electrical signal by transporting electrons derived from the reduced detection target material.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 전자수송체는 프러시안 블루(prussian blue), 염화헥사아민루세늄(III)(hexaammineruthenium(III) chloride), 포타슘페리시아나이드(potassium ferricyanide), 포타슘페로시아나이드(potassium ferrocyanide), 디메틸페로센(dimethylferrocene(DMF)), 페리 시니움(ferricinium), 페로센모노카르복실산(ferocene monocarboxylic acid(FCOOH)), 7,7,8,8,-테트라시아노퀴 노디메탄(7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane(TCNQ)), 테트라티아풀발렌(tetrathia fulvalene(TTF)), 니켈로센 (nickelocene(Nc)), N-틸아시디니움(N-methyl acidinium(NMA+)), 테트라티아테트라센(tetrathiatetracene(TTT)), N-메틸페나지니움(N-methylphenazinium (NMP+)), 하이드로퀴논(hydroquinone), 3- 디메틸아미노벤조산(3-dimethylaminobenzoic acid(MBTHDMAB)), 3-메틸-2-벤조티오조리논하이드라존(3-methyl2-benzothiozolinone hydrazone), 2-메톡시-4-알릴페놀(2-methoxy-4-allylphenol), 4-아미노안티피린(4- aminoantipyrin(AAP)), 디메틸아닐린(dimethylaniline), 4-아미노안티피렌(4-aminoantipyrene), 4-메톡시나프톨(4-methoxynaphthol), 3,3',5,5'-테트라메틸벤지딘(3,3',5,5'-tetramethyl benzidine(TMB)), 2,2-아지노-디-[3-에틸-벤즈티아졸린 술포네이트] (2,2-azino- di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate]), o-디아니지딘(odianisidine), o-톨루이딘(o-toluidine), 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol), 4-아미노페나존(4-amino phenazone), 벤지딘(benzidine), 및 바이피리딘-오스뮴 복합체 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 제1도전층(20)의 전기적 감도 향상 측면에서, 높은 산화성을 가지는 헥사시아노철(II)산철(III)칼륨을 주성분으로 포함하는 프러시안 블루가 바람직하다.In one or more embodiments, the electron transporter is Prussian blue, hexaammineruthenium(III) chloride, potassium ferricyanide, and potassium ferricyanide. Anide (potassium ferrocyanide), dimethylferrocene (DMF), ferricinium, ferocene monocarboxylic acid (FCOOH), 7,7,8,8,-tetracyanoquinodi Methane (7,7,8,8-tetracyanoquino-dimethane (TCNQ)), tetrathia fulvalene (TTF), nickelocene (Nc), N-methyl acidinium (NMA+)), tetrathiatetracene (TTT), N-methylphenazinium (NMP+), hydroquinone, 3-dimethylaminobenzoic acid (MBTHDMAB) ), 3-methyl2-benzothiozolinone hydrazone, 2-methoxy-4-allylphenol, 4-aminoantipyrine (4- aminoantipyrin (AAP)), dimethylaniline, 4-aminoantipyrene, 4-methoxynaphthol, 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (3, 3',5,5'-tetramethyl benzidine (TMB)), 2,2-azino-di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate] (2,2-azino- di-[3-ethyl-benzthiazoline sulfonate) ]), o-dianizidine, o-toluidine, 2,4-dichlorophenol, 4-amino phenazone, benzidine ), and bipyridine-osmium complex compounds, and in terms of improving the electrical sensitivity of the first conductive layer 20, hexacyanoferric(II) acid iron has high oxidation properties. (III) Prussian blue containing potassium as a main component is preferred.

상기 전자수송체는 흡습성 고분자에 의해 효소와 하나의 층에 혼합되어 존재하기 때문에 재료 선택의 자유도가 증가할 수 있으며, 공정을 단순화 할 수 있다. 또한, 이온교환막에 의해 가려지지 않고 표면에 노출되어 존재하기 때문에 반응하는 전자수송체의 양을 일정하게 유지하여 산포 관리를 용이하게 할 수 있으며, 투입한 전자수송체의 양 대비 실제로 표면에 노출되어 반응에 참여하는 전자수송체의 양이 많아 높은 감도를 얻을 수 있다. 이로써 제1도전층(20)의 전기적인 감도가 종래보다 더욱 향상되어, 전자수송체 함량 대비 높은 측정 전류값을 얻을 수 있다. 상기 전자수송체는 흡습성 고분자 용액의 총 중량에 대하여 1 내지 3 중량% 포함될 수 있으며, 이 경우 측정 전류의 산포 관리 측면에서 바람직하다. Since the electron transporter is mixed with the enzyme in one layer by a hygroscopic polymer, the degree of freedom in material selection can be increased and the process can be simplified. In addition, since it is exposed to the surface and not covered by the ion exchange membrane, it is possible to maintain a constant amount of reacting electron transporter to facilitate dispersion management, and compared to the amount of electron transporter input, it is actually exposed to the surface. High sensitivity can be achieved due to the large amount of electron transporters participating in the reaction. As a result, the electrical sensitivity of the first conductive layer 20 is further improved than before, and a high measured current value can be obtained compared to the electron transporter content. The electron transporter may be included in an amount of 1 to 3% by weight based on the total weight of the hygroscopic polymer solution, and in this case, it is preferable in terms of managing the distribution of the measured current.

효소는, 검출대상시료에 포함된 검출대상물질과 결합하여 효소-기질 복합체를 형성하고, 화학반응의 활성화 에너지를 조절함으로써 물질대사의 속도를 증가 혹은 감소시키기 위하여 구비되는 것일 수 있다.Enzymes may be provided to increase or decrease the speed of metabolism by combining with the detection target contained in the detection target sample to form an enzyme-substrate complex and controlling the activation energy of the chemical reaction.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 효소는 검출대상물질의 종류에 따라 선택될 수 있으며, 산화효소 및 탈수소효소로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.In one or more embodiments, the enzyme may be selected depending on the type of substance to be detected, and may include one or more types selected from the group consisting of oxidase and dehydrogenase.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 산화효소는 글루코오스 산화효소(glucose oxidase), 콜레스테롤 산화 효소(cholesterol oxidase), 락테이트 산화효소(lactate oxidase) 또는 아스코빅산 산화 효소(ascorbic acid oxidase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 상기 탈수소효소는 글루코오스 탈수소 효소(glucose dehydrogenase), 글루탐산 탈수소 효소(glutamate dehydrogenase) 또는 락테이트 탈수소 효소(lactate dehydronase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In one or more embodiments, the oxidase is a group consisting of glucose oxidase, cholesterol oxidase, lactate oxidase, or ascorbic acid oxidase. There may be one or more types selected from, and the dehydrogenase may be one or more types selected from the group consisting of glucose dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, or lactate dehydrogenase.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 예시적인 산화효소 또는 탈수소효소의 기질(substrate)인 검출대상물질은, 글루코오스(glucose), 락테이트(lactate), 콜레스테롤(cholesterol), 아스코빅산(ascorbic acid), 글루탐산(glutamate) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In one or more embodiments, the detection target substance that is a substrate for the exemplary oxidase or dehydrogenase is glucose, lactate, cholesterol, and ascorbic acid. It may be one or more types selected from the group consisting of glutamic acid, glutamate, etc.

예를 들면, 본원의 전기화학센서용 전극을 작업전극으로 하는 연속측정형 바이오센서가 락테이트 센서(lactate sensor)일 경우, 반응층(40)은 락테이트 산화효소(lactate oxidase) 또는 락테이트 탈수소효소(lactate dehydronase)를 포함할 수 있다. 상기 효소는 흡습성 고분자 용액의 총 중량에 대하여 2 내지 6 중량% 포함될 수 있으며, 이 경우 효소-기질 복합체를 용이하게 형성할 수 있어 바람직하다. For example, when the continuous measurement biosensor using the electrochemical sensor electrode of the present invention as the working electrode is a lactate sensor, the reaction layer 40 is activated by lactate oxidase or lactate dehydrogenase. May contain enzyme (lactate dehydronase). The enzyme may be included in an amount of 2 to 6% by weight based on the total weight of the hygroscopic polymer solution, and in this case, it is preferable because an enzyme-substrate complex can be easily formed.

상기 반응층(40)에서의 반응 및 제1도전층(20)의 신호 감지 원리를 예시적으로 설명하면 다음과 같다. 검출대상시료인 땀을 전기화학센서용 전극에 주입하면, 땀에 포함되어 있는 검출대상물질인 글루코오스가 반응층(40)에 포함된 글루코오스 산화효소 또는 글루코오스 탈수소효소에 의하여 산화되고, 상기 효소는 환원된다. 이어서 환원된 상기 효소가 전자수송체에 의하여 산화되고, 상기 전자수송체는 환원된다. 환원된 전자수송체는 일정 전압이 가해진 제1도전층(20) 표면에서 전자를 잃고 다시 산화된다. 땀에 포함되어 있는 글루코오스의 농도는 전자수송체가 산화되는 과정에서 발생하는 전류량에 비례하므로, 이 전류량을 측정함으로써 글루코오스의 농도를 측정할 수 있다.The principle of the reaction in the reaction layer 40 and the signal detection of the first conductive layer 20 will be exemplarily explained as follows. When sweat, a sample to be detected, is injected into an electrode for an electrochemical sensor, glucose, a substance to be detected contained in sweat, is oxidized by glucose oxidase or glucose dehydrogenase contained in the reaction layer 40, and the enzyme reduces do. Then, the reduced enzyme is oxidized by an electron transporter, and the electron transporter is reduced. The reduced electron transporter loses electrons on the surface of the first conductive layer 20 to which a certain voltage is applied and is oxidized again. Since the concentration of glucose contained in sweat is proportional to the amount of current generated in the process of oxidation of the electron transporter, the concentration of glucose can be measured by measuring this amount of current.

<전기화학센서><Electrochemical sensor>

본 발명은 상술한 전기화학센서용 전극을 포함하는 전기화학센서에 대한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 기준전극(60), 상기 전기화학센서용 전극으로 형성된 작업전극(50) 및 배선부(70)를 포함하는 전기화학센서를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 전기화학센서로 형성된 연속측정형 바이오센서에 관한 것이다.The present invention relates to an electrochemical sensor including the electrode for the electrochemical sensor described above. Specifically, the present invention includes an electrochemical sensor including a reference electrode 60, a working electrode 50 formed from the electrochemical sensor electrode, and a wiring portion 70. Additionally, the present invention relates to a continuous measurement biosensor formed from the above electrochemical sensor.

본 발명의 전기화학센서는, 글루코오스 등 검출대상물질의 상시적 진단 또는 연속적 모니터링을 위한 연속측정형 바이오센서로 사용될 수 있다. 상기 바이오센서는 기판(10)이 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름 형태로 구현될 경우 피부에 부착될 수 있으며, 검출대상시료인 땀에 포함된 글루코오스 등 검출대상물질의 농도를 연속적으로 측정 및 정량하기 위한 것일 수 있다.The electrochemical sensor of the present invention can be used as a continuous measurement biosensor for regular diagnosis or continuous monitoring of detection target substances such as glucose. The biosensor can be attached to the skin when the substrate 10 is implemented in the form of a base film with flexible characteristics, and is used to continuously measure and quantify the concentration of detection target substances such as glucose contained in sweat, which is a detection target sample. It may be.

작업전극(working electrode, 50)은 상술한 제1도전층(20) 및 반응층(40)을 포함하는 전기화학센서용 전극으로 형성된 것일 수 있으며, 검출대상물질의 산화-환원 반응 등에서 발생한 전자 또는 정공이 전달되는 통로로 제공될 수 있다. The working electrode (50) may be formed as an electrode for an electrochemical sensor including the above-described first conductive layer 20 and the reaction layer 40, and may contain electrons or electrons generated from the oxidation-reduction reaction of the detection target material. It may serve as a path through which holes are transmitted.

일 또는 복수의 실시 형태에 있어서, 상기 작업전극(50)은 스크린 인쇄, 활판 인쇄, 음각 인쇄, 평판 인쇄 및 포토리소그래피(photolithography)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 공정을 포함하여 형성될 수 있다.In one or more embodiments, the working electrode 50 may be formed including one or more processes selected from the group consisting of screen printing, letterpress printing, intaglio printing, flat printing, and photolithography.

기준전극(reference electrode, 60)은, 전위가 일정하며 작업전극(50)의 발생 전위를 얻기 위한 전위의 기준이 되는 전극으로서의 역할을 수행하기 위하여 구비되는 것일 수 있다.The reference electrode (60) has a constant potential and may be provided to serve as a reference electrode for obtaining the potential generated by the working electrode (50).

상기 기준전극(60)은, 기판(10) 상부에 형성된 제2도전층(미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 제2도전층(미도시)은 실질적으로 상기 작업전극(50)의 제1도전층(20)과 동일한 재료를 사용하여 제조될 수 있으며, 실질적으로 상기 작업전극(50)의 제조 방법과 동일한 방법으로 제조될 수 있다.The reference electrode 60 may include a second conductive layer (not shown) formed on the substrate 10. The second conductive layer (not shown) may be manufactured using substantially the same material as the first conductive layer 20 of the working electrode 50, and may be manufactured using substantially the same method as the manufacturing method of the working electrode 50. It can be manufactured with

배선부(70)는, 상기 작업전극(50)과 기준전극(60)으로부터 측정된 신호 및 구동 신호 등의 전기적 신호를 전달하기 위한 채널(channel)의 역할을 수행하기 위하여 구비되는 것일 수 있다.The wiring portion 70 may be provided to serve as a channel for transmitting electrical signals such as signals measured from the working electrode 50 and the reference electrode 60 and driving signals.

일 실시 예에 있어서, 상기 배선부(70)는, 기판(10)의 상면에 접촉하여 배치되는 것일 수 있으며, 상기 작업전극(50)에 연결된 배선 및 상기 기준전극(60)에 연결된 배선을 포함하는 것일 수 있다. 상기 작업전극(50)에 연결된 배선과 기준전극(60)에 연결된 배선은 서로 전기적으로 이격될 수 있다.In one embodiment, the wiring portion 70 may be disposed in contact with the upper surface of the substrate 10 and includes a wiring connected to the working electrode 50 and a wiring connected to the reference electrode 60. It may be. The wiring connected to the working electrode 50 and the wiring connected to the reference electrode 60 may be electrically spaced apart from each other.

일 또는 복수의 실시 예에 있어서, 상기 배선부(70)는 상기 작업전극(50) 및 기준전극(60)의 적어도 일부와 동일한 소재로 형성되는 것일 수 있으며, 상기 작업전극(50) 및 기준전극(60)의 적어도 일부와 일체로 형성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 기판(10) 상에 금속막을 형성하고 이를 패터닝(patterning)함으로써 배선부를 일체로 형성할 수 있다.In one or more embodiments, the wiring portion 70 may be formed of the same material as at least a portion of the working electrode 50 and the reference electrode 60, and the working electrode 50 and the reference electrode 60 may be formed of the same material. It may be formed integrally with at least part of (60). For example, the wiring portion can be formed integrally by forming a metal film on the substrate 10 and patterning it.

이하, 구체적으로 본 발명의 실시예를 기재한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms. The present embodiments are merely provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide a general understanding of the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those with knowledge of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

제조예 1: 작업전극 및 기준전극의 제조Manufacturing Example 1: Manufacturing of working electrode and reference electrode

먼저 작업전극을 형성하기 위하여, 기판(PET, 두께 188μm) 상부에 APC/IZO(제1층)을 증착하고 Carbon(제2층)을 인쇄하여 직경 1.5mm 크기의 제1도전층을 형성하였다. 이어서 흡습성 고분자, 전자수송체(프러시안 블루, PB), 효소(글루코오스 산화효소, GOx) 및 잔량의 물을 혼합한 흡습성 고분자 용액으로부터 반응층을 제조하여 상기 제1도전층 상부에 형성하였다. 다만, 비교예의 경우에는 작업전극의 제2층을 Carbon과 0.5% PB의 혼합전극으로 형성하였으며, 상기 반응층 상부에 추가적으로 두께 200nm의 이온교환막을 형성하였다. 실시예 1 내지 8 및 비교예 1, 2의 구체적인 구성 및 조성은 아래 표 1과 같다.First, to form a working electrode, APC/IZO (first layer) was deposited on the top of the substrate (PET, thickness 188 μm) and Carbon (second layer) was printed to form a first conductive layer with a diameter of 1.5 mm. Next, a reaction layer was prepared from a hygroscopic polymer solution mixed with a hygroscopic polymer, an electron transporter (Prussian blue, PB), an enzyme (glucose oxidase, GOx), and the remaining amount of water, and formed on the top of the first conductive layer. However, in the comparative example, the second layer of the working electrode was formed as a mixed electrode of carbon and 0.5% PB, and an ion exchange membrane with a thickness of 200 nm was additionally formed on the upper part of the reaction layer. The specific composition and composition of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1 below.

다음으로 기준전극을 형성하기 위하여, 상기 작업전극이 형성된 기판 상에 APC/IZO(제1층)을 증착하고 Ag/AgCl(제2층)을 인쇄하여 직경 1.5mm 크기의 제2도전층을 형성하였다. Next, to form a reference electrode, APC/IZO (first layer) is deposited on the substrate on which the working electrode is formed and Ag/AgCl (second layer) is printed to form a second conductive layer with a diameter of 1.5 mm. did.

(단위: 중량%)(Unit: weight%) 작업전극
제2층working electrode
2nd floor 반응층reaction layer 이온교환막Ion exchange membrane 흡습성 고분자hygroscopic polymer PBP.B. GOxGOx 물water 실시예 1Example 1 CarbonCarbon Agarose 3%Agarose 3% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 실시예 2Example 2 CarbonCarbon Agarose 2%Agarose 2% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 실시예 3Example 3 CarbonCarbon Agarose 1%Agarose 1% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 실시예 4Example 4 CarbonCarbon Agarose 0.5%Agarose 0.5% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 실시예 5Example 5 CarbonCarbon Agarose 0.2%Agarose 0.2% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 실시예 6Example 6 CarbonCarbon Cellulose 0.5%Cellulose 0.5% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 실시예 7Example 7 CarbonCarbon Chitosan 0.7%Chitosan 0.7% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 실시예 8Example 8 CarbonCarbon Polyvinyl alcohol 0.5%Polyvinyl alcohol 0.5% 0.5%0.5% 1%One% 잔량remaining amount -- 비교예 1Comparative Example 1 Carbon + 0.5% PBCarbon + 0.5% PB -- -- 1%One% 잔량remaining amount NafionNafion 비교예 2Comparative Example 2 Carbon + 0.5% PBCarbon + 0.5% PB -- -- 1%One% 잔량remaining amount NafionNafion

제조예 2: 전기화학센서의 제조Preparation Example 2: Preparation of electrochemical sensor

상기 제조예 1의 기판에 배선부를 형성하여 상기 작업전극과 상기 기준전극을 전기적으로 연결함으로써 전기화학센서를 제조하였다. 제조된 전기화학센서의 개수는 실시예 1 내지 8 및 비교예 1, 2 마다 각 8개이다.An electrochemical sensor was manufactured by forming a wiring portion on the substrate of Preparation Example 1 and electrically connecting the working electrode and the reference electrode. The number of electrochemical sensors manufactured was 8 for each of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2.

실험예 Experiment example

상기 제조예 2에서 제조한 전기화학센서를 혈당 연속측정형 바이오센서로 사용하기 위하여, 각 8개의 전기화학센서에 2mg/dL의 글루코오스 수용액을 적하하고 배선부에 흐르는 전류를 측정하였다. In order to use the electrochemical sensor prepared in Preparation Example 2 as a blood sugar continuous measurement biosensor, a 2 mg/dL glucose aqueous solution was added dropwise to each of the eight electrochemical sensors, and the current flowing through the wiring portion was measured.

(1) 감도 평가(1) Sensitivity evaluation

혈당 연속측정형 바이오센서의 감도를 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 8및 비교예 1, 2의 각 8개의 바이오센서에서 측정한 전류값의 평균을 계산하였다. 측정 전류의 평균값을 기준으로 혈당 연속측정형 바이오센서의 감도를 아래와 같이 평가하여 표 2에 나타내었다. In order to evaluate the sensitivity of the blood sugar continuous measurement biosensor, the average of the current values measured by each of the eight biosensors in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 was calculated. Based on the average value of the measured current, the sensitivity of the continuous blood glucose measurement biosensor was evaluated as follows and is shown in Table 2.

<평가 기준><Evaluation criteria>

◎ : 측정 전류의 평균값이 70 nA 이상으로, 감도가 우수함.◎ : The average value of the measured current is over 70 nA, providing excellent sensitivity.

○ : 측정 전류의 평균값이 50 nA 이상 70 nA 미만으로, 감도가 양호함.○ : The average value of the measured current is between 50 nA and less than 70 nA, indicating good sensitivity.

X : 측정 전류의 평균값이 50 nA 미만으로, 감도가 불량함.X: The average value of the measured current is less than 50 nA, resulting in poor sensitivity.

(2) 신뢰성 평가(2) Reliability evaluation

혈당 연속측정형 바이오센서의 신뢰성을 평가하기 위하여, 실시예 1 내지 8 및 비교예 1, 2의 각 8개의 바이오센서에서 측정한 전류의 표준편차를 계산하였다. 상기 표준편차를 기준으로 혈당 연속측정형 바이오센서의 신뢰성을 아래와 같이 평가하여 표 2에 나타내었다.In order to evaluate the reliability of the blood sugar continuous measurement biosensor, the standard deviation of the current measured by each of the eight biosensors in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 was calculated. Based on the above standard deviation, the reliability of the continuous blood glucose measurement biosensor was evaluated as follows and is shown in Table 2.

<평가 기준><Evaluation criteria>

◎ : 측정 전류의 표준편차가 3 nA 이하로, 신뢰성이 우수함.◎ : The standard deviation of the measured current is less than 3 nA, providing excellent reliability.

○ : 측정 전류의 표준편차가 3 nA 초과 10 nA 이하로, 신뢰성이 양호함.○ : The standard deviation of the measured current is more than 3 nA and less than 10 nA, so reliability is good.

X : 측정 전류의 표준편차가 10 nA 초과로, 신뢰성이 불량함.X: The standard deviation of the measured current exceeds 10 nA, resulting in poor reliability.

평균(nA)Average (nA) 감도Sensitivity 표준편차(nA)Standard deviation (nA) 신뢰성reliability 실시예 1Example 1 74.8174.81 ◎◎ 5.795.79 ○○ 실시예 2Example 2 76.2476.24 ◎◎ 5.275.27 ○○ 실시예 3Example 3 77.8077.80 ◎◎ 2.542.54 ◎◎ 실시예 4Example 4 78.7978.79 ◎◎ 1.311.31 ◎◎ 실시예 5Example 5 72.6372.63 ◎◎ 7.827.82 ○○ 실시예 6Example 6 70.4170.41 ○○ 8.218.21 ○○ 실시예 7Example 7 60.5560.55 ○○ 7.807.80 ○○ 실시예 8Example 8 67.8067.80 ○○ 9.509.50 ○○ 비교예 1Comparative Example 1 47.9147.91 XX 14.2214.22 XX 비교예 2Comparative Example 2 47.7447.74 XX 10.6310.63 XX

상기 표 2의 결과에서, 종래의 혈당 연속측정형 바이오센서인 비교예 1 내지 2는 측정 전류의 평균값이 50 nA 미만으로 불량하고, 측정 전류의 표준편차도 10 nA 이상으로 불량한 결과를 보였다. 또한 비교예 1 및 2는 이온교환막을 포함하므로, 이온교환막이 없는 실시예 1 내지 8의 경우보다 이온교환막 형성을 위한 시간 및 비용이 추가적으로 투입되었다.From the results in Table 2, the conventional blood sugar continuous measurement type biosensors of Comparative Examples 1 and 2 showed poor results with an average measurement current of less than 50 nA and a standard deviation of the measurement current of more than 10 nA. In addition, since Comparative Examples 1 and 2 included an ion exchange membrane, additional time and cost for forming the ion exchange membrane were invested compared to Examples 1 to 8 without an ion exchange membrane.

반면, 본 발명의 혈당 연속측정형 바이오센서인 실시예 1 내지 8은 측정 전류의 평균값이 50 nA 이상으로 양호하거나 우수하며, 측정 전류의 표준편차 역시 10 nA 이하로 양호하거나 우수한 결과를 보였다. 즉, 본 발명의 전기화학센서용 전극을 작업전극으로 포함하는 혈당 연속측정형 바이오센서는 감도 및 신뢰성이 높으며, 제조공정이 단순하여 제조 시간 및 비용을 절감하는 효과가 있음을 확인할 수 있다.On the other hand, Examples 1 to 8, which are continuous blood sugar measurement biosensors of the present invention, showed good or excellent results with an average measurement current of 50 nA or more, and a standard deviation of the measurement current of 10 nA or less. In other words, it can be confirmed that the blood sugar continuous measurement type biosensor including the electrochemical sensor electrode of the present invention as a working electrode has high sensitivity and reliability, and has a simple manufacturing process, which has the effect of reducing manufacturing time and cost.

10: 기판
20: 제1도전층
30: 보호층
40: 반응층
50: 작업전극
60: 기준전극
70: 배선부10: substrate
20: First conductive layer
30: protective layer
40: reaction layer
50: working electrode
60: reference electrode
70: Wiring section

Claims (13)

기판 상에 형성된 제1도전층; 및
상기 제1도전층 상에 형성된 반응층을 포함하며,
상기 반응층은 흡습성 고분자, 전자수송체 및 효소를 포함하는, 전기화학센서용 전극.
A first conductive layer formed on the substrate; and
It includes a reaction layer formed on the first conductive layer,
The reaction layer is an electrode for an electrochemical sensor containing a hygroscopic polymer, an electron transporter, and an enzyme.
 제1항에 있어서,
상기 반응층 상에 이온교환막을 포함하지 않는, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
An electrode for an electrochemical sensor that does not include an ion exchange membrane on the reaction layer.
 제1항에 있어서,
상기 제1도전층은 카본(C), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co) 및 APC 합금(Ag-Pd-Cu alloy)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
The first conductive layer is carbon (C), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), tin (Sn), and molybdenum (Mo). , an electrode for an electrochemical sensor, comprising at least one selected from the group consisting of cobalt (Co) and APC alloy (Ag-Pd-Cu alloy).
 제1항에 있어서,
상기 제1도전층은 그 상부에 보호층을 더 포함하는 것인, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
The first conductive layer further includes a protective layer on top of the first conductive layer.
 제4항에 있어서,
상기 보호층은 카본 페이스트(carbon paste), 파이로리틱그래파이트(pyrolytic graphite), 글래시카본(glassy carbon), 퍼플루오로카본(PFC) 및 카본나노튜브(Carbon Nano Tube; CNT) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 4,
The protective layer is selected from the group consisting of carbon paste, pyrolytic graphite, glassy carbon, perfluorocarbon (PFC), and carbon nano tube (CNT). An electrode for an electrochemical sensor comprising one or more selected types.
 제1항에 있어서,
상기 전자수송체는 프러시안 블루(prussian blue)를 포함하는 것인, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
An electrode for an electrochemical sensor, wherein the electron transporter includes Prussian blue.
 제1항에 있어서,
상기 효소는 산화효소(oxidase) 및 탈수소효소(dehydrogenase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
An electrode for an electrochemical sensor, wherein the enzyme includes at least one selected from the group consisting of oxidase and dehydrogenase.
 제7항에 있어서,
상기 산화효소는 글루코오스 산화효소(glucose oxidase), 콜레스테롤 산화효소(cholesterol oxidase), 락테이트 산화효소(lactate oxidase) 및 아스코빅산 산화효소(ascorbic acid oxidase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하며,
상기 탈수소효소는 글루코오스 탈수소효소(glucose dehydrogenase), 글루탐산 탈수소효소(glutamate dehydrogenase) 및 락테이트 탈수소효소(lactate dehydrogenase)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 전기화학센서용 전극.
In clause 7,
The oxidase includes at least one selected from the group consisting of glucose oxidase, cholesterol oxidase, lactate oxidase, and ascorbic acid oxidase. ,
An electrode for an electrochemical sensor, wherein the dehydrogenase includes at least one selected from the group consisting of glucose dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, and lactate dehydrogenase.
 제1항에 있어서,
상기 흡습성 고분자는 아가로오스(agarose), 셀룰로오스(cellulose), 키토산(chitosan), 글루타알데히드(glutaraldehyde), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol) 및 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
The hygroscopic polymer is 1 selected from the group consisting of agarose, cellulose, chitosan, glutaraldehyde, polyvinyl alcohol, and polyvinyl chloride. An electrode for an electrochemical sensor containing more than one species.
 제1항에 있어서,
상기 흡습성 고분자는 흡습성 고분자 용액의 총 중량에 대해 5 중량% 이하로 포함되는 것인, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
An electrode for an electrochemical sensor, wherein the hygroscopic polymer is contained in an amount of 5% by weight or less based on the total weight of the hygroscopic polymer solution.
 제1항에 있어서,
상기 전기화학센서용 전극은 상기 효소와 검출대상물질의 반응에 의해 발생된 전기적 신호를 감지하는 작업전극으로 형성되는 것인, 전기화학센서용 전극.
According to paragraph 1,
The electrode for an electrochemical sensor is formed as a working electrode that detects an electrical signal generated by a reaction between the enzyme and the detection target substance.
 작업전극;
기준전극; 및
배선부;를 포함하는 전기화학센서로,
상기 작업전극은, 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전기화학센서용 전극인, 전기화학센서.
working electrode;
reference electrode; and
An electrochemical sensor including a wiring portion,
The working electrode is an electrochemical sensor electrode according to any one of claims 1 to 11.
 제12항에 있어서,
상기 전기화학센서는 연속측정형 바이오센서인, 전기화학센서.

According to clause 12,
The electrochemical sensor is a continuous measurement biosensor, an electrochemical sensor.
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