WO2019164111A1 - 글루코스 센서 - Google Patents

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WO2019164111A1
WO2019164111A1 PCT/KR2018/015988 KR2018015988W WO2019164111A1 WO 2019164111 A1 WO2019164111 A1 WO 2019164111A1 KR 2018015988 W KR2018015988 W KR 2018015988W WO 2019164111 A1 WO2019164111 A1 WO 2019164111A1
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WO
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glucose
electrode
electron transport
glucose sensor
sensor
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Application number
PCT/KR2018/015988
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Inventor
조수호
오근태
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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    • G01N27/3271—Amperometric enzyme electrodes for analytes in body fluids, e.g. glucose in blood
    • G01N27/3273—Devices therefor, e.g. test element readers, circuitry
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    • G01N27/3272—Test elements therefor, i.e. disposable laminated substrates with electrodes, reagent and channels

Definitions

  • the present invention relates to a glucose sensor. More specifically, the present invention prevents a decrease in the amount of sensing current that may occur when a single layer of a layer serving as an electrode protection and a layer serving as an electron transport function is formed, and at the same time, a measurement rate for glucose concentration is measured. It relates to a glucose sensor that can be greatly increased and implemented in a thin film form.
  • Glucose is a broad source of nutrition for most organisms and is a component that plays a fundamental role in energy supply, carbon storage, biosynthesis, and the carbon skeleton and cell wall formation.
  • a glucose sensor that measures glucose concentration through potentiometric or current measurements. Research is being actively conducted.
  • Such glucose sensors may be classified into invasive, which mainly measures glucose contained in blood, and non-invasive, which mainly measures glucose contained in saliva, sweat, and the like.
  • the conventional glucose sensor is provided with a layer that performs the function of electrode protection and a layer that performs the function of electron transport, when the two layers are configured as a single layer, the amount of current detected is reduced, thereby operating characteristics of the glucose sensor. There is a problem that this is lowered.
  • the sensing current saturation time that enables meaningful measurement takes at least 1 minute. There is this.
  • Patent Document 1 Korean Unexamined Patent Publication No. 2001-0110272 (published date: December 12, 2001, name: electrode and glucose analysis electrode containing Pt metal)
  • the present invention provides a glucose sensor that can be implemented in a thin film form while preventing a decrease in the amount of sensing current that can occur when a layer serving as an electrode protection function and a layer serving as an electron transport function are formed as a single layer. Let it be technical problem.
  • Another object of the present invention is to provide a glucose sensor capable of increasing a measurement rate for glucose concentration.
  • the present invention provides a glucose sensor that can significantly increase the measurement speed for glucose concentration by shortening the saturation time of the current sensed through the electrode of the non-invasive glucose sensor to less than a few seconds. Let it be technical problem.
  • Glucose sensor according to the present invention for solving this technical problem is formed as a single layer on the substrate, the electrode portion formed on the substrate, the region including the electrode portion to protect the electrode portion and to perform the function of electron transport Electrode protection / electron transport portion and the glucose reaction portion formed on the electrode protection / electron transport layer.
  • the electrode protection / electron transport part comprises carbon and prussian blue, and based on the total weight of the electrode protection / electron transport part, Content is 2 weight% or more and 4 weight% or less, It is characterized by the above-mentioned.
  • the electrode portion is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), titanium (Ti), nickel (Ni), tin (Ni), molybdenum (Mo ), Cobalt (Co), characterized in that it comprises one or more selected from the group consisting of APC.
  • the glucose reaction unit is characterized in that it comprises glucose oxidase or glucose dehydrogenase.
  • the glucose sensor according to the present invention is further characterized by an ion exchange membrane formed on the glucose reaction unit.
  • the ion exchange membrane is characterized in that it protects the glucose oxidase or the glucose dehydrogenase constituting the glucose reaction part by preventing the penetration of impurity ion components.
  • the ion exchange membrane is characterized in that it comprises Nafion (Nafion).
  • the glucose sensor according to the present invention is further characterized by a wiring portion consisting of a plurality of electrical wires extending from the electrodes constituting the electrode portion and a wire connection portion for electrically connecting the electrical wires constituting the wiring portion.
  • the saturation time of a current sensed through the electrode part by a glucose reaction of the glucose reaction part by reducing an initial potential deviation between a plurality of electrodes constituting the electrode part. It is characterized in that to shorten.
  • the wiring connection portion is provided in a pad region connected to an end of the wiring portion.
  • the wire connection part may include a conductive tape or a conductive coating layer.
  • the glucose sensor according to the present invention is further characterized by a temperature sensor formed on the substrate.
  • the electrode protection / electron transport part is characterized in that no halogen component is included.
  • a glucose sensor which can be implemented in a thin film form while preventing a decrease in the amount of sensing current that may appear when a layer serving as an electrode protection function and a layer serving as an electron transport function are formed as a single layer is provided. There is an effect provided.
  • FIG. 1 is an exemplary cross-sectional view of a glucose sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exemplary plan view of a glucose sensor manufactured according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a graph illustrating a detection current saturation time of a glucose sensor according to an embodiment of the present invention compared with the related art.
  • first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another, for example without departing from the scope of the rights according to the inventive concept, and the first component may be called a second component and similarly the second component. The component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is an exemplary cross-sectional view of a glucose sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exemplary plan view of a glucose sensor manufactured according to an embodiment of the present invention.
  • a glucose sensor may include a substrate 10, an electrode unit 20, an electrode protection / electron transport unit 30, a glucose reaction unit 50, an ion exchange membrane ( 60, the wiring unit 70, the wiring connection unit 80, and the temperature sensor 100.
  • the substrate 10 functions to provide a structural base of the components constituting the glucose sensor.
  • the substrate 10 may be implemented in the form of a base film having a rigid material such as glass or the like and having flexible characteristics.
  • specific materials that may be applied to the base film when the substrate 10 is implemented to be flexible include polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; Cellulose resins such as diacetyl cellulose and triacetyl cellulose; Polycarbonate resins; Acrylic resins such as polymethyl (meth) acrylate and polyethyl (meth) acrylate; Styrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-styrene copolymers; Polyolefin-based resins such as polyethylene, polypropylene, cyclo-based or norbornene-structured polyolefins, ethylene-propylene copolymers; Vinyl chloride-based resins; Amide resins such as nylon and aromatic polyamides; Imide resins
  • thermosetting resin or ultraviolet curable resin such as (meth) acrylic-type, urethane type, acrylurethane type, epoxy type, and silicone type
  • the thickness of such a transparent optical film can be suitably determined, generally, it can be determined to 1-500 micrometers in consideration of workability, thinness, etc., such as intensity
  • Such a base film may contain a suitable one or more additives.
  • a ultraviolet absorber, antioxidant, a lubricant, a plasticizer, a mold release agent, a coloring agent, a flame retardant, a nucleating agent, an antistatic agent, a pigment, a coloring agent, etc. are mentioned, for example.
  • the base film may have a structure including various functional layers such as a hard coating layer, an antireflection layer, and a gas barrier layer on one or both surfaces of the film, and the functional layer is not limited to the above, and includes various functional layers depending on the purpose. can do.
  • the base film may be surface-treated as needed.
  • Such surface treatments include, for example, plasma treatments, corona treatments, dry treatments such as primer treatments, and chemical treatments such as alkali treatments including saponification treatments.
  • the electrode unit 20 is composed of a plurality of electrodes formed on the substrate 10.
  • the electrode unit 20 senses an electrical signal generated by a reaction between a substance constituting the glucose reaction unit 50, which will be described later, and glucose contained in the substance to be measured.
  • the measurement target material may be saliva, sweat, body fluid, blood, and the like, but is not limited thereto.
  • the electrodes constituting the electrode portion 20 correspond to the working electrodes 21-1 and 22-1 and the working electrodes 21-1 and 22-1.
  • reference electrodes 21-2 and 22-2, and the electrode part 20 includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and titanium (Ti).
  • Nickel (Ni), tin (Ni), molybdenum (Mo), cobalt (Co) may include one or more selected from the group consisting of APC, or an alloy thereof.
  • the electrode protection / electron transport unit 30 is formed on the electrode unit 20 and a partial region of the substrate 10 outside the electrode unit 20 to protect the electrodes constituting the electrode unit 20, and at the same time, it provides electron transport. Through this function to increase the electrical sensitivity of the electrode unit 20.
  • the electrode protection / electron transporter 30 includes carbon and prussian blue, and the content of Prussian blue is based on the total weight of the electrode protection / electron transporter 30. It may be composed of 2% by weight or more and 4% by weight or less.
  • the content of Prussian blue is less than 2% by weight, it is difficult to expect a significant level of electron transport and a corresponding improvement in sensitivity.
  • the content of the Prussian blue exceeds 4% by weight, it is expected to improve the sensitivity due to the Prussian blue, but due to the excessive content of the Prussian blue, the metallic electrodes constituting the electrode portion 20 are oxidized and corroded. There is a problem that can be.
  • the Prussian blue included in the electrode protection / electron transport unit 30 is a component that performs the function of electron transport, and is a blue pigment whose main component is potassium hexacyano iron (II) oxide (III), and has high oxidative property.
  • the electrode protection / electron transport part 30 including the Prussian blue is formed between the electrode part 20 and the glucose reaction part 50, the sensitivity of the electrode can be improved, but the metallicity is located under the Prussian blue.
  • the electrode portion 20 may be oxidized and corroded.
  • the electrode protection / electron transport unit 30 is configured to include carbon to perform the function of electrode protection through oxidation prevention in addition to the Prussian blue to perform the function of electron transport, electrode protection Corrosion of the electrode part 20 due to Prussian blue included in the / electron transport part 30 can be prevented.
  • Table 1 shows the results of measuring the amount of current sensed according to the content of Prussian blue constituting the electrode protection / electron transporter 30.
  • the unit of the amount of current sensed is k.
  • Samples 1, 2, and 3 in Table 1 are cases where the molar concentrations of glucose as the measurement target are 0.1 mM, 0.3 mM, and 0.5 mM, respectively.
  • the amount of sense current has a significant level.
  • the sensed current amount may be input to a computing device (not shown) and converted into glucose concentration information corresponding to the sensed current amount and provided to the user.
  • the electrode protection / electron transport unit 30 is configured.
  • the sensing current amount is sufficient to output glucose concentration information by applying an algorithm for current-concentration conversion to the sensing current amount inputted by the computing device.
  • the sensing current was measured at a minimum of -0.028 mA, and this value was used to measure glucose concentration. You can see that it is enough for.
  • the electrode protection / electron transport unit 30 may be configured not to include a halogen component.
  • the reason for this configuration is as follows.
  • the carbon protecting the electrode of the conventional glucose sensor contains a certain amount of halogen.
  • Such a halogen component in particular, when the electrode unit 20 includes APC, which is an alloy of Ag / Palladium / Cu, the halogen component reacts with the component of the APC to damage the electrode unit 20. have. Therefore, an embodiment of the present invention is configured to prevent the carbon component constituting the electrode protection / electron transport unit 30 does not contain a halogen component, thereby preventing damage to the electrode unit 20 by the halogen component, thereby The chemical resistance and reliability of glucose sensor products can be secured.
  • the glucose reaction unit 50 is formed on the electrode protection / electron transport unit 30 and is a component that reacts with glucose contained in the material to be measured.
  • the glucose reaction unit 50 may include glucose oxidase or glucose dehydrogenase.
  • the reaction in the glucose reaction unit 50 and the signal detection principle of the electrode unit 20 will be described as follows.
  • glucose contained in the sample is oxidized by glucose oxidase or glucose dehydrogenase, and glucose oxidase or glucose dehydrogenase is reduced.
  • the electron transfer mediator oxidizes glucose oxidase or glucose dehydrogenase, and itself is reduced.
  • the reduced electron transfer mediator loses electrons at the electrode surface subjected to a constant voltage and is oxidized electrochemically again. Since the glucose concentration in the sample is proportional to the amount of current generated during the oxidation of the electron transfer medium, the glucose concentration can be measured by measuring the amount of current.
  • the ion exchange membrane 60 is formed on the glucose reaction unit 50, and passes only the component to be measured among the substances included in the sample, thereby preventing the penetration of external impurity ion components to prevent the glucose reaction unit 50.
  • the ion exchange membrane 60 may include Nafion, but this is only one example, and the ion exchange membrane 60 is not limited thereto.
  • the wiring unit 70 includes electrodes constituting the electrode unit 20 and a plurality of electrical wires formed from the temperature sensor 100.
  • the wiring unit 70 may be connected to a sensing analysis unit that performs a current analysis function through an electrical connection medium such as a flexible printed circuit board (FPCB) (not shown).
  • FPCB flexible printed circuit board
  • a pad region may be provided at an end of the wiring unit 70, and the FPCB may be bonded to and electrically connected to the pad region.
  • the wire connection unit 80 is a component that electrically connects electrical wires constituting the wire unit 70.
  • the wiring connection unit 80 may be provided in a pad region connected to the end of the wiring unit 70 and may be configured to include a conductive tape or a conductive coating layer.
  • the reference electrodes 21-2 and 22-2 and the working electrode 21 constituting the electrode unit 20 are electrically connected.
  • -1 and 22-1 are electrically shorted so that the voltage is applied to the working electrodes 21-1 and 22-1 in advance in comparison with the reference electrodes 21-2 and 22-2.
  • the measurement time of the sensor is shortened as the level of potential difference between these electrodes is similarly adjusted.
  • the plurality of electrical wires constituting the wiring part 70 are connected to the plurality of electrodes constituting the electrode part 20, and a pad area is provided at the end of the wiring part 70, that is, the ends of the electric wires. have.
  • the electrodes connected to the electrical wirings are floating. ). So that a slight electric potential deviation occurs between the electrodes. In this state, when the glucose concentration is to be measured using the glucose sensor, this potential deviation acts as an error component, and thus time for removing it is required.
  • the wiring connection portion 80 for electrically connecting the electrical wires constituting the wiring portion 70 substantially changes the initial potential deviation between the plurality of electrodes constituting the electrode portion 20.
  • the saturation time of the current sensed through the electrode unit 20 by the glucose reaction of the glucose reaction unit 50 is shortened to less than several seconds.
  • the electrode unit 20 in a state in which the glucose sensor is not used, the electrode unit 20 is electrically connected to the plurality of electrical wires constituting the wiring unit 70 using the wiring connection unit 80. Reduce the initial potential deviation between the plurality of electrodes forming substantially close to zero, and when the user measures the glucose concentration using the glucose sensor, the current is removed by the operation of the sensing analysis means after removing the wiring connection portion 80. Because of the sensing, the saturation time of the current sensed through the electrode unit 20 is shortened to less than a few seconds.
  • the temperature sensor 100 is a component that is formed on the substrate 10 to measure the temperature of the environment in which the glucose concentration is measured. That is, the temperature sensor 100 transmits a current corresponding to the temperature to the IC having a current analysis function, and the IC converts the current value received from the temperature sensor 100 according to a set conversion algorithm. Since the measured glucose concentration may vary depending on the temperature, the temperature may be measured together with the glucose concentration, and the glucose concentration may be corrected according to the temperature, or the measured concentration may be matched with the temperature. .
  • Table 2 shows experimental data comparing the sensed current saturation time measured when the electrical wires constituting the wiring part 70 are electrically connected to each other using the wiring connection part 80 and otherwise. to be.
  • the user measuring glucose concentration should wait at least 70 sec to 80 sec until the current is saturated for reliable measurement.
  • the saturation time of the sense current is shortened to about 15 sec, The measurement speed for glucose concentration can be increased to a level corresponding to the shortened sensing current saturation time.
  • FIG. 3 is a graph illustrating a detection current saturation time of a glucose sensor according to an embodiment of the present invention compared with the related art.
  • Figure 3A is a conventional sense current graph, and it can be seen that it saturates at about 70 sec.
  • Figure 3 B is a sense current graph in one embodiment of the present invention, it can be seen that saturation in about 15sec, shortened by about 55sec compared to the prior art.
  • the present invention it is possible to prevent a decrease in the amount of sensing current that may occur when a single layer is formed of a layer serving as an electrode protection function and a layer serving as an electron transport function, and in a thin film form. There is an effect that a glucose sensor that can be implemented is provided.

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Abstract

본 발명은 글루코스 센서에 관한 것이다. 본 발명은 기판, 상기 기판 상에 형성된 전극부, 상기 전극부를 포함하는 영역 상에 단일층으로 형성되어 있으며 상기 전극부를 보호하고 전자 수송의 기능을 수행하는 전극보호/전자수송부 및 상기 전극보호/전자수송층 상에 형성된 글루코스 반응부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 전극 보호의 기능을 수행하는 층과 전자 수송의 기능을 수행하는 층을 단일층으로 구성하는 경우에 나타날 수 있는 감지 전류량 저하를 방지하는 동시에, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 크게 높이고, 글루코스 센서를 박막으로 구현할 수 있다.

Description

글루코스 센서
본 발명은 글루코스 센서에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 전극 보호의 기능을 수행하는 층과 전자 수송의 기능을 수행하는 층을 단일층으로 구성하는 경우에 나타날 수 있는 감지 전류량 저하를 방지하는 동시에, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 크게 높이고, 박막 형태로 구현할 수 있는 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 산화효소(glucose oxidase) 또는 글루코스 탈수소효소와 같은 효소의 고정에 기반을 두고 있다.
이러한 글루코스 센서는 주로 혈액에 함유된 글루코스를 측정하는 침습형(Invasive)과 주로 침, 땀 등에 함유된 글루코스를 측정하는 비침습형(Non-invasive)으로 구분될 수 있다.
종래의 이러한 글루코스 센서에는 전극 보호의 기능을 수행하는 층과 전자 수송의 기능을 수행하는 층이 구비되는데, 이 2개의 층을 단일층으로 구성하는 경우에 감지되는 전류량이 저하되어 글루코스 센서의 동작 특성이 저하된다는 문제점이 있다.
또한, 인체의 침, 땀 등을 시료로 하는 종래의 비침습형 글루코스 센서의 경우 시료에 포함되는 글루코스가 극소량이기 때문에, 의미 있는 측정을 가능하게 하는 감지 전류 포화 시간이 최소 1분 이상 소요된다는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 특2001-0110272호(공개일자: 2001년 12월 12일, 명칭: Pt 금속을 함유한 글루코스 분석용 전극과 성능)
본 발명은 전극 보호의 기능을 수행하는 층과 전자 수송의 기능을 수행하는 층을 단일층으로 구성하는 경우에 나타날 수 있는 감지 전류량 저하를 방지하는 동시에, 박막 형태로 구현할 수 있는 글루코스 센서를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 높일 수 있는 글루코스 센서를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 비침습형 글루코스 센서의 전극을 통해 감지되는 전류의 포화 시간(Saturation Time)을 수 초 미만으로 단축시킴으로써, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 크게 높일 수 있는 글루코스 센서를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 글루코스 센서는 기판, 상기 기판 상에 형성된 전극부, 상기 전극부를 포함하는 영역 상에 단일층으로 형성되어 있으며 상기 전극부를 보호하고 전자 수송의 기능을 수행하는 전극보호/전자수송부 및 상기 전극보호/전자수송층 상에 형성된 글루코스 반응부를 포함한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 전극보호/전자수송부는 카본(carbon) 및 프러시안 블루(prussian blue)를 포함하고, 상기 전극보호/전자수송부의 전체 중량을 기준으로, 상기 프러시안 블루의 함유량은 2중량% 이상 4중량% 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 전극부는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Ni), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), APC로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 글루코스 반응부는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 상기 글루코스 반응부 상에 형성된 이온 교환막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 이온 교환막은 불순물 이온 성분의 침투를 방지하여 상기 글루코스 반응부를 구성하는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 보호하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 이온 교환막은 나피온(Nafion)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 상기 전극부를 구성하는 전극들로부터 연장 형성된 복수의 전기 배선들로 이루어진 배선부 및 상기 배선부를 구성하는 전기 배선들을 전기적으로 연결하는 배선 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 배선 연결부는 상기 전극부를 구성하는 복수의 전극들 간의 초기 전위 편차를 줄여 상기 글루코스 반응부의 글루코스 반응에 의해 상기 전극부를 통해 감지되는 전류의 포화 시간(Saturation Time)을 단축시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 배선 연결부는 상기 배선부의 종단에 연결되는 패드 영역에 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 배선 연결부는 도전성 테이프 또는 도전성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서는 상기 기판 상에 형성된 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 글루코스 센서에 있어서, 상기 전극보호/전자수송부에는 할로겐 성분이 포함되어 있지 않은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전극 보호의 기능을 수행하는 층과 전자 수송의 기능을 수행하는 층을 단일층으로 구성하는 경우에 나타날 수 있는 감지 전류량 저하를 방지하는 동시에, 박막 형태로 구현할 수 있는 글루코스 센서가 제공되는 효과가 있다.
또한, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 높일 수 있는 글루코스 센서가 제공되는 효과가 있다.
특히, 비침습형 글루코스 센서의 전극을 통해 감지되는 전류의 포화 시간(Saturation Time)을 수 초 미만으로 단축시킴으로써, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 크게 높일 수 있는 글루코스 센서가 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서의 예시적인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 글루코스 센서의 예시적인 평면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서의 감지 전류 포화 시간(saturation time)을 종래와 비교하여 나타낸 그래프이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서의 예시적인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조된 글루코스 센서의 예시적인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서는 기판(10), 전극부(20), 전극보호/전자수송부(30), 글루코스 반응부(50), 이온 교환막(60), 배선부(70), 배선 연결부(80) 및 온도 센서(100)를 포함한다.
기판(10)은 글루코스 센서를 구성하는 구성요소들의 구조적인 기지(base)를 제공하는 기능을 한다.
예를 들어, 기판(10)은 유리 등과 같은 경성 재질을 갖거나 플렉서블 특성을 갖는 기재 필름 형태로 구현일 수 있다. 기판(10)이 플렉서블하게 구현되는 경우 기재 필름에 적용될 수 있는 구체적인 물질의 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이와 같은 투명 광학 필름의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 ∼ 500㎛로 결정될 수 있다. 특히 1 ∼ 300㎛가 바람직하고, 5 ∼ 200㎛가 보다 바람직하다.
이러한 기재 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 기재 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.
또한, 필요에 따라 기재 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.
전극부(20)는 기판(10) 상에 형성된 복수의 전극들로 이루어진다. 이러한 전극부(20)는 후술하는 글루코스 반응부(50)를 구성하는 물질과 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스의 반응에 의해 발생된 전기적 신호를 감지한다. 예를 들어, 측정 대상 물질은 인체의 침, 땀, 체액, 혈액 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 도 2에 예시된 바와 같이, 전극부(20)를 구성하는 전극들은 작동 전극들(21-1, 22-1) 및 이 작동 전극들(21-1, 22-1)에 대응하는 기준 전극들(21-2, 22-2)을 포함하여 구성될 수 있으며, 전극부(20)는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Ni), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), APC로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하거나, 이들의 합금일 수 있다.
전극보호/전자수송부(30)는 전극부(20) 및 전극부(20) 외곽의 기판(10)의 일부 영역 상에 형성되어 전극부(20)를 구성하는 전극들을 보호하는 동시에, 전자 수송을 통해 전극부(20)의 전기적인 감도를 높이는 기능을 수행한다.
예를 들어, 전극보호/전자수송부(30)는 카본(carbon) 및 프러시안 블루(prussian blue)를 포함하고, 전극보호/전자수송부(30)의 전체 중량을 기준으로, 프러시안 블루의 함유량은 2중량% 이상 4중량% 이하로 구성될 수 있다.
프러시안 블루의 함유량이 2중량% 미만인 경우, 유의미한 수준의 전자 수송 및 이에 대응하는 감도 향상을 기대하기 어렵다. 또한, 프러시안 블루의 함유량이 4중량%를 초과하는 경우, 프러시안 블루에 의한 감도 향상은 기대할 수 있으나 프러시안 블루의 과다 함유로 인해 전극부(20)를 구성하는 금속성의 전극들이 산화되어 부식될 수 있다는 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 전극보호/전자수송부(30)에 포함된 프러시안 블루는 전자 수송의 기능을 수행하는 성분이며, 헥사시아노철(II)산철(III)칼륨이 주성분인 청색 안료로서, 높은 산화성을 갖는다. 프러시안 블루를 포함하는 전극보호/전자수송부(30)를 전극부(20)와 글루코스 반응부(50) 사이에 형성하면, 전극의 감도를 향상시킬 수는 있지만, 프러시안 블루의 하부에 위치한 금속성의 전극부(20)가 산화되어 부식될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 전극보호/전자수송부(30)가 전자 수송의 기능을 수행하는 프러시안 블루 이외에 산화 방지를 통해 전극 보호의 기능을 수행하는 카본을 포함하도록 구성되기 때문에, 전극보호/전자수송부(30)에 포함된 프러시안 블루에 의한 전극부(20)의 부식을 방지할 수 있다.
전극보호/전자수송부(30)를 구성하는 프러시안 블루의 함유량에 따른 감지 전류량 측정 결과가 표 1에 개시되어 있으며, 감지 전류량의 단위는 ㎂이다.
표 1의 시료 1, 2, 3은 각각 측정대상물질인 글루코스의 몰농도가 0.1mM, 0.3mM, 0.5mM인 경우이다.
프러시안 블루 함량(중량%)
2 2.5 3 3.5 4
시료 1(0.1mM) -0.028 -0.045 -0.061 -0.086 -0.110
시료 2(0.3mM) -0.066 -0.095 -0.124 -0.167 -0.210
시료 3(0.5mM) -0.112 -0.151 -0.191 -0.235 -0.290
표 1을 참조하면, 전극보호/전자수송부(30)를 구성하는 프러시안 블루의 함량이 2중량% 이상 4중량% 이하인 경우, 감지 전류량이 유의미한 수준의 값을 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 구체적인 예로, 감지 전류량은 도면상 도시하지 않은 연산 장치로 입력되어 감지 전류량에 대응하는 글루코스 농도 정보로 변환되어 사용자에게 제공될 수 있는데, 표 1에 개시된 바와 같이 전극보호/전자수송부(30)를 구성하는 프러시안 블루의 함량이 2중량% 이상 4중량% 이하인 경우, 감지 전류량은 연산 장치가 입력되는 감지 전류량에 전류-농도 변환을 위한 알고리즘을 적용하여 글루코스 농도 정보를 출력하기에 충분한 값이다.
특히, 측정대상물질인 글루코스의 몰농도가 0.1mM로서 다른 시료에 비해 상대적으로 글루코스의 함량이 낮은 시료 1의 경우에도, 감지 전류량은 최저 -0.028㎂로 측정되었으며, 이 값은 글루코스 농도를 측정하기에 충분한 값이라는 점을 확인할 수 있다.
예를 들어, 전극보호/전자수송부(30)에는 할로겐 성분이 포함되지 않도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성하는 이유는 다음과 같다. 종래의 글루코스 센서의 전극을 보호하는 카본에는 일정량의 할로겐 성분이 함유되어 있다. 이러한 할로겐 성분은, 특히, 전극부(20)가 Ag/Palladium/Cu의 합금인 APC를 포함하여 구성되는 경우, 할로겐 성분이 APC의 구성 성분과 반응하여 전극부(20)에 손상을 주는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예는 전극보호/전자수송부(30)를 구성하는 카본 성분이 할로겐 성분을 포함하지 않도록 구성함으로써, 할로겐 성분에 의한 전극부(20) 손상을 원천적으로 방지하고, 이에 따라 글루코스 센서 제품의 내화학성 및 신뢰도를 확보할 수 있다.
글루코스 반응부(50)는 전극보호/전자수송부(30) 상에 형성되어 있으며, 측정 대상 물질에 포함되어 있는 글루코스와 반응하는 구성요소이다.
예를 들어, 글루코스 반응부(50)는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 포함할 수 있다.
글루코스 반응부(50)에서의 반응 및 전극부(20)의 신호 감지 원리를 예시적으로 설명하면 다음과 같다.
측정 대상 물질인 시료를 글루코스 센서에 주입하면, 시료에 포함되어 있는 글루코스가 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소에 의하여 산화되고, 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소는 환원된다. 이때, 전자전달매개체는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 산화시키고, 자신은 환원된다. 환원된 전자전달매개체는 일정 전압이 가해진 전극 표면에서 전자를 잃고 전기화학적으로 다시 산화된다. 시료 내의 글루코스 농도는 전자전달매개체가 산화되는 과정에서 발생되는 전류량에 비례하므로, 이 전류량을 측정함으로써 글루코스 농도를 측정할 수 있다.
이온 교환막(60)은 글루코스 반응부(50) 상에 형성되어 있으며, 시료에 포함되어 있는 물질들 중에서 측정 대상 성분만을 통과시키기 때문에, 외부의 불순물 이온 성분의 침투를 방지하여 글루코스 반응부(50)를 구성하는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 보호한다. 예를 들어, 이온 교환막(60)은 나피온(Nafion)을 포함할 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 이온 교환막(60)이 이에 한정되지는 않는다.
배선부(70)는 전극부(20)를 구성하는 전극들 및 온도 센서(100)로부터 연장 형성된 복수의 전기 배선들로 이루어진다. 이러한 배선부(70)는 도시하지 않은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)와 같은 전기적 연결 매체를 매개로 전류 분석 기능을 하는 감지 분석 수단에 연결될 수 있다. 도면상 도시하지는 않았으나, 배선부(70)의 종단에는 패드 영역이 구비될 수 있으며, FPCB는 이 패드 영역에 접착되어 전기적으로 연결될 수 있다.
배선 연결부(80)는 배선부(70)를 구성하는 전기 배선들을 전기적으로 연결하는 구성요소이다. 예를 들어, 배선 연결부(80)는 배선부(70)의 종단에 연결되는 패드 영역에 구비될 수 있으며, 도전성 테이프 또는 도전성 코팅층을 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
배선 연결부(80)에 의해 감지 전류 포화시간이 단축되는 원리를 설명하면 다음과 같다.
배선 연결부(80)를 이용하여 배선부(70)를 구성하는 복수의 전기 배선들을 전기적으로 연결하면, 전극부(20)를 구성하는 기준 전극(21-2, 22-2)과 작동 전극(21-1, 22-1)이 전기적으로 쇼트(short)되어 기준 전극(21-2, 22-2)에 대비하여 작동 전극(21-1, 22-1)에 미리 전압을 인가해준 것과 같은 효과를 가지기 때문에, 이 전극들 간의 전위차 수준이 유사하게 맞추어짐에 따라 센서의 측정시간이 단축된다.
이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
배선부(70)를 구성하는 복수의 전기 배선들은 전극부(20)를 구성하는 복수의 전극들에 연결되어 있고, 배선부(70)의 종단, 즉, 전기 배선들의 종단에는 패드 영역이 구비되어 있다.
만약, 글루코스 센서를 사용하지 않는 상태에서 배선 연결부(80)를 이용하여 배선부(70)를 구성하는 복수의 전기 배선들을 전기적으로 연결하지 않는다면, 이 전기 배선들에 연결되어 있는 전극들은 플로팅(floating) 상태가 되며, 이에 따라 각 전극들 간에는 미세한 전위 편차가 발생한다. 이러한 상태에서 글루코스 센서를 사용하여 글루코스 농도를 측정코자 하는 경우, 이 전위 편차는 오차 성분으로 작용하기 때문에 이를 제거하기 위한 시간이 요구된다.
반면, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 배선부(70)를 구성하는 전기 배선들을 전기적으로 연결하는 배선 연결부(80)가 전극부(20)를 구성하는 복수의 전극들 간의 초기 전위 편차를 실질적으로 0에 가깝게 줄이기 때문에, 글루코스 반응부(50)의 글루코스 반응에 의해 전극부(20)를 통해 감지되는 전류의 포화 시간(Saturation Time)이 수초 미만으로 단축된다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 글루코스 센서를 사용하지 않는 상태에서는, 배선 연결부(80)를 이용하여 배선부(70)를 구성하는 복수의 전기 배선들을 전기적으로 연결하여 전극부(20)를 구성하는 복수의 전극들 간의 초기 전위 편차를 실질적으로 0에 가깝게 줄이고, 사용자가 글루코스 센서를 사용하여 글루코스 농도를 측정하는 경우, 배선 연결부(80)를 제거한 이후 감지 분석 수단의 동작에 의해 전류를 감지하기 때문에, 전극부(20)를 통해 감지되는 전류의 포화 시간(Saturation Time)이 수초 미만으로 단축된다.
온도 센서(100)는 기판(10) 상에 형성되어 글루코스 농도가 측정되는 환경의 온도를 측정하는 구성요소이다. 즉, 온도 센서(100)는 온도에 대응하는 전류를 전류 분석 기능을 하는 IC에 전달하며, IC는 온도 센서(100)로부터 전달받은 전류값을 설정된 변환 알고리즘에 따라 온도값을 변환한다. 측정되는 글루코스 농도에는 온도에 따라 편차가 있을 수 있기 때문에, 글루코스의 농도와 함께 온도를 측정하고, 이 온도에 따라 글루코스의 농도를 보정하거나, 측정된 농도와 온도를 매칭(matching)시켜 활용할 수 있다.
다음 표 2는 배선 연결부(80)를 이용하여 배선부(70)를 구성하는 전기 배선들을 전기적으로 연결한 경우와 그렇지 않은 경우에 측정한 감지 전류 포화 시간(saturation time)을 서로 비교하여 나타낸 실험 데이터이다.
샘플 연결전 포화시간(sec) 연결후 포화시간(sec)
1 70 15
2 73 15
3 69 15
표 2를 참조하면, 전기 배선 연결 전의 대부분의 샘플의 감지 전류는 약 70sec 정도에서 포화되기 때문에, 글루코스 농도를 측정하는 사용자는 신뢰성 있는 측정을 위해서는 전류가 포화되기까지 최소 70sec에서 80sec 정도를 기다려야 한다. 반면, 본 발명의 일 실시 예에 따라, 배선 연결부(80)를 이용하여 배선부(70)를 구성하는 전기 배선들을 전기적으로 연결한 경우, 감지 전류의 포화 시간이 약 15sec 수준으로 단축되기 때문에, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 감지 전류 포화 시간 단축에 대응하는 수준으로 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 글루코스 센서의 감지 전류 포화 시간(saturation time)을 종래와 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3의 A는 종래의 감지 전류 그래프로서, 약 70sec 정도에서 포화된다는 사실을 알 수 있다. 반면, 도 3의 B는 본 발명의 일 실시 예에 있어서의 감지 전류 그래프로서, 약 15sec 정도에서 포화되며, 종래와 대비하여 약 55sec 정도 단축되는 것을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전극 보호의 기능을 수행하는 층과 전자 수송의 기능을 수행하는 층을 단일층으로 구성하는 경우에 나타날 수 있는 감지 전류량 저하를 방지하는 동시에, 박막 형태로 구현할 수 있는 글루코스 센서가 제공되는 효과가 있다.
또한, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 높일 수 있는 글루코스 센서가 제공되는 효과가 있다.
특히, 비침습형 글루코스 센서의 전극을 통해 감지되는 전류의 포화 시간(Saturation Time)을 수 초 미만으로 단축시킴으로써, 글루코스 농도에 대한 측정 속도를 크게 높일 수 있는 글루코스 센서가 제공되는 효과가 있다.
[부호의 설명]
10: 기판
20: 전극부
21-1, 22-1: 작동 전극
21-2, 22-2: 기준 전극
30: 전극보호/전자수송부
50: 글루코스 반응부
60: 이온 교환막
70: 배선부
80: 배선 연결부
100: 온도 센서

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 전극부;
    상기 전극부를 포함하는 영역 상에 단일층으로 형성되어 있으며 상기 전극부를 보호하고 전자 수송의 기능을 수행하는 전극보호/전자수송부; 및
    상기 전극보호/전자수송층 상에 형성된 글루코스 반응부를 포함하는, 글루코스 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극보호/전자수송부는 카본(carbon) 및 프러시안 블루(prussian blue)를 포함하고,
    상기 전극보호/전자수송부의 전체 중량을 기준으로, 상기 프러시안 블루의 함유량은 2중량% 이상 4중량% 이하인 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 주석(Ni), 몰리브덴(Mo), 코발트(Co), APC로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 글루코스 반응부는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 글루코스 반응부 상에 형성된 이온 교환막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이온 교환막은 불순물 이온 성분의 침투를 방지하여 상기 글루코스 반응부를 구성하는 글루코스 산화효소 또는 글루코스 탈수소효소를 보호하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 이온 교환막은 나피온(Nafion)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전극부를 구성하는 전극들로부터 연장 형성된 복수의 전기 배선들로 이루어진 배선부; 및
    상기 배선부를 구성하는 전기 배선들을 전기적으로 연결하는 배선 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배선 연결부는 상기 전극부를 구성하는 복수의 전극들 간의 초기 전위 편차를 줄여 상기 글루코스 반응부의 글루코스 반응에 의해 상기 전극부를 통해 감지되는 전류의 포화 시간(Saturation Time)을 단축시키는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 배선 연결부는 상기 배선부의 종단에 연결되는 패드 영역에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 배선 연결부는 도전성 테이프 또는 도전성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전극보호/전자수송부에는 할로겐 성분이 포함되어 있지 않은 것을 특징으로 하는, 글루코스 센서.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102295057B1 (ko) * 2019-10-10 2021-08-26 숭실대학교산학협력단 전기화학적 혈당센서 및 그 제조방법
KR102481839B1 (ko) 2020-07-09 2022-12-28 동우 화인켐 주식회사 바이오센서

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5660163A (en) * 1993-11-19 1997-08-26 Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research Glucose sensor assembly
KR20070121980A (ko) * 2006-06-23 2007-12-28 안동대학교 산학협력단 전기화학적 바이오센서용 전극 제조방법 및 그에 따른전극구조
US20140197042A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Northeastern University Saliva Glucose Monitoring System
KR101447970B1 (ko) * 2013-06-13 2014-10-13 명지대학교 산학협력단 혈당측정용 센서 스트립과 그 제조방법 및 이를 이용하는 모니터링 장치
KR101789687B1 (ko) * 2015-06-12 2017-10-25 서울대학교산학협력단 글루코오스 조절 시스템, 상기 글루코오스 조절 시스템의 형성 방법, 및 상기 글루코오스 조절 시스템을 이용한 글루코오스 조절 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010110272A (ko) 2001-11-20 2001-12-12 홍영표 Pt 금속을 함유한 글루코스 분석용 전극과 성능

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5660163A (en) * 1993-11-19 1997-08-26 Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research Glucose sensor assembly
KR20070121980A (ko) * 2006-06-23 2007-12-28 안동대학교 산학협력단 전기화학적 바이오센서용 전극 제조방법 및 그에 따른전극구조
US20140197042A1 (en) * 2013-01-11 2014-07-17 Northeastern University Saliva Glucose Monitoring System
KR101447970B1 (ko) * 2013-06-13 2014-10-13 명지대학교 산학협력단 혈당측정용 센서 스트립과 그 제조방법 및 이를 이용하는 모니터링 장치
KR101789687B1 (ko) * 2015-06-12 2017-10-25 서울대학교산학협력단 글루코오스 조절 시스템, 상기 글루코오스 조절 시스템의 형성 방법, 및 상기 글루코오스 조절 시스템을 이용한 글루코오스 조절 방법

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