KR100474880B1 - 고체형이온센서제조방법 - Google Patents

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Abstract

센서의 수명(life time)을 향상시키는 고체형 이온센서의 제조방법에 관한 것으로, 지지체 용도의 접착제를 유기용매로 녹이고, 접착제에 이오노포아 및 가소제를 혼합하여 감지막 용액을 제조한 후, 금속부 중 비드(bead) 형상을 갖는 영역에 감지막 용액을 입힘으로써, 금속부와의 접착력을 향상시키고 이온센서의 수명을 반영구적으로 사용할 수 있다.

Description

고체형 이온센서 제조방법
본 발명은 고체형 이온센서에 관한 것으로, 특히 센서의 수명(life time)을 향상시키는 고체형 이온센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 이온센서는 기준 전극과 작동 전극(sensing part)으로 구성되어 있으며 이들 두 전극 사이의 전위차를 측정함으로써, 시료중에 들어 있는 측정하고자 하는 특정이온의 정성 및 정량적인 분석이 가능한 전위차법에 기초하고 있다.
이러한 이온센서의 기본적인 구성은 먼저, 특정이온에 대하여 선택성을 부여하는 물질인 이오노포아(ionophore)와 이오노포아가 이온을 감지하는데 있어서 막자체의 연동성(flexibility)을 갖도록 해주는 가소제(plasticizer), 그리고 이러한 물질들을 지지해주는 지지체(matrix)로 구성되어 있다.
이미 알려져 있는 바와 같이, 이온센서는 이러한 구성성분을 일정량씩 유기용제에 녹인 후 일정한 크기의 유리관에 부어 성형시키고 용제의 증발을 완료하면 유동성의 고분자막이 형성되고 이를 적당한 크기로 잘라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부기준용액이 채워져있는 작동전극에 장착하여 기준 전극과 함께 시료에 담가 두 전극 사이의 전위차로써 시료중에 들어 있는 특정한 이온의 정량적인 분석이 가능한 것이다.
이러한 내부기준용액이 채워져 있는 작동전극을 통상 재래식(conventional) 전극이라 부르는데, 이러한 형태의 전극의 경우에는 반드시 내부에 일정량의 수용액을 채울 수 있는 공간이 필요하게 되므로 전극, 즉 센서자체의 소형화에 한계가 있다.
따라서, 최근에는 내부기준용액이 필요하지 않은 형태의 전극인 고체형 센서(solid state sensor)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이미 제품화되어 나와 있는 많은 종류의 임상분석기(clinical analyzer) 또는 환경분석에 사용되는 장비의 내부에 위치한 센서들이 고체형 센서로 바뀌어가고 있다.
도 2a는 코팅된 와이어 형태의 고체형 이온센서를 보여주는 단면도이고 도 2b는 평면 형태의 고체형 이온센서를 보여주는 단면도이다.
도 2a 내지 2b에 도시된 바와 같이, 고체형 이온센서는 특정이온에 대한 선택성을 부여하는 이온선택성 감지막(1)과, 감지막(1)과 접촉되는 금속부(2)로 이루어진다.
이러한 고체형 센서의 경우에는 센서 자체의 극소형화가 가능하며 스크린 인쇄 기법이나 디스펜싱 기법을 사용할 경우 대량생산이 매우 용이하다는 장점을 가지고 있다.
하지만, 폴리염화비닐을 사용하고 있는 기존의 이온선택성 막의 지지체인 고분자 물질의 물리적인 특성(금속부와의 접착성이 약하다) 때문에 상당한 문제가 되고 있다.
특히, 혈액분석에 사용되고 있는 임상분석기의 경우, 이러한 고체형 이온센서의 문제점으로 인하여 이온센서를 약 1 주일 정도 밖에 사용을 못하고 일정수의 시료를 분석한 후에는 이온센서가 들어있는 카트리지부를 교환해야 한다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 새로운 구조의 고분자 지지체를 합성하거나 대체하려는 노력들이 많이 수행되고 있으며, 그중의 하나로 실리콘 고무를 지지체로 사용한 경우등도 보고 되었다.
종래 기술에 따른 고체형 이온센서에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 금속부와 감지막이 직접 접촉되어 있어야 하므로, 이 두 부분이 접촉하고 있는 계면이 불안정하다.
둘째, 액상의 시료를 분석할 경우, 감지막이 금속부와의 약한 접찹력으로 인해 쉽게 금속부에서 유리된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 접착제를 지지체로 하는 감지막을 사용하여 감지부와 금속부의 접착력을 향상시키고 센서의 수명을 향상시킬 수 있는 고체형 이온센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 고체형 이온센서 제조방법은 지지체 용도의 접착제를 유기용매로 녹이고, 접착제에 이오노포아 및 가소제를 혼합하여 감지막 용액을 제조한 후, 금속부중 비드(bead) 형상을 갖는 영역에 감지막 용액을 입히는데 그 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 고체형 이온센서를 도 2a 및 도 2b를 참조하여 실시예별로 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
제 1 실시예는 고체형 암모늄이온센서의 제조방법에 관한 것으로, 그 공정순서를 설명하면 먼저, 감지막의 지지체로 사용할 목적의 접착제 66mg을 시험관에 넣고 THF(tetrahydrofurane) 등과 같은 유기용매로 접착제를 완전히 녹인다.
이때, 접착제는 이미 시중에 나와 있는 3M 스코취(scotch) 접착제(cat. No.6004) 등을 사용할 수 있다.
이어, 각종 이온센서에 사용되는 이오노포아(ionophore)로서, 암모늄이온에 선택적인 노낙틴(nonactin) 2mg과 가소제로 사용되는 DOA(dioctyl adipate) 0.143mL을 지지체 용액에 첨가하여 암모늄 이온센서 감지막 용액의 제조를 완료한다. 그리고, 일반적인 CWE(coated wire type electrode)인 경우에는 와이어의 비드(bead)부분을 제조된 암모늄 이온센서 감지막 용액에 2-3회 담가서 비드부분에 감지막 용액을 입힌 후, 상온에서 하루동안 방치하면 고체형 암모늄 이온센서가 완성된다.
제 2 실시예
제 2 실시예는 고체형 칼륨이온센서의 제조방법에 관한 것으로, 그 공정순서를 설명하면 먼저, 감지막의 지지체로 사용할 목적의 접착제 66mg을 시험관에 넣고 THF(tetrahydrofurane) 등과 같은 유기용매로 접착제를 완전히 녹인다.
이때, 접착제는 이미 시중에 나와 있는 3M 스코취(scotch) 접착제(cat. No.6004) 등을 사용할 수 있다.
이어, 각종 이온센서에 사용되는 이오노포아(ionophore)로서, 칼륨이온에 선택적인 발리노마이신(valinomysin) 2mg과 가소제로 사용되는 DOA(dioctyl adipate) 0.143mL을 지지체 용액에 첨가하여 칼륨 이온센서 감지막 용액의 제조를 완료한다. 그리고, 일반적인 CWE(coated wire type electrode)인 경우에는 와이어의 비드(bead)부분을 제조된 암모늄 이온센서 감지막 용액에 2-3회 담가서 비드부분에 감지막 용액을 입힌 후, 상온에서 하루동안 방치하면 고체형 칼륨 이온센서가 완성된다.
본 발명에 따른 고체형 이온센서 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
종래에는 고분자를 지지체로 하여 감지막을 제조함으로써 금속부와의 접착력이 문제가 되었지만, 본 발명은 접착제를 지지체로 직접 사용함으로써, 금속부와의 접착력을 향상시키고 이온센서의 수명을 반영구적으로 사용할 수 있다.
도 1은 재래식 전극을 이용한 칼륨이온감지 개념도
도 2a는 코팅된 와이어 형태의 고체형 이온센서를 보여주는 단면도
도 2b는 평면 형태의 고체형 이온센서를 보여주는 단면도

Claims (4)

  1. 감지막과 금속부를 갖는 고체형 이온센서에서,
    지지체 용도의 접착제를 유기용매로 녹이는 스텝;
    상기 접착제에 이오노포아(ionophore) 및 가소제를 혼합하여 감지막 용액을 제조하는 스텝; 그리고
    상기 금속부 중 비드(bead) 형상을 갖는 영역에 상기 감지막 용액을 입히는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 고체형 이온센서 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유기용매는 THF(tetrahydrofurane)를 사용함을 특징으로 하는 고체형 이온센서 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가소제는 DOA(dioctyl adipate)를 사용함을 특징으로 하는 고체형 이온센서 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 이오노포아는 노낙틴(nonactin) 또는 발리노마이신(valinomysin) 중 어느 하나로 사용함을 특징으로 하는 고체형 이온센서 제조방법.
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